JP3296380B2 - 湿分分離加熱器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントに係
り、特に湿り度の高い蒸気から湿分を除去し、さらにそ
の蒸気を加熱蒸気によって加熱する湿分分離加熱器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電プラントにおいては
高圧タービンで仕事を終えた蒸気には１２％程度の湿分
が含まれており、この湿分の除去と同時に、より高温の
過熱蒸気とするために湿分分離加熱器が使用される。

【０００３】 従来の湿分分離加熱器を図８ないし図１
０を参照して説明する。図８において、湿分分離加熱器
は横向き円筒形状のシェル１内に湿分分離器２とこの加
熱器３ａ、３ｂとを内蔵しており、このうち加熱器３
ａ、３ｂは高圧タービン抽気蒸気により加熱する第１段
加熱器３ａと原子炉から送られる主蒸気により加熱する
第２段加熱器３ｂから構成されている。

【０００４】第１段および第２段加熱器３ａ、３ｂはそ
れぞれ内部を仕切板５ａ、５ｂによって隔離された加熱
蒸気ヘッダ４ａ、４ｂと、これらの加熱蒸気ヘッダ４
ａ、４ｂ同士を連通するシェル１の長手方向に沿って設
けられるＵ字状伝熱管６ａ、６ｂとから構成される。

【０００５】一方、湿分分離器２は図９に示すように、
２個が対面して設けられる。この湿分分離器２と上記の
第１段および第２段加熱器３ａ、３ｂとにサイクル蒸気
を導く通路は、シェル下部のサイクル蒸気入口７から上
部のサイクル蒸気出口８にかけて仕切板９、１０ａ、１
０ｂを順次配置して形成される。

【０００６】また、このサイクル蒸気通路から隔離され
てドレン通路１１が形成される。このドレン通路１１は
それぞれ底板１２、天井板１３および２枚の側板１４に
よって形成される。

【０００７】一方、図１０に示すようにドレン通路１１
からのドレンを受けるドレンタンク１５がシェル１下部
に設けられる。このドレンタンク１５にはドレン出口１
６が接続されている。また、上記のシェル１内の構成と
共に、第１段および第２段加熱器３ａ、３ｂには器外と
の連絡のためにシェル１をそれぞれ貫く加熱蒸気管１７
ａ、１７ｂ、ベント管１８ａ、１８ｂ、ドレン管１９
ａ、１９ｂが設けられる（図８参照）。

【０００８】ちなみに、湿分分離加熱器は図８に示す中
央面Ａ−Ａに対称形状で、図示しない反対側のシェル１
内にも上記と同様な構成が備えられる。

【０００９】なお、図中符号２０はシェル中央仕切板、
符号２１はシェルエンド仕切板であって、蒸気通路を区
画する部材である。

【００１０】サイクル蒸気の流れに従い湿分分離加熱器
をさらに説明する。サイクル蒸気はサイクル蒸気入口７
からシェル１内に流入り、底板１２に衝突して２分され
てそれぞれ湿分分離器２に導入される。湿分分離器２を
通る間にサイクル蒸気は湿分を除去され、通路を通る間
に合流して初めに第１段加熱器３ａ、次に第２段加熱器
３ｂに導かれる。加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂから伝熱管
６ａ、６ｂにかけては加熱蒸気が流れており、サイクル
蒸気は第１段および第２段加熱器３ａ、３ｂを通る間に
加熱されて高温の過熱蒸気となる。この後、サイクル蒸
気はサイクル蒸気出口８に達し、そこから図示しない低
圧タービンへと導かれる。

【００１１】一方、湿分分離器２でサイクル蒸気から分
離された湿分はドレンとして一旦ドレン通路１１に集め
られ、そこから重力によってドレンタンク１５へと落下
して行く。

【００１２】ところで、上記した湿分分離加熱器では湿
分分離器２で除去される湿分をはじめとして多量のドレ
ンが発生する。このドレンは高温のために大きな熱エネ
ルギを有し、ドレンタンク１５に集まるドレンは勿論、
加熱蒸気ヘッダ４ａ、４ｂから排出される加熱に使用さ
れた後の蒸気のドレンもプラントの熱効率を向上させる
ことを意図して残らず回収される。

