(57)【要約】【課題】  ドレン回収の設備費が安く簡単な構造で制御がし易いとともにドレン温度の降下が少ない発電設備のドレン回収装置を提供する。【解決手段】  復水系統の復水器４と蒸気タービンとの間を連結させる復水管路１６と、ドレンタンク１４と復水器４との間を連結させるドレン管路１７と、復水管路１６及びドレン管路１７の途中における交差位置に配設されて熱交換を行わせるドレンクーラ９と、復水管路１６におけるドレンクーラ９の上流側の経路で熱交換を行うように配設されたグランドコンデンサ７と、このグランドコンデンサ７からドレンを抽出して切替弁２４により分岐させて一方をドレンタンク１４に他方を封水回収タンク２５に各々流通させた分岐管路２６と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2013113218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンに復水器から復水を戻す復水系統を備え、ドレンタンクに集積した発電設備のドレンを、前記復水器に戻す発電設備のドレン回収装置であって、
前記復水系統の前記復水器と蒸気タービンとの間を連結させる復水管路と、
前記ドレンタンクと前記復水器との間を連結させるドレン管路と、
前記復水管路及びドレン管路の途中における交差位置に配設されて熱交換を行わせるドレンクーラと、
前記復水管路における前記ドレンクーラの上流側の経路で熱交換を行うように配設されたグランドコンデンサと、
前記グランドコンデンサからドレンを抽出して切替弁により分岐させ、一方を前記ドレンタンクに、他方を封水回収タンクに各々流通させた分岐管路と、
を有することを特徴とするドレン回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電設備内の各所で発生する熱交換後のドレンの熱を有効に回収して、発電施設の効率を向上させることができる発電設備のドレン回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に火力発電所等の発電設備では、ボイラで発生した蒸気によって蒸気タービンが駆動されて発電機により発電が行われている。蒸気タービンで仕事を終えた蒸気は、復水器で凝縮させて復水にしてから、復水系統を経て再びボイラに戻される。一方、発電の過程においては、発電設備内の各所で蒸気が凝縮してドレンが発生し、このドレンを集積して貯留するためのドレンタンクが設けられ、この集積された発電設備内のドレンを有効に利用するためのドレン管路が、復水系統の復水管路に交差するように配設されている。このような発電設備のドレン回収装置に関する公知技術として、例えば、特許文献１を挙げることができる。
【０００３】
図２は、従来技術に係る発電設備のドレン回収装置を示す概略系統図である。図２に示すように、従来の発電設備のドレン回収装置は、燃料Ｆにより燃焼するボイラ１、蒸気タービン２、発電機３、復水器４、ドレンタンク１４を備え、復水器４で蒸気が凝縮され復水とされ、この復水をボイラ１に供給するための復水管路１６が配設されている。また、復水管路１６には、交差するようにドレンを回収するドレン管路１７が配設されている。
【０００４】
ここで、復水管路１６上には、熱交換器（復水熱交換器６、グランドコンデンサ７、ドレンクーラ９）が複数個設けられており、復水を各々の熱交換器で様々な熱媒体と熱交換しながら搬送している。また、ドレン管路１７は、ドレンクーラ９から復水器４に第１調整弁１８を介して連結され、この第１調整弁１８の上流側で分岐させ、復水熱交換器６の下流側の復水管路１６に合流させて連結する分岐管路１９を備えている。この分岐管路１９には、第２調整弁２０とドレン圧送ポンプ２１とが備えている。そして、復水管路１６は、ドレンクーラ９の上流側に設けた送給ポンプ８により、復水をドレンクーラ９、次に第１および第２ヒータ１０、１１に送られて熱交換するとともに、脱気器１２で不凝縮ガスを除去した後、給水ポンプ１３によりボイラ１に給水するように配設されている。
【０００５】
このような構成による従来の発電設備のドレン回収装置としては、発電設備が定常運転の場合、ドレン管路１７の第１調整弁１８を閉状態、分岐管路１９の第２調整弁２０を開状態にし、ドレンクーラ９で熱交換後のドレンを、ドレン管路１７及び分岐管路１９を経てドレン圧送ポンプ２１により圧送して復水熱交換器６の下流側の復水管路１６に合流させている。
【０００６】
