WO2007088858A1 - 湿分分離加熱器 - Google Patents

Abstract

　この湿分分離加熱器は、胴体と、前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む蒸気がその内部に供給されるマニホールドと、前記マニホールドに形成され、前記胴体の下部に位置する蒸気貯め部に蒸気を吹き出させるスリットと、前記スリットから吹き出した蒸気から湿分を分離するセパレータと、前記セパレータで湿分を分離後の蒸気が集合する蒸気集合部と、前記蒸気集合部内を上昇する蒸気が加熱される加熱器と、前記蒸気集合部内に設けられた仕切板とを備える。

Description

明 細 書

湿分分離加熱器

技術分野

[0001] 本発明は、原子力発電プラント等に適用される湿分分離加熱器の構造に関する。

本願は、 2006年 1月 31日に出願された特願 2006— 021637号について優先権 を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 原子力発電プラントにおいて、高圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンとの間には、 湿分分離加熱器が設置される。この湿分分離加熱器は、高圧蒸気タービンから排出 される蒸気中の湿分を分離するとともに、湿分を分離された蒸気を再加熱して高温の 蒸気とすることにより、低圧蒸気タービンの入口蒸気の湿り度を低下させ、これによつ てタービンプラントの熱効率の向上を図っている。

[0003] 従来の湿分分離加熱器の構造の一例を、図 12から図 14を参照して説明する。図 1 2は湿分分離加熱装置の斜視図であり、図 13は同装置の正面断面図である。また、 図 14は図 13に示す湿分分離加熱装置の III— III線に沿う断面図である。高圧蒸気タ 一ビン（図示せず)から排出された蒸気 F1は、蒸気入口部 22から湿分分離加熱器の 横置きされた円筒状の胴体 21の内部に流入する。胴体 21に流入した蒸気 F1は、 2 つの流れに分かれ、胴体 21を長手方向から断面視した場合 (図 14を参照）、左右対 称に水平に配置された円筒状のマ-ホールド 23に導入される。

[0004] マ二ホールド 23は、パイプ式マ二ホールドとも呼ばれ、湿分分離加熱器の長手方 向のほぼ全長に渡って、互いに平行となるように設置されている。マ-ホールド 23に は、複数のスリット 24がマ-ホールド 23の全長に渡って形成されており、マ-ホール ド 23内の蒸気 F1は、スリット 24から胴体 21内部の下方に設けられた蒸気貯め部 25 に向けて吹き出す。更に、蒸気貯め部 25に吹き出した蒸気 F1は、その下流側に設 けられたセパレータ 26を通過する過程で湿分を分離され、蒸気集合部 27に流入す る。マ-ホールド 23、蒸気貯め部 25およびセパレータ 26は、胴体 21を断面視すると 、それぞれ左右対称に各 1個ずつ配置されており、胴体 21の長手方向の全長に渡 つて設置されている。セパレータ 26を通過して蒸気集合部 27に流入した蒸気 F1は、 蒸気集合部 27を上昇して、加熱器 28に流入し、高圧蒸気の一部である高圧抽気蒸 気 F2によって再加熱される。加熱器 28は、 U字形をした多数の加熱管 30から構成さ れる多管式熱交換器であって、その内側を高圧抽気蒸気 F2が流れ、外側を蒸気集 合部 27から上昇した蒸気 F1が流れる。蒸気 F1は加熱管 30を介して高圧抽気蒸気 F2と熱交換し、加熱される。加熱器 28を通過した蒸気 F1は、胴体上部に設けられた 蒸気出口部 29から流出し、低圧蒸気タービン（図示せず）に送られる。高圧抽気蒸 気 F2は、ドレン F3となって加熱器 28から排出される。このような湿分分離加熱器の 具体例は、下記の特許文献 1に開示されて ヽる。

[0005] また、湿分分離加熱器のパイプ式マ-ホールドに設けられたスリットの具体例が、下 記の特許文献 2に示されている。蒸気を吹き出すスリットは、その長さや幅がマ-ホー ルドの長手方向の位置に応じて変化しており、蒸気貯め部 25の胴体 21の長手方向 の全長に渡って均一な蒸気流量分布を得るとともに、スリット 24から吹き出す蒸気の 流速が限界値を越えないようになつている。蒸気流速が限界値を越えると、胴体 21 の内壁にエロージョンが生じ易くなる。スリット 24は、蒸気入口部 22に近いマ-ホー ルド 23の上流端から下流端に向かって、上流端力も離間するに伴い、スリットの長さ および幅を小さくすることにより、開口面積が漸次減少している。このようなスリットの 配置により、セパレータに流入する蒸気流量分布および蒸気流速を、セパレータの 全長に渡って均一にすることができる。

