JPH11311402A - 蒸気プラント - Google Patents
蒸気プラントInfo
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- JPH11311402A JPH11311402A JP12077598A JP12077598A JPH11311402A JP H11311402 A JPH11311402 A JP H11311402A JP 12077598 A JP12077598 A JP 12077598A JP 12077598 A JP12077598 A JP 12077598A JP H11311402 A JPH11311402 A JP H11311402A
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- Japan
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- deaerator
- water
- pressure
- water supply
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Abstract
(57)【要約】
【課題】脱気器圧力の降下率を抑えることにより給水ポ
ンプの有効ＮＰＳＨを確実に確保する蒸気プラントを提
供すること。 【解決手段】蒸気になる給水を供給する給水ポンプ
（９，１０）と、前記給水ポンプ（９，１０）の前段に
設けられる給水容器であって給水を脱気し前記給水ポン
プ（９，１０）に供給する脱気器６と、を備えた蒸気プ
ラントにおいて、前記脱気器６に不活性ガスを注入する
加圧手段（１６，１７，１８）を備えている。
ンプの有効ＮＰＳＨを確実に確保する蒸気プラントを提
供すること。 【解決手段】蒸気になる給水を供給する給水ポンプ
（９，１０）と、前記給水ポンプ（９，１０）の前段に
設けられる給水容器であって給水を脱気し前記給水ポン
プ（９，１０）に供給する脱気器６と、を備えた蒸気プ
ラントにおいて、前記脱気器６に不活性ガスを注入する
加圧手段（１６，１７，１８）を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力原子力発電プ
ラント等の蒸気プラントに関する。
ラント等の蒸気プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の火力原子力発電プラント
の復水・給水系統を示す図である。復水器１は、図示し
ない発電機を回転駆動し発電することで、図示しないタ
ービンで仕事をした蒸気を冷却水により凝縮させ水に戻
す設備である。復水器１からの復水は復水ポンプ２及び
復水ブースターポンプ３で昇圧される。
の復水・給水系統を示す図である。復水器１は、図示し
ない発電機を回転駆動し発電することで、図示しないタ
ービンで仕事をした蒸気を冷却水により凝縮させ水に戻
す設備である。復水器１からの復水は復水ポンプ２及び
復水ブースターポンプ３で昇圧される。
【０００３】復水ブースターポンプ３で昇圧された復水
は、脱気器水位制御弁４及び複数段の低圧給水加熱器５
を経て脱気器６に流入する。脱気器６に流入した復水
は、低圧のタービン抽気により加熱、脱気された後、脱
気器貯水タンク７へ流下し、ここで一旦貯水される。な
お、脱気器貯水タンク７までの水を復水と称するが、こ
の先の水を給水と称する。
は、脱気器水位制御弁４及び複数段の低圧給水加熱器５
を経て脱気器６に流入する。脱気器６に流入した復水
は、低圧のタービン抽気により加熱、脱気された後、脱
気器貯水タンク７へ流下し、ここで一旦貯水される。な
お、脱気器貯水タンク７までの水を復水と称するが、こ
の先の水を給水と称する。
【０００４】脱気器水位制御弁４は、脱気器貯水タンク
７の水位を常に予め設定された値に保持するためのもの
である。低圧給水加熱器５はシェル＆チューブ式熱交換
器であり、復水をタービン抽気により昇温するための設
備である。脱気器６は、低圧給水加熱器５と同様、ター
ビン抽気により復水を昇温するための設備であるととも
に、熱交換形式が直接接触式熱交換であり、復水に溶解
している空気を除去する機能も有している。
７の水位を常に予め設定された値に保持するためのもの
である。低圧給水加熱器５はシェル＆チューブ式熱交換
器であり、復水をタービン抽気により昇温するための設
備である。脱気器６は、低圧給水加熱器５と同様、ター
ビン抽気により復水を昇温するための設備であるととも
に、熱交換形式が直接接触式熱交換であり、復水に溶解
している空気を除去する機能も有している。
【０００５】脱気器貯水タンク７内の給水は、脱気器降
水管８を流下し給水ブースターポンプ９及び給水ポンプ
１０で昇圧され、高圧給水加熱器１１を経てボイラー
（または蒸気発生器）１２へ給水される。
水管８を流下し給水ブースターポンプ９及び給水ポンプ
１０で昇圧され、高圧給水加熱器１１を経てボイラー
（または蒸気発生器）１２へ給水される。
【０００６】高圧給水加熱器１１はシェル＆チューブ式
