JPH11248106A - 発電プラント及びその再起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、給水ポンプの所要押込圧力が
給水ポンプの上流側の復水圧力を超えることなく安全に
脱気器内圧力を降下して、発電プラントの再起動時間を
短縮する。 【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に発電
プラントは、蒸気発生装置１と、タービン２と、発電機
６と、復水器７と、復水ポンプ８と、脱気器１１と、給
水ポンプ１２と、復水回収系統１９と、脱気器圧力低減
弁１５と、前記脱気器内の圧力を検出する圧力検出器１
６と、当該発電プラントの停止を示すマスター制御トリ
ップ信号と前記圧力検出器からの圧力信号とに基づい
て、前記脱気器内の圧力が所定の変化率で低下するよう
に前記脱気器圧力低減弁を制御する制御装置２０とを有
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、原子力発電所や火
力（汽力及びコンバインド）発電所等の蒸気により発電
する発電プラント及びその再起動方法に係り、特に、燃
料遮断等による当該発電プラントの停止後に、脱気器内
の水を復水器に回収して再起動する発電プラント及びそ
の再起動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発電プラント運転中に何らかの要
因で燃料遮断等による発電停止が発生した場合、発電プ
ラントの状態は、図７のようになる。燃料遮断に伴い蒸
気タービンがトリップし、蒸気発生装置のドラムレベル
が低くなり、給水調節弁が全開となる。この時、給水ポ
ンプの押込圧力が低くなることにより給水ポンプがトリ
ップに至る事から、先行的に給水調節弁を全閉、合わせ
て給水ポンプを停止させる。さらに、脱気器水位調節弁
が全閉となることから、復水ポンプが再循環運転とな
る。

【０００３】この状態から発電プラントを再起動させる
場合には、まず脱気器内の圧力を低下させる必要があ
る。これは、燃料遮断による発電停止直後の脱気器内圧
力は、それまでの運転圧力を保持しており、脱気器内に
停留する復水の温度も高温となっている。一方、脱気器
に送水される復水は、発電停止に伴い低圧ヒータにて復
水を昇温させる抽気蒸気の供給が停止しているため、低
温となっている。ここで、速やかに発電プラントを再起
動させるため、即座に給水ポンプを運転開始した場合、
図３に示す如く、脱気器に低温の復水が流入することに
なり、脱気器の器内圧力及び給水ポンプの入口圧力が急
速に低下する。しかしながら、脱気器から給水ポンプま
での配管内水の存在により、給水ポンプの入口圧力の低
下と給水ポンプの所要押込圧力の低下との間には時間遅
れが生じ、過渡的に給水ポンプの所要押込圧力が給水ポ
ンプの入口圧力を超えるため、給水がフラッシュし、給
水ポンプの入口部でキャビテーションが発生する。かか
るキャビテーションは、給水ポンプに対し重大な損害を
与え、発電プラントとしても給水ポンプのトリップを引
き起こす要因になり得る。

【０００４】従って、燃料遮断による発電停止後の発電
プラント再起動に際しては、脱気器内圧力が低下するま
で放置するか、当該系統のドレン弁等を手動で開し、脱
気器内に停留する熱水及び給水ポンプ廻りの配管内に停
留する熱水を徐々に復水と置換させる方法がとられてい
た。

【０００５】一方、燃料遮断による発電停止時には上述
の如く給水調節弁が全閉となり、蒸気発生装置内の圧力
上昇によりドラム水位が低下するため、発電プラント再
起動に先立ちドラム水張操作が行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電力需要は年々増加す
る傾向を示してはいるものの、新規発電プラント設置等
の設備投資が抑制されるなか、既存の発電プラントの稼
働率を増加させることは電力業界をはじめとするエネル
ギー分野において重要な課題となっている。その一環で
ある燃料遮断による発電停止後の再起動時間の短縮は本
課題への貢献度は高い。しかしながら、図７に示す従来
の方法では、発電プラントの再起動に２４時間以上要し
ていた。

【０００７】また、特開昭64−88008 号公報には、多種
の検出信号を組み合わせて、脱気器の水位制御用弁を制
御して、再起動時のフラッティング現象を防止すること
が記載されているものの、安全に再起動時間を短縮する
ことまでは考慮されていない。

