JP3819161B2 - Feed water heater drain discharge device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水加熱器からのドレンを排出するための給水加熱器ドレン排出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、火力発電プラントや原子力発電プラントにおいては、プラントの熱効率を高めるためにボイラや原子炉の供給する給水を複数台の給水加熱器で加熱するようにしている。この給水加熱器は、タービンからの抽気により給水の加熱を行なっている。
【0003】
発電プラントに設けられる給水加熱系統の構成を図7に示す。図7において、復水器1から給水された給水は、給水管2を通って複数台の給水加熱器3、4、5に順次流入される。複数台の給水加熱器3、4、5は、順次器内圧力が高くなっており、給水加熱器5の器内圧力が最も高い。各々の給水加熱器3、4、5で加熱された給水は図示省略のボイラまたは原子炉に送られる。
【0004】
一方、各給水加熱器3、4、5にはそれぞれタービンから抽気された抽気蒸気が、それぞれ抽気管6a、6b、6cを介して供給され、そこで給水と熱交換した後に凝縮してドレンとなる。各給水加熱器3、4、5はそれぞれ調節弁7を有するドレン管8によって低圧側の次段給水加熱器に接続されており、給水と熱交換して凝縮したドレンは、熱源媒体としてドレン管8を通って低圧側の次段給水加熱器に送られ、給水の加熱源の一部として供される。また、給水加熱器本体中の蒸気がドレンになる際に残留する不凝縮性ガスは、各給水加熱器3、4、5よりベント管9でオリフィス10を介して復水器1に放出される。
【0005】
給水加熱器3、4、5は、一般に給水が高圧なため多管式熱交換器が採用され、給水加熱器内を流れる給水を管外から抽気蒸気およびそのドレンにより加熱するようになっている。したがって、給水加熱器胴内にはドレンが滞留するので、ドレン水位を適切に制御して熱交換を効率良く行うための水位制御器が設けられている。
【0006】
すなわち、ドレン管8には調節弁7が設けられているとともに、各給水加熱器3、4、5にはドレン水位が異常に高くなった場合に、直接ドレンを復水器1に逃がす非常用ドレン管11が設けられ、その非常用ドレン管11には非常用調節弁12がそれぞれ設けられている。
【0007】
各給水加熱器3、4、5には、それぞれ基準水位検出器13および高水位検出器14が設けられており、基準水位検出器13からの検出信号が調節計15に入力され、そこで標準水位設定信号と比較され、その偏差信号によって調節弁7の開度が制御され、また、高水位検出器14からの検出信号は調節計16に入力され、そこで高水位設定信号と比較され、その偏差信号によって非常用調節弁12の開度が制御されるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、調節弁7には弁入口部における流体がドレン単相のサブクールした飽和ドレンとして流入するが、ドレン管8の内部や給水加熱器3、4、5に非凝縮性ガスが存在すると、飽和ドレンは非凝縮性ガスによる分圧だけ圧力が低下する。これによりサブクールした飽和ドレンがドレンの飽和圧力を下回りフラッシュして、ドレンと蒸気との非凝縮性ガス混合の気液二相流が形成される。
【0009】
この気液二相流が調節弁7に流入することになると、ガスが調節弁7を通過する分だけ必要な弁開度が大きくなる。このため、ガス流量が多くなると、調節弁7が全開してもドレンが排出しきれなくなり、給水加熱器3、4、5の水位が上昇することになる。さらに、給水加熱器3、4、5の水位が上昇すると、高水位検出器14からの信号により、非常用調節弁12が開き、熱源媒体であるドレンが復水器1に排出されてしまう。
【0010】
例えば、給水加熱器4から給水加熱器3へのドレンの流れを例にとると、ドレンと蒸気との非凝縮性ガス混合の気液二相流は不安定な流動であり、調節弁7の通過ドレン量が変動し、給水加熱器3のドレン水位変動と連動して、調節弁7の開度変化を引き起こし、調節弁7の制御性が悪化する。
【0011】
