JPS6020003A - 水蒸気を過熱するための装置 - 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】 本発明紘、水蒸気を過熱するための装置に関するＯ 慣用の原子力または非原子力発電プラントにおいては、
飽和温度の水蒸気が得られるまで水の温度を上昇させる
ために原子炉炉心、燃料の燃焼、またはその他の手段に
よって供給される熱を使用する。この飽和水蒸気は、蒸
気タービンへ送給するのに適した状態になるように同じ
熱源からの熱によって所望の過熱度にまで過熱される。

水蒸気が高圧タービンを通して膨張せしめられることに
より一定の仕事をした後、その水蒸気を低圧タービンへ
通して更に膨張させ追加の仕事をさせるのが一般に有利
である。しかしながら、そのような発電プラントにおい
て、大抵の場合高圧タービンから流出した水蒸気は、水
分を除去して再加熱しない限り、低圧タービンへ送給す
るのに適さない状態にある。従って、低圧タービンにお
いて膨張させるべき水蒸気内の水分を減少させる仁とに
よりプラントの効率を高めるとともに、低圧タービンの
タービンブレードを防護するために、通常、高圧タービ
ンと低圧タービンの間に水分分離器および再加熱器が配
設される。化石燃料炊き発電プラントのための再加熱器
は、水蒸気発生器内に配置することができ、水蒸気発生
器内での燃料の燃焼によって供給される熱を利用して水
蒸気を所望の過熱度にまで再加熱する措成とすることが
できる。また、高圧タービンから排出さ′れた後の主水
蒸気流を再加熱するために、該高圧タービンから抽出し
た水蒸気を使用することもできる。同様に、原子力発電
プラントにおいても、低圧タービンへ送る前に水蒸気を
再加熱するために、炉心によって供給される熱を使用す
ることができる。

現行の加圧水型原子炉の水蒸気サイクルでは、パワー出
力増大のために熱効率を高め、かつ、水蒸気中の水分含
有量が多いことによるタービンブレードの損傷を防止し
、従ってタービンブレードの保守サービスの回数を少く
するために、高圧タービンへ送給する水蒸気については
約６０°〜６０下（１７℃〜３３℃）程度の中Ｉ「の過
熱量が用いられ、低圧タービンへ送給される水蒸気につ
いては約１００″Ｆ（５６℃）程度の中庸の再加熱器が
用いられる。しかし、水蒸気中の水分を再に減少させ、
プラントの効率を高めるために高圧タービンおよび低圧
タービンへ送給する水蒸気の過熱度を増大させることが
望ましいと考えられる。

−原子力発電プラントにおいて、その受持管轄区域の電
気使用量が年々増大し、電力需要が発電ブーラントの発
電出力を上廻ることがある。その場合、特にタービン発
電機の容量に余力がある場合には、新規発電プラントを
建設するよりは既存プラントの出力を増大させることが
望ましい。

蒸気発電のための水分分離器兼再加熱器は、通常、大型
円筒状シェル内に収容された水分分離器と、該シェル内
を貫通して延設された伝熱管とから成っている。分離器
は、通常、慣性型であり、高圧タービンから排出された
湿り蒸気から水を分離する。次いで、その蒸気は、該ユ
ニットの熱交換部（再加熱器部）へ差向けられる。熱交
換部の伝熱管は、例えば、その主水蒸気流を再加熱する
ために絞り水蒸気ないしは高圧タービンからの抽出水蒸
気を用いる。主水蒸気流から分離された水は、ユニット
の底部から排出され、一方、乾燥され、再加熱された主
水蒸気流は、低圧タービンヘ差向けられる。

水平配置型分離器／再加熱器、ｚニットの共通の問題点
は、熱伝達が不均一になることと、流れに変動が生じる
ことである。ユニット調の伝熱管束の最下方の管は、高
い温度差を受けるのに対して管束中の上方にある管は、
下方の管によってすでに一部加熱されたシェル側流れ（
即ち、再加熱されるべき水蒸気）に接触するので管内流
れ（加熱用蒸気の流れ）とシェル側流れの温度差が小さ
い。

その結果、下方の管内には水が堆積し、遂には管の全長
を通して加熱用蒸気を移送することができなくなり、そ
のような下方管内の水の過冷却が起る。一方、管束中の
上方の管は、その全長を通して蒸気を移送する。その結
果、不安定な状態が生じ、熱伝達の全体的効率を低下さ
せるとともに、管および管板に周期的な熱応力が及ぼさ
れ、それらを損傷させるおそれがある。

