JP2010048490A - 火力発電設備のボイラのドレン系統 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボイラへの給水の給水系統の熱効率を高めることにより、火力発電設備全体としての効率を高める。
【解決手段】 ボイラ１へ供給する空気とタービン２から抽出した蒸気との間で熱交換することにより前記空気を予熱する蒸気式空気予熱器８と、該蒸気式空気予熱器８で熱交換することにより得られたドレンを回収して貯留するドレンタンク１３と、該ドレンタンク１３に貯留されたドレンを復水器４に圧送するドレンポンプ１４とを備えた火力発電設備のボイラのドレン系統において、前記ドレンタンク１３の入口側に、前記蒸気式空気予熱器８からのドレンを、ボイラ１の給水系統２３の途中に設けられる脱気器５の脱気タンク７に導き、脱気タンク７に貯留されている給水との間で熱交換するバイパス系統１６を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、火力発電設備のボイラのドレン系統に関し、特に、蒸気式空気予熱器で得られたドレンの熱を有効に利用することができる火力発電設備のボイラのドレン系統に関する。

火力発電設備は、ボイラで燃料を燃焼し、この熱により高圧高温の蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気タービン及び発電機を回転させることにより電力を発生させる機関であって、その一例が非特許文献１に記載されている。

この火力発電設備は、図３に示すように、ボイラ１と、蒸気タービン２（高圧タービン２ａ、中圧タービン２ｂ、及び低圧タービン２ｃ）、発電機３、復水器４、脱気器５、蒸気式空気予熱器８等を備えている。

ここで、蒸気式空気予熱器８は、ボイラ１に供給する空気を予熱する空気予熱器（図示せず）に供給する空気を、蒸気タービン２から抽気系統２６を介して抽出した蒸気を利用して予熱し、空気予熱器の入口側の温度が所定の温度以下に低下するのを防止し、伝熱面金属温度を露点以上に上昇させるものであって、この蒸気式空気予熱器８と復水器４との間にドレン系統１０が設けられている。

ドレン系統１０は、例えば、図３に示すように、蒸気式空気予熱器８で熱交換することにより得られたドレンを回収して貯留するドレンタンク１３と、ドレンタンク１３に貯留されたドレンを復水器４に圧送するドレンポンプ１４と、ドレンポンプ１４と複数器４との間に設けられて、ドレンタンク１３からのドレンと復水器４からの復水との間で熱交換を行うドレンクーラ１５と、それらの機器を相互に接続するドレン配管１１とを備え、ドレンクーラ１５で熱交換を行った後の復水を復水系統２０の復水ポンプ２１、低圧給水加熱器２２、及び給水系統２３の給水ポンプ２４、高圧給水加熱器２５を介してボイラ１に供給している。
なお、図３中、２７は主蒸気系統、２８は再熱蒸気系統である。
中国電力ホームページ、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年７月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｅｒｇｉａ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／０４／ｐ０４１０２６−１ａ．ｈｔｍｌ＞

どころで、上記のような構成の火力発電設備のボイラのドレン系統１０にあっては、ドレンタンク１３からのドレンと復水器４からの復水との間で熱交換を行った後に、この復水を給水系統２３の給水ポンプ２４及び高圧給水加熱器２５を介してボイラ１へ導いているため、ボイラ１へ給水する給水系統２３の熱効率が悪く、火力発電設備全体としての効率を悪くする原因となっていた。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、ボイラへの給水の給水系統の熱効率を向上させることにより、火力発電設備全体としての効率を高めることができる火力発電設備のボイラのドレン系統を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、ボイラへ供給する空気とタービンから抽出した蒸気との間で熱交換することにより前記空気を予熱する蒸気式空気予熱器と、該蒸気式空気予熱器で熱交換することにより得られたドレンを回収して貯留するドレンタンクと、該ドレンタンクに貯留されたドレンを復水器に圧送するドレンポンプとを備えた火力発電設備のボイラのドレン系統において、前記ドレンタンクの入口側に、前記蒸気式空気予熱器からのドレンを、ボイラの給水系統の途中に設けられる脱気器の脱気タンクに導き、脱気タンクに貯留されている給水との間で熱交換するバイパス系統を設けたことを特徴とする。

本発明の火力発電設備のボイラのドレン系統によれば、蒸気式空気予熱器で熱交換することにより得られたドレンは、バイパス系統を介して給水系統の途中の脱気器の脱気タンクに導かれ、脱気器の脱気タンクに貯留されている給水との間で熱交換が行われ、熱交換が行われた給水が脱気器の脱気タンクから給水系統を介してボイラに供給されることになる。

