JP3905881B2

JP3905881B2 - 冷却制御装置及び冷却制御方法とこの冷却制御装置を使用したプラント

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Publication number: JP3905881B2
Application number: JP2003410701A
Authority: JP
Inventors: 勝彦山上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: JP2005171820A

Description

本発明は、回転体を駆動させる蒸気に換える水の一部を冷却する冷却制御装置及び冷却制御方法とこの冷却制御装置を使用したプラントとに関するもので、その温度が制限される水を冷却する冷却制御装置及び冷却制御方法とこの冷却制御装置を使用したプラントとに関する。

従来より、原子力発電プラントは、図９に示すように、原子炉１で発生する熱により一次系の水を加熱し、この加熱された一次系の水を蒸気発生器２に導入して二次系の水を蒸気に換える。この二次系の水より得られた蒸気によって蒸気タービン３を回転駆動して発電機３ａを作動させて発電を行う。そして、蒸気タービン３を回転させた後に蒸気タービン３から排出される蒸気は、復水器４で海水によって冷却されて復水され、蒸気発生器２に供給される。このとき、復水器４で復水された水から不純物を除去するために復水脱塩装置７が設けられる。この復水脱塩装置７では、復水器４からの水をイオン交換することで不純物の除去を行う。又、蒸気発生器２に不純物が蓄積して濃縮されるのを防止するために、二次系の水の一部をブローダウンして蒸気発生器２から排出系統１５に排出する。このブローダウンした二次系の水は復水系統５に回収される（特許文献１参照）。

又、復水器４で復水された二次系の水が蒸気発生器２に供給される復水系統５には、復水脱塩装置７をバイパスするためのバイパス路１２が備えられている。このバイパス路１２を設けることで、機器配管内の鉄成分などの溶出を防ぐために二次系の水の循環系統にアンモニアを投入して高ｐＨとして運用する場合に、復水脱塩装置７における不純物除去能力の低下を防ぐことができる。即ち、復水脱塩装置７より下流でアンモニアが投入される場合は、第１弁装置１３を閉じるとともに第２弁装置１４を開くことで、復水器４から復水脱塩装置７への通水をなくし、又、起動時などのようにアンモニアの投入がない場合は、第１弁装置１３を開くとともに第２弁装置１４を閉じることで、復水器４から復水脱塩装置７へ通水させる。このとき、復水器４の水が、復水ポンプ６によって復水脱塩装置７又はバイパス路１２に供給される。

又、蒸気発生器２からブローダウンされた二次系の水は復水系統５に回収されるが、このとき、蒸気発生器２と第１弁装置１３及び復水脱塩装置７の間における復水系統５との間に排出系統１５が構成され、ブローダウンした二次系の水の一部が排出系統１５によって復水系統５に投入されることとなる。この排出系統１５には、蒸気発生器２からブローダウンした二次系の水の一部が導入されるフラッシュタンク２１と、フラッシュタンク２１内の蒸気を分離して脱気器１０に送るミストセパレータ２２と、ミストセパレータ２２で蒸気が分離されてフラッシュタンク２１に戻された水を冷却する熱交換器１７，１８による冷却部１６とを備える。

この熱交換器１７，１８には、復水脱塩装置７及びバイパス路１２の下流に設けられた抽出ライン２０によって分岐される復水器からの二次系の水が冷却媒体（以下、この冷却媒体となる二次系の水を「冷却水」と呼ぶ）として供給されて、熱交換器１７，１８を通水するフラッシュタンク２１からの二次系の水（以下、このフラッシュタンクからの二次系の水を「ブローダウン水」と呼ぶ）を冷却する。このようにして熱交換器１７，１８で冷却されたブローダウン水は、復水脱塩装置７へ供給される。又、復水脱塩装置７及びバイパス路１２からの二次系の水は、復水ブースタポンプ８によって低圧給水加熱器９に供給されて加熱されるとともに、抽出ライン２０によって分岐されるとともに熱交換器１７，１８においてフラッシュタンク２１からのブローダウン水によって加熱された冷却水と合流されて、脱気器１０に供給される。
特開２００１−２９６３８９号公報

