JP2001355410A - 蒸気タービンプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸気タービンプラントを停止後、湿分分離装置
の冷却時間を短縮することができ、プラント定期検査時
間を大幅に短縮することが可能な蒸気タービンプラント
を提供する。 【解決手段】高圧タービン２と、高圧タービンからの排
出蒸気により駆動される低圧タービン４と、タービン排
出蒸気を復水する復水器と、前記高圧タービンと低圧タ
ービンとの間に設置され、高圧タービンからの排出蒸気
の湿分を分離除去する湿分分離装置３とを備えている蒸
気タービンプラントにおいて、前記湿分分離装置３に、
プラントの停止時に湿分分離器本体内に冷却水を注入す
る冷却水注入系統１３を設け、プラントの停止時に湿分
分離器本体内に冷却水を注入して湿分分離器本体を冷却
するとともに、冷却後の冷却水を湿分分離器のドレンタ
ンク１２を介して復水器５に回収するように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蒸気タービンプラン
トに係わり、特に高圧タービンと低圧タービンとの間に
湿分分離装置を備えている蒸気タービンプラントに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に採用されているこの種の蒸気
タービンプラント，例えば原子力発電プラントは、高圧
タービンと、この高圧タービンからの排出蒸気により駆
動される低圧タービンとを備えており、また、この高圧
タービンと低圧タービンとの間には、高圧タービンの排
出蒸気の湿分を分離除去する湿分分離装置が設置されて
いるのが普通である。

【０００３】この種のタービンプラントにおいては、定
期的に綿密な点検が行われ、このプラント定期検査で湿
分分離装置も分解点検が行われる。この分解点検に際
し、通常ではプラントを停止し充分この湿分分離装置が
冷えてから行うようにしている。湿分分離装置は、高い
温度の元で運転され、特に湿分の分離に加熱器が採用さ
れているものは主蒸気等の加熱蒸気と同等の温度で運転
されること、また、湿分分離装置には、高いプラント性
能を保持するために放熱量を低減させる目的で保温材が
施されていることから、プラント停止後、湿分分離装置
の冷却時間に多大な時間を要する。この冷却時間を短縮
するために、従来においてはプラント停止後排風機等で
湿分分離装置に空気を送風し湿分分離装置を冷却するよ
うにしている。

【０００４】なお、この種の蒸気タービンプラントに関
連するものとしては、例えば特開平３−１３０５０４号
公報などが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば、原子力発電プ
ラントは、ベース負荷を担っており、高い稼働率で運転
しているが、近年の電力需要の増加によりより高い稼働
率が求められている。このため、定検期間の短縮が重要
な課題となっている。この中で、前述したように、湿分
分離装置は通常高い温度で運転され、特に湿分分離加熱
器を採用しているものは主蒸気等の加熱蒸気と同等の温
度で運転される。したがって、定検等で湿分分離装置を
分解点検するためにはプラント停止後湿分分離装置が冷
却するまで待つ必要があるが、湿分分離装置にはプラン
ト性能を保持するために放熱量を低減させる目的で保温
材が設置されており、この冷却時間が定検工程に大きな
影響を与える。

【０００６】従来採用されている湿分分離装置の冷却方
法、すなわちタービン停止後、排風機等で湿分分離装置
に空気を送風し湿分分離装置を冷却する方法において
は、空気の熱伝達率は小さいことから湿分分離装置を冷
却するためには大量の空気が必要となり、特に沸騰水型
原子力発電プラントの場合などは送風した空気には放射
性物質が混入されるため、これらを除去処理する必要が
あり、装置や系統が複雑化する恐れがある。

【０００７】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、特に特殊な装置を用いることな
く、蒸気タービンプラントの停止後、湿分分離装置の冷
却時間を短縮することができ、プラント定期検査時間を
大幅に短縮することが可能なこの種の蒸気タービンプラ
ントを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、高圧
タービンと、高圧タービンからの排出蒸気により駆動さ
れる低圧タービンと、タービン排出蒸気を復水する復水
器と、前記高圧タービンと低圧タービンとの間に設置さ
れ、高圧タービンからの排出蒸気の湿分を分離除去する
湿分分離装置とを備えている蒸気タービンプラントにお
いて、前記湿分分離装置に、プラントの停止時に湿分分
離器本体内に冷却水を注入する冷却水注入系統を設け、
プラントの停止時に湿分分離器本体内に冷却水を注入し
て湿分分離器本体を冷却するとともに、冷却後の冷却水
を湿分分離器のドレンタンクを介して前記復水器に回収
するように形成し所期の目的を達成するようにしたもの
である。