この問題の１つの解決策として、管束中の下方には径の
大きい管を配置し、上方には径の小さい管を配置するこ
とが提案されている。しかし、そのような構成のための
個の管の直径寸法の設計は非常に難しく、管の径が大き
過ぎたり、小さ過ぎたりするととがあり、その場合には
、かえって流れの安定性を損う結果となる。しかも、そ
のような構成は、いろいろな異る径の管を必要とするの
で設計および製造コストが高くなる０ この問題のもう１つの解決策として、水分離器／再加熱
器組合せユニット内に複数のネット状マツトレスを水平
に段状に積重ねて配置し、それらのマツトレスを通して
乾燥させるべき主水蒸気流を通流させた後、ドレン排水
を容易にするために傾斜させて配置した単一列の伝熱管
の間を林って主水蒸気流を通すようにする構成が提案さ
れている。それらの伝熱管の上端に入口管寄せが設けら
れ、下端に出口管寄せが設けられている。しかしながら
、この栂成紘、伝熱表面を設けるために利用しうるスペ
ースを望ましいほど有効に使用することができない。従
って、水分離器・再加熱器ユニットのシェル内の伝熱面
を増大させるために利用可能スペースをより有効に利用
し、しかも、蒸気から水を分離するための十分な手段を
設けるようにすることが望ましいＯ この問題を解決するための更に別の解決策として、各伝
熱管内に導入流れ制御オリアイスを設け、過度の量の加
熱用蒸気を慎重に制御して各管内を通して通流させる方
法が提案されて！／）る。この方法は、ある種の用例に
おいては管内の流れ変動を防止するという点でかなりの
成功を収めてし）る〃！、流れオリアイスが管内の加熱
用蒸気の圧力を低下させ、その結果作動効率を低下させ
る。カロえて、上記流れオリフィスは、容管の弓状の曲
り変形や、管束全体の弓状曲り変形や、側部じやま板の
不整列によって惹起されるシェル側流れの変イしに適応
するように調節することはできない。

本発明の目的は、タービン発電機の容量に余力を有する
原子力発電プラントの出力を増大させることである。

本発明の他の目的は、原子力発電プラントのだめのピー
ク負荷時用発電出力増大装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、原子力発電プラントの熱効率
を増大させることであるＯ 本発明の更″に他の目的は、再加熱用蒸気の熱をより有
効に利用し、作動効率を高めるようにした水分離器・過
熱器組立体を提供することである。

本発明の他の目的は、そのような過熱器および該過熱器
へ蒸気を供給する別途の燃料炊き蒸気発生器の放射能汚
染の可能性を少くすることである。

本発明の更に他の目的は、内部の利用可能スペースを伝
熱面提供のためにより有効に利用するようにした過熱器
を提供することである。

本発明の他の目的は、水分離器・過熱器組立体の製造を
簡略化し、製造コストを減少させることである。

本発明の更に他の目的は、水分離器・過熱器組立体を通
る主蒸気流の圧力降下による動力損失を減少させること
である。

本発明の成上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、沁付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。

第１図を参照すると、慣用の原子炉式水蒸気発生器１１
から高圧タービン１２へ蒸気を供給するようになさ九て
いる原子力発電プラント１０が示されている。この主水
蒸気流は、高圧タービン１２を通って膨張し一定の仕事
を果した後、水分離器・再加熱器組立体１４のような蒸
気過熱装置へ排出されて、水分を除去されるとともに再
加熱され、低圧タービン１６へ送られる。主水蒸気流は
、低圧タービン１６を通って膨張し一定の仕事をした後
、凝縮器１７へ排出されて凝縮され、その凝縮液は供給
水ポンプ１９および供給水加熱器（図示せず）などの他
の慣用の装置を経て原子炉式水蒸気発生器１１へ戻され
、加熱されて蒸気サイクルが繰返され、主水蒸気流を創
生じて高圧タービン１２へ送給する。高圧タービン１２
および低圧タービン１６は、発電機１８のような手段を
介して電気出力を供給する。第１図には２基の蒸気ター
ビンだけしか示されていないカ、発電プラントには２基
以上のタービンを設けることができ、水蒸気過熱装置は
、どの２基の連結された夕〜ビンの間にも介設すること
ができる。例えば、高圧タービンと低圧タービンの間に
中間圧タービンを設置することができ、その場合、高圧
タービンと中間圧タービンの間、および中間圧タービン
と低圧タービンの間にそれぞれ本発明の水蒸気過熱装置
を設けることができる。

タービンおよび発電機の容量に余力がある場合、主水蒸
気流を再加熱するのに通常使用されている原子炉からの
熱を利用して、高圧タービン内で仕事量を増大させるた
めに主水蒸気流の過熱度を高め、また、他の熱源からの
熱を用いて低圧タービンへ送られる前の主水蒸気流を再
加熱すれば、原子力発電プラントの出力を増大させるこ
とができる。原子炉の建造費が巨額にのぼることからし
て原子炉の最大限の利用を計ることが望ましいので、本
発明の１つの特徴によれば、出力の増大を達成するため
の水分離器・再加熱器組立体即ち水蒸気過熱装置１４へ
の熱は、蒸気発生器２０のような別途の燃料炊き蒸気発
生器からの蒸気によって供給する。即ち、高圧タービン
１２からの主水蒸気流が水分離器・再加熱器組立体即ち
、熱交換装置１４を通る間に蒸気発生器２０からの蒸気
の熱を主水蒸気流に付与する。この蒸気発生器２０は、
原子炉によって供給される熱を利用しないようにするた
めに別途の燃料炊きによって作動され、ピーク負荷時用
装置または出力増加用装置として機能することができる
ようにし、それにより、タービンおよび発′ＫＬｉの容
量に余力がある場合にプラントの電力出力を増大させる
ために原子炉からの熱を最大限に利用することができる
ようにする。

