(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次エレメントにより空気冷却した蒸気を中間ヘッダを介して２次エレメントへ導入し再度空気冷却する空冷復水器において、３次エレメントを設けて該３次エレメントの一端を上記中間ヘッダに接続し他端を上記１次エレメント上流側および上記２次エレメント下流側に切替え可能に接続したことを特徴とする空冷復水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発電用、その他の蒸気タービンプラントなどに適用される空冷復水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は発電用の蒸気タービンプラントに使用されている従来の空冷復水器の説明図である。図において、空冷復水器は１次エレメント１により空気冷却した蒸気を中間ヘッダ６を介して２次エレメント２へ導入し再度空気冷却するようになっており、同図（ａ）に示す蒸気と凝縮水との１次および２次エレメント内を流れる方向が同じ並行流型と、同図（ｂ）に示す蒸気と凝縮水との１次および２次エレメント内を流れる方向が逆の対向流型とがある。
【０００３】
各エレメントはフィンチューブを１段または複数段に並べた熱交換器で、フィンチューブ管内を蒸気、フィンチューブ管外を空気が流れる。１次エレメント１内の蒸気は傾斜したフィンチューブ管内を下向きに流れる。フィンチューブ管内を流れる蒸気はフィンチューブ管外の冷却用空気により冷却され、凝縮してドレンとなる。このドレンと凝縮しなかった蒸気とは１次エレメント１下端の中間ヘッダ６内に流入し、ドレンは中間ヘッダ６下部のドレン抜きから排出される。２次エレメント２は１次エレメント１で凝縮しなかった残余蒸気を凝縮させるが、蒸気の流動方向により並行流型と対向流型とに区別される。即ち、並行流型では中間ヘッダ６内から残余蒸気を非冷却の連絡管４を介して２次エレメント２上端へ導く。２次エレメント２内では１次エレメント１と同様に蒸気及びドレンとも下向きに流れる。また、対向流型では中間ヘッダ６内の残余蒸気を直接２次エレメント２内へ導く。２次エレメント２内では蒸気は上昇し、ドレンは下降して中間ヘッダ６に戻り、ドレン抜きから排出される。両型とも、２次エレメント２でも凝縮されなかった若干の残余蒸気は、不凝縮ガスの随伴蒸気として空気抽出器により大気へ放出される。
【０００４】
２次エレメント２は１次エレメント１の性能を改善するために設けられているといってもよく、通常は１次エレメント１の１〜２割程度の伝熱面積となっており、残余蒸気を処理するために熱負荷的に小さく、性能的には２次エレメント２は１次エレメント１よりも低くなっている。従って、２次エレメント２はできるだけ小さく設ける方がよいが、対向流型においてはフィンチューブ管内における蒸気およびドレンの流れ方向が逆であるため、２次エレメント２のフィンチューブ本数を少なくして伝熱面積を小さくするとフィンチューブ管内の蒸気流速が大きくなり、下降するドレンを妨げてドレンはけを悪くする。従って、対向流型においてはフィンチューブ管内における流動性を考慮して伝熱性能に劣る２次エレメント２の伝熱面積を大きく設けてフィンチューブ本数を多くする必要があるが、１次エレメント１から２次エレメント２への連絡管は構造上不要となる。また、並行流型においては伝熱性能に劣る２次エレメント２の伝熱面積を小さくすることができるが、１次エレメント１から２次エレメント２への連絡管４が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の空冷復水器においては並行流型と対向流型とがあり、２次エレメント２の形式としては１次エレメント１からの連絡管４が不要で構造的に単純な対向流型がコスト的に有利と考えられるが、伝熱性能が劣るために２次エレメント２の伝熱面積を大きくとらなければならない。また、空冷復水器は蒸気タービンにおける負荷の変化に伴う蒸気量と入口蒸気圧力、大気温度の変化など様々な運転条件で使用されるため、最も厳しい条件で設計せざるを得ず、この伝熱面積に対して部分負荷で使用される場合が多い。特に、性能的に劣る２次エレメント２の伝熱面積を大きく設けることは経済的に最適とはいえない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空冷復水器は上記課題の解決を目的にしており、１次エレメントにより空気冷却した蒸気を中間ヘッダを介して２次エレメントへ導入し再度空気冷却する空冷復水器において、３次エレメントを設けて該３次エレメントの一端を上記中間ヘッダに接続し他端を上記１次エレメント上流側および上記２次エレメント下流側に切替え可能に接続した構成を特徴とする。
【０００７】
【作用】
即ち、本発明に係る空冷復水器においては、１次エレメントにより空気冷却した蒸気を中間ヘッダを介して２次エレメントへ導入し再度空気冷却する空冷復水器における中間ヘッダに一端を接続され他端を１次エレメント上流側および２次エレメント下流側に切替え可能に接続された３次エレメントが設けられており、３次エレメントの他端を１次エレメント上流側または２次エレメント下流側に切替えることにより３次エレメントが１次エレメントの一部または２次エレメントの一部として機能する。これにより１次エレメントおよび２次エレメントの伝熱面積を適宜増減して蒸気タービンの運転条件に適合させることが可能になる。
