JP5050010B2 - Geothermal steam turbine plant and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、地熱蒸気タービンの出力を高めることができるようにした地熱蒸気タービンプラント及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a geothermal steam turbine plant capable of increasing the output of a geothermal steam turbine and an operation method thereof.
従来の地熱蒸気タービンプラントを図5に例示して説明する。図示しない地熱蒸気井戸からの地熱蒸気は、地熱蒸気入口弁103から地熱蒸気タービン101に流入し、当該地熱蒸気タービン101で膨張して回転軸を回転させることにより、この回転軸に連結された発電機102を駆動する。
A conventional geothermal steam turbine plant will be described with reference to FIG. Geothermal steam from a geothermal steam well (not shown) flows into the
そして、地熱蒸気タービン101で仕事をした排気蒸気は復水器104に流入し、該復水器104内で雨状の冷却水と直接熱接触して冷却されて復水する。
Then, the exhaust steam that has worked in the
復水器104に貯まった復水した水や冷却水は、循環水ポンプ105により圧送され復水器水位調整弁106で流量調整されてクーリングタワー107に運ばれる。
Condensed water or cooling water stored in the condenser 104 is pumped by the circulating
この復水器水位調整弁106の弁開度は、水位調整弁制御装置109により復水器104の水位を検出して、その検出結果に基づき制御される。
The valve opening degree of the condenser water
クーリングタワー107に運ばれた水は、ここで外気と熱交換して冷却され、冷却水量調整弁108で流量調整されて復水器104に冷却水として供給される。なお、冷却水量調整弁108は手動弁で、通常は例えば弁開度が70%に固定されている。
The water carried to the
このような冷却水量調整弁108を介してクーリングタワー107から復水器104に流れる冷却水は、このクーリングタワー107と復水器104のヘッド差とをドライビングフォースとして流れる。
The cooling water flowing from the
そして、復水器104に供給される冷却水量を多くすると、排気蒸気の復水量が増えるため、その分復水器内の真空度絶対圧が高真空となって、地熱蒸気タービン101での膨張仕事量が増大して当該地熱蒸気タービン101の出力が増大する。
When the amount of cooling water supplied to the condenser 104 is increased, the amount of exhaust steam condensate increases, so that the absolute pressure of the vacuum in the condenser becomes high and the expansion in the
このような構成で、起動操作時と負荷運転中における、冷却水量調整弁108と復水器水位調整弁106の動きの動作図を図6を参照して説明する。
The operation diagram of the cooling water
地熱蒸気タービンプラントを起動する際には、まず循環水ポンプ105を起動して冷却水をクーリングタワー107と復水器104との間を循環させ、復水器104の真空度を到達最高真空度にして、その真空状態を保持する。
When starting the geothermal steam turbine plant, first, the circulating
この到達最高真空度の状態では、復水器104に引込まれる冷却水の流量は最大となり、復水器水位調整弁106の弁開度も最大となって、例えば水位調整可能範囲の最大値である90%となる。
In this ultimate vacuum level, the flow rate of the cooling water drawn into the condenser 104 is maximized, and the valve opening of the condenser water
この到達最高真空状態に保持される頃には、冷却水量は、クーリングタワー107と復水器104とのヘッド差に加えて、復水器104内が大気圧より低いため冷却水流量は最大量に増加しており、この状態に達すると地熱蒸気タービン101が起動され、負荷が併入される。
When the maximum vacuum is maintained, the amount of cooling water is not limited to the head difference between the
地熱蒸気タービン101が起動されると復水器104に排気蒸気が流入するので、その分復水器の真空度が下がると共に、排気蒸気が復水するため、水位調整弁制御装置109が復水器104の水位を一定にすべく復水器水位調整弁106の弁開度を制御した結果冷却水量が少なくなる。
When the
そして、運転負荷に到達する頃には、地熱蒸気タービン101から多量の排気蒸気が復水器104へ流入するため、復水器104の真空度はさらに下がって、一定の真空度を示すようになり、復水器水位調整弁106の弁開度は例えば60%に制御される。
When the operating load is reached, a large amount of exhaust steam flows from the
