JP4125683B2

JP4125683B2 - 湿分分離加熱器

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Publication number: JP4125683B2
Application number: JP2004045817A
Authority: JP
Inventors: 野俊二河; 村浩一吉; 田誉史鎌; 原達也沖; 口浩山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Technology Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2005233565A

Description

本発明は、湿り度の高い蒸気から湿分を除去し、さらにその蒸気を加熱蒸気によって加熱する湿分分離加熱器に関する。

一般に、原子力発電プラントにおいては、高圧タービンで仕事を終えた蒸気には１２％程度の湿分が含まれている。この湿分は、蒸気中の水滴あるいは装置や配管の壁面に付着した水の状態で存在する。
蒸気中の湿分が多くなると、当該湿分はタービンに設けられたタービンブレードなどの装置の壁面に衝突し、エロージョン侵食が生じて機器を損傷するおそれがある。また、低圧タービンは、この低圧タービンに送られる蒸気の温度が高いほどタービン効率が高くなる。
そこで、高圧タービンからの蒸気中の湿分を除去すると共に、より高温の蒸気として低圧タービンに送るために、蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器を高圧タービンと低圧タービンとの間に設置している。このような湿分分離加熱器としては、例えば特許文献１および２にその構成が記載されている。

特開平２−２４２００１号公報特開平９−３２９３０２号公報

従来の湿分分離加熱器について図９および図１０を参照して説明する。図９は、従来の湿分分離加熱器７０の構成を示す横断面図であり、図１０は、図９の湿分分離加熱器７０をＥ−Ｅ方向から見た縦断面図である。

図９および図１０に示すように、湿分分離加熱器７０は、横向き円筒形状の本体容器５１と、本体容器５１に内蔵され被加熱蒸気８５の湿分を除去する湿分分離器５８と、湿分分離器５８の上方に設置され被加熱蒸気８５を加熱するＵ字管５２とを有している。
このような構成においては、湿分分離加熱器７０は、本体容器５１の長手方向の中心位置にある仮想の中心面Ｆ−Ｆに関して対称に配置されている。

このＵ字管５２の中には、被加熱蒸気８５を加熱する加熱蒸気８６が送られる。この加熱蒸気８６としては、原子力プラントの高圧タービンからの抽気蒸気または原子炉から供給された主蒸気が考えられる。
Ｕ字管５２は、往路部５２１と、往路部５２１の下方に設置された復路部５２２と、往路部５２１と復路部５２２とを連結するＵ字部５２３とを有し、各Ｕ字管５２は、本体容器５１の外部に配置され加熱蒸気８６の供給および排出を行うヘッダー５３に取り付けられて管束５４を構成している。
また、本体容器５１内の下方には、例えば３台の湿分分離器５８が長手方向に沿って配置されている。

本体容器５１の下部には、被加熱蒸気８５がこの本体容器５１に入る被加熱蒸気入口５６が設けられ、また、本体容器５１の上部には、被加熱蒸気８５がこの本体容器５１から出る被加熱蒸気出口５７が設けられている。

高圧タービンから送られて被加熱蒸気入口５６より本体容器５１内に供給された被加熱蒸気８５は、湿分分離器５８を通過することにより湿分が除去され、Ｕ字管５２の往路部５２１および復路部５２２と直交して本体容器５１内を下方から上方へ流れる。このことにより、被加熱蒸気８５は、Ｕ字管５２中に流れる加熱蒸気８６によって加熱され、被加熱蒸気出口５７より本体容器５１から排出される。図１０における被加熱蒸気８５の鎖線の矢印は、この被加熱蒸気８５が本体容器１内を流れる方向を示す。

