JP2005273952A - Desuperheater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、事業用ボイラや産業用ボイラ等の蒸気温度制御を行うために高温の流体中に低温の流体を注入する減温装置に係り、信頼性、耐久性に優れた滅温装置に関するものである。 The present invention relates to a temperature reducing device that injects a low-temperature fluid into a high-temperature fluid in order to perform steam temperature control of a business boiler, an industrial boiler, etc., and relates to a temperature reduction device excellent in reliability and durability. It is.
図5は、排ガス再循環燃焼法を採用したボイラの概略系統図である。
同図において、51はボイラ火炉、52はボイラ火炉51を囲む水冷壁、53はバーナ、54はボイラの対流熱伝熱部、55,56は対流伝熟部54に配置された過熱器及び再熟器、57はボイラの煙道、58は節炭器、59は排ガス再循環ファン、60はボイラ出口の煙道57からボイラ火炉51の炉底61へ排ガスを再循環する排ガス循環系統、62は排ガス再循環系統60の排ガス量を制御するダンパ、63は過熱器55の入口に設けられた減温装置、64は注水調整弁、65は冷却水配管、66は蒸気配管である。
FIG. 5 is a schematic system diagram of a boiler adopting the exhaust gas recirculation combustion method.
In the figure, 51 is a boiler furnace, 52 is a water cooling wall surrounding the
このような構造において、水冷壁52で構成されたボイラ火炉51のバーナ53へ図示しない燃料系統、燃焼用空気系統から燃料と空気を投入して燃焼させ、主にバーナ53から高温火炎による輻射熱によって水冷壁52内を流れる作動媒体(水)を加熱して蒸発させ、この作動媒体をさらに対流伝熱部54の過熱器55,再熱器56へ導き、ボイラ火炉51から高温燃焼ガスによって所定の蒸気条件になるように加熱される。
In such a structure, fuel and air are introduced from a fuel system (not shown) and a combustion air system into a
この種の発電用ボイラでは、その負荷のできるだけ広い範囲にわたって、過熱器55及び再熱器56出口の蒸気温度を一定に保つことが、発電プラント効率を維持するために必要である。
In this type of power generation boiler, it is necessary to keep the steam temperature at the outlet of the
最近の電力需要の特徴として、火力発電はベースロードから負荷調整用へと移行し、高頻度な起動・停止及び負荷変化を強いられている。このため負荷変化の変動に伴い蒸気流量、蒸気温度を調整しなければならなく、給水流量、燃料投入量を調整するため蒸気温度は変動し、蒸気温度を制御するため余儀なく減温装置によりスプレ水を注入することになる。 As a feature of recent power demand, thermal power generation has shifted from base load to load adjustment, and is forced to start and stop frequently and load changes. For this reason, the steam flow rate and steam temperature must be adjusted as the load changes, and the steam temperature fluctuates to adjust the feed water flow rate and fuel input, and the spray water is forced by a temperature reducing device to control the steam temperature. Will be injected.
ところがこの減温装置において、スプレ水の注入回数が増えるとスプレノズルに熱応力が発生する。この熱応力を低減するためにスプレノズルを二重管構造として、スプレノズル自身の改善(耐久性、信頼性)を図ってきた。(下記特許文献1参照)
再熟器系でのスプレ水は、ボイラ効率を上げるため負荷変化時に投入する間欠制御方式としている。図6に再熱器系の一系統図例を示す。
However, in this temperature reducing device, when the number of spray water injections increases, thermal stress is generated in the spray nozzle. In order to reduce the thermal stress, the spray nozzle has a double pipe structure, and the spray nozzle itself has been improved (durability and reliability). (See Patent Document 1 below)
The spray water in the re-maturation system is an intermittent control system that is introduced when the load changes in order to increase boiler efficiency. FIG. 6 shows an example of a system diagram of the reheater system.