換言すれば、高圧タービンが原子炉式水蒸気発生装置だ
によって供給しうる主水蒸気流の全部を処理するのに十
分な容量を有する場合は、主水蒸気流にそれを低圧ター
ビン１６へ通す前に別途燃料炊き蒸気発生装置２０によ
って追加の熱を与えることができ、それによって、原子
炉だけの場合より大きいｒａ電力出力供給することを可
能にする。

古加熱器１４および別途燃料炊き蒸気発生器２０内の放
射能汚染の可能性を少くするために、再加熱器１４へ再
加熱用の蒸気を供給するための蒸気発生器２０は、化石
燃料炊きとする。ここでいう「化石燃料炊き蒸気発生器
」と杜、非原子炉式蒸気発生器のことであり、例えば、
石油、ガス、石炭またはそれらの混合物を燃料とする各
種蒸気発生器を含み、太陽エネルギーや地熱エネルギー
などの非原子力エネルギーからの熱によって作動される
蒸気発生器をも含むものとする。蒸気発生器２０からの
蒸気が水分離器・再加熱器組立体１４の熱交換管内を通
る間に主蒸気流に熱を与え、凝縮した後、例えば供給水
ポンプ２２によって化石燃料炊き蒸気発生器２０へ戻さ
れ、該蒸気発生器内で再び加熱されて水分離器・再加熱
器組立体１４へ通され、サイクルが繰返される。

多くの場合、化石燃料炊き蒸気発生器２０によって供給
される加熱用蒸気は、主水蒸気流を再加熱するために慣
用の原子炉式水蒸気発生器によって供給することができ
る水蒸気の圧力より高い圧力で供給することができるの
で、主水蒸気流をより高い温度に再加熱する辷とができ
る。例えば、６５０’Ｆ（３４３℃）の飽和蒸気を供給
する化石燃料炊き蒸気発生器であれば、高圧タービンか
らの約３８０’Ｆ（１９３℃）の主水蒸気流を６００″
Ｆ（３１６℃）以上に再加熱することができるが、大抵
の慣用の原子炉式水蒸気発生器は、飽和蒸気を５１０．
’Ｆ（２６（Ｓ℃）以上の温度に再加熱するようには設
計されていない。

第２および３図を参照すると、本発明の水蒸気過熱装置
３Ｄが示されている。装置３０は、第１因にね“号１４
で示された熱交換器の好ましい一実施例である。装置３
０は、部材３５（第３図）によって支持された水平配置
の細長い円筒形シェル６２を備えている。シェル３２に
は、第１図の高圧タービン１２から排出された水蒸気の
ような、過熱すべき水蒸気を受入ｌＬるための主７ＪＣ
蒸気流導入口３４が設けられている。本発明の１つの特
徴によれば、入来主水蒸気流の速度ヘッド（運動エネル
ギー）を利用して該蒸気流内の帯同水分の大部分を除去
するためのディフューザ型分離器６６を導入口６４のと
ころに設ける。除去された水は、ト°レン管３．７を通
してシェルから排出さする。例えば、分離器３６がない
とすれば、導入口３４のところで失われてしまうであろ
う運動エネルギーを利用して主水蒸気流の水分含有率を
１０〜１２％から１〜２％前後にまで減少させる。更に
、このディフューザ型分離器３．６は、実際、通常なら
ば失われてしまうてあろう速度ヘッドの一部分をｒｔ、
ａしてａ５ｐｓｊ（αｏ　３ｓＫｙ／ｄりの圧力上昇を
もたらし、それによって、通常ならけ主水蒸気流が装置
３０内を通る結果として生じるパワー損失を少くする。

主水蒸気流から分離されなかった水は、それを蒸発させ
るために追加の蒸気を必要とするので、それだけパワー
損失が多くなり、また、そのような水が再加熱管の外面
に衝突するので、管の温度変動の原因ともなる。更に、
そのような水は、固形粒子を低圧タービン内へ運びこむ
ばかりでなく、再加熱管の外面に付着し易い粒子を包含
しているので、再加熱管の熱伝達効率を減少させ、圧力
降下を増大させ、清掃のための装置休止時間が長くなる
。従って、水蒸気から残留水分を実質的に全部分離させ
るために、装置３０内を通る主水蒸気流の径路内に波形
スクラバー板から成る一群の二次分Ｋｉｔ器３８（第３
図）を設ける。この分離された水は、ドレン管３９を通
して装［３０内から排出される。第２図および３図から
分るように、分離器３／＋、３Ｂは、シェル３２内の利
用可能スペースの僅かな一部分を占めるだけであり、シ
ェル内の熱伝達面を増大させるのに十分なスペースを残
す。

