(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービングランド部へ蒸気を供給しグランド部をシールし、シール後の漏洩蒸気をリークラインを通して排気ファンを備えたグランド蒸気復水器へ導き、凝縮させてドレンとして回収するタービングランド漏洩蒸気回収装置において、前記リークラインの途中に設けられ前記漏洩蒸気を前記グランド蒸気復水器へ導く直触熱交換器と、給水ポンプ及び開閉弁からなり前記直触熱交換器へ水を供給し水と蒸気とを直接接触させるための水供給ラインと、前記直触熱交換器からのドレンを排出するための開閉弁を有するドレン排出ラインと、前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ停電時に電力を供給する非常用電源と、タービンの通常運転時には前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を閉じ、停電時には前記両開閉弁を開くと共に、前記非常用電源を作動させ前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ電力を供給するように制御する制御装置とを備えてなることを特徴とするタービングランド漏洩蒸気回収装置。
【請求項２】
前記直触熱交換器をバイパスし前記リークラインから前記グランド蒸気復水器へ蒸気を直接流すバイパスラインと、同バイパスラインに設けられた開閉弁と、前記直触熱交換器へ流入する蒸気を開閉する開閉弁とを更に追設し、前記制御装置はタービンの通常運転時には、前記バイパスラインの開閉弁を開けると共に前記直触熱交換器の開閉弁を閉じ、更に前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を閉じ、停電時には、前記バイパスラインの開閉弁を閉じ、前記直触熱交換器の開閉弁を開き、更に前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を開くと共に、前記非常用電源を作動させ前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ電力を供給するように制御することを特徴とする請求項１記載のタービングランド漏洩蒸気回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタービングランド漏洩蒸気回収装置に関し、タービンプラントの運転中に停電が発生した場合にもグランド漏洩蒸気を回収するような構成とし、タービングランド部より漏れて流出した蒸気が軸受油に混入するような不具合の発生を防止するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンプラントにおいては通常タービングランド部からタービン外部へ蒸気が流出するのを防止するため、あるいはタービン外部から内部へ空気の流入を防止するためにグランド部へ蒸気を供給し、蒸気を流してグランド部をシールすることによりこれらの不具合を防止している。
【０００３】
図４は従来の蒸気タービンのグランド蒸気の系統図である。図において、主蒸気からの蒸気が一次減圧弁５を介してフィードライン４へ、又、補助蒸気源からの蒸気がフィードライン４を経由して、それぞれ二次減圧６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄで減圧されてグランド部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６に供給される。Ｇ１とＧ２は高圧タービン１、Ｇ３とＧ４は低圧タービン２のロータ両端のグランド部であり、Ｇ５とＧ６は給水ポンプ駆動用タービン３の回転軸両端のグランド部である。各グランド部Ｇ１〜Ｇ６へ供給されたグランド蒸気は、それぞれタービン内部よりも高圧な蒸気として供給され、タービン内部からケーシングと軸との隙間を通り内部から外部へ蒸気が流出しないようにし、又、外部からこの隙間を通って空気が内部へ流入するのを防止している。グランド蒸気のシール後の蒸気はグランド部からリークライン７を通り回収されてグランド蒸気復水器８へ集められる。グランド蒸気復水器８では、復水ポンプ１０により図示していない復水器から冷水を導き、回収したグランド蒸気を凝縮させてドレンとして回収する。又、蒸気と共に流入した空気は排気ファン９により大気へ放出される。
【０００４】
