JP2004092408A - 蒸気タービンプラント - Google Patents

Abstract

【課題】復水系に不純物を流入させないようにすることができる蒸気タービンプラントを提供することを課題とする。
【解決手段】蒸気タービンプラント１０１は、蒸気発生器３、タービン５，９、復水器１１、グランド蒸気復水器１５及び復水脱塩装置１９を有する復水系と、蒸気発生器３内の流体の一部をブローダウンして導入するフラッシュタンク３７を有し、このフラッシュタンク３７で蒸気と分離されたブローダウン液体をグランド蒸気復水器１５に供給するブローダウン系と、グランド蒸気復水器１５に接続された復水回収タンク３９とを備え、復水回収タンク１５は、復水回収ポンプ４０を介して復水脱塩装置１９に接続され、復水回収タンク３９内の復水回収タンク水を復水脱塩装置１９に供給して、不純物を除去する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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】
図４に、既存の原子力発電プラントを構成する蒸気タービンプラントの主要構成を示す。原子力発電プラントにおいては通常、原子炉の熱を利用した高温水を蒸気発生器に送り熱交換させた後に回収するいわゆる一次系と、蒸気発生器内で一次系の高温水を利用して蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービンを回転させて発電し、その後、復水器にて復水させた後、蒸気発生器に回収するいわゆる二次系を備え、二次系には、系内の不純物が濃縮する蒸気発生器の器内水の一部を取り出し、不純物を浄化した後に復水へ回収するブローダウン系を備えている。図４の蒸気タービンプラントは、そのようなＳＧブローダウン系を有する原子力発電プラントの二次系において、ブローダウンした流体からの熱回収を行う場合の主要な構成を示すものである。
【０００３】
蒸気タービンプラント１は、二次系の一部として、蒸気発生器３を備え、その下流には、高圧タービン５、湿分分離加熱器７、低圧タービン９さらに復水器１１が設けられている。復水器９の下流には、復水ポンプ１３、グランド蒸気復水器１５が設けられており、その出口には分岐点１７が設けられている。分岐点１７の下流は、復水を脱塩浄化し、不純物を除去するための復水脱塩装置１９が設けられた主流配管２１と、復水を復水脱塩装置１９から迂回させて流すバイパス配管２３とに分流しており、これら主流配管２１とバイパス配管２３とは、合流点２５において合流している。主流配管２１とバイパス配管２３との切替は、各配管に設けられた第１開閉弁２２，第２開閉弁２４により行われる。
合流点２５の下流には、低圧給水加熱器２７、脱気器２９、給水ポンプ３１、高圧給水加熱器３３が設けられており、高圧給水加熱器３３の下流は蒸気発生器３に接続されている。
また、合流点２５の下流の低圧給水加熱器２７の上流には、ブローダウン冷却用のＳＧＢＤ（ｓｔｅａｍ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｂｌｏｗ　ｄｏｗｎ）冷却器３５を有する分岐経路３６が設けられている。
【０００４】
一方、蒸気発生器３からはブローダウン系が延びており、蒸気発生器３には、ブローダウン系を構成するフラッシュタンク３７が接続されている。フラッシュタンク３７は、上方で脱気器２９に接続され、フラッシュ（減圧沸騰）し分離されたフラッシュ蒸気を復水系に戻して熱回収を行うように構成されている。フラッシュタンク３７の下流は、ＳＧＢＤ冷却器３５と熱交換して、フラッシュタンク３７に残存したブローダウン液体を冷却するとともに熱回収を行うように配管され、その下流は復水脱塩装置１９の上流に接続されている。
【０００５】
また、グランド蒸気復水器１５には、タービングランド蒸気が導入され復水し、そのドレン水はグランド蒸気復水器１５に接続された復水回収タンク３９に送られてタービングランド蒸気ドレン水として回収される。
復水回収タンク３９では、蒸気タービンプラント１で使用されている復水ポンプ１３，給水ポンプ３１等のポンプシール用の水として利用されたポンプシールドレン水等のユーティリティドレン水も回収される。また、復水回収タンク３９は、復水器１１に接続され、タービングランド蒸気ドレン水及びユーティリティドレン水は復水器１１に供給され復水系に戻される。
