JP2019065811A - Power generation plant and method for operating the same - Google Patents

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Abstract

To provide a power generation plant comprising a boiler feedwater heating boiler capable of improving power generation efficiency.SOLUTION: A power generation plant comprises a boiler 3 comprising an economizer 18 and a superheater 13, a steam turbine 5 to be driven by steam generated by the boiler 3, a power generator 37 to be driven by the steam turbine 5, a feedwater heating boiler 7 for heating feedwater to be supplied to the boiler 3, and a control unit 30 for controlling an amount of heat to be applied to the feedwater by the feedwater heating boiler 7. The control unit 30 controls the amount of heat so that an outlet water temperature of the economizer 18 is less than a saturation temperature, and a temperature of exhaust gas to be supplied to an exhaust gas treatment device is less than an upper limit temperature of an operation temperature of the exhaust gas treatment device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ボイラ給水を加熱する給水加熱用ボイラを備えた発電プラント及びその運転方法に関するものである。   The present invention relates to a power plant including a feed water heating boiler for heating boiler feed water, and an operation method thereof.

石炭や油等の化石燃料を用いたボイラにより発生させた水蒸気を蒸気タービンに供給して蒸気タービンを回転駆動させ、この回転駆動により発電機により発電を行う発電プラントでは、発電効率の向上・化石燃料消費量の低減や、環境影響の更なる低減が求められている。環境影響の更なる低減とは、世界的に取り組みが行われている二酸化炭素排出量の削減などである。例えば、特許文献1には、大型焼却場で得られた蒸気や温水を用いてボイラ給水を加熱することで発電効率を向上させることが開示されている。   In a power plant that supplies steam generated by a boiler using fossil fuel such as coal or oil to a steam turbine to rotationally drive a steam turbine, and generates power with a generator by this rotary drive, improvement of power generation efficiency and fossil There is a need to reduce fuel consumption and further reduce environmental impact. Further reductions in environmental impacts include the reduction of carbon dioxide emissions that are being addressed worldwide. For example, Patent Document 1 discloses that power generation efficiency is improved by heating boiler feed water using steam or hot water obtained in a large incinerator.

特許第3611327号公報Patent No. 3611327 gazette

しかし、特許文献1では、大型焼却場で得られた蒸気や温水によってボイラ給水を加熱して発電効率の向上を行っているが、発電プラントの各機器仕様に伴う運転の制約があることや、発電プラント全体の熱の有効利用までは行われておらず、さらなる発電効率向上技術が望まれる。   However, in Patent Document 1, the boiler feed water is heated by steam or hot water obtained in a large incinerator to improve the power generation efficiency, but there are operational restrictions associated with each device specification of the power plant, The effective utilization of the heat of the whole power plant has not been carried out, and further power generation efficiency improvement techniques are desired.

一方、木質系や農業系・汚泥系などのバイオマス由来のバイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。例えば、化石燃料とバイオマス燃料とを用いてボイラで混焼を行う発電プラントが検討されている。   On the other hand, biomass-derived biomass fuels such as wood-based, agricultural-based, and sludge-based take carbon dioxide in the growth process of biomass, and are therefore carbon neutral which does not emit carbon dioxide that is a global warming gas. Various uses are considered. For example, a power plant which performs co-firing in a boiler using fossil fuel and biomass fuel is being considered.

しかし、バイオマス燃料の良質なものは高価であり、化石燃料に対してコスト競争力の点で課題がある。また、バイオマス燃料の廉価なものは腐食成分を多く含むため実際にはボイラでは少量しか混焼ができない。さらに、ボイラの燃料供給設備や環境装置の技術的制約から混焼率には上限があり、ボイラの出力が低いときには一層にバイオマス燃料の投入量も少なくならざるを得ない。   However, good biomass fuels are expensive, and there is a problem in cost competitiveness with fossil fuels. In addition, since inexpensive biomass fuels contain a large amount of corrosive components, in actuality, only small amounts can be mixedly burned in the boiler. Furthermore, there is an upper limit to the combined combustion rate due to the technical constraints of the boiler fuel supply facility and the environmental device, and when the output of the boiler is low, the input amount of biomass fuel can not but be reduced.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発電効率を向上させることができるボイラ給水加熱用ボイラを備えた発電プラント及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、環境影響の低減からカーボンニュートラルなバイオマス燃料を用いる場合には、バイオマス燃料の使用比率を高めて化石燃料の消費量を削減し、二酸化炭素の排出量を削減させることができる発電プラント及びその運転方法を提供することを目的とする。
This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the power generation plant provided with the boiler for boiler feed water heating which can improve power generation efficiency, and its operating method.
Further, according to the present invention, in the case of using carbon-neutral biomass fuel because of reduction of environmental impact, it is possible to increase consumption of biomass fuel to reduce consumption of fossil fuel and reduce carbon dioxide emissions. It aims at providing a power plant and its operation method.

上記課題を解決するために、本発明の発電プラント及びその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる発電プラントは、エコノマイザ及び過熱器を有するボイラと、該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、該給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される前記排ガスが該排ガス処理装置の運転温度の上限温度未満となるように前記加熱量を制御することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned subject, the power plant of the present invention and its operation method adopt the following means.
That is, a power plant according to the present invention comprises a boiler having an economizer and a superheater, a steam turbine driven by steam generated by the boiler, a generator driven by the steam turbine, and a discharge from the boiler An exhaust gas processing apparatus for treating the exhaust gas, a feed water heating boiler for heating the feed water supplied to the boiler, and a control unit for controlling a heating amount of the feed water by the feed water heating boiler; The control unit controls the heating amount such that the outlet water temperature of the economizer is less than the saturation temperature and the exhaust gas supplied to the exhaust gas treatment device is less than the upper limit temperature of the operating temperature of the exhaust gas treatment device. It features.

ボイラに供給される給水を給水加熱用ボイラによって加熱することで、ボイラに供給される給水のエンタルピ(単位流量あたりの熱量)を増大させて、タービン効率を向上して化石燃料エネルギに対する発電効率(以下、単に「発電効率」という。)を向上させることができる。さらに、エコノマイザの出口水温度が、蒸気化しない飽和温度未満となるように給水加熱用ボイラの加熱量を制御することとしたので、給水を可能な限り加熱することができる。ここで、エコノマイザの出口水温度は、飽和温度に近い温度すなわち飽和温度よりも数℃(例えば2℃)から10℃程度低い温度とすることが好ましい。これにより、給水のエンタルピをエコノマイザの出口水温度が蒸気化しないよう可能な限り増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができ、ボイラに投入する化石燃料を削減することができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を削減することができる。   By heating the feed water supplied to the boiler by the feed water heating boiler, the enthalpy (heat amount per unit flow rate) of the feed water supplied to the boiler is increased, the turbine efficiency is improved, and the power generation efficiency for fossil fuel energy ( Hereinafter, the power generation efficiency can be simply improved. Furthermore, since the heating amount of the feed water heating boiler is controlled so that the outlet water temperature of the economizer is less than the saturation temperature at which steaming does not occur, the feed water can be heated as much as possible. Here, it is preferable that the outlet water temperature of the economizer be a temperature close to the saturation temperature, that is, a temperature that is about several degrees Celsius (for example, 2 degrees Celsius) lower than the saturation temperature by about 10 degrees Celsius. As a result, the enthalpy of the water supply can be increased as much as possible so as not to vaporize the outlet water temperature of the economizer, the turbine efficiency can be improved and the power generation efficiency can be improved, and the fossil fuel input to the boiler can be reduced. It is possible to reduce the amount of carbon dioxide that is not carbon neutral.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理装置を備え、前記制御部は、前記排ガス処理装置に供給される排ガスの上限温度未満でかつ該上限温度に近い温度となるように前記加熱量を制御することを特徴とする。   Furthermore, the power generation plant according to the present invention includes an exhaust gas treatment device for treating the exhaust gas discharged from the boiler, and the control unit is less than the upper limit temperature of the exhaust gas supplied to the exhaust gas treatment device and close to the upper limit temperature. The heating amount is controlled to be a temperature.

脱硝装置等の排ガス処理装置には、供給される排ガスの上限温度が規定されている。この上限温度未満でかつ上限温度に近い排ガス温度となるように給水加熱用ボイラの加熱量を増加させるよう制御することができる。ここで、上限温度未満でかつ上限温度に近い排ガス温度とは、例えば脱硝装置の触媒温度など排ガス流れ下流側に設置した機器の運転温度の上限温度よりも数℃(例えば2℃)から数10℃程度低い温度である。排ガスの上限温度未満としたので、給水を可能な限り加熱することができる。これにより、給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。   In the exhaust gas processing apparatus such as the denitrification apparatus, the upper limit temperature of the supplied exhaust gas is defined. The heating amount of the feed water heating boiler can be controlled to be increased so that the exhaust gas temperature is lower than the upper limit temperature and close to the upper limit temperature. Here, the exhaust gas temperature less than the upper limit temperature and close to the upper limit temperature is, for example, several ° C (for example, 2 ° C.) to several tens of degrees over the upper limit temperature of the equipment installed downstream of the exhaust gas flow It is a temperature as low as about ° C. Since the temperature is lower than the upper limit temperature of the exhaust gas, the feed water can be heated as much as possible. Thereby, the enthalpy of the water supply can be increased, the turbine efficiency can be improved, and the power generation efficiency can be improved.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器を備え、前記制御部は、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする。   Furthermore, in the power generation plant of the present invention, a feed water heater for extracting steam from the steam turbine to heat the feed water is provided, and the control unit reduces the amount of steam to be supplied to the feed water heater. It is characterized by

給水加熱用ボイラによって給水を加熱しているので、蒸気タービンからの蒸気の抽気量を減少させて、蒸気タービンの蒸気流量を蒸気タービンの機械的限度の規定範囲内で増大させてタービン出力が増大する。また、蒸気の抽気量を減少させる前と後とを比較するにあたり、同じタービン出力となるようにボイラから蒸気タービンへ供給される総蒸気量を調整した場合は、抽気量を減少することによって、総蒸気流量を減少させることができるので、タービン効率を向上させることができる。
特に、ボイラが部分負荷とされている場合には、蒸気タービンへ流通する蒸気量を増加しても十分に蒸気タービンの機械的強度の規定値範囲内にあるので、抽気量をゼロとすることで、さらにタービン効率を向上させることができる。
Since the feed water is heated by the feed water heating boiler, the amount of steam extracted from the steam turbine is reduced to increase the steam flow rate of the steam turbine within the specified range of mechanical limits of the steam turbine and increase the turbine output. Do. In addition, when the total amount of steam supplied from the boiler to the steam turbine is adjusted so as to obtain the same turbine output in comparing before and after reducing the amount of extracted steam, the amount of extracted air can be reduced by As the total steam flow can be reduced, turbine efficiency can be improved.
In particular, if the boiler is partially loaded, the amount of extracted steam should be zero, because even if the amount of steam flowing to the steam turbine is increased, it is sufficiently within the specified range of mechanical strength of the steam turbine. Can further improve the turbine efficiency.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記制御部は、前記エコノマイザの給水入口温度がエコノマイザ入口給水設定温度よりも所定値以上高い場合、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする。   Furthermore, in the power generation plant according to the present invention, the control unit reduces the amount of extracted steam supplied to the feedwater heater when the feedwater inlet temperature of the economizer is higher than the economizer inlet feedwater set temperature by a predetermined value or more. It is characterized by

さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンの異なる位置から各蒸気を抽気して供給する少なくとも2つの前記給水加熱器を備え、前記制御部は、前記ボイラの負荷と前記給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量とに基づき、前記各蒸気が各前記給水加熱器に供給される抽気量を変化させるタイミングを異ならせることを特徴とする。   Furthermore, the power generation plant according to the present invention includes at least two feed water heaters for extracting and supplying each steam from different positions of the steam turbine, and the control unit is configured to load the boiler and the feed water heating boiler. The present invention is characterized in that the timings at which the respective steams change the amount of extracted air supplied to the respective feed water heaters are made different based on the amount of heating the feed water.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記制御部は、前記蒸気タービンのタービン翼の強度に基づいて、前記蒸気の抽気量を制御することを特徴とする。   Furthermore, in the power plant of the present invention, the control unit controls the amount of extracted steam based on the strength of the turbine blade of the steam turbine.

