JP4848386B2 - Power plant condensate system - Google Patents
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Description
本発明は、発電プラントにおける復水系統に係り、特にグランド蒸気復水器や空気抽出器復水器が設けられている復水系統に関する。 The present invention relates to a condensate system in a power plant, and more particularly to a condensate system provided with a ground steam condenser and an air extractor condenser.
蒸気タービンを用いる発電プラントでは、蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮して得られる復水を蒸気発生源(原子炉やボイラ)に送水する復水系統が設けられている。こうした復水系統として、グランド蒸気復水器や空気抽出器復水器を有する復水系統がある。 In a power plant using a steam turbine, a condensate system is provided that supplies condensate obtained by condensing exhaust steam from the steam turbine to a steam generation source (reactor or boiler). Such a condensate system includes a condensate system having a ground steam condenser and an air extractor condenser.
図5に、そのような復水系統の構成を原子力発電プラントの場合における従来の一般的な例として模式化して示す。この例の復水系統Tpは、復水器1、復水配管2、低圧復水ポンプ3、復水ろ過装置4、復水脱塩装置5、空気抽出器復水器6、及びグランド蒸気復水器7を含んでいる。
FIG. 5 schematically shows the configuration of such a condensate system as a conventional general example in the case of a nuclear power plant. The condensate system Tp in this example includes a
復水器1は、図示を省略の経路で蒸気タービン8からの排気蒸気を凝縮させて復水を生成する。復水器1で生成された復水は、低圧復水ポンプ3による昇圧を受けつつ復水配管2により図外の高圧復水ポンプまで送水され、その高圧復水ポンプによる昇圧を受け、最終的に図外の原子炉に送水される。そしてその間に復水配管2を流下する復水は、復水ろ過装置4と復水脱塩装置5による処理を経た後、空気抽出器復水器6による熱交換を受け、さらにグランド蒸気復水器7による熱交換を受ける。
The
空気抽出器復水器6は、復水配管2を流下する復水から空気を抽出するために用いた蒸気及び復水器1からの随伴蒸気を凝縮させるのに機能し、そのために復水配管2を流下する低温の復水と熱交換を行う。一方、グランド蒸気復水器7は、蒸気タービン8などからのグランド蒸気を凝縮してグランド蒸気復水とするのに機能し、そのために復水配管2を流下する低温の復水と熱交換を行う。なお図5では、グランド蒸気復水器7へのグランド蒸気の供給が蒸気タービン8からのグランド蒸気戻り配管9でなされる場合としてある。
The air extractor condenser 6 functions to condense the steam used to extract air from the condensate flowing down the
このような復水系統Tpには、電源喪失時に空気抽出器復水器6やグランド蒸気復水器7に起因してウォーターハンマが発生するという問題がある。
Such a condensate system Tp has a problem that water hammer occurs due to the
図6に示すのは、グランド蒸気復水器7に起因するウォーターハンマ発生のメカニズムである。なお図6は、図5中の四角で囲んだ部分に対応するが、説明の都合上で図の形態を変えてある。
FIG. 6 shows a mechanism of water hammer generation caused by the
復水系統Tpに電源喪失が発生すると、低圧復水ポンプ3や高圧復水ポンプへの給電が停止し、それにより低圧復水ポンプ3と高圧復水ポンプが停止し、そのために復水配管2中で復水が停滞することになる。こうした状態にあってもグランド蒸気復水器7にはグランド蒸気が流入し続け、そのグランド蒸気により復水が停滞状態で加熱される。このためグランド蒸気復水器7の近傍においては停滞復水の温度が上昇することになる。
When a power loss occurs in the condensate system Tp, the power supply to the low-
ここで、グランド蒸気復水器7と復水配管2の接続は、復水配管2の縦管部2vでなされるのが通常で、そのために復水配管2は、グランド蒸気復水器7の上流側でグランド蒸気復水器7に対して空間的に高い位置に位置する横管部2hを有することになる。こうした復水配管2にあっては、グランド蒸気復水器7による加熱で発生した高温復水11がその比重差により縦管部2vを上昇して横管部2hに至る。横管部2hは、縦管部2vに比べて水頭圧が小さい。したがって横管部2hに達した高温復水11がフラッシュして蒸気となり、その蒸気により蒸気溜り12が形成される場合がある。そして蒸気溜り12が形成された場合、その蒸気溜り12に低温の復水13が接触することでその蒸気に急激な凝縮を生じるとウォーターハンマを発生する可能性がある。なお、以上のようなウォーターハンマ発生のメカニズムは、縦管部2vと同様な縦管部に設けられている空気抽出器復水器6についてもあてはまる。