さらに、復水器１１には補給水浄化設備４１が接続され、復水系に補給される補給水は補給水浄化設備４１により浄化されてから復水器１１に供給される。
このように構成された従来の蒸気タービンプラント１においては、系内の不純物が濃縮したブローダウン液体を復水脱塩装置１９により浄化することで、系内の不純物を効率よく除去し、系外から補給水を介して流入する不純物は、主に補給水浄化設備４１により除去している。
【０００６】
このような蒸気タービンプラントを備えた原子力発弁プラント二次系の運転方法としては、いわゆる高ｐＨ運転（ｐＨ９．５〜１１）がある。通常運転時に高ｐＨ運転を行う場合には、系内の不純物濃度が低いこと及び復水のｐＨが高く復水脱塩装置へのイオン負荷が高いことから、復水器１１を出た復水を、復水脱塩装置１９を通さずに循環、流通させる。すなわち、第一開閉弁２２を全閉し第二開閉弁２４を全開する。これによって、復水ポンプ１３から吐出された復水は、グランド蒸気復水器１５、分岐点１７を経て、復水脱塩装置１９を通ることなく迂回路であるバイパス配管２３を通って下流へ流れる。一方、起動時や復水器１１内で復水系へ海水が漏洩した場合など高ｐＨ運転を行わない場合には、復水系内へ不純物が持ち込まれるのを防止すべく、復水の脱塩を行うようにする。すなわち、第一開閉弁２２を全開し第二開閉弁２４を全閉する。これによって、復水ポンプ１３から吐出された復水は、グランド蒸気復水器１５、分岐点１７を経て、主流配管２１における復水脱塩装置１９に流入し、脱塩され、不純物が除去される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常運転時に高ｐＨ運転を行う場合には、大気に接した状態で使用されたタービングランド蒸気ドレン水やユーティリティドレン水が、復水器１１を介して復水脱塩装置１９を通らずに循環、流通するため、タービングランド蒸気ドレン水やユーティリティドレン水を介して系外から持ち込まれた不純物が、浄化されないまま復水系に流入する可能性があった。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、復水系に不純物を流入させないようにすることができる蒸気タービンプラントを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明に係る蒸気タービンプラントは、蒸気発生器、蒸気タービン、復水器、タービングランド蒸気を復水するグランド蒸気復水器及び復水脱塩装置を有する復水系と、蒸気発生器内の流体の一部をブローダウンして導入するフラッシュタンクを有し、このフラッシュタンクで蒸気と分離されたブローダウン液体を復水系に供給するブローダウン系と、グランド蒸気復水器に接続された復水回収タンクとを備えた蒸気タービンプラントにおいて、復水回収タンクは復水脱塩装置に接続され、復水回収タンク内の復水回収タンク水を復水脱塩装置に供給することを特徴とするものである。
【００１０】
ブローダウン液体は、グランド蒸気復水器に供給されてもよい。
ブローダウン液体は、復水回収タンクに供給されてもよい。
復水回収タンク水には、少なくとも、ブローダウン液体、タービングランド蒸気ドレン水、ユーティリティドレン水のいずれか一つを含むことができる。
復水系は、復水器の下流で且つグランド蒸気復水器の上流に、復水回収タンク水を冷却して熱回収する復水回収タンク水冷却器を備えてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、原子力発電プラントの二次系を構成する、この発明の実施の形態１に係る蒸気タービンプラントの構成を示す。
蒸気タービンプラント１０１は、二次系すなわち復水系の構成要素として、蒸気発生器３を備え、その下流には、高圧タービン５、湿分分離加熱器７、低圧タービン９さらに復水器１１が設けられている。復水器１１の下流には、復水ポンプ１３、グランド蒸気復水器１５が設けられており、その出口には分岐点１７が設けられている。分岐点１７の下流は、主流配管２１とバイパス配管２３とに分岐されている。主流配管２１には、第一開閉弁２２及び復水脱塩装置１９が設けられており、バイパス配管２３には、第二開閉弁２４が設けられている。
主流配管２１とバイパス配管２３との切替は、各配管に設けられた第１開閉弁２２，第２開閉弁２４により行われる。
合流点２５の下流には、低圧給水加熱器２７、脱気器２９、給水ポンプ３１、高圧給水加熱器３３が設けられており、高圧給水加熱器３３の下流は蒸気発生器３に接続されている。
