JP2023541492A - Steam generator with attemperator - Google Patents
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Abstract
本発明は、高温ガス通路(02)内に熱交換器(11)が配置された、有利な蒸気発生器(01)および蒸気発生システムに関するものである。設備を保護し、および効率を上げるため、少なくともいくつかの熱交換器(11)の出口部に過熱低減器(22)が配置されており、過熱低減器(22)のそれぞれは、流体分配弁(23)を介して分配配管(21)に接続されている。【選択図】図2The invention relates to an advantageous steam generator (01) and steam generation system in which a heat exchanger (11) is arranged in the hot gas path (02). To protect the equipment and increase efficiency, attenuators (22) are arranged at the outlet of at least some of the heat exchangers (11), each of the attenuators (22) being connected to a fluid distribution valve. It is connected to the distribution pipe (21) via (23). [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は、蒸気発生器および蒸気発生システムに関する。特に、本発明は、蒸気温度の急激な上昇に対する蒸気発生器の保護さらには蒸気タービンの保護、および高温ガスから蒸発媒体への効率的な熱伝達に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to steam generators and steam generation systems. In particular, the present invention relates to the protection of steam generators and also steam turbines against sudden increases in steam temperature and the efficient heat transfer from hot gases to the evaporative medium.
発電プラントは、最も効率よく電気エネルギーを生成するために、ガスタービンを蒸気タービンと組み合わせることが多い。通常は、蒸気発生器を使用してガスタービンからの高温ガスを蒸気タービン用の高温蒸気に変換する。 Power plants often combine gas turbines with steam turbines to most efficiently produce electrical energy. Typically, a steam generator is used to convert hot gas from a gas turbine into hot steam for a steam turbine.
そのため、一般的な蒸気発生器は、まず、高温ガスの入口部から排ガスの出口部までの高温ガス通路を含む。高温ガス通路の内部には、排ガスの出口部側のエコノマイザーから始まり、一連のさらなる熱交換器を経て、高温ガスの入口側の過熱器まで、複数の熱交換器が配置されている。熱交換器内を流れる流体の温度は、熱交換器を経るごとに上昇し、エコノマイザーに冷水が供給されて、高温の蒸気が過熱器を出る。 Therefore, a typical steam generator first includes a hot gas passage from the hot gas inlet to the exhaust gas outlet. A plurality of heat exchangers are arranged inside the hot gas duct, starting from an economizer on the exhaust gas outlet side, via a series of further heat exchangers, to a superheater on the hot gas inlet side. The temperature of the fluid flowing through the heat exchanger increases with each heat exchanger, cold water is supplied to the economizer, and hot steam exits the superheater.
ガスタービンは、電気エネルギーの要求に対する素早い応答を可能にするため、ガスタービンを出る高温ガスの温度を急激に上昇させる。保護手段がなければ、この急激な温度変化により、特に蒸気タービンにおいて、過大な熱応力の危険性が生じる。 Gas turbines rapidly increase the temperature of hot gases exiting the gas turbine to enable a rapid response to electrical energy demands. Without protection measures, this rapid temperature change creates a risk of excessive thermal stresses, especially in steam turbines.
したがって、一般的な解決策は、蒸気発生器から蒸気タービンへの接続配管内に過熱低減器(attemperators)を配置することである。過熱低減器は、過熱器の後の高温蒸気に水を注入するために使用される。これにより、蒸気タービンへと送られる高温蒸気の温度が低下する。 Therefore, a common solution is to place attemperators in the connecting piping from the steam generator to the steam turbine. Attemperators are used to inject water into the hot steam after the superheater. This reduces the temperature of the high temperature steam sent to the steam turbine.
過熱低減器の使用による蒸気タービンの保護は確立されているが、過熱低減器の(蒸気の流れに沿った)上流の蒸気発生器自体の保護はない。最高温度や最大の温度変化は、高温ガス通路における高温ガスの入口部に近い過熱器の出口部内部で生じる。これにより、過熱器から少なくとも過熱低減器の位置までの配管内では高い熱応力がさらに生じ、使用する設備の寸法が大きくなる。 Although protection of steam turbines through the use of attemperators is well established, there is no protection of the steam generator itself upstream (along the steam flow) of the attemperator. The highest temperature or greatest temperature change occurs inside the outlet of the superheater near the hot gas inlet in the hot gas path. This further creates high thermal stresses in the piping from the superheater to at least the location of the attemperator and increases the size of the equipment used.
そのため、最後から2番目の熱交換器と最後の熱交換器としての過熱器との間に過熱低減器を配置するという、さらなる解決策が先行技術から知られている。前述の解決策と比較すると、過熱器自体、ひいては過熱器の出口部の配管の応力が低下する。 A further solution is therefore known from the prior art, in which an attemperator is arranged between the penultimate heat exchanger and the superheater as the last heat exchanger. Compared to the previously described solutions, the stresses in the superheater itself and thus in the piping at the outlet of the superheater are reduced.
しかし、過熱器の前に過熱低減器を配置する解決策は、過熱器の出口部における高温蒸気の温度の調節性が悪いという欠点を有する。これにより、発電プラントの起動時や発電出力の急激な上昇時に効率が低下する可能性がある。 However, the solution of placing an attemperator before the superheater has the disadvantage of poor controllability of the temperature of the hot steam at the outlet of the superheater. As a result, efficiency may decrease when the power plant starts up or when the power generation output suddenly increases.
一般的なシステムのさらなる欠点は、過熱低減器の制御が非常に敏感であるという問題である。過熱低減器への冷水ラインの弁を開閉することによる蒸気温度の敏感な制御によるオーバーシュートを防ぐためには、一般に、運転中の、特にタービンの起動時の実際の温度/温度変化と、許容される温度/温度変化との間にさらなる差を保つ必要がある。 A further disadvantage of common systems is that the control of the attemperator is very sensitive. To prevent overshoot due to sensitive control of steam temperature by opening and closing valves in the chilled water line to the attemperator, it is generally necessary to compare the actual temperature/temperature change during operation, especially at turbine start-up, with the allowable temperature. It is necessary to maintain a further difference between the temperature/temperature change.
その結果、過熱器の前に過熱低減器を配置しても、運転中の実際の温度/温度変化と許容される温度/温度変化との間に差が必要であることに関しては改善されない。 As a result, placing an attemperator in front of a superheater does not improve the required difference between the actual temperature/temperature change and the allowed temperature/temperature change during operation.
先行技術から、すべての熱交換器を通って過熱器の出口部に向かう給水の移動時間が長いため、貫流蒸気発生器は温度変化に対する応答が遅くなり得ることも知られている。 It is also known from the prior art that once-through steam generators can have a slow response to temperature changes due to the long transit time of the feed water through all the heat exchangers towards the outlet of the superheater.
したがって、本発明の課題は、高温蒸気の温度を良好に且つ迅速に調節することを可能とし、さらには、出口部側の過熱器の配管や蒸気タービンへの配管を急激な温度変化から保護することである。 Therefore, the object of the present invention is to make it possible to adjust the temperature of high-temperature steam well and quickly, and to protect the piping of the superheater on the outlet side and the piping to the steam turbine from rapid temperature changes. That's true.
この課題は、請求項1に記載の蒸気発生器によって解決される。その動作を可能にする蒸気発生システムは、請求項4に記載されている。蒸気発生システムを動作させるための発明的な方法は、請求項7に記載されている。さらなる請求項には有利な解決策が記載されている。 This object is solved by a steam generator according to claim 1 . A steam generation system enabling its operation is described in claim 4. An inventive method for operating a steam generation system is defined in claim 7. Advantageous solutions are described in the further claims.
一般的な種類の蒸気発生器は、高温ガスの入口部から排ガスの出口部までの高温ガス通路が内部を通るケーシングを有する。蒸気発生器は、複数の熱交換器を含み、これらは、少なくとも部分的に高温ガス通路内に配置される。 A common type of steam generator has a casing through which the hot gas passage passes from the hot gas inlet to the exhaust gas outlet. The steam generator includes a plurality of heat exchangers located at least partially within the hot gas path.
