(57)【要約】【課題】胴体内を流れるサイクル蒸気の流量を低下させてその圧力損失を低減すること等によりプラント効率を向上できること。【解決手段】胴体１７と、この胴体の底部に設けられ、サイクル蒸気を胴体内に導入するサイクル蒸気入口１８と、胴体内の下部領域に傾斜配置され、サイクル蒸気中の湿分を分離するＭＳエレメント２１と、胴体内の略中央領域に配置され、加熱蒸気を流動させる複数本の伝熱管３１、及びこれらの伝熱管に連通する単一の加熱蒸気ヘッダ３２を備えた加熱器２２と、を有する１段再熱式の湿分分離加熱器１２であって、複数本の伝熱管３１における管束の横幅をＷ、高さをＨとしたとき、管束サイズＷ／Ｈが、１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定されると共に、加熱蒸気ヘッダが横置き円筒型に構成されたものである。【選択図】  図２
2010121911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体と、
この胴体の底部に設けられ、サイクル蒸気を前記胴体内に導入するサイクル蒸気入口と、
前記胴体内の下部領域に傾斜配置され、サイクル蒸気中の湿分を分離する湿分分離エレメントと、
前記胴体内の略中央領域に配置され、加熱蒸気を流動させる複数本の伝熱管、及びこれらの伝熱管に連通する単一の加熱蒸気ヘッダを備えた加熱器と、を有する1段再熱式の湿分分離加熱器であって、
複数本の前記伝熱管における管束の横幅をＷ、高さをＨとしたとき、管束サイズＷ/Ｈが、
［数１］
１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９
に設定されると共に、前記加熱蒸気ヘッダが横置き円筒型に構成されたことを特徴とする湿分分離加熱器。
【請求項２】
前記伝熱管内を流れる加熱蒸気の流れが４パスに構成されると共に、加熱蒸気ヘッダ内が、加熱蒸気の第１パスが流出する入口室と、加熱蒸気の第２パスが流入し第３パスが流出する中間室と、加熱蒸気の第４パスが流入する出口室とに区画され、
加熱蒸気の第２パスで発生し前記中間室に流入した凝縮ドレンが、加熱器ドレン管を経て器外へ排出されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
【請求項３】
前記加熱器ドレン管は、加熱器ドレンタンクに接続されると共に、この加熱器ドレンタンクがバランス管を介して、加熱蒸気ヘッダの中間室に連通されたことを特徴とする請求項２に記載の湿分分離加熱器。
【請求項４】
前記加熱蒸気ヘッダの出口室にドレンベント出口管が接続され、加熱蒸気の第４パスから前記出口室に流入したベント蒸気及び凝縮ドレンが、この出口室を経て前記ドレンベント出口管から器外へ排出されるよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の湿分分離加熱器。
【請求項５】
前記サイクル蒸気入口は胴体の底部に複数設けられ、これらのサイクル蒸気入口に、分岐して構成されたクロスアンダー管が接続され、このクロスアンダー管を介して、高圧タービンからのサイクル蒸気が複数の前記サイクル蒸気入口へ導入されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
【請求項６】
前記ドレンベント出口管は、流量調整機構を介して給水加熱器に接続されたことを特徴とする請求項４に記載の湿分分離加熱器。
【請求項７】
前記ドレンベント出口管は、給水加熱器と復水器に切り換え可能に接続されたことを特徴とする請求項４に記載の湿分分離加熱器。
【請求項８】
前記胴体の底部にドレンタンクが取り付けられ、湿分分離エレメント通過前に分離されたドレンが前記ドレンタンク内へ直接排出され、前記湿分分離エレメントを通過して分離されたドレンが、圧力調整機構を経て前記ドレンタンク内へ排出されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の湿分分離加熱器。
【請求項９】
