(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンからの水蒸気を凝縮する管群部と、
この管群部によって生成された凝縮水を貯水するホットウエル部と、
このホットウエル部から凝縮水を取り出し、再びホットウエル部に帰還させる環流手段と、
前記ホットウエル内の凝縮水の中に気泡状態の不活性ガスを注入するガス注入手段と、
前記ホットウエル内の凝縮水の温度を上昇させる加熱手段であって、前記ガス注入手段のガス出口部近傍の凝縮水の温度を上昇させるように前記ガス出口部近傍に設けられた蒸気噴射管を有する加熱手段と、
を備えたことを特徴とする脱気装置内蔵型復水器。
【請求項２】
前記ガス注入手段は前記ホットウエル内の凝縮水の温度よりも高い温度の不活性ガスを注入するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の脱気装置内蔵型復水器。
【請求項３】
前記ガス注入手段は注入する不活性ガスの温度に対応する飽和圧力に略相当する分圧を有する水蒸気を含有した不活性ガスを注入するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の脱気装置内蔵型復水器。
【請求項４】
前記ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体を備え、この中空糸状体の集合体は前記ホットウエルの底面に対して略平行に配置され、前記加熱手段は前記中空糸状体の集合体の直上に設けられた水蒸気噴射管を備えていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の脱気装置内蔵型復水器。
【請求項５】
前記ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として細長の略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体を備え、この中空糸状体の集合体は貯水水位よりも高い壁面で区画されたホットウエル内の細長の空間に前記ホットウエルの底面に対して略平行に配置され、前記加熱手段は前記環流手段の流路の途中に設けられた水中蒸気噴射型水加熱器を備え、前記環流手段は凝縮水を前記ホットウエル内の細長の空間の一端に環流させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の脱気装置内蔵型復水器。
【請求項６】
前記ホットウエル内の凝縮水の上方に存在する気体空間の一部を前記管群部から隔離する隔離手段を有し、この隔離手段によって隔離された気体空間内を水で充填する水充填手段を有することを特徴とする請求項１乃至５に記載の脱気装置内蔵型復水器。
【請求項７】
前記隔離手段は前記管群部の下方に前記ホットウエルの底面から離間して設けられた天板を備え、この天板は前記ホットウエルの底面に立設されて凝縮水の流路を形成する平板で支持され、前記凝縮水の流路の一端に前記環流手段の凝縮水取り出し部を設け、前記凝縮水の流路の他端に前記環流手段の凝縮水帰還部を設け、前記凝縮水の流路の途中に前記ガス発生手段のガス出口部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の脱気装置内蔵型復水器。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の脱気装置内蔵型復水器を起動する方法であって、管群部に冷却水が流通し始めた後で復水器内の気体の排出を開始する前にホットウエル内の凝縮水中への不活性ガスの注入を開始し、ガス注入開始と同時又は所定時間経過後に凝縮水の加熱を開始し、復水器内の気体を排出して復水器内の圧力を所定値まで減圧する過程で、凝縮水が所定の溶存酸素濃度に達するまで連続的又は断続的にガス注入及び凝縮水加熱を継続することを特徴とする脱気装置内蔵型復水器の起動方法。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の脱気装置内蔵型復水器を停止する方法であって、復水器内に外部の空気が導入される前に、隔離手段によって隔離された気体空間から気体を排出し、気体が排出された部分に水充填手段によって水を充填することを特徴とする脱気装置内蔵型復水器の停止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、脱気装置内蔵型復水器に係わり、特にガスタービンコンバインドサイクル用の脱気装置内蔵型復水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスタービンコンバインドサイクル発電プラントにおいては、毎日の電力需要の変化に合わせてプラントの運転・停止を繰り返す、デイリースタートストップ（ＤＳＳ）運転が行われている。このＤＳＳ運転においては、起動に要する時間を短縮することが必然の課題であり、この課題を解決すべく様々な技術が開発されてきた。
