(57)【要約】【課題】タービン翼等への蒸気冷却を行う際、そのサンプリング水の清浄度をより早く分析し、タービン翼等の健全性を確実に確保させる試料採取装置を提供する。【解決手段】試料を採取する試料供給系３７，３８と、試料分析系５０〜５３から供給される試料の性状を分析する分析器を備えた試料分析系とからなる試料採取装置において、試料採取系から分岐して試料の一部を分流させるバイパス系４２，４３を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を採取する試料供給系と、この試料採取系から供給される試料の性状を分析する分析器を備えた試料分析系とからなる試料採取装置において、
前記試料採取系から分岐して試料の一部を分流させるバイパス系を備えたことを特徴とする試料採取装置。
【請求項２】
前記バイパス系は、通常運転時に閉弁し、試料分析値に異常兆候が認められたとき開弁する止め弁を備えたことを特徴とする請求項１記載の試料採取装置。
【請求項３】
バイパス系は、試料を試料補助蒸気系に設けた湿分分離器に回収させる構成にしたことを特徴とする請求項１記載の試料採取装置。
【請求項４】
バイパス系は、試料を蒸気タービンプラントに設けた復水器に回収させる構成にしたことを特徴とする請求項１記載の試料採取装置。
【請求項５】
試料採取系で採取された試料を下流に設けた試料分析系に流し、この試料分析系に備えられた分析器で試料を分析するようにした試料分析方法において、
前記分析器により試料の異常兆候を検出したとき、試料の一部を試料採取系からバイパス系に分流させることにより、試料の流速を早めて前記分析器に流すようにし、当該分析器による試料の詳細分析を早期に行うことを特徴とする試料分析方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の試料採取装置を備えた火力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電プラント等で採用される試料採取装置に係り、特に蒸気または水等の試料に異常の兆候が検出されたとき、より早く的確な水質分析を行うことができるように図った試料採取装置および試料採取方法並びに試料採取装置を備えた発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電プラントでは、プラントを構成する水−蒸気系統の機器の腐食を防止するため、復水・給水系統に腐食防止薬品としてアンモニアやヒドラジン等を注入し、水質を適正値に維持させる管理を行っている。
【０００３】
この水質調整、水質管理には、水−蒸気系統から水を常時サンプリングし、電導率、ＰＨ、溶存酸素、ヒドラジン、鉄分、シリカ等を常時、分析、監視する試料採取系が設けられているが、その構成として特許文献１に開示されたものがある。
【０００４】
特許文献１に開示された試料採取系は、図５に示すように、並列配置の第１試料採取系１と第２試料採取系２とを備えるとともに、各試料採取系１，２のそれぞれに接続するダミー水供給系３を設けている。
【０００５】
第１試料採取系１および第２試料採取系２は、ともに、水または蒸気の供給源としての母管（図示せず）に取合管４ａ，４ｂを接続させ、これら取合管４ａ，４ｂから下流側に向って順に、電磁弁５ａ，５ｂの駆動力で開閉する試料採取用元弁６ａ，６ｂ、高温の蒸気または水等の試料（以下サンプリング水という）を常温に冷却させる冷却器７ａ，７ｂ、高圧のサンプリング水を大気圧に減圧させる減圧器８ａ，８ｂ、止め弁９ａ，９ｂ１，９ｂ２、流量計１０ａ，１０ｂ１，１０ｂ２、サンプリング水の温度を一定値に維持させる恒温器１１、温度計１２ａ，１２ｂ１，１２ｂ２および分析計１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２を備え、分析計１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２で電導度、ＰＨ、溶存酸素濃度等の水質の分析、監視を行っている。
【０００６】
また、第１試料採取系１および第２試料採取系２は、試料採取用元弁６ａ，６ｂの入口側から分岐し、電磁弁１４ａ，１４ｂの駆動力で開閉するフラッシング弁１５ａ，１５ｂを介装させてフラッシング系１６ａ，１６ｂを備え、プラント運転停止中に溜ったドレン水を系外ブローさせている。
【０００７】
