JPH09170701A - 混圧廃熱ボイラを備えた複合プラント - Google Patents

混圧廃熱ボイラを備えた複合プラント

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JPH09170701A
JPH09170701A JP8317952A JP31795296A JPH09170701A JP H09170701 A JPH09170701 A JP H09170701A JP 8317952 A JP8317952 A JP 8317952A JP 31795296 A JP31795296 A JP 31795296A JP H09170701 A JPH09170701 A JP H09170701A
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JP
Japan
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pressure
low
drum
evaporator
separation bottle
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JP8317952A
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Erhard Liebig
リービッヒ エアハルト
Christoph Ruchti
ルーフティ クリストフ
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混圧廃熱ボイラを備えた複合プラントを改良
して運転モードが最大限に可能な融通性を得ることがで
きるようにする。 【解決手段】 主として低圧エコノマイザ１５と低圧ド
ラム１７と低圧蒸発器１６とから成る少なくとも１つの
循環蒸気発生器及び、主として高圧エコノマイザ２１と
高圧蒸発器２２と高圧過熱器２３とから成る少なくとも
１つの強制貫流蒸気発生器を備えたガス加熱式の混圧廃
熱ボイラ７において、高圧エコノマイザ２１が高圧フィ
ードポンプ２０を介して循環蒸気発生器の低圧ドラム１
７から供給され、高圧蒸発器２２と高圧過熱器２３との
間に分離ボトル２５が配置されており、かつ該分離ボト
ル２５が再循環導管２６を介して前記低圧ドラム１７と
接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として低圧エコ
ノマイザと低圧ドラムと低圧蒸発器とから成る少なくと
も１つの循環蒸気発生器及び、主として高圧エコノマイ
ザと高圧蒸発器と高圧過熱器とから成る少なくとも１つ
の強制貫流蒸気発生器を備えた混圧廃熱ボイラに関し、
かつ又、前記のような複合プラントを運転する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】前記のようなガス加熱式の混圧廃熱ボイ
ラはドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２６６３１号
明細書に基づいて公知であり、かつ実質的には低圧段に
おける循環蒸気発生器と、中圧・高圧段におけるベンソ
ン蒸発器とから成っている。その場合高圧段のベンソン
蒸発器は、並流でガス流によって制御されて異なった変
換熱を発生させる２つの部分から成っており、これによ
ってベンソン蒸発器の並列管内に安定した流動挙動を得
ようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の複合プラントを改良して、運転モードが
最大限に可能な融通性を得ることができるようにするこ
とである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、高圧エコノマイザが高圧フィー
ドポンプを介して循環蒸気発生器の低圧ドラムから供給
され、高圧蒸発器と高圧過熱器との間に分離ボトルが配
置されており、かつ該分離ボトルが再循環導管を介して
前記低圧ドラムと接続されている点にある。
【０００５】ガス加熱式の混圧廃熱ボイラの本発明によ
る運転法は、始動時に高圧蒸発器の出口における過圧条
件が得られるまで高圧飽和水を、分離ボトルを介して循
環蒸気発生器の低圧ドラム内へ再循環させることを特徴
ととしている。
【０００６】
【作用】本発明の格別顕著な利点は、循環蒸気発生器の
低圧ドラムを、強制貫流蒸気発生器のための給水タンク
として活用することによって、別個の給水タンクを特別
