JP2023123154A - ボイラシステム用の配管ユニット、ボイラシステムの改造方法、及びボイラシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のタービンのうち運転するタービンの負荷を過度に下げることなくボイラを低負荷で運転でき、かつボイラシステムの低効率化を抑制したボイラシステム用の配管ユニット、ボイラシステムの改造方法、及び、ボイラシステムを提供することである。【解決手段】ボイラシステム用の配管ユニットは、第1ボイラシステムの供給管である第1供給管と、第2ボイラシステムの供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、第1ボイラシステムの排出管である第1排出管と、第2ボイラシステムの排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、供給連通管と排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁とを備え、供給連通管または排出連通管の少なくとも一方は、第1供給管、第2供給管、第1排出管、または、第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。【選択図】図4
Description
本開示は、ボイラシステム用の配管ユニット、ボイラシステムの改造方法、及びボイラシステム。
従来、複数のボイラと複数の蒸気タービンとを備えるボイラシステムが知られている。例えば、特許文献1に開示のボイラシステムは、所要数のボイラと所要数の蒸気タービンとを備え、電力デマンドに基づいて各蒸気タービンへの供給蒸気配分比と各ボイラの発生蒸気配分比とを設定するように構成される。
例えばボイラシステムが電力供給を一時的に停止する場合、複数のボイラの運転を停止するよりも、低負荷でよいので運転を継続する方が、例えばボイラのサイクル疲労の低減またはボイラシステムを定格負荷で再び運転するまでの所要時間の短縮化などの観点から好ましい。また、蒸気タービンは、運転負荷の許容下限値が低い程、低効率化を招く傾向にある。従って、ボイラの運転継続に伴って1以上の蒸気タービンを運転するのであれば、タービンの運転負荷を過度に下げなくて済む方が好ましい。
本開示の目的は、複数のタービンのうち運転するタービンの負荷を過度に下げることなくボイラを低負荷で運転でき、かつボイラシステムの低効率化を抑制したボイラシステム用の配管ユニット、ボイラシステムの改造方法、及び、ボイラシステムを提供することである。
本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラシステム用の配管ユニットは、
第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを含むボイラシステムであって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁とを備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを含むボイラシステムであって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁とを備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラシステムの改造方法は、
第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを含むボイラシステムであって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを、蒸気弁が設けられる供給連通管で連通させるステップと、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを、別の蒸気弁が設けられる排出連通管で連通させるステップと
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを含むボイラシステムであって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを、蒸気弁が設けられる供給連通管で連通させるステップと、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを、別の蒸気弁が設けられる排出連通管で連通させるステップと
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラシステムは、
第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを備え、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステムであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁と、
前記第1供給管と前記供給連通管との接続位置と、前記第1ボイラシステムの前記ボイラである第1ボイラとの間において前記第1供給管に設けられる規定開閉弁と、
前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンの停止時に、前記規定開閉弁が閉じると共に、前記蒸気弁が開くように制御するためのコントローラと
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを備え、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステムであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁と、
前記第1供給管と前記供給連通管との接続位置と、前記第1ボイラシステムの前記ボイラである第1ボイラとの間において前記第1供給管に設けられる規定開閉弁と、
前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンの停止時に、前記規定開閉弁が閉じると共に、前記蒸気弁が開くように制御するためのコントローラと
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
本開示によれば、複数のタービンのうち運転するタービンの負荷を過度に下げることなくボイラを低負荷で運転でき、かつボイラシステムの低効率化を抑制したボイラシステム用の配管ユニット、ボイラシステムの改造方法、及び、ボイラシステムを提供できる。
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
また、本説明においては定格出力が同じ2ユニットを想定した記載としているが、定格出力が異なる2ユニットを組み合わせることも考えられる。その場合、同径などのサイズをあらわす表現は発電出力に対するサイズ感である。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
また、本説明においては定格出力が同じ2ユニットを想定した記載としているが、定格出力が異なる2ユニットを組み合わせることも考えられる。その場合、同径などのサイズをあらわす表現は発電出力に対するサイズ感である。
<1.第1ボイラシステム1の概要>
図1は、本開示の一実施形態に係る第1ボイラシステム1の概略図である。本実施形態の第1ボイラシステム1は、電力供給対象に電力を供給するための火力発電プラントである。第1ボイラシステム1を構成するボイラ10は、固体燃料を粉砕した微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭などが使用される。
図1は、本開示の一実施形態に係る第1ボイラシステム1の概略図である。本実施形態の第1ボイラシステム1は、電力供給対象に電力を供給するための火力発電プラントである。第1ボイラシステム1を構成するボイラ10は、固体燃料を粉砕した微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭などが使用される。
ボイラ10は、火炉11と燃焼装置20と燃焼ガス通路12を有している。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉11の内壁面を構成する火炉壁101は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、微粉燃料の燃焼により発生した熱を、伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して回収すると共に、火炉壁101の温度上昇を抑制している。
燃焼装置20は、火炉11の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置20は、火炉壁101に装着された複数のバーナ21A、21B、21C、21D、21E、21F(以下、一括して「バーナ21」と記載する場合がある。)を有している。バーナ21は、火炉11の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの(例えば、四角形の火炉11の各コーナ部に設置された4個)を1セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。なお、図1では、図示の都合上、1セットのバーナのうちの2個のみを記載し、各セットに符合21A、21B、21C、21D、21E、21Fを付している。火炉の形状やバーナの段数、一つの段におけるバーナの数、バーナの配置などは、この実施形態に限定されるものではない。
バーナ21A、21B、21C、21D、21E、21Fは、それぞれ、複数の微粉燃料供給管22A、22B、22C、22D、22E、22F(以下、一括して「微粉燃料供給管22」と記載する場合がある。)を介して、複数のミル(粉砕機)31A、31B、31C、31D、31E、31F(以下、一括して「ミル31」と記載する場合がある。)に連結されている。ミル31は、例えば、内部に粉砕テーブル(図示省略)が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ(図示省略)が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミル31に供給される一次空気(搬送用ガス、酸化性ガス)により、ミル31が備える分級機(図示省略)に搬送される。分級機では、バーナ21での燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、一次空気と共に微粉燃料供給管22を介してバーナ21に供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、ミル31の内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。
バーナ21の装着位置における火炉11の炉外側には、風箱(エアレジスタ)23が設けられており、この風箱23には風道(空気ダクト)24の一端部が連結されている。風道24の他端部には、押込通風機(FDF:Forced Draft Fan)32が連結されている。押込通風機32から供給された空気は、風道24に設置された空気予熱器42で加熱され(詳細は後述する)、風箱23を介してバーナ21に二次空気(燃焼用空気、酸化性ガス)として供給され、火炉11の内部に投入される。