前記胴体の底部にドレン排出部が取り付けられ、このドレン排出部は、ドレン連通管を経てドレンタンクへ連通すると共に圧力調整機構を備え、湿分分離エレメント通過前に分離されたドレンを、ドレン連通管を経て前記ドレンタンク内へ導き、前記湿分分離エレメントを通過して分離されたドレンを、圧力調整機構及びドレン連通管を経て前記ドレンタンク内へ導くよう構成されたことを特徴とする請求項８に記載の湿分分離加熱器。
【請求項１０】
前記圧力調整機構がＵシールであることを特徴とする請求項８または９に記載の湿分分離加熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は湿分分離加熱器に係り、特に加熱器の加熱蒸気ヘッダが単一である１段再熱式の湿分分離加熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の１段再熱式の湿分分離加熱器１００は、特許文献１並びに図１４及び図１５に示すように、横型円筒容器製の胴体１０１を備え、高圧蒸気タービンからの湿ったサイクル蒸気を片側の鏡板に設けられたサイクル蒸気入口１０２から導入し、胴体１０１内下部のＭＳエレメント１０３（ＭＳエレメントとは湿分分離エレメントを意味し、“ＭＳ”とはmoisture separatorの略である。）により湿分を分離し除去した後、胴体１０１内上部の加熱器１０４により加熱し、胴体１０１頂部のサイクル蒸気出口１０５から過熱蒸気を低圧蒸気タービンへ供給する。加熱器１０４の加熱蒸気ヘッダ１０６は、サイクル蒸気が流入する鏡板と反対側の鏡板の外側に突出して設置されている。
【０００３】
加熱蒸気ヘッダ１０６をコンパクトにするために、加熱器１０４の複数本の伝熱管１０７における管束の横幅Ｗと高さＨを同等にして（例えばＷ／Ｈ＜１．３程度）、円形管板１０８の径を小さくすることが一般的である。
【０００４】
尚、上述のような１段再熱式の湿分分離加熱器１００は原子力プラント初期の機器であり、伝熱管１０７に銅合金を使用しているものが多く、最近、ステンレス製の伝熱管１０７に更新するプラントが増えてきている。本発明では、このような１段再熱式の湿分分離加熱器１００の更新を対象としている。
【０００５】
また、サイクル蒸気を胴体下部から流入させる湿分分離加熱器として、２個の加熱蒸気ヘッダを胴体内部に配置する２段再熱式の湿分分離加熱器が開示されている(特許文献２参照)。
【０００６】
更に、加熱器の伝熱管内に生ずる凝縮ドレンの過冷却を防止するために、加熱蒸気ヘッダ近傍の管板にオリフィス板を設ける湿分分離加熱器が、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】実開平２−７４１１号公報
【特許文献２】実開平２−７４１０号公報
【特許文献３】特開昭４９−７２５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１及び図１４等に示す１段再熱式の湿分分離加熱器１００では、鏡板に設置されたサイクル蒸気入口１０２からサイクル蒸気を導入しているため、ＭＳエレメント１０３に至るまでの流路が狭く、この流路を流れるサイクル蒸気の流速が速くなって、蒸気の圧力損失が大きくなってしまう。ＭＳエレメント１０３の高さｈが低い場合、ＭＳエレメント１０３の物量を低減することはできるが、このＭＳエレメント１０３を通過するサイクル蒸気の流速が速くなり、サイクル蒸気の圧力損失が大きくなってしまう。
【０００８】
また、鏡板の外側に加熱蒸気ヘッダ１０６を突出して設置する型の湿分分離加熱器１００においては、伝熱管１０７の管束の横幅Ｗが狭くなり、この管束の外側を通過するサイクル蒸気の流れが速くなるため、伝熱面積は小さくなるものの、伝熱管１０７の管束間を通過するサイクル蒸気の圧力損失が大きくなり、プラント効率を悪化させる要因となっている。
【０００９】
尚、伝熱管１０７の管束の横幅Ｗを広くすると、加熱蒸気ヘッダ１０６の内径が大きくなり、この加熱蒸気ヘッダ１０６は内圧が高いので肉厚が厚くなり、この結果、湿分分離加熱器１００の重量が増大してしまう。
【００１０】
また、このサイクル蒸気を、鏡板に設置されたサイクル蒸気入口１０２から導入させる湿分分離加熱器１００においては、蒸気流動の影響により、内部構造材（例えばサイクル蒸気入口１０２付近の図示しない蒸気整流板取付部材など）が損傷する場合もある。
