JP2585883B2 - 循環水系統設備 - Google Patents

循環水系統設備

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JP2585883B2 JP9757391A JP9757391A JP2585883B2 JP 2585883 B2 JP2585883 B2 JP 2585883B2 JP 9757391 A JP9757391 A JP 9757391A JP 9757391 A JP9757391 A JP 9757391A JP 2585883 B2 JP2585883 B2 JP 2585883B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】〔発明の目的〕
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン発電プラ
ントの蒸気タービン排気蒸気を凝縮させる表面接触式の
復水器を海水で冷却するようにした蒸気タービン発電プ
ラントの循環水系統設備に関する。
【0003】
【従来の技術】蒸気タービン発電プラントの蒸気タービ
ン排気蒸気を凝縮させる復水器の冷却水としては、一般
に海水が使用されている。
【0004】海水1は、図2に示すように、取水路2を
経て取水口から循環水ポンプ3によって揚水され、取水
管4にて復水器5に導かれる。そして、蒸気タービンの
排気蒸気と伝熱管6によって熱交換された後、放水管7
によって放水庭8に放水され放水路9を経て海に戻され
るようになっている。
【0005】復水器5は、タービン建屋10内に設置さ
れるのであるが、一般に、蒸気タービン発電プラントに
おいては、土木工事によるタービン建屋10下の掘削量
を低減するという経済性の観点から、地表レベル11よ
り復水器5の設置レベルの方が高いのが普通である。ま
た、発電プラントが大容量化するにつれて使用する海水
量が増加し、循環水ポンプ3の動力が増大してくる傾向
にある。
【0006】この循環水ポンプ3の動力を低減するため
に、循環水系統にサイホンを持たせて設置レベルの高い
復水器5に海水を供給すると共に、放水庭8の水位レベ
ル12が極力海面よりも高くなりすぎないようにして、
循環水ポンプ3の動力の低減が図られている。
【0007】サイホンの高さの制限は、理論的には大気
圧10mAqであるが、実際的には、約8m(7〜9
m)にする必要がある。つまり、サイホンを持たせるた
めには、放水庭8の水位レベル12と循環水ポンプ3の
出口から放水庭8の間の系統における最高位置海水レベ
ルとの差を約8m以内に抑える必要がある。
【0008】一般に、最高位置海水レベルは、復水器5
であることが多い。したがって、放水庭8の水位レベル
12と復水器5の管束頂部レベル13との差Sをサイホ
ン高さの制限以上(S>8m)にすると、復水器5の管
束上部の伝熱管6に真空部が発生し、海水が流れなくな
る部分が発生する。このため、伝熱面積の実質低下を招
くと共に、過渡時に何等かの原因で圧力が上がった場合
に真空部が消失して、復水器5の管束上部の伝熱管6内
でウォータハンマを発生する可能性もでるため、水位レ
ベル差がサイホン制限内に収まるように系統設備を設計
する必要がある。
【0009】また、発電プラントの大容量化または同一
出力のプラントであってもタービンケーシング個数を低
減することに伴う復水器個数の低減によって、復水器1
基当りのサイズはますます大形化し、これに伴って放水
庭8の水位レベル12と復水器5の管束頭部レベル13
との差Sがますます大きくなる傾向にある。
【0010】このため、放水庭8の水位レベル12と復
水器5の管束頭部レベル13との差Sがサイホン制限を
満足しない場合には、放水庭8または放水路9に没水堰
16(図1参照)を設置して放水庭8の水位レベル12
を上昇させる等の対策が採られてきた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように没
水堰16を設置した場合には、この没水堰16の前後で
水位差が発生するため、この水位差による海水の落差に
よって泡が発生するという問題が生じる。そして、放水
管7から放水庭8に放出された海水は、没水堰16の前
後で水位差F(図1参照)を生じ、水位差Fが、約40
cm以上(F>40cm)になると、没水堰16の後での海
水の流れの乱れや海水の巻き込みによって海水の流れ内
に小さな気泡を巻き込んでしまう。
【0012】海水の場合には、一度泡が発生するとなか
なか消滅しないのが一般であり、この泡は海に放出され
