JP6749074B2 - 配管システムのクリーニング方法、配管システム、及び蒸気タービンプラント - Google Patents

配管システムのクリーニング方法、配管システム、及び蒸気タービンプラント Download PDF

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Description

本発明は、配管システムのクリーニング方法、配管システム、及び蒸気タービンプラントに関する。
蒸気タービンプラントは、蒸気タービンと、蒸気が流れる配管を有する配管システムとを備えている。蒸気タービンプラントの建設のための施工終了後、改造終了後、及び長期停止後で、蒸気タービンプラントの起動前に、配管の異物を除去するブローイングアウトが実施される。ブローイングアウトは、配管に蒸気を供給し、蒸気によって配管の異物を吹き飛ばして、配管をクリーニングする処理である。
ブローイングアウトにおいて配管に供給された蒸気が大気解放(フリーブロー)される場合、騒音の問題が発生する。また、配管の錆に起因して変色した蒸気が大気解放される問題が発生する。また、多量の水を必要とする問題が発生する。これらの問題に対処するために、ブローイングアウトに使用された蒸気を大気解放せずに、復水器に送る技術が案出されている。ブローイングアウトに使用された蒸気を復水器に送る系内ブローイングに関する技術の一例が特許文献1に開示されている。
特開平02−218803号公報
異物を吹き飛ばす力であるクリーニング力が不足すると、十分なクリーニング効果を得ることができない問題が発生する。
本発明の態様は、クリーニング力の不足を抑制できる配管システムのクリーニング方法、配管システム、及び蒸気タービンプラントを提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に従えば、蒸気タービンプラントの配管システムのクリーニング方法であって、前記配管システムは、蒸気タービンに接続される蒸気配管と、分岐部において前記蒸気配管から分岐し、復水器に接続されるバイパス配管と、前記蒸気配管の前記分岐部と前記蒸気タービンとの間に設けられる蒸気止弁と、前記バイパス配管に設けられるタービンバイパス弁と、を備え、前記蒸気止弁及び前記タービンバイパス弁の少なくとも一方の弁と、前記バイパス配管の前記タービンバイパス弁と前記復水器との間に設けられた接続部とを、異物捕集部を有する仮設配管で接続するステップと、前記弁の出口側の流路を閉じるステップと、前記蒸気配管に蒸気を供給して、前記蒸気配管をクリーニングするステップと、前記蒸気を、前記仮設配管を介して前記復水器に送るステップと、を含む、配管システムのクリーニング方法が提供される。
本発明の第1の態様によれば、弁とバイパス配管に設けられた接続部とが仮設配管で接続された状態で蒸気が供給される。仮設配管を設けた場合における蒸気の圧力損失は、仮設配管を設けない場合における蒸気の圧力損失よりも小さい。仮設配管を設けない場合、蒸気は弁を通過して弁の出口側から流出することとなる。その場合、弁のマフラに起因して、蒸気の圧力損失が大きくなる。その結果、十分なクリーニング力が得られない可能性がある。弁と接続部とが仮設配管で接続されることにより、弁のマフラに起因する圧力損失の影響を受けなくなる。そのため、流速が高い大流量の蒸気を流すことができ、クリーニング対象となる弁の上流側の配管においてクリーニング力の不足が抑制される。また、仮設配管は異物捕集部を有するので、復水器に異物が送られることが抑制される。
本発明の第1の態様において、前記異物捕集部は、前記仮設配管に設けられた慣性フィルタを含んでもよい。
これにより、一般的な濾過フィルタと比較して、圧力損失が抑制された状態で異物が捕集されるため、クリーニング力の不足が抑制される。
本発明の第1の態様において、前記仮設配管の前記慣性フィルタの上流に、前記仮設配管を流れる前記蒸気に圧力損失を与える圧損体が設けられ、前記配管システムのクリーニングにおいて、前記圧損体により前記仮設配管の前記蒸気の圧力が低減されてもよい。
これにより、圧損体により圧力が低減された蒸気の流速は上昇する。圧損体により蒸気の流速が上昇されることによって、圧損体の下流に設けられた慣性フィルタによる異物の捕集効率が向上する。
本発明の第1の態様において、前記圧損体は、前記仮設配管に設けられる仮設配管弁を含んでもよい。
これにより、慣性フィルタの直前に設けられた仮設配管弁によって蒸気の流速が上昇し、異物は慣性フィルタに効率良く捕集される。仮設配管弁として、大型で低圧力損失の弁を使用することにより、蒸気の圧力損失が抑制され、クリーニング力の不足が抑制される。また、仮設配管弁により、慣性フィルタに蒸気を供給する動作と蒸気の供給を停止する動作とを繰り返す間欠ブローを実施することができる。
本発明の第1の態様において、前記慣性フィルタは、前記弁と接続される第1管部と、前記接続部と接続される第2管部と、前記第1管部と前記第2管部とを結ぶ曲折部と、前記曲折部から前記第1管部の延長線方向に接続され、前記曲折部の流路と連通する内部空間を有する突出部と、を有してもよい。
これにより、異物は慣性力によって突出部に捕集される。
本発明の第1の態様において、前記突出部は、前記配管システムの系外と連通する排出管と接続され、前記配管システムのクリーニングにおいて、前記突出部に捕集された異物の少なくとも一部が前記排出管を介して前記配管システムの系外へ排出されてもよい。
これにより、突出部に異物が留まることが抑制される。
本発明の第1の態様において、前記バイパス配管の前記接続部と前記復水器との間に、前記蒸気の温度を低減する減温器が設けられ、前記配管システムのクリーニングにおいて、前記仮設配管を通って前記復水器に送られる前記蒸気の温度が前記減温器により低減されてもよい。
これにより、復水器に高温の蒸気が送られることが抑制される。
