JP4145752B2 - 復水脱気装置およびその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、復水脱気装置およびその制御装置に係り、特に、発電プラントの補給水供給装置として用いるに好適な復水脱気装置およびその制御装置に関する。

従来の補給水供給装置としては、例えば、特開平１０−１３１７１５号公報に記載のように、プラント運転中に脱気した水をタンクに貯蔵するものが知られている。

特開平１０−１３１７１５号公報

ここで、特開平１０−１３１７１５号公報の記載によれば、プラント起動時（再運転時）には、脱気運転が不要となり、起動時間が短縮できるとされているが、実際には、プラント停止中に、シールされている復水タンクであっても溶存酸素濃度は高くなるため、再起動時に溶存酸素濃度が高い水がタービンプラントへ流入するという問題があった。

本発明の目的は、復水タンク内に溶存酸素濃度の低い補給水を確保できる復水脱気装置およびその制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンの排気蒸気を凝縮するとともに復水を脱気する脱気復水器と、この脱気復水器の補給水を貯蔵する復水タンクと、プラント起動時に、前記復水タンクの補給水を前記脱気復水器と補助ボイラに供給し、この補助ボイラで発生した蒸気を前記脱気復水器の加熱蒸気として供給し、この脱気復水器で脱気した復水を前記復水タンクに循環させる系統とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、復水タンク内に溶存酸素濃度の低い補給水を確保し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、プラント運転時に、前記復水タンクの補給水の溶存酸素濃度が所定値以上となったとき、前記復水タンクの残存酸素濃度が上昇した補給水を前記脱気復水器に供給し、この脱気復水器で脱気した復水の一部を前記復水タンクに循環させる系統とを備えるようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記脱気復水器に純水を供給する純水供給装置と、プラント運転時に、前記純水供給装置から前記脱気復水器に純水を供給する場合、前記脱気復水器で脱気した復水を前記復水タンクに回収する系統とを備えるようにしたものである。

（４）上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンの排気蒸気を凝縮するとともに復水を脱気する脱気復水器と、この脱気復水器の補給水を貯蔵する復水タンクと、前記復水タンクの補給水を前記脱気復水器に供給する補給水系統と、前記脱気復水器からボイラに復水を供給する系統から分岐して前記復水タンクに供給する復水スピルオーバ系統とを備えた復水脱気装置に用いる制御装置であって、前記復水脱気装置は、補助ボイラと、前記復水タンクの補給水を前記補助ボイラに供給し、この補助ボイラで発生した蒸気を前記脱気復水器の加熱蒸気として供給する復水器脱気蒸気供給系統を備え、プラント起動時に、前記復水タンクの補給水を前記補給水系統を介して前記脱気復水器に供給するとともに前記復水器脱気蒸気供給系統を介して前記脱気復水器に脱気用の加熱蒸気として供給して前記補給水を脱気し、前記脱気復水器で脱気した復水を前記復水スピルオーバ系統を介して前記復水タンクに供給するように制御するようにしたものである。
かかる構成により、復水タンク内に溶存酸素濃度の低い補給水を確保し得るものとなる。

（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御装置は、前記脱気復水器の真空上昇完了信号と、前記復水器脱気蒸気供給系統に設けられた蒸気弁の開信号により、前記復水スピルオーバ系統に設けれた調節弁を制御するようにしたものである。

（６）上記（４）において、好ましくは、前記制御装置は、通常プラント運転時に、前記復水タンクの補給水の溶存酸素濃度が所定値以上との検出信号により、前記復水タンクに貯蔵された補給水を前記補給水系統を介して前記脱気復水器に供給し、この脱気復水器で脱気された復水の一部を前記復水スピルオーバ系統を介して前記復水タンクに供給するように制御するようにしたものである。

（７）上記（６）において、好ましくは、前記制御装置は、復水タンク内の補給水の溶存酸素濃度が所定値以上で、プラント負荷が所定値以上のとき、前記復水スピルオーバ系統に設けた調節弁を制御するようにしたものである。

（８）上記（４）において、好ましくは、前記復水脱気装置は、純水を供給する純水供給装置と、この純水供給装置の純水を前記脱気復水器に供給する補給水系統とを備え、前記制御装置は、通常プラント運転時に、前記純水供給装置から前記脱気復水器に純水を供給する場合、前記脱気復水器で脱気した復水を前記復水スピルオーバ系統を介して前記復水タンクに供給するようにしたものである。

