JP7165191B2 - 流動層ボイラーを含む蒸気タービン発電所の負荷を低減して蒸気温度を維持するための方法及びシステム - Google Patents
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Description
発電所の負荷がトリガー負荷以上の場合に、蒸気タービンに入る過熱蒸気の温度がその最大温度に又はその近くになるように、流動層過熱器で蒸気を過熱するステップと;
発電所の負荷がトリガー負荷を下回っている場合に、流動層過熱器で蒸気を過熱し、且つ蒸気タービンに入る過熱蒸気の温度がその最大温度に又はその近くになるように、流動層材料を炉の外部でさらに加熱するステップと;
過熱蒸気を流動層過熱器から蒸気タービンに輸送するステップと;を含む。
本文では、以下の数字及び記号を使用して図を参照している。
W ある時点での発電所の負荷
WF 発電所の最大定格負荷
WMV 発電所の実行可能な最小定格負荷
WTH 発電所のしきい値負荷
WTR 発電所のトリガー負荷
WU 発電所の実行不可能な運転に関する負荷範囲
WV 発電所の実行可能な運転に関する負荷範囲
T タービンに入る蒸気の温度
TF タービンに入る蒸気の最大温度
TV 蒸気タービンに入る蒸気の実行可能な最低温度
m’ 蒸気の質量流量
m’F 最大ボイラー負荷での蒸気の質量流量
1 ループシール熱交換器チャンバ
2 流動層過熱器
3 蒸気タービン
4 ガス化装置
5 冷却器
6 燃料源
7 フィルタ
8 熱交換器
9 発電機
10 炉
11 熱交換器
12 ボイラー
13 電力消費プロセス
14 凝縮器
15 熱交換器
16 燃焼チャンバ
19 プレナム(plenum)
20 ポンプ
21 燃料源
22 熱消費プロセス
25 熱交換器
31~57 ライン
60 固体分離器
61 ループシール出口
70 駆動ライン
71、72 ダクト
100 ディップレッグ(dip leg)
101 分配ゾーン
102 供給アップレッグ(feeding upleg)
103 バイパスアップレッグ(bypass upleg)
104 過熱器チャンバ
105 排出アップレッグ(discharge upleg)
106a~f プレナム
107 再循環チャネル
110 ノズル
111 ガスノズル
200 熱交換器チャンバ
201 排出通路
202 ガスロック
203 開口部
300 ループシールチャンバ
301 分配ゾーン
303 供給アップレッグ
304a、b 過熱器チャンバ
305 バイパスアップレッグ
306a~f プレナム
307 ディップレッグ
308 入口チャンバ
310 バルブ
320 熱交換器チャンバ
361 ループシール出口
362 熱交換器チャンバ出口
Claims (25)
- 蒸気タービン発電所の蒸気タービン(3)に供給される蒸気の温度(T)を維持する方法であって、前記発電所は、循環型流動層ボイラー(12)をさらに有しており、
該循環型流動層ボイラーは、
炉(10)と、
熱エネルギーを前記炉の外部の流動層材料から蒸気に移動させることにより、前記蒸気タービン(3)に供給される前記蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器(2)と、を含み、
当該方法は、
前記発電所のトリガー負荷(WTR)を選択するステップであって、該トリガー負荷(WTR)は、前記発電所の最大定格負荷(WF)よりも小さく、前記発電所の実行可能な最小定格負荷(WMV)よりも大きい、選択するステップと、
前記発電所の負荷(W)を決定するステップと、
前記発電所の前記負荷(W)が前記トリガー負荷(WTR)以上の場合に、前記蒸気タービン(3)に入る過熱蒸気の前記温度(T)がその最大温度(TF)に又はその近くになるように、前記流動層過熱器(2)で蒸気を過熱するステップ、及び前記過熱蒸気を前記流動層過熱器(2)から前記蒸気タービン(3)に輸送するステップと、
前記発電所の前記負荷(W)が前記トリガー負荷(WTR)を下回っている場合に、前記流動層過熱器(2)で蒸気を過熱するステップ、前記蒸気タービン(3)に入る過熱蒸気の前記温度(T)がその最大温度(TF)に又はその近くになるように、前記炉(10)の外部の前記流動層材料をさらに加熱するステップであって、前記流動層材料の追加の加熱は、可燃性ガスの燃焼によってもたらされる、さらに加熱するステップ、及び前記過熱蒸気を前記流動層過熱器(2)から前記蒸気タービン(3)に輸送するステップと、を含む、
