JP2010096422A - Boiler unit and power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定圧貫流ボイラを有するボイラユニットおよび発電システムに関するものである。 The present invention relates to a boiler unit having a constant pressure once-through boiler and a power generation system.
火力発電所等において、定圧貫流ボイラと蒸気タービンとを主な構成機器として備える発電システムが多く採用されている。この発電システムは、定圧貫流ボイラで発生させた蒸気を用いて蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンに結合された発電機により発電するものである。 In thermal power plants and the like, many power generation systems including a constant pressure once-through boiler and a steam turbine as main components are employed. This power generation system drives a steam turbine using steam generated by a constant pressure once-through boiler, and generates power by a generator coupled to the steam turbine.
上記の発電システムにおいて、定圧貫流ボイラは、通常時には定圧運転、即ち、主蒸気圧力が負荷に依存せずに一定となる運転を行う。しかし、定圧貫流ボイラが定圧運転を行うことができる負荷には制限があり、例えば、25%以下の負荷では定圧運転を安定的に行うことができない。そこで、運用可能な負荷範囲を拡げるために、主蒸気圧力を負荷に応じて変化させる変圧運転を行う方法が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されている技術によれば、例えば15%の最低負荷からボイラを停止する場合、一旦負荷を例えば25%まで上昇させ、運転モードを定圧運転に切り替えた後、停止準備を経てボイラを停止していた。したがって、停止までの時間がかかることの他、停止までの燃料・所内動力等のエネルギーを損失してしまう等の問題があった。
However, according to the techniques disclosed in Patent Document 1 and
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、エネルギー損失量を低減することのできるボイラユニットおよび発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a boiler unit and a power generation system that can shorten the time until the boiler is stopped and reduce the amount of energy loss.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第1の態様は、蒸気を発生させるボイラと、該ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行うタービン駆動ポンプと、電気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行う電動機駆動ポンプと、前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプと前記電動機駆動ポンプとで切り替える給水切替部と、前記タービン駆動ポンプの吐出側と吸込側とを接続し、前記タービン駆動ポンプにより吐出された水を前記吸込側に再循環させる再循環配管と、該再循環配管に設けられ、前記タービン駆動ポンプの吸込流量が前記タービン駆動ポンプを駆動させるために必要な最低吸込流量以上となるように、再循環させる水の流量を調節する再循環弁と、前記タービン駆動ポンプの吸込流量に基づいて前記再循環弁の開度を制御する再循環弁制御部とを備え、通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転を行う前記ボイラを停止させる場合に、前記再循環弁制御部が、前記再循環弁を開き始める設定値を前記低負荷運転時よりも大きくした後に、前記給水切替部が、前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプから前記電動機駆動ポンプに切り替えるボイラユニットである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A first aspect of the present invention includes a boiler that generates steam, a turbine drive pump that is driven using the steam generated by the boiler, and supplies water to the boiler, and is driven using electricity. An electric motor-driven pump for supplying water; a water supply switching unit for switching water supply to the boiler between the turbine-driven pump and the electric motor-driven pump; and a discharge side and a suction side of the turbine-driven pump, and the turbine-driven pump A recirculation pipe for recirculating the water discharged by the suction side to the suction side, and a suction flow rate of the turbine drive pump that is provided in the recirculation pipe is greater than or equal to a minimum suction flow rate necessary for driving the turbine drive pump. The recirculation valve for adjusting the flow rate of water to be recirculated and the opening degree of the recirculation valve based on the suction flow rate of the turbine drive pump A recirculation valve control unit, and when the boiler that performs low-load operation that generates steam at a pressure lower than normal operation is stopped, the recirculation valve control unit sets a set value at which the recirculation valve starts to open. The boiler unit is a boiler unit for switching the water supply to the boiler from the turbine drive pump to the electric motor drive pump after making it larger than during the low load operation.
ボイラを停止する際には、ボイラへの給水流量を低下させるため、タービン駆動ポンプを駆動するために必要な蒸気量が得られなくなる。そのため、ボイラへの給水は、タービン駆動ポンプから電動機駆動ポンプに切り替えられる。この切り替えは、電動機駆動ポンプからの給水流量を増加させるとともに、その増加量に応じてタービン駆動ポンプからの給水流量を減少させることで行われる。
また、タービン駆動ポンプおよび電動機駆動ポンプは、キャビテーション等を防止するために、その吸込流量が最低吸込流量以下にならないようにする必要がある。したがって、これらポンプの吸込流量が最低吸込流量以下となる前に再循環弁を開き、吐出側から吸込側(例えば脱気器)へ循環する流量を増加させて最低吸込流量以上を確保するように制御される。
When the boiler is stopped, the flow rate of water supplied to the boiler is reduced, so that the amount of steam necessary for driving the turbine drive pump cannot be obtained. Therefore, the feed water to the boiler is switched from the turbine drive pump to the electric motor drive pump. This switching is performed by increasing the feed water flow rate from the electric motor driven pump and decreasing the feed water flow rate from the turbine drive pump according to the increase amount.
