JPH0148363B2

JPH0148363B2 -

Info

Publication number: JPH0148363B2
Application number: JP59127669A
Authority: JP
Inventors: Josefu Shirubesutori Junia Jooji
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1989-10-19
Also published as: JPS6017209A; US4561255A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は蒸気タービン発電プラントに関し、特
に、複数の蒸気対液の給水加熱器に関係した液対
液の給水加熱器を含む蒸気タービン発電プラント
に関するものである。

蒸気タービン発電プラントにおいては、該プラ
ント内の復水器から出た復水を蒸気発生器に再導
入する前に、この復水の温度を上昇させるため、
通常、複数の給水加熱器が用いられている。蒸気
発生器へ再導入する前の復水温度を上昇させるこ
とによつて、蒸気タービン発電プラントの総効率
が向上する。復水の加熱は、高圧タービンの抽出
ポートから取り出した蒸気を使用する１台又は複
数台の給水加熱器で行なうのが慣行の技術であつ
た。また、給水（復水）が復水器から蒸気発生器
へ流れるにつれてその温度を段階的に上昇させる
ために、復水器と蒸気発生器との間において低圧
給水加熱器を高圧給水加熱器に直列に使用するこ
とができる。給水温度を上昇させるのに用いる蒸
気は低圧、高圧タービンの抽出ポートから取り出
される。また、湿分分離器付き再熱器のような再
熱器のドレン通路からの復水した絞り蒸気を使用
することも周知の技術である。

復水の給水加熱器を使用する場合、各給水加熱
器が蒸気入口を有し、該蒸気入口を蒸気タービン
のうちの１台の抽出ポートに流体連通状態で接続
する。抽出されたこの蒸気が給水加熱器内の給水
と熱の授受を行なつて流れた後、該蒸気は復水
し、給水加熱器の復水出口から出る。１台の給水
加熱器の復水出口を系統内の低圧給水加熱器の入
口に接続することは周知の技術である。この技術
は、復水が低圧給水加熱器内にフラツシユするこ
と、そして該復水の高温度により、低圧給水加熱
器を通過する給水の温度上昇の一助になることを
認めている。複数の給水加熱器を直列に使用する
場合、最も低圧の１台を除く給水加熱器の幾台か
を後方へ、即ち給水の流れ方向と反対側へ、復水
器に向かつてカスケードさせることは慣用の技術
である。結局、この復水は最も低圧で運転してい
る給水加熱器内に導入され、この低圧給水加熱器
内を貫流する給水の温度を上昇させた後、その復
水が別の復水器の入口ポートに導入される。この
種の系統を使用することによつて、タービン抽出
ポートから取り出した蒸気の熱の多くを蒸気発生
器に入る前の給水に効率的に伝達することができ
る。

別の周知技術には、高圧給水加熱器のうちの１
台からの復水を蒸気発生器に向かつて流れる給水
の流れの中に直接導入する技術がある。この技術
を用いる場合、高圧給水加熱器からの復水は給水
ポンプの上流で導入するのが一般的である。

米国特許第3973402号明細書は、高圧タービン
と給水加熱器との間の抽出管に配置される増圧エ
ジエクタを開示している。このエジエクタの目的
は、再熱器ドレンからの高圧流体を利用すること
によつて、給水加熱器に導入されるときの抽出蒸
気の圧力を増大させることである。米国特許第
4336105号明細書は、少なくとも２台の給水加熱
器において水を加熱するのに、１台の蒸気タービ
ンの２つの抽出ポートから取つた蒸気を使用する
原子力発電所の蒸気系統を開示している。

種々の型式の給水加熱器が周知になつている。
例えば、米国特許第3795273号明細書に記載され
ている給水加熱器は、発電プラントの系統内で使
用されるように設計されたものであつて、この系
統においては、別のユニツトからの蒸気が該給水
加熱器の胴内に導入されると共に、該給水加熱器
の復水がこの系統の別のユニツトに排出されてい
る。また、米国特許第3795273号明細書の給水加
熱器においては、給水は蒸気と熱伝達関係で胴内
の管を循環しており、そのため蒸気が復水する。
蒸気の一部は胴内のある領域に導かれ、そこで復
水を暖めてその飽和温度に又は飽和温度近くに維
持する。

米国特許第3885621号明細書には、水シールに
よつて封じされた上部を有し、ベントコンデンサ
を形成する給水加熱器が開示されている。この種
の給水加熱器は複数の伸縮自在のスカートと、カ
ラーとを有し、これ等が協働して前記水シールを
形成する。

米国特許第3938588号明細書には、協働的に接
続された復水入口及び流れ分配装置、複数のＵ形
管、ベントコンデンサ部、及びその管束内の中央
トラフを有する給水加熱器が開示されている。こ
の特許発明の目的は、復水流体を脱気する給水加
熱器を提供することである。

米国特許第4136734号明細書には、蒸気タービ
ン抽出ポートからの抽気のような高温蒸気を導入
するための高温蒸気入口を有する給水加熱器が開
示されている。この給水加熱器の円筒形本体は、
給水加熱器ユニツト外に蒸気の復水を排出するた
めの復水出口を備える。米国特許第4207842号明
細書は調節装置と、脱気ドームを有する給水タン
クとを備える混流給水加熱器を開示している。