蒸気タービンの機械的強度の規定値範囲としてタービン翼の強度がある。タービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に対して耐久性を有するように設計されていて、この差圧は蒸気タービンの内部を流通する蒸気の流量および圧力バランスによって決まり、この差圧は、蒸気の抽気量に応じて変化する。そこで、タービン翼の強度を考慮して蒸気の抽気量を制御することとした。これにより、タービン翼の強度を考慮して抽気量を可能な限り減少させて蒸気タービンに流れる総蒸気流量を減少させることができ、タービン効率をさらに向上させることができる。   The specified range of mechanical strength of the steam turbine is the strength of the turbine blade. The strength of the turbine blade is designed to be resistant to the differential pressure applied to the front and back of the turbine blade, which is determined by the flow and pressure balance of the steam flowing inside the steam turbine. The pressure changes according to the amount of steam extracted. Therefore, the amount of steam extraction is controlled in consideration of the strength of the turbine blade. As a result, it is possible to reduce the amount of extracted air as much as possible in consideration of the strength of the turbine blade to reduce the total steam flow rate flowing to the steam turbine, thereby further improving the turbine efficiency.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気により前記給水の加熱量を制御し、前記給水加熱用ボイラは、蒸気ダンプ弁を備え、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の圧力が所定の圧力より大きな場合は、前記蒸気ダンプ弁によって余剰の蒸気を排出することを特徴とする。   Furthermore, in the power generation plant of the present invention, the control unit controls the amount of heating of the feedwater by the steam generated in the feedwater heating boiler, the feedwater heating boiler includes a steam dump valve, and the feedwater heating When the pressure of the steam generated in the boiler is higher than a predetermined pressure, the steam dump valve discharges the excess steam.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記過熱器から供給される過熱蒸気の温度を制御する過熱器スプレイを備え、前記制御部は、前記加熱量の変化量に基づいて前記過熱器スプレイのスプレイ量を制御することを特徴とする。   Furthermore, the power plant of the present invention includes a superheater spray that controls the temperature of the superheated steam supplied from the superheater, and the control unit controls the spray amount of the superheater spray based on the change amount of the heating amount. To control.

給水加熱用ボイラの加熱量や抽気量の変化によって過熱器から供給される過熱蒸気の温度が変動するおそれがある。過熱蒸気の温度は、高温高圧下で使用される金属材料(蒸気配管やタービン翼など)の設計温度以下となる規定値以内に設定される。この過熱蒸気の温度変動を過熱器スプレイによって素早く抑制することで、蒸気配管やタービン翼の劣化や損傷を抑制することができる。
なお、ボイラが再熱器を備えている場合には、再熱器から供給される再熱蒸気の温度を制御する再熱器スプレイの流量も併せて制御することが好ましい。
There is a possibility that the temperature of the overheated steam supplied from the superheater may fluctuate due to the change of the heating amount or the extraction amount of the feed water heating boiler. The temperature of the superheated steam is set within a specified value that is equal to or lower than the design temperature of a metal material (such as steam piping and turbine blades) used under high temperature and high pressure. By rapidly suppressing the temperature fluctuation of the superheated steam by the superheater spray, it is possible to suppress the deterioration and damage of the steam piping and the turbine blade.
In addition, when a boiler is provided with the reheater, it is preferable to control collectively the flow volume of the reheater spray which controls the temperature of the reheat steam supplied from a reheater.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気と前記ボイラへ供給される前記給水を熱交換する給水加熱用熱交換器と、前記給水加熱用熱交換器をバイパスする給水バイパス配管と、記給水バイパス配管に設けた給水バイパス弁と、を備え、前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の温度が前記給水加熱用熱交換器の入口における前記給水の温度よりも所定値以上高い場合、前記給水バイパス弁を閉とし、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気で前記給水を加熱することを特徴とする。   Furthermore, in the power generation plant of the present invention, a heat exchanger for feed water heating which exchanges heat between the steam generated in the feed water heating boiler and the feed water supplied to the boiler, and a feed water bypassing the feed water heating heat exchanger A bypass pipe and a feed water bypass valve provided in the feed water bypass pipe, the control unit controlling the temperature of the steam generated by the feed water heating boiler to the temperature of the feed water at the inlet of the feed water heat exchanger When the value is higher than the predetermined value, the feed water bypass valve is closed, and the feed water is heated by the steam generated in the feed water heating boiler.

さらに、本発明の発電プラントでは、前記給水加熱用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされていることを特徴とする。   Further, in the power plant of the present invention, the feed water heating boiler is characterized by being a biomass boiler using biomass fuel as a main fuel.

給水加熱用ボイラを、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとすることで、ボイラにてバイオマス燃料を混焼させずに給水加熱用ボイラでバイオマス燃料を専焼させることができる。したがって、ボイラで燃焼させる化石燃料に対するバイオマス燃料の使用比率を高めることができる。また、腐食成分を含む廉価なバイオマス燃料をボイラ本体での燃焼に影響を及ぼすことなく用いることができ、化石燃料使用量を低減し、高効率な発電を行うことができる。   By setting the boiler for feed water heating as a biomass boiler using biomass fuel as a main fuel, it is possible to burn off the biomass fuel in the feed water heating boiler without mixing the biomass fuel in the boiler. Therefore, the use ratio of biomass fuel to fossil fuel burned in the boiler can be increased. In addition, inexpensive biomass fuel containing a corrosive component can be used without affecting combustion in the boiler main body, the amount of fossil fuel used can be reduced, and highly efficient power generation can be performed.

また、本発明の発電プラントの運転方法は、エコノマイザ及び過熱器を有するボイラと、該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、を備えた発電プラントの運転方法であって、前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される排ガスが該排ガス処理装置の運転温度の上限温度未満となるように加熱量を制御することを特徴とする。   Further, according to the power plant operation method of the present invention, a boiler having an economizer and a superheater, a steam turbine driven by steam generated by the boiler, a generator driven by the steam turbine, and the boiler An operating method of a power generation plant comprising an exhaust gas processing apparatus for treating exhaust gas discharged from a boiler, and a feed water heating boiler for heating feed water supplied to the boiler, wherein the outlet water temperature of the economizer is a saturation temperature The heating amount is controlled such that the amount of exhaust gas supplied to the exhaust gas processing device is less than the upper limit temperature of the operating temperature of the exhaust gas processing device.

さらに、前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする。   Furthermore, the method is characterized in that the amount of extraction of steam supplied to a feed water heater for heating the feed water is reduced by extracting steam from the steam turbine.

給水加熱用ボイラを用いて給水を可及的に高い温度まで加熱することとしたので、タービン効率を向上し、化石燃料を投入するボイラへの化石燃料の投入量を低減することができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を低減することができる。
また、給水加熱用ボイラをバイオマスボイラとすることで、ボイラにてバイオマス燃料を混焼させずに給水加熱用ボイラでバイオマス燃料を専焼させることとしたので、バイオマス燃料の使用比率を高めることができる。
Since the feed water is heated to a temperature as high as possible using the feed water heating boiler, the turbine efficiency can be improved, and the amount of fossil fuel input to the boiler into which fossil fuel is input can be reduced. It is possible to reduce the amount of carbon dioxide that is not neutral.
Further, by setting the boiler for feed water heating as the biomass boiler, the biomass fuel is burned exclusively by the feed water heating boiler without co-firing the biomass fuel in the boiler, so that the use ratio of the biomass fuel can be increased.

本発明の一実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration view showing a power generation plant according to an embodiment of the present invention. 過熱器スプレイによる温度変化を示した図である。It is the figure which showed the temperature change by superheater spray. 高圧抽気弁の開度を示した図である。It is the figure which showed the opening degree of the high pressure extraction valve. バイオマスボイラの起動制御を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed starting control of the biomass boiler. バイオマスボイラの切離制御を示したフローチャートである。It is a flowchart showing separation control of a biomass boiler. バイオマスボイラを適用する前後での加熱量を示したグラフである。It is the graph which showed the amount of heating before and behind applying a biomass boiler. バイオマスボイラを適用する前後での化石燃料エネルギに対する発電効率を示したグラフである。It is the graph which showed the power generation efficiency to fossil fuel energy before and behind applying a biomass boiler. バイオマスボイラを適用する前後でのエネルギーの内訳を示したグラフである。It is the graph which showed the breakdown of the energy before and behind applying a biomass boiler.

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、一実施形態に係る発電プラント1が示されている。発電プラント1は、ボイラ3と、蒸気タービン5と、バイオマスボイラ(給水加熱用ボイラ)7とを備えている。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
A power plant 1 according to an embodiment is shown in FIG. The power plant 1 includes a boiler 3, a steam turbine 5, and a biomass boiler (a boiler for feed water heating) 7.

ボイラ3は、ボイラ本体3aの火炉10内に石炭や油等の化石燃料を用いて火炎を形成するバーナ11を備えている。火炉10を形成する炉壁は伝熱管とフィンによって構成された水冷壁12とされており、水冷壁12で加熱された水は蒸気ドラム15へと導かれる。水冷壁12の鉛直下方側には水ドラム14が設けられている。水ドラム14へは、循環ポンプ20によって蒸気ドラム15内の水が導かれるとともに、水冷壁12へ水を供給するようになっている。なお、本実施形態では、ドラムを有する亜臨界圧ボイラを例としているが、ドラムを有さない超臨界圧ボイラにも適用することができる。   The boiler 3 is equipped with the burner 11 which forms a flame using fossil fuels, such as coal and oil, in the furnace 10 of the boiler main body 3a. The furnace wall forming the furnace 10 is a water-cooled wall 12 constituted by heat transfer tubes and fins, and the water heated by the water-cooled wall 12 is led to the steam drum 15. A water drum 14 is provided vertically below the water cooling wall 12. The water in the steam drum 15 is led to the water drum 14 by the circulation pump 20, and the water is supplied to the water cooling wall 12. In addition, although the subcritical pressure boiler which has a drum is made into an example in this embodiment, it is applicable also to the supercritical pressure boiler which does not have a drum.

バーナ11の火炎によって発生する燃焼排ガスは、火炉10の鉛直上方側へと流れ、過熱器13へと導かれる。過熱器13の燃焼排ガス流れ下流側には、再熱器17とエコノマイザ18とがこの順番で設けられている。   The flue gas generated by the flame of the burner 11 flows vertically upward of the furnace 10 and is led to the superheater 13. The reheater 17 and the economizer 18 are provided in this order on the downstream side of the flue gas flow of the superheater 13.

エコノマイザ18と蒸気ドラム15との間には、エコノマイザ18にて加熱された後の水が流通するエコノマイザ出口配管22が接続されている。エコノマイザ出口配管22には、エコノマイザ出口温度センサ22Tと、エコノマイザ出口圧力センサ22Pとが設けられている。これらセンサ22T,22Pの計測値は、制御部30へ送られるようになっている。   Between the economizer 18 and the steam drum 15, an economizer outlet pipe 22 through which water after being heated by the economizer 18 flows is connected. The economizer outlet pipe 22 is provided with an economizer outlet temperature sensor 22T and an economizer outlet pressure sensor 22P. The measured values of the sensors 22T and 22P are sent to the control unit 30.