装置３０には、例えばタービンへの絞り水蒸気のような
供給源または化石燃料炊き蒸気発生器からの加熱用蒸気
を供給する高圧管束４０のような少くとも１つの管束を
設けるが、電力出力を高めるために高圧管束４０に必要
とされる絞り水蒸気の伍を少くするように抽出蒸気を使
用するか、あるいは化石燃料炊き蒸気発生器から得られ
る蒸気を使用することができる低圧管束４２をも設ける
ことが好ましい。流れ制御器を有する従来の再加熱器の
低圧再加熱管束に抽出水蒸気を供給する場合、その再加
熱用抽出水蒸気のドレン（排出水）は、該蒸気が再加熱
管内を通る際に圧力降下が生じるので、圧力降下がなけ
れば直接導くことができたであろう供給水加熱器より低
い圧力下の別の供給水加熱器へ通さなければならない。

しかしながら、再加熱用抽出水蒸気を本発明の低圧管束
４２へ供給した場合、該水蒸気が該再加熱管を通る際に
殆んど圧力降下を生じないので、該蒸気のドレンな、該
抽出水蒸気が再加熱管へ通されなかった場合に導かれた
であろう同じ供給水加熱器へ通すことができる。各管束
４０．４２には、ドレン管６５に通じる出口管寄せ４４
を設ける。各ドレン管６５はそれぞれの管束の熱膨張お
よび収縮を可能にするだめのある程度の可撓性が得られ
るように第２図に示される如くに延長させる◇各出口管
寄せ４４は、熱交換装置３０の長手方向に延長させ、好
ましくはシェルの両側面の間のはは中央に、かつ、シェ
ルの高さの中間点より下に配置する。管束４０．４２の
管４６は、それぞれの出口管寄せ４４に連通させ、該管
寄せから上向き斜めに延長させる。これらの管４６は、
シェル３２の長手＠線に対して垂直な平面に平行に位置
するように配置する。

禾発明によれば、各管束４０．４２がそれぞれ単一の管
列から成っている場合より熱伝達面を増大させるために
装置５０内の利用可能スペースを有効に利用し、それに
よってシェル側の圧力降下および終端での温度差を減少
させ、装置３０からの出口６９においてより高い温度の
主水蒸気流が得られるようにするために、各管束４０．
４２をそれぞれの出口管寄せ４４から第３図に示される
ように装置３０の長手軸線に対して垂直な断面でみてほ
ぼＶ字形状に延長させた２つの管列４８．５０によって
構成する。換言すれば、第１管列４８は、それぞれの出
口管寄せ４４からシェル３２の長手方向垂直中心平面６
０の一方の側でシェル！＋２の一方の側壁５２に向って
上向き外方へ延長させ、第２管列５０唸、それぞれの出
口管寄せ４４からシェルの他方の側壁５４の方に向って
上向き外方へ延長させる。第３図に示されるようにシェ
ルの長手軸線に対して垂直な断面でみれば、第１管列４
８の６管４６が装置３０の長手方向垂直中心平面６０に
対して延長する角５６は、第２管列５０の６管４６が中
心平面６０に対して延長して角５８に対向している。６
管４６の延長角度は本発明にとって臨界的な重要性をも
つものではないが、３０°〜６０°の範囲の角度にすれ
ば、シェル３２内の利用可能スペースを有効に利用し、
管４６の十分な傾斜が得られると考えられる。第１管列
４８の管４６は、シェル３２の中心平面６０の一方の側
で好ましくはシェル３２に近接して配置した第１人口管
寄せ６２に連２通しており、第２管列５０の管４６は、
中心平面６０の他方の側で好ましくはシェル３２に近接
して配置した第２人口管寄せ６４に連通している。

第２図に示されるように、各管寄せ６２．４４は、シェ
ル３２の長手軸線に平行に延長している。

高圧管束４０の出口管寄せ４４は低圧管束４２の出口管
寄せ４４より上に位置しており、高圧管束４０の入口管
寄せ６２．６４は、低圧管束の入口管寄せ６２．６４よ
り上に位置している。

入口管寄せ６２．６４は、化石燃料炊き蒸気発生器、タ
ービンからの抽出水蒸気、または絞り蒸気などの蒸気供
給源に導管６６を通して接続し、各管束４０．４２の傾
斜管４６へ加熱用蒸気を供給する。これらの管４６は、
短＜（シェル３２の長手方向に延長していない）、傾斜
しており、短いＲ内に沿って凝縮液を重力によりドレン
させるので、管の外側即ちシェル側を通る主水蒸気流に
熱を与えて管内で凝縮する加熱用蒸気の凝縮液は過冷却
されることがなく、従って熱伝達効率を高め、電力出力
を増大させることができる。ここでいう「短い管」とは
、管が収容されている熱交換器３０のシェル３２の直径
より短い長さの管をいう。シェルの直径は、熱交換器の
長手軸線に対して垂直な平面内で測定した寸法である。

