JP2004271083A - 原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の車室の低圧タービン車室とこれと同数の復水器とを有する原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムで、復水器内の低圧給水加熱器などの物量を低減する。
【解決手段】低圧タービン３ａ、…３ｎを収容する低圧タービン車室のそれぞれに接続された復水器４ａ、…４ｎと、復水器内に配置されて低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管１０ａ、…１０ｎによって導いて復水を給水として加熱する熱交換器からなる低圧給水加熱器６ａ、…６（ｎ−１）と、を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムである。そして、複数の低圧給水加熱器は、給水側が分岐して互いに並列に接続されて複数の系列を構成し、この系列の数（ｎ−１）が、復水器の数ｎよりも少ない。
【選択図】 図１
【解決手段】低圧タービン３ａ、…３ｎを収容する低圧タービン車室のそれぞれに接続された復水器４ａ、…４ｎと、復水器内に配置されて低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管１０ａ、…１０ｎによって導いて復水を給水として加熱する熱交換器からなる低圧給水加熱器６ａ、…６（ｎ−１）と、を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムである。そして、複数の低圧給水加熱器は、給水側が分岐して互いに並列に接続されて複数の系列を構成し、この系列の数（ｎ−１）が、復水器の数ｎよりも少ない。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムに関し、特に、低圧給水加熱器を復水器内に設置する原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原子力蒸気タービンプラント、例えば原子力発電プラントの給水加熱システムにつき、図２０、図２１を参照して説明する。
図２０は基本構成を示すものである。原子力発電プラントの給水加熱システムは、蒸気発生器１、高圧タービン２、低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎ、復水器４ａ、４ｂ、…４ｎ、昇圧装置（復水ポンプ）５、低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎ、昇圧装置（給水ポンプ）２０、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂ、給水配管８、蒸気管９とを含む。隣り合う復水器同士は、連絡胴１１により接続されている。
【０００３】
蒸気発生器（例えば原子炉）１で発生した蒸気は、高圧タービン２を経て、蒸気管９により導かれてｎ（ｎは通常３以上）個の車室の低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎを駆動して、低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎそれぞれの下に設置した復水器４ａ、４ｂ、…４ｎにより凝縮されて復水となる。この復水は、昇圧装置（復水ポンプ）５によって昇圧され、給水として低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎへ送られて加熱される。低圧給水加熱器群によって加熱された給水は昇圧装置（給水ポンプ）２０によってさらに昇圧され、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂにより加熱されて蒸気発生器１に戻されて閉ループを構成している。
【０００４】
低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎには、加熱源として、低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎからの抽気蒸気が抽気管１０ａ、１０ｂ、…１０ｎにより導かれる。また、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂの加熱源としては、高圧タービン２からの抽気やクロスアラウンド管からの抽気が利用される（図示せず）。低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎは、通常、シェル側に加熱源として導入される抽気とチューブ側に導入される被加熱側の給水との間で熱交換を行なうシェル・アンド・チューブ型の熱交換器である。これらの低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎは、復水器４ａ、４ｂ、…４ｎ内のネック部に設置されるネックヒータ方式を採用して建屋縮小を図っている。
【０００５】
図２１は、図２０の従来例においてｎ＝３とした場合をより具体的に示したものである。３車室の低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃとそれぞれの復水器４ａ、４ｂ、４ｃを有する。なお、この図では抽気管の図示を省略している。図２１に示すように、低圧給水加熱器群は４段、３系列６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４、６ｃ１〜６ｃ４であって各復水器４ａ、４ｂ、４ｃに均等に配置されている。ここで、「系列」は、給水配管８が分岐して並列に接続された低圧給水加熱器群を意味し、「段」は、各系列内で給水配管８が直列に接続された個々の低圧給水加熱器を意味する。
【０００６】
プラント効率を考えた場合、一般的に、発電プラントの給水加熱システムは直列に接続された低圧給水加熱器の熱、すなわち段数を増やすのが望ましい。また、復水器に設置するネックヒータでの圧力損失を軽減することが望ましい。しかし、段数を変えずにネックヒータ方式を採用しない場合は建屋が大型化する。このため、復水器のネックヒータの設置位置はタービン排気蒸気の復水器内の流動を考慮し各復水器上部（ネック部）に設置する。また車室数ｎの低圧タービンに対して基数ｎの復水器を設置するとき、低圧給水加熱器群を系列数をｎとして均等に各復水器本体に配置し、さらに隣接する復水器間には連絡胴１１を設けて復水器間の圧力不均衡の低減を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のｎ個の低圧タービン車室とｎ基の復水器とｎ系列の低圧給水加熱器群をネックヒータ方式とした原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムにおいては、復水器上部の空間は限られており、ネックヒータを採用する場合にタービンからの抽気を導く抽気管やこれらの支持構造物の計画が容易ではなく、結果的に配管物量や内部構造物の増大を招き、復水器の大型化、建屋の大型化によるコストアップの問題や、プラント効率に影響する復水器内部圧損の低減の観点からも限界があった。また、運転冗長性の面でも各給水加熱器群の系列毎に調節弁を設置する必要があり、給水加熱器の員数を減らすことができない従来技術では、系列毎のアンバランスが発生しやすく原子力プラントの安定運転に対する冗長性の面でも課題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたものであり、複数の低圧タービン車室とこれと同数基の復水器とを有する原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムにおいて、復水器内に設置する低圧給水加熱器などの員数及び物量を低減することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、低圧タービンをそれぞれに収容する複数の低圧タービン車室のそれぞれに接続されて前記低圧タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を作る複数の復水器と、前記復水器内に配置されて前記低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により前記復水を給水として加熱する熱交換器からなる複数の低圧給水加熱器と、を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記複数の低圧給水加熱器は、給水側が分岐して互いに並列に接続されて複数の系列を構成し、この系列の数が、前記復水器の数よりも少ないこと、を特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、低圧タービンをそれぞれに収容する複数の低圧タービン車室のそれぞれに接続されて前記低圧タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を作る複数の復水器と、前記復水器内に配置されて前記低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により前記復水を給水として加熱する熱交換器からなる複数の低圧給水加熱器と、を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記複数の低圧給水加熱器は、給水側が直列に接続された複数の段の低圧給水加熱器からなり、前記給水側がより上流側の段の低圧給水加熱器は前記低圧タービンのより低圧側から抽気した蒸気を導入するように構成されており、前記複数の段の低圧給水加熱器のうちで前記低圧タービンの最も低圧側から抽気した蒸気を導入する第１の低圧給水加熱器は前記復水器ごとに１基ずつ配置され、前記第１の低圧給水加熱器を出た給水は相互に合流して分岐し、それぞれに複数の低圧給水加熱器を含み互いに並列をなす複数の系列を構成し、この系列の数が、前記復水器の数よりも少ないこと、を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜１９を参照しながら本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの実施の形態を説明する。ここで、従来技術と共通または類似の部分、および互いに共通または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１の実施の形態を示す系統構成図である。この第１の実施の形態は、図２０に示した従来例に対し、ｎ基の復水器のうちの（ｎ−１）基の復水器４ａ、４ｂ、…４（ｎ−１）にそれぞれ、第１〜第（ｎ−１）系列の低圧給水加熱器（ネックヒータ）群６ａ、６ｂ、…６（ｎ−１）を配置し、第ｎ復水器４ｎには低圧給水加熱器を一つも配置していない。これにより、全体の低圧給水加熱器の数を軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量の低減を図ることができる。
