JP3101451B2 - 排気再燃式複合発電プラント - Google Patents
排気再燃式複合発電プラントInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンプラント
にガスタービンを組合わせてガスタービンの排ガスを上
記蒸気タービンプラントのボイラに導入することによ
り、未燃焼の酸素をボイラの燃焼に利用し強制通風機の
運転を省略し、またガスタービンの高温の排ガスの熱回
収を行なうことでプラントの熱効率を向上させるように
した排気再燃式複合発電プラントに関する。
にガスタービンを組合わせてガスタービンの排ガスを上
記蒸気タービンプラントのボイラに導入することによ
り、未燃焼の酸素をボイラの燃焼に利用し強制通風機の
運転を省略し、またガスタービンの高温の排ガスの熱回
収を行なうことでプラントの熱効率を向上させるように
した排気再燃式複合発電プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】図10は一般的な蒸気タービンプラント
の概略系統図であって、ボイラ1で発生した高圧・高温
の主蒸気は高圧タービン2a及び低圧タービン2bに順
次導入され、そこで仕事を行なって発電機3を駆動して
動力が得られる。上記タービン2で仕事を行なった蒸気
は排気として復水器4で復水され、その復水は復水ポン
プ5により加圧され、互いに並列に接続された低圧給水
加熱器6a,6bを経て脱気器7に送られる。
の概略系統図であって、ボイラ1で発生した高圧・高温
の主蒸気は高圧タービン2a及び低圧タービン2bに順
次導入され、そこで仕事を行なって発電機3を駆動して
動力が得られる。上記タービン2で仕事を行なった蒸気
は排気として復水器4で復水され、その復水は復水ポン
プ5により加圧され、互いに並列に接続された低圧給水
加熱器6a,6bを経て脱気器7に送られる。
【0003】脱気器7で脱気された給水はブースタポン
プ8及び給水ポンプ9で加圧され、互いに並列に接続さ
れた高圧給水加熱器10a,10bを経て再びボイラ1
に送給される。なお、図中11a,11b,11cはそ
れぞれ高圧給水加熱器10a,10b、脱気器7、及び
低圧給水加熱器6a,6bに加熱用蒸気を供給する抽気
管である。
プ8及び給水ポンプ9で加圧され、互いに並列に接続さ
れた高圧給水加熱器10a,10bを経て再びボイラ1
に送給される。なお、図中11a,11b,11cはそ
れぞれ高圧給水加熱器10a,10b、脱気器7、及び
低圧給水加熱器6a,6bに加熱用蒸気を供給する抽気
管である。
【0004】ところで、ボイラ1では燃料と強制通風機
12で送り込まれた空気によって燃焼が行なわれ、給水
を加熱して主蒸気を発生させ、一方ボイラ1で発生した
排ガスは空気予熱器13で燃焼用の空気と熱交換し、排
ガスの熱回収が行われた後、煙突14から大気中に放出
される。
12で送り込まれた空気によって燃焼が行なわれ、給水
を加熱して主蒸気を発生させ、一方ボイラ1で発生した
排ガスは空気予熱器13で燃焼用の空気と熱交換し、排
ガスの熱回収が行われた後、煙突14から大気中に放出
される。
【0005】一方、上述の如き蒸気タービンプラントに
対してガスタービンを組合わせた排気再燃式複合発電プ
ラントは図11に示すようになる。
対してガスタービンを組合わせた排気再燃式複合発電プ
ラントは図11に示すようになる。
【0006】すなわち、図において符号15はコンプレ
ッサであり、このコンプレッサ15によって加圧された
空気が燃焼器16に供給され、そこでその燃焼器16に
供給される燃料とともに燃焼し、高温ガスがガスタービ
ン17に供給され、そのガスタービン17によって発電
機18が駆動される。上記ガスタービン17の排ガスは
ボイラ1に導入され熱回収に利用されるとともに、未燃
焼の酸素がボイラの燃焼に利用される。
ッサであり、このコンプレッサ15によって加圧された
空気が燃焼器16に供給され、そこでその燃焼器16に
供給される燃料とともに燃焼し、高温ガスがガスタービ
ン17に供給され、そのガスタービン17によって発電
機18が駆動される。上記ガスタービン17の排ガスは
ボイラ1に導入され熱回収に利用されるとともに、未燃
焼の酸素がボイラの燃焼に利用される。
【0007】また、上記ボイラ1からの排ガスは、高圧
給水加熱器10a,10b及び低圧給水加熱器6a,6
bとそれぞれ並列に設けられている高圧スタックガスク
ーラ19及び低圧スタックガスクーラ20を経て煙突1
4から大気中に放出される。
給水加熱器10a,10b及び低圧給水加熱器6a,6
bとそれぞれ並列に設けられている高圧スタックガスク
ーラ19及び低圧スタックガスクーラ20を経て煙突1
4から大気中に放出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】排気再燃式複合発電プ
ラントは上述のように蒸気タービンプラントとガスター
ビンプラントとを組合わせることによって構成される
が、ガスタービンは高温の燃焼ガスを媒体とする機器で
あることから、蒸気タービン側に比べて部品の消耗も早
く、定期検査や保守・点検のインターバルも短い。ま
た、法令で定められた定期検査のインターバルも蒸気タ
ービン設備と一致しない。
ラントは上述のように蒸気タービンプラントとガスター
ビンプラントとを組合わせることによって構成される
が、ガスタービンは高温の燃焼ガスを媒体とする機器で
あることから、蒸気タービン側に比べて部品の消耗も早
く、定期検査や保守・点検のインターバルも短い。ま
た、法令で定められた定期検査のインターバルも蒸気タ
ービン設備と一致しない。
【0009】さらに、プラントに占めるガスタービン側
の出力の割合は、一般に1/3以下となる。したがっ
て、ガスタービンの定期検査或は何らかの理由により停
