(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水器で生成された不凝縮ガスを吸引させて大気に放出するエジェクタと、前記復水器の器内圧力を検出する圧力計と、この圧力計で検出した器内圧力信号に基づいて弁開閉信号を演算する関数器と、前記エジェクタの出口側から入口側に前記不凝縮ガスを循環させる不凝縮ガス循環系と、この循環系に設けられた調整弁とを具備し、前記調整弁は前記関数器により弁開閉制御されることを特徴とする空気抽出装置。
【請求項２】
復水器で生成された不凝縮ガスを、第１段エジェクタで吸引させて冷却器に案内して熱回収させ、熱回収後の上記不凝縮ガスを、第２段エジェクタで吸引させて冷却器に再び戻して熱回収させ、熱回収後の上記不凝縮ガスをオフガス系を介して大気に放出させる空気抽出装置において、上記冷却器から上記オフガス系に供給する不凝縮ガスをバイパスさせて上記第１段エジェクタの入口側に供給する不凝縮ガス循環系を備えたことを特徴とする空気抽出装置。
【請求項３】
不凝縮ガス循環系は、調整弁を備え、この調整弁を復水器の器内圧力を検出した圧力計からの信号で弁開閉制御させることを特徴とする請求項２記載の空気抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力・原子力発電プラントの復水器に適用される空気抽出装置に係り、特に復水器から生成された不凝縮ガスを器外に排出させる際、復水器の真空度を調整する空気抽出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火力・原子力発電プラントでは、蒸気タービン、特に低圧タービンの排気口に復水器を連通させ、低圧タービン内を流れるタービン駆動蒸気により多く膨張仕事をさせるため、復水器内を真空状態、例えば７３５mmHgに維持させている。
【０００３】
また、復水器は、運転中、低圧タービンからのタービン排気を凝縮させ、復水・給水として蒸気発生器に供給する際、不凝縮ガスを生成（タービン排気中に含まれる窒素ガス等の遊離）しており、不凝縮ガスを放置しておくと、真空度の低下（真空度の悪化）あるいは熱交換率の低下の原因となるので、不凝縮ガスを器外に排出させている。
【０００４】
また、器内を真空状態に維持し、不凝縮ガスを器外に排出させるにあたり、復水器は、真空ポンプと空気抽出装置を備えており、タービン起動前に真空ポンプを駆動させ、器内真空度を設計値に維持させる一方、タービン負荷運転中、空気抽出装置を駆動させ、不凝縮ガスを器外に排出させている。
【０００５】
この空気抽出装置は、いわゆる霧吹きの原理を利用したもので、末広状の吸引管を備えており、不凝縮ガスの吸引駆動力に大気または蒸気を使用している。
【０００６】
このように、従来の復水器では、器内の真空度を真空ポンプの駆動力で維持させる一方、不凝縮ガスを空気抽出器の駆動力で器外に排出させ、蒸気タービンの内部効率（膨張効率）および熱交換率の向上を図っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、復水器は、低圧タービンからのタービン排気を凝縮して復水・給水にする際、海水等の冷却水を使用しているが、特に冬場のように、海水等の温度が低くなると、その器内真空度が設計値を超え、高真空度、例えば７４０mmHgになることが往々にしてある。高真空度になると、復水器は、タービン排気を過冷却させるとともに器内温度分布を不均一にさせ、これが原因でその胴体を変形させたり、低圧タービンの最終段落の羽根に振動を誘発させたり、あるいはその羽根等にエロージョンを引き起こさせることがあった。このため、従来の復水器では、器内に大気を吸引させ、高真空度を設計真空度に戻す真空調整を行っていた。
【０００８】
しかし、器内真空度の調整にあたり、従来では、運転操作員の手作業で弁を開閉させていたので、その操作ミスも手伝って過量に大気を吸い込むことがあり、このため器内真空度が設計値よりも悪くなり、タービン内部効率および熱交換率の低下はもとより、大気吸引に基づく溶存酸素により器内の構成部材に腐食を与えるなど種々の不具合・不都合を招来させていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、復水器で生成された不凝縮ガスを器外に排出させる際、併せてその器内真空度も調整できるように図った空気抽出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気抽出装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、復水器で生成された不凝縮ガスを吸引させて大気に放出するエジェクタと、前記復水器の器内圧力を検出する圧力計と、この圧力計で検出した器内圧力信号に基づいて弁開閉信号を演算する関数器と、前記エジェクタの出口側から入口側に前記不凝縮ガスを循環させる不凝縮ガス循環系と、この循環系に設けられた調整弁とを具備し、前記調整弁は前記関数器により弁開閉制御されることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る空気抽出装置は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、復水器で生成された不凝縮ガスを、第１段エジェクタで吸引させて冷却器に案内して熱回収させ、熱回収後の上記不凝縮ガスを、第２段エジェクタで吸引させて冷却器に再び戻して熱回収させ、熱回収後の上記不凝縮ガスをオフガス系を介して大気に放出させる空気抽出装置において、上記冷却器から上記オフガス系に供給する不凝縮ガスをバイパスさせて上記第１段エジェクタの入口側に供給する不凝縮ガス循環系を備えたものである。
