JPH024352B2 - - Google Patents

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JPH024352B2
JPH024352B2 JP8268185A JP8268185A JPH024352B2 JP H024352 B2 JPH024352 B2 JP H024352B2 JP 8268185 A JP8268185 A JP 8268185A JP 8268185 A JP8268185 A JP 8268185A JP H024352 B2 JPH024352 B2 JP H024352B2
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Yasuaki Nakamura
Katsumi Ura
Yoshikuni Ooshima
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Hitachi Ltd
Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki
Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、火力発電プラントに於いて給水中に
溶存する酸素等の非凝縮ガスを除去する脱気技術
に係り、特にプラント起動時の給水中の溶存酸素
を短時間で低減させるに好適な給水脱気方法、及
び給水脱気装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来、火力発電プラントに於いては、タービン
抽気またはボイラ蒸気によりボイラへ供給する給
水を加熱及び脱気し、プラント全体の腐食防止を
図るとともに熱効率を向上させる目的で脱気器が
設けられている。脱気方法及び脱気装置に関する
最新の公知技術については米国文献「物理的脱気
の理論的展望」(Theoretical aspects of
pkysical de−aeration)ストーク社発行に詳し
い。
脱気方法及び脱気装置に関する従来技術を第3
図について次に述べる。
脱気装置は脱気室1、及び貯水タンク12を備
えており、脱気室1は給水の加熱、脱気を行い、
貯水タンク12は脱気された給水を貯える。
給水は、給水配管6によつた脱気室1に導か
れ、脱気室1上部のスプレーバルブ8により噴射
され微粒化する。微粒化されて表面積が急激に増
大した給水は、蒸気雰囲気中を高速にて飛流する
間に蒸気と直接接触による熱交換を行ない脱気器
の運転圧力の飽和温度まで上昇し、この急速な熱
交換により拡散脱気(第1段脱気)が行なわれ、
この第1段脱気により相当量の非凝縮ガスが脱気
される。
更に給水は、分配トレイ4により脱気トレイ5
上に分配されて蛇行流下し、トレイ内を上昇する
加熱蒸気と撹拌され第2段脱気が行なわれる。ト
レイを通り抜けて脱気を完了した給水は脱気室1
下部に一度溜まり、給水連絡管10を流下して貯
水タンク12に貯蔵される。
一方、加熱蒸気は蒸気入口9より脱気室1内に
流入し、トレイ室を回つて給水を加熱しながらト
レイ室下部の蒸気流入路よりトレイ室に流入し、
トレイの間を上昇する。上記の上昇蒸気は、流下
してくる給水から非凝縮ガスを奪い去る。トレイ
の間を上昇した蒸気は分配箱3の脇を通つてスプ
レー室2に入り噴射微粒化された給水と熱交換し
て、自らは復水となつて給水と共に流下する。こ
こで復水にならなかつた非凝縮ガスはスプレーバ
ルブ8の座に設けられたベント管7より排出され
る。
ボイラ装置を設けたプラントが定常的に運転さ
れている場合は、タービン抽気、又はボイラ蒸気
を充分に脱気器へ供給することができるので、給
水を脱気して溶存酸素濃度を規定値以下に保つこ
とに関して別段の困難が無い。
ところが、プラント起動時のクリーンアツプ運
転に於いては、多量の脱気されていない補給水が
復水器を介して系統内に導入される。
この場合の脱気器及びその廻りの配管系統の作
動を第4図について説明する。
クリーンアツプ時には、加熱蒸気はボイラ点火
前でもありタービン抽気またはボイラ蒸気はとれ
ず、他缶または所内ボイラからの補助蒸気が、加
熱蒸気管18より脱気器に導入される。19は止
弁である。
また脱気器のベント系統の運用も、給水と補助
蒸気との熱交換を有効にする為、ベント管14の
止弁15は開とするが、起動用ベント管16の止
弁17は閉としていた。
しかし、プラント起動時のクリーンアツプ運転
に際しては、諸種の事情(例えば発電所全体とし
ての運用上の問題)により、脱気器に対して補助
蒸気を充分に供給できない事例が少なくない。
この場合、補助蒸気と給水との熱交換が充分に
行われず、あるいは脱気室1内に補助蒸気が不足