特許文献 1 :特開 2002— 130609号公報

特許文献 2 :特開 2002— 122303号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、近年、湿分分離加熱器の設置面積の制約により、湿分分離加熱器 の小型化が求められている。そこで、胴体内部に左右対称に設けられたパイプ式マ 二ホールドを小型化する必要が生じて 、る。パイプ式マ-ホールドを小型化するには 、マ-ホールドの口径を小さくする必要があり、必然的にマ-ホールド内を流れる蒸 気の平均流速が上がる方向にある。 [0007] マ-ホールド内の蒸気の平均流速を上げた場合、スリットから吹き出す蒸気量は、 蒸気入口部 22に近い上流側では少なくなり、下流側では多くなる。即ち、蒸気の平 均管内流速が高速となった場合、マ-ホールド内部の特に蒸気入口部に近いスリット の近傍では、蒸気の流速が速いために動圧の影響を受ける。これにより、スリット近傍 のマ-ホールドの外周を流れる蒸気力 サイホン効果によってスリット 24を通じてマ- ホールド 23の内部に吸 、込まれる現象が発生する。

[0008] この現象が発生すると、マ-ホールド 23の下流側に配置されたスリット 24を通じて 蒸気貯め部 25に吹き出す蒸気の流量が、マ-ホールド 23の上流側に配置されたス リット 24を通じて蒸気貯め部 25に吹き出す蒸気の流量と比較して多くなる。そのため 、マ-ホールド 23から胴体 21下部の蒸気貯め部 25に吹き出した蒸気 F1がセパレー タ 26に流入する際、マ-ホールド 23の長手方向に沿う蒸気濃度の分布が不均一に なる。

[0009] ここで、説明の都合上、蒸気入口部 22に近いマ-ホールド 23の端部を開口端とし 、その反対側の端部を閉塞端とすると、蒸気濃度は、マ-ホールド 23の末端に近い 閉塞端近傍で高ぐ蒸気入口部 22に近い開口端近傍では低くなる。そのため、セパ レータ 26を通過する蒸気 F1は、マ-ホールド 23の閉塞端近傍で比較的多くなり、開 口端近傍では比較的少なくなる。つまり、セパレータ 26の下流側に位置する蒸気集 合部 27でも、マ-ホールド 23の長手方向に沿って蒸気濃度の分布が不均一になり 、開口端近傍で蒸気濃度が低ぐ閉塞端近傍で蒸気濃度が高くなる。蒸気集合部 2 7に流入した蒸気 F1が、そのまま加熱器 28に向力つて上昇するのが正常な状態で あるが、蒸気集合部 27の長手方向に沿って蒸気濃度の分布が不均一になった場合 、一部の蒸気は蒸気集合部 27内で閉塞端側力も開口端側に向力つて水平流れを 形成する。更に、開口端側に向力 蒸気の水平流れは、蒸気集合部 27の開口端近 傍カもセパレータ 26を経由して蒸気貯め部 25へと逆流し、その一部がスリット 24を 通じてマ-ホールド 23内へ吸い込まれる。これにより、部分的に蒸気の循環流が形 成される。この現象を流動解析した結果を、図 15および図 16に示す。

[0010] 図 15は、図 14に示す湿分分離加熱装置の IV— IV断面における蒸気の流動分布（ 胴体長手方向の中心線を境として長手方向水平断面の片側の分布のみ）を示して いる。図 16は、図 15に示す流動分布の A部の拡大図である。図 15および図 16にお いて、蒸気の流れ方向を矢印で示している。マ-ホールドの開口端から閉塞端に至 るいずれの場所においても、大半の蒸気は、蒸気貯め部 25からセパレータ 26を経 由して蒸気集合部 27へ向力 正常な方向 G1 (図 15のセパレータ位置において、紙 面の下から上への流れ）に流れている。しかしながら、図 16に示すように、マ-ホー ルドの開口端近傍においては、蒸気は蒸気集合部 27から蒸気貯め部 25へ向かう逆 方向 G2に流れている。このような逆流現象は、セパレータの能力を低減し、湿分分 離加熱器の性能に悪影響を及ぼす。

