JPWO2013080950A1

JPWO2013080950A1 - 多段圧復水器およびこれを備えた蒸気タービンプラント

Info

Publication number: JPWO2013080950A1
Application number: JP2013547153A
Authority: JP
Inventors: 一作藤田; 笠原　二郎; 二郎笠原; 内海　晴輔; 晴輔内海
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: EP2746709A4; KR101631393B1; KR20140042902A; US9488416B2; US20130167536A1; EP2746709A1; CN103765147A; WO2013080950A1; CN103765147B; JP5905487B2; EP2746709B1

Abstract

本発明に係る多段圧復水器は、高圧室及び低圧室と、多孔板が取り付けられ、前記低圧室内を上部と下部とに仕切る圧力隔壁と、前記低圧室の上部に設けられ、低圧側蒸気を低圧側復水に凝縮する冷却管群と、前記低圧室の下部に位置し、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水が溜まる再熱室と、前記高圧室内の高圧側蒸気を前記再熱室に導入する高圧側蒸気導入手段と、前記高圧側蒸気の流路中に設けられ、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水を、表面上で分散させながら前記再熱室へ案内する液膜化手段と、前記高圧側蒸気の流れを促進する送気手段と、を備える。

Description

本発明は、多段圧復水器およびこれを備えた蒸気タービンプラントに関する。
本願は、２０１１年１１月２８日に日本に出願された特願２０１１−２５８９３２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

一般に、蒸気タービンプラントなどでは、蒸気タービンを駆動した蒸気がタービンから排気されて、復水器に導かれる。復水器に導かれた蒸気は、復水器に導かれた冷却水と熱交換して凝縮されて復水とされる。復水器において凝縮された復水は、給水加熱器を介して加熱されて、ボイラに供給される。ボイラに供給された復水は、蒸気とされて蒸気タービンの駆動源として用いられる。

図７には、例えば、高圧および低圧の復水器からなる２段の多段圧復水器１０１の概略構成図が示されている。
多段圧復水器１０１のうち低圧側復水器１０３は、低圧側胴６の長手方向を上方と下方とに仕切っている、多孔板１１３を備える圧力隔壁１１１と、低圧側胴６の上方側に設けられて冷却水が導かれる低圧側冷却管群７と、低圧側胴６の下方に位置する再熱室１１２と、を備えている。

低圧側胴６に導かれた蒸気タービン（図示せず）からの排気（蒸気）は、低圧側冷却管群７に導かれる冷却水と熱交換することにより凝縮されて低圧側復水となって圧力隔壁１１１の上方に貯水されて復水溜り１０となる。圧力隔壁１１１の多孔板１１３には、複数の孔１４が設けられているため復水溜り１０から低圧側復水が再熱室１１２へと流下する。

再熱室１１２には高圧側復水器１０２上方の蒸気タービンの排気(蒸気)を低圧側復水器１０３の再熱室１１２に導く蒸気ダクト１６が接続されている。そのため、再熱室１１２に流下した低圧側復水は、蒸気ダクト１６から導かれた高圧側蒸気と気液接触して再加熱される。再加熱される低圧側復水が高圧側蒸気の排気と気液接触する時間が増加するほど再熱効率は向上する。

気液接触時間の増加のために、特許文献１には、図７に示すように、再熱室１１２内に多孔板１１３から流下した低圧側復水を溜めてオーバーフローさせるトレイ２１を設けることが開示されている。

特許第３７０６５７１号公報

しかし、近年では、特許文献１に開示されている発明よりも更に気液接触時間を増加させて再熱効率を向上させることが望まれている。
特許文献１に開示されている技術は、高圧側復水器１０２と低圧側復水器１０３との胴内圧差が大きくなった場合（例えば５０ｍｍＨｇ）には、低圧側復水器１０３の復水溜り１０の水位が高くなってしまい、圧力隔壁１１１よりも上方に位置している低圧側冷却管群７が復水溜り１０に触れる恐れがある。