ると、泡の付着による漁網の汚染、泡の飛散による塩害
などの問題を引き起こしてしまう。
【0013】従来は、これらの問題に対して、有効なる
手段となるものがないか、またはあったとしても大容量
の海水を処理する循環水系統設備に適用するには不適な
ものであったり、保守・点検が難しいのが実情である。
一度海水中に巻き込んだ気泡を取り除くためには、例え
ば没水堰16から海までの間に、流れの速度を約0.2
m/s以下にして小さな気泡が海水表面まで浮き上がる
時間が取れるかなり大きな貯水槽が必要となる。
【0014】最近は、循環水ポンプ3としてタービンの
出力に応じて海水流量を変化させることができる可動翼
形循環水ポンプが採用されている。この循環水ポンプ
は、復水器5に供給する海水量をタービンの出力に応じ
て変化させることができ、循環水ポンプ3の動力を低減
させることができる。このため、没水堰16を設置した
場合には、海水流量の変化に応じて没水堰16の前後の
水位差Fが変化する。
【0015】また、放水路9は、新年時と経年時では放
水路9内に藻等が付着することによって水路抵抗が異な
り、また、潮位によっても水面レベルが変化する。これ
らの水位レベル変化条件を考えて、循環水ポンプの動力
を低減し、かつ泡を発生させないようにした循環水系統
設備は今までにないのが現状であった。
【0016】現在のように、発電プラントが大容量化し
てくるにつれて、復水器に使用する海水は、1100M
W級原子力発電プラントで約85m3 /s、800MW
級原子力発電プラントで約60m3 /sとなるため、上
記条件を満たす貯水槽を設置した場合には、非常に大き
なもの(400〜600m2 )となり、大きな設置スペ
ースが必要となると共に、土木工事の費用が嵩み経済的
でない。
【0017】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、、多量の海水等の水を復水器の冷却水として使
用する大容量蒸気タービン発電プラントの循環水系統設
備において、循環水ポンプの動力を低減すると共に、海
水の泡の発生を防止することができるようにした循環水
系統設備を提供することを目的とする。 〔発明の構成〕
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る循環水系統設備は、循環水ポンプで汲
み上げた海水等の水で復水器を冷却し熱交換後の水を放
水庭および放水路を経て放水するようにするとともに、
前記放水庭または放水路中に没水堰を立設した循環水系
統設備において、前記没水堰の下流側に水門を設置する
とともに、少なくとも前記没水堰の上流側の水位を検出
する水位検出器と、この水位検出器からの水位信号によ
って前記水門の開度を制御する水門制御装置とを備えた
ものである。
【0019】また、本発明に係る循環水系統設備は、上
述した目的を達成するために、循環水ポンプで汲み上げ
た冷却水で復水器を冷却し、熱交換後の冷却水を放水庭
および放水路を経て放水するようにするとともに、前記
放水庭または放水路中に没水堰を立設した循環水系統設
備において、前記没水堰の上流側の水位を検出する水位
検出器と没水堰下流側の水位を検出する水位検出器とを
それぞれ設ける一方、前記没水堰下流側の水位検出器の
下流側に水門を設置し、前記水位検出器からの水位信号
によって没水堰前後の水位差が制御目標範囲内になるよ
うに前記水門の開度を制御する水門制御装置を備えたも
のである。
【0020】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、水位検
出器で没水堰の上流側の水位を検出しこの没水堰の下流
側に設置した水門の開度を水門制御装置により制御し
て、没水堰の前後における海水の水位差が泡を発生させ
ない約40cm以下になるようにすることができる。
【0021】また、本発明の循環水系統設備によれば、
没水堰の上流側および下流側の水位を水位検出器でそれ
ぞれ検出し、没水堰の上流側および下流側の水位差が制
御目標範囲内になるように水門制御装置で水門の開度を
制御したので、没水堰前後の水位差を海水の水面レベル
如何に拘らず、制御目標範囲内の例えば40cm以内に精
度よく、正確に制御でき、泡の発生を有効的にかつ確実
に防止し、泡の付着や飛散による汚染や塩害を効果的に
防止できる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照して説
明する。なお、図2に示す従来の循環水系統設備と同一
部材は、同一符号を付してその説明を省略する。
【0023】放水庭8の内部には、ここでの水位レベル
