(57)【要約】【課題】専用の熱源を用いることなく、エゼクタの凍結を防止すること。【解決手段】復水器真空ポンプ１０３によって吸引することにより復水器１０１から抽出された非凝縮空気を、エゼクタ１０２を介してセパレータタンク１０４に導く復水器真空システム１００におけるエゼクタ１０２の周囲に設けられたウォータージャケット２０１と、補機を冷却する冷却水の管路から分岐してウォータージャケット２０１に至る第１のウォータージャケット用配管２０５と、ウォータージャケット２０１から管路に至る第２のウォータージャケット用配管２０６と、を備えた真空ポンプ凍結防止装置２００を構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプによって吸引することにより復水器から抽出された非凝縮空気を、エゼクタを介してセパレータタンクに導く復水器真空システムにおける前記エゼクタの周囲に設けられたウォータージャケットと、
補機を冷却する冷却水の管路から分岐して前記ウォータージャケットに至る第１のウォータージャケット用配管と、
前記ウォータージャケットから前記管路に至る第２のウォータージャケット用配管と、
を備えたことを特徴とする真空ポンプ凍結防止装置。
【請求項２】
前記第１のウォータージャケット用配管の前記管路からの分岐位置は、前記第２のウォータージャケット用配管と前記管路との接続位置よりも、前記管路における前記冷却水の流れ方向における上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ凍結防止装置。
【請求項３】
真空ポンプによって吸引することにより復水器から抽出された非凝縮空気を、エゼクタを介してセパレータタンクに導く復水器真空システムにおける前記エゼクタの周囲に、補機を冷却する冷却水を導き、
前記冷却水と前記エゼクタとの間において熱交換をおこない、
熱交換をおこなった前記冷却水を、前記冷却水の管路に導くことを特徴とする真空ポンプ凍結防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エゼクタの凍結を防止する真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所においては、タービンやシリンダー内で仕事を取り出した後の水蒸気（低圧の湿り蒸気）を等圧冷却して凝縮させ、低圧の飽和液に戻す復水器が設置されている。復水器に空気が滞留すると真空度が悪化して発電効率を低下させるため、火力発電所においては、復水器から空気を抽出する復水器真空ポンプが設置されている。
【０００３】
復水器真空ポンプは、復水器内の空気をエゼクタを介して吸引することによって復水器から空気を抽出する。復水器真空ポンプは、復水器内の空気とともに大気をエゼクタ内に導入し、空気の流速を上昇させることにより負圧を発生させ、この負圧を復水器内の空気吸引に利用する。
【０００４】
火力発電所に設置された復水器真空ポンプにおいて、冬季など、復水器真空ポンプの周囲の温度が低いためにエゼクタが凍結すると、真空ポンプの性能が低下する。このため、従来、エゼクタの内部に電気ヒータ（エゼクタヒータ）を設けることによってエゼクタの凍結を抑制するようにした技術があった。電気ヒータは、たとえば、外気温度が１０℃を下回る場合に温度スイッチが自動的にＯＮになるように入切制御される。また、従来、補助的な凍結防止対策として灯光器を仮設するようにした技術があった。
【０００５】
関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、温度計測装置によって計測された空気の温度が０℃以下になった場合に、エゼクタに駆動空気を導入する駆動空気導入管と、封水タンク内の空気を導入する封水タンク内空気導入管とが連通するように切替バルブを切り替えることにより、エゼクタ内の凍結発生を抑制したり、凍結箇所を解凍したりするようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１を参照。）。
【０００６】
また、具体的には、従来、たとえば、蒸気タービン復水器から抽出された非凝縮空気を空気エゼクタを介して真空ポンプで吸引し、セパレータタンクを通して前記空気を系外に排出する復水器真空ポンプシステムにおいて、真空ポンプの運転待機中に空気エゼクタ内のドレンを排出したり、真空ポンプの運転中に当該真空ポンプで昇温された封水を空気エゼクタに設けたジャケットに供給したりするようにした技術があった（たとえば、下記特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２７８７３号公報
【特許文献２】特開２００２−７１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一般的に使用されている電気ヒータは運転中の真空ポンプの振動等により断線することが多く、上述した従来の技術は、電気ヒータが断線した場合に真空ポンプが十分に加温されず凍結し、ユニット運転中に復水器の真空度が低下してしまうという問題があった。ユニット運転中に復水器の真空度が低下すると、ユニット運転中であるにもかかわらず発電が中断されてしまう（ユニットトリップする）懸念があった。
【０００９】
また、上述した従来の技術は、電気ヒータを用いることにより、発電にかかる設備を正常に動作させるために電力を消費するため、発電の効率が低下するという問題があった。