【００１３】図１１に第１段および第２段加熱器３ａ、
３ｂからのドレンを回収する加熱器ドレンタンク２２
ａ、２２ｂから給水系の高圧給水加熱器２３へ、またド
レンタンク１５から高圧ドレンタンク２４へドレンをそ
れぞれ導いて給水を加熱する系統を示している。通常、
加熱器ドレンタンク２２ａ、２２ｂおよびドレンタンク
１５内のドレン水位を一定に保つようにそれぞれ水位計
２５ａ、２５ｂ、１５ｃから出力される信号で調節弁２
６ａ、２６ｂ、２６ｃの開度が制御され、流量調節され
たドレンが高圧給水加熱器２３へ、また高圧ドレンタン
ク２４へと流れる。 なお、図中、符号２７はドレンポ
ンプを示しており、高圧ドレンタンク２４内のドレンを
図示しない復水系を流れる復水中に注入するために設け
られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】 上記したように、湿
分分離加熱器においては湿分分離器２内でサイクル蒸気
に含まれる湿分が除去され、これがドレンとなって器内
を流動するが、このドレンの流動にはドレン通路１１を
形成する底板１２の配置が係わっている。すなわち、横
方向に長いシェル１に沿って配置される湿分分離器２か
らは各領域からほぼ平均してドレンが生じており、これ
をドレン通路１１の各々端から中央のドレンタンク１５
に向かって底板１２に沿って流すにはドレンレベルがド
レン通路１１の両端で高くなるように底板１２に一定の
勾配を持たせる必要がある（図８参照）。しかし、これ
はドレンの流動を安定に保つ配慮としては望ましいもの
であるが、この勾配が大きくなると、その分シェル１は
直径寸法を拡大しなければならない。すなわち、底板１
２の下面にはサイクル蒸気入口７から入るサイクル蒸気
のために通路を確保する必要があり、このサイクル蒸気
のための通路と、上記の勾配をつけたドレン通路１１と
が同じ区域に集中することから、シェル１の直径寸法の
拡大なしには充分な勾配も持たせられない。

【００１５】一方、図１１に示した高圧ドレンタンク２
４を設けているプラントにおいては重力によるドレンタ
ンク１５から高圧ドレンタンク２４にかけてのドレンの
流動を安定させるのにある一定以上のレベル差が保たれ
ねばならないが、シェル１の直径寸法が大きくなると、
これに従うドレンタンク２４のレベルは下がり、レベル
差が縮小してしまう。このレベル差の縮小を回避しよう
とすると、タービン建家内の収容スペースを拡げるなど
派生する問題が大きくなる。

【００１６】そこで、本発明の目的はサイクル蒸気およ
びドレンの双方の流動を安定に保ちつつ、シェル直径寸
法の拡大を抑えることのできる湿分分離加熱器を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに本発明は、シェルと、前記シェルの下部に設けられ
たサイクル蒸気入口と、前記シェル内の前記サイクル蒸
気入口付近に配設され前記サイクル蒸気入口から流入す
る前記サイクル蒸気を通過させる一対の湿分分離器と、
前記シェル内に配設され前記湿分分離器を通過した前記
サイクル蒸気を加熱する加熱器と、前記シェルの上部に
設けられた前記加熱器で加熱された前記サイクル蒸気を
排出するサイクル蒸気出口と、前記湿分分離器で発生し
たドレンをドレンタンクに導くドレン通路と、から構成
された湿分分離加熱器において、前記ドレン通路が、前
記湿分分離器のドレン出口の端縁に接続され、上面で前
記湿分分離器で発生した前記ドレンを前記シェルの長手
方向に導き、かつ下面で前記サイクル蒸気入口から導か
れる前記サイクル蒸気を前記一対の湿分分離器の入口に
分配して導くＶ字状の分配板と、前記分配板の長手方向
の端部と前記シェルの下部の内壁との間に設けられ前記
ドレンの前記サイクル蒸気入口への流入を防止する仕切
板と、前記仕切板から前記ドレンタンクの開口部に至る
前記シェルの下部の内壁と前記湿分分離器の下端部とを
接続する側板と、から構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１８】 また、本発明は、望ましくは、ドレン通
路からシェル外のドレンタンクあるいはドレンタンクの
ドレン出口に至るドレンタンク経路から独立している少
なくとも１つのドレン排出系統を構成する