熱交換器であり、給水を高圧のタービン抽気により昇温
するための設備である。給水ポンプミニマムフロー弁１
３は、ボイラー（または蒸気発生器）１２への給水量が
低下したとき、給水ブースターポンプ９及び給水ポンプ
１０の最小流量を確保するためのものである。脱気器ベ
ント弁１４は、脱気器６にて脱気された空気を多段オリ
フィス１５を介し大気へ排出する設備である。
熱交換器であり、給水を高圧のタービン抽気により昇温
するための設備である。給水ポンプミニマムフロー弁１
３は、ボイラー（または蒸気発生器）１２への給水量が
低下したとき、給水ブースターポンプ９及び給水ポンプ
１０の最小流量を確保するためのものである。脱気器ベ
ント弁１４は、脱気器６にて脱気された空気を多段オリ
フィス１５を介し大気へ排出する設備である。
【０００７】通常の定格運転状態では、脱気器６に流入
する復水の温度は１６０℃前後であり、脱気器６内の圧
力は１２ｋｇ／ｃｍ2 ａｂｓであり、温度は１９０℃
（飽和温度）である。
する復水の温度は１６０℃前後であり、脱気器６内の圧
力は１２ｋｇ／ｃｍ2 ａｂｓであり、温度は１９０℃
（飽和温度）である。
【０００８】脱気器貯水タンク７内の給水の水面は、給
水ブースターポンプ９の吸い込み口に対し高い位置に設
置され、給水ブースターポンプ９の押し込み水頭（有効
ＮＰＳＨ）が給水ブースターポンプ９において必要なＮ
ＰＳＨ（必要ＮＰＳＨ）に対して余裕をもって確保され
るよう計画される。なおＮＰＳＨとは、Ｎｅｔ Ｐｏｓ
ｉｔｉｖｅ Ｓｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄ（正味正吸い込
み揚程）の略称である。
水ブースターポンプ９の吸い込み口に対し高い位置に設
置され、給水ブースターポンプ９の押し込み水頭（有効
ＮＰＳＨ）が給水ブースターポンプ９において必要なＮ
ＰＳＨ（必要ＮＰＳＨ）に対して余裕をもって確保され
るよう計画される。なおＮＰＳＨとは、Ｎｅｔ Ｐｏｓ
ｉｔｉｖｅ Ｓｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄ（正味正吸い込
み揚程）の略称である。
【０００９】有効ＮＰＳＨ（押し込み水頭）が必要ＮＰ
ＳＨ以下になると、給水ブースターポンプ９の吸い込み
口で給水がフラッシュ（気泡を発生）し、ポンプとして
の機能を喪失してボイラー（または蒸気発生器）１２へ
の給水ができなくなる。
ＳＨ以下になると、給水ブースターポンプ９の吸い込み
口で給水がフラッシュ（気泡を発生）し、ポンプとして
の機能を喪失してボイラー（または蒸気発生器）１２へ
の給水ができなくなる。
【００１０】なお有効ＮＰＳＨは、ポンプ吸い込み部で
の圧力と流体の飽和圧力との差を流体の比重量で除した
ものであり、次式（１）で表される。 有効ＮＰＳＨ＝（Ｐｓ−Ｐｓｓ）／Ｒｓ（ｍ） …（１） ここで、Ｐｓ；ポンプ吸い込み部の圧力（Ｋｇ／ｍ2 ａ
ｂｓ） Ｐｓｓ；ポンプ吸い込み部流体の飽和圧力（Ｋｇ／ｍ2
ａｂｓ） Ｒｓ；ポンプ吸い込み部流体の比重量（Ｋｇ／ｍ3 ）で
ある。
の圧力と流体の飽和圧力との差を流体の比重量で除した
ものであり、次式（１）で表される。 有効ＮＰＳＨ＝（Ｐｓ−Ｐｓｓ）／Ｒｓ（ｍ） …（１） ここで、Ｐｓ；ポンプ吸い込み部の圧力（Ｋｇ／ｍ2 ａ
ｂｓ） Ｐｓｓ；ポンプ吸い込み部流体の飽和圧力（Ｋｇ／ｍ2
ａｂｓ） Ｒｓ；ポンプ吸い込み部流体の比重量（Ｋｇ／ｍ3 ）で
ある。
【００１１】また、ポンプ吸い込み部の圧力は次式
（２）で表される。 Ｐｓ＝Ｐｄ＋Ｈｋ×Ｒｋ …（２） ここで、Ｐｄ；脱気器圧力（Ｋｇ／ｍ2 ａｂｓ） （通常脱気器タンク貯水の飽和温度と同じ値） Ｈｋ；脱気器貯水タンク水面とポンプ吸い込み部の高低
差（ｍ） Ｒｋ；脱気器降水管内流体の平均比重量（Ｋｇ／ｍ3 ）
である。
（２）で表される。 Ｐｓ＝Ｐｄ＋Ｈｋ×Ｒｋ …（２） ここで、Ｐｄ；脱気器圧力（Ｋｇ／ｍ2 ａｂｓ） （通常脱気器タンク貯水の飽和温度と同じ値） Ｈｋ；脱気器貯水タンク水面とポンプ吸い込み部の高低
差（ｍ） Ｒｋ；脱気器降水管内流体の平均比重量（Ｋｇ／ｍ3 ）
である。
【００１２】上記式（１）と（２）をまとめると下式
（３）のようになり、 有効ＮＰＳＨ＝（Ｐｄ＋Ｈｋ×Ｒｋ−Ｐｓｓ）／Ｒｓ …（３） 有効ＮＰＳＨは、ほぼ （Ｐｄ−Ｐｓｓ）／Ｒｓ＋Ｈｋ
となる。
（３）のようになり、 有効ＮＰＳＨ＝（Ｐｄ＋Ｈｋ×Ｒｋ−Ｐｓｓ）／Ｒｓ …（３） 有効ＮＰＳＨは、ほぼ （Ｐｄ−Ｐｓｓ）／Ｒｓ＋Ｈｋ
となる。
【００１３】通常の運転状態では、脱気器６の圧力と給
水ブースターポンプ９の吸い込み部の給水の飽和圧力と
はほぼ等しく、有効ＮＰＳＨはほぼＨｋ（ｍ）であり何
ら問題はない。しかし、落雷等により発電所が電力系統
から切り離されるとタービンの負荷が急減する。負荷が
急減すると、タービンへの流入蒸気が図示しない蒸気加
減弁により絞られ、タービン抽気の圧力が瞬時に低下
し、低圧給水加熱器５及び脱気器６へ加熱蒸気が流入し
なくなる。この結果、復水の抽気による昇温が中断さ
れ、脱気器６へ流入する復水の温度が低下し、さらに脱