[0011] また、マ-ホールドのスリットから蒸気貯め部へ吹き出す蒸気速度が、開口端カも閉 塞端に渡って不均一な分布になると、場所によってスリットから吹き出す蒸気速度が 限界値を越えてしまい、胴体の内壁にエロージョンが発生する場合がある。

[0012] 本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、セパレータ通過 後の蒸気の逆流現象を防止してセパレータの能力の向上を図ることにより、湿分分 離加熱器全体の効率向上を図るとともに、胴体の内壁にエロージョンが発生するのを 防止することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明の湿分分離加熱装置は、胴体と、前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む 蒸気がその内部に供給されるマ-ホールドと、前記マ-ホールドに形成され、前記月同 体の下部に位置する蒸気貯め部に蒸気を吹き出させるスリットと、前記スリットから吹 き出した蒸気から湿分を分離するセパレータと、前記セパレータで湿分を分離後の 蒸気が集合する蒸気集合部と、前記蒸気集合部内を上昇する蒸気が加熱される加 熱器と、前記蒸気集合部内に設けられた仕切板とを備える。

[0014] 本発明の湿分分離加熱装置によれば、セパレータ通過後の蒸気の逆流現象を防 止することが出来るので、セパレータの能力が向上し、湿分分離加熱器全体の効率 があがる。

[0015] 本発明の湿分分離加熱装置において、前記スリットは、前記仕切板よりも前記マ二 ホールドの閉塞端側に設けられ、かつ前記仕切板に最も近い閉塞端側直近スリットと 、前記仕切板よりも前記マ-ホールドの開口端側に設けられ、かつ前記仕切板に最 も近い開口端側直近スリットとを含み、前記閉塞端側直近スリットの開口面積は、前 記開口端側直近スリットの開口面積より大きぐ前記スリットは、前記閉塞端側直近ス リットから前記閉塞端に向力つて開口面積が漸減し、前記開口端側直近スリットから 前記開口端に向力つて開口面積が漸増するように設けられていてもよい。

[0016] 本発明の湿分分離加熱装置によれば、蒸気貯め部での吹き出し蒸気の流速を限 界値以内に抑えることが出来るので、胴体内壁のエロージョン防止に有効である。

[0017] 本発明の湿分分離加熱装置において、前記仕切板は、前記開口端から前記蒸気 集合部の長手方向の全長の 5分の 1までの範囲に設けられていてもよい。

[0018] 本発明の湿分分離加熱装置によれば、仕切板の位置が蒸気貯め部内の蒸気がス リットを通じてマ-ホールド内へ吸込まれる現象が生ずる位置に対応するので、蒸気 集合部での逆流現象をより確実に防止することができ、セパレータの性能が一層向 上する。

発明の効果

[0019] 本発明によれば、セパレータ通過後の蒸気の逆流現象を防止してセパレータの能 力の向上を図ることにより、湿分分離加熱器全体の効率向上を図るとともに、胴体内 壁におけるエロージョンの発生を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]図 1は本発明の湿分分離加熱器の第一の実施形態を示す図であって、湿分分 離加熱器の平面断面図（図 2の I-I線に沿う断面図）である。

[図 2]図 2は本発明の湿分分離加熱器の第一の実施形態を示す図であって、図 1の II -II線に沿う湿分分離加熱器の断面図である。

[図 3]図 3は本発明の湿分分離加熱器の第一の実施形態を示す図であって、湿分分 離過熱器に具備されるマ-ホールドの側面図である。

[図 4]図 4は本発明の湿分分離加熱器の第一の実施形態における流動解析結果を 示す蒸気流れの分布図である。

[図 5]図 5は本発明の湿分分離加熱器の第一の実施形態における流動解析結果を 示す蒸気流れの分布図であって、図 4の B部分の拡大図である。

[図 6]図 6は本発明の湿分分離加熱器の第一の実施形態における流動解析結果を 示すグラフであって、マ-ホールドの開口端からの距離と、その距離に応じたスリット 力 の吹き出し蒸気の法線速度との関係を示すグラフである。