【００１０】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、専用の熱源を用いることなく、エゼクタの凍結を防止することができる真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、安定した発電を支援することができる真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる真空ポンプ凍結防止装置は、真空ポンプによって吸引することにより復水器から抽出された非凝縮空気を、エゼクタを介してセパレータタンクに導く復水器真空システムにおける前記エゼクタの周囲に設けられたウォータージャケットと、補機を冷却する冷却水の管路から分岐して前記ウォータージャケットに至る第１のウォータージャケット用配管と、前記ウォータージャケットから前記管路に至る第２のウォータージャケット用配管と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる真空ポンプ凍結防止装置は、上記の発明において、前記第１のウォータージャケット用配管の前記管路からの分岐位置が、前記第２のウォータージャケット用配管と前記管路との接続位置よりも、前記管路における前記冷却水の流れ方向における上流側に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる真空ポンプ凍結防止方法は、真空ポンプによって吸引することにより復水器から抽出された非凝縮空気を、エゼクタを介してセパレータタンクに導く復水器真空システムにおける前記エゼクタの周囲に、補機を冷却する冷却水を導き、前記冷却水と前記エゼクタとの間において熱交換をおこない、熱交換をおこなった前記冷却水を、前記冷却水の管路に導くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明にかかる真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法によれば、上述した従来技術による問題点を解消するため、専用の熱源を用いることなく、エゼクタの凍結を防止することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、この発明にかかる真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法によれば、上述した従来技術による問題点を解消するため、安定した発電を支援することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置を適用する、復水器真空システムの系統を概略的に示す説明図である。
【図２】この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置を示す説明図である。
【図３】図２の詳細を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
まず、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置を適用する、復水器真空システムの系統について概略的に説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置を適用する、復水器真空システムの系統を概略的に示す説明図である。図１において、復水器真空システム１００は、復水器１０１と、エゼクタ１０２と、復水器真空ポンプ１０３と、セパレータタンク１０４と、を備えている。
【００２０】
復水器１０１は、タービンやシリンダー内で仕事を取り出した後の水蒸気（低圧の湿り蒸気）を等圧冷却して凝縮させ、低圧の飽和液に戻す。復水器１０１とエゼクタ１０２とは、第１の配管１０５を介して接続されている。第１の配管１０５には、当該第１の配管１０５による管路を開閉する復水器空気抽出弁１０６が設けられている。また、第１の配管１０５には、当該第１の配管１０５による管路を開閉する復水器真空ポンプ入口弁１０７が設けられている。
【００２１】
復水器真空ポンプ１０３は、エゼクタ１０２内に負圧を発生させる。エゼクタ１０２と復水器真空ポンプ１０３とは、第２の配管１０８を介して接続されている。復水器１０１内の非凝縮空気は、復水器真空ポンプ１０３により発生させた負圧によって、第１の配管１０５を経由してエゼクタ１０２内に吸入される。復水器真空システム１００においては、復水器１０１内の非凝縮空気を復水器真空ポンプ１０３により発生させた負圧によってエゼクタ１０２内に吸入し、エゼクタ１０２から高速で噴出される流体の巻き込み作用により吸入した非凝縮空気から気体を抽出する。
【００２２】
復水器真空ポンプ１０３は、第３の配管１０９を介してセパレータタンク１０４と接続されている。セパレータタンク１０４は、第３の配管１０９を経由してセパレータタンク１０４内に導入され、復水器真空ポンプ１０３において非凝縮空気から抽出された気体と残余の液体とを分離した状態で収容する。セパレータタンク１０４には、図示を省略する排気弁が設けられている。排気弁は、セパレータタンク１０４内を大気に開放する。
【００２３】
