JP4317824B2

JP4317824B2 - 冷却制御装置、冷却制御方法及びこの冷却制御装置を使用したプラント

Info

Publication number: JP4317824B2
Application number: JP2005037376A
Authority: JP
Inventors: 勝彦山上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2025-02-15
Also published as: JP2006226697A

Description

本発明は、流体機械を駆動するための蒸気に換える液体の一部を冷却する冷却制御装置、冷却制御方法及びこの冷却制御装置を使用したプラントに関するものであり、その温度が制限される液体を冷却する冷却制御装置、冷却制御方法及びこの冷却制御装置を使用したプラントに関する。

従来より、原子力発電プラントは、図７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における不要な薬品が除去される事態を防ぐことができる。即ち、高pH時は第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二次系の水のアンモニア濃度が低い場合は、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度程度の復水脱塩装置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、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、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、本発明の冷却制御装置は、液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器からブローダウンして排出されたブローダウン水からなる液体の一部を冷却する熱交換器と、復水器にて復水された液体を前記蒸気発生器に供給するとともに、その途中に該液体を加熱する低圧給水加熱器を有する液体供給路と、前記低圧給水加熱器の上流側に位置する液体供給路から分岐し、前記熱交換器に該液体供給路を流動する液体の一部を冷却媒体として供給する冷却媒体抽出路と、前記熱交換器にて前記ブローダウン水を冷却させる冷却媒体として利用された前記液体を、前記低圧給水加熱器の下流側に位置する前記液体供給路に合流させる冷却媒体排出路と、前記熱交換器を経由しないように前記冷却媒体抽出路と前記冷却媒体排出路とを直接接続するバイパス路と、前記熱交換器にて冷却された液体の温度を計測する第１温度検出部と、前記冷却媒体として利用され、前記熱交換器から前記冷却媒体排出路に排出される液体の温度を計測する第２温度検出部と、前記冷却媒体排出路を流れる液体の流量を決定する第１流量制御弁と、前記バイパス路に設けられて該バイパス路を流れる液体の流量を決定する第２流量制御弁と、を備え、さらに前記第１温度検出部にて検出された前記ブローダウン水である液体の温度、及び前記第２温度検出部にて検出された前記冷却媒体として使用された液体の温度に基づいて、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁の開度を設定し、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体として利用される液体の流量制御を行う流量制御部とを備えることを特徴とする。

このような冷却制御装置において、前記バイパス路が前記冷却媒体排出路と合流する位置は前記第１流量制御弁の上流側であっても、下流側であってもよい。

このような冷却制御装置において、前記第１温度検出部で計測される前記熱交換器で冷却された液体の温度が第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、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を多くするとともに、前記第１温度検出部で計測された前記熱交換器で冷却された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、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を少なくする。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。

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１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。前記熱交換器にて冷却された液体の温度を前記第１許容上限値と第１許容下限値の間になるように制御するので、該熱交換器を流出した液体を前記脱塩装置に直接供給することができる。

また、前記第２温度検出部で計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第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、前記冷却媒体抽出路を流動する前記液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を多くするとともに、前記第２温度検出部で計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容下限より低くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を狭めて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を少なくする。前記冷却媒体排出路に排出された冷却媒体として利用された液体は前記熱交換器にて加熱されて高温になっており、前記冷却媒体抽出路を流動している低温の液体の一部を前記バイパス路を流動させ、前記高温の液体と合流させることで、前記冷却媒体排出路を流動する液体の温度を下げることができる。

このように、前記冷却媒体排出路を流動する液体の温度を第２許容上限値と第２許容下限値の間になるように制御するので、前記冷却媒体排出路からの液体が合流して、液体供給路の液体の温度を上昇させるので、前記蒸気発生器に供給される液体の温度を上げることができ、それだけ、エネルギ効率を向上させることができる。また、前記冷却媒体排出路を流動する液体の温度が上がり過ぎないようにすることで、前記冷却媒体排出路を流動してきた冷却媒体として利用された液体が前記液体供給路と合流するときにフラッシュし、ウォータハンマーが発生するのを防ぐことができる。