また、本発明は、前記バイパス系統は、前記ドレン系統又はバイパス系統に切り換える切換弁と、該切換弁と前記脱気器の脱気タンクとの間に設けられる加圧ポンプとを備えていることを特徴とする。

本発明の火力発電設備のボイラのドレン系統によれば、切換弁を作動させて、加圧ポンプを作動させることにより、蒸気式空気予熱器からのドレンがバイパス系統を介して脱気器の脱気タンクに導かれる。また、切換弁を作動させ、加圧ポンプを停止させることにより、蒸気式空気予熱器からのドレンがドレン系統を介して復水器に導かれる。

以上、説明したように、本発明の火力発電設備のボイラのドレン系統によれば、蒸気式空気予熱器からのドレンをバイパス系統を介して脱気器の脱気タンクに導き、このドレンと脱気タンクに貯留されている給水との間で熱交換を行うことができるので、脱気器の脱気タンクから直接にボイラの給水系統に給水を供給する場合に比べて、ボイラへの給水系統へ供給される給水の熱効率を向上させることができ、これにより発電設備全体としての効率を高めることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明の火力発電設備のボイラのドレン系統の一実施の形態が示されていて、図１は火力発電設備の全体を示す概略図、図２は図１のドレン系統の拡大図である。

すなわち、本発明の火力発電設備は、図１に示すように、ボイラ１、蒸気タービン２（高圧タービン２ａ、中圧タービン２ｂ、及び低圧タービン２ｃ）、発電機３、復水器４、脱気器５、蒸気式空気予熱器８等を備え、蒸気式空気予熱器８と復水器４との間に本実施の形態のドレン系統１０が設けられている。

蒸気式空気予熱器８は、ボイラ１に供給する空気を予熱する空気予熱器（図示せず）に供給する空気を、蒸気タービン２から抽気系統２６を介して抽出した蒸気を利用して予熱し、空気予熱器の入口側の温度が所定の温度以下に低下するのを防止し、伝熱面金属温度を露点以上に上昇させるものであって、この蒸気式空気予熱器８と復水器４との間にドレン系統１０が設けられている。

復水器４は、蒸気タービン２から排気される蒸気を冷却して凝縮することにより復水を得るためのものであって、復水器４で得られた復水は復水系統２０の低圧給水加熱器２２で加熱された後に脱気器５に導かれ、脱気器５から給水系統２３の高圧給水加熱器２５で加熱された後にボイラ１に給水される。

ドレン系統１０は、蒸気式空気予熱器８において、空気予熱器に供給する空気と蒸気タービン２から抽出した蒸気との間で熱交換することにより得られたドレンを回収して貯留するドレンタンク１３と、ドレンタンク１３に貯留されたドレンを復水器４に圧送するドレンポンプ１４と、ドレンタンク１３からのドレンと復水器４からの復水との間で熱交換することにより所定の温度の復水を作るドレンクーラ１５と、ドレンタンク１３と蒸気式空気予熱器８との間に設けられる水位調整弁１２とを備えており、これらの機器はドレン配管１１を介して相互に接続されている。

ドレン系統１０を介して復水器４に導かれたドレンは、復水器４からの復水と混合されて復水系統２０の復水ポンプ２１の作動により、復水系統２０の低圧給水加熱器２２を介して脱気器５に導かれ、脱気器５から給水系統２３の高圧給水加熱器２５を介してボイラ１に供給される。

脱気器５は、給水系統２３の途中に設けられて、蒸気タービン２から抽出した蒸気を利用して給水（復水器４からの復水等）を加熱することにより、給水中に含まれる非凝縮性ガス（酸素、炭酸ガス等）を除去するものであって、給水系統２３の給水ポンプ２４、給水配管、ボイラ１等の機器の腐食を防止することができる。

脱気器５は、例えば、給水中に含まれる非凝縮性ガスを除去する脱気室６と、脱気室６で非凝縮性ガスを除去した給水を貯留する脱気タンク７とから構成されている。脱気タンク７は、火力発電設備の負荷変動に対応可能な容量に設定されている。

図２に示すように、ドレン系統１０の水位調整弁１２とドレンタンク１３との間のドレン配管１１の途中にはバイパス系統１６が設けられ、このバイパス系統１６を介して蒸気式空気予熱器８からのドレンが脱気器５の脱気タンク７に導かれるようになっている。

