JP7144265B2 - 湿分分離器、及び蒸気タービンプラント - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の一態様に係る湿分分離器は、水平方向に沿う軸線を中心として筒状をなし、内部に前記軸線の方向に延びる空間が形成された円筒管と、前記円筒管の下部に設けられ、蒸気が流入する蒸気入口部と、前記円筒管の前記軸線の方向の端部から前記軸線の方向に開口して前記蒸気を前記円筒管から排出する蒸気出口部と、前記蒸気入口部と前記蒸気出口部との間で前記円筒管内に配置され、前記蒸気を通過させることで、前記蒸気から湿分を分離する複数のベーンを有する湿分分離エレメントと、を備え、前記蒸気出口部は、前記円筒管における前記軸線の方向の少なくとも一方の端部に設けられており、前記湿分分離エレメントは、前記軸線を挟んで対向するように複数が配置されており、前記円筒管の内周面と前記湿分分離エレメントとの間には第一の流路が形成され、前記軸線を挟んで対向する前記湿分分離エレメント同士の間には第二の流路が形成され、前記蒸気入口部からの前記蒸気が前記第一の流路を経由して前記第二の流路に流入し、前記蒸気出口部に導かれる。
また、湿分分離エレメントを通過した蒸気が円筒管の軸端から排出されるようにしたことで、蒸気出口部が邪魔になることがなく、湿分分離エレメントのレイアウトが蒸気出口部の制約を受けにくくなる。よって湿分分離エレメントを円筒管内の軸線に近い位置に配置することができる。したがって、湿分分離エレメントを円筒管内の軸線から離れた位置に配置する場合に比べ、湿分分離エレメントの上下方向の寸法を大きくすることができる。よって湿分分離エレメントにおけるベーン面積を確保するために湿分分離器を大型化する必要がなく、タービン建屋内の蒸気タービンプラントの各構成のレイアウトの制約にも対応可能となる。またベーン面積の確保による湿分分離器の大型化回避によって設備コストを低減でき、メンテンナンス性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態について、図1~図5を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る蒸気タービンプラントPの系統図である。
本発明の実施形態に係る蒸気タービンプラントPは、例えば原子力発電設備に用いられ、図示しないタービン建屋内に、高中圧タービン1と、低圧タービン2と、高圧湿分分離器(湿分分離器)3と、低圧湿分分離加熱器4と、脱気器5とを備えている。図示しない蒸気発生器からの蒸気が高中圧タービン1へ導入され、高中圧タービン1における高圧タービン(第一のタービン)11からの蒸気は高圧湿分分離器3を介して高中圧タービン1における中圧タービン(第二のタービン)12に導入される。その後、中圧タービン12からの蒸気は低圧湿分分離加熱器4を介して低圧タービン2に導入される。低圧タービン2からの排気蒸気は図示しない復水器で復水され、脱気器5へ導入された後に蒸気発生器で蒸気が生成され高圧タービン11へ導入される。
以下、高圧湿分分離器3について詳しく説明する。
図2~図5に示すように、本実施形態に係る高圧湿分分離器3は、円筒管314と、複数の湿分分離エレメント315と、仕切板38と、区画板39と、スペーサ316と、シール部材317と、分流部材320とを備えている。
円筒管314は、水平方向に沿うとともに中心線Cに交差(直交)する軸線Oの方向(一方向D)に延びるとともに中空に形成されている。図2に示すように、上記の通り円筒管314には、第一の蒸気入口部31、第二の蒸気入口部32、第一の蒸気出口部33、及び第二の蒸気出口部34が形成されている。第一の蒸気入口部31及び第二の蒸気入口部32は、円筒管314の内部と連通するように設けられ、蒸気を導入することが可能となっている。第一の蒸気出口部33及び第二の蒸気出口部34からは蒸気を円筒管314の外部へ排出することが可能となっている。
湿分分離エレメント315は、円筒管314の内部で、軸線Oの方向に並んで複数設けられている。具体的には、第一の蒸気入口部31を基準に軸線Oの方向の両側と、第二の蒸気入口部32を基準に軸線Oの方向の両側とに並んでいる。湿分分離エレメント315は上下方向に複数段(本実施形態では二段だが三段以上であってもよい)に設けられている。上下方向に設けられた二段の湿分分離エレメント315は、軸線Oを挟んで上下に対向するように設けられ、また、湿分分離エレメント315は中心線Cの方向に間隔をあけて対をなして設けられ、中心線Cの方向に対向するように設けられる。複数の湿分分離エレメント315の各々は矩形板状をなし、その表面を中心線Cの方向に向けて、その長手方向が軸線Oの方向に沿って配置されている。
第一の湿分分離エレメント群310と第二の湿分分離エレメント群311とにおける第一の蒸気入口部31に面するそれぞれの端部には、仕切板38が設けられている。また、第三の湿分分離エレメント群312及び第四の湿分分離エレメント群313の第二の蒸気入口部32に面する端部には、仕切板38が設けられている。その一方で、第一の湿分分離エレメント群310における第一の蒸気出口部33、及び、第四の湿分分離エレメント群313における第二の蒸気出口部34に面する端部には仕切板38が設けられていない。同様に第二の湿分分離エレメント群311と第三の湿分分離エレメント群312とが対向する位置についても仕切板38が設けられていない。