方法。 - 前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料の外部循環に関して、前記流動層過熱器(2)で又はその前で、且つ前記流動層材料が前記炉(10)を出た後に行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料の外部循環に関して、前記流動層過熱器(2)で又はその前であるが、前記流動層材料をループシール熱交換器チャンバ(1)に入れる入口より前ではないところで行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、前記可燃性ガスを前記炉(10)の外部の前記流動層材料に噴射することによる、前記可燃性ガスの燃焼によってもたらされ、
前記可燃性ガスは、該可燃性ガスが、前記可燃性ガスを点火するのに必要な最小温度以上の温度を有する前記流動層材料に接触したときに、前記流動層材料によって点火される、請求項1に記載の方法。 - 前記流動層材料の追加の加熱は、前記ループシール熱交換器チャンバ(1)で行われる、請求項3に記載の方法。
- 前記可燃性ガスは、ループシール熱交換器チャンバ(1)内のガス噴射ノズル(111)によって前記流動層材料に噴射される、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、燃焼チャンバ(16)で行われ、該燃焼チャンバ(16)は、前記ループシール熱交換器チャンバ(1)と前記燃焼チャンバ(16)との間に前記流動層材料の循環が存在するように前記ループシール熱交換器チャンバ(1)に隣接して配置される、請求項3に記載の方法。
- 前記可燃性ガスは、燃焼チャンバ(16)内のガス噴射ノズル(111)によって前記流動層材料に噴射される、請求項4又は7に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層過熱器(2)を収容し、且つ前記炉(10)に隣接して配置される熱交換器チャンバ(200)で行われ、前記可燃性ガスは、前記熱交換器チャンバ(200)内のガス噴射ノズル(111)によって前記流動層材料に噴射される、請求項2に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、ディップレッグ(100)と熱交換器チャンバ(200)との間に配置されるガスロック(202)で行われ、前記熱交換器チャンバ(200)は、前記流動層過熱器(2)を収容し、且つ前記炉(10)に隣接して配置される、請求項2に記載の方法。
- 前記可燃性ガスは、ガスロック(202)内のガス噴射ノズル(111)によって前記流動層材料に噴射される、請求項4又は10に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、少なくとも1つの過熱器(2)を収容し、且つ過熱器のないループシールチャンバ(300)に隣接して配置される熱交換器チャンバ(320)で行われる、請求項2に記載の方法。
- 前記可燃性ガスは、熱交換器チャンバ(320)内のガス噴射ノズル(111)によって前記流動層材料に噴射される、請求項4又は12に記載の方法。
- 前記可燃性ガスの燃焼は、前記流動層材料の流動化をもたらすために必要な流動化ガスに酸素を供給することによりもたらされる、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記炉(10)の外部の前記流動層材料の流動化をもたらすために、流動化ガスが供給され、前記可燃性ガスは、ライン(42)を介して燃料源(6)によって供給され、前記ガス噴射ノズル(111)を用いて噴射される、請求項6、8、9、11、又は13に記載の方法。
- 前記流動層材料の追加の加熱は、前記可燃性ガスを前記炉(10)の外部の前記流動層材料内に又はその近くでバーナーにより燃焼させることによってもたらされる、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の方法。
- システムであって、当該システムは、
蒸気タービン(3)と、
炉(10)と、熱エネルギーを前記炉の外部の流動層材料から蒸気に移動させることにより前記蒸気タービン(3)に供給される蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器(2)とを含む循環型流動層ボイラー(12)と、を有しており、
当該システムは、制御ユニット(23)をさらに有しており、
該制御ユニット(23)は、
当該システムを構成する発電所のトリガー負荷(WTR)の設定値を受信することであって、前記トリガー負荷(WTR)は、前記発電所の最大定格負荷(WF)よりも小さく、前記発電所の実行可能な最小定格負荷(WMV)より大きい、受信することと、