セパレータタンク１０４は、第４の配管１１０を介してエゼクタ１０２と接続されている。セパレータタンク１０４には当該セパレータタンク１０４内を大気に開放する排気弁が設けられているため、復水器真空ポンプ１０３によって負圧を発生させた場合、エゼクタ１０２内には、復水器１０１内の非凝縮空気とともに大気が流入し、流入の速度を高速化することができる。
【００２４】
第４の配管１１０には、当該第４の配管１１０による管路を開閉する復水真空ポンプエゼクタ作動弁１１１が設けられている。復水真空ポンプエゼクタ作動弁１１１の開度を調整することにより、エゼクタ１０２に流入する大気の量を調整することができる。
【００２５】
復水器真空システム１００は、第１の配管１０５における復水器真空ポンプ入口弁１０７と復水器真空ポンプ１０３との間から分岐し、エゼクタ１０２を経由せずに復水器真空ポンプ入口弁１０７から復水器真空ポンプ１０３へ至る第５の配管１１２を備えている。第５の配管１１２には、当該第５の配管１１２による管路を開閉する復水器真空ポンプエゼクタバイパス弁１１３が設けられている。
【００２６】
（真空ポンプ凍結防止装置の構成）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置について説明する。図２は、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置を示す説明図である。図２においては、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置を、図１に示した復水器真空システム１００における一方のエゼクタ１０２に設置した状態を示す説明図である。図３は、図２の詳細を示す説明図である。
【００２７】
図２および図３において、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００は、ウォータージャケット２０１を備えている。ウォータージャケット２０１は、たとえば、図１に示した復水器真空システム１００におけるエゼクタ１０２の周囲に設けられた、軸受冷却水を通す管路によって実現することができる。あるいは、ウォータージャケット２０１は、エゼクタ１０２の周囲に所定の空間を形成するように、エゼクタ１０２を内包する形状をなしていてもよい。図２および図３においては、エゼクタ１０２を内包し、エゼクタ１０２の周囲に所定の空間を形成するウォータージャケット２０１を示している。
【００２８】
ウォータージャケット２０１は、軸受冷却水の供給を受け付ける取水口２０２と、取水口２０２から受け付けた軸受冷却水を排出する排水口２０３と、を備えている。真空ポンプ凍結防止装置２００は、一端が軸冷水供給配管２０４から分岐してウォータージャケット２０１における取水口２０２に接続する第１のウォータージャケット用配管２０５と、一端がウォータージャケット２０１における排水口２０３に接続され、他端が軸冷水供給配管２０４に接続された第２のウォータージャケット用配管２０６と、を備えている。
【００２９】
第１のウォータージャケット用配管２０５には、第１の弁３０１が設けられている。第１の弁３０１の開度を調整することにより、軸冷水供給配管２０４から分岐して、第１のウォータージャケット用配管２０５を経由してウォータージャケット２０１に流れ込む軸冷水の流量を調整することができる。第２のウォータージャケット用配管２０６には、第２の弁３０２が設けられている。第２の弁３０２の開度を調整することにより、ウォータージャケット２０１および第２のウォータージャケット用配管２０６を経由して軸冷水供給配管２０４に合流する軸冷水の流量を調整することができる。第１の弁３０１の開度と第２の弁３０２の開度とは同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
【００３０】
軸冷水供給配管２０４からなる軸冷水系統は、火力発電所で使用されている補機の軸受冷却水を通す管路であって、発電所において常設されている。軸冷水系統における軸受冷却水は、補機の熱を吸収することにより当該補機を冷却しており、通年して常時３０℃前後の温度を維持している。
【００３１】
真空ポンプ凍結防止装置２００においては、軸冷水供給配管２０４を流れる軸受冷却水の一部を、第１のウォータージャケット用配管２０５に分岐させ、ウォータージャケット２０１内に導くことができる。また、真空ポンプ凍結防止装置２００においては、ウォータージャケット２０１内に導いた軸受冷却水を、第２のウォータージャケット用配管２０６を介して軸冷水供給配管２０４に戻すことができる。
【００３２】
真空ポンプ凍結防止装置２００においては、軸冷水供給配管２０４を流れる軸受冷却水をウォータージャケット２０１に導き、ウォータージャケット２０１において軸受冷却水とエゼクタ１０２部との間における熱交換をおこなうことにより、エゼクタ１０２部の凍結防止を図ることができる。ウォータージャケット２０１に導かれた軸受冷却水は、エゼクタ１０２部との間において熱交換をおこなうことによって冷却される。
【００３３】
真空ポンプ凍結防止装置２００においては、軸冷水供給配管２０４を流れる軸受冷却水を、当該軸受冷却水の流れを利用して、ウォータージャケット２０１内に導くことができる。これにより、ポンプなどの電力負荷を用いることなく、ウォータージャケット２０１内に軸受冷却水を通過させ、エゼクタ１０２部の凍結防止を図ることができる。
【００３４】