典型的な原子力発電サイクルにおいては、系統
のサイクル効率を上げるために、及び蒸気中の随
伴水分によつて生ずるブレード腐食を軽減するた
め、低圧タービンの入口部で湿分分離器付き再熱
器が使用されている。絞り部において実質的に乾
燥し飽和した又は低過熱の蒸気を有する低圧原子
力発電プラントについては、湿分分離は高圧ター
ビン排気部で起こる。湿分分離器付き再熱器は蒸
気を乾いた飽和状態に戻す。次に、湿分分離器付
き再熱器に入る蒸気中の湿分は蒸気流から除去さ
れ給水加熱器に案内される。一般に、湿分分離器
付き給水加熱器のこのドレン水は、高圧タービン
の抽出ポートに流体連通状態で接続された給水加
熱器に導かれる。ある場合には、湿分分離器付き
再熱器からのドレン水を低圧給水加熱器にカスケ
ードさせて、分離器排水を確実にする必要がある
ことが分かつた。米国特許第4206802号明細書は、
高圧飽和蒸気を受け容れる複数の管束を備えた湿
分分離器付き再熱器を開示している。再熱すべき
蒸気は、先ず湿分分離器のパネルによつて乾燥さ
れた後、再熱器の第１、第２管束の管と熱交換関
係で通過させられる。

貫流式蒸気発生器や、脱塩装置を有するユニツ
ト又は復水の漏洩が持続するユニツトのように、
水不純物の流入があるポンプ圧送ドレンを利用す
るユニツトを使用する原子力発電プラントにおい
ては、流入蒸気及び給水の不純物濃度が循環サイ
クル毎に流入量によつて高くなり、最終的には限
界値に達する。この問題は、高圧タービン蒸気か
らの不純物の大部分が分離器のドレン中で濃縮す
るために生ずる。不純物の濃縮は、水中における
不純物の溶解度が蒸気中におけるその溶解度より
も数段階高いので生ずる。更に、高圧タービンに
おいて不純物を有する蒸気が乾き相から湿り相に
変わる過渡状態においては、水滴の大部分は核形
成中心物としての不純物沈澱物を形成し、また、
ナトリウム塩のような種々の不純物は吸湿性であ
る。当該技術分野において認められていたこの濃
縮問題に対して取りうる解決策の一つは、加熱器
ドレンの全てを低圧給水加熱器に向けてカスケー
ドさせ、最終的に復水器に戻すことである。この
解決策は不純物濃縮の問題を改善するが、熱消費
率が0.43％増加することによつてサイクル効率に
実質的な悪影響を与える。

本発明は、高圧抽出ポートに接続される給水加
熱器と、次の低圧給水加熱器との間に間挿された
熱交換器（蒸気発生器）を使用する。この種の配
置における熱消費率は、全ての給水加熱器からの
復水を低圧給水加熱器へ、そして最終的に復水器
へカスケードさせるものと比較して約0.31％改善
される。本発明の液体−液体熱交換器は、湿分分
離器付き再熱器の湿分分離器ドレン通路からの水
を受け容れ、しかる後それを次の低圧給水加熱器
にカスケードさせる。本発明における熱交換器は
ドレン冷却器と同様に作用するものでよい。本発
明では、全くの逆カスケードを行なうシステムよ
りも熱消費率が劣るが、他のシステムで生ずるよ
うな不純物の濃縮は起こらない。本発明は、他の
システムと比較して、熱消費率のロスを可及的に
減少させると同時に、不純物濃縮の作用を低下さ
せる。更に、もし全ての給水加熱器が低圧給水加
熱器に向かつて逆戻りの方向にカスケードされて
いると、低圧給水加熱器の復水流量性能を増す必
要があるが、本発明はこの必要がない。この特徴
は、既存発電プラントを後から修復する場合に特
に重要である。全体的にカスケードするサイクル
に変えるために発電プラントの全給水加熱器を再
接続すべきであるなら、低圧給水加熱器は約45％
の復水流量の増加を見るであろう。しかし、これ
等の低圧給水加熱器は、この余分の復水流量では
作動できない可能性が強い。既存発電プラントを
後から修復するために本発明を使用すれば、低圧
給水加熱器の復水流量は約16％増加するだけであ
る。

湿分分離器付き再熱器の分離器ドレン通路から
の水は、高圧タービン及び低圧タービンの抽出ポ
ートからの蒸気と比較してかなり汚染物レベルが
高いのが一般的である。湿分分離器付き再熱器か
らのこのドレン水は、復水を純化するためその流
れの最も温度が低い端に配置される復水脱塩装置
を通用しない。水が復水器及び蒸気発生器の系統
を通過する間、蒸気発生器に入る復水及び蒸気発
生器を出る蒸気における汚染物レベルの上昇があ
る。更に、低圧給水加熱器を通つてカスケードさ
れているドレン水の量が適切に機能するための該
加熱器の容量を超えてしまうことがある。この状
態は低圧給水加熱器のフラツデイング（溢水）を
生じさせる。そして、給水加熱器のどんなフラツ
デイングも熱を伝達するその能力を減じさせ、熱
消費率の増加になる。