しかしながら、従来の湿分分離加熱器７０においては、被加熱蒸気８５は下方から上方への流れ方向に沿って徐々にその温度が上昇する。このため、Ｕ字管５２の復路部５２２と往路部５２１との間に温度差が生じ、Ｕ字管５２内の加熱蒸気８６の管内における冷却による凝縮量に大きな差が生じる。
すなわち、Ｕ字管５２の復路部５２２においては、接触する被加熱蒸気８５の温度が低いため、この復路部５２２内の加熱蒸気８６は過度に冷却されて凝縮が過度に進行する。一方、Ｕ字管５２の往路部５２１においては、接触する被加熱蒸気８５の温度が復路部５２２と比べて高いため、往路部５２１内の加熱蒸気８６は冷却される度合いが小さく、未凝縮の蒸気が多く残る。

このような状態ではＵ字管５２内の加熱蒸気８６の流量分配が不安定となり、Ｕ字管５２の周期的な温度変化が引き起こされてこのＵ字管５２が熱疲労により損傷を受けることがある。
上記の問題を防止するために、加熱蒸気８６のうち非凝縮性の蒸気をベント（排出）するベント管（図示せず）をＵ字管５２の入口側に接続し、ベント管に送られる前の加熱蒸気８６の総流量の約５％を凝縮させずにベント管に送る方法が用いられている。
しかしながら、ベント管に送られる加熱蒸気８６のベント流量が多いと、Ｕ字管５２に送られる加熱蒸気８６の量が少なくなり、湿分分離加熱器７０全体の熱効率が低下するので、このベント流量の低減が求められている。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、Ｕ字管内の加熱蒸気の凝縮量の差異により生じるＵ字管の熱疲労による損傷を抑止し、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を低減してもＵ字管内の加熱蒸気の流れが不安定にならない構成とすることによって、熱効率を向上させることができる湿分分離加熱器を提供することを目的とする。

本発明は、被加熱蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器において、円筒形状の本体容器と、本体容器内に、この本体容器の長手方向に対して直交して設けられ、本体容器内の空間領域を相互に独立した２以上の独立領域に分ける第１の仕切板と、本体容器内に、この本体容器の内周面と間隙を有し第１の仕切板と直交して設置され、本体容器内の各独立領域を低温領域と高温領域とに分ける第２の仕切板と、本体容器の各低温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器に入るそれぞれの被加熱蒸気入口と、本体容器の各高温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器から出るそれぞれの被加熱蒸気出口と、本体容器内の各低温領域に設置され、各被加熱蒸気入口から各低温領域に送られた被加熱蒸気の湿分を分離するそれぞれの湿分分離器と、本体容器内の各独立領域に設けられ、往路部と、復路部と、往路部と復路部とを連結するＵ字部とを有し、被加熱蒸気を加熱する加熱蒸気が送られるＵ字管とを備え、一の独立領域の低温領域は他の独立領域の高温領域に隣接し、各Ｕ字管の往路部および復路部は、いずれも第２の仕切板を貫通して各低温領域と各高温領域とにまたがって配置されることを特徴とする湿分分離加熱器である。

このような湿分分離加熱器においては、Ｕ字管の入口側に接続され、加熱蒸気をベントするベント管と、ベント管に設置された圧力調節弁または流体抵抗体とを備え、圧力調節弁または流体抵抗体は、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を、加熱蒸気がベントされる前の総流量の０．５〜１％とすることが好ましい。

このような湿分分離加熱器においては、Ｕ字管は複数設けられており、各Ｕ字管は、本体容器外部に配置され加熱蒸気の供給および排出を行うヘッダーに取り付けられて管束を構成し、一の管束のヘッダーは、本体容器に対して隣り合う他の管束のヘッダーの反対側に取り付けられていることが好ましい。

このような湿分分離加熱器においては、複数の管束は互いに直列に接続された複数のグループ別に配置され、同一グループ内の管束は並列に連結されるとともに、グループ内の管束の数は加熱蒸気の流れの上流側から下流側に向かって減少するよう設けられており、Ｕ字管において加熱蒸気が被加熱蒸気に冷却されて凝縮した凝縮ドレンを貯留するドレンタンクを備え、各管束のヘッダーにドレン管を介してドレンタンクが接続されていることが好ましい。

