JP2000008811A - 加圧流動層複合発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全出力に占める蒸気タービンの出力の割合を
低くしてガスタービンの出力の割合を高くすることがで
き、プラント効率の向上を図り得ると共に、燃費の低減
を図り得る加圧流動層複合発電設備を提供する。 【解決手段】 流動層９下部に吹き出される前の加圧空
気４を流動層９の熱で予め加熱するための空気加熱器４
６を流動層ボイラ本体２内に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層複合発
電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動層複合発電設備の一例を図２に
よって説明すると、内部が加圧雰囲気になっている圧力
容器１の中に流動層ボイラ本体２が設けられており、流
動層ボイラ本体２内の下部には複数本の散気管３が配設
されており、該散気管３は、圧力容器１内の加圧空気４
を、途中に後述する灰クーラ５が設けられた取入管６か
ら風箱７へ取り入れて上方に噴出するようになってい
る。

【０００３】前記散気管３の上部には、石炭スラリ等の
燃料を供給する燃料供給管８が配設されていると共に、
流動層９を形成するための石灰石等の脱硫材、石炭灰等
を混合したベッド材１０がベッド材貯蔵容器（図示せ
ず）から供給されるようになっており、コンプレッサ１
１から圧力容器１内に供給された加圧空気４が前記取入
管６から風箱７を介して散気管３に供給され上方に噴出
されることにより流動層９が形成され、前記燃料供給管
８から供給された燃料が流動層９の中で撹拌されて効率
よく燃焼されるようになっている。

【０００４】前記流動層ボイラ本体２内における流動層
９の形成部には、伝熱管によって形成された蒸発器１２
及び過熱器１３と再熱器１４とが配設されており、過熱
器１３の蒸気流通方向上流側端部は蒸発器１２を介して
管路１５によりボイラ給水系統１６に、下流側端部は管
路１７により蒸気タービン１８の高圧タービン１９の蒸
気入口に接続され、又、再熱器１４の蒸気流通方向上流
側端部は管路２０により蒸気タービン１８の高圧タービ
ン１９の蒸気出口に、下流側端部は管路２１により蒸気
タービン１８の中低圧タービン２２を構成する中圧ター
ビン２２ａの蒸気入口に接続されており、更に、前記中
圧タービン２２ａから蒸気が導入される低圧タービン２
２ｂの蒸気出口は管路２３により復水器２４に接続され
ている。

【０００５】前記ボイラ給水系統１６は、中低圧タービ
ン２２から排出された蒸気を冷却凝縮する復水器２４
と、該復水器２４の出側に設けられた復水ポンプ２５
と、該復水ポンプ２５で昇圧されたボイラ給水を加熱す
る低圧給水加熱器２６と、該低圧給水加熱器２６からの
ボイラ給水を脱気するための脱気器２７と、該脱気器２
７の出側に設けられた給水ポンプ２８と、該給水ポンプ
２８で昇圧されたボイラ給水を加熱する高圧給水加熱器
２９とを備えてなる構成を有している。

【０００６】前記流動層ボイラ本体２の上部には、蒸発
器１２、過熱器１３、並びに再熱器１４内の水や蒸気を
加熱した後の高温で且つ高圧の排ガス３０が分岐ダクト
３１を介して導かれる複数（例えば六基）のサイクロン
３２が配設されて、前記排ガス３０中の灰を分離するよ
うになっており、サイクロン３２には、排ガス管３３を
介して圧力容器１外部に設けられたセラミックチューブ
フィルタ等のフィルタ装置３４が接続され、該フィルタ
装置３４には、前述したコンプレッサ１１を駆動し且つ
余剰動力でガスタービン発電機３７を駆動するガスター
ビン３６が排ガス管３５を介して接続されている。

【０００７】前記ガスタービン３６のガス出口は煙道３
８により煙突３９に接続され、該煙道３８途中には、高
圧給水加熱器２９より下流側における管路１５を流れる
ボイラ給水によってガスタービン３６からの排ガス３０
の熱を回収する第１段高圧ガスクーラ４０と、高圧給水
加熱器２９のバイパスライン４１を流れるボイラ給水に
よってガスタービン３６からの排ガス３０の熱を回収す
る第２段高圧ガスクーラ４２と、低圧給水加熱器２６の
バイパスライン４３を流れるボイラ給水によってガスタ
ービン３６からの排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ
４４とが設けられている。

【０００８】一方、前記圧力容器１内には、サイクロン
３２で分離された分離灰４５の熱を加圧空気４によって
回収する灰クーラ５が設けられている。

【０００９】前述の如き加圧流動層複合発電設備におい
ては、コンプレッサ１１により圧縮した加圧空気４を圧
力容器１内へ供給し、該圧力容器１内の加圧空気４を取
入管６から取り入れて灰クーラ５で分離灰４５により加
熱した後、風箱７を介して散気管３から上方に噴出させ
ると、流動層ボイラ本体２内で流動層９が形成され、燃
料供給管８から供給された燃料が流動層９の中で撹拌さ
れて効率よく燃焼される。

