JP2008196833A - Turbine equipment, exhaust heat recovering boiler apparatus and operation method for turbine equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長期連続運転が可能なタービン設備、排熱回収ボイラ装置及びタービン設備の運転方法に関する。 The present invention relates to a turbine facility capable of long-term continuous operation, an exhaust heat recovery boiler device, and a method for operating the turbine facility.
エネルギー資源の有効利用と経済性の観点から、発電設備(発電プラント)では様々な高効率化が図られている。例えば、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたタービン発電プラント(複合発電プラント)もその一つである。複合発電プラントでは、ガスタービンからの高温の排気ガスが排熱回収ボイラ装置に送られ、排熱回収ボイラ装置内で加熱ユニットを介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに送って蒸気タービンで仕事をするようになっている。加熱ユニットは節炭器、過熱器、ボイラ(ドラム及び蒸発器)等を有しており、ボイラの熱回収率を向上させるため、複数段(例えば、高圧、中圧、低圧)の加熱ユニットが備えられている。そして、高圧、中圧、低圧の加熱ユニットのそれぞれに過熱器やドラム等が備えられている。 From the viewpoint of effective use of energy resources and economic efficiency, various efficiency improvements have been made in power generation facilities (power generation plants). For example, a turbine power plant (combined power plant) combining a gas turbine and a steam turbine is one of them. In a combined power plant, high-temperature exhaust gas from a gas turbine is sent to an exhaust heat recovery boiler device, steam is generated in the exhaust heat recovery boiler device via a heating unit, and the generated steam is sent to a steam turbine to generate steam. I'm starting to work on a turbine. The heating unit has a economizer, superheater, boiler (drum and evaporator), etc. In order to improve the heat recovery rate of the boiler, multiple stages (for example, high pressure, medium pressure, low pressure) It is provided. Each of the high pressure, medium pressure, and low pressure heating units is provided with a superheater, a drum, and the like.
排熱回収ボイラ装置では、加熱ユニットが圧力別に多重に設けられ、各ユニット間で水や蒸気等が送られる配管が多数設けられ、また、蒸気タービンとの間で蒸気が送られる配管が設けられている。これら配管はリン酸塩処理やアルカリ処理(水処理)が施されて浸食・腐食(エロージョン・コロージョン)等が防止されている。具体的には、加熱ユニットのドラム内にリン酸ナトリウムや苛性ソーダを注入してリン酸塩処理またはアルカリ処理を施し、配管内のエロージョン・コロージョンを防止している。
従来の排熱回収ボイラ装置における水処理では、リン酸塩処理やアルカリ処理により配管内のエロージョン・コロージョンを防止しているが、加熱ユニットが圧力別に多重に設けられた排熱回収ボイラ装置では、注入したリン酸ナトリウムやアルカリが特に高圧ボイラ部で濃縮してアルカリ腐食が発生する問題が生じていた。また、近年は、環境問題等から排出されるリンの規制が問題になってきている。
In the exhaust heat recovery boiler apparatus, multiple heating units are provided for each pressure, a number of pipes through which water, steam, etc. are sent between the units, and a pipe through which steam is sent between the steam turbines are provided. ing. These pipes are subjected to phosphate treatment or alkali treatment (water treatment) to prevent erosion / corrosion. Specifically, sodium phosphate or caustic soda is injected into the drum of the heating unit to perform phosphate treatment or alkali treatment to prevent erosion / corrosion in the piping.
In the water treatment in the conventional waste heat recovery boiler device, erosion and corrosion in the piping is prevented by phosphate treatment and alkali treatment, but in the waste heat recovery boiler device in which the heating unit is provided in multiple according to pressure, There has been a problem that the injected sodium phosphate and alkali are concentrated particularly in the high-pressure boiler section to cause alkali corrosion. In recent years, the regulation of phosphorus emitted from environmental problems has become a problem.
そこで、本発明者等は前記問題に鑑み、高いpH運用を図ることを提案した(特許文献1)。
この提案に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備の全体系統図を図6に示す。図6に示すように、ガスタービン1からの排気ガスが排熱回収ボイラ2に送られるようになっており、排熱回収ボイラ2には高圧加熱ユニット3、中圧加熱ユニット4及び低圧加熱ユニット5が備えられている。排熱回収ボイラ2内では高圧加熱ユニット3、中圧加熱ユニット4及び低圧加熱ユニット5を介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービン6に送って蒸気タービン6で仕事をするようになっている。蒸気タービン6の排気は復水器8で凝縮されて復水され、復水ポンプ9により排熱回収ボイラ2に導入される。排熱回収ボイラ装置は、排熱回収ボイラ2及び復水ポンプ9からの給水ライン7(給水系統)によって構成されている。
In view of the above problems, the present inventors have proposed that high pH operation be attempted (Patent Document 1).
