JP2001317304A - 複数のボイラと蒸気タービンとの組合せシステム、および発電プラント - Google Patents
複数のボイラと蒸気タービンとの組合せシステム、および発電プラントInfo
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- Control Of Turbines (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 起動時のボイラのタービンへの通気を極力早
くし、起動損失の低減と起動時間の短縮、及び複数ボイ
ラの異なる圧力でも運用可能な特性改善を図る。 【解決手段】 ボイラ２缶／タービン一台、４ノズル室
／４加減弁の構成例で、２缶のドラムボイラ１０の発生
蒸気を一台の蒸気タービン１３に通気し、その復水を再
循環する発電プラントにおいて、高圧タービン１３の第
一段ノズルが偶数個のノズル室に分割され、各ノズル室
に対応する加減弁１２（複数のノズル室を集合させて加
減弁を設置する場合も含む）を設けた構造で、各ボイラ
１０からの主蒸気管を加減弁員数の半分ずつに接続し
た。ボイラ主蒸気管に接続する加減弁（ノズル室）系統
を別々にしたので、システム構成の自由度の増加、運用
性能向上、発電効率向上、起動時間短縮、起動損失低減
等を図ることができる。
くし、起動損失の低減と起動時間の短縮、及び複数ボイ
ラの異なる圧力でも運用可能な特性改善を図る。 【解決手段】 ボイラ２缶／タービン一台、４ノズル室
／４加減弁の構成例で、２缶のドラムボイラ１０の発生
蒸気を一台の蒸気タービン１３に通気し、その復水を再
循環する発電プラントにおいて、高圧タービン１３の第
一段ノズルが偶数個のノズル室に分割され、各ノズル室
に対応する加減弁１２（複数のノズル室を集合させて加
減弁を設置する場合も含む）を設けた構造で、各ボイラ
１０からの主蒸気管を加減弁員数の半分ずつに接続し
た。ボイラ主蒸気管に接続する加減弁（ノズル室）系統
を別々にしたので、システム構成の自由度の増加、運用
性能向上、発電効率向上、起動時間短縮、起動損失低減
等を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のボイラと蒸
気タービンとの組合せシステムおよび発電プラントに係
り、事業用あるいはＩＰＰ用などの火力発電プラントに
おいて、複数台のボイラと単一のタービンシステムを組
み合わせたプラントの系統構成と運転制御方法に関す
る。
気タービンとの組合せシステムおよび発電プラントに係
り、事業用あるいはＩＰＰ用などの火力発電プラントに
おいて、複数台のボイラと単一のタービンシステムを組
み合わせたプラントの系統構成と運転制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の系統構成は、蒸気タービンからの
復水は、脱気器、給水ヒータ等を通過した後、各ボイラ
に給水調整弁で分配される。分配された給水はドラムに
入り、ドラム内の缶水と混合される。
復水は、脱気器、給水ヒータ等を通過した後、各ボイラ
に給水調整弁で分配される。分配された給水はドラムに
入り、ドラム内の缶水と混合される。
【０００３】一方、ドラム発生蒸気は、過熱器を通して
過熱された後、タービン入口で混合され、蒸気タービン
に通気される。また、高圧蒸気タービンの排気蒸気は、
各ボイラに配分された後、ボイラの再熱器に流される。
再熱器で加熱された蒸気は、中低圧タービン入口で混合
され、インターセプト弁を介して中低圧タービンに導入
される。
過熱された後、タービン入口で混合され、蒸気タービン
に通気される。また、高圧蒸気タービンの排気蒸気は、
各ボイラに配分された後、ボイラの再熱器に流される。
再熱器で加熱された蒸気は、中低圧タービン入口で混合
され、インターセプト弁を介して中低圧タービンに導入
される。
【０００４】つまり、主蒸気、再熱蒸気に拘らず、蒸気
タービンの入口で、各ボイラからの発生蒸気は、蒸気タ
ービンの入口で必ず混合された後、蒸気タービンに送ら
れることが特徴となっていた。
タービンの入口で、各ボイラからの発生蒸気は、蒸気タ
ービンの入口で必ず混合された後、蒸気タービンに送ら
れることが特徴となっていた。
【０００５】その場合には下記運用上の制約があった。 （１）ボイラ２缶運転時には、各ボイラでの蒸気流量を
確保するため、蒸気の混合点でのボイラ圧力を必ず一致
させる必要があった。
確保するため、蒸気の混合点でのボイラ圧力を必ず一致
させる必要があった。
【０００６】（２）ボイラ１缶運転中に残りの一缶を起
動する場合、蒸気混合を行うためには、起動ボイラの圧
力を、運転中のボイラ圧力まで高める必要がある。ボイ
ラを昇圧する場合には、過熱器、あるいは、再熱器の焼
損防止の為に相当量の蒸気の流れを確保するため、必然
的に起動時の発生蒸気をタービンに通気しない無駄な運
用が必要であった。
動する場合、蒸気混合を行うためには、起動ボイラの圧
力を、運転中のボイラ圧力まで高める必要がある。ボイ
ラを昇圧する場合には、過熱器、あるいは、再熱器の焼
損防止の為に相当量の蒸気の流れを確保するため、必然
的に起動時の発生蒸気をタービンに通気しない無駄な運
用が必要であった。
【０００７】（３）蒸気タービン出力あるいはボイラ出
力は、共通のタービン加減弁で制御されるため、ボイラ
圧力が同一であっても、ボイラ負荷が異なればボイラに
対する影響度合いが異なる。そのため、極力ボイラ負荷
を一致させて運転する必要があった。
力は、共通のタービン加減弁で制御されるため、ボイラ
