WO2007020695A1 - 湿分分離加熱器 - Google Patents

Abstract

　湿分分離加熱器（２０）は、円筒形状の本体容器（１）と、この本体容器（１）の内周面と間隙を有するよう設置され、本体容器（１）内の空間領域を低温領域（３０）と高温領域（３１）とに分ける仕切板（５）と、本体容器（１）の低温領域（３０）に設けられた被加熱蒸気入口（６）と、本体容器（１）の高温領域（３１）に設けられた被加熱蒸気出口（７）と、本体容器（１）内の低温領域（３０）に設置された湿分分離器（８）と、被加熱蒸気を加熱する加熱蒸気が送られるＵ字管（２）とを備えている。Ｕ字管（２）は、往路部（２１）と、復路部（２２）と、往路部（２１）と復路部（２２）とを連結するＵ字部（２３）とを有している。Ｕ字管（２）の往路部（２１）および復路部（２２）は、いずれも仕切板を貫通して低温領域（３０）と高温領域（３１）とにまたがって配置されている。

Description

湿分分離加熱器

技術分野

[0001] 本発明は、湿り度の高い蒸気力 湿分を除去し、さらにその蒸気を加熱蒸気によつ て加熱する湿分分離加熱器に関する。

背景技術

[0002] 一般に、原子力発電プラントにおいては、高圧タービンで仕事を終えた蒸気には 1 2%程度の湿分が含まれている。この湿分は、蒸気中の水滴あるいは装置や配管の 壁面に付着した水の状態で存在する。

蒸気中の湿分が多くなると、当該湿分はタービンに設けられたタービンブレードな どの装置の壁面に衝突し、エロージョン侵食が生じて機器を損傷するおそれがある。 また、低圧タービンは、この低圧タービンに送られる蒸気の温度が高いほどタービン 効率が高くなる。

そこで、高圧タービン力もの蒸気中の湿分を除去すると共に、より高温の蒸気として 低圧タービンに送るために、蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器を高圧 タービンと低圧タービンとの間に設置している。このような湿分分離加熱器としては、 例えば特開平 2— 242001号公報および特開平 9— 329302号公報にその構成が 記載されている。

[0003] 従来の湿分分離加熱器について図 9および図 10を参照して説明する。図 9は、従 来の湿分分離加熱器 70の構成を示す横断面図であり、図 10は、図 9の湿分分離加 熱器 70を E—E方向から見た縦断面図である。

[0004] 図 9および図 10に示すように、湿分分離加熱器 70は、横向き円筒形状の本体容器

51と、本体容器 51に内蔵され被加熱蒸気 85の湿分を除去する湿分分離器 58と、 湿分分離器 58の上方に設置され被加熱蒸気 85を加熱する U字管 52とを有している このような構成においては、湿分分離加熱器 70は、本体容器 51の長手方向の中 心位置にある仮想の中心面 F—Fに関して対称に配置されている。 [0005] この U字管 52の中には、被加熱蒸気 85を加熱する加熱蒸気 86が送られる。この 加熱蒸気 86としては、原子力プラントの高圧タービン力 の抽気蒸気または原子炉 から供給された主蒸気が考えられる。

U字管 52は、往路部 521と、往路部 521の下方に設置された復路部 522と、往路 部 521と復路部 522とを連結する U字部 523とを有し、各 U字管 52は、本体容器 51 の外部に配置され加熱蒸気 86の供給および排出を行うヘッダー 53に取り付けられ て管束 54を構成している。

また、本体容器 51内の下方には、例えば 3台の湿分分離器 58が長手方向に沿つ て配置されている。

[0006] 本体容器 51の下部には、被加熱蒸気 85がこの本体容器 51に入る被加熱蒸気入 口 56力設けられ、また、本体容器 51の上部には、被加熱蒸気 85がこの本体容器 51 力も出る被加熱蒸気出口 57が設けられている。

[0007] 高圧タービンから送られて被加熱蒸気入口 56より本体容器 51内に供給された被 加熱蒸気 85は、湿分分離器 58を通過することにより湿分が除去され、 U字管 52の 往路部 521および復路部 522と直交して本体容器 51内を下方から上方へ流れる。こ のことにより、被加熱蒸気 85は、 U字管 52中に流れる加熱蒸気 86によって加熱され 、被加熱蒸気出口 57より本体容器 51から排出される。図 10における被加熱蒸気 85 の鎖線の矢印は、この被加熱蒸気 85が本体容器 1内を流れる方向を示す。

