JPS59147996A - シエルアンドチユ−ブ型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子力発電プラント、化学プラント等に使用
されているシェルアンドチューブ型熱交換器に関するも
のである。

従来の前記シェルアンドチューブ型熱交換器を蒸気発生
器について第１．２．３図により説明すると、高温流体
（んが、流入孔（１）から入側氷室（２）に入り、次に
各伝熱管（３）内に入って胴側流体（Ｂ）と熱交換を行
ない、その後は出側水室（４）、流出孔（５）を経て外
部へ排出され、一方、胴側流体（Ｂ）は、胴側流体供給
管（６）から胴（１５）内に入υ、ダウンカマー（１１
）に沿って下降し、点線矢示のように伝熱管（３）と接
しながら上昇して加熱され、加熱された胴側流体（Ｂｌ
は蒸気となって蒸気出口（８）から外部へ取出される構
造になっており、（７）は管支持板であって伝熱管（３
）を保持するために設けられ、該管支持板（７）は、一
般に第２，６図に示すような構造になっている。即ち、
板状の管支持板に伝熱管（３）を通すだめの管穴（１２
）と胴側流体（Ｂ）が流通するフローホール（１３）が
設けられている。

蒸気発生器等の気流二相流体が流れる前記のような熱交
換器では、流体中に含まれる不純成分が分解したシ濃縮
して、各伝熱管（３）の表面や管支持板（７）に設けた
管穴（１２）部分にスケール等を生じ腐食が発生する傾
向があるため、熱交換器管理手段として、第１図に示す
ように試料採取管（９）　（１０）を複数個所に設け、
胴側流体（Ｂｌを採取してその成分や濃度をしらべてい
るが、試料採取管（９）　（１０）部分を通過する流体
の成分や濃度を検出できても、管支持板（７）に触れる
部分の流体の成分や濃度を確認することができず、また
、これが可能であるとしても、運転を継続しながち、前
記スケール等の除去操作を行なうことができない欠点が
あり、さらに、管支持板（７）にスケール等のデポジッ
トが生成した場合に装置−の運転を止めて除去すること
が必要であるが、前記スケール等のデポジットが多量に
なるとその除去作業が困難と外る。

よって、前記のような問題点を解決するために、管支持
体に中空部を設は導管を介して、管支持体における伝熱
管との接触部付近から胴側流体を採取し、また前記接触
部付近へ洗浄液を供給してスケール等を除去するシェル
アンドチューブ型熱交換器を關発しさきに提案した。

上記のシェルアンドチューブ型熱交換器は、第４．５．
６図に示すように伝−熱管（３）挟持間隔（イ）を存し
て並設され伝熱管（３）との接触部付近に複数の細孔（
エフ）が穿設された多数の中空支持梁（１８）と、各中
空支持梁（１８）の両端が固着され同中空支持梁（１８
）の各中空に連通した環状中空（１９）を有する環状支
持枠（２０）とによって複数の管支持体（２１ａ）（２
１Ａ）・・・（２１ル）を構成し、前記管支持体（２１
α）（２１ｂ）・・・（２１ル）を第５図に示すように
固定部材（２２）によって上下間隔を存しかつ上下に隣
接した中空支持梁（１８）を直交状にして配設し多数の
伝熱管（３）を挾持するとともに、各管支持体（２１０
Ｘ２１ｂ）・・・（２１ｒＬ）の環状支持枠（２０）に
それぞれ導管（２３ａＸ２３ｊ！’）　−（２３？Ｌ）
を連結して胴（１５）外へ延出し、さらに、各導管（２
３α）（２３ｂ）　・−（２３′ｒＬ）を開閉弁（２４
ａ）（２４ｂ）・・−（２５ｎ）を介し共通配管（２５
）に連結して、共通配管（２５）を図示外の試料採取機
構および洗浄液供給機構に連結可能にした構造になって
おり、例えば、開閉弁（２４α）を開くと、管支持体（
２Ｃ）　Ｋおける各伝熱管（３）との接触部付近の胴側
流体（Ｂｌが、細孔（１７）、各中空支持梁（１８）の
中空、環状支持枠（２０）の環状中空（１９）、導管（
２３Ｑ）および共通配管（２５）の径路によって流出さ
れ、管支持体（２１Ｑ）の全面にわたる前記接触部付近
の流体試料を採取し流体成分の分布を調査できるととも
に、共通配管（２５）側から洗浄液を流入し、逆経路に
よって各細孔（１７）から同洗浄液を噴出させて前記接
触部付近のスケール等を除去できる構造になっている。

しかし、上記のシェルアンドチューブ型熱交換器におい
ては、第７図に示すように各管支持体（２１ａ）（２１
ｂ）・・・ごとの流体試料を採取するものであって、熱
交換器の垂直面における流体成分の調査は可能であるが
、熱交換器の横断面即ち水平面内における中央部分、周
辺部分ご七の流体成分を分離ｌ−で採取、調査すること
ができない難点がある。