【０００３】
ガスタービンコンバインドサイクル発電プラントの起動時間を左右する要因の一つに、蒸気タービンサイクル側のボイラ給水の溶存酸素濃度の基準値を達成するための時間が挙げられる。つまり、給水は主として復水器に貯水されているが、復水器はプラント停止中に大気開放状態とされることが多い。これは、停止期間中真空を維持するよりは大気開放状態とした方が経済的であるためであるが、このように大気開放状態にすると、復水器内の貯水と大気とが接触して大気中の酸素が貯水中に溶け込み、貯水の溶存酸素濃度が飽和状態に近い状態となる。このように多量の酸素を含んだ給水をボイラに送ると、発電プラント構成機器が電気化学反応などによって腐蝕される。そこで、ボイラに送る前に脱気装置にて給水中の酸素を除去し、溶存酸素濃度をできるだけ低い値に管理する。現在の大容量の発電プラントにおいては、ボイラ給水中の溶存酸素濃度の基準値は７ｐｐｂ以下に設定されている。
【０００４】
ここで脱気装置とは、給水中の溶存酸素を、酸素以外のガスとの直接接触による溶解度非平衡反応を利用して脱気するようにした装置である。そして、前記酸素以外のガスとしては水蒸気が使用されている。
【０００５】
コンバインドサイクルプラントにおける脱気手段については、復水器内に脱気装置を設けて脱気する手段が提案されている。例えば、特開平３−２７５９０３号公報にこの種の復水器が記載されており、図５にその概略を示す。図５において符号１は、復水器を外界から遮断する壁面を示し、この壁面１で囲まれた内部空間には管群部２が設けられている。この管群部２には配管を介して真空ポンプ５が接続されている。また、管群部２は配管１０１を介して隔離されたホットウエル３と連通しており、配管１０１の途中には連通を遮断する隔離弁１０２が介装されている。ホットウエル３の上部にはホットウエルの貯水を脱気する脱気手段１０３が設けられており、ホットウエル３の下部にはホットウエルの貯水を需要先に送るための給水ポンプ１０４が配管を介して接続されている。また、給水ポンプ１０４の下流側の配管から配管１０５が分岐しており、この配管１０５は脱気手段１０３の上方に接続されてホットウエルの貯水を脱気手段１０３に循環させる系統を構成している。更に、脱気手段１０３の下方には、脱気手段１０３に水蒸気を供給するための配管１０６が接続されている。
【０００６】
このような構成を備えた従来の復水器においては、ホットウエル３は隔離弁１０２によって管群部２から完全に遮断することができる。そして、復水器の内部において大部分の貯水を蓄える部分であるホットウエル３を、プラント停止時に大気開放する部分である管群部２から隔離して真空状態を保ち、低酸素濃度のまま貯水を保存しておいて、次のプラント起動の際には迅速にボイラへ給水しようとするものである。
【０００７】
また、特開平５−７９７７６号、特開平５−２９６００７号公報等には、ホットウエル部に給水の流路を設けると共に管群部に脱気装置を設け、ホットウエル部の水を管群部との間で循環させて脱気するようにした復水器が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の復水器においては、ホットウエル側を隔離して真空状態を保持した場合でも、大気開放される側に一部の水が残り、この水は大気と接触して酸素を溶解してしまう。さらに、プラント停止中といえども、プラントの各部から復水器へ各種のドレン水が流入してくる。その水量は数トンに達し、ホットウエル側に貯水される量の２０乃至３０％程度を占めるようになる。この水を脱気するには、ホットウエルの水と混合して脱気装置と貯水との間を循環させるしか方法がない。なお、この水を系統外に捨てることは、同量の水を外部から補給することになるので、全く意味がない。
【０００９】
上述した従来の復水器に内蔵された脱気装置の問題点を以下にまとめて列挙する。
【００１０】
真空を保持できるホットウエル部を持たない復水器では、プラント停止中の大気開放操作によって酸素が水中に飽和濃度近くまで溶解してしまい、これを基準の濃度まで脱気するのに多くの水蒸気と長い時間を要していた。
【００１１】
