JPH09133479A - 復水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＲＳＧなどの需要先へ給水開始するまでの
所要時間が短く、構造が簡単で大きな設置空間部を必要
とせず、コンパクトで経済的な脱気装置内蔵型の復水器
を提供する。 【解決手段】 管群部９と、空気濃縮部３５と、ホット
ウェル部３６と、復水の需要先に送出す給水ポンプ１１
と、ホットウエル水還流配管系統３７と、補給水配管系
統５０とを有する復水器において、前記ホットウェル部
の底部から貯水の最高水位よりも高い位置まで延びる仕
切板４０によって、ホットウェル部に蛇行する貯水流路
４１を形成し、貯水中に水蒸気を注入する脱気用蒸気注
入手段４５を前記貯水流路に沿ってほぼ等間隔で複数配
置し、この貯水流路の両端にホットウェル水出口部４２
と戻り部３８を形成し、前記貯水流路の少なくとも一箇
所および前記給水ポンプの出口側配管の途中に水中溶存
酸素濃度計測センサーを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として発電用ガ
スタービンコンバインドサイクルプラント用の復水器に
おいて、給水中に含まれる溶存酸素を脱気するための脱
気装置を内蔵した形式の復水器とその周辺系統に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近は、ガスタービンと蒸気タービンを
組合わせたタービンコンバインドサイクル発電プラント
が多用されている。図４は、現在一般的に使用されてい
るガスタービンコンバインドサイクル発電プラントにお
ける復水器とその周辺系統の概略を示すもので、ガスタ
ービン１と圧縮機２は蒸気タービン３と共に発電機４に
連結され、これに回転動力を与える。圧縮機２からの圧
縮空気のもとで燃焼器５で発生した高温の燃焼ガスは、
ガスタービン１を駆動した後、ＨＲＳＧ６に導かれ、そ
こを流れるＨＲＳＧ給水を加熱して、蒸気を発生させ
る。この蒸気は蒸気タービン３に導入されて、これを駆
動する。蒸気タービン３で仕事を終えた排気蒸気は復水
器７に導かれる。

【０００３】復水器７の内部は真空ポンプ８により減圧
されており、蒸気タービン３からの排気蒸気は、管群９
の表面にて、海水ポンプ１０により汲み上げられた海水
で冷却されて凝縮する。凝縮した水は、給水ポンプ１１
にて加圧され、給水配管系統１２を通してＨＲＳＧ６へ
送られる。なお、給水配管系統１２には、蒸気タービン
３の回転軸部（グランド部）を外部からシールする蒸気
を凝縮させるグランドシール蒸気復水器１３が配置され
ている。

【０００４】復水器７の主な役割は、蒸気タービン３の
排気蒸気を受け入れ、これを凝縮していったん貯水し、
再びＨＲＳＧ６に給水できる状態にすることである。こ
の再びＨＲＳＧ６に給水できる状態にする際に重要なこ
との一つは、水中の溶存酸素濃度を基準値以下にするこ
とである。

【０００５】復水器７の貯水中には様々な原因により酸
素が溶解する。その原因の一つは、プラント停止時に復
水器７中に外部から空気を導入して大気圧力状態に戻す
際に大気中の酸素が溶解することである。また、プラン
ト運転中には、系統外に水や蒸気の形で供給した分を補
給する補給水中に相当な濃度の酸素が溶解したまま復水
器１内に持ち込まれる。さらに、蒸気タービン３のグラ
ンドシール蒸気の復水中にも酸素が溶解して復水器７内
に持ち込まれる。これらの酸素の大部分は、最終的には
真空ポンプ８により、一部の水蒸気と共に復水器７外に
排出される。

【０００６】一方、近年のガスタービンコンバインドサ
イクル発電プラントでは、毎日の電力需要の変化に合わ
せて運転・停止を繰り返す、いわゆるＤＳＳ（ＤＡＩＬ
ＹＳＴＡＲＴ ＳＴＯＰ）運用がなされている。このた
め、起動に要する時間の短縮は必然の課題であって、こ
れまで各種の技術開発が行われてきいてる。

【０００７】ガスタービンコンバインドサイクル発電プ
ラントの起動時間を左右する要因の一つに、前述のよう
に蒸気タービンサイクル側のＨＲＳＧ給水中の溶存酸素
濃度の基準値達成時間がある。給水中に溶存酸素が多く
含まれていると、発電プラントの構成機器が電気化学的
反応などにより腐食されるので、給水中の溶存酸素濃度
はできるだけ低い値に管理される。現在の大容量の発電
プラントにおいては、ＨＲＳＧ給水中の溶存酸素濃度の
基準値は７ｐｐｂ以下に設定されており、起動時に限ら
ず、プラント運転中は常に給水中の溶存酸素濃度を基準
値以下に維持しなければならない。