複数の熱交換器の1つとしての過熱器は、高温ガスの入口部の近くに配置されている。過熱器は、さらなる設備への接続部、例えば、蒸気タービンへの接続部としての過熱器出口部を含み、高温蒸気の流れを送出する。過熱器は、過熱器入口部をさらに含む。 A superheater as one of the plurality of heat exchangers is arranged near the hot gas inlet. The superheater includes a superheater outlet as a connection to further equipment, for example a steam turbine, and delivers a stream of hot steam. The superheater further includes a superheater inlet.
さらに、高温ガス通路内には第1の熱交換器が配置されている。第1の熱交換器は、同様に第1の出口部および第1の入口部を含む。ここで、第1の出口部は、過熱器入口部に接続されている。 Furthermore, a first heat exchanger is arranged within the hot gas passage. The first heat exchanger also includes a first outlet section and a first inlet section. Here, the first outlet is connected to the superheater inlet.
次に、高温ガス通路内には第2の熱交換器が配置されている。第2の熱交換器は、同様に第2の出口部および第2の入口部を含む。ここで、第2の出口部は、第1の入口部に接続されている。 Next, a second heat exchanger is arranged within the hot gas passage. The second heat exchanger similarly includes a second outlet section and a second inlet section. Here, the second outlet section is connected to the first inlet section.
次に、高温ガス通路内には第3の熱交換器が配置されている。第3の熱交換器は、同様に第3の出口部および第3の入口部を含む。ここで、第3の出口部は、第2の入口部に接続されている。 Next, a third heat exchanger is arranged within the hot gas passage. The third heat exchanger similarly includes a third outlet section and a third inlet section. Here, the third outlet section is connected to the second inlet section.
次に、高温ガス通路内には第4の熱交換器が配置されている。第4の熱交換器は、同様に第4の出口部および第4の入口部を含む。ここで、第4の出口部は、第3の入口部に接続されている。 Next, a fourth heat exchanger is arranged within the hot gas passage. The fourth heat exchanger similarly includes a fourth outlet section and a fourth inlet section. Here, the fourth outlet is connected to the third inlet.
さらなる実施形態では、第4の熱交換器の次に第5の熱交換器を直列に配置することも可能であり、あるいは、さらなる熱交換器を直列に配置することも可能であり、さらなる熱交換器は、それぞれ一連の熱交換器に接続される流体入口部および流体出口部を含む。 In further embodiments, it is also possible to arrange a fifth heat exchanger in series next to the fourth heat exchanger, or alternatively it is also possible to arrange further heat exchangers in series, so that further heat exchangers can be arranged in series. The exchanger includes a fluid inlet and a fluid outlet, each connected to a series of heat exchangers.
高温ガス通路内の最後にはエコノマイザーが配置されている。エコノマイザーは、同様にエコノマイザー出口部およびエコノマイザー入口部を含む。ここで、エコノマイザー出口部は、最後の熱交換器の流体入口部に接続されている。エコノマイザー入口部は、低温流体の供給源に接続されている。一般的な解決策では、流体として水が使用されるが、蒸発させることができる他の流体も使用することも可能である。 An economizer is placed at the end of the hot gas passage. The economizer also includes an economizer outlet and an economizer inlet. Here, the economizer outlet is connected to the fluid inlet of the last heat exchanger. The economizer inlet is connected to a source of cryogenic fluid. Common solutions use water as the fluid, but it is also possible to use other fluids that can be evaporated.
熱交換器および関連要素の番号付けは、この文脈では、熱交換器を通る流れの方向と反対に行われる。したがって、過熱器に接続する熱交換器は第1の熱交換器と名付けられ、エコノマイザーに接続する熱交換器は最後の熱交換器と名付けられている。 The numbering of heat exchangers and associated elements is done in this context opposite to the direction of flow through the heat exchanger. Therefore, the heat exchanger connected to the superheater is named the first heat exchanger, and the heat exchanger connected to the economizer is named the last heat exchanger.
過熱器と熱交換器とエコノマイザーとは、高温ガス通路内において、必ずしも互いに隣接して、および/または、この順序で配置される必要がないことに留意されたい。また、一般的な解決策による一連の熱交換器に沿って接続されない他の機能部または他の熱交換器を、高温ガス通路内に配置することや一般的な解決策の熱交換器と熱交換器との間に配置することも可能である。 It should be noted that the superheater, heat exchanger and economizer do not necessarily have to be placed next to each other and/or in this order in the hot gas path. It is also possible to place other functional parts or other heat exchangers in the hot gas path that are not connected along the series of heat exchangers according to the general solution or to heat exchangers and heat exchangers in the general solution. It is also possible to arrange it between the exchanger and the exchanger.
過熱器と熱交換器とエコノマイザーとは、必ずしも互いに直接接続されている必要がないことにさらに留意されたい。また、さらなる装置、例えば他の熱交換器または容器を、一般的な解決策による過熱器と熱交換器との間、熱交換器と熱交換器との間、および/または熱交換器とエコノマイザーとの間に配置することも可能である。しかし、好ましい解決策では、一連の熱交換器の最後の熱交換器がエコノマイザーに接続されるまで、過熱器が第1の熱交換器に直接接続され、第1の熱交換器が第2の熱交換器に直接接続され、他も同様に接続される。 It is further noted that the superheater, heat exchanger and economizer do not necessarily have to be directly connected to each other. It is also possible to install further devices, for example other heat exchangers or containers, between the superheater and the heat exchanger, between the heat exchanger and the heat exchanger and/or between the heat exchanger and the economizer according to the general solution. It is also possible to place it between the miser and the miser. However, in a preferred solution, the superheater is connected directly to the first heat exchanger until the last heat exchanger in the series is connected to the economizer, and the first heat exchanger is connected directly to the second heat exchanger. directly connected to the heat exchanger, and the others similarly.
過熱器、熱交換器、およびエコノマイザーのそれぞれは、さらなる熱交換器または蒸気発生器の別の部分に接続された流体入口部を含む。運転中、温度の低い流体、例えば水および/または蒸気が、流体入口部に供給される。流体入口部は、1つまたは複数の分配管に接続されて流体の流れを異なる管に分配する。過熱器、熱交換器、およびエコノマイザーのそれぞれは、それぞれがそれぞれの分配管の1つに接続された複数の熱交換チューブをさらに含む。複数の熱交換チューブは、少なくとも部分的に、特に完全に、高温ガス通路内に配置される。運転中、高温ガスの流れが高温ガス通路に沿って熱交換器を通ると、高温ガスから、熱交換チューブ内の流体、例えば水/蒸気へと熱が伝達される。複数の熱交換チューブのそれぞれは集合管に接続されており、過熱器、熱交換器、およびエコノマイザーのそれぞれは、熱交換チューブから高温流体を集めるために1つまたは複数の集合管を含む。集合管は、さらなる熱交換器または他の設備、例えば蒸気タービンへの接続部として機能する流体出口部に接続されている。 Each of the superheater, heat exchanger, and economizer includes a fluid inlet connected to a further heat exchanger or another part of the steam generator. During operation, a cool fluid, such as water and/or steam, is supplied to the fluid inlet. The fluid inlet is connected to one or more distribution pipes to distribute the fluid flow to different pipes. Each of the superheater, heat exchanger, and economizer further includes a plurality of heat exchange tubes each connected to one of the respective distribution pipes. The plurality of heat exchange tubes are arranged at least partially, in particular completely, in the hot gas path. During operation, as a flow of hot gas passes through the heat exchanger along a hot gas path, heat is transferred from the hot gas to a fluid, such as water/steam, in the heat exchange tubes. Each of the plurality of heat exchange tubes is connected to a collecting pipe, and each of the superheater, heat exchanger, and economizer includes one or more collecting pipes for collecting hot fluid from the heat exchange tubes. The collecting pipe is connected to a fluid outlet which serves as a connection to a further heat exchanger or other equipment, for example a steam turbine.
蒸気発生器は、ある種の流体を分配するための分配配管をさらに含む。 The steam generator further includes distribution piping for distributing certain fluids.
第1の熱交換器の第1の出口部から過熱器入口部に至る配管内には、第1の過熱低減器が配置される。第1の過熱低減器は、分配配管への接続部を含み、分配配管への接続部には、分配配管から第1の過熱低減器への流れを制御するための第1の流体分配弁が配置される。 A first attenuator is disposed in a pipe extending from a first outlet of the first heat exchanger to an inlet of the superheater. The first attemperator includes a connection to the distribution piping, and the connection to the distribution piping includes a first fluid distribution valve for controlling flow from the distribution piping to the first attemperator. Placed.