（９）上記（８）において、好ましくは、前記制御装置は、復水タンク低水位信号と復水タンク補給水遮断弁の開信号により、前記復水スピルオーバ系統に設けた調節弁を制御するようにしたものである。

本発明によれば、復水タンク内に溶存酸素濃度の低い補給水を確保できるものとなる。

以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態による復水脱気装置の構成および動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による復水脱気装置を用いた発電プラントの構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による復水脱気装置を用いた発電プラントの構成を示す系統図である。

真空加熱脱気手段としての脱気復水器１が備えられている。脱気復水器１で復水された流体は、復水ポンプ２で昇圧された後、グランド蒸気復水器３で加熱され、ボイラ３０に供給される。ボイラ３０で発生した蒸気は、蒸気タービン３２に供給され、蒸気タービン３２を駆動する。蒸気タービン３２が駆動されると、発電機３４が駆動され、発電される。蒸気タービン３２の排気蒸気は、脱気復水器１に戻され、脱気復水器１にて凝縮され、復水される。脱気復水器１に補給する補給水は、復水タンク６に貯蔵されている。

脱気復水器１には、補給水ポンプ７及び脱気復水器レベル調節弁９が設けられている補給水ライン８から給水される。脱気復水器１の水位を一定に保つため、脱気復水器１に設けられている脱気復水器水位検出手段１８において脱気復水器１の水位が低水位と検出された場合、制御手段２２は脱気復水器レベル調節弁９を開き、水位を一定にする。脱気復水器１に給水を行うときには復水タンク６と脱気復水器１の静水頭のみで補給できる場合は脱気復水器レベル調節弁９を開き、起動時など多量に給水する必要がある場合には補給水ポンプ７を駆動し補給する。また、純水供給装置４０から純水を供給する時は、純水給水ライン１７から供給される。

グランド蒸気復水器３の後の供給ラインから分岐して復水タンク６につながるラインとしての復水スピルオーバライン５が設けられている。復水スピルオーバライン５には、流路の開閉を行う復水スピルオーバ制御手段としての復水スピルオーバ調節弁４が設けられている。脱気復水器１の水位を一定に保つため、脱気復水器１に設けられている脱気復水器水位検出手段１８において脱気復水器１の水位が高水位と検出された場合、制御手段２２は復水スピルオーバ調節弁４を開き、水位を一定にする。

脱気復水器１には、真空ポンプ２４が接続されており、内部を真空引きする。脱気復水器１の内部の真空度は、真空度検出手段１９によって検出され、制御手段２２に取り込まれる。脱気復水器１には、補助蒸気弁１５の設けられた脱気蒸気供給ライン１４を介して、補助ボイラ１３から蒸気が供給される。また、前述したように蒸気タービン３２で使用された蒸気も脱気復水器１に戻される。従って、発電プラントの稼働中は、蒸気タービン３２から戻される蒸気によって加熱され、脱気復水器１は、加熱真空脱気する。また、発電プラントが稼働していない時は、補助ボイラ１３を用いることにより、脱気復水器１は、加熱真空脱気する。

復水タンク６には、水位検出手段２０と、溶存酸素濃度検出手段２１とが備えられている。水位検出手段２０によって検出された復水タンク６の内部の水位と、溶存酸素濃度検出手段２１によって検出された復水タンク６の内部の溶存酸素濃度は、制御手段２２に取り込まれる。

次に、図１および図２を用いて、本実施形態による復水脱気装置のプラント起動時の動作について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による復水脱気装置のインターロック図である。

復水タンク６の内部には、溶存酸素濃度の低い脱気した補給水が蓄えられている。しかし、発電プラントを停止すると、復水タンクがシールされていても、溶存酸素濃度は徐々に高くなるため、プラントの再起動時に溶存酸素濃度を下げる必要がある。

