(57)【要約】  本発明は、タービンから排出された蒸気を復水するＶ型熱交換器に関する。Ｖ型熱交換器は、Ｖ型ジオメトリで配置された一次、二次、及び三次の単列復水チューブを含む。蒸気供給マニホールドが排出蒸気を一次チューブの下端に供給し、一次チューブで復水されなかった蒸気は一次チューブの上端に集められ、上部接続マニホールドによって二次チューブに移送される。二次チューブで復水されなかった蒸気は更に、下部接続マニホールドによって三次チューブに移送される。三次チューブは、それらの端部が、非凝縮性ガスを排出する排出マニホールドに連結されている。
2021501868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンから排出された蒸気を復水するＶ型熱交換器（１）であって、
第１の一次チューブセット（９１）であって、前記第１のセット（９１）の一次チューブは、垂直面（Ｖ）に対して角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ１＜８０°、好ましくは２０°＜δ１＜４０°である、前記第１の一次チューブセット（９１）と、
第２の一次チューブセット（９４）であって、前記第２のセット（９４）の一次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ２＜８０°、好ましくは２０°＜δ２＜４０°であり、前記第１の一次チューブセット（９１）と前記第２の一次チューブセット（９４）との間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される、前記第２の一次チューブセット（９４）と、
前記第１の一次チューブセット（９１）の一次チューブのチューブ下端に連結されていて、且つ、前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブのチューブ下端に連結されている蒸気供給マニホールド（２１）であって、
ａ）前記排出蒸気を、前記第１の一次チューブセット（９１）及び前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブのチューブ下端に移送する蒸気供給部（６５）と、
ｂ）前記第１の一次チューブセット（９１）及び前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブから復水を排出するように構成された復水ドレン部（６１）と、
を含む前記蒸気供給マニホールド（２１）と、
を含み、
前記Ｖ型熱交換器（１）は、
第１の二次チューブセット（９２）であって、前記第１のセットの二次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブである、前記第１の二次チューブセット（９２）と、
第２の二次チューブセット（９５）であって、前記前記第２のセットの二次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、それによって、前記第１の二次チューブセット（９２）と前記第２の二次チューブセット（９５）との間に前記開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される、前記第２の二次チューブセット（９５）と、
少なくとも第１の三次チューブセット（９３）であって、前記第１のセットの三次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ１だけ傾斜して並列配置されており、好ましくは前記三次チューブは単列復水チューブである、前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）と、
前記第１の一次チューブセット（９１）の一次チューブのチューブ上端と前記第１の二次チューブセット（９２）の二次チューブのチューブ上端とを連結している第１の上部接続マニホールド（３１）と、
前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブのチューブ上端と前記第２の二次チューブセット（９５）の二次チューブのチューブ上端とを連結している第２の上部接続マニホールド（３２）と、
前記第１の二次チューブセット（９２）の二次チューブのチューブ下端と連結されていて、前記第２の二次チューブセット（９５）の二次チューブのチューブ下端と連結されていて、前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）の三次チューブのチューブ下端と連結されている下部接続マニホールド（２２）と、
非凝縮性ガスを排出する少なくとも第１の排出マニホールド（４１）であって、前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）の三次チューブのチューブ上端と連結されている前記第１の排出マニホールド（４１）と、
を含み、
前記下部接続マニホールド（２２）は、
前記第１の二次チューブセット（９２）及び前記第２の二次チューブセット（９５）の二次チューブから復水を排出することと、前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）の三次チューブから復水を排出することと、を行うように構成されてたドレン手段（６２）
を含む
ことを特徴とする前記Ｖ型熱交換器（１）。
【請求項２】
第２の三次チューブセット（９６）であって、前記第２のセット（９６）の三次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ２だけ傾斜して並列配置されており、それによって、前記第１の三次チューブセット（９３）と前記第２の三次チューブセット（９６）との間に前記開き角度δ＝δ１＋δ２が形成されており、前記下部接続マニホールド（２２）は、前記第２の三次チューブセット（９６）の三次チューブのチューブ下端と連結されており、好ましくは前記第２のセット（９６）の前記三次チューブは単列復水チューブである、前記第２の三次チューブセット（９６）と、
非凝縮性ガスを排出する第２の排出マニホールド（４２）であって、前記第２の排出マニホールド（４２）は前記第２の三次チューブセット（９６）の三次チューブのチューブ上端と連結されており、前記第２の三次チューブセット（９６）の三次チューブから復水を排出するように前記ドレン手段（６２）が更に構成されている、前記第２の排出マニホールド（４２）と、
を含む、請求項１に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項３】
前記蒸気供給マニホールド（２１）は、前記蒸気供給部（６５）と前記復水ドレン部（６１）とを仕切るバッフル（２５）を含む、請求項１〜２のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項４】
前記蒸気供給マニホールド（２１）は、前記下部接続マニホールド（２２）を形成する仕切られた区画を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項５】
前記仕切られた区画は、前記蒸気供給マニホールド（２１）の内側に１つ以上の金属プレートを溶接することによって形成される、請求項４に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項６】
前記下部接続マニホールド（２２）は、前記ドレン手段（６２）を形成する下部区画を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項７】
