JP2010038548A - Steam drier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸騰水型原子炉に備えられる蒸気乾燥器に係り、特に、湿り蒸気流路及び液膜排出流路を構成する波板及び補助板の構成に関する。 The present invention relates to a steam dryer provided in a boiling water reactor, and more particularly, to a configuration of corrugated plates and auxiliary plates constituting a wet steam channel and a liquid film discharge channel.
一般に、沸騰水型原子炉の気水分離システムは、図9に示すように、原子炉炉心1で発生した水−蒸気混合流から蒸気と水を分離する気水分離器2と、気水分離器2を出た液滴等の水分を含んだ湿り蒸気から液滴を除去する蒸気乾燥器3とからなり、これらの気水分離器2及び蒸気乾燥器3は、原子炉圧力容器16内に収納されている。
In general, a steam-water separation system for a boiling water reactor includes a steam-
蒸気乾燥器3は、図8に示すように、複数の蒸気乾燥器ユニット15の組合せをもって構成されている。各蒸気乾燥器ユニット15は、図9に示すように、気水分離器2から放出された液滴を含む湿り蒸気を導入するフードプレート4と、フードプレート4内に導入された湿り蒸気の流量を配分する多孔板5と、多孔板5に対して垂直方向に配列された複数の波板6とを有しており、隣接して配置された2枚の波板6の間の間隙が、湿り蒸気流路17になっている。
As shown in FIG. 8, the
波板6の表裏両面には、図10及び図11に示すように、端面形状が波形に形成された複数枚の補助板30が、波板6の各屈曲部6aごとに取り付けられており、波板6と、隣接して配置された2枚の補助板30とによって、湿り蒸気流路17内を流れる湿り蒸気から分離された液膜を排出するための液膜排出流路7と、補助板30上の液膜を液膜排出流路7内に導入するスリット20とが形成されている(例えば、特許文献1参照。)。
As shown in FIG. 10 and FIG. 11, a plurality of
気水分離器2から放出された液滴を含む湿り蒸気は、フードプレート4により、湿り蒸気の流量を配分する多孔板5を介して波板6へと導かれ、遠心力を利用して、質量の大きい液滴を波板6の両面の補助板30に衝突させて液滴が蒸気流から分離される。分離された液滴は、補助板30上で液膜状となり、重力と蒸気からのせん断力によって斜め下方向に流れ、スリット20を通って液膜排出流路7内に入る。この液膜は、図9に示すドレンとい8によって収集され、図9に示すドレンダクト9を介して、図7に示すダウンカマ10へと導かれる。
The wet steam containing the droplets discharged from the
上述の気水分離システムで水分を除去された蒸気は、管路を通して輸送され、蒸気タービンやその他の装置において利用される。
蒸気乾燥器3は、気水分離システムの最終段階となる構造物であり、蒸気タービンから要求される湿分条件を満たす十分に乾いた蒸気を発生するものである。このことから、波板6と補助板30とからなる液膜排出流路7は、液膜を蒸気流から隔離し、液膜から液滴が蒸気へ再飛散すること防ぐために、重要な役割を果たしている。
The
蒸気乾燥器3の出口湿分は、主に蒸気乾燥器ユニット15の入口湿分と入口蒸気流速とに支配される。したがって、出力向上型の沸騰水型原子炉に従来構造の蒸気乾燥器3を適用すると、蒸気乾燥器3内の蒸気流量が増大するため、入口面積が一定である場合には、定格運転条件においても、蒸気流速が増加し、蒸気からのせん断力が増加するため、補助板30上の液膜から液滴が蒸気中に飛散しやすくなり、出口湿分が増加することが予想される。出口湿分がタービンからの要求値を満たさなくなると、タービンブレードにエロージョンが発生するなど、蒸気タービンの健全性を維持することが困難になる。本明細書では、蒸気乾燥器3の出口湿分がタービンからの要求値以上になることを、ブレークスルーと呼ぶ。
The outlet moisture of the
したがって、蒸気乾燥器3には、蒸気タービンの健全性を維持するため、原子炉の運転状況に拘わらず、蒸気乾燥器3の出口湿分がブレークスルーを超えない液滴分離効率が要求される。また、発電効率を維持するため、圧力損失が小さいものほど好ましい。
Therefore, in order to maintain the soundness of the steam turbine, the
しかしながら、本願発明者らの研究によると、図10及び図11に示した従来の波板6及び補助板30を備えた蒸気乾燥器3は、隣接して配置された2枚の補助板30によって、液膜を液膜排出流路7内に導入するためのスリット20を形成しているので、一方の補助板30の先端部とこれに対向する他方の補助板30の先端部とを配置させることが難しく、両者の間に段差を生じた場合、その段差の大きさ(これを本明細書では、「突き出し高さ」という。)に応じて、ブレークスルー特性が悪化することや圧力損失が増加することが明らかとなった。
However, according to the present inventors' research, the
即ち、実機の波板6及び補助板30の製作図面においては、スリット部20の幅よりも、突出し高さhの寸法公差を厳しく設定しており、図12に示すように、突き出し高さを生じないように2枚の補助板30の先端部が正対するように指示している。しかしながら、実際には、スリット20を構成する2枚の補助板30の一方は、曲げ代が小さいために正確な加工が困難であり、図13に示すように、一方の補助板30の先端部と他方の補助板30の先端部との間に、突出し高さhを生じることが想定され、補助板30の屈曲形状を模擬した専用の治具を製作、使用して突き出し高さhのばらつきを小さくしている。
