(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生器からの主蒸気で駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの排気蒸気が連結管を介して流入して、当該蒸気により駆動される低圧タービンとを備えた蒸気タービン設備において、
前記連結管の途中に設けられて、前記低圧タービンに供給される蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、
前記湿分分離された前記湿分分離器からの蒸気が被加熱蒸気として流動すると共に、前記高圧タービンから抽気された抽気蒸気及び前記主蒸気の一部が加熱源蒸気として流動して、当該加熱源蒸気により前記被加熱蒸気を加熱する蒸気加熱器と、
を備えた蒸気タービン設備であって、
前記蒸気加熱器が、
前記加熱源蒸気と前記被加熱蒸気とを熱交換させる加熱器と、
該加熱器を収納する加熱器ケースと、
該加熱器ケースの下側に設けられて、前記被加熱蒸気が当該加熱器ケース内に流入する際の入口をなす入口蒸気座と、
該加熱器ケースの横側に設けられて、前記被加熱蒸気の出口をなす出口蒸気座と、
を有すること、を特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記加熱器で加熱された蒸気が前記出口蒸気座から流出するように導くダクトを設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記ダクトは伸縮により長さが可変となることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記入口蒸気座を介して前記加熱器ケース内に流入する前記被加熱蒸気を分散させる入口側蒸気分散器を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記加熱器で前記被加熱蒸気を加熱する際に、当該被加熱蒸気が分散して前記加熱器で一様に加熱されるようにする加熱器側蒸気分散器を設けたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の蒸気タービン設備。
【請求項６】
前記蒸気加熱器が、前記蒸気加熱器の本体をなす前記加熱器ケースを吊下げて支持する吊下具を有することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の蒸気タービン設備。
【請求項７】
前記加熱器が、前記主蒸気又は抽気蒸気が流動して、これらを前記被加熱蒸気と熱交換させる複数の伝熱管と、該伝熱管に前記主蒸気又は抽気蒸気を流入させる横形又は縦形の蒸気ヘッダとを有することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の蒸気タービン設備。
【請求項８】
蒸気発生器からの主蒸気で駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの排気蒸気が連結管を介して流入して、当該蒸気により駆動される低圧タービンとを備えた蒸気タービン設備において、
前記連結管の途中に設けられて、前記低圧タービンに供給される蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、
前記湿分分離された前記湿分分離器からの蒸気が被加熱蒸気として流動すると共に、前記高圧タービンから抽気された抽気蒸気及び前記主蒸気の一部が加熱源蒸気として流動して、当該加熱源蒸気により前記被加熱蒸気を加熱する蒸気加熱器と、
を備えた蒸気タービン設備であって、
前記蒸気加熱器が、
前記加熱源蒸気と前記被加熱蒸気とを熱交換させる加熱器と、
該加熱器を収納する加熱器ケースと、
該加熱器ケースに設けられて、前記被加熱蒸気が当該加熱器ケース内に流入する際の入口をなす入口蒸気座と、
該入口蒸気座と前記加熱器とを結ぶ線からずれた位置に設けられて、前記被加熱蒸気の出口をなす出口蒸気座と、
前記加熱器で前記被加熱蒸気を加熱する際に、当該被加熱蒸気が分散して前記加熱器で一様に加熱されるようにする加熱器側蒸気分散器と、
を有することを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項９】
蒸気発生器からの主蒸気で駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの排気蒸気が連結管を介して流入して、当該蒸気により駆動される低圧タービンとを備えた蒸気タービン設備において、