本発明の第2の態様に従えば、蒸気タービンプラントの配管システムであって、蒸気タービンに接続される蒸気配管と、分岐部において前記蒸気配管から分岐し、復水器に接続されるバイパス配管と、前記蒸気配管の前記分岐部と前記蒸気タービンとの間に設けられる蒸気止弁と、前記バイパス配管に設けられるタービンバイパス弁と、前記バイパス配管の前記タービンバイパス弁と前記復水器との間に設けられ、仮設配管が着脱可能な接続部と、前記仮設配管が前記接続部に接続されていないときに前記接続部の開口を閉じる閉塞部材と、を備える配管システムが提供される。
本発明の第2の態様によれば、仮設配管が接続部に接続されることにより、ブローイングアウトに使用された蒸気は、仮設配管を介して復水器に送られる。これにより、クリーニング力の不足が抑制された状態で、系内ブローイングが行われる。接続部の開口が閉塞部材で閉じられることにより、通常運転が行われる。
本発明の第2の態様において、前記バイパス配管の前記接続部と前記復水器との間に設けられ、前記蒸気の温度を低減する減温器を備えてもよい。
これにより、復水器に高温の蒸気が送られることが抑制される。
本発明の第3の態様に従えば、第2の態様の配管システムを備える蒸気タービンプラントが提供される。
本発明の第3の態様によれば、系内ブローイングにおいて、クリーニング力の不足が抑制され、十分なクリーニング効果が得られる。
本発明の態様によれば、クリーニング力の不足を抑制できる配管システムのクリーニング方法、配管システム、及び蒸気タービンプラントが提供される。
図1は、本実施形態に係る蒸気タービンプラントの一例を模式的に示す図である。 図2は、本実施形態に係るタービンバイパス弁の一例を模式的に示す断面図である。 図3は、本実施形態に係る接続部の一例を模式的に示す断面図である。 図4は、本実施形態に係る蒸気タービンプラントの動作の一例を模式的に示す図である。 図5は、本実施形態に係るブローイングアウトの一例を説明するための図である。 図6は、本実施形態に係るブローイングアウトが実施されるときの配管システムの一例を模式的に示す図である。 図7は、本実施形態に係るタービンバイパス弁と仮設配管とが接続されている状態の一例を示す断面図である。 図8は、本実施形態に係る接続部と仮設配管とが接続されている状態の一例を示す断面図である。 図9は、本実施形態に係る仮設配管の一例を示す側断面図である。 図10は、本実施形態に係る配管システムのクリーニング方法の一例を示すフローチャートである。 図11は、仮設配管の変形例を示す側断面図である。 図12は、圧損体の変形例を示す側断面図である。 図13は、圧損体の変形例を示す模式図である。 図14は、配管システムの変形例を示す模式図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
[蒸気タービンプラント]
図1は、本実施形態に係る蒸気タービンプラント1の一例を模式的に示す図である。図1に示すように、蒸気タービンプラント1は、蒸気タービン10と、蒸気を生成する蒸気生成装置20と、蒸気が流れる配管を有する配管システム1000と、を備えている。
蒸気タービン10は、高圧タービン11と、中圧タービン12と、低圧タービン13と、を含む。
蒸気生成装置20は、高圧加熱ユニット21と、中圧加熱ユニット22と、低圧加熱ユニット23と、再熱ユニット24と、を含む。
本実施形態において、蒸気タービンプラント1は、ガスタービン及び排熱回収ボイラと組み合わせられ、ガスタービンコンバインドサイクル(Gas Turbine Combined Cycle:GTCC)発電プラントの一部として使用される。排熱回収ボイラ(Heat Recovery Steam Generator:HRSG)は、ガスタービンから排出される高温の排ガスを利用して蒸気を生成する。蒸気生成装置20は、排熱回収ボイラを含む。蒸気生成装置20は、ガスタービンから排出される排ガスを利用して、蒸気を生成する。
蒸気生成装置20で生成された蒸気は、配管システム1000を介して、蒸気タービン10に供給される。蒸気タービン10は、供給された蒸気により作動する。蒸気タービン10に発電機(不図示)が接続される。蒸気タービン10の作動により、発電機が駆動される。これにより、発電が行われる。
高圧加熱ユニット21は、ドラム及び高圧過熱器を含む。高圧加熱ユニット21は、高圧蒸気を生成する。中圧加熱ユニット22は、ドラムを含む。中圧加熱ユニット22は、中圧蒸気を生成する。低圧加熱ユニット23は、ドラム及び低圧過熱器を含む。低圧加熱ユニット23は、低圧蒸気を生成する。再熱ユニット24は、再熱器を含む。再熱ユニット24は、高圧タービン11から排出された蒸気及び中圧加熱ユニット22から供給された蒸気を加熱する。
配管システム1000は、蒸気タービン10に接続され、蒸気タービン10に供給される蒸気が流れる蒸気配管30と、分岐部100において蒸気配管30から分岐するバイパス配管40と、を有する。また、配管システム1000は、高圧タービン11の出口と再熱ユニット24とに接続される低温再熱蒸気配管51と、中圧タービン12の出口と低圧タービン13の入口とに接続される配管52と、を有する。
蒸気生成装置20で生成された蒸気は、配管システム1000の蒸気配管30を介して、蒸気タービン10に供給される。蒸気タービンプラント1の起動時又は蒸気配管30の過度な圧力上昇時において、バイパス配管40に蒸気が流れる。また、蒸気タービンプラント1の起動時にバイパス配管40に蒸気が供給されることによって、蒸気タービンプラント1の起動性の向上が図られる。
蒸気配管30は、高圧タービン11に接続され、高圧タービン11に供給される蒸気が流れる高圧蒸気配管31と、中圧タービン12に接続され、中圧タービン12に供給される蒸気が流れる中圧蒸気配管32と、低圧タービン13に接続され、低圧タービン13に供給される蒸気が流れる低圧蒸気配管33と、を含む。
高圧蒸気配管31は、高圧加熱ユニット21と高圧タービン11とを結ぶように配置される。高圧蒸気配管31の端部は、高圧タービン11の入口と接続される。高圧加熱ユニット21で生成された蒸気は、高圧蒸気配管31を介して、高圧タービン11に供給される。
