JPH01131801A - 脱気器器内圧力制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、蒸気タービン発電設備の例えばボイラの火
勢急減による保護動作であるＰＣＢ　（ファースト・カ
ット・バック）に伴なうタービン発電機の負荷遮断時や
負荷遮断直後のタービン発電機の起動時に発生し易い顕
著なフラッシング（フラッディング）と称する脱気器貯
水槽から脱気器への蒸発逆流現象を抑制できる脱気器器
内圧力制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、蒸気タービン発電設備においては、給水を再使用
する関係上からランキンサイクルと称して閉サイクルを
形成しており、閉サイクルを流動する蒸気又は水には概
ね過不足は起こらないが、閉サイクルの系外に微量の漏
洩力１生じた場合でも、これを補給する補給水系統を備
えている。又、閉サイクルで大気圧以下の低圧力に至る
系統からは微量の大気の侵入があることも考慮される。

この様なランキンサイクルにおける閉サイクル外部から
の補給水は空気侵入には、当然のことながら大気中の酸
素をとり込み、閉サイクル内を流動する水の溶存酸素と
して存在している。この溶存酸素は、炭素鋼の配管類、
特にボイラーチューブを腐食させる要因となる。そこで
、蒸気タービン発電設備では、復水器において溶存酸素
を真空脱気により１４ρｐｂ以下まで脱気し、更に脱気
器において７　ＰＰｂ以下にまで過熱脱気させたのち、
ボイラ給水ポンプ群により昇圧しＣ数段の高圧給水加熱
器を経由し）でボイラへ給水する。

ところで、溶存酸素を取り除くに当り１次の原理が適用
されている。すなわち、液体中のガス溶解度は、その液
面に作用するガスの分圧に比例しており、このためガス
の分圧を強制的に下げるか、あるいは酸素を含んだ液体
を加温し、その蒸発によって酸素と液とを分離する方法
が良く知られている。

従来、蒸気タービン発電設備に使用されている脱気方法
には、真空脱気と加熱脱気がある。真空脱気は、一般に
加熱源の無い場合や、低温で脱気する場合等にしか用い
られず、復水器における脱気がこの方法であり、大気圧
に対し一７２２ｍＨｇまで真空側に圧力を下げて脱気す
る。これだけでは溶存酸素がまだ多いので更に脱気器に
おいて加熱脱気を行なう。

この手法は溶存酸素を含む復水をスプレーパルプを介し
て微細化して噴霧し、噴霧水の下からあたかも加熱蒸気
を吹き上げるごとく直接接触させ、これによって噴霧水
を飽和温度まで上昇させることによってガス分圧を下げ
ると同時に噴霧水により表面積を大きくして酸素を噴霧
水から分割するものである。

噴霧水から酸素を分離する加熱蒸気は１通常。

蒸気タービンから抽気した蒸気を脱気器に送るようにな
っているが、蒸気タービン発電機の起動時から低負荷時
は蒸気温度が低いこともあって、他の補助蒸気源からの
蒸気が使用されている。

第５図は、従来の脱気器器内圧力制御装置の概略系統図
である６第５図において、脱気器１は電動弁４、脱気器
器内圧力調節弁３を経て、補助蒸気管（乃至は補助蒸気
源）２に結ばれている。また脱気器１に復水器（図示せ
ず）から復水を送る復水管９と蒸気タービン抽気を送る
抽気管１０が結ばれている。脱気器１で脱気された水は
脱気器貯水槽８へ数本の降水管（図示せず）で送られ、
また脱気器１と脱気器貯水槽８は数本のバランス管（図
示せず）によって通常運転時は器内圧力が等しくなるよ
うに結ばれている。また降水管１１は貯水槽８の水をボ
イラ給水ポンプへ送る、脱気器１には圧力検出器５が取
り付けられており、圧力検出器５は脱気器１の器内実圧
力を検出して圧力調節計（又は圧力調節装置）６に送り
、ここで予め定められた圧力設定器７からの出力信号（
通常は０．３５ｋｇ／ａＪ　＃　）と突合せ、その偏差
分を比例、積分、微分等の演算を行ない、演算信号を脱
気器器内圧力調節弁３に与えて弁開度を調節し、補助蒸
気管２から補助蒸気を脱気器１に導入する量を加減して
脱気器ｌの器内圧力を制御する。

