JPS62228806A - 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】 〔発明の構成〕 （産業上の利用分野） 本発明は湿分分離再熱装置に係り、特に本体胴におけろ
過熱蒸気と接する領域の変形に伴なう内部構造物の破損
事故等を防止するのに好適な湿分分離再熱装置に関する
。

（従来の技術） 一般に、沸騰水型あ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、たとえば約６８ａｔａ、　２８３℃の飽和蒸気で
あり、この蒸気（以下サイクル蒸気という）が高圧ター
ビンに送られて膨張を遂げると、圧力の降下と共に温度
が下がり、サイクル蒸気中に多量の湿分が含まれるよう
になる。この湿分を多量に含んだサイクル蒸気を下流側
に置かれた低圧タービンにそのまま導くと、サイクル蒸
気中の湿分により低圧タービンの羽根が浸食されるばか
りでなく、大きな水滴はサイクル蒸気の流動を妨げるた
めに効率の低下をもたらす、このため、Ｊ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、サイクル蒸気中に含まれる湿分を除去
すると共に、さらにサイクル蒸気を過熱状層にまで加熱
することが行われる。

第５図および第６図はこのような湿分分離再熱装置の一
例を示している。サイクル蒸気は本体胴ｌの下部に形成
されたサイクル蒸気人口２を通して本体Ｉｌｌ内に入り
、互いに対峙して設けられた湿分分離器３ａ、　３ｂと
天井板４とにより囲まれた蒸気室５に流入する。このサ
イクル蒸気は蒸気室５内で二方向に分流し、湿分分離器
３ａ、３ｂに流れ。

そこを通る間に水滴が分離され、蒸気分のみがそこを通
り抜け、外側側板６ａ、　６ｂと内側側板７ａ、　７ｂ
とにより囲われた蒸気通路８ａ、　８ｂに流入してそこ
に設けられた第１段加熱器９ａ、ｌｌｂおよび第２段加
熱器１０ａ、　１０ｂへと導かれる。第１段加熱器９ａ
、９ｂおよび第２段加熱器１０ａ、　ｆｏｂには外部か
ら加熱蒸気が供給されており、サイクル蒸気が第１段加
熱器９ａ、９ｂおよび第２段加熱器１０ａ、　１０ｂを
通過する間に加熱されて過熱蒸気となって本体胴１の上
部に設けられたサイクル蒸気出口１１から低圧タービン
（図示せず）へと放出される。なお１図中、符号１２ａ
、　１２ｂは湿分分離器３ａ、　３ｂへ向がうサイクル
蒸気の流れを均一化するための多孔板を示している。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、実用化されているプラントの出力は１．１００Ｍ
Ｗ級であるが、近年開発が進められているものはｌ　、
　３００ないし１，５００ＭＷの超大型のプラントであ
る。こうした背景から湿分分離再熱器も取扱うサイクル
蒸気量が増大して上述した湿分分離器３ａ、３ｂ、第１
段加熱器９ａ、　９ｂ、第２段再熱器１０ａ。

１０ｂ等の機器の大型化が避けられない状況にある。

通常、これらの機器は本体胴１の軸纏方向に長さを延長
する形でサイクル蒸気量の増加に対応することになり、
本体ＷＡｌの長さが従来と比べて大幅に延びる。この長
さの延長で生じる問題はサイクル蒸気入口２から蒸気室
５にかけてのサイクル蒸気の流れが不均一となり、局部
的に偏って導かれるサイクル蒸気のために湿分分離１ｉ
３ａ、３ｂが充分な性能を発揮できなくなることである
。

一方、こうした点とは別に従来の湿分分離再熱器ではサ
イクル蒸気出口１１を中心として生じる本体胴１の猫背
変形も大きな問題となる。すなわち、この猫背変形とは
本体胴１の上部と下部の間でメタル温度が著しく相違（
部分負荷運転時において約１２０℃）シ、過熱蒸気が流
れるサイクル蒸気出口１１を中心として本体胴１の上部
が盛り上がる形、つまり猫背状に変形することをいうが
、この猫背変形のために蒸気通路８ａ、　８ｂを区画し
ている外側側板６ａ、６ｂと本体胴１との結合（溶接）
部分に損傷が生じ、加熱前のサイクル蒸気が破損部分か
ら漏洩して過熱蒸気中に混入してしまうという問題であ
る。