本発明の代表的実施例は３台の低圧給水加熱器
を含み、その中の２台は後方へカスケードされて
いるのでその復水は次の低圧給水加熱器に流入す
る。最低圧の給水加熱器の復水は復水器に流れ
る。水対水の熱交換器が湿分分離器付き再熱器の
分離器ドレン通路に接続され、この水対水の熱交
換器のドレン水出口が３台の低圧給水加熱器のう
ち最も高圧のものの入口に流体連通状態で接続さ
れる。給水は３台の低圧給水加熱器を連続的に通
り、次に水対水の熱交換器を通る。水対水熱交換
器を通過後、給水は２台の高圧給水加熱器を連続
的に流れ、最も高圧の給水加熱器からの復水は次
に圧力の高い給水加熱器に流入する。そして、こ
の給水加熱器からの復水は給水の流れに直接導入
される。

本発明は、添付図面に関連する好適な実施例の
記載を読むことによつて十分に理解されよう。

第１図は高圧タービン１０を備える原子力蒸気
発電プラントの系統図を表わしており、該高圧タ
ービン１０には一次蒸気発生器１２から高温高圧
の蒸気が供給される。蒸気は高圧タービンを通つ
て膨張し、次に、作動流体によつて運ばれるエネ
ルギを機械的エネルギに変換するため低圧タービ
ン１４を貫流する。この機械的エネルギにより発
電機１６を回転させ、発電する。発電プラント内
の高低圧タービンを通つて膨張した後、蒸気は復
水器１８において液相に戻り、該復水器１８から
の復水は一次蒸気発生器１２に戻る。

復水器１８からの復水を給水加熱装置２２に圧
送するために給水ポンプ２０が使用されている。
給水加熱装置２２は、給水ポンプ２０により蒸気
発生器１２に送り込まれる復水の温度を上昇させ
ることによつて、蒸気タービン発電プラントの効
率を高くする。この復水は、給水加熱装置２２か
ら排出されるときの温度が、給水ポンプ２０によ
つて給水加熱装置２２に圧送されるときの温度よ
りも高い。

発電プラントの効率を更に高くするため、高圧
タービンの排気流は湿分分離器内で乾燥され、次
いで、高圧タービン１０及び低圧タービン１４の
間にある再熱器２４内で再熱される。再熱は、高
圧タービン１０の絞り部から取り出され、単独で
使用されるか或は高圧タービン１０からの部分的
に膨張した蒸気と共に使用される蒸気によつて行
なわれる。

給水加熱装置２２はその加熱源を高圧タービン
１０にある抽出ポート３１から得る。複数の給水
加熱器を使用する場合、その幾つかは加熱源を高
圧タービン１０及び低圧タービン１４双方の抽出
ポート３１，３５から得ることができる。

第１図において、高圧側の給水加熱器は、高圧
タービン１０の抽出ポート３１に接続された高圧
抽出管３０からの加熱源を備えており、同様に、
低圧側の給水加熱器は、低圧タービン１４の抽出
ポート３５に接続された低圧抽出管３４からの加
熱源を備えている。

また、給水加熱装置２２には、湿分分離器付き
再熱器２４の分離器からのドレン水を給水加熱装
置２２に運ぶドレン管３６から加熱源が供給され
る。これ等の管３０，３４及び３６から受け取つ
た高温流体は、給水加熱装置２２において給水の
温度を上昇させるのに使用された後、管３８を経
由してポート１７から復水器１８に流れる。給水
加熱装置２２を通つたことによつて温度の低下し
たこの流体は、復水器１８において完全に復水さ
れ、最終的に蒸気発生器１２で過熱される給水の
流れに入る。

給水自体は、復水器１８のポート１７から出て
管４０を経由し、給水加熱装置２２に流れる。給
水が給水加熱装置２２を通過するとき、その温度
は、上述した給水加熱装置２２内の種々の加熱源
からの熱の伝達によつて相当に上昇する。しかる
後、給水加熱装置２２からの給水は、管４２を通
つて蒸気発生器１２に流入し、そこで蒸気化され
過熱されてから、管４４を経由し高圧タービン１
０に流入する。この過熱蒸気の一部は管４６を経
由して再熱器２４にも案内することができる。湿
分分離器付き再熱器であることが一般的な該再熱
器２４は、管４８からも高圧タービン１０の蒸気
を受け取る。再熱器２４内での蒸気の再熱は、高
圧タービン１０の絞り部から抽出した高圧蒸気を
使用することによつて行なわれ、再熱された蒸気
は、その湿分の大部分が除去された後、管５０を
経由して低圧タービン１４に導入される。上述し
た系統は単なる例示であつて、別の配列も可能で
あることを理解されたい。また、第１図に示した
給水加熱装置２２は複数の個々の給水加熱器で構
成されていることを理解されたい。

第２図は給水加熱器６０の一例を示すものであ
る。種々の形式の給水加熱器が当業者に周知であ
るが、第２図に例示した給水加熱器６０は大抵の
給水加熱器で使用される基本的構成部材を示して
いる。

第２図に示したように、給水加熱器６０は熱交
換のための諸部材を内蔵した外筒６２を備えてい
る。矢印FW₁で示した給水は給水入口管６４か
ら給水加熱器６０の水室６６に入る。該水室６６
から、給水は複数のＵ形管６８に入りそこを貫流
する。これ等のＵ形管６８は、加熱蒸気と熱伝達
関係であるように外筒６２内に配置されている。
給水は、Ｕ形管６８を通過した後、出口側の水室
７０に入り、その後、矢印FW₂で示すように給
水出口管７２を通つて給水加熱器６０から出る。