【００１５】
本発明に係る空気抽出装置は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、不凝縮ガス循環系は、調整弁を備え、この調整弁を復水器の器内圧力を検出した圧力計からの信号で弁開閉制御させるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る空気抽出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。
【００１７】
図１は、本発明に係る空気抽出装置を、火力発電プラントの復水器に適用した第１実施形態を示す概略系統図である。
【００１８】
本実施形態に係る空気抽出装置は、復水器１、エジェクタ２、不凝縮ガス循環系９、真空ポンプ３を備えた構成になっている。
【００１９】
復水器１は、頭部に蒸気タービン４を載設するとともに、内部に約２万本の伝熱管５を収容し、蒸気タービン４からのタービン排気を、伝熱管５内を流れる海水等の冷却水で凝縮させ、復水・給水として蒸気発生器（図示せず）に供給するようになっている。
【００２０】
また、復水器１は、真空ポンプ３に接続する真空系６と、エジェクタ２に接続する不凝縮ガス抽出系７を備えている。
【００２１】
一方、エジェクタ２は、その入口側と出口側とをバイパスさせ、調整弁８を備えた不凝縮ガス循環系９と、復水器１の伝熱管５で生成された不凝縮ガスを吸引駆動する大気吸入系１０を備えている。
【００２２】
このような構成を備えた空気抽出装置は、タービン起動前、弁１１を開口して真空ポンプ３を駆動させ、復水器１の器内圧力を真空状態に維持する。器内真空度が設計値に達し、タービン負荷運転が開始されると、空気抽出装置は、弁１１を閉口させ、復水器１の伝熱管５でタービン排気との熱交換の際に生成された不凝縮ガスを、大気吸入系１０から吸入した大気を吸引駆動力としてエジェクタ２で吸引させた後、真空ポンプ３を介して大気に放出させている。このとき、空気抽出装置は、復水器１の器内圧力を圧力計１２で検出させ、その検出圧力信号を圧力コントローラ１３に入力させ、ここで予め設定された圧力信号と比較し、偏差が出ると、偏差に基づいて弁開閉信号を演算させ、その演算信号を調整弁８に与えて調整弁８を弁開閉制御し、エジェクタ２の出口から吐出した不凝縮ガスの一部を不凝縮ガス循環系９を介してエジェクタ２の入口側に戻し、循環する不凝縮ガスの吸引駆動力に大気の吸引駆動力を加えてエジェクタ２で復水器１の不凝縮ガスを吸引させるとともに、復水器１内の高真空度を設計真空度に下げる真空調整ができるようになっている。
【００２３】
このように、本実施形態は、調整弁８を備えた不凝縮ガス循環系９をエジェクタ２に設け、復水器１の器内真空度が設計真空度を超えたとき、調整弁８を開閉制御させ、循環する不凝縮ガスと大気吸入系１０からの大気とで復水器１の不凝縮ガスを吸引させると同時に、器内真空度を調整できるようにしたので、従来のように手動で大気を復水器内に吸入させることがなく、これに伴って溶存酸素による復水器１内の構造部材の腐食を防止することができ、真空調整の際、設計真空度を下廻らせることなく復水器１をして安定状態で運転させることができる。なお、例えば、夏場のように、冷却水温度が高く、復水器１の真空度が悪くなる場合、真空ポンプ３を駆動させ、真空調整を行えばよい。
【００２４】
図２は、本発明に係る空気抽出装置の第１実施形態における変形例を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００２５】
本実施形態は、不凝縮ガス循環系９に備えた調整弁８に関数器１４を設け、関数器１４の出力で調整弁８を開閉制御させたものである。
【００２６】
本実施形態は、復水器１の真空調整にあたり、不凝縮ガス循環系９の調整弁８を、関数器１４に組み込んだ関数値に基づく信号で弁開閉制御させたので、自動化の下、復水器を安定状態で運転させることができる。
【００２７】
図３は、本発明に係る空気抽出装置を原子力発電プラントの復水器に適用した第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００２８】
本実施形態に係る空気抽出装置は、復水器１、第１段エジェクタ１５、冷却器１６、第２段エジェクタ１７、不凝縮ガス循環系１８、真空ポンプ３を備えた構成になっている。
【００２９】
復水器１は、頭部に蒸気タービン４を載設するとともに、内部に約２万本の伝熱管５を収容し、蒸気タービン４からのタービン排気を、伝熱管５内を流れる海水等の冷却水で凝縮させ、復水・給水として復水ポンプ１９を介して蒸気発生器（図示せず）に供給するようになっている。
