JP3619551B2

JP3619551B2 - 蒸気タービンプラントにおける給水装置

Info

Publication number: JP3619551B2
Application number: JP28193394A
Authority: JP
Inventors: 久和重高; 田信石; 井義明酒
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JPH08144708A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、蒸気タービンプラントにおける給水装置に係り、特にプラントの起動、停止、負荷しゃ断時及び負荷降下時に発生するウォーターハンマーを防止し、プラントの安定した運転を可能とした給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の蒸気タービンプラントにおける給水装置の概略系統を示す図であって、図示しない復水器から復水ポンプにより復水管１を介して脱気器２に導入された復水は、そこで蒸気タービンの抽気或は補助蒸気により加温、脱気される。上記脱気器２の貯水タンク３内に貯えられた脱気後の給水は脱気器降水管４を通り、タービン駆動給水ブースタポンプ或は電動機駆動給水ブースタポンプ６によって昇圧され、さらにそれぞれタービン駆動給水ポンプ７或は電動機駆動給水ポンプ８により昇圧されて給水管９を経て給水加熱器１０に送給される。そして、上記給水加熱器１０で加温された給水は図示しない蒸気発生装置に供給される。なお、符号１１は蒸気タービンである。
【０００３】
上記タービン駆動給水ポンプ７及び電動機駆動給水ポンプ８の吐出側には、それぞれミニマムフロー管１２，１３が分岐導出されており、その先端がそれぞれ給水ポンプ再循環弁１４，１５を介して脱気器貯水タンク３に接続され、タービン駆動給水ポンプ７及び電動機駆動給水ポンプ８の最低通過流量を確保するようにしてある。
【０００４】
ちなみに、この給水装置のプラントあたりの設置台数は、プラントにより様々であるが、蒸気タービン駆動給水ポンプ２台（常用）、電動機駆動の給水ポンプ１台（予備用）の合計３台の給水ポンプを設けるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この給水装置において、プラント負荷降下或は負荷遮断（プラント通常停止を含む）に伴ない給水装置が停止した場合、停止した給水装置の系内には停止時の脱気器器内圧力に相当する飽和温度の飽和水（脱気器貯水タンク内の水は飽和水であるが給水装置系内にはレベル差に相当する水頭圧が作用しているために加圧水となる）が充満し、平衡が保たれるが、その後脱気器器内圧の低下が脱気器器内温度低下より早いため、給水装置系内の飽和圧力と飽和温度のバランスがくずれ、やがて飽和圧力を下回り飽和水がフラッシュし、系内が飽和水−飽和蒸気の二相状態となることが知られている。これを詳しく説明すると、負荷遮断が発生し、蒸気タービンに入る主蒸気が遮断されると、運転中の給水装置も停止される。このとき、脱気器は流入する復水、抽気、並びに流出する給水量が零となり、脱気器器内圧力は維持されるが、その後蒸気発生装置の起動系のドレインの流入に伴う脱気器ブローやボイラーの残燃料のパージ運転に伴う給水再開があるため、冷たい復水が脱気器１に流入してくる。しかし、復水を加熱する蒸気が確保できないために脱気器貯水温度が低下し、同時に脱気器器内圧力が低下してしまう。
【０００６】
また、脱気器は多量の温水を保有しており、給水ポンプへの接続配管は脱気器底部より抽出されているため、脱気器と給水ポンプ間の配管にはプラント停止時と同じく高温の給水が入っており、飽和圧力も高い。この時脱気器内圧力のみが低下すると、この配管中の飽和圧力と温度のバランスがくずれ、給水装置系内の飽和水がフラッシュし、飽和水−飽和蒸気の二相状態となる。
【０００７】
また、以上述べた負荷降下、負荷遮断以外にも給水装置が停止することがある。これは発電所所内単独負荷運転に移行させる場合である。この場合も蒸気タービンの負荷の急減により脱気器に流入する復水を加熱する抽気の圧力が急激に低下し、脱気器器内圧力が低下することになる。一般に、発電所所内単独負荷運転発生と同時に給水量も急減することから、給水装置も１台は残し、他は停止する。これにより前述のように、停止した給水装置系内で飽和水がフラッシュし、飽和水、飽和蒸気の二相状態となる。