燃焼ガス通路12は、火炉11の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路12には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器102A、102B、102C(以下、一括して「過熱器102」と記載する場合がある。)、再熱器103A、103B(以下、一括して「再熱器103」と記載する場合がある。)、節炭器104が設けられており、火炉11で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、各熱交換器の配置や形状は、図1に記載した形態に限定されない。
燃焼ガス通路12の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道13が連結されている。煙道13には、風道24との間に空気予熱器(エアヒータ)42が設けられており、風道24を流れる空気と、煙道13を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、ミル31に供給する一次空気やバーナ21に供給する二次空気を加熱することで、水や蒸気との熱交換後の燃焼ガスから、さらに熱回収を行う。
また、煙道13には、空気予熱器42よりも上流側の位置に、脱硝装置43が設けられていてもよい。脱硝装置43は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道13内を流通する燃焼ガスに供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物(NOx)と還元剤との反応を、脱硝装置43内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。煙道13の空気予熱器42より下流側には、ガスダクト41が連結されている。ガスダクト41には、燃焼ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置44や硫黄酸化物を除去する脱硫装置46などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機(IDF:Induced Draft Fan)45が設けられている。ガスダクト41の下流端部は、煙突47に連結されており、環境装置で処理された燃焼ガスが、排ガスとして系外に排出される。
ボイラ10において、複数のミル31が駆動すると、粉砕、分級された微粉燃料が、一次空気と共に微粉燃料供給管22を介してバーナ21に供給される。また、空気予熱器42で加熱された二次空気が、風道24から風箱23を介してバーナ21に供給される。バーナ21は、微粉燃料と一次空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉11に吹き込むと共に、二次空気を火炉11に吹き込む。火炉11に吹き込まれた微粉燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで火炎を形成する。火炉11内の下部領域で火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉11内を上昇し、燃焼ガス通路12に流入する。なお、本実施形態では、酸化性ガス(一次空気、二次空気)として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉11において安定した燃焼が実現される。
燃焼ガス通路12に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路12の内部に配置された過熱器102、再熱器103、節炭器104で水や蒸気と熱交換した後、煙道13に排出され、脱硝装置43で窒素酸化物が除去され、空気予熱器42で一次空気及び二次空気と熱交換した後、さらにガスダクト41に排出され、集じん装置44で灰などが除去され、脱硫装置46で硫黄酸化物が除去された後、煙突47から系外に排出される。なお、燃焼ガス通路12における各熱交換器及び煙道13からガスダクト41における各装置の配置は、燃焼ガス流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。
次に、熱交換器として、燃焼ガス通路12に設けられた過熱器102、再熱器103、節炭器104について詳細に説明する。図2は、ボイラ10に設けられた熱交換器を表す概略図である。
なお、図1では燃焼ガス通路12内の各熱交換器(過熱器102A、102B、102C、再熱器103A、103B、103C、節炭器104)の位置を正確に示しているものではなく、各熱交換器の燃焼ガス流れに対する配置順も図1の記載に限定されるものではない。
なお、図1では燃焼ガス通路12内の各熱交換器(過熱器102A、102B、102C、再熱器103A、103B、103C、節炭器104)の位置を正確に示しているものではなく、各熱交換器の燃焼ガス流れに対する配置順も図1の記載に限定されるものではない。
図2に示すように、本実施形態の第1ボイラシステム1は、ボイラ10に設けられた熱交換器と、ボイラ10で生成した蒸気によって回転駆動される蒸気タービン111と、蒸気タービン111に連結され蒸気タービン111の回転力によって発電を行う発電機113とを備える。
ボイラ10で生成した蒸気により回転駆動される蒸気タービン111は、例えば、高圧タービン111Aと中圧タービン111Bと低圧タービン111Cとから構成される。ボイラ10の過熱器102で加熱された蒸気が高圧タービン111Aを回転駆動した後、ボイラ10の再熱器103で再過熱され、中圧タービン111B、及び低圧タービン111Cを回転駆動する。低圧タービン111Cには、復水器112が連結されており、低圧タービン111Cを回転駆動した蒸気が、この復水器112で冷却水との熱交換によって凝縮されて復水となる。復水器112は、給水ラインとしての給水管70を介して節炭器104に連結されている。給水管70には、例えば、復水ポンプ(CP)121、低圧給水加熱器122、ボイラ給水ポンプ(BFP)123、高圧給水加熱器124が設けられている。低圧給水加熱器122と高圧給水加熱器124には、蒸気タービン111を駆動する蒸気の一部が抽気されて、抽気ライン(図示省略)を介して熱源として供給され、節炭器104へ供給される給水が加熱される。
例えば、ボイラ10が貫流ボイラの場合について説明する。節炭器104は、火炉壁101を構成する伝熱管に連結されている。節炭器104で加熱された給水は、火炉壁101を構成する伝熱管を通過する際に、火炉11内の火炎から輻射を受けて加熱され、汽水分離器125へと導かれる。汽水分離器125にて分離された蒸気は、過熱器102へと供給され、汽水分離器125にて分離されたドレン水は、汽水分離器ドレンタンク126へ流入し、ドレン水ラインL2を介して復水器112へと導かれる。
また、貫流ボイラの起動時や低負荷運転時等においては、節炭器104から供給される給水が、火炉壁101を構成する伝熱管を通過する際に全量が蒸発せず、汽水分離器125に水位が存在する運転状態(ウエット運転状態)となることがある。このウエット運転状態においては、汽水分離器125で分離され、汽水分離器ドレンタンク126に排出されたドレン水は、ボイラ循環ポンプ(BCP)127を用いて循環ラインL6により、給水管70の途中に合流させることで、節炭器104から火炉壁101を構成する伝熱管へと循環して供給してもよい。
燃焼ガスが燃焼ガス通路12を流れるとき、この燃焼ガスは、過熱器102、再熱器103、節炭器104で熱回収される。一方、ボイラ給水ポンプ(BFP)123から供給された給水は、節炭器104で予熱された後、火炉壁101を構成する伝熱管を通過する際に加熱されて蒸気となり、汽水分離器125に導かれる。汽水分離器125で分離された蒸気は、第1過熱器102A、第2過熱器102B、第3過熱器102Cに導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器102で生成された過熱蒸気は、蒸気供給ラインとしての主蒸気管56を介して高圧タービン111Aに供給され、高圧タービン111Aを回転駆動する。高圧タービン111Aから排出された蒸気(排出蒸気)は、蒸気排出ラインとしての排出管60を介してボイラ10に排出される。排出管60からボイラ10に流れた蒸気は、第1再熱器103A、第2再熱器103Bに導入されて再度過熱される。再過熱された蒸気は、蒸気ラインとしての再熱蒸気管57を介して、中圧タービン111Bを経て低圧タービン111Cに供給され、中圧タービン111Bおよび低圧タービン111Cを回転駆動する。蒸気タービン111の回転軸は、発電機113を回転駆動して、発電が行われる。低圧タービン111Cから排出された蒸気は、復水器112で冷却されることで復水となり、給水ラインとしての給水管70を介して、再び、節炭器104に送られる。
以下の説明では、蒸気タービン111をタービン111という場合があり、主蒸気管56と再熱蒸気管57とを総称して供給管50という場合がある。供給管50は、ボイラ10からタービン111への供給蒸気の流路である。
上述した実施形態では、本発明のボイラを、燃料に固体燃料を使用するボイラとして説明した。ボイラに使用される固体燃料としては、石炭、バイオマス燃料、石油コークス(PC:Petroleum Coke)燃料、石油残渣などが使用される。
なお、ボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガスなどの気体燃料も使用することができる。
さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。
なお、ボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガスなどの気体燃料も使用することができる。
さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。
<2.ボイラシステム3の概要>
図3、図4は、それぞれ、本開示の一実施形態に係るボイラシステム3A、3B(3)を示す概念図である。ボイラシステム3は、上述の第1ボイラシステム1に加えて、第2ボイラシステム2を備え、第2ボイラシステム2は第1ボイラシステム1と類似する構成を有する。具体的には第2ボイラシステム2は、ボイラ10、タービン111、及び、発電機113を含む(構成の詳細は後述する)。第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2の設置時期(運転開始時期)は、異なってもよいし、同じであってもよい。
図3、図4は、それぞれ、本開示の一実施形態に係るボイラシステム3A、3B(3)を示す概念図である。ボイラシステム3は、上述の第1ボイラシステム1に加えて、第2ボイラシステム2を備え、第2ボイラシステム2は第1ボイラシステム1と類似する構成を有する。具体的には第2ボイラシステム2は、ボイラ10、タービン111、及び、発電機113を含む(構成の詳細は後述する)。第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2の設置時期(運転開始時期)は、異なってもよいし、同じであってもよい。
本実施形態では、太陽光エネルギーであってもよい再生可能エネルギーによって発電された電力が電力供給対象に供給されるタイミングで、ボイラシステム3の負荷は定格負荷から低下し、ボイラシステム3の発電量は低下する(該発電量は0であってもよい)。ボイラシステム3の当該運転は、いわゆるDSS(Daily Start and Stop)の一環として行われてもよい。そして、ボイラシステム3による電力供給対象への電力供給が再開されるとき、ボイラシステム3の負荷は定格負荷まで再び上昇する。以下の説明では、負荷の上昇が開始される前のボイラシステム3の状態を便宜的に待機状態という場合がある。