Here, the connection between the
以上が電源喪失時のウォーターハンマ問題である。こうしたウォーターハンマ問題を解消する手法としては、特許文献1に開示の手法が知られている。特許文献1には、3通りの手法が開示されている。第1の手法は、復水配管に逆止弁を設け、グランド蒸気復水器による高温復水の上昇を抑えることでウォーターハンマ問題を解消し、第2の手法は、ヘッドタンクを設け、このヘッドタンクによる水頭圧を利用して高温復水のフラッシュを抑えることでウォーターハンマ問題を解消し、第3の手法は、非常用ポンプを設け、この非常用ポンプで復水配管に冷却水を供給して高温復水のフラッシュを抑えることでウォーターハンマ問題を解消する。
The above is the water hammer problem when power is lost. As a technique for solving such a water hammer problem, a technique disclosed in
上述の特許文献1に開示の各手法は、それぞれ実用性に問題を残している。すなわち第1の手法は、逆止弁の設置により系統圧損が上昇することや空気抽出器復水器については有効でないなどのことから実用性に問題を残し、また第2、第3の各手法は、ヘッドタンクの追加設置や非常用ポンプと冷却水供給用配管の追加設置を必要とすることからコスト上で実用性に問題を残している。
Each of the methods disclosed in
こうしたことから、現状では人手に頼って電源喪失時のウォーターハンマ問題に対応せざるを得ないというのが実情で、そのために運転員の負担を増加させることになり、また対応遅れや過誤操作などの人為的ミスの可能性を排除できないという問題を抱えていた。 For this reason, the current situation is that we have to rely on human resources to deal with the water hammer problem at the time of power loss, which increases the burden on the operator, and delays in response and errors in operation. Had the problem of not eliminating the possibility of human error.
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、発電プラントの復水系統について、電源喪失時のグランド蒸気復水器や空気抽出器復水器に起因するウォーターハンマ問題を系統構造により解消できるようにし、ウォーターハンマ問題に対する運転員の負担を軽減できるようにすることを課題としている。 The present invention has been made in the background as described above. Regarding the condensate system of the power plant, the water hammer problem caused by the ground steam condenser and the air extractor condenser when the power is lost is systematized. The problem is to be able to solve the problem by the structure and to reduce the burden on the operator against the water hammer problem.
上記課題を解決するについて、本発明では、電源喪失による復水ポンプの停止で復水配管中に停滞した復水中にグランド蒸気復水器による加熱で発生する蒸気、つまりウォーターハンマ原因蒸気(復水系統に空気抽出器復水器も設けられている場合であれば、空気抽出器復水器による加熱で発生する蒸気もこれに含まれる)を復水配管から逃すようにすることでウォーターハンマ問題を解消できるようにする。このようにすることで、系統構造によりウォーターハンマ問題を解消することができ、したがって実質的に人手に頼らずともウォーターハンマ問題に対応できるようになり、しかもそれに必要な系統構造のために追加設置する配管類や機器類を実用上で問題のない範囲で済ませることができる。 In order to solve the above problems, in the present invention, steam generated by heating by a ground steam condenser in the condensate stagnated in the condensate pipe due to the stoppage of the condensate pump due to power loss, that is, steam caused by water hammer (condensate If the system is also equipped with an air extractor condenser, the steam generated by heating with the air extractor condenser is included in this. Can be solved. In this way, the water hammer problem can be solved by the system structure, and therefore, it can be handled substantially without relying on human hands, and additionally installed for the necessary system structure. The piping and equipment to be used can be completed within a practical range.