そのため、図８に示すように、低圧側復水器１０３の圧力隔壁１１１の一部１１１ａを再熱室１１２側へと例えば約５０ｃｍ下げて復水溜り１０の容積を増加させて、低圧側冷却管群（図示せず）が復水溜り１０に触れることを防止する措置が取られている。しかし、このように圧力隔壁１１１の一部１１１ａを再熱室１１２側に下げた場合には、多孔を有する圧力隔壁１１１の一部１１１ａからトレイ２１までの距離が短くなり、流下する低圧側復水と高圧側蒸気との気液接触時間が短くなり、再熱効率が低下するという問題があった。

一方、圧力隔壁の一部を再熱室側へ下げることなく低圧側冷却管群を復水溜りからさらに離間するように上方に設けた場合には、復水器全体が大型化するという問題があった。

この発明は、大型化することなく、再熱効率を一層向上させることが可能な多段圧復水器およびこれを備えた蒸気タービンプラントを提供するを目的とする。

（１）本発明に係る多段圧復水器は、圧力が異なる複数の圧力室と、前記圧力室のうち、第一の蒸気圧に保持する高圧室と、前記圧力室のうち、前記第一の蒸気圧よりも低い第二の蒸気圧に保持する低圧室と、前記低圧室内を上部と下部とに仕切り、複数の孔を有する多孔板を備えた圧力隔壁と、前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の上部に設けられ、導入された冷却水により低圧室に導入された低圧側蒸気と熱交換することで前記低圧側蒸気を低圧側復水に凝縮する冷却管群と、前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の下部に位置し、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水が溜まる再熱室と、前記高圧室内の高圧室に導入された高圧側蒸気を前記再熱室に導入する高圧側蒸気導入手段と、前記再熱室に導入された前記高圧側蒸気の流路中に設けられ、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水を、表面上で分散させながら前記再熱室へ案内する液膜化手段と、前記高圧側蒸気導入手段によって導入される前記高圧側蒸気の流れを促進する送気手段と、を備える。

上記構成によれば、液膜化手段によって液膜化された低圧側復水と、送気手段によって流れが促進された高圧側蒸気と、が気液接触することによって強制対流凝縮が促進されるため、低圧側復水をより加熱することができる。

（２）前記送気手段は、前記液膜化手段よりも前記高圧側蒸気の流路方向下流側に設けられ、前記高圧側蒸気を前記低圧室の上部に流通させるベント管とすることが好ましい。

上記構成によれば、液膜化手段の下流側における高圧側蒸気の流れが促進され、流速の低下が防止される。これにより、強制対流凝縮が促進され、低圧側復水をより加熱することができる。

（３）前記ベント管に、該ベント管内を流れる前記高圧側蒸気の流量を調整する調整手段が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、ベント管によって引き起こされる強制対流の度合いを調整することができ、高圧側蒸気の流速を調整することができる。

（４）前記送気手段は送風機を用いても良い。

上記構成によれば、送風機により、液膜化手段に流入する高圧側蒸気の流速が高められることによって、強制対流凝縮が促進され、低圧側復水をより加熱することができる。

（５）前記液膜化手段は、前記低圧側復水の流下方向及び前記高圧側蒸気の流路方向に沿って配設され、且つ前記流下方向と前記流路方向とに直交する直交方向に間隔をあけて互いに平行に配設された複数の板状部材を備え、前記各板状部材は、前記流路方向から見た断面形状が前記直交方向に凹凸した形状とされていることが好ましい。

上記構成によれば、圧力隔壁から流下する低圧側復水は、隣合う二つの板状部材の斜面を交互に流れ、膜状となる。さらに、低圧側復水が板状部材の表面を移動（流下）する時間が増加する。そのため、板状部材の表面を流下する低圧側復水と高圧側蒸気とが気液接触する時間が増加し、低圧側復水をより加熱することができる。