真空を保持できるホットウエル部を有し、管群部貯水中に水蒸気を分散させて脱気する装置を有する復水器でも、起動開始直後で真空ポンプを運転し始めて間もない、まだ圧力が高い時点においては、貯水中に水蒸気を吹き込んでも瞬間的に凝縮してしまい、脱気はほとんど行われず、水を加熱するだけにとどまってしまう。また、気泡による水の撹拌効果がほとんどないので、加熱される水の領域が蒸気吹き出し位置よりも上方に限定される。一方、水蒸気中に水を分散させる形式の脱気装置は大きな空間を必要とし、しかも、真空ポンプの運転開始直後はまだ蒸気空間の空気（酸素）の分圧が高く、ほとんど脱気能力はない。
【００１２】
従来の脱気装置では、復水器の真空度が上昇し、貯水の温度が飽和温度を超えて過熱水になり、フラッシュ蒸発を開始してから脱気が進行するが、この場合、貯水表層の温度の高い部分のみがフラッシュし、貯水の深い部分の水は加熱されてずに冷たいままであるのでフラッシュ蒸発せず、従って脱気も進行しない。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した問題点を解消し、低酸素濃度の水の需要先への供給開始までの所要時間が短く、構造が簡単で空間部を多く必要とせず、コンパクトで経済的な脱気装置内蔵型復水器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による脱気装置内蔵型復水器は、タービンからの水蒸気を凝縮する管群部と、この管群部によって生成された凝縮水を貯水するホットウエル部と、このホットウエル部から凝縮水を取り出し、再びホットウエル部に帰還させる環流手段と、前記ホットウエル内の凝縮水の中に気泡状態の不活性ガスを注入するガス注入手段と、前記ホットウエル内の凝縮水の温度を上昇させる加熱手段であって、前記ガス注入手段のガス出口部近傍の凝縮水の温度を上昇させるように前記ガス出口部近傍に設けられた蒸気噴射管を有する加熱手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、不活性ガスとしては窒素が適するが、アルゴンやその他の不活性ガスを用いることもできる。
【００１６】
請求項２記載の脱気装置内蔵型復水器は、前記ガス注入手段は前記ホットウエル内の凝縮水の温度よりも高い温度の不活性ガスを注入するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の脱気装置内蔵型復水器は、前記ガス注入手段は注入する不活性ガスの温度に対応する飽和圧力に略相当する分圧を有する水蒸気を含有した不活性ガスを注入するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の脱気装置内蔵型復水器は、前記ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体を備え、この中空糸状体の集合体は前記ホットウエルの底面に対して略平行に配置され、前記加熱手段は前記中空糸状体の集合体の直上に設けられた水蒸気噴射管を備えていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の脱気装置内蔵型復水器は、前記ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として細長の略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体を備え、この中空糸状体の集合体は貯水水位よりも高い壁面で区画されたホットウエル内の細長の空間に前記ホットウエルの底面に対して略平行に配置され、前記加熱手段は前記環流手段の流路の途中に設けられた水中蒸気噴射型水加熱器を備え、前記環流手段は凝縮水を前記ホットウエル内の細長の空間の一端に環流させるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の脱気装置内蔵型復水器は、前記ホットウエル内の凝縮水の上方に存在する気体空間の一部を前記管群部から隔離する隔離手段を有し、この隔離手段によって隔離された気体空間内を水で充填する水充填手段を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の脱気装置内蔵型復水器は、前記隔離手段は前記管群部の下方に前記ホットウエルの底面から離間して設けられた天板を備え、この天板は前記ホットウエルの底面に立設されて凝縮水の流路を形成する平板で支持され、前記凝縮水の流路の一端に前記環流手段の凝縮水取り出し部を設け、前記凝縮水の流路の他端に前記環流手段の凝縮水帰還部を設け、前記凝縮水の流路の途中に前記ガス発生手段のガス出口部を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の脱気装置内蔵型復水器は、請求項６又は７に記載の脱気装置内蔵型復水器を起動する方法であって、管群部に冷却水が流通し始めた後で復水器内の気体の排出を開始する前にホットウエル内の凝縮水中への不活性ガスの注入を開始し、ガス注入開始と同時又は所定時間経過後に凝縮水の加熱を開始し、復水器内の気体を排出して復水器内の圧力を所定値まで減圧する過程で、凝縮水が所定の溶存酸素濃度に達するまで連続的又は断続的にガス注入及び凝縮水加熱を継続することを特徴とする。
