JP2006017356A - Chemical charging quantity calculating method and plant operating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力発電二次系統、火力発電、コンバインドタービンプラント等のプラント内部を流動する流体に投入する薬品の投入量を算出する方法及び該プラントの運転方法に関する。 The present invention relates to a method for calculating an input amount of a chemical to be injected into a fluid flowing inside a plant such as a nuclear power generation secondary system, a thermal power generation, and a combined turbine plant, and an operation method of the plant.
原子力発電二次系統（復水系統）、火力発電、コンバインドタービンプラント等のプラントでは、配管の腐食等を防止するために、該プラント内を流れる水のｐＨの調整を行っている。例えば原子力発電の二次系統の場合、蒸気発生器で蒸気になった水が、高圧タービン、低圧タービン、復水器、復水脱塩設備、低圧ヒータ、脱気器、高圧ヒータを通って、蒸気発生器に戻ってくる。また、蒸気発生器から直接復水脱塩設備に水を流入させるルートもある。 In plants such as a nuclear power generation secondary system (condensation system), thermal power generation, and a combined turbine plant, the pH of water flowing through the plant is adjusted in order to prevent corrosion of piping. For example, in the case of a secondary system for nuclear power generation, water that has become steam in a steam generator passes through a high pressure turbine, a low pressure turbine, a condenser, a condensate demineralization facility, a low pressure heater, a deaerator, and a high pressure heater. Return to the steam generator. There is also a route that allows water to flow directly from the steam generator into the condensate demineralization facility.
前記プラントを循環する水は前記復水脱塩設備を通過するとき、該水に含まれる不純物と共にｐＨ調整を行っている薬品の成分も除去される。そこで、前記復水脱塩設備の下流側に薬品を投入するための薬品投入ポンプが配置されている。前記薬品投入ポンプは従来、前記蒸気発生器の大きさ等、循環水のｐＨとは関係のない選定基準を基に大きさ、能力等を決定していた。 When the water circulating through the plant passes through the condensate demineralization facility, chemical components that are adjusting the pH together with impurities contained in the water are also removed. Therefore, a chemical injection pump for supplying chemicals is disposed downstream of the condensate demineralization facility. The chemical injection pump has conventionally been determined in size, capacity, etc. based on selection criteria not related to the circulating water pH, such as the size of the steam generator.
また、前記プラントを循環する循環水のｐＨ調整用の薬品として、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）が用いられている。これらの薬品はアルカリ性の薬品であり、従来のプラントでは復水脱塩設備を通過する流量に薬品投入濃度を考慮したうえで、給水の薬品濃度が蒸気発生器の要求範囲内に納まるように薬品を投入していた。これらの薬品はバランスよく用いることが求められている。
しかしながら、プラント内の復水脱塩設備の運用が多様化してきおり、且つ、プラント内部を流動する水の全てが前記復水脱塩設備を通過するわけではないので、復水脱塩設備を通過する流量に対して薬品の投入量を決定すると、薬品投入用の設備が過大、過小になる可能性がある。 However, the operation of the condensate demineralization facility in the plant has been diversified, and not all of the water flowing inside the plant passes through the condensate demineralization facility. If the amount of chemicals to be input is determined with respect to the flow rate, the chemical input equipment may be excessively large or small.
また、前記原子力発電の二次系統を例に説明すると、蒸気発生器に流入する循環水に溶存している薬品の濃度で該循環水のｐＨを判定しているが、たとえば、復水器では非凝縮性のガスを排出するときに、薬品が溶存した蒸気も一緒に排出される。また、復水脱塩設備では循環水中に含まれる不純物と共に薬品も除去される。さらには蒸気発生器内ではヒドラジンがアンモニアに化学変化する。これらの影響により系統内で部分的に必要なｐＨに到達しない場所もでてくる。循環水のｐＨを安全な値に保つため、本来最適な薬品投入量に比べて、多量の薬品を投入することも考えられるが、薬品が多くなればそれだけ、コストも高くなる。また、薬品濃度がプラント構成材料等に影響を与える場合トラブルの原因となる。さらに、薬品が有毒な場合それを外部環境に放出しないようにする設備も大きくなり、プラント施設全体の巨大化、運用コストの増大につながる。 Moreover, when explaining the secondary system of the nuclear power generation as an example, the pH of the circulating water is determined based on the concentration of chemicals dissolved in the circulating water flowing into the steam generator. When the non-condensable gas is discharged, the vapor in which the chemical is dissolved is discharged together. In the condensate demineralization facility, chemicals are removed together with impurities contained in the circulating water. Furthermore, hydrazine chemically changes into ammonia in the steam generator. Due to these effects, there are places where the required pH is not partially reached in the system. In order to keep the pH of the circulating water at a safe value, it is conceivable to add a large amount of chemical compared to the originally optimal amount of chemical, but the more chemicals, the higher the cost. In addition, when the chemical concentration affects the plant constituent materials, it causes trouble. Furthermore, when the chemical is toxic, the equipment for preventing it from being released to the outside environment becomes large, which leads to the enlargement of the whole plant facility and the increase in operation cost.