[図 7]図 7は蒸気法線速度の計測点を示す湿分分離加熱器の断面図である。

[図 8]図 8は本発明の湿分分離加熱器の第二の実施形態を示す図であって、湿分分 離過熱器に具備されるマ-ホールドの側面図である。

[図 9]図 9は本発明の湿分分離加熱器の第二の実施形態における流動解析結果を 示す蒸気流れの分布図である。

[図 10]図 10は本発明の湿分分離加熱器の第二の実施形態における流動解析結果 を示す蒸気流れの分布図であって、図 9の C部分の拡大図である。

[図 11]図 11は本発明の湿分分離加熱器の第二の実施形態における流動解析結果 を示すグラフであって、マ-ホールドの開口端からの距離と、その距離に応じたスリツ トからの吹き出し蒸気の法線速度との関係を示すグラフである。

[図 12]図 12は、従来の湿分分離加熱器を示す斜視図である。

[図 13]図 13は従来の湿分分離加熱器の側部断面図である。

[図 14]図 14は従来の湿分分離加熱器の図 13の III III線に沿う断面図である。

[図 15]図 15従来の湿分分離加熱器における流動解析結果を示す蒸気流れの分布 図である。

[図 16]図 16は従来の湿分分離加熱器における流動解析結果を示す蒸気流れの分 布図であって、図 15の A部分の拡大図である。

符号の説明

[0021] 1…湿分分離加熱器、 2, 21· ··胴体、 2a…胴板内壁、 3, 22· ··蒸気入口部、 4…端 板、 5, 23· ··マ-ホールド、 6, 6a, 6b, 24· ··スリット、 7, 25· ··蒸気貯め部、 8, 26· ·· セノ レータ、 9, 27· ··蒸気集合咅^ 10, 28· ··カロ熱器、 11, 30· ··カロ熱管、 12, 29· ·· 蒸気出口部、 13· ··仕切板、 14…開口端、 15…閉塞端、 X点…胴板内壁の蒸気衝 突位置、 Y点…仕切板位置、 F1…蒸気、 F2"'高圧抽気蒸気、 F3"'ドレン 発明を実施するための最良の形態

[0022] 本発明に係わる第一の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。

まず、本発明に係る湿分分離加熱器の構造を図 1から図 7に示す。図 1は図 2に示す 湿分分離加熱装置の I I線に沿う断面図 (湿分分離加熱装置の平断面図)であり、 図 2は図 1に示す湿分分離加熱装置の II II線に沿う断面図である。図 3は、本発明 に係るマ-ホールドを示す。図 4から図 7は、本発明に係るセパレータ周辺を流れる 蒸気の流動解析結果を示す。

[0023] 図 1および図 2を参照して、湿分分離加熱器の構造を説明する。湿分分離加熱器 1 は、横置円筒状の圧力容器であって、胴体 2を断面視すると (図 2を参照)、蒸気集合 部 9および加熱器 10が、胴体 2の中央に、上下方向に連接して配置されており、マ- ホールド 5、蒸気貯め部 7およびセパレータ 8が、蒸気集合部 9および加熱器 10をは さんで左右対称にそれぞれ配置されている。また、胴体 2内部の長手方向の両端に は、端板 4がそれぞれ設けられている。蒸気入口部 3に近い端板 4は、高圧タービン（ 図示せず)から蒸気入口部 3を通じて湿分分離加熱器 1に供給された蒸気 F1と、蒸 気貯め部 7ならびに蒸気集合部 9を流れる蒸気 F1とを仕切っている。各マ-ホールド 5は円筒形状をしており、胴体 2内部の長手方向の両側に配置された端板 4の間に、 胴体 2の長手方向に沿って配置されている。各マ-ホールド 5の一端は一方の端板 4 に固定され、他端は他方の端板 4に固定されている。また、マ-ホールド 5の蒸気入 口部 3に近い一端は、蒸気入口部 3からの蒸気 F1を受け入れ可能な開口を有する 開口端 14を構成し、マ-ホールド 5の他端は、端板 4に当接することにより閉塞され た閉塞端 15を構成している。更に、マ-ホールド 5の外周壁面下部には、胴体 2の長 手方向の全長に渡って複数のスリット 6が形成されている。