待機状態の間、ボイラシステム3は完全に運転停止することも可能である。しかしながら当該時間帯であっても、ボイラ10を構成する耐圧部品などのサイクル疲労を低減するために、ボイラ10は低負荷でよいので運転を継続することが好ましい(なお、ボイラ10の低負荷は、ボイラ10の定格負荷の50%以下の負荷であり、より具体的には定格負荷の30%以下である。)。他方で、タービン111をより低い負荷で運転するには、低圧タービン111Cを構成するロータを、低負荷運転に対応できるよう換装する必要が生じうる。低効率化を回避する観点からもタービン111の低負荷運転は避けることが好ましい。また、待機状態にあるボイラシステム3が定格運転に向けて起動するとき、ボイラ10が低負荷で運転をしているのであれば、循環する蒸気の昇温時間の短縮化が図られるので、ボイラシステム3の素早い負荷応答性が実現される。本発明者らは以上の独自な検討を踏まえ、第1ボイラシステム1のタービン111を運転停止させる一方で第2ボイラシステム2のタービン111を継続的に運転し、当該タービン111と2つのボイラ10の間で蒸気を循環させる着想を得た。当該着想によれば、タービン111から2つのボイラ10のそれぞれに供給される蒸気量は、ボイラシステム3の定格運転時よりも大きく低減するので、2つのボイラ10の運転負荷をさらに低くすることが見込める。具体的には、各ボイラ10の負荷を定格負荷の15%以上かつ20%以下にすることが見込める。また、2つのボイラ10から1つのタービン111に蒸気が供給されるので、タービン111の運転負荷を過剰に落とさなくて済み、ボイラシステム3の低効率化の回避も見込める。そして、本発明者らは、当該着想を具体化させる構成として、後述のボイラシステム用の配管ユニット150(以下、単に配管ユニット150と記載する場合がある)を想到した。
本開示の一実施形態では、発明者らが想到した配管ユニット150は、既存のボイラシステム3に改造を施すことで追設可能である。図3は、本開示の一実施形態に係る改造前のボイラシステム3A(3)の概念図であり、図4は、本開示の一実施形態に係る改造後のボイラシステム3B(3)の概念図である(一実施形態に係る配管ユニット150は、図4に例示される)。
なお、図3では、図1または図2の少なくとも一方で示される構成要素の一部が図示されていないが、図示されていない構成要素が図3で示される第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2から除外される訳ではない。図示されていない構成要素は、図3で例示される構成要素に適宜組み込まれても何ら問題ない(図4~図6も同様である)。
なお、図3では、図1または図2の少なくとも一方で示される構成要素の一部が図示されていないが、図示されていない構成要素が図3で示される第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2から除外される訳ではない。図示されていない構成要素は、図3で例示される構成要素に適宜組み込まれても何ら問題ない(図4~図6も同様である)。
<3.改造前のボイラシステム3A(3)>
図3で例示される改造前のボイラシステム3Aは、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2を備える。上述したように、第1ボイラシステム1は、ボイラ10、タービン111、ボイラ10からタービン111(高圧タービン111A、中圧タービン111B)への供給蒸気の流路となる供給管50、及び、タービン111(高圧タービン111A)からボイラ10への排出蒸気の流路となる排出管60を有する。第1ボイラシステム1と同様に、第2ボイラシステム2は、ボイラ10、タービン111、供給管50、及び、排出管60を有する。同図では、供給管50の主蒸気管56と再熱蒸気管57のそれぞれに、規定開閉弁55が設けられる。
図3で例示される改造前のボイラシステム3Aは、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2を備える。上述したように、第1ボイラシステム1は、ボイラ10、タービン111、ボイラ10からタービン111(高圧タービン111A、中圧タービン111B)への供給蒸気の流路となる供給管50、及び、タービン111(高圧タービン111A)からボイラ10への排出蒸気の流路となる排出管60を有する。第1ボイラシステム1と同様に、第2ボイラシステム2は、ボイラ10、タービン111、供給管50、及び、排出管60を有する。同図では、供給管50の主蒸気管56と再熱蒸気管57のそれぞれに、規定開閉弁55が設けられる。
さらに、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2はそれぞれ、タービン111(低圧タービン111C)から排出される蒸気を復水するための復水器112、復水器112から排出された復水のボイラ10への給水路となる給水管70、給水管70に上流側から順に設けられる低圧給水加熱器122と高圧給水加熱器124、低圧給水加熱器122と高圧給水加熱器124の間で給水管70に設けられる脱気器129、及び、高圧給水加熱器124よりも下流で給水管70に設けられる給水開閉弁171を備える。
本実施形態に係るボイラシステム3Aが運転される場合、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2は互いに別個な、復水及び蒸気の循環路を形成する。このとき、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2のそれぞれの規定開閉弁55と給水開閉弁171はいずれも開いている。規定開閉弁55と給水開閉弁171は、ボイラシステム3Aの構成要素であるコントローラ90によって制御される。コントローラ90は、メモリとプロセッサを含む。メモリは、ROM、RAM、及びフラッシュメモリを有する。プロセッサは、ROMに記憶されるボイラシステム運転プログラムを読み出してRAMにロードし、ボイラシステム運転プログラムに含まれる命令を実行するように構成される。プロセッサは、CPU、GPU、MPU、DSP、これら以外の各種演算装置、又はこれらの組み合わせである。プロセッサは、PLD、ASIC、FPGA、及びMCU等の集積回路により実現されてもよい。
なお、以下の説明では第1ボイラシステム1について、ボイラ10、タービン111、供給管50、排出管60、給水管70、低圧給水加熱器122、高圧給水加熱器124、及び、給水開閉弁171をそれぞれ、第1ボイラ201、第1タービン221、第1供給管51、第1排出管61、第1給水管71、第1低圧給水加熱器122A、第1高圧給水加熱器124A、及び、第1給水開閉弁171Aという場合がある。同様に、第2ボイラシステム2について、ボイラ10、タービン111、供給管50、排出管60、給水管70、低圧給水加熱器122、高圧給水加熱器124、及び、給水開閉弁171をそれぞれ、第2ボイラ202、第2タービン222、第2供給管52、第2排出管62、第2給水管72、第2低圧給水加熱器122B、第2高圧給水加熱器124B、及び、第2給水開閉弁171Bという場合がある。
一実施形態に係る第1ボイラシステム1は、主蒸気管56を流れる蒸気を、第1タービン221を迂回して復水器112に導くためのタービンバイパス管99を備える。本例のタービンバイパス管99の一端は主蒸気管56に接続され、他端は復水器112に接続される。タービンバイパス管99には、タービンバイパス弁98が設けられる。なお、タービンバイパス管99の他端は、低圧タービン111Cと復水器112とを繋ぐ蒸気管に接続されてもよい。また、第2ボイラシステム2も、タービンバイパス弁98が設けられたタービンバイパス管99を備えてもよい。
<4.改造後のボイラシステム3B(3)>
図4で例示される改造後のボイラシステム3B(3)は、改造前のボイラシステム3Aに配管ユニット150A(150)を追設する改造を施すことで実現される。つまり、改造後のボイラシステム3Bは、ボイラシステム3Aの構成要素に加えて、配管ユニット150A(150)を備える。配管ユニット150Aは、第1供給管51と第2供給管52とを互いに連通させる供給連通管81を備える。具体的構造の一例として、供給連通管81は、第1供給管51及び第2供給管52のそれぞれの主蒸気管56を連通させる第1供給連通管81Aと、第1供給管51及び第2供給管52のそれぞれの再熱蒸気管57を連通させる第2供給連通管81Bとを含む。本例の第1供給連通管81Aの上流端は、タービンバイパス管99と主蒸気管56との接続位置Dよりも上流側で、主蒸気管56に接続される。さらに配管ユニット150Aは、第1排出管61と第2排出管62とを互いに連通される排出連通管82と、供給連通管81と排出連通管82のそれぞれに設けられる蒸気弁181、182を備える。開閉弁であってもよい蒸気弁181は、第1供給連通管81Aに設けられる蒸気弁181Aと、第2供給連通管81Bに設けられる蒸気弁181Bとを有する。蒸気弁182は、開閉弁であってもよいし、蒸気の流量を制御する制御弁(流量調整弁または圧調整弁)であってもよい。図4で例示される蒸気弁182は開閉弁である。
図4で例示される改造後のボイラシステム3B(3)は、改造前のボイラシステム3Aに配管ユニット150A(150)を追設する改造を施すことで実現される。つまり、改造後のボイラシステム3Bは、ボイラシステム3Aの構成要素に加えて、配管ユニット150A(150)を備える。配管ユニット150Aは、第1供給管51と第2供給管52とを互いに連通させる供給連通管81を備える。具体的構造の一例として、供給連通管81は、第1供給管51及び第2供給管52のそれぞれの主蒸気管56を連通させる第1供給連通管81Aと、第1供給管51及び第2供給管52のそれぞれの再熱蒸気管57を連通させる第2供給連通管81Bとを含む。本例の第1供給連通管81Aの上流端は、タービンバイパス管99と主蒸気管56との接続位置Dよりも上流側で、主蒸気管56に接続される。さらに配管ユニット150Aは、第1排出管61と第2排出管62とを互いに連通される排出連通管82と、供給連通管81と排出連通管82のそれぞれに設けられる蒸気弁181、182を備える。開閉弁であってもよい蒸気弁181は、第1供給連通管81Aに設けられる蒸気弁181Aと、第2供給連通管81Bに設けられる蒸気弁181Bとを有する。蒸気弁182は、開閉弁であってもよいし、蒸気の流量を制御する制御弁(流量調整弁または圧調整弁)であってもよい。図4で例示される蒸気弁182は開閉弁である。
本実施形態では、供給連通管81または排出連通管82の少なくとも一方は、第1供給管51、第2供給管52、第1排出管61、または、第2排出管62の少なくとも1つよりも小径である。より具体的には、供給連通管81は、第1供給管51と第2供給管52よりも小径である。さらに詳細には、第1供給管51と第2供給管52は互いに同径であり、供給連通管81の管径は、第1供給管51と第2供給管52の管径の50%以上且つ90%以下である。また、排出連通管82は、第1排出管61と第2排出管62よりも小径である。さらに詳細には、第1排出管61と第2排出管62は互いに同径であり、排出連通管82の管径は、第1排出管61と第2排出管62の管径の50%以上且つ75%以下である。
