(57)【要約】【課題】復水器における伝熱管群の局所的な損傷を抑える。【解決手段】復水器３０は、伝熱管群３２と、伝熱管群３２を覆う本体胴３５と、蒸気タービン３からの排気蒸気ＥＳを本体胴３５内の伝熱管群３２に導くための蒸気主流路４２を形成する中間胴４１と、蒸気タービン３をバイパスした蒸気であるバイパス蒸気ＢＳを受け入れ、本体胴３５内の伝熱管群３２に導くバイパス蒸気受入部５１と、を備える。バイパス蒸気受入部５１は、蒸気主流路４２外に配置され、バイパス蒸気受入部５１に対する本体胴３５の開口は、蒸気主流路４２を経て伝熱管群３２中に排気蒸気ＥＳが主として流入する流入領域３３とは異なる領域３４から伝熱管群３２中に記バイパス蒸気ＢＳが主として流入する位置に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンから排気された排気蒸気と熱交換する媒体が内部と通り、該排気蒸気を水に戻す複数の伝熱管で構成される伝熱管群と、
前記伝熱管群を覆う本体胴と、
前記蒸気タービンと前記本体胴との間に位置して両者を連結し、前記蒸気タービンから前記排気蒸気を前記本体胴内の前記伝熱管群に導くための蒸気主流路を形成する中間胴と、
前記蒸気タービンをバイパスしたバイパス蒸気を受け入れ、前記本体胴に形成されている開口を介して、該バイパス蒸気を前記本体胴内の前記伝熱管群に導くバイパス蒸気受入部と、
を備え、
前記バイパス蒸気受入部は、前記蒸気主流路外に配置され、
前記本体胴の開口は、前記蒸気主流路を経て前記伝熱管群中に前記排気蒸気が主として流入する流入領域とは異なる領域から前記伝熱管群中に前記バイパス蒸気が主として流入する位置に形成されている、
ことを特徴とする復水器。
【請求項２】
請求項１に記載の復水器において、
前記バイパス蒸気受入部で受け入られた前記バイパス蒸気が前記伝熱管群に向かう流れを抑制する流れ抑制部材を備える、
ことを特徴とする復水器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の復水器において、
前記バイパス蒸気受入部内に水を噴出させる水噴出部を備える、
ことを特徴とする復水器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の復水器において、
前記蒸気タービンは、該蒸気タービンのロータが延びる軸方向へ、又は該蒸気タービンの側方へ蒸気を排気する水平排気型であり、
前記中間胴は、前記本体胴の側部に連結され、
前記バイパス蒸気受入部は、前記本体胴の上部と、前記本体胴の側部であって前記伝熱管群を基準として前記中間胴が接続されている部分とは反対側に部分とのうち、一方に設けられている、
ことを特徴とする復水器。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の復水器において、
前記蒸気タービンは、該蒸気タービンの下方へ蒸気を排気する下方排気型であり、
前記中間胴は、前記本体胴の上部に連結され、
前記バイパス蒸気受入部は、前記本体胴の側部であって、水平方向で前記伝熱管群と対向する位置に設けられている、
ことを特徴とする復水器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の復水器と、
前記蒸気タービンと、
前記蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気供給器と、
前記蒸気供給器からの前記蒸気を前記バイパス蒸気として、前記蒸気タービンをバイパスさせて前記バイパス蒸気受入部に導くバイパス蒸気ラインと、
を備えることを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項７】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の復水器と、
前記蒸気タービンと、
前記蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気供給器と、
前記復水器において前記排気蒸気の凝縮により得られた水を前記蒸気供給器に戻す給水ポンプと、
前記蒸気供給器からの前記蒸気を前記バイパス蒸気として、前記蒸気タービンをバイパスさせて前記バイパス蒸気受入部に導くバイパス蒸気ラインと、
前記給水ポンプで加圧された水を前記水噴出部に導く噴出水ラインと、
を備えることを特徴とする蒸気タービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンから排気された蒸気である排気蒸気を凝縮させて水に戻す復水器、及びこれを備える蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンプラントには、蒸気タービンをバイパスさせた蒸気を復水器に導くバイパス蒸気ラインを備えているものがある。バイパス蒸気ラインから復水器内に導かれる蒸気であるバイパス蒸気は、蒸気タービンで仕事をしていないため、蒸気タービンで仕事をした排気蒸気よりも高温且つ高圧である。
【０００３】
以上のような蒸気タービンプラントとしては、例えば、以下の特許文献１に記載の蒸気タービンプラントがある。この蒸気タービンプラントの蒸気タービンは、タービンロータが延びている軸方向に蒸気を排気する軸流排気型の蒸気タービンである。この蒸気タービンに対して軸方向の位置には、つまり蒸気の排気方向には、復水器が配置されている。この復水器には、蒸気タービンをバイパスさせたバイパス蒸気が通るバイパス蒸気ラインが接続されている。
