JP2008256279A - 復水設備 - Google Patents

Abstract

【課題】各復水器の循環配管の長さを短縮かつ同等とすることができ、それによりドレン回収配管が錯綜することを防止し、復水器へのドレン回収配管接続スペースを確保して復水器を余分に大きくすることなく、スペース確保等を図ることができるようにする。
【解決手段】復水器胴の長さが異なる複数の復水器１，２，３を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続し、各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は原子力発電所等において蒸気タービン駆動後の排蒸気を復水とする復水設備に係り、特に複数の復水器を直列配置として適用する復水設備に関するものである。

例えば原子力発電所では原子炉で発生した蒸気を蒸気タービンに供給し、発電機を駆動して発電を行い、発電に供された蒸気を復水設備によって復水とした後、再度冷却水として原子炉に供給する循環方式を採用している。通常、発電出力１０００ＭＷ級の大容量の原子力発電所においては、発電機を回転させる蒸気タービンとして、原子炉で発生した蒸気にて駆動する高圧タービンと、高圧タービンで仕事をした後の蒸気にて駆動する低圧タービンにより構成される。低圧タービンとしては、２台あるいは３台の複数台が設置され、この複数台の低圧タービンで仕事をして排出される蒸気は複数の復水器を備えた復水設備に導かれて復水となる。

原子力発電所の復水設備について、図４を参照して具体的に説明する。図４に示すように、原子炉１００で発生した蒸気Ｓ１は蒸気配管１０１を介して高圧タービン１０２に送られた後、低圧蒸気Ｓ２となってタービン配管１０３を介して複数の低圧タービン、例えば３台の低圧タービン１０，１１，１２に送られ、発電機１０４を駆動して仕事に供される。これらの低圧タービン１０，１１，１２から排出された排蒸気（Ｓ３）は、例えば３体の復水器胴を有する３胴型の復水器１，２，３に供給される。

各復水器１，２，３の胴１ａ，２ａ，３ａ内にはそれぞれ冷却管４，５，６が設置されており、これらの冷却管４，５，６内には冷却水供給配管１０４からそれぞれ冷却水ｗ１，ｗ２，ｗ３が供給される。３台の低圧タービン１，２，３で仕事をして排出され、復水器１，２，３に導かれた蒸気Ｓ３は、胴１ａ，２ａ，３ａ内に設けられた冷却管４，５，６の外側を通過し、その際に冷却管４，５，６の内部を流れる冷却水ｗ１，ｗ２，ｗ３とそれぞれ熱交換されて凝縮し、復水１９，２０，２１となって各復水器１，２，３の下部に設けられているホットウェル１６，１７，１８に溜まる。

ホットウェル１６，１７，１８に溜まった復水１９，２０，２１は、復水器１，２，３の近傍に設置された復水ポンプ２２により循環配管１０５に排出され、さらに給水ポンプ２３により昇圧されて原子炉２４に導かれる。

なお、復水ポンプ２２は、低圧復水ポンプと称する場合があり、この場合にはその下流側にさらに高圧復水ポンプと称するポンプが設置されることがある。

ところで、上述した冷却管４，５，６の内部を流れる冷却水ｗ１，ｗ２，ｗ３については、図４に示したように、複数の復水器１，２，３に並列的に導入する場合と、図５に示すように、直列配管構成を用いて冷却水ｗ１，ｗ２，ｗ３を直列的に導入する場合とがある。

図４に示したように、冷却水ｗ１，ｗ２，ｗ３を並列的に導入する場合には、複数の復水器１，２，３にそれぞれ同じ温度かつ同じ流量の冷却水が導入さる。したがって、低圧タービン１０，１１，１２で仕事をして排出され復水器１，２，３に導かれた蒸気ｓ３との熱交換は、複数の復水器１，２，３においてそれぞれ同じ条件にて行われる。

これに対し、図５に示すように、冷却水ｗを直列的に導入する場合には、複数の復水器１，２，３に順次冷却水ｗが導入されるので、先に冷却水ｗが導入される復水器１においては冷却水の温度が低く、後に冷却水ｗが導入される復水器２，３においては冷却水ｗの温度が高くなる。したがって、低圧タービン１０，１１，１２で仕事をして排出され復水器１，２，３に導かれた蒸気Ｓ３との熱交換は、複数の復水器１，２，３においてそれぞれ異なる条件にて行われる。

冷却管４，５，６の外側で蒸気Ｓ３が復水に凝縮される際に飽和状態になっているため、複数の復水器１，２，３において冷却水ｗ１，ｗ２、ｗ３の温度が異なる場合には、冷却管４，５，６の外側の圧力も異なることになる。このように複数胴において器内圧力が異なる復水器を、一般的に「複圧式復水器」と呼んでいる。複圧式復水器の場合、複数の復水器１，２，３においてそれぞれ器内圧力が異なるため、交換熱量のバランス等を考慮して各復水器１，２，３の大きさを変えることがある。