An overall system diagram of the turbine equipment provided with the exhaust heat recovery boiler apparatus according to this proposal is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the exhaust gas from the gas turbine 1 is sent to the exhaust
高圧加熱ユニット3は、高圧過熱器11、高圧ドラム12、高圧蒸発器13及び高圧節炭器14を有している。高圧ドラム12の水は排熱回収ボイラ2内に配された高圧蒸発器13で過熱循環され、高圧ドラム12内で高圧蒸気を発生する。高圧ドラム12で発生した高圧蒸気は排熱回収ボイラ2内に配された高圧過熱器11で過熱されて蒸気タービン6に導入される。
The high pressure heating unit 3 includes a
中圧加熱ユニット4は、中圧過熱器21、中圧ドラム22、中圧蒸発器23及び中圧節炭器24を有している。中圧ドラム22の水は排熱回収ボイラ2内に配された中圧蒸発器23で過熱循環され、中圧ドラム22内で中圧蒸気を発生する。中圧ドラム22で発生した中圧蒸気は中圧過熱器21を通って再熱器25に導入され、再熱器25で再熱されて蒸気タービン6に導入される。中圧過熱器21からの蒸気はガスタービン1の高温部(燃焼器や翼等)の冷却用としてガスタービン1側に導入される。
The intermediate pressure heating unit 4 includes an
低圧加熱ユニット5は、低圧過熱器31、低圧ドラム32、低圧蒸発器33及び低圧節炭器34を有している。低圧ドラム32の水は排熱回収ボイラ2内に配された低圧蒸発器33で過熱循環され、低圧ドラム32内で低圧蒸気を発生する。低圧ドラム32で発生した低圧蒸気は低圧過熱器31を通って蒸気タービン6に導入される。
The low
低圧ドラム32には、復水器8からの復水50が脱気器10及び低圧節炭器34を介して給水される。低圧節炭器34の出口側の流路は高圧ドラム12及び中圧ドラム22につながる給水ライン41が設けられ、給水ライン41からは、高圧給水ポンプ42を介して高圧ドラム12に給水が行われ、中圧給水ポンプ43を介して中圧ドラム22に給水が行われる。即ち、低圧ドラム32及び中圧ドラム22及び高圧ドラム12に並行に給水が行われるようになっており、低圧ドラム32が低圧側ユニットのドラムとされ、中圧ドラム22及び高圧ドラム12が高圧側ユニットのドラムとされている。なお、符号44は低圧節炭器34からの給水を循環する循環ポンプを図示する。
Condensate 50 from the
尚、脱気器10の入口側で復水50の一部が復水器8に戻され、給水ライン41から分岐して脱気器10側に一部の水が戻されるようになっている。排熱回収ボイラ2内の各機器の配置は一例であり、節炭器や過熱器の台数や配置はガスタービン1の性能等により適宜変更されるものである。
A part of the
給水系統である給水ライン7にはpH調整剤のアンモニアと脱酸素剤のヒドラジンとの薬剤46を注入する薬剤注入手段45が設けられている。薬剤注入手段45からはpH調整用として給水に所定量のアンモニアが注入され、低圧ドラム32内の給水のpHを9.0以上としていると共にアンモニア濃度を0.5ppm以上となるようにしている。
A water supply line 7 serving as a water supply system is provided with a chemical injection means 45 for injecting a chemical 46 of ammonia as a pH adjusting agent and hydrazine as a deoxidizing agent. A predetermined amount of ammonia is injected into the water supply for adjusting the pH from the chemical injection means 45 so that the pH of the water supply in the low-
一般に、給水のpHが9.0を下回ると流れによるエロージョン・コロージョン(腐食・浸食)の発生が懸念される。このため、低圧ドラム32内の給水のpHを9.0以上としている。低圧ドラム32内の給水の圧力は高圧ドラム12及び中圧ドラム22の給水の圧力よりも低く、アンモニアは蒸発しやすく圧力が低い程気相側に混合しやすい(液相に混合しにくい)ので、即ち、気相と液相との分配率の値が高いので、低圧ドラム32内の給水のpHを9.0以上とすることで高圧ドラム12及び中圧ドラム22の給水のpHを9.0よりも高い値にすることができる。また、高圧ドラム12、中圧ドラム22、低圧ドラム32の薬剤47としては、アンモニアが揮発し易いので、pHの低下を防止する点からリン酸ナトリウムが用いられている。
なお、給水及びボイラ水のpHはJISにおいて基準が定められている(非特許文献1)。
In general, when the pH of the feed water is less than 9.0, there is a concern about the occurrence of erosion and corrosion (corrosion and erosion) due to flow. For this reason, the pH of the feed water in the low-
In addition, the standard of pH of water supply and boiler water is defined in JIS (nonpatent literature 1).
ところで、近年では運転効率の向上から高圧ドラムに対して高圧給水を行うようになり、また日々の電力需要の変動に対応できるよう広い負荷条件での運転が求められている。その結果、高圧ドラムに供給する高圧給水の制御の高圧給水制御弁(図示せず)の流量制御範囲が広いものが要求されている。前記高圧給水の制御の高圧給水制御弁として、例えば図7に示す給水の通過量を調整するための多孔板を単段とした多孔板単段給水制御弁100Aや、図8に示す多孔板を多段とした多孔板多段給水制御弁100B等が使用されているが、連続で運転する場合には、高圧給水101中に溶存している鉄成分が弁の孔に付着して孔の閉塞が進行し、流量維持のために弁開度が上昇する場合がある。
By the way, in recent years, high-pressure water supply to high-pressure drums has been performed due to improvement in operation efficiency, and operation under a wide load condition is required so as to cope with fluctuations in daily power demand. As a result, a high-pressure feed water control valve (not shown) for controlling the high-pressure feed water supplied to the high-pressure drum is required to have a wide flow rate control range. As the high-pressure water supply control valve for controlling the high-pressure water supply, for example, a perforated plate single-stage water supply control valve 100A having a single-stage perforated plate for adjusting the amount of feed water shown in FIG. 7 or a perforated plate shown in FIG. A multi-stage perforated plate multi-stage water
図9乃至図10を用いて前記多孔板多段給水制御弁100Bを構成する多孔板の多段構造を示す。図9乃至図10に示すように、多孔板の多段構造は、複数の孔110が開口されたセグメントプレート111が多段に積層されてなり、その中央部分にプラグ112を挿入し、流体の流量を調整している。図10はセグメントプレート111の構成を模式化したものであり、高圧給水101が複数の孔110を通過する様子を示している。
The multistage structure of the perforated plate constituting the perforated plate multistage water
ここで、高圧給水が流れるオリフィス部において、溶存している鉄成分が析出する現象を図11に示す。
図11に示すように、約200℃のボイラ給水は高圧節炭器14を通過することで、約300℃にまで昇温され、高圧給水101中の鉄成分は後述するいわゆる“過飽和”の状態となり、平衡論的に鉄酸化物(スケール)が析出する可能性がある。
Here, the phenomenon in which the dissolved iron component precipitates in the orifice portion through which the high-pressure feed water flows is shown in FIG.
