JPS6241585A - 復水器脱気装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、復水器に脱気蒸気系統を設置した発電プラン
トに係り、特に大量の補給水を消費する発電プラントに
好適な復水器脱気装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図に復水器に脱気蒸気系統が設置されたコンバイン
ドプラントの概略系統の例を示す。

ここで、コンバインドプラントとは、ガスタービン１０
と、該ガスタービンの排ガスにより蒸気を発生する排熱
回収ボイラ２０と、該排熱回収ボイラから発生した蒸気
により駆動される蒸気タービン３ｏと、該蒸気タービン
により駆動され電気出力を発生する発電機４０より構成
される発電プラントを示し、前記蒸気タービンよりの排
気は、復水器５０で凝縮され復水となり、この復水は復
水ポンプ６０により前記排熱回収ボイラ２０へ供給され
ている。

前記復水器に対しては、蒸気タービン排気を凝縮させる
ため、該復水器外部より復水器冷却水１２０を供給する
系統が設置されている。

また、前記ガスタービンに対しては、環境規制による窒
素酸化物抑制のため、前記蒸気タービンよりの油気が、
スチームインジェクション（以下ＳＩと略す）蒸気配管
９０により供給される。

一般に発電プラントに対しては、高効率、高運用性が要
求され、コンバインドプラントは、ガスタービンと蒸気
タービンの１対１の組合せによる小容量の発電ユニット
を複数ユニット設置して大容量発電プラントを構成する
方法が採用される傾向にある。

この場合、第１図に示すように、各発電ユニットに対す
る補給水及び補助蒸気の供給は、いずれもプラント共通
設備より行われることになり、補給水は、補給水タンク
７０より補給水ポンプ７１を備えた補給水配管７２を通
って各発電ユニット１０１，１０２へ分配され、また補
助蒸気は、補助蒸気ヘッダー８０より、脱気蒸気供給弁
８２を備えた脱気蒸気配管８１を通って各発電ユニット
１０１，１０２の復水器へ供給される。

ここで、補助蒸気ヘッダー８０への蒸気供給源としては
、全発電ユニットが停止している場合には補助ボイラ１
３０より補助蒸気が供給されるが、運転している発電ユ
ニットがあれば、高圧蒸気配管２１より分岐した補助蒸
気減圧弁２３を備えた高圧補助蒸気配管２２により補助
蒸気が供給される。

従来技術によるプラント起動時の復水器による脱気方法
は、特開昭５９−３１０６号に記載の如く、第１図にお
ける復水器５０内に貯蔵されている溶存酸素の多い（約
７０００ｐ　ｐ　ｂ　）復水を、復水ポンプ６０、グラ
コンロ２．復水再循環弁６３を備えた復水再循環配管６
４を通して該復水器に循環させると共に、復水器に補助
蒸気ヘッダー８０から脱気蒸気を供給することにより、
復水器中に貯蔵されている復水中の溶存酸素を低減する
ものであり、脱気蒸気供給時期についても、例えば第２
図に示す如く、復水系統、復水器冷却水系統、補助蒸気
系統、復水器水位制御が正常に運転されていることを確
認し、かつ復水器真空度がある設定値以上となる時期に
脱気蒸気を復水器へ供給し、ガスタービン併入信号によ
り脱気蒸気の供給を停止しており、特にプラント起動時
を対象として脱気蒸気系統の制御は行っているが、発電
プラント負荷運転中の場合の脱気蒸気系統の制御は考慮
されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、復水器に脱気蒸気系統を設置した発電
プラントで、特に負荷運転中に大量の補給水を消費する
発電プラントや復水器冷却水温度の低い条件で運用され
る発電プラントに対して。

負荷運転中の給水溶存酸素濃度を制御値（７ｐｐｂ）以
下に低減可能な復水器脱気装置を供給することにあ る。

〔発明の概要〕

第１図に小容量の発電ユニットの複数ユニット構成によ
る大容量発電プラントの概略系統を示すが、このような
発電プラントの運用については、起動損失を最小とする
ため、複数ユニット同時起動を可能とするよう計画され
ることが必須条件である。

複数ユニット同時起動の場合の運転ユニットの復水器に
対する補給水の流量は、最大で通常運転時の約２倍にも
増加する。すなわち、運転中の発電ユニットは、自らの
ユニットにおいてガスタービンへＳ工蒸気を供給してい
る。

また、起動ユニットは、起動時の復水器脱気運転のため
脱気蒸気を必要とし、この補助蒸気は、運転中の発電ユ
ニットより補助蒸気へラダーを通して供給される。

要すれば、運転中の発電ユニットは、自ユニットに対し
ＳＩ蒸気を供給し、かつ他起動ユニットに対して起動ユ
ニット数分の脱気蒸気を供給しており、この合計量と等
しい流量が補給水として復水器へ供給されることになる
。

