JP2003041905A - 復水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 復水器内の腐食を促進させることなく低コス
トで、当該復水器より上流に配置される例えば蒸気ター
ビン等の安定運転を可能にする復水装置を提供する。 【解決手段】 エゼクタ３０により復水器２０内から抽
気された不凝縮性ガスの一部を、復水器２０とエゼクタ
３０とを接続するラインＬ２に戻し再びエゼクタ３０に
より抽気させる返送ラインＬ１０を備える。復水器２０
の冷却能力が過剰になっても、エゼクタ３０により抽気
された不凝縮性ガスの一部が返送されてエゼクタ３０が
これを再抽気するので、復水器２０からエゼクタ３０に
よって抽出される正味の不凝縮性ガスの量が低下し、復
水器２０内の圧力の低下しすぎが防止できる。また、返
送ガスが復水器２０を通過せずにエゼクタ３０により再
び抽気されるので、返送ガス中の酸素等による復水器２
０内の腐食が、不活性ガスを入れずに防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気を凝縮して復
水する復水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、蒸気タービンから排出される
蒸気を凝縮して水に戻す復水装置として、空冷式の伝熱
管等を備え排出された蒸気を冷却して凝縮させる復水器
と、排出された蒸気中に含まれる空気等の不凝縮性ガス
を当該復水器から抽気するエゼクタと、を備える復水装
置が知られている。

【０００３】このような復水装置における復水器は、そ
の冷却能力を真夏等のもっとも厳しい条件にあわせて設
計することが多く、夜間や冬季など冷却能力をそれほど
必要としない場合にはその冷却能力が過剰となる場合が
ある。そして、この復水器の冷却能力が過剰になると、
過冷却によって復水器内の蒸気圧が低下して蒸気タービ
ンの排圧が低くなりすぎ、タービンブレードの破損をも
たらすドレンアタック現象を起こす等、蒸気タービンの
安定運転を困難にする可能性がある。

【０００４】これを解決する手段として、特開平１１−
２４８３７２号公報には、エゼクタで抽気した不凝縮性
ガスの一部を復水器の伝熱管内に返送したり、外部から
窒素等の不活性ガスを復水器の伝熱管内に導入し、伝熱
管内の伝熱係数を低下させて過冷却を防止する過冷却防
止装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この非凝縮性
ガスは配管等からのリークにより混入する空気由来の酸
素を含んでおり、伝熱管内を循環させると伝熱管の腐食
を促進するという問題がある。また、返送ガスとして窒
素等の不活性ガスを新たに使用することは復水装置のラ
ンニングコスト等を上昇させてしまう。また、抽出した
非凝縮性ガスの一部及び不活性ガスを復水器の伝熱管内
に返送しても、伝熱管の腐食は抑制されるもののランニ
ングコストの問題は解決されない。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、復水器内の腐食を促進させることなく低コスト
で、当該復水器より上流に配置される例えば蒸気タービ
ン等の安定運転を可能にする復水装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る復水装置
は、蒸気を冷却して凝縮する復水器と、復水器内の不凝
縮性ガスを抽気するエゼクタと、抽気された不凝縮性ガ
スの一部を、復水器からの不凝縮性ガスに返送し再び抽
気させる返送手段と、を備えることを特徴とする。

【０００８】本発明の復水装置によれば、復水器の冷却
能力が過剰になっても、エゼクタによって抽気された不
凝縮性ガスの一部が返送されてエゼクタがこれを再び抽
気するので、復水器からエゼクタによって抽出される正
味の不凝縮性ガスの量が低下し、復水器内の圧力が低下
しすぎることを防止できる。また、返送されるガスが復
水器を通過することなく、エゼクタによって再び抽気さ
れるので、返送される不凝縮性ガス中に含まれる酸素等
の腐食性ガスによる復水器内の腐食が、不活性ガスを入
れることなく防止される。

【０００９】ここで、返送される不凝縮性ガスの流量を
調節する流量調節手段と、復水器内の圧力に関する情報
を検出する圧力検出手段と、当該圧力が所定値となるよ
うに流量調節手段を制御する制御手段と、を備えること
が好ましい。これによって、復水器内の圧力を所定値に
維持することが容易とされる。

