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1. (WO2008126769) 復水設備
Document

明 細 書

発明の名称 復水設備

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025  

図面の簡単な説明

0026  

発明を実施するための最良の形態

0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

復水設備

技術分野

[0001]
 本発明は原子力発電所等において蒸気タービン駆動後の排蒸気を復水とする復水設備に係り、特に複数の復水器を直列配置として適用する復水設備に関するものである。

背景技術

[0002]
 例えば原子力発電所では原子炉で発生した蒸気を蒸気タービンに供給し、発電機を駆動して発電を行い、発電に供された蒸気を復水設備によって復水とした後、再度冷却水として原子炉に供給する循環方式を採用している。通常、発電出力1000MW級の大容量の原子力発電所においては、発電機を回転させる蒸気タービンとして、原子炉で発生した蒸気にて駆動する高圧タービンと、高圧タービンで仕事をした後の蒸気にて駆動する低圧タービンにより構成される。低圧タービンとしては、2台あるいは3台の複数台が設置され、この複数台の低圧タービンで仕事をして排出される蒸気は複数の復水器を備えた復水設備に導かれて復水となる。
[0003]
 原子力発電所の復水設備について、図4を参照して具体的に説明する。図4に示すように、原子炉100で発生した蒸気S1は蒸気配管101を介して高圧タービン102に送られた後、低圧蒸気S2となってタービン配管103を介して複数の低圧タービン、例えば3台、の低圧タービン10,11,12に送られ、発電機104を駆動して仕事に供される。これらの低圧タービン10,11,12から排出された排蒸気(S3)は、例えば3体の復水器胴を有する3胴型の復水器1,2,3に供給される。
[0004]
 各復水器1,2,3の胴1a,2a,3a内にはそれぞれ冷却管4,5,6が設置されており、これらの冷却管4,5,6内には冷却水供給配管104からそれぞれ冷却水w1,w2,w3が供給される。3台の低圧タービン10,11,12で仕事をして排出され、復水器1,2,3に導かれた蒸気S3は、胴1a,2a,3a内に設けられた冷却管4,5,6の外側を通過し、その際に冷却管4,5,6の内部を流れる冷却水w1,w2,w3とそれぞれ熱交換されて凝縮し、復水19,20,21となって各復水器1,2,3の下部に設けられているホットウェル16,17,18に溜まる。
[0005]
 ホットウェル16,17,18に溜まった復水19,20,21は、復水器1,2,3の近傍に設置された復水ポンプ22により復水配管105に排出され、さらに給水ポンプ23により昇圧されて原子炉24に導かれる。
[0006]
 なお、復水ポンプ22は、低圧復水ポンプと称する場合があり、この場合にはその下流側にさらに高圧復水ポンプと称するポンプが設置されることがある。
[0007]
 ところで、上述した冷却管4,5,6の内部を流れる冷却水w1,w2,w3については、図4に示したように、複数の復水器1,2,3に並列的に導入する場合と、図5に示すように、直列配管構成を用いて冷却水w1,w2,w3を直列的に導入する場合とがある。
[0008]
 図4に示したように、冷却水w1,w2,w3を並列的に導入する場合には、複数の復水器1,2,3にそれぞれ同じ温度かつ同じ流量の冷却水が導入さる。したがって、低圧タービン10,11,12で仕事をして排出され復水器1,2,3に導かれた蒸気s3との熱交換は、複数の復水器1,2,3においてそれぞれ同じ条件にて行われる。
[0009]
 これに対し、図5に示すように、冷却水wを直列的に導入する場合には、複数の復水器1,2,3に順次冷却水wが導入されるので、先に冷却水wが導入される復水器1においては冷却水の温度が低く、後に冷却水wが導入される復水器2,3においては冷却水wの温度が高くなる。したがって、低圧タービン10,11,12で仕事をして排出され復水器1,2,3に導かれた蒸気S3との熱交換は、複数の復水器1,2,3においてそれぞれ異なる条件にて行われる。