【００１９】

【作用】湿分分離加熱器は湿分分離器のドレン出口から
放出されるドレンを外部のドレンタンクに導くドレン通
路は湿分分離器の下部に配置する必要があり、また一
方、サイクル蒸気を湿分分離器の入口に導くにあたり、
サイクル蒸気入口がシェルの下部に形成されるので、サ
イクル蒸気の流動する通路も湿分分離器の下部に配置す
ることになる。単純に、シェル直径寸法の拡大を抑える
ことだけを優先させるとシェル内の下部領域に集中した
双方の通路が狭隘化してしまい、安定したドレンおよび
サイクル蒸気の流動が妨げられて好ましくない。

【００２０】本発明はシェル直径寸法の拡大をくい止め
ることを主眼とするも、こうした流動における悪影響を
伴わない配置を得ようとするもので、ドレン通路はシェ
ルの内壁との間に何も部材を介せず直接的に形成され
る。ここで、ドレンはドレン通路の最大部となるシェル
の内壁面を伝わりつつ、ドレンタンクに流れる。つま
り、従来のドレン通路に使用された底板は用いられず、
このための設置スペースが必要でなくなるので、シェル
直径寸法の拡大を抑えることができる。

【００２１】ただ、サイクル蒸気入口から湿分分離器の
入口にかけてはドレン通路からの隔離が必要で、サイク
ル蒸気のための区画領域についてドレン通路内に特別に
区画部材をもって構成する。この区画領域はサイクル蒸
気専用の通路であり、サイクル蒸気入口から湿分分離器
の入口にかけて他から邪魔されず、サイクル蒸気を導く
ことができる。

【００２２】また、この区画領域についてはシェル内壁
との間に直接的に形成されるドレン通路が構成できない
箇所があり、ドレン通路はここを除いて形成されること
になる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
なお、各図面において、従来技術によって説明された構
成と同一のものには同一の符号を付して説明を省略す
る。図１において、従来技術同様、シェル１内の下部に
湿分分離器２が配置され、また、上部に第１段および第
２段加熱器３ａ、３ｂが順次配置されている。この湿分
分離器２に沿って形成されるドレン通路１１は湿分分離
器２からの各領域から排出されるドレンを受けるために
湿分分離器２のドレン出口と連通させている。また、ド
レン通路１１はその長手方向中央付近でシェル１に直結
して設けられるドレンタンク１５と連通させると共に、
シェル中央仕切板２０の近傍でシェル１に設けたドレン
排出口３１ａ、シェルエンドプレート仕切板２１の近傍
でシェル１に設けたドレン排出口３１ｂとそれぞれ連通
させている。

【００２４】さらに、これらのドレン排出口３１ａ、３
１ｂからドレンタンク１５にかけてはドレン排出管３２
ａ、３２ｂがそれぞれ接続され、ドレンタンク経路から
独立したドレン排出系統が形成されている。

【００２５】上記のドレン通路１１を図２ないし図４を
参照して詳細に説明する。このドレン通路１１は図２に
示す蒸気入口７付近を除き、図３および図４に示すよう
な山形で同一の横断面形状を有し、１枚の天井板１３と
２枚の側板１４とから形成される。天井板１３はドレン
通路１１の最頂部を区画するように、２個の湿分分離器
２出口の間を連結して設けられる。

【００２６】また、２枚の側板１４は最頂部以外の各領
域を区画して湿分分離器２の下部とシェル１の内壁とに
わたして設けられる。ここで、それぞれ側板１４には一
定の傾斜角度をつけてドレンタンク１５の開口部がその
間に収まるように配置する（図３参照）。

【００２７】一方、サイクル蒸気入口７付近では蒸気通
路をドレン通路１１から完全に隔てる必要があり、３枚
の区画部材から構成されるサイクル蒸気分配室３３が構
成される。この蒸気分配室３３は図２および図４に示す
ように入口側でサイクル蒸気入口７と連通させ、一方出
口側では湿分分離器２入口と連通させている。蒸気分配
室３３の上部はドレン通路１１の底板を兼ねる断面Ｖ字
状に形成された１枚の分配板３４で区画され、残りの部
分はドレン通路１１の２枚の側板１４の端部と連結し、
分配板３４とシェル１の内壁とにわたして設けられる２
枚の仕切板３５で区画されている。ここで、分配板３４
はドレン通路１１の長手方向へ沿うドレンの流れに合わ
せて若干の傾斜を持たせるのが望ましい。

