JP5183305B2 - 汽力発電設備における起動バイパス系統 - Google Patents
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Description
図1は本発明の汽力発電設備における起動バイパス系統を示す概略系統図である。
本発明の汽力発電設備における起動バイパス系統は、循環ラインがない貫流ボイラにおいてボイラ1の水壁保護に必要な流量とタービン(高圧タービン、中低圧タービン)2で使用する蒸気量の差をボイラ出口から抽出させるために設けた系統であり、主にボイラ1、一次過熱器(一次SH)3、二次過熱器(二次SH)4、フラッシュタンク5、脱気器6及び復水器7を備えた発電設備である。
「低圧クリンアップ」
ボイラ1を起動する際に、図2に示すように、「低圧クリンアップ」という給水を清浄にする工程を行う。貫流ボイラにおいて、ボイラ1に給水するときは、所定の条件を充足した水を供給する。そこで、復水器7と脱気器6に供給する前に、所定の条件に適合するまで脱塩装置を通して清浄にする。
系統水ブローの停止時に、低圧クリンアップ管内のFeは300PPB以下、N2H4は300PPM以下とする。
低圧クリンアップの終了時には、脱気器6の出口において、Feが200PPB以下、O2が200PPB以下とする。復水器7の真空度は722mmHg(−96KPa)程度とする。
この「低圧クリンアップ」操作によって、水質が良好になればボイラ給水ポンプ(M−BFP)15を起動し、トッピングアップ弁(MV−10)16よりボイラ1に水を張る。
「ボイラ水張洗缶」
ボイラ1の水張りが完了したら、洗缶をするために、一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17とトッピングアップ弁15で一次過熱器(一次SH)3の出口圧力(PSOP)を15.576Mpaまで昇圧する。このとき、二次SHバイパス弁(CV−3)18は全閉にする。
ボイラ1の洗缶が終了したら、2次SHバイパス弁(CV−3)18を開いて、一次過熱器(一次SH)3の洗缶をする。しかし、2次SHバイパス弁(CV−3)18にはレジスタチューブ19がないので弁保護のために、ボイラ圧力を6.86Mpa以下に下げる必要がある。6.86Mpa以下のインターロックがあり通常4.90Mpaまで下げる。洗缶が終了したら、また全閉とし昇圧する。
このとき、フラッシュタンク5に落ちた水は水質が良好になるまで系外にブローする。その条件として、N2H4は100ppb以下、Feは300ppb以下になるまでブローする。
[給水確立(300t/h)]
ボイラ1と一次過熱器(一次SH)3の洗缶が終了したら、トッピングアップ弁(MV−10)16より給水流量調節弁に切替えて、節炭器(Eco)14の入口給水流量を300t/hに増加する。このとき、給水を自動に投入すると300t/hになるよう制御する。
フラッシュタンク5に落ちた水の水質が前の条件を満足したとき、高圧クリンアップブロー弁で(MV−11)20を閉めながら、また高圧クリンアップ弁(MV−684)21を開き、フラッシュタンクレベルを見ながら系統水循環を開始する。
このとき、フラッシュタンク水位調節弁(CV−124)22が動作してレベルをNLに制御する。この場合、レベルがNL+225mm以上でフラッシュタンク蒸気止弁(MV−135)23が閉となり蒸気ラインへ水の浸入を防ぐ。フラッシュタンク蒸気止弁(MV−135)23は、フラッシュタンク圧力を一定制御する(1.47MPa,ボイラ点火時は3.42MPaである。)。
この状態で、ボイラ点火に支障のない水質となるまで高圧クリンアップを続ける。
高圧クリンアップは、節炭器(Eco)14の入口において、次のような水質になったら終了する。μsが1μs/cm以下、Feは100ppb以下及びN2H4は100ppb以下である。
[ボイラ点火]
水質が基準に達したら、通風系統を起動し、燃料リークチェックし、86Bリセットの後ボイラ点火をする。このとき、CPTRで初燃料のモード選択をする。点火したら主蒸気温度マスタが一次過熱器(一次SH)3の入口流体温度を目標になるよう初燃料バイアスの制御を行なう。
この頃になるとボイラ1内の水が加熱されて、レジスタチューブ19がなくても、一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17だけで制御できるようになる。
また、PSHT145℃程度以下で、レジスタチューブバイパス弁(MV−4)25は全閉となる。
[2次SHバイパス弁(CV3)の動作]