中圧蒸気配管32は、再熱ユニット24と中圧タービン12とを結ぶように配置される。中圧蒸気配管32の端部は、中圧タービン12の入口と接続される。再熱ユニット24で生成された蒸気は、中圧蒸気配管32を介して、中圧タービン12に供給される。
低圧蒸気配管33は、低圧加熱ユニット23と低圧タービン13とを結ぶように配置される。低圧蒸気配管33の端部は、低圧タービン13の入口と接続される。低圧加熱ユニット23で生成された蒸気は、低圧蒸気配管33を介して、低圧タービン13に供給される。
低温再熱蒸気配管51は、高圧タービン11の出口と再熱ユニット24とを結ぶように配置される。本実施形態において、高圧タービン11の出口から排出された蒸気は、低温再熱蒸気配管51を介して、中圧加熱ユニット22からの蒸気と合流した後、再熱ユニット24に供給される。再熱ユニット24は、高圧タービン11から排出され、低温再熱蒸気配管51を介して供給された蒸気を加熱する。
バイパス配管40は、分岐部100において高圧蒸気配管31から分岐する高圧バイパス配管41と、分岐部100において中圧蒸気配管32から分岐し、復水器2に接続される中圧バイパス配管42と、分岐部100において低圧蒸気配管33から分岐し、復水器2に接続される低圧バイパス配管43と、を含む。
高圧バイパス配管41は、高圧蒸気配管31と低温再熱蒸気配管51(高圧蒸気タービン11の出口)とを結ぶように配置される。中圧バイパス配管42は、中圧蒸気配管32と復水器2とを結ぶように配置される。低圧バイパス配管43は、低圧蒸気配管33と復水器2とを結ぶように配置される。また、配管システム1000は、中圧バイパス配管42または低圧バイパス配管43を通して復水器2に送られる蒸気の温度を低減する減温器4を備えている。
配管システム1000は、複数の弁を有する。弁は、蒸気配管30に設けられる蒸気止弁60と、蒸気配管30に設けられる制御弁70と、バイパス配管40に設けられるタービンバイパス弁80と、低温再熱蒸気配管51に配置される逆止弁3と、を含む。蒸気止弁60は、蒸気配管30の分岐部100と蒸気タービン10との間に設けられる。
なお、以下の説明においては、弁の作動により配管システム1000の配管の流路が閉じることを適宜、弁を閉じる、といい、弁の作動により配管システム1000の配管の流路が開くことを適宜、弁を開く、という。
蒸気止弁60は、蒸気配管30の流路を遮断して、蒸気生成装置20から蒸気タービン10に対する蒸気の供給を停止可能である。蒸気止弁60が開くことにより、蒸気生成装置20から蒸気タービン10に蒸気が供給される。蒸気止弁60が閉じることにより、蒸気生成装置20から蒸気タービン10に対する蒸気の供給が停止される。
蒸気止弁60は、高圧蒸気配管31の分岐部100と高圧タービン11との間に設けられる高圧蒸気止弁61と、中圧蒸気配管32の分岐部100と中圧タービン12との間に設けられる中圧蒸気止弁62と、低圧蒸気配管33の分岐部100と低圧タービン13との間に設けられる低圧蒸気止弁63と、を含む。
高圧蒸気止弁61が開くことにより、高圧加熱ユニット21から高圧タービン11に蒸気が供給される。高圧蒸気止弁61が閉じることにより、高圧加熱ユニット21から高圧タービン11に対する蒸気の供給が停止される。中圧蒸気止弁62が開くことにより、中圧加熱ユニット22から中圧タービン12に蒸気が供給される。中圧蒸気止弁62が閉じることにより、中圧加熱ユニット22から中圧タービン12に対する蒸気の供給が停止される。低圧蒸気止弁63が開くことにより、低圧加熱ユニット23から低圧タービン13に蒸気が供給される。低圧蒸気止弁63が閉じることにより、低圧加熱ユニット23から低圧タービン13に対する蒸気の供給が停止される。
制御弁70は、蒸気生成装置20から蒸気タービン10に対する蒸気の供給量を調整可能である。
制御弁70は、高圧蒸気配管31に設けられる高圧制御弁71と、中圧蒸気配管32に設けられる中圧制御弁72と、低圧蒸気配管33に設けられる低圧制御弁73と、を含む。
タービンバイパス弁80は、バイパス配管40の流路を開閉可能である。タービンバイパス弁80が開くことにより、蒸気生成装置20からの蒸気は、バイパス配管40を流れることができる。タービンバイパス弁80が閉じることにより、バイパス配管40における蒸気の流通が遮断される。
タービンバイパス弁80は、高圧バイパス配管41に設けられる高圧タービンバイパス弁81と、中圧バイパス配管42に設けられる中圧タービンバイパス弁82と、低圧バイパス配管43に設けられる低圧タービンバイパス弁83と、を含む。
高圧タービンバイパス弁81が開くことにより、高圧加熱ユニット21からの蒸気は高圧バイパス配管41を流れることができる。高圧タービンバイパス弁81が閉じることにより、高圧バイパス配管41における蒸気の流通が遮断される。中圧タービンバイパス弁82が開くことにより、再熱ユニット24からの蒸気は中圧バイパス配管42を流れることができる。中圧タービンバイパス弁82が閉じることにより、中圧バイパス配管42における蒸気の流通が遮断される。低圧タービンバイパス弁83が開くことにより、低圧加熱ユニット23からの蒸気は低圧バイパス配管43を流れることができる。低圧タービンバイパス弁83が閉じることにより、低圧バイパス配管43における蒸気の流通が遮断される。
本実施形態において、配管システム1000は、バイパス配管40のタービンバイパス弁80と復水器2との間に設けられた接続部5を備える。本実施形態において、接続部5は、中圧バイパス配管42の中圧タービンバイパス弁82と復水器2との間に設けられる。また、接続部5は、低圧バイパス配管43の低圧タービンバイパス弁83と復水器2との間に設けられる。
[タービンバイパス弁]
次に、本実施形態に係るタービンバイパス弁80について説明する。図2は、本実施形態に係るタービンバイパス弁80のうち中圧タービンバイパス弁82の一例を模式的に示す断面図である。図2に示すように、中圧タービンバイパス弁82は、ハウジング81Aと、少なくとも一部がハウジング81Aの内部空間に配置される弁体81Bと、ハウジング81Aの開口を塞ぐ蓋部材81Cと、を有する。蓋部材81Cは、ボルトにより、ハウジング81Aに固定される。
