JPH04287805A - 発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば火力発電プラン
トあるいは加圧水型原子力発電プラント等の発電プラン
トに係り、特にこのようなプラントにおいて、蒸気化さ
れてタービン装置に供給された後、再び凝縮・液化され
て循環供給される給水中の溶存酸素濃度の制御に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の発電プラントにおける復
水蒸気タービンの系統図を示す。

【０００３】高圧タービン１３と低圧タービン１とから
構成されたタービン装置２０を出た蒸気は、真空ポンプ
２で運転中、常時、減圧状態となっている復水器３で凝
縮され復水となる。この復水は、再び給水として使用さ
れるもので、給水ポンプ４によって、給水中の不純物を
除去する浄化装置５および抽気により、給水を加熱する
低圧給水加熱器８を通過し、真空加熱によって溶存して
いるガスを脱気する脱気器９に供給される。脱気器９に
供給された給水は、ボイラ給水ポンプ１０により加圧さ
れ、さらに高温の高圧給水加熱器１１を通って、ボイラ
１２に供給される。

【０００４】ボイラ１２に供給された給水は、高温高圧
の蒸気となって、タービン装置２０の高圧タービン１３
から低圧タービン１へと供給され、再び復水器３に回収
される。

【０００５】このような通常運転中、プラント系統内の
機器および配管を防食する目的で、ヒドラジンをヒドラ
ジン薬注ポンプ７より連続注入し、系統内の化学的脱酸
素を行っている。さらに、脱気器９で、給水を加熱蒸気
によって加熱する真空加熱脱気を行い、給水中の腐食に
関与する溶存酸素をできるだけ低い状態（７ｐｐｂ以下
）に管理し、維持している。

【０００６】プラントの起動時は、給水再循環ライン１
４に給水を循環させ、復水器３の真空度を利用して給水
中の酸素を可能な限り低下させた後、脱気器９で十分な
脱気を行いながら順次、給水を供給する方法が採用され
ている。

【０００７】また、脱気による防食と併用して、アンモ
ニア薬注ポンプ６により、給水中にアンモニアを連続注
入し、給水のｐＨを９．０　〜９．６に管理し、維持す
ることも行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発電プラントにおける脱気手段には次の問題がある
。

【０００９】まず、プラント起動時、復水器８内に補給
水系統から補給された新たな水は、大気中の酸素を飽和
状態にまで取り込んでおり、８　〜１０ｐｐｍ　もの酸
素が溶存している。このような高酸素溶存状態では、真
空ポンプ２を運転して復水器３を減圧しながら、給水再
循環ライン１４で長時間の循環脱気処理をしても、復水
器３の真空度に期待するだけの脱気処理であるため、給
水中の溶存酸素は３００ｐｐｂ程度までしか低下しない
。したがって、高酸素水状態で起動し、系統内への通水
を開始することになるため、早期に安定水質を確保する
ことが困難である。

【００１０】また、浄化装置５から脱気器９までの給水
系統の脱酸素を目的にヒドラジン薬注ポンプ７によって
注入されるヒドラジンの溶存酸素との脱酸素反応は、　
２００℃の温度以上から活発となる。したがって、ヒド
ラジンの注入位置がこのような温度下であれば脱酸素効
果が期待できるが、通常運転中の脱気器９までの給水系
統は　１２０℃前後であり、ヒドラジンによる化学的脱
気効果を十分に期待することができない。このため、低
圧給水加熱器８を含む給水系統配管が腐食しやすいと共
に、腐食によって生成する鉄系腐食生成物が増大し、高
温側の高圧給水加熱器１１およびボイラ１２内に搬送さ
れて伝熱部に堆積し、熱効率を低下させることが大きな
問題となっている。

【００１１】このように、従来の発電プラントにおいて
は、その給水系統の機器および配管等の防食が起動時お
よび通常運転時共に十分でないために、機器および配管
からの多量の鉄系腐食生成物がより高温側の高圧給水加
熱器１１またはボイラ１２に搬送されて、伝熱部に堆積
し、熱効率を低下させるという問題がある。加えて、こ
の鉄系腐食生成物の堆積による高圧給水加熱器１１およ
びボイラ１２の差圧上昇が増加し、発電プラントの可動
率を低下させてしまうという問題がある。

【００１２】本発明は、このような点に基づいてなされ
たもので、その目的は、発電プラントの循環給水におい
て、ヒドラジン等の脱酸素剤を注入することなく、給水
系統の溶存酸素を効率よく除去したり、最適な酸素濃度
に制御して運転することを可能とし、それによって、発
電プラントの可動率の向上を図ることにある。 ［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、タービン装置２０から出た蒸気を復水器
３で凝縮・液化して復水とした後再び蒸気化し、この蒸
気をタービン装置２０を経て復水器３に還流させる発電
プラントにおいて、復水器の下流側に、真空ポンプ２の
吸引側が接続された真空容器２１内に脱酸素用中空糸１
６を設け、この脱酸素用中空糸１６内を給水路とした中
空糸膜脱酸素装置１５を設置するという手段を講じてい
るものである。

