JP2014206312A

JP2014206312A - 復水器の冷却装置及び方法

Info

Publication number: JP2014206312A
Application number: JP2013083257A
Authority: JP
Inventors: 塚原　千幸人; Chisato Tsukahara; 千幸人塚原; 宏樹大久保; Hiroki Okubo; 大祥川林; Hiroyoshi Kawabayashi; 理奈橋本; Rina Hashimoto; 佐尾　俊生; Toshio Sao; 俊生佐尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-10-30

Abstract

【課題】復水器の冷却水細管に隙間、クラック、ピンホール等の亀裂が発生しても海水リークが解消される、復水器の冷却装置及び方法を提供する。
【解決手段】冷却水１１を導入する導入通路１２と、導入通路１２と接続され、冷却水１１を導入する入口水室１３と、入口水室１３から導入される冷却水１１を通過させ、蒸気タービン１４からの蒸気１５を冷却して復水１６とする複数の冷却水細管１７を有する復水器１８と、復水器１８の底部に設けられ、復水１６を貯蔵する復水用水室１９と、冷却後の冷却水１１を冷却水細管１７から排出する出口水室２０と、出口水室２０と接続され、冷却水１１を放水する排出通路２１と、排出通路２１に介装され、冷却水１１を減圧吸水する取水ポンプＰ₁とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、復水器の冷却装置及び方法に関するものである。

従来より、火力発電設備等においては、ボイラ火炉で発生した蒸気を復水器で冷却凝縮させて復水とし、ボイラ給水として循環使用している。ここで、復水器内では、蒸気を冷却する冷却水細管が複数（例えば４０００〜５０００本）設けられ、該冷却水細管には冷却用の海水が冷却水として導入されている。この冷却水細管に例えば隙間やクラックやピンホール等の亀裂等が生じると、そこから冷却水である海水が液漏れする海水リークが発生する。

この海水リークが発生すると、凝縮した復水に混入し、該腹水に塩分が混じって各種配管等を腐食させることになる。そこで、復水器からの海水の液漏れを監視すべく、各種の海水漏洩検出装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００４−１４４７０８号公報特開２００６−２６７０９５号公報

ところで、特許文献１及び２にかかる漏れ検出装置で、例えば復水の冷却水用の海水の漏れを検出する場合には、その検出精度が常に適切であるかの確認のために、定期的に点検する必要がある。

すなわち、従来においては、海水リークの監視のために、定期点検（例えば２年に１回程度）ごとに監視装置のための点検が必要となる、という問題がある。また、定期点検の前に、監視装置に不具合があった場合には、定期点検において初めて異常が確認されるので、結果として、海水リークに起因する腐食が進展しても、定期点検まで確認することはできない、という問題がある。

そこで、復水器の冷却水細管に隙間、クラック、ピンホール等の亀裂が発生しても海水リークが解消される、復水器の冷却装置及び方法の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、復水器の冷却水細管に隙間、クラック、ピンホール等の亀裂が発生しても海水リークが解消される、復水器の冷却装置及び方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、冷却水を導入する導入通路と、該導入通路と接続され、冷却水を導入する入口水室と、該入口水室から導入される冷却水を通過させ、蒸気タービンからの蒸気を冷却して復水とする複数の冷却水細管を有する復水器と、前記復水器の底部に設けられ、前記復水を貯蔵する復水用水室と、冷却後の前記冷却水を冷却水細管から排出する出口水室と、前記出口水室と接続され、冷却水を放水する排出通路と、該排出通路に介装され、冷却水を減圧吸水する取水ポンプとを具備することを特徴とする復水器の冷却装置にある。

第１の発明によれば、冷却水細管に例えば隙間やクラックやピンホール・クラック等の亀裂が発生した場合でも、取水ポンプで減圧吸引される結果、内側に引かれることとなるので、タービン後の蒸気ドレンである復水が、亀裂を通過して冷却水側に混入するので、復水側に海水が漏洩することが防止される。

第２の発明は、第１の発明において、導入通路に介装され、復水器内を冷却水で満水とする補助ポンプを有することを特徴とする復水器の冷却装置にある。

第２の発明によれば、補助ポンプにより、復水器内の多数の冷却水細管内へ冷却水を満水にすることができ、取水ポンプの負荷の低減を図ることができる。

第３の発明は、冷却水を複数の冷却水細管に供給して蒸気を復水とする復水器の冷却水の排出通路側に、冷却水を減圧吸水する取水ポンプを設け、前記冷却水を減圧吸引して復水器内の冷却細管に供給することを特徴とする復水器の冷却方法にある。

第３の発明によれば、冷却水細管に例えば隙間やクラックやピンホール・クラック等の亀裂が発生した場合でも、取水ポンプで減圧吸引される結果、内側に引かれることとなるので、タービン後の蒸気ドレンである復水が、亀裂を通過して冷却水側に混入するので、復水側に海水が漏洩することが防止される。