【０００８】
しかして、負荷降下、負荷遮断或は発電所所内単独負荷運転により飽和水がフラッシュし、飽和水−飽和蒸気の二相状態となった後に、時間を経ないで給水装置を再起動すると、タービン駆動給水ブースタポンプ５、電動機駆動給水ブースタポンプ６、タービン駆動給水ポンプ７、電動機駆動給水ポンプ８、及び給水ブースタポンプと給水ポンプ間の給水連絡管１６，１７及び給水管９内に滞留している飽和蒸気が加圧され、急激な凝縮が起り、その結果ウォーターハンマーが発生し、機器に損傷が生じる可能性がある。
【０００９】
そこで、通常脱気器及び降水管中の給水を常に循環置換させウォーターハンマーを抑制するために、脱気器降水管４と復水管１間を脱気器循環ポンプ１８及び脱気器循環ポンプ出口弁１９を有する脱気器循環管２０によって接続し、上記脱気器循環ポンプ１８を運転して脱気器降水管４内の温水を脱気器循環管２０を介して復水管１へ送り流体の置換を行うことも行われている。
【００１０】
しかしながら、上記装置によっては脱気器降水管４内のみしか温水の置換ができず、完全にウォーターハンマーを抑制することはできない等の問題がある。
【００１１】
上記脱気器循環ポンプ１８を設けない場合は、電動機駆動給水ポンプ側は、給水ポンプとブースタポンプが直結されていなくてもブースタポンプ６を運転することにより、ミニマムフロー管１３を介して温水を循環させ、温水を置換させることができる。また、タービン駆動給水ポンプ側もブースタポンプと給水ポンプが独立している場合は、ブースタポンプを運転し、ミニマムフロー管１２を介して温水を循環させ温水を置換することができる。
【００１２】
しかし、ブースタポンプと給水ポンプが直結されているタイプでは、負荷遮断によってタービンがトリップした場合は、蒸気源がなくタービン駆動給水ブースタポンプ５及びタービン駆動給水ポンプ７を運転することはできず、タービン駆動給水ブースタポンプ５、タービン駆動給水ポンプ７及び給水連結管１６内には温水が残ってしまい、その結果ウォーターハンマーが発生し、機器に損傷が生じる可能性が残る等の問題がある。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑み、脱気器降水管、給水ブースタポンプ、給水ポンプ及び給水連結管内の給水（温水）を早期に全量置換させ、ウォーターハンマーの発生を効果的に抑制し得る給水装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、脱気器貯水タンクから脱気器降水管を通して送水される給水を給水ブースタポンプ及び給水ポンプによって順次昇圧して蒸気発生装置に供給するようにした蒸気タービンプラントにおける給水装置において、給水ブースタポンプと給水ポンプの給水連絡管から脱気器入口復水管へ給水を送水する脱気器循環ポンプを設けたことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、脱気器器内、及び給水ブースタポンプと給水ポンプとの連絡管内の温度、並びに上記給水ブースタポンプと給水ポンプの停止条件により、脱気器循環ポンプの起動、及び連絡管給水取水弁、給水ポンプの再循環弁の開閉を操作する制御装置を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、第３の発明は、給水ブースタポンプと給水ポンプの連絡管に接続している脱気器循環ポンプの吸込管と、脱気器降水管とを、降水管給水取水弁を介して接続したことを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、脱気器降水管内の温度が給水ブースタポンプと給水ポンプの連絡管内の温度より高い場合に降水管給水取水弁が開かれ、上記連絡管内の温度の方が高い場合に連絡管給水取出弁が開とされることを特徴とする。
【００１８】
【作用】
負荷遮断等が発生し、脱気器循環ポンプが起動すると、給水ブースタポンプと給水ポンプとの連結管内の温水が脱気器入口復水管に還流される。したがって、脱気器降水管ばかりではなく、給水ブースタポンプ、給水ポンプ及び上記連絡管内の全ての温水が順次脱気器内の水と置換される。したがって、脱気器器内圧力が降下する過程において給水装置の系内でフラッシュが発生することが防止され、給水装置の再起動時おけるウォーターハンマーを防止することができる。
