JP6312935B2 - 脱気器（オプション） - Google Patents

Description

一群の発明は、熱交換機械、具体的には熱脱気器に関し、火力および原子力発電所において、およびボイラにおいて使用可能である。

請求する技術的解決策は、ランダムなエレメントのパッキン（パッキング）を備える熱脱気器として分類される。

出願の主要分野は、水冷却水減速発電炉を用いる原子力発電所（ＮＰＰ）の補給水およびホウ素制御システムである。

補給水およびホウ素制御システムの動作は、脱気のために、ほとんどの時間、一次冷却材回路から冷却材が低流量（毎時約５トン）で供給される、という事実によって特徴づけられる。しかしながら、冷却材の脱気器への供給流量は、ユニットの動作モードに応じて周期的に１０〜１５倍に（毎時７０トンまで）増大する。

これに起因して、脱気器は、通常、２区画式の脱気カラムを有し、第１の区画は、低流量（５−７ｔ／時間）での脱気を保証し、第２の区画は、流量が増大する場合に稼働状態にされる。

ＮＰＰにおけるこのような脱気器の稼働経験は、負荷の増大によって脱気カラムが溢れることを明らかにしている。これは、冷却材を飽和点（温度）まで加熱してブローダウン媒体を形成するために必要な水蒸気が上へ移動して冷却材を蒸気へと同伴する際の過程である。

これは、蒸気が水素再結合システムへ流れ、一方で水素を多く含む冷却材が再結合システムに入ってこれを稼働できなくする、という理由で、ＮＰＰにとって極めて危険である。再結合システムの不良は、起爆混合物を爆発させる原因となり得る。

この氾濫の原因に関する問題に対して、利用可能な方法（例えば、技術的指針「Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅａｅｒａｔｏｒｓ」ＲＴＭ １０８．０３０．２１−７８，Ｒｅｖ．１）を用いる脱気カラムの流体力学的安定性の計算（氾濫限界の決定）は、なんら回答を与えていない。

前記方法は、脱気器氾濫の原因を決定し、かつ過渡モードを含む全ての動作モードにおける脱気器の高信頼的な動作を保証するソリューションを見出すために、個々のカラムアッセンブリおよび脱気器全体の動作のより詳しい分析を必要とした。

ランダムなエレメントを有するカラムを含む脱気器は、開示されている（Ｏｌｉｋｅｒ Ｉ．Ｉ．、Ｐｅｒｍｙａｋｏｖ Ｖ．Ａ．「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅａｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ ａｔ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔｓ」レニングラード、Ｅｎｅｒｇｙ、１９７１年、３１−３５ページ参照）。

上述の脱気器のカラムは、カバーと、多孔板より成る水分配装置と、充填床と、水蒸気分配ヘッダとを備える分割型本体を有する。カラムには、水流を引き入れ、水蒸気を引き入れ、かつ蒸気を引き出すためのノズルが設けられる。

この脱気器の欠点は、負荷変動の範囲が唯一の区画によって決定され、限定的であることにある。負荷がその設計値に対して急激に降下すると、水分配装置より上の水の層が低くなり、水分配装置を完全には覆えなくなって加熱水蒸気が突如として水分配装置内へ入り、一方で、負荷が急激に増加すると、氾濫状態が生じる。

したがって、この脱気器が保証する高信頼的な稼働は、比較的狭い負荷範囲においてである。

脱気水貯蔵タンクに取り付けて設置される垂直の円筒本体と、水および水蒸気排出デバイスと、脱気水噴霧ノズルと、蒸発チャネルとを含む区画化された脱気カラムは、開示されている（露国特許第９５６５４号明細書、Ｃ０２Ｆ １／２０、２０１０年参照）。

このデバイスは、排水ダクトおよび揚水ダクトによる液封を形成する、脱気水を取り入れるための開放バケットも含み、噴霧水と接触する水蒸気エリアは、その高さに沿って、独立制御されるノズルを有する２つのセクタに分割される。

このデバイスは、噴射チャンバの分離による広範囲にわたる負荷変動の制御を見込んでいる。

このデバイスには、下記の欠点がある。
−各ノズルの流量を制御する必要がある。
−脱気水流量範囲の増大は、より多くの区画を必要とし、脱気カラムの質量およびサイズパラメータが増大する。
−冷却材の加熱および脱気プロセスが、逆流の直線配置ほど強くない直線配置を基礎とする。
−噴射部は、ランダムなパッキンがプロセスのより高い強度を保証する間にのみ使用される。
−底部蒸気出口により、ブローダウンにおいて水が進入する可能性がある。