中圧バイパス配管42の流路は、ハウジング81Aの内部空間と接続される。再熱ユニット24から送出され、分岐部100及び中圧バイパス配管42を通過した蒸気は、ハウジング81Aの入口側81Maから内部空間に流入する。弁体81Bは、ハウジング81Aと接触することにより、ハウジング81Aの出口側81Mbの中圧バイパス配管42の流路を開閉可能である。
弁体81Bにより流路が閉じられているとき、再熱ユニット24からの蒸気は、出口側81Mbの中圧バイパス配管42に供給されない。弁体81Bにより流路が開けられたとき、再熱ユニット24からの蒸気は、ハウジング81Aの出口側81Mbから流出する。
なお、高圧タービンバイパス弁81及び低圧タービンバイパス弁83は、中圧タービンバイパス弁82と同様の構造であるため、その説明を省略する。
[接続部]
図3は、本実施形態に係る中圧バイパス配管42に設けられた接続部5の一例を模式的に示す断面図である。図3に示すように、接続部5は、中圧バイパス配管42に設けられた開口5Mと、開口5Mの周囲に配置されるフランジ部5Fとを有する。接続部5の開口5Mは、閉塞部材7によって閉じられる。閉塞部材7は、ボルトにより、フランジ部5Fに固定される。なお、閉塞部材7は、溶接により、フランジ部5Fに固定されてもよい。
なお、高圧バイパス配管41及び低圧バイパス配管43に設けられた接続部5は、中圧バイパス配管42に設けられた接続部5と同様の構造であるため、その説明を省略する。
[通常運転時における蒸気の流れ]
次に、本実施形態に係る蒸気タービンプラント1の通常運転時における蒸気の流れについて説明する。図4は、本実施形態に係る蒸気タービンプラント1の通常運転時における蒸気の流れを模式的に示す図である。通常運転時において、高圧蒸気止弁61、中圧蒸気止弁62、及び低圧蒸気止弁63が開く。高圧タービンバイパス弁81、中圧タービンバイパス弁82、及び低圧タービンバイパス弁83が閉じる。また、通常運転時においては、図3を参照して説明したように、接続部5の開口5Mは、閉塞部材7によって閉じられる。
高圧加熱ユニット21で生成された蒸気は、高圧蒸気配管31を介して、高圧タービン11に供給される。高圧蒸気配管31の蒸気は、高圧タービン11の入口に流入する。これにより、高圧タービン11が作動する。高圧タービン11の出口から流出した蒸気は、低温再熱蒸気配管51を介して、再熱ユニット24に供給される。
中圧加熱ユニット22で生成された蒸気は、再熱ユニット24に供給される。再熱ユニット24は、中圧加熱ユニット22から供給された蒸気、及び低温再熱蒸気配管51を介して高圧タービン11から供給された蒸気を加熱する。再熱ユニット24で再熱された蒸気は、中圧蒸気配管32を介して、中圧タービン12に供給される。中圧蒸気配管32の蒸気は、中圧タービン12の入口に流入する。これにより、中圧タービン12が作動する。中圧タービン12の出口から流出した蒸気は、配管52を介して、低圧タービン13に供給される。
低圧加熱ユニット23で生成された蒸気は、低圧蒸気配管33を介して、低圧タービン13に供給される。低圧蒸気配管33の蒸気は、低圧タービン13の入口に流入する。本実施形態においては、低圧加熱ユニット23からの蒸気と、中圧タービン12からの蒸気とが、低圧タービン13に供給される。これにより、低圧タービン13が作動する。低圧タービン13の出口から流出した蒸気は、復水器2に供給される。復水器2は、低圧タービン13から供給された蒸気を水に戻す。
[ブローイングアウト]
次に、本実施形態に係るブローイングアウトについて説明する。蒸気タービンプラント1の建設のための施工終了後、改造終了後、及び長期停止後で、蒸気タービンプラント1の起動前に、配管システム1000の配管の異物を除去するブローイングアウト(フラッシング)が実施される。ブローイングアウトは、配管に蒸気を供給し、蒸気によって配管の異物を吹き飛ばして、配管をクリーニングする処理である。
例えば、蒸気タービンプラント1の建設のための施工において、配管の溶接処理が行われる。溶接処理によって、異物が発生し、配管の内部に残留する可能性がある。また、グラインダで溶接部が研磨又は切断される場合がある。その研磨又は切断によっても、異物が発生する可能性がある。ブローイングアウトが実施されることにより、配管の内部の異物が除去される。
図5は、本実施形態に係るブローイングアウトの一例を説明するための図である。図6は、本実施形態に係るブローイングアウトが実施されるときの配管システム100の一部を模式的に示す図である。以下の説明においては、主に、中圧タービンバイパス弁82の上流側の中圧蒸気配管32及び中圧バイパス配管42をブローイングアウトする例について説明する。
図5及び図6に示すように、配管システム1000は、中圧タービン12に接続される中圧蒸気配管32と、分岐部100において中圧蒸気配管32から分岐し、復水器2に接続される中圧バイパス配管42と、中圧蒸気配管32の分岐部100と中圧タービン12との間に設けられる中圧蒸気止弁62と、中圧バイパス配管42に設けられる中圧タービンバイパス弁82と、中圧バイパス配管42の中圧タービンバイパス弁82と復水器2との間に設けられ、仮設配管9が着脱可能な接続部5と、中圧バイパス配管42の接続部5と復水器2との間に設けられ、蒸気の温度を低減する減温器4と、を備えている。仮設配管9は、中圧タービンバイパス弁82と接続部5とを接続する。
本実施形態においては、中圧タービンバイパス弁82と中圧バイパス配管42の接続部5とが仮設配管9を介して接続された状態で、ブローイングアウトを含む配管システム1000のクリーニング処理が実施される。ブローイングアウトにおいて、仮設配管9の一端部が中圧タービンバイパス弁82と接続され、仮設配管9の他端部が中圧バイパス配管42の接続部5と接続される。中圧バイパス配管42の接続部5は、中圧タービンバイパス弁82と復水器2との間に設けられる。
