(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、
前記復水器から流出する流出水を加熱して前記蒸気発生器へ供給する給水手段を備え、
前記給水手段は、
駆動用蒸気が入力されるとともに前記流出水が入力され、前記流出水を前記駆動用蒸気と混合して昇温かつ昇圧する蒸気インジェクタを有する
ことを特徴とする発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２】
前記駆動用蒸気は、前記蒸気タービンから抽出される抽気蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項３】
前記給水手段は、前記蒸気発生器の入力側配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管によって導かれた給水を減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、
前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項４】
前記給水手段は、前記蒸気発生器の入力側と前記蒸気インジェクタとの間に配設された給水加熱器と、この給水加熱器のドレンを減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、
前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項５】
前記蒸気タービンは高圧側タービンとこの高圧側タービンの下流側にある低圧側タービンとを有し、
前記高圧タービンと前記低圧タービンとの間に湿分分離器または加熱器からなる湿分分離加熱器を備え、
前記給水手段は、前記湿分分離加熱器のドレンを減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、
前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項６】
前記給水手段は、前記蒸気発生器の器内水を分岐供給する分岐配管と、この分岐配管によって導かれた器内水を減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、
前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項７】
前記流出水が入力され、前記蒸気インジェクタと並列に配設された給水ポンプと、前記蒸気インジェクタ及び前記給水ポンプの下流側に配設された給水加熱器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項８】
前記給水手段は、前記蒸気インジェクタへ入力される前記流出水の圧力あるいは温度を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項９】
前記調整手段は、前記流出水を加熱する調整用給水加熱器と、前記蒸気タービンから抽出される抽気蒸気が駆動用蒸気として入力される調整用蒸気インジェクタとを有し、
前記調整用給水加熱器で加熱された給水は調整用蒸気インジェクタへ入力され、前記調整用蒸気インジェクタから出力される給水は前記調整用給水加熱器で加熱された後に前記蒸気インジェクタへ前記流出水として入力されることを特徴とする請求項８に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１０】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、
前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出する蒸気インジェクタユニット装置を備え、
前記蒸気インジェクタユニット装置は、
前記複数の抽気蒸気のいずれかが入力されるとともに給水が入力され、その抽気蒸気とその給水とを混合して昇温昇圧し流出する蒸気インジェクタが、複数台直列的に一体的に配設されてなる多段式蒸気インジェクタと、
前記多段式蒸気インジェクタが収納される円筒状容器と、
前記多段式蒸気インジェクタの下流側に配設され、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水と前記抽気蒸気とが入力され、遠心力を作用させて脱気された給水と蒸気とを空間的に分離し、脱気された給水を流出するジェット遠心脱気器と、を備える
ことを特徴とする発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１１】
前記多段式蒸気インジェクタは、
前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が最も低い抽気蒸気が供給され初段に配設される初段蒸気インジェクタと、
前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が最も高い抽気蒸気が供給され終段に配設される終段蒸気インジェクタと、を備え、
前記初段蒸気インジェクタは、
前記流出水が入力され、前記流出水を噴出させるための初段用水噴流ノズルと、
圧力が最も低い前記抽気蒸気が、前記初段用水噴流ノズルから噴出する前記流出水の外側から入力される初段用蒸気ノズルと、
前記初段用水噴流ノズルから噴出する前記流出水と前記初段用蒸気ノズルから入力された圧力が最も低い前記抽気蒸気とを混合し昇温昇圧された給水を噴出する初段用混合ノズルと、を備え、
前記終段蒸気インジェクタは、
昇温昇圧された給水が入力され、前記給水を噴出させるための終段用水噴流ノズルと、
圧力が最も高い前記抽気蒸気が、前記終段用水噴流ノズルから噴出する前記給水の内側から入力される終段用蒸気ノズルと、
前記終段用水噴流ノズルから噴出する前記給水と前記終段用蒸気ノズルから入力された圧力が最も高い前記抽気蒸気とを混合し昇温昇圧された給水を噴出する終段用混合ノズルと、を備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１２】
前記多段式蒸気インジェクタは、
前記初段蒸気インジェクタと前記終段蒸気インジェクタとの間に配設され、前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が中間の抽気蒸気が供給される少なくとも１段の中段蒸気インジェクタを備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１３】
前記複数の抽気蒸気の各々の抽気蒸気の圧力は、熱交換器方式の給水加熱器を有する従来の給水加熱システムに供給される複数の抽気蒸気の各々の抽気蒸気の圧力とそれぞれ等しい値を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１４】
前記ジェット遠心脱気器は、
前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水が入力され、その給水を水滴の集団である水滴流体にするための脱気用噴射ノズルと、
前記水滴流体と前記抽気蒸気とを通過させ前記抽気蒸気を介して前記水滴流体を脱気させるとともに、昇圧して流出させるディフューザと、
前記ディフューザから流出する前記水滴流体と前記抽気蒸気とからなる、水と蒸気に、遠心力を作用させ水と蒸気とに互いに空間的に分離する遠心力分離手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１５】
前記脱気用噴射ノズルは、
前記円筒状容器の先端部の中心において前記円筒状容器の軸線方向に突出した中心ノズルと、
前記中心ノズルの回りに分布し前記円筒状容器の軸線方向に対し傾斜して突出した外周ノズルと、を備える
ことを特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１６】
前記ディフューザは、前記脱気用噴射ノズルに近い側に円筒管状の直管を有し、前記直管の入口部にベルマウスが形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１７】
前記遠心力分離手段はエルボ状の曲管を有し、
前記曲管は、前記水滴流体と前記抽気蒸気からなる、水と蒸気が前記曲管の内壁面に沿って流れるように形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１８】
前記ジェット遠心脱気器は、
前記遠心力分離手段で空間的に分離した蒸気を前記ディフューザの入口側へ戻すための再循環蒸気配管を備えていることを特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項１９】
前記ジェット遠心脱気器は、前記抽気蒸気を前記ディフューザ内に入力させるための蒸気インジェクタを有し、前記蒸気インジェクタは前記ディフューザの側壁に取り付けられており、前記蒸気インジェクタの出口方向は前記ディフューザの軸線方向に向いていることを特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２０】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、
前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出する蒸気インジェクタ装置を備え、
前記蒸気インジェクタ装置は、
筒状のケーシング容器と、
前記ケーシング容器内に互いに並列に配設された複数の蒸気インジェクタユニット装置と、
前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気を前記複数の蒸気インジェクタユニット装置の各々の蒸気インジェクタユニット装置に供給するための前記ケーシング容器内に設けられた抽気蒸気供給配管と、
を備え、
各々の前記蒸気インジェクタユニット装置は、
前記複数の抽気蒸気のいずれかが入力されるとともに給水が入力され、その抽気蒸気とその給水とを混合して昇温昇圧し流出する蒸気インジェクタが、複数台直列的に一体的に配設されてなる多段式蒸気インジェクタと、
前記多段式蒸気インジェクタが収納される円筒状容器と、
前記多段式蒸気インジェクタの下流側に配設され、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水と前記抽気蒸気とが入力され、遠心力を作用させて脱気された給水と蒸気とを空間的に分離し、脱気された給水を流出するジェット遠心脱気器と、を備える
ことを特徴とする発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２１】
前記ケーシング容器は、取り外し可能な出口側蓋体を有し、
前記円筒状容器に収容された状態の前記多段式蒸気インジェクタは、前記出口側蓋体を取り外した状態で、前記ケーシング容器から外部へ引き出し可能であることを特徴とする請求項２０に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２２】
前記複数の蒸気インジェクタユニット装置から脱気されて流出する給水を蓄積するバッファタンクを備え、