図６は、図５に示した復水器１，２，３の胴１ａ，２ａ，３ａの構成を平面図として示している。この図６に示すように、３胴複圧式復水器の場合、蒸気供給方向に沿って次第に大きくし、その大きさを復水器１＜復水器２＜復水器３のように設定することがある。

ただし、このように各復水器１，２，３の大きさを変えても、複数の各低圧タービン１０，１１，１２の大きさは同一にするのが一般的であり、複数の各低圧タービン１０，１１，１２は同一の回転軸を持つため、その下部に配置される複数の各復水器１，２，３も図６に示すように、同一の中心線Ｏ上に配置されるのが一般的である。なお、図６において、２７、２８，２９，３０，３１，３２，３３、３４は各復水器１，２，３に冷却水を導く循環水配管を示している。

この図６に示す構成において、冷却水ｗはまず上流側の循環水配管２７により復水器１に導かれ、冷却管４の内側を流れる冷却水ｗは冷却管４の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器１から排出され循環水配管２８，２９，３０を通り、次段の復水器２に導かれる。復水器２に導かれた冷却水ｗは冷却管５の内側を流れ、冷却管５の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器２から排出され、循環水配管３１，３２，３３を通り復水器３に導かれる。復水器３に導かれた冷却水ｗは冷却管６の内側を流れ、冷却管６の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器３から排出され、循環水配管３４を通り排出される。

また、前述したように低圧タービンで仕事をして排出され、復水器に導かれた蒸気は、冷却管４，５，６の外側を通過する際に冷却管４，５，６の内部を流れる冷却水ｗと熱交換することにより、蒸気から復水に凝縮して復水器下部のホットウェルに溜まる。複圧式復水器の場合、復水器下部のホットウェルに溜まった復水は、復水器１から復水器２、復水器３へと順次に、低圧側復水器のホットウェルから高圧側復水器のホットウェルに送られ、最終的に復水器３の近傍に設置された復水ポンプ２２により排出される。

また発電所においては、給水加熱器、湿分分離加熱器などの各種熱交換器等があり、それらから排出されるドレンを復水器に回収するのが一般的である。復水器が３胴式の場合、中央に配置される復水器２にはドレンを回収する配管を接続するスペースがほとんどないため、図６のドレン配管３５，３６，３７，３８にて示したように、主に復水器１および復水器３にドレン回収配管を接続し、復水器２には接続しない構成とすることが一般的である。

なお、公知文献としての特許文献１においては、複数胴の復水器において真空度が異なり、その平均真空度は単一真空度の場合と比べて同等以上であることについて記載されているが、異なる大きさの複数胴の配置方法等については、特に触れられていない。
特開平８−２１２０５号公報「復水器装置」

従来の一般的な複圧式復水器の平面的な配置においては、図６に示したように、複数の各復水器１，２，３が同一の中心線Ｏ上に配置される場合、胴の長さが復水器１，２，３と次第に拡大するため、各冷却水出口部と冷却水入口部の位置がずれた構成となる。すなわち、図６において、復水器１の出口循環水配管２８の長さｌ１と、復水器２の入口循環水配管３０の長さｌ２とを比較すると、ｌ１を最短の長さにした場合でも循環水配管２８が長くなってしまうという問題点がある。同様に、復水器２の出口循環水配管３１と復水器３の入口循環配管３３の配管位置がずれているため、循環水配管３３を最短の長さにした場合でも、復水器２の出口循環水配管３１の長さｌ３と、復水器３の入口循環水配管３３の長さｌ４とを比較すると、ｌ３を最短の長さにした場合でも循環水配管３１が長くなってしまう。すなわち循環水配管２８および循環水配管３１が長くなった分、配管損失が増加するという問題があった。

また、各復水器１，２，３が同一の中心線上に配置される場合、各復水器１，２，３の冷却水出入口部の位置が少しずつ復水器中心線からずれているため、復水ポンプ２２は、各復水器１，２，３を出入りする循環水配管２７〜３４と干渉しないように十分離して（図６の図示下方に）配置する必要があった。

さらに、給水加熱器、湿分分離加熱器などの各種熱交換器等から復水器へのドレン回収配管については、中央に配置される復水器２にはドレン回収配管を接続するスペースがほとんどないため、復水器１，３へのドレン回収配管接続が多くなってドレン回収配管が錯綜したり、復水器１，３へのドレン回収配管接続スペースが足りなくて復水器１，３を大きくせざるを得なくなるという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、各復水器の循環配管の長さを短縮かつ同等とすることができ、それによりドレン回収配管が錯綜することを防止し、しかも復水器へのドレン回収配管接続スペースを確保して復水器を余分に大きくすることなく、またスペース確保等を図ることができる復水設備を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明に係る復水設備では、復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備であって、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする。

