JP2816268B2 - 復水器冷却水熱回収設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの排気を
冷却水により冷却凝縮して復水にする表面式の復水器か
ら排出される冷却水をプロセスに供給して冷却水の熱回
収を行う復水器冷却水熱回収設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力と熱デマンドとを供給する場合、復
水タービンと発電機とからなるタービン発電設備により
電力は発電機から送出し、熱は復水タービンの翼段落の
途中から蒸気を取出して行われている。この場合復水器
に供給される冷却水の熱損失が大きくなるという問題が
ある。この問題を解決するため混合式のジェットコンデ
ンサを採用し、熱回収する方式が実用化されている。

【０００３】上記のジェットコンデンサを使用する場
合、復水が冷却水とともにプロセスに送られるため、補
給水としての純水を得るための純水装置が大きくなると
いう問題があり、ジェットコンデンサを採用するのは不
適当である。しかしながら、復水タービンの復水器を表
面式の復水器とするタービン発電設備において熱デマン
ドの温度レベルが低い場合には表面式の復水器から排出
される昇温された冷却水からなる温水の熱を有効に利用
することができるので、本発明者は、復水器の冷却水の
熱を有効に利用する復水器冷却水の熱回収設備を特願平
２−２６１７７２号にて下記のように提案している。

【０００４】表面式の復水器に導かれる蒸気タービンの
排気を、復水器に内蔵される伝熱管に通流する冷却塔に
て冷却された冷却水により冷却凝縮し、このため昇温し
た冷却水（以下温水という）をプロセスに供給して熱回
収を行なっている。

【０００５】なお、プロセスに供給されない残りの温水
は冷却塔に戻されて冷却され、冷却水となって再び復水
器に供給される。

【０００６】ここで、蒸気タービンの定格負荷を含む高
負荷時、冷却塔に戻る温水の冷却を冷却塔に設けられた
ファンの駆動により風量を制御して復水器に供給する冷
却水の温度を制御することにより、復水器から排出され
る冷却水すなわちプロセスに供給する温水の温度をプロ
セスが要求する温度に制御している。

【０００７】また、蒸気タービンの高負荷より小さい低
負荷時には、蒸気タービンの排気量が少ないため復水器
の伝熱管を通流する冷却水に与える熱供給が不足するの
で、伝熱管からの温水を蒸気タービンから取出した抽気
と熱交換器にて熱交換して加熱し、プロセスが要求する
温度に制御してプロセスに供給している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の提案によれば、
低負荷時には復水器からの温水を加熱するために熱交換
器を必要とし、このため設備費が高くなるので、本発明
者はさらに検討を加えた。

【０００９】本発明の目的は、表面式の復水器の伝熱管
から排出される冷却水をプロセスに供給して熱回収し、
かつ設備費を低減できる復水器冷却水熱回収設備を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によればケーシングに内蔵される伝熱管を通
流する冷却水により蒸気タービンからの排気を冷却凝縮
する復水器と、前記伝熱管から供給される冷却水を貯留
する散水槽及びこの散水槽から冷却水が散水，落下して
ファンの駆動による通風により冷却されて貯留され、前
記伝熱管に供給される下部水槽を有する冷却塔セルを単
数又は複数有する冷却塔とを備え、復水器からの冷却水
の熱回収を行なう復水器冷却水熱回収設備において、伝
熱管からの冷却水をプロセスに供給する冷却水供給系
と、伝熱管からの冷却水を散水槽に供給し、第１の流量
制御弁を備える第１の排出冷却水系及び下部水槽に供給
し、第２の流量制御弁を備える第２の排出冷却水系と、
蒸気タービンから抽気した蒸気を復水器内に導き、蒸気
流量制御弁を備える蒸気バイパス系と、冷却水供給系に
設けられ、冷却水の温度を検出する温度検出器と、伝熱
管を流れる冷却水の流量を検出する流量検出器と、この
流量検出器での検出流量と伝熱管を流れるプロセスの負
荷及び許容最小流量に基づく冷却水の所定流量の目標値
との偏差から第２の流量制御弁を制御する制御手段と、
温度検出器での検出温度とプロセスに供給する冷却水の
所定温度の目標値との偏差から定格負荷を含む高負荷時
第１の流量制御弁を制御する制御手段及び高負荷より小
さい低負荷時蒸気流量制御弁を制御する制御手段とを備
えるものとする。

