JP2009008290A - 発電設備におけるドレン回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンクーラで熱交換後のドレンの熱を有効に回収して、発電設備の効率を向上させることができるドレン回収システムを提供する。
【解決手段】ドレンタンク１４に集積した発電設備のドレンを、発電設備の復水器４に戻す発電設備におけるドレン回収システムであって、ドレンタンク１４と復水器４とを連通するドレン管路１７と、復水器４とボイラ１との間に設けられた復水系統において復水管路１６を流通する復水及びドレン管路１７を流通するドレンとの間で熱交換を行わせるよう復水管路１６及びドレン管路１７の途中における交差位置に配設したドレンクーラ９と、ドレンクーラ９と復水器４との間のドレン管路１７から分岐して、ドレンクーラ９の上流側においてドレンクーラ９と復水系統のいずれかの熱交換器との間で復水管路１６に合流させた分岐管路１９とを有するドレン回収システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電設備におけるドレン回収システムに関し、特に発電設備内のドレンの熱回収を行う際に有用なものである。

一般に火力発電所等の発電設備では、ボイラで発生した蒸気によって蒸気タービンが駆動され発電が行われている。蒸気タービンで仕事を終えた蒸気は、復水器で凝縮され復水とされてから、復水系統を経て再びボイラに戻される。この復水系統には、熱交換器が複数個設けられており、復水は各々の熱交換器で様々な熱媒体と熱交換しながら搬送されている。また、復水系統では、復水中の不純物の除去も行われている。尚、発電設備の復水系統に関する公知技術として、特許文献１を挙げることができる。

一方、発電の過程において発電設備内の各所で蒸気が凝縮してドレンが発生する。発電設備には、このように発生したドレンを集積して貯留するためのドレンタンクとこの集積された発電設備内のドレンを有効に利用するためのドレン回収システムが設けられており、ドレン回収システムの管路が復水系統の復水管路に交差するように配設されている。ここで、図２は、従来技術に係るドレン回収システムを備えた発電設備の概略系統図である。

同図に示すように発電設備における復水系統では、復水器４で凝縮された復水が、復水ポンプ５により復水管路１６を経て復水熱交換器６に送られ、熱媒体として軸受冷却水と熱交換する。次に、復水は復水熱交換器６から復水管路１６を経てグランドコンデンサー７に送られ、熱媒体としてタービン蒸気のシールとして使用されたグランド蒸気の排気蒸気と熱交換する。そして、復水は送給ポンプ８でグランドコンデンサー７から復水管路１６を経てドレンクーラ９に圧送されて、ドレンクーラ９で熱交換する。ドレンクーラ９では、発電設備内から集積されたドレンを熱媒体としている。そして、復水はドレンクーラ９から復水管路１６を経て上下方向二段に構成された第１ヒータ１０及び第２ヒータ１１に送られて、熱媒体として低圧側の蒸気タービン２のタービン抽気と熱交換する。

このため、復水系統では、復水器４からの復水が、復水管路１６を経て復水熱交換器６、グランドコンデンサー７、ドレンクーラ９、第１ヒータ１０及び第２ヒータ１１と様々な熱媒体による熱交換器で熱交換した後、ボイラ１に戻される。

一方、ドレンクーラ９の熱媒体であるドレンは、ドレンクーラ９で復水と熱交換後も発電設備内において比較的温度が高く未だ十分に熱を保有している。

発電設備における従来技術のドレン回収システムには、発電設備の各所で発生したドレンを集積して貯留するためのドレンタンク１４とドレンクーラ９とを連結し、さらにドレンクーラ９と復水器４とを連結するドレン管路１７が備えられている。そして、ドレン管路１７のドレンタンク１４とドレンクーラ９の間には、ドレンポンプ１５が備えられ、ドレンクーラ９と復水器４の間には、第１調整弁１８が備えられている。このため、ドレンポンプ１５によってドレンタンク１４からドレンクーラ９にドレンが送られ、ドレンクーラ９で高温のドレンが熱媒体として復水と熱交換する。そして、ドレンクーラ９から復水と熱交換後のドレンがドレン管路１７を通して復水器４内に送られ、復水器４でドレンの熱が回収されていた。

