(57)【要約】【課題】  復水器冷却管保護装置の取付け箇所の最適化を計ることで保護装置の取付け員数を低減し、復水器内部圧力損失を抑制することで熱貫流率の改善を図る復水器を提供することにある。【解決手段】  複数の冷却管４が密集して配列された冷却管管巣３をもつ復水器において、冷却管４及び冷却管保護装置５の軸方向に対し垂直な断面の中心どおしを結んだ線と、タービン排気口２より排出された蒸気及びその中に含まれる液滴の運動方向との角度差を小さくし、かつ、液滴の運動方向と保護装置断面の法線方向との角度である入射角を７°未満になるように冷却管保護装置５を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水器の内部構造物に冷却管保護装置を設置し、冷却管及び冷却管保護装置の軸方向に対し垂直な断面の中心どおしを結んだ線と、タービン排気口より排出された蒸気及びその中に含まれる液滴の運動方向との角度差を小さくし、かつ、液滴の運動方向と保護装置断面の法線方向との角度である入射角を７°未満に冷却管保護装置を配置したことを特徴とする復水器。
【請求項２】
請求項１記載の復水器において、冷却管保護装置の取付け位置をタービン排気口から下方へ投影した管巣外周上面に設置したことを特徴とする復水器。
【請求項３】
請求項２記載の復水器において、冷却管保護装置の取付け位置を、内部圧力損失を抑制するように設定したことを特徴とする復水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水器に係り、特に復水器内において液滴を含む高速蒸気流より冷却管を保護する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
復水器へ流入するタービン排気蒸気は高速でかつ液滴を含む状態であり、冷却管がこの排気蒸気に直接衝突されると、冷却管の外面エロージョンが発生する。本対策として従来の装置では、タービン排気蒸気が直接衝突すると思われる箇所に保護装置を設けることで、液滴の衝突による冷却管外面のエロージョン発生を抑制する構造となっていた。この種の保護手段を設けたものとしては、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７４８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、タービン排気蒸気が直接衝突する面すべてに対して冷却管保護装置を取付けるため、取付け員数が多く、内部圧力損失が増加し熱貫流率が低下するなど、復水器性能低下の要因となっていた。
【０００５】
本発明は、流入蒸気及び液滴による冷却管外面のエロージョンを抑制する保護装置の取付け位置を最適化することにより、保護装置取付け員数を低減し、復水器内部圧力損失を抑制し、熱貫流率の改善を図る復水器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
冷却管及び冷却管保護装置の軸方向に対し垂直な断面の中心どおしを結んだ線と、タービン排気口より排出された蒸気及びその中に含まれる液滴の運動方向との角度差を小さくし、かつ、液滴の運動方向と保護装置断面の法線方向との角度である入射角が小さくなるように冷却管保護装置を配置することで前記課題は達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
【０００８】
図１，図２において、復水器上部に蒸気タービン６を設置し、タービン排気口２より排出された湿分を含む高速蒸気流は、復水器上部胴１を通り下部胴に設置された冷却管管巣３に流入する。冷却管管巣３は、蒸気を冷却する為に管内部に冷却水を通水させた冷却管４の集合体である。尚、図１では、構造を解り易くするために冷却管４を拡大して示している。多数の冷却管は密に配列されており、その数は数千〜数万本程度となる。管巣の左右に分かれた蒸気は、この冷却管管巣３の全周から中央へ向かって流入する。蒸気は、多数の冷却管外表面と接触することにより冷却され凝縮する。タービン内部から排気口に到る壁面にて凝縮付着した液滴が、復水器との取合い部にて蒸気流によって再度加速された後に冷却管外表面に衝突する。この液滴との衝突により管外表面はエロージョンを受ける。
【０００９】
