復水器及びこれを備えるタービンプラント

【課題】復水を微細化するとともに、該復水と蒸気とを接触を促進させて、復水の温度を維持可能な復水器及びこれを備えるタービンプラントを提供する。
【解決手段】復水器は、上下方向に波型に延在することで互いに隔離された複数の熱交換空間３１，３２を画成するとともに、多数の孔部３３が形成された波型板１０を有し、孔部３３を通過する復水が漸次熱交換空間３１,３２を経由する復水器であって、波型板１０における孔部３３の少なくとも上流側で、波型板１０に沿って流下する液膜を乱す障害部４１を有することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水器及びこれを備えるタービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンプラント等では、蒸気タービンを駆動した蒸気は、該蒸気タービンから排出されて、復水器（下記特許文献１参照）に導入される。この復水器では、導入された蒸気を、別途復水器に導入された冷却水と熱交換して凝縮する。
そして、凝縮されて復水は、加熱器を介して加熱され、ボイラに供給され、蒸気として蒸気タービンの駆動源となる。
【０００３】
このような復水器では熱効率を向上させるとともに熱交換の際に用いられる冷却水の水量を抑制すべく、加熱器に導入する復水を高い温度で維持することが望ましい。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の復水器では、復水を落下させて再熱する再熱部分の高さを十分に確保することで、復水と蒸気との接触時間を確保し、復水を高温状態に維持している。
また、低圧側復水器は、ホットウエルにたまった復水を通過させる多孔板を備え、該多孔板として、復水の落下する上下方向に順次屈曲して波板状に形成されたものが採用されている。この構成では、復水は孔部分を通過すると微細化されるため、蒸気と効果的に接触され、結果として復水を高温状態で維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４８８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように再熱部分の高さを十分に確保した場合、接触効率を上げるためには、復水器の高さを高くせざるを得ないため、蒸気タービンプラントが大規模になり、コストが嵩むという問題点がある。
【０００７】
また、波板状の多孔板を有する復水器では、ホットウエルから落下する復水が、孔部と干渉して液柱状のまま該孔部の上面を通過してしまい、微細化されにくいという実情がある。この結果、復水が蒸気と効率良く接触しないため、熱効率が悪いという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、復水の温度を維持可能な復水器及びこれを備えるタービンプラントを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る復水器は、上下方向に波型に延在することで互いに隔離された複数の熱交換空間を画成するとともに、多数の孔部が形成された波型板を有し、前記孔部を通過する復水が漸次前記熱交換空間を経由する復水器であって、
前記波型板における前記孔部の少なくとも上流側で、前記波型板に沿って流下する液膜を乱す障害部を有することを特徴とする。
【００１０】
このような復水器では、波型板を通過する復水の液膜を、障害部により乱すことができるため、該復水を微細化することができる。そして、微細化された復水は、孔部を貫通方向に通過することにより熱交換空間を経由し、該熱交換空間に存する蒸気と接触することができる。よって、復水が微細化されることにより該復水と蒸気との接触面積を大きくすることができるため、これら復水と蒸気との熱交換が促進される結果、復水の温度を維持可能とすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る復水器は、前記障害部は、前記波型板の表面から突出した凸部であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、復水を凸部に通過させることにより、復水と凸部の突起とが衝突し、該復水を確実に微細化することができる。よって、復水と蒸気とを効率よく接触させることができるため、復水の温度を確実に維持することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る復水器は、前記凸部は、前記孔部の外縁に沿って突出していることを特徴とする。
【００１４】
これにより、復水を孔部の外縁に沿って突出している凸部と衝突させて、該復水を確実に微細化することができる。よって、微細化した復水をそのまま孔部に誘導して貫通方向に通過させて蒸気と接触させることができるため、復水の温度をより確実に維持することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る復水器は、前記障害部は、前記波型板の孔部に連続して形成された突出部であってもよい。
