JP2008180188A - 複圧式復水器 - Google Patents
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Abstract
【課題】下流側の復水器の入口冷却水温度を低下させ、真空度の良化や伝熱面積の縮小を図ることができる複圧式復水器を提供することである。
【解決手段】複数の復水器11a〜11c間を直列に冷却水が循環し、最上流の復水器11aを最低圧として各復水器11b、11cが順次より高い圧力を有する復水タービン用の複圧式復水器であり、直列接続された複数の復水器11a〜11cの少なくとも一つをバイパスするバイパス系統14を設け、バイパス系統14を介して上流側の復水器の入口から下流側の復水器の入口に冷却水を供給する。
【選択図】 図1
【解決手段】複数の復水器11a〜11c間を直列に冷却水が循環し、最上流の復水器11aを最低圧として各復水器11b、11cが順次より高い圧力を有する復水タービン用の複圧式復水器であり、直列接続された複数の復水器11a〜11cの少なくとも一つをバイパスするバイパス系統14を設け、バイパス系統14を介して上流側の復水器の入口から下流側の復水器の入口に冷却水を供給する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複数の復水器間を直列に冷却水が循環し、最上流の復水器を最低圧として各復水器が順次より高い圧力を有する復水タービン用の複圧式復水器に関する。
一般に、復水タービンは復水装置により連続的に作動流体を凝縮させることで背圧を維持しており、復水装置には表面接触型の熱交換器である復水器が用いられる。この復水器においては、目標とする背圧下での作動流体の飽和温度以下の冷却水を供給する必要がある。設備の環境条件により複数の並列する復水器毎に十分な量の冷却水が得られない場合には、復水器内での熱交換の過程で冷却水の温度が大きく上昇し、目標とする背圧を達成できない。
そのため、このような場合には、冷却水を復水器毎に分配することなく、全量を各復水器に対して直列に循環させる複圧式復水器を用いる。これにより、各復水器での冷却水温度上昇を小さくし、高真空度の背圧を得るようにしている。
図9は復水タービンプラントの従来の複圧式復水器の系統構成図である。複圧式復水器11は、低圧復水器11a、中圧復水器11b、高圧復水器12cの3基の復水器から構成されており、冷却塔12で冷却された冷却水を循環水ポンプ13から複圧式復水器11に供給する。冷却水は低圧復水器11a、中圧復水器11b、高圧復水器12cの順に複圧式復水器11を直列に貫いて流れ、各復水器11a、11b、11c内でタービン作動流体から表面接触により熱量を受け取り冷却水としての役割を果たす。
図10は図9における複圧式復水器11の冷却水温度の推移を示すグラフである。各復水器11a、11b、11cでは冷却水の出口での冷却水温度を下回らない温度にてタービン作動流体側の飽和圧力が決定するため、循環する冷却水側から見て最も上流側に位置する復水器11aが最も高真空度、以下下流の復水器11b、11cの順に、より低真空の器内圧力が、それぞれ接続する復水タービンの背圧となっている。最下流の復水器11cを出た冷却水はさらに下流側にて冷却塔12に流入し、ここで複圧式復水器11内の熱交換で得た熱量を大気中に放出する。熱量を放出し温度の低下した冷却水は再び循環水ポンプ13により複圧式復水器11に送られる。
ここで、蒸気タービンプラントに用いる復水器装置において、復水器の排熱を利用し、かつ取放水温度を7℃以下とするようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開平8−21205号公報
しかし、従来の複圧式復水器においては、下流側に位置する復水器は上流側の復水器での熱交換により温度の上昇した冷却水を冷却源とするため、必然的に復水器真空度を悪く設定するか、または可能な限り復水器真空度を良化させるために機器を大型化し伝熱面積を大きく取る必要がある。この際、復水器真空度を悪く設定すると復水タービンの熱効率を悪化させることになり、また、機器を大型化し伝熱面積を大きく取ると、機器の採算性を悪化させる。
また、特許文献1のものは、熱回収装置を設けて、蒸気タービン用複圧式復水器の冷却水温度上昇が入口取水温度に対して、同復水器の冷却水が最初に流入する胴の出口部において7℃未満になり、かつ最後に流出する胴の出口部において7℃を超えるように冷却水量を設定すると共に、同復水器の冷却水排出側に取放水温度差を7℃以下に保持するものであり、装置構成が複雑になりコストも高くなる。
本発明の目的は、下流側の復水器の入口冷却水温度を低下させ、真空度の良化や伝熱面積の縮小を図ることができる複圧式復水器を提供することである。
本発明の複圧式復水器は、複数の復水器間を直列に冷却水が循環し、最上流の復水器を最低圧として各復水器が順次より高い圧力を有する復水タービン用の複圧式復水器において、直列接続された複数の復水器の少なくとも一つをバイパスして下流側の復水器の入口に冷却水を供給するバイパス系統を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、複数の復水器の少なくとも一つをバイパスして下流側の復水器の入口に冷却水を供給するので、下流側の復水器の入口冷却水温度を低下させ、真空度の良化や伝熱面積の縮小を図ることができる。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わる複圧式復水器の一例を示す系統構成図である。複圧式復水器11は、低圧復水器11a、中圧復水器11b、高圧復水器11cの3基の復水器から構成されており、冷却塔12からの冷却水は循環水ポンプ13から複圧式復水器11に供給される。冷却水は低圧復水器11a、中圧復水器11b、高圧復水器11cの順に複圧式復水器間を直列に貫いて流れ、各復水器11a、11b、11c内でタービン作動流体から表面接触により熱量を受け取ることで冷却水としての役割を果たす。また、低圧復水器11aの入口で冷却水は一部がバイパス系統14により分岐し、中圧復水器11bの入口において低圧復水器11aをバイパスする形で再合流している。
