JPS59229181A - 復水器保護装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は発電プラントの復水器を保護するために用いら
れる保護装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、発電プラントの復電プラントの復水器は、ター
ビン排気を復水してこｉをボイラ又は原子炉への給水と
したり、あるいは各種機器からの蒸気やドレンな回収す
るために設置され、特にタービンからの排気が大容量と
なる場合には、ｉｔ図、および第２図に示すような多胴
形式の復水器を用いている。

すなわち、復水器ｌは２個以上の胴２を併設し１、、ｈ
ら胴２を連結胴３で連通し器内の圧力のバランスをとる
ようにしている。そして、胴２の上部にはタービンが緊
急停止した場合に、タービンバイパス蒸気を復水器ｌ内
に導入するための所謂フラッシュボックス４を取り付け
ている。また胴２の側壁には冷却水の入口室５および冷
却水の出口室６を設Ｃす、これら入口室５と出口室６と
の間に冷却管７を架設し、胴２上方から流入するタービ
ン排気を冷却管７内の冷却水と熱交換せしめ、凝縮して
復水となし、これを胴２下部の復水溜８に落下せしめ、
この後水溜８に溜った復水を復水出口９から取り出し、
ボイラ、あるいは原子炉へ給水するようにしている。

一方、タービンの緊急停止時にフラッシュボックス４か
ら復水器ｌ内へ導入されるタービンバイパス蒸気もター
ビン排気と同様に冷却管７表面で凝縮せしめられて水と
なり、復水溜８に溜った後器外へ取り出される。

ところで、タービンバイパス系統は、前述のタービンの
緊急停止時以外にタービンの起動停止時にも使用される
。すなわち、タービンの起動時においては、原子炉、ま
たはボイラが既に起動しており、それらは制御上必要な
最低の蒸気ｈ（一般に２０％程度）を発生している。こ
の状態からタービンが起動するが、タービンに流れる蒸
気量が前記の最低蒸気量に達する迄、原子炉またはボイ
ラの発生蒸気量とタービンに流れる蒸気量の差に相当す
る分が、タービンバイパス系統を介して復水器へ流入す
る。一方タービンの停止時においては、タービンへ流入
する蒸気量は減少してくるがタービンに流れる蒸気量が
前記の最低蒸気量に達してボイラ、または原子炉が停止
する迄の間余剰蒸気分が、タービンバイパス系統を介し
て復水器へ流入する。最近のプラントではこれら起動停
止の回数は多くなっており１日１回の起動停止を行うも
のである。また、起動停止時にタービンバイパス系統を
流れる流量は約２０％程度の蒸気量で良く、その量を復
水器ｌへ導入するだめのフラッシュボックス４は２個も
あれば充分である。

一方、最近の傾向として、１００％負荷運転中に落雷や
軽微な事故等が発生した場合、タービンのみは緊急停止
するが、原子炉、またはボイラまでは緊急停止させない
運転法が採用されている。

これが前述のタービンの緊急停止時に相当１−る。

この場合、タービンバイパス系統を介して復水器１へ流
入する蒸気量は［００％から２０％迄急激に変化するこ
とになる。そのため、タービンの緊急停止時を考慮した
タービンバイパス系統の容量は１００％の蒸気を処理で
きる構造で設計される。

この緊急停止時を考慮した場合には、フラッシュ　　　
′□水ボツクスの寸法は大きくなると同時に、個数も例
えは８個以上となり複数の胴２を有する復水器ｌの場合
では、各復水器ｌに対してこれらのフラッシュボックス
４が均等に配分される。

第３図はタービンバイパス系統を有する発電プラントの
一例を示す。ボイラ２０を出た蒸気は主蒸気管２１．お
よび主止め弁２２を経てタービン２３へ流入する。ター
ビン２３で仕事を終えた蒸気は復水器ｌへ流入し、凝縮
・復水した後ボイラ２０へ戻り再循環使用される。主止
め弁２２の上流側では復水器１へ向かう配管が分岐して
いる。