気器６での昇温も中断され、脱気器６内の圧力が急激に
低下する。
水ブースターポンプ９の吸い込み部の給水の飽和圧力と
はほぼ等しく、有効ＮＰＳＨはほぼＨｋ（ｍ）であり何
ら問題はない。しかし、落雷等により発電所が電力系統
から切り離されるとタービンの負荷が急減する。負荷が
急減すると、タービンへの流入蒸気が図示しない蒸気加
減弁により絞られ、タービン抽気の圧力が瞬時に低下
し、低圧給水加熱器５及び脱気器６へ加熱蒸気が流入し
なくなる。この結果、復水の抽気による昇温が中断さ
れ、脱気器６へ流入する復水の温度が低下し、さらに脱
気器６での昇温も中断され、脱気器６内の圧力が急激に
低下する。
【００１４】一方、ボイラー（または蒸気発生器）１２
は、負荷急減後も給水量が減少するが、給水を必要とし
運転を続ける。ところが、給水は脱気器降水管８を流下
して給水ブースターポンプ９へ供給されるため、脱気器
貯水タンク７から給水ブースターポンプ９の吸い込み口
に達するまでに数十秒から数分の時間を要する。すなわ
ち、給水ブースターポンプ９の吸い込み口には、数十秒
から数分前に脱気器貯水タンク７内にあった給水（脱気
器貯水タンク７内の給水より温度が高く、飽和圧力の高
い給水）が流入することになる。このことは、給水ブー
スターポンプ９の有効ＮＰＳＨ（飽和圧力差分）を低下
させることになる。
は、負荷急減後も給水量が減少するが、給水を必要とし
運転を続ける。ところが、給水は脱気器降水管８を流下
して給水ブースターポンプ９へ供給されるため、脱気器
貯水タンク７から給水ブースターポンプ９の吸い込み口
に達するまでに数十秒から数分の時間を要する。すなわ
ち、給水ブースターポンプ９の吸い込み口には、数十秒
から数分前に脱気器貯水タンク７内にあった給水（脱気
器貯水タンク７内の給水より温度が高く、飽和圧力の高
い給水）が流入することになる。このことは、給水ブー
スターポンプ９の有効ＮＰＳＨ（飽和圧力差分）を低下
させることになる。
【００１５】有効ＮＰＳＨが低下し必要ＮＰＳＨ以下と
なると、給水ブースターポンプ９はその機能を喪失し、
ボイラー（または蒸気発生器）１２への給水を中断し、
図示しない保安装置によりボイラー（または蒸気発生
器）１２がトリップする。一旦ボイラー（または蒸気発
生器）１２がトリップすると、再起動に十数時間から数
日を要し、電力系統を乱すこととなり、数千万年から数
億円の損害になる場合がある。
なると、給水ブースターポンプ９はその機能を喪失し、
ボイラー（または蒸気発生器）１２への給水を中断し、
図示しない保安装置によりボイラー（または蒸気発生
器）１２がトリップする。一旦ボイラー（または蒸気発
生器）１２がトリップすると、再起動に十数時間から数
日を要し、電力系統を乱すこととなり、数千万年から数
億円の損害になる場合がある。
【００１６】この対策として、最新のプラントでは負荷
急減時に次の対策を実施している。 （１）プラント計測装置により負荷急減を自動的に検出
する。 （２）脱気器水位制御弁４の開度を予め設定した値まで
絞り、脱気器６に流入する復水の流量を制限し、脱気器
６の圧力の降下率を制限する。 （３）本来は、プラント起動時等の特殊な時期に使用す
るために設けられる脱気器圧力制御弁（図１では不図
示）を全開として、プラント補助蒸気を脱気器６へ流入
させ、脱気器６内の圧力の降下率を制限する。 （４）給水ポンプミニマムフロー弁１３を全開とし、脱
気器貯水タンク７から脱気器降水管８を通り給水ブース
ターポンプ９へ流入する給水量を増加させ、前述した脱
気器降水管８における給水供給の時間後れを短縮する。
上記対策を採用することにより、負荷急減時の給水ブー
スターポンプ９の有効ＮＰＳＨが確保されるようにな
る。
急減時に次の対策を実施している。 （１）プラント計測装置により負荷急減を自動的に検出
する。 （２）脱気器水位制御弁４の開度を予め設定した値まで
絞り、脱気器６に流入する復水の流量を制限し、脱気器
６の圧力の降下率を制限する。 （３）本来は、プラント起動時等の特殊な時期に使用す
るために設けられる脱気器圧力制御弁（図１では不図
示）を全開として、プラント補助蒸気を脱気器６へ流入
させ、脱気器６内の圧力の降下率を制限する。 （４）給水ポンプミニマムフロー弁１３を全開とし、脱
気器貯水タンク７から脱気器降水管８を通り給水ブース
ターポンプ９へ流入する給水量を増加させ、前述した脱
気器降水管８における給水供給の時間後れを短縮する。
上記対策を採用することにより、負荷急減時の給水ブー
スターポンプ９の有効ＮＰＳＨが確保されるようにな
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記対策に
よる方式は、実際のプラントの運転状況に応じて有効Ｎ
ＰＳＨを確保するものではなく、負荷急減時の考え得る
全ての状況を想定して設定値を決定するものである。そ
のため、負荷急減時の考え得る全ての状況についてシミ
ュレーションを実施しておく必要がある。
よる方式は、実際のプラントの運転状況に応じて有効Ｎ
ＰＳＨを確保するものではなく、負荷急減時の考え得る