【００１１】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、胴体内を流れるサイクル蒸気の流量を低下させてその圧力損失を低減すること等により、プラント効率を向上できる湿分分離加熱器を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、系統構成を簡素化できる湿分分離加熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、胴体と、この胴体の底部に設けられ、サイクル蒸気を前記胴体内に導入するサイクル蒸気入口と、前記胴体内の下部領域に傾斜配置され、サイクル蒸気中の湿分を分離する湿分分離エレメントと、前記胴体内の略中央領域に配置され、加熱蒸気を流動させる複数本の伝熱管、及びこれらの伝熱管に連通する単一の加熱蒸気ヘッダを備えた加熱器と、を有する1段再熱式の湿分分離加熱器であって、複数本の前記伝熱管における管束の横幅をＷ、高さをＨとしたとき、管束サイズＷ/Ｈが、１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定されると共に、前記加熱蒸気ヘッダが横置き円筒型に構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、胴体の底部に設けられたサイクル蒸気入口からサイクル蒸気が流入して、胴体内の下部領域に配置されたＭＳエレメントへ導かれるので、胴体内の狭い領域をサイクル蒸気が流れることがなく、サイクル蒸気入口からＭＳエレメントへ至るまでのサイクル蒸気の流速を低下できる。また、加熱器が胴体内の略中央領域に配置されて、この加熱器における伝熱管の管束の横幅Ｗが高さＨに対して大きくされ、管束サイズＷ/Ｈが１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定されたので、複数の伝熱管の外側を通過するサイクル蒸気の流速を低下できる。これらの結果、サイクル蒸気入口から胴体内へ流入して、ＭＳエレメント及び加熱器を順次流れるサイクル蒸気の圧力損失を低減でき、プラント効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図１０）
図１は、本発明に係る湿分分離加熱器における第１の実施の形態を配管系統と共に示す系統図である。図２は、図１の湿分分離加熱器を示す縦断面図である。
【００１７】
図１に示すように、ボイラーや原子炉などの蒸気発生器１０で発生した蒸気は、その大部分がサイクル蒸気として高圧蒸気タービン１１へ導かれて仕事をした後、湿分分離加熱器１２によって湿分が除去されると共に加熱されて低圧蒸気タービン１３へ導かれ、この低圧蒸気タービン１３で仕事をした後、復水器１４へ至って凝縮されて水となり、図示しない復水ポンプ及び給水ポンプにより順次昇圧されて蒸気発生器１０へ戻る。蒸気発生器１０からの蒸気の一部は、湿分分離加熱器１２の加熱蒸気ヘッダ３２（後述）へ導かれる。
【００１８】
さて、湿分分離加熱器１２は、図２に示すように、胴体１７と、この胴体１７の底部に設けられたサイクル蒸気入口１８、第１ＭＳドレン口１９及び第２ＭＳドレン口２０と、胴体１７内に配置されたＭＳエレメント２１及び加熱器２２と、胴体１７の頂部に設けられたサイクル蒸気出口２３と、を有して構成される。
【００１９】
胴体１７は、円筒形状で、両端に椀形状の鏡板２４が固着されて横置き型に構成される。サイクル蒸気入口１８は、胴体１７の底部に複数、例えば２個設置されて、高圧蒸気タービン１１からのサイクル蒸気を胴体１７内へ導入する。このサイクル蒸気入口１８の直上に、図３にも示すように蒸気分配板２５が設けられる。サイクル蒸気入口１８から導入されたサイクル蒸気は蒸気分配板２５によって、胴体１７内の下部領域全体に広がるように案内される。
【００２０】