前記高圧タービンの出口側に整流板を設け、この整流板に、当該高圧タービンを流動する主蒸気の湿分を分離除去するための湿分回収スリットを形成したことを特徴とする蒸気タービン設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧タービンから低圧タービンに蒸気を供給する際に、当該蒸気の湿分を分離除去し、かつ、加熱して供給することができる蒸気タービン設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、沸騰水型原子力発電所等においては、原子炉（蒸気発生器）で発生した主蒸気を高圧タービンに導き、当該高圧タービンで仕事を終えた蒸気を湿分分離器を介して低圧タービンに導くことにより各タービンを駆動するようになっている。
【０００３】
そして、この湿分分離加熱器は、高圧タービンからの蒸気に含まれる湿分を取り除くと共に、主蒸気及び高圧タービンで抽気された蒸気により再加熱する。
【０００４】
図２３は、このような原子力発電所のタービン設備の系統構成図で、原子炉１で発生した主蒸気は、主蒸気管２を介して高圧タービン３に導かれ、高圧タービン３を駆動する。
【０００５】
高圧タービン３と低圧タービン４とは、複数の連結管５により連絡され、高圧タービン３で仕事を終えた蒸気は連結管５を介して低圧タービン４に導かれる。
【０００６】
この連結管５の途中に湿分分離加熱器６が設置され、高圧タービン３からの蒸気に含まれる湿分を分離除去し、その蒸気を加熱して低圧タービン４に導くようになっている。
【０００７】
低圧タービン４で仕事を終えた蒸気は、復水器７で凝縮されて給水管８を通り、その途中に設けられた給水加熱器９により昇温されて原子炉１に戻される。
【０００８】
給水加熱器９の加熱蒸気としては、図示は省略するが高圧タービン３又は低圧タービン４からの抽気蒸気が使用される。
【０００９】
給水加熱器９における給水と熱交換して生じる給水加熱器ドレン水は、ドレン管１０を介して給水加熱器ドレンタンク１１に貯留され、ドレンポンプ入口配管１３を介してドレンポンプ１２により吸引され、給水管８に直接注入されて熱回収される。
【００１０】
図２４は、このような湿分分離加熱器６の内部構造を示す図で、湿分分離加熱器６には、図において下側入口から高圧タービン３で排気された蒸気が流入して湿分分離器１４でその中に含まれる湿分が分離除去される。
【００１１】
そして、前段加熱器１５で加熱され、さらに後段加熱器１６で加熱されて、図において上側出口から低圧タービン４に供給されるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような湿分分離加熱器６は、湿分分離器１４、前段加熱器１５及び後段加熱器１６を纏めて構成しているため大型機器となり、プラント設計を行う上で機器配置や耐震設計上での制約を強く受けると共に、内部構造が非常に複雑になって小型化を図ることが困難である問題があった。
【００１３】
即ち、タービン設備における湿分分離加熱器６は、極力小型化を図ることが望ましいが、その内部には湿分分離器１４、前段加熱器１５及び後段加熱器１６とが内設された複雑な構造であるため、点検作業員の内部点検作業性や被曝量低減を考慮する小型化することが非常に困難となってしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、高圧タービンからの排気蒸気の湿分分離や加熱が適切に行えると共に、機器配置や耐震設計上の制約を緩和して保守点検性を向上させ、またこれらの配置の自由度を高めたタービン設備を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、蒸気発生器からの主蒸気で駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの排気蒸気が連結管を介して流入して、当該蒸気により駆動される低圧タービンとを備えた蒸気タービン設備において、前記連結管の途中に設けられて、前記低圧タービンに供給される蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、前記湿分分離された前記湿分分離器からの蒸気が被加熱蒸気として流動すると共に、前記高圧タービンから抽気された抽気蒸気及び前記主蒸気の一部が加熱源蒸気として流動して、当該加熱源蒸気により前記被加熱蒸気を加熱する蒸気加熱器と、を備えた蒸気タービン設備であって、前記蒸気加熱器が、前記加熱源蒸気と前記被加熱蒸気とを熱交換させる加熱器と、該加熱器を収納する加熱器ケースと、該加熱器ケースの下側に設けられて、前記被加熱蒸気が当該加熱器ケース内に流入する際の入口をなす入口蒸気座と、該加熱器ケースの横側に設けられて、前記被加熱蒸気の出口をなす出口蒸気座と、を有することを特徴とする。