全ての状況を想定して設定値を決定するものである。そ
のため、負荷急減時の考え得る全ての状況についてシミ
ュレーションを実施しておく必要がある。
【００１８】すなわち、(1) 負荷急減前のプラント負
荷、(2) 負荷急減前の脱気器水位制御弁４の開度、(3)
脱気器６の図示しない加熱蒸気制御弁の運用、(4) 給水
ポンプミニマムフロー弁１３の運用方法、(5) 負荷急減
前後の給水量、等のパラメーターをそれぞれ変更し、シ
ミュレーションする必要がある。このため、シミュレー
ションのケースは１００ケースを越えることもあり、多
大な費用と時間が必要である。また、シミュレーション
の入力はあらゆるプラントの運用ケースを想定してはい
るが、完全なものではなく不安が残る。
荷、(2) 負荷急減前の脱気器水位制御弁４の開度、(3)
脱気器６の図示しない加熱蒸気制御弁の運用、(4) 給水
ポンプミニマムフロー弁１３の運用方法、(5) 負荷急減
前後の給水量、等のパラメーターをそれぞれ変更し、シ
ミュレーションする必要がある。このため、シミュレー
ションのケースは１００ケースを越えることもあり、多
大な費用と時間が必要である。また、シミュレーション
の入力はあらゆるプラントの運用ケースを想定してはい
るが、完全なものではなく不安が残る。
【００１９】また現状では、プラント運転員は負荷急減
時における給水ブースターポンプ９のＮＰＳＨ確保の対
策制御が動作したことは分かるが、有効ＮＰＳＨの値は
表示されないため、有効ＮＰＳＨが確実に確保されてい
るか否かが判らず、不安感を覚えることととなる。
時における給水ブースターポンプ９のＮＰＳＨ確保の対
策制御が動作したことは分かるが、有効ＮＰＳＨの値は
表示されないため、有効ＮＰＳＨが確実に確保されてい
るか否かが判らず、不安感を覚えることととなる。
【００２０】さらに、従来の給水ブースターポンプのＮ
ＰＳＨ確保対策は、必要ＮＰＳＨを直接制御するのでは
なく、上記対策を実行した結果、有効ＮＰＳＨの最低値
が必要ＮＰＳＨ以上に余裕をもって確保されるものであ
るため、的確な制御であるとは言い難い。
ＰＳＨ確保対策は、必要ＮＰＳＨを直接制御するのでは
なく、上記対策を実行した結果、有効ＮＰＳＨの最低値
が必要ＮＰＳＨ以上に余裕をもって確保されるものであ
るため、的確な制御であるとは言い難い。
【００２１】図４は、従来の給水ブースターポンプにお
けるＮＰＳＨ確保対策のシミュレーション結果の一例を
示す図である。実際のシュミレーション結果では、図４
のごとき推移となる。負荷急減時に脱気器水制御弁４の
開度を絞ると、有効ＮＰＳＨ確保に効果はあるが、一定
開度とするため脱気器貯水タンク７の貯水量の低下が大
きい。
けるＮＰＳＨ確保対策のシミュレーション結果の一例を
示す図である。実際のシュミレーション結果では、図４
のごとき推移となる。負荷急減時に脱気器水制御弁４の
開度を絞ると、有効ＮＰＳＨ確保に効果はあるが、一定
開度とするため脱気器貯水タンク７の貯水量の低下が大
きい。
【００２２】さらに、上記給水ブースターポンプのＮＰ
ＳＨ確保のための対策は、通常の運転制御と異なり負荷
急減時のみ作動するもので、この作動は１年に一度ある
か無いか程度のものである。しかし、他の重要な保安装
置と異なり、プラント運転中に動作試験を実施すること
ができず、信頼性の低いものとなる。本発明の目的は、
脱気器圧力の降下率を抑えることにより給水ポンプの有
効ＮＰＳＨを確実に確保する蒸気プラントを提供するこ
とにある。
ＳＨ確保のための対策は、通常の運転制御と異なり負荷
急減時のみ作動するもので、この作動は１年に一度ある
か無いか程度のものである。しかし、他の重要な保安装
置と異なり、プラント運転中に動作試験を実施すること
ができず、信頼性の低いものとなる。本発明の目的は、
脱気器圧力の降下率を抑えることにより給水ポンプの有
効ＮＰＳＨを確実に確保する蒸気プラントを提供するこ
とにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の蒸気プラントは以下の如く構
成されている。本発明の蒸気プラントは、蒸気になる給
水を供給する給水ポンプと、前記給水ポンプの前段に設
けられる給水容器であって給水を脱気し前記給水ポンプ
に供給する脱気器と、を備えた蒸気プラントにおいて、
前記脱気器に不活性ガスを注入する加圧手段を備えてい
る。
達成するために、本発明の蒸気プラントは以下の如く構
成されている。本発明の蒸気プラントは、蒸気になる給
水を供給する給水ポンプと、前記給水ポンプの前段に設
けられる給水容器であって給水を脱気し前記給水ポンプ
に供給する脱気器と、を備えた蒸気プラントにおいて、
前記脱気器に不活性ガスを注入する加圧手段を備えてい
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】上述したように、負荷急減時の給
水ブースターポンプの有効ＮＰＳＨの低下は、脱気器内
の圧力の降下により生ずるもので、脱気器内の圧力の降
下率を抑えれば防止できるが、本実施の形態では上記の
