JP2949287B2 - 排熱回収ボイラの補助蒸気抽気方法 - Google Patents

排熱回収ボイラの補助蒸気抽気方法

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JP2949287B2 JP63250370A JP25037088A JP2949287B2 JP 2949287 B2 JP2949287 B2 JP 2949287B2 JP 63250370 A JP63250370 A JP 63250370A JP 25037088 A JP25037088 A JP 25037088A JP 2949287 B2 JP2949287 B2 JP 2949287B2
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合発電プラントにおける排熱回収ボイラ
に係り、特に発生蒸気を補助蒸気系へ供給する排熱回収
ボイラの抽気方法に関するものである。
〔従来の技術〕
高効率発電の一環として、最近、複合発電プラントの
建設が進められている。このプラントは、ガスタービン
によって発電するとともに、ガスタービンから排出され
た排ガスの保有熱を排熱回収ボイラで回収し、その排熱
回収ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動し
て発電させるシステムになっている。
このプラントは前述のような高効率発電に加えガスタ
ービンの特長である急速起動の容易性、高い負荷応答性
などの特長も有しており、近年の電力需要形態に即した
中間負荷運用に好適な発電プラントである。また、この
発電プラントは、ガスタービンと排熱回収ボイラと蒸気
タービンの組合わせで出力は約12万kwであるので、それ
ら複数の装置を組合わせて、高出力の発電プラントを構
成する。
第10図は、この複合プラントの概略系統図である。
ガスタービン4からの排ガスGは、排熱回収ボイラ5
の排ガス通路6に導入される。この排ガス通路6には、
過熱器12,高圧ドラム8,高圧蒸発器10、及び高圧節炭器
7、が配置される。
一方、被加熱流体である給水WFは、復水ポンプ17より
給水管18を経て高圧節炭器7に供給され、所定の温度ま
でに予熱された後、高圧ドラム8へ供給される。
高圧ドラム8へ供給された給水は、高圧ドラム8の高
圧下降管9を経て高圧蒸発器10で一部が蒸気となり残り
は給水で高圧ドラム8に戻る。高圧ドラム8内で分離さ
れた蒸気はドラム蒸気出口管11を経て、過熱器12へ送ら
れ、ここでさらに昇温された後、高圧主蒸気管13より蒸
気タービン14へ供給され、蒸気タービン14により発電機
15を駆動して発電を行なう。
また、第11図に示す如く、プラント起動時または停止
時には蒸気タービン14のグランドシール用の蒸気を必要
とするため、補助蒸気ヘッダー21から蒸気が補助蒸気管
20およびグランドシール蒸気母管22を経由して、蒸気タ
ービン14へ供給される。なお、補助蒸気ヘッダー21への
蒸気供給源としては、通常、補助ボイラ23が使用される
が、複合発電プラントの場合、排熱回収ボイラ5が複数
設置されるため、排熱回収ボイラ5の高圧主蒸気管13か
らの蒸気も、高圧主蒸気抽気管19を経由して供給され
る。
一方、ガスタービン排ガスG中の窒素酸化物(以下NO
xと略す)を除去するため、通常、排熱回収ボイラ5の
中に、脱硝装置31が、第10図に示す如く、高圧蒸発器10
の後流側あるいは、高圧蒸発器10の間に設置される。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、補助蒸気として排熱回収ボイラ5からの
発生蒸気を利用する場合、蒸気を抽気することによって
高圧ドラム8の圧力が低下し、蒸発量が増加することか
ら、蒸気を多く抽気した場合以下のような問題が生ず
る。すなわち、 (1)高圧ドラム8圧力が低下すると、蒸発量が増加し
ドラムの内部に設置されている気水分離器の分離性能が
低下し、蒸気中の水滴が増加し蒸気タービンのタービン
ブレードを損傷する。また、気水分離器の分離性能が低
下することに対応して、気水分離器の数を増加させる
と、ドラムが必要以上に大きくなり非常に不経済であ
る。
(2)蒸発量が増加するため、高圧蒸発器出口連絡管24
やドラム蒸気出口管11の中の蒸気流速が増加し、振動が
発生する。また、蒸発量の増加に対応して上記の管径を
大きくすることは非常に不経済である。
(3)高圧ドラム8圧力が低下した場合、蒸発量が増加
し高圧蒸発器内の流体温度が下がり、それと熱交換する
ガスタービンの排ガスの保有熱が必要以上に奪われ、脱
硝装置31入口のガス温度が低下し、脱硝反応の反応速度
が低下し排出NOxが増加する。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、
補助蒸気用として排熱回収ボイラからの発生蒸気を運転
