JP2006312882A - Steam turbine power generation plant and its operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は蒸気タービン発電プラント及びその運転方法に係り、特に、抽出空気配管を介して復水器内に空気を給排することで復水器内の真空度を制御して蒸気タービンのラビング振動を防止し、かつ発電プラントの最低運用負荷を引下げ得る蒸気タービン発電プラント及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a steam turbine power plant and a method for operating the same, and more particularly, by controlling the degree of vacuum in the condenser by supplying and discharging air into the condenser via an extraction air pipe, and rubbing vibration of the steam turbine. The present invention relates to a steam turbine power plant that can prevent the occurrence of power failure and reduce the minimum operating load of the power plant, and an operation method thereof.
一般に、蒸気タービン発電プラントにおいて、部分負荷運用時や、冷却水が低下する冬季運転時には、復水器の真空度が定格真空度以上の高真空度に達してタービンケーシング等を負圧によって変形させることがある。そのため、タービンラビング振動が発生し、タービントリップに至ることがある。このような高真空度に復水器内が至らないように、例えば特許文献1に示すように、復水器の真空度を調整する真空度調整装置を設けている。 In general, in a steam turbine power plant, during partial load operation or during winter operation when cooling water decreases, the vacuum level of the condenser reaches a high vacuum level higher than the rated vacuum level, and the turbine casing and the like are deformed by negative pressure. Sometimes. As a result, turbine rubbing vibrations may occur, leading to a turbine trip. In order to prevent the inside of the condenser from reaching such a high degree of vacuum, for example, as shown in Patent Document 1, a vacuum degree adjusting device for adjusting the vacuum degree of the condenser is provided.
上記従来の技術は、復水器の高真空による蒸気タービンのラビング振動防止を主とするものであり、運転モードの拡大についての配慮がなされていなかった。即ち、近年、蒸気タービン発電プラントの運用負荷の増大を図るために、最高負荷と最低負荷を定めた通常モードの運転を行うように定められていても、最低負荷をさらに引下げる要求がある。そのために、蒸気タービン発電プラントの各部の大幅な改造や設計の見直しが必要になる問題がある。 The above-described conventional technique mainly prevents the rubbing vibration of the steam turbine due to the high vacuum of the condenser, and no consideration has been given to the expansion of the operation mode. That is, in recent years, in order to increase the operation load of the steam turbine power plant, there is a demand to further reduce the minimum load even if it is determined to perform the normal mode operation in which the maximum load and the minimum load are determined. Therefore, there is a problem that each part of the steam turbine power plant needs to be remodeled or the design must be reviewed.
本発明の目的は、大幅な改造や設計の見直しを行うことなく、最低負荷をさらに引下げて運転モードの拡大を行うことができる蒸気タービン発電プラントを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a steam turbine power plant that can further reduce the minimum load and expand the operation mode without performing significant modifications or design revisions.
本発明は上記目的を達成するために、復水器の真空度を調整する復水器真空度調整装置を、予め設定された最高負荷と最低負荷の範囲で運転中に、最低負荷の引下げ指令があったとき、前記復水器内に空気を注入するように構成したのである。 In order to achieve the above object, the present invention is directed to a command for lowering the minimum load during operation of a condenser vacuum degree adjusting device for adjusting the vacuum degree of the condenser in a range of preset maximum load and minimum load. When there is, air is injected into the condenser.
このように、復水器の真空度を故意的に低下させることで、蒸気タービン発電プラントのボイラの蒸発量を増加させてボイラの最低給水流量を確保し、最低負荷をさらに引下げることを可能としたのである。 In this way, by deliberately reducing the vacuum level of the condenser, it is possible to increase the amount of evaporation of the boiler of the steam turbine power plant to ensure the minimum feed water flow rate of the boiler and further reduce the minimum load It was.
以上説明したように本発明によれば、大幅な改造や設計の見直しを行うことなく、最低負荷をさらに引下げて運転モードの拡大を行うことができる蒸気タービン発電プラントを得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a steam turbine power plant that can further reduce the minimum load and expand the operation mode without performing significant remodeling or design review.
以下本発明による蒸気タービン発電プラントの一実施の形態を図1及び図2に示す再生・再熱式蒸気タービン発電プラントに基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a steam turbine power plant according to the present invention will be described based on the regenerative / reheat steam turbine power plant shown in FIGS. 1 and 2.