[0008] し力しながら、従来の湿分分離加熱器 70においては、被加熱蒸気 85は下方から 上方への流れ方向に沿って徐々にその温度が上昇する。このため、 U字管 52の復 路部 522と往路部 521との間に温度差が生じ、 U字管 52内の加熱蒸気 86の管内に おける冷却による凝縮量に大きな差が生じる。

すなわち、 U字管 52の復路部 522においては、接触する被加熱蒸気 85の温度が 低いため、この復路部 522内の加熱蒸気 86は過度に冷却されて凝縮が過度に進行 する。一方、 U字管 52の往路部 521においては、接触する被加熱蒸気 85の温度が 復路部 522と比べて高 、ため、往路部 521内の加熱蒸気 86は冷却される度合 、が 小さぐ未凝縮の蒸気が多く残る。

[0009] このような状態では U字管 52内の加熱蒸気 86の流量分配が不安定となり、 U字管 52の周期的な温度変化が引き起こされてこの U字管 52が熱疲労により損傷を受ける ことがある。

上記の問題を防止するために、加熱蒸気 86のうち非凝縮性の蒸気をベント (排出） するベント管（図示せず)を U字管 52の入口側に接続し、ベント管に送られる前の加 熱蒸気 86の総流量の約 5%を凝縮させずにベント管に送る方法が用いられている。 し力しながら、ベント管に送られる加熱蒸気 86のベント流量が多いと、 U字管 52に 送られる加熱蒸気 86の量が少なくなり、湿分分離加熱器 70全体の熱効率が低下す るので、このベント流量の低減が求められている。

発明の開示

[0010] 本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、 U字管内の加熱蒸気の凝縮 量の差異により生じる U字管の熱疲労による損傷を抑止し、ベント管に送られる加熱 蒸気のベント流量を低減しても U字管内の加熱蒸気の流れが不安定にならない構成 とすること〖こよって、熱効率を向上させることができる湿分分離加熱器を提供すること を目的とする。

[0011] 本発明は、被加熱蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器において、円 筒形状の本体容器と、本体容器内に、この本体容器の内周面と間隙を有するよう設 置され、本体容器内の空間領域を低温領域と高温領域とに分ける仕切板と、本体容 器の低温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器に入る被加熱蒸気入口と、 本体容器の高温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器から出る被加熱蒸気 出口と、本体容器内の低温領域に設置され、被加熱蒸気入口から低温領域に送ら れた被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、本体容器内に設けられ、往路部と 、復路部と、往路部と復路部とを連結する U字部とを有し被加熱蒸気を加熱する加熱 蒸気が送られる U字管とを備え、 U字管の往路部および復路部は、いずれも仕切板 を貫通して低温領域と高温領域とにまたがって配置されることを特徴とする湿分分離 加熱器である。

[0012] このような湿分分離加熱器においては、仕切板は本体容器の長手方向に対して直 交して設けられており、 U字管の往路部および復路部は、本体容器の長手方向に対 して平行に設置されて 、ることが好まし!/、。 [0013] 本発明は、被加熱蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器において、円 筒形状の本体容器と、本体容器内に、この本体容器の長手方向に対して直交して設 けられ、本体容器内の空間領域を相互に独立した 2以上の独立領域に分ける第 1の 仕切板と、本体容器内に、この本体容器の内周面と間隙を有し第 1の仕切板と直交 して設置され、本体容器内の各独立領域を低温領域と高温領域とに分ける第 2の仕 切板と、本体容器の各低温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器に入るそれ ぞれの被加熱蒸気入口と、本体容器の各高温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの 本体容器から出るそれぞれの被加熱蒸気出口と、本体容器内の各低温領域に設置 され、各被加熱蒸気入口から各低温領域に送られた被加熱蒸気の湿分を分離する それぞれの湿分分離器と、本体容器内の各独立領域に設けられ、往路部と、復路部 と、往路部と復路部とを連結する U字部とを有し、被加熱蒸気を加熱する加熱蒸気が 送られる U字管とを備え、一の独立領域の低温領域は他の独立領域の高温領域に 隣接し、各 U字管の往路部および復路部は、いずれも第 2の仕切板を貫通して各低 温領域と各高温領域とにまたがって配置されることを特徴とする湿分分離加熱器であ る。

[0014] このような湿分分離加熱器においては、 U字管の入口側に接続され、加熱蒸気を ベントするベント管と、ベント管に設置された圧力調節弁または流体抵抗体とを備え、 圧力調節弁または流体抵抗体は、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を、カロ 熱蒸気がベントされる前の総流量の 0. 5〜 1 %とすることが好ま 、。