水冷却水減速発電炉を有するＮＰＰの補給水およびホウ素制御システムの脱気器は、請求するソリューションに技術的に最も近い（Ｆｏｍｉｎ Ｍ．Ｐ．、Ｐｏｐｉｋ Ｖ．Ｖ．「Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅａｅｒａｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｆｅｅｄ−ａｎｄ−Ｂｌｅｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｃｏｎｔｏｌｌｅｄ Ｌｅａｋａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ３^ｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ「ＮＰＰ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ」モスクワ、２０１４年４月２８−２９日、５６−５７ページ参照）。

このデバイスは、水蒸気源（熱交換器）を含む出口フィッティング付き脱気冷却材貯蔵タンクを含む。タンクの上には、上下に位置決めされた、圧力トレイおよび分配トレイから成る２つの脱気区画を有する脱気カラムが取り付けられていて、２つの区画間に噴射チャンバが形成され、かつ各区画内にランダムなエレメントのパッキンが存在する。

これらの脱気区画は、上側区画の圧力トレイの縁およびカラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離される。カラムカバーは、ブローダウン出口フィッティングと、脱気器へ冷却材を供給するための１つまたは幾つかの入口フィッティングとを有する。フィッティングは全て、液封突起の内部に存在する。

このデバイスの欠点は、その低い信頼性にあり、脱気器の稼働に伴って、ブローダウンに水が流れ込んで再結合システムが使用不可となり、これにより爆発が生じる場合がある。

請求するソリューションの技術的結果は、脱気器の負荷が経時的に変わる際の氾濫およびブローダウンへの噴射を排除することにより、または動作の静止モードおよび過渡モードにおける脱気カラム上側部分の排出を防止することによってさらに、脱気器動作の信頼性を高めることに存する。

上述の技術的結果を達成するために、脱気器（オプション１）は、出口フィッティングおよび水蒸気源を備えるタンクと、タンク上に取り付けられるカバーの付いた脱気カラムであって、水の引き入れおよび蒸気ブローダウンのためのフィッティングが上に位置決めされて、上側および下側の脱気区画を含み、各々が間のエリアに噴射チャンバを形成するように圧力トレイおよび分配トレイを設置する、脱気カラムと、ランダムなエレメントのパッキンとを含み、脱気区画は、上側区画の圧力トレイの縁およびカラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離され、水入口フィッティングおよび蒸気ブローダウンフィッティングは、液封突起の内側に位置決めされ、本発明によれば、液封突起は、下縁が液封の上縁よりも、液封の縁を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる開口を有するが、これらの開口の合計断面積は、ブローダウンフィッティング内の水蒸気圧力と液封突起内部エリア内の水蒸気圧力との同等さによって決定される。

上述の技術的結果を達成するために、脱気器（オプション２）は、出口フィッティングおよび水蒸気源を備えるタンクと、タンク上に取り付けられるカバーの付いた脱気カラムであって、水の引き入れおよび蒸気ブローダウンのためのフィッティングが上に位置決めされて、上側および下側の脱気区画を含み、各々が間のエリアに噴射チャンバを形成するように圧力トレイおよび分配トレイを設置する、脱気カラムと、ランダムなエレメントのパッキンとを含み、脱気区画は、上側区画の圧力トレイの縁およびカラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離され、水入口フィッティングおよび蒸気ブローダウンフィッティングは、液封突起の内側に位置決めされ、本発明によれば、液封突起は、下縁が液封の上縁よりも、液封の縁を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる開口を有するが、これらの開口の合計断面積は、ブローダウンフィッティング内の水蒸気圧力と液封突起内部エリア内の水蒸気圧力との同等さによって決定され、脱気カラムのカバー上には、液封突起の外側へ追加的な水蒸気ブローダウンフィッティングが位置決めされる。

上述の技術的結果を達成するために、脱気器（オプション３）は、出口フィッティングおよび水蒸気源を備えるタンクと、タンク上に取り付けられるカバーの付いた脱気カラムであって、水の引き入れおよび蒸気ブローダウンのためのフィッティングが上に位置決めされて、上側および下側の脱気区画を含み、各々が間のエリアに噴射チャンバを形成するように圧力トレイおよび分配トレイを設置する、脱気カラムと、ランダムなエレメントのパッキンとを含み、脱気区画は、上側区画の圧力トレイの縁およびカラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離され、水入口フィッティングおよび蒸気ブローダウンフィッティングは、液封突起の内側に位置決めされ、本発明によれば、液封突起は、下縁が液封の上縁よりも、液封の縁を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる開口を有するが、これらの開口の合計断面積は、ブローダウンフィッティング内の水蒸気圧力と液封突起内部エリア内の水蒸気圧力との同等さによって決定され、脱気カラムのカバー上には、液封突起の外側へ追加的な水蒸気ブローダウンフィッティングが位置決めされ、上側の脱気区画は、タンクへ、下側の脱気区画の全長に渡って延びる接続管によって直に接続される。