[0010]
 冷却管4,5,6の外側で蒸気S3が復水に凝縮される際に飽和状態になっているため、複数の復水器1,2,3において冷却水w1,w2、w3の温度が異なる場合には、冷却管4,5,6の外側の圧力も異なることになる。このように複数胴において器内圧力が異なる復水器を、一般的に「複圧式復水器」と呼んでいる。複圧式復水器の場合、複数の復水器1,2,3においてそれぞれ器内圧力が異なるため、交換熱量のバランス等を考慮して各復水器1,2,3の大きさを変えることがある。
[0011]
 図6は、図5に示した復水器1,2,3の胴1a,2a,3aの構成を平面図として示している。この図6に示すように、3胴複圧式復水器の場合、蒸気供給方向に沿って次第に大きくし、その大きさを復水器1<復水器2<復水器3のように設定することがある。
[0012]
 ただし、このように各復水器1,2,3の大きさを変えても、複数の各低圧タービン10,11,12の大きさは同一にするのが一般的であり、複数の各低圧タービン10,11,12は同一の回転軸を持つため、その下部に配置される複数の各復水器1,2,3も図6に示すように、同一の中心線O上に配置されるのが一般的である。なお、図6において、27、28,29,30,31,32,33、34は各復水器1,2,3に冷却水を導く循環水配管を示している。
[0013]
 この図6に示す構成において、冷却水wはまず上流側の循環水配管27により復水器1に導かれ、冷却管4の内側を流れる冷却水wは冷却管4の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器1から排出され循環水配管28,29,30を通り、次段の復水器2に導かれる。復水器2に導かれた冷却水wは冷却管5の内側を流れ、冷却管5の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器2から排出され、循環水配管31,32,33を通り復水器3に導かれる。復水器3に導かれた冷却水wは冷却管6の内側を流れ、冷却管6の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器3から排出され、循環水配管34を通り排出される。
[0014]
 また、前述したように低圧タービンで仕事をして排出され、復水器に導かれた蒸気は、冷却管4,5,6の外側を通過する際に冷却管4,5,6の内部を流れる冷却水wと熱交換することにより、蒸気から復水に凝縮して復水器下部のホットウェルに溜まる。複圧式復水器の場合、復水器下部のホットウェルに溜まった復水は、復水器1から復水器2、復水器3へと順次に、低圧側復水器のホットウェルから高圧側復水器のホットウェルに送られ、最終的に復水器3の近傍に設置された復水ポンプ22により排出される。
[0015]
 また発電所においては、給水加熱器、湿分分離加熱器などの各種熱交換器等があり、それらから排出されるドレンを復水器に回収するのが一般的である。復水器が3胴式の場合、中央に配置される復水器2にはドレンを回収する配管を接続するスペースがほとんどないため、図6のドレン配管35,36,37,38にて示したように、主に復水器1および復水器3にドレン回収配管を接続し、復水器2には接続しない構成とすることが一般的である。
[0016]
 なお、公知文献としての特許文献1(特開平8-21205号公報)においては、複数胴の復水器において真空度が異なり、その平均真空度は単一真空度の場合と比べて同等以上であることについて記載されているが、異なる大きさの複数胴の配置方法等については、特に触れられていない。
[0017]