[0015] このような湿分分離加熱器においては、 U字管は複数設けられており、各 U字管は 、本体容器外部に配置され加熱蒸気の供給および排出を行うヘッダーに取り付けら れて管束を構成し、一の管束のヘッダーは、本体容器に対して隣り合う他の管束の ヘッダーの反対側に取り付けられて 、ることが好まし 、。

[0016] このような湿分分離加熱器においては、複数の管束は互いに直列に接続された複 数のグループ別に配置され、同一グループ内の管束は並列に連結されるとともに、 グループ内の管束の数は加熱蒸気の流れの上流側から下流側に向かって減少する よう設けられており、 U字管において加熱蒸気が被加熱蒸気に冷却されて凝縮した 凝縮ドレンを貯留するドレンタンクを備え、各管束のヘッダーにドレン管を介してドレ ンタンクが接続されて 、ることが好まし!/、。

[0017] このような湿分分離加熱器においては、ヘッダーからドレン管を経てドレンタンクに 送られた凝縮ドレンは、その一部が本体容器の高温領域にドレン送り管により送られ

、高温領域を冷却することが好ましい。

[0018] このような湿分分離加熱器にお!、ては、管束は、工場にお!、て複数の U字管とへッ ダ一とが予め組み立てられたものを用い、現場において本体容器にこの管束を取り 付けることが好ましい。

[0019] 本発明によれば、湿分分離加熱器にお!、て、 U字管の各部分における温度差を小 さくすることによってこの U字管内の加熱蒸気の凝縮量の差異により生じる U字管の 熱疲労による損傷を抑止し、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を低減しても U字管内の加熱蒸気の流れが不安定にならない構成とすることによって、熱効率を 向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]第 1の実施の形態の湿分分離加熱器を上から見た構成を示す上面図。

[図 2]図 1の湿分分離加熱器を A— A方向から見た横断面図。

[図 3]図 1の湿分分離加熱器を B— B方向から見た縦断面図。

[図 4]図 1の湿分分離加熱器の本体容器内における U字管の往路部および復路部に 接触する被加熱蒸気の温度変化を示す説明図。

[図 5]第 2の実施の形態の湿分分離加熱器を上カゝら見た構成を示す上面図。

[図 6]図 5の湿分分離加熱器を C C方向から見た縦断面図。

[図 7]第 3の実施の形態における湿分分離加熱器の U字管への加熱蒸気の供給ル ートを示す横断面図。

[図 8]図 7の加熱蒸気の供給ルートを D— D方向から見た縦断面図。

[図 9]従来の湿分分離加熱器の構成を示す横断面図。

[図 10]図 9の湿分分離加熱器を E—E方向力も見た縦断面図。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 第 1の実施の形餱

図 1乃至図 4を用いて第 1の実施の形態について説明する。 図 1は、第 1の実施の形態の湿分分離加熱器 20を上力も見た構成を示す上面図で あり、図 2は、図 1の湿分分離加熱器 20を A— A方向から見た横断面図であり、図 3 は、図 1の湿分分離加熱器 20を B— B方向から見た縦断面図である。また、図 4は、 本体容器 1内における U字管 2の往路部 21および復路部 22に接触する被加熱蒸気 35の温度変化を示す説明図である。

[0022] 図 1乃至図 3に示すように、湿分分離加熱器 20は、横向き円筒形状の本体容器 1と 、この本体容器 1内に、当該本体容器 1の天井側の内周面と間隙 32を有するよう設 置され、本体容器 1内の空間領域を低温領域 30と高温領域 31とに分ける仕切板 5と 、本体容器 1の低温領域 30側の下方に設けられ、被加熱蒸気 35がこの本体容器 1 に入る被加熱蒸気入口 6と、本体容器 1の高温領域 31側の下方に設けられ、被加熱 蒸気 35がこの本体容器 1から出る被加熱蒸気出口 7とを備えている。本体容器 1内 の低温領域 30に、被加熱蒸気入口 6から低温領域 30に送られた被加熱蒸気 35の 湿分を分離する湿分分離器 8が設置され、また、本体容器 1に U字管 2が設けられて いる。この U字管 2内には、湿分分離器 8を通過して湿分が分離された被加熱蒸気 3 5を加熱する加熱蒸気 36が送られるようになって ヽる。