一方、調節弁7の開度が変化しても、ドレン管8の内部にガスが存在すると、調節弁7の通過ドレン流量の変化はドレン管8の内部のガスの体積変化として置換され、給水加熱器3の水位変化に遅れが生じる。その結果として、調節弁7の開度変化に給水加熱器3のドレン水位変化が追随できなくなり、調節弁7の制御性が損なわれる等の問題がある。
【0012】
図8は、従来の給水加熱器ドレン排出装置におけるドレンの流れの説明図である。ドレン管8内のドレン流動は、配管内のドレンとガスの種類、また管路条件及び流量に応じて、極めて多様な状況を示し、不安定な流れを発生する。この不安定な流れが、調節弁7の制御性を悪化させる原因となる。
【0013】
図8に示す給水加熱器ドレン排出装置を模擬して、水と非凝縮性ガスの代表である空気の量を変えた実験において、図9、図10の関係が得られた。図9において、Q1は水の流量、Q2は空気の流量を示し、Pは配管内の圧力変動を示す。図9は、水流量Q1が増し空気流量Q2の割合が増えると、圧力変動が増すことを示している。図10では、図9と同様に、Q1は水の流量、Q2は空気の流量を示し、Hは給水加熱器を模擬したタンクの水位変動幅を示している。図10は、水流量Q1が増し空気流量Q2の割合が増すと、水位の変動が大きくなることを示している。
【0014】
また、図11は水と飽和ドレンを同じ量で流し、空気量Q2を変えた試験で選られた結果である。Q1は水の流量、Q3は飽和ドレンの流量を示す。飽和ドレンの場合は、空気流量Q2が増えると空気による気相の分圧が下がりドレンフラッシュが起こる量も増えるので、配管内の変動幅は水の場合に比べはるかに増大することが実験から確認された。
【0015】
図12は、図8中の調節弁7前の配管内の流れの一例を示す図である。プラントが低負荷でドレン流量が少ないときは、調節弁7も絞られるのでドレン流速は遅くなる。そうすると水平管内部ではドレンと混合して一緒に流れていた非凝縮性ガスが浮力で上昇し、液相と気相とが分離した流れとなる。図12で示すように、下りの垂直管では、非凝縮性ガスはドレンのせん断力による同伴では浮力に逆らえず、エルボ(屈曲部)で溜まる。そうすると、このエルボ部分での流路は狭まり圧力損失が増え、かつドレン流中を占める非凝縮性ガスの分圧も増えるので、ドレンフラッシュを生じ不安定流動を引き起こし易いという問題がある。
【0016】
また、ドレン管8の垂直部の配管内にガスがあると、ドレンが滝状に落下する。このため、下流の配管では配管垂直部のドレン静水頭による押し込み圧力が期待できないので、配管圧力損失と流れの乱れにより、ドレンの飽和圧力を下回りフラッシュして圧力損失が過大となる現象が実験から観測された。
【0017】
ドレン管8内にガスを流入させないようにするため、ベント管9からオリフィス10を介して非凝縮性ガスを復水器1に排出している。すなわち、給水加熱器3、4、5内部で抽気蒸気がドレンになる際に残留する非凝縮性ガスは、給水加熱器3、4、5本体に設けられたベント管9によりオリフィス10を介して復水器1に排出されるようになっている。
【0018】
このベント管9による非凝縮性ガス排出の本来の目的は、給水加熱器3、4、5内の非凝縮性ガスが熱交換の妨げになるので、それを排除するために行うものである。従って、調節弁7の制御性を十分確保し得るものではない。すなわち、給水加熱器3、4、5の本体からベント管9を通して復水器1に非凝縮性ガスを排出する場合には、プラントの熱交換率を考慮して、低格運転時の抽気蒸気量の1%程度の量の非凝縮性ガスを排出できるようにしている。ベント管9に設置されているオリフィス10の仕様も、その条件を満たすものが選定され使用されている。このことから、ベント管9を使用して多量の非凝縮性ガスを排出することはできない。
【0019】
また、ドレン管8を通して上段給水加熱器から運ばれる非凝縮性ガス及び抽気蒸気がドレンになる際に残留する非凝縮性ガスの総量は、プラントの運転状態によってはベント管9を通して復水器1に排出できる量を上回ることが予測される。給水加熱器3、4、5はベント管9に比べ非常に大きいため、給水加熱器内の非凝縮性ガスの全てをベント管9により復水器1に排出することは構造上不可能であり、残りの不凝縮性ガスはドレンと混合されてドレン管8に流入することになる。
【0020】
