JP4869086B2 - 復水器の冷却管逆洗浄系統及びその洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、火力発電所等の発電プラントにおける復水器の冷却技術に係り、特に復水器水室の冷却管を洗浄する復水器の冷却管逆洗浄系統及びその洗浄方法に関する。

復水器は蒸気タービンの排気を冷却擬縮し、背圧を真空に保つことによりタービン効率を上げると共に、擬縮復水した水を回収する装置である。復水器は、タービン排気が入ってくる中間胴、蒸気を擬縮きせる冷却管を内蔵する胴、冷却管を固定する管板、冷却管を支持する支え板、凝縮復水した水をためるホットウェル並びに冷却水を受け入れる水室から構成されている。冷却管はその内部を冷却水が流れ、熱交換を行う復水器の機能上で最も重要な部分である。この冷却管に通す冷却水は、海水又は河川水が広く利用されている。この冷却水に藻、貝類等の不純物が混入していると復水器水室の冷却管が詰りぎみになり、十分な冷却効果が得られなく、復水器の真空度が低下し、タービン効率が低下する。そこで、発電プラントでは復水器の真空度を最適に維持し、発電プラントの高効率運転を維持するために、オペレータが潮位及び取放水口の海水温度差の状況から、復水器の逆洗を実施するタイミングを判断して、復水器の逆洗を定例的に行い復水器の冷却効果の回復を図っている。

また、復水器水室の冷却管の詰まりや海水温度の上昇により、復水器の真空度が下がり気味である場合にも、詰りぎみであると判断されるときには水室の逆洗を臨時に行っている。

復水器水室の冷却管をを常時監視して発電プラントの運転中に洗浄する技術が提案されている、例えば、特許文献１の特開平１１−２３０６８４の特開公報「復水器冷却水管洗浄装置」に示すように、洗浄制御装置は、スケール検出器の検出信号に基づいて洗浄対象の復水器冷却水管を選択し、洗浄対象の復水器水室入口弁を閉じて冷却水の供給を停止すると共に洗浄弁を開いて洗浄水の供給を開始し、復水器ホットウェルの復水温度が所定値になるように冷却水の流量を冷却水量調節弁で調節しつつ、復水器冷却水管への洗浄水の圧力を洗浄水圧力調節弁を調節する復水器冷却水管洗浄装置が提案されている。特許文献１の本発明によれば、スケールが所定値を超えた復水器冷却水管を選択して洗浄するものである。
特開平１１−２３０６８４

しかし、従来のように、オペレータが潮位及び取放水口海水温度差の状況から、復水器の逆洗を実施するタイミングを判断しているものは、その逆洗実施のタイミングを誤ると取放水口海水温度差が管理値付近まで上昇するという問題を有していた。即ち、復水器水室の冷却管が詰りぎみになり、復水器の真空度が低下し、タービン効率が低下することがあった。そこで、オペレータは常に細心の注意を払って逆洗を実施する必要があった。

なお、特許文献１の「復水器冷却水管洗浄装置」では、復水器冷却水管に堆積するスケールを検出することにより、そのスケール検出信号が洗浄制御装置に入力され、スケールが所定値を超えた復水器冷却水管を選択して洗浄する技術は開示されているが、冷却水を取水する海水の温度や潮位といった逆洗実施の条件の全てを把握するものではなかった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、取放水口海水温度差、復水器出入口温度差、復水器の真空度、潮位などのデータを広く取得することで、復水器水室の詰り具合を自動判定し、復水器の水室の逆洗を最適なタイミングで実施することができる復水器の冷却管逆洗浄系統及びその洗浄方法を提供することにある。

本発明の冷却管逆洗浄系統によれば、復水器（１）を冷却する水室（Ａ１，Ａ２）と、該水室（Ａ１，Ａ２）に供給する冷却水を取水する取水口（３）と、該水室（Ａ１，Ａ２）から熱交換された冷却水を放水する放水口（４）と、からなる系統を備え、前記取水口（３）、放水口（４）、各水室（Ａ１，Ａ２）の入口側と出口側それぞれに設けた温度センサ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０）と、各温度センサ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０）で取得した取放水口海水温度差、復水器出入口温度差のデータを取り込み、これらのデータから復水器水室（Ａ１，Ａ２）の詰り具合を判定する復水器逆洗システムの制御装置（１７）と、を備えた、ことを特徴とする復水器の冷却管逆洗浄系統が提供される。
例えば、前記復水器逆洗システムの制御装置（１７）は、前記温度センサ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０）で取得した取放水口海水温度差、復水器出入口温度差のデータを取り込み、これらのデータから復水器水室（Ａ１，Ａ２）の詰り具合を自動判定すると共に、前記水室（Ａ１，Ａ２）の冷却管（２）に冷却水を逆向きに供給する逆洗実施するために弁の開閉を制御する。
ことができる。