この結果、ドレンクーラ９のドレンと温度差の大きい復水器４にドレンを導入するよりも、ドレンクーラ９のドレンを温度差の小さい復水熱交換器６の下流側の復水管路１６に合流させてドレンを回収するほうが、熱力学的にドレンの熱回収効率を高めることができる。
【０００７】
なお、発電設備が起動時等、発電設備内を流通するドレンの温度が十分低い際には、ドレンクーラ９内を流通するドレンと復水器４の復水との温度差は小さいので、ドレン管路１７の第１調整弁１８を開状態、分岐管路１９の第２調整弁２０を閉状態にし、ドレンクーラ９で熱交換後のドレンを復水器４に導入している。
【０００８】
ところで、グランドコンデンサ（グランド復水器）７は、ここで回収されたシール蒸気を、給水ポンプ１３のグランド部をシールするために使用された封水とともに、封水として貯留するため、図２に示した封水回収タンク２５に連結されている。また、この封水回収タンク２５は、復水器４に連結されており、貯留した封水を復水として使用するために真空引きにより供給している（例えば、特許文献２（第２図、段落番号００１５）参照。）。
【０００９】
このように、従来のドレン回収装置では、復水とドレンとの間で熱交換が行われるように、復水管路１６とドレン管路１７との交差位置にドレンクーラ９を配置し、このドレンクーラ９の上流側で分岐する分岐管路１９を設けて復水熱交換器６の下流側の復水管路１６に合流させることで、発電設備の熱回収効率を向上させていた。さらに、グランドコンデンサ７は、封水回収タンク２５に連結されてシール水などの封水を貯留して復水器４の復水として使用していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−８２９０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５７８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の発電設備のドレン回収装置では、復水器４への供給が、封水回収タンク２５からの封水（ドレン）の供給と、ドレンタンク１４からのドレンの供給とを同時に制御して供給する必要があるため、複雑な制御および構造となり、制御が難しく設備費が高くなるという不具合があった。
【００１２】
また、従来の発電設備のドレン回収装置では、封水回収タンク２５に貯留するグランドコンデンサ７の高い温度のドレンが、給水ポンプ１３のグランド部をシールするシール水などの低い温度の封水と混合されて、熱回収前に温度が低下してしまうという不具合があった。
【００１３】
さらに、従来の発電設備のドレン回収装置では、封水回収タンク２５に貯留される封水
（特にグランドコンデンサ７からのドレン）が高い熱量（例えば、１ｔ／Ｈ×９０℃）を有しているのにもかかわらず、復水器４に直接流れてしまいドレンの熱量が有効利用されないという不具合があった。
【００１４】
そこでこの発明は、ドレン回収の設備費が安く簡単な構造で制御がし易いとともに、ドレン温度の降下が少ない発電設備のドレン回収装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、蒸気タービンに復水器から復水を戻す復水系統を備えてドレンタンクに集積した発電設備のドレンを前記復水器に戻す発電設備のドレン回収装置であって、前記復水系統の前記復水器と蒸気タービンとの間を連結させる復水管路と、前記ドレンタンクと前記復水器との間を連結させるドレン管路と、前記復水管路及びドレン管路の途中における交差位置に配設されて熱交換を行わせるドレンクーラと、前記復水管路における前記ドレンクーラの上流側の経路で熱交換を行うように配設されたグランドコンデンサと、前記グランドコンデンサからドレンを抽出して切替弁により分岐させて一方を前記ドレンタンクに他方を封水回収タンクに各々流通させた分岐管路と、を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、グランドコンデンサから分岐管路で封水回収タンクとドレンタンクとを１つの管路に連結させる簡単な構造により、復水器へのドレン供給をドレン管路のみにでき、容易に制御可能になる。また、封水回収タンクを用いず、ドレンタンクのみで供給することが可能になる。さらに、封水回収タンクに入る前に、切替弁でドレンタンクに回収してドレンクーラで熱回収を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、グランドコンデンサから分岐管路で封水回収タンクとドレンタンクとを１つの管路に連結させる簡単な構造により、復水器へのドレン供給をドレン管路のみにできるため、制御および構造が簡単になり、かつ設備費が安くできる。