方式より簡便な方法を考察した。
水ブースターポンプの有効ＮＰＳＨの低下は、脱気器内
の圧力の降下により生ずるもので、脱気器内の圧力の降
下率を抑えれば防止できるが、本実施の形態では上記の
方式より簡便な方法を考察した。
【００２５】（対策案１） 蒸気の供給 蒸気の供給は、従来の対策方法（従来の脱気器加熱蒸気
系統の容量は小さく、脱気器の圧力降下を十分に抑える
能力はない。）の一つであるが、蒸気は脱気器内で流入
する復水と熱交換し凝縮して復水を昇温させるので、脱
気器内の圧力の降下率を抑えるには約５００Ｔ／Ｈの蒸
気を脱気器へ供給せねばならず、結果的に大規模な設備
となり経済的に成り立たない。
系統の容量は小さく、脱気器の圧力降下を十分に抑える
能力はない。）の一つであるが、蒸気は脱気器内で流入
する復水と熱交換し凝縮して復水を昇温させるので、脱
気器内の圧力の降下率を抑えるには約５００Ｔ／Ｈの蒸
気を脱気器へ供給せねばならず、結果的に大規模な設備
となり経済的に成り立たない。
【００２６】（対策案２） 圧縮空気の圧入 圧縮空気は蒸気の如く凝縮することはなく、約２０００
Ｋｇの空気を圧入することで脱気器内の圧力降下率を十
分抑えることができるが、空気中の酸素が給水に溶け込
み、高温のボイラーまたは蒸気発生器へ給水と共に流入
し、これらの機器を酸化腐食させるおそれがある。
Ｋｇの空気を圧入することで脱気器内の圧力降下率を十
分抑えることができるが、空気中の酸素が給水に溶け込
み、高温のボイラーまたは蒸気発生器へ給水と共に流入
し、これらの機器を酸化腐食させるおそれがある。
【００２７】（対策案３） 不活性ガスの圧入 圧縮空気同様、約２０００Ｋｇの不活性ガスを脱気器へ
圧入すれば、脱気器内の圧力降下率を抑えることがで
き、さらに不活性ガスが給水中に溶け込んでも不活性で
あることによりボイラーまたは蒸気発生器に影響を与え
ることは無い。
圧入すれば、脱気器内の圧力降下率を抑えることがで
き、さらに不活性ガスが給水中に溶け込んでも不活性で
あることによりボイラーまたは蒸気発生器に影響を与え
ることは無い。
【００２８】以下、上記対策案３の不活性ガス圧入方式
で考察を進めることとし、不活性ガス圧入方式の運転状
況を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る蒸気
プラントである火力原子力発電プラントの復水・給水系
統を示す図である。図１において図３と同一な部分には
同一符号を付し説明を省略する。図１において、不活性
ガス源１６は高圧ガスボンベの集合体である。不活性ガ
ス減圧弁１７は、前記高圧ガスボンベの圧力を使いやす
い圧力まで減圧し、不活性ガス圧入弁１８は脱気器６へ
の圧入制御を行なう。
で考察を進めることとし、不活性ガス圧入方式の運転状
況を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る蒸気
プラントである火力原子力発電プラントの復水・給水系
統を示す図である。図１において図３と同一な部分には
同一符号を付し説明を省略する。図１において、不活性
ガス源１６は高圧ガスボンベの集合体である。不活性ガ
ス減圧弁１７は、前記高圧ガスボンベの圧力を使いやす
い圧力まで減圧し、不活性ガス圧入弁１８は脱気器６へ
の圧入制御を行なう。
【００２９】以下、当該復水・給水系統の動作を説明す
る。 １）まず、プラント負荷急減信号により脱気器ベント弁
１４を全閉として不凝縮ガスの排出を停止する。 ２）前記プラント負荷急減信号により脱気器圧力の漸減
プログラム信号を起動する。この漸減プログラム信号の
初期値は、プラント負荷急減前の脱気器６内の圧力に見
合う信号レベルとなるよう、通常運転時は脱気器６の圧
力にトラッキングさせる。
る。 １）まず、プラント負荷急減信号により脱気器ベント弁
１４を全閉として不凝縮ガスの排出を停止する。 ２）前記プラント負荷急減信号により脱気器圧力の漸減
プログラム信号を起動する。この漸減プログラム信号の
初期値は、プラント負荷急減前の脱気器６内の圧力に見
合う信号レベルとなるよう、通常運転時は脱気器６の圧
力にトラッキングさせる。
【００３０】また、漸減プログラム信号の降下率は、給
水ブースターポンプ９の有効ＮＰＳＨが必要ＮＰＳＨと
予め設定した余裕値との和以下にならない値になる脱気
器６の圧力の降下率とする。 ３）脱気器圧力の漸減プログラム信号を設定値として、
脱気器圧力が漸減プログラム信号より下がらぬよう不活
性ガス圧入弁１８を開閉し、不活性ガスを脱気器６へ圧
入する。脱気器６へ圧入された不活性ガスは脱気器６内
に拡散し、一時的に脱気器６内の蒸気を凝縮させたり、
脱気器６内の温度を下げたりする。
水ブースターポンプ９の有効ＮＰＳＨが必要ＮＰＳＨと
予め設定した余裕値との和以下にならない値になる脱気
器６の圧力の降下率とする。 ３）脱気器圧力の漸減プログラム信号を設定値として、
脱気器圧力が漸減プログラム信号より下がらぬよう不活
性ガス圧入弁１８を開閉し、不活性ガスを脱気器６へ圧
入する。脱気器６へ圧入された不活性ガスは脱気器６内
に拡散し、一時的に脱気器６内の蒸気を凝縮させたり、