本発明の解決策のための蒸気発生器の制御の安定性を向上させるために、さらなる過熱低減器が熱交換器に設けられる。 In order to improve the stability of the control of the steam generator for the solution of the invention, an additional attenuator is provided in the heat exchanger.
そのため、第2の熱交換器の第2の出口部から第1の熱交換器の第1の入口部に至る配管内には、第2の過熱低減器が配置される。第2の過熱低減器も分配配管への接続部を含み、分配配管への接続部には、分配配管から第2の過熱低減器への流れを制御するための第2の流体分配弁が配置される。 Therefore, a second desuperheater is disposed in the pipe leading from the second outlet of the second heat exchanger to the first inlet of the first heat exchanger. The second attemperator also includes a connection to the distribution piping, and the connection to the distribution piping is disposed with a second fluid distribution valve for controlling flow from the distribution piping to the second attemperator. be done.
さらに、第3の出口部から第2の入口部に至る配管内には、第3の過熱低減器が配置される。第3の過熱低減器も分配配管への接続部を含み、分配配管への接続部には、分配配管から第3の過熱低減器への流れを制御するための第3の流体分配弁が配置される。 Furthermore, a third desuperheater is disposed within the piping from the third outlet to the second inlet. The third attemperator also includes a connection to the distribution piping, and the connection to the distribution piping is disposed with a third fluid distribution valve for controlling flow from the distribution piping to the third attemperator. be done.
次に、第4の出力部から第3の入力部に至る配管内には、第4の過熱低減器が配置される。第4の過熱低減器も分配配管への接続部を含み、分配配管への接続部には、分配配管から第4の過熱低減器への流れを制御するための第4の流体分配弁が配置される。 Next, a fourth desuperheater is arranged in the piping from the fourth output part to the third input part. The fourth attemperator also includes a connection to the distribution piping, and the connection to the distribution piping is disposed with a fourth fluid distribution valve for controlling flow from the distribution piping to the fourth attemperator. be done.
第4の熱交換器とエコノマイザーとの間にさらなる熱交換器が配置される場合、一連の熱交換器における、ある熱交換器から次の熱交換器への接続部のそれぞれに、さらなる過熱低減器を配置することが可能である。この実施形態においては、さらなる過熱低減器から分配配管への接続部に個別の流体分配弁を配置することがさらに有利である。 If further heat exchangers are arranged between the fourth heat exchanger and the economizer, each connection from one heat exchanger to the next in the series of heat exchangers has an additional superheat It is possible to arrange a reducer. In this embodiment it is further advantageous to arrange a separate fluid distribution valve at the connection from the further attemperator to the distribution pipe.
本発明の解決策では、過熱低減器に流体を供給することが必要である。そのため、分配配管は、エコノマイザー出口部に接続されている。分配配管を通る温度および流量を制御可能なように、分配配管から低温流体の供給源へのさらなる接続部が利用可能である。これにより、温かいが蒸発していない流体、例えば温水を、異なる過熱低減器に供給して、有利な効率を達成しながら温度の有益な制御を可能にすることができる。 The solution of the invention requires supplying fluid to the attemperator. The distribution pipe is therefore connected to the economizer outlet. Further connections from the distribution piping to a source of cryogenic fluid are available so that the temperature and flow rate through the distribution piping can be controlled. This allows warm but non-evaporated fluid, such as hot water, to be supplied to different attemperators to enable beneficial control of temperature while achieving advantageous efficiencies.
過熱低減器のそれぞれは1つまたは複数の流体ノズルを含み、冷却流体、例えば水を、過熱低減器を通って流れる蒸気に、例えばある熱交換器から一連の熱交換器内の次の熱交換器または過熱器への接続部に導入する。流体ノズル自体は、過熱低減器のための冷却流体供給部として分配配管に接続される。分配配管から流体ノズルへの冷却流体の流れは、それぞれの流体分配弁を使用することによって制御することができる。 Each of the attemperators includes one or more fluid nozzles that direct a cooling fluid, e.g., water, to the steam flowing through the attenuator, e.g., from one heat exchanger to the next in a series of heat exchangers. the connection to the heater or superheater. The fluid nozzle itself is connected to the distribution piping as a cooling fluid supply for the attemperator. The flow of cooling fluid from the distribution piping to the fluid nozzles can be controlled by using respective fluid distribution valves.
その結果、蒸発区域に余分な流体を追加することで蒸気発生量が増加し、移動時間が短縮され、応答速度が向上する。また、過熱低減器の流体は沸騰環境下で追加され、したがって、流体温度は実質的に一定であるので、エクセルギー損失を増加させることはない。 As a result, adding extra fluid to the evaporation zone increases steam production, reduces travel time, and improves response speed. Also, the attemperator fluid is added in a boiling environment and therefore does not increase exergy losses since the fluid temperature is substantially constant.
好ましい実施形態では、エコノマイザーの前の最後の熱交換器の入口部とエコノマイザー出口部との間に主弁が配置される。これにより、最後の熱交換器への流体の流れを制御することができる。 In a preferred embodiment, a main valve is arranged between the inlet of the last heat exchanger before the economizer and the economizer outlet. This allows the flow of fluid to the last heat exchanger to be controlled.
さらなる特定の解決策では、流体供給弁がエコノマイザー入口部またはエコノマイザー出口部に配置される。これにより、エコノマイザーを通る流体の流れを制御することができる。 In a further particular solution, the fluid supply valve is arranged at the economizer inlet or at the economizer outlet. This allows the flow of fluid through the economizer to be controlled.
エコノマイザーを通る流体の流れを阻止する必要がある場合やエコノマイザーを通る流体の流れが最後の熱交換器および分配配管に供給するのに十分でない場合には、エコノマイザーに対するバイパスを使用することができる。バイパスを通る流れを制御できるようにするため、有利な解決策では、分配配管から低温流体の供給源への接続部内に流体バイパス弁が配置される。 A bypass to the economizer should be used when fluid flow through the economizer needs to be blocked or when fluid flow through the economizer is insufficient to supply the last heat exchanger and distribution piping. I can do it. In order to be able to control the flow through the bypass, in an advantageous solution a fluid bypass valve is arranged in the connection from the distribution pipe to the source of cryogenic fluid.
過熱器の出部部における蒸気温度を有利に制御できるようにするため、好ましい解決策では、主過熱低減器が過熱器出口部に配置される。この過熱低減器もまた分配配管に接続され、この接続部内に過熱低減器分配弁が配置される。これにより、特に蒸気タービンの起動時に、蒸気温度を正確に制御することができる。 In order to be able to advantageously control the steam temperature at the outlet of the superheater, in a preferred solution the main attemperator is arranged at the outlet of the superheater. The attemperator is also connected to the distribution piping and an attemperator distribution valve is disposed within the connection. This allows the steam temperature to be precisely controlled, especially during startup of the steam turbine.
熱交換器間の配管、特に過熱器出口部の配管を保護するため、熱交換器の少なくとも2つの集合管に、および/または、好ましくは、過熱器内に過熱低減器を配置することが有利である。特に、熱交換器および過熱器のそれぞれの既存の集合管に過熱低減器を配置することが有利である。 In order to protect the piping between the heat exchangers, in particular the piping at the superheater outlet, it is advantageous to arrange an attemperator in at least two collecting pipes of the heat exchanger and/or preferably in the superheater. It is. In particular, it is advantageous to arrange an attemperator in the existing collecting pipes of each heat exchanger and superheater.
集合管に過熱低減器を配置すると、熱交換器および過熱器の出口部における高温流体、例えば蒸気の温度を、熱入力の変化に対して迅速に応答させて、有益に制御することが可能である。さらに、急激な温度変化に対して流体出口ラインを保護することができる。その結果、特に寿命の延長を期待することができ、最良の場合には、蒸気発生器の起動の制限を省くことができる。 Placing an attemperator in the collecting pipe allows the temperature of the hot fluid, e.g. steam, at the outlet of the heat exchanger and superheater to be advantageously controlled with rapid response to changes in heat input. be. Furthermore, the fluid outlet line can be protected against sudden temperature changes. As a result, a particularly long service life can be expected and, in the best case, restrictions on the start-up of the steam generator can be dispensed with.