また、給水加熱器3、4、5を出たドレンが、フラッシュして蒸気相を形成することを防ぐために、給水加熱器3、4、5の内部にドレン冷却装置を設け、給水との熱交換により、ドレンを飽和温度より低く冷却することも提案されている。しかし、このドレン冷却装置を設けドレン温度を下げるためには、その分冷却面積を大きくする必要があり、それに伴って流体抵抗も大きくなり、ドレン圧力の低下を招く。これらのことを勘案し、実際にはドレン温度を緩和温度の−5℃〜−10℃程度に設定している。したがって、ドレン管8において、配管圧力損失とドレン流動の乱れによる圧力変動により、配管圧力が部分的にドレンの飽和圧力を下回ることが予測される。
【0021】
また、調節弁7の急激な開度変化により弁前圧力が低下し、部分的にドレンが飽和圧力を下回ると、ドレンがフラッシュして蒸気が発生し、体積が急激に増大すると共に、ドレンとの気液二相流の不安定流を形成することになる。一方、冷却装置により飽和ドレンが冷却されることにより、ドレン内部に溶存していたガスが分離し、ドレンと共にドレン管8に流入することも予測される。
【0022】
また、上述した現象は特に発電プラントでは100%定格連転では発生せず、試運転等の部分負荷運転時に各給水加熱器間の差圧が少ない時に発生が予測され、一時的な現象であることが多いのも特徴でもある。
【0023】
本発明の目的は、給水加熱器のドレン管内のドレンの流動を安定にできる給水加熱器ドレン排出装置を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係わる給水加熱気ドレン排出装置は、非凝縮性ガスを含むドレンを貯留する第1の給水加熱器から低圧側の第2の給水加熱器にドレンを流出させるためのドレン管と、前記ドレン管に設けられ前記第1の給水加熱器から流出するドレンの流量を調節する調節弁とを備えた給水加熱器ドレン排出装置において、前記第1の給水加熱器からのドレンを復水器に直接排出するための非常用ドレン管と、前記非常用ドレン管に設けられ前記第1の給水加熱器から流出するドレンの流量を調節する非常用調節弁と、起動運転または低負荷運転の際に前記第1の給水加熱器の内部の水位を上げる水位制御器とを備えたことを特徴とする。
【0029】
請求項1の発明に係わる給水加熱気ドレン排出装置では、起動運転または低負荷運転の際には、水位制御器は第1の給水加熱器の内部の水位を上げるように動作する。
【0030】
請求項2の発明に係わる給水加熱気ドレン排出装置は、請求項1の発明において、前記水位制御器は、ドレンフラッシュが発生したときに前記調節弁を閉方向に操作するようにしたことを特徴とする。
【0031】
請求項2の発明に係わる給水加熱気ドレン排出装置では、請求項1の発明の作用に加え、水位制御器は、ドレンフラッシュが発生したときに調節弁を閉方向に操作し、ドレンの排出を少なくして給水加熱器の内部の水位を上昇させる。
【0032】
請求項3の発明に係わる給水加熱気ドレン排出装置は、請求項1の発明において、前記水位制御器は、ドレンフラッシュが発生したときに前記非常用調節弁を開方向に操作するようにしたことを特徴とする。
【0033】
請求項3の発明に係わる給水加熱気ドレン排出装置では、請求項1の発明の作用に加え、水位制御器は、ドレンフラッシュが発生したときに非常用調節弁を開方向に操作し、非凝縮性ガスを復水器に排出する。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図である。
【0041】
いま、給水加熱器4を第1の給水加熱器とし、その後段の給水加熱器3を第2の給水加熱器とする。第1の給水加熱器4は非凝縮性ガスを含むドレンを貯留しており、その第1の給水加熱器4から低圧側の第2の給水加熱器3へドレン管8a、8bを介してドレンが流出する。調節弁7は、第1の給水加熱器4のドレン出口近傍のドレン管8に設けられており、ドレン管8aは短くドレン管8bは長く構成されている。
【0042】
すなわち、ドレンは短いドレン管8aを通り、ドレン流量を調節する調節弁7を介して次段の低圧側の第2の給水加熱器3に送給される。この第1の実施の形態では、調節弁7を第1の給水加熱器4の出口近傍に設置するように構成されているので、調節弁7の下流は第1の給水加熱器4よりも低い第2の給水加熱器3の圧力により、強制的に減圧フラッシュ状態となる。このことから、体積が膨張するので高速の飽和二相流になる。この流動では浮力で気相と液相が上下に分かれる層流状態の二相流にはならないので、非凝縮性ガスも同伴されて第2の給水加熱器3に排出される。
