JPS62238906A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば原子力発電プラントにおいて、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
過熱蒸気を得る湿分分離再熱器に関する。

（従来の技術） 一般に、沸騰水型もしく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
気は飽和蒸気でおり、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
降下と共に温度が低下し、サイクル蒸気中に多くの湿分
が含まれるようになる。この多量の湿分を含む蒸気がそ
のまま低圧タービンに送られると、水滴との衝突の繰り
返しで低圧タービンの羽根が浸食され、また比較的大き
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去すると共に、さらにサイク
ル蒸気を過熱状態まで加熱することが行われている。

以下、この湿分分離再熱器の一例を第３図および第４図
を参照して説明する。すなわち、高圧タービン（図示せ
ず）から送られるサイクル蒸気は本体胴１の下部に設け
られた複数のサイクル蒸気人口２から本体胴１内に導か
れ、ドレン通路仕切板３に衝突して左右に分かれて一対
の第１の仕切板４ａ、４ｂ（第３図参照）および第２の
仕切板５ａ、５ｂ（第４図参照）により囲まれた下部蒸
気室６に流入する。続いてサイクル蒸気は下部蒸気室６
から湿分分離器７ａ、７ｂに向かって流れ、その手前に
設けられた入口多孔板８ａ、８ｂを通って湿分分離器７
ａ、７ｂ内に入り、そこで湿分が取り除かれ、蒸気は出
口多孔板９ａ、９ｂを通り扱けて中央蒸気室１０内に流
入し、一方分離された水滴、すなわちドレンは蒸気室仕
切板１１とドレン通路仕切板３とにより囲まれたドレン
通路１２に落下し、そこからドレン出口１３を通って器
外に流出する。

この後、中央蒸気１１０に流れたサイクル蒸気は上部蒸
気室１４を一対の側板１５ａ、１５ｂで仕切って構成し
た蒸気通路１６に導かれ、そこに設けられた第１段加熱
器１７ａおよび第２段加熱器１７ｂを通過する間に後述
する手順で供給される第１段および第２段加熱蒸気によ
りそれぞれ加熱され、過熱蒸気となって本体ｆ１１の上
部に設けられたサイクル蒸気出口１８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説
明すると、それぞれ温度の異なる第１段および第２段加
熱蒸気は第１段および第２段加熱蒸気管１９ａ、１９ｂ
を通して第１段および第２段加熱蒸気ヘッダ２０ａ、２
０ｂに導かれ、ヘッダ仕切板２１ａ、２１ｂにより区画
された高温室２２ａ、２２ｂに流入し、ここで各伝熱管
２３ａ１２３ｂに分配されて、その内部を流動する。こ
のとき伝熱管２３ａ、２３ｂ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が熱交換するため、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、ざらに伝熱管２３ａ、２３ｂの出口ではほと
んど液相、つまりドレンとなって低温室２４ａ、２４ｂ
に導かれる。この後、ドレンはドレン排出管２５ａ、２
５ｂ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２６ａ、２６ｂを通して器外に抽出される
。

なお、これらに加えて湿分分離再熱器には湿分分離器７
ａ、７ｂに流入する前に自然落下する水滴を本体胴１内
から排出するために、シェルドレン排出管２７が本体１
ｊｉ１１の各場所に設けられる。

また、第１段および第２段加熱器１６．１７の各伝熱管
２３ａ、２３ｂを支持する要素としてさざえ板２８ａ、
２８ｂが設けられる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように湿分分離再熱器ではサイクル蒸気中に含
まれる湿分が湿分分離器７ａ、７ｂで除去され、運転中
を通じてドレンタンクにすべて集められるが、たとえば
送電系統の事故等のために負荷しゃ断が起こると、湿分
分離再熱器へのサイクル蒸気の流れが急激に減少し、復
水器と連絡しているドレンタンクは復水器の器内圧力と
平衡するように圧力が降下する。このとき、ドレンタン
ク内に溜まっているドレンは通常運転時の湿分分離器７
ａ、７ｂを通るサイクル蒸気の飽和温度にほぼ等しくな
っているため、圧力の急激な降下に伴なって一斉に自己
蒸発を開始する。ドレンタンク内に生じたこの蒸気はド
レン排出管１３およびシェルドレン排出管２７を通って
ドレン通路１２および本体胴１内に逆流し、一方は、ド
レン通路１２内を満たし、もう一方は下部蒸気室６にて
サイクル蒸気中に混入して湿分分離器７ａ、７ｂを経て
中央蒸気室１０からざらに蒸気通路１５へと向かう。こ
こで、前者の場合はドレン通路１２内に流れた蒸気のた
めにドレンが湿分分離器７ａ、７ｂ側に吹き上げられ、
サイクル蒸気中に混入させられて湿り度を再び高くして
しまう。