同図おいて、高圧タービンから排出された蒸気は、一次再熱蒸気管71を通って一次再熟器管72へ送られ、ここで過熱されて二次再熟器73へ送られる。また、蒸気が一次再熟器72から二次再熱器73へ送られる際に、蒸気温度を一定に保つように、再熱器減温装置74内のスプレノズルから低温のスプレ水を注入する。
In the figure, the steam discharged from the high-pressure turbine is sent to the
尚、絡管内へのスプレ水の注入は、再熱器減温装置74内のほぼ中央にあたるスプレノズルの部分に噴出孔を設けており、ここから高温流体中に低温流体(スプレ水)が噴霧される。
In addition, spray water is injected into the entrainment tube by providing a spray hole at a spray nozzle portion which is substantially in the center of the reheater
図中の75は一次再熟器下部ヘッダ、76は一次再熟器上部ヘッダ、77は二次再熟器下部ヘッダ、78は二次再熟器上部ヘッダである。
In the figure,
ところで、スプレ水の注入時にはこの低温流体(スプレ水)が高温の蒸気が流れている再熱器減温装置74に流入し、スプレノズル等に大きな温度差による繰り返し熱応力が発生し、寿命の低下さらには破損の原因になっていた。
By the way, at the time of spray water injection, this low-temperature fluid (spray water) flows into the reheater
この現象を防ぐため、従来の減温装置は図7に示すような構造になっている。図中の81はスプレ水、82は再熱器入口蒸気、83はスプレノズル冷却蒸気(緩衝媒体)、84はインレットノズル、85はスプレノズル、86はスプレノズル保護筒、87は開口部、88はスプレノズル冷却蒸気管、89は減温装置母管、90は保護筒、91はダイヤフラム、92はスプレノズル本体、93は筒体、94は端板、95,96はノズル差込穴、97は管台、99はスプレノズル保護筒86の先端部である。
In order to prevent this phenomenon, the conventional temperature reducing apparatus has a structure as shown in FIG. In the figure, 81 is spray water, 82 is reheater inlet steam, 83 is spray nozzle cooling steam (buffer medium), 84 is an inlet nozzle, 85 is a spray nozzle, 86 is a spray nozzle protection cylinder, 87 is an opening, and 88 is spray nozzle cooling. Steam pipe, 89 is a temperature reducing device mother pipe, 90 is a protective cylinder, 91 is a diaphragm, 92 is a spray nozzle body, 93 is a cylinder, 94 is an end plate, 95 and 96 are nozzle insertion holes, 97 is a nozzle, 99 Is the tip of the spray
同図に示すように、スプレノズル85に直接再熱器入口蒸気(高温の流体)82が触れないよう、スプレノズル85の廻りにスプレノズル保護筒86を設けた二重管構造としている。そしてスプレノズル85と保護筒86の間にスプレノズル冷却蒸気(再熱器蒸気温度とスプレ水温度との中間的な温度を有する緩衝媒体)83を流して、スプレ水の間欠注入による熱応力の低減を図っている。
ところで前記従来の減温装置において、冷却用スプレ水の噴霧圧力が十分なときには、保護筒86の表面へ巻き返ることはないが、噴霧圧力が低下すると、スプレノズル85から噴霧されるスプレ水81が巻き返り、保護筒86の内側へ入り込んだり外表面へ付着する。そしてこれが引き金となり、高低温の繰り返しによる熱疲労によって、保護筒86の一部に割れなどの損傷が生じるという問題がある。
By the way, in the conventional temperature reducing device, when the spray pressure of the spray water for cooling is sufficient, the
この損傷が生じる部分は、保護筒86の周面に形成された開口部87の開口縁や、再熱蒸気,噴霧されるスプレ水,中間温度蒸気流の流速等により多少異なるが、前記開口縁から5〜10cmの周辺内に見られており、このスプレ水81の巻き返りの影響を軽減するための対策が求められていた。
The portion where the damage occurs is slightly different depending on the opening edge of the
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、信頼性、耐久性に優れた減温装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a temperature reducing device that eliminates the drawbacks of the prior art and is excellent in reliability and durability.
前記目的を達成するため、本発明の第1の手段は、減温装置母管内を流通する高温流体に低温流体を噴出する複数個の噴出孔を有するスプレノズルを備えた減温装置において、前記スプレノズルの内側に前記複数個の噴射孔と連通する複数本のパイプが挿入され、各パイプに前記低温流体の流量を調整する流量調整弁が取り付けられていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the first means of the present invention is the temperature reducing device comprising a spray nozzle having a plurality of injection holes for injecting a low temperature fluid into the high temperature fluid circulating in the temperature reducing device mother pipe. A plurality of pipes communicating with the plurality of injection holes are inserted inside the pipe, and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the low-temperature fluid is attached to each pipe.
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記スプレノズル内の各パイプに屈曲部が形成されていることを特徴とするものである。 According to a second means of the present invention, in the first means, a bent portion is formed in each pipe in the spray nozzle.
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記スプレノズルの外側に所定の間隔をおいてスプレノズル保護筒が配置されて二重管構造になっており、前記高温流体の温度と低温流体の温度の中間の温度を有する緩衝流体を前記スプレノズルとスプレノズル保護筒の間に流入することを特徴とするものである。 According to a third means of the present invention, in the first means, a spray nozzle protection cylinder is disposed outside the spray nozzle at a predetermined interval to form a double pipe structure. A buffer fluid having an intermediate temperature between the spray nozzle and the spray nozzle protective cylinder is allowed to flow.