に設ける必要がなくなり、更にまた、分離ボトルによっ
て、新鮮蒸気の連続的な過熱が保証されると共に水ショ
ックが排除されることである。
【０００７】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。但し、図面では本発明を理解する上で重要な構成エ
レメントだけが図示されているにすぎない。また作動媒
体の流動方向は矢印で示されている。
【０００８】図１に示したガスタービン系では、導管１
を介して吸い込まれた新鮮空気は圧縮機２内で作動圧に
圧縮される。圧縮された空気は、例えば天然ガスの燃焼
される燃焼室３内で強力に加熱され、こうして発生した
燃焼ガスはガスタービン４内で作業出力を発生させるよ
うに膨張される。その際に得られたエネルギは発電機５
又は圧縮機２に放出される。ガスタービン４の、なお高
熱の排ガスは、ガスタービン４の出口から導管６を介し
て廃熱蒸気発生プラント７に供給され、かつ放熱後にそ
こから導管８と図示を省いた煙道とを介して大気中に導
出される。
【０００９】水・蒸気循環路内には、多ケーシング型の
高圧・中圧・低圧蒸気タービン段９，１０，１１がガス
タービン４と同一の軸上に配置されている。低圧タービ
ン段１１内で膨張された作動蒸気は復水器１３内で凝縮
する。凝縮水は復水ポンプ１４によって廃熱蒸気発生プ
ラント７へ直接圧送される。ここで注意すべき点は、該
プラントが、概して取出し蒸気によって加熱される低圧
予熱器、給水タンク及び高圧予熱器を有していないこと
である。廃熱蒸気発生プラント７は竪型ボイラとして構
成されており、かつ本例では２圧蒸気プロセスに従って
稼働する。勿論、横型ボイラを使用することも可能であ
る。
【００１０】低圧系は、低圧ドラムを有する循環系とし
て構成されており、しかも本例では強制循環系が選ばれ
ている。該低圧強制循環系は、ボイラの煙道ガス経路内
においては、凝縮水が導入される低圧エコノマイザ１５
と低圧蒸発器１６と低圧過熱器１９とから成っている。
低圧蒸発器１６は循環ポンプ１８を介して低圧ドラム１
７と接続されている。過熱された蒸気は、低圧蒸気導管
２８を介して中圧蒸気タービン段１０内へ導かれる。
【００１１】高圧系は強制貫流系として構成されてお
り、従ってサブクリティカルなパラメータのためにも、
またスーパークリティカルなパラメータのためにも設計
することができる。該高圧強制貫流系はボイラの煙道ガ
ス経路内において主として高圧エコノマイザ２１と高圧
蒸発器２２と高圧過圧器２３とから成っている。作動媒
体は低圧ドラム１７から高圧フィードポンプ２０を介し
て高圧エコノマイザ２１に供給される。このようにし
て、従来慣用の給水タンクを省くことが可能になる。過
熱された蒸気は新鮮蒸気導管２４を介して高圧蒸気ター
ビン段９へ移送される。
【００１２】相分離のために分離ボトル２５が設けられ
ており、該分離ボトルには、高圧蒸発器２２の出口が開
口している。分離ボトル２５は本例では、低圧ドラム１
７と等しい高さレベルに配置されており、上端部で高圧
過熱器２３と接続されている。分離ボトル２５は下端部
で清澄導管２９を付加的に有している。分離ボトル２５
の下端部を起点として再循環導管２６も分岐し、該再循
環導管は締切部材３０を内蔵しておりかつ低圧ドラム１
７に開口している。該再循環導管２６から別の導水管３
１が分岐して復水器１３に達している。該導水管３１内
にも締切部材３２が設けられている。
【００１３】タービンの高圧蒸気タービン段９における
部分膨張後に蒸気は、中圧蒸気タービン段１０へ移行す
る前に中間過熱される。この中間過熱は、図示の例では
廃熱蒸気発生プラント７の煙道ガス経路内の高圧過熱器
２３の上位に中間過熱器として配置された熱交換面２７
において行われる。
【００１４】このような廃熱蒸気発生プラント７を用い
れば、循環系内及び強制貫流系内における圧力及び質量
流の変化によって、コンビネーションプロセスの広い範
囲をカバーすることが可能である。
【００１５】変圧運転法で稼働するプラントの機能態様
を以下に説明する。１つのボイラーでは、低圧系と高圧
系とにおける質量流を１：４乃至１：５の比率に適正に
分割することが基礎となっている。
【００１６】始動に際しては、先ず低圧循環系と高圧貫
流系には、低圧過熱器１９及び高圧過熱器２３並びに中
間過熱器としての熱交換面２７を除いて、水が充填され
る。循環ポンプ１８を介して低圧系における循環が保証
される。測地高度、圧力差並びにポンプ関しては、分離
ボトル２５と低圧ドラム１７への再循環導管２６とを介