こうした考えに基づく本発明による発電プラントの復水系統は、復水器で生成された復水を蒸気発生源に送水する復水配管、前記復水配管に設けられ、前記復水を昇圧する復水ポンプ、及び前記復水ポンプより下流側で前記復水配管に接続され、前記復水配管を流下する前記復水と熱交換するグランド蒸気復水器と空気抽出器復水器のいずれか一方、又は両方を含んでなり、前記復水配管の曲折部の頂部に蒸気逃し配管が接続され、電源喪失による前記復水ポンプの停止時に前記グランド蒸気復水器での前記熱交換により前記復水配管中で停滞の前記復水に発生する蒸気を前記蒸気逃し配管により前記復水配管から逃すことができるようにされていることを特徴としている。 The condensate system of the power plant according to the present invention based on the above idea is provided in the condensate pipe for feeding the condensate generated by the condenser to the steam generation source, and the condensate pipe for boosting the condensate. One of a water pump and a ground steam condenser and an air extractor condenser connected to the condensate pipe downstream from the condensate pump and exchanging heat with the condensate flowing down the condensate pipe Or a steam escape pipe is connected to the top of the bent part of the condensate pipe, and the condensate is recovered by the heat exchange in the ground steam condenser when the condensate pump is stopped due to power loss. The steam generated in the condensate stagnating in the pipe can be escaped from the condensate pipe by the steam escape pipe.
上記のような復水系統については、前記蒸気逃し配管に自動止め弁を設け、前記電源喪失について得られる電源喪失信号により前記自動止め弁を開にすることができるようにするのが好ましい。 For the condensate system as described above, it is preferable that an automatic stop valve is provided in the steam escape pipe so that the automatic stop valve can be opened by a power loss signal obtained for the power loss.
このようにすることにより、蒸気逃し配管による蒸気逃しを自動化でき、したがって全く人手に頼らずにウォーターハンマ問題に対応できるようになり、運転員の負担をさらに軽減することができる。 By doing in this way, the steam escape by steam escape piping can be automated, and therefore it becomes possible to cope with the water hammer problem without relying on human labor at all, thereby further reducing the burden on the operator.
また上記のような復水系統については、前記復水配管から前記復水を前記復水器の冷却スプレイ用として取り出すアテンペレータスプレイ配管又は前記復水配管から前記復水を低圧タービン排気室の冷却スプレイ用として取り出す低圧タービン排気室スプレイ配管を前記グランド蒸気復水器の上流で前記復水配管に接続するようにし、これらアテンペレータスプレイ配管又は低圧タービン排気室スプレイ配管を前記蒸気逃し配管として用いるようにするのが好ましい。 Further, for the condensate system as described above, the condensate is taken out from the condensate pipe for cooling spray of the condenser, or the condensate is cooled from the condensate pipe to cool the low pressure turbine exhaust chamber. A low pressure turbine exhaust chamber spray pipe to be taken out for spraying is connected to the condensate pipe upstream of the ground steam condenser, and the attemperator spray pipe or the low pressure turbine exhaust chamber spray pipe is used as the steam escape pipe. Is preferable.
このようにすることにより、一般的な復水系統で通常的な配管類として設けられているアテンペレータスプレイ配管や低圧タービン排気室スプレイ配管を利用してウォーターハンマ原因蒸気を逃すことができ、追加設置の配管類や機器類を実質的に不要とすることができる。 By doing so, steam caused by water hammer can be released using the attenuator spray piping and low-pressure turbine exhaust chamber spray piping that are provided as normal piping in a general condensate system. Installation piping and equipment can be substantially unnecessary.
