(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2014057901
(43)【国際公開日】20140417
【発行日】20160905
(54)【発明の名称】復水器
(51)【国際特許分類】
   F01K 9/00 20060101AFI20160808BHJP
   F01K 7/44 20060101ALI20160808BHJP
   F28B 1/02 20060101ALI20160808BHJP
   F28B 9/02 20060101ALI20160808BHJP
【FI】
   !F01K9/00 A
   !F01K7/44
   !F28B1/02
   !F28B9/02
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】17
【出願番号】2014540836
(21)【国際出願番号】JP2013077214
(22)【国際出願日】20131007
(31)【優先権主張番号】2012225592
(32)【優先日】20121011
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社
【住所又は居所】神奈川県横浜市西区みなとみらい三丁目3番1号
(74)【代理人】
【識別番号】100134544
【弁理士】
【氏名又は名称】森 隆一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(72)【発明者】
【氏名】永井 尚教
【住所又は居所】東京都港区港南二丁目16番5号 三菱重工業株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】福井 晃
【住所又は居所】東京都港区港南二丁目16番5号 三菱重工業株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】平岡 賢
【住所又は居所】東京都港区港南二丁目16番5号 三菱重工業株式会社内
(57)【要約】
冷却媒体が流通する伝熱細管群(31)と、伝熱細管群(31)が配置される本体胴(21)と、本体胴(21)と連通する中間胴(22)とを有し、蒸気タービン(11)から排出された蒸気を、中間胴(22)の上部から流入させて、伝熱細管群(31)に接触させることにより、復水を生成する復水器であって、中間胴(21)において、上流側ヒータ(41a,41b)と下流側ヒータ(42a,42b)とを、蒸気流れ方向に沿って平行に配置し、下流側ヒータ(42a,42b)とタービンバイパス管(44a,44b)とを、蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、上流側ヒータ(41a,41b)及び下流側ヒータ(42a,42b)とタービンバイパス管(44a,44b)との間における隙間(S)の長さを、タービンバイパス管(44a,44b)の半径以下の長さとする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、
前記胴部において、蒸気流れ方向に直交して配置される第一上流側ヒータ及び第二上流側ヒータと、
前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータよりも前記蒸気流れ方向の下流側に、且つ、前記第一及び第二上流側ヒータと平行に配置される第一下流側ヒータ及び第二下流側ヒータと、
前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータと平行で、且つ、前記蒸気流れ方向に直交する胴幅方向を基準に、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータの前記胴幅方向の外側に配置され、前記蒸気タービンをバイパスした蒸気を、前記胴部内に供給する第一タービンバイパス管及び第二タービンバイパス管と、
前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータと平行に配置され、前記蒸気タービンから排出された蒸気を抽気して、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータに供給する第一抽気管及び第二抽気管と、を備え、
前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管とを、前記蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管との間の隙間長さを、前記第一タービンバイパス管の半径以下の長さとし、
前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管とを、前記蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管との間の隙間長さを、前記第二タービンバイパス管の半径以下の長さとする