圧力が同一であっても、ボイラ負荷が異なればボイラに
対する影響度合いが異なる。そのため、極力ボイラ負荷
を一致させて運転する必要があった。
【０００８】ボイラを出た蒸気は、過熱器出口から加減
弁までの主蒸気管の圧力損失で少し減圧されて加減弁入
口圧力となり、加減弁にて減圧された蒸気はノズル入口
に到達する。加減弁は蒸気の流れを制御するために適当
な差圧を持っており、定圧プラントにおいては、部分負
荷で高差圧、高負荷において低差圧、変圧プラントにお
いてはほぼ一定の差圧を持つように運用される。
弁までの主蒸気管の圧力損失で少し減圧されて加減弁入
口圧力となり、加減弁にて減圧された蒸気はノズル入口
に到達する。加減弁は蒸気の流れを制御するために適当
な差圧を持っており、定圧プラントにおいては、部分負
荷で高差圧、高負荷において低差圧、変圧プラントにお
いてはほぼ一定の差圧を持つように運用される。
【０００９】ノズルで増速された蒸気は動翼に当たり回
転エネルギィーに変換されるが、ノズルでの圧力損失は
比較的大きい。このような特性でＮ段減圧された後、高
圧タービン排気として排出される。この排気蒸気はボイ
ラの再熱系に流され、蒸気は再度過熱される。過熱蒸気
はインターセプト弁を経て高圧タービンと同様にノズル
での減圧をＭ段繰り返して復水器に排出される。
転エネルギィーに変換されるが、ノズルでの圧力損失は
比較的大きい。このような特性でＮ段減圧された後、高
圧タービン排気として排出される。この排気蒸気はボイ
ラの再熱系に流され、蒸気は再度過熱される。過熱蒸気
はインターセプト弁を経て高圧タービンと同様にノズル
での減圧をＭ段繰り返して復水器に排出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のシステム構成で
は、複数のボイラの主蒸気は、ボイラ出口より加減弁入
口までの配管で合流されていた。また、再熱蒸気は、ボ
イラ再熱器出口配管で合流接続されていた。このため、
合流点の圧力は完全に一致することが必要条件で有り、
個々のボイラ圧力を変えて運用することは不可能であっ
た。
は、複数のボイラの主蒸気は、ボイラ出口より加減弁入
口までの配管で合流されていた。また、再熱蒸気は、ボ
イラ再熱器出口配管で合流接続されていた。このため、
合流点の圧力は完全に一致することが必要条件で有り、
個々のボイラ圧力を変えて運用することは不可能であっ
た。
【００１１】以下、同一仕様のボイラ２缶と蒸気タービ
ン一台の組み合わせの定圧プラントを例にして説明す
る。ボイラ負荷がいずれも定格（１００％負荷）である
ときは、圧力のバランスはタービン負荷１００％のポイ
ントでバランスをしている。ボイラ負荷がいずれも５０
％、あるいは一台停止で残りのボイラが１００％負荷で
運転している場合は、いずれの場合もタービビン負荷５
０％の状態で安定する。
ン一台の組み合わせの定圧プラントを例にして説明す
る。ボイラ負荷がいずれも定格（１００％負荷）である
ときは、圧力のバランスはタービン負荷１００％のポイ
ントでバランスをしている。ボイラ負荷がいずれも５０
％、あるいは一台停止で残りのボイラが１００％負荷で
運転している場合は、いずれの場合もタービビン負荷５
０％の状態で安定する。
【００１２】例えば、ボイラ１缶定格運転時に、残りの
ボイラを追加投入してプラントとして７５％負荷で運用
しようとした場合には、ボイラ定格圧力で運転できる最
低負荷がそのボイラの２５％とすると、まずその負荷ま
で蒸気を捨てながらボイラを起動した後、定格運転中の
ボイラ蒸気と混合してタービンに蒸気を送る必要があっ
た。
ボイラを追加投入してプラントとして７５％負荷で運用
しようとした場合には、ボイラ定格圧力で運転できる最
低負荷がそのボイラの２５％とすると、まずその負荷ま
で蒸気を捨てながらボイラを起動した後、定格運転中の
ボイラ蒸気と混合してタービンに蒸気を送る必要があっ
た。
【００１３】次に、いずれのボイラの負荷も７５％とな
るように負荷調整を行った後に、初めて負荷要求に基づ
く運用に移行できる。それぞれのボイラ負荷を１００
％、２５％のままとしておくと、負荷降下は１００％負
荷のボイラのみ対応が可能で、負荷上昇は２５％負荷の
ボイラのみ対応が可能となり、運用が難しくなるという
問題がある。
るように負荷調整を行った後に、初めて負荷要求に基づ
く運用に移行できる。それぞれのボイラ負荷を１００
％、２５％のままとしておくと、負荷降下は１００％負
荷のボイラのみ対応が可能で、負荷上昇は２５％負荷の
ボイラのみ対応が可能となり、運用が難しくなるという
問題がある。
【００１４】つまり、起動状態のボイラは、２５％負荷
より７５％への負荷増加が必要であり、定格負荷であっ
たボイラは７５％負荷に負荷降下が必要となる。そし
て、これらの変化は、負荷変動を抑えるために同時に行
う必要がある。こうしてタービン第一段圧力はタービン
７５％負荷相当の圧力にバランスする。
より７５％への負荷増加が必要であり、定格負荷であっ
たボイラは７５％負荷に負荷降下が必要となる。そし
て、これらの変化は、負荷変動を抑えるために同時に行
う必要がある。こうしてタービン第一段圧力はタービン
７５％負荷相当の圧力にバランスする。
【００１５】以上のように、従来技術においては、起動
時のエネルギ損失の低減、部分負荷の効率向上、あるい
は運用性能の向上に関しては何も考慮されていなかった
ために、上述のような運用上の制限が存在した。
時のエネルギ損失の低減、部分負荷の効率向上、あるい
は運用性能の向上に関しては何も考慮されていなかった
