JPS6017209A - 蒸気タ−ビン発電プラント - 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】 本発明は蒸気タービン発電プラントに関し。

特に、複数の蒸気対液の給水加熱器に関係した液対液の
給水加熱器を含む蒸気タービン発電プラントに関するも
のである。

蒸気タービン発電プラントにおいては、該プラント内の
復水器から出た復水を蒸気発生器に再導入する前に、こ
の復水の温度を上昇させるため１通常、複数の給水加熱
器が用いられている。蒸気発生器へ再導入する前の復水
温度を上昇させることによって、蒸気タービン発電プラ
ントの総効率が向上する。復水の加熱は、高圧タービン
の抽出ポートから取り出した蒸気を使用する７台又は複
数台の給水加熱器で行なうのが慣行の技術であった。ま
た、給水（復水）が復水器から蒸気発生器へ流れるにつ
れてその温度を段階的に１昇させるために、復水器と蒸
気発生器との間において低圧給水加熱器を高圧給水加熱
器に直列に使用することができる。給水温度を上昇させ
るのに用いる蒸気は低圧、高圧タービンの抽出ポートか
ら取り出される。また。

湿分分離器付き再熱器のような再熱器のドレン通路から
の復水した絞り蒸気を使用することも周知の技術である
。

復水の給水加熱器を使用する場合、各給水加熱器が蒸気
入口を有し、該蒸気入口を蒸気タービンのうちの７台の
抽出ポートに流体連通状態で接続する。抽出されたこの
蒸気が給水加熱器内の給水と熱の授受を行なって流れた
後、該蒸気は復水し、給水加熱器の復水出口から出る。

７台の給水加熱器の復水出口を系統内の低圧給水加熱器
の入口に接続することは周知の技術である。この技術は
、復水が低圧給水加熱器内にフラッシュすること、そし
て該復水の高温度により、低圧給水加熱器を通過する給
水の温度上昇の線動になることを認めている。複数の給
水加熱器を直列に使用する場合、最も低圧の７台を除く
給水加熱器の焼台かを後方へ、即ち給水の流れ方向と反
対側へ、復水器に向かってカスケードさせることは慣用
の技術である。結局。

この復水は最も低圧で運転している給水加熱器内に導入
され、この低圧給水加熱器内を貫流する給水の温度を上
昇させた後、その復水が別の復水器の入口ポートに導入
される。この種の系統を使用することによって、タービ
ン抽出ポートから取り出した蒸気の熱の多くを蒸気発生
器に入る前の給水に効率的に伝達することができる。

別の周知技術には、高圧給水加熱器のうちの１台からの
復水を蒸気発生器に向かって流れる給水の流れの中に直
接導入する技術がある。この技術を用いる場合、高圧給
水加熱器からの復水は給水ポンプの上流で導入するのが
一般的である。

米国特許第υ７３．　ＩＩ　０１号明細書は、高圧ター
ビンと給水加熱器との間の抽出管に配置される増圧エジ
ェクタを開示している。このエジェクタの目的は、再熱
器ドレンからの高圧流体を利用することによって、給水
加勢器に導入されるときの抽出蒸気の圧力を増大させる
ことである。

米国特許第ｑ３３１ｉｏｚ号明細書は、少なくとも一台
の給水加熱器において水を加熱するのに。

７台の蒸気タービンのａつの抽出ポートから取った蒸気
を使用する原子力発電所の蒸気系統を開示している。

種々の型式の給水加熱器が周知になっている。

例えば、米国特許第２７１艷７３号明細書ζこ記載され
ている給水加熱器は０発電プラントの系統内で使用され
るように設計されたものであって。

この系統においては、別のユニットからの蒸気が該給水
加熱器の胴内に導入されると共に、該給水加熱器の復水
がこの系統の別のユニットに排出されている。また、米
国゛特許第３．　？　？　、ｊコクＪ号明細書の給水加
熱器においては、給水は蒸気と熱伝達関係で胴内の管を
循環しており、そのため蒸気が復水する。蒸気の一部は
胴内のある領域に導かれ、そこで復水を暖めてその飽和
温度に又は飽和温度近くに維持する。

米国特許第３．　ｇ　ｇ　Ａｈ　Ａ　、２／号明細書に
は、水シールによって封じされた上部を有し、ベントコ
ンデンザを形成する給水加熱器が開示されている。

この種の給水加熱器は複数の伸縮自在のスカートと、カ
ラーとを有し、これ等が協働して前記水シールを形成す
る。

米国特許第、、７．７　ｊ　＆　、！ｉ　ｇ　１号明細
書には、協働的に接続された復水入口及び流れ分配装置
、複数のＵ形管、ベントコンデンサ部、及びその管束内
の中央トラフを有する給水加熱器が開示されている。こ
の特許発明の目的は、復水流体を脱気する給水加熱器を
提供するこ七である。

米国特許第１１．／３１，７Ｊ４を号明細１には、蒸気
タービン抽出ポートからの抽気のような高温蒸気を導入
するための高温蒸気入口を有する給水加熱器が開示され
ている。この給水加熱器の円筒形本体は、給水加熱器ユ
ニット外に蒸気の復水を排出するための復水出口を備え
る。米国特許第１２０’ｌｔ’１．２号明細書は調節装
置き、脱気ドームを有する給水タンクとを備える混流給
水加熱器を開示している。

典型的な原子力発電サイクルにおいては、系統のサイク
ル効率を上げるために、及び蒸気中の随伴水分によって
生ずるブレード腐食を軽減するため、低圧タービンの入
口部で湿分分離器付き再熱器が使用されている。絞り部
において実質的に乾燥し飽和した又は低過熱の蒸気を有
する低圧原子力発電プラントについては、湿分分離は高
圧タービン排気部で起こる。湿分分離器付き再熱器は蒸
気を乾いた飽和状態に戻す。