【０００４】
また、軸流排気型の蒸気タービンの復水器としては、例えば、以下の特許文献２に記載の復水器がある。この復水器は、内部に海水等が通る複数の伝熱管で構成される伝熱管群と、この伝熱管群を覆う本体胴と、蒸気タービンと本体胴とを連結し、蒸気タービンからの蒸気を本体胴内の伝熱管群に導く中間胴と、を備えている。本体胴は、蒸気タービンに対して軸方向の位置に配置され、中間胴は、本体胴の側部に接続している。
【０００５】
また、特許文献３に記載の蒸気タービンプラントは、２基の蒸気タービンを備えている。２基の蒸気タービンは、いずれも、下方に蒸気を排気する下方排気型の蒸気タービンである。各蒸気タービンの下方の位置には、それぞれ復水器が配置されている。２基の復水器の胴は、その上部で連絡胴により互いに接続されている。連絡胴の下方には、蒸気受入箱が配置されている。この蒸気受入箱には、蒸気タービンをバイパスさせる蒸気が通るバイパス蒸気ラインが接続されている。バイパス蒸気ラインから蒸気受入箱内に流入した蒸気は、連絡胴を経て、２基の復水器の胴内に流入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４８１１１号公報
【特許文献２】特開平９−２７３８７５号公報
【特許文献３】特開平７−１６７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の蒸気タービンプラントでは、排気蒸気よりも高温で且つ高圧であるバイパス蒸気のエネルギーをある程度拡散させる必要があるため、バイパス蒸気ラインの端部が復水器の中間胴内に接続される構造をしている。このような構造では、エネルギーをある程度拡散させたバイパス蒸気を本体胴に流入させるために、中間胴の長さが長くなり、蒸気タービンプラントの設置スペースを有効利用できない。また、このような構造では、中間胴内に流入した高温で且つ高圧のバイパス蒸気が蒸気タービン側に逆流して、タービンロータやその軸受や軸封等を損傷させるおそれがある。さらに、蒸気タービンからの排気蒸気も、バイパス蒸気ラインからのバイパス蒸気も、中間胴を経て、本体胴内の伝熱管群中に流入するので、伝熱管群中で中間胴に対向している領域が他の部位にくらべて著しく損傷するおそれもある。
【０００８】
また、上記特許文献３の蒸気タービンプラントでは、前述したように、２基の復水器の胴の上部を相互に接続する連絡胴の下方に蒸気受入箱が配置され、ここにバイパス蒸気が流入する。このため、上記特許文献３の蒸気タービンプラントでは、復水器の胴のうちで、伝熱管群を覆う本体胴内に蒸気タービンからの排気蒸気を導く中間胴の長さを長くする必要がない上、高温で且つ高圧のバイパス蒸気が蒸気タービン側に逆流する可能性も小さい。しかしながら、この蒸気タービンプラントにおいても、連絡胴が各復水器の中間胴に接続されていると考えられるため、蒸気タービンからの排気蒸気も、バイパス蒸気ラインからのバイパス蒸気も、中間胴を経て、本体胴内の伝熱管群中に流入し、伝熱管群中で中間胴に対向している部分が他の部位に比べて著しく損傷すると推定される。
【０００９】
すなわち、特許文献１に記載の蒸気タービンプラントも、特許文献３に記載の蒸気タービンプラントも、復水器の伝熱管群が局所的に損傷する、という問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明は、伝熱管群の局所的な損傷を抑えることができる復水器、これを備える蒸気タービンプラント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】
【００１１】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての復水器は、
蒸気タービンから排気された排気蒸気と熱交換する媒体が内部と通り、該排気蒸気を水に戻す複数の伝熱管で構成される伝熱管群と、前記伝熱管群を覆う本体胴と、前記蒸気タービンと前記本体胴との間に位置して両者を連結し、前記蒸気タービンから前記排気蒸気を前記本体胴内の前記伝熱管群に導くための蒸気主流路を形成する中間胴と、前記蒸気タービンをバイパスしたバイパス蒸気を受け入れ、前記本体胴に形成されている開口を介して、該バイパス蒸気を前記本体胴内の前記伝熱管群に導くバイパス蒸気受入部と、を備え、
前記バイパス蒸気受入部は、前記蒸気主流路外に配置され、前記本体胴の開口は、前記蒸気主流路を経て前記伝熱管群中に前記排気蒸気が主として流入する流入領域とは異なる領域から前記伝熱管群中に前記バイパス蒸気が主として流入する位置に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
なお、以上において、「主として流入する」とは、該当蒸気が伝熱管群中の該当領域から最も多く伝熱管群中に流入する、の意味である。
【００１３】
当該復水器では、伝熱管群中に排気蒸気が主として流入する流入領域とは異なる領域から伝熱管群中にバイパス蒸気が主として流入する。よって、当該復水器では、伝熱管群中に蒸気が流入する領域が分散されるため、伝熱管群の局所的な損傷を抑えることができる。
【００１４】