 従来の一般的な複圧式復水器の平面的な配置においては、図6に示したように、複数の各復水器1,2,3が同一の中心線O上に配置される場合、胴の長さが復水器1,2,3と次第に拡大するため、各冷却水出口部と冷却水入口部の位置がずれた構成となる。すなわち、図6において、復水器1の出口循環水配管28の長さl1と、復水器2の入口循環水配管30の長さl2とを比較すると、l1を最短の長さにした場合でも循環水配管28が長くなってしまうという問題点がある。同様に、復水器2の出口循環水配管31と復水器3の入口循環配管33の配管位置がずれているため、循環水配管33を最短の長さにした場合でも、復水器2の出口循環水配管31の長さl3と、復水器3の入口循環水配管33の長さl4とを比較すると、l3を最短の長さにした場合でも循環水配管31が長くなってしまう。すなわち循環水配管28および循環水配管31が長くなった分、配管損失が増加するという問題があった。
[0018]
 また、各復水器1,2,3が同一の中心線上に配置される場合、各復水器1,2,3の冷却水出入口部の位置が少しずつ復水器中心線からずれているため、復水ポンプ22は、各復水器1,2,3を出入りする循環水配管27~34と干渉しないように十分離して(図6の図示下方に)配置する必要があった。
[0019]
 さらに、給水加熱器、湿分分離加熱器などの各種熱交換器等から復水器へのドレン回収配管については、中央に配置される復水器2にはドレン回収配管を接続するスペースがほとんどないため、復水器1,3へのドレン回収配管接続が多くなってドレン回収配管が錯綜したり、復水器1,3へのドレン回収配管接続スペースが足りなくて復水器1,3を大きくせざるを得なくなるという問題点があった。
[0020]
発明の開示
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、各復水器の循環配管の長さを短縮かつ同等とすることができ、それによりドレン回収配管が錯綜することを防止し、しかも復水器へのドレン回収配管接続スペースを確保して復水器を余分に大きくすることなく、またスペース確保等を図ることができる復水設備を提供することを目的とする。
[0021]
 前記の目的を達成するために提供される本発明の復水設備は、復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備であって、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする。
[0022]
 また、前記の目的を達成するために提供される本発明の復水設備は、発電所において発生した蒸気を蒸気タービンに供給して発電機を回転させ、排蒸気を冷却して復水にする復水器を複数備えた復水設備であって、復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備において、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする。
[0023]
 また、上述の復水設備においては、大きさの異なる複数胴の復水器を有し、復水器の冷却水出口部と隣の復水器の冷却水入口部の位置をそろえて配置することにより生じた復水器近傍のスペースに、復水ポンプを配置することが好ましい。
[0024]
 また、大きさの異なる3胴の復水器を有し、復水器の冷却水出口部と隣の復水器の冷却水入口部の位置をそろえて配置することにより中央に設置される復水器近傍に生じたスペースにドレン回収配管を接続するようにしても良い。
[0025]
 本発明によれば、各復水器の循環配管の長さを短縮かつ同等とすることができ、それによりドレン回収配管が錯綜することを防止し、しかも復水器へのドレン回収配管接続スペースを確保して復水器を余分に大きくすることなく、またスペース確保等を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0026]
[図1] 本発明の第1の実施形態による復水器の構成を示す構成図。
[図2] 本発明の第2の実施形態による復水器の構成を示す構成図。
[図3] 本発明の第3の実施形態による復水器の構成を示す構成図。
[図4] 従来例による復水器の構成を示す構成図。
[図5] 従来例による復水器の構成を示す構成図。
[図6] 従来例による復水器の構成を示す構成図。

