噴霧嘴及脫氣器的制作方法

本發(fā)明涉及從供水中去除溶解氧等雜質的脫氣器所使用的噴霧嘴、使用該噴霧嘴的脫氣器。

背景技術：

例如，在原子能發(fā)電廠中，將在原子反應堆生成的蒸氣向渦輪發(fā)電機傳送而進行發(fā)電，利用凝汽器對使用后的蒸氣進行冷卻，使其作為冷凝水向原子反應堆返回。在該情況下，驅動渦輪使用的蒸氣在凝汽器中由冷卻水冷卻而返回成冷凝水(低壓的飽和液)之后，通過冷凝水泵經(jīng)由低壓供水加熱器而向脫氣器供給。該脫氣器將冷凝水中的溶解氧、不凝氣體等雜質去除之后，通過主供水泵使該冷凝水由高壓供水加熱器等加熱之后向蒸氣發(fā)生器返回。

作為以往的脫氣器，存在例如冒泡式的脫氣器。該冒泡式的脫氣器在上部設置噴霧嘴，通過該噴霧嘴將冷凝水向下方噴出，另一方面，通過向蓄水部中噴出加熱蒸氣而形成許多氣泡。于是，冷凝水與加熱蒸氣接觸，從而冷凝水中的氧轉變?yōu)榧訜嵴魵猓軌蜻M行脫氣。作為這樣的脫氣器，例如存在下述專利文獻記載的結構。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開平11-351507號公報

專利文獻2：日本特開2004-116915號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

例如，原子能發(fā)電廠為了確保較大的發(fā)電量，而需要增加蒸氣發(fā)生器生成的蒸氣量，來使基于蒸氣渦輪的發(fā)電機的驅動力增加。于是，凝汽器處理的蒸氣量(冷凝水量)增加，脫氣器變得大型化。如上所述，脫氣器從上部的噴霧嘴噴出冷凝水，使該冷凝水與加熱蒸氣接觸，從而將冷凝水中溶解的氧轉變?yōu)榧訜嵴魵舛コ?。因此，當脫氣器變得大型化時，在以往的噴霧嘴中，存在大流量范圍的壓力損失增加的問題。

本發(fā)明用于解決上述課題，目的在于提供一種無論噴出流量如何都能抑制產(chǎn)生的壓力損失的增加而實現(xiàn)性能的提高的噴霧嘴及脫氣器。

用于解決課題的方案

用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的噴霧嘴向脫氣器容器內(nèi)噴出冷凝水，上述噴霧嘴的特征在于，具有：外筒，在外周部設有多個噴出口；內(nèi)筒，以沿軸心方向移動自如的方式被支撐在上述外筒的內(nèi)部，且設有能夠與上述多個噴出口連通的多個第一連通孔；及開閉閥，上述開閉閥的軸部連結于上述內(nèi)筒，在上述軸部的前端部設置的閥芯能夠使上述外筒的前端開口部開閉。

因此，當開閉閥前進而閥芯使外筒的前端開口部開放時，從外筒的前端部噴出冷凝水，此時，當噴出口與第一連通孔連通時，從外筒的側部噴出冷凝水。因此，能夠增加噴出流量，無論此時的噴出流量如何都能抑制產(chǎn)生的壓力損失的增加而提高性能。

在本發(fā)明的噴霧嘴中，其特征在于，在上述內(nèi)筒的前端部連結有分隔板，上述分隔板設有多個第二連通孔，上述軸部沿著上述內(nèi)筒的軸心方向配置而以貫通上述分隔板的方式連結。

因此，通過利用分隔板將內(nèi)筒與開閉閥連結，能夠容易地使開閉閥與內(nèi)筒的移動同步，能夠通過第二連通孔向外筒的前端開口部供給規(guī)定量的冷凝水。

在本發(fā)明的噴霧嘴中，其特征在于，在上述閥芯處于使上述外筒的前端開口部開放的第一開放位置時，上述多個噴出口與上述多個第一連通孔不連通，在上述閥芯處于使上述外筒的前端開口部開放的第二開放位置時，上述多個噴出口與上述多個第一連通孔連通。