このようにアテンペレータスプレイ配管や低圧タービン排気室スプレイ配管を利用する場合についても、蒸気逃しを自動化できるようにするのが好ましく、それには、前記アテンペレータスプレイ配管に設けられているアテンペレータスプレイ弁又は前記低圧タービン排気室スプレイ配管に設けられている排気室スプレイ弁を前記電源喪失について得られる電源喪失信号により開にすることができるようにする。 As described above, it is preferable that steam escape can be automated even in the case of using the attemperator spray pipe and the low pressure turbine exhaust chamber spray pipe. For this purpose, an attemperator spray valve provided in the attemperator spray pipe is used. Alternatively, the exhaust chamber spray valve provided in the low-pressure turbine exhaust chamber spray pipe can be opened by a power loss signal obtained for the power loss.
以上のような本発明によれば、電源喪失時のグランド蒸気復水器や空気抽出器復水器に起因するウォーターハンマ問題を系統構造により解消できるようになり、したがってウォーターハンマ問題に人手に頼らずに対応できるようになって運転員の負担を軽減することができる。 According to the present invention as described above, the water hammer problem caused by the ground steam condenser and the air extractor condenser at the time of power loss can be solved by the system structure, and therefore the water hammer problem is relied on manually. The operator's burden can be reduced.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下で説明する各実施形態の復水系統は、その基本的な構成については図5に関して説明した従来の復水系統Tpのそれと同様である。したがって以下では各実施形態の復水系統に特徴的な構成について説明し、その他の構成については、各実施形態に関する図において図5におけるのと同一の符号を付して示し、上での説明を援用するものとする。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. In addition, the condensate system of each embodiment demonstrated below is the same as that of the conventional condensate system Tp demonstrated regarding FIG. Therefore, the characteristic configuration of the condensate system of each embodiment will be described below, and the other configurations will be denoted by the same reference numerals as those in FIG. It shall be incorporated.
図1に、第1の実施形態による復水系統20の構成を模式化して示す。本実施形態の復水系統20は、蒸気逃し配管21が設けられている。蒸気逃し配管21は、ウォーターハンマ原因蒸気、つまり復水系統20の電源喪失による低圧復水ポンプ3の停止により復水配管2中で停滞した復水中にグランド蒸気復水器7や空気抽出器復水器6による加熱で発生する蒸気を復水配管2から復水器1に逃すのに機能する。そのために蒸気逃し配管21は、グランド蒸気復水器7の上流側における復水配管2の曲折部の頂部、つまりグランド蒸気復水器7が接続する縦管部2vの直近上流(これは空気抽出器復水器6が接続する縦管部の直近下流でもある)における横管部2hで復水配管2に一端側を接続され、他端側を復水器1に接続されている。また蒸気逃し配管21は、止め弁22が設けられ、必要時にこの止め弁22を開くことで復水器1に向けて蒸気逃しをなせるようにされている。
FIG. 1 schematically shows the configuration of a
本実施形態の復水系統20では、蒸気逃し配管21を追加設置するだけで、運転員による止め弁22の操作を除いて人手に頼らずにウォーターハンマ問題に対応できるようになる。
In the
図2に、第2の実施形態による復水系統30の構成を模式化して示す。本実施形態の復水系統30は、第1の実施形態による復水系統20と基本的に同様で、第1の実施形態における止め弁22に代えて自動止め弁31を蒸気逃し配管21に設けている点で相違している。自動止め弁31は、開指令信号として電源喪失信号32が入力するようにされている。ここで、電源喪失信号32は、所内電源喪失などとして生じる復水系統30の電源喪失、より具体的には低圧復水ポンプ3の停止をもたらすことになる電源喪失を検出して得られる信号である。
FIG. 2 schematically shows the configuration of the
本実施形態の復水系統30では、自動止め弁31を電源喪失信号32により開とすることができる。このため全く人手に頼らずにウォーターハンマ問題に対応できるようになり、運転員の負担をさらに軽減することができる。
In the