【００２３】
請求項９記載の脱気装置内蔵型復水器は、請求項６又は７に記載の脱気装置内蔵型復水器を停止する方法であって、復水器内に外部の空気が導入される前に、隔離手段によって隔離された気体空間から気体を排出し、気体が排出された部分に水充填手段によって水を充填することを特徴とする。
【００２４】
【作用】
請求項１記載の脱気装置内蔵型復水器においては、ガス注入手段は凝縮水中の溶存酸素を脱気するために気泡状態の不活性ガスを凝縮水中に注入する。注入された不活性ガスは、水中で凝縮して消滅することがなく、凝縮水との間で有効に接触面積を維持し、脱気作用を効果的に達成する。また、凝縮水中に気泡状態で注入された不活性ガスは凝縮水との間で大きな接触面積を有し、溶存酸素を効率的に気泡内に取り込む。また、加熱手段はガス注入手段のガス出口部近傍の凝縮水の温度を上昇させる。凝縮水の温度が上昇すると、不活性ガスの気泡内の水蒸気分圧が上昇し、気泡径を大きく成長させて気泡の表面積を拡大させると共に、気泡内に取り込まれた酸素の分圧を下げ、さらに多くの酸素を気泡内に取り込むことができるようになる。
【００２５】
請求項２記載の脱気装置内蔵型復水器においては、ガス注入手段はホットウエル内の凝縮水の温度よりも高い温度の不活性ガスを凝縮水中に注入する。このように不活性ガスの温度が凝縮水よりも高い場合には気泡周囲の凝縮水が気泡内に蒸発しやすくなる。そして、気泡周囲の凝縮水が水蒸気の形で気泡に取り込まれて気泡が成長すると、気泡による溶存酸素の脱気作用が促進される。
【００２６】
請求項３記載の脱気装置内蔵型復水器においては、ガス注入手段は注入する不活性ガスの温度に対応する飽和圧力に略相当する分圧を有する水蒸気を含有した不活性ガスを注入する。このように水蒸気を含有した不活性ガスは、水中で発生する気泡の直径を注入の当初から成長の容易な直径とし、凝縮水内での気泡の成長を促進し、溶存酸素の脱気作用が促進される。
【００２７】
請求項４記載の脱気装置内蔵型復水器においては、ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体から凝縮水中に不活性ガスを注入する。中空糸状体の集合体から注入される不活性ガスは凝縮水中で微小な気泡を形成し、気泡同士が合体しにくく、膨大な数の微小な気泡が凝縮水中に効率的に形成される。このため、気泡全体の表面積が大きくなり、溶存酸素の脱気作用が促進される。また、加熱手段は中空糸状体の集合体の直上に設けられた水蒸気噴射管から凝縮水中に水蒸気を噴射する。噴射された水蒸気は凝縮水を加熱し、この凝縮水の中に注入された不活性ガスの気泡の成長が促進され、溶存酸素の脱気作用が促進される。
【００２８】
請求項５記載の脱気装置内蔵型復水器においては、ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として細長の略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体から凝縮水中に不活性ガスを注入する。中空糸状体の集合体から注入される不活性ガスは凝縮水中で微小な気泡を形成し、気泡同士が合体しにくく、膨大な数の微小な気泡が凝縮水中に効率的に形成される。このため、気泡全体の表面積が大きくなり、溶存酸素の脱気作用が促進される。また、中空糸状体の集合体は貯水水位よりも高い壁面で区画されたホットウエル内の細長の空間に配置されており、この細長の空間によって凝縮水の流動が方向付けられる。また、加熱手段は環流手段の流路の途中に設けられた水中樹器噴射型水加熱器によって環流手段の流路内を流れる凝縮水を加熱する。そして、環流手段は加熱された凝縮水を中空糸状体の集合体が配置された細長の空間の一端に環流させる。このように凝縮水を環流手段の流路内で加熱することによって、凝縮水全体が満遍なく加熱されると共に、不活性ガスの気泡を凝縮水内に広く分布させることができ、溶存酸素の脱気作用が促進される。
【００２９】
請求項６記載の脱気装置内蔵型復水器においては、隔離手段はホットウエル内の凝縮水の上方に存在する気体空間の一部を管群部から隔離し、水充填手段は隔離手段によって隔離された空間内を水で充填する。このように空間の隔離及び水の充填が行われると、復水器内に空気が導入された場合でも隔離空間内にある水が空気に触れることがなく、したがって空気中の酸素が隔離空間内の水に溶け込むことがない。