脱気器６内の温度を下げたりする。
【００３１】また、脱気器６へ流入する復水の温度上昇
（直接接触式熱交換機能の低下）が大きく妨げられる。
これにより、不活性ガスを圧入しない場合、脱気器貯水
タンク７の給水がフラッシュし復水と熱交換し凝縮する
ことを繰り返すことにより脱気器貯水タンク７内の給水
温度がほぼ均一に降下していたものが、復水が昇温せず
に低温のまま脱気器貯水タンク７へ流下し、さらに自然
対流により脱気器貯水タンク７の底まで流下して、脱気
器貯水タンク７内の給水の上部は高温に、下部は低温に
なり、温度差ができることになる。
（直接接触式熱交換機能の低下）が大きく妨げられる。
これにより、不活性ガスを圧入しない場合、脱気器貯水
タンク７の給水がフラッシュし復水と熱交換し凝縮する
ことを繰り返すことにより脱気器貯水タンク７内の給水
温度がほぼ均一に降下していたものが、復水が昇温せず
に低温のまま脱気器貯水タンク７へ流下し、さらに自然
対流により脱気器貯水タンク７の底まで流下して、脱気
器貯水タンク７内の給水の上部は高温に、下部は低温に
なり、温度差ができることになる。
【００３２】これは、直接接触式熱交換器の熱交換性能
が不凝縮ガスの存在により低下するためである。この現
象によれば、脱気器降水管８を流下する給水の温度が脱
気器圧力の飽和温度より低くなる可能性があることとな
り、給水ブースターポンプ９の有効ＮＰＳＨが高くなる
ので問題はない。 ４）脱気器圧力が漸減プログラム信号より上昇した場合
は、漸減プログラム信号を脱気器圧力にトラッキングさ
せる。 ５）脱気器圧力の降下率が漸減プログラムの半分以下と
なった場合は、脱気器ベント弁１４を開閉し、不活性ガ
スの一部を系外へ排出調整する。 ６）タービン抽気の圧力が脱気器圧力近傍まで回復する
か、脱気器圧力の降下が停止したら脱気器ベント弁１４
を開き、脱気器６から不活性ガスを排出する。また、プ
ラント負荷急減信号による給水ブースターポンプ９のＮ
ＰＳＨ確保のための制御機能をリセットする（待機状態
に戻す）。 ７）脱気器６に圧入した不活性ガスは、徐々に脱気器ベ
ント弁１４から系外へ排出され、また給水中に溶解した
不活性ガスも復水器１で分解され、図示しない復水器空
気抽出装置（真空ポンプ）から系外へ排出され元の状態
に復帰する。
が不凝縮ガスの存在により低下するためである。この現
象によれば、脱気器降水管８を流下する給水の温度が脱
気器圧力の飽和温度より低くなる可能性があることとな
り、給水ブースターポンプ９の有効ＮＰＳＨが高くなる
ので問題はない。 ４）脱気器圧力が漸減プログラム信号より上昇した場合
は、漸減プログラム信号を脱気器圧力にトラッキングさ
せる。 ５）脱気器圧力の降下率が漸減プログラムの半分以下と
なった場合は、脱気器ベント弁１４を開閉し、不活性ガ
スの一部を系外へ排出調整する。 ６）タービン抽気の圧力が脱気器圧力近傍まで回復する
か、脱気器圧力の降下が停止したら脱気器ベント弁１４
を開き、脱気器６から不活性ガスを排出する。また、プ
ラント負荷急減信号による給水ブースターポンプ９のＮ
ＰＳＨ確保のための制御機能をリセットする（待機状態
に戻す）。 ７）脱気器６に圧入した不活性ガスは、徐々に脱気器ベ
ント弁１４から系外へ排出され、また給水中に溶解した
不活性ガスも復水器１で分解され、図示しない復水器空
気抽出装置（真空ポンプ）から系外へ排出され元の状態
に復帰する。
【００３３】図２は、本実施の形態に係る給水ブースタ
ーポンプにおけるＮＰＳＨ確保対策のシミュレーション
結果の一例を示す図である。不活性ガス圧入による負荷
急減時の給水ブースターポンプ９のＮＰＳＨ確保対策
は、従来の対策方式に対し次の特徴がある。 （１）負荷急減時の脱気器圧力の制御が、従来の方式に
比し不活性ガスの圧入による圧力制御であり、制御を確
実に行なえ信頼性の向上が期待できる。蒸気供給の場合
は、流入した蒸気が脱気器６内で流入する復水と直接接
触式熱交換することより凝縮するので、脱気器圧の降下
率を抑えるには大量の蒸気が必要である。これに対し、
不活性ガスの場合は凝縮することはなく、復水の温度ま
たは流入量に関係なく脱気器圧力の調整が可能である。 （２）不活性ガスとして窒素ガス、アルゴンガス等が考
えられるが、不活性であることからボイラー、蒸気発生
器、タービンプラントに影響を与えるものではない。ボ
イラー（または蒸気発生器）１２に給水と共に流入する
不活性ガスは、ＰＰＭオーダーであり、かつその時間も
短い。
ーポンプにおけるＮＰＳＨ確保対策のシミュレーション
結果の一例を示す図である。不活性ガス圧入による負荷
急減時の給水ブースターポンプ９のＮＰＳＨ確保対策
は、従来の対策方式に対し次の特徴がある。 （１）負荷急減時の脱気器圧力の制御が、従来の方式に
比し不活性ガスの圧入による圧力制御であり、制御を確
実に行なえ信頼性の向上が期待できる。蒸気供給の場合
は、流入した蒸気が脱気器６内で流入する復水と直接接
触式熱交換することより凝縮するので、脱気器圧の降下
率を抑えるには大量の蒸気が必要である。これに対し、
不活性ガスの場合は凝縮することはなく、復水の温度ま
