JPH08226307A - 蒸気タービン発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイパス蒸気を各復水器内に均等に分配させ
ることのできる蒸気タービン発電プラントを得ることに
ある。 【構成】 本発明の蒸気タービン発電プラントは、ター
ビンバイパス蒸気管13の各々を連結させるヘッダ23と、
復水器26の各々を連結する復水器連絡胴25とから成るこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン発電プラ
ントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービン発電プラントにお
ける表面接触式復水器においては、通常運転中にタービ
ンから排出される蒸気の他に、ボイラーや原子炉の起動
時や、プラント運転中に送電系統の事故により発電機の
遮断が発生した場合にタービンをバイパスした蒸気を導
入して冷却凝縮させる手段が設けられている。

【０００３】ところで、蒸気送電系統の事故の場合に
は、その事故が復旧した後、速やかに送電を開始するこ
とができることが必要であり、そのためプラント定格運
転中のタービン流入蒸気量の全てをバイパスできる容量
を備えた発電プラントが各発電所に１又は２プラント程
度その運用上求められている。この場合には通常運転中
のタービン排気量の約２倍の量のタービンバイパス蒸気
が復水器に導入される。

【０００４】沸騰水型原子力発電所の場合には一般的に
100％のタービンバイパス容量を有し、加圧水型原子力
発電所の場合には70％〜80％のタービンバイパス容量が
必要である。このため、大容量タービンバイパス設備を
備えるためには、この多量のタービンバイパス蒸気を如
何に効果的に復水器内で処理するかが重要となる。

【０００５】図４は蒸気タービン発電プラントの概略系
統を示す図であり、蒸気発生器１で発生した高温、高圧
の蒸気は、主蒸気管２を通り蒸気加減弁３を介してター
ビン４に供給される。タービン４に供給された蒸気はそ
こで仕事を行い発電機５を駆動し、仕事を行った蒸気は
復水器６に排出され、そこで冷却管７を流通する海水等
と熱交換して凝縮され復水となる。この復水は、復水ポ
ンプ８で昇圧され低圧給水加熱器９に送られ、さらにタ
ービン４から抽気を使用する給水ポンプ駆動タービン10
で駆動される給水ポンプ11で昇圧された後、高圧給水加
熱器12を経て給水配管30によって蒸気発生器１に還流さ
れる。

【０００６】一方、主蒸気管２と復水器６間はタービン
４をバイパスするタービンバイパス蒸気管13で接続され
ており、前述のように系統事故発生時等においては、主
蒸気がこのタービンバイパス蒸気管13によってバイパス
弁14及び減圧装置15を経て復水器６に排出されるように
構成されている。

【０００７】ここで図５、図６を参照して復水器の従来
構造について説明する。図５は従来一般に用いられてい
る復水器６の正面断面図、図６は側面断面図であって、
復水器６の外殻は上部本体胴６ａと下部本体胴６ｂによ
って形成され、下部本体胴６ｂ内には多数の冷却管７か
らなる冷却管群17が配設されている。すなわち、上記下
部本体胴６ｂの左右にはそれぞれ水室１８ａ，１８ｂが
設けられており、上記各冷却管７の両端は水室１８ａ，
１８ｂに連通されている。水室１８ａに供給された冷却
水は矢印19に示すように複数の冷却管７を経て水室１８
ｂに流出する。その流通する間に冷却管７内を流通する
冷却水と、上部本体胴６ａを経て下部本体胴６ｂに流入
したタービン４からの排気流20とが熱交換し、上記ター
ビン４からの排気が凝縮し、下部本体胴６ｂの下部に設
けられたホットウェル６ｃに復水となって貯溜される。

【０００８】また、上部本体胴６ａ内には、上記冷却管
７の軸線に直行する方向に延びる低圧給水加熱器９や、
その低圧給水加熱器９に接続される抽気管21が配設され
ている。

【０００９】一方、上部本体胴６ａ内には、給水加熱器
９の下方に前記タービンバイパス蒸気管13に接続された
バイパス蒸気導入管22が配設されている。しかして、タ
ービンバイパス蒸気管13に導入されたタービンバイパス
蒸気は、上記バイパス蒸気導入管22から図５に矢印16で
示すように上部本体胴６ａ内に噴出し、冷却管７内を流
れる冷却水と熱交換して凝縮し復水となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述のように
上部本体胴内の一部に集中的にバイパス蒸気導入管を設
けてバイパス蒸気を復水器内に導入した場合、特にバイ
パス蒸気が多い場合には上部本体胴の一部に集中的に噴
出したバイパス蒸気が復水器管束全体に均一に流れ込み
にくい為、噴出個所付近の圧力が局部的に上昇するおそ
れがある。そして温度が上昇することによって、噴出個
所近傍の部材を損傷させる恐れがある。また、バイパス
蒸気が局部的に導入されることは蒸気タービンケーシン
グを局部的に加熱することになり、ケーシングの変形を
招くこともある。これはタービンの振動増加につなが
り、タービンの損傷につながる可能性がある。