請求は、図面を用いて例示される。

脱気器（オプション１）を略示している。 オプション１による脱気カラムを示す。 開口を備えた液封突起を含む区画Ａを示す（オプション１）。 オプション２による追加的なブローダウンフィッティングを有する脱気カラムを示す。 オプション３による追加的な接続管を有する脱気カラムを示す。

図面は、クレームの概念を理解するために必要なパーツのみを示していて、当業者に周知の関連機器は省略されていることに留意すべきである。

脱気器（オプション１）は、楕円形の底およびカバーを備える円筒形鋼容器の形式であるタンク１より成る。タンク１の下側部分は、タービン抽気からの水蒸気により加熱される平滑鋼管製の表面熱交換器である水蒸気源２を収容する（図１）。

タンク１は、ランダムなエレメントを有する２つの直並列脱気区画より成る脱気カラム３を収容する。

カラムカバー３は、給水フィッティング４および５と、ブローダウンフィッティング６とを装備している。タンク１の下側部分は、出口フィッティング７を有する。

第１の脱気区画は、上下して位置決めされる下記のエレメント、即ち、圧力トレイ８と、噴射部９と、バケット１１が取り付けられている（穴開けされた）分配トレイ１０と、この特定のアプリケーション例ではオメガ形エレメント等のランダムなエレメントを備えるパッキン１２とを含む。

第２の脱気区画は、デバイスの垂直軸に沿って第１の脱気区画の下に位置決めされる。これは、第１の区画と同じエレメント、即ち、圧力トレイ１３と、噴射部１４と、バケット１６が取り付けられている（穴開けされた）分配トレイ１５と、ランダムなエレメントを備えるパッキン１７とを含む。

第１および第２の脱気区画は、縁１８および突起１９で形成される液封によって分離される。縁１８の上部は、第１の脱気区画の圧力トレイ８より上に位置決めされる。突起１９は、その下縁が第１の脱気区画の圧力トレイ８の下になるように設計され、かつ上縁は、入口フィッティング４および５が突起１９の内側に存在するようにカラム３のカバーへ接続される。

第１の脱気区画の噴射部９は、ブローダウンフィッティング６へ、圧力トレイ８を介して延びかつ上側部分がカラム３のカバーへ付着される仕切り２０によって接続される。突起１９および仕切り２０とカラム３のカバーとの付着点には、小さい通気穴が位置決めされる。

突起１９は、内部に、縁１８を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ縁１８の上部より高く位置決めされる開口２１を有する。

開口２１の合計断面積は、ブローダウンフィッティング６内の水蒸気圧力と突起１９内部の空間における水蒸気圧力との同等さによって決定される。

発明実施形態のオプション
脱気器（オプション１）は、下記のように動作する。

冷却材の源流（回路ブローダウン）は、水入口フィッティング４を介して脱気カラム３へ定流量で流れ込む。冷却材は、脱気器内へ入るとすぐに、水蒸気凝縮によって加熱され始める。また、水蒸気は、第１の脱気区画の圧力トレイ８上に生成される冷却材ミラー上で凝縮する。圧力トレイ８内の開口を介して、冷却材は、第１の脱気区画の噴射部９に進入し、ここで、水蒸気源２内で生成される水蒸気によって飽和点まで加熱される。

液封の縁１８の高さは、第１の脱気区画の圧力トレイ８上の冷却材レベルの方が低くなるように、即ち、冷却材の全量が第１の脱気区画のみに進入するように計算される。

第１の脱気区画の噴射部９において加熱された後、冷却材は、水蒸気の一部を凝結させて第１の脱気区画の分配トレイ１０へと流れる。分配トレイに取り付けられるバケット１１は、水蒸気を噴射部９内に通させる働きをするが、バケット１１の高さが第１の脱気区画の分配トレイ１０上の冷却材および凝縮水の潜在的レベルを超えなければならないのはこのためである。

第１の脱気区画の分配トレイ１０の穿孔を介して、冷却材は、ランダムなエレメントによるパッキン１２へ流れ込み、ここで、飽和状態へのその最終的な加熱およびガス抜きが発生する。ランダムなエレメントは、水が薄膜内のその表面上に散開し、よって水と水蒸気との接触面積が広がる一方で、（そのランダムさに起因して）エレメント間に水蒸気を通す広い自由な横断面を残すことから、ガス抜きの効率を保証する。

次に、冷却材およびその加熱の結果として発生する凝縮水は、第２の脱気区画を介してタンク１へと流れ、さらに、出口フィッティング７を介して回路へと戻る。幾分かの水蒸気との混合物における冷却材から発せられるガスは、脱気器から仕切り２０を介してブローダウンフィッティング６へ出る。

入口フィッティング５を介して脱気器へ追加的な冷却材の流れ（例えば、補給水）が供給される、かつ／または入口フィッティング４を介する流量が十分に増加すると、第１の脱気区画の圧力トレイ８を介して第１の区画へ入る冷却材の流れ全体が中断される。トレイ８上のレベルは、増加を始めて液封の縁１８の高さを越え、冷却材は、第２の脱気区画の圧力トレイ１３上へと流れ始める。