【0043】
以上の説明では、給水加熱器4の近傍に調節弁7を設けるようにしたが給水加熱器4と一体に調節弁7を設けるようにしても良い。
【0044】
このように、第1の実施の形態では、調節弁7を給水加熱器の近傍に設けるか、あるいはと一体化して設け、調節弁7の下流の給水加熱器の低圧力により意図的に減圧フラッシュによる二相流を発生させ、減圧フラッシュによる体積膨張により高速流を発生させる。そして、ドレン管8内部の非凝縮性ガスを一緒に第2の給水加熱器3まで同伴させて排出する。従って、ドレン管8内に非凝縮性ガスが流入しても滞留しない。つまり、給水加熱器4からドレン管8内に流入してきた非凝縮性ガスを溜めずに、すぐ調節弁7に導入して、調節弁7の下流で高速の飽和の二相流にして排出し、ドレン管8内の安定流動と調節弁7の安定制御を図っている。
【0045】
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図2は本発明の第2の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、第1の給水加熱器4からのドレンを復水器1に直接排出するための非常用ドレン管11と、第1の給水加熱器4のドレン出口近傍のドレン管8aから分岐しドレン出口と水平または上昇勾配で非常用ドレン管11に接続するための接続管11aと、非常用ドレン管11に設けられ第1の給水加熱器4から流出するドレンの流量を調節する非常用調節弁12とを追加して設け、高水位検出器14および差圧計25からの検出信号に基づいて調節計16により、非常用調節弁12をの弁開度を調節するようにしたものである。
【0046】
図2において、第1の給水加熱器4から出たドレンは、ドレン管8a、8bを通り低圧側の次段の第2の給水加熱器3に給送される。ドレン管8bには、ドレン流量を調節して第1の給水加熱器4の水位を制御する調節弁7が設けられている。ここで、ドレン管8aは短い水平管であり、非常用ドレン管11と接続するための接続管11aが分岐している。接続管11aの分岐方向は、第1の給水加熱器4の出口と同じレベルかあるいは上方(上方勾配)である。
【0047】
この第2の実施の形態では、分岐後の接続管11aは垂直に立ちげ、非常用調節弁12を介して非常用ドレン管11に接続されている。非常用調節弁12の下流の非常用ドレン管11は図2には示していないが復水器に接続されている。
【0048】
第1の給水加熱器4を出たドレンが非凝縮性ガスを含む気液二相の混合流れである場合、第1の給水加熱器4の出口のドレン管8aの水平部においては、前述したように浮力により配管上部に非凝縮性ガスの多くが浮力で上昇し、気相と液相が上下に分かれる層流状態の二相流になるため、ドレン管8aの水平部上側に分岐された非常用ドレン管11の接続管(垂直管)11aに非凝縮性ガスが入り込んで溜められる。この溜まった非凝縮性ガスは非常用調節弁12から非常用ドレン管11を通って復水器等の低圧の容器に回収される。
【0049】
また、非常用ドレン管11の接続管11aには差圧計25が設置され、接続管(垂直管)11a内に溜まる非凝縮性ガスの量によって変化する差圧を検出する。また、高水位検出器14は給水加熱器4の器内の水位が高水位になったことを検出する。そして、調節計16には差圧計25からの差圧および高水位検出器14からの検出信号が入力され、非凝縮性ガスの量によって非常用調節弁12を徴開制御する。なお、差圧計25に代えてボイド計を設けるようにしても良い。
【0050】
ここで、プラント等で負荷が上昇し流速が早くなれば、非常用ドレン管11にガスは流れ込まず、同伴されて主流のドレン管8を流れる。また、この時は非常用ドレン管11の接続管(垂直部)11aに非凝縮性ガスが溜まらないので、非常用調節弁12は開かない。
【0051】
この第2の実施の形態では、ドレン管8a内に非凝縮性ガスが流入または滞留した場合であっても、非常用ドレン管11の接続管11aにに流入し、非常用調節弁12を微開することで非凝縮性ガスとドレンの一部を排出することが可能である。これにより調節弁7入口においては殆ど非凝縮性ガスが存在しない安定したドレン流れとなり、調節弁7の制御性を維持できる。