【００１０】また、復水器は送風機を備える空冷式の復
水器であり、制御装置は、圧力が所定値となるように送
風機の風量および流量調節手段を制御することが好まし
い。

【００１１】これによって、返送手段によって返送され
る不凝縮性ガスの流量による圧力の調整に加えて、送風
機の風量の制御による冷却能力の調節によっても圧力の
調整が可能とされ、さらに好適に復水器内の圧力が所定
値に維持される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明に係る復水装置の好適な実施形態について詳細に
説明する。

【００１３】図１は、本実施形態に係る復水装置を示す
概略図である。本実施形態の復水装置１００は廃棄物焼
却処理施設（不図示）に設置された発電用の蒸気タービ
ン１０から排出される蒸気を凝縮・復水して水を回収す
るとともに、蒸気タービン１０の排圧を所定の圧力に維
持するものであって、蒸気タービン１０から排出される
蒸気をラインＬ１を介して導入し凝縮する復水器２０
と、当該復水器２０で凝縮されない空気等の不凝縮性ガ
スをラインＬ２を介して抽出するエゼクタ３０と、この
エゼクタ３０によって抽気されたガスをラインＬ５を介
して導入し抽出されたガス中の蒸気を凝縮して水を回収
する間接水冷式のエゼクタコンデンサ４０と、エゼクタ
コンデンサ４０によって凝縮された水および復水器２０
によって凝縮された水を、ラインＬ６およびラインＬ３
を介して各々回収する復水タンク５０と、を備えてい
る。

【００１４】復水器２０は、ラインＬ１，Ｌ２に接続さ
れ、管内の蒸気を外部の空気と熱交換して冷却する空冷
式の伝熱管２１と、伝熱管２１に対向設置され、回転翼
２３とこの回転翼２３を駆動するモータ２４とを具備し
たファン（送風機）２５とを備え、伝熱管２１はこのフ
ァン２５によって発生する風によって強制空冷され、伝
熱管２１内の蒸気が凝縮し復水する。

【００１５】エゼクタ３０は、外部からラインＬ４を介
して導入する駆動蒸気によって、常に一定量のガスを復
水器２０から抽気する。

【００１６】特に、本実施形態の復水装置１００は、ラ
インＬ５とラインＬ２とを接続するとともに流量調節バ
ルブ７０を具備する返送ライン（返送手段）Ｌ１０を備
え、エゼクタ３０によって抽気された不凝縮性ガスの一
部をこの返送ラインＬ１０を介して返送し再びエゼクタ
３０によって抽気する構成になされている。

【００１７】そして、ラインＬ１には、復水器２０内の
圧力に関する情報としてラインＬ１における圧力を検出
する圧力検出器（圧力検出手段）６０が接続され、この
圧力検出器６０、上記ファン２５のモータ２４および流
量調節バルブ７０に、ＣＰＵを備える制御装置６１が接
続されている。この制御装置６１は、圧力検出器６０に
よって検出される検出圧力が所定の範囲（所定値）に維
持されるようにモータ２４の回転数と流量調節バルブ７
０の開度とを制御する。

【００１８】次に、この制御装置６１によって行われる
制御の手順について説明する。

【００１９】まず、蒸気タービン１０から排出される蒸
気は、復水器２０において回転するファン２５により冷
却されて凝縮し、復水した水は復水タンク５０に回収さ
れる。また、蒸気中に含まれる空気等の不凝縮性ガス
は、エゼクタ３０で抽気されエゼクタコンデンサ４０よ
り大気中に放出され、復水器２０内は所定の圧力とされ
ている。

【００２０】このとき、制御装置６１は、ステップ１
（Ｓ１）において、圧力検出器６０により測定された検
出圧力Ｐに基づいて、復水器２０内の圧力があらかじめ
設定された所定の範囲内か否を判断する。もし所定の範
囲内であれば、このステップ１を繰り返す。そして、検
出圧力Ｐが所定の範囲から逸脱したらステップ２（Ｓ
２）に進む。