更に、前記熱交換器から排出された液体を別系統から供給される冷却媒体として利用される液体を用いて冷却する第２熱交換器を備え、前記第１流量制御弁の開度が全開で、前記第１温度検出部で計測された温度が前記第１許容上限値を超えたとき、前記第２熱交換器に供給する前記別系統からの冷却媒体として利用される液体の流量を増加させて、前記第１温度検出部で計測される温度を前記第１許容上限値よりも低くするようにしても構わない。このとき、前記第２熱交換器から排出される液体の温度を計測する第３温度検出部を備え、当該第３温度検出部で計測された温度が第３許容上限値を超えたとき、前記第２熱交換器に供給する前記別系統からの冷却媒体となる液体の流量を増加させて、前記第３温度検出部で計測される温度を前記第３許容上限値よりも低くするようにしても構わない。

また、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からブローダウンして排出されたブローダウン水からなる液体の一部を冷却するとともに、復水器で前記蒸気を復水した液体を前記蒸気発生器に供給する液体供給路を通過させ、該液体の一部を冷却媒体として前記液体供給路の途中に設けられた低圧加熱給水加熱器を迂回するように前記熱交換器に供給し、前記熱交換器を経由するブローダウン水からなる液体を冷却させる冷却媒体として利用された前記液体を前記液体供給路に合流させる冷却制御方法であって、前記熱交換器で冷却されたブローダウン水からなる液体の温度を計測する第１ステップと、前記熱交換器を経由するブローダウン水からなる液体を冷却させる冷却媒体として利用された液体の温度を計測する第２ステップと、前記第１ステップで検出される前記熱交換器で冷却された液体の温度に基づいて、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体として利用される液体の流量を決定する第１流量制御弁の開度を設定する第３ステップと、前記第２ステップで検出される前記冷却媒体として利用された液体の温度に基づいて、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の一部を前記熱交換器から排出される前記冷却媒体として利用された液体と合流させ、かつ前記熱交換器を経由しないバイパス路に設けられた第２流量制御弁の開度を設定する第４ステップとを備えることを特徴とする。

このとき、前記第１ステップで計測される前記熱交換器で冷却された液体の温度が第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、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を多くするとともに、前記第１ステップで計測された前記冷却媒体となる液体の温度が第１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、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体となる液体の流量を少なくする。

また、前記第２ステップで計測される前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容上限値より高くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を多くするとともに、前記第２ステップで計測された前記冷却媒体となる液体の温度が第２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、前前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を少なくする。

また、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し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とともに、その途中に該液体を加熱する低圧給水加熱器を有する液体供給路と、前記蒸気発生器からブローダウンして排出されたブローダウン水からなる液体の一部を冷却する熱交換器と、前記低圧給水加熱器の上流側に位置する液体供給路から分岐して該熱交換器に前記液体供給路を通過する液体の一部を冷却媒体として供給する冷却媒体抽出路と、前記熱交換器にて前記ブローダウン水を冷却させる冷却媒体として利用された前記液体を、前記低圧給水加熱器の下流側に位置する前記液体供給路に合流させる冷却媒体排出路と、前記熱交換器を経由しないように前記冷却媒体抽出路と前記冷却媒体排出路とを直接接続するバイパス路と、とを備えるプラントであって、前記熱交換器にて冷却された液体の温度を計測する第１温度検出部と、前記冷却媒体として利用され、前記熱交換器から前記冷却媒体排出路に排出される液体の温度を計測する第２温度検出部と、前記冷却媒体排出路を流れる液体の流量を決定する第１流量制御弁と、前記バイパス路に設けられて該バイパス路を流れる液体の流量を決定する第２流量制御弁と、前記第１温度検出部にて検出された前記ブローダウン水である液体の温度、及び前記第２温度検出部にて検出された前記冷却媒体として使用された液体の温度に基づいて、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁の開度を設定し、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体として利用される液体の流量制御を行う流量制御部とを備えることを特徴とする。

このとき、前記第１温度検出部で計測された前記熱交換器で冷却された液体の温度が第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、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を多くするとともに、前記第１温度検出部で計測された前記熱交換器で冷却された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、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を少なくする。

又、前記第２温度検出部で計測される前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容上限値より高くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を多くするとともに、前記第２温度検出部で計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容下限値より低くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を狭めて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を少なくする。