[0024] マ-ホールド 5内に流れ込んだ蒸気 F1は、スリット 6を通じて胴体 2の内部下方に設 けられた蒸気貯め部 7に吹き出す。また、セパレータ 8は、蒸気貯め部 7と蒸気集合 部 9の間に、胴体 2の長手方向の全長に渡って配置されている。セパレータ 8は、蒸 気 F1が通過する間に蒸気 F1に含まれる湿分を除去する。セパレータ 8としては、例 えば波板形式や網板形式を採用することができる。蒸気集合部 9は、左右対称に配 置されたセパレータ 8を通過した蒸気 F1を合流させ、その合流した蒸気を、上部に配 置された加熱器 10に導く役割を果たしている。

[0025] また、蒸気集合部 9には、蒸気の逆流防止を目的とした仕切板 13が配設されてい る。仕切板 13は、図 1に示すように、胴体 2の長手方向に沿って配置された蒸気集合 部 9において、開口端 14に近い領域に 1箇所だけ設けられており、湿分分離加熱器 を断面視すると (図 2を参照)、蒸気集合部 9の断面部の全面を覆うように設けられる（ 図 2中に示されたハッチング部分)。仕切板 13は、開口端 14から、端板 4間の蒸気集 合部 9の長手方向に沿う全長の 1Z5以内の領域に設置されることが望ましい。この 位置は、最大負荷運転において、蒸気貯め部 7内の蒸気 F1がスリット 6を通じてマ- ホールド 5内に吸込まれる現象が生じる領域に対応している。これにより、蒸気集合 部 9から蒸気貯め部 7への蒸気 F1の逆流現象を解消することができる。加熱器 10で は、蒸気集合部 9から上昇した蒸気 F1が、加熱管 11を介して高圧抽気蒸気 F2によ つて加熱される。加熱器 10の上部であって胴体 2の上面中央には、蒸気出口部 12 が設けられ、加熱後の蒸気 F1は蒸気出口部 12から低圧タービン（図示せず）に送ら れる。

[0026] 次に、湿分分離加熱器に導入された蒸気 F1が湿分分離加熱器から排出されるま での蒸気の流れについて、図 1および図 2を参照して説明する。高圧蒸気タービン（ 図示せず)から排出された蒸気 F1は、蒸気入口部 3から湿分分離加熱器 1に導入さ れる。蒸気入口部 3から内部に流入した蒸気 F1は、 2つの流れに分かれ、左右対称 かつ水平に配置されたマ-ホールド 5に流入する。更に、マ-ホールド 5に流入した 蒸気 F1は、スリット 6を通じて蒸気貯め部 7に吹き出す。次に、蒸気貯め部 7に吹き出 した蒸気 F1は、胴体内壁 2aに衝突して向きを変え、その下流側に設けられたセパレ ータ 8に流入する。セパレータ 8を通過する間に蒸気 F1に含まれる湿分が分離され、 湿分を分離された蒸気 F1は、蒸気集合部 9で合流する。合流した蒸気は蒸気集合 部 9を上昇し、加熱器 10に流入する。加熱器 10では、高圧タービン抽気蒸気 F2の 一部が加熱管 11の内側に導入され、蒸気集合部 9から上昇する蒸気 F1は加熱管 1 1の外側を流れる。蒸気 F1は加熱器 10内に配設された多数の加熱管 11を介して高 圧抽気蒸気 F2と熱交換し、再加熱される。加熱後の蒸気 F1は、蒸気出口部 12から 排出され、低圧タービン（図示せず)へ送られる。加熱後の高圧抽気蒸気 F2は、従 来技術と同様に、ドレン F3として湿分分離加熱器力も排出される。