【００１３】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第２の実施の形態を示しており、図１に示した第１の実施の形態においてｎ＝３とした場合に相当する。低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃが３車室で、これらの低圧タービン車室にそれぞれ接続する３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内に、２系列で４段の低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４がネックヒータとして設置される。二つの系列の低圧給水加熱器群６ａ、６ｂは３基の復水器内に分散して配置されている。
【００１４】
図からわかるように、給水配管８は昇圧装置５の吐出側でＡ系統とＢ系統の二つに分岐し、Ａ系統では低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４が直列に接続され、Ｂ系統では低圧給水加熱器６ｂ１〜６ｂ４が直列に接続されている。そして、復水器４ａ内には低圧給水加熱器６ａ２〜６ａ４が配置され、復水器４ｂ内には低圧給水加熱器６ａ１および６ｂ４が配置され、復水器４ｃ内には低圧給水加熱器６ｂ１〜６ｂ３が配置されている。
【００１５】
ここで、給水は、低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４の順、低圧給水加熱器６ｂ１〜６ｂ４の順にそれぞれ流れるように接続され、次第に加熱されて温度が上昇していく。図２では抽気管の図示を省略しているが、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃからの抽気の圧力および温度は、低圧給水加熱器の給水側の温度が低いものほど低く、例えば低圧給水加熱器６ａ４、６ｂ４に供給されるものが最も高く、６ａ１、６ｂ１に供給されるものが最も低い。
【００１６】
この実施の形態によれば、各復水器に設置する低圧給水加熱器の本数を軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量の低減を図ることができる。また、この実施の形態では、すべての（３基の）復水器４ａ、４ｂ、４ｃに低圧給水加熱器が設置され、復水器での圧力損失が極力均等になるように配慮されている。これにより、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃの特性の違いを最小限にすることが可能である。
【００１７】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第３の実施の形態を示しており、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態（図１）においてｎ＝３とした場合に、復水器に設置する２系列で４段分の低圧給水加熱器群の具体的なネックヒータ配置を示したものである。
【００１８】
この実施の形態では、第２の実施の形態（図２）と異なり、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃのうちの２基の復水器４ａ、４ｂにそれぞれ、低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４を設置している。その意味では第１の実施の形態と共通している。この実施の形態では、各復水器に設置する低圧給水加熱器の本数を軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量を低減することができる。また、第２の実施の形態とは違って、ネックヒータを設置しない内部構造が簡素な復水器４ｃを設け、この復水器における復水器内部圧損を特に小さくしている点が特徴である。
【００１９】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第４の実施の形態を示している。これは、第２、第３の実施の形態と同様に、第１の実施の形態においてｎ＝３とした場合に相当し、復水器に設置する２系列で４段分の低圧給水加熱器群の具体的なネックヒータ配置を示している。この実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃのすべてに復水器が配置されている。図示のように、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃのうちの２基の復水器４ａ、４ｃに２系列で３段の低圧給水加熱器群を設置し、また残りの１基の復水器４ｂに２系列で１段の低圧給水加熱器群をネックヒータとして設置している。
【００２０】
この実施の形態によれば、各復水器に設置する低圧給水加熱器の本数が軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量の低減が図られている。抽気蒸気の条件が同じとなる最初の段の低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１をひとつの復水器４ｂ内に設置して、主タービンから導く抽気管の配管設計を容易としている。なお、図４では、最初の段の低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１を設置する復水器を中央の復水器４ｂとしたが、この復水器は中央でなくても良い。
【００２１】
［第５の実施の形態］
図５は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第５の実施の形態を示している。これは、第３の実施の形態（図３）の変形例である。すなわち、３基の復水器のうち２基４ｂ、４ｃにそれぞれ、低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４が設置されている。なお、低圧給水加熱器を設置する復水器を、図３では４ａおよび４ｂとしたのに対して図５では４ｂおよび４ｃとしているが、実質的には同じである。
【００２２】
本実施の形態では、低圧給水加熱器を設置しない復水器４ａ内に、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂを設置する。このように、従来ネックヒータとしていない高圧給水加熱器をネックヒータとして復水器上部に設置する。これにより、建屋容積を軽減することができる。なお、この高圧給水加熱器群７ａ、７ｂを設置する復水器は任意に選択することができる。
【００２３】
［第６の実施の形態］
図６は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第６の実施の形態を示している。これは、第２の実施の形態（図２）の変形例であって、復水器４ｃ内に設置される３個の低圧給水加熱器（ネックヒータ）のうちの２個６ｂ２および６ｂ３を一つの抱合せ給水加熱器（デュアルヒータ）で置き換えたものである。このデュアルヒータは２段分の低圧給水加熱器を接合して一体化したものである。
【００２４】
１基あたりの給水加熱器は大型化するが、通常の低圧給水加熱器の２段分の性能を有しているのに、別個に２基設置する場合に比べると、給水加熱システム全体として物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。なお、このデュアルヒータを設置する低圧給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００２５】
［第７の実施の形態］
図７は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第７の実施の形態を示している。これは、第３の実施の形態（図３）の変形例であって、復水器４ａ内に設置される４個の低圧給水加熱器のうちの２個６ａ３および６ａ４を一つのデュアルヒータで置き換え、さらに、復水器４ｂ内に設置される４個の低圧給水加熱器のうちの２個６ｂ３および６ｂ４を一つのデュアルヒータで置き換えたものである。
【００２６】
デュアルヒータの採用により、第６の実施の形態と同様に、物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。なお、この場合もデュアルヒータを設置する低圧給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００２７】
