JP3067053B2 - 復水器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービン用の復水器
とその制御方法及びその装置に係り、特に、プラント起
動時に復水器内の復水中の溶存酸素を除去するに好適な
復水器とその制御方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来技術に係る復水器の全体構成
図である。プラント起動時に、復水器管巣２に冷却水を
通じ、復水再循環系１３の切替弁１５を開くとともに、
復水系１２の切替弁１４を閉じる。そして、復水器１内
の復水を復水出口４から復水送水装置３によって引出
し、ボイラへ連なる復水系１２から分岐した復水再循環
系１３及び切替弁１５、復水加熱器１６を介しノズル１
９により復水器１内の管巣２下部よりホットウエル天井
板２６上に復水を噴霧する。ホットウエルに落下した復
水は、仕切板２７により通路化されたホットウエル中を
逐次流動し再循環させる。そして、空気抽出装置２５が
作動すると、復水器１内の空気は管巣２内に設けた抽出
口２３から系２４により排除され、逐次減圧して真空状
態になる。

【０００３】この減圧過程で、蒸気を噴射管２０より復
水器内に導入して復水を加熱し、脱気を促進する。更
に、復水再循環系１３途中に設置されている加熱器１６
により復水を加熱し、さらに脱気時間を短縮する。以上
の脱気運転により、溶存酸素がボイラ給水規定値に達し
たら、制御弁２２を閉じて噴射管２０への蒸気供給を止
めるとともに、復水加熱器１６での加熱を止め、復水再
循環系１３の切替弁１５を閉じ、復水系１２の切替弁１
４を開けてボイラに通水する。

【０００４】制御装置３０，３１は、器内圧力や復水温
度等によって、噴射管２０，加熱器１６への供給蒸気量
を制御するものである。以上の如き手順によって、プラ
ント起動時に復水溶存酸素濃度が約7,000〜10,000ppbあ
った復水を、ボイラ給水規定値(約10ppb程度)まで迅速
に脱気することができる。尚、従来技術に関連するもの
として、特開昭６０−２４８９９４号がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】複合発電プラント等で
毎日起動・停止を行う運転、即ち、ＤＳＳ運転(Ｄairy
Ｓtart Ｓtop運転)を実施するプラントに使用される復
水器では、プラント補機動力を低減するために真空破壊
すると、翌日の復水器内の復水中には酸素等のガスが溶
け込み、復水溶存酸素濃度は、夏期においておよそ7,00
0ppb前後、冬期においておよそ10,000ppb前後と高くな
る。このため、脱気器を設置していないプラントでは、
プラント起動時にボイラが腐食等してしまうことを防止
するため、ボイラ給水溶存酸素濃度、即ち、復水溶存酸
素濃度が規定値(10ppb程度)以下になるまで復水器を運
転して脱気する必要がある。また、ＤＳＳ運転を実施す
るプラントにおいては、プラント起動時間の短縮は作業
員の労働時間短縮等、プラント運用上重要な課題となっ
ている。

【０００６】そこで、従来より、復水器内の復水を加熱
することによって脱気時間を短縮し、プラント起動時間
の短縮を実施してきた。しかしながら、復水中の溶存酸
素を除去するのに要する脱気時間は、復水温度，冷却水
温度，気温等の環境条件により大きく左右され、従来の
技術では、環境条件による最適化を行わず、冬期の厳し
い条件下で運転を設定することが多いため、夏期では、
必要でない時でも加熱することになり、必要以上に補機
動力を使用するという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、環境条件による最適な加
熱設備を使用して補機動力を低減する復水器とその制御
方法及びその装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、予め環境条
件による脱気時間と加熱方式の関係を制御装置に組み込
んでおき、環境条件の初期値（起動時における検出値）
により、脱気時間の要求値、復水再循環量等脱気条件を
満足させる最低限の補機動力を使用する加熱方式をプラ
ント起動時に使い分けることで、達成できる。