図５は上記に説明したグランド部の構成図であり、タービン４２のロータ４１は回転するため、ケーシング４０の両端は隙間を有しており、この部分には軸方向にリング状の３個のパッキン４３がロータ４１と近接して配置され、ケーシング４２に固定されてグランド部５０を構成している。ここで、パッキン４３によってシール蒸気室６０ａ，６０ｂが形成され、内側のシール蒸気室６０ａにはグランド蒸気供給管６１を通してシール用のグランド蒸気が供給される。このシール用蒸気は大気圧（１．０３３ata ）よりも高い圧力（１．３ata ）程度に調圧された蒸気となっており、外側のシール蒸気室６０ｂは大気よりも若干低い圧力（０．９８ata ）程度の負圧を保ち、シール蒸気室６０ａ側から漏出するグランド蒸気をロータ端から流入する空気と一緒にグランド蒸気排出管６２を通して回収する構成となっている。
【０００５】
上記の構成の従来のグランド蒸気の系統においては、プラント運転中に電源が喪失して停電が発生すると、図４に示す排気ファン９や復水ポンプ１０が停止してしまい、グランド蒸気の回収機能が喪失し、タービングランド部Ｇ１〜Ｇ６からの漏洩蒸気が回収できず、グランド部から漏れ流出してしまい、漏れた蒸気は軸受部にかかり、軸受油に混入し、軸受部を損傷するような不具合が発生してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来のグランド蒸気の系統においては、プラント運転中に停電が発生すると、グランド漏出蒸気を回収するグランド蒸気復水器の排気ファンや復水ポンプが停止し、グランド蒸気復水器が機能しなくなり、その結果、グランド部からの漏出蒸気が回収されずにグランド部から漏れ出して軸受部にかかり、軸受油に混入してしまい、軸受部はもとより、潤滑油系統に異常をきたす原因となってしまう。
【０００７】
そこで本発明はプラント運転中に停電が発生した場合においても、グランド部の漏出蒸気を回収できるようにする機能を付加し、停電時には即時にこの機能が作動してグランド部から漏出する蒸気を回収することができるタービングランド漏洩蒸気回収装置を提供することを課題としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００９】
（１）タービングランド部へ蒸気を供給しグランド部をシールし、シール後の漏洩蒸気をリークラインを通して排気ファンを備えたグランド蒸気復水器へ導き、凝縮させてドレンとして回収するタービングランド漏洩蒸気回収装置において、前記リークラインの途中に設けられ前記漏洩蒸気を前記グランド蒸気復水器へ導く直触熱交換器と、給水ポンプ及び開閉弁からなり前記直触熱交換器へ水を供給し水と蒸気とを直接接触させるための水供給ラインと、前記直触熱交換器からのドレンを排出するための開閉弁を有するドレン排出ラインと、前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ停電時に電力を供給する非常用電源と、タービンの通常運転時には前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を閉じ、停電時には前記両開閉弁を開くと共に、前記非常用電源を作動させ前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ電力を供給するように制御する制御装置とを備えてなることを特徴とするタービングランド漏洩蒸気回収装置。
【００１０】
（２）前記直触熱交換器をバイパスし前記リークラインから前記グランド蒸気復水器へ蒸気を直接流すバイパスラインと、同バイパスラインに設けられた開閉弁と、前記直触熱交換器へ流入する蒸気を開閉する開閉弁とを更に追設し、前記制御装置はタービンの通常運転時には、前記バイパスラインの開閉弁を開けると共に前記直触熱交換器の開閉弁を閉じ、更に前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を閉じ、停電時には、前記バイパスラインの開閉弁を閉じ、前記直触熱交換器の開閉弁を開き、更に前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を開くと共に、前記非常用電源を作動させ前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ電力を供給するように制御することを特徴とする請求項１記載のタービングランド漏洩蒸気回収装置。
【００１１】
