JPS60251302A - 湿分分離加熱器 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、水分分離を目的とした蒸気式再熱装置に係シ
、特に、原子力用蒸気タービン発電設備に使用される水
分分離形再熱用装置の改良に関する。

〔発明の背景〕

タービン発電設備用蒸気には、従来、二つのタイプがあ
り、化石燃料を用いたボイラにより蒸気を発生させるも
のと、原子炉による原子核分裂反応によシ熱を取出し、
蒸気を発生させるものがある。

一般に、ボイラにより発生する蒸気は、高温で乾いてい
るため、高圧タービンを運転するためには、十分なエネ
ルギをもっており、再熱サイクルを用いることによシ、
中、低タービンですら乾いた状態の蒸気をタービン駆動
用蒸気として供給することができる。

一方、原子炉を用いて、蒸気を発生させた場合、蒸気条
件は、発生蒸気圧力に相当する飽和状態が通常である。

この場合、蒸気は、高圧タービン車室を通過して仕事を
した後は、かなシの水分を含んでおシ、除湿、あるいは
、再熱等の処理を行なうための装置を設け、低圧タービ
ン車室内でよシ有効な仕事をさせるため、エンタルピの
増加手段を講じなければならない。

従来の湿分分離加熱装置の一例は、特公昭５７−５１０
０８や、特公昭５６−４６０４２等で開示されている。

第１図に示すような構造の湿分分離器では、−次側加熱
蒸気１と、二次側被加熱蒸気２を管３を介して熱交換さ
せる場合、−次側加熱蒸気１が二次側被加熱蒸気２と熱
交換することにより、管内を流れる一次側加熱蒸気１が
、気液二相流となる。

この時、熱負荷が高かったり、又は、加熱蒸気が過冷却
されたシすると、熱交換用管内及び系統内で不安定流動
が発生し、伝熱管の熱疲労及び系統内圧力、温度、流量
等の制御性の低下の原因となシ、プラントの信頼性を著
しく低下させる要因となる。そこで、この不安定流動を
防止するために公知技術として、過剰の掃気用蒸気を供
給するととによシ、凝縮ドレンを排除する手段や、凝縮
ドレンを排除する手段として隔壁を設けたシ、ドレン誘
導用パイプを設け、タンクへ導き、ドレン排除の方法を
工夫して対処しているのが現状である。

しかし、この方法では、管内に流量分布が生じる場合や
、熱負荷にアンバランスがある場合にはその効果を十分
に発揮することはできない。

さらに、過剰の掃気用蒸気を供給するために、プラント
効率を下げる原因となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、−次側加熱蒸気に生じる過冷却凝縮ド
レンを、分離、除去して不安定流動を防止し、かつ、凝
縮ドレンのもつ熱量を高い熱効率で二次側被加熱蒸気に
熱伝達させる湿分分離加熱器を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、−次側加熱蒸気と、凝縮ドレンが混在
する位置に、凝縮ドレン分岐管を設け、凝縮ドレンを分
離させ、さらに、−次側加熱蒸気経路内よシ除去するた
めに孔を設け、凝縮ドレン勿岐管で分離した凝縮ドレン
をこの除去孔を介して、二次側被加熱蒸気に向けて容器
内で噴射させて、直接接触熱交換させることにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図によシ説明する。

第３図は、本発明による湿分分離加熱器を示し、−次側
加熱蒸気経路には、−次側蒸気人口４．高圧蒸気室８．
低圧蒸気室９．−次側蒸気出口５゜高圧蒸気室８と、低
圧蒸気室９とは、熱交換用管３で結ばれ、これら管のう
ち、最外周近傍管にはこの熱交換用管３から、凝縮ドレ
ン分岐管１５が取付けられている。さらに、凝縮ドレン
分岐管１５には、ドレン除去孔１３が設けられ、このド
レン除去孔１３は容器内で、凝縮ドレンを、二次側被加
熱蒸気に向けて噴射し、熱交換できる部位に位置してい
る。

二次側蒸気経路は、二次側蒸気人口６．予熱室１０、層
間再熱部１１．二次側蒸気出ロアで構成される。

一次側加熱蒸気が凝縮ドレンとなる際、この現象をモデ
ル試験によシ、再現し、Ｕ字管内におけるドレン発生位
置の確認を行なっ乍。

この結果、凝縮ドレンは第２図に示すような構造の場合
では、高圧蒸気室８よシ熱交換用管３を通シ、低圧蒸気
室９に至る間に発生し、二次側被加熱蒸気２が二次側蒸
気入口６を通り、管内に流れ込むと器内の熱交換用管３
の最外周近傍の二次側蒸気人口６に近い部分に多く発生
する。これは、−次側加熱蒸気と、二次側被加熱蒸気の
温度差が一番大きくなると予想される位置とほぼ一致し
ており、主に、被加熱蒸気人口６に最も近い熱交換用管
に顕著にみられ、第二層目の管でもわずかにみられるが
、それ以後の層では、はとんど過冷却現象はみられない
。