たは流入量に関係なく脱気器圧力の調整が可能である。 （２）不活性ガスとして窒素ガス、アルゴンガス等が考
えられるが、不活性であることからボイラー、蒸気発生
器、タービンプラントに影響を与えるものではない。ボ
イラー（または蒸気発生器）１２に給水と共に流入する
不活性ガスは、ＰＰＭオーダーであり、かつその時間も
短い。
【００３４】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。 （実施の形態のまとめ）実施の形態に示された構成及び
作用効果をまとめると次の通りである。
されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。 （実施の形態のまとめ）実施の形態に示された構成及び
作用効果をまとめると次の通りである。
【００３５】実施の形態に示された火力原子力発電プラ
ントは、蒸気になる給水を供給する給水ポンプ（９，１
０）と、前記給水ポンプ（９，１０）の前段に設けられ
る給水容器であって給水を脱気し前記給水ポンプ（９，
１０）に供給する脱気器６と、を備えた火力原子力発電
プラントにおいて、前記脱気器６に不活性ガスを注入す
る加圧手段（１６，１７，１８）を備えている。
ントは、蒸気になる給水を供給する給水ポンプ（９，１
０）と、前記給水ポンプ（９，１０）の前段に設けられ
る給水容器であって給水を脱気し前記給水ポンプ（９，
１０）に供給する脱気器６と、を備えた火力原子力発電
プラントにおいて、前記脱気器６に不活性ガスを注入す
る加圧手段（１６，１７，１８）を備えている。
【００３６】したがって火力原子力発電プラントにおい
て、負荷急減時に脱気器６へ不活性ガスを圧入して脱気
器圧力の降下率を抑えることにより、給水ポンプ（９，
１０）の有効ＮＰＳＨ（吸い込み揚程）を確保すること
ができる。
て、負荷急減時に脱気器６へ不活性ガスを圧入して脱気
器圧力の降下率を抑えることにより、給水ポンプ（９，
１０）の有効ＮＰＳＨ（吸い込み揚程）を確保すること
ができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、蒸気プラントにおい
て、負荷急減時に脱気器へ不活性ガスを圧入して脱気器
圧力の降下率を抑えることにより、給水ブースターポン
プの有効ＮＰＳＨ（吸い込み揚程) を確保することがで
きる。
て、負荷急減時に脱気器へ不活性ガスを圧入して脱気器
圧力の降下率を抑えることにより、給水ブースターポン
プの有効ＮＰＳＨ（吸い込み揚程) を確保することがで
きる。
【００３８】すなわち、従来の給水ブースターポンプの
ＮＰＳＨ対策の如く、負荷急減時に脱気器水制御弁を操
作する必要が無く、脱気器貯水タンクの水位が低下する
こともない。また、従来の如き有効ＮＰＳＨ確保のため
のプラントシミュレーションを行なう必要がなく、手計
算での確認をするのみで良くなる。
ＮＰＳＨ対策の如く、負荷急減時に脱気器水制御弁を操
作する必要が無く、脱気器貯水タンクの水位が低下する
こともない。また、従来の如き有効ＮＰＳＨ確保のため
のプラントシミュレーションを行なう必要がなく、手計
算での確認をするのみで良くなる。
【００３９】そして、不活性ガスの圧入により、負荷急
減時の給水ブースターポンプが必要とする有効ＮＰＳＨ
が確実に確保されることとなり、従来のような大きな容
量（容積）の脱気器貯水タンクが不要となり、現状の５
０％以下の容積とすることも可能であり、プラント建設
費の低減に大きく寄与できる。
減時の給水ブースターポンプが必要とする有効ＮＰＳＨ
が確実に確保されることとなり、従来のような大きな容
量（容積）の脱気器貯水タンクが不要となり、現状の５
０％以下の容積とすることも可能であり、プラント建設
費の低減に大きく寄与できる。
【図１】本発明の実施の形態に係る火力原子力発電プラ
ントの復水・給水系統を示す図。
ントの復水・給水系統を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る給水ブースターポン
プにおけるＮＰＳＨ確保対策のシミュレーション結果の
一例を示す図。
プにおけるＮＰＳＨ確保対策のシミュレーション結果の
一例を示す図。
【図３】従来例に係る火力原子力発電プラントの復水・
給水系統を示す図。
給水系統を示す図。
【図４】従来例に係る給水ブースターポンプにおけるＮ
ＰＳＨ確保対策のシミュレーション結果の一例を示す
図。
ＰＳＨ確保対策のシミュレーション結果の一例を示す
図。
１…復水器 ２…復水ポンプ ３…復水ブースターポンプ ４…脱気器水位制御弁 ５…低圧給水加熱器 ６…脱気器 ７…脱気器貯水タンク ８…脱気器降水管 ９…給水ブースターポンプ １０…給水ポンプ １１…高圧給水加熱器 １２…ボイラー（または蒸気発生器） １３…給水ポンプミニマムフロー弁 １４…脱気器ベント弁 １５…多段オリフィス １６…不活性ガス源 １７…不活性ガス減圧弁 １８…不活性ガス圧入弁
Claims (1)
- 【請求項１】蒸気になる給水を供給する給水ポンプと、
前記給水ポンプの前段に設けられる給水容器であって給