このような問題を鑑みて本発明は、内部に水を循環させるプラントにおいて、プラント内部を循環する水の性質を一定の条件内に収めることができると共に、該水に投入する薬品の最適な量を決定することを目的とする。 In view of such a problem, the present invention is capable of keeping the properties of water circulating inside the plant within a certain condition in a plant that circulates water inside, and an optimal amount of chemicals to be introduced into the water. The purpose is to determine.
また本発明は、内部に水を循環させるプラントにおいて、前記薬品を投入する装置の仕様を決定し、該薬品投入装置の仕様をもとに該プラントを構成する機器等の仕様を決定し、最適な設計を行うことを目的とする。 In addition, the present invention determines the specifications of the device for injecting the chemical in the plant in which water is circulated inside, determines the specifications of the equipment constituting the plant based on the specifications of the chemical input device, and The purpose is to make a simple design.
さらに本発明は、薬品を投入するための装置の運転方法を前記プラントの運転にあわせて最適化すること及び該プラント運転中の該プラントに配置された機器への薬品の影響を評価することを目的とする。 Furthermore, the present invention is to optimize the operation method of the apparatus for charging chemicals in accordance with the operation of the plant, and to evaluate the influence of chemicals on the equipment arranged in the plant during the plant operation. Objective.
また本発明は、前記プラントから系外に排出される薬品濃度／量を算出し、環境への影響を評価することを目的とする。 Another object of the present invention is to calculate the concentration / amount of chemicals discharged from the plant to the outside of the system and evaluate the influence on the environment.
さらに本発明は、復水脱塩設備等プラント内で除去される薬品量を推測し、イオン交換樹脂の交換／再生頻度及び時期の推測をおこなうことを目的とする。 It is another object of the present invention to estimate the amount of chemicals removed in a plant such as a condensate demineralization facility, and to estimate the exchange / regeneration frequency and timing of the ion exchange resin.
上記目的を達成するために本発明は、内部を水が循環するプラントに対する薬品の投入量の算出方法であって、前記プラントの条件を設定する条件設定工程と、前記入力工程にて入力された条件をもとに前記プラント内を循環する循環水の流量を計算する流量計算工程と、前記プラント内の水が気相と液相に分離する部分における薬品の収支を計算する気液収支計算工程と、前記循環する水の薬品の化学変化量を計算する化学変化量計算工程と、前記プラント内の水の薬品濃度及び該プラントへの薬品の投入量又は除去量を計算する薬品算出工程と、前記薬品算出工程で算出した計算結果が前記条件設定工程で設定した目標点での薬品濃度の条件を満たしているかどうか判定する判定工程と、前記判定工程で範囲内に入ると判定された場合、薬品の投入量を決定する投入量決定工程とを有しており、前記判定工程で条件を満たしていないと判定された場合、前記気液収支計算工程より計算をやり直すことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a method for calculating the amount of chemicals to be supplied to a plant in which water circulates, and is input in a condition setting step for setting the conditions of the plant and the input step A flow rate calculation step for calculating the flow rate of circulating water circulating in the plant based on conditions, and a gas-liquid balance calculation step for calculating a balance of chemicals in a portion where the water in the plant is separated into a gas phase and a liquid phase A chemical change amount calculating step for calculating a chemical change amount of the circulating water chemical, and a chemical calculation step for calculating the chemical concentration of the water in the plant and the input amount or removal amount of the chemical to the plant, When it is determined that the calculation result calculated in the medicine calculation step satisfies the condition of the drug concentration at the target point set in the condition setting step, and the determination step determines that it falls within the range, Has a input amount determination step of determining an input amount of goods, the determination step when it is determined not to satisfy the conditions, characterized in that the re-calculated from the gas-liquid balance calculation process.
この構成によると、プラント内の任意の場所（たとえば計測できないような場所等）での薬品の濃度を求めることができ、必要な濃度に達するための薬品の投入量を過不足なく決定することが可能である。このことにより、投入される薬品の量を減らすことができると共に、薬品濃度の過不足によるプラントへの影響を低減することができる。 According to this configuration, it is possible to determine the concentration of the chemical at an arbitrary place in the plant (for example, a place where measurement cannot be performed), and to determine the amount of the chemical to reach the required concentration without excess or deficiency. Is possible. As a result, the amount of chemicals to be charged can be reduced, and the influence on the plant due to excessive or insufficient chemical concentrations can be reduced.