【０００８】
【実施例】
図１および図２は本発明の一実施例に係る空冷復水器の説明図である。図において、本実施例に係る空冷復水器は発電用、その他の蒸気タービンプラントに使用されるもので、図１に示すように１次エレメント１により空気冷却した蒸気を中間ヘッダ６を介して２次エレメント２へ導入し再度空気冷却するようになっている。また、従来の空冷復水器においては互いに隣り合って設けられている１次エレメント１と２次エレメント２との中間に３次エレメント３が設けられており、この３次エレメント３の上端側は弁または開閉装置７ａ，７ｂを介して蒸気タービンの排気管５及び２次エレメント２の出口ヘッダ２ａの両方に接続されている。また、３次エレメント３の下流側は中間ヘッダ６に直接接続されている。即ち、３次エレメント３の入口は１次エレメント１の入口側と２次エレメント２の入口側（即ち１次エレメント１の出口側）との両方に接続されている。また、３次エレメント３の出口は１次エレメント１の出口側（即ち２次エレメント２の入口側）と２次エレメント２の出口側との両方に接続されている。従って、３次エレメント３の上端側に設けられている弁または開閉装置７ａ，７ｂを切替えることにより、３次エレメント３が１次エレメント１または２次エレメント２の一部として機能するようになっている。
【０００９】
各エレメントはフィンチューブを１段または複数段に並べた熱交換器で、フィンチューブ管内を蒸気、フィンチューブ管外を空気が流れる。１次エレメント１内の蒸気は傾斜したフィンチューブ管内を下向きに流れる。フィンチューブ管内を流れる蒸気はフィンチューブ管外の冷却用空気により冷却され、凝縮してドレンとなる。このドレンと凝縮しなかった蒸気とは１次エレメント１下端の中間ヘッダ６内に流入し、ドレンは中間ヘッダ６下部のドレン抜きから排出される。２次エレメント２は１次エレメント１で凝縮しなかった残余蒸気を凝縮させるが、３次エレメント３上流側の開閉装置７ａを図２（ａ）に示すように開、開閉装置７ｂを閉にすることにより３次エレメント３が１次エレメント１の一部として使用され、また同図（ｂ）に示すように開閉装置７ａを閉、開閉装置７ｂを開に切替えることにより３次エレメント３が２次エレメント２として使用される。これにより、１次エレメント１および２次エレメントの伝熱面積を蒸気タービンの運転条件に適合するように増減させることが可能になって蒸気タービン出口における真空度が低下して蒸気タービンプラントにおける効率を低下させることなく、全体として１次エレメント１および２次エレメント２の伝熱面積を削減することができる。２次エレメント２でも凝縮されなかった若干の残余蒸気は、不凝縮ガスの随伴蒸気として空気抽出器により大気へ放出される。
【００１０】
従来の空冷復水器においては並行流型と対向流型とがあり、２次エレメントの形式としては１次エレメントからの連絡管が不要で構造的に単純な対向流型がコスト的に有利と考えられるが、伝熱性能が劣るために２次エレメントの伝熱面積を大きくとらなければならない。また、空冷復水器は蒸気タービンにおける負荷の変化に伴う蒸気量と入口圧力、大気温度の変化など様々な運転条件で使用されるため、最も厳しい運転条件で設計せざるを得ず、この伝熱面積に対して部分負荷で使用される場合が多い。特に、性能的に劣る２次エレメントの伝熱面積を大きく設けることは経済的に最適とはいえないが、本空冷復水器においてはこれらの問題点を解決するために１次エレメント１と２次エレメント２との中間に３次エレメント３を設け、この３次エレメント３入口の弁または開閉装置７ａ，７ｂを切替えることにより３次エレメント３が１次エレメント１の一部または２次エレメント２の一部として機能するようになっており、１次エレメント１および２次エレメント２の伝熱面積を蒸気タービンの運転条件に適合させて任意に増減させることが可能になるので、蒸気タービン出口における真空度を低下させることなくエレメント全体の伝熱面積を削減することができるとともに、副次的な効果として１次エレメント１および２次エレメント２の伝熱面積が有効に活用されることにより、空気温度の低下時におけるフィンチューブ管内における凝縮水の凍結がかなり防止される。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に係る空冷復水器は前記のように構成されており、１次エレメントおよび２次エレメントの伝熱面積を適宜増減して蒸気タービンの運転条件に適合させることが可能になるので、蒸気タービン出口における真空度の低下を伴うことなくエレメント全体の伝熱面積を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る空冷復水器の斜視図である。
【図２】図２はその作用説明図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の空冷復水器の斜視図である。
【符号の説明】
１      １次エレメント
２      ２次エレメント
２ａ    出口ヘッダ
３      ３次エレメント
５      排気管
６      中間ヘッダ
７ａ    開閉装置
７ｂ    開閉装置
【図１】
0003592737.tif 000002
【図２】
0003592737.tif 000003
【図３】
0003592737.tif 000004