前記バッファタンク内に蓄積された給水は、高圧復水ポンプを介して前記蒸気発生器へ供給されることを特徴とする請求項２０に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２３】
前記複数の蒸気インジェクタユニット装置から脱気されて流出する給水を蓄積するバッファタンクを備え、
前記ジェット遠心脱気器は、
前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水が入力され、その給水を水滴の集団である水滴流体にするための脱気用噴射ノズルと、
前記水滴流体と前記抽気蒸気とを通過させ前記抽気蒸気を介して前記水滴流体を脱気させるとともに、昇圧して流出させるディフューザと、
前記ディフューザから流出する前記水滴流体と前記抽気蒸気とからなる水と蒸気に、遠心力を作用させ水と蒸気とに互いに空間的に分離する遠心力分離手段とを備え、
前記遠心力分離手段は、前記バッファタンクの内壁面に形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２４】
前記蒸気インジェクタ装置が駆動不能の場合に、前記蒸気発生器へ給水を供給するためのバイパス給水手段を備えることを特徴とする請求項２０記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２５】
前記多段式蒸気インジェクタに供給される給水の給水流量と供給される前記抽気蒸気の蒸気流量との和と、吐出水の吐出流量との差に相当するオーバーフロー水流量を最小にするためのオーバーフロー水流量制御手段を備えることを特徴とする請求項２０記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２６】
前記蒸気インジェクタ装置へ前記複数の抽気蒸気を供給する蒸気供給配管にオリフィスまたは逆止弁を介して接続されており、タービントリップのときに主蒸気を前記蒸気インジェクタ装置へ供給するための補助蒸気配管を備えることを特徴とする請求項２０記載の発電プラントの給水加熱システム。
【請求項２７】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、
前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出する互いに並列に配設される複数の蒸気インジェクタ装置と、
各々の前記蒸気インジェクタ装置の下流側に配設され、前記蒸気インジェクタ装置から流出する脱気された給水を蓄積する複数のバッファタンクと、
を備え、
各々の前記蒸気インジェクタ装置は、
筒状のケーシング容器と、
前記ケーシング容器内に互いに並列に配設された複数の蒸気インジェクタユニット装置と、
前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気を前記複数の蒸気インジェクタユニット装置の各々の蒸気インジェクタユニット装置に供給するための前記ケーシング容器内に設けられた抽気蒸気供給配管と、
を備え、
各々の前記蒸気インジェクタユニット装置は、
前記抽気蒸気供給配管から前記複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出するものであり、
前記蒸気インジェクタユニット装置は、
前記複数の抽気蒸気のいずれかが入力されるとともに給水が入力され、その抽気蒸気とその給水とを混合して昇温昇圧し流出する蒸気インジェクタが、複数台直列的に一体的に配設されてなる多段式蒸気インジェクタと、
前記多段式蒸気インジェクタが収納される円筒状容器と、
前記多段式蒸気インジェクタの下流側に配設され、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水と前記抽気蒸気とが入力され、遠心力を作用させて脱気された給水と蒸気とを空間的に分離し、脱気された給水を流出するジェット遠心脱気器と、
を備える
ことを特徴とする発電プラントの給水加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発電プラントの給水加熱システムに係り、特に、原子力発電所の原子炉や火力発電所のボイラーなどへ供給される給水を加熱するための蒸気インジェクタを有する発電プラントの給水加熱システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、第１の発明に対する背景技術について説明する。
図１１は、発電プラントにおける発電プラントタービン系システムの概略図である。
【０００３】
蒸気発生器１で発生した蒸気は、主蒸気管１３を介して高圧側蒸気タービン２Ａに導かれ高圧側蒸気タービン２Ａを駆動する。
【０００４】
高圧側蒸気タービン２Ａと低圧側蒸気タービン２Ｂは連絡管１４によって連絡されており、連絡管１４の途中に蒸気タービン２Ａで仕事をした蒸気を蒸気発生器１による発生蒸気又はタービン抽気蒸気で加熱する加熱器１１が設置されている。
【０００５】
低圧側蒸気タービン２Ｂで仕事を終えた蒸気は復水器３において凝縮され、凝縮水は、給水として、昇圧ポンプ１５群と給水加熱器群６ａ，６ｂと給水ポンプ５とにより昇温昇圧されて蒸気発生器１へ戻される。
【０００６】
この様に、発電プラントのタービンシステムにおける給水系設備は、多段、多系列の昇圧ポンプ１５や給水ポンプ５等の大型回転機器と、給水加熱器群６ａ，６ｂから構成されている。
【０００７】
次ぎに、第２の発明に対する背景技術について説明する。
現行の新型沸騰水型原子炉（以下ＡＢＷＲと記す）の給水加熱システム３００を図３０に示す。
【０００８】
図３０において、原子炉１０１で発生した蒸気により高圧蒸気タービン１０２と低圧蒸気タービン１０３が駆動され、これによって、高圧蒸気タービン１０２と低圧蒸気タービン１０３とに連結された発電機１０４が駆動される。低圧蒸気タービン１０３で仕事をした蒸気は復水器１０５で凝縮され、復水器１０５中の復水は低圧復水ポンプ１０６によって空気抽出機１０７と復水ろ過脱塩装置１０８を経て給水１０９として給水加熱システム３００へ供給される。
【０００９】
給水１０９は給水加熱システム３００で昇温昇圧されて、高圧給水加熱部１１１へ送られ、高圧給水加熱部１１１から原子炉１０１へ高温高圧の給水が供給される。符号３１０はドレインタンクを示し、符号３１１は低圧ドレインポンプを示し、符号１１０は高圧復水ポンプを示す。
【００１０】
この給水加熱システム３００は、Ａ系、Ｂ系、Ｃ系の３系統に並列に配設された熱交換器方式の加熱器を備えている。Ａ系、Ｂ系、Ｃ系統の各系は熱交換器方式の低圧給水加熱器３０１が４段直列に接続されて構成されている。給水加熱システム３００には、低圧給水加熱器３０１は全部で１２基設置されている。
【００１１】
各々の系統の４段直列の低圧給水加熱器３０１、３０１、３０１、３０１には低圧タービン１０３の抽気蒸気３０３，３０４，３０５，３０６が供給される。定格運転時には、初段の抽気蒸気３０３の抽気蒸気圧力は０．０５ＭＰａ、２段目の抽気蒸気３０４の抽気蒸気圧力は０．１ＭＰａであり，３段目の抽気蒸気３０５の抽気蒸気圧力は０．２１ＭＰａであり，４段目の抽気蒸気３０６の抽気蒸気圧力は０．４ＭＰａである。この低圧給水加熱器３０１の１基の大きさは、直径約２ｍ、長さは約１４ｍある。低圧給水加熱器３０１は、図３１に示すようにネックヒータ３０７として用いられ、復水器１０５の上部には４基ずつのネックヒータ３０７が設置されている。ネックヒータ３０７として用いられる低圧給水加熱器３０１は、図３２に示す如く、１基あたり数万本のステンレス製の伝熱管で構成されている。このため、ステンレス鋼の成分であるクロムがイオンとなって給水に溶出して原子炉１０１内に流入し、炉内機器に付着する原因となる他、伝熱管自身も劣化し、約２０年程で交換する必要が出てくる。この交換工事はネックヒータ３０７を復水器１０５上部から引き抜いて熱交換器を交換するため、この工事に約半年の期間を必要とする。ＡＢＷＲでは半年間の発電電気量に相当する電気代は約３００億円に達する。従って、プラントを長期にわたり停止することはプラントの生涯コストの面からも不利である。また、ネックヒータ３０７の採用により復水器１０５の高さにネックヒータ３０７の据え付け高さが加わるため、その上に乗るタービン１０３の据え付け高さおよびタービン建屋３０９（図２９（ａ）参照）の高さを高くしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
発電プラントのタービンシステムにおける給水系設備は、多段、多系列の昇圧ポンプや給水ポンプ等の大型回転機器と給水加熱器群により構成されており、個々の機器の信頼性を向上しても多数の機器を有しているために全体としては、必然的に不具合発生率が高くなる問題点があった。
【００１３】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、比較的構造が簡単で蒸気を駆動源として給水の昇温と昇圧とを一度に行ない得る蒸気インジェクタを発電プラントのタービンシステムの給水加熱システムにおいて使用することで、給水系設備の簡素化を図ることができ、保守性を改善でき、機械的要因に基づくトラブルの可能性低減と電力の安定供給に対する信頼性を向上させる発電プラントの給水加熱システムを供給することである。
【００１４】
また、本発明の目的は、給水加熱器を小型化して設置スペースを削減することにより、タービン建屋を小型化するとともに、給水がステンレス壁と接する接液面積の大幅に低減させることによるクロムイオン溶出の防止と給水加熱器の劣化防止を図り長期の停止工事を回避することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による発電プラントの給水加熱システムは、蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、前記復水器から流出する流出水を加熱して前記蒸気発生器へ供給する給水手段を備え、前記給水手段は、駆動用蒸気が入力されるとともに前記流出水が入力され、前記流出水を前記駆動用蒸気と混合して昇温かつ昇圧する蒸気インジェクタを有することを特徴とする。
【００１６】
前記駆動用蒸気は、前記蒸気タービンから抽出される抽気蒸気であることを特徴とする。
【００１７】
前記給水手段は、前記蒸気発生器の入力側配管から分岐する分岐配管と、この分岐配管によって導かれた給水を減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする。
【００１８】
前記給水手段は、前記蒸気発生器の入力側と前記蒸気インジェクタとの間に配設された給水加熱器と、この給水加熱器のドレンを減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする。
【００１９】
前記蒸気タービンは高圧側タービンとこの高圧側タービンの下流側にある低圧側タービンとを有し、前記高圧タービンと前記低圧タービンとの間に湿分分離器または加熱器からなる湿分分離加熱器を備え、前記給水手段は、前記湿分分離加熱器のドレンを減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする。
【００２０】
前記給水手段は、前記蒸気発生器の器内水を分岐供給する分岐配管と、この分岐配管によって導かれた器内水を減圧沸騰させる減圧手段と、この減圧手段によって減圧沸騰された給水を気水分離するフラッシュタンクとを有し、前記駆動用蒸気は、前記フラッシュタンクで生成された蒸気であることを特徴とする。
