JPH10205307A - 蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】加温用の蒸気供給系統の蒸気源から加温器に至
る蒸気供給配管内で蒸気系ウォータハンマの発生防止を
有効的に図れる蒸気タービンプラントの海洋生息物除去
装置を提供する。 【解決手段】復水器１等の熱交換器に海水を使用する蒸
気タービン発電プラントであって、海水の導入配管と熱
交換後の海水の排出配管３とを連通配管８で接続すると
ともに、流路切換え用の弁９，１０を設けて熱交換器、
導入配管２、排出配管３および連通配管８からなる閉ル
ープ状の循環系統を形成する。連通配管８に蒸気吹込み
による加温器１１を設け、この加温器過熱蒸気を供給す
る蒸気供給配管１３を接続して、蒸気加温により生じる
温水を熱交換器の非運転時に循環系統内で循環させるこ
とにより熱交換器や配管内に付着している海洋生息物を
除去する海洋生息物除去装置において、蒸気供給配管１
３に過熱度を低下させる減温器１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電プラント
や原子力発電プラント等の蒸気タービンプラントにおけ
る復水器、海水クーラその他の熱交換器の熱交換媒体と
して海水を使用する場合に、その熱交換器の内部あるい
は配管等に付着する海洋生息物を死滅除去させる技術に
係り、特に蒸気吹込みによる直接熱交換式の加温器を適
用して前記熱交換器内に温水を循環させる蒸気タービン
プラントの海洋生息物除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントや原子力発電プラント
等の蒸気タービンプラントにおいては、ボイラや原子炉
で発生した蒸気を蒸気タービンに流入させた後、復水器
で凝縮させて復水としている。復水はポンプで昇圧し、
再びボイラまたは原子炉に供給する。

【０００３】このような復水器で蒸気の凝縮作用を行わ
せる場合、大量の冷却媒体が必要であることから、従来
では冷却媒体として海水を利用することが多い。海水は
一般にポンプで吸い上げられ、導入配管を介して復水器
に注入され、熱交換チューブを介して蒸気を冷却する過
程を経て、排出管により海に戻される。

【０００４】ところで、海水中には貝類や藻等が生息し
ており、これらの海洋生息物が熱交換チューブや導入配
管、排出配管等の管壁内面に付着する場合がある。付着
した海洋生息物が成長すると、熱交換性能を低下させた
り、管路の流動抵抗を増加させ、循環水ポンプの負荷を
増大させてプラント効率の低下等の原因となる。

【０００５】このような蒸気タービンプラントの復水器
や海水クーラ等の熱交換器、それらに付属する海水の導
入，排出配管内に付着する海洋生息物を死滅させて除去
する場合、従来では一般にプラント運転停止時に作業員
またはロボットによる水の噴射等の機械的作業によって
除去していた。

【０００６】ただし、このような機械的作業では多大な
労力や設備が必要になるとともに、作業効率が低いこと
から、近年では他の方法が提案され、例えば導入，排水
配管に塩素を注入することにより海洋生息物を除去する
方法、または導入，排水配管の内壁に防汚塗料を塗布す
ることにより海洋生息物を除去する方法、さらに導入，
排水配管に淡水を注入することにより海洋生息物を除去
する方法、さらにまた導入，排水配管に流入する海水を
加温するか、または導入，排水配管に温水を注入するこ
とにより海洋生息物を除去する方法等が提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した方法の中で、
導入，排水配管に流入する海水を加温するか、または導
入，排水配管に温水を注入することにより海洋生息物を
除去する方法は、水温を４０℃以上に保持することによ
り、バイオフィルム（スライム）、稚貝等の付着生物を
死滅させる方法であり、実用に適すると考えられてい
る。