このような湿分分離加熱器においては、ヘッダーからドレン管を経てドレンタンクに送られた凝縮ドレンは、その一部が本体容器の高温領域にドレン送り管により送られ、高温領域を冷却することが好ましい。

このような湿分分離加熱器においては、管束は、工場において複数のＵ字管とヘッダーとが予め組み立てられたものを用い、現場において本体容器にこの管束を取り付けることが好ましい。

本発明によれば、湿分分離加熱器において、Ｕ字管の各部分における温度差を小さくすることによってこのＵ字管内の加熱蒸気の凝縮量の差異により生じるＵ字管の熱疲労による損傷を抑止し、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を低減してもＵ字管内の加熱蒸気の流れが不安定にならない構成とすることによって、熱効率を向上させることができる。

第１の実施の形態
図１乃至図４を用いて第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態の湿分分離加熱器２０を上から見た構成を示す上面図であり、図２は、図１の湿分分離加熱器２０をＡ−Ａ方向から見た横断面図であり、図３は、図１の湿分分離加熱器２０をＢ−Ｂ方向から見た縦断面図である。また、図４は、本体容器１内におけるＵ字管２の往路部２１および復路部２２に接触する被加熱蒸気３５の温度変化を示す説明図である。

図１乃至図３に示すように、湿分分離加熱器２０は、横向き円筒形状の本体容器１と、この本体容器１内に、当該本体容器１の天井側の内周面と間隙３２を有するよう設置され、本体容器１内の空間領域を低温領域３０と高温領域３１とに分ける仕切板５と、本体容器１の低温領域３０側の下方に設けられ、被加熱蒸気３５がこの本体容器１に入る被加熱蒸気入口６と、本体容器１の高温領域３１側の下方に設けられ、被加熱蒸気３５がこの本体容器１から出る被加熱蒸気出口７とを備えている。本体容器１内の低温領域３０に、被加熱蒸気入口６から低温領域３０に送られた被加熱蒸気３５の湿分を分離する湿分分離器８が設置され、また、本体容器１にＵ字管２が設けられている。このＵ字管２内には、湿分分離器８を通過して湿分が分離された被加熱蒸気３５を加熱する加熱蒸気３６が送られるようになっている。
図２および図３における被加熱蒸気３５の鎖線の矢印は、この被加熱蒸気３５が本体容器１内を流れる方向を示す。

仕切板５は、図１および図２に示すように、本体容器１の長手方向の中心位置においてこの長手方向に対して直交して設けられている。

Ｕ字管２は往路部２１と、この往路部２１の下方に設置された復路部２２と、往路部２１と復路部２２とを連結するＵ字部２３とを有しており、このＵ字管２の往路部２１および復路部２２は、本体容器１の長手方向に対して平行に設置されている。
このＵ字管２の往路部２１および復路部２２の長さは、本体容器１の長手方向の長さと略同一である。

Ｕ字管２の往路部２１および復路部２２は、いずれも仕切板５を貫通して低温領域３０と高温領域３１とにまたがって配置されている。
ここで、図２に示すように、往路部２１は低温領域３０に配置された低温領域往路部２１１と、高温領域３１に配置された高温領域往路部２１２とからなり、復路部２２は低温領域３０に配置された低温領域復路部２２１と、高温領域３１に配置された高温領域復路部２２２とからなっている。

上述のＵ字管２は本体容器１に複数設けられており、各Ｕ字管２は、本体容器１の外部に配置され加熱蒸気３６の供給および排出を行うヘッダー３に取り付けられて管束４を構成している。この管束４は、図１に示すように、例えば３組設置されており、各管束４の高さは３組とも略同一である。