次に、湿分分離器付き再熱器に入る蒸気中の湿分は蒸気
流から除去され給水加熱器に案内される。一般に、湿分
分離器付き給水加熱器のとのドレン水は、高圧タービン
の抽出ポートに流体連通状態で接続された給水加熱器に
導かれる。

ある場合には、湿分分離器付き再熱器からのドレン水を
低圧給水加熱器にカスケードさせて。

分離器排水を確実にする必要があることが分かった。米
国特許第号コｏｔ、ｇｏ−号明細書は、高圧飽和蒸気を
受け容れる複数の管束を備えた湿分分離器付き再熱器を
開示している。再熱すべき蒸気は、先ず湿分分離器のパ
ネルによって乾燥された後、再熱器の第１．第コ管束の
管と熱交換関係で通過させられる。

貫流式蒸気発生器や、脱塩装置を有するユニット又は復
水の漏洩が持続するユニットのように、水不純物の流入
があるポンプ圧送ドレンを利用するユニットを使用する
原子力発電プラントにおいては、流入蒸気及び給水の不
純物濃度が循環サイクル毎に流入量によって高くなり。

最終的には限界値に達する。この問題は、高圧タービン
蒸気からの不純物の大部分が分離器のドレン中で濃縮す
るために生ずる。不純物の濃縮は、水中における不純物
の溶解度が蒸気中に右けるその溶解度よりも数段階高い
ので生ずる。

更に、高圧タービンにおいて不純物を有する蒸気が乾き
相から湿り相に変わる過渡状態においては、水滴の大部
分は核形成中心物としての不純物沈澱物を形成し、また
、ナトリウム塩のような種々の不純物は吸湿性である。

当該技術分野？こおいて認められていたこの濃縮問題に
対しＣ取りうる解決策の一つは、加熱器ドレンの全てを
低圧給水加熱器に向けてカスケードさぜ。

最終的に復水器に戻すことである。この解決策は不純物
濃縮の問題を改善す、るが、熱消費率が０、’Ｉ’、３
％増加することによってサイクル効率に実質的な悪影響
を与える。

本発明は、高圧抽出ポートに接続される給水加熱器と１
次の低圧給水加熱器上の間に間挿された熱交換器（蒸気
発生器）を使用する。この種の配置における熱消費率は
、全ての給水加熱器からの復水を低圧給水加熱器へ、そ
して最終的に復水器へカスケードさせるものと比較して
約０．３７乃改善される。本発明の液体−液体熱交換器
は、湿分分離器付き再熱器の湿分分離器ドレン通路から
の水を受け容れ、しかる後それを次の低圧給水加熱器に
カスケードさせる。本発明における熱交換器はドレン冷
却器と同様に作用するものでよい。本発明では、全くの
逆カスケードを行なうシステムよりも熱消費率が劣るが
、他のシステムで生ずるような不純物の濃縮は起こらな
い。本発明は、他のシステムと比較して、熱消費率のロ
スを可及的に減少させると同時に、不純物濃縮の作用を
低下させる。更に、もし全ての給水加熱器が低圧給水加
熱器に向かって逆戻りの方向にカスケードされているき
、低圧給水加熱器の復水流量性能を増す必要があるが、
本発明はこの必要がない。この特徴は、既存発電プラン
トを後から修復する場合に特に重要である。全体的にカ
スケードするサイクルに変えるために発電プラントの全
給水加熱器を再接続すべきであるなら、低圧給水加熱器
は約り５％の復水流量の増加を見るであろう。

しかし、これ等の低圧給水加熱器は、この余分の復水流
量では作動できない可能性が強い。既存発電プラントを
後から修復するために本発明を使用すれば、低圧給水加
熱器の復水流量は約７６％増加するだけである。

湿分分離器（＝Ｊき再熱器の分離器ドレン通路からの水
は、高圧タービン及び低圧タービンの抽出ポートからの
蒸気と比較してかなり汚染物レベルが高いのが一般的で
ある。湿分分離器付き再熱器からのこのドレン水は、復
水を純化するためその流れの最も温度が低い端に配置さ
れる復水脱塩装置を通過しない。水が復水器及び蒸気発
生器の系統を通過する間、蒸気発生器に入る復水及び蒸
気発生器を出る蒸気における汚染物レベルの上昇がある
。更に、低圧給水加熱器を通ってカスケードされている
ドレン水の量が適切に機能するための該加熱器の容量を
超えてしまうことがある。この状態は低圧給水加熱器の
フラッディング（溢水）を生じさせる。そして、給水加
熱器のどんなフラッディングも熱を伝達するその能力を
減じさせ、熱消費率の増加になる。

本発明の代表的実施例は３台の低圧給水加熱器を含み、
その中の２台は後方へカスケードされているのでその復
水は次の低圧給水加熱器に流入する。最低圧の給水加熱
器の復水は復水器に流れる。水対水の熱交換器が湿分分
離器付き再熱器の分離器ドレン通路に接続され、この水
対水の熱交換器のドレン水出口が３台の低圧給水加熱器
のうち最も高圧のものの入口に流体連通状態で接続され
る。給水は３台の低圧給水加熱器を連続的に通り、次に
水対水の熱交換器を通る。水対水熱交換器を通過後、給
水は２台の高圧給水加熱器を連続的に流れ、最も高圧の
給水加熱器からの復水は次に圧力の高い給水加熱器に流
入する。そして、この給水加熱器からの復水は給水の流
れに直接導入される。