【０００８】前述のように、給水は主としては復水器に
貯水されているが、復水器はプラント停止中に大気開放
状態とされることが多い。これはプラント停止期間中に
亘って真空を維持するよりも、器内を大気圧に戻した方
が経済的であるためである。しかしこの間に、復水器中
の貯水は大気中の酸素を溶解して、溶存酸素濃度が飽和
濃度（常温で約８，０００ｐｐｂ）に近い状態となる。
このように多量の酸素を含んだ給水をＨＲＳＧに送る
と、ＨＲＳＧ構成部材の腐食が進行してしまうので、Ｈ
ＲＳＧに送る前に脱気装置にて脱気することになる。

【０００９】脱気装置は、給水中の溶存酸素を酸素以外
のガスとの直接接触による溶解度非平衡反応で脱気する
ための装置である。発電プラントでは、脱気のための酸
素以外のガスとして、主に水蒸気が多用されている。

【００１０】コンバインドサイクルプラントでは、復水
器内に脱気装置を設けて脱気する方法が案出されてい
る。その一例として、従来の脱気装置内蔵型復水器の概
略を図５に示す。同図において、復水器本体２０の下部
には、隔離されたホットウェル２１が配置されており、
このホットウェルと復水器本体２０の間はホットウェル
連絡配管２２により連絡されている。配管２２の途中に
は、隔離弁２３が介挿されている。２４はホットウェル
貯水を脱気する脱気装置エレメント部を示す。ホットウ
ェル２１の貯水をＨＲＳＧなどの需要先に送る給水ポン
プ１１およびグランドシール蒸気復水器１３の先方の給
水配管系統１２と、補給水配管系統２５の間には、ホッ
トウェル水還流配管系統２６が接続されており、この還
流配管系統２６とホットウェル２１の間は給水ポンプ１
１のミニマムフロー還流配管系統２７で連結されてい
る。２８は脱気装置エレメント部２４に蒸気を供給する
配管系統を示す。

【００１１】この例では、ホットウェル部２１は、隔離
弁２３により、管群部９から完全に遮断できる状態とさ
れている。つまり、図５に概念的に示すように、復水器
の内部において大部分の貯水を蓄える部分（ホットウェ
ル部２１）を、大気開放する部分（管群部９）から隔離
して真空状態を保ち、低酸素濃度のまま貯水を保存して
おいて、来るべきプラント起動の際には迅速にＨＲＳＧ
へ給水できるようにしようとするものである。しかしな
がら、このような方法においても、一部の水は大気開放
される側に残る上、プラント停止中といえどもプラント
の各部から復水器へ各種のドレン水が流入して来るが、
その量は数トンにも達し、ホットウェル側に貯水される
量の２０〜３０％程度を占めるようになる。この水を脱
気するには、ホットウェルの水と混合して脱気装置と貯
水との間を循環させるしか方法がない。なお、この水を
系統外に捨てることは、同量の水を外部から補給するこ
とになるので、全く意味がない。

【００１２】特開平５−２６４１７９号や特開平５−２
９６００７号の特許公報などには、ホットウェル部の上
方に天井板を配置しホットウェル部に給水の流路を設
け、管群部には脱気装置を設け、ホットウェル部の水を
管群部との間で循環させて脱気する復水器が記載されて
いる。また、ホットウェルに天井板を設けたり、ホット
ウェル水に蒸気や加熱水を注入して脱気する方法は、Ｕ
ＳＰ４７７４１７０、ＵＳＰ４９５８６７９、ＵＳＰ５
２０１３６６の特許公報などに見られる。これらの方法
に共通なことは、管群で凝縮した溶存酸素濃度の低い水
に溶存酸素濃度の高い補給水を混合した上で、ホットウ
ェル水に合流させていることである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
復水器には、次のような不都合な点があった。即ち、真
空を保持できるホットウェル部を持たない復水器では、
プラント停止中の大気開放操作で、酸素が水中に飽和濃
度近くまで容易に溶解してしまい、これを基準濃度にま
で脱気するのに多くの蒸気と長い時間を必要とする。真
空を保持できるホットウェル部を有する復水器では、真
空を保持するための構成部材を必要とするので構造が複
雑となり、また、空間を多く必要とするなど、外径寸法
が大型化し重量も増大するので、コスト増大の要因とな
る。しかも、従来の脱気装置では、脱気のための蒸気流
量を必要最小限に制御することが殆ど不可能であり、必
要以上に多量の蒸気を消費しており、不経済であった。
また、従来の脱気装置では、ホットウェル水に合流する
各種の水（管群部凝縮水、補給水、その他）をその溶存
酸素濃度によらず全て区別せずに混合させるため、脱気
装置部に流入する水の溶存酸素濃度が低濃度側に希釈さ
れてしまい、脱気の効率が悪く、多量の脱気用蒸気を必
要としていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明の復水器は、蒸気タービンから排気され
る水蒸気を受入れてこれを凝縮させる管群部と、この管
群部の下方に配置した空気濃縮部区画部材によって区画
された空気濃縮部と、その下方に配置されて凝縮水を貯
水するホットウェル部と、このホットウェル部から貯水
を取出して復水の需要先に送出す給水ポンプと、前記ホ
ットウェル部から取出した貯水を復水器内の別の場所に
環流させるホットウエル水還流配管系統と、ホットウェ
ル部の貯水水位が低下した際に外部から水を補給する補
給水配管系統とを有する復水器において、前記ホットウ
ェル部の底部から貯水の最高水位よりも高い位置まで延
びる仕切板によって、ホットウェル部に蛇行する貯水流
路を形成し、貯水中に水蒸気を注入する脱気用蒸気注入
手段を前記貯水流路に沿ってほぼ等間隔で複数配置し、
この貯水流路の両端にホットウェル水出口部と戻り部を
形成し、前記貯水流路の少なくとも一個所および前記給
水ポンプの出口側配管の途中に水中溶存酸素濃度計測セ
ンサーを設けたことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明において、仕切板にて形成
された貯水流路は、ホットウェル水のよどみのない流動
を実現する。また、この流路に沿ってほぼ等間隔をおい
て配置され、貯水中に水蒸気を注入する脱気用蒸気注入
手段は、貯水を蒸気と接触させて貯水中の溶存酸素を脱
気する。