【０００８】本発明の目的は、給水ポンプの所要押込圧
力が給水ポンプの上流側の復水圧力を超えることなく安
全に脱気器内圧力を降下して、再起動時間を短縮した発
電プラント及びその再起動方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題に対するアプロ
ーチとしては、再起動時間を律する要因が脱気器内圧力
の降下時間であることに注目し、速やかに且つ安全に脱
気器内圧力の降下が可能なよう、脱気器内圧力を監視し
ながら、復水器内に貯留する水を復水器へ回収させる系
統を設置することにある。

【００１０】即ち、本発明の発電プラントは、蒸気を発
生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置で発生した蒸
気により駆動するタービンと、前記タービンに連結され
て発電する発電機と、前記タービンから排出された蒸気
を復水にする復水器と、前記復水器からの復水を昇圧す
る復水ポンプと、前記復水ポンプで昇圧された復水を脱
気する脱気器と、前記脱気器からの復水を昇圧して前記
蒸気発生装置へ供給する給水ポンプと、前記脱気器から
の復水を前記復水器へ回収する復水回収系統と、前記復
水器へ回収する復水の流量を調節する脱気器圧力低減弁
と、前記脱気器内の圧力を検出する圧力検出器と、当該
発電プラントの停止を示すマスター制御トリップ信号と
前記圧力検出器からの圧力信号とに基づいて、前記脱気
器内の圧力が所定の変化率で低下するように前記脱気器
圧力低減弁を制御する制御装置とを有する。

【００１１】又は、本発明の発電プラントは、蒸気を発
生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置で発生した蒸
気により駆動するタービンと、前記タービンに連結され
て発電する発電機と、前記タービンから排出された蒸気
を復水にする復水器と、前記復水器からの復水を昇圧す
る復水ポンプと、前記復水ポンプで昇圧された復水を脱
気する脱気器と、前記脱気器からの復水を昇圧して前記
蒸気発生装置へ供給する給水ポンプと、前記脱気器から
の復水を前記復水器へ回収する復水回収系統と、前記復
水器へ回収する復水の流量を調節する脱気器圧力低減弁
と、前記給水ポンプの上流側の復水の圧力を検出する圧
力検出器と、当該発電プラントの停止を示すマスター制
御トリップ信号と前記圧力検出器からの圧力信号とに基
づいて、前記給水ポンプの所要押込圧力が前記給水ポン
プの上流側の復水の圧力を超えないように前記脱気器圧
力低減弁を制御する制御装置とを有する。

【００１２】又は、本発明の発電プラント再起動方法
は、燃料遮断による発電プラントの停止後に、脱気器内
の水を復水器へ回収してから、前記発電プラントの起動
を開始する。さらに、前記復水器へ回収する水の量を制
御して、前記脱気器内の圧力を所定の変化率で低下させ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の発電プラント及び
その再起動方法の実施の形態を説明する。

【００１４】図１に、本発明の発電プラントの実施の形
態の構成図を示す。

【００１５】蒸気発生装置１（原子炉，循環型ボイラ
等）で発生した蒸気は、蒸気タービン２の高圧車室３に
おいて蒸気タービン２を回転させた後、再び蒸気発生装
置１に導入して再熱し、その後、中圧車室４，低圧車室
５において、順次蒸気タービン２を回転させることによ
り、蒸気タービン２に連結される発電機６を回転させ、
電気を発生する。

【００１６】ここで、低圧車室５から排出された蒸気は
復水器７にて復水に変換され、復水器７内で一時的に貯
留される。この復水器７内で貯留される復水は、復水ポ
ンプ８により昇圧され、低圧ヒータ９において、低圧車
室５からの抽気蒸気等により昇温され、脱気器１１内の
水位に基づいて制御される脱気器水位調節弁１０を経
て、脱気器１１まで送水される。脱気器１１において加
熱，脱気された復水は、給水ポンプ１２により昇圧さ
れ、高圧ヒータ１３において高圧車室３や中圧車室４か
らの抽気蒸気により昇温され、蒸気発生装置１で発生し
た蒸気の状態に基づいて制御される給水調節弁１４を経
て、再び蒸気発生装置１に送水される。発電プラントは
このような一連のサイクルを繰り返し運転される。