エコノマイザ18には、給水(水)を供給するための給水配管24が接続されている。給水配管24を通る給水は、後述するように、バイオマスボイラ7で発生した蒸気によって加熱された後にエコノマイザ18へと供給される。エコノマイザ18の入口側の給水配管24には、温度センサ58Tが設けられている。この温度センサ58Tの計測値は、制御部30へと送られる。   A water supply pipe 24 for supplying water (water) is connected to the economizer 18. The feed water passing through the feed water pipe 24 is supplied to the economizer 18 after being heated by the steam generated by the biomass boiler 7 as described later. The water supply pipe 24 on the inlet side of the economizer 18 is provided with a temperature sensor 58T. The measured value of the temperature sensor 58T is sent to the control unit 30.

エコノマイザ18を通過した燃焼排ガス流れ下流側には、エコノマイザ18を通過した後の燃焼排ガスの温度を計測する燃焼排ガス温度センサ25Tが設けられている。燃焼排ガス温度センサ25Tの計測値は、制御部30へと送られる。燃焼排ガス温度センサ25Tを通過した後の燃焼排ガスは、ボイラ本体3aに接続された排ガスダクトの途中位置に燃焼ガス中のNOxを除去するために設けられた脱硝装置(図示せず)へと導かれる。   A flue gas temperature sensor 25T for measuring the temperature of the flue gas after passing through the economizer 18 is provided on the downstream side of the flue gas flow downstream of the economizer 18. The measured value of the combustion exhaust gas temperature sensor 25T is sent to the control unit 30. The combustion exhaust gas after passing through the combustion exhaust gas temperature sensor 25T is conducted to a denitration device (not shown) provided at an intermediate position of the exhaust gas duct connected to the boiler main body 3a for removing NOx in the combustion gas. It is eaten.

脱硝装置は、アンモニアを用いた選択触媒還元脱硝装置とされており、触媒反応温度の関係で上限温度(例えば400℃〜420℃程度)が定められている。したがって、燃焼排ガス温度センサ25Tの温度に基づいて、例えば、脱硝装置の上限温度を超えないように制御部30によってボイラ3内の熱交換量を調整して燃焼排ガス温度が制御される。脱硝装置を通過した燃焼排ガスは、例えば、燃焼ガス中のSOxを除去するために脱硫装置(図示せず)にてSOx等を除去された後に、更に下流側では図示しない煤塵処理装置、誘引送風機などが必要に応じて設けられており、排ガスダクトの下流端部の煙突から大気へと排出される。   The denitration apparatus is a selective catalytic reduction denitration apparatus using ammonia, and the upper limit temperature (for example, about 400 ° C. to about 420 ° C.) is determined in relation to the catalytic reaction temperature. Therefore, based on the temperature of the combustion exhaust gas temperature sensor 25T, the temperature of the combustion exhaust gas is controlled by adjusting the amount of heat exchange in the boiler 3 by the control unit 30 so as not to exceed the upper limit temperature of the NOx removal device. The flue gas passing through the denitrification apparatus is, for example, a dust processing apparatus, induction fan not shown on the downstream side after SOx and the like are removed by a desulfurization apparatus (not shown) to remove SOx in combustion gas. Are provided as needed, and are discharged to the atmosphere from a chimney at the downstream end of the exhaust gas duct.

過熱器13には、過熱器スプレイ27が設けられている。過熱器スプレイ27から水や蒸気を噴射することで過熱器13内を流れる過熱蒸気を素早く冷却して所定範囲の温度へと制御する。過熱器スプレイ27で用いる水は、例えばエコノマイザ18の出口水の一部が用いられる。過熱器スプレイ27の水噴射量や噴射タイミングは、制御部30によって制御される。   The heater 13 is provided with a heater spray 27. By injecting water or steam from the superheater spray 27, the superheated steam flowing in the superheater 13 is quickly cooled and controlled to a predetermined temperature range. The water used in the superheater spray 27 is, for example, a part of the outlet water of the economizer 18. The water injection amount and injection timing of the superheater spray 27 are controlled by the control unit 30.

図1では過熱器スプレイ27の設置位置が模式的に示されているが、より具体的な設置位置について図2を用いて説明する。図2に示されたものは、過熱器13は、例えば1次過熱器13aと2次過熱器13bと3次過熱器13cとを備えている。過熱器スプレイ27は、1次過熱器13aと2次過熱器13bとの間と、2次過熱器13bと3次過熱器13cとの間とにそれぞれ設けられており、これらの位置で水を噴射して過熱蒸気温度を段階的に低下させる。すなわち、1次過熱器出口設定温度となるように1次過熱器13aの出口に水スプレイを行い、2次過熱器出口設定温度となるように2次過熱器13bの出口に水スプレイを行う。このように水スプレイを行って蒸気温度を制御することにより、各過熱器出口設定温度が調整され、蒸気タービン5へ供給される主蒸気の温度が所定範囲の温度になるよう制御される。   Although the installation position of the superheater spray 27 is schematically shown in FIG. 1, a more specific installation position will be described with reference to FIG. As for what was shown by FIG. 2, the superheater 13 is provided with the primary superheater 13a, the secondary superheater 13b, and the tertiary superheater 13c, for example. The superheater sprays 27 are provided between the primary superheater 13a and the secondary superheater 13b and between the secondary superheater 13b and the tertiary superheater 13c, respectively, and water is introduced at these positions. It is injected to lower the superheated steam temperature stepwise. That is, water is sprayed at the outlet of the primary superheater 13a so as to reach the primary superheater outlet set temperature, and water is sprayed at the outlet of the secondary superheater 13b so as to reach the secondary superheater outlet set temperature. Thus, by performing water spraying and controlling steam temperature, each superheater outlet preset temperature is adjusted, and it is controlled so that the temperature of the main steam supplied to steam turbine 5 turns into a temperature of a predetermined range.

また、図示しないが、再熱器17に対しても再熱器スプレイが設けられていてもよい。再熱器スプレイの水噴射量や噴射タイミングについても、制御部30によって制御される。   Further, although not shown, a reheater spray may be provided for the reheater 17 as well. The control unit 30 also controls the water injection amount and the injection timing of the reheater spray.

過熱器13を出た過熱蒸気は、図1に示すように、主蒸気配管32を通り蒸気タービン5へと導かれる。蒸気タービン5は、本実施形態では、例えば、高圧タービン34と中圧タービン35と低圧タービン36とを備えている。これらタービン34,35,36にて発生した回転動力によって発電機37が回転駆動され、発電が行われる。   The superheated steam leaving the superheater 13 is led to the steam turbine 5 through the main steam piping 32 as shown in FIG. In the present embodiment, the steam turbine 5 includes, for example, a high pressure turbine 34, an intermediate pressure turbine 35, and a low pressure turbine 36. The generator 37 is rotationally driven by the rotational power generated by the turbines 34, 35, 36, and power generation is performed.

主蒸気配管32は、高圧タービン34の入口に接続されている。高圧タービン34の排気側には、高圧タービン出口配管38が接続されている。高圧タービン出口配管38の下流端は再熱器17に接続されており、高圧タービン34で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる仕事を終えた蒸気が再熱器17へと導かれるようになっている。   The main steam pipe 32 is connected to the inlet of the high pressure turbine 34. A high pressure turbine outlet pipe 38 is connected to the exhaust side of the high pressure turbine 34. The downstream end of the high pressure turbine outlet pipe 38 is connected to the reheater 17 so that the steam which has performed a predetermined expansion in the high pressure turbine 34 to rotationally drive the turbine is introduced to the reheater 17. It has become.

再熱器17の蒸気出口側と中圧タービン35との間には、再熱蒸気を中圧タービン35に供給する再熱蒸気供給配管40が設けられている。   Between the steam outlet side of the reheater 17 and the intermediate pressure turbine 35, a reheated steam supply pipe 40 for supplying reheated steam to the intermediate pressure turbine 35 is provided.

中圧タービン35の排気側には、中圧タービン出口配管42が接続されている。中圧タービン出口配管42の下流端は低圧タービン36の入口に接続されており、中圧タービン35で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる仕事を終えた蒸気が低圧タービン36へと導かれるようになっている。   An intermediate pressure turbine outlet pipe 42 is connected to the exhaust side of the intermediate pressure turbine 35. The downstream end of the intermediate pressure turbine outlet pipe 42 is connected to the inlet of the low pressure turbine 36, and the steam which has performed predetermined expansion in the intermediate pressure turbine 35 and rotationally drives the turbine is guided to the low pressure turbine 36 It is supposed to be.

低圧タービン36の排気側には、低圧タービン出口配管44が接続されている。低圧タービン出口配管44の下流端は復水器46に接続されている。復水器46では、図示しない冷却水によって蒸気が真空下へと冷却され凝縮液化する。復水器46にて液化した復水は給水となって、復水ポンプ48によって低圧給水加熱器50へと導かれる。   A low pressure turbine outlet pipe 44 is connected to the exhaust side of the low pressure turbine 36. The downstream end of the low pressure turbine outlet pipe 44 is connected to a condenser 46. In the condenser 46, the steam is cooled to a vacuum and condensed and liquefied by a cooling water (not shown). The condensed water liquefied by the condenser 46 becomes feed water and is led to the low pressure feed water heater 50 by the condensate pump 48.

本実施形態では、例えば、低圧給水加熱器50では、低圧タービン36から導かれた低圧蒸気によって復水からの給水が加熱される。低圧給水加熱器50にて加熱された給水は、給水ポンプ51を通り第1中圧給水加熱器52a及び第2中圧給水加熱器52bへ導かれて、中圧タービン35から抽気された中圧蒸気によって加熱される。各中圧給水加熱器52a,52bによって加熱された給水は、第1高圧給水加熱器54a及び第2高圧給水加熱器54bへと導かれる。   In the present embodiment, for example, in the low pressure feed water heater 50, the low pressure steam introduced from the low pressure turbine 36 heats the feed water from the condensed water. The feedwater heated by the low pressure feedwater heater 50 is led to the first medium pressure feedwater heater 52a and the second medium pressure feedwater heater 52b through the feedwater pump 51, and the medium pressure extracted from the medium pressure turbine 35 It is heated by steam. The feedwater heated by each of the medium pressure feedwater heaters 52a and 52b is led to the first high pressure feedwater heater 54a and the second high pressure feedwater heater 54b.

第1高圧給水加熱器54aに導かれる高圧蒸気は、第1高圧抽気配管55aを介して導かれる。第1高圧抽気配管55aには、制御部30によって開度が制御される第1高圧抽気弁56aが設けられている。
第2高圧給水加熱器54bに導かれる高圧蒸気は、第2高圧抽気配管55bを介して導かれる。第2高圧抽気配管55bには、制御部30によって開度が制御される第2高圧抽気弁56bが設けられている。
なお、本実施形態では、一例として第1高圧抽気配管55aは、第2高圧抽気配管55bよりも高圧タービン34の上流側(高圧側)に接続されているので、第1高圧抽気配管55aによって導かれる高圧蒸気の圧力は、第2高圧抽気配管55bによって導かれる高圧蒸気の圧力よりも高くされている。
The high pressure steam led to the first high pressure feed water heater 54a is led via the first high pressure extraction pipe 55a. The first high pressure extraction pipe 55 a is provided with a first high pressure extraction valve 56 a whose opening degree is controlled by the control unit 30.
The high pressure steam led to the second high pressure feed water heater 54b is led via the second high pressure extraction pipe 55b. The second high pressure extraction pipe 55 b is provided with a second high pressure extraction valve 56 b whose opening degree is controlled by the control unit 30.
In the present embodiment, as an example, since the first high pressure extraction pipe 55a is connected to the upstream side (high pressure side) of the high pressure turbine 34 than the second high pressure extraction pipe 55b, the first high pressure extraction pipe 55a The pressure of the high pressure steam to be discharged is higher than the pressure of the high pressure steam led by the second high pressure extraction pipe 55b.