【0052】
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。図3は本発明の第3の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図である。この第3の実施の形態は、ドレン管8内でドレンがフラッシュしないように給水加熱器4内部の水位を上げ、ドレンの静水頭による押し込み圧力により給水加熱器内や配管内のドレン圧力が飽和圧力を下回ることを防止するようにしたものである。
【0053】
図3において、通常の水位制御は、水位制御器24により以下のように行われる。すなわち、給水加熱器4のドレンクーリングゾーン30の水位を差圧計25で検出し水位制御器24に入力する。そして、水位制御器24では、その差圧計で検出した水位が上がると調節弁7を開方向に作動してドレンを下流の給水加熱器3に流し、さらに水位が上がると非常用調節弁12を開いて復水器1に流す。
【0054】
一方、ボイド計23は、非凝縮ガスによるドレンフラッシュが発生したことを検出するものであり、そのボイド計23の検出信号は水位制御器24に入力される。そして、水位制御器24は、ドレンフラッシュが発生したときには、通常の水位制御を停止し、調節弁7を閉方向に操作して給水加熱器4の内部の水位を上げるように動作する。ここで、ボイド計23に代えて、温度計または圧力計を用いるようにしてもよい。
【0055】
また、非常用ドレン管11の非常用調節弁12を全開にして復水器1に排出する。この運転の場合、給水加熱器4の機能は低下するが、非凝縮ガスによるドレンフラッシュで調節弁7からドレンが排出できなくなる現象は、特に原子力プラントの場合に試運転等の部分負荷時に発生する特定の現象であり、100%定格運転時は発生しないので、対蹠的な方法として有効である。
【0056】
このように、ドレンフラッシュが発生したときに給水加熱器4の内部の水位を上げることにより、ドレンクーリングゾーン30に押込み圧がかかりドレンクーリングゾーン30で発生していたフラッシュボイドが消える。従って、調節弁7に不安定なドレン流が流入することを防止できる。
【0057】
次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。図4は本発明の第4の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図である。この第4の実施の形態は、ドレンフラッシュが発生したときに、ドレン管8に冷却水を供給するための冷却水管33を設け、各々のバイパス管31に冷却水調節弁32を設けたものである。
【0058】
すなわち、ドレン管8と他の系統の冷却水管33との間をバイパス管31で接続し、各々のバイパス管31に冷却水調節弁32が設けられている。冷却水管33は非常用ドレン管11より高圧であり最も下流でドレン温度が低い給水加熱器3から出たドレン温度よりも低い系統である。
【0059】
いま、給水加熱器4本体中または給水加熱器4から出たドレン管8内部で非凝縮ガスによるドレンフラッシュが発生し、調節弁7からドレンが排出できない状態であるとする。この場合、冷却水調節弁32を微開し冷却水管33からドレン管8に冷却水を供給する。すなわち、冷却水管33からドレン管8に向かってバイバス管31の内部を給水が流れ込む。これにより、ドレン管8内の温度は下げられ、ドレン管8内若しくは給水加熱器4内部のドレンクーリングゾーンに対流するドレン温度は数℃下げられ、ドレンフラッシュを消すことができる。ドレンフラッシュを消すのに必要な冷水は、微量で十分であるので注入による系統のバランスを崩すことはない。
【0060】
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。図5は本発明の第5の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図である。この第5の実施の形態は、図4に示した第4の実施の形態に対し、ドレンフラッシュが発生したときに、冷却水管33からの冷却水を非凝縮性ガスが滞留するドレン管8の凸屈曲部に供給するようにしたものである。
【0061】