前記下部接続マニホールド（２２）は、第１の接続部（２２ａ）及び第２の接続部（２２ｂ）を含み、前記第１の接続部（２２ａ）は、前記第１の二次チューブセット（９２）の二次チューブのチューブ下端を、前記第１の三次チューブセット（９３）の三次チューブのチューブ下端に接続しており、前記第２の接続部（２２ｂ）は、前記第２の二次チューブセット（９５）の二次チューブのチューブ下端を、前記第２の三次チューブセット（９６）の三次チューブのチューブ下端に接続している、請求項２〜５のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項８】
前記第１の接続部（２２ａ）及び前記第２の接続部（２２ｂ）は、第１の復水ドレン収集部（６２ａ）及び第２の復水ドレン収集部（６２ｂ）をそれぞれ含み、前記第１の復水ドレン収集部（６２ａ）及び前記第２の復水ドレン収集部（６２ｂ）は前記下部接続マニホールド（２２）の前記ドレン手段（６２）を形成している、請求項７に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項９】
前記第１の一次チューブセットの一次チューブが１つ以上の一次チューブバンドルにまとめられているか、且つ／又は前記第２の一次チューブセットの一次チューブが１つ以上の別の一次チューブバンドルにまとめられているか、且つ／又は前記第１の二次チューブセットの二次チューブが１つ以上の二次チューブバンドルにまとめられているか、且つ／又は前記第２の二次チューブセットの二次チューブが１つ以上の別の二次チューブバンドルにまとめられているか、且つ／又は前記第１の三次チューブセットの三次チューブが１つ以上の三次チューブバンドルにまとめられているか、且つ／又は前記第２の三次チューブセットの三次チューブが１つ以上の別の三次チューブバンドルにまとめられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項１０】
前記復水ドレン部（６１）は、復水収集タンクに連結される第１の復水出力を含み、前記ドレン手段（６２）は、前記復水収集タンクに連結される第２の復水出力を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項１１】
前記第１の一次チューブセット（９１）及び前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブ、並びに前記第１の二次チューブセット（９２）及び前記第２の二次チューブセット（９５）の二次チューブは、チューブ長さが４〜７メートルの範囲にある、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（１）。
【請求項１２】
タービンから排出された蒸気を復水するＷ型熱交換器（２）であって、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の第１のＶ型熱交換器（１ａ）と、
前記第１のＶ型熱交換器（１ａ）に隣接して配置された、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の第２のＶ型熱交換器（１ｂ）であって、前記第１のＶ型熱交換器の蒸気供給マニホールドと前記第２のＶ型熱交換器の蒸気供給マニホールドとが平行に配置されている、前記第２のＶ型熱交換器（１ｂ）と、
を含むＷ型熱交換器（２）。
【請求項１３】
前記第１のＶ型熱交換器（１ａ）の第２の上部接続マニホールドと前記第２のＶ型熱交換器（１ｂ）の第１の上部接続マニホールドとが、前記第１のＶ型熱交換器（１ａ）及び前記第２のＶ型熱交換器（１ｂ）用の単一の共通上部接続マニホールド（３３）を形成している、請求項１２に記載のＷ型熱交換器（２）。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載のＷ型熱交換器（２）と、
前記Ｗ型熱交換器（２）を地上床（８５）から持ち上げるように構成された支持土台（８０）と、
前記Ｗ型熱交換器（２）に冷却用空気を供給するように構成されたファン（７１）と、
を含む空冷復水器（１０）。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＶ型熱交換器（1）と、
前記蒸気供給マニホールド（２１）の前記復水ドレン部（６１）に連結されていて、且つ、前記下部接続マニホールド（２２）の前記ドレン手段（６２）に連結されている復水収集タンクと、
を含む空冷復水器（１０）。
【請求項１６】
空冷復水器を使用して、タービンから排出された蒸気を復水する方法であって、
第１の一次チューブセット（９１）を設けるステップであって、前記第１のセット（９１）の一次チューブは、垂直面（Ｖ）に対して角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ１＜８０°、好ましくは２０°＜δ１＜４０°である、前記第１の一次チューブセット（９１）を設ける前記ステップと、
第２の一次チューブセット（９４）を設けるステップであって、前記第２のセット（９４）の一次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ２＜８０°、好ましくは２０°＜δ２＜４０°であり、前記第１の一次チューブセット（９１）と前記第２の一次チューブセット（９４）との間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される、前記第２の一次チューブセット（９４）を設ける前記ステップと、
第１の二次チューブセット（９２）を設けるステップであって、前記第１のセットの二次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブである、前記第１の二次チューブセット（９２）を設ける前記ステップと、
第２の二次チューブセット（９５）を設けるステップであって、前記前記第２のセットの二次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、それによって、前記第１の二次チューブセット（９２）と前記第２の二次チューブセット（９５）との間に前記開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される、前記第２の二次チューブセット（９５）を設ける前記ステップと、
少なくとも第１の三次チューブセット（９３）を設けるステップであって、前記第１のセットの三次チューブは、前記垂直面（Ｖ）に対して前記角度δ１だけ傾斜して並列配置されており、好ましくは前記三次チューブは単列復水チューブである、前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）を設ける前記ステップと、
前記第１の一次チューブセット（９１）及び前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブの下端に前記排出蒸気を供給するステップと、
前記第１の一次チューブセット内で復水されなかった第１の残った蒸気を前記第１の一次チューブセットの一次チューブの上端に集めて、前記第１の残った蒸気を、前記第１の二次チューブセット（９２）の前記二次チューブの上端に供給するステップと、
前記第２の一次チューブセット内で復水されなかった第２の残った蒸気を前記第２の一次チューブセット（９４）の一次チューブの上端に集めて、前記第２の残った蒸気を、前記第２の二次チューブセット（９５）の二次チューブの上端に供給するステップと、
前記第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブ内で復水されなかった更なる残った蒸気を前記第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブの下端に集めて、前記更なる残った蒸気を、前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）の前記三次チューブの下端に供給するステップと、
