WO2010090180A1 - 湿分分離加熱器 - Google Patents

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WO2010090180A1
WO2010090180A1 PCT/JP2010/051416 JP2010051416W WO2010090180A1 WO 2010090180 A1 WO2010090180 A1 WO 2010090180A1 JP 2010051416 W JP2010051416 W JP 2010051416W WO 2010090180 A1 WO2010090180 A1 WO 2010090180A1
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WO
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heater
moisture
tube bundle
disposed
heat transfer
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PCT/JP2010/051416
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純夫 栗田
浩一 吉村
Original Assignee
株式会社東芝
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Priority to US13/147,324 priority patent/US8657911B2/en
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Priority to EP10738512.2A priority patent/EP2395283B1/en
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    • F22B37/06—Flue or fire tubes; Accessories therefor, e.g. fire-tube inserts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K7/22—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
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    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/08—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of heaters

Definitions

  • the present invention relates to a moisture separation heater that removes moisture from steam with high wetness and heats the steam from which moisture has been removed to form superheated steam.
  • a moisture separator / heater is provided between a high-pressure turbine and a low-pressure turbine in a nuclear power plant to remove moisture contained in exhaust (steam) of the high-pressure turbine.
  • the steam from which moisture has been removed is heated to form superheated steam.
  • the moisture separator / heater includes a horizontal cylindrical main body container sealed at both ends by end plates, a moisture separator for separating the moisture of the heated steam that has flowed into the main body container, and the heated steam as superheated steam. And a heater.
  • a simplex-type moisture separation heater in which a bundle of tubes per one moisture separation heater is extended from one end plate of the main body container, or one moisture separation heater.
  • Duplex-type moisture separation heaters have been applied in which tube bundles, which are heaters, are extended from both end plates of the main body container.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a conventional Simplex type moisture separation heater
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a conventional Duplex type moisture separation heater
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a conventional moisture separation heater.
  • a conventional Simplex type moisture separation heater 50 includes a horizontal main body 2 (with the axial direction as a horizontal direction), and a moisture separation housed in the main body 2. And a heater 3 and a heater 4.
  • the inside of the main body container 2 is partitioned by a first partition plate 6 and a second partition plate 7.
  • a header space 10 is defined between the first partition plate 6 and the end plate 8.
  • a heating space 11 is defined between the first partition plate 6 and the second partition plate 7.
  • a heated steam inlet 13 communicating with the heating space 11 is provided at the lower part of the main body container 2.
  • a heated steam outlet 14 communicated with the heating space 11 is provided at the upper part of the main body container 2.
  • the first partition plate 6 and the second partition plate 7 have an opening (not shown) through which the heater 4 is inserted.
  • the moisture separator 3 is disposed in the lower part of the heating space 11.
  • the moisture separator 3 separates the moisture of the heated steam flowing from the heated steam inlet 13 provided at the bottom of the main body container 2.
  • the heater 4 includes a first stage heater 4a heated by high-pressure turbine bleed air and a second stage heater 4b heated by main steam sent from the nuclear reactor.
  • the first stage heater 4a and the second stage heater 4b are respectively composed of heated steam headers 16a and 16b and a plurality of U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b.
  • the heated steam headers 16 a and 16 b are arranged in the header space 10.
  • the straight pipe portions 18a and 18b of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are arranged in the heating space 11 and heat the steam to be heated.
  • the bent tube portions 19a and 19b of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are disposed in a space 22 (outside space of the heating space 11) defined between the second partition plate 7 and the end plate 21.
  • the first stage heater 4a and the second stage heater 4b include heating steam pipes 24a and 24b penetrating the end plate 8 of the main body container 2 for communication with the outside of the moisture separation heater 50, respectively.
  • the vent pipes 25a and 25b are connected to the drain pipes 26a and 26b.
  • a conventional Duplex type moisture separation heater 60 includes a horizontal cylindrical main body container 61, a moisture separator 3 and a heater 4 accommodated in the main body container 61. Prepare.
  • the conventional Duplex type moisture separator / heater 60 is configured symmetrically with respect to a virtual center plane AA at the center position in the longitudinal direction of the main body container 61.
  • the inside of the main body container 61 is partitioned by the first partition plate 6 and the second partition plate 7.
  • a header space 10 is defined between the first partition plate 6 and the end plate 8.
  • a heating space 11 is defined between the first partition plate 6 and the second partition plate 7.
  • a central space 62 (outside space of the heating space 11) is defined between the second partition plates 7 facing each other.
  • a heated steam inlet 13 communicating with the heating space 11 is provided at the lower part of the main body container 2.
  • a heated steam outlet 14 communicated with the heating space 11 is provided at the upper part of the main body container 2.
  • the first partition plate 6 and the second partition plate 7 have an opening (not shown) through which the heater 4 is inserted.
  • the moisture separator 3 is disposed at the bottom of the heating space 11.
  • the moisture separator 3 separates the moisture of the heated steam flowing from the heated steam inlet 13 provided at the bottom of the main body container 2.
  • the heater 4 includes a first stage heater 4a heated by high-pressure turbine bleed air and a second stage heater 4b heated by main steam sent from the nuclear reactor.
  • the first stage heater 4a and the second stage heater 4b are respectively composed of heated steam headers 16a and 16b and a plurality of U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b.
  • the heated steam headers 16 a and 16 b are arranged in the header space 10.
  • the straight pipe portions 18a and 18b of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are arranged in the heating space 11 and heat the steam to be heated.
  • the bent tube portions 19 a and 19 b of the U-shaped heat transfer tubes 17 a and 17 b are disposed in the central space 62.
  • the first stage heater 4a and the second stage heater 4b include heating steam pipes 24a and 24b penetrating the end plate 8 of the main body container 2 for communication with the outside of the moisture separation heater 60, respectively.
  • the vent pipes 25a and 25b are connected to the drain pipes 26a and 26b.
  • the conventional moisture separation heaters 50 and 60 shown in FIGS. 9 and 10 are provided with two moisture separators 3 that are inclined and opposed to each other at the bottoms of the main body containers 2 and 61, respectively.
  • the first stage heater 4a is disposed above the second stage heater 4b, and the second stage heater 4b is disposed above the first stage heater 4a.
  • a drain passage 29 partitioned from a bottom plate 27 and a ceiling plate 28 is formed between the two moisture separators 3.
  • flow path partition plates 31, 32a, and 32b are sequentially arranged from the lower heated steam inlet 13 to the upper heated steam outlet 14, and the moisture separator 3, the first A flow path for sequentially leading the heated steam to the stage heater 4a and the second stage heater 4b is formed.
  • the drain channel 29 is isolated from the heated steam channel.
  • a space surrounded by the flow path partition plate 31 and the flow path partition plate 32 a is communicated with the downstream side of the moisture separator 3.
  • the space surrounded by the flow path partition plate 32a and the flow path partition plate 32b is communicated with the downstream side of the first stage heater 4a.
  • the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are composed of a plurality of heat transfer tube support plates 33a and 33b arranged at regular intervals along the longitudinal direction, and tube bundle side plates 34a and 34b that form a flow path of the steam to be heated. Retained.
  • Inner rails 36a and 36b are provided on the tube bundle side plates 34a and 34b.
  • outer rails 37a and 37b are provided on the flow path partition plates 32a and 32b.
  • the tube bundle side plates 34a, 34b are held by inner rails 36a, 36b mounted on the outer rails 37a, 37b.
  • the inner rails 36a and 36b are configured to be slidable on the outer rails 37a and 37b along the longitudinal direction of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b. This structure allows thermal expansion of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b accompanying the inflow of high-temperature heating steam by sliding between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b.