気味となつて、給水の溶存酸素濃度を規定値まで
低下させるのに長時間を要する。
また、最近中間負荷運用としてプラント起動停
止の頻繁なDSS(Daily Start&Stop)・WSS
(Weekly Start&Stop)等のプラントに於いて
は、短時間でクリーンアツプを完了させるという
発電所のニーズよりプラント起動時の脱気器溶存
酸素を少量の補助蒸気で、しかも短時間で低減さ
せる必要がある。
以上に述べた如く、従来技術による給水の脱気
については次のような問題があり、早急な解決が
要望されている。
(1) 脱気/クリーンアツプに長時間かかる。→起
動時間大/起動損失大 (2) 補助蒸気が大量に必要で所内ボイラの容量が
大きくなり設備費も大きくなつていた。
〔発明の目的〕
本発明は上述の要望に応えるべく為されたもの
であつて、 (i) 起動時の脱気及びクリーンアツプ時間の短縮
化、および、 (ii) 補助蒸気量の節約及び所内ボイラの設備費低
減を図り得る脱気方法及び脱気装置を提供し、 以つて給水の水質向上によるプラントの信頼性、
耐久性向上に貢献することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成する為に創作した本発明方法
の基本的原理を次に略述する。
本発明の要点は、給水中の酸素溶解度は圧力が
低いほど、温度が高いほど低減される点に着目
し、脱気器へ送水される給水を補助蒸気により有
効に加温し、かつ、脱気器ベント系統により脱気
器内を真空にし給水中の溶存酸素を効果的に低減
させることにある。
上記の原理に基づいて前述の目標を達成する
為、本発明に係る給水の脱気方法は、脱気室の下
方に貯水タンクを設けると共に上記脱気室と貯水
タンクとの給水連絡管で連通し、上記の給水連絡
管の下端部は貯水タンク内の水面下に達するもの
とし、かつ、前記の脱気室と復水器との間に、(a)
オリフイス及びベント管止弁を設けたベント管、
並びに、(b)起動用ベント管止弁を設けた起動用ベ
ント管を並列に介装接続すると共に、前記の脱気
室に加熱蒸気を供給する加熱蒸気管を設けた給水
脱気装置を用いてボイラ用の給水を加熱する方法
において、該ボイラを起動する際前記の起動用ベ
ント管止弁を開弁するとともに、前記加熱蒸気の
1部を貯水タンク内に導入することを特徴とす
る。
また、上記の方法を容易に実施して、その効果
を充分に発揮させるように創作した本発明の装置
は、脱気室の下方に貯水タンクを設けると共に上
記脱気室と貯水タンクとを給水連絡管で連通し、
上記の給水連絡管の下端部は貯水タンク内の水面
下に達するものとし、かつ、前記の脱気室と復水
器との間に、(a)オリフイス及びベント管止弁を設
けたベント管、並びに(b)起動用ベント管止弁を設
けた起動用ベント管を並列に介装接続すると共
に、前記の脱気室に加熱蒸気を供給する加熱蒸気
管を設けた給水脱気装置において、前記脱気器用
貯水タンクの水面下に蒸気噴射ノズルを設けると
ともに、前記加熱蒸気の一部を上記蒸気噴射ノズ
ルに供給する管路を設けたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
第1図は、本発明の脱気方法を実施する為に、
前述の公知の給水脱気装置(第4図)に本発明の
給水脱気装置を適用して改良した一実施例を示
す。
公知例の装置(第4図)と異なる点は次の如く
である。脱気室1と貯水タンク12を連絡する給
水連絡管10を貯水タンク12内の水面上方で分
割する。また、脱気室1への加熱蒸気管18から
起動用加熱蒸気管20を分岐し、止弁21を介し
貯水タンク12の下部(分配管13よりも下方)
へ導入し、上方へ吹き出すスプレーノズル22を
貯水タンク12の底部付近に設置する。
本実施例の装置(第1図)を用いて本発明の脱
気方法を実施する場合、起動用加熱蒸気の導入時
に於いて脱気器ベント系統であるベント管14に
設置の止弁15及び起動用ベント管16に設置の
止弁17を開して運用する。
次に動作と脱気作用を説明する。
プラント起動時、脱気器への加熱蒸気導入時に
ベント管14の止弁15と起動用ベント管16の
止弁17は全開しておく。止弁17を全開する効
果は次の如くである。
ベント管14はオリフイス14aを設けてある
ので、止弁15を全開するだけでは、脱気室1内
の真空度が復水器の真空度には到らないが、配管
口径も大きい起動用ベント管16の止弁17を全
開することにより、脱気室1内の真空度を復水器
の真空度と略等しくさせ、給水の溶存酸素の真空
脱気効果と加熱蒸気量の低減を可能とする(この
原理については後述する。)。
上記状態にて加熱蒸気を起動用加熱蒸気管20
より導入し、スプレーノズル22から上方の分配
管13側に吹き出す。吹き出された蒸気は気泡と