一次過熱器(一次SH)3の入口流体温度(PSHT)が160℃程度になると二次SHバイパス弁(CV−3)17が約15%開き、一次過熱器(一次SH)3に流体が流れ、一次過熱器(一次SH)3の出口温度(PSOT)での温度測定が可能になる。そこで、二次SHバイパス弁18は、図7のグラフに示すような制御を行なう。
a.一次過熱器(一次SH)3の入口流体温度によるプログラム制御をする。
一次過熱器(一次SH)3の入口流体温度が290℃程度になるまではPSHTによるプログラム制御を行なう。290℃程度になると、次の一次過熱器(一次SH)3の出口温度による制御に切り替える。
b.PSOTを380℃程度になるように比例制御する。
PSOT=350℃は、圧力15.5Mpaに対する飽和温度である。これは昇圧負荷上昇(DPR)時の蒸気温度変動を少なくするためである。
c.図8のグラフに示すように、一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17のコントロール範囲外でのみ制御する。
ボイラ1の圧力は、一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17で制御されているが、この圧力は一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17だけでは制御できないときは二次SHバイパス弁(CV−3)17も補助をするため、図8に示すようなコントロールゾーンが設けられている。即ち、一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17でコントロールしている時のみ一次SHバイパス弁(CV−2A/B)17は制御できる。
[フラッシュタンク発生蒸気の回収]
フラッシュタンク5に落ちる水はボイラ1で加熱されている。これを復水器7に回収するのは熱的にロスとなる。フラッシュタンク5で発生した蒸気は高圧ヒータ加熱蒸気弁(CV‐121)26や、脱気器加熱蒸気弁(CV‐122)27により熱回収する。なお、高圧ヒータ加熱蒸気弁(CV‐121)26はフラッシュタンク5が0.69Mpa以上で自動的に開くようになっている。
脱気器加熱蒸気弁(CV‐122)27は、脱気器圧力設定により自動回収される。
ボイラ1内の水が加熱され膨張すると、ボイラ1内の水が余ってくる。この水は復水器ホットウエルの水位を上昇させる。この為、スピルオーバー調節弁により、復水タンクに抽出される。CV−108Cはホットウェルレベルによる比例制御で動作する。抽出する場所は、グランドコンデンサと脱気器水位調節弁の間であり、脱塩装置を通過しているので水質はきれいである。
[フラッシュタンクドレンの熱回収]
ボイラ1を点火し、昇温工程になってフラッシュタンク5に落ちるドレンの持つ熱のうち、フラッシュして蒸気になったものは既に脱気器6、高圧ヒータ28に回収しているが、ドレンのまま復水器7に落とされる熱量は大きい。このドレンの熱量は相当大きいが回収するには水質が不良であってはならない。そこで、次の基準に到達した時点よりフラッシュタンクドレンの脱気器6の水室への回収を開始する。このとき、フラッシュタンク5のFeは50ppb以下を条件とする。
この熱回収は、脱気器加熱ドレン弁(CV−125)29で制御する。これにより、脱気器6の温度は急速に上昇し、圧力も上がる。脱気器加熱ドレン弁(CV−125)29は自動の状態ではフラッシュタンクレベルが、NL−400mm以上で制御できる。−400mmよりレベルが低下する場合は閉まるようになっている。これは、レベル制御を優先させるためである。
[二次SH通気および主蒸気管ウォーミング]
フラッシュタンク5の圧力が0.98Mpaになると、SH通気弁(MV−5)30が開いて一次過熱器(一次SH)3に通気する。このとき、SH通気弁(MV−5)30のla接点によりタービンバイパス弁(CV−4)31が開いて制御可能となり、主蒸気管32のウォーミングが開始される。このタービンバイパス弁(CV−4)31の開信号で、復水器7のウォーターカーテン弁33が開いて蒸気を冷却し、振動・騒音を防ぐ。また、ダンプされる蒸気温度を150℃まで冷却するために、ダンプ蒸気減温器スプレー弁を開いて制御する。なお、タービンバイパス弁(CV−4)31のインターロックは図12に示す通りである。ボイラ起動モードにより異なり、開度プログラムで制御され、殆ど操作することは無い。但し、稀にバイアス操作による場合もある。
[フラッシュタンク圧力制御]
フラッシュタンク5で発生する蒸気は、HPヒータ28や脱気器6の加熱回収に使用されるが主蒸気管32を加熱し、余った蒸気は復水器7にダンプ(投入)される。