そこで、図２に示すように、プラント起動前に復水タンク脱気運転を実行する。すなわち、制御手段２２は、プラント起動時には、復水タンク脱気運転開始と判定する（Ｃ１０）。次に、制御手段２２は、復水タンク溶存酸素濃度検出手段２１により復水タンク６の復水の溶存酸素濃度を検出し、溶存酸素濃度が規定値以上と検出されると（Ｃ４０）、復水タンク６から補助ボイラ給水ポンプ１０と補助ボイラ給水調節弁１２が設けられた補助ボイラ給水ライン１１を通して補助ボイラ１３へ給水を行う。そして、脱気復水器真空度検出手段１９で検出される脱気復水器１の真空度がある所定値まで上昇を確認されたら（Ｃ２０）、制御手段２２は、復水脱気用補助蒸気弁１５を開く（Ｃ３０）。補助ボイラ１３において発生させた蒸気を脱気復水器脱気用補助蒸気弁１５が設けられた復水脱気蒸気供給ライン１４を通して脱気復水器１へ供給を行い、補給水ライン８から補給水を供給することで脱気復水器１において真空加熱脱気する。そして、真空度上昇完了信号と脱気復水器脱気要補助蒸気弁の開信号により、制御手段２２は、復水スピルオーバ調節弁４を開にする（Ｃ５０）。脱気された復水は、復水スピルオーバライン５から復水タンク６へ回収される。

これら一連の操作により、復水タンク６と脱気復水器１の間で補給水の脱気を目的とした循環運転が可能となり、復水タンク６における溶存酸素濃度の低下することできる。

特に、制御手段２２では、真空上昇完了信号と脱気復水器脱気要補助蒸気弁の開信号により、復水スピルオーバ調節弁４を開することで、復水タンク６における補給水を脱気復水器１で脱気を行い、復水タンク６における補給水の溶存酸素濃度を低くすることが可能となる。

なお、Ｃ４０の判定条件では、溶存酸素濃度が高い場合だけでなく、発電プラントのオペレータからの脱気運転指令によっても、復水タンク脱気運転を行うことができる。

次に、図１および図３を用いて、本実施形態による復水脱気装置の通常プラント運転時の動作について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による復水脱気装置のインターロック図である。

図２を用いて説明したように、再起動時には、復水タンク６の溶存酸素濃度が高い場合には、復水タンク脱気運転を行うものであるが、再起動時の溶存酸素濃度が低ければ低いほど起動時間を短縮することができる。そのためには、通常プラント運転時においても、復水タンク６における補給水の溶存酸素濃度をチェックして、高くなった場合は、溶存酸素濃度を下げるようにする。

プラント負荷がＸ％以上と判定され（Ｃ１００）、プラント運転時と判定された場合、復水タンク６に設けられている復水タンク溶存酸素濃度検出手段２１において復水タンク６における復水の溶存酸素濃度が高いと検出されると（Ｃ１１０）、制御手段２２は、復水スピルオーバ調節弁４を開き、復水を復水タンク６に供給する。なお、Ｘ％とは、例えば、最低負荷の３５％とする。また、プラント負荷がＸ％以上という条件に代えて、圧力条件および温度条件が所定条件を満たしたときに、復水スピルオーバ調節弁４を開くようにしてもよいものである。

なお、Ｃ１１０の判定条件では、溶存酸素濃度が高い場合だけでなく、発電プラントのオペレータからの脱気運転指令によっても、復水タンク脱気運転を行うことができる。

また、復水が復水タンク６へ供給されることにより、脱気復水器１の水位が脱気復水器水位検出手段１８において低水位と検出されると、制御手段２２は、脱気復水器レベル調節弁９を開とする。通常の制御状態において、各調整弁は復水器の水位を一定に保つために、復水スピルオーバ調節弁４(開):復水器の水位が高い場合水位を下げ(Ｃ１２０)、脱気復水器レベル調節弁９(開):復水器の水位が低い場合水位を上げる。

これらの操作により復水タンク６の補給水が脱気復水器１へ供給することで、脱気復水器１にて加熱真空脱気を行い、復水スピルオーバライン５から復水タンク６へ回収される循環ループが構成され、復水タンク６における溶存酸素濃度の低下を図ることが可能である。

なお、復水タンク６における補給水の溶存酸素濃度が低いと検出された場合は、復水スピルオーバ調節弁４が閉され、通常の制御状態となる。

また、上記形態は復水スピルオーバ調節弁４の開閉を復水タンク６における補給水の溶存酸素濃度を検出して制御を行ったが、定期的に復水スピルオーバ調節弁４の開閉操作することでも同様の効果がえられる。

特に、制御手段２２は、プラント負荷の信号と復水タンクの補給水が高い溶存酸素濃度が検出された信号により、復水スピルオーバ調節弁４を開することで、復水タンク６における補給水を脱気復水器１にて脱気を行い、復水タンク６内の補給水の溶存酸素濃度を低くすることが可能となる。