しかしながら、上記構成の地熱蒸気タービンプラントにおいては、後述する理由により地熱蒸気タービン101の出力を増加させることが困難である問題があった。
However, the geothermal steam turbine plant configured as described above has a problem that it is difficult to increase the output of the
即ち、地熱蒸気タービン101の出力を増大させるためには、冷却水量調整弁108の弁開度を例えば70%から90%にして冷却水量を増やし、これにより復水器104の真空度をより高真空にして地熱蒸気タービン101への蒸気供給量を増大させて当該地熱蒸気タービン101の出力を増加させることが可能である。
That is, in order to increase the output of the
しかし、上述したように冷却水量調整弁108は手動弁で常時一定の弁開度で運用されるため、例えば冷却水量調整弁108の弁開度を90%に設定して冷却水量を増加させると、復水器104が到達最高真空度に達した際には復水器水位調整弁106の弁開度を100%以上にしても当該復水器104の水位制御が困難となってしまう事態が生じる。
However, as described above, the cooling water
そこで、本発明は、復水器の水位制御を常に行えるようにしながら地熱蒸気タービンの出力を増加させることができるようにした地熱蒸気タービンプラント及びその運転方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a geothermal steam turbine plant and an operation method thereof capable of increasing the output of the geothermal steam turbine while always allowing the water level control of the condenser to be performed.
上記目的を達成するための本発明に係る地熱蒸気タービンプラントは、地熱蒸気タービンから排気される排気蒸気を冷却水と熱交換させて復水させる復水器と、該復水器に貯留した冷却水を冷却するクーリングタワーと、前記復水器から前記クーリングタワーに供給される冷却水量を調整する復水器水位調整弁と、前記クーリングタワーから前記復水器に供給される冷却水量を調整する冷却水量調整弁とを有する地熱蒸気タービンプラントにおいて、起動時に前記冷却水量調整弁の弁開度を一定な起動弁開度に設定して、負荷運転を開始して目標負荷に到達した後に、前記復水器に供給される冷却水量が起動時より多く、かつ、目標負荷到達時より多くなるように前記弁開度を制御するととともに、前記弁開度を前記起動弁開度よりも大きい他の一定な弁開度となるように、前記復水器水位調整弁の弁開度が水位調整可能範囲内で最大の弁開度になるように制御して、前記地熱蒸気タービンの出力を増加可能に構成された冷却水量調整弁制御装置を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a geothermal steam turbine plant according to the present invention includes a condenser that condenses exhaust steam exhausted from a geothermal steam turbine by heat exchange with cooling water, and cooling stored in the condenser. A cooling tower for cooling water, a condenser water level adjusting valve for adjusting the amount of cooling water supplied from the condenser to the cooling tower, and a cooling water amount adjustment for adjusting the amount of cooling water supplied from the cooling tower to the condenser In a geothermal steam turbine plant having a valve, at the time of start-up, the valve opening of the cooling water amount adjusting valve is set to a constant start valve opening, and after starting load operation and reaching a target load, the condenser cooling water supplied is more than at startup, and to, together with the controls the valve opening to be larger than when the target load reaches greater the valve opening than the starting valve opening So that the constant valve opening, the condenser valve opening of the water level adjusting valve is controlled so as to maximize the valve opening in the water level adjustable range, increasing the output of the geothermal steam turbine A cooling water amount adjusting valve control device configured to be possible is provided.