【００１２】
一方、蒸気発生器３からはブローダウン系が延びている。蒸気発生器３の下流には、蒸気発生器３内の流体の一部をブローダウンして導入するフラッシュタンク３７が設けられている。フラッシュタンク３７は、上方で高圧給水加熱器３３に接続され、フラッシュし分離された蒸気を復水系に戻すように構成されている。
【００１３】
また、グランド蒸気復水器１５には、タービングランド蒸気が導入され復水し、そのドレン水は、グランド蒸気復水器１５に接続された復水回収タンク３９に送られて、タービングランド蒸気ドレン水として回収される。ここで、タービングランド蒸気とは、高圧タービン５、低圧タービン９等の軸受部に用いられた蒸気である。
さらに、グランド蒸気復水器１５はフラッシュタンク３７にも接続されている。グランド蒸気復水器１５は、フラッシュタンク３７内で蒸気にならずに残存しブローダウン液体を冷却して熱回収する。冷却されたブローダウン液体もまた復水回収タンク３９に回収される。
復水回収タンク３９には、いわゆるユーティリティのドレン水も回収される。ユーティリティとは、例えば、蒸気タービンプラント１０１で使用されている復水ポンプ１３，給水ポンプ３１等のポンプシール水として利用されるものをいう。また、復水回収タンク３９は、復水回収ポンプ４０を介して復水脱塩装置１９に接続される。したがって、系内の不純物が濃縮したブローダウン液体に加えて、系外から不純物を持ち込む可能性があるタービングランド蒸気ドレン水及びユーティリティドレン水も、復水回収タンク水として、復水脱塩装置１９を通って浄化された後に復水系に戻されることになる。
さらに、復水器１１には補給水浄化設備４１が接続され、系外からの補給水は、この補給水浄化設備４１により浄化されてから復水器１１に供給される。
【００１４】
次に、以上のような構成を有する実施の形態に係る蒸気タービンプラント１０１の動作について説明する。
この実施の形態に係る蒸気タービンプラント１０１を備えた原子力発電プラントの二次系でも、いわゆる高ｐＨ運転（ＰＨ９．５〜１１）がなされる。
通常運転時に高ｐＨ運転を行う場合には、系統内の不純物濃度が低いこと及び復水のｐＨが高く復水脱塩装置へのイオン負荷が高いことから、復水器１１を出た復水を、復水脱塩装置１９を通さずに循環、流通させる。すなわち、第一開閉弁２２を全閉し第二開閉弁２４を全開する。これによって、復水ポンプ１３から吐出された復水は、グランド蒸気復水器１５、分岐点１７を経て、復水脱塩装置１９を通ることなく迂回路であるバイパス配管２３を通って下流へ流れる。一方、起動時や復水器１１で復水系へ海水が漏洩した場合など、高ｐＨ運転を行わない場合には、復水系内へ不純物が持ち込まれるのを防止すべく、復水の脱塩を行うようにする。すなわち、第一開閉弁２２を全開し第二開閉弁２４を全閉する。これによって、復水ポンプ１３から吐出された復水は、グランド蒸気復水器１５、分岐点１７を経て、主流配管２１における復水脱塩装置１９に流入し、脱塩され、不純物が除去される。
【００１５】
一方、蒸気発生器３から排出されたブローダウン流体は、フラッシュタンク３７によりフラッシュされ、蒸気とブローダウン液体に分離する。フラッシュした蒸気は、低圧給水加熱器２７に送られ、復水系に戻すことにより熱回収が行われる。一方、ブローダウン液体は、グランド蒸気復水器１５に送られ、復水系を流れる復水で復水脱塩装置１９が受け入れ可能な温度まで冷却されるとともに熱回収が行われる。
また、タービングランド蒸気は、グランド蒸気復水器１５で冷却されて復水される。
ブローダウン液体やタービングランド蒸気のドレン水は、復水回収タンク３９に送られ、ユーティリティのドレン水とともに、復水回収タンク水として、復水回収ポンプ４０で昇圧された後、復水脱塩装置１９に送られ、これらの液体に含まれる不純物が除去される。
このように、復水脱塩装置１９に、ブローダウン液体、タービングランド蒸気ドレン水及びユーティリティのドレン水を直接回収するので、復水系に流入する不純物を確実に除去できる。
【００１６】
また、上述したようにフラッシュタンク３７から排出されたブローダウン液体は、復水脱塩装置１９の上流ではなくグランド蒸気復水器１５に回収される。
