JPH02242088A - 蒸気復水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、蒸気タービンと同一フロアに配置するための
蒸気復水器であって、蒸気は、冷却水の貫流する、別々
の分割管巣に統合された管の上で凝結せしめられ、その
際、列状ば配列された管巣の管が中空室を取り囲んでお
り、該中空室の内部、には、凝結不可能な気体のための
冷却器が配置されている形式のものに関する。

従来の技術 所謂床下配置のためのこの種の蒸気復水器はスイス国第
４２３８１９号明細書に公開されている。該明細書にあ
っては、復水器ケーシング内で復水管が複数の所謂分割
管巣内に配置されている。蒸気は、排気接続部を通って
復水器ケーシング内に流入し、室内では流れ通路によっ
て分流されている。この通路は、全体の流れ方向で狭く
なっており、この通路内では、蒸気の流れ速度が少くと
もほぼ一定に保たれるようになっている。分割管巣の外
方部に位置している管に対しては、蒸気の自由な流れが
保障されている。管巣を通り蒸気は次に、小さな管列深
さによって制約される小さな抵抗部を貫流する。流れ通
路内で一定に保持さるべき蒸気速度の条件を充すことが
できるようにするために、復水器内の分割管巣が互いに
並んで配置されており、それらの間には流れ通路が発生
し、該流れ通路内の断面は、分割管巣自体と同様に、同
一の大きさが実現できるようになっている。更に並列状
に配列された管は、それ自体内で閉鎖する壁を形成して
おり、該壁は有利には全く同一の壁厚を有している。

この公知の復水器の利点は、分割管巣の配置が粗いため
、分割管巣の周方向の総ての管に、大きな圧力損失を生
ずることなしに蒸気を良好に供給することができるとい
う点である。■方、管が装着された分割管巣は、少くと
もほぼ等しい“壁強度”を必要とするため、中空室の周
辺では、分割管巣の高さが相対的に大きくなるこのこと
から、大容量復水器のための分割管巣という考え方の優
れた適性が出現しており、この場合は、多数の分割管巣
が併列的に起立して配置されている。しかしこの公知の
解決法は、例えば建設高さの制約から、復水器とタービ
ンとがほぼ同一高さの機械基礎上にあるような場合は、
発電設備の蒸気復水器用としては余り適合していない。

このような場合には復水器はこれを、タービン軸と同軸
的に配置するか、又はタービンに沿って側方に配置する
のが希ましい。又、蒸気タービンによって駆動される吃
水の浅い船舶の場合にも、床下配置は不可能である。

発明が解決しようとする課題 従って本発明の課題は、實頭で述べた形式の復水器を改
良して、分割管巣の考え方の公知の利点を維持しながら
、更に製作コストの低減化が可能な優れた復水器を提供
することにある。

課題を解決するための手段 本発明では、 一分割管巣がその長手方向で水平に配向されており、 一複数の分割管巣が上下に垂直状に配置されており、 一冷却器が分割管巣の内方で非対称に形成されており、
その吸引横断面は、その重心が分割管巣の長手方向中心
線の下方に位置していることにより、上記課題を解決す
ることができた発明の効果 本発明の利点は、貫流する気体内で意図的に実現される
圧力低下の結果、空気冷却器の高さ上で夫々の分割管巣
の両側部に対し、蒸気側の圧力降下が管巣に互ってほぼ
一定に保たれるようになり、その結果、冷却器の方向で
均一な圧力勾配が発生するという点である。この対策に
伴い、管巣による良好な蒸気洗浄が達成される。蒸気は
最大速度で走り抜けた後、通路内で制動を受けて速度が
零になり、復水集水タンクのレベル上で圧力が回復され
る。このことが蒸気の飽和温度を高めることになる。つ
まり発生した復水の過冷却と、復水内の酸素濃度とを減
少せしめる結果になる。流れの案内装置を適切に選択す
ることにより、停滞は、下方の管巣端部でようやく発生
するようにすることができ、更に管巣通路自体内では、
凝結不可能な気体の集結を防止することができる。