前記少なくとも第１の三次チューブセット（９３）の三次チューブのチューブ上端において非凝縮性ガスを排出するステップと、
前記第１及び第２の一次チューブセットの一次チューブから、且つ前記第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブから、且つ前記少なくとも第１の三次チューブセットの三次チューブセットから復水を集めて、前記集められた復水を復水収集タンクに向けて排出するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（例えば発電所の）蒸気タービンから排出された蒸気を復水する熱交換器に関する。より具体的には、本発明は、Ｖ型熱交換器、及び２つのＶ型熱交換器を含むＷ型熱交換器に関する。
【０００２】
本発明は更に、Ｖ型熱交換器又はＷ型熱交換器を含む空冷復水器（ＡＣＣ）に関する。
【０００３】
本発明の別の態様によれば、空冷復水器を使用して、蒸気タービンから排出された蒸気を復水する方法が提供される。
【背景技術】
【０００４】
当該技術分野においては、発電所からの蒸気を復水する様々なタイプの空冷復水器（ＡＣＣ）が知られている。これらの空冷復水器は、並列配置された多数の復水フィンチューブで形成された熱交換器を利用する。復水フィンチューブは周囲空気と接触しており、蒸気がチューブ内を通ると、蒸気は熱を放出し、最終的には復水される。典型的には、並列配置された多数の復水チューブがひとまとめにされてチューブバンドルが形成される。熱交換器は複数のチューブバンドルを含んでよい。
【０００５】
チューブバンドルの下方又は上方に配置された電動ファンが、それぞれ、復水チューブ内に強制通風又は誘引通風を引き起こす。十分な量の空気を循環させる為に、ファン及び熱交換器は、床面高さに対して高い場所に配置される。空冷復水器の詳細設計次第で、例えば、４〜２０ｍの高さが必要になる。
【０００６】
復水チューブは、水平面に対して垂直姿勢又は傾斜姿勢で配置される。このようにして、復水チューブ内に復水が形成されると、この復水は重力の作用でチューブ下端に流れることが可能であり、そこで復水は、復水収集タンクに連結されたドレンに集められる。
【０００７】
熱交換器の、一般的によく知られているジオメトリは、復水チューブがデルタ型ジオメトリで配置されるジオメトリであり、このジオメトリでは、復水チューブは、復水チューブのチューブ上端に接続された上部蒸気供給マニホールドから排出された蒸気を受ける。このジオメトリでは、動作時に、復水チューブ内の蒸気と復水が同じ方向に流れる。これはいわゆる並流モードである（パラレルモードとも呼ばれる）。復水チューブの下端に、復水を集める為のドレンダクトが連結されている。これらの熱交換器の復水チューブは、長さが例えば１０〜１２メートルであってよい。
【０００８】
熱交換器の別のジオメトリとして、いわゆるＶ型ジオメトリがあり、そこでは復水チューブがＶ型ジオメトリで配置される。そのようなＶ型熱交換器は、垂直面に対して傾斜した復水チューブの第１のセット及び第２のセットを含む。第１のチューブセットと第２のチューブセットとの間に開き角度δが形成され、開き角度δの典型的な値は４０〜８０°である。
【０００９】
Ｖ型ベースのＡＣＣの一例が、米国特許第３７０７１８５号に記載されている。この例では、多列復水チューブがＶ型ジオメトリで配置されており、熱交換器は、蒸気と復水が反対方向に流れる向流モード（カウンタフローモードとも呼ばれる）で動作する。蒸気供給マニホールドは、Ｖ型熱交換器の各復水チューブから来る復水を排出するドレン部を含む。復水チューブのチューブ上端は、非凝縮性ガスを抜き取る為のベント弁に接続されている。この熱交換器は、蒸気が１つの復水チューブを１回通り抜ける間に復水されるので単段熱交換器と呼ばれる。このＶ型熱交換器では、蒸気供給マニホールドが排出蒸気を復水チューブのチューブ下端に供給している為、蒸気と復水は反対方向に、即ち、向流モードで流れる。
【００１０】
米国特許第３７０７１８５号に記載された単段Ｖ型熱交換器の問題の１つは、多列チューブ内の復水率が不定である為に、チューブ内のデッドゾーンが非凝縮性ガスでいっぱいになる可能性があることである。これが起こると熱交換器の効率が低下する。更に、このように非凝縮性ガスの排出が非効率的である為に、冬期にチューブバンドル内の復水が凍結して復水チューブに深刻なダメージを与える可能性がある。
【００１１】
米国特許出願公開第７０９６６６６号には、Ｖ型熱交換器を有するＡＣＣが記載されており、そこでは、Ｖ型熱交換器は、チューブ長が１０メートルの単列復水チューブを含む。この熱交換器は、動作時には、二段復水方式を用いる。第１段復水器の復水チューブは、Ｖ型ジオメトリで配置され、蒸気が第１の復水チューブを通過した後に全ての蒸気が復水されているわけではないように設計される。米国特許出願公開第７０９６６６６号では、第１の復水チューブの通過時に復水されなかった蒸気はチューブ上端に集められ、移送パイプを介して、向流モードで動作している第２段復水器に移送される。この第２段復水器は、上述の垂直面に垂直な面に位置しており、第２段復水器は専用ファンを使用して、第２段復水器を通る気流を発生させる。第２段復水器は、非凝縮性ガスを抜き取るように構成されている。
【００１２】
米国特許出願公開第７０９６６６６号に記載されたＡＣＣの問題の１つは、第１段復水器（これはＶ型復水器である）が複雑であり、排出蒸気を復水チューブのチューブ下端及びチューブ上端の両方に注入する手段を必要とすることである。上部接続マニホールドは、蒸気の抜き取り及び注入の両方を行うように構成されており、残った蒸気を第２段復水器に向けて移送する為に移送パイプが必要とされる。第２段復水器のチューブは、垂直に配置され、ＡＣＣの端壁に組み込まれる。このＡＣＣは更に、第２段復水器を支持する専用支持構造と、第２段復水器の専用ファンとを必要とする。米国特許出願公開第７０９６６６６号では、第１段復水器及び第２段復水器の復水チューブは更に、異なっている。第１段復水器の復水チューブは、特定の側の蒸気抜き取り開口部を必要とする。米国特許出願公開第７０９６６６６号のＡＣＣは、上述のデッドゾーンを減らす為のソリューションを提供し、又、非凝縮性ガスを抜き取るシステムを提供するが、このＡＣＣには、複雑である為にコストがかさむという弱点がある。更に、複雑さ、並びに必要とされる様々な機器構成要素及び支持構造の観点では、このタイプのＡＣＣを現場で組み立てて立ち上げる作業は時間がかかる。
【００１３】
米国特許出願公開第２０１７／０２３４１６８Ａ１号では、並流モードで動作するＶ型熱交換器を含む空冷復水器が開示されている。チューブバンドルがＶジオメトリで配置されて、それらの上端が蒸気供給管路に接続され、チューブバンドルの下端に復水収集器が接続される。この文書で開示されているＶ型熱交換器の一弱点は、例えば米国特許出願公開第２０１７／０２３４１６８Ａ１号の図５及び図６に示されるようにチューブバンドル、蒸気供給管路、及び復水収集器を支持する為に専用支持構造を必要とすることである。実際、このＶ型熱交換器は、蒸気供給管路に平行な長手方向に延びる支持ブラケットにマウントされ、チューブバンドルは更に、横方向ストラットによって、且つ／又は、三角形状格子の二次支持構造によって支持される。支持ブラケットは、ファンを支持する中央支持ピラーに取り付けられる。このＶ型熱交換器の別の弱点は、排出蒸気が上からチューブバンドルに供給される為に、排出蒸気を高い場所で供給しなければならないことであり、その為、システムは、排出蒸気を必要な高さまで持ち上げる為の蒸気供給配管を追加で必要とする。Ｖ型熱交換器を支持する支持構造がそのように複雑であることの結果として、空冷復水器のコストが上昇し、更に空冷復水器の組立時間が長くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、復水が復水チューブ内で凍結する潜在的リスクを低減し、同時に、製造時間及び設置時間が短縮された高コスト効率の空冷復水器の構築を可能にする、新たに改良されたロバストな熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、添付の独立請求項において定義されている。好ましい実施形態が従属請求項において定義されている。