このような発電プラントにおいて、フラッシュタンク２１からの飽和温度となる高温のブローダウン水を、熱交換器１７，１８で復水脱塩装置７の許容温度まで冷却する必要がある。よって、従来においては、熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度を４０度などの復水脱塩装置７の許容温度で一定になるように、抽出ライン２０から熱交換器１７，１８に供給される冷却水の流量が制御される。このとき、フラッシュタンク２１からの流量が少なくなったとき、又は、復水器４内の水温が低くなったとき、熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度が低くなる。そして、熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度を一定に保つ制御が行われるため、抽出ライン２０を介して熱交換器１７，１８に流れる冷却水の流量を減少させる。

このように熱交換器１７，１８に供給される冷却水の流量を減少させた結果、熱交換器１７より排出される冷却水の温度が高くなる。即ち、図１０のグラフのように、フラッシュタンク２１からの流量が少なくなると、熱交換器１７より排出される冷却水の温度が高くなり、又、復水器４内の水温が低くなると、同様に、熱交換器１７より排出される冷却水の温度が高くなる。そして、この熱交換器１７から排出される冷却水の温度が高く成りすぎると、フラッシュを発生して、低圧給水加熱器９の下流側で合流した後に、ウォータハンマー現象を発生させ、配管に損傷を与える。又、熱交換器１７から排出される冷却水の温度が低下すると、発電プラントの全体負荷が低下する。このとき、この発電プラントの全体負荷を低下すると、図１０のように、フラッシュをさけるための熱交換器１７より排出される冷却水の温度の上限が更に低くなるため、更にフラッシュが発生しやすくなる。

このような問題を鑑みて、本発明は、冷却水の温度を安全な範囲に保持することができるとともに十分な冷却動作を行うことができるように冷却水流量を制御する冷却制御装置及び冷却制御方法を提供することを目的とする。又、本発明は、冷却水の温度を安全な範囲に保持することができるとともに十分な冷却動作を行うことができるように冷却水流量を制御する冷却制御装置を備えたプラントを提供することを別の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のプラントは、液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器と、前記蒸気発生器で発生された蒸気を液体に復水する復水器と、前記復水器で復水した該液体を前記蒸気発生器に供給する液体供給路と、前記液体供給路上に設置されるとともに前記復水器で復水されて排出された前記液体から不純物を除去する脱塩装置と、前記蒸気発生器から排液された液体の一部を冷却して前記復水器から前記脱塩装置に供給される前記液体に合流させる第１熱交換器と、該第１熱交換器に前記液体供給路における前記脱塩装置よりも下流位置を通過する液体の一部を第１冷却媒体として供給する第１冷却媒体抽出路と、該第１熱交換器で仕事を行った第１冷却媒体となる前記液体を前記液体供給路に合流させる第１冷却媒体排出路と、を備えるプラントにおいて、前記第１熱交換器から前記第１冷却媒体排出路に排出された前記第１冷却媒体となる液体の温度を計測する第１温度検出部と、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を決定する第１流量制御弁と、前記第１温度検出部で検出された前記第１冷却媒体となる液体の温度に基づいて、前記第１流量制御弁の開度を設定し、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量制御を行う流量制御部と、を備え、前記第１温度検出部で計測された温度が第１許容上限値より高くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くし、前記第１温度検出部で計測された温度が許容下限値より低くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を狭めて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を少なくすることにより、前記脱塩装置に供給される前記液体に合流する前記蒸気発生器から排液された液体の一部の温度を前記脱塩装置の許容範囲内とすることを特徴とする。このように、前記交換器から排出される前記冷却媒体となる液体の温度を許容範囲内に納めるように、前記冷却媒体となる液体の流量を制御して、前記熱交換器によって冷却された液体の温度を許容範囲内とすることができる。

又、前記第１熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第２温度検出部を備え、前記流量制御部において、前記第２温度検出部で計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くすることによって、前記熱交換器によって冷却された液体の温度を許容範囲内とすることができる。更に、前記熱交換器によって冷却された液体が、当該液体から不純物を除去する脱塩装置に供給されるとともに、前記第２許容上限値が、前記脱塩装置に対して設定された値である。

更に、前記第１熱交換器と前記脱塩装置との間の経路に設置されるとともに、前記第１熱交換器によって冷却された液体を、前記第１冷却媒体と異なる第２冷却媒体によって冷却する第２熱交換器と、前記流量制御部によって開度が制御され、該第２熱交換器へ供給する該第２冷却媒体の流量を決定する第２流量制御弁と、を備え、前記流量制御部において、前記第２温度検出部で計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくするようにしても構わない。このとき、前記第２熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第３温度検出部を備え、前記流量制御部において、前記第３温度検出部で計測された温度が前記第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくし、前記第３温度検出部で計測される温度を前記第２許容上限値よりも低くするようにしても構わない。