上記構成において前記プラントには複数種類の薬品が投入されるものであり、前記流量計算工程で流量を計算した後、前記プラント内を循環する水の薬品のバランスを設定する薬品バランス設定工程を有し、前記気液収支計算工程は前記プラント内の水が気相と液相に分離する部分における薬品の収支及び薬品のバランスを計算するものであってもよい。 In the above configuration, a plurality of types of chemicals are input to the plant, and after calculating the flow rate in the flow rate calculation step, there is a chemical balance setting step for setting the balance of the chemicals in the water circulating in the plant. The gas-liquid balance calculation step may calculate a balance of medicines and a balance of medicines in a portion where water in the plant is separated into a gas phase and a liquid phase.
この構成によると、複数種類の薬品を投入することで前記プラント内を循環する水の薬品バランスを計算することで、薬品投入量を細かく調整することができ、より最適な投入量を計算することが可能である。このことにより、無駄な薬品の投入を抑制することができ、プラント運転コストを削減することができる。 According to this configuration, by calculating the chemical balance of water circulating in the plant by adding multiple types of chemicals, the chemical input can be finely adjusted, and the more optimal input can be calculated. Is possible. As a result, it is possible to suppress the introduction of useless chemicals and to reduce plant operating costs.
上記構成において投入量決定工程で決定された薬品の投入量をもとに、薬品を投入するための装置の仕様及び運転方針を決定するものであってもよい。 In the above configuration, the specification and operation policy of the apparatus for charging the chemical may be determined based on the chemical input determined in the charging amount determining step.
この構成によると、薬品投入量に応じた投入装置を決定することができ、装置が無駄に大きくなるのを防ぐことができる。また決定した投入装置の最適な運転方針を決定することができるので、無駄な動作をすることなくプラント内を循環する水に薬品を注入することができる。 According to this configuration, it is possible to determine an input device according to the amount of chemical input, and it is possible to prevent the device from becoming unnecessarily large. In addition, since the optimum operating policy of the determined charging device can be determined, it is possible to inject chemicals into the water circulating in the plant without wasteful operation.
上記構成において前記投入量決定工程で決定された薬品の投入量をもとに、前記プラントに配置された各機器での影響を評価するものであってもよい。 In the above configuration, the influence of each device arranged in the plant may be evaluated on the basis of the amount of chemicals determined in the input amount determination step.
この構成によると、各機器での影響を察知する及び（又は）予測することができるので、前記プラントを円滑に運転することが可能である。 According to this configuration, since the influence on each device can be detected and / or predicted, the plant can be operated smoothly.
上記構成の薬品投入量算出方法で該プラント内の薬品の濃度及び薬品のバランスを計算し、その結果をもとに該プラントの運転方針を決定し、該プラントを運転してもよい。 It is also possible to calculate the chemical concentration and chemical balance in the plant by the chemical input amount calculation method having the above-described configuration, determine the operation policy of the plant based on the result, and operate the plant.
本発明によると、前記プラント内の任意の場所での薬品の濃度及びバランスを計算することができる。これにより、前記プラント内を循環する水への薬品の投入量を求めることができる。また、前記プラント内に配置された各機器での薬品の影響を評価することができる。 According to the present invention, it is possible to calculate the concentration and balance of chemicals at any location in the plant. Thereby, the input amount of the chemical to the water circulating in the plant can be obtained. Moreover, the influence of the chemical | medical agent in each apparatus arrange | positioned in the said plant can be evaluated.
また本発明によると、内部に水を循環させるプラントにおいて、薬品の投入量及び（又は）除去量を計算することで、薬品投入用の装置の仕様を決定し、その装置の仕様をもとにプラントを構成する他の機器等の仕様を決定することで、プラントの最適な設計を行うことができる。 Also, according to the present invention, in the plant in which water is circulated, the chemical input amount and / or removal amount is calculated to determine the specification of the chemical input device, and based on the device specification. By determining the specifications of other devices constituting the plant, it is possible to design the plant optimally.
さらに本発明によると、前記プラント内を循環する循環水の薬品濃度及びバランスを該プラント運転中に算出することで、薬品を投入するための機器の運転方法を前記プラントの運転にあわせて最適化することができるとともに、薬品の投入量及び（又は）除去量を必要最小限に抑えることができる。 Furthermore, according to the present invention, by calculating the chemical concentration and balance of circulating water circulating in the plant during the operation of the plant, the operation method of the equipment for introducing the chemical is optimized according to the operation of the plant. In addition, the input amount and / or removal amount of the chemical can be minimized.
また本発明によると、前記プラントから系外に排出される薬品濃度／量を算出することで、環境への影響を評価することができる。 According to the present invention, the influence on the environment can be evaluated by calculating the concentration / amount of chemical discharged from the plant to the outside of the system.
さらに本発明によると、復水脱塩設備等プラント内で除去される薬品量を推測して、イオン交換樹脂の交換／再生頻度及び時期の推測をおこなうことができる。 Furthermore, according to the present invention, the amount of chemicals to be removed in a plant such as a condensate demineralization facility can be estimated to estimate the exchange / regeneration frequency and timing of the ion exchange resin.