集合管に過熱低減器を設ける解決策は、冷却の解決策を実装する手間と熱応力に対する保護との間の最良の妥協点である。 The solution of providing an attemperator in the collecting pipe is the best compromise between the effort of implementing a cooling solution and protection against thermal stresses.
ここで、過熱低減器のそれぞれを分配配管に接続する必要があり、1つの熱交換器と過熱器のすべての過熱低減器を1つの流体分配弁に接続し、1つの熱交換器と過熱器の過熱低減器のすべてへの冷却流体の流れを同時に制御することが可能である。 Now, each of the attemperators must be connected to the distribution piping, all attemperators of one heat exchanger and superheater must be connected to one fluid distribution valve, and one heat exchanger and superheater must be connected to one fluid distribution valve. It is possible to control the flow of cooling fluid to all of the attemperators simultaneously.
先の第1の具現化に対して、2つ以上の流体分配弁が使用されると有利である。この場合、流体分配弁のそれぞれは、少なくとも1つの過熱低減器への冷却流体の流れを制御するために使用される。第2の方法では、集合管のそれぞれの出口部における蒸気の温度を別々に制御することが可能になる。 In contrast to the first embodiment above, it is advantageous if more than one fluid distribution valve is used. In this case, each of the fluid distribution valves is used to control the flow of cooling fluid to at least one attemperator. The second method makes it possible to control the temperature of the steam at each outlet of the collecting pipe separately.
以下において、「流体弁(fluid valve)」は、蒸気発生システムにおいて実際に実装される前記の弁、すなわち、
- 最後の熱交換器の流体入口部にある主弁(メインバルブ)
- エコノマイザー入口部にある流体供給弁
- 分配配管の上流端にある流体バイパス弁
- 各過熱低減器と分配配管との間に配置された流体分配弁
のうちの1つを意味し、「複数の流体弁(fluid valves)」はそれらの弁のうちの少なくとも2つを意味する。
In the following, "fluid valve" refers to the aforementioned valve actually implemented in the steam generation system, i.e.
- Main valve at the fluid inlet of the last heat exchanger
- a fluid supply valve at the economizer inlet; - a fluid bypass valve at the upstream end of the distribution piping; - one of the fluid distribution valves located between each attemperator and the distribution piping; "fluid valves" means at least two of those valves.
複数の流体弁を使用することの1つの利点として、単純なオン・オフ弁を使用することができることがあり、この場合、開かれる流体弁の数は、運転中、高温蒸気の温度に応じて変化する。 One advantage of using multiple fluid valves is that simple on-off valves can be used, where the number of fluid valves opened depends on the temperature of the hot steam during operation. Change.
熱交換器内の最高温度は、高温ガス入口部の上流側(蒸気発生器を通る高温ガスの流れに関して)で予測され得る。したがって、集合管内に少なくとも2つの過熱低減器を配置することは、過熱器で使用される場合に、特に過熱低減器を高温ガス入口部に配置する場合に有利である。 The maximum temperature within the heat exchanger can be expected upstream of the hot gas inlet (with respect to the flow of hot gas through the steam generator). The arrangement of at least two attenuators in the collecting pipe is therefore advantageous when used in a superheater, especially when the attenuators are arranged at the hot gas inlet.
本発明の蒸気発生器により、上述の説明による本発明の蒸気発生器を含む本発明の蒸気発生システムが可能になる。ここで、蒸気発生システムは、制御システムを含むことが必要である。制御システムは、複数の流体弁に接続されて各流体弁の開放位置を制御する。 The inventive steam generator enables an inventive steam generation system comprising an inventive steam generator according to the above description. Here, the steam generation system needs to include a control system. A control system is connected to the plurality of fluid valves to control the open position of each fluid valve.
制御システムを用いて蒸気発生システムの好ましい運転を可能にするために、特に異なる熱交換器および過熱器に対して、蒸気発生器の異なる流体弁を別々に制御することができれば、有利である。 In order to enable favorable operation of the steam generation system with the control system, it would be advantageous if different fluid valves of the steam generator could be controlled separately, in particular for different heat exchangers and superheaters.
さらに、複数の流体弁のうちの異なる流体弁を互いに独立して同時にグループで制御することができれば有利である。 Furthermore, it would be advantageous if different fluid valves of the plurality of fluid valves could be controlled in groups simultaneously and independently of each other.
最適化された制御を可能にするために、制御システムが、分配配管からそれぞれの過熱低減器への流体の流れの強さが必要性に対応するように、流体弁のうちの少なくともいくつかを段階的に制御することができればさらに有利である。 To enable optimized control, the control system configures at least some of the fluid valves such that the strength of fluid flow from the distribution piping to the respective attemperator corresponds to the need. It would be even more advantageous if it could be controlled in stages.
蒸気発生システムを制御するためには、蒸気発生器の状態に関する2種類の情報を使用することができることが好ましい。 Preferably, two types of information regarding the status of the steam generator can be used to control the steam generation system.
第1の実施形態において、蒸気発生システムは、温度センサを含む温度測定システムをさらに含む。温度測定システムは、温度センサを用いて、少なくとも、熱交換器および過熱器のうちの1つを出る高温蒸気の温度、または流体出口部における配管の温度を測定することができる。 In a first embodiment, the steam generation system further includes a temperature measurement system that includes a temperature sensor. The temperature measurement system may use a temperature sensor to measure at least the temperature of the hot steam exiting one of the heat exchanger and the superheater, or the temperature of the piping at the fluid outlet.
温度測定システムは、熱交換器および過熱器の流体出口部における流体の実際の温度を測定できる必要がある。例えば、流体出口部内に温度センサが利用され得る。しかし、その代わりに、流体出口部の温度、つまり、チューブ自体の温度を測定することで十分であり得る。そして、流体出口部内の高温蒸気の温度も計算することができるであろう。 The temperature measurement system must be able to measure the actual temperature of the fluid at the fluid outlet of the heat exchanger and superheater. For example, a temperature sensor may be utilized within the fluid outlet. However, instead it may be sufficient to measure the temperature at the fluid outlet, ie the temperature of the tube itself. The temperature of the hot steam within the fluid outlet could then also be calculated.
異なる流体弁の制御を改善できるようにするため、好ましい実施形態は、少なくとも1つのさらなる温度センサを含む。これは、第1の温度センサに加えて、第2の温度センサを設けることであり得、この温度センサは、第2の熱交換器の第2の出口部など、第2の過熱低減器の前または後の蒸気および/または配管の温度を測定することができる。 In order to be able to improve the control of the different fluid valves, preferred embodiments include at least one additional temperature sensor. This can be by providing, in addition to the first temperature sensor, a second temperature sensor of the second attemperator, such as the second outlet of the second heat exchanger. The temperature of the steam and/or piping before or after can be measured.
第3の温度センサは、第3の過熱低減器の前または後の蒸気および/または配管の温度を測定できることが好ましい。 Preferably, the third temperature sensor is capable of measuring the temperature of the steam and/or piping before or after the third attemperator.
同じことが、さらなる熱交換器および過熱器にも当てはまり、他の過熱低減器における温度を分析するためにさらなる温度センサを使用することが好ましい。 The same applies to further heat exchangers and superheaters, preferably using further temperature sensors to analyze the temperature in other attemperators.
異なる過熱低減器におけるいくつかの温度を測定できる温度測定システムを用いることで、本制御システムは、それぞれの過熱低減器における異なる温度に応じて異なる流体弁を個別に制御することが可能になる。 Using a temperature measurement system that can measure several temperatures in different attemperators allows the control system to independently control different fluid valves in response to different temperatures in each attemperator.
本発明の蒸気発生システムの第2の実施形態では、蒸気測定システムが必要である。ここで、蒸気測定システムは、複数の過熱低減器のうちの1つの前および/または後の配管内の流体の少なくとも1つの蒸気割合(share of vapor)を測定することが可能である必要がある。 A second embodiment of the steam generation system of the invention requires a steam measurement system. Here, the vapor measurement system must be capable of measuring at least one share of vapor of the fluid in the piping before and/or after one of the plurality of attemperators. .