止する必要が生じた場合に、大出力の蒸気タービン側も
一緒に停止することは、発電設備の有効活用及び電力の
安定供給の面から不利となる。
の出力の割合は、一般に1/3以下となる。したがっ
て、ガスタービンの定期検査或は何らかの理由により停
止する必要が生じた場合に、大出力の蒸気タービン側も
一緒に停止することは、発電設備の有効活用及び電力の
安定供給の面から不利となる。
【0010】そこで、ガスタービンが運転可能な状態に
おいては熱効率の高い複合サイクル運転を行ない、ガス
タービンの停止期間中は予備機として設けた強制通風機
により蒸気タービン側の単独運転を行なうこと、すなわ
ち複合サイクル運転と蒸気タービンの単独運転が同一設
備において実現できることが好ましい。
おいては熱効率の高い複合サイクル運転を行ない、ガス
タービンの停止期間中は予備機として設けた強制通風機
により蒸気タービン側の単独運転を行なうこと、すなわ
ち複合サイクル運転と蒸気タービンの単独運転が同一設
備において実現できることが好ましい。
【0011】ところで、排気再燃式複合発電プラントに
おいて複合サイクル運転と蒸気タービン側単独運転の両
方の運用機能を実現させた場合、プラント運用としては
およそ下記のようなものが考えられる。
おいて複合サイクル運転と蒸気タービン側単独運転の両
方の運用機能を実現させた場合、プラント運用としては
およそ下記のようなものが考えられる。
【0012】a) ガスタービンが健全で常に運転可能
な場合は、発電所として高効率で発電能力の高い複合サ
イクル運転を主運用とする。特に、夏期のように電力需
要が緊迫した時期においては、長時間複合サイクル運転
で運転継続することが予想される。
な場合は、発電所として高効率で発電能力の高い複合サ
イクル運転を主運用とする。特に、夏期のように電力需
要が緊迫した時期においては、長時間複合サイクル運転
で運転継続することが予想される。
【0013】b)ガスタービンはコンプレッサを備えた
機器であり、部分負荷運転としても排ガス量の絞り込み
が困難であることから、複合運転における運用は40〜
50%程度と比較的高いことが想定される。したがっ
て、夜間または週末の余剰電力の発生する負荷帯におい
てはプラントを停止したり、或は複合サイクル運転から
ガスタービンを除外して蒸気タービン単独運転に移行さ
せ、最低負荷を引き下げる等の運用も予想される。
機器であり、部分負荷運転としても排ガス量の絞り込み
が困難であることから、複合運転における運用は40〜
50%程度と比較的高いことが想定される。したがっ
て、夜間または週末の余剰電力の発生する負荷帯におい
てはプラントを停止したり、或は複合サイクル運転から
ガスタービンを除外して蒸気タービン単独運転に移行さ
せ、最低負荷を引き下げる等の運用も予想される。
【0014】c) ガスタービンの定期検査時には計画
的に蒸気タービン単独運転に移行し、複合サイクル運転
中に何らかの理由によりガスタービン側の停止が生じた
場合は、急に蒸気タービン単独運転に移行する運用が予
想される。
的に蒸気タービン単独運転に移行し、複合サイクル運転
中に何らかの理由によりガスタービン側の停止が生じた
場合は、急に蒸気タービン単独運転に移行する運用が予
想される。
【0015】しかし、複合サイクル運転においては、蒸
気タービン側の給水加熱器と並列に設置されているスタ
ックガスクーラによりボイラ排ガスの熱回収を行なうこ
とから蒸気タービン側より多量の給水及び復水を供給す
る必要があり、そのため給水加熱器側を流れる給水及び
復水の流量が蒸気タービン単独運転の定格出力運転との
比較において1/2〜1/3程度と極端に減少してしま
う等の問題がある。
気タービン側の給水加熱器と並列に設置されているスタ
ックガスクーラによりボイラ排ガスの熱回収を行なうこ
とから蒸気タービン側より多量の給水及び復水を供給す
る必要があり、そのため給水加熱器側を流れる給水及び
復水の流量が蒸気タービン単独運転の定格出力運転との
比較において1/2〜1/3程度と極端に減少してしま
う等の問題がある。
【0016】さらにガスタービン負荷を絞って複合サイ
クル運転トータルの負荷を下げる場合においても、ガス
タービンの特性によって負荷の低下に対して排ガスの減
少がなだらかであることから、スタックガスクーラのス
チーミングを防止するため積極的に給水及び復水の供給
の割合を増す必要があり、或負荷以下ではスタックガス
クーラに全量の給水並びに復水を供給して、給水加熱器
側の流量が零となってしまう。
クル運転トータルの負荷を下げる場合においても、ガス
タービンの特性によって負荷の低下に対して排ガスの減
少がなだらかであることから、スタックガスクーラのス
チーミングを防止するため積極的に給水及び復水の供給
の割合を増す必要があり、或負荷以下ではスタックガス
クーラに全量の給水並びに復水を供給して、給水加熱器
側の流量が零となってしまう。
【0017】したがって、蒸気タービン単独運転も考慮
した大容量の抽気弁系統やドレン調節弁系統により複合
サイクル運転での小流量を制御するためには、抽気弁系
統やドレン調節弁系統にバイパスの小弁系統等を追加
し、複合サイクル運転中はこのバイパス小弁系統で、他
方蒸気タービン単独運転は大弁系統で運転する等の切替
え制御が必要となり、設備面及び制御面で複雑化し良好
な制御性と操作性を同時に確保することが困難となる。
した大容量の抽気弁系統やドレン調節弁系統により複合
サイクル運転での小流量を制御するためには、抽気弁系
統やドレン調節弁系統にバイパスの小弁系統等を追加
し、複合サイクル運転中はこのバイパス小弁系統で、他
方蒸気タービン単独運転は大弁系統で運転する等の切替
え制御が必要となり、設備面及び制御面で複雑化し良好
な制御性と操作性を同時に確保することが困難となる。
【0018】また、一般に給水加熱器はシエル部及び水
室は鋼で製作されており、またチューブには鋼管が使用