As shown in FIG. 11, the boiler feed water at about 200 ° C. is heated to about 300 ° C. by passing through the high-
大きな径を有する配管内で緩やかに流れている(流速〜3m/s)状況では、鉄酸化物は“結晶”として安定に存在するに十分大きなサイズの粒子までは成長することなく微粒子として存在するか、或いは鉄イオン(Fen+)の状態で存在していると推測されるが、該微粒子もしくは鉄イオンは平衡論的に不安定な状態であるので、これらを含む給水が多孔板等の孔のオリフィス部103を通過する際、高流速状態となるため、上述の微粒子もしくは鉄イオンは通常の配管壁面の場合に比べて高頻度でオリフィス壁近傍に供給され、また急激な流動状態の変化を受けることで微粒子もしくは鉄イオンはより不安定で析出しやすい状態となる。
In a situation where the flow is slow in a pipe having a large diameter (flow velocity to 3 m / s), iron oxide exists as fine particles without growing up to particles of a size sufficiently large to stably exist as “crystals”. Or the iron ions (Fen +) are presumed to exist, but since the fine particles or iron ions are in an unstable state, the water supply containing them is a hole such as a perforated plate. When passing through the
この結果、鉄酸化物の結晶(Fe3O4)104として主にオリフィス部103の入口側面側に析出する。この析出した結晶(スケール)104が徐々に孔を塞ぐ結果、流量が低下するので、弁の開度はスケールの付着の程度に応じて増加することとなる。またオリフィス部103の後部側においては、流れが“澱む”オリフィス後部の澱み部105が存在し、これらの部分においては物質の供給速度は高流速部に比べて遅いものの、結晶104が安定して成長するものと考えられる。
As a result, iron oxide crystals (Fe 3 O 4) 104 are deposited mainly on the inlet side surface of the
次に、ボイラ給水中での過飽和状態を説明するために、図12にpH9.3における水温度と鉄溶解度との関係を示す。図12に示すように、高圧給水の温度が200℃付近で鉄の溶解度が最高状態となり、そのまま鉄が析出せずに温度が上昇すると、高圧給水中に鉄がその温度での溶解量以上に溶解した(過飽和)状態となる。 Next, in order to explain the supersaturated state in the boiler feed water, FIG. 12 shows the relationship between the water temperature and the iron solubility at pH 9.3. As shown in FIG. 12, when the temperature of the high-pressure feed water reaches around 200 ° C., the solubility of iron reaches its maximum state, and when the temperature rises without precipitation of iron as it is, the iron in the high-pressure feed water exceeds the amount dissolved at that temperature. It becomes a dissolved (supersaturated) state.
例えば、図12に示すように、約220℃の場合には、高温給水中に1.7ppbの鉄が溶解しているものが、高圧節炭器14の出口で350℃にまで上昇すると、0.3ppbしか溶解し得ないので、その差分の1.4ppbは過飽和で溶解した状態になり、平衡論的にスケール析出の可能性があることになる。
For example, as shown in FIG. 12, in the case of about 220 ° C., when 1.7 ppb of iron is dissolved in high-temperature water supply rises to 350 ° C. at the outlet of the high-
また、弁の孔にスケールが付着した場合、給水制御弁開度がおよそ90%となるとメンテナンスが必要となるが、メンテナンス費用が増大するので、そのメンテナンスの回数を極力低減したいという要望がある。特に発電設備(発電プラント)の定期検査と同時期のメンテナンスであれば、一度に点検と検査とを行なうことができる理想の状態であるので、プラント稼動率の向上になり好ましいが、図13に示すような、開度上昇プロファイルが理想の状態(実線:符号1000)とは異なり、従来の定期検査期間を待たずにメンテナンスが必要となる状態(破線:符号1001)のプラントも存在しているのが現状である。 In addition, when a scale adheres to the valve hole, maintenance is required when the opening of the water supply control valve reaches approximately 90%. However, since maintenance costs increase, there is a desire to reduce the number of times of maintenance as much as possible. In particular, if maintenance is performed at the same time as periodic inspections of power generation facilities (power generation plants), this is an ideal state in which inspections and inspections can be performed at one time. Unlike the ideal state (solid line: reference numeral 1000) as shown, there are also plants in a state (broken line: reference numeral 1001) where maintenance is required without waiting for the conventional periodic inspection period. is the current situation.