【００１１】なお、冷却塔セルが複数の場合、第２の排
出冷却水系を、この冷却水系を流れる冷却水を冷却塔の
下部水槽に導く代りにファンの駆動及び第１の排出冷却
水系を経る冷却水の供給を停止した冷却塔セルの散水槽
に導くこともできるように配設するものとする。

【００１２】

【作用】復水器に導かれた蒸気タービンからの排気を復
水器内の伝熱管に通流する冷却水により冷却凝縮し、こ
のため昇温した冷却水、すなわち温水はプロセスに冷却
水供給系を経て供給し、冷却水の熱回収を行なう。この
際これと同時に復水器の伝熱管からの温水は第１の排出
冷却水系を経て冷却塔の散水槽に導かれ、散水槽から散
水，落下する冷却水はファンの駆動による通風により冷
却されて冷却塔の下部水槽に貯留される。一方前記温水
は第２の排出冷却水系を経て水槽に冷却されずに温水の
状態で導かれ、前記冷却された温水と混合されて復水器
の伝熱管に供給される。

【００１３】なお、伝熱管を流れる冷却水の流量は冷却
水供給系，第１の排出冷却水系及び第２の排出冷却水系
を流れる温水の流量の総和である。

【００１４】この際、伝熱管を流れる冷却水の流量はプ
ロセスが必要とする温水流量を満し、しかもタービン負
荷の急増の際の復水器の真空低下を防ぐに足る許容最小
冷却水流量に対応する必要があるので、流量検出器で検
出した伝熱管を流れる冷却水流量とプロセスの負荷と許
容最小流量とに基づく冷却水の所定流量の目標値との偏
差から第２の排出冷却水系の第２の流量制御弁を制御手
段により制御して伝熱管に所定流量が流れるようにす
る。

【００１５】ここで、蒸気タービンから排出される排気
量が多い定格負荷を含む高負荷時、プロセスに復水器か
らの温水をプロセスが要求する所定温度にして冷却水供
給系を経てプロセスに供給するときには下記のようにし
て行なわれる。

【００１６】復水器の伝熱管からの温水を第１の排出冷
却水系を経て冷却塔の各冷却塔セルの散水槽に供給し、
散水槽から散水された冷却水を冷却して冷却塔の水槽に
落下させ、一方第２の流量制御弁により制御されて第２
の排出冷却水系を経る温水を冷却せずに冷却塔の下部水
槽に供給する。この際冷却水供給系に設けられた温度検
出器で検出したプロセスに供給する温水の温度とプロセ
スが要求する温水の所定温度の目標値との偏差から制御
手段により第１の流量制御弁を制御して冷却塔に流入し
て冷却する温水の流量を制御する。この際第１の流量制
御弁の制御に伴って第２の流量制御弁も制御される。

【００１７】この結果、冷却塔の下部水槽には第１の流
量制御弁に流量制御されて冷却塔で冷却された温水と第
２の流量制御弁で流量制御されて冷却されない温水とが
流入して混合され、下部水槽から復水器に供給する冷却
水の入口温度が制御される。

【００１８】この復水器の冷却水の入口温度を制御する
ことにより、伝熱管を介して排気と熱交換して伝熱管か
ら排出され、プロセスに供給される温水の温度は所定温
度に制御される。

【００１９】一方、蒸気タービンの高負荷より小さい低
負荷時ではタービンからの復水器に流入する排気量が少
ないため、排気が冷却凝縮する際、伝熱管を介して排気
から与えられる熱量は小さくなるので、冷却水の昇温は
小さくなり、冷却水の入口，出口温度差は小さくなる。
したがってこの場合には蒸気タービンから抽気した蒸気
を蒸気バイパス管を経て復水器内に導いて冷却凝縮する
蒸気量を増加する。この際温度検出器で検出したプロセ
スに伝熱管から供給する温水の温度とプロセスが要求す
る温水の所定温度の目標値との偏差から制御手段により
蒸気流量制御弁を制御して復水器に流入する抽気量を制
御し、プロセスに供給する温水の温度を所定温度に制御
する。

【００２０】なお、この際、第１の排出冷却水系に設け
られる第１の流量制御弁は閉にし、さらに第２の排出冷
却水系には前述のように第２の流量制御弁により制御さ
れた流量の温水が流れる。