この構成により、高圧タービンからの排気蒸気の湿分分離や加熱を適切に行うと共に、機器配置や耐震設計上の制約を緩和して保守点検性を向上させ、またこれらの配置の自由度を高めるようにする。さらに、従来構成の湿分分離器が有する機能をより簡素な構成で実現することで連結管の配置自由度を増して被加熱蒸気の加熱効率を従来程度以上に保ちつつ設備全体としての設計自由度を高める。そして、加熱が進むごとに蒸気加熱器内を流動する被加熱蒸気が上方に移動する構成となり、加熱を効率よく進める。
【００１８】
請求項２にかかる発明は、加熱器で加熱された蒸気が出口蒸気座から流出するようにする導くダクトを設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３にかかる発明は、ダクトが伸縮により長さが可変となることを特徴とする。これにより、加熱器と出力蒸気座とが熱膨張等により位置ずれするような場合でも、ダクトが伸張して位置ずれを吸収し、被加熱蒸気を確実に出口蒸気座を経て低圧タービンに導くようにする。
【００２０】
請求項４にかかる発明は、入口蒸気座を介して加熱器ケース内に流入する被加熱蒸気を分散させる入口側蒸気分散器を設けたことを特徴とする。これにより被加熱蒸気を分散させて加熱器による熱交換効率を高める。
【００２１】
請求項５にかかる発明は、加熱器内に設けられ、当該被加熱蒸気を分散させる加熱器側蒸気分散器を設けたことを特徴とする。これにより被加熱蒸気を分散させて加熱器による熱交換効率を高める。
【００２２】
請求項６にかかる発明は、蒸気加熱器が、蒸気加熱器の本体をなす加熱器ケースを吊下げて支持する吊下具を有することを特徴とする。この吊下具により吊下設置することで、蒸気加熱器を構成する構成要素の熱膨張量を考慮した強度設計の要求が緩和されるので、設備全体としての設計自由度を比較的高く確保する。
【００２３】
請求項７にかかる発明は、加熱器が、主蒸気又は抽気蒸気が流動して、これらを被加熱蒸気と熱交換させる複数の伝熱管と、該伝熱管に主蒸気又は抽気蒸気を流入させる横形又は縦形の蒸気ヘッダとを有することを特徴とする。
【００２８】
請求項８にかかる発明は、蒸気発生器からの主蒸気で駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの排気蒸気が連結管を介して流入して、当該蒸気により駆動される低圧タービンとを備えた蒸気タービン設備において、前記連結管の途中に設けられて、前記低圧タービンに供給される蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、前記湿分分離された前記湿分分離器からの蒸気が被加熱蒸気として流動すると共に、前記高圧タービンから抽気された抽気蒸気及び前記主蒸気の一部が加熱源蒸気として流動して、当該加熱源蒸気により前記被加熱蒸気を加熱する蒸気加熱器と、を備えた蒸気タービン設備であって、前記蒸気加熱器が、前記加熱源蒸気と前記被加熱蒸気とを熱交換させる加熱器と、該加熱器を収納する加熱器ケースと、該加熱器ケースに設けられて、前記被加熱蒸気が当該加熱器ケース内に流入する際の入口をなす入口蒸気座と、該入口蒸気座と前記加熱器とを結ぶ線からずれた位置に設けられて、前記被加熱蒸気の出口をなす出口蒸気座と、前記加熱器で前記被加熱蒸気を加熱する際に、当該被加熱蒸気が分散して前記加熱器で一様に加熱されるようにする加熱器側蒸気分散器と、を有することを特徴とする。
請求項９にかかる発明は、蒸気発生器からの主蒸気で駆動される高圧タービンと、該高圧タービンからの排気蒸気が連結管を介して流入して、当該蒸気により駆動される低圧タービンとを備えた蒸気タービン設備において、前記高圧タービンの出口側に整流板を設け、この整流板に、当該高圧タービンを流動する主蒸気の湿分を分離除去するための湿分回収スリットを形成したことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の説明に適用される原子力発電所等におけるタービン設備系統を示す構成図である。なお、従来と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略するが、本発明は原子力発電所のタービン設備にのみ適用対象が限定されるものではなく、一般に蒸気タービン設備に適用可能であることを予め付言する。
【００３１】
本実施の形態にかかるタービン設備は、図２３で説明した従来構成と湿分分離加熱器６の構成及び湿分が分離除去された加熱源蒸気が異なり、当該湿分分離加熱器６を湿分分離器１７と蒸気加熱器１８とに分離して構成し、後述するように主蒸気及び高圧タービン３から抽気した抽気蒸気を用いている。
【００３２】
即ち、高圧タービン３と低圧タービン４とを連結する連結管５には、複数の湿分分離器１７及び蒸気加熱器１８が設けられている。
【００３３】
この湿分分離器１７は、低圧タービン４に供給される蒸気に含まれる湿分を分離除去する。また、この湿分分離器１７と連結して設けられる蒸気加熱器１８は、主蒸気管２に分岐して設けられた主蒸気供給管１９からの主蒸気や高圧タービン３と連結して設けられた抽気蒸気供給管２０からの抽気蒸気により、湿分分離器１７で湿分分離された蒸気を加熱する。