ここで、補給水流量のかわりに、補給水率（補給水の流
量とタービン排気相当流量の比率）をパラメータとすれ
ば、例えば７ユニツト構成のコンバインドプラントにお
ける１ユニット運転中他６ユニツト同時起動時には、補
給水率は約６０％にも達することが試算されている。

これに対し、現在、稼働中の蒸気タービン発電プラント
等の補給水率の実績は、最大３０％程度であり、この範
囲であれば、蒸気タービン排気が、補給水中の溶存酸素
を低減させ、給水溶存酸素濃度にも影響を与えず、負荷
運転中の給水溶存酸素濃度の制限値Ｔｐｐｂ以内でプラ
ントを運転することが可能であることが知られている。

従って、複数ユニット構成のコンバインドプラントの複
数ユニット同時起動時の際は、補給水率が従来実績を大
巾に超えるので、蒸気タービン排気による補給水の脱気
効果が十分得られず、給水溶存酸素濃度が負荷運転中の
制限値７ｐｐｂ以上となってしまう問題点が発生してき
た。

負荷運転中の復水器における脱気性能については、蒸気
タービン排気と補給水の直接接触により補給水の液滴が
加熱され、液滴が蒸発するので。

基本的に補給水中の溶存酸素は液相から気相に状態変化
し、復水器空気抽出系統より排出されるという過程をた
どり、その結果、給水溶存酸素濃度には影響を及ぼさな
かった。

しかしながら、補給水量が蒸気タービン排気量に対して
増加するにつれて、上記過程が十用満足されなくなり、
補給水中の残留溶存酸素が復水器ホットウェルへ流入し
、給水溶存酸素濃度を高くする効果となる。

この場合の給水溶存酸素低減対策としては、補給水の復
水器内での蒸発を促進させるため、補給水の水温を上昇
させる加熱装置を設置する等の方法があるが、複数ユニ
ット同時起動時の補給水量は大量であり、かなり大規模
な装置となってしまい、経済的に成立しない。

そこで、補給水中の溶存酸素の復水器ホットウェルへの
流入は、現象的には、プラント起動時のホットウェル水
過冷却に起因する空気中の溶存酸素の飛び込みと相似で
あるので、プラント起動時に使用する脱気蒸気をホット
ウェルに導入し、給水溶存酸素を負荷運転中の規制値７
ＰＰｂ以下に低減する方法を提供するのが、本発明の主
旨である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第３図、第４図を用
いて説明する。

、第１図には、複数ユニット１０１，１０２により構成
されるコンバインドプラントの概略系統を示す。

複数ユニット同時起動の場合には、運転ユニットの復水
器５０に対して補給水が、補給水タンク７０補給水ポン
プ７１．補給水配管７３を通って供給される。この場合
の補給水量は、自ユニットのガスタービン１０へＳＩ蒸
気配管９０を通って供給するＳＩ蒸気量と、補助蒸気ヘ
ッダー８０へ高圧補助蒸気配管２２を通って供給する補
助蒸気量を合計した流量となり、発明の概要に示した如
く、蒸気タービン排気流量の最大６０％にも達する場合
がある。

負荷運転中の大量の補給水供給による復水器脱気性能に
ついては１例えば第３図の如くとなる。

すなわち、補給水率（補給水流量と蒸気タービン排気相
当流量の比率が高いほど、また復水器冷却水温度が低い
ほど給水溶存酸素濃度が高くなる傾向を示している。

ここで、補給水率のパラメータは、補給水流量が同じで
も、ユニット負荷が変れば、蒸気タービン排気量が変化
し、これに伴い復水器脱気性能も変化することを考慮し
、補給水流量と蒸気タービン排気相当流量の比率を用い
たものである。

なお、蒸気タービン排気相当流量とは、蒸気タービン排
気流量は、通常実測できないので、第１図における高圧
蒸気流量２４及び高圧補助蒸気流量２５．ＳＩ蒸気流量
９１を測定し、高圧蒸気流量より高圧補助蒸気流量とＳ
Ｉ蒸気流量の合計流量を差引いた残りの流量をもって蒸
気タービン排気流量とみなしたものを意味する。

第３図より、設計復水器冷却水温度の最小値をＴｗｉｎ
とすれば、対応する補給水率はαとなる。

（Ａ点） また、計画補給水率の最大値をＱｍａｘとすれば、対応
する復水器冷却水温度はβとなる。（Ｂ点）従って、補
給水率がα以上でかつ復水器冷却水温度がβ以下の条件
で、脱気蒸気供給弁を開すれば、給水溶存酸素濃度は負
荷運転時の制限値７ｐｐｂ以下に低減可能となる。