図3には、本実施形態の一例としてボイラ3の負荷に対する各高圧抽気弁56a,56bの開度が示されている。図3に示されたマップ(ロードプログラム)は、制御部30の記憶部に格納されていて、負荷に応じて事前に設定された弁開度とする。同図に示すように、ボイラ3の負荷が100%となる場合には、両高圧抽気弁56a,56bが全閉となる。負荷が所定値よりも小さくなる場合には、両高圧抽気弁56a,56bが全開となる。ただし、本実施形態では、全閉と全開とを切り替える負荷域を第1高圧抽気弁56aと第2高圧抽気弁56bとで異なるように設定することで、給水の加熱の制御性を向上している。具体的には、第1高圧抽気弁56aの方が第2高圧抽気弁56bよりも高負荷側で動作するようになっている。これにより、高圧蒸気の抽気流量を第1高圧抽気弁56aで変更し、その不足分を第2高圧抽気弁56bで変更することで、広い範囲で任意に制御することができる。なお、後述するように、バイオマスボイラ7を投入する場合には、図3に示したマップに代えて、ボイラ3の負荷に関わらず高圧抽気弁56a,56bが閉じる方向に制御される。   The opening degree of each high pressure extraction valve 56a, 56b with respect to the load of the boiler 3 is shown by FIG. 3 as an example of this embodiment. The map (load program) shown in FIG. 3 is stored in the storage unit of the control unit 30, and has a valve opening degree set in advance according to the load. As shown in the figure, when the load on the boiler 3 is 100%, both high pressure extraction valves 56a and 56b are fully closed. When the load is smaller than the predetermined value, both high pressure extraction valves 56a and 56b are fully opened. However, in the present embodiment, the controllability of heating of the water supply is improved by setting the load region for switching between full closing and full opening to be different for the first high pressure extraction valve 56a and the second high pressure extraction valve 56b. There is. Specifically, the first high pressure extraction valve 56a operates on the higher load side than the second high pressure extraction valve 56b. Thus, the bleed flow rate of high-pressure steam can be changed by the first high-pressure extraction valve 56a, and the shortage can be arbitrarily controlled in a wide range by changing the shortage by the second high-pressure extraction valve 56b. As described later, when the biomass boiler 7 is turned on, the high pressure extraction valves 56a and 56b are controlled to be closed regardless of the load of the boiler 3, instead of the map shown in FIG.

各給水加熱器50,52a,52b,54a,54bにて給水を加熱した後の蒸気は、図1にて破線矢印で示すように、順次低圧段の給水加熱器50,52a,52b,54a,54bへと送られ、最終的には復水器46にて回収される。   The steam after heating the feed water by each feed water heater 50, 52a, 52b, 54a, 54b is, as shown by a broken line arrow in FIG. 1, sequentially the feed water heaters 50, 52a, 52b, 54a, It is sent to 54 b and finally recovered by the condenser 46.

高圧給水加熱器54a,54bにて加熱された後の給水は、給水配管24を通り、給水加熱用熱交換器60へと導かれる。給水加熱用熱交換器60では、バイオマスボイラ7から加熱用伝熱管61に導かれた蒸気によって給水が加熱されるようになっている。バイオマスボイラ7と給水加熱用熱交換器60との間には、加熱用伝熱管61へ蒸気を供給する加熱用蒸気供給配管62と、加熱用伝熱管61を通過し熱交換した後にドレン化したドレン水をバイオマスボイラ7へと返送する返送配管64と返送ポンプ65が設けられている。   The feed water heated by the high-pressure feed water heaters 54 a and 54 b passes through the feed water pipe 24 and is led to the feed water heating heat exchanger 60. In the feed water heating heat exchanger 60, the feed water is heated by the steam led from the biomass boiler 7 to the heating heat transfer pipe 61. Between the biomass boiler 7 and the feed water heating heat exchanger 60, after passing through the heating steam supply pipe 62 for supplying steam to the heating heat transfer tube 61 and the heating heat transfer tube 61, it was drained A return pipe 64 for returning drain water to the biomass boiler 7 and a return pump 65 are provided.

加熱用蒸気供給配管62には、加熱用蒸気の温度を計測する加熱用蒸気温度センサ62Tと、加熱用蒸気の圧力を計測する加熱用蒸気圧力センサ62Pと、加熱用蒸気の流量を計測する加熱用蒸気流量センサ62Fとが設けられている。各センサ62T,62P,62Fの計測値は、制御部30へと送られる。   The heating steam supply pipe 62 includes a heating steam temperature sensor 62T for measuring the temperature of the heating steam, a heating steam pressure sensor 62P for measuring the pressure of the heating steam, and a heating for measuring the flow rate of the heating steam. Steam flow sensor 62F is provided. The measured values of the sensors 62T, 62P, 62F are sent to the control unit 30.

返送配管64の途中には、返送ポンプ65が設けられており、返送ポンプ65によってドレン水がバイオマスボイラ7へと送られ、バイオマスボイラ7と給水加熱用熱交換器60との間で循環するようになっている。   A return pump 65 is provided in the middle of the return pipe 64 so that drain water is sent to the biomass boiler 7 by the return pump 65 and circulated between the biomass boiler 7 and the heat exchanger 60 for feed water heating. It has become.

給水加熱用熱交換器60をバイパスするように、給水バイパス配管67が設けられている。給水バイパス配管67には、制御部30によって開閉が制御される給水バイパス弁68が設けられている。給水バイパス弁68は、給水加熱用熱交換器60を利用する場合は全閉とされ、給水加熱用熱交換器60を利用しない場合は全開とされる。給水バイパス配管67の上流側の給水配管24には、給水加熱用熱交換器入口温度を計測する温度センサ57Tが設けられている。この温度センサ57Tの計測値は、制御部30へと送られる。   A feed water bypass pipe 67 is provided to bypass the feed water heating heat exchanger 60. The water supply bypass pipe 67 is provided with a water supply bypass valve 68 whose opening and closing is controlled by the control unit 30. The feed water bypass valve 68 is fully closed when the feed water heating heat exchanger 60 is used, and is fully opened when the feed water heating heat exchanger 60 is not used. The water supply pipe 24 on the upstream side of the water supply bypass pipe 67 is provided with a temperature sensor 57T that measures the temperature of the heat exchanger inlet for water supply heating. The measured value of the temperature sensor 57T is sent to the control unit 30.

バイオマスボイラ7は、バイオマス燃料を燃焼させて蒸気を発生する。バイオマスボイラ7の出力は、制御部30によって制御される。具体的には、バイオマスボイラ7に投入するバイオマス燃料の供給量、燃焼用空気の流量、発生した蒸気の供給量等が制御部30によって制御される。このように、制御部30によってバイオマスボイラ7の出力を制御することで、給水加熱用熱交換器60における給水の加熱量が制御される。   The biomass boiler 7 burns biomass fuel to generate steam. The output of the biomass boiler 7 is controlled by the control unit 30. Specifically, the control unit 30 controls the supply amount of biomass fuel, the flow rate of combustion air, the supply amount of generated steam, and the like to be input to the biomass boiler 7. Thus, by controlling the output of the biomass boiler 7 by the control unit 30, the heating amount of the feed water in the feed water heating heat exchanger 60 is controlled.

バイオマスボイラ7には、制御部30によって開度制御される蒸気ダンプ弁72が設けられている。バイオマスボイラ7で生成した蒸気の圧力が過大となった場合等に、蒸気ダンプ弁72を介して余剰の蒸気が復水器46へと排出される。ただし、蒸気の排出先は、復水器46に限定されるものではなく、例えば別の冷却装置や大気放出でもよい。また、バイオマスボイラ7を循環する蒸気やドレン水が不足した場合は、返送配管64の返送ポンプ65より上流側へ図示しない給水ラインにより、復水器46の復水の一部を給水しても良い。   The biomass boiler 7 is provided with a steam dump valve 72 whose opening degree is controlled by the control unit 30. When the pressure of the steam generated by the biomass boiler 7 becomes excessive, excess steam is discharged to the condenser 46 via the steam dump valve 72. However, the discharge destination of the steam is not limited to the condenser 46, and may be another cooling device or atmospheric discharge, for example. When steam and drain water circulating in the biomass boiler 7 run short, even if part of the condensate in the condenser 46 is supplied via a water supply line (not shown) upstream of the return pump 65 of the return pipe 64 good.

制御部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。   The control unit 30 includes, for example, a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a computer readable storage medium, and the like. Then, a series of processes for realizing various functions are stored in the form of a program, for example, in a storage medium or the like in the form of a program, and the CPU reads this program into a RAM or the like to execute information processing and arithmetic processing. Thus, various functions are realized. The program may be installed in advance in a ROM or other storage medium, may be provided as stored in a computer-readable storage medium, or may be distributed via wired or wireless communication means Etc. may be applied. The computer readable storage medium is a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory or the like.

上記構成の発電プラント1は、以下のように動作する。
ボイラ3の過熱器13にて生成された過熱蒸気は、蒸気タービン5の高圧タービン34へと導かれ、高圧タービン34を回転駆動させた後に、再熱器17へと導かれる。再熱器17へと導かれた蒸気はボイラ3によって再加熱され、再熱蒸気として中圧タービン35へと導かれる。再熱蒸気は、中圧タービン35を回転駆動させた後に、低圧タービン36へと導かれて低圧タービン36を回転駆動させる。このように得た回転動力によって発電機37が回転駆動され、発電が行われる。
The power plant 1 configured as described above operates as follows.
The superheated steam generated in the superheater 13 of the boiler 3 is led to the high pressure turbine 34 of the steam turbine 5 and is led to the reheater 17 after rotationally driving the high pressure turbine 34. The steam led to the reheater 17 is reheated by the boiler 3 and led to the medium pressure turbine 35 as reheated steam. The reheated steam is led to the low pressure turbine 36 to rotationally drive the low pressure turbine 36 after the intermediate pressure turbine 35 is rotationally driven. The generator 37 is rotationally driven by the rotational power thus obtained, and power generation is performed.

低圧タービン36にて所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる仕事を終えた蒸気は復水器46にて復水となり、給水として各給水加熱器50,52a,52b,54a,54bを順次通過することによって加熱される。その後、給水は、給水加熱用熱交換器60によってさらに加熱され、ボイラ3のエコノマイザ18に供給される。   The steam that has completed the work of rotationally driving the turbine by performing predetermined expansion in the low-pressure turbine 36 is condensed in the condenser 46, and sequentially passes through the feed water heaters 50, 52a, 52b, 54a, 54b as water supply. It is heated by doing. Thereafter, the feed water is further heated by the feed water heating heat exchanger 60 and is supplied to the economizer 18 of the boiler 3.

給水加熱用熱交換器60における給水の加熱量は、バイオマスボイラ7の出力を制御部30によって制御することで調整される。具体的には以下の通りである。   The heating amount of the feed water in the feed water heating heat exchanger 60 is adjusted by controlling the output of the biomass boiler 7 by the control unit 30. Specifically, it is as follows.