加熱源の蒸気は、矢印HS₁で示すように入口ポ
ート８０から給水加熱器６０の外筒６２に入り、
その後、複数の邪魔板８２の周りを流れる。邪魔
板８２の目的は、加熱用蒸気をＵ形管６８との熱
伝達関係が長くなるように流すことである。熱伝
達関係を長くすることによつて、Ｕ形管６８を流
れている給水への加熱用蒸気からの熱伝達を良好
にする。熱が加熱用蒸気からＵ形管及びその中を
流れる給水に伝達されるので、加熱用蒸気の一部
が凝縮して復水８４を形成する。復水８４は、重
力の影響下に給水加熱器６０の底部に向かつて流
れる。加熱用蒸気は、Ｕ形管６８との熱伝達関係
で流れた後、矢印HS₂で示すように出口ポート８
５を通つて給水加熱器６０の外筒６２外に出る。

復水８４は、矢印Ｃで示すように給水加熱器６
０の底部にある復水出口９０を通つて給水加熱器
６０から取り出される。復水は入口ポート８０を
通つて入つた最初の蒸気よりも低温であるが、圧
力は実質的に同一であることを理解されたい。

第２図に示すように、流体は矢印CIのように
入口ポート９２から給水加熱器６０の外筒６２内
に入ることができる。この入口ポート９２を通し
て、高圧の別の給水加熱器からの復水を給水加熱
器６０の外筒６２内に導入することができる。液
相であるのが典型的なこの復水は、給水加熱器６
０の外筒６２内を流れる蒸気よりも高圧である。
従つて、矢印CIで示した復水の流れは、給水加
熱器６０に入るときフラツシユして気相になる傾
向がある。高圧給水加熱器の復水は給水よりも高
圧であるから、該復水は、給水がＵ形管６８を貫
流するときにその温度を上昇させるのに使用でき
る。更に、矢印CIで示す復水の流れは、給水加
熱器６０の邪魔板８２の周りを流れる加熱源蒸気
よりも高圧であるから、外筒６２内に入つて加熱
源蒸気と混合し易い。

第３図は第２図の給水加熱器６０を簡略に符号
化して示している。本発明の好適な実施例の説明
では、典型的な蒸気対液体の給水加熱器を表わす
のに符号化した表示を使用する。第２図及び第３
図を比較すると、符号化した給水加熱器１６０及
びその重要部分をもつと容易に理解することがで
きる。即ち、給水加熱器１６０の符号化した表示
は第２図の給水加熱器６０を簡単にしたものであ
り、本発明を論じるのに関係のある重要部分のみ
を示している。

第３図において、給水加熱器１６０はその本体
から延びる給水入口管６４及び給水出口管７２と
共に示されている。蒸気の入口ポート８０は給水
加熱器１６０の頂部から延びるように図示されて
いる。この蒸気入口ポート８０は、高圧タービン
又は低圧タービンの抽出タービンか、或は再熱器
からのドレン管に流体連通状態に接続するのが一
般的である。復水出口９０は給水加熱器１６０の
底部から下方へ延びるように図示されている。こ
の復水出口９０は、給水加熱器１６０からの復水
の排出を可能にするものであり、別の給水加熱器
又は復水器の入口に流体連通状態に接続するのが
一般的である。入口ポート９２は、そこから別の
給水加熱器の復水が給水加熱器１６０に流入でき
るポートである。上述したように、この復水は入
口ポート９２から給水加熱器１６０の外筒に入る
時にフラツシユして蒸気になるのが典型的であ
る。給水加熱器１６０の符号化した表示を使用す
るに際して入口ポート９２のない場合がある。即
ち、給水加熱器１６０が最も高圧の給水加熱器で
ある場合、該給水加熱器内の圧力よりも高い圧力
で復水を供給する給水加熱器はないので、入口ポ
ート９２は使用されない。

第４図は、湿分分離器付き再熱器１００及び給
水ポンプ２０と協働する複数の給水加熱器１６０
ａ〜１６０ｅの代表的な配列を示している。復水
器１８と、蒸気発生器１２と、高圧タービン及び
低圧タービンを有する蒸気タービン装置（図示し
ない）とは第１図に示したような態様で第４図の
給水加熱器系統に接続する。

第４図に示したような配列においては、給水
は、蒸気発生器１２に流入する前に、給水加熱器
160a〜160dと、給水ポンプ２０と、給水加熱器
１６０ｅとを直列に通る。第１給水加熱器１６０
ａの給水入口管６４は復水器１８の出口ポート１
９に流体連通状態に接続され、給水加熱器１６０
ａの蒸気入口ポートは低圧タービンの抽出ポート
LP₁に接続されている。第１給水加熱器１６０ａ
の復水出口９０は復水器１８の入口ポート１７に
流体連通状態に接続されている。第４図に示した
諸構成部分の熱力学的関係を一層良く示すため
に、第４図の流体回路から選択した幾つかの場所
の圧力及び温度を符号P₁〜P₅，TF₁〜TF₇，TC₁
〜TC₅で明示した。P₁〜P₅は圧力、TF₁〜TF₇は
給水温度、TC₁〜TC₅は復水温度をそれぞれ表わ
している。第４図から分かるように、図示の例は
３つの低圧抽出ポートLP₁〜LP₃と２つの高圧抽
出ポートHP₁〜HP₂とを有する。第４図に例示し
た給水加熱器系統の諸構成部分の熱力学的関係を
もつと明確に示すため、次の表は選択した場所の
圧力及び温度の値を示している。