【００１４】

【作用】本発明における中空糸膜脱酸素装置１５は、管
壁が気体のみを選択的に透過させるよう、特殊処理した
脱酸素用中空糸１６の内側から給水を通し、脱酸素用中
空糸１６の外側を真空ポンプ２で吸引することで、給水
側との酸素分圧差を酸素移動の駆動源として、給水中の
酸素を脱酸素用中空糸１６の管壁を通して除去するもの
である。

【００１５】上記中空糸膜脱酸素装置１５による脱酸素
は、給水を細い多数の脱酸素用中空糸１６に分配した上
で高真空度の雰囲気下にさらして行われるので、除去率
が高く、かつ効率的である。また、酸素移動を促す、真
空容器２１内の真空度を調整することで、除去率を制御
することが可能である。

【００１６】したがって、給水系統の溶存酸素を、プラ
ントの起動時および通常運転時共に早期に効率良く除去
することが可能であると共に、給水の性質等にあわせて
、防食上最も効果のある酸素濃度に制御することが可能
となる。その結果、給水系統が発生する腐食生成物量が
減少し、下流側の高圧給水加熱器１１の加熱管およびボ
イラ１２の伝熱管内への堆積によって発生する障害、た
とえば加熱管および伝熱管の熱効率の低下、差圧の上昇
および腐食の加速等を抑制可能となる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図１を用い
て説明する。

【００１８】図中２０はタービン装置で、一般の発電プ
ラントのものと同様に高圧タービン１３と低圧タービン
１とから構成されているが、本発明は、この組み合わせ
のタービン装置２０に限定されるものではなく、発電用
のものであれば足る。

【００１９】上記タービン装置２０の低圧タービン１は
復水器３に接続されており、低圧タービン１からの蒸気
は、真空ポンプ２で運転中減圧状態となっている復水器
３で凝縮され復水となる。復水器３の下流側には、給水
ポンプ４および浄化装置５を介して中空糸膜脱酸素装置
１５が接続されている。

【００２０】給水ポンプ４は、後述する脱気器９まで給
水を供給するためのものであり、浄化装置５は、給水中
の不純物を除去するものであり、これらは従来のものと
同様である。

【００２１】中空糸膜脱酸素装置１５は、真空容器２１
内に多数の脱酸素用中空糸１６を設け、この脱酸素用中
空糸１６内を給水路とすると共に、真空容器２１を真空
ポンプ２の吸引側に接続したもので、脱酸素用中空糸１
６の目詰り防止上、浄化装置５の下流側に設置すること
が好ましい。また、脱酸素用中空糸１６は、有機質系の
中空繊維で、その周壁に、少なくとも酸素分子は通すが
水分子は通さない大きさの多数の微細孔を有するもので
ある。

【００２２】本実施例においては、１台の真空ポンプ２
に復水器３と上記真空容器２１を接続している。復水器
３に接続した真空ポンプ２とは別に真空容器２１専用の
真空ポンプ（図示されていない）を設けることもできる
が、上記のようにすると、設備的負担が軽く、また、既
存発電プラントの改良も行い易くなる。

【００２３】中空糸膜脱酸素装置１５の脱酸素用中空糸
１６内に送り込まれた給水は、真空容器２１内が高い真
空度にあることにより、脱酸素用中空糸１６の管壁を介
して酸素が除去される一方、取り出された酸素は、真空
容器２１と真空ポンプ２を結ぶ溶存酸素放出管１９を介
して真空ポンプ２で吸引放出される。

【００２４】中空糸膜脱酸素装置１５の下流側には、流
過する給水中の溶存酸素量を検出する溶存酸素検出計１
７が設けられている。この溶存酸素検出計１７は、溶存
酸素放出管１９に介在された調整弁１８に電気的に接続
されている。

【００２５】上記溶存酸素検出計１７と調整弁１８は必
須のものではないが、溶存酸素検出計１７で検出した給
水中の溶存酸素量に基づいて調整弁１８を開閉し、真空
ポンプによる真空容器２１内の吸引力を調整することで
、給水中の溶存酸素量を任意に制御することができる。 特に、この制御は、真空容器２１専用の真空ポンプ（真
空ポンプ２とは別のもの）を設けた場合、この真空ポン
プの作動を直接制御することで行うこともできる。

【００２６】溶存酸素検出計１７より下流側は、従来の
発電プラントと同様である。念のため、その後の経過に
ついても説明すると、給水は、抽気により、給水を加熱
する低圧給水加熱器８を通過し、真空加熱によって脱気
する脱気器９に供給される。脱気器９に供給された給水
は、給水ポンプ１０によって加圧され、さらに、高温の
高圧給水加熱器１１を通って、ボイラ１２に供給される
。ボイラ１２に供給された給水は、高温高圧の蒸気とな
って高圧タービン１３を通って低圧タービン１に供給さ
れ、復水器３へと還流される。また、アンモニア注入ポ
ンプ６および給水再循環ライン１４を有するのも従来と
同様である。なお、脱気器９は、省略することが可能で
ある。