本発明によれば、各復水器の循環配管の長さを短縮かつ同等とすることができ、それによりドレン回収配管が錯綜することを防止し、しかも復水器へのドレン回収配管接続スペースを確保して復水器を余分に大きくすることなく、またスペース確保等を図ることができる。

以下、本発明に係る復水設備の実施例について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態（図１）］
図１は、本発明の第１実施形態による復水設備を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態では、３胴の復水器１，２，３に冷却水ｗを導く循環水配管２７〜３４を備えている。すなわち、各復水器１，２，３の胴１ａ，２ａ，３ａ内にはそれぞれ冷却管４，５，６が設置されており、これらの冷却管４，５，６内には冷却水供給配管から冷却水ｗが供給される。復水器１，２，３に導かれた蒸気は、胴１ａ，２ａ，３ａ内に設けられた冷却管４，５，６の外側を通過し、その際に冷却管４，５，６の内部を流れる冷却水ｗとそれぞれ熱交換されて凝縮し、復水となって各復水器１，２，３の下部に設けられているホットウェル１６，１７，１８に溜まるようになっている。

ホットウェル１６，１７，１８に溜まった復水は、復水器１，２，３の近傍に設置された図示省略の復水ポンプにより循環配管に排出され、昇圧されて原子炉に導かれる。冷却管４，５，６の内部を流れる冷却水ｗについては、複数の復水器１，２，３に直列配管構成を用いて冷却水ｗを直列的に導入する構成となっている。

図１には、復水器１，２，３の胴１ａ，２ａ，３ａの構成を平面図として示している。この図１に示すように、３胴複圧式復水器の場合、蒸気供給方向に沿って次第に大きくし、その大きさを復水器１＜復水器２＜復水器３のように設定している。そして、各復水器１，２，３の中心線Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３は胴の軸方向にずらした構成となっている。すなわち、胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器１，２，３を循環水配管２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４により直列に接続した復水設備として構成している。そして、各復水器１，２，３の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、各復水器１，２，３の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させる構成となっている。

これにより、冷却水ｗはまず上流側の循環水配管２７により復水器１に導かれ、冷却管４の内側を流れる冷却水ｗは冷却管４の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器１から排出され循環水配管２８，２９，３０を通り、次段の復水器２に導かれる。復水器２に導かれた冷却水ｗは冷却管５の内側を流れ、冷却管５の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器２から排出され、循環水配管３１，３２，３３を通り復水器３に導かれる。復水器３に導かれた冷却水ｗは冷却管６の内側を流れ、冷却管６の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器３から排出され、循環水配管３４を通り排出される。

また、復水器１，２，３に導かれた蒸気は、冷却管４，５，６の外側を通過する際に冷却管４，５，６の内部を流れる冷却水ｗと熱交換することにより、蒸気から復水に凝縮して復水器下部のホットウェルに溜まる。復水器下部のホットウェルに溜まった復水は、復水器１から復水器２、復水器３へと順次に、低圧側復水器のホットウェルから高圧側復水器のホットウェルに送られ、最終的に復水器３の近傍に設置された復水ポンプ２２により排出される。

このように，本実施形態では、各復水器１，２，３を同一の中心線上に配置するのではなく、復水器１の冷却水出口部と復水器２の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。また、復水器２の冷却水出口部と復水器３の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。すなわち、ｌ１とｌ２、ｌ３とｌ４、ｌ５とｌ６をそれぞれ一致させる構成としている。

これにより、復水器２の循環水配管３０を最短の長さにした場合、復水器１の循環水配管２８も同様に最短の長さにすることができる。また同様に、循環水配管３３を最短の長さにした場合、循環水配管３１も同様に最短の長さにすることができる。

本実施形態によれば、循環水配管２８、および循環水配管３１が短くなった分、配管損失を減少させることができる。

［第２実施形態（図２）］
本発明の実施例２について、図２を用いて説明する。

図２は、本発明の請求項２に関わる復水器の構成例を示した平面図であり、以下にその構成要素について説明する。

図２において、２７〜３４は各復水器１，２，３に冷却水を導く循環水配管を示している。すなわち、冷却水はまず循環水配管２７により復水器１に導かれ、冷却管４の内側を流れる冷却水７は冷却管４の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器１から排出され循環水配管２８，２９，３０を通り復水器２に導かれる。復水器２に導かれた冷却水ｗは冷却管５の内側を流れ、冷却管５の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器２から排出され循環水配管３１，３２，３３を通り復水器３に導かれる。復水器３に導かれた冷却水９は冷却管６の内側を流れ、冷却管６の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器３から排出され循環水配管３４を通り排出される。

