JP5424711B2

JP5424711B2 - 蒸気タービン発電システム

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Publication number: JP5424711B2
Application number: JP2009121798A
Authority: JP
Inventors: 部隆広森; 田直人平
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: JP2010270637A

Description

本発明は、蒸気タービン発電システムに係り、とりわけ、復水ポンプの動力を低減してシステムの効率を向上させることができる蒸気タービン発電システムに関する。

一般に、図５に示す蒸気タービン発電システム４１が知られている。このような蒸気タービン発電システム４１においては、ボイラ４２からの主蒸気４３は、高圧蒸気タービン４６に供給されて膨張仕事を行う。高圧蒸気タービン４６にて膨張仕事を終えて排出された排気蒸気は、再びボイラ４２に導かれて再熱され再熱蒸気４４となる。ボイラ４２からの再熱蒸気４４は、中圧蒸気タービン７および低圧蒸気タービン４８に供給されて順次膨張仕事を行う。この間、高圧蒸気タービン４６、中圧蒸気タービン４７、および低圧蒸気タービン４８が回転駆動し、このことにより、発電機４９が発電し、発電機４９に接続された電力系統５０に電力が供給される。

低圧蒸気タービン４８にて膨張仕事を終えて排出された排気蒸気は復水器５１に導かれて凝縮し、復水となる。復水器５１にて凝縮した復水は、復水器ホットウェル５２に貯留され、復水ポンプ５３により復水調整弁６１を介して低圧給水加熱器５８に供給される。低圧給水加熱器５８において、復水は、低圧蒸気タービン４８から低圧抽気管６８を介して抽気された低圧抽気蒸気により加熱される。その後、加熱された復水は脱気器５５に供給される。

脱気器５５において、復水は、中圧蒸気タービン４７から中圧抽気管６６を介して抽気された中圧抽気蒸気により加熱されて脱気され、給水が生成される。生成された給水は、給水タンク５６に貯留される。

給水タンク５６に貯留された給水は、モータ５９ａを有する給水ポンプ５９により昇圧され、高圧給水加熱器６０に供給される。高圧給水加熱器６０において、給水は、高圧蒸気タービン４６から高圧抽気管６５を介して抽気された高圧抽気蒸気により加熱される。その後、加熱された給水はボイラ４２に供給される。

このようにして蒸気タービン発電システム４１の通常運転が行われている。この間、復水調整弁６１により、脱気器５５の液面レベル計測器５７からのレベル信号に基づいて、脱気器５５の給水タンク５６に貯留された給水の液面レベルが一定に維持されている。

ところで、電力系統５０において、接続されている他の発電所が電力系統５０に電力を供給することができない場合などには、この電力系統５０全体の供給電力量が不足して系統周波数が低下することがある。この場合、運転を継続している各発電所、すなわち各蒸気タービン発電システム４１に、供給電力量を急速に増大させるように、給電所（図示せず）から指令が発せられる。

給電所から指令を受けた蒸気タービン発電システム４１では、復水器５１から脱気器５５に供給される復水の流量を通常運転時よりも減少させ、あるいは復水を止める復水低減停止運転（以下、単に復水停止運転と記す）が行われる。すなわち、各抽気蒸気管６６、６８に設置された中圧抽気弁６７および低圧抽気弁６９が閉められて、脱気器５５および低圧給水加熱器５８に供給されていた抽気蒸気が止められ（あるいはその流量を減少させられ）、同時に、復水調整弁６１の開度を通常運転時よりも小さくして（あるいは復水調整弁６１を全閉させて）、復水器５１から脱気器５５に供給される復水の流量を低減させる。復水停止運転は、このようにして、中圧蒸気タービン４７、および低圧蒸気タービン４８において膨張仕事を行う蒸気の流量を増やし、発電機４９の発電出力を増大させている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。

この復水停止運転を行っている間、上述したように、復水調整弁６１の開度が通常運転時よりも小さくなっている。一方、脱気器５５からボイラ５２に供給される給水の流量は通常運転時の流量に対してほぼ一定に維持されている。このことにより、復水器ホットウェル５２に貯留されている復水の液面レベルは上昇するとともに、脱気器５５の給水タンク５６に貯留されている給水の液面レベルは下降する。