前記発電所の負荷(W)を決定することと、
前記発電所の前記負荷(W)が前記トリガー負荷(WTR)を下回っている場合に、前記蒸気タービン(3)に入る蒸気の温度(T)がその最大温度(TF)に又はその近くに維持されるように、a):可燃性ガスの前記炉(10)の外部の前記流動層材料への噴射、又はb):前記炉(10)の外部の前記流動層材料内で又はその近くで1つ又は複数のバーナーを用いた可燃性ガスの燃焼、又はc):a)とb)との両方を制御することと、を行うように適合され、
a)において、前記炉(10)の外部の前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料に噴射される前記可燃性ガスの燃焼によってもたらされ、前記可燃性ガスは、該可燃性ガスが、前記可燃性ガスを点火するのに必要な最小温度以上の温度を有する前記流動層材料に接触したときに、前記流動層材料によって点火される、
システム。 - 当該システムは、ループシール熱交換器チャンバ(1)をさらに含み、該ループシール熱交換器チャンバ(1)には、前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合されたガス噴射ノズル(111)が設けられる、請求項17に記載のシステム。
- 当該システムは、
ループシール熱交換器チャンバ(1)と燃焼チャンバ(16)との間で流動層材料の循環が存在するように前記ループシール熱交換器チャンバ(1)に隣接して配置された燃焼チャンバ(16)と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記燃焼チャンバ(16)内のガス噴射ノズル(111)と、をさらに含む、請求項17に記載のシステム。 - 当該システムは、
前記流動層過熱器(2)を収容し、且つボイラー(10)に隣接して配置される熱交換器チャンバ(200)と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記熱交換器チャンバ(200)内のガス噴射ノズル(111)と、をさらに含む、請求項17に記載のシステム。 - 当該システムは、
前記流動層過熱器(2)を収容し、且つボイラー(10)に隣接して配置される熱交換器チャンバ(200)と、
ディップレッグ(100)と前記熱交換器チャンバ(200)との間にあるガスロック(202)と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記ガスロック(202)内のガス噴射ノズル(111)と、をさらに含む、請求項17に記載のシステム。 - 当該システムは、
少なくとも1つの過熱器(2)を収容し、且つ過熱器のないループシールチャンバ(300)に隣接して配置される熱交換器チャンバ(320)と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記熱交換器チャンバ(320)内のガス噴射ノズル(111)と、をさらに含む、請求項17に記載のシステム。 - 当該システムは、前記流動層材料内又はその近傍の1つ又は複数のバーナーをさらに含み、該バーナーは、前記可燃性ガスを、ループシール熱交換器チャンバ(1)内で、又は燃焼チャンバ(16)内で、又は熱交換器チャンバ(200)内で、又はガスロック(202)内で、又は熱交換器チャンバ(320)内で燃焼させるように適合される、請求項17乃至22のいずれか一項に記載のシステム。
- 当該システムは、
前記流動層材料内又はその近傍の1つ又は複数のバーナーであって、前記可燃性ガスを前記ループシール熱交換器チャンバ(1)内で燃焼させるように適合される1つ又は複数のバーナーと、
前記ループシール熱交換器チャンバ(1)内のプレナム(106e~f)に設置され、空気又は不燃性ガスを供給するように適合されたノズル(110)であって、前記ループシール熱交換器チャンバ(1)内の前記流動層材料の循環が調整可能である、ノズル(110)と、をさらに含む、
請求項18に記載のシステム。 - 当該システムは、
生成ガスを生成するように適合されたガス化装置(4)と、
前記生成ガスを前記ガス化装置(4)からa):噴射するためのガス噴射ノズル(111)に、又はb):前記可燃性ガスとして燃焼させるための1つ又は複数のバーナーに、又はc):a)及びb)に輸送するように適合されたライン(40、41、42)と、をさらに含む、請求項18乃至24のいずれか一項に記載のシステム。
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