更に、前記第１熱交換器より前記第１冷却媒体排出路に排出される前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させる流量を設定する第３流量制御弁を備え、前記流量制御部において、前記第１温度検出部で計測された温度が第１許容上限値を超えたことが確認され、第１流量制御弁の開度が所定値以上となっているとき、前記第３流量制御弁の開度を拡げて、前記第１冷却媒体排出路から前記復水器へ前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させ、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を増加させるようにしても構わない。

又、本発明の冷却制御方法は、液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器と、前記蒸気発生器で発生された蒸気を液体に復水する復水器と、前記復水器で復水した該液体を前記蒸気発生器に供給する液体供給路と、前記液体供給路上に設置されるとともに前記復水器で復水されて排出された前記液体から不純物を除去する脱塩装置と、前記蒸気発生器から排液された液体の一部を冷却して前記復水器から前記脱塩装置に供給される前記液体に合流させる第１熱交換器と、該第１熱交換器に前記液体供給路における前記脱塩装置よりも下流位置を通過する液体の一部を第１冷却媒体として供給する第１冷却媒体抽出路と、該第１熱交換器で仕事を行った第１冷却媒体となる前記液体を前記液体供給路に合流させる第１冷却媒体排出路と、を備えるプラントの冷却制御方法において、前記第１熱交換器から排出された前記第１冷却媒体となる液体の温度を計測する第１ステップと、前記第１ステップで計測された温度に基づいて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を決定する第１流量制御弁の開度を設定し、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量制御を行う第２ステップと、を備え、前記第１ステップで計測された前記第１冷却媒体となる液体の温度が第１許容上限値より高くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くし、前記第１ステップで計測された前記第１冷却媒体となる液体の温度が許容下限値より低くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を狭めて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を少なくすることを特徴とする。

更に、前記第１熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第３ステップと、第３ステップで計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くする第４ステップと、を備える。

更に、前記プラントは、前記第１熱交換器と前記脱塩装置との間の経路に設置されるとともに、前記第１熱交換器によって冷却された液体を、前記第１冷却媒体と異なる第２冷却媒体によって冷却する第２熱交換器と、前記流量制御部によって開度が制御され、該第２熱交換器へ供給する該第２冷却媒体の流量を決定する第２流量制御弁と、を備えるものであり、前記第４ステップにおいて、前記第３ステップで計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくする。

更に、前記第２熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第５ステップを備え、前記第５ステップで計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁を開いて、前記前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくする。

更に、前記プラントは、前記第１熱交換器より前記第１冷却媒体排出路に排出される前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させる流量を設定する第３流量制御弁を備えるものであり、前記第１ステップで計測された温度が第１許容上限値より高く、前記第１流量制御弁の開度が所定値以上である場合、前記第３流量制御弁の開度を拡げて、前記第１冷却媒体排出路から前記復水器へ前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させ、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を増加させる。

本発明によると、熱交換器から液体供給路に排出される冷却媒体となる液体の温度に基づいて冷却媒体となる液体の流量を制御するため、この冷却媒体となる液体の温度を許容範囲に納めることができるとともに、熱交換器で冷却された液体を許容上限温度以下に納めることができる。このように、熱交換器で十分な冷却効果を与えるとともに、熱交換器から排出される冷却媒体となる液体により液体供給路でフラッシュが発生することを防ぐことができる。又、冷却媒体となる液体の温度を許容範囲で維持することで、プラントを発電プラントとしたとき、冷却媒体となる液体の温度が下がることを防ぐことができ、プラントの全体負荷の低下を抑制することができる。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における発電プラントの構成を示すブロック図である。尚、図１の発電プラントにおいて、図９と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図１の発電プラントは、核分裂の熱エネルギーにより一次系の水を加熱する原子炉１と、原子炉１で加熱された水が導入されて二次系の水を加熱して蒸気を発生する蒸気発生器２と、蒸気発生器２で発生した蒸気により回転駆動する蒸気タービン３と、蒸気タービン３の回転により発電動作を行う発電機３ａと、蒸気タービン３の回転駆動に使用されて蒸気タービン３より排出された蒸気を海水などにより復水する復水器４と、復水器４で復水された二次系の水を蒸気発生器２に供給する復水系統５と、蒸気発生器２からブローダウンされた二次系の水の一部を復水系統５に排出する排出系統１５と、を備える。