ＭＳエレメント２１は、胴体１７内において、図２及び図３に示すように、この胴体１７の横断面の下部領域に、胴体１７の軸方向に沿って延在して一対配置される。それぞれのＭＳエレメント２１は傾斜配置されて、サイクル蒸気が通過するための広い面積が確保されている。サイクル蒸気入口１８から流入して蒸気分配板２５により案内されたサイクル蒸気は、ＭＳエレメント２１を通過する前に、及びＭＳエレメント２１を通過する間に湿分が分離される。
【００２１】
ＭＳエレメント２１を通過する間に分離された湿分（水）は第１ＭＳドレン口１９へ流下し、第１ＭＳドレン配管２６を経てＭＳドレンタンク２８へドレンとして排出され、更に給水加熱器２９（図１）へ排出される。また、ＭＳエレメント２１を通過する前に分離された湿分（水）は前記第２ＭＳドレン口２０へ流下し、第２ＭＳドレン配管２７を通り、この第２ＭＳドレン配管２７に配設された圧力調整機構３０を経て第１ＭＳドレン配管２６へ至り、ＭＳドレンタンク２８、給水加熱器２９へドレンとして順次排出される。
【００２２】
圧力調整機構３０は、第２ＭＳドレン口２０及び第２ＭＳドレン配管２７内の圧力が第１ＭＳドレン口１９及び第１ＭＳドレン配管２６内の圧力よりも若干高いため、この圧力差の存在下で、第２ＭＳドレン配管２７内のドレンを重力により、第１ＭＳドレン配管２６を経てＭＳドレンタンク２８へ確実に排出させるものである。この圧力調整機構３０は、例えばＵシール（後述の第２実施形態において詳説する）が用いられる。
【００２３】
前記加熱器２２は１段再熱式であり、図２及び図３に示すように、複数本のＵ字形状の伝熱管３１と、これらの伝熱管３１の両端が連通された単一の加熱蒸気ヘッダ３２とを有して構成される。これらの伝熱管３１及び加熱蒸気ヘッダ３２は、胴体１７内において、この胴体１７の横断面の略中央領域に配置される。このうち伝熱管３１は、胴体１７の軸方向に延在し、加熱蒸気ヘッダ３２を介して、図１に示す蒸気発生器１０からの蒸気の一部が加熱蒸気として流入し流動する。図２及び図３に示すように、胴体１７内においてＭＳエレメント２１により湿分が除去されたサイクル蒸気は、複数本の伝熱管３１の外側を流れる間に、伝熱管３１の内側を流れる加熱蒸気と熱交換して過熱蒸気となる。この過熱蒸気となったサイクル蒸気は、サイクル蒸気出口２３から流出し、図１に示すクロスオーバー管３３を経て低圧蒸気タービン１３へ導かれる。
【００２４】
ところで、加熱器２２の加熱蒸気ヘッダ３２は、図４及び図７に示すように、円筒形状で、長軸を横向きに配置させた横置き円筒型に構成される。また、図３に示すように、複数本の伝熱管３１の管束の横幅をＷ、高さをＨとしたとき、管束サイズＷ／Ｈは、１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定される。
【００２５】
図７に示すように、胴体１７の胴体径をＤ、加熱蒸気ヘッダ３２の加熱蒸気ヘッダ径をｄ、加熱蒸気ヘッダ長さをｌとしたとき、加熱蒸気ヘッダ径比ｄ／Ｄと管束サイズＷ／Ｈとの関係を図９に、加熱蒸気ヘッダ長さ比ｌ／Ｄと管束サイズＷ／Ｈとの関係を図１０にそれぞれ示す。ＭＳエレメント２１による蒸気の圧力損失を小さくするためには図３におけるＭＳエレメント２１を高さ方向に長くとらなければならずｄを小さくする必要がある。加熱蒸気ヘッダ径比ｄ／Ｄが０．４程度より小さい場合に蒸気の圧力損失を小さくすることができることが分かった。このときＷ／Ｈ＞１．６である。一方でｌに関しては幅が大きいほうがよいが、ｌ／Ｄが０．８５程度より小さくないと設計上の構造が成り立たない。このときＷ／Ｈ＜１．９である。よって、胴体径Ｄが一定であるとすると、加熱蒸気ヘッダ径比ｄ／Ｄは、Ｗ／Ｈ＞１．６で小さくなり、加熱蒸気ヘッダ長さ比ｌ／ＤはＷ／Ｈ＜１．９で小さくなる。複数本の伝熱管３１の外側を流れるサイクル蒸気の圧力損失ΔＰは、図８に示すように、管束サイズＷ／Ｈが小さいほど小さくなるので、管束サイズＷ／Ｈを１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定することで、加熱器２２を通過するサイクル蒸気の圧力損失が低く、且つ加熱蒸気ヘッダ３２がコンパクトな湿分分離加熱器１２となる。
【００２６】