発明を実施するための最良の形態

[0027]
 以下、本発明に係る復水設備の実施例について、図面を参照して説明する。
[0028]
[第1実施形態(図1)]
 図1は、本発明の第1実施形態による復水設備を示す平面図である。図1に示すように、本実施形態では、3胴の復水器1,2,3に冷却水wを導く循環水配管27~34を備えている。すなわち、各復水器1,2,3の胴1a,2a,3a内にはそれぞれ冷却管4,5,6が設置されており、これらの冷却管4,5,6内には冷却水供給配管から冷却水wが供給される。復水器1,2,3に導かれた蒸気は、胴1a,2a,3a内に設けられた冷却管4,5,6の外側を通過し、その際に冷却管4,5,6の内部を流れる冷却水wとそれぞれ熱交換されて凝縮し、復水となって各復水器1,2,3の下部に設けられているホットウェル16,17,18に溜まるようになっている。
[0029]
 ホットウェル16,17,18に溜まった復水は、復水器1,2,3の近傍に設置された図示省略の復水ポンプにより循環配管に排出され、昇圧されて原子炉に導かれる。冷却管4,5,6の内部を流れる冷却水wについては、複数の復水器1,2,3に直列配管構成を用いて冷却水wを直列的に導入する構成となっている。
[0030]
 図1には、復水器1,2,3の胴1a,2a,3aの構成を平面図として示している。この図1に示すように、3胴複圧式復水器の場合、蒸気供給方向に沿って次第に大きくし、その大きさを復水器1<復水器2<復水器3のように設定している。そして、各復水器1,2,3の中心線O1,O2,O3は胴の軸方向にずらした構成となっている。すなわち、胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器1,2,3を循環水配管27,28,29,30,31,32,33,34により直列に接続した復水設備として構成している。そして、各復水器1,2,3の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、各復水器1,2,3の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させる構成となっている。
[0031]
 これにより、冷却水wはまず上流側の循環水配管27により復水器1に導かれ、冷却管4の内側を流れる冷却水wは冷却管4の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器1から排出され循環水配管28,29,30を通り、次段の復水器2に導かれる。復水器2に導かれた冷却水wは冷却管5の内側を流れ、冷却管5の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器2から排出され、循環水配管31,32,33を通り復水器3に導かれる。復水器3に導かれた冷却水wは冷却管6の内側を流れ、冷却管6の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器3から排出され、循環水配管34を通り排出される。
[0032]
 また、復水器1,2,3に導かれた蒸気は、冷却管4,5,6の外側を通過する際に冷却管4,5,6の内部を流れる冷却水wと熱交換することにより、蒸気から復水に凝縮して復水器下部のホットウェルに溜まる。復水器下部のホットウェルに溜まった復水は、復水器1から復水器2、復水器3へと順次に、低圧側復水器のホットウェルから高圧側復水器のホットウェルに送られ、最終的に復水器3の近傍に設置された復水ポンプ22により排出される。
[0033]
 このように,本実施形態では、各復水器1,2,3を同一の中心線上に配置するのではなく、復水器1の冷却水出口部と復水器2の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。また、復水器2の冷却水出口部と復水器3の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。すなわち、l1とl2、l3とl4、l5とl6をそれぞれ一致させる構成としている。
[0034]
 これにより、復水器2の循環水配管30を最短の長さにした場合、復水器1の循環水配管28も同様に最短の長さにすることができる。また同様に、循環水配管33を最短の長さにした場合、循環水配管31も同様に最短の長さにすることができる。
[0035]
 本実施形態によれば、循環水配管28、および循環水配管31が短くなった分、配管損失を減少させることができる。
[0036]
[第2実施形態(図2)]
 本発明の実施例2について、図2を用いて説明する。
[0037]
 図2は、本発明の請求項2に関わる復水器の構成例を示した平面図であり、以下にその構成要素について説明する。
[0038]
 図2において、27~34は各復水器1,2,3に冷却水を導く循環水配管を示している。すなわち、冷却水はまず循環水配管27により復水器1に導かれ、冷却管4の内側を流れる冷却水7は冷却管4の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器1から排出され循環水配管28,29,30を通り復水器2に導かれる。復水器2に導かれた冷却水wは冷却管5の内側を流れ、冷却管5の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器2から排出され循環水配管31,32,33を通り復水器3に導かれる。復水器3に導かれた冷却水9は冷却管6の内側を流れ、冷却管6の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器3から排出され循環水配管34を通り排出される。