なお、脱気復水器１は、加熱真空脱気を行うものとして説明したが、例えば、補助ボイラ１３を備えない場合には、真空脱気を行うようにすることもできる。この場合、脱気に要する時間が加熱真空脱気を行う場合に比べて多少長くなり、プラントの起動時間が多少長くなるが、プラントの起動時間の仕様が満たされるものであれば、真空脱気を行うようにすることもできる。

次に、通常プラント運転時において純水装置から復水タンク６へ純水を直接補給した場合について説明する。この場合、純水装置からの純水は溶存酸素濃度が高いため、復水タンク６における補給水の溶存酸素濃度も高くなる。

そこで、純水装置から補給水ライン８に純水を供給するラインとして純水給水ライン１７を接続し、純水給水ライン１７には流路の開閉を行うための復水タンク補給水遮断弁１６を設けた系統を設ける。

プラント運転時に（Ｃ１００）、復水タンク６に設けられている復水タンク水位検出手段２０において復水タンク６の水位が低水位と検出された場合（Ｃ１４０）、制御手段２２は、復水タンク補給水遮断弁１６を開き（Ｃ１５０）、純水を補給水ライン８に供給する。そして、復水タンク補給水遮断弁１６が開により復水スピルオーバ調節弁４を開き（Ｃ１３０）、復水が復水タンク６へ回収される。

これにより、純水装置から供給された純水が脱気復水器１にて加熱真空脱気され、復水タンク６に溶存酸素濃度の低い復水を回収することが可能である。

なお、復水タンク６の水位が高水位になったことを検出することにより、復水タンク補給水遮断弁１６を閉にして、復水スピルオーバ制御弁４を閉し、通常制御状態となる。

特に、制御手段２２は、プラント負荷の信号と復水タンクレベルまたは復水タンク補給水遮断弁１６の開信号により、復水スピルオーバ調節弁４を開することで復水タンク６における補給水を脱気復水器１にて脱気を行い、復水タンク６おける復水に溶存酸素を低くすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、復水タンクから脱気復水器に補給水を供給する補給水ラインと補助ボイラを経由して脱気復水器に蒸気を供給する蒸気供給ラインを設け、脱気復水器から復水タンクへ復水を回収するスピルオーバラインと純水装置から補給水ラインへ純水を供給する純水供給ラインを備えた系統において、プラント起動時に、復水タンクにおける補給水の溶存酸素濃度が高いと検出された場合には脱気復水器脱気用補助蒸気弁と復水スピルオーバ調節弁開くことで復水タンク内の溶存酸素濃度を低減することが可能となる。

また、プラント運転時に、復水タンクにおける補給水の溶存酸素濃度が高くなった場合には復水スピルオーバ調節弁を開くことで、補給水の溶存酸素濃度を下げることが可能となり、復水タンクの水位が下がった場合には復水タンク補給水遮断弁と復水スピルオーバ調節弁を開くことで、溶存酸素濃度が低い復水を復水タンクへ供給することが可能となる。

したがって、発電プラントには溶存酸素濃度が低い補給水を供給可能となることでプラントの寿命を延ばすことになる。また、既存の純水設備に新たに脱気設備を設けることがないため、設備コストを抑えることが可能である。

本発明の一実施形態による復水脱気装置を用いた発電プラントの構成を示す系統図である。 本発明の一実施形態による復水脱気装置のインターロック図である。 本発明の一実施形態による復水脱気装置のインターロック図である。

符号の説明

１…脱気復水器
２…復水ポンプ
３…グランド蒸気復水器
４…復水スピルオーバ調節弁
５…復水スピルオーバライン
６…復水タンク
７…補給水ポンプ
８…補給水ライン
９…脱気復水器レベル調節弁
１０…補助ボイラ給水ポンプ
１１…補助ボイラ給水ライン
１２…補助ボイラ給水調節弁
１３…補助ボイラ
１４…脱気復水器脱気蒸気供給ライン
１５…脱気復水器脱気用補助蒸気弁
１６…復水タンク補給水遮断弁
１７…純水供給ライン
１８…脱気復水器水位検出手段
１９…脱気復水器真空度検出手段
２０…復水タンク水位検出手段
２１…復水タンク溶存酸素濃度検出手段
２２…制御手段
２４…真空ポンプ
３０…ボイラ
３２…蒸気タービン
３４…発電機
４０…純水供給装置