特に、コンバインドサイクルプラントの運転の長期化に対応するため、高圧給水制御弁におけるスケール付着率の低減技術の出現が切望されている。 In particular, in order to cope with the prolonged operation of the combined cycle plant, the appearance of a technique for reducing the scale adhesion rate in the high-pressure feed water control valve is eagerly desired.
本発明は、前記問題に鑑み、高圧給水制御弁のスケール付着率の大幅な低減を図ることができるタービン設備、排熱回収ボイラ装置及びタービン設備の運転方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a turbine equipment, an exhaust heat recovery boiler apparatus, and a method for operating the turbine equipment that can significantly reduce the scale adhesion rate of the high-pressure feed water control valve.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部で高温給水の流れを乱し、スケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置を設けてなることを特徴とするタービン設備にある。 A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a steam turbine that is operated by steam generated through a plurality of stages of different pressure units, a condenser that condenses the exhaust of the steam turbine, and Supplying high-temperature and high-pressure water to be supplied to the high-pressure drum of the high-pressure heating unit in the turbine unit comprising a water supply system that supplies the condensate condensed in the condenser to the exhaust heat recovery boiler side A scale generator / attachment device is installed between the high-pressure economizer and high-pressure water supply control valve of the high-temperature and high-pressure water supply line that disturbs the flow of high-temperature water supply and generates and attaches scale. The turbine equipment is characterized by
第2の発明は、第1の発明において、前記スケール発生・付着装置が、その内部に高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設してなることを特徴とするタービン設備にある。 A second invention is the turbine according to the first invention, wherein the scale generator / attachment device has a plurality of baffle plates arranged alternately along the flow direction of the high-temperature high-pressure feed water. In the facilities.
第3の発明は、第1の発明において、前記スケール発生・付着装置が、その内部に高温高圧給水の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部が複数配設してなることを特徴とするタービン設備にある。 A third invention is characterized in that, in the first invention, the scale generating / attaching device is provided with a plurality of bamboo knots having a hollow center along the flow direction of the high-temperature and high-pressure water supply therein. It is in the turbine equipment.
第4の発明は、第1の発明において、前記スケール発生・付着装置が、その内部に螺旋部を形成してなることを特徴とするタービン設備にある。 A fourth invention is the turbine equipment according to the first invention, wherein the scale generating / attaching device has a spiral portion formed therein.
第5の発明は、第1乃至4のいずれか一つの発明において、前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをpH9.6以上となるように注入してなることを特徴とするタービン設備にある。 A fifth invention is the invention according to any one of the first to fourth inventions, wherein ammonia is at a pH of 9.6 or more between the high pressure economizer and the scale generator / deposit device or in the scale generator / deposit device. The turbine equipment is characterized by being injected as described above.
第6の発明は、第1乃至5のいずれか一つの発明において、前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が250℃以上であることを特徴とするタービン設備にある。 A sixth invention is the turbine equipment according to any one of the first to fifth inventions, wherein the temperature of the high-pressure feed water supplied to the high-pressure drum is 250 ° C. or higher.
第7の発明は、第1乃至6のいずれか一つの発明において、前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とするタービン設備にある。 A seventh invention is the turbine equipment according to any one of the first to sixth inventions, wherein the high-pressure water supply control valve is a perforated plate multistage water supply control valve.
第8の発明は、第1乃至7のいずれか一つの発明において、熱源からの熱はガスタービンの排気であるコンバインドプラントであることを特徴とするタービン設備にある。 An eighth invention is the turbine equipment according to any one of the first to seventh inventions, wherein the heat from the heat source is a combined plant that is exhaust gas gas.
第9の発明は、高圧側蒸気を発生させる高圧側ユニット及び低圧側蒸気を発生させる低圧側ユニットからなり熱源からの熱を回収して高圧側蒸気及び低圧側蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラに給水する給水系統と、からなる排熱回収ボイラ装置において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部で高温給水の流れを乱し、スケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置を設けてなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。 A ninth aspect of the invention is an exhaust heat recovery boiler that includes a high-pressure side unit that generates high-pressure side steam and a low-pressure side unit that generates low-pressure side steam and recovers heat from a heat source to generate high-pressure side steam and low-pressure side steam. A high-pressure section of a high-temperature high-pressure water supply line for supplying high-temperature high-pressure feed water to be supplied to a high-pressure drum of a high-pressure heating unit in the pressure unit. An exhaust heat recovery boiler which is provided between a charcoal unit and a high-pressure water supply control valve, and has a scale generating / attaching device which disturbs the flow of high temperature water supply and generates and adheres scale. In the device.
第10の発明は、第9の発明において、前記スケール発生・付着装置が、高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。 A tenth aspect of the invention is the exhaust heat recovery boiler according to the ninth aspect of the invention, wherein the scale generator / attachment device has a plurality of baffle plates arranged alternately along the flow direction of the high-temperature high-pressure feed water. In the device.
第11の発明は、第9の発明において、前記スケール発生・付着装置が、高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の中央が中空の竹節部が配設してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。 An eleventh aspect of the invention is the exhaust heat according to the ninth aspect of the invention, wherein the scale generator / attachment device includes a plurality of hollow bamboo joints arranged in the center along the flow direction of the high-temperature high-pressure feed water. In the recovery boiler unit.
第12の発明は、第9の発明において、前記スケール発生・付着装置が、内部に螺旋部を形成してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。 A twelfth aspect of the invention is the exhaust heat recovery boiler apparatus according to the ninth aspect of the invention, wherein the scale generation / attachment device is formed with a spiral portion therein.