又、復水系統５は、復水器４で復水された二次系の水を復水系統５に供給する復水ポンプ６と、復水器４からの二次系の水又は排出系統１５から合流したブローダウン水の不純物除去を行う復水脱塩装置７と、復水器４からの二次系の水に対して復水脱塩装置７をバイパスさせるバイパス路１２と、復水脱塩装置７及びバイパス路１２からの二次系の水を下流に通水させる復水ブースタポンプ８と、復水ブースタポンプ８によって供給される二次系の水を加熱する低圧給水加熱器９と、低圧給水加熱器９で加熱された二次系の水をミストセパレータ２２で分離された蒸気で更に加熱して蒸気発生器２に供給する脱気器１０と、復水ポンプ６より供給される二次系の水の復水脱塩装置７への通水を制御する第１弁装置１３と、復水ポンプ６より供給される二次系の水のバイパス路１２への通水を制御する第２弁装置１４と、を備える。

又、排出系統１５は、蒸気発生器２でブローダウンされた二次系の水が排出されるフラッシュタンク２１と、フラッシュタンク２１にブローダウンされた二次系の水から蒸気を分離して脱気器１０に排出するミストセパレータ２２と、フラッシュタンク２１から排出される二次系の水（ブローダウン水）を冷却する熱交換器１７，１８と、熱交換器１７，１８で冷却されたブローダウン水を復水系統５に供給する供給ポンプ２３と、を備える。このように排出系統１５が構成されるとき、復水系統５の復水ブースタポンプ８と低圧給水加熱器９との間に支流となる抽出ライン２０が設けられ、復水系統５を通水する二次系の水が抽出ライン２０より冷却水として熱交換器１８に供給される。

又、熱交換器１７から排出される冷却水を低圧給水加熱器９と脱気器１０の間で復水系統５の二次系の水と合流させる排出ライン２４には、熱交換器１７より排出ライン２４に排出される冷却水の温度を計測する温度検出器２５と、抽出ライン２０及び排出ライン２４それぞれを流れる冷却水の流量を決定する流量制御弁装置２６と、が設置される。このように温度検出器２５と流量制御弁装置２６とが設置されるとき、流量制御装置２７によって、温度検出器２５で計測された熱交換器１７から排出された冷却水の温度に基づいて、流量制御弁装置２６の開度が設定され、抽出ライン２０及び排出ライン２４それぞれを流れる冷却水が流量制御される。この温度検出器２５及び流量制御弁装置２６及び流量制御装置２７と、熱交換器１７，１８とによって、冷却制御装置３０が形成される。

このように構成される発電プラントにおける冷却制御装置３０の動作について、以下に説明する。フラッシュタンク２１より排出される略２０７度のブローダウン水は、熱交換器１７，１８を通水することによって、抽出ライン２０によって復水系統５から分岐された熱交換器１７，１８に供給される冷却水と熱交換を行い、冷却されて復水脱塩装置７に供給される。このように熱交換器１７，１８で冷却されたブローダウン水の温度は、復水脱塩装置７に供給するための許容上限温度（例えば、４０度）以下とされる。又、熱交換器１７，１８を通水した冷却水は、フラッシュタンク２１からの高温のブローダウン水と熱交換を行うため、加熱される。そして、この加熱された冷却水が熱交換器１７より排出されると、排出ライン２４より復水系統５の二次系の水に合流される。

このとき、熱交換器１７より排出ライン２４に排出される冷却水の温度が温度検出器２５によって測定されると、測定された温度情報が流量制御装置２７に与えられる。そして、流量制御装置２７では、熱交換器１７より排出ライン２４に排出される冷却水の温度が一定となるように、温度検出器２５からの温度情報に基づいて流量制御弁装置２６の開度を設定して、抽出ライン２０及び排出ライン２４及び熱交換器１７，１８を流れる冷却水の流量を制御する。この流量制御装置２７における制御動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。