Claims (9)

1. 蒸気タービンの排気蒸気を凝縮するとともに復水を脱気する脱気復水器と、
   この脱気復水器の補給水を貯蔵する復水タンクと、
   プラント起動時に、前記復水タンクの補給水を前記脱気復水器と補助ボイラに供給し、この補助ボイラで発生した蒸気を前記脱気復水器の加熱蒸気として供給し、この脱気復水器で脱気した復水を前記復水タンクに循環させる系統とを備えたことを特徴とする復水脱気装置。
2. 請求項１記載の復水脱気装置において、
   プラント運転時に、前記復水タンクの補給水の溶存酸素濃度が所定値以上となったとき、前記復水タンクの残存酸素濃度が上昇した補給水を前記脱気復水器に供給し、この脱気復水器で脱気した復水の一部を前記復水タンクに循環させる系統とを備えたことを特徴とする復水脱気装置。
3. 請求項１記載の復水脱気装置において、
   前記脱気復水器に純水を供給する純水供給装置と、
   プラント運転時に、前記純水供給装置から前記脱気復水器に純水を供給する場合、前記脱気復水器で脱気した復水を前記復水タンクに回収する系統とを備えたことを特徴とする復水脱気装置。
4. 蒸気タービンの排気蒸気を凝縮するとともに復水を脱気する脱気復水器と、この脱気復水器の補給水を貯蔵する復水タンクと、前記復水タンクの補給水を前記脱気復水器に供給する補給水系統と、前記脱気復水器からボイラに復水を供給する系統から分岐して前記復水タンクに供給する復水スピルオーバ系統とを備えた復水脱気装置に用いる制御装置であって、
   前記復水脱気装置は、補助ボイラと、前記復水タンクの補給水を前記補助ボイラに供給し、この補助ボイラで発生した蒸気を前記脱気復水器の加熱蒸気として供給する復水器脱気蒸気供給系統を備え、
   プラント起動時に、前記復水タンクの補給水を前記補給水系統を介して前記脱気復水器に供給するとともに前記復水器脱気蒸気供給系統を介して前記脱気復水器に脱気用の加熱蒸気として供給して前記補給水を脱気し、前記脱気復水器で脱気した復水を前記復水スピルオーバ系統を介して前記復水タンクに供給するように制御することを特徴とする復水脱気装置の制御装置。
5. 請求項４記載の復水脱気装置の制御装置において、
   前記制御装置は、前記脱気復水器の真空上昇完了信号と、前記復水器脱気蒸気供給系統に設けられた蒸気弁の開信号により、前記復水スピルオーバ系統に設けれた調節弁を制御することを特徴とする復水脱気装置の制御装置。
6. 請求項４記載の復水脱気装置の制御装置において、
   前記制御装置は、通常プラント運転時に、前記復水タンクの補給水の溶存酸素濃度が所定値以上との検出信号により、前記復水タンクに貯蔵された補給水を前記補給水系統を介して前記脱気復水器に供給し、この脱気復水器で脱気された復水の一部を前記復水スピルオーバ系統を介して前記復水タンクに供給するように制御することを特徴とする復水脱気装置の制御装置。
7. 請求項６記載の復水脱気装置の制御装置において、
   前記制御装置は、復水タンク内の補給水の溶存酸素濃度が所定値以上で、プラント負荷が所定値以上のとき、前記復水スピルオーバ系統に設けた調節弁を制御することを特徴とする復水脱気装置の制御装置。
8. 請求項４記載の復水脱気装置の制御装置において、
   前記復水脱気装置は、純水を供給する純水供給装置と、この純水供給装置の純水を前記脱気復水器に供給する補給水系統とを備え、
   前記制御装置は、通常プラント運転時に、前記純水供給装置から前記脱気復水器に純水を供給する場合、前記脱気復水器で脱気した復水を前記復水スピルオーバ系統を介して前記復水タンクに供給することを特徴とする復水脱気装置の制御装置。
9. 請求項８記載の復水脱気装置の制御装置において、
   前記制御装置は、復水タンク低水位信号と復水タンク補給水遮断弁の開信号により、前記復水スピルオーバ系統に設けた調節弁を制御することを特徴とする復水脱気装置の制御装置。

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