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明にかかる薬品投入量計算方法を利用するプラントの一例の概略斜視図を示す。図１に示すプラントは原子力発電設備の二次系統である。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic perspective view of an example of a plant that uses the method for calculating a chemical input amount according to the present invention. The plant shown in FIG. 1 is a secondary system of nuclear power generation equipment.
プラントＰＴは、蒸気発生器ＳＧにて発生した蒸気でタービンを回すことで発電するものであり、蒸気発生器ＳＧと、高圧タービン１と、湿分分離加熱器２（ＭＳＲ）と、低圧タービン３と、復水器４と、脱塩装置５と、低圧ヒータ６と、脱気器７と、高圧ヒータ８とを有している。これらの機器は、以上に示す順番で配管を用いて接続されている。また、プラントＰＴ内部を循環する水（以下、循環水という）は図示を省略した循環ポンプにて圧送されることで、プラントＰＴ内部を循環する。
The plant PT generates electric power by turning a turbine with steam generated by the steam generator SG. The steam generator SG, the high-pressure turbine 1, the moisture separation heater 2 (MSR), and the low-pressure turbine 3 are used. A condenser 4, a
プラントＰＴにおいて、プラントＰＴ内部の循環水は蒸気発生器ＳＧ内部で加熱され蒸気になる。蒸気発生器ＳＧで発生した蒸気（ここでは主蒸気）は高圧タービン１に送られる。主蒸気は高圧タービン１を回動させるとともに、圧力が低下する。高圧タービン１を回動させた蒸気の大半は湿分分離加熱器２に送られる。また、一部の蒸気は後述する高圧ヒータ８に高圧抽気として送られ、内部を流れる水を加熱する。その後、高圧ヒータ８に送られた高圧抽気は凝縮され高圧ドレン水ＨＰ−ｄとして脱気器７に送られる。
In the plant PT, the circulating water inside the plant PT is heated inside the steam generator SG to become steam. The steam (main steam) generated by the steam generator SG is sent to the high-pressure turbine 1. The main steam rotates the high-pressure turbine 1 and the pressure decreases. Most of the steam that rotates the high-pressure turbine 1 is sent to the
主蒸気は湿分分離加熱器２にて余分な水分を分離され、低圧タービン３に送られる。湿分分離加熱器２で分離された水分はＭＳドレン水ＭＳ−ｄとして脱気器７の下流側に配置される脱気器タンク７１に送られる。湿分分離加熱器２より排出された主蒸気は低圧タービン３に送られ低圧タービン３を回動させる。低圧タービン３を回動させた蒸気のうち大半は復水器４に流入する。蒸気の一部は後述する低圧ヒータ６に低圧抽気として送られ、内部を流れる水を加熱する。その後、低圧ヒータ６を流動した低圧抽気は水に凝縮され低圧ドレン水ＬＰ−ｄとして低圧ヒータ６に流入する水と混合される。
Excess moisture is separated from the main steam by the
復水器４は外部の冷たい水（ここでは海水）を図示を省略した内部の配管内を流動させ、蒸気の熱を海水に渡すことで、蒸気を循環水に凝縮させるものである。凝縮された循環水は脱塩装置５に送られる。復水器４では、真空度を保つための排気と復水器４に溜まった非凝縮性のガスを排出するためのグラコン排気によって凝縮していない蒸気の一部も外部に排出される。
The condenser 4 causes external cold water (seawater here) to flow in an internal pipe (not shown) and passes the heat of the steam to the seawater, thereby condensing the steam into circulating water. The condensed circulating water is sent to the
脱塩装置５では、通過する循環水のイオン成分を除去する役割があり、プラント内を循環する水が吸収した大気中の二酸化炭素(循環水のｐＨ低下の要因となる)等の不純物の除去を行うことができると共に注入した薬品を除去する。
The
脱塩装置５から流出してきた水は低圧ヒータ６に流入する。低圧ヒータ６には上述したとおり低圧タービン３より低圧抽気が流入している。低圧ヒータ６では低圧抽気の熱を循環水に渡すことで循環水を加熱している。低圧ヒータ６で加熱された循環水は脱気器７に送られ脱気される。そして、脱気器７の下流に設けられた脱気器タンク７１内に回収され、ＭＳＲ２より送られてきたＭＳドレン水ＭＳ−ｄと混合される。循環水を低圧ヒータ６で加熱することで脱気器７で脱気するときに循環水に加える熱量を減らすことができ、それだけ消費エネルギを減らすことが可能である。
The water flowing out from the
脱気器７で混合された循環水は高圧ヒータ８に流入する。高圧ヒータ８には上述したとおり高圧タービン１より高圧抽気が流入している。高圧ヒータ８では高圧抽気の熱を循環水に渡すことで循環水を加熱している。高圧ヒータ８で加熱された水は蒸気発生器ＳＧに流入し、蒸気発生器ＳＧで再度蒸気となる。循環水を高圧ヒータ８で加熱することで蒸気発生器ＳＧでの加熱量を減らすことができ、エネルギ消費量を減らすことができる。
The circulating water mixed in the
原子力発電設備の二次系統では、配管の腐食を防ぐために配管内を流れる水に薬品を投入している。薬品はそれには限定されないが、ここではアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）が用いられている。二次系統内を流動する循環水に薬品を所定量投入することで、循環水のｐＨを上げることができる。ｐＨを上げることで腐食を防ぐことができ、応力腐食割れも防ぐことができる。ヒドラジンを投入することで循環水内の溶存酸素の量を減らすことができる。また、循環水のｐＨを決定することで、アンモニア及びヒドラジンの濃度を決定することができる。本実施例では脱塩装置５の下流側に薬液投入用ポンプ５１が設けられており、脱塩装置５を通ってきた循環水に対して薬品を投入している。
