給水加熱器ドレンのポンプアップ方法

【目的】復水中への注水に規定の水質を満たしていないドレンを注入しないようにすることを目的とする。
【構成】給水加熱器９，１０で凝縮したドレンをドレンタンク１２に回収し、この給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管１３を通ってドレンポンプに導き、ドレンポンプ１４で昇圧して復水管７内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には非常用ドレン管２１を通って復水器２に至るようにし、ドレンタンク降水管１３または非常用ドレン管２１に設けられた試料採取点２４からドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後にドレンタンク１２のドレンを復水管７内を流れる復水中に注入する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントの給水加熱器で凝縮したドレンをドレンポンプで昇圧して復水管に送給する給水加熱器ドレンのポンプアップ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に原子力発電プラントにおいて、復水もしくは給水は給水加熱器においてタービン抽気による加熱が施された後に蒸気発生器に送給される。そして、この給水加熱器で凝縮したタービン抽気はドレンとなって順次低圧側の給水加熱器へカスケードして送られ、最終的には復水器へ回収される。
【０００３】最近、原子力発電プラントの熱効率をより一層向上させる手段として、給水加熱器のドレンをカスケードして復水器に回収するのではなく、復水を送給する復水管にドレンポンプを介して供給するシステム、すなわち給水加熱器ドレンポンプアップシステムが採用されるようになって来ている。この給水加熱器ドレンポンプアップシステムでは、給水加熱器で凝縮したドレンを復水と直接混合させるため、復水温度および給水温度の上昇に大いに寄与し、発電プラントの効率を約０．５％程度向上させることが出来る。このため、最新の原子力発電プラントでは前記給水加熱器ドレンポンプアップシステムが採用される傾向にある。
【０００４】このような給水加熱器ドレンポンプアップシステムの一例を図７に示す。
【０００５】タービン１の排気は復水器２において凝縮し、復水となって一時滞留した後、復水ポンプ３によって昇圧され、復水浄化装置４を通った後、低圧給水加熱器５，６において加熱され、復水管７を通って給水ポンプ８に導かれる。この復水は給水としてさらに給水ポンプ８で昇圧され、高圧給水加熱器９，１０でさらに加熱された後に、給水管１１を通って蒸気発生器（図示せず）に送給される。
【０００６】一方、低圧給水加熱器５，６および高圧給水加熱器９，１０へは、タービン１からの抽気が抽気管（図示せず）を通って供給され、各々の給水加熱器５，６，９，１０において熱交換し凝縮しドレンを生成する。低圧給水加熱器５のドレンはカスケードして低圧給水加熱器６に送られ、最終的に復水器６に回収される。一方、高圧給水加熱器１０のドレンは内蔵されたドレンクーラにより減温された後、ドレン管を通ってドレンタンク１２に送られる。高圧給水加熱器９のドレンはそのままドレン管を通ってドレンタンク１２に送られている。
【０００７】このように回収された高圧給水加熱器ドレンは、ドレンタンク１２で一時的に貯留され、ドレンタンク降水管１３を通ってドレンポンプ１４に送られる。ドレンポンプ１４で昇圧されたドレンはドレンポンプ吐出管１５に設置された水位調節弁１６およびドレンポンプ吐出弁１７を通り、さらにドレン注入管１８を通って復水管７に注入されて復水と混合されるようになっている。
【０００８】一方、ドレンタンク１２の水位はこれに付設されたドレンタンク水位計１９によって検出され、この検出信号はドレンタンク水位制御装置２０で水位制御信号に変換されて、水位調節弁１６に送られている。また、ドレンタンク降水管１３から分岐して復水器２に至る非常用ドレン管２１には非常用水位調節弁２２が設置されており、ドレン水位制御装置２０からの水位制御信号は非常用水位調節弁２２にも同じく送られる。ドレンタンク１２の水位は、通常ドレンポンプ１４が運転中は水位調節弁１６によって制御されており、ドレンポンプ１４が停止してドレンタンク１２の水位が上昇した場合には非常用水位調節弁２２が開き、ドレンを復水器２に排出するように構成されている。
【０００９】このように、上述した給水加熱器ドレンポンプアップシステムは、高圧給水加熱器９，１０のドレンを復水と直接混合させ、復水温度および給水温度を上昇させて発電プラントの効率向上を図っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した給水加熱器ドレンのポンプアップシステムでは、ドレンポンプ１４の運転あるいはドレンの復水中への注入に先立ってドレンの水質の判定が出来ないという難点が有った。