［第８の実施の形態］
図８は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第８の実施の形態を示している。これは、第４の実施の形態（図４）の変形例であって、復水器４ａ内に設置される３個の低圧給水加熱器のうちの２個６ａ２および６ａ３を一つのデュアルヒータで置き換え、さらに、復水器４ｃ内に設置される３個の低圧給水加熱器のうちの２個６ｂ２および６ｂ３を一つのデュアルヒータで置き換えたものである。
【００２８】
デュアルヒータの採用により、第６、第７の実施の形態と同様に、物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。なお、この場合もデュアルヒータを設置する低圧給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００２９】
［第９の実施の形態］
図９は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第９の実施の形態を示している。これは、第５の実施の形態（図５）の変形例であって、復水器４ａ内に設置される高圧給水加熱器群７ａを２個のデュアルヒータ７ａ１、７ａ１とし、さらに、高圧給水加熱器群７ｂを２個のデュアルヒータ７ｂ１、７ｂ１としたものである。デュアルヒータの採用により、物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。
【００３０】
なお、この図の構成の変形例として、デュアルヒータを１個だけ採用することも可能であり、また、他の２個の給水加熱器をデュアルヒータで置き換えることも可能である。
【００３１】
［第１０の実施の形態］
図１０は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１０の実施の形態を示している。この実施の形態では、第１の実施の形態（図１）と同様に、ｎ個の車室の低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎそれぞれの下にｎ基の復水器４ａ、４ｂ、…４ｎが配置されている。そして、この実施の形態では、低圧給水加熱器のうちで、最も抽気圧力が低くて抽気管抽気管が大口径となるｎ個の最初の段の低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１、…６ｎ１が、ｎ基の復水器４ａ、４ｂ、…４ｎにそれぞれ１個ずつ配置されている。これらの低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１、…６ｎ１の給水系統の上流側は、昇圧装置５の吐出側で分岐した位置にある。
【００３２】
低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１、…６ｎ１の給水系統の下流側はすべてが相互に接続され、その下流側は（ｎ−１）系統に分岐され、復水器４ａ、４ｂ、…４（ｎ−１）内にそれぞれ配置された（ｎ−１）個の低圧給水加熱器６ａ２、６ｂ２、…６（ｎ−１）２に接続されている。
【００３３】
すなわち、この実施の形態では、１段分については系列数をｎとして各復水器に配置し、大口径抽気配管の引回しを回避して抽気管の配管設計の容易性を確保し、その他の低圧給水加熱器の系列数は（ｎ−１）とした場合である。抽気管の配管設計の容易性の確保は復水器容積を軽減につながり、物量の低減を図ることが特徴で、圧力損失低減と、抽気管、低圧給水加熱器物量の低減を図ることができる。
【００３４】
［第１１の実施の形態］
図１１は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１１の実施の形態を示している。この実施の形態は第１０の実施の形態（図１０）で、ｎ＝３とした場合にほぼ相当する。すなわち、この実施の形態では、低圧給水加熱器群の１段分６ａ１、６ｂ１、６ｃ１については３系列として３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれに配置し、その他の低圧給水加熱器群は２系列として、復水器４ａ、４ｂ、４ｃに２個ずつ分散して配置している。すなわち、復水器４ａには、Ａ系列の第２段および第３段の低圧給水加熱器６ａ２、６ａ３を配置し、復水器４ｂには、Ａ系列の第４段およびＢ系列の第４段の低圧給水加熱器６ａ４、６ｂ４を配置し、復水器４ｃには、Ｂ系列の第２段および第３段の低圧給水加熱器６ｂ２、６ｂ３を配置している。
【００３５】
この実施の形態によれば、第１０の実施の形態と同様に、最も口径が大きい抽気管の配管設計の容易性を確保できる。また、３基の復水器器内圧力をほぼ均等に保つことができるため、タービンＡ、Ｂ、Ｃの設計を共通化することができる。
【００３６】
［第１２の実施の形態］
図１２は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１２の実施の形態を示している。これは、第１１の実施の形態（図１１）の変形例であって、復水器４ｂ内に設置される３個の低圧給水加熱器のうちの２個６ａ４および６ｂ４を一つのデュアルヒータで置き換えた点が第１１の実施の形態と相違する。
【００３７】
この実施の形態によれば、第１１実施の形態における効果が得られるほかに、デュアルヒータの採用による小型化・低圧損化の効果が得られる。なお、このデュアルヒータを設置する給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００３８】
［第１３の実施の形態］
図１３および図１４は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１３の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内にＡとＢの２系列の低圧給水加熱器群が設置されている。復水器４ｂにはＡ系列の低圧給水加熱器６ａ４とＢ系列の低圧給水加熱器６ｂ４が配置され、復水器４ｃにはＢ系列の低圧給水加熱器６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３が配置されている。
【００３９】
図１３に示すように、この実施の形態では、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃそれぞれから４段の抽気を行なっている。各段の抽気（例えば最も高圧側の抽気）は、図１４に示すようにＡ系例では復水器４ａからの２つの抽気と復水器４ｂからの１つの抽気が合流して対応する段の低圧給水加熱器（低圧給水加熱器６ａ４）に供給され、Ｂ系例では復水器４ｂからの１つ抽気と復水器４ｃからの２つの抽気が合流して対応する段の低圧給水加熱器（低圧給水加熱器６ｂ４）に供給されている。抽気が取り出された復水器と異なる復水器にある低圧給水加熱器へ供給される場合には、抽気管１０が連絡胴１１内を通って隣接する復水器４ａ、４ｂ、４ｃの間を連絡している。
【００４０】
この実施の形態では、各低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃから同数、同口径の抽気管１０が出ている。これにより、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃを同一設計とすることができ、また抽気管１０の管路がＡ、Ｂ、Ｃで同等であるためネックヒータにおける抽気圧力差が生じにくく、各系列が等価な安定した運転を行なうことができる。
【００４１】
また、抽気管１０が連絡胴１１内を通って隣接する復水器の間で連絡されていることにより、復水器内部空間を有効利用することになるので、結果として抽気管物量の軽減を図ることができる。
【００４２】
この実施の形態の抽気管の接続方法については、この実施の形態の低圧給水加熱器の配置に限らず、第２の実施の形態から第９の実施の形態または第１１の実施の形態あるいは第１２の実施の形態と組み合わせて用いることもできる。また、第１の実施の形態や第１０のようなｎ＝３以外の復水器であっても同様に組み合わせることができる。
【００４３】
［第１４の実施の形態］
図１５は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１４の実施の形態を示している。これは、第１３の実施の形態（図１３および図１４）の変形例であって、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃからの各段の抽気において、連絡胴１１を経由して３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内を貫通し、その段の全ての抽気が流入する器内抽気ヘッダ２２が配置されている。各低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃから出た抽気管１０は器内抽気ヘッダ２２を通して他の復水器を含む復水器内の低圧給水加熱器群６ａ、６ｂと接続されている。
【００４４】
このようにヘッダ方式とすることにより、前述の各低圧給水加熱器群における抽気圧力差（器内圧力差）を抑制することができ、各系列が等価な安定した運転を行なうことができる。
【００４５】
［第１５の実施の形態］
図１６は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１５の実施の形態を示している。これは、第１４の実施の形態（図１５）の変形例であって、復水器４ａ、４ｂ、４ｃの外側に各段毎にその段の全ての抽気が流入する器外抽気ヘッダ２４が配置されている。各低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃから出た抽気管１０は器外抽気ヘッダ２４を通して他の復水器を含む復水器内の低圧給水加熱器群６と接続されている。