<エコノマイザ出口温度に基づく制御>
エコノマイザ18で加熱した後の水の出口温度が飽和温度を超えて蒸気化しないように制御する。これにより、エコノマイザ18出口の水が蒸気となるのを防止しつつ、可能な限り高い給水温度を実現する。
制御部30は、エコノマイザ出口用圧力センサ22Pの計測圧力、温度センサ22Tの計測温度から飽和温度T1を得る。そして、この飽和温度T1を所定値(例えば2℃〜10℃)の範囲で下回る温度をエコノマイザ出口温度設定値T1setとし、このエコノマイザ出口温度設定値T1setとなるように、制御部30はバイオマスボイラ7の出力をフィードバック制御する。これにより、エコノマイザ18の出口水温度が蒸気化しないよう、給水の温度を可能な限り高くして、給水のエンタルピを可能な限り増大させる。
<Control based on economizer outlet temperature>
It controls so that the outlet temperature of water after heating by the economizer 18 does not vaporize exceeding the saturation temperature. This achieves the highest possible feed water temperature while preventing the water at the outlet of the economizer 18 from becoming steam.
The control unit 30 obtains a saturation temperature T1 from the pressure measured by the economizer outlet pressure sensor 22P and the temperature measured by the temperature sensor 22T. Then, a temperature below the saturation temperature T1 within a predetermined value (for example, 2 ° C. to 10 ° C.) is set as the economizer outlet temperature set value T1 set, and the control unit 30 controls the biomass boiler 7 so that the economizer outlet temperature set value T1 set. Feedback control of the output of Thereby, the temperature of the water supply is made as high as possible so that the outlet water temperature of the economizer 18 is not vaporized, and the enthalpy of the water supply is increased as much as possible.

<燃焼排ガス温度に基づく制御>
燃焼排ガス下流側に設置した機器の上限温度を考慮するにあたり、本実施形態では、脱硝装置の触媒反応温度から決まる上限温度T2を超えないように制御する。これにより、脱硝装置の触媒反応を維持しつつ、可能な限り高い給水温度を実現する。
制御部30は、燃焼排ガス温度センサ25Tの計測温度を得て上限温度T2を所定値(例えば5℃〜数10℃(例えば50℃))の範囲で下回る温度を燃焼排ガス温度設定値T2setとし、この燃焼排ガス温度設定値T2setとなるように、制御部30はバイオマスボイラ7の出力をフィードバック制御する。これにより、エコノマイザ18を通過した燃焼排ガスが上限温度を超えないように、給水の温度を可能な限り高くして、給水のエンタルピを可能な限り増大させる。
<Control based on combustion exhaust gas temperature>
In consideration of the upper limit temperature of the device installed on the downstream side of the combustion exhaust gas, in the present embodiment, control is performed so as not to exceed the upper limit temperature T2 determined from the catalytic reaction temperature of the NOx removal apparatus. Thereby, the highest possible feed water temperature is realized while maintaining the catalytic reaction of the NOx removal system.
The control unit 30 obtains a measured temperature of the combustion exhaust gas temperature sensor 25T and sets a temperature below the upper limit temperature T2 within a predetermined value (for example, 5 ° C. to several 10 ° C. (for example 50 ° C.)) as the combustion exhaust gas temperature set value T2 set. The control unit 30 performs feedback control of the output of the biomass boiler 7 so that the combustion exhaust gas temperature set value T2set is obtained. Thereby, the temperature of the water supply is made as high as possible so that the combustion exhaust gas passing through the economizer 18 does not exceed the upper limit temperature, and the enthalpy of the water supply is increased as much as possible.

制御部30は、上述のエコノマイザ出口温度に基づく制御と燃焼排ガス温度に基づく制御の両方を満たすようにバイオマスボイラ7からの加熱量(例えば、蒸気量・圧力・温度および出熱量)を制御する。   The control unit 30 controls the amount of heating (for example, the amount of steam, pressure, temperature, and heat output) from the biomass boiler 7 so as to satisfy both the control based on the economizer outlet temperature and the control based on the combustion exhaust gas temperature.

<高圧抽気弁の制御>
上述のようにバイオマスボイラ7の加熱量を制御しつつ、さらに高圧抽気弁56a,56bを制御して、高圧蒸気の抽気量の制御を行う。具体的には、制御部30は、高圧抽気弁56a,56bの制御を以下のように行う。
バイオマスボイラ7を投入していない場合、すなわち給水加熱用熱交換器60によって給水を加熱していない場合は、図3に示したマップにあるロードプログラムに従い、ボイラ3の負荷に応じて高圧抽気弁56a,56bの開度を制御する。
<Control of high pressure bleed valve>
As described above, while controlling the heating amount of the biomass boiler 7, the high pressure extraction valves 56a and 56b are further controlled to control the extraction amount of high pressure steam. Specifically, the control unit 30 controls the high pressure extraction valves 56a and 56b as follows.
When the biomass boiler 7 is not inserted, that is, when the feed water is not heated by the feed water heating heat exchanger 60, the high pressure extraction valve is applied according to the load of the boiler 3 according to the load program in the map shown in FIG. Control the opening degree of 56a, 56b.

バイオマスボイラ7を投入する場合は、高圧抽気弁56a,56bの開度が閉となるように、すなわち高圧蒸気の抽気量を減じるように制御する。具体的には、バイオマスボイラ7によって給水加熱用熱交換器60で給水を加熱すると、加熱量に相当する熱量に応じた高圧蒸気の抽気量を減じる。バイオマスボイラ7からの加熱量は、加熱用蒸気温度センサ62Tと、加熱用蒸気圧力センサ62Pと、加熱用蒸気流量センサ62Fとから、上述のエコノマイザ出口温度に基づく制御と燃焼排ガス温度に基づく制御の両方を満たすように制御部30にて演算される。   When the biomass boiler 7 is turned on, the high pressure extraction valves 56a and 56b are controlled to close, that is, to reduce the amount of high pressure steam extracted. Specifically, when the feed water is heated by the heat exchanger 60 for feed water heating by the biomass boiler 7, the amount of high pressure steam extracted corresponding to the amount of heat corresponding to the amount of heating is reduced. The heating amount from the biomass boiler 7 is controlled based on the above-mentioned economizer outlet temperature and control based on the flue gas temperature from the heating steam temperature sensor 62T, the heating steam pressure sensor 62P, and the heating steam flow rate sensor 62F. The control unit 30 calculates so as to satisfy both.

バイオマスボイラ7による加熱量が高圧蒸気の抽気量を上回る場合には、高圧抽気弁56a,56bを全閉として、高圧蒸気の抽気量をゼロとする。このときの高圧抽気弁56a,56bを全閉とするタイミングは、バイオマスボイラ7からの加熱量との関係を予め定めた制御マップに基づいて行うのが好ましい。   When the heating amount by the biomass boiler 7 exceeds the extraction amount of high pressure steam, the high pressure extraction valves 56a and 56b are fully closed, and the extraction amount of high pressure steam is made zero. It is preferable to perform the timing which fully closes high-pressure extraction valve 56a, 56b at this time based on the control map which determined the relationship with the heating amount from the biomass boiler 7 beforehand.

高圧タービン34からの高圧蒸気の抽気量を減少させることによって、高圧タービン34に流れる蒸気流量を機械的強度の規定値範囲内で増大させてタービン効率を向上させることができる。ここで第1高圧給水加熱器54a,第2高圧給水加熱器54bへ供給する高圧蒸気の抽気量を高圧抽気弁56a,56bを閉方向に制御する際には、機械的強度の規定値範囲として高圧タービン34のタービン翼の強度が考慮される。すなわち、タービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に対して耐久性を有するように設計されている。この差圧は高圧タービン34内部を通過する高圧蒸気の流量・圧力バランスによって決まるので、差圧がタービン翼の強度上の許容値を超えないようにボイラ3の負荷を考慮して高圧抽気弁56a,56bの開度すなわち高圧蒸気の抽気量の減少量が決定される。例えば、高圧抽気弁56a,56bを全閉とする際には、MCR点(ボイラー最大連続蒸発量)のときのタービン強度が考慮される。MCR点において高圧抽気弁56a,56bを全閉としてもタービン強度に余裕がある場合には、負荷100%のときでも高圧抽気弁56a,56bを全閉とすることができる。またタービン強度に余裕がない場合には、負荷100%のときのタービン強度を考慮して高圧蒸気の抽気量の減少量が決定され、高圧抽気弁56a,56bの開度が設定される。   By reducing the amount of high pressure steam extracted from the high pressure turbine 34, the steam flow rate flowing to the high pressure turbine 34 can be increased within the specified range of mechanical strength to improve turbine efficiency. Here, when controlling the amount of high pressure steam supplied to the first high pressure feed water heater 54a and the second high pressure feed water heater 54b in the closing direction of the high pressure steam extraction valves 56a and 56b, the specified value range of mechanical strength is used. The strength of the turbine blades of the high pressure turbine 34 is taken into account. That is, the strength of the turbine blade is designed to be durable against the differential pressure applied to the front and back of the turbine blade. Since this differential pressure is determined by the flow-pressure balance of the high pressure steam passing through the high pressure turbine 34, the high pressure extraction valve 56a is taken into consideration of the load of the boiler 3 so that the differential pressure does not exceed the allowable value of the strength of the turbine blade. , 56b, that is, the amount of reduction of the amount of high pressure steam extracted is determined. For example, when the high pressure extraction valves 56a and 56b are fully closed, the turbine strength at the MCR point (the boiler maximum continuous evaporation amount) is taken into consideration. When the turbine strength is sufficient even if the high pressure extraction valves 56a and 56b are fully closed at the MCR point, the high pressure extraction valves 56a and 56b can be fully closed even when the load is 100%. When there is no margin in the turbine strength, the amount of decrease in the amount of high pressure steam extracted is determined in consideration of the turbine strength at 100% load, and the degree of opening of the high pressure extraction valves 56a, 56b is set.

<過熱器スプレイの制御>
制御部30は、バイオマスボイラ7の加熱量が変化した際や高圧抽気弁56a,56bによる高圧蒸気の抽気量が変化した際に、過熱器スプレイ27を制御する。バイオマスボイラ7の加熱量が変化すると(例えばバイオマスボイラ7の緊急停止やバイオマス燃料の発熱量変化など)、過熱器13を出た主蒸気の温度が変化するおそれがあるので、過熱器スプレイ27によって主蒸気温度を適正値の範囲に素早く制御する。また、第1高圧給水加熱器54a,第2高圧給水加熱器54bへ供給する高圧蒸気の抽気量が変化すると、過熱器13と再熱器17のバランスが変化するおそれがあるので、過熱器スプレイ27によって主蒸気温度や再熱蒸気温度を適正値の範囲に素早く制御する。再熱器スプレイが設けられている場合には、過熱器スプレイ27と協働して制御することが好ましい。したがって、バイオマスボイラ7で給水を加熱する場合には、バイオマスボイラ7で給水を加熱しない場合に比べて、冷却熱量が多く必要になり、過熱器スプレイ27及び再熱器スプレイの噴射量の制御範囲が大きくなるので、これに対応する噴射量の制御範囲を備える過熱器スプレイ27や再熱器スプレイが採用されると更に好ましい。
<Control of superheater spray>
The control unit 30 controls the superheater spray 27 when the amount of heating of the biomass boiler 7 changes or when the amount of high pressure steam extracted by the high pressure extraction valves 56a and 56b changes. If the heating amount of the biomass boiler 7 changes (for example, the emergency stop of the biomass boiler 7 or the calorific value change of the biomass fuel), the temperature of the main steam leaving the superheater 13 may change. Quickly control the main steam temperature to the appropriate range. In addition, if the amount of high-pressure steam supplied to the first high-pressure water heater 54a and the second high-pressure water heater 54b changes, the balance between the superheater 13 and the reheater 17 may change. 27 to quickly control the main steam temperature and the reheat steam temperature to the appropriate value range. Where a reheater spray is provided, it is preferable to control in conjunction with the superheater spray 27. Therefore, when the feed water is heated by the biomass boiler 7, a large amount of cooling heat is required as compared to the case where the feed water is not heated by the biomass boiler 7, and the control range of the injection amount of the superheater spray 27 and the reheater spray It is more preferable that a heater spray 27 or a reheater spray having a control range of the injection amount corresponding thereto be adopted.