【０００９】また本発明は、高圧タービンと、高圧ター
ビンからの排出蒸気により駆動される低圧タービンと、
タービン排出蒸気を復水する復水器と、前記高圧タービ
ンと低圧タービンとの間に設置され、高圧タービンから
の排出蒸気の湿分を分離除去する湿分分離装置とを備え
ている蒸気タービンプラントにおいて、前記湿分分離装
置に、湿分分離器本体を取り囲むように配置された冷却
管と、この冷却管と前記湿分分離器本体との間に設けら
れ、冷却管内を流通した冷却水を前記湿分分離器本体内
に注水する注水手段と、前記冷却管に冷却水を注水する
冷却水注入系統とを設け、プラントの停止時に前記湿分
分離器本体内に前記冷却管を介して冷却水を注入し湿分
分離器本体を冷却するとともに、冷却後の冷却水を湿分
分離器のドレンタンクを介して前記復水器に回収するよ
うに形成したものである。

【００１０】また、この場合、前記冷却水注入系統に、
タービン停止後開口し、かつ湿分分離器本体の温度が目
標値に達したとき、あるいは湿分分離器のドレンタンク
レベルが規定値より上昇したときに閉止する遮断弁を設
けるようにしたものである。また、前記注入手段に、タ
ービン停止後、湿分分離器本体の温度変化率が分離器本
体の熱応力許容範囲以内となるように冷水注入量を制御
し、かつ前記湿分分離器のドレンタンクレベルが規定値
より上昇したときに閉止する注入量調節弁を設けるよう
にしたものである。

【００１１】すなわち、このように形成された蒸気ター
ビンプラントであると、湿分分離装置に、プラントの停
止時に湿分分離器本体内に冷却水を注入する冷却水注入
系統が設けられていることから、この冷却水注入系統の
冷却水により，すなわち、直接冷水が注入されることに
より、蒸気タービンプラントが停止してから湿分分離装
置が検査できる温度にまで冷却される時間が短縮し、し
たがって特殊な装置を用いることなくプラント定期検査
時間を大幅に短縮することが可能となるのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１には、その蒸気タービンプ
ラントの系統が示されている。１が原子炉（蒸気発生
器）であり、２が高圧タービン、３が湿分分離加熱器
（湿分分離装置）、４が低圧タービン、５が復水器であ
る。

【００１３】原子炉（蒸気発生器）１で発生した蒸気
は、高圧タービン２に導かれ、この蒸気により高圧ター
ビン２が駆動される。高圧タービン駆動後の排気蒸気
は、湿分分離加熱器３で湿分が除去され、かつ主蒸気に
より加熱されて低圧タービン４に導かれ、この蒸気によ
り低圧タービン４が駆動される。

【００１４】また、この低圧タービン駆動後の排気蒸気
は、復水器５で凝縮され、凝縮された復水は、復水ポン
プ６により復水浄化装置７、復水脱塩装置８を通して低
圧給水加熱器９に送られ、この低圧給水加熱器により加
熱される。低圧給水加熱器９で加熱された復水は、給水
ポンプ１０により高圧給水加熱器１１でさらに加熱され
た後、原子炉（蒸気発生器）１に給水される。

【００１５】前記湿分分離加熱器３内で分離したドレン
は、湿分分離器ドレンタンク１２に送られ、高圧給水加
熱器１１に回収される。なお、通常運転時は湿分分離器
ドレンタンク水位調節弁（常用）２０により湿分分離器
ドレンタンク１２の水位は一定に制御されている。起
動、停止、あるいは給水加熱器水位高等の異常時には、
湿分分離器ドレンタンク水位調節弁（非常用）１８によ
り湿分分離器ドレンタンク１２の水位は一定に制御さ
れ、ドレンは復水器５に回収される。

【００１６】一方、湿分分離器加熱蒸気ドレンは加熱器
ドレンタンク１７に送られ、通常運転時は加熱器ドレン
タンク水位調節弁（常用）２１により加熱器ドレンタン
ク１７の水位が一定に制御され、ドレンは高圧給水加熱
器１１に回収される。起動、停止、あるいは給水加熱器
水位高等の異常時には、加熱器ドレンタンク水位調節弁
（非常用）１９により加熱器ドレンタンク１７の水位が
一定に制御され、ドレンは復水器５に回収される。

【００１７】蒸気タービン停止直後、湿分分離加熱器３
は、加熱蒸気である主蒸気温度相当の高温状態で保持さ
れる。また、湿分分離加熱器３には通常運転中の性能を
確保する目的で保温材が設置されており、プラント停止
後湿分分離加熱器３を分解点検するためには、湿分分離
加熱器３と保温材を介した外気との熱交換で冷却される
のを長時間待機する必要があり、定期検査などの点検作
業工程に大きな影響を与えている。