【０００９】また上記目的は、復水温度または環境温度
を検出する温度検出器と、プラント起動初期に起動時間
要求値に対応して定めた前記温度検出器で検出する温度
の設定温度で前記検出器の検出値を判定し前記復水加熱
設備を使った復水の加熱脱気と加熱をしない復水の脱気
方法とを選択して複数の脱気運転を制御する制御装置と
を備えることによって達成される。

【００１０】また上記目的は、前記復水加熱設備を複数
備え、プラント起動初期に起動時間要求値に対応して定
めた前記温度検出器で検出する温度の複数レベルの設定
温度で前記検出器の検出値を判定し前記複数の加熱設備
のいずれか１つを選択使用した復水の加熱脱気と複数の
復水加熱設備を併用した復水の加熱脱気と加熱をしない
復水の脱気方法とを選択して復水の脱気運転を制御する
制御装置を備えることによって達成される。

【００１１】また上記目的は、蒸気を復水器内で復水中
に噴射して加熱する設備と、ボイラ給水配管より分岐し
ている復水再循環系に配置された加熱器のいずれか一方
または両方を備えることによって達成される。

【００１２】

【作用】復水器で脱気を図る際は、まづ、冷却水送水装
置により管巣に冷却水を流し、復水系より分岐している
復水再循環系の切替弁を開くとともに、ボイラ復水系の
切替弁を閉じ、ボイラへ酸素濃度の高い復水が流入しな
いようにする。そして、復水送水装置により、復水をグ
ランド蒸気復水器に流し、タービンにグランドシールを
かけ、復水は復水再循環系を循環させ、復水器内でノズ
ルにより噴霧させ復水を微粒化させ、脱気時間短縮を図
る。タービンにグランドシールがかかれば、空気抽出装
置により、復水器内の空気を抽出するとともに、復水中
の酸素等の溶存ガスを抽出し、器内を減圧する。復水加
熱設備として、例えば復水器内に設置されている噴射管
は、蒸気を復水器内の復水中に直接導入することによっ
て、復水を加熱し撹拌することにより脱気を促進させ
る。また、復水再循環系に設置された加熱器は復水を加
熱することにより脱気を促進させる。

【００１３】ここで、復水再循環系に設置された加熱器
は、蒸気による直接熱交換器でも間接熱交換器でも電気
式加熱機でも復水の温度を上げるものであればよい。そ
して、これら加熱器を使用しまたは使用しない脱気方法
を選択して脱気運転をする制御装置は、復水温度、また
は復水再循環系に設置された加熱器の出口温度、冷却水
入口温度、気温等の環境条件温度を検出する検出器でプ
ラント起動初期にその“初期値”を示す信号を検出し、
それをプラント起動初期の起動時間要求値に対応して定
めた前記温度検出器で検出する温度の設定温度で判定
し、その判定結果により制御弁の切替により加熱設備を
使い、もしくは使わない方法を選択して復水の脱気運転
を行ない、切替弁の切替により復水を再循環させて脱気
運転を継続させるか、一部を再循環させるか、復水溶存
酸素濃度がボイラ給水規定値まで脱気したらボイラへ通
水する。この脱気運転によれば起動時間要求値以内で所
定のボイラ給水規定値まで容易に脱気でき、また温度検
出器の検出温度が高ければ加熱をしない脱気運転をする
から加熱設備の使用蒸気量が低減して補助動力が低減で
きる。