【００２１】冷却塔セルが複数有する冷却塔の場合、第
１の排出冷却水系を流れる流量が少なくなって全数のセ
ルを使用する必要がなくなった場合、第２の排出冷却水
系を流れる復水器の伝熱管からの温水を下部水槽に導く
代りにファンの駆動及び第１の排出冷却水系を経る冷却
水の散水槽への供給を停止したセルに導いてもよい。

【００２２】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例による復水器冷却水熱
回収設備の系統図である。図１において復水器１はケー
シング２内に伝熱管３を内蔵している。なお、復水器１
には図示しない蒸気タービンの排気をケーシング２内に
導く排気管が接続されている。

【００２３】冷却塔７は通常セル７ａ，７ｂ等の複数セ
ルから構成され、各セル７ａ，７ｂは復水器１の伝熱管
３からの温水が貯留される多孔底板８を有する散水槽９
と、充填物を内蔵し、散水槽９の多孔底板８から散水さ
れた水を上部に設けられたファン１０の駆動により流れ
る空気により蒸発して水を冷却する冷却室１２と、冷却
室１２で冷却された水が落下して貯留する下部水槽１３
とから構成されている。

【００２４】また冷却室１２の下部には後述するプロセ
ス２１から冷却水が戻る戻り冷却水系１５が接続されて
いる。

【００２５】供給冷却水系１６は冷却塔７の下部水槽１
３と復水器１の伝熱管３の入口とに冷却水ポンプ１７を
備えて接続され、冷却水ポンプ１７により下部水槽１３
内の冷却水を伝熱管３に供給する。

【００２６】排出冷却水系１８は復水器１の伝熱管３の
出口とセル７ａ，７ｂの各散水槽９に接続し、伝熱管３
からの温水を冷却室１２に供給する。

【００２７】次に本発明に係る復水器１の伝熱管３から
の温水を熱回収する設備の構成について説明する。

【００２８】冷却水供給系２０は排出冷却水系１８から
分岐してプロセス２１に接続し、復水器１の伝熱管３か
らの温水をプロセス２１に供給する。

【００２９】なお、排出冷却水系１８には流量制御弁１
９及び三方弁２２を備えている。

【００３０】分岐排出冷却水系２３は排出冷却水系１８
から分岐して流量制御弁２４を備えて冷却塔７の冷却室
１２の下部に接続し、排出冷却水系１８を流れる復水器
１の伝熱管３からの温水を分流して冷却塔７の下部水槽
１３に供給する。

【００３１】なお、分岐排出冷却水系２３には三方弁２
５を設け、三方弁２５と冷却塔７のセル７ｂの散水槽９
とに接続する分岐排出冷却水系２６が設けられている。

【００３２】蒸気バイパス系２７は蒸気タービンの抽気
系２８と復水器１のケーシング２とに蒸気流量制御弁２
９を備えて接続し、蒸気タービンの抽気を復水器１のケ
ーシング２内に導く。

【００３３】温度検出器３０は冷却水供給系２０に設け
られ、プロセス２１に供給する復水器１の伝熱管３から
の温水の温度を検出する。

【００３４】流量検出器３１は伝熱管３の出口部の排出
冷却水系１８に設けられ、復水器１の伝熱管３を通流し
て排出される温水の流量を検出する。

【００３５】流量調節器３２は流量検出器３１で検出し
た復水器１の伝熱管３から排出される温水の流量と復水
器１の伝熱管３に流すべき前述の所定流量の目標値との
偏差から流量制御弁２４を制御する。

【００３６】温度調節器３３は温度検出器３０で検出し
た冷却水供給系２０を流れてプロセス２１に供給する温
水の温度とプロセス２１が要求する温水の所定温度の目
標値との偏差から流量制御弁１９を制御する。

【００３７】温度調節器３４は温度検出器３０で検出し
た冷却水供給系２０を流れるプロセス２１に供給する温
水の温度とプロセス２１が要求する温水の所定温度の目
標値との偏差から蒸気流量制御弁２９を制御し、復水器
１のケーシング２内に流入する抽気系２８からの抽気流
量を制御する。

【００３８】このような構成により、冷却塔７の下部水
槽１３に貯留された冷却水は冷却水ポンプ１７の駆動に
より供給冷却水系１６を経て復水器１の伝熱管３に供給
され、伝熱管３を通流した後、排出冷却水系１８，分岐
排出冷却水系２３を経てそれぞれ冷却塔７の散水槽９，
下部水槽１３及び冷却水供給系２０を経てプロセス２１
に供給される。