  • the conventional moisture separation heaters 50 and 60 configured in this way sequentially guide the heated steam flowing from the heated steam inlet 13 in the heating space 11 to the moisture separator 3 and the heater 4. Then, superheated steam generated by moisture separation and heating is sent from the heated steam outlet 14 to the low-pressure turbine.
  • the steam to be heated flows into the lower part of the main body containers 2 and 61 as a low-temperature saturated steam and flows out from the upper parts of the main body containers 2 and 61 as superheated steam. For this reason, a temperature gradient is generated in the main body containers 2 and 61 and the internal structure such as the moisture separator 3 and the heater 4 so as to increase in temperature upward. As a result, the central portions of the main body containers 2 and 61 cause a dorsiflexion that rises compared to the both end portions.
  • the inner rails 36a and 36b provided on the tube bundle side plates 34a and 34b tend to be higher in temperature than the outer rails 37a and 37b provided on the flow path partition plates 32a and 32b. Due to this temperature difference, there is a difference in the amount of thermal deformation between both rails, so that a gap is generated in the mutual contact surface in the vicinity of the center of both rails. Leakage occurs.
  • a moisture separation heater including a pad member that sandwiches the inner rails 36a and 36b together with the outer rails 37a and 37b and suppresses a gap generated on the contact surfaces of both rails is known (for example, JP 2000-310401 A). Gazette: see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-228826.
  • the length of the heat transfer tube used for the heater is around 10 m from the viewpoint of manufacturing technology.
  • the conventional Simplex type moisture separation heater it has been difficult for the conventional Simplex type moisture separation heater to increase the amount of heat exchange compared to the conventional Duplex type moisture separation heater.
  • the Simplex type moisture separation heater having a heat exchange amount comparable to that of the conventional Duplex type moisture separation heater.
  • the conventional Simplex type moisture separation heater requires a large number of installations in order to obtain the same heat exchange amount as the conventional Duplex type moisture separation heater. Many good Duplex type moisture separator heaters are applied.
  • the central portion of the main body container is deformed by the temperature gradient generated inside the main body container.
  • the inner rail provided on the tube bundle side plate tends to be hotter than the outer rail provided on the flow path partition plate.
  • a heater using a long heat transfer tube has a large difference in the amount of thermal deformation between both rails, and the U-shaped heat transfer tube is lifted by the floating force of the steam to be heated. A larger gap occurs than
  • an object of the present invention is to provide a moisture separation that makes it possible to sufficiently reduce the leakage path between the inner rail and the outer rail regardless of the length of the heat transfer tube in view of the above prior art. It is to propose a heater.
  • the present invention provides a horizontal cylindrical main body container whose both ends are sealed by an end plate, and is disposed on the end plate side in the main body container, and defines a header space between the end plate A first partition plate and a second partition plate disposed in the main body container and partitioning the heating space between the header side partition plate and a lower portion of the heating space, and flowing from the bottom of the main body container A moisture separator for separating the moisture of the heated steam, a heater disposed above the moisture separator in the main body container, and a heated steam inlet provided at the bottom of the main body container The heated steam flows into the moisture separator, and after passing therethrough, is disposed in the heating space and a flow path partition plate that divides the inside of the heating space and flows into the heater.
  • a moisture separation heater comprising a restraining member, The heater has a heater header disposed in the header space, and a U-shaped heat transfer tube connected to the heater header, and the U-shaped heat transfer tube is positioned in the heating space. And a straight pipe part for heating the heated steam that has passed through the moisture separator, and a curved pipe part positioned in an outer space of the heating space, wherein the pipe bundle side plate is provided on the pipe bundle side plate.
  • the flow path partition plate has an outer rail on which the inner rail is slidably mounted along the longitudinal direction of the U-shaped heat transfer tube, and the restraining member includes:
  • the tube bundle side plate is sandwiched together with the outer rail to restrain the back of the tube bundle side plate from being deformed.
  • Distance to the end of the header When the L1, and the distance from the nearest arranged the restraining member to the curved pipe section to the end of the curved pipe portion of the straight tube portion and L2, 0.2 ⁇ L1 / L, L2 / L ⁇ 0.4
  • a moisture separator heater arranged to satisfy the requirements.
  • the restraining member may be a pad member provided on the flow path partition plate and sandwiching the inner rail together with the outer rail.
  • the restraining member may be a pad member that is provided on the flow path partition plate, extends over the tube bundle side plate, and sandwiches the tube bundle side plate and the inner rail together with the outer rail.
  • the inner rail and the restraining member are disposed with a gap.
  • the restraining member is constituted by the heat transfer tube support plate formed so as to sandwich the inner rail together with the outer rail.
  • the inner rail and the restraining member are disposed with a gap.
  • the restraining member may be constituted by the heat transfer tube support plate that extends on the tube bundle side plate and is formed so as to sandwich the tube bundle side plate and the inner rail together with the outer rail.
  • the axial direction (longitudinal direction) sectional view which showed schematic structure of the moisture separation heater based on 1st Embodiment of this invention.
  • the II-II sectional view taken on the line in FIG. 1 which showed schematic structure of the moisture separation heater based on 1st Embodiment of this invention.
  • Schematic which showed the positional relationship of the heater and pad member of the moisture separation heater which concern on 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is an axial (longitudinal) cross-sectional view showing a schematic configuration of a moisture separation heater according to the first embodiment of the present invention.
  • the moisture separation heater 1 is a Simplex type moisture separation heater.
  • the moisture separator / heater 1 includes a cylindrical main body container 2 facing sideways (longitudinal direction in the installed state), and a moisture separator 3 and a heater 4 accommodated in the main body container 2.
  • the inside of the main body container 2 is partitioned by a first partition plate 6 and a second partition plate 7.
  • a header space 10 is defined between the first partition plate 6 and the end plate 8.
  • a heating space 11 is defined between the first partition plate 6 and the second partition plate 7.
  • a heated steam inlet 13 communicating with the heating space 11 is provided at the lower part of the main body container 2.
  • a heated steam outlet 14 communicated with the heating space 11 is provided at the upper part of the main body container 2.
  • the first partition plate 6 and the second partition plate 7 have an opening (not shown) through which the heater 4 is inserted.
  • the moisture separator 3 is disposed at the bottom of the heating space 11.
  • the moisture separator 3 separates the moisture of the heated steam flowing from the heated steam inlet 13 provided at the bottom of the main body container 2.
  • the heater 4 includes a first stage heater 4a heated by high-pressure turbine bleed air and a second stage heater 4b heated by main steam sent from the nuclear reactor.
  • the 1st stage heater 4a and the 2nd stage heater 4b are comprised from the heating steam headers 16a and 16b (heater header), and several U-shaped heat exchanger tubes 17a and 17b, respectively.
  • the heated steam headers 16 a and 16 b are arranged in the header space 10.
  • the straight pipe portions 18a and 18b of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are arranged in the heating space 11 and heat the steam to be heated.
  • the bent tube portions 19a and 19b of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are disposed in a space 22 (outside space of the heating space 11) defined between the second partition plate 7 and the end plate 21.
  • the first stage heater 4a and the second stage heater 4b include heating steam pipes 24a and 24b penetrating the end plate 8 of the main body container 2 for communication with the outside of the moisture separation heater 1, respectively.
  • the vent pipes 25a and 25b are connected to the drain pipes 26a and 26b.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the moisture separation heater according to the first embodiment of the present invention.
  • the moisture separation heater 1 includes two moisture separators 3 that are inclined and opposed to each other at the bottom of the main body container 2, and a first stage heater 4a disposed above the two moisture separators 3. Further, the second stage heater 4b is disposed above the second stage heater 4b. Between the two moisture separators 3, a drain passage 29 partitioned from a bottom plate 27 and a ceiling plate 28 is formed.