因此，能夠切換成僅從外筒的前端開口部噴出冷凝水的小流量噴出狀態(tài)與從外筒的前端開口部和多個噴出口這兩方噴出冷凝水的大流量噴出狀態(tài)，能夠容易地調整冷凝水的噴出量。

在本發(fā)明的噴霧嘴中，其特征在于，上述第一連通孔是沿著上述內(nèi)筒的軸心方向的長孔。

因此，能夠容易地使第一連通孔與噴出口連通。

在本發(fā)明的噴霧嘴中，其特征在于，上述多個噴出口沿著上述外筒的軸心方向空出規(guī)定間隔地設置。

因此，能夠切換成從外筒的前端開口部和多個噴出口中的一部分噴出冷凝水的中流量噴出狀態(tài)，能夠逐級地調整冷凝水的噴出量。

在本發(fā)明的噴霧嘴中，其特征在于，上述噴出口呈開口面積朝向外側而增大的錐形形狀。

因此，能夠從噴出口遍及較大范圍地噴出冷凝水，并能夠降低此時的噴出阻力。

在本發(fā)明的噴霧嘴中，其特征在于，上述外筒在外周部設有安裝凸緣。

因此，經(jīng)由安裝凸緣將外筒安裝于脫氣器容器，由此能夠提高安裝作業(yè)性，并能夠容易地進行拆卸，能夠提高維護性。

另外，本發(fā)明的脫氣器的特征在于，具有：容器，呈中空形狀且在下部設有出口部；上述噴霧嘴，設置在上述容器的上部；及加熱蒸氣噴出分配裝置，向上述容器的下部噴出加熱蒸氣。

因此，噴霧嘴向容器內(nèi)噴出冷凝水，從加熱蒸氣噴出分配裝置對該冷凝水噴出加熱蒸氣時，冷凝水與加熱蒸氣接觸，由此冷凝水中的氧轉變?yōu)榧訜嵴魵舛幻摎?。此時，噴霧嘴從前端部和側部噴出冷凝水，因此能夠增加噴出流量，無論此時的噴出流量如何都能抑制產(chǎn)生的壓力損失的增加而提高性能。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的噴霧嘴及脫氣器，噴霧嘴從前端部和側部噴出冷凝水，因此能夠增加噴出流量，無論此時的噴出流量如何都能抑制產(chǎn)生的壓力損失的增加而提高性能。

附圖說明

圖1是表示使用了第一實施方式的噴霧嘴的脫氣器的概略圖。

圖2是第一實施方式的噴霧嘴的剖視圖。

圖3是表示外筒的立體圖。

圖4是表示內(nèi)筒的立體圖。

圖5是噴出小流量冷凝水時的噴霧嘴的剖視圖。

圖6是噴出中流量冷凝水時的噴霧嘴的剖視圖。

圖7是噴出大流量冷凝水時的噴霧嘴的剖視圖。

圖8是表示與噴霧嘴的開度對應的流路面積的曲線圖。

圖9是表示與噴霧嘴的開度對應的流速的曲線圖。

圖10是表示與噴霧嘴的開度對應的壓力損失的曲線圖。

圖11是第二實施方式的噴霧嘴的剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的噴霧嘴及脫氣器的優(yōu)選的實施方式。另外，本發(fā)明并不受本實施方式的限定，而且，在存在多個實施方式的情況下，也包括將各實施方式組合而構成的方式。

[第一實施方式]

例如，在具有加壓水型原子反應堆(pwr)的原子能發(fā)電廠中，原子反應堆對一次冷卻水進行加熱而形成高溫、高壓的蒸氣，并向蒸氣發(fā)生器供給。蒸氣發(fā)生器通過利用該蒸氣(一次冷卻水)對二次冷卻水進行加熱而生成蒸氣，蒸氣渦輪由該蒸氣驅動，從而發(fā)電機進行發(fā)電。凝汽器利用冷卻水(海水)對驅動了蒸氣渦輪之后的蒸氣進行冷卻而使其重新變成冷凝水(低壓的飽和液)，然后通過冷凝水泵經(jīng)由低壓供水加熱器而向脫氣器供給。脫氣器將冷凝水中的溶解氧、不凝氣體等雜質去除之后，通過主供水泵使冷凝水由高壓供水加熱器等加熱之后向蒸氣發(fā)生器返回。