排出ライン２４に設置されるとともに冷却水の温度を測定する温度検出器２５から温度情報を取得すると（ＳＴＥＰ１）、この温度情報より温度検出器２５によって測定された排出ライン２４の冷却水の温度Ｔを確認する。そして、確認した排出ライン２４を通水する冷却水の温度Ｔを、熱交換器１７から排出される冷却水の温度の許容範囲の上限値Ｔ１と比較する（ＳＴＥＰ２）。そして、冷却水の温度Ｔが上限値Ｔ１よりも高いことを確認すると（Ｙｅｓ）、流量制御弁装置２６の開度を拡げる制御動作を行い（ＳＴＥＰ３）、ＳＴＥＰ１に移行する。このとき、流量制御弁装置２６の開度を所定値だけ拡げるようにしても構わないし、冷却水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて流量制御弁装置２６の拡げる開度を設定するようにしても構わない。

又、ＳＴＥＰ２で冷却水の温度Ｔが上限値Ｔ１以下であることが確認されると（Ｎｏ）、次に、冷却水の温度Ｔを、熱交換器１７から排出される冷却水の温度の許容範囲の下限値Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）と比較する（ＳＴＥＰ４）。そして、冷却水の温度Ｔが下限値Ｔ２よりも低いことを確認すると（Ｙｅｓ）、流量制御弁装置２６の開度を狭める制御動作を行い（ＳＴＥＰ５）、ＳＴＥＰ１に移行する。このとき、流量制御弁装置２６の開度を所定値だけ狭めるようにしても構わないし、冷却水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて流量制御弁装置２６の狭める開度を設定するようにしても構わない。そして、ＳＴＥＰ４で冷却水の温度Ｔが下限値Ｔ２以上であることが確認されると（Ｎｏ）、時間ｔだけ待機した後（ＳＴＥＰ６）、再度、ＳＴＥＰ１に移行して温度検出器２５からの温度情報を取得する。

即ち、冷却水の温度Ｔが上限値Ｔ１よりも高くなったとき、流量制御弁装置２６を開度を広くして冷却水の流量を多くすることで、熱交換器１７，１８での冷却水の昇温率を低くする。よって、熱交換器１７より排出ライン２４に排出される冷却水の温度が低くなり、排出ライン２４から復水系統５に合流したときのフラッシュの発生を防ぐことができる。又、冷却水の温度Ｔが下限値Ｔ２よりも低くなったとき、流量制御弁装置２６を開度を狭くして冷却水の流量を少なくすることで、熱交換器１７，１８での冷却水の昇温率を高くする。よって、熱交換器１７より排出ライン２４に排出される冷却水の温度が高くなり、冷却水が排出ライン２４から復水系統５に合流したときの温度の低下を抑えることができるため、その熱効率の低下を抑制することができる。

このように動作するとき、流量制御装置２７では、復水器４内の水温が最高となるとともに熱交換器１７，１８を通水するブローダウン水の流量が最大となるときに熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度が復水脱塩装置７の許容上限温度を超えないように、冷却水の温度Ｔと流量制御弁装置２６の開度との関係が設定されている。よって、ブローダウン水の温度が、図３のように、ブローダウン水の流量の増加又は復水器４の水温の上昇とともに高くなるが、復水脱塩装置７の許容上限温度を超えることがない。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、本実施形態における発電プラントの構成を示すブロック図である。尚、図４の発電プラントにおいて、図１と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態の発電プラントは、図４に示すように、第１の実施形態の発電プラント（図１）の構成に、蒸気タービン２の軸を冷却する軸冷水によって熱交換器１８から排出されるブローダウン水を冷却する熱交換器４０と、熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度を測定する温度検出器４１と、軸冷水の熱交換器４０への供給路に設置される冷却水用弁装置４２ａと、軸冷水の熱交換器４０からの排出路に設置される冷却水用弁装置４２ｂと、が付加された構成となる。又、熱交換器１７，１８，４０及び温度検出器２５，４１と流量制御弁装置２６と流量制御装置２７と冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂとによって冷却制御装置３１を構成する。

このように発電プラントが構成されるとき、冷却制御装置３１は、温度検出器２５によって測定される排出ライン２４の冷却水の温度が許容範囲内（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）にあるときに、温度検出器４１によって検出される熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度が復水脱塩装置７の許容上限温度を超えているとともに流量制御弁装置２６の開度が最大である場合、異常状態であるものと認識し、冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂを開いて、熱交換器４０に軸冷水を供給する。又、温度検出器４１によって検出される熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度が復水脱塩装置７の許容上限温度以下である場合は、冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂを閉じて、熱交換器４０への軸冷水の供給を遮断する。この冷却制御装置３１における流量制御装置２７の制御動作を、図５のフローチャートを参照して説明する。

