(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンと同じ高さの設置面に配置する復水器であって、別々の細長い部分管束（２）にまとめられた、冷却水の貫流する管（５）のところで蒸気が、凝縮するようにされ、この目的のため、部分管束（２）の長手方向の延びが水平方向に向けられ、複数のそのような部分管束（２）が垂直平面内に上下に配置されており、
また、１つの部分管束の、列状に配置された管が１つの空所（１３）を取囲み、この空所内に非凝縮性ガス用の冷却器（１４）が配置され、かつまた部分管束（２）の前記空所（１３）内に集められる、非凝縮性ガスと水蒸気との混合気が前記冷却器（１４）によって吸出され、
更に、前記空所（１３）が部分管束内の補償レーン（１６）と接続され、これらの補償レーン（１６）により、不活性ガスを富化した蒸気が部分管束の前方半部と後方半部との中心部から空気冷却器に確実に供給される形式のものにおいて、
水平方向に配向された部分管束（２）内で非対称に復水が負荷され、かつ管集成体内の最低圧力が非対称に局在化される結果、補償レーン（１６）の縦中心線（２１）が、部分管束（２）の縦中心線（２２）の下方を延びていることを特徴とする、復水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンと同じ高さの設置面（以下同床と呼ぶ）に配置する復水器であって、蒸気が、個別の部分管束にまとめられた、冷却水の貫流する管のところで凝縮するようにされ、この目的のために、部分管束の長手方向の延びが、水平方向に向けられており、そのような複数の部分管束が、垂直平面内に上下に配置され、また１つの部分管束の、列状に配置された管が空所を取囲み、この空所内に非凝縮性ガス用の冷却器が配置され、かつまた部分管束の空所内に集められる、非凝縮性ガスと水蒸気との混合気が、冷却器によって吸出され、更に、空所が、部分管束内の補償レーンと接続され、これらの補償レーンにより、不活性ガスを富化した蒸気が、部分管束の前方半部と後方半部との中心部から空気冷却器に確実に供給される形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この形式の復水器は、ヨーロッパ特許第０３８４２００号明細書により公知である。復水器ケーシング内には、復水器の管が、複数の部分管束の形式で配置されている。蒸気は、排気接続管を介して復水器ケーシング内へ流入し、流路を介して内部空間に分配される。これらの流路は、最適圧力勾配が得られるように、流れの全体的な方向へ先細にされている。蒸気は、部分管束の外側に位置する管へ確実に自由供給される。次いで、蒸気は、管列深さが僅かなことによる僅かな抵抗を受けて、部分管束を流過する。流入路内で蒸気速度を一定に維持せねばならないという条件を満たすために、部分管束は、復水器内に上下に配置され、部分管束間に適当な流路が生じるようにされる。更に、前後して続く列内の管は、それ自体で閉じられた壁を形成している。この壁は、有利には、おおむね等厚である。
【０００３】
各部分管束の両側に、空気冷却器の高さに設けられた蒸気流過レーンの内部で意図的に圧力を降下させることで、蒸気側の圧力降下が、部分管束にわたってほぼ一定になされる。これによって、冷却器方向に均等な圧力勾配が生じる。この措置によって、部分管束内での良好な蒸気潅流が達せられる。最大速度で貫流後、蒸気は、レーン内で速度ゼロまで減速され、復水溜めのレベルの圧力を回復する。これにより、蒸気飽和温度が上昇し、復水の過冷と復水内の酸素濃度が再生される。選択した流れ案内によって、滞留が部分管束の下端部でのみ生じることにより、レーン自体内に復水されないガスが溜まることが防止される。
【０００４】
この公知復水器の利点は、部分管束が密に配置されていないため、部分管束の周縁部のすべての管に、著しい圧力損失なしに、良好に蒸気を負荷できる点である。他方、空所の周囲を管状に取囲む部分管束を少なくともほぼ等しい“壁厚”にすることが要求されるため、長手方向の延びでの部分管束の全高は、比較的高くならざるをえない。しかし、このコンセプトは、部分管束を水平に配位することによって、発電設備の復水器に十二分に適応させることができる。発電設備の場合、復水器とタービンとが、設備の建物の基礎とほぼ等しい高さに位置している。そのような場合、復水器は、タービン軸と同軸的に配置するか、又はタービンに沿ってタービンの横に配置することができる。別の利点は、基礎を簡単かつ迅速に製造できる点と、就役準備時間が短い点である。特に、従来の膨張手段を用いることなく、復水器を直接にタービンの排気ケーシングに接続し、簡単な滑りシューによって復水器を支持することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の根底をなす課題は、冒頭に述べた形式の復水器を次のように構成することにある。すなわち、部分管束内部に、空所と連通する補償レーンを設け、これにより、不活性ガスを富化した蒸気が、部分管束の前方半部と後方半部との中心部から空気冷却器まで、無摩擦の経路をたどるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明により、次のようにすることで解決された。