図２においては、各復水器を同一の中心線上に配置するのではなく、復水器１の冷却水出口部と復水器２の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。また、復水器２の冷却水出口部と復水器３の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。すなわち、ｌ１とｌ２、ｌ３とｌ４、ｌ５とｌ６をそれぞれ一致させる構成としている。

図２において、復水器３のホットウェルから復水を排出する復水ポンプ２２は、復水器２の冷却水出口部と復水器３の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置したことにより反対側に生じた大きなスペースを利用して、復水器３の近傍に配置している。

これにより、復水器２の冷却水入口部と復水器３の冷却水出口部の位置関係が大きくずれているため、復水ポンプ２２を復水器３の近傍に配置できるスペースができている。このため、復水器３と復水ポンプ２２を接続する配管を短くすることができ、すなわち配管損失を減少させることができる。

［第３実施形態（図３）］
本発明の実施例３について、図３を用いて説明する。

図３は、本発明の請求項３に関わる復水器の構成例を示した平面図であり、以下にその構成要素について説明する。図３において、２７〜３４は各復水器１，２，３に冷却水ｗを導く循環水配管を示している。すなわち、冷却水ｗはまず循環水配管２７により復水器１に導かれ、冷却管４の内側を流れる冷却水ｗは冷却管４の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器１から排出され循環水配管２８，２９，３０を通り復水器２に導かれる。復水器２に導かれた冷却水ｗは冷却管５の内側を流れ、冷却管５の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器２から排出され循環水配管３１，３２，３３を通り復水器３に導かれる。復水器３に導かれた冷却水９は冷却管６の内側を流れ、冷却管６の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器３から排出され循環水配管３４を通り排出される。

本実施形態によれば、図３に示すように、各復水器を同一の中心線上に配置するのではなく、復水器１の冷却水出口部と復水器２の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。また、復水器２の冷却水出口部と復水器３の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。すなわち、ｌ１とｌ２、ｌ３とｌ４、ｌ５とｌ６をそれぞれ一致させる構成としている。

したがって、図３に示すように、給水加熱器、湿分分離加熱器などの各種熱交換器等から復水器へのドレン回収配管については、復水器１，３へのドレン回収配管接続だけでなく、中央に配置される復水器２や、復水器３内側にもドレン回収配管を接続している。

すなわち、復水器１の冷却水入口部と復水器２の冷却水出口部の位置関係が大きくずれているため、復水器２にドレン回収配管３７を接続できるスペースがとれている。また、復水器２の冷却水入口部と復水器３の冷却水出口部の位置関係が大きくずれているため、復水器３内側にドレン回収配管３９，４０を接続できるスペースがとれている。

本実施形態によれば、復水器１，３へのドレン回収配管接続だけでなく、中央に配置される復水器２や、復水器３内側にもドレン回収配管を接続できており、よってドレン回収配管接続が各復水器に均等化されるため、復水器１，３へのドレン回収配管接続が多くなってドレン回収配管が錯綜したり、復水器１，３へのドレン回収配管接続スペースが足りなくて復水器１，３を大きくせざるを得なくなるという問題点を解消する効果を有している。

本発明の第１の実施形態による復水器の構成を示す構成図。 本発明の第２の実施形態による復水器の構成を示す構成図。 本発明の第３の実施形態による復水器の構成を示す構成図。 従来例による復水器の構成を示す構成図。 従来例による復水器の構成を示す構成図。 従来例による復水器の構成を示す構成図。

符号の説明

１，２，３ 復水器
４，５，６ 冷却管
ｗ 冷却水
１６，１７，１８ 復水器ホットウェル
１９，２０，２１ 復水
２２ 復水ポンプ
２３ 給水ポンプ
２４ 原子炉
２５ 高圧タービン
２６ 発電機
２７〜３４ 循環水配管
３５〜４０ ドレン回収配管

Claims (4)

1. 復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備であって、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする復水装置。
2. 発電所において発生した蒸気を蒸気タービンに供給して発電機を回転させ、排蒸気を冷却して復水にする復水器を複数備えた復水設備であって、復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備において、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする復水装置。
3. 大きさの異なる複数胴の復水器を有し、復水器の冷却水出口部と隣の復水器の冷却水入口部の位置をそろえて配置することにより生じた反対側の大きなスペースに、復水ポンプを復水器近傍に配置した請求項１または請求項２記載の復水設備。
4. 大きさの異なる３胴の復水器を有し、復水器の冷却水出口部と隣の復水器の冷却水入口部の位置をそろえて配置することにより生じた反対側の大きなスペースに、中央に設置される復水器にドレン回収配管を接続した請求項１または２記載の復水設備。

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