【００１０】前記流動層９の中で燃料が燃焼すると、そ
の熱エネルギーは、流動状態のベッド材１０に伝達さ
れ、更に、該ベッド材１０が蒸発器１２、過熱器１３、
再熱器１４に接触することによって、前記熱エネルギー
が蒸発器１２、過熱器１３、再熱器１４に伝達される。

【００１１】ボイラ給水系統１６から蒸発器１２へ供給
されるボイラ給水は前記熱エネルギーによって蒸気化
し、その蒸気は過熱器１３により過熱蒸気となり、該過
熱蒸気は蒸気タービン１８の高圧タービン１９に流入し
て該高圧タービン１９が駆動される。

【００１２】高圧タービン１９を駆動した後の蒸気は、
再熱器１４へ流入し、該再熱器１４によって再熱された
蒸気は中低圧タービン２２に流入して、該中低圧タービ
ン２２を駆動し、更に中低圧タービン２２を駆動した後
の蒸気は、ボイラ給水系統１６の復水器２４によってボ
イラ給水に戻され、復水ポンプ２５を経て低圧給水加熱
器２６において加熱されると共に、バイパスライン４３
へ分岐されたボイラ給水の一部により低圧ガスクーラ４
４においてガスタービン３６からの排ガス３０の熱が回
収された後、脱気器２７でボイラ給水の脱気が行われ、
該脱気器２７で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ２
８により昇圧された後、高圧給水加熱器２９において加
熱されると共に、バイパスライン４１へ分岐されたボイ
ラ給水の一部により第２段高圧ガスクーラ４２において
ガスタービン３６からの排ガス３０の熱が回収され、更
に第１段高圧ガスクーラ４０においてガスタービン３６
からの排ガス３０の熱が回収され、再び蒸発器１２へ供
給される。

【００１３】このようにして、蒸気タービン１８は蒸気
により駆動され、蒸気タービン１８に接続された蒸気タ
ービン発電機４９によって発電が行われる。

【００１４】一方、前記流動層ボイラ本体２内において
燃焼した燃料の排ガス３０は、蒸発器１２、過熱器１
３、並びに再熱器１４内の水や蒸気を加熱した後、分岐
ダクト３１を介してサイクロン３２へ導入され、排ガス
３０中の灰が分離され、サイクロン３２で大部分の灰が
分離された排ガス３０は、排ガス管３３を介して圧力容
器１外部に設けられたセラミックチューブフィルタ等の
フィルタ装置３４へ導入され、該フィルタ装置３４にお
いて更に灰が捕集除去された後、排ガス管３５を介して
ガスタービン３６に供給され、これによりガスタービン
３６が駆動され、該ガスタービン３６により前記コンプ
レッサ１１が駆動されると共に、余剰動力でガスタービ
ン発電機３７が駆動され、発電が行われる。

【００１５】前記ガスタービン３６を駆動した後の排ガ
ス３０は、煙道３８を流れ、第１段高圧ガスクーラ４０
において高圧給水加熱器２９の下流側のボイラ給水によ
って熱が回収され、第２段高圧ガスクーラ４２において
高圧給水加熱器２９のバイパスライン４１を流れるボイ
ラ給水によって熱が回収され、更に低圧ガスクーラ４４
において低圧給水加熱器２６のバイパスライン４３を流
れるボイラ給水によって熱が回収され、煙突３９から大
気へ放出される。

【００１６】前記サイクロン３２で分離された分離灰４
５は、前記灰クーラ５において取入管６から風箱７を介
して散気管３へ供給される加圧空気４により熱が回収さ
れて冷却された後、圧力容器１の外部の灰処理装置（図
示せず）に輸送される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の如き
加圧流動層複合発電設備においては、流動媒体である石
炭灰の溶融による凝集やアルカリ金属の蒸発によるガス
タービン３６の翼の腐食防止の面から、流動層９の層温
度を８５０［℃］程度に抑えることが必要であり、その
ため、蒸発器１２、過熱器１３、再熱器１４の水や蒸気
側に流動層９から多量の熱を取り出すことになる。

【００１８】その結果、蒸気タービン１８の出力が全出
力の８０〜８５％となって全体に占める割合が高くな
り、これは、復水器２４において海水等に捨てられてし
まう熱量が増加することにつながり、複合発電によるプ
ラント効率の向上が少ないという欠点を有していた。