ために、上述のような運用上の制限が存在した。
【００１６】本発明の課題は、これらの運用上の制限を
極力少なくするために、起動過程にあるボイラのタービ
ンへの通気を極力早くして、起動損失の低減と起動時間
の短縮を行い、ボイラ圧力が異なっていても運用できる
ような運用特性の改善と、プラント効率の向上とを図る
ことである。
極力少なくするために、起動過程にあるボイラのタービ
ンへの通気を極力早くして、起動損失の低減と起動時間
の短縮を行い、ボイラ圧力が異なっていても運用できる
ような運用特性の改善と、プラント効率の向上とを図る
ことである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、蒸気タービンのノズルがノズル室に分割
され（代表的な例では４分割）、それぞれのノズルがノ
ズル室を介して加減弁に接続された蒸気タービンの構造
において、加減弁とノズルの合計差圧が比較的大きいこ
と、および、第一段動翼の圧力はタービンの負荷に比例
して決まる特性を利用し、ボイラと加減弁またはインタ
ーセプト弁の接続をボイラ毎に単独で行うことにより、
ボイラの運転の制約を少なくして運転のフレキシビリテ
ィを増加させ、同時に、起動損失の低減およびプラント
効率の向上を図ったものである。
に、本発明は、蒸気タービンのノズルがノズル室に分割
され（代表的な例では４分割）、それぞれのノズルがノ
ズル室を介して加減弁に接続された蒸気タービンの構造
において、加減弁とノズルの合計差圧が比較的大きいこ
と、および、第一段動翼の圧力はタービンの負荷に比例
して決まる特性を利用し、ボイラと加減弁またはインタ
ーセプト弁の接続をボイラ毎に単独で行うことにより、
ボイラの運転の制約を少なくして運転のフレキシビリテ
ィを増加させ、同時に、起動損失の低減およびプラント
効率の向上を図ったものである。
【００１８】すなわち、複数ボイラと蒸気タービンとか
らなり、蒸気タービンの第一段ノズルが偶数個のノズル
室に分割され、各ノズル室に対応して上流側に加減弁が
設置されてなる組合せシステムにおいて、各ボイラの主
蒸気管ごとに、前記加減弁員数を均等に割り振って、各
主蒸気管と割り振られた加減弁とを直接接続する構成を
採用した。
らなり、蒸気タービンの第一段ノズルが偶数個のノズル
室に分割され、各ノズル室に対応して上流側に加減弁が
設置されてなる組合せシステムにおいて、各ボイラの主
蒸気管ごとに、前記加減弁員数を均等に割り振って、各
主蒸気管と割り振られた加減弁とを直接接続する構成を
採用した。
【００１９】なお、負荷運用時には、加減弁は負荷に応
じて順次開閉動作をされるのが一般的である。その場
合、全開の加減弁と中間開度の加減弁が存在するが、こ
のことは、ノズル入口圧力は異なって運転すること、お
よび、ノズル通過蒸気温度がノズル室間で異なっても
（加減弁通過蒸気の等エンタルピ変化による減温量が異
なる）運転できることを示しており、圧力、温度が異な
るボイラ蒸気をタービンに取り込んでも、制約条件には
ならないことを示している。
じて順次開閉動作をされるのが一般的である。その場
合、全開の加減弁と中間開度の加減弁が存在するが、こ
のことは、ノズル入口圧力は異なって運転すること、お
よび、ノズル通過蒸気温度がノズル室間で異なっても
（加減弁通過蒸気の等エンタルピ変化による減温量が異
なる）運転できることを示しており、圧力、温度が異な
るボイラ蒸気をタービンに取り込んでも、制約条件には
ならないことを示している。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１の系統図に、本発明になる
再熱蒸気系を有しない場合の代表的な例として、ボイラ
２缶とタービン一台で、かつ、４ノズル室／４加減弁の
構成を示す。
面を参照して説明する。図１の系統図に、本発明になる
再熱蒸気系を有しない場合の代表的な例として、ボイラ
２缶とタービン一台で、かつ、４ノズル室／４加減弁の
構成を示す。
【００２１】図１に示すように、本例は、ボイラ（ドラ
ム１０）を二缶設置し、その発生蒸気を一台の蒸気ター
ビン１３に通気し、その復水を再循環してボイラ給水と
して使用する発電プラントにおいて、高圧タービン１３
の第一段ノズル（静翼）が偶数個のノズル室に分割さ
れ、各ノズル室に対応する加減弁１２（複数のノズル室
を集合させて加減弁を設置する場合も含む）を上流側に
有する構造で、各ボイラ１０からの主蒸気管を直接加減
弁員数の半分ずつに接続したことを特徴とする。
ム１０）を二缶設置し、その発生蒸気を一台の蒸気ター
ビン１３に通気し、その復水を再循環してボイラ給水と
して使用する発電プラントにおいて、高圧タービン１３
の第一段ノズル（静翼）が偶数個のノズル室に分割さ
れ、各ノズル室に対応する加減弁１２（複数のノズル室
を集合させて加減弁を設置する場合も含む）を上流側に
有する構造で、各ボイラ１０からの主蒸気管を直接加減
弁員数の半分ずつに接続したことを特徴とする。
【００２２】なお、図１において、蒸気タービン１３か
らの排気蒸気は、復水器１、復水ポンプ２、脱気器４、
ボイラ給水ポンプ５、高圧給水加熱器６を経て、給水調
節弁７で２缶に分配され、それぞれ、節炭器８、蒸発器
９、ドラム１０、過熱器１１から過熱蒸気となって加減
弁１２に供給される。符号の２１は発電機である。
らの排気蒸気は、復水器１、復水ポンプ２、脱気器４、
ボイラ給水ポンプ５、高圧給水加熱器６を経て、給水調
節弁７で２缶に分配され、それぞれ、節炭器８、蒸発器
９、ドラム１０、過熱器１１から過熱蒸気となって加減