定格負荷で運転されていたボイラシステム3Bが待機状態に切り替わる手順の概要は、以下の通りである。はじめに、第1ボイラ201と第2ボイラ202の負荷を許容下限となる最低負荷まで下げる。この最低負荷は、第1ボイラ201と第2ボイラ202が互いに別個な復水及び蒸気の循環路を構成している間において、下げることが許容される下限値である。例えば、最低負荷は定格負荷の約30%である。そして、第1タービン221の負荷が下がるように、第1供給管51に設けられる2つの規定開閉弁55を徐々に閉める。やがて第1タービン221の運転は停止する。第1供給管51の主蒸気管56を流れる供給蒸気は復水器112に回収される。その後、蒸気弁181、182を開ける。これにより、第1供給管51と第2供給管52とが供給連通管81を介して連通し、第1排出管61と第2排出管62が排出連通管82を介して連通する。本実施形態では、規定開閉弁55及び蒸気弁181、182の制御は上述のコントローラ90によって実行される。
上記手順によって、第1ボイラシステム1を流れる蒸気は第2ボイラシステム2との間を往来するようになる。具体的には、第1ボイラシステム1の主蒸気管56を流れる供給蒸気は、第1タービン221には向かわずに、第1供給連通管81Aと第2ボイラシステム2の主蒸気管56とを順に流れる。従って、該供給蒸気は、第2ボイラ202から第2タービン222の高圧タービン111Aに向かう供給蒸気と合流する。該高圧タービン111Aから排出される排出蒸気は、第2排出管62から第2ボイラ202に戻る蒸気と、排出連通管82を流れる蒸気とに分配される。後者の蒸気は、第1排出管61を流れて第1ボイラ201に戻り、再熱蒸気管57と第2供給連通管81Bを順に流れて第2タービン222の中圧タービン111Bに向かう。
このように、第1ボイラ201から供給される供給蒸気と、第2ボイラ202から供給される供給蒸気が第2タービン222に集約されるので、第2タービン222の運転負荷を過度に落とさなくて済む。他方で、第2タービン222から排出される排出蒸気が、第1ボイラ201と第2ボイラ202とに分配されるので、第1ボイラ201と第2ボイラ202の運転負荷はさらに低減できる。具体的には、2つのボイラ10の運転負荷を15%以上かつ20%以下まで低減することができる。
上記構成によれば、ボイラシステム3が待機状態に切り替わることに伴って、第1タービン221の運転は停止する一方、第2タービン222の運転は継続する。この場合に、供給連通管81と排出連通管82のそれぞれに設けられる蒸気弁181、182を開く。これにより、第2タービン222の運転負荷を過度に落とさなくても、第1ボイラ201と第2ボイラ202に向けて排出される排出蒸気の流量が減るので、ボイラシステム3の低効率化を抑制しつつ、第1ボイラ201と第2ボイラ202をいずれもより低い負荷で運転できる。また、供給連通管81と排出連通管82の少なくとも一方は、第1供給管51、第2供給管52、第1排出管61、または、第2排出管62の少なくとも1つよりも小径であるので、高コスト化を抑制できる。よって、複数のタービン111のうち運転する第2タービン222の負荷を過度に下げることなくボイラ10を低負荷で運転でき、かつ低効率化及び高コスト化を抑制した配管ユニット150A(150)が実現される。
図4で例示されるように、一実施形態に係る配管ユニット150Aは、第1排出管61に設けられる逆止弁66を備える。逆止弁66は、第1タービン221と、第1排出管61及び排出連通管82の接続位置Eとの間に位置する。上記構成によれば、排出連通管82から第1排出管61に流入する排出蒸気が、運転を停止している第1タービン221に逆流するのを抑制できる。よって、第2タービン222から排出される排出蒸気を、第1ボイラ201により確実に送ることができる。
<5.他の実施形態に係る配管ユニット150B(150)>
図5は、他の実施形態に係るボイラシステム3C(3)を示す概略図である。図5で例示される蒸気弁182は制御弁である。また、ボイラシステム3Cの配管ユニット150C(150)は、蒸気制御弁69をさらに備える。蒸気制御弁69は、第2排出管62及び排出連通管82の接続位置Cから第2ボイラ202に流れる排気蒸気の流量を制御するように構成される。本例では、蒸気弁182が開く前に、蒸気制御弁69の開度は規定開度になっている。第2タービン222の高圧タービン111Aから排出される排出蒸気のうち排出連通管82を流れる排出蒸気の流量は、蒸気制御弁69と蒸気弁182のそれぞれの開度に基づいて決まる。そして、蒸気制御弁69と蒸気弁182のそれぞれの開度はコントローラ90によって制御される。
図5は、他の実施形態に係るボイラシステム3C(3)を示す概略図である。図5で例示される蒸気弁182は制御弁である。また、ボイラシステム3Cの配管ユニット150C(150)は、蒸気制御弁69をさらに備える。蒸気制御弁69は、第2排出管62及び排出連通管82の接続位置Cから第2ボイラ202に流れる排気蒸気の流量を制御するように構成される。本例では、蒸気弁182が開く前に、蒸気制御弁69の開度は規定開度になっている。第2タービン222の高圧タービン111Aから排出される排出蒸気のうち排出連通管82を流れる排出蒸気の流量は、蒸気制御弁69と蒸気弁182のそれぞれの開度に基づいて決まる。そして、蒸気制御弁69と蒸気弁182のそれぞれの開度はコントローラ90によって制御される。
上記構成によれば、蒸気制御弁69が制御されることによって、第2タービン222から排出される排出蒸気を第1ボイラ201と第2ボイラ202に適切に配分できる。例えば、2つのボイラ10のうち第1ボイラ201が第2タービン222からより離れた場所にある場合、流路長が長いことに起因して、第1ボイラ201へ排出される排出蒸気の圧損が大きいおそれがある。この点、上記構成では、蒸気制御弁69を制御することで、第1ボイラ201への排出蒸気の流量を圧損分増やすことも可能であり、排出蒸気を第1ボイラ201と第2ボイラ202に適切に配分できる。
なお、同図で例示される蒸気制御弁69は、後述の排出開閉弁67と並列に設けられているが、蒸気制御弁69が排出開閉弁67と直列に設けられる構成が採用されてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
なお、同図で例示される蒸気制御弁69は、後述の排出開閉弁67と並列に設けられているが、蒸気制御弁69が排出開閉弁67と直列に設けられる構成が採用されてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
図5で例示されるように、一実施形態に係る配管ユニット150Bは、第2排出管62に設けられる排出開閉弁67と、排出開閉弁67をバイパスする蒸気バイパス管68とをさらに備え、蒸気制御弁69は蒸気バイパス管68に設けられる。従って、蒸気制御弁69は排出開閉弁67と並列に設けられる。同図の例では、蒸気バイパス管68の上流端は排出連通管82に接続され、蒸気バイパス管68の下流端は第2排出管62に接続される。別の例では、蒸気バイパス管68の両端がいずれも第2排出管62に接続されてもよい。
同図では、ボイラシステム3が待機状態に切り替わる場合に、コントローラ90の制御によって、閉じていた蒸気制御弁69は規定開度まで開き、その後、排出開閉弁67は閉まり蒸気弁182は開く。これにより、第2タービン222の高圧タービン111Aから排出される排出蒸気は、排出連通管82または蒸気バイパス管68を流れ、第1ボイラ201と第2ボイラ202に規定の割合で配分される。他方で、ボイラシステム3の定格運転時においては、蒸気弁181、182と共に蒸気制御弁69は閉まっており、排出開閉弁67は開いている。上記構成によれば、第2タービン222の高圧タービン111Aから排出される排出蒸気は、蒸気バイパス管68を流れないので、排出蒸気が蒸気制御弁69を通過することによる圧損を抑制できる。よって、ボイラシステム3C(3)の運転効率の低下を抑制することができる。
なお、排出開閉弁67は、配管ユニット150の構成要素(つまり、改造により追設される構成要素)である代わりに、改造前から取り付けられている構成要素であってもよい。
なお、排出開閉弁67は、配管ユニット150の構成要素(つまり、改造により追設される構成要素)である代わりに、改造前から取り付けられている構成要素であってもよい。
本開示の一実施形態に係る蒸気バイパス管68は、第2排出管62よりも小径である。一例として蒸気バイパス管68の管径は、第2排出管62の管径の50%以上かつ75%以下である。上記構成によれば、配管ユニット150の高コスト化をさらに抑制できる。なお、蒸気バイパス管68は排出連通管82と同径であってもよい。
<6.他の実施形態に係る配管ユニット150C(150)>
図6は、他の実施形態に係るボイラシステム3D(3)の概略図である。ボイラシステム3Dは、配管ユニット150Bに代えて配管ユニット150Cを備える。そして、配管ユニット150Cは、第1給水管71と第2給水管72とを連通させるための給水連通管73と、給水連通管73に設けられる給水連通弁77とをさらに備える。給水連通管73の上流端は、第2高圧給水加熱器124Bと第2給水開閉弁171Bとの間で第2給水管72に接続されており、給水連通管73の下流端は、第1ボイラ201と第1給水開閉弁171Aとの間で第1給水管71に接続されている。本例では、給水連通弁77は、給水の流量を制御できる制御弁(流量調整弁または圧調整弁)である。
図6は、他の実施形態に係るボイラシステム3D(3)の概略図である。ボイラシステム3Dは、配管ユニット150Bに代えて配管ユニット150Cを備える。そして、配管ユニット150Cは、第1給水管71と第2給水管72とを連通させるための給水連通管73と、給水連通管73に設けられる給水連通弁77とをさらに備える。給水連通管73の上流端は、第2高圧給水加熱器124Bと第2給水開閉弁171Bとの間で第2給水管72に接続されており、給水連通管73の下流端は、第1ボイラ201と第1給水開閉弁171Aとの間で第1給水管71に接続されている。本例では、給水連通弁77は、給水の流量を制御できる制御弁(流量調整弁または圧調整弁)である。
ボイラシステム3が待機状態に切り替わる場合に、コントローラ90の制御によって、第1ボイラシステム1の給水開閉弁171は閉じ、給水連通弁77は開く。これにより、第2高圧給水加熱器124Bから供給される給水が、第2ボイラ202のみならず、給水連通管73を経由して第1ボイラ201にも供給される。このとき、第1高圧給水加熱器124Aは第1ボイラ201に給水を供給しなくてもよい。従って、第1低圧給水加熱器122Aと第1高圧給水加熱器124Aは稼働しなくてもよい(当然、第1ボイラシステム1の給水ポンプ121、123、脱気器129も稼働しなくてよい。)。
第1タービン221の停止に伴い第1ボイラ201と第2ボイラ202が低い負荷で運転されると、各ボイラ10に必要な給水量も低減する。上記構成によれば、第1タービン221の停止時、給水連通弁77を開けば、第2給水管72を流れる給水(復水)が第1ボイラ201と第2ボイラ202に供給される。これにより、第1ボイラシステム1の復水器112、第1低圧給水加熱器122A、及び第1高圧給水加熱器124Aを停止させることができる。よって、第1タービン221の停止時の省電力化が実現される。
一実施形態に係る給水連通管73は、第1給水管71または第2給水管72の少なくとも一方よりも小径である。より具体的には、第1給水管71と第2給水管72は互いに同径である。そして、給水連通管73は、第1供給管51と第2供給管52の管径の50%以上且つ90%以下である。上記構成によれば、配管ユニット150Cの高コスト化をさらに抑制できる。
図6で例示されるように、一実施形態に係る配管ユニット150C(150)は、給水制御弁79をさらに備える。給水制御弁79は、給水連通管73及び第2給水管72の接続位置Fから第2ボイラ202に流れる給水(復水)の流量を制御するように構成される。本例では、給水連通管73を給水が流れるときに、給水制御弁79の開度はコントローラ90の制御により規定開度になっている。第2高圧給水加熱器124Bから排出される給水のうち給水連通管73を流れる給水の流量は、給水制御弁79と給水連通弁77の開度に基づいて決まる。