図１に示すように、一の管束４のヘッダー３は、本体容器１に対して隣り合う他の管束４のヘッダー３の反対側に取り付けられている。本願発明によれば、管束４のヘッダー３が本体容器１に対して全て同方向に設けられたものと比べて、本体容器１における長手方向の温度分布をより均一にすることができる。

また、Ｕ字管２の入口側に、加熱蒸気３６のうち非凝縮性の蒸気をベントするベント管（図示せず）が接続され、このベント管に圧力調節弁（図示せず）が設置されている。
圧力調節弁は、ベント管に送られる加熱蒸気３６のベント流量を、加熱蒸気３６がベントされる前の総流量の０．５〜１％に調節する機能を有する。
なお、圧力調節弁の代わりに同様の作用を奏する流体抵抗体を用いることもできる。

ベント管および圧力調節弁を設けたことにより、Ｕ字管２に送られる加熱蒸気３６の流量を調節することができる。具体的には、加熱蒸気３６のベント流量をベントされる前の総流量の０．５％以上とすることにより、Ｕ字管２に送られる加熱蒸気３６の流量が過大となることを防止することができ、Ｕ字管２において加熱蒸気３６の凝縮が過度に進行して凝縮ドレンが過剰に発生することを抑制することができる。一方、加熱蒸気３６のベント流量をベントされる前の総流量の１％以下とすることにより、Ｕ字管２に送られる加熱蒸気３６の流量が過小となることを防止することができ、湿分分離加熱器２０の熱効率が低下することを抑制することができる。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
図２において、被加熱蒸気入口６から本体容器１内の低温領域３０に送られた被加熱蒸気３５は、この低温領域３０を下方から上方へ送られ、最初に本体容器１内の湿分分離器８によって湿分が除去される。

湿分分離器８を通過した被加熱蒸気３５は、まずＵ字管２の低温領域復路部２２１において加熱蒸気３６により加熱され、次にＵ字管２の低温領域往路部２１１においてさらに加熱蒸気３６により加熱される。そして、このようにして低温領域３０で加熱された被加熱蒸気３５は、本体容器１の天井側の内周面と仕切板５との間の間隙３２を通過する。そして、この被加熱蒸気３５は高温領域３１を上方から下方へ送られ、Ｕ字管２の高温領域往路部２１２において加熱蒸気３６により加熱され、次にＵ字管２の高温領域復路部２２２においてさらに加熱蒸気３６により加熱される。このようにして高温領域３１で一層加熱された被加熱蒸気３５は、被加熱蒸気出口７から本体容器１外に排出される。

図４に示すように、Ｕ字管２内の加熱蒸気３６が熱交換を行う被加熱蒸気３５の温度は、当該加熱蒸気３６が高温領域復路部２２２を流れている場合が最も高く、高温領域往路部２１２、低温領域往路部２１１、低温領域復路部２２１の順に徐々に低くなる。

以上述べたように、本体容器１内に仕切板５を設置して本体容器１内を低温領域３０と高温領域３１とに分けたことにより、被加熱蒸気３５のＵ字管２に接触する部分が細分化される。例えば復路部２２は、低温領域復路部２２１において被加熱蒸気３５の最低温度部分に接触するとともに高温領域復路部２２２において被加熱蒸気３５の最高温度部分が接触するので、当該復路部２２が接触する被加熱蒸気３５の温度が平準化される。
このように、Ｕ字管２の往路部２１と復路部２２との間において、加熱蒸気３６と熱交換を行う被加熱蒸気３５の温度の平均の大きさの差異が小さくなる。このため、これらの往路部２１と復路部２２との間において、加熱蒸気３６が冷却されて凝縮する凝縮量の差異が小さくなる。