[0027] 次に、マ二ホールド 5について、図 3を参照しながら説明する。マ二ホールド 5は、パ イブ式マ二ホールドであって、胴体 2を断面視すると、左右対称に 2本配設されてい る。各マ-ホールド 5の一端は一方の端板 4に固定され、他端は他方の端板 4に固定 されている。また、マ-ホールド 5の蒸気入口部 3に近い一端は、蒸気入口部 3からの 蒸気 F1を受け入れ可能な開口を有する開口端 14を構成し、マ-ホールド 5の他端 は、端板 4に当接することにより閉塞された閉塞端 15を構成している。更に、マ-ホ 一ルド 5の外周壁面下部には、胴体 2の長手方向の全長に渡って複数のスリット 6が 形成されている。複数のスリット 6は、開口端 14から閉塞端 15に向けて、各スリットの 中心位置がマ-ホールド中心軸と同一線上になるように配置されている。また、各スリ ット 6の形状は、矩形形状に限らず、円形形状でもよぐ楕円形状でもよい。更に、複 数のスリット 6は、開口端 14から閉塞端 15に向けて、各スリット 6の開口面積が漸次減 少するように形成されており、開口端 14に最も近いスリットと閉塞端 15に最も近いスリ ットとの開口面積比は、ほぼ 1Z4程度となるように選定される。なお、図 3に示すスリ ット 6の数は一例を示したものであり、本発明はこのスリット数に限定されない。

[0028] このように、開口端 14からのスリットの位置により開口面積を変える理由は、マ-ホ 一ルド 5の全長に渡って形成された各スリット 6から吹き出す蒸気流量を出来るだけ 均一とし、セパレータ 8への流入速度を一定とするためである。マ-ホールド 5に流入 した蒸気は、上述したように、マ-ホールド 5内部の特に蒸気入口部に近いスリットの 近傍では、蒸気の流速が速いために動圧の影響を受け、スリット近傍のマ-ホールド 5の外周を流れる蒸気力 サイホン効果によってスリット 6を通じてマ-ホールド 5の内 部に吸い込まれる現象が発生する。

[0029] この現象が発生すると、マ-ホールド 5の下流側に配置されたスリット 6を通じて蒸気 貯め部 7に吹き出す蒸気の流量力 マ-ホールド 5の上流側に配置されたスリット 6を 通じて蒸気貯め部 7に吹き出す蒸気の流量と比較して多くなる。そのため、マ-ホー ルド 5から胴体 2下部の蒸気貯め部 7に吹き出した蒸気 F1がセパレータ 8に流入する 際、マ-ホールド 5の長手方向に沿う蒸気濃度の分布が不均一になる。このように、 セパレータ 8への蒸気流入速度のばらつきが大きくなると、セパレータ 8による湿分除 去が十分に行われず、湿分分離加熱器の全体効率を下げることになる。従って、出 来るだけ均一な蒸気流量分布を確保してセパレータへの流入速度を一定とするため には、開口端側のスリット 6の開口面積を大きぐ閉塞端側のスリット 6の開口面積を小 さくして、適正な開口面積を選定することが重要である。また、各スリット 6は同じピッ チで配置することが望ましいが、開口面積が小さくなる閉塞端側のスリット 6は、開口 面積の大きい開口端側のスリット 6よりも短いピッチで配置してもよい。更に、スリット 6 の開口面積は、開口端 14から閉塞端 15に向力つて、漸減するように配置することが 望ましいが、閉塞端 15に近いスリット 6については、隣接する複数のスリット 6が同じ開 口面積となるように配置してもよ 、。

[0030] 本発明の場合、蒸気集合部 9において合流した蒸気 F1が、セパレータ 8を経由し て蒸気貯め部 7に逆流する現象を防止するために、蒸気集合部 9内に仕切板 13を 設けている。し力しながら、単に仕切板 13を設けただけでは、運転条件によっては吹 き出し蒸気速度が限界値を越えてしまうスリットが発生する。

[0031] 蒸気集合部 9に単に仕切板 13を設けた場合の流動解析結果を図 4から図 7に示す 。図 4は、上述した図 15と同様に、図 14における IV— IV断面での流動分布を示し、 図 5は図 4における B部の拡大図を示す。また、図 6は、横軸がマ-ホールド 5の開口 端 14からの距離を示し、縦軸はその距離に応じたスリット 6からの吹き出し蒸気法線 速度を示す。具体的には、図 7に示す胴体内壁 2aの X点に衝突する蒸気の法線速 度を示している。また、図 4における Y点は、仕切板 13の設置位置を表している。図 4 および図 5によれば、マ二ホールド 5の開口端 14から閉塞端 15に至る長手方向の全 長に渡り、セパレータ 8の前後の蒸気の流れ分布は、全ての流れが正常な流れ方向 を示し、蒸気集合部 9から蒸気貯め部 7への逆流現象は認められない。即ち、図 5の B部拡大図によれば、セパレータ 8の前後において、矢印で示す蒸気の流れが蒸気 貯め部 7から蒸気集合部 9に向力 正常な方向 G1を向いている。つまり、仕切板 13 を設置することにより、逆流現象が解消されていることがわかる。