図1は本発明の第1の実施の形態に係わる複圧式復水器の一例を示す系統構成図である。複圧式復水器11は、低圧復水器11a、中圧復水器11b、高圧復水器11cの3基の復水器から構成されており、冷却塔12からの冷却水は循環水ポンプ13から複圧式復水器11に供給される。冷却水は低圧復水器11a、中圧復水器11b、高圧復水器11cの順に複圧式復水器間を直列に貫いて流れ、各復水器11a、11b、11c内でタービン作動流体から表面接触により熱量を受け取ることで冷却水としての役割を果たす。また、低圧復水器11aの入口で冷却水は一部がバイパス系統14により分岐し、中圧復水器11bの入口において低圧復水器11aをバイパスする形で再合流している。
図2は図1における複圧式復水器11の冷却水温度の推移を示すグラフである。低圧復水器11aでの温度上昇は、真空度を高くタービン作動流体側の温度を低くして、上昇幅の増加を抑えている。一方、中圧復水器11bの入口では、バイパス系統14をバイパスした冷却水の再合流により、中圧復水器11bの入口での冷却水温度は温度ΔTだけ低下している。従って、中圧復水器11b、高圧復水器11cでの冷却水出口温度も温度ΔTだけ下がる。最下流の高圧復水器11cを出た冷却水は、その下流側にて冷却塔12に流入し、ここで複圧式復水器11内の熱交換で得た熱量を大気中に放出する。熱量を放出し温度の低下した冷却水は、再び循環水ポンプ13により複圧式復水器1に冷却水として送られる。
各復水器11a、11b、11cでは冷却水出口での冷却水温度を下回らない温度にてタービン作動流体側の飽和圧力が決定するため、冷却水側から見て最も上流側に位置する復水器11aが最も高真空度、以下、下流の復水器11b、11cの順に、より低真空の器内圧力がそれぞれ接続する復水タービンの背圧となるのは従来と同様であるが、第1の実施の形態では、中圧復水器11bの入口での冷却水の温度低下に伴い、中圧復水器11b、高圧復水器11cでの冷却水出口温度が下がるので、下流側の復水器11b、11cは従来と同等の伝熱面積にて、より高真空度にできる。もしくは、高真空度を志向せず、複圧式復水器11の全体での熱負荷を維持した場合には、伝熱面積をより小さくすることが可能となる。
以上の説明では、バイパス系統14は低圧復水器11aをバイパスするように構成したが、図3に示すように、低圧復水器11a及び中圧復水器11bの双方をバイパスするように構成してもよい。図3において、低圧復水器11aの入口でバイパス系統14により分岐した一部の冷却水は、低圧復水器11a及び中圧復水器11bをバイパスして高圧復水器11cの入口において再合流する。
図4は図3における複圧式復水器11の冷却水温度の推移を示すグラフである。高圧復水器11cの入口では、バイパス系統14をバイパスした冷却水の再合流により、高圧復水器11cの入口での冷却水温度は温度ΔTだけ低下している。従って、高圧復水器11cでの冷却水出口温度も温度ΔTだけ下がる。これにより、高圧復水器11cの下流側での冷却水温度は低下しており、高圧復水器11cは従来と同等の伝熱面積にて、より高真空度にできる。もしくは、高真空度を志向せず複圧式復水器11の全体での熱負荷を維持した場合には、伝熱面積をより小さくすることが可能となる。
第1の実施の形態によれば、複圧式復水器11を構成する復水器11のうちバイパス系統によりバイパスした復水器の下流側の復水器の真空度を高真空とすることができ、あるいは伝熱面積を縮小することが可能であるので、復水タービンの熱効率を改善でき、また機器の採算性を大きく改善できる。
(第2の実施の形態)
図5は本発明の第2の実施の形態に係わる複圧式復水器の一例を示す系統構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、バイパス系統14に、バイパスさせる冷却水の流量を設定するためのオリフィス15を設置したものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図5は本発明の第2の実施の形態に係わる複圧式復水器の一例を示す系統構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、バイパス系統14に、バイパスさせる冷却水の流量を設定するためのオリフィス15を設置したものである。図1と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
図5において、冷却水のバイパス系統14にはオリフィス15が設けられている。このオリフィス15は、複圧式復水器11の冷却水のバイパス流量を設定するものであり、予めバイパス系統14をバイパスして通過する冷却水量を決めるものである。これにより、復水器11aのバイパス系統のオリフィス15により、復水器11aをバイパスさせる流量を任意に設定できる。
また、図6に示すように、オリフィス15に代えてバイパス系統14に絞り弁16を設けるようにしてもよい。この絞り弁14の開度は、運転員により調整が可能であり、運転者の意図により冷却水のバイパス流量を複圧式復水器11の運用段階において調整できる。
また、図7に示すように、バイパス系統14にオリフィス15と絞り弁16とを並列に接続することも可能である。この場合、冷却水バイパス流量の制限は主としてオリフィス15により行われる。そのため、絞り弁16は図6の一例に対して、より緻密に流量を調整することができる。