圖1是表示使用了第一實施方式的噴霧嘴的脫氣器的概略圖。

在第一實施方式中，如圖1所示，脫氣器10具有容器(脫氣器容器)11、噴霧嘴12、加熱蒸氣供給裝置13。

容器11呈中空形狀，橫長圓筒部的長度方向的兩端部由彎曲蓋部閉塞。該容器11在上部設有多個(在本實施方式中為兩個)噴霧嘴12。該噴霧嘴12將蒸氣由凝汽器冷卻而生成的冷凝水通過低壓供水加熱器加熱之后向容器11內(nèi)噴出。噴霧嘴12配置在容器11的上部、且容器11的長度方向的兩端部側，向容器11內(nèi)的上方側噴出冷凝水。而且，容器11設有排出該冷凝水的出口部21。

另外，容器11設有向內(nèi)部的下方噴出加熱蒸氣的加熱蒸氣噴出分配裝置13。加熱蒸氣噴出分配裝置13由加熱蒸氣配管22、加熱蒸氣供給管23、加熱蒸氣噴出管24構成。加熱蒸氣配管22在容器11內(nèi)的上部沿容器11的長度方向配置。加熱蒸氣供給管23從容器11的外部貫通該容器11的上部而與加熱蒸氣配管22的長度方向的中間部連結。加熱蒸氣噴出管24從加熱蒸氣配管22的長度方向的兩端部側朝向下方延伸。該加熱蒸氣噴出管24沿加熱蒸氣配管22的長度方向空出規(guī)定間隔地設有多個，基端部(上端部)與加熱蒸氣配管22連結，前端部(下端部)向容器11的底部側延伸，形成有多個噴出口(省略圖示)。

因此，各噴霧嘴12向容器11內(nèi)噴出冷凝水時，在該容器11內(nèi)積存規(guī)定量的冷凝水。加熱蒸氣噴出分配裝置13當將加熱蒸氣從加熱蒸氣配管22經(jīng)過加熱蒸氣供給管23向多個加熱蒸氣噴出管24供給時，各加熱蒸氣噴出管24從處于下部的多個噴出口向冷凝水內(nèi)噴出加熱蒸氣。于是，積存在容器11內(nèi)的冷凝水與從噴出口噴出的加熱蒸氣接觸，由此冷凝水中溶解的氧轉變?yōu)榧訜嵴魵舛蝗コ?/p>

以下，詳細說明第一實施方式的噴霧嘴。圖2是第一實施方式的噴霧嘴的剖視圖，圖3是表示外筒的立體圖，圖4是表示內(nèi)筒的立體圖，圖5是噴出小流量冷凝水時的噴霧嘴的剖視圖，圖6是噴出中流量冷凝水時的噴霧嘴的剖視圖，圖7是噴出大流量冷凝水時的噴霧嘴的剖視圖。

如圖2所示，容器11通過管臺11a而形成有安裝開口部11b，并形成有安裝凸緣11c。噴霧嘴12由外筒31、內(nèi)筒32、分隔板33、開閉閥34構成。該噴霧嘴12與容器11中的管臺11a的安裝開口部11b嵌合，并通過安裝凸緣11c安裝。

如圖2至圖4所示，外筒31呈圓筒形狀，在基端部(上端部)一體地設置有呈向外徑側延伸的環(huán)形狀的安裝凸緣41，在前端部(下端部)形成有前端開口部42。而且，外筒31在外周部設有多個噴出口43、44。多個噴出口43在外筒31的基端部側沿周向以規(guī)定間隔(等間隔)形成。多個噴出口44在外筒31的前端部側沿周方向以規(guī)定間隔(等間隔)形成。噴出口43、44沿外筒31的軸心方向以規(guī)定間隔形成。在該情況下，噴出口43、44排列成與軸心方向相對的格子狀，但是也可以排列成沿周向錯開而成的鋸齒狀。

