JPS6375403A - 給水加熱器保護装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業−１−の利用分野） 本発明は原子力発電プラントにおいて、高圧タービンか
らの抽気によって加熱される給水加熱器をタービン起動
時やプラント低負前時などにおいても安定して運転し得
る給水加熱器保護装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電プラントにおいては蒸気発生器によって得ら
れた高圧蒸気を高圧タービン、湿分分離器および中圧ま
たは低圧タービンに順に導いてそれぞれ仕り蓼をさせ、
得られた機械的エネルギーによって各タービンに連結さ
れた発電機を回転させるようにしている。

この場合、低圧タービンで仕事を終えた蒸気は復水器に
導かれ、復水化された後、復水ポンプで加圧され、曵数
段の給水加熱器で順次加熱されて再び蒸気発生器に戻る
。また、上記各給水加熱器には湿分分離器および高圧ま
たは中・低圧タービンの各段落からの抽気蒸気が熱源と
して導入され、復水との熱交換によって冷却された油気
蒸気はドレンとなって復水器に戻る。

上述のごとき原子力発電プラントにおいては、プラント
熱効率を改善する上で、湿分分離器において蒸気から分
離されたドレンはなるべく高い圧力の給水加熱器に回収
することが望ましい。

この場合、ドレンポンプを用いないで湿分分離器からの
ドレンを回収し得る最適のドレン回収先は高圧タービン
からの排気またはクロスアラウンド管からの抽気を熱源
としている高圧給水加熱器である。すなわち、湿分分離
器とドレン回収先の高圧給水加熱器の圧力はほぼ同一で
あり、高圧給水加熱器の設置レベルを湿分分離器の設置
レベルよりドげることにより、静水頭差によって湿分分
離器ドレンを回収できる。もちろん、上記高圧給水加熱
器よりも低圧の給水加熱器へ湿分分離器ドレンを回収す
ることは、湿分分離器と回収先の給水加熱器間の器内圧
力差によってドレンを流すことができるため、より容易
ではあるが、その半面、プラントの熱効率が低下するた
め好ましくない（ちなみに１１００ＭＷクラスの原子力
発電プラントでは相対値で熱効率が約０．２％低下する
）。　　４また、ドレンポンプを用いることにより、も
つと圧力の高い給水加熱器に湿分分離器ドレンを回収す
ることも可能ではあるが、湿分分離器のドレン温度が回
収先の給水加熱器の器内温度よりも低いため、プラント
の熱効率は改善されない上、ドレンポンプの動力が必要
となり、所内動力がアップし、またドレンポンプの設置
スペースが必要になったり、そのメインテナンスが新た
に必要になるなどの問題が発生する。

１−述の理由から、湿分分離器で分離されたドレンは同
一の器内圧力レベルにある高圧給水加熱器に静水頭差で
回収するが熱効率的にもっとも効果的であるが、この場
合には湿分分離器と回収先の給水加熱器の設置レベルに
十分な静水頭差を確保する必要がある。

ところで近年、原子力発電プラントのタービン設置にお
いては、タービン運転床面に機器のレイダウンスペース
を確保し、クレーンによって機器を吊って移動させる時
間を短縮するため、湿分分離器をタービンの据付レベル
より１階下がったレベルに設置する、いわゆる湿分分離
器運転床面上配置方式が採用されるようになってきた。

この方式によればタービンの定期検査期間を短縮するこ
とができるが、そのためにも、またプラントの熱効率を
向上させるためにも、湿分分離器からのドレンを回収す
る給水加熱器の設置レベルは湿分分離器の設置レベルよ
り低くする必要かあり、実際にはタービン建屋内で復水
器の設置レベルと同じか、もしくはそれより低いレベル
に設置することになる。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に、給水加熱器のドレン系統は次段の低圧の給水加
熱器に送水するノーマルドレンラインと、タービン起動
時やプラントの低負荷運転時、あるいは負荷遮断時など
の過渡変化時に、ノーマルドレンラインで給水加熱器か
らの発生ドレンを処理しきれなかったときに使用するバ
イパスドレンラインとを備えている。