ただし、無視しうる程度の過冷却は生じることがある。

各出口管寄せ４４に集った凝縮液は、ドレン管６５全通
してそれぞれの通気孔付ドレンタンクまたは他の適当な
手段へ排Ｂ４させ、そこから主蒸気サイクルまたは化石
燃料炊き蒸気発生器へ戻し、再び加熱して蒸気を創生ず
るようにすることができる。

激しい温度遷移による損傷に対する抵抗力を高めるため
に各管束４０．４２を、それぞれの入口管寄せ６２．６
４に付設した支持部材６７をシェル３２に付設した支持
部材６８に連結させることによって支持する。各入０管
寄せ６２．６４の熱膨張および収縮を吸収するために各
支持部材６７の一部分を対応する支持部材６８の一部分
に摺動自在に担持させる。下方の各出口管寄せ４４は、
それぞれの上方入口管寄せ６２．６４から管列４８．５
０によって懸架させ、管４６および出口管寄せ４４の熱
膨張および収縮を吸収することができるようにする。

二次水分離器３８は、−次水分離器３６と低圧管束４２
との間の主水蒸気流径路内に配置し、熱膨張および収縮
を吸収するために部材６３によって摺動自在に支持する
。主水蒸気流れ、シェル３２の水蒸気流導入口３４のと
ころの一部分げｔ器３６を通った後、出口管寄せ４４の
どちらかの側の二次分離器３８を通り、次いで出口管寄
せ４４とそれぞれの入口管寄せ６２．６４との間を各傾
斜管４６の外面を彼って上昇し、その間に傾斜管４６内
の加熱用蒸気から主水蒸気流へ熱が伝えられ、その結果
、乾燥され過熱された主水蒸気流は、上昇し続けて装置
３０の頂部の主水蒸気流出口６９を経てシェル３２から
排出される。次いで、主水蒸気流は、第１図に示される
低圧タービン１６のような蒸気タービンへ通される。

再加熱器３０内を通る主水蒸気流の流れを調整するため
に適当な個所にそらせ板６１を設けるととができる。そ
の場合管寄せ４４．６２．６４は、そらせ板６１に設け
た孔を通して延長させる。それらの孔は、熱膨張および
収縮の際のそらせ板と質寄せとの変位差を吸収するのに
十分なりリアランスを設定する大きさとする。しかしな
がら、それらのクリアランス（約２〜５ｔｍ）ｉｉ、そ
れを通して蒸気の流れを許すので、再加熱器３ｏの効率
を低下させることになる。従って、そのよう・な流れを
防止するために、そのようなりリアランスを塞ぐような
別途の板（図示せず）をそれぞれにそらせ板６１に平行
隣接させてそれぞれの管寄せに取付ける。

第４および５図を参照すると、本発明の別の実施例によ
る水蒸気過熱装を即ち熱交換装置７０が示されている。

この熱交換装置も、やはり、第１図に示された再加熱器
１４として用いることができる。装置７０は、第２〜３
図に示された装置３０のものと同様の主水蒸気流導入ロ
ア４、主水蒸気流出ロアロ、−次分離器７８、−次分離
器ドレン管７９、二次分離器８０、および二次′分離器
ドレン管８１を有する水平配置の円筒形シェルフ２を備
えている。シェルフ２内には、各々下方管寄せ９２から
Ｖ字形に延長した２つの管列８８．９０を有する２つの
管束８２．８４が設けられている。管束を構成する個々
の管は、符号８６で示されている。各下方管寄せ９２は
、シェルフ２の側壁９４と９６の間のほぼ中間に位置し
ており、容管８６は下方管寄せからシェルフ２の長手方
向の垂直中心平面９８のそれぞれの側のシェルの側壁に
近接する個所にまで上向き外方へ延長している。ただし
、この実施例では、各下方管寄せ９２は、加熱用蒸気の
入口管寄せとしての役割と、凝縮液のための出０管寄せ
としての役割の両方を果す。従って、客管列８８．９０
の管８６は、上方に延長して別の管寄せに連通ずるので
はなく、単に上方に延長させ、その上端を閉鎖しである
。それによって、追加の管寄せを設ける費用を、従って
管寄せと管との継手を設ける費用を削減することができ
、また、波形スクラバー仮を設けるだめのスペースを増
大させ、各管列８８．９ｏの晋の長さを長くすることが
できる。従って、管と管寄せとの接続部の数を更に少く
することができる。

なぜなら、管を長くしたことにより、管の所要本数を少
くすることができるがらである。この構成は、また、装
機７ｏの製造、点検および保守を簡略化する。容管８６
の上方閉鎮端１００ｉ１：、支持板１０４の孔１０２に
挿入する。支持＆１ｏ４は、シェルフ２に連結した案内
板１０６．１０６にょ第６図を参照して説明すると、容
管８６は、支持板１０４と管板１０８の間に延長し、管
寄せ９２内に開口している。これらの管の熱膨張および
収縮を吸収するために、かつ、拾遺を簡単にするために
、例えば５０００本中１０Ｏ本程度の極く少数の管だけ
を支持板１０４に固定し、残りの管は自由に膨張収縮し
うるようにすることが好ましい。