従来の脱気器器内圧力制御装置が有効に作用するのは、
プラント起動停止時に限定され、蒸気タービン発電機が
起動して負荷を増加してゆき、蒸気タービン抽気１０の
圧力が前述の圧力設定０．３５ｋｇ／ｄｇを越えると脱
気器器内圧力調節弁３は全開し、それ以上の負荷では蒸
気タービン抽気圧力も増加し、蒸気タービン抽気１０に
よって脱気器１の脱気が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） ここで、蒸気タービン発電機の負荷遮断や、ＦＣ８発生
時に伴なう負荷遮断において、蒸気タービン抽気１０の
圧力は急激に低下する。一方説気器貯水槽８の貯水の温
度は負荷遮断前の抽気圧力に対応した飽和温度から僅か
にアンダークールした温度であり、脱気器器内圧力が急
激に低下することによって一気に蒸発（フラッシュ）を
はじめる。

このとき脱気器器内圧力制御装置は圧力設定０．３５ｋ
ｇ／ｄｉであり、フラッシュを抑えるに足る圧力（数ｋ
ｇ／ａ１グ乃至十数ｋｇ／ｃｄ法）には程遠い圧力設定
である。このためにその比例、積分機能はその設定値以
下に脱気器器内圧力が低下してこないと調節弁■を開け
るように作用しないので作動が遅れるが、その微分機能
が圧力降下を把えて調節弁３を開けて補助蒸気を脱気器
１に導入し、脱気器器内圧力の低下を緩和する。しかし
フラッシュを抑えるに足る脱気器ｌの器内圧力を確保す
るだけの補助蒸気量を導入するようになっていないので
、フラッシュ現象は継続する。

他方では、蒸気タービン抽気温度、圧力が低下すること
により、脱気器１に至る給水加熱器（図示せず）の加熱
作用が減少し、復水器（図示せず）の下部ホットウェル
の復水（約４０℃）があまり加熱されない冷たい復水の
状態で復水管９から脱気器１に流入するため、ますます
脱気器１の器内圧力を低下させる。脱気器１より貯水槽
８の圧力が高いフラッシュ時は、脱気器１下部に溜った
水は貯水槽８に流下しなくなるが、貯水槽８からボイラ
への給水は比較的少量ながら継続されており。

貯水槽８の水位は異常低下に至る。

脱気器水位制御装置（図示せず）がこの水位低下に応じ
た多量の復水を脱気器に送り、脱気器１に溜る水はフラ
ッシュ現象が続くと増加の一途をたどるが、この静水頭
と圧力差とがバランスすると貯水槽８に流下し、貯水皿
も低下しフラッシュを抑制するが、この変化が急激なた
め、脱気器１から貯水槽８へ一気に水が落下して貯水槽
８の水位を異常高にしてフラッシュ現象も終おるが、貯
水槽８の水位が異常低から異常高に激変するために、脱
気器水位制御装置は大きくスウィングする。

これら一連のフラッシュに伴なう現象のうち、フラッシ
ュにより脱気器１および貯水槽８が冷たい復水の飽和蒸
気圧（最大−７２２ａｍＨｇ　ｇａｕｇｅ）になるため
脱気器貯水槽８からＢＦＰまでの水頭差１０ｍにほぼ近
づき降水管１１から水が降りてこなくなる危険があり、
ＢＦＰの必要正味吸込水頭（ＮＰＳＨ）を確保できなく
なる危険もある。また、脱気器１に異常に溜った水は、
抽気管１０を通って途中の逆止弁で止まらない場合、蒸
気タービンに流入してウォーターインダクションによる
不測のトラブルを発生させる危険性を有している。