また、本発明に係る地熱蒸気タービンプラントの運転方法は、地熱蒸気タービンから排気される排気蒸気を冷却水と熱交換させて復水させる復水器と、該復水器に貯留した冷却水を冷却するクーリングタワーと、前記復水器から前記クーリングタワーに供給される水量を調整する復水器水位調整弁と、前記クーリングタワーから前記復水器に供給される冷却水量を調整する冷却水量調整弁とを有する地熱蒸気タービンプラントを運転する際に、起動時に前記冷却水量調整弁の弁開度を一定な起動弁開度に設定し、負荷運転を開始して目標負荷に到達した後に、前記復水器に供給される冷却水量が起動時より多く、かつ、目標負荷到達時より多くなるように前記弁開度を制御するとともに、前記冷却水量調整弁の弁開度を前記起動弁開度より大きい他の一定な弁開度に、前記復水器水位調整弁の弁開度が水位調整可能範囲内で最大の弁開度になるように設定して前記復水器の真空度を大きくして、前記地熱蒸気タービンの出力を増加させることを特徴とする。
Further, the operation method of the geothermal steam turbine plant according to the present invention includes a condenser for condensing exhaust steam exhausted from the geothermal steam turbine with heat exchange with cooling water, and cooling water stored in the condenser. A cooling tower for cooling, a condenser water level adjusting valve for adjusting the amount of water supplied from the condenser to the cooling tower, and a cooling water amount adjusting valve for adjusting the amount of cooling water supplied from the cooling tower to the condenser. When operating the geothermal steam turbine plant having, the valve opening of the cooling water amount adjusting valve is set to a constant starting valve opening at the start, and after starting the load operation and reaching the target load, the condenser cooling water supplied is more than at startup, and to, to control the valve opening to be larger than when the target load reaches a large degree of valve opening of the cooling water amount control valve than the starting valve opening Other constant valve opening have, the condenser valve opening of the water level regulating valve to increase the vacuum degree of the condenser was set to be the maximum valve opening in the water level adjustable range The output of the geothermal steam turbine is increased.
本発明によれば、冷却水量調整弁の弁開度をプラントの運転状況に応じて変えるように制御するので、復水器の水位制御を行えるようにしながら地熱蒸気タービンの出力を増加させることができる。 According to the present invention, the valve opening degree of the cooling water amount adjusting valve is controlled so as to change according to the operation state of the plant, so that it is possible to increase the output of the geothermal steam turbine while enabling the water level control of the condenser. it can.
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は本実施の形態の説明に適用される地熱蒸気プラントの概略構成を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a geothermal steam plant applied to the description of the present embodiment.
当該地熱蒸気プラントは、地熱蒸気により駆動されて発電機2を回転させる地熱蒸気タービン1、該地熱蒸気タービン1からの排気蒸気を冷却水と熱交換させて復水させる復水器4、該復水器4に貯留した水を圧送する循環水ポンプ5、該循環水ポンプ5により圧送される水量を調整する復水器水位調整弁6、復水器4に貯留される水が所定量になるように、当該水位を検出して、その検出結果に基づき復水器水位調整弁6の弁開度を制御する水位調整弁制御装置9、循環水ポンプ5により圧送された水を冷却して冷却水とするクーリングタワー7、クーリングタワー7から復水器4に供給される冷却水量を調整する冷却水量調整弁11、該冷却水量調整弁11の弁開度を制御する冷却水量調整弁制御装置10等を有している。
The geothermal steam plant includes a
このような構成でプラントの起動、負荷運転の運転手順を図2に示す冷却水量調整弁11や復水器水位調整弁6の動の動作図を参照して説明する。
With reference to the operation diagram of the operation of the cooling water
先ず、プラントの起動を開始すると、冷却水量調整弁制御装置10は冷却水量調整弁11の弁開度を予め設定された起動弁開度(例えば70%の弁開度)に設定する。
First, when the start of the plant is started, the cooling water amount adjusting
このような状態で循環水ポンプ5が起動されて、復水器4に貯留した水をクーリングタワー7に圧送し、またクーリングタワー7で冷却されてなる冷却水を復水器4に送るサイクルを行わせる。
In such a state, the circulating
復水器4内は徐々に高真空状態になり、これに伴い当該復水器4に供給される冷却水量も増加する。 The condenser 4 is gradually in a high vacuum state, and the amount of cooling water supplied to the condenser 4 is increased accordingly.
このとき、復水器4に貯留される水が所定量を保つように水位調整弁制御装置9が当該水位を検出して、その検出結果に基づき復水器水位調整弁6の弁開度を制御しているので、当該復水器水位調整弁6の弁開度は冷却水量の増加に伴い大きくなる。
At this time, the water level adjustment
そして、復水器4内の真空状態が到達最高真空状態に達して、冷却水量と真空度がバランスした状態となる。 Then, the vacuum state in the condenser 4 reaches the highest vacuum state, and the cooling water amount and the degree of vacuum are balanced.