【００２１】
前記流出水が入力され、前記蒸気インジェクタと並列に配設された給水ポンプと、前記蒸気インジェクタ及び前記給水ポンプの下流側に配設された給水加熱器とを備えることを特徴とする。
【００２２】
前記給水手段は、前記蒸気インジェクタへ入力される前記流出水の圧力あるいは温度を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【００２３】
前記調整手段は、前記流出水を加熱する調整用給水加熱器と、前記蒸気タービンから抽出される抽気蒸気が駆動用蒸気として入力される調整用蒸気インジェクタとを有し、前記調整用給水加熱器で加熱された給水は調整用蒸気インジェクタへ入力され、前記調整用蒸気インジェクタから出力される給水は前記調整用給水加熱器で加熱された後に前記蒸気インジェクタへ前記流出水として入力されることを特徴とする。
【００２４】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出する蒸気インジェクタユニット装置を備え、前記蒸気インジェクタユニット装置は、前記複数の抽気蒸気のいずれかが入力されるとともに給水が入力され、その抽気蒸気とその給水とを混合して昇温昇圧し流出する蒸気インジェクタが、複数台直列的に配設されてなる多段式蒸気インジェクタと、前記多段式蒸気インジェクタが収納される円筒状容器と、前記多段式蒸気インジェクタの下流側に配設され、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水と前記抽気蒸気とが入力され、遠心力を作用させて脱気された給水と蒸気とを空間的に分離し、脱気された給水を流出するジェット遠心脱気器と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
前記多段式蒸気インジェクタは、前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が最も低い抽気蒸気が供給され初段に配設される初段蒸気インジェクタと、前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が最も高い抽気蒸気が供給され終段に配設される終段蒸気インジェクタと、を備え、前記初段蒸気インジェクタは、前記流出水が入力され、前記流出水を噴出させるための初段用水噴流ノズルと、圧力が最も低い前記抽気蒸気が、前記初段用水噴流ノズルから噴出する前記流出水の外側から入力される初段用蒸気ノズルと、前記初段用水噴流ノズルから噴出する前記流出水と前記初段用蒸気ノズルから入力された圧力が最も低い前記抽気蒸気とを混合し昇温昇圧された給水を噴出する初段用混合ノズルと、を備え、前記終段蒸気インジェクタは、昇温昇圧された給水が入力され、前記給水を噴出させるための終段用水噴流ノズルと、圧力が最も高い前記抽気蒸気が、前記終段用水噴流ノズルから噴出する前記給水の内側から入力される終段用蒸気ノズルと、前記終段用水噴流ノズルから噴出する前記給水と前記終段用蒸気ノズルから入力された圧力が最も高い前記抽気蒸気とを混合し昇温昇圧された給水を噴出する終段用混合ノズルと、を備えることを特徴とする。
【００２６】
前記多段式蒸気インジェクタは、前記初段蒸気インジェクタと前記終段蒸気インジェクタとの間に配設され、前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が中間の抽気蒸気が供給される少なくとも１段の中段蒸気インジェクタを備えることを特徴とする。
【００２７】
前記初段蒸気インジェクタの前記初段用水噴流ノズルは、前記円筒容器に収納された前記多段式蒸気インジェクタの他の部分に対し、軸線方向に移動自在に配設されていることを特徴とする。
【００２８】
前記複数の抽気蒸気の各々の抽気蒸気の圧力は、熱交換器方式の給水加熱器を有する従来の給水加熱システムに供給される複数の抽気蒸気の各々の抽気蒸気の圧力とそれぞれ等しい値を有することを特徴とする。
【００２９】
前記ジェット遠心脱気器は、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水が入力され、その給水を水滴の集団である水滴流体にするための脱気用噴射ノズルと、前記水滴流体と前記抽気蒸気とを通過させ前記抽気蒸気を介して前記水滴流体を脱気させるとともに、昇圧して流出させるディフューザと、前記ディフューザから流出する前記水滴流体と前記抽気蒸気とからなる水と蒸気に、遠心力を作用させ水と蒸気とに互いに空間的に分離する遠心力分離手段と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
前記脱気用噴射ノズルは前記円筒状容器の先端部に突出して設けられていることを特徴とする。
【００３１】
前記脱気用噴射ノズルは、前記円筒状容器の先端部の中心において前記円筒状容器の軸線方向に突出した中心ノズルと、前記中心ノズルの回りに分布し前記円筒状容器の軸線方向に対し傾斜して突出した外周ノズルと、を備えることを特徴とする。
【００３２】
前記ディフューザは、前記脱気用噴射ノズルに近い側に円筒管状の直管を有し、前記直管の入口部にベルマウスが形成されていることを特徴とする。
【００３３】
前記遠心力分離手段はエルボ状の曲管を有し、前記曲管は、前記水滴流体と前記抽気蒸気からなる水と蒸気が前記曲管の内壁面に沿って流れるように形成されていることを特徴とする。
【００３４】
前記ジェット遠心脱気器は、前記遠心力分離手段で空間的に分離した蒸気を前記ディフューザの入口側へ戻すための再循環蒸気配管を備えていることを特徴とする。
【００３５】
前記ジェット遠心脱気器に入力される前記抽気蒸気は、前記複数の抽気蒸気のうちの圧力が最も高い抽気蒸気であることを特徴とする。
【００３６】
前記ジェット遠心脱気器は、前記抽気蒸気を前記ディフューザ内に入力させるための蒸気インジェクタを有し、前記蒸気インジェクタは前記ディフューザの側壁に取り付けられており、前記蒸気インジェクタの出口方向は前記ディフューザの軸線方向に向いていることを特徴とする。
【００３７】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出する蒸気インジェクタ装置を備え、前記蒸気インジェクタ装置は、筒状のケーシング容器と、前記ケーシング容器内に互いに並列に配設された複数の蒸気インジェクタユニット装置と、前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気を前記複数の蒸気インジェクタユニット装置の各々の蒸気インジェクタユニット装置に供給するための前記ケーシング容器内に設けられた抽気蒸気供給配管と、を備え、各々の前記蒸気インジェクタユニット装置は、前記複数の抽気蒸気のいずれかが入力されるとともに給水が入力され、その抽気蒸気とその給水とを混合して昇温昇圧し流出する蒸気インジェクタが、複数台直列的に配設されてなる多段式蒸気インジェクタと、前記多段式蒸気インジェクタが収納される円筒状容器と、前記多段式蒸気インジェクタの下流側に配設され、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水と前記抽気蒸気とが入力され、遠心力を作用させて脱気された給水と蒸気とを空間的に分離し、脱気された給水を流出するジェット遠心脱気器と、を備えることを特徴とする。
【００３８】
前記ケーシング容器は、その長手方向を水平にし、固定支持用金具を介して建て屋の床にアンカーボルトにより直接固定されることが可能であることを特徴とする。
【００３９】
前記ケーシング容器は、取り外し可能な入口側蓋体を有し、前記入口側蓋体には、前記流出水を前記蒸気インジェクタユニット装置へ供給するための給水ノズルと、前記初段蒸気インジェクタの前記初段用水噴流ノズルを前記円筒容器に収納された前記初段蒸気インジェクタの前記初段用混合ノズルに対し軸線方向に移動調整するためのノズル駆動用アクチュエータと、が取り付けられていることを特徴とする。
【００４０】
前記ケーシング容器は取り外し可能な出口側蓋体を有し、前記出口側蓋体には前記ジェット遠心脱気器の前記ディフューザが取り付けられており、前記ディフューザの出口側の部分は、前記出口側蓋体から突出していることを特徴とする。
【００４１】
前記ケーシング容器は、取り外し可能な出口側蓋体を有し、前記円筒状容器に収容された状態の前記多段式蒸気インジェクタは、前記出口側蓋体を取り外した状態で、前記ケーシング容器から外部へ引き出し可能であることを特徴とする。
【００４２】
前記ケーシング容器は、その出口側の一部をなす密閉した容器部分を有し、前記脱気用噴射ノズルは前記容器部分内にあり、前記ディフューザの入口側の部分は、前記容器部分内に、前記脱気用噴射ノズルの先端部から間隔をおいて配設されており、前記ジェット遠心脱気器は、前記遠心力分離手段で空間的に分離された蒸気を前記容器部分内へ戻すための再循環蒸気配管を備えていることを特徴とする。
【００４３】
前記複数の蒸気インジェクタユニット装置から脱気されて流出する給水を蓄積するバッファタンクを備え、前記バッファタンク内に蓄積された給水は、高圧復水ポンプを介して前記蒸気発生器へ供給されることを特徴とする。
【００４４】
前記複数の蒸気インジェクタユニット装置から脱気されて流出する給水を蓄積するバッファタンクを備え、前記遠心力分離手段は、前記バッファタンクの内壁面に形成されていることを特徴とする。
【００４５】
前記蒸気インジェクタ装置が駆動不能の場合に、前記蒸気発生器へ給水を供給するためのバイパス給水手段を備えることを特徴とする。
【００４６】
前記発電プラントの起動後の所定値％の負荷に到達した時に前記蒸気インジェクタ装置を給水系統に併入させる併入制御手段を備えることを特徴とする。
【００４７】
前記併入制御手段は、前記複数の抽気蒸気として高圧タービンの抽気蒸気を流量調節弁を介して前記蒸気インジェクタ装置に導入する手段を有し、これによって、前記所定値％の負荷よりも低い負荷時に前記蒸気インジェクタ装置を給水系統に併入させることを可能にすることを特徴とする。
【００４８】
前記多段式蒸気インジェクタに供給される給水の給水流量と供給される前記抽気蒸気の蒸気流量との和と、吐出水の吐出流量との差に相当するオーバーフロー水流量を最小にするためのオーバーフロー水流量制御手段を備えることを特徴とする。
【００４９】
前記オーバーフロー水流量制御手段は、前記給水流量を測定する手段と、前記蒸気流量を測定する手段と、前記吐出流量を測定する手段と、これらの手段で求めた結果を基に前記オーバーフロー水流量を演算するオーバーフロー水流量演算手段と、前記オーバーフロー水流量演算手段の結果を基に、前記給水流量と前記蒸気流量を調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００５０】
前記多段式蒸気インジェクタに供給される給水の給水流量を調節する給水流量調節手段を備え、前記給水流量調節手段は、前記蒸気インジェクタ装置の上流側に配設される低圧復水ポンプの回転数を制御する手段を備えることを特徴とする。
【００５１】