される。そのため停止側の給水加熱室に残留する給水及
び復水は時間の経過と共に水質が低下し、約100時間
を越えるとプラントの運転上において許容できないレベ
ルとなる。したがって当該停止側の起動時において運転
側のクリーンな系統に水質の悪い水を流入させる可能性
があるため、起動前準備として水室及びチューブ内部や
配管内部の残留水を系外ブローし、水張り操作の後再び
系外ブローを数回繰返す等のクリンアップ操作を行なう
こと等が必要となる。
室は鋼で製作されており、またチューブには鋼管が使用
される。そのため停止側の給水加熱室に残留する給水及
び復水は時間の経過と共に水質が低下し、約100時間
を越えるとプラントの運転上において許容できないレベ
ルとなる。したがって当該停止側の起動時において運転
側のクリーンな系統に水質の悪い水を流入させる可能性
があるため、起動前準備として水室及びチューブ内部や
配管内部の残留水を系外ブローし、水張り操作の後再び
系外ブローを数回繰返す等のクリンアップ操作を行なう
こと等が必要となる。
【0019】さらに蒸気室側の給水加熱器シエル内部に
おいても内部に滞留する空気と湿分によって、チューブ
外表面やシエル内部に酸化鉄が発生するため、起動時に
おいて運転側のクリーンな系統に酸化鉄の流入を防ぐた
め、シエルブロー系統を使用して長時間に亘って系外に
多量に抽気の凝縮水を放出する必要が生じる。
おいても内部に滞留する空気と湿分によって、チューブ
外表面やシエル内部に酸化鉄が発生するため、起動時に
おいて運転側のクリーンな系統に酸化鉄の流入を防ぐた
め、シエルブロー系統を使用して長時間に亘って系外に
多量に抽気の凝縮水を放出する必要が生じる。
【0020】これらの一連の停止側給水加熱器のクリン
アップ操作やシエルブロー操作を行なうためには、プラ
ントを全面的に停止して約十数時間に亘り行なう必要が
あり、運用性を損なうこととなる。また、厚肉部を有す
る給水加熱器においては、長時間停止後の冷えた状態よ
り急速に起動すると過大な熱応力を発生させ、頻繁な起
動停止の繰返しによってはクラックを発生させる等の不
具合に結び付くことがある等の問題がある。
アップ操作やシエルブロー操作を行なうためには、プラ
ントを全面的に停止して約十数時間に亘り行なう必要が
あり、運用性を損なうこととなる。また、厚肉部を有す
る給水加熱器においては、長時間停止後の冷えた状態よ
り急速に起動すると過大な熱応力を発生させ、頻繁な起
動停止の繰返しによってはクラックを発生させる等の不
具合に結び付くことがある等の問題がある。
【0021】本発明は、このような点に鑑み、複合サイ
クル運転と蒸気タービンプラントの単独運転とを効果的
に切換運転できるとともに、さらに停止側の給水加熱器
を容易かつ任意に再起動して運転側との切替えを可能に
し、また万一ガスタービンの不具合等によって蒸気ター
ビンプラントの単独運転に短時間で移行する場合におい
ても、速やかに停止側の給水加熱器を再起動可能とした
排気再燃式複合発電プラントを得ることを目的とする。
クル運転と蒸気タービンプラントの単独運転とを効果的
に切換運転できるとともに、さらに停止側の給水加熱器
を容易かつ任意に再起動して運転側との切替えを可能に
し、また万一ガスタービンの不具合等によって蒸気ター
ビンプラントの単独運転に短時間で移行する場合におい
ても、速やかに停止側の給水加熱器を再起動可能とした
排気再燃式複合発電プラントを得ることを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスタービン
の排ガスを蒸気タービンプラントのボイラに供給すると
ともに、そのボイラからの排ガスを蒸気タービンプラン
トの給水加熱器と並列に設置されたスタックガスクーラ
において給水の一部と熱交換させ熱回収を行うようにし
た排気再燃式複合発電プラントに於いて、上記給水加熱
器を互いに並列に設けた少なくとも2系統とし、各系統
の高圧給水加熱器の給水入口側で分岐して入口弁と並列
に設けたウオーミング弁を介して給水ポンプの上流側に
接続された給水ポンプ用ブースタポンプの吐出側に接続
するとともに、上記高圧給水加熱器の給水出口側を再循
環弁を有する再循環管を介して脱気器に接続したことを
特徴とする。
の排ガスを蒸気タービンプラントのボイラに供給すると
ともに、そのボイラからの排ガスを蒸気タービンプラン
トの給水加熱器と並列に設置されたスタックガスクーラ
において給水の一部と熱交換させ熱回収を行うようにし
た排気再燃式複合発電プラントに於いて、上記給水加熱
器を互いに並列に設けた少なくとも2系統とし、各系統
の高圧給水加熱器の給水入口側で分岐して入口弁と並列
に設けたウオーミング弁を介して給水ポンプの上流側に
接続された給水ポンプ用ブースタポンプの吐出側に接続
するとともに、上記高圧給水加熱器の給水出口側を再循
環弁を有する再循環管を介して脱気器に接続したことを
特徴とする。
【0023】また第2の発明は、各系統の低圧給水加熱
器の出口弁と並列に小口径の低圧ウォーミング弁を接続
したことを特徴とする。
器の出口弁と並列に小口径の低圧ウォーミング弁を接続
したことを特徴とする。
【0024】さらに第3の発明は、各系統の高圧給水加
熱器の出口側をそれぞれ止弁を有する給水連絡系統によ
って接続するとともに、上記各弁の出口側を1個の流量
調整弁を介してボイラへの給水管に接続したことを特徴
とする。
熱器の出口側をそれぞれ止弁を有する給水連絡系統によ
って接続するとともに、上記各弁の出口側を1個の流量
調整弁を介してボイラへの給水管に接続したことを特徴
とする。
【0025】
【作用】複合サイクル運転中において停止されている側
の給水加熱器には、運転中の蒸気タービン系統から適度
な温水が常時少量流され、ウォーミング状態とされる。
したがって、再起動における熱応力の発生を抑え、かつ
