JP2010181048A - 湿分分離加熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】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する。
【解決手段】湿分分離加熱器１のパッド部材４０ａａ、４０ａｂは、管束側板３４ａの猫背変形を拘束するとともに、直管部１８ａの全長をＬ、加熱蒸気ヘッダ１６ａに最も近く配置されたパッド部材４０ａａから直管部１８ａの加熱蒸気ヘッダ１６ａ側の端部までの距離をＬ１、曲管部１９ａに最も近く配置されたパッド部材４０ａｂから直管部１８ａの曲管部側１９ａ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。
【選択図】 図３

Description

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。

湿分分離加熱器は、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。

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外との連絡のために、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外との連絡のために、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、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、特許文献１参照）。

特開２０００−３１０４０１号公報

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。

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。

本発明は、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する。

前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、前記加熱空間の底部に配置され、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から流入した前記被加熱蒸気が、まず前記湿分分離器に流入し、前記湿分分離器を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、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複数の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となるよう配置されたことを特徴とする。

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縦断面図。 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概略図。 従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器を示した概略図。 従来の湿分分離加熱器を示した縦断面図。

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。

［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外との連絡のために、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。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 湿分分離加熱器
２ 本体容器
３ 湿分分離器
４ 加熱器
４ａ 第一段加熱器
４ｂ 第二段加熱器
６ 第一仕切板
７ 第二仕切板
８ 鏡板
１０ ヘッダ空間
１１ 加熱空間
１３ 被加熱蒸気入口
１４ 被加熱蒸気出口
１６、１６ａ、１６ｂ 加熱蒸気ヘッダ
１７ａ、１７ｂ Ｕ字状伝熱管
１８ａ、１８ｂ 直管部
１９ａ、１９ｂ 曲管部
２１ 鏡板
２２ 空間
２４ａ、２４ｂ 加熱蒸気管
２５ａ、２５ｂ ベント管
２６ａ、２６ｂ ドレン管
２７ 底板
２８ 天井板
２９ ドレン流路
３１ 流路仕切板
３２ 流路仕切板
３２ａ、３２ｂ 流路仕切板
３３ａ、３３ｂ、３３Ａ 伝熱管支え板
３４、３４ａ、３４ｂ 管束側板
３６、３６ａ、３６ｂ インナーレール
３７、３７ａ、３７ｂ アウターレール
３９ａ、３９ｂ、３９Ａａ、３９Ａｂ パッド支持片
４０ａ、４０ｂ、４０ａａ、４０ｂａ、４０ａｂ、４０ｂｂ、
４０Ａａ、４０Ａｂ、４０Ａａａ、４０Ａｂａ、４０Ａａｂ、４０Ａｂｂ パッド部材
５０ 従来のＳｉｍｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器
６０ 従来のＤｕｐｌｅｘ型の湿分分離加熱器
６１ 本体容器
６２ 中央空間

Claims (7)

1. 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、
   前記加熱空間の底部に配置され、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から流入した前記被加熱蒸気が、まず前記湿分分離器に流入し、前記湿分分離器を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、
   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
   とな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。
4. 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。
5. 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。
6. 前記インナーレールと前記拘束部材との間には、隙間が有ることを特徴とする請求項２または４に記載の湿分分離加熱器。
7. 前記管束側板の上部と前記拘束部材との間には、隙間が有ることを特徴とする請求項３または５に記載の湿分分離加熱器。

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