したがって、より高い冷却材流量によって、双方の脱気区画が稼働する。第１の脱気区画を介する流量は、液封の縁１８の高さによって決定され、残りの冷却材は、第２の脱気区画のトレイ１３へ流れ、次いで、噴射部１４、分配トレイ１５およびランダムなエレメントを有するパッキン１７内へと流れる。

水蒸気源２の水蒸気は、冷却材の流れへ向かって、即ち、第２の脱気区画のパッキン１７を介し、バケット１６を介して噴射部１４へと移動し、次に、一部が第１の区画へ流れ、残りが第２の脱気区画の噴射部１４内の冷却材を加熱する。第２の脱気区画を通過する冷却材から発せられるガスは、噴射部１４の容積から第１の区画の全エレメント（アイテム１２、１０、１１、９、２０）を介してブローダウンフィッティング６へ出る。

脱気器の高信頼的な稼働を保証するためには、静止モードおよび過渡モードの双方において、その稼働中の氾濫を防止することが重要である。

これは、ランダムなエレメントのパッキン１２および１７の横断面の正しい選択、およびカラム３の全てのパーツにおける圧力平衡を必要とする。

パッキンの横断面は、規定文書（技術的指針「Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅａｅｒａｔｏｒｓ」ＲＴＭ １０８．０３０．２１−７８、Ｒｅｖ．１）に準拠して選択されるものとする。

突起１９内の開口セット２１の流れの横断面が不十分であれば、突起１９により限定されるカラム３の容積は、空にされる。これに続いて、第１の脱気区画の噴射部８が排気され、冷却材のレベルが増加する。冷却材のレベルが、第１の脱気区画の分配トレイ１０上のバケット１１の高さを越えると、ブローダウンフローの横断面が縮小され、氾濫する冷却材がフィッティング６へ同伴される。

突起１９内の開口セット２１の横断面は、仕切り壁２０上の圧力差をゼロとする、という条件を基礎として選択されるものとする。このために、第２の脱気区画の噴射チャンバ１４からブローダウンフィッティング６までの水蒸気抵抗の圧力差は、第２の脱気区画の噴射チャンバ１４から突起１９内部の容積までの水蒸気抵抗の圧力差に等しいことが必要である。

バケット１６を介して第２の脱気区画の噴射部１４へ入る水蒸気量は、次のように消費される。
１．噴射部１４の噴口上の凝結。
２．圧力トレイ１３のミラー上の凝結。
３．入口フィッティング４および５から流れる冷却材ジェット上の凝結。
４．圧力トレイ８のミラー上の凝結。
５．パッキン１２における凝結。
６．分配トレイ１０上の凝結。
７．噴射部９における凝結。
８．脱気ガスを伴う、仕切り２０を介するフィッティング６への流入。

したがって、第２の脱気区画の分配トレイのバケット１６の出口と仕切り２０の内部空間との間に圧力差を生み出す水蒸気流量は、第１の脱気区画（アイテム５−７）内で凝結される水蒸気流および第１および第２の区画（アイテム８）のブローダウン水蒸気によって形成される。バケット１１の出口と突起１９内部の空間（即ち、仕切り１８の外側）との圧力差を決定する水蒸気流量は、アイテム１−４および部分的にアイテム８の流れによって形成される。

開口２１の圧力差は、これらの圧力差の同等さによって決定される。突起１８（アイテム３およびアイテム４）内部の容積において凝結される水蒸気量が分かれば、開口セット２１に必要な流れ横断面の合計を決定することができ、これにより、突起１９を介する必要な水蒸気流が保証される。

技術的には、この横断面は、突起の周りに等間隔で存在する、直径が一致する幾つかの穴として設計される。横断面が圧力トレイ８上の冷却材によって部分的に覆われないように、開口２１の下縁は、液封の縁１８の上部よりも、縁１８を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる。

以下は、開口２１の直径、ブローダウンフィッティング６と第１の脱気区画の圧力トレイ８より上の液封の突起１９内部との圧力平衡におけるその合計断面積、の計算の具体例である。
１．脱気カラムの上側チャンバ内の水蒸気凝縮を、下記の方法、即ち、ＫＯＲＳＡＲ／Ｉ１．１、熱水力計算コード、回路熱水力学の接近関係および個別的物理現象の計算方法、Ｓｏｓｎｏｖｙ Ｂｏｒ：Ａ．Ｐ．Ａｌｅｋｓａｎｄｒｏｖ ＮＩＴＩ、２００１年、１４７ページ、を用いて計算した。
２．分配トレイ８から液封の縁１８を介する分配トレイ１３への過剰な水のオーバーフローを保証するレベル超過量を、下記の方法、即ち、Ａ．Ｖ．Ｋａｒａｕｓｈｅｖ． Ｆｌｕｖｉａｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ．レニングラード、Ｈｙｄｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ、１９６９年、４１７ページ、を用いて計算した。
レベルの計算には、液封チャネルの液圧抵抗を考慮した。
３．液圧抵抗を、下記の刊行物、即ち、Ｉｄｅｌｃｈａｋ Ｉ．Ｙｅ．Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｂｏｏｋ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．モスクワ、Ｍａｓｈｉｎｏｓｔｒｏｙｅｎｉｙｅ、１９５７年、５５９ページ、に準拠して計算した。