【００１６】なお、単位時間当たりに脱気される溶存酸
素の流量は ｄｍ／ｄｔ＝β（ｘｂ−ｘｉ）ｄＡ …………………………… （１） で表される。ここで、ｄは微分演算記号、ｍは水中から
蒸気側へ移動する酸素の質量、ｔは時間、βは水中の酸
素の物質移動係数、ｘｂ、ｘｉはそれぞれ水側本体およ
び蒸気と水の界面における溶存酸素濃度であり、Ａは蒸
気と水の界面の面積である。水蒸気を貯水中に注入する
と、発生した気泡と水の界面の溶存酸素濃度ｘｉがほと
んど０に近くなり、水本体における溶存酸素濃度ｘｂと
の間に大きな濃度差ができるので水中の溶存酸素が蒸気
側に移動していくのである。また、脱気される溶存酸素
の総量は、水が蒸気と接触する時間ｔが長いほど多くな
るのは式（１）からも明らかである。

【００１７】さらに、この流路の少なくとも１箇所およ
び給水ポンプの出口側配管の途中に設けた水中溶存酸素
濃度計測センサーは、流路の局所位置における水中溶存
酸素濃度を計測して信号を発する。この信号は、脱気の
ための蒸気注入流量を制御する信号として使用される。

【００１８】本発明の請求項２の構成においては、空気
濃縮部で凝縮した水は他の管群部で凝縮した水よりも高
濃度の溶存酸素を含んでいるので、独立にホットウェル
部に形成された貯水流路の最上部にて貯水と合流させる
ことは、貯水と合流後の溶存酸素濃度を高く維持し、か
つ、その貯水がホットウェル内に滞留する時間を最大に
する。請求項３の構成においては、補給水の流量を計測
してその信号を発し、制御を可能とすると共に、補給水
を事前に所定の温度まで加熱して復水器に流入させ、こ
れをフラッシュ蒸発させて蒸気と水を分離する際に溶存
酸素の一部を脱気する作用を行い、かつ、分離された水
中溶存酸素濃度のまだ高い水を貯水と合流させてホット
ウェル内に滞留する時間を長くする。請求項４の構成に
おいては、空気濃縮部で凝縮した水を貯水と合流させる
前に補給水と混合し、温度を上昇させることにより、溶
存酸素の脱気を容易にする。

【００１９】請求項５の構成においては、複数の溶存酸
素濃度計測センサーと、蒸気注入配管系統の脱気用蒸気
開閉弁とがそれぞれ１対１に対応して独立して制御ル−
プを構成しているので、ホットウェル内流路や出口配管
の局所における溶存酸素濃度の計測値が設定値以上のと
きにそれに対応する脱気用蒸気開閉弁を開き、設定値以
下のときにはその脱気用蒸気開閉弁を閉じるようにして
蒸気注入流量を制御することにより、貯水中の溶存酸素
濃度を設定値以下に制御する際に必要な蒸気流量を細か
く制御することができる。請求項６の構成においては、
復水器が属するプラントが停止するときに、外部から復
水器内に導入する空気中の微細な塵を取り除くので、こ
の塵が復水器内で沈降するときに同伴する空気（酸素）
を最小限に制限し、短時間での酸素の大量溶解を防止す
ることができる。

【００２０】請求項７の構成においては、復水器側壁面
からの放熱により冷却されてホットウェルの貯水に生じ
る自然対流を抑制し、ホットウェル貯水の自由表面から
その対流に乗って貯水深部に運ばれる溶解空気（酸素）
の量を最小限に制限することができる。請求項８および
９の構成は、請求項７の構成のより具体的な構成であ
り、復水器側壁面からの放熱により冷却されてホットウ
ェルの貯水に生じる自然対流を抑制し、ホットウェル貯
水の自由表面からその対流に乗って貯水深部に運ばれる
溶解空気（酸素）の量を最小限に制限する。