【００２１】ステップ２（Ｓ２）においては、検出圧力
Ｐが所定の範囲より低いか、高いかを判断する。もし、
検出圧力Ｐが所定の範囲より低い場合はステップ３（Ｓ
３）へ進み、所定の範囲より高い場合はステップ６（Ｓ
６）に進む。

【００２２】検出圧力Ｐが所定の範囲より低い場合は、
まずステップ３において、ファン２５の回転数が最低回
転数か否かを判定する。もし、ファン２５の回転数が最
低回転数ではない場合、すなわち、強制空冷による冷却
効果が高すぎる場合は、ステップ４において、モータ２
４を制御してファン２５の回転数を低下し、伝熱管２１
の冷却能力を低下させて蒸気が凝縮する量を減少させ、
この伝熱管２１内、すなわち、蒸気タービン１０の排圧
を上昇させる。

【００２３】これに対して、回転数が最低回転数の場
合、すなわち、これ以上復水器２０の冷却能力を低下で
きないときは、ステップ５において、流量調節バルブ７
０の開度を拡大し、エゼクタ３０によって再抽出される
不凝縮性ガスの量を増やし、復水器２０内からエゼクタ
３０によって抽気される不凝縮性ガスの正味の量を減少
させ、蒸気タービン１０の排圧を上昇させる。

【００２４】これによって、夜間や冬季など外気温が低
くなった場合や、蒸気タービン１０からの排出蒸気量が
減少したとき等、復水器２０の冷却能力が過剰となる際
の、蒸気タービン１０の排圧の低下しすぎが防止され
る。

【００２５】また、この際に、ステップ３においてファ
ン２５の回転数を確認し、ファン２５が最低回転数で回
転しているときにのみ流量調節バルブ７０を開くので、
ファン２５の積極的な回転と返送ラインＬ１０による不
凝縮性ガスの返送とが同時に行われるという無駄がな
く、効率的に排圧の低下しすぎが防止されている。

【００２６】一方、ステップ２で検出圧力Ｐが所定の範
囲より高い場合は、ステップ６において、流量調節バル
ブ７０の開度が０か否かを判定する。もし、開度が０以
外の場合、すなわち返送ラインＬ１０による返送がされ
ている場合は、ステップ７（Ｓ７）において、流量調節
バルブ７０の開度を絞り、返送ガス量を少なくしてエゼ
クタ３０によって復水器２０から抽気される不凝縮ガス
の正味の量を増加させ、蒸気タービン１０の排圧を低下
させる。

【００２７】これに対して、開度が０の場合、すなわ
ち、返送ラインＬ１０による返送がされずエゼクタ３０
による抽気が十分なされている場合は、ステップ８（Ｓ
８）において、モータ２４の駆動を制御してファン２５
の回転数を上昇させ、伝熱管２１の冷却能力の向上によ
って蒸気の凝縮量を増加させ伝熱管２１内、すなわち、
蒸気タービン１０の排圧を低下させる。

【００２８】これによって、外気温が上がった場合や蒸
気タービン１０からの排出蒸気量が増加したとき等、復
水器２０の冷却能力が不足する際の、蒸気タービン１０
の排圧の上昇しすぎが防止される。

【００２９】また、この際に、ステップ６において流量
調節バルブ７０の開度を確認し、流量調節バルブ７０の
開度が０の時にのみファン２５の回転数を上昇させるの
で、ファン２５の回転と返送ラインＬ１０による不凝縮
性ガスの返送とが同時に行なわれる無駄が防止され、効
率的に排圧の上昇しすぎが防止されている。

【００３０】そして、これらの制御が終わると、ステッ
プ９（Ｓ９）において、外部からの制御停止の要求があ
るか否かを確認し、制御停止の要求がなければ再びステ
ップ１に戻って検出圧力Ｐの監視を行い、制御停止の要
求があれば制御を停止する。

【００３１】このように、本実施形態の復水装置１００
においては、復水器２０の冷却能力が過剰になっても、
エゼクタ３０によって抽気された不凝縮性ガスの一部が
返送されてエゼクタ３０がこれを再び抽気するので、復
水器２０からエゼクタ３０によって抽出される正味の不
凝縮性ガスの量が低下し、復水器２０内の圧力が低下し
すぎることを防止できる。