図5に示すように、ドレン管8の上部の凸屈曲部(エルボ部)にバイパス管31を連絡している。この第5の実施の形態ではドレン管8の垂直部にボイド計23が設置されており、調節計22はボイド計23の検出信号に基づいてドレンフラッシュしていることを検出し、ドレンフラッシュしていることを検出したときは、冷却水調節弁32の開度を制御し、冷却水をドレン管8の凸屈曲部に供給する。これにより、有効にドレンフラッシュを消すことができる。
【0062】
ここで、ボイド計23は給水加熱器4内のドレンクーリングゾーン30に設置し、ドレンクーリングゾーン30での飽和ドレンのフラッシュを検出するようにしても良い。また、ボイド計23によるボイドの検出の代わりに、温度計によるドレンの飽和温度の検出、圧力系による水頭ヘッドの検出としても良い。
【0063】
次に、本発明の第6の実施の形態を説明する。図6は本発明の第6の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図である。この第6の実施の形態は、ドレンフラッシュが発生したときに、給水加熱器に給水を供給する給水管2からドレン管8に冷却水を供給するようにしたものである。
【0064】
図7において、ドレン管8と給水管2とがバイパス管31で接続され、バイパス管31には冷却水調節弁32が設けられている。いま、給水加熱器4の本体中または給水加熱器4から出たドレン管8内部で非凝縮ガスによるドレンフラッシュが発生し、調節弁7からドレンが排出できない状態であるとする。この場合、冷却水調節弁32を徴開すると給水管2からドレン管8に向かってバイイバス管31の内部を給水が流れ込む。これは給水管2の方がドレン管8に対して同じ給水加熱器同士の間だと圧力が高いためである、また、この場合の給水温度はドレン温度に比べ温度が数10℃低いので、ドレンフラッシュを消すことができる。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非凝縮性ガスをドレン管内に流入または滞留させずに下流の給水加熱器に送ることが可能である。また非常用ドレン管に非凝縮性ガスを集めて排出することにより、ドレン管内のドレン流動を安定させることができる。
【0066】
また、原子力プラントの場合は特に負荷上昇中の部分負荷時にドレンフラッシュが発生するので、非常用ドレン管から調節弁を経て復水器に非凝縮性ガスを逃して運転することによりプラント起動運転は可能である。また、給水加熱器下流の調節弁を閉方向に運転することでドレン水位を上昇させ、給水加熱器やドレン管内で発生したドレンフラッシュを消すので、流動を安定させることができる。さらに、給水加熱器またはドレン管に他の系統から微量の冷水を注入する系統を設置することで、ドレン配管内のドレン流動を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図4】本発明の第4の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図5】本発明の第5の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図6】本発明の第6の実施の形態に係わる給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図7】従来の給水加熱系統の系統図。
【図8】従来の給水加熱器ドレン排出装置の説明図。
【図9】ドレン配管内の水流量を変数としたときのガス割合による圧力変動の特性図。
【図10】ドレン配管内の水流量を変数としたときのガス割合による容器水位変動の特性図。
【図11】ドレン配管内の空気流量を変数としたときのガス割合による圧力変動の特性図。
【図12】従来技術による実施例を示す構成図
【符号の説明】
2 給水管
3、4、5 給水加熱器
7 調節弁
8 ドレン管
11 非常用ドレン管
12 非常用調節弁
23ボイド計
24 水位制御器
25 差圧計
32 冷却水調節弁
33 冷却水管
30 ドレンクーリングゾーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a feed water heater drain discharge device for discharging drain from a feed water heater.