【００３４】
このように、従来の湿分分離加熱器６を湿分分離器１７と蒸気加熱器１８とに分離して構成することにより、湿分分離器１７や蒸気加熱器１８を従来よりそれぞれ小型化することが可能になり、これらを収容する建屋空間の縮小及びこれに伴う作業空間の拡大、さらにはこれらの設置場所の選定が容易になる。
【００３５】
また、これら湿分分離器１７や蒸気加熱器１８が小型化できるようになるため、例えばこれらに用いられる配管の管径を大きくする等に対する制約が少なくなり（緩和され）、設計の自由度が高まると共に耐震設計上の制約が緩和できるようになる。
【００３６】
図２に示すように、蒸気加熱器１８は前段加熱器１５及び後段加熱器１６、入口蒸気座２１、出口蒸気座２２等を有し、前段加熱器１５及び後段加熱器１６が加熱器ケース２５内に配設されて、当該加熱器ケース２５の側壁に入口蒸気座２１、出口蒸気座２２が形成されている。
【００３７】
そして、入口蒸気座２１は前段加熱器１５の真下方向（図において真下方向）に設けられ、また出口蒸気座２２は真上方向（図において真上方向）に設けられて、入口蒸気座２１から流入した蒸気が直進して前段加熱器１５や後段加熱器１６と順次熱交換して加熱され、出口蒸気座２２から排出されるようになっている。
【００３８】
このような加熱源蒸気としては、蒸気発生器としての原子炉１からの主蒸気や高圧タービン３から抽気された抽気蒸気が用いられ、例えば抽気蒸気は抽気蒸気供給管２０を経て前段加熱器１５に供給され、また主蒸気は主蒸気供給管１９を経て後段加熱器１６に供給される。
【００３９】
当然のことながら、主蒸気は抽気蒸気より温度が高いので、蒸気加熱器１８で加熱する蒸気（被加熱蒸気）を先ず温度の低い（無論、当該被加熱蒸気より温度は高い）抽気蒸気が循環する前段加熱器１５で加熱し、その後に温度の高い主蒸気により当該被加熱蒸気を加熱することにより、効率的な加熱が行えるようになっている。
【００４０】
前段加熱器１５及び後段加熱器１６は複数の伝熱管２６により形成され、図３に示すように、これらの伝熱管２６は１に束ねられて、各伝熱管２６の回りを被加熱蒸気が流動するようになっている。これにより当該伝熱管２６内を流動する加熱源蒸気と被加熱蒸気とが熱交換して、当該被加熱蒸気が加熱される。
【００４１】
なお、このように複数の伝熱管２６を１管束とすることにより、各伝熱管２６に流動させる蒸気の出入口をなす蒸気ヘッダ２４を１にまとまることができるようになり、装置の小型化が可能になる利点がある。
【００４２】
しかし、本発明は、このように複数の伝熱管２６を１管束にまとめ前段加熱器１５や後段加熱器１６を構成することにより限定を受けるものではなく、例えば図４に示すように複数の管束によりこれらを構成するようにしても良い。
【００４３】
このように、前段加熱器１５や後段加熱器１６を複数の管束により構成する場合には、各管束の長さを１管束とした場合より各束の長さを短くでき、蒸気加熱器１８における管束の配置等の設計上の制約が緩和できる利点がある。
【００４４】
無論、管束を複数にすると、その数だけ蒸気ヘッダ２４が必要になるので前段加熱器１５や後段加熱器１６がその分だけ大型化してしまうので、１管束とするか複数に分割した管束とするかは利用する蒸気加熱器１８の状況に応じて適宜選択するようにすることが好ましい。
【００４５】
なお、図５は図２に対して横形の蒸気ヘッダ２４を付加した場合を示し、図６は縦形の蒸気ヘッダ２４を付加した場合を示しており、本発明はいずれのタイプの蒸気ヘッダ２４も適用可能である。
【００４６】
このように、横形や縦形の蒸気ヘッダ２４を利用できるようになるのは、湿分分離加熱器６を湿分分離器１７と蒸気加熱器１８とに分離して構成したために、前段加熱器１５、後段加熱器１６、入口蒸気座２１及び出口蒸気座２２等のレイアウトの自由度が増大して、最適な設計を容易に行えるようになったためである。
【００４７】
このような構成で、原子炉１からの主蒸気は主蒸気管２により高圧タービン３に導かれると共に当該主蒸気管２から分岐した主蒸気供給管１９により蒸気加熱器１８に導かれる。
【００４８】
高圧タービン３に導かれた主蒸気は、ここで膨張仕事することにより当該高圧タービン３を駆動して、連結管５を介して低圧タービン４に導かれる。
【００４９】
この際、高圧タービン３を駆動している蒸気の一部が抽気されて抽気蒸気供給管２０により蒸気加熱器１８に導かれる。
【００５０】
そして、高圧タービン３と低圧タービン４とを連結する連結管５には、湿分分離器１７及び蒸気加熱器１８が設けられているので、高圧タービン３から低圧タービン４に向う蒸気に含まれている湿分が当該湿分分離器１７で分離除去される。
【００５１】
従って、当該湿分分離器１７からの蒸気は乾き度の高い蒸気となり、この蒸気が蒸気加熱器１８で加熱される。