また、当該復水器では、蒸気主流路外にバイパス蒸気受入部を設けているので、復水器の中間胴にバイパス蒸気を導く場合と比べて、中間胴の長さを短くでき、蒸気タービンプラントの設置スペースを有効利用できる。また、当該復水器では、蒸気主流路中にバイパス蒸気が直接流入しないので、バイパス蒸気が蒸気タービン側に逆流する可能性が極めて低く、蒸気タービンのタービンロータやその軸受や軸封等の損傷を抑えることができる。さらに、当該復水器では、中間胴内にバイパス蒸気を噴出する蒸気噴出器や水噴出器を配置していないため、中間胴内を通る排気蒸気の抵抗を小さくすることができる。
【００１５】
ここで、前記復水器において、前記バイパス蒸気受入部で受け入られた前記バイパス蒸気が前記伝熱管群に向かう流れを抑制する流れ抑制部材を備えてもよい。
【００１６】
当該復水器では、伝熱管群に向かうバイパス蒸気の流れを抑制することができるので、伝熱管群の損傷をより抑えることができる。
【００１７】
また、以上のいずれかの前記復水器において、前記バイパス蒸気受入部内に水を噴出させる水噴出部を備えてもよい。
【００１８】
当該復水器では、バイパス蒸気受入部内でバイパス蒸気を冷却することができるので、伝熱管群の損傷を抑えることができる。
【００１９】
また、以上のいずれかの前記復水器において、前記蒸気タービンは、該蒸気タービンのロータが延びる軸方向へ、又は該蒸気タービンの側方へ蒸気を排気する水平排気型であり、前記中間胴は、前記本体胴の側部に連結され、前記バイパス蒸気受入部は、前記本体胴の上部と、前記本体胴の側部であって前記伝熱管群を基準として前記中間胴が接続されている部分とは反対側に部分とのうち、一方に設けられてもよい。
【００２０】
また、以上のいずれかの前記復水器のうち、前記水平排気型の蒸気タービンに対する復水器を除く復水器において、前記蒸気タービンは、該蒸気タービンの下方へ蒸気を排気する下方排気型であり、前記中間胴は、前記本体胴の上部に連結され、前記バイパス蒸気受入部は、前記本体胴の側部であって、水平方向で前記伝熱管群と対向する位置に設けられてもよい。
【００２１】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての蒸気タービンプラントは、
以上のいずれかの前記復水器と、前記蒸気タービンと、前記蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気供給器と、前記蒸気供給器からの前記蒸気を前記バイパス蒸気として、前記蒸気タービンをバイパスさせて前記バイパス蒸気受入部に導くバイパス蒸気ラインと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としての蒸気タービンプラントは、
前記水噴射部を備える前記復水器と、前記蒸気タービンと、前記蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気供給器と、前記復水器において前記排気蒸気の凝縮により得られた水を前記蒸気供給器に戻す給水ポンプと、前記蒸気供給器からの前記蒸気を前記バイパス蒸気として、前記蒸気タービンをバイパスさせて前記バイパス蒸気受入部に導くバイパス蒸気ラインと、前記給水ポンプで加圧された水を前記水噴出部に導く噴出水ラインと、を備えることを特徴とする。
【００２３】
以上の蒸気タービンプラントにおいても、以上のいずれかの前記復水器を備えるので、伝熱管群の局所的な損傷を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、伝熱管群中に蒸気が流入する領域が分散されるため、伝熱管群の局所的な損傷を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図２】本発明に係る第二実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図３】本発明に係る第三実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図４】本発明に係る第一変形例における復水器の模式的な断面図である。
【図５】本発明に係る第二変形例における復水器の模式的な断面図である。
【図６】本発明に係る第三変形例における復水器の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る蒸気タービンプラントの各種実施形態及び各種変形例について、図面を用いて説明する。
【００２７】
「第一実施形態」
まず、図１を参照して、本発明に係る蒸気タービンプラントの第一実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態の蒸気タービンプラントは、ボイラー等の蒸気発生器（蒸気供給器）１と、蒸気発生器１で発生した蒸気により駆動する高圧蒸気タービン２及び低圧蒸気タービン３と、各蒸気タービン２,３の駆動で発電する発電機５と、高圧蒸気タービン２から排気された蒸気を再加熱する再熱器（蒸気供給器）６と、低圧蒸気タービン３から排気された蒸気である排気蒸気ＥＳを凝縮させて水に戻す復水器３０と、復水器３０中の水を蒸気発生器１に戻す給水ポンプ７と、を備えている。
【００２９】
この蒸気タービンプラントは、さらに、蒸気発生器１で発生した蒸気である高圧蒸気ＨＳを高圧蒸気タービン２に導く高圧蒸気ライン１１と、高圧蒸気タービン２から排気された蒸気を再熱器６に導く排気高圧蒸気ライン１５と、再熱器６で加熱された蒸気である再熱蒸気ＲＳを低圧蒸気タービン３に導く再熱蒸気ライン１３と、高圧蒸気ライン１１から分岐し高圧蒸気ＨＳを復水器３０に導くバイパス高圧蒸気ライン１２と、再熱蒸気ライン１３から分岐し再熱蒸気ＲＳを復水器３０に導くバイパス再熱蒸気ライン１４と、復水器３０中の水を給水ポンプ７に導く復水ライン１６と、給水ポンプ７からの水を蒸気発生器１に導く給水ライン１７と、給水ライン１７から分岐し水を復水器３０に導く噴出水ライン１８と、を備えている。