【００２８】 上記構成において、サイクル蒸気はサイ
クル蒸気入口７からシェル１内の蒸気分配室３３に入
り、Ｖ字状の分配板３４によって図２に示す位置で左右
両方向に分かれてそれぞれ湿分分離器２の入口に流れ
る。このとき、サイクル蒸気の流入する蒸気分配室３３
はドレン通路１１からは完全に隔てられており、サイク
ル蒸気中に湿分分離器２で分離されたドレンが混入する
ことはない。また、サイクル蒸気の流れを妨げる狭隘な
部分もなく、安定した流動を保つことができる。

【００２９】一方、湿分分離器２では流入したサイクル
蒸気から湿分が分離されてこれがドレンとしてドレン通
路１１の最低部となるシェル１の内壁に落下してくる。
このドレンはシェル１の内壁に沿って流れ、このうちの
一部はドレン通路１１の長手方向中央付近にあるドレン
タンク１５の開口部からドレンタンク１５へと流れる。
また、別の一部はシェル中央仕切板２０に近いドレン排
出口３１ａに、さらに別の一部はシェルエンドプレート
仕切板２１に近いドレン排出口３１ｂにそれぞれ流れ、
それぞれドレン排出管３２ａ、３２ｂを通ってドレンタ
ンク１５へと流れる。

【００３０】これとは別に、蒸気分配室３３の分配板３
４の上面に集まるドレンは分配板３４に沿って流れてシ
ェル１の内壁に落下し、内壁を流れるドレンと合流して
ドレンタンク１５の開口部あるいはドレン排出口３１
ａ、３１ｂへと流れる。このようにドレン通路１１内の
ドレンの流れは各領域において安定しており、流れを妨
げる狭隘な部分もなく、安定した流動を保つことが可能
である。

【００３１】かくして、上記構成からなる湿分分離加熱
器においてはドレン通路１１の区画部材として使用され
た底板は用いられず、このためスペースが必要でなくな
るので、シェル１の直径寸法の拡大を抑制することがで
きる。

【００３２】本発明の他の実施例を図５を参照して説明
する。

【００３３】本実施例のシェル１内のドレン通路１１お
よび蒸気分配室３３の構成については上記実施例のもの
と同一である。本実施例においてはシェルエンドプレー
ト仕切板２１に近いドレン排出口３１ｂからドレンタン
ク１５に結ばれるドレン出口管３６にかけてドレン排出
管３２ｂが接続される。本実施例はドレン排出管３２
ａ、３２ｂなどシェル１に結ばれる配管の交錯を避ける
うえでこうした配置が有利である場合に適用する。

【００３４】なお、シェル１内のドレンの流動様式は上
記実施例のものと同じである。

【００３５】さらに、他の実施例を説明する。図６にお
いて、本実施例ではドレンタンク１５がシェルエンドプ
レート仕切板２１の真下にあって、そこに向かってドレ
ンが集まるようになっている。各ドレン排出口３１ａ、
３１ｂ、３１ｃに対してそれぞれドレン排出管３２ａ、
３２ｂ、３２ｃが接続され、さらにこれらのドレン排出
管３２ａ、３２ｂ、３２ｃ出口をドレン集合管３７にそ
れぞれ結んでドレンタンク１５にかけての流路が形成さ
れる。なお、ドレンタンク１５の位置によってはシェル
エンドプレート仕切板２１の形状を図に示すように若干
変形するのが望ましい。

【００３６】本実施例も上記実施例（図５）と同様に、
配管の交錯を避けるための配慮を優先させるときに適用
されるものである。

【００３７】さらに、図７において、本実施例は上記実
施例（図６）のドレン集合管３７をドレンタンク１５の
ドレン出口１６に結ぶようにしたものであり、配管の交
錯を回避することを優先させるときに用いるものであ
る。

