JPS62178807A - 湿分分離再熱器 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は原子力発電プラント等において、湿り度の高い
蒸気から湿分を除去し、さらにこれを加熱して過熱蒸気
を１ｑる湿分分離再熱器に関する。

［発明の技術的背景］ 一般に、沸騰水型おるいは加圧水型の原子力発電プラン
トにおいては、原子炉あるいは蒸気発生器で発生する蒸
気は飽和蒸気であり、この蒸気〈以下サイクル蒸気と称
する）か高圧タービンに送られて膨張を遂げると、圧力
の降下と共に温度が低下し、サイクル蒸気中に多くの湿
分か含まれるようになる。この湿分を多量に含むサイク
ル蒸気かそのまま低圧タービンに導かれると、水滴との
衝突の繰り返しで低圧タービンの羽根か浸食され、一方
比較的大きな水滴はサイクル蒸気の流動を妨げるために
効率の低下が生じる。このため、原子力発電プラントで
は高圧タービンと低圧タービンとの間に湿分分離再熱器
を設け、サイクル蒸気中から湿分を除くと共に、ざらに
サイクル蒸気を過熱状態にまで加熱することが行なわれ
ている。

第４図および第５図はこのような湿分分離再熱器の一例
を示すもので、サイクル蒸気は本体胴１の下部に設けら
れたサイクル蒸気人口２から本体胴１内に導かれ、垂直
方向に互いに対峙して設けられた湿分分離器３ａ、３ｂ
と仕切板４ａ　、　４ｂ　。

４ｃ　１４ｄとにより囲まれた蒸気分配室５ａ１５ｂに
各々流入する。このサイクル蒸気は湿分分離器３ａ　、
３ｂの手前に設（プられた入口多孔板６ａ、６ｂを経て
湿分分離器３ａ　、３ｂ内に流れ、そこで湿分が取り除
かれ、蒸気は出口多孔板７ａ、７ｂを通り扱けて通路側
板８ａ、８ｂに囲まれた蒸気通路９に流入し、一方分離
された水滴、すなわちドレンは通路下板、および上板１
０ａ、１０ｂ囲まれたトレン通路１１に落下し、そこか
らドレン出口１２を介して器外に流出する。

しかして、蒸気通路９に流れたサイクル蒸気はその途中
に設けられた第１段加熱器１３、続いて第２段加熱器１
４に流れ、そこを通過する間に後述する手順により供給
される第１段および第２段加熱蒸気により各々加熱され
、過熱蒸気となって本体胴１の上部に設けられサイクル
蒸気出口１５から図示しない低圧タービンへと導かれる
。

ここで、第１段および第２段加熱蒸気の流れについて述
べると、それぞれ温度の異なる第１段および第２段加熱
蒸気は加熱蒸気入口管１６ａ、１６ｂを通して加熱蒸気
ヘッダ１７ａ、１７ｂ内に導かれ、ヘッダ仕切板１８ａ
、１８ｂにより区画された高温室１９ａ、１９ｂに流入
し、ここで各伝熱管２０ａ、２０ｂに分配されて、その
内部を流動する。このとき伝熱管２０ａ　、２０ｂの外
にはサイクル蒸気が流れており、伝熱壁を間にして両者
か熱交換するため、第１段および第２段加熱蒸気は徐々
に凝縮して気液二相流に変わり、さらに伝熱管２０ａ　
、２０ｂの出口ではほとんど液相、つまりトレンとなっ
て低温室２１ａ　、２１ｂに導かれる。この後、このド
レンはドレン排出管２２ａ、２２ｂを介してドレンタン
ク（図示せず）に抽出され、一方凝縮しきれなかった第
１段および第２段加熱蒸気はベント蒸気管２３ａ、２３
ｂを通して器外に抽出される。

［背景技術の問題点］ 通常、湿分分離再熱器においてはサイクル蒸気が約１９
６℃の飽和蒸気から約８０℃過熱した蒸気となるように
加熱しているが、上述したように第１段および第２段加
熱器１３．１４には多管式熱交換器が用いられ、このと
き各伝熱管２０ａ、２０ｂを支持する管板２４ａ　、２
４ｂおよび支え板２５ａ　、２５ｂの固定要素として用
いられるステーボルト２６ａ　、２６ｂ　　（第４図参
照）は、温度の最も低いサイクル蒸気入口２側に近いも
のと、最も高くなるサイクル蒸気出口１５側に近いもの
との間で温度差に起因する伸び差が生ずる。このため、
ステーボルト２６ａ　、２６ｂにより固定された支え板
２５ａ　、２５ｂは第６図に示されるようにステーボル
ト２６ａ　、２６ｂの変位に追従する形で二点鎖線の位
置から実線で示される位置に移動し、倒れた状態になる
。