その結果、ホウ素制御脱気器に関して次のようなデータ、即ち、液封の突起１９を介する水蒸気流に対しては、直径２０ｍｍの開口１２個によって保証され得る、合計断面積Ｆ＝０．００３８ｍ^２の開口２１を設ける必要がある、というデータを得た（１２・π・（２０・１０−３）２／４＝０．００３７７ｍ^２）。

請求する技術的解決策は、脱気器の負荷が経時的またはそれ以上に変わる場合にブローダウンにおける氾濫および噴射を防止することを可能にする。

脱気器は、２区画のカラムによって設計され、これらの脱気区画は、液封によって分割され、かつ液封の突起は、ブローダウンフィッティング内と第１の区画の圧力トレイより上の液封突起内部との圧力平衡を保証する予め設定された合計断面積を有する開口セットを有する。

これにより、脱気カラムの上側部分を排気する問題が排除され、デバイスの信頼性が高まる。

脱気器（オプション２）は、楕円形の底およびカバーを備える円筒形鋼容器の形式であるタンク１より成る。タンク１の下側部分は、タービン抽気からの水蒸気により加熱される平滑鋼管製の表面熱交換器である水蒸気源２を収容する（図４）。

タンク１は、ランダムなエレメントを有する２つの直並列脱気区画より成る脱気カラム３を収容する。

カラムカバー３は、給水フィッティング４および５と、ブローダウンフィッティング６とを装備している。タンク１の下側部分は、出口フィッティング７を有する。

第１の脱気区画は、上下して位置決めされる下記のエレメント、即ち、圧力トレイ８と、噴射部９と、バケット１１が取り付けられている（穴開けされた）分配トレイ１０と、この特定のアプリケーション例ではオメガ形エレメント等のランダムなエレメントを備えるパッキン１２とを含む。

第２の脱気区画は、デバイスの垂直軸に沿って第１の脱気区画の下に位置決めされる。これは、第１の区画と同じエレメント、即ち、圧力トレイ１３と、噴射部１４と、バケット１６が取り付けられている（穴開けされた）分配トレイ１５と、ランダムなエレメントを備えるパッキン１７とを含む。

第１および第２の脱気区画は、縁１８および突起１９で形成される液封によって分離される。縁１８の上部は、第１の脱気区画の圧力トレイ８より上に位置決めされる。突起１９は、その下縁が第１の脱気区画の圧力トレイ８の下になるように設計され、かつ上縁は、入口フィッティング４および５が突起１９の内側に存在するようにカラム３のカバーへ接続される。

第１の脱気区画の噴射部９は、ブローダウンフィッティング６へ、圧力トレイ８を介して延びかつ上側部分がカラム３のカバーへ付着される仕切り２０によって接続される。突起１９および仕切り２０とカラム３のカバーとの付着点には、小さい通気穴が位置決めされる。突起１９は、内部に、縁１８を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ縁１８の上部より高く位置決めされる開口２１を有する。

開口２１の合計断面積は、ブローダウンフィッティング６内の水蒸気圧力と突起１９内部の空間における水蒸気圧力との同等さによって決定される。

オプション２による脱気器（図４）は、液封突起１９により限定される空間の外側で脱気カラムのカバー上に位置決めされる追加的なブローダウンフィッティング２２を含む。

脱気器（オプション２）は、下記のように動作する。

冷却材の源流（回路ブローダウン）は、水入口フィッティング４を介してカラム３へ定流量で流れ込む。冷却材は、脱気器内へ入るとすぐに、水蒸気凝縮によって加熱され始める。また、水蒸気は、第１の脱気区画の圧力トレイ８上に生成される冷却材ミラー上で凝縮する。圧力トレイ８内の開口を介して、冷却材は、第１の脱気区画の噴射部９に進入し、ここで、水蒸気源２内で生成される水蒸気によって飽和点まで加熱される。

液封の縁１８の高さは、第１の脱気区画の圧力トレイ８上の冷却材レベルの方が低くなるように、即ち、冷却材の全量が第１の脱気区画のみに進入するように計算される。

第１の脱気区画の噴射部９において加熱された後、冷却材は、水蒸気の一部を凝結させて第１の脱気区画の分配トレイ１０へと流れる。分配トレイに取り付けられるバケット１１は、水蒸気を噴射部９内に通させる働きをするが、バケット１１の高さが第１の脱気区画の分配トレイ１０上の冷却材および凝縮水の潜在的レベルを超えなければならないのはこのためである。