【００４６】
このようにヘッダ方式とすることにより、第１４の実施の形態と同様に、前述の各低圧給水加熱器群における抽気圧力差（器内圧力差）を抑制することができ、各系列が等価な安定した運転を行なうことができる。
【００４７】
また、抽気管１０を、連絡胴１１を貫通させずに復水器４ａ、４ｂ、４ｃの外に一旦導くようにするため、抽気管管路が長くなることにより物量は増大するが、復水器圧力損失を抑制することができる。
【００４８】
第１３の実施の形態においても、抽気管１０を、連絡胴１１を貫通させずに復水器４ａ、４ｂ、４ｃの外に一旦導くようにするができ、その場合にも復水器圧力損失を抑制することができる。
【００４９】
［第１６の実施の形態］
図１７は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１６の実施の形態を示している。これは、第１３の実施の形態（図１３および図１４）の変形例であって、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内に設置されているＡとＢの２系列の低圧給水加熱器の配置は第１３の実施の形態と同じである。この実施の形態では、各低圧給水加熱器に必要な抽気を、設置した復水器上部の低圧タービン車室からのみ導くように抽気管１０を配置している。このため、図１４のように連絡胴１１を通して抽気管１０を連絡する必要がない。
【００５０】
この実施の形態では、復水器器内抽気管の物量を最小とすることができる。なお、抽気管１０の管路が、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃそれぞれで同等ではないため、低圧給水加熱器における抽気圧力差が生じうる、このため、それぞれ個別のタービン設計を行なう可能性もある。
【００５１】
この実施の形態の抽気管の接続方法については、この実施の形態の低圧給水加熱器の配置に限らず、第２の実施の形態から第９の実施の形態または第１１の実施の形態あるいは第１２の実施の形態と組み合わせて用いることもできる。また、第１の実施の形態や第１０のようなｎ＝３以外の復水器であっても同様に組み合わせることができる。
【００５２】
［他の実施の形態］
以上第１から第１６の実施の形態は、それぞれを自由に組み合わせた構成とすることもでき、また低圧給水加熱器の形式として縦形給水加熱器としても構わない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、復水器に設置する低圧給水加熱器の数を減らすことができ、復水器圧力損失、抽気管物量や低圧給水加熱器物量等を低減することができ、最適なコストと高効率の原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１の実施の形態の模式的系統構成図。
【図２】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第２の実施の形態の模式的系統構成図。
【図３】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第３の実施の形態の模式的系統構成図。
【図４】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第４の実施の形態の模式的系統構成図。
【図５】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第５の実施の形態の模式的系統構成図。
【図６】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第６の実施の形態の模式的系統構成図。
【図７】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第７の実施の形態の模式的系統構成図。
【図８】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第８の実施の形態の模式的系統構成図。
【図９】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第９の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１０】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１０の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１１】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１１の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１２】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１２の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１３】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１３の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１４】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１３の実施の形態の抽気配管の引き回しを示す模式的系統構成図。
【図１５】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１４の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１６】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１５の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１７】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１６の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１８】従来の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの模式的系統構成図。
【図１９】従来の他の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの模式的系統構成図。
【符号の説明】
１…蒸気発生器、２…高圧タービン、３ａ…低圧タービン（Ａ）、３ｂ…低圧タービン（Ｂ）、３ｃ…低圧タービン（Ｃ）、４ａ…復水器（Ａ）、４ｂ…復水器（Ｂ）、４ｃ…復水器（Ｃ）、５…昇圧装置（復水ポンプ）、６…低圧給水加熱器群、６ａ…低圧給水加熱器群（Ａ）、６ａ１…低圧第１給水加熱器（Ａ）、６ａ２…低圧第２給水加熱器（Ａ）、６ａ３…低圧第３給水加熱器（Ａ）、６ａ４…低圧第４給水加熱器（Ａ）、６ｂ…低圧給水加熱器群（Ｂ）、６ｂ１…低圧第１給水加熱器（Ｂ）、６ｂ２…低圧第２給水加熱器（Ｂ）、６ｂ３…低圧第３給水加熱器（Ｂ）、６ｂ４…低圧第４給水加熱器（Ｂ）、６ｃ…低圧給水加熱器群（Ｃ）、６ｃ１…低圧第１給水加熱器（Ｃ）、６ｃ２…低圧第２給水加熱器（Ｃ）、６ｃ３…低圧第３給水加熱器（Ｃ）、６ｃ４…低圧第４給水加熱器（Ｃ）、７…高圧給水加熱器群、７ａ…高圧給水加熱器群（Ａ）、６ａ１…高圧第１給水加熱器（Ａ）、６ａ２…高圧第２給水加熱器（Ａ）、７ｂ…高圧給水加熱器群（Ｂ）、７ａ１…高圧第１給水加熱器（Ｂ）、７ａ２…高圧第２給水加熱器（Ｂ）、８…給水配管、９…蒸気配管、１０…抽気配管、１０ａ…抽気管（Ａ）、１０ｂ…抽気管（Ｂ）、１０ｃ…抽気管（Ｃ）、１１…連絡胴、２０…昇圧装置（給水ポンプ）、２２…器内抽気ヘッダ、２４…器外抽気ヘッダ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムに関し、特に、低圧給水加熱器を復水器内に設置する原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原子力蒸気タービンプラント、例えば原子力発電プラントの給水加熱システムにつき、図２０、図２１を参照して説明する。
図２０は基本構成を示すものである。原子力発電プラントの給水加熱システムは、蒸気発生器１、高圧タービン２、低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎ、復水器４ａ、４ｂ、…４ｎ、昇圧装置（復水ポンプ）５、低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎ、昇圧装置（給水ポンプ）２０、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂ、給水配管８、蒸気管９とを含む。隣り合う復水器同士は、連絡胴１１により接続されている。
【０００３】
蒸気発生器（例えば原子炉）１で発生した蒸気は、高圧タービン２を経て、蒸気管９により導かれてｎ（ｎは通常３以上）個の車室の低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎを駆動して、低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎそれぞれの下に設置した復水器４ａ、４ｂ、…４ｎにより凝縮されて復水となる。この復水は、昇圧装置（復水ポンプ）５によって昇圧され、給水として低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎへ送られて加熱される。低圧給水加熱器群によって加熱された給水は昇圧装置（給水ポンプ）２０によってさらに昇圧され、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂにより加熱されて蒸気発生器１に戻されて閉ループを構成している。