【００１１】給水加熱器ドレンのポンプアップシステムを備えた原子力発電プラントでは、ドレンポンプ１４は通常タービン１がある一定の負荷に達した後に起動される。この理由のひとつは、タービン負荷が低い状態では高圧給水加熱器９，１０内の圧力が十分な値に達せず、よってドレンポンプ１４の吸込圧力も低い状態にあり、また逆に復水管７内の復水圧力は復水ポンプ３の吐出流量が少ないために高い状態にあることによる。すなわち、ドレンポンプ１４の全揚程は限られているため、タービン低負荷時には復水管７の内圧に打ち勝つ十分な吐出圧力が得られないためである。
【００１２】しかし、もうひとつの重要な理由は、タービン１の起動過程で、低負荷時には給水加熱器のドレンが水質要求基準を満足していないことである。これはタービン１が起動し負荷が上昇する過程で、タービン、抽気管あるいは給水加熱器内に付着していたスクール等の汚れが遊離して、給水加熱器ドレンに持ち込まれるためである。
【００１３】従って、タービン低負荷時にはドレンポンプ１４は停止しており、ドレンタンク１２のドレンは非常用水位調節弁２２を通って復水器２に排出される。復水器２に排出されたドレンはタービン１の排気蒸気の凝縮水および低圧給水加熱器ドレンと共に、復水となって復水ポンプ３で昇圧された後に、復水浄化装置４で浄化されてから蒸気発生器に送給される。そして、通常タービン１の負荷が約５０％程度となった時点でドレンポンプ１４を起動し、復水管７へドレンの注入、すなわちドレンのポンプアップを開始するのが通例である。
【００１４】ところが、従来においては、非常用水位調節弁２２を通してドレンを復水器２に排出する運転状態では、給水加熱器ドレンの水質を判定することが出来なかった。多くの給水加熱器ドレンポンプアップシステムでは、図７に示すようにドレンポンプ吐出弁１７から復水管７に至るドレン注入管１８に試料採取点２３を設置し、ドレンを採取するよう構成されている。しかし、試料採取点２３ではドレンポンプ１４が運転し、ドレン注入管１８にドレンが流れている状態ではドレンの採取、水質の判定が可能であるが、ドレンポンプ１４が停止している状態ではドレンの流れが無いためにドレン水質の判定は不可能であった。
【００１５】このため、従来ではドレンの水質判定を行なわないままにドレンポンプ１４を起動しドレンを復水管７に注入していたので、しばしば注入されたドレンの水質が不十分であり、ドレン中の有害な不純物が給水管１１を通って蒸気発生器に送られてしまうことが多かった。これは蒸気発生器を汚染してその信頼性を低下させると共に放射線被曝を増加させて原子力発電プラントの安全な運転を阻げる原因にもなっていた。
【００１６】本発明は、給水加熱器ドレンの復水中への注入に先立ってドレン水質の判定を行ない、水質要求基準を満足するドレンを復水管へ注入出来る給水加熱器ドレンのポンプアップ方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の給水加熱器ドレンのポンプアップ方法は、給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収し、この給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き、ドレンポンプで昇圧して復水管内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には非常用ドレン管を通って復水器に至るようにしたものであって、ドレンタンク降水管または非常用ドレン管に設けられた試料採取点からドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後にドレンタンクのドレンを復水管内を流れる復水中に注入するようにしたものである。
【００１８】
【作用】これにより、ドレンに要求される水質を満たした後にドレンポンプを起動して復水管を流れる復水中へのドレン注入を開始できる。したがって、水質要求基準を満たさないドレンが復水中に送られることはない。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。なお、図７に示した従来例と同一構成部材には同一符号を付して説明する。
【００２０】図１において、ドレンタンク降水管１３から分岐する非常用ドレン管２１には、試料採取点２４が設けられており、ドレンタンク１２からドレンタンク降水管１３を経て非常用ドレン管２１を通るドレンを採取出来るように構成されている。