Moreover, in order to prevent cavitation etc., it is necessary for the turbine drive pump and the electric motor drive pump to prevent the suction flow rate from being lower than the minimum suction flow rate. Therefore, open the recirculation valve before the suction flow rate of these pumps falls below the minimum suction flow rate, and increase the flow rate that circulates from the discharge side to the suction side (for example, the deaerator) so that the minimum suction flow rate is secured Be controlled.
ここで、ボイラの低負荷運転時には、再循環弁の開閉がボイラへの給水供給の外乱にならないように、再循環弁を開き始める設定値は通常運転時よりも低く設定される。そのため、従来のボイラユニットによれば、ポンプの切り替えを行う際、タービン駆動ポンプの吐出流量を減少させる過程で再循環弁の開閉を繰り返す、いわゆるハンチングが発生し、安定的にポンプの切り替えを行うことができないという不都合があった。 Here, at the time of low load operation of the boiler, the set value at which the recirculation valve starts to be opened is set lower than that during normal operation so that the opening and closing of the recirculation valve does not cause disturbance in the supply of water to the boiler. Therefore, according to the conventional boiler unit, when switching the pump, so-called hunting occurs in which the recirculation valve is repeatedly opened and closed in the process of decreasing the discharge flow rate of the turbine-driven pump, and the pump is stably switched. There was an inconvenience that they could not.
これに対し、本発明の第1の態様によれば、低負荷運転を行うボイラを停止させる場合に、再循環弁制御部により再循環弁を開き始める設定値が低負荷運転時よりも大きくされた後に、給水切替部によりボイラへの給水がタービン駆動ポンプから電動機駆動ポンプに切り替えられる。
これにより、再循環弁を開いてタービン駆動ポンプの吸込流量を十分確保した状態で、ボイラへの給水をタービン駆動ポンプから電動機駆動ポンプに切り替えることができるので、低負荷運転時、すなわち給水流量が少ない場合においても、安定してポンプを切り替えてボイラを停止させることができる。
On the other hand, according to the first aspect of the present invention, when stopping the boiler that performs the low load operation, the set value for starting to open the recirculation valve by the recirculation valve control unit is made larger than that during the low load operation. After that, the water supply switching unit switches the water supply to the boiler from the turbine drive pump to the electric motor drive pump.
As a result, the water supply to the boiler can be switched from the turbine drive pump to the electric motor drive pump while the recirculation valve is opened and the suction flow rate of the turbine drive pump is sufficiently secured. Even when there are few, it is possible to stably switch the pump and stop the boiler.
上記態様において、前記通常運転時の前記設定値を第1の設定値とし、前記低負荷運転時の前記設定値を第2の設定値とした場合に、前記再循環弁制御部が、前記低負荷運転時の前記ボイラを停止させる場合に、前記設定値を前記第2の設定値から前記第1の設定値に変更することとしてもよい。 In the above aspect, when the set value during the normal operation is the first set value and the set value during the low load operation is the second set value, the recirculation valve control unit is When stopping the boiler during load operation, the set value may be changed from the second set value to the first set value.
低負荷運転を行うボイラを停止させる場合に、再循環弁を開き始める設定値を、低負荷運転時の第2の設定値から通常運転時の第1の設定値に変更することで、再循環弁を開き始める設定値を低負荷運転時よりも大きくすることができる。これにより、安定してポンプを切り替えてボイラを停止させることができるとともに、低負荷運転時のボイラ停止用の設定値を別途設ける必要がないため、制御を容易なものとすることができる。 When stopping the boiler that performs low-load operation, recirculation is performed by changing the set value at which the recirculation valve starts to open from the second set value during low-load operation to the first set value during normal operation. The set value at which the valve starts to open can be made larger than during low-load operation. Thereby, the pump can be stably switched and the boiler can be stopped, and it is not necessary to separately provide a set value for stopping the boiler at the time of low load operation, so that the control can be facilitated.
上記態様において、前記通常運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転であり、前記低負荷運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転であることとしてもよい。 In the above aspect, the normal operation may be a constant pressure operation in which the pressure of the steam generated by the boiler is constant, and the low load operation may be a transformer operation that changes the pressure of the steam generated by the boiler.
通常運転では定圧運転を、低負荷運転では変圧運転を行うことで、定圧運転により高圧蒸気を効率よく発生させることができるとともに、変圧運転により低圧蒸気を発生させることができ、ボイラユニットの運用負荷帯を拡げることができる。このようなボイラユニットに対しても、安定してポンプを切り替えて、変圧運転を行うボイラを停止させることができる。 By performing constant pressure operation in normal operation and transforming operation in low load operation, high pressure steam can be generated efficiently by constant pressure operation, and low pressure steam can be generated by transform operation. The band can be expanded. Even for such a boiler unit, it is possible to stably switch the pump and stop the boiler performing the transformation operation.