【０００８】この方法を実施するための構成として従
来、復水器等の熱交換器に海水を導入するための導入配
管と熱交換後の海水を海側に排出する排出配管とを連通
配管で接続するとともに、流路切換え用の弁を設けるこ
とにより、熱交換器、導入配管、排出配管および連通配
管からなる閉ループ状の循環系統を形成し、連通配管に
蒸気吹込みによる直接熱交換式の加温器を設けるととも
に、この加温器に蒸気源から過熱蒸気を供給する蒸気供
給配管を接続し、加温器で蒸気加温により生じる温水を
熱交換器の非運転時に循環系統内で循環させることによ
り熱交換器内または配管内に付着している海洋生息物を
除去する蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置が
提案されている。

【０００９】しかしながら、このような従来の装置にお
いて、加温器用の蒸気源として蒸気タービンプラントの
蒸気を使用するのが一般的であるが、その場合には蒸気
の加熱度が大きく、加温器内部で蒸気系ウォータハンマ
が発生し、振動、騒音の発生が著しいという問題があっ
た。

【００１０】また、海洋生息物を除去するためのプラン
トの部分運転は常時、行われるものではなく、蒸気ター
ビンプラントの運転停止期間に行われ、導入，排水配管
での海水の吸上げ、排出作用が停止した状態で行われ
る。この場合、加温器に蒸気を供給するための蒸気供給
配管内にドレンが溜まり、それが蒸気系ウォータハンマ
を発生させ、蒸気タービンプラントの配管系及び機器の
損傷を招くという問題もあった。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、加温用の蒸気供給系統の蒸気源から加温器に至
る蒸気供給配管内で蒸気系ウォータハンマの発生防止を
有効的に図れる蒸気タービンプラントの海洋生息物除去
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、復水器その他の熱交換器にお
ける熱交換媒体として海水を使用する蒸気タービン発電
プラントであって、前記熱交換器に海水を導入するため
の導入配管と熱交換後の海水を海側に排出する排出配管
とを連通配管で接続するとともに、流路切換え用の弁を
設けることにより、前記熱交換器、導入配管、排出配管
および連通配管からなる閉ループ状の循環系統を形成
し、前記連通配管に蒸気吹込みによる直接熱交換式の加
温器を設けるとともに、この加温器に蒸気源から過熱蒸
気を供給する蒸気供給配管を接続し、前記加温器で蒸気
加温により生じる温水を前記熱交換器の非運転時に前記
循環系統内で循環させることにより前記熱交換器内また
は配管内に付着している海洋生息物を除去する蒸気ター
ビンプラントの海洋生息物除去装置において、前記蒸気
供給配管に過熱蒸気の過熱度を低下させる減温器を設け
たことを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の蒸気タ
ービンプラントの海洋生息物除去装置において、蒸気供
給配管に前記連通配管側からの逆流を阻止する逆止弁を
設け、この逆止弁の配置を加温器の蒸気入口に近接する
位置または直接接触する位置に設定したことを特徴とす
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置におい
て、蒸気供給配管に蒸気止め弁を設けるとともに、この
蒸気止め弁の下流側位置に、管内に残留するドレンを管
外に排出するドレン排出手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項４の発明は、請求項３記載の蒸気タ
ービンプラントの海洋生息物除去装置において、ドレン
排出手段はドレン弁またはドレントラップであることを
特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１から４までの
いずれかに記載の蒸気タービンプラントの海洋生息物除
去装置において、蒸気供給配管に蒸気流量を調節する蒸
気調節弁を設け、この蒸気調節弁は加温器への蒸気供給
初期に開度を緩やかに大きくする徐開機能を有すること
を特徴とする。

【００１７】請求項６の発明は、請求項５記載の蒸気タ
ービンプラントの海洋生息物除去装置において、蒸気調
節弁は、その出口側に位置して蒸気供給配管に設けた温
度検出器の検出信号に基づいて開操作されるものである
ことを特徴とする。

【００１８】請求項７の発明は、請求項５または６記載
の蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置におい
て、蒸気供給配管の蒸気調節弁下流側に蒸気止め弁を設
け、この蒸気止め弁は加温器への蒸気供給初期に開度を
緩やかに大きくする徐開機能を有することを特徴とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蒸気タービン
プラントの海洋生息物除去装置の実施形態について、図
面を参照して説明する。なお、以下の実施形態の蒸気タ
ービンプラントは、火力発電プラントまたは原子力発電
プラントのいずれについても適用することができるもの
である。