【００１６】
これにより、復水を突出部に通過させることにより、復水と突出部の端部とが衝突し、該復水を確実に微細化することができる。よって、復水と蒸気とを効率よく接触できるため、復水の温度を確実に維持することができる。
【００１７】
また、本発明に係る復水器は、前記波型板の最上部における前記復水が滴下される領域が前記復水を膜状に広げる平滑領域とされていてもよい。
【００１８】
この構成によれば、平滑領域で復水を膜状に広げることができ、該復水を下流側に設けられた孔部の貫通方向に通過させることで微細化することができる。よって、復水の温度を確実に維持することができる。
【００１９】
また、本発明に係るタービンプラントは、上記のうちのいずれか一に記載の復水器を備えることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、上記のうちのいずれか一に記載の復水器を備えるため、復水を微細化するとともに、該復水と蒸気とを接触を促進させて、復水の温度を維持可能な復水器にすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る復水器及びこれを備えるタービンプラントによれば、復水を微細化するとともに、該復水と蒸気とを接触を促進させて、復水の温度を維持可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る多段圧復水器の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の孔部の拡大図である。
【図４】図３のＳ−Ｓ断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態の変形例に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の孔部の拡大図である。
【図６】図５のＴ−Ｔ断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の拡大図である。
【図８】図７のＰ−Ｐ断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の孔部の拡大図である。
【図１０】図９のＵ−Ｕ断面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の孔部の拡大図である。
【図１２】図９のＶ−Ｖ断面図である。
【図１３】本発明の第五実施形態に係る多段圧復水器の低圧側復水器の波型板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る多段圧復水器について説明する。
まず、多段圧復水器を備える蒸気タービンプラントについて説明する。
蒸気タービンプラント（不図示。以下同じ。）は、蒸気タービン（不図示。以下同じ。）と、多段圧復水器と、ボイラ（不図示。以下同じ。）とを備える。
蒸気タービンプラントでは、蒸気タービンで膨張仕事を終えた蒸気は、蒸気タービンから多段圧復水器へ導入される。次に、多段圧復水器では、蒸気は、別途導入された冷却水と熱交換され、凝縮されて復水とされる。そして、該凝縮された復水は、給水加熱器（不図示。）により加熱された後、ボイラへと供給される。該ボイラに供給された復水は、蒸気とされて蒸気タービンに戻され、該蒸気タービンの駆動源として利用される。
【００２４】
以下、多段圧復水器の実施形態について説明する。
図１に示すように、多段圧復水器１は、圧力の異なる複数の室を有し、高圧側の室である高圧側復水器２２と、低圧側の室である低圧側復水器２と、高圧側復水器２２と低圧側復水器２とを上部で連結する蒸気ダクト１１及び下部で連結するバイパス連結管１２とを備えている。
【００２５】
高圧側復水器２２は、高圧側の室である高圧側胴２３と、該高圧側胴２３に設けられた高圧側冷却管群２５とを有している。
【００２６】
低圧側復水器２は、低圧側の室である低圧側胴３と、該低圧側胴３内に設けられた低圧側冷却管群５とを有している。
低圧側胴３は、該低圧側胴３を上下方向に分割する圧力隔壁４と、該圧力隔壁４の下方に設けられた再熱室６とを有している。
圧力隔壁４は、孔である隔壁孔部８が多数設けられた多孔板である。該隔壁孔部８は、上方から下方へ復水の落下を可能としている。
再熱室６は、孔が形成された波型板１０と、該波型板１０の下方に設けられたトレイ９とを有している。
【００２７】
波型板１０は、図２に示すように、板状の複数の板片１５Ａが連結されて波型に構成されている。すなわち、第一の板片１５Ａが下方に向かうにしたがって、上下方向（Ｙ方向）と直交する一方側（Ｘ１側）に向かうように配設され、第一の板片１５Ａの下部１５Ｐに第二の板片１５Ａの上部１５Ｑが連結され、第二の板片１５Ａは下方に向かうにしたがって上下方向（Ｙ方向）と直交する他方側（Ｘ２側）に向かうように配設されている。このようにして、隣接する板片１５Ａが互いに一方側（Ｘ１側）と他方側（Ｘ２側）の逆方向に向かうように連結されて、交互に山谷を形成している。そして、板片１５Ａを挟んで再熱室６（図１参照）の熱交換空間３１，３２・・・が画成されている。