その後、復水停止運転によって発電機４９による発電出力が増大して、電力系統５０の系統周波数が所定の値に戻った場合、給電所からの指令を受けて復水停止運転を終了するとともに、脱気器５５に供給される復水の流量を増大させる復水回復運転が行われる。ここで復水回復運転とは、復水停止運転の後、脱気器５５の給水タンク５６に貯留されている給水の液面レベルを通常運転時の液面レベルに回復させる運転である。すなわち、復水回復運転中には、復水調整弁６１の開度を通常運転時よりも大きくして、脱気器５５に供給される復水の流量を増大させる。この場合も、脱気器５５からボイラ４２に供給される給水の流量は通常運転時の流量に対してほぼ一定に維持されるため、復水器ホットウェル５２に貯留されていた復水の液面レベルが下降するとともに、脱気器５５の給水タンク５６に貯留される給水の液面レベルが上昇する。このようにして、復水回復運転により、復水器ホットウェル５２内の復水の液面レベル、および脱気器５５の給水タンク５６内の給水の液面レベルが、復水停止運転を行う前の状態に戻され、復水回復運転が終了して、通常運転に移行する。

独国特許第３３０４２９２号公報

「ＶＧＢ発電所技術６０」、１９８０年１月、第１巻、１８〜２３頁

上述したように、復水回復運転時の復水調整弁６１の開度は、通常運転時よりも大きくなっている。言い換えれば、通常運転時における復水調整弁６１の開度は復水回復運転時よりも小さくなっている。しかしながら、復水ポンプ５３のモータ５３ａの回転数は一定に維持されている。このため、通常運転時における復水ポンプ５３の吐出圧力は、復水回復運転時よりも高くなる。

すなわち、図６に示すように、復水回復運転時における復水ポンプ５３の運転点は、吐出量Ｑ１、吐出圧力Ｐ１で示される点であるのに対して、通常運転時における復水ポンプ５３の運転点は、吐出量Ｑ２、吐出圧力Ｐ２で示される点となる。このように、通常運転時の吐出量Ｑ２は、復水回復運転時の吐出量Ｑ１よりも少ないにもかかわらず、通常運転時の吐出圧力Ｐ２は、復水回復運転時の吐出圧力Ｐ１よりも高くなっている。このため、吐出量が少ないにもかかわらず、通常運転時における復水ポンプ５３の動力が大きくなり、通常運転時において復水ポンプ５３は比較的多くの電力を消費している。

同様に、上述したように、復水停止運転時における復水調整弁６１の開度は通常運転時よりも小さくなっている。しかしながら、復水ポンプ５３のモータ５３ａの回転数は一定に維持されているため、復水停止運転時における復水ポンプ５３の吐出圧力は、通常運転時よりも高くなる。

すなわち、図６に示すように、復水停止運転時における復水ポンプ５３の運転点は、吐出量Ｑ３、吐出圧力Ｐ３で示される点となる。このように、復水停止運転時の吐出量Ｑ３は、通常運転時の吐出量Ｑ２よりも少ないにもかかわらず、復水停止運転時の吐出圧力Ｐ３は、通常運転時の吐出圧力Ｐ２よりも高くなっている。このため、吐出量が少ないにもかかわらず、復水停止運転時における復水ポンプ５３の動力が大きくなり、復水停止運転時において復水ポンプ５３は比較的多くの電力を消費している。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、復水ポンプの動力を低減してシステムの効率を向上させることができる蒸気タービン発電システムを提供することを目的とする。

本発明は、蒸気を生成するボイラと、前記ボイラにおいて生成された蒸気が供給されて回転駆動するタービンと、前記タービンに連結された発電機と、前記タービンから排気された蒸気を冷却して復水を生成する復水器と、前記復水器からの復水を昇圧する復水ポンプと、前記復水ポンプと前記ボイラとの間に設けられ、前記復水ポンプから供給される復水を脱気して給水を生成する脱気器と、前記復水ポンプに接続され、当該復水ポンプの回転数を変更自在な可変速装置と、前記脱気器に供給される復水の流量を通常運転時よりも低減させる復水停止運転時に、前記復水ポンプの回転数を通常運転時の回転数よりも下げるように可変速装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電システムである。

本発明によれば、復水ポンプの動力を低減し、蒸気タービン発電システムの効率を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電システムの構成を示す図。本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電システムにおいて、復水ポンプの吐出量と吐出圧力との関係を示す図。本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電システムの構成を示す図。本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電システムの構成を示す図。従来の蒸気タービン発電システムの構成を示す図。従来の蒸気タービン発電システムにおいて、復水ポンプの吐出量と吐出圧力との関係を示す図。

