JPS60219404A - 脱気器の出口安定化装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、蒸気タービン発電プラントにおける脱気器の
出口給水を安定化して供給する脱気器の出口安定化装置
に関する。

〔発明の技術的背景〕

既に提案されているこの種の蒸気タービン発電プラント
は、第１図に示されるように構成されている。即ち、発
電プラントにおけるボイラー１には、主蒸気管２が発電
機３を直結した蒸気タービン４に連結して設けられてお
り、この蒸気タービン４の下位には復水器５が配設され
ている。又、この復水器５の出口には、復水管６が、給
水中の溶存酸素を除去する脱気器７へ連結して設けられ
ており、この復水管６の管路には、復水ポンプ８、水処
理装置９、低圧給水加熱器１０が順に配設されている。

さらに、上記復水器５の入口側には、上記脱気器７へ接
続した抽気管１１が設けられており、この抽気管１１は
上記蒸気タービン４の中間段落からの加熱蒸気を上記脱
気器７へ供給するようになりている。さらに又、上記脱
気器７の一側にＳま、補助ボイラー】２が補助蒸気管■
３を介して連結されており、この補助ボイラー１２の蒸
気は、必要に応じ供給するよう罠なっている。

一方、上記脱気器７の出口には、降水管１４が垂直方向
にして設けられており、この降水管１４の一端には高圧
給水管１５が上記ボイラー１へ連結して設けられている
。又、上記降水管１４の一部に脱気器循環ポンプ１６を
備えた循環パイプ１７が上記復水管６に接続して設けら
れており、上記脱気器７の出口近傍の上記降水管１４に
は開閉弁（クリーンアップ弁）１８を有するクリーンア
ップ管１９が上記復水器５へ接続して設けられている。

さらに、上記高圧給水管１５の管路には、ブースターポ
ンプ２０、給水ポンプ２１Ａ及び高圧給水加熱器２２が
順に配設されており、上記脱気器７からの給水を前記ボ
イラーＬへ加熱して給水するようになっている。

従って、上述した蒸気タービン発電プラントは、ボイラ
ー基で生成した高温高圧の蒸気を主蒸気管２を通して蒸
気タービン４へ供給し、ここで蒸気タービン４を回転し
て、この蒸気タービン４に直結した発電機３を駆動して
発電する。

しかして、上記蒸気タービン４で仕事を終えた蒸気は、
上記復水器５へ移送され、この復水器５に移送された蒸
気は熱交換によりて復永し、この復水は、上記復水ポン
プ８によりて復水管６の水処理装置９、低圧給水加熱器
１０．を通りて脱気器７へ移送される。この脱水器７へ
供給された復水は、この脱水器で腐蝕原因となる給水中
の溶存酸素を除去し、これを降水管１４から高圧給水管
１５を通してボイラー１へ還流するようになっている。

一方、上記発電プラントの起動工程において、上記ボイ
ラー１で許容される給水の水質基準値に至るまで低圧給
水加熱器１０を備えた復水管６、高圧給水加熱器四を備
えた高圧給水管１５は、必ず洗浄工程（クリーンアップ
）を行う。

一般に、上記洗浄工程は、上記復水器５から上記脱気器
７までの復水管６と降水管１４及び高圧給水管１５とに
仕分して、順に上流側から洗浄するよう罠なっている。

なお、上記開閉弁１８を備えたクリーンアップ管１９は
、上記脱気器７及び復水管６の循環ルートの一部を構成
し、これは、クリーンアップするため設けられている。

又、この場合、当然のことながら、起動工程であるから
、上記蒸気タービン４は停止状態である。しかして、上
記脱気器７の脱気効率に大きく影響する上記抽気管１１
からの加熱蒸気は期待できない。

従って、上述した起動工程では、脱気器７への加熱蒸気
は、補助ボイラー１２からの蒸気を補助蒸気管１３を通
して供給されるように構成されている。

一方、上記脱気器７の脱気機能は、発電プラントの定格
運転状態で脱気器７の出口水をＯ、＜　７ｐｐｂとする
脱気水の能力を有している。又、上記脱気器７は、クリ
ーンアップ中に循環する水量である定格状態の約２５１
程度を脱気するのに充分な余裕をもっている。さらに、
上記補助ボイラー１２より供給される加熱蒸気を有効に
利用するのに、脱気器循環ポンプ１６を備えた循環パイ
プ１７が有効に作動する。