內(nèi)筒32與外筒31相同地呈圓筒形狀，基端部(上端部)和前端部(下端部)開放。內(nèi)筒32的外徑被設定為稍小于外筒31的內(nèi)徑的尺寸，而以沿軸心方向移動自如的方式被支撐在外筒31的內(nèi)部。內(nèi)筒32設有能夠與多個噴出口43、44連通的多個第一連通孔45。多個第一連通孔45是沿著內(nèi)筒32的軸心方向的長孔，沿周向以規(guī)定間隔(等間隔)形成。該多個第一連通孔45的在周向上的位置和個數(shù)與噴出口43、44在周向上的位置和個數(shù)一致。并且，第一連通孔45的寬度與噴出口43、44的內(nèi)徑大體一致，長度與噴出口43和噴出口44的軸心方向的間隔大體一致。

分隔板33呈圓板形狀，外徑被設定為與內(nèi)筒32的外徑相同的尺寸，外周部固定于內(nèi)筒32的下端部。分隔板33沿周向設有多個第二連通孔46。

開閉閥34由軸部47和閥芯48構成。軸部沿軸心方向配置在外筒11、內(nèi)筒32、分隔板33的中心位置，以前端部(下端部)貫通分隔板33的方式連結。而且，軸部47的前端部貫通分隔板33而與閥芯48連結。該閥芯48呈圓板形狀，外徑被設定成與外筒31的內(nèi)徑大致相同的尺寸，該閥芯48與前端開口部42嵌合，沿軸向移動，從而能夠使該前端開口部42開閉。另外，開閉閥34在軸部47的基端部(上端部)設有未圖示的驅動裝置，能夠經(jīng)由軸部47而使閥芯48移動。

并且，在開閉閥34的閥芯48處于與外筒31的前端開口部42嵌合的密閉位置時，外筒31的多個噴出口43、44與內(nèi)筒32的多個第一連通孔45不連通。在從該密閉狀態(tài)開始，開閉閥34的閥芯48前進(下降)規(guī)定距離，而如圖5所示，閥芯48處于使外筒31的前端開口部42開放較小量的第一開放位置時，外筒31的多個噴出口43、44與內(nèi)筒32的多個第一連通孔45不連通。在從該第一開放狀態(tài)開始，開閉閥34的閥芯48前進規(guī)定距離，而如圖6所示，閥芯48處于使外筒31的前端開口部42開放中等量的第二開放位置時，外筒31的多個噴出口43與內(nèi)筒32的多個第一連通孔45連通，多個噴出口44與多個第一連通孔45不連通。在從該第二開放狀態(tài)開始，開閉閥34的閥芯48前進規(guī)定距離，而如圖7所示，閥芯48處于使外筒31的前端開口部42開放較大量的第三開放位置時，外筒31的多個噴出口43、44與內(nèi)筒32的多個第一連通孔45連通。

該噴霧嘴12的外筒31的外周部與容器11的管臺11a的安裝開口部11b嵌合，安裝凸緣41與安裝凸緣11c緊貼。而且，連結配管51的安裝凸緣51a與安裝凸緣41緊貼。容器11、外筒31、連結配管51通過緊固螺栓52而連結。連結配管51與冷凝水供給配管53連結。在該情況下，冷凝水從冷凝水供給配管53經(jīng)由連結配管51以規(guī)定壓力向噴霧嘴12供給。

在此，說明第一實施方式的噴霧嘴12的作用。

如圖2所示，在噴霧嘴12的停止時，開閉閥34不進行動作，閥芯48將外筒31的前端開口部42密閉，并且內(nèi)筒32將外筒31的多個噴出口43、44密閉。如圖5所示，在從噴霧嘴12噴出小流量的冷凝水時，開閉閥34進行動作而經(jīng)由軸部47使閥芯48前進規(guī)定距離。于是，閥芯48使外筒31的前端開口部42開放較小量，但是內(nèi)筒32保持將外筒31的多個噴出口43、44密閉。因此，以規(guī)定壓力供給到內(nèi)筒32內(nèi)的冷凝水經(jīng)過第二連通孔46從外筒31的前端開口部42噴出小流量。