復水器。
【請求項2】
請求項1に記載の復水器であって、
前記第一及び第二抽気管は、前記第一及び第二タービンバイパス管の前記胴幅方向の外側に配置される復水器。
【請求項3】
請求項1に記載の復水器であって、
前記第一抽気管は、前記蒸気流れ方向おいて、前記第一上流側ヒータと前記第一下流側ヒータ及び前記第一タービンバイパス管との間に配置されると共に、前記胴幅方向において、前記第一上流側ヒータ及び前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管との間に配置され、
前記第二抽気管は、前記蒸気流れ方向おいて、前記第二上流側ヒータと前記第二下流側ヒータ及び前記第二タービンバイパス管との間に配置されると共に、前記胴幅方向において、前記第二上流側ヒータ及び前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管との間に配置される復水器。
【請求項4】
請求項1〜3に記載の復水器であって、
前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部をさらに備える復水器。
【請求項5】
請求項4に記載の復水器であって、
前記底部内に、前記第一カバー部から前記蒸気流れ方向に延びるように、且つ、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向に交差する方向から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に交差する方向に連通する複数の第二連通部が形成された第二カバー部をさらに備える復水器。
【請求項6】
冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、
前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部を備える
復水器。
【請求項7】
冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、
前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部と、
前記底部内に、前記第一カバー部から前記蒸気流れ方向に延びるように、且つ、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向に交差する方向から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に交差する方向に連通する複数の第二連通部が形成された第二カバー部と、を備える
復水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蒸気タービンから排出された蒸気を、熱交換により冷却して、凝縮させることにより、復水を生成するようにした復水器に関する。本願は、2012年10月11日に、日本に出願された特願2012−225592号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
一般に、蒸気タービン発電プラントにおいては、蒸気発生器で得られた蒸気を、蒸気タービンに供給することにより、前記蒸気タービンを駆動させて、発電を行うと共に、蒸気タービンで仕事を終えた蒸気を、復水器において凝縮させることにより、復水を生成した後、この復水を蒸気発生器側に還流させるようにしている。つまり、蒸気タービン発電プラントにおいては、蒸気タービンから排出された蒸気を復水器に流入させることにより、その蒸気が有する熱エネルギを回収して、プラント熱効率の向上を図るようにしている。
【0003】
また、復水器内には、複数の伝熱細管で構成され、その内部を冷却媒体が流通する伝熱細管群が設けられており、復水器内に流入した蒸気を、その伝熱細管群によって冷却して、凝縮させることにより、復水を生成するようにしている。このとき、復水器内に流入した蒸気の蒸気流れ方向上流側には、加熱器、配管、補強板等の内部構造部材が配置されている。このため、復水器内に流入した蒸気は、その内部構造部材間を通り抜けながら、伝熱細管群に向けて流れることになる。
【0004】
しかしながら、復水器内に配置された内部構造部材は、伝熱細管群に向けて流れる蒸気に対して、流体抵抗となるため、蒸気の流れを乱す要因となってしまう。この結果、復水器における凝縮効率を低下させる可能性がある。
また、配管を通過した微小な液滴を含むタービン排気流(蒸気の流れ)は、一定の分布をもって伝熱細管に向い、対流による熱交換を行う。しかし、蒸気の流れの分布と伝熱細管の配置によっては、液滴が高流速で伝熱細管に衝突する。この結果、ドロップレットエロージョンが生じて、伝熱細管が腐食する可能性がある。