本発明は、添付図面に関連する好適な実施例の記載を読
むことによって十分に理解されよう。

第１図は高圧タービンｌθを備える原子力蒸気発電プラ
ントの系統図を表わしており、該高圧タービンｉｏには
一次蒸気発生器／コから高温高圧の蒸気が供給される。

蒸気は高圧タービンを通って膨張し１次に１作動流体に
よって運ばれるエネルギを機械的エネルギに変換するた
め低圧タービンｌｌＩを貫流する。この機械的エネルギ
により発電機／６を回転させ、発電する。

発電プラント内の高低圧タービンを通って膨張した後、
蒸気は復水器／ざにおいて液相に戻り。

該復水器／ｇからの復水は一次蒸気発生器／、１に戻る
。

復水器／ｇからの復水を給水加熱装置２２に圧送するた
めに給水ポンプ、２０が使用されている。給水加熱装置
２．２は、給水ポンプコθにより蒸気発生器７．２に送
り込まれる復水の温度を上昇させることによって、蒸気
タービン発電プラントの効率を高くする。この復水け、
給水加熱装置、２−から排出されるときの温度が、給水
ポンプ２０によって給水加熱装置、２２ｔこ圧送される
ときの温度よりも高い。

発電プラントの効率を更に高くするため、高圧タービン
の排気流は湿分分離器内で乾燥され。

次いで、高圧タービン１０及び低圧タービン／ｌＩの間
にある再熱器、ＺｌＩ内で再熱される。再熱は、高圧タ
ービンｉｏの絞り部から取り出され、単独で使用される
か或は高圧タービンｌθからの部分的に膨張した蒸気と
共に使用される蒸気によって行なわれる。

給水加熱装置２コはその加熱源を高圧タービン１０にあ
る抽出ポート３１から得°る。複数の給水加熱器を使用
する場合、その幾つかは加熱源を高圧タービンＩＯ及び
低圧タービン／ｌ双方の抽出ポートＪ／、Ｊ！ｆから得
ることができる。

第１図において、高圧側の給水加熱器は、高圧タービン
ｉｏの抽出ポート−３７に接続された高圧抽出管３０か
らの加熱源を備えてお６．同様に、低圧側の給水加熱器
は、低圧タービンｌｌＩの抽出ポート３３に接続され売
低圧抽出管３’ｌからの加熱源を備えている。

また、給水加熱装置２．２には、湿分分離器付き再熱器
Ｊ＋の分離器からのドレン水を給水加熱装置２．２に運
ぶドレン管３６から加熱源が供給される。これ等の管、
３０．．７４を及び３６から受け堆った高温流体は、給
水加熱装置、２．２において給水の温度を上昇させるの
に使用された後、管３ｇを経由してポートｌりから復水
器ｉｇに流れる。給水加熱装置ｕ、２を通ったことによ
って温度の低下したこの流体は、復水器／ｇにおいて完
全に復水され、最終的に蒸気発生器／コで過熱される給
水の流れに入る。

給水自体は、復水器ｉｔのポートｌりから出て管グθを
経由し、給水加熱装置、２．２に流れる。

給水が給水加熱装置コ２を通過するとき、その温度は、
上述した給水加熱装置、２コ内の種々の加熱源からの熱
の伝達によって相当に上昇する。

しかる後、給水加熱装置２．２からの給水は、管り一を
通って蒸気発生器ｌコに流入し、そこで蒸気化され過熱
されてから、管１Ｉｌｌを経由し高圧タービン１０に流
入する。この過熱蒸気の一部は管４！、６を経由して再
熱器２グにも案内することができる。湿分分離器付き再
熱器であることが一般的な該再熱器Ｊ＆は、管ｌＩｇか
らも高圧タービン／θの蒸気を受け取る。再熱器、２４
／内での蒸気の再熱は、高圧タービン１０の絞り部から
抽出した高圧蒸気を使用することｌこよって行なわれ、
再熱された蒸気は、その湿分の大部分が除去された後、
管３０を経由して低圧タービンｌｌＩに導入される。上
述した系統は単なる例示であって、別の配列も可能であ
るこ吉を理解されたい。また、第１図に示した給水加熱
装置２．２は複数の個々の給水加熱器で構成されている
ことを理解されたい。

第２図は給水加熱器６０の一例を示すものである。種々
の形式の給水加熱器が当業者に周知であるが、第２図に
例示した給水加熱器１０は大抵の給水加熱器で使用され
る基本的構成部材を示している。

第２図に示したように、給水加熱器６０は熱交換のため
の諸部材を内蔵した外筒６２を備えている。矢印ＦＷ、
で示した給水は給水入口管６タから給水加熱器ｔｏの水
室６６に入る。該水室６ｔから、給水は複数のＵ形管６
ｇに入りそこを貫流する。これ等のＵ形管６ｇは、加熱
蒸気と熱伝達関係であるように外筒６コ内に配置されて
いる。給水は、Ｕ形管６ざを通過した後、出口側の水室
７θに入り、その後、矢印ＦＷ、で示すように給水出口
管７２を通って給水加熱器６０から出る。

加熱源の蒸気は、矢印Ｈ６，で示すように人口ポートざ
０から給水加熱器ｔｏの外筒６コに入り、その後、複数
の邪魔板ｇ２の周りを流れる。

邪魔板ｇ、２の目的は、加熱用蒸気をＵ形管４ｇとの熱
伝達関係が長くなるように流すことである。熱伝達関係
を長くすることによって、Ｕ形管６ｇを流れている給水
への加熱用蒸気からの熱伝達を良好にする。熱が加熱用
蒸気からＵ形管及びその中を流れる給水に伝達されるの
で。