本発明の（１）においては、タービンプラントが運転中に停電が発生すると、グランド蒸気復水器の復水ポンプや排気ファンが停止し、グランド部をシールした後の漏洩蒸気は回収する機能が喪失してしまい、蒸気はグランド部より外部へ流出し、軸受部にかかり、軸受油に混入してしまう。停電が発生すると制御装置が水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を開き、同時に給水ポンプと排気ファンを非常用電源に接続するように制御する。このような制御により水供給ラインから水が直触熱交換器へ流入し、直触熱交換器に流入する漏洩蒸気と水とが直接接触することにより蒸気は冷却されてドレンとなり、ドレン排出ラインから回収される。従って、停電が発生しても、グランド部からのシール後の漏洩蒸気は継続して回収され、グランド部から流出して軸受油に混入することがない。
【００１２】
本発明の（２）においては、通常運転時には、制御装置はバイパスラインを通ってグランド部から漏洩するシール後の蒸気をグランド蒸気復水器へ回収するように開閉弁を制御し、停電時には、このバイパスラインを閉じて漏洩蒸気を直触熱交換器へ導くと共に、水供給ラインから水を導入して直触熱交換器内で蒸気と水を直接接触させるように各開閉弁を制御し、ドレン排出ラインからドレンとして排出するようにしている。その他の制御は上記（１）の発明と同じであり、上記（１）の発明と同様に停電時においてもグランド部から漏洩蒸気を流出することなく軸受油に蒸気が混入するような不具合が防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係るタービングランド漏洩蒸気回収装置の構成図である。図において、符号１〜１０は図３に示す従来例と同じ機能を有するものであり、そのまま同一符号を引用し、詳しい説明は省略するが、本発明の特徴部分は、符号２０〜２７で示す部分であり、以下にこれらの特徴部分について詳しく説明する。
【００１４】
図１において、２０は直触熱交換器であり、後述する図３に示す構造を有するものであり、グランド漏洩蒸気を導き水と直接接触させて蒸気をドレンにするものである。２１は純水供給ライン、２２は開閉弁、２３はドレン排出ライン、２４は開閉弁でドレンを排出するためのものである。２５はポンプで純水を供給する。２６は制御装置であり、電源系統の信号Ｓを入力し、停電を検知すると開閉弁２２，２４を開くと共に、ポンプ２５を駆動する信号を出力するように制御する。２７は非常用電源であり停電時にポンプ２５及び排気ファン９に電源を供給するためのものである。
【００１５】
上記構成のタービングランド蒸気回収装置において、通常運転時には、グランド漏洩蒸気はリークライン７を通り、直触熱交換器を通ってグランド蒸気復水器８へ導かれ、従来と同様にドレンとして回収される。プラント運転中に停電が発生すると、制御装置２６は電源系統の信号Ｓを入力しているので停電を検知する。停電状態では復水ポンプ１０や排気ファン９が停止し、グランド漏洩蒸気の回収ができなくなり、蒸気がグランド部Ｇ１〜Ｇ６から外部へ漏れて流出し、軸受部に入り、油に混入し、不具合が生ずるので、制御装置２６は停電を検知すると非常用電源２７を起動する信号を出力し、これを駆動し、非常用電源２７からポンプ２５へ電力を供給してポンプを駆動すると共に、開閉弁２２，２４を開くように制御する。
【００１６】
この状態では、ポンプ２５により純水供給ライン２１へ純水が供給され、直触熱交換器２０へ純水が流入する。一方、グランド漏洩蒸気も直触熱交換器２０に流入するので、蒸気と水とは直接接触し、蒸気は水によって冷却されてドレンとなり、ドレン排出ライン２３から回収される。停電が復帰すると、復水ポンプ１０と排気ファン９が駆動されるので、制御装置２６は非常用電源２７を停止する信号を出力し、ポンプ２５、排気ファン９への電力の供給を停止させると共に、開閉弁２２，２４を閉じ、プラント通常運転に復帰させる。
【００１７】
上記に説明の実施の第１形態においては、小容量のポンプ２５と開閉弁２２，２４及び直触熱交換器２０からなる純水供給系を設け、通常運転中にはグランド漏洩蒸気をリークライン７から直触熱交換器２０を通過させてグランド蒸気復水器８へ導き、ドレンとして回収する。プラント運転中に停電が発生すると、直触熱交換器２０内へ純水供給系より純水を供給し、直触熱交換器２０内で蒸気と水とを直接接触させて蒸気をドレンとして回収するので、万一停電となっても、グランド漏洩蒸気がグランド部Ｇ１〜Ｇ６から外部へ流出することが防止される。