図3に、第3の実施形態による復水系統40の構成を模式化して示す。本実施形態の復水系統40では、アテンペレータスプレイ配管41に第1の実施形態における蒸気逃し配管21と同じ機能を負わせるものとしている。アテンペレータスプレイ配管41は、プラント起動・停止時などにエネルギーの大きいタービンバイパス蒸気が復水器1に排出するので、復水器1の上部胴に冷たい復水をスプレイして冷却することにより、復水器1に接続されている蒸気タービン8をタービンバイパス蒸気から保護している。つまり、アテンペレータスプレイ配管41は、復水器1の冷却スプレイ用として復水を復水配管2から取り出すための配管要素で、一般的な電力プラントの復水系統で通常的に設けられる配管要素である。こうしたアテンペレータスプレイ配管41を蒸気逃し配管21と同様に機能させる、つまりウォーターハンマ原因蒸気を復水配管2から復水器1に逃すのに機能させるために、アテンペレータスプレイ配管41を横管部2hで復水配管2に接続するようにし、そのアテンペレータスプレイ配管41が有するアテンペレータスプレイ弁42を必要時に開くことで復水器1に向けて蒸気逃しをなせるようにしている。
FIG. 3 schematically shows the configuration of the
本実施形態の復水系統40では、一般的な復水系統で通常的な配管類として設けられているアテンペレータスプレイ配管41を利用してウォーターハンマ原因蒸気を逃すことができ、追加設置の配管類や機器類を実質的に不要とすることができる。
In the
ここで、本実施形態の場合、アテンペレータスプレイ配管41に代えて低圧タービン排気室スプレイ配管を利用するようにしてもよい。低圧タービン排気室スプレイ配管は、復水配管から復水を低圧タービン排気室の冷却スプレイ用として取り出すための配管要素で、一般的な電力プラントの復水系統で通常的に設けられる配管要素であり、このような低圧タービン排気室スプレイ配管をウォーターハンマ原因蒸気の逃しに利用することで、アテンペレータスプレイ配管41の利用の場合と同様な効果が得られる。
Here, in the case of the present embodiment, low pressure turbine exhaust chamber spray piping may be used instead of the
図4に、第4の実施形態による復水系統50の構成を模式化して示す。本実施形態の復水系統50は、第3の実施形態による復水系統40と基本的に同様で、第2の実施形態におけるとの同様な電源喪失信号32を開指令信号としてアテンペレータスプレイ弁42に入力できるようにした点で相違している。
FIG. 4 schematically shows the configuration of the
本実施形態の復水系統50では、アテンペレータスプレイ弁42を電源喪失信号32により開とすることができる。このため全く人手に頼らずにウォーターハンマ問題に対応できるようになり、運転員の負担をさらに軽減することができる。なお、本実施形態の場合もアテンペレータスプレイ配管41に代えて低圧タービン排気室スプレイ配管を利用するようにしてもよいことは、第3の実施形態の場合と同様である。ただし、低圧タービン排気室スプレイ配管を利用する場合には、その排気室スプレイ弁を電源喪失信号で制御できるようにすることになる。
In the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, these are only representative examples, This invention can be implemented with various forms in the range which does not deviate from the meaning.
1 復水器
2 復水配管
3 復水ポンプ
7 グランド蒸気復水器
20 復水系統
21 蒸気逃し配管
30 復水系統
31 自動止め弁
32 電源喪失信号
40 復水系統
41 アテンペレータスプレイ配管
42 アテンペレータスプレイ弁
50 復水系統
1
Claims (4)
前記復水配管の曲折部の頂部に蒸気逃し配管が接続され、電源喪失による前記復水ポンプの停止時に前記グランド蒸気復水器での前記熱交換により前記復水配管中で停滞の前記復水に発生する蒸気を前記蒸気逃し配管により前記復水配管から逃すことができるようにされていることを特徴とする発電プラントの復水系統。 A condensate pipe that feeds the condensate generated in the condenser to a steam generation source, a condensate pump provided in the condensate pipe, and connected to the condensate pipe downstream from the condensate pump, In a condensate system of a power plant comprising either or both of a ground steam condenser and an air extractor condenser that exchange heat with the condensate flowing down the condensate pipe,
A steam escape pipe is connected to the top of the bent part of the condensate pipe, and the condensate stagnated in the condensate pipe due to the heat exchange in the ground steam condenser when the condensate pump is stopped due to power loss. A steam condensate system for a power plant, wherein steam generated in the power plant can be escaped from the condensate pipe by the steam escape pipe.
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