すなわち、水平方向に配向された部分管束内で非対称に復水を負荷し、かつ管集成体内での最低圧力を非対称に局在化することにより、補償レーンの縦中心線が、部分管束の縦中心線の下方に延びるようにしたのである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の利点は、残留蒸気と残余の不活性ガスとが、実際に部分管束内部の補償レーン内を、摩擦なしに空気冷却器へ流れることができ、部分管束内部に不活性ガスの溜まりが生じないことが保証される点である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面は、本発明の一実施例を発電設備の復水器の例で示したものである。
【０００９】
図示の熱交換器は、いわゆる“オン・フロア”（on-floor）配置に適した、長方形の構造形式の表面復水器である。
【００１０】
復水器をタービンに接続する排気接続管１０を介して、蒸気は、復水器の頸部１内へ流入する。頸部１内で、出来るだけ均等な流れ域が形成されることによって、下流に配置された部分管束２の全長にわたって、くまなく蒸気の潅流が可能になる。
【００１１】
復水器外殻内の復水室には４つの別個の部分管束２が含まれている。この目的は、とりわけ、発電設備の稼動中にも、例えば、作動停止した部分管束の冷却水側を点検する目的で、冷却水側を部分的に作動停止できるようにするためである。冷却水の独立的な進入は、水室（図２）を、図示されていない水平隔壁によって複数区画に小区分することで可能になる。
【００１２】
部分管束は、数個の管５から成り、これらの管５は、両端が管支え板６内に固定されている。管支え板６の外側には、それぞれ水室７が設けてある。部分管束２から流出する復水は、復水溜め１２に捕集され、そこから、図示されていない水／蒸気回路へ達する。
【００１３】
図３から分かるように、部分管束２の内部には空所１３が形成されており、この空所内には、非凝縮性ガス（以下では不活性ガスと呼ぶ）を富化された蒸気が集められる。この空所１３内には、また、空気冷却器１４が収容されている。蒸気・不活性ガス混合気は、この空気冷却器１４を流過し、そのさいに蒸気の大部分が復水する。混合気の残部は、低温端部のところから吸出される。この場合に留意せねばならないのは、部分管束２内部に配置された空気冷却器が、蒸気・ガス混合気を部分管束内で加速させる効果を有するようにすることである。これによって、熱伝達を阻害し得る低速の流れが支配的な場合には、その状態が改善される。
【００１４】
復水器の所定の外形−ここでは直方体形の外殻−を前提として、４つの部分管束２の形状は、次の目標に適合するように構成する：
−  温度勾配を十二分に活用する、
−  高密度の管束パッケージにもかかわらず管束２内の圧力降下を小さい値にする、
−  蒸気レーン及び管束２内に不活性ガスの滞留が生じないようにする、
−  復水の過冷が生じないようにする、
−  復水のガス抜きが良好に行えるようにする。
【００１５】
これらの目標のため、部分管束２は、周縁部のすべての管に、著しい圧力損失なしに良好に蒸気が流れ当たるように構成しておく。均等にくまなく蒸気が流れ、特に管束内に滞留が生じないようにするために、一方では、４つの部分管束２の間に、また他方では、外側の管束２とこれら管束に隣接する復水器壁との間に、流路を、次のように形成しておく：
まず前提となるのは、復水器頸部１の全流出横断面にわたって、かなり均等な流れ域が支配するようにすることである。部分管束２の始めと終わりとの間の流路の主な第１部分は、先細に構成する。この第１部分内では、流れる蒸気が、立体加速（raeumliche Beschleunigung）され、静圧が相応に降下する。この現象は、管束２両側でほぼ均等に推移する。管束の両側で流路を先細にしなけれればならない場合、復水の結果、蒸気質量流が次第に減少することを考慮に入れる必要がある。
【００１６】
前設定された最大速度に達した後、蒸気は、速度ゼロまで減速され、同時に圧力を回復する。このことは、流路の第２部分を末広に構成することで達せられる。この場合にも、留意すべき点は、質量流が次第に減少することによる流路の拡大が、目で認知可能にする必要はない点である。重要なことは、復水器底部８の方へ流れる蒸気残部が、底部８で動圧を生じるようにすることである。これによって、蒸気が変向され、管束２の下部にも供給される。この動圧に起因する温度上昇は、管から管へ流下する復水に好都合に作用する。なぜなら、復水が飽和温度以下に冷却された場合には、再び加熱されるからである。これによって、２つの利点が得られる：  すなわち、復水の過冷による熱力学的損失が防止され、復水の酸素含量が最小に低減される点である。
【００１７】