特に、ドレンタンクの圧力が低い（真空の）ためドレンタンクへの供給および排出が制御し易い。また、封水回収タンクを用いず、温度低下が少ないドレンタンクのみで供給するため、従来のように他のドレン（封水）が混合されて温度が低下することを防止できる。さらに、封水回収タンクに入る前に切替弁によってドレンタンクに回収した後にドレンクーラで熱回収が行われるため、従来有効利用されていなかったドレンの熱回収効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態に係る発電設備のドレン回収装置を示す概略系統図である。
【図２】従来技術に係るドレン回収装置を備えた発電設備の概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態に係る発電設備のドレン回収装置を示す概略系統図である。なお、従来技術と同じ構成要素には、同一の符号を付している。本実施の形態は、従来技術と同様に発電設備のボイラ（図示せず）とこのボイラの蒸気により駆動する蒸気タービン（図示せず）とを備えて発電が行われ、図１に示すように、蒸気タービンからの蒸気を凝縮させて復水とする復水器４を備えている。
【００２１】
ここで、まず復水系統として、復水器４の下流側に復水管路１６と復水ポンプ５とが備えられ、この復水管路１６に沿って順に、復水器４、復水熱交換器６、空気抽出器２２、グランドコンデンサ７、及びドレンクーラ９が各々連結されている。
【００２２】
この復水系統に備えられた、復水熱交換器６、グランドコンデンサ７、ドレンクーラ９は、熱交換器として駆動される。具体的に、復水熱交換器６は、復水と蒸気タービン（図２参照）の軸受冷却水として使用された水を熱交換させて、復水の温度を上昇させる装置である。グランドコンデンサ７は、蒸気タービンのグランドシール部をシールするために使用したシール蒸気（グランド蒸気）を空気と一緒に回収し、この混合ガスと復水とを熱交換させ、水（復水）の温度を上昇させる装置である。このグランドコンデンサ７は、復水管路１６におけるドレンクーラ９の上流側の経路で熱交換を行うように配設されている。また、グランドコンデンサ７には、グランド蒸気復水器２３が連結されており、蒸気ビン環内で大気圧よりわずかに低い圧力を得るために設置されている。ドレンクーラ９は、蒸気ビン抽気が冷却されて生成されたドレンと復水とを熱交換させ、復水の温度を上昇させるとともに、このドレンを冷却するための装置である。
【００２３】
また、空気抽出器２２は、復水器４の蒸気側が運転中高真空に保たれているが、僅かな量の空気が侵入するため、この空気を蒸気噴流によるジェット作用で取り出し復水器４の真空を保持するものである。
【００２４】
一方、復水系統の復水管路１６には、発電設備内のドレンを回収するためのドレン管路１７が、熱交換器であるドレンクーラ９の位置で交差するように配設されている。すなわち、復水管路１６及びドレン管路１７の途中における交差位置に、ドレンクーラ９を配置させて熱交換が行えるよう形成されている。このドレン管路１７には、発電設備内で発生したドレンを集積して貯留するためのドレンタンク１４、熱交換器であるドレンクーラ９、および復水器４が各々連結されている。尚、ドレンタンク１４とドレンクーラ９との間のドレン管路１７には、ドレンポンプ１５が備えられ、ドレンタンク１４のドレンをドレンクーラ９に送れるように配置されている。
【００２５】
ここで、本実施の形態では、従来のドレン回収装置とは異なり、図１の復水管路１６とドレン管路１７とは別に、グランドコンデンサ７からドレンを抜き出し切替弁２４を介して二股に分岐させて、一方をドレンタンク１４に、他方を封水回収タンク２５に、各々流通させる分岐管路２６を備えている。すなわち、従来技術のドレンタンク１４と封水回収タンク２５とが各々別々に復水器４へ供給していた管路を、分岐管路２６による一つの管路で連結させた簡単な構造により、制御を容易にし、設備費を安価にしている。
【００２６】
この実施の形態では、グランドコンデンサ７のドレンを、封水回収タンク２５に流入させる前に切替弁２４の切替えによりドレンタンク１４に流して一旦回収させている。その後、回収されたドレンは、ドレンポンプ１５によりドレンクーラ９に送られて十分に熱回収させて復水器４に供給されるため、従来技術のような貯留タンク内での温度低下などの不具合を確実に防止できる。
【００２７】