如圖6所示，在從噴霧嘴12噴出中流量的冷凝水時，經(jīng)由軸部47使閥芯48進一步前進規(guī)定距離。于是，閥芯48使外筒31的前端開口部42開放中等量，內(nèi)筒32的多個第一連通孔45與外筒31的多個噴出口43連通，但是多個噴出口44保持密閉。因此，以規(guī)定壓力供給到內(nèi)筒32內(nèi)的冷凝水經(jīng)過第二連通孔46從外筒31的前端開口部42噴出中流量，并從多個噴出口43噴出。

如圖7所示，在從噴霧嘴12噴出大流量的冷凝水時，經(jīng)由軸部47使閥芯48進一步前進規(guī)定距離。于是，閥芯48使外筒31的前端開口部42開放較大量，內(nèi)筒32的多個第一連通孔45與外筒31的多個噴出口43、44連通。因此，以規(guī)定壓力供給到內(nèi)筒32內(nèi)的冷凝水經(jīng)過第二連通孔46從外筒31的前端開口部42噴出大流量，并從多個噴出口43、44噴出。

圖8是表示與噴霧嘴的開度對應的流路面積的曲線圖，圖9是表示與噴霧嘴的開度對應的流速的曲線圖，圖10是表示與噴霧嘴的開度對應的壓力損失的曲線圖。

在圖8中，當噴霧嘴的開度增大時，在以往的噴霧嘴中，如圖8的虛線所示，流路面積線性地增加，但是在第一實施方式的噴霧嘴12中，如圖8的實線所示，流路面積非線性地大幅增加。而且，在圖9中，當噴霧嘴的開度增大時，在以往的噴霧嘴中，如圖8的虛線所示，流速下降，但是在第一實施方式的噴霧嘴12中，如圖8的實線所示，流速大致恒定。此外，在圖10中，當噴霧嘴的開度增大時，在以往的噴霧嘴中，如圖8的虛線所示，壓力損失大幅增加，但是在第一實施方式的噴霧嘴12中，如圖8的實線所示，壓力損失大致不變。

這樣，在第一實施方式的噴霧嘴中，設有：外筒31，在外周部設有多個噴出口43、44；內(nèi)筒32，以沿著軸心方向移動自如的方式被支撐在外筒31的內(nèi)部且設有能夠與多個噴出口43、44連通的多個第一連通孔45；及開閉閥34，開閉閥34的軸部47與內(nèi)筒32連結，在軸部47的前端部設置的閥芯48能夠使外筒31的前端開口部42開閉。

因此，當開閉閥34的閥芯48前進而使外筒31的前端開口部42開放時，從外筒31的前端部噴出冷凝水，此時，當噴出口43、44與第一連通孔45連通時，從外筒31的側部噴出冷凝水。因此，能夠增加噴出流量，無論此時的噴出流量如何都能抑制產(chǎn)生的壓力損失的增加而提高性能。

在第一實施方式的噴霧嘴中，在內(nèi)筒32的前端部連結設有多個第二連通孔45的分隔板33，將軸部47沿著內(nèi)筒32的軸心方向配置，以貫通分隔板33的方式連結。因此，通過利用分隔板33將內(nèi)筒32和開閉閥34連結，能夠容易地使開閉閥34與內(nèi)筒32的移動同步，能夠通過第二連通孔45將規(guī)定量的冷凝水向外筒的前端開口部42供給。

在第一實施方式的噴霧嘴中，在閥芯48處于使外筒31的前端開口部42開放的第一開放位置時，多個噴出口43、44與多個第一連通孔45不連通，在閥芯48處于使外筒31的前端開口部42開放的第二、第三開放位置時，多個噴出口43、44與多個第一連通孔45連通。因此，能夠切換成僅從外筒31的前端開口部42噴出冷凝水的小流量噴出狀態(tài)與從外筒32的前端開口部42和多個噴出口43、44這兩方噴出冷凝水的中流量噴出狀態(tài)或大流量噴出狀態(tài)，能夠容易地調整冷凝水的噴出量。