In the secondary system of nuclear power generation facilities, chemicals are poured into the water flowing in the piping to prevent corrosion of the piping. Although a chemical | medical agent is not limited to it, Ammonia (NH3) and hydrazine (N2H4) are used here. By introducing a predetermined amount of chemicals into the circulating water flowing in the secondary system, the pH of the circulating water can be raised. By increasing the pH, corrosion can be prevented and stress corrosion cracking can also be prevented. By adding hydrazine, the amount of dissolved oxygen in the circulating water can be reduced. Moreover, the concentration of ammonia and hydrazine can be determined by determining the pH of the circulating water. In this embodiment, a chemical
蒸気発生器ＳＧに溜まっている循環水の一部はブローダウン水として脱塩装置５に送られ、不純物を除去される。このとき、蒸気発生器ＳＧから流出するブローダウン水は、一時フラッシュタンクＦＴに流入し液相と気相とに分離させる。気相となったブローダウン水は脱気器７に送られる。液体のブローダウン水は脱塩装置５に送られる。このように、蒸気発生器ＳＧの水の一部を脱塩装置５に送り不純物を取り除くことで、プラントＰＴ内の循環水の水質を略一定に保っている。
A part of the circulating water accumulated in the steam generator SG is sent to the
図２に本発明にかかる薬品の投入量の算出方法を表すフローチャートを示す。図２に示すフローチャートは図１に示す原子力発電設備の二次系統の薬品投入量の算出方法である。まず、プラントの運用、プラントの流量、プラントの温度、目標点での薬品の濃度等の条件を決定する（条件設定工程：ステップＳ１）。ステップＳ１で決定された条件をもとに内部を流動する循環水の流量のバランスを計算する（流量計算工程：ステップＳ２）。 FIG. 2 is a flowchart showing a method for calculating the input amount of the medicine according to the present invention. The flowchart shown in FIG. 2 is a method for calculating the amount of chemical input in the secondary system of the nuclear power generation facility shown in FIG. First, conditions such as plant operation, plant flow rate, plant temperature, and chemical concentration at the target point are determined (condition setting step: step S1). Based on the condition determined in step S1, the balance of the flow rate of circulating water flowing inside is calculated (flow rate calculation step: step S2).
プラントＰＴ内部の薬品の初期状態の薬品のバランス（ここでは、アンモニアとヒドラジン）の初期設定をする（薬品バランス設定工程：ステップＳ３）。薬品バランス設定工程は投入する薬品が１種類の場合不要である。ステップＳ３で決定した薬品バランスの初期設定をもとに、プラントＰＴ内部で循環水が液相及び気相に分離する部分（ここでは、復水器、脱気器、湿分分離加熱器、蒸発器、フラッシュタンク等）での薬品の収支バランスを計算する（気液収支計算工程：ステップＳ４）。薬品の化学変化量を計算する（化学変化量計算工程：ステップＳ５）。例えば本実施例の場合、蒸気発生器ＳＧにおいてヒドラジンは化学反応しアンモニアに変化する。ステップＳ４で計算した薬品の収支バランス及びステップＳ５で計算した薬品の化学変化量をもとに循環水の薬品濃度を計算し、薬品の投入量又は除去量を計算する（薬品算出工程：ステップＳ６）。 The initial balance of the chemicals in the plant PT in the initial state (here, ammonia and hydrazine) is initially set (chemical balance setting step: step S3). The medicine balance setting process is not necessary when only one kind of medicine is to be added. Based on the initial setting of the chemical balance determined in step S3, the part in which the circulating water is separated into a liquid phase and a gas phase inside the plant PT (here, a condenser, a deaerator, a moisture separation heater, an evaporation) The balance of chemicals in the device, the flash tank, etc.) is calculated (gas-liquid balance calculation process: step S4). A chemical change amount of the chemical is calculated (chemical change amount calculation step: step S5). For example, in the case of the present embodiment, hydrazine chemically reacts and changes to ammonia in the steam generator SG. Based on the balance of chemicals calculated in step S4 and the chemical change amount of chemicals calculated in step S5, the chemical concentration of circulating water is calculated to calculate the amount of chemicals to be charged or removed (chemicals calculation step: step S6). ).