弁１２に供給される。符号の２１は発電機である。
【００２３】図２の系統図に、本発明になる再熱蒸気系
を有する場合の代表的な例として、ボイラ２缶とタービ
ン一台、高圧側４ノズル室／４加減弁、中低圧側２ノズ
ル室／２インターセプト弁の構成を示す。本例において
も、各ボイラ１０からの主蒸気管を、高圧タービン１４
の加減弁１２の半分ずつに接続するとともに、中低圧タ
ービン２０のインターセプト弁１８の半分ずつに接続し
ている。
を有する場合の代表的な例として、ボイラ２缶とタービ
ン一台、高圧側４ノズル室／４加減弁、中低圧側２ノズ
ル室／２インターセプト弁の構成を示す。本例において
も、各ボイラ１０からの主蒸気管を、高圧タービン１４
の加減弁１２の半分ずつに接続するとともに、中低圧タ
ービン２０のインターセプト弁１８の半分ずつに接続し
ている。
【００２４】図３の系統図は、図２に示した例におい
て、インターセプト弁１８に代えて、調整弁（中低圧タ
ービン加減弁）１９を用いた例である。インターセプト
弁１８のように、単なる開閉動作のみでは無く、加減弁
１２のように、中間開度での調整機能を有した弁であ
る。図３の例では、再熱蒸気止め弁１５を省略できる。
て、インターセプト弁１８に代えて、調整弁（中低圧タ
ービン加減弁）１９を用いた例である。インターセプト
弁１８のように、単なる開閉動作のみでは無く、加減弁
１２のように、中間開度での調整機能を有した弁であ
る。図３の例では、再熱蒸気止め弁１５を省略できる。
【００２５】図４〜図１０は、本発明になる複数ボイラ
と蒸気タービンとの組合せシステムにおいて、加減弁員
数／ノズル室数／ボイラ員数の代表的な組合わせのバリ
エーションを示した図である。
と蒸気タービンとの組合せシステムにおいて、加減弁員
数／ノズル室数／ボイラ員数の代表的な組合わせのバリ
エーションを示した図である。
【００２６】図４は、加減弁２台／ノズル２室／ボイラ
２缶の例で、個々の加減弁１２にボイラ蒸気管が接続さ
れている。図５は、加減弁４台／ノズル４室／ボイラ２
缶の例で、対向するノズル室毎に同一ボイラの蒸気管が
接続されている。図６は、加減弁２台／ノズル４室／ボ
イラ２缶の例で、図５において、同一ボイラ系統の加減
弁１２を１台にまとめたものである。
２缶の例で、個々の加減弁１２にボイラ蒸気管が接続さ
れている。図５は、加減弁４台／ノズル４室／ボイラ２
缶の例で、対向するノズル室毎に同一ボイラの蒸気管が
接続されている。図６は、加減弁２台／ノズル４室／ボ
イラ２缶の例で、図５において、同一ボイラ系統の加減
弁１２を１台にまとめたものである。
【００２７】図７は、加減弁６台／ノズル６室／ボイラ
２缶の例で、一つおきのノズル室にそれぞれ加減弁１２
を介して、同一ボイラの蒸気管が接続されている。図８
は、加減弁２台／ノズル６室／ボイラ２缶の例で、図７
において、同一ボイラ系統の加減弁１２を１台にまとめ
たものである。
２缶の例で、一つおきのノズル室にそれぞれ加減弁１２
を介して、同一ボイラの蒸気管が接続されている。図８
は、加減弁２台／ノズル６室／ボイラ２缶の例で、図７
において、同一ボイラ系統の加減弁１２を１台にまとめ
たものである。
【００２８】図９は、加減弁６台／ノズル６室／ボイラ
３缶の例で、対向するノズル室にそれぞれ加減弁１２を
介して、同一ボイラの蒸気管が接続されている。図１０
は、加減弁３台／ノズル６室／ボイラ３缶の例で、図９
において、同一ボイラ系統の加減弁１２を１台にまとめ
たものである。
３缶の例で、対向するノズル室にそれぞれ加減弁１２を
介して、同一ボイラの蒸気管が接続されている。図１０
は、加減弁３台／ノズル６室／ボイラ３缶の例で、図９
において、同一ボイラ系統の加減弁１２を１台にまとめ
たものである。
【００２９】以下、図２に示す系統構成（ボイラ２缶と
タービン一台；高圧側４ノズル室／４加減弁・中低圧側
２ノズル室２インターセプト弁構成）の場合を代表とし
て、ボイラ負荷１００％と５０％で運用した場合の、各
部圧力特性を図１１に示す。
タービン一台；高圧側４ノズル室／４加減弁・中低圧側
２ノズル室２インターセプト弁構成）の場合を代表とし
て、ボイラ負荷１００％と５０％で運用した場合の、各
部圧力特性を図１１に示す。
【００３０】図１１において、ボイラ一缶１００％負
荷、ボイラ一缶５０％負荷で、合計タービン出力７５％
の場合の特性を例に取り説明する。 タービン第一段圧力はタービン負荷で決まるので、
従前どおり７５％タービン負荷と同一となる
荷、ボイラ一缶５０％負荷で、合計タービン出力７５％
の場合の特性を例に取り説明する。 タービン第一段圧力はタービン負荷で決まるので、
従前どおり７５％タービン負荷と同一となる
【００３１】 １００％負荷ボイラに相当するノズル
差圧は、蒸気流量が同じなので１００％時と同様である
が、第一段圧力が低下しているのでノズル入口圧力は低
下する。加減弁入口圧力は１００％負荷であるので、結
果的に、加減弁差圧が第一段圧力の低下分上昇してバラ
ンスする。
差圧は、蒸気流量が同じなので１００％時と同様である
が、第一段圧力が低下しているのでノズル入口圧力は低
下する。加減弁入口圧力は１００％負荷であるので、結
果的に、加減弁差圧が第一段圧力の低下分上昇してバラ
ンスする。
【００３２】 一方、５０％ボイラ負荷の系統は、タ
ービン第一段圧力は同一であるが、ノズルを通過する蒸
気量が半分ですむので、スロットル差圧は約２５〜５０
％に低下する。また、加減弁差圧も蒸気量が少ないため
に低下させることができる。この場合、弁開度を大きく
とることになる。