【００１９】
また、脱気器器内、及び給水ブースタポンプと給水ポンプとの連絡管内の温度、並びに給水ブースタポンプと給水ポンプの停止条件により、脱気器循環ポンプの起動、及び連絡管給水取水弁、給水ポンプの再循環弁の開閉を操作する制御装置を設けることにより、自動的に上記連絡管内等の温水を置換することができる。
【００２０】
さらに、脱気器循環ポンプの吸込管を脱気器降水管にも接続することにより、降水管及び連絡管の両系統から温水の置換を効率的に行うことができる。しかも降水管と連絡管との温度が高い側の給水取水弁を先に開とすることにより、温度が高い側の温水を早く置換することができ、温水の置換を効率的に行ない、給水装置の再起動時におけるウォーターハンマーの発生を防止することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施例について説明する。なお、図中図４と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００２２】
図１において、符号２１は脱気器循環ポンプであって、その脱気器循環ポンプ２１の吸込管２２は、タービン駆動給水ブースタポンプ５とタービン駆動給水ポンプ７とを接続する連結管１６、及び電動機駆動給水ブースタポンプ６と電動機駆動給水ポンプ８とを接続する連結管１７にそれぞれ接続された給水ポンプウォーミング管２３に接続されており、そのウォーミング管２３を介して各連結管１６及び１７に接続されている。そして、上記脱気器循環ポンプ２１の吸込管２２には連結管給水取水弁２４が設けられている。
【００２３】
一方、上記脱気器循環ポンプ２１の吐出管２５には逆止弁２６及び脱気器循環ポンプ出口弁１９が設けられ、その先端が脱気器２の入口側の復水管１に接続されている。
【００２４】
また、脱気器２にはその器内温度を検出する脱気器器内温度計２７が設けられ、前記各連結管１６，１７には各管内温度を検出する連絡管温度計２８，２９がそれぞれ設けられている。上記各温度計２７，２８，２９で検出された温度信号は、演算器３０に入力され、その演算器３０から連絡管給水取水弁２４、及び給水ポンプ再循環弁１４，１５の開閉信号及び脱気器循環ポンプ２１の起動停止信号を出力するようにしてある。
【００２５】
しかして、今負荷遮断が発生すると、脱気器２ではタービンからの抽気蒸気が遮断されるため、急激な温度降下が起る。したがって、脱気器器内温度計２７からその温度信号が演算器３０に送られる。そこで、給水ブースタポンプ５，６、及び給水ポンプ７，８の停止条件と、上記脱気器器内温度計２７からの温度信号が連絡管温度計２８，２９からの連絡管１６，１７内の温度信号より低いことが上記演算器３０で検知されると、給水ポンプ再循環弁１４，１５に閉信号が出されるとともに、連絡管給水取水弁２４に開信号が出され、脱気器循環ポンプ２１に起動信号が出力される。
【００２６】
したがって、給水ポンプ再循環弁１４，１５が閉じられるとともに連絡管給水取水弁２４が開となり、さらに脱気器循環ポンプ２１が起動する。これにより、連絡管１６，１７、タービン駆動給水ブースタポンプ５、電動機駆動給水ブースタポンプ６、及び脱気器降水管４内の温水が、順次脱気器再循環ポンプ２１によって脱気器２側に還流され、温水の置換が行われてその温度が低減される。したがって給水装置系内の飽和水のフラッシュが抑制され、給水装置の再起動時におけるウォーターハンマーの発生が防止される。
【００２７】
図２は本発明の他の実施例を示す図であり、脱気器循環ポンプ２１の吸込管２２がさらに、連絡管給水取水弁２４の下流側において、脱気器降水管４と降水管側吸込管３１によって接続され、その降水管側吸込管３１には降水管給水取水弁３２が設けられている。
【００２８】
また、脱気器降水管４にはその降水管内の温度を検出する降水管温度計３３が設けられており、その降水管温度計３３によって検出された温度信号も前記演算器３０に入力され、さらに前記降水管給水取水弁３２は上記演算器３０からの制御信号により開閉制御されるようにしてある。なお、その他の構成は図１に示すものと同一である。
【００２９】
