JPH08246810A - 蒸気タービンの運転法 - Google Patents

蒸気タービンの運転法

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JPH08246810A
JPH08246810A JP8038474A JP3847496A JPH08246810A JP H08246810 A JPH08246810 A JP H08246810A JP 8038474 A JP8038474 A JP 8038474A JP 3847496 A JP3847496 A JP 3847496A JP H08246810 A JPH08246810 A JP H08246810A
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 互いに異なる圧力で作動する少なくとも
２つの部分タービンから成っていて少なくとも１回の中
間再加熱を行って作動し、しかも高い方の圧力で作動す
る部分タービンに蒸気を貫流させた後、この蒸気を少な
くとも１つの中間再加熱器へ案内して加熱し、その後、
低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給する形式の
蒸気タービンの運転法において、スタート動作中及び始
動動作中には、タービンの全負荷／連続運転時に比して
低温の蒸気を低い方の圧力で作動する部分タービンに供
給する。 【効果】 蒸気タービンのスタート時間及び機械的な負
荷の軽減が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、互いに異なる圧力
で作動する２つの部分タービンを備えた蒸気タービンの
運転法に関し、この場合、以下に部分タービンと言う概
念は、中間再加熱を行う少なくとも１つの蒸気回路を使
用する形式のものに関する。単一ケーシング式の蒸気タ
ービンの種々のタービン段も含まれる。
【０００２】
【従来の技術】中間再加熱を行う蒸気タービンの運転法
は、刊行文献：Ｌｕｅｇｅｒ著：Ｌｅｘｉｋｏｎ ｄｅ
ｒ Ｅｎｅｒｇｉｅｔｅｃｈｎｉｋ ｕｎｄ Ｋｒａｆ
ｔｍａｓｃｈｉｅｎｅｎ ，Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｖｅｒ
ｌａｇ−Ａｎｓｔａｌｔ発行，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ在，
第４版，１９６５年，第７巻，第６１９頁に基づいてす
でに公知である。
【０００３】蒸気タービンの高圧部内ですでに作業を行
った蒸気の温度は、蒸気がタービンの低圧部内へ達する
前に中間再加熱により再び昇温させられ、これにより、
適用可能な勾配が増大する。このことによりプラントの
効率は向上する。
【０００４】パワープラント又はコンビネーションパワ
ープラントの運転を蒸気の中間再加熱して行う別の利点
は、中間再加熱によりタービン最終段における蒸気の最
終湿分が低下し、これにより、流体技術的な質及び耐用
寿命が改善される点にある。
【０００５】中間再加熱は、ボイラーへの蒸気を、特に
煙道ガス加熱式の再加熱蛇管内に戻すことによって、或
いは再加熱されて流動する新鮮蒸気又は凝縮する新鮮蒸
気で加熱される専用中間再加熱器内へ蒸気を案内するこ
とによって行われる。
【０００６】中間再加熱は、蒸気機械においては、機械
内における膨張時に蒸気が過度に湿分を帯びた際に適用
される。その場合、蒸気は或る所定数の段を貫流した後
にタービンから中間再加熱器へ案内され、次いで改めて
タービンに供給される。圧力勾配が著しく大きい場合に
は、再終段で過度の蒸気湿分が生じないようにするため
に、中間再加熱が複数回行われる。
【０００７】これらの利点とは別に、しかしながら、中
間再加熱回路は特にコンビネーションパワープラントで
はスタート時間が比較的長くなるという欠点を有してい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記公知の欠点を回避
しようとする本発明の課題は、互いに異なる圧力により
作動する少なくとも２つの部分タービンから成っていて
中間加熱を行って作動すると共にコンビネーションパワ
ープラント並びに一般的に火力操業される蒸気パワープ