本発明は、前記のような実情に鑑みて開発されたシェル
アンドチューブ型熱交換器であって、胴内に並設された
多数の伝熱管と該伝熱管を支持した複数の管支持体を具
えたシェルアンドチューブ型熱交換器において、伝熱管
挟持間隔を存して並設され前記伝熱管との接触部付近に
複数の細孔を具えた複数の中空支持梁と、前記中空支持
梁が固着され同中空支持梁の各中空に連通した環状中空
を有する環状支持枠とにより前記管支持体を構成し、前
記中空支持梁のグループごとに前記環状中空部を仕切っ
て複数の弧状中空区画を設け、前記各弧状中空区画ごと
に連結した開閉弁を有する複数の導管を前記胴外へ延出
させた点に特徴を有し、各管支持体における各伝熱管と
の接触部付近の流体試料採取および同接触部付近への洗
浄液の噴出を、各管支持体における小区画ごとにできる
ようにして熱交換性能、耐久性を向上させたシェルアン
ドチューブ型熱交換器を供する点にある。

本発明は、前記の構成になっており、伝熱管挟持間隔を
存して並設され、前記伝熱管との接触部付近に複数の細
孔を具えだ複数の中空支持梁と、前記中空支持梁が固設
され同中空支持梁の各中空に連通した環状中空を有する
環状支持枠により管支持体を構成し、前記中空支持梁の
グループごとに前記環状中空部を仕切って複数の弧状中
空区画を設け、前記各弧状中空区画ごとに連結した開閉
弁を有する複数の導管を胴外へ延出させているので、前
記各導管の開閉弁を個別に開閉操作して、各管支持体に
おける各伝熱管との接触部付近の流体試料採取を小区画
に分けて行ない、各管支持体における局部的な流体およ
びスケール等の状態を調査できるとともに、前記調査結
果に対応させて洗浄液を各管支持体の局部に集中し噴出
させてスケール等を効率よく除去することが可能となり
、熱交換効率、信頼性を著しく高めることができ、耐久
性を大幅に向上できる。

以下、本発明の実施例を図示について説明する。

第９図ないし第１１図に本発明の一実施例を示しておシ
、図中（３）は多数並設されている伝熱管、（１７）は
各中空支持梁における各伝熱管（３）への接触部付近に
穿設された複数の細孔、（１８−ＩＸ１８−２）・・・
（１８−１１）は伝熱管挾持間隔（イ）を存して平行に
並設された中空支持梁、（２０）は各中空支持梁（ｉｓ
−ｔ）（１８−２）・・・の両端が固着され各中空支持
梁の各中空が連通した環状中空（工９）を有する環状支
持枠であって、多数の中空支持梁（１８−Ｉ　Ｘ１８−
２）・・・と環状支持枠（２０）とによって構成された
複数の管支持体（３１４）（３１，６）・・・が、第９
図に示すように上下間隔を存しかつ上下の中空支持梁を
直交状にして固定部材（２２）により胴側に配設され、
前記の各管支持体（３１αＸ３１ｂ）・・・によって多
数の伝熱管（３）が挟持状に支持された構造になってい
る。

さらに、本実施例においては、第９，１０図に示すよう
に前記各管支持体（３Ｃ）（３１ｂ）・・・における環
状支持枠（２０）の環状中空（１９）内に多くの仕切シ
（Ｓ工）（Ｓ２）・・・（Ｓ８）を設け、中空支持梁（
１８−ＩＸ１８−２）、（１８−３）（１８−４）、（
１８−５Ｘ１８−６Ｘ１８−７）、（１８−８）（１８
−９）、（１８−ＩＱＸ１８−１１）の５グループごと
に弧状中空区画（１９−１）、（１９−２）、（１９−
ａ）、（１９−リ、（１９−５）を設けて、前記各弧状
中空区画（１９−１）、（１９−２）・・・ごとに導管
（３３−１）、（３３−２）・・・を連結し胴（１５）
外へ延出するとともに、各導管の先端部に開閉弁（３４
−１）、（３４−２）・・・を設けている（第１０．１
１図参照）。

また、第１１図に示すように前記各導管（３３−１）（
３３−２）・・・ば、開閉弁（３４−ＩＸ３４−２）・
・・を介し共通配管（２５）に連通ずるとともに、該共
通配管（２５）の先端側には、試料採取弁（５１）、冷
却器（５２）、試料採取容器（５３）および排出弁（５
４）からなる試料採取機構（５０）と、洗浄液制御弁（
４１）、ポンプ（４２）および洗浄液貯槽（４３）から
なる洗浄液供給機構（４０）が連設されている。