このように、従来技術におけるドレン回収システムでは、ドレンクーラ９で熱交換後のドレンを復水器４に搬送して、発電設備内のドレンの回収を行っていた。

しかし、ドレンクーラ９での熱交換後のドレンが、復水器４の復水温度より高く熱回収可能であるにもかかわらず低温の復水器４に送られていた。この結果、従来の方法では、ドレンの熱を無駄にしていた。

特開２００６−１３８２７８号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ドレンクーラで熱交換後のドレンの熱を有効に回収して、発電設備の効率を向上させることができるドレン回収システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
ドレンタンクに集積した発電設備のドレンを、前記発電設備の復水器に戻す発電設備におけるドレン回収システムであって、
前記ドレンタンクと前記復水器とを連通するドレン管路と、
前記復水器と前記発電設備の蒸気発生手段との間に設けられた復水系統において復水管路を流通する復水及び前記ドレン管路を流通するドレンとの間で熱交換を行わせるよう前記復水管路及びドレン管路の途中における交差位置に配設したドレンクーラと、
前記ドレンクーラと前記復水器との間の前記ドレン管路から分岐して、前記ドレンクーラの上流側において前記ドレンクーラと前記復水系統のいずれかの熱交換器との間で前記復水管路に合流させた分岐管路と
を有することを特徴とするドレン回収システムにある。

第１の態様では、ドレン回収システムの分岐管路から熱交換器を備えた復水系統の復水管路にドレンクーラで熱交換後のドレンを供給することができる。この結果、ドレンクーラと復水器との温度差に比べ、ドレンクーラと復水器より下流側の復水管路との温度差の方が小さいので、ドレンの熱回収の効率を向上させることができる。

本発明の第２の態様は、
請求項１に記載のドレン回収システムにおいて、
前記分岐管路は、
前記ドレンクーラと前記復水系統の熱交換器である復水熱交換器との間の前記復水管路に合流させること
を特徴とするドレン回収システムにある。

第２の態様では、ドレンクーラから復水熱交換器とドレンクーラとの間の復水管路にドレンクーラで熱交換後のドレンを供給することができるので、復水器にドレンを送る時に比べて、復水熱交換器とドレンクーラとの間の復水管路に送る方がドレンクーラとの温度差を小さくすることができる。この結果、ドレンの熱回収の効率を向上させることができる。

本発明の第３の態様は、
請求項１又は請求項２に記載のドレン回収システムにおいて、
前記分岐管路に
ドレンの流れを調整するための調整弁と
ドレンを圧送するためのドレン圧送ポンプとを備えた
ことを特徴とするドレン回収システムにある。

第３の態様では、ドレン回収システムに備えられた調整弁によって、ドレンの流れを調整することができ、ドレン回収システムに備えられたポンプによってドレンを圧送することができる。この結果、ドレン回収システムのドレン管路及び分岐管路から復水管路にドレンを効率良く供給することができる。

本発明の第４の態様では、
第１乃至第３の何れか一つの態様に記載のドレン回収システムを備えたことを特徴とする発電設備にある。

第４の態様では、ドレン回収システムにおける分岐管路によって復水系統の復水管路にドレンクーラで熱交換後のドレンを供給することができる。この結果、ドレンクーラと復水器との温度差に比べ、ドレンを合流させる復水系統の復水管路とドレンクーラとの温度差の方が小さくなる。したがって、ドレンの熱回収の効率を向上させることができるため、発電設備における省エネルギー化を計ることができる。

本発明の発電設備におけるドレン回収システムは、ドレンクーラで熱交換後のドレンをドレンクーラと比較的温度差の低い復水管路に合流させることができるので、発電設備内のドレンの熱を有効に回収することができる。従って、発電設備の熱回収効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。尚、本発明の実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下に限定されない。