また、熱交換効率を考える際、伝熱細管表面とバルク流体との温度差が重要となるが、流体側での温度分布は考慮されていない可能性がある。
【0005】
そこで、従来から、蒸気の流れを良好にして、凝縮効率の向上を図るようにした復水器が、種々提供されている。このような、従来の復水器は、例えば、特許文献1及び2に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2003−14381号公報
【特許文献2】特開平11−325751号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献1に記載の従来の復水器のおいては、蒸気の流れを良好にするため、加熱器の周囲に、整流板を設けるようにしている。しかしながら、復水器内に配置される内部構造部材は、上述したように、加熱器だけでなく、配管や補強板も存在する。特に、複雑な配管系統に対して、整流板を適切に設けることは、非常に困難となる。これにより、従来の復水器の構成を採用しても、整流板による整流効果を十分に得られず、凝集効率の向上を図ることができない可能性がある。
また、上記特許文献2に記載の復水器においては、通常運転中の圧力損失を増加させることなく大量のタービンバイパス蒸気を処理できるよう、配管(バイパス蒸気噴出管)の外側にバッフル板と、伝熱細管を保護する保護管を設けている。しかしながら、上記特許文献2の復水器では、タービン排気流の流れを制御するものの、熱交換効率の向上を図ることが出来ない可能性がある。
【0008】
本発明は、内部構造部材の設置位置を適切に設定することにより、流入した蒸気の流れを制御して、凝縮効率の向上を図ることができる復水器を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、内部構造部材の設置位置を適切に設定することにより、ドロップレットエロージョンを防止し、且つ熱交換効率を改善して、凝縮効率の向上を図ることができる復水器を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第一の態様によれば、復水器は、冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、前記胴部において、蒸気流れ方向に直交して配置される第一上流側ヒータ及び第二上流側ヒータと、前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータよりも前記蒸気流れ方向の下流側に、且つ、前記第一及び第二上流側ヒータと平行に配置される第一下流側ヒータ及び第二下流側ヒータと、前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータと平行で、且つ、前記蒸気流れ方向に直交する胴幅方向を基準に、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータの前記胴幅方向の外側に配置され、前記蒸気タービンをバイパスした蒸気を、前記胴部内に供給する第一タービンバイパス管及び第二タービンバイパス管と、前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータと平行に配置され、前記蒸気タービンから排出された蒸気を抽気して、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータに供給する第一抽気管及び第二抽気管と、を備える。
前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管は、前記蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管との間の隙間長さは、前記第一タービンバイパス管の半径以下の長さとする。前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管は、前記蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管との間の隙間長さは、前記第二タービンバイパス管の半径以下の長さとする。
前記復水器では、上流側ヒータ及び下流側ヒータとタービンバイパス管との設置位置を適切に設定することで、流入した蒸気の流れを制御することができる。
【0010】
本発明の第二の態様によれば、前記第一及び第二抽気管は、前記第一及び第二タービンバイパス管の前記胴幅方向の外側に配置される。
【0011】
