JP2008025570A - 過熱蒸気を再生する蒸気動力プラント及びこの蒸気動力プラントを備えた発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の過熱蒸気の体積流量を容易且つ確実にコントロールすることができる蒸気動力プラントを提供すること。
【解決手段】少なくとも１つの高圧タービン１１と、複数の中圧タービン１２，１５，１７と、複数の低圧タービン１９，２０とを備え、これらタービンが各々ケーシング内に収容され且つ共通の駆動軸２８により駆動され、前記中圧タービンの少なくとも１つが、その出口側で、熱供給回路２７内で互いに直列に接続された第１及び第２の熱交換器２１，２４に接続されている、過熱蒸気を再生する蒸気動力プラントにおいて、過熱蒸気を再生するために、前記中圧タービンのうち２つ１５，１７を平行して動作するよう構成するとともに、これら中圧タービンそれぞれの出口側を前記第１及び第２の熱交換器２１，２４の何れかに接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気動力プラントの分野に関し、特に、請求項１の上位概念に基づく蒸気動力プラントに関する。

復水タービンからの廃熱を利用した再熱システムは一般に用いられており、多くは、圧力レベルを低くし、最適なエクセルギを得るために蒸気の低圧タービン出口からの抽気が利用される。

又、多くの熱動力発生時と、これに伴う大量の蒸気再生時には、低圧タービンの抽気スロット及び接続管路が限定されて作用する。従って、再熱システムには特別な中圧タービンが必要となる。そして、このようなものは、既に特許文献１に開示されている。
米国特許第４６２８６９３号明細書

しかしながら、多くの電力（例えば、＞５００ＭＷ）を必要とし、且つ、供給ライン及び貫流ラインにおいて低い温度を有する過熱器を有する蒸気動力プラントにおいては、従来の場合、排出された蒸気体積流量をコントロールすることができない。

又、最近の蒸気動力プラントのプロセスには高い再熱器圧力と再熱器温度が要求されているため、熱供給回路内に設けられた熱交換器における圧力に至るまでの蒸気の膨張は、１つではなく２つの直列に設けられた中圧タービン内で分配されなければならない。

そこで、本発明の目的とする処は、大量の過熱蒸気の体積流量を容易且つ確実にコントロールすることができる蒸気動力プラントを提供することにある。

上記目的は、請求項１記載の特徴により達成される。即ち、過熱蒸気を再生するために、複数の中圧タービンのうち２つを平行して動作するよう構成するとともに、これら中圧タービンそれぞれの出口側を第１及び第２の熱交換器の何れかに接続することが重要である。

又、本発明の他の一実施の形態によれば、前記２つの中圧タービンを、それぞれの内部で蒸気を２方向に分岐させる構成としたことを特徴としている。

又、本発明の他の一実施の形態によれば、前記２つの中圧タービンの入口側を１つの共通の蒸気通路で接続し、前記２つの中圧タービンのうち、第１の中圧タービンにおいて圧力を第１の圧力まで減圧するとともに、同第２の中圧タービンにおいて圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力まで減圧し、前記第１及び第２の中圧タービンの出口側をそれぞれ前記第２及び第１の熱交換器に接続したことを特徴としている。

又、本発明の他の一実施の形態によれば、前記低圧タービンを２つ設けるとともに、これら２つの低圧タービンの入口側それぞれを、前記２つの中圧タービンに適合させつつこれら２つの中圧タービンの出口側の何れかに接続したことを特徴としている。

又、本発明の他の一実施の形態によれば、前記２つの低圧タービンを、その各出口で共通の蒸気通路に接続するとともに、それぞれの内部で蒸気を２方向に分岐させる構成としたことを特徴としている。

又、本発明の他の一実施の形態によれば、前記２つの中圧タービンの各々とこれらにそれぞれ対応する前記２つの低圧タービンの各々を接続する蒸気管路にバタフライ弁を１つずつ設けたことを特徴としている。