本発明の第2の態様は、蒸気を発生させるボイラと、該ボイラに給水を行うポンプと、前記ボイラと前記ポンプとを接続する給水配管と、該給水配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第1の給水弁と、該第1の給水弁をバイパスして前記給水配管に接続され、前記給水配管よりも断面積の小さなバイパス配管と、該バイパス配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第2の給水弁と、前記ボイラへの給水流量に基づいて前記第1の給水弁および前記第2の給水弁の開度を制御する給水弁制御部とを備え、前記ボイラが、通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転から停止する過程において、前記給水弁制御部が、前記第1の給水弁を全閉にするとともに、前記第2の給水弁の前記給水流量の偏差に対する開度変化率を前記通常運転時よりも大きくするボイラユニットである。 A second aspect of the present invention includes a boiler that generates steam, a pump that supplies water to the boiler, a water supply pipe that connects the boiler and the pump, and a water supply pipe that is provided in the water supply pipe. A first water supply valve that adjusts a flow rate; a bypass pipe that bypasses the first water supply valve and is connected to the water supply pipe; has a smaller cross-sectional area than the water supply pipe; and the bypass pipe, A second water supply valve that adjusts the water supply flow rate to the boiler, and a water supply valve control unit that controls the opening of the first water supply valve and the second water supply valve based on the water supply flow rate to the boiler, In the process in which the boiler stops from a low load operation that generates steam at a pressure lower than that of normal operation, the water supply valve control unit fully closes the first water supply valve and the second water supply valve. To the deviation of the water flow rate The opening change rate is a boiler unit to be larger than during the normal operation.
ボイラの最低負荷を例えば25%とする通常運転および15%とする低負荷運転では、流量の大きな第1の給水弁を全開にするとともに、流量の小さな第2の給水弁を規定開度(例えば、60%)にすることで行われる。ボイラを停止する過程において、第1の給水弁は全閉とされ、第2の給水弁は給水流量(PI)制御に切り替えられる。従来、この第2の給水弁の制御が規定開度から給水流量制御に切り替わる際、給水流量の偏差に対する開度変化率は、主蒸気圧力を一定とする通常運転を基準として調整してあるため、給水流量が低い低負荷運転時からの停止では給水流量偏差が大きかった。これにより、ボイラへの給水流量とボイラが要求する流量との差が大きくなり、第2の給水弁の制御が安定しないという不都合があった。 In a normal operation in which the minimum load of the boiler is 25%, for example, and a low load operation in which the minimum load is 15%, the first water supply valve having a large flow rate is fully opened and the second water supply valve having a small flow rate is opened to a specified opening (for example 60%). In the process of stopping the boiler, the first water supply valve is fully closed, and the second water supply valve is switched to water supply flow rate (PI) control. Conventionally, when the control of the second water supply valve is switched from the specified opening to the water supply flow rate control, the opening change rate with respect to the deviation of the water supply flow rate is adjusted based on the normal operation in which the main steam pressure is constant. When the operation was stopped after low load operation with a low feed water flow rate, the feed water flow rate deviation was large. As a result, the difference between the feed water flow rate to the boiler and the flow rate required by the boiler is increased, and there is a disadvantage that the control of the second feed water valve is not stable.
これに対して、本発明の第2の態様によれば、給水弁制御部により、低負荷運転時のボイラを停止させる場合に、第1の給水弁が全閉にされるとともに、第2の給水弁の給水流量の偏差に対する開度変化率が通常運転時よりも大きくされる。
これにより、第2の給水弁の開度制御の応答性を高めることができるので、ボイラの低負荷運転から停止を行う場合においても、安定的に第2の給水弁の制御を行うことができる。
On the other hand, according to the second aspect of the present invention, when the boiler at the time of low load operation is stopped by the water supply valve control unit, the first water supply valve is fully closed, and the second The rate of change of the opening with respect to the deviation of the feed water flow rate of the feed water valve is made larger than that during normal operation.
Thereby, since the responsiveness of the opening control of the 2nd water supply valve can be improved, even when stopping from the low load operation of a boiler, the 2nd water supply valve can be controlled stably. .
上記態様において、前記通常運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転であり、前記低負荷運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転であることとしてもよい。 In the above aspect, the normal operation may be a constant pressure operation in which the pressure of the steam generated by the boiler is constant, and the low load operation may be a transformer operation that changes the pressure of the steam generated by the boiler.
通常運転では定圧運転を、低負荷運転では変圧運転を行うことで、定圧運転により高圧蒸気を効率よく発生させることができるとともに、変圧運転により低圧蒸気を発生させることができ、ボイラユニットの運用負荷帯を拡げることができる。このようなボイラユニットに対しても、第2の給水弁の開度制御の応答性を高めることができるので、変圧運転からの停止を行う場合においても、安定的に第2の給水弁の制御を行うことができる。 By performing constant pressure operation in normal operation and transforming operation in low load operation, high pressure steam can be generated efficiently by constant pressure operation, and low pressure steam can be generated by transform operation. The band can be expanded. Even for such a boiler unit, the responsiveness of the opening control of the second water supply valve can be improved, so that the second water supply valve can be stably controlled even when stopping from the transformation operation. It can be performed.