以上の計算結果による目標点での薬品濃度が、設定の薬品濃度と同じになるかどうか判定する（判定工程：ステップＳ７）。計算結果と目標点での薬品濃度が一致又は略一致する場合（ステップＳ７でＹＥＳの場合）、薬品の投入量を決定する（投入量決定工程：ステップＳ８）。計算結果と目標点での薬品濃度が一致しない場合（ステップＳ７でＮＯの場合）、ステップＳ４に戻り薬品の収支バランスを計算し直す。 It is determined whether or not the drug concentration at the target point based on the above calculation result is the same as the set drug concentration (determination step: step S7). When the calculation result and the chemical concentration at the target point are coincident or substantially coincident (in the case of YES in step S7), the dosage of chemical is determined (injection quantity determining step: step S8). If the calculated result and the chemical concentration at the target point do not match (NO in step S7), the process returns to step S4 to recalculate the chemical balance.
以上のようにして薬品の投入量を決定することで、薬品を投入するためのポンプ５１の仕様を決定することができ、そのポンプ５１の運用方法を決定することができる。また、プラントＰＴ内の各場所での薬品バランスを常時計算することで、薬品投入によるプラントＰＴ内の各場所への影響を判断することができ、プラントＰＴの運転方針も決定することができる。
By determining the amount of chemicals to be charged as described above, the specification of the
図３に図１に示すプラントの蒸気発生器周りの計算例を表す概略図を示す。図３は蒸気発生器ＳＧを流動する循環水に含まれるアンモニア及びヒドラジンの収支を示している。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a calculation example around the steam generator of the plant shown in FIG. FIG. 3 shows the balance of ammonia and hydrazine contained in the circulating water flowing through the steam generator SG.
図３の矢印は蒸気発生器ＳＧに流入する循環水の配管ＳＧ１であり、配管ＳＧ１の所定の場所には薬品１（アンモニア、ヒドラジン）を投入する投入口ＳＧ１１が設けられている。蒸気発生器ＳＧでは流入してきた循環水が一旦滞留し、滞留した循環水を加熱することで蒸気を発生させる。発生した蒸気は配管ＳＧ２を通って高圧タービン１に送られる。循環水の水質を調整するために蒸気発生器ＳＧに溜まっている循環水の一部はブローダウン配管ＢＤＰを通ってフラッシュタンクＦＴに流入する。 The arrow in FIG. 3 is a piping SG1 of circulating water flowing into the steam generator SG, and a charging port SG11 for charging chemical 1 (ammonia, hydrazine) is provided at a predetermined location of the piping SG1. In the steam generator SG, the circulating water that has flowed in is temporarily retained, and steam is generated by heating the accumulated circulating water. The generated steam is sent to the high-pressure turbine 1 through the pipe SG2. A part of the circulating water accumulated in the steam generator SG in order to adjust the quality of the circulating water flows into the flash tank FT through the blow-down piping BDP.
フラッシュタンクＦＴは循環水を気相と液相に分離するものであり、気相のブローダウン水は配管ＦＴ１を通って脱気器７へ流入し、液相のブローダウン水は配管ＦＴ２を通って脱塩装置５に流入する。また、蒸気発生器ＳＧ内ではヒドラジンの一部が、化学反応を起こしアンモニアに分解される。
The flash tank FT separates the circulating water into a gas phase and a liquid phase. The gas phase blowdown water flows into the
この蒸気発生器ＳＧにおいて、循環水に投入されるアンモニア量をＩＡ、ヒドラジン量をＨＡ、蒸気発生器ＳＧに流入する循環水のアンモニア濃度をＡＦＷ、ヒドラジンの濃度をＨＦＷ、蒸気発生器ＳＧ内での循環水のアンモニア濃度をＡＳＧ、ヒドラジン濃度をＨＳＧ、蒸気発生器ＳＧ内でのアンモニアの気液分配係数をＫＳＧ、ヒドラジンの気液分配係数をｋＳＧ、蒸気発生器ＳＧへの循環水の流量をＷＦＷ、ブローダウン配管ＢＤＰより流出する循環水の流量をＷＢＤ、ヒドラジンの分解率をχとすると、蒸気発生器ＳＧでのアンモニアのバランスは次式のとおりである。
また、フラッシュタンクＦＴ内の循環水のアンモニア濃度をＡＴＫ、ヒドラジン濃度をＨＴＫ、フラッシュタンクＦＴ内でのアンモニアの気液分配係数をＫＴＫ、ヒドラジンの気液分配係数をｋＴＫ、フラッシュタンクＦＴから脱塩装置５へのブローダウン水の流量をＷＤ、とすると、フラッシュタンクＦＴでのアンモニアのバランスは次式のとおりである。
以上より、蒸気発生器ＳＧ及びフラッシュタンクＦＴ全体でのアンモニアのバランスは次式に示すとおりである。
このようなアンモニア、ヒドラジンの収支の関係を図１に示すプラントＰＴに配置される各機器ごとに求める。各機器ごとのアンモニア、ヒドラジンの収支の関係を求めた後、各機器の接続を考慮して境界条件を与えてやることで、プラントＰＴ全体でのアンモニア及びヒドラジンの収支を求めることができる。この式をもとに任意の濃度測定場所のアンモニア及びヒドラジンの濃度を測定しなくても知ることができる。予めプラントＰＴに設定されている循環水の薬品濃度の固定場所（本実施例では蒸気発生器ＳＧに流入する配管）における計算値が初期設定した薬品濃度になるように制御する。 Such a balance relationship between ammonia and hydrazine is obtained for each device arranged in the plant PT shown in FIG. After obtaining the relationship between the balance of ammonia and hydrazine for each device, the balance of ammonia and hydrazine in the entire plant PT can be obtained by giving boundary conditions in consideration of the connection of each device. Based on this formula, it is possible to know without measuring the concentrations of ammonia and hydrazine at any concentration measurement location. Control is performed so that a calculated value at a fixed place of chemical concentration of circulating water set in the plant PT in advance (a pipe flowing into the steam generator SG in this embodiment) becomes an initially set chemical concentration.