図４を用いてさらに詳しく本体容器１内における被加熱蒸気３５の加熱過程について述べる。図４に示すように、被加熱蒸気３５が本体容器１内を流れる際、管束４の最外周に設置された最外周Ｕ字管２０１においては、はじめに最外周Ｕ字管２０１の低温領域復路部２２１に被加熱蒸気３５の最低温度部分Ａが接触し、次に低温領域往路部２１１に被加熱蒸気３５の中間温度部分Ｂが接触する。次に最外周Ｕ字管２０１の高温領域往路部２１２に被加熱蒸気３５のさらに温度が上昇した部分Ｃが接触し、最後に高温領域復路部２２２に被加熱蒸気３５の最高温度部分Ｄが接触する。

一方、管束４の最内周に設置された最内周Ｕ字管２０２においては、はじめに最内周Ｕ字管２０２の低温領域復路部２２１に被加熱蒸気３５の最低温度部分Ａよりもやや温度が高い準最低温度部分Ｅが接触し、次に低温領域往路部２１１に被加熱蒸気３５の中間温度部分Ｂよりもやや温度が低い準中間温度部分Ｆが接触する。次に最内周Ｕ字管２０２の高温領域往路部２１２に被加熱蒸気３５の部分Ｃよりもやや温度が高い部分Ｇが接触し、最後に高温領域復路部２２２に被加熱蒸気３５の最高温度部分Ｄよりもやや温度が低い準最高温度部分Ｈが接触する。

以下、最外周Ｕ字管２０１および最内周Ｕ字管２０２に接触する被加熱蒸気３５の温度の比較について説明する。
まず、最外周Ｕ字管２０１の復路部２２と、最内周Ｕ字管２０２の復路部２２とを比較する。図４に示すように、最外周Ｕ字管２０１に接触する被加熱蒸気３５の最低温度部分Ａおよび最高温度部分Ｄの温度の平均値と、最内周Ｕ字管２０２に接触する被加熱蒸気３５の準最低温度部分Ｅおよび準最高温度部分Ｈの温度の平均値とは略同一の値をとる。
また、最外周Ｕ字管２０１の往路部２１と、最内周Ｕ字管２０２の往路部２１についても同様に比較すると、最外周Ｕ字管２０１に接触する被加熱蒸気３５の温度の平均値と、最内周Ｕ字管２０２に接触する被加熱蒸気３５の温度の平均値とは略同一の値をとる。

このように、各Ｕ字管２について、Ｕ字管２に接触する被加熱蒸気３５の温度の平均値を比較すると、各Ｕ字管２における相互の温度の平均値の差異が小さくなり均一化されている。このため、各Ｕ字管２の相互における加熱蒸気３６の凝縮量の差異も小さくなる。

上述のように、本体容器１に設置されたＵ字管２における往路部２１および復路部２２内の加熱蒸気３６の凝縮量の差異、および各Ｕ字管２同士の加熱蒸気３６の凝縮量の差異が小さくなるので、往路部２１および復路部２２内の加熱蒸気３６が過度に凝縮して凝縮ドレンが過剰に発生することはない。このため、ベント管に送られる加熱蒸気３６のベント流量を小さくすることができる。
したがって、被加熱蒸気３５を加熱するために各Ｕ字管２に供給される加熱蒸気３６の流量が増えるので、湿分分離加熱器２０の熱効率を向上することができる。

ところで、上述の湿分分離加熱器２０を組み立てる場合、管束４としては、工場において複数のＵ字管２とヘッダー３とが予め組み立てられたものを用い、湿分分離加熱器２０の設置現場において本体容器１にこの管束４を取り付ける。
このような組立方法を用いることにより、設置現場への構成部品の搬入を容易なものとすることができ、しかも、設置現場における工事期間を短縮することができる。

第２の実施の形態
次に、図５および図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５は、第２の実施の形態の湿分分離加熱器４０を上から見た構成を示す上面図であり、図６は、図５の湿分分離加熱器４０をＣ−Ｃ方向から見た縦断面図である。