[0032] し力しながら、図 6によれば、開口端から Y点までの間においては、湿分分離加熱 器の負荷によっては、蒸気法線速度が限界値を越えてしまう領域が発生する。この 領域では、エロージョン発生の可能性があるため、この点の改良が必要である。

[0033] エロージョンに対する改良策を踏まえた第二の実施形態を以下に説明する。本発 明においては、上述の仕切板 13の設置に加えて、以下のようにスリット開口面積を調 整する点に特徴がある。具体的な調整方法について、図 8を参照しながら以下に説 明する。上述したように、胴体 2の長手方向に沿う蒸気吹き出し流量の分布を均一と するため、各スリットの開口面積を開口端 14から閉塞端 15に向けて順次漸減させる ことを原則としている。しかしながら、開口端 14から Y点までの蒸気法線速度を限界 値以内に抑えるため、 Y点よりも開口端側に位置するスリットの開口面積を更に小さく する必要がある。一方、マ-ホールド 5の各スリットからの蒸気吹き出し流量を一定と するためには、各スリット 6の合計の開口面積は、仕切板を設置する前の面積を維持 する必要がある。従って、開口端 14から Y点までの各スリット 6の開口面積を、 Y点に 近いスリット 6ほど小さくなるように一定比率で減少させることにより（例えば、 30%削 減）、開口面積を小さくするとともに、 Y点から閉塞端 15までのスリットのうち前記開口 面積が削減されたスリットと同数のスリットについて、一定比率で開口面積を大きくし て、スリット合計面積は変えないようにしている。即ち、開口端 14力も Y点までの各スリ ットは、開口端 14から離間するものほど開口面積を漸減し、かつ仕切板 13を設置す る前の面積よりも各スリットの開口面積を減少させている。

[0034] 更に、 Y点から閉塞端 15に向けて配置されている各スリットについては、 Y点直近 の下流側（閉塞端に向力 方向）に位置するスリット（閉塞端側に直近のスリット 6b)を 先頭として、 Y点から開口端 14までの間に位置するスリット 6の数と同数のスリットにつ いて、仕切板 13を設置する前の面積よりも開口面積を大きくしている。その際、 Y点 よりも上流側に位置するスリット 6の開口面積の減少分を、下流側の同数のスリット 6の 開口面積の増加で補って、合計開口面積は変わらないようにしている。但し、蒸気法 線速度を確実に限界値内に納めるためには、閉塞端側直近スリット 6bの開口面積が 、 Y点直近の上流側に位置するスリット（開口端側に直近のスリット 6a)の開口面積よ りも大きくなるように設定することが重要である。また、これらの開口面積が調整された スリットよりも更に下流側（閉塞端に向力 方向）にあって、閉塞端 15までの間に配置 された各スリット 6は、仕切板 13のない場合と同じ開口面積としている。つまり、仕切 板 13 (Y点）を境として、開口端側に直近のスリット 6aから開口端 14に向けてスリット 6 の開口面積は漸増し、閉塞端側に直近のスリット 6bから閉塞端 15に向けてスリット 6 の開口面積は漸減する。

[0035] なお、蒸気法線速度が限界値を越えな!/、ためのスリット 6の開口面積の調整は、 Y 点よりも開口端 14側に位置するスリット 6の面積を小さくして、削減した開口面積分を Y点よりも閉塞端 15側に位置するスリット 6の面積を大きくして補う点は変わらないが 、各スリット 6の面積を一律に増加または減少させてもよい。具体的には、蒸気法線速 度を越えない範囲で、 Y点よりも開口端 14側に位置するスリット 6の面積を一律に同 じ面積を削減し、 Y点よりも閉塞端 15側に位置するスリット 6の面積を一律に同じ面積 を増加させて、全体としてのスリット 6の開口面積を変えないようにしてもよい。この場 合でも、開口端 14側に直近のスリット 6aから開口端 14に向けてスリット 6の開口面積 は漸増し、閉塞端 15側に直近のスリット 6bから閉塞端 15に向けてスリット 6の開口面 積は漸減することは変わらない。なお、閉塞端 15側に直近のスリット 6bの開口面積を 開口端 14側に直近のスリット 6aの開口面積よりも大きくすることは変わらない。