【００１８】本実施例では、プラントに、湿分分離加熱
器３に冷水を注入する冷却水注入系統１３が設置され、
湿分分離加熱器３に直接冷水が注入されるように形成さ
れている。すなわち、直接冷水が注入されることにより
湿分分離加熱器３の冷却時間が大幅に短縮されるのであ
る。なお、冷水の供給源は、湿分分離加熱器３内部構造
物の防錆および放射性物質除去処理に必要な水の量の増
加を抑えることを考慮し、復水脱塩装置８出口復水とし
ている。

【００１９】この湿分分離加熱器３に注入された冷水
は、湿分分離加熱器３を冷却した後、湿分分離器ドレン
タンク１２に送られ、湿分分離器ドレンタンク水位調節
弁（非常用）１８により復水器５に回収される。なお、
湿分分離加熱器３内への冷水の供給には冷水注入ノズル
が用いられるが、この冷水注入ノズルは、器内全体に一
様に冷水が注入されるようにして、熱応力による機器の
変形、破損を防止するとともに、通常運転時の湿分分離
加熱器３内を流れる蒸気の流速に耐えられるように設置
される。

【００２０】また、冷却水注入系統１３には、湿分分離
加熱器冷却水遮断弁１４が設置され、この湿分分離加熱
器冷却水遮断弁１４は、図４に示されているように制御
される。すなわち、湿分分離加熱器冷却水遮断弁１４
は、通常運転時は閉止されていて冷水を遮断し、冷却停
止モードでタービン停止後湿分分離加熱器冷却水遮断弁
１４を開して冷水供給が可能な状態となる。そして、湿
分分離加熱器３が冷却され、温度が目標値に到達すると
湿分分離加熱器冷却水遮断弁１４が閉止される。また、
湿分分離器ドレンタンク水位調節弁（非常用）１８の故
障などにより湿分分離器ドレンタンク１２のドレンレベ
ルが上昇して規定値を超えた場合にも、湿分分離加熱器
冷却水遮断弁１４は閉止され、ドレンの湿分分離加熱器
３およびタービンへの逆流が防止されるように形成され
ている。

【００２１】また、冷却水注入系統１３には、湿分分離
加熱器温度調節弁１５が設置され、図３に示されている
ように制御される。すなわち、湿分分離加熱器温度調節
弁１５は湿分分離加熱器冷却水遮断弁１４が開した後制
御を開始し、温度設定値を最終目標値に対し規定の温度
変化率で降下させ、湿分分離加熱器温度検出器１６で検
出された温度が湿分分離加熱器本体温度変化率が制限値
を超えないように制御される。この構成とすることによ
り、熱応力による機器の変形、破損が防止される。

【００２２】また、図２には、もう一つの実施例が示さ
れている。この実施例では、設備に、湿分分離加熱器３
外面を冷却管で覆い、復水脱塩装置８出口から復水を冷
却管に送水する冷却水注入系統１３を設置し、プラント
停止時に冷水を冷却管に送水することにより湿分分離加
熱器３の冷却を外部と内部から行うようにしたものであ
る。すなわち、冷却管で熱交換した冷却水は、注水手段
を介して湿分分離加熱器３の内部に注入されるのであ
る。この実施例によれば、湿分分離加熱器３の構造およ
び材質を従来と同等の状態のままで湿分分離加熱器を外
部からも冷却するので加熱器本体の変形が少なく、かつ
冷却時間の短縮が図れるのである。

【００２３】また、湿分分離加熱器冷却系統１３に湿分
分離加熱器冷却水遮断弁１４を設置し、この湿分分離加
熱器冷却水遮断弁１４を図５に示されているように制御
する。すなわち、湿分分離加熱器冷却水遮断弁１４は通
常運転時は閉止して冷水を遮断し、冷却停止モードでタ
ービン停止後湿分分離加熱器冷却水遮断弁を開して冷水
供給を可能な状態とする。そして、湿分分離加熱器３が
冷却され、温度が目標値に到達すると湿分分離加熱器冷
却水遮断弁を閉止する。なお、この場合も、湿分分離加
熱器冷却系統１３に設置された湿分分離加熱器温度調節
弁１５の制御方式は前述実施例と同様に行われる。