又、本発明の他の一実施の形態によれば、前記高圧タービンの出口側と前記中圧タービン入口側の間に第３のもう１つ中圧タービンを設けたことを特徴としている。

更に、上記特徴の何れかを有する蒸気動力プラントを備えたコージェネレーションシステムで構成された発電設備を用いると好ましい。

本発明によれば、各中圧タービンの出口側を大きなノズルを介して第１及び第２の熱交換器の何れかに接続することで大きな体積流量をコントロールすることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る蒸気動力プラントの概略図であり、互いに共通の駆動軸２８で駆動される合計６つの蒸気タービン１１，１２，１５，１７，１９，２０が設けられている。ここで、符号１０はこれら６つの蒸気タービン１１，１２，１５，１７，１９，２０を備えた蒸気動力プラントを示しており、これら６つの蒸気タービン１１，１２，１５，１７，１９，２０は各々独立したケーシングを備えている。

これら６つの蒸気タービン１１，１２，１５，１７，１９，２０は、１つの高圧タービン１１、３つの中圧タービン１２，１５，１７及び２つの低圧タービン１９，２０で構成されている。

而して、高圧タービン１１には蒸気発生器（不図示）から蒸気流入口１３を通って蒸気が供給され、このとき、この蒸気は、減圧されるとともに再熱器１４を通って更に第１の中圧タービン１２（特許請求の範囲の記載の第３の中圧タービンに相当）へ供給される。この第１の中圧タービン１２の出口での蒸気は、２方向に分岐し、互いに平行に動作している第２及び第３の中圧タービン１５，１７（それぞれ特許請求の範囲の記載の第１及び第２の中圧タービンに相当）に各々供給されるとともに、ここで更に減圧される。

尚、第３の中圧タービン１７は第２の中圧タービン１５に比して多数の段を備えており、第３の中圧タービン１７を出た蒸気は、第２の中圧タービン１５を出たものより低い圧力を有することとなる。

そして、第３の中圧タービン１７を出た蒸気は熱供給回路２７内の第１の熱交換器２４へ供給され、一方、第２の中圧タービン１５を出た蒸気は、第１の熱交換器２４と直列に接続された第２の熱交換器２１へ供給される。

ここで、熱供給回路２７では、例えば水等の適当な媒体は、前記２つの熱交換器２１，２４によって加熱された後、循環ポンプ２２により熱消費装置２３へ圧送され、更にそこから前記２つの熱交換器２１，２４へ戻される。

ところで、第２及び第３の中圧タービン１５，１７から出る前記媒体の加熱に不要な蒸気は、それぞれバタフライ弁１６，１８を通って低圧タービン２０，１９へ供給され、ここで復水器２５における圧力レベルまで減圧された後、縮合物として復水器出口２６からボイラ（不図示）へ圧送される。尚、二段式の凝縮を行うこともでき、その場合には、互いに分離された２つの復水器が使用される。又、低圧タービン１９，２０は第２及び第３の中圧タービン１５，１７出口のそれぞれ異なる圧力に適合するよう構成されている。

而して、高圧タービン１１には高温且つ高い過熱蒸気圧力に適した従来の高圧タービンが使用される。又、第１の中圧タービン１２は、高温に適しており、再熱器１４での蒸気の圧力を第２及び第３の中圧タービン１５，１７に流入する蒸気の圧力まで減圧する。

更に、第２及び第３のの中圧タービン１５，１７は、それぞれ第２及び第１の熱交換器２１，２４に付与すべき圧力となるまで第１の中間タービン１２から供給される蒸気の一部を減圧させる。

又、低圧タービン１９，２０にはそれぞれ第３及び第２の中圧タービン１７，１５からの蒸気が供給され、これら低圧タービン１９，２０は、第２の中圧タービン１５と第３の中タービン１７から供給される蒸気の圧力の違いに適合するよう構成されている。