【００１１】そこで多数のバイパス蒸気導入管を設け、
復水管内にバイパス蒸気を分散させることも考えられ
る。しかしこの場合、頻度の高いバイパス蒸気管につな
がるバイパス蒸気導入管とそうでないものとに分かれ、
導入管強いては復水器間で圧力、温度のアンバランスが
生じ、頻度の高い復水器の性能、品質、信頼性、寿命が
低下するという不都合を生ずるおそれがあった。

【００１２】本発明はバイパス蒸気を各復水器、各バイ
パス蒸気導入管に均等に分配することにより、局部的な
圧力、温度上昇を抑え、噴出個所近傍の部材損傷を防止
し、バイパス蒸気導入管数を自由に設定できることによ
り復水器の性能、品質、信頼性、寿命を向上させること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明においては、蒸気発生器から
タービンへ蒸気を導びく主蒸気管と、このタービンに導
びかれた蒸気を凝縮する複数の復水器と、この復水器に
て凝縮された復水をポンプを介して昇圧して蒸気発生器
に導びく給水配管と、主蒸気管から分岐しタービンをバ
イパスして各々の復水器に主蒸気を導びく複数のタービ
ンバイパス蒸気管と、このタービンバイパス蒸気管の各
々を連結させるヘッダと、復水器の各々を連結する復水
器連絡胴とから成ることを特徴とする蒸気タービン発電
プラントを提供し、さらに請求項２記載の本発明におい
ては、請求項１記載のベッダが、復水器を介して対向位
置に２本設置されて成ることを特徴とする蒸気タービン
発電プラントを提供する。

【００１４】

【作用】この様に構成された請求項１記載の本発明にお
いては、タービンバイパス作動時に各バイパス蒸気管か
らの蒸気が一旦ヘッダに集まることにより、圧力、温度
が均一になり、その様な蒸気が各復水器に均等に配分さ
れることにより、局所的な圧力、温度上昇や、部材の損
失等がなくなり、効果的に復水化できる。また、バイパ
ス弁とバイパス導入管の間にヘッダが設置されるため、
バイパス弁の数に関係なく復水器構造上最適なバイパス
導入管を配置することができる。

【００１５】さらに請求項２記載の本発明においては、
ヘッダを復水器を介して、対向位置に設置したため、バ
ランスのとれた機器配置となり、よりコンパクトな建屋
とすることができる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は本発明の一実施例を示す系統図
であって、図４から図６と同一部分には同一符号を付
し、その部分の構成の説明は省略する。図１において、
３基の復水器26は復水器連絡胴25によって連結されてい
る。タービンバイパス作動時において、蒸気はタービン
バイパス蒸気管13、バイパス弁14ａ〜ｈ、オリフィス24
ａ〜ｈを通って一旦ヘッダ23に集合する。このヘッダ23
において、圧力、温度、エンタルピを均一にした後に各
復水器26につながるバイパス蒸気導入管22ａ，ｂを通っ
て復水器26内に導入される。

【００１７】1100MW級原子力プラントにおいて、 100％
タービンバイパス設備を有する場合には略９インチ口径
の８個のタービンバイパス弁14ａ〜ｈを必要とし、各タ
ービンバイパス弁14ａ〜ｈをそれぞれ１個づつ有するタ
ービンバイパス蒸気管13が３基の復水器の各２本合計６
本のバイパス蒸気導入管22ａ，ｂにそれぞれ接続されて
いる。

【００１８】従来の復水器26では、このバイパス弁14ａ
〜ｈとバイパス導入管22ａ，ｂが各々直結しているため
３基の復水器26に８本のバイパス導入管22ａ，ｂを配置
しなければならず、３本配置する復水器26と２本配置さ
れる復水器26とが生じる。さらに、バイパス導入管22
ａ，ｂは小口径から噴出した蒸気の流速を減衰させるた
め、相互に十分な間隔を設けて設置する必要があり、復
水器一胴にバイパス導入管22ａ，ｂを３本配置するとタ
ービン排気蒸気通路の一部をバイパス導入管22ａ，ｂが
ふさぐ構造にならざるを得ず、復水器性能上好ましくな
い。このことから、バイパス蒸気管13を従来と同様に８
本とし、バイパス蒸気導入管22を復水器各２本に設定し
ている。

【００１９】ところで、タービンバイパス蒸気管13から
蒸気が復水器26に導入されるのは、原子力発電プラント
を例に取ってみると、プラントの起動、停止時とタービ
ン負荷遮断のような過渡変化時であり、通常の定格プラ
ント運転中には導入されないのが一般的である。しか
も、 100％タービン負荷遮断が発生しても、タービンバ
イパス設備側に 100％タービンバイパス蒸気量が流れる
のはごく短時間に限られる。図２に時間変化とバイパス
蒸気量が流れる割合を示す。この図２曲線Ａから判るよ
うに負荷遮断発生から約10秒後には蒸気流量は50％以下
になる。