第１の脱気区画の分配トレイ１０の穿孔を介して、冷却材は、ランダムなエレメントによるパッキン１２へ流れ込み、ここで、飽和状態へのその最終的な加熱およびガス抜きが発生する。ランダムなエレメントは、水が薄膜内のその表面上に散開し、よって水と水蒸気との接触面積が広がる一方で、（そのランダムさに起因して）エレメント間に水蒸気を通す広い自由な横断面を残すことから、ガス抜きの効率を保証する。

次に、冷却材およびその加熱の結果として発生する凝縮水は、第２の脱気区画を介してタンク１へと流れ、さらに、出口フィッティング７を介して回路へと戻る。幾分かの水蒸気との混合物における冷却材から発せられるガスは、脱気器から仕切り２０を介してブローダウンフィッティング６へ出る。

入口フィッティング５を介して脱気器へ追加的な冷却材の流れ（例えば、補給水）が供給される、かつ／または入口フィッティング４を介する流量が十分に増加すると、第１の脱気区画の圧力トレイ８を介して第１の区画へ入る冷却材の流れ全体が中断される。トレイ８上のレベルは、増加を始めて液封の縁１８の高さを越え、冷却材は、第２の脱気区画の圧力トレイ１３上へと流れ始める。

したがって、より高い冷却材流量によって、双方の脱気区画が稼働する。第１の脱気区画を介する流量は、液封の縁１８の高さによって決定され、残りの冷却材は、第２の脱気区画のトレイ１３へ流れ、次いで、噴射部１４、分配トレイ１５およびランダムなエレメントを有するパッキン１７内へと流れる。

水蒸気源２の水蒸気は、冷却材の流れへ向かって、即ち、第２の脱気区画のパッキン１７を介し、バケット１６を介して噴射部１４へと移動し、次に、一部が第１の区画へ流れ、残りが第２の脱気区画の噴射部１４内の冷却材を加熱する。第２の脱気区画を通過する冷却材から発せられるガスは、噴射部１４の容積から第１の区画の全エレメント（アイテム１２、１０、１１、９、２０）を介してブローダウンフィッティング２２へ出る。

したがって、第２の脱気区画の蒸気は、第１の区画を通過する必要がなく、よって、第１の区画を介するガス流量が減り、氾濫限界が高まる。

この具体的な実施形態の場合、氾濫限界は、ＲＴＭ １０８．０３０．２１−７８による設計水蒸気速度に対する限界水蒸気速度の関係式として決定される。

限界水蒸気速度は、噴霧速度、パッキンの抵抗および幾つかの他のパラメータに依存する。設計水蒸気速度は、水蒸気容積流量の、クリアなパッキン開口に対する割合である。

パッキンを介する水蒸気容積流量は、冷却材を飽和点まで加熱するために必要な水蒸気の流量（この水蒸気は、水が加熱されるにつれて凝結される、即ち、その流量は、水蒸気の動作に伴って減る）、および脱気中に水から発せられる不凝縮ガスを同伴してブローダウンへ流れる水蒸気の流量によって形成される。

後者の流量は、カラムの高さに沿って一定であって、合計値の約３−５％である。第２の脱気区画が稼働されると、即ち、冷却材が液封の縁１８からトレイ１３上へ溢れ始めると、ブローダウン水蒸気の流量は、正常なブローダウンを保証するために増加（３−４倍）される。

したがって、追加フィッティング２２の設置は、第１の区画内で負荷が増加した場合の、オプション１より約１５％−２０％多い氾濫限界を見込んでいる。

脱気器（オプション３）は、楕円形の底およびカバーを備える円筒形鋼容器の形式であるタンク１より成る。タンク１の下側部分は、タービン抽気からの水蒸気により加熱される平滑鋼管製の表面熱交換器である水蒸気源２を収容する（図５）。

タンク１は、ランダムなエレメントを有する２つの直並列脱気区画より成る脱気カラム３を収容する。

カラムカバー３は、給水フィッティング４および５と、ブローダウンフィッティング６とを装備している。タンク１の下側部分は、出口フィッティング７を有する。

第１の脱気区画は、上下して位置決めされる下記のエレメント、即ち、圧力トレイ８と、噴射部９と、バケット１１が取り付けられている（穴開けされた）分配トレイ１０と、この特定のアプリケーション例ではオメガ形エレメント等のランダムなエレメントを備えるパッキン１２とを含む。

第２の脱気区画は、デバイスの垂直軸に沿って第１の脱気区画の下に位置決めされる。これは、第１の区画と同じエレメント、即ち、圧力トレイ１３と、噴射部１４と、バケット１６が取り付けられている（穴開けされた）分配トレイ１５と、ランダムなエレメントを備えるパッキン１７とを含む。