That is, in the production drawings of the
蒸気乾燥器3のブレークスルー特性は、一般に、図14に示すように、蒸気乾燥器3の入口蒸気流速と入口湿分の関係から把握することができる。このグラフは、蒸気乾燥器3の入口蒸気流速と入口湿分とを変化させたときのタービン要求値をプロットしたものである。ブレークスルー曲線14に対して左下の領域が運転可能領域12であり、ブレークスルー曲線14に対して右上の領域が運転不可能領域13である。例えば、入口流速が低い時は高い入口湿分まで運転可能領域12が広がるが、入口流速が高い時には運転可能領域12の入口湿分は低くなる。
The breakthrough characteristics of the
ところが、スリット20を形成する2枚の補助板30の先端部に段差を生じると、図15及び図16に示すように、その突き出し高さhに応じて、ブレークスルー特性が悪化し、圧力損失が増加する。
However, if a step is formed at the tip of the two
即ち、図15に示すように、突出し高さが0mmからhmmになると、ブレークスルー曲線も突出し高さ0mmのブレークスルー曲線18から突出し高さhmmのブレークスルー曲線19まで下がるため、入口蒸気流速Vが同一である場合にも、運転可能領域の入口湿分がA2%からA1%に低下し、ブレークスルー特性が悪化する。また、図16に示すように、突出し高さが0mmからhmmに高くなると、圧力損失係数はK1からK2に大きくなる。
That is, as shown in FIG. 15, when the protruding height is changed from 0 mm to hmm, the breakthrough curve also protrudes from the
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、波板とこれに取り付けられる補助板とからなる液膜排出流路の開口部製作精度が高く、設計要求値の出口湿分を確保可能な蒸気乾燥器を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and the purpose thereof is high in the manufacturing accuracy of the opening of the liquid film discharge channel composed of the corrugated plate and the auxiliary plate attached thereto, An object of the present invention is to provide a steam dryer capable of ensuring the outlet moisture of the design required value.
本発明は、前記目的を達成するため、第1に、幅方向に複数段の屈曲部が形成された波板と、この波板を厚さ方向に所要の間隙を隔てて複数枚配列することにより形成される湿り蒸気流路と、前記波板の両面に取り付けられ、前記複数段の屈曲部との間に、前記湿り蒸気流路内を流れる湿り蒸気から分離された液膜を排出するための液膜排出流路を形成する補助板とを備えた沸騰水型原子炉の蒸気乾燥器において、前記液膜排出流路を介して前記補助板の両端部を前記波板の表面に取り付けると共に、当該補助板を前記波板に取り付けない両端部以外の部分に、前記液膜排出流路に連通する開口を形成するという構成にした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, first, a corrugated sheet in which a plurality of bent portions are formed in the width direction, and a plurality of corrugated sheets are arranged with a required gap in the thickness direction. For discharging a liquid film separated from the wet steam flowing in the wet steam flow path between the wet steam flow path formed by the both sides of the corrugated plate and the plurality of bent portions. And a steam dryer of a boiling water reactor having an auxiliary plate for forming a liquid film discharge channel, and attaching both ends of the auxiliary plate to the surface of the corrugated plate via the liquid film discharge channel In addition, an opening communicating with the liquid film discharge channel is formed in a portion other than both ends where the auxiliary plate is not attached to the corrugated plate.