このため、多量の水滴を含んだサイクル蒸気が第１段加
熱器１７ａに流れ、特に入口付近の伝熱管２３ａが水滴
に直撃されて常に濡れている状態になる。一般に、伝熱
管２３ａの外に水滴が付着している場合、飽和水の沸騰
による熱伝達となるため、伝熱係数が高くなり、通常の
運転中よりも伝熱管２３ａの外を流れるサイクル蒸気の
温度の影響を受け、伝熱管２３ａは温度が低下したまま
になる。この温度降下の過程で伝熱管２３ａは急速に縮
むことになるが、特に伝熱管２３ａのＵ字状端部ではさ
ざえ板２８ａによって収縮運動が拘束される危険性があ
り、伝熱管２３ａの破損事故が心配されている。

そこで、本発明の目的はドレンタンク等の内部でドレン
が自己蒸発して湿分分離再熱器のドレン通路に大量に流
れるのを抑制して伝熱管を破損事故から守るようにした
湿分分離再熱器を提供することにある。

［発明の構成コ （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ドレン通路の下側に上部
を下部蒸気室と連絡するように開放し、かつ第１のドレ
ン排出管を介してドレン通路と連通しているドレン受け
を設け、さらにこのドレン受け全体を囲むように第２の
ドレン排出管を本体胴の底面と略面一に接続したことを
特徴とするものである。

（作用） 通常運転中、ドレン通路に落下したドレンは第１のドレ
ン排出管を通ってドレン受げに集まり、下部蒸気室とド
レン通路との間の圧力水頭差で第１のドレン排出管内に
ある水位を保っている。そして両者の圧力水頭差以上の
ドレンが流れた場合のみドレン受けの上端から溢れて第
２のドレン排出管を通ってドレンタンクに流れる。

一方、部分負荷運転においてはドレン受け内のドレンが
自己蒸発し、ドレン通路に流れるが、自己蒸発する蒸気
量が少なく、ドレン通路内でドレンの流速はほとんど上
がらないため、そこに落下してくるドレンを吹き上げる
までには至らない。

このとき、ドレンタンク内でもドレンの自己蒸発により
大量の蒸気が発生するが、すべて第２のドレン排出管お
よびシェルドレン排出管を通って本体胴内の下部蒸気室
に流れてサイクル蒸気中に混入するため、何も問題は生
じない。

（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、これらの図において第３図および第４図に示され
る構成と同一の構成については同一の符号を付してその
説明を省略する。

第１図において、ドレン通路１２と結ばれた第１のドレ
ン排出管２９と略同心に本体胴１内と通じている第２の
ドレン排出管３０が設けられ、ドレン通路１２からドレ
ンタンク（図示せず）に至るドレン排出経路が構成され
る。ここで、第１のドレン排出管２９は第２のドレン排
出管３０内に充分に深く臨ませ、その開口部にドレン受
け３１が配置される。このドレン受け３１は第２図に示
されるように第１のドレン排出管２９から延びる支持部
材３２で固定されている。

なお、ここで、第２のドレン排出管３０は湿分分離器７
ａ、７ｂに流入する前に自然落下する水滴を本体胴１か
ら排出するシェルドレン排出管も兼ねるために本体ｎ＋
ｉｉの底面と面一となるように結ばれる。（第２図参照
） 次に、作用について説明する。

■通常運転中 湿分分離器７ａ、７ｂでサイクル蒸気中から分離された
ドレンはドレン通路１２に落下し、第１のドレン排出管
２９を通してドレン受け３１に集まる。通常運転時サイ
クル蒸気で満たされる下部蒸気室６はドレン通路１２よ
りも圧力が高く、両者の圧力水頭の差でドレン受け３１
から第１のドレン排出管２９内のある高ざまでドレンが
溜まり、圧力水頭差以上のドレンが流れた場合のみドレ
ン受け３１の上端から溢れて第２のドレン排出管３０に
流れ出す。このとき、ドレン受け３１と第１のドレン排
出管２９を満たしているドレンはドレン通路１２とドレ
ンタンクとの間にあってウォーターシール機構として働
く。

■部分負荷運転中 プラントが負荷しゃ断に見舞われると、ドレンタンクの
器内圧力が下がり、ドレンタンク内、ざらにドレン受け
３１から第１のドレン排出管２９にかけての領域でドレ
ンの自己蒸発が始まる。この場合、ドレン受け３１にお
けるドレンの自己蒸発はドレンの容量がドレンタンクと
は比較にならない程小さく、大量には発生しない。この
ため、ドレン通路１２内に流入しても流速がほとんど上
がらず、そこに落下してくるドレンを吹き上げるだけの
エネルギーは持たない。