第13の発明は、第9乃至12のいずれか一つの発明において、前記高圧節炭器14とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをpH9.6以上となるように注入してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。
In a thirteenth aspect of the present invention, in any one of the ninth to twelfth aspects of the invention, ammonia is adjusted to a pH of 9.6 or more between the high-
第14の発明は、第9乃至13のいずれか一つの発明において、前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が250℃以上であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。 A fourteenth invention is the exhaust heat recovery boiler apparatus according to any one of the ninth to thirteenth inventions, wherein the temperature of the high-pressure feed water supplied to the high-pressure drum is 250 ° C. or higher.
第15の発明は、第9乃至14のいずれか一つの発明において、前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。 A fifteenth aspect of the invention is the exhaust heat recovery boiler apparatus according to any one of the ninth to fourteenth aspects, wherein the high-pressure feed water control valve is a perforated plate multi-stage feed water control valve.
第16の発明は、複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備の運転方法において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水の流れを乱し、過飽和の溶解酸化鉄を粒子化しつつ運転することを特徴とするタービン設備の運転方法にある。 A sixteenth aspect of the invention relates to a steam turbine that is operated by steam generated through a plurality of stages of different pressure units, a condenser that condenses the exhaust of the steam turbine, and condensate condensed in the condenser. In the operation method of the turbine equipment consisting of a water supply system that feeds to the exhaust heat recovery boiler side, the flow of high-temperature high-pressure water supplied to the high-pressure drum of the high-pressure heating unit in the pressurizing unit is disturbed, and supersaturated dissolution oxidation It is in the operating method of the turbine installation characterized by operating while iron is particle-ized.
第17の発明は第16の発明において、前記過飽和の溶解酸化鉄を粒子する化の際に、高温給水にアンモニアを局所的に注入し、高圧給水中に酸化鉄の結晶を析出させつつ運転することを特徴とするタービン設備の運転方法にある。 In a sixteenth aspect based on the sixteenth aspect, when the supersaturated dissolved iron oxide is formed into particles, ammonia is locally injected into the high-temperature water supply, and operation is performed while iron oxide crystals are precipitated in the high-pressure water supply. There is a method of operating a turbine facility characterized in that.
本発明によれば、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, adhesion of the scale in a high pressure water supply control valve reduces, and the frequency | count of a maintenance can be reduced.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
本発明による実施例に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備について、図面を参照して説明する。図1は本実施例のスケール発生・付着装置を有する高圧給水ラインの模式図であり、図6に示す従来技術に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備の高圧加圧ユニット3部分の概略模式図を示す。なお、図6に示す従来技術に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備と同一の構成については、同一符号を付して重複して説明は省略する。
図1に示すように、高圧加圧ユニットの高圧給水ラインを有するタービン設備において、加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラム12に供給する高温高圧給水101を供給する高温高圧給水ラインLHの高圧節炭器14と高圧給水制御弁50との間に介装され、高温高圧給水101の流動状態を乱し、鉄酸化物のスケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置60を設けてなるものである。
A turbine facility provided with an exhaust heat recovery boiler apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a high-pressure water supply line having a scale generating / adhering device according to the present embodiment, and an outline of a portion of a high-pressure pressurizing unit 3 of a turbine equipment provided with an exhaust heat recovery boiler device according to the prior art shown in FIG. A schematic diagram is shown. In addition, about the structure same as the turbine equipment provided with the waste heat recovery boiler apparatus which concerns on the prior art shown in FIG. 6, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 1, in a turbine facility having a high-pressure water supply line of a high-pressure pressurization unit, a high-temperature high-pressure water supply line LH that supplies high-temperature high-
前記スケール発生・付着装置60内では、高温高圧給水101の流体の流れを変化させ、高流速部および澱み部を形成することで、積極的に鉄酸化物スケールの発生・付着を助長させている。これにより、前記スケール発生・付着装置60の後流側に設けた給水制御弁50内に高流速部および澱み部が存在していても、その流体中の鉄濃度が低下しているとともに、給水中に含まれているスケール粒子も壁面に付着しにくい程度に十分に大きなサイズにまで成長しているので、給水制御弁へのスケール付着が抑制されることとなる。