また、各板状部材は、低圧側復水の流下方向及び高圧側蒸気の流路方向に沿うように配置されていることによって、高圧側蒸気が低圧側復水の流下方向に直交するとともに、高圧側蒸気が板状部材間の隙間を流れるようになる。これにより、膜状に流下する低圧側復水と高圧側蒸気とがより効率的に接触するようになり、低圧側復水をより加熱することができる。

（６）本発明に係る蒸気タービンプラントは、上記多段圧復水器を備える。

上記構成によれば、全体的な大きさを変えることなく再熱効率を改善することが可能な多段圧復水器を備えるので、蒸気タービンプラントの全体配置や大きさを変えることなくプラント効率を向上させることができる。

本発明によれば、液膜化手段によって液膜化された低圧側復水と、送気手段によって流れが促進された高圧側蒸気と、が気液接触することによって強制対流凝縮が促進されるため、低圧側復水をより加熱することができる。

本発明の第一実施形態に係る多段圧復水器の概略構成図である。図１のＡ−Ａ断面図である。波板部材同士の間を流下する低圧側復水と高圧側蒸気との関係を示す模式図である。本発明の第二実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の部分概略構成図である。本発明の第三実施形態に係る多段圧復水器の概略構成図である。本発明の第四実施形態に係る多段圧復水器の波板ユニットを示す部分概略構成図である。従来の多段圧復水器の概略構成図である。図７に示した多段圧復水器の低圧側復水器の変形例の概略構成図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１には、本実施形態に係る多段圧復水器の概略構成図が示されている。
図１に示すように、蒸気タービンプラントＰは、蒸気タービン（図示せず）と、多段圧復水器１と、ボイラ（図示せず）と、を備えている。

蒸気タービンプラントＰでは、高圧側蒸気タービンと低圧側蒸気タービンとを有する蒸気タービンで膨張仕事を終えた蒸気が、蒸気タービンから多段圧復水器１へと導入される。この蒸気は、多段圧復水器１で冷却されることによって凝縮されて復水となる。凝縮された復水は、給水加熱器（図示せず）によって加熱された後、ボイラへと供給される。ボイラに供給された復水は、蒸気とされて蒸気タービンの駆動源として用いられる。

図１に示すように、多段圧復水器１は、蒸気タービンの排気蒸気の出口側に連結された高圧側復水器２と、蒸気タービンの排気蒸気の出口側に連結された低圧側復水器３と、を備えている。

高圧側復水器２は、高圧側胴４と、高圧側胴４内に設けられている高圧側冷却管群５と、を有している。低圧側復水器３は、低圧側胴６と、低圧側胴６内に設けられている低圧側冷却管群７と、を有している。
高圧側復水器２の高圧側胴４により高圧室８が形成され、低圧側復水器３の低圧側胴６により低圧室９が形成されている。
なお、蒸気タービンから高圧室８に導入された蒸気は、第１の蒸気圧とされた高圧側蒸気となり、蒸気タービンから低圧室９に導入された蒸気は、第２の蒸気圧とされた低圧側蒸気となる。なお、第２の蒸気圧は第１の蒸気圧よりも低い。

低圧側復水器３は、低圧側復水器３を上下方向に分割する圧力隔壁１１によって仕切られている。低圧側冷却管群７は、圧力隔壁１１によって仕切られている低圧側復水器３の上部に設けられている。また、圧力隔壁１１によって仕切られている低圧側復水器３の下部には再熱室１２が設けられている。

圧力隔壁１１は二段構成となっており、平面視中央付近に設けられている下段領域は、再熱室１２側へ下がっている。圧力隔壁１１の下段領域は、複数の孔１４が設けられた多孔板１３によって構成されている。
高圧室８と再熱室１２とは蒸気ダクト１６で接続され、蒸気ダクト１６から高圧室８内の高圧側蒸気が再熱室１２に送られる。以下の説明においては、蒸気ダクト１６によって再熱室１２に導入される高圧側蒸気の流路の流れる方向を流路方向と称する。
また、高圧室８と再熱室１２とは、下部において連結管１７で接続されている。復水は連結管１７により高圧室８に送られ、高圧室８で高圧側復水に混合される。