上記構成によれば、給水制御弁79が制御されることによって、第1ボイラ201と第2ボイラ202への給水量を適切に配分できる。例えば、2つのボイラ10のうち第1ボイラ201が、第2ボイラシステム2の第2高圧給水加熱器124Bからより離れた場所にある場合、流路長が長いことに起因して第1ボイラ201へ供給される給水の圧損が大きいおそれがある。この点、上記構成では、給水制御弁79を制御することで、第1ボイラ201への給水流量を圧損分増やすことも可能であり、給水を第1ボイラ201と第2ボイラ202に適切に配分できる。
なお、同図で例示される実施形態に係る給水制御弁79は、第2給水開閉弁171Bと並列に設けられているが、給水制御弁79が第2給水開閉弁171Bと直列に設けられる構成が採用されてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
なお、同図で例示される実施形態に係る給水制御弁79は、第2給水開閉弁171Bと並列に設けられているが、給水制御弁79が第2給水開閉弁171Bと直列に設けられる構成が採用されてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
図6で例示されるように、一実施形態に係る配管ユニット150C(150)は、第2給水管72に設けられる給水開閉弁171をバイパスする給水バイパス管78をさらに備え、上記給水制御弁79は給水バイパス管78に設けられる。同図の例では、給水バイパス管78の上流端は給水連通管73に接続され、給水バイパス管78の下流端は第2給水管72に接続される。別の例では、給水バイパス管78の両端がいずれも第2給水管72に接続されてもよい。
同図では、ボイラシステム3Dが待機状態に切り替わる場合に、コントローラ90の制御によって、閉じていた給水制御弁79は規定開度まで開き、その後、第2給水開閉弁171Bは閉まる(このときに、第1給水開閉弁171Aは閉まる。)。これにより、第2高圧給水加熱器124Bからの給水は、給水バイパス管78または給水連通管73を流れ、第1ボイラ201と第2ボイラ202に規定の割合で配分される。他方で、ボイラシステム3Dの定格運転時において、第1給水開閉弁171Aと第2給水開閉弁171Bが開いているとき、給水制御弁79は閉まり、第2高圧給水加熱器124Bからの給水は、給水バイパス管78を流れない。従って、給水が給水制御弁79を通過することによる圧損を抑制できる。よって、ボイラシステム3Dの運転効率の低下を抑制することができる。
図6で例示されるように、一実施形態に係る給水バイパス管78は、第2給水管72よりも小径である。より具体的には、給水バイパス管78の管径は、第2供給管52の管径の50%以上且つ90%以下である。上記構成によれば、配管ユニット150Bの高コスト化をさらに抑制できる。
<7.ボイラシステム3の改造方法>
図7は、本開示の一実施形態に係るボイラシステム3の改造方法を示すフローチャートである。以下では、改造前のボイラシステム3Aをボイラシステム3Dに改造する方法(つまり、ボイラシステム3Aに配管ユニット150Cを追設する方法)を例示する。
図7は、本開示の一実施形態に係るボイラシステム3の改造方法を示すフローチャートである。以下では、改造前のボイラシステム3Aをボイラシステム3Dに改造する方法(つまり、ボイラシステム3Aに配管ユニット150Cを追設する方法)を例示する。
はじめに、第1供給管51と第2供給管52とを、蒸気弁181が設けられる供給連通管81で連通させる(S11)。より具体的な改造方法の一例として、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2のそれぞれの主蒸気管56を、蒸気弁181Aが設けられる第1供給連通管81Aによって連通させる。蒸気弁181Aが第1供給連通管81Aに設けられるタイミングは、第1供給連通管81Aの両端を各々の主蒸気管56に接続させる前であってもよいし、後であってもよい。さらに、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2のそれぞれの再熱蒸気管57を、蒸気弁181Bが設けられる第2供給連通管81Bによって連通させる。蒸気弁181Bが第2供給連通管81Bに設けられるタイミングは、第2供給連通管81Bの両端を各々の再熱蒸気管57に接続させる前であってもよいし、後であってもよい。
次いで、第1排出管61と第2排出管62とを、蒸気弁182が設けられる排出連通管82で連通させる(S13)。蒸気弁182が排出連通管82に設けられるタイミングは、排出連通管82の両端を第1排出管61と第2排出管62に接続させる前であってもよいし、後であってもよい。
次いで、第1排出管61に逆止弁66を配置する(S15)。S15において、第1タービン221の効率は、第2タービン222の効率よりも低い。つまり、ボイラシステム3が待機状態に切り替わるとき、第1タービン221と第2タービン222のうち、効率の低い第1タービン221が停止する。上記構成によれば、効率が高い第2タービン222と、第1ボイラ201と第2ボイラ202の間で蒸気が循環するので、ボイラシステム3の運転効率を高めることができる。
なお、タービン(第1タービン221と第2タービン222)の効率は、タービンの累積運転時間、定格出力、または、タービン特性の少なくとも1つから影響を受ける。従って、タービンの効率は、例えば累積運転時間によって把握されてもよい。この場合、S15では、累積運転時間が第2タービン222よりも長い第1タービン221の運転を停止してもよい。
なお、タービン(第1タービン221と第2タービン222)の効率は、タービンの累積運転時間、定格出力、または、タービン特性の少なくとも1つから影響を受ける。従って、タービンの効率は、例えば累積運転時間によって把握されてもよい。この場合、S15では、累積運転時間が第2タービン222よりも長い第1タービン221の運転を停止してもよい。
次いで、蒸気制御弁69を配置する(S17)。より具体的な改造方法の一例として、第2排出管62に設けられる排出開閉弁67をバイパスするように、蒸気制御弁69が設けられる蒸気バイパス管68を配置する。蒸気制御弁69が蒸気バイパス管68に設けられるタイミングは、蒸気バイパス管68が排出連通管82または第2排出管62に接続される前であってもよいし、後であってもよい。なお、S17では、蒸気バイパス管68を配置する代わりに、蒸気制御弁69を第2排出管62に配置し、蒸気制御弁69と排出開閉弁67とを直列にさせてもよい。
次いで、第1給水管71と第2給水管72とを、給水連通弁77が設けられる給水連通管73で連通させる(S19)。給水連通弁77が給水連通管73に設けられるタイミングは、給水連通管73の両端をそれぞれ第1給水管71と第2給水管72とに接続させる前であってもよいし、後であってもよい。
次いで、給水制御弁79を配置する(S21)。より具体的な改造方法の一例として、第2給水管72に設けられる第2給水開閉弁171Bをバイパスするように、給水制御弁79が設けられる給水バイパス管78を配置する。給水制御弁79が給水バイパス管78に設けられるタイミングは、給水バイパス管78の両端をそれぞれ第1給水管71と給水連通管73とに接続させる前であってもよいし、後であってもよい。なお、S21では、給水バイパス管78を配置する代わりに、給水制御弁79を第2給水管72に配置し、給水開閉弁171と給水制御弁79とを直列にさせてもよい。以上の改造により、ボイラシステム3の改造は終了し、配管ユニット150Cの追設は終了する。
なお、図7のフローチャートは例示であり、S11~S21の任意の2つのステップの順番は入れ替わってよい。
なお、図7のフローチャートは例示であり、S11~S21の任意の2つのステップの順番は入れ替わってよい。
<8.ボイラシステム3Dの制御方法の一例>
図8は、本開示の一実施形態に係る定格運転されるボイラシステム3Dが待機状態に切り替わる運転制御処理を閉めるフローチャートである。該運転制御処理は、コントローラ90(より具体的にはコントローラ90のプロセッサ)によって実行される。以下の説明では、ステップを「S」と略記する場合がある。
図8は、本開示の一実施形態に係る定格運転されるボイラシステム3Dが待機状態に切り替わる運転制御処理を閉めるフローチャートである。該運転制御処理は、コントローラ90(より具体的にはコントローラ90のプロセッサ)によって実行される。以下の説明では、ステップを「S」と略記する場合がある。
はじめに、コントローラ90は、定格運転している2つボイラ10の負荷を上述した最低負荷まで下げる制御を実行する(S51)。S51では、各ミル31による各ボイラ10への給炭量が低減する。
次いで、コントローラ90は、第1ボイラシステム1の規定開閉弁55を閉じ、タービンバイパス弁98を開ける制御を実行する(S53)。コントローラ90から送られる指令に基づき規定開閉弁55が閉じることで、第1タービン221の高圧タービン111Aと中圧タービン111Bとに流入する供給蒸気がなくなり、第1タービン221はやがて停止する。また、コントローラ90から送られる指令に基づきタービンバイパス弁98が開くことで、規定開閉弁55が閉じることに伴って生じる主蒸気管56内の余剰蒸気は、復水器112によって回収される。
次いで、コントローラ90は蒸気弁181、182を開ける制御を実行する(S55)。コントローラ90から送られる指令に基づき蒸気弁181、182が開くと、第1供給管51から第2供給管52に供給蒸気が流れるようになり、第2排出管62から第1排出管61に排出蒸気が流れるようになる。
次いで、コントローラ90は蒸気制御弁69を開け、排出開閉弁67を閉じる制御を実行する(S57)。コントローラ90から送られる指令に基づき、蒸気制御弁69が規定開度まで開き、その後、排出開閉弁67が閉じる。
次いで、コントローラ90は、給水制御弁79が開き、第2給水開閉弁171Bを閉じる制御を実行する(S59)。コントローラ90から送られる指令に基づき、給水制御弁79が開き、その後、第2給水開閉弁171Bが閉じる。
次いで、コントローラ90は、2つのボイラ10の負荷をさらに下げる制御を実行する(S61)。S61の制御処理はS51と同様である。なお、このとき、第2タービン222の負荷は維持される。
次いで、コントローラ90は、給水連通弁77が開き、第1給水開閉弁171Aが閉じる制御を実行する(S63)。コントローラ90から送られる指令に基づき、給水連通弁77が開き、その後、第1給水開閉弁171Aが閉じる。これにより、第1ボイラシステム1の第1給水管71を給水が流れなくなり、第2ボイラシステム2の第2給水管72を流れる給水が、第1ボイラ201と第2ボイラ202とに供給されるようになる。コントローラ90は、ボイラ運転制御処理を終了する。
<9.その他>
上述した幾つかの実施形態は、本開示の一例に過ぎない。例えば、第1ボイラシステム1の第1タービン221が停止するのは、DSSに限られない。何らかの事情によって第1タービン221または第2タービン222のうち前者を運転停止する実施形態にも、本開示は適用可能である。上記実施形態では、ボイラ10の個数とタービン111の個数は同じである。他の実施形態では、両者の個数が異なってもよい。
上述した幾つかの実施形態は、本開示の一例に過ぎない。例えば、第1ボイラシステム1の第1タービン221が停止するのは、DSSに限られない。何らかの事情によって第1タービン221または第2タービン222のうち前者を運転停止する実施形態にも、本開示は適用可能である。上記実施形態では、ボイラ10の個数とタービン111の個数は同じである。他の実施形態では、両者の個数が異なってもよい。