本構成によると、補助板の両端部を波板の表面に取り付けるので、波板に対する補助板の取付位置を高精度化することができる。また、補助板自体に液膜排出流路に連通する開口を形成するので、2枚の補助板を対向させることにより液膜排出流路に連通するスリットを形成する場合とは異なり、開口を介してその両側に段差が生じるということが事実上あり得ない。したがって、波板及び補助板とからなる液膜排出流路の開口部製作精度不足に起因するブレークスルー特性の悪化を防止でき、設計要求値の出口湿分を確保することができる。 According to this configuration, since both ends of the auxiliary plate are attached to the surface of the corrugated plate, the mounting position of the auxiliary plate with respect to the corrugated plate can be made highly accurate. In addition, since the opening that communicates with the liquid film discharge channel is formed in the auxiliary plate itself, unlike the case where the slit that communicates with the liquid film discharge channel is formed by facing the two auxiliary plates, through the opening. It is virtually impossible that there will be steps on both sides. Therefore, it is possible to prevent the breakthrough characteristics from being deteriorated due to insufficient manufacturing accuracy of the opening of the liquid film discharge flow path including the corrugated plate and the auxiliary plate, and to secure the outlet moisture of the design required value.
本発明は第2に、前記第1の蒸気乾燥器において、前記波板の表裏両面に1枚ずつ前記補助板を取り付け、これら波板と各補助板との間に、前記波板に形成された屈曲部の数と同数の前記液膜排出流路を形成するという構成にした。 Secondly, according to the present invention, in the first steam dryer, one auxiliary plate is attached to each of the front and back surfaces of the corrugated plate, and the corrugated plate is formed between the corrugated plate and each auxiliary plate. The number of the liquid film discharge channels equal to the number of the bent portions is formed.
本構成によると、1枚の波板に対して合計2枚の補助板を取り付けるだけでよいので、波板に形成された各屈曲部ごとに補助板を取り付ける場合に比べて、補助板の取り付けを簡略化でき、作業効率の改善を図ることができる。 According to this configuration, since it is only necessary to attach a total of two auxiliary plates to one corrugated plate, the auxiliary plate is attached compared to the case where an auxiliary plate is attached to each bent portion formed on the corrugated plate. Can be simplified and work efficiency can be improved.
本発明は第3に、前記第1又は第2の蒸気乾燥器において、前記波板及び前記補助板の対応する部分に、フックと、このフックを嵌合するためのフック嵌合孔とを形成し、前記フック嵌合孔に前記フックを嵌合することにより、前記波板と前記補助板とを密着させ固定するという構成にした。 Thirdly, in the first or second steam dryer according to the present invention, a hook and a hook fitting hole for fitting the hook are formed in corresponding portions of the corrugated plate and the auxiliary plate. Then, the corrugated plate and the auxiliary plate are brought into close contact and fixed by fitting the hook into the hook fitting hole.
本構成によると、波板及び補助板をフックとフック嵌合孔との嵌合によって密着させ固定するので、溶接作業時において、補助板を波板の定位置に保持する労力を低減することができ、作業効率の改善を図ることができる。 According to this configuration, since the corrugated plate and the auxiliary plate are closely attached and fixed by fitting the hook and the hook fitting hole, it is possible to reduce labor for holding the auxiliary plate at a fixed position of the corrugated plate during welding work. It is possible to improve work efficiency.
本発明の蒸気乾燥器は、補助板の両端部を波板の表面に取り付けると共に、補助板を波板に取り付けない両端部以外の部分に液膜排出流路に連通する開口を形成するので、開口を介してその両側に段差を生じるということなく、波板及び補助板とからなる液膜排出流路の開口部製作精度不足に起因するブレークスルー特性の悪化を防止できて、設計要求値の出口湿分を確保することができる。 Since the steam dryer of the present invention attaches both ends of the auxiliary plate to the surface of the corrugated plate, and forms an opening communicating with the liquid film discharge flow path in a portion other than both ends where the auxiliary plate is not attached to the corrugated plate. Without causing a step on both sides of the opening, the breakthrough characteristics can be prevented from deteriorating due to insufficient manufacturing accuracy of the opening of the liquid film discharge channel consisting of the corrugated plate and auxiliary plate. The exit moisture can be secured.