場所圧力(psia) P₁ 9 P₂ 21 P₃ 54 P₄ 211 P₅ 382 場所温度（〓） TF₁ 126 TF₂ 183 TF₃ 225 TF₄ 281 TF₅ 381 TF₅ 380 TF₆ 382 TF₇ 435 TC₁ 141 TC₂ 198 TC₃ 240 TC₄ 376 TC₅ 397 第４図に図示した配列は５台の給水加熱器を使
用する当業者周知の代表的接続例を示している。
最初の３台の給水加熱器１６０ａ〜１６０ｃは低
圧タービンの抽出ポートLP₁〜LP₃に接続されて
おり、給水加熱器１６０ｃの復水出口９０は給水
加熱器１６０ｂの入口ポート９２と流体連通状態
に接続されている。この復水が給水加熱器１６０
ｂに流入するとき、その高圧のため該復水はフラ
ツシユして液相から気相になる。給水加熱器１６
０ｃを出る復水の温度は給水加熱器１６０ｂに入
る給水の温度より高いので、給水加熱器１６０ｂ
を通過するときの給水の加熱を更に助けるために
この復水を使用することによつて、タービン系統
全体の効率を向上させることができる。このた
め、給水加熱器からの復水を、給水の流れとは反
対方向に復水器の入口に向かつて後方にカスケー
ドさせることが経済的に有利である。同様に、上
述した理由で給水加熱器１６０ｂからの復水が給
水加熱器１６０ａ内にカスケードされている。最
終的には、最も低圧の給水加熱器１６０ａからの
復水は復水器１８の入口ポート１７に流体連通状
態に接続されていて、この復水は更に凝縮され給
水の流れに再導入される。給水の流れは給水加熱
器１６０ａの給水入口管６４に入ることにより再
び上述したように流れ始める。

第４図から分かるように、給水加熱器１６０ｄ
の復水出口９０は復水器に向かつて後方にカスケ
ードされていない。代りに、復水出口９０は給水
管に流体連通状態に接続されている。従つて、高
圧タービンの抽出ポートHP₁及び湿分分離器付き
再熱器１００の分離器ドレン通路Ｄから受け取つ
た流体によつて生ずる復水は復水器に向かつて後
方にカスケードされておらず、代りに蒸気発生器
１２に向かつて流れる給水に導入される。また、
給水加熱器１６０ｅの復水出口９０は給水加熱器
１６０ｄの入口ポート９２に接続されているの
で、高圧タービンの抽出ポートHP₂から受け取つ
た蒸気によつて生ずる復水も結局は蒸気発生器１
２に流入する給水の流れに入つてしまう。

第４図に示した給水加熱器１６０ａ〜１６０ｅ
の配列は当業者周知のものであり、諸構成部分の
熱力学的に安定な配列を表わしている。この配列
は、低圧タービンの抽出ポートLP₁〜LP₃に接続
された給水加熱器１６０ａ〜１６０ｃからの復水
を復水器に向かつて後戻りの方向にカスケードさ
せている。湿分分離器付き再熱器１００からの分
離器ドレン通路Ｄと一緒に高圧タービンの抽出ポ
ートHP₁〜HP₂に接続された給水加熱器１６０ｄ
〜１６０ｅの復水は最終的に給水の流れに導入さ
れ、蒸気発生器１２に入る。第４図に示した配列
は、良好な熱力学的成果をもたらすが、蒸気ター
ビン系統の全体的な信頼性を低下させる。

蒸気タービン系統の信頼性が低下するのは、第
４図の配列においては、給水加熱器１６０ｄに流
入する湿分分離器付き再熱器１００の分離器ドレ
ン通路Ｄからの流体が高圧タービン及び低圧ター
ビンの抽出ポートHP₁〜HP₂，LP₁〜LP₃から受
け取つた蒸気よりも汚染物のレベルが高いためで
ある。この流体は復水脱塩装置において純化され
ていないので、蒸気発生器１２に入る復水と、蒸
気発生器１２を出てタービンに流れる蒸気との汚
染物レベルを連続的に上昇させる。

第５図は当業者周知の給水加熱器の別の配列を
示している。第４図及び第５図の配列間の差異は
主に諸構成部分の相互結合にある。例えば、第５
図の全給水加熱器１６０ａ〜１６０ｅからの復水
が低圧側の給水加熱器に後向きにカスケードされ
ており、また、最も低圧の給水加熱器１６０ａの
復水出口９０は復水器１８の入力ポート１７に流
体連通状態に接続されている。従つて、給水加熱
器からの復水の何れもが矢印FWで示す給水の流
れに直結されていない。第５図に示した配列内の
種々の場所の圧力及び温度は第４図の場合の圧力
及び温度に大体一致している。

第５図に示した給水加熱器の配列は非常に信頼
性が高いが、熱力学的効率が低くて認容できない
問題点を有する。熱力学的効率、即ち熱消費率の
低下によつて発電プラントの出力が少なくとも
0.4％低下する。更に、給水加熱器へのドレン流
量の増加及び低圧給水加熱器を通る復水流量の増
加のため、第５図に示した配列を実行するべく既
存の発電プラントにおいて蒸気サイクルを変更し
た場合、これ等の給水加熱器の容量が不足するか
も知れない。