ボイラシステム3は、第1ボイラシステム1と第2ボイラシステム2に加えて、第3ボイラシステム、第4ボイラシステム、第5ボイラシステム、第6ボイラシステム、第7ボイラシステム、第8ボイラシステム、または第9ボイラシステムの少なくとも1つを備えてもよい。第3~第9ボイラシステムの構成はいずれも、第1ボイラシステム1の構成と同様である。また、他の実施形態に係る配管ユニット150は、ボイラシステム3の竣工の段階で設けられていてもよい。つまり、ボイラシステム3の新設時に配管ユニット150は設けられてもよい。
<10.まとめ>
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
1)本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラシステム用の配管ユニット(150)は、
第1ボイラシステム(1)と第2ボイラシステム(2)を含むボイラシステム(3)であって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ(10)、タービン(111)、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管(50)、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管(60)を有するボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管(51)と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管(52)とを互いに連通させるための供給連通管(81)と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管(61)と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管(62)とを互いに連通させるための排出連通管(82)と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁(181、182)とを備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
第1ボイラシステム(1)と第2ボイラシステム(2)を含むボイラシステム(3)であって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ(10)、タービン(111)、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管(50)、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管(60)を有するボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管(51)と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管(52)とを互いに連通させるための供給連通管(81)と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管(61)と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管(62)とを互いに連通させるための排出連通管(82)と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁(181、182)とを備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
以下の説明では、第1ボイラシステムのタービンとボイラをそれぞれ第1タービン(221)と第1ボイラ(201)といい、第2ボイラシステムのタービンとボイラをそれぞれ第2タービン(222)と第2ボイラ(202)という場合がある。上記1)の構成によれば、第1タービンの運転が停止し、且つ、第2タービンの運転が継続する場合に、供給連通管と排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁を開く。これにより、第2タービンの負荷を過度に落とさなくても、ボイラシステムの低効率化を回避しつつ、第1ボイラと第2ボイラをいずれもより低い負荷で運転できる。また、供給連通管または排出連通管の少なくとも一方は、第1供給管、第2供給管、第1排出管、または、第2排出管の少なくとも1つよりも小径であるので、高コスト化を抑制できる。よって、複数のタービンのうち運転するタービンの負荷を過度に下げることなくボイラを低負荷で運転でき、かつボイラシステムの低効率化及び高コスト化を抑制したボイラシステム用の配管ユニットが実現される。
2)幾つかの実施形態では、上記1)に記載のボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンと前記第1排出管及び前記排出連通管の接続位置(C)との間にて前記第1排出管に設けられる逆止弁(66)をさらに備える。
前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンと前記第1排出管及び前記排出連通管の接続位置(C)との間にて前記第1排出管に設けられる逆止弁(66)をさらに備える。
上記2)の構成によれば、排出連通管から第1排出管に流入する排出蒸気が、運転を停止している第1タービンに逆流するのを抑制できる。よって、運転を継続する第2タービンから排出される排出蒸気を、第1ボイラにより確実に送ることができる。
3)幾つかの実施形態では、上記1)または2)に記載のボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第2排出管及び前記排出連通管の接続位置(C)から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる前記排出蒸気の流量を制御するための蒸気制御弁(69)をさらに備える。
前記第2排出管及び前記排出連通管の接続位置(C)から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる前記排出蒸気の流量を制御するための蒸気制御弁(69)をさらに備える。
上記3)の構成によれば、蒸気制御弁が制御されることによって、第2タービンから排出される排出蒸気を第1ボイラと第2ボイラに適切に配分できる。例えば、2つのボイラのうち第1ボイラが第2タービンからより離れた場所にある場合、流路長が長いことに起因して第1ボイラへ排出される排出蒸気の圧損が大きいおそれがある。この点、上記構成では、蒸気制御弁を制御することで、第1ボイラへの排出蒸気の流量を圧損分増やすことも可能であり、排出蒸気を第1ボイラと第2ボイラに適切に配分できる。
4)幾つかの実施形態では、上記3)に記載のボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第2排出管に設けられる排出開閉弁(67)をバイパスし、前記蒸気制御弁が設けられる蒸気バイパス管(68)をさらに備える。
前記第2排出管に設けられる排出開閉弁(67)をバイパスし、前記蒸気制御弁が設けられる蒸気バイパス管(68)をさらに備える。
上記4)の構成によれば、第1タービン、第1ボイラ、第2ボイラ、及び第2タービンの定格運転時、排出開閉弁を開け且つ蒸気制御弁を閉じる。これにより、定格運転において排出蒸気が蒸気バイパス管を流れないので、排出蒸気が蒸気制御弁を通過することによる圧損を抑制でき、ボイラシステムの運転効率の低下を抑制することができる。
5)幾つかの実施形態では、上記4)に記載のボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記蒸気バイパス管は、前記第2排出管よりも小径である。
前記蒸気バイパス管は、前記第2排出管よりも小径である。
上記5)の構成によれば、ボイラシステム用の配管ユニットの高コスト化をさらに抑制できる。
6)幾つかの実施形態では、上記1)から5)のいずれかに記載のボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、前記タービンから排出される蒸気を復水するための復水器(112)、前記復水器から排出された復水の前記ボイラへの給水路となる給水管(70)、及び、前記給水管に設けられる給水加熱器(高圧給水加熱器124)を含み、
前記ボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第1ボイラシステムの前記給水管である第1給水管(71)と、前記第2ボイラシステムの前記給水管である第2給水管(72)とを連通させるための給水連通管(73)と、
前記給水連通管に設けられる給水連通弁(77)と
をさらに備える。
前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、前記タービンから排出される蒸気を復水するための復水器(112)、前記復水器から排出された復水の前記ボイラへの給水路となる給水管(70)、及び、前記給水管に設けられる給水加熱器(高圧給水加熱器124)を含み、
前記ボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第1ボイラシステムの前記給水管である第1給水管(71)と、前記第2ボイラシステムの前記給水管である第2給水管(72)とを連通させるための給水連通管(73)と、
前記給水連通管に設けられる給水連通弁(77)と
をさらに備える。
第1タービンの休止に伴い第1ボイラと第2ボイラが部分負荷で運転されると、各ボイラに必要な給水量も低減する。上記6)の構成によれば、第1タービンの停止時、給水連通弁を開けば、第2給水管を流れる給水が第1ボイラと第2ボイラに供給される。これにより、第1ボイラシステムの復水器と給水加熱器をそれぞれ停止させることができる。よって、第1タービンの停止時の省電力化が実現される。
7)幾つかの実施形態では、上記6)に記載のボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記給水連通管及び前記第2給水管の接続位置(F)から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる給水の流量を制御するための給水制御弁(79)をさらに備える。
前記給水連通管及び前記第2給水管の接続位置(F)から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる給水の流量を制御するための給水制御弁(79)をさらに備える。
上記7)の構成によれば、給水制御弁が制御されることによって、第1ボイラと第2ボイラへの給水量を適切に配分できる。例えば、2つのボイラのうち第1ボイラが、第2ボイラシステムの給水加熱器からより離れた場所にある場合、流路長が長いことに起因して第1ボイラ201へ供給される給水の圧損が大きいおそれがある。この点、上記7)の構成によれば、給水制御弁を制御することで、第1ボイラへの給水流量を圧損分増やすことも可能であり、給水を第1ボイラと第2ボイラに適切に配分できる。
8)幾つかの実施形態では、上記7)に記載のボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第2給水管に設けられる給水開閉弁(171)をバイパスし、前記給水制御弁が設けられる給水バイパス管(78)をさらに備える。