第１および第２の脱気区画は、縁１８および突起１９で形成される液封によって分離される。縁１８の上部は、第１の脱気区画の圧力トレイ８より上に位置決めされる。突起１９は、その下縁が第１の脱気区画の圧力トレイ８の下になるように設計され、かつ上縁は、入口フィッティング４および５が突起１９の内側に存在するようにカラム３のカバーへ接続される。

第１の脱気区画の噴射部９は、ブローダウンフィッティング６へ、圧力トレイ８を介して延びかつ上側部分がカラム３のカバーへ付着される仕切り２０によって接続される。突起１９および仕切り２０とカラム３のカバーとの付着点には、小さい通気穴が位置決めされる。突起１９は、内部に、縁１８を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ縁１８の上部より高く位置決めされる開口２１を有する。

開口２１の合計断面積は、ブローダウンフィッティング６内の水蒸気圧力と突起１９内部の空間における水蒸気圧力との同等さによって決定される。

脱気器は、液封突起１９により限定される空間の外側で脱気カラムのカバー上に位置決めされる追加的なブローダウンフィッティング２２を含む。

脱気器（オプション３）は、第１の脱気区画（パッキン１２）を、パッキン１７を介して延びる貯蔵タンク１の空間へ直に接続する追加的な接続管２３を含む（図５）。

脱気器（オプション３）は、下記のように動作する。

冷却材の源流（回路ブローダウン）は、水入口フィッティング４を介してカラム３へ定流量で流れ込む。冷却材は、脱気器内へ入るとすぐに、水蒸気凝縮によって加熱され始める。また、水蒸気は、第１の脱気区画の圧力トレイ８上に生成される冷却材ミラー上で凝縮する。圧力トレイ８内の開口を介して、冷却材は、第１の脱気区画の噴射部９に進入し、ここで、水蒸気源２内で生成される水蒸気によって飽和点まで加熱される。

液封の縁１８の高さは、第１の脱気区画の圧力トレイ８上の冷却材レベルの方が低くなるように、即ち、冷却材の全量が第１の脱気区画のみに進入するように計算される。

第１の脱気区画が噴射部９において加熱された後、冷却材は、水蒸気の一部を凝結させて第１の脱気区画の分配トレイ１０へと流れる。分配トレイに取り付けられるバケット１１は、水蒸気を噴射部９内に通させる働きをするが、バケット１１の高さが第１の脱気区画の分配トレイ１０上の冷却材および凝縮水の潜在的レベルを超えなければならないのはこのためである。

第１の脱気区画の分配トレイ１０の穿孔を介して、冷却材は、ランダムなエレメントによるパッキン１２へ流れ込み、ここで、飽和状態へのその最終的な加熱およびガス抜きが発生する。ランダムなエレメントは、水が薄膜内のその表面上に散開し、よって水と水蒸気との接触面積が広がる一方で、（そのランダムさに起因して）エレメント間に水蒸気を通す広い自由な横断面を残すことから、ガス抜きの効率を保証する。

次に、冷却材およびその加熱の結果として発生する凝縮水は、第２の脱気区画から接続管２３を介してタンク１へと流れ、さらに、出口フィッティング７を介して回路へと戻る。幾分かの水蒸気との混合物における冷却材から発せられるガスは、脱気器から仕切り２０を介してブローダウンフィッティング６へ出る。

入口フィッティング５を介して脱気器へ追加的な冷却材の流れ（例えば、補給水）が供給される、かつ／または入口フィッティング４を介する流量が十分に増加すると、第１の脱気区画の圧力トレイ８を介して第１の区画へ入る冷却材の流れ全体が中断される。トレイ８上のレベルは、増加を始めて液封の縁１８の高さを越え、冷却材は、第２の脱気区画の圧力トレイ１３上へと流れ始める。

したがって、より高い冷却材流量によって、双方の脱気区画が稼働する。第１の脱気区画を介する流量は、液封の縁１８の高さによって決定され、残りの冷却材は、第２の脱気区画のトレイ１３へ流れ、次いで、噴射部１４、分配トレイ１５およびランダムなエレメントを有するパッキン１７内へと流れる。

水蒸気源２の水蒸気は、冷却材の流れへ向かって、即ち、管２３を介して第１の脱気区画へ、かつ第２の脱気区画のパッキン１７を介して第２の脱気区画へ、バケット１６を介して噴射部１４へと移動する。接続管２３を通過する水蒸気は、第１の脱気区画へのみ流れるが、第２の脱気区画を通過する水蒸気は、パッキン１７において、および噴射部１４において冷却材を加熱する。第１の脱気区画を通過する冷却材から発せられるガスは、ブローダウンフィッティング６へ出ていき、一方で、噴射部１４の容積から第２の脱気区画を通過する冷却材から発せられるガスは、ブローダウンフィッティング２２へ出る。