ここで、復水脱塩装置１９の上流の圧力は、ほぼ復水ポンプ１３の出口圧力であり、グランド蒸気復水器１５の被冷却側の圧力よりも高い圧力になっている。フラッシュタンク３７の内圧は、ブローダウン液体の回収先圧力よりも高い圧力を必要とするため、フラッシュタンク３７でフラッシュした蒸気の回収先もフラッシュタンク３７の内圧に応じ高圧力を有する部位が選択される。そのため、従来の蒸気の回収先は、高圧力な部位である脱気器２９や高圧給水加熱器３３に限定されていた。しかしながら、この実施の形態では、ブローダウン液体を大気圧前後の圧力の低いグランド蒸気復水器１５に回収するようにしたので、フラッシュタンク３７の内圧を低くでき、フラッシュタンク３７からの蒸気の回収先も従来より低い圧力を有する部位まで広げることができる。したがって、脱気器２９や高圧給水加熱器３３に限定されず、この実施の形態のように低圧給水加熱器２７にも蒸気を回収することができ、システム構成上の選択の幅を広げることができるようになった。
【００１７】
さらに、フラッシュタンク３７からのブローダウン液体は、グランド蒸気復水器１５において、復水脱塩装置１９が受け入れ可能な温度まで冷却されるので、従来のように、ＳＧＢＤ冷却器をブローダウン系に設ける必要がなくなった。
【００１８】
実施の形態２．
図２に、この発明の実施の形態２に係る蒸気タービンプラント２０１の構成を示す。
図２は、上記実施の形態１に関する図１と同態様の図である。また、実施の形態２に係る蒸気タービンプラント２０１の構成は、以下に説明する部分だけが上記実施の形態１に係る蒸気タービンプラント１０１と異なり、他の部分は実施の形態１と同様である。すなわち、実施の形態２の蒸気タービンプラント２０１は、フラッシュタンク３７のブローダウン液体の回収先について、実施の形態１のグランド蒸気復水器１５に代えて、グランド蒸気復水器１５と同様に大気圧前後の比較的低い圧力を有する復水回収タンク３９にしたものである。また、グランド蒸気復水器１５と復水回収タンク３９との間をバランス管５１により接続している。
【００１９】
このように構成された蒸気タービンプラント２０１において、蒸気発生器３からブローダウンされたブローダウン流体は、フラッシュタンク３７でフラッシュしその蒸気を低圧給水加熱器２７に送られて熱回収されると共に、復水回収タンク３９でさらにフラッシュしてその蒸気がバランス管５１を介してグランド蒸気復水器１５に送られて熱回収される。したがって、上述した実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図３に、この発明の実施の形態３に係る蒸気タービンプラント３０１の構成を示す。
図３は、上記実施の形態１に関する図１と同態様の図である。また、実施の形態３に係る蒸気タービンプラント３０１の構成は、以下に説明する部分だけが上記実施の形態１に係る蒸気タービンプラント１０１と異なり、他の部分は実施の形態１と同様である。すなわち、復水器１１及び復水ポンプ１３の下流で且つグランド蒸気復水器１５の上流に復水回収タンク水冷却器６１を設けている。
復水回収タンク水冷却器６１では、復水回収タンク３９から復水回収ポンプ４０を介して復水脱塩装置１９に送られる不純物を含んだ復水回収タンク水を冷却し、復水回収タンク水の熱回収を行うように構成されている。また、フラッシュタンク３７のブローダウン液体の回収先について、従来と同様に、ＳＧＢＤ冷却器３５を介して復水脱塩装置１９に直接回収している。さらに、復水脱塩装置１９の下流の合流点２５の下流から、復水を復水器１１に戻す復水再循環配管６３が延びている。復水再循環配管６３には復水再循環制御弁６５が設けられている。一方、合流点２５の下流の低圧給水加熱器２７の上流には復水流量制御弁６７が設けられている。なお、復水再循環配管６３はグランド蒸気復水器１５の下流から分岐させてもよい。
【００２１】
このように構成された蒸気タービンプラント３０１において、復水回収タンク３９に送られたタービングランド蒸気のドレン水やユーティリティのドレン水は、復水脱塩装置１９において不純物が除去されると共に、復水脱塩装置１９に送られる途中で、復水回収タンク水冷却器６１により冷却することで熱回収される。
したがって、上述した実施の形態１と同様の効果のほかに、復水回収タンク水を冷却することにより、復水脱塩装置１９の樹脂の耐熱温度を下げることができ、且つさらに効率よく熱回収を行うことができる。また、復水流量制御弁６７の上流で復水器１１への再循環経路が設けられ、復水回収タンク水冷却器６１は、再循環経路内に配置されている。このため、プラントの運転状態によって脱気器へ送られる復水量が変化した場合でも、復水回収タンク水冷却器６１で冷却に供される復水の量は常に十分に確保されるので、プラントの運転状態によらず復水回収タンク水の冷却を確実に行うことができる。