本実施の形態による蒸気タービン発電プラントは、大きくは、ボイラ1と、高圧タービン2と、この高圧タービン2と同軸の中圧タービン3及び低圧タービン4A,4Bと、前記高圧タービン2と同軸の発電機5とより構成されている。
The steam turbine power plant according to the present embodiment mainly includes a boiler 1, a high-
前記ボイラ1で発生した蒸気aは、配管6によって前記高圧タービン2に導入され、仕事をした後、一部は低温再熱蒸気bとして配管7を介してボイラ再熱器8に導入される。低温再熱蒸気bはボイラ再熱器8によって昇温され、高温再熱蒸気cとなって配管9を介して中圧タービン3に導入される。中圧タービン3で仕事をし終えた蒸気dは低圧タービン4A,4Bに導入されて仕事を行う。このように、蒸気を導入することで、高圧タービン2、中圧タービン3、低圧タービン4A,4Bは回転し、それにより発電機5を駆動して発電が行われる。低圧タービン4A,4Bで仕事をなし終えた蒸気の殆どは復水器10内に導入される。
The steam a generated in the boiler 1 is introduced into the high-
復水器10内に導入された蒸気は、冷却器11によって冷却され、復水eとなる。復水器10内の復水eは、復水ポンプ12にて昇圧され、配管13を経由し、低圧供給水加熱器14にて昇温される。この低圧供給水加熱器14は、低圧タービン4Aからの抽気fを配管15を介して導いて復水eを昇温させるものである。昇温された復水eは、中圧タービン3からの低温再熱蒸気gと共に脱気器16で脱酸素後、ボイラ給水ポンプ17で昇圧され、さらに、前記低温再熱蒸気bにより加熱される第2高圧給水加熱器18及び高圧タービン2からの抽気hにより加熱される第1高圧給水加熱器19で昇温された後、ボイラ1に給水される。
The steam introduced into the
一方、前記復水器10は、抽出空気配管20を介して連結された空気抽出器21により、抽気することで所定の真空度を維持するようにしている。さらに、前記空気抽出器21の上流側の抽出空気配管20には、復水器真空度調整装置22が設けられており、部分負荷運用時や冷却水が低下する冬季運転時における復水器10の真空度の変化を調整している。
On the other hand, the
前記復水器真空度調整装置22は、空気吸込み口23を先端に備えた空気吸込み管24を前記抽出空気配管20の前記空気抽出器21よりも上流側に連結しており、この空気吸込み管24には復水器真空調整弁25と復水器真空調整止弁26とが空気流入方向の順に設けられている。前記復水器真空調整弁25は、圧力調整器27と圧力発信器28とによって開度を調整され、前記復水器真空調整止弁26は前記復水器真空調整弁25と電気的又は機械的に連動して開閉すると共に、緊急時には圧力スイッチ29の作動に伴って全閉するようにしている。前記圧力発信器28と圧力スイッチ29とは、配管30を介して復水器10内の圧力によって作動するように構成されている。
The condenser vacuum
上記構成の復水器真空度調整装置22の運転は、図2及び図3に示すように、蒸気タービン発電プラントの通常運転時には、復水器10の真空度を維持するために、復水器10の胴体から抽出空気配管20を経由して空気抽出装置21によって復水器10内部の非凝縮ガスや微少な空気漏れを外部に放出している。一方、復水器10内の真空度が定格真空度以上の第1高真空度(例えば735mmHg)に達したことを圧力発信器28が検出すると、圧力発信器28は圧力調整器27を介して復水器真空調整弁25に開指令を与えて開かせ、さらに第1高真空度を超えて第2高真空度(例えば740mmHg)になった場合には、復水器真空調整弁25を全開するように弁開度を制御するように構成されている。このような復水器真空調整弁25に連動して復水器真空調整止弁26の開度も制御される。他方、復水器10内の真空度制御が不調となって真空度が低下した場合には、真空極低トリップを回避するために、圧力スイッチ29によって、復水器真空調整弁25との連動よりも優先させて復水器真空調整止弁26を強制的に閉じさせる(保護インターロック)。
As shown in FIGS. 2 and 3, the condenser vacuum
以上が予め設定された最高負荷(100%)と最低負荷(例えば30%)の範囲で運転が行われる第1運転である。 The above is the first operation in which the operation is performed in the range of the preset maximum load (100%) and minimum load (for example, 30%).