このようなドレン系統において、タービン通気時やプラ
ント低負荷時には給水加熱器内の器内圧力が高くなって
おらず、各給水加熱器とも復水器の真空度（通常、７２
２ｍｍＨ）とほぼ同じ圧力のため、高圧給水加熱器から
低圧給水加熱器へはもちろん、復水器へも圧力差による
ドレン排除は期待できない。従って、バイパスドレンラ
インは静水頭差によって給水加熱器ドレンを復水器へ逃
がす必要があるが、必要な静水頭差かとれない場合や逆
にマイナスの静水頭差になる場合には給水加熱器ドレン
を排除できなくなる。

特に湿分分離器ドレンを回収する給水加熱器は前述のよ
うにタービン建屋内の低レベルに設置されるめ、ドレン
排除に問題を生じていた。

なお、この問題は定期検査期間の短縮と、プラントの熱
効率の改善とを同時に達成しようとすることから新たに
発生してきたもので、従来はかかる問題は認識されてお
らず、対応策も考慮されていなかった。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は背景技術における上述のごとき欠点を除去すべ
くなされたもので、本発明の給水加熱器保護装置は高圧
タービンおよび低圧タービンと、これら主タービンの間
にクロスアラウンド管を介して介挿され、かつこれらの
主タービンよりも低レベルに設置された湿分分離器と、
前記低圧タービンからの排気を回収して復水化する復水
器と、前記湿分分離器のトレンを静水頭差によって回収
し、前記復水器から送り出される復水を加熱する給水加
熱器とを備えた原子力発電プラントにおいて、前記高圧
タービンからの排気を前記給水加熱器に導く抽気管の途
中に、この抽気管から分岐して復水器に至る抽気管ドレ
ンラインの分岐点の下流側に自動仕切弁を介挿し、この
自動仕切弁をプラント負荷の状態に応じて制御するよう
構成したことを特徴とする。

（作　用） Ｉ−述のように、本発明の給水加熱器保護装置において
は、湿分分離器ドレンを給水加熱器に回収する抽気管の
途中に自動仕切弁を設け、制御装置からのタービン負荷
信号により自動仕切弁を開閉するようにしたので、ター
ビンの通気時や低負荷時に、湿分分離器のドレンを回収
している給水加熱器にドレンが溜って種々の不都合を発
生させることを防止できる。

（実施例） 以ド、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を適用した原子力発電プラントにおける
タービンサイクルを例示する系統図であり、第２図は第
１図における各機器の設置レベルの関係を例示する説明
図である。なお、第１図中、点線はドレン系統を示す。

これらの図において、蒸気発生器（図示せず）からの蒸
気は間圧タービン１にて仕事をすると約１２９６の湿分
を含んだ湿り蒸気となる。そこで、クロスアラウンド管
２を経て湿分分離器３に導入され、蒸気中の湿分を除去
された後、低圧タービン４に入り、ここで再び仕事をし
た後、復水器５に導入され、復水となる。高圧タービン
１と低圧タービン４に与えられた回転エネルギは、それ
らに直結された発電機６により電気エネルギに変換され
る。

復水器５内の復水は復水ポンプ７で昇圧された後、直列
的に連結された多段の低圧給水加熱器８゜９．１０．１
１で順次加熱され、給水ポンプ１２へ送られる。この給
水ポンプで更に昇圧された復水は高圧給水加熱器１３．
１４で再び加熱された後、蒸気発生器（図示せず）へ給
水される。

低圧給水加熱器８〜１１には、それらを通過する復水を
加熱するため、低圧タービン４の途中段落からの抽気蒸
気を導入する抽気管１５，１６゜１７．１８が開口して
いる。なお、これらの低圧給水加熱器８〜１１はタービ
ン建屋の合理的な配置のため、第２図に示すように復水
器５の上部に設置されている。

高圧給水加熱器１３への加熱蒸気は間圧タービン１の排
気側に連結したクロスアラウンド管２から抽気され、抽
気管１つを通して供給される。また、高圧給水加熱器１
４には高圧タービン１の途中段落からの抽気が抽気管２
０にて供給される。

圧力の高い給水加熱器１０．１１，１２，１３゜１４に
至る抽気管１７〜２０の途中には、タービンのオーバス
ピードを防止するため、抽気逆止弁２１．２２，２３．
２４が介挿されている。

また、高圧給水加熱器１３．１４へ至る抽気管１９．２
０には高圧タービン１の排出ドレンを復水器５へ導くた
め、抽気管ドレンライン２５゜２６か抽気逆止弁２Ｂ、
２４の上流側から分岐されている。