このときの復水器水位調整弁6の弁開度は、例えば90%であり復水器4の水位制御が十分可能な範囲となっている。
The valve opening degree of the condenser water
このような状態に達した後、地熱蒸気タービン1が起動される。地熱蒸気タービン1の起動は、地熱蒸気入口弁3を弁開することにより当該地熱蒸気タービン1に地熱蒸気を供給して行われる。
After reaching such a state, the
従って、地熱蒸気タービン1の起動と同時に復水器4には排気蒸気が流入するようになり、これが冷却水により冷却されて復水する。
Therefore, the exhaust steam flows into the condenser 4 simultaneously with the start of the
復水器4に排気蒸気が流入すると、当該復水機内の真空度が下がるので、これに応じて冷却水量も減少すると共に、復水器水位調整弁6の弁開度が小さくなる。
When exhaust steam flows into the condenser 4, the degree of vacuum in the condenser decreases, and accordingly, the amount of cooling water decreases and the valve opening of the condenser water
そして、地熱蒸気タービン1への地熱蒸気の供給量を増大させながら負荷運転を開始し、目標負荷に到達すると、冷却水流量、タービン蒸気量、復水器4の真空度、復水器水位調整弁6の弁開度等は一定する。この状態をタービン蒸気一定状態と記載する。
Then, the load operation is started while increasing the amount of geothermal steam supplied to the
従来はこのような状態で通常運転となるが、本発明ではこの状態に達した後、冷却水量調整弁制御装置10により起動弁開度に設定されている冷却水量調整弁11の弁開度を大きくする。例えば、起動弁開度が70%に設定されているような場合には80%にする。
Conventionally, normal operation is performed in such a state, but in this invention, after reaching this state, the opening degree of the cooling water
これにより、復水器4に供給される冷却水流量が増加して当該復水器4内の真空度がより高真空状態になるので地熱蒸気タービン1での地熱蒸気の仕事量が増大して地熱タービン出力が増加するようになる。
As a result, the flow rate of the cooling water supplied to the condenser 4 is increased and the degree of vacuum in the condenser 4 becomes higher, so that the work of geothermal steam in the
冷却水量が増えると、復水器4に貯留する水量が増えるので、これを予め設定された量に保つために復水器水位調整弁6の弁開度を大きくする必要がある。
As the amount of cooling water increases, the amount of water stored in the condenser 4 increases, so the valve opening of the condenser water
冷却水量調整弁11の弁開度を70%から80%に上げたために、復水器水位調整弁6の弁開度を30%増大させる必要が生じたとすると、タービン蒸気一定状態では復水器水位調整弁6の弁開度が60%であるので90%となり、復水器4の水位制御が十分可能な範囲となっている。
Assuming that the valve opening of the condenser water
なお、上記説明では、冷却水量調整弁11の弁開度を70%から80%に上げ、そのときの復水器水位調整弁6の弁開度が90%となる場合を例に説明したが、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、復水器水位調整弁6で復水器4の水位が調整可能な範囲まで冷却水量調整弁11の弁開度を大きくすることが可能である。
In the above description, the case where the valve opening of the cooling water
即ち、復水器水位調整弁6の弁開度が95%まで復水器4の水位制御が可能な場合には、当該復水器水位調整弁6の弁開度が95%になるまで冷却水量調整弁11の弁開度を上げるようにしてもよい。
That is, when the water level of the condenser 4 can be controlled to 95%, the cooling of the condenser water
以上説明したように、起動時と負荷運転時とで復水器4の水位が調整できる範囲で冷却水量調整弁11の弁開度を変えるように制御することで、負荷運転時における地熱蒸気タービン1の出力を増加させることが可能となる。
As described above, the geothermal steam turbine at the time of load operation is controlled by changing the valve opening of the cooling water
次に、本発明の第2の実施の形態の説明を図を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。 Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
先の、実施の形態においては、冷却水量調整弁11の弁開度をプラントの起動時と負荷運転時とで変える場合について説明した。この場合は、負荷運転時においても冷却水量調整弁11の弁開度は一定で、復水器水位調整弁6の弁開度を調整して復水器4の水位が所定水位を保つようにした。
In the previous embodiment, the case where the valve opening degree of the cooling water
これに対して本実施の形態では、負荷運転時において復水器水位調整弁6により復水器4の水位が調整できる最高弁開度に固定し、冷却水量調整弁11の弁開度をかえることで復水器4の水位が所定水位を保つようにしものであり、このため図3に示すように、冷却水量調整弁制御装置13を設けて復水器水位調整弁6の弁開度に応じて冷却水量調整弁11の弁開度を制御するようにしている。