  • flow path partition plates 31, 32 a, 32 b are sequentially arranged from the lower heated steam inlet 13 to the upper heated steam outlet 14, and the moisture separator 3, first stage heating A flow path for sequentially leading the heated steam to the heater 4a and the second stage heater 4b is formed.
  • the drain channel 29 is isolated from the heated steam channel.
  • a space surrounded by the flow path partition plate 31 and the flow path partition plate 32 a is communicated with the downstream side of the moisture separator 3.
  • the space surrounded by the flow path partition plate 32a and the flow path partition plate 32b is communicated with the downstream side of the first stage heater 4a.
  • the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b are constituted by a plurality of heat transfer tube support plates 33a and 33b arranged at regular intervals along the longitudinal direction, and tube bundle side plates 34a and 34b that form a flow path of the heated steam. Retained.
  • Inner rails 36a and 36b are provided on the tube bundle side plates 34a and 34b.
  • outer rails 37a and 37b are provided on the flow path partition plates 32a and 32b.
  • the tube bundle side plates 34a, 34b are held by inner rails 36a, 36b mounted on the outer rails 37a, 37b.
  • the inner rails 36a and 36b are configured to be slidable on the outer rails 37a and 37b along the longitudinal direction of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b. This structure allows thermal expansion of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b accompanying the inflow of high-temperature heating steam by sliding between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b.
  • the passage partition plates 32a and 32b are provided with pad support pieces 39a and 39b, respectively, and the pad support pieces 39a and 39b are provided with pad members 40a and 40b (restraint members), respectively.
  • the pad members 40a and 40b sandwich the tube bundle side plates 34a and 34b together with the outer rails 37a and 37b, respectively, and restrain the deformation of the back of the tube bundle side plates 34a and 34b.
  • the pad members 40a and 40b sandwich the respective inner rails 36a and 36b together with the respective outer rails 37a and 37b.
  • the pad members 40a and 40b are provided at a plurality of locations in the longitudinal direction of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b.
  • the pad members 40a and 40b may be brought into contact with the respective inner rails 36a and 36b, and a gap may be provided between each of the inner rails 36a and 36b.
  • the inner rails 36a and 36b are more slidable, and the heater 4 is allowed to be deformed. , 40b can be suppressed.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the positional relationship between the heater and the pad member of the moisture separation heater according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the relationship between the installation position of the pad member of the moisture separation heater according to the first embodiment of the present invention and the gap generated between the inner rail and the outer rail.
  • the pad members 40aa and 40ba disposed closest to the heating steam headers 16a and 16b and the bent tube portions 19a and 19b are disposed closest to each other.
  • the pad members 40ab and 40bb are arranged so as to have a relation of [Equation 1].
  • L1 Distance from the pad members 40aa, 40ba to the ends of the straight pipe portions 18a, 18b on the heated steam headers 16a, 16b side.
  • L2 distance from the pad members 40ab and 40bb to the ends of the curved pipe portions 19a and 19b of the straight pipe portions 18a and 18b.
  • the gap (broken line d in FIG. 4) generated between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b is different from the pad members 40aa and 40ba and the pad members 40ab and 40bb. 1], it can be made as small as possible.
  • the reaction force (solid line n in FIG. 4) generated in the pad members 40aa and 40ba and the pad members 40ab and 40bb can be made as small as possible as compared with the case where they are installed in other parts.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the installation position of the pad member of the moisture separation heater according to the first embodiment of the present invention and the temperature of the superheated steam at the heated steam outlet.
  • a gap (broken line d in FIG. 5) generated between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b is defined by the following equation (1).
  • the pad members 40aa and 40ba and the pad members 40ab and 40bb It is possible to make it as small as possible by arranging in the relationship.
  • the temperature of the superheated steam at the heated steam outlet 14 indicates that sufficient heat exchange is performed between the heater 4 and the heated steam.
  • the deformation (deflection) of the inner rails 36a and 36b is restricted by the pad members 40a and 40b, and the amount of thermal deformation between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b.
  • the gap between the two rails caused by the floating of the heater 4 due to the floating force of the heated steam flowing in the main body container 2 is reduced.
  • the pad members 40a and 40b as shown in [Equation 1]
  • the reaction force generated in the gap between the rails and the pad members 40a and 40b can be minimized.
  • the moisture separation heater 1 can make the gap between both rails as small as possible, it can sufficiently suppress the performance degradation due to the leakage path between both rails.
  • the leakage path between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b regardless of the length of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b. Can be small enough.
  • the moisture separation heater 1 has been described by taking a Simplex type moisture separation heater as an example, but can also be applied to a Duplex type moisture separation heater.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a moisture separation heater according to the second embodiment of the present invention.
  • pad support pieces 39 ⁇ / b> Aa and 39 ⁇ / b> Ab are respectively provided on the flow path partition plates 32 a and 32 b of the moisture separation heater 1 ⁇ / b> A according to the present embodiment, and the pad support pieces 39 ⁇ / b> Aa and 39 ⁇ / b> Ab are respectively provided.
  • Pad members 40Aa and 40Ab (restraint members) are provided. The pad members 40Aa and 40Ab sandwich the tube bundle side plates 34a and 34b together with the respective outer rails 37a and 37b, and restrain the deformation of the back of the tube bundle side plates 34a and 34b.
  • the pad members 40Aa and 40Ab extend to the upper ends of the tube bundle side plates 34a and 34b, and together with the outer rails 37a and 37b, the upper half of the tube bundle side plates 34a and 34b and the inner rails. 36a and 36b are sandwiched.
  • the pad members 40Aa and 40Ab are provided at a plurality of locations in the longitudinal direction of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b.
  • the pad members 40Aa and 40Ab may be brought into contact with the respective tube bundle side plates 34a and 34b, and a gap may be provided between each of the tube bundle side plates 34a and 34b.
  • the inner rails 36a, 36b are more slidable and the heater 4 is allowed to be deformed. , The reaction force generated in 40 Ab can be suppressed.
  • the pad members 40Aaa, 40Ab arranged closest to the heating steam headers 16a, 16b and the pad members 40Aab, 40Abb arranged closest to the curved pipe portions 19a, 19b are [ They are arranged so as to have the relationship of [Equation 1].
  • the moisture separator / heater 1A configured in this way, deformation (deflection) of the tube bundle side plates 34a, 34b is constrained by the pad members 40Aa, 40Ab, and the amount of thermal deformation between the inner rails 36a, 36b and the outer rails 37a, 37b. And the gap between the two rails caused by the floating of the heater 4 due to the floating force of the heated steam flowing in the main body container 2 is reduced.
  • the pad members 40Aa and 40Ab as in [Equation 1]
  • the gap between the rails and the reaction force generated in the pad members 40Aa and 40Ab can be minimized.
  • the moisture separation heater 1A can make the gap between both rails as small as possible, the performance degradation due to the leakage path between both rails can be sufficiently suppressed.
  • the leakage path between the inner rails 36a and 36b and the outer rails 37a and 37b regardless of the length of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b. Can be small enough.
  • the moisture separation heater 1A has been described by taking a Simplex type moisture separation heater as an example, but can also be applied to a Duplex type moisture separation heater.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a main part of a moisture separation heater according to the third embodiment of the present invention.
  • the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A is a restraining member that sandwiches the tube bundle side plate 34 together with the outer rail 37 of the flow path partition plate 32 to restrain deformation of the back of the tube bundle side plate 34. Specifically, the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A sandwiches the inner rail 36 together with the outer rail 37.
  • the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A may be in contact with the inner rail 36, or a gap may be provided between the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A and the inner rail 36.
  • the heat transfer tube support plate 33A disposed closest to the heating steam headers 16a and 16b and the heat transfer tube support plate 33A disposed closest to the bent tube portions 19a and 19b are: They are arranged so as to have the relationship of [Equation 1].