図 2および図 3における被加熱蒸気 35の鎖線の矢印は、この被加熱蒸気 35が本 体容器 1内を流れる方向を示す。

[0023] 仕切板 5は、図 1および図 2に示すように、本体容器 1の長手方向の中心位置にお Vヽてこの長手方向に対して直交して設けられて 、る。

[0024] U字管 2は往路部 21と、この往路部 21の下方に設置された復路部 22と、往路部 2 1と復路部 22とを連結する U字部 23とを有しており、この U字管 2の往路部 21および 復路部 22は、本体容器 1の長手方向に対して平行に設置されて!、る。

この U字管 2の往路部 21および復路部 22の長さは、本体容器 1の長手方向の長さ と略同一である。

[0025] U字管 2の往路部 21および復路部 22は、いずれも仕切板 5を貫通して低温領域 3 0と高温領域 31とにまたがって配置されて 、る。

ここで、図 2に示すように、往路部 21は低温領域 30に配置された低温領域往路部 211と、高温領域 31に配置された高温領域往路部 212とからなり、復路部 22は低温 領域 30に配置された低温領域復路部 221と、高温領域 31に配置された高温領域復 路部 222と力 なっている。

[0026] 上述の U字管 2は本体容器 1に複数設けられており、各 U字管 2は、本体容器 1の 外部に配置され加熱蒸気 36の供給および排出を行うヘッダー 3に取り付けられて管 束 4を構成している。この管束 4は、図 1に示すように、例えば 3組設置されており、各 管束 4の高さは 3組とも略同一である。

[0027] 図 1に示すように、一の管束 4のヘッダー 3は、本体容器 1に対して隣り合う他の管 束 4のヘッダー 3の反対側に取り付けられている。本願発明によれば、管束 4のヘッダ 一 3が本体容器 1に対して全て同方向に設けられたものと比べて、本体容器 1におけ る長手方向の温度分布をより均一にすることができる。

[0028] また、 U字管 2の入口側に、加熱蒸気 36のうち非凝縮性の蒸気をベントするベント 管（図示せず)が接続され、このベント管に圧力調節弁（図示せず)が設置されて!、る 圧力調節弁は、ベント管に送られる加熱蒸気 36のベント流量を、加熱蒸気 36がべ ントされる前の総流量の 0. 5〜 1 %に調節する機能を有する。

なお、圧力調節弁の代わりに同様の作用を奏する流体抵抗体を用いることもできる

[0029] ベント管および圧力調節弁を設けたことにより、 U字管 2に送られる加熱蒸気 36の 流量を調節することができる。具体的には、加熱蒸気 36のベント流量をベントされる 前の総流量の 0. 5%以上とすることにより、 U字管 2に送られる加熱蒸気 36の流量が 過大となることを防止することができ、 U字管 2において加熱蒸気 36の凝縮が過度に 進行して凝縮ドレンが過剰に発生することを抑制することができる。一方、加熱蒸気 3 6のベント流量をベントされる前の総流量の 1%以下とすることにより、 U字管 2に送ら れる加熱蒸気 36の流量が過小となることを防止することができ、湿分分離加熱器 20 の熱効率が低下することを抑制することができる。

[0030] 次に、このような構成力もなる本実施の形態の作用について説明する。

図 2にお 、て、被加熱蒸気入口 6から本体容器 1内の低温領域 30に送られた被カロ 熱蒸気 35は、この低温領域 30を下方から上方へ送られ、最初に本体容器 1内の湿 分分離器 8によって湿分が除去される。

[0031] 湿分分離器 8を通過した被加熱蒸気 35は、まず U字管 2の低温領域復路部 221に ぉ ヽて加熱蒸気 36により加熱され、次に U字管 2の低温領域往路部 211にお ヽてさ らに加熱蒸気 36により加熱される。そして、このようにして低温領域 30で加熱された 被加熱蒸気 35は、本体容器 1の天井側の内周面と仕切板 5との間の間隙 32を通過 する。そして、この被加熱蒸気 35は高温領域 31を上方から下方へ送られ、 U字管 2 の高温領域往路部 212において加熱蒸気 36により加熱され、次に U字管 2の高温 領域復路部 222においてさらに加熱蒸気 36により加熱される。このようにして高温領 域 31で一層加熱された被加熱蒸気 35は、被加熱蒸気出口 7から本体容器 1外に排 出される。

[0032] 図 4に示すように、 U字管 2内の加熱蒸気 36が熱交換を行う被加熱蒸気 35の温度 は、当該加熱蒸気 36が高温領域復路部 222を流れている場合が最も高ぐ高温領 域往路部 212、低温領域往路部 211、低温領域復路部 221の順に徐々に低くなる。