ラントで使用される蒸気タービンにおいて、始動時のス
タート時間を削減することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の構成手段は、互いに異なる圧力で作動する少なくと
も２つの部分タービンから成っていて少なくとも１回の
中間再加熱を行って作動し、しかも高い方の圧力で作動
する部分タービンに蒸気を貫流させた後、この蒸気を少
なくとも１つの中間再加熱器へ案内して加熱し、その
後、低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給する形
式の蒸気タービンの運転法において、スタート動作中及
び始動動作中には、タービンの全負荷／連続運転時に比
して低温の蒸気を低い方の圧力で作動する部分タービン
に供給する点にある。
【００１０】本発明の利点は、蒸気タービンのスタート
時間の削減及び機械的な負荷の軽減が得られることであ
る。
【００１１】タービンの始動期中に、高い方の圧力で作
動する部分タービンからの排出蒸気の少なくとも一部
を、バイパス導管を介して直ちに、低い方の圧力で作動
する部分タービン内へ案内し、かつ全負荷もしくは連続
運転に達した後に始めて、高い方の圧力で作動する部分
タービンの全排出蒸気を中間再加熱器内へ案内して加熱
し、次いで低い方の圧力で作動する部分タービンへ供給
するのが有利である。
【００１２】更にまた、タービンの始動期中に、高温の
中間再加熱蒸気をスプレー水により冷却して、低い方の
圧力で作動する部分タービンへ供給するのが一層効果的
である。
【００１３】低い方の圧力で作動する部分タービンへバ
イパス導管を介して直ちに案内される排出蒸気流をバイ
パス内でスプレー水により冷却するのが有利である。そ
れというのは、これによって始動期において蒸気タービ
ン制御への充分な干渉可能性が得られるからである。
【００１４】タービンの始動期中に、高い方の圧力で作
動する部分タービンからの全排出蒸気をバイパス導管を
介して、低い方の圧力で作動する部分タービン内へ直ち
に案内すると特に効果的である。このようにすれば、低
い方の圧力で作動する部分タービンが比較的冷えた蒸気
で始動されるので、蒸気タービンの極めて迅速な始動が
可能になる。
【００１５】更に、スタート前及びスタート中の蒸気タ
ービンの運転状態及び又は中間再加熱器の通流要求に関
連してバイパス流量を制御すると有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に図面に基づいて、コンビネー
ションパワープラント内に組み込まれた複数の部分ター
ビンから成る蒸気タービン群を本発明の２つの実施例で
説明する。
【００１７】図面には本発明の理解にとって重要なエレ
メントだけが図示されている。パワープラントのうち、
例えば脱気器・給水タンクは図示されていない。媒体の
流れ方向は矢印で示されている。
【００１８】図１に概略的に示されたコンビネーション
パワープラントでは、周囲空気が吸い込まれてフィルタ
システムを介してガスタービン３の圧縮機２内へ案内さ
れる。空気は圧縮機２内で圧縮され、次いで燃料４と混
合され、その混合物が燃焼室５内で燃焼させられる。そ
の際に生じる燃焼ガスがガスタービン３を駆動する。こ
のガスタービン３に連結された発電機６により電気的な
エネルギが発生する。
【００１９】ガスタービン３の熱い排気７が排気通路を
介して廃熱ボイラ８内へ達する。この排気が煙突を介し
て大気へ放出される前に、いまだに存在する熱の大部分
がこの廃熱ボイラを介して取り出されて、水・蒸気回路
へ伝達される。
【００２０】廃熱ボイラ８は種々の熱交換器部分９から
成っている。まず、エコノマイザ内の水がほぼ飽和温度
まで加熱される。次いでこの水は蒸発器内で蒸気に変態
させられる。次いで飽和蒸気が再加熱器内でさらに加熱
される。得られた新鮮蒸気は高圧蒸気導管１０を介して
高圧（ＨＰ）部分タービン１１内へ達し、この高圧部分
タービン内で部分的に膨張させられる。
【００２１】部分的に膨張させられたこの蒸気は排出蒸
気導管１２を介して中間再加熱器１３内へ達して加熱さ
れ、かつ導管１４を介して低圧（ＮＰ）部分タービン１
５内へ案内される。高圧部分タービン１１及び及び低圧