長期停止時の滞留水による腐食と水質低下を防止して常
時スタンバイ状態におくことができる。
の給水加熱器には、運転中の蒸気タービン系統から適度
な温水が常時少量流され、ウォーミング状態とされる。
したがって、再起動における熱応力の発生を抑え、かつ
長期停止時の滞留水による腐食と水質低下を防止して常
時スタンバイ状態におくことができる。
【0026】特に厚肉構造を有する高圧給水加熱器につ
いては脱気器系統の温水が適当であり、給水ポンプ用の
ブースタポンプの吐出系統から給水を供給し、その戻り
を脱気器に回収することによりプラント熱効率の低下を
伴わずに目的の達成が可能である。また低圧給水加熱器
については低圧給水加熱器の出口弁をバイパスする小口
径の系統を設けることにより復水を脱気器側に小流量流
すことができる。
いては脱気器系統の温水が適当であり、給水ポンプ用の
ブースタポンプの吐出系統から給水を供給し、その戻り
を脱気器に回収することによりプラント熱効率の低下を
伴わずに目的の達成が可能である。また低圧給水加熱器
については低圧給水加熱器の出口弁をバイパスする小口
径の系統を設けることにより復水を脱気器側に小流量流
すことができる。
【0027】また、複合サイクル運転における高圧給水
加熱器とスタックガスクーラとの給水の配分制御が高圧
給水加熱器出口または入口に設置した調節弁によって行
なうが、高圧給水加熱器を流れる給水流量が少ないこ
と、及び1系統運転となること、さらに蒸気タービンプ
ラントにおいては全く使用されないことから2系統に各
々調節弁を設けず、高圧給水加熱器の2系統を連絡して
1個の調節弁を共用することにより、系統の簡素化と複
合サイクル運転に最も適合したサイジングとすることが
できる。
加熱器とスタックガスクーラとの給水の配分制御が高圧
給水加熱器出口または入口に設置した調節弁によって行
なうが、高圧給水加熱器を流れる給水流量が少ないこ
と、及び1系統運転となること、さらに蒸気タービンプ
ラントにおいては全く使用されないことから2系統に各
々調節弁を設けず、高圧給水加熱器の2系統を連絡して
1個の調節弁を共用することにより、系統の簡素化と複
合サイクル運転に最も適合したサイジングとすることが
できる。
【0028】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、図中図10、図11と同一部分
には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ついて説明する。なお、図中図10、図11と同一部分
には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0029】図1は本発明の一実施例を示す図であっ
て、各高圧給水加熱器10a,10bの入口側及び出口側
にはそれぞれ高圧給水加熱器入口弁21a,21b及び高
圧給水加熱器出口弁22a、22bが設けられている。ま
た、給水ポンプ9の上流側に直列に接続されたブースタ
ポンプ8の吐出側からは高圧ウオーミング系統23が分
岐導出され、その高圧ウオーミング系統23が、高圧給
水加熱器入口弁21a,21bと並列に設けられた高圧ウ
オーミング弁24a,24bを介してそれぞれ高圧給水加
熱器入口弁21a,21bの出口側に接続されている。
て、各高圧給水加熱器10a,10bの入口側及び出口側
にはそれぞれ高圧給水加熱器入口弁21a,21b及び高
圧給水加熱器出口弁22a、22bが設けられている。ま
た、給水ポンプ9の上流側に直列に接続されたブースタ
ポンプ8の吐出側からは高圧ウオーミング系統23が分
岐導出され、その高圧ウオーミング系統23が、高圧給
水加熱器入口弁21a,21bと並列に設けられた高圧ウ
オーミング弁24a,24bを介してそれぞれ高圧給水加
熱器入口弁21a,21bの出口側に接続されている。
【0030】また、各高圧給水加熱器10a,10bの
出口側にはそれぞれ再循環管25a,25bが接続され
ており、その再循環管25a,25bが再循環弁26
a,26bを介して脱気器7に接続されている。なお、
図中符号27a,27bは高圧抽気弁であり、符号2
8,29は高圧スタックガスクーラ19の給水入口弁及
び給水出口弁である。
出口側にはそれぞれ再循環管25a,25bが接続され
ており、その再循環管25a,25bが再循環弁26
a,26bを介して脱気器7に接続されている。なお、
図中符号27a,27bは高圧抽気弁であり、符号2
8,29は高圧スタックガスクーラ19の給水入口弁及
び給水出口弁である。
【0031】一方、各低圧給水加熱器6a,6bの入口
側及び出口側にはそれぞれ低圧給水加熱器入口弁30
a,30b及び低圧給水加熱器出口弁31a,31bが
設けられており、上記低圧給水加熱器出口弁31a,3
1bに対して並列に低圧ウォーミング弁32a,32b
が設けられている。なお、図中符号33a,33bはそ
れぞれ低圧抽気弁であり、符号34,35は低圧スタッ
クガスクーラ20の給水入口弁及び給水出口弁である。
側及び出口側にはそれぞれ低圧給水加熱器入口弁30
a,30b及び低圧給水加熱器出口弁31a,31bが
設けられており、上記低圧給水加熱器出口弁31a,3
1bに対して並列に低圧ウォーミング弁32a,32b
が設けられている。なお、図中符号33a,33bはそ
れぞれ低圧抽気弁であり、符号34,35は低圧スタッ
クガスクーラ20の給水入口弁及び給水出口弁である。
【0032】しかして、複合サイクル運転に際し、給水
加熱器の1系列すなわち低圧給水加熱器6a及び高圧給
水加熱器10aを含むA系列の運転とスタックガスクー
ラの並列運転を行なう場合には、停止側のB系列の高圧
給水加熱器10bの入口弁21bと出口弁22bが閉鎖
されるとともに、再循環弁26a、高圧抽気弁27b及
び高圧ウォーミング弁24aが閉鎖される。