  • the deformation (deflection) of the inner rail 36 is restrained by the heat transfer tube support plate 33A, the difference in the amount of thermal deformation between the inner rail 36 and the outer rail 37, and the main body container
  • the gap between the rails caused by the rising of the heater 4 due to the levitation force of the heated steam flowing in the rail 2 is reduced.
  • the heat transfer tube support plate 33A as shown in [Equation 1]
  • the gap between the rails and the reaction force generated in the heat transfer tube support plate 33A can be minimized.
  • the moisture separation heater 1B can make the gap between both rails as small as possible, the performance degradation due to the leakage path between both rails can be sufficiently suppressed.
  • the leakage path between the inner rail 36 and the outer rail 37 can be made sufficiently small regardless of the length of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b. .
  • the moisture separation heater 1B has been described by taking a Simplex type moisture separation heater as an example, it can also be applied to a Duplex type moisture separation heater.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a main part of a moisture separation heater according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a plurality of moisture tubes arranged at regular intervals along the longitudinal direction of the U-shaped heat transfer tubes 17 a and 17 b are disposed inside the main body container 2 of the moisture separation heater 1 ⁇ / b> C according to the present embodiment.
  • a heat transfer tube support plate 33A (restraint member) is provided.
  • the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A is a restraining member that sandwiches the tube bundle side plate 34 together with the outer rail 37 of the flow path partition plate 32 to restrain deformation of the back of the tube bundle side plate 34.
  • the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A extends to the upper end portion of the tube bundle side plate 34 and sandwiches the upper half portion of each tube bundle side plate 34 and the inner rail 36 together with the outer rail 37.
  • the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A may be brought into contact with each tube bundle side plate 34, and a gap may be provided between each tube bundle side plate 34.
  • the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A may be in contact with the inner rail 36, or a gap may be provided between the heat transfer tube support plate 33 ⁇ / b> A and the inner rail 36.
  • the heat transfer tube support plate 33A disposed closest to the heating steam headers 16a and 16b and the heat transfer tube support plate 33A disposed closest to the bent tube portions 19a and 19b are: They are arranged so as to have the relationship of [Equation 1].
  • the deformation (deflection) of the tube bundle side plate 34 is restrained by the heat transfer tube support plate 33A, the difference in thermal deformation amount between the inner rail 36 and the outer rail 37, and the main body container
  • the gap between the rails caused by the rising of the heater 4 due to the levitation force of the heated steam flowing in the rail 2 is reduced.
  • the heat transfer tube support plate 33A as shown in [Equation 1]
  • the gap between the rails and the reaction force generated in the heat transfer tube support plate 33A can be minimized.
  • the moisture separation heater 1C can make the gap between both rails as small as possible, the performance degradation due to the leakage path between both rails can be sufficiently suppressed.
  • the leakage path between the inner rail 36 and the outer rail 37 can be made sufficiently small regardless of the lengths of the U-shaped heat transfer tubes 17a and 17b. .
  • the moisture separation heater 1C according to the present embodiment has been described by taking a Simplex type moisture separation heater as an example, but can also be applied to a Duplex type moisture separation heater.

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Abstract

　湿り度の高い蒸気から湿分を除去し、この湿分が除去された蒸気を加熱して過熱蒸気とする湿分分離加熱器は、円筒形状の本体容器と、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記本体容器内で上記湿分分離器の上方に配置された加熱器を備える。湿分分離加熱器の加熱空間には複数の拘束部材が配設され、前記拘束部材は、前記アウターレールとともに前記管束側板を挟み込み、前記管束側板の猫背変形を拘束するとともに、湿分分離加熱器のパッド部材は、管束側板の猫背変形を拘束するとともに、直管部の全長をＬ、加熱蒸気ヘッダに最も近く配置されたパッド部材から直管部の加熱蒸気ヘッダ側の端部までの距離をＬ１、曲管部に最も近く配置されたパッド部材から直管部の曲管部側の端部までの距離をＬ２としたとき、０．２≦Ｌ１／Ｌ、Ｌ２／Ｌ≦０．４となるよう配置される。この様に配置することにより、伝熱管の長さにかかわらず、インナーレールとアウターレールとの間の漏洩経路を十分に小さくできる湿分分離加熱器を提案される。

Description

湿分分離加熱器
　本発明は、湿り度の高い蒸気から湿分を除去し、この湿分が除去された蒸気を加熱して過熱蒸気とする湿分分離加熱器に関する。
　例えば、原子炉発電プラントにおける蒸気タービンにおいては、湿分分離加熱器が、原子力発電プラントの高圧タービンと低圧タービンとの間に設けられ、高圧タービンの排気（蒸気）に含まれる湿分を除去するとともに、湿分が除去された蒸気を加熱して過熱蒸気とする機能を有する。湿分分離加熱器は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、本体容器に流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、被加熱蒸気を過熱蒸気とする加熱器と、を備える。