フラッシュタンク5の圧力を3.43Mpaまで上昇させ、蒸気の持つ熱を回収するがそれ以外の蒸気は、フラッシュタンクダンプ蒸気弁(CV−123)23により復水器7にダンプされる。(フラッシュタンタ圧力を3.43Mpaになるよう制御する。)
この場合、復水器7の真空条件−77.3Mpa以上、減温器スプレー水圧力1.18Mpa以上の条件が満たされていない場合は強制「閉」のままでフラッシュタンク5の安全弁が動作する。また、フラッシュタンクダンプ蒸気弁(CV−123)23が開になれば、ウォーターカーテン弁33は開となる。CV−103のインターロックは図14に示す通りである。
フラッシュタンク5の発生蒸気の回収は一部補助蒸気系統のウォーミングにも使用する。更に、この補助蒸気の他に、スートブローも行うことができる。
[タービン起動準備]
タービン2の状態により、タービン起動するモードは計算機より指定される。(高圧第1段後内壁メタル温度)(通気最適温度、1000、3000、3600のホールド時間他)タービン2をリセットし、DDC(計算機直接制御)の使用後、加減弁を全開にする。(LLM、GM全開操作)
昇速率が選択され、150RPM目標に右側MSVBVを介して昇速を実施する。ラブチェック実施後、OKならばラブチェック完了しDSR−2PB−ONすると目標回転数まで昇速する。この制御は、MSVBVを計算機で直接制御して行なう。
タービン2の速度が3550rpm以上で、並列DLR−1 PB−ONにするとタービン回転数を±5rpmスイングして揃速制御を行なう。自動同期装置により系統と発電機の周波数位相をチェックし、同期点にて発電機遮断器投入指令を出力し、52/MT(主変遮断器)を自動投入する。
[並列・初負荷保持]
並列にしたことにより、主蒸気管ウォーミングの役目を終了したタービンバイパス弁(CV−4)31は閉止する。並列で計算機により右側MSVBVを操作して初負荷を取る(10.5MW)。
次の工程である昇圧負荷上昇(DPR)のための条件を整える。
初負荷保持中の蒸気条件、復水器真空度の変化による負荷変動は計算機で修正し、常に定負荷になるよう制御する。(右側MSVBVで)
また、主蒸気温度制御(DSTC)は並列により、一次SH入口温度制御から、主蒸気温度制御に切替り、初燃料バイアスの制御を自動で行う。
[昇庄負荷上昇(その条件)]
初負荷保持が終了したら、フラッシュタンク5より供給していた3.43Mpaの蒸気を、一次過熱器(一次SH)3の出口から二次過熱器(二次SH)4へ直接供給する。この時この蒸気切替えを行うのが、二次SHバイパス弁18とSH減圧弁(CV−5)34である。そして、SH減圧弁(CV−5)34を徐々に開いて主蒸気圧力を3.43Mpaから、ボイラ圧力15,576Mpaに昇圧することにより負荷を上昇させていく。これが昇圧負荷上昇(DPR)と云い、通称「ランピング」と呼んでいる。
[昇圧負荷上昇(DPR、Ramping)]
SH減圧弁(CV−5)34は、図19に示すようなプログラムを作ってあり70MW(LD)で全開となる.LDの上昇とともにSH減圧弁(CV−5)34は開いていくが蒸気源の切替りのため、二次SHバイパス弁18が閉まっていく。二次SHバイパス弁18の閉には、図20に示すようなバイアス信号が二次SHバイパス弁18の制御回路に加えられやがて全開となる。二次SHバイパス弁18の信号が50%の場合、図20に示すようなプログラムで閉まる。
主蒸気圧力の偏差によるP十I動作でSH減圧弁は昇圧制御を行う。また、実圧力6.86MpaでSH通気弁30は全閉となる。
[SH止弁開]
主蒸気圧力が上昇するに伴って、負荷が上昇する。SH減圧弁(CV−3)34が90%以上開となり、かつ1次SH出口圧力15.576Mpaと主蒸気圧力の差庄が1.37Mpa以下で、SH止弁35が全開となり一次過熱器(一次SH)3と二次過熱器(二次SH)4は完全に連絡される.SH止弁35の2台が共に全開になった事で、次の弁切替工程に進む.この時、タービンマスタが自動位置でないので「負荷追従モード」となっている。この状態から、次の工程である弁切替に進む。
弁切替開始の為の主な条件は次の通りである。
計算機弁切替ブレイクポイントの開始条件は65MW以上であること(自動で満足するよう制御する。)
ここまでの状態は、MSVは全閉、LLM・GOVは全開で、MSVBVで全周噴射している。これを、MSV全開・加減弁で蒸気を制御の通常状態にする。この操作を弁切替という。
[弁切替]
昇圧負荷上昇完了後、弁切替PBをONにするとLLMを介して、絞り込みを行う。加減弁(LLM)が絞り込み、MSVBV(右)が開いて負荷の変動を少なくするように計算機が制御する。
MSVの前後差圧が2.5MPa以下になったらMSVBVは全速で開きMSVは左右とも全開となる。この時、蒸気は加減弁で制御される。