して高圧系における循環も矢張り保証される。
【００１７】次いでガスタービン４が始動される。該ガ
スタービンの排ガスは廃熱蒸気発生プラント７内へ導入
され、かつ熱交換面内で循環する水を加熱する。再循環
によって、高圧蒸発器２２の出口における過熱条件に達
するまで熱は、高圧強制貫流系から低圧循環系の低圧ド
ラム１７内へ導かれる。これによって始動の間、熱はボ
イラーの領域に保持される。従って、熱を冷却系を介し
て周辺へ放熱する必要がないことによって、この処置手
段は極めて経済的な始動を保証する。
【００１８】ボイラーでは、その都度沸騰温度に達する
ことで蒸気生産が始まる。低圧系における最初の蒸気
は、分離ボトル２５から再循環される高圧飽和水の膨張
によって発生される。従って、蒸気タービンのラビリン
スのために必要なバリヤー蒸気及び、復水器における負
圧吸引のために必要なエゼクタ蒸気が早期段階において
低圧ドラム１７で利用される。
【００１９】分離ボトル２５は、高圧過熱器２３を常に
乾燥した状態にし、かつボイラー出口で過熱蒸気を早期
に利用できるようにすることを保証する。高圧蒸発器内
において圧力が、安定した運転のために必要な圧力値に
達すると直ちに、変圧運転法で蒸気タービンを始動する
ために新鮮蒸気を使用することが可能である。始動を開
始するために低圧循環系内及び高圧強制貫流系内の圧力
を変化すると共に再循環質量流を変化することによつ
て、プラントの具体的な条件に応じて、蒸気発生の開始
時点及び、圧力、温度、質量流のような蒸気パラメータ
に影響を及ぼすことが可能である。この処置手段は始動
時における高い融通性を保証する。
【００２０】調節は専ら回転数制御式フィードポンプを
介して行われ、その場合新鮮蒸気温度は質量流を介して
調整される。勿論またフィードポンプを正確に定回転数
で運転し、次いで供給水を消耗の圧力に絞ることも可能
である。
【００２１】前記の始動法はプラントの温態始動のため
に特に適している。
【００２２】冷態始動の場合には、事情が異なってい
る。この場合は、タービンへの水及び湿分の突破侵入
（ブレイクスルー）を防止することが必要である。概し
て冷態始動の場合には供給水は少なくとも部分的に高圧
フィードポンプ２０をめぐって循環する。該高圧フィー
ドポンプの下流側の絞り、管路及び取付け器具内におけ
る圧力損失並びに場合によっては開放された清澄導管２
９に基づいて、分離ボトル２５内の圧力は、低圧ドラム
１７への再循環を保証するために過度に低くなる。更に
注意すべき点は、圧力降下時に飽和水が蒸発して、腐食
やウォーターショックを惹起することがあることであ
る。その対策として、高圧蒸発器２２における過熱条件
が得られるまで再循環水を少なくとも部分的に導出する
手段がここでは講じられる。分離ボトル２５から循環さ
れる水は例えば導水管３１を介して直接に復水器１３内
へ導かれるか、又は清澄導管２９を介して排出される。
清澄導管を介して排水が行われるのは特に、比較的長期
間稼働を停止して水質に疑問が生じるような冷態始動の
場合である。
【００２３】蒸気生産開始を以て始めて分離ボトル２５
内の圧力は昇圧することになる。分離ボトル２５内の水
位が通常のレベルにあり、かつ分離ボトルと低圧ドラム
１７との間に充分な圧力差、つまり少なくとも３バール
の圧力差がある場合には、高圧飽和水は分離ボトル２５
から単にこの圧力差のみに基づいて循環蒸気発生器の低
圧ドラム１７内へ再循環させられる。この変化操作態様
の利点は、圧送ポンプ又は、分離ボトル内の水位と低圧
ドラム内の水位との測地的な高度差を無視することがで
きることである。この測地的な高度差は、つまり拘束要
件、特に特殊なボイラー架台を設計する必須要件とな
り、設備費にネガティブな作用を及ぼすことになる。
【００２４】分離ボトル２５内の水位が高い場合（低圧
の場合に生じる）、或いは再循環のための圧力差が過度
に少ない場合、或いは湿分が過度に導入される場合でも
再循環のための充分大きな圧力差が得られるまで、或い
は高圧蒸発器２２の出口における過熱条件が得られるま
で再循環水が導出されるという利点がある。
【００２５】原則として、迅速な始動のため又は高いエ
ネルギ利用のために、可能な限り多量の水が分離ボトル
２５から低圧ドラム１７へ再循環させられる。
【００２６】勿論、本発明は図示の前記実施例に限定さ
れるものではない。例えば混圧プロセスも考えられ、そ
の場合、強制貫流方式で稼働する圧力段は夫々循環系の
ドラムから供給される。前記の低圧系の強制循環とは異