ービン第一段圧力は同一であるが、ノズルを通過する蒸
気量が半分ですむので、スロットル差圧は約２５〜５０
％に低下する。また、加減弁差圧も蒸気量が少ないため
に低下させることができる。この場合、弁開度を大きく
とることになる。
【００３３】つまり、ボイラ蒸気圧力を低く運用して
も、タービン第一段圧力が同一である限り運用上の制限
にはならない特性となり、絞り損失低減による効率向上
運転が可能であること、必ずしも主蒸気圧力を一致させ
ること無く運用ができること、動特性の異なるボイラの
組み合わせにおいても構成が可能であること、蒸気条件
の異なるボイラの組み合わせにおいても運用が可能であ
ることを示している。
も、タービン第一段圧力が同一である限り運用上の制限
にはならない特性となり、絞り損失低減による効率向上
運転が可能であること、必ずしも主蒸気圧力を一致させ
ること無く運用ができること、動特性の異なるボイラの
組み合わせにおいても構成が可能であること、蒸気条件
の異なるボイラの組み合わせにおいても運用が可能であ
ることを示している。
【００３４】 これらの特性はボイラ起動時において
も同様に、運転中のボイラ圧力まで圧力を上げなくても
タービンへの通気が可能であることを示しており、起動
時間の短縮、起動損失の低減に寄与することを示してい
る。
も同様に、運転中のボイラ圧力まで圧力を上げなくても
タービンへの通気が可能であることを示しており、起動
時間の短縮、起動損失の低減に寄与することを示してい
る。
【００３５】以上説明したシステム制御は、負荷に関係
なく加減弁入口圧力を一定に運転する定圧運転プラン
ト、あるいは、負荷に応じて加減弁圧力を変えて運転す
る変圧プラントのいずれにも適用できるものである。
なく加減弁入口圧力を一定に運転する定圧運転プラン
ト、あるいは、負荷に応じて加減弁圧力を変えて運転す
る変圧プラントのいずれにも適用できるものである。
【００３６】ここで、本発明の参考例を、図１２〜図１
５により説明する。図１２は、再熱蒸気系の無い場合、
図１３は、ドラムボイラ２缶とタービン一台の場合を示
す図である。以下、図１３の系統構成をもとに説明す
る。タービン２０の復水は、脱気器４、給水ヒータ６等
を通過した後、各ドラムボイラ１０に給水調整弁７で分
配される。
５により説明する。図１２は、再熱蒸気系の無い場合、
図１３は、ドラムボイラ２缶とタービン一台の場合を示
す図である。以下、図１３の系統構成をもとに説明す
る。タービン２０の復水は、脱気器４、給水ヒータ６等
を通過した後、各ドラムボイラ１０に給水調整弁７で分
配される。
【００３７】分配された給水はドラム１０に入り、ドラ
ム内の缶水と混合される。一方、ドラム発生蒸気は過熱
器１１を通して過熱された後、２缶の蒸気がタービン入
口で混合され、タービンに通気される。一方、高圧ター
ビン１４の排気蒸気は、各ボイラに配分された後、ボイ
ラの再熱器１７に流される。再熱器１７で加熱された蒸
気は、中低圧タービン２０の入口で混合され、インター
セプト弁１８を介してタービンに導入される。
ム内の缶水と混合される。一方、ドラム発生蒸気は過熱
器１１を通して過熱された後、２缶の蒸気がタービン入
口で混合され、タービンに通気される。一方、高圧ター
ビン１４の排気蒸気は、各ボイラに配分された後、ボイ
ラの再熱器１７に流される。再熱器１７で加熱された蒸
気は、中低圧タービン２０の入口で混合され、インター
セプト弁１８を介してタービンに導入される。
【００３８】つまり、本参考例では、主蒸気、再熱蒸気
に拘らず、タービン入口で必ず各ボイラからの発生蒸気
は一度混合されてタービンに送られている。図１４は、
その一例を示す図で、ボイラ２缶／ノズル４室で、ボイ
ラ２缶の混合蒸気が、各ノズル室毎に加減弁１２を介し
て供給されている。
に拘らず、タービン入口で必ず各ボイラからの発生蒸気
は一度混合されてタービンに送られている。図１４は、
その一例を示す図で、ボイラ２缶／ノズル４室で、ボイ
ラ２缶の混合蒸気が、各ノズル室毎に加減弁１２を介し
て供給されている。
【００３９】図１５に、衝動式タービンにおけるタービ
ン入口主蒸気圧力と、タービン各部の圧力分布との、定
格負荷時の関係を示す。ボイラを出た蒸気は、過熱器出
口から加減弁までの主蒸気管の圧力損失で、少し減圧さ
れて加減弁入口圧力となる。加減弁は、蒸気の流れを制
御するために適当な差圧を持っており、定圧プラントに
おいては部分負荷で高差圧、高負荷において低差圧、ま
た、変圧プラントにおいてはほぼ一定の差圧を持つよう
に運用される。
ン入口主蒸気圧力と、タービン各部の圧力分布との、定
格負荷時の関係を示す。ボイラを出た蒸気は、過熱器出
口から加減弁までの主蒸気管の圧力損失で、少し減圧さ
れて加減弁入口圧力となる。加減弁は、蒸気の流れを制
御するために適当な差圧を持っており、定圧プラントに
おいては部分負荷で高差圧、高負荷において低差圧、ま
た、変圧プラントにおいてはほぼ一定の差圧を持つよう
に運用される。
【００４０】したがって、蒸気は加減弁にて減圧されて
ノズル入口に到達する。ノズルで増速された蒸気は、動
翼に当たり回転エネルギに変換されるが、ノズルでの圧
力損失は比較的大きい。このような特性でＮ段減圧され
た後、高圧タービン排気として排出される。この排気蒸
気はボイラの再熱系に流され、蒸気は再度加熱される。
加熱蒸気はインターセプト弁を経て高圧タービンと同様
にノズルでの減圧をＭ段繰り返して復水器に排出され
る。
ノズル入口に到達する。ノズルで増速された蒸気は、動
翼に当たり回転エネルギに変換されるが、ノズルでの圧