そして、前述の水供給系３は、電磁弁１７ａ，１７ｂ等の弁類を介挿させた分岐管１８ａ，１８ｂをそれぞれ止め弁９ａ，９ｂ１，９ｂ２の入口側に接続し、プラント運転停止時のサンプリング水が採取できない時に、ダミー水を分析計１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２に流し、ダミー水中に分析計のセルを浸漬するように構成されている。この結果、分析計のセルは常時動作可能な状態に維持され、プラントの再起動時に、早期に水質の分析を行えるようになっている。
【特許文献１】特公平３−８７０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、最近の火力発電プラントでは、プラント熱効率の向上、起動時間の短縮化の利点から、ガスタービンプラントに排熱回収ボイラと蒸気タービンプラントとを組合せたコンバインドサイクル発電プラントが運用されている。
【０００９】
このコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントの燃焼ガス（作動流体）が、例えば１３００℃以上の高温になっており、この高温化にガスタービン部品を対処させるために、タービン翼等を冷却している。
【００１０】
タービン翼等の冷却は、狭く、薄い翼内に蛇行状の流路を形成し、蛇行状の流路に比熱が高い蒸気を流す、いわゆる蒸気冷却を行っている。このため、蒸気の水質分析、監視を充分に行っていないと、翼内の流路で目詰りを起し、破損、破断を誘起させるおそれがある。
【００１１】
このような事象を考慮して、最近では、蒸気の水質管理を強化している。
【００１２】
しかし、図５で示した試料採取系を、蒸気冷却用の水質管理に適用する場合、いくつかの問題を抱えており、その一つに分析計へのサンプリング水のより早い供給である。
【００１３】
すなわち、図５に示した従来の試料採取系に設けた分析計１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２は、構造上、流量に制限があって、多量のサンプリング水を扱うことができず、サンプリング水が分析計１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２に至るまでの時間遅れに伴うサンプリング水の清浄度分析が遅れる。このため、試料分析値にプラント運転制限に至る以前の兆候が現われた場合、詳細分析を早急に行うことができず、蒸気冷却を行うタービン翼等への保全性に少なからず影響を与えていた。
【００１４】
一般に、流量と流速とは、比例関係にあることがよく知られている。このため、サンプリング水の清浄度をより早く分析するには、サンプリング水をより早い流速下で流すことを必要としていた。
【００１５】
しかし、上述したように、従来の分析計１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２では流量の過量に制限を受けるので、速応性を求める計測対象には適しておらず、何らかの新たな改善が求められていた。
【００１６】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、サンプリング水に異常の兆候が現われた場合、そのサンプリング水の詳細分析をより早く行い、タービン翼等の健全性を確実に確保させる試料採取装置および試料採取方法並びに試料採取装置を備えた火力発電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】
【００１７】
本発明に係る試料採取装置は、上述の目的を達成するため、請求項１に記載したように、試料を採取する試料供給系と、この試料採取系から供給される試料の性状を分析する分析器を備えた試料分析系とからなる試料採取装置において、前記試料採取系から分岐して試料の一部を分流させるバイパス系を備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る試料分析方法は、上述の目的を達成するため、請求項５に記載したように、試料採取系で採取された試料を下流に設けた試料分析系に流し、この試料分析系に備えられた分析器で試料を分析するようにした試料分析方法において、前記分析器により試料の異常兆候を検出したとき、試料の一部を試料採取系からバイパス系に分流させることにより、試料の流速を早めて前記分析器に流すようにし、当該分析器による試料の詳細分析を早期に行う方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る試料採取装置および試料採取方法によれば、試料採取系にバイパス系を設け、ここを流れるサンプリング水の流量を多くして、サンプリング水流量増加に伴う流速を早め、早めた流速のサンプリング水の一部を分析計に流す構成にしたので、サンプリング水の性状に異常値が認められたとき、高速流のサンプリング水の下、分析結果を早めてその措置を適正に対処させ、プラントの健全性を素早く維持させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る試料採取装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る試料採取装置を適用するプラントの例示として、コンバインドサイクル発電プラントの概略系統図である。