低圧側復水器３の上部側に設けられている低圧側冷却管群７には、冷却水が導入される。低圧側冷却管群７に導入された冷却水は、低圧側復水器３に導かれた低圧側蒸気を復水（以下、低圧側復水と称す）に凝縮する。

多孔板１３を構成する複数の孔１４は、流下孔であり、低圧側復水器３の上部側において凝縮された低圧側復水を再熱室１２へと流下するものである。

図２に示すように、多孔板１３の下方（再熱室１２側）には、複数の波板部材２０からなる波板ユニット１９が配置されている。波板ユニット１９は、略矩形板形状の複数（例えば１００枚）の波板部材２０を例えば５ｍｍの間隔を有して互いに平行となるように配設したもので、波板ユニット１９全体で略直方体形状とされている。また、波板部材２０は、面が流路方向に沿うように方向付けられている。即ち、蒸気ダクト１６の延在方向に沿うように方向付けられている。

図２及び図３に示すように、波板部材２０は、流路方向から見た形状が低圧側復水の流下方向に向かって、交互に複数（少なくとも１つ）の山谷を形成している凹凸形状（ジグザグ形状）を成している。つまり流路方向から見て左右に形成される山谷を鉛直方向に沿って繰り返した形状である。波板部材２０は、例えばＳＵＳ３０４によって厚さが３ｍｍになるように製造されている。
波板ユニット１９を構成する複数の波板部材２０は、互いに上記山谷が鉛直方向に揃うように配置されている。即ち、隣り合う波板部材２０の山同士及び谷同士が、水平方向に揃うように配置されている。

波板ユニット１９の下方であり、再熱室１２内の下部にはトレイ２１が設けられている。トレイ２１は、その下面が低圧側胴６の底面から、例えば約２００ｍｍの距離になるように設けられている。トレイ２１には、低圧側復水が波板から流下するようになっている。トレイ２１に流下した低圧側復水は、トレイ２１に捕集（溜めて）されてトレイ２１からオーバーフローして落下するようになっている。

波板ユニット１９の流路方向上流側の端部には、整流板２２が取り付けられている。整流板２２は、略矩形板状とされ、流路方向から見て略矩形状に形成された波板ユニット１９の外形と同形状の部材である。整流板２２には、複数の孔が、例えば格子状に均等に配置されており、この複数の孔を介して高圧側蒸気が波板ユニット１９内に導入されるように配置されている。

波板ユニット１９の流路方向下流側の端部には、その内部がバッファーゾーン２４とされたバッファーケース２３が配置されている。バッファーケース２３は、流路方向から見た形状が波板ユニット１９の外形と略同形状とされた直方体の箱形状とされている。箱型形状のバッファーケース２３の波板ユニット１９に面する側（流路方向上流側）は開放されており、これにより、波板ユニット１９を通過した高圧側蒸気は、バッファーケース２３の内部に流入する。

バッファーケース２３の上部には、ベント管２５が設けられている。ベント管２５は、波板ユニット１９の出口空間であるバッファーゾーン２４と圧力隔壁１１の上方とを接続するように設けられた管状部材である。言い換えると、ベント管２５は、圧力隔壁１１を貫通するように設けられており、ベント管の２５の上端開口は、圧力隔壁１１の上部で開口し、ベント管２５の下端開口は、バッファーケース２３に接続されている。

次に、上記のように構成されている多段圧復水器１により蒸気が凝縮されて復水とされる作用について説明する。
低圧側復水器３内に設けられている低圧側冷却管群７に冷却水として、例えば海水が供給される。低圧側冷却管群７に供給された海水は、図示しない連結管から高圧側復水器２の高圧側冷却管群５に送出される。高圧側冷却管群５に送出された海水は、図示しない排出管から排出される。