図５および図６に示すように、本実施の形態の湿分分離加熱器４０は、円筒形状の本体容器１と、この本体容器１内に、当該本体容器１の長手方向に対して直交して設けられ、本体容器１内の空間領域を相互に独立した２以上の独立領域３３に分ける第１の仕切板１６と、この本体容器１の内周面と間隙３２を有し第１の仕切板１６と直交して設置され、本体容器１内の各独立領域３３を低温領域３０と高温領域３１とに分ける第２の仕切板１５とを備えている。本体容器１の各低温領域３０側の下方に、被加熱蒸気３５がこの本体容器１に入る被加熱蒸気入口６が設けられ、本体容器１の各高温領域３１側の下方に、被加熱蒸気３５がこの本体容器１から出る被加熱蒸気出口７が設けられている。また、本体容器１内の各低温領域３０に、各被加熱蒸気入口６から各低温領域３０に送られた被加熱蒸気３５の湿分を分離するため湿分分離器８が各々設置されている。さらに、本体容器１内の各独立領域３３には、加熱蒸気３６が送られるＵ字管２が本体容器１の長手方向と直交して設置され、このＵ字管２内の加熱蒸気３６は被加熱蒸気３５を加熱するようになっている。また、複数のＵ字管２とヘッダー３とから管束４が構成され、この管束４は湿分分離加熱器４０に例えば６つ設置されている。
図５および図６に示す本実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

このような湿分分離加熱器４０において、図５に示すように、一の独立領域３３の低温領域３０は、他の独立領域３３の高温領域３１に隣接している。また、各Ｕ字管２の往路部２１および復路部２２は、いずれも第２の仕切板１５を貫通して各低温領域３０と各高温領域３１とにまたがって配置されている。

本実施の形態の湿分分離加熱器４０においては、第１の実施の形態における作用効果に加えて、次のような作用効果を奏する。すなわち、Ｕ字管２は本体容器１の長手方向と直交して設置されており、往路部２１および復路部２２の長さが短くなるので、各管束４を小型化することができ、設置現場への各管束４の搬入を容易なものとすることができる。また、本体容器１内の空間が複数の独立領域３３に分割されており、一の独立領域３３の低温領域３０は他の独立領域３３の高温領域３１に隣接しているので、本体容器１の水平面における温度分布を平準化させることができ、本体容器１の大きな熱変形を防止することができる。

第３の実施の形態
次に、図７および図８により本発明の第３の実施の形態を説明する。
図７は、第３の実施の形態における湿分分離加熱器４０のＵ字管２への加熱蒸気３６の供給ルートを示す横断面図であり、図８は、図７の加熱蒸気３６の供給ルートをＤ−Ｄ方向から見た縦断面図である。図７および図８に示す本実施の形態において、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態の湿分分離加熱器４０において、図７に示すように、複数の管束４は互いに直列に接続された複数のグループ別に配置され、同一グループ内の管束４は互いに並列に連結されるとともに、グループ内の管束４の数は加熱蒸気３６の流れの上流側から下流側に向かって減少している。その他の構成は、他は図５および図６に示す第２の実施の形態と略同一である。
図７に示すように、複数の管束４は、上流グループ４１を構成するとともに互いに並列に配設された２個の管束４と、下流グループ４２を構成する１個の管束４とに区分けされている。

図７において、原子力プラントの高圧タービンからの抽気蒸気または原子炉から供給された主蒸気による加熱蒸気３６は、並列に設けられた上流グループ４１の２個の管束４のヘッダー３に上流側加熱蒸気供給配管２４を介して供給される。次に、上流グループ４１の２個の管束４のヘッダー３から排出された加熱蒸気３６は、下流側加熱蒸気供給配管２５を介して下流グループ４２の１個の管束４のヘッダー３に供給される。下流グループ４２の１個の管束４のヘッダー３から排出された加熱蒸気３６は、湿分分離加熱器４０の外方に加熱蒸気排出配管２６を介して送られる。
また、各管束４のヘッダー３は、上流側の加熱蒸気３６を受け入れるための加熱蒸気入口９と、加熱蒸気３６を下流側に排出するための加熱蒸気出口１１とを有している。
なお、図７においては、上流グループ４１は２個の管束４からなり、また、下流グループ４２は１個の管束４からなっているが、グループ内の管束４の数は、加熱蒸気３６の流れの上流側から下流側に向かって減少するものであれば特に限定されず、例えばＵ字管２の長さやＵ字管２内の加熱蒸気３６の流速によって定められる。