前記第2給水管に設けられる給水開閉弁(171)をバイパスし、前記給水制御弁が設けられる給水バイパス管(78)をさらに備える。
上記8)の構成によれば、第1タービン、第1ボイラ、第2ボイラ、及び第2タービンの定格運転時、給水開閉弁を開け且つ給水制御弁を閉じる。これにより、定格運転において給水が給水バイパス管を流れないので、給水が給水制御弁を通過することによる圧損を抑制でき、ボイラシステムの運転効率の低下を抑制することができる。
9)幾つかの実施形態では、上記8)に記載のボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記給水バイパス管は、前記第2給水管よりも小径である。
前記給水バイパス管は、前記第2給水管よりも小径である。
上記9)の構成によれば、ボイラシステム用の配管ユニットの高コスト化をさらに抑制できる。
10)幾つかの実施形態では、上記6)から9)のいずれかに記載のボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記給水連通管は、前記第1給水管または前記第2給水管の少なくとも一方よりも小径である。
前記給水連通管は、前記第1給水管または前記第2給水管の少なくとも一方よりも小径である。
上記10)の構成によれば、ボイラシステム用の配管ユニットの高コスト化をさらに抑制できる。
11)本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラシステムの改造方法は、
第1ボイラシステム(1)と第2ボイラシステム(2)を含むボイラシステム(3)であって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ(10)、タービン(111)、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管(50)、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管(60)を有するボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管(51)と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管(52)とを、蒸気弁(181)が設けられる供給連通管(81)で連通させるステップ(S11)と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管(61)と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管(62)とを、別の蒸気弁(182)が設けられる排出連通管(82)で連通させるステップ(S13)と
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
第1ボイラシステム(1)と第2ボイラシステム(2)を含むボイラシステム(3)であって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ(10)、タービン(111)、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管(50)、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管(60)を有するボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管(51)と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管(52)とを、蒸気弁(181)が設けられる供給連通管(81)で連通させるステップ(S11)と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管(61)と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管(62)とを、別の蒸気弁(182)が設けられる排出連通管(82)で連通させるステップ(S13)と
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である。
上記11)の構成によれば、上記1)と同様の理由によって、複数のタービンのうち運転するタービンの負荷を過度に下げることなくボイラを低負荷で運転でき、かつ低効率化を抑制したボイラシステム用の配管方法が実現される。
12)幾つかの実施形態では、上記11)に記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンと第1排出管及び前記排出連通管の接続位置(E)との間にて前記第1排出管に逆止弁(66)を配置するステップ(S15)をさらに備える。
前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンと第1排出管及び前記排出連通管の接続位置(E)との間にて前記第1排出管に逆止弁(66)を配置するステップ(S15)をさらに備える。
上記12)の構成によれば、上記2)と同様の利点が得られる。
13)幾つかの実施形態では、上記12)に記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記第1タービンの効率は、前記第2ボイラシステムの前記タービンである第2タービンの効率より低い。
前記第1タービンの効率は、前記第2ボイラシステムの前記タービンである第2タービンの効率より低い。
上記13)の構成によれば、効率の低い第1タービンが停止し、効率の高い第2タービンの運転は維持される。そして、第2タービンと、第1ボイラ及び第2ボイラとの間で蒸気が循環するので、ボイラシステムの運転効率を高めることができる。なお、タービン(第1タービン及び第2タービン)の効率は、累積運転時間、定格出力、または、タービン特性の少なくとも1つから影響を受ける。
14)幾つかの実施形態では、上記13)に記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記第2排出管及び前記排出連通管の接続位置から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる前記排出蒸気の流量を制御するための蒸気制御弁(69)を配置するステップ(S17)をさらに備える。
前記第2排出管及び前記排出連通管の接続位置から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる前記排出蒸気の流量を制御するための蒸気制御弁(69)を配置するステップ(S17)をさらに備える。
上記14)の構成によれば、上記3)と同様の利点が得られる。
15)幾つかの実施形態では、上記14)に記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記蒸気制御弁を配置するステップでは、前記第2排出管に設けられる排出開閉弁(67)をバイパスするように、前記蒸気制御弁が設けられる蒸気バイパス管(68)を配置する。
前記蒸気制御弁を配置するステップでは、前記第2排出管に設けられる排出開閉弁(67)をバイパスするように、前記蒸気制御弁が設けられる蒸気バイパス管(68)を配置する。
上記15)の構成によれば、上記4)と同様の利点が得られる。
16)幾つかの実施形態では、上記11)から15)のいずれかに記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、前記タービンから排出される蒸気を復水するための復水器(112)、及び、前記復水器から排出された復水の前記ボイラへの給水路となる給水管(70)を含み、
前記ボイラシステムの改造方法は、
前記第1ボイラシステムの前記給水管である第1給水管(71)と、前記第2ボイラシステムの前記給水管である第2給水管(72)とを、給水連通弁(77)が設けられる給水連通管(73)で連通させるステップ(S19)をさらに備える。
前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、前記タービンから排出される蒸気を復水するための復水器(112)、及び、前記復水器から排出された復水の前記ボイラへの給水路となる給水管(70)を含み、
前記ボイラシステムの改造方法は、
前記第1ボイラシステムの前記給水管である第1給水管(71)と、前記第2ボイラシステムの前記給水管である第2給水管(72)とを、給水連通弁(77)が設けられる給水連通管(73)で連通させるステップ(S19)をさらに備える。
上記16)の構成によれば、上記6)と同様の利点が得られる。
17)幾つかの実施形態では、上記16)に記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記給水連通管及び前記第2給水管の接続位置(F)から前記第2ボイラシステムの前ボイラである第2ボイラに流れる給水の流量を制御するための給水制御弁(79)を配置するステップ(S21)をさらに備える。
前記給水連通管及び前記第2給水管の接続位置(F)から前記第2ボイラシステムの前ボイラである第2ボイラに流れる給水の流量を制御するための給水制御弁(79)を配置するステップ(S21)をさらに備える。
上記17)の構成によれば、上記7)と同様の利点が得られる。
18)幾つかの実施形態では、上記17)に記載のボイラシステムの改造方法であって、
前記給水制御弁を配置するステップでは、前記第2給水管に設けられる給水開閉弁をバイパスするように、前記給水制御弁が設けられる給水バイパス管を配置する。
前記給水制御弁を配置するステップでは、前記第2給水管に設けられる給水開閉弁をバイパスするように、前記給水制御弁が設けられる給水バイパス管を配置する。
上記18)の構成によれば、上記8)と同様の利点が得られる。
19)本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラシステム(3)は、
第1ボイラシステム(1)と第2ボイラシステム(2)を備え、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ(10)、タービン(111、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管(50)、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管(60)を有するボイラシステムであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管(51)と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管(52)とを互いに連通させるための供給連通管(81)と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管(61)と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管(62)とを互いに連通させるための排出連通管(82)と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁(181、182)と、
前記第1供給管と前記供給連通管との接続位置(E)と、前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービン(221)との間において前記第1供給管に設けられる規定開閉弁(55)と、
前記第1タービンの停止時に、前記規定開閉弁が閉じると共に、前記蒸気弁が開くように制御するためのコントローラ(90)と
