JPS58104401A - 蒸気発生器通気量の制御方法と制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば高速増殖炉て使用されるナトリウム加
熱蒸気発生器の過熱恭気通気量の制御方法とその装置κ
関し、特にナトリウムにより給水を加熱する蒸発器およ
び過熱器を有する蒸気発生器において、過熱器を起動す
る際に、蒸発器入口のナトリウム温度の変動を一定範囲
に抑えることにより、２次的に蒸発器出口の蒸気温度を
制御するための過熱器通気量の制１＃方法と装置に関す
る。

゛第１図は高速増殖炉による発電プラントの構成を示す
図である。高速増殖炉１の炉心２を冷却する１次ナトリ
ウム冷却材は、１次コールドレグ３に設けられた１次主
循環ボンプ４により炉心２に送られて、炉心で発生する
熱を除去して１次ボットレグ５から原子炉外の中間熱交
換器６に入り、ここで２次ナトリウム冷却材と熱交換し
て１次コールドレグ３に戻り、前述の径路で原子炉炉心
内を循環する。

２次す）　ｌ）ラム冷却材は、２次コールドレグ７に設
けられた２次主循環ポンプ８により前述の中間熱交換器
６に入り、ここで１次ナトリウム冷却材により炉心から
除去された熱を受取り、２次ホットレグ９からナトリウ
ム流量調温弁１ｏを通って過熱器１１へ流入する。

過熱器１１において給水に熱を与えた２次ナトリウム冷
却材はミドルレグ１２から蒸発器１３に流入して更に給
水に熱を与えて２次コールドレグ７に戻り、前述の径路
で循環せしめられ給水を熱する。

給水は給水ポンプ１４から給水加熱器１５、給水弁１６
、給水逆止め弁１７をへて蒸発器１３に入って前述の２
次す）　ＩＪウム冷却材により加熱されて気水分離器１
８に流れる。蒸発器１３で規定の過熱度の蒸気の発生し
ないときは、蒸発器から流出する水オたは蒸気は気水分
子ｔ器１８の出口にある気水分離器蒸気ドレン弁１９と
気水分離器水ドレン弁２０を経由して復水器２１（で回
収される。

蒸発器］３で規定の過熱度の蒸気が発生すれば、過熱器
通気弁２２が開いて過熱器１１に通気する。

過熱器１１を通過した蒸気はタービンに通気する前はタ
ービンバイパス弁２３により復水器′？１へ回収される
。

主蒸気がタービンの起＠条件を満足す・比ば、主蒸気＋
ｈめ弁２４を開けると、同時にタービンバイパス弁２３
を閉じタービン２５を起動する。また停止時は弁２４を
閉じることによりタービン２５をトリップさせるが、主
蒸気（寸前記のタービン起′動前の径路を通って流れる
。このとき過熱７！牙通気量を２次ホットレグ９の温度
降下に伴なって絞る。

本発明の運転制御範囲は、起動時においては過熱器通気
開始からタービン起動直前までであり、停止時において
はタービントリップ直後から過熱器通気停止までの範囲
である。

本発明の対象となるプラントの起動運転は、プラントの
出力が定格のほぼ３０チ以下において、プラントを起動
するだめの運転を指し、この出力範囲では１次、２次の
ナトリウム流量、過熱器のナトリウム流量、給水流量、
蒸発器出口の蒸気圧力、および給水温度は、運転操作を
簡単化するために一定値に保持される。

原子炉１の出力上昇に伴ない、蒸発器１３の入口のす）
　ＩＪウム混度が上昇し、蒸発器において蒸気が発生し
始める。蒸発器１３の入口のナトリウム温度がさらに上
昇すると、蒸発器で発生する蒸気は過熱蒸気となる。こ
の蒸気が規定の過熱度に達したら、過熱器通気弁２２を
開き、過熱器に通気（過熱器の起動）を開始する。