図１は、本発明の一実施形態に係るドレン回収システムを備えた発電設備の概略系統図である。

同図に示すように、発電設備は燃料Ｆが高温で燃焼されるボイラ１を備えており、ボイラ１は、蒸気の流通路で蒸気タービン２と繋がっている。蒸気タービン２には、発電が行われる発電機３が設けられているとともに、蒸気が凝縮されて復水とされる復水器４が備えられている。

復水系統における復水器４の出口側の復水管路１６には、復水ポンプ５が備えられており、復水管路１６によって順に、復水器４、復水熱交換器６及びグランドコンデンサー７が連結されている。グランドコンデンサー７の出口側には、送給ポンプ８が備えられ復水管路１６でグランドコンデンサー７とドレンクーラ９とが連結されている。ドレンクーラ９は、復水管路１６によって上下方向に多段からなる第１ヒータ１０と第２ヒータ１１に連結されている。

尚、復水系統に備えられた種々の熱交換器において、復水熱交換器６は、軸受冷却水を熱媒体として、グランドコンデンサー７は、タービングランドシール部のシール蒸気を同時に回収した空気を熱媒体として、ドレンクーラ９は、タービン抽気のドレンを熱媒体として、第１ヒータ１０と第２ヒータ１１は、タービン抽気を熱媒体として復水と各々熱交換している。

多段からなる第１ヒータ１０と第２ヒータ１１は、復水管路１６によって脱気器１２に連結されている。脱気器１２のタンクに投入された復水は給水昇圧ポンプ１３により給水としてボイラ１に戻される。

このため、発電設備においては、ボイラ１で蒸気が発生され、発生した蒸気によって蒸気タービン２を駆動し発電機３で発電を行う。そして、蒸気タービン２で仕事をした蒸気は、復水器４で凝縮され復水となる。その後、凝縮した復水は、復水ポンプ５により復水熱交換器６、グランドコンデンサー７に運ばれ様々な熱媒体と熱交換する。そして、復水は送給ポンプ８によってドレンクーラ９、次に第１ヒータ１０、第２ヒータ１１に送られて熱交換を行う。復水は、脱気器１２で不凝縮ガスを除去された後、給水昇圧ポンプ１３によりボイラ１に給水される。

一方、発電設備には、発電設備内のドレンを回収するためのドレン回収システムが備えられており、復水系統の復水管路１６上の熱交換器であるドレンクーラ９で交差するように配設されている。

そして、ドレン回収システムは、発電設備内で発生したドレンを集積して貯留するためのドレンタンク１４、熱交換器であるドレンクーラ９及び復水器４とを連結するドレン管路１７と、ドレンクーラ９と復水器４との間のドレン管路１７から分岐して復水熱交換器６の出口側の復水管路１６に合流して連結する分岐管路１９とから構成されている。

尚、ドレンタンク１４とドレンクーラ９との間のドレン管路１７にはドレンポンプ１５が備えられ、ドレンクーラ９と復水器４との間で分岐管路１９より下流側のドレン管路１７には第１調整弁１８が備えられ、分岐管路１９には、第２調整弁２０及びドレン圧送ポンプ２１が備えられている。

ここで、復水系統の復水熱交換器６、グランドコンデンサー７及びドレンクーラ９等の複数個の熱交換器において、復水が熱交換を行い搬送されている。このため、復水器４での温度が一番低く、下流側を流通する復水の温度の方が上流側を流通する復水の温度よりも高い。

一方、ドレン回収システムにおいては、発電設備の各所で発生したドレンを集積して貯留するためのドレンタンク１４での温度が一番高くなっており、ドレンクーラ９で復水とドレンとが熱交換するため、ドレンクーラ９出口側のドレン管路１７でのドレンの温度はドレンクーラ９入口側のドレン管路１７でのドレンの温度に比べて低い。

このため、ドレンクーラ９のドレンと復水系統の各機器における復水の温度差は、復水器４が一番大きく、復水熱交換器６、グランドコンデンサー７の順に温度差は小さくなっている。