In the scale generator /
また、図2−1、図2−2に示すように、本実施例に係る第1のスケール発生・付着装置60−1では、その内部に高温高圧給水101の流れ方向に沿って複数の邪魔板61が交互に配設してなるようにしている。
この邪魔板61が配設された配管の壁内面におけるスケール付着促進・あるいは邪魔板61の近傍の流体中、後段側の澱み部の壁面において52、スケール粒子が成長することにより、後流に設置された給水制御弁50の弁体へのスケール付着を抑制することとなる。
Further, as shown in FIGS. 2-1 and 2-2, in the first scale generation / attachment device 60-1 according to the present embodiment, a plurality of obstacles are formed along the flow direction of the high-temperature high-
Scale adhesion is promoted on the inner surface of the wall of the pipe where the
これは、交互に配設された邪魔板61に高温給水が衝突することで、高温給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンが結晶として析出する可能性が大きいものとなっており、特に、高圧節炭器14の出口を通過した後の温度が300℃以上となり、前述した図13に示すように鉄溶解度が飽和溶解度に比べて低い過飽和状態になっているような場合には、少しの衝撃があっても結晶として析出しようとする傾向があるからである。
This is because high temperature water supply collides with the alternately arranged
以上の理由で高温給水制御弁50においてスケールの付着が防止されるので、高圧給水制御弁50の開度の上昇を抑制することができる。この結果、運転時間の長期化を図ることができ、定期点検と弁のメンテナンスとの時期を同時期に一度に行なうことが可能となる。これにより、プラント稼動率の大幅な向上を図ることができる。
For the above reason, the scale is prevented from adhering to the high temperature water
ここで邪魔板61の流れ方向に対して垂直方向の寸法(遮蔽度)、形状、厚さは、適度なスケール付着抑制効果が得られるよう任意の条件に設定できる。また、より高いスケール付着抑制効果を得るために、邪魔板61の遮蔽度を入口よりも出口の方に向かって徐々に大きくして、高温高圧給水が次々に衝突するようにしてもよい。
Here, the dimension (degree of shielding), shape, and thickness in the direction perpendicular to the flow direction of the
図3−1、図3−2は本実施例に係る第2のスケール発生・付着装置の模式図である。
これらの図面に示すように、本実施例に係る第2のスケール発生・付着装置60−2では、その内部に高温高圧給水101の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部62が複数配設してなるようにしている。この複数配設された中央が中空の竹節部62に高温給水が衝突することで、微粒子もしくは鉄イオンが結晶として析出する可能性が大きいものとなっており、実施例1と同様に高圧給水制御弁50の前段で積極的に結晶を析出させて、高温給水中の鉄の溶解割合が低下させ、高圧給水制御弁50の複数の孔を通過する場合でも結晶として析出することを抑制することができる。
ここで竹節部62の流れ方向に対して垂直方向の寸法(遮蔽度)、形状、厚さは、適度なスケール付着抑制効果が得られるよう任意の条件に設定できる。また、より高いスケール付着抑制効果を得るために、竹節部62の遮蔽度を入口よりも出口の方に向かって徐々に大きくして、高温高圧給水が次々に衝突するようにしてもよい。
FIGS. 3A and 3B are schematic views of the second scale generation / attachment apparatus according to the present embodiment.
As shown in these drawings, in the second scale generation / attachment device 60-2 according to the present embodiment, a plurality of
Here, the dimension (shielding degree), shape, and thickness in the direction perpendicular to the flow direction of the bamboo
図4−1、図4−2は本実施例に係る第3のスケール発生・付着装置の模式図である。
これらの図面に示すように、本実施例に係る第3のスケール発生・付着装置60−3では、その内部に螺旋部であるネジ切り63が形成されている。この螺旋状のネジ切り63に高温高圧給水101が衝突することで、微粒子若しくは鉄イオンが結晶として析出する可能性が大きいものとなっており、実施例1と同様に積極的に結晶を析出させて、高温高圧給水101中の鉄の溶解割合が低下させ、高圧給水制御弁50の複数の孔を通過する場合でも結晶として析出することを抑制することができる。
ここで、ネジ切り63のネジ山の間隔、形状、高さは適度なスケール付着抑制効果が得られるように任意の条件に設定できる。また、より高いスケール付着抑制効果を得るために、ネジ切り63のネジ山の高さを入口より出口の方に徐々に高くして、高温高圧給水が次々に衝突するようにしてもよい。
FIGS. 4A and 4B are schematic views of a third scale generating / adhering apparatus according to the present embodiment.
As shown in these drawings, in the third scale generating / attaching apparatus 60-3 according to the present embodiment, a
Here, the interval, shape, and height of the thread of the thread cutting 63 can be set to arbitrary conditions so as to obtain an appropriate scale adhesion suppressing effect. Further, in order to obtain a higher scale adhesion suppression effect, the thread height of the
図5は本実施例に係る第4のスケール発生・付着装置を有する高圧給水ラインの模式図である。
図5に示すように、本実施例では、実施例1において、高圧節炭器14とスケール発生・付着装置60との間に、アンモニア43aをpHが9.5以上となるように図示しないアンモニア注入手段により供給し、高圧節炭器14にて発生した鉄イオンに対して、pHを上昇させることにより粒子として積極的に析出させるようにしている。なお、析出した粒子は弁の孔を通り抜けるのでスケール付着の問題はない。
FIG. 5 is a schematic view of a high-pressure water supply line having a fourth scale generating / adhering device according to this embodiment.
As shown in FIG. 5, in this embodiment, in Example 1, ammonia 43a is not shown between the high-
すなわち、スケール発生・付着装置60において障壁によるスケールの付着をさせると共に、その供給される給水の水質を変化させて、積極的に粒子をして顕在化させる相乗効果により、後流側の高圧給水制御弁50のオリフィス部でのスケール発生による付着を防止するようにしている。
なお、アンモニアの注入はスケール発生・付着装置60内においてであってもよい。
In other words, the scale generator /
The ammonia may be injected in the scale generator /
供給するアンモニア43aは、現状のpH値である9.3よりも高い、pHが9.5以上、好ましくは9.8以上となるように注入するのがよい。
なお、高圧節炭器14と高圧給水制御弁50との間において、酸化鉄の粒子を積極的に析出させるたには、pH9.5で1.5ppm、pH9.6で2.2ppm、pH9.8で5.0ppm、pH10で12ppm程度注入する必要がある。
なお、プラントから排出される排水においては、排水基準内に合致するように別途pH調整するようにすればよい。
The ammonia 43a to be supplied is preferably injected so that the pH is 9.5 or higher, preferably 9.8 or higher, which is higher than the current pH value of 9.3.