これらの問題に対して、湿分分離器３ａ、　３ｂ、第１
段加熱器９ａ、９ｂ、第２段加熱器１０ａ、　ｌＯｂ等
の軸線方向への延長ではなく、これらの機器の断面積の
増加で、つまり本体胴１の側からいえば、半径方向に大
きさを拡げるようにして対処することも考えられるが、
しかし、このような本体胴１の大径化による対処の仕方
はタービン建家の天井高さに決定的な影響を及ぼすため
に建設費用の増加という別の問題が生じてしまい、実際
的な解決方法とはならない。

本発明の目的は取扱うサイクル蒸気量の増加に伴なって
生じる湿分分離器への分配上の不都合をなくすようにし
た湿分分離再熱器を提供することにある。

また、別の目的は本体胴の猫背変形によって生じる側板
の破損事故をなくして加熱前のサイクル蒸気が過熱蒸気
中に混入するのを防止するようにした湿分分離再熱器を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による湿分分離再熱器は両端が一対の鏡板により
閉塞された横長円筒状の本体胴と、この本体胴内を両端
を鏡板と対峙して置かれる一対の囲い板および本体胴の
軸線方向に沿って水平に配置される一対の仕切板により
それぞれ仕切って構成された上部および下部蒸気室と、
この下部蒸気室内にそれらの間に蒸気室仕切板を介して
中央蒸気室を形成するように一定の間隔を置いて設けら
れた一対の湿分分離器と、この湿分分離器の入口および
出口側にそれぞれ設けられ、湿分分離器に流れる蒸気の
流量をそれらに穿たれた透孔の開口面積を領域毎に相違
させて調節する前部および後部多孔板と、前記湿分分離
器の各下面を覆うダクト仕切板により区画して構成され
たドレンダクトと、上部蒸気室内にあって本体胴との間
に遊嵌可能な結合手段を介在させると共に、互いに一定
の間隔を保持して配置される一対の側板により形成され
た蒸気通路と、この蒸気通路内に設けられて中央蒸気室
から送られる湿分を除去された蒸気を加熱する少なくと
も一つの加熱器とを備えるものである。

（作用） 上記の通り構成された湿分分離再熱器において。

高圧タービンから排出されるサイクル蒸気はサイクル蒸
気入口から本体胴内に流入し、ダクト仕切板の下面に当
ってほぼ等しく二方向に分けられ、下部蒸気室に流れて
そこで反転しなから湿分分離器に向かって流れ、前部多
孔板の透孔を通って湿分分離器内に導かれる。サイクル
蒸気は湿分分離器を通過する間に水滴が捕獲され、蒸気
分のみがそこを通り抜けて後部多孔板の透孔を通って中
央蒸気室に流入する。一方１分離された水滴は湿分分離
器内を重力の作用で落下し、ドレンダクトにすべて集め
られて器外に抽出される。

中央蒸気室に流れたサイクル蒸気は蒸気通路を上方に向
かって流れ、加熱器内を通る間に加熱されて過熱蒸気と
なってサイクル蒸気出口を通して低圧タービンに排出さ
れる。

このような本発明によれば、湿分分離器の入口および出
口側に領域毎に透孔の開口面積を相違させて構成した前
部多孔板および後部多孔板を設けて湿分分離器の前後の
差圧の少ない領域においては流量を増加し、一方差圧の
増加する傾向にある領域では流量を制限するようにして
いるので、湿分分離器に対してサイクル蒸気が均一に導
かれる。

また、本体胴と側板との間には遊嵌可能な結合手段を介
在させて本体胴の熱膨張による変位が拘束されないよう
にしているから、側板が損傷する可能性は全くない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する。