[0033] 以上述べたように、本体容器 1内に仕切板 5を設置して本体容器 1内を低温領域 3 0と高温領域 31とに分けたことにより、被加熱蒸気 35の U字管 2に接触する部分が細 分化される。例えば復路部 22は、低温領域復路部 221において被加熱蒸気 35の最 低温度部分に接触するとともに高温領域復路部 222において被加熱蒸気 35の最高 温度部分が接触するので、当該復路部 22が接触する被加熱蒸気 35の温度が平準 化される。

このように、 U字管 2の往路部 21と復路部 22との間において、加熱蒸気 36と熱交 換を行う被加熱蒸気 35の温度の平均の大きさの差異が小さくなる。このため、これら の往路部 21と復路部 22との間において、加熱蒸気 36が冷却されて凝縮する凝縮量 の差異が小さくなる。

[0034] 図 4を用いてさらに詳しく本体容器 1内における被加熱蒸気 35の加熱過程にっ 、 て述べる。図 4に示すように、被加熱蒸気 35が本体容器 1内を流れる際、管束 4の最 外周に設置された最外周 U字管 201にお ヽては、はじめに最外周 U字管 201の低 温領域復路部 221に被加熱蒸気 35の最低温度部分 Aが接触し、次に低温領域往 路部 211に被加熱蒸気 35の中間温度部分 Bが接触する。次に最外周 U字管 201の 高温領域往路部 212に被加熱蒸気 35のさらに温度が上昇した部分 Cが接触し、最 後に高温領域復路部 222に被加熱蒸気 35の最高温度部分 Dが接触する。

[0035] 一方、管束 4の最内周に設置された最内周 U字管 202にお 、ては、はじめに最内 周 U字管 202の低温領域復路部 221に被加熱蒸気 35の最低温度部分 Aよりもやや 温度が高!ヽ準最低温度部分 Eが接触し、次に低温領域往路部 211に被加熱蒸気 3 5の中間温度部分 Bよりもやや温度が低い準中間温度部分 Fが接触する。次に最内 周 U字管 202の高温領域往路部 212に被加熱蒸気 35の部分 Cよりもやや温度が高 い部分 Gが接触し、最後に高温領域復路部 222に被加熱蒸気 35の最高温度部分 D よりもやや温度が低い準最高温度部分 Hが接触する。

[0036] 以下、最外周 U字管 201および最内周 U字管 202に接触する被加熱蒸気 35の温 度の比較にっ 、て説明する。

まず、最外周 U字管 201の復路部 22と、最内周 U字管 202の復路部 22とを比較す る。図 4に示すように、最外周 U字管 201に接触する被加熱蒸気 35の最低温度部分 Aおよび最高温度部分 Dの温度の平均値と、最内周 U字管 202に接触する被加熱 蒸気 35の準最低温度部分 Eおよび準最高温度部分 Hの温度の平均値とは略同一 の値をとる。

また、最外周 U字管 201の往路部 21と、最内周 U字管 202の往路部 21についても 同様に比較すると、最外周 U字管 201に接触する被加熱蒸気 35の温度の平均値と 、最内周 U字管 202に接触する被加熱蒸気 35の温度の平均値とは略同一の値をと る。

[0037] このように、各 U字管 2につ 、て、 U字管 2に接触する被加熱蒸気 35の温度の平均 値を比較すると、各 U字管 2における相互の温度の平均値の差異が小さくなり均一化 されている。このため、各 U字管 2の相互における加熱蒸気 36の凝縮量の差異も小 さくなる。

[0038] 上述のように、本体容器 1に設置された U字管 2における往路部 21および復路部 2 2内の加熱蒸気 36の凝縮量の差異、および各 U字管 2同士の加熱蒸気 36の凝縮量 の差異が小さくなるので、往路部 21および復路部 22内の加熱蒸気 36が過度に凝縮 して凝縮ドレンが過剰に発生することはない。このため、ベント管に送られる加熱蒸気 36のベント流量を小さくすることができる。

したがって、被加熱蒸気 35を加熱するために各 U字管 2に供給される加熱蒸気 36 の流量が増えるので、湿分分離加熱器 20の熱効率を向上することができる。

[0039] ところで、上述の湿分分離加熱器 20を組み立てる場合、管束 4としては、工場にお いて複数の U字管 2とヘッダー 3とが予め組み立てられたものを用い、湿分分離加熱 器 20の設置現場にお 、て本体容器 1にこの管束 4を取り付ける。