【００３０】
高圧蒸気ライン１１には、高圧蒸気タービン２に流入する高圧蒸気ＨＳの流量を調節する高圧蒸気調節弁２１が設けられている。再熱蒸気ライン１３には、低圧蒸気タービン３に流入する再熱蒸気ＲＳの流量を調節する再熱蒸気調節弁２３が設けられている。バイパス高圧蒸気ライン１２及びバイパス再熱蒸気ライン１４には、それぞれ、開閉弁２２，２４が設けられている。給水ライン１７中で、噴出水ライン１８が分岐している位置よりも蒸気発生器１側には、蒸気発生器１に流入する水の流量を調節する給水調節弁２７が設けられている。噴出水ライン１８には、復水器３０内に噴出させる水の流量を調節する噴出水調節弁２８が設けられている。
【００３１】
高圧蒸気タービン２及び低圧蒸気タービン３は、いずれも、軸線を中心として回転するタービンロータと、タービンロータを回転可能に覆うケーシングとを備えている。高圧蒸気タービン２のタービンロータと低圧蒸気タービン３のタービンロータは、同一の軸線を中心として回転するもので、相互に連結されている。また、高圧蒸気タービン２のタービンロータには、発電機５の発電機ロータが連結されている。
【００３２】
低圧蒸気タービン３は、タービンロータが延びている軸方向に蒸気を排気する軸流排気型の蒸気タービンである。よって、低圧蒸気タービン３のケーシングは、軸方向であって、高圧蒸気タービン２とは反対側の後方側が排気口４として開口している。
【００３３】
復水器３０は、軸流排気型の蒸気タービンに対応するもので、低圧蒸気タービン３の後方側に配置されている。この復水器３０は、複数の伝熱管３１で構成される伝熱管群３２と、伝熱管群３２を覆う本体胴３５と、低圧蒸気タービン３と本体胴３５との間に位置して両者を連結する中間胴４１と、バイパス高圧蒸気ライン１２からの蒸気であるバイパス高圧蒸気ＢＨＳ及びバイパス再熱蒸気ライン１４からの蒸気であるバイパス再熱蒸気ＢＲＳを受け入れるバイパス蒸気受入部５１と、噴出水ライン１８からの水を復水器３０内で噴出させる水噴出器（水噴出部）５６と、を有している。なお、以下では、バイパス高圧蒸気ＢＨＳとバイパス再熱蒸気ＢＲＳとのうちの一方、又は両方を単にバイパス蒸気ＢＳということもある。
【００３４】
本体胴３５は、低圧蒸気タービン３の後方に間隔をあけて配置されている。図１に示すように、中間胴４１は、低圧蒸気タービン３の排気口４から後方に延びて、低圧蒸気タービン３の排気口４と本体胴３５を連結する。本体胴３５のうちで中間胴４１が接続される部分は、本体胴３５の側部であって、低圧蒸気タービン３側である。本体胴３５の中間胴４１との接続部分は開口しており、この開口（以下、排気蒸気入口３６とする）から排気蒸気ＥＳが本体胴３５内に流入する。よって、中間胴４１は、低圧蒸気タービン３からの排気蒸気ＥＳを本体胴３５内の伝熱管群３２に導く蒸気主流路４２の一部を形成する。なお、蒸気主流路４２は、中間胴４１の内部空間と、本体胴３５中であって本体胴３５の排気蒸気入口３６から伝熱管群３２との間の空間で構成される。伝熱管群３２を構成する複数の伝熱管３１には、例えば、海水等の冷却媒体が流れる。各伝熱管３１は、内部を流れる冷却媒体と外部の排気蒸気ＥＳとを熱交換させ、排気蒸気ＥＳを凝縮させて水に戻す。本体胴３５の内部下方は、排気蒸気ＥＳの凝縮で得られた水が溜まるホットウェル３８を成している。この本体胴３５の下部に復水ライン１６が接続されている。
【００３５】
バイパス蒸気受入部５１は、バイパス蒸気ＢＳを受け入れる空間が内部に形成されているバイパス蒸気受入箱５２と、バイパス高圧蒸気ライン１２に接続されバイパス蒸気受入箱５２内でバイパス高圧蒸気ＢＨＳを噴出する高圧蒸気噴出器５３と、バイパス再熱蒸気ライン１４に接続されバイパス蒸気受入箱５２内でバイパス再熱蒸気ＢＲＳを噴出する再熱蒸気噴出器５４と、を有している。
【００３６】
バイパス蒸気受入箱５２は、本体胴３５の上部に接続固定されている。バイパス蒸気受入箱５２と本体胴３５との接続部分は開口しており、この開口（以下、バイパス蒸気入口３７とする）からバイパス蒸気受入箱５２内に噴出されたバイパス蒸気ＢＳが本体胴３５内に流入する。高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４は、いずれも、配管に多数の貫通孔を形成した多孔管である。また、バイパス蒸気受入箱５２内であって、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４の下方の位置、言い換えると、伝熱管群３２側の位置には、水噴出器５６が配置されている。この水噴出器５６は、配管に水を噴出させるノズルを複数設けたものである。複数のノズルは、配管の上部に設けられ上向きに、つまり高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４側に水を噴出させる。
【００３７】
次に、以上で説明した蒸気タービンプラントの動作について説明する。
【００３８】
