JP2008180159A - 封水回収設備及び封水回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封水回収タンクに回収された封水の熱エネルギーを有効に回収して発電設備の効率を向上させる。
【解決手段】封水回収タンク２３を封水経路３１により給水タンク２４に接続し、流通規制弁３３を開いた状態で封水回収ポンプ３２を駆動して封水回収タンク２３に貯留された封水の戻り水を給水タンク２４に圧送し、封水の熱エネルギーを給水タンク２４で回収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気蒸気を復水する復水器を備えた発電設備における機器シール用の封水を回収する封水回収設備及び封水回収方法に関する。

ボイラで作られた蒸気により駆動される蒸気タービンで発電を行う発電設備では、蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を復水器で凝縮して復水とし、復水をボイラに給水する系統が備えられている。また、発電設備では、蒸気により駆動される給水ポンプ等の回転部等の各種シールを行うために封水が用いられ、シールに用いられた封水は封水回収タンクに回収されている。更に、発電設備では、蒸気タービンの駆動を行う蒸気の他に機器の駆動用等に蒸気が使用され、これらの蒸気を確保するために排熱を回収する等して蒸気を発生させる蒸気発生装置が備えられている。一般に、蒸気発生装置へは、系内に設けられてボイラへの給水の一部を貯留する給水タンクから給水が行われている。

発電設備では、封水回収タンクに回収された封水は、運転中は真空状態にある復水器に圧力差により回収され、回収用の動力を用いることなく封水回収タンクの封水を復水器に循環させるようになっている。火力発電設備に限らず原子力発電設備等においても、シール用の封水は封水回収タンクに回収された後復水器に循環させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、シール等に用いられた封水の温度は比較的高いが（例えば、４０℃〜６０℃）、真空状態の復水器に回収しているので熱エネルギーを回収しないまま温度を低下させている状態となっているのが現状である。また、機器の駆動用等に用いられる蒸気を発生させる蒸気発生設備への給水を給水タンクから行っているが、給水タンクへはボイラへの給水の一部が送られている。このため、ボイラへの給水がその分減少し、発電設備全体の効率を向上させる要因の妨げとなっているのが現状である。

特開平７−１２８４８７号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、封水回収タンクに回収された封水の熱エネルギーを有効に回収して発電設備の効率を向上させることができる封水回収設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の封水回収設備は、ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を凝縮する復水器と、復水器の復水を給水系に圧送する復水供給手段と、給水系の給水をボイラに圧送する給水手段と、給水手段を含む機器の封止機構に復水供給手段からの復水の一部を封止水として供給する封止系と、封止系の戻りの水を貯留する封水回収タンクと、復水供給手段からの復水の一部を蒸気発生手段の給水として貯留する給水タンクとを備えた発電設備において、封水回収タンクの貯留水を給水タンクに圧送する封水供給系と、復水供給手段の出口側の給水の温度よりも封水回収タンクに貯留された水の温度が高くなった際に封水供給系に水が流通することを許容する流通規制弁とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、流通規制弁により比較的温度の高い封水回収タンクに貯留された水を給水タンクに圧送することができ、封水の熱エネルギーを有効に回収することができる。

そして、請求項２に係る本発明の封水回収設備は、請求項１に記載の封水回収設備において、封水供給系から分岐して設けられ封水回収タンクの貯留水を復水器に給水する戻り経路と、起動時に経路に水が流通することを許容する復水流通規制弁と、流通規制弁及び復水流通規制弁の操作を連動して制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、起動時には制御手段により復水流通規制弁を開いて封水回収タンクの貯留水を戻り経路から復水器に給水することができる。

上記目的を達成するための請求項３に係る本発明の封水回収設備は、ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を凝縮する復水器と、復水器の復水を熱交換手段に圧送する復水ポンプと、熱交換手段で熱交換された復水を昇圧して脱気器に圧送する復水昇圧ポンプと、脱気器で脱気された復水をボイラに給水する給水ポンプと、給水ポンプを含む機器に復水昇圧ポンプからの復水の一部を封止水として供給する封止ラインと、給水ポンプを含む機器からの封止水の戻り水を貯留する封水回収タンクと復水昇圧ポンプで昇圧された復水の一部を蒸気発生手段の給水として貯留する給水タンクとを備えた発電設備において、封水回収ポンプを介して封水回収タンクの貯留水を給水タンクに圧送する封水経路と、復水昇圧ポンプの出口側の給水の温度よりも封水回収タンクに貯留された水の温度が高くなった際に封水経路に貯留水が流通することを許容する流通規制弁とを備えたことを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、復水昇圧ポンプの出口側の給水の温度よりも封水回収タンクに貯留された水の温度が高い時に、流通規制弁により封水回収ポンプを介して封水回収タンクに貯留された水を給水タンクに圧送することができ、封水の熱エネルギーを有効に回収することができる。