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、タービンから排出された蒸気を復水するＶ型熱交換器が提供される。そのようなＶ型熱交換器は、第１の一次チューブセット及び第２の一次チューブセットを含む。第１のセットの一次チューブは、垂直面Ｖに対して角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ１＜８０°、好ましくは２０°＜δ１＜４０°である。第２のセットの一次チューブは、垂直面に対して角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ２＜８０°であり、それによって、上記第１の一次チューブセットと上記第２の一次チューブセットとの間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される。
【００１７】
Ｖ型熱交換器は蒸気供給マニホールドを含み、蒸気供給マニホールドは、第１の一次チューブセットの一次チューブのチューブ下端に連結されており、且つ、第２の一次チューブセットの一次チューブのチューブ下端に連結されている。蒸気供給マニホールドは、排出蒸気を、第１及び第２の一次チューブセットの一次チューブのチューブ下端に移送する蒸気供給部と、第１及び第２の一次チューブセットの一次チューブから復水を排出するように構成された復水ドレン部と、を含む。
【００１８】
本発明によるＶ型熱交換器は、第１の二次チューブセット及び第２の二次チューブセットを含むことを特徴とする。第１のセットの二次チューブは、垂直面Ｖに対して上記角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブである。第２のセットの二次チューブは、垂直面に対して上記角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、それによって、第１の二次チューブセットと第２の二次チューブセットとの間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される。
【００１９】
Ｖ型熱交換器は少なくとも第１の三次チューブセットを含み、第１のセットの三次チューブは、上記垂直面Ｖに対して角度δ１だけ傾斜して並列配置されており、好ましくは三次チューブは単列復水チューブである。
【００２０】
本発明によるＶ型熱交換器は更に、第１の上部接続マニホールドと、第２の上部接続マニホールドと、下部接続マニホールドと、非凝縮性ガスを排出する少なくとも第１の排出マニホールドと、を含む。
【００２１】
第１の上部接続マニホールドは、第１の一次チューブセットの一次チューブのチューブ上端と、第１の二次チューブセットの二次チューブのチューブ上端とを連結している。
【００２２】
第２の上部接続マニホールドは、第２の一次チューブセットの一次チューブのチューブ上端と、第２の二次チューブセットの二次チューブのチューブ上端とを連結している。
【００２３】
下部接続マニホールドは、第１の二次チューブセットの二次チューブのチューブ下端と連結されていて、第２の二次チューブセットの二次チューブのチューブ下端と連結されていて、少なくとも第１の三次チューブセットの三次チューブのチューブ下端と連結されている。
【００２４】
非凝縮性ガスを排出する少なくとも第１の排出マニホールドは、少なくとも第１の三次チューブセットの三次チューブのチューブ上端と連結されている。
【００２５】
下部接続マニホールドは、第１の二次チューブセット及び第２の二次チューブセットの二次チューブから復水を排出することと、少なくとも第１の三次チューブセットの三次チューブから復水を排出することと、を行うように構成されてたドレン手段を含む。
【００２６】
有利なことに、復水チューブを特許請求項に記載のように連結することによって三段熱交換器が形成され、この三段熱交換器では、連続する３つの復水チューブを蒸気が流れることが可能であり、非凝縮性ガスが効率的に排出される。動作時には、第１段階では、第１及び第２の一次チューブセットの一次チューブが、蒸気と復水が反対方向に流れる向流モードで動作する。第２段階では、第１段階で復水されずに残った蒸気が、第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブ内で並流モードで更に復水される。最後に第３段階では、三次チューブが向流モードで動作して、第１及び第２段階で復水されずに更に残った蒸気を復水する。この三段復水方式により、三次チューブのチューブ上端に連結された排出マニホールドから非凝縮性ガスが効果的に排出されることが可能になる。実際、非凝縮性ガスは、蒸気とともに一次チューブ、二次チューブ、及び三次チューブの系列を通るように駆動される。非凝縮性ガスは、最後には三次チューブの上部部分において抜き取られる。このようにして、復水チューブ内にはデッドゾーンが形成されず、従って、冬期に復水が凍結するリスクが大幅に低減される。
【００２７】
有利なことに、全てのチューブをＶ型ジオメトリで配置することにより、現場での組立作業及び立ち上げ作業が容易になる。例えば、復水チューブ、上部マニホールド、及び下部蒸気供給マニホールドを有するＶ型熱交換器は、最初にあらかじめ組み立てられてから、１つのエンティティとして持ち上げられて、支持土台上に設置されてよい。
【００２８】
有利なことに、蒸気を供給する蒸気供給マニホールドを一次チューブのチューブ下端で使用することにより、この蒸気供給マニホールドは、Ｖ型熱交換器の頂上領域に位置する。このようにして、蒸気供給マニホールドも、熱交換器の補強要素及び支持要素として働く。例えば、復水チューブ及び上部マニホールドを支持する為の支持構造の追加は不要である。
【００２９】
更に、上部マニホールドの上にファンデッキが設置されてよく、それによって、ファンの重量も蒸気供給マニホールドで支持されることが可能である。一次チューブ、二次チューブ、及び三次チューブをＶ型ジオメトリで配置することの更なる利点として、複数の様々なチューブの冷却に同じファンを使用することが可能である。
【００３０】
有利なことに、同じタイプの単列復水チューブを一次復水チューブ、二次復水チューブ、及び三次復水チューブとして使用することが可能である。
【００３１】
本発明は更に、タービンから排出された蒸気を復水するＷ型熱交換器に関し、このＷ型熱交換器は、第１のＶ型熱交換器と、第１のＶ型熱交換器に隣接して配置された第２のＶ型熱交換器と、を含み、第１のＶ型熱交換器の蒸気供給マニホールドと第２のＶ型熱交換器の蒸気供給マニホールドとが平行に配置される。
【００３２】
Ｗ型熱交換器を使用することの利点は、例えば、熱交換器の上に、蒸気供給マニホールドの方向に一列に延びるファンを設置できることである。これらのファンは、２つのＶ型熱交換器のそれぞれにおいて空気を吹き付けるように構成されてよい。このようにして、必要なファンの数を減らすことが可能である。
【００３３】
本発明は更に、Ｗ型熱交換器を含む空冷復水器に関する。そのような空冷復水器は、Ｗ型熱交換器に冷却用空気を供給するように構成されたファンを含む。本発明による空冷復水器は更に、Ｗ型熱交換器を地上床から持ち上げるように構成された支持土台を含む。有利なことに、蒸気供給マニホールドを持ち上げることによって、Ｗ型熱交換器全体が持ち上がるため、支持土台は、蒸気供給マニホールドの方向の支持ブラケットを必要としない。これは、蒸気供給マニホールド自体が長手方向の支持構造として働く為である。