また、板片１５Ａは、板厚方向に貫通した複数の貫通孔３３と、該板片１５Ａに沿って流下する復水の液膜を乱す障害部４１とを有している。
また、波型板１０は、圧力隔壁４（図１参照）の下方に、互いに間隔を有して複数設けられている。
ここで、波型板１０は、例えばＳＵＳ３０４により厚さ３ｍｍで形成され、隣接する波型板１０と約５ｍｍの間隔を有して、約１００枚設けられている。
【００２８】
複数の貫通孔３３は、図２から図４に示すように、略円形であり、板片１５Ａの全体にわたって互いに間隔を有して形成されている。ここで、貫通孔３３は復水を板厚方向に挿通可能として、該挿通した復水は、漸次熱交換空間３１，３２・・・を経由していく。
【００２９】
障害部４１は、本実施形態では貫通孔３３の外縁に沿って突出した凸部４２で構成されている。換言すると、凸部４２は、貫通孔３３の外縁に沿って環状に突出して形成されている。
なお、凸部４２を形成する方法としては、例えば貫通孔３３の外縁にフランジを成形するバーリング加工が採用される。
また、波板部の表面から凸部４２の上端までの高さは、数ｍｍ程度の長さである。
【００３０】
図１に示すように、トレイ９は、上面が波板状に形成され、波型板１０の下方に設けられている。また、トレイ９は、波型板１０から落水する復水を捕集するとともに、オーバーフローしてさらに下方に落水する構造となっている。該トレイ９の底面は、低圧側胴３の底面から、例えば約２００ｍｍの距離で設けられている。
【００３１】
低圧側冷却管群５は、低圧側胴３内における圧力隔壁４の上方に設けられ、冷却水を導入可能としている。また、低圧側冷却管群５に導入された冷却水は、低圧側復水器２に導かれた低圧側蒸気と熱交換される。
【００３２】
次に、このように構成された多段圧復水器１により、蒸気が凝縮されて復水とされる流れについて説明する。
まず、低圧側冷却管群５に冷却水として、例えば海水が供給される。該供給された海水は、図示しない連結管から高圧側復水器２２の高圧側冷却管群２５に導出される。該導出された海水は、図示しない排出管から排出される。
【００３３】
一方、低圧側復水器２の上部には、蒸気タービンで仕事を終え、排気された低圧側蒸気が導入される。該導入された低圧側蒸気は、各管内に海水が導入された低圧側冷却管群５により冷却されることにより凝縮して、例えば約３３℃の低圧側復水とされる。このようにして、凝縮した低圧側復水は、低圧側冷却管群５より落水し、圧力隔壁４の上方に貯留された復水だまり７を形成する。
ここで、高圧側復水器２２内と低圧側復水器２内との圧力差が、例えば１８ｍｍＨｇの場合には、復水だまり７の水面と低圧側冷却管群５の最下段との距離は、所定の距離である約３０ｃｍとされる。
【００３４】
次に、復水だまり７に貯留された低圧側復水は、圧力隔壁４に設けられた多数の隔壁孔部８から落水する。該落水した低圧側復水は、圧力隔壁４の下方に設けられた複数の波型板１０に落水する。
【００３５】
ここで、波型板１０に落水した低圧側復水Ｔは、該波型板１０の表面に形成された凸部４２と衝突しその液膜を乱されて、貫通孔３３から落水する。すなわち、低圧側復水Ｔは、凸部４２の突起と衝突し微細化されて、そのまま該凸部４２の内方にある貫通孔３３から誘導されて該貫通孔３３の貫通方向に落水する。このようにして、低圧側復水Ｔは、波型板１０を挟んで上側の熱交換空間３１から、下側の熱交換空間３２へと移動することを順次繰り返す。
【００３６】
他方、高圧側復水器２２内には、蒸気タービンで仕事を終え、排気された高圧側蒸気が導入される。該導入された高圧側蒸気は、各管内に海水が導入された高圧側冷却管群２５により冷却されることにより凝縮して、高圧側復水とされて、高圧側復水器２２内に貯留される。
【００３７】
また、高圧側復水器２２内の高圧側蒸気は、蒸気ダクト１１から低圧側復水器２の再熱室６に導入される。該再熱室６に導入された高圧側蒸気は、圧力隔壁４から波型板１０の表面に沿って落水する低圧側復水Ｔと気液接触する。そして、接触した低圧側復水Ｔは、波型板１０の下端からトレイ９に捕集される。
【００３８】
トレイ９に捕集された低圧側復水Ｔは、トレイ９からオーバーフローして落水し、再熱室６の下部に貯留される。該再熱室６の下部に貯留された低圧側復水Ｔは、再熱室６の下部に設けられた合流部（不図示。以下同じ。）に導入される。
一方、高圧側復水は、バイパス連結管１２を経由して、低圧側復水Ｔと合流し、図示しない復水ポンプに導入される。ここで、高圧側復水は、再熱室６に貯留される低圧側復水Ｔと合流部で温度を維持したまま合流されるため、高温のまま復水ポンプへと導出される。
【００３９】