加熱器の1系列すなわち低圧給水加熱器6a及び高圧給
水加熱器10aを含むA系列の運転とスタックガスクー
ラの並列運転を行なう場合には、停止側のB系列の高圧
給水加熱器10bの入口弁21bと出口弁22bが閉鎖
されるとともに、再循環弁26a、高圧抽気弁27b及
び高圧ウォーミング弁24aが閉鎖される。
【0033】したがって、給水ポンプ9によって送給さ
れる給水は入口弁21aを経て高圧給水加熱器10aに
導入され、そこで高圧抽気弁27aを経て供給される抽
気と熱交換して加熱され、出口弁22aを経て高圧スタ
ックガスクーラ19において加熱された給水と合流して
ボイラ1に供給される。
れる給水は入口弁21aを経て高圧給水加熱器10aに
導入され、そこで高圧抽気弁27aを経て供給される抽
気と熱交換して加熱され、出口弁22aを経て高圧スタ
ックガスクーラ19において加熱された給水と合流して
ボイラ1に供給される。
【0034】一方、ブースタポンプ8から吐出された適
度の温水となっている給水の一部が高圧ウォーミング系
統23の高圧ウォーミング弁24bを経てB系列の高圧
給水加熱器10bに送給され、さらに再循環弁26bを
有する再循環管25bを経て脱気器7に回収され、その
間停止側の高圧給水加熱器10bの残留水のベンチレー
ションとウォーミングが行なわれ、長期に渡る停止状態
となる場合でも高圧給水加熱器の水室及びチューブ内、
さらに連絡管に残留する給水の水質の低下が防止される
とともに、再起動のために備えられる。
度の温水となっている給水の一部が高圧ウォーミング系
統23の高圧ウォーミング弁24bを経てB系列の高圧
給水加熱器10bに送給され、さらに再循環弁26bを
有する再循環管25bを経て脱気器7に回収され、その
間停止側の高圧給水加熱器10bの残留水のベンチレー
ションとウォーミングが行なわれ、長期に渡る停止状態
となる場合でも高圧給水加熱器の水室及びチューブ内、
さらに連絡管に残留する給水の水質の低下が防止される
とともに、再起動のために備えられる。
【0035】なお、高圧ウォーミング系統23の給水取
り出しは脱気器本体またはブロー系統及び降水管でもよ
く、この場合の回収先は復水器4が適当である。
り出しは脱気器本体またはブロー系統及び降水管でもよ
く、この場合の回収先は復水器4が適当である。
【0036】また、低圧給水加熱器については停止側の
B系列の残留水のベンチレーションとウォーミングを行
なうため、当該停止系統の出口弁31bが閉鎖されると
ともに低圧ウォーミング弁32bが開かれ、低圧給水加
熱器6b内には上記低圧ウォーミング弁32bによって
制限された少量の復水が作動中の低圧給水加熱器6aか
ら流出する復水と合流して脱気器7に供給される。
B系列の残留水のベンチレーションとウォーミングを行
なうため、当該停止系統の出口弁31bが閉鎖されると
ともに低圧ウォーミング弁32bが開かれ、低圧給水加
熱器6b内には上記低圧ウォーミング弁32bによって
制限された少量の復水が作動中の低圧給水加熱器6aか
ら流出する復水と合流して脱気器7に供給される。
【0037】なお、低圧ウォーミング系統の接続先は復
水器4として復水を再循環してもよく、さらに低圧ウォ
ーミング系統と低圧ウォーミング弁32a,32bを省
略して低圧給水加熱器出口弁31bを微開してもよい。
水器4として復水を再循環してもよく、さらに低圧ウォ
ーミング系統と低圧ウォーミング弁32a,32bを省
略して低圧給水加熱器出口弁31bを微開してもよい。
【0038】ところで、図2は蒸気タービンプラントの
単独運転モードにおける蒸気タービンの起動の一例を示
すものであり、図3はプラント負荷とボイラ給水流量の
関係を示している。本図よりプラント負荷と給水流量は
ほぼ比例関係にあり、給水は給水加熱器を全量通過する
ため、2系統の給水加熱器で系統を構成する場合、A系
統、B系統で2分することとなる。
単独運転モードにおける蒸気タービンの起動の一例を示
すものであり、図3はプラント負荷とボイラ給水流量の
関係を示している。本図よりプラント負荷と給水流量は
ほぼ比例関係にあり、給水は給水加熱器を全量通過する
ため、2系統の給水加熱器で系統を構成する場合、A系
統、B系統で2分することとなる。
【0039】一方図4は複合サイクル運転モードにおけ
るプラントの起動の一例を示すもので、まずガスタービ
ンを起動して負荷上昇を図り、排ガス温度が或程度高ま
ったガスタービン負荷βにおいてボイラが点火され、さ
らにガスタービン負荷γにおいてボイラ発生の主蒸気圧
力と温度が適度に高まって蒸気タービンを起動して複合
サイクル運転化する場合の概念を示している。図5は、
上記複合サイクル運転における蒸気タービン側の負荷と
ボイラ給水流量、さらに蒸気タービン側の負荷とスタッ
クガスクーラ及び給水加熱器の給水配分の概略の関係を
示している。本図において、低負荷においては給水加熱
器側の給水が零となる負荷領域が存在し、負荷上昇とと
もにaからb及びcへと流量が変化する。
るプラントの起動の一例を示すもので、まずガスタービ
ンを起動して負荷上昇を図り、排ガス温度が或程度高ま
ったガスタービン負荷βにおいてボイラが点火され、さ
らにガスタービン負荷γにおいてボイラ発生の主蒸気圧
力と温度が適度に高まって蒸気タービンを起動して複合
サイクル運転化する場合の概念を示している。図5は、
上記複合サイクル運転における蒸気タービン側の負荷と
ボイラ給水流量、さらに蒸気タービン側の負荷とスタッ
クガスクーラ及び給水加熱器の給水配分の概略の関係を
示している。本図において、低負荷においては給水加熱
器側の給水が零となる負荷領域が存在し、負荷上昇とと
もにaからb及びcへと流量が変化する。
【0040】図6は複合サイクル運転モードにおけるプ
ラントの起動の一例を示すもので、まず蒸気タービンプ
ラントの単独運転モードで起動し、途中負荷αでガスタ