排出ライン２４に設置されるとともに冷却水の温度を測定する温度検出器２５，４１から温度情報を取得すると（ＳＴＥＰ１）、温度検出器２５によって測定された排出ライン２４の冷却水の温度Ｔと、温度検出器４１によって測定された熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度Ｔｂとを確認する。そして、確認した熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度Ｔｂを、復水脱塩装置７の許容上限温度Ｔｔｈと比較する（ＳＴＥＰ１１）。このとき、ブローダウン水の温度Ｔｂが許容上限温度Ｔｔｈ以下であることが確認されると（Ｎｏ）、第１の実施形態と同様、冷却水の温度ＴがＴ２以上Ｔ１以下の許容範囲内の温度となるように、流量制御弁装置２６の開閉が制御される（ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ５）。

又、ＳＴＥＰ１１でブローダウン水の温度Ｔｂが許容上限温度Ｔｔｈが高いことが確認されると（Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ１で確認された冷却水の温度Ｔを許容範囲の下限値Ｔ２と比較する（ＳＴＥＰ１２）。そして、冷却水の温度Ｔが下限値Ｔ２以上であることを確認すると（Ｎｏ）、次に、流量制御弁装置２６の開度が最大であるか否かを確認する（ＳＴＥＰ１３）。このとき、流量制御弁装置２６の開度が最大でないことが確認されると（Ｎｏ）、流量制御弁装置２６の開度を拡げる制御動作を行い（ＳＴＥＰ１４）、ＳＴＥＰ１に移行する。又、ＳＴＥＰ１２において、冷却水の温度Ｔが下限値Ｔ２より低いとき（Ｙｅｓ）、又は、ＳＴＥＰ１３において、流量制御弁装置２６の開度が最大であるとき、冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂを開いて、軸冷水を熱交換器４１に供給させる（ＳＴＥＰ１５）。

そして、ＳＴＥＰ４で冷却水の温度Ｔが下限値Ｔ２以上であることが確認されたとき（Ｎｏ）、又は、ＳＴＥＰ１５で軸冷水が熱交換器４１に供給されたとき、時間ｔだけ待機した後（ＳＴＥＰ６）、再度、ＳＴＥＰ１に移行して温度検出器２５，４１からの温度情報を取得する。このように動作するとき、ＳＴＥＰ３において、流量制御弁装置２６の開度を所定値だけ拡げるようにしても構わないし、冷却水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて流量制御弁装置２６の拡げる開度を設定するようにしても構わない。又、ＳＴＥＰ５において、流量制御弁装置２６の開度を所定値だけ狭めるようにしても構わないし、冷却水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて流量制御弁装置２６の狭める開度を設定するようにしても構わない。更に、ＳＴＥＰ１４において、流量制御弁装置２６の開度を所定値だけ拡げるようにしても構わないし、冷却水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて流量制御弁装置２６の拡げる開度を設定するようにしても構わない。

本実施形態のように、熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度をも測定して管理することで、第１の実施形態と比べて、発電プラントをより安全な状態で駆動させることができる。

尚、本実施形態において、図６のように、熱交換器４０から排出されるブローダウン水の温度を検出する温度検出器４３を設けて、復水脱塩装置７へ供給されるブローダウン水の温度が許容上限温度を超えないように温度制御するようにしても構わない。即ち、温度検出器４３によって熱交換器４０から排出されるブローダウン水の温度が許容上限温度より高くなっていることが検出されると、流量制御装置２７によって、冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂを開いて、熱交換器４０に軸冷水を供給して、熱交換器４０から排出されるブローダウン水の温度を低下させる。このようにすることで、復水脱塩装置７の能力低下を防ぐことができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態における発電プラントの構成を示すブロック図である。尚、図７の発電プラントにおいて、図４と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態の発電プラントは、図７に示すように、第２の実施形態の発電プラント（図４）の構成に、熱交換器１７より排出ライン２４に排出される冷却水を復水器４へ排出させる流量を設定する流量制御弁装置４４が付加された構成となる。又、熱交換器１７，１８，４０及び温度検出器２５，４１と流量制御弁装置２６，４４と流量制御装置２７と冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂとによって冷却制御装置３２を構成する。このような構成の発電プラントにおいて、熱交換器１７，１８，４０、温度検出器２５、流量制御弁装置２６、冷却水用弁装置４２ａ，４２ｂは、第２の実施形態の発電プラントと同様の動作を行うため、その詳細な説明は省略する。