図４に本発明にかかる薬品投入量の計算方法を利用したプラントの運用のフローチャートを示す。図４に示すフローチャートではまず、入力データとしてプラントの運用Ｄ１、プラントの流量Ｄ２、プラントの温度Ｄ３、目標点の薬品濃度Ｄ４を設定し入力する。これらのデータをもとに、図２に示した薬品投入量の計算方法を利用して薬品のバランスの評価、薬品の濃度、投入量及び除去量を計算する（Ｕ１）。 FIG. 4 shows a flowchart of the operation of the plant using the method for calculating the chemical input amount according to the present invention. In the flowchart shown in FIG. 4, first, plant operation D1, plant flow rate D2, plant temperature D3, and target point chemical concentration D4 are set and input as input data. Based on these data, the chemical balance evaluation, the chemical concentration, the charged amount, and the removed amount are calculated using the method for calculating the charged amount shown in FIG. 2 (U1).
薬品の投入量及び除去量を決定することで必要な薬品の投入量を決定する（Ｕ２１）ことができる。また、薬品投入に必要なポンプの仕様を決定する（Ｕ２２）ことができる。必要な薬品の投入量の決定（Ｕ２１）及びポンプ仕様の決定（Ｕ２２）によって、プラントＰＴを運用するのに必要な薬品投入用ポンプ５１の決定及びその他の機器の仕様を決定することができる（Ｕ３１）。
By determining the input amount and the removal amount of the chemical, the necessary input amount of the chemical can be determined (U21). Moreover, the specification of the pump required for chemical | medical agent injection | pouring can be determined (U22). Determination of the necessary chemical input amount (U21) and determination of pump specifications (U22) can determine the
また、薬品バランスの評価を行う（Ｕ１）ことで薬品バランスを決定することができる（Ｕ２３）。この薬品バランスはプラントＰＴ全体での薬品バランス、各機器での薬品バランスを求めているので、薬品の投入による各機器への影響を評価する（Ｕ３１）ことができる。 Moreover, a chemical balance can be determined by performing a chemical balance evaluation (U1) (U23). Since this chemical balance requires the chemical balance in the entire plant PT and the chemical balance in each device, the influence on each device due to the introduction of the chemical can be evaluated (U31).
さらには、薬品の濃度、投入量及び除去量を計算する（Ｕ１）ことで、薬品投入用ポンプの回転数及びストロークを決定することができる（Ｕ２４）。また、プラントＰＴ運転中、常に薬品の濃度、投入量及び除去量を計算し薬品投入用ポンプの回転数及びストロークを決定することで、プラント運転中のポンプ回転数及びストロークの変更を行うことができる。また、薬品投入部での初期値の変更等、プラントＰＴの運用を変更することができる（Ｕ３３）。 Further, by calculating the concentration, input amount, and removal amount of the chemical (U1), the rotation speed and stroke of the chemical injection pump can be determined (U24). Also, during plant PT operation, it is possible to change the pump rotation speed and stroke during plant operation by always calculating the chemical concentration, input amount and removal amount and determining the rotation speed and stroke of the chemical injection pump. it can. In addition, the operation of the plant PT can be changed, such as changing the initial value in the medicine charging unit (U33).