【００１７】かかる発電プラントにおいて、運転中（発
電中等）に、何らかの要因で燃料遮断によるプラント停
止が発生した場合、制御装置２０が図６に示すように発
電プラントを動作させる。燃料遮断に伴い(マスター制
御トリップ信号の入力に伴い)、蒸気タービン２をトリ
ップさせる。その後、蒸気発生装置１内のドラムレベル
が低くなるが、給水調節弁１４を全閉にする。その後、
従来は、給水ポンプ１２を停止させていたが、本発明で
は、給水ポンプ１２は停止させず再循環運転に移行させ
る。続いて脱気器水位調節弁１０を全閉にして、復水ポ
ンプ８を再循環運転させる。

【００１８】ここで、脱気器１１内の圧力を検出する脱
気器圧力検出器１６にて、脱気器１１内圧力を監視しな
がら、脱気器１１から復水器７への復水回収系統１９に
配置される脱気器圧力低減弁１５を開方向に制御して、
脱気器１１内の水（熱水）を復水器７へ回収する。その
際、脱気器１１内に停留する復水の水位が低下するた
め、脱気器水位調節弁１０が開方向に制御され、低圧車
室５からの抽気蒸気が遮断されたために低温になった復
水が脱気器１１内に流入する。しかしながら、脱気器１
１内の圧力を所定の変化率で低下するように、脱気器水
位調節弁１０を制御し、脱気器１１から復水器７へ回収
する復水の流量を制御する。その所定の変化率につい
て、以下説明する。給水ポンプ１２の所要押込圧力挙動
に関し、２２０ＭＷ級の火力発電プラントをベースとし
たシミュレーションを実施した結果、図４に示す如く、
脱気器１１内圧力降下率が０.２ａｔ／min（脱気器１１
から復水器７への水回収量：約５０ｔ／ｈ）の条件にお
いて、給水ポンプ１２の所要押込圧力が、給水ポンプ１
２の入口圧力（上流側の復水圧力）を上回ることなく、
安全に（キャビテーション等を生じることなく）給水ポ
ンプ１２の再循環運転が継続可能であることを確認し
た。また、従来の脱気器１１内圧力降下特性に比較した
場合、極めて速やかに脱気器１１内圧力が降下し、約１
時間で大気圧まで降下することを確認した。

【００１９】また、図２に示すように、脱気器圧力検出
器１６の代わりに、給水ポンプ１２の上流側に復水圧力
検出器１８を設置してもよい。この場合、制御装置２０
において、復水圧力検出器１８からの圧力信号に基づく
給水ポンプ１２の上流側に復水圧力と予め設定する給水
ポンプ１２の所要押込圧力とを比較して、給水ポンプ１
２の所要押込圧力が給水ポンプ１２の上流側の復水圧力
を超えないように、脱気器圧力低減弁１５を制御して、
脱気器１１から復水器７へ回収する復水の流量を制御す
る。

【００２０】本発明によれば、燃料遮断による発電停止
後の発電プラント再起動において、蒸気発生装置１へ通
常運転時の給水（給水ポンプ１２で昇圧された復水）を
送水する準備が、約１時間で完了可能となり、これによ
り再起動時間（プラント停止から通常運転に復帰するま
でに要する時間）が大幅に短縮するという効果を奏す
る。

【００２１】次に、本発明の発電プラント及びその再起
動方法の他の実施の形態について、図５を参照して説明
する。

【００２２】本実施の形態は、給水調節弁１４に対して
も、脱気器１１内圧力降下率に伴う開閉制御機能を付与
することにより、自動的に蒸気発生装置１に給水を送水
し、ドラム水位低下を抑制する場合の例である。

【００２３】燃料遮断時の蒸気発生装置１内ドラム水
は、圧力上昇により水位が低下する。ここで、先述の実
施の形態に示す如く、脱気器圧力低減弁１５を開し、脱
気器１１内圧力を降下させている間に、ドラム水位が通
常水位以下に低下した場合に、本実施の形態によれば、
以下のように給水が送水可能となる。

【００２４】即ち、制御装置２０において、給水調節弁
１４を制御する制御信号にドラム水位検出器１７により
検出されたドラム水位信号に基づく開閉制御機能と、脱
気器圧力検出器１６による開閉制御機能を付与し、脱気
器圧力降下率が０.２ａｔ ／min の条件で給水調節弁１
４を開した後、ドラム水位検出器１７による通常水位確
保の条件をもって給水調節弁１４を閉する。この場合、
脱気器圧力低減弁１５を制御する制御信号に、給水調節
弁１４の開度状態をフィードバックさせることにより、
脱気器１１内圧力降下と同時に蒸気発生装置１への給水
の送水が可能となる。