本発明の第3の態様は、上記のボイラユニットと、前記ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンにより駆動されて発電を行う発電機とを備える発電システムである。 A third aspect of the present invention is a power generation system including the boiler unit described above, a steam turbine driven using steam generated by the boiler, and a generator that generates power by being driven by the steam turbine. is there.
本発明の第3の態様によれば、低負荷運転時においても、安定的なポンプの切り替え、および/または、安定的な給水流量の制御を行うことができるので、ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、ボイラを停止させるまでのエネルギー損失量を低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, stable pump switching and / or stable feed water flow rate control can be performed even during low-load operation, so the time until the boiler is stopped. The amount of energy loss until the boiler is stopped can be reduced.
本発明によれば、ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、エネルギー損失量を低減することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to shorten the time until the boiler is stopped and to reduce the amount of energy loss.
〔第1の実施形態〕
以下に、本発明に係るボイラユニットの第1の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係るボイラユニットを発電システム1に適用した例を説明する。
図1において、発電システム1は、燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラ2と、ボイラ2へ給水を行うボイラ給水ポンプユニット25と、ボイラ2への給水流量を制御する給水制御装置27と、給水制御装置27により制御された給水流量をボイラ2に流通させるボイラ循環ポンプ3と、ボイラ2で発生した蒸気を用いて駆動される蒸気タービン4と、蒸気タービン4により駆動されて発電を行う発電機(図示略)と、ボイラ2と蒸気タービン4との間に設けられ、蒸気を過熱する過熱器7と、ボイラ2と過熱器7とを接続する第一蒸気配管11と、過熱器7と蒸気タービン4とを接続する第二蒸気配管12と、第一蒸気配管11に設けられたBT弁15と、第二蒸気配管12に設けられた蒸気加減弁17と、第一蒸気配管11に接続され、BT弁15をバイパスする第三蒸気配管13と、第三蒸気配管13に設けられたBTB弁16と、蒸気タービン4の負荷に応じてBT弁15およびBTB弁16の開度を調節する蒸気弁制御部(図示略)とを主な構成要素として備えている。
[First Embodiment]
Below, 1st Embodiment of the boiler unit which concerns on this invention is described with reference to drawings. Here, the example which applied the boiler unit which concerns on this invention to the electric power generation system 1 is demonstrated.
In FIG. 1, a power generation system 1 includes a
本実施形態において、蒸気タービン4は、高圧蒸気タービン4aおよび低中圧蒸気タービン4bを備えており、高圧蒸気タービン4aから排出された蒸気が、再熱器20を介して、低中圧蒸気タービン4bへ供給されるようになっている。
また、過熱器7は、上流側に設けられる第一過熱器7aと下流側に設けられる第二過熱器7bとを備え、第一過熱器7aと第二過熱器7bとの間に流通する蒸気の温度を低下させる減温器9が設けられている。
In the present embodiment, the steam turbine 4 includes a high-
Moreover, the superheater 7 is provided with the
上記構成を有する発電システム1における水の過熱サイクルについて以下に説明する。
ボイラ給水ポンプユニット25により給水された水は、給水制御装置27により流量が制御される。ボイラ2では、燃料を燃焼させると共に、給水制御装置27により流量が制御された水をボイラ循環ポンプ3により流通させて蒸気を発生させる。ボイラ2にて発生した蒸気は、第一蒸気配管11を流通し、第一過熱器7aへ導かれる。第一過熱器7aでは蒸気の過熱が行われ、第一過熱器7aにて過熱された蒸気は、減温器9へ導かれる。減温器9では水を注入することにより蒸気の温度を低下させる。減温器9にて減温された蒸気は、第二過熱器7bへ導かれ、第二過熱器7bにて再過熱される。第二過熱器7bにて再過熱された蒸気は、第二蒸気配管12を流通して高圧蒸気タービン4aへ導入され、高圧蒸気タービン4aを駆動するために用いられる。
The water overheating cycle in the power generation system 1 having the above configuration will be described below.