【００２１】請求項１０の構成においては、プラント停
止後に復水器に空気を導入した際に管群部や復水器側壁
面で凝縮した溶存酸素を大量に含んだ水を復水器外に排
出し、ホットウェル貯水へ酸素が多量に持ち込まれるの
を防止する。これにより、プラント停止中にホットウェ
ル貯水へ酸素が溶解する経路は、ホットウェル貯水の自
由表面から分子拡散によって深部に浸透する経路だけに
なる。請求項１１の構成においては、蒸気タービンのグ
ランドシ−ル蒸気復水器に通水する冷却水流量を常に最
小限に制限してグランドシ−ル蒸気の凝縮温度を高く維
持し、凝縮水に溶解する酸素温度を低く保つと共に、復
水器に流入する際にフラッシュ蒸発させて溶存する酸素
を一部放出させ、かつ、ホットウェル水との合流後の溶
存酸素濃度を高く維持し、ホットウェル内での滞留時間
を長くする。また、請求項１２の構成においては、ホッ
トウェル内に形成された貯水流路の局所位置の水を付加
的な動力なしにサンプリングし、水中溶存酸素濃度計測
センサ−にサンプリング水を供給して濃度を計測した
後、再びホットウェル水と合流させることができる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の復水器とその周辺の系統構成の
一例を示す説明図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ
線に沿って、ホットウェル部を平面的に見た構造説明図
であり、また図３は図１の枠Ｂ部分の拡大図である。

【００２３】これらの図において、復水器３０は、側壁
板３１と底面板３２により外部から隔離された容器とし
て構成されており、上端の蒸気タービン排気入口３３よ
り蒸気タービンの排気水蒸気を受け入れ、管群部９と、
その下方に間隔をおいて配置した空気濃縮部区画部材
（後述）によって区画された空気濃縮部３５で、蒸気タ
ービンからの排気水蒸気を凝縮させる。管群部９および
空気濃縮部３５の下方には、凝縮水を貯水するホットウ
ェル部３６があり、このホットウェル部３６から復水を
取り出して、その需要先であるＨＲＳＧに送り出す給水
ポンプ１１を備えた給水配管系統１２が連結されてい
る。給水配管系統１２の途中から分岐したホットウエル
水環流配管３７はグランド蒸気復水器１３内を通り、そ
の他端は復水器底面板３のホットウエル水環流戻り部３
８に開口している。

【００２４】ホットウェル部３６には、底面板３２から
貯水の最高水位よりも高い位置まで延びる複数枚（この
例では３枚）の仕切板４０が、図２に示すように、水平
面内で互い違いに位置をずらして植設されており、これ
らの仕切板によってホットウェル部３６内には、蛇行す
る貯水流路４１が形成されている。この貯水流路４１の
一端にはホットウェル水出口部４２が形成され、他端に
はホットウエル水環流戻り部３８が形成されている。

【００２５】ホットウェル部３６内には、貯水中に水蒸
気を注入する脱気用蒸気供給配管４３、脱気用蒸気ヘッ
ダー管４４および脱気用蒸気注入手段（この例では脱気
用蒸気水中注入管４５）より成る蒸気注入配管系統が複
数系列配置されている。各蒸気注入配管系統の脱気用蒸
気供給配管４３には、脱気用蒸気開閉弁４６が介挿され
ている。なお、脱気用蒸気水中注入管４５は、貯水流路
４１の流れの方向に沿って、ほぼ等間隔となるように配
置されている。また、ホットウェル水出口部４２と戻り
部３８の間を結ぶ貯水流路４１の途中３個所にはサンプ
リング水取出し孔４７が設けられており、これらの取出
し孔４７と、給水配管系統１２の給水ポンプ１１の入口
側の間には、それぞれ溶存酸素濃度計測センサ−４８を
備えたサンプリング水配管４９が連結されている。溶存
酸素濃度計測センサ−４８は給水ポンプ１１の出口側の
給水配管系統１２にも１個設置されている。

【００２６】上記蒸気注入配管系統は、溶存酸素濃度計
測センサ−３２と同数の系統（この例では４系統）が独
立して設置されており、それぞれの配管系統に設けた脱
気用蒸気開閉弁４６は、各溶存酸素濃度計測センサ−４
８と共に、独立した制御ル−プを形成している。これら
の制御ル−プは、溶存酸素濃度計測センサ−４８による
溶存酸素濃度の計測値が設定値以上のときには、その計
測センサ−４８に対応する開閉弁４６を開き、設定値以
下のときには、その計測センサ−４８に対応する脱気用
蒸気開閉弁４６を閉じるように制御ロジックを組まれて
いる。なお、水中溶存酸素濃度の計測点と、貯水への蒸
気注入配管系統との対応関係は、ホットウェル内の貯水
流路４１から給水配管系統１２に至る水の流れに対応し
ており、上流側の計測点は上流側の蒸気注入配管系統の
開閉弁制御に用いられる。

【００２７】復水器の側壁板３１の上方には、貯水水位
が低下したときに外部から水を補給する補給水配管系統
５０が開口している。この補給水配管系統５０の途中に
は、補給水の流量を計測する補給水流量計測装置５１
と、蒸気を直接注入して補給水を加熱する補給水加熱装
置５２が介挿されている。補給水の復水器への入口に
は、補給水を減圧してフラッシュ蒸発させ、蒸気と水を
分離するフラッシュボックス５３が設置されており、こ
のフラッシュボックスで分離された水は、補給水導管５
４を通して、ホットウェル部３６内に形成された貯水流
路４１の最上流部に位置するホットウェル水還流戻り部
３８に導かれる。