【００２０】第１実施形態（図１） 図１は本実施形態による蒸気タービンプラントの海洋生
息物除去装置の構成を示す系統図であり、復水器系統に
適用した場合を示している。なお、蒸気発生部、蒸気タ
ービン部等は省略してある。

【００２１】この図１に示すように、本実施形態では基
本的に、復水器１の冷却媒体として海水を導入するため
の導入配管２と、熱交換後の海水を海側に排出する排出
配管３とを備えている。導入配管２は海側と復水器１の
一方の水室１ａとを接続しており、この導入配管２には
海側から順に海水吸上げポンプ４、ポンプ吐出弁５、復
水器入口弁６が設けられている。また、排出配管３は復
水器１の他方の水室１ｂと海側とを接続しており、この
排出配管３には復水器出口弁７が設けられている。

【００２２】このものにおいて、導入配管２のポンプ吐
出弁５下流側と、排出配管３の復水器出口弁７上流側と
が連通配管８で接続されており、この連通配管８の両接
続端部には流路切換え用の開閉弁９，１０が設けられて
いる。復水器１の通常運転時には、これらの開閉弁９，
１０が閉じる一方、ポンプ吐出弁５、復水器入口弁６お
よび復水器出口弁７が開となり、海水が導入配管２を開
して復水器１の一方の水室１ａに導入され、復水器本体
部１ｃを流通する間に熱交換に供され、その後他方の水
室１ｂから排出管３を経て海側に排出される。

【００２３】また、海洋生息物除去運転の際には、ポン
プ吐出弁５および復水器出口弁７が閉じる一方、復水器
入口弁６および開閉弁９，１０が開となって、熱交換器
１、導入配管２、排出配管３および連通配管８からなる
閉ループ状の循環系統Ａが形成される。

【００２４】この連通配管８には、蒸気吹込みによる直
接熱交換式の加温器１１および温水循環ポンプ１２が設
けてあり、加温器１１には、本実施形態の蒸気タービン
プラントの補助蒸気系統を蒸気源として過熱蒸気を供給
する蒸気供給配管１３が接続されている。そして、復水
器１の非運転時に、連通配管８内の残留水を加温器１１
で蒸気加温して温水とし、この温水を温水循環ポンプ１
２で循環系統Ａ内で循環させることにより、熱交換器１
内または配管２，３内に付着している海洋生息物を除去
するものである。

【００２５】本実施形態では、このような構成を基本と
して、蒸気供給配管１３に過熱蒸気の過熱度を低下させ
る減温器１４が設けられている。この減温器１４は、蒸
気源から供給される蒸気を冷却水配管１５から供給され
る冷却水により冷却して、蒸気の温度を低下させ、過熱
蒸気を飽和蒸気にすることができるものである。

【００２６】また、蒸気供給配管１３には、減温器１４
の下流側部位から加温器１１に向かって順に、蒸気止め
弁１６、蒸気流量調節用の蒸気調節弁１７、および加温
器１１からの逆流を阻止するための逆止弁１８が設けら
れている。

【００２７】逆止弁１８の配置は、加温器１１の蒸気入
口に近接する位置、または直接接触する位置に設定され
ており、これにより逆止弁１８と加温器１１との間には
距離が殆どなく、加温器１１側からのドレンが蒸気供給
配管１３側に流入する空間が皆無、またはそれに近い状
態となっている。

【００２８】また、蒸気調節弁１７は、連通配管８の加
温器１１下流側に設けた温度検出器１９からの検出信号
によって制御されるようになっている。即ち、連通配管
８内の温水温度が低い場合には開度が大きくなって加温
器１１への蒸気流量を増大させ、また連通配管８内の温
水の温度が一定以上になると次第に開度が小さくなって
加温器１１への蒸気流量を減少するものである。