[0036] 上記のようにスリット 6の配置を調整した後のマ-ホールド 5と、蒸気集合部 9に設置 された仕切板 13とを組み合わせた場合の流動解析結果を図 9から図 11に示す。図 9 は、上述した図 4と同様に、図 14の IV— IV断面における流動分布を示し、図 10は図 9における C部の拡大図を示す。また、図 11は、横軸がマ-ホールド 5の開口端 14か らの距離を示し、縦軸はその距離に応じたスリット 6からの吹き出し蒸気速度 (蒸気法 線速度）を示す。図 9および図 10によれば、単に仕切板 13のみを設けた場合と比較 すると、マ-ホールド 5の開口端 14から閉塞端 15に至る長手方向の全長に渡り、蒸 気集合部 9から蒸気貯め部 7への逆流現象は認められない点は、仕切板 13のみを 設置した場合と同じである。但し、図 11に示すように、スリット 6の開口面積を調整す ることにより、開口端 14から Y点までの間の胴体内壁 2aに衝突する蒸気法線速度分 布力 仕切板 13のみの場合に比較して著しい改善が認められ、胴体 2の長手方向の 全長に渡り比較的均一化されている。その結果、蒸気法線速度を限界値以下に抑え ることができ、胴体内壁のエロージョン発生の防止に有効である。

[0037] 以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定 されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、お よびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはな く、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

産業上の利用可能性 本発明は、胴体と、前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む蒸気がその内部に供 給されるマ-ホールドと、前記マ-ホールドに形成され、前記胴体の下部に位置する 蒸気貯め部に蒸気を吹き出させるスリットと、前記スリットから吹き出した蒸気力 湿分 を分離するセパレータと、前記セパレータで湿分を分離後の蒸気が集合する蒸気集 合部と、前記蒸気集合部内を上昇する蒸気が加熱される加熱器と、前記蒸気集合部 内に設けられた仕切板とを備える湿分分離加熱器に関する。本発明によれば、セパ レータ通過後の蒸気の逆流現象を防止してセパレータの能力の向上を図ることにより 、湿分分離加熱器全体の効率向上を図るとともに、胴体内壁におけるエロージョンの 発生を防止することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 胴体と、

前記胴体の内部に設けられ、湿分を含む蒸気がその内部に供給されるマ二ホール ドと、

前記マ二ホールドに形成され、前記胴体の下部に位置する蒸気貯め部に蒸気を吹 き出させるスリットと、

前記スリットから吹き出した蒸気力 湿分を分離するセパレータと、

前記セパレータで湿分を分離後の蒸気が集合する蒸気集合部と、

前記蒸気集合部内を上昇する蒸気が加熱される加熱器と、

前記蒸気集合部内に設けられた仕切板と

を備える湿分分離加熱器。

[2] 請求項 1に記載の湿分分離加熱器であって、

前記スリットは、前記仕切板よりも前記マ二ホールドの閉塞端側に設けられ、かつ前 記仕切板に最も近い閉塞端側直近スリットと、前記仕切板よりも前記マ-ホールドの 開口端側に設けられ、かつ前記仕切板に最も近い開口端側直近スリットとを含み、 前記閉塞端側直近スリットの開口面積は、前記開口端側直近スリットの開口面積よ り大きぐ

前記スリットは、前記閉塞端側直近スリットから前記閉塞端に向力つて開口面積が 漸減し、前記開口端側直近スリットから前記開口端に向力つて開口面積が漸増する ように設けられて！/ヽる湿分分離加熱器。

[3] 請求項 1に記載の湿分分離加熱器であって、

前記仕切板は、前記開口端から前記蒸気集合部の長手方向の全長の 5分の 1まで の範囲に設けられている湿分分離加熱器。

[4] 請求項 2に記載の湿分分離加熱器であって、

前記仕切板は、前記開口端から前記蒸気集合部の長手方向の全長の 5分の 1まで の範囲に設けられている湿分分離加熱器。