まず、蒸気割合として流体の流れの中の蒸気量または液体の水の量が使用されるのであれば、それ以上に適切なことはない。次に、体積に対する割合、または質量に対する割合を測定することも可能である。 First of all, nothing is more appropriate if the amount of vapor or liquid water in the fluid stream is used as the vapor fraction. It is then also possible to measure the percentage by volume or the percentage by mass.
しかし、質量流量中の蒸気の量を蒸気割合として定義することが好ましい。 However, it is preferred to define the amount of steam in the mass flow rate as the steam fraction.
分配配管から第1の過熱低減器への質量流量と、過熱低減器を通る質量流量とが分かれば、過熱低減器の反対側での蒸気割合を計算することができる(蒸気割合の測定部が上流に配置されていれば、下流側についても求めることができ、その逆も同様である)。 Knowing the mass flow from the distribution piping to the first attemperator and the mass flow through the attemperator, the steam fraction on the other side of the attemperator can be calculated (if the steam fraction measurement section If it is located upstream, it can also be found downstream, and vice versa).
温度の測定と同様に、蒸気測定システムが、さらなる過熱低減器での蒸気を測定することができれば有利である。 As well as measuring the temperature, it would be advantageous if the steam measurement system could measure the steam at the further attemperator.
異なる過熱低減器における蒸気割合を測定できる蒸気測定システムを用いることで、本制御システムは、各過熱低減器における蒸気割合に応じて異なる流体弁を個別に制御することができる。 By using a steam measurement system that can measure the steam fraction in different attemperators, the control system can independently control different fluid valves depending on the steam fraction in each attemperator.
第3の実施形態では、蒸気発生システムは、温度測定システムを有する第1の実施形態と蒸気測定システムを有する第2の実施形態とを組み合わせたものである。ここで、蒸気発生システムは、制御システムにより、複数の過熱低減器において測定された温度それぞれの温度変化に応じて、および、複数の過熱低減器において分析された蒸気割合に応じて複数の流体弁を制御することを可能にする。 In a third embodiment, the steam generation system combines the first embodiment with a temperature measurement system and the second embodiment with a steam measurement system. wherein the steam generation system is configured to operate a plurality of fluid valves in response to temperature changes in respective temperatures measured in the plurality of attemperators and in response to steam fractions analyzed in the plurality of attemperators by a control system. allows you to control.
前述したような新しい蒸気発生システムにより、蒸気発生システムを制御するための新しい発明的な方法が可能になる。使用する測定システムに応じて、異なる実施態様が可能である。 New steam generation systems such as those described above enable new and inventive methods for controlling steam generation systems. Different implementations are possible depending on the measurement system used.
温度測定システムを有する蒸気発生システムでは、第1のステップにおいて、熱交換器の流体出口部における実際の温度を測定する必要がある。すでに説明したように、これは配管自体の温度であってもよいし、配管内の流体の温度であってもよい。第1の場合、流体の温度を推定することが可能であり、第2の場合、配管の温度を推定することが可能であろう。 In steam generation systems with a temperature measurement system, in a first step it is necessary to measure the actual temperature at the fluid outlet of the heat exchanger. As already explained, this may be the temperature of the pipe itself or the temperature of the fluid within the pipe. In the first case it would be possible to estimate the temperature of the fluid, and in the second case it would be possible to estimate the temperature of the pipe.
さらに、実際の温度変化を測定することも可能である。 Furthermore, it is also possible to measure actual temperature changes.
第2のステップにおいて、実際の温度を予め定められた値と比較する必要がある。 In a second step it is necessary to compare the actual temperature with a predetermined value.
第3のステップにおいては、少なくとも1つの流体弁が、実際の温度/温度変化と予め定められた値との比較結果に応じて制御される。ここでは、少なくとも1つの流体弁を開閉することが少なくとも可能である。 In a third step, at least one fluid valve is controlled depending on the comparison of the actual temperature/temperature change with a predetermined value. Here, it is at least possible to open and close the at least one fluid valve.
流体弁を段階的に開くこと、および/または、複数の流体弁を開閉することが可能であることが好ましい。 Preferably, it is possible to open the fluid valve in stages and/or to open and close a plurality of fluid valves.
制御システムは、測定された実際の温度または温度変化を予め定められた値と比較し、その結果に応じて、主に実際の温度または実際の温度変化が予め定められた値を超えた場合に、制御システムは、複数の流体弁のうちの少なくとも1つの流体弁を制御することができる。 The control system compares the measured actual temperature or temperature change with a predetermined value, and depending on the result, mainly when the actual temperature or actual temperature change exceeds the predetermined value. , the control system can control at least one fluid valve of the plurality of fluid valves.
第1の明白な解決策では、予め定められた値は許容最高温度であり得る。実際の温度が許容最高温度を超えた場合に流体分配弁を開くと、蒸気に冷却流体が導入されて、流体および配管の温度が低下する。 In a first obvious solution, the predetermined value may be the maximum allowable temperature. Opening the fluid distribution valve when the actual temperature exceeds the maximum allowable temperature introduces cooling fluid into the steam to reduce the temperature of the fluid and piping.
熱交換器および過熱器の出口部において流体(蒸気、温水)に冷却流体、例えば水を導入することは、特定の状況下でのみ、特に温度が高すぎる、または特に温度の上昇が速すぎるおそれがある場合でのみ必要であるということもあり得る。 The introduction of cooling fluids, e.g. water, into the fluid (steam, hot water) at the outlet of heat exchangers and superheaters is only possible under certain circumstances, especially when the temperature is too high or there is a risk that the temperature rises too quickly. It may be necessary only in some cases.
さらなる実施形態においては、最大温度変化を予め定められた値として使用することができる。主温度の上昇が最大温度変化を超えた場合に、少なくとも1つの流体分配弁が開かれる。これにより、蒸気および配管のさらなる温度上昇が抑制され、さらには止まることになる。 In further embodiments, the maximum temperature change can be used as a predetermined value. At least one fluid distribution valve is opened if the main temperature increase exceeds the maximum temperature change. This suppresses and even stops further temperature increases in the steam and pipes.
また、両方の制限を組み合わせて使用することで、許容できない温度または許容できない温度に達する危険性を分析することができる。 Both limits can also be used in combination to analyze unacceptable temperatures or the risk of reaching unacceptable temperatures.
温度測定システムからの入力を用いて、制御システムは、蒸気発生システムおよびそれに続く設備を過熱または速すぎる熱上昇から保護するために必要な対応を計算することができる必要がある。したがって、制御システムは、流体弁に接続されている必要がある。予め定められた値を超えた場合、制御システムは、それに従って流体弁のうちの1つまたは複数を開くことができる。 Using input from the temperature measurement system, the control system needs to be able to calculate the necessary responses to protect the steam generation system and subsequent equipment from overheating or rising heat too quickly. Therefore, a control system must be connected to the fluid valve. If the predetermined value is exceeded, the control system can open one or more of the fluid valves accordingly.
少なくとも1つの流体弁を開かせるための予め定められた値として、最高温度を使用することができる。許容される最大温度変化を予め定められた値として使用することも可能である。 The maximum temperature can be used as a predetermined value for opening at least one fluid valve. It is also possible to use the maximum permissible temperature change as a predetermined value.
さらに、実際の温度変化に応じた最高温度として予め定められた値を定義することが可能である。最高温度を温度変化に応じて予め定義することは、例えば、温度変化が小さい場合は最高温度がより高く、温度変化が大きい場合は最高温度がより低くなるように定義することであり得る。 Furthermore, it is possible to define a predetermined value as the maximum temperature depending on the actual temperature change. Defining the maximum temperature in advance according to the temperature change may mean, for example, defining the maximum temperature to be higher when the temperature change is small, and to be lower when the temperature change is large.
さらに、予め定められた値として実際の温度に応じた最大温度変化を使用することも可能である。この場合、例えば、より低い温度ではより大きな最大温度変化を許容し、より高い温度ではより小さな最大温度変化を許容することができる。その結果、危険でない温度範囲では発電出力をより速く増大させることに伴うより速い温度変化が許容され得、温度が関連する材料の限界に達した場合には、保護的により小さな温度変化が適用される。 Furthermore, it is also possible to use the maximum temperature change depending on the actual temperature as the predetermined value. In this case, for example, lower temperatures may allow larger maximum temperature changes and higher temperatures may allow smaller maximum temperature changes. As a result, faster temperature changes can be tolerated in non-hazardous temperature ranges due to faster increases in power output, and smaller temperature changes can be protectively applied when temperatures reach the limits of the materials involved. Ru.