仮設配管9は、異物捕集部6を有する。ブローイングアウトにより中圧蒸気配管32から除去された異物は、異物捕集部6で捕集される。
また、本実施形態においては、復水器2に、復水器2の冷却管を保護する保護部材200が設けられている。保護部材200は、金属製のメッシュ部材を含む。保護部材200は、異物が復水器2の冷却管に当たることを抑制する。
[ブローイングアウト時のタービンバイパス弁]
図7は、本実施形態に係る中圧タービンバイパス弁82と仮設配管9とが接続されている状態の一例を示す断面図である。ブローイングアウトにおいては、中圧タービンバイパス弁82と仮設配管9とが接続される。本実施形態においては、中圧タービンバイパス弁82が分解された状態で、仮設配管9が中圧タービンバイパス弁82に接続される。すなわち、ハウジング81Aから弁体81B及び蓋部材81C(図2参照)が外される。ハウジング81Aから弁体81B及び蓋部材81Cが外された状態で、ハウジング81Aと中圧バイパス配管42とが接続され、ハウジング81Aと仮設配管9とが接続される。仮設配管9は、ボルトにより、ハウジング81Aに固定される。また、中圧タービンバイパス弁82の出口側81Mbの流路は、閉塞部材81Dによって閉塞される。
[ブローイングアウト時の接続部]
図8は、本実施形態に係る中圧バイパス配管42に設けられた接続部5と仮設配管9とが接続されている状態の一例を示す断面図である。ブローイングアウトにおいては、接続部5と仮設配管9とが接続される。仮設配管9は、接続部5に着脱可能である。図3を参照して説明したように、仮設配管9が接続部5に接続されていないとき、閉塞部材7によって接続部5の開口5Mが閉じられる。仮設配管9を接続部5に接続するとき、閉塞部材7が接続部5から退かされる。接続部5のフランジ部5Fと、仮設配管9の他端部に設けられているフランジ部9Fとが、ボルトにより固定される。なお、フランジ部9Fとフランジ部5Fとは、溶接により固定されてもよい。
[仮設配管]
次に、本実施形態に係る仮設配管9の一例について説明する。図9は、本実施形態に係る仮設配管9の一例を示す側断面図である。仮設配管9は、異物捕集部6を有する。本実施形態において、異物捕集部6は、仮設配管9に設けられた慣性フィルタ6Fを含む。
図9に示すように、慣性フィルタ6Fは、タービンバイパス弁80と接続される第1管部91と、接続部5と接続される第2管部92と、第1管部91と第2管部92とを結ぶ曲折部93と、曲折部93から第1管部91の延長線方向に接続され、曲折部93の流路93Rと連通する内部空間94Rを有する突出部94と、を有する。突出部94は、内部空間94Rの一端部を塞ぐ閉塞部95を有する。内部空間94Rの他端部の開口を介して、流路93Rと内部空間94Rとが連通する。
ブローイングアウトにおいて、中圧蒸気配管32を流れ、中圧タービンバイパス弁82を通過した蒸気は、仮設配管9に流入し、第1管部91の流路91Rに供給される。第1管部91の流路91Rに供給された蒸気は、異物を含む。
図9に示すように、本実施形態においては、第1管部91の中心軸AX1と、突出部94の中心軸AX4とがなす角度θaは、第1管部91の中心軸AX1と、第2管部92の中心軸AX2とがなす角度θbよりも大きい。
本実施形態において、角度θaは、180[°]であり、第1管部91及び突出部94は、ストレート管を形成する。角度θbは、90[°]である。
本実施形態においては、仮設配管9の慣性フィルタ6Fの上流に、仮設配管9を流れる蒸気に圧力損失を与える圧損体97が設けられる。配管システム1000のクリーニングにおいて、圧損体97により、仮設配管9を流れる蒸気の圧力が低減される。
本実施形態において、圧損体97は、仮設配管9に設けられる仮設配管弁97Bを含む。仮設配管弁97Bの開度が調整されることにより、蒸気の圧力及び流速が調整される。仮設配管弁97Bは、中圧タービンバイパス弁82よりも大型で圧力損失が低い弁である。全開状態の仮設配管弁97Bの圧力損失は、全開状態の中圧タービンバイパス弁82の圧力損失よりも小さい。仮設配管弁97Bは、電動弁でもよいし、空気作動弁でもよい。
[クリーニング方法]
次に、本実施形態に係る配管システム1000のクリーニング方法について、図10を参照して説明する。図10は、本実施形態に係る配管システム1000のクリーニング方法の一例を示すフローチャートである。
接続部5から閉塞部材7が除去され、中圧タービンバイパス弁82と中圧バイパス配管42の接続部5が仮設配管9で接続される(ステップSP1)。
中圧タービンバイパス弁82の出口側81Mbの流路が閉塞部材81Dで閉じられる(ステップSP2)。
再熱ユニット24から中圧蒸気配管32に蒸気が供給される。中圧蒸気配管32の異物は、再熱ユニット24から供給された蒸気で吹き飛ばされ、中圧蒸気配管32から除去される。これにより、中圧蒸気配管32がクリーニングされる(ステップSP3)。
ブローイングアウトにおいては、中圧蒸気止弁62は閉じられる。中圧蒸気止弁62が閉じられることにより、ブローイングアウトに使用された蒸気及びブローイングアウトにより中圧蒸気配管32から除去された異物が中圧タービン12に送られることが抑制された状態で、中圧蒸気配管32がクリーニングされる。
中圧タービンバイパス弁82の出口側81Mbの流路は、閉塞部材81Dによって閉塞される。中圧バイパス配管42から中圧タービンバイパス弁82の内部空間に流入した蒸気は、仮設配管9の流路に流入する。
中圧蒸気配管32の異物を含む蒸気は、中圧タービンバイパス弁82を通過して、仮設配管9に流入する。中圧蒸気配管32のクリーニングにおいて、仮設配管9に設けられている圧損体97により、仮設配管9の蒸気の圧力は低減される(ステップSP4)。圧損体97により蒸気の圧力が低減されると、その蒸気の流速は上昇する。
本実施形態において、圧損体97は、開度を調整可能な仮設配管弁97Bである。圧損体97の仮設配管弁97Bとして、大型で圧力損失が低い弁が使用される。慣性フィルタ6Fに供給される蒸気の流速が高くなるように仮設配管弁97Bの開度が調整された状態で、蒸気が連続的に供給される。