[0002]
[Prior art]
In general, in a thermal power plant or a nuclear power plant, feed water supplied from a boiler or a nuclear reactor is heated by a plurality of feed water heaters in order to increase the thermal efficiency of the plant. This feed water heater heats feed water by extracting air from a turbine.
[0003]
The structure of the feed water heating system provided in the power plant is shown in FIG. In FIG. 7, the water supplied from the condenser 1 sequentially flows into the plurality of
[0004]
On the other hand, the extracted steam extracted from the turbine is supplied to each of the
[0005]
The
[0006]
In other words, the
[0007]
Each
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the fluid at the valve inlet flows into the
[0009]
When this gas-liquid two-phase flow flows into the
[0010]
For example, taking a drain flow from the
[0011]
On the other hand, even if the opening degree of the
[0012]
[0013]
In an experiment in which the amount of air, which is representative of water and a non-condensable gas, was changed by simulating the feed water heater drain discharge device shown in FIG. 8, the relationship of FIGS. 9 and 10 was obtained. In FIG. 9, Q1 shows the flow rate of water, Q2 shows the flow rate of air, and P shows the pressure fluctuation in the piping. FIG. 9 shows that the pressure fluctuation increases as the water flow rate Q1 increases and the ratio of the air flow rate Q2 increases. In FIG. 10, similarly to FIG. 9, Q1 indicates the flow rate of water, Q2 indicates the flow rate of air, and H indicates the fluctuation level of the water level of the tank simulating the feed water heater. FIG. 10 shows that the fluctuation of the water level increases as the water flow rate Q1 increases and the ratio of the air flow rate Q2 increases.
[0014]
Further, FIG. 11 shows the results selected in a test in which water and saturated drain were flowed in the same amount and the air amount Q2 was changed. Q1 represents the flow rate of water, and Q3 represents the flow rate of saturated drain. In the case of saturated drain, as the air flow rate Q2 increases, the partial pressure of the gas phase due to air decreases and the amount of drain flushing increases, so it has been confirmed from experiments that the fluctuation range in the pipe is much larger than that of water It was done.
[0015]
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a flow in the pipe before the
[0016]
Moreover, if there is gas in the pipe in the vertical portion of the
[0017]
In order to prevent the gas from flowing into the
[0018]
The original purpose of discharging the non-condensable gas by the
[0019]
The total amount of non-condensable gas and non-condensable gas remaining when the extracted steam is drained from the upper stage feed water heater through the
[0020]
Further, in order to prevent the drain discharged from the
[0021]
Further, when the pressure before the valve decreases due to a sudden change in the opening degree of the
[0022]
In addition, the phenomenon described above does not occur at 100% rated revolving, especially in power plants, and is expected to occur when the differential pressure between each feedwater heater is small during partial load operation such as trial operation, and is a temporary phenomenon There are many features.
