JPS61138009A - 湿分分離再熱器 - 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】 ［発明の技術分野１ 本発明は湿分分離再熱器に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に、沸騰水型あるいは加圧水型原子炉のように、軽
水を用いる原子力発電プラントでは、蒸気タービンに送
給される蒸気は化石燃料を用いる火力発電・プラントの
蒸気と比較して湿分がはるかに多い、いわゆる湿り蒸気
である。この湿り蒸気中の湿分は蒸気タービンの羽根を
浸食するばかりでなく、蒸気タービンの効率低下を招く
ため、サイクル中から除去する必要がある。

そこで原子力発電プラントでは、高圧タービンと低圧タ
ービンとの間に、例えばシェブロン型のドレンボット付
波板形状の湿分分離装置を設け、高圧タービン排蒸気中
に含まれている１０％程度の湿分を１％あるいはそれ以
下まで減少することが行われている。

さらに、この湿分の低下した蒸気を原子炉または蒸気発
生器で発生した蒸気等を加熱源とした再熱装置で加熱し
、加熱蒸気を低圧タービンに供給する再熱サイクルを採
用すると、低圧タービンの効率向上に寄与するばかりで
なく、湿り蒸気による低圧タービンの浸食を緩和するこ
とができる。

一般に、この湿分分離装置と再熱装置とは１つのハウジ
ング内に収容されており、湿分分離再熱器といわれてい
る。

従来、この種の再熱装置として用いられるものは、１段
再熱形式と２段再熱形式とに大別することができる。

１段再熱形式は原子炉あるいは蒸気発生器で発生する蒸
気で再熱を行なう形式である。これに対し２段再熱形式
は高圧タービンからの抽気蒸気で第１段の再熱を行ない
、さらに原子炉または蒸気発生器で発生する蒸気で第２
段の再熱を行なう形式である。これらの再熱装置はいず
れも加熱源の再熱蒸気を伝熱管内に流し、被再熱側のサ
イクル蒸気を伝熱管外に流す形式の直交流型多管式熱交
換器である。

第９図は従来の一般的な再熱型原子力発電プラントのタ
ービンおよび湿分分離再熱器回りの主蒸気管系統を示す
もので、図示しない原子炉あるいは蒸気発生器で発生し
たサイクル蒸気は主蒸気管１により高圧タービン２に導
かれ、高圧タービン２内で仕事をした後、クロスアラウ
ンド入口管３により湿分分離再熱器６の本体１ｉ１４内
に導かれる。

サイクル蒸気は本体胴４内で湿分を除去され、ざらに図
示しない加熱蒸気系統と熱交換して加熱され、加熱蒸気
となりクロスアラウンド出口管５を通り低圧タービン６
へと流入する。

このような系統では、サイクル中を流れる蒸気は湿分分
離再熱器７で加熱されるため、クロスアラウンド出口管
５の温度はクロスアラウンド入口管３の温度より高くな
り、その温度差は最大１２０℃にも達する。また、湿分
分離再熱器７は低圧タービン６の近くに配置されること
が多く、クロスアラウンド入口管３の方がクロスアラウ
ンド出口ＩＦ５の管長よりも長く、さらに管鋼性はクロ
スアラウンド出口管５の方が大とされている。

これらの条件をふまえて運転中のプラントの熱変形挙動
を考察すると以下のことが明らかとなる。

第１０図は熱変形挙動を示すもので、破線は変形前の状
態を、実線は変形後の状態を示している。

図から明らかなように湿分分離再熱器７を固定せず、ク
ロスアラウンド入口管３、クロスアラウンド出口管５お
よび機器の自由な熱膨張を拘束しない場合には、湿分分
離再熱器′７は水平面内において大きな変位を生ずる。

これはり、ロスアラウンド入口管３の熱膨張により水平
面内のＸおよびＹ方向あ変位が生じ、さらにこれより温
度が高く、かつ剛性の高いクロスアラウンド出口管５が
Ｘ１Ｙ２方向に伸びた結果が重なったもので、最大変位
は非常に大きなものとなっている。この大きな変位量は
）１分分離再熱器７の支持方式の制約となり、万一変形
を拘束するとりｄスアラウンド入口管３およびクロスア
ラウンド出ｉ管５の応力が過大となり、この結果、湿分
分離再熱器７とタービンとの配管取付部に過大な力がか
か□ることが知られている。

第１１図は湿分分離再熱器７のクロスアラウンド入口管
３およびクロスアラウンド出口管５まで含めた熱変形解
析結果の一例を示している。図においてクロスアラウン
ド入口管３は湿分分離再熱器７の本体胴４の下側に接続
されており、一方クロスアラウンド出口管５は上側に接
続されている。