一方、伝熱管２０ａ　、２０ｂの変位についてみると、
第１段および第２段加熱蒸気の凝縮作用により、気液二
相流が流れる伝熱管２０ａ　、２０ｂの内部は伝熱係数
がかなり高いのに対して、サイクル蒸気単相での温度上
昇が果たされるだけの伝熱管２０ａ　、２０ｂの外側は
それ程伝熱係数は高くない。このため、伝熱管２０ａ　
、２０ｂは飽和温度である内部の加熱蒸気温度に近い値
となり、一部の伝熱管２０ａ　、２０ｂの伸びが際立よ
うなことはなく、一様に変位する。

このような伝熱管２０ａ　、２０ｂの熱膨張による変位
は、当然上記したステーボルト２６ａ、２６ｂにおける
変位と時を同じくして発生する。この場合、サイクル蒸
気の温度上昇の割合いが小さい間はあまり問題はないが
、温度の上昇程度が激しいとき、つまりサイクル蒸気と
第１段および第２段加熱蒸気との温度差が大きくなる場
合、支え板２５ａ、２５ｂの傾斜角度は最も大きくなり
、伝熱管２０ａ　、２０ｂの自由な熱膨張が拘束され、
伝熱管２０ａ　、２０ｂに軸方向の荷重が作用して破損
を生じる懸念がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は伝熱管がその支持要素である支え板によ
り熱膨張を拘束されないようにし、これにより損傷事故
の生じる懸念のない改良された湿分分離再熱器を提供す
ることにある。

［発明の概要１ 本発明は複数のＵ字状伝熱管を加熱蒸気ヘッダの高温室
と低温室とを連絡するようにそれぞれ配置して構成した
加熱器を有する湿分分離再熱器において、伝熱管をその
長手方向に任意の間隔を保って支持する管板および複数
の支え板に加熱蒸気ヘッダの高温室と低温室とを連絡し
、かつ支え板相互の移動を拘束する蒸気通路を備えた固
定手段を設けたことを特徴とするものである。

［発明の実施例］・ 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。なお、本発明は第４図および第５図に示さ
れる第１段加熱器１３、および第２段加熱器１４の双方
に適用可能なものであるが、ここでの適用例は第１段加
熱器１３に対するものである。

第１図において、本発明にお（プる支え板２７ａは伝熱
管２０ａの長手方向に任意の間隔を保って配置されるの
は従来技術によるもので同じであるが、この支え板２７
ａを固定する要素は複数のステーパイ１２８ａであり、
これらのステーパイプ２８ａが支え板２７ａさらには管
板２９ａの所定位置に溶接により固定される。さらにこ
れらの管板２９ａおよび支え板２７ａにはステーパイプ
２８ａの内径に見合う大きさの連絡孔３０ａが穿たれて
いる。この連絡孔３０ａはステーパイプ２８ａが装着さ
れる部分の管板２９ａおよび支え板２７ａのすべてに設
けられ、ステーパイプ２８ａと管板２９ａの側からみて
最も遠い位置にある支え板２７ａの外側に伝熱管２０ａ
のＵ字状端部に倣ように装着されたＵ字状連絡管３１ａ
と協働して伝熱管２０ａと同様に高温室１９ａと低温室
２１ａとを結ぶ蒸気通路を形成するものである。

なお、第２図は上述したステーパイプ２８ａおよび連絡
管３１ａの溶接施工例を示すもので、これらは加熱蒸気
の漏洩を抑えるために管板２９ａおよび支え板２７ａに
対してシール溶接により固定される。