【００２１】本発明のこの第１の実施例では、タービン１が起動して未だ負荷が低い状態ではドレンタンク１２のドレンは非常用ドレン管２１を通って復水器２に排出される。復水器２に排出されたドレンはタービン１の排気蒸気の凝縮水および低圧給水加熱器ドレンと共に復水となって復水ポンプ３で昇圧された後に復水浄化装置４で浄化される。浄化された復水は低圧給水加熱器５，６で加熱され、復水管７を通って給水ポンプ８に導かれる。この復水は給水としてさらに給水ポンプ８で昇圧されて高圧給水加熱器９，１０でさらに加熱された後に給水管１１を通って蒸気発生器に送られる。タービン低負荷時にはドレンポンプ１４は停止しているため、ドレン注入管１８を通してのドレンの注入は行なわれない。
【００２２】この第１の実施例では、タービン１の負荷が上昇し約５０％程度に達した時点で、非常用ドレン管２１に設けられた試料採取点２４からドレンを採取する。採取されたドレンは分析されてドレン中の有機物、鉄、ニッケル等の不純物の濃度が水質要求基準を満足しているかどうかが判定される。判定の結果ドレン水質が要求基準を満足していない場合には、ドレンポンプ１４は停止したままとして復水管７へのドレン注入は行なわない。
【００２３】ドレンタンク１２のドレンは非常用ドレン管２１および非常用水位調節弁２２を通って復水器２に排出され、さらにタービン排気蒸気の凝縮水および低圧給水加熱器ドレンと共に復水として復水浄化装置４に送られて、ドレン水質が要求基準を満足するまで浄化運転を継続することになる。そして、試料採取点２４から採取されたドレンが水質要求基準を満足すると判定された後に、初めてドレンポンプ１４を起動してドレンタンク１２のドレンを、ドレン注入管１８に通し、復水管７へのドレン注入を開始する。
【００２４】このようにこの第１の実施例によれば、非常用ドレン管２１に設けられた試料採取点２４からドレンを採取し、ドレン水質を判定した後にドレンポンプ１４を起動し、ドレンタンク１２のドレンを復水管７に注入するようにしているため、水質要求基準を満足しないドレンが復水中に注入されて給水として蒸気発生器に送られることはなく、蒸気発生器の汚染を防止することが出来る。
【００２５】次に図２は非常用ドレン管２１の分岐点よりも上流側のドレン降水管１３に試料採取点２４を設けた第２の実施例を示す。ドレンポンプ１４が停止中にはドレンタンク１２のドレンはドレンタンク降水管１３を通り、非常用ドレン管２１の分岐点を経て非常用ドレン管２１に導かれている。従って、非常用ドレン管２１の分岐点よりも上流側のドレン降水管１３内には同様にドレンの流れが有るために、図２の試料採取点２４からはドレンの採取が可能であり、採取したドレンの水質を判定した後にドレンポンプ１４を起動してドレンタンク１２のドレンを復水管７内を流れる復水中に注入することが出来る。
【００２６】図３は非常用ドレン管２１がドレンタンク１２から直接取出された構成の場合の第３の実施例を示す。この第３の実施例ではドレンポンプ１４が停止中に、ドレンタンク１２のドレンはドレンタンク１２から復水器２に至る非常用ドレン管２１を直接通って復水器に導かれる。このため、非常用ドレン管２１に設けられた試料採取点２４からドレンを採取し、ドレン水質を判定した後にドレンポンプ１４を起動してドレンタンク１２のドレンを復水管７内を流れる復水中に注入すれば良い。
【００２７】図４に示した第４の実施例では、ドレンポンプ１４の過熱を防止するためのミニマムフロー管２５に試料採取点２４を設けた例を示す。この第４の実施例では、タービン１の負荷が約５０％程度に達した時点でミニマムフロー弁２６を開してドレンポンプ１４を起動する。しかし、ドレンポンプ吐出弁１７は全閉としているためにドレンタンク１２のドレンはドレン注入管１８を通って復水管７に注入されることはなく、ミニマムフロー管２５およびミニマムフロー弁２６を通ってドレンタンク１２に戻る再循環流れを形成している。ここにおいて、試料採取点２４からドレンを採取してドレン水質を判定することが出来る。そしてドレン水質が要求基準を満足すると判定された後にドレンポンプ吐出弁１７を開してドレンタンク１２のドレンを復水管７に注入するようにすれば、上述した実施例と同様な効果をあげることが出来る。
【００２８】なお、試料採取点２４は図５の第５の実施例に示すようにミニマムフロー管２５の分岐点よりも上流のドレンポンプ吐出管１５に設けても良い。この場合もミニマムフロー弁２６を開し、ドレンポンプ吐出弁１７を全閉とした状態でドレンポンプ１４を運転すると、ドレンポンプ１４からドレンタンク１２に戻る再循環流れが形成される。このため、ミニマムフロー管２５の分岐点よりも上流のドレンポンプ吐出管１５内にドレンの流れが生ずるため試料採取点２４からドレンを採取してドレン水質を判定出来る。