一方、ドレンタンク内にて自己蒸発した大量の蒸気は第
２のドレン排出管３０およびシェルドレン排出管２７を
とおって本体胴１内に流入するが、下部蒸気室６内でサ
イクル蒸気中に混入するだけであり、何らの問題も生じ
ない。

また本発明はドレン受け３１に留められたドレンが仮に
すべて自己蒸発したとしても、ドレン受け３１から第１
のドレン排出管２９にかけての流路が迷路構造となって
いるため、そこで蒸気の流速が低下し、ドレン通路１２
に流れてもトレンを吹き上げるエネルギーは持たない。

したがって、部分負荷が継続する間もドレンタンクから
の自己蒸発した蒸気が湿分分離器７ａ、７ｂにより分離
されたドレンを吹き上げることがなく、第１段加熱器１
７ａの伝熱管２３ａに水滴が付着する可能性はほとんど
ない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る湿分分離再熱器はドレ
ン通路の下側に上部を下部蒸気室と連絡するように開放
し、かつ第１のドレン排出管を介してドレン通路と連通
しているドレン受けを設け、ざらにこのドレン受け全体
を囲むように第２のドレン排出管を本体胴の底面と略面
一に接続しているので、部分負荷運転が行われる間もド
レンタンクからの自己蒸発した蒸気が湿分分離器により
分離されたドレンを吹き上げることがない。したがって
、本発明によれば第１段加熱器の伝熱管に水滴が付着せ
ず、伝熱管のＵ字状端部の損傷事故を未然に回避するこ
とができ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
図は従来の湿分分離再熱器の一例を示す断面図、第４図
は第３図のＩＶ　−ＩＶ線に沿う断面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・本体胴２・・
・・・・・・・・・・・・・・・・サイクル蒸気入口３
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ドレン通路仕切
板４ａ、４ｂ・・・・・・第１の仕切板 ５ａ、５ｂ・・・・・・第２の仕切板 ６・・・・・・・・・・・・・・・・・・下部蒸気室７
ａ、７ｂ・・・・・・湿分分離器 １４・・・・・・・・・・・・・・・・・・下部蒸気室
１５ａ、１５ｂ・・・側板 １６・・・・・・・・・・・・・・・・・・蒸気通路１
７ａ・・・・・・・・・・・・・・・第１段加熱器１７
ｂ・・・・・・・・・・・・・・・第２段加熱器１８・
・・・・・・・・・・・・・・・・・サイクル蒸気出口
２３ａ、２３　ｂ　−・・伝熱管 ２７・・・・・・・・・・・・・・・・・・シェルドレ
ン排出管２９・・・・・・・・・・・・・・・・・・第
１のドレン排出管３０・・・・・・・・・・・・・・・
・・・第２のドレン排出管３１・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ドレン受け３２・・・・・・・・・・・
・・・・・・・支持部材出願人　　　　　　株式会社　
東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 手続補正書（自発）　　　　■ 昭和　６１年７　月５　日　　■ ２、発明の名称 湿分分離再熱器　　　　　　　　　　　　　　■３、補
正をする者 事件との関係・特許出願人　　　　　　　　　■神奈川
県用崎市幸区堀用町７２番地 （３０７）株式会社　東芝 ４、代理人　〒１０１　　　　　　（２＞東京都千代田
区神田多町２丁目１番地 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面第５頁１５行
目「１６．１７」を「１７ａ、１７ｂ」と訂正する。 第８頁１６行目「部分負荷運転」を「負荷遮断時」と訂
正する。 第１１頁２行目「部分負荷運転中」を「負荷遮断時」と
訂正ザる。 第１２頁４行目「部分負荷」を「負荷遮断」と訂正する
。 第１２頁１６行目「部分負荷運転が行なわれる間も」を
「負荷遮断時においても」と訂正する。 図面第１図、第２図、第３図を別紙の通り訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体胴内を垂直方向に一対の第１の仕切板により
   、また水平方向に一対の第２の仕切板により各々仕切っ
   てサイクル蒸気入口と通じた下部蒸気室および上部蒸気
   室を形成し、上記下部蒸気室には互いに一定の間隔を保
   持して一対の湿分分離器を配置すると共に湿分分離器の
   下側を上部を蒸気室仕切板、一方下部をドレン通路仕切
   板によりそれぞれ仕切ってドレン通路を形成する一方、
   上記上部蒸気室を一対の側板で仕切って蒸気通路を形成
   し、少なくとも一つの加熱器を該蒸気通路内に設けてな
   る湿分分離再熱器において、上記ドレン通路の下側に上
   部を上記下部蒸気室と連絡するように開放し、かつ第１
   のドレン排出管を介して上記ドレン通路と連通している
   ドレン受けを設け、さらにこのドレン受け全体を囲むよ
   うに第２のドレン排出管を上記本体胴の底面と略面一に
   接続したことを特徴とする湿分分離再熱器。