【００２９】さらに、蒸気供給配管１３における蒸気止
め弁１６の下流側および上流側には、それぞれ蒸気供給
配管１３内に滞留するドレンを排出するためのドレン排
出装置２０、２１が設けられている。

【００３０】一方のドレン排出装置２０は、逆止弁１８
から蒸気供給配管１３側に海水が漏洩し、蒸気調節弁１
７の下流側に滞留するのを防止するためのものである。
このため、蒸気供給配管１３における逆止弁１８と蒸気
調節弁１７との間に配設されている。

【００３１】また、他方のドレン排出装置２１は、海洋
生息物除去運転が例えば週に１回程度行われるものであ
るため、その運転時に使用された蒸気が通常運転時に冷
却して、蒸気供給配管１３内に蒸気凝縮ドレンとなって
滞留し、海洋生息物除去運転時に、その滞留ドレンに起
因して発生する蒸気系ウォータハンマの発生を防止する
ためのものである。このため、蒸気止め弁１６の上流側
で常時、ドレンの排出を行い、また暖気するように蒸気
止め弁１６の上流側に設けられている。なお、各ドレン
排出手段２０，２１としては、例えばドレン弁またはド
レントラップ等が適用できる。

【００３２】しかして、海洋生息物を除去しようとする
場合には、上述したように蒸気タービンプラントの運転
を停止する。これにより、導入配管２のポンプ４の運転
が停止する。この状態で、ポンプ吐出弁６および復水器
出口弁７を閉じると同時に、開閉弁９，１０を開とし、
温水循環ポンプ１２を起動させる。

【００３３】一方、図示しない蒸気源から蒸気供給管１
３に加熱蒸気を供給すると、その過熱蒸気は減温器１４
で冷却されて飽和蒸気となり、蒸気止め弁１６を介して
蒸気調節弁１７に送られる。蒸気調節弁１７では、加温
器１１への流入蒸気量が温度検出器１９の検出出力に基
づいて調節され、逆止弁１８を介して蒸気が加温器１１
に供給される。加温器１１では、連通配管８内を循環す
る海水に直接蒸気が注入されて加温が行われ、海水が温
水となる。この結果、復水器１内の熱交換器用配管、導
入配管２、排出配管３および連通配管８によって形成さ
れる温水循環系統Ａに温水が循環し、これらの配管の内
壁、配管に付属する機器等に付着している海洋生息物が
除去される。

【００３４】以上の第１実施形態に係る海洋生息物除去
装置によれば、加温器１１に蒸気を供給するための蒸気
供給配管１３に、蒸気温度を低下させて過熱蒸気を飽和
蒸気にすることができる減温器１４を設けたので、蒸気
源から蒸気供給配管１３を介して加温器１１に供給され
る過熱蒸気が飽和蒸気になり、加温器１１内で蒸気が凝
縮するときの衝撃が少なく、蒸気系ウォータハンマによ
る振動及び騒音の発生が低減できる。

【００３５】また、加温器１１の蒸気供給口に直接接続
上程で逆止弁１８を配設したので、加温器１１と逆止弁
１８との間に滞留するドレン量を最小限に減少させるこ
とができ、これによっても蒸気系ウォータハンマの発生
を低減することができる。

【００３６】さらに、蒸気供給配管１３における蒸気源
から加温器１１への間にドレンを排出するドレン排出手
段２０，２１を設けたので、蒸気供給配管１３内のドレ
ンが予め排出でき、これによっても蒸気系ウォータハン
マの発生を有効に防止することができる。

【００３７】第２実施形態（図２〜図４） 図２は、本発明の第２実施形態による海洋生息物除去装
置の構成を示している。この第２実施形態が第１実施形
態と異なる点は、蒸気調節弁１７の出口近傍の配管に別
の温度検出器２２を設け、蒸気調節弁１７の開動初期
に、この温度検出器２２の検出出力に基づいて加温器１
１への流入蒸気量を制御するようにしたことである。そ
の他の構成については、前記の第１実施形態と略同様で
あるので、同一要素に同一符号を付して重複説明を省略
する。