【００２２】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラント２０に排熱回収ボイラ２１および蒸気タービンプラント２２を組み合せたもので、ガスタービンプラント２０の排ガス（排熱）を利用して蒸気を発生させ、発生させた蒸気を蒸気タービンプラント２２に供給し、膨張仕事をさせ、排ガスの有効活用を図っている。
【００２３】
ガスタービンプラント２０は、発電機２３、空気圧縮機２４、ガスタービン燃焼器２５、ガスタービン２６を備え、空気圧縮機２４で吸込んだ空気（大気）を高圧化し、高圧空気を燃料とともにガスタービン燃焼器２５に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをガスタービン２６で膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機２３を駆動するとともに、膨張仕事を終えた排ガスを排熱回収ボイラ２１に供給する。
【００２４】
排熱回収ボイラ２１は、過熱器、蒸発器等数多くの熱交換器を備え、ガスタービンプラント２０からの排ガスを熱源とし、蒸気タービンプラント２２から供給される給水を熱交換して蒸気を発生させ、発生させた蒸気を主蒸気管２７を介して蒸気タービンプラント２２に供給する。
【００２５】
また、蒸気タービンプラント２２は、蒸気タービン２８、発電機２９、復水器３０、補助蒸気系３１を備え、排熱回収ボイラ２１から主蒸気管２７を介して蒸気タービン２８に供給する蒸気に膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機２９を駆動するとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器３０に供給し、ここで凝縮させて復水にし、この復水を給水として排熱回収ボイラ２１に戻している。
【００２６】
また、補助蒸気系３１は、一端を主蒸気管２７に接続し、他端を所内ボイラ３３に接続する補助蒸気管３４に湿分分離器３５を備え、起動時、排熱回収ボイラ２１からの蒸気の温度、圧力が所定値になっていないとき、所内ボイラ３３から供給される飽和蒸気のうち、湿分を湿分分離器３５で除去させた後、補助蒸気管３４、主蒸気管２７を介して蒸気タービン２８に供給する。
【００２７】
このような構成を備えるコンバインドサイクル発電プラントの、例えば蒸気タービン２８の入口側の主蒸気管２７に、本発明に係る試料採取装置３６が設けられる。
【００２８】
この試料採取装置３６は、図２に示すように、並列配置の第１試料採取系３７と第２試料採取系３８と、各試料採取系３７，３８のそれぞれに接続する水供給系３９とを備えるとともに、各試料採取系３７，３８から分岐する第１フラッシング系４０および第２フラッシング系４１と、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３とを設けている。
【００２９】
第１試料採取系３７および第２試料採取系３８は、ともに、蒸気の供給源である主蒸気管２７に取合管４４ａ，４４ｂを接続させ、これら取合管４４ａ，４４ｂから下流側に向って順に、電磁弁４５ａ，４５ｂの駆動力で開閉するサンプリング水用元弁４６ａ，４６ｂ、高温のサンプリング水を常温に冷却させる冷却器４７ａ，４７ｂ、高圧のサンプリング水を大気圧に減圧させる減圧器４８ａ，４８ｂ、止め弁４９ａ，４９ｂ１，４９ｂ２、流量計５０ａ，５０ｂ１，５０ｂ２、サンプリング水の温度を一定値に維持させる恒温器５１、温度計５２ａ，５２ｂ１，５２ｂ２および分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２を備え、分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２で電導度、ＰＨ、溶存酸素濃度等の水質の分析、監視を行っている。
【００３０】