本発明の洗浄方法によれば、取水口（３）から取水した冷却水を、復水器（１）の水室（Ａ１，Ａ２）に逆向きに供給して該水室（Ａ１，Ａ２）の冷却管（２）を逆洗し、その洗浄後の冷却水を放水口（４）に放水する復水器（１）の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法であって、前記水室（Ａ１，Ａ２）を逆洗するかどうかの逆洗条件として、取放水口海水温度差と復水器出入口温度差を測定し、その温度差の測定後に、該当する水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗を実施する、ことを特徴とする復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法が提供される。

前記水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗するかどうかの逆洗条件として、更に前記復水器（１）の真空度を測定することが好ましい。
前記水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗するかどうかの逆洗条件として、更に前記取水口（３）と放水口（４）を配置した潮位を測定することが好ましい。
例えば、前記取放水口海水温度差が７度以上あるときに逆洗を実施する。前記復水器出入口温度差が７度以上あるときに逆洗を実施する。
前記逆洗条件が成立したときに、オペレータが該当する水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗を実施することができる。

上記構成の発明では、復水器逆洗を自動化することにより、オペレータの判断が不要となり省力化が図れる。復水器（１）の真空度を高く維持することが可能となり、復水器（１）で十分な凝縮効果が得られるため，タービン効率を向上させることができる。

上記方法の発明では、水室（Ａ１，Ａ２）を逆洗するかどうかの逆洗条件として、復水器真空度、潮位、取放水口海水温度差、復水器出入口温度差などのデータを取り込み，復水器水室（Ａ１，Ａ２）の詰り具合を自動判定し、復水器真空度低下時に詰り判定基準以下の水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗を最適なタイミングで実施することができる。

本発明の復水器の冷却管逆洗浄系統は、取水口、放水口、各水室の入口側と出口側それぞれに設けた温度センサと、各温度センサで取得した取放水口海水温度差、復水器出入口温度差等のデータを取り込み、これらのデータから復水器水室の詰り具合を判定する復水器逆洗システムの制御装置とを備えた系統である。
本発明の復水系統の洗浄方法は、水室を逆洗するかどうかの逆洗条件として、取放水口海水温度差と復水器出入口温度差を測定し、その温度差の測定後に、該当する水室の逆洗を実施する洗浄方法である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の復水器の冷却管逆洗浄系統を示す概略回路図である。
本発明の実施例１の復水器の冷却管逆洗浄系統は、復水器１を冷却する冷却管２を配管した水室Ａ１，Ａ２と、この水室Ａ１，Ａ２に冷却水となる海水又は河川、湖沼等の公共水域から取水する取水口３と、この水室Ａ１，Ａ２から熱交換された冷却水（海水）を放水する放水口４とを備えた設備である。これらの取水口３、水室Ａ１，Ａ２の入口側と出口側のそれぞれに後述するように温度センサＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０を設け、これらの測定した温度から取放水口海水温度差、復水器出入口温度差などのデータを取り込み、復水器水室Ａ１，Ａ２の詰り具合を自動判定するようになっている。更に、潮位、冷却管２の差圧などのデータも取り込むことにより復水器水室Ａ１，Ａ２の詰り具合を自動判定する。
なお、上記説明では「取放水口海水温度差」としているが、取水口３から取水する冷却水が河川水等であれば、「取放水口河川等水温度差」と読み替えるものとする。

本発明の復水器の冷却管逆洗浄系統において、復水器１への冷却水は、冷却水となる海水等を取水口３より循環水ポンプ５で取水し、復水器入口弁６の開度制御により、その冷却水の流量を調節する。この取水口３には、取水口３における海水温度を測定する取水口海水温度センサＳ３を設ける。復水器１にも復水器温度センサＳ１を設ける。

復水器入口弁６の下流に、水室Ａ１と水室Ａ２とに水路を分ける分岐を設ける。各水路にＡ１復水器入口弁７と、Ａ２復水器入口弁８それぞれを設ける。Ａ１復水器入口弁７の下流にＡ１水室入口温度センサＳ７を、Ａ２復水器入口弁８の下流にＡ２水室入口温度センサＳ８をそれぞれ設ける。