<バイオマスボイラ起動制御>
次に、図4を用いて、バイオマスボイラ7の起動制御について説明する。
先ず、ステップS1に示すように、ボイラ3の負荷が一定以上で、バイオマスボイラ7が停止しており、第1高圧給水加熱器54a,第2高圧給水加熱器54bへ高圧蒸気を供給する高圧抽気弁56a,56bが開とされており、給水バイパス弁68が開とされているときに、ステップS2に示すようにバイオマスボイラ7を起動する。これにより、バイオマスボイラ7にバイオマス燃料が投入され、蒸気の生成が行われる。
<Biomass boiler start control>
Next, start-up control of the biomass boiler 7 will be described using FIG. 4.
First, as shown in step S1, when the load on the boiler 3 is above a certain level, the biomass boiler 7 is stopped, and high-pressure bleed air is supplied to the first high-pressure feedwater heater 54a and the second high-pressure feedwater heater 54b. When the valves 56a and 56b are open and the water supply bypass valve 68 is open, the biomass boiler 7 is started as shown in step S2. Thereby, biomass fuel is supplied to the biomass boiler 7 to generate steam.

そして、ステップS3にて、加熱用蒸気供給配管62に設けられた加熱用蒸気温度センサ62Tによって計測されたバイオマスボイラ出口蒸気温度が、温度センサ57Tで計測された給水加熱用熱交換器60に流入する給水温度よりも所定値α以上であるかを判断する。このステップS3の条件を満たした場合には、ステップS4へ進み、満たしていない場合はステップS3を繰り返しバイオマスボイラ7の起動を継続する。所定値αは、給水加熱用熱交換器60の伝熱特性から決まり、所定値αを小さくするには給水加熱用熱交換器60の伝熱面積を大きくする必要があり、熱交換器が大型化する。例えば、所定値αは2℃〜10℃、さらに好ましくは2℃〜5℃で設定される。   Then, in step S3, the biomass boiler outlet steam temperature measured by the heating steam temperature sensor 62T provided in the heating steam supply pipe 62 flows into the water heating system heat exchanger 60 measured by the temperature sensor 57T. It is judged whether it is more than predetermined value alpha than feed water temperature to make. If the condition of step S3 is satisfied, the process proceeds to step S4. If the condition is not satisfied, step S3 is repeated and the start of the biomass boiler 7 is continued. The predetermined value α is determined by the heat transfer characteristics of the feed water heating heat exchanger 60. In order to reduce the predetermined value α, it is necessary to increase the heat transfer area of the feed water heating heat exchanger 60. Turn For example, the predetermined value α is set to 2 ° C. to 10 ° C., more preferably 2 ° C. to 5 ° C.

ステップS4では、給水バイパス弁68を閉として、給水を給水加熱用熱交換器60へと導く。このとき、高圧抽気弁56a,56bは開とされたままである。   In step S4, the feed water bypass valve 68 is closed to lead the feed water to the feed water heating heat exchanger 60. At this time, the high pressure bleed valves 56a and 56b remain open.

給水配管24には、エコノマイザ18の給水入口温度を計測する温度センサ58Tが設けられている。この温度センサ58Tの計測値は、制御部30へと送られる。ステップS5では、温度センサ58Tで計測したエコノマイザ18の給水入口温度が設定温度よりも所定値β以上であるかを判断する。このステップS5の条件を満たした場合には、ステップS6へ進み、満たしていない場合はステップS5を繰り返してエコノマイザ18の給水入口温度が上昇するのを待機する。所定値βは、エコノマイザ18の給水入口温度が設定温度を超えたことで、高圧抽気弁56a,56bの開度を閉へと調整可能とするもので、所定値βを小さくすると給水加熱用熱交換器60の熱交換量に不安定な変動が発生した際に高圧抽気弁56a,56bの開度制御へ影響する。例えば、所定値βは2℃〜5℃で設定される。   The water supply pipe 24 is provided with a temperature sensor 58T that measures the water supply inlet temperature of the economizer 18. The measured value of the temperature sensor 58T is sent to the control unit 30. In step S5, it is determined whether the water inlet temperature of the economizer 18 measured by the temperature sensor 58T is equal to or higher than the set temperature by a predetermined value β. If the condition of step S5 is satisfied, the process proceeds to step S6. If the condition is not satisfied, step S5 is repeated to wait for the water inlet temperature of the economizer 18 to rise. The predetermined value β is such that the opening of the high pressure extraction valves 56a and 56b can be adjusted to be closed by the fact that the water supply inlet temperature of the economizer 18 exceeds the set temperature. When unstable fluctuation occurs in the heat exchange amount of the exchanger 60, it affects the opening degree control of the high pressure extraction valves 56a and 56b. For example, the predetermined value β is set at 2 ° C. to 5 ° C.

ステップS6に進むと、高圧抽気弁56a,56bの開度を閉じる方向へ制御する。これにより、高圧蒸気の抽気量を減少させて、蒸気タービンの蒸気流量を機械的限度の規定範囲内で増大させてタービン出力が増大する。また、蒸気の抽気量を減少させる前と後とを比較するにあたり、同じタービン出力となるようにボイラから蒸気タービンへ供給される総蒸気量を調整した場合は、抽気量を減少することによって、総蒸気流量を減少させることができるので、タービン効率を向上させることができる。タービン効率が向上することによりボイラ3の負荷に対する発電効率が向上する。バイオマスボイラ7による給水への加熱後の発電出力が変わらない条件では、ボイラ3に投入する化石燃料量を低減できることになり、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。以上により、バイオマスボイラ7の投入が完了し起動制御が終了する(ステップS7)。   In step S6, the high pressure extraction valves 56a and 56b are controlled to close. This reduces the amount of high pressure steam extraction and increases the steam flow of the steam turbine within the specified range of mechanical limits to increase turbine output. In addition, when the total amount of steam supplied from the boiler to the steam turbine is adjusted so as to obtain the same turbine output in comparing before and after reducing the amount of extracted steam, the amount of extracted air can be reduced by As the total steam flow can be reduced, turbine efficiency can be improved. By improving the turbine efficiency, the power generation efficiency with respect to the load of the boiler 3 is improved. Under the condition that the power generation output after heating to the water supply by the biomass boiler 7 does not change, the amount of fossil fuel input to the boiler 3 can be reduced, and the emission amount of carbon dioxide which is not carbon neutral can be reduced. As described above, the input of the biomass boiler 7 is completed, and the start control ends (step S7).

起動制御が終了すると、前述のように、バイオマスボイラ7の加熱量と、第1高圧給水加熱器54a,第2高圧給水加熱器54bへ供給する高圧蒸気の抽気量と、過熱器スプレイ27による主蒸気の温度とを制御して、発電プラント1の負荷に応じた適正なボイラ3とバイオマスボイタラ7と蒸気タービン5の運転を行う。
バイオマスボイラ7の加熱量は、加熱用蒸気温度センサ62Tと、加熱用蒸気圧力センサ62Pと、加熱用蒸気流量センサ62Fとから、エコノマイザ出口温度22Tに基づく制御と燃焼排ガス温度25Tに基づく制御の両方を満たすように制御部30により制御される。
また、第1高圧給水加熱器54a,第2高圧給水加熱器54bへ供給する高圧蒸気の抽気は、タービン翼の前後にかかる差圧がタービン翼の強度上の許容値を超えないように、高圧抽気弁56a,56bを閉方向に開度を設定し制御される。
さらに、バイオマスボイラ7の加熱量や、高圧抽気弁56a,56bによる高圧蒸気の抽気量が変化した際に、主蒸気の温度は、過熱器スプレイ27によりを適正値の範囲に素早く制御される。
When the start-up control is completed, as described above, the heating amount of the biomass boiler 7, the amount of high pressure steam supplied to the first high pressure feed water heater 54a and the second high pressure feed water heater 54b, and The temperature of the steam is controlled to operate the boiler 3, the biomass boiler 7 and the steam turbine 5 appropriate for the load of the power plant 1.
The heating amount of the biomass boiler 7 is both control based on the economizer outlet temperature 22T and control based on the combustion exhaust gas temperature 25T from the heating steam temperature sensor 62T, the heating steam pressure sensor 62P, and the heating steam flow rate sensor 62F. Is controlled by the control unit 30 so as to satisfy
Also, the extraction of high pressure steam supplied to the first high pressure feed water heater 54a and the second high pressure feed water heater 54b is high pressure so that the differential pressure applied to the front and back of the turbine blade does not exceed the allowable value on the strength of the turbine blade. The bleed valves 56a and 56b are controlled in the closing direction by setting the opening degree.
Furthermore, when the heating amount of the biomass boiler 7 and the amount of high pressure steam extracted by the high pressure extraction valves 56a and 56b change, the temperature of the main steam is quickly controlled by the superheater spray 27 to a range of appropriate values.

<バイオマスボイラ切離制御>
次に、図5を用いて、バイオマスボイラ7による給水加熱を切り離す切離制御について説明する。
先ず、ステップS11に示すように、ボイラ3の負荷が一定以上で、バイオマスボイラ7が起動しており、高圧抽気弁56a,56bが閉とされており、給水バイパス弁68が閉とされているときに、ステップS12に示すようにバイオマスボイラ7を停止する。
<Biomass boiler separation control>
Next, separation control for separating the feedwater heating by the biomass boiler 7 will be described with reference to FIG.
First, as shown in step S11, when the load on the boiler 3 is above a certain level, the biomass boiler 7 is activated, the high pressure extraction valves 56a and 56b are closed, and the water supply bypass valve 68 is closed. When the biomass boiler 7 is stopped as shown in step S12.

そして、ステップS13にて、温度センサ58Tで計測されたエコノマイザ18の給水入口温度が設定温度に所定値βを加えた値よりも低いかを判断する。このステップS13の条件を満たした場合には、ステップS14へ進み、満たしていない場合はステップS13を繰り返す。所定値βは、エコノマイザ18の給水入口温度が設定温度を超えたことで、高圧抽気弁56a,56bの開度を開へと調整可能とするもので、所定値βを小さくすると給水加熱用熱交換器60の熱交換量に不安定な変動が発生した際に高圧抽気弁56a,56bの開度制御へ影響する。例えば、所定値βは2℃〜5℃で設定される。   Then, in step S13, it is determined whether the water supply inlet temperature of the economizer 18 measured by the temperature sensor 58T is lower than a value obtained by adding a predetermined value β to the set temperature. If the condition of step S13 is satisfied, the process proceeds to step S14. If the condition is not satisfied, step S13 is repeated. The predetermined value β is such that the opening of the high pressure extraction valves 56a and 56b can be adjusted to open when the feed water inlet temperature of the economizer 18 exceeds the set temperature, and if the predetermined value β is decreased, the heat for feedwater heating When unstable fluctuation occurs in the heat exchange amount of the exchanger 60, it affects the opening degree control of the high pressure extraction valves 56a and 56b. For example, the predetermined value β is set at 2 ° C. to 5 ° C.

ステップS14では、給水バイパス弁68を閉としたままで、高圧抽気弁56a,56bは開とする。   In step S14, the high pressure extraction valves 56a and 56b are opened while the water supply bypass valve 68 is closed.

