JPH10170168A - 復水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部分管束内部に空所と連通する補償レーンを
設け、不活性ガスを富化した蒸気が、部分管束の前方半
部と後方半部との中心部から空気冷却器まで無摩擦の経
路をたどるようにする。 【解決手段】 水平方向に配向された部分管束２内で非
対称に復水が負荷され、かつ管集成体内の最低圧力が非
対称に局在化される結果、補償レーン１６の縦中心線２
１が、部分管束２の縦中心線２２の下方に延びるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービンと同
じ高さの設置面（以下同床と呼ぶ）に配置する復水器で
あって、蒸気が、個別の部分管束にまとめられた、冷却
水の貫流する管のところで凝縮するようにされ、この目
的のために、部分管束の長手方向の延びが、水平方向に
向けられており、そのような複数の部分管束が、垂直平
面内に上下に配置され、また１つの部分管束の、列状に
配置された管が空所を取囲み、この空所内に非凝縮性ガ
ス用の冷却器が配置され、かつまた部分管束の空所内に
集められる、非凝縮性ガスと水蒸気との混合気が、冷却
器によって吸出され、更に、空所が、部分管束内の補償
レーンと接続され、これらの補償レーンにより、不活性
ガスを富化した蒸気が、部分管束の前方半部と後方半部
との中心部から空気冷却器に確実に供給される形式のも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】この形式の復水器は、ヨーロッパ特許第
０３８４２００号明細書により公知である。復水器ケー
シング内には、復水器の管が、複数の部分管束の形式で
配置されている。蒸気は、排気接続管を介して復水器ケ
ーシング内へ流入し、流路を介して内部空間に分配され
る。これらの流路は、最適圧力勾配が得られるように、
流れの全体的な方向へ先細にされている。蒸気は、部分
管束の外側に位置する管へ確実に自由供給される。次い
で、蒸気は、管列深さが僅かなことによる僅かな抵抗を
受けて、部分管束を流過する。流入路内で蒸気速度を一
定に維持せねばならないという条件を満たすために、部
分管束は、復水器内に上下に配置され、部分管束間に適
当な流路が生じるようにされる。更に、前後して続く列
内の管は、それ自体で閉じられた壁を形成している。こ
の壁は、有利には、おおむね等厚である。

【０００３】各部分管束の両側に、空気冷却器の高さに
設けられた蒸気流過レーンの内部で意図的に圧力を降下
させることで、蒸気側の圧力降下が、部分管束にわたっ
てほぼ一定になされる。これによって、冷却器方向に均
等な圧力勾配が生じる。この措置によって、部分管束内
での良好な蒸気潅流が達せられる。最大速度で貫流後、
蒸気は、レーン内で速度ゼロまで減速され、復水溜めの
レベルの圧力を回復する。これにより、蒸気飽和温度が
上昇し、復水の過冷と復水内の酸素濃度が再生される。
選択した流れ案内によって、滞留が部分管束の下端部で
のみ生じることにより、レーン自体内に復水されないガ
スが溜まることが防止される。

【０００４】この公知復水器の利点は、部分管束が密に
配置されていないため、部分管束の周縁部のすべての管
に、著しい圧力損失なしに、良好に蒸気を負荷できる点
である。他方、空所の周囲を管状に取囲む部分管束を少
なくともほぼ等しい“壁厚”にすることが要求されるた
め、長手方向の延びでの部分管束の全高は、比較的高く
ならざるをえない。しかし、このコンセプトは、部分管
束を水平に配位することによって、発電設備の復水器に
十二分に適応させることができる。発電設備の場合、復
水器とタービンとが、設備の建物の基礎とほぼ等しい高
さに位置している。そのような場合、復水器は、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ター
ビンの横に配置することができる。別の利点は、基礎を
簡単かつ迅速に製造できる点と、就役準備時間が短い点
である。特に、従来の膨張手段を用いることなく、復水
器を直接にタービンの排気ケーシングに接続し、簡単な
滑りシューによって復水器を支持することが可能であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
根底をなす課題は、冒頭に述べた形式の復水器を次のよ
うに構成することにある。すなわち、部分管束内部に、
空所と連通する補償レーンを設け、これにより、不活性
ガスを富化した蒸気が、部分管束の前方半部と後方半部
との中心部から空気冷却器まで、無摩擦の経路をたどる
ようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
り、次のようにすることで解決された。すなわち、水平
方向に配向された部分管束内で非対称に復水を負荷し、
かつ管集成体内での最低圧力を非対称に局在化すること
により、補償レーンの縦中心線が、部分管束の縦中心線
の下方に延びるようにしたのである。