このように発電プラントが構成されるとき、冷却制御装置３２は、温度検出器２５によって測定される排出ライン２４の冷却水の温度が許容上限温度を超えているときに（Ｔ＞Ｔ１）、更に、温度検出器４１によって検出される熱交換器１８から排出されるブローダウン水の温度が復水脱塩装置７の許容上限温度を超えている場合、まず、流量制御弁装置２６の開度を開いて、熱交換器１７，１８を流れる冷却水流量を増加させる。そして、流量制御弁装置２６の開度が所定値よりも開いているにもかかわらず、排出ライン２４の冷却水温度及び熱交換器１８からのブローダウン水温度それぞれが許容上限温度を超えている場合は、流量制御弁装置４４の開度を開いて、排出ライン２４から復水器４へ冷却水を排出させることで、熱交換器１７，１８を流れる冷却水流量を増加させる。このように、流量制御弁装置２６，４４の開度を段階的に制御して、排出ライン２４の冷却水温度及び熱交換器１８からのブローダウン水温度それぞれが許容温度範囲に収まるように温度制御することができる。

尚、本実施形態においても、第２の実施形態と同様、図８のように、熱交換器４０から排出されるブローダウン水の温度を検出する温度検出器４３を設けて、復水脱塩装置７へ供給されるブローダウン水の温度が許容上限温度を超えないように温度制御するようにしても構わない。

本発明の冷却制御装置は、原子力発電プラントや火力発電プラントやコンバインドプラントなどの蒸気発生器により高熱の蒸気を発生させるプラントにおいて適用することができる。

は、第１の実施形態の発電プラントの構成を示すブロック図である。は、図１の発電プラントにおける流量制御装置の制御動作を示すフローチャートである。は、ブローダウン水の流量及び復水器内の水温とブローダウン水の温度との関係を示すグラフである。は、第２の実施形態の発電プラントの構成を示すブロック図である。は、図４の発電プラントにおける流量制御装置の制御動作を示すフローチャートである。は、第２の実施形態の発電プラントの別の構成を示すブロック図である。は、第３の実施形態の発電プラントの構成を示すブロック図である。は、第３の実施形態の発電プラントの別の構成を示すブロック図である。は、従来の発電プラントの構成を示すブロック図である。は、ブローダウン水の流量及び復水器内の水温と冷却水の温度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１原子炉
２蒸気発生器
３蒸気タービン
３ａ発電機
４復水器
５復水系統
６復水ポンプ
７復水脱塩装置
８復水ブースタポンプ
９低圧給水加熱器
１０脱気器
１２バイパス路
１３第１弁装置
１４第２弁装置
１５排出系統
１６冷却部
１７，１８熱交換器
２０抽出ライン
２１フラッシュタンク
２２ミストセパレータ
２３供給ポンプ
２４排出ライン
２５温度検出器
２６流量制御弁装置
２７流量制御装置
３０冷却制御装置