前記多段式蒸気インジェクタに供給される給水の給水流量を調節する給水流量調節手段を備え、前記給水流量調節手段は、前記蒸気インジェクタ装置の上流側に配設される前記流出水の流量を調節する流量調節弁を備えることを特徴とする。
【００５２】
前記多段式蒸気インジェクタに供給される給水の給水流量を調節する給水流量調節手段を備え、前記給水流量調節手段は、前記初段蒸気インジェクタの前記初段用水噴流ノズル内を軸線方向に移動自在であり前記初段用水噴流ノズルの出口不の開口大きさを調節するとともに、内部に前記流出水が供給される中空調節管と、前記中空調節管を軸線方向に移動調整するためのノズル駆動用アクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【００５３】
前記円筒状容器には、オーバーフロー水を流出させるためのドレイン孔が形成されており、前記ドレイン孔を介して流出するオーバーフロー水をオリフィスまたは逆止弁を介して前記復水器または前記蒸気タービンの低圧段へ戻すとともにオーバーフロー水を脱気させるための脱気用配管を備えることを特徴とする。
【００５４】
前記ジェット遠心脱気器から流出する給水の一部をオリフィスまたは逆止弁を介して前記復水器へ戻すとともに脱気させるための脱気用配管を備えることを特徴とする。
【００５５】
前記円筒状容器には、オーバーフロー水を流出させるためのドレイン孔が形成されており、前記ドレイン孔を介して流出するオーバーフロー水をオリフィスまたは逆止弁を介して前記復水器または復水貯蔵タンクへ戻すための戻し用配管を備えることを特徴とする。
【００５６】
前記複数の蒸気インジェクタユニット装置から脱気されて流出する給水を蓄積するバッファタンクを備え、前記多段式蒸気インジェクタに供給される給水の給水流量を調節する給水流量調節手段を備え、前記バッファタンクの内部に蓄積された給水の蓄積容量を測定する蓄積容量測定手段を有し、前記給水流量調節手段は、前記蓄積容量測定手段で測定した結果を基に、前記蓄積容量が所定容量になるように、前記蒸気インジェクタ装置の上流側に配設される低圧復水ポンプの回転数または前記蒸気インジェクタ装置の上流側に配設される前記流出水の流量を調節する流量調節弁を制御することを特徴とする。
【００５７】
前記蒸気インジェクタ装置へ前記複数の抽気蒸気を供給する蒸気供給配管にオリフィスまたは逆止弁を介して接続されており、タービントリップのときに主蒸気を前記蒸気インジェクタ装置へ供給するための補助蒸気配管を備えることを特徴とする。
【００５８】
前記ケーシング用容器の外側面に保温材または吸音材からなる保護部材が巻かれていることを特徴とする。
【００５９】
蒸気タービンと復水器と蒸気発生器とを備えた発電プラントの給水を加熱するための発電プラントの給水加熱システムであって、前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出する互いに並列に配設される複数の蒸気インジェクタ装置と、各々の前記蒸気インジェクタ装置の下流側に配設され、前記蒸気インジェクタ装置から流出する脱気された給水を蓄積する複数のバッファタンクと、を備え、各々の前記蒸気インジェクタ装置は、筒状のケーシング容器と、前記ケーシング容器内に互いに並列に配設された複数の蒸気インジェクタユニット装置と、前記蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気を前記複数の蒸気インジェクタユニット装置の各々の蒸気インジェクタユニット装置に供給するための前記ケーシング容器内に設けられた抽気蒸気供給配管と、を備え、各々の前記蒸気インジェクタユニット装置は、前記抽気蒸気供給配管から前記複数の抽気蒸気が入力されるとともに前記復水器から流出する流出水が入力され、前記流出水を前記複数の抽気蒸気と混合して昇温かつ昇圧し、さらに脱気して流出するものであり、前記蒸気インジェクタユニット装置は、前記複数の抽気蒸気のいずれかが入力されるとともに給水が入力され、その抽気蒸気とその給水とを混合して昇温昇圧し流出する蒸気インジェクタが、複数台直列的に配設されてなる多段式蒸気インジェクタと、前記多段式蒸気インジェクタが収納される円筒状容器と、前記多段式蒸気インジェクタの下流側に配設され、前記多段式蒸気インジェクタから流出する給水と前記抽気蒸気とが入力され、遠心力を作用させて脱気された給水と蒸気とを空間的に分離し、脱気された給水を流出するジェット遠心脱気器と、を備えることを特徴とする。
【００６０】
上述の本願の第１の発明において、駆動用蒸気を駆動源とし蒸気タービンから排出される流出水を蒸気インジェクタを用いて昇温かつ昇圧するようにしたので、構造が比較的簡単で、蒸気発生器への給水の昇温と昇圧とを一度に行なうことができ、給水系設備の簡素化を図ることができ、保守性を改善でき、機械的要因に基づくトラブルの可能性を低減でき、電力の安定供給に対する信頼性を向上させることができる。
【００６１】
駆動源としての駆動用蒸気は、発電プラントの給水加熱システム内で生成される種々の形で生成される蒸気を用いることが可能である。
【００６２】
例えば、蒸気タービンの抽気蒸気を駆動源としての駆動用蒸気に用いることができる。
【００６３】
また、蒸気発生器の入口側の給水を抽出し減圧沸騰させる減圧手段と、減圧沸騰した流体を気水分離するフラッシュタンクとを有し、駆動源の駆動用蒸気として、気水分離されたフラッシュタンク発生蒸気を用いることができる。この場合、高いエンタルピーを有する給水を減圧沸騰させることで発生する蒸気を用い蒸気インジェクタを駆動することで、蒸気タービンの抽気蒸気を駆動源とする場合と同様の効果が得られる。
【００６４】
また、給水を昇温する給水加熱器にて発生したドレンを減圧沸騰させる減圧手段と、減圧沸騰した流体を気水分離するフラッシュタンクと、気水分離されたフラッシュタンクの発生蒸気を駆動源として給水の昇温昇圧を行う蒸気インジェクタを備え、発電プラントの給水を昇温する給水加熱器にて発生するドレンを用い、このドレンを減圧沸騰させることで発生する蒸気を蒸気タービンの抽気蒸気の代わりに用いて蒸気インジェクタを駆動することで、蒸気タービンの抽気蒸気を駆動源とする場合と同様の効果が得られる。
【００６５】
また、加熱器発生ドレンを減圧沸騰させる減圧手段と、減圧沸騰した流体を気水分離するフラッシュタンクと、気水分離されたフラッシュタンク発生蒸気を駆動源として給水の昇温昇圧を行う蒸気インジェクタを設け、加熱器にて発生するドレンを用いることで同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、蒸気発生器の器内水を減圧沸騰させる減圧手段と、減圧沸騰した給水を気水分離するフラッシュタンクと、気水分離されたフラッシュタンク発生蒸気を駆動源として給水の昇温昇圧を行う蒸気インジェクタを備え、蒸気発生器の器内水を給水の代わりに用いることで同様の効果を得ることができる。なお器内水は蒸気発生器から直接又は給水循環設備など蒸気発生器内水が供給される設備から分岐する配管によって前記減圧装置に供給することができる。
【００６７】
また、蒸気インジェクタと給水ポンプを並列に設置することにより、蒸気インジェクタを駆動する蒸気条件が十分ではない運転段階では、給水ポンプにより送水し、その後、駆動蒸気としての蒸気条件が確立した段階で蒸気インジェクタを運転することで、トラブル発生の可能性低減と、プラントの起動停止時の蒸気圧力が低い場合に対応できる。
【００６８】
また、複数台の蒸気インジェクタを直列に設置し、給水の昇温昇圧を行うことにより蒸気インジェクタの小型化と送水圧力の確保を両立させることができる。
【００６９】
また、蒸気インジェクタ入口側に加熱器又は冷却器を設け、蒸気インジェクタ入口部における駆動蒸気のエンタルピーを上げるかまたは、給水の入口温度を下げるかすることで蒸気インジェクタでの昇温昇圧量を向上させることができる。
【００７０】
また、本願の第２の発明は、熱交換器方式の給水加熱器を備えた従来の給水加熱システムに代えて、蒸気タービンから抽出された互いに異なる圧力を有する複数の抽気蒸気が多段式に供給される多段式蒸気インジェクタと、脱気機能を有するジェット遠心脱気器とを備えた新しい型の給水加熱システムを提供するものである。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
本願の第１の発明について、図１乃至図１０を参照して説明する。
まず、図２を参照して本発明に使用する蒸気インジェクタの作動原理について説明する。
【００７２】
心棒１６の先にあるニードル弁を開いて駆動源としての駆動用蒸気を導き、この蒸気を混合室１７内に噴出させる。混合室１７内では、蒸気タービン２からの流出水が供給されており、噴出された蒸気は管１８内で急激に凝縮されながら、運動エネルギーを入力された水に伝え、この水は高速流となって弁１９を押し開いて流れ出る。また、この時の高速水流は、蒸気の凝縮水を含んでいるため、給水の温度よりも高温となって流出する。このようにして、復水器３からの流出水は、蒸気インジェクタを通る間に昇温かつ昇圧される。
【００７３】
次に、図３を参照して、フラッシュタンク９による蒸気発生手段について説明する。
分岐配管２０によって導かれる流体は減圧装置８において減圧されて二相流となりフラッシュタンク９内に導入される。フラッシュタンク９内では上記二相流の気相部と液相部とに分離される。
【００７４】
次に、本願の第１の発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態の発電プラントのタービンシステム概略図である。
【００７５】
図１に示すシステムは、蒸気発生器１と、蒸気発生器１により発生した蒸気により駆動する蒸気タービン２と、蒸気タービン２で仕事をした蒸気を凝縮する復水器３と、凝縮した給水を昇温昇圧させる蒸気インジェクタ４と、給水ポンプ５と給水加熱器６と、蒸気インジェクタ４に蒸気タービン抽気を供給する駆動蒸気供給配管７とから構成される発電プラントのタービンシステムである。ここで、蒸気発生器１としては、原子炉、原子炉と熱交換器の複合体、あるいはボイラー等が想定される。
【００７６】
次に、通常時の作用を説明する。
蒸気タービン２で仕事をした蒸気は、復水器３で凝縮され、凝縮水は給水として蒸気インジェクタ４と、給水ポンプ５と、給水加熱器６により昇温昇圧されて蒸気発生器１に戻される。
【００７７】
蒸気インジェクタ４自体においても復水器３で凝縮された凝縮水を昇温かつ昇圧させることができる。このため、給水ポンプ５と給水加熱器６については、図１１に示す場合に比べて段数を減らすことが可能になる。また、給水ポンプ５と給水加熱器６を全く設けないようにすることも可能になる。
【００７８】
本実施の形態によれば、蒸気インジェクタ４を使用することで、給水設備を簡素化することができるので保守性を改善し機械的要因に基づくトラブルの可能性を低減させ電力の安定供給に対する信頼性を向上させることが出来る。
【００７９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態の発電プラントのタービンシステムの概略図である。
【００８０】