これがタービンバイパス管２４．２６であり、その途中
には調節弁２５．２７が設けられている。

タービンバイパス管２’４．２６が２本に分岐している
理由は前述したように、大量の蒸気を導入する（二は複
数のフラッシュボックス４が必要ことと、起動・停止時
は少数のフランシュボックス４の使用で良いが、緊急停
止時は全数のフラッシュボックス４の使用が必要となる
ので、それらをうまく使い分けるためである。

第３図により一例を示すと、起動・停止時には調節弁２
５のみが開となり、バイパス蒸気は一方のフラッシュボ
ックス４を介して復水器ｌへび［入するが、緊急停止時
には全部の調節弁２５．２７が開となり両方のフラッシ
ュボックス４を介してバイパス蒸気が復水器ｌへ流入す
る。したがってフラッシュボックス４のうち一方の使用
順投は高いのに対して、他方のフラッシュボックス４は
極めて少なくなる。

ところでフラッシュボックス４を設けた復水器ｌにあっ
ては、タービンバイパス蒸気がフラッシュボックス４を
介して胴２の上部に流入する速度に給水加熱器が内蔵さ
れ、また蒸気回収のための多数の座が設けられている。

このためフラッシュボックス４を大きくすることがスペ
ース的に困離で、しかもタービンバイパス蒸気はボイラ
２ｏで発生した高エネルギーを保有している蒸気である
ため、胴２の上部に流入する際の流速は音速を超えてし
まうのが実状である。

そして、このように流速が音速以上となると、第４図に
示すように、フラッシュボックス４から流入したタービ
ンバイパス蒸気は胴２の上部内で殆んど広がらず、直進
して反対側の胴板に衝突し跳ね返る。この跳ね返った蒸
気は高速で冷却管７の群内に流入し、冷却管７を激しく
振動させる。

これが繰り返されるとついには冷却管７が損傷すること
となる。

また、第５図に示すように胴２上部に配設されている給
水加熱器ＩＯや抽気管１１の被覆用薄板１２が破損脱落
し、その破片が冷却管７を損傷すること（−もなる。

そこで、フラッシュボックス４の後流側で復水器を内に
流入したタービンバイパス蒸気流速を音速以下に減じる
何らかの手段が必要とされ、この流速手段として従来、
フラッシュボックス４の大きさを拡大し、音速以下に減
速できるような大きさとするやり方、さらには、フラッ
シュボックス４の後流側（二減速装置、例えば、ある大
きさのパイプを格子状に組み合わせたものを置き、衝激
波を強制的に発生させて大きな圧力損失を与えることに
よりタービンバイパス蒸気の流速を音速以下に減速する
方法などが検討されている。しかしながら、前者の方法
では上述したように復水器【の大きさに制約され、また
大量で高エンタルピの蒸気を受は入れねばならぬ関係よ
り、音速以下の状態が得られるようにフラッシュボック
ス４の寸法を決めることは不可能である。一方、後者に
対しては、効果的に減速は行えるが１００％バイパスの
ように大量の蒸気を受は入れる場合、フラッシュボック
ス４の寸法の制約により、フラッシュボックス４の出口
での蒸気の圧力はかなり高くなり、また蒸気流速もマツ
ハ数で例えは３以上と高くなるため、前記減速装置の流
れ方向の段数を増加する必要が生じると共に、材料強度
の面より非常に頑強な減速装置が要求されると考えられ
る。しかし、この要求には前述したように、復水器【の
内部には給水加熱器１０や抽気管１１等が複雑に入り組
んでいる簡単には応じられない。仮に、寸法的に大きく
かつ頑強な減速装置を組み入れることができないとする
ならば蒸気の流速を音速以下に落すことは困難であり、
上述の如く復水器の機能を損なうような損傷事故の発生
が懸念される状況にある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解消すべくなされたものであり、
その目的とするところ、フラッシュボックスから復水器
内に流入するタービンバイパス蒸気の速度を寸法的に大
きく、かつ頑強な減速装置を用いなくても効果的に減速
せしめることのできる復水器保護装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成すべく禾うＣ明は複数個の胴を有する復
水器の各駒を相互に連通する連結胴に第１のフラッシュ
ボックスを設け、このｌｌｇｔのフラッシュボックスに
は起動、および停止時にタービンバイパス蒸気を復水器
に導く第１のタービンバイパス蒸気管を接続すると共に
、胴には第２のフラッシュボックス？設け、この第２の
フラッシュボックスには緊急停止時にＳｌのタービンバ
イパス蒸気管と協働してタービンバイパス蒸気を復水器
に導く第２のタービンバイパス蒸気管を接続したことを
特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第６図、および第７図に基い
て詳述する。