更に、前記熱交換器によって冷却された前記液体から不純物を除去する脱塩装置を備えるものとしても構わない。このとき、前記第１許容上限値が前記脱塩装置に対するものである。

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７と同一の部分については、同一の符号を付し、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。排出系統１５の熱交換器１８の下流側には熱交換器にて冷却された水（ブローダウン水）の温度を計測するための第１温度計測器２５が設置される。

また、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第２温度検出器２８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第１流量制御弁装置２６とが設置される。さらに抽出ライン２０と排出ライン２４とを接続する冷却水バイパスライン２７と、冷却水バイパスライン２７には、抽出ライン２０から分岐し、冷却水バイパスライン２７を流動する冷却水の流量を決定する第２流量制御弁装置２９とが設置される。

このように第１温度検出器２５、第２温度検出器２８、第１流量制御弁装置２６及び第２流量制御弁装置２９とが設置されるとき、流量制御装置３０によって、第１温度検出器２５で検出される熱交換器１７、１８で冷却されたブローダウン水の温度に基づいて、第１流量制御弁装置２６の開度が決定され、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。また、第２温度検出器２８で検出される熱交換器１７より排出される冷却水の温度に基づいて、第２流量制御弁装置２９の開度が決定され、冷却水バイパスライン２７を流動する抽出ライン２０から分岐する低温の冷却水の流量を決定する。この第１温度検出器２５、第１流量制御弁装置２６、第２温度検出器２８、第２流量制御弁装置２９及び流量制御装置３０と、熱交換器１７、１８とによって、冷却制御装置３１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３１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、１８で冷却されたブローダウン水の温度が第１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３０に与えられる。そして、流量制御装置３０では、熱交換器１７、１８で冷却されたブローダウン水の温度が一定となるように、第１温度検出器２５からの温度情報に基づいて第１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。また、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第２温度検出器２８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３０に与えられる。そして、流量制御装置３０では、第２温度検出器２８からの温度情報に基づいて第２流量制御弁装置２９の開度を設定して、抽出ライン２０から分岐し、冷却水バイパスライン２７を流動し、排出ライン２４を流れる冷却水と合流する冷却水の流量を制御する。この流量制御装置３０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。

排出系統１５に設置されるとともに熱交換器１７、１８にて冷却されたブローダウン水の温度を測定する第１温度検出器２５から温度情報を取得し（ＳＴＥＰ１）、この温度情報より第１温度検出器２５によって測定された熱交換器１８から排出されたブローダウン水の温度Ｔを確認する。そして、確認したブローダウン水の温度Ｔを、熱交換器１７、１８で冷却されたブローダウン水の温度の許容範囲の上限値Ｔ１と比較する（ＳＴＥＰ２）。そして、ブローダウン水の温度Ｔが上限値Ｔ１よりも高いことを確認すると（ＹＥＳ）、第１流量制御弁装置２６の開度を拡げる制御動作を行う（ＳＴＥＰ３）。このとき、第１流量制御弁装置２６の開度を所定量だけ拡げるようにしても構わないし、ブローダウン水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて第１流量制御弁装置２６の開度を設定するようにしても構わない。

また、ＳＴＥＰ２でブローダウン水の温度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１８から排出されるブローダウン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、ブローダウン水の温度Ｔが下限値Ｔ２よりも低いことを確認すると（ＹＥＳ）、第１流量制御弁装置２６の開度を狭める制御動作を行う（ＳＴＥＰ５）。このとき、第１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、ブローダウン水の温度Ｔと下限値Ｔ２との温度差に基づいて第１流量制御弁装置２６の開度を設定するようにしても構わない。

ＳＴＥＰ３又はＳＴＥＰ５で第１流量制御弁装置２６の開度を設定したあと又はＳＴＥＰ４でブローダウン水の温度Ｔが下限値Ｔ２以上であることが確認された（ＮＯ）あとに、熱交換器１７から排出ライン２４に排出される冷却水の温度を測定する第２温度検出部２８から温度情報を取得し（ＳＴＥＰ６）、この温度情報を基に第２温度検出器２８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を流動する冷却水の温度を、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（ＳＴＥＰ７）。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）、第２流量制御弁装置２９の開度を拡げる制御動作を行う（ＳＴＥＰ８）。このとき、第２流量制御弁装置２９の開度を所定量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第２流量制御弁装置２９の開度を設定するようにしても構わない。

