JP2006312882A

JP2006312882A - 蒸気タービン発電プラント及びその運転方法

Info

Publication number: JP2006312882A
Application number: JP2005134939A
Authority: JP
Inventors: Yuji Otsuka; 祐司大塚
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-16

Abstract

【課題】本発明は、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。
【解決手段】本発明は、復水器１０の真空度を調整する復水器真空度調整装置２２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に、前記復水器１０内に空気を注入するように構成したのである。
このように、復水器１０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１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。
【選択図】図１

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。

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。

特開平５−１１３２９４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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示すブロック図。図１に示された復水器真空度調整装置の詳細図。図１に示された蒸気タービン発電プラントの通常運転モードにおける復水器真空度設定図。図１に示された蒸気タービン発電プラントの最低負荷引下げ後の運転モードにおける復水器真空度設定図。図１に示された蒸気タービン発電プラントの最低負荷引下げ運転を示すフローチャート。

符号の説明

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。

Claims

復水器を備えた蒸気タービン発電設備と、前記復水器内から抽出空気配管を介して空気を抽出する空気抽出装置と、この空気抽出装置の上流側の前記抽出空気配管に接続され前記復水器の真空度を調整する復水器真空度調整装置とを有する蒸気タービン発電プラントにおいて、前記復水器真空度調整装置は、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ると、前記復水器内に空気を注入して前記最低負荷より低負荷での運転が行われるように構成されていることを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
復水器を備えた蒸気タービン発電設備と、前記復水器内から抽出空気配管を介して空気を抽出する空気抽出装置と、この空気抽出装置の上流側の前記抽出空気配管に接続され前記復水器の真空度を調整する復水器真空度調整装置とを有する蒸気タービン発電プラントにおいて、前記復水器真空度調整装置は、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ると、前記復水器内に空気を注入して前記最低負荷より低負荷での運転が行われるように構成されており、また前記空気抽出装置は、前記最低負荷より低負荷での運転が行われるときに、予め設定された最高負荷と最低負荷の範囲で運転する指令があると、前記復水器内の空気を抽出するように構成されていることを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
復水器を備えた蒸気タービン発電設備と、前記復水器内から抽出空気配管を介して空気を抽出する空気抽出装置と、この空気抽出装置の上流側の前記抽出空気配管に接続され前記復水器の真空度を調整する復水器真空度調整装置とを有する蒸気タービン発電プラントの運転方法において、予め設定された最高負荷と最低負荷の範囲で運転する第１運転と、この第１運転中に、最低負荷の引下げ指令があると、前記復水器真空度調整装置によって前記復水器内に空気を注入して前記最低負荷より低負荷で運転する第２運転とで運転することを特徴とする蒸気タービン発電プラントの運転方法。
復水器を備えた蒸気タービン発電設備と、前記復水器内から抽出空気配管を介して空気を抽出する空気抽出装置と、この空気抽出装置の上流側の前記抽出空気配管に接続され前記復水器の真空度を調整する復水器真空度調整装置とを有する蒸気タービン発電プラントの運転方法において、予め設定された最高負荷と最低負荷の範囲で運転する第１運転と、この第１運転中に、最低負荷の引下げ指令があると、前記復水器真空度調整装置によって前記復水器内に空気を注入して前記最低負荷より低負荷で運転する第２運転と、この第２運転中に、前記第１運転に復帰する指令があると、前記空気抽出装置を駆動して前記復水器内の空気を抽出して前記第１運転に復帰する第３運転とで運転することを特徴とする蒸気タービン発電プラントの運転方法。