次に、上記第1運転中に最低負荷を引下げて運転することの要求があった場合の第2運転について、図4及び図5に基づいて説明する。 Next, the second operation when there is a request to reduce the minimum load during the first operation will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
図3に示す通常運転モードでの第1運転をしているとき(図5のS10)に、通常運転モードで定めた最低負荷30%を、さらに引下げて例えば25%となるように、最低負荷運転の変更指示があった場合(図5のS11)には、25%の最低負荷運用モードの切替えを手動あるいは自動的に行う(図5のS12)。この切替えにより、例えば50%負荷以下である48%負荷から要求された25%負荷の間を真空度可変設定範囲となるように前記復水器真空調整弁25を開いて復水器10内へ空気を流入させて真空度を低下させる(図5のS13)。そして、変更要求があった25%の最低運用負荷に達したら、復水器真空調整弁25の開状態を維持する(図5のS14)。このように、復水器10の真空度を低下させることで、ボイラ1への給水流量を多くすることができ、設定された最低負荷をさらに引下げることができる。
When the first operation in the normal operation mode shown in FIG. 3 is performed (S10 in FIG. 5), the minimum load is set so that the
このように、最低負荷の引下げ要求があった場合、復水器真空度調整装置22の復水器真空調整弁25を開いて復水器10の真空度を低下させることで、ボイラ1への給水流量を多くすることができるので、引下げた最低負荷での運転が可能となるのである。
In this way, when there is a request for lowering the minimum load, the condenser
このように、最低負荷の引下げ要求に応じた運転中に、当所設定された通常運転範囲での運転に復帰する要求があった場合には、復水器真空調整弁25を閉じて空気抽出装置21を駆動させ、復水器10内の空気を抽出して所定の真空度に戻すことで復帰することができる。この復帰運転が本発明による第3の運転になる。
In this way, when there is a request to return to the operation within the normal operation range set in this place during the operation in response to the request for lowering the minimum load, the condenser
尚、復水器10の真空度の低下させるため一例として、48%負荷〜25%負荷の間を真空度可変設定範囲となるように前記復水器真空調整弁25を開いて復水器10内へ空気を流入させるようにしたが、蒸気タービン発電プラントの容量や構成機器によっては、前記真空度可変設定範囲が48%負荷〜25%負荷以外になることは当然である。
In order to lower the vacuum degree of the
1…ボイラ、2…高圧タービン、3…中圧タービン、4A,4B…低圧タービン、5…発電機、8…ボイラ再熱器、10…復水器、11…冷却器、14…低圧供給水加熱器、16…脱気器、17…ボイラ給水ポンプ、18…第2高圧給水加熱器、19…第1高圧給水加熱器、20…抽出空気配管、21…空気抽出器、22…復水器真空度調整装置、23…空気吸込み口、24…空気吸込み管、25…復水器真空調整弁、26…復水器真空調整止弁、27…圧力調整器、28…圧力発信器、29…圧力スイッチ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boiler, 2 ... High pressure turbine, 3 ... Medium pressure turbine, 4A, 4B ... Low pressure turbine, 5 ... Generator, 8 ... Boiler reheater, 10 ... Condenser, 11 ... Cooler, 14 ... Low pressure feed water Heater, 16 ... deaerator, 17 ... boiler feed pump, 18 ... second high pressure feed water heater, 19 ... first high pressure feed water heater, 20 ... extraction air piping, 21 ... air extractor, 22 ... condenser Vacuum adjustment device, 23 ... Air suction port, 24 ... Air suction pipe, 25 ... Condenser vacuum adjustment valve, 26 ... Condenser vacuum adjustment stop valve, 27 ... Pressure regulator, 28 ... Pressure transmitter, 29 ... pressure switch.
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JP2011032885A (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Device and method for adjusting vacuum of condenser, and steam turbine plant |
EP3147467A1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Power plant with vacuum brake |
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2005
- 2005-05-06 JP JP2005134939A patent/JP2006312882A/en active Pending
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