第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１および図２は、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電システムを示す図である。

図１に示すように蒸気タービン発電システム１は、蒸気を生成するボイラ２と、このボイラ２において生成された蒸気が供給されて回転駆動するタービン５とを備えている。このうち、ボイラ２は、後述する脱気器１５からの給水を過熱して主蒸気３を生成するとともに、高圧蒸気タービン（後述）６にて膨張仕事を終えて排出された蒸気を再熱して再熱蒸気４を生成するように構成されている。また、タービン５は、ボイラ２から主蒸気３が供給される高圧蒸気タービン６と、ボイラ２から再熱蒸気４が供給される中圧蒸気タービン７と、この中圧蒸気タービン７にて膨張仕事を終えて排出された蒸気が供給される低圧蒸気タービン８とを有している。これら高圧蒸気タービン６、中圧蒸気タービン７、および低圧蒸気タービン８が順次連結され、低圧蒸気タービン８に、発電機９が連結されている。この発電機９は、電力系統１０に接続され、発電機９により発電された電力が、この電力系統１０に供給されるようになっている。

低圧蒸気タービン８には、低圧蒸気タービン８にて膨張仕事を終えて排出された排気蒸気を冷却し凝縮させて復水とする復水器１１が連結されている。この復水器１１は、生成された復水を貯留する復水器ホットウェル１２を有している。

復水器１１に、復水器１１からの復水を昇圧して、後述する脱気器１５に供給する復水ポンプ１３が連結されている。この復水ポンプ１３は、復水ポンプ１３を駆動させるためのモータ１３ａを有している。

復水ポンプ１３とボイラ２との間に、復水ポンプ１３から供給される復水を脱気して給水を生成する脱気器１５が設けられている。この脱気器１５は、生成された給水を貯留する給水タンク１６と、この給水タンク１６に設けられ、貯留された給水の液面レベルを計測する液面レベル計測器１７とを有している。また、脱気器１５と中圧蒸気タービン７との間に、中圧蒸気タービン７から蒸気（中圧抽気蒸気）を抽気する中圧抽気管２６が連結され、脱気器１５は、この中圧抽気管２６により抽気される中圧抽気蒸気を熱源として復水を加熱して脱気するように構成されている。この中圧抽気管２６には、中圧抽気蒸気の流量を制御する中圧抽気弁２７が設けられている。

復水ポンプ１３と脱気器１５との間に、復水を加熱する低圧給水加熱器１８が設けられている。この低圧給水加熱器１８と低圧蒸気タービン８との間に、低圧蒸気タービン８から蒸気（低圧抽気蒸気）を抽気する低圧抽気管２８が連結され、低圧給水加熱器１８は、この低圧抽気管２８により抽気される低圧抽気蒸気を熱源として復水を加熱するように構成されている。この低圧抽気管２８には、低圧蒸気タービン８から抽気される低圧抽気蒸気の流量を制御する低圧抽気弁２９が設けられている。

脱気器１５には、脱気器１５からの給水を昇圧して、給水をボイラ２に供給する給水ポンプ１９が連結されている。この給水ポンプ１９は、給水ポンプ１９を駆動させるためのモータ１９ａを有している。

給水ポンプ１９とボイラ２との間に、給水を加熱する高圧給水加熱器２０が設けられている。この高圧給水加熱器２０と高圧蒸気タービン６との間に、高圧蒸気タービン６から蒸気（高圧抽気蒸気）を抽気する高圧抽気管２５が連結され、高圧給水加熱器２０は、この高圧抽気管２５により抽気された高圧抽気蒸気を熱源として給水を加熱するように構成されている。