蒸気発生器１で発生した蒸気は、高圧蒸気ライン１１を介して、高圧蒸気ＨＳとして高圧蒸気タービン２のケーシング内に流入し、この高圧蒸気タービン２を駆動する。この際、高圧蒸気調節弁２１が高圧蒸気タービン２のケーシング内に流入する高圧蒸気ＨＳの流量を調節する。また、バイパス高圧蒸気ライン１２に設けられている開閉弁２２は、全閉状態である。高圧蒸気タービン２から排気された高圧蒸気ＨＳは、排気高圧蒸気ライン１５を介して再熱器６に流入し、再加熱される。再熱器６で加熱された蒸気は、再熱蒸気ライン１３を介して、再熱蒸気ＲＳとして低圧蒸気タービン３のケーシング内に流入し、この低圧蒸気タービン３を駆動する。この際、再熱蒸気調節弁２３が低圧蒸気タービン３のケーシング内に流入する再熱蒸気ＲＳの流量を調節する。また、バイパス再熱蒸気ライン１４に設けられている開閉弁２４は、全閉状態である。
【００３９】
高圧蒸気タービン２及び低圧蒸気タービン３が駆動すると、発電機５が発電する。
【００４０】
低圧蒸気タービン３を駆動させた再熱蒸気ＲＳは、低圧蒸気タービン３の排気口４から排気蒸気ＥＳとして排気され、復水器３０の中間胴４１を通って、本体胴３５内の伝熱管群３２中に流入する。すなわち、排気蒸気ＥＳは、低圧蒸気タービン３の排気口４から復水器３０内の蒸気主流路４２を通って、伝熱管群３２中に流入する。この際、排気蒸気ＥＳは、伝熱管群３２中で本体胴３５の排気蒸気入口３６と対向している側部の領域３３から、伝熱管群３２中に主として流入する。なお、ここで、「主として流入する」とは、伝熱管群３２中で本体胴３５の排気蒸気入口３６と対向している側部の領域３３から、伝熱管群３２中に最も多くの排気蒸気ＥＳが流入する、の意味である。
【００４１】
伝熱管群３２中に流入した、又は伝熱管群３２の周りに至った排気蒸気ＥＳは、伝熱管群３２を構成する伝熱管３１内を流れる冷却媒体と熱交換して凝縮し水となる。この水は、本体胴３５の下方のホットウェル３８に溜まる。ホットウェル３８に溜まった水は、復水ライン１６、給水ポンプ７、給水ライン１７を介して、蒸気発生器１に戻る。この際、給水調節弁２７が蒸気発生器１に流入する水の流量を調節する。また、噴出水調節弁２８は全閉状態である。
【００４２】
以上のような定常運転中に、例えば、発電機５に接続されている電力系統からの給電停止の指示により、高圧蒸気タービン２及び低圧蒸気タービン３を停止させる等の場合には、高圧蒸気調節弁２１及び再熱蒸気調節弁２３を開状態から全閉状態にする。また、バイパス高圧蒸気ライン１２及びバイパス再熱蒸気ライン１４に設けられている開閉弁２２，２４を全閉状態から全開状態にする。この結果、蒸気発生器１からの高圧蒸気ＨＳは、バイパス高圧蒸気ＢＨＳとして、高圧蒸気ライン１１、バイパス高圧蒸気ライン１２、及び高圧蒸気噴出器５３を介してバイパス蒸気受入箱５２内に噴出する。また、再熱器６からの再熱蒸気ＲＳは、バイパス再熱蒸気ＢＲＳとして、再熱蒸気ライン１３、バイパス再熱蒸気ライン１４、及び再熱蒸気噴出器５４を介してバイパス蒸気受入箱５２内に噴出する。バイパス蒸気受入箱５２内に噴出したバイパス高圧蒸気ＢＨＳは、高圧蒸気タービン２で仕事をしていないため、高圧蒸気タービン２で仕事をした高圧蒸気ＨＳよりも高温で且つ高圧である。また、バイパス蒸気受入箱５２内に噴出したバイパス再熱蒸気ＢＲＳは、低圧蒸気タービン３で仕事をしていないため、低圧蒸気タービン３で仕事をした再熱蒸気ＲＳ（排気蒸気ＥＳ）よりも高温で且つ高圧である。よって、バイパス蒸気受入箱５２には、中間胴４１を介して本体胴３５内に流入する排気蒸気ＥＳよりも高温で且つ高圧のバイパス蒸気ＢＳが流入する。
【００４３】
以上の場合、さらに、噴出水調節弁２８が開き、給水ポンプ７からの水の一部が、噴出水ライン１８及び水噴出器５６を介してバイパス蒸気受入箱５２内に噴出する。バイパス蒸気受入箱５２内に噴出した水は、高温で且つ高圧のバイパス蒸気ＢＳと熱交換して、バイパス蒸気ＢＳの温度を下げる。また、このバイパス蒸気受入箱５２内に噴出した水は、バイパス蒸気ＢＳに対するカーテンとして機能し、このバイパス蒸気ＢＳの本体胴３５内への流入を抑制する。なお、水は、この過程でほとんどが蒸気となる。
【００４４】
バイパス蒸気ＢＳ及びこのバイパス蒸気ＢＳとの熱交換で蒸気になった水は、伝熱管群３２中に流入する。この際、バイパス蒸気ＢＳ等は、伝熱管群３２中で本体胴３５のバイパス蒸気入口３７と対向している上部の領域３４から、伝熱管群３２中に主として流入する。伝熱管群３２中に流入した、又は伝熱管群３２の周りに至ったバイパス蒸気ＢＳ等は、伝熱管群３２を構成する伝熱管３１内を流れる冷却媒体と熱交換して凝縮し、水となる。この水は、本体胴３５の下方のホットウェル３８に溜まる。ホットウェル３８に溜まった水の一部は、復水ライン１６、給水ポンプ７、給水ライン１７を介して、蒸気発生器１に戻る。また、残りの水は、噴出水ライン１８及び水噴出器５６を介してバイパス蒸気受入箱５２内に噴出する。
【００４５】
以上のように、本実施形態では、排気蒸気ＥＳが蒸気主流路４２を経て伝熱管群３２中の側部であって本体胴３５の排気蒸気入口３６と対向する領域３３から伝熱管群３２中に主として流入するのに対して、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２の上部の領域３４から伝熱管群３２中に主として流入する。すなわち、本実施形態では、排気蒸気ＥＳが伝熱管群３２中に流入する伝熱管群３２中の領域３３と、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２中に流入する伝熱管群３２中の領域３４とが異なっている。このため、本実施形態では、伝熱管群３２の局所的な損傷を抑えることができる。
【００４６】