本発明は前述のような構成になっており、スプレノズルから噴霧したスプレ水の巻き返りによる熱疲労割れの防止ができ、耐久性、信頼性に優れた減温装置を提供することができる。 The present invention has the above-described configuration, can prevent thermal fatigue cracking due to rewinding of spray water sprayed from the spray nozzle, and can provide a temperature reducing device excellent in durability and reliability.
以下、本発明の実施形態を図と共に説明する。図1は、第1の実施形態に係る減温装置の断面図である。同図において1はスプレ水、2は再熱器入口蒸気、3はスプレノズル冷却蒸気(緩衝流体)、4はインレットノズル、5はスプレノズル、6はスプレノズル保護筒、7は開口部、8はスプレノズル冷却蒸気管、9は減温装置母管、10は保護筒、11はダイヤフラム、12はスプレノズル本体、13は筒体、14は端板、15は管台、16は噴出孔、17はパイプ、18は分配部材である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the temperature reducing device according to the first embodiment. In the figure, 1 is spray water, 2 is reheater inlet steam, 3 is spray nozzle cooling steam (buffer fluid), 4 is an inlet nozzle, 5 is a spray nozzle, 6 is a spray nozzle protective cylinder, 7 is an opening, and 8 is spray nozzle cooling. Steam pipe, 9 is a temperature reducing device mother pipe, 10 is a protective cylinder, 11 is a diaphragm, 12 is a spray nozzle body, 13 is a cylinder body, 14 is an end plate, 15 is a nozzle, 16 is an ejection hole, 17 is a pipe, 18 Is a distribution member.
同図に示すようにスプレノズル本体12は、インレットノズル4から減温装置母管9の下部にかけて、減温装置母管9を貫通するように設置されている。そしてスプレノズル5に再熱器入口蒸気(高温蒸気)2が直接触れないよう、スプレノズル5の廻りに所定の間隔をおいてスプレノズル保護筒6を設けた二重管構造になっている。
As shown in the figure, the
スプレノズル保護筒6の周面で減温装置母管9のほぼ中央部に当る部分に長円状の開口部7が設けられ、スプレノズル5の周面で前記開口部7と対向する位置に軸方向に沿って8個の噴出孔16a〜16hが形成されている。
An
この8個の噴出孔16a〜16hの向きは下向き、上向きの交互になっている。
The directions of the eight
スプレノズル5の内側には3本のパイプ17a〜17cが挿入され、第1パイプ17aの先端部に第1分配部材18aと第2分配部材18bが、第2パイプ17bの先端部に第3分配部材18cが、第3パイプ17cの先端部に第4分配部材18dが、それぞれ接続されている。
Three
噴出孔16は2個で1組になっており、図2に示すように8個の噴出孔16a〜16hのうちの中央部に位置する4個の噴出孔16c〜16fには、第1パイプ17aに連結されている第1分配部材18aと第2分配部材18bが、噴出孔16gと噴出孔16hには、第2パイプ17bに連結されている第3分配部材18cが、第3パイプ17cに連結されている第4分配部材18dが、それぞれ連結されている。スプレノズル5に対する各分配部材18の取り付けは、溶接,ろう付け,かしめなどの適宜な手段が選択される。
As shown in FIG. 2, the four
図1に示すように、スプレノズル5内に配置された各パイプ17a〜17cの基端部は注入管台21に固定され、先端部は分配部材18を介してスプレノズル5に固定されている。ボイラ装置の起動〜運転〜停止の過程で生じるスプレノズル5と各パイプ17a〜17cとの温度差に基づいて熱伸び差が生じる。この熱伸び差を吸収するため各パイプ17a〜17cの途中に屈曲部22が形成されて、フレキシブルな構造になっている。
As shown in FIG. 1, the base ends of the
図3は、スプレ水1の供給系統図である。同図に示すようにスプレ水1の供給系統上に遮断弁19が設けられ、その後流側が3本のパイプ17a〜17cに分かれており、各パイプ17a〜17c上に個別に流量調整弁20a〜20cが付設されている。温度検出器23で再熱器の出口蒸気温度が検出され、その蒸気温度検出信号は制御部24に入力される。そしてこの制御部24からの制御信号により、遮断弁19と各流量調整弁20a〜20cの開閉動作が個別に制御される。
FIG. 3 is a supply system diagram of the spray water 1. As shown in the figure, a shut-off
前記遮断弁19のオンオフによりスプレ水1が減温装置母管9内に間欠的に注入され、またスプレ水1を注入する際に前記流量調整弁20a〜20cの開度により注水量が調整されて、スプレ水1の注入量が変化しても噴出孔16のスプレ水噴射特性(噴射圧力)が常に良好な状態に制御できる。
When the
スプレ水流量が多い場合は、流量調整弁20a〜20cを全開或いはそれに近い状態にして、8個の各噴出孔16a〜16hからスプレノ水1を噴射する。このときはスプレ水流量が多いため、各噴出孔16a〜16hからはスプレ水1が勢い良く噴出され、そのためスプレ水1の巻き戻しはない。
When the spray water flow rate is large, the flow