圧損体97を通過した蒸気は、慣性フィルタ6Fを含む異物捕集部6に送られる。異物捕集部6により、蒸気に含まれる異物が捕集される(ステップSP5)。
図9に示したように、第1管部91の中心軸AX1と、突出部94の中心軸AX4とがなす角度θaは、第1管部91の中心軸AX1と、第2管部92の中心軸AX2とがなす角度θbよりも大きい。そのため、第1管部91の流路91Rにおいて蒸気と一緒に移動する異物は、その慣性力により、専ら、突出部94の内部空間94Rに流入する。換言すれば、流路91Rから流路92Rに移動する異物の量は、流路91Rから内部空間94Rに移動する異物の量よりも少ない。すなわち、流路91Rから流路92Rに異物が移動(流入)することが抑制される。流路91Rを流れた蒸気の異物は、異物捕集部6として機能する突出部94に捕集される。
また、本実施形態においては、角度θaは、180[°]であり、第1管部91及び突出部94は、ストレート管を形成する。角度θbは、90[°]である。そのため、流路91Rの異物が流路92Rに移動することが十分に抑制される。
異物捕集部6で異物が捕集されることにより、異物が復水器2に送られることが抑制される。
慣性フィルタ6Fによって異物が除去された蒸気は、接続部5を介して、中圧バイパス配管42に流入し、系内ブローイングが実施される。
蒸気は、減温器4に供給される。配管システム100のクリーニングにおいて、仮設配管9を通って復水器2に送られる蒸気の温度が減温器4により低減される(ステップSP6)。
減温器4により温度が低減された蒸気は、復水器2に送られる(ステップSP7)。減温器4により、高温の蒸気が復水器2に供給されることが抑制される。また、本実施形態においては、復水器2に保護部材200が設けられている。これにより、異物捕集部6で捕集しきれなかった異物が復水器2に送られてしまっても、保護部材200により、異物が冷却管に当たることが抑制される。以上により、系内ブローイングが終了する。
[効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、中圧タービンバイパス弁82と中圧バイパス配管42に設けられた接続部5とが仮設配管9で接続された状態で蒸気が供給される。仮設配管9を設けた場合における蒸気の圧力損失は、仮設配管9を設けない場合における蒸気の圧力損失よりも小さい。仮設配管9を設けない場合、蒸気は中圧タービンバイパス弁82を通過して中圧タービンバイパス弁82の出口側81Mbから流出することとなる。その場合、中圧タービンバイパス弁82の内部に設けられたマフラなどの構造物に起因して、蒸気の圧力損失が大きくなる。その結果、十分なクリーニング力が得られない可能性がある。中圧タービンバイパス弁82と接続部5とが仮設配管9で接続されることにより、中圧タービンバイパス弁82のマフラに起因する圧力損失の影響を受けなくなる。そのため、流速が高い大流量の蒸気を流すことができ、クリーニング対象となる中圧タービンバイパス弁82の上流側の中圧蒸気配管32及び中圧バイパス配管42、ならびにさらに上流の高圧蒸気配管31、高圧バイパス配管41及び低温再熱蒸気配管51においてクリーニング力の不足が抑制される。
また、本実施形態においては、仮設配管9は異物捕集部6を有するので、中圧蒸気配管32から除去された異物は、異物捕集部6に捕集される。これにより、復水器2に異物が送られることが抑制される。
また、本実施形態によれば、異物捕集部6は、仮設配管9に設けられた慣性フィルタ6Fを含む。これにより、慣性効果を使って、異物は効率良く捕集される。また、一般的な濾過フィルタと比較して、異物捕集部6における圧力損失が抑制されるので、クリーニング力の不足が抑制される。
また、本実施形態によれば、慣性フィルタ6Fの上流に圧損体97が設けられる。圧損体97により蒸気の圧力が低減され、蒸気の流速が上昇するので、慣性効果が高められ、圧損体97の下流に設けられた慣性フィルタ6Fによる異物の捕集効率は向上する。
また、本実施形態によれば、圧損体97は、仮設配管9に設けられる仮設配管弁97Bを含む。これにより、慣性フィルタ6Fの直前に設けられた仮設配管弁97Bによって、慣性フィルタ6Fに送られる蒸気の流速は上昇する。そのため、異物は慣性フィルタ6Fに効率良く捕集される。仮設配管弁97Bとして、タービンバイパス弁80よりも大型で低圧力損失の弁を選択することができる。これにより、蒸気の圧力損失が抑制され、クリーニング力の不足が抑制される。また、仮設配管弁97Bは、開度を調整可能であるので、蒸気の圧力及び流速を調整することができる。
また、本実施形態によれば、慣性フィルタ6Fは、第1管部91と第2管部92と曲折部93と突出部94とを有する。これにより、圧力損失の増大を抑制し、慣性力を使って異物を突出部94で円滑に捕集することができる。
また、本実施形態によれば、バイパス配管40の接続部5と復水器2との間に減温器4が設けられる。これにより、クリーニング時(ブローイングアウト時)及び通常運転時のそれぞれにおいて、復水器2に高温の蒸気が送られることが抑制される。
なお、上述の実施形態においては、中圧タービンバイパス弁82と中圧バイパス配管42に設けられた接続部5とが仮設配管9で接続された状態で、ブローイングアウトが実施される例について説明した。低圧タービンバイパス弁83と低圧バイパス配管43に設けられた接続部5とが仮設配管9で接続された状態で、ブローイングアウトが実施されてもよい。これにより、低圧タービンバイパス弁82のマフラに起因する圧力損失の影響を受けずに、流速が高い大流量の蒸気を流すことができ、クリーニング対象となる低圧タービンバイパス弁83の上流側の低圧蒸気配管33及び低圧バイパス配管43においてクリーニング力の不足が抑制される。