２７．２８は抽気管レンラインの途中に設けた抽気管ド
レン弁を示す。

各給水加熱器８〜１１，１３．１４の間、および最も低
圧の給水加熱器８と復水器５の間はそれぞれドレン調節
弁２９〜３４を備えたノーマルドレンライン３５〜４０
で連結されており、定格プラント出力運転時などには各
給水加熱器８〜１１゜１３．１４のドレンはドレン調節
弁２９〜３４により器内水位を調節されながら次々に低
圧側の給水加熱器に送水され、給水または復水との熱交
換によって自身は冷却された後、最後に復水器５へ排出
される。

一方、タービンの通気時やプラントの低負荷時には各給
水加熱器間には器内圧力差が伜かしか生じないので、通
常運転時に使用される上述のノーマルドレンライン３５
〜４０とは別に、各給水加熱器９〜１１，１３．１４か
らドレンを直接復水器５に流すためのバイパスドレンラ
イン４１゜４２．４３，４４．４５が設けられている。

これらのバイパスドレンライン４１〜４５にはそれぞれ
バイパスドレン調節弁４６．４７．４８．４９゜５０が
介挿されており、発電機５の負荷遮断などの過渡変化が
生じた場合や、ノーマルドレンライン３６〜４０のみで
は各給水加熱器のドレンを排除できない場合などに、こ
れらのドレンを直接復水器５へ排除すると共に、各給水
加熱器９〜１１゜１３．１４の水位を制御する。

湿分分離器３と給水加熱器１３の間はドレン調節弁５１
を備えたノーマルドレンライン５２を介して連結されて
おり、また湿分分離器３と復水器５の間はバイパスドレ
ン調節弁５３を備えたバイパスドレンライン５４で連結
されている。

また更に、クロスアラウンド管２から高圧給水加熱器１
３に至る抽気管１９の途中には、本発明が特徴とする自
動仕切弁５５が抽気管ドレンライン２５の分岐点よりや
や下流側（逆止弁２３側）に介挿されている。

制御装置５６は発電機６に取付けたプラント負６Ｉ検出
器５７およびプラント内の各所に配置した各種センサ（
図示せず）からの信号に基づいて演算を行い、抽気管ド
レン弁２７．ドレン調節弁３４．５１および自動仕切弁
５５に向けて制御信号を出力する。

上記において、湿分分離器３と給水加熱器１３の器内圧
力はほぼ同じであるため、湿分分離器３のドレンを給水
加熱器１３に回収するには、第２図に示すように湿分分
離器３と給水加熱器１３に設置＾゛レベル差確保し、静
水頭差によってドレン回収をする必要がある。

また前述のように、最近ではタービン機器の定ＩＪＪＩ
検査日数短縮のため、湿分分離器３は第２図に示すよう
にタービン１．４の設置床面より低いレベルに設置され
ることが多いため、給水加熱器１３の設置レベルも必然
的に低くなり、復水器５のホットウェル内の水位レベル
５ａと同程度となる。

一方、給水加熱器１３のバイパスドレンライン４４の復
水器５への接ぎ込みレベルは前述の復水器ホットウェル
水位レベル５ａよりも高い所に設定する必要があるため
、給水加熱器１３よりも高い位置となり、タービンの通
気時やプラントの低負荷運転時には給水加熱器１３内に
高圧タービン１から抽気され、給水との熱交換によって
液化したドレンが溜ることになる。その結果、抽気管１
９の途中には復水器５の接ぎ込みレベルに圧損を加えた
レベルのドレン水位が形成される。

このように、給水加熱器１３内がドレンで満水となり、
抽気管１９の途中にドレンレベルが生ずる状態になると
、給水加熱器１３は給水加熱器としての機能を発揮でき
なくなり、また給水加熱器１３に付設されているベント
配管や安全弁（図示せず）内にもドレンが充満し、安全
性を低下させることになる。また、抽気管１９の途中に
ドレンレベルが生じると、水位検出器（図示せず）の検
出範囲外に水位が移動したことになり、水位監視が不可
能となる上、過渡変化時にドレン側に逆流し、タービン
のウオータインダクションなどを発生させる危険性が増
大する。

