JP3670328B2

JP3670328B2 - グランド蒸気発生器の給水装置

Info

Publication number: JP3670328B2
Application number: JP01046895A
Authority: JP
Inventors: 正晃日笠
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: JPH08200012A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はタービングランド部にシール蒸気を供給するグランド蒸気発生器に付設される給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の蒸気発生器は蒸気タービンのタービングランド部から蒸気が漏洩して周囲に拡散するのを防ぐシール蒸気を得るために使用される。特に、原子力発電プラントにおいては清浄なシール蒸気を得るためにグランド蒸気発生器を中心とする各機器は独立した装置となっており、図７に示すように構成されている。復水貯蔵タンク１から移送ポンプ２によって抽出された補給水（純水）は、給水管３を通ってグランド蒸気発生器４に送られる。給水管３には幾つかの分岐管３ａが接続されており、他の機器にも水が供給される。グランド蒸気発生器４に流れた補給水は器内の伝熱管の内側を流れる加熱蒸気によって加熱されて蒸発し、この発生蒸気がシール蒸気として蒸気管５を通して図示しない蒸気タービンのグランド部に供給されるようになっている。
【０００３】
また、給水管３には調節弁６が介装されており、水位検出器７の出力を入力している水位調節器８からの信号で開度が調節され、これにより補給水水位が一定に保たれる。さらに、加熱蒸気は蒸気管９を通してグランド蒸気発生器４器内の伝熱管に供給され、熱交換により凝縮したドレンがドレン管１０を通して器外に排出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、原子力発電プラントは多数の機器装置、計器類からなる巨大な設備であり、特に機器装置類はいずれも大形の超重量物として構成されている。上記したグランド蒸気発生器４も大形の機器であり、広い据付スペースが必要とされている。また、地震時には機器の倒壊等が起こらないように堅固に固定されねばならない。大形の機器を少しでも小形化できれば、その固定手段を含めて機器スペースの縮小が図れ、非常に好ましい。グランド蒸気発生器４の大きさを決める主な因子は熱交換に係わる伝熱面積であり、伝熱面積を小さくすることが機器の小形化に大きく寄与する。
【０００５】
一般に、同じ熱貫流率の伝熱管を用いて同一交換熱量の熱交換を行わせようとしたとき、加熱流体と被加熱流体との温度差を大きくできれば、伝熱面積の減少を図ることができる。グランド蒸気発生器４においては被加熱流体である補給水の温度はほぼ一定した値であり、伝熱面積を小さくするためには加熱流体である蒸気を従来よりも高熱源から導く必要がある。ただし、加熱蒸気温度が高くなれば、伝熱面積がどこまでも小さくなくなるということではなく、熱交換時の熱流束が限界熱流束を超えない範囲に制限される。すなわち、伝熱面積を小さくして行くと、熱流束は高くなり、限界流速を超えたとき、伝熱面での沸騰がそれまでの核沸騰から膜沸騰に遷囲し、伝熱性能が急激に低下してしまうからである。
【０００６】
従来のグランド蒸気発生器４への加熱蒸気は蒸気タービンの抽気が用いられ、出力１３５６ＭＷの原子力発電プラントにおいては定格出力運転時、蒸気温度約１５３℃の加熱蒸気が供給されることになる。蒸気タービンの抽気点を変更することで加熱蒸気温度は約１９３℃まで高めることが可能であるが、この別な抽気点からの加熱蒸気温度は高過ぎて伝熱面積を限界熱流束の制限値近くまで小さくしても、発生蒸気の圧力が従来よりも高くなってしまい、これまでの補給水圧力を保持したのではグランド蒸気発生器４の蒸気発生量に見合う量の補給水を供給できなくなる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的はグランド蒸気発生器の加熱蒸気温度の上昇に見合う高い補給水圧力を保持することのできるグランド蒸気発生器の給水装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、復水貯蔵タンクから第１移送ポンプを介して抽出される補給水を給水管を通してグランド蒸気発生器に供給するようにしたものにおいて、第１移送ポンプ下流側の給水経路に第２移送ポンプを設け、第２移送ポンプにより補給水が昇圧されて前記グランド蒸気発生器に供給されることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、請求項２に係る発明は、第２移送ポンプ下流側の給水経路に調節弁を設け、グランド蒸気発生器内の水位変動に応じてグランド蒸気発生器に送る補給水量を調節弁により調節するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、第２移送ポンプの電動機を制御する制御器を設け、グランド蒸気発生器内の水位変動に応じて制御器を動作させて第２移送ポンプを起動あるいは停止させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、請求項４に係る発明は、第２移送ポンプ下流側の給水経路から分岐して他端を復水器に接続する連絡管を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、第２移送ポンプ下流側の給水経路から分岐して他端を復水貯蔵タンクに接続する連絡管を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、請求項６に係る発明は、第２移送ポンプ下流側の給水経路から分岐して他端を第２移送ポンプ上流側の給水経路に接続する連絡管を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
グランド蒸気発生器の伝熱面積を小さくして機器の小形化を図るのに加熱蒸気の抽気点を変える方法が有力であり、これに伴い加熱蒸気温度がこれまでよりも高くなる。この温度の上昇に連れて発生蒸気圧力が高くなったとき、補給水圧力が低いままでは補給水の供給に支障が生じる。
【００１５】
本発明においては第１移送ポンプで昇圧された補給水が第２移送ポンプでさらに昇圧される。こうして、補給水圧力を高めることができ、グランド蒸気発生器で発生させる蒸気圧力をこれまでの圧力より高くすることができる。
【００１６】
一方、グランド蒸気発生器内の水位は伝熱管が水没可能な範囲で低い水位が望ましい。これは耐震性を維持するのに重心は低い程有利であり、高い水位とした場合、しばしば耐震強度の低下を招くことになるためである。そこで、別の発明は給水経路に補給水量を調節する調節弁を設けてグランド蒸気発生器での水位を所望とする低い水位に保つようにする。さらに、別の発明は所望の水位を保持するために第２移送ポンプの電動機を制御する制御器を設けて所望の水位からの変動をポンプ起動、停止操作によって最小に保つようにする。