蒸気発生器１と、蒸気発生器１で発生した蒸気により駆動する蒸気タービン２と、蒸気タービン２で仕事をした蒸気を凝縮する復水器３と、復水器３で凝縮させた給水を昇温昇圧させる蒸気インジェクタ４と、給水ポンプ５と、給水ポンプ５と蒸気発生器１の入口側との間に配設された給水加熱器６と、蒸気発生器入口側から分岐し給水の一部を抽出して減圧沸騰させる減圧装置８と、減圧沸騰した流体を気水分離するフラッシュタンク９と、フラッシュタンク９で発生した気水分離された蒸気を駆動源として蒸気インジェクタ４に供給する駆動蒸気供給配管７と、気水分離されたフラッシュタンク発生ドレンを回収するドレン配管１０と、から構成された発電プラントのタービンシステムである。
【００８１】
本実施の形態によれば、蒸気インジェクタ４の駆動源である駆動用蒸気として蒸気発生器１の入口側に供給される給水の一部を用いるようにしたので、駆動用蒸気を生成するために復水器３等の内部にそのための配管を設ける必要がなくなり、蒸気タービン２や復水器３等の構成の簡素化を図ることができる。
【００８２】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図５は本発明の第３の実施の形態を示すものであり、蒸気インジェクタ４を駆動用蒸気として、給水加熱器６にて発生したドレンを減圧装置８で減圧沸騰させ、フラッシュタンク９にて気水分離させたものを使用した発電プラントのタービンシステムである。
【００８３】
本実施の形態によれば、給水ポンプ５と蒸気発生器１の入口側との間に配設された給水加熱器６で発生したドレンを流用して駆動用蒸気を発生することができるので、システムの簡素化を図ることができる。
【００８４】
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
図６は本発明の第４の実施の形態を示すものであり、蒸気発生器１と、蒸気発生器１で発生した蒸気により駆動する高圧蒸気タービン２Ａと、高圧蒸気タービン２Ａで仕事をした蒸気を湿分分離または加熱する加熱器１１と、加熱器１１を通過した蒸気により駆動する低圧蒸気タービン２Ｂと、低圧蒸気タービン２Ｂで仕事をした蒸気を凝縮する復水器３と、復水器３で生成された凝縮水を給水として昇温昇圧する蒸気インジェクタ４と、給水加熱器６と、給水ポンプ５と、加熱器１１にて発生したドレンを減圧沸騰させる減圧装置８と、減圧沸騰した流体を気水分離するフラッシュタンク９と、気水分離されたフラッシュタンク９で発生した蒸気を駆動源としての駆動用蒸気として蒸気インジェクタ４に供給する駆動蒸気供給配管７と、気水分離されたフラッシュタンク発生ドレンを回収するドレン配管１０とから構成された発電プラントのタービンシステムである。
【００８５】
本実施の形態によれば、前述の態様と同様に、蒸気インジェクタ４により給水を昇温かつ昇圧することができるので、給水ポンプ５や給水加熱器６の必要台数を最小限にすることができる。
【００８６】
また、蒸気インジェクタ４の駆動源である駆動用蒸気として、高圧蒸気タービン２Ａと低圧蒸気タービン２Ｂとの間に配設される加熱器１１のドレンを流用し蒸気を生成するようにしたので、復水器３等の内部に新たに配管等を設ける必要がなくなり、システムの簡素化を図ることができ、トラブルの可能性を低減できプラントの起動停止を含む電力の安定供給への信頼性を向上させることができる。
【００８７】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
図７は、本発明の第５の実施の形態を示すものであり、図６に示した場合と異なり、蒸気発生器１の入口側へ供給される給水の一部と蒸気発生器１の器内水を給水循環設備１２や分岐配管２０によって減圧装置８及びフラッシュタンク９へ導き、蒸気インジェクタ４の駆動用蒸気が生成される。
【００８８】
本実施の形態によれば、駆動用蒸気を蒸気発生器１の器内水等を流用して生成するようにしたので、システムの簡素化を図ることができ、トラブルの可能性を低減できプラントの起動停止を含む電力の安定供給への信頼性を向上させることができる。
【００８９】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
図８は、本発明の第６の実施の形態を示すものであり、図１に示した第１の実施の形態における蒸気インジェクタ４に対して並列に給水ポンプ２５に設置した場合の発電プラントのタービンシステムである。
【００９０】
本実施の形態によれば、蒸気インジェクタ４を駆動する駆動用蒸気の蒸気条件が十分ではない段階、例えばプラントの運転段階では、給水ポンプ２５により送水し、その後、駆動用蒸気としての蒸気条件が確立した段階で昇温昇圧の役割を蒸気インジェクタ４に切替えることができるので、トラブルの可能性を低減できプラントの起動停止を含む電力の安定供給への信頼性を向上させることができる。
【００９１】
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。
図９は、本発明の第７の実施の形態を示すものであり、図１に示した第１の実施の形態における蒸気インジェクタ４を複数個、例えば２個、直列に設置した場合の発電プラントのタービンシステムである。
【００９２】
本実施の形態によれば複数の蒸気インジェクタ４を直列につなぐことにより、蒸気インジェクタ４の小型化を図ることができるとともに送水圧力を確保することができる。また、複数の蒸気インジェクタ４がポンプ５等の回転機器や給水加熱器６の代用することで、機械的要因に基づくトラブルの可能性低減と電力の安定供給に対する信頼性を向上させることができる。
【００９３】
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
図１０は、本発明の第８の実施の形態を示すものであり、蒸気インジェクタ４の入力側には、蒸気インジェクタ４へ入力される給水の温度あるいは圧力を調整する調整手段３０が配設されている。
【００９４】
例えば、蒸気インジェクタ４へ入力される水は、温度が低い状態で入力されるほど、より効率的に昇圧されて蒸気インジェクタ４から出力される。
【００９５】
調整手段３０は、蒸気インジェクタ４に入力される流体が最も効率的に昇温昇圧されて出力されるように、入力される給水の温度あるいは温度条件を調整する。
【００９６】
図１０に示す調整手段３０は、調整用蒸気インジェクタ４ａと調整用給水加熱器６ａとを備えている。図１０に示す調整手段３０は、いわばインナークーラを設けた構成をとっている。
【００９７】
調整用給水加熱器６ａは、復水器３で凝縮された給水を加熱し、調整用インジェクタ４ａへ送る。調整用インジェクタ４ａは、蒸気タービン２から抽出される抽気蒸気を駆動用蒸気として駆動される。調整用インジェクタ４ａで昇温昇圧された給水は、図１に示した実施の形態におけるものと同様の蒸気インジェクタ４へ供給される。
【００９８】
本実施の形態によれば、調整手段３０を設けたので、蒸気インジェクタ４へ、最適の条件で流体を入力させることができる。
【００９９】
次に、本願の第２の発明について、図１２乃至図３２を参照して説明する。
図１２は、本願の第２の発明に係る新型沸騰水型原子炉の給水加熱システム１００を示す。
【０１００】
図１２において、原子炉１０１で発生した蒸気により高圧蒸気タービン１０２と低圧蒸気タービン１０３が駆動され、これによって、高圧蒸気タービン１０２と低圧蒸気タービン１０３とに連結された発電機１０４が運転される。低圧蒸気タービン１０３で仕事をした蒸気は復水器１０５で凝縮され、復水器１０５中の復水は低圧復水ポンプ１０６によって空気抽出機１０７と復水ろ過脱塩装置１０８を経て給水１０９として給水加熱システム１００へ供給される。
【０１０１】
給水１０９は給水加熱システム１００で昇温昇圧されて、高圧復水ポンプ１１０によって高圧給水加熱部１１１へ送られ、高圧給水加熱部１１１から原子炉１０１へ高温高圧の給水が供給される。符号１１６は湿分分離加熱器であり、符号１１７はリアクタフィードポンプ１１５等を駆動するためのタービンである。
【０１０２】
高圧給水加熱部１１１は、高圧給水加熱器１１２と、ドレインタンク１１３と、高圧ドレインポンプ１１４と、リアクタフィードポンプ１１５を備えている。高圧給水加熱器１１２には、高圧蒸気タービン１０２から蒸気が供給され、その蒸気は高圧給水加熱器１１２において熱交換して液化してドレインタンク１１３へ集められ、ドレインタンク１１３の液体は高圧ドレインポンプ１１４によってリアクタフィードポンプ１１５へ送られ、リアクタフィードポンプ１１５に送られた液体は、高圧復水ポンプ１１０を介して供給される給水とともに混合され高圧給水加熱器１１２へ供給される。
【０１０３】
以下に、給水加熱システム１００について詳細に説明する。
図１２に示すように、給水加熱システム１００は、互いに並列接続された３基の蒸気インジェクタ装置１２５と各々の蒸気インジェクタ装置１２５の下流側に直列接続された３基のバッファータンク１２６とを備えている。図１３（ｂ）に示すように、蒸気インジェクタ装置１２５は、後で詳述する多段式蒸気インジェクタ装置１２７と、後で詳述するジェット遠心脱気器装置１２８とから構成されている。
【０１０４】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、蒸気インジェクタ装置１２５を備えた給水加熱システム１００が従来の熱交換器方式の給水加熱器３０１を備えた給水加熱システム３００に容易に置換可能であることを示す図である。
【０１０５】
図１２または図１３（ｂ）に示すように、蒸気インジェクタ装置１２５には、低圧タービン１０３の抽気蒸気１２０，１２１，１２２，１２３が供給される。
【０１０６】
図１３（ａ）と比較するとわかるように、定格運転時には、初段の抽気蒸気１２０の抽気蒸気圧力は抽気蒸気３０３と同じく０．０５ＭＰａであり、２段目の抽気蒸気１２１の抽気蒸気圧力は抽気蒸気３０４と同じく０．１ＭＰａであり，３段目の抽気蒸気１２２の抽気蒸気圧力は抽気蒸気３０５と同じく０．２１ＭＰａであり，４段目の抽気蒸気１２３の抽気蒸気圧力は抽気蒸気３０６と同じく０．４ＭＰａである。
【０１０７】
また、温度に関して、蒸気インジェクタ装置１２５では、４２℃の給水１０９は６５℃、９０℃、１１５℃に加熱されて噴出され、蒸気インジェクタ装置１２５の下流側にあるバッファタンク１２６からは１３９℃の給水として排出される。また、従来の熱交換器方式の給水加熱器３０１を用いた場合は、４２℃の給水１０９は７５℃、９７℃、１１７℃、１３９℃に加熱されて排出される。従って、４２℃の給水１０９が供給され１３９℃の給水が排出されるという点で、温度に関しても、給水加熱システム１００が給水加熱システム３００に置換可能であるのである。
【０１０８】
このように、定格運転時において、蒸気インジェクタ部１２５に供給する抽気蒸気１２０，１２１，１２２，１２３の抽気蒸気圧力を、図３０または図１３（ａ）に示す従来の熱交換器方式の給水加熱器３０１、３０１、３０１、３０１に供給する抽気蒸気３０３、３０４、３０５、３０６の抽気蒸気圧力と同じにしたので、また、給水の入力温度と出力温度とに関して同じにしたので、給水加熱システム１００と従来の給水加熱システム３００との間で容易に互換性を維持することが可能になる。
【０１０９】
また、図１３（ａ）に示す従来の熱交換器方式の給水加熱器３０１、３０１、３０１、３０１は、図１３（ｂ）に示す蒸気インジェクタ装置１２５とバッファータンク１２６とに置換されるのであり、これによって後述するように、装置の小型化を図り装置の設置スペースを削減することにより、タービン建屋を小型化することが可能になるのである。
【０１１０】
次に、図１４を参照して蒸気インジェクタ装置１２５について詳細に説明する。