　従来、大容量原子力発電プラントでは、１基の湿分分離加熱器につき加熱器である管束が本体容器の一方の鏡板から延設されたＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器、または、１基の湿分分離加熱器につき加熱器である管束が本体容器の両方の鏡板から延設されたＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器が適用されてきた。
　これら従来構造の湿分分離加熱器を図面を用いて説明する。
　図９は、従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を示した概略図であり、図１０は、従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を示した概略図である。図１１は、従来の湿分分離加熱器を示した縦断面図である。
　先ず、図９に示すように、従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器５０は、横向き(軸方向を水平方向とした)円筒形状の本体容器２と、本体容器２に収容された湿分分離器３および加熱器４とを備える。
　本体容器２の内部は、第一仕切板６と、第二仕切板７とによって仕切られる。第一仕切板６と鏡板８との間には、ヘッダ空間１０が区画される。第一仕切板６と第二仕切板７との間には、加熱空間１１が区画される。本体容器２の下部には、加熱空間１１に連通された被加熱蒸気入口１３が設けられる。本体容器２の上部には、加熱空間１１に連通された被加熱蒸気出口１４が設けられる。第一仕切板６および第二仕切板７は、加熱器４が挿通された開口（図示省略）を有する。
　湿分分離器３は、加熱空間１１の下部に配置される。湿分分離器３は、本体容器２の底部に設けられた被加熱蒸気入口１３から流入する被加熱蒸気の湿分を分離するものである。
　加熱器４は、高圧タービン抽気によって加熱される第一段加熱器４ａと、原子炉から送られる主蒸気によって加熱される第二段加熱器４ｂとから構成される。第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂは、それぞれ加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂと、複数のＵ字状伝熱管１７ａ、１７ｂとから構成される。加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂは、ヘッダ空間１０に配置される。Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの直管部１８ａ、１８ｂは、加熱空間１１に配置され、被加熱蒸気を加熱する。Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの曲管部１９ａ、１９ｂは、第二仕切板７と鏡板２１との間に区画された空間２２（加熱空間１１の外側空間）に配置される。また、第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂには、湿分分離加熱器５０の外部との連絡のために、それぞれ本体容器２の鏡板８を貫通した加熱蒸気管２４ａ、２４ｂと、ベント管２５ａ、２５ｂと、ドレン管２６ａ、２６ｂとが接続される。
　次に、図１０に示すように、従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器６０は、横向き円筒形状の本体容器６１と、本体容器６１に収容された湿分分離器３および加熱器４とを備える。従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器６０は、本体容器６１の長手方向の中央位置にある仮想の中央面Ａ－Ａに関して対称に構成される。
　本体容器６１の内部は、第一仕切板６と、第二仕切板７とによって仕切られる。第一仕切板６と鏡板８との間には、ヘッダ空間１０が区画される。第一仕切板６と第二仕切板７との間には、加熱空間１１が区画される。互いに対向された第二仕切板７の間には、中央空間６２（加熱空間１１の外側空間）が区画される。本体容器２の下部には、加熱空間１１に連通された被加熱蒸気入口１３が設けられる。本体容器２の上部には、加熱空間１１に連通された被加熱蒸気出口１４が設けられる。第一仕切板６および第二仕切板７は、加熱器４が挿通された開口（図示省略）を有する。
　湿分分離器３は、加熱空間１１の底部に配置される。湿分分離器３は、本体容器２の底部に設けられた被加熱蒸気入口１３から流入する被加熱蒸気の湿分を分離するものである。
　加熱器４は、高圧タービン抽気によって加熱される第一段加熱器４ａと、原子炉から送られる主蒸気によって加熱される第二段加熱器４ｂとから構成される。第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂは、それぞれ加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂと、複数のＵ字状伝熱管１７ａ、１７ｂとから構成される。加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂは、ヘッダ空間１０に配置される。Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの直管部１８ａ、１８ｂは、加熱空間１１に配置され、被加熱蒸気を加熱する。Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの曲管部１９ａ、１９ｂは、中央空間６２に配置される。また、第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂには、湿分分離加熱器６０の外部との連絡のために、それぞれ本体容器２の鏡板８を貫通した加熱蒸気管２４ａ、２４ｂと、ベント管２５ａ、２５ｂと、ドレン管２６ａ、２６ｂとが接続される。
　図１１に示すように、図９、図１０に示される従来の湿分分離加熱器５０、６０は、本体容器２、６１の底部に互いに傾斜対向させた２台の湿分分離器３が配置され、その上方に第一段加熱器４ａが配置され、さらにその上方に第二段加熱器４ｂが配置される。２台の湿分分離器３の間には、底板２７と、天井板２８とから区画されたドレン流路２９が形成される。
　本体容器２、６１の内部には、その下部の被加熱蒸気入口１３から上部の被加熱蒸気出口１４にかけて流路仕切板３１、３２ａ、３２ｂが順次に配置され、湿分分離器３、第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂに被加熱蒸気を順次に導く流路が形成される。ドレン流路２９は、被加熱蒸気の流路から隔離される。流路仕切板３１と流路仕切板３２ａとで囲まれた空間は、湿分分離器３の下流側に連通される。流路仕切板３２ａと流路仕切板３２ｂとで囲まれた空間は、第一段加熱器４ａの下流側に連通される。
　Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂは、その長手方向に沿って一定の間隔で配置された複数の伝熱管支え板３３ａ、３３ｂと、被加熱蒸気の流路を形成する管束側板３４ａ、３４ｂとで保持される。管束側板３４ａ、３４ｂには、インナーレール３６ａ、３６ｂが設けられる。一方、流路仕切板３２ａ、３２ｂには、アウターレール３７ａ、３７ｂが設けられる。管束側板３４ａ、３４ｂは、アウターレール３７ａ、３７ｂに載置されたインナーレール３６ａ、３６ｂによって保持される。インナーレール３６ａ、３６ｂは、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長手方向に沿ってアウターレール３７ａ、３７ｂ上を摺動可能に構成される。この構造は、高温の加熱蒸気の流入にともなうＵ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの熱膨張を、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの摺動により許容するものである。
　このように構成された従来の湿分分離加熱器５０、６０は、加熱空間１１において被加熱蒸気入口１３から流入する被加熱蒸気を、湿分分離器３と、加熱器４とに順次に導き、湿分分離および加熱によって生成された過熱蒸気を被加熱蒸気出口１４から低圧タービンに送り出す。
　ところで、従来の湿分分離加熱器５０、６０の内部では、被加熱蒸気が本体容器２、６１の下部に低温の飽和蒸気として流入し、本体容器２、６１の上部から過熱蒸気として流出する。このため、本体容器２、６１、および湿分分離器３や、加熱器４などの内部構造物には、上方に向かって高温になる温度勾配が生じる。この結果、本体容器２、６１の中央部が、その両端部に比べて盛り上がる猫背変形を起こす。
　また、従来の湿分分離加熱器５０、６０は、図１１に破線矢Ａで示した蒸気の流れの他に、正常な熱交換を損なう漏洩経路（ショートパス）による蒸気の流れが存在する（図示省略）。
　このような運転状態において、管束側板３４ａ、３４ｂに設けられたインナーレール３６ａ、３６ｂは、流路仕切板３２ａ、３２ｂに設けられたアウターレール３７ａ、３７ｂよりも温度が高くなる傾向にある。この温度差に起因して、両レールの熱変形量に差ができるために、両レールの中央部付近において、相互の接触面にギャップが発生し、図１１に破線矢Ｂで示した蒸気の漏洩が生じる。
　加熱蒸気の漏洩経路の存在は、湿分分離加熱器の性能低下の要因となる。そこで、インナーレール３６ａ、３６ｂをアウターレール３７ａ、３７ｂとともに挟み込んで両レールの接触面に生じるギャップを抑制させるパッド部材を備えた湿分分離加熱器が知られている（例えば、特開２０００－３１０４０１号公報: 特許文献１参照）。
　従来の湿分分離加熱器では、製造技術の面から加熱器に用いられる伝熱管の長さが１０ｍ前後に留まっていた。これにより、従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器は、従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器に比べて熱交換量を大きくすることが困難であった。このため、従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器と同程度の熱交換量を有するＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器の適用例はあまりなかった。また、従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器では、従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器と同等の熱交換量を得るには設置台数を多く必要することとなるため、近年ではスペース効率の良いＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器が多く適用されている。