【００２７】まず、発電プラントの起動時の給水系統の
脱酸素運転は、真空ポンプ２を起動し、復水器３を減圧
状態として、給水ポンプ４、浄化装置５および中空糸膜
脱酸素装置１５をそれぞれ運転し、給水再循環ライン１
４で循環処理することで行われる。そして、この運転に
より、給水中の溶存酸素濃度を十分低減した後、給水再
循環ライン１４を閉じて通常運転に入る。通常運転時は
、中空糸膜脱酸素装置１５を常時通水状態として、浄化
装置５出口で給水中の溶存酸素を完全に除去し、防食を
図ることになる。

【００２８】また、通常運転中で復水の電気伝導率が０
．１５μｓ／ｃｍ以下と低く、安定した状態では、ある
一定量の酸素の存在は、鉄系材料の防食上有効であるこ
とが既に知られている。このような溶存酸素を残す目的
で給水中の溶存酸素濃度を制御する場合には、中空糸膜
脱酸素装置１５の出口に設置してある溶存酸素検出計１
７で、その濃度を検出し、その信号によって調整弁１８
の開度を自動的に調整して、脱酸素用中空糸１６の二次
側（外側）の真空度を変えることで、系統の防食上最適
な溶存酸素濃度に調整することが可能となっている。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りのものであ
り、次の効果を奏するものである。

【００３０】（１）起動時のように給水中の汚染度を示
す電気伝導度が高くなる状態においては、図３に示され
ているように、高い溶存酸素の存在は、炭素鋼の腐食を
著しく増加させることが知られている。中空糸膜脱酸素
装置１５を用いた給水再処理処理を用いることにより、
従来の復水器３の真空度だけに期待した脱気給水再循環
処理に比較し、図４に示すように、短時間で低酸素濃度
の給水に到達することが可能となるため、高電気伝導度
と高酸素水で運転される時間が短くなり、給水系統の防
食に非常に有効である。また、プラントの起動時間が短
縮され、ＤＳＳおよびＷＳＳ運転が容易に可能となる。

【００３１】（２）本発明の発電プラントでは、起動時
および通常運転中、中空糸膜脱酸素装置１５により、給
水中の溶存酸素は、脱酸素剤等を使用することなく、完
全に除去できることと、鉄系統材料の防食の観点より最
適な溶存酸素量に簡単に制御することが可能なため、低
圧給水加熱器８および給水配管系の腐食抑制が可能とな
り、下流側の高圧給水加熱器１１およびボイラ１２に腐
食生成物が搬送されて、重要な高圧給水加熱器１１の加
熱管およびボイラ１２の伝熱管部に堆積して発生する障
害、たとえば、加熱管および伝熱管の熱効率の低下、差
圧の上昇、腐食の加速および堆積物除去のための化学洗
浄回数の増加等の問題が激減する。

【００３２】（３）本発明の中空糸膜脱酸素装置１５の
採用により、給水系に従来から注入してきたヒドラジン
注入による化学的脱気法および脱気器による機械的脱気
を不要化できる。したがって、公害上問題のあるヒドラ
ジン薬品、ヒドラジン注入設備一式および脱気器９等の
設備費用を不用とすることができ、プラントの大幅なコ
ストダウンも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略系統図である。

【図２】従来例を示す概略系統図である。

【図３】鉄の腐食に及ぼす電気伝導度の影響を示すグラ
フである。

【図４】本発明に係る発電プラント起動時の酸素の減少
傾向を示すグラフである。

【符号の説明】

１………低圧タービン ２………復水真空ポンプ ３………復水器 ４………給水ポンプ ５………浄化装置 ６………アンモニア注入ポンプ ７………ヒドラジン注入ポンプ ８………低圧給水加熱器 ９………脱気器 １０………給水ポンプ １１………高圧給水加熱器 １２………ボイラ １３………高圧タービン １４………給水再循環ライン １５………中空糸膜脱酸素装置 １６………脱酸素用中空糸膜 １７………溶存酸素検出計 １８………調整弁 １９………溶存酸素放出管 ２０………タービン装置 ２１………真空容器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　タービン装置から出た蒸気を復水器で
   凝縮・液化して復水とした後再び蒸気化し、この蒸気を
   タービン装置を経て復水器に還流させる発電プラントに
   おいて、復水器の下流側に、真空ポンプの吸引側が接続
   された真空容器内に脱酸素用中空糸を設け、この脱酸素
   用中空糸内を給水路とした中空糸膜脱酸素装置が設置さ
   れていることを特徴とする発電プラント。
2. 【請求項２】　　真空容器に接続された真空ポンプの吸
   引側が復水器にも接続されていることを特徴とする請求
   項１記載の発電プラント。
3. 【請求項３】　　中空糸膜脱酸素装置の下流側に設置さ
   れた溶存酸素検出計からの信号に基づいて真空ポンプに
   よる真空容器内の吸引力を制御することを特徴とする請
   求項１記載の発電プラント。