In contrast, in the present embodiment, the condenser water
即ち、図3に示す構成は、冷却水量調整弁制御装置13が復水器水位調整弁6の弁開度を検出し、その検出結果に応じて冷却水量調整弁11の弁開度を制御するようにしている。
That is, in the configuration shown in FIG. 3, the cooling water amount adjustment
このような構成の運転手順を図4に示す冷却水量調整弁11や復水器水位調整弁6の動きの動作図を参照して説明する。
The operation procedure of such a configuration will be described with reference to the operation diagrams of the operation of the cooling water
先ず、プラントの起動を開始すると、冷却水量調整弁制御装置13は冷却水量調整弁11の弁開度を予め設定された起動弁開度(例えば70%の弁開度)に設定する。
First, when the start of the plant is started, the cooling water amount adjusting
このような状態で循環水ポンプ5が起動されて、復水器4に貯留した水をクーリングタワー7に圧送し、またクーリングタワー7で冷却されてなる冷却水を復水器4に送るサイクルを行わせる。
In such a state, the circulating
復水器4内は徐々に高真空状態になり、これに伴い当該復水器4に供給される冷却水量も増加する。 The condenser 4 is gradually in a high vacuum state, and the amount of cooling water supplied to the condenser 4 is increased accordingly.
このとき、復水器4に貯留される水が所定量を保つように水位調整弁制御装置9が当該水位を検出して、その検出結果に基づき復水器水位調整弁6の弁開度を制御しているので、当該復水器水位調整弁6の弁開度は冷却水量の増加に伴い大きくなる。
At this time, the water level adjustment
そして、復水器4内の真空状態が到達最高真空状態に達して、冷却水量と真空度がバランスした状態となる。 Then, the vacuum state in the condenser 4 reaches the highest vacuum state, and the cooling water amount and the degree of vacuum are balanced.
このときの復水器水位調整弁6の弁開度は、例えば90%であり復水器4の水位制御が十分可能な範囲となっている。
The valve opening degree of the condenser water
このような状態に達した後、地熱蒸気タービン1が起動される。地熱蒸気タービン1の起動は、地熱蒸気入口弁3を弁開することにより当該地熱蒸気タービン1に地熱蒸気を供給して行われる。
After reaching such a state, the
従って、地熱蒸気タービン1の起動と同時に復水器4には排気蒸気が流入するようになり、これが冷却水により冷却されて復水する。
Therefore, the exhaust steam flows into the condenser 4 simultaneously with the start of the
復水器4に排気蒸気が流入すると、当該復水機内の真空度が下がるので、これに応じて冷却水量も減少すると共に、復水器水位調整弁6の弁開度が小さくなる。
When exhaust steam flows into the condenser 4, the degree of vacuum in the condenser decreases, and accordingly, the amount of cooling water decreases and the valve opening of the condenser water
そして、地熱蒸気タービン1への地熱蒸気の供給量を増大させながら負荷運転を開始し、目標負荷に到達すると、冷却水流量、タービン蒸気量、復水器4の真空度、復水器水位調整弁6の弁開度等は一定してタービン蒸気一定状態となる。
Then, the load operation is started while increasing the amount of geothermal steam supplied to the
タービン蒸気一定状態となると冷却水量調整弁制御装置13は、復水器水位調整弁6の弁開度が、水位調整可能範囲内で最大の弁開度(例えば90%)になるように、冷却水量調整弁11の弁開度を制御する。
When the turbine steam is in a constant state, the cooling water amount adjusting
これにより、復水器4の水位調整が可能な範囲で、最大の冷却水が復水器4に供給できるようになり、当該復水器4内の真空度がより高真空状態になるので地熱蒸気タービン1での地熱蒸気の仕事量が増大して地熱タービン出力が増加するようになる。
As a result, the maximum cooling water can be supplied to the condenser 4 within a range in which the water level of the condenser 4 can be adjusted, and the degree of vacuum in the condenser 4 becomes a higher vacuum state. The work volume of the geothermal steam in the
1…地熱蒸気タービン
4…復水器
6…復水器水位調整弁
9…水位調整弁制御装置
10…冷却水量調整弁制御装置
11…冷却水量調整弁
13…冷却水量調整弁制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