低圧側復水器３の上部には、蒸気タービンで仕事を終えて排気された低圧側蒸気が導かれる。低圧側復水器３の上部に導かれた低圧側蒸気は、各管内に海水が導かれた低圧側冷却管群７により冷却されることによって凝縮して、例えば約３３℃の低圧側復水とされる。このように凝縮した低圧側復水は、低圧側復水器３の上部（図１において圧力隔壁１１の上方）に溜められて、復水溜り１０を形成する。復水溜り１０の水面と低圧側冷却管群７の最下段との距離は、所定の距離である約３０ｃｍとされる。

圧力隔壁１１の多孔板１３には複数の孔１４が設けられているため、復水溜り１０に溜まっている低圧側復水は、孔１４から流下する。孔１４を流下（通過）した低圧側復水は、多孔板１３の下方に設けられている波板ユニット１９を構成する複数の波板部材２０の表面に沿って流下する。

一方、高圧側復水器２内には、蒸気タービンで仕事を終えて排気された高圧側蒸気が導かれる。高圧側復水器２内に導かれた高圧側蒸気は、各管内に海水が導かれた高圧側冷却管群５により冷却されることによって凝縮して復水（以下、高圧側復水と称す）とされて高圧側復水器２内に溜められる。

高圧側復水器２と低圧側復水器３の再熱室１２とは、蒸気ダクト１６によって接続されているため、高圧側復水器２内の高圧側蒸気が蒸気ダクト１６から再熱室１２に導入される。
再熱室１２に導入された高圧側蒸気は、整流板２２の孔を介して波板ユニット１９内に導入され、多孔板１３から波板部材２０の表面に沿って流下する低圧側復水と気液接触する。この際、高圧側蒸気は整流され、流路方向に直交する面内において流速が均一化される。

この際、高圧側蒸気の流れは、ベント管２５によって促進される。即ち、ベント管２５が波板ユニット１９を通過した高圧側蒸気が流入するバッファーゾーン２４と、このバッファーゾーン２４よりも圧力が低い圧力隔壁１１の上方とを接続していることにより、強制的に高圧側蒸気を引き抜く作用を奏する。即ち、波板ユニット１９内の高圧側蒸気を引き抜くような強制対流を起こすことによって、波板ユニット１９内の高圧側蒸気の流速を速める。

波板部材２０の表面に沿って流下した低圧側復水は波板ユニット１９の下端からトレイ２１上に捕集される。トレイ２１に捕集された低圧側復水は、トレイ２１からオーバーフローして落下する。即ち、トレイ２１から落下した低圧側復水は、再熱室１２内に溜められることとなる。

再熱室１２の下部には、合流部（図示せず）が設けられている。合流部には、バイパス手段としての連結管１７が高圧側復水器２の下部との間を接続している。高圧側復水器２内に溜められた高圧側復水は、連結管１７を経て合流部へと導かれて低圧側復水と合流して復水とされる。合流部において合流した復水は、復水ポンプ（図示せず）によって給水加熱器へと送出される。

連結管１７から合流部へと導かれる高圧側復水は、再熱室１２に溜められている低圧側腹水をバイパスして合流部へと導かれるようになっているため、合流部では高圧側復水の温度を高温に保ったまま復水に合流させることができる。したがって、高温の復水を復水ポンプから送出することができる。

上記実施形態によれば、波板ユニット１９を構成する波板部材２０が複数の凹凸形状を有していることから、図３に示すように、多孔板１３から流下する低圧側復水は、隣合う二つの波板部材２０の斜面を交互に流れ、膜状となる。さらに、低圧側復水が波板部材２０の表面を移動（流下）する時間が増加する。そのため、波板部材２０の表面を流下する低圧側復水と高圧側蒸気とが気液接触する時間が増加する。これにより、高圧側蒸気によって加熱される低圧側復水の温度は、波板部材２０を用いなかった場合と比較して高温となる。

また、複数の波板部材２０は、低圧側復水の流下方向及び高圧側蒸気の流路方向に沿うように配置されていることによって、高圧側蒸気が低圧側復水の流下方向に直交するとともに、高圧側蒸気が波板部材２０間の隙間を流れるようになる。これにより、膜状に流下する低圧側復水と高圧側蒸気とがより効率的に接触するようになる。