【００１４】また、復水加熱設備を複数備え、起動時間
要求値を満足させるように定めた設定温度を複数レベル
に設定し、それによってプラント起動初期検出温度を判
定し、判定結果によって使用する複数の復水加熱設備を
能力によって選択し、また併用し、また使用しないで
（加熱しない）脱気運転をする。この場合は起動時間要
求値をさらに下げて大幅な時間短縮が図れる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１及び図２において、プラント起動時に、復
水器管巣２に冷却水を通じ、復水再循環系１３の切替弁
１５を開くとともに、復水系１２の切替弁１４を閉じ
る。そして、復水器１内の復水を復水出口４から復水送
水装置３によって引出し、ボイラへ連なる復水系１２か
ら分岐した復水再循環系１３及び切替弁１５を介しノズ
ル１９により復水器１内の管巣２下部よりホットウエル
天井板２６上に復水を噴霧する。ホットウエルに落下し
た復水は、仕切板２７により通路化されたホットウエル
中を逐次流動し再循環させる。そして、空気抽出装置２
５が作動すると、復水器１内の空気は管巣２内に設けた
抽出口２３から系２４により排除され、逐次減圧して真
空状態にする。この減圧過程で、復水を加熱すること
は、脱気時間短縮に効果的である。蒸気を噴射管２０よ
り導入して復水器内の復水を直接加熱し脱気を促進する
設備を有する復水器において、環境条件により当該設備
を使用し加熱する方法と加熱しない方法がある。

【００１６】ここで、図２の線Ａに示す如き制御方法を
使用した時の説明をする。起動時間要求値が図２のＴ１
で、検出信号としてプラント起動“初期”復水温度と復
水溶存酸素濃度を採用した場合、プラント起動“初期”
復水温度がｔ１以下の時、温度計８の検出信号が信号線
３４を通り制御装置２９に入力され、制御装置２９より
制御信号を発信し信号線４１を介して制御弁２２を
「開」とする。これにより、蒸気が噴射管２０より導入
され、復水が加熱されて脱気が促進される。また、プラ
ント起動“初期”復水温度がｔ１以上の時は、温度計８
の検出信号が信号線３４を通って制御装置２９に入力さ
れ、制御装置２９より制御信号が発信され、これが信号
線４１を介して制御弁２２を「閉」とする。これによ
り、加熱なしで脱気が行われる。更に、溶存酸素濃度計
７の検出信号が信号線３３を通って制御装置２９に入力
され、復水溶存酸素濃度がボイラ給水規定値(約10ppb程
度)以下になった時、制御装置２９より制御信号が発信
され、信号線４１，３８，３９を介して制御弁２２を
「閉」とし、切替弁１５を「閉」、切替弁１４を「開」
として復水再循環を止め、ボイラへ給水を開始する。以
上の如き制御方法を採用すると、起動時間要求値Ｔ１を
満足させることができ、かつ使用蒸気量の低減による補
機動力の低減が達成できる。

【００１７】また、当該制御方法で、プラント起動“初
期”復水温度がｔ１以下の時、制御弁２２で噴射管２０
に導入する蒸気量を調整することにより、図２に線Ｂで
示す如き制御方法を適用でき、さらに、使用蒸気量の低
減を図ることも可能である。図３及び図４は、本発明の
他の実施例を示す。この実施例の復水器は、復水再循環
系１３途中に設置されている復水加熱器１６により復水
を加熱する設備を有する。斯る復水器では、環境条件の
初期値により、当該加熱器を使用して加熱する方法と加
熱しない方法を選択して、脱気運転を制御する。ここ
で、図４に線Ａで示す如き制御方法を使用した時の説明
をする。起動時間要求値が図４のＴ２のであり、検出信
号とてしプラント起動“初期”復水温度と復水溶存酸素
濃度を採用した場合には、プラント起動初期復水温度が
ｔ２以下の時、温度計８の検出信号が信号線３４を通っ
て制御装置２９に入力され、制御装置２９より制御信号
が発信されて信号線４０を介し制御弁１８を「開」とす
る。これにより、蒸気と直接熱交換させる復水加熱器１
６により復水を加熱し、脱気を促進する。また、プラン
ト起動“初期”復水温度がｔ２以上の時、温度計８の検
出信号が信号線３４を通って制御装置２９に入力され、
制御装置２９より制御信号を発信して信号線４０を介し
制御弁２２を「閉」とし、加熱なしで脱気する。更に、
溶存酸素濃度計７の検出信号が信号線３３を通って制御
装置２９に入力され、復水溶存酸素濃度がボイラ給水規
定値（約１０ｐｐｂ程度）以下になった時、制御装置２
９より制御信号を発信し、信号線４０，３８，３９を介
して、制御弁１８を「閉」とし切替弁１５を「閉」、切
替弁１４を「開」として復水再循環を止め、ボイラへ給
水を開始する。以上の如き制御方法を採用すると、起動
時間要求値Ｔ２を満足させることができ、かつ使用蒸気
量の低減による補機動力の低減が達成できる。