また、ステーパイ１２８ａは説明を簡略にするために管
束の内外周に設けられるもののみが示されるが、実際は
中間部を含めて数本以上設けられる。

本発明の構成は上述したとおりのもので、湿分分離再熱
器の運転中、加熱蒸気ヘッダ１７ａの高温室１９ａに導
かれた第１段加熱蒸気は伝熱管２Ｑａの内側を流動し、
このとき同時に各ステーパイプ２８ａおよび連絡管３１
ａの内側を流れて低温室２１ａに達する。このステーパ
イプ２８Ｈの内側を通過する第１段加熱蒸気の流れが形
成されると、各ステーパイプ２８ａの内側ではサイクル
蒸気との熱交換により凝縮作用が起り、伝熱管２Ｑａと
同様に気液二相流が流れてそれぞれのステーパイプ２８
ａが第１段加熱蒸気温度に近い値となり、サイクル蒸気
人口２側に近いものもサイクル蒸気出口１５側に近いも
のもほぼ同じように伸びる。したがって、ステーパイプ
２’８ａの溶接された支え板２７ａが伝熱管２０ａの長
手方向に移動する場合にも一様に変位するため、一部の
支え板２７ａが倒れてしまうようなことはない。なお、
上記の説明から理解されるように本発明はステーパイプ
２８ａ内の熱輸送条件を伝熱管２Ｏａ内のそれに合わせ
ようとするもので、ステーパイプ２８ａの材料について
は伝熱管２０ａの線膨張係数に近いものから選べばより
優れた働きを得ることができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

上記実施例におけるステーパイプ２７ａは各支え板２７
ａ毎に分割されているものであったが、本実施例のステ
ーパイプ３２ａはこれを最初から連続させるように、す
なわちＵ字状に形成しておき、管板３３ａおよび支え板
３４ａに穿設した貫通孔３５ａに伝熱管２０ａと同様に
これを挿入して溶接固定するようにしたものである。本
実施例のものにおいても上記実施例と同様の働きを得る
ことが可能であり、しかもこの場合にはステーパイプ３
２ａと管板３３ａおよび支え板３４ａとの間のシール溶
接が要らなくなるなど、製作上の煩雑さがない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は伝熱管をその長手方向に任
意の間隔を保って支持する管板および複数の支え板に加
熱蒸気ヘッダの高温室と低温室とを連絡し、かつ支え板
相互の移動を拘束する蒸気通路を備えた固定手段を設け
ているので、支え板が変位する場合にも伝熱管の熱膨張
が拘束される心配かなく、破損事故がなくなるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による湿分分離再熱器の要部を示す断面
図、第２図はステーパイプのシール溶接施工例を示す断
面図、第３図は本発明の他の実施例を示す断面図、第４
図は従来の湿分分離再熱器の一例を示す断面図、第５図
は第４図のｖ−ｖ線に沿う断面図、第６図は支え板が変
位する様子を示す説明図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・本体胴
３ａ、３ｂ・・・・・・・・・湿分分離器１３・・・・
・・・・・・・・・・・・・・第１段加熱器１４・・・
・・・・・・・・・・・・・・・第２段加熱器１７ａ、
１７ｂ・・・加熱蒸気ヘッダ １８・・・・・・・・・・・・・・・・・・ヘッダ仕切
板１９ａ、１９ｂ・・・高温室 ２０ａ　、２０ｂ　−・・伝熱管 ２１８．２１ｂ・・・低温室 ２７８．３４ａ・・・支え板 ２８ａ・・・・・・・・・・・・・・・ステーパイプ２
９ａ　、３３ａ・・・管板 ３０ａ・・・・・・・・・・・・・・・連絡孔３１ａ・
・・・・・・・・・・・・・・Ｕ字状連絡管３２ａ・・
・・・・・・・・・・・・・Ｕ字状ステーパイプ３５ａ
・・・・・・・・・・・・・・・貫通孔第２図 第３図 ↑ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のＵ字状伝熱管を加熱蒸気ヘッダの高温室と
   低温室とを連絡するようにそれぞれ配置して構成した加
   熱器を有する湿分分離再熱器において、前記伝熱管をそ
   の長手方向に任意の間隔を保って支持する管板および支
   え板に前記加熱蒸気ヘッダの高温室と低温室とを連絡し
   、かつ支え板相互の移動を拘束する蒸気通路を備えた固
   定手段を設けたことを特徴とする湿分分離再熱器。
2. （２）固定手段が管板と支え板、もしくは支え板と支え
   板との間に装着される複数のステーパイプおよび管板側
   からみて最も遠い位置にある支え板の外側に装着される
   Ｕ字状連絡管により構成され、これらのステーパイプお
   よび連絡管と、管板および支え板に穿たれた連絡孔とを
   介して蒸気通路が形成されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の湿分分離再熱器。
3. （３）固定手段が管板および支え板に穿設された貫通孔
   に挿通されるＵ字状ステーパイプにより構成され、この
   ステーパイプを介して蒸気通路が形成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の湿分分離再熱器。