ービンを起動して複合サイクル運転化する場合の概念を
示している。
ラントの起動の一例を示すもので、まず蒸気タービンプ
ラントの単独運転モードで起動し、途中負荷αでガスタ
ービンを起動して複合サイクル運転化する場合の概念を
示している。
【0041】図7は、上記複合サイクル運転における蒸
気タービン側の負荷とボイラ給水流量、さらに蒸気ター
ビン側の負荷とスタックガスクーラ及び給水加熱器の給
水配分の概略の関係を示している。スタックガスクーラ
は蒸気タービンの途中負荷αで起動して通水する。した
がって、給水加熱器の流量Aから流量Bに一旦減少した
後負荷上昇にともなって流量Cに変化する。
気タービン側の負荷とボイラ給水流量、さらに蒸気ター
ビン側の負荷とスタックガスクーラ及び給水加熱器の給
水配分の概略の関係を示している。スタックガスクーラ
は蒸気タービンの途中負荷αで起動して通水する。した
がって、給水加熱器の流量Aから流量Bに一旦減少した
後負荷上昇にともなって流量Cに変化する。
【0042】このようなことから、排気再燃式複合発電
プラントの複合サイクル運転において給水加熱器を1系
列運転とし、低流量の給水並びに復水に適合する制御能
力とすることで、プラントの負荷変化及び起動停止にお
ける運転性を改善することができる。
プラントの複合サイクル運転において給水加熱器を1系
列運転とし、低流量の給水並びに復水に適合する制御能
力とすることで、プラントの負荷変化及び起動停止にお
ける運転性を改善することができる。
【0043】また、多流量の給水並びに復水のもとで給
水加熱器を運転する必要がある蒸気タービン単独運転に
おいては、給水加熱器を2系統で運転することにより適
正な制御能力のもとで良好に運転でき、プラントの負荷
変化及び起動停止における運転性が向上する。
水加熱器を運転する必要がある蒸気タービン単独運転に
おいては、給水加熱器を2系統で運転することにより適
正な制御能力のもとで良好に運転でき、プラントの負荷
変化及び起動停止における運転性が向上する。
【0044】このように、プラントの運用に合わせて給
水加熱器の系列を切り替えることで蒸気タービン単独運
転においては2系列、複合サイクル運転においては1系
列と給水加熱器の運転系列の切替により、給水及びヒー
タドレン、さらに抽気の制御設備を最適に合理化でき、
しかも運転停止中の給水加熱器は常にウォーミングを行
なうとともにベンチレーションを行なうことにより、前
記運転系列の切替を早急にかつ容易に行なうことができ
る。
水加熱器の系列を切り替えることで蒸気タービン単独運
転においては2系列、複合サイクル運転においては1系
列と給水加熱器の運転系列の切替により、給水及びヒー
タドレン、さらに抽気の制御設備を最適に合理化でき、
しかも運転停止中の給水加熱器は常にウォーミングを行
なうとともにベンチレーションを行なうことにより、前
記運転系列の切替を早急にかつ容易に行なうことができ
る。
【0045】図8は、本発明にかかわる複合サイクル運
転の給水加熱器の運転方法において、停止側給水加熱器
の蒸気系統及びヒータドレン系統の保管法について説明
する図である。
転の給水加熱器の運転方法において、停止側給水加熱器
の蒸気系統及びヒータドレン系統の保管法について説明
する図である。
【0046】図において、高圧給水加熱器10a,10
bはそれぞれヒータドレン弁40a,40bを有するヒ
ータドレン系40を介して脱気器7に接続されるととも
に、それぞれ真空連絡弁41a,41bを有する真空連
絡系41を介して復水器4に接続されている。また低圧
給水加熱器6a,6bも真空連絡弁42a,42bを有
する真空連絡系42によってそれぞれ復水器4に接続さ
れている。
bはそれぞれヒータドレン弁40a,40bを有するヒ
ータドレン系40を介して脱気器7に接続されるととも
に、それぞれ真空連絡弁41a,41bを有する真空連
絡系41を介して復水器4に接続されている。また低圧
給水加熱器6a,6bも真空連絡弁42a,42bを有
する真空連絡系42によってそれぞれ復水器4に接続さ
れている。
【0047】しかして、停止側給水加熱器10a,10
bの蒸気系統及びヒータドレン系統においては、高圧抽
気弁27b、低圧抽気弁33b、ヒータドレン弁40b
が閉鎖され、高圧給水加熱器10b及び低圧給水加熱器
6bへの抽気の流入が遮断される。それとともに長期間
上記運転が停止される場合には、真空連絡弁41b及び
42bが開放される。したがって、両給水加熱器10
b,6bはその内部が復水器4に連通し、真空となりシ
エル内部とチューブ外表面の酸化が防止される。
bの蒸気系統及びヒータドレン系統においては、高圧抽
気弁27b、低圧抽気弁33b、ヒータドレン弁40b
が閉鎖され、高圧給水加熱器10b及び低圧給水加熱器
6bへの抽気の流入が遮断される。それとともに長期間
上記運転が停止される場合には、真空連絡弁41b及び
42bが開放される。したがって、両給水加熱器10
b,6bはその内部が復水器4に連通し、真空となりシ
エル内部とチューブ外表面の酸化が防止される。
【0048】なお、真空連絡系と真空連絡弁41a,4
1b,42a,42bは給水加熱器に設けられたシエル
ブロー弁系統を使用してもよい。
1b,42a,42bは給水加熱器に設けられたシエル
ブロー弁系統を使用してもよい。
【0049】また、複合サイクル運転での高圧給水加熱
器の運転とスタックガスクーラの並列運転時に給水配分
制御を行なうためには、高圧給水加熱器10a,10b
の出口弁22a,22bの上流側を給水配分制御弁45
を介して互いに連絡してもよい。
器の運転とスタックガスクーラの並列運転時に給水配分
制御を行なうためには、高圧給水加熱器10a,10b
の出口弁22a,22bの上流側を給水配分制御弁45
を介して互いに連絡してもよい。
【0050】すなわち、図9に示すように上記高圧給水