【００３４】
本発明の第２の態様によれば、空冷復水器を使用して、タービンから排出された蒸気を復水する方法が提供され、これは添付の特許請求項において定義されている。
【００３５】
本発明のこれらの態様及び更なる態様について、例示として、以下の添付図面を参照しながら、より詳しく説明する。
【００３６】
図面は正しい縮尺では描かれていない。一般に、図面において同一構成要素は同一参照符号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるＶ型熱交換器の一部分の側面を概略的に示す図である。
【図２】図１のＶ型熱交換器の、面Ａにおける断面を示す図である。
【図３】図１のＶ型熱交換器の、面Ｂにおける断面を示す図である。
【図４】図１のＶ型熱交換器の、面Ｃにおける断面の一部を示す図である。
【図５】本発明によるＶ型熱交換器の一代替実施形態の一部分の断面を示す図である。
【図６ａ】本発明によるＶ型熱交換器の別の例の一部分の第１の側面を概略的に示す図である。
【図６ｂ】図６ａのＶ型熱交換器の第２の側面を概略的に示す図である。
【図７】Ｗ型熱交換器の一部分の断面を示す図である。
【図８】Ｗ型熱交換器の一例示的実施形態の一部分の断面を示す図である。
【図９】本発明による空冷復水器の一例の前面を示す図である。
【図１０】本発明による空冷復水器の一土台の側面を示す図である。
【図１１】本発明による空冷復水器の別の例の前面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の第１の態様によれば、タービンから排出された蒸気を復水するＶ型熱交換器が提供される。
【００３９】
そのような、タービンから排出された蒸気を復水するＶ型熱交換器は、第１の一次チューブセット９１及び第２の一次チューブセット９４を含む。第１のセットの一次チューブは、垂直面Ｖに対して角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ１＜８０°である。第２のセットの一次チューブは、垂直面に対して角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ２＜８０°であり、それによって、図２に示されるように、上記第１の一次チューブセット９１と上記第２の一次チューブセット９４との間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される。好ましい実施形態では、２０°＜δ１＜４０°且つ２０°＜δ２＜４０°である。
【００４０】
単列復水チューブは、最先端の市販復水チューブである。各単列復水チューブはコアチューブを含み、コアチューブの断面形状は円形、楕円形、矩形、又は端部が半円の矩形である。単列復水チューブは更に、コアチューブの側面にフィンが取り付けられている。典型的には、単列チューブの断面積は約１０〜６０ｃｍ２である。例えば、矩形チューブの典型的な断面は２ｃｍ×２０ｃｍである。
【００４１】
図１及び図２に示されるように、Ｖ型熱交換器は、タービンから排出された蒸気を受けるように構成された蒸気供給マニホールド２１を含む。蒸気供給マニホールド２１は、第１の一次チューブセット９１の一次チューブのチューブ下端に連結されており、且つ、第２の一次チューブセット９４の一次チューブのチューブ下端に連結されている。
【００４２】
図２は、図１に示されたＶ型熱交換器の、面Ａにおける断面図を示す。この図は、一次単列復水チューブのＶ型配置を示しており、垂直面Ｖに対する角度δ１及びδ２を示している。
【００４３】
本発明によるＶ型熱交換器は更に、第１の二次チューブセット９２及び第２の二次チューブセット９５を含む。第１のセット９２の二次チューブは、垂直面Ｖに対して角度δ１だけ傾斜して並列配置されており、第２のセット９４の二次チューブは、垂直面に対して角度δ２だけ傾斜して並列配置されており、それによって、第１の二次チューブセット９２と第２の二次チューブセット９５との間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される。第１及び第２のセットの二次チューブは両方とも、単列復水チューブである。
【００４４】
図３は、図１に示されたＶ型熱交換器の、面Ｂにおける断面図を示しており、二次復水チューブのＶ型配置を示している。
【００４５】
本発明によるＶ型熱交換器は更に、少なくとも第１の三次チューブセット９３を含み、第１のセットの三次チューブは、垂直面Ｖに対して角度δ１だけ傾斜して並列配置されている。三次チューブも単列復水チューブであることが好ましい。
【００４６】
本発明によるＶ型熱交換器１は、図２に示されるように、第１の上部接続マニホールド３１及び第２の上部接続マニホールド３２を含むことを特徴とする。
【００４７】
第１の上部接続マニホールド３１は、第１の一次チューブセット９１の一次チューブのチューブ上端と、第１の二次チューブセット９２の二次チューブのチューブ上端とを連結している。第２の上部接続マニホールド３２は、第２の一次チューブセット９４の一次チューブのチューブ上端と、第２の二次チューブセット９５の二次チューブのチューブ上端とを連結している。この、第１及び第２の接続マニホールドによる連結によって、一次復水チューブと二次復水チューブとが直列に配置される。このようにして、第１の一次チューブセットの一次チューブ内で復水されなかった蒸気が、非凝縮性ガスとともに、第１の二次チューブセットの二次チューブに流れることが可能であり、第２の一次チューブセットの一次チューブ内で復水されなかった蒸気が、非凝縮性ガスとともに、第２の二次チューブセットの二次チューブに流れることが可能である。
【００４８】
本発明によるＶ型熱交換器１は、下部接続マニホールド２２を含み、下部接続マニホールド２２が第１の二次チューブセット９２の二次チューブのチューブ下端と連結され、第２の二次チューブセット９５の二次チューブのチューブ下端と連結され、少なくとも第１の三次チューブセット９３の三次チューブのチューブ下端と連結されることを特徴とする。このようにして、動作時には、一次チューブ内又は二次チューブ内で復水されずに残った蒸気が、下部接続マニホールド２２を通って、少なくとも第１の三次チューブセットの三次チューブに移送されることが可能である。この残った蒸気は、その後、三次チューブ内で復水されることが可能である。
【００４９】
図１に示されるように、本発明によるＶ型熱交換器１は、非凝縮性ガスを排出する少なくとも第１の排出マニホールド４１を含む。第１の排出マニホールド４１は、少なくとも第１の三次チューブセット９３の三次チューブのチューブ上端と連結されている。
【００５０】
図１及び図２に更に示されるように、蒸気供給マニホールド２１は、蒸気供給部６５及び復水ドレン部６１を含む。蒸気供給部６５は、排出蒸気を、第１の一次チューブセット９１及び第２の一次チューブセット９４の一次チューブのチューブ下端に移送することを可能にする。復水ドレン部６１は、第１の一次チューブセット９１及び第２の一次チューブセット９４の一次チューブから復水を排出することを可能にする。一般に、蒸気供給マニホールド２１はわずかに傾斜しており、それによって、復水ドレン部６１内の復水が重力下で蒸気流入方向と反対の方向に流れる。
【００５１】
一般に、復水ドレン部６１は、復水収集タンクに連結される第１の復水出力を含む。典型的には、第１の復水出力と復水収集タンクとの連結にパイプラインが使用される。
【００５２】