【０００７】

【発明の効果】本発明の利点は、残留蒸気と残余の不活
性ガスとが、実際に部分管束内部の補償レーン内を、摩
擦なしに空気冷却器へ流れることができ、部分管束内部
に不活性ガスの溜まりが生じないことが保証される点で
ある。

【０００８】

【発明の実施の形態】図面は、本発明の一実施例を発電
設備の復水器の例で示したものである。

【０００９】図示の熱交換器は、いわゆる“オン・フロ
ア”（on-floor）配置に適した、長方形の構造形式の表
面復水器である。

【００１０】復水器をタービンに接続する排気接続管１
０を介して、蒸気は、復水器の頸部１内へ流入する。頸
部１内で、出来るだけ均等な流れ域が形成されることに
よって、下流に配置された部分管束２の全長にわたっ
て、くまなく蒸気の潅流が可能になる。

【００１１】復水器外殻内の復水室には４つの別個の部
分管束２が含まれている。この目的は、とりわけ、発電
設備の稼動中にも、例えば、作動停止した部分管束の冷
却水側を点検する目的で、冷却水側を部分的に作動停止
できるようにするためである。冷却水の独立的な進入
は、水室（図２）を、図示されていない水平隔壁によっ
て複数区画に小区分することで可能になる。

【００１２】部分管束は、数個の管５から成り、これら
の管５は、両端が管支え板６内に固定されている。管支
え板６の外側には、それぞれ水室７が設けてある。部分
管束２から流出する復水は、復水溜め１２に捕集され、
そこから、図示されていない水／蒸気回路へ達する。

【００１３】図３から分かるように、部分管束２の内部
には空所１３が形成されており、この空所内には、非凝
縮性ガス（以下では不活性ガスと呼ぶ）を富化された蒸
気が集められる。この空所１３内には、また、空気冷却
器１４が収容されている。蒸気・不活性ガス混合気は、
この空気冷却器１４を流過し、そのさいに蒸気の大部分
が復水する。混合気の残部は、低温端部のところから吸
出される。この場合に留意せねばならないのは、部分管
束２内部に配置された空気冷却器が、蒸気・ガス混合気
を部分管束内で加速させる効果を有するようにすること
である。これによって、熱伝達を阻害し得る低速の流れ
が支配的な場合には、その状態が改善される。

【００１４】復水器の所定の外形−ここでは直方体形の
外殻−を前提として、４つの部分管束２の形状は、次の
目標に適合するように構成する： − 温度勾配を十二分に活用する、 − 高密度の管束パッケージにもかかわらず管束２内の
圧力降下を小さい値にする、 − 蒸気レーン及び管束２内に不活性ガスの滞留が生じ
ないようにする、 − 復水の過冷が生じないようにする、 − 復水のガス抜きが良好に行えるようにする。

【００１５】これらの目標のため、部分管束２は、周縁
部のすべての管に、著しい圧力損失なしに良好に蒸気が
流れ当たるように構成しておく。均等にくまなく蒸気が
流れ、特に管束内に滞留が生じないようにするために、
一方では、４つの部分管束２の間に、また他方では、外
側の管束２とこれら管束に隣接する復水器壁との間に、
流路を、次のように形成しておく：まず前提となるの
は、復水器頸部１の全流出横断面にわたって、かなり均
等な流れ域が支配するようにすることである。部分管束
２の始めと終わりとの間の流路の主な第１部分は、先細
に構成する。この第１部分内では、流れる蒸気が、立体
加速（raeumliche Beschleunigung）され、静圧が相応
に降下する。この現象は、管束２両側でほぼ均等に推移
する。管束の両側で流路を先細にしなけれればならない
場合、復水の結果、蒸気質量流が次第に減少することを
考慮に入れる必要がある。