本発明の目的は、危険性の多い脱気器のフラッシュ現象
を抑制できる脱気器器内圧力制御装置を提供するもので
ある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の脱気器器内圧力制御装置は、タービンの抽出や
その他の補助蒸気によって復水を直接接触加熱し、復水
中の溶解ガスを分離除去する脱気器系統において、前記
脱気器貯水槽の温度に対応する圧力設定値を一定の関数
として出力する温度／圧力変換回路と、脱気器の器内実
圧力を検知する圧力検出器とを備え、この温度／圧力変
換回路の出力と圧力検出器の出力とを入力しその両出力
に偏差が生じたときにその誤差分を比例、積分。

微分する圧力調節計の出力によって脱気器器内圧力調節
弁を開閉して補助蒸気の脱気器への導入を制御するよう
構成したことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明においては、温度／圧力変換回路の出力と脱気器
器内実圧力を検出する圧力検出器の出力とを圧力調節計
で突き合せ、その両出力に偏差が生じたときにその誤差
分を比例、積分、微分した出力によって脱気器器内圧力
調節弁を開閉駆動し、補助蒸気を脱気器に導入する。こ
れにより脱気器器内圧力をプラント起動時には下限圧力
設定値になるように、また下限圧力設定値を超える範囲
については、貯水の飽和蒸気圧力値から一定値を差し引
いた圧力値になるように圧力制御する。

（実施例） 以下本発明を第１図を参照して説明する。第１図は本発
明の一実施例を示す系統図で、第５図と同一部分には同
一符号を符してその説明を省略する。すなわち第１図に
おいて符号１２は温度検出器を示し、貯水槽８の貯水温
度を検出する。この検出温度は符号１３の温度／圧力変
換回路（又は温度／圧力変換器）に入力され、一定の関
数から成る貯水温度にみあった圧力設定値が出力される
。

この圧力設定値は圧力調節計（又は演算回路）６に入力
される。またこの圧力調節計（又は演算回路）６には脱
気器１の器内実圧力を検出する圧力検出器５の出力も入
力され、前記の貯水温度にみあった圧力設定値と比較、
演算され、この圧力調節計（又は演算回路）６の出力で
脱気器器内圧力調節弁３を開閉駆動する。

第２図は、温度／圧力変換回路１３の詳細構成を示す一
実施例である。符号１４は温度／圧力変換器（又は温度
／圧力変換部）であり、貯水槽８の貯水温度にみあった
飽和蒸気圧力値を出力する関数が組込まれている。この
出力は加算器１５に送られ、圧力降下バイアスを付加す
るバイアス設定器１６の出力を減算させた出力と、圧力
の下限を設定する下限圧力設定器１８とのいずれかの高
値が通過できるハイセレクター１７を介して圧力調節計
（又は演算回路）６に送られる。

次に以上の構成による本発明の脱気器器内圧力制御装置
の作用を説明する。プラントの起動時又は停止時におい
ては、下限圧力設定器１８の設定する下限圧力設定値（
通常はｏ、３５ｋｇ／Ｊｙ）で脱気器１の器内圧力を制
御する。また蒸気タービン発電機が起動して負荷をとり
、蒸気タービンの抽気圧力が前記の下限設定圧力を越え
ると、脱気器器内圧力調節弁３は閉まり、蒸気タービン
抽気による脱気に切替わる。この様に、通常運転におい
ては従来と全く同様に作用する。

ところで、蒸気タービン発電機が負荷遮断した場合には
、蒸気タービン抽気圧力は急激に低下する。一方、脱気
器貯水槽８の貯水は、負荷遮断前の抽気圧力にみあった
飽和蒸気温度になっているので、負荷遮断前の抽気圧力
つまり貯水温度にみあった飽和蒸気圧力を大幅に下回ら
ないように補助蒸気を導入して激しいフラッシュ現象が
発生しないようにする。