を上昇させるための没水堰16が立設されているととも
に、この没水堰16の下流側には、放水路9の入口に位
置して水門17が設置されている。この水門17の開度
18は、没水堰16の前後に設置した水位検出器19,
20によって計測された水位によって没水堰16の前水
位21と後水位22との水位差Fが約40cm以下になる
ように制御され、これにより、没水堰16の後流で発生
する海水の流れの乱れや気泡の巻き込みを防止できるよ
うになっている。
【0024】水門17には、水門駆動装置23及び水門
開度計24が備えられ、この水門駆動装置23は前記水
位検出器19,20とともにケーブル25を介して水門
制御装置26に接続される。この水門制御装置26は、
ケーブル22を介して電源27及び表示盤28に接続さ
れている。水門制御装置26は、目標水位差と水位検出
器19,20によって計測された没水堰16の前後の水
位差Fとを比較し、制御目標範囲からずれていれば水門
17を水門駆動装置23を介して動かして水門17の開
度18を変えるものである。
【0025】つまり、海水の流量を一定とした場合に、
水位差Fが約40cm以上となったならば、水門17の開
度18を小さくすることにより、没水堰16の後水位2
2を上げる。この場合、没水堰16の前水位21も若干
上昇することになるが、没水堰16の流体関係から没水
堰16の後の水位22の上昇値より少なくて済むことが
明らかである。
【0026】また、水門17の開度18が一定で海水流
量が増加した場合には、没水堰16の後水位22が高く
なり、かつ前水位21も高くなる。この場合、海水の流
量の増加と共に水位差Fは限り無く0に近付き、前水位
21が高くなるため循環水ポンプ3の動力が増加してし
まう。このため、循環水ポンプ3の動力を抑えるため
に、没水堰16の後で泡が発生しない限界値近くになる
まで、即ち水位差Fが約40cmになるまで水門17の開
度18を大きくすることにより、没水堰16の前水位2
1を低く抑えることができる。
【0027】ここに、放水路9は海に連絡しているた
め、潮位の変化によって水門17後の水位29がこの影
響を受けて上下する。また、放水路9が新年時と経年時
では、水門17後の水位29のレベルが異なってくる。
つまり、外洋が大潮で満潮、かつ放水路9が経年時のと
き水門17後の水位29が一番高くなる。ただし、流量
は最大流量とする。逆に、水門17後の水位29が小さ
くなるのは、大潮の干潮時で、系統流量が最小の時とな
る。
【0028】このように、水門17後の水位29が各種
条件によって変化する。これによって、流れの関係から
没水堰16の前水位21及び後水位22も大きく影響を
受けて上下するが、水門17の開度18を変えて泡を発
生させない水位差内にすることにより、泡の発生を防止
することができる。かつ没水堰16の前水位21も水門
17の開度18を調整することによって極力低く抑える
ことができるため、循環水ポンプ3の動力の増加も極力
抑えることが可能となる。
【0029】以上は、水位差Fを泡の発生限度約40cm
内にするように水門17の開度18を制御した場合であ
るが、実際の制御では、この目標水位差40cmに約±1
0〜20cm程度の制御範囲を設けるようにする。
【0030】また、水門の最大開度30は、水門17前
後の水位差が最小となる満潮時の経年時に最大系統流量
を流せる開度になるように決定されている。
【0031】上記実施例は、没水堰16の前後の水位を
計測して、この水位差Fを目標値内に抑えるようにした
場合の例であるが、没水堰16の前水位21を一定の範
囲内に制御することによって泡の発生を防止することが
できる。
【0032】つまり、系統流量最大時に没水堰16の前
後水位差Fを泡を発生させない水位差とするためには、
前水位21と後水位22ともそれぞれ一義的に水位関係
から定めることができる。
【0033】水門17後の水位29は、系統流量、潮
位、放水路9の抵抗によって決まる。このため、水門1
7の開度18は、泡を発生させない水位差Fとするため
の条件から没水堰16の後水位22が決まり、これと水
門17後の水位29の水位差と系統流量によって必要な
水門17の開度18が決定される。
【0034】この関係から、没水堰16の前水位21の
水位を最大流量時に決定し、流量が変化した場合に、没
水堰16の前水位21を水位検出器19で計測してこの
最大流量時の水位以上になるように水門17の開度18
を変えれば、即ち没水堰16の前水位21と目標値とを
比較して水門17の開度18を水門駆動装置23を介し
て調整することにより、没水堰16前後の水位差Fが泡