【００３８】第１実施形態に係る海洋生息物除去装置で
は、蒸気調節弁１７が、加温器１１に流入する蒸気量
を、加温器１１の下流側に配設された温度計の検出出力
に基づいて制御するようにしていた。この場合、加温器
１１に蒸気が流入する初期では温度検出器１９が配設さ
れている位置における海水の温度は設定値に達していな
いため、蒸気調節弁１７が全開状態になり、蒸気の急激
な凝縮による振動、騒音が発生する可能性がある。

【００３９】そこで、この第２実施形態では蒸気供給配
管１３の蒸気調節弁１７出口近傍位置に別の温度検出器
２２を設け、蒸気調節弁１７の開弁動作初期において、
この温度検出器２２の検出出力に基づいて蒸気調節弁１
７を徐々に開弁するように制御し、加温器１１に急激に
高温蒸気が大量に流入することを防止するものである。

【００４０】図３および図４は、以上の第２実施形態に
おける蒸気調整弁２２の制御特性を示している。図３は
蒸気調節弁１７の弁開度特性を従来例と比較して示し、
図４は温度検出器２２により検出される蒸気調節弁１７
の出口近傍の温度上昇特性を従来例と比較して示してい
る。

【００４１】蒸気調節弁１７の開動作初期に、温度検出
器２２の検出出力に基づいて、その蒸気調節弁１７を徐
開することにより、図３に曲線ａで示すように、蒸気調
節弁１７の開度が徐々に大きくなるので、これに伴って
蒸気調節弁１７の出口近傍の温度は図４に曲線ｄで示す
ように緩慢に増加することとなり、加温器１１に急激に
高温蒸気が流入されるのを抑制することができる。な
お、図３に曲線ｃで示すように、蒸気調節弁１７の開度
を段階滴に徐々に大きく設定してもよい。

【００４２】これに対し、図３の曲線ｂは、従来の海洋
生息物除去装置における蒸気調節弁１７の弁開度特性で
あり、図４の曲線ｅは図３の曲線ｂに対応する蒸気調節
弁１７下流側における温度上昇特性である。これらの曲
線ｂ，ｅに示すように、従来では、加温器１１に急激に
高温蒸気が流入される可能性があったものである。

【００４３】したがって、本実施形態によれば、蒸気供
給配管１３に設けた温度検出器２２の検出信号に基づい
て蒸気調節弁１７の開度を設定し、これにより徐開機能
を付与したことにより、海洋生息物除去運転の起動時に
おける蒸気の急激な凝縮に起因する振動、騒音の発生を
防止することができる。

【００４４】他の実施形態 なお、以上の第１、第２実施形態における蒸気調節弁１
７の機能に加え、または代えて、蒸気供給配管１３の上
流側に配設される蒸気止め弁１６に対し、加温器１１へ
の蒸気供給初期に開度を緩やかに大きくする徐開機能を
付与してもよい。この機能は、海洋生息物除去運転の起
動時に、蒸気止め弁１６の出口近傍に配設した温度検出
器２２の検出出力をモニタしながら、徐々に開弁指令を
出力する図示しない制御装置によって行うことができ
る。

【００４５】このような構成によっても、前記各実施形
態の場合と同様の効果が得られるものである。

【００４６】

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、蒸気源から蒸気供給配管を介して加温器に供給され
る過熱蒸気を減温器によって飽和蒸気とすることができ
るので、加温器内で蒸気が腹水するときの衝撃が少な
く、蒸気系ウォータハンマによる振動及び騒音の発生が
低減される。

【００４７】また、加温器と逆止弁との間に滞留するド
レン量を最小限に減少させることができるので、蒸気系
ウォータハンマの発生を低減することができる。また、
蒸気供給系統の配管内のドレンが排出することによって
も、蒸気系ウォータハンマの発生を防止することができ
る。

【００４８】さらに、加温器に徐々に蒸気を流入させ、
導入，排水配管内の海水温度が急激に上昇するのを防止
することにより、海洋生息物除去運転の起動時における
蒸気衝突による衝撃を減少させ、振動及び騒音の発生を
低減することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンプラ
ントの海洋生息物除去装置の構成を示す系統図。