過熱器１１へ通気が行われると、過熱器１１で熱交換が
行われるようになり、過熱器１１の出ロナ）　ＩＪウム
温度が低下する。通気量が多すぎるとき、２次ホットレ
グ９のナトリウム温度が上昇してもミドルレグ１２のナ
トリウム温度が降下し、その結果蒸発器１３において発
生する蒸気が規定の過熱度を保てなくなシ、最悪の場合
は湿シ蒸気となって過熱器の伝熱管材料（オーステナイ
ト鋼）に腐食、脱炭および熱疲労等の悪影響を及ぼす。

才たこの逆に通気量が少なく、蒸発器入口のナトリウム
温度が蒸発器の設計温度を越えて上昇する場合は、蒸発
器出口の蒸気温度は当然規定の過熱度を越え、蒸発器の
伝熱管材料（クロモリ鋼）に脱炭および熱疲労等の悪影
響を及ぼす。故に蒸発器入口のす）　ＩＪウム温度およ
び蒸発器出口の蒸気温度ｌ叶いかなる運転状態にお（八
でも規定の変化範囲内に制御されねばならない。

本発明の目的は、ナ）　ＩＪカム加熱の蒸発器及び過熱
器を起動する際に、蒸発器入口のす）・リウム温度の変
動を一定範囲内に抑えることにより、２次的に蒸発器出
口の蒸気温度を制御すべく過熱器通気量を制御する方法
訃よびその制御装置を提供することＫある。

第１図に示すす）　ＩＪウム加熱の蒸発器及び過熱器を
有する蒸気発生器の起動運転における過熱器通気は、操
作を簡単化し、かつ安定に通気するために、１次と２次
のナトリウム流量、過熱器のすトリウム流量、給水流量
、給水温度、蒸発器出口蒸気圧力および温度を一定に保
持して行なわれる。

前記の運転条件の下において、蒸発器で発生した蒸気（
規定の過熱度を有す）は過熱器１１へ通気される。

通気開始直後または通気量増加直後においては、過熱器
１１では熱交換量が増大する。このため、２次ホットレ
グ９のナトリウム温度の上昇割合よりも通気量の増加割
合が大きい場合は、過熱器出口ナトリウム温度が降下す
る。この温度降下はさらに蒸発器出口の温度降下を招き
、これが過熱器１１での熱交換量を増大させ、結果的に
過熱器出口のナトリウム温度をさらに降下させる。

一方これとは逆に２次ホットレグ９のナトリウム温度の
上昇割合よりも通気量の増加割合が小さい場合には、過
熱器出口のすｈ　ＩＪウム温度の上昇が生ずる。この温
度上昇は前述の経過をたどり、蒸発器１３の出口の蒸気
温度パめ□：、上昇をもたらし、過熱器での熱交換量を
減少させ、結果的に過熱器のナトリウム温度をさらに上
昇させる。７以上説明したような運転条件の下において
は過熱器出口ナトリウム温度と蒸発器出口の蒸気温度の
間にはミドルレグナトリウム配管による大きな無駄時間
を有する正のフィードバックループが形成されて不安定
な傾向を示す。特に蒸気発生器の起動方式が蒸気圧力の
低い低圧起動の場合には、蒸発器入口のナトリウム温度
と飽和温度との差が大きく、従って蒸発器出口の蒸気温
度はその変化しうる範囲が広く、ナトリウム温度の変化
に舒敏に反応し、かつその並動幅も大きい。

本発明の原理は、前記に述べた運転条件下において、 （１）２次ホットレグ９のナトリウム温度を一定に保持
する場合、過熱器への通気量の増加（減少）と、蒸発器
入口のナトリウム温度の降下（上昇）および蒸発器出口
の蒸気温度の降下（上昇）がそれぞれの間に物理的な遅
れを介して１対１の対応をなし、　　　　・− （２）過熱器への通気量を一定に保持する場合、２次ホ
ットレグ９のナトリウム温度の上昇（下降）、蒸発器入
口のナトリウム温度の上昇（下降）および蒸発器出口の
蒸気温度の上昇（下降）がそれぞれの間に物理的な遅れ
を介して１対１の対応となすことにある。