ところで、復水器３０の中間胴４１にバイパス蒸気ＢＳを導く場合、高温で且つ高圧であるバイパス蒸気ＢＳのエネルギーをある程度拡散させてから、このバイパス蒸気ＢＳを本体胴３５に流入させる必要性から、中間胴４１の長さが長くなる。また、この場合、中間胴４１内に流入した高温で且つ高圧のバイパス蒸気ＢＳが蒸気タービン側に逆流して、蒸気タービンのタービンロータやその軸受や軸封等を損傷させる恐れがある。さらに、この場合、中間胴４１内にバイパス蒸気ＢＳを噴出する蒸気噴出器や水噴出器を配置する関係上、中間胴４１内を通る排気蒸気ＥＳの抵抗が大きくなる。
【００４７】
しかしながら、本実施形態では、蒸気主流路４２外にバイパス蒸気受入部５１を設けているので、復水器３０の中間胴４１にバイパス蒸気ＢＳを導く場合と比べて、中間胴４１の長さを短くでき、蒸気タービンプラントの設置スペースを有効利用できる。また、本実施形態では、中間胴４１内の蒸気主流路４２中にバイパス蒸気ＢＳが直接流入しないので、バイパス蒸気ＢＳが蒸気タービン側に逆流する可能性が極めて低く、蒸気タービンのタービンロータやその軸受や軸封等の損傷を抑えることができる。さらに、本実施形態では、中間胴４１内にバイパス蒸気ＢＳを噴出する蒸気噴出器や水噴出器を配置していないため、中間胴４１内を通る排気蒸気ＥＳの抵抗を小さくすることができる。
【００４８】
「第二実施形態」
次に、図２を参照して、本発明に係る蒸気タービンプラントの第二施形態について説明する。
【００４９】
本実施形態の蒸気タービンプラントは、第一実施形態の蒸気タービンプラントと基本的に同一である。但し、本実施形態では、復水器３０ａのバイパス蒸気受入部５１ａが本体胴３５ａの側部に設けられている点で、第一実施形態と異なっている。
【００５０】
本実施形態のバイパス蒸気受入部５１ａも、第一実施形態のバイパス蒸気受入部５１と同様に、バイパス蒸気受入箱５２と、高圧蒸気噴出器５３と、再熱蒸気噴出器５４と、を有している。バイパス蒸気受入箱５２は、本体胴３５ａの側部であって、伝熱管群３２を基準として中間胴４１が接続されている部分とは反対側に部分に接続固定されている。バイパス蒸気受入箱５２と本体胴３５ａとの接続部分は開口しており、この開口がバイパス蒸気受入箱５２からのバイパス蒸気ＢＳが本体胴３５ａ内に流入するバイパス蒸気入口３７ａを成す。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、排気蒸気ＥＳが中間胴４１内を経て伝熱管群３２中の側部であって本体胴３５ａの排気蒸気入口３６と対向する領域３３から伝熱管群３２中に主として流入するのに対して、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２を基準にして排気蒸気入口３６とは反対側のバイパス蒸気入口３７ａと対向する領域３４ａから伝熱管群３２中に主として流入する。すなわち、本実施形態でも、第一実施形態と同様、排気蒸気ＥＳが伝熱管群３２中に流入する伝熱管群３２中の領域３３と、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２ン中に流入する伝熱管群３２中の領域３４ａとが異なっている。また、本実施形態でも、第一実施形態と同様、蒸気主流路４２外にバイパス蒸気受入部５１ａを設けている。よって、本実施形態でも、第一実施形態と基本的に同様の効果を得ることができる。
【００５２】
但し、本実施形態では、本体胴３５ａの側部にバイパス蒸気受入部５１ａを設けているので、本実施形態は、蒸気タービンプラントの平面的な設置スペースの利用性が第一実施形態よりも劣る。一方、本実施形態では、伝熱管群３２を基準にして、中間胴４１が接続されている側とは反対側にバイパス蒸気受入部５１ａを設けているので、バイパス蒸気ＢＳが蒸気タービン側に逆流する可能性を第一実施形態よりも低くすることができる。
【００５３】
なお、第一実施形態及び第二実施形態は、いずれも、低圧蒸気タービン３が軸流排気型で復水器３０，３０ａがこれに対応する型であるが、低圧蒸気タービンが側方排気型で復水器がこれに対応する型であっても、以上の各実施形態と同様に本発明を適用できる。なお、蒸気タービンが側方排気型の場合、復水器は蒸気タービンの側方に配置される。
【００５４】
「第三実施形態」
次に、図３を参照して、本発明に係る蒸気タービンプラントの第三施形態について説明する。
【００５５】
本実施形態の蒸気タービンプラントの構成要素も、第一及び第二実施形態の蒸気タービンプラントの構成要素と同じである。但し、本実施形態の蒸気タービンプラントの構成要素である低圧蒸気タービン３ｂ及び復水器３０ｂが、第一及び第二実施形態の蒸気タービンプラントの低圧蒸気タービン３及び復水器３０，３０ａと異なっている。
【００５６】
本実施形態の低圧蒸気タービン３ｂは、下方に蒸気を排気する下方排気型である。このため、本実施形態の低圧蒸気タービン３ｂのケーシングは、下方側が排気口４ｂとして開口している。
【００５７】
復水器３０ｂは、下方排気型の蒸気タービンに対応するもので、低圧蒸気タービン３ｂの下方側に配置されている。この復水器３０ｂも、第一及び第二実施形態の復水器３０，３０ａと同様、伝熱管群３２と、伝熱管群３２を覆う本体胴３５ｂと、低圧蒸気タービン３ｂと本体胴３５ｂとの間に位置して両者を連結する中間胴４１ｂと、バイパス蒸気受入部５１ｂと、水噴出器５６（水噴出部）と、を有している。
【００５８】