好ましいケースでは、流体出口部における流体の温度および/または流体出口部の温度は、設備を保護するため、予め定められた値を超えた場合に制御システムをトリガーし(作動させ)、さらには流体弁を開くことに関連する。 In a preferred case, the temperature of the fluid at the fluid outlet and/or the temperature of the fluid outlet triggers a control system if it exceeds a predetermined value, in order to protect the equipment, and also Associated with opening a valve.
予め定められた値として最大温度変化を使用する場合、実際の温度変化が使用され、実際の温度だけが使用されるわけではないことは明らかである。 It is clear that when using the maximum temperature change as the predetermined value, the actual temperature change is used, and not only the actual temperature.
また、1つの固定された予め定められた値だけでなく、その代わりに、特性曲線を予め定められた値として使用することも可能である。特性曲線は、温度変化に応じて値を変化させる、予め定められた最高温度とすることはできる。この場合、特性曲線は、予め定義されている。その結果、制御システムは、実際の温度変化に応じて異なる予め定められた値をもたらす特性曲線を使用することになる。 In addition to one fixed predetermined value, it is also possible to use a characteristic curve as predetermined value instead. The characteristic curve can be a predetermined maximum temperature that changes in value as the temperature changes. In this case, the characteristic curve is predefined. As a result, the control system will use a characteristic curve that yields different predetermined values depending on the actual temperature change.
逆に、温度に応じて値を変化させる、予め定められた最大温度変化を有する特性曲線を定義することも可能である。これにより、実際の温度に応じた最大温度変化を有する制御システムのための比較対象としての予め定められた値が得られる。 Conversely, it is also possible to define a characteristic curve with a predetermined maximum temperature change whose value changes depending on the temperature. This provides a predetermined value for comparison for a control system with a maximum temperature change depending on the actual temperature.
蒸気発生システムのさらなる有利な制御を可能にするために、温度/温度変化と予め定められた値との比較だけでなく、実際の温度および実際の温度変化と許容プロセス条件との間の差がさらに考慮される。したがって、実際の温度および実際の温度変化と予め定められた値との間の差が計算されることが有利である。 In order to enable further advantageous control of the steam generation system, the comparison of the temperature/temperature change with a predetermined value, as well as the actual temperature and the difference between the actual temperature change and the permissible process conditions, is Further consideration. It is therefore advantageous that the difference between the actual temperature and actual temperature change and a predetermined value is calculated.
さらに有利なステップでは、実際の温度について傾向分析を行うことが可能である。したがって、実際の温度をある期間記録する必要がある。過去の温度と現在の温度のこのデータを用いて、予測温度を計算することができる。これにより、実際の温度と予め定められた値との比較だけでなく、予測温度との比較、さらには予測温度と予め定められたとの比較も可能となる。また、差を求めることもできる。この情報を用いて、流体弁をさらに予測駆動させることもできる。 In a further advantageous step, it is possible to perform a trend analysis on the actual temperatures. Therefore, it is necessary to record the actual temperature over a period of time. Using this data of past and current temperatures, predicted temperatures can be calculated. This makes it possible not only to compare the actual temperature with a predetermined value, but also to compare with a predicted temperature, and further, to compare the predicted temperature with a predetermined value. It is also possible to calculate the difference. This information can also be used to further predictably drive the fluid valves.
有利な方法では、すべての熱交換器および過熱器におけるすべての流体出口部での温度/温度変化を測定することができる蒸気発生システムが使用される。これにより、すべての実際の温度/温度変化をそれぞれの予め定められた値と比較し、それぞれの比較に応じてそれぞれの流体弁を制御することも、それぞれの過熱低減器以外に対する比較に応じて流体弁を制御することも可能になる。 In an advantageous method, a steam generation system is used in which the temperature/temperature change at all fluid outlets in all heat exchangers and superheaters can be measured. This allows you to compare all actual temperatures/temperature changes to their respective predetermined values and control each fluid valve depending on each comparison, as well as each non-attemperature comparison. It also becomes possible to control fluid valves.
さらなるステップでは、現在の状況と許容可能な状況との間の差に応じて流体分配弁が開かれる。したがって、もしその差が利用可能であれば、計算された差に応じて、複数の流体分配弁のうちのいくつかの流体弁を開くことがさらに有利である。ここで、「開かれる流体弁」は、さらなる規則に従って選択することができる。 In a further step, the fluid distribution valve is opened depending on the difference between the current situation and an acceptable situation. It is therefore further advantageous to open some of the fluid distribution valves of the plurality of fluid distribution valves depending on the calculated difference, if that difference is available. Here, the "fluid valves to be opened" can be selected according to further rules.
流体弁がオン・オフ状態だけではない場合、蒸気発生器の保護が改善され、および/または、効率が向上する可能性がある。有利な解決策において、少なくとも1つの流体分配弁は、例えば、実際の温度または温度変化と予め定められた値との間の差に応じて段階的に開くことができる。同様に、動作させる流体弁は、さらなる規則に従って選択することもできる。 Steam generator protection may be improved and/or efficiency may be increased if the fluid valve is not only on and off. In an advantageous solution, the at least one fluid distribution valve can open stepwise, for example depending on the difference between the actual temperature or temperature change and a predetermined value. Similarly, the fluid valves to be operated can also be selected according to further rules.
もちろん、複数の流体弁を独立して段階的に開くという、両方の選択肢を有する制御システムを実現することも可能である。 Of course, it is also possible to implement a control system that has both options, opening multiple fluid valves independently and in stages.
さらなる温度センサを用いた好ましい解決策は、蒸気発生器システムを運転するためのさらに有利な方法を可能にする。この場合、第1のステップでは、少なくとも1つまたは複数のさらなる温度を測定することが必要である。これは、過熱器の流体出口部における主温度センサの主温度、または第1の熱交換器の第1の流体出口部における第1の温度センサの第1の温度、または第2の熱交換器の第2の流体出口部における第2の温度センサの第2の温度、などであってよい。さらに、主温度変化、第1の温度変化、および第2の温度変化(など)が測定されてもよい。 A preferred solution with an additional temperature sensor allows a more advantageous way to operate the steam generator system. In this case, in a first step it is necessary to measure at least one or more further temperatures. This is the main temperature of the main temperature sensor at the fluid outlet of the superheater, or the first temperature of the first temperature sensor at the first fluid outlet of the first heat exchanger, or the first temperature of the first temperature sensor at the first fluid outlet of the first heat exchanger. a second temperature of a second temperature sensor at a second fluid outlet of the second temperature sensor, and so on. Additionally, a main temperature change, a first temperature change, a second temperature change (and so on) may be measured.
複数の実際の温度を有するこの例では、次のステップにおいて、主温度/主温度変化、第1の温度/第1の温度変化、第2の温度/第2の温度変化(など)が、それぞれ主たる予め定められた値、第1の予め定められた値、第2の予め定められた値、第3の予め定められた値、第4の予め定められた値(など)と比較される必要がある。 In this example with multiple actual temperatures, in the next step the main temperature/main temperature change, first temperature/first temperature change, second temperature/second temperature change (and so on) are respectively Must be compared to a primary predetermined value, a first predetermined value, a second predetermined value, a third predetermined value, a fourth predetermined value (etc.) There is.
差を計算することにより、次のステップにおいて、求められた差に応じて、それぞれの流体分配弁を、および、好ましくは他の流体弁をも段階的に制御することができる。 By calculating the difference, in a next step the respective fluid distribution valve, and preferably also the other fluid valves, can be controlled in a stepwise manner depending on the determined difference.
簡単な解決策においては、すべての流体弁が同時に制御(開閉)されることは明らかである。しかし、好ましい解決策において、制御システムは、異なる流体弁を個別に制御することができる。この場合、主流体弁、第1の流体分配弁、および第2の流体分配弁(および利用可能なその他の弁)を、それぞれの予め定められた値を超えたことに応じて、個別に制御することができれば有利である。 It is clear that in a simple solution all fluid valves are controlled (opened and closed) at the same time. However, in a preferred solution, the control system can control different fluid valves individually. In this case, the main fluid valve, the first fluid distribution valve, and the second fluid distribution valve (and any other available valves) are individually controlled in response to exceeding their respective predetermined values. It would be advantageous if you could do so.