【００２４】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた蒸気タービンプラントであると、プラント定期検査
等で湿分分離装置を分解点検するためにプラントを停止
する際に、プラントの停止時に湿分分離装置の湿分分離
器内に冷水を注入する冷水注入手段の冷水により，すな
わち、直接冷水が注入されることにより、蒸気タービン
プラントが停止してから湿分分離装置が検査できる温度
まで冷却される時間が短縮され、したがってプラント定
期検査時間を大幅に短縮することが可能となるのであ
る。また、原子力プラントの場合であれば、他のタービ
ン、放射性物質処理設備等に影響を与えずに湿分分離装
置の冷却時間を短縮することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、蒸気タービンプラントを停止後、湿分分離装置の冷
却時間を短縮することができ、プラント定期検査時間を
大幅に短縮することが可能なこの種の蒸気タービンプラ
ントを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湿分分離装置の一実施例を示す概略系
統図である。

【図２】本発明の湿分分離装置の他の実施例を示す概略
系統図である。

【図３】湿分分離装置の湿分分離加熱器温度制御方式を
示す概略制御系統図である。

【図４】本発明の湿分分離装置における湿分分離加熱器
冷却水遮断弁制御方式の一例を示す概略制御系統図であ
る。

【図５】本発明の湿分分離装置における湿分分離加熱器
冷却水遮断弁制御方式の他の例を示す概略制御系統図で
ある。

【図６】本発明の湿分分離装置における湿分分離加熱器
冷却水遮断弁制御方式の他の例を示す概略制御系統図で
ある。

【符号の説明】

１…原子炉（蒸気発生器）、２…高圧タービン、３…湿
分分離加熱器（湿分分離装置）、４…低圧タービン、５
…復水器、６…復水ポンプ、７…復水浄化装置、８…復
水脱塩装置、９…低圧給水加熱器、１０…給水ポンプ、
１１…高圧給水加熱器、１２…湿分分離器ドレンタン
ク、１３…冷却水注入系統、１４…湿分分離加熱器冷却
水遮断弁、１５…湿分分離加熱器温度調節弁、１６…湿
分分離加熱器温度検出器、１７…加熱器ドレンタンク、
１８…湿分分離器ドレンタンク水位調節弁（非常用）、
１９…加熱器ドレンタンク水位調節弁（非常用）、２０
…湿分分離器ドレンタンク水位調節弁（常用）、２１…
加熱器ドレンタンク水位調節弁（常用）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧タービンと、該高圧タービンからの
   排出蒸気により駆動される低圧タービンと、タービン排
   出蒸気を復水する復水器と、前記高圧タービンと低圧タ
   ービンとの間に設置され、高圧タービンからの排出蒸気
   の湿分を分離除去する湿分分離装置とを備えている蒸気
   タービンプラントにおいて、 前記湿分分離装置に、プラントの停止時に湿分分離器本
   体内に冷却水を注入する冷却水注入系統を設け、プラン
   トの停止時に湿分分離器本体内に冷却水を注入して湿分
   分離器本体を冷却するとともに、冷却後の冷却水を湿分
   分離器のドレンタンクを介して前記復水器に回収するよ
   うに形成したことを特徴とする蒸気タービンプラント。
2. 【請求項２】 高圧タービンと、該高圧タービンからの
   排出蒸気により駆動される低圧タービンと、タービン排
   出蒸気を復水する復水器と、前記高圧タービンと低圧タ
   ービンとの間に設置され、高圧タービンからの排出蒸気
   の湿分を分離除去する湿分分離装置とを備えている蒸気
   タービンプラントにおいて、 前記湿分分離装置に、湿分分離器本体を取り囲むように
   配置された冷却管と、該冷却管と前記湿分分離器本体と
   の間に設けられ、冷却管内を流通した冷却水を前記湿分
   分離器本体内に注水する注水手段と、前記冷却管に冷却
   水を注入する冷却水注入系統とを設け、プラントの停止
   時に前記湿分分離器本体内に前記冷却管を介して冷却水
   を注入し湿分分離器本体を冷却するとともに、冷却後の
   冷却水を湿分分離器のドレンタンクを介して前記復水器
   に回収するように形成したことを特徴とする蒸気タービ
   ンプラント。
3. 【請求項３】 前記冷却水注入系統に、タービン停止後
   開口し、かつ湿分分離器本体の温度が目標値に達したと
   き、若しくは湿分分離器のドレンタンクレベルが規定値
   より上昇したときに閉止する遮断弁を設けてなる請求項
   １または２記載の蒸気タービンプラント。
4. 【請求項４】 前記冷却水注入系統に、タービン停止
   後、湿分分離器本体の温度変化率が分離器本体の熱応力
   許容範囲以内となるように冷水注入量を制御し、かつ前
   記湿分分離器のドレンタンクレベルが規定値より上昇し
   たときに閉止する注入量調節弁を設けてなる請求項１ま
   たは２記載の蒸気タービンプラント。