水室Ａ１の下流に、Ａ１水室出口温度センサＳ９とＡ１復水器出口弁９を設ける。同じく水室Ａ２の下流に、Ａ２水室入口温度センサＳ１０とＡ２復水器出口弁１０を設ける。水室Ａ１の下流であって、Ａ１水室出口温度センサＳ９の上流側とＡ２水室出口温度センサＳ１０の上流側とを連結するＡ復水器水室連結弁１１を設ける。このＡ復水器水室連結弁１１は、復水器１の水室Ａ１、Ａ２の冷却管２を逆洗浄する際に開閉調整する。

Ａ１復水器出口弁９と復水器出口弁１２との間から、Ａ１復水器入口弁７と水室Ａ１との間を繋ぐＡ１逆洗水路１３を設ける。このＡ１逆洗水路１３にはＡ１復水器逆洗弁１４を設ける。同じく、Ａ２復水器出口弁１０と復水器出口弁１２との間から、Ａ２復水器入口弁８と水室Ａ２との間を繋ぐＡ２逆洗水路１５を設ける。このＡ２逆洗水路１５にはＡ２復水器逆洗弁１６を設ける。

Ａ１復水器出口弁９の下流とＡ２復水器出口弁１０の下流は合流し、その下流に復水器出口弁１２を設け、その下流に冷却水を放水する放水口４を設ける。この放水口４には、放水口４における海水温度を測定する放水口海水温度センサＳ４を設ける。

各温度センサＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０・・・で測定された冷却水の温度は、点線の矢印のように、復水器逆洗システムの制御装置１７に入力される。復水器逆洗システムの制御装置１７が復水器真空度、取放水口海水温度差、復水器出入口温度差などのデータを取り込み、復水器水室Ａ１，Ａ２の詰り具合を自動判定し、復水器真空度低下時に詰り判定基準以下の水室Ａ１，Ａ２・・・を逆洗する。

図２は４基の水室を設けた他の系統を示す概略回路図である。
上述した２基の水室Ａ１，Ａ２以外に更に２基の水室Ｂ１，Ｂ２を設けることができる。この２基の水室Ｂ１，Ｂ２は、上述した水室Ａ１，Ａ２と略同じ構造であり、かつその系統も上述したものと略同じ構成であるので、その詳細な説明は省略する。

図３はＡ１水室を逆洗するかどうかの判定に関するフロー図である。
水室は次のような状態を逆洗するかどうかの逆洗条件とする。表１の基準値の表に示すように、復水器１の真空度が基準値より低いとき、例えば−９３．０ｋＰａ以下のときに逆洗する。潮位が基準値より高いとき、例えば基準値より１０ｃｍ高いときに逆洗する。取放水口海水温度差が基準値より高いとき、例えば ７℃以上のときに水室を逆洗する。この取放水口海水温度差は数１の数式により計算する。

水室Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が次のような状態になったときを逆洗条件とする。
Ａ１水室出入口温度差がＡ２水室出入口温度差が大きいときに逆洗する。Ａ１水室出入口温度差がＢ１水室出入口温度差が大きいときに逆洗する。Ａ１水室出入口温度差がＢ２水室出入口温度差が大きいときに逆洗する。このＢ１、Ｂ２水室は、上述した冷却管逆洗浄系統のＡ１、Ａ２水室と同様な回路からなる系統である。この水室出入口温度差は数２の数式により計算する。
他の水室を逆洗中「ＯＮ」の各条件が揃ったときに、Ａ１水室の逆洗条件が成立したものと判定する。

上述したＡ１水室について逆洗条件が成立した判定したときに、制御装置１７により復水器逆洗システムからも逆洗実施の判定が出たら、オペレータヘ情報を発信し、その後の進行はオペレータ確認による許可が必要なモードと自動進行モードに従い逆洗を実施する。オペレータは復水器逆洗実施許可のスイッチを押す。これにより、Ａ１水室の逆洗が実施される。なお、復水器１の真空度を測定する気圧計（気圧センサ）、潮位を測定する水位計（水位センサ）は図示していない。

図４は逆洗を実施しているときの弁の開閉と水路の状態を示す回路図である。
復水器１を冷却しているときの冷却水は、紙面の左側の取水口３から復水器水室Ａ１、Ａ２を通過している。しかし、制御装置１７が、逆洗実施が必要であると判定したときは、次のような操作により、水室Ａ１、Ａ２を逆洗する。
水室Ａ１を逆洗するときは、Ａ１復水器入口弁７を「閉」にし（図示上塗りつぶした弁記号）、Ａ１復水器出口弁９とＡ２復水器出口弁１０も「閉」にする。一方、通常は閉じているＡ復水器水室連結弁１１を「開」にし（図示上白抜きの弁記号）、更に通常は閉じているＡ１逆洗水路１３のＡ１復水器逆洗弁１４を「開」にする。このような開閉状態にすることで、水室Ａ２の冷却管２を通過した冷却水は、Ａ復水器水室連結弁１１を通って、水室Ａ１の冷却管２を逆方向に通過する。これにより、この水室Ａ１の冷却管２は洗浄されることになる。