【００２９】図６はドレンポンプ１４が複数台設置され、ドレンタンク降水管および非常用ドレン管も複数本設けられた構成に適用した第６の実施例を示す。図６に示すように、ドレンタンク１２からは３本のドレンタンク降水管１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられており、それぞれ３台のドレンタンク１４ａ，１４ｂ，１４ｃに接続されている。ドレンポンプで昇圧されたドレンは３本のドレンポンプ吐出管１５ａ，１５ｂ，１５ｃに設置された水位調節弁１６ａ，１６ｂ，１６ｃおよびドレンポンプ吐出弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃを通った後に合流し、ドレン注入管１８を通って復水管７に導かれている。また、ドレンタンク降水管１３ａ，１３ｂ，１３ｃからはそれぞれ３本の非常用ドレン管２１ａ，２１ｂ，２１ｃが分岐しており、ドレンポンプ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの停止中にはドレンタンク１２のドレンは非常用ドレン管２１ａ，２１ｂ，２１ｃおよび非常用水位調節弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通って復水器２に排出される。
【００３０】この実施例においては、ドレンポンプ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが停止中に、１本の非常用ドレン管、例えば非常用ドレン管２１ａに設けられた試料採取点２４からドレンを採取し、ドレン水質を判定した後にドレンポンプを起動して、ドレンタンク１２のドレンを復水管７に注入すれば良い。
【００３１】なお、この実施例において試料採取点２４は必ずしも３本の非常用ドレン管２１ａ，２１ｂ，２１ｃに設ける必要は無く、１本の非常用ドレン管、例えば非常用ドレン管２１ａに設ければ十分である。これは、ドレンポンプ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの停止中にはドレンタンク水位制御装置２０からの水位制御信号は通常３台の非常用水位調節弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃに並行して送られており、非常用水位調節弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃはいずれも開状態でドレンタンク１２の水位制御を行なっているために、３本の非常用ドレン管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内にはいずれもドレンの流れが有りドレンの採取が可能なためである。
【００３２】なお、上述した実施例では高圧給水加熱器からのドレンをドレンポンプで昇圧して復水管に注入するシステムに本発明を適用した例を述べたが、本発明は低圧給水加熱器ドレンのポンプシステムにも同様に適用出来ることはもちろんである。すなわち、低圧給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収し、この低圧給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き、ドレンポンプで昇圧して復水中に注入するようにしたシステムにおいても同様に試料採取点を設け、試料採取点からドレンを採取してドレン水質を判定した後にドレンタンクのドレンを復水管内を流れる復水中に注入するようにしても良い。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の給水加熱器ドレンのポンプアップ方法によれば、給水加熱器ドレンの復水中への注入に先立ってドレン水質の判定を行なった後に水質要求基準を満足するドレンを復水管へ注入出来るため、ドレン中の有害な不純物が蒸気発生器へ送られて蒸気発生器を汚染することを防止して原子力発電プラントの信頼性、安全性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す構成図。
【図４】本発明の第４の実施例を示す構成図。
【図５】本発明の第５の実施例を示す構成図。
【図６】本発明の第６の実施例を示す構成図。
【図７】従来例を示す構成図。
【符号の説明】
１タービン
２復水器
３復水ポンプ
４復水浄化装置
５低圧給水加熱器
６低圧給水加熱器
７復水管
８給水ポンプ
９高圧給水加熱器
１０高圧給水加熱器
１１給水管
１２ドレンタンク
１３ドレンタンク降水管
１４ドレンポンプ
１５ドレンポンプ吐出管
１６水位調節弁
１７ドレンポンプ吐出弁
１８ドレン注入管
１９ドレンタンク水位計
２０ドレンタンク水位制御装置
２１非常用ドレン管
２２非常用水位調節弁
２３試料採取点
２４試料採取点