【００２８】空気濃縮部３５で凝縮した水を、管群部９
で凝縮した水から分離して、ホットウェル部３６に形成
された貯水流路４１のホットウエル水環流戻り部３８に
て貯水と合流させるため、空気濃縮部区画部材６０が設
置されている。この空気濃縮部区画部材６０は、間隔を
おいて、左右および上下２段に配設した受板部６１，６
２と、それらの外端間に設けた側板部６３とからなり、
中央は開口しており、管群部９で凝縮した残りの、空気
を多く含んだ蒸気を流入させて空気濃縮部３５に供給す
る。この空気濃縮部区画部材６０の下側の受板部６２と
側板部６３は空気濃縮部３５で凝縮した水を落下させず
に保持し、連絡導管６４に導くように構成されている。
連絡導管６４の他端は補給水導管５４の途中に開口して
いる。また、管群部９で凝縮した水は、仕切板４０で形
成されたホットウェル内の貯水流路４１の最初の回折点
以降に落下させるように構成されている。

【００２９】復水器の側壁板３１の側面には、外部から
空気を導入する空気導入配管系統７０の先端が開口して
いる。この空気導入配管系統の途中には、空気中の微細
な塵を取り除くための水集塵装置７１が設置されてお
り、また、この復水器が属するプラントが停止するとき
には真空破壊弁７２を開き、空気導入配管系統７０を通
じて復水器内に空気を導入するように構成されている。

【００３０】ホットウェル部３６の側壁板３１の内側に
は、外部から冷却されて生じる側壁面に沿った対流を防
止するため、対流防止部材８０が設けられている。この
対流防止部材は、ホットウェルの貯水の水面上から貯水
深部に伸びるほぼ鉛直な対流防止板８１と、これとほぼ
直角に接合して外端が復水器の側壁板３１まで延び、そ
の内周面に接合する対流防止板８２とからなり、ホット
ウェル部３６の周縁部全周に巡らすように配置してあ
る。

【００３１】復水器３０内に空気を導入した際に、管群
部９や復水器側壁板３１の内側で凝縮した水を復水器外
に排出するため、空気濃縮部区画部材６０の上側の受板
部６１の周縁部には、堰６５を巡らし、この堰の一部か
ら、対流防止板８１、８２によって形成される溝８３の
間を管群部凝縮水導管８１で連結し、さらに溝８３に溜
まった水を復水器外部へ排出する凝縮水排水系統８４と
凝縮水排水開閉弁８５を設置してある。

【００３２】貯水を需要先に供給する給水配管系統１２
から分岐してホットウェルに環流させるホットウエル水
還流配管系統３７の途中には、蒸気タービンのグランド
シール蒸気復水器１３を配置して、この環流水をグラン
ド蒸気の冷却水としている。この環流水は復水器のホッ
トウェル部に形成された貯水流路４１の最上流部の水面
下の位置３８にて復水器３０に流入させるように構成さ
れている。また、このグランドシール蒸気の復水は、グ
ランドシール蒸気復水配管９０を通り、ホットウェル部
３６に形成された貯水流路４１の最上流部で、水面より
も上方の空間部のグランドシール蒸気復水流入位置９１
において、復水器１内に流入させるように構成されてい
る。

【００３３】次に、上述のように構成した本発明の実施
例の作用について説明する。

【００３４】ホットウェル部３６に設置された仕切板４
０はホットウェル部内に蛇行する貯水流路４１を形成
し、貯水を一方向によどみなく流動させるように作用す
る。この貯水流路４１に沿って配置された脱気用蒸気水
中注入管４５は、貯水の流れに沿って蒸気を貯水中に注
入し、貯水を蒸気と連続的に接触させて水中の溶存酸素
を脱気する。ホットウェル水の出口部４２と戻り部３８
をそれぞれこの貯水流路４１の一端と他端とすること
は、水の一方向への流動をより確実にし、貯水がホット
ウェル部から短絡的に流出することを防止する。また、
この流路内の３箇所に配置された水中溶存酸素濃度計測
のためのサンプリング水配管４９は、溶存酸素濃度計測
センサー４８に貯水流路４１の局所位置のサンプリング
水を連続的に供給し、また、元の貯水と合流させること
によって付加的な動力なしで連続的な濃度計測を可能に
する。