復水ポンプ１３と低圧給水加熱器１８との間に、復水ポンプ１３から脱気器１５に供給される復水の流量を調整可能な復水調整弁２１が設けられている。

図１に示すように、復水ポンプ１３のモータ１３ａに、モータ１３ａの回転数を変更自在な可変速装置（インバータ）１４が接続されている。

この可変速装置１４に、復水ポンプ１３と脱気器１５との間における圧力損失に基づいて、脱気器１５に所望の流量の復水を供給するように可変速装置１４を制御する制御装置２２が接続されている。この制御装置２２は、脱気器１５に供給される復水の流量を通常運転時よりも減少させる復水停止運転時に、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時の回転数よりも下げながら、発電機９からの発電出力信号に基づいて可変速装置１４を制御する。また、制御装置２２は、復水停止運転の後、通常運転への復帰に先立ち脱気器１５に供給される復水の流量を通常運転時よりも増大させる復水回復運転時には、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時の回転数よりも上げるように可変速装置１４を制御する。また、制御装置２２は、脱気器１５の液面レベル計測器１７にも接続されており、復水回復運転が行われている間、脱気器１５の液面レベル計測器１７からのレベル信号に基づいて、脱気器１５の給水タンク１６に貯留されている給水の液面レベルが所定の液面レベルに達しているか否かを監視し、給水の液面レベルが所定の液面レベルに達していると判断した場合に、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時の回転数に戻すように、すなわち回転数を下げるように可変速装置１４を制御する。このようにして、復水回復運転が終了して通常運転に移行する。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

図１に示すように、脱気器１５から供給された給水がボイラ２において過熱されて主蒸気３が生成される。生成された主蒸気３は、高圧蒸気タービン６に供給されて膨張仕事を行う。高圧蒸気タービン６において膨張仕事を行い排出された蒸気はボイラ２に供給され、再熱されて再熱蒸気４が生成される。生成された再熱蒸気４は、中圧蒸気タービン７に供給され、膨張仕事を行う。中圧蒸気タービン７において膨張仕事を行った蒸気は、中圧蒸気タービン７から排出されて低圧蒸気タービン８に供給され、再び膨張仕事を行う。この間、高圧蒸気タービン６、中圧蒸気タービン７、および低圧蒸気タービン８が回転駆動し、このことにより、発電機９が発電し、発電機９に接続された電力系統１０に電力が供給される。

低圧蒸気タービン８において膨張仕事を行った蒸気は低圧蒸気タービン８から排出されて復水器１１に供給され、凝縮されて復水となる。復水器１１にて生成した復水は、復水器ホットウェル１２に貯留される。

貯留された復水は、復水ポンプ１３により昇圧され、復水調整弁２１を介して低圧給水加熱器１８に供給される。低圧給水加熱器１８において、復水は、低圧蒸気タービン８から低圧抽気管２８を介して抽気された蒸気（低圧抽気蒸気）により加熱される。その後、加熱された復水は脱気器１５に供給される。

脱気器１５において、復水は脱気されて給水が生成される。すなわち、中圧蒸気タービン７から中圧抽気管２６を介して抽気された蒸気（中圧抽気蒸気）が供給され、この中圧抽気蒸気を熱源として復水が加熱されて脱気され、給水が生成される。生成された給水は、給水タンク１６に貯留される。

貯留された給水は、給水ポンプ１９により昇圧され、高圧給水加熱器２０に供給される。高圧給水加熱器２０において、給水は、高圧蒸気タービン６から高圧抽気管２５を介して抽気された蒸気（高圧抽気蒸気）により加熱される。その後、加熱された給水はボイラ２に供給される。

このようにして通常運転が行われ、この間、制御装置２２により可変速装置１４が制御され、脱気器１５に所望の流量の復水が供給されている。

ところで、電力系統１０において、接続されている他の発電所が電力系統１０に電力を供給することができない場合などには、この電力系統１０全体の供給電力量が不足して系統周波数が低下することがある。この場合、各発電所の蒸気タービン発電システム１にその供給電力量を急速に増大させるように、給電所（図示せず）から指令が発せられる。

給電所から指令を受けた蒸気タービン発電システム１では、復水器１１から脱気器１５に供給される復水の流量を通常運転時よりも減少させ、あるいは復水を止める復水停止運転が行われる。すなわち、中圧抽気弁２７および低圧抽気弁２９が閉められて、脱気器１５および低圧給水加熱器１８に供給される各抽気蒸気が止められる（あるいはその流量を減少させる）。このことにより、中圧蒸気タービン７および低圧蒸気タービン８において膨張仕事を行う再熱蒸気４の流量を増やし、発電機９の発電出力を増大させることができる。

この間、制御装置２２により、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時の回転数よりも下げながら、発電機９からの発電出力信号に基づいて可変速装置１４が制御されている。このことにより、中圧抽気蒸気および低圧抽気蒸気の抽気が減少あるいは停止している脱気器１５および低圧給水加熱器１８に供給される復水の流量を低減させることができる。この場合、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数が通常運転時の回転数よりも下がるが、復水調整弁２１の開度は通常運転時の開度に対してほぼ一定に維持されている。このため、復水ポンプ１３の吐出圧力は通常運転時よりも低くなるとともに吐出量は通常運転時よりも減る。