【００２２】
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく様々な改変を施すことが可能である。例えば、上述した実施の形態３において、フラッシュタンク３７のブローダウン液体の回収先を、実施の形態１や２のように、グランド蒸気復水器１５や復水回収タンク３９としてもよい。これにより、実施の形態１や２の効果に加えて実施の形態３の効果が得られる。また、不純物が含まれた、タービングランド蒸気のドレン水、ユーティリティのドレン水、さらにブローダウン液体が流入する復水回収タンク３９を補給水浄化設備４１の上流に接続し、復水脱塩装置１９に代えて補給水浄化設備４１によってこれらの液体に含まれる不純物を除去してもよい。これにより、補給水量が少ない通常運転中の補給水浄化設備４１を有効に利用し、復水脱塩装置１９のイオン負荷を軽減することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の蒸気タービンプラントによれば、蒸気発生器、蒸気タービン、復水器、タービングランド蒸気を復水するグランド蒸気復水器及び復水脱塩装置を有する復水系と、蒸気発生器内の流体の一部をブローダウンして導入するフラッシュタンクを有し、このフラッシュタンクで蒸気と分離されたブローダウン液体を復水系に供給するブローダウン系と、グランド蒸気復水器に接続された復水回収タンクとを備えた蒸気タービンプラントにおいて、復水回収タンクは復水脱塩装置に接続され、復水回収タンク内の復水回収タンク水を復水脱塩装置に供給するので、復水器からの復水を、復水脱塩装置をバイパスして循環、流通させる場合においても、系外から持ち込まれる不純物を復水脱塩装置にて確実に除去し、復水系に流入させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る蒸気タービンプラントの主要な構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る蒸気タービンプラントの主要な構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る蒸気タービンプラントの主要な構成を示す図である。
【図４】従来の蒸気タービンプラントの主要な構成を示す図である。
【符号の説明】
３…蒸気発生器、５…高圧タービン，９…低圧タービン、１１…復水器、１５…グランド蒸気復水器、１９…復水脱塩装置、３７…フラッシュタンク、３９…復水回収タンク、６１…復水回収タンク水冷却器、１０１，２０１，３０１…蒸気タービンプラント。

Claims (5)

1. 蒸気発生器、蒸気タービン、復水器、タービングランド蒸気を復水するグランド蒸気復水器及び復水脱塩装置を有する復水系と、
   前記蒸気発生器内の流体の一部をブローダウンして導入するフラッシュタンクを有し、このフラッシュタンクで蒸気と分離されたブローダウン液体を復水系に供給するブローダウン系と、
   グランド蒸気復水器に接続された復水回収タンクと
   を備えた蒸気タービンプラントにおいて、
   前記復水回収タンクは前記復水脱塩装置に接続され、前記復水回収タンク内の復水回収タンク水を前記復水脱塩装置に供給することを特徴とする蒸気タービンプラント。
2. 前記ブローダウン液体は、前記グランド蒸気復水器に供給される請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
3. 前記ブローダウン液体は、前記復水回収タンクに供給される請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
4. 前記復水回収タンク水には、少なくとも、ブローダウン液体、タービングランド蒸気ドレン水、ユーティリティドレン水のいずれか一つを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。
5. 前記復水系は、前記復水器の下流で且つ前記グランド蒸気復水器の上流に、前記復水回収タンク水を冷却して熱回収する復水回収タンク水冷却器を備えた請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。

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