このように構成された多段圧復水器１及びこれを備えている蒸気タービンプラントでは、低圧側復水Ｔを波型板１０の上流側から下流側に通過させることにより、該低圧側復水Ｔと波型板１０に設けられた凸部４２の突起とが衝突する。これにより、低圧側復水Ｔの表面張力を低下させて該低圧側復水Ｔを微細化することができ、微細化された低圧側復水Ｔを貫通孔３３から落水することができる。このようにして、低圧側復水Ｔを、熱交換空間３１，３２・・・を上流側から下流側に向かって移動させ、該熱交換空間３１，３２・・・に存する高圧側蒸気と気液接触させることができる。よって、低圧側復水Ｔは微細化されることにより低圧側復水Ｔの表面積が増加し、高圧側蒸気との接触面積が大きくなるため、接触効率が向上し、低圧側復水Ｔを高温状態で維持することが可能となり、その結果、熱効率を向上させること可能となる。
【００４０】
また、凸部４２は貫通孔３３の外縁に形成されているため、微細化した低圧側復水Ｔを確実に貫通孔３３から落水させることができる。よって、低圧側復水Ｔを高圧側蒸気と、確実に接触させることができる。
【００４１】
さらに、低圧側復水Ｔと高圧側蒸気とを効率良く接触させることが可能であるため、従来のように多段圧復水器１及び蒸気タービンプラントを大規模にする必要がない。よって、多段圧復水器１及び蒸気タービンプラントに費やすコスト、製造（建設）時間を削減することができる。
【００４２】
また、多段圧復水器１の全体的な大きさを変更する必要がないため、蒸気タービンプラントの全体配置や大きさ等を変更することなく、波型板の交換のみで実現することができる。
【００４３】
（第一実施形態の変形例）
なお、図５及び図６に示すように、多段圧復水器１００の障害部４１として、波型板１１０の貫通孔３３の上流側の外縁に沿って突出した円弧状の凸部４３であってもよい。
このように構成された凸部４３であっても、低圧側復水Ｔを貫通孔３３の上流側の凸部４３の突起と衝突させることにより、該低圧側復水Ｔを微細化させることができる。よって、高圧側蒸気との接触面積が大きくなるため、低圧側復水Ｔと蒸気との熱効率が促進される結果、低圧側復水Ｔを高温状態で維持することが可能となる。
【００４４】
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係る多段圧復水器２００について、図７及び図８を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
第一実施形態における多段圧復水器１では、障害部４１は、貫通孔３３の外縁に沿って突出している凸部４２で構成されていたのに対して、本実施形態の多段圧復水器２００では、障害部４１は、貫通孔３３の上流側に設けられた凸部４４で構成されている。
【００４６】
凸部４４は、波型板２１０の表面から突出するように形成され、板厚方向の断面及び波型板２１０の表面に沿う方向の断面が略矩形である。また、凸部４４は、貫通孔３３の上流側に複数設けられ、波型板１０の幅方向及び上流側から下流側に向かう方向に、隣接する凸部４４と間隔を有して複数設けられている。
【００４７】
このように構成された多段圧復水器２００及びこれを備えている蒸気タービンプラントでは、低圧側復水を、複数の凸部４４に通過させることにより、低圧側復水と凸部４４の突起とが衝突する。これによって、低圧側復水を確実に微細化することができるため、該低圧側復水を高温で維持することができ、熱効率を向上させること可能となる。
【００４８】
（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係る多段圧復水器３００について、図９及び図１０を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４９】
第一実施形態における多段圧復水器１では、障害部４１は波型板１０の表面から突出した凸部４２で構成されていたのに対して、本実施形態の多段圧復水器３００では、障害部４１は波型板３１０の貫通孔３３に連続して形成された突出部４５で構成されている。
【００５０】
突出部４５は、波型板３１０の貫通孔３３の上流側の外縁から該貫通孔３３の径方向内側に向かって突出するように形成されている。
【００５１】
このように構成された多段圧復水器３００及びこれを備えている蒸気タービンプラントでは、低圧側復水を、複数の突出部４５に通過させることにより、低圧側復水と突出部４５の端部とが衝突する。これによって、低圧側復水を確実に微細化することができるため、該低圧側復水を高温で維持することができ、熱効率を向上させること可能となる。
【００５２】
（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態に係る多段圧復水器３００について、図１１及び図１２を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５３】
第三実施形態における多段圧復水器３００では、障害部４１は波型板３１０の貫通孔３３の外縁から径方向内側に向かって突出した突出部４５で構成されているのに対して、本実施形態の多段圧復水器４００では、障害部４１は波型板４１０の貫通孔３３の外縁から径方向外側に向かって突出した突出部４６で構成されている。
【００５４】