そして、請求項４に係る本発明の封水回収設備は、請求項３に記載の封水回収設備において、封水回収ポンプの下流側で封水経路から分岐して設けられ貯留水を復水器に給水する戻り経路と、起動時に経路に水が流通することを許容する復水流通規制弁と、流通規制弁及び復水流通規制弁の操作を連動して制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、起動時には制御手段により復水流通規制弁を開いて封水回収タンクの貯留水を戻り経路から復水器に給水することができる。

上記目的を達成するための請求項５に係る本発明の封水回収方法は、ボイラで作られた蒸気により駆動される蒸気タービンで発電を行い、蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を復水器で凝縮して復水とし、復水をボイラに給水する発電設備において、機器のシールを行った封水の戻りを蒸気発生のための給水とすることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、機器のシールを行った比較的高温の封水の戻りを蒸気発生のための給水とするので、封水の熱エネルギーを有効に回収することができる。

本発明の封水回収装置及び封水回収方法は、封水回収タンクに回収された封水の熱エネルギーを有効に回収して発電設備の効率を向上させることができる。

図１には本発明の一実施形態例に係る封水回収設備を備えた発電設備の概略系統を示してある。

図に示すように、燃料が高温で燃焼されることにより高温・高圧の蒸気がボイラ１で生成され、ボイラ１で生成された蒸気は蒸気タービン２に送られて蒸気タービン２を高速で回転させて（駆動させて）発電機３で発電が行われる。蒸気タービン２で仕事を終えた排気蒸気は復水器４で凝縮されて復水とされる。復水器４の復水は冷却媒体として復水ポンプ５により熱交換手段６に送られて熱交換された後、復水脱塩装置１４で不純物が除去されて復水昇圧ポンプ７で昇圧されて脱気器８に圧送される。

熱交換手段６は、図示例では、熱交換器１１、グランドコンデンサ１２、空気抽出器１３、復水脱塩装置１４からなっている。熱交換器１１は、系内の流体を復水により冷却するための機器である。グランドコンデンサ１２は、蒸気タービン２のラビリンスパッキン環内で大気圧よりも僅かに低い圧力を得るための機器で、蒸気が漏洩して潤滑油への蒸気の混入やタービン排気室への空気の漏入を防止するものであり、空気と蒸気の混合器を復水により冷却する構造とされている。空気抽出器１３は、復水器４（蒸気配管系統）の空気を抽出して復水器４を真空に保持する機器で、空気を復水により冷却して大気に放出する構造とされている。

熱交換された復水は復水脱塩装置１４に送られ、例えば、イオン交換樹脂により淡水中に含まれる溶解塩類が除去されてボイラ１の補給水としての必要な高純度の水が得られる。復水脱塩装置１４で得られた高純度の水は復水昇圧ポンプ７で脱気器８に圧送される。脱気器８では、タービン抽気により給水を直接加熱し、給水中の酸素、炭素、炭酸ガス等の不凝縮ガスが除去される。脱気器８で不凝縮ガスが除去された給水はボイラ給水ポンプ１８によりボイラ１に圧送される。

ボイラ給水ポンプ１８は、蒸気により駆動される構造とされ、回転支持部等のシールのために封水が供給される。封水は復水昇圧ポンプ７の後流で分岐された封止ライン２１から供給され、戻りライン２２から封水回収タンク２３に回収される。封水回収タンク２３にはボイラ給水ポンプ１８以外の系内の機器の封水も回収される。

一方、発電設備には系内で機器の駆動等に使用する蒸気を生成する蒸気発生手段（図示省略）が備えられ、蒸気発生手段には給水タンク２４に貯留された水が給水される。給水タンク２４には、復水昇圧ポンプ７で昇圧された復水の一部が給水ライン２５から給水が行われる。