【００３９】この場合、流量検出器３１で検出した伝熱
管３を流れる冷却水の流量と伝熱管３に流すべきプロセ
ス２１の負荷と許容最小流量とに基づく冷却水の所定流
量との偏差から流量調節器３２により流量制御弁２４を
制御することにより、分岐排出冷却水系２３に制御され
た流量の冷却水を流し、復水器１の伝熱管３に所定流量
の冷却水が流れるようにする。

【００４０】一方、蒸気タービンからの排気は復水器１
のケーシング２内に流入し、伝熱管３を通流する冷却水
により冷却凝縮して復水となり、復水器内は図示しない
エゼクタにより不凝縮ガスを排出して大気圧以下の圧力
に保たれる。この際、排気を冷却凝縮したため、伝熱管
３を通流する冷却水は昇温されて温水となる。

【００４１】この伝熱管３からの温水はプロセス２１に
冷却水供給系２０を経て供給することにより、冷却水の
熱回収が行なわれる。

【００４２】なお、冷却塔７のセル７ａ，７ｂに三方弁
２２を図の位置にした排出冷却水系１８を経て復水器１
の伝熱管３から供給された温水は散水槽９の多孔底板８
から散水され、冷却室１２にて前述のように冷却されて
落下し、下部水槽１３に貯留される。

【００４３】また、三方弁２５を図の位置にした分岐排
出冷却水系２３を経る復水器１の伝熱管３からの温水は
冷却されずに下部水槽１３に流入して貯留される。

【００４４】なお、下部水槽１３にはプロセス２１から
の戻り冷却水が戻り冷却水系１５を経て、また図示しな
い補給水系を経て補給水が流入する。したがって下部水
槽１３から上記の冷却された温水，温水，戻り冷却水，
補給水が混合されてなる温度の冷却水が冷却水ポンプ１
７により復水器１の伝熱管３に送出される。

【００４５】ここで、復水器１に流入する排気量の多い
蒸気タービンの定格負荷を含む高負荷時、プロセス２１
に供給する復水器１の伝熱管３からの温水の温度は下記
のようにして制御される。

【００４６】温度検出器３０で検出した冷却水供給系２
０を経てプロセス２１に供給する温水の温度とプロセス
２１が要求する温水の所定温度の目標値の偏差から温度
調節器３３により流量制御弁１９を制御して冷却塔７の
散水槽９に流入する温水の流量を制御する。この制御さ
れた温水は散水槽９の多孔底板８から散水され充填物を
介してファン１０の駆動により冷却されて下部水槽１３
に流入する。この際流量制御弁１９の制御に伴って分岐
排水冷却水系２３の流量制御弁２４も制御される。した
がって流量制御弁１９により制御されて冷却された温水
は下部水槽１３にて流量制御弁２４により制御された冷
却されない温水と戻り冷却水と補給水と混合され、復水
器１の伝熱管３に流入する冷却水の入口温度を制御す
る。この冷却水入口温度の制御により復水器１の伝熱管
３から排出されるプロセス２１に供給する温水の温度は
所定温度に制御される。

【００４７】なお、この際蒸気流量制御弁２６は全閉に
して復水器１へは蒸気タービンの抽気を流入させない。

【００４８】また高負荷より小さい低負荷時、例えば１
／２負荷時のように復水器１へ流入する蒸気タービンの
排気量が少ない場合には温度検出器３０で検出したプロ
セス２１に供給する温水の温度とプロセス２１が要求す
る温水の所定温度の目標値との偏差から温度調節器３４
により蒸気流量制御弁２９を制御して抽気系２８から復
水器１に流入する抽気流量を制御する。この結果、制御
された抽気量と排気量との蒸気を冷却凝縮したため伝熱
管３を流れる冷却水は昇温し、復水器１からプロセス２
１に供給する温水を所定温度に制御する。

【００４９】なお、この際排出冷却水系１８の流量調整
弁１９は全閉にするが、分岐排出冷却水系２０には前述
のように流量制御弁２４により制御された流量の温水が
流れる。