この種の管巣の更新可能な特性と目的に適った空気冷却
器の配置とが基になって、優れた復水効率を期待するこ
とが可能であり、その効率は、′熱交換器協会基準”　
　（Ｈｅａｔ　ＥｘｃｈａｎｇｅｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅ
　５ｔａｎｄａｒｄｓ）で定められたモデルを少くとも
１０％以上凌駕している。

更に別の利点として、簡単かつ迅速な基礎の完成と、短
時間内の始動とを挙げることができる。特に、従来の膨
張機構を廃止し、復水器をタービンの排気ケーシングに
直接接続し、かつ簡単なスライドシューでこれを支持す
ることができるような可能性がある。

更に機能的なのは、管巣の中空室内の冷却器の管にはカ
バー薄板が設けられており、該薄板は更に閉鎖された吸
引通路として形成されており、該通路は絞り部を介して
冷却器ゾーンに連通されているような場合である。その
際冷却管は、多機能的な薄板により流下する復水から防
護される。

蒸気−空気混合体を復水器から外方に導き出すため、冷
却器によって吸引通路内に流入する蒸気−空気混合体が
通路から、夫々の管巣を突き抜けている少くとも１本の
吸引導管を介して吸引されるようにすることが推奨され
る。そのため両流れ間の分離面では、１列乃至２列の管
が、それ以外では隙間のない套壁内で欠落していて、盲
管によって代替されている。蒸気止め器として作用する
この盲管は、蒸気が空気冷却器に対し直接流入するのを
防いでいる。

同様の保護装置が、前述のＣＨ−ＰＳ第４２３８１９号
明細書に既に公開されている。しかしこの場合の装置は
、垂直な流れ邪魔板であって、単に滴下する復水のため
の、閉鎖された目板であるに過ぎない。

実施例 本発明を発電所復水器に使用した場合の実施例を図面に
示し、次にこれを詳しく説明する。

図示の熱交換器は、方形の組立形状をした表面復水器で
あって、所謂フロア配置用に適合している。一般的にこ
の種の復水器は、３００ＭＷｅより小さな有効出力領域
を有している。

蒸気は、復水器とタービンとを接続している排出接続部
ｌＯを介して復水器首部１に流入する。その内部では可
能な限り均買な流れ領域が形成されており、下流に配置
された管巣２が、その全長に互ってきれいに蒸気洗浄さ
れるようになっている。

復水器套壁４の内部の復水室には、４つに分割された管
巣２が包含されている。とりわけその目的とする処は、
装置の運転中でも冷却水側を部分的に切り離すことがで
き、例えば切り離された管巣の冷却水側の検査を行うこ
とができるという点にある。独立して冷却水の負荷を掛
けることができるのは、水室７（第２図）が、図示なし
の水平な仕切壁によってコンパートメントに分割されて
いるからである。

管巣は多数の管５から成り、導管５はその両端部が夫々
管側板６に固定されている。管側板の夫々の側部には、
夫々水室７が配置されている。管巣２から流出する復水
は、復水集水タンク１２で受は止められ、そこから図示
なしの水−蒸気循環路に到達する。

第３図によれば、各管巣２の内部には中空室１３が形成
されており、該室１３内には、凝結不可能な気体−以下
空気と呼ぶ−を豊富に含んだ蒸気が集められる。この中
空室１３内には空気冷却器１４が装着されている。蒸気
−空気混合体はこの空気冷却器を貫流し、その際大部分
の蒸気が凝結する。混合体の残留分は冷却端部で吸引さ
れる。

分割管巣式の復水器は、水平方向に配向されていること
を別にすれば既に公知のものである。その際注目すべき
ことは、管巣内部に在る空気冷却器が、復水管巣の内部
で蒸気−気体混合体を加速せしめる作用を有しているこ
とであるこのことにより諸関係が改善され、熱伝達に悪
影響を与える怖れのある小さな流れ速度が支配するよう
なことは全くなくなる。