加熱用蒸気の一部が凝縮して復水ｇｔａを形成する。復
水、ｒｐは１重力の影響下に給水加熱器６０の底部に向
かって流れる。加熱用蒸気は、Ｕ形管６ｇとの熱伝達関
係で流れた後、矢印Ｈ８，で示すように出口ポートざ３
を通って給水加熱器１．０の外筒６．２外に出る。

復水ｇｑは、矢印Ｃで示すように給水加熱器６０の底部
にある復水用ロデθを通って給水加熱器６Ｑから取り出
される。復水は入口ポートｇｏを通って入った最初の蒸
気よりも低温であるが、圧力は実質的に同一であること
を理解されたい。

／′ 第２図に示すように、流体は矢印ＣＩのようｌこ入ロポ
ートデλから給水加熱器６０の外筒６２内に入ることが
できる。この入口ポート９．２を通して、高圧の別の給
水加熱器からの復水を給水加熱器６０の外筒６２内に導
入することができる。液相であるのが典型的なこの復水
は、給水加熱器６０の外筒６」内を流れる蒸気よりも高
圧である。従って、矢印ＣＩで示した復水の流れは、給
水加熱器６０に入るときフラッシュして気相になる傾向
がある。高圧給水加熱器の復水は給水よりも高温である
から、該復水は、給水がυ形管６ざを貫流するときにそ
の温度を上昇させるのに使用できる。更に、矢印Ｃ工で
示す復水の流れは、給水加熱器６０の邪魔板ざ２の周り
を流れる加熱源蒸気よりも高圧であるから、外筒６ａ内
に入って加熱源蒸気と混合し易い。

第３図は第２図の給水加熱器６θを簡略に符号化して示
している。本発明の好適な実施例の説明では、典型的な
蒸気対液体の給水加熱器を表わすのに符号化した表示を
使用する。第２図及び第３図を比較すると、符号化した
給水加熱器ｔｂｏ及びその重要部分をもつと容易に理解
することができる。即ち、給水加熱器ｉ６ｏの符号化し
た表示は第２図の給水加熱器６０を簡単にしたものであ
り、本発明を論じるのに関係のある重要部分のみを示し
ている。

ｔ４３図に右いて、給水加熱器／６０はその本体から延
びる給水入口管６弘及び給水出口管りλと共に示されて
いる。蒸気の入口ボートざＯは給水加熱器１１０の頂部
から延びるように図示されている。この蒸気入口ポート
ｇｏは、高圧タービン又は低圧タービンの抽出ポートか
、或は再熱器からのドレン管に流体連通状態に接続する
のが一般的である。復水出口９０は給水加熱器ｉｔｏの
底部から下方へ延びるように図示されている。この復水
出口９０は、給水加熱器／４０からの復水の排出を可能
にするものであり、別の給水加熱器又は復水器の入口に
流体連通状態に接続するのが一般的である。入口ボ−１
’？、２は、そこから別の給水加熱器の復水が給水加熱
器／６０に流入できるボートである。

上述したように、この復水は入口ポート９−から給水加
熱器１６θの外筒に入る時にフラッシュして蒸気になる
のが典型的である。給水加熱器／６゛Ｏの符号化した表
示を使用するに際して入口ボート９２のない場合がある
。即ち、給水加熱器１６θが最も高圧の給水加熱器であ
る場合、該給水加熱器内の圧力よりも高い圧力で復水を
供給する給水加熱器はないので、入口ポート９２は使用
されない。

第７図は、湿分分離器付き再熱器ｉｏθ及び給水ボンプ
コθと協働する複数の給水加熱器／ＡＯＦＬ−／１，０
θの代表的な配列を示している。復水器／ｇと、蒸気発
生器／Ｊと、高圧タービン及び低圧タービンを有する蒸
気タービン装置（図示しない）とは第１図に示したよう
な態様で第７図の給水加熱器系統に接続する。

第７図に示したような配列においては、給水は、蒸気発
生器１２に流入する前に、給水加熱器／ＡＯａ−／Ａθ
ｄと、給水ポンプ−〇き、給水加熱器ｉｔ、ｏｅとを直
列に通る。第１給水加熱器１６θａの給水入口管６グは
復水器／ｌの出口ポート／？に流体連通状態に接続され
、給水加熱器ｉｔ、ｏａ・の蒸気入口ポートｇｏは低圧
タービンの抽出ボートＬＰ、に接続されている。第１給
水加熱器／１ｒＯｅＬの復水出口９θは復水器／ｇの入
口ボー）／７に流体連通状態に接続されている。

第７図に示した諸構成部分の熱力学的関係を一層良く示
すために、第７図の流体回路から選択した幾つかの場所
の圧力及び温度を符号Ｐ、〜Ｐ５゜ＴＦ、〜ＴＦ７．　
ＴＱ、〜Ｔｏ、で明示した。Ｐ１〜Ｐ、は圧ツバＴＦ、
〜ＴＦフは給水温度、ＴＣ１〜Ｔｏ、は復水温度をそれ
ぞれ表わしている。第７図から分かるように、図示の例
は３つの低圧抽出ボートＬＰ、％ＬＰ３とλつの高圧抽
出ボー）　ＨＰ、−ＨＰ２とを有する。第７図に例示し
た給水加熱器系統の諸構成部分の熱力学的関係をもつと
明確に示すため、次の表は選択した場所の圧力及び温度
の値を示している。