一方、再熱器出口蒸気温度が低くなってスプレ水流量を少なくする場合は、前記制御部24からの制御信号に基づいて、流量調整弁20aのみを全開或いはそれに近い状態にして、流量調整弁20b,20cを全閉或いはそれに近い状態にして、スプレ水1を噴射する噴出孔16は中央部の4個の噴出孔16c〜16fに限定する。そうすればスプレ水流量が少なくても、噴出孔16c〜16fからはスプレノ水1が勢い良く噴出され、この場合もスプレ水1の巻き戻しはない。
On the other hand, when the reheater outlet steam temperature is lowered and the spray water flow rate is decreased, based on the control signal from the
なおこのときパイプ17b,17cにはスプレ水1は供給されないが、各パイプ17a〜17cを収納したスプレノズル5はスプレノズル保護筒6内に配置されており、しかもスプレノズル5とスプレノズル保護筒6の間には緩衝流体3が流通しているから、前記パイプ17b,17cの熱損傷が有効に防止できる。
At this time, the spray water 1 is not supplied to the
図4は、第2の実施形態に係る減温装置の噴出孔付近の拡大断面図である。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the ejection hole of the temperature reducing device according to the second embodiment.
本実施形態で前記第1の実施形態と相違する点は、2個1組の噴出孔16に対してパイプ17と分配部材18が個別に接続されている点である。この実施形態においても、スプレ水流量が少ない場合は、スプレ水1を噴射する噴出孔16を限定してスプレ水1を勢い良く噴出させる。
The present embodiment is different from the first embodiment in that a pipe 17 and a distribution member 18 are individually connected to a set of two ejection holes 16. Also in this embodiment, when the flow rate of the spray water is small, the spray water 1 is sprayed out with a limited force by ejecting
前記実施形態ではスプレノズル5とスプレノズル保護筒6の二重管構造を有する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スプレノズル保護筒6を用いない減温装置にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the case where the spray nozzle 5 and the spray
1:スプレ水、2:再熱器入口蒸気、3:スプレノズル冷却蒸気、4:インレットノズル、5:スプレノズル、6:スプレノズル保護筒、7:噴霧管挿入孔、8:スプレノズル冷却蒸気管、9:減温装置母管、10:保護筒、11:ダイヤフラム、12:スプレノズル本体、13:筒体、14:端板、15:管台、16a〜16h:噴出孔、17a〜17c:パイプ、18a〜18d:分配部材、19:遮断弁、20a〜20c:流量調整弁、21:注入管台、22:屈曲部、23:温度検出器、22:制御部。 1: spray water, 2: reheater inlet steam, 3: spray nozzle cooling steam, 4: inlet nozzle, 5: spray nozzle, 6: spray nozzle protective cylinder, 7: spray tube insertion hole, 8: spray nozzle cooling steam pipe, 9: Temperature reducing device mother pipe, 10: protective cylinder, 11: diaphragm, 12: spray nozzle body, 13: cylinder, 14: end plate, 15: nozzle, 16a to 16h: ejection hole, 17a to 17c: pipe, 18a to 18d: Distributing member, 19: Shut-off valve, 20a to 20c: Flow rate adjusting valve, 21: Injection nozzle, 22: Bending part, 23: Temperature detector, 22: Control part.
Claims (3)
前記スプレノズルの内側に前記複数個の噴射孔と連通する複数本のパイプが挿入され、各パイプに前記低温流体の流量を調整する流量調整弁が取り付けられていることを特徴とする減温装置。 In the temperature reducing device provided with the spray nozzle having a plurality of ejection holes for ejecting the low temperature fluid to the high temperature fluid circulating in the temperature reducing device mother pipe,
A temperature reducing device, wherein a plurality of pipes communicating with the plurality of injection holes are inserted inside the spray nozzle, and a flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of the low-temperature fluid is attached to each pipe.
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