　しかしながら、近年の技術進歩によって、２０ｍに近い長大な伝熱管の生産が可能となった。これにより、従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器と同程度の交換熱量を有するＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器の製造が可能となった。このような、長大な伝熱管を有するＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器は、従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器における設置台数の問題を解消できるため、最もスペース効率がよい湿分分離加熱器となる。
　ところが、長大な伝熱管を用いるために生じる新たな問題がある。
　上述したように湿分分離加熱器は、本体容器の内部に生じる温度勾配によって、本体容器の中央部が、その両端部に比べて盛り上がる猫背変形を起こす。このような運転状態において、管束側板に設けられたインナーレールは、流路仕切板に設けられたアウターレールよりも高温となる傾向にある。
　この温度差に起因して、両レールの熱変形量に差ができるために、両レールの中央部付近において、相互の接触面にギャップが発生する。また、被加熱蒸気（サイクル蒸気）の流速が速い場合は、加熱器の自重よりも被加熱蒸気の浮上力の方が大きくなるためＵ字状伝熱管が浮き上がり、両レールの接触面のギャップはさらに拡大する。
　すなわち、長大な伝熱管を用いた加熱器は、両レールの熱変形量の差が大きくなるとともに、被加熱蒸気の浮上力によってＵ字状伝熱管が浮き上がるために、従来の湿分分離加熱器に比べ、より大きなギャップが発生する。
　このようなギャップの増大は、湿分分離加熱器の性能低下に繋がるため、その防止策が必要となる。
発明の開示
　従って、本発明の目的は、上記従来技術を鑑み、伝熱管の長さにかかわらず、インナーレールとアウターレールとの間の漏洩経路を十分に小さくすることを可能とした湿分分離加熱器を提案することである。
　上記の課題を解決するため本発明は、両端が鏡板により封止された横向き円筒形状の本体容器と、前記本体容器内の前記鏡板側に配置され、前記鏡板との間にヘッダ空間を区画する第一仕切板と、前記本体容器内に配置され、前記ヘッダ側仕切板との間に加熱空間を区画する第二仕切板と、前記加熱空間の下部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、前記本体容器内で上記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、前記本体容器の底部に設けた被加熱蒸気入り口から流入した前記被加熱蒸気が、前記湿分分離器に流入し、通過した後に前記加熱器に流入するように前記加熱空間の内部を区画する流路仕切板と、前記加熱空間に配置され、前記加熱器の長手方向に沿って適当間隔に配設された複数の伝熱管支え板と、前記流路仕切板に載置され、前記加熱器の長手方向に沿って延設された前記加熱器を支持する管束側板と、前記加熱空間に配置された複数の拘束部材と、を備えた、湿分分離加熱器であって、
　前記加熱器は、前記ヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続されたＵ字状伝熱管と、を有し、前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置され、前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱する直管部と、前記加熱空間の外側空間に位置された曲管部と、から成り、前記管束側板は、前記管束側板に設けられたインナーレールを有し、前記流路仕切板は、前記インナーレールが前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って摺動可能に載置されたアウターレールを有し、前記拘束部材は、前記アウターレールとともに前記管束側板を挟み込み、前記管束側板の猫背変形を拘束するとともに、前記直管部の全長をＬ、前記加熱器ヘッダに最も近く配置された前記拘束部材から前記直管部の前記加熱器ヘッダ側の端部までの距離をＬ１、前記曲管部に最も近く配置された前記拘束部材から前記直管部の前記曲管部側の端部までの距離をＬ２としたとき、
　 ０．２≦Ｌ１／Ｌ、Ｌ２／Ｌ≦０．４
を満足するよう配置されたことを特徴とする湿分分離加熱器。
　上記の特徴を有する湿分分離加熱器の好適な実施例においては、前記拘束部材は、前記流路仕切板に設けられ、前記アウターレールとともに前記インナーレールを挟み込むパッド部材で構成しても良い。
　また、前記拘束部材は、前記流路仕切板に設けられ、前記管束側板の上部に延設され、前記アウターレールとともに前記管束側板と前記インナーレールとを挟み込むパッド部材で構成することが出来る。
　また、この場合、前記インナーレールと前記拘束部材とは隙間を有して配設されていることが望ましい。
また、前記拘束部材は、前記アウターレールとともに前記インナーレールを挟み込むように形成された前記伝熱管支え板で構成することが望ましい。この場合、前記インナーレールと前記拘束部材とは隙間を有して配設されていることが望ましい。
さらにまた、前記拘束部材は、前記管束側板の上部に延設され、前記アウターレールとともに前記管束側板と前記インナーレールとを挟み込むように形成された前記伝熱管支え板で構成しても良い。
　本発明によれば、伝熱管の長さにかかわらず、インナーレールとアウターレールとの間の漏洩経路を十分に小さくできる湿分分離加熱器を提案できる。
　本発明の更なる特質及び特徴は添付図面を参照してなされる以下の記載からより明らかになるであろう。
本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器の概略構成を示した軸方向(長手方向)断面図。 本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器の概略構成を示した図１におけるII-II線断面図。 本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器の加熱器とパッド部材との位置関係を示した概略図。 本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器のパッド部材の設置位置と、インナーレールとアウターレールとの間に生じるギャップとの関係を示した図。 本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器のパッド部材の設置位置と、被加熱蒸気出口における過熱蒸気の温度との関係を示した図。 本発明の第２実施形態に係る湿分分離加熱器の概略構成を示した図２に対応する縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る湿分分離加熱器の要部の概略構成を示した縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る湿分分離加熱器の要部の概略構成を示した縦断面図。 従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を示した軸方向概略断面図。 従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を示した軸方向概略断面図。 図９、図１０に示される従来の湿分分離加熱器を示した図２に対応する断面図。
　以下、本発明に係る湿分分離加熱器の実施の形態について、図面を参照して説明する。
　尚、以下の記載において、上下、左右等の方向を示す言葉は図示の状態、又は実際の据付状態に於いて用いられている事は理解されるべきである。
　［第１の実施形態］
　本発明に係る湿分分離加熱器の第１実施形態について図１から図５を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器の概略構成を示した軸方向(長手方向)断面図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る湿分分離加熱器１は、Ｓｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器である。湿分分離加熱器１は、横向き(据付状態で長手方向を水平方向にした)円筒形状の本体容器２と、本体容器２に収容された湿分分離器３および加熱器４とを備える。
　本体容器２の内部は、第一仕切板６と、第二仕切板７とによって仕切られる。第一仕切板６と鏡板８との間には、ヘッダ空間１０が区画される。第一仕切板６と第二仕切板７との間には、加熱空間１１が区画される。本体容器２の下部には、加熱空間１１に連通された被加熱蒸気入口１３が設けられる。本体容器２の上部には、加熱空間１１に連通された被加熱蒸気出口１４が設けられる。第一仕切板６および第二仕切板７は、加熱器４が挿通された開口（図示省略）を有する。
　湿分分離器３は、加熱空間１１の底部に配置される。湿分分離器３は、本体容器２の底部に設けられた被加熱蒸気入口１３から流入する被加熱蒸気の湿分を分離するものである。
　加熱器４は、高圧タービン抽気によって加熱される第一段加熱器４ａと、原子炉から送られる主蒸気によって加熱される第二段加熱器４ｂとから構成される。第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂは、それぞれ加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂ（加熱器ヘッダ）と、複数のＵ字状伝熱管１７ａ、１７ｂとから構成される。加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂは、ヘッダ空間１０に配置される。Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの直管部１８ａ、１８ｂは、加熱空間１１に配置され、被加熱蒸気を加熱する。Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの曲管部１９ａ、１９ｂは、第二仕切板７と鏡板２１との間に区画された空間２２（加熱空間１１の外側空間）に配置される。また、第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂには、湿分分離加熱器１の外部との連絡のために、それぞれ本体容器２の鏡板８を貫通した加熱蒸気管２４ａ、２４ｂと、ベント管２５ａ、２５ｂと、ドレン管２６ａ、２６ｂとが接続される。