【００３５】空気濃縮部３５で凝縮した水を管群部９で
凝縮した水から分離して、ホットウェル部３６に形成さ
れた貯水流路４１の最上流部にて貯水と合流させるよう
に、空気濃縮部区画部材６１および連絡導管６４を設置
した構成は、酸素濃度の高い凝縮水を酸素濃度の低い凝
縮水から分離して高い溶存酸素濃度を維持したままで貯
水と合流させ、貯水と脱気のための注入蒸気との間の酸
素濃度の差を高くして迅速に脱気が進行するようにする
と共に、可能な限り長い時間、ホットウェル部３６内に
滞留させることにより、溶存酸素の脱気を十分に進行さ
せる上で有効である。貯水のホットウェル内滞留時間
は、ホットウェル貯水容量を凝縮量で割った値から得ら
れるが、空気濃縮部３５での凝縮量は、全体凝縮量の５
％前後に過ぎないので、本発明の構成を採ることによっ
てホットウェル内滞留時間が長くなることは非常に有効
である。

【００３６】補給水の流量を計測する補給水流量計測装
置５１は、その流量信号を脱気用蒸気供給配管４３の脱
気用蒸気開閉弁４６の制御に用いることによって、補給
水の流入量に応じた脱気蒸気を注入するための制御信号
として、溶存酸素濃度計測センサー４８からの溶存酸素
濃度計測値と共に用いることができ、溶存酸素濃度の基
準値維持がより確実となる。即ち、例えば溶存酸素濃度
計測値と補給水流量計測値とを和集合の形でいずれかが
条件を満たす場合に、脱気用蒸気開閉弁４６を開閉する
ように制御することができる。

【００３７】蒸気を直接注入して補給水を加熱する補給
水加熱装置５２、フラッシュボックス５３および補給水
導管５４は、補給水を復水器に流入させる前に十分加熱
し、一部の溶存酸素を脱気した上で、補給水を復水器内
に分散させることなく、ホットウェル内の貯水流路４１
の最上流部３８に、集中して流入させるように作用す
る。また、空気濃縮部３５で凝縮した水を、連絡導管６
４を通して補給水導管５４に合流させる構成は、空気濃
縮部で若干過冷却された凝縮水を温度の高い補給水と混
合して昇温させ、脱気が進行しやすい温度にする上で有
効である。

【００３８】水中溶存酸素濃度計測センサー４８からの
信号と、脱気用蒸気注入配管系統の脱気用蒸気開閉弁４
６とを組み合わせた制御ループを複数装備し、上流側の
計測点は上流側の蒸気注入配管系統の開閉弁制御に用い
ることによって、溶存酸素濃度の高い部分だけに蒸気を
注入し、その他の部分には蒸気を供給しない、いわゆる
台数制御的な制御が可能となり、より少ない蒸気流量で
溶存酸素濃度を基準値以下に維持することができる。し
かも、蒸気流量の連続制御とは異なり、蒸気注入装置の
各ノズル部分からの吹出し流量は一定であるので、吹出
し状態の安定な流量を常に維持することができる。

【００３９】外部から空気を導入する空気導入配管系統
７０の途中に設置された集塵装置、例えば水集塵装置７
１は、この復水器が属するプラントが停止するときに真
空破壊弁７２を開いて導入される空気中の微細な塵を取
り除き、この塵に伴って水中に沈降する空気中の酸素を
最小限に抑制し、プラント停止中にホットウェル貯水に
溶解する酸素量を低く押えるように作用する。ホットウ
ェル部３６の側壁板３１の内側に設置した対流防止部材
８０は、貯水が復水器外部から冷却されて生じる側面板
３１に沿った対流を防止し、この対流によってホットウ
ェル貯水表面から深部に浸透していく酸素量を低く制限
するよう作用する。空気濃縮部区画部材６０の上部の周
縁部に巡らした堰６５と、この堰の一部から対流防止部
材８０の形成する溝８３に連絡する管群部凝縮水導管８
１と、溝８３に溜まった水を復水器外部へ排出する排水
配管系統８４と、この排水配管系統に介挿した排水配管
開閉弁８５は、この復水器が停止して空気を内部に導入
した際に、復水器内で凝縮した、酸素を多量に溶解した
凝縮水をホットウェル貯水に混合することなく復水器外
に排出することを可能にする。

【００４０】貯水を給水配管系統１２から分岐してホッ
トウェル部３６に環流させるホットウェル水環流配管系
統３７の途中に蒸気タービンのグランドシール蒸気復水
器１３を配置し、この環流水を、グランドシール蒸気の
冷却水とすると共に、復水器のホットウェル部に形成さ
れた貯水流路４１の最上流部で、水面よりも上方の空間
部のグランド蒸気復水流入位置９１にて復水器に流入さ
せるように構成することは、蒸気タービンのグランドシ
−ル蒸気復水器に通水する冷却水流量を常に必要最小限
に制限してグランドシ−ル蒸気の凝縮温度を高く維持
し、凝縮水に溶解する酸素濃度を低く保つと共に、復水
器に流入する際にフラッシュ蒸発させて、溶存する酸素
を一部放出させ、かつ、ホットウェル貯水と合流後の溶
存酸素濃度を高く維持し、ホットウェル内での滞留時間
を長くする上で有効である。