本発明の第三の態様によれば、前記第一抽気管は、前記蒸気流れ方向おいて、前記第一上流側ヒータと前記第一下流側ヒータ及び前記第一タービンバイパス管との間に配置されると共に、前記胴幅方向において、前記第一上流側ヒータ及び前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管との間に配置される。前記第二抽気管は、前記蒸気流れ方向おいて、前記第二上流側ヒータと前記第二下流側ヒータ及び前記第二タービンバイパス管との間に配置されると共に、前記胴幅方向において、前記第二上流側ヒータ及び前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管との間に配置される。
前記復水器では、抽気管とタービンバイパス管との設置位置を適切に設定することで、流入した蒸気の流れを制御することができる。
【0012】
本発明の第四の態様によれば、前記復水器は、前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部をさらに備える。
前記復水器では、複数の第一連通部を有する第一カバー部によって伝熱管の上流側の面が覆われているため、液滴が伝熱管に直接的に衝突すること抑制することができる。これにより、ドロップレットエロージョンの発生を抑制することができる。また、第一連通部を蒸気が通過することで蒸気の流れを整流化することができる。
【0013】
本発明の第五の態様によれば、前記第四の態様に係わる前記復水器は、前記底部内に、前記第一カバー部から前記蒸気流れ方向に延びるように、且つ、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向に交差する方向から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に交差する方向に連通する複数の第二連通部が形成された第二カバー部をさらに備える。
前記復水器では、伝熱管が蒸気流れ方向に交差する方向から第二カバー部によって覆われているため、蒸気の流れを複数の第二連通部内に巻き込むようにして該蒸気を伝熱管に導くことができる。これによって、伝熱管の周囲に、適切な温度勾配が形成されるため、蒸気から伝熱管への伝熱効果を促進させることができる。
【0014】
本発明の第六の態様によれば、復水器は、冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部を備える。
前記復水器では、複数の第一連通部を有する第一カバー部によって伝熱管の上流側の面が覆われているため、液滴が伝熱管に直接的に衝突すること抑制することができる。これにより、ドロップレットエロージョンの発生を抑制することができる。また、第一連通部を蒸気が通過することで蒸気の流れを整流化することができる。
【0015】
本発明の第七の態様によれば、復水器は、冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部と、前記底部内に、前記第一カバー部から前記蒸気流れ方向に延びるように、且つ、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向に交差する方向から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に交差する方向に連通する複数の第二連通部が形成された第二カバー部と、を備える。
前記復水器では、複数の第一連通部を有する第一カバー部によって伝熱管の上流側の面が覆われているため、液滴が伝熱管に直接的に衝突すること抑制することができる。これにより、ドロップレットエロージョンの発生を抑制することができる。また、第一連通部を蒸気が通過することで蒸気の流れを整流化することができる。さらに、前記復水器では、伝熱管が蒸気流れ方向に交差する方向から第二カバー部によって覆われているため、蒸気の流れを複数の第二連通部内に巻き込むようにして該蒸気を伝熱管に導くことができる。これによって、伝熱管の周囲に、適切な温度勾配が形成されるため、蒸気から伝熱管への伝熱効果を促進させることができる。
【発明の効果】
【0016】
上述した復水器によれば、上流側ヒータ及び下流側ヒータとタービンバイパス管との設置位置を適切に設定することにより、流入した蒸気の流れを制御することができるので、凝縮効率の向上を図ることができる。
また、上述した復水器によれば、複数の第一連通部が形成された第一カバー部によって伝熱管の上流側の面が覆われているため、ドロップレットエロージョンの発生を抑制することができ、伝熱細管の破損を防止することができる。また、第一カバー部が伝熱管に対して蒸気流れ方向の上流側に配置されることによって、蒸気の流れを整流化することができるため、凝縮効率の向上を図ることができる。
また、上述した復水器によれば、伝熱管が蒸気流れ方向に交差する方向から第二カバー部によって覆われているため、蒸気の流れを複数の第二連通部に巻き込み、温度勾配をつけ伝熱効果を促進させることができる。この結果、凝縮効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第1実施形態に係る復水器の概略構成図である。