本体胴３５ｂは、低圧蒸気タービン３ｂの下方に間隔をあけて配置されている。中間胴４１ｂは、低圧蒸気タービン３ｂの排気口４ｂから下方に延びて、低圧蒸気タービン３ｂの排気口４ｂと本体胴３５ｂを連結する。本体胴３５ｂのうちで中間胴４１ｂが接続される部分は、本体胴３５ｂの上部である。本体胴３５ｂの中間胴４１ｂとの接続部分は、開口しており、この開口が本体胴３５ｂ内に排気蒸気ＥＳが流入する排気蒸気入口３６ｂを成す。よって、本実施形態でも、中間胴４１ｂは、低圧蒸気タービン３ｂからの排気蒸気ＥＳを本体胴３５ｂ内の伝熱管群３２に導く蒸気主流路４２ｂの一部を形成する。また、本実施形態でも、本体胴３５ｂの内部下方は、排気蒸気ＥＳの凝縮で得られた水が溜まるホットウェル３８を成している。
【００５９】
バイパス蒸気受入部５１ｂは、以上の実施形態と同様、バイパス蒸気受入箱５２と、バイパス高圧蒸気ＢＨＳを噴出する高圧蒸気噴出器５３と、バイパス再熱蒸気ＢＲＳを噴出する再熱蒸気噴出器５４と、を有している。
【００６０】
バイパス蒸気受入箱５２は、本体胴３５ｂの側部に接続固定されている。バイパス蒸気受入箱５２と本体胴３５ｂとの接続部分は開口しており、この開口が本体胴３５ｂ内にバイパス蒸気ＢＳが流入するバイパス蒸気入口３７ｂを成す。高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４は、いずれも、第一及び第二実施形態と同様、バイパス蒸気受入箱５２内に配置されている。また、水噴出器５６も、第一及び第二実施形態と同様、バイパス蒸気受入箱５２内であって、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４よりも伝熱管群３２側の位置に配置されている。水噴出器５６の複数のノズルは、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４側に水を噴出させる。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、排気蒸気ＥＳが中間胴４１ｂを経て伝熱管群３２中の上部の領域３３ｂから伝熱管群３２中に主として流入するのに対して、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２中の側部の領域３４ｂから伝熱管群３２中に主として流入する。すなわち、本実施形態でも、第一及び第二実施形態と同様、排気蒸気ＥＳが伝熱管群３２中に流入する伝熱管群３２中の領域３３ｂと、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２中に流入する伝熱管群３２中の領域３４ｂとが異なっている。また、本実施形態でも、第一及び第二実施形態と同様、蒸気主流路４２ｂ外にバイパス蒸気受入部５１ｂを設けている。よって、本実施形態でも、第一及び第二実施形態と基本的に同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態でも、伝熱管群３２の局所的な損傷を抑えることができる。また、本実施形態でも、復水器３０ｂの中間胴４１ｂにバイパス蒸気ＢＳを導く場合と比べて、中間胴４１ｂの長さを短くできる。さらに、本実施形態でも、バイパス蒸気ＢＳが低圧蒸気タービン３ｂ側に逆流する可能性を極めて低くできる上に、中間胴４１ｂ内を通る排気蒸気ＥＳの抵抗を小さくすることができる。
【００６２】
以上、本実施形態のように、低圧蒸気タービン３ｂが下方排気型で復水器３０ｂがこれに対応する型であっても、本発明を適用することができる。すなわち、前述したように、蒸気タービンが軸流排気型又は側方排気型である水平排気型であろうが、蒸気タービンが下方排気型であろうが、蒸気タービンの排気型に応じて本発明を適用できる。
【００６３】
「復水器の第一変形例」
次に、図４を参照して、第一実施形態における復水器３０の第一変形例について説明する。
【００６４】
第一実施形態における復水器３０では、バイパス蒸気受入箱５２内であって、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４よりも伝熱管群３２側の位置に水噴出器５６を配置している。本変形例の復水器３０ｃでは、バイパス蒸気受入部５１ｃのバイパス蒸気受入箱５２内であって、バイパス蒸気受入箱５２内であって、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４よりも伝熱管群３２から遠い側の位置に水噴出器５６を配置している。言い換えると、本変形例では、水噴出器５６より伝熱管群３２側の位置に高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４を配置している。水噴出器５６のノズルは、以上の各実施形態と同様に、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４側に水を噴出させる。よって、本変形例でも、高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４からバイパス蒸気受入箱５２内に噴出したバイパス蒸気ＢＳを、水噴出器５６から噴出した水で冷却することができる。
【００６５】
なお、本変形例は、第一実施形態における復水器３０の変形例であるが、第二及び第三実施形態の復水器３０ａ，３０ｂも同様に変形することが可能である。
【００６６】
「復水器の第二変形例」
次に、図５を参照して、第一変形例における復水器３０ｃのさらなる変形例である第二変形例について説明する。
【００６７】