性能を低下させずに抽気する方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は,排ガスから脱硝と熱回収をして蒸気を発
生しその蒸気を蒸気タービンと補助蒸気系統へ供給する
系統を備えた複数の排熱回収ボイラを有し、前記複数の
排熱回収ボイラの何れか1つの排熱回収ボイラのドラム
圧力を検知してその信号により前記補助蒸気系統へ蒸気
を供給する排熱回収ボイラを選択するようにした排熱回
収ボイラの補助蒸気抽気方法により達成される。
前記ドラム圧力の信号に代えて、蒸気または給水の配
管内流量あるいは配管内流速の信号、脱硝装置入口ガス
温度の信号、蒸気タービン入口圧力の信号のうちの何れ
かを検知して用いるようにしてもよい。
〔作用〕
本発明は、複数の排熱回収ボイラの何れか1つの排熱
回収ボイラのドラム圧力,蒸気又は給水の配管内流量あ
るいは配管内流速の信号,脱硝装置入口ガス温度の,蒸
気タービン入口圧力の信号を検知してその信号により前
記補助蒸気系統へ蒸気を供給する排熱回収ボイラを選択
することにより,上記した従来技術の欠点を解消し、補
助蒸気用として排熱回収ボイラからの発生蒸気を運転性
能を低下させずに抽気することが出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の各実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の第1実施例に係る複合発電プラント
の概略系統図である。図中の符号1Aから24までは従来の
ものと同一である。第1図の説明の前に、排熱回収ボイ
ラ5からの発生蒸気を抽気した場合の、高圧ドラム8圧
力、蒸発量および脱硝装置入ロガス温度の特性を説明す
る。
第2図に、ガスタービン4は同一負荷であっても、蒸
気抽気量を増加すると高圧ドラム8圧力は低下し、それ
に伴なって蒸発量が増加、脱硝装置31の入口ガス温度が
低下する関係を示す。
第3図は、蒸気抽気量と高圧ドラム8圧力および気水
分離器の処理可能蒸気量の関係を示したもので、高圧ド
ラム8圧力が低下すると蒸発量の増加により気水分離器
の気水分離性能が低減し,高圧ドラム8圧力の下限が存
在する。すなわち、蒸気は高圧ドラム8圧力が、抽気無
しのときの圧力P0から圧力P1(許容圧力)まで低下する
まで抽気ができることになる。また、抽気可能量以上の
補助蒸気を必要とする場合は、抽気する排熱回収ボイラ
5の缶数を増すか補助ボイラ23を運転することで対応す
る必要がある。従って、本発明は第1図に示すように高
圧ドラム8圧力を圧力検知器27で検知して、圧力P1にな
るまでは、調節弁26Aを開することによってNo.1排熱回
収ボイラ5から蒸気を抽気し、それ以上に蒸気を必要と
する場合は、No.2,No.3という具合に抽気する排熱回収
ボイラを増すか、あるいは、補助ボイラ23を運転するよ
うにしたものである。ここで、排熱回収ボイラ5から抽
気するか、補助ボイラ23を運転するかは制御器25の中に
あらかじめ、運転している排熱回収ボイラ5を補助ボイ
ラ23より優先する等のプログラムを組んで決めておけば
よい。また、ガスタービン4の負荷によって、許容圧力
P1は異なるので、ガスタービン4の負荷と許容圧力P1
関係を求めて制御器25の中にプログラムで組んでおくこ
ともできる。このガスタービン負荷によってプログラム
を組むということは以下に示す第2から第4実施例につ
いても言えることである。
第4図は、本発明の第2実施例を説明するための図で
ある。
この実施例において、前記第1実施例と相違する点
は、第1実施例では高圧ドラム8圧力を検知して抽気蒸
気量を制御していたのに対し、第2実施例のものは、高
圧蒸発器出口連絡管24内の流量(流速)を流量計28で測
定して、それによって抽気蒸気量を制御するようにした
ところである。
第5図は、抽気蒸気量と高圧蒸発器出口連絡管24内の
蒸気流量、流速の関係を示したもので、制眼流速V1とな
る蒸気流量W1まで抽気可能ということである。なお、こ
こで高圧蒸発器出口連絡管24内の流量のかわりに、ドラ
ム蒸気出口管11や高圧主蒸気管13や給水管18の中の流量
で制御することも可能である。
第6図は、本発明の第3実施例を説明するための図で
ある。この実施例において、前記第1ないし第2実施例
と相違する点は、第1ないし第2実施例においては、高
圧ドラム8圧力や高圧蒸発器出口連絡管24内の流量で抽
気蒸気量を制御していたのに対し、第3実施例では、脱
硝装置31入口ガス温度で抽気蒸気量を制御するようにし
たところである。
第7図は抽気蒸気量と脱硝装置31入口ガス温度の関係
を示したもので、NOx排出規制値を満足するための許容
ガス温度Tg1まで抽気可能ということである。
第8図は、本発明の第4実施例を説明するための図で
ある。第8図は、前記第1、第2および第3実施例と比
べ、排熱回収ボイラ5の高圧節炭器7のガス後流側に比