In order to positively precipitate iron oxide particles between the high-
In the drainage discharged from the plant, the pH may be adjusted separately so as to meet the drainage standard.
本発明に係る高圧給水制御弁は、特に限定されるものではないが、従来において説明した図7乃至10に示す多孔板単段給水制御弁や多孔板多段給水制御弁を用いた高圧給水制御弁の対策に用いて特に好適なものとなる。 The high-pressure feed water control valve according to the present invention is not particularly limited, but the high-pressure feed water control valve using the perforated plate single-stage feed water control valve or the perforated plate multi-stage feed water control valve shown in FIGS. This is particularly suitable for use in countermeasures.
以上説明したように、本発明のタービン設備は、熱複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインLHの高圧節炭器14と高圧給水制御弁50との間に介装され、内部で高温高圧給水101の流れを乱し、スケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置を設けてなるので、その抑制により積極的に壁面に付着しにくい程度に十分に大きなサイズの結晶状態として析出することとなり、この析出により高温高圧給水101中の鉄の溶解割合を低下させ、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することが可能となる。
As described above, the turbine equipment of the present invention includes a steam turbine that is operated by steam generated through heating units having different pressures in a plurality of stages, a condenser that condenses the exhaust of the steam turbine, and a condensate. High temperature and high pressure for supplying high temperature and high pressure feed water to be supplied to the high pressure drum of the high pressure heating unit in the pressurization unit in a turbine facility comprising a water supply system for feeding the condensate condensed in the boiler to the exhaust heat recovery boiler side Provided between the high-
また、熱源からの熱はガスタービンの排気であるコンバインドプラントであるので、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドプラントで高圧給水制御弁のスケール付着の問題をなくして長期間に亙って連続して運転することが可能となる。 In addition, since the heat from the heat source is a combined plant that is the exhaust of the gas turbine, the combined plant that combines the gas turbine and the steam turbine eliminates the problem of scale adhesion of the high-pressure feedwater control valve and continues for a long period of time. Driving.
本発明の排熱回収ボイラ装置は、高圧側蒸気を発生させる高圧側ユニット及び低圧側蒸気を発生させる低圧側ユニットからなり熱源からの熱を回収して高圧側蒸気及び低圧側蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラに給水する給水系統と、からなる排熱回収ボイラ装置において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインLHの高圧節炭器14と高圧給水制御弁50との間に介装され、内部で高温給水の流れを乱し、スケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置を設けてなるので、その抑制により積極的に壁面に付着しにくい程度に十分に大きなサイズの結晶状態として析出することとなり、この析出により高温高圧給水101中の鉄の溶解割合を低下させ、高圧給水制御弁50におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することが可能となる。
The exhaust heat recovery boiler apparatus of the present invention comprises a high-pressure side unit that generates high-pressure side steam and a low-pressure side unit that generates low-pressure side steam, and recovers heat from a heat source to generate high-pressure side steam and low-pressure side steam. A high-temperature and high-pressure feed water that supplies high-temperature and high-pressure feed water to be supplied to a high-pressure drum of a high-pressure heating unit within the pressurizing unit in a waste heat recovery boiler apparatus that includes a heat recovery boiler and a water supply system that supplies water to the exhaust heat recovery boiler Since it is interposed between the
本発明の水処理方法は、複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備の運転方法において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水の流れを乱し、過飽和の溶解酸化鉄を粒子化しつつ運転するので、析出により高温給水中の鉄の溶解割合を低下させ、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することが可能となる。 The water treatment method of the present invention includes a steam turbine that is operated by steam generated through a plurality of stages of different pressure units, a condenser that condenses the exhaust of the steam turbine, and a condenser that is condensed in the condenser. In the operation method of the turbine equipment comprising a water supply system for supplying water to the exhaust heat recovery boiler side, the flow of high-temperature high-pressure water supplied to the high-pressure drum of the high-pressure heating unit in the pressurization unit is disturbed, and Since the operation is performed while the dissolved iron oxide is made into particles, the dissolution rate of iron in the high-temperature water supply is reduced by precipitation, the adhesion of scale in the high-pressure water supply control valve is reduced, and the number of maintenance can be reduced.
以上のように、本発明では、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することができ連続したタービン設備の運転が可能となる。 As described above, according to the present invention, scale adhesion in the high-pressure feed water control valve is reduced, the number of maintenance can be reduced, and continuous operation of the turbine equipment becomes possible.
1 ガスタービン
2 排熱回収ボイラ
3 高圧加熱ユニット
4 中圧加熱ユニット
5 低圧加熱ユニット
6 蒸気タービン
7 給水ライン
8 復水器
9 復水ポンプ
10 脱気器
11 高圧過熱器
12 高圧ドラム
13 高圧蒸発器
14 高圧節炭器
45 薬剤注入手段
46 薬剤
46a アンモニア
46b ヒドラジン
50 高圧給水制御弁
60 スケール発生・付着装置
60−1 第1のスケール発生・付着装置
60−2 第2のスケール発生・付着装置
60−3 第3のスケール発生・付着装置
61 邪魔板
62 中央が中空の竹節部
63 ネジ切り
100A 多孔板単段給水制御弁
100B 多孔板多段給水制御弁
101 高温高圧給水
103 オリフィス
104 結晶(Fe3O4)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (17)
前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部で高温給水の流動状態を乱し、スケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置を設けてなることを特徴とするタービン設備。 A steam turbine that is activated by steam generated through heating units with different pressures in multiple stages, a condenser that condenses the exhaust of the steam turbine, and the condensate condensed in the condenser is placed on the exhaust heat recovery boiler side. In turbine equipment consisting of a feed water system
It is interposed between the high pressure economizer and the high pressure water supply control valve of the high temperature and high pressure water supply line that supplies the high temperature and high pressure feed water that is supplied to the high pressure drum of the high pressure heating unit in the pressurizing unit, and the flow of the high temperature water supply inside A turbine equipment comprising a scale generation / attachment device that disturbs the state and generates and attaches scale.