第６図は当業者周知の更に別の給水加熱器の配
列を示している。第４図及び第５図の場合と同様
に、第６図の配列は低圧タービンの抽出ポート
LP₁〜LP₃から蒸気を受け取る３台の低圧給水加
熱器１６０ａ〜１６０ｃを含んでおり、そして該
給水加熱器１６０ａ〜１６０ｃからの復水は復水
器１８に向かつて逆方向にカスケードされてい
る。また、第４図と同様に、第６図の配列は高圧
タービンの抽出ポートHP₁〜HP₂に接続された２
台の高圧給水加熱器１６０ｄ〜１６０ｅを有して
おり、該給水加熱器１６０ｄ〜１６０ｅからの復
水は給水を蒸気発生器１２に向かつて流す給水管
に最終的に導入される。

第４図、第５図の配列と第６図の配列との間の
重大な差異は、湿分分離器付き再熱器１００の分
離器ドレン通路Ｄが低圧給水加熱器１６０ｃの蒸
気入口ポート８０に接続されていることである。
この種の接続は、第４図及び第５図に関して前述
した２つの接続例の中間を示している。第６図の
湿分分離器付き再熱器１００はその分離器ドレン
通路Ｄが、最終的に蒸気発生器１２に流入する給
水管に流体を導く代りに該流体を復水器１８に最
終的に逆向きにカスケードさせる給水加熱器１６
０ｃに接続されている。しかし、第６図の接続例
は２台の高圧給水加熱器１６０ｄ及び１６０ｅか
らの復水を給水管に導いている。

第６図に示した蒸気サイクルに帰因する出力低
下は第５図の場合より若干少ない。分離器ドレン
通路からの汚染流体が復水器にカスケードするの
で、給水純度及び信頼性が高められる。また、給
水加熱器１６０ａ〜１６０ｃを通る復水及びドレ
ンの流量は第５図に示した蒸気サイクルほど増加
しない。蒸気タービン発電プラントの設計におい
ては、信頼性及び熱消費率間の選択に際し信頼性
が向上するように決定することが必要不可欠であ
り、これは、蒸気発生器１２に流れる汚染物を減
少させることによつて達成できる。

本発明の好適な実施例は第７図に示されてい
る。この実施例は、湿分分離器付き再熱器１０、
復水器１８及び蒸気発生器１２に関連して５台の
給水加熱器１６０ａ〜１６０ｅを含んでおり、そ
の中、３台の低圧給水加熱器１６０ａ〜１６０ｃ
は低圧タービンの抽出ポートLP₁〜LP₃に接続さ
れている。これ等３台の低圧給水加熱器の復水出
口９０は、図示のように復水器１８に向けて逆方
向にカスケードされている。２台の高圧給水加熱
器１６０ｄ及び１６０ｅは高圧タービンの抽出ポ
ートHP₁及びHP₂に接続する。第７図に示す通
り、最も高圧の給水加熱器１６０ｅはその復水出
口９０を次に高圧の給水加熱器１６０ｅの入口ポ
ート９２に流体連通状態に接続せしめており、上
述した高圧の給水加熱器１６０ｄはその復水出口
９０が給水の流れに流体連通状態に接続されてい
る。第７図の実施例は更に、給水加熱器１６０ｃ
〜１６０ｄ間に直列に接続された液対液の熱交換
器１２０を含む。この液対液熱交換器１２０は実
質的にドレン冷却器として動作するものであつ
て、そのドレン入口１２２は湿分分離器付き再熱
器１００の分離器ドレン通路Ｄに接続されてい
る。ドレン冷却器１２０のドレン出口１２６は、
３台の低圧給水加熱器１６０ａ〜１６０ｃのうち
の最も高圧で動作する給水加熱器１６０ｃの入口
ポート９２に流体連通状態で接続されている。ド
レン冷却器１２０は給水出口１２４及び給水入口
１２８を有し、該出入口がドレン冷却器１２０を
５台の給水加熱器１６０ａ〜１６０ｅに図示のよ
うに直列接続することを可能にしている。液対液
の熱交換器１２０を最も低圧の高圧給水加熱器１
６０ｄ及び最も高圧の低圧給水加熱器１６０ｃの
間に配置すれば、全ての給水加熱器が復水器１８
の方に逆にカスケードされている第５図の場合と
比較して、熱消費率が約0.31％向上することが測
定された。本発明の範囲内の配列においては、液
対液の熱交換器１２０は湿分分離器付き再熱器１
００のドレン通路Ｄから水を受け取り、復水を給
水加熱器１６０ｃに、そして最終的に復水器１８
の方に逆にカスケードする。このように応用する
タイプの液対液の給水加熱器１２０は基本的にド
レン冷却器の様に機能する。

第７図に示した配列の熱サイクルは第４図のも
のより約0.12％熱消費率が劣るものと認められ
る。しかし、第７図に示した本発明の好適な実施
例は第４図の配例のような不純物濃度を受けな
い。第７図の実施例で特に重要な点は、第６図及
び第７図の配列におけるドレン及び復水流量の変
化は殆ど同じであるが、第７図の熱消費率は第６
図の配列の熱消費率より約0.25％低いことであ
る。