【００１７】
また、一方、調節弁によってグランド蒸気発生器の水位を所望とする水位に保つようにしたとき、不測の事故から調節弁が全閉することもあり得る。第２移送ポンプから吐出される補給水を逃がさないと、その回転体等の異常な熱膨張が生じ、焼付き等の事故が懸念される状況が発生する。そこで、別の本発明は補給水を受け入れ可能な機器との連通を図り、連絡管を設ける。給水経路から補給水を導く連絡管は復水器およびグランド蒸気発生器にかけて給水経路から分岐して接続する。また、別の発明は第２移送ポンプ上流側の給水経路に直接接続する。このように構成することで決められた量補給水を引き続き第２移送ポンプに供給することができ、焼付き等の事故から第２移送ポンプを保護することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１において、復水貯蔵タンク１からグランド蒸気発生器４に至る給水管３の移送ポンプ２（以下、このポンプを第１移送ポンプと称する）よりも下流側経路に第２移送ポンプ１１を設けている。また、給水管３の第２移送ポンプ１１よりも上流側経路に止め弁１２、下流側経路に止め弁１３をそれぞれ介装している。さらに、止め弁１３よりも上流側の給水管３に逆止め弁１４を設けている。なお、図中、符号１５は電動機を示している。
【００１９】
上記構成からなる給水装置においては復水貯蔵タンク１から第１移送ポンプ２で抽出される補給水が第２移送ポンプ１１によりさらに昇圧されてグランド蒸気発生器４に供給される。このため、補給水圧力は十分に高くなり、グランド蒸気発生器４で発生させる蒸気圧力を高くすることができる。グランド蒸気発生器４への加熱蒸気温度をこれまでよりも高くした場合でも、支障は全くなく、上記した加熱流体と被加熱流体との温度差を大きく取ることが可能になる。
【００２０】
同じ熱貫流流率の伝熱管を用いて同一交換熱量の熱交換を行うとき、加熱流体と被加熱流体との温度差を大きく取ることが可能であれば、熱交換のために必要な伝熱面積は小さくてもよく、その分グランド蒸気発生器４を小形の機器として構成することが可能になる。こうしてグランド蒸気発生器４の小形化が達成されるので、その固定手段を含めて機器スペースを縮小でき、大形化している原子力発電プラントの建家容積を小さく保つことが可能である。
【００２１】
なお、第２移送ポンプ１１前後の止め弁１２、１３は第２移送ポンプ１１の隔離が必要とされるとき、これを閉止するために設ける。また、逆止め弁１４はグランド蒸気発生器４から補給水が逆流するのを防ぐために設けている。
【００２２】
さらに、本発明の他の実施例を図２を参照して説明する。
【００２３】
本実施例は上記実施例のものに調節弁６、水位検出器７および水位調節器８を設けたものである。
【００２４】
このように構成した給水装置では調節弁６により補給水量が調節されるので、グランド蒸気発生器４における水位を所望の水位に保つことができる。この水位は常に伝熱管が水没可能な水位であり、安定して蒸気を供給することが可能である。この水位を一定に保つ利点は、たとえば水位が高くなると、機器の重心が高くなり、耐震強度を確保するうえで不利が増すことになるが、常に低い水位が保たれるようにすることで、耐震強度の低下を抑えることが可能である。
【００２５】
さらに、異なる実施例を図３を参照して説明する。本実施例では第２移送ポンプ１１の電動機１５をオンオフ制御する制御器１６を設ける。すなわち、グランド蒸気発生器４の水位の変動に従い、第２移送ポンプ１１が始動し、あるいは停止する。本実施例においてもグランド蒸気発生器４には常に一定量の補給水が確保され、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
さらに、異なる実施例を図４を参照して説明する。
【００２７】
本実施例は第２移送ポンプ１１の吐出側の給水管３から分岐して復水器１７に至る連絡管１８を設け、この連絡管１８の経路に止め弁１９およびオリフィス２０を介装するものである。
【００２８】
このように構成した給水装置においては第２移送ポンプ１１が何らかの原因により調節弁６が全閉した場合に補給水が連絡管１８を通して復水器１７に逃がされる。これにより第２移送ポンプ１１に決められた量の補給水を引き続き供給することができ、ポンプ構成部材の異常な温度上昇を防ぎ、たとえば焼付き等の事故から第２移送ポンプ１１を保護することが可能になる。
【００２９】
また、上記の実施例（図４）は次のように構成しても同様の効果を得ることができる。図５において、本実施例の連絡管１８は復水貯蔵タンク１に接続している。つまり、補給水が復水貯蔵タンク１に逃がされる。このような構成においても決められた量の補給水が引き続き第２移送ポンプ１１に供給されるので、焼付き等の事故から第２移送ポンプ１１を保護することができる。
【００３０】
さらに、同様の効果は図６に示される実施例においても得ることができる。すなわち、連絡管１８は第２移送ポンプ１１の吸込側給水管３に接続している。ここで、補給水は連絡管１８を通して給水管３に直接戻される。循環する補給水により第２移送ポンプ１１の構成部材の異常な温度上昇が抑えられ、第２移送ポンプ１１を事故から保護することが可能である。
【００３１】
なお、各実施例に共通して第２移送ポンプ１１の起動においては第１移送ポンプ２の起動完了が欠かせない条件となる。第２移送ポンプ１１の吸込圧力が不足したまま、第２移送ポンプ１１を始動させると、吸込圧力不足によりキャビテーション等が発生し、その構成部材に損傷が生じる。そこで、第２移送ポンプ１１の電動機１５を起動させる制御回路に第１移送ポンプ２の起動完了時に出力される起動完了信号を取り込むようにする。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は第１移送ポンプ下流側の給水経路に第２移送ポンプを設けたので、第１移送ポンプで抽出される補給水を第２移送ポンプで昇圧し、より高い圧力を保ってグランド蒸気発生器に供給することができ、加熱蒸気温度をこれまでよりも高くすることが可能である。したがって、グランド蒸気発生器の小形化が達成され、機器スペースを大幅に縮小できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるグランド蒸気発生器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】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図４】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図５】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図６】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図７】従来の給水装置を示す系統図。
【符号の説明】
１復水貯蔵タンク
２第１移送ポンプ
４グランド蒸気発生器
６調節弁
１１第２移送ポンプ
１６制御器
１７復水器
１８連絡管