このような組立方法を用いることにより、設置現場への構成部品の搬入を容易なも のとすることができ、し力も、設置現場における工事期間を短縮することができる。

[0040] 第 2の実施の形餱

次に、図 5および図 6により本発明の第 2の実施の形態について説明する。 図 5は、第 2の実施の形態の湿分分離加熱器 40を上カゝら見た構成を示す上面図で あり、図 6は、図 5の湿分分離加熱器 40を C C方向から見た縦断面図である。

[0041] 図 5および図 6に示すように、本実施の形態の湿分分離加熱器 40は、円筒形状の 本体容器 1と、この本体容器 1内に、当該本体容器 1の長手方向に対して直交して設 けられ、本体容器 1内の空間領域を相互に独立した 2以上の独立領域 33に分ける第 1の仕切板 16と、この本体容器 1の内周面と間隙 32を有し第 1の仕切板 16と直交し て設置され、本体容器 1内の各独立領域 33を低温領域 30と高温領域 31とに分ける 第 2の仕切板 15とを備えている。本体容器 1の各低温領域 30側の下方に、被加熱蒸 気 35がこの本体容器 1に入る被加熱蒸気入口 6が設けられ、本体容器 1の各高温領 域 31側の下方に、被加熱蒸気 35がこの本体容器 1から出る被加熱蒸気出口 7が設 けられている。また、本体容器 1内の各低温領域 30に、各被加熱蒸気入口 6から各 低温領域 30に送られた被加熱蒸気 35の湿分を分離するため湿分分離器 8が各々 設置されている。さらに、本体容器 1内の各独立領域 33には、加熱蒸気 36が送られ る U字管 2が本体容器 1の長手方向と直交して設置され、この U字管 2内の加熱蒸気 36は被加熱蒸気 35を加熱するようになっている。また、複数の U字管 2とヘッダー 3 とから管束 4が構成され、この管束 4は湿分分離加熱器 40に例えば 6つ設置されて いる。

図 5および図 6に示す本実施の形態において、図 1乃至図 3に示す第 1の実施の形 態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

[0042] このような湿分分離加熱器 40において、図 5に示すように、一の独立領域 33の低 温領域 30は、他の独立領域 33の高温領域 31に隣接している。また、各 U字管 2の 往路部 21および復路部 22は、いずれも第 2の仕切板 15を貫通して各低温領域 30と 各高温領域 31とにまたがって配置されている。

[0043] 本実施の形態の湿分分離加熱器 40においては、第 1の実施の形態における作用 効果に加えて、次のような作用効果を奏する。すなわち、 U字管 2は本体容器 1の長 手方向と直交して設置されており、往路部 21および復路部 22の長さが短くなるので 、各管束 4を小型化することができ、設置現場への各管束 4の搬入を容易なものとす ることができる。また、本体容器 1内の空間が複数の独立領域 33に分割されており、 一の独立領域 33の低温領域 30は他の独立領域 33の高温領域 31に隣接している ので、本体容器 1の水平面における温度分布を平準化させることができ、本体容器 1 の大きな熱変形を防止することができる。

[0044] 第 3の ¾施の形餱

次に、図 7および図 8により本発明の第 3の実施の形態を説明する。

図 7は、第 3の実施の形態における湿分分離加熱器 40の U字管 2への加熱蒸気 36 の供給ルートを示す横断面図であり、図 8は、図 7の加熱蒸気 36の供給ルートを D— D方向から見た縦断面図である。図 7および図 8に示す本実施の形態において、第 1 の実施の形態および第 2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説 明は省略する。

[0045] 本実施の形態の湿分分離加熱器 40において、図 7に示すように、複数の管束 4は 互いに直列に接続された複数のグループ別に配置され、同一グループ内の管束 4は 互いに並列に連結されるとともに、グループ内の管束 4の数は加熱蒸気 36の流れの 上流側から下流側に向かって減少している。その他の構成は、他は図 5および図 6に 示す第 2の実施の形態と略同一である。

図 7に示すように、複数の管束 4は、上流グループ 41を構成するとともに互いに並 列に配設された 2個の管束 4と、下流グループ 42を構成する 1個の管束 4とに区分け されている。 [0046] 図 7において、原子力プラントの高圧タービン力 の抽気蒸気または原子炉力 供 給された主蒸気による加熱蒸気 36は、並列に設けられた上流グループ 41の 2個の 管束 4のヘッダー 3に上流側加熱蒸気供給配管 24を介して供給される。次に、上流 グループ 41の 2個の管束 4のヘッダー 3から排出された加熱蒸気 36は、下流側加熱 蒸気供給配管 25を介して下流グループ 42の 1個の管束 4のヘッダー 3に供給される 。下流グループ 42の 1個の管束 4のヘッダー 3から排出された加熱蒸気 36は、湿分 分離加熱器 40の外方に加熱蒸気排出配管 26を介して送られる。