このように本発明の制御装置では、貯水槽８の貯水温度
を常時、温度検出器１２で検出し、その貯水温度にみあ
った飽和蒸気圧力に僅かな圧力降下でバイアスを減じた
圧力設定値になるように調節弁３を駆動して補助蒸気を
脱気器１に導入することができる。また圧力降下バイア
スによって除々に脱気器器内圧力を降下させて補助蒸気
量を除々に絞り込む経済的な運用ができる。

この様にして、負荷遮断時の激しいフラッシュ現象が回
避できるので、従来の激しいフラッシュ現象に伴なう脱
気器貯水槽の水位異常低下や、これに引き続いて発生す
る水位異常高や、降水管から水が降りにくくなる現象は
回避でき、ボイラ給水ポンプのＮＰＳＨも確保でき、脱
気器１に異常に水が溜ることもないので、ウォーターイ
ンダクションの危険性も避けられる等の効果がある。

なお、第３図に示す本発明の他の実施例においても、符
号１２．１２’、　１２’はそれぞれ温度検出器であり
、検出箇所は貯水槽８の温度分布の差異の少ない他の箇
所あるいは降水管１１であってもよい。

この検出温度は、温度演算回路１９に送られ、中間値又
は平均値を演算し、その出力を温度／圧力変換回路１３
に送るようにしたもので、この構成によって温度検出の
信頼性が向上できる。

さらに第４図に示す他の実施例においては、従来構成の
脱気器器内圧力制御装置（第５図）に本発明の脱気器器
内圧力制御装置を追設する場合の実施例であり、第１図
及び第２図の構成要素を−７部組替え、調節弁３の開方
向信号を優先するハイセレクター（１７’）で組み合せ
た制御系としたものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、脱気器貯水槽の温度に
みあった圧力設定値を一定の関数として出力する温度／
圧力変換回路の出力と脱気器の器内実圧力を検知する圧
力検出器の出力とを突き合せ、その間に偏差が生じたと
きにその誤差分を比例、積分、微分する圧力調節計の出
力により脱気器器内圧力調節弁を開閉駆動して補助蒸気
の脱気器への導入を制御するよう構成したことにより。

脱気器器内圧力をプラント起動時には下限圧力設定値に
なるように、また下限圧力設定値を超える範囲について
は貯水の飽和蒸気圧力値から一定値を差し引いた圧力値
になるように圧力制御せられ。

脱気器器内圧力が貯水槽の貯水の飽和蒸気圧力から大幅
に下がらなければ、激しいフラッシュ現象の発生を回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱気器器内圧力制御装置の一実施例を
示す系統構成図、第２図は本発明に使用する温度／圧力
変換回路を示す構成回路図、第３図および第４図は本発
明のそれぞれ異なる他の実施例を示す系統構成図、第５
図は従来の脱気器器内圧力制御装置を示す概略系統図で
ある。 １・・・脱気器 ２・・・補助蒸気管 ３・・・脱気器器内圧力調節弁 ５．５′・・・圧力検出器 ６．６′・・・圧力調節計（又は演算回路）７・・・圧
力設定器 ８・・・脱気器貯水槽 ９・・・復水管 １０・・・抽気管 １１・・・降水管 １２、１２’、　１２’・・・温度検出器１３・・・温
度／圧力変換回路 １４・・・温１度／圧力変換器 １５・・・加算器 １６・・・バイアス設定器 １７、１７’・・・ハイセレクター １８・・・下限圧力設定器 １９・・・温度演算回路 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービンの抽気やその他の補助蒸気によって復水
   を直接接触加熱し、復水中の溶解ガスを分離除去する脱
   気器系統において、前記脱気器貯水槽の温度に対応する
   圧力設定値を一定の関数として出力する温度／圧力変換
   回路と、脱気器の器内実圧力を検知する圧力検出器とを
   備え、この温度／圧力変換回路の出力と圧力検出器の出
   力とを入力しその両出力に偏差が生じたときにその誤差
   分を比例、積分、微分する圧力調節計の出力によって脱
   気器器内圧力調節弁を開閉して補助蒸気の脱気器への導
   入を制御するよう構成したことを特徴とする脱気器器内
   圧力制御装置。