JP2005114240A - 冷却設備 - Google Patents

Abstract

【課題】
冷却水の冷却設備のコストを低減し、発電所の建設敷地面積を縮小することができる冷却設備を提供する。
【解決手段】
火力発電設備の冷却水系統の一部の配管を地中、或いは河川，湖沼，海洋等の水中を通過させ、冷却水の冷却媒体として利用するように構成する。前記配管の一部は、該配管外と熱交換させる熱交換部を有し、この熱交換部を地中、或いは水中を通過させるように配置する。冷却水系統に冷却水の冷却塔を備える場合は、この冷却塔より上流側の配管に前記熱交換部を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、火力発電設備の冷却水系統における冷却水の冷却設備に関する。

一般に、被冷却媒体と熱交換することで温度が上昇した冷却水系統の流体は、冷却塔等の冷却設備で冷却された後、循環ポンプ昇圧されて再び冷却水系統に移送される。

火力発電所等においては、蒸気タービンで仕事を終えた蒸気を復水器と呼ばれる熱交換器内にて熱交換によって復水し、再びボイラー設備に供給する給水（復水）系統がある。蒸気を復水するために必要な冷却水を復水器の冷却管（管巣）内に供給する冷却水系統では、復水器でタービン排出蒸気の冷却に用いられた温度が上昇した冷却水は冷却設備に回収され、再び復水器に移送するために適切な温度となるまで冷却が行われる。

なお、大型の火力発電所では、冷却塔等の冷却設備は設置せずに海水を冷却水に用いている場合がある。この場合、取水口から取水された海水は、移送配管を通って復水器の冷却管（管巣）に移送され、蒸気タービンからの排出蒸気と間接熱交換して蒸気を復水するために用いられる。復水器で熱交換器により温度上昇した冷却水は、配送配管を介して放出口から系外（海）に排出される。

復水器の冷却水を冷却塔を用いて冷却する技術については、例えば特開２００２−
２２１３９５号公報に記載のものがある。

特開２００２−２２１３９５号公報（図１）

火力発電所においては復水器内の温度が上昇すると発電効率が低下してしまう為、冷却水を復水器内に移送する為には適度な温度に冷却される必要がある。冷却塔設備を有する火力発電所においては、十分な冷却性能を持った冷却塔が要求される。一般的に冷却塔設備は、空気冷却を行っている為、大気温度が高い夏季においてその性能が低下する。その為、夏季において大気温度が高い建設場所においては、大型の冷却塔設備が必要となる。これにより、冷却塔設備の建設コースト、および建設敷地面積の増加となる。

また、寒冷地においては、夏季にのみ冷却塔設備を使用し、冬季においては冷却水の凍結に対する懸念から、複数機ある冷却塔のうち、数機を停止させる場合もある。この場合、停止した冷却塔に接続されている配管内では、流体が停滞することにより冷却水の凍結の恐れがある為、冷却塔や付帯する設備および配管に凍結防止対策を施すことが必要な場合もある。

海水を冷却水として利用している火力発電所等においては、流体が海水であることから、循環水配管内の腐食防止と循環水配管内に貝等が付着することを防止する為に、循環水配管内にゴムライニングを施工するといった対策がとられるが定期的に配管内の貝類を除去することが必要となる。また、発電所の建設場所として、海水の取排水が可能な海岸に限定されてしまう。

本発明の目的は、冷却水の冷却設備のコストを低減し、発電所の建設敷地面積を縮小することができる冷却設備を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は冷却水系統の一部の配管を地中、或いは河川，湖沼，海洋等の水中を通過させ、前記冷却水の冷却媒体として利用するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、冷却塔等の冷却設備を小型化若しくは不用とすることができ、建設コストおよび建設敷地面積の低減が可能となる。

以下、本発明の実施例について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態である冷却水系統図を示す。循環ポンプ１によって昇圧された冷却水は、循環水配管２を通って移送され系内を循環する。冷却水は、循環ポンプ１を出た後、復水器３へ移送される。復水器３の内部では、図示しない蒸気タービンにて仕事を終えた蒸気が冷却水との間接熱交換によって冷却し復水している。復水器３で温度が上昇した冷却水は、再び循環ポンプ１を経由し、復水器３に移送するのに適度な温度に冷却する為に、系外の冷却媒体４（河川，池，湖沼，海洋，土中等）中に設置された循環水配管５（熱交換部）を通り、再び循環ポンプ１へ移送される。

これにより系外の冷却媒体４が存在すれば、建設が可能となる。循環水配管５（熱交換部）を通る冷却水の流量は、流量調節弁６にて調整される。循環水配管５（熱交換部）の構造としては、管外面において冷却媒体との接触面積が大きくする構造にすると、熱交換量が増加して冷却効率を高めることが可能となる。冷却媒体との接触面積を大きくする為の配管の構成としては、熱交換部において管外面に冷却フインを取付けたり、管を複数本に分岐させる方法が考えられる。