次に、発電プラントが、通常運転から急速に負荷の遮断
又は減少した場合 通常運転状態では、上記脱気器７は、上記抽気管１１か
らの抽気蒸気で蒸気タービン４の負荷に相当する器内圧
力を維持している。又、上記復水ポンプ８からの復水は
、低圧給水加熱器１０を１瓜って上記脱気器７へ流入し
、その流量は、上記ボイラー１で使用する給水敞から脱
気器７への抽気流量と高圧給水加熱器１５から脱気器７
へ流入すやドレン流量を差引いたものにほぼ等しい状態
にある。

一方、上記脱気器７の貯水タンク内の水位は、一定に制
御されており、上記貯水タンク内の流体も器内の圧力に
相当する飽和温度状態で平衡が保たれている。

このような状態から、例えば、地震や落雷による非常停
止のような理由で急速に負荷がｓ所されると、蒸気ター
ビン４からの抽気蒸気は、有効に偽持することは困難に
なる。さらに、上記ボイラー１への給水必要量の急減に
より、ブースターポンプ加及び給水ポンプ２１による送
水量は低減する。

一方、上記復水ポンプ８からの復水は、上記脱気器７の
貯水タンクの水位によって、流敬を調整しているので、
上記ボイラー１への給水流量が減少し、ひいては、上記
脱気器７の貯水タンクの水位上昇傾向に追随して減少す
る。又、これらの現象は、給水減少に対する時間的遅れ
（タイムラグ）を生じる。さらに又、上述した状況下で
の復水は、上記低圧給水加熱器１０の加熱蒸気源も負荷
遮断と同時に消滅するため、上記脱気器７へ流入する復
水の温度は、徐々に低下する。

このように、上述した脱気器７及び降水管１４は、通常
運転状態では、流体の圧力温度及び脱気器７への流入曖
、流出破とも平衡を保っているけれども、負荷遮断が発
生すると、脱気器７の器内圧力は、急速に低Ｆし、上記
脱気器７へ流入して（る復水温度も低下し、上記器内低
下を助長する。

一方、上記脱気器７及び上記降水管１４内の温水は、上
記ボイラー１への給水が低減すること罠よって、過渡持
前の初期温度の状態で滞留する。この結果、上記脱気器
７と降水管１４内に流動する流体は、圧力、温度のバラ
ンスが損われ、あたかも、高山で１００℃以下で水を沸
騰するように、フラッシュ現象（自己蒸発現象）を起し
、気液二相の不安定状態となる。

このような不安定状態では、降水管１４の流体の流れは
４変して、ウォーターハンマー現象を誘発し、重度な場
合は、ブースターポンプ２０のセンタリングをずらした
り、又は、高圧給水管１５の接合部から漏洩するおそれ
がある。さらに、上記脱気器７の貯水タンクでも、同じ
ように、フラッシュ現象を起し、貯水タンクの液面が乱
れ、復水流量を制御する水位検出器の出力信号も乱れて
η水の流故制御が困難になる。ざらに又、この復水流量
制御は、上記発電プランｌおける他の制′＠Ｊ機構にも
悪影響を及ぼすことになる。又、上述した発電プラント
は、自動制御を広く採用している関係上、上記制御機構
の制御の乱れは、運転者が介入しても、容易に元に戻す
ことは困難である。

なお、既に提案されている発電プラントでは、上記フラ
ッシュ現象を少しでも緩和するために、脱気器循環ポン
プ１６が採用されている。即ち、これは、過渡時の一連
の挙動に対し、流体の圧力に対応する飽和温度より高い
温度状態で滞留し、上記降水管１４内の温水をより早く
排出置換させ、圧力に見合った飽和温度の流体にしよう
とするものである。つまり、フラッシュ現象は脱気器循
環ポンプ１６を発電プラントの負荷遮断又は急減したこ
とを検知する負荷信号によって自動的に起動させるよう
Ｋしたものである。