前記スケール発生・付着装置が、その内部に高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設してなることを特徴とするタービン設備。 In claim 1,
Turbine equipment characterized in that the scale generation / attachment device has a plurality of baffle plates arranged alternately along the flow direction of the high-temperature high-pressure feed water.
前記スケール発生・付着装置が、その内部に高温高圧給水の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部が複数配設してなることを特徴とするタービン設備。 In claim 1,
Turbine equipment characterized in that the scale generating / attaching device is provided with a plurality of bamboo joints having a hollow center in the flow direction of the high-temperature and high-pressure water supply.
前記スケール発生・付着装置が、その内部に螺旋部を形成してなることを特徴とするタービン設備。 In claim 1,
A turbine facility characterized in that the scale generating / attaching device has a spiral portion formed therein.
前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをpH9.5以上となるように注入してなることを特徴とするタービン設備。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Turbine equipment in which ammonia is injected so as to have a pH of 9.5 or higher between the high pressure economizer and the scale generator / deposit device or in the scale generator / deposit device.
前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が250℃以上であることを特徴とするタービン設備。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The turbine equipment characterized in that the temperature of the high-pressure feed water supplied to the high-pressure drum is 250 ° C. or higher.
前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とするタービン設備。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
The high-pressure water supply control valve is a perforated plate multi-stage water supply control valve.
熱源からの熱はガスタービンの排気であるコンバインドプラントであることを特徴とするタービン設備。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A turbine facility characterized in that the heat from the heat source is a combined plant that is exhaust of a gas turbine.
前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部で高温給水の流れを乱し、スケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置を設けてなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 An exhaust heat recovery boiler that consists of a high-pressure side unit that generates high-pressure side steam and a low-pressure side unit that generates low-pressure side steam to recover heat from the heat source and generate high-pressure side steam and low-pressure side steam, and an exhaust heat recovery boiler In an exhaust heat recovery boiler device comprising a water supply system for supplying water,
Among the pressurizing units, it is interposed between a high pressure economizer and a high pressure water supply control valve in a high temperature / high pressure water supply line for supplying high temperature / high pressure water supplied to the high pressure drum of the high pressure heating unit, and the flow of the high temperature water supply inside An exhaust heat recovery boiler apparatus comprising a scale generation / attachment device that disturbs the scale and generates and attaches scale.
前記スケール発生・付着装置が、高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 In claim 9,
The exhaust heat recovery boiler apparatus, wherein the scale generating / adhering device is formed by alternately arranging a plurality of baffle plates along a flow direction of the high-temperature high-pressure feed water.
前記スケール発生・付着装置が、高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の中央が中空の竹節部が配設してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 In claim 9,
A waste heat recovery boiler apparatus, wherein the scale generating / adhering device comprises a plurality of hollow bamboo knots along the flow direction of the high-temperature high-pressure feed water.
前記スケール発生・付着装置が、内部に螺旋部を形成してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 In claim 9,
An exhaust heat recovery boiler apparatus, wherein the scale generation / attachment apparatus has a spiral portion formed therein.
前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをpH9.6以上となるように注入してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 In any one of claims 9 to 12,
An exhaust heat recovery boiler apparatus, wherein ammonia is injected so as to have a pH of 9.6 or more between the high pressure economizer and the scale generation / deposition apparatus or in the scale generation / deposition apparatus.
前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が250℃以上であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 In any one of Claims 9 thru | or 13,
The exhaust heat recovery boiler apparatus, wherein a temperature of the high-pressure feed water supplied to the high-pressure drum is 250 ° C or higher.
前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。 In any one of Claims 9 thru | or 14,
The exhaust heat recovery boiler apparatus, wherein the high-pressure feed water control valve is a perforated plate multi-stage feed water control valve.
前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水の流れを乱し、過飽和の溶解酸化鉄を粒子化しつつ運転することを特徴とするタービン設備の運転方法。 A steam turbine that is activated by steam generated through heating units with different pressures in multiple stages, a condenser that condenses the exhaust of the steam turbine, and the condensate condensed in the condenser is placed on the exhaust heat recovery boiler side. In the operation method of the turbine equipment consisting of the water supply system to supply,
An operation method for turbine equipment, wherein the operation is performed while disturbing the flow of high-temperature and high-pressure feed water supplied to the high-pressure drum of the high-pressure heating unit in the pressurization unit and granulating supersaturated dissolved iron oxide.
前記過飽和の溶解酸化鉄を粒子する化の際に、高温給水にアンモニアを局所的に注入し、高圧給水中に酸化鉄の結晶を析出させつつ運転することを特徴とするタービン設備の運転方法。 In claim 16,
A method for operating a turbine facility, characterized in that when the supersaturated dissolved iron oxide is made into particles, ammonia is locally injected into the high-temperature feed water, and operation is performed while iron oxide crystals are precipitated in the high-pressure feed water.
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