【図２】本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンプラ
ントの海洋生息物除去装置の構成を示す系統図。

【図３】図２に示した海洋生息物除去装置の蒸気調節弁
の弁開度特性を従来例と比較して示す特性図。

【図４】図３に示した蒸気調節弁の弁開度特性に対応す
る蒸気調節弁の出口近傍の温度上昇特性を従来例と比較
して示す特性図。

【符号の説明】

１ 復水器 １ａ 水室 １ｂ 水室 １ｃ 復水器本体部 ２ 導入配管 ３ 排出配管 ４ 海水吸上げポンプ ５ ポンプ吐出弁 ６ 復水器入口弁 ７ 復水器出口弁 ８ 連通配管 ９，１０ 開閉弁 １１ 加温器 １２ 温水循環ポンプ １３ 蒸気供給配管 １４ 減温器 １５ 冷却水配管 １６ 蒸気止め弁 １７ 蒸気調節弁 １８ 逆止弁 １９ 温度検出器 ２０，２１ ドレン排出装置 ２２ 温度検出器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復水器その他の熱交換器における熱交換
   媒体として海水を使用する蒸気タービン発電プラントで
   あって、前記熱交換器に海水を導入するための導入配管
   と熱交換後の海水を海側に排出する排出配管とを連通配
   管で接続するとともに、流路切換え用の弁を設けること
   により、前記熱交換器、導入配管、排出配管および連通
   配管からなる閉ループ状の循環系統を形成し、前記連通
   配管に蒸気吹込みによる直接熱交換式の加温器を設ける
   とともに、この加温器に蒸気源から過熱蒸気を供給する
   蒸気供給配管を接続し、前記加温器で蒸気加温により生
   じる温水を前記熱交換器の非運転時に前記循環系統内で
   循環させることにより前記熱交換器内または配管内に付
   着している海洋生息物を除去する蒸気タービンプラント
   の海洋生息物除去装置において、前記蒸気供給配管に過
   熱蒸気の過熱度を低下させる減温器を設けたことを特徴
   とする蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蒸気タービンプラントの
   海洋生息物除去装置において、蒸気供給配管に前記連通
   配管側からの逆流を阻止する逆止弁を設け、この逆止弁
   の配置を加温器の蒸気入口に近接する位置または直接接
   触する位置に設定したことを特徴とする蒸気タービンプ
   ラントの海洋生息物除去装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の蒸気タービンプ
   ラントの海洋生息物除去装置において、蒸気供給配管に
   蒸気止め弁を設けるとともに、この蒸気止め弁の下流側
   位置に、管内に残留するドレンを管外に排出するドレン
   排出手段を設けたことを特徴とする蒸気タービンプラン
   トの海洋生息物除去装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の蒸気タービンプラントの
   海洋生息物除去装置において、ドレン排出手段はドレン
   弁またはドレントラップであることを特徴とする蒸気タ
   ービンプラントの海洋生息物除去装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかに記載の
   蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置において、
   蒸気供給配管に蒸気流量を調節する蒸気調節弁を設け、
   この蒸気調節弁は加温器への蒸気供給初期に開度を緩や
   かに大きくする徐開機能を有することを特徴とする蒸気
   タービンプラントの海洋生息物除去装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の蒸気タービンプラントの
   海洋生息物除去装置において、蒸気調節弁は、その出口
   側に位置して蒸気供給配管に設けた温度検出器の検出信
   号に基づいて開操作されるものであることを特徴とする
   蒸気タービンプラントの海洋生息物除去装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の蒸気タービンプ
   ラントの海洋生息物除去装置において、蒸気供給配管の
   蒸気調節弁下流側に蒸気止め弁を設け、この蒸気止め弁
   は加温器への蒸気供給初期に開度を緩やかに大きくする
   徐開機能を有することを特徴とする蒸気タービンプラン
   トの海洋生息物除去装置。