蒸気発生システムの予測制御を可能にするために、有利な方法においては、温度および温度変化が、ある期間にわたって記録される。この場合、すべての過熱低減器の一部かまたは全部の温度を、一定期間にわたって記録することが有利である。 In order to enable predictive control of the steam generation system, in an advantageous method the temperature and temperature changes are recorded over a period of time. In this case, it is advantageous to record the temperature of some or all of all attemperators over a period of time.
この集められたデータを用いて傾向分析を行うことができ、将来の予想温度および将来の予想温度変化をそれぞれ計算することができる。 This collected data can be used to perform trend analysis and calculate expected future temperatures and expected future temperature changes, respectively.
次のステップでは、実際の温度だけでなく、実際の温度変化も測定する。これ以降、現在測定されている実際の温度および温度変化と、以前に予測された値とを比較することが可能である。 The next step is to measure not only the actual temperature, but also the actual temperature change. From now on, it is possible to compare the currently measured actual temperature and temperature changes with the previously predicted values.
さらに測定された温度/温度変化についても、同様の比較を行うことができることは明らかである。 It is clear that similar comparisons can also be made for measured temperatures/temperature changes.
さらに有利な制御方法では、最後の実際の温度のそれぞれ、温度変化のそれぞれと、対応する以前に求められた予測値との間の差を計算することができる。 In a further advantageous control method, it is possible to calculate the difference between each last actual temperature, each temperature change, and the corresponding previously determined predicted value.
次に、予測値と対応する予め定められた値とを比較することができる。 The predicted value and the corresponding predetermined value can then be compared.
さらに有利な制御方法では、予測値と対応する予め定められた値との間の差を計算することができる。 In a further advantageous control method, it is possible to calculate the difference between the predicted value and a corresponding predetermined value.
その結果、比較に応じて、または、好ましくは、計算された差に応じて、いくつかの流体弁が開かれ、および/または、複数の流体弁が段階的に開かれる。これにより、蒸気温度の予測制御が可能となる。 As a result, depending on the comparison or, preferably, depending on the calculated difference, several fluid valves are opened and/or a plurality of fluid valves are opened in stages. This enables predictive control of steam temperature.
前記のような新しい蒸気発生システムにより、蒸気発生システムを制御する第2の発明的方法も可能になる。したがって、この場合も、先の説明のいずれかによる蒸気発生システムが必要である。これは、蒸気測定システムを含んでいる必要がある。この第2の方法はいくつかのステップを含む。 The new steam generation system as described above also enables a second inventive method of controlling the steam generation system. Therefore, again a steam generation system according to one of the previous descriptions is required. This must include a vapor measurement system. This second method includes several steps.
蒸気測定システムを含む蒸気発生システムでは、第1のステップにおいて過熱低減器の前または後の配管を通って流れる流体の実際の蒸気割合を測定する必要がある。 In a steam generation system that includes a steam measurement system, it is necessary in a first step to measure the actual steam fraction of the fluid flowing through the piping before or after the attemperator.
蒸気割合が過熱低減器の前で測定されるか後で測定されるかに関係なく、分配配管からこの過熱低減器への質量流量に関する知識を用いて、過熱低減器の他方の側の蒸気割合を十分な精度で計算することができるであろう。 Regardless of whether the steam fraction is measured before or after the attemperator, knowledge of the mass flow rate from the distribution piping to this attemperator is used to determine the steam fraction on the other side of the attemperator. could be calculated with sufficient accuracy.
測定された温度を使用する場合と同様に、実際の蒸気割合と予め定められた値とを比較する必要がある。 As with the case of using measured temperatures, it is necessary to compare the actual steam rate with a predetermined value.
次のステップにおいて、この比較に応じて、制御システムは少なくとも1つの流体弁を制御することができる。 In a next step, the control system can control at least one fluid valve in response to this comparison.
予め定められた値は、許容される蒸気割合の最大値(最大許容蒸気割合)、または許容される蒸気割合の最小値(最小許容蒸気割合)とされ得る。あるいは、予め定められた値は、目標蒸気割合とされ得る。最大許容蒸気割合が設定されている場合、実際の蒸気割合が最大許容蒸気割合を超えると、流体分配弁が開弁(さらに開放)され得る。他方、蒸気割合が予め定められた最小許容蒸気割合よりも低い場合、流体分配弁は閉弁(さらに閉鎖)され得る。 The predetermined value may be the maximum allowable steam proportion (maximum allowable steam proportion) or the minimum allowable vapor proportion (minimum allowable steam proportion). Alternatively, the predetermined value may be the target steam rate. If a maximum allowed steam rate is set, the fluid distribution valve may be opened (further opened) when the actual steam rate exceeds the maximum allowed steam rate. On the other hand, if the steam rate is lower than a predetermined minimum allowable steam rate, the fluid distribution valve may be closed (further closed).
実際の蒸気割合と予め定められた値との間の差を求めることが有利である。 It is advantageous to determine the difference between the actual steam proportion and a predetermined value.
特に、その差が分かれば、少なくとも1つの流体分配弁が、実際の蒸気割合と、それぞれの予め定められた値、例えば目標蒸気割合との間の求められた差に応じて、開かれることが有利である。 In particular, once the difference is known, at least one fluid distribution valve can be opened depending on the determined difference between the actual steam fraction and the respective predetermined value, e.g. the target steam fraction. It's advantageous.
さらなる過熱低減器における蒸気割合を測定できることが好ましい。すべての過熱低減器における蒸気割合を測定できれば特に有利である。 Preferably, the steam fraction in the further attenuator can be measured. It would be particularly advantageous if the steam fraction in all attemperators could be measured.
流体弁の制御に関しては、温度測定システムを用いた方法と同じ有利な解決策が適用される。したがって、流体弁を段階的および/またはグループで開くことができれば、有利である。 Regarding the control of the fluid valves, the same advantageous solutions apply as with the method using the temperature measuring system. It would therefore be advantageous if the fluid valves could be opened in stages and/or in groups.
蒸気発生器およびそれに続く設備を十分に保護し、さらには蒸気発生器を利用可能な最高効率にするために、各熱交換器の蒸気割合に、予め定められた値を設定することはさらに有利である。 It is further advantageous to set a predetermined value for the steam fraction in each heat exchanger in order to adequately protect the steam generator and the subsequent equipment, and also to bring the steam generator to the highest available efficiency. It is.
ここで、過熱器を除き、予め定められた値が、それぞれの熱交換器の出口部において少なくとも60%の蒸気割合(次の過熱低減器の前の位置で測定される)を示す場合に、有利である。蒸気割合が少なくとも75%であれば、特に有利である。 where, excluding the superheater, if the predetermined values indicate a steam fraction of at least 60% at the outlet of the respective heat exchanger (measured at a position before the next attemperator), It's advantageous. It is particularly advantageous if the steam proportion is at least 75%.
他方、過熱器以外の熱交換器の出口部における蒸気割合が100%に達しない場合、有利である。したがって、所定値は、90%以下の蒸気割合であることが有利である。所定値が85%以下の蒸気割合であれば、特に有利である。 On the other hand, it is advantageous if the steam fraction at the outlet of the heat exchanger other than the superheater does not reach 100%. Therefore, it is advantageous for the predetermined value to be a steam fraction of 90% or less. It is particularly advantageous if the predetermined value is a steam fraction of 85% or less.
温度測定システムを含む蒸気発生システムを制御するための方法と同様に、これらの有利な特徴を、蒸気測定システムを含む蒸気発生システムを制御するための方法に適用することは、有益である。 It would be beneficial to apply these advantageous features to a method for controlling a steam generation system including a steam measurement system, as well as a method for controlling a steam generation system including a temperature measurement system.
したがって、いくつかの過熱低減器における蒸気割合を測定することが有利である。すべての過熱低減器における蒸気割合を測定することが特に有利である。 Therefore, it is advantageous to measure the steam fraction in several attemperators. It is particularly advantageous to measure the steam fraction in all attemperators.
次に、いくつかのまたはすべての流体弁を、特に、いくつかのまたはすべての過熱低減器における蒸気割合に応じて段階的に制御することが有利である。 It is then advantageous to control some or all fluid valves in a stepwise manner, in particular depending on the steam proportion in some or all attemperators.