また、図において実線は据付は時の位置を示しており、
破線は熱変形後の位置を示している。

一方、従来の国内の沸騰水型発電プラントでは、非再熱
サイクルが採用されていたため大型の１分分離再熱器７
は必要とされず、比較的小型の湿分分離器を使用し、こ
れを梁から吊す方法がとられていた。

この方法は湿分分離再熱器７の場合にも適用可能である
が、一般的に湿分分離再熱器７は、その大きさのため支
持点の制約が大きく、吊り下げるための梁の位置は建屋
の設計に大きな制約を与える。また、吊り下げる方式は
、湿分分離再熱器７の上方に建屋構造物を必要とするこ
とから、建築コストおよび耐震性の観点から不利な面が
多く、これらの点から湿分分離再熱器７の支持方式とし
て床置き方式が検討されている。

第１２図は従来の一般的な熱交換器、例えば給水加熱器
９の床置き方式の支持方法を示すもので、図において符
号１０は側方に水室１１を有する本体胴を示している。

この本体胴１０の両側は支持脚１１ａ、ｌｌｂにより支
持されており、図の右側の支持脚１１ａと左側の支持脚
１１ｂは異なる構成とされている。

すなわち、図の右側の支持脚１１ａは、第１３図および
第１４図に示すように底板１２に基礎ボルト１３径より
若干大きめの孔１４が穿設され、この孔１４に基礎ボル
ト１３を挿入しナツト１５により確実に固定されている
。

一方、左側の支持脚１１ｂは、第１５図および第１６図
に示すように、基礎ボルト１３を挿入する孔１６が長孔
に形成されており、本体胴１０が熱膨張により移動した
ときにこれに追随可能とされている。

さて湿分分離再熱器の床置き方式は、加圧水型原子力発
電プラントではすでに実施されている。

しかしながら、このような加圧水型原子力発電プラント
では、クロスアラウンド入口管３およびクロスアラウン
ド出口管５に伸縮継手、すなわちエキスパンションを用
いることが可能なためクロスアラウンド入口管３および
クロスアラウンド出口管５の熱膨張はエキスパンション
で吸収することができ、その支持方法はそれほど問題に
はならない。

すなわち、一般に加圧水型の湿分分離再熱器の支持は単
に機器単体の熱膨張を逃がせばよく、第１０図あるいは
第１１図に示したようなｍ雑な動きに対応する必要はな
い。従って、加圧水型の場合には湿分分離再熱器の支持
は従来通りの単なる摺動面をもった支持脚１１ｂを用い
れば十分である。

一方、沸騰水型原子力発電プラントの場合は、放射能を
帯びたサイクル蒸気の漏洩を防ぐ観点からクロスアラウ
ンド入口管３およびクロスアラウンド出口管５にエキス
パンションを用いることは信頼性向上の而から好ましく
ない。

このため、沸騰水型発電プラントの湿分分離再熱器では
、加圧水型発電プラントの湿分分離再熱器あるいは従来
の熱交換器のような単なる摺動面をもった支持脚１１ｂ
を用いることができず、機器を固定せずに変位量を許容
できるような支持方法をとる必要がある。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
クロスアラウンド入口管およびクロスアラウンド出口管
の熱膨張による変位を吸収し、クロスアラウンド入口管
、クロスアラウンド出口管および本体胴に発生する熱応
力を有効に解消することのできる湿分分離再熱器を提供
しようとするものである。

［発明の概要１ すなわら本発明は、高圧タービンに接続されるクロスア
ラウンド入口管および低圧タービンに接続されるクロス
アラウンド出口管を本体胴に直接接続され、前記本体胴
を複数の支持脚で床置に支持されてなる湿分分離再熱器
において、前記支持脚を転がり機構を介して床置に載置
したことを特徴とする湿分分離再熱器である。

［発明の実施例１ 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明す
る。

第１図は本発明の湿分分離再熱器の一実施例を示すもの
で、図において符号４は高圧タービン２に接続されるク
ロスアラウンド入口管３および低圧タービン６に接続さ
れるクロスアラウンド出口管５を直接接続される本体胴
を示している。この本体胴４の両端下部には支持脚１７
が配置されている。支持脚１７は転がり機構１８を介し
て床置１９上に載置されている。転がり薇構１８は回転
自在とされる回転式脚幅２０により構成されている。回
転式脚幅２０は支持脚１７底板２１への取付は部におい
て回転自在とされ、また車輪２２も回転自在とされてい
る。なお、回転式脚幅２ｏの個数は湿分分離再熱器の重
量により決定されるが、１枚の底板２１について最低２
個配置することが望ましい。