【００１８】
なお、上記の直触熱交換器２０へ供給するのは純水の例で説明したが、かならずしも純水でなくても良く、通常の水であれば同様の効果が得られるものである。又、非常用電源２７は、小容量の給水ポンプ２５と排気ファン９を駆動するのみであり、小型のディーゼル発電機を備えれば良く、大容量のグランド蒸気復水ポンプ１０等を駆動しないので、本実施の第１形態のグランド蒸気回収装置は簡潔な構成で停電時のグランド漏洩蒸気の外部への流出を防止することができる。なお、上記給水ポンプ２５は設置される例で説明したが、ヘッドタンク等の高所に設置されている水源から水が供給される場合は、非設置であっても問題ない。
【００１９】
図２は本発明の実施の第２形態に係るタービングランド漏洩蒸気回収装置の構成図である。本実施の第２形態の特徴は、リークライン７からの回収蒸気を直触熱交換器２０を通す系統と、この直触熱交換器２０をバイパスする系統をそれぞれ設け、通常運転時と停電時において開閉弁で系統を切り換えるようにしたものである。
【００２０】
図２において、図１と異なる部分は、開閉弁３０，３１及びライン３２を設けた構成にあり、その他の構成は図１に示す実施の第１形態と同じである。開閉弁３１はリークライン７から直触熱交換器２０の流路を開閉する弁であり、開閉弁３０はライン３２に設けられ、ライン３２からグランド漏洩蒸気を直触熱交換器２０をバイパスしてグランド蒸気復水器８へ流すためのものである。
【００２１】
上記構成のグランド蒸気回収装置において、通常運転時には、制御装置２６は開閉弁２２，２４，３１を閉じ、開閉弁３０を開くと共に、非常用電源２７を非作動にするよう制御する。この状態では、グランド漏洩蒸気はリークライン７からライン３２を通り、グランド蒸気復水器８に流入する。復水器８では復水ポンプ１０により図示してない復水器から冷水を導き、この冷水で流入する蒸気を凝縮させてドレンとして回収する。
【００２２】
又、プラント運転中に停電が発生すると、制御装置２６は停電を信号Ｓにより検知し、開閉弁３０を閉じ、開閉弁２２，２４，３１を開くと共に、非常用電源２７を作動させ、ポンプ２５と排気ファン９に電力を供給する。この状態では、リークライン７からのグランド漏洩蒸気は開閉弁３１を通過して直触熱交換器２０に流入する。一方、ポンプ２５により純水が純水供給ライン２１を通って直触熱交換器２０に供給され、蒸気と水とが直接接触して蒸気は冷却されドレンとなり、ドレン排出ライン２３を通り、外部へ排出される。
【００２３】
以上説明の実施の第２形態によれば、小容量のポンプ２５と開閉弁２２，２４及び直触熱交換器２０を備えた純水供給系を設け、更に開閉弁３０と直触熱交換器２０をバイパスするライン３２とを設けた構成としたので、実施の第１形態と同様にプラント運転中に停電が発生した場合にもグランド漏洩蒸気がグランド部Ｇ１〜Ｇ６から外部へ流出することが防止される。又、非常用発電機２７は大容量の復水ポンプ１０等を駆動せず、小容量のポンプ２５と排気ファン９のみに電力を供給すれば良いので、グランド漏洩蒸気回収装置が簡潔な構成で、停電時のグランド漏洩蒸気の外部への流出を防止することができる。
【００２４】
図３は上記に説明の実施の第１、第２形態で用いられた直触熱交換器の側面図であり、直触熱交換器２０はライン２１に接続する冷却水入口４０、冷却水をスプレイするスプレイ装置４１、空気抜きノズル４２、リークライン７に接続するグランド漏洩蒸気投入ノズル４３、ドレン抜きノズル４４から構成される。
【００２５】
上記構成の直触熱交換器２０には、リークライン７よりグランド漏洩蒸気投入ノズル４３に蒸気が導かれる。ノズル４３は多孔管からなり蒸気を容器内に噴出する。又、上部からライン２１を通り冷却水入口４０から上部の水室へ冷却水（純水）が投入され、スプレイノズル４１を介して容器内へ散水することにより、熱交換器下部から上昇するグランド漏洩蒸気に水を直接接することにより蒸気を凝縮させる。散水された冷却水及び蒸気の凝縮水は容器下部のドレン抜きノズル４４より排出される。