【００３８】また、上記２つの実施例におけるシェル１
内の各構成は図１ないし図４の実施例の構成と同じであ
り、ドレンの流動様式も同様である。

【００３９】

【発明の効果】 以上説明したように本発明はドレン通
路をサイクル蒸気入口からサイクル蒸気のための区画領
域を除いて湿分分離器とシェルの内壁との間に形成した
ので、ドレン通路は狭隘な部分がなく、ドレンの流動を
安定に保ちつつ、シェル直径寸法の拡大を抑制すること
ができる。

【００４０】したがって、本発明によれば、湿分分離加
熱器の収容スペースを縮小でき、タービン建家が大形化
するのを阻止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による湿分分離加熱器の一実施例を示す
縦断面図。

【図２】図１に示す湿分分離加熱器の横断面図。

【図３】図１に示す湿分分離加熱器の横断面図。

【図４】図１に示す湿分分離加熱器の要部を示す斜視
図。

【図５】本発明の他の実施例を示す縦断面図。

【図６】本発明の他の実施例を示す縦断面図。

【図７】本発明の他の実施例を示す縦断面図。

【図８】従来の湿分分離加熱器を示す縦断面図。

【図９】図８に示す湿分分離加熱器の横断面図。

【図１０】図８に示す湿分分離加熱器の横断面図。

【図１１】湿分分離加熱器に付設されるドレン回収系統
を示す系統図。

【符号の説明】

１………シェル ２………湿分分離器 １１………ドレン通路 １５………ドレンタンク ３１ａ、３１ｂ…ドレン排出口 ３２ａ、３２ｂ…ドレン排出管 ３３………蒸気分配室 ３４………分配板 ３５………仕切板 ３６………ドレン出口管

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−97706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140206（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252805（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−102103（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−66908（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F22G 3/00 F01K 7/22

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シェルと、前記シェルの下部に設けられ
   たサイクル蒸気入口と、 前記シェル内の前記サイクル蒸気入口付近に配設され前
   記サイクル蒸気入口から流入する前記サイクル蒸気を通
   過させる一対の湿分分離器と、前記シェル内に配設され
   前記湿分分離器を通過した前記サイクル蒸気を加熱する
   加熱器と、前記シェルの上部に設けられた前記加熱器で
   加熱された前記サイクル蒸気を排出するサイクル蒸気出
   口と、前記湿分分離器で発生したドレンをドレンタンク
   に導くドレン通路と、 から構成された湿分分離加熱器において、 前記ドレン通路が、前記湿分分離器のドレン出口の端縁
   に接続され、上面で前記湿分分離器で発生した前記ドレ
   ンを前記シェルの長手方向に導き、かつ下面で前記サイ
   クル蒸気入口から導かれる前記サイクル蒸気を前記一対
   の湿分分離器の入口に分配して導くＶ字状の分配板と、
   前記分配板の長手方向の端部と前記シェルの下部の内壁
   との間に設けられ前記ドレンの前記サイクル蒸気入口へ
   の流入を防止する仕切板と、前記仕切板から前記ドレン
   タンクの開口部に至る前記シェルの下部の内壁と前記湿
   分分離器の下端部とを接続する側板と、から構成されて
   いる ことを特徴とする湿分分離加熱器。
2. 【請求項２】 前記ドレン通路から前記シェル外の前記
   ドレンタンクあるいは前記ドレンタンクのドレン出口に
   至るドレンタンク経路から独立している少なくとも１つ
   のドレン排出系統を構成したことを特徴とする請求項１
   記載の湿分分離加熱器。
3. 【請求項３】 前記ドレン通路内の前記サイクル蒸気用
   区画領域を蒸気分配室として構成したことを特徴とする
   請求項１又は２記載の湿分分離加熱器。
4. 【請求項４】 前記ドレン通路の長手方向ほぼ中心に前
   記ドレンタンクを設けると共に、独立した前記ドレン排
   出系統をそれぞれ前記ドレン通路の端部近くに配置した
   ことを特徴とする請求項１又は３記載の湿分分離加熱
   器。
5. 【請求項５】 前記ドレン通路のシェルエンドプレート
   に近い側に前記ドレンタンクを設けると共に、独立した
   前記ドレン排出系統をシェル中央にかけて適宜の間隔を
   保って複数系統設けたことを特徴とする請求項１又は３
   記載の湿分分離加熱器。