弁切替が終了した時点で、タービンマスタが自動となり「負荷追従モード」が解除され、協調モードとなる。次にDLR−2をONとすると設定は120MWとなり再び負荷上昇を始める。この時も、ボイラの圧力は15.576Mpa(PSOP)になるよう1次SHバイパス弁17で制御している。
この時点の給水流量はまだ300t/hであり、タービンに送る蒸気量との差だけフラッシュタンクに落とされている。負荷が上昇するにつれて1次SHバイパス弁17は閉まってくる。
[LLO(Low Load Operation)解除]
負荷を上昇させるに従い、タービン2に送られる蒸気量が300t/hになった時点では、水壁保護の為の300t/hはすべてタービン2で消費される。そうなると、起動バイパス系統に落とす必要がなくなる。1次SHバイパス弁17は全閉となる。この時点が設計では27%MCR(94.5MW)である。
起動バイパス運転が終了すると通常運転となる。起動バイパス使用中をLLOという。
2 タービン
3 一次過熱器(一次SH)
4 二次過熱器(二次SH)
5 フラッシュタンク
17 一次SHバイパス弁(CV−2A/B)
18 二次SHバイパス弁(CV−3)
19 レジスタチューブ
25 レジスタチューブバイパス弁(MV−4)
30 SH通気弁(MV−5)
31 タービンバイパス弁(CV−4)
34 SH減圧弁(CV−5)
35 SH止弁(MV−2A/B)
Claims (2)
- 貫流ボイラ(1)、脱気器(6)及び復水器(7)を備えた発電設備において、該ボイラ(1)の水壁保護に必要な蒸気流量と、タービン(2)で使用する蒸気量の差をボイラ出口から抽出させるために設けた起動バイパス系統であって、
前記ボイラ(1)と前記タービン(2)との間に配置した一次過熱器(一次SH)(3)と、
前記ボイラ(1)と前記タービン(2)との間であって、前記一次過熱器(一次SH)(3)の下流に配置した二次過熱器(二次SH)(4)と、
前記一次過熱器(一次SH)(3)と二次過熱器(二次SH)(4)との間に配置したフラッシュタンク(5)と、
前記ボイラ(1)とフラッシュタンク(5)との間に配置した一次SHバイパス弁(CV−2A/B)(17)と、
前記一次過熱器(一次SH)(3)と前記フラッシュタンク(5)との間に配置した二次SHバイパス弁(CV−3)(18)と、
前記フラッシュタンク(5)と前記復水器(7)の間に配置した、蒸気ラインへ水の浸入を防ぐためのフラッシュタンク蒸気止弁(MV−135)(23)と、
前記フラッシュタンク(5)とボイラ(1)との間に配置した、該フラッシュタンク(5)で発生した蒸気を回収する高圧ヒータ加熱蒸気弁(CV‐121)(26)と、
前記フラッシュタンク(5)と脱気器(6)との間に配置した、前記フラッシュタンク(5)で発生した蒸気を回収する脱気器加熱蒸気弁(CV‐122)(27)と、
前記脱気器(6)と復水器(7)との間に配置した、フラッシュタンクドレンを該脱気器(6)へ熱回収する脱気器加熱ドレン弁(CV−125)(29)と、
前記一次過熱器(一次SH)(3)と二次過熱器(二次SH)(4)の間と、前記フラッシュタンク(5)との間に配置した、該二次過熱器(二次SH)(4)に通気するSH通気弁(MV−5)(30)と、
前記二次過熱器(二次SH)(4)と復水器(7)の間に配置した、主蒸気管(32)をウォーミングするためのタービンバイパス弁(CV−4)(31)と、を備え、
これらのバイパス系統に設けた、前記一次SHバイパス弁(CV−2A/B)(17)、二次SHバイパス弁(CV−3)(18)、高圧ヒータ加熱蒸気弁(CV‐121)(26)、脱気器加熱蒸気弁(CV‐122)(27)、脱気器加熱ドレン弁(CV−125)(29)、SH通気弁(MV−5)(30)及びタービンバイパス弁(CV−4)(31)の各弁を調整しながら、前記ボイラ(1)の火入れ直後の安定していない蒸気について前記脱気器(6)へ回収するが、前記フラッシュタンク(5)の圧力が設定値を超えたときは前記フラッシュタンクダンプ蒸気弁(CV−123)(23)により前記復水器(7)に回収することで、安定した定常蒸気にしてから、その定常蒸気を前記タービン(2)に供給し得るように構成した、ことを特徴とする汽力発電設備における起動バイパス系統。 - 前記一次過熱器(一次SH)(3)と二次過熱器(二次SH)(4)との間に、SH止弁(MV−2A/B)(35)をバイパスする流量を調節するSH減圧弁(CV−5)(34)を更に備えた、ことを特徴とする請求項1の汽力発電設備における起動バイパス系統。
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