【００１６】前設定された最大速度に達した後、蒸気
は、速度ゼロまで減速され、同時に圧力を回復する。こ
のことは、流路の第２部分を末広に構成することで達せ
られる。この場合にも、留意すべき点は、質量流が次第
に減少することによる流路の拡大が、目で認知可能にす
る必要はない点である。重要なことは、復水器底部８の
方へ流れる蒸気残部が、底部８で動圧を生じるようにす
ることである。これによって、蒸気が変向され、管束２
の下部にも供給される。この動圧に起因する温度上昇
は、管から管へ流下する復水に好都合に作用する。なぜ
なら、復水が飽和温度以下に冷却された場合には、再び
加熱されるからである。これによって、２つの利点が得
られる： すなわち、復水の過冷による熱力学的損失が
防止され、復水の酸素含量が最小に低減される点であ
る。

【００１７】管束２に蒸気を均等に負荷するのに役立つ
別の措置は、管束内の空気冷却器１４を次のようなレベ
ルに配置することである。すなわち、蒸気の貫流するレ
ーン内の圧力分布が、管束２の両側で相対最低値を通過
するようなレベルである。図示の実施例では、したがっ
て、空気冷却器１４は、部分管束２の後方半部内に位置
している。管束２は次のように構成しておく。すなわ
ち、管周縁の有効圧力を考慮に入れ、かつ異なる管列厚
に基いて、空所１３内へ吸込まれた蒸気が、空所１３内
で隣接するすべての管にわたって、半径方向に均等に作
用するようにしておく。この結果、均等な圧力勾配が得
られ、ひいては空気冷却器１４方向への、蒸気及び不活
性ガスの明らかな流れ方向が得られる。

【００１８】稼働時には、蒸気が管５のところで凝縮
し、復水が、復水捕集板１１へ滴下する。この滴下は、
管束２内で行われ、そのさい、復水は、圧力が上昇して
いる蒸気と接触する。

【００１９】復水器外殻、すなわちケーシングと、部分
管束２と、復水捕集板１１とからなる全構成ユニット
は、タービン軸線を中心として管縦方向にいくぶん傾斜
し、復水の迅速な流出を促進させるようにされている。

【００２０】特に図４から分かるように、部分管束２内
の空気冷却器１４は、非対称形状であり、空所１３内の
偏心位置に配置されている。つまり、管束２は、水平配
置の場合、著しく非対称的に負荷される。なぜなら、重
力と蒸気速度の慣性力とが、互いにほぼ直角方向だから
である。この非対称の構成は、もちろん主として管束２
内での復水の負荷に関係するものだが、そのことによっ
て管束２の幾何的輪郭に関し、管集成体内での最低圧力
が、同様に非対称に局在化される。

【００２１】最低圧力の位置によって、空気冷却器の位
置が決められる。なぜなら、空気冷却器のところが、不
活性ガスを溜める箇所だからである。上方から降り落ち
る復水により、管束下方半部での蒸気側圧力損失が増大
し、ひいては最低圧力を下方へ変位させる。空気冷却器
は、したがって、前記非対称性を考慮して、構成され、
配置されている。不活性ガスの吸込みは、選択した空気
冷却器構成の結果、管束の縦中心線２２の下方で行われ
る。