さらに、図8に示すように、バイパス系統14に設けた絞り弁16の開度を制御する制御装置17を設けるようにしてもよい。絞り弁16の開度はバイパスされる低圧復水器11aの器内圧力により制御する。すなわち、バイパスされる低圧復水器11aの器内圧力Pは圧力検出器18で検出され制御装置17に入力される。バイパス系統14を流れる冷却水のバイパス流量と復水器11aの真空度とは相関関係にあるので、制御装置17は復水器11aの機内圧力(真空度)Pを検出して、機内圧力Pが所定値になるように冷却水のバイパス流量を調節する。この復水器11aの真空度による弁制御により、プラント運転中、常に復水器11aの機内圧力を最適な状態に保つ。
このように本発明の実施の形態では、一連の系統構成において上流側に位置する復水器の入口側にて冷却水の一部を分岐させる。この分岐した冷却水は上流側の復水器をバイパスし、低い冷却水温度のまま上流側の復水器より下流側にて合流する。このとき、上流側の復水器は冷却水量が低下するもののバイパス系統により冷却水バイパス量及び真空度を適宜設定することができる。
これにより、温度上昇幅の増加分を抑え、一方、下流側に位置する復水器ではバイパスされた冷却水の再合流により、従来に比べて低温で冷却水の供給を受けることができるため、復水器真空度を高くあるいは伝熱面積を縮小することで小型化が可能となる。つまり、復水タービンの熱効率が改善され、機器の採算性の改善に大きく寄与する。
本発明の実施の形態によれば、容易かつ効率的に復水タービンプラントの複圧式復水器11における下流側の復水器を高復水器真空度にすることができ、伝熱面積を小さくできる。これにより、復水タービンの熱効率あるいは機器の採算性が大きく改善された復水タービンプラントを提供することができる。
11…複圧式復水器、12…冷却塔、13…循環水ポンプ、14…バイパス系統、15…オリフィス、16…絞り弁、17…制御装置、18…圧力検出器
Claims (5)
- 複数の復水器間を直列に冷却水が循環し、最上流の復水器を最低圧として各復水器が順次より高い圧力を有する復水タービン用の複圧式復水器において、直列接続された複数の復水器の少なくとも一つをバイパスして下流側の復水器の入口に冷却水を供給するバイパス系統を設けたことを特徴とする複圧式復水器。
- 前記バイパス系統に、バイパスさせる冷却水の流量を設定するためのオリフィスを設置したことを特徴とする請求項1に記載の複圧式復水器。
- 前記バイパス系統に、バイパスさせる冷却水の流量を調節するための絞り弁を設置したことを特徴とする請求項1に記載の複圧式復水器。
- 前記バイパス系統に、バイパスさせる冷却水の流量を設定するためのオリフィスを設置するとともに、前記オリフィスに並列にバイパスさせる冷却水の流量を調節するための絞り弁を設置したことを特徴とする請求項1に記載の複圧式復水器。
- 前記絞り弁は、前記バイパス系統によりバイパスされる復水器の器内圧力により弁開度が制御されることを特徴とする請求項3または4に記載の複圧式復水器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007015850A JP2008180188A (ja) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 複圧式復水器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007015850A JP2008180188A (ja) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 複圧式復水器 |
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Family Applications (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010261444A (ja) * | 2009-05-05 | 2010-11-18 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法 |
CN101929807A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 株式会社东芝 | 多级压力冷凝器 |
CN105464726A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 华电莱州发电有限公司 | 一种火力发电厂双背压凝汽器节能减排系统 |
CN108775822A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-11-09 | 西安西热节能技术有限公司 | 一种高背压供热机组抽真空系统节能装置及工作方法 |
CN111780570A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-10-16 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种凝抽背改造后的空冷塔防冻系统及其工作方法 |
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2007
- 2007-01-26 JP JP2007015850A patent/JP2008180188A/ja active Pending
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