しかして、例えばプラントの負荷遮断が発生し、給水ブースタポンプ５，６、及び給水ポンプ７，８が停止すると、演算器３０で、降水管温度計３３によって検出された脱気器降水管４内の温度と、連絡管温度計２８，２９で検出された連絡管１６，１７内の温度が比較され、脱気器給水管４内の温度が連絡管２８，２９内の温度より高い場合には、降水管給水取水弁３２がまず開かれ、脱気器循環ポンプ２１によって降水管４内の温水が脱気器２側に循環され、温水の置換が行われる。
【００３０】
すなわち、図３は上記動作のブロック図であって、給水ポンプ及び給水ブースタポンプ全台停止するとともに、脱気器器内温度が連絡管内の温度より低くかつ連絡管内の温度が脱気器降水管内温度以上である場合には、給水ポンプ再循環弁１４，１５が全閉されるとともに脱気器循環ポンプ２１が起動され、さらに連絡管給水取水弁２４が全開され、降水管給水取水弁３２が全閉される。したがって、この場合には連絡管１６，１７内の温水が積極的に脱気器２に還流され、温水の置換が行なわれる。
【００３１】
一方、給水ポンプ及び給水ブースタポンプ全台停止で、脱気器器内温度が脱気器降水管内温度より低く、かつ脱気器降水管内温度が連絡管内温度より高い場合には、前述のように給水ポンプ再循環弁１４，１５が全閉され脱気器循環ポンプ２１が起動されるとともに、降水管給水取水弁３２が全開され、連絡管給水取水弁３２が全閉される。したがって、この場合には前述のように脱気器降水管４内の温水が脱気器２に還流される。
【００３２】
このように、脱気器降水管或は連絡管内の温水が還流されると、その後は、常に温度が高い側の給水取水弁が開き、温度が低い側の給水取水弁が閉じ、脱気器降水管４、給水ブースタポンプ５，６、及び給水ポンプ連絡管１６，１７の全ての温水の置換を効率的に行うことができ、給水装置の再起動時におけるウォーターハンマーの発生を防止することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、停止した給水装置で、脱気器器内圧力が低下し、器内温度が低下する過程において、給水ブースタポンプ、給水ポンプの連絡管及び脱気器降水管内の温水を脱気器循環ポンプによって常に脱気器貯水タンク内の飽和水と置換することができ、脱気器器内圧力が低下し、脱気器器内温度が低下する過程における給水装置内のフラッシュを防止することができる。したがって、給水装置の再起動時のウォーターハンマーの発生を防止することができ、機器の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給水装置の一実施例を示す系統図。
【図２】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図３】本発明の給水装置の制御動作を示すブロック図。
【図４】従来の給水装置の一例を示す系統図。
【符号の説明】
１復水管
２脱気器
３貯水タンク
４脱気器降水管
５タービン駆動給水ブースタポンプ
６電動機駆動給水ブースタポンプ
７タービン駆動給水ポンプ
８電動機駆動給水ポンプ
１６，１７給水連絡管
２１脱気器循環ポンプ
２２吸込管
２４連絡管給水取水弁
３０演算器
３２降水管給水取水弁

Claims

脱気器貯水タンクから脱気器降水管を通して送水される給水を給水ブースタポンプ及び給水ポンプによって順次昇圧して蒸気発生装置に供給するようにした蒸気タービンプラントにおける給水装置において、給水ブースタポンプと給水ポンプの給水連絡管から脱気器入口復水管へ給水を送水する脱気器循環ポンプを設けたことを特徴とする蒸気タービンプラントにおける給水装置。
脱気器器内、及び給水ブースタポンプと給水ポンプとの連絡管内の温度、並びに上記給水ブースタポンプと給水ポンプの停止条件により、脱気器循環ポンプの起動、及び連絡管給水取水弁、給水ポンプの再循環弁の開閉を操作する制御装置を設けたことを特徴とする、請求項１記載の蒸気タービンプラントにおける給水装置。
給水ブースタポンプと給水ポンプの連絡管に接続している脱気器循環ポンプの吸込管と、脱気器降水管とを、降水管給水取水弁を介して接続したことを特徴とする、請求項１記載の蒸気タービンプラントにおける給水装置。
脱気器降水管内の温度が給水ブースタポンプと給水ポンプの連絡管内の温度より高い場合に降水管給水取水弁が開かれ、上記連絡管内の温度の方が高い場合に連絡管給水取出弁が開とされることを特徴とする、請求項３記載の蒸気タービンプラントにおける給水装置。