JP2001280603A

JP2001280603A - 蒸気供給設備

Info

Publication number: JP2001280603A
Application number: JP2000099132A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hirano; 正彦平野
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】過熱器に水滴が流入するのを防止し、繰り返
し熱応力に起因する疲労損傷やプラッキングによって生
じる温度上昇に起因する過熱管の焼損を防止できる蒸気
供給設備を提供する。【解決手段】ボイラで生成した蒸気を負荷に導く蒸気
配管４に設けられ、スプレ水を供給して蒸気温度を下
げ、後段の過熱器６に導く過熱低減器３を備えた蒸気供
給設備において、前記過熱低減器３と前記過熱器６との
間の蒸気配管４に設けられた汽水分離器５と、前記過熱
低減器３の入口側の蒸気配管４と、前記汽水分離器５と
前記過熱器６との間の蒸気配管４との間を連通するバイ
パス管８と、このバイパス管８に設けられ、前記汽水分
離器５によって分離されたドレン水が導かれる蒸発器９
とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過熱器、再熱器な
どの蒸気温度を調整するスプレ水式過熱低減装置を備え
た蒸気供給設備に係り、特に、過熱低減装置の下流側に
配置された過熱器の過熱管の損傷を防止する機能を備え
た蒸気供給設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気温度を調整する過熱低減装置は図２
に示すように、１次過熱器１と２次過熱器６の間の蒸気
配管４に過熱低減器３を設け、スプレ水配管２からスプ
レ水が注入されて蒸気温度を低下させ、２次過熱器６お
よび図示しない再熱器出口の蒸気温度の調整を行なうよ
うに構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成では、
スプレ水配管２からの水滴が２次過熱器６の過熱管に流
入し、過熱管を局部的に急冷する場合があり、この急冷
による熱応力の繰り返しによって疲労損傷を生じたり、
スプレ水が過熱管に流入し、栓をしたように蒸気の流れ
を阻害するプラッキングによって管温度が上昇し、過熱
管の焼損が発生する可能性がある。そのため、図３に示
すようにスプレ水注入後の流体温度Ａが、かならず飽和
温度Ｃより高くなるようにスプレ水を制限して運転する
必要があった。なお、プラッキングは、垂直管に水が流
入すると蒸気よりも静水頭が大きく、他の蒸気管は静水
頭が小さいため他の蒸気管では蒸気は流れるが、水が入
った管では蒸気が流れなくなる現象のことである。

【０００４】一方、負荷上昇時は発生蒸気量を増加させ
るためにオーバーファイアリングを行なうので、過熱器
の熱吸収量は増加傾向になる。そこで、最終過熱器出口
温度を一定に制御するために過熱低減器３でのスプレ水
注水量を増加させることになる。その結果、図４に示す
ように２次過熱器６の入口側、言い換えれば過熱低減器
３出口の流体（蒸気）温度Ａが急激に低下し、飽和温度
Ｃ（図３）に接近する。その際、負荷変化速度にもよる
が、負荷変化時の温度変動を考慮すると、少なくとも飽
和温度Ｃより１０〜１５℃高い温度（制限値Ｂ）を確保
する必要がある。

【０００５】なお、流体温度Ａは２次過熱器６入口（過
熱低減器３出口）の各負荷における蒸気温度を示す。制
限値Ｂは２次過熱器６の過熱管に水が流入しないよう
に、言い換えれば、過熱器６に流入する流体が必ず蒸気
であるように、温度が飽和蒸気温度よりも１０〜１５℃
高く維持するように設定されたものである。飽和温度Ｃ
は、過熱器６入口流体圧力における流体の飽和温度を示
す。

【０００６】また、近年、ＤＳＳ（Daily Start and St
op）と称される毎日起動停止運転で、起動停止が繰り返
されたり、負荷変化率が高い苛酷な運用方法が急増し、
スプレ水流入による前記温度の問題がさらに顕著にな
り、起動時間および負荷変化速度の運用の制約が大きく
なっていた。

【０００７】すなわち、従来では、スプレ水注入後の流
体温度を制限値Ｂ以上に維持するように負荷変化率、燃
料投入量、再循環ガス量投入量などを抑えて運転する必
要があり、蒸気温度制御に支障をきたすばかりではな
く、時代の要求する中間負荷運用や負荷変化率上昇に対
応できなくなっていた。例えば、従来では負荷変化率が
１〜３％で運用していたものが、最近の中間負荷運用で
は、負荷変化率は３〜５％となっている。

【０００８】そこで、本発明の目的は、過熱器に水滴が
流入するのを防止し、繰り返し熱応力に起因する疲労損
傷やプラッキングによって生じる温度上昇に起因する過
熱管の焼損を防止できる蒸気供給設備を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ボイラで生成した蒸気を負荷に導く蒸気
配管に設けられ、スプレ水を供給して蒸気温度を下げ、
後段の過熱器に導く過熱低減器を備えた蒸気供給設備に
おいて、前記過熱低減器と前記過熱器との間の蒸気配管
に設けられた汽水分離器と、前記過熱低減器の入口側の
蒸気配管と、前記汽水分離器と前記過熱器との間の蒸気
配管との間を連通するバイパス管と、このバイパス管に
設けられ、前記汽水分離器によって分離されたドレン水
が導かれる蒸発器とを備えた構成とした。

【００１０】この場合、前記蒸発器としては加熱不要な
ことからベンチュリータイプの蒸発装置が好適である。
また、過熱低減器の前段に過熱器が設けられ、過熱器と
加熱器との間に加熱低減器を設けるとよい。さらに、前
記蒸発器より上流側のバイパス管に当該バイパス管を遮
蔽する弁を設け、蒸発器に障害が発生したときに対処で
きるようにする。