【０００４】
低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎには、加熱源として、低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎからの抽気蒸気が抽気管１０ａ、１０ｂ、…１０ｎにより導かれる。また、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂの加熱源としては、高圧タービン２からの抽気やクロスアラウンド管からの抽気が利用される（図示せず）。低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎは、通常、シェル側に加熱源として導入される抽気とチューブ側に導入される被加熱側の給水との間で熱交換を行なうシェル・アンド・チューブ型の熱交換器である。これらの低圧給水加熱器群６ａ、６ｂ、…６ｎは、復水器４ａ、４ｂ、…４ｎ内のネック部に設置されるネックヒータ方式を採用して建屋縮小を図っている。
【０００５】
図２１は、図２０の従来例においてｎ＝３とした場合をより具体的に示したものである。３車室の低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃとそれぞれの復水器４ａ、４ｂ、４ｃを有する。なお、この図では抽気管の図示を省略している。図２１に示すように、低圧給水加熱器群は４段、３系列６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４、６ｃ１〜６ｃ４であって各復水器４ａ、４ｂ、４ｃに均等に配置されている。ここで、「系列」は、給水配管８が分岐して並列に接続された低圧給水加熱器群を意味し、「段」は、各系列内で給水配管８が直列に接続された個々の低圧給水加熱器を意味する。
【０００６】
プラント効率を考えた場合、一般的に、発電プラントの給水加熱システムは直列に接続された低圧給水加熱器の熱、すなわち段数を増やすのが望ましい。また、復水器に設置するネックヒータでの圧力損失を軽減することが望ましい。しかし、段数を変えずにネックヒータ方式を採用しない場合は建屋が大型化する。このため、復水器のネックヒータの設置位置はタービン排気蒸気の復水器内の流動を考慮し各復水器上部（ネック部）に設置する。また車室数ｎの低圧タービンに対して基数ｎの復水器を設置するとき、低圧給水加熱器群を系列数をｎとして均等に各復水器本体に配置し、さらに隣接する復水器間には連絡胴１１を設けて復水器間の圧力不均衡の低減を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のｎ個の低圧タービン車室とｎ基の復水器とｎ系列の低圧給水加熱器群をネックヒータ方式とした原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムにおいては、復水器上部の空間は限られており、ネックヒータを採用する場合にタービンからの抽気を導く抽気管やこれらの支持構造物の計画が容易ではなく、結果的に配管物量や内部構造物の増大を招き、復水器の大型化、建屋の大型化によるコストアップの問題や、プラント効率に影響する復水器内部圧損の低減の観点からも限界があった。また、運転冗長性の面でも各給水加熱器群の系列毎に調節弁を設置する必要があり、給水加熱器の員数を減らすことができない従来技術では、系列毎のアンバランスが発生しやすく原子力プラントの安定運転に対する冗長性の面でも課題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたものであり、複数の低圧タービン車室とこれと同数基の復水器とを有する原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムにおいて、復水器内に設置する低圧給水加熱器などの員数及び物量を低減することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、低圧タービンをそれぞれに収容する複数の低圧タービン車室のそれぞれに接続されて前記低圧タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を作る複数の復水器と、前記復水器内に配置されて前記低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により前記復水を給水として加熱する熱交換器からなる複数の低圧給水加熱器と、を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記複数の低圧給水加熱器は、給水側が分岐して互いに並列に接続されて複数の系列を構成し、この系列の数が、前記復水器の数よりも少ないこと、を特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、低圧タービンをそれぞれに収容する複数の低圧タービン車室のそれぞれに接続されて前記低圧タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を作る複数の復水器と、前記復水器内に配置されて前記低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により前記復水を給水として加熱する熱交換器からなる複数の低圧給水加熱器と、を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記複数の低圧給水加熱器は、給水側が直列に接続された複数の段の低圧給水加熱器からなり、前記給水側がより上流側の段の低圧給水加熱器は前記低圧タービンのより低圧側から抽気した蒸気を導入するように構成されており、前記複数の段の低圧給水加熱器のうちで前記低圧タービンの最も低圧側から抽気した蒸気を導入する第１の低圧給水加熱器は前記復水器ごとに１基ずつ配置され、前記第１の低圧給水加熱器を出た給水は相互に合流して分岐し、それぞれに複数の低圧給水加熱器を含み互いに並列をなす複数の系列を構成し、この系列の数が、前記復水器の数よりも少ないこと、を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜１９を参照しながら本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの実施の形態を説明する。ここで、従来技術と共通または類似の部分、および互いに共通または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１の実施の形態を示す系統構成図である。この第１の実施の形態は、図２０に示した従来例に対し、ｎ基の復水器のうちの（ｎ−１）基の復水器４ａ、４ｂ、…４（ｎ−１）にそれぞれ、第１〜第（ｎ−１）系列の低圧給水加熱器（ネックヒータ）群６ａ、６ｂ、…６（ｎ−１）を配置し、第ｎ復水器４ｎには低圧給水加熱器を一つも配置していない。これにより、全体の低圧給水加熱器の数を軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量の低減を図ることができる。
【００１３】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第２の実施の形態を示しており、図１に示した第１の実施の形態においてｎ＝３とした場合に相当する。低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃが３車室で、これらの低圧タービン車室にそれぞれ接続する３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内に、２系列で４段の低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４がネックヒータとして設置される。二つの系列の低圧給水加熱器群６ａ、６ｂは３基の復水器内に分散して配置されている。
【００１４】
図からわかるように、給水配管８は昇圧装置５の吐出側でＡ系統とＢ系統の二つに分岐し、Ａ系統では低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４が直列に接続され、Ｂ系統では低圧給水加熱器６ｂ１〜６ｂ４が直列に接続されている。そして、復水器４ａ内には低圧給水加熱器６ａ２〜６ａ４が配置され、復水器４ｂ内には低圧給水加熱器６ａ１および６ｂ４が配置され、復水器４ｃ内には低圧給水加熱器６ｂ１〜６ｂ３が配置されている。
【００１５】
ここで、給水は、低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４の順、低圧給水加熱器６ｂ１〜６ｂ４の順にそれぞれ流れるように接続され、次第に加熱されて温度が上昇していく。図２では抽気管の図示を省略しているが、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃからの抽気の圧力および温度は、低圧給水加熱器の給水側の温度が低いものほど低く、例えば低圧給水加熱器６ａ４、６ｂ４に供給されるものが最も高く、６ａ１、６ｂ１に供給されるものが最も低い。
【００１６】