なお、上述の実施形態においては、タービンバイパス弁80(中圧タービンバイパス弁82)と接続部5とが仮設配管9で接続された状態でブローイングアウトが実施されることとした。主蒸気止弁60(中圧主蒸気弁62)と接続部5とが仮設配管9で接続された状態でブローイングアウトが実施されてもよい。この場合においても、主蒸気止弁60のマフラに起因する圧力損失の影響を受けることなく、流速が高い大流量の蒸気を流すことができる。したがって、クリーニング対象となる主蒸気止弁60の上流側の蒸気配管30においてクリーニング力の不足が抑制される。
なお、上述の実施形態においては、角度θaが180[°]であり、角度θbが90[°]であることとした。角度θaは、180[°]よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。角度θbは、90[°]よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。角度θaが角度θbよりも大きいことにより、異物は突出部94の内部空間94Rに捕集される。
なお、上述の実施形態においては、仮設配管弁97Bの開度が調整された状態で、蒸気が連続的に供給される連続ブローが実施されることとした。仮設配管弁97Bが開いた状態と閉じた状態とを繰り返して、蒸気が供給される動作と蒸気の供給が停止される動作とが繰り返される間欠ブローが実施されてもよい。仮設配管弁97Bが開閉されることにより、仮設配管9に流入した蒸気は、間欠的に慣性フィルタ6Fに供給される。仮設配管弁97Bが閉じた状態で、タービンバイパス弁80からの蒸気が仮設配管9に流入することにより、仮設配管弁97Bよりも上流側の圧力が上昇する。仮設配管弁97Bよりも上流側の圧力が上昇した状態で、仮設配管弁97Bが開くことにより、慣性フィルタ6Fに供給される蒸気の流速が十分に高められる。仮設配管弁97Bが開いた状態と閉じた状態とを繰り返す間欠ブローが実施されることにより、高い流速の蒸気が、間欠的に慣性フィルタ6Fに供給される。これにより、慣性フィルタ6Fによる異物の捕集効率が向上する。
[変形例1]
以下、変形例について説明する。図11は、仮設配管9Bの変形例を示す図である。上述の実施形態と同様、仮設配管9Bは、突出部94を有する。本変形例において、突出部94は、配管システム1000の系外と連通する排出管96と接続される。配管システム1000のクリーニングにおいて、慣性フィルタ6Fの突出部94に捕集された異物の少なくとも一部が、排出管96を介して、配管システム100の系外へ排出される。
配管システム1000のクリーニングにおいて突出部94に捕集された異物の少なくとも一部が、排出管96を介して配管システム1000の系外へ排出されるので、突出部94に異物が留まることが抑制され、配管システム1000の系内に異物が逆流することが抑制される。
[変形例2]
図12は、圧損体97の変形例を示す図である。圧損体97は、図12に示すようなオリフィス97Fを含んでもよい。オリフィス97Fにより、蒸気の圧力が調整され、蒸気の流速が調整される。また、図12に示すように、オリフィス97Fの上流に仮設配管弁97Bが設けられてもよい。仮設配管弁97Bが開閉することにより、間欠ブローが実施される。なお、図12に示す例において、仮設配管弁97Bは無くてもよい。オリフィス97Fによって、高速な蒸気が連続的に供給される連続ブローが実施されてもよい。
[変形例3]
図13は、圧損体97の変形例を示す図である。図13に示すように、オリフィス97Fが慣性フィルタ6Fの上流に設けられ、仮設配管弁97Bが慣性フィルタ6Fの下流に設けられてもよい。図13に示す例において、オリフィス97Fは、仮設配管9において、タービンバイパス弁80と慣性フィルタ6Fとの間に設けられる。仮設配管弁97Bは、仮設配管9において、慣性フィルタ6Fと接続部5との間に設けられる。オリフィス97Fによって、慣性フィルタ6Fに供給される蒸気の流速が高められる。仮設配管弁97Bが開いた状態と閉じた状態とを繰り返すことによって、間欠ブローが実施される。
なお、圧損体97は、仮設配管9に設けられなくてもよい。圧損体97は、慣性フィルタ6Fの上流に設けられていればよく、例えば、タービンバイパス弁80の上流のバイパス配管40に設けられてもよい。
なお、上述の各実施形態において、図14に示すように、慣性フィルタ6Fの第2管部92は、第1管部91及び突出部94よりも上方に配置されることが好ましい。これにより、第1管部91を流れる蒸気の異物の少なくとも一部が、第2管部92に流入しても、その第2管部92に流入した異物は、重力の作用により、曲折部93の流路93Rに落下し、突出部94に捕集される。以下の実施形態においても同様である。
なお、上述の各実施形態においては、慣性フィルタ6Fが、曲折部93及び突出部94を有することとした。慣性フィルタ6Fは、複数のメッシュ状の孔を有するフィルタ部材でもよい。フィルタ部材は、異物を含む蒸気が流れる仮設配管9の流路に配置される。フィルタ部材は、仮設配管9を流れる異物を、粒子慣性効果により捕集する。フィルタ部材は、蒸気の流速が高いほど、小さい粒径の異物を捕集する。
なお、上述の実施形態において、蒸気タービンプラント1は、ガスタービンコンバインドサイクルの一部であることとしたが、必ずしもこれに限定されるものではない。蒸気タービンプラント1は、ガスタービン排熱を熱源としない従来型の火力発電設備であってもよい。また、その用途は発電用途に限定されるものではなく、例えば機械駆動用の蒸気タービンを備える蒸気タービンプラントであってもよい。さらに、その作動流体も水に限定されるものではなく、例えば水よりも低温で蒸発する有機媒体を使用した蒸気タービンプラントであってもよい。
1 蒸気タービンプラント
2 復水器
3 逆止弁
4 減温器
5 接続部
5F フランジ部
5M 開口
6 異物捕集部
6F 慣性フィルタ
7 閉塞部材
9 仮設配管
9F フランジ部
10 蒸気タービン
11 高圧タービン
12 中圧タービン
13 低圧タービン
20 蒸気生成装置
21 高圧加熱ユニット
22 中圧加熱ユニット
23 低圧加熱ユニット
24 再熱ユニット
30 蒸気配管
31 高圧蒸気配管