The flow rate of the water supplied by the boiler water
高圧蒸気タービン4aを駆動した後の蒸気は、再熱器20へ導かれ、再熱器20で再び過熱される。再熱器20にて過熱された蒸気は、低中圧蒸気タービン4bへ導入され、低中圧蒸気タービン4bを駆動するために用いられる。
The steam after driving the high-
低中圧蒸気タービン4bを駆動した後の蒸気は、復水器21へ導かれ、復水器21により水(液体)に戻される。復水器21にて発生した水は、復水ポンプ22によって低圧給水過熱器23、脱気器24の順にて圧送される。脱気器24にて脱気された水は、ボイラ給水ポンプユニット25によって高圧給水過熱器26へ圧送され、減温器9または節炭器28へ圧送される。減温器9に圧送された水は、蒸気の温度を下げるために用いられる。また、給水制御装置27により流量が制御され、節炭器28へ圧送された水は、ボイラ循環ポンプ3によってボイラ2へ導かれ、再び蒸気として利用される。
The steam after driving the low intermediate
上記サイクルにより蒸気を発生させる発電システム1において、ボイラ2により発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転と、定圧運転よりも低負荷で運用することを目的としてボイラ2により発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転とが行われる。
具体的には、定圧運転時には、BTB弁16およびBT弁15の開度を全開とし、蒸気加減弁17入口部における蒸気圧力PTを、高圧蒸気タービン4aの負荷に関わらず最大圧力(例えば24MPa)に維持するように運転される。一方、変圧運転時には、高圧蒸気タービン4aの負荷に応じてBT弁15およびBTB弁16の開度が調節され、蒸気圧力PTを変化させるように運転される。なお、変圧運転時には、ボイラ2出口部における蒸気圧力PWWOと蒸気加減弁17入口部における蒸気圧力PTとの差圧が、BT弁15およびBTB弁16の許容差圧を超えないように各弁の開度が調節される。
In the power generation system 1 that generates steam by the above cycle, a constant pressure operation in which the pressure of the steam generated by the
Specifically, during the constant pressure operation, the opening degree of the
上記のようにBT弁15およびBTB弁16を制御することで、通常運転時には、ボイラ2の最低負荷を例えば25%とする定圧運転を行うことができる。また、低負荷運転時には、ボイラ2の最低負荷を例えば15%とする変圧運転を行うことができる。これにより、定圧運転によって高圧蒸気を効率よく発生させることができるとともに、変圧運転によって低圧蒸気を発生させることができ、ボイラ2の運用負荷帯を拡げることができる。
By controlling the
図2は、ボイラ給水ポンプユニット25および給水制御装置27の概略構成図である。なお、説明を簡略化するために、図2においては高圧給水過熱器26を省略している。
図2に示すように、ボイラ給水ポンプユニット25は、ボイラ2により発生させた蒸気を用いて駆動するタービン駆動ポンプ51,53と、電気を用いて駆動する電動機駆動ポンプ55と、ボイラ2への給水をタービン駆動ポンプ51,53と電動機駆動ポンプ55とで切り替える給水切替部(図示略)と、タービン駆動ポンプ51,53の吐出側と脱気器24とを接続する再循環配管61,63と、再循環配管61,63に設けられた再循環弁71,73と、電動機駆動ポンプ55の吐出側と吸込側(脱気器24)とを接続する再循環配管65と、再循環配管65に設けられた再循環弁75と、電動機駆動ポンプ55の吐出流量を調節する調節弁57と、各ポンプの吸込側に設けられた流量センサ52,54,56と、各再循環弁の開度を制御する再循環弁制御部(図示略)とを備えている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the boiler feed
As shown in FIG. 2, the boiler
再循環配管61,63,65および再循環弁71,73,75は、各ポンプの吸込流量を最低吸込流量以上とするために設けられたものである。つまり、再循環弁71,73,75を開くことで、各ポンプの吐出側から吸込側(脱気器24)へ循環する流量を増加させ、各ポンプの最低吸込流量が確保される。
The
再循環弁制御部は、流量センサ52,54,56により検知された各ポンプの吸込流量に基づいて再循環弁71,73,75の開度を制御する。すなわち、再循環弁制御部は、流量センサ52,54,56により検知された各ポンプの吸込流量が、最低吸込流量以下となる前に各再循環弁を開くように制御する。
The recirculation valve control unit controls the openings of the
また、再循環弁制御部は、低負荷運転時のボイラ2を停止させる際に、再循環弁71,73を開き始める設定値を低負荷運転時よりも大きくする。具体的には、通常運転時の設定値を第1の設定値とし、低負荷運転時の設定値を第2の設定値とした場合に、再循環弁制御部は、低負荷運転時のボイラ2を停止させる場合に、再循環弁71,73を開き始める設定値を、第2の設定値から第1の設定値に変更する。
給水切替部は、再循環弁制御部により再循環弁71,73を開き始める設定値が変更された後に、ボイラ2への給水をタービン駆動ポンプ51,53から電動機駆動ポンプ55に切り替える。
In addition, the recirculation valve control unit increases the set value at which the
The water supply switching unit switches the water supply to the