ステップS15では、加熱用蒸気供給配管62に設けられた加熱用蒸気温度センサ62Tによって計測されたバイオマスボイラ出口蒸気温度が、温度センサ57Tで計測された給水加熱用熱交換器60に流入する給水温度に所定値αを加えた値よりも低いかを判断する。このステップS15の条件を満たした場合には、ステップS16へ進み、満たしていない場合はステップS15を繰り返す。所定値αは、給水加熱用熱交換器60の伝熱特性から決まり、所定値αを小さくするには給水加熱用熱交換器60の伝熱面積を大きくする必要があり、熱交換器が大型化する。例えば、所定値αは2℃〜10℃、さらに好ましくは2℃〜5℃で設定される。   In step S15, the biomass boiler outlet steam temperature measured by the heating steam temperature sensor 62T provided in the heating steam supply pipe 62 flows into the feed water heating heat exchanger 60 measured by the temperature sensor 57T. It is determined whether it is lower than a value obtained by adding a predetermined value α to If the condition of step S15 is satisfied, the process proceeds to step S16. If the condition is not satisfied, step S15 is repeated. The predetermined value α is determined by the heat transfer characteristics of the feed water heating heat exchanger 60. In order to reduce the predetermined value α, it is necessary to increase the heat transfer area of the feed water heating heat exchanger 60. Turn For example, the predetermined value α is set to 2 ° C. to 10 ° C., more preferably 2 ° C. to 5 ° C.

ステップS16に進むと、高圧抽気弁56a,56bの開度を開としたままで、給水バイパス弁68を開とする。これにより、給水は給水加熱用熱交換器60をバイパスして、バイオマスボイラ7による給水加熱を停止する。以上により、バイオマスボイラ7の切離制御が完了する(ステップS17)。   In step S16, the feed water bypass valve 68 is opened with the high pressure extraction valves 56a and 56b kept open. Thus, the feed water bypasses the feed water heating heat exchanger 60 and stops the feed water heating by the biomass boiler 7. By the above, separation control of the biomass boiler 7 is completed (step S17).

図6及び図7には、本実施形態のようにバイオマスボイラ7による給水加熱を行う場合(バイオマスボイラ追設後)と、比較例としてバイオマスボイラ7による給水加熱を行わない場合(バイオマスボイラ追設前)との効果の一例について説明する。   In FIG. 6 and FIG. 7, when feed water heating is performed by the biomass boiler 7 as in the present embodiment (after addition of the biomass boiler) and when feed water heating is not performed by the biomass boiler 7 as a comparative example (biomass boiler addition) An example of the effect with the above will be described.

図6において、横軸はボイラ3の負荷、縦軸はバイオマスボイラ7から給水に与えられた加熱量を示す。図6に示すように、バイオマスボイラ7による給水加熱によって、熱量は給水へ与えられる。同図では、ボイラ負荷100%のときに給水に与えられる熱量を1.0として相対値として表している。   In FIG. 6, the horizontal axis represents the load of the boiler 3, and the vertical axis represents the heating amount provided to the water supply from the biomass boiler 7. As shown in FIG. 6, heat is supplied to the feed water by feed water heating by the biomass boiler 7. In the figure, the amount of heat given to the feed water when the boiler load is 100% is represented as a relative value with 1.0.

図7において、横軸は発電プラントの出力、縦軸である発電効率は、発電プラントへ投入する化石燃料エネルギに対する発電効率を示している。同図において、出力100%のときのバイオマスボイラ追設前の発電効率を1.0として相対値として表している。同図から分かるように、ボイラ負荷が変化しても、バイオマスボイラ追設後はバイオマスボイラ追設前よりも発電効率が高くなることが分かる。特に、ボイラ負荷が低い場合には、発電効率の上昇割合が大きい。これば、発電出力が小さいときは蒸気タービンのタービン効率が低下するが、給水加熱による効果と高圧蒸気の抽気量を減少させた効果は、発電出力が低負荷となるほどタービン効率の向上に大きく寄与するからである。
なお図7における発電効率とは、(得られる電気エネルギ)÷(投入する化石燃料のエネルギ)と定義している。また、タービン効率とは、(得られる電気エネルギ)÷[(タービンへ流入する蒸気のエネルギ)−(タービンから流出する蒸気のエネルギ)]と定義している。
In FIG. 7, the horizontal axis represents the output of the power generation plant, and the power generation efficiency, which is the vertical axis, represents the power generation efficiency for fossil fuel energy input to the power generation plant. In the figure, the power generation efficiency before the addition of the biomass boiler at an output of 100% is represented as a relative value with 1.0. As can be seen from the figure, even if the boiler load changes, it can be seen that the power generation efficiency is higher after the addition of the biomass boiler than before the addition of the biomass boiler. In particular, when the boiler load is low, the rate of increase in the power generation efficiency is large. In this case, the turbine efficiency of the steam turbine decreases when the power generation output is small, but the effect of heating the feed water and the effect of reducing the amount of high-pressure steam extraction contribute significantly to the improvement of the turbine efficiency as the power generation output decreases. Because
The power generation efficiency in FIG. 7 is defined as (obtained electric energy) エ ネ ル ギ (energy of fossil fuel to be introduced). Also, turbine efficiency is defined as (obtained electrical energy) ÷ [(energy of steam flowing into the turbine) − (energy of steam flowing out of the turbine)].

図8は、発電プラント1の発電により得られる電気エネルギと発電プラント1(ボイラ3およびバイオマスボイラ7)へ投入する燃料エネルギの関係と内訳を示している。ここでは、負荷を例えば中間の50%とした場合を比較している。なお、図8(a)はバイオマスボイラ7の追設前、図8(b)がバイオマスボイラ7の追設後を示している。バイオマスボイラ7の追設前と追設後の発電により得られる電気エネルギを同量とした場合、図8(b)(バイオマスボイラ7の追設後)に示されるように、バイオマスボイラ追設後の燃料エネルギは化石燃料の投入量が低減され、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。   FIG. 8 shows the relationship between the electrical energy obtained by the power generation of the power plant 1 and the fuel energy to be input to the power plant 1 (the boiler 3 and the biomass boiler 7) and the breakdown. Here, the case where the load is, for example, 50% of the middle is compared. 8 (a) shows the biomass boiler 7 before installation, and FIG. 8 (b) shows the biomass boiler 7 after installation. When the electric energy obtained by the power generation before and after the addition of the biomass boiler 7 is the same amount, as shown in FIG. 8 (b) (after the addition of the biomass boiler 7), after the addition of the biomass boiler As for fuel energy, fossil fuel input is reduced, and carbon dioxide emissions that do not become carbon neutral can be reduced.

具体的には、バイオマスボイラ7で発生した蒸気をボイラ3へ供給する給水の加熱に利用し、蒸気タービン5からの蒸気の抽気量を減少(抽気量低減)させ、更にボイラ3へ供給される給水を飽和温度より所定範囲で低い温度となるように加熱する(給水エンタルピ増加させる)ことによるエネルギ変化分に相応して、ボイラ3に投入する化石燃料を更に低減でき、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量をより削減できる。   Specifically, the steam generated by the biomass boiler 7 is used to heat the feed water supplied to the boiler 3, the amount of steam extracted from the steam turbine 5 is reduced (the amount of extracted steam reduced), and the steam is further supplied to the boiler 3 The fossil fuel to be input to the boiler 3 can be further reduced according to the energy change amount by heating the feed water to a temperature lower than the saturation temperature in a predetermined range (increase the feed water enthalpy), and carbon dioxide which does not become carbon neutral Emissions can be further reduced.

上述した実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ボイラ3に供給される給水をバイオマスボイラ7によって加熱することで、ボイラ3に供給される給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。さらに、エコノマイザ18の出口水温度が蒸気化しないように飽和温度未満でかつ飽和温度に近い温度となるようにバイオマスボイラ7の加熱量を制御することとしたので、給水を可能な限り加熱することができる。これにより、給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。これにより、発電効率が向上する前の発電量と同等の発電する場合、ボイラ3に投入する化石燃料を減少でき、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
By heating the feed water supplied to the boiler 3 by the biomass boiler 7, the enthalpy of the feed water supplied to the boiler 3 can be increased, the turbine efficiency can be improved, and the power generation efficiency can be improved. Furthermore, since the heating amount of the biomass boiler 7 is controlled so that the outlet water temperature of the economizer 18 is a temperature less than and close to the saturation temperature so as not to be vaporized, the water supply is heated as much as possible Can. Thereby, the enthalpy of the water supply can be increased, the turbine efficiency can be improved, and the power generation efficiency can be improved. As a result, when generating power equivalent to the amount of power generation before the improvement of the power generation efficiency, the fossil fuel to be input to the boiler 3 can be reduced, and the emission amount of carbon dioxide that is not carbon neutral can be reduced.

脱硝装置の上限温度未満でかつ上限温度に近い排ガス温度となるようにバイオマスボイラ7の加熱量を制御することとしたので、給水を可能な限り加熱することができる。これにより、給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。   Since the heating amount of the biomass boiler 7 is controlled so that the exhaust gas temperature is less than the upper limit temperature of the NOx removal apparatus and close to the upper limit temperature, the feed water can be heated as much as possible. Thereby, the enthalpy of the water supply can be increased, the turbine efficiency can be improved, and the power generation efficiency can be improved.

バイオマスボイラ7によって給水を加熱しているので、蒸気タービン5からの蒸気の抽気量を減少させることができる。抽気量を減少させる前と後を同じ発電出力として比較した場合、抽気量を減少することによって、蒸気タービン5に流通させる総蒸気流量を機械的強度の規定値範囲内で減少させ、タービン効率を向上させることができる。特に、ボイラ3が部分負荷とされている場合には、蒸気タービンへ流通する蒸気量を増加しても十分に機械的強度の規定値範囲内にあるので、高圧蒸気の抽気量をゼロとすることで、さらにタービン効率を向上させることができる。   Since the feed water is heated by the biomass boiler 7, the amount of steam extracted from the steam turbine 5 can be reduced. By comparing the amount of extracted air before and after reducing the amount of extracted air as the same power generation output, by reducing the amount of extracted air, the total flow rate of steam flowing to the steam turbine 5 is reduced within the specified range of mechanical strength, and the turbine efficiency is reduced. It can be improved. In particular, when the boiler 3 is partially loaded, even if the amount of steam flowing to the steam turbine is increased, the mechanical strength is sufficiently within the specified value range, so the amount of high pressure steam extracted is made zero. Thus, the turbine efficiency can be further improved.

蒸気タービン5の機械的強度の規定値範囲としてのタービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に対して耐久性を有するように設計されていて、この差圧は蒸気タービン5へ流通する蒸気の流量および圧力バランスによって決まり、この差圧は抽気量に応じて変化する。そこで、タービン翼の強度を考慮して蒸気の抽気量を制御することとした。これにより、タービン翼の強度を考慮して抽気量を可能な限り減少させて蒸気タービン5に流れる総蒸気流量を減少させることができ、タービン効率をさらに向上させることができる。   The strength of the turbine blade as a specified range of mechanical strength of the steam turbine 5 is designed to have durability against the differential pressure applied to the front and back of the turbine blade, and this differential pressure flows to the steam turbine 5 It depends on the flow rate and pressure balance of the steam, and this differential pressure changes according to the amount of extraction. Therefore, the amount of steam extraction is controlled in consideration of the strength of the turbine blade. As a result, it is possible to reduce the amount of extracted air as much as possible in consideration of the strength of the turbine blade to reduce the total steam flow rate flowing to the steam turbine 5, and to further improve the turbine efficiency.