水を脱気し前記給水ポンプに供給する脱気器と、を備え
た蒸気プラントにおいて、 前記脱気器に不活性ガスを注入する加圧手段を具備した
ことを特徴とする蒸気プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12077598A JPH11311402A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 蒸気プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12077598A JPH11311402A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 蒸気プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11311402A true JPH11311402A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14794706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12077598A Withdrawn JPH11311402A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 蒸気プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11311402A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007182862A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービンプラント |
| WO2011079613A1 (zh) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | 中国电力工程顾问集团华东电力设计院 | 发电厂中压加热器给水及疏水系统 |
| CN102786109A (zh) * | 2012-08-01 | 2012-11-21 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种核电用除氧器设备再热冷段蒸汽消能及加热装置 |
| JP2014105880A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Miura Co Ltd | ボイラシステム |
| JP2017101845A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | 給水機能補助システム、給水機能補助方法および給水機能補助プログラム |
| CN109779898A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-21 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法 |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP12077598A patent/JPH11311402A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007182862A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービンプラント |
| WO2011079613A1 (zh) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | 中国电力工程顾问集团华东电力设计院 | 发电厂中压加热器给水及疏水系统 |
| CN102786109A (zh) * | 2012-08-01 | 2012-11-21 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种核电用除氧器设备再热冷段蒸汽消能及加热装置 |
| JP2014105880A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Miura Co Ltd | ボイラシステム |
| JP2017101845A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社東芝 | 給水機能補助システム、給水機能補助方法および給水機能補助プログラム |
| CN109779898A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-21 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 一种浮动核电站给水泵必需汽蚀余量整定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |