JP2020046138A - コンバインドサイクル発電設備とコンバインドサイクル発電設備の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】排熱回収ボイラの経年的な伝熱管内外へのスケール付着による出口排ガス温度上昇分については、その熱エネルギーを、排熱回収ボイラの外で、給水に回収できる機能を有したコンバインドサイクル発電設備を提供する。【解決手段】コンバインドサイクル発電設備において、復水ポンプ下流側から接続される排熱回収ボイラの下流に位置する煙道または煙突に、管群を設置し、排熱回収ボイラで回収しきれなかった熱を、排熱回収ボイラの下流に位置する煙道または煙突に位置する管群により給水と熱交換し、この給水を再び給水系統に戻すことを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、コンバインドサイクル発電設備、およびその運転方法に関する。
一般に、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電するコンバインドサイクル発電
設備においては、ガスタービンにより発電を行うとともに、ガスタービン下流に設置され
た排熱回収ボイラによりガスタービンの排ガスの熱を回収し、排熱回収ボイラにて発生し
た蒸気で蒸気タービンを駆動して発電を行う。このようなコンバインドサイクル発電設備
の給水系統構成を図面より説明する。
設備においては、ガスタービンにより発電を行うとともに、ガスタービン下流に設置され
た排熱回収ボイラによりガスタービンの排ガスの熱を回収し、排熱回収ボイラにて発生し
た蒸気で蒸気タービンを駆動して発電を行う。このようなコンバインドサイクル発電設備
の給水系統構成を図面より説明する。
図5は従来のコンバインドサイクル発電設備の系統図である。ガスタービン1からの排ガ
スが導入される排ガス流路に排熱回収ボイラ2が設けられ、内部には伝熱管群が設置され
ている。排熱回収ボイラ2で熱回収された後の排ガスは煙道6、煙突7を通り大気に排出
される。
スが導入される排ガス流路に排熱回収ボイラ2が設けられ、内部には伝熱管群が設置され
ている。排熱回収ボイラ2で熱回収された後の排ガスは煙道6、煙突7を通り大気に排出
される。
排熱回収ボイラ2内には節炭器3が設置され、復水ポンプ9より導入された給水が排ガス
と熱交換することで蒸気を発生させる。ガスタービン1出口の排ガスは600℃を超える
温度で排熱回収ボイラ2内に入り、出口では100℃以下まで下がる。
と熱交換することで蒸気を発生させる。ガスタービン1出口の排ガスは600℃を超える
温度で排熱回収ボイラ2内に入り、出口では100℃以下まで下がる。
一般的には、節炭器3に再循環ライン5を設置して、再循環ポンプ5aにより節炭器3出
口部での温水を節炭器3入口部の給水に戻して給水を加熱することで、節炭器入口部にお
ける給水温度を排ガスの露点以上に上げて、結露を防止している。
口部での温水を節炭器3入口部の給水に戻して給水を加熱することで、節炭器入口部にお
ける給水温度を排ガスの露点以上に上げて、結露を防止している。
コンバインドサイクル発電設備ではガスタービン1が最初に着火して、排熱回収ボイラ2
に排ガスが導入されてから運転時間が経過すると、排熱回収ボイラ2の伝熱管内外の腐食
・スケール付着等により熱伝達が阻害され、蒸発量が低下する問題があり、その結果出口
排ガス温度が上昇する現象が発生する傾向にある。10年程度の長時間運転では排ガス温度
上昇は+10℃〜20℃に達し、これによって、蒸気タービンの発電出力が低下する等の弊害
となっている。
に排ガスが導入されてから運転時間が経過すると、排熱回収ボイラ2の伝熱管内外の腐食
・スケール付着等により熱伝達が阻害され、蒸発量が低下する問題があり、その結果出口
排ガス温度が上昇する現象が発生する傾向にある。10年程度の長時間運転では排ガス温度
上昇は+10℃〜20℃に達し、これによって、蒸気タービンの発電出力が低下する等の弊害
となっている。
これに対して、従来技術では排熱回収ボイラ2の伝熱管外表面については気吹き等の物理
的な方法もしくは薬液による洗浄で可能な限りスケールを除去・清掃を行い、伝熱管内面
は薬液による化学洗浄等を行い、性能の回復を試みていた。伝熱管内外表面のスケール付