【００３０】
請求項７記載の脱気装置内蔵型復水器においては、平板によって形成された凝縮水の流路はホットウエル内の凝縮水の流動を方向付ける。そして、凝縮水の流路の一端に設けられた環流手段の凝縮水取り出し部からホットウエル内の凝縮水が取り出され、取り出された凝縮水は凝縮水の流路の他端に設けられた凝縮水帰還部からホットウエル内に戻される。このため、ホットウエル内において凝縮水のピストン流れ状態が形成される。このようにピストン流れ状態が形成されると、凝縮水全体をガス注入手段のガス出口部付近に流通させることができるので、不活性ガスの気泡を凝縮水全体に満遍なく分布させることが可能であり、溶存酸素の脱気作用が促進される。また、天板は平板で支持されているので、天板の上に管群構成物を載置しても強度的に問題はない。
【００３１】
請求項８記載の脱気装置内蔵型復水器の起動方法においては、管群部に冷却水が流通し始めた後で復水器内の気体の排出を開始する前にホットウエル内の凝縮水中への不活性ガスの注入を開始し、気泡が凝縮水全体に満遍なく分布するための時間を十分に確保する。そして、ガス注入開始と同時又は所定時間経過後に凝縮水の加熱を開始し、凝縮水中の気泡の成長開始を制御して溶存酸素の脱気作用を制御する。さらに、復水器内の気体を排出して復水器内の圧力を所定値まで減圧する過程で、凝縮水が所定の溶存酸素濃度に達するまで連続的又は断続的にガス注入及び凝縮水加熱を継続し、溶存酸素を効率的に脱気する。
【００３２】
請求項９に記載の脱気装置内蔵型復水器の停止方法においては、復水器内に外部の空気が導入される前に、隔離手段によって隔離された気体空間から気体を排出し、気体が排出された部分に水充填手段によって水を充填する。このため、隔離空間への空気の侵入が防止され、空気中の酸素が隔離空間内の水に溶け込むことがない。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明による脱気装置内蔵型復水器の一実施例について図１乃至図４を参照して説明する。なお、図５に示した従来の復水器と同一の構成部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施例の脱気装置内蔵型復水器は、ホットウエル３の一辺に不活性ガスの気泡を水中に発生させるための多孔質の中空糸状体１１が平板状に形成されて復水器本体の底面板に平行に敷設されている。ここで、多孔質中空糸状体としては、ポリエチレン等の高分子素材又はセラミックが好適である。
【００３５】
また、多孔質中空糸状体１１の上方には、蒸気を水中に噴射するための蒸気噴射管（ノズル管）１２が敷設されている。さらに、多孔質中空糸状体１１には不活性ガスを供給するための配管２１が接続されており、この配管２１の途中には電気加熱式のヒータ２２が介装されている。このヒータ２２は、不活性ガスの温度を復水器内の貯水の温度よりも高い温度まで加熱することができる。また、配管２１から分岐した配管２４にはボイラ２３が接続されており、配管２４を介して水蒸気を供給して不活性ガスと混合させることができる。ここでボイラ２３は、不活性ガスのその温度での飽和圧力に相当する分圧の水蒸気を不活性ガスに混入させることができる。なお、ヒータ２２は電気加熱式に限らず、蒸気加熱式、温水加熱式、ガス加熱式等の各種の形式のものが使用可能である。
【００３６】
多孔質中空糸状体１１は、復水器本体の側面板と通常の貯水水位よりも高い仕切り板３１によって形成される細長い流路内に配置されている。仕切り板３１は、その一端にホットウエル底面板との間に開口部を形成する切り欠き３２を有している。また、ホットウエル水を環流させる配管系統４は、ホットウエルの底面の隅部３３から貯水を取り出し、配管系統４の途中には蒸気を水に混合して水を加熱する形式の水中蒸気噴射型水加熱器（インラインヒータ）３４が介装されている。そして、ホットウエル３への戻り部は、貯水を取り出す隅部３３に対してホットウエル底面板の対角位置で、かつ、多孔質中空糸状体を配置した流路に設けられ、この戻り部には水流を加速するための先細のノズル３５が設置されている。
【００３７】
ホットウエル３において多孔質中空糸状体１１を配置した部分以外の部分には、空間部を管群部２から隔離する天板４１が配置されており、この天板４１の上部には管群部２のたわみを防止する支え板６が載置されている。天板４１の一部には他の部分よりも高い凸部４２が設けられている。この凸部４２には配管４３が接続されており、この配管４３は復水器内の気体を排気するための真空ポンプ（図示を省略）に接続されている。
【００３８】