この実施の形態によれば、各復水器に設置する低圧給水加熱器の本数を軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量の低減を図ることができる。また、この実施の形態では、すべての（３基の）復水器４ａ、４ｂ、４ｃに低圧給水加熱器が設置され、復水器での圧力損失が極力均等になるように配慮されている。これにより、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃの特性の違いを最小限にすることが可能である。
【００１７】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第３の実施の形態を示しており、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態（図１）においてｎ＝３とした場合に、復水器に設置する２系列で４段分の低圧給水加熱器群の具体的なネックヒータ配置を示したものである。
【００１８】
この実施の形態では、第２の実施の形態（図２）と異なり、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃのうちの２基の復水器４ａ、４ｂにそれぞれ、低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４を設置している。その意味では第１の実施の形態と共通している。この実施の形態では、各復水器に設置する低圧給水加熱器の本数を軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量を低減することができる。また、第２の実施の形態とは違って、ネックヒータを設置しない内部構造が簡素な復水器４ｃを設け、この復水器における復水器内部圧損を特に小さくしている点が特徴である。
【００１９】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第４の実施の形態を示している。これは、第２、第３の実施の形態と同様に、第１の実施の形態においてｎ＝３とした場合に相当し、復水器に設置する２系列で４段分の低圧給水加熱器群の具体的なネックヒータ配置を示している。この実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃのすべてに復水器が配置されている。図示のように、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃのうちの２基の復水器４ａ、４ｃに２系列で３段の低圧給水加熱器群を設置し、また残りの１基の復水器４ｂに２系列で１段の低圧給水加熱器群をネックヒータとして設置している。
【００２０】
この実施の形態によれば、各復水器に設置する低圧給水加熱器の本数が軽減し、復水器圧力損失と、抽気管物量と、低圧給水加熱器、復水器物量の低減が図られている。抽気蒸気の条件が同じとなる最初の段の低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１をひとつの復水器４ｂ内に設置して、主タービンから導く抽気管の配管設計を容易としている。なお、図４では、最初の段の低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１を設置する復水器を中央の復水器４ｂとしたが、この復水器は中央でなくても良い。
【００２１】
［第５の実施の形態］
図５は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第５の実施の形態を示している。これは、第３の実施の形態（図３）の変形例である。すなわち、３基の復水器のうち２基４ｂ、４ｃにそれぞれ、低圧給水加熱器６ａ１〜６ａ４、６ｂ１〜６ｂ４が設置されている。なお、低圧給水加熱器を設置する復水器を、図３では４ａおよび４ｂとしたのに対して図５では４ｂおよび４ｃとしているが、実質的には同じである。
【００２２】
本実施の形態では、低圧給水加熱器を設置しない復水器４ａ内に、高圧給水加熱器群７ａ、７ｂを設置する。このように、従来ネックヒータとしていない高圧給水加熱器をネックヒータとして復水器上部に設置する。これにより、建屋容積を軽減することができる。なお、この高圧給水加熱器群７ａ、７ｂを設置する復水器は任意に選択することができる。
【００２３】
［第６の実施の形態］
図６は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第６の実施の形態を示している。これは、第２の実施の形態（図２）の変形例であって、復水器４ｃ内に設置される３個の低圧給水加熱器（ネックヒータ）のうちの２個６ｂ２および６ｂ３を一つの抱合せ給水加熱器（デュアルヒータ）で置き換えたものである。このデュアルヒータは２段分の低圧給水加熱器を接合して一体化したものである。
【００２４】
１基あたりの給水加熱器は大型化するが、通常の低圧給水加熱器の２段分の性能を有しているのに、別個に２基設置する場合に比べると、給水加熱システム全体として物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。なお、このデュアルヒータを設置する低圧給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００２５】
［第７の実施の形態］
図７は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第７の実施の形態を示している。これは、第３の実施の形態（図３）の変形例であって、復水器４ａ内に設置される４個の低圧給水加熱器のうちの２個６ａ３および６ａ４を一つのデュアルヒータで置き換え、さらに、復水器４ｂ内に設置される４個の低圧給水加熱器のうちの２個６ｂ３および６ｂ４を一つのデュアルヒータで置き換えたものである。
【００２６】
デュアルヒータの採用により、第６の実施の形態と同様に、物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。なお、この場合もデュアルヒータを設置する低圧給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００２７】
［第８の実施の形態］
図８は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第８の実施の形態を示している。これは、第４の実施の形態（図４）の変形例であって、復水器４ａ内に設置される３個の低圧給水加熱器のうちの２個６ａ２および６ａ３を一つのデュアルヒータで置き換え、さらに、復水器４ｃ内に設置される３個の低圧給水加熱器のうちの２個６ｂ２および６ｂ３を一つのデュアルヒータで置き換えたものである。
【００２８】
デュアルヒータの採用により、第６、第７の実施の形態と同様に、物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。なお、この場合もデュアルヒータを設置する低圧給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００２９】
［第９の実施の形態］
図９は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第９の実施の形態を示している。これは、第５の実施の形態（図５）の変形例であって、復水器４ａ内に設置される高圧給水加熱器群７ａを２個のデュアルヒータ７ａ１、７ａ１とし、さらに、高圧給水加熱器群７ｂを２個のデュアルヒータ７ｂ１、７ｂ１としたものである。デュアルヒータの採用により、物量や占有容積を減少することができる。したがって、復水器内部構造の簡素化も図ることができ内部圧力損失の低減を図ることができる。
【００３０】
なお、この図の構成の変形例として、デュアルヒータを１個だけ採用することも可能であり、また、他の２個の給水加熱器をデュアルヒータで置き換えることも可能である。
【００３１】
［第１０の実施の形態］
図１０は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１０の実施の形態を示している。この実施の形態では、第１の実施の形態（図１）と同様に、ｎ個の車室の低圧タービン３ａ、３ｂ、…３ｎそれぞれの下にｎ基の復水器４ａ、４ｂ、…４ｎが配置されている。そして、この実施の形態では、低圧給水加熱器のうちで、最も抽気圧力が低くて抽気管抽気管が大口径となるｎ個の最初の段の低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１、…６ｎ１が、ｎ基の復水器４ａ、４ｂ、…４ｎにそれぞれ１個ずつ配置されている。これらの低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１、…６ｎ１の給水系統の上流側は、昇圧装置５の吐出側で分岐した位置にある。
【００３２】
低圧給水加熱器６ａ１、６ｂ１、…６ｎ１の給水系統の下流側はすべてが相互に接続され、その下流側は（ｎ−１）系統に分岐され、復水器４ａ、４ｂ、…４（ｎ−１）内にそれぞれ配置された（ｎ−１）個の低圧給水加熱器６ａ２、６ｂ２、…６（ｎ−１）２に接続されている。
【００３３】
すなわち、この実施の形態では、１段分については系列数をｎとして各復水器に配置し、大口径抽気配管の引回しを回避して抽気管の配管設計の容易性を確保し、その他の低圧給水加熱器の系列数は（ｎ−１）とした場合である。抽気管の配管設計の容易性の確保は復水器容積を軽減につながり、物量の低減を図ることが特徴で、圧力損失低減と、抽気管、低圧給水加熱器物量の低減を図ることができる。
【００３４】
［第１１の実施の形態］