また、ＳＴＥＰ７で冷却水の温度が上限値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（ＳＴＥＰ９）。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）、第２流量制御弁装置２９の開度を狭める制御動作を行う（ＳＴＥＰ１０）。このとき、第２流量制御弁装置２９の開度を所定量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第２流量制御弁装置２９の開度を設定するようにしても構わない。

ＳＴＥＰ８又はＳＴＥＰ１０で第２流量制御弁装置２９の開度を設定したあとで、又は、ＳＴＥＰ９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（ＮＯ）あとに、時間ｓだけ待機した後（ＳＴＥＰ１１）、再度、ＳＴＥＰ１に移行して温度検出部２５からの温度情報を取得する。

即ち、ブローダウン水の温度Ｔが上限値Ｔ１よりも高くなったとき、第１流量制御弁装置２６の開度を拡げて抽出ライン２０及び排出ライン２４を流動する冷却水の流量を多し、熱交換器１７、１８での冷却水の昇温率を低くする。また、ブローダウン水の温度Ｔが下限値Ｔ２よりも低くなったとき、第１流量制御弁装置２６の開度を狭くして冷却水の流量を少なくし、熱交換器１７、１８での冷却水の昇温率を高くする。

また、排出ライン２４を流動する冷却水の温度ｔが上限値ｔ１よりも高いときには、第２流量制御弁装置２９の街道を拡げて抽出ライン２０を流れる低温の冷却水を冷却水バイパス路２７に分岐して流動させ、排出ライン２４に流れる高温の冷却水と合流させる。これにより、排出ライン２４下流での冷却水の温度を下げることができ、排出ライン２４から復水系統５に合流するときのフラッシュの発生を防ぐことができる。また、冷却水の温度ｔが下限値ｔ２よりも低くなったとき、第２流量制御弁装置２９の開度を狭くして冷却水バイパス路２７を流動する低温の冷却水の流量を少なくし、排出ライン２４の下流での冷却水の温度を高くすることができる。

以上に示すとおり、熱交換器１７、１８で冷却されたブローダウン水の温度が許容範囲の上限よりも低く、許容範囲の下限よりも高くなるので復水脱塩装置７でのブローダウン水の脱塩が効率よく行われる。また、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許容範囲の上限値よりも低くなり、排出ライン２４から復水系統５に合流するときのフラッシュの発生を防ぐことができるとともに、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許容範囲の上限値よりも高くなり、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。

また図３に示すように冷却水バイパスライン２７が第１流量制御弁装置２６の下流側に配置されていてもよい。このとき、図１に示す冷却水バイパスライン２７が第１流量制御弁装置２６の上流に設けられているものと同様、ブローダウン水を十分に冷却することができるとともに、冷却水が復水系統５を流動する水と合流するときにフラッシュが発生し、ウォータハンマーが発生するのを防止することができる。

＜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、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４１ａ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４１ｂとが付加された構成となる。又、熱交換器１７，１８，４０及び第１温度検出器２５、第２温度検出器２８と第１流量制御弁装置２６、第２流量制御弁装置２９と流量制御装置３０と冷却水用弁装置４１ａ，４１ｂとによって冷却制御装置３２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３２は、第１温度検出器２５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４１ａ，４１ｂを開いて、熱交換器４０に軸冷水を供給する。又、第１温度検出器２５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４１ａ，４１ｂ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３２における流量制御装置３０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。