【図2】図1のII−II位置における蒸気の流速分布を示した図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る復水器の概略構成図である。
【図4】本発明の第3及び第4実施形態に係る復水器における、伝熱細管群周りの概略拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態に係る復水器について、図面を用いて詳細に説明する。
【0019】
図1に示すように、蒸気タービン発電プラント(図示省略)には、蒸気タービン11と、この蒸気タービン11の下部と連通する復水器12とが、設けられている。
【0020】
蒸気タービン11には、ボイラや原子炉等の蒸気発生器(図示省略)が接続されている。蒸気タービン11は、前記蒸気発生器により発生された高温・高圧の蒸気が供給可能となっている。蒸気が蒸気タービン11に供給されると、前記蒸気タービン11が回転して、発電機(図示省略)が駆動する。これと共に、蒸気タービン11において仕事を終えた蒸気は、復水器12に流入する。なお、図中に示した矢印は、蒸気の流れを表している。
【0021】
また、復水器12は、復水器12の下部に配置される本体胴21(底部)と、この本体胴21の上部と蒸気タービン11の下部との間に配置される中間胴22(胴部)とから構成されている。即ち、本体胴21の上端入口21aと、中間胴22の下端出口22aとは、連通している。
【0022】
本体胴21の底部領域には、複数の伝熱細管から構成される伝熱細管群31(伝熱管)が4つ設けられている。これら伝熱細管群31は、蒸気タービン11の軸心方向(回転軸方向)と直交する方向に沿って、並列して配置されている。伝熱細管群31を構成する伝熱細管内には、冷却水が循環されている。
【0023】
つまり、本体胴21に流入した蒸気が伝熱細管群31に接触すると、蒸気と冷却水との間で熱交換が行われ、前記蒸気が凝縮して、復水が生成される。なお、生成された復水は、一旦、本体胴21の底部に貯溜された後、蒸気発生器側に給水される。
【0024】
一方、中間胴22内には、第一上流側ヒータ41aと第二上流側ヒータ41bで構成された一対の上流側ヒータと、第一下流側ヒータ42aと第二下流側ヒータ42bで構成された一対の下流側ヒータが、蒸気タービン11の軸心方向と直交する方向に沿って配置されている。これら上流側ヒータ41a,41b及び下流側ヒータ42a,42bは、蒸気タービン11から抽気した蒸気を使用して、蒸気発生器側に供給する前の復水を予め加熱する、給水加熱器であって、本体胴21の底部から排出された復水と接触可能となっている。
【0025】
そして、上流側ヒータ41a,41b間における胴幅方向の間隔(軸間距離)と、下流側ヒータ42a,42b間における胴幅方向の間隔(軸間距離)とは、同じ長さとなっている。同様に、第一上流側ヒータ41aと第一下流側ヒータ42aとの間における蒸気流れ方向の間隔(軸間距離)と、第二上流側ヒータ41bと第二下流側ヒータ42bとの間における蒸気流れ方向の間隔(軸間距離)とは、同じ長さとなっている。即ち、上流側ヒータ41a,41b及び下流側ヒータ42a,42bは、中間胴22において、蒸気流れ方向に沿って並列して配置されている。
【0026】
また、上流側ヒータ41a,41b及び下流側ヒータ42a,42bを一群としたヒータ群に対して、中間胴22の胴幅方向の外側には、第一抽気管43aと第二抽気管43bで構成された一対の抽気管が、蒸気タービン11の軸心方向と直交する方向に沿って配置されている。これら抽気管43a,43bは、上流側ヒータ41a,41b及び下流側ヒータ42a,42bよりも小径となるように形成されており、蒸気タービン11から排出された蒸気を抽気して下流側ヒータ42a,42bにそれぞれ供給する。
【0027】
なお、上流側ヒータ41a,41bに蒸気を抽気する抽気管については、図示を省略している。
【0028】
第一抽気管43aは、中間胴22の内面と第一上流側ヒータ41a及び第一下流側ヒータ42aとの間において、第一上流側ヒータ41aの蒸気流れ方向の下流側で、且つ、第一下流側ヒータ42aの蒸気流れ方向の上流側に配置されている。一方、第二抽気管43bは、中間胴22の内面と第二上流側ヒータ41b及び第二下流側ヒータ42bとの間において、第二上流側ヒータ41bの蒸気流れ方向の下流側で、且つ、第二下流側ヒータ42bの蒸気流れ方向の上流側に配置されている。
【0029】
更に、第一下流側ヒータ42a及び第二下流側ヒータ42bの胴幅方向外側には、第一タービンバイパス管44aと第二タービンバイパス管44bで構成された一対のタービンバイパス管が、蒸気タービン11の軸心方向と直交する方向に沿って配置されている。これらタービンバイパス管44a,44bは、蒸気発生器と復水器12との間を接続しており、蒸気発生器により発生された蒸気を、蒸気タービン11をバイパスして、直接、中間胴22内に供給する。