図示した実施例は、前記のような構成になっておりその
作用、効果について説明すると、まず、各管支持体にお
ける各伝熱管（３）との接触部付近の胴側流体（Ｂ）の
流体試料採取について説明すると、例えば管支持体（３
１α）において、全ての開閉弁（３４−１）（３４−２
）・・・の閉状態にて試料採取弁（５１）と開閉弁（３
４−１）のみを開くと、中空支持梁（１８−ＩＸ１８−
２）忙おける各伝熱管（３）との接触部付近の胴側流体
ＣＢ）が、細孔（１７）、中空支持梁（１８−ｔ）（１
８−２）の各中空、弧状中空区画（１９−１）、導管（
３３−１）、開閉弁（３４−１）、共通配管（２５）お
よび試料採取弁（５１）の経路により冷却器（５２）に
導出されて冷却されたのち、試料採取容器（５３）にて
採取される。即ち、管支持体（３１ａ）における中空支
持梁（１８−１）（１８−２）のグループの一区画部分
の流体試料を採取できるとともに、順次に開閉弁（３３
−２）、（３３−３）を開くことによって各区画部分の
流体試料を個別に採取ができる。さらに、各管支持体（
３１ｂ）（３１Ｃ）・・・についても同様な試料採取が
可能であり、各管支持体（３１す（３１，６）・・・に
おける小区画ごとの流体成分の調査、即ちスケール等の
状態を把握できる。

次に、各管支持体における各伝熱管との接触部付近を洗
浄する場合は、洗浄液制御弁（４１）を開きポンプ（４
２）を作動させて洗浄液貯槽（４３）から各管支持体（
３１ａ）（３１ｂ）・・・へ洗浄液を供給できるととも
に、各開閉弁（３４−１）、（３４−２）・・・の個々
の選択的な開閉操作によって、各管支持体における小区
画に個別に洗浄液を集中させて送込むことができ、前記
小区画ごとの流体試料採取による調査結果に基づき、ス
ケール等の状態に対応させて効率よくスケール等を除去
することができる。即ち、洗浄液は、共通配管（２５）
、開閉弁（３４−ｙｔ）、導管（３３−ｒＬ）、弧状中
空区画（１９−ｎ）、該区画に連通しだ中空支持梁グル
ープの各細孔（１７）からスケール等が多く発生する管
支持体における伝熱管（３）との接触部付近に極めて効
率よく噴出させてそれらを除去できる。

なお、除去成分は胴側流体（Ｂ）によって排出される。

また、洗浄液に代えて腐食防止剤の注入も可能である。

従って、前記実施例におい、ては、各管支持体における
各伝熱管との接触部付近から流体採取および同接触部付
近への洗浄液、腐食防止剤の噴射が可能であるとともに
、各管支持体における小区画ごとの前記試料採取および
噴射ができ、各管支持体における前記接触部付近の小区
画ごとの流体成分およびスケール等の状態を調査して把
握することができ、かつ、前記調査結果に対応した前記
小区画ごとの洗浄１．腐食防止対策が可能となり、管支
持体および伝熱管を効率よく除染し腐食防止をすること
ができ、熱交換効率、信頼性を著しく高めることができ
るとともに、耐久性を大幅に向上できる。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシェルアンドチューブ型熱交換器の概要
を示す縦断面図、第２図は第１図の管支持板の平面図、
第６図は第１図の管支持板と伝熱管との配置関係を示す
斜視図、第４図は管支持体の他側を示す斜視図、第５図
は第４図の管支持体の配置を示す縦断面図、第６図は第
４図の管支持体を使用した熱交換器の全体構造を示す縦
断面図、第７図および第８図は第６図の機能説明図、第
９図は本発明の一実施例を示す管支持体の斜視図、第１
０図は第９図の管支持体の横断平面図、第１１図は第９
図の管支持体を使用しだ熱交換器の外部機構図である。 ３：伝熱管　１５：胴　１７：細孔 １８−１．１８−２．・・・１８−１１　：中空支持梁
　１９：環状中空１９−１，１９−２．・・・１９−５
　：弧状中空区画２０：環状支持枠　３３−１．３３−
２．・・；２１−５　：導管３４−１．３４−２．・・
・３４−５　：開閉弁復代理人　弁理士　岡　本　重　
文 第２図 第３図 第６７ 第７図 第８図 ＼−一一一−ノ〆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 胴内に並設された多数の伝熱管と該伝熱管を支持した複
   数の管支持体を具えたシェルアンドチューブ型熱交換器
   において、伝熱管挟持間隔を存して並設され前記伝熱管
   との接触部付近に複数の細孔を具えた複数の中空支持梁
   と、前記中空支持梁が固着され同中空支持梁の各中空に
   連通した環状中空を有する環状支持枠とにより前記管支
   持体を構成し、前記中空支持梁のグループごとに前記゛
   環状中空部を仕切って複数の弧状中空区画を設け、前記
   各弧状中空区画ごとに連結した開閉弁を有する複数の導
   管を前記胴外へ延出させたことを特徴とするシェルアン
   ドチューブ型熱交換器。