復水器の所定の外形−本例では正方形状の復水器胴−か
ら出発して、４つの管巣２の形状は、次の目的を達成す
ることができるように形成されている。つまり 一温度勾配を良好に利用することができ一高密度の管配
列に拘わらず管巣内の圧力降下が小さく 一蒸気通路及び管巣内に停滞する空気集合部が全くなく 一復水の過冷却が全くなく 一復水の良好な脱ガスができる ことである。

このため管巣の形状は、蒸気が著しい圧力損失なしで周
辺部の総ての管と良好に接して流れることができるよう
に形成されている。

均一で整然とした蒸気流れを保障することができ、かつ
特に管巣内方で停滞を排除することができるようにする
ために、そこに存在する流れ通路は、４つの管巣の間、
並びにより外方の管巣とそれに隣接する復水器壁部との
間で、次のように形成されている。

先づ、復路水器首部ｌの全流出横断面に亙ってかなり均
一な流れ領域が支配していることが必要である。流れ通
路の主要な最初の部分は、管巣の開始部と終端部との間
で収斂状に形成されている。流入する蒸気は、！その内
部で空間的な加速を受け、対応して静的圧力が低下する
。

このことは、管巣の両側でほぼ均一に行われる。その際
通路が、管巣の両側で次第に狭小化しているのは、凝結
に伴って蒸気体の流れが、次第により小さくなっている
という事実を考慮してのことである。

蒸気は所定の最大速度に到達した後、速度が零になるま
で減速され、同時に圧力の回復が行われる。このことは
、流れ通路の第２の部分が拡散状に形成されることによ
って実現される。

ここで注目すべきことは、流体流れが次第に減少するた
め、通路拡幅部が光学的に認知され得ないに違いないこ
とである。重要なことは、復水器側板８にまで流れてく
る残りの蒸気が、そこで動圧を発生することである。こ
れによって蒸気は、向きを変えられて管巣の下方部分に
も供給されるようになる。動圧によって可能になる温度
上昇は、復水が飽和温度以下に冷却されている場合には
これを加熱するので、管から管に流下する復水に好影響
を与えることになる。

このことによって２つの利点が確保される。つまり復水
の過冷却による熱力学的な損失が存在しなくなり、かつ
復水中の酸素含有量を最小に減少せしめることができる
という利６点である。

管巣に蒸気を均等に負荷せしめるのに役立つ別の対策と
して、空気冷却器１４が管巣内の夫々のレベル上に配置
されており、管巣の両側部上では、貫流する気体内の圧
力が相対的な最小値で伝わっている。そのため図示の実
施例では、空気冷却器は分割間巣の後半部に位置してい
る。管巣の形状は、中空室１３内の蒸気吸引装置が一管
周辺部の有効圧を考慮し、かつ異なった管列の密度に基
づいて一中空室１３内で隣接する総ての管に互って半径
方向で均等に作用を及ぼすように形成されている。この
ため均等な圧力勾配が発生する。つまり蒸気と凝結不可
能な気体との流れ方向が、空気冷却器１４の方向に明瞭
に向かうようになる。中空室１３は流れの上流で管巣内
部の補償通路１６内に開口しており、該通路１６は、空
気を豊富に含有する蒸気が、管巣前半部の中心から空気
冷却器に到る摩擦のない通路を見付け゛ることができる
ようにこれを援けている。

蒸気は運転中、管５の上で凝結し、凝結した復水は復水
集水薄板１１に向って滴下する。この滴下は管巣の内部
で行われ、その際復水は、圧力の高くなった蒸気と接触
する。この薄板１１は、流下する復水がその下方に位置
する管巣に影響を与えることを防止するために設けられ
ている。管巣の最上１段と第２上段との間並びに最下段
と第２下段との間で、この薄板は、空気冷却器１４の面
から復水器側板８の領域にまで延びている。中央の管巣
の間では、薄板１１は管巣の上縁部まで延びている。復
水集水薄板を備えた省スペース的なバイパスの根拠は、
該薄板が同時に、蒸気供給通路内で蒸気流れの制動を惹
き起し、それによって圧力の回生が阻止できるというこ
とに基づいている。薄板は管巣を覆っているが、いづれ
の場合にも、圧力を平衡せしめるための自由空所が充分
に残されており、同時に復水通路の終端部で、つまり復
水器側板８の領域内で、蒸気の残留速度の停滞による圧
力の回生を不可能にしている。結果として生ずる蒸気ク
ツションは、夫々の復水の過冷却を減少せしめ、かつこ
の位置で細かく分散された復水の、残余の脱ガスを行う
ことになる。例えばケーシング、分割管巣及び復水集水
薄板から成る全構成ユニットの復水器胴は、管の長手方
向でタービン軸線を中心に軽く傾斜せしめられており、
復水の迅速な流出を可能ならしめている。