場　所　圧力（９日１ａ） Ｐ、ワ Ｐ２　．２１ ｐＩＩ　ｓり Ｐ４　．２／／ ＰＨＩ　Ｊ　ｇ　２ ＴＦｌ　／コロ ＴＦ、　／　ｇ　、？ ＴＦ３　コ２よ ＴＦ、　、２　ｇ　／ ＴＦｓ　、７　ｇ　／ ＴＦ　＋　３　ざ０ ＴＦ６．７　ｇ　、２ ＴＦ、　グ３３ Ｔｏｌ　／グ１ Ｔｏ２７９　ｇ Ｔｏ、　２４ＩＯ Ｔｏ　３７６ ＴＣＩ＋　３７７ 第７図に示した配列は３台の給水加熱器を使最初の３台
の給水加熱器１ｔｏａ−ｉｔｏｃは低圧タービンの抽出
ボートＬＰ１〜ＬＰｓに接続されており、給水加熱器／
６００の復水出口１０は給水加熱器１ｔｏｂの入口ポー
トタコと流体連通状態に接続されている。この復水が給
水加熱器１ｔｏｂに流入するとき、その高圧のため該復
水はフラッシュして液相から気相になる。給水加熱器１
６θＣを出る復水の温度は給水加熱器／ＡＯｂに入る給
水の温度より高いので、給水加熱器／６００を通過する
ときの給水の加熱を更に助けるためにこの復水を使用す
ることによって、タービン系統全体の効率を向上させる
ことができる。このため、給水加熱器からの復水を、給
水の流れとは反対方向に復水器の入口に向かって後方に
カスケードさせることが経済的に有利である。同様に、
上述した理由で給水加熱器／ｌｕｂからの復水が給水加
熱器／６０ｅＬ内にカスケードされている。

最終的には、最も低圧の給水加熱器１６θａからの復水
は復水器ｉｔの入口ポート／７に流体連され給水の流れ
に再導入される。給水の流れは給水加熱器１６θａの給
水入口管Ａグに入ることにより再び上述したように流れ
始める。

第７図から分かるように、給水加熱器ｔｔ、ｏｒ３゜の
復水出口９０は復水器に向かって後方にカスケードされ
ていない。代りに、復水出口９０は給水管に流体連通状
態に接続されている。従って、高圧タービンの抽出ポー
トＨＰ、及び湿分分離器付き再熱器ｉｏｏの分離器ドレ
ン通路りから受け取った流体によって生ずる復水は復水
器に向かって後方にカスケードされておらず、代りに蒸
気発生器／、２に向かって流れる給水に導入される。ま
た、給水加熱器１ｔｏｅの復水出口９０は給水加熱器１
６θｄの入口ポート９２に接続されているので、高圧タ
ービンの抽出ポートＨＰ、から受け取った蒸気によって
生ずる復水も結局は蒸気発生器７．２に流入する給水の
流れに入ってしまう。

第ｑ図に示した給水加熱器１６θａ″″−／ＡＯｅの配
列は当業者周知のものであり、諸構成部分の熱力学的に
安定な配列を表わしている。この配列は、低圧タービン
の抽出ポートＬＰ、〜ＬＰ、　に接続された給水加熱器
／ＡＯｅＬ〜１ｔｏｃからの復水を復水器に向かって後
戻りの方向にカスケードさせている。湿分分離器付き再
熱器ｉｏｏからの分離器ドレン通路りと一緒に高圧ター
ビンの抽出ポートＨＰ、〜ＨＰ、に接続された給水加熱
器ｉｔ、ｏｄ〜ｉ６ｏθの復水は最終的に給水の流れに
導入され、蒸気発生器／Ｊに入る。第４図に示した配列
は、良好な熱力学的成果をもたらすが、蒸気タービン系
統の全体的な信頼性を低下させる。

蒸気タービン系統の信頼性が低下するのは。

第４図の配列においては、給水加熱器／６０ｄに流入す
る湿分分離器付き再熱器ｉｏθの分離器ドレン通路りか
らの流体が高圧タービン及び低圧タービンの抽出ポート
ＨＰ、〜ＨＰ、　、　ＬＰ、〜ＬＰ、から受け取った蒸
気よりも汚染物のレベルが高いためである。この流体は
復水脱塩装置において純化されていないので、蒸気発生
器／、２に入る復水と、蒸気発生器１２を出てタービン
に流れる蒸気との汚染物レベルを連続的に上昇させる。

第Ｓ図は当業者周知の給水加熱器の別の配列を示してい
る。第４図及び第３図の配列間の差異は主に諸構成部分
の相互結合にある。例えば、第３図の全給水加熱器／　
４０ａ〜／ＡＯｅからの復水が低圧側の給水加熱器に後
向きにカスケードされており、また、最も低圧の給水加
熱器／４０ＦＬの復水出口９θは復水器ｌざの入口ボー
１−　／りに流体連通状態に接続されている。従って、
給水加熱器からの復水の何れもが矢印ＦＷで示す給水の
流れに直結されていない。第５図に示した配列内の種々
の場所の圧力及び温度は第ｙ図の場合の圧力及び温度に
大体一致している。

第Ｓ図に示した給水加熱器の配列は非常に信頼性が高い
が、熱力学的効率が低くて認容できない問題点を有する
。熱力学的効率、即ち熱消費率の低下によって発電プラ
ントの出力が少なくともｏ、ｌＩ％低下する。更に、給
水加熱器へのドレン流量の増加及び低圧給水加熱器を通
る復水流量の増加のため、第５図１こ示した配列を実行
するべく既存の一発電プラントにおいて蒸気サイクルを
変更した場合、これ等の給水加熱器の容量が不足するか
も知れない。