すなわち、図２に示すように、通常運転時における復水ポンプ１３の運転点は、復水ポンプ１３の吐出量Ｑ２、吐出圧力Ｐ４で示される点であるのに対して、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数がＲ２からＲ３に下がり、復水停止運転時における復水ポンプ１３の運転点は、吐出量Ｑ３、吐出圧力Ｐ５で示される点となる。このように、復水停止運転時の吐出圧力Ｐ５は、通常運転時の吐出圧力Ｐ４よりも低くなっている。このため、復水停止運転時における復水ポンプ１３の動力が小さくなり、その回転数が低くなっているため、消費される電力を低減させることができる。

また、この図２には、従来の蒸気タービン発電システム１の復水停止運転時における運転点（吐出量Ｑ３、吐出圧力Ｐ３）も示している。ここで、図５に示す従来の蒸気タービン発電システム４１においては、復水停止運転時における復水ポンプ４３のモータ４３ａの回転数を通常運転時に対して一定に維持し、復水停止運転時における復水調整弁６１の開度を通常運転時よりも小さくして復水停止運転が行われている。この図２によれば、本発明による復水停止運転時における吐出圧力Ｐ５は、従来の通常運転時における吐出圧力Ｐ３よりも低いことがわかる。このため、本発明により、図１に示す蒸気タービン発電システム１の復水ポンプ１３の動力を確実に低減させることができる。

この復水停止運転を行っている間、復水器１１から脱気器１５に供給される復水の流量が減っている。一方、脱気器１５からボイラ２に供給される給水の流量は通常運転時の流量に対してほぼ一定に維持されている。このことにより、復水器ホットウェル１２に貯留されている復水の液面レベルは上昇するとともに、脱気器１５の給水タンク１６に貯留されている給水の液面レベルは下降する。

その後、復水停止運転によって発電機９による発電出力が増大して、電力系統１０の系統周波数が所定の値に戻った場合、給電所からの指令を受けて復水停止運転を終了するとともに、脱気器１５に供給される復水の流量を増大させる復水回復運転が行われる。この場合、制御装置２２により、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時の回転数よりも上げるように可変速装置１４が制御される。このことにより、脱気器１５の給水タンク１６に貯留される給水を急速に増やすことができる。この場合、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数が通常運転時の回転数よりも上がるが、復水調整弁２１の開度は通常運転時の開度に対してほぼ一定に維持されている。このため、復水ポンプ１３の吐出圧力は通常運転時よりも高くなるとともに吐出量は通常運転時よりも増える。

すなわち、図２に示すように、通常運転時の運転点に対して、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数がＲ２からＲ１に上がり、復水回復運転時における復水ポンプ１３の運転点は、吐出量Ｑ１、吐出圧力Ｐ１で示される点となる。このように、通常運転時の吐出圧力Ｐ４は、復水回復運転時の吐出圧力の吐出圧力Ｐ１よりも低くなっている。このため、通常運転時における復水ポンプ１３の動力は、復水回復運転時よりも小さくなり、その回転数も低くなっているため、消費される電力を低減させることができる。

また、この図２には、従来の蒸気タービン発電システムの通常運転時における運転点（吐出量Ｑ２、吐出圧力Ｐ２）も示している。ここで、従来の蒸気タービン発電システム４１においては、通常運転時における復水ポンプ５３のモータ５３ａの回転数を復水回復運転時に対して一定に維持し、通常運転時における復水調整弁６１の開度を復水回復運転時よりも小さくして通常運転が行われている。この図２によれば、本発明による通常運転時における吐出圧力Ｐ４は、従来の通常運転時における吐出圧力Ｐ２よりも低いことがわかる。このため、本発明により、図１に示す蒸気タービン発電システム１の復水ポンプ１３の動力を確実に低減させることができる。

この復水回復運転を行っている間、復水器１１から脱気器１５に供給される復水の流量が増えている。一方、脱気器１５からボイラ２に供給される給水の流量は通常運転時の流量に対してほぼ一定に維持されている。このことにより、復水器ホットウェル１２に貯留されていた復水の液面レベルが下降するとともに、脱気器１５の給水タンク１６に貯水される給水の液面レベルを上昇させることができる。