【００１１】なお、この蒸気供給設備はタービンに対す
る蒸気供給ラインに適用でき、この場合には、前記負荷
は蒸気タービンとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１３】図１は本発明の実施形態に過熱低減装置の
構成を示す配管系統図である。図２に示した従来例と同
等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適
宜省略する。

【００１４】この実施形態では、過熱低減器３と２次過
熱器６との間の蒸気配管４に汽水分離器５を設けるとと
もに、過熱低減器３の入口側から当該過熱低減器３と汽
水分離器５をバイパスして２次過熱器６の入口側を連結
するバイパス管８に蒸発器９を設け、汽水分離器５で分
離した水をドレン配管７を介して蒸発器９に導くように
したものである。その他、特に説明しない各部は前述の
従来例と同一に構成されている。

【００１５】このように構成すると、蒸気は蒸気配管４
から過熱低減器３に入り、スプレ水は配管２から過熱低
減器３に入ってこの過熱低減器３で汽水混合流体とな
り、汽水分離器５に入る。汽水分離器５では、汽水混合
流体から蒸気と水とが分離される。分離された蒸気はそ
のまま過熱器６に導かれ、水はドレン配管７から蒸発器
９に導入され、蒸発器９で蒸気化されて過熱器６に導か
れ、さらに過熱されて過熱蒸気となる。その後、図示し
ない後段の過熱器を介して、あるいは直接蒸気タービン
に導かれる。

【００１６】すなわち、この構成では、過熱器（過熱
管）６に流入するのは蒸気のみであり、スプレ水が直接
過熱器６に流入することはない。そのため、熱応力の発
生は少なく、熱応力による繰り返し疲労が原因となる疲
労損傷は小さくなる。また、２次過熱器６には蒸気のみ
が流入するので、プラッキングが発生することはない。

【００１７】なお、蒸発器９としては、例えばベンチュ
リータイプが使用され、汽水分離器５の近傍に配置され
る。また、スプレ水が蒸気と完全に混合すれば過熱減温
器３でドレンは発生しないが、過熱減温器３から２次過
熱器６までの距離が短いので、ドレンが完全に蒸発しな
いうちに過熱器６に流入することがある。そこで、本実
施形態のように汽水分離器５を設け、流体中の水を分離
することによって蒸気のみを２次過熱器６に導くことが
できる。

【００１８】スプレ水は汽水分離器５、例えばサイクロ
ンセパレータ方式の汽水分離器を通すと、大部分が蒸発
すると考えられるが、ドレンが発生した場合には、前述
のように過熱低減器３の入口側から分岐したバイパス管
８に蒸発器９を設けることにより蒸気化が可能となる。
このバイパス管８には、常時、蒸気を数％、たとえば２
〜３％流しておく。このバイパス管８および蒸発器９は
非加熱部に設置するので、焼損のおそれはなく、信頼性
も高い。なお、図示はしていないが、安全性を見込んで
蒸発器９への蒸気の流入を遮断する弁をバイパス管８に
設けるとよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、加熱低減
器でスプレ水が混じった汽水混合流体から水が分離さ
れ、蒸気のみが後段の過熱器に導かれるので、過熱器に
おいて熱応力の発生は少なく、熱応力による繰り返し疲
労が原因となる疲労損傷は小さくなる。また、過熱器に
おいてプラッキングが発生することはない。これにより
繰り返し熱応力に起因する疲労損傷やプラッキングによ
って生じる温度上昇に起因する過熱管の焼損を防止する
ことができる。また、蒸発器をベンチュリータイプと
することにより非加熱部に設置されるので、焼損のおそ
れはなく、信頼性も高くなる。

【００２０】蒸発器より上流側のバイパス管に当該バイ
パス管を遮蔽する弁を設けることにより、安全性の向上
を図ることができる。

【００２１】さらに、蒸気タービンを使用した発電プラ
ントの蒸気供給設備に本発明を適用することにより、信
頼性の高い運転が可能になるとともに、保守コストの低
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る蒸気供給設備の要部の
構成を示す概略図である。

【図２】従来例に係る蒸気供給設備の要部の構成を示す
概略図である。

【図３】スプレ水注入後の蒸気の飽和温度と制限値との
関係を示す図である。

【図４】スプレ水注入後の負荷変動による蒸気温度の変
化を示す図である。

【符号の説明】

１１次過熱器２スプレ水配管３過熱低減器４蒸気配管５汽水分離器６２次過熱器７ドレン配管８バイパス管９蒸発器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラで生成した蒸気を負荷に導く蒸気
配管に設けられ、スプレ水を供給して蒸気温度を下げ、
後段の過熱器に導く過熱低減器を備えた蒸気供給設備に
おいて、前記過熱低減器と前記過熱器との間の蒸気配管に設けら
れた汽水分離器と、前記過熱低減器の入口側の蒸気配管と、前記汽水分離器
と前記過熱器との間の蒸気配管との間を連通するバイパ
ス管と、このバイパス管に設けられ、前記汽水分離器によって分
離されたドレン水が導かれる蒸発器と、を備えているこ
とを特徴とする蒸気供給設備。
【請求項２】前記蒸発器がベンチュリータイプの蒸発
装置からなることを特徴とする請求項１記載の蒸気供給
設備。
【請求項３】前記過熱低減器の前段に過熱器が設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の蒸気供給設
備。
【請求項４】前記蒸発器より上流側のバイパス管に当
該バイパス管を遮蔽する弁が設けられていることを特徴
とする請求項１記載の蒸気供給設備。
【請求項５】前記負荷が蒸気タービンであることを特
徴とする請求項１記載の蒸気供給設備。