そして、前述の水供給系３９は、電磁弁５６ａ，５６ｂ等の弁類を介挿させた分岐管６７ａ，５７ｂをそれぞれ止め弁４９ａ，４９ｂ１，４９ｂ２の入口側に接続し、プラント運転停止時のサンプリング水が採取できない時に、ダミー水を分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２に流し、ダミー水中に分析計のセルを浸漬するように構成されている。この結果、分析計のセルは常時動作可能な状態に維持され、プラントの再起動時に、早期に水質の分析を行えるようになっている。
【００３１】
また、第１試料採取系３７および第２試料採取系３８は、サンプリング水用元弁４６ａ，４６ｂの入口側から分岐し、電磁弁５８ａ，５８ｂの駆動力で開閉するフラッシング弁５５ａ，５５ｂを介装させた第１フラッシング系４０、および第２フラッシング系４１を備え、プラント運転停止中に溜ったドレン水を系外に排出させている。
【００３２】
このような構成を備える試料採取装置３６において、本実施形態は、第１試料採取系３７のサンプリング水用元弁４６ａおよび第２試料採取系３８のサンプリング水用元弁４６ｂのそれぞれの入口側から分岐する第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれを設けたものである。
【００３３】
第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれには、空気駆動弁５９ａ，５９ｂと、空気駆動弁５９ａ，５９ｂを開閉駆動する電磁弁６０ａ，６０ｂが設けられる。
【００３４】
第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれに、空気駆動弁５９ａ，５９ｂを設けたのは、比較的大きな口径のものを製作することができ、これに伴ってより多くのサンプリング水を流すことができるようにするためである。
【００３５】
このような構成を備える試料採取装置３６において、本実施形態は、サンプリング水の試料分析値に異常の兆候が現われていない場合、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれの空気駆動弁５９ａ，５９ｂを閉弁させ、第１試料採取系３７および第２試料採取系３８またはサンプリング水供給系５７ａ，５７ｂから採取するサンプリング水を用い、分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２でその性状分析を行う。
【００３６】
一方、試料分析に、例えば、シリカ等が検出されて異常の兆候、すなわち、プラント運転制限に至る以前の兆候が現われた場合、サンプリング水をさらに詳細に分析する必要がある。本実施形態は、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれに設けた空気駆動弁５９ａ，５９ｂを電磁弁６０ａ，６０ｂの駆動力で開弁させ、第１試料採取系３７および第２試料採取系３８のそれぞれが採取したサンプリング水のうち、一部が第１バイパス系４２および第２バイパス系４３に流れ、残りが分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２に流れる。
【００３７】
このとき、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれに設けた空気駆動弁５９ａ，５９ｂは、口径を大きくしてあるので、その流量が多くなり、多くなった流量に基づいて流速も早くなる。この流速の増加は、第１試料採取系３７および第２試料採取系３８のそれぞれに流れるサンプリング水にも影響を与え、分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２のそれぞれへの流れをより早くする。この結果、サンプリング水の詳細な性状の分析をより早く行うことができる。
【００３８】
なお、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれの空気駆動弁５９ａ，５９ｂは、第１試料採取系３７および第２試料採取系３８のそれぞれの分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２が求めているサンプリング水の流量になるように、その口径を設定している。つまり、サンプリング水は第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれに流れる流速を早め、その早まった流速の一部のサンプリング水を第１試料採取系３７および第２試料採取系３８のそれぞれの分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２に供給し、試料分析を早めている。