【００２５】本発明によれば、燃料遮断による発電停止
後の発電プラント再起動において、脱気器１１内圧力を
降下させると同時に、蒸気発生装置１内ドラムへ給水を
送水することができ、蒸気発生装置１内のドラム水位低
下が抑制され、水張操作時間の短縮による更なる再起動
時間の短縮が図れるという効果を奏する。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、制御装置が脱気器内の
圧力が所定の変化率で低下するように脱気器圧力低減弁
を制御することにより、給水ポンプの所要押込圧力が給
水ポンプの上流側の復水圧力を超えることなく安全に脱
気器内圧力を降下することができ、これにより、蒸気発
生装置へ通常運転時相当の給水を送水するまでの時間を
短縮でき、再起動時間を短縮するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発電プラントの実施の形態の構成図。

【図２】本発明の発電プラントの他の実施の形態の構成
図。

【図３】従来の給水ポンプの所要押込圧力，入口圧力及
び脱気器圧力の挙動を示す特性図。

【図４】本発明を適用した場合の給水ポンプの所要押込
圧力，入口圧力及び脱気器圧力の挙動を示す特性図。

【図５】本発明の発電プラントの他の実施の形態の構成
図。

【図６】本発明の発電プラント再起動方法の実施の形態
のフロー図。

【図７】従来の発電プラント再起動方法の実施の形態の
フロー図。

【符号の説明】

１…蒸気発生装置、２…蒸気タービン、３…高圧車室、
４…中圧車室、５…低圧車室、６…発電機、７…復水
器、８…復水ポンプ、９…低圧ヒータ、１０…脱気器水
位調節弁、１１…脱気器、１２…給水ポンプ、１３…高
圧ヒータ、１４…給水調節弁、１５…脱気器圧力低減
弁、１６…脱気器圧力検出器、１７…ドラム水位検出
器、１８…復水圧力検出器、１９…復水回収系統、２０
…制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気
   発生装置で発生した蒸気により駆動するタービンと、前
   記タービンに連結されて発電する発電機と、前記タービ
   ンから排出された蒸気を復水にする復水器と、前記復水
   器からの復水を昇圧する復水ポンプと、前記復水ポンプ
   で昇圧された復水を脱気する脱気器と、前記脱気器から
   の復水を昇圧して前記蒸気発生装置へ供給する給水ポン
   プと、前記脱気器からの復水を前記復水器へ回収する復
   水回収系統と、前記復水器へ回収する復水の流量を調節
   する脱気器圧力低減弁とを有する発電プラントにおい
   て、 前記脱気器内の圧力を検出する圧力検出器と、 当該発電プラントの停止を示すマスター制御トリップ信
   号と前記圧力検出器からの圧力信号とに基づいて、前記
   脱気器内の圧力が所定の変化率で低下するように前記脱
   気器圧力低減弁を制御する制御装置とを有することを特
   徴とする発電プラント。
2. 【請求項２】蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気
   発生装置で発生した蒸気により駆動するタービンと、前
   記タービンに連結されて発電する発電機と、前記タービ
   ンから排出された蒸気を復水にする復水器と、前記復水
   器からの復水を昇圧する復水ポンプと、前記復水ポンプ
   で昇圧された復水を脱気する脱気器と、前記脱気器から
   の復水を昇圧して前記蒸気発生装置へ供給する給水ポン
   プと、前記脱気器からの復水を前記復水器へ回収する復
   水回収系統と、前記復水器へ回収する復水の流量を調節
   する脱気器圧力低減弁とを有する発電プラントにおい
   て、 前記給水ポンプの上流側の復水の圧力を検出する圧力検
   出器と、 当該発電プラントの停止を示すマスター制御トリップ信
   号と前記圧力検出器からの圧力信号とに基づいて、前記
   給水ポンプの所要押込圧力が前記給水ポンプの上流側の
   復水の圧力を超えないように前記脱気器圧力低減弁を制
   御する制御装置とを有することを特徴とする発電プラン
   ト。
3. 【請求項３】燃料遮断による発電プラントの停止後に、
   脱気器内の水を復水器へ回収してから、前記発電プラン
   トの起動を開始する発電プラント再起動方法において、 前記復水器へ回収する水の量を制御して、前記脱気器内
   の圧力を所定の変化率で低下させることを特徴とする発
   電プラント再起動方法。