加熱器10a,10bの出口弁22a,22bの上流側
を止弁46a,46bを有する給水連絡系46によって
接続し、両止弁46a,46b間を給水配分制御弁45
を介してボイラ1の入口管47に接続してもよい。或
は、高圧スタックガスクーラ19の出口弁29を給水配
分制御弁としてもよい。
加熱器10a,10bの出口弁22a,22bの上流側
を止弁46a,46bを有する給水連絡系46によって
接続し、両止弁46a,46b間を給水配分制御弁45
を介してボイラ1の入口管47に接続してもよい。或
は、高圧スタックガスクーラ19の出口弁29を給水配
分制御弁としてもよい。
【0051】しかして、前記複合サイクル運転時には、
作動中の高圧給水加熱器10aの出口弁22aも閉鎖
し、止弁46aを開き、止弁46bを全閉とすることに
より、上記高圧給水加熱器10aから流出した給水は、
止弁46aを通り、給水配分制御弁45によってその流
量が制御され、高圧スタックガスクーラ19から流出し
た給水と合流し、高圧スタックガスクーラ19との並列
運転における給水の配分制御が行われる。また、上記給
水配分制御弁とした出口弁29の制御によっても同様な
作用を行なわせることができる。
作動中の高圧給水加熱器10aの出口弁22aも閉鎖
し、止弁46aを開き、止弁46bを全閉とすることに
より、上記高圧給水加熱器10aから流出した給水は、
止弁46aを通り、給水配分制御弁45によってその流
量が制御され、高圧スタックガスクーラ19から流出し
た給水と合流し、高圧スタックガスクーラ19との並列
運転における給水の配分制御が行われる。また、上記給
水配分制御弁とした出口弁29の制御によっても同様な
作用を行なわせることができる。
【0052】このように高圧給水加熱器のA,B系列を
連絡して1弁で制御することにより、複合運転における
小流量制御に適したサイジングと、共用化による系統の
簡素化を図ることができる。また、上記給水配分制御弁
は高圧給水加熱器の入口弁21a,21b側に設けても
よい。
連絡して1弁で制御することにより、複合運転における
小流量制御に適したサイジングと、共用化による系統の
簡素化を図ることができる。また、上記給水配分制御弁
は高圧給水加熱器の入口弁21a,21b側に設けても
よい。
【0053】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、複
合サイクル運転における長期間の給水加熱器の1系統運
転においても、停止側の給水加熱器に適度の温度を有す
る系統水を常に少量流してウォーミングして常時スタン
バイ状態とすることで、肉厚構造を有する給水加熱器に
過大な熱応力の発生を強いることなく短時間で起動し、
複合サイクル運転と蒸気タービン単独運転における緊急
の切替え対応が可能で、良好な複合サイクル運転と蒸気
タービン単独運転の両立が図れ、多様かつ柔軟なプラン
ト運用性が可能となる。
合サイクル運転における長期間の給水加熱器の1系統運
転においても、停止側の給水加熱器に適度の温度を有す
る系統水を常に少量流してウォーミングして常時スタン
バイ状態とすることで、肉厚構造を有する給水加熱器に
過大な熱応力の発生を強いることなく短時間で起動し、
複合サイクル運転と蒸気タービン単独運転における緊急
の切替え対応が可能で、良好な複合サイクル運転と蒸気
タービン単独運転の両立が図れ、多様かつ柔軟なプラン
ト運用性が可能となる。
【0054】また、長期停止側の給水加熱器の再起動に
際して水室側の長時間のクリンアップ操作が不要であ
り、しかも蒸気側を真空保管状態とした場合には、内部
の酸化鉄の発生が抑制されてシエルブローに要する時間
の短縮と系統水の節約が可能となる。
際して水室側の長時間のクリンアップ操作が不要であ
り、しかも蒸気側を真空保管状態とした場合には、内部
の酸化鉄の発生が抑制されてシエルブローに要する時間
の短縮と系統水の節約が可能となる。
【0055】さらに、複合サイクル運転中に任意に停止
側の給水加熱器を起動して運転側と切り替えることによ
り、2系統の給水加熱器の機器寿命とスケール付着度を
常に同一レベルとすることができ、保守点検及び管理計
画において信頼性を高く保つことができる。
側の給水加熱器を起動して運転側と切り替えることによ
り、2系統の給水加熱器の機器寿命とスケール付着度を
常に同一レベルとすることができ、保守点検及び管理計
画において信頼性を高く保つことができる。
【0056】また、給水ポンプ用ブースタポンプの吐出
系統から高圧給水加熱器のウォーミング水を供給する場
合には、弁及び配管差圧が約20〜40気圧と小さく、
耐圧設計上における信頼性が高く、さらに系統のエロー
ジョンを押えることができる等の効果を奏する。
系統から高圧給水加熱器のウォーミング水を供給する場
合には、弁及び配管差圧が約20〜40気圧と小さく、
耐圧設計上における信頼性が高く、さらに系統のエロー
ジョンを押えることができる等の効果を奏する。
【図1】本発明の排気再燃式複合発電プラントの複合サ
イクル運転での給水加熱器の1系列運転とスタックガス
クーラの並列運転状態、及び停止側給水加熱器の給水系
統及び復水系統の作動状態を示す図。
イクル運転での給水加熱器の1系列運転とスタックガス
クーラの並列運転状態、及び停止側給水加熱器の給水系
統及び復水系統の作動状態を示す図。
【図2】蒸気タービンプラントの単独運転における蒸気
タービンの起動説明図。
タービンの起動説明図。
【図3】プラント負荷とボイラ給水量の関係を示す図。
【図4】本発明にかかわる複合サイクル運転における起
動説明図。
動説明図。
【図5】ガスタービン側を立ち上げた後蒸気タービン側
を立ち上げて複合操作を行なう場合における、蒸気ター
ビン側の負荷と給水加熱器及びスタックガスクーラの給
水または復水の分担を示す図。
を立ち上げて複合操作を行なう場合における、蒸気ター