【００２０】前記８個のタービンバイパス弁14ａ〜ｈは
シーケンシャルに全閉から全開になるようにし、上記蒸
気流量変化に対処可能としてあるが、この場合各タービ
ンバイパス弁14ａ〜ｈによって使用時間に大きな差が生
じる。つまり、プラント起動、停止に使われる弁はプラ
ント寿命中 200〜1000時間となるが、半分以上のタービ
ンバイパス弁14は２〜５時間程度の使用時間であり、そ
の使用時間に大きな差がある。

【００２１】そこで本発明においては図１に示すように
バイパス蒸気管13の蒸気を全てヘッダ23に集めることに
より、タービンバイパス蒸気管13の使用頻度の高低にか
かわらず常に圧力、温度が一定のバイパス蒸気を復水器
内に提供することが可能となり、品質、信頼性、寿命を
高めることができる。

【００２２】また、上記のようなバイパス弁14が８個に
対し、復水器26が３台の場合でもヘッダ23を介してバイ
パス導入管22を設けているためバイパス導入管22を復水
器構造上最適になるように配置することが可能となる。
図１のような実施例においては復水器当たり２本のバイ
パス導入管22であればタービン排気通路を阻害しないネ
ックヒータ下部に配設することができ、復水器の性能向
上を得ることができる。

【００２３】図３は本発明の他の実施例を示す系統図で
あり、図１と同一部分には同一符号を付し、その構成の
説明は省略する。図３においては、ヘッダ23を２本設置
し、二方向よりバイパス蒸気導入管22を復水器26内に導
入している。 100％タービンバイパスプラントのように
バイパス弁14の個数が多い場合には復水器26の片側に全
てのバイパス弁14、バイパス蒸気管13、ヘッダ23を配置
すると一方に偏り、他方に空間が生ずることから建屋配
置上不利になる場合がある。このため、図３のようにこ
れらバイパス弁14、ヘッダ23等を復水器26の両側に配置
することにより、バランスのとれた機器配管の配置設計
が可能となり、建屋の配置を効率的に行なえ、その容積
を縮小させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
本発明はタービンバイパス蒸気管の途中に取り付くバイ
パス弁と復水器側のタービンバイパス蒸気導入管との間
にヘッダを設置することにより蒸気を一旦ヘッダに集
め、それにより蒸気の圧力、温度、エンタルピ等を一定
にした後にタービンバイパス蒸気導入管を介して復水器
に導入することにより、各タービンバイパス蒸気導入管
間で差異がなくなり、品質、信頼性、寿命、経済性に優
れ、性能がよい復水器とすることができる。

【００２５】また請求項２記載の本発明は、ヘッダを復
水器を介して対向位置に２本設けたことにより、配管側
と復水器側の自由度が増え、最適な配管配置を可能に
し、建屋全体を縮小させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の要部を示す復水器の系統
図。

【図２】バイパス蒸気量と時間との関係図を示す特性
図。

【図３】本発明の第２実施例の要部を示す復水器の系統
図。

【図４】蒸気タービン発電プラントの従来例を示す系統
図。

【図５】復水器の従来例を示す正面断面図。

【図６】復水器の従来例を示す側面断面図。

【符号の説明】

１…蒸気発生器 ２…主蒸気管 ３…蒸気加減弁 ４…タービン ５…発電機 ６…復水器 ７…冷却管 ８…復水ポンプ ９…低圧給水加熱器 10…給水ポンプ駆動タービン 11…給水ポンプ 12…高圧給水加熱器 13…タービンバイパス蒸気管 14…バイパス弁 15…減圧装置 17…冷却管群 18…水室 20…タービン排気蒸気流 21…抽気管 22…バイパス蒸気導入管 23…ヘッダ 24…オリフィス 25…復水器連絡胴 26…復水器 30…給水配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気発生器からタービンへ蒸気を導びく
   主蒸気管と、このタービンに導びかれた蒸気を凝縮する
   複数の復水器と、この復水器にて凝縮された復水をポン
   プを介して昇圧して前記蒸気発生器に導びく給水配管
   と、前記主蒸気管から分岐し前記蒸気タービン発電プラ
   ントをバイパスして各々の復水器に主蒸気を導びく複数
   のタービンバイパス蒸気管と、このタービンバイパス蒸
   気管の各々を連結させるヘッダと、前記復水器の各々を
   連結する復水器連絡胴とから成ることを特徴とする蒸気
   タービン発電プラント。
2. 【請求項２】 前記ベッダは、復水器を介して対向位置
   に２本設置されて成ることを特徴とする請求項１記載の
   蒸気タービン発電プラント。