バイパス系統１６は、ドレン系統１０のドレンタンク１３と水位調整弁１２との間のドレン配管１１の途中に一端が接続され、他端が脱気器５の脱気タンク７に接続されるバイパス配管１７と、バイパス配管１７とドレン配管１１との接続部に設けられる切換弁１８と、バイパス配管１７の途中に設けられる加圧ポンプ１９とを備えている。

切換弁１８としては、バイパス配管１７を閉じ、ドレン配管１１を開いて、ドレン系統１０を介して復水器４側へのドレンの流通を許容する機能、及びバイパス配管１７を開き、ドレン配管１１を閉じて、バイパス系統１６を介して脱気器５側へのドレンの流通を許容する機能を有するものであれば特に制限はなく、本実施の形態においては、切換弁１８に三方弁を用いている。

切換弁１８は、火力発電設備の負荷変動に応じて、ドレン系統１０又はバイパス系統１６に切り換えるように構成されている。
例えば、脱気器５の入口温度が蒸気式空気予熱器８からのドレンの温度よりも低い領域（表１のＢ、Ｃ）においては、切換弁１８によりバイパス系統１７を開き、ドレン系統１０を閉じ、バイパス系統１７を介して蒸気式空気予熱器８からのドレンの脱気器６側への流通を許容する。

これにより、復水器４側から復水系統２０を介して脱気器５に供給される復水と蒸気式空気予熱器８からのドレンとの間で効率良く熱交換することができ、脱気器５から給水系統２３を介してボイラ１に供給される給水の熱効率を高めることができる。

また、脱気器５の入口温度が蒸気式空気予熱器８からのドレンの温度よりも高い領域（表１のＡ）においては、切換弁１８によりバイパス系統１６を閉じ、ドレン系統１０を開き、ドレン系統１０を介して蒸気式空気予熱器８からのドレンの復水器４側への流通を許容する。

これにより、従来と同様に、蒸気式空気予熱器８からのドレンと復水器４側から復水との間で熱交換を行うことができ、この後に復水系統２０、給水系統２３を介してボイラ１に給水が供給されることになる。

なお、火力発電設備の負荷と、蒸気式空気予熱器８からのドレンの温度と脱気器５の入口温度とは相関関係にあるので、火力発電設備の負荷に応じて、切換弁１８を切り換えるように構成してもよい。

上記のように構成した本実施の形態による火力発電設備のボイラのドレン系統１０にあっては、ドレン系統１０の途中にバイパス系統１６を設け、火力発電設備の負荷に応じて、バイパス系統１６を介して蒸気式空気予熱器８からのドレンを脱気器５の脱気タンク７に導くように構成したので、ボイラ１へ給水する給水系統２３の熱効率を高めることができ、火力発電設備全体としての効率を高めることができる。

本発明による火力発電設備の全体を示す概略図である。 図１のドレン系統の拡大図である。 従来の火力発電設備の全体を示す概略図である。

符号の説明

１ ボイラ
２ 蒸気タービン
２ａ 高圧タービン
２ｂ 中圧タービン
２ｃ 低圧タービン
３ 発電機
４ 復水器
５ 脱気器
６ 脱気室
７ 脱気タンク
８ 蒸気式空気予熱器
１０ ドレン系統
１１ ドレン配管
１２ 水位調整弁
１３ ドレンタンク
１４ ドレンポンプ
１５ ドレンクーラ
１６ バイパス系統
１７ バイパス配管
１８ 切換弁（三方弁）
１９ 加圧ポンプ
２０ 復水系統
２１ 復水ポンプ
２２ 低圧給水加熱器
２３ 給水系統
２４ 給水ポンプ
２５ 高圧給水加熱器
２６ 抽気系統
２７ 主蒸気系統
２８ 再熱蒸気系統

Claims (2)

1. ボイラへ供給する空気とタービンから抽出した蒸気との間で熱交換することにより前記空気を予熱する蒸気式空気予熱器と、該蒸気式空気予熱器で熱交換することにより得られたドレンを回収して貯留するドレンタンクと、該ドレンタンクに貯留されたドレンを復水器に圧送するドレンポンプとを備えた火力発電設備のボイラのドレン系統において、
   前記ドレンタンクの入口側に、前記蒸気式空気予熱器からのドレンを、ボイラの給水系統の途中に設けられる脱気器の脱気タンクに導き、脱気タンクに貯留されている給水との間で熱交換するバイパス系統を設けたことを特徴とする火力発電設備のボイラのドレン系統。
2. 前記バイパス系統は、前記ドレン系統又はバイパス系統に切り換える切換弁と、該切換弁と前記脱気器の脱気タンクとの間に設けられる加圧ポンプとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の火力発電設備のボイラのドレン系統。

Images