JPH0447103A - 火力発電プラント - 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〕 （産業上の利用分野） 本発明は、火力発電プラントに係わり、特にプラントの
起動、停止の繰返しによる給水加熱器への空気の流入を
阻止し、給水加熱器加熱管の損傷防止を図った火力発電
プラントに関する。

（従来の技術） 近年、火力発電プラントは、従来の一定負荷での運転か
ら、電力需要の変動に対応した効率的な運転へとその運
転形態が変化してきている。

一般に、この種の火力発電プラントは、第２図に示すよ
うに、ボイラ１．高圧タービン２を低圧タービン３．復
水器４．復水ポンプ５．復水脱塩袋［６，復水昇圧ポン
プ７、低圧給水加熱器８゜脱気器９．ボイラ給水ポンプ
１０．高圧給水加熱器１１等を順次経てボイラ１に戻る
循環サイクルで構成されており、前記ボイラ１で発生し
た蒸気によって高圧タービン２及び低圧タービン３を駆
動して発電機（図示しない）を作動し、発電を行うよう
になっている。

一方、前記低圧給水加熱器８及び高圧給水加熱器１１は
、抽気管１２を通して高圧タービン２及び低圧タービン
３から加熱蒸気が送られ、この蒸気によって給水が加熱
される。加熱蒸気は、熱交換後ドレンとなり、低圧給水
加熱器８を出たトレンは復水器４に、高圧給水加熱器１
１を出たドレンは脱気器９にドレン回収管１３を介して
送られる。

また、低圧給水加熱器８及び高圧給水加熱器１１には、
ボイラ１内での給水の加熱分解によって生成した酸素、
水素、アンモニア等から成る不凝縮ガスが加熱蒸気と共
に油気管１２を介して混入し、熱効率が低下するため、
不凝縮ガスの大部分は排気管１４を通して復水器４に排
出される。復水管４には、この流入する不凝縮ガスをさ
らに系外に排出し、復水器の真空度を縦持するために空
気抽出器及び真空ポンプ（図示しない）が備えられてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 最近、総発電量に占める原子力発電の割合が増えたこと
から、火力発電プラントは、電力需要の変動に対応した
運転形態を採用することが多くなってきた。すなわち、
１日の中でも電力需要の変動に対応した運転形態を採用
することが多くなってきた。すなわち、１日の中でも電
力需要の少ない夜間はプラントの運転を停止し、電力需
要の多い昼間だけ運転して、効率的に発電しようとする
ＤＳＳ（デイリー・スタート・ストップ）運転である。

従来の一定負荷状態での運転の場合、プラントの起動、
停止回路は多くとも年数回であったのに対し、ＤＳＳ運
転では１回／１日必ずプラントの起動、停止があり、そ
の回数は従来の数十倍に増加することになる。

火力発電プラントが停止した場合、図示していない空気
抽出器及び真空ポンプも停止するため、復水器４は大気
開放と−なり、系外から空気が流入する。さらに、この
空気は、排気管１４を介して低圧給水加熱器８及び高圧
給水加熱器１１に流入し。

これらの給水加熱器内部は高酸素雰囲気となる。

低圧給水加熱器８及び高圧給水加熱器１１は、その内部
に多数の加熱管が設けられており、材質としては炭素鋼
、銅／ニッケル合金（キュプロニッケル）、ニッケル／
銅合金（モネル）等が用いられている。加熱管は、その
中を給水が通っており、ＤＳＳ運転のプラント停止時は
この給水が停滞することから、これらの給水加熱器はプ
ラント停止時も運転温度に近い状態に置かれることにな
る。

運転温度は、低圧給水加熱器８が約８０〜１３０℃、高
圧給水加熱器１１が約１７０〜２７０℃である。このよ
うな温度条件下で、給水加熱器の内部が空気の流入によ
って高酸素雰囲気に置かれた場合、加熱管には管外面側
からの腐食による損傷が発生する。