第４の発明は、第３の発明において、冷却水を復水器へ導入する導入通路に補助ポンプを設け、復水器内を満水とすることを特徴とする復水器の冷却方法にある。

第４の発明によれば、補助ポンプにより、復水器内の多数の冷却水細管内へ冷却水を満水にすることができ、取水ポンプの負荷の低減を図ることができる。

本発明によれば、出口水室側の冷却水を放水する排出通路に、冷却水を減圧吸水する取水ポンプを設け、取水ポンプで減圧吸引するので、冷却水細管に例えば隙間やクラックやピンホール・クラック等の亀裂が発生した場合でも、取水ポンプで減圧吸引される結果、内側に引かれることとなる。これによりタービン後の蒸気ドレンである復水が、亀裂を通過して冷却水側に混入するので、復水側に海水が漏洩することが防止される。

図１は、実施例１に係る復水器の冷却装置を有する火力発電ボイラ設備の一例を示す図である。図２は、復水器の概略図である。図３は、冷却水細管に亀裂が発生した際の様子を示す模式図である。図４は、実施例２に係る復水器の冷却装置の一例を示す図である。図５は、実施例３に係る復水器の冷却装置を有する火力発電ボイラ設備の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、実施例１に係る復水器の冷却装置を有する火力発電ボイラ設備の一例を示す図である。図２は、復水器の概略図である。図３は、冷却水細管に亀裂が発生した際の様子を示す模式図である。図１に示すように、実施例１に係る復水器の冷却装置は、冷却水１１を導入する導入通路１２と、導入通路１２と接続され、冷却水１１を導入する入口水室１３と、入口水室１３から導入される冷却水１１を通過させ、蒸気タービン１４からの蒸気１５を冷却して復水１６とする複数の冷却水細管１７を有する復水器１８と、復水器１８の底部に設けられ、復水１６を貯蔵する復水用水室１９と、冷却後の冷却水１１を冷却水細管１７から排出する出口水室２０と、出口水室２０と接続され、冷却水１１を放水する排出通路２１と、排出通路２１に介装され、冷却水１１を減圧吸水する取水ポンプＰ₁とを具備するものである。なお、図１において、符号２２は海、２３は取水通路、２４は取水槽、２５は放水路、２６は管板、３０は復水通路、３１はボイラ、３２は煙突、Ｇは発電機、Ｐ₁₀は復水ポンプ、４４は回転式スクリーン手段を各々図示する。

復水器１８の冷却系統において、取水槽２４まで導入された冷却水１１である海水は、取水ポンプＰ₁により吸引することにより、導入通路１２を介して復水器１８の入口水室１３に導入される。この復水器１８は、発電機Ｇと同軸状に連結された蒸気タービン１４で仕事をした蒸気１５を、復水器１８内に配設され入口水室１３から導かれる冷却水１１が流通する多数の冷却水細管１７によって冷却し復水１６にさせている。

また、冷却水１１は取水槽２４において、図示しない塩素処理手段により、例えば次亜塩素酸ナトリウム等による塩素殺菌を行い、例えば海水に含まれる海容生成物の系統内の付着を防止するようにしている。

この冷却水細管１７を流通した冷却水１１は、復水器１８の出口水室２０から排出通路２１を介して排出される。本実施例では、排出通路２１に介装された取水ポンプＰ₁で減圧吸水することとしているので、冷却水細管１７内が減圧となる。

よって、図２及び３に示すように、冷却水細管１７に例えば隙間やクラック２７ａやピンホール・クラック２７ｂ等の亀裂が発生した場合でも、取水ポンプＰ₁で減圧吸引される結果、内側に引かれることとなるので、タービン後の蒸気ドレンである復水１６が、亀裂を通過して冷却水１１側に混入する(図３参照)。この結果、復水１６側に海水が漏洩することが防止され、復水の海水リークの発生がなくなる。

これに対して、従来においては、取水槽２４側に設置していたポンプは、海水を一度吸引して、復水側に吐出する吐出ポンプを用いており、冷却水を冷却水細管１７側に押し込む加圧送水（２〜３ｋｇ／ｃｍ²）となる。この結果、ピンホール等の亀裂が発生した場合には、この加圧送水の作用により、真空条件である復水器（真空度：−７２０ｍｍＨｇ）内側に吹き出すこととなるので、復水１６に漏洩（いわゆる海水リーク）が発生し、ボイラ給水の塩分障害を生じることとなる。

このように、本実施例の復水器の冷却装置によれば、復水器１８の出口水室２０から冷却水１１を排出する排出通路２１に、冷却水１１を減圧吸水する取水ポンプＰ₁を設置しているので、冷却水細管１７に亀裂等が発生した場合においても、復水１６が亀裂を通過して冷却水１１側に混入するのみであり、復水１６側への海水リークの発生が解消される。

図４は、実施例２に係る復水器の冷却装置の一例を示す図である。なお、実施例１に係る復水器の冷却装置の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。図４に示すように、本実施例に係る復水器の冷却装置は、実施例１の復水器の冷却装置において、導入通路１２に介装され、冷却水１１の入口水室１３まで満水とする補助ポンプＰ₂を有している。復水器１８の冷却水細管１７は鉛直方向と直交する方向に管板２６、２６に多数配置されており、この冷却水細管１７の内部まで満水とする場合、吸引式の取水ポンプＰ₁で、必要以上の動力がかかる。特に、導入通路１２及び排出通路２１が逆Ｕ字管１２ａ、２１ａのように、高さ（Ｈ）で立ち上がって水頭圧がかかるような場合に、満水にするために、補助ポンプＰ₂を用いている。