実施形態では、復水ドレン部６１は、蒸気供給部６５と復水ドレン部６１とを仕切るバッフル２５を含む。このようにして、排出蒸気の流れと復水の流れは互いの邪魔にならない。バッフル２５は、図１及び図２に点線で示されており、主蒸気供給マニホールド２１の下部に位置する。典型的には、バッフル２５は、復水が蒸気供給部６５から復水ドレン部６１に落下することが可能なように開口部を有するプレートを含む。
【００５３】
図１、図３、及び図４に更に示されるように、下部接続マニホールド２２はドレン手段６２を含み、これは、第１の二次チューブセット９２及び第２の二次チューブセット９５の二次チューブから復水を排出することと、少なくとも第１の三次チューブセット９３の三次チューブから復水を排出することと、を行うように構成されている。
【００５４】
一般に、ドレン手段６２は、復水収集タンクに連結される第２の復水出力を含む。典型的には、この、第２の復水出力と復水収集タンクとの連結には別のパイプラインが使用される。このようにして、復水は全て、共通の復水収集タンクに集められる。
【００５５】
好ましい実施形態では、図３に示されるように、本発明によるＶ型熱交換器は、
第２の三次チューブセット９６を含み、第２のセットの三次チューブは、垂直面Ｖに対して角度δ２だけ傾斜して並列配置されている。このジオメトリでは、第１の三次チューブセット９３と第２の三次チューブセット９６との間にも開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される。
【００５６】
これらの好ましい実施形態では、下部接続マニホールド２２は、第２の三次チューブセット９６の三次チューブのチューブ下端とも連結されている。第２の三次チューブセット９６の三次チューブも単列復水チューブであることが好ましい。図３に概略的に示されるように、非凝縮性ガスを排出する第２の排出マニホールド４２が、第２の三次チューブセット９６の三次チューブのチューブ上端と連結されている。これらの好ましい実施形態では、ドレン手段６２は更に、第２の三次チューブセット９６の三次チューブから復水を排出するように構成されている。
【００５７】
本発明による熱交換器の動作について更に説明する。タービンから排出された蒸気を復水する熱交換器は、典型的には、３９〜６９℃の範囲の蒸気温度に相当する７０〜３００ｍｂａｒの範囲の圧力下で動作する。図１の黒矢印は、Ｖ型熱交換器内の蒸気及び／又は非凝縮性ガスの流れを表している。動作時には、タービンから排出された蒸気が主蒸気供給マニホールド２１に入り、主蒸気供給マニホールド２１は、その蒸気を第１の一次チューブセット及び第２の一次チューブセットの一次チューブに再分配する。一次チューブ内の蒸気と復水は反対方向に流れる。実際、一次チューブ内で形成された復水は、重力によって主蒸気供給マニホールド２１に逆流し、そこで復水ドレン部６１に集められ、排出される。この動作モードはカウンタフローモードと呼ばれる。一次チューブは、復水プロセスの第１段階を実施する。
【００５８】
第１の一次チューブセットの一次復水チューブを１回通り抜けた後に復水されずに残った蒸気は、第１の上部接続マニホールド３１に集められる。同様に、第２の一次チューブセットの一次復水チューブを１回通り抜けた後に復水されずに残った蒸気は、第２の上部接続マニホールド３２に集められる。第１の上部接続マニホールド３１及び第２の上部接続マニホールド３２は、その残った蒸気を、それぞれ、第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブに供給する。二次復水チューブは、蒸気と形成された復水とが同じ方向に流れる、いわゆる並流モードで動作する。二次チューブは、復水プロセスの第２段階を実施する。
【００５９】
下部接続マニホールド２２は、一次チューブでも二次チューブでも復水されずに残った蒸気を集めて、三次チューブに移送する。
【００６０】
三次チューブも向流モードで動作する。三次チューブは、復水プロセスの最後の第３段階を実施する。これら３つの復水段階の間は、非凝縮性ガスも復水チューブの系列を通って流れており、非凝縮性ガス用排出マニホールドに集められて排出される。
【００６１】
動作時には、非凝縮性ガスは、三次チューブの上部領域に集められ、そこで除去されることが可能である。排出マニホールドは、非凝縮性ガスを抜き取るエゼクタを含む。典型的には、非凝縮性ガスをポンピングして大気中に吹き出す真空ポンプが、第１の排出マニホールド４１及び／又は第２の排出マニホールド４２と連結されているこれらのタイプの、非凝縮性ガスを抜き取る排出マニホールドは、当該技術分野において知られており、例えば、古典的なデルタ型熱交換器の、やはり向流モードで動作するデフレグメータ段階（還流とも呼ばれる）に使用される。
【００６２】
本発明による実施形態では、排出蒸気の大部分（典型的には６０〜８０％）が一次チューブで復水され、更なる小部分（典型的には１０〜３０％）が二次チューブで復水されるように、復水チューブが構成されている。三次チューブでは、排出蒸気全体のうちのごくわずかな部分（典型的には１０％以下）が復水される。これら３つの復水段階で復水される蒸気の量は、一次チューブ、二次チューブ、及び三次チューブの数で決まる。
【００６３】
典型的には、本発明による熱交換器の一次チューブ及び二次チューブのチューブ長さＴＬは、４メートル＜ＴＬ＜７メートルの範囲にある。好ましい実施形態では、チューブ長は４．５〜５．５ｍである。幾つかの実施形態では、図１に概略的に示されるように、三次チューブの復水チューブの長さは、一次チューブ及び二次チューブの長さより短い。この実施形態では、長さがより短いことにより、例えば、図１に示されるように排出マニホールドを設置することが可能になる。別の実施形態では、図６ａ及び図６ｂに示されるように、三次チューブのチューブ長さは、一次チューブ及び二次チューブのチューブ長さと同じである。
【００６４】
熱交換器を向流モードで使用する際の知られている現象として、チューブを通る蒸気の流れをブロック又は部分的にブロックしうる、いわゆるフラッディング現象がある。これにより、圧力が大きく低下する。フラッディングは、復水チューブに入る蒸気の速度が高い場合に発生し、結果として復水の向きを強制的に上向きに変える。このフラッディングの問題に対処するには、フラッディングが発生する臨界速度に達しないように熱交換器を設計しなければならない。
【００６５】
上述のように、先行技術の熱交換器、例えば、並流モードで動作するデルタ型熱交換器等で典型的に使用される復水チューブのチューブ長さは１０〜１２メートルである。これらのデルタ型熱交換器の復水チューブに入る蒸気の典型的な速度は約１００ｍ毎秒である。本発明による熱交換器の場合、一次チューブのチューブ長さをそのような１０メートルもの長さにすることは、フラッディング問題への懸念に対してぎりぎりである可能性がある。
【００６６】
復水チューブの長さを例えば半分に減らす場合、熱交換面積を同じに保って熱交換容量を同じに保つのであれば、復水チューブの数を倍にする必要がある。そうすることの利点は、復水チューブに入る蒸気の速度も約半分になることである。
【００６７】
そこで、本発明による好ましい実施形態では、一次チューブのチューブ長さＴＬは、４メートル＜ＴＬ＜７メートルの範囲にある。このようにして、チューブに入る蒸気の速度は、古典的なデルタ型熱交換器の１０〜１２メートルもの長いチューブに比べて遅くなり、フラッディングに関連する問題を回避することが可能である。
【００６８】
蒸気の速度が遅くなることの更なる利点として、熱交換器内の圧力低下が小さくなる為、熱交換器の性能が向上する。実際には、復水チューブ内の圧力低下は、蒸気の流入速度の二乗に比例する。従って、復水チューブに入る蒸気の速度を半分にすると、復水チューブ内の圧力低下が４分の１になる。
【００６９】
従って、本発明による熱交換器は一次チューブ、二次チューブ、及び三次チューブによる３つの復水段階を使用しているが、それでも、全体圧力低下は、例えば、古典的なデルタ型熱交換器（２つの復水段階、即ち、第１段階の並流モードの熱交換器、及び第２段階の向流モードのデフレグメータが使用される）における全体圧力低下に比べて小さい。