部分タービン１５内では熱エネルギが機械的なエネルギ
に変換される。この場合、蒸気タービンが発電機１６に
連結されており、この発電機が電流を発生する。
【００２２】蒸気は低圧部分タービンを通過した後に、
復水器１７内で水に変態させられる。この水はここでは
図示されていない給水タンク内へ案内され、この給水タ
ンク内では、復水不能な気体が排除される。同様に図１
には図示されていない給水ポンプがこの水を加圧して廃
熱ボイラ８内へ戻し案内している。
【００２３】本発明の主たる構成は、中間再加熱器１３
へ通じた排出蒸気導管１２からバイパス導管１８が分岐
しており、このバイパス導管が直接に低圧部分タービン
１５の入口へ達しており、その結果、低圧部分タービン
１５がスタート期及び始動期においては比較的冷えた排
出蒸気により負荷される得ることにある。
【００２４】始動期では高圧部分タービン１１からの排
出蒸気の少なくとも一部がこのバイパス導管１８を介し
て直に低圧部分タービン１５内へ案内される。排出蒸気
の他の部分は中間再加熱器１３内へ案内されて加熱さ
れ、次いで低圧部分タービン１５に供給される。その場
合、両方の流れの混合は低圧部分タービン１５の手前又
は低圧部分タービン１５の入口のところで直接行われ
る。
【００２５】パイパス導管１８の開放は制御弁１９を介
して行われる。この開放は、最適な始動を保証するため
に、スタート前及びスタート中の蒸気タービンの状態に
調和される。例えば、蒸気タービンが室温まで冷却して
いる際の常温スタート時では、低圧部分タービン１５が
比較的冷えた例えば３００℃の蒸気で始動される。さも
なければ応力状態が極めて高くなるからである。要する
にこのスタート期では、高圧部分タービン１１からの全
排出蒸気量がバイパス導管１８を介して案内され、始動
期終了の後はじめて中間再加熱器１３に供給される。
【００２６】これに対して、非常停止後の始動時には、
蒸気タービンがまだ熱いために、高圧部分タービン１１
からの排出蒸気の一部だけが中間再加熱され、低圧部分
タービン１５は中間再加熱器１３からの中間再加熱され
た蒸気と、高圧部分タービン１１からの排出蒸気との混
合物により負荷される。
【００２７】機械の始動は、低圧部分タービンの応力状
態を考慮した特性曲線に基づき、例えば低圧部分タービ
ンの直前で温度測定を行い、その信号により制御弁１９
を制御することにより行われる。
【００２８】さらに、制御弁１９の開弁、ひいてはバイ
パス導管１８の開放を中間再加熱器１３の通流要求に適
合させることも可能である。これにより、（高圧部分タ
ービン１１の排出蒸気の、中間再加熱器１３を迂回する
バイパスを有しない）公知技術に比して蒸気タービンの
スタート時間が短縮される。別の利点は、バイパスの使
用により、中間再加熱回路内の圧力が安定化されること
であり、このことは、ボイラ又は蒸気タービンにとって
望ましいことである。
【００２９】高圧部分タービンが熱すぎる場合には、図
１には示されていないバイパスを介して排出蒸気を直に
復水器内へ案内することもでき、このことはシステムの
安定化に貢献する。
【００３０】全負荷運転もしくは連続運転中には制御弁
１９が閉弁され、その結果、高圧部分タービン１１から
の全排出蒸気量は、低圧部分タービン１５を負荷する前
に中間再加熱器１３を通流させられる。
【００３１】本発明が図示の実施例に制約されないのは
勿論である。空間的に分離された高圧部分タービンと低
圧部分タービンとから成る蒸気タービンではなしに、中
間再加熱を行う単一ケーシング式の蒸気タービンにおい
ても本発明を使用することができる。
【００３２】図２は別の実施例を略示したものである。
この場合、高圧部分タービン１１、中圧部分タービン２
０及び低圧部分タービン１５が設けられた蒸気タービン
群が示されている。この場合、高圧部分タービン１１と
中圧部分タービン２０との間、及び中圧部分タービン２
０と低圧部分タービン１５との間にはそれぞれ蒸気のた
めの中間再加熱器１３，１３ａが設けられている。バイ
パス導管１８，１８ａと制御弁１９，１９ａとにより、
中間再加熱器１３，１３ａ内で加熱される蒸気量、もし
くは中間再加熱器１３，１３ａを通流されない蒸気量が
変化させられる。
【００３３】さらに、この方法によれば、一般的に火力
操業される蒸気パワープラントも運転され、その場合も