第１図において、符号２１は全体をみたときに横に長く
、かつ円筒状に形成されている本体胴を示している。こ
の本体ＷＡ２１は下部に複数のサイクル蒸気入口２２、
一方上部に一つのサイクル蒸気出口２３を有する。また
本体Ｍ２１の両端には略半球状の鏡板２４ａ、　２４ｂ
が設けられ、これにより本体胴２１の内部は閉塞される
ようになっている。

さらに、本体１１２１の内部には鏡板２４ａ、　２５ｂ
と対峙して囲い板２５ａ、　２５ｂがそれぞれ設けられ
る。そして、この囲い板２５ａ、　２５ｂにより囲われ
た空間は第２図に示されるように本体胴２１の垂直方向
略中心位置に溶接して取付けられている一対の仕切板２
６ａ、　２６ｂで仕切られ、互いに独立した上部蒸気室
２７および下部蒸気室２８が形成される。

しかして、下部蒸気室２８には水平方向に互いの間で一
定の間隔を保って一対の湿分分離器２９ａ。

２９ｂが設けられる。この湿分分離器２９ａ、　２９ｂ
は仕切板２６ａ、　２６ｂの下面と接するように下部蒸
気室２８の全域にわたって配置され、また、湿分分離器
２９ａ、　２Ｑｂに挟まれた内側空間はその底部を蒸気
室仕切板３０で覆って中央蒸気室３１が形成される。

さらに、湿分分離器２９ａ、　２９ｂはその入口側に前
部多孔板３２ａ、　３２ｂ、一方出口側に後部多孔板３
３ａ。

３３ｂをそれぞれ備える。これらの前部多孔板３２ａ。

３２ｂおよび後部多孔板３３ａ、　３３ｂには第３図に
示されるように多数の透孔３４が穿たれており、これら
の透孔３４はサイクル蒸気人口２２を中心としてこれに
近い領域では開口面積が最大に、一方サイクル蒸気人口
２２から離れた領域では開口面積が小さくなるように領
域毎に直径を相違させて設けられる。

以下、再び第２図に戻って湿分分離器２９ａ、　２９ｂ
の下方には湿分分離器２９ａ、　２９ｂから落下してく
るドレンを集めるドレンダクト３５がダクト仕切板３６
により形成され、下部蒸気室２８とはこのダクト仕切板
３６により、一方中央蒸気室３１とは上述した蒸気室仕
切板３０により相互の連絡を断つようにしている。なお
、ここでダクト仕切板３６のわん曲している底面はサイ
クル蒸気入口２２がら流入するサイクル蒸気を下部蒸気
室２８のそれぞれの側（図において右側と左側）に分流
させるように機能させるものである。

さらに、中央蒸気室３１からサイクル蒸気出口２３にか
けて上部蒸気室２７を一対の側板３７ａ、　３７ｂで仕
切って蒸気通路３８が形成される。この蒸気通路３８内
には中央蒸気室３１寄りに第１段加熱器３９、そしてサ
イクル蒸気出口２３寄りに第２段加熱器４０がそれぞれ
設けられる。ここで、側板３７ａ、　３７ｂの本体１洞
２１に対する結合は第４図に示されるように本体胴２１
の内壁に一対の短冊状小片４１を設けて案内溝４２を形
成し、この案内溝４２に側板３７ａ、　３７ｂの一端を
遊嵌させ、相互の運動を拘束しないようになっている。

また、側板３７ａ、　３７ｂには蒸気通路３８と上部蒸
気室２７との間を連通ずるバランス孔４３が穿設されて
いる。

なお、第１図における符号４４はドレン通路３５と器外
とを連絡するドレン排出口を示している。

次に５作用について説明する。

高圧タービン（図示せず）から送られるサイクル蒸気は
サイクル蒸気人口２２を通って本体胴２１内に導かれ、
ダクト仕切板３６の下面に当って図に示されるように左
右二方向に分かれて下部蒸気室２８に入る。下部蒸気室
２８は上部が仕切板２６ａ、　２６ｂで塞がれており、
サイクル蒸気はここで反転しながら湿分分離器２９ａ、
　２９ｂに向かって流れ、前部多孔板３２ａ、　３２ｂ
および後部多孔板３３ａ、　３３ｂにより後述するよう
に流量を制御されながら湿分分離器２９ａ。