また、図１に示すように、高圧蒸気タービン１１と、湿分分離加熱器１２の複数（例えば２個）のサイクル蒸気入口１８とは、クロスアンダー管３４によって接続されている。このクロスアンダー管３４は、途中で複数本（例えば２本）に分岐されて分岐部３４Ａを備えた分岐管であり、この分岐部３４の各端部がサイクル蒸気入口１８に取り付けられる。従って、高圧蒸気タービン１１から排出されたサイクル蒸気は、クロスアンダー管３４を通って湿分分離加熱器１２のサイクル蒸気入口１８へ導かれるが、クロスアンダー管３４の分岐部３４Ａでは流路断面積が増大するので、この分岐部３４Ａ内でサイクル蒸気の流速が低下し、圧力損失が低減された状態でサイクル蒸気入口１８へ至る。
【００２７】
また、図４、図５及び図６に示すように、加熱器２２の加熱蒸気ヘッダ３２内は、隔壁部材３５、３６により入口室３７、中間室３８及び出口室３９に区画される。入口室３７に、蒸気発生器１０からの蒸気を加熱蒸気として導入する加熱蒸気入口管４０が接続される。中間室３８に、後述の凝縮ドレンを排出する加熱器ドレン管４１が接続される。出口室３９に、後述の凝縮ドレン及びベント蒸気を排出するドレンベント出口管４２が接続される。
【００２８】
更に、図２に示すように、加熱器２２の複数本の伝熱管３１は、両端が入口室３７及び中間室３８に連通された複数本の伝熱管３１Ａと、両端が中間室３８及び出口室３９に連通された複数本の伝熱管３１Ｂとから構成される。従って、これらの伝熱管３１Ａ及び３１Ｂ内を流れる加熱蒸気の流れが４パスに構成される。
【００２９】
つまり、入口室３７から流出して伝熱管３１Ａの上側部分を流れる加熱蒸気の流れが第１パスＡ１となり、伝熱管３１Ａの下側部分を流れて中間室３８へ流入する加熱蒸気の流れが第２パスＡ２となる。中間室３８から流出して伝熱管３１Ｂの上側部分を流れる加熱蒸気の流れが第３パスＡ３となり、伝熱管３１Ｂの下側部分を流れて出口室３９へ流入する加熱蒸気の流れが第４パスＡ４となる。
【００３０】
そして、図５に示すように、加熱蒸気の第２パスＡ２で発生した凝縮ドレン（水）は、加熱蒸気ヘッダ３２の中間室３８内へ流入した後、前記加熱器ドレン管４１を経て器外へ、つまり図１に示すように、この加熱器ドレン管４１が接続された加熱器ドレンタンク４３へ排出される。この加熱器ドレンタンク４３は給水加熱器４４に接続され、加熱器ドレンタンク４３内のドレンが給水加熱器４４内へ導かれる。図５に示すように、加熱蒸気ヘッダ３２の中間室３８内で凝縮ドレンが除去された加熱蒸気は、この中間室３８から伝熱管３１Ｂの上流側部分へ流れ、加熱蒸気の第３パスＡ３となる。
【００３１】
ここで、図１及び図５に示すように、前記加熱器ドレンタンク４３は、バランス管４５を介して加熱蒸気ヘッダ３２の中間室３８に連通される。このバランス管４５は、中間室３８と加熱器ドレンタンク４３との圧力をバランスさせて、中間室３８内の凝縮ドレンを加熱器ドレン管４１を経て加熱器ドレンタンク４３内へ、重力の作用でスムーズに排出させる機能を果たす。また、このバランス管４５は、加熱蒸気ヘッダ３２の中間室３８内における端部に、上方へ延出して開口する短管４６が設けられる。この短管４６によって、中間室３８内の凝縮ドレンがバランス管４５内へ流入しないよう配慮されている。
【００３２】
図１及び図６に示すように、加熱蒸気ヘッダ３２の出口室３９に接続される１本の前記ドレンベント出口管４２は、伝熱管３１Ｂ内を流れる加熱蒸気の第４パスＡ４から出口室３９内へ流入したベント蒸気（不凝縮ガスを含む）及び凝縮ドレンを器外へ、つまりこのドレンベント出口管４２に接続された給水加熱器４４へ、流量調整機構としてのドレンオリフィス４７を経て排出する。ドレンオリフィス４７は、ドレンベント出口管４２に配設される。湿分分離加熱器１２の通常運転時には、加熱蒸気ヘッダ３２内の圧力が給水加熱器４４よりも高くなるので、ドレンオリフィス４７のオリフィス径を狭めてベント蒸気及び凝縮ドレンの流量を制限することにより、出口室３９内のベント蒸気及び凝縮ドレンが、給水加熱器４４内へ大量に流れ過ぎないように最適な流出量に維持される。
【００３３】