突出部４６は、波型板４１０の貫通孔３３の上流側の外縁から該貫通孔３３の径方向外側に向かって突出するように形成されている。
【００５５】
このように構成された多段圧復水器４００及びこれを備えている蒸気タービンプラントでは、低圧側復水を、複数の突出部４６に通過させることにより、低圧側復水と突出部４６の端部とが衝突する。これによって、低圧側復水を確実に微細化することができるため、該低圧側復水を高温で維持することができ、熱効率を向上させること可能となる。
【００５６】
（第五実施形態）
以下、本発明の第五実施形態に係る多段圧復水器５００について、図１３を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
第一実施形態における多段圧復水器１では、波型板５１０はその全体にわたって貫通孔３３が形成された板片１５Ａで構成されていたのに対して、本実施形態の多段圧復水器５００では、波型板１０は、板片１５Ａ及び平滑領域１６を有する最上部板片１５Ｂで構成されている。
【００５８】
波型板５１０は、最上部に設けられた最上部板片１５Ｂと、該最上部板片１５Ｂの下部に連続して複数設けられた板片１５Ａとを有している。最上部板片１５Ｂは下方に向かうにしたがってＸ１側に向かうように配設され、該最上部板片１５Ｂの下部と第一の板片１５Ａの上部とは連結され、第一の板片１５Ａは下方に向かうにしたがってＸ２側に向かうように配設されている。そして、第一の板片１５Ａの下部と第二の板片１５Ａの上部とは連結され、第二の板片１５Ａは下方に向かうにしたがってＸ１側に向かうように配設されるようにして、交互に山谷を形成している。
【００５９】
最上部板片１５Ｂは、貫通孔３３が形成されていない平滑領域１６と、貫通孔３３が多数形成された多孔領域１７とを有している。
平滑領域１６は、低圧側復水Ｔが滴下する上部に設けられ、貫通孔３３が形成されていない平滑な領域である。
多孔領域１７は、平滑領域１６の下部に設けられ、貫通孔３３が間隔を有して複数設けられている。
【００６０】
このように構成された多段圧復水器５００及びこれを備えている蒸気タービンプラントでは、隔壁孔部８から落水する低圧側復水Ｔを、平滑領域１６により膜状に広げることができる。そして、該膜状の低圧側復水Ｔを平滑領域１６の下部に設けられた多孔領域１７の複数の貫通孔３３でその表面張力を低下させて、微細化することができる。よって、微細化された低圧側復水Ｔは高圧側蒸気と効率よく接触することができるため、低圧側復水Ｔを高温で維持することができ、熱効率を向上させること可能となる。
【００６１】
なお、上記に示す寸法等の数値は一例であり、当該数字に限定されるものではない。
また、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６２】
例えば、第二実施形態に係る凸部４４として、波型板２１０の幅方向にわたって連続して形成された形状としてもよい。
【００６３】
さらに、多段圧復水器１，１００，２００，３００，４００，５００として高圧側復水器２２と低圧側復水器２とを有する２段の復水器を用いて説明したが、２段に限定されず、例えば、高圧側復水器、中圧側復水器、低圧側復水器の３段を有する復水器であってよい。この場合には、中圧側復水器及び低圧側復水器に設けられた圧力隔壁の下方に波型板１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０を配設することとなる。
【符号の説明】
【００６４】
１，１００，２００，３００，４００，５００…多段圧復水器
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０…波型板
１６…平滑領域
３１，３２…熱交換空間
３３…貫通孔（孔部）
４１…障害部
４２，４３，４４…凸部
４５，４６…突出部
Ｔ…低圧側復水

【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に波型に延在することで互いに隔離された複数の熱交換空間を画成するとともに、多数の孔部が形成された波型板を有し、前記孔部を通過する復水が漸次前記熱交換空間を経由する復水器であって、
前記波型板における前記孔部の少なくとも上流側で、前記波型板に沿って流下する液膜を乱す障害部を有することを特徴とする復水器。
【請求項２】
前記障害部は、前記波型板の表面から突出した凸部であることを特徴とする請求項１に記載の復水器。
【請求項３】
前記凸部は、前記孔部の外縁に沿って突出していることを特徴とする請求項２に記載の復水器。
【請求項４】
前記障害部は、前記波型板の孔部に連続して形成された突出部であることを特徴とする請求項１に記載の復水器。
【請求項５】
前記波型板の最上部における前記復水が滴下される領域が前記復水を膜状に広げる平滑領域とされていることを特徴とする請求項１に記載の復水器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の復水器を備えることを特徴とするタービンプラント。

【図１】