ホットウエル底面板と天板４１との間には複数の平板５１が立設されており、これらの平板５１は天板４１を支持すると共に、図３に示したように流路５３を形成している。平板５１の上辺には複数の切り欠き部５２が形成されており、天板４１との接合部における流路５３の間の連通路が形成されている。切り欠き部５２の一つは天板４１の凸部４２と同位置に形成されており、この切り欠き部５２によって流路５３の間を連絡する通路が形成されている。また、平板５１によって構成される流路５３は、ホットウエル内で一巡する流路を形成しており、その中途にホットウエル水の取り出し口３３と、ホットウエル水の戻り口及び不活性ガス気泡の発生場所が設けられている。
【００３９】
次に、本実施例の作用について説明する。多孔質中空糸状体１１は不活性ガスを貯水中に気泡として注入し、水中の溶存酸素が脱気されるべき移動先としての気泡を水中に多数形成させる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が好適であり、不活性ガスは水に溶けにくいため有効に貯水との接触面を維持しながら酸素を取り込む。多孔質中空糸状体１１は平板状に形成してホットウエル３の底面に平行に配置されているので、不活性ガスの気泡を１マイクロメータ程度の微小な直径で形成させた場合、それらの微小な気泡が互いに接触して合体し大きな気泡になるということが起こりにくい。このため、極めて微小な気泡を膨大な数だけ形成することができ、不活性ガスの注入量に対して発生気泡の表面積を効果的に大きくすることができる。また、貯水中に気泡を形成して貯水中の溶存酸素を脱気する形式であるから、脱気装置のための大きな空間を必要とせず、復水器の大型化を防ぐことができる。
【００４０】
不活性ガス気泡発生部の直上に配置された蒸気噴射管１２は、蒸気を水中に噴射して不活性ガスの気泡発生部近傍の貯水温度を上昇させる。これによって不活性ガスの周囲の水温が高くなり、気泡内の水蒸気分圧が上昇して気泡が大きく成長し、気泡の表面積が拡大して周囲の水から酸素を取り込む面積を増大させると共に、気泡内に取り込まれた酸素の分圧を低下させ、さらに多くの酸素を気泡内に取り込むことができるようになる。
【００４１】
不活性ガスを加熱するヒータ２２は、貯水中に注入される不活性ガスの温度を貯水の温度よりも高い温度まで加熱する。すると、不活性ガス気泡中に周囲の貯水が蒸発しやすい状態となり、気泡内に貯水の蒸気が取り込まれて気泡が成長する。また、ボイラ２３は、貯水中に注入される不活性ガスにその温度に対する飽和圧力に相当する分圧の水蒸気を含有させる。すると、水中で発生する気泡は、はじめから成長の容易な直径として形成されるので、気泡の成長が一層促進される。
【００４２】
不活性ガス発生部を細長く区画する仕切り板３１は、その部分の貯水に方向性を持った流動を与える。また、仕切り板３１の一部に設けられた切り欠き３２は、水の潜り込み堰を形成し、水の流れを確保しつつ気体がそこから潜り込めないようにする。さらに、ホットウエル水を環流させる配管系統４の途中に設置された水中蒸気噴射型水加熱器（インラインヒータ）３４は、ホットウエル水を加熱して温度上昇させた上でホットウエル３の不活性ガス発生部の流路区画に環流させる。このため、ホットウエル３の他の部分の、まだ不活性ガス気泡を含んでいない部分の水を昇温させた上に不活性ガス気泡を含有させることができるので、ホットウエル貯水全体を満遍なく昇温し且つ不活性ガス気泡を含有させることができる。
【００４３】
一方、天板４１は、ホットウエル３の一部の気体空間を管群部空間から隔離する。また、天板４１の一部に形成された凸部４２はホットウエル３内の水面が上昇しても最後に残る気体空間を形成し、そこにホットウエル３内の気体を集積させる。集積された気体は配管４３を介して真空ポンプ５によって排気され、隔離内部の気体はすべて除去される。また、これによって、復水器内に空気が導入された場合にホットウエル隔離内の水が空気に触れるのを防止し、空気中の酸素が容易には貯水中に浸透しないようになる。
【００４４】
平板５１は天板４１をホットウエル３の底部から支えているので、天板４１の上部に管群部２のたわみを防止する支え板６を載置した場合でも、この支え板６を復水器底面板から支持するための追加の支持構造物は不要であり、構造上の簡素化が図られる。また、平板５１はホットウエル部の流路形成の案内板として兼用されており、ホットウエル内の水の流動を方向付ける。そこで、この流路の中途に、ホットウエル水の環流流路における水取り出し口３３と、先細のノズル３５が設けられた水戻し口と、不活性ガス気泡の発生場所を設けることで、ホットウエル水全体がほとんど混じり合わずに流れるいわゆるピストン流れ状態を作り出すことができる。また、水戻し口に先細のノズル３５を設けることによって、環流流路である配管系統４の内部の流量よりも大きな流量を流路５３で循環させることができる。これによって、大量のホットウエル水を不活性ガス気泡発生部に効率的に流通させることができ、ホットウエル水全体に不活性ガス気泡を迅速に且つ満遍なく含有させることができる。