管束２に蒸気を均等に負荷するのに役立つ別の措置は、管束内の空気冷却器１４を次のようなレベルに配置することである。すなわち、蒸気の貫流するレーン内の圧力分布が、管束２の両側で相対最低値を通過するようなレベルである。図示の実施例では、したがって、空気冷却器１４は、部分管束２の後方半部内に位置している。管束２は次のように構成しておく。すなわち、管周縁の有効圧力を考慮に入れ、かつ異なる管列厚に基いて、空所１３内へ吸込まれた蒸気が、空所１３内で隣接するすべての管にわたって、半径方向に均等に作用するようにしておく。この結果、均等な圧力勾配が得られ、ひいては空気冷却器１４方向への、蒸気及び不活性ガスの明らかな流れ方向が得られる。
【００１８】
稼働時には、蒸気が管５のところで凝縮し、復水が、復水捕集板１１へ滴下する。この滴下は、管束２内で行われ、そのさい、復水は、圧力が上昇している蒸気と接触する。
【００１９】
復水器外殻、すなわちケーシングと、部分管束２と、復水捕集板１１とからなる全構成ユニットは、タービン軸線を中心として管縦方向にいくぶん傾斜し、復水の迅速な流出を促進させるようにされている。
【００２０】
特に図４から分かるように、部分管束２内の空気冷却器１４は、非対称形状であり、空所１３内の偏心位置に配置されている。つまり、管束２は、水平配置の場合、著しく非対称的に負荷される。なぜなら、重力と蒸気速度の慣性力とが、互いにほぼ直角方向だからである。この非対称の構成は、もちろん主として管束２内での復水の負荷に関係するものだが、そのことによって管束２の幾何的輪郭に関し、管集成体内での最低圧力が、同様に非対称に局在化される。
【００２１】
最低圧力の位置によって、空気冷却器の位置が決められる。なぜなら、空気冷却器のところが、不活性ガスを溜める箇所だからである。上方から降り落ちる復水により、管束下方半部での蒸気側圧力損失が増大し、ひいては最低圧力を下方へ変位させる。空気冷却器は、したがって、前記非対称性を考慮して、構成され、配置されている。不活性ガスの吸込みは、選択した空気冷却器構成の結果、管束の縦中心線２２の下方で行われる。
【００２２】
空気冷却器１４の役割は、不活性ガスを復水器から除去することである。この除去過程で、蒸気損失は出来るだけ少なく抑えねばならない。この抑制は、蒸気／不活性ガス混合気を吸込み通路１７方向へ加速することによって達せられる。高速の結果、熱伝達が良好に行われ、それにより残余の蒸気の復水が十分に行われる。混合気を加速する目的で、流過横断面は、図４から分かるように、流れ方向で次第に小さくなるように寸法付けされている。不活性ガスは、オリフィス１８から流路１７内へ吸出される。空気冷却器のもっとも狭幅の箇所に設けられたこれらのオリフィス１８は、復水スペースを吸込み通路１７から物理的に分離している。オリフィスは、また管全長にわたって数箇所に分配され、圧力損失を生じさせることによって、復水器のすべての区画での吸込み作用を均等にする。
【００２３】
吸込み通路１７の壁部の一部は、同時にカバー板１９として構成されている。このカバー板１９は、空気冷却器の管上方へかぶせられ、上から流れ落ちる蒸気及び復水の流れから管を保護している。これにより、また冷却を要する混合気の流入方向が、言い換えると後方から前方へオリフィス１８へ向かう方向が前設定される。
【００２４】
不活性ガスを吸込み通路１７から、図示されていない吸込み装置へ導くため、相応数の管５が、管束２から除去されている。管５の寸法と配列とに応じて、１管列又は２管列が除去される。この除去による孔を介し、管束２を貫通する複数の吸込み導管２０が上方へ導出される。これらの吸込み導管２０は、管束２と平行に復水器底部８まで案内され、そこで吸込み装置へ通じる集合導管１５に開口する。
【００２５】
管束２内部には、上流と下流とに、管５の配置されていないレーン１６が設けられ、これらのレーン１６が空所１３に開口している。これらの補償レーン１６は、不活性ガスを富化された蒸気が、管束の前方及び後方の半部の中心部から、空気冷却器への無摩擦の経路を流れるように、設けられている。管集成体内の最低圧力が非対称に局在化される結果、この残留蒸気のレーンの縦中心線２１は、相応に管束２の縦中心線２２の下方に位置している。
【図面の簡単な説明】
【図１】低圧タービンと復水器との略示前面図である。
【図２】低圧タービンと復水器との略示平面図である。
【図３】復水器の横断面図である。
【図４】２つの部分管束の横断面図である。
【符号の説明】
１  復水器頸部、  ２  部分管束、  ３  タービン、  ４  復水器外套、  ５管、  ６  管支え板、  ７  水室、  ８  復水器底部、  ９  基礎、  １０  排気接続管、  １１  復水捕集板、  １２  復水捕集溜め、  １３  空所、  １４  空気冷却器、  １５  集合導管、  １６  補償レーン、  １７  吸込み通路、  １８  オリフィス、  １９  カバー板、  ２０  吸込み導管、  ２１  レーン縦中心線、  ２２  部分管束縦中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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