較的圧力の低い圧力系の低圧蒸発器33および低圧節炭器
30を設けたものである。復水ポンプ17からの給水wFは低
圧節炭器30へ供給され、そこで所定の温度まで予熱され
た後、低圧ドラム37に供給される。低圧ドラム37に供給
された給水は、前記高圧ドラム8と同様に、低圧下降管
32を経て低圧蒸発器33、低圧ドラム37の順で循環する。
低圧ドラム37内で分離された蒸気は低圧主蒸気管35を経
て、蒸気タービン14へ送られる。高圧系へは低圧節炭器
30出口給水の一部が分岐され高圧給水ポンプ34を経て、
高圧節炭器7へ供給される。それ以降は前記に示したと
おりである。
前記第1、第2および第3の実施例は高圧系だけを有
した排熱回収ボイラ5について記していたが、もちろ
ん、高圧系と低圧系を有する排熱回収ボイラ5について
も言えることである。
第4の実施例において、前記第1実施例と相違する点
は、第1実施例においては、高圧ドラム8圧力で抽気蒸
気量を制御していたのに対し、低圧主蒸気管35の蒸気タ
ービン入口圧力36で抽気蒸気量を制御するようにしたと
ころである。もちろん蒸気タービン入口圧力36のかわり
に低圧ドラム37圧力で制御することもできる。
第9図は抽気蒸気量と低圧主蒸気管35の蒸気タービン
入口圧力36、低圧ドラム37圧力の関係を示したもので、
蒸気タービン入口圧力36を大気圧より高めに保つ最低圧
力P1まで抽気可能ということである。ここで大気圧より
高めの圧力を確保する理由は、負圧になると空気が侵入
し、腐蝕等の問題が生ずるためである。もちろん、蒸気
タービン入口圧力36の代わりに低圧ドラム37圧力で制御
することも可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、補助蒸気として排熱回収ボイラの発
生蒸気を抽気して利用する場合、過剰抽気を防止できる
ので、排熱回収ボイラの正常運転が常に可能となる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る複合発電プラントの
概略系統図,第2図は蒸気抽気量と高圧ドラム圧力、蒸
発量および脱硝装置入口ガス温度の関係を表わす図表,
第3図は蒸気抽気量と高圧ドラム圧力および気水分離器
の処理可能蒸気量の関係を示す図表,第4図は本発明の
第2実施例に係る複合発電プラントの概略系統図,第5
図は蒸気抽気量と蒸気流量、流速の関係を示す図表,第
6図は本発明の第3実施例に係る複合発電プラントの概
略系統図,第7図は蒸気抽気量と脱硝装置入口ガス温度
の関係を示す図表,第8図は本発明の第4実施例に係る
複合発電プラント概略系統図,第9図は蒸気抽気量と低
圧主蒸気管の蒸気タービン入口圧力、低圧ドラム圧力の
関係を示す図表,第10図は従来の複合発電プラントの概
略系統図,第11図は従来の補助蒸気系統図である。 4……ガスタービン,5……排熱回収ボイラ,8……高圧ド
ラム,14……蒸気タービン,21…補助蒸気ヘッダー,23…
補助ボイラ,24……高圧蒸発器出口連絡管,27……圧力検
知器,28……流量計,31……脱硝装置,36……蒸気タービ
ン入口圧力,G……排ガス,

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排ガスから脱硝と熱回収をして蒸気を発生
    しその蒸気を蒸気タービンと補助蒸気系統へ供給する系
    統を備えた複数の排熱回収ボイラを有し、前記複数の排
    熱回収ボイラの何れか1つの排熱回収ボイラのドラム圧
    力を検知してその信号により前記補助蒸気系統へ蒸気を
    供給する排熱回収ボイラを選択するようにしたことを特
    徴とする排熱回収ボイラの補助蒸気抽気方法。
  2. 【請求項2】前記ドラム圧力の信号に代えて、蒸気また
    は給水の配管内流量あるいは配管内流速の信号とする請
    求項1に記載の排熱回収ボイラの補助蒸気抽気方法。
  3. 【請求項3】前記ドラム圧力の信号に代えて、脱硝装置
    入口ガス温度の信号とする請求項1に記載の排熱回収ボ
    イラの補助蒸気抽気方法。
  4. 【請求項4】前記ドラム圧力の信号に代えて、蒸気ター
    ビン入口圧力の信号とする請求項1に記載の排熱回収ボ
    イラの補助蒸気抽気方法。
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JPS57179310A (en) * 1981-04-28 1982-11-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Boiler change-over system for additional switching-in and disconnection in combined plant
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