したがって、発電設備が定常運転の場合、ドレン管路１７の第１調整弁１８を閉状態、分岐管路１９の第２調整弁２０を開状態にし、ドレンクーラ９で熱交換後のドレンを、ドレン管路１７及び分岐管路１９を経てドレン圧送ポンプ２１により圧送して復水熱交換器６の出口側の復水管路１６に合流させる。

この結果、ドレンクーラ９のドレンと温度差の大きい復水器４にドレンを導入するよりも、ドレンクーラ９のドレンと温度差の小さい復水熱交換器６の出口側の復水管路１６に合流させてドレンを回収するほうが、熱力学的にドレンの熱回収効率を高めることができる。

尚、発電設備が起動時等、発電設備内を流通するドレンの温度が十分低い際には、ドレンクーラ９内を流通するドレンと復水器４の復水との温度差は小さいので、ドレン管路１７の第１調整弁１８を開状態、分岐管路１９の第２調整弁２０を閉状態にし、ドレンクーラ９で熱交換後のドレンを復水器４に導入している。

上記の実施の形態により、発電設備内の復水の温度を１℃〜２℃上昇させることができるので、発電設備全体の熱効率を高めることができる。尚、復水温度を１℃上昇させた時の年間の節減金額を概算すると、年間１，０００万円もの節減が見込まれる。このように、発電設備内におけるドレンの熱回収の向上により、発電設備のランニングコストの大幅な低減が可能となる。

また、上記の実施の形態では、ドレンクーラ９で熱交換後のドレンを例えば、復水熱交換器６の出口側の復水管路１６に合流させる分岐管路１９の設置例を示したが、ドレンが供給される復水管路１６の位置によって発電設備内の圧力差を考慮した減圧設備を設けるならば、復水器４より下流側でドレンクーラ９より上流側の復水管路１６という条件を満たす復水管路１６上のどこにドレンを合流させてもよい。

本発明は、発電設備におけるドレンの熱回収をする産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態に係るドレン回収システムを備えた発電設備の概略系統図である。 従来技術に係るドレン回収システムを備えた発電設備の概略系統図である。

符号の説明

１ ボイラ
２ 蒸気タービン
３ 発電機
４ 復水器
５ 復水ポンプ
６ 復水熱交換器
７ グランドコンデンサー
８ 送給ポンプ
９ ドレンクーラ
１０ 第１ヒータ
１１ 第２ヒータ
１２ 脱気器
１３ 給水昇圧ポンプ
１４ ドレンタンク
１５ ドレンポンプ
１６ 復水管路
１７ ドレン管路
１８ 第１調整弁
１９ 分岐管路
２０ 第２調整弁
２１ ドレン圧送ポンプ

Claims (4)

1. ドレンタンクに集積した発電設備のドレンを、前記発電設備の復水器に戻す発電設備におけるドレン回収システムであって、
   前記ドレンタンクと前記復水器とを連通するドレン管路と、
   前記復水器と前記発電設備の蒸気発生手段との間に設けられた復水系統において復水管路を流通する復水及び前記ドレン管路を流通するドレンとの間で熱交換を行わせるよう前記復水管路及びドレン管路の途中における交差位置に配設したドレンクーラと、
   前記ドレンクーラと前記復水器との間の前記ドレン管路から分岐して、前記ドレンクーラの上流側において前記ドレンクーラと前記復水系統のいずれかの熱交換器との間で前記復水管路に合流させた分岐管路と
   を有することを特徴とするドレン回収システム。
2. 請求項１に記載のドレン回収システムにおいて、
   前記分岐管路は、
   前記ドレンクーラと前記復水系統の熱交換器である復水熱交換器との間の前記復水管路に合流させること
   を特徴とするドレン回収システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載のドレン回収システムにおいて、
   前記分岐管路に
   ドレンの流れを調整するための調整弁と
   ドレンを圧送するためのドレン圧送ポンプとを備えた
   ことを特徴とするドレン回収システム。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のドレン回収システムを備えたことを特徴とする発電設備。