上記構成を有するボイラ給水ポンプユニット25において、タービン駆動ポンプ51,53にはそれぞれ50%ずつの負荷が割り振られており、50%負荷を超える運転時には2台のタービン駆動ポンプが駆動され、50%負荷以下の運転時には1台のタービン駆動ポンプが駆動される。
ここで、ボイラ2を停止する場合には、ボイラ2への給水流量を低下させるため、タービン駆動ポンプ51,53を駆動するために必要な蒸気量が得られなくなる。そのため、ボイラ2への給水は、タービン駆動ポンプ51,53から電動機駆動ポンプ55に切り替えられる。この切り替えは、電動機駆動ポンプ55からの給水流量を増加させるとともに、その増加量に応じてタービン駆動ポンプ51,53からの給水流量を減少させることで行われる。
In the boiler
Here, when the
以下に、低負荷運転を行うボイラ2を停止させる際のボイラ給水ポンプユニット25の作用について説明する。ここでは、タービン駆動ポンプ51のみが駆動している状態から、電動機駆動ポンプ55を駆動させていく場合について説明する。
ポンプ切替指令が外部から入力されると、再循環弁制御部により、再循環弁71を開き始める設定値が、第2の設定値から該第2の設定値よりも大きい第1の設定値に変更される。ここで、前述のように、第1の設定値は、通常運転時において再循環弁71を開き始める際のタービン駆動ポンプ51の吸込流量であり、第2の設定値は、低負荷運転時において再循環弁71を開き始める際のタービン駆動ポンプ51の吸込流量である。
Below, the effect | action of the boiler feed
When the pump switching command is input from the outside, the set value at which the recirculation valve controller starts opening the
ポンプ切替の過程において、流量センサ52により検知されたタービン駆動ポンプ51の吸込流量が第1の設定値以下になると、再循環弁71を開いてタービン駆動ポンプ51の吐出側から吸込側(脱気器24)へ循環する流量を増加させる。
そして、再循環弁71が開かれた後に、ポンプの切り替えが開始される。具体的には、電動機駆動ポンプ55が起動され、給水切替部により、電動機駆動ポンプ55の吐出流量に応じてタービン駆動ポンプ51からの給水流量が低下させられて、ボイラ2への給水がタービン駆動ポンプ51から電動機駆動ポンプ55に切り替えられる。
When the suction flow rate of the
Then, after the
上記のように制御されるボイラ給水ポンプユニット25を具備する発電システム1の停止時の動作について、図3を用いて説明する。
図3は、ボイラを停止させる際の時間と出力との関係を示しており、点線は従来の発電システムを、実線は本実施形態に係る発電システム1を示している。
図3に示すように、従来の発電システムは、通常運転で停止を行うことを前提とした構成とされているため、ボイラ2が低負荷運転(変圧運転)を行っている場合にも、停止指令が入力された後、出力を上昇させて一旦、通常運転(定圧運転)としてから停止準備を行う必要があった。このように制御を行う理由の一つは、ポンプの切り替えを行う際、タービン駆動ポンプの吐出流量を減少させる過程で再循環弁の開閉を繰り返す、いわゆるハンチングが発生し、安定的にポンプの切り替えを行うことができなかったためである。
The operation | movement at the time of the stop of the electric power generation system 1 which comprises the boiler feed
FIG. 3 shows the relationship between time and output when the boiler is stopped, the dotted line shows the conventional power generation system, and the solid line shows the power generation system 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the conventional power generation system is configured on the assumption that it is stopped during normal operation. Therefore, even when the
これに対して、本実施形態に係る発電システム1によれば、低負荷運転を行うボイラ2を停止させる場合に、再循環弁制御部により再循環弁71を開き始める設定値が低負荷運転時よりも大きくされた後に、ボイラ2への給水がタービン駆動ポンプ51から電動機駆動ポンプ55に切り替えられる。
これにより、再循環弁71を開いてタービン駆動ポンプ51の吸込流量を十分確保した状態で、ボイラ2への給水をタービン駆動ポンプ51から電動機駆動ポンプ55に切り替えることができるので、低負荷運転時、すなわち給水流量が少ない場合においても、安定してポンプを切り替えてボイラ2を停止させることができる。これにより、ボイラ2を停止させるまでの時間を短縮し、ボイラ2を停止させるまでのエネルギー損失量を低減することができる。
On the other hand, according to the power generation system 1 according to the present embodiment, when the
Thereby, the water supply to the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について以下に説明する。
本実施形態の発電システム5が第1の実施形態と異なる点は、ボイラ2が低負荷運転を行う場合に給水制御装置27の流量偏差に対する応答性を変更する点である。以下、本実施形態の発電システム5について、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described below.