また、波板ユニット１９よりも流路方向下流側に、波板ユニット１９内に強制対流を生じさせる送気手段であるベント管２５を設けたことによって、波板ユニット１９の出口側（流路方向下流側）における高圧側蒸気の流れが促進され、流速の低下が防止される。これにより、強制対流凝縮が促進され、波板ユニット１９の性能を高めることができる。

また、波板ユニット１９よりも流路方向上流側に整流板２２を配置したことにより、高圧側蒸気が整流され、流路方向に直交する面内において流速が均一化される。これにより、流路方向に直交する面内における流速が不均一であることによる効率の悪化を防止することができる。

また、波板部材２０から流下した低圧側復水を溜めてオーバーフローさせるトレイ２１を波板ユニット１９の下方に設けることとした。そのため、トレイ２１からオーバーフローして流下した低圧側復水が再熱室１２に溜められている低圧側復水に循環流を生じさせて、再熱室１２に導入される高圧側蒸気と広い面積で接触することとなる。したがって、再熱効率を増加させることができる。

以上により、良好な熱伝達が行われて効率的に昇温された復水とされる。そのため、低圧側復水が落下する距離、即ち、圧力隔壁１１と低圧側胴６の底面との距離を変えることなく十分に復水を加熱することができる。したがって、多段圧復水器１を大型化することなく、再熱効率を一層向上させることができる。これにより、蒸気タービンプラント（図示せず）の全体配置や大きさを変えることなく、プラント効率を向上させることができる。

（第二実施形態）
本実施形態の多段圧復水器及びこれを備えている蒸気タービンは、ベント管に弁体を設けている点で第一実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、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。

図４に示すように、本実施形態の多段圧復水器１Ｂのベント管２５Ｂは、バッファーケース２３より横方向に低圧側胴６の外部まで延在した後、上方に延ばされ、低圧室９内であって圧力隔壁１１の上方に接続されている。即ち、波板ユニット１９の出口空間であるバッファーゾーン２４と圧力隔壁１１の上方とを接続している点では第一実施形態と同じであるが、経路がことなっている。

さらに、ベント管２５Ｂの途中であって、低圧側胴６の外部には弁体３１が設けられている。弁体３１は例えばバタフライ弁であり、ベント管２５Ｂを流れる高圧側蒸気の流量を変更することができる。

上記実施形態によれば、ベント管２５Ｂを流れる高圧側蒸気の流量を調整する弁体３１を設けたことによって、ベント管２５Ｂによって引き起こされる強制対流の度合いを調整することができ、高圧側蒸気の流速を調整することができる。これにより、例えば高圧側蒸気の流速が大きくなることによる低圧側冷却管群７の負荷を考慮したうえで、ベント管２５Ｂによる高圧側蒸気の流れの促進を調整することができる。
なお、高圧側蒸気の流量を調整する手段としては、上記した弁体３１に限ることはなく、例えば、オリフィスを調整手段として用いても良い。

（第三実施形態）
本実施形態の多段圧復水器及びこれを備えている蒸気タービンは、ベント管及びバッファーケースをなくし、蒸気ダクトに高圧側蒸気の流速を強制的に増加させるためのファンを設けた点で第一実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、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。

図５に示すように、本実施形態の波板ユニット１９の流路方向上流側の端部には、第一実施形態と同様の整流板２２が取り付けられている。一方、波板ユニット１９の流路方向下流側は開放されている。即ち、第一実施形態とは異なり、ベント管及びバッファーケースは設置されていない。

本実施形態の蒸気ダクト１６には、ファン３２が配置されている。ファン３２は、例えば電気モータによって羽根を回転させることによって送風を行う送風機であって、高圧室８から再熱室１２に流入する気流の流れを強める（運動エネルギーを与える）ように設置されている。即ち、蒸気ダクト１６を介して再熱室１２に導入される高圧側蒸気の流速が高められる。