そして、補助ポンプＰ₂で復水器１８内の冷却水細管１７の内部まで冷却水１１を行き渡らせたのち、補助ポンプＰ₂を停止し、取水ポンプＰ₁のみで減圧吸水する。

また、ボイラ運転の際においても、補助ポンプＰ₂の吐出圧を調整して、押し込まない程度に冷却水を送給するようにして、取水ポンプＰ₁の負荷を低減するようにしてもよい。

また、給水系統の給水の水質を管理しているセンサによって、海水リークが確認された際に、補助ポンプＰ₂を停止するようにしてもよい。
これにより、補助ポンプＰ₂の吐出が加圧送水とならないので、真空条件である復水器（真空度：−７２０ｍｍＨｇ）内側に吹き出すこととが防止され、復水１６に漏洩（いわゆる海水リーク）が生じることがなくなる。

図５は、実施例３に係る復水器の冷却装置を有する火力発電ボイラ設備の一例を示す図である。なお、実施例１及び２に係る復水器の冷却装置の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。図５に示すように、本実施例に係る復水器の冷却装置は、実施例１の復水器の冷却装置において、取水ポンプＰ₁が介装される排出通路２１に、パイプライン４１を接続している。そして、このパイプライン４１は海底の冷温水域４２を通過するように設置しており、この冷温水域４２において、パイプライン４１内を通過する冷却水１１が冷却され、復水器１８で熱交換によって温められた冷却水を冷やし、再度循環させて取水槽２４に戻すようにしている。

この際、復水器１８で熱交換した冷却水は温排水となっているので、海底の低温の冷温水域４２にパイプライン４１を浸漬配置させているので、冷却水が冷やされる。
この冷温水域４２としては、深層の低温海水、好ましくは１５℃以下、さらに好ましくは１０℃以下の海底海域としている。

海洋における水温は日射の影響を最も強く受ける表面水温の変化が大きいが、水温の鉛直分布は表面から数十メートルまでは、水温に殆ど変化がなく、それより深度を増すと急激に低下する傾向がある。特に深度については制限がないものの、年平均水温１５℃以下の深水層の海水、更に好ましくは年平均水温１０℃以下の深水層の海水を用いることが好ましい。また、海洋表面の海水を利用すれば、温度の日内変動、季節変動が大きいが、深水層の海水を用いることによりこれらの変動を抑えることができる。発電所設置場所が、親潮、黒潮などの海流が近くに存在する場合には、親潮から冷却水を採取することも可能である。親潮の海表面温度は、８月頃は約２０℃、２月頃は約２℃と変化するが、水深５０ｍでは夏冬ともに約２〜６℃の安定した低温を維持している。

この冷温水域４２にパイプライン４１を配置することで、温排水が冷却され、冷却水槽２４に戻される際には、冷却水として再利用に好適な温度に冷却されることとなる。

よって、本発明では、従来のような復水器で温められた冷却水を海に放出するものではなく、冷温水域４２で冷却して再利用するので、温排水による海面の温度上昇が解消され、環境保全に寄与することとなる。

本実施例によれば、冷却水１１の閉鎖系を構成することができる。よって、取水槽２４で一度塩素処理した冷却水を循環利用することができるので、常時新規海水を導入する場合のように、常に塩素処理が必要とならず、塩素処理手段の設備のコンパクト化を図ることができる。

１１冷却水
１２導入通路
１３入口水室
１４蒸気タービン
１５蒸気
１６復水
１７冷却水細管
１８復水器
１９復水用水室
２０出口水室
２１排出通路
Ｐ₁ 取水ポンプ

Claims

冷却水を導入する導入通路と、
該導入通路と接続され、冷却水を導入する入口水室と、
該入口水室から導入される冷却水を通過させ、蒸気タービンからの蒸気を冷却して復水とする複数の冷却水細管を有する復水器と、
前記復水器の底部に設けられ、前記復水を貯蔵する復水用水室と、
冷却後の前記冷却水を冷却水細管から排出する出口水室と、
前記出口水室と接続され、冷却水を放水する排出通路と、
該排出通路に介装され、冷却水を減圧吸水する取水ポンプとを
具備することを特徴とする復水器の冷却装置。
請求項１において、
導入通路に介装され、復水器内を冷却水で満水とする補助ポンプを有することを特徴とする復水器の冷却装置。
冷却水を複数の冷却水細管に供給して蒸気を復水とする復水器の冷却水の排出通路側に、冷却水を減圧吸水する取水ポンプを設け、前記冷却水を減圧吸引して復水器内の冷却細管に供給することを特徴とする復水器の冷却方法。
請求項３において、
冷却水を復水器へ導入する導入通路に補助ポンプを設け、復水器内を満水とすることを特徴とする復水器の冷却方法。