なり貯水タンク12内の給水と直接熱交換して温
度上昇させながら水面上に到る。水面上の圧力は
真空となつており蒸気の気泡は比容積を著しく増
大され、上方に高速にて飛流しながら均圧連絡管
11及び給水連絡管10を上昇し脱気室1に導入
される。ここで、給水連絡管10を貯水タンク1
2内で分割した効果としては、貯水タンク12水
面上で上方に飛流する蒸気を均一に脱気室1に導
入でき、しかも脱気室1と貯水タンク12との圧
力差により貯水タンク12内の給水が給水連絡管
10を通り脱気室1側に逆流するのを防止するこ
とを可能とする(尚、上記逆流防止は通常運転時
においても有効であり、また、FCB時や負荷減
少時においても同様の効果が得られる)。
脱気室1に均一に導入された蒸気は、脱気トレ
イ5、分配トレイ4を上昇しながら、微粒化され
て流下してくる給水と熱交換し給水中の非凝縮ガ
スを析出させることにより脱気し、自らは復水と
なつて給水と共に流下する。ここで復水とならな
かつた非凝縮ガスは、ベント管14及び起動用ベ
ント管16より復水器に排出される。
次に本発明の基本的な原理である給水中の溶存
酸素量の真空度と温度との関係の一例を第2図に
より説明する。
本図より給水中の溶存酸素量は、真空度及び温
度が高いほど減少されることが解る。
例えば、従来技術である前記第4図の真空脱気
状態では脱気器ベント管14の止弁15は開、起
動用ベント管16の止弁17は閉となつている
為、脱気器内圧はオリフイス作用により復水器内
圧よりも高くなる。この状態で溶存酸素量は、第
2図において給水温度15℃、大気圧で約10ppm
(点)より、脱気器内圧が700mmHgVacでは、
点の状態となるが、この段階では溶存酸素量は
500ppm以上ある。さらに脱気器加熱蒸気導入に
より給水温度を15℃より40℃の温度上昇(ΔT=
25℃)にて点の状態となり溶存酸素量も起動時
の規定値である50ppb以下に達する。
ところが、本発明である第1図の真空脱気状態
では、従来技術に対して起動用ベント管16の止
弁7を開することにより、脱気器内圧はオリフイ
スバイパスされる為、低下して復水器の内圧と略
等しくなり、比容積が増大して脱気効率も向上す
る。この状態での溶存酸素量は、給水温度15℃脱
気器内圧730mmHgVacでは、第2図の点から
点となり、この段階で溶存酸素量は約220ppbに
低減される。この段階点から更に加熱蒸気によ
つて給水を加熱して、規定の溶存酸素濃度50ppb
とするに必要な温度上昇幅は、点から点ま
で、すなわち給水温度15℃から26℃までの約11℃
で足りる。
さらに、寒冷地においては海水温度も低く、タ
ービン熱負荷も無い起動時、脱気器内圧は一層低
下し740mmHgVac、程度となる為、真空上昇によ
り約90ppb(点)となり、脱気器加熱蒸気導入
による規定溶存酸素量50ppb達成に必要な温度上
昇は、点から点まで、すなわち給水温度15℃
から約18℃の温度上昇(ΔT≒3℃)で溶存酸素
濃度の規定値を確保でき、さらに補助蒸気量の低
減が可能となる。
ここで、必要な補助蒸気量G5(T/H)は次の
(1)式によつて求められる。
GS=GB(H2−H3)/H1−H ……(1) ただし、 G=給水量(500T/Hとする。) H1=補助蒸気エンタルピ(700Kcal/Hとする。) H2=脱気器出口給水エンタルビ H3=脱気器入口給水エンタルピ 次に、60MW級発電プラントにおけるボイラ装
置について、前述の第2図における点から点
までの温度上昇に必要な補助蒸気量(従来例)
は、 GS=500(40−15)/700−15≒18T/H また、従来例における加圧脱気時に、脱気器内
圧力を1.5ata、貯水温度を111℃に保持するもの
とすると、 GS=500(111−15)/700−15≒70T/H 次に、本発明の実施例における点から点ま
での温度上昇に必要な補助蒸気量は、 GS=500(26−15)/700−15≒8T/H 同じく、本発明の実施例(寒冷地)における
点から点までの温度上昇については、 GS=500(18−15)/700−15≒2T/H 以上に示す如く、給水脱気時に必要な補助蒸気
量は、従来の真空脱気時には約18T/H、従来の
加圧脱気等には約70T/H必要であつたが、本発
明による真空脱気時には約8T/H、さらに寒冷
地プラントでは約2T/Hと大幅な補助蒸気量の
低減が可能となる。
このようにして、本実施例においては、 (イ) 起動時脱気器での脱気運転において、脱気器
の真空上昇を図ることができるので、従来の必
要補助蒸気量に対し50%以上の節約及び所内ボ
イラ容量が低減可能となり、600MW級プラン
トで真空脱気時従来約18T/Hの補助蒸気が必
要であつたが、本発明により2〜8T/Hに低
減できた。
(ロ) 本発明によれば、効率のよい給水蒸気運転が