【００５２】
蒸気加熱器１８には、高圧タービン３からの抽気蒸気が抽気蒸気供給管２０を経て流入する前段加熱器１５と、原子炉１から主蒸気供給管１９を経て導かれた主蒸気が流動する後段加熱器１６とが設けられているので、湿分分離器１７からの蒸気は、これら前段加熱器１５と後段加熱器１６で順次加熱されて、低圧タービン４へと循環し、当該低圧タービン４を駆動する。
【００５３】
その後、低圧タービン４を駆動した蒸気は、復水器７で凝縮されて復水し、これが給水として給水管８を経て給水加熱器９に供給され、ここでさらに加熱されて原子炉１に戻る。
【００５４】
なお、給水加熱器９で給水を加熱する熱源としては、図示は省略する高圧タービン３や低圧タービン４から抽気した蒸気が利用できる。
【００５５】
給水加熱器９で給水を加熱した際に凝縮して復水した水は、給水加熱器ドレン水としてドレン管１０から給水加熱器ドレンタンク１１に貯留され、ドレンポンプ入口配管１３を介してドレンポンプ１２により給水管８に戻されて熱回収が行われる。
【００５６】
以上説明したように、従来構成の湿分分離加熱器６を湿分分離器１７と蒸気加熱器１８とに分離したので、これらを小型化できるようになって連結管５等の配置や耐震設計上の制約が緩和でき、また保守点検性が向上するようになる。
【００５７】
そして、特に蒸気加熱器１８に設けられている前段加熱器１５と後段加熱器１６との加熱源蒸気として、主蒸気及び抽気蒸気を用いるようにしたので、被加熱蒸気を効率的に加熱することができるようになる。
【００５８】
なお、上記説明では、蒸気加熱器１８における入口蒸気座２１及び出口蒸気座２２が、前段加熱器１５や後段加熱器１６を挟んで直線上の位置になるように設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５９】
即ち、従来構成の湿分分離加熱器６においては、連結管５等の配置や耐震設計上の制約、また保守点検性等の要求から、入口蒸気座２１及び出口蒸気座２２は前段加熱器１５や後段加熱器１６を挟んで直線上に位置するように設けることが強く要求され、これによりさらに連結管５等の配置の自由度を規制していた。
【００６０】
しかし、上述したように本発明では、従来構成の湿分分離加熱器６を湿分分離器１７と蒸気加熱器１８とに分離して構成したので、かかる要求が緩和され、これに伴い連結管５の配置自由度が増大している。
【００６１】
従って、図７や図８に示すように、入口蒸気座２１と出口蒸気座２２とが一直線上に配置する必要が無くなり、この点からも設計の容易さや装置の小型化が可能になっている。
【００６２】
なお、図７は、入口蒸気座２１を前段加熱器１５の真下方向（図において真下方向）に設け、出口蒸気座２２を横又は斜上方向等の真上方向（図において真上方向）以外の方向に設けたものであり、図８は入口蒸気座２１を横又は斜め下方向等の真下方向（図において真下方向）以外方向に設け、出口蒸気座２２を真上方向（図において真上方向）に設けたものである。
【００６３】
このとき、図７において出口蒸気座２２を真上方向以外の方向に設けたり、図８において入口蒸気座２１を真下方向以外方向に設けたりしたのは、当該蒸気加熱器１８内を流動する被加熱蒸気が常に前段加熱器１５と後段加熱器１６とを流動して熱交換させるためである。
【００６４】
従って、例えば図７において入口蒸気座２１と出口蒸気座２２とを直交する位置に設けた場合や、被加熱蒸気が必ず前段加熱器１５及び後段加熱器１６を通過して、これらにより加熱されるようにするには、例えば図９に示すように、ダクト２７を設けることも可能である。
【００６５】
図９は図７に対応して出口蒸気座２２が入口蒸気座２１、前段加熱器１５及び後段加熱器１６のなす線に対して直交した方向に設けられている場合であるが、図８に示すように入口蒸気座２１が出口蒸気座２２、前段加熱器１５及び後段加熱器１６のなす線に対して直交した方向に設けられている場合には、当該入口蒸気座２１から流入した蒸気が前段加熱器１５を通過するようにダクト２７を設ければよい。
【００６６】
また、入口蒸気座２１からの蒸気がより効率的に前段加熱器１５や後段加熱器１６と熱交換させてプラント効率を向上させるために、例えば図１０や図１１に示すような蒸気分散器２３を設けることも可能である。
【００６７】
図１０に示す構成は、入口蒸気座２１側に蒸気分散器２３を設け、また図１１に示す構成は、前段加熱器１５の入口蒸気座２１側に蒸気分散器２３を設けた場合を示している。
【００６８】
蒸気分散器２３の構成としては編目状や分散板状等の種々構成が適用可能であり、これらによる蒸気分散器２３で蒸気を分散させて前段加熱器１５を通過させ、また当該前段加熱器１５で熱交換する蒸気を分散させることにより、複数の伝熱管２６からなる前段加熱器１５及び後段加熱器１６での熱交換効率を高めることが可能になる。
【００６９】