力損失は比較的大きい。このような特性でＮ段減圧され
た後、高圧タービン排気として排出される。この排気蒸
気はボイラの再熱系に流され、蒸気は再度加熱される。
加熱蒸気はインターセプト弁を経て高圧タービンと同様
にノズルでの減圧をＭ段繰り返して復水器に排出され
る。
【００４１】参考例のシステム構成では、主蒸気は、図
１５のＡ点で示されるボイラ出口より加減弁入口までの
配管、および、再熱蒸気は、Ｂ点で示されるボイラ再熱
器出口配管上で合流接続されている。そのため、合流点
の圧力は完全に一致することが必要条件で有り、個々の
ボイラ圧力を変えて運用することは不可能であった。
１５のＡ点で示されるボイラ出口より加減弁入口までの
配管、および、再熱蒸気は、Ｂ点で示されるボイラ再熱
器出口配管上で合流接続されている。そのため、合流点
の圧力は完全に一致することが必要条件で有り、個々の
ボイラ圧力を変えて運用することは不可能であった。
【００４２】図１６に、タービン負荷とタービン第一段
圧力との関係を示す。タービンは参考例と同様であるの
で、ノズル出口圧力３２（第一段圧力）は、図１８に示す
圧力特性と同一である。また、図１７に、本発明による
ボイラ２缶１００％負荷運転時の加減弁入口圧力３０
と、ノズル入口圧力３１、第一段圧力３２の関係、およ
び、ボイラ１缶１００％負荷運用時（タービン負荷５０
％）の特性を示す。
圧力との関係を示す。タービンは参考例と同様であるの
で、ノズル出口圧力３２（第一段圧力）は、図１８に示す
圧力特性と同一である。また、図１７に、本発明による
ボイラ２缶１００％負荷運転時の加減弁入口圧力３０
と、ノズル入口圧力３１、第一段圧力３２の関係、およ
び、ボイラ１缶１００％負荷運用時（タービン負荷５０
％）の特性を示す。
【００４３】図１７に示すように、本発明によれば、図１
８の参考例方式に比較して、同一のタービン５０％負荷
のポイントでは、本発明になるシステムの方が、加減弁
差圧が減少して、ノズル差圧が上昇していることがわか
る。また、ボイラ２缶を定格で運用した場合には、図３
の１００％負荷時と加減弁差圧・ノズル差圧とも同一の
特性となることが理解できる。
８の参考例方式に比較して、同一のタービン５０％負荷
のポイントでは、本発明になるシステムの方が、加減弁
差圧が減少して、ノズル差圧が上昇していることがわか
る。また、ボイラ２缶を定格で運用した場合には、図３
の１００％負荷時と加減弁差圧・ノズル差圧とも同一の
特性となることが理解できる。
【００４４】以上説明したように、上記特性を組み合わ
せることにより、発電プラントの複数ボイラと蒸気ター
ビンとの組合せシステムにおいて、複数のボイラの出力
あるいは圧力が異なる場合に、特徴的な特性を発揮する
ことが可能となる。
せることにより、発電プラントの複数ボイラと蒸気ター
ビンとの組合せシステムにおいて、複数のボイラの出力
あるいは圧力が異なる場合に、特徴的な特性を発揮する
ことが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、複数の
ボイラ主蒸気管に接続する加減弁（ノズル室）系統を、
別々に接続することにより、システム構成の自由度の増
加、運用性能の向上、発電効率の向上、起動時間の短
縮、起動損失の低減等を図ることができる。
ボイラ主蒸気管に接続する加減弁（ノズル室）系統を、
別々に接続することにより、システム構成の自由度の増
加、運用性能の向上、発電効率の向上、起動時間の短
縮、起動損失の低減等を図ることができる。
【図１】本発明になる組合せシステムの再熱蒸気系を有
しない場合の一実施形態を示す系統図である。
しない場合の一実施形態を示す系統図である。
【図２】本発明になる組合せシステムの再熱蒸気系を有
する場合の一実施形態を示す系統図である。
する場合の一実施形態を示す系統図である。
【図３】本発明になる組合せシステムの再熱蒸気系を有
する場合の他の実施形態を示す系統図である。
する場合の他の実施形態を示す系統図である。
【図４】本発明における加減弁２台／ノズル２室／ボイ
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
【図５】本発明における加減弁４台／ノズル４室／ボイ
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
【図６】本発明における加減弁２台／ノズル４室／ボイ
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
【図７】本発明における加減弁６台／ノズル６室／ボイ
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
【図８】本発明における加減弁２台／ノズル６室／ボイ
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
ラ２缶の組合せ例を示す構成図である。
【図９】本発明における加減弁６台／ノズル６室／ボイ
ラ３缶の組合せ例を示す構成図である。
ラ３缶の組合せ例を示す構成図である。
【図１０】本発明における加減弁３台／ノズル６室／ボ
イラ３缶の組合せ例を示す構成図である。
イラ３缶の組合せ例を示す構成図である。
【図１１】本発明になる図２のシステムをボイラ負荷１
００％と５０％で運用した場合の各部圧力特性を示した
図である。
００％と５０％で運用した場合の各部圧力特性を示した
図である。
【図１２】本発明の一参考例を示す系統図である。
【図１３】本発明の他の参考例を示す系統図である。