バイオマスボイラ7の加熱量や蒸気タービン5の蒸気の抽気量の変化によって過熱器13から供給される過熱蒸気の温度が変動するおそれがある。この過熱蒸気の温度変動を過熱器スプレイ27によって抑制することで、高温高圧下で使用される蒸気配管やタービン翼の温度を規定値以内に素早く設定することができ、劣化や損傷を抑制することができる。また、再熱器17から供給される再熱蒸気の温度を制御する再熱器スプレイの流量も併せて制御することとしたので、再熱蒸気の温度を所望値に容易に制御することができる。   There is a possibility that the temperature of the superheated steam supplied from the superheater 13 may fluctuate due to the change of the heating amount of the biomass boiler 7 and the extraction amount of steam of the steam turbine 5. By suppressing the temperature fluctuation of the superheated steam by the superheater spray 27, it is possible to quickly set the temperature of the steam pipe and the turbine blade used under high temperature and high pressure within a specified value, and to suppress deterioration and damage. Can. In addition, since the flow rate of the reheater spray for controlling the temperature of the reheat steam supplied from the reheater 17 is also controlled, the temperature of the reheat steam can be easily controlled to a desired value. .

給水を加熱する追加的なボイラとして、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラ7とすることで、ボイラ3にてバイオマス燃料を混焼させずにバイオマスボイラ7でバイオマス燃料を専焼させることができる。したがって、ボイラ3で燃焼させる化石燃料に対するバイオマス燃料の使用比率を高めることができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を削減できる。また、腐食成分を含む廉価なバイオマス燃料をボイラ3本体の燃焼に影響を及ぼすことなく用いることができ、低い燃料コストで高効率な発電を行うことができる。   By using the biomass boiler 7 using biomass fuel as a main fuel as an additional boiler for heating feed water, it is possible to burn the biomass fuel in the biomass boiler 7 without mixing the biomass fuel in the boiler 3. Therefore, the ratio of use of biomass fuel to fossil fuel burned by the boiler 3 can be increased, and the amount of carbon dioxide that is not carbon neutral can be reduced. In addition, inexpensive biomass fuel containing a corrosive component can be used without affecting the combustion of the boiler 3 main body, and highly efficient power generation can be performed at low fuel cost.

なお、上述した実施形態では、エコノマイザ18の出口温度22Tに基づいてバイオマスボイラ7の加熱量を制御することとしたが、エコノマイザ18の出口温度22Tに代えてエコノマイザ18の入口温度58Tを用いることとしても良い。
また、給水を加熱する追加的な蒸気発生装置としてバイオマスボイラ7を用いることとしたが、必ずしも燃料にバイオマスを用いなくともよい。燃料としては例えばゴミや燃焼可能な廃棄物などを用いることができる。
また、給水加熱用熱交換器60は、給水加熱器50,52a,52b,54a,54bに対して直列に配置することとしたが、給水加熱器50,52a,52b,54a,54bの少なくともいずれかに対して並列に配置することとしても良い。
In the embodiment described above, the heating amount of the biomass boiler 7 is controlled based on the outlet temperature 22T of the economizer 18, but instead of the outlet temperature 22T of the economizer 18, the inlet temperature 58T of the economizer 18 is used Also good.
In addition, although the biomass boiler 7 is used as an additional steam generating device for heating feed water, it is not always necessary to use biomass as fuel. As the fuel, for example, refuse or combustible waste can be used.
Further, although the feed water heating heat exchanger 60 is disposed in series with the feed water heaters 50, 52a, 52b, 54a, 54b, at least one of the feed water heaters 50, 52a, 52b, 54a, 54b It may be arranged in parallel to the object.

1 発電プラント
3 ボイラ
3a ボイラ本体
5 蒸気タービン
7 バイオマスボイラ(給水加熱用ボイラ)
10 火炉
11 バーナ
12 水冷壁
13 過熱器
15 蒸気ドラム
17 再熱器
18 エコノマイザ
20 循環ポンプ
22 エコノマイザ出口配管
22T エコノマイザ出口温度センサ
22P エコノマイザ出口圧力センサ
24 給水配管
25T 燃焼排ガス温度センサ
27 過熱器スプレイ
30 制御部
32 主蒸気配管
34 高圧タービン
35 中圧タービン
36 低圧タービン
37 発電機
38 高圧タービン出口配管
40 再熱蒸気供給配管
42 中圧タービン出口配管
44 低圧タービン出口配管
46 復水器
48 復水ポンプ
50 低圧給水加熱器
51 給水ポンプ
52a 第1中圧給水加熱器
52b 第2中圧給水加熱器
54a 第1高圧給水加熱器
54b 第2高圧給水加熱器
55a 第1高圧抽気配管
55b 第2高圧抽気配管
56a 第1高圧抽気弁
56b 第2高圧抽気弁
57T 温度センサ
58T 温度センサ
60 給水加熱用熱交換器
61 加熱用伝熱管
62 加熱用蒸気供給配管
62T 加熱用蒸気温度センサ
62P 加熱用蒸気圧力センサ
62F 加熱用蒸気流量センサ
64 返送配管
65 返送ポンプ
67 給水バイパス配管
68 給水バイパス弁
72 蒸気ダンプ弁
1 power generation plant 3 boiler 3a boiler main body 5 steam turbine 7 biomass boiler (boiler for feed water heating)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fire furnace 11 Burner 12 Water-cooled wall 13 Superheater 15 Steam drum 17 Reheater 18 Economizer 20 Circulation pump 22 Economizer outlet piping 22T Economizer outlet temperature sensor 22P Economizer outlet pressure sensor 24 Water supply piping 25T Combustion exhaust gas temperature sensor 27 Superheater spray 30 control Part 32 Main steam piping 34 High pressure turbine 35 Medium pressure turbine 36 Low pressure turbine 37 Generator 38 High pressure turbine outlet piping 40 Reheated steam supply piping 42 Medium pressure turbine outlet piping 44 Low pressure turbine outlet piping 46 Condenser 48 Condensing water pump 50 Low pressure Water supply heater 51 Water supply pump 52a 1st medium pressure water supply heater 52b 2nd medium pressure water supply heater 54a 1st high pressure water supply heater 54b 2nd high pressure water heater 55a 1st high pressure extraction piping 55b 2nd high pressure extraction piping 56a 2nd 1High pressure bleed valve 56b Second high pressure bleed Valve 57T Temperature sensor 58T Temperature sensor 60 Heat exchanger for water supply heating 61 Heat transfer pipe 62 Heating steam supply piping 62T Heating steam temperature sensor 62P Heating steam pressure sensor 62F Heating steam flow rate sensor 64 Return piping 65 Return pump 67 Water supply bypass piping 68 Water supply bypass valve 72 Steam dump valve

Claims (11)

エコノマイザ及び過熱器を備えるボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、
該給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される前記排ガスが該排ガス処理装置の運転温度の上限温度未満となるように前記加熱量を制御することを特徴とする発電プラント。
A boiler with an economizer and a superheater,
A steam turbine driven by steam generated by the boiler;
A generator driven by the steam turbine;
An exhaust gas treatment device for treating an exhaust gas discharged from the boiler,
A feed water heating boiler for heating feed water supplied to the boiler;
A control unit that controls a heating amount of the feed water by the feed water heating boiler;
Equipped with
The control unit controls the heating amount such that the outlet water temperature of the economizer is less than a saturation temperature and the exhaust gas supplied to the exhaust gas treatment device is less than the upper limit temperature of the operating temperature of the exhaust gas treatment device. A power plant characterized by
前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器を備え、
前記制御部は、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする請求項1に記載の発電プラント。
A feed water heater configured to extract steam from the steam turbine to heat the feed water;
The power generation plant according to claim 1, wherein the control unit reduces an amount of extraction of steam supplied to the feed water heater.
前記制御部は、前記エコノマイザの給水入口温度がエコノマイザ入口給水設定温度よりも所定値以上高い場合、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする請求項2に記載の発電プラント。   The said control part reduces the amount of extraction of the steam supplied to the said feed water heater, when the feed water inlet temperature of the said economizer is higher than predetermined value by the inlet temperature of the economizer inlet water supply temperature, Power plant. 前記蒸気タービンの異なる位置から各蒸気を抽気して供給する少なくとも2つの前記給水加熱器を備え、
前記制御部は、前記ボイラの負荷と前記給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量とに基づき、前記各蒸気が各前記給水加熱器に供給される抽気量を変化させるタイミングを異ならせることを特徴とする請求項1に記載の発電プラント。
At least two of the feedwater heaters for extracting and supplying each steam from different positions of the steam turbine;
The control unit is characterized in that the timing at which the amount of extraction of each steam supplied to the feedwater heaters is changed based on the load of the boiler and the amount of heating of the feedwater by the feedwater heating boiler. The power plant according to claim 1.
前記制御部は、前記蒸気タービンのタービン翼の強度に基づいて、前記蒸気の抽気量を制御することを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の発電プラント。   The power generation plant according to any one of claims 2 to 4, wherein the control unit controls an amount of extraction of the steam based on a strength of a turbine blade of the steam turbine. 前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気により前記給水の加熱量を制御し、
前記給水加熱用ボイラは、蒸気ダンプ弁を備え、
前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の圧力が所定の圧力より大きな場合は、前記蒸気ダンプ弁によって余剰の蒸気を排出することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の発電プラント。
The control unit controls the heating amount of the feed water by the steam generated in the feed water heating boiler,
The feed water heating boiler includes a steam dump valve,
The power plant according to any one of claims 1 to 5, wherein when the pressure of steam generated in the feed water heating boiler is larger than a predetermined pressure, excess steam is discharged by the steam dump valve.
前記過熱器から供給される過熱蒸気の温度を制御する過熱器スプレイを備え、
前記制御部は、前記加熱量の変化量に基づいて前記過熱器スプレイのスプレイ量を制御することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の発電プラント。
A superheater spray for controlling the temperature of the superheated steam supplied from the superheater;
The power generation plant according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit controls a spray amount of the superheater spray based on a change amount of the heating amount.
前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気と前記ボイラへ供給される前記給水を熱交換する給水加熱用熱交換器と、
前記給水加熱用熱交換器をバイパスする給水バイパス配管と、
前記給水バイパス配管に設けた給水バイパス弁と、
を備え、
前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の温度が前記給水加熱用熱交換器の入口における前記給水の温度よりも所定値以上高い場合、前記給水バイパス弁を閉とし、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気で前記給水を加熱することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の発電プラント。
A heat exchanger for feedwater heating which exchanges heat between the steam generated by the feedwater heating boiler and the feedwater supplied to the boiler;
A feed water bypass pipe bypassing the feed water heating heat exchanger;
A feed water bypass valve provided in the feed water bypass pipe;
Equipped with
The control unit closes the feed water bypass valve when the temperature of steam generated in the feed water heating boiler is higher than the temperature of the feed water at the inlet of the feed water heating heat exchanger by a predetermined value or more, and the feed water heating is performed. The power supply plant according to any one of claims 1 to 6, wherein the feed water is heated by steam generated in a boiler.
前記給水加熱用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の発電プラント。   The power plant according to any one of claims 1 to 7, wherein the feed water heating boiler is a biomass boiler using biomass fuel as a main fuel. エコノマイザ及び過熱器を有するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、
を備えた発電プラントの運転方法であって、
前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される排ガスが該排ガス処理装置の運転温度の上限温度未満となるように加熱量を制御することを特徴とする発電プラントの運転方法。
A boiler with an economizer and a superheater,
A steam turbine driven by steam generated by the boiler;
A generator driven by the steam turbine;
An exhaust gas treatment device for treating an exhaust gas discharged from the boiler,
A feed water heating boiler for heating feed water supplied to the boiler;
A method of operating a power plant comprising
A power generation plant characterized by controlling a heating amount such that an outlet water temperature of the economizer is less than a saturation temperature and an exhaust gas supplied to the exhaust gas treatment device is less than an upper limit temperature of an operation temperature of the exhaust gas treatment device. How to drive.
前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする請求項10に記載の発電プラントの運転方法。   The method of operating a power plant according to claim 10, wherein the amount of extraction of steam supplied to a feed water heater for heating the feed water is reduced by extracting steam from the steam turbine.
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