エロージョン対策として、冷却管４の肉厚を増すことで耐減肉時間を長くし、冷却管寿命を長期化する方法、保護パネルを冷却管管巣３上部に設置する方法、冷却管管巣外周部の高速蒸気が流入する少なくとも２〜４列目の冷却管に対して外側を外管、内側を内管で覆う２重管構造とする方法等が考えられる。例えば保護パネルを設置する方法は、管巣に向かって落下してくる液滴を管巣３の上方で受け止め、速度を０にすることを目的としている。外面エロージョン防止に対して十分な効果を発揮しているが、蒸気流れに対する抵抗体となるため、復水器性能に対する影響は無視できない。２重管とする方法は、冷却管肉厚は大きくなり、熱貫流率が低下するため、復水器の伝熱面積を大きくする必要が生じる。
【００１０】
いずれの対策とも保護装置の員数そのものを低減させ、内部圧力損失を抑制するための有効な方法ではない。
【００１１】
そこで、冷却管と保護装置、および高速蒸気に含まれる液滴の関係を一般化し考察する。
【００１２】
図３に示す液滴が入射角θを持って管巣最外周部の保護装置５に高速で接近した場合の、保護装置５の後流側の管４表面に対する衝突角αを流動解析により求めることで図４が得られる。液滴を質量を持った玉と仮定し、復水器流動解析結果の上に玉を乗せた場合の軌跡を計算により求めた。モデル計算上、図３に示すように後流側の管は存在しないものとし、流線はそれを突き抜けるものとした。
【００１３】
流動解析結果をもとに、横軸に液滴（蒸気）入射角θを、縦軸に下流側管表面への衝突角αで表し整理することで図４が得られる。外面エロージョンの発生ポテンシャルは、衝突角の値約４５°を境に区分されることが、先行機にて確認されており、４５°より鋭角な衝突角側をエロージョンが発生するポテンシャル領域、一方、鈍角な衝突角側をエロージョンが起こらない非ポテンシャル領域、すなわち安全領域となる。
【００１４】
次に液滴直径による外面エロージョン発生ポテンシャルの影響について考える。図４に示すように液滴の直径が大きくなるに従い、エロージョン発生ポテンシャルは、より鋭角な衝突角側にて発生するものの、直径が１.０mm 以下の液滴であるならば、入射角度約７度未満の範囲において外面エロージョンの発生ポテンシャルは小さい。液滴の直径による影響は、液滴直径が大きくなるに従いエロージョン発生ポテンシャルが高くなり、これは液滴の持つ運動エネルギーの大きさに依存することによる。
【００１５】
以上より、外面エロージョン非発生領域の冷却管及び冷却管保護装置の軸方向に対し垂直な断面の中心どおしを結んだ線と、タービン排気口より排出された蒸気及びその中に含まれる液滴の運動方向との角度差を小さくし、かつ、液滴の運動方向と保護装置断面の法線方向との角度である入射角が小さくなるように冷却管保護装置を配置することで外面エロージョン非発生領域となる入射角０°衝突角を９０°に近づけることが出来る。
【００１６】
一般にタービン排気口より排出される蒸気により飛ばされる液滴は、慣性の影響により曲がりが小さいため管巣に近づいても真下に近い方向に落下する挙動を示す。上述した冷却管と冷却管保護装置との位置関係、すなわち入射角０°，衝突角９０°に近づけるためには、冷却管配列をタービン排気蒸気の流れ方向と平行、すなわち蒸気流れに対し櫛型に冷却管を配列し、かつ、保護棒（保護装置）を上方から流入する蒸気流れが直撃する管を隠す位置に設置することで達成される。高速蒸気流れ中の液滴は保護装置５に衝突し、衝突エネルギーが吸収されることで冷却管４を保護する。このとき保護装置は、タービン排気口から管巣に投影した部分である管巣最外周上面部にのみ設置するため、保護装置の取付け員数を低減し、内部圧力損失を抑制し、熱貫流率の改善を図ることができる。
【００１７】
本発明によれば、冷却管外面のエロージョンを抑制するための保護装置取付け箇所の最適化を行い、取付け員数の低減と内部圧力損失を抑制し、熱貫流率の改善を図る復水器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の復水器の全体構成を示す図。
【図２】復水器断面構成を示す図。
【図３】液滴の入射角と衝突角を示す図。
【図４】エロージョン発生ポテンシャルの有無を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１…復水器上部胴、２…タービン排気口、３…冷却管管巣、４…冷却管、５…保護装置、６…蒸気タービン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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