【0030】
第一タービンバイパス管44aの軸心高さは、第一下流側ヒータ42aの軸心高さと蒸気流れ方向において同じ高さとなると共に、胴幅方向において第一下流側ヒータ42aと第一抽気管43aとの間に配置されている。一方、第二タービンバイパス管44bの軸心高さは、第二下流側ヒータ42bの軸心高さと蒸気流れ方向において同じ高さとなると共に、胴幅方向において第二下流側ヒータ42bと第二抽気管43bとの間に配置されている。
【0031】
なお、タービンバイパス管44a,44bは、上流側ヒータ41a,41b及び下流側ヒータ42a,42bよりも小径で、且つ、抽気管43a,43bよりも大径となるように形成されている。また、上流側ヒータ41a,41b、下流側ヒータ42a,42b、抽気管43a,43b、及び、タービンバイパス管44a,44bは、復水器12の内部に配置された内部構造部材を構成する部材である。
【0032】
(第1実施形態)
第1実施形態に係る復水器12においては、タービンバイパス管44a,44bの設置位置を、従来の設置位置(図1において2点鎖線で示した位置)と比べて、胴幅方向の内側に移動している。第一下流側ヒータ42aと第一タービンバイパス管44aとの間の隙間(軸間距離)S、及び、第二下流側ヒータ42bと第二タービンバイパス管44bとの間の隙間(軸間距離)Sを小さく(短く)することにより、流入した蒸気の流れを制御している。具体的には、上述した隙間Sの長さを、タービンバイパス管44a,44bの半径以下の長さとしている。
【0033】
従って、蒸気タービン11から排出された蒸気は、中間胴22の上部から流入して、上流側ヒータ41a,41b、下流側ヒータ42a,42b、抽気管43a,43b、及び、タービンバイパス管44a,44bの各隙間を通過した後、本体胴21に設けられる伝熱細管群31に向けて流れる。
【0034】
このとき、下流側ヒータ42a,42bとタービンバイパス管44a,44bとの間の隙間Sを小さくしているので、前記隙間Sを通過する蒸気の流量が減少する。その分、下流側ヒータ42a,42b間を通過する蒸気の流量、及び、中間胴22の内面に沿って流れる蒸気の流量が、増加する。
【0035】
これにより、蒸気の流量分布は、蒸気の流速分布とほぼ対応するため、伝熱細管群31に対し蒸気流れ方向の上流側となる本体胴21の上端入口21a(中間胴22の下端出口22a)における蒸気の流速分布は、図2に示した通りとなる。
【0036】
なお、図2の上段おいては、下流側ヒータ42a,42b及びタービンバイパス管44a,44bの設置位置を示している。図2の下段おいては、上段の設置位置に基づいた蒸気の流速分布を示している。更に、図2の上段及び下段においては、実線は、本実施形態の復水器12に対応し、2点鎖線は、従来の復水器に対応している。
【0037】
つまり、図2に示すように、復水器12においては、下流側ヒータ42a,42bとタービンバイパス管44a,44bとの間の隙間Sを、従来のそれらの隙間よりも小さくすることにより、蒸気の流速分布を、蒸気が伝熱細管群31に直接干渉する干渉領域H1と、蒸気が伝熱細管群31に直接干渉しない非干渉領域H2,H3とに、区画するようにしている。
【0038】
干渉領域H1においては、蒸気の流速を低減させることにより、その流速分布の一様化を図っている。これにより、伝熱細管群31の蒸気流れ方向上流側における蒸気の流速を、従来の流速と比べて、一様に形成することができるので、蒸気を伝熱細管群31に均一に接触させることができる。この結果、復水器12における凝縮効率を向上させることができる。また、伝熱細管群31には、低流速となる蒸気が接触するため、前記伝熱細管群31が蒸気や液滴の衝撃を受けて損傷することを抑制することができる。
【0039】
また、非干渉領域H2,H3においては、その蒸気の流速が、干渉領域H1の流速よりも高くなっている。これにより、蒸気が伝熱細管群31の周囲に即座に浸入するため、更に、復水器12における凝縮効率を向上させることができる。
【0040】
(第2実施形態)
図3に示すように、第2実施形態に係る復水器12においては、抽気管43a,43bの設置位置を、従来の設置位置(図3において2点鎖線で示した位置)と比べて、胴幅方向内側に移動して、上流側ヒータ41a,41bの蒸気流れ方向下流側に設定している。
【0041】
即ち、第一抽気管43aは、蒸気流れ方向において、第一上流側ヒータ41aと第一下流側ヒータ42a及び第一タービンバイパス管44aとの間に配置されると共に、胴幅方向において、第一上流側ヒータ41a及び第一下流側ヒータ42aと第一タービンバイパス管44aとの間に配置されている。
【0042】
一方、第二抽気管43bは、蒸気流れ方向において、第二上流側ヒータ41bと第二下流側ヒータ42b及び第二タービンバイパス管44bとの間に配置されると共に、胴幅方向において、第二上流側ヒータ41b及び第二下流側ヒータ42bと第二タービンバイパス管44bとの間に配置されている。