本発明における自動仕切弁５５は」二連の不都合を除去
するため、タービンの通気時やプラントの低負荷時など
には閉路し、抽気蒸気が給水加熱器１３に流入しないよ
うにすることによって給水加熱器１３にドレンが充満し
ないよう機能するものである。この場合、高圧タービン
１からのドレンはクロスアラウンド管２と抽気管ドレン
ライン５を経て復水器５へ導かれるが、その際の自動仕
切弁５５と抽気管ドレン弁２７の開閉シーケンスは１、
ＩＩ御装置５６によって制御される。

一方、プラントの負荷が増大し、高圧タービン１の排気
圧力か一定しベル以」―に」二昇すると、自動仕切弁５
５を開しても給水加熱器１３内には器内圧力が）γつの
で、給水加熱器１３内のドレンをバイパスドレンライン
４４を通して復水器らへ排出することができ。

なお、自動ｆ１切弁５５を開路する場合には、抽気管ド
レン弁２７およびドレン：ＡＩ節弁３４，５１にも制御
装置５６からイ、＜号を送り、閉路させておくことは勿
論である。

また、自動仕切弁５５は前述のように抽気管１９と抽気
管ドレンラインの分岐点直下の抽気管１つに設置し、か
つ自動仕切弁５５の上流側（１次側）にドレンが溜らな
い配管設計とすることが望ましいが、これは自動仕切弁
５５を抽気管１つの水平ライン部に設置することで実現
できる。

また、自動仕切弁５５は自動開閉弁であっても差支えな
く、本明細書においてはその意味も含むものとする。ま
た、制御装置５６の入力信号も発電機６の出力に限らず
、高圧タービンの第１段シェル圧力や排気圧力に基づく
信号を利用するようにしてもよいのは勿論である。

〔発明の効果〕

」二連の如く、本発明の給水加熱器保護装置においては
、タービンの通気時やプラントの低負荷時でも、湿分分
離器からのドレンを回収する給水加熱器がドレンで満水
となる不都合を回避できる［−、プラントの定格運転時
には湿分分離器のドレンを同じ圧力レベルの給水加熱器
に回収することができるので熱効率の改善に寄与し得、
しかもタービン運転床面のレイダウン面積を大きくとれ
ることから定期検査日数の短縮に寄与することもできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した原子力発電プラントにおける
タービンサイクルを例示する系統図、第２図は第１図に
おける各機器の設置レベル関係を例示する説明図である
。 １・・・高圧タービン、２・・・クロスアラウンド管、
３・・・湿分分離器、４・・・低圧タービン、５・・・
復水器、６・・・発電機、７・・・復水ポンプ、８〜１
１・・・低圧給水加熱器、１２・・・給水ポンプ、１３
．１４・・・高圧給水加熱器、１５〜２０・・・抽気管
、２１〜２４・・・抽気逆止弁、２５〜２６・・・ドレ
ンライン、２７゜２８・・・抽気管ドレン弁、２９〜３
４．５１・・・ドレン調節弁、３５〜４０．５２・・・
ノーマルドレンライン、４１〜４５．５４・・・バイパ
スドレンライン、４６〜５０．５３・・・バイパスドレ
ン調節弁、５５・・・自動仕切弁、５６・・・制御装置
、５７・・・プラント負イー１検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧タービンおよび低圧タービンと、これら主ター
   ビンの間にクロスアラウンド管を介して介挿され、かつ
   これらの主タービンよりも低レベルに設置された湿分分
   離器と、前記低圧タービンからの排気を回収して復水化
   する復水器と、前記湿分分離器のドレンを静水頭差によ
   って回収し、前記復水器から送り出される復水を加熱す
   る給水加熱器とを備えた原子力発電プラントにおいて、
   前記高圧タービンからの排気を前記給水加熱器に導く抽
   気管の途中に、この抽気管から分岐して復水器に至る抽
   気管ドレンラインの分岐点の下流側に自動仕切弁を介挿
   し、この自動仕切弁をプラント負荷の状態に応じて制御
   するよう構成したことを特徴とする給水加熱器保護装置
   。 ２、各段の給水加熱器の間、および初段の給水加熱器と
   復水器の間を、ドレン調節弁を備えたノーマルドレンラ
   インで連結すると共に、初段の給水加熱器を除く各段の
   給水加熱器と復水器の間をバイパスドレン調節弁を得た
   バイパスドレンラインで連結し、かつ、高圧タービンお
   よび湿分分離器と高圧給水加熱器の間を連結する抽気管
   から分岐する抽気管ドレンラインに抽気管ドレン弁を介
   挿したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給
   水加熱器保護装置。