特に、加熱源蒸気等の温度が高いために、蒸気加熱器１８を構成する前段加熱器１５や後段加熱器１６等の熱膨張による変形が大きいが、均一に被加熱蒸気と熱交換することにより部分的に大きな変形が抑制されるようになるので強度設計等が容易になる利点がある。
【００７０】
次に、本発明の第２の形態の形態を説明する。なお、第１の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００７１】
第１の実施の形態においては、高圧タービン３からの蒸気を低圧タービン４に供給する際に、その蒸気に含まれている湿分を分離除去するために湿分分離器１７を設けていた。
【００７２】
これに対して、本実施の形態では、図１２及び図１３に示すように、高圧タービン３において湿分を分離除去するようにして、当該湿分分離器１７の削減を図ったものである。
【００７３】
即ち、高圧タービン３に以下に例示として詳細する構成からなる高圧タービン湿分除去手段３１を設けたものである。
【００７４】
周知のように、タービンは動翼４１と静翼４２とを備えて蒸気の膨張力で静翼４２が回転するようになっている。このとき、当該蒸気に水分が含まれているとタービン翼に損傷を与えるようになるため大きな膨張仕事を行うことができず、仕事効率を向上させることが困難である。このため水分の除去が必要とされている。
【００７５】
ところが、当該蒸気が膨張仕事することにより温度変化したり圧力変化したりすることで、始めは乾燥蒸気であっても徐々に湿り蒸気となって、その水分がタービン翼に付着したりしながら当該タービンから排出される。
【００７６】
そこで、本発明では、図１３（ａ）に示すように、水分が静翼４２に付着した際にこれを回収することで湿分分離が図られるように、高圧タービン湿分除去手段３１として作用する湿分回収スリット３０を静翼４２に１以上設けている。
【００７７】
これにより、タービンから排出される蒸気に湿分が含まれなくなるため、図１２に示すように上記第１の実施の形態における湿分分離器１７を設ける必要が無くなり、当該部品コストの削減及びそのメンテナンス工数の削減が可能になる。
【００７８】
なお、上記説明では、湿分回収スリット３０を静翼４２に設けた場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７９】
即ち、蒸気は高速で流動するが、このとき当該流動を阻害するとタービンで仕事量が小さくなってしまう。このような阻害要因として、タービン出口で発生する蒸気の乱流が挙げられる。
【００８０】
そこで、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように、かかる乱流を抑制するために整流板３４を設け、かつ、当該整流板３４に上述した湿分回収スリット３０を形成することも可能である。なお、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）にかわるタービンの軸方向に沿って整流板３４を設けた際の部分模式図であり、図１３（ｃ）は当該整流板３４を抜出して示した模式図である。
【００８１】
この整流板３４は、蒸気の流れに対して最下流側（タービン出口側）が好ましく、この位置に設けることにより湿分の発生が完了してから回収が行われるため、効率的な湿分の分離回収ができる利点がある。
【００８２】
このようにして、湿分回収スリット３０で回収された水分は、静翼４２又は整流板３４の内部に形成された図示しない流路を経て給水加熱器ドレンタンク１１から給水として戻される。
【００８３】
ところで、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において示す点線は微小水滴を、破線は粗大水滴を、実線は水膜を示しており、下流に向うに従い水滴が成長すると共に、遠心力でタービン翼先端側に徐々に移動する。
【００８４】
従って、整流板３４に湿分回収スリット３０を形成する場合には、タービン翼先端側に形成すると、効率的に回収できるようになる。
【００８５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００８６】
一般に、蒸気タービン設備においては、タービン出力を調整するために供給する蒸気量を調整し、そのために高圧タービン３と原子炉１とを接続する主蒸気管２に蒸気加減弁が設けられている。
【００８７】
一方、当該プラントで異常が発生した場合、特に原子炉１が関与する異常が発生した場合には、当該原子炉１を外界と遮断する隔離が行われ、高圧タービン３への蒸気も蒸気加減弁を閉じることにより遮断される。
【００８８】
これにより放射性物質の外部環境への放出を厳に防止し、プラント固有の安全性を高く維持している。
【００８９】
従って、かかる事態においては、主蒸気供給管１９を介して蒸気加熱器１８に供給される主蒸気も遮断することが望まれる。