The difference between the power generation system 5 of the present embodiment and the first embodiment is that the responsiveness to the flow rate deviation of the feed
図2に示すように、給水制御装置27は、各ポンプからの水をボイラ2へ流通させる給水配管81と、給水配管81に設けられた第1の給水弁83と、第1の給水弁83をバイパスして給水配管81に接続されたバイパス配管91と、バイパス配管91に設けられた第2の給水弁93と、バイパス配管91を流通する水の流量を検知する流量センサ95と、給水配管81およびバイパス配管91を流通する水の流量を検知する流量センサ85と、第1の給水弁83および第2の給水弁93の開度を制御する給水弁制御部(図示略)とを備えている。
As shown in FIG. 2, the water
バイパス配管91および第2の給水弁93は、給水配管81および第1の給水弁83よりも流路断面積が小さく構成されている。
給水弁制御部は、ボイラ停止過程において、第1の給水弁83を全閉にするとともに、第2の給水弁93の給水流量の偏差に対する開度変化率を通常運転時よりも大きくする。
The
In the boiler stop process, the water supply valve control unit fully closes the first
上記構成を有する給水制御装置27の作用について以下に説明する。
ボイラの最低負荷を例えば25%とする通常運転および最低負荷を例えば15%とする低負荷運転では、流量の大きな第1の給水弁83を全開にするとともに、流量の小さな第2の給水弁93を規定開度(例えば、60%)にすることで行われる。この際、第1の給水弁83の開度は、給水弁制御部により、流量センサ85により検知された給水配管81およびバイパス配管91を流通する水の流量に基づいて制御される。
The operation of the water
In the normal operation in which the minimum load of the boiler is 25%, for example, and the low load operation in which the minimum load is 15%, for example, the first
上記のように運転を行うボイラ2が停止する過程において、給水弁制御部により、第1の給水弁83は全閉とされ、第2の給水弁93は給水流量(PI)制御に切り替えられる。この際、第2の給水弁93の開度は、給水弁制御部により、流量センサ95により検知されたバイパス配管91を流通する水の流量に基づいて制御される。また、給水弁制御部により、第2の給水弁93の給水流量の偏差に対する開度変化率が通常運転時よりも大きくされる。
In the process of stopping the
ここで、比較例として、従来のボイラユニットにおける制御について説明する。
ボイラの最低負荷を例えば25%とする通常運転、および、ボイラの最低負荷を例えば15%とする低負荷運転では、流量の大きな第1の給水弁を全開にするとともに、流量の小さな第2の給水弁を規定開度(例えば、60%)にすることで行われる。また、ボイラの停止過程では、第1の給水弁は全閉とされ、第2の給水弁は給水流量(PI)制御に切り替えられる。従来、この第2の給水弁の制御が規定開度から給水流量制御に切り替わる際、給水流量の偏差に対する開度変化率は、主蒸気圧力を一定とする通常運転を基準として調整してあるため、給水流量が低い低負荷運転時からの停止では給水流量偏差が大きかった。これにより、ボイラへの給水流量とボイラが要求する流量との差が大きくなり、第2の給水弁の制御が安定しないという不都合があった。
Here, the control in the conventional boiler unit is demonstrated as a comparative example.
In the normal operation in which the minimum load of the boiler is 25%, for example, and the low load operation in which the minimum load of the boiler is 15%, for example, the first water supply valve having a large flow rate is fully opened and the second flow rate having a small flow rate is set. This is done by setting the water supply valve to a specified opening (for example, 60%). Further, in the boiler stop process, the first water supply valve is fully closed, and the second water supply valve is switched to water supply flow rate (PI) control. Conventionally, when the control of the second water supply valve is switched from the specified opening to the water supply flow rate control, the opening change rate with respect to the deviation of the water supply flow rate is adjusted based on the normal operation in which the main steam pressure is constant. When the operation was stopped after low load operation with a low feed water flow rate, the feed water flow rate deviation was large. As a result, the difference between the feed water flow rate to the boiler and the flow rate required by the boiler is increased, and there is a disadvantage that the control of the second feed water valve is not stable.
これに対して、本実施形態に係る発電システム5によれば、前述のように、ボイラ2が通常運転から低負荷運転に移行した場合に、第2の給水弁93の給水流量の偏差に対する開度変化率が通常運転時よりも大きくされるので、第2の給水弁93の開度制御の応答性を高めることができる。これにより、ボイラ2を低負荷運転から停止する場合においても、安定的に第2の給水弁93の制御を行うことができる。
On the other hand, according to the power generation system 5 according to the present embodiment, as described above, when the
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、第1の実施形態において、低負荷運転を行うボイラ2を停止させる際に、再循環弁71を開き始めるタービン駆動ポンプ51の設定値を、通常運転時の第1の設定値に変更することとして説明したが、この例に限られず、ポンプの切り替えを行う際に再循環弁71が十分な開度となるように第2の設定値を大きくすればよい。
As mentioned above, although each embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
For example, in the first embodiment, when the
また、最低負荷を2段階で有している発電システムを例として説明したが、最低負荷を3段階以上で有している発電システムとしてもよい。
また、タービン駆動ポンプ2台と電動機駆動ポンプ1台とを有する構成を例として説明したが、タービン駆動ポンプと電動機駆動ポンプはそれぞれ1台以上あればよい。
また、タービン駆動ポンプ51のみが駆動している状態から、電動機駆動ポンプ55を駆動させていく場合について説明したが、これに代えて、タービン駆動ポンプ53のみ、または、タービン駆動ポンプ51,53の両方が駆動している状態から電動機駆動ポンプ55を駆動させていくこととしてもよい。
Further, the power generation system having the lowest load in two stages has been described as an example, but a power generation system having the lowest load in three stages or more may be used.
Further, the configuration having two turbine drive pumps and one electric motor drive pump has been described as an example, but one or more turbine drive pumps and electric motor drive pumps may be provided.