Claims

液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器と、前記蒸気発生器で発生された蒸気を液体に復水する復水器と、前記復水器で復水した該液体を前記蒸気発生器に供給する液体供給路と、前記液体供給路上に設置されるとともに前記復水器で復水されて排出された前記液体から不純物を除去する脱塩装置と、前記蒸気発生器から排液された液体の一部を冷却して前記復水器から前記脱塩装置に供給される前記液体に合流させる第１熱交換器と、該第１熱交換器に前記液体供給路における前記脱塩装置よりも下流位置を通過する液体の一部を第１冷却媒体として供給する第１冷却媒体抽出路と、該第１熱交換器で仕事を行った第１冷却媒体となる前記液体を前記液体供給路に合流させる第１冷却媒体排出路と、を備えるプラントにおいて、
前記第１熱交換器から前記第１冷却媒体排出路に排出された前記第１冷却媒体となる液体の温度を計測する第１温度検出部と、
前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を決定する第１流量制御弁と、
前記第１温度検出部で検出された前記第１冷却媒体となる液体の温度に基づいて、前記第１流量制御弁の開度を設定し、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量制御を行う流量制御部と、
を備え、
前記第１温度検出部で計測された温度が第１許容上限値より高くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くし、前記第１温度検出部で計測された温度が許容下限値より低くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を狭めて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を少なくすることにより、前記脱塩装置に供給される前記液体に合流する前記蒸気発生器から排液された液体の一部の温度を前記脱塩装置の許容範囲内とすることを特徴とするプラント。
前記第１熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第２温度検出部を備え、
前記流量制御部において、前記第２温度検出部で計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くすることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
前記第１熱交換器と前記脱塩装置との間の経路に設置されるとともに、前記第１熱交換器によって冷却された液体を、前記第１冷却媒体と異なる第２冷却媒体によって冷却する第２熱交換器と、
前記流量制御部によって開度が制御され、該第２熱交換器へ供給する該第２冷却媒体の流量を決定する第２流量制御弁と、
を備え、
前記流量制御部において、前記第２温度検出部で計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくすることを特徴とする請求項２に記載のプラント。
前記第２熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第３温度検出部を備え、
前記流量制御部において、前記第３温度検出部で計測された温度が前記第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載のプラント。
前記第１熱交換器より前記第１冷却媒体排出路に排出される前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させる流量を設定する第３流量制御弁を備え、
前記流量制御部において、前記第１温度検出部で計測された温度が第１許容上限値を超えたことが確認され、第１流量制御弁の開度が所定値以上となっているとき、
前記第３流量制御弁の開度を拡げて、前記第１冷却媒体排出路から前記復水器へ前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させ、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を増加させることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のプラント。
液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器と、前記蒸気発生器で発生された蒸気を液体に復水する復水器と、前記復水器で復水した該液体を前記蒸気発生器に供給する液体供給路と、前記液体供給路上に設置されるとともに前記復水器で復水されて排出された前記液体から不純物を除去する脱塩装置と、前記蒸気発生器から排液された液体の一部を冷却して前記復水器から前記脱塩装置に供給される前記液体に合流させる第１熱交換器と、該第１熱交換器に前記液体供給路における前記脱塩装置よりも下流位置を通過する液体の一部を第１冷却媒体として供給する第１冷却媒体抽出路と、該第１熱交換器で仕事を行った第１冷却媒体となる前記液体を前記液体供給路に合流させる第１冷却媒体排出路と、を備えるプラントの冷却制御方法において、
前記第１熱交換器から排出された前記第１冷却媒体となる液体の温度を計測する第１ステップと、
前記第１ステップで計測された温度に基づいて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を決定する第１流量制御弁の開度を設定し、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量制御を行う第２ステップと、
を備え、
前記第１ステップで計測された前記第１冷却媒体となる液体の温度が第１許容上限値より高くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くし、
前記第１ステップで計測された前記第１冷却媒体となる液体の温度が許容下限値より低くなったとき、前記第１流量制御弁の開度を狭めて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を少なくすることを特徴とする冷却制御方法。
前記第１熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第３ステップと、
第３ステップで計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第１流量制御弁の開度を拡げて、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を多くする第４ステップと、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の冷却制御方法。
前記プラントが、
前記第１熱交換器と前記脱塩装置との間の経路に設置されるとともに、前記第１熱交換器によって冷却された液体を、前記第１冷却媒体と異なる第２冷却媒体によって冷却する第２熱交換器と、
前記流量制御部によって開度が制御され、該第２熱交換器へ供給する該第２冷却媒体の流量を決定する第２流量制御弁と、
を備えるものであり、
前記第４ステップにおいて、前記第３ステップで計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の冷却制御方法。
前記第２熱交換器によって冷却された液体の温度を計測する第５ステップを備え、
前記第５ステップで計測された温度が第２許容上限値を超えたことが確認されると、前記第２流量制御弁を開いて、前記前記第２熱交換器に供給する前記第２冷却媒体の流量を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の冷却制御方法。
前記プラントが、前記第１熱交換器より前記第１冷却媒体排出路に排出される前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させる流量を設定する第３流量制御弁を備えるものであり、
前記第１ステップで計測された温度が第１許容上限値より高く、前記第１流量制御弁の開度が所定値以上である場合、
前記第３流量制御弁の開度を拡げて、前記第１冷却媒体排出路から前記復水器へ前記第１冷却媒体となる液体を前記復水器へ排出させ、前記第１熱交換器に供給する前記第１冷却媒体となる液体の流量を増加させることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の冷却制御方法。