従って（１）　、　（２）よシ２次ホットレグのナトリ
ウム温度が上昇（下降）することによって、過熱器出口
ナトリウム温度が上昇（下降）しても、これに即応して
過熱器への通気量を増加（減少）させれば、蒸発器入口
のす）　ＩＪウム温度および蒸発器出口の蒸気温度は一
定に制御することができる。

以下本発明の実施例の一つについて第１図ならびに第２
図を参照して説明する。

第１図に本発明にかかる過熱器通気量制御装置の設置個
所の操作線を点線で示した。第２図はこの制御装置の構
成を示すブロック図である。

第２図に示すように、本発明に係る過熱器通気量制御装
置２６は過熱器量ロナトリウム温度ダ、および流量Ｗ、
の測定器２７．２８、これら測定信号を入力する演算器
２９と、前記演算器にて計算される配管による遅れのな
い蒸発器入口ナトリウム温度Ｔと、規定範囲内の過熱度
を有する蒸気を発生する蒸発器入口ナトリウム温度目標
値Ｔｒ　　との差を計算する一算器３０、計算された温
度差Ｔ　−Ｔｒを入力する制御器３１、制御器３１の信
号をうけて過熱器通気弁の弁を開閉する弁駆動装置３２
とから構成される。ただし、制御器３１はＴ−Ｔｒ＞０
で過熱器通気弁２２を開側にまｆ、Ｔ−Ｔｒ（Ｏで閉側
に弁駆動装置３２を作動させる特性を有するものである
。

次に本発明の制御装置の作動について第１図訃よび第２
図を参照して説明する。

起動の場合は原子炉１の出力上昇に伴ない、゛蒸発器１
３の入口のナトリウム温度が上昇して、蒸発器において
蒸気が発生し始める。蒸発’５１３の入口のす）　ＩＪ
ウム温度がさらに上昇すると、蒸発器で発生する蒸気は
過熱蒸気となり、ついに規定の過熱度に達する。このと
き演算器２９の出力である蒸発器入口のナトリウム温度
゛ｒも目標値Ｔｒを越えるので弁制御器３１の入力信号
がＴ−Ｔｒ＞０とな夛、過熱器通気弁２２が開側に作動
し、通気が開始される。通気開始後においては２次ホッ
トレグ９のナトリウム温度上昇に応じてＩＴ−Ｔｒ＞０
１が大となシ、過熱器通気弁２２がさらに開側にシフト
して通気量が増加する。

停止の場合は、以上説明した作動が逆になり、２次ホッ
トレグ９のナトリウム温度の降下に伴なってＴ−Ｔｒ（
Ｏとなり、過熱器通気弁２２が閉側に作動し、通気量が
減少する。さらに２次ホットレグ９のナトリウム温度が
降下し、蒸発器で発生する蒸気の過熱度が規定値以下に
なると、演算器２９の出力である蒸発器入口のナトリウ
ム温度信号Ｔが目標値’ｒｒ　を下廻シ、常時Ｔ−Ｔｒ
（Ｏとなるので過熱器通気弁２２が全閉となシ通気が停
止される。

さらに、第３図に蒸発器、過熱器訃よび再熱器から構成
されるＹ型蒸気発生器システムに適用した本発明の他の
実施例を示す。

第３図で示すように２次す、トリウムは２次ホ′ツ、：
：・− トレグ９から、それぞれナトリウム流量調節弁１０゜３
３を通って過熱器１１と再熱器３４に分流される。過熱
器１１と再熱器３４において給水に熱を与えた２次ナト
リウム冷却材はミドルレグ１２のミキシング点３５から
蒸発器１３に流入し熱交換された後２次コールドレグ７
に戻る。