[0039]
 図2においては、各復水器を同一の中心線上に配置するのではなく、復水器1の冷却水出口部と復水器2の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。また、復水器2の冷却水出口部と復水器3の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。すなわち、l1とl2、l3とl4、l5とl6をそれぞれ一致させる構成としている。
[0040]
 図2において、復水器3のホットウェルから復水を排出する復水ポンプ22は、復水器2の冷却水出口部と復水器3の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置したことにより反対側に生じた大きなスペースを利用して、復水器3の近傍に配置している。
[0041]
 これにより、復水器2の冷却水入口部と復水器3の冷却水出口部の位置関係が大きくずれているため、復水ポンプ22を復水器3の近傍に配置できるスペースができている。このため、復水器3と復水ポンプ22を接続する配管を短くすることができ、すなわち配管損失を減少させることができる。
[0042]
[第3実施形態(図3)]
 本発明の実施例3について、図3を用いて説明する。
[0043]
 図3は、本発明の請求項3に関わる復水器の構成例を示した平面図であり、以下にその構成要素について説明する。図3において、27~34は各復水器1,2,3に冷却水wを導く循環水配管を示している。すなわち、冷却水wはまず循環水配管27により復水器1に導かれ、冷却管4の内側を流れる冷却水wは冷却管4の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器1から排出され循環水配管28,29,30を通り復水器2に導かれる。復水器2に導かれた冷却水wは冷却管5の内側を流れ、冷却管5の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器2から排出され循環水配管31,32,33を通り復水器3に導かれる。復水器3に導かれた冷却水9は冷却管6の内側を流れ、冷却管6の外側を通過する蒸気との熱交換により温度を上昇させた後、復水器3から排出され循環水配管34を通り排出される。
[0044]
 本実施形態によれば、図3に示すように、各復水器を同一の中心線上に配置するのではなく、復水器1の冷却水出口部と復水器2の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。また、復水器2の冷却水出口部と復水器3の冷却水入口部の位置をそろえるよう配置している。すなわち、l1とl2、l3とl4、l5とl6をそれぞれ一致させる構成としている。
[0045]
 したがって、図3に示すように、給水加熱器、湿分分離加熱器などの各種熱交換器等から復水器へのドレン回収配管については、復水器1,3へのドレン回収配管接続だけでなく、中央に配置される復水器2や、復水器3内側にもドレン回収配管を接続している。
[0046]
 すなわち、復水器1の冷却水入口部と復水器2の冷却水出口部の位置関係が大きくずれているため、復水器2にドレン回収配管37を接続できるスペースがとれている。また、復水器2の冷却水入口部と復水器3の冷却水出口部の位置関係が大きくずれているため、復水器3内側にドレン回収配管39,40を接続できるスペースがとれている。
[0047]
 本実施形態によれば、復水器1,3へのドレン回収配管接続だけでなく、中央に配置される復水器2や、復水器3内側にもドレン回収配管を接続できており、よってドレン回収配管接続が各復水器に均等化されるため、復水器1,3へのドレン回収配管接続が多くなってドレン回収配管が錯綜したり、復水器1,3へのドレン回収配管接続スペースが足りなくて復水器1,3を大きくせざるを得なくなるという問題点を解消する効果を有している。

請求の範囲

[1]
復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備であって、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする復水設備。
[2]
発電所において発生した蒸気を蒸気タービンに供給して発電機を回転させ、排蒸気を冷却して復水にする復水器を複数備えた復水設備であって、復水器胴の長さが異なる複数の復水器を平行に配置し、これらの復水器を循環水配管により直列に接続した復水設備において、前記各復水器の胴長さ方向中心位置を当該長さ方向に異ならせ、前記各復水器の互いに隣接するもの同士の入口側循環水配管と出口側循環配管との長さを一致させたことを特徴とする復水設備。
[3]
大きさの異なる複数胴の復水器を有し、復水器の冷却水出口部と隣の復水器の冷却水入口部の位置をそろえて配置することにより生じた復水器近傍のスペースに、復水ポンプを配置した請求項1または請求項2記載の復水設備。
[4]
大きさの異なる3胴の復水器を有し、復水器の冷却水出口部と隣の復水器の冷却水入口部の位置をそろえて配置することにより中央に設置される復水器近傍に生じたスペースにドレン回収配管を接続した請求項1または2記載の復水設備。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]