また、各管束 4のヘッダー 3は、上流側の加熱蒸気 36を受け入れるための加熱蒸 気入口 9と、加熱蒸気 36を下流側に排出するための加熱蒸気出口 11とを有している なお、図 7においては、上流グループ 41は 2個の管束 4力 なり、また、下流グルー プ 42は 1個の管束 4からなつている力 グループ内の管束 4の数は、加熱蒸気 36の 流れの上流側から下流側に向力つて減少するものであれば特に限定されず、例えば U字管 2の長さや U字管 2内の加熱蒸気 36の流速によって定められる。

[0047] また、図 8に示すように、各 U字管 2において加熱蒸気 36が被加熱蒸気 35に冷却 されて凝縮した凝縮ドレンを貯留するドレンタンク 101が設けられており、各管束 4の ヘッダー 3には凝縮ドレンをドレンタンク 101に送るドレン管 10がそれぞれ取り付けら れている。

[0048] 次に、このような構成力もなる本実施の形態の作用について説明する。

湿分分離加熱器 40に送られた加熱蒸気 36は、最初に上流側加熱蒸気供給配管 2 4を介して、並列に設けられた上流グループ 41の 2個の管束 4に同時に送られ、本体 容器 1内の被加熱蒸気 35と熱交換を行う。そして、上流グループ 41の 2個の管束 4 力も排出された加熱蒸気 36は、下流側加熱蒸気供給配管 25によって、下流グルー プ 42の 1個の管束 4に送られ、再び本体容器 1内の被加熱蒸気 35と熱交換を行う。 最後に、下流グループ 42の 1個の管束 4力も排出された加熱蒸気 36は、加熱蒸気 排出配管 26によって湿分分離加熱器 40の外方に送られる。

[0049] 一方、各管束 4の U字管 2内の加熱蒸気 36は被加熱蒸気 35に冷却されて凝縮す ることにより凝縮ドレンが発生するが、各管束 4において発生した凝縮ドレンは各へッ ダー 3に取り付けられた各ドレン管 10に送られてドレンタンク 101に一括して集められ る。

[0050] このように、加熱蒸気 36を一度に送る管束 4の本数を制限し、凝縮ドレンを各ダル 一プの管束 4において逐次ドレン管 10により排出することによって、管束 4の U字管 2 内の加熱蒸気 36の流速を大きくすることができ、し力も、管束 4の U字管 2内に凝縮ド レンが充満することを抑止することができる。

[0051] ところで、本実施の形態の湿分分離加熱器 40にお 、て、管束 4のヘッダー 3からド レン管 10を経てドレンタンク 101に送られた凝縮ドレンの一部を、ドレン送り管 102を 介して本体容器 1の高温領域 31に送り、この高温領域 31を冷却してもよい。

[0052] このような方法を用いることにより、低温領域 30と高温領域 31との温度差を小さくす ることができ、本体容器 1の水平面における温度分布を平準化することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 被加熱蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器にお!ヽて、

円筒形状の本体容器と、

本体容器内に、この本体容器の内周面と間隙を有するよう設置され、本体容器内 の空間領域を低温領域と高温領域とに分ける仕切板と、

本体容器の低温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器に入る被加熱蒸気 入口と、

本体容器の高温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器から出る被加熱蒸 気出口と、

本体容器内の低温領域に設置され、被加熱蒸気入口から低温領域に送られた被 加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、

本体容器内に設けられ、往路部と、復路部と、往路部と復路部とを連結する U字部 とを有し被加熱蒸気を加熱する加熱蒸気が送られる u字管とを備え、

U字管の往路部および復路部は、 Vヽずれも仕切板を貫通して低温領域と高温領域 とにまたがって配置されることを特徴とする湿分分離加熱器。

[2] 仕切板は本体容器の長手方向に対して直交して設けられており、

U字管の往路部および復路部は、本体容器の長手方向に対して平行に設置され て ヽることを特徴とする請求項 1に記載の湿分分離加熱器。

[3] U字管の入口側に接続され、加熱蒸気をベントするベント管と、

ベント管に設置された圧力調節弁または流体抵抗体とを備え、

圧力調節弁または流体抵抗体は、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を、加 熱蒸気がベントされる前の総流量の 0. 5〜1%とすることを特徴とする請求項 1に記 載の湿分分離加熱器。