【００３０】
また、復水器１は、真空ポンプ３に接続する真空系６と、第１段エジェクタ１５に接続する不凝縮ガス抽出系７を備えている。
【００３１】
一方、冷却器１６は、その内部に第１冷却部（インタコンデンサ）１６ａと第２冷却部（アフタコンデンサ）１６ｂとに区分けして一体的に収容しており、第１冷却部１６ａの入口を第１段エジェクタ１５に接続させるとともに、第１冷却部１６ａの出口を第２段エジェクタ１７を介して第２冷却部１６ｂの出口側に接続する構成になっている。また、第２冷却部１６ｂは、その出口側をオフガス系２２に接続する際、途中からバイパスさせ、第１段エジェクタ１５の入口側に接続する不凝縮ガス循環系１８を備えている。そして、この不凝縮ガス循環系１８は、調整弁２１を備え、復水器１に設けた圧力計２０の信号で調整弁２１を弁開閉させるようになっている。
【００３２】
次に作用を説明する。
【００３３】
空気抽出装置は、タービン起動前、弁１１を開口して真空ポンプ３を駆動させ、復水器１の器内圧力を真空状態に維持する。器内真空度が設計値に達し、タービン負荷運転が開始されると、空気抽出装置は、弁１１を閉口させ、復水器１の伝熱管１５でタービン排気との熱交換の際に生成された不凝縮ガスを、例えば所内ボイラからの補助蒸気を吸引駆動力として第１段エジェクタ１５で吸引させた後、冷却器１６の第１冷却部１６ａに供給し、ここで復水器１の復水ポンプ１９から供給された復水・給水と熱交換して熱回収させ、熱回収後の不凝縮ガスを第２段エジェクタ１７に供給する。
【００３４】
第２段エジェクタ１７は、第１冷却部１６ａの不凝縮ガスを補助蒸気で吸引させ、その不凝縮ガスを第２冷却部１６ｂで再び復水・給水と熱交換して熱回収させ、熱回収後の不凝縮ガスを、オフガス系２２で水素再結合、放射能減衰等の処理をさせた後、スタック２３を介して大気に放出させるようになっている。
【００３５】
このような運転中に、復水器１の伝熱管５内を流れる冷却水の温度が下がり、器内真空度が設計真空度を超えて高真空度になると、空気抽出器は、器内圧力を圧力計２０で検出させ、その検出信号を調整弁２１に与えて調整弁２１を開口させ、第２冷却部１６ｂからオブガス系２２に供給していた不凝縮ガスの一部をバイパスさせ、不凝縮ガス循環系１８を介して第１段エジェクタ１５の入口側に循環させ、不凝縮ガスの循環に伴って高真空状態の復水器１を設計真空度に戻す真空調整を行う。
【００３６】
このように、本実施形態は、第２冷却部１６ｂからオフガス系２２に供給する不凝縮ガスの一部をバイパスさせて第１段エジェクタ１５に供給する不凝縮ガス循環系１８を設け、復水器１が設計真空度よりも高真空度になったとき、調整弁２１を開閉制御させて不凝縮ガスを循環させ、この循環に伴って復水器１の高真空度を設計真空度に戻す真空調整を行うことができるようにしたので、従来のように大気を吸入して真空調整を行う際、吸入大気が過量なるが故にオフガス系２２の放射能の減衰処理能力を損うことなく、復水器１をして安定状態で運転させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明に係る空気抽出装置は、エジェクタに不凝縮ガス循環系を設け、復水器が設計真空度よりも高真空度になったとき、調整弁を開閉制御させ、エジェクタで吸引した不凝縮ガスを不凝縮ガス循環系で循環させ、復水器の真空度を設計真空度に戻す真空調整を自動的に行うことができるようにしたので、従来に較べて復水器を安定状態で運転させることができる。
【００３８】
また、本発明に係る空気抽出装置は、冷却器とオフガス系との間に不凝縮ガスを第１段エジェクタに循環させる不凝縮ガス循環系を設け、この不凝縮ガス循環系内を凝縮ガスが循環中、復水器の真空度を調整できるようにしたので、復水器に過量な大気を吸い込ませてオフガス系の放射能の減衰能力に支障を与えることがなく、復水器およびオフガス系に良好な運転をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気抽出装置を火力発電プラントの復水器に適用した第１実施形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係る空気抽出装置の第１実施形態における変形例を示す概略系統図。
【図３】本発明に係る空気抽出装置を、原子力発電プラントの復水器に適用した第２実施形態を示す概略系統図。
【符号の説明】
１  復水器
２  エジェクタ
３  真空ポンプ
４  蒸気タービン
５  伝熱管
６  真空系
７  不凝縮ガス抽出系
８  調整弁
９  不凝縮ガス循環系
１０  大気吸入系
１１  弁
１２  圧力計
１３  圧力コントローラ
１４  関数器
１５  第１段エジェクタ
１６  冷却器
１６ａ  第１冷却部
１６ｂ  第２冷却部
１７  第２段エジェクタ
１８  不凝縮ガス循環計
１９  復水ポンプ
２０  圧力計
２１  調整弁
２２  オフガス系
２３  スタック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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