２５ミニマムフロー管
２６ミニマムフロー弁

【特許請求の範囲】
【請求項１】給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収しこの給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き前記ドレンポンプで昇圧して復水管内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には前記ドレンタンク降水管から分岐した非常用ドレン管を通って復水器に至るようにした給水加熱器ドレンのポンプアップ方法において、前記非常用ドレン管に試料採取点を設け、この試料採取点からのドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後に前記ドレンタンクのドレンを前記復水管内を流れる復水中に注入するようにしたことを特徴とする給水加熱器ドレンのポンプアップ方法。
【請求項２】給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収しこの給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き前記ドレンポンプで昇圧して復水管内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には前記ドレンタンク降水管から分岐した非常用ドレン管を通って復水器に至るようにした給水加熱器ドレンのポンプアップ方法において、前記非常用ドレン管よりも上流の前記ドレンタンク降水管に試料採取点を設け、この試料採取点からのドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後に前記ドレンタンクのドレンを前記復水管内を流れる復水中に注入するようにしたことを特徴とする給水加熱器ドレンのポンプアップ方法。
【請求項３】給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収しこの給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き前記ドレンポンプで昇圧して復水管内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には前記ドレンタンクから非常用ドレン管を通って復水器に至るようにした給水加熱器ドレンのポンプアップ方法において、前記非常用ドレン管に試料採取点を設け、この試料採取点からのドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後に前記ドレンタンクのドレンを前記復水管内を流れる復水中に注入するようにしたことを特徴とする給水加熱器ドレンのポンプアップ方法。
【請求項４】給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収しこの給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き前記ドレンポンプで昇圧して復水管内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には前記ドレンタンク降水管から分岐した非常用ドレン管を通って復水器に至るようにした給水加熱器ドレンのポンプアップ方法において、前記ドレンポンプ出口のドレンポンプ吐出管から分岐して前記ドレンタンクに至るドレンポンプのミニマムフロー管を設け、このドレンポンプのミニマムフロー管に試料採取点を設け、この試料採取点からのドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後に前記ドレンタンクのドレンを前記復水管内を流れる復水中に注入するようにしたことを特徴とする給水加熱器ドレンのポンプアップ方法。
【請求項５】給水加熱器で凝縮したドレンをドレンタンクに回収しこの給水加熱器ドレンをドレンタンク降水管を通ってドレンポンプに導き前記ドレンポンプで昇圧して復水管内を流れる復水中に注入するとともに、非常時には前記ドレンタンク降水管から分岐した非常用ドレン管を通って復水器に至るようにした給水加熱器ドレンのポンプアップ方法において、前記ドレンポンプ出口のドレンポンプ吐出管から分岐して前記ドレンタンクに至るドレンポンプのミニマムフロー管を設け、このドレンポンプのミニマムフロー管の分岐点よりも上流の前記ドレンポンプ吐出管に試料採取点を設け、この試料採取点からのドレンを採取してドレン水質を判定し、ドレン水質が規定条件を満たした後に前記ドレンタンクのドレンを前記復水管内を流れる復水中に注入するようにしたことを特徴とする給水加熱器ドレンのポンプアップ方法。

【図１】