【0043】
よって、抽気管43a,43bを、上流側ヒータ41bの蒸気流れ方向下流側(ウェーク)領域に配置することにより、流入した蒸気の流速を低下させることができるので、その蒸気の圧力損失を低減することができる。
【0044】
また、抽気管43a,43bの設置位置を胴幅方向内側に移動させた分、本体胴21の内面に沿って流れる蒸気の流量が増加するため、より多量の蒸気を、伝熱細管群31の周囲に浸入させることができる。この結果、伝熱細管群31の周囲における蒸気の温度分布を一様に形成することができるので、伝熱管群31の熱交換効率を向上させることができる。
【0045】
(第3実施形態)
図4に示す通り、第3実施形態に係る復水器12においては、本体胴21の内部に第一カバー部32を備えている。第一カバー部32には、蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成されている。
【0046】
第一カバー部32は、蒸気流れ方向に交差する方向両側に向うに従って蒸気流れ方向に延びるように構成されている。第一カバー部32は、伝熱細管群31よりも上端入口21a側(蒸気流れ方向の上流側)に配置されている。第一カバー部32は、伝熱細管群31の上端入口21a側の面(上流側の面)に沿って熱細管群31を覆っている。
【0047】
第一カバー部32は、複数のダミー棒32a(棒状の鋼材)から形成されている。複数のダミー棒32a同士の間の間隔は、第一連通部とされている。
【0048】
なお、第一カバー部32を側面視した形状(図4に示している形状)は、円弧状であってもよいし、V字形状や、平面形状であってもよい。また、第一カバー部32は、複数のダミー棒32aの代わりに、パンチングメタルを採用してもよい。
【0049】
本実施形態では、第一カバー部32が伝熱細管群31の上端入口21a側の面を覆っているため、タービン排気流の中に含まれる液滴Dが高流速で本体胴21に流入した場合であっても、液滴Dが伝熱細管群31に衝突することを抑制することができる。この結果、ドロップレットエロージョンの発生を抑制し、伝熱細管の破損を防止することができる。
【0050】
また、第一カバー部32が伝熱細管群31に対して上端入口21a側に配置されているため、第一カバー部32の第一連通部によって、蒸気の流れを整流化することができる。これによって、蒸気と伝熱細管群31との熱交換を促進することができる。
【0051】
(第4実施形態)
図4に示す通り、第4実施形態に係る復水器12においては、本体胴21の内部に第二カバー部33を備えている。第二カバー部33には、前記蒸気流れ方向に交差する方向に連通する複数の第二連通部が形成されている。
【0052】
第二カバー部33は、第一カバー部32の蒸気流れ方向に交差する方向両側から、蒸気流れ方向に延びるように構成されている。
【0053】
第二カバー部33は、複数のダミー棒33a(棒状の鋼材)から形成されている。複数のダミー棒33a同士の間の間隔は、第二連通部とされている。第一カバー部32の複数のダミー棒32a同士の間隔(第一連通部)は、第二カバー部33の複数のダミー棒33a同士の間隔(第二連通部)よりも、密に配置されている。
【0054】
第二カバー部33を側面視した形状(図4に示している形状)は、平面形状であってもよいし、円弧形状であってもよい。また、第二カバー部は、複数のダミー棒33aの代わりに、パンチングメタルを採用してもよい。なお、第二カバー部33のダミー棒33aは、第一カバー部32のダミー棒32aと同一の形状や材質であってもよい。
【0055】
第二カバー部33は、図4に示す通り、2つの伝熱細管群31の胴幅方向両側に配置されてもよいが、1つの伝熱細管群31の胴幅方向両側に配置されてもよい。
【0056】
本実施形態では、伝熱細管群31の周辺を通過する伝熱細管表面に接しない蒸気(バルク流体)は、第二カバー部33の第二連通部で一部が剥離する。この剥離した流体は、伝熱細管群31の表面へと導かれる。このように、第二カバー部33が伝熱細管群31を蒸気流れ方向から覆う事で、蒸気の流れを伝熱細管群31の表面へ巻き込むことができる。この結果、伝熱細管群31の周囲に温度勾配を形成することができ、蒸気から伝熱細管群31への伝熱効果を促進することができる。
また、第二カバー部33の第二連通部を第一カバー部32の第一連通部よりも粗くすることで、剥離効果を高められるため、蒸気の流れを伝熱細管群31の表面へ巻き込むことができる。
【0057】
以上、本発明による復水器の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0058】
上記復水器は、流入した蒸気流量に応じて適切な凝縮量を得ることができるようにした復水器に適用可能である。
【符号の説明】
【0059】
11 蒸気タービン
12 復水器