排出系統１５に設置されるとともに熱交換器１７、１８にて冷却されたブローダウン水の温度を測定する第１温度検出器２５から温度情報を取得し（ＳＴＥＰ１）、この温度情報より第１温度検出器２５によって測定された熱交換器１８から排出されたブローダウン水の温度Ｔを確認する。そして、確認したブローダウン水の温度Ｔを、熱交換器１７、１８で冷却されたブローダウン水の温度の許容範囲の上限値Ｔ１と比較する（ＳＴＥＰ２）。そして、ブローダウン水の温度Ｔが上限値Ｔ１よりも高いことを確認すると（ＹＥＳ）、第１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（ＳＴＥＰ１２）。第１流量制御弁装置２６の開度が最大でない場合ことを確認する（ＮＯ）と第１流量制御弁装置２６の開度を拡げる制御動作を行う（ＳＴＥＰ３）。また、ＳＴＥＰ１２で第１流量制御弁装置２６の開度が最大であることを確認したとき（ＹＥＳ）、冷却水用弁装置４１ａ、４１ｂを開いて冷却器４０に軸冷水を供給する（ＳＴＥＰ１３）。

このとき、第１流量制御弁装置２６の開度を所定量だけ拡げるようにしても構わないし、ブローダウン水の温度Ｔと上限値Ｔ１との温度差に基づいて第１流量制御弁装置２６の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細かく管理することで、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第３温度検出器４２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４２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３０によって、冷却水用弁装置４１ａ，４１ｂ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。

上記各実施例において、流量制御装置３０は第１温度計測器２５が検出した温度に基づいて第１流量制御弁装置２６の開度を、第２温度計測器２８が検出した温度に基づいて第２流量制御弁装置２９の開度をそれぞれ決定するものを例示しているが、それに限定されるものではなく、第１温度計測器２５及び第２温度計測器２８で計測される温度を総合して、第１流量制御弁装置２６及び第２流量制御弁装置２８の開度を決定するものであってもよい。

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、第１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、従来の発電プラントの構成を示すブロック図である。

