JPH094811A - ボイラ給水の脱気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】復水器１を出た復水が復水ポンプ２により昇圧
された後、低圧給水加熱器４で昇温されボイラ給水ポン
プ５で昇圧された後、更に高圧給水加熱器６で昇温され
ボイラ９へと導かれる蒸気原動機プラントで、そのプラ
ント起動過程のうち、給水加熱器のクリーンアップ循環
時に、蒸気原動機のタービン抽気蒸気以外の高温流体を
給水加熱器へ導入する等の方法により給水を加熱し、加
温された給水を復水器内部へスプレして循環させる。さ
らに、クリーンアップ循環水の温度，流量，溶存酸素濃
度により加温状態を制御する。 【効果】脱気器等の特別な脱気装置を持たない蒸気原動
機プラントで、プラント起動時、所望のレベルまで給水
中の溶存酸素を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気原動機プラントにお
けるボイラ給水の脱気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蒸気原動機プラントは、タービン
排気が復水器で復水化された後、復水ポンプ（および復
水昇圧ポンプ）で昇圧され、低圧給水加熱器で昇温され
脱気器へ送られる。脱気器を出た復水はボイラ給水昇圧
ポンプ，ボイラ給水ポンプにより、順次、昇圧され、高
圧給水加熱器で昇温されてボイラへ送られる。

【０００３】このような従来プラントでは、プラント起
動時のボイラ給水の脱気は、主に復水器と脱気器におけ
る脱気機能に依っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】蒸気原動機プラントで
は、配管の腐食防止やボイラスケールの付着防止を図る
ためボイラ給水の脱気（溶存酸素の低減）を行う必要が
ある。

【０００５】本発明の目的は、例えば脱気器非設置等に
より、復水器の真空脱気以外に特別な脱気手段を有さな
い蒸気原動機プラントの起動時等で、所望のレベルまで
給水中の溶存酸素を低減する手段を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はタービン排気を凝縮する機能を持つ復水器
を出た復水が、復水ポンプ（および復水昇圧ポンプ）に
より昇圧された後、タービンからの抽気によって加熱す
る２〜６台程度の低圧給水加熱器を介し、（ボイラ給水
昇圧ポンプおよび）ボイラ給水ポンプで昇圧された後、
更に、タービンからの抽気によって加熱する１〜３台程
度の高圧給水加熱器を介し、ボイラへ導く蒸気原動機プ
ラントの給復水系統で、そのプラント起動過程のうち、
低圧給水加熱器あるいは高圧給水加熱器またはこれらを
同時にクリーンアップし、そのクリーンアップ循環水を
復水器へ戻すクリーンアップ循環時、当該蒸気原動機の
タービン抽気蒸気以外の高温流体を低圧或いは高圧給水
加熱器へ導入する等の方法により給水を加熱し、その加
温された給水を復水器へ導入し復水器内部へスプレして
循環させる。

【０００７】さらに、クリーンアップ循環水の温度，流
量，溶存酸素濃度等により、同循環水の加温状態を制御
し、所望の脱気性能が得られるような制御装置を設け
る。

【０００８】

【作用】給水の脱気の原理式は次式のように表され、空
気分圧を小さくすることで給水中の溶存酸素を低減する
ことができる。

【０００９】

【数１】 ＤＯ₂＝２５.０７×１０⁶Ｐair／Ｈ …（数１） ＤＯ₂：溶存酸素量［ppb］ Ｐair：空気分圧［psi］ Ｈ ：ヘンリー定数 従って、クリーンアップ循環時、高温流体を低圧、或い
は、高圧給水加熱器へ導入する等の手法により給水を復
水器真空度の飽和温度以上まで加熱し、その加温された
給水を復水器内部へスプレしフラッシュさせ、蒸気分圧
を上げ空気分圧を下げることにより溶存酸素を分離し、
ボイラ給水の溶存酸素濃度を低減することができる。こ
こで、所要の温度上昇を達成するため、クリーンアップ
循環水の加温状態の制御を行う。

【００１０】さらに、給水中に溶け込める最大溶存酸素
量は復水の温度と復水器真空度に依存するため、同様な
制御系によりクリーンアップ循環水の加温状態を制御
し、給水を適切な温度に保つことにより、それ以上の酸
素の溶け込みを防止し所望の脱気性能を得ることができ
る。

【００１１】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１により説明す
る。

【００１２】復水器１を出た復水は、復水ポンプ２で抽
出された後、復水昇圧ポンプ３で昇圧される。復水昇圧
ポンプ３で昇圧された復水は、５台の間接接触式低圧給
水加熱器４ａ〜４ｅにより、順次、昇温され、ボイラ給
水ポンプ５ヘ送られる。ボイラ給水ポンプ５を出た復水
は、３台の間接接触式高圧給水加熱器６ａ〜６ｃにより
更に昇温され火炉（ボイラ）７へ送られる。この給復水
系統では、脱気器は非設置となっている。