以上のように、プラントＰＴ内及び各機器での薬品の濃度を詳細に計算することで、プラントＰＴの運用に必要なパラメータを機械的に決定することができ、必要としている能力に応じたプラントを設計することができる。また、プラントを最適な状況で運用することができ、それだけ、プラントの能力を十分に引き出すことができると共に、無駄な薬品、動力等のエネルギの消費を抑えることができる。 As described above, by calculating in detail the chemical concentration in the plant PT and in each device, the parameters necessary for the operation of the plant PT can be mechanically determined, and the plant according to the required capacity Can be designed. In addition, the plant can be operated in an optimal condition, and the plant capacity can be sufficiently extracted, and energy consumption such as wasteful chemicals and power can be suppressed.
また以上のように、プラントＰＴから系外に排出される薬品濃度／量を算出することで、環境への影響を評価することができ、復水脱塩設備５内で除去される薬品量を推測し、イオン交換樹脂の交換／再生頻度及び時期の推測をおこなうことができる。
In addition, as described above, by calculating the concentration / amount of the chemical discharged from the plant PT to the outside of the system, it is possible to evaluate the influence on the environment, and the amount of the chemical removed in the
上述の実施例では、原子力発電設備の二次系統を例に説明しているが、それに限定されるものではなく、配管内部に水を流動させるプラントであって、該循環水の特性を一定に保つために薬品を投入するプラントに広く採用することができる。また、上述の実施例では投入される薬品としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を例に挙げて説明しているが、それに限定されるものではなく、例えばアミン類、ほう酸等の循環水に投入される薬品を広く採用することができる。また、本実施例では薬品の投入装置としてポンプ５１を例に挙げて説明しているが、それに限定されるものではなく、例えばヘッドタンク薬注方式等の循環水に薬品を投入することができるものを広く採用することができる。
In the above-described embodiment, the secondary system of the nuclear power generation facility is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is a plant that causes water to flow inside the piping, and the characteristics of the circulating water are constant. It can be widely used in plants that are charged with chemicals to maintain. In the above-described embodiments, ammonia (NH3) and hydrazine (N2H4) are described as examples of chemicals to be added. However, the present invention is not limited to this. For example, in circulating water such as amines and boric acid. A wide variety of chemicals can be used. Further, in this embodiment, the
１ 高圧タービン
２ 湿分分離加熱器
３ 低圧タービン
４ 復水器
５ 脱塩装置
５１ 薬品投入ポンプ
６ 低圧ヒータ
７ 脱気器
７１ 脱気器タンク
８ 高圧ヒータ
ＳＧ 蒸気発生器
ＦＴ フラッシュタンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記プラントの条件を設定する条件設定工程と、
前記入力工程にて入力された条件をもとに前記プラント内を循環する循環水の流量を計算する流量計算工程と、
前記プラント内の水が気相と液相に分離する部分における薬品の収支を計算する気液収支計算工程と、
前記循環する水の薬品の化学変化量を計算する化学変化量計算工程と、
前記プラント内の水の薬品濃度及び該プラントへの薬品の投入量又は除去量を計算する薬品算出工程と、
前記薬品算出工程で算出した計算結果が前記条件設定工程で設定した目標点での薬品濃度の条件を満たしているかどうか判定する判定工程と、
前記判定工程で範囲内に入ると判定された場合、薬品の投入量を決定する投入量決定工程とを有しており、
前記判定工程で条件を満たしていないと判定された場合、前記気液収支計算工程より計算をやり直すことを特徴とする薬品投入量算出方法。 A method for calculating the amount of chemical input to a plant in which water circulates,
A condition setting step for setting the conditions of the plant;
A flow rate calculating step for calculating a flow rate of circulating water circulating in the plant based on the conditions input in the input step;
A gas-liquid balance calculation step of calculating a balance of chemicals in a portion where water in the plant is separated into a gas phase and a liquid phase;
A chemical change amount calculating step for calculating a chemical change amount of the circulating water chemical;
A chemical calculation step of calculating the chemical concentration of water in the plant and the amount of chemicals charged or removed from the plant;
A determination step for determining whether the calculation result calculated in the medicine calculation step satisfies a condition of the drug concentration at the target point set in the condition setting step;
When it is determined in the determination step that it falls within the range, it has an input amount determination step for determining the input amount of the medicine,
When it determines with not satisfy | filling conditions in the said determination process, it calculates again from the said gas-liquid balance calculation process, The chemical | medical agent dosage calculation method characterized by the above-mentioned.
前記流量計算工程で流量を計算した後、前記プラント内を循環する水の薬品のバランスを設定する薬品バランス設定工程を有し、
前記気液収支計算工程は前記プラント内の水が気相と液相に分離する部分における薬品の収支及び薬品のバランスを計算することを特徴とする請求項１に記載の薬品投入量算出方法。 The plant is charged with a plurality of types of chemicals,
After calculating the flow rate in the flow rate calculation step, it has a chemical balance setting step for setting the balance of the water chemical circulating in the plant,
2. The method according to claim 1, wherein the gas-liquid balance calculation step calculates a balance of chemicals and a balance of chemicals in a portion where water in the plant is separated into a gas phase and a liquid phase.
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