上記実施形態によれば、ファン３２により、整流板２２を介して波板ユニット１９に流入する高圧側蒸気の流速が高められることによって、強制対流凝縮が促進され、波板ユニット１９の性能を高めることができる。

（第四実施形態）
本実施形態の多段圧復水器及びこれを備えている蒸気タービンは、波板部材が、流下する低圧側復水に向かって開口するポケット部を有する点で第一実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、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。

図６に示すように、本実施形態に係る多段圧復水器の波板部材２０は、流路方向から見た形状が低圧側復水の流下方向に向かって、交互に複数（少なくとも１つ）の山谷を形成している凹凸形状を成しており、かつ、凹凸形状の凸状部には、波板部材２０の表面に沿って流下する低圧側復水に向かって開口しているポケット部３３を有している。

多孔板１３の孔１４から波板部材２０の表面に沿って流下する低圧側復水は、凹凸形状の凸状部に到達する。凸状部には、低圧側復水の流下方向に向かって開口しているポケット部３３が設けられているため、低圧側復水はポケット部３３に流入する。

ポケット部３３に溜められた低圧側復水は、ポケット部３３からオーバーフローしてポケット部３３の下方の波板部材２０の凹状部の表面に沿って流下する。このように、多孔板１３の孔１４から流下する低圧側復水は、波板部材２０の凸状部の表面からポケット部３３へと導かれ、ポケット部３３からオーバーフローして凹状部の表面に沿って流下することを繰り返してトレイ２１に落下する。

上記実施形態によれば、波板部材２０の凸状部の表面からポケット部３３に導かれた低圧側復水は、ポケット部３３に溜められている低圧側復水を攪拌する。そのため、低圧側復水と高圧側蒸気との接触面積が増加する。これにより、良好な熱伝達が行われて波板部材２０を流下する低圧側復水を効率的に昇温することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
上記各実施形態では、多段圧復水器１として高圧側復水器２と低圧側復水器３とを有する２段の復水器を用いて説明したが、例えば高圧側復水器、中圧側復水器、及び低圧側復水器の３段を有する復水器であってもよい。この場合には、高圧側復水器よりも低圧な中圧側復水器、及び該中圧側復水器よりも低圧な低圧側復水器にそれぞれ設けられる圧力隔壁の下方に、波板ユニットを設置することとなる。

また、上記各実施形態では、低圧側復水を膜状にする手段として、複数の波板部材を用いる構成としたが、これに限ることはなく、平板状のトレイによって低圧側復水を膜状とし、この膜状となった低圧側復水にベント管によって流れが促進された高圧側蒸気を当てる構成としてもよい。即ち、波板ユニットを備えない従来の多段圧復水器に整流板及びベント管を設けた構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、圧力隔壁は再熱室側へ一段下がった二段構成とする必要はなく、図７に示すような、平板構成としてもよい。

本発明は、圧力が異なる複数の圧力室と、前記圧力室のうち、第一の蒸気圧に保持する高圧室と、前記圧力室のうち、前記第一の蒸気圧よりも低い第二の蒸気圧に保持する低圧室と、前記低圧室内を上部と下部とに仕切り、複数の孔を有する多孔板を備えた圧力隔壁と、前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の上部に設けられ、導入された冷却水により低圧室に導入された低圧側蒸気と熱交換することで前記低圧側蒸気を低圧側復水に凝縮する冷却管群と、前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の下部に位置し、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水が溜まる再熱室と、前記高圧室内の高圧室に導入された高圧側蒸気を前記再熱室に導入する高圧側蒸気導入手段と、前記再熱室に導入された前記高圧側蒸気の流路中に設けられ、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水を、表面上で分散させながら前記再熱室へ案内する液膜化手段と、前記高圧側蒸気導入手段によって導入される前記高圧側蒸気の流れを促進する送気手段と、を備える多段圧復水器に関する。本発明によれば、液膜化手段によって液膜化された低圧側復水と、送気手段によって流れが促進された高圧側蒸気と、が気液接触することによって強制対流凝縮が促進されるため、低圧側復水をより加熱することができる。