また、図８に示すように、各Ｕ字管２において加熱蒸気３６が被加熱蒸気３５に冷却されて凝縮した凝縮ドレンを貯留するドレンタンク１０１が設けられており、各管束４のヘッダー３には凝縮ドレンをドレンタンク１０１に送るドレン管１０がそれぞれ取り付けられている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
湿分分離加熱器４０に送られた加熱蒸気３６は、最初に上流側加熱蒸気供給配管２４を介して、並列に設けられた上流グループ４１の２個の管束４に同時に送られ、本体容器１内の被加熱蒸気３５と熱交換を行う。そして、上流グループ４１の２個の管束４から排出された加熱蒸気３６は、下流側加熱蒸気供給配管２５によって、下流グループ４２の１個の管束４に送られ、再び本体容器１内の被加熱蒸気３５と熱交換を行う。最後に、下流グループ４２の１個の管束４から排出された加熱蒸気３６は、加熱蒸気排出配管２６によって湿分分離加熱器４０の外方に送られる。

一方、各管束４のＵ字管２内の加熱蒸気３６は被加熱蒸気３５に冷却されて凝縮することにより凝縮ドレンが発生するが、各管束４において発生した凝縮ドレンは各ヘッダー３に取り付けられた各ドレン管１０に送られてドレンタンク１０１に一括して集められる。

このように、加熱蒸気３６を一度に送る管束４の本数を制限し、凝縮ドレンを各グループの管束４において逐次ドレン管１０により排出することによって、管束４のＵ字管２内の加熱蒸気３６の流速を大きくすることができ、しかも、管束４のＵ字管２内に凝縮ドレンが充満することを抑止することができる。

ところで、本実施の形態の湿分分離加熱器４０において、管束４のヘッダー３からドレン管１０を経てドレンタンク１０１に送られた凝縮ドレンの一部を、ドレン送り管１０２を介して本体容器１の高温領域３１に送り、この高温領域３１を冷却してもよい。

このような方法を用いることにより、低温領域３０と高温領域３１との温度差を小さくすることができ、本体容器１の水平面における温度分布を平準化することができる。

第１の実施の形態の湿分分離加熱器を上から見た構成を示す上面図図１の湿分分離加熱器をＡ−Ａ方向から見た横断面図図１の湿分分離加熱器をＢ−Ｂ方向から見た縦断面図図１の湿分分離加熱器の本体容器内におけるＵ字管の往路部および復路部に接触する被加熱蒸気の温度変化を示す説明図第２の実施の形態の湿分分離加熱器を上から見た構成を示す上面図図５の湿分分離加熱器をＣ−Ｃ方向から見た縦断面図第３の実施の形態における湿分分離加熱器のＵ字管への加熱蒸気の供給ルートを示す横断面図図７の加熱蒸気の供給ルートをＤ−Ｄ方向から見た縦断面図従来の湿分分離加熱器の構成を示す横断面図図９の湿分分離加熱器をＥ−Ｅ方向から見た縦断面図