[4] U字管は複数設けられており、

各 U字管は、本体容器外部に配置され加熱蒸気の供給および排出を行うヘッダー に取り付けられて管束を構成し、

一の管束のヘッダーは、本体容器に対して隣り合う他の管束のヘッダーの反対側 に取り付けられて!/ヽることを特徴とする請求項 1に記載の湿分分離加熱器。

[5] 複数の管束は互いに直列に接続された複数のグループ別に配置され、同一ダル ープ内の管束は並列に連結されるとともに、グループ内の管束の数は加熱蒸気の流 れの上流側から下流側に向力つて減少するよう設けられており、

U字管において加熱蒸気が被加熱蒸気に冷却されて凝縮した凝縮ドレンを貯留す るドレンタンクを備え、

各管束のヘッダーにドレン管を介してドレンタンクが接続されていることを特徴とす る請求項 4に記載の湿分分離加熱器。

[6] ヘッダー力もドレン管を経てドレンタンクに送られた凝縮ドレンは、その一部が本体 容器の高温領域にドレン送り管により送られ、高温領域を冷却することを特徴とする 請求項 5に記載の湿分分離加熱器。

[7] 管束は、工場において複数の U字管とヘッダーとが予め組み立てられたものを用い

、現場にぉ 、て本体容器にこの管束を取り付けることを特徴する請求項 1に記載の湿 分分離加熱器。

[8] 被加熱蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器にお!ヽて、

円筒形状の本体容器と、

本体容器内に、この本体容器の長手方向に対して直交して設けられ、本体容器内 の空間領域を相互に独立した 2以上の独立領域に分ける第 1の仕切板と、

本体容器内に、この本体容器の内周面と間隙を有し第 1の仕切板と直交して設置 され、本体容器内の各独立領域を低温領域と高温領域とに分ける第 2の仕切板と、 本体容器の各低温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器に入るそれぞれ の被加熱蒸気入口と、

本体容器の各高温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器から出るそれぞれ の被加熱蒸気出口と、

本体容器内の各低温領域に設置され、各被加熱蒸気入口から各低温領域に送ら れた被加熱蒸気の湿分を分離するそれぞれの湿分分離器と、

本体容器内の各独立領域に設けられ、往路部と、復路部と、往路部と復路部とを連 結する U字部とを有し、被加熱蒸気を加熱する加熱蒸気が送られる U字管とを備え、 一の独立領域の低温領域は他の独立領域の高温領域に隣接し、 各 U字管の往路部および復路部は、 V、ずれも第 2の仕切板を貫通して各低温領域 と各高温領域とにまたがって配置されることを特徴とする湿分分離加熱器。

[9] U字管の入口側に接続され、加熱蒸気をベントするベント管と、

ベント管に設置された圧力調節弁または流体抵抗体とを備え、

圧力調節弁または流体抵抗体は、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を、加 熱蒸気がベントされる前の総流量の 0. 5〜1%とすることを特徴とする請求項 8に記 載の湿分分離加熱器。

[10] U字管は複数設けられており、

各 U字管は、本体容器外部に配置され加熱蒸気の供給および排出を行うヘッダー に取り付けられて管束を構成し、

一の管束のヘッダーは、本体容器に対して隣り合う他の管束のヘッダーの反対側 に取り付けられていることを特徴とする請求項 8に記載の湿分分離加熱器。

[11] 複数の管束は互いに直列に接続された複数のグループ別に配置され、同一ダル ープ内の管束は並列に連結されるとともに、グループ内の管束の数は加熱蒸気の流 れの上流側から下流側に向力つて減少するよう設けられており、

U字管において加熱蒸気が被加熱蒸気に冷却されて凝縮した凝縮ドレンを貯留す るドレンタンクを備え、

各管束のヘッダーにドレン管を介してドレンタンクが接続されていることを特徴とす る請求項 10に記載の湿分分離加熱器。

[12] ヘッダー力もドレン管を経てドレンタンクに送られた凝縮ドレンは、その一部が本体 容器の高温領域にドレン送り管により送られ、高温領域を冷却することを特徴とする 請求項 11に記載の湿分分離加熱器。

[13] 管束は、工場において複数の U字管とヘッダーとが予め組み立てられたものを用い 、現場にぉ 、て本体容器にこの管束を取り付けることを特徴する請求項 8に記載の湿 分分離加熱器。