【００２２】空気冷却器１４の役割は、不活性ガスを復
水器から除去することである。この除去過程で、蒸気損
失は出来るだけ少なく抑えねばならない。この抑制は、
蒸気／不活性ガス混合気を吸込み通路１７方向へ加速す
ることによって達せられる。高速の結果、熱伝達が良好
に行われ、それにより残余の蒸気の復水が十分に行われ
る。混合気を加速する目的で、流過横断面は、図４から
分かるように、流れ方向で次第に小さくなるように寸法
付けされている。不活性ガスは、オリフィス１８から流
路１７内へ吸出される。空気冷却器のもっとも狭幅の箇
所に設けられたこれらのオリフィス１８は、復水スペー
スを吸込み通路１７から物理的に分離している。オリフ
ィスは、また管全長にわたって数箇所に分配され、圧力
損失を生じさせることによって、復水器のすべての区画
での吸込み作用を均等にする。

【００２３】吸込み通路１７の壁部の一部は、同時にカ
バー板１９として構成されている。このカバー板１９
は、空気冷却器の管上方へかぶせられ、上から流れ落ち
る蒸気及び復水の流れから管を保護している。これによ
り、また冷却を要する混合気の流入方向が、言い換える
と後方から前方へオリフィス１８へ向かう方向が前設定
される。

【００２４】不活性ガスを吸込み通路１７から、図示さ
れていない吸込み装置へ導くため、相応数の管５が、管
束２から除去されている。管５の寸法と配列とに応じ
て、１管列又は２管列が除去される。この除去による孔
を介し、管束２を貫通する複数の吸込み導管２０が上方
へ導出される。これらの吸込み導管２０は、管束２と平
行に復水器底部８まで案内され、そこで吸込み装置へ通
じる集合導管１５に開口する。

【００２５】管束２内部には、上流と下流とに、管５の
配置されていないレーン１６が設けられ、これらのレー
ン１６が空所１３に開口している。これらの補償レーン
１６は、不活性ガスを富化された蒸気が、管束の前方及
び後方の半部の中心部から、空気冷却器への無摩擦の経
路を流れるように、設けられている。管集成体内の最低
圧力が非対称に局在化される結果、この残留蒸気のレー
ンの縦中心線２１は、相応に管束２の縦中心線２２の下
方に位置している。

【図面の簡単な説明】

【図１】低圧タービンと復水器との略示前面図である。

【図２】低圧タービンと復水器との略示平面図である。

【図３】復水器の横断面図である。

【図４】２つの部分管束の横断面図である。

【符号の説明】

１ 復水器頸部、 ２ 部分管束、 ３ タービン、
４ 復水器外套、 ５管、 ６ 管支え板、 ７ 水
室、 ８ 復水器底部、 ９ 基礎、 １０排気接続
管、 １１ 復水捕集板、 １２ 復水捕集溜め、 １
３ 空所、 １４ 空気冷却器、 １５ 集合導管、
１６ 補償レーン、 １７ 吸込み通路、 １８ オリ
フィス、 １９ カバー板、 ２０ 吸込み導管、 ２
１ レーン縦中心線、 ２２ 部分管束縦中心線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービンと同じ高さの設置面に配置
   する復水器であって、蒸気が、別々の部分管束（２）に
   まとめられた、冷却水の貫流する管（５）のところで凝
   縮するようにされ、この目的のため、部分管束（２）の
   長手方向の延びが水平方向に向けられ、複数のそのよう
   な部分管束（２）が垂直平面内に上下に配置されてお
   り、 また、１つの部分管束の、列状に配置された管が空所
   （１３）を取囲み、この空所内に非凝縮性ガス用の冷却
   器（１４）が配置され、かつまた部分管束（２）の空所
   （１３）内に集められる、非凝縮性ガスと水蒸気との混
   合気が、冷却器（１４）によって吸出され、 更に、空所（１３）が、部分管束内の補償レーン（１
   ６）と接続され、これらの補償レーン（１６）により、
   不活性ガスを富化した蒸気が、部分管束の前方半部と後
   方半部との中心部から空気冷却器に確実に供給される形
   式のものにおいて、 水平方向に配向された部分管束（２）内で非対称に復水
   が負荷され、かつ管集成体内の最低圧力が非対称に局在
   化される結果、補償レーン（１６）の縦中心線（２１）
   が、部分管束（２）の縦中心線（２２）の下方に延びて
   いることを特徴とする、復水器。