本変形例の復水器３０ｄは、第一変形例の復水器３０ｃに、この復水器３０ｃのバイパス蒸気受入部５１ｃで受け入れられたバイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２に向かう流れを抑制する流れ抑制部材を追加したものである。この流れ抑制部材は、バイパス蒸気受入箱５２内の高圧蒸気噴出器５３、再熱蒸気噴出器５４及び水噴出器５６の集まりである噴出器群５５と、本体胴３５内の伝熱管群３２との間に配置されたインピンジメントプレート５８である。このインピンジメントプレート５８は、噴出器群５５又はバイパス蒸気受入部５１ｃから伝熱管群３２に向かう受入部−管群方向に対して垂直な方向に広がっている。
【００６８】
本変形例にように、インピンジメントプレート５８を噴出器群５５と伝熱管群３２との間に配置することにより、噴出器群５５側から伝熱管群３２内に流入する蒸気の流速が低下し、より伝熱管群３２の損傷を抑えることができる。
【００６９】
「復水器の第三変形例」
次に、図６を参照して、第一変形例における復水器３０ｃのさらなる変形例である第三変形例について説明する。
【００７０】
本変形例の復水器３０ｅも、第二変形例と同様、第一変形例の復水器３０ｃに、この復水器３０ｃのバイパス蒸気受入部５１ｃで受け入れられたバイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２に向かう流れを抑制する流れ抑制部材を追加したものである。本変形例の流れ抑制部材は、噴出器群５５と、本体胴３５内の伝熱管群３２との間に配置された複数のインピンジメントロッド５９である。複数のインピンジメントロッド５９は、いずれも、噴出器群５５又はバイパス蒸気受入部５１ｃから伝熱管群３２に向かう受入部−管群方向に対して垂直な方向に延び、且つ、受入部−管群方向及び各インピンジメントロッド５９が延びている方向に垂直な方向に互いに間隔をあけて配置されている。
【００７１】
本変形例においても、複数のインピンジメントロッド５９を噴出器群５５と伝熱管群３２との間に配置することにより、噴出器群５５から伝熱管群３２内に流入する蒸気の流速が低下し、より伝熱管群３２の損傷を抑えることができる。
【００７２】
なお、第二変形例及び第三変形例では、流れ抑制部材を本体胴３５内に配置しているが、流れ抑制部材は、噴出器群５５と伝熱管群３２との間に配置されていれば、バイパス蒸気受入箱５２内に配置してもよい。
【００７３】
また、第二変形例及び第三変形例は、いずれも第一変形例における復水器３０の変形例であるが、第一乃至第三実施形態の復水器も、同様に変形することが可能である。
【００７４】
ところで、第一変形例における復水器３０ｃでは、水噴出器５６よりも高圧蒸気噴出器５３及び再熱蒸気噴出器５４が伝熱管群３２側に位置し、水噴出器５６から噴出した水で、バイパス蒸気ＢＳが伝熱管群３２に向かう流れを抑制するカーテン効果を期待できない。このため、第一乃至第三実施形態における復水器よりも、第一乃至第三実施形態に対する第一変形例における復水器に流れ抑制部材を設ける方がより有効である。
【００７５】
「その他の変形例」
以上の各実施形態及び各変形例は、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービン、及び低圧蒸気タービンからの排気蒸気を水に戻す復水器を備えている蒸気タービンプラントに本発明を適用したものである。しかしながら、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービン、これらの蒸気タービンのうちのいずれかの蒸気タービンからの排気蒸気ＥＳを水に戻す復水器を備えている蒸気タービンプラントに本発明を適用してもよい。さらに、一種類の蒸気タービン及びこの蒸気タービンからの排気蒸気を水に戻す復水器を備えている蒸気タービンプラントに本発明を適用してもよい。すなわち、蒸気タービン及びこれに対する復水器を備えている蒸気タービンプラントであれば、如何なる蒸気タービンプランに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１：蒸気発生器（蒸気供給器）、２：高圧蒸気タービン、３,３ｂ:低圧蒸気タービン（又は単に蒸気タービン）、５：発電機、６：再熱器（蒸気供給器）、７：給水ポンプ、１１：高圧蒸気ライン、１２：バイパス高圧蒸気ライン、１３：再熱蒸気ライン、１４：バイパス再熱蒸気ライン、１５：排気高圧蒸気ライン、１６：復水ライン、１７：給水ライン、１８：噴出水ライン、３０,３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ:復水器、３１：伝熱管、３２：伝熱管群、３３，３３ｂ，３４，３４ａ，３４ｂ：領域、３５，３５ａ，３５ｂ：本体胴、３６，３６ｂ：排気蒸気入口（開口）、３７，３７ａ，３７ｂ：バイパス蒸気入口（開口）、４１：中間胴、４２：蒸気主流路、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ：バイパス蒸気受入部、５２：バイパス蒸気受入箱、５３：高圧蒸気噴出器、５４：再熱蒸気噴出器、５５：噴出器群、５６：水噴出器（水噴出部）、５８：インピンジメントプレート、５９：インピンジメントロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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