【００９０】
そこで、本発明では、図１４に示すように、主蒸気供給管１９が主蒸気管２から分岐する分岐点を、蒸気加減弁３５の下流側に設けている。
【００９１】
これにより、当該蒸気加減弁３５が閉じられると、蒸気加熱器１８への供給も停止するので、新たな構成を設けることなく原子炉１の隔離が完全に行えるようになる。
【００９２】
次に、本発明の第４の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上述した各実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００９３】
先に説明した蒸気加熱器１８は、主蒸気や抽気蒸気等の高温蒸気が循環し、これにより低圧タービン４に供給される蒸気の加熱が行われる。
【００９４】
これら各蒸気の流量がプラントの状態により変化し、例えば蒸気タービンがフル出力の時と停止時とでは、蒸気加熱器１８を構成する各構成要素の熱膨張量が大きく異なってくる。従って、これらの強度設計を行う場合には、かかる熱膨張量も考慮しなければならない。
【００９５】
しかるに、これらを構成する各構成要素の材料としては金属が用いられ、かつ、耐震性等の要請から強固に支持されているため、大きな熱膨張をどのようにして吸収して所望の強度を達成するかが強度設計の課題となっている。
【００９６】
しかしながら、上述したように、本発明では従来の湿分分離加熱器６を湿分分離器１７と蒸気加熱器１８とに分離したり、湿分を高圧タービン３で分離して蒸気加熱器１８のみの構成としたりすることで、例えば蒸気加熱器１８を図１５に示すように吊下具３６で吊下設置することが可能になる。
【００９７】
この図の例では、入口蒸気座２１、出口蒸気座２２に吊下具３６を固着させて吊下げる構成を示している。
【００９８】
このように吊下げ設置することにより、当該蒸気加熱器１８における加熱器ケース２５の熱膨張に対して要件が著しく緩和されて、設計が容易になる。
【００９９】
無論、かかる熱膨張の問題は当該蒸気加熱器１８内でも生じ、例えば図１０や図１１において説明した蒸気分散器２３もかかる熱膨張に対する要件緩和の効果を有していることは既に述べたが、この他に図９で説明したダクト２７においても同様の問題が生じる。
【０１００】
図９に示すダクト２７の場合には、例えば図１６に示すように、当該ダクト２７に熱膨張を吸収する伸縮吸収器３２としてのエクスパンションを設けてもよく、また図１７に示すようにダクト２７の側壁を湾曲させて、熱膨張による収縮を湾曲率の変化により吸収できるようにしても良い。
【０１０１】
次に、本発明の第５の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上述した各実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【０１０２】
湿分分離器１７で被加熱蒸気に含まれていた湿分が分離除去され、また蒸気加熱器１８で被加熱蒸気を加熱した加熱源蒸気は温度が低くなるものの、それなりに温度が高く、かかる熱を外部に排熱することはプラント効率から好ましくない。
【０１０３】
そこで、本発明では、図１８に示すように、湿分分離器１７で発生したドレン水を給水加熱器ドレンタンク１１に回収されるようにする湿分分離器１７ドレン配管２８を設け、また蒸気加熱器１８で発生したドレン水（加熱源蒸気が被加熱蒸気を加熱したために凝縮した水）は給水加熱器９を経て回収されるように蒸気加熱器ドレン配管２９を設けている。
【０１０４】
なお、蒸気加熱器１８で発生したドレン水は給水加熱器９で、当該給水加熱器９に流入する給水を加熱することにより、その熱回収が行われ、最終的にはドレンポンプ１２により給水管８に戻されるようになっている。
【０１０５】
これにより、熱回収が有効に行われて、プラント効率を高めることが可能になる。
【０１０６】
なお、このとき図１９に示すように、湿分分離器１７からのドレン水を貯留する湿分分離器ドレンタンク３３を設け、湿分分離器１７と湿分分離器ドレンタンク３３の２次側（底部側）とを湿分分離器ドレン配管２８で接続するようにしても良い。
【０１０７】
この場合、湿分分離器１７からのドレン水は、湿分分離器ドレンタンク３３の２次側から貯留されるようになるので、当該湿分分離器ドレンタンク３３の頂部側から貯留する場合と同様の効果が得られるにも拘らず、その背丈を低くすることが可能になる。
【０１０８】
即ち、湿分分離器ドレンタンク３３の頂部側から貯留する場合には、湿分分離器ドレン配管２８を湿分分離器ドレンタンク３３の頭から接続するようなことが必要であるが、湿分分離器ドレンタンク３３の２次側から貯留するようにすると、湿分分離器ドレンタンク３３から飛出す湿分分離器ドレン配管２８の分だけ背丈を低くすることが可能になる。
【０１０９】