なって、自然循環系を等しく適用することも勿論可能で
ある。更に又、本発明は過熱器及び中間過熱器を設ける
ことに拘束されるものではない。測地高度又は分離ボト
ルから低圧ドラムへ再循環させるための圧力差を利用す
る前記解決手段とは異なって、前記再循環のために別個
の循環ポンプを設けることも当然考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合ガス−蒸気式発電所の概略構
成図である。
【符号の説明】
１ 導管、 ２ 圧縮機、 ３ 燃焼室、 ４
ガスタービン、 ５発電機、 ６ 導管、 ７
廃熱蒸気発生プラント、 ８ 導管、９，１０，１１
高圧・中圧・低圧蒸気タービン段、 １３ 復水
器、 １４ 復水ポンプ、１５ 低圧エコノマイ
ザ、 １６ 低圧蒸発器、 １７低圧ドラム、 １８
循環ポンプ、 １９ 低圧過熱器、 ２０ 高
圧フィードポンプ、 ２１ 高圧エコノマイザ、 ２
２ 高圧蒸発器、 ２３ 高圧過圧器、 ２４
新鮮蒸気導管、 ２５ 分離ボトル、 ２６再循環導
管、 ２７ 熱交換面、 ２８ 低圧蒸気導管、
２９ 清澄導管、 ３０ 締切部材、 ３１ 導
水管、 ３２ 締切部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主として低圧エコノマイザ（１５）と低
    圧ドラム（１７）と低圧蒸発器（１６）とから成る少な
    くとも１つの循環蒸気発生器及び、主として高圧エコノ
    マイザ（２１）と高圧蒸発器（２２）と高圧過熱器（２
    ３）とから成る少なくとも１つの強制貫流蒸気発生器を
    備えたガス加熱式の混圧廃熱ボイラ（７）において、高
    圧エコノマイザ（２１）が高圧フィードポンプ（２０）
    を介して循環蒸気発生器の低圧ドラム（１７）から供給
    され、高圧蒸発器（２２）と高圧過熱器（２３）との間
    に分離ボトル（２５）が配置されており、かつ該分離ボ
    トル（２５）が再循環導管（２６）を介して前記低圧ド
    ラム（１７）と接続されていることを特徴する、ガス加
    熱式の混圧廃熱ボイラ。
  2. 【請求項２】 始動時に高圧蒸発器（２２）の出口にお
    ける過圧条件が得られるまで高圧飽和水を、分離ボトル
    （２５）を介して循環蒸気発生器の低圧ドラム（１７）
    内へ再循環させることを特徴とする、請求項１記載のガ
    ス加熱式の混圧廃熱ボイラの運転法。
  3. 【請求項３】 分離ボトル（２５）内の水位が通常の水
    位値にあり、かつ分離ボトル（２５）と低圧ドラム（１
    ７）との間に充分な圧力差が存在する場合に高圧飽和水
    を、分離ボトル（２５）を介して循環蒸気発生器の低圧
    ドラム（１７）内へ、単に圧力差のみによって再循環さ
    せる、請求項２記載の運転法。
  4. 【請求項４】 冷態始動時に分離ボトル（２５）と低圧
    ドラム（１７）との間の圧力差が不充分な場合及び／又
    は前記分離ボトル（２５）内の水位が高い場合に、充分
    な圧力差が生じるまで、つまり水位が通常値に低下する
    まで、或いは高圧蒸発器（２２）の出口における過圧条
    件が得られるまで、再循環水を排出する、請求項２記載
    の運転法。
JP8317952A 1995-11-28 1996-11-28 混圧廃熱ボイラを備えた複合プラント Pending JPH09170701A (ja)

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DE19544226A DE19544226B4 (de) 1995-11-28 1995-11-28 Kombianlage mit Mehrdruckkessel
DE19544226.1 1995-11-28
US08/747,405 US5765509A (en) 1995-11-28 1996-11-12 Combination plant with multi-pressure boiler

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US (1) US5765509A (ja)
EP (1) EP0777035B1 (ja)
JP (1) JPH09170701A (ja)
CN (1) CN1130517C (ja)
DE (1) DE19544226B4 (ja)

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