以下、本発明に係る蒸気乾燥器の第1実施形態を、図1乃至図3を参照しながら説明する。図1は第1実施形態に係る蒸気乾燥器に備えられる波板及び補助板の組み立て状態の平面図、図2は第1実施形態に係る蒸気乾燥器に備えられる波板及び補助板の組み立て状態の要部斜視図、図3は第1実施形態に係る蒸気乾燥器に備えられる補助板の各種の形状を示す要部斜視図である。 Hereinafter, a first embodiment of a steam dryer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a plan view of an assembled state of corrugated plates and auxiliary plates provided in the steam dryer according to the first embodiment, and FIG. 2 is an assembled state of corrugated plates and auxiliary plates provided in the steam dryer according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a main part of various shapes of an auxiliary plate provided in the steam dryer according to the first embodiment.
図1及び図2に示すように、第1実施形態に係る蒸気乾燥器も、基本的構造に関しては公知例に係る蒸気乾燥器3と同じであり、幅方向に複数段の屈曲部が形成された複数枚の波板6と、この波板6の表裏両面に取り付けられた複数枚の補助板21とが備えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the steam dryer according to the first embodiment is the same as the
第1実施形態に係る補助板21は、端面形状が略ヘの字形に形成されており、その長辺側の面には、開口22が設けられている。なお、図2の例では、四角形の開口22が補助板21の高さ方向に等間隔に設けられているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他の任意の形状の開口22を、任意の配列で設けることができる。図3は開口22の他の例を例示する図であって、図3(a)は円形の開口22を補助板21の高さ方向に等間隔に設けた例、図3(b)は長円形の開口22を補助板21の高さ方向及び幅方向に分散して設けた例、図3(c)は補助板21の上端近傍から下端近傍まで延びる1条の長円形の開口22を設けた例、図3(d)は長円形の開口22の一端を補助板21の上端及び下端まで延長し、開口22によって補助板21の上端及び下端を切断した例である。これら開口22の形状及び配列が異なる各種の補助板21を、波板6の部位に応じて使い分けることも可能である。
The
補助板21は、図1及び図2に示すように、開口22を蒸気流の上流側に向けて、幅方向の両端部が波板6の屈曲部に固定される。これにより、波板6と補助板21との間には、開口22と連通する液膜排出流路7が形成される。なお、波板6に対する補助板21の固定方法としては、溶接を適用することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本例の蒸気乾燥器は、例えばプレス加工により所定形状の波板6と補助板21とを製作した後、波板6の両面の所定部位に補助板21を位置決めし、その両端部を波板6に溶接することにより、製造される。図10及び図11に示した従来構造では、波板6に補助板30を取り付けながら、スリット20の突出し高さ及びスリット幅などの寸法を調整、管理していたが、本実施形態の場合、補助板21自身に開口22を設けたので、スリット20の突出し高さ及びスリット幅の調整、管理が不要となり、作業効率を格段に向上することができる。また、スリット20の突出し高さを常に0mmにできるので、設計値通りの出口湿分を実現することができ、蒸気乾燥器に必要なブレークスルー特性を確保することができる。さらに、蒸気タービンから要求される湿分条件に応じて、適宜の寸法及び形状の開口22を設けることができるので、汎用性に優れる。
In the steam dryer of this example, after the
次に、本発明に係る蒸気乾燥器の第2実施形態を、図4乃至図6を参照しながら説明する。図4は第2実施形態に係る蒸気乾燥器に備えられる波板及び補助板の組み立て状態の平面図、図5は第2実施形態に係る蒸気乾燥器に備えられる波板及び補助板の組み立て状態の要部斜視図、図6は第2実施形態に係る蒸気乾燥器に備えられる波板と補助板の取付構造を示す要部斜視図である。 Next, a second embodiment of the steam dryer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view of the assembled state of the corrugated plate and auxiliary plate provided in the steam dryer according to the second embodiment, and FIG. 5 is the assembled state of the corrugated plate and auxiliary plate provided in the steam dryer according to the second embodiment. FIG. 6 is a perspective view showing a main part of a corrugated plate and an auxiliary plate attached to the steam dryer according to the second embodiment.