よって、−次側加熱蒸気が、熱交換用管の最外周に位置
する管を通る際、二次側被加熱蒸気の最も低温層と熱交
換する予熱室近傍で、熱交換用管３に凝縮ドレン分岐管
１２を設け、管内で、蒸気と、ドレンを分離する。分離
する手段は、この部位にある管の管径を太くするとか、
第４図に示すように、管に窪みを設けるとか、又は、第
５図に示す凝縮ドレン分離壁を設けることなどが考えら
れる。

そして、分離された凝縮ドレンは、凝縮ドレン除去孔１
３をへて、熱交換用管３の系外へ排出される。

凝縮ドレン除去孔１３は、設けられたドレン分岐管１２
が、熱交換用管に位置する条件により、凝縮ドレン量が
変化するため、実験的にめられたドレン凝縮量によシ決
定され、それぞれのドレン除去孔１３の直径は、形状、
形の異なったものも使用できる。開口面積は、最外周管
が大きく、内周方向の管では徐々に小さくし、蒸気流れ
方向より下流に向って孔径は大きくなる方が良い。

凝縮ドレン量は、運転条件の変化に対応して変化するも
のであり、これに対処するために凝縮ドレン分岐管内に
溜まるドレン量に好適な容積となるよう、形状を、球状
、あるいは、鼓形状、筒状等とする。

熱交換用管は、通常、定められたリガメントに配列され
るが、最外周近傍の複数管に対しては、二次側被加熱蒸
気との熱交換接触部容積を広くとるため、管配列を異な
るものとしても良い。

又、第６図、第７図に示すように、最外周近傍の複数管
に対して、ｙ字管軸中心位置を、他の内周近傍管巣軸中
心と偏心させる構造として空間を設け、容積を広げても
よい。

これと同様に、空間を設ける手段として、曲率半径の同
じ管列を、間隔を拡げることによシ空間を設けた構造と
しても良い。

同、この形式の熱交換器は、−次側流体と、二次側流体
が混合しても差し障シない分野の熱交換器には広く応用
できる。尚、図中１２はドレン分岐管、１４は熱交換用
管、１５は分岐窪み、１６は分離壁である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、−次側加熱蒸気系が、安定な流動体と
なり、温度、圧力、流量の制御をする上で、信頼性の向
上が図れ、装置の簡略化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の湿分分離器構造全体図、第２図は、従
来の湿分分離器構造図、第３図は、本発明の湿分分離加
熱器全体図、第４図は、熱交換用管に窪みを設けた一例
を示す断面図、第５図は、熱交換用管にドレン分離用壁
を設けた断面図、第６図は、熱交換用管に窪み、壁、筒
を設けた断面図、第７図は、熱交換用管巣を偏心させた
例を示す図である。 １・・・−次側加熱蒸気、２・・・二次側被加熱蒸気、
３・・・熱交換器用管、４・・・−次側蒸気入口、５・
・・−次側蒸気出口、６・・・二次側蒸気入口、７・・
・二次側蒸気出口、８・・・高圧蒸気室、９・・・低圧
蒸気室、１０・・・予熱室、１１・・・層間再熱部、１
２・・・凝縮ドレン分岐管、１３・・・凝縮ドレン除去
孔、１４・・・最外周熱交換用管、１５・・・凝縮ドレ
ン分離窪み、１６・・・″“パ″″″”（”ｅｌＡ　０
３１−ｆ　Ａ。、！］′６２図 第３図 第４図 第Ｓ図 第６圀 ３ 躬７に ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱源となる一次側加熱蒸気と、この−次側加熱蒸気
   よシ低い圧力に制御された二次側被加熱蒸気の二つの蒸
   気源をもち、前記−次側加熱蒸気の経路に、Ｕ字形管で
   つながれた高圧蒸気室と低圧蒸気室をもつ湿分分離器に
   おいて、 前記Ｕ字形管の最外周近傍の管に、開口部を設けたこと
   を特徴とする湿分分離加熱器。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記Ｕ字形管に設けた前記開口部は、複数の孔もしくは
   、分岐管であることを特徴とする湿分分離加熱器。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記各Ｕ字形管の前記開口部は、前記−次側加熱蒸気の
   不安定流動を防止するのに充分な開口面積としたことを
   特徴とする湿分分離加熱器。