また、管内の流体の流速を下げることによっても熱交換量は増加でき、冷却効率を高めることが可能となる。管内の流体の流速を下げる為の配管の構成としては、熱交換部において管口径を大きくしたり、熱交換部において管を複数本に分岐させる方法が考えられる。

また、管材質に熱伝導率の高い材料を使用することによっても熱交換量を増加させ、冷却効率を高めることが可能となる。流量調節弁６の調整は、温度計７（復水器入口部）と温度計８（復水器出口部）における循環水配管５内部の流体の温度測定値にて制御される。

図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、図１と同一の構成についてはその説明を省略する。図２に示す本実施例は、図１の構成に冷却設備に冷却塔９を併設したものである。この実施形態をとることにより、冷却水は系外の冷却媒体４（河川，池，湖沼，海洋，土中等）中に設置された循環水配管５（熱交換部）を通って冷却された後に冷却塔９に移送されるため、夏季において大気温度が高い設置場所においても、冷却塔の負荷を低減することができ、冷却塔を小型化することが可能となる。

また、図１の実施例と同様に循環水配管５（熱交換部）を通る冷却水の流量は流量調節弁６にて調整される。流量調節弁６の調整は、温度計７（復水器入口部）と温度計８（復水器出口部）における循環水配管５内部の流体の温度測定値にて制御される。すなわち、夏季などの大気温度が高い場合においては、循環水配管５（熱交換部）への流量が増加することになる。尚、冷却塔９にて冷却された冷却水は、冷却塔水槽１０に貯水され、再び循環ポンプ１に移送される。

次いで、図３は本発明の第３の実施形態を示すもので、前述した実施例と同一構成部品については説明を簡略化する。図３に示す様に、この冷却設備もまた、第１の実施形態における冷却設備に冷却塔９を併設したものである。

本実施形態においては、冷却水は系外の冷却媒体４（河川，池，湖沼，海洋，土中等）中に設置された循環水配管５（熱交換部）を通って冷却された後に、冷却塔９を介さず、直接冷却塔水槽１０に移送する循環水配管５を有する。また、冷却塔入口弁１１を閉じることにより、冷却塔９への冷却水の流入を遮蔽することが可能となる。この実施形態をとることにより、寒冷地の冬季においては、冷却塔９を介した場合に冷却水の温度が極度に低下して凍結する様なことがなく、冷却塔や付帯する設備および配管に凍結防止対策を施すことが不要となる。

以上図１〜図３を用いて説明した実施例によれば、火力発電所の建設場所について、河川，池，湖沼，海洋、または土中等の冷却媒体が存在する場所であれば、建設が可能となる。また、海水を移送することはない為、配管内に貝類が付着することがなく、ゴムライニングを施工することや貝類を定期的に除去することを不要となる。また、冷却塔設備と併設して用いた場合、夏季における冷却塔の冷却性能の低下を補うことが可能となり、冷却塔設備を小型化することができ、建設コストおよび建設敷地面積の低減が可能となる。また、配管の接続構成によっては、冷却塔を通過させずに冷却水を冷却することが可能となる為、寒冷地において冬期の凍結防止対策が不要となる。

本発明の第１の実施形態を示す冷却水系統線図。 本発明の第２の実施形態を示す冷却水系統線図。 本発明の第３の実施形態を示す冷却水系統線図。

符号の説明

１…循環ポンプ、２，５…循環水配管、３…復水器、４…系外の冷却媒体、６…流量調節弁、７，８…温度計、９…冷却塔、１０…冷却塔水槽、１１…冷却塔入口弁。

Claims (3)

1. 火力発電設備の冷却水系統であって当該冷却水系統を流通する冷却水の冷却設備において、前記冷却水系統の一部の配管を地中、或いは河川，湖沼，海洋等の水中を通過させ、前記冷却水の冷却媒体として利用するように構成したことを特徴とする冷却設備。
2. 火力発電設備の冷却水系統であって当該冷却水系統を流通する冷却水の冷却設備において、前記冷却水系統の一部の配管を該配管外と熱交換させる熱交換部を設け、該熱交換部は地中、或いは河川，湖沼，海洋等の水中を通過させて前記冷却水の冷却媒体として利用するように構成したことを特徴とする冷却設備。
3. 火力発電設備の冷却水系統であって、当該冷却水系統に冷却水の冷却塔を備えた冷却設備において、前記冷却塔より上流の冷却水系統の一部の配管を地中、又は河川，湖沼，海洋等の水中を通過させ、前記配管内部を流通する冷却水の冷却媒体として利用するように構成したことを特徴とする冷却設備。
   

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