【図１４】本発明の参考例のうち、２ボイラ／４加減弁
／４ノズル室の例を示す構成図である。
／４ノズル室の例を示す構成図である。
【図１５】図１３の参考例における各部の圧力特性を示
した図である。
した図である。
【図１６】タービン負荷とタービン第一段圧力の関係を
示す。
示す。
【図１７】本発明におけるタービン負荷と、加減弁入口
圧力／ノズル入口圧力／第一段圧力との関係を示す図で
ある。
圧力／ノズル入口圧力／第一段圧力との関係を示す図で
ある。
【図１８】図１３の参考例におけるタービン負荷と、加
減弁入口圧力／ノズル入口圧力／第一段圧力との関係を
示す図である。
減弁入口圧力／ノズル入口圧力／第一段圧力との関係を
示す図である。
１ 復水器 ２ 復水ポンプ ３ 低圧給水加熱器 ４ 脱気器 ５ ボイラ給水ポンプ ６ 高圧給水加熱器 ７ 給水調節弁 ８ 節炭器 ９ 蒸発器 １０ ドラム １１ 過熱器 １２ 加減弁 １３ タービン １４ 高圧タービン １５ 再熱蒸気止め弁 １６ 再熱蒸気流量分配弁 １７ 再熱器 １８ インターセプト弁 １９ 中低圧タービン加減弁 ２０ 中低圧タービン ２１ 発電機 ２２ ノズル室 ２３ ノズル ３０ 加減弁入口圧力 ３１ ノズル入口圧力 ３２ ノズル出口圧力（第一段圧力）
Claims (13)
- 【請求項１】 複数のボイラと単一の蒸気タービンとを
組合せ、前記蒸気タービンの第一段ノズルが偶数個のノ
ズル室に分割され、各ノズル室に対応して上流側に加減
弁が設置されてなり、前記複数のボイラのそれぞれの主
蒸気管ごとに、前記加減弁の員数が均等に割り振られて
直接接続されてなる複数のボイラと蒸気タービンとの組
合せシステム。 - 【請求項２】 ２台のボイラの発生蒸気を１台の蒸気タ
ービンに通気し、前記蒸気タービンからの復水を再循環
してボイラ給水として使用するとともに、前記蒸気ター
ビンの第一段ノズルが偶数個のノズル室に分割され、か
つ、各ノズル室に対応する加減弁を上流側に有する発電
プラントのシステムにおいて、前記２台のボイラからの
それぞれの主蒸気管を、前記加減弁の員数の半分ずつに
直接接続することを特徴とする複数のボイラと蒸気ター
ビンとの組合せシステム。 - 【請求項３】 前記ノズル室が２個で構成され、それぞ
れに対応する加減弁に、２台のボイラの主蒸気管を個別
に接続してなる請求項２に記載のシステム。 - 【請求項４】 前記ノズル室が４の倍数個で構成され、
対向するノズル室に対応する加減弁に、同一ボイラの主
蒸気管を接続してなる請求項２に記載のシステム。 - 【請求項５】 前記ノズル室が６個で構成され、一つ置
きに配置されたノズル室に対応する加減弁に、同一ボイ
ラの主蒸気管に接続してなる請求項２に記載のシステ
ム。 - 【請求項６】 複数のボイラの発生蒸気を、１台の高圧
蒸気タービンおよび１台の中低圧蒸気タービンに通気
し、それぞれの蒸気タービンからの復水を再循環してボ
イラ給水として使用するとともに、それぞれの蒸気ター
ビンの第一段ノズルが偶数個のノズル室に分割され、か
つ、各ノズル室に対応する加減弁を上流側に有するシス
テムを備えた発電プラントにおいて、前記システムは、
前記それぞれの蒸気タービンごとに、前記複数のボイラ
からの各主蒸気管を、前記加減弁の員数を均等に割り振
って直接接続したことを特徴とする発電プラント。 - 【請求項７】 請求項６に記載の発電プラントの運転中
ボイラの再熱蒸気量を、それぞれのボイラ負荷の比率に
応じて発生させるために、前記高圧蒸気タービンからの
排気蒸気の再熱器蒸気流量配分を、インターセプト弁を
制御することにより行う複数ボイラと蒸気タービンとの
組合せシステムの制御方法。 - 【請求項８】 前記ボイラの蒸気発生量あるいは蒸気圧
力が、ボイラごとに異なる場合に、同一ノズル差圧とな
るように、加減弁組合わせ員数を変更することにより、
または、加減弁員数を奇数構成にすることにより、また
は、ノズルの蒸気通過面積配分および加減弁容量を、組
合わせるボイラ毎に変更することにより、ノズル差圧の
バランスを取るようにした請求項７に記載の制御方法。 - 【請求項９】 前記蒸気タービンの出力を、蒸気圧力ま
たは主蒸気流量の最も高いボイラに接続されている加減
弁で制御する請求項７に記載の制御方法。 - 【請求項１０】 前記タービンの出力を、前記ボイラの
負荷あるいは蒸気圧力に応じて、各ボイラに接続される
加減弁により比例的に制御する請求項７に記載の制御方
法。 - 【請求項１１】 前記加減弁により、それぞれのボイラ
の圧力を単独に制御する請求項７に記載の制御方法。 - 【請求項１２】 複数のボイラの発生蒸気を、１台の高
圧蒸気タービンおよび１台の中低圧蒸気タービンに通気
し、それぞれの蒸気タービンからの復水を再循環してボ
イラ給水として使用するとともに、それぞれの蒸気ター
ビンの第一段ノズルが偶数個のノズル室に分割され、か
つ、各ノズル室に対応する加減弁を上流側に有する発電
プラントの制御方法において、前記ボイラの起動または
停止状況に応じて、あるいは、プラント運用状況に応じ
て、請求項７ないし１１のうちいずれかに記載の制御方
法を組み合わせて実施するプラント運転方法。 - 【請求項１３】 前記ボイラが運転中にトリップした場
合、前記ボイラと同一系統の加減弁を急速閉し、蒸気タ
ービンの運転はその他のボイラにより継続する請求項１