特に第４図及び第５図から判るように、空気冷却器は、
分割管巣の内方で非対称な形状を成し、かつ中空室１３
の内方で非中心に位置している。既に述べた床下配置の
復水器とは異なって、管巣２が水平に配置されている場
合、管巣２は極めて非対称に負荷せしめられる。それは
重力と蒸気速度の慣性力とが、はぼ直角方向に互いに向
いているからである。しかしこの非対称性は主として管
巣内の復水の負荷に関するものであり、しかもこれが、
幾何学的な管巣輪郭に関しても同様に、管巣部内に最小
圧力の非対称な局地化を発生せしめている。

最小圧力の位置が空気冷却器の位置を決定している。そ
れはこの位置が凝結不可能な気体を集める場所であるか
らである。上方から降下する復水は、管巣の下半部内で
蒸気側の圧力損失を増加せしめる。つまり最小圧力の位
置を下方に移動せしめる。従って空気冷却器は、上述の
非対称性を糾酌することができるように構成されかつ配
置されている。空気の吸引は、選択した冷却器の構成の
結果として、管巣の長手方向中心軸線２２の下方で行わ
れる。

空気冷却器１４の課題は、復水から凝結不可能な気体を
途去することにある。この工程にあっては、蒸気損失は
これを可能な限り小さく保つ必要がある。このことは、
蒸気−空気混合体が吸引通路１７の方向で加速されるこ
とによって達成される。速度が高くなると熱伝達が良好
になり、これが残留蒸気を徹底的に復水せしめる結果に
なる。混合体を加速せしめるため、第５図で明らかなよ
うに、横断面は流れ方向で次第により小さくなっている
。空気は絞り部１８を介して通路１７内に吸引される。

この絞り部は、冷却器カバーの最終位置に装着されてお
り、復水室と吸引通路との物理的な分離装置である。絞
り部は、管の全長に亙って複数に分割されており、圧力
損失を発生せしめることにより、吸引作用が復水器の総
てのコンパートメントで均一に行われるようになってい
る。

吸引通路１７の壁の部分は、同時に漏斗状のカバー薄板
１９として設計されている。この薄板は、冷却器の管に
亙って折り曲げられており、前記の管を、上方から下方
に流れる蒸気−復水の流れから保護している。又前記薄
板は、冷却さるべき混合体の入口方向にも設けられてい
る。つまり絞り部に対し、後方から前方に向っても設け
られている。

吸引通路１７の排水は、通路の長手方向で複数の個所に
配置された孔２３を通り、夫々の通路の最深点において
行われている。

空気を吸引通路１７から図示なしの吸引装置に導くため
に、それに対応した数の管５が管巣２から取り除かれる
。その廃管５の大きさと梯状配列とに応じ、１列又は２
列のいづれかの管列が省略される。管巣を上方に向って
貫通する複数の吸引導管２０は、この省略部を通って外
方に導かれる。この吸引導管は、復水器側板８まで管巣
に対して平行に導かれており、そこで吸引装置に案内さ
れている集合導管１５内に開口している。

管の省略によって発生した自由空間には、蒸気止め装置
が装備される。該装置の第１の目的は、バイパス蒸気を
阻止することにある。本例の場合核装置は盲管であり、
垂直な蒸気交換又は復水交換を妨げることのない盲管で
ある。該盲管は、蒸気通路−冷却器の方向で流れの障害
体を形成しており、該障害体は当初の管配列と同一の圧
力損失を有していなければならない。