起動時に前記冷却水量調整弁の弁開度を一定な起動弁開度に設定して、負荷運転を開始して目標負荷に到達した後に、前記復水器に供給される冷却水量が起動時より多く、かつ、目標負荷到達時より多くなるように前記弁開度を制御するとともに、前記弁開度を前記起動弁開度よりも大きい他の一定な弁開度となるように、前記復水器水位調整弁の弁開度が水位調整可能範囲内で最大の弁開度になるように制御して、前記地熱蒸気タービンの出力を増加可能に構成された冷却水量調整弁制御装置を設けたことを特徴とする地熱蒸気タービンプラント。 A condenser that condenses exhaust steam exhausted from the geothermal steam turbine by heat exchange with cooling water, a cooling tower that cools cooling water stored in the condenser, and is supplied from the condenser to the cooling tower. A geothermal steam turbine plant having a condenser water level adjusting valve that adjusts the amount of cooling water and a cooling water amount adjusting valve that adjusts the amount of cooling water supplied from the cooling tower to the condenser,
After starting the load operation and reaching the target load after setting the valve opening of the cooling water amount adjusting valve at a constant start valve opening at the time of start-up, the amount of cooling water supplied to the condenser is The condensate is controlled so that the valve opening is controlled to be greater than when the target load is reached and the valve opening is set to another constant valve opening larger than the starting valve opening. A cooling water amount adjusting valve control device configured to increase the output of the geothermal steam turbine by controlling the valve opening of the water level adjusting valve to be the maximum valve opening within the water level adjustable range is provided. A geothermal steam turbine plant characterized by that.
起動時に前記冷却水量調整弁の弁開度を一定な起動弁開度に設定し、負荷運転を開始して目標負荷に到達した後に、前記復水器に供給される冷却水量が起動時より多く、かつ、目標負荷到達時より多くなるように前記弁開度を制御するとともに、前記冷却水量調整弁の弁開度を前記起動弁開度より大きい他の一定な弁開度に、前記復水器水位調整弁の弁開度が水位調整可能範囲内で最大の弁開度になるように設定して前記復水器の真空度を大きくして、前記地熱蒸気タービンの出力を増加させることを特徴とする地熱蒸気タービンプラントの運転方法。 A condenser that condenses exhaust steam exhausted from the geothermal steam turbine by heat exchange with cooling water, a cooling tower that cools cooling water stored in the condenser, and is supplied from the condenser to the cooling tower. When operating a geothermal steam turbine plant having a condenser water level adjusting valve that adjusts the amount of water to be supplied and a cooling water amount adjusting valve that adjusts the amount of cooling water supplied from the cooling tower to the condenser,
After starting the load operation and reaching the target load after setting the valve opening of the cooling water amount adjusting valve to a constant start valve opening at the time of startup, the amount of cooling water supplied to the condenser is larger than at the time of startup And the valve opening degree is controlled so as to be larger than when the target load is reached, and the condensate is set to another constant valve opening degree that is larger than the starting valve opening degree. Increasing the output of the geothermal steam turbine by increasing the degree of vacuum of the condenser by setting the valve opening of the water level adjustment valve to be the maximum valve opening within the water level adjustable range. A method of operating a geothermal steam turbine plant characterized by the above.
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