また給水側は、蒸発器１３での規定過熱蒸気が発生する
以前は気水分離器１８を経由して復水器２１に回収され
るが、規定過熱蒸気が発生すれば、過熱器通気弁２２が
開いて過熱器１１に通気する。

過熱器１１を通過した蒸気はタービンに通気する前は、
大部分高圧タービンバイパス弁２３により、また一部は
過熱器と再過熱器連絡弁３６により再過熱器３４を通過
し、さらに中低圧タービンバイパス弁３７によシ復水器
２１へ回収される。

主蒸気、再熱蒸気がともにタービンの起動条件を満足す
れば、主蒸気止め弁２４、再熱蒸気止め弁３８を開ける
と同時に弁３６と３７を閉じタービン２５を起動する。

また停止時は弁２４．３８を閉じることによりタービン
２５をトリップさせる、こ が、主蒸気、再・熱蒸気はともに前記のタービン起動前
の路を通って流れる。このとき過熱器通気量を２次ホッ
トレグ９の温度降下に伴なって絞る。

ここで再熱器出口ナトリウム温度Ｔ、および流量Ｗｔの
測定器３９．４０を設置することによシ、これら測定器
２７　、２８　、３９　、４０の測定信号を演算器２９
に入力した後は前記にて述べた方法で過熱器通気流量制
御が可能となる。

以上の説明のように、本発明による効果を以下に列挙す
る。

（１）　　２次ホットレグのナトリウム温度の変化に応
じて自動的に過熱器通気量を加減（通気停止を含めて）
できる。

（２）過熱器通気運転中、蒸発器出口の蒸気過熱度を規
定範囲内に保持できるため、蒸気発生器を構成する諸機
器構造材に悪影響を及ぼすことがない。

（３）過熱器通気運転中、蒸発器入口のす）　ＩＪウム
温度を規定範囲内に保持できるため、蒸発器およびミド
ルレグ配管の熱応力を許容値内におさめることができる
。

（４）過熱器通気運転の所要時間を平曲操作に比して短
縮できる。

（５）再熱器および非再熱器型蒸気発生器システムにも
本発明が応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る過熱器通気量制御装置を組込んだ
高速増殖炉を使用した発電プラントの流線図、第２図は
過熱器通気量制御装置の構成を示すブロック図、第３図
は本発明の他の実施例を示す流線図、第４図は第３図に
おける過熱器通気量制御装置の構成を示すブロック図で
ある。 １１・・・過熱器　　　　　　３４・・再熱器１２・ミ
ドルレグ　　　　３５・・ミキシング点１３　蒸発器　
　　　　　２２・過熱器通気弁２６・・・過熱器通気量
制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高速増殖炉の冷却材用ナトリウムを使用し給水を
   加熱する蒸発器及び過熱器を有する蒸気発生器における
   蒸発器及び過熱器のナトリウム流量。 給水流量、給水温度、蒸発器出口蒸気温度を一定に保持
   して起動停止運転を行なうに際し、過熱器出口のナトリ
   ウム流量と温度を測定し、これらの側室信号値と蒸発器
   入口ナトリウム温度目標値とを比較してその差を求め、
   その差に基づいて過熱器通気弁の駆動装置を作動して蒸
   発器人口す）　ＩＪウム温度及び蒸発器出口蒸気温度を
   規定の範囲内に制御することを特徴とする蒸気発生器通
   気量の制御方法。
2. （２）高速増殖炉の冷却材用ナトリウムを使用し給水を
   加熱する蒸気発生器及び過熱器を有する蒸気発生器にお
   いて、過熱器出口のナトリウム温度及び流量を測定する
   それぞれの測定器、゛・・前記測定器による蒸発器人口
   す）　＋７ウム温度と目標値との差を計算する減算器、
   その差に基づいて過熱器通気弁の開閉を制御する弁制御
   器及び前記制御器によシ前記通気弁を駆動する弁駆動装
   置とからなることを特徴とする特許 の方法に使用される蒸気発生器通気量の制御装置。