第６図は当業者周知の更に別の給水加熱器の配列を示し
ている。第ｙ図及び第左図の場合と同様に、第６図の配
列は低圧タービンの抽出ポー）　ＬＰ、％ＬＰ、から蒸
気を受け取る３台の低圧給水加熱器／ＡＯａ−／Ａｏｏ
を含んでおり、そして該給水加熱器１６θａ−／ＡＯＱ
からの復水は復水器／Ｉｆに向かって逆方向にカスケー
ドされている。

また、第４図と同様に、第６図の配列は高圧タービンの
抽出ボー）　ＵＰ、〜ＨＰ２　に接続された２台の高圧
給水加熱器／　Ａ　Ｏ（１−／　Ａ　Ｏ＠を有しており
、該給水加熱器／６０ｄ−／４０θからの復水は給水を
蒸気発生器１２に向かって流す給水管に最終的に導入さ
れる。

第７図、第３図の配列と第６図の配列との間の重大な差
異は、湿分分離器付き再熱器ｉｏθの分離器ドレン通路
りが低圧給水加熱器ｔ６ｏｃの蒸気入口ポートＩｒＯに
接続されていることである。この種の接続は、第７図及
び第Ｓ図に関して前述したλつの接続例の中間を示して
いる。

第６図の湿分分離器付き再熱器ｉｏｏはその分離器ドレ
ン通路りが、最終的に蒸気発生器／ａに流入する給水管
に流体を導く代りに該流体を復水器ｉｔに最終的に逆向
きにカスケードさせる給水加熱器／ＡＯａに接続されて
いる。しかし、第６図の接続例は一台の高圧給水加熱器
１ｔｏｄ及び１６θｅからの復水を給水管に導いている
。

第を図に示した蒸気サイクルに帰因する出力低下は第３
図の場合より若干少ない。分離器ドレン通路からの汚染
流体が復水器にカスケードするので、給水純度及び信頼
性が高められる。また、給水加熱器／１Ｏａ−／ＡＯａ
を通る復水及びドレンの流量は第５図に示した蒸気サイ
クルはど増加しない。蒸気タービン発電プラントの設計
においては、信頼性及び熱消費率間の選択に際し信頼性
が向上するように決定することが必要不可欠であり、こ
れは、蒸気発生器ｌコに流れる汚染物を減少させること
によって達成できる。

本発明の好適な実施例は第クシ１に／ｊ’：　１′！れ
こいる。この実施例は、湿分分離器付きＩｑ熱？；子／
θ、復水器／ｇ及び蒸気発生器ｌλに関連して３台の給
水加熱器／ｉａ−／Ａｏｅを含んでおり、その中、３台
の低圧給水加熱器１６θ１１−／６０ｃは低圧タービン
の抽出ポー）　ＬＰ１％ＬＰ３に接続されている。これ
等３台の低圧給水加熱器の復水量ロタθは、図示のよう
に復水器ｉｔに向けて逆方向にカスケードされている。

一台の高圧給水加熱器１６θｄ及びｉ６ｏθは高圧ター
ビンの抽出ポ＝　）　ＨＰ、及びＨＰ２に接続する。第
７図に示す通り、最も高圧の給水加熱器／６０１Ｂはそ
の復水出口９０を次に高圧の給水加熱器／ＡＯ＠の入口
ボート９２に流体連通状態に接続せしめており、上述し
た次に高圧の給水加熱器１６θｄはその復水出口９θが
給水の流れに流体連通状態に接続されている。第７図の
実施例は更に、給水加熱器１６θ０％／Ａθｄ間に直列
に接続された液封液の熱交換器ｌ−〇を含む。この液封
液熱交換器／、２θは実質的にドレン冷却器きして動作
するものであって、そのドレン入口／Ｊ、２は湿分分離
器付き再熱器１００の分離器ドレン通路りに接続されて
いる。ドレン冷却器／、２θのドレン出口１．２６は、
３台の低圧給水加熱器／ＡＯｔＬ〜／１．Ｏａのうちの
最も高圧で動作する給水加熱器／ＡＯｃの入口ポート？
−に流体連通状態で接続すしている。ドレン冷却器１．
２（は給水出口１．２４ｔ、及び給水人口ｌコざを有し
、該出入口がドレン冷却器／、２０を３台の給水加熱器
／ＡＯａ〜／６０（３に図示のように直列接続すること
を可能にしている。液封液の熱交換器ｌ−〇を最も低圧
の高圧給水加熱器１６θｄ及び最も高圧の低圧給水加熱
器１６θＣの間に配置すれば、全ての給水加熱器が復水
器ｉｔの方に逆にカスケードされている第Ｓ図の場合と
比較して、熱消費率が約０．３１％向上することが測定
された。本発明の範囲内の配列においては、液封液の熱
交換器ｉ、ｚｏは湿分分離器付き再熱器１００のドレン
通路りから水を受け取り、復水を給水加熱器１６θＣに
、そして最終的に復水器１ｇの方に逆にカスケードする
。このように応用するタイプの液封液の給水加熱器ｌ−
〇は基本的にドレン冷却器の様に機能する。

第７図に示した配列の熱サイクルは第７図のものより約
ｏ、ｉ、ｉ％熱消費率が劣るものと認められる。しかし
、第７図に示した本発明の好適な実施例は第１図の配列
のような不純物濃縮を受けない。第７図の実施例で特に
重要な点は、第６図及び第７図の配列におけるドレン及
び復水流量の変化は殆ど同じであるが、第７図の熱消費
率は第６図の配列の熱消費率より約θ、コｊチ低いこと
である。