【００４５】
以上述べたように、本実施例によれば、不活性ガスの気泡を微細な直径で極めて多数発生させ、貯水中に満遍なく含有させ、かつ、その気泡が成長しやすいように温度を上昇させ、さらに予め水蒸気を含有させて気泡を形成させるようにしたので、真空ポンプによる減圧によって速やかに気泡が成長し、それと共にその周囲の貯水中の溶存酸素を迅速に取り込み、貯水中の溶存酸素濃度を極めて短時間で低下させることができる。
【００４６】
また、ホットウエル３の大部分の貯水を、天板によって一部の水シール部を除いて管群部２から隔離できるようにしたので、数時間程度のプラント停止時間であれば外部から空気が導入されても貯水への酸素の溶解を効果的に防止することができ、極めて短時間で貯水を需要先に送ることができる。
【００４７】
上述した効果によって、復水器が属するプラント全体の起動所要時間を大幅に短縮し、その間に必要な動力・蒸気などに関する経済的負担をも軽減することができる。
【００４８】
次に、上記実施例の脱気装置内蔵型復水器の起動方法の一実施例について説明する。
この脱気装置内蔵型復水器を起動するに当たり、まず、冷却水を管群部２に通水する。そして、冷却水系統が安定した後に真空ポンプ５を起動し、復水器内の気体を排気して圧力を下げていく。ここで、冷却水通水開始から真空ポンプ起動までの時間はシステムによって異なるが、真空ポンプ５が起動する前に不活性ガスの注入を開始する。また、貯水の加熱開始を、不活性ガス気泡の発生と同時か、或いは気泡発生から任意時間経過した後とするかを選択する。
【００４９】
このように本実施例においては、真空ポンプ５が起動する前に不活性ガスの注入を開始するようにしたので、気泡が貯水中に満遍なく分布するための時間を十分長くとることができる。また、貯水の加熱開始を、不活性ガス気泡の発生と同時か、或いは気泡発生から任意時間経過した後とするかを選択するようにしたので、水中の不活性ガス気泡の成長開始を制御し、水中の溶存酸素を不活性ガス気泡に取り込んでいく脱気作用を制御することができる。
【００５０】
次に、上記実施例の脱気装置内蔵型復水器の停止方法の一実施例について説明する。
この脱気装置内蔵型復水器を停止する際には、まず、外部の空気が復水器内に導入される前に、管群部２から隔離されたホットウエル３の空間に存在する気体を凸部４２から配管４３を介して真空ポンプ５によって排気し、その部分を水で満たすことによってその空間への空気の侵入を防止する。この際、不活性ガス発生部の流路を形成する仕切り板３１の一部の切り欠き３２の開口部よりもその流路部の水位が低くなるときには、補給水を流入させて常に水位を切り欠き開口部よりも高く維持する。
【００５１】
このように本実施例においては、外部の空気が復水器内に導入される前にホットウエル３の隔離空間に存在する気体を排気してその部分を水で満たすようにしたので、この部分への空気の侵入が防止され、空気中の酸素が水に溶解するのを防止することができる。また、切り欠き開口部よりも常に水位を高く維持するようにしたので、空気がホットウエル隔離部の内部に侵入することがない。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、ガス注入手段はホットウエル内の凝縮水の中に気泡状態の不活性ガスを注入し、加熱手段はガス注入手段のガス出口部付近の凝縮水の温度を上昇させるようにしたから、ホットウエル内の凝縮水中の溶存酸素を極めて迅速に除去することが可能であり、脱気に要する動力等の経済的負担が軽減されるばかりでなく、低酸素濃度の水を短時間で需要先に供給して発電プラントの利用効率を向上させることができる。また、気泡状態の不活性ガスによって極めて効率的かつ迅速に凝縮水中の溶存酸素を脱気することができるので、従来の復水器におけるホットウエルの空間を拡張する必要がなく、復水器の大型化を防止しつつ溶存酸素を適切に脱気することができる。
【００５３】
請求項２記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、ガス注入手段はホットウエル内の凝縮水の温度よりも高い温度の不活性ガスを凝縮水中に注入するようにしたので、凝縮水中の溶存酸素の脱気をさらに効率的かつ迅速に行うことができる。
【００５４】