着については外表面のスケールの影響が支配的であるが、排熱回収ボイラ2は大型であり
、伝熱管のフィンが密集しているためスケールの除去・清掃が極めて困難であり、有効な
手段とは言えなかった。
的な方法もしくは薬液による洗浄で可能な限りスケールを除去・清掃を行い、伝熱管内面
は薬液による化学洗浄等を行い、性能の回復を試みていた。伝熱管内外表面のスケール付
着については外表面のスケールの影響が支配的であるが、排熱回収ボイラ2は大型であり
、伝熱管のフィンが密集しているためスケールの除去・清掃が極めて困難であり、有効な
手段とは言えなかった。
また、特許文献1では停缶時に給水を加熱することで腐食を防止することを特徴としてい
るが、排ガス内には酸素が存在するため、完全に酸化を防ぐことはできないという問題が
あった。
るが、排ガス内には酸素が存在するため、完全に酸化を防ぐことはできないという問題が
あった。
また、排熱回収ボイラ2の内部はスペースおよび作業性の観点から出力増加のための節炭
器の増設は困難である。
器の増設は困難である。
図6の従来の設備は、煙道がなく、煙突7に直接排ガスが排出されるタイプであるが、上
記と同様な課題がある。
記と同様な課題がある。
排熱回収ボイラの経年的な伝熱管内外へのスケール付着による出口排ガス温度上昇につい
て、気吹き等の物理的な方法もしくは薬液洗浄、特許文献1での停缶中の腐食防止方法が
提案されているが、排ガス中の酸素の影響により酸化が起こり、問題の解決には至ってい
ない。
て、気吹き等の物理的な方法もしくは薬液洗浄、特許文献1での停缶中の腐食防止方法が
提案されているが、排ガス中の酸素の影響により酸化が起こり、問題の解決には至ってい
ない。
本発明は、上述した課題を解決するために、一般的な排熱回収ボイラおよびコンバインド
サイクル発電設備の構成を可能な限り維持しつつ、排熱回収ボイラの経年的な伝熱管内外
へのスケール付着による出口排ガス温度上昇分については、その熱エネルギーを、排熱回
収ボイラの外で、給水に回収できる機能を有したコンバインドサイクル発電設備、および
その運転方法を提供する。
サイクル発電設備の構成を可能な限り維持しつつ、排熱回収ボイラの経年的な伝熱管内外
へのスケール付着による出口排ガス温度上昇分については、その熱エネルギーを、排熱回
収ボイラの外で、給水に回収できる機能を有したコンバインドサイクル発電設備、および
その運転方法を提供する。
コンバインドサイクル発電設備において、復水ポンプ下流側から接続される排熱回収ボイ
ラの下流に位置する煙道または煙突に、耐食性の管群を設置し、排熱回収ボイラで回収し
きれなかった熱を、排熱回収ボイラの下流に位置する煙道または煙突に位置する管群によ
り給水と熱交換し、この給水を再び給水系統に戻すことを特徴とする。
ラの下流に位置する煙道または煙突に、耐食性の管群を設置し、排熱回収ボイラで回収し
きれなかった熱を、排熱回収ボイラの下流に位置する煙道または煙突に位置する管群によ
り給水と熱交換し、この給水を再び給水系統に戻すことを特徴とする。
本発明のコンバインドサイクル発電設備に関わる実施形態について図面を用いて説明する
。
。
(第1実施形態)
(構成)
図1は、第1実施形態におけるコンバインドサイクル発電設備を模式的に示す図である。
図1に示す給水系統の構成のうち、図5に示す構成と同一部分についてはその説明を省略
する。
(構成)
図1は、第1実施形態におけるコンバインドサイクル発電設備を模式的に示す図である。
図1に示す給水系統の構成のうち、図5に示す構成と同一部分についてはその説明を省略
する。
図1では、排熱回収ボイラ2の出口に煙道6とこれに接続する煙道7とが設けられている
タイプのコンバインドサイクル発電設備であり、復水器9からの給水ライン8は、節炭器
3の入口へのラインと、給水ライン8上の分岐箇所8bから、弁10bを経由して、煙道
6へ向かう分岐ライン10とを有している。
タイプのコンバインドサイクル発電設備であり、復水器9からの給水ライン8は、節炭器
3の入口へのラインと、給水ライン8上の分岐箇所8bから、弁10bを経由して、煙道
6へ向かう分岐ライン10とを有している。
そして、煙道6の中に管群10aが設置され、分岐ライン10が接続されている。分岐ラ
イン10を通じて煙道6の中の管群10aに導入された給水は、煙道6に出た排ガスの熱