蒸気加熱器１８においても、図２０に示すように、同様の構成とすることができ、加えて図２１に示すように、湿分分離器ドレンタンク３３からのドレン水を給水加熱器ドレンタンク１１の２次側に接続するようにしても良い。
【０１１０】
また、図２２に示すように、湿分分離器ドレンタンク３３を湿分分離器１７に直付しても、これらを別々に構成した場合に比べ小型化が図れる利点がある。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連結管の途中に設けられて、低圧タービンに供給される蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、湿分分離された湿分分離器からの蒸気が被加熱蒸気として流動すると共に、高圧タービンから抽気された抽気蒸気及び主蒸気の一部が加熱源蒸気として流動して、当該加熱源蒸気により被加熱蒸気を加熱する蒸気加熱器とを設けたので、高圧タービンからの排気蒸気の湿分分離や加熱が適切に行えると共に、機器配置や耐震設計上の制約を緩和して保守点検性を向上させ、またこれらの配置の自由度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用されるタービン設備の概略構成図である。
【図２】図１における蒸気加熱器の水平断面の構成を示す図である。
【図３】図１における蒸気加熱器の側断面の構成を示す図である。
【図４】複数の伝熱管の束によりに構成された場合の図３に代る図である。
【図５】横形の蒸気ヘッダを設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図６】縦形の蒸気ヘッダを設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図７】出口蒸気座を横方向に設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図８】入口蒸気座を横方向に設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図９】ダクトを設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図１０】入口蒸気座側に蒸気分散器を設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図１１】前段加熱器側に蒸気分散器を設けた場合の蒸気加熱器の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の説明に適用されるタービン設備の概略構成図である。
【図１３】湿分回収スリットの取付位置等を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の説明に適用されるタービン設備の概略構成図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の説明に適用される蒸気加熱器の概略構成図である。
【図１６】ダクトにヒダ状の伸縮吸収器を設けた場合の蒸気加熱器の概略構成図である。
【図１７】ダクトに球状の伸縮吸収器を設けた場合の蒸気加熱器の概略構成図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態の説明に適用されるタービン設備の概略構成図である。
【図１９】湿分分離器ドレンタンクを設けた場合のタービン設備の概略構成図である。
【図２０】蒸気加熱器ドレンタンクを設けた場合のタービン設備の概略構成図である。
【図２１】図１９に代る構成のタービン設備の概略構成図である。
【図２２】湿分分離器に湿分分離器ドレンタンクを直付けした場合のタービン設備の概略構成図である。
【図２３】従来の技術の説明に適用されるタービン設備の概略構成図である。
【図２４】従来の技術の説明に適用される湿分分離加熱器の概略構成図である。
【符号の説明】
１  原子炉
２  主蒸気管
３  高圧タービン
４  低圧タービン
５  連結管
１１  給水加熱器ドレンタンク
１５  前段加熱器
１６  後段加熱器
１７  湿分分離器
１８  蒸気加熱器
１９  主蒸気供給管
２０  抽気蒸気供給管
２１  入口蒸気座
２２  出口蒸気座
２３  蒸気分散器
２４  蒸気ヘッダ
２５  加熱器ケース
２６  伝熱管
２７  ダクト
２８  湿分分離器ドレン配管
２９  蒸気加熱器ドレン配管
３０  湿分回収スリット
３１  高圧タービン湿分除去手段
３２  伸縮吸収器
３３  湿分分離器ドレンタンク
３４  整流板
３５  蒸気加減弁
３６  吊下具
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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