【００１８】また、当該制御方法で、プラント起動“初
期”復水温度がｔ２以上の時、制御弁１８で復水加熱器
１６に導入する蒸気量を調整することにより図４に線Ｂ
で示す如き制御方法を適用でき、さらに、使用蒸気量の
低減を図ることも可能である。

【００１９】図５及び図６は、本発明の別の他の実施例
を示し、蒸気を噴射管２０より導入して復水を加熱し脱
気を促進する設備と、復水再循環系１３途中に設置され
ている復水加熱器１６により復水を加熱する設備の両方
を有する復水器において、環境条件の初期値により、両
方を使用し加熱する方法や、どちらか一方を使用し加熱
する方法や、加熱しない方法のいずれかを選択する制御
ができる。起動時間要求値が図６のＴ３であり、検出信
号としてプラント起動“初期”復水温度と復水溶存酸素
濃度を選んだ場合、プラント起動“初期”復水温度がｔ
３以下の時、温度計８の検出信号が信号線３４を通って
制御装置２９に入力され、制御装置２９より制御信号を
発信して信号線４０，４１を通り、制御弁１８，２２を
「開」とし、蒸気を噴射管２０より復水器中の復水に直
接導入して加熱し、且つ復水加熱器１６によって復水を
加熱し、脱気を促進する。

【００２０】また、プラント起動“初期”復水温度がｔ
３以上ｔ４以下の時、温度計８の検出信号が信号線３４
を通って制御装置２９に入力され、制御装置２９より制
御信号を発信し、信号線４０，４１を通り制御弁１８を
「閉」、制御弁２２を「開」とし、蒸気を噴射管２０よ
り復水器中の復水に直接導入して加熱して脱気を促進す
る。また、プラント起動“初期”復水温度がｔ４以上ｔ
５以下の時、温度計８の検出信号が信号線３４を通って
制御装置２９に入力され、制御装置２９より制御信号を
発信し、信号線４０，４１を通り制御弁１８を「開」、
制御弁２２を「閉」とし、復水加熱器１６によって復水
を加熱し脱気を促進する。また、プラント起動“初期”
復水温度がｔ５以上の時、温度計８の検出信号が信号線
３４を通って制御装置２９に入力され、制御装置２９よ
り制御信号を発信し信号線４０，４１を介して制御弁１
８，２２を「閉」とし、加熱しないで脱気する。更に、
溶存酸素濃度計７の検出信号が信号線３３を通って制御
装置２９に入力され、復水溶存酸素濃度がボイラ給水規
定値（約１０ｐｐｂ程度）以下になった時、制御装置２
９より制御信号を発信し、信号線４０，４１，３８，３
９を介し、制御弁１８，２２「閉」とし切替弁１５を
「閉」、切替弁１４を「開」として復水再循環を止め、
ボイラへ給水を開始する。