【００１９】本発明は、斯かる実情に鑑み、全出力に占
める蒸気タービンの出力の割合を低くしてガスタービン
の出力の割合を高くすることができ、プラント効率の向
上を図り得ると共に、燃費の低減を図り得る加圧流動層
複合発電設備を提供しようとするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧力容器内に
設置され且つ内部に流動層が形成される流動層ボイラ本
体と、該流動層ボイラ本体内の流動層における熱交換に
より発生する蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
前記流動層ボイラ本体から排出される排ガスにより駆動
されるガスタービンとを備えた加圧流動層複合発電設備
において、流動層下部に吹き出される前の加圧空気を流
動層の熱で予め加熱するための空気加熱器を流動層ボイ
ラ本体内に設けたことを特徴とする加圧流動層複合発電
設備にかかるものである。

【００２１】前記加圧流動層複合発電設備においては、
流動層内に配設される複数本の空気加熱管により空気加
熱器を構成することができる。

【００２２】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００２３】圧力容器内の加圧空気は、空気加熱器にお
いて流動層の熱で加熱された後、流動層ボイラ本体内の
流動層下部に供給されて吹き出され、燃料が流動層の中
で撹拌されて効率よく燃焼される。

【００２４】この結果、流動層で発生する熱は、水や蒸
気側にだけ多量に取り出されるのではなく、流動層にお
ける燃焼用空気としての加圧空気によっても回収され、
最終的には流動層の加熱熱量の一部となり、全出力に占
める蒸気タービンの出力の割合が低減されてガスタービ
ンの出力の割合が高められ、これにより、復水器におい
て海水等に捨てられてしまう熱量が減って、プラント効
率が向上し、しかも、前記加圧空気によって回収された
熱量分、流動層に対して供給される燃料を減らすことが
可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２６】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、基本的な構成は図２に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示
す如く、流動層９下部に吹き出される前の加圧空気４を
流動層９の熱で予め加熱するための空気加熱器４６を流
動層ボイラ本体２内に設けた点にある。

【００２７】前記空気加熱器４６は、流動層９内に複数
本の空気加熱管４６ａを配設し、該各空気加熱管４６ａ
の入口と出口を流動層ボイラ本体２外部に出してそれぞ
れ入口管寄４７と出口菅寄４８に接続し、該入口管寄４
７を、灰クーラ５と風箱７との間の所要箇所において分
断され且つ灰クーラ５側から延びる取入管６ａの端部に
接続すると共に、前記出口菅寄４８を、灰クーラ５と風
箱７との間の所要箇所において分断され且つ風箱７側へ
延びる取入管６ｂの端部に接続してなる構成を有してい
る。

【００２８】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２９】圧力容器１内の加圧空気４は、取入管６ａ
から取り入れられて灰クーラ５においてサイクロン３２
で分離された分離灰４５により加熱され、更に空気加熱
器４６において流動層９の熱で加熱された後、取入管６
ｂを経由し風箱７を介して散気管３から上方に噴出さ
れ、燃料供給管８から供給される燃料が流動層９の中で
撹拌されて効率よく燃焼される。

【００３０】この結果、流動層９で発生する熱は、蒸発
器１２、過熱器１３、再熱器１４の水や蒸気側にだけ多
量に取り出されるのではなく、流動層９における燃焼用
空気としての加圧空気４によっても回収され、最終的に
は流動層９の加熱熱量の一部となり、全出力に占める蒸
気タービン１８の出力の割合が低減されてガスタービン
３６の出力の割合が高められ、これにより、復水器２４
において海水等に捨てられてしまう熱量が減って、プラ
ント効率が向上し、しかも、前記加圧空気４によって回
収された熱量分、流動層９に対して燃料供給管８から供
給される燃料を減らすことが可能となる。

【００３１】こうして、全出力に占める蒸気タービン１
８の出力の割合を低くしてガスタービン３６の出力の割
合を高くすることができ、プラント効率の向上を図り得
ると共に、燃費の低減を図り得る。

【００３２】尚、本発明の加圧流動層複合発電設備は、
上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得るこ
とは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の加圧流動
層複合発電設備によれば、全出力に占める蒸気タービン
の出力の割合を低くしてガスタービンの出力の割合を高
くすることができ、プラント効率の向上を図り得ると共
に、燃費の低減を図り得るという優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図
である。

【図２】従来例の全体概要構成図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 ２ 流動層ボイラ本体 ４ 加圧空気 ９ 流動層 １８ 蒸気タービン ２４ 復水器 ３６ ガスタービン ４６ 空気加熱器 ４６ａ 空気加熱管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力容器内に設置され且つ内部に流動層
   が形成される流動層ボイラ本体と、該流動層ボイラ本体
   内の流動層における熱交換により発生する蒸気によって
   駆動される蒸気タービンと、前記流動層ボイラ本体から
   排出される排ガスにより駆動されるガスタービンとを備
   えた加圧流動層複合発電設備において、 流動層下部に吹き出される前の加圧空気を流動層の熱で
   予め加熱するための空気加熱器を流動層ボイラ本体内に
   設けたことを特徴とする加圧流動層複合発電設備。
2. 【請求項２】 流動層内に配設される複数本の空気加熱
   管により空気加熱器を構成した請求項１記載の加圧流動
   層複合発電設備。