また、この間、制御装置２２により、脱気器１５の液面レベル計測器１７からのレベル信号に基づいて、脱気器１５の給水タンク１６に貯留されている給水の液面レベルが所定の液面レベルに達しているか否かが監視されている。制御装置２２が給水の液面レベルが所定の液面レベルに達していると判断した場合、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時の回転数に戻すように可変速装置１４が制御される。すなわち、給水の液面レベルが所定の液面レベルに達した場合に、復水回復運転が終了し、通常運転に移行する。

このように本実施の形態によれば、復水ポンプ１３のモータ１３ａに、このモータ１３ａの回転数を変更する可変速装置１４が接続され、制御装置２２により、脱気器１５に供給される復水が所望の流量となるように可変速装置１４が制御される。このことにより、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を運転状態に応じて変えることができ、復水ポンプ１３のモータ１３ａの動力を低減し、これにより蒸気タービン発電システム１の効率を向上させることができる。また、制御装置２２により、復水停止運転時における復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時における回転数よりも下げながら、発電機９からの発電出力信号に基づいて可変速装置１４が制御される。このことにより、復水停止運転時における復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を下げて、復水ポンプ１３の吐出圧力を低くし、復水ポンプ１３のモータ１３ａの動力をより一層低減させることができる。このため、蒸気タービン発電システム１の効率を向上させることができるとともに、通常運転時および復水停止運転時における運転コストを確実に低減させることができる。

なお、本実施の形態においては、復水調整弁２１の開度をほぼ一定に維持しながら、復水停止運転時に復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を通常運転時よりも下げて、脱気器１５に供給される復水の流量を低減させる例について述べた。しかしながら、このことに限られることはなく、復水停止運転を行う場合、復水調整弁２１を閉じる、またはその開度を小さくして、脱気器１５に供給される復水の流量をより一層低減させるようにしても良い。この場合、復水ポンプ１３のモータ１３ａの回転数を更に下げることにより、復水ポンプ１３の吐出圧力が高くなることを抑制して、復水ポンプ１３のモータ１３ａの動力を低減させることができる。

第２の実施の形態
次に、図３により、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電システムについて説明する。

図３に示す第２の実施の形態における蒸気タービン発電システムにおいては、復水ヘッダーに、この復水ヘッダー内に通流する復水の圧力を計測する圧力計測器が設けられ、制御装置が、圧力計測器からの圧力信号に基づいて、復水ヘッダー内の復水の圧力を一定にするように可変速装置を制御している点が主に異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示すように、復水ポンプ１３と脱気器１５との間、すなわち復水ポンプ１３と復水調整弁２１との間に、復水ポンプ１３から吐出された復水の一部を取り出して、蒸気タービン発電システム１の図示しない減温システムに復水スプレー水として供給する復水ヘッダー２３が設けられている。この復水ヘッダー２３に、内部を通流する復水の圧力を計測する圧力計測器２４が設けられている。なお、図３に示す復水調整弁２１は、復水ヘッダー２３と脱気器１５との間、すなわち復水ヘッダー２３と低圧給水加熱器１８との間に設けられている。また、復水ヘッダー２３から取り出される復水スプレー水は、蒸気タービン発電システム１内の補助蒸気システムの減温器スプレー水、低圧タービンバイパス減温器スプレー水、低圧タービン排気室スプレー水などとして、各減温システムにて用いられる。

制御装置２２は、通常運転時および復水停止運転時に、圧力計測器２４からの圧力信号に基づいて、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定にするように可変速装置１４を制御するように構成されている。

このように本実施の形態によれば、通常運転時および復水停止運転時に、圧力計測器２４により計測された圧力信号に基づいて、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定に維持することができる。このことにより、蒸気タービン発電システム１内で必要な復水スプレー水の供給元である復水ヘッダー内の復水の圧力を一定に維持して、復水を蒸気タービン発電システムの減温器スプレー水、低圧タービン排気室スプレー水などの各減温システムで用いられる復水スプレー水として安定して供給することができる。

特に、復水停止運転時に、脱気器１５に供給される復水の流量をより低減させるために、復水調整弁２１の開度を通常運転時よりも小さくする場合、復水ヘッダー２３内の復水の圧力が上昇する傾向があるが、上述したように圧力計測器２４からの圧力信号に基づいて可変速装置１４が制御されるため、復水ヘッダー２３内の復水の圧力が上昇することを抑制し、復水の圧力を一定に維持することができる。

第３の実施の形態
次に、図４により、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電システムについて説明する。