図5に示すように、円筒管314の内部には軸線Oの方向に延びる区画板39が設けられている。上下に配置された複数の湿分分離エレメント315のうち、下側の湿分分離エレメント315Bは、区画板39の上にその下端が固定されている。区画板39は、円筒管314の内部で軸線Oの下方に配置され、ドレンが流通する断面半月状のドレン流路318を円筒管314の内周面との間に区画している。
図2及び図6に示すように、分流部材320は、第一の蒸気入口部31及び第二の蒸気入口部32と対向するように円筒管314の内部に設けられている。より具体的には、分流部材320は、円筒管314の内周面に沿う湾曲形状をなして中心線Cに向かって延びる案内面320aを有している。分流部材320は第一の蒸気入口部31及び第二の蒸気入口部32と上下方向に間隔をあけてこれら蒸気入口部31、32の上方に配置されて円筒管314の内周面に固定されている。
次に、本実施形態の高圧湿分分離器3の作用について説明する。
上記構成の蒸気タービンプラントPでは、脱気器5から送出された水は蒸気発生器において加熱蒸気となり、この加熱蒸気は高圧タービンの入口部に送られて仕事をした後、高圧タービンの出口部111から配管6aを介して高圧湿分分離器3に送られ、湿分が除去されたのちに中圧タービンの入口部121へ送られる。
例えば、高圧湿分分離器3の第一の蒸気出口部33は高圧湿分分離器3における軸線Oの両端部に必ずしも開口する必要はなく、片端部のみに開口するようにしてもよい。
また、上述した蒸気タービンプラントPは、原子力発電設備だけに限定して適用されるとは限らず、例えば火力発電設備に適用することもできる。
2…低圧タービン
3…高圧湿分分離器
4…低圧湿分分離加熱器
5…脱気器
6a、6b、6c、6d、6e…配管
7…主軸
11…高圧タービン(第一のタービン)
12…中圧タービン(第二のタービン)
21…低圧タービンの入口部
31…第一の蒸気入口部
32…第二の蒸気入口部
33…第一の蒸気出口部
34…第二の蒸気出口部
35…蒸気導入室
36…第一の流路
37…第二の流路
38…仕切板
39…区画板
41…低圧湿分分離器の入口部
111…高圧タービンの出口部
121…中圧タービンの入口部
122…中圧タービンの出口部
310…第一の湿分分離エレメント群
311…第二の湿分分離エレメント群
312…第三の湿分分離エレメント群
313…第四の湿分分離エレメント群
314…円筒管
315…湿分分離エレメント
315A…上側の湿分分離エレメント
315B…下側の湿分分離エレメント
316…スペーサ
317…シール部材
318…ドレン流路
319…固定部材
320…分流部材
321…仕切板
P…蒸気タービンプラント
Claims (6)
- 水平方向に沿う軸線を中心として筒状をなし、内部に前記軸線の方向に延びる空間が形成された円筒管と、
前記円筒管の下部に設けられ、蒸気が流入する蒸気入口部と、
前記円筒管の軸線の方向の端部から前記軸線の方向に開口して前記蒸気を前記円筒管から排出する蒸気出口部と、
前記蒸気入口部と前記蒸気出口部との間で前記円筒管内に配置され、前記蒸気を通過させることで、前記蒸気から湿分を分離する複数のベーンを有する湿分分離エレメントと、
を備え、
前記蒸気出口部は、前記円筒管における前記軸線の方向の少なくとも一方の端部に設けられており、
前記湿分分離エレメントは、前記軸線を挟んで対向するように複数が配置されており、
前記円筒管の内周面と前記湿分分離エレメントとの間には第一の流路が形成され、
前記軸線を挟んで対向する前記湿分分離エレメント同士の間には第二の流路が形成され、
前記蒸気入口部からの前記蒸気が前記第一の流路を経由して前記第二の流路に流入し、
前記蒸気出口部に導かれる湿分分離器。 - 前記蒸気入口部は、前記円筒管における前記軸線の方向の両端部の間に設けられており、
前記蒸気出口部は、前記円筒管における前記軸線の方向の両端部に設けられており、
前記湿分分離エレメントは、前記蒸気入口部を基準に前記空間内の前記軸線の方向の両側に設けられている請求項1に記載の湿分分離器。 - 前記蒸気入口部の上方に前記軸線に交差する断面が前記円筒管の内周面に沿った案内面を有し、前記蒸気を前記第一の流路に案内する分流部材をさらに備える請求項1又は2に記載の湿分分離器。
- 前記湿分分離エレメントが、前記円筒管の上下に複数段に配置されている請求項1又は2に記載の湿分分離器。
- 高圧タービンと、該高圧タービンよりも低圧側に接続された中圧タービンと、該中圧タービンよりも低圧側に接続された低圧タービンと、前記高圧タービンと前記中圧タービンとの間に設けられた請求項1から4のいずれか一項に記載の湿分分離器とを備え、
前記高圧タービンからの蒸気は、前記湿分分離器を介して前記中圧タービンに導入される蒸気タービンプラント。 - 第一のタービンと、
前記第一のタービンよりも低圧側に接続された第二のタービンと、
前記第一のタービンと前記第二のタービンの間に設けられる請求項1から4のいずれか一項に記載の湿分分離器と、
を備え、
前記第一のタービンから排出された蒸気が前記蒸気入口部を介して前記湿分分離器の内部に導入され、前記蒸気出口部から排出された蒸気が前記第二のタービンに導入される蒸気タービンプラント。
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