Moreover, although the case where the electric
1,5 発電システム
2 ボイラ
3 ボイラ循環ポンプ
4 蒸気タービン
4a 高圧蒸気タービン
4b 低中圧蒸気タービン
7 過熱器
7a 第一過熱器
7b 第二過熱器
9 減温器
11 第一蒸気配管
12 第二蒸気配管
13 第三蒸気配管
15 BT弁
16 BTB弁
17 蒸気加減弁
20 再熱器
21 復水器
22 復水ポンプ
23 低圧給水加熱器
24 脱気器
25 ボイラ給水ポンプユニット
26 高圧給水加熱器
27 給水制御装置
28 節炭器
40 過熱器スプレイ調整弁
41 過熱器スプレイ圧力調整弁
51,53 タービン駆動ポンプ
55 電動機駆動ポンプ
52,54,56 流量センサ
57 調節弁
61,63,65 再循環配管
71,73,75 再循環弁
81 給水配管
83 第1の給水弁
85 流量センサ
91 バイパス配管
93 第2の給水弁
95 流量センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,5 Electric
Claims (6)
該ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行うタービン駆動ポンプと、
電気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行う電動機駆動ポンプと、
前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプと前記電動機駆動ポンプとで切り替える給水切替部と、
前記タービン駆動ポンプの吐出側と吸込側とを接続し、前記タービン駆動ポンプにより吐出された水を前記吸込側に再循環させる再循環配管と、
該再循環配管に設けられ、前記タービン駆動ポンプの吸込流量が前記タービン駆動ポンプを駆動させるために必要な最低吸込流量以上となるように、再循環させる水の流量を調節する再循環弁と、
前記タービン駆動ポンプの吸込流量に基づいて前記再循環弁の開度を制御する再循環弁制御部とを備え、
通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転を行う前記ボイラを停止させる場合に、
前記再循環弁制御部が、前記再循環弁を開き始める設定値を前記低負荷運転時よりも大きくした後に、
前記給水切替部が、前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプから前記電動機駆動ポンプに切り替えるボイラユニット。 A boiler that generates steam;
A turbine drive pump that is driven using steam generated by the boiler and supplies water to the boiler;
An electric motor driven pump that drives using electricity and supplies water to the boiler;
A water supply switching unit for switching water supply to the boiler between the turbine drive pump and the electric motor drive pump;
A recirculation pipe that connects a discharge side and a suction side of the turbine-driven pump, and recirculates water discharged by the turbine-driven pump to the suction side;
A recirculation valve which is provided in the recirculation pipe and adjusts the flow rate of water to be recirculated so that the suction flow rate of the turbine drive pump is equal to or higher than the minimum suction flow rate required for driving the turbine drive pump;
A recirculation valve controller that controls the opening of the recirculation valve based on the suction flow rate of the turbine drive pump;
When stopping the boiler that performs low-load operation that generates steam at a lower pressure than normal operation,
After the recirculation valve control unit increases the set value for starting to open the recirculation valve than during the low load operation,
The boiler unit in which the water supply switching unit switches water supply to the boiler from the turbine drive pump to the electric motor drive pump.
前記再循環弁制御部が、前記低負荷運転時の前記ボイラを停止させる場合に、前記設定値を前記第2の設定値から前記第1の設定値に変更する請求項1に記載のボイラユニット。 When the set value during the normal operation is the first set value and the set value during the low load operation is the second set value,
The boiler unit according to claim 1, wherein the recirculation valve control unit changes the set value from the second set value to the first set value when stopping the boiler during the low load operation. .
該ボイラに給水を行うポンプと、
前記ボイラと前記ポンプとを接続する給水配管と、
該給水配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第1の給水弁と、
該第1の給水弁をバイパスして前記給水配管に接続され、前記給水配管よりも断面積の小さなバイパス配管と、
該バイパス配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第2の給水弁と、
前記ボイラへの給水流量に基づいて前記第1の給水弁および前記第2の給水弁の開度を制御する給水弁制御部とを備え、
前記ボイラが、通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転から停止する過程において、前記給水弁制御部が、前記第1の給水弁を全閉にするとともに、前記第2の給水弁の前記給水流量の偏差に対する開度変化率を前記通常運転時よりも大きくするボイラユニット。 A boiler that generates steam;
A pump for supplying water to the boiler;
A water supply pipe connecting the boiler and the pump;
A first water supply valve which is provided in the water supply pipe and adjusts a water supply flow rate to the boiler;
A bypass pipe that bypasses the first water supply valve and is connected to the water supply pipe and has a smaller cross-sectional area than the water supply pipe;
A second water supply valve provided in the bypass pipe for adjusting a flow rate of water supplied to the boiler;
A water supply valve control unit for controlling the opening of the first water supply valve and the second water supply valve based on the water supply flow rate to the boiler,
In the process in which the boiler stops from a low load operation that generates steam at a pressure lower than that of normal operation, the water supply valve control unit fully closes the first water supply valve and the second water supply valve. A boiler unit that increases the degree of change in opening with respect to the deviation of the feed water flow rate than during normal operation.
前記ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンにより駆動されて発電を行う発電機とを備える発電システム。
The boiler unit according to any one of claims 1 to 5,
A steam turbine driven using steam generated by the boiler;
A power generation system comprising a generator driven by the steam turbine to generate power.
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