蒸気インジェクタ装置１２５は８基の蒸気インジェクタユニット装置１３１から構成されており、８基の蒸気インジェクタユニット装置１３１は、円筒状ケーシング容器１３０内に図１５に示すようにほぼ均等間隔をおいて平行状に配列されている。円筒状ケーシング容器１３０の側部には、上流側から下流側に向かって間隔をおいて、抽気蒸気１２０，１２１，１２２，１２３が供給される入口部１８１が形成されている。円筒状ケーシング容器１３０内に供給される抽気蒸気１２０，１２１，１２２，１２３は、円筒状ケーシング容器１３０の円周方向に形成された配管１８０（抽気蒸気供給配管）によって８基の蒸気インジェクタユニット装置１３１の各々に供給される。また、円筒状ケーシング容器１３０の一端側から給水１０９（図１２参照）が給水ノズル１８３を介して供給されるようになっている。
【０１１１】
蒸気インジェクタユニット装置１３１は、多段式蒸気インジェクタ１３２と多段式蒸気インジェクタ１３２の下流部に接続されたジェット遠心脱気器１３３とから構成されている。
【０１１２】
また、前述したように、蒸気インジェクタ装置１２５は多段式蒸気インジェクタ装置１２７とジェット遠心脱気器装置１２８とから構成されている。従って、多段式蒸気インジェクタ装置１２７は８基の多段式蒸気インジェクタ１３２からなり、ジェット遠心脱気器装置１２８は８基のジェット遠心脱気器１３３から構成されている。
【０１１３】
次に、図１４を参照して、多段式蒸気インジェクタ１３２について詳細に説明する。
多段式蒸気インジェクタ１３２は、細長い円筒容器１３５内に直列状に接続されて配列された４個の蒸気インジェクタ１３６、１３７、１３８、１３９から構成されている。
【０１１４】
蒸気インジェクタ１３６は、給水ノズル１８３を介して供給される給水１０９を噴出させるための水噴流ノズル１４０と、水噴流ノズル１４０の先端部近傍に形成され抽気蒸気１２０が噴入される蒸気ノズル１４１と、水噴流ノズル１４０から噴出される水と蒸気ノズル１４１を介して噴入される抽気蒸気１２０とを混合し噴出する混合ノズル１４２とから構成されている。蒸気ノズル１４１は水噴流ノズル１４０の出口側端部の外表面と混合ノズル１４２の入口側端部の内表面とによって形成されている。ここで、水噴流ノズル１４０から噴出される給水１０９の外側から抽気蒸気１２０を噴入させる理由は、水噴流ノズル１４０から噴出する給水１０９の圧力が抽気蒸気１２０の圧力よりも高いからであり、より圧力の高い流体を中心部に位置させることにより、より圧力の低い抽気蒸気１２０が管壁に押し付けられ、安定した流体が得られるからである。
【０１１５】
混合ノズル１４２において、蒸気ノズル１４１は水噴流ノズル１４０から噴出した液体（給水１０９）に抽気蒸気１２０が噴入し、抽気蒸気１２０によって給水１０９が加速されるとともに加熱される。この結果、混合ノズル１４２から昇温昇圧された液体が噴出される。この昇温昇圧された液体は、次段の蒸気インジェクタ１３７へ送られる。
【０１１６】
水噴流ノズル１４０の一端にはノズル駆動用アクチュエータ１７６が接続されている。水噴流ノズル１４０はノズル駆動用アクチュエータ１７６によって軸方向に前進後退される。水噴流ノズル１４０が前進後退することによって、水噴流ノズル１４０の出口側端部の外表面と混合ノズル１４２の入口側端部の内表面との隙間間隔が変化し、蒸気ノズル１４１に供給される抽気蒸気１２０の流量が調整される。
【０１１７】
次に、最終段の蒸気インジェクタ１３９について説明する。
蒸気インジェクタ１３９は、混合ノズル１４８の出口側と同じ形状の水噴流ノズル１４９と、水噴流ノズル１４９の内側に形成され中心部へ抽気蒸気１２３を噴出するための中心噴流蒸気ノズル１５０と、水噴流ノズル１４８から噴出される水と中心噴流蒸気ノズル１５０を介して噴入される抽気蒸気１２３とを混合し噴出する混合ノズル１５１とから構成されている。蒸気インジェクタ１３９の前段にある蒸気インジェクタ１３８の混合ノズル１４８を経て、蒸気インジェクタ１３９の水噴流ノズル１４９から噴出される水の圧力は、抽気蒸気１２３の圧力よりも低い。このため、蒸気インジェクタ１３９では、中心部へ抽気蒸気１２３を噴出するための中心噴流蒸気ノズル１５０が用いられている。
【０１１８】
上述のように、蒸気インジェクタ１３６では水噴流ノズル１４０から噴出される給水１０９の外側から抽気蒸気１２０を噴入させていたのに対し、蒸気インジェクタ１３９では、水噴流ノズル１４８から噴出される給水の内側から抽気蒸気１２３を噴入させている。
【０１１９】
蒸気インジェクタ１３７、１３８は、水噴流ノズル１４３、１４６から噴出される給水の外側から抽気蒸気１２１、１２２を噴入させているという点で、蒸気インジェクタ１３６と同じに構成されている。なお、多段的に給水を昇温昇圧できるようにするために、蒸気インジェクタ１３６、１３７、１３８を構成するノズルの長さや太さは、最も効率的に昇温昇圧されるように選択されている。
【０１２０】
以上のように、多段式蒸気インジェクタ１３２は直列状に接続されて配列された４個の蒸気インジェクタ１３６、１３７、１３８、１３９を備えているので、給水ノズル１６３を介して水噴流ノズル１４０に供給される給水１０９は、効率的に昇温昇圧された水として、最終段の蒸気インジェクタ１３９から排出される。
【０１２１】
また、図１４に示すように、初段の蒸気インジェクタ１３６と次段の蒸気インジェクタ１３７には、供給された給水のうち余分のオーバーフロー水を吐出するためのドレイン孔２１０が形成されている。ドレイン孔２１０から吐出されるオーバーフロー水は復水器１０５へ送られる。
【０１２２】
次に、ジェット遠心脱気器１３３について説明する。
前述したように、本願発明では、多段式蒸気インジェクタ１３２へ抽気蒸気１２０等を直接的に導入し、原子炉１０１へ供給する給水を生成する。そこで、多段式蒸気インジェクタ１３２から出力される水を脱気処理する必要があり、これを行うのがジェット遠心脱気器１３３である。
【０１２３】
脱気の原理は、良く知られた「ヘンリーの法則」を基本原理とするものである。「ヘンリーの法則」は、
（液相の平衡溶解度）＝（液相に接する気相の不凝縮性ガスの分圧）／（ヘンリー定数）
という関係式で表される。低圧タービン１０３の抽気蒸気１２０、１２１、１２２、１２３に含まれる不凝縮性ガスのうち、給水系や原子炉の炉内機器に影響を与えるのは、腐食やＳＣＣ（応力腐食割れ）の原因となる酸素ガスである。抽気蒸気１２０、１２１、１２２、１２３中の酸素ガスの分圧は沸騰水型原子炉の場合、炉心での水のγ線分解によるもので、約１６ｐｐｍのオーダである。脱気により不凝縮性ガスが気相に放出され不凝縮性ガスの濃度が２０倍の３２０ｐｐｍになっても、ヘンリー定数は約７０００という大きな値であるため、液相の溶解度は３２０ｐｐｍ／７０００＝４６ｐｐｂと極めて小さい値となる。従来のブラントの運転経験や研究によると、溶存酸素濃度は２５ｐｐｂから２００ｐｐｂの範囲にあるのが良いとされ、２５ｐｐｂ以下では鉄がイオンとなって給水に溶け出し、５００ｐｐｂを超えると流速が低い箇所で腐食（いわゆる赤錆）が発生する。脱気は、以上の「ヘンリーの法則」に基づき、液相から気相へ酸素を移行させることが基本原理である。
【０１２４】
しかし、この条件は「平衡溶解度」という、無限の時間をかけて達せられる平衡状態を前提にするものであり、大型の装置を用いることなく実用的な時間内で「平衡溶解度」を達成することは極めて困難であるのである。
【０１２５】
これに対し、本願発明の発明者らは、多くの試行錯誤のなかから、従来のタンク内でのスプレイや脱気素子と呼ばれる多孔版や多段Ｖ字形状トレイを用いる方式に代わり、小さな空間体積で非常に高い脱気性能を有するジェット遠心脱気器１３３を開発するに至ったのである。
【０１２６】
「平衡溶解度」を実用的な時間内で達成させるためには、水を微細な液滴にして気液の界面積を大きくとることが必要であり、また、液滴内に対流渦を発生させて液滴の中心部の溶存酸素濃度の高い水を表面に移動させることが必要であり、また、減圧沸騰による二相流により液滴を微細化することも有効である。
【０１２７】
以下に説明するジェット遠心脱気器１３３では、脱気用噴射ノズル１５２から給水を噴射させることにより給水を微細な液滴にするとともに、抽気蒸気１２３を導入し、給水を液滴にすることにより抽気蒸気１２３に接する給水の界面積を大きくしている。また、液滴化した給水に抽気蒸気１２３を噴射させることにより、液滴内に対流渦を発生させて液滴の中心部の溶存酸素濃度の高い部分を表面に移動させ、効率的に溶存酸素を摘出している。また、脱気用噴射ノズル１５２から噴射される給水は、減圧沸騰され水と蒸気の二相流流体となるので、給水の液滴はさらに微細化される。これらによって、ジェット遠心脱気器１３３では、効率的な脱気作用を行うことができる。
【０１２８】
以下に、図２５を参照して、ジェット遠心脱気器１３３の主要構造について説明する。
ジェット遠心脱気器１３３は、蒸気インジェクタ１３９の混合ノズル１５１の出口端に取り付けられた少なくとも１個の脱気用噴射ノズル１５２と、ベルマウス１５３を有する直管１５４と、直管１５４に接続されたディフューザ１５６と、抽気蒸気１２３を直管１５４またはディフューザ１５６の下流方向に向かって注入させるための複数の蒸気噴射ノズル１６９と、蒸気と液体とを遠心力により分離するための曲管状に形成されたエルボ１５７と、エルボ１５７で分離された蒸気をベルマウス１５３ヘ再循環させる再循環蒸気配管１５９と、脱気した不凝縮性ガスをオリフィス１６０を介して復水器１０５または低圧タービン１０３へ排出するベント配管１５７とを備えている。
【０１２９】
エルボ１５７で分離された水は配管１５８によってバッファータンク１２６へ送られる。
【０１３０】
混合ノズル１５１と脱気用噴射ノズル１５２とベルマウス１５３を含む直管１５４の部分は、円筒状ケーシング容器１３０の後端部である容器部分１７０内に配設されている。混合ノズル１５１とディフューザ１５６には、溶存酸素濃度を測定するための溶存酸素濃度計１７１が取り付けられている。
【０１３１】
次に、ジェット遠心脱気器１３３の作用について説明する。
脱気用噴射ノズル１５２は、混合ノズル１５１から噴出する昇温昇圧された給水を水滴の集合に変換し、直管１６８及びディフューザ１５６中へ噴出する。
【０１３２】
直管１５４の前端部にベルマウス１５３が形成されているため、再循環蒸気配管１５９によって容器部分１７０へもどされた蒸気は、ベルマウス１５３の作用によって、脱気用噴射ノズル１５２から噴出する水とともに、低い流体抵抗で集められ直管１６８内へ送られる。
【０１３３】
蒸気噴射ノズル１６９は先細の角状の形状を有し、図示しない分岐管によって蒸気噴射ノズル１６９から、混合ノズル１５１から噴出する水とほぼ同じ圧力を有する抽気蒸気１２３が噴射される。
【０１３４】
蒸気噴射ノズル１６９から噴射される蒸気の圧力が混合ノズル１５１から噴出する水より高い場合は、ヘンリーの法則に従い脱気効率が低下し、蒸気噴射ノズル１６９から噴射される蒸気の圧力が混合ノズル１５１から噴出する水より低い場合は抽気蒸気が水滴中に混入することが妨げられ脱気効率が低下する。
【０１３５】
なお、蒸気噴射ノズル１６９の蒸気吹き込み口１６８は、ディフューザ１５６の周面に形成されている例を示したが、直管１５４の周面に形成されていてもよい。また、直管１５４は、ディフューザ１５６の一部を形成していてもよい。