上述した発電設備において、機器のシールを行った封水の戻りが封水回収タンク２３に貯留され、封水回収タンク２３の貯留水を給水タンク２４に圧送して蒸気発生の給水とするための封水回収設備が備えられている。

即ち、封水回収タンク２３が封水経路３１により給水タンク２４に接続され、封水経路３１には封水回収ポンプ３２が備えられている。封水回収ポンプ３２の下流の封水経路３１には流通規制弁３３が設けられ、流通規制弁３３が開かれた状態で封水回収ポンプ３２が駆動することで封水回収タンク２３に貯留された封水の戻り水が給水タンク２４に圧送される。

また、封水回収ポンプ３２の下流側で封水経路３１から分岐して戻り経路３４が設けられ、戻り経路３４は復水器４に接続されている。戻り経路３４には復水流通規制弁３５が設けられ、流通規制弁３３が閉じられた状態で復水流通規制弁３５が開かれることで、封水回収タンク２３に貯留された封水の戻り水が負圧力によって復水器４に送られる。流通規制弁３３及び復水流通規制弁３５の操作は制御手段３６の指令により連動して制御される。

更に、封水回収タンク２３には貯留された封水の戻り水の温度を検出する第１温度検出手段４１が備えられ、復水昇圧ポンプ７の下流側（出口側）には昇圧された復水の温度を検出する第２温度検出手段４２が備えられている。第１温度検出手段４１及び第２温度検出手段４２の検出情報は制御手段３６に入力される。

第２温度検出手段４２で検出された温度よりも第１温度検出手段４１で検出された温度が高くなった際に（例えば、５℃以上高くなった際に）、流通規制弁３３が開状態にされると共に復水流通規制弁３５が閉状態にされるように制御手段３６で動作が制御される。これにより、比較的温度が高い封水の貯留水が給水タンク２４に送られて封水の熱エネルギーを回収することができる。

起動時等は、第２温度検出手段４２で検出される温度よりも第１温度検出手段４１で検出される温度が低いため、流通規制弁３３が閉状態にされると共に復水流通規制弁３５が開状態にされ、貯留水は復水器４に送られて系内の給水量が確保される。封水回収ポンプ３２は常時自動運転とされ、起動時の復水器４の真空がない状態では封水回収ポンプ３２が起動し、復水器４の真空がある状態（通常運転時）は真空引きされ、封水回収タンク２３のレベルが制御される。

尚、第１温度検出手段４１、第２温度検出手段４２、戻り経路３４、復水流通規制弁３５を省略して、封水回収タンク２３の貯留水の全量を給水タンク２４に供給することも可能である。

上述した発電設備では、ボイラ１で作られた蒸気により蒸気タービン２が駆動されて発電機３で発電が行われる。蒸気タービン２で仕事を終えた排気蒸気は復水器４で復水され、復水は復水ポンプ５により熱交換器１１、グランドコンデンサ１２、空気抽出器１３、復水脱塩装置１４に送られて熱交換され、復水昇圧ポンプ７により脱気器８に圧送される。脱気器８で脱気された給水はボイラ給水ポンプ１８によりボイラ１に給水される。

発電設備の運転中に、給水タンク２４及びその他の機器のシールを行った封水の戻りが封水回収タンク２３に貯留され、封水回収タンク２３の貯留水が給水タンク２４に圧送される。即ち、復水昇圧ポンプ７の後流で分岐された封止ライン２１から給水タンク２４に封水が供給され、封水は戻りライン２２から封水回収タンク２３に回収される。また、給水タンク２４には復水昇圧ポンプ７で昇圧された給水が給水ライン２５から給水される。

制御手段３６には第１温度検出手段４１及び第２温度検出手段４２の温度情報が入力され、第２温度検出手段４２で検出された温度よりも第１温度検出手段４１で検出された温度が高い時、即ち、復水昇圧ポンプ７で昇圧された給水の温度よりも封水回収タンク２３に回収された封水の温度が高い時、流通規制弁３３が開状態にされると共に復水流通規制弁３５が閉状態にされて封水回収タンク２３に回収された封水の戻りの水が給水タンク２４に供給される。

通常運転中は、封水回収タンク２３の貯留水の温度が５０℃から６０℃程度であり、復水昇圧ポンプ７で昇圧された給水の温度が３０℃から３５℃程度であり、給水タンク２４の給水の温度が８０℃程度とされている。