第４図に、脱気蒸気供給弁の制御ロジック図の一例を示
す。

実際のプラント運用については、第１図において、復水
器冷却水温度を復水器冷却水温度計１２１で、また補給
水流量を補給水流量計７４で測定し、これらの測定値に
基づき第４図のロジックで、脱気蒸気供給弁８２が関さ
れることになる。

次に、復水器冷却水温度のほとんど変化しない場合、例
えば地域的に海水温度が変化しない場合や復水器冷却水
に恒温水（河川水、地下水等）を使用している場合、復
水器冷却水温度はほぼ一定となる。これをＴｃと表わせ
ば、第３図より、補給水率Ｑが対応する。（０点） すなわち、復水器冷却水温度が一定とみなせる場合には
、補給水率Ｑ以上で脱気蒸気供給弁を関すれば、給水溶
存酸素濃度は、負荷運転時の制限値７ＰＰｂ以下に低減
可能となる。

第５図に、脱気蒸気供給弁の制御ロジック図の一例を示
す。

次に、補給水率がほとんど変化しない場合、これは産業
用火力発電プラントにみられるベース負荷運転プラント
で一定量のプロセス蒸気を抽気している場合に適用され
るが、この場合の補給水率をＱｃと表わせば、第３図よ
り、復水器冷却水温度Ｔが対応する。（Ｄ点） すなわち、補給水率が一定とみなせる場合には復水器冷
却水温度Ｔ以下で脱気蒸気供給弁を開すれば、給水溶存
酸素濃度は、負荷運転時の制限値７ｐｐｂ以下に低減可
能となる。

第６図に脱気蒸気供給弁の制御ロジック図の一例を示す
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷運転中の発電プラントに対して、
大量の補給水が供給される場合や、復水器冷却水温度が
低い条件に対しても、給水溶存酸素濃度を規制値以内に
抑制可能であり、排熱回収ボイラ等の機器に対する腐蝕
を軽減し、機器の寿命を延長できる。

また、給水溶存酸素濃度を低く保つことにより酸化鉄の
発生によるボイラ缶水の汚れからのボイラブローの回数
も減らすことが可能となり、プラント熱効率の向上にも
つながる。

なお、発明の概要でも述べたが、給水溶存酸素低減方法
としての補給水加熱器設置案と比較して本発明は、簡単
な制御ロジックの追加で十分、給水温酸素低減が可能で
あり経済的な手段であるとも言えよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するためのコンバインドプラント
の概略系統図、第２図は、従来技術の脱気蒸気供給弁の
制御ロジック図、第３図は補給水率と給水溶存酸素濃度
の関係図、第４図は本発明を用いた脱気蒸気供給弁の制
御ロジック図、第５図は、本発明を用いた別の脱気蒸気
供給弁の制御ロジック図、第６図は、本発明を用いたも
う−っの脱気蒸気供給弁の制御ロジック図である。 １０・・・ガスダーピン、２ｏ・・・排熱回収ボイラ、
２３・・・補助蒸気減圧弁、２４・・・高圧蒸気流量計
。 ３０・・・蒸気タービン、４０・・・発電機、５ｏ・・
・復水器、６０・・・復水ポンプ、６１・・・復水配管
、６２・・・グラコン、７０・・・補給水タンク、７１
・・・補給水ポンプ、８０・・・補助蒸気ヘッダー、８
２・・・脱気蒸気供給弁、９０・・・ＳＩ蒸気配管、９
１・・・ＳＩ蒸気流来２図 １１ｔｈ！い、＃玲タイミンフー（走己増力岨牟）７７
−Ｘ’？−’ｃ−【ｈ＝］−説銀轢箸弁閉ｌ１ｌ（翫荒
気停上フイミンブ（忽１力婢す２　　　　第３図 た キ削号ｆり昶牟（２］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気発生器への給水溶存酸素濃度を低減するため、
   復水器に脱気蒸気系統を設置した発電プラントにおいて
   、負荷運転中に前記復水器の外部に設置された補給水供
   給装置より、該復水器へ供給される補給水の流量または
   補給水率（補給水の流量と蒸気タービン排気相当流量の
   比率）が規定値以上の信号と、前記復水器に供給される
   復水器冷却水の温度が規定値以下の信号のＡＮＤ条件で
   該復水器に脱気蒸気を供給するよう、脱気蒸気供給弁を
   開することを特徴とする復水器脱気装置。