【００３９】
他方、図３に示すように、水または蒸気の供給源である母管６１ａ，６１ｂから試料採取装置３６に供給されたサンプリング水のうち、第１試料採取系３７、第２試料採取系３８のそれぞれに供給されたサンプリング水は、その性状を分析後、排水ピット６２に排出される。
【００４０】
また、第１フラッシング系４０および第２フラッシング系４１のそれぞれに供給されたサンプリング水は、回収ピット６３に排出され、ここから、例えば給水として再活用される。
【００４１】
また、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれに供給されたサンプリング水は、湿分分離器３５で湿分を取り除いた後、所内ボイラからの蒸気とともに補助蒸気管３４を解した蒸気タービンに供給し、再利用が図られる。
【００４２】
なお、第１バイパス系４２および第２バイパス系４３のそれぞれに供給されたサンプリング水は、図４に示すように、復水器３２に回収させてもよい。
【００４３】
このように、本実施形態は、試料採取装置３６の第１試料採取系３７および第２試料採取系３８のそれぞれに第１バイパス系４２、第２バイパス系４３を設け、各バイパス系４２，４３に口径の大きい空気駆動弁５９ａ，５９ｂを備え、ここを流れるサンプリング水の流量を多くし、サンプリング水の流量増加に伴う流速をより早くし、より早くした流速のサンプリング水の一部を第１試料採取系３７および第２試料採取系３８のそれぞれに設けた分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２に流す構成にしたので、サンプリング水の性状に異常な兆候が検出された場合、分析計５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２に流れるサンプリング水の流速を早くすることができるので、分析を早めることができ、プラントの健全性の管理により早く対処させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る試料採取装置を適用するコンバインドサイクル発電プラントを示す概略系統図。
【図２】本発明に係る試料採取装置を示す概略系統図。
【図３】本発明に係る試料採取装置におけるサンプリング水の排出系の第１実施形態を示す概略系統図。
【図４】本発明に係る試料採取装置におけるサンプリング水の排出系の第２実施形態を示す概略系統図。
【図５】従来の試料採取装置を示す概略系統図。
【符号の説明】
【００４５】
１  第１試料採取系
２  第２試料採取系
３  水供給系
４ａ，４ｂ  取合管
５ａ，５ｂ  電磁弁
６ａ，６ｂ  試料採取用元弁
７ａ，７ｂ  冷却器
８ａ，８ｂ  減圧器
９ａ，９ｂ１，９ｂ２  止め弁
１０ａ，１０ｂ１，１０ｂ２  流量計
１１  恒温器
１２ａ，１２ｂ１，１２ｂ２  温度計
１３ａ，１３ｂ１，１３ｂ２  分析計
１４ａ，１４ｂ  電磁弁
１５ａ，１５ｂ  フラッシング弁
１６ａ，１６ｂ  フラッシング系
１７ａ，１７ｂ  電磁弁
１８ａ，１８ｂ  ダミー水供給系
２０  ガスタービンプラント
２１  排熱回収ボイラ
２２  蒸気タービンプラント
２３  発電機
２４  空気圧縮機
２５  ガスタービン燃焼器
２６  ガスタービン
２７  主蒸気管
２８  蒸気タービン
２９  発電機
３０  復水器
３１  補助蒸気系
３３  所内ボイラ
３４  補助蒸気管
３５  湿分分離器
３６  試料採取装置
３７  第１試料採取系
３８  第２試料採取系
３９  水供給系
４０  第１フラッシング系
４１  第２フラッシング系
４２  第１バイパス系
４３  第２バイパス系
４４ａ，４４ｂ  取合管
４５ａ，４５ｂ  電磁弁
４６ａ，４６ｂ  試料採取用元弁
４７ａ，４７ｂ  冷却器
４８ａ，４８ｂ  減圧器
４９ａ，４９ｂ１，４９ｂ２  止め弁
５０ａ，５０ｂ１，５０ｂ２  流量計
５１  恒温器
５２ａ，５２ｂ１，５２ｂ２  温度計
５３ａ，５３ｂ１，５３ｂ２  分析計
５４ａ，５４ｂ  電磁弁
５５ａ，５５ｂ  フラッシング弁
５６ａ，５６ｂ  電磁弁
５７ａ，５７ｂ  分岐管
５８ａ，５８ｂ  電磁弁
５９ａ，５９ｂ  空気駆動弁
６０ａ，６０ｂ  電磁弁
６１ａ，６１ｂ  母管
６２  排水ピット
６３  回収ピット
【図１】
2007064856.tif 000003
【図２】
2007064856.tif 000004
【図３】
2007064856.tif 000005
【図４】
2007064856.tif 000006
【図５】
2007064856.tif 000007