ビン側の負荷と給水加熱器及びスタックガスクーラの給
水または復水の分担を示す図。
【図6】蒸気タービン側を立ち上げた後ガスタービン側
を立ち上げて複合操作を行なう場合の起動説明図。
を立ち上げて複合操作を行なう場合の起動説明図。
【図7】図6の場合における蒸気タービン側の負荷と給
水加熱器及びスタックガスクーラの給水または復水の分
担を示す図。
水加熱器及びスタックガスクーラの給水または復水の分
担を示す図。
【図8】停止側給水加熱器の蒸気系統及びヒータドレン
系統を示す図。
系統を示す図。
【図9】本発明の他の実施例を示す図。
【図10】一般的な蒸気タービンプラントの概略系統
図。
図。
【図11】蒸気タービンプラントにガスタービンを組合
わせた排気再燃式復合発電プラントの概略系統図。
わせた排気再燃式復合発電プラントの概略系統図。
1 ボイラ 2a 高圧タービン 2b 低圧タービン 4 復水器 5 復水ポンプ 6a,6b 低圧給水加熱器 7 脱気器 8 ブースタポンプ 9 給水ポンプ 10a,10b 高圧給水加熱器 14 煙突 15 コンプレッサ 16 燃焼器 17 ガスタービン 19 高圧スタックガスクーラ 20 低圧スタックガスクーラ 21a,21b 高圧給水加熱器入口弁 22a,22b 低圧給水加熱器出口弁 24a,24b 高圧ウォーミング弁 25a,25b 再循環管 26a,26b 再循環弁 30a,30b 低圧給水加熱器入口弁 31a,31b 低圧給水加熱器出口弁 32a,32b 低圧ウォーミング弁 40a,40b ヒータドレン弁 41a,41b,42a,42b 真空連絡弁 45 給水配分制御弁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01K 23/10 F22D 1/22 F01K 7/40
Claims (4)
- 【請求項1】ガスタービンの排ガスを蒸気タービンプラ
ントのボイラに供給するとともに、そのボイラからの排
ガスを蒸気タービンプラントの給水加熱器と並列に設置
されたスタックガスクーラにおいて給水の一部と熱交換
させ熱回収を行うようにした排気再燃式複合発電プラン
トに於いて、上記給水加熱器を互いに並列に設けた少な
くとも2系統とし、各系統の高圧給水加熱器の給水入口
側で分岐して入口弁と並列に設けたウオーミング弁を介
して給水ポンプの上流側に接続された給水ポンプ用ブー
スタポンプの吐出側に接続するとともに、上記高圧給水
加熱器の給水出口側を再循環弁を有する再循環管を介し
て脱気器に接続したことを特徴とする、排気再燃式複合
発電プラント。 - 【請求項2】各系統の低圧給水加熱器の出口弁と並列に
小口径の低圧ウオーミング弁を接続したことを特徴とす
る、請求項1記載の排気再燃式複合発電プラント。 - 【請求項3】各系統の高圧給水加熱器出口側をそれぞれ
止弁を有する給水連絡系統によって接続するとともに、
上記各弁の出口側を1個の流量調節弁を介してボイラへ
の給水管に接続したことを特徴とする、請求項1記載の
排気再燃式複合発電プラント。 - 【請求項4】各高圧給水加熱器の加熱蒸気出口側を真空
連絡弁を有する真空連絡系とヒータドレン弁を有するヒ
ータドレン系統とに分岐し、前記真空連絡系は復水器
に、前記ヒータドレン系は脱気器に、それぞれ接続した
ことを特徴とする、請求項1記載の排気再燃式複合発電
プラント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04329300A JP3101451B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 排気再燃式複合発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04329300A JP3101451B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 排気再燃式複合発電プラント |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06173615A JPH06173615A (ja) | 1994-06-21 |
JP3101451B2 true JP3101451B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=18219925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04329300A Expired - Fee Related JP3101451B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 排気再燃式複合発電プラント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3101451B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4896918A (en) * | 1987-10-20 | 1990-01-30 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Lumbar support regulating apparatus |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP04329300A patent/JP3101451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06173615A (ja) | 1994-06-21 |
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