又一方、飽和温度以上の温水を排除する手段は、上記脱
気器１２の抽気蒸気の喪失による脱気器の器内圧力の低
下を緩和させて流体温度に見合う飽和圧力を維持しよう
とするものも採用されている。

このように、上記脱気器７への抽気蒸気に代わる加熱蒸
気源として補助蒸気を利用する手段が採られている。つ
まり、これは、過渡時に補助ボイラー１２から補助蒸気
管１３を通して脱気器７へ加熱蒸気を供給するものであ
る。又、他の手段としては、過渡時に脱気器７の器内圧
力を低減させるために、上記脱気器７へ冷水の流入を抑
制するものである。しかし、この手段は、脱気器７の器
内圧力の低下を防止できるものではなく、圧力低下を緩
慢化させる程度のものであり、種極的に加圧するものが
ない限り、必然的に滞留する温水の飽和圧力を維持する
ことは困難である。

従って、上述したフラッシュ現象の発生時、上述した各
手段を併用して解決しようとしている。

具体的には、上記復水管６に設けられた復水流量の調節
弁（図示されず）の制御を、過渡時特有の制御、例えば
、脱気器７の水位設定を下げて、予め、設定された復水
流量に一定とするように調節するものである。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上述した脱気器の出力安定化装置は、循
環パイプ１７に脱気器循環ポンプ１６を採用している関
係上、過渡時に発生するフラッシュ現象を、タイムラグ
なく、有効適切に安定化させることは困難であるばかり
でなく、必ず、脱気器循環ポンプ１６を脱気器７の降水
・１１４に連通ずるように設けなければならず、装置全
体が大型化するおそれがある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した事情に？ｆｆｉみてなされたもので
あって、負荷遮断時又は高負荷変化率での負荷降下時、
脱気器の器内及び脱気器出口の飽和水を安定化させ、フ
ラッシュ現象に伴う降水管のウォーターハンマーや制御
系の乱れ作用を解消すると共に、併せて、発電プラント
における信頼性及び安定性の向上を図ることを目的とす
る脱気器の出口安定化装置を提供するものである。

〔発明の概要コ 本発明は、脱気器の出口に設けられる降水管にボイラー
へ接続する高圧給水管を連結し、この高圧給水管にブー
スターポンプと給水ポンプを配設し、この両ポンプの間
に位置する上記高圧給水管に復水器へ連結する急速追従
置換管を設け、この急速追従置換管に調節弁を配設し、
この調節弁に演算器を備えた比較器を付設し、上記降水
管に圧力検出器を上記演算器へ発信するようにして設け
、上記降水管の下位に温度検出器を上記比較器へ発信す
るようにして設けて構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。

なお、本発明は、上述した具体例と同一構成部材には同
じ符号を付して説明する。

第２図において、符号７は、発電プラントに組込まれる
脱気器であって、この脱気器７の出ロアａには、降水管
１４が垂設されており、この降水管１４には、高圧給水
管１５がボイラー１へ接続するようにして連結されてい
る。又、この高圧給水管１５には、ブースターポンプ２
０と給水ポンプ２１が配設されており、この両ポンプ２
０と２１との間に位置する上記高圧給水管１５には、急
速追従置換管２３が復水器５へ連結するようにして設け
られてい名。さらに、この急速追従置換管２３には、調
節弁（流電調節弁）２４及び開閉弁２５がそれぞれ配設
されておりこの調節弁２４には、演算器２６を備えた比
較器２７が電気的に接続して付設されている。なお、上
記比較器２７には、バイアス設定器ａが、誤動作防止用
として設けられている。さらに又、上記降水管１４には
、圧力検出器２９が上記演算器２６ヘリード線２９ａを
介して設けられており、上記圧力検出器２９の取付位置
よりも下位の上記降水管１４の下位には、温度検出器（
温度センサー）３０が上記比較器２７ヘリード線３０ａ
を介して設けられている。なお、上記温度検出器３０は
、上記降水管１４の下流側になるほど、より高温状態と
なるから、これＫよって自己蒸発現象の徴候をとらえる
と共に、温度検出器３０のタイムラグを解消するのに有
効である。又、上記バイアス設定器路は、任意に設定で
きるから、上記比較器２７の出力偏差信号がある設定置
以上になったときのみ、上記調節弁２４を開弁させるの
で、ノイズ的な圧力の乱れに対する誤動作を防止し、ク
リーンアップの際に、手動で上記調節弁別を開動作させ
るのに有効である。