図１１は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１１の実施の形態を示している。この実施の形態は第１０の実施の形態（図１０）で、ｎ＝３とした場合にほぼ相当する。すなわち、この実施の形態では、低圧給水加熱器群の１段分６ａ１、６ｂ１、６ｃ１については３系列として３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれに配置し、その他の低圧給水加熱器群は２系列として、復水器４ａ、４ｂ、４ｃに２個ずつ分散して配置している。すなわち、復水器４ａには、Ａ系列の第２段および第３段の低圧給水加熱器６ａ２、６ａ３を配置し、復水器４ｂには、Ａ系列の第４段およびＢ系列の第４段の低圧給水加熱器６ａ４、６ｂ４を配置し、復水器４ｃには、Ｂ系列の第２段および第３段の低圧給水加熱器６ｂ２、６ｂ３を配置している。
【００３５】
この実施の形態によれば、第１０の実施の形態と同様に、最も口径が大きい抽気管の配管設計の容易性を確保できる。また、３基の復水器器内圧力をほぼ均等に保つことができるため、タービンＡ、Ｂ、Ｃの設計を共通化することができる。
【００３６】
［第１２の実施の形態］
図１２は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１２の実施の形態を示している。これは、第１１の実施の形態（図１１）の変形例であって、復水器４ｂ内に設置される３個の低圧給水加熱器のうちの２個６ａ４および６ｂ４を一つのデュアルヒータで置き換えた点が第１１の実施の形態と相違する。
【００３７】
この実施の形態によれば、第１１実施の形態における効果が得られるほかに、デュアルヒータの採用による小型化・低圧損化の効果が得られる。なお、このデュアルヒータを設置する給水加熱器は任意であり、設置する復水器も任意に選択することができる。
【００３８】
［第１３の実施の形態］
図１３および図１４は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１３の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内にＡとＢの２系列の低圧給水加熱器群が設置されている。復水器４ｂにはＡ系列の低圧給水加熱器６ａ４とＢ系列の低圧給水加熱器６ｂ４が配置され、復水器４ｃにはＢ系列の低圧給水加熱器６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３が配置されている。
【００３９】
図１３に示すように、この実施の形態では、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃそれぞれから４段の抽気を行なっている。各段の抽気（例えば最も高圧側の抽気）は、図１４に示すようにＡ系例では復水器４ａからの２つの抽気と復水器４ｂからの１つの抽気が合流して対応する段の低圧給水加熱器（低圧給水加熱器６ａ４）に供給され、Ｂ系例では復水器４ｂからの１つ抽気と復水器４ｃからの２つの抽気が合流して対応する段の低圧給水加熱器（低圧給水加熱器６ｂ４）に供給されている。抽気が取り出された復水器と異なる復水器にある低圧給水加熱器へ供給される場合には、抽気管１０が連絡胴１１内を通って隣接する復水器４ａ、４ｂ、４ｃの間を連絡している。
【００４０】
この実施の形態では、各低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃから同数、同口径の抽気管１０が出ている。これにより、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃを同一設計とすることができ、また抽気管１０の管路がＡ、Ｂ、Ｃで同等であるためネックヒータにおける抽気圧力差が生じにくく、各系列が等価な安定した運転を行なうことができる。
【００４１】
また、抽気管１０が連絡胴１１内を通って隣接する復水器の間で連絡されていることにより、復水器内部空間を有効利用することになるので、結果として抽気管物量の軽減を図ることができる。
【００４２】
この実施の形態の抽気管の接続方法については、この実施の形態の低圧給水加熱器の配置に限らず、第２の実施の形態から第９の実施の形態または第１１の実施の形態あるいは第１２の実施の形態と組み合わせて用いることもできる。また、第１の実施の形態や第１０のようなｎ＝３以外の復水器であっても同様に組み合わせることができる。
【００４３】
［第１４の実施の形態］
図１５は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１４の実施の形態を示している。これは、第１３の実施の形態（図１３および図１４）の変形例であって、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃからの各段の抽気において、連絡胴１１を経由して３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内を貫通し、その段の全ての抽気が流入する器内抽気ヘッダ２２が配置されている。各低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃから出た抽気管１０は器内抽気ヘッダ２２を通して他の復水器を含む復水器内の低圧給水加熱器群６ａ、６ｂと接続されている。
【００４４】
このようにヘッダ方式とすることにより、前述の各低圧給水加熱器群における抽気圧力差（器内圧力差）を抑制することができ、各系列が等価な安定した運転を行なうことができる。
【００４５】
［第１５の実施の形態］
図１６は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１５の実施の形態を示している。これは、第１４の実施の形態（図１５）の変形例であって、復水器４ａ、４ｂ、４ｃの外側に各段毎にその段の全ての抽気が流入する器外抽気ヘッダ２４が配置されている。各低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃから出た抽気管１０は器外抽気ヘッダ２４を通して他の復水器を含む復水器内の低圧給水加熱器群６と接続されている。
【００４６】
このようにヘッダ方式とすることにより、第１４の実施の形態と同様に、前述の各低圧給水加熱器群における抽気圧力差（器内圧力差）を抑制することができ、各系列が等価な安定した運転を行なうことができる。
【００４７】
また、抽気管１０を、連絡胴１１を貫通させずに復水器４ａ、４ｂ、４ｃの外に一旦導くようにするため、抽気管管路が長くなることにより物量は増大するが、復水器圧力損失を抑制することができる。
【００４８】
第１３の実施の形態においても、抽気管１０を、連絡胴１１を貫通させずに復水器４ａ、４ｂ、４ｃの外に一旦導くようにするができ、その場合にも復水器圧力損失を抑制することができる。
【００４９】
［第１６の実施の形態］
図１７は、本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１６の実施の形態を示している。これは、第１３の実施の形態（図１３および図１４）の変形例であって、３基の復水器４ａ、４ｂ、４ｃ内に設置されているＡとＢの２系列の低圧給水加熱器の配置は第１３の実施の形態と同じである。この実施の形態では、各低圧給水加熱器に必要な抽気を、設置した復水器上部の低圧タービン車室からのみ導くように抽気管１０を配置している。このため、図１４のように連絡胴１１を通して抽気管１０を連絡する必要がない。
【００５０】
この実施の形態では、復水器器内抽気管の物量を最小とすることができる。なお、抽気管１０の管路が、低圧タービン３ａ、３ｂ、３ｃそれぞれで同等ではないため、低圧給水加熱器における抽気圧力差が生じうる、このため、それぞれ個別のタービン設計を行なう可能性もある。
【００５１】
この実施の形態の抽気管の接続方法については、この実施の形態の低圧給水加熱器の配置に限らず、第２の実施の形態から第９の実施の形態または第１１の実施の形態あるいは第１２の実施の形態と組み合わせて用いることもできる。また、第１の実施の形態や第１０のようなｎ＝３以外の復水器であっても同様に組み合わせることができる。
【００５２】
［他の実施の形態］
以上第１から第１６の実施の形態は、それぞれを自由に組み合わせた構成とすることもでき、また低圧給水加熱器の形式として縦形給水加熱器としても構わない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、復水器に設置する低圧給水加熱器の数を減らすことができ、復水器圧力損失、抽気管物量や低圧給水加熱器物量等を低減することができ、最適なコストと高効率の原子力蒸気タービンプラントの給水加熱システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１の実施の形態の模式的系統構成図。
【図２】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第２の実施の形態の模式的系統構成図。
【図３】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第３の実施の形態の模式的系統構成図。
【図４】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第４の実施の形態の模式的系統構成図。
【図５】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第５の実施の形態の模式的系統構成図。
【図６】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第６の実施の形態の模式的系統構成図。
【図７】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第７の実施の形態の模式的系統構成図。
【図８】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第８の実施の形態の模式的系統構成図。