本実施形態に係る蒸気乾燥器は、図4及び図5に示すように、複数の屈曲部を有する波板6の表裏両面に、波形に屈曲形成された補助板23を1枚ずつ取り付け、これら波板6と各補助板23との間に、波板6に形成された屈曲部の数と同数の液膜排出流路7を形成したこと、即ち、波板6と補助板23とをほぼ同一幅に形成したことを特徴とする。開口22は、波形に屈曲形成された補助板23の蒸気流が衝突する面に設けられる。開口22の形状及び配列については、第1実施形態に係る蒸気乾燥器と同様である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the steam dryer according to the present embodiment attaches the
図6に示すように、本実施形態に係る波板6には、その表面から上向きL字形に突出するフック24が形成されており、本実施形態に係る補助板23には、前記フック24を着脱可能に嵌合するためのフック嵌合孔25が設けられている。これらの波板6と補助板23は、波板6に形成されたフック24を補助板23に設けられたフック嵌合孔25の縦孔25aに挿入した後、波板6と補助板23とを相対的に幅方向にずらし、フック24をフック嵌合孔25の横孔25b内に挿入することにより、密着させ固定される。また、しかる後に、波板6と補助板23の両端部を溶接することにより、一体化される。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態に係る蒸気乾燥器は、前記第1実施形態に係る蒸気乾燥器3と同一の効果を奏するほか、補助板23が1枚板で構成されているため、波板6への補助板23の取り付け作業時間を大幅に短縮でき、作業効率の向上を図ることができる。また、フック24とフック嵌合孔25とを用いて、波板6と補助板23とを密着させ固定することができるので、溶接作業時において、補助板23を波板6の定位置に保持する労力を低減することができ、作業効率の改善を図ることができる。
The steam dryer according to the present embodiment has the same effect as the
なお、前記第2実施形態においては、波板6にフック24を形成し、補助板23にフック嵌合孔25を設けたが、これとは逆に、補助板23にフック24を形成し、波板6にフック嵌合孔25を設けることもできる。
In the second embodiment, the
また、フック24とフック嵌合孔25とを用いた波板6と補助板23との密着固定構造は、第1実施形態に係る蒸気乾燥器3にも応用することができる。
In addition, the close fixing structure of the
1 原子炉炉心
2 気水分離器
3 蒸気乾燥器
4 フードプレート
5 多孔板
6 波板
6a 屈曲部
7 液膜排出流路
8 ドレンとい
9 ドレンダクト
10 ダウンカマ
11 突出し高さ
12 蒸気乾燥器に対する運転可能領域
13 蒸気乾燥器に対する運転不可能領域
14 蒸気乾燥器のブレークスルー曲線
15 蒸気乾燥器ユニット
16 原子炉圧力容器
17 蒸気流路
18 突出し高さ0mmのブレークスルー曲線
19 突出し高さhmmのブレークスルー曲線
20 スリット
21,23 補助板
22 開口
24 フック
25 フック嵌合孔
25a 縦孔
25b 横孔
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記補助板の両端部を前記波板の表面に取り付けると共に、当該補助板を前記波板に取り付けない両端部以外の部分に、前記液膜排出流路に連通する開口を形成したことを特徴とする蒸気乾燥器。 A corrugated plate in which a plurality of bent portions are formed in the width direction, a wet steam channel formed by arranging a plurality of corrugated plates with a required gap in the thickness direction, and both surfaces of the corrugated plate A liquid film generated by adhering droplets in the wet steam flowing in the wet steam flow channel or droplets to the wall surface of the wet flow channel between the plurality of bent portions. In a steam dryer of a boiling water reactor equipped with an auxiliary plate that forms a liquid film discharge flow path for discharging,
Attaching both ends of the auxiliary plate to the surface of the corrugated plate, and forming an opening communicating with the liquid film discharge channel in a portion other than both ends not attaching the auxiliary plate to the corrugated plate Steam dryer.
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