【０１３６】
ディフューザ１５６によって内部を流れる水滴群と抽気蒸気１２３とは加圧されるので、エルボ１５７で分離された蒸気を再循環蒸気配管１５９を介して容器部分１７０へ戻すことが可能になり、抽気蒸気１２３の有効利用が図られる。また、ディフューザ１５６によって内部を流れる水滴群と抽気蒸気１２３とは加圧されるので、エルボ１５７で分離された水を配管１５８を介してバッファータンク１２６へ送ることができる。
【０１３７】
ディフューザ１５６内を流れる水滴群と蒸気からなる噴霧流は、曲管状に形成されたエルボ１５７の壁面に沿って流れる間に各々の質量の差に基づき異なる遠心力を受け層状流に変換され、この結果、エルボ１５７の外径側に水滴群が集まり内径側に蒸気が集まり互いに分離される。また、水滴群はエルボ１５７によって分離されることによって、互いに結合し水流体が形成されバッファータンク１２６へ供給される。再循環蒸気配管１５９はエルボ１５７の内径側において配管１５８から分岐して形成されているので、分離された蒸気を効率的に容器部分１７０へ戻すことができる。
【０１３８】
脱気した不凝縮性ガスを復水器１０５等へベント配管１５７を介して排出するようにしているので、再循環蒸気配管１５９を介して戻される蒸気との間で、容器部分１７０内でマスバランスをとることができる。
【０１３９】
混合ノズル１５１の出口端に形成された複数本の脱気用噴射ノズル１５２は、中心部に直管１５４の軸方向に平行に立設された中心ノズル１５２ａと中心ノズル１５２ａを同心状に取り巻き周方向に約０度から４度の角度傾けた立設された６本の外周ノズル１５２ｂ・・１５２ｇとから構成される。外周ノズルは１例として６本としたが、３本以上の複数本であればよい。
【０１４０】
図２６は、図２５に示すジェット遠心脱気器１３３の実際の試験装置の写真から一部描写した図である。
【０１４１】
図２７は、脱気用噴射ノズル１５２における外周ノズルが６本の場合の脱気用噴射ノズル１５２からの噴流を示す図である。図２６における外周ノズル１５２ｂ・・１５２ｇは、周方向に４度ほど傾けて立設され、吸引する蒸気に旋回成分が与えられるように考慮されている。外周ノズル１５２ｂ等を傾けてベルマウス１５３から吸引される蒸気に旋回成分を与えることにより、吸引に伴うエネルギー損失を最小にすることができる。
【０１４２】
この現象は、自然界のなかに多く見られ、例えば、小さいものでは洗面所のドレン孔に発生する小さな竜巻状の旋回渦があり、大きいものでは宇宙に存在するブラックホールが光速で星間物質を吸引する際に発生する降着円盤の中心部の旋回ジェット流がある。本発明では、外周ノズル１５２ｂ等をわずかに傾けることにより、吸引に伴うエネルギー損失を最小にするために自然界に見られる流れの基本法則の１つを積極的に適用したものである。
【０１４３】
図２８は、図２５に示すジェット遠心脱気器１３３の変形例であり、バッファータンク一体型のジェット遠心脱気器１３３を示す。図２８に示すジェット遠心脱気器１３３では、図２５に示すエルボ１５７の代わりに、横置きのバッファータンク１２６の内壁面１７３を使って気液分離する。ディフューザ１５６の先には延長配管１７２が接続されており、延長配管１７２を介して水滴及び蒸気がバッファータンク１２６の内壁面１７３へ送られる。気液分離を、図２５に示すエルボ１５７で行うか、バッファータンク１２６の内壁面１７３で行うかは、プラントのレイアウトにより設計上有利な方を選択すれば良い。
【０１４４】
図１６に示すように、円筒状ケーシング容器１３０は水平に設置され、その下方に固定支持用金具１８４を取り付けて、建屋の床１８５にアンカーボルト１８６により直接固定される。
【０１４５】
円筒状ケーシング容器１３０の一方の端面にある円盤状の蓋１７７には、水噴射ノズル１４０等を軸方向に前後移動するためのアクチュエータ１７６と給水１０９を供給するため給水ノズル１８３とが取り付けられている。円筒状ケーシング容器１３０の他方の端面には、点検用フランジ１７８が設けられている。
【０１４６】
図１７は、点検用フランジ１７８を開放した状態を示しており、各々の多段式蒸気インジェクタ１３２の円筒容器１３５から蒸気インジェクタ１３６、１３７、１３８、１３９を引き出し、点検および部品交換が可能であることを示している。
【０１４７】
また、図１８は、蓋１７７の側において、水噴射ノズル１４０またはアクチュエータ１７６を取り外して、水噴射ノズル１４０またはアクチュエータ１７６を引き抜きして点検保守が可能であることを示す。
【０１４８】
次に、給水加熱システム１００のバイパス系統２００について説明する。
蒸気インジェクタ装置１２５は、抽気蒸気１２０等が供給されてはじめて駆動されるものであるから、ブラント起動の直後からいきなり駆動することはできない。図１９は、ブラント起動後約６０％負荷の時に蒸気インジェクタ装置１２５を給水１０９に併入できるようにするために給水１０９をバイパスするためのバイパス系統２００を示す。バイパス系統２００は、給水１０９のバイパス用の配管２０１と蒸気インジェクタ装置１２５用の配管２０３とを備えている。配管２０１にはバイパス弁２０２が設けられている。配管２０３には、蒸気インジェクタ装置１２５の上流側に隔離弁２０４と、バッファータンク１２６の下流側に隔離弁２０５とが設けられている。約６０％負荷時に、バイパス弁２０２を閉じ、隔離弁２０４と隔離弁２０５を開けることによって、蒸気インジェクタ装置１２５は給水１０９に併入される。
【０１４９】
また、図１９に示すように、抽気蒸気１２０、１２１、１２２、１２３はアクチュエータ付逆止弁２０７を経て多段式蒸気インジェクタ装置１２７へ供給される。また、抽気蒸気１２３は、アクチュエータ付逆止弁２０７を経てジェット遠心脱気器装置１２８におけるジェット遠心脱気器１３３に供給される。
【０１５０】
また、図１９に示すように、初段の蒸気インジェクタ１３６と次段の蒸気インジェクタ１３７に形成されたドレイン孔２１０（図１４を参照）から吐出されるオーバーフロー水は、アクチュエータ付オーバーフロー逃がし弁２０６を経て復水器１０５へ送られる。
【０１５１】
図２０は、さらに高圧タービン１０２の出口蒸気２２２を蒸気インジェクタ装置１２５への抽気蒸気として利用することを示す図である。
【０１５２】
図２０において、抽気蒸気１２０、１２１、１２２、１２３が供給される配管の間には蒸気流量調節弁２２０が配設されており、また、アクチュエータ付逆止弁２０７の上流側にはアクチュエータ付逆止弁２２０が配設されている。高圧タービン１０２の出口蒸気２２２は、蒸気配管２２３とアクチュエータ付逆止弁２２１と蒸気流量調節弁２２０を介して蒸気インジェクタ装置１２５へ送られる。高圧タービン１０２の出口蒸気２２２と低圧タービン１０３の後段の高い抽気蒸気とを蒸気インジェクタ装置１２５へ供給することにより、約６０％負荷時よりも低い負荷時に蒸気インジェクタ装置１２５を給水１０９に併入することが可能になる。
【０１５３】
図２１は、初段の蒸気インジェクタ１３６と次段の蒸気インジェクタ１３７のドレイン孔２１０（図１４を参照）から吐出されるオーバーフロー水の流量を最小にするための制御装置を示す図である。
【０１５４】
図２１において、蒸気インジェクタ装置１２５に供給されるを給水１０９の流量を調節するために流量調節弁２３０が設けられいる。給水１０９の流量は流量調節弁２３０の下流側に配設された差圧伝送器２３１によって差圧信号として検出され、検出された差圧信号は流量演算処理装置２３６へ送られる。蒸気インジェクタ１３６と蒸気インジェクタ１３７の各々の混合ノズル１４２、１４５から吐出される昇温昇圧された給水の吐出流量を測定するために、混合ノズル１４２、１４５の出口近傍に各々２個の差圧計測孔２３３が形成されている。蒸気インジェクタ１３６、１３７からの吐出流量は、差圧計測孔２３３を介して差圧伝送器２３４によって差圧信号として検出される。符号２３２は、抽気蒸気流量を算出するために各々の場所の温度を測定する温度検出器である。
【０１５５】
流量演算処理装置２３６は、差圧伝送器２３１、２３４、２３４による差圧信号から給水流量と吐出流量を算出し、温度検出器２３２による各々の場所の測定温度から温度上昇量を求め抽気蒸気流量を算出する。さらに、算出した給水流量と抽気蒸気流量と吐出流量とから、ドレイン孔２１０から吐出されるオーバーフロー水の流量を演算する。さらに、演算したオーバーフロー水流量を最小にするように所定の演算式を用いて給水１０９の流量と抽気蒸気１２０等や出口蒸気２２２の蒸気流量を演算し、この演算結果に基づいて、流量調節弁２３０と蒸気流量調節弁２２０を制御する制御信号を生成する。
【０１５６】
給水１０９の流量と抽気蒸気１２０等の蒸気流量を制御することにより、オーバーフロー水の流量を最小にすることにより、給水加熱システム１００の効率化を図ることができる。
【０１５７】
図２２は、蒸気インジェクタ装置１２５に供給されるを給水１０９の流量を調節するための他の手段を示す図である。図２２に示す例では、低圧復水ポンプ１０６（図１２参照）の吐出圧を制御するものであり、このために低圧復水ポンプ１０６の回転数をインバータ２３８により制御することによって給水１０９の流量が調節される。
【０１５８】
図２３は、蒸気インジェクタ装置１２５に供給されるを給水１０９の流量を調節するためのさらに他の手段を示す図である。図２３に示す例では、蒸気インジェクタ１３６の水噴流ノズル１４０の内部に軸方向に前進後退可能な中空調節管２３９を配設したものである。中空調節管２３９の一端はノズル駆動用アクチュエータ１７６が接続されている。水噴流ノズル１４０の一端にはノズル駆動用アクチュエータ１７６が接続されている。中空調節管２３９はノズル駆動用アクチュエータ１７６によって軸方向に前進後退可能である。中空調節管２３９が前進後退することによって、水噴流ノズル１４０の出口側端部の内表面と中空調節管２３９の出口側端部の外表面との隙間間隔が変化し、蒸気ノズル１４１に供給される給水１０９の流量が調整される。この場合、蒸気インジェクタ１３６の構造が多少複雑になるが、給水１０９の水噴流の噴出速度２４１を高く維持することができる。なお、中空調節管２３９の内部には抽気蒸気１２０の一部が流入しその出口側端部から混合ノズル１４２へ噴出される。図１４に示す場合では、ノズル駆動用アクチュエータ１７６によって水噴流ノズル１４０を前進後退させて抽気蒸気１２０の流量が調節されたが、図２３に示す場合ではノズル駆動用アクチュエータ１７６によって中空調節管２３９を前進後退させて給水１０９の流量が調節される。
【０１５９】
次に、図２４を参照して、補助脱気手段について説明する。
給水加熱システム１００における脱気方法としては、蒸気インジェクタ装置１２５における専用のジェット遠心脱気器１３３に加えて、脱気用配管２５３からなる補助脱気手段が設けられている。脱気用配管２５３は、図２４に示すように、蒸気インジェクタ１３６と蒸気インジェクタ１３７に形成されたドレイン孔２１０から吐出されるオーバーフロー水２５０を復水器１０５またはタービン低圧段へ戻す流路に、オーバーフロー逃がし弁２０６とオリフィス２５１を介して配設されている。脱気用配管２５３によって、脱気を必要とされるオーバーフロー水２５０が復水器１０５またはタービン低圧段へ戻され、脱気が行われる。このように、脱気用配管２５３を設けたので、ジェット遠心脱気器１３３の負担を軽減させることができる。
【０１６０】