容管８６は、プラグ部材１１０などによって開鎖する。

その場合、支持板１０４の不均一な加熱を防止し、熱膨
張および収縮による応力を減少させるために、プラグ１
１０４−１．、符号１１２で示されるように支持板１０
４からその内側面を越えて少くとも２ｉｎ（５α４ｍ５
）管寄せ９２の方に向って延長させることが好ましい。

管８６には、その熱伝達を向上させるために長手に沿っ
て適当な慣用のフィン１１３を設ける。ただし、管板１
０８の強度を高めるために、普８６の、管板１０８内に
挿入された部分にはフィンを設けず、管８６を挿入する
だめの管板１０８の孔１１４の径を小さくすることがで
きるようにする。

第４〜５図の実施例においては、加熱用蒸気を導管１１
６を通して管寄せ９２へ供給する。この加熱用蒸気は、
入口管寄せ９２から管８６内を上昇し、その間に管８６
の外側を流れている主水蒸気流と熱交換関係をなして主
水蒸気流に熱を与える。管８６内の加熱用蒸気は、それ
が凝縮するまで主蒸気流に対して熱を放出し続け、その
結果生じた凝縮液は、重力により管８６の内壁に沿って
流下してそれぞれの入口管寄せ９２へ戻る。このような
蒸気の凝縮は、圧力を低下させるので、次々に追加の蒸
気が管８６内へ引入れられる。かくして、加熱用蒸気は
、凝縮はするが、過冷却されることがないので、熱伝達
効率が高められる。次いで、凝縮液は、入口管寄せ２２
から導管１１８を通して慣用の通気孔付サージタンク（
図示せず）まだは他の適当な凝縮液溜めへ排出される。

当梨者には容易に理解しうるように、１０００〜４００
’Ｆ（３８°〜２０４℃）の範囲内で１００ｐ、　Ｓ、
　１．　Ａ　（７Ｋｇ／ｃＩｌ）以下の圧力のような低
温低圧条件のもとでは、第４〜６図に示されるような一
端が閉鎖した傾斜管内で蒸気を凝縮させるのは好ましく
ない。第７〜９図にみられるように、そのような低い温
度および圧力＠囲では、凝縮液内に通常存在する酸素、
水素および窒素などの不凝縮性ガスは、管８６内に未溶
解ガスがたまるのを防止するのに十分な、凝縮液（水）
への溶解性を有していない。そのようなガスの滞留は、
熱伝達を著しく阻害する。例えば、温度４００’Ｆ（２
０４℃）で、圧力１００　Ｐ、　Ｓ、　Ｉ。Ａ（７Ｋｐ
／ｃｒｌ）の条件下では、水に対する醗索の溶解ＩＳＡ
　（ｄ、　０２　／Ｇ、Ｈ，Ｏ）は、水１　ｇｒ、当り
僅か０．２−である。

（Ｐ、　Ｓ、　１．　Ａは、Ｉｂ／１−　絶対圧の略号
）。しかしながら、このような難点は、本発明による過
熱装置においては存在しない。なぜなら、再加熱用蒸気
内の溶存ガスの量が少く、かつ、凝縮が生じる温度が高
いので、凝縮液内へのガスの、溶解度を高めるからであ
る。第７〜９図を参照して説明すると、第４〜５図に示
される本発明の過熱装置７０が通常作動する高い圧力お
よび温度においては、水に対する吊索、水素および窒素
の溶解度は、水１　ｇｒ、当りＱ、７ｔｄより大きい。

これは、管８６内での不凝縮ガスの望ましくない蓄積を
防止する、のに十分な値である。

管８６は比較的短いので（６管の長さは通常５．６ｍ程
度のシェルの直径より短い）、６管からの凝縮液の流出
流量は、せいぜい毎時約１１ＫＰ以下である。このよう
な流量に対しては、管の直径は通常用いられる１　ｉｎ
　（２，５４ｃＩｎ）　の大きさを必要としない。従っ
て、本発明では管８６の「温圧」（凝縮液の溢れ）およ
びその結果生じる熱伝達効率の損失は起らない。

高圧タービン１２の出口から低圧タービン１６の入口ま
での間での主水蒸気流の圧力降下を減少させるために、
再加熱器１４は、第１図に示されるようにタービン１２
および１６に近接して配置し、長い配管による圧力損失
を少くすることが好ましい。従って、再加熱器の位置は
、タービン１２および１６から相当に離れたところに配
置してもよい原子炉式蒸気発生器１１および化石燃料炊
き蒸気発生器２０の配置とは区別して考えるべきである
。