第６図、および＄７因において、復水器ｌは前記した従
来例と同様に２個以上の胴２を所定間隔離し゛Ｃ併設し
、各胴２内の圧力バランスをとるため各駒２の上部側壁
間を連結胴３で連通し、この連結胴３の周囲をタービン
を支えるための基礎コンクリートで囲んでいる。そして
この基礎コンクリートは配管用の穴をあけても十分な強
度を有している。

本発明はこれに加えて連結胴３にフラッシュボックス２
８を取り付ける。以後、本発明ではこのフラッシュボッ
クス２８は第１のフラッシュボックスど指体する。この
第１のフラッシュボックス２８には第８図に示されるよ
うにタービンバイパス蒸気を導入するための第１のター
ビンバイパス蒸気管２９か接続される。この第りのター
ビンパイパス蒸気管２９は起動停止時にタービンバイパ
ス蒸気を復水器ｌ内へ導くものである。なお、起動停止
時（１流れるタービンバイパス蒸気量は前述したように
２０％程度であるため、連結脚３に取付ける％ｑ　ｔの
フラッシュボックス２８はこれに見合う大きさもので良
い。再び第６図、および第７図に戻って、本発明は復水
器りの胴２にもフラッシュボックス３０を設ける。以後
、本発明ではこれを第２のフランシュボックスと呼ぶも
のとする。

この第２のフラッシュボックス３０には第２のタービン
バイパス蒸気管３１が結ばれる。（第８図参照）この第
２のタービンバイパス蒸気管３は緊急停止時に系内で生
じたタービンバイパス蒸気を復水器ｌ内へ導くものであ
る。

以上の構成において、タービンが起動、および停止する
場合、タービンをバイパスした蒸気が第１のタービンバ
イパス蒸気管２９を介して第１のフラッシュボックス２
８に入り、このｍｌのフラッシュボックス２８から復水
器１内に導入される。

そして導入された蒸気は一旦連結胴３で広かった後、胴
２の上部内に流れ込む。このとき、連結脚３の開口面積
は十分大きいので、連結脚３から胴２の上部に流れ込む
蒸気の流速は十分に減速され、従来の如く高速の蒸気が
反対側の胴板に衝突して跳ね返り、これが冷却管７の群
内に流入することがなく、また胴２上部内に設けた給水
加熱器［０や抽気管１１を被覆する薄板１２を脱落せし
めることがなく、した“かって冷却管７を損傷すること
がない。

次に、タービンが緊急停止した場合、タービンをバイパ
スした蒸気は’１４１．および第２のタービンバイパス
蒸気管２９．３１通り、第ｌ、および第２のフラッシュ
ボックス２８．３０に送られ、この第ｌおよび第２のフ
ラッシュボックス２８゜３０から復水器１内に導入され
る。この場合第１のフラッシュボックス２８を通して導
入された蒸気は起動、および停止の場合と同様連結胴３
内で充分減速されて復水器ｌ内へ導びかれるので問題は
ない。一方、第２のフラッシュボックス３０を介して流
入した蒸気は第２のフラッシュボックス３０の下流仰１
にて減速装置、例えばある大きさのパイプを格子状に組
み合わせたものなどを利用して減速すれば間仙はない。