グランド漏洩蒸気と一緒に流入する空気及び蒸気凝縮により発生する非凝縮性ガスは容器上部の空気抜きノズル４２から排出される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のタービングランド漏洩蒸気回収装置は、（１）タービングランド部へ蒸気を供給しグランド部をシールし、シール後の漏洩蒸気をリークラインを通して排気ファンを備えたグランド蒸気復水器へ導き、凝縮させてドレンとして回収するタービングランド漏洩蒸気回収装置において、前記リークラインの途中に設けられ前記漏洩蒸気を前記グランド蒸気復水器へ導く直触熱交換器と、給水ポンプ及び開閉弁からなり前記直触熱交換器へ水を供給し水と蒸気とを直接接触させるための水供給ラインと、前記直触熱交換器からのドレンを排出するための開閉弁を有するドレン排出ラインと、前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ停電時に電力を供給する非常用電源と、タービンの通常運転時には前記水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を閉じ、停電時には前記両開閉弁を開くと共に、前記非常用電源を作動させ前記給水ポンプ及び前記排気ファンへ電力を供給するように制御する制御装置とを備えてなることを特徴としている。
【００２７】
このような構成により、停電が発生すると制御装置が水供給ラインの開閉弁及びドレン排出ラインの開閉弁を開き、同時に給水ポンプと排気ファンを非常用電源に接続するように制御する。このような制御により水供給ラインから水が直触熱交換器へ流入し、直触熱交換器に流入する漏洩蒸気と水とが直接接触することにより蒸気は冷却されてドレンとなり、ドレン排出ラインから回収される。従って、停電が発生しても、グランド部からのシール後の漏洩蒸気は継続して回収され、グランド部から流出して軸受油に混入することがない。
【００２８】
本発明の（２）では、上記（１）の発明において、バイパスラインと、同バイパスラインに設けられた開閉弁と、前記直触熱交換器へ流入する蒸気を開閉する開閉弁とを更に追設されているので、通常運転時には、制御装置はバイパスラインを通ってグランド部から漏洩するシール後の蒸気をグランド蒸気復水器へ回収するように開閉弁を制御し、停電時には、このバイパスラインを閉じて漏洩蒸気を直触熱交換器へ導くと共に、水供給ラインから水を導入して直触熱交換器内で蒸気と水を直接接触させるように各開閉弁を制御し、ドレン排出ラインからドレンとして排出するようにしている。その他の制御は上記（１）の発明と同じであり、上記（１）の発明と同様に停電時においてもグランド部から漏洩蒸気を流出することなく軸受油に蒸気が混入するような不具合が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るタービングランド漏洩蒸気回収装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係るタービングランド漏洩蒸気回収装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の第１、第２形態に用いられる直触熱交換器の側面図である。
【図４】従来のタービングランド漏洩蒸気回収装置の構成図である。
【図５】タービンのグランド部を示す一般的な断面図である。
【符号の説明】
１                        高圧タービン
２                        低圧タービン
３                        給水ポンプ駆動用タービン
４                        フィードライン
７                        リークライン
８                        グランド蒸気復水器
９                        排気ファン
１０                      復水ポンプ
２０                      直触熱交換器
２１                      純水供給ライン
２２，２４，３０，３１    開閉弁
２３                      ドレン排出ライン
２５                      ポンプ
２６                      制御装置
２７                      非常用電源
３２                      ライン
【図１】
0004201959.tif 000002
【図２】
0004201959.tif 000003
【図３】
0004201959.tif 000004
【図４】
0004201959.tif 000005
【図５】
0004201959.tif 000006