図４に示す第３の実施の形態における蒸気タービン発電システムにおいては、制御装置は、通常運転時に、液面レベル計測器からのレベル信号に基づいて、給水タンクに貯留された給水の液面レベルを一定にするように可変速装置を制御するとともに、圧力計測器からの圧力信号に基づいて復水ヘッダー内の復水の圧力を一定にするように復水調整弁を制御する点が主に異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図４に示すように、復水ポンプ１３と脱気器１５との間、すなわち復水ポンプ１３と復水調整弁２１との間に、復水ポンプ１３から吐出された復水の一部を取り出して、蒸気タービン発電システム１の図示しない減温システムに復水スプレー水として供給する復水ヘッダー２３が設けられている。この復水ヘッダー２３に、内部を通流する復水の圧力を計測する圧力計測器２４が設けられている。なお、図４に示す復水調整弁２１は、復水ヘッダー２３と脱気器１５との間、すなわち復水ヘッダー２３と低圧給水加熱器１８との間に設けられている。また、復水ヘッダー２３から取り出される復水スプレー水は、蒸気タービン発電システム１内の補助蒸気システムの減温器スプレー水、低圧タービンバイパス減温器スプレー水、低圧タービン排気室スプレー水などとして、各減温システムにて用いられる。

制御装置２２は、通常運転時に、液面レベル計測器１７からのレベル信号に基づいて、給水タンク１６に貯留された給水の液面レベルを一定にするように可変速装置１４を制御するとともに、圧力計測器２４からの圧力信号に基づいて復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定にするように復水調整弁２１を制御する。

また、制御装置２２は、復水停止運転時に、圧力計測器２４からの圧力信号に基づいて、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定にするように可変速装置１４を制御する。

このように本実施の形態によれば、通常運転時、可変速装置１４は、脱気器１５の液面レベル計測器１７からのレベル信号に基づいて、制御装置２２により給水タンク１６に貯留された給水の液面レベルが一定に維持されるように制御される。このことにより、給水タンク１６に貯留された給水の液面レベルを所望のレベルに一定に維持することができる。また、復水調整弁２１は、圧力計測器２４により計測された圧力信号に基づいて、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定に維持するように制御される。このことにより、蒸気タービン発電システム１内で必要な復水スプレー水の供給元である復水ヘッダー内の復水の圧力を一定に維持して、復水を蒸気タービン発電システムの減温器スプレー水、低圧タービン排気室スプレー水などの各減温システムで用いられる復水スプレー水として安定して供給することができる。

また本実施の形態によれば、復水停止運転時には、可変速装置１４は、圧力計測器２４により計測された圧力信号に基づいて、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定に維持するように制御される。このことにより、復水停止運転時においても、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定に維持して、復水の一部を復水スプレー水として各減温システムに安定して供給することができる。

特に、復水停止運転時に、脱気器１５に供給される復水の流量をより低減させるために、復水調整弁２１を閉じる場合、復水ヘッダー２３内の復水の圧力が上昇する傾向があるが、上述したように圧力計測器２４からの圧力信号に基づいて可変速装置１４が制御されるため、復水ヘッダー２３内の復水の圧力が上昇することを抑制し、復水の圧力を一定に維持することができる。

なお、本実施の形態においては、制御装置２２は、復水停止運転時に、圧力計測器２４からの圧力信号に基づいて、復水ヘッダー２３内の復水の圧力を一定にするように可変速装置１４を制御する例について述べた。しかしながら、このことに限られることはなく、制御装置２２は、復水停止運転時に、発電機９からの発電出力信号に基づいて可変速装置１４を制御するように構成してもよい。

１蒸気タービン発電システム
２ボイラ
３主蒸気
４再熱蒸気
５タービン
６高圧蒸気タービン
７中圧蒸気タービン
８低圧蒸気タービン
９発電機
１０電力系統
１１復水器
１２復水器ホットウェル
１３復水ポンプ
１３ａモータ
１４可変速装置
１５脱気器
１６給水タンク
１７液面レベル計測器
１８低圧給水加熱器
１９給水ポンプ
１９ａモータ
２０高圧給水加熱器
２１復水調整弁
２２制御装置
２３復水ヘッダー
２４圧力計測器
２５高圧抽気管
２６中圧抽気管
２７中圧抽気弁
２８低圧抽気管
２９低圧抽気弁
４１蒸気タービン発電システム
４２ボイラ
４３主蒸気
４４再熱蒸気
４５タービン
４６高圧蒸気タービン
４７中圧蒸気タービン
４８低圧蒸気タービン
４９発電機
５０電力系統
５１復水器
５２復水器ホットウェル
５３復水ポンプ
５３ａモータ
５５脱気器
５６給水タンク
５７液面レベル計測器
５８低圧給水加熱器
５９給水ポンプ
５９ａモータ
６０高圧給水加熱器
６１復水調整弁
６５高圧抽気管
６６中圧抽気管
６７中圧抽気弁
６８低圧抽気管
６９低圧抽気弁