在第一實施方式的噴霧嘴中，將第一連通孔45設為沿著內(nèi)筒32的軸心方向的長孔。因此，能夠容易地使第一連通孔45與噴出口43、44連通。

在第一實施方式的噴霧嘴中，將多個噴出口43、44沿著外筒31的軸心方向空出規(guī)定間隔地設置。因此，能夠切換成從外筒31的前端開口部42和多個噴出口43、44中的一部分噴出冷凝水的中流量噴出狀態(tài)，能夠逐級地調整冷凝水的噴出量。

在第一實施方式的噴霧嘴中，在外筒31的外周部設有安裝凸緣41。因此，經(jīng)由安裝凸緣41而將外筒31安裝于容器11，由此能夠提高安裝作業(yè)性，并能夠容易地進行拆卸，能夠提高維護性。

另外，在第一實施方式的脫氣器中，設有：容器11，呈中空形狀且在下部設有出口部21；噴霧嘴12，設置在容器11的上部；及加熱蒸氣噴出分配裝置13，向容器11的下部噴出加熱蒸氣。因此，當噴霧嘴12向容器11內(nèi)噴出冷凝水，并從加熱蒸氣噴出分配裝置13對該冷凝水噴出加熱蒸氣時，冷凝水與加熱蒸氣接觸，從而冷凝水中的氧轉變?yōu)榧訜嵴魵舛幻摎狻４藭r，噴霧嘴12從前端部和側部噴出冷凝水，因此能夠增加噴出流量，無論此時的噴出流量如何都能抑制產(chǎn)生的壓力損失的增加而提高性能。

[第二實施方式]

圖11是第二實施方式的噴霧嘴的剖視圖。另外，對于具有與上述實施方式相同的功能的部件，標注相同的附圖標記而省略詳細的說明。

在第二實施方式中，如圖11所示，噴霧嘴60由外筒61、內(nèi)筒32、分隔板33、開閉閥34構成。

外筒61呈圓筒形狀且在前端部(下端部)形成有前端開口部62。而且，外筒61在外周部設有多個噴出口63、64。多個噴出口63在外筒61的基端部側沿周向以規(guī)定間隔(等間隔)形成。多個噴出口64在外筒61的前端部側沿周向以規(guī)定間隔(等間隔)形成。噴出口63、64沿外筒31的軸心方向以規(guī)定間隔形成。該多個噴出口63、64呈開口面積朝向外側而增大的錐形形狀。

另外，內(nèi)筒32、分隔板33、開閉閥34與第一實施方式相同，因此省略說明。

因此，從噴霧嘴12噴出冷凝水時，開閉閥34進行動作，經(jīng)由軸部47使閥芯48前進規(guī)定距離。于是，閥芯48使外筒61的前端開口部62開放，內(nèi)筒32的多個第一連通孔45與外筒61的多個噴出口63、64連通。因此，以規(guī)定壓力供給到內(nèi)筒32內(nèi)的冷凝水經(jīng)過第二連通孔46從外筒61的前端開口部62噴出，并從多個噴出口63、64噴出。此時，多個噴出口63、64呈朝向外側變寬的錐形形狀，因此可遍及較大范圍地噴出冷凝水。

這樣，在第二實施方式的噴霧嘴中，設于外筒61的多個噴出口63、64呈開口面積朝向外側增大的錐形形狀。因此，能夠從噴出口63、64遍及較大范圍地噴出冷凝水，并能夠降低此時的噴出阻力。

另外，在上述實施方式中，通過分隔板33將內(nèi)筒32與開閉閥34的軸部47連結，但是不限定于該結構。例如，也可以通過多個連結桿將內(nèi)筒32與開閉閥34連結。

另外，在上述實施方式中，對于容器11在長度方向的端部分別設置了噴霧嘴12，但是不限定于該位置或個數(shù)。

附圖標記說明

10脫氣器

11容器(脫氣器容器)

12、60噴霧嘴

13加熱蒸氣供給裝置

21出口部

22加熱蒸氣配管

23加熱蒸氣供給管

24加熱蒸氣噴出管

31、61外筒

32內(nèi)筒

33分隔板

34開閉閥

41安裝凸緣

42、62前端開口部

43、44、63、64噴出口

45第一連通孔

46第二連通孔

47軸部

48閥芯

51連結配管

52緊固螺栓

53冷凝水供給配管