【００３２】また、配管からのリーク等によって混入す
る空気由来の酸素を含む不凝縮性ガスを、復水器２０を
介すことなく返送ラインＬ１０によって返送しエゼクタ
３０によって再び抽気させるので、返送される不凝縮性
ガスによる復水器２０の伝熱管２１内の腐食が防止さ
れ、不活性ガス等を導入する必要がない。

【００３３】なお、本発明に係る復水装置は、上記実施
形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとる
ことが可能である。

【００３４】例えば、本実施形態では、制御装置６１
は、ファン２５の積極的な回転と返送ラインＬ１０によ
る不凝縮性ガスの返送とが同時に行われる無駄を防止す
べく、ファン２５の回転が最低回転数の場合にのみ流量
調節バルブ７０を開け、流量調節バルブ７０の開度が０
の場合にのみファン２５の回転を行うように制御する
が、これに限られず、ファン２５と流量調節バルブ７０
とを各々独立して制御し、ファン２５の回転と不凝縮性
ガスの返送とを同時に行っても構わない。

【００３５】また、本実施形態では、復水器としてファ
ン２５を備える強制空冷式の復水器２０を備えているが
これに限られない。例えば、自然空冷式の復水器を採用
してもよく、水冷式の復水器を採用してもよい。水冷式
の復水器を採用する場合は、制御装置６１がファン２５
に代えて水冷用の水の流量等を制御すればよい。

【００３６】また、本実施形態では、返送ラインＬ１０
によって返送される不凝縮性ガスの流量を調節する流量
調節バルブ７０を備えているがこれに限られず、例え
ば、所定の流れ抵抗を付与するオリフィス等を設置する
と共にこれを季節の変化毎に交換し、蒸気タービン１０
の排圧が低くなるにつれて返送ガスの流量を多くするよ
うにして、復水器２０の圧力が低下しすぎないようにし
ても構わない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る復水
装置によれば、エゼクタによって復水器内から抽気され
た不凝縮性ガスの一部を、復水器からの不凝縮性ガスに
返送して再びエゼクタによって抽気するので、復水器の
冷却能力が過剰になった場合に、復水器からエゼクタに
よって抽出される正味の不凝縮性ガスの量が低下し、復
水器内の圧力が低下しすぎることが防止される。また、
返送されるガスを、復水器を通過させずにエゼクタによ
って再び抽気するので、返送される不凝縮性ガス中に含
まれる酸素等の腐食性ガスによる復水器内の腐食が、不
活性ガスを入れることなく防止される。

【００３８】これによって、復水器内の腐食を促進させ
ることなく低コストで、当該復水器より上流に配置され
る例えば蒸気タービン等の安定運転を可能にする復水装
置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の復水装置を示す概略図である。

【図２】図１中の制御装置によって行われる制御の手順
を示すフロー図である。

【符号の説明】

２０…復水器、２５…ファン（送風機）、３０…エゼク
タ、６０…圧力検出器（圧力検出手段）、６１…制御装
置（制御手段）、７０…流量調節バルブ（流量調節手
段）、１００…復水装置、Ｌ１０…返送ライン（返送手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 俊治 東京都品川区北品川五丁目９番11号 住友 重機械工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気を冷却して凝縮する復水器と、 前記復水器内の不凝縮性ガスを抽気するエゼクタと、 前記抽気された不凝縮性ガスの一部を、前記復水器から
   の不凝縮性ガスに返送し再び抽気させる返送手段と、 を備えることを特徴とする復水装置。
2. 【請求項２】 前記返送される不凝縮性ガスの流量を調
   節する流量調節手段と、 前記復水器内の圧力に関する情報を検出する圧力検出手
   段と、 当該圧力が所定値となるように前記流量調節手段を制御
   する制御手段と、 を備えることを特徴とする、請求項１に記載の復水装
   置。
3. 【請求項３】 前記復水器は、送風機を備える空冷式の
   復水器であり、前記制御装置は、前記圧力が所定値とな
   るように前記送風機の風量および前記流量調節手段を制
   御することを特徴とする、請求項２に記載の復水装置。