[0023]
The objective of this invention is providing the feed water heater drain discharge device which can stabilize the flow of the drain in the drain pipe of a feed water heater.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a drainage apparatus for draining drainage from a first feedwater heater that stores drainage containing noncondensable gas to a second feedwater heater on a low-pressure side. And a drainage device for draining water heater comprising a control valve that adjusts the flow rate of drain that is provided in the drain pipe and flows out of the first feedwater heater, and recovers the drain from the first feedwater heater. An emergency drain pipe for discharging directly to the water device, an emergency control valve for adjusting the flow rate of drain that is provided in the emergency drain pipe and flows out of the first feed water heater, and start-up operation or low-load operation And a water level controller for raising the water level inside the first feed water heater.
[0029]
In the feed water heating air drain discharge apparatus according to the first aspect of the invention, the water level controller operates to raise the water level inside the first feed water heater during the start-up operation or the low load operation.
[0030]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a feed water heating air drain discharge device according to the first aspect of the invention, wherein the water level controller operates the control valve in a closing direction when a drain flush occurs. And
[0031]
In the feed water heating air drain discharge device according to the invention of
[0032]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the feed water heating air drain discharge device according to the first aspect , wherein the water level controller operates the emergency control valve in the opening direction when a drain flush occurs. It is characterized by.
[0033]
In the feed water heating air drain discharger according to the invention of
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to an embodiment of the present invention.
[0041]
Now, the
[0042]
That is, the drain passes through the
[0043]
In the above description, the
[0044]
As described above, in the first embodiment, the
[0045]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to the second embodiment of the present invention. This second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that an
[0046]
In FIG. 2, the drain discharged from the first
[0047]
In the second embodiment, the
[0048]
In the case where the drain exiting the first
[0049]
In addition, a
[0050]
Here, if the load increases in the plant or the like and the flow velocity becomes high, the gas does not flow into the
[0051]
In the second embodiment, even when non-condensable gas flows or stays in the
[0052]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the water level in the
[0053]
In FIG. 3, normal water level control is performed by the
[0054]
On the other hand, the
[0055]
Further, the
[0056]
In this way, by raising the water level inside the
[0057]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, when a drain flush occurs, a cooling water pipe 33 for supplying cooling water to the
[0058]
That is, the
[0059]
Now, it is assumed that the drain flush by the non-condensable gas occurs in the main body of the
[0060]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to the fifth embodiment of the present invention. This fifth embodiment is different from the fourth embodiment shown in FIG. 4 in that the
[0061]
As shown in FIG. 5, the
[0062]
Here, the
[0063]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, when drain flush occurs, cooling water is supplied to the
[0064]
In FIG. 7, the
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the non-condensable gas can be sent to the downstream feed water heater without flowing or staying in the drain pipe. Further, by collecting and discharging the non-condensable gas in the emergency drain pipe, the drain flow in the drain pipe can be stabilized.
[0066]
In addition, in the case of nuclear power plants, drain flushing occurs especially during partial loads when the load is rising, so the plant start-up operation can be performed by letting the non-condensable gas escape from the emergency drain pipe to the condenser via the control valve. Is possible. Further, by operating the control valve downstream of the feed water heater in the closing direction, the drain water level is raised and the drain flash generated in the feed water heater and the drain pipe is turned off, so that the flow can be stabilized. Furthermore, the drain flow in the drain pipe can be stabilized by installing a system for injecting a small amount of cold water from another system into the feed water heater or the drain pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a feed water heater drain discharge device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a feed water heater drain discharge device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a feed water heater drain discharge device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view of a feed water heater drain discharge device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a system diagram of a conventional feed water heating system.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional feed water heater drain discharge device.
FIG. 9 is a characteristic diagram of pressure fluctuation depending on the gas ratio when the water flow rate in the drain pipe is a variable.
FIG. 10 is a characteristic diagram of the container water level fluctuation depending on the gas ratio when the water flow rate in the drain pipe is a variable.
FIG. 11 is a characteristic diagram of pressure fluctuation depending on the gas ratio when the air flow rate in the drain pipe is a variable.
FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment according to the prior art.
2
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