本発明は、第ｙ図に示した配列の不純物濃縮の作用を回
避すると同時に、他の不純物最小化の接続例と比較して
熱消費率のロスを可及的に最小にする。本発明の更な・
る利点は、既存の蒸気タービン発電プラントを産屋修復
するのに利用できることであり、反対に、第３図に示し
た配列は全ての可能性を考えても利用することはできな
い。現存の蒸気タービン発電プラントを第５図の配列に
従って産屋修復すれば、復水器ｉｔ及び低圧給水加熱器
／ｌ、Ｏａ−／６００の復水流量は相当に増加するであ
ろう。しかし、第７図に示した本発明は、低圧給水加熱
器及び復水器Ｉｔの復水流量の増加をもつと少なくして
既存の蒸気タービン発電プラントに産屋修復用に適用で
きる。また、第６図に示した既知の配列は低圧給水加熱
器への復水流量の増加は極く僅かであるが、蒸気タービ
ンサイクルの熱消費率が増大し、第７図に示した本発明
よりも約０．２　’１チ悪化する。

湿分分離器付き再熱器／ＱＯ，復水器／ざ及び蒸気発生
器／Ｊと関連して複数の給水加熱器を使用するどんな配
列においても、２つの矛盾する規準を考慮しなければな
らない。第１に、蒸気タービンサイクルの熱消費率に対
する配列の影響と、この影響の相対的コストとを比較考
量しなければならない。また、給水の流れ内への塩化す
）　ＩＪウムのような潜在的不純物の侵入によって、蒸
気タービンサイクルの全体的信頼性が重大な影響を受け
る。即ち、不純物は蒸気発生器１２内に溜才ってその内
部の熱交換管に腐食損傷を生じさせ、蒸気タービンシス
テム全体の信頼性に有害な影響を及ぼす結果になる。

一般に、蒸気タービンシステムの蒸気サイクルは、復水
器ｉｔに向かって逆にカスケードされる復水流体の量に
比例してマイナスの影響を受ける。同様に、給水の純度
は、蒸気発生器ｌコに向かって流れるときに給水中に流
入する復水の量に関係してマイナスの影響を受ける。第
７図に示した本発明は、これ等の規準の双方によって評
価されるように、当業者周知の既存蒸気タービンシステ
ムに優る改良をもたらすものである。本発明は、給水の
流れに入る不純物を最小にすることによって蒸気タービ
ン系統の信頼性を向上させると共に、蒸気タービン系統
全体の熱消費率に対するマイナスの影響を可及的に低減
させる。

第７図に示した液対液の熱交換器１２０と他の給水加熱
器１６θａ〜／１）０９との間の主な差異は、液対液の
熱交換器１２θ、即ちドレン冷却器がそのドレン入口／
２２で流入液体を受け取り、ドレン出口／、２Ａからこ
の液体が出る前にその熱を給水に移して、この液体を液
相のま＼にしておくのに対して、給水加熱器１６θａ％
／４θｅでは蒸気タービン系統の低圧及び高圧タービン
から、また、他の給水加熱器から流入物を受け取るが、
この流入物は、最初気相であるか或は給水加熱器の外筒
内に入る際にフラッシュして気相になることである。第
７図における液対液の熱交換器ｌコθに入る湿分分離器
付き再熱器ｌθθの分離器ドレン通路りのフラッシング
又は絞りを避けることによって、これ等の熱交換器を出
る復水をドレン水がフラッシュされる場合に可能な温度
よりも高温にすることができる。

その結果、給水加熱器／４０ｄ４こ入ろ水温度がより高
くなり、従って、第７図に示す配列の蒸気サイクル効率
が液対液の熱交換器を使用しないものと比較して向上す
る。給水加熱器に入るときのドレン水のフラッシングは
、この流体によって給水を加熱することのできる最高温
度を低下させる。

本発明の別の実施例を第ｇ図に示す。この実施例は、液
対液の熱交換器ｌコ０１即ちドレン冷却器が３台の低圧
給水加熱器／ＡＯＦＬ−／ＡθＣに対して並列に接続さ
れている点は別として、全ての点で第７図の実施例と同
様である。ドレン冷却器１２θはその給水人口／２ｇか
ら給水を受け取り、その給水出口／２’ｌからの給水を
最も高圧の低圧給水加熱器／ＡＯＱと最も低圧の高圧給
水加熱器／Ａ０６との間で給水ラインに放出する。ドレ
ン冷却器ｌコ０のドレン入口１２２には湿分分離器付き
再熱器ｌθθのドレン通路りからの水を受け取り、その
水をドレン出口／ｊ４から復水器／１に向かって放出す
る。第を図の配列に詔ける給水入口１２ざに入る給水は
第７図の配列における給水入口１．２ｔに入る給水より
も低温であるので、湿分分離器付き再熱器１００からの
ドレン水と流入給水との間にはより大きな温度差がある
。この温度差の増大により、ドレン冷却器１．２０の熱
交換特性が第７図の配列のものとは異なっている。

第３図に示した配列の利点は、湿分分離器付き再熱器の
ドレンＤが低圧給水加熱器ｉｔ、ｏａ〜／ｌＯｃからの
ドレンと混合しないことである。

第ざ図の配列における熱消費率は第７図の配列よりも約
０．ＯＪ　％低い。しかし、第３図におけるドレン冷却
器ｌコ０の対数平均温度差は第ｙ図におけるドレン冷却
器／コ０の約グ分のｌである。この特性はドレン冷却器
／、２゜内に約７倍の熱伝達面を必要とする。第３図の
液封液の熱交換器ｉａｏの両端ドレン温度差がｌｓ下で
あれば熱消費率は第７図に示した配列のものより約０．
０．２　％劣る。この場合、第８図におけるドレン冷却
器／コθの対数平均温度差は第７図の冷却器よりも約コ
。乙の係数だけ依然として小さい。