しかし、従来の一定負荷での運転では、プラントの起動
、停止回数は多くても１年に数回であり、給水加熱器で
高酸素雰囲気に置かれる機会は少なく、顕著な損傷の発
生には至らなかった。

ＤＳＳ運転による火力発電プラントの起動、停止回数の
増加は、加熱管が高酸素雰囲気に置かれる機会が従来よ
りも数１０倍に増加することに繋がる。また、この起動
、停止は、機器の加熱と冷却を繰返すことになる。加熱
管の腐蝕生成物（スケル）は、この機器の加熱と冷却に
伴なって生成と加熱管金属面からの剥離を繰返すことに
なり、加熱管の腐食は急激に促進される。したがって、
この火力発電プラントの運転形態の変更は、給水加熱器
加熱管の腐食による損傷という観点からは好ましいもの
とは言えない。

例えば、銅／ニッケル合金（キュプロニッケル）の腐食
速度は、温度２００℃で酸素（０２）なしの場合的０．
０１ｍｍ／年であるが、酸素を含むと約０．１ｍ＋ｎ／
年となる。これに酸素の供給及び加熱、冷却による腐食
生成物の生成と剥離の繰返しが加わることにより、腐食
速度は約１ｍｍ／年と急激に加速される。

高圧給水加熱器１１に用いる加熱管の肉厚は、その給水
加熱器の使用温度、圧力及び選定する加熱管の材質によ
って異なるが、銅／ニッケル合金（キュプロニッケル）
では約１．８＋ｎ＋＋＋どなる。

この肉厚１．８＋ａｍは、　１日に１回必ずプラントの
起動、停止があり、酸素の供給及び加熱、冷却による腐
食生成物の生成と剥離の繰返しが加わるＤＳＳ運転を行
った場合、約２年間で加熱管が漏洩に至ることを示唆す
るものであり、火力発電プラントの信頼性確保及び電力
の安定供給の点から極めて重大な問題と言える。

そこで２本発明は、プラントが停止した場合、給水加熱
器への空気の流入を防ぎ、加熱管の腐食を防止すること
ができる火力発電プラントを提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（１１題を解決するための手段） 本発明は、ボイラ、高圧タービン、低圧タービン、復水
器、低圧給水加熱器、高圧給水加熱器等を順次直列に接
続して循環サイクルを構成する火力発電プラントにおい
て、低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器と補助ボイラと
を結ぶ連結管を設けることを特徴とする。

（作用） 加熱管の損傷は、雰囲気の温度、酸素の供給及び加熱、
冷却の繰返し、材質等の組合せで生じるものであり、低
圧給水加熱器及び高圧給水加熱器と補助ボイラとを結ぶ
連結管を介し、プラントの停止とともにシールド蒸気を
低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器に封入することによ
り、加熱管損傷の大きな要因の一つである空気（酸素）
の流入を阻止することができる。

（実施例） 以下、第１図を参照して本発明の好適な一実施例を説明
する。

第１図において示される符号１０１はボイラであって、
火力発電プラントは、ボイラ１０１から高圧タービン１
０２．低圧タービン１０３．復水器１０４．復水ポンプ
１０５．復水脱塩装置１０６．復水昇圧ポンプ１０７、
低圧給水加熱器１０８．脱気器１０９．ボイラ給水ポン
プ１１０．高圧給水加熱器１１１を経て前記ボイラ１０
１へ戻るように接続された循環閉サイクルを構成してい
る。

そして、ボイラ１０１で発生した蒸気を高圧タービン１
０２．続いて低圧タービン１０３に送入し”Ｃ各タービ
ン１０２．１０３を駆動させ、図示しない発電機を作動
させて発電を行うようになっている。しかして、タービ
ン１０２．１０３で仕事をした蒸気は、復水器１０４で
凝縮して復水となった後、復水ポンプ１０５で吸引され
、復水脱塩装置１０６に送りこまれ、不純物が除去され
る。その後、復水昇圧ポンプ１０７゜低圧給水加熱器１
０８．脱気器１０９．ボイラ給水ポンプ１１０．高圧給
水加熱器１１１を経てボイラ１０１に還流され、一つの
サイクルが終了する。