本発明は、第４図に示した配列の不純物濃縮の
作用を回避すると同時に、他の不純物最小化の接
続例と比較して熱消費率のロスを可及的に最小に
する。本発明の更なる利点は、既存の蒸気タービ
ン発電プラントを塑及修復するのに利用できるこ
とであり、反対に、第５図に示した配列は全ての
可能性を考えても利用することはできない。現存
の蒸気タービン発電プラントを第５図の配列に従
つて塑及修復すれば、復水器１８及び低圧給水加
熱器１６０ａ〜１６０ｃの復水流量は相当に増加
するであろう。しかし、第７図に示した本発明
は、低圧給水加熱器及び復水器１８の復水流量の
増加をもつと少なくして既存の蒸気タービン発電
プラントに塑及修復用に適用できる。また、第６
図に示した既知の配列は低圧給水加熱器への復水
流量の増加は極く僅かであるが、蒸気タービンサ
イクルの熱消費率が増大し、第７図に示した本発
明よりも乱0.24％悪化する。

湿分分離器付き再熱器１００、復水器１８及び
蒸気発生器１２と関連して複数の給水加熱器を使
用するどんな配列においても、２つの矛盾する規
準を考慮しなければならない。第１に、蒸気ター
ビンサイクルの熱消費率に対する配列の影響と、
この影響の相対的コストとを比較考量しなければ
ならない。また、給水の流れ内への塩化ナトリウ
ムのような潜在的不純物の侵入によつて、蒸気タ
ービンサイクルの全体的信頼性が重大な影響を受
ける。即ち、不純物は蒸気発生器１２内に溜まつ
てその内部の熱交換管に腐食損傷を生じさせ、蒸
気タービンシステム全体の信頼性に有害な影響を
及ぼす結果になる。一般に、蒸気タービンシステ
ムの蒸気サイクルは、復水器１８に向かつて逆に
カスケードされる復水流体の量に比例してマイナ
スの影響を受ける。同様に、給水の純度は、蒸気
発生器１２に向かつて流れるときに給水中に流入
する復水の量に関係してマイナスの影響を受け
る。第７図に示した本発明は、これ等の規準の双
方によつて評価されるように、当業者周知の既存
蒸気タービンシステムに優る改良をもたらすもの
である。本発明は、給水の流れに入る不純物を最
小にすることによつて蒸気タービン系統の信頼性
を向上させると共に、蒸気タービン系統全体の熱
消費率に対するマイナスの影響を可及的に低減さ
せる。

第７図に示した液対液の熱交換器１２０と他の
給水加熱器１６０ａ〜１６０ｅとの間の主な差異
は、液対液の熱交換器１２０、即ちドレン冷却器
がそのドレン入口１２２で流入液体を受け取り、
ドレン出口１２６からこの液体が出る前にその熱
を給水に移して、この液体を液相のまゝにしてお
くのに対して、給水加熱器１６０ａ〜１６０ｅで
は蒸気タービン系統の低圧及び高圧タービンか
ら、また、他の給水加熱器から流入物を受け取る
が、この流入物は、最初気相であるか或は給水加
熱器の外筒内に入る際にフラツシユして気相にな
ることである。第７図における液対液の熱交換器
１２０に入る湿分分離器付き再熱器１００の分離
器ドレン通路Ｄのフラツシング又は絞りを避ける
ことによつて、これ等の熱交換器を出る復水をド
レン水がフラツシユされる場合に可能な温度より
も高温にすることができる。その結果、給水加熱
器１６０ｄに入る水温度がより高くなり、従つ
て、第７図に示す配列の蒸気サイクル効率が液対
液の熱交換器を使用しないものと比較して向上す
る。給水加熱器に入るときのドレン水のフラツシ
ングは、この流体によつて給水を加熱することの
できる最高温度を低下させる。

本発明の別の実施例を第８図に示す。この実施
例は、液対液の熱交換器１２０、即ちドレン冷却
器が３台の低圧給水加熱器１６０ａ〜１６０ｃに
対して並列に接続されている点は別として、全て
の点で第７図の実施例と同様である。ドレン冷却
器１２０はその給水入口１２８から給水を受け取
り、その給水出口１２４からの給水を最も高圧の
低圧給水加熱器１６０ｃと最も低圧の高圧給水加
熱器１６０ｄとの間で給水ラインに放出する。ド
レン冷却器１２０のドレン入口１２２には湿分分
離器付き再熱器１００のドレン通路Ｄからの水を
受け取り、その水をドレン出口１２６から復水器
１８に向かつて放出する。第８図の配列における
給水入口１２８に入る給水は第７図の配列におけ
る給水入口１２８に入る給水よりも低温であるの
で、湿分分離器付き再熱器１００からのドレン水
と流入給水との間には大きな温度差がある。この
温度差の増大により、ドレン冷却器１２０の熱交
換特性が第７図の配列のものとは異なつている。

第８図に示した配列の利点は、湿分分離器付き
再熱器のドレンＤが低圧給水加熱器１６０ａ〜１
６０ｃからのドレンと混合しないことである。第
８図の配列における熱消費率は第７図の配列より
も約0.03％低い。しかし、第８図におけるドレン
冷却器１２０の対数平均温度差は第４図における
ドレン冷却器１２０の約４分の１である。この特
性はドレン冷却器１２０内に約４倍の熱伝達面を
必要とする。第８図の液対液の熱交換器１２０の
両端ドレン温度差が15〓であれば熱消費率は第７
図に示した配列のものより約0.02％劣る。この場
合、第８図におけるドレン冷却器１２０の対数平
均温度差は第７図の冷却器よりも約2.6の係数だ
け依然として小さい。