本発明による装置１４の管への加熱用蒸気は、水蒸気（
スチーム）に限定されるものではなぐ、側光ば、ジフェ
ニルオキシドのような有機流体やシリコーン流体などの
蒸気であってもよい。また、装置３０．７０のいずれに
おいても、必ずしも２つの管束を設ける必要はなく、単
一の管束としてもよい。

また本発明の装置６０または７０は、高圧タービンから
の水蒸気を再加熱して低圧タービンへ送給することの他
に、水蒸気発生器から高圧タービンへ供給するための水
蒸気を過熱するなどの他の目的に使用することもできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を組入れた原子力発電プラントの概略図
、第２図は本発明による水蒸気過熱装置の一部断面図に
よる側面図、第６図は第２図の線３−３に沿ってみた断
面図、第４図は本発明の別の実施例による水蒸気過熱装
置の、第２図と同様の図、第５図に第４図のｍ５−５に
沿ってみた断面図、第６図は第５図に示された再加熱器
の管の長手断面図、第７．８および９図はそれぞれ酸素
、水素、および窒素の水に対する溶解度を示すグラフで
ある。 １１：原子炉式水蒸気発生器 １２：と６圧タービン １４：水分離器・再加熱器組立体、水蒸気過熱装置、熱
交換装置 １６：低圧タービン ２０：化石燃料炊き蒸気発生器 ３０：水蒸気過熱装置、熱交換装置 ３２ニジエル ３４：主水蒸気流入口 ３６：ディフューザ型分離器 ６日二二次分へＩＦ器 ４０．４２：管束 ４４：出口管寄せ ４６：管 ４Ｂ、５０：管列 ６２．６４：入日管寄せ ６９二主水蒸気流出ロ アロ：水蒸気過熱装置、熱交換装置 ７２ニジエル ７４：主水蒸気流入口 アロ：主水蒸気流出口 ア８ニー次分離器 ８０：二次分離器 ８２．８４：管束 ８６：管 ８８．９０：管列 ９２：管寄せ 図面の浄（！Ｆ（内容に変更なし） ま ＦＩＧ、３ 手続補正書（方式） 昭和５８年１０月２８日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 事件の表示　昭和５８年　特願第１２０４１８　号発明
の名称　水蒸気を過熱するための装置補正をする者 事件との関係　特許出願人 補正命令通知の日付　昭和５８年１０月２５日補正の対
象 願書Ｏ→出願人の欄 、蒜神劾袖鱒噂（社）剰吻酬醐舅噌峠≠賜＝委任状及び
その訳文　各１通 図面　１通 補正の内容　別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）蒸気タービンと、該蒸気タービンを駆動するための
   水蒸気を供給する原子炉式蒸気発生器とを備えた原子力
   発電プラントにおいて、 前記水蒸気を受取るための入口と、該水蒸気を前記ター
   ビンへ送給するための出口と、該水蒸気流の径路内に配
   置されており、該水蒸気へ熱を伝達する・ための加熱用
   蒸気を通流させる複数の管を備えた熱交換装置と、 該熱交換装置からの凝縮液を受取り、該凝縮液を加熱し
   て前記加熱用蒸気を生成し、該加熱用蒸気をＤｉＩ記管
   へ送給するだめの化石燃料炊き蒸気発生／＋ｙと、前記
   管内の加熱用蒸気を過冷却させることなくンし縮させる
   ための手段を有することを特徴とする原子力発電プラン
   ト。 ２）前記Ｔ（・は傾斜しており、各管の長さは前記熱交
   換装置のシェルの直径より短かい寸法である特許請求の
   範囲第１項記載の原子力発電プラント。 ５）蒸気タービンと、該蒸気タービンを駆動するための
   水蒸気を供給する原子炉式蒸気発生器とを備えた原子力
   発電プラントにおいて、 前記水蒸気を受取るための入口と、該水蒸気流を前記タ
   ービンへ送給するための出口と、該水蒸気流の径路内に
   配置されており、該水蒸気へ熱を伝達するだめの加熱用
   蒸気を通流させる複数の傾斜管を備えた熱交換装置と、 該熱交換装置からの凝縮液を受取り、該凝縮液を加熱し
   ７て前記加熱用蒸気を生成し、該加熱用蒸気を前記管へ
   送給するだめの化石燃料炊き蒸気発生器を有することを
   特徴とする原子力発電プラント。 ４）前記各管の長さは前記熱交換装置のシェルの直径よ
   り短かい寸法である特許請求の範囲第３項記載の原子力
   発電プラント。 ５）前記各管は、その上端に入口を、下、端に出口を有
   している特許請求の範囲第４項記載の原子力発電プラン
   ト。 ６）前記容管の上端は閉鎖されており、容管の下端は、
   加熱用蒸気の供給源および凝縮液のドレン管に接続され
   た管寄せに連通している特許請求の範囲第４項記載の原
   子力発電プラント。 υ　前記熱交換装置は、少くとも１つの管束として構成
   された前記管を備えており、容管は出口管寄せから上方