請求項３記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、ガス注入手段は注入する不活性ガスの温度に対応する飽和圧力に略相当する分圧を有する水蒸気を含有した不活性ガスを注入するようにしたので、凝縮水中の溶存酸素の脱気をさらに効率的かつ迅速に行うことができる。
【００５５】
請求項４記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体から凝縮水中に不活性ガスを注入し、加熱手段は中空糸状体の集合体の直上に設けられた水蒸気噴射管から凝縮水中に水蒸気を噴射するようにしたので、凝縮水中の溶存酸素の脱気をさらに効率的かつ迅速に行うことができる。
【００５６】
請求項５記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、ガス注入手段は多孔質の壁面を有する複数の中空糸状体を全体として細長の略平板形状となるように並べて形成された中空糸状体の集合体から凝縮水中に不活性ガスを注入し、中空糸状体の集合体は貯水水位よりも高い壁面で区画されたホットウエル内の細長の空間に配置され、加熱手段は環流手段の流路の途中に設けられた水中樹器噴射型水加熱器によって環流手段の流路内を流れる凝縮水を加熱し、環流手段は加熱された凝縮水を中空糸状体の集合体が配置された細長の空間の一端に環流させるようにしたので、凝縮水中の溶存酸素の脱気をさらに効率的かつ迅速に行うことができる。
【００５７】
請求項６記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、隔離手段はホットウエル内の凝縮水の上方に存在する気体空間の一部を管群部から隔離し、水充填手段は隔離手段によって隔離された空間内を水で充填するようにしたので、復水器内に空気が導入された場合でも空気中の酸素が隔離空間内の水に溶け込むことがなく、発電プラントを起動する際に極めて短時間で凝縮水中の溶存酸素を脱気することができる。
【００５８】
請求項７記載の脱気装置内蔵型復水器によれば、平板によって凝縮水の流路を形成し、この凝縮水の流路の一端に設けられた環流手段の凝縮水取り出し部からホットウエル内の凝縮水を取り出し、凝縮水の流路の他端に設けられた凝縮水帰還部から凝縮水をホットウエル内に戻すようにしたので、不活性ガスの気泡を凝縮水全体に満遍なく分布させて溶存酸素の脱気作用を促進させ、凝縮水中の溶存酸素を極めて効率的かつ迅速に脱気することができる。また、天板は平板で支持されているので、天板の上に管群構成物を載置することができ、復水器内部の構造を簡素化することができる。
【００５９】
請求項８記載の脱気装置内蔵型復水器の起動方法によれば、管群部に冷却水が流通し始めた後で復水器内の気体の排出を開始する前にホットウエル内の凝縮水中への不活性ガスの注入を開始し、ガス注入開始と同時又は所定時間経過後に凝縮水の加熱を開始し、復水器内の気体を排出して復水器内の圧力を所定値まで減圧する過程で、凝縮水が所定の溶存酸素濃度に達するまで連続的又は断続的にガス注入及び凝縮水加熱を継続するようにしたので、復水器を起動する際に凝縮水中の溶存酸素を迅速かつ適切に脱気することができる。
【００６０】
請求項９に記載の脱気装置内蔵型復水器の停止方法によれば、復水器内に外部の空気が導入される前に、隔離手段によって隔離された気体空間から気体を排出し、気体が排出された部分に水充填手段によって水を充填するようにしたので、復水器内に空気が導入された場合でも空気中の酸素が隔離空間内の水に溶け込むことがなく、発電プラントの運転を再開する際に凝縮水中の溶存酸素を迅速に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による脱気装置内蔵型復水器の一実施例の概略構成を示した縦断面図。
【図２】図１のＡ部の詳細を示した斜視図。
【図３】上記実施例の脱気装置内蔵型復水器の下部を示した横断面図。
【図４】図１のＢ部の詳細を示した斜視図。
【図５】従来の復水器の概略構成を示した縦断面図。
【符号の説明】
１  復水器壁面
２  管群部
３  ホットウエル
４  配管系統
５  真空ポンプ
１１  中空糸状体
１２  蒸気噴射管
２１，２４，４３  配管
２２  ヒータ
２３  ボイラ
３１  仕切り板
３２，５２  切り欠き
３３  取り出し口
３４  水中蒸気噴射型水加熱器
３５  ノズル
４１  天板
４２  凸部
５１  平板
５３  流路
【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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