【００５０】なお、復水器１の伝熱管３からの温水を排
出冷却水系１８を経て冷却塔７に供給して冷却する流量
が減少し、冷却塔７のセル７ａのみで冷却可能の場合に
は、セル７ｂのファン１０を停止し、三方弁２２を切替
えて排出冷却水系１８を経る復水器１の伝熱管３からの
温水をセル７ｂの散水槽９に供給するのを停止する。そ
して三方弁２５を切替えて復水器１の伝熱管３からの温
水を分岐排出冷却水系２６を経てセル７ｂの散水槽９に
供給し、復水器１の伝熱管３からの温水を冷却せずに下
部水槽１３に落下させてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１，２による本発明の以上述べた構成により、復水器の
伝熱管に所定流量の冷却水が流れるように冷却塔の下部
水槽に分岐排出冷却水系を経て流量制御した伝熱管から
の温水を流入させ、定格負荷を含む高負荷時には排出冷
却水系を経て復水器の伝熱管から流量制御した温水を冷
却塔に供給して冷却し、下部水槽でこの冷却された温水
と前記分岐排出冷却水系を流れる流量制御された温水と
の混合により、復水器の冷却水入口温度を制御し、また
高負荷時より低い低負荷時には蒸気タービンの排気に付
加して流量制御した蒸気タービンの抽気を復水器に導
き、冷却凝縮する蒸気量を制御して伝熱管を流れる冷却
水を昇温するので、復水器の伝熱管からの温水をプロセ
スが要求する所定温度で供給でき、冷却水の熱回収を行
なうことができるとともに復水器のほかには温水を加熱
するための追加の熱交換器を必要としないので、設備費
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による復水器冷却水熱回収設備
の系統図

【符号の説明】

１ 復水器 ２ ケーシング ３ 伝熱管 ７ 冷却塔 ７ａ セル ７ｂ セル ９ 散水槽 １３ 下部水槽 １８ 排出冷却水系 １９ 流量制御弁 ２０ 冷却水供給系 ２１ プロセス ２３ 分岐排出冷却水系 ２４ 流量制御弁 ２６ 分岐排出冷却水系 ２７ 蒸気バイパス系 ２９ 蒸気流量制御弁 ３０ 温度検出器 ３１ 流量検出器 ３２ 流量調節器 ３３ 温度調節器 ３４ 温度調節器

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01K 17/02 F01K 9/00 F28F 27/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングに内蔵される伝熱管を通流する
   冷却水により蒸気タービンからの排気を冷却凝縮する復
   水器と、前記伝熱管から供給される冷却水を貯留する散
   水槽及びこの散水槽から冷却水が散水，落下してファン
   の駆動による通風により冷却されて貯留され、前記伝熱
   管に供給される下部水槽を有する冷却塔セルを単数又は
   複数備えた冷却塔とを備え、復水器からの冷却水の熱回
   収を行なう復水器冷却水熱回収設備において、伝熱管か
   らの冷却水をプロセスに供給する冷却水供給系と、伝熱
   管からの冷却水を散水槽に供給し、第１の流量制御弁を
   備える第１の排出冷却水系及び下部水槽に供給し、第２
   の流量制御弁を備える第２の排出冷却水系と、蒸気ター
   ビンから抽気した蒸気を復水器内に導き、蒸気流量制御
   弁を備える蒸気バイパス系と、冷却水供給系に設けら
   れ、冷却水の温度を検出する温度検出器と、伝熱管を流
   れる冷却水の流量を検出する流量検出器と、この流量検
   出器での検出流量と伝熱管を流れるプロセスの負荷及び
   許容最小流量に基づく冷却水の所定流量の目標値との偏
   差から第２の流量制御弁を制御する制御手段と、温度検
   出器での検出温度とプロセスに供給する冷却水の所定温
   度の目標値との偏差から定格負荷を含む高負荷時第１の
   流量制御弁を制御する制御手段及び高負荷より小さい低
   負荷時蒸気流量制御弁を制御する制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする復水器冷却水熱回収設備。
2. 【請求項２】請求項１記載の復水器冷却水熱回収設備に
   おいて、冷却塔セルが複数の場合、第２の排出冷却水系
   を、この冷却水系を流れる冷却水を冷却塔の下部水槽に
   導く代りにファンの駆動及び第１の排出冷却水系を経る
   冷却水の供給を停止した冷却塔セルの散水槽に導くこと
   もできるように配設したことを特徴とする復水器冷却水
   熱回収設備。