【００７０】
実際には、多数の平行な単列復水チューブをひとまとめにしてチューブバンドルが形成される。第１のチューブプレート及び第２のチューブプレートが、バンドルのチューブの下端及び上端にそれぞれ溶接されている。これらのチューブプレートは、穴が開いた厚肉金属シートである。そして、第１のチューブプレートは蒸気供給マニホールドに溶接されており、第２のチューブプレートは上部マニホールドに溶接されている。このようにして、マニホールドと復水チューブとの連結が確立されている。この、チューブとマニホールドとの連結は、熱交換器内の漏れが最小限に抑えられるように流体密封連結であると考えられたい。
【００７１】
チューブバンドルの幅Ｗは、バンドル中の復水チューブの数で決まる。幾つかの実施形態では、各チューブバンドルが同じ標準幅Ｗ（例えば２．５ｍ）を有し、これにより、様々なチューブバンドルの製造プロセスが容易になる。
【００７２】
一次チューブ、二次チューブ、及び三次チューブの各セットは、様々な数のチューブバンドルを含んでよい。例えば、図６ａに示された実施形態では、第１の一次チューブセット９１は、参照符号９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、及び９１ｆで示された幅Ｗの６つのチューブバンドルを含む。第１の二次チューブセット９２は、参照符号９２ａ及び９２ｂで示された、やはり幅Ｗの２つのチューブバンドルを含む。第１の三次チューブセット９３は、この例ではやはり同じ幅Ｗの１つのチューブバンドル９３ａを含む。この実施形態では、図６ｂに更に示されるように、第２の一次チューブセット９４は、参照符号９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄ、９４ｅ、及び９４ｆで示された６つのチューブバンドルを含み、第２の二次チューブセット９５は、２つのチューブバンドル９５ａ及び９５ｂを含み、第２の三次チューブセット９６は、１つのチューブバンドル９６ａを含む。
【００７３】
図２及び図６ａに概略的に示されるように、チューブバンドルの長さは、単列復水チューブの長さＴＬで決まる。
【００７４】
図６ａ及び図６ｂに示されるように、第１の上部接続マニホールド３１及び第２の上部接続マニホールドは、様々な副マニホールドを含んでよい。図６ａに示された例では、第１の上部接続マニホールド３１は２つの副マニホールド３１ａ及び３１ｂを含み、図６ｂに示されるように、第２の上部接続マニホールド３２は２つの副マニホールド３２ａ及び３２ｂを含む。
【００７５】
実施形態では、図３及び図４に示されるように、蒸気供給マニホールド２１は、下部接続マニホールド２２を形成する仕切られた区画を含む。言い換えると、下部接続マニホールド２２は、蒸気供給マニホールド２１の内側と一体化されている。例えば、仕切られた区画は、蒸気供給マニホールド２１の内側に１つ以上の金属プレートを溶接することによって形成可能である。蒸気供給マニホールドは典型的には直径が１〜３メートルなので、蒸気供給マニホールドの内側にプレートを溶接して下部接続マニホールド２２を形成することは、この作業を設置現場で実施する上でコスト効率の高い方法である。
【００７６】
上述のように、下部接続マニホールド２２は、二次チューブ及び三次チューブから復水を排出するように構成されたドレン手段６２を含む。ドレン手段６２は、復水を排出する為のチャネル又はトレンチであると考えられたい。典型的には、下部接続マニホールド２２は上部部分及び下部部分を含む。下部部分はドレン手段６２を形成している。幾つかの実施形態では、この下部部分と上部部分とを仕切る為に更なるバッフルが使用されてよい。このようにして、上部部分における二次チューブから三次チューブへの蒸気の流れと、下部部分における復水の流れとが分離される。ドレン手段６２によって排出された復水は更に、別のダクトを通って復水収集タンク（図示せず）に移送される。
【００７７】
図３及び図４に示された実施形態では、下部接続マニホールド２２は、第１及び第２の二次チューブセットの両方の二次チューブから残った蒸気を受ける単一キャビティによって形成されている。図４に示されるように、この実施形態では、第１及び第２の三次チューブセットの三次チューブのチューブ下端はこの単一キャビティにも接続されており、これは、第１及び第２の二次チューブセットから来る残った蒸気及び非凝縮性ガスを受ける為である。
【００７８】
図５に示された代替実施形態では、下部接続マニホールド２２は、２つの別々のキャビティで形成される。この実施形態では、下部接続マニホールド２２は、それら２つのキャビティに相当する第１の接続部２２ａ及び第２の接続部２２ｂを含む。第１の接続部２２ａは、第１の二次チューブセット９２の二次チューブのチューブ下端を、第１の三次チューブセット９３の三次チューブのチューブ下端に接続している。第２の接続部２２ｂは、第２の二次チューブセット９４の二次チューブのチューブ下端を、第２の三次チューブセット９６の三次チューブのチューブ下端に接続している。第１及び第２の接続部は、例えば、第１及び第２のチューブ要素を主蒸気供給マニホールドの内側に溶接することによって形成可能である。このようにして、主蒸気供給マニホールド内に２つの別々のキャビティが形成される。
【００７９】
図５に示されたこれらの代替実施形態では、第１の接続部２２ａ及び第２の接続部２２ｂは、第１のドレン区画６２ａ及び第２のドレン区画６２ｂをそれぞれ含む。この第１のドレン区画６２ａ及び第２のドレン区画６２ｂは、下部分配マニホールド２２のドレン手段６２を形成している。
【００８０】
通常、熱交換器内の圧力低下により、下部接続マニホールド２２内の圧力は、蒸気供給マニホールド内の圧力より低い。結果として、下部接続マニホールド内の復水の温度も、蒸気供給マニホールド内の復水の温度より低い。そこで、下部接続マニホールドを蒸気供給マニホールドの内側と一体化することにより、下部接続マニホールド内の復水が、下部接続マニホールドの壁を介して、蒸気供給マニホールド内の排出蒸気と接触するという利点が得られる。このことの有利な効果として、下部接続マニホールド内の復水の温度が上昇する。このようにして、復水のサブクーリングが最小限に抑えられる。
【００８１】
但し、下部接続マニホールド２２は、必ずしも蒸気供給マニホールド２１の内側と一体化されない。例えば、別の実施形態では、蒸気供給マニホールド２１は、二次チューブ及び三次チューブの場所の直径が小さくなっており、これは、下部接続マニホールド２２を、二次チューブ及び三次チューブとは連結されて、主蒸気供給マニホールド２１とは切り離されるように設置することを可能にする為である。
【００８２】
本発明は更に、タービンから排出された蒸気を復水する、いわゆるＷ型熱交換器２に関する。そのようなＷ型熱交換器２は、図７及び図８に示されるように、第１のＶ型熱交換器１ａと、
第１のＶ型熱交換器１ａに隣接して配置された第２のＶ型熱交換器１ｂとを含む。第１のＶ型熱交換器１ａの蒸気供給マニホールドは、第２のＶ型熱交換器１ｂの蒸気供給マニホールドと平行である。
【００８３】
Ｗ型熱交換器２の好ましい一実施形態では、図８に示されるように、第１のＶ型熱交換器１ａの第２の上部接続マニホールドと第２のＶ型熱交換器１ｂの第１の上部接続マニホールドとが、第１のＶ型熱交換器１ａ及び第２のＶ型熱交換器１ｂ用の単一の共通上部接続マニホールド３３を形成している。共通上部接続マニホールド３３を使用すると、熱交換器の強度が高まる。
【００８４】
本発明は更に空冷復水器１０に関し、空冷復水器１０は上述のＶ型熱交換器を含み、復水収集タンクが蒸気供給マニホールド２１の復水ドレン部６１に連結されており、且つ、下部接続マニホールド２２のドレン手段６２に連結されている。このようにして、熱交換器内で形成される全ての復水が共通収集タンクに集められる。