更に、ドレンベント出口管４２は復水器１４に接続され、切換弁４８及び４９の作用で、給水加熱器４４または復水器１４に切換可能に接続される。湿分分離加熱器１２の通常運転時には切換弁４８が開弁され、切換弁４９が閉弁されて、ドレンベント出口管４２は、上述のように給水加熱器４４に接続される。これに対し、湿分分離加熱器１２の起動時には、切換弁４８が閉弁され、切換弁４９が開弁されることで、ドレンベント出口管４２は復水器１４に接続される。湿分分離加熱器１２の起動時には、加熱蒸気ヘッダ３２内の圧力が給水加熱器４４内の圧力よりも低くなることがあるので、このときの加熱蒸気ヘッダ３２内の圧力よりも低い圧力の復水器１４にドレンベント出口管４２を接続することで、加熱蒸気ヘッダ３２の出口室３９内のベント蒸気及び凝縮ドレンを復水器１４へ確実に排出させる。
【００３４】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（８）を奏する。
【００３５】
（１）胴体１７の底部に設けられたサイクル蒸気入口１８からサイクル蒸気が流入して、胴体１７内の下部領域に配置されたＭＳエレメント２１へ導かれるので、胴体１７内の狭い領域をサイクル蒸気が流れることがなく、サイクル蒸気入口１８からＭＳエレメント２１へ至るまでのサイクル蒸気の流速を低下できる。また、加熱器２２が胴体１７内の略中央領域に配置されて、この加熱器２２における伝熱管３１の管束の横幅Ｗが高さＨに対して大きくされ、管束サイズＷ／Ｈが１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定されたので、複数本の伝熱管３１の外側を通過するサイクル蒸気の流速を低下できる。蒸気の圧力損失は、流速の二乗に比例するので、上述のようにサイクル蒸気の流速を低下させることで、サイクル蒸気入口１８から胴体１７内へ流入して、ＭＳエレメント２１及び加熱器２２を順次流れるサイクル蒸気の圧力損失を大幅に低減することができる。
【００３６】
特許文献２のような２段再熱式の湿分分離加熱器において、加熱蒸気ヘッダを胴体内に配置した例はあるが、胴体中央領域から離れた位置の伝熱管では、その管束の横幅が小さくなることがある。この場合には、この管束の各伝熱管の外側空間が必然的に狭くなるので、この空間を流れるサイクル蒸気の流速が上昇してしまい、圧力損失の低減に限界がある。これに対し、本実施の形態では、加熱器２２の伝熱管３１の管束サイズＷ／Ｈを１．６＜Ｗ／Ｈ＜１．９に設定することで、前述の如く、サイクル蒸気の圧力損失を大幅に低減できる結果、プラント効率を向上させることができる。
【００３７】
（２）湿分分離加熱器１２のサイクル蒸気入口１８と高圧蒸気タービン１１とを接続してサイクル蒸気を複数のサイクル蒸気入口１８へ導くクロスアンダー管３４は、分岐部３４Ａを備えた分岐管であることから、この複数の分岐部３４Ａにおいて流路断面積が増大する。この結果、分岐部３４Ａを流れるサイクル蒸気の流速を低下させることができるので、高圧蒸気タービン１１から湿分分離加熱器１２のサイクル蒸気入口１８へ至るまでのサイクル蒸気の圧力損失を大幅に低減できる。
【００３８】
（３）加熱器２２における伝熱管３１内を流れる加熱蒸気の流れが２パスの場合には、伝熱管３１の外側を流れるサイクル蒸気の温度が低い伝熱管３１の下側部分の内部において、この内部で発生した凝縮ドレンが過冷却（飽和蒸気温度よりも低い温度まで冷却されること）される傾向にある。
【００３９】
これに対し、本実施の形態の如く、加熱器２２における伝熱管３１内を流れる加熱蒸気の流れが４パスに構成され、加熱蒸気の第２パスＡ２で発生した凝縮ドレンが、加熱蒸気ヘッダ３２の中間室３８から加熱器ドレン管４１を経て器外へ排出されるので、その後に伝熱管３１（３１Ｂ）内を流れる加熱蒸気の蒸気量が確保され、飽和状態が保持される。この結果、特に加熱蒸気の第４パスＡ４において発生した凝縮ドレンの過冷却を抑制することができる。
【００４０】
（４）加熱器２２における伝熱管３１内で発生した凝縮ドレンの過冷却が抑制されるので、この過冷却低減のために、湿分分離加熱器１２の加熱器２２における伝熱管３１内へ大量の蒸気を加熱蒸気として、蒸気発生器１０から導入する必要がない。この結果、蒸気発生器１０から加熱蒸気入口管４０を経て加熱蒸気ヘッダ３２の入口室３９内へ導く蒸気量が少なくなり、蒸気発生器１０で発生した蒸気を高圧蒸気タービン１１へより多く導入できるので、その分プラント効率を向上させることができる。