次に、図２４を参照して、給水加熱システム１００の起動時および過渡時の対策および運転方法について説明する。
プラントが６０％負荷で蒸気インジェクタ装置１２５が併入される。蒸気インジェクタ装置１２５の起動時に、初段の蒸気インジェクタ１３６と次段の蒸気インジェクタ１３７のドレイン孔２１０から吐出されるオーバーフロー水２５０は、図２４に示すように、復水器１０５または復水貯蔵タンク２６０へ排出されるように配管構成されている。なお、オーバーフロー水２５０はオーバーフロー逃がし弁２５２を介して復水貯蔵タンク２６０へ排出される。
【０１６１】
また、蒸気配管２２３（図２０参照）には、高圧タービン１０２の出口蒸気２２２が供給される側とは別の分岐部に、主蒸気を蒸気インジェクタ装置１２５へ供給するための補助蒸気配管２６１が連結されている。補助蒸気配管２６１には、逆止弁２６３とオリフィス２６２が介設されている。タービントリップ時には、補助蒸気配管２６１と蒸気配管２２３を介して蒸気インジェクタ装置１２５へ蒸気を供給することができる。これによって、タービントリップ時において、蒸気流量の急減することを防止することができる。
【０１６２】
また、前述したように、蒸気インジェクタ装置１２５の下流側にはバッファータンク１２６が設けられている。また、高圧復水ポンプ１１０は、バッファータンク１２６の下流側に配設されている。
【０１６３】
タービントリップや低圧復水ポンプ１０６のトリップ時には、蒸気インジェクタ装置１２５は作動できないので原子炉１０１へ給水の供給を確保するために、給水加熱システム１００のバイパス系統２００（図１９参照）を作動させる必要がある。しかし、バイパス系２００への切り替えが完了するまでに多少の時間を要する。
【０１６４】
そこで、バイパス系２００への切り替えが完了するまでの過渡的な間、原子炉１０１への加熱された給水を確保するために、バッファータンク１２６の蓄積された加熱された給水を高圧復水ポンプ１１０によって高圧給水加熱部１１１へ送る。これによって、原子炉１０１への給水喪失を防止することができる。
【０１６５】
また、図２４に示すように、給水加熱システム１００には、給水制御手段２６６が設けられている。また、バッファータンク１２６には、水位計２６５が取り付けられている。給水制御手段２６６は、水位計２６５で検出したバッファータンク１２６の水位値と所定の参照値とに基づいて、バッファータンク１２６の水位が所定値になるように、流量調節弁２３０または低圧復水ポンプ１０６の回転数を制御する。これによって、バッファータンク１２６の水位を一定に保つことが可能になる。
【０１６６】
また、図２４に示すように、給水加熱システム１００には、過渡的復水供給ポンプ２６８が設けられている。過渡的復水供給ポンプ２６８は、バッファータンク１２６からの給水が不足する場合に、復水貯蔵タンク２６０の加熱された給水を高圧給水加熱部１１１へ送ることができる。これによって、原子炉１０１への給水喪失を防止することができる。
【０１６７】
次に、図２９（ａ）、図２９（ｂ）を参照して、給水加熱システム１００を施工するときに関することを説明する。
本発明は、従来の伝熱管を採用した熱交換器型の低圧給水加熱器３０１に代えて、蒸気インジェクタ装置１２５を採用した革新的なシステムである。蒸気インジェクタ装置１２５の円筒状ケーシング容器１３０の外面を保温材または吸音材覆うことにより、もれ熱の低減と運転時の騒音発生を防止することができる。
【０１６８】
本発明は、従来の伝熱管を採用した低圧給水加熱器３０１の１基の大きさが直径約２ｍ、長さ約１４ｍのもの４基を、直径２ｍ、最さ約７ｍの１基の蒸気インジェクタ装置１２５に置換でき、体積で約１／８と大幅に小型化でき、物量および設置スペースを大幅に削減することが可能になる。図２９（ａ）、図２９（ｂ）に示すとおり、本願発明におけるタービン建屋２７０は、従来のタービン建屋３０９の高さに対し、約３．５ｍ低減化することができる。また、復水器１０５の上に配設される重量物としての低圧タービン１０３の据え付け高さを低くすることができるので、地震に対して安全性を確保することができる。
【０１６９】
プラントを長期にわたり停止することはプラントの生涯コストの面からも不利である。これに対し、低圧給水加熱器３０１を用いていた場合と比べ、給水がステンレス壁と接する接液面積を大幅に低減することができるので、クロムイオン溶出を防止でき、また、低圧給水加熱器３０１の劣化による半年以上に亘る長期の停止工事を回避できるので、プラントの生涯コストを下げることができる。
【０１７０】
蒸気インジェクタ装置１２５を構成する水噴流ノズル１４０や混合ノズル１４２等の円筒状ケーシング容器１３０内に配設された内部ノズルは、たとえ劣化したとしても、通常の定検期間内で容易に交換することが可能であるように配設されているので、長期の停止工事を回避することができ、プラントの生涯コストを下げることができる。
【０１７１】
以上に説明した如く、本発明の給水加熱システム１００は、高い熱効率を維持しながら、プラントの物量を大幅に削減することができ、信頼性や保守・点検性を向上させてブラントの生涯コストを大幅に改善することができ、原子力発電プラントを始め高度の信頼性が要求される産業用発電プラントに好適であり、また、コスト的にも優れたシステムを提供することができる。
【０１７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発電プラントのタービンシステムに蒸気インジェクタを採用することにより、給水設備の簡素化を図れるため、保守性が向上し、機械的要因に基づくトラブル発生防止の信頼性を向上させることができる。
【０１７３】
また、本発明によれば、高い熱効率を維持しながら、発電プラントの物量を大幅に削減することができ、信頼性や保守・点検性を向上させて発電プラントの生涯コストを大幅に改善することができ、信頼性の高くコスト的にも優れた産業用発電プラントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図。
【図２】蒸気インジェクタの構成図。
【図３】フラッシュタンク及び減圧装置の概略図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す概略図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す概略図。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す概略図。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示す概略図。
【図８】本発明の第６の実施の形態を示す概略図。
【図９】本発明の第７の実施の形態を示す概略図。
【図１０】本発明の第８の実施の形態を示す概略図。
【図１１】従来の発電プラントのタービンシステム概略図。
【図１２】本発明の給水加熱システムを備えた新型沸騰水型原子炉システムを示すブロック図。
【図１３】熱交換器型の低圧給水加熱器を用いた従来の給水加熱システムを示す図（ａ）と、従来の給水加熱システムに置換される本願発明に係る給水加熱システムを比較して示す図（ｂ）。
【図１４】複数の蒸気インジェクタユニット装置を備えて蒸気インジェクタ装置を示す断面図。
【図１５】複数の蒸気インジェクタユニット装置を備えて蒸気インジェクタ装置を示す平面図。
【図１６】蒸気インジェクタ装置の設置部と人物とを示す斜視図。
【図１７】点検用フランジを開放した状態の蒸気インジェクタ装置を示す断面図。
【図１８】蓋の側において、水噴射ノズルまたはアクチュエータを取り外して、水噴射ノズルまたはアクチュエータを引き抜きして点検保守が可能であることを示す図。
【図１９】給水加熱システムのバイパス系統を示す図。
【図２０】高圧タービンの出口蒸気を蒸気インジェクタ装置へ供給可能であることを示す図。
【図２１】初段の蒸気インジェクタと次段の蒸気インジェクタのドレイン孔から吐出されるオーバーフロー水の流量を最小にするための制御装置を示す図。
【図２２】初段の蒸気インジェクタと次段の蒸気インジェクタのドレイン孔から吐出されるオーバーフロー水の流量を最小にするための他の制御装置を示す図。
【図２３】蒸気インジェクタ装置に供給されるを給水の流量を調節する手段の一例を示す図。
【図２４】本願発明の給水加熱システムの起動時および過渡時の対策および運転方法について説明するための図。
【図２５】本発明に係るジェット遠心脱気器の一例の概略構成を示す図。
【図２６】本発明に係るジェット遠心脱気器の試験装置を写真から一部描写した図である。
【図２７】外周ノズルが６本の場合の脱気用噴射ノズルからの噴流を写真から描写した図である。
【図２８】本発明に係るジェット遠心脱気器の他の例の概略構成を示す図。
【図２９】タービン建屋の大きさについて、従来の場合（ａ）と本願発明の場合（ｂ）とを比較説明するための図。
【図３０】従来の給水加熱システムを備えた新型沸騰水型原子炉システムを示すブロック図。
【図３１】従来の新型沸騰水型原子炉の給水加熱システムにおいて低圧給水加熱器がネックヒータとして用いられるいることを示す図（ａ）とその一部拡大図（ｂ）。
【図３２】従来の新型沸騰水型原子炉の給水加熱システムにおいて低圧給水加熱器１基あたり数万本のステンレス製の伝熱管で構成されていることを示す図。
【符号の説明】
１  蒸気発生器
２  蒸気タービン
３  復水器
４  蒸気インジェクタ
４ａ  蒸気インジェクタ
５  給水ポンプ
６  給水加熱器
６ａ  給水加熱器
７  駆動蒸気供給配管
８  減圧装置
９  フラッシュタンク
１０  ドレン配管
１１  湿分分離加熱器
１２  給水循環設備
１３  主蒸気配管
１４  連絡管
１５  昇圧ポンプ
１６  心棒
１８  混合室
１９  弁
２０  分岐配管
３０  調整手段
１００  給水加熱システム
１０１  原子炉
１０２  高圧蒸気タービン
１０３  低圧蒸気タービン
１０５  復水器
１０６  低圧復水ポンプ
１０９  給水
１１０  高圧復水ポンプ
１２０，１２１，１２２，１２３  抽気蒸気
１２５  蒸気インジェクタ装置
１２６  バッファータンク
１２７  多段式蒸気インジェクタ装置
１２８  ジェット遠心脱気器装置
１３０  円筒状ケーシング容器
１３１  蒸気インジェクタユニット装置
１３２  多段式蒸気インジェクタ
１３３  ジェット遠心脱気器
１３６、１３７、１３８、１３９  蒸気インジェクタ
１４０、１４５、１４９、１５１  水噴流ノズル
１４１、１４４、１４７  蒸気ノズル
１４２、１４８  混合ノズル
１５０  中心噴流蒸気ノズル
１５２  脱気用噴射ノズル
１５３  ベルマウス
１５４  直管
１５６  ディフューザ
１５７  エルボ
１５９  再循環蒸気配管
１６９  蒸気噴射ノズル
１７０  容器部分
１７６  ノズル駆動用アクチュエータ
２００  バイパス系統
２０６  アクチュエータ付オーバーフロー逃がし弁
２０７  アクチュエータ付逆止弁
２１０  ドレイン孔
２３０  流量調節弁
２３６  流量演算処理装置
２６８  過渡的復水供給ポンプ
２７０  タービン建屋
３０１  低圧給水加熱器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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