本発明の給水加熱器配列は、給水回路内の潜在的不純物
の濃縮量を低減すると同時に、蒸気タービン発電プラン
トの熱消費率に対するマイナスの影響を最小にするため
、複数の給水加熱器の他に液封液の熱交換器を用いる。

従って、本発明によれば、当業者周知の配列におけるよ
りも熱消費率に対する重大な影響を少なくして、蒸気タ
ービン発電プラントの信頼性を全体的ｆこ向上させるこ
とができる。本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、その他の実施例も本発明の範囲内に入ることを
理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸気タービン発電プラントの一例を示す概略系
統図、第２図は代表的な給水加熱器の内部構造を示す断
面図、第３図は第グ図から第３図で使用する給水加熱器
を符号化して示す図、第ｙ図、第Ｓ図および第６図は当
業者周知の代表的な蒸気タービン給水加熱器配列の系統
図、第７図は本発明の実施例を示す系統図、第３図は本
発明の別の実施例を示す系統図である。 ｌθ・・高圧タービン、ＨＰ、〜ＨＰ２・・高圧タービ
ンの抽出ボート、ｌコ・・蒸気発生器、／ｌ・・低圧タ
ービン、ＬＰ、〜ＬＰ８・・低圧タービンの抽出ポート
、／り・・復水器の入口ポート、ｉｇ・・復水器、ｌデ
・・復水器の出口ボート、１６θａ”−ＩＡＯＱ　−−
第１給水加熱器、ｉｔ、ｏｔｌ〜１６θｅ・・第１給水
加熱器、１．２０・・第３給水加熱器（熱交換器又はド
レン冷却器）、１０θ・・再熱器、Ｄ・・ドレン通路、
７２．２・・第３給水加熱器の入口ボート（ドレン入口
）、／２１．・・第３給水加熱器の出口ポート（ドレン
出口）、デ２・・第１給水加熱器の入口ボート、９０・
・第１１第コ給水加熱器の復水出口ポート、ｇｏ・・第
１、第２給水加熱器の蒸気入口ポート。 第１図 死３図 蔀２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／）、第１抽出ポートを有する低圧タービン。 第１抽出ボートを有する高圧タービン。 該高圧タービンに流体連通状態で接続された蒸気発生器
   。 該蒸気発生器に流体連通状態で接続された出口ポートを
   有する復水器。 該復水器の出口ボートと前記蒸気発生器との間に流体連
   通状態で接続され、給水を前記復水器から蒸気発生器に
   導く流体通路を有する第１給水加熱器。 該第１給水加熱器と蒸気発生器との間に流体連通状態で
   接続され、給水を該第１給水加熱器から蒸気発生器に導
   く流体通路を有する第コ給水加熱器、 該第１．第１給水加熱器の間に流体連通状態で接続され
   、給水を該第１給水加熱器から第コ給水加熱器へ導く流
   体通路を有する第３給水加熱器、及び 該第３給水加熱器の入口ボートに流体連通状態で接続さ
   れたドレン通路を有する再熱器。 を備え。 前記第３給水加熱器の出口ポートは前記第１給水加熱器
   の入口ボートに流体連通状態で接続され。 前記第１給水加熱器の復水出口ポートは前記復水器の入
   口ポートに流体連通状態で接続され。 前記第コ給水加熱器の復水出口ポートは前記蒸気発生器
   に流体連通状態で接続されていて。 給水が復水器の出口ポートから、第１．第３、第２給水
   加熱器を連続的に通って、蒸気発生器の入口ポートに流
   入するこきができる蒸気タービン発電プラント。 コ）、第１抽出ボートを有する低圧タービン。 第２抽出ポートを有する高圧タービン。 入口ポート及び出口ポートを有する復水器、該復水器の
   出口ボートに流体連通状態で接続された入口ボートを有
   する蒸気発生器。 該復水器の出口ポートと前記蒸気発生器の入口ボートと
   の間に流体連通状態で接続されると共に、前記低圧ター
   ビンの第１抽出ボートに流体連通して接続される蒸気入
   口ボートと、該復水器の入口ポートに流体連通して接続
   される復水出口ポートとを有する第１給水加熱器。 該第１給水加熱器と前記蒸気発生器の入口ポートとの間
   に流体連通状態で接続されると共に、前記高圧タービン
   の第一抽出ポートに流体連通して接続される蒸気入口ポ
   ートと、前記蒸気発生器の入口ポートに流体連通して接
   続される復水出口ポートとを有する第一給水加熱器。 前記復水器の出口ポート及び該第一給水加熱器の間に流
   体連通状態刃前記第１給水加熱器に関して並行に接続さ
   れると共に、入口ポートと、前記復水器の入口ポートに
   流体連通して接続された出口ポートを有する第３給水加
   熱器。 該第３給水加熱器の入口ボートに流体連通状態で接続さ
   れたドレン通路を有する再熱器。 を備え、 給水が前記復水器の出口ポートから、前記第１．第１給
   水加熱器を通って前記蒸気発生器の入口ポートへ順に流
   れると共に、並行の通路では、前記復水器の出口ポート
   から、第３、第２給水加熱器を通って前記蒸気発生器の
   入口ボートへ流れることができる蒸気タービン発電プラ
   ント。