ここで、ドレンクーラ９では、ドレンタンク１４からのドレンの熱量により、復水管路１６の復水の温度を上昇させて熱交換させた後、このドレンを冷却して復水器４に供給させている。すなわち、本実施の形態では、従来技術のようにドレンが高い熱量（例えば、１ｔ／Ｈ×９０℃）を有しているのにもかかわらず復水器４に直接流れていた図２の封水回収タンク２５とは異なり、この熱量をドレンタンク１４で保持して熱交換させた後に冷却して復水器４に送るドレンクーラ９を用いる（冷却器で凝縮したドレンを利用する）ことを特徴としている。
【００２８】
次に、このようなドレン回収装置を備えた発電設備の運転方法について説明する。まず、発電設備の通常の運転中は、切替弁２４を切替えてドレンがドレンタンク１４側に流れるように設定される。このように運転が開始されると、ボイラー（図２参照）が点火されて蒸気タービン（図２参照）が駆動され、ここで発生する蒸気を、図１に示した復水器４が凝縮させて復水とし、ドレンポンプ１５により復水管路１６に流通させてボイラ（図２参照）まで搬送される。
【００２９】
この際、グランドコンデンサ７は、復水器４からの復水を熱交換することで回収された蒸気によるドレンを、分岐管路２６に流通させることで、前述した切替弁２４の切替えによるドレンタンク１４側に流して一旦貯留させる。このドレンタンク１４は、圧力が低い（真空の）ため、制御がし易いとともに、温度低下も少ないため、熱回収効率を高めることが可能になる。そして、ドレンタンク１４のドレンは、ドレンポンプ１５によりドレンクーラ９に供給されて復水との熱回収を行った後、冷却されて復水器４に搬送される。
【００３０】
このように、ドレンタンク１４や封水回収タンク２５などの既存の装置を利用して構築できる簡単な構造のため、設備費のコスト低減を実現できるとともに、グランドコンデンサでのドレン量自体は少ないが、常時安定した高温のドレンを有効利用することで、プラント効率の向上に繋げることができる。
【００３１】
また、発電設備の停止時には、ボイラの消火により発電設備内を流通するドレンの温度が低いため、ドレンタンク１４に流通させず、切替弁２４を切替えてドレンが封水回収タンク２５側に流れるように設定される。ここで、停止時には、起動モード（前述した通常の運転中）における停止時も含まれ、必ずドレンの温度が低いとは限らない。すなわち、切替弁２４は、グランドコンデンサ７の高い熱量のドレンのみをドレンタンク１４に流通させるとともに、そうでない低い熱量のドレンを封水回収タンク２５に流通させて貯留させて、適宜、ドレン温度（運転状況）に応じて切替えられている。そして、このドレンタンク１４に貯留させた高い熱量のドレンのみをドレンクーラ９に流通させて熱回収することで、ドレンの熱回収効率を高めている。
【００３２】
以上のように、この発電設備のドレン回収装置によれば、グランドコンデンサ７から分岐管路２６で封水回収タンク２５とドレンタンク１４とを１つの管路に連結させる簡単な構造により、復水器４へのドレン供給をドレン管路１７のみにできるため、制御および構造が簡単になり、かつ設備費が安くできる。特に、ドレンタンク１４の圧力が低い（真空の）ためドレンタンク１４の供給および排出が制御し易い。また、封水回収タンク２５を用いず、温度低下が少ないドレンタンク１４のみで供給するため、従来のように他のドレン（封水）が混合されて温度が低下することを防止できる。さらに、封水回収タンク２５に入る前に切替弁２４によってドレンタンク１４に回収した後にドレンクーラ９で熱回収が行われるため、従来有効利用されていなかったドレンの熱回収効率を高めることが可能になる。
【００３３】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、火力発電所に使用された発電設備のドレン回収装置を説明したが、原子力発電所などでも実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
４      復水器
５      復水ポンプ
６      復水熱交換器
７      グランドコンデンサ
９      ドレンクーラ
１４      ドレンタンク
１５      ドレンポンプ
１６      復水管路
１７      ドレン管路
２２      空気抽出器
２３      グランド蒸気復水器
２４      切替弁
２５      封水回収タンク
２６      分岐管路
【図１】
2013113218.tif 000003
【図２】
2013113218.tif 000004