【００８５】
図９及び図１１に示されるように、本発明は更に空冷復水器１０に関し、空冷復水器１０は、Ｗ型熱交換器２と、Ｗ型熱交換器２を地上床８５から持ち上げるように構成された支持土台８０と、を含む。Ｗ型空冷復水器１０は更に、ファン７１を支持するファン支持アセンブリを含む。ファン７１は、Ｗ型熱交換器を通る気流を引き起こすように構成されている。ファン支持アセンブリは、Ｗ型熱交換器２の上部接続マニホールドに連結されたファンデッキ７０を含む。
【００８６】
典型的には、空冷復水器１０の支持土台８０は、各蒸気供給マニホールド２１を地上床８５から４ｍ超の高さＨまで持ち上げるように構成されている。
【００８７】
有利なことに、この、熱交換器のＶ型ジオメトリにより、且つ、Ｖ型熱交換器の頂上領域に配置された蒸気供給マニホールドを使用することにより、支持土台及びファン支持構造の両方が、米国特許出願公開第２０１７／０２３４１６８Ａ１号に記載されているような先行技術の空冷復水器に比べて簡略化されることが可能である。本発明によるＶ型又はＷ型の熱交換器を使用すると、米国特許出願公開第２０１７／０２３４１６８Ａ１号にあるような、蒸気供給管路に平行な長手方向に延びる支持ブラケットが不要である。実際、本発明による熱交換器を使用すると、蒸気供給マニホールドを支持する土台の側面図の一部を示す図１０に更に示されるように、蒸気供給マニホールドは長手方向の支持構造として働き、支持土台は蒸気供給マニホールドに垂直な方向にのみ延びる。このように土台を簡略化することにより、必要な鋼材の数が大幅に低減される。更に、上述のように、ファン７１は、上部接続マニホールドの上に配置されたファンデッキによって支持されることが可能である為、ファンを支持する為に、米国特許出願公開第２０１７／０２３４１６８Ａ１号にあるような特定の中央ピラーは不要である。
【００８８】
別の実施形態では、図１１に示されるように、空冷復水器１０は、２つ以上のＷ型熱交換器２ａ及び２ｂを含む。この２つ以上のＷ型熱交換器２ａ、２ｂは、この１つ以上のＷ型熱交換器のそれぞれの蒸気供給マニホールド２１同士が平行になるように、互いに隣接して配置される。これらの実施形態の場合も、この２つ以上のＷ型熱交換器２を地上床８５から持ち上げるように支持土台８０が構成されている。この２つ以上のＷ型熱交換器を通る気流を引き起こすように構成された１つ以上のファン７１が用意され、支持アセンブリ５０がその１つ以上のファンを支持する。
【００８９】
本発明の別の態様によれば、空冷復水器を使用して、タービンから排出された蒸気を復水する方法が提供される。この方法は、
・第１の一次チューブセット９１を設けるステップであって、上記第１のセットの一次チューブは、垂直面Ｖに対して角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ１＜８０°、好ましくは２０°＜δ１＜４０°である、上記第１の一次チューブセット９１を設ける上記ステップと、
・第２の一次チューブセット９４を設けるステップであって、上記第２のセットの一次チューブは、上記垂直面Ｖに対して角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、１５°＜δ２＜８０°、好ましくは２０°＜δ２＜４０°であり、上記第１の一次チューブセット９１と上記第２の一次チューブセット９４との間に開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される、上記第２の一次チューブセット９４を設ける上記ステップと、
・第１の二次チューブセット９２を設けるステップであって、上記第１のセットの二次チューブは、上記垂直面Ｖに対して上記角度δ１だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブである、上記第１の二次チューブセット（９２）を設ける上記ステップと、
・第２の二次チューブセット９５を設けるステップであって、上記第２のセットの二次チューブは、上記垂直面Ｖに対して上記角度δ２だけ傾斜して並列配置された単列復水チューブであり、それによって、上記第１の二次チューブセット９２と上記第２の二次チューブセット９５との間に上記開き角度δ＝δ１＋δ２が形成される、上記第２の二次チューブセット９５を設ける上記ステップと、
・少なくとも第１の三次チューブセット９３を設けるステップであって、上記第１のセットの三次チューブは、上記垂直面Ｖに対して上記角度δ１だけ傾斜して並列配置されており、好ましくは上記三次チューブは単列復水チューブである、上記少なくとも第１の三次チューブセット９３を設ける上記ステップと、
・上記第１の一次チューブセット９１及び上記第２の一次チューブセット９４の一次チューブの下端に上記排出蒸気を供給するステップと、
・上記第１の一次チューブセット内で復水されなかった第１の残った蒸気を上記第１の一次チューブセットの一次チューブの上端に集めて、上記第１の残った蒸気を、上記第１の二次チューブセット９２の上記二次チューブの上端に供給するステップと、
・上記第２の一次チューブセット内で復水されなかった第２の残った蒸気を上記第２の一次チューブセット９４の一次チューブの上端に集めて、上記第２の残った蒸気を、上記第２の二次チューブセット９５の二次チューブの上端に供給するステップと、
・上記第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブ内で復水されなかった更なる残った蒸気を上記第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブの下端に集めて、上記更なる残った蒸気を、上記少なくとも第１の三次チューブセット９３の上記三次チューブの下端に供給するステップと、
・上記少なくとも第１の三次チューブセット９３の三次チューブのチューブ上端において非凝縮性ガスを排出するステップと、
・上記第１及び第２の一次チューブセットの一次チューブから、且つ上記第１及び第２の二次チューブセットの二次チューブから、且つ上記少なくとも第１の三次チューブセットの三次チューブセットから復水を集めて、上記集められた復水を復水収集タンクに向けて排出するステップと、
を含む。
【００９０】
特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、それらの実施形態は本発明を例示するものであり、限定するものと解釈されるべきではない。より一般的には、当業者であれば理解されるように、本発明は、ここまで具体的に図示及び／又は説明されてきたものによって限定されない。本発明は、ありとあらゆる新規な特性的特徴、及び特性的特徴のありとあらゆる組み合わせにある。特許請求項中の参照符号は、特許請求項の保護範囲を限定するものではない。
【００９１】
「含む（ｔｏ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という動詞の使用は、述べられた要素以外の要素の存在を排除しない。
【００９２】
ある要素の前に付く冠詞「ａ」、「ａｎ」、又は「ｔｈｅ」の使用は、そのような要素が複数存在することを排除しない。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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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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【国際調査報告】
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