従って、本発明は、フラッシュ現象の発生時、。

上記調節弁腕を上記比較器２７の偏差信号に基づき開閉
制御するようになっている。

即ち、上記脱気器７の出ロア８に設けられた降水管１４
における流体圧力を圧力検出器２９によって検出し、こ
の検出信号をリード線２９ａを介して演算器局へ発信し
、他方、上記降水管１４の下位に付設された温度検出器
３０で降水管１４の流体温度を検出し、この検出信号を
リード線ＪＯａを介して比較器２７へ発信し、この比較
器２７は、上記演算器２６からの信号を比較し、偏差信
号が基準値（設定値）を越えたときに、この偏差信号に
応じて上記調節弁１４は、開閉制御され、フラッシュ現
象の発生を防止するようになっている。

負荷が一定の状態からある負荷まで高負荷変化率で降下
した場合。

負荷が一定の初期状態では、上記圧力検出器２９にて検
出された圧力から上記演算器２６でめられた飽和温度と
、温度検出器３０で検出された温度は、圧力検出までの
静水頭差に相当する分だけ、前者が大である。又、上記
バイアス設定器あがバイアス設定されているので、比較
器２７からの負偏差は、さらに大きくなる。従って、上
記調節弁２４は閉弁状態に維持される。

しかして、上述した状態から負荷が降下されると、上記
脱気器７の器内圧が低下する。しかし、流体が、上記脱
気器７からブースターポンプ加の入口までに到達するに
は、約１００％負荷で約２０秒程度の時間を要するため
、上記脱気器７の貯水や降水管１４内の流体は、初期状
態の温度をもっている。

一方、給水ポンプ２１によってボイラー１への給水され
る流量は、負荷の減少と共に少くなる。これＫよって、
上記脱気器７からブースターポンプ２０までの到達時間
は、負荷降下と共に、さらに長くなる。このようにして
、負荷降下が進行すると、これら一連の現象が進行して
、上記脱気器７の器内圧が低くて脱気器７の降水管１４
内の流体温度が高い状態で進行する。

しかして、負荷降下率が高ければ高いほど、上述した現
象は、著しく、最も苛酷なものは、負荷遮断する状態に
なる。

このように、不安定な状態が進行すると、上記降水管１
４内の流体は、飽和以上となり、液体の状態を維持でき
ずに自己蒸発現象となる。即ち、上述した自己蒸発現象
は、第３図のグラフで示されるように、負荷曲線Ｌ１１
方向線Ｐ１飽和温度曲線Ｔｏ、流体検出温度Ｔとしたと
き、負荷降下開始から時間遅れをもって鎖線で示される
範囲Ａで自己蒸発現象を発生するけれども、本発明は、
前述したように、これを直ちに検知し、上記調節弁腕を
開弁して急速追従置換管おから必要な流量を適正に復水
器５へ排出し、上記降水管１４の安定を維持するように
なっている。

即ち、負荷降下が進行すると、上記圧力検出器２９は、
追随してその圧力状態値を演算器２６に入力し、この演
算器２６は、直ちに飽和温度を演算して出力する。又、
上記比較器２７は、飽和温度と温度検出器３０からの流
体温度とを比較し、偏差値に応じて出力される。なお、
上記比較器２７には、予め、基準値に設定されたバイア
ス設定器あの信号が入力されているので、上記偏差値が
基準値（設定値）を越えると、この偏差値に基づいて上
記嘴節弁２４を開弁する。

このようにして、負荷降下時の滞留水を上記復水器５へ
排出し、上記温度検出器３０の流体温度を蝕和温度以下
に維持するので、脱気器７０周辺の安定を維持するよう
になっている。さらに１負荷が目標負荷に到達すると、
比較器２７からの出力偏差が小さくなり、上記バイアス
設定器四で設定された基準値に近づき、調節弁腕は徐々
に閉弁する。