本発明の給水加熱器配列は、給水回路内の潜在
的不純物の濃縮量を低減すると同時に、蒸気ター
ビン発電プラントの熱消費率に対するマイナスの
影響を最小にするため、複数の給水加熱器の他に
液対液の熱交換器を用いる。従つて、本発明によ
れば、当業者周知の配列におけるよりも熱消費率
に対する重大な影響を少なくして、蒸気タービン
発電プラントの信頼性を全体的に向上させること
ができる。本発明を特定の実施例について詳細に
説明したが、その他の実施例も本発明の範囲内に
入ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸気タービン発電プラントの一例を示
す概略系統図、第２図は代表的な給水加熱器の内
部構造を示す断面図、第３図は第４図から第８図
で使用する給水加熱器を符号化して示す図、第４
図、第５図および第６図は当業者周知の代表的な
蒸気タービン給水加熱器配列の系統図、第７図は
本発明の実施例を示す系統図、第８図は本発明の
別の実施例を示す系統図である。１０……高圧タービン、HP₁〜HP₂……高圧タ
ービンの抽出ポート、１２……蒸気発生器、１４
……低圧タービン、LP₁〜LP₃……低圧タービン
の抽出ポート、１７……復水器の入口ポート、１
８……復水器、１９……復水器の出口ポート、１
６０ａ〜１６０ｃ……第１給水加熱器、１６０ｄ
〜１６０ｅ……第２給水加熱器、１２０……第３
給水加熱器（熱交換器又はドレン冷却器）、１０
０……再熱器、Ｄ……ドレン通路、１２２……第
３給水加熱器の入口ポート（ドレン入口）、１２
６……第３給水加熱器の出口ポート（ドレン出
口）、９２……第１給水加熱器の入口ポート、９
０……第１、第２給水加熱器の復水出口ポート、
８０……第１、第２給水加熱器の蒸気入口ポー
ト。

Claims

【特許請求の範囲】１第１抽出ポートを有する低圧タービン、第２抽出ポートを有する高圧タービン、該高圧タービンに流体連通状態で接続された蒸
気発生器、該蒸気発生器に流体連通状態で接続された出口
ポートを有する復水器、該復水器の出口ポートと前記蒸気発生器との間
に流体連通状態で接続され、給水を前記復水器か
ら蒸気発生器に導く流体通路を有する第１給水加
熱器、該第１給水加熱器と蒸気発生器との間に流体連
通状態で接続され、給水を該第１給水加熱器から
蒸気発生器に導く流体通路を有する第２給水加熱
器、該第１、第２給水加熱器の間に流体連通状態で
接続され、給水を該第１給水加熱器から第２給水
加熱器へ導く流体通路を有する第３給水加熱器、
及び該第３給水加熱器の入口ポートに流体連通状態
で接続されたドレン通路を有する再熱器、を備え、前記第３給水加熱器の出口ポートは前記第１給
水加熱器の入口ポートに流体連通状態で接続さ
れ、前記第１給水加熱器の復水出口ポートは前記復
水器の入口ポートに流体連通状態で接続され、前記第２給水加熱器の復水出口ポートは前記蒸
気発生器に流体連通状態で接続されていて、給水が復水器の出口ポートから、第１、第３、
第２給水加熱器を連続的に通つて、蒸気発生器の
入口ポートに流入することができる蒸気タービン
発電プラント。２第１抽出ポートを有する低圧タービン、第２抽出ポートを有する高圧タービン、入口ポート及び出口ポートを有する復水器、該復水器の出口ポートに流体連通状態で接続さ
れた入口ポートを有する蒸気発生器、該復水器の出口ポートと前記蒸気発生器の入口
ポートとの間に流体連通状態で接続されると共
に、前記低圧タービンの第１抽出ポートに流体連
通して接続される蒸気入口ポートと、該復水器の
入口ポートに流体連通して接続される復水出口ポ
ートとを有する第１給水加熱器、該第１給水加熱器と前記蒸気発生器の入口ポー
トとの間に流体連通状態で接続されると共に、前
記高圧タービンの第２抽出ポートに流体連通して
接続される蒸気入口ポートと、前記蒸気発生器の
入口ポートに流体連通して接続される復水出口ポ
ートとを有する第２給水加熱器、前記復水器の出口ポート及び該第２給水加熱器
の間に流体連通状態で前記第１給水加熱器に関し
て並行に接続されると共に、入口ポートと、前記
復水器の入口ポートに流体連通して接続された出
口ポートを有する第３給水加熱器、該第３給水加熱器の入口ポートに流体連通状態
で接続されたドレン通路を有する再熱器、を備え、給水が前記復水器の出口ポートから、前記第
１、第２給水加熱器を通つて前記蒸気発生器の入
口ポートへ順に流れると共に、並行の通路では、
前記復水器の出口ポートから、第３、第２給水加
熱器を通つて前記蒸気発生器の入口ポートへ流れ
ることができる蒸気タービン発電プラント。