尚、加熱蒸気圧力を保持するために、低圧タービン１９，２０の流入側における蒸気通路にはそれぞれバタフライ弁１８，１６が設けられている。

蒸気動力プラント１０は、特にコージェネレーションシステムを備えた発電設備の一部であり、特に蒸気発生器（場合によって過熱器を備えたもの）、ボイラ、給水ポンプ、復水器、復水ポンプ及び種々の熱交換器を含んで構成された閉じたサイクル内で動作する。

本発明においては、出口でそれぞれ第２及び第１の熱交換器に接続された第２及び第３の中圧タービン１５，１７の２つのみの中圧タービンを用いることによって、多くの体積流量をコントロールすることができるということが重要である。

本発明の一実施の形態に係る蒸気動力プラントの概略図である。

符号の説明

１０ 蒸気動力プラント
１１ 高圧タービン
１２，１５，１７ 中圧タービン
１３ 蒸気流入口
１４ 再熱器
１６，１８ バタフライ弁
１９，２０ 低圧タービン
２１ 第２の熱交換器
２２ 循環ポンプ
２３ 熱消費装置
２４ 第１の熱交換器
２５ 復水器
２６ 復水器出口
２７ 熱供給回路
２８ 駆動軸

Claims (9)

1. 少なくとも１つの高圧タービン（１１）と、複数の中圧タービン（１２，１５，１７）と、複数の低圧タービン（１９，２０）とを備え、
   これらタービンが各々ケーシング内に収容され且つ共通の駆動軸（２８）により駆動され、
   前記中圧タービンの少なくとも１つが、その出口側で、熱供給回路（２７）内で互いに直列に接続された第１及び第２の熱交換器（２１，２４）に接続されている、
   過熱蒸気を再生する蒸気動力プラントにおいて、
   過熱蒸気を再生するために、前記中圧タービンのうち２つ（１５，１７）を平行して動作するよう構成するとともに、これら中圧タービンそれぞれの出口側を前記第１及び第２の熱交換器（２１，２４）の何れかに接続したことを特徴とする蒸気動力プラント。
2. 前記２つの中圧タービン（１５，１７）を、それぞれの内部で蒸気を２方向に分岐させる構成としたことを特徴とする請求項１記載の蒸気動力プラント。
3. 前記２つの中圧タービン（１５，１７）の入口側を１つの共通の蒸気通路で接続し、
   前記２つの中圧タービンのうち、第１の中圧タービン（１５）において圧力を第１の圧力まで減圧するとともに、同第２の中圧タービン（１７）において圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力まで減圧し、
   前記第１及び第２の中圧タービン（１５，１７）の出口側をそれぞれ前記第２及び第１の熱交換器（２４，２１）に接続した
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の蒸気動力プラント。
4. 前記低圧タービンを２つ（１９，２０）別々に設けるとともに、これら２つの低圧タービンの入口側それぞれを、前記２つの中圧タービン（１５，１７）に適合させつつこれら２つの中圧タービンの出口側の何れかに接続したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蒸気動力プラント。
5. 前記２つの低圧タービン（１９，２０）を、その各出口で共通の蒸気通路に接続したことを特徴とする請求項４記載の蒸気動力プラント。
6. 前記２つの低圧タービン（１９，２０）を、それぞれの内部で蒸気を２方向に分岐させる構成としたことを特徴とする請求項４又は５記載の蒸気動力プラント。
7. 前記２つの中圧タービン（１５，１７）の各々とこれらにそれぞれ対応する前記２つの低圧タービン（１９，２０）の各々を接続する蒸気管路にバタフライ弁（１６，１８）を１つずつ設けたことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の蒸気動力プラント。
8. 前記高圧タービン（１１）の出口側と前記中圧タービン（１５，１７）入口側の間に第３のもう１つ中圧タービン（１２）を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の蒸気動力プラント。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の蒸気動力プラントを備えた発電設備。

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