２に記載のプラント運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138554A JP4232321B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 複数のボイラと蒸気タービンとの組合せシステム、および発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138554A JP4232321B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 複数のボイラと蒸気タービンとの組合せシステム、および発電プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001317304A true JP2001317304A (ja) | 2001-11-16 |
| JP4232321B2 JP4232321B2 (ja) | 2009-03-04 |
Family
ID=18646145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000138554A Expired - Fee Related JP4232321B2 (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 複数のボイラと蒸気タービンとの組合せシステム、および発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4232321B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232238A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Mesco Inc | ボイラシステム |
| JP2013079580A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Toshiba Corp | コンバインド発電設備の運転方法及びコンバインド発電設備 |
| JP2015081589A (ja) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンプラントの起動方法 |
| CN105673102A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-15 | 鞍钢集团工程技术有限公司 | 两座焦炉产生蒸汽共用一套发电机组发电的方法 |
| CN113323735A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-08-31 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种并联运行垃圾焚烧发电热力系统 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138554A patent/JP4232321B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232238A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Mesco Inc | ボイラシステム |
| JP2013079580A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Toshiba Corp | コンバインド発電設備の運転方法及びコンバインド発電設備 |
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| KR20150047428A (ko) * | 2013-10-24 | 2015-05-04 | 가부시끼가이샤 도시바 | 증기 터빈 플랜트의 기동 방법 |
| KR101666471B1 (ko) | 2013-10-24 | 2016-10-14 | 가부시끼가이샤 도시바 | 증기 터빈 플랜트의 기동 방법 |
| US9845710B2 (en) | 2013-10-24 | 2017-12-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Start-up method of steam turbine plant |
| CN105673102A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-15 | 鞍钢集团工程技术有限公司 | 两座焦炉产生蒸汽共用一套发电机组发电的方法 |
| CN113323735A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-08-31 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种并联运行垃圾焚烧发电热力系统 |
| CN113323735B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-07-19 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种并联运行垃圾焚烧发电热力系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4232321B2 (ja) | 2009-03-04 |
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