２９ｂ内に導かれる。湿分分離器２９ａ、　２９ｂは波
板状の分離エレメントを多数数べて構成したもので、サ
イクル蒸気中の水滴がここで捕獲されて蒸気分のみがそ
こを通り抜け、後部多孔板３３ａ、　３３ｂの透孔３４
を通って中央蒸気室３１に流入する。一方、分離された
水滴は重力の作用で湿分分離器２９ａ、　２９ｂの下部
からダクト仕切板３６の上面に落下し、ドレンダクト３
５に集められてドレン排出口４４を通って図示しないド
レンタンクへと導かれる。ここで、湿分分離器２９ａ、
　２９ｂに流れるサイクル蒸気の流量制御について述べ
ると、前部および後部多孔板３２ａ、　３２ｂおよび３
３ａ、　３３ｂはサイクル蒸気人口２２に近い領域では
流量を増加し、一方サイクル蒸気人口２２から離れた領
域では流量を減少するようにして流量の均一化を図る。

すなわち、通常、下部蒸気室２８内ではサイクル蒸気人
口２２付近にてサイクル蒸気の流速が上昇し、一方サイ
クル蒸気人口２２から離れるに従って流速が低下してい
るため、湿分分離器２９ａ、　２９ｂの前後で差圧の著
しい不均一が生じており、差圧の最も少なくなるサイク
ル蒸気人口２２に近い領域と差圧が増加する傾向にある
サイクル蒸気人口２２から離れた領域との間で一方では
流量の増加、他方ではその制限が求められる。

このため、透孔３４の開口面積をサイクル蒸気人口２２
付近で最大に、一方、そこから離れるに従って小さくし
て均一な量のサイクル蒸気が湿分分離器２９ａ、　２９
ｂに尋かれるようにしているものである。

この後、中央蒸気室３１に流れたサイクル蒸気は蒸気通
路３８を上方に向かって流れ、第１段加熱器３９と第２
段加熱器４０とにより順次加熱され、過熱蒸気となって
サイクル蒸気出口２３に流れる。しかして、このサイク
ル蒸気の温度上昇により下部蒸気室２８を満たしてサイ
クル蒸気の温度との温度差が生じ、本体胴２１の上部と
下部との間でメタル温度が定格運転時で７０℃１部分負
荷運転時において１２０℃程度相違する。　このためサ
イクル蒸気出口２３を中心として本体胴２１は猫背状に
変形するが、側板３７ａ、　３７ｂはこの本体胴２１の
変形に伴なう動きを溝４２と側板３７ａ、　３７ｂの表
面とが摺り合う形で許容し、−切拘束しない。この点、
従来のものは側板の固定手段として用いられていた溶接
継手がこの本体胴の動きを拘束し、破損を生じる原因と
なっていたが、拘束部分を持たない本発明のものは側板
３７ａ、　３７ｂの破損は起こり得ない。また、蒸気通
路３８と上部蒸気室２７とをバランス孔４３を介して連
通させているので、たとえばプラントの負荷しゃ断によ
りサイクル蒸気量が急激に減少した場合に蒸気通路３８
内の圧力を上部蒸気室２７の圧力と速やかに平衡させる
ことができ、側板３７ａ　、　３７ｂが蒸気通路３８側
に押されて変形するのを防止することが可能である。