このように構成された湿分分離再熱器では、回転式脚幅
２０が水平面上をあらゆる方向に、かつ垂直軸の回りに
回転自在とされているため、クロスアラウンド入口管３
およびクロスアラウンド出口管５の熱膨張による熱変位
を十分吸収することができる。これによりクロスアラウ
ンド入口管３、クロスアラウンド出口管５および本体胴
４に多大な応力を発生ずることなく、湿分分離再熱器を
保持し、プラントの健全性を確保することができる。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施例
では支持脚１７の側面に支持部材２３を介して回転式脚
軸２０が配置されている。このような湿分分離再熱器に
おいても第１図に示した湿分分離再熱器と同様の効果を
得ることができる。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、この
実施例では本体１１ｉ１４の両側および中央部に支持脚
１７が配置され、それぞれの支持脚１７には回転式脚軸
２０が配置されている。このような実施例でも第１図に
示した湿分分離再熱器と同様の効果を得ることができる
。この実施例は特に湿分分離再熱器が大重量の場合に適
用される。

第４図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、本体
胴４の両側および中央部に支持脚１７が配置されており
、両側の支持脚１７にのみ回転式胛輪２０が配置されて
いる。また、中央に配置される支持脚１７の底板２１に
は基礎ボルトは用いられていない。

このように構成された湿分分離再熱器では、中央に配置
される支持脚１７が基礎ボルトにより固定されていない
ため底板２１の底面は摺動面として作用し、第１図に示
した湿分分離再熱器と同様にクロスアラウンド入口管３
およびクロスアラウンド出口管５の膨張による熱変位を
吸収することができる。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、この
実施例では支持１ｌ１１７の両側に一対の転がり機構２
４が配置されている。

この転がり機構２４は第６図、第７図および第８図に示
すように、仕切板２５により仕切られた箱２６内に多数
の鋼球２７を収容して構成されている。鋼球２７の直径
は箱２６の高さより若干大きめとされており、仕切板２
５には箱２６からの鋼球２７の抜けを防止する鋼球落下
防止用爪２８が形成されている。

以上のように構成された湿分分離再熱器においても鋼球
２７が回転式脚軸２０と同様の作用を営むこととなるた
め、第１図に示した湿分分離再熱器と同様の効果を得る
ことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の湿分分離再熱器では、支持脚
を転がり機構を介して床面に載置したので、クロスアラ
ウンド入口管およびクロスアラウンド出口管の熱膨張に
よる変位を本体胴の移動により確実に吸収することがで
き、為ロスアラウンド入口管、クロスアラウンド出口管
および本体胴に生ずる多大な熱応力を有効に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はそれぞれ本発明の湿分分離真熱器
の実施例を示す側面図、第６図は第５図の転がり機構を
示す外観図、第７図は第６因の横断面図、第８図は第６
図の平面図、第９図は再熱型原子力発電プラントのター
ビンおよび湿分分離再熱器回りの主蒸気管系統図、第１
０図は第１図に示す湿分分離再熱器の熱変形を示す説明
図、第１１図は湿分分離再熱器の熱変形解析結果の一例
を示す説明図、第１２図は従来の熱交換器の支持方法を
示す側面図、第１３図は第１２図の右側の支持脚を拡大
して示す側面図、第１４図は第１３図の底面図、第１５
図は第１２図の左側の支持脚を拡大して示す側面図、第
１６図は第１５図の底面図である。 ２・・・・・・・・・・・・高圧タービン３・・・・・
・・・・・・・クロスアラウンド入口管４・・・・・・
・・・・・・本体胴 ５・・・・・・・・・・・・クロスアラウンド出口管６
・・・・・・・・・・・・低圧タービン１７・・・・・
・・・・・・・支持脚 ２０・・・・・・・・・・・・回転式脚輪代理人弁理士
　　　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図 第２図 第５図 第６図 第７図 第８図 第１ｏ図 第１３図 第１５図 第１４図 第１６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧タービンに接続されるクロスアラウンド入口
   管および低圧タービンに接続されるクロスアラウンド出
   口管を本体胴に直接接続され、前記本体胴を複数の支持
   脚で床面に支持されてなる湿分分離再熱器において、前
   記支持脚を転がり機構を介して床面に載置したことを特
   徴とする湿分分離再熱器。
2. （２）転がり機構は、回転式脚輪からなる特許請求の範
   囲第１項記載の湿分分離再熱器。
3. （３）転がり機構は、箱内に収容される複数の鋼球から
   なる特許請求の範囲第１項記載の湿分分離再熱器。