　図２は、本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器の概略構成を示した縦断面図である。
　図２に示すように、湿分分離加熱器１は、本体容器２の底部に互いに傾斜対向させた２台の湿分分離器３が配置され、その上方に第一段加熱器４ａが配置され、さらにその上方に第二段加熱器４ｂが配置される。２台の湿分分離器３の間には、底板２７と、天井板２８とから区画されたドレン流路２９が形成される。
　本体容器２の内部には、その下部の被加熱蒸気入口１３から上部の被加熱蒸気出口１４にかけて流路仕切板３１、３２ａ、３２ｂが順次に配置され、湿分分離器３、第一段加熱器４ａおよび第二段加熱器４ｂに被加熱蒸気を順次に導く流路が形成される。ドレン流路２９は、被加熱蒸気の流路から隔離される。流路仕切板３１と流路仕切板３２ａとで囲まれた空間は、湿分分離器３の下流側に連通される。流路仕切板３２ａと流路仕切板３２ｂとで囲まれた空間は、第一段加熱器４ａの下流側に連通される。
　Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂは、その長手方向に沿って一定の間隔で配置された複数の伝熱管支え板３３ａ、３３ｂと、被加熱蒸気の流路を形成する管束側板３４ａ、３４ｂとによって保持される。管束側板３４ａ、３４ｂには、インナーレール３６ａ、３６ｂが設けられる。一方、流路仕切板３２ａ、３２ｂには、アウターレール３７ａ、３７ｂが設けられる。管束側板３４ａ、３４ｂは、アウターレール３７ａ、３７ｂに載置されたインナーレール３６ａ、３６ｂによって保持される。インナーレール３６ａ、３６ｂは、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長手方向に沿ってアウターレール３７ａ、３７ｂ上を摺動可能に構成される。この構造は、高温の加熱蒸気の流入にともなうＵ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの熱膨張を、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの摺動により許容するものである。
　流路仕切板３２ａ、３２ｂには、それぞれパッド支持片３９ａ、３９ｂが設けられ、パッド支持片３９ａ、３９ｂには、それぞれパッド部材４０ａ、４０ｂ（拘束部材）が設けられる。パッド部材４０ａ、４０ｂは、それぞれのアウターレール３７ａ、３７ｂとともに、管束側板３４ａ、３４ｂを挟み込み、管束側板３４ａ、３４ｂの猫背変形を拘束する。
　具体的には、パッド部材４０ａ、４０ｂは、それぞれのアウターレール３７ａ、３７ｂとともに、それぞれのインナーレール３６ａ、３６ｂを挟み込む。パッド部材４０ａ、４０ｂは、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長手方向に複数箇所設けられる。パッド部材４０ａ、４０ｂは、それぞれのインナーレール３６ａ、３６ｂに当接させても良く、また、それぞれのインナーレール３６ａ、３６ｂとの間に隙間を設けても良い。パッド部材４０ａ、４０ｂとインナーレール３６ａ、３６ｂとの間に隙間を設けることで、インナーレール３６ａ、３６ｂの、摺動性がより確保されるとともに、加熱器４の変形が許容され、パッド部材４０ａ、４０ｂに生じる反力を抑制できる。
　図３は、本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器の加熱器とパッド部材との位置関係を示した概略図である。
　図４は、本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器のパッド部材の設置位置と、インナーレールとアウターレールとの間に生じるギャップとの関係を示した図である。
　図３および図４に示すように、複数のパッド部材４０ａ、４０ｂのうち、加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂに最も近く配置されたパッド部材４０ａａ、４０ｂａと、曲管部１９ａ、１９ｂに最も近く配置されたパッド部材４０ａｂ、４０ｂｂとは、［数１］の関係になるよう配置される。
　　［数１］
　　０．２≦Ｌ１／Ｌ、Ｌ２／Ｌ≦０．４
　　Ｌ：直管部１８ａ、１８ｂの全長。
　　Ｌ１：パッド部材４０ａａ、４０ｂａから直管部１８ａ、１８ｂの加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂ側の端部までの距離。
　　Ｌ２：パッド部材４０ａｂ、４０ｂｂから直管部１８ａ、１８ｂの曲管部１９ａ、１９ｂの端部までの距離。
　すなわち、図４に示すように、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの間に生じるギャップ（図４中、破線ｄ）は、パッド部材４０ａａ、４０ｂａおよびパッド部材４０ａｂ、４０ｂｂを［数１］の関係で配置させることによって、極力小さくすることが可能である。このとき、パッド部材４０ａａ、４０ｂａおよびパッド部材４０ａｂ、４０ｂｂに生じる反力（図４中、実線ｎ）も、他の部位に設置するのに比べて極力小さくすることが可能である。
　図５は、本発明の第１実施形態に係る湿分分離加熱器のパッド部材の設置位置と、被加熱蒸気出口における過熱蒸気の温度との関係を示した図である。
　図５に示すように、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの間に生じるギャップ（図５中、破線ｄ）は、パッド部材４０ａａ、４０ｂａおよびパッド部材４０ａｂ、４０ｂｂを［数１］の関係で配置させることによって、極力小さくすることが可能である。このとき、被加熱蒸気出口１４における過熱蒸気の温度（図５中、実線ｔ）は、加熱器４と加熱蒸気との間で十分な熱交換が行われることを表す。
　このように構成された湿分分離加熱器１は、パッド部材４０ａ、４０ｂによってインナーレール３６ａ、３６ｂの変形（撓み）が拘束され、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの熱変形量の差、および本体容器２内を流れる被加熱蒸気の浮上力による加熱器４の浮き上がりに起因して生じる両レール間のギャップが低減される。このとき、パッド部材４０ａ、４０ｂを［数１］のように配置させることで、両レール間のギャップ、およびパッド部材４０ａ、４０ｂに生じる反力を極力小さくできる。また、湿分分離加熱器１は、両レール間のギャップを極力小さくできるので、両レール間の漏洩経路による性能低下を十分に抑制できる。
　したがって、本実施形態に係る湿分分離加熱器１によれば、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長さにかかわらず、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの間の漏洩経路を十分に小さくできる。
　なお、本実施形態に係る湿分分離加熱器１は、Ｓｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を例に説明したが、Ｄｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器に適用することもできる。
　［第２の実施形態］
　本発明に係る湿分分離加熱器の第２実施形態について図６を参照して説明する。
　図６は、本発明の第２実施形態に係る湿分分離加熱器の概略構成を示した縦断面図である。
　なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図６に示すように、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ａの流路仕切板３２ａ、３２ｂには、それぞれパッド支持片３９Ａａ、３９Ａｂが設けられ、パッド支持片３９Ａａ、３９Ａｂには、それぞれパッド部材４０Ａａ、４０Ａｂ（拘束部材）が設けられる。パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂは、それぞれのアウターレール３７ａ、３７ｂとともに、管束側板３４ａ、３４ｂを挟み込み、管束側板３４ａ、３４ｂの猫背変形を拘束する。具体的には、パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂは、それぞれの管束側板３４ａ、３４ｂの上端部に延設され、それぞれのアウターレール３７ａ、３７ｂとともに、それぞれの管束側板３４ａ、３４ｂの上半部とインナーレール３６ａ、３６ｂとを挟み込む。パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂは、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長手方向に複数箇所設けられる。パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂは、それぞれの管束側板３４ａ、３４ｂに当接させても良く、また、それぞれの管束側板３４ａ、３４ｂとの間に隙間を設けても良い。パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂと管束側板３４ａ、３４ｂとの間に隙間を設けることで、インナーレール３６ａ、３６ｂの、摺動性がより確保されるとともに、加熱器４の変形が許容され、パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂに生じる反力を抑制できる。
　複数のパッド部材４０Ａａ、４０Ａｂのうち、加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂに最も近く配置されたパッド部材４０Ａａａ、４０Ａｂａと、曲管部１９ａ、１９ｂに最も近く配置されたパッド部材４０Ａａｂ、４０Ａｂｂとは、［数１］の関係になるよう配置される。
　このように構成された湿分分離加熱器１Ａは、パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂによって管束側板３４ａ、３４ｂの変形（撓み）が拘束され、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの熱変形量の差、および本体容器２内を流れる被加熱蒸気の浮上力による加熱器４の浮き上がりに起因して生じる両レール間のギャップが低減される。このとき、パッド部材４０Ａａ、４０Ａｂを［数１］のように配置させることで、両レール間のギャップ、およびパッド部材４０Ａａ、４０Ａｂに生じる反力を極力小さくできる。また、湿分分離加熱器１Ａは、両レール間のギャップを極力小さくできるので、両レール間の漏洩経路による性能低下を十分に抑制できる。
　したがって、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ａによれば、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長さにかかわらず、インナーレール３６ａ、３６ｂとアウターレール３７ａ、３７ｂとの間の漏洩経路を十分に小さくできる。