Claims

復水貯蔵タンクから第１移送ポンプを介して抽出される補給水を給水管を通してグランド蒸気発生器に供給するようにしたものにおいて、前記第１移送ポンプ下流側の該給水経路に第２移送ポンプを設け、前記第２移送ポンプにより前記補給水が昇圧されて前記グランド蒸気発生器に供給されることを特徴とするグランド蒸気発生器の給水装置。
前記第２移送ポンプ下流側の該給水経路に調節弁を設け、前記グランド蒸気発生器内の水位変動に応じて該グランド蒸気発生器に送る補給水量を前記調節弁により調節するようにしたことを特徴とする請求項１記載のグランド蒸気発生器の給水装置。
前記第２移送ポンプの電動機を制御する制御器を設け、前記グランド蒸気発生器内の水位変動に応じて該制御器を動作させて前記第２移送ポンプを起動あるいは停止させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のグランド蒸気発生器の給水装置。
前記第２移送ポンプ下流側の該給水経路から分岐して他端を復水器に接続する連絡管を設けたことを特徴とする請求項２記載のグランド蒸気発生器の給水装置。
前記第２移送ポンプ下流側の該給水経路から分岐して他端を前記復水貯蔵タンクに接続する連絡管を設けたことを特徴とする請求項２記載のグランド蒸気発生器の給水装置。
前記第２移送ポンプ下流側の該給水経路から分岐して他端を該第２移送ポンプ上流側の該給水経路に接続する連絡管を設けたことを特徴とする請求項２記載のグランド蒸気発生器の給水装置。