【００４１】以上述べたように、本発明の実施例におい
ては、水中溶存酸素の脱気のための脱気用蒸気注入装置
を、ホットウェル部に形成された貯水流路に沿ってほぼ
等間隔に、複数系列配置したので、脱気がスム−スに進
行する。また、溶存酸素濃度の高い空気濃縮部での凝縮
水や補給水をホットウェル部に形成された流路の最上流
部に集中して流入させ、管群部から溶存酸素濃度の低い
凝縮水をより下流側に流入させるようにして、濃度の高
い貯水部分の脱気に必要な濃度差を高く維持し、かつ長
時間ホットウェル部に滞留させるようにしたので、式
（１）示される所により、効果的に少ない蒸気量で脱気
が進行する。 さらに、脱気のための蒸気量の制御方法
を、蒸気注入配管と溶存酸素濃度の計測信号との組み合
わせを複数系列設け、台数制御とすることで、蒸気流量
のきめ細かい制御が可能となり、蒸気を過剰に注入する
ことなく溶存酸素濃度の基準値の維持が可能となる。ま
た、蒸気注入ノズルの吹出し状態は安定な流量で一定し
ているので、復水器の運転状態もより安定する。また、
補給水の流入前にこれを加熱してフラッシュさせ、補給
水中の溶存酸素を一部脱気した上でホットウェル貯水と
混合させるようにしたので、その後ホットウェル内で脱
気しなければならない酸素量が減少し、脱気はスム−ズ
に進行する。その上、プラント停止時に復水器内に空気
を導入しても、容易にホットウェル貯水内に酸素が溶解
しないような措置を講じたので、短時間のプラント停止
であれば、ごく少量の酸素の溶解にとどまり、次のプラ
ント起動時の貯水内酸素の脱気時間が大幅に短縮され、
必要な蒸気量も少なくて済む。

【００４２】なお、本発明において、前述の対流防止部
材８０は、対流防止板８１，８２に替え、あるいはそれ
らと共に、復水器側壁板にホットウェルの底面位置から
貯水水面位置までをカバ−するように保温材を施工する
ことによって形成することもできる。このようにすれ
ば、ホットウェル貯水の復水器側面板に沿う対流をより
確実に防止することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の復水器に
おいては、ホットウェル内に蛇行する貯水流路を形成
し、この貯水流路に沿って溶存酸素の脱気のための蒸気
注入装置を配置し、かつ、式（１）の示唆するところに
よって溶存酸素濃度の高い空気濃縮部凝縮水や補給水を
この流路の最上流部に集中して流入させるようにしたの
で、簡単かつコンパクトな構成で、溶存酸素の脱気を、
少ない蒸気流量で効果的に進行させることができる。ま
た、給水出口も含めホットウェル部の貯水流路の複数個
所の溶存酸素濃度を計測し、蒸気注入配管系統と組み合
わせて蒸気流量を制御するようにした場合には、脱気の
ための蒸気流量のきめ細かい制御が可能となり、経済的
に溶存酸素濃度の基準を維持することができる。

【００４４】このように、本発明においては、従来の復
水器に比較して外径寸法や重量を大幅に低減した復水器
においても、少量の蒸気流量で溶存酸素濃度の基準値を
達成できるので、プラントの建設費も低減できるなどの
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の復水器とその周辺系統の実施例を示す
説明図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面構造説明図で
ある。

【図３】図１における枠Ｂ部分の拡大説明図である。

【図４】コンバインドサイクル発電プラントの一例を示
す説明図である。

【図５】従来の復水器とその周辺系統を例示する説明図
である。

【符号の説明】

１……ガスタ−ビン ２……圧縮機 ３……蒸気タ−ビン ４……発電機 ５……燃焼器 ６……ＨＲＳＧ ７…復水器 ８……真空ポンプ ９…管群部 １０……海水ポンプ １１…給水ポンプ １２…給水配管系統 １３…グランドシ−ル蒸気復水器 ２０…復水器本体 ２１…ホットウェル ２２…ホットウェル連絡配管 ２５…補給水配管系統 ２６，３７…ホットウェル水環流配管系統 ３６…ホットウェル部 ３８…ホットウェル水環流戻り部 ３０…復水器 ３１…復水器側壁板 ３２…復水器底面板 ３３…蒸気タービン排気入口 ３５…空気濃縮部 ３６…ホットウェル部 ３７…ホットウェル水環流配管系統 ３８…ホットウェル水環流戻り部 ４０…仕切板 ４１…貯水流路 ４２…ホットウェル水出口部 ４３…脱気用蒸気供給配管 ４４…脱気用蒸気ヘッダ−管 ４５…脱気用蒸気水中注入管 ４６…脱気用蒸気開閉弁 ４７…サンプリング水取出し孔 ４８…溶存酸素濃度計測センサ− ４９…サンプリング水配管 ５０…補給水配管系統 ５１…補給水流量計測装置 ５２…補給水加熱装置 ５３…フラッシュボックス ５４…補給水導管 ６０…空気凝縮部区画部材 ６１，６２…受板部 ６３…側板部 ６４…連絡導管 ６５…堰 ７０…空気導入配管系統 ７１…水集塵装置 ７２…空気配管開閉弁 ８０…対流防止部材 ８１…管群部凝縮水導管 ８３…溝 ８４…凝縮水排水系統 ８５…凝縮水排水開閉弁 ９０…グランドシ−ル蒸気復水配管