【００４１】
（５）加熱蒸気ヘッダ３２の中間室３８からの凝縮ドレンが加熱器ドレン管４１を介して排出される加熱器ドレンタンク４３と前記中間室３８とは、バランス管４５によって連通されている。このため、中間室３８と加熱器ドレンタンク４３との圧力がバランスして、中間室３８内の凝縮ドレンを、加熱器ドレン管４１を経て加熱器ドレンタンク４３内へ重力の作用でスムーズに排出させることができる。
【００４２】
（６）加熱蒸気ヘッダ３２の出口室３９に１本のドレンベント出口管４２が接続され、このドレンベント出口管４２を経て伝熱管３１から出口室３９内に流入したベント蒸気及び凝縮ドレンが、給水加熱器４４または復水器１４へ排出されるので、ベント蒸気と凝縮ドレンとを別々の配管を用いて排出する場合に比べ、配管の系統構成を簡素化できる。
【００４３】
（７）加熱蒸気ヘッダ３２の出口室３９に流入したベント蒸気及び凝縮ドレンがドレンオフィス４７を介して給水加熱器４４へ排出され、このドレンオフィス４７がベント蒸気及び凝縮ドレンの排出流量を規定して制限するよう構成されている。このため、出口室３９内のベント蒸気及び凝縮ドレンの給水加熱器４４への排出流量を最適に維持できる。
【００４４】
（８）加熱蒸気ヘッダ３２の出口室３９に接続されたドレンベント出口管４２が給水加熱器４４と復水器１４とに切換可能に接続されたので、加熱蒸気ヘッダ３２内の圧力が給水加熱器４４内によりも低くなる湿分分離加熱器１２の起動時に、ドレンベント出口管４２を復水器１４に接続することで、このときの加熱蒸気ヘッダ３２内の圧力よりも低い復水器１４内へ、出口室３９内の不凝縮ガスを含むベント蒸気及び凝縮ドレンを確実に排出することができる。
【００４５】
［Ｂ］第２の実施の形態（図１１〜図１３）
図１１は、本発明に係る湿分分離加熱器における第２の実施の形態を示す縦断面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４６】
本実施の形態の湿分分離加熱器５０が前記実施の形態と異なる点は、胴体１７の底部から第２ＭＳドレン口２０が省略されると共に、第１ＭＳドレン口１９に代えてＭＳドレン排出部５１が胴体１７の底部に設置され、更に、ＭＳドレンタンク２８と同様に機能するＭＳドレンタンク５２が胴体１７の底部に直接取り付けられた点である。
【００４７】
ＭＳドレン排出部５１は、胴体１７の底部において、サイクル蒸気入口１８を挟んでＭＳドレンタンク５０によりも遠い位置に取り付けられる。このＭＳドレン排出部５１は、図１２及び図１３に示すように、ＭＳエレメント２１を通過して分離された湿分（水）を、ＭＳエレメント支持部材５３内を通過させ、圧力調整機構としてのＵシール５４を経て、排出部本体５５内へドレンとして導くと共に、ＭＳエレメント２１通過前に分離され、胴体１７の底部に流下した湿分（水）を、排出部本体５５へドレンとして直接導くものである。
【００４８】
ＭＳエレメント支持部材５３内が胴体１７内によりも圧力が若干低いため、前記Ｕシール５４は、この圧力差を考慮して設置されたものであり、ＭＳエレメント支持部材５３内に連通する筒状部材５６と、この筒状部材５６の直下で排出部本体５５内に配置された受け部材５７とを備えてなる。筒状部材５６の下部先端は、受け部材５７の底面近傍に位置付けられる。ＭＳエレメント２１を通過して分離されＭＳエレメント支持部材５３内を流下した湿分（ドレン）は、筒状部材５６内を通り受け部材５７に一旦貯留された後、この受け部材５７の上縁から排出部本体５５内へ溢水する。この受け部材５７内に貯留されたドレン（水）によって、ＭＳエレメント支持部材５３内の圧力が排出部本体５５内の圧力よりも低い場合であっても、ＭＳエレメント支持部材５３内のドレンを排出部本体５５内へ導くことが可能となる。
【００４９】