更にこの盲管が図示なしの管支持プレート間で、支持ア
ンカとして使用されるようにすることも可能である。

本発明は勿論、ここに図示しかつ説明した実施例に限定
されるものではない。例えば蒸気止め装置として、盲管
の代りに、長手方向に極めて良好に配向されかつ梯状配
列された邪魔板状の薄板を使用することも可能である。

又凝結不可能なガスが一管巣を貫く横方向でなく一管の
長手方向で復水器から外方に案内される場合には、蒸気
止め装置を完全に放棄することも可能であろう。このよ
うな場合には、吸引通路乃至はこれに接続する吸引導管
が、両側の管側板６の１方と、対応する氷室とを突き抜
ける必要があろう。全復水器がタービン軸線に対して軽
く傾いているという前述の解決法の変化態様として、復
水ｉ排水するために、復水集水薄板と吸引通路とだけを
軽く傾けるという可能性もあろう。最後に復水器は、勿
論、２つに分割されていても、またタービンの両側に配
置されていても差支えない。同様に復水器が、タービン
軸線の延長部に配置されていても構わない。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の復水器を発電所に使用した場合の実施
例を示すもので、第１図及び第２図は復水器と共に示し
た低圧タービンの側面図と平面図、第３図は復水器の横
断面図、第４図は分割管巣の横断面図、第５図は冷却器
の横断面図である。 ｌ・・・復水器首部、２・・・分割管巣、３・・・ター
ビン、４・・・復水器Ｗｋ壁、５・・・管、６・・・管
側板、７・・・水室、８・・・復水器側板、９・・・基
礎、ＩＯ・・・排気接続部、１１・・・復水集水薄板、
１２・・・復水集水タンク、１３・・・中空室、１４・
・・空気冷却器、１５・・・集合導管、１６・・・補償
通路、１７・・・吸引通路、１８・・・絞り部、１９・
・・カバー薄板、２０・・・吸引導管、２２・・・長手
方向中心線、２３・・・排水孔、２４・・・タービン軸
線 ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンと同一フロアに配置するための蒸気復
   水器であって、蒸気は、冷却水の貫流する、別々の分割
   管巣（２）に統合された管（５）の上で凝結せしめられ
   、その際、列状に配列された管巣の管が中空室（１３）
   を取り囲んでおり、該中空室の内部には、凝結不可能な
   気体のための冷却器（１４）が配置されている形式のも
   のにおいて、 −分割管巣（２）がその長手方向で水平に配向されてお
   り、 −複数の分割管巣が上下に垂直状に配置されており、 −冷却器（１４）が分割管巣の内方で非対称に形成され
   ており、その吸引横断面は、そ の重心が分割管巣の長手方向中心線（２２ ）の下方に位置している ことを特徴とする蒸気復水器。 ２、管巣（２）の中空室（１３）内の冷却器（１４）の
   管には、カバー薄板（１９）が設けられており、該カバ
   ー薄板は、閉鎖された吸引通路（１７）として形成され
   ており、その際吸引通路（１７）が、絞り部（１８）を
   介して最低温の冷却帯と連通していることを特徴とする
   、請求項１記載の蒸気復水器。 ３、冷却器によって吸引通路内に流入している蒸気−空
   気混合体は、通路から、管巣を突き抜けている少くとも
   １本の吸引導管（２０）を介して排出されており、その
   ため分割管巣の内方では、１列乃至は２列の管が、それ
   以外では隙間のない套壁内で欠落していて、盲管（２１
   ）によって代替されていることを特徴とする、請求項２
   記載の蒸気復水器。 ４、夫々２つの分割管巣（２）の間には、水平に配向さ
   れた復水集水薄板（１１）が配置されており、該集水薄
   板（１１）は、少くとも冷却器（１４）の平面から復水
   器側板（８）の領域内まで延びていることを特徴とする
   、請求項１記載の蒸気復水器。 ５、復水器胴、分割管巣及び復水集水薄板から成る組立
   ユニットが、タービン軸線に対し管の長手方向で軽く傾
   斜していることを特徴とする、請求項１記載の蒸気復水
   器。