   へ延長しており、該管束は２つの管列から成り、一方の
   管列の容管の前記熱交換装置の長手方向の垂直平面に対
   する傾斜角と他方の管列の６菅の該垂直平面に対する傾
   斜角とは互いに反対向きであり、該一方の管列の容管の
   上端は第１人口管寄せに連通し、他方の管列の容管の上
   端は第２人口管寄せに連通しており、第１および第２人
   口管寄せは加熱用蒸気の供給源に接続され、前記出口管
   寄せは凝縮液のドレン管に接続されている特許請求の範
   囲第４項記載の原子力発電プラント。 ８）前記熱交換装置は、高圧タービンと低圧タービンの
   間にそれらのタービンに近接して配置されており、それ
   らのタービンの間の水蒸気流の流路に接続された再加熱
   器である特Ｆｌ’請求の範囲第３項、６項または７項記
   載の原子力発電プラント０２）水蒸気を受取るための入
   口と水蒸気を排出するための出口とを備えた水平配置の
   細長い円筒形シェルと、該水蒸気流の径路内に配置され
   ており、該水蒸気へ熱を伝達するための加熱用蒸気を通
   流させる少くとも１つの傾斜した管束とから成り、該管
   束の容管は出口管寄せから上方へ延長しており、該管束
   は２つの管列から成り、一方の管列の容管の前記熱交換
   装置の長手方向の垂直平面に対する傾斜角と他方の管列
   の容管の該垂直平面に対する傾斜角とは互いに反対向き
   であり、該一方の管列の容管の上端は第１人口管寄せに
   連通し、他方の管列の容管の上端は第２人口管寄せに連
   通しており、第１および第２人口管寄せは加熱用蒸気の
   供給源に接続され、前記出口管寄せは凝縮液ドレン管に
   接続されていることを特徴とする水蒸気過熱装置。 １０）前記ｔＨＯ管寄せは前記入口管寄せがら懸架され
   ており、該各人口管寄せに付設された支持部材を摺動自
   在に支持する部材が前記シェルに付設されている特許請
   求の範別第９項記載の水魚−気過熱装置。 １１）水蒸気を受取るための入口と水蒸気を排出するだ
   めの出口とを備えた水平配置の細長い円筒形シェルと、
   該水蒸気流の径路内に配置さ九ており、該水蒸気へ熱を
   伝達するための加熱用蒸気を通流させる少くとも１つの
   傾斜した管束とから成り、該管束の容管の上端は閉鎖さ
   れており、容管の下端は、加熱用蒸気の供給源および凝
   縮液のドレン管に接続された管寄せに連通していること
   を特徴とする水蒸気過熱装置。 １２）　ｊｅｔ記管寄せは、前記容管の端部を挿通する
   ための管板を有しており、該容管は該端部にまで延長し
   たフィンを備え、該端部にはフィンが設けられていない
   特許請求の範囲第１１項記載の水蒸気過熱装置。 １６）前記管束は、２つの管列から成り、一方の管列の
   容管の前記熱交換装置の長手方向の垂直平面に対する傾
   斜角と他方の管列の容管の該垂直平面に対する傾斜角と
   は互いに反対向きであり、該一方の管列の容管の垂直平
   面に対する傾斜角とは互いに反対向きである特許請求の
   範囲第１１項記載の水蒸気過熱装置。 １４）前記容管の閉鎖された上端を挿通する支持板が設
   けられている特許請求の範囲第１１項記載の水蒸気過熱
   装置。 １５）前記６菅は、前記支持板の内側面を越えて前記管
   寄せの方に向って少くとも２ｉｎ（５αｇｍ）に亘って
   プラグにより閉鎖されている特許請求の範囲第１４項記
   載の水蒸気過熱装置。 １６）前記容管の閉鎖された端部は、該管の熱膨張およ
   び収縮を吸収するようにするために前記支持板に対して
   摺動自在である特許請求の範囲第１４項記載の水蒸気過
   熱装置。 １７）前記水蒸気の入口のところにディフューザ型水分
   離器が設けられている特許請求の範囲第１１項記載の水
   蒸気過熱装置。 １８）前記ディフューザ型分離器と前記管束との間の水
   蒸気流の径路内に二次分離器が設けられている特許請求
   の範囲第１７項記載の水蒸気過熱装置。 １２）前記管寄せは、該水蒸気過熱装置の長手方向に延
   長しており、該容管は前記シェルの長手軸線に対して垂
   直な平面に対し平行である特許請求の範囲第１１項記載
   の水蒸気過熱装置。 ２０）前記２つの管列は、前記管寄せから該水蒸気過熱
   装置の長手軸線に対し垂直な平面でみてはぼ７字形に延
   長しており、該容管の、前記シェルの長手方向垂直中心
   平面に対する傾斜角は約３［ｌＰ〜６０°である特許請
   求の範囲第１１項記載の水蒸気過熱装置。 ２１）前記容管の長さは前記シェルの直径より小さい寸
   法である特許請求の範囲第１１項記載の水蒸気過熱装置
   。