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第１温度検出器
２６第１流量制御弁装置
２７冷却水バイパスライン
２８第２インド検出器
２９第２流量制御弁装置
３０流量制御装置
３１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からブローダウンして排出されたブローダウン水からなる液体の一部を冷却する熱交換器と、
復水器にて復水された液体を前記蒸気発生器に供給するとともに、その途中に該液体を加熱する低圧給水加熱器を有する液体供給路と、
前記低圧給水加熱器の上流側に位置する液体供給路から分岐し、前記熱交換器に該液体供給路を流動する液体の一部を冷却媒体として供給する冷却媒体抽出路と、
前記熱交換器にて前記ブローダウン水を冷却させる冷却媒体として利用された前記液体を、前記低圧給水加熱器の下流側に位置する前記液体供給路に合流させる冷却媒体排出路と、
前記熱交換器を経由しないように前記冷却媒体抽出路と前記冷却媒体排出路とを直接接続するバイパス路と、
前記熱交換器にて冷却された液体の温度を計測する第１温度検出部と、
前記冷却媒体として利用され、前記熱交換器から前記冷却媒体排出路に排出される液体の温度を計測する第２温度検出部と、
前記冷却媒体排出路を流れる液体の流量を決定する第１流量制御弁と、
前記バイパス路に設けられて該バイパス路を流れる液体の流量を決定する第２流量制御弁と、を備えた冷却制御装置であって、
前記第１温度検出部にて検出された前記ブローダウン水である液体の温度、及び前記第２温度検出部にて検出された前記冷却媒体として使用された液体の温度に基づいて、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁の開度を設定し、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体として利用される液体の流量制御を行う流量制御部とを備えることを特徴とする冷却制御装置。
前記第１温度検出部で計測される前記熱交換器で冷却された液体の温度が第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、前記熱交換器に供給される前記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記載の冷却制御装置。
前記熱交換器によって冷却された液体が、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１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ことを特徴とする請求項２に記載の冷却制御装置。
前記第１温度検出部で計測される前記熱交換器で冷却された液体の温度が第１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、前記熱交換器に供給される前記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請求項１、請求項２又は請求項３のいずれかに記載の冷却制御装置。
前記第２温度検出部で計測される前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容上限値より高くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記冷却媒体抽出路から分岐し前記バイパス路に流動する液体の流量を多くすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却制御装置。
前記第２温度検出部で計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容下限値より低くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を狭めて、前記冷却媒体抽出路から分岐し前記バイパス路に流動する液体の流量を少なくすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷却制御装置。
液体を加熱して高温の蒸気を発生する蒸気発生器からブローダウンして排出されたブローダウン水からなる液体の一部を冷却するとともに、復水器で前記蒸気を復水した液体を前記蒸気発生器に供給する液体供給路を通過させ、該液体の一部を冷却媒体として前記液体供給路の途中に設けられた低圧加熱給水加熱器を迂回するように前記熱交換器に供給し、前記熱交換器を経由するブローダウン水からなる液体を冷却させる冷却媒体として利用された前記液体を前記液体供給路に合流させる冷却制御方法であって、
前記熱交換器で冷却されたブローダウン水からなる液体の温度を計測する第１ステップと、
前記熱交換器を経由するブローダウン水からなる液体を冷却させる冷却媒体として利用された液体の温度を計測する第２ステップと、
前記第１ステップで検出される前記熱交換器で冷却された液体の温度に基づいて、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体として利用される液体の流量を決定する第１流量制御弁の開度を設定する第３ステップと、
前記第２ステップで検出される前記冷却媒体として利用された液体の温度に基づいて、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の一部を前記熱交換器から排出される前記冷却媒体として利用された液体と合流させ、かつ前記熱交換器を経由しないバイパス路に設けられた第２流量制御弁の開度を設定する第４ステップとを備えることを特徴とする冷却制御方法。
前記第１ステップで計測された前記熱交換器で冷却された液体の温度が第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大きくし、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を多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１ステップで計測された前記熱交換器で冷却された液体の温度が第１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、前記熱交換器に供給される前記冷却媒体として利用される液体の流量を少なくすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の冷却制御方法。
前記第２ステップで計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容上限値より高くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を多くすることを特徴とする請求項７、請求項８又は請求項９に記載の冷却制御方法。
前記第２ステップで計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容下限値より低くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を狭めて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を少なくすることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の冷却制御方法。
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し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とともに、その途中に該液体を加熱する低圧給水加熱器を有する液体供給路と、
前記蒸気発生器からブローダウンして排出されたブローダウン水からなる液体の一部を冷却する熱交換器と、
前記低圧給水加熱器の上流側に位置する液体供給路から分岐して該熱交換器に前記液体供給路を通過する液体の一部を冷却媒体として供給する冷却媒体抽出路と、
前記熱交換器にて前記ブローダウン水を冷却させる冷却媒体として利用された前記液体を、前記低圧給水加熱器の下流側に位置する前記液体供給路に合流させる冷却媒体排出路と、
前記熱交換器を経由しないように前記冷却媒体抽出路と前記冷却媒体排出路とを直接接続するバイパス路と、とを備えるプラントであって、
前記熱交換器にて冷却された液体の温度を計測する第１温度検出部と、
前記冷却媒体として利用され、前記熱交換器から前記冷却媒体排出路に排出される液体の温度を計測する第２温度検出部と、
前記冷却媒体排出路を流れる液体の流量を決定する第１流量制御弁と、
前記バイパス路に設けられて該バイパス路を流れる液体の流量を決定する第２流量制御弁と、
前記第１温度検出部にて検出された前記ブローダウン水である液体の温度、及び前記第２温度検出部にて検出された前記冷却媒体として使用された液体の温度に基づいて、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁の開度を設定し、前記熱交換器に供給する前記冷却媒体として利用される液体の流量制御を行う流量制御部とを備えることを特徴とするプラント。
前記第１温度検出部で計測される前記熱交換器で冷却された液体の温度が第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大きくし、前記熱交換器に供給する前記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１２に記載のプラント。
前記第１温度検出部で計測される前記熱交換器で冷却された液体の温度が第１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小さくし、前記熱交換器に供給する前記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請求項１２又は請求項１３に記載のプラント。
前記第２温度検出部で計測される前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容上限値より高くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を拡げて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を多くすることを特徴とする請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載のプラント。
前記第２温度検出部で計測された前記冷却媒体として利用された液体の温度が第２許容下限値より低くなったとき、前記第２流量制御弁の開度を狭めて、前記冷却媒体抽出路を流動する前記冷却媒体として利用される液体のうち前記バイパス路に分岐して流入する液体の流量を少なくすることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれかに記載のプラント。
前記熱交換器によって冷却された前記液体から不純物を除去する脱塩装置を備えることを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれかに記載のプラント。