【００２１】以上の如き制御方法を採用すると、蒸気を
噴射管２０より導入して復水を加熱し脱気を促進する設
備と復水加熱器１６の両方によって復水を加熱する方式
での使用蒸気量を１００％とすると、蒸気を噴射管２０
より導入して復水を加熱し脱気を促進する設備のみによ
り復水を加熱する方式での使用蒸気量はおよそ７０％、
復水加熱器１６のみにより復水を加熱する方式での使用
蒸気量はおよそ３０％、両方の加熱方式を使用しない時
の使用蒸気量は０％の如く加熱設備の使い分けによっ
て、起動時間要求値Ｔ３を満足させることができ、かつ
使用蒸気量の低減による補機動力の低減が達成できる。

【００２２】また、当該制御方法で、プラント起動“初
期”復水温度がｔ５以下の時、制御弁１８，２２により
噴射管２０に導入する蒸気量及び復水加熱器１６に供給
する蒸気量を調整することによりさらに、使用蒸気量の
低減を図ることも可能である。

【００２３】尚、検出信号をプラント起動“初期”冷却
水温度１０からの信号としても、同様の制御方式が適用
できる。また、復水加熱器１６は前述の如く蒸気による
直接熱交換器でも間接熱交換器でも電気式加熱器でも復
水の温度を上げることができるものであればよい。尚、
上述した実施例では、温度検出器の検出温度として復水
温度の例について述べたが、他の環境条件温度、例え
ば、器内温度，気温，冷却水温度等の初期値を検出して
制御することでもよいことはいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、環境条件の初期値によ
り最適な加熱設備を使った加熱脱気または加熱しない脱
気方法を選択することができ、補機動力を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る復水器の全体構成図で
ある。

【図２】図１に示す復水器での制御方法を説明する図で
ある。

【図３】本発明の他の実施例に係る復水器の全体構成図
である。

【図４】図３に示す復水器での制御方法を説明する図で
ある。

【図５】本発明の更に別の実施例に係る復水器の全体構
成図である。

【図６】図５に示す復水器での制御方法を説明する図で
ある。

【図７】従来の復水器の全体構成図である。

【符号の説明】

１…復水器、２…管巣、３…復水送水装置、４…復水出
口、５…グランド蒸気復水器、６…流量計、７…溶存酸
素濃度計、８，９，１０…温度計、１１…圧力計、１
４、１５…切替弁、１６…復水加熱器、１８、２２…制
御弁、１９…ノズル、２０…噴射管、２３…空気抽出
口、２５…空気抽出装置、２６…ホットウエル天井板、
２７…仕切板、２８…冷却水送水装置、２９，３０，３
１…制御装置、３２，３３，３４，３５，３６，３７，
３８，３９，４０，４１，４２，４３…信号線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀部 羊春 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭59−3106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−169084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28B 11/00 F28B 9/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復水加熱設備を具備し、プラント起動時
   に復水中の溶存酸素等を除去する脱気運転を行なう復水
   器において、復水温度または環境温度を検出する温度検
   出器と、プラント起動初期に起動時間要求値に対応して
   定めた前記温度検出器で検出する温度の設定温度で前記
   温度検出器の検出値を判定し前記復水加熱設備を使った
   復水の加熱脱気と加熱をしない復水の脱気方法とを選択
   して復水の脱気運転を制御する制御装置を備えたことを
   特徴とする復水器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の復水器において、前記復
   水加熱設備を複数備え、プラント起動初期に起動時間要
   求値に対応して定めた前記温度検出器で検出する温度の
   複数レベルの設定温度で前記温度検出器の検出値を判定
   し前記複数の復水加熱設備のいずれか１つを選択使用し
   た復水の加熱脱気と複数の復水加熱設備を併用した復水
   の加熱脱気と加熱をしない復水の脱気方法とを選択して
   復水の脱気運転を制御する制御装置を備えたことを特徴
   とする復水器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の復水器におい
   て、前記復水加熱設備は、蒸気を復水器内で復水中に噴
   射して加熱する設備と、ボイラ給水配管より分岐してい
   る復水再循環系に配置された加熱器のいずれか一方また
   は両方を備えたことを特徴とする復水器。