ここで、本発明の＝　、、および第２のフラッシュボッ
クス２８．３０に用いてタービンバイパス蒸気をそれぞ
れ異なる経路を通して導入する理由を述べれば次の通り
である。すなわち材料が高サイクル荷重を受ける場合、
材料が耐えうる許容応力は材料に作用する繰返し荷重に
より変化することは周知である。第９図に高サイクル疲
労曲線の一例を示すが、繰返し回数が多くなる程材料の
許容応力は低下していく。例えば、一般に減速装置に使
用される炭素Ｍを例にとった場合、繰返し回数１０回の
応力と繰返し回数７０００回の応力を比較すると約１／
１３と小さくなってしまう。毎日１回起動停止するプラ
ントでは、３６５（日）×２（回）ＸｔＯ年−７３００
回となり、約１０年で応力はＬ／１３と減少してしまう
。減速装置を設計する場合には耐用年数を考慮して応力
を決定し設計するため、前述の低い応力で設計すること
になる。

本発明においては起動および停止の際に頻繁に使用する
第１のタービンバイパス蒸気管２９は第１のフランシュ
ボックス２８と連結し減速装置を用いなくても必要な減
速がなされるようになっている。一方、減速装置の必要
な第２のフラッシュボックス３０の側には、１０年間で
せいぜい数１０回しか作動しない緊急停止時に用いられ
る第２のタービンバイパス蒸気管３１が接続されている
。

このため減速装置材の許容応力は、従来構成の場合に較
べて非常に高くとれる。これにより、減速装置の構造は
非常（二部素化されること（二なり、狭い窒間しかない
復水器１内（二減速装置を設置することが非常に容品に
なる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかな如く、本発明によれは、タービン
バイパス蒸気を復水器内へ導入する場合、起動・停止時
にタービンバイパス蒸気を第１のタービンバイパス蒸気
管を通して＄１のフラッシュボックスに導き、連結脚に
て減速した後復水器円へ導びくと共に、緊急停止時には
これに加えて夕−ビンバイパス蒸気を第２のタービンバ
イパス蒸気管を介して第２のフラッシュボックスに導い
て詠ｍ　装＝ｆして後後水難に尋人するようにしている
ので、復水器内へ設置する減速装置の構造は寸法的に大
きく、かつ頑強なものは必要なくスペースの狭い復水器
内へのＭｉＩ装置の設置を容易にすると共に、タービン
バイパス蒸気を十分減速して復水器内へ導入することが
できるので冷却管等が損傷するのを確実に防止すること
が可能であり、復水器の寿命を長く保つうえで多大に貢
献し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の復水器の立面図、第２図は従来の復水器
の縦断面図、第３図はタービンバイパス系統を有すＺ】
発電プラントの概略系統図、第４図はタービンバイパス
蒸気が胴板に高速で衝突する状態を示した説明図、第５
図はタービンバイパス蒸気Ｃ二よって破ｕ用薄板の破片
が冷却管上に落下する状態を示した説明図、第６図およ
び第７図は本発明に係る復７１〈皿保護装置の一実施例
を示す立面図、および断面図、第８図は本発明による装
置の全体を示す構成図、第９図はイ」料の高サイクル疲
労曲線の一例を示す線図である。 ｌ・・・復水器 ２・・・胴 ３　・・・連泊６月同 ２５．２７・・・調節弁 ２８・・・Ｓｌのフラッシュボックス ２９・・・第１のタービンバイパス蒸気管３０・・・第
２のフラッシュボックス ３１・・・第２のタービンバイパス蒸気管代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 第１図 第３図 第４図 第５図 ／ｌ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の胴を有する復水器の各駒を相互に連通する連結
   胴に第ｌのフラッシュボックスを設け、この第ｌのフラ
   ッシュボックスには起動、オヨヒ停止時にタービンバイ
   パス蒸気を前記復水器（二導く第１のタービンバイパス
   蒸気管を接続すると共に、前記胴には第２のフラッシュ
   ボックスを設け、この第２のフラッシュボックスには緊
   急停止時に前記第ｌのタービンバイパス蒸気管と協働し
   てタービンバイパス蒸気を前記復水器に導く第２のター
   ビンバイパス蒸気管を接続したことを特徴とする復水器
   保護装置。