このため、比較的温度の高い封水回収タンク２３に貯留された水を給水タンク２４に圧送することができ、封水の熱エネルギーを有効に回収することができる。また、封水回収タンク２３に貯留された水が給水タンク２４に給水される分、復水昇圧ポンプ７で昇圧された給水の給水タンク２４への給水量を少なくすることができる。この結果、発電設備の効率を向上させることができる。

起動時等で、第２温度検出手段４２で検出された温度よりも第１温度検出手段４１で検出された温度が低い時、即ち、復水昇圧ポンプ７で昇圧された給水の温度よりも封水回収タンク２３に回収された封水の温度が低い時、流通規制弁３３が閉状態にされると共に復水流通規制弁３５が開状態にされ、貯留水は復水器４に送られて系内の給水量が確保される。

本発明は、排気蒸気を復水する復水器を備えた発電設備における機器シール用の封水を回収する封水回収設備及び封水回収方法の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る封水回収設備を備えた発電設備の概略系統図である。

符号の説明

１ ボイラ
２ 蒸気タービン
３ 発電機
４ 復水器
５ 復水ポンプ
６ 熱交換手段
７ 復水昇圧ポンプ
８ 脱気器
１１ 熱交換器
１２ グランドコンデンサ
１３ 空気抽出器
１４ 復水脱塩装置
１８ ボイラ給水ポンプ
２１ 封止ライン
２２ 戻りライン
２３ 封水回収タンク
２４ 給水タンク
２５ 給水ライン
３１ 封水経路
３２ 封水回収ポンプ
３３ 流通規制弁
３４ 戻り経路
３５ 復水流通規制弁
３６ 制御手段

Claims (5)

1. ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、
   蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を凝縮する復水器と、
   復水器の復水を給水系に圧送する復水供給手段と、
   給水系の給水をボイラに圧送する給水手段と、
   給水手段を含む機器の封止機構に復水供給手段からの復水の一部を封止水として供給する封止系と、
   封止系の戻りの水を貯留する封水回収タンクと、
   復水供給手段からの復水の一部を蒸気発生手段の給水として貯留する給水タンクと
   を備えた発電設備において、
   封水回収タンクの貯留水を給水タンクに圧送する封水供給系と、
   復水供給手段の出口側の給水の温度よりも封水回収タンクに貯留された水の温度が高くなった際に封水供給系に水が流通することを許容する流通規制弁と
   を備えたことを特徴とする封水回収設備。
2. 請求項１に記載の封水回収設備において、
   封水供給系から分岐して設けられ封水回収タンクの貯留水を復水器に給水する戻り経路と、
   起動時に経路に水が流通することを許容する復水流通規制弁と、
   流通規制弁及び復水流通規制弁の操作を連動して制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする封水回収設備。
3. ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、
   蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を凝縮する復水器と、
   復水器の復水を熱交換手段に圧送する復水ポンプと、
   熱交換手段で熱交換された復水を昇圧して脱気器に圧送する復水昇圧ポンプと、
   脱気器で脱気された復水をボイラに給水する給水ポンプと、
   給水ポンプを含む機器に復水昇圧ポンプからの復水の一部を封止水として供給する封止ラインと、
   給水ポンプを含む機器からの封止水の戻り水を貯留する封水回収タンクと復水昇圧ポンプで昇圧された復水の一部を蒸気発生手段の給水として貯留する給水タンクと
   を備えた発電設備において、
   封水回収ポンプを介して封水回収タンクの貯留水を給水タンクに圧送する封水経路と、
   復水昇圧ポンプの出口側の給水の温度よりも封水回収タンクに貯留された水の温度が高くなった際に封水経路に貯留水が流通することを許容する流通規制弁と
   を備えたことを特徴とする封水回収設備。
4. 請求項３に記載の封水回収設備において、
   封水回収ポンプの下流側で封水経路から分岐して設けられ貯留水を復水器に給水する戻り経路と、
   起動時に経路に水が流通することを許容する復水流通規制弁と、
   流通規制弁及び復水流通規制弁の操作を連動して制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする封水回収設備。
5. ボイラで作られた蒸気により駆動される蒸気タービンで発電を行い、蒸気タービンで仕事を終えた排気蒸気を復水器で凝縮して復水とし、復水をボイラに給水する発電設備において、機器のシールを行った封水の戻りを蒸気発生のための給水とすることを特徴とする封水回収方法。

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