エネルギーと熱交換し加温される。加温された給水は、給水ライン8のうち、分岐箇所8
bの下流で節炭器3の上流側に合流し、節炭器3に導入される。
イン10を通じて煙道6の中の管群10aに導入された給水は、煙道6に出た排ガスの熱
エネルギーと熱交換し加温される。加温された給水は、給水ライン8のうち、分岐箇所8
bの下流で節炭器3の上流側に合流し、節炭器3に導入される。
管群10aの材料を、耐食性の材料することで、排ガス中のスケールの影響を受け難くす
る。
る。
給水は復水ポンプ8aから分岐ライン10を通り、管群10aにより煙道6内の排ガスと熱
交換し、給水温度が上昇した状態(32℃から50℃程度)で節炭器入口に導入される。
交換し、給水温度が上昇した状態(32℃から50℃程度)で節炭器入口に導入される。
(効果)
出口排ガス温度の熱エネルギーを管群10aにて回収することで、節炭器3への給水を加
熱し、蒸気タービンの出力を増加させることができる。言い換えれば、排熱回収ボイラ2
の伝熱管内外の腐食・スケール付着等により、回収しきれなかった排ガスの熱を、煙道6
の中の管群10aで給水に取りこみ、これを給水ライン8に供給することができる。これ
により、排熱回収ボイラ2の伝熱管内外の腐食防止の対応や、スケール除去作業をするこ
となく、給水を加熱でき蒸気タービンの出力を増加させられる。
出口排ガス温度の熱エネルギーを管群10aにて回収することで、節炭器3への給水を加
熱し、蒸気タービンの出力を増加させることができる。言い換えれば、排熱回収ボイラ2
の伝熱管内外の腐食・スケール付着等により、回収しきれなかった排ガスの熱を、煙道6
の中の管群10aで給水に取りこみ、これを給水ライン8に供給することができる。これ
により、排熱回収ボイラ2の伝熱管内外の腐食防止の対応や、スケール除去作業をするこ
となく、給水を加熱でき蒸気タービンの出力を増加させられる。
また、管群10aは煙道6に設置するため、排熱回収ボイラ2には手を加えず、既設発電
設備においても管群つきの煙道の増設だけで、上記した効果が見込める。
設備においても管群つきの煙道の増設だけで、上記した効果が見込める。
なお、分岐ラインには弁10bが設けられ、給水温度が所定温度であれば、弁10bを閉
じて分岐ライン10からの合流を中断することもできる。
じて分岐ライン10からの合流を中断することもできる。
(変形例)
なお、上記の実施形態では管群10aは煙道6に設けられる構成としたが、排熱回収ボイ
ラ2に直接煙突7が設けられる図2のような設備では、管群10aを煙突7に設け、分岐
ラインを煙突7にある管群10aに接続する構成としても、同様な作用効果を得ることが
できる。
なお、上記の実施形態では管群10aは煙道6に設けられる構成としたが、排熱回収ボイ
ラ2に直接煙突7が設けられる図2のような設備では、管群10aを煙突7に設け、分岐
ラインを煙突7にある管群10aに接続する構成としても、同様な作用効果を得ることが
できる。
(第2実施形態)
(構成)
図3は、第2実施形態におけるコンバインドサイクル発電設備を模式的に示す図である。
図3に示す給水系統の構成のうち、図1に示す構成と同一部分についてはその説明を省略
する。
(構成)
図3は、第2実施形態におけるコンバインドサイクル発電設備を模式的に示す図である。
図3に示す給水系統の構成のうち、図1に示す構成と同一部分についてはその説明を省略
する。
図3のコンバインドサイクル発電設備は、節炭器3入口と煙道6の中に設置された管群1
0aへの分岐ライン10であって分岐箇所8bよりも下流の位置にも調節弁11が取付け
られている。
0aへの分岐ライン10であって分岐箇所8bよりも下流の位置にも調節弁11が取付け
られている。
復水ポンプ8aから管群10aに導入された給水は、排熱回収ボイラ2の排ガスの熱エネ
ルギーと熱交換した後、分岐箇所8bの下流であって、節炭器3の上流の給水ライン8に
合流し、節炭器3に導入される。
ルギーと熱交換した後、分岐箇所8bの下流であって、節炭器3の上流の給水ライン8に
合流し、節炭器3に導入される。
管群10aの上流側に温度計12が設置され、排熱回収ボイラ2の出口排ガス温度を監視
することができる。
することができる。
温度計12により温度を監視し、排熱回収ボイラ2の出口排ガス温度が所定温度(例えば