の発生しない水位差以下にすることができる。勿論、こ
の場合、潮位が変化することによっても、水門17の開
度18は変化する。
【0035】没水堰16の前水位21をこのように一定
水位以上になるよう水門17によって制御することは、
循環水ポンプ3の動力の点からは若干劣ることとなる
が、水位検出器で没水堰16の前水位21の計測のみを
行えばよいことと、水位差を制御するのではなく水位を
制御することから水位差制御より制御が行い易くなり、
また制御がより確実となる。
【0036】この場合にも、前記水位差制御と同様に制
御水位に実際にはある制御幅を持たせることは言うまで
もない。この場合、水位の変動、水位検出器の精度を考
えて、実際には、約±20cm程度となる。これを−0〜
+40cmとしても良い。±20cmの場合には、制御目標
値が−20cmの場合にも泡を発生させないようにする。
この値は、なるべく小さいことが好ましいため、小さい
制御幅を規定するものではない。
【0037】なお、本実施例では、水門の数については
図示していないが、水門が1門故障時を考えれば複数の
水門を並列に設置して構成することが循環水系の海水流
量確保の点から好ましい。また、没水堰16を放水庭8
内に設けた例を示しているが、放水路9内に没水堰を設
けたものにも適用することができる。
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る循環水系統
設備によれば、放水庭または放水路中に没水堰と没水堰
上流側の水位を検出して没水堰下流側に設けた水門の開
度を水門制御装置で制御することにより、通常運転時の
サイフォン限界を確保し、復水器内の熱交換器に真空部
が発生するのを有効的に防止し、過渡時等のウォータハ
ンマ現象の発生を確実に防止する水位を確保できる一
方、循環水系統設備における泡の発生を水門の開度を制
御することによって容易かつ確実に防止することができ
るとともに、循環水ポンプの動力の増加を極力抑えるこ
とができる。しかも、水門は他の泡発生防止に比べ経済
的であり、保守点検についても容易である。
【0039】また、本発明の循環水系統設備によれば、
没水堰の上流側および下流側の水位をそれぞれ水位検出
器で検出し、没水堰の上流側および下流側の水位差が制
御目標範囲内になるように水門制御装置で水門の開度を
制御したので、没水堰前後の水位差を海水の水面レベル
如何に拘らず、制御目標範囲内の例えば40cm以内に精
度よく、正確に制御でき、泡の発生を有効的にかつ確実
に防止し、泡の付着や飛散による汚染や塩害を効果的に
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る循環水系統設備の一実施例の要部
を示す系統図。
【図2】蒸気タービン発電プラントの循環水系統設備を
示す概略系統断面図。
【符号の説明】
3 循環水ポンプ 5 復水器 8 放水庭 9 放水路 16 没水堰 17 水門 18 水門の開度 19,20 水位検出器 21 没水堰の前水位 22 没水堰の後水位 23 水門駆動装置 26 水門制御装置 F 水位差

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 循環水ポンプで汲み上げた冷却水で復水
    器を冷却し、熱交換後の冷却水を放水庭および放水路を
    経て放水するようにするとともに、前記放水庭または放
    水路中に没水堰を立設した循環水系統設備において、前
    記没水堰の下流側に水門を設置するとともに、前記没水
    堰の少なくとも上流側の水位を検出する水位検出器と、
    この水位検出器からの水位信号によって前記水門の開度
    を制御する水門制御装置とを備えたことを特徴とする循
    環水系統設備。
  2. 【請求項2】 循環水ポンプで汲み上げた冷却水で復水
    器を冷却し、熱交換後の冷却水を放水庭および放水路を
    経て放水するようにするとともに、前記放水庭または放
    水路中に没水堰を立設した循環水系統設備において、前
    記没水堰の上流側の水位を検出する水位検出器と没水堰
    下流側の水位を検出する水位検出器とをそれぞれ設ける
    一方、前記没水堰下流側の水位検出器の下流側に水門を
    設置し、前記水位検出器からの水位信号によって没水堰
    前後の水位差が制御目標範囲内になるように前記水門の
    開度を制御する水門制御装置を備えたことを特徴とする
    循環水系統設備。
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