Claims

蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラにおいて生成された蒸気が供給されて回転駆動するタービンと、
前記タービンに連結された発電機と、
前記タービンから排気された蒸気を冷却して復水を生成する復水器と、
前記復水器からの復水を昇圧する復水ポンプと、
前記復水ポンプと前記ボイラとの間に設けられ、前記タービンから抽気される抽気蒸気により、前記復水ポンプから供給される復水を加熱する給水加熱器と、
前記給水加熱器と前記ボイラとの間に設けられ、前記タービンから抽気される抽気蒸気により、前記給水加熱器から供給される復水を加熱して脱気し、給水を生成して貯留する脱気器と、
前記脱気器と前記ボイラとの間に設けられ、前記脱気器からの給水を昇圧し、所定流量の給水を前記ボイラに供給する給水ポンプと、
前記復水ポンプに接続され、当該復水ポンプの回転数を変更自在な可変速装置と、
前記可変速装置を制御する制御装置と、を備え、
前記発電機が接続されている電力系統に供給する供給電力量を通常運転時よりも増大させる場合、前記タービンから前記給水加熱器および前記脱気器にそれぞれ抽気される抽気蒸気の流量を低減させるとともに、前記可変速装置によって前記復水ポンプの回転数を通常運転時の回転数よりも下げて、前記脱気器に供給される復水の流量を通常運転時よりも低減または停止させる復水低減停止運転が行われることを特徴とする蒸気タービン発電システム。
前記制御装置は、前記復水低減停止運転の後、前記脱気器に供給される復水の流量を通常運転時よりも増大させる復水回復運転時に、前記復水ポンプの回転数を通常運転時の回転数よりも上げるように可変速装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電システム。
前記復水ポンプと前記脱気器との間に設けられ、当該復水ポンプから供給された復水の一部を取り出す復水ヘッダーと、
前記復水ヘッダーに設けられ、当該復水ヘッダー内に通流する復水の圧力を計測する圧力計測器と、を更に備え、
前記制御装置は、復水低減停止運転時に、前記圧力計測器からの圧力信号に基づいて、前記復水ヘッダー内の復水の圧力を一定にするように前記可変速装置を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気タービン発電システム。
前記制御装置は、通常運転時に、前記圧力計測器からの圧力信号に基づいて、前記復水ヘッダー内の復水の圧力を一定にするように前記可変速装置を制御することを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービン発電システム。
前記復水ポンプと前記脱気器との間に設けられ、当該復水ポンプから供給された復水の一部を取り出す復水ヘッダーと、
前記復水ヘッダーに設けられ、当該復水ヘッダー内に通流する復水の圧力を計測する圧力計測器と、
前記復水ヘッダーと前記脱気器との間に設けられ、前記復水ポンプから当該脱気器に供給される復水の流量を調整可能な復水調整弁と、を更に備え、
前記脱気器は、給水を貯留する給水タンクと、当該給水タンクに設けられ、貯留された給水の液面レベルを計測する液面レベル計測器とを有し、
前記制御装置は、通常運転時に、前記液面レベル計測器からのレベル信号に基づいて、前記給水タンクに貯留された給水の液面レベルを一定にするように前記可変速装置を制御するとともに、前記圧力計測器からの圧力信号に基づいて前記復水ヘッダー内の復水の圧力を一定にするように前記復水調整弁を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気タービン発電システム。
前記制御装置は、復水低減停止運転時に、前記圧力計測器からの圧力信号に基づいて、前記復水ヘッダー内の復水の圧力を一定にするように前記可変速装置を制御することを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービン発電システム。
前記制御装置は、復水低減停止運転時に、前記発電機からの発電出力信号に基づいて前記可変速装置を制御することを特徴とする請求項１、２、または５に記載の蒸気タービン発電システム。