100℃)になるまでは、再循環ポンプ5aを駆動して再循環ポンプ5aからの給水と、追
加給水ライン10を通じて管群10aから熱回収した給水と、を節炭器3上流に合流させ
て給水を加温する。
100℃)になるまでは、再循環ポンプ5aを駆動して再循環ポンプ5aからの給水と、追
加給水ライン10を通じて管群10aから熱回収した給水と、を節炭器3上流に合流させ
て給水を加温する。
一方、温度計12により温度を監視し、排熱回収ボイラ2の出口排ガス温度が所定温度以
上まで温度が上昇した際には、再循環ポンプ5aを停止し、調節弁11を開いて追加給水
ライン10のみで、給水の加温を行う運転に切り替える。
上まで温度が上昇した際には、再循環ポンプ5aを停止し、調節弁11を開いて追加給水
ライン10のみで、給水の加温を行う運転に切り替える。
なお、11は調整弁のため、上記したような、分岐ラインからの給水合流をオンオフ制御
するだけでなく、検出した温度に応じて、分岐ラインからの給水量を調整するようにして
もよい。
するだけでなく、検出した温度に応じて、分岐ラインからの給水量を調整するようにして
もよい。
図4に本実施形態の制御方法を示す。排熱回収ボイラ2の出口に位置する煙道6または煙
突7を流れる排ガスの温度をみて(Step1)、所定温度になるまでは、再循環ポンプ5a
を駆動して再循環ライン5からの給水と、追加給水ライン10を通じて管群10aから熱
回収した給水とを節炭器上流に合流させて給水を加温する(Step2,3)。
突7を流れる排ガスの温度をみて(Step1)、所定温度になるまでは、再循環ポンプ5a
を駆動して再循環ライン5からの給水と、追加給水ライン10を通じて管群10aから熱
回収した給水とを節炭器上流に合流させて給水を加温する(Step2,3)。
排ガス温度が所定温度以上になったら、排ガスの温度が十分になったとして、分岐ライン
10を通じた給水の加温はそのままとし、再循環ポンプ5aを停止し節炭器3からの水に
よる加温を停止する(Step2,4)。
10を通じた給水の加温はそのままとし、再循環ポンプ5aを停止し節炭器3からの水に
よる加温を停止する(Step2,4)。
(効果)
排ガス温度の状況によって再循環ライン5からの給水供給が不要なときはそれを停止させ
ることができるのででき、再循環ポンプ5a停止による動力の削減、および起動時の加温
時間短縮が可能になる。
排ガス温度の状況によって再循環ライン5からの給水供給が不要なときはそれを停止させ
ることができるのででき、再循環ポンプ5a停止による動力の削減、および起動時の加温
時間短縮が可能になる。
1・・・ガスタービン
2・・・排熱回収ボイラ
3・・・節炭器
4・・・蒸気ドラム
5・・・節炭器再循環ライン
5a・・・節炭器再循環ポンプ
6・・・煙道
7・・・煙突
8・・・給水ライン
8a・・・復水ポンプ
8b・・・分岐箇所
9・・・復水器
10・・・追加給水ライン
10a・・・管群
10b・・・弁
11・・・調節弁
12・・・温度計
2・・・排熱回収ボイラ
3・・・節炭器
4・・・蒸気ドラム
5・・・節炭器再循環ライン
5a・・・節炭器再循環ポンプ
6・・・煙道
7・・・煙突
8・・・給水ライン
8a・・・復水ポンプ
8b・・・分岐箇所
9・・・復水器
10・・・追加給水ライン
10a・・・管群
10b・・・弁
11・・・調節弁
12・・・温度計
Claims (5)
- ガスタービンからの排ガスを利用して、蒸気タービンに接続した復水ポンプからの給水を
加熱するための節炭器と、
加熱された給水の一部を再循環ポンプにより前記節炭器の上流に供給する再循環ラインと
、
前記加熱された給水の残りの一部から、前記蒸気タービンの作動蒸気を発生するための蒸
発系統とを有する排熱回収ボイラを備えるとともに、
前記排熱回収ボイラの出口側に設けられ、給水加熱に使われた排ガスを大気に排出するた
めに煙道および煙突を備えるコンバインドサイクル発電設備において、
前記煙道または前記煙突に設置される管群と、
前記復水ポンプからの給水を分岐し、分岐した給水を前記管群に供給して加熱し、加熱さ
れた給水を前記節炭器の上流で合流する分岐ラインと、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電設備。 - ガスタービンからの排ガスを利用して、蒸気タービンに接続した復水ポンプからの給水を