21 本体胴(底部)
21a 上端入口
22 中間胴(胴部)
22a 下端出口
31 伝熱細管群(伝熱管)
32 第一カバー部
32a ダミー棒
33 第二カバー部
33a ダミー棒
41a 第一上流側ヒータ(上流側ヒータ)
41b 第二上流側ヒータ(上流側ヒータ)
42a 第一下流側ヒータ(下流側ヒータ)
42b 第二下流側ヒータ(下流側ヒータ)
43a 第一抽気管(抽気管)
43b 第二抽気管(抽気管)
44a 第一タービンバイパス管(タービンバイパス管)
44b 第二タービンバイパス管(タービンバイパス管)
S 隙間
D 液滴
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】

【手続補正書】
【提出日】20160405
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却媒体が流通する伝熱管と、前記伝熱管が配置される底部と、前記底部と連通する胴部と、を有し、蒸気タービンから排出された蒸気を、前記胴部の上部から前記底部へ流入させて、前記伝熱管に接触させることにより、前記蒸気を凝縮させて、復水を生成する復水器であって、
前記胴部において、蒸気流れ方向に直交して配置される第一上流側ヒータ及び第二上流側ヒータと、
前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータよりも前記蒸気流れ方向の下流側に、且つ、前記第一及び第二上流側ヒータと平行に配置される第一下流側ヒータ及び第二下流側ヒータと、
前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータと平行で、且つ、前記蒸気流れ方向に直交する胴幅方向を基準に、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータの前記胴幅方向の外側に配置され、前記蒸気タービンをバイパスした蒸気を、前記胴部内に供給する第一タービンバイパス管及び第二タービンバイパス管と、
前記胴部において、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータと平行に配置され、前記蒸気タービンから排出された蒸気を抽気して、前記第一及び第二上流側ヒータと前記第一及び第二下流側ヒータに供給する第一抽気管及び第二抽気管と、を備え、
前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管とを、前記蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管との間の隙間長さを、前記第一タービンバイパス管の半径以下の長さとし、
前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管とを、前記蒸気流れ方向において同じ位置に配置して、前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管との間の隙間長さを、前記第二タービンバイパス管の半径以下の長さとする
復水器。
【請求項2】
請求項1に記載の復水器であって、
前記第一及び第二抽気管は、前記第一及び第二タービンバイパス管の前記胴幅方向の外側に配置される復水器。
【請求項3】
請求項1に記載の復水器であって、
前記第一抽気管は、前記蒸気流れ方向おいて、前記第一上流側ヒータと前記第一下流側ヒータ及び前記第一タービンバイパス管との間に配置されると共に、前記胴幅方向において、前記第一上流側ヒータ及び前記第一下流側ヒータと前記第一タービンバイパス管との間に配置され、
前記第二抽気管は、前記蒸気流れ方向おいて、前記第二上流側ヒータと前記第二下流側ヒータ及び前記第二タービンバイパス管との間に配置されると共に、前記胴幅方向において、前記第二上流側ヒータ及び前記第二下流側ヒータと前記第二タービンバイパス管との間に配置される復水器。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の復水器であって、
前記底部内に、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向の上流側から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に連通する複数の第一連通部が形成された第一カバー部をさらに備える復水器。
【請求項5】
請求項4に記載の復水器であって、
前記底部内に、前記第一カバー部から前記蒸気流れ方向に延びるように、且つ、前記伝熱管を前記蒸気流れ方向に交差する方向から覆うように配置され、前記蒸気流れ方向に交差する方向に連通する複数の第二連通部が形成された第二カバー部をさらに備える復水器。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】