可能となるので、従来初期のプレボイラクリー
ンアツプは、約10日間要していたが、3〜4日
のクリーンアツプ時間の短縮ができ、起動時間
及び起動損失が低減可能となつた。
(ハ) 上記1、2に関し、効率よく給水中の溶存酸
素量を低減できるので、水質向上によるプラン
トの信頼性が確保できた。
という実用的な効果を奏した。
第5図は本発明に係る脱気方法の部分的応用例
を示す。本応用例は第4図に示した従来形の脱気
装置を用いて行つたもので、起動操作時に起動用
ベント管16の止弁17を開く。これにより、脱
気器1内の圧力を低下させて蒸気の比容積を増大
させ、蒸気効率の向上、及び補助蒸気所要量の節
減ができる。
第6図は、第1図と異なる実施例の装置を示
す。
原理的には、第1図の実施例と同じであるが、
給水連絡管10′に開口を設けていない。起動用
ベント管16の止弁17を開し、補助蒸気を貯水
タンク12下部に導入することで、効果的な貯水
の温度上昇及び、脱気作用により脱気時間の短
縮、補助蒸気量の低減を図ることができる。
第7図は更に異なる実施例の装置を示す。本例
が第1図と異なるところは、水面下の蒸気ノズル
22の他に、水面上の蒸気ノズル22′も併設し
てある点である。このように構成すると、貯水タ
ンク12内の水面の変動に対応し易いという効果
が有る。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明の脱気方法によれ
ば、 (i) 起動時の脱気及びクリーンアツプ時間の短縮
化、および、 (ii) 補助蒸気量の節約及び所内ボイラの設備費低
減を図ることができ、給水の水質向上によつて
プラントの信頼性向上および耐久性向上に貢献
するところ多大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の説明図、第2図
は、溶存酸素量及び真空度と温度との関係を示す
図表、第3図は、脱気器の構造及び脱気作用を示
す為の断面図、第4図は、従来の起動時の脱気状
態の説明図、第5図は、本発明の応用例の説明図
である。第6図及び第7図はそれぞれ前記と異な
る実施例の説明図である。 1……脱気室、2……スプレー室、3……分配
箱、4……分配トレイ、5……脱気トレイ、6…
…給水入口管、7……ベント管、8……スプレー
バルブ、9……蒸気入口、10,10′……給水
連絡管、11……均圧連絡管、12……貯水タン
ク、13……分配管、14……ベント管、14a
……オリフイス、15……ベント管止弁、16…
…起動用ベント管、17……起動用ベント管止
弁、18……加熱蒸気管、19……止弁、20…
…起動用加熱蒸気管、21,21′……止弁、2
2,22′……蒸気ノズル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 脱気室の下方に貯水タンクを設けると共に、
    上記脱気室と貯水タンクとの給水連絡管で連通
    し、上記の給水連絡管の下端部は貯水タンク内の
    水面下に達するものとし、かつ、前記の脱気室と
    復水器との間に、(a)オリフイス及びベント管止弁
    を設けたベント管、並びに、(b)起動用ベント管止
    弁を設けた起動用ベント管を並列に介装接続する
    と共に、前記の脱気室に加熱蒸気を供給する加熱
    蒸気管を設けた給水脱気装置を用いてボイラ用の
    給水を加熱する方法において、該ボイラを起動す
    る際、前記の起動用ベント管止弁を開弁するとと
    もに、前記加熱蒸気の1部を貯水タンク内に導入
    することを特徴とする給水脱気方法。 2 脱気室の下方に貯水タンクを設けると共に上
    記脱気室と貯水タンクとを給水連絡管で連通し、
    上記の給水連絡管の下端部は貯水タンク内の水面
    下に達するものとし、かつ、前記の脱気室と復水
    器との間に、(a)オリフイス及びベント管止弁を設
    けたベント管、並びに、(b)起動用ベント管止弁を
    設けた起動用ベント管を並列に介装接続すると共
    に、前記の脱気室に加熱蒸気を供給する加熱蒸気
    管を設けた給水脱気装置において、前記脱気器用
    貯水タンクの水面下に蒸気噴射ノズルを設けると
    ともに、前記加熱蒸気の一部を上記蒸気噴射ノズ
    ルに供給する管路を設けたことを特徴とする給水
    脱気装置。 3 前記の給水連絡管は、貯水タンク内の水面上
    の空間に連通する開口を設けたものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の給水脱
    気装置。
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