一方、図１１に示すように、ＭＳドレンタンク５２も内部にＵシール５４を備え、ＭＳエレメント２１を通過して分離された湿分を、Ｕシール５４を経てＭＳドレンタンク５２内へ排出すると共に、ＭＳエレメント２１通過前に分離された湿分を直接ＭＳドレンタンク５２内へ排出する。また、前記ＭＳドレン排出部５１の排出部本体５５は、ドレン連通管５８を用いてＭＳドレンタンク５２に連通される。このため、排出部本体５５内に導かれたドレンは、ドレン連通管５８を経てＭＳドレンタンク５２内へ排出される。
【００５０】
従って、本実施の形態によれば、前記実施の形態の効果（１）〜（８）と同様な効果を奏する他、次の効果（９）を奏する。
【００５１】
（９）ＭＳドレンタンク５２が胴体１７の底部に直接取り付けられると共に、このＭＳドレンタンク５２とＭＳドレン排出部５１に圧力調整機構としてのＵシール５４がそれぞれ内蔵されている。従って、ＭＳドレンタンク５２の場合には、ＭＳエレメント２１を通過して分離された湿分をＵシール５４を経てＭＳドレンタンク５２内へ排出すると共に、ＭＳエレメント２１通過前に分離された湿分を直接ＭＳドレンタンク５２内へ導く。また、ＭＳドレン排出部５１の場合には、ＭＳエレメント２１を通過して分離された湿分をＵシール５４を経て排出部本体５５へ導くと共に、ＭＳエレメント２１通過前に分離された湿分を直接排出部本体５５へ導き、この排出部本体５５内の湿分（ドレン）を、ドレン連通管５８にてＭＳドレンタンク５２へ排出している。
【００５２】
このように、ＭＳエレメント２１を通過して分離された低圧力の湿分と、ＭＳエレメント２１通過前に分離された高圧力の湿分とを、配管を介することなくＭＳドレンタンク５２へ排出でき、また、ドレン連通管５８を経てＭＳドレン排出部５１からＭＳドレンタンク５２内へ排出できるので、湿分分離加熱器５０及びその配管系統を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る湿分分離加熱器における第１の実施の形態を配管系統と共に示す系統図。
【図２】図１の湿分分離加熱器を示す縦断面図。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図。
【図４】図２のIV斜視図。
【図５】図４のV−V線に沿う断面図。
【図６】図４のVI−VI線に沿う断面図。
【図７】図２の加熱蒸気ヘッダを胴体と共に示す正面図。
【図８】図２の伝熱管の管束サイズＷ／Ｈと、伝熱管の外側を流れるサイクル蒸気の圧力損失ΔＰとの関係を示すグラフ。
【図９】図７の加熱蒸気ヘッダ径比ｄ／Ｄと伝熱管の管束サイズＷ／Ｈとの関係を示すグラフ。
【図１０】図７の加熱蒸気ヘッダ長さ比ｌ／Ｄと伝熱管の管束サイズＷ／Ｈとの関係を示すグラフ。
【図１１】本発明に係る湿分分離加熱器における第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図１２】図７のドレン排出部を示す断面図。
【図１３】図１２のXIII−XIII線に沿う断面図。
【図１４】従来の湿分分離加熱器を示す縦断面図。
【図１５】図１４のXV−XV線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１１  高圧蒸気タービン
１２  湿分分離加熱器
１７  胴体
１８  サイクル蒸気入口
２１  ＭＳエレメント
２２  加熱器
３１  伝熱管
３２  加熱蒸気ヘッダ
３４  クロスアンダー管
３４Ａ  分岐部
３７  出口室
３８  中間室
３９  出口室
４０  加熱蒸気入口管
４１  加熱器ドレン管
４２  ドレンベント出口管
４３  加熱器ドレンタンク
４５  バランス管
４７  ドレンオフィス
４８、４９  切換弁
５０  湿分分離加熱器
５１  ＭＳドレン排出部
５２  ＭＳドレンタンク
５４  Ｕシール（圧力調整機構）
５８  ドレン連通管
Ａ１  第１パス
Ａ２  第２パス
Ａ３  第３パス
Ａ４  第４パス
Ｗ  横幅
Ｈ  高さ
Ｗ／Ｈ  管束サイズ
ΔＰ  圧力損失
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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