したがって、これらの脱気区画は、並行して動作し、これにより、第２の区画を介する水蒸気および水の流量が減り、計算が明白になり、よって、脱気器の計算および動作の全体的な信頼性が高まる。

本脱気器（オプション）は、脱気のために供給される冷却材の流量範囲が様々に変化する他のシステムにも適用可能である。

１ タンク
２ 水蒸気源
３ 脱気カラム
４ 給水フィッティング
５ 給水フィッティング
６ ブローダウンフィッティング
７ 出口フィッティング
８ 第１の脱気区画の圧力トレイ
９ 第１の脱気区画の噴射部
１０ 第１の脱気区画の分配トレイ
１１ 第１の脱気区画の分配トレイのバケット
１２ 第１の脱気区画のランダムなエレメントのパッキン
１３ 第２の脱気区画の圧力トレイ
１４ 第２の脱気区画の噴射部
１５ 第２の脱気区画の分配トレイ
１６ 第２の脱気区画の分配トレイのバケット
１７ 第２の脱気区画のランダムなエレメントのパッキン
１８ 液封の縁
１９ 液封突起
２０ 仕切り
２１ 液封突起内の開口
２２ オプション２の追加的なブローダウンフィッティング
２３ オプション３の追加的な接続管

Claims (3)

1. 出口フィッティングおよび水蒸気源を備えるタンクと、前記タンク上に取り付けられるカバーの付いた脱気カラムであって、水の引き入れおよび蒸気ブローダウンのためのフィッティングが上に位置決めされて、上側および下側の脱気区画を含み、各々が間のエリアに噴射チャンバを形成するように圧力トレイおよび分配トレイを設置する、脱気カラムと、ランダムなエレメントのパッキンとを含む脱気器であって、脱気区画は、前記上側区画の圧力トレイの縁および前記カラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離され、水入口フィッティングおよび蒸気ブローダウンフィッティングは、液封突起の内側に位置決めされ、前記液封突起は、下縁が前記液封の上縁よりも、前記液封の縁を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる開口を有し、一方で、前記開口の合計断面積は、前記ブローダウンフィッティング内の水蒸気圧力と前記液封突起の内部エリア内の水蒸気圧力との同等さによって決定される、脱気器。
2. 出口フィッティングおよび水蒸気源を備えるタンクと、前記タンク上に取り付けられるカバーの付いた脱気カラムであって、水の引き入れおよび蒸気ブローダウンのためのフィッティングが上に位置決めされて、上側および下側の脱気区画を含み、各々が間のエリアに噴射チャンバを形成するように圧力トレイおよび分配トレイを設置する、脱気カラムと、ランダムなエレメントのパッキンとを含む脱気器であって、脱気区画は、前記上側区画の圧力トレイの縁および前記カラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離され、水入口フィッティングおよび蒸気ブローダウンフィッティングは、液封突起の内側に位置決めされ、前記液封突起は、下縁が前記液封の上縁よりも、前記液封の縁を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる開口を有し、一方で、前記開口の合計断面積は、前記ブローダウンフィッティング内の水蒸気圧力と前記液封突起内部エリア内の水蒸気圧力との同等さによって決定され、前記脱気カラムの前記カバー上には、前記液封突起の外側へ追加的な水蒸気ブローダウンフィッティングが位置決めされる、脱気器。
3. 出口フィッティングおよび水蒸気源を備えるタンクと、前記タンク上に取り付けられるカバーの付いた脱気カラムであって、水の引き入れおよび蒸気ブローダウンのためのフィッティングが上に位置決めされて、上側および下側の脱気区画を含み、各々が間のエリアに噴射チャンバを形成するように圧力トレイおよび分配トレイを設置する、脱気カラムと、ランダムなエレメントのパッキンとを含む脱気器であって、脱気区画は、前記上側区画の圧力トレイの縁および前記カラムカバーへ接続される突起により形成される液封によって分離され、水入口フィッティングおよび蒸気ブローダウンフィッティングは、液封突起の内側に位置決めされ、前記液封突起は、下縁が前記液封の上縁よりも、前記液封の縁を越える冷却材のオーバーフロー高さと液封チャネルの液圧抵抗との合計を超える値だけ高く位置決めされる開口を有し、一方で、前記開口の合計断面積は、前記ブローダウンフィッティング内の水蒸気圧力と前記液封突起内部エリア内の水蒸気圧力との同等さによって決定され、前記脱気カラムの前記カバー上には、前記液封突起の外側へ追加的な水蒸気ブローダウンフィッティングが位置決めされ、一方で、前記上側の脱気区画は、前記タンクへ、前記下側の脱気区画の全長に渡って延びる接続管によって直に接続される、脱気器。

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