Ｐ…蒸気タービンプラント
１…多段圧復水器
２…高圧側復水器
３…低圧側復水器
７…低圧側冷却管群（冷却管群）
８…高圧室
９…低圧室
１１…圧力隔壁
１２…再熱室
１３…多孔板
１４…孔
１６…蒸気ダクト（高圧側蒸気導入手段）
１９…波板ユニット（液膜化手段）
２０…波板部材（板状部材）
２５…ベント管（送気手段）
３１…弁体（調整手段）
３２…ファン（送風機）

（１）本発明に係る多段圧復水器は、圧力が異なる複数の圧力室と、前記圧力室のうち、第一の蒸気圧に保持する高圧室と、前記圧力室のうち、前記第一の蒸気圧よりも低い第二の蒸気圧に保持する低圧室と、前記低圧室内を上部と下部とに仕切り、複数の孔を有する多孔板を備えた圧力隔壁と、前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の上部に設けられ、導入された冷却水により低圧室に導入された低圧側蒸気と熱交換することで前記低圧側蒸気を低圧側復水に凝縮する低圧側冷却管群と、導入された冷却水により前記高圧室に導入された高圧側蒸気と熱交換することで前記高圧側蒸気を高圧側復水に凝縮する高圧側冷却管群と、前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の下部に位置し、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水が溜まる再熱室と、前記高圧室内の高圧室に導入された高圧側蒸気を前記再熱室に導入する高圧側蒸気導入手段と、前記再熱室に導入された前記高圧側蒸気の流路中に設けられ、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水を、表面上で分散させながら前記再熱室へ案内する液膜化手段と、前記高圧側蒸気導入手段によって導入される前記高圧側蒸気の流れを促進する送気手段と、を備える。

Claims

圧力が異なる複数の圧力室と、
前記圧力室のうち、第一の蒸気圧に保持する高圧室と、
前記圧力室のうち、前記第一の蒸気圧よりも低い第二の蒸気圧に保持する低圧室と、
前記低圧室内を上部と下部とに仕切り、複数の孔を有する多孔板を備えた圧力隔壁と、
前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の上部に設けられ、導入された冷却水により低圧室に導入された低圧側蒸気と熱交換することで前記低圧側蒸気を低圧側復水に凝縮する冷却管群と、
前記圧力隔壁によって仕切られた前記低圧室の下部に位置し、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水が溜まる再熱室と、
前記高圧室内の高圧室に導入された高圧側蒸気を前記再熱室に導入する高圧側蒸気導入手段と、
前記再熱室に導入された前記高圧側蒸気の流路中に設けられ、前記多孔板を通じて流下する前記低圧側復水を、表面上で分散させながら前記再熱室へ案内する液膜化手段と、
前記高圧側蒸気導入手段によって導入される前記高圧側蒸気の流れを促進する送気手段と、を備える多段圧復水器。
前記送気手段は、前記液膜化手段よりも前記高圧側蒸気の流路方向下流側に設けられ、前記高圧側蒸気を前記低圧室の上部に流通させるベント管である、請求項１に記載の多段圧復水器。
前記ベント管に、該ベント管内を流れる前記高圧側蒸気の流量を調整する調整手段が設けられている、請求項２に記載の多段圧復水器。
前記送気手段は送風機である、請求項１に記載の多段圧復水器。
前記液膜化手段は、前記低圧側復水の流下方向及び前記高圧側蒸気の流路方向に沿って配設され、且つ前記流下方向と前記流路方向とに直交する直交方向に間隔をあけて互いに平行に配設された複数の板状部材を備え、
前記各板状部材は、前記流路方向から見た断面形状が前記直交方向に凹凸した形状とされている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の多段圧復水器。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の多段圧復水器を備える蒸気タービンプラント。