節炭器を介して加熱し、加熱された給水から、前記蒸気タービンの作動蒸気を発生するた
めの排熱回収ボイラを備えるとともに、前記排熱回収ボイラの出口側に設けられ、給水加
熱に使われた排ガスを大気に排出するために煙突のみを備えるコンバインドサイク発電設
備において、
前記煙突に設置される管群と、
前記復水ポンプからの給水を分岐し、分岐した給水を前記管群に供給して加熱し、加熱さ
れた給水を前記節炭器の上流で合流する分岐ラインと、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電設備。 - 請求項1または請求項2に記載のコンバインドサイクル発電設備において、煙道もしくは
煙突内に設置する管群を耐食性の材料することを特徴とするコンバインドサイクル発電設
備。 - 請求項1から3いずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、復水ポン
プ下流と管群入口および節炭器入口の間の弁を調節弁としたことを特徴とするコンバイン
ドサイクル発電設備。 - 請求項1から4いずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記煙道
または前記煙突における前記管群の上流に、排ガス温度を監視するための温度計が取り付
けられ、
前記排熱回収ボイラが十分に加熱され排ガス温度が一定値よりも小さいときに前記再循環
ポンプを作動して、前記再循環ラインによる前記節炭器の上流の給水加温を行うとともに
、
前記排ガス温度が前記一定値以上に上昇したときに前記再循環ポンプを止め、前記再循環
ラインによる前記節炭器の上流の給水加温を停止することを特徴としたコンバインドサイ
クル発電設備の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018176371A JP2020046138A (ja) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | コンバインドサイクル発電設備とコンバインドサイクル発電設備の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018176371A JP2020046138A (ja) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | コンバインドサイクル発電設備とコンバインドサイクル発電設備の運転方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020046138A true JP2020046138A (ja) | 2020-03-26 |
Family
ID=69901229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018176371A Pending JP2020046138A (ja) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | コンバインドサイクル発電設備とコンバインドサイクル発電設備の運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020046138A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111946497A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-17 | 武汉飞恩微电子有限公司 | 一种车用燃油蒸汽回收系统及控制方法 |
-
2018
- 2018-09-20 JP JP2018176371A patent/JP2020046138A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111946497A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-17 | 武汉飞恩微电子有限公司 | 一种车用燃油蒸汽回收系统及控制方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20191219 |