【図９】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第９の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１０】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１０の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１１】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１１の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１２】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１２の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１３】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１３の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１４】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１３の実施の形態の抽気配管の引き回しを示す模式的系統構成図。
【図１５】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１４の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１６】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１５の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１７】本発明に係る原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの第１６の実施の形態の模式的系統構成図。
【図１８】従来の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの模式的系統構成図。
【図１９】従来の他の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムの模式的系統構成図。
【符号の説明】
１…蒸気発生器、２…高圧タービン、３ａ…低圧タービン（Ａ）、３ｂ…低圧タービン（Ｂ）、３ｃ…低圧タービン（Ｃ）、４ａ…復水器（Ａ）、４ｂ…復水器（Ｂ）、４ｃ…復水器（Ｃ）、５…昇圧装置（復水ポンプ）、６…低圧給水加熱器群、６ａ…低圧給水加熱器群（Ａ）、６ａ１…低圧第１給水加熱器（Ａ）、６ａ２…低圧第２給水加熱器（Ａ）、６ａ３…低圧第３給水加熱器（Ａ）、６ａ４…低圧第４給水加熱器（Ａ）、６ｂ…低圧給水加熱器群（Ｂ）、６ｂ１…低圧第１給水加熱器（Ｂ）、６ｂ２…低圧第２給水加熱器（Ｂ）、６ｂ３…低圧第３給水加熱器（Ｂ）、６ｂ４…低圧第４給水加熱器（Ｂ）、６ｃ…低圧給水加熱器群（Ｃ）、６ｃ１…低圧第１給水加熱器（Ｃ）、６ｃ２…低圧第２給水加熱器（Ｃ）、６ｃ３…低圧第３給水加熱器（Ｃ）、６ｃ４…低圧第４給水加熱器（Ｃ）、７…高圧給水加熱器群、７ａ…高圧給水加熱器群（Ａ）、６ａ１…高圧第１給水加熱器（Ａ）、６ａ２…高圧第２給水加熱器（Ａ）、７ｂ…高圧給水加熱器群（Ｂ）、７ａ１…高圧第１給水加熱器（Ｂ）、７ａ２…高圧第２給水加熱器（Ｂ）、８…給水配管、９…蒸気配管、１０…抽気配管、１０ａ…抽気管（Ａ）、１０ｂ…抽気管（Ｂ）、１０ｃ…抽気管（Ｃ）、１１…連絡胴、２０…昇圧装置（給水ポンプ）、２２…器内抽気ヘッダ、２４…器外抽気ヘッダ。
Claims (12)
- 低圧タービンをそれぞれに収容する複数の低圧タービン車室のそれぞれに接続されて前記低圧タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を作る複数の復水器と、
前記復水器内に配置されて前記低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により前記復水を給水として加熱する複数の低圧給水加熱器と、
を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、
前記複数の低圧給水加熱器は、給水の配管が分岐して互いに並列に接続されて複数の系列を構成し、この系列の数が、前記復水器の数よりも少ないこと、
を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。 - 請求項１に記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記低圧給水加熱器の系列それぞれが複数の低圧給水加熱器を有し、各系列の複数の低圧給水加熱器の給水の配管が互いに直列に接続されていて、少なくとも一つの系列の低圧給水加熱器が異なる復水器の内部に配置されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項２に記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記複数の復水器すべてに、前記低圧給水加熱器の少なくとも一つが配置されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項１または２に記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、
高圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により給水を加熱する高圧給水加熱器と、
前記低圧給水加熱器から得られた給水を昇圧して前記高圧給水加熱器へ送る昇圧装置とを有し、
前記複数の復水器のうちの少なくとも一つは前記高圧給水加熱器を収容すること、
を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。 - 低圧タービンをそれぞれに収容する複数の低圧タービン車室のそれぞれに接続されて前記低圧タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を作る複数の復水器と、
前記復水器内に配置されて前記低圧タービンから抽出された抽気を抽気配管によって導いてその抽気の熱により前記復水を給水として加熱する熱交換器からなる複数の低圧給水加熱器と、
を備えた原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、
前記複数の低圧給水加熱器は、給水の配管が直列に接続された複数の段の低圧給水加熱器からなり、
前記複数の段の低圧給水加熱器のうちで前記低圧タービンの最も低圧側から抽気した蒸気を導入する第１の低圧給水加熱器は前記復水器ごとに１基ずつ配置され、
前記第１の低圧給水加熱器を出た給水の配管は相互に合流して分岐し、それぞれに複数の低圧給水加熱器を含み互いに並列をなす複数の系列を構成し、この系列の数が、前記復水器の数よりも少ないこと、
を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記抽気配管は、前記複数の低圧原子力蒸気タービンすべてについて、ほぼ同等の位置からほぼ同等量の抽気がなされるように構成されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記抽気配管は、前記複数の低圧タービンからそれぞれの低圧タービンに対応する前記復水器内に配置された前記低圧給水加熱器に抽気を送るように接続されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、
前記抽気配管は、前記複数の低圧タービンからそれぞれの低圧タービンに対応する前記復水器内に配置された前記低圧給水加熱器および、当該対応する復水器以外の復水器内に配置された前記低圧給水加熱器に抽気を送るように接続されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。 - 請求項８に記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記抽気配管の一部が、前記復水器同士を連絡する連絡胴の中を通るように配置されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項８に記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記抽気配管の一部が、前記複数の復水器を貫通して延びる抽気ヘッダで構成され、複数の抽気配管が前記抽気ヘッダに接続されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項１０に記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記抽気ヘッダが、前記復水器の外側に配置されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
- 請求項１ないし１１のいずれかに記載の原子力蒸気タービンプラント給水加熱システムにおいて、前記複数の復水器のうちの同じ復水器内に配置された前記複数の低圧給水加熱器または高圧給水加熱器のうちの少なくとも二つが、抱合せ給水加熱器として一体的に構成されていること、を特徴とする原子力蒸気タービンプラント給水加熱システム。
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