このように、真空ポンプ凍結防止装置２００は、電気ヒータや灯光器を用いてエゼクタ１０２の凍結防止をおこなうことにより電力を必要とする従来の方法と比較して、電力を消費することなく、シンプルかつ安価な構成にてエゼクタ１０２部の凍結防止を図ることができる。
【００３５】
また、このように、真空ポンプ凍結防止装置２００は、火力発電所などの発電所において必ず常設され、大型補機の冷却水として使用される軸冷水系統を流れる軸受冷却水の一部をウォータージャケット２０１内に導く。これにより、真空ポンプ凍結防止装置２００は、電力を消費することなく、エゼクタ１０２の周囲の温度を安定して３０度前後に保つことができる。これにより、エゼクタ１０２の凍結を確実に防止することができ、エゼクタ１０２に安定した性能を発揮させることができる。また、真空ポンプ凍結防止装置２００は、電力を消費することなく、ウォータージャケット２０１内に導かれた軸受冷却水を冷却することができる。
【００３６】
以上説明したように、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００は、復水器真空ポンプ１０３によって吸引することにより復水器１０１から抽出された非凝縮空気を、エゼクタ１０２を介してセパレータタンク１０４に導く復水器真空システム１００におけるエゼクタ１０２の周囲に設けられたウォータージャケット２０１と、補機を冷却する冷却水の管路から分岐してウォータージャケット２０１に至る第１のウォータージャケット用配管２０５と、ウォータージャケット２０１から管路に至る第２のウォータージャケット用配管２０６と、を備えたことを特徴としている。
【００３７】
この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００によれば、火力発電所などの発電所において常設されている軸冷水系統を流れる冷却水を利用して、補機を冷却することにより昇温した冷却水とエゼクタ１０２との間において熱交換をおこなわせることができる。
【００３８】
これにより、エゼクタ１０２の凍結を防止するための専用の熱源を不要とし、専用の熱源を用いることなく、エゼクタ１０２の凍結を防止することができる。そして、これによって、季節にかかわらずエゼクタ１０２および復水器真空システム１００に安定した性能を発揮させることができる。
【００３９】
また、この実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００によれば、冷却水とエゼクタ１０２との間において熱交換をおこなわせることにより、補機を冷却することにより昇温した冷却水を、専用の設備を用いたり電力を消費したりすることなく冷却することができる。
【００４０】
また、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００は、第１のウォータージャケット用配管２０５の管路からの分岐位置が、第２のウォータージャケット用配管２０６と管路との接続位置よりも、管路における冷却水の流れ方向における上流側に設けられていることを特徴としている。
【００４１】
この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００によれば、管路における冷却水の流れを利用して、管路から分岐して第１のウォータージャケット用配管２０５、ウォータージャケット２０１および第２のウォータージャケット用配管２０６を順次経由して再び管路内において合流するように冷却水を導くことができる。これにより、電力を消費することなく、管路内の冷却水がウォータージャケット２０１を経由して再び管路に合流する冷却水の流れを作ることができる。
【００４２】
上記のように、この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止装置２００を用いた真空ポンプ凍結防止方法は、復水器真空ポンプ１０３によって吸引することにより復水器１０１から抽出された非凝縮空気を、エゼクタ１０２を介してセパレータタンク１０４に導く復水器真空システム１００におけるエゼクタ１０２の周囲に、補機を冷却する冷却水を導き、冷却水とエゼクタ１０２との間において熱交換をおこない、熱交換をおこなった冷却水を、冷却水の管路に導くことを特徴としている。この発明にかかる実施の形態の真空ポンプ凍結防止方法によれば、電力を消費することなく、エゼクタ１０２の凍結を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、この発明にかかる真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法は、特に、冬期におけるエゼクタの凍結を防止する真空ポンプ凍結防止装置および真空ポンプ凍結防止方法に適している。
【符号の説明】
【００４４】
１００  復水器真空システム
１０１  復水器
１０２  エゼクタ
１０３  復水器真空ポンプ
１０４  セパレータタンク
２００  真空ポンプ凍結防止装置
２０１  ウォータージャケット
２０２  取水口
２０３  排水口
２０４  軸冷水供給配管
２０５  第１のウォータージャケット用配管
２０６  第２のウォータージャケット用配管
【図１】
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【図２】
2014228245.tif 000004
【図３】
2014228245.tif 000005