32 中圧蒸気配管
33 低圧蒸気配管
40 バイパス配管
41 高圧バイパス配管
42 中圧バイパス配管
43 低圧バイパス配管
51 低温再熱蒸気配管
52 配管
60 蒸気止弁
61 高圧蒸気止弁
62 中圧蒸気止弁
63 低圧蒸気止弁
70 制御弁
71 高圧制御弁
72 中圧制御弁
73 低圧制御弁
80 タービンバイパス弁
81 高圧タービンバイパス弁
81A ハウジング
81B 弁体
81C 蓋部材
81D 閉塞部材
81Ma 入口側
81Mb 出口側
82 中圧タービンバイパス弁
83 低圧タービンバイパス弁
91 第1管部
91R 流路
92 第2管部
92R 流路
93 曲折部
93R 流路
94 突出部
94R 内部空間
95 閉塞部
96 排出管
97 圧損体
97B 仮設配管弁
97F オリフィス
100 分岐部
200 保護部材
1000 配管システム
AX1 中心軸
AX2 中心軸
AX4 中心軸

Claims (7)

  1. 蒸気タービンプラントの配管システムのクリーニング方法であって、
    前記配管システムは、
    蒸気タービンに接続される蒸気配管と、
    分岐部において前記蒸気配管から分岐し、復水器に接続されるバイパス配管と、
    前記蒸気配管の前記分岐部と前記蒸気タービンとの間に設けられる蒸気止弁と、
    前記バイパス配管に設けられるタービンバイパス弁と、を備え、
    前記タービンバイパス弁のハウジングと、前記タービンバイパス弁の出口と前記復水器とを結ぶ前記バイパス配管の中間部に設けられた開口を含む接続部とを、異物捕集部を有する仮設配管で接続するステップと、
    前記タービンバイパス弁の出口側の流路を閉じるステップと、
    前記蒸気配管に蒸気を供給して、前記蒸気配管をクリーニングするステップと、
    前記蒸気を、前記仮設配管を介して前記復水器に送るステップと、
    を含み、
    前記異物捕集部は、前記仮設配管に設けられた慣性フィルタを含み、
    前記仮設配管の慣性フィルタの上流に、前記仮設配管を流れる前記蒸気に圧力損失を与える圧損体が設けられ、
    前記配管システムのクリーニングにおいて、前記圧損体により前記仮設配管の前記蒸気の圧力が低減され、
    前記圧損体は、前記仮設配管に設けられ、全開状態において前記タービンバイパス弁よりも圧力損失が小さく、前記慣性フィルタに供給される蒸気の流速が速くなるように開度を調整可能な仮設配管弁を含前記仮設配管弁から前記慣性フィルタに蒸気が連続的に供給され、
    前記配管システムのクリーニングにおいて、前記蒸気配管から前記タービンバイパス弁のハウジングを介して前記仮設配管に流入した蒸気は、前記慣性フィルタによって異物を除去された後、前記接続部を介して前記バイパス配管に流入し、前記復水器に供給される、
    配管システムのクリーニング方法。
  2. 前記慣性フィルタは、
    前記タービンバイパス弁と接続される第1管部と、
    前記接続部と接続される第2管部と、
    前記第1管部と前記第2管部とを結ぶ曲折部と、
    前記曲折部から前記第1管部の延長線方向に接続され、前記曲折部の流路と連通する内部空間を有する突出部と、を有する、
    請求項に記載の配管システムのクリーニング方法。
  3. 前記突出部は、前記配管システムの系外と連通する排出管と接続され、
    前記配管システムのクリーニングにおいて、前記突出部に捕集された異物の少なくとも一部が前記排出管を介して前記配管システムの系外へ排出される、
    請求項に記載の配管システムのクリーニング方法。
  4. 前記バイパス配管の前記接続部と前記復水器との間に、前記蒸気の温度を低減する減温器が設けられ、
    前記配管システムのクリーニングにおいて、前記仮設配管を通って前記復水器に送られる前記蒸気の温度が前記減温器により低減される、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の配管システムのクリーニング方法。
  5. 蒸気タービンプラントの配管システムであって、
    蒸気タービンに接続される蒸気配管と、
    分岐部において前記蒸気配管から分岐し、復水器に接続されるバイパス配管と、
    前記蒸気配管の前記分岐部と前記蒸気タービンとの間に設けられる蒸気止弁と、
    前記バイパス配管に設けられるタービンバイパス弁と、
    前記タービンバイパス弁の出口と前記復水器とを結ぶ前記バイパス配管の中間部に設けられた開口を含接続部と、
    前記タービンバイパス弁のハウジングと前記接続部とのそれぞれに着脱可能に接続され、慣性フィルタを含む異物捕集部を有する仮設配管と、
    前記仮設配管が前記接続部に接続されていないときに前記接続部の開口を閉じる閉塞部材と、
    前記仮設配管の慣性フィルタの上流に設けられ、前記仮設配管を流れる蒸気に圧力損失を与える圧損体と、
    を備え、
    前記配管システムのクリーニングにおいて、前記圧損体により前記仮設配管の前記蒸気の圧力が低減され、
    前記圧損体は、前記仮設配管に設けられ、全開状態において前記タービンバイパス弁よりも圧力損失が小さく、前記慣性フィルタに供給される蒸気の流速が速くなるように開度を調整可能な仮設配管弁を含
    前記配管システムのクリーニングにおいて、前記蒸気配管から前記タービンバイパス弁のハウジングを介して前記仮設配管に流入した蒸気は、前記仮設配管弁から前記慣性フィルタに連続的に供給され、前記慣性フィルタによって異物を除去された後、前記接続部を介して前記バイパス配管に流入し、前記復水器に供給される、
    配管システム。
  6. 前記バイパス配管の前記接続部と前記復水器との間に設けられ、蒸気の温度を低減する減温器を備える、
    請求項に記載の配管システム。
  7. 請求項又は請求項に記載の配管システムを備える蒸気タービンプラント。
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