又一方、負荷上昇時は、上述した逆の状態になる。従っ
て、上記演算器２６でめられる飽和温度に対し、温度検
出器３０で検出される温度は、常に小さくなり、上記比
較器２７からの出力信号は、上記調節弁２４を閉弁状態
に保持する。

第４図に示されるグラフは、上述したように１温度検出
器３０の流体温度Ｔが圧力検出器２９の圧力に相当する
飽和温度Ｔｏ以下になるように調整制御されたものを示
したものである。

次に、第５図に示される本発明の他の実施例は、ブース
ターポンプ２０と給水ポンプ２１の系列を二系列とし、
この二系列のものに１第２図に示される本発明を適用す
るよう処したものである。

即ち、第５図に示される二系列の場合、これは、一方の
ブースターポンプ２０ａが停止し、吸込弁３１ａ。

３１ｂと吐出弁３２ａ、３２ｂとを分離し、他方の系に
よって発電プラント運転をしている場合である。

このような状態で負荷降下した場合も、上述した実施例
と同じように、上記停止されている一方の系の脱気器７
の降゛に管１４ａ、１４ｂにて自己蒸発現象が発生する
。従って、急速追従置換管２３ａ。

５ｂに各補助追従置換管３３ａ、３３ｂを設け、この容
管に各取出弁３４ａ、３４ｂｓ逆止弁３５ａ、３５ｂを
付設したものである。

これによって、上記脱気器７の出口に複数の系列が設け
られても、上述したフラッシュ現象を有効適切に解消す
ることができると共に、脱気器７の出口水を安定化させ
ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、脱気器７の出ロアａ
に設けられる降水管１４にボイラー１へ接続される高圧
給水管１５蕃連結し、この高圧給水管１５にブースター
ポンプ２０と給水ポンプ２１とを配役し、この両ポンプ
２０　、２１の間に位置する上記高圧給水管１５に復水
器５へ連結する急速追従置換管２３を設け、この急速追
従置換管２３に調節弁２４を配設し、この調節弁２４に
演算器２６を備えた比較器２７を付設し、上記降水管１
４に圧力検出器２９を上記演算器２６へ発信するように
して設け、上記降水管１４の下位に＠度検出器３０を上
記比較器２７へ発信するよう圧して設けであるので、タ
イムラグなく、脱気器７の１・１８ＩＣ１’）安定化を
図ることができるばかりでなく、装置全体を小型軽軟化
することができると共に、上記降水管】４のクリーンア
ップをすることができる等の優れた効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、既に提案されている発電プラントにおける脱
気器の出口安定化装置の線図、第２図は、本発明による
脱気器の出口安定化装置の線図、第３図及び第４図は、
圧力、温度及び負荷と時間との関係を示す各グラフ、第
５図は、本発明の他の実施例を示す図である。 ｌ・・・ボイラー、４・・・蒸気タービン、５・・・復
水器、７・・・脱気器、１４・・・降水管、１５・・・
高圧給水管、２０・・・ブースターポンプ、２１・・・
給水ポンプ、ハ・・・高速追従置換管、２４・・・調節
弁、２５・・・開閉弁、２６・・・演算器、２７・・・
比較器、２９・・・圧力検出器、３０・・・温度検出器
。 出願人代理人　猪　股　消 ）ｌ＠ ＄２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、脱気器の出口に設けられる降水管にボイラーへ接続
   する高圧給水管を連結し、この高圧給水管にブースター
   ポンプと給水ポンプを配設し、この両ポンプの間に立置
   する上記高圧給水管に復水器へ連結する急速追従置換管
   を設け、この急速追従＃廃管に調節弁を配設し、この調
   節弁に演算器を備えた比較器を付設し、上記降水管に圧
   力検出器を上記演算器へ発信するようにして設け、上記
   降水庁の下位に温度検出器を上記比較器へ発信するよう
   にして設けたことを特徴とする脱気器の出口安定化装置
   。 ２、比較器にバイアス設定器を付設したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１偵記載の脱気器の出口安定化装置
   。