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である
ボイラシステム。
第1ボイラシステム(1)と第2ボイラシステム(2)を備え、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ(10)、タービン(111、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管(50)、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管(60)を有するボイラシステムであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管(51)と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管(52)とを互いに連通させるための供給連通管(81)と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管(61)と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管(62)とを互いに連通させるための排出連通管(82)と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁(181、182)と、
前記第1供給管と前記供給連通管との接続位置(E)と、前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービン(221)との間において前記第1供給管に設けられる規定開閉弁(55)と、
前記第1タービンの停止時に、前記規定開閉弁が閉じると共に、前記蒸気弁が開くように制御するためのコントローラ(90)と
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である
ボイラシステム。
上記19)の構成によれば、上記1)と同様の理由によって、複数のタービンのうち運転するタービンの負荷を過度に下げることなくボイラを低負荷で運転でき、かつボイラシステムの低効率化を抑制したボイラシステムが実現される。
1 :第1ボイラシステム
2 :第2ボイラシステム
3 :ボイラシステム
10 :ボイラ
50 :供給管
51 :第1供給管
52 :第2供給管
55 :規定開閉弁
60 :排出管
61 :第1排出管
62 :第2排出管
66 :逆止弁
67 :排出開閉弁
68 :蒸気バイパス管
69 :蒸気制御弁
70 :給水管
71 :第1給水管
72 :第2給水管
73 :給水連通管
77 :給水連通弁
78 :給水バイパス管
79 :給水制御弁
81 :供給連通管
82 :排出連通管
90 :コントローラ
111 :タービン
112 :復水器
150 :配管ユニット
171 :給水開閉弁
181、182 :蒸気弁
201 :第1ボイラ
202 :第2ボイラ
221 :第1タービン
222 :第2タービン
C :接続位置
D :接続位置
E :接続位置
F :接続位置
2 :第2ボイラシステム
3 :ボイラシステム
10 :ボイラ
50 :供給管
51 :第1供給管
52 :第2供給管
55 :規定開閉弁
60 :排出管
61 :第1排出管
62 :第2排出管
66 :逆止弁
67 :排出開閉弁
68 :蒸気バイパス管
69 :蒸気制御弁
70 :給水管
71 :第1給水管
72 :第2給水管
73 :給水連通管
77 :給水連通弁
78 :給水バイパス管
79 :給水制御弁
81 :供給連通管
82 :排出連通管
90 :コントローラ
111 :タービン
112 :復水器
150 :配管ユニット
171 :給水開閉弁
181、182 :蒸気弁
201 :第1ボイラ
202 :第2ボイラ
221 :第1タービン
222 :第2タービン
C :接続位置
D :接続位置
E :接続位置
F :接続位置
Claims (19)
- 第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを含むボイラシステムであって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステム用の配管ユニットであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁とを備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である
ボイラシステム用の配管ユニット。 - 前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンと前記第1排出管及び前記排出連通管の接続位置との間にて前記第1排出管に設けられる逆止弁をさらに備える
請求項1に記載のボイラシステム用の配管ユニット。 - 前記第2排出管及び前記排出連通管の接続位置から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる前記排出蒸気の流量を制御するための蒸気制御弁をさらに備える
請求項1または2に記載のボイラシステム用の配管ユニット。 - 前記第2排出管に設けられる排出開閉弁をバイパスし、前記蒸気制御弁が設けられる蒸気バイパス管をさらに備える請求項3に記載のボイラシステム用の配管ユニット。
- 前記蒸気バイパス管は、前記第2排出管よりも小径である請求項4に記載のボイラシステム用の配管ユニット。
- 前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、前記タービンから排出される蒸気を復水するための復水器、及び、前記復水器から排出された復水の前記ボイラへの給水路となる給水管を含み、
前記ボイラシステム用の配管ユニットは、
前記第1ボイラシステムの前記給水管である第1給水管と、前記第2ボイラシステムの前記給水管である第2給水管とを連通させるための給水連通管と、
前記給水連通管に設けられる給水連通弁と
をさらに備える請求項1乃至5の何れか1項に記載のボイラシステム用の配管ユニット。 - 前記給水連通管及び前記第2給水管の接続位置から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる給水の流量を制御するための給水制御弁をさらに備える
請求項6に記載のボイラシステム用の配管ユニット。 - 前記第2給水管に設けられる給水開閉弁をバイパスし、前記給水制御弁が設けられる給水バイパス管をさらに備える
請求項7に記載のボイラシステム用の配管ユニット。 - 前記給水バイパス管は、前記第2給水管よりも小径である請求項8に記載のボイラシステム用の配管ユニット。
- 前記給水連通管は、前記第1給水管または前記第2給水管の少なくとも一方よりも小径である請求項6乃至9の何れか1項に記載のボイラシステム用の配管ユニット。
- 第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを含むボイラシステムであって、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステムの改造方法であって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを、蒸気弁が設けられる供給連通管で連通させるステップと、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを、別の蒸気弁が設けられる排出連通管で連通させるステップと
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である
ボイラシステムの改造方法。 - 前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンと第1排出管及び前記排出連通管の接続位置との間にて前記第1排出管に逆止弁を配置するステップをさらに備える請求項11に記載のボイラシステムの改造方法。
- 前記第1タービンの効率は、前記第2ボイラシステムの前記タービンである第2タービンの効率よりも低い
請求項12に記載のボイラシステムの改造方法。 - 前記第2排出管及び前記排出連通管の接続位置から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる前記排出蒸気の流量を制御するための蒸気制御弁を配置するステップをさらに備える
請求項13に記載のボイラシステムの改造方法。 - 前記蒸気制御弁を配置するステップでは、前記第2排出管に設けられる排出開閉弁をバイパスするように、前記蒸気制御弁が設けられる蒸気バイパス管を配置する請求項14に記載のボイラシステムの改造方法。
- 前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、前記タービンから排出される蒸気を復水するための復水器、及び、前記復水器から排出された復水の前記ボイラへの給水路となる給水管を含み、
前記ボイラシステムの改造方法は、
前記第1ボイラシステムの前記給水管である第1給水管と、前記第2ボイラシステムの前記給水管である第2給水管とを、給水連通弁が設けられる給水連通管で連通させるステップをさらに備える
請求項11乃至15の何れか1項に記載のボイラシステムの改造方法。 - 前記給水連通管及び前記第2給水管の接続位置から前記第2ボイラシステムの前記ボイラである第2ボイラに流れる給水の流量を制御するための給水制御弁を配置するステップをさらに備える
請求項16に記載のボイラシステムの改造方法。 - 前記給水制御弁を配置するステップでは、前記第2給水管に設けられる給水開閉弁をバイパスするように、前記給水制御弁が設けられる給水バイパス管を配置する請求項17に記載のボイラシステムの改造方法。
- 第1ボイラシステムと第2ボイラシステムを備え、前記第1ボイラシステムと前記第2ボイラシステムは、それぞれ、ボイラ、タービン、前記ボイラから前記タービンへの供給蒸気の流路となる供給管、及び、前記タービンから前記ボイラへの排出蒸気の流路となる排出管を有するボイラシステムであって、
前記第1ボイラシステムの前記供給管である第1供給管と、前記第2ボイラシステムの前記供給管である第2供給管とを互いに連通させるための供給連通管と、
前記第1ボイラシステムの前記排出管である第1排出管と、前記第2ボイラシステムの前記排出管である第2排出管とを互いに連通させるための排出連通管と、
前記供給連通管と前記排出連通管のそれぞれに設けられる蒸気弁と、
前記第1供給管と前記供給連通管との接続位置と、前記第1ボイラシステムの前記タービンである第1タービンとの間において前記第1供給管に設けられる規定開閉弁と、
前記第1タービンの停止時に、前記規定開閉弁が閉じると共に、前記蒸気弁が開くように制御するためのコントローラと
を備え、
前記供給連通管または前記排出連通管の少なくとも一方は、前記第1供給管、前記第2供給管、前記第1排出管、または、前記第2排出管の少なくとも1つよりも小径である
ボイラシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022027046A JP2023123154A (ja) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | ボイラシステム用の配管ユニット、ボイラシステムの改造方法、及びボイラシステム |
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2022
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