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービンから排気される水蒸気を受
   入れてこれを凝縮させる管群部と、この管群部の下方に
   配置した空気濃縮部区画部材によって区画された空気濃
   縮部と、その下方に配置されて凝縮水を貯水するホット
   ウェル部と、このホットウェル部から貯水を取出して復
   水の需要先に送出す給水ポンプと、前記ホットウェル部
   から取出した貯水を復水器内の別の場所に環流させるホ
   ットウエル水還流配管系統と、ホットウェル部の貯水水
   位が低下した際に外部から水を補給する補給水配管系統
   とを有する復水器において、前記ホットウェル部の底部
   から貯水の最高水位よりも高い位置まで延びる仕切板に
   よって、ホットウェル部に蛇行する貯水流路を形成し、
   貯水中に水蒸気を注入する脱気用蒸気注入手段を前記貯
   水流路に沿ってほぼ等間隔で複数配置し、この貯水流路
   の両端にホットウェル水出口部と戻り部を形成し、前記
   貯水流路の少なくとも一個所および前記給水ポンプの出
   口側配管の途中に水中溶存酸素濃度計測センサーを設け
   たことを特徴とする復水器。
2. 【請求項２】 空気濃縮部で凝縮した水を、管群部で凝
   縮した水から分離して、ホットウェル部に形成された貯
   水流路の最上流部にて貯水と合流させ、かつ、前記管群
   部で凝縮した水をそれよりも下流側で貯水と合流させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の復水器。
3. 【請求項３】 補給水配管系統の途中に、補給水の流量
   を計測する補給水流量計測装置と、蒸気を直接注入して
   補給水を加熱する補給水加熱装置を設け、補給水の復水
   器への入口には、補給水を減圧してフラッシュ蒸発させ
   て蒸気と水を分離するフラッシュボックスを設け、分離
   された水をホットウェル部に形成された貯水流路の最上
   流部に導く補給水導管を設けたことを特徴とする請求項
   １または２に記載の復水器。
4. 【請求項４】 空気濃縮部で凝縮した水と外部からの補
   給水とを、フラッシュボックスからホットウエル部内へ
   伸びる補給水導管内で合流させることを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれか一項に記載の復水器。
5. 【請求項５】 脱気用蒸気開閉弁を備えた蒸気注入配管
   系統を、溶存酸素濃度計測センサーの数に対応して複数
   系統設置し、それぞれ独立した制御ループを形成させ、
   溶存酸素濃度計測センサーによって計測された溶存酸素
   濃度の計測値が設定値以上のときには、その溶存酸素濃
   度計測センサーに対応する脱気用蒸気開閉弁を開き、設
   定値以下のときには、その溶存酸素濃度計測センサーに
   対応する脱気用蒸気開閉弁を閉じるよう構成したことを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の復
   水器。
6. 【請求項６】 復水器が属するプラントが停止するとき
   に、微細な空気中の塵を取り除く集塵装置を通じて外部
   から空気を復水器内に導入することを特徴とする請求項
   １ないし５のいずれか一項に記載の復水器。
7. 【請求項７】 ホットウェル部に、貯水が復水器の側壁
   面によって冷却されて生じる該側壁面に沿った対流を防
   止する対流防止部材を設けたことを特徴とする請求項１
   ないし６のいずれか一項に記載の復水器。
8. 【請求項８】 対流防止部材が、ホットウェル内の貯水
   の水面上から貯水深部に延びるほぼ鉛直な対流防止板
   と、それとほぼ直角に接合して復水器の側壁面まで延び
   てこれと接合する対流防止板とからなり、これをホット
   ウェル部の周縁部に巡らすように配置したことを特徴と
   する請求項７に記載の復水器。
9. 【請求項９】 対流防止部材が、復水器側壁板にホット
   ウェル部の底面位置から貯水水面位置以上までをカバー
   するように施された保温材で構成されていることを特徴
   とする請求項７に記載の復水器。
10. 【請求項１０】 復水器に空気を導入した際に管群部や
    復水器側壁面で凝縮した水をホットウェル部の貯水と混
    合することなく、復水器外に排出する凝縮水排水系統を
    備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一
    項に記載に復水器。
11. 【請求項１１】 貯水を需要先に供給する給水配管系統
    から分岐してホットウェル部に環流させるホットウェル
    水環流配管系統の途中に蒸気タービンのグランドシール
    蒸気復水器を配置して、この環流水をグランドシール蒸
    気の冷却水となし、かつ、この環流水をホットウェル部
    に形成された貯水流路の最上流部において、水面よりも
    上方の空間部にて復水器内に流入させるよう構成したこ
    とを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記
    載の復水器。
12. 【請求項１２】 ホットウェル部の貯水流路の局所位置
    にてサンプリング抽出されたホットウェル水が、水中溶
    存酸素濃度計測センサーを通過した後、給水ポンプの入
    口側において給水配管系統に戻されるよう構成したこと
    を特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載
    の復水器。