なお、本実施例では上部蒸気室２７と下部蒸気室２８と
の間で完全な気密が保たねばならない。そのために仕切
板２６ａ、　２６ｂのシール溶接は本体胴２１との結合
部Ａと側板３７ａ、　３７ｂと結合部Ｂとの２箇所で施
工されているが１本体胴２１の下部から中央部にかけて
はサイクル蒸気の温度が低く、シかも本体Ｊｌ１２１の
猫背状の変形もここまでは影響が及ばないためシール溶
接の施工部分が損傷を受けることはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は湿分分離器の入口側および
出口側に領域毎に透孔の開口面積を相違させて構成した
前部および後部多孔板を設けて湿分分離器の前後の差圧
の少ない領域においては流量を増加し、−力差圧の増加
する傾向にある領域では流量を制限するようにしている
ので、湿分分離器に流れるサイクル蒸気を本体胴の軸線
方向に均一に導くことができる。また１本体胴と側板と
の間に遊嵌可能な結合手段を介在させて本体胴の熱膨張
による変位を拘束しないようにしているから、側板が損
傷を受けることもない、したがって、本発明によれば湿
分分離再熱器にて取扱うサイクル蒸気量が増加しても分
配上の不都合が生じなく、しかも加熱前のサイクル蒸気
の漏洩が引き起こされないという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る湿分分離再熱器の一実施例を示す
断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３
図は本発明に係る前部多孔板および後部多孔板の平面図
、第４図は本発明における本体胴と側板との結合手段を
示す断面図、第５図は従来の湿分分離再熱器の一例を示
す断面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
である。 ２１・・・本体胴　　　　　２２・・・サイクル蒸気人
口２３・・・サイクル蒸気出口　２４ａ、　２４ｂ・・
・鏡板２５ａ、　２５ｂ−囲い板　　２６ａ、　２６ｂ
・＝仕切板２７・・・上部蒸気室　　　２８・・・下部
蒸気室２９ａ、　２９ｂ・・・湿分分離器　　３０・・
・蒸気室仕切板３１・・・中央蒸気室　　３２ａ、　３
２ｂ・・・前部多孔板３３ａ、　３３ｂ・・・後部多孔
板　　３５・・・ドレンダクト３６・・・ダクト仕切板
　　３７ａ、　３７ｂ・・・側板３８・・・蒸気通路　
　　　３９・・・第１段加熱器４０・・・第２段加熱器
　　４１・・・短冊状小片４２・・・案内溝　　　　　
４３・・・バランス孔第２図 第　　４　図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端が一対の鏡板により閉塞された横長円筒状の
   本体胴と、この本体胴内を両端を前記鏡板と対峙して置
   かれる一対の囲い板および前記本体胴の軸線方向に沿っ
   て水平に配置される一対の仕切板によりそれぞれ仕切っ
   て構成された上部および下部蒸気室と、この下部蒸気室
   内にそれらの間に蒸気室仕切板を介して中央蒸気室を形
   成するように一定の間隔を置いて設けられた一対の湿分
   分離器と、この湿分分離器の入口および出口側にそれぞ
   れ設けられ、該湿分分離器に流れる蒸気の流量をそれら
   に穿たれた透孔の開口面積を領域毎に相違させて調節す
   る前部および後部多孔板と、前記湿分分離器の各下面を
   覆うダクト仕切板により区画して構成されたドレンダク
   トと、前記上部蒸気室内にあって前記本体胴との間に遊
   嵌可能な結合手段を介在させると共に、互いに一定の間
   隔を保って配置される一対の側板により形成された蒸気
   通路と、この蒸気通路内に設けられて前記中央蒸気室か
   ら送られる湿分を除去された蒸気を加熱する少なくとも
   一つの加熱器とを備えることを特徴とする湿分分離再熱
   器。
2. （２）仕切板が本体胴の垂直方向略中心位置に一方の縁
   端が本体胴に、また他方の縁端が側板にそれぞれシール
   溶接により固定されてい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）前部および後部多孔板の透孔は本体胴の下部に形
   成されたサイクル蒸気入口を中心としてこれに近い領域
   において開口面積が最大に、一方サイクル蒸気入口から
   離れた領域では開口面積が段階的に小さくなるように穿
   たれてい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。
4. （４）ダクト仕切板はわん曲形状の底面を有し、サイク
   ル蒸気入口から本体胴内に導かれるサイクル蒸気がこの
   底面に沿って下部蒸気室内にそれぞれ分流させられるよ
   うに構成した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。
5. （５）結合手段は本体胴の側に固定されてそれらの間に
   案内溝を形成する一対の短冊状小片を備え、この案内溝
   内に側板の端を遊嵌させた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。
6. （６）側板はその上端近くにバランス孔を有し、蒸気通
   路と上部蒸気室とがこのバランス孔を介して圧力を平衡
   させられるように構成した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。