上述の利点が得られる。
【００３４】さらに、始動期中、高圧部分タービン１１
からの排出蒸気の少なくとも一部を中間再加熱器１３を
迂回させてバイパスさせる代わりに、排出蒸気を熱い中
間再加熱器１３内へ案内して図示しないスプレー水によ
り冷却する場合には、蒸気タービンのスタート時間と機
械的な負荷とを軽減させることができる。さらに、両方
の可能性（中間再加熱器を迂回させる排出蒸気のバイパ
スとスプレー水）の組み合わせも問題なく使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン群、廃熱ボイラ、蒸気タービン
群、中間再加熱器及び発電機が配置され、蒸気タービン
が高圧タービンと低圧タービンとから成っているコンビ
ネーションパワープラントを示す略示図である。
【図２】互いに異なる圧力で作動する圧力段の間の中間
再加熱器とこの中間再加熱器を選択的にパイパスするよ
うにした３圧力蒸気タービン群の略示図である。
【符号の説明】
１ 周囲空気、 ２ 圧縮機、 ３ ガスタービン、
４ 燃料、 ５ 燃焼室、 ６ 発電機、 ７ ガスタ
ービンからの排出蒸気、 ８ 廃熱ボイラ、９ 熱交換
器部分、 １０ 高圧蒸気導管、 １１ 高圧部分ター
ビン、 １２排出蒸気導管、 １３，１３ａ 中間再加
熱器、 １４ 低圧部分タービンへの導管、 １５ 低
圧部分タービン、 １６ 発電機、 １７ 復水器、
１８，１８ａ バイパス導管、 １９ 制御弁、 ２０
中圧部分タービン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｋ 23/10 Ｆ０１Ｋ 23/10 Ｅ Ｆ２２Ｇ 5/12 Ｆ２２Ｇ 5/12 Ｃ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに異なる圧力で作動する少なくとも
    ２つの部分タービン（１１，１５）から成っていて少な
    くとも１回の中間再加熱を行って作動し、しかも高い方
    の圧力で作動する部分タービン（１１）に蒸気を貫流さ
    せた後、この蒸気を少なくとも１つの中間再加熱器（１
    ３）へ案内して加熱し、その後、低い方の圧力で作動す
    る部分タービン（１５）へ供給する形式の蒸気タービン
    の運転法において、スタート動作中及び始動動作中に
    は、タービンの全負荷／連続運転時に比して低温の蒸気
    を低い方の圧力で作動する部分タービン（１５）に供給
    することを特徴とする、蒸気タービンの運転法。
  2. 【請求項２】 タービンの始動期中に、高い方の圧力で
    作動する部分タービン（１１）からの排出蒸気の少なく
    とも一部を、バイパス導管（１８）を介して直に、低い
    方の圧力で作動する部分タービン（１５）内へ案内し、
    かつ全負荷もしくは連続運転に達した後に始めて、高い
    方の圧力で作動する部分タービン（１１）の全排出蒸気
    を中間再加熱器（１３）内へ案内して加熱し、次いで低
    い方の圧力で作動する部分タービン（１５）へ供給す
    る、請求項１記載の運転法。
  3. 【請求項３】 タービンの始動期中に、高温の中間再加
    熱蒸気をスプレー水により冷却してから、低い方の圧力
    で作動する部分タービンへ供給する、請求項１記載の運
    転法。
  4. 【請求項４】 低い方の圧力で作動する部分タービン
    （１５）へバイパス導管（１８）を介して直ちに案内さ
    れる排出蒸気流を前記バイパス導管内でスプレー水によ
    り冷却する、請求項３記載の運転法。
  5. 【請求項５】 タービンの始動期中に、高い方の圧力で
    作動する部分タービン（１１）からの全排出蒸気をバイ
    パス導管（１８）を介して、低い方の圧力で作動する部
    分タービン（１５）内へ直ちに案内する、請求項２記載
    の運転法。
  6. 【請求項６】 スタート前及びスタート中の蒸気タービ
    ンの運転状態及び又は中間再加熱器（１３）の通流要求
    に関連してバイパス流量を制御する、請求項２記載の運
    転法。
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