同じく、水室Ａ２を逆洗するときは、Ａ２復水器入口弁８を「閉」にし、Ａ２復水器出口弁１０とＡ１復水器出口弁９も「閉」にする。一方、通常は閉じているＡ復水器水室連結弁１１を「開」にし、更に通常は閉じているＡ２逆洗水路１５のＡ２復水器逆洗弁１６を「開」にする。このような開閉状態にすることで、水室Ａ１の冷却管２を通過した冷却水は、Ａ復水器水室連結弁１１を通って、水室Ａ２の冷却管２を逆方向に通過する。これにより、この水室Ａ２の冷却管２は洗浄されることになる。

なお、本発明は、取放水口海水温度差、復水器出入口温度差、復水器１の真空度、潮位などのデータを広く取得することで、復水器水室Ａ１，２の詰り具合を自動判定し、復水器の水室Ａ１，２の逆洗を最適なタイミングで実施することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の復水器の冷却管逆洗浄系統及びその洗浄方法は、火力発電プラントや原子力発電プラントの復水器などに利用することができる。

本発明の復水器の冷却管逆洗浄系統を示す概略回路図である。 ４基の水室を設けた他の系統を示す概略回路図である。 Ａ１水室を逆洗するかどうかの判定に関するフロー図である。 逆洗を実施しているときの弁の開閉と水路の状態を示す回路図である。

符号の説明

１ 復水器
Ａ１，Ａ２ 水室
３ 取水口
４ 放水口
１７ 逆洗システムの制御装置
Ｓ３ 取水口海水温度センサ
Ｓ４ 放水口海水温度センサ
Ｓ７ Ａ１水室入口温度センサ
Ｓ８ Ａ２水室入口温度センサ
Ｓ９ Ａ１水室出口温度センサ
Ｓ１０ Ａ２水室出口温度センサ

Claims (8)

1. 復水器（１）を冷却する水室（Ａ１，Ａ２）と、該水室（Ａ１，Ａ２）に供給する冷却水を取水する取水口（３）と、該水室（Ａ１，Ａ２）から熱交換された冷却水を放水する放水口（４）と、からなる系統を備え、
   前記取水口（３）、放水口（４）、各水室（Ａ１，Ａ２）の入口側と出口側それぞれに設けた温度センサ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０）と、
   各温度センサ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０）で取得した取放水口海水温度差、復水器出入口温度差のデータを取り込み、これらのデータから復水器水室（Ａ１，Ａ２）の詰り具合を判定する復水器逆洗システムの制御装置（１７）と、を備えた、ことを特徴とする復水器の冷却管逆洗浄系統。
2. 前記復水器逆洗システムの制御装置（１７）は、前記温度センサ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ８，Ｓ１０）で取得した取放水口海水温度差、復水器出入口温度差のデータを取り込み、これらのデータから復水器水室（Ａ１，Ａ２）の詰り具合を自動判定すると共に、前記水室（Ａ１，Ａ２）の冷却管（２）に冷却水を逆向きに供給する逆洗実施するために弁の開閉を制御する、ことを特徴とする請求項１の復水器の冷却管逆洗浄系統。
3. 取水口（３）から取水した冷却水を、復水器（１）の水室（Ａ１，Ａ２）に逆向きに供給して該水室（Ａ１，Ａ２）の冷却管（２）を逆洗し、その洗浄後の冷却水を放水口（４）に放水する復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法であって、
   前記水室（Ａ１，Ａ２）を逆洗するかどうかの逆洗条件として、取放水口海水温度差と復水器出入口温度差を測定し、
   その温度差の測定後に、該当する水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗を実施する、ことを特徴とする復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法。
4. 前記水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗するかどうかの逆洗条件として、更に前記復水器（１）の真空度を測定する、ことを特徴とする請求項３の復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法。
5. 前記水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗するかどうかの逆洗条件として、更に前記取水口（３）と放水口（４）を配置した潮位を測定する、ことを特徴とする請求項３又は４の復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法。
6. 前記取放水口海水温度差が７度以上あるときに逆洗を実施する、ことを特徴とする請求項３の復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法。
7. 前記復水器出入口温度差が７度以上あるときに逆洗を実施する、ことを特徴とする請求項３の復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法。
8. 前記逆洗条件が成立したときに、オペレータが該当する水室（Ａ１，Ａ２）の逆洗を実施する、ことを特徴とする請求項３の復水器の冷却管逆洗浄系統の洗浄方法。

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