　なお、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ａは、Ｓｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を例に説明したが、Ｄｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器に適用することもできる。
　［第３の実施形態］
　本発明に係る湿分分離加熱器の第３実施形態について図７を参照して説明する。
　図７は、本発明の第３実施形態に係る湿分分離加熱器の要部の概略構成を示した縦断面図である。
　なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図７に示すように、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ｂの本体容器２の内部には、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長手方向に沿って一定の間隔で配置された複数の伝熱管支え板３３Ａ（拘束部材）が設けられる。
　伝熱管支え板３３Ａは、流路仕切板３２のアウターレール３７とともに、管束側板３４を挟み込み、管束側板３４の猫背変形を拘束する拘束部材である。具体的には、伝熱管支え板３３Ａは、アウターレール３７とともに、インナーレール３６を挟み込む。伝熱管支え板３３Ａは、インナーレール３６に当接させても良く、また、インナーレール３６との間に隙間を設けても良い。伝熱管支え板３３Ａとインナーレール３６との間に隙間を設けることで、インナーレール３６の、摺動性がより確保されるとともに、加熱器４の変形が許容され、伝熱管支え板３３Ａに生じる反力を抑制できる。
　複数の伝熱管支え板３３Ａのうち、加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂに最も近く配置された伝熱管支え板３３Ａと、曲管部１９ａ、１９ｂに最も近く配置された伝熱管支え板３３Ａとは、［数１］の関係になるよう配置される。
　このように構成された湿分分離加熱器１Ｂは、伝熱管支え板３３Ａによってインナーレール３６の変形（撓み）が拘束され、インナーレール３６とアウターレール３７との熱変形量の差、および本体容器２内を流れる被加熱蒸気の浮上力による加熱器４の浮き上がりに起因して生じる両レール間のギャップが低減される。このとき、伝熱管支え板３３Ａを［数１］のように配置させることで、両レール間のギャップ、および伝熱管支え板３３Ａに生じる反力を極力小さくできる。また、湿分分離加熱器１Ｂは、両レール間のギャップを極力小さくできるので、両レール間の漏洩経路による性能低下を十分に抑制できる。
　したがって、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ｂによれば、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長さにかかわらず、インナーレール３６とアウターレール３７との間の漏洩経路を十分に小さくできる。
　なお、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ｂは、Ｓｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を例に説明したが、Ｄｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器に適用することもできる。
　［第４の実施形態］
　本発明に係る湿分分離加熱器の第４実施形態について図８を参照して説明する。
　図８は、本発明の第４実施形態に係る湿分分離加熱器の要部の概略構成を示した縦断面図である。
　なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図８に示すように、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ｃの本体容器２の内部には、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長手方向に沿って一定の間隔で配置された複数の伝熱管支え板３３Ａ（拘束部材）が設けられる。
　伝熱管支え板３３Ａは、流路仕切板３２のアウターレール３７とともに、管束側板３４を挟み込み、管束側板３４の猫背変形を拘束する拘束部材である。具体的には、伝熱管支え板３３Ａは、管束側板３４の上端部に延設され、アウターレール３７とともに、それぞれの管束側板３４の上半部とインナーレール３６とを挟み込む。伝熱管支え板３３Ａは、それぞれの管束側板３４に当接させても良く、また、それぞれの管束側板３４との間に隙間を設けても良い。伝熱管支え板３３Ａと管束側板３４との間に隙間を設けることで、インナーレール３６ａ、３６ｂの、摺動性がより確保されるとともに、加熱器４の変形が許容され、伝熱管支え板３３Ａに生じる反力を抑制できる。
　インナーレール３６を挟み込む。伝熱管支え板３３Ａは、インナーレール３６に当接させても良く、また、インナーレール３６との間に隙間を設けても良い。伝熱管支え板３３Ａとインナーレール３６との間に隙間を設けることで、インナーレール３６の、摺動性がより確保されるとともに、加熱器４の変形が許容され、伝熱管支え板３３Ａに生じる反力を抑制できる。
　複数の伝熱管支え板３３Ａのうち、加熱蒸気ヘッダ１６ａ、１６ｂに最も近く配置された伝熱管支え板３３Ａと、曲管部１９ａ、１９ｂに最も近く配置された伝熱管支え板３３Ａとは、［数１］の関係になるよう配置される。
　このように構成された湿分分離加熱器１Ｃは、伝熱管支え板３３Ａによって管束側板３４の変形（撓み）が拘束され、インナーレール３６とアウターレール３７との熱変形量の差、および本体容器２内を流れる被加熱蒸気の浮上力による加熱器４の浮き上がりに起因して生じる両レール間のギャップが低減される。このとき、伝熱管支え板３３Ａを［数１］のように配置させることで、両レール間のギャップ、および伝熱管支え板３３Ａに生じる反力を極力小さくできる。また、湿分分離加熱器１Ｃは、両レール間のギャップを極力小さくできるので、両レール間の漏洩経路による性能低下を十分に抑制できる。
　したがって、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ｃによれば、Ｕ字状伝熱管１７ａ、１７ｂの長さにかかわらず、インナーレール３６とアウターレール３７との間の漏洩経路を十分に小さくできる。
　なお、本実施形態に係る湿分分離加熱器１Ｃは、Ｓｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を例に説明したが、Ｄｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器に適用することもできる。

Claims (9)

  1. 　両端が鏡板により封止された円筒形状の本体容器と、
    　前記本体容器内の前記鏡板側に配置され、前記鏡板との間にヘッダ空間を区画する第一仕切板と、
    　前記本体容器内に配置され、前記ヘッダ側仕切板との間に加熱空間を区画する第二仕切板と、
    　前記加熱空間の下部に配置され、前記本体容器の底部から流入した被加熱蒸気の湿分を分離する湿分分離器と、
    　前記本体容器内で上記湿分分離器の上方に配置された加熱器と、
    　前記本体容器の底部に設けた被加熱蒸気入り口から流入した前記被加熱蒸気が、前記湿分分離器に流入し、通過した後に前記加熱器に流入するように前記加熱空間の内部を区画する流路仕切板と、
    　前記加熱空間に配置され、前記加熱器の長手方向に沿って適当間隔に配設された複数の伝熱管支え板と、
    　前記流路仕切板に載置され、前記加熱器の長手方向に沿って延設された前記加熱器を支持する管束側板と、
    　前記加熱空間に配置された複数の拘束部材と、を備えた、湿分分離加熱器であって、
    　前記加熱器は、前記ヘッダ空間に配置された加熱器ヘッダと、前記加熱器ヘッダに接続されたＵ字状伝熱管と、を有し、
    　前記Ｕ字状伝熱管は、前記加熱空間に位置され、前記湿分分離器を通過した前記被加熱蒸気の加熱する直管部と、前記加熱空間の外側空間に位置された曲管部と、から成り、
    　前記管束側板は、前記管束側板に設けられたインナーレールを有し、
    　前記流路仕切板は、前記インナーレールが前記Ｕ字状伝熱管の長手方向に沿って摺動可能に載置されたアウターレールを有し、
    　前記拘束部材は、前記アウターレールとともに前記管束側板を挟み込み、前記管束側板の猫背変形を拘束するとともに、前記直管部の全長をＬ、前記加熱器ヘッダに最も近く配置された前記拘束部材から前記直管部の前記加熱器ヘッダ側の端部までの距離をＬ１、前記曲管部に最も近く配置された前記拘束部材から前記直管部の前記曲管部側の端部までの距離をＬ２としたとき、
    　０．２≦Ｌ１／Ｌ、Ｌ２／Ｌ≦０．４
    を満足するよう配置されたことを特徴とする湿分分離加熱器。
  2. 　前記拘束部材は、前記流路仕切板に設けられ、前記アウターレールとともに前記インナーレールを挟み込むパッド部材で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
  3. 　前記インナーレールと前記拘束部材とは隙間を有して配設されていることを特徴とする請求項２に記載の湿分分離加熱器。
  4. 　前記拘束部材は、前記流路仕切板に設けられ、前記管束側板の上部に延設され、前記アウターレールとともに前記管束側板と前記インナーレールとを挟み込むパッド部材で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
  5. 前記管束側板の上部と前記拘束部材とは隙間を有して配設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. 　前記拘束部材は、前記アウターレールとともに前記インナーレールを挟み込むように形成された前記伝熱管支え板で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
  7. 　前記インナーレールと前記拘束部材とは隙間を有して配設されていることを特徴とする請求項６に記載の湿分分離加熱器。
  8. 　前記拘束部材は、前記管束側板の上部に延設され、前記アウターレールとともに前記管束側板と前記インナーレールとを挟み込むように形成された前記伝熱管支え板で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
  9. 前記管束側板の上部と前記拘束部材とは隙間を有して配設さ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。
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