【００１３】低圧給水加熱器４ａ〜４ｅと高圧給水加熱
器６ａ〜６ｃを同時にクリーンアップする高圧クリーン
アップ循環時、他缶或いは所内ボイラ９から低圧給水加
熱器４ｅへ高温流体を導入しクリーンアップ循環水を昇
温して、これを高圧クリーンアップ管１０により復水器
へ導入し、スプレノズルによりスプレして復水器内でフ
ラッシュさせ給水中の溶存酸素量を低減する。例えば、
復水器真空度７３５mmＨｇ(Vac.）状況下では、その圧
力下での飽和温度２５.５℃以上に昇温しスプレしてフ
ラッシュさせることにより溶存酸素を分離することが出
来る。ここで、給水をスプレしフラッシュさせるのは蒸
気分圧を上げ空気分圧を下げて溶存酸素の分離を促す。
さらに、その給水に再び酸素が溶け込むのを防止するた
め復水温度を２５℃以上に保つことにより、給水中の溶
存酸素濃度は１０ppb 程度にまで低減可能である。この
２５℃の根拠を図２に示す。図２は温度・圧力に対する
溶存酸素濃度変化の試算例であり、横軸は給水温度
(℃)、縦軸はその温度・真空度で最大溶け込める溶存酸
素濃度(ppb）を示す。本図より７３５mmＨｇ(Vac.)（＝
２５mmＨｇ）、２５℃の給水中には１０ppb 以上の酸素
は溶け込めないことが分かる。また、加温に必要な高温
流体の所要量は次のようになる。給復水系統の保有水量
を２５０ｔ、クリーンアップ循環量を８７０ｔ／ｈと仮
定（定格出力1000ＭＷ級のプラントの例）すると、例え
ば、０℃から２５.５℃ まで約１時間で昇温するとした
場合の高温流体の所要量は約１０ｔ／ｈとなり、他缶あ
るいは所内ボイラで十分賄える蒸気量である。なお、給
水を加熱する給水加熱器は高圧／低圧，直接接触式／間
接接触式を問わず、如何なる給水加熱器でも対応可能で
ある。また、高温流体の導入配管は、給水加熱器へ直接
接続する以外に、タービンからの抽気配管など給水加熱
器へ接続される全ての配管に対して接続することが可能
である。また、給水の加温方法は、この他にも電気ヒー
タによる加熱などが考えられる。

【００１４】さらに、図３に示すように、高温流体の導
入配管に調節弁を設け、「昇温後の給水温度」と「クリ
ーンアップ循環運用中であることを示す信号」（例えば
クリーンアップ管に付属の弁の開信号等）を演算器１１
により組み合わせることで、高温流体の導入量を制御
し、給水の適正な温度上昇と所要の溶存酸素濃度を達成
することができる。制御ロジックは、「クリーンアップ
循環運用中」であり且つ「昇温後の給水温度が目標温度
Ｔ₀ 以下」である条件下で調整弁を開き高温流体を導入
し、「クリーンアップ循環運用中でない」もしくは「昇
温後の給水温度が目標温度Ｔ₀ を超えている」条件下で
高温流体の導入量を制限する。図４は制御信号として
「昇温後の給水温度」の代わりに給水流量としたもの、
図５は復水器出口の給水中の溶存酸素濃度とした。さら
に、これらの制御信号を組み合わせた制御を行うことも
可能である。また、「クリーンアップ循環運用中である
ことを示す信号」は、図３ないし図５ではクリーンアッ
プ管に付属の弁の開信号を用いているが、この他にもク
リーンアップ管を流れる循環水の流量等を代わりに制御
信号とすることも可能である。さらに、これらの制御信
号を組み合わせた制御を行うことも可能である。

【００１５】本発明のその他の実施例を図６，図７及び
図８により説明する。

【００１６】図６では、給水加熱器で昇温された給水
（循環水）をクリーンアップ管により復水器へ戻す代わ
りに、その給水加熱器より下流側の給水系統の任意の位
置から復水器へ接続する系統を設けたものである。図６
ではその一例として低圧給水加熱器４ｅで給水を昇温
し、同給水加熱器出口より配管を取り出し復水器へ接続
した例である。

【００１７】図７では給復水系統又はクリーンアップ系
統に新たに加熱器１４を設置し、そこへ他缶或いは所内
ボイラ９から高温流体を導入しクリーンアップ循環水を
昇温する方法である。図７ではその一例としてクリーン
アップ系統に加熱器１４を設置した例である。

【００１８】図８では給水（循環水）の加熱を既設のク
リーンアップ系統で行う代わりに、給復水系統の任意の
位置から配管を取り出し、その配管上に給復水系統の給
水加熱器とは別の加熱器１４を設け、給水を昇温して復
水器内へスプレする方法である。図８ではその一例とし
て４ｃと４ｄの低圧給水加熱器の間から復水器へ接続す
る系統を設けた例である。

【００１９】図６ないし図８はいづれも基本的な脱気の
原理は図１の実施例で上述したものと同様であり、給水
の昇温・循環を行う系統配管と加熱器が異なるだけであ
る。また加熱器についても、直接接触式給水加熱器，間
接接触式給水加熱器，電気式ヒータ等その手段は問わな
い。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、脱気器等の特別な脱気
装置を持たない蒸気原動機プラントで、特にプラント起
動時、所望のレベルまで給水中の溶存酸素を低減するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の系統図。

【図２】温度・圧力に対する溶存酸素濃度変化の説明
図。

【図３】本発明の第２の実施例の系統図。

【図４】本発明の第３の実施例の系統図。

【図５】本発明の第４の実施例の系統図。

【図６】本発明の第５の実施例の系統図。

【図７】本発明の第６の実施例の系統図。

【図８】本発明の第７の実施例の系統図。

【符号の説明】

１…復水器、２…復水ポンプ、３…復水昇圧ポンプ、４
ａ〜４ｅ…低圧給水加熱器、５…ボイラ給水ポンプ、６
ａ〜６ｃ…高圧給水加熱器、７…火炉、８…補助蒸気ヘ
ッダ、９…所内ボイラ、１０…高圧クリーンアップ管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦 勝己 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気原動機プラントにおいて、タービン抽
   気蒸気以外の媒体により給水を加熱し、加温された給水
   を復水器内部へスプレすることにより給水中の溶存酸素
   低減を図ることを特徴とするボイラ給水の脱気装置。
2. 【請求項２】前記給水を加熱する装置に、所望の脱気性
   能が得られるような制御装置を設けた請求項１に記載の
   ボイラ給水の脱気装置。