符号の説明

１本体容器
２Ｕ字管
２０１最外周Ｕ字管
２０２最内周Ｕ字管
２１往路部
２１１低温領域往路部
２１２高温領域往路部
２２復路部
２２１低温領域復路部
２２２高温領域復路部
２３Ｕ字部
３ヘッダー
４管束
４１上流グループ
４２下流グループ
５仕切板
６被加熱蒸気入口
７被加熱蒸気出口
８湿分分離器
９加熱蒸気入口
１０ドレン管
１０１ドレンタンク
１０２ドレン送り管
１１加熱蒸気出口
１５第２の仕切板
１６第１の仕切板
２０湿分分離加熱器
２４上流側加熱蒸気供給配管
２５下流側加熱蒸気供給配管
２６加熱蒸気排出配管
３０低温領域
３１高温領域
３２間隙
３３独立領域
３５被加熱蒸気
３６加熱蒸気
４０湿分分離加熱器
５１本体容器
５２Ｕ字管
５２１往路部
５２２復路部
５２３Ｕ字部
５３ヘッダー
５４管束
５６被加熱蒸気入口
５７被加熱蒸気出口
５８湿分分離器
７０湿分分離加熱器
８５被加熱蒸気
８６加熱蒸気

Claims

被加熱蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器において、
円筒形状の本体容器と、
本体容器内に、この本体容器の長手方向に対して直交して設けられ、本体容器内の空間領域を相互に独立した２以上の独立領域に分ける第１の仕切板と、
本体容器内に、この本体容器の内周面と間隙を有し第１の仕切板と直交して設置され、本体容器内の各独立領域を低温領域と高温領域とに分ける第２の仕切板と、
本体容器の各低温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器に入るそれぞれの被加熱蒸気入口と、
本体容器の各高温領域に設けられ、被加熱蒸気がこの本体容器から出るそれぞれの被加熱蒸気出口と、
本体容器内の各低温領域に設置され、各被加熱蒸気入口から各低温領域に送られた被加熱蒸気の湿分を分離するそれぞれの湿分分離器と、
本体容器内の各独立領域に設けられ、往路部と、復路部と、往路部と復路部とを連結するＵ字部とを有し、被加熱蒸気を加熱する加熱蒸気が送られるＵ字管とを備え、
一の独立領域の低温領域は他の独立領域の高温領域に隣接し、
各Ｕ字管の往路部および復路部は、いずれも第２の仕切板を貫通して各低温領域と各高温領域とにまたがって配置されることを特徴とする湿分分離加熱器。
Ｕ字管の入口側に接続され、加熱蒸気をベントするベント管と、
ベント管に設置された圧力調節弁または流体抵抗体とを備え、
圧力調節弁または流体抵抗体は、ベント管に送られる加熱蒸気のベント流量を、加熱蒸気がベントされる前の総流量の０．５〜１％とすることを特徴とする請求項１記載の湿分分離加熱器。
Ｕ字管は複数設けられており、
各Ｕ字管は、本体容器外部に配置され加熱蒸気の供給および排出を行うヘッダーに取り付けられて管束を構成し、
一の管束のヘッダーは、本体容器に対して隣り合う他の管束のヘッダーの反対側に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の湿分分離加熱器。
複数の管束は互いに直列に接続された複数のグループ別に配置され、同一グループ内の管束は並列に連結されるとともに、グループ内の管束の数は加熱蒸気の流れの上流側から下流側に向かって減少するよう設けられており、
Ｕ字管において加熱蒸気が被加熱蒸気に冷却されて凝縮した凝縮ドレンを貯留するドレンタンクを備え、
各管束のヘッダーにドレン管を介してドレンタンクが接続されていることを特徴とする請求項３に記載の湿分分離加熱器。
ヘッダーからドレン管を経てドレンタンクに送られた凝縮ドレンは、その一部が本体容器の高温領域にドレン送り管により送られ、高温領域を冷却することを特徴とする請求項４に記載の湿分分離加熱器。
管束は、工場において複数のＵ字管とヘッダーとが予め組み立てられたものを用い、現場において本体容器にこの管束を取り付けることを特徴する請求項１乃至５のいずれかに記載の湿分分離加熱器。