一方、低圧給水加熱器１０８及び高圧給水加熱器１１１
には、抽気管１１２を通して各タービン１０２．１０３
から加熱蒸気が送入され、この蒸気と給水が熱交換され
る結果、給水は加熱され、蒸気はドレンとなる。各給水
加熱器１０８及び１１１のドレンは、ドレン回収管１１
３を介して復水器１０４若しくは脱気器１０９に送られ
、給水と混合して一体となり、各給水加熱器１０８．１
１１を経てボイラ１０１へ還流される。

また鷺各給水加熱器１０８．１１１には、ボイラ１０１
内での給水の加熱分解により生成した酸素、水素。

アンモニア等からなる不凝縮ガスが、加熱蒸気と共に混
入し、熱効率が低下するため、不凝縮ガスの大部分は排
気管１１４を通して復水器１０４に排出される。復水器
１０４には、　この流入する不凝縮ガスをさらに系外に
排出し、復水器の真空度を維持するために空気抽出器及
び真空ポンプ（図示しない）が備えられている。

プラント停止時には、前記空気抽出器及び真空ポンプも
停止することから、復水器１０４は大気開放となり、系
外がら空気が流入する。さらに、この空気は、排気管１
１４を通して低圧給水加熱器１０８及び高圧給水加熱器
１１１に流入する。

そこで、低圧給水加熱器１０８及び高圧給水加熱器１１
１と補助ボイラ１２０（具体的には発電所内の補助ボイ
ラ若しくは他軸タービンのボイラ）との間に配設した連
結管１１５を介してプラント停止とともに補助ボイラ１
２０からの蒸気を各給水加熱器１０８゜１１１に封入し
、各給水加熱器が高酸素雰囲気になるのを阻止し、加熱
管の管外面側からの腐食による損傷を防止することがで
きる。

この各給水加熱器を封入した蒸気は、少しずつ凝縮して
トレンとなることから、トレン回収管１１３の系統中に
ドレンポンプ１１６を設け、低圧給水加熱器】０８のド
レンは復水器１０４へ、高圧給水加熱器１１１のドレン
は脱気管１０９に回収するようにする。

〔発明の効果〕

本発明は、低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器と補助ボ
イラとを接続する連結管を設けたことから、プラント停
止時に蒸気を封入することによって復水器からの空気の
流入による各給水加熱器の高酸素雰囲気を阻止し、給水
加熱器加熱管の腐食による損傷を防止することができる
。以上の説明は、蒸気封入による空気流入防止について
述べたが、窒素、アルゴン等の不活性ガスを使用しても
同様な効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる火力発電プラントの一実施例を
示す系統図、第２図は従来の火力発電プラントを示す系
統図である。 １０１・・・ボイラ、　　　　　１０２・・・高圧ター
ビン、１０３・・・低圧タービン、　　１０４・・・復
水器、１０５・・・復水ポンプ、　　　１０６・・・復
水脱塩装置、１０７・・・復水昇圧ポンプ、１０８・・
・低圧給水加熱器、１０９・・・脱気器、 １１０・・・ボイラ給水ポンプ、 １１１・・・高圧給水加熱器、１１２・・・油気管、１
１３・・・ドレン回収管、　　１１４・・・排気管、１
１５・・・連結管、　　　　　１１６・・・ドレンポン
プ。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ボイラ、高圧タービン、低圧タービン、復水器、低圧
   給水加熱器、脱気器、高圧給水加熱器等を順次直列に接
   続して循環サイクルを構成する火力発電プラントにおい
   て、低圧給水加熱器及び高圧給水加熱器と補助ボイラと
   を連結管で結んだことを特徴とする火力発電プラント。