同様に、ある動作をトリガーするために様々な予め定めれた値が使用され得る。予め定められた値は、定義された蒸気割合とすることができる。蒸気割合の変化を使用して流体弁を制御することも可能である。次に、実際の蒸気割合と予め定義された蒸気割合との間の差は、少なくとも1つの流体弁を動作させる必要があるかを判定するために使用することができる。また、傾向分析を使用することもできる。 Similarly, various predetermined values may be used to trigger certain actions. The predetermined value may be a defined steam percentage. It is also possible to use changes in steam proportion to control fluid valves. The difference between the actual steam rate and the predefined steam rate can then be used to determine whether at least one fluid valve needs to be operated. Trend analysis may also be used.
蒸気発生システムの予測制御を可能にするため、有利な方法においては、同様に、蒸気割合がある期間にわたって記録される。ここで、すべての過熱低減器における蒸気割合を一定期間にわたって記録することが有利である。 In order to enable predictive control of the steam generation system, in an advantageous method the steam proportion is likewise recorded over a period of time. It is advantageous here to record the steam rate in all attemperators over a period of time.
温度について前に説明したのと同様に、同じことが蒸気割合について適用されることが有利である。したがって、集められたデータを用いて傾向分析を行うことができ、将来の予想蒸気割合を計算することができる。 As previously explained for temperature, the same advantageously applies for steam proportion. Accordingly, trend analysis can be performed using the data collected and future expected steam rates can be calculated.
また、すべての過熱低減器における測定された蒸気割合を含むことが有利である。 It is also advantageous to include the measured steam fraction in all attemperators.
少なくとも1つの過熱低減器の前または後の配管内の蒸気割合が分かっており、少なくとも1つの熱交換器または蒸発器を通る質量流量が分かっていれば、蒸気発生器を通る質量流量を推定することが可能であろう。しかし、特に有利なのは、すべての過熱低減器において蒸気割合が分かっており、蒸発器への質量流量が分かっており、さらに、過熱低減器のそれぞれへの分配配管を通る質量流量が分かっていることである。そして、各熱交換器および過熱器における質量流量および蒸気割合の正確な測定は、制御システムが、熱損傷の危険性を低下させて高効率を達成するために見出すことができる流体弁の最適な設定を決定することを可能にすることができる。 Estimate the mass flow rate through the steam generator if the steam fraction in the piping before or after at least one attemperator is known and the mass flow rate through at least one heat exchanger or evaporator is known. It would be possible. However, it is particularly advantageous that the steam fraction is known in all attemperators, the mass flow rate to the evaporator is known, and the mass flow rate through the distribution piping to each of the attenuators is known. It is. And accurate measurement of mass flow rate and steam fraction in each heat exchanger and superheater allows the control system to find the optimal fluid valves to reduce the risk of thermal damage and achieve high efficiency. It may be possible to determine the settings.
以下の図は、蒸気発生器における本発明の解決策を実施するための2つの異なる例を示している。 The figures below show two different examples for implementing the inventive solution in a steam generator.
図1は、発電プラント07を概略的に示す図であり、発電プラント07は、ガスタービン09と、蒸気タービン08と、さらに本発明の主要部としての蒸気発生器01と、を有する。蒸気発生器01は、高温ガス通路02を含み、高圧ガス通路02は、高温ガス入口部側から排ガス出口部側まで蒸気発生器01内を通る。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a power generation plant 07, which includes a gas turbine 09, a steam turbine 08, and a steam generator 01 as a main part of the present invention. The steam generator 01 includes a high-temperature gas passage 02, and the high-pressure gas passage 02 passes through the steam generator 01 from the high-temperature gas inlet side to the exhaust gas outlet side.
運転中、ガスタービン09は、発電機による電気エネルギーの生成を可能にしながら、蒸気発生器01の高温ガス入力部側に高温ガス流を供給する。高温ガス通路02を通過した後、高温であったガスは、温度が下がった状態で、排ガス出力部側で排ガスとして蒸気発生器01を出る。 In operation, the gas turbine 09 supplies a hot gas flow to the hot gas input side of the steam generator 01 while allowing the generation of electrical energy by the generator. After passing through the high-temperature gas passage 02, the high-temperature gas exits the steam generator 01 as exhaust gas on the exhaust gas output side in a lowered temperature state.
蒸気発生器01は、さらに複数の熱交換器11を含み、これらの熱交換器11は、少なくとも一部が高温ガス通路02内に配置されている。熱交換器11内では、蒸発流体、例えば水/蒸気が、それぞれの流体入口部13からそれぞれの流体出口部17へと、高温ガスとは概ね反対方向に流れて加熱され、高温ガスは冷却される。 The steam generator 01 further includes a plurality of heat exchangers 11, and these heat exchangers 11 are at least partially arranged within the hot gas passage 02. Within the heat exchanger 11, an evaporative fluid, e.g. water/steam, flows from a respective fluid inlet 13 to a respective fluid outlet 17 in a generally opposite direction to the hot gas and is heated, and the hot gas is cooled. Ru.
通常、上流側の高温ガス入口部側から始まる高温ガス通路に沿った最初の熱交換器は、いわゆる過熱器11Aである(図2も参照)。流体出口ライン12は、電気エネルギーをさらに生成することができるように蒸気タービン02に接続されている。 Typically, the first heat exchanger along the hot gas path starting from the upstream hot gas inlet side is a so-called superheater 11A (see also FIG. 2). Fluid outlet line 12 is connected to steam turbine 02 so that further electrical energy can be generated.
発電プラント07の起動時、または発電プラント07によって供給される必要のある電力の急激な増加に伴い、ガスタービン09は高温ガスの流出量を非常に早く増大させる。これにより、過熱器11内の蒸気への熱入力が大きく増大する。これは、蒸気タービン08、および蒸気発生器01内の配管、例えば流体出口部17にも、ならびに蒸気発生器01から蒸気タービン08への配管にも高い熱応力をもたらす。 Upon start-up of the power plant 07 or with a sudden increase in the power that needs to be supplied by the power plant 07, the gas turbine 09 increases the outflow of hot gas very quickly. This greatly increases the heat input to the steam within the superheater 11. This results in high thermal stresses in the steam turbine 08 and also in the piping in the steam generator 01, for example the fluid outlet section 17, and also in the piping from the steam generator 01 to the steam turbine 08.
次に、一般的な蒸気発生器において、流体は、温度の上昇を伴いながら、ある熱交換器から次の熱交換器へと流れる。しかし、蒸気発生器の設計において、蒸気割合は考慮されていない。 In a typical steam generator, the fluid then flows from one heat exchanger to the next with increasing temperature. However, in the design of steam generators, steam fraction is not considered.
複数の熱交換器11および過熱低減器22を有する本発明の蒸気発生器01の例が図2に概略的に示されている。 An example of a steam generator 01 according to the invention having a plurality of heat exchangers 11 and attemperators 22 is shown schematically in FIG.
まず、蒸気発生器01は、高温ガス通路02を有するケーシングを主要部として含む。高温ガス通路02は、入口開口部から延びており、高温ガス03は、入口開口部から高温ガス通路02に導入される。蒸気発生器01を通る間にガスは冷却され、排ガス04として出力部側で高温ガス通路02を出る。 First, the steam generator 01 includes a casing having a high temperature gas passage 02 as a main part. A hot gas passage 02 extends from the inlet opening, and hot gas 03 is introduced into the hot gas passage 02 from the inlet opening. The gas is cooled while passing through the steam generator 01 and exits the hot gas passage 02 on the output side as exhaust gas 04.
蒸気発生器は、複数の熱交換器11A-Gをさらに含む。それらは、この例においては互いに隣接して配置されているが、他の要素を間に挟むこともでき、または他の順序で配置されることもできる。 The steam generator further includes a plurality of heat exchangers 11A-G. Although they are placed next to each other in this example, they can also be sandwiched with other elements or placed in other orders.
ここで、高温ガス入口部に近い熱交換器は、いわゆる過熱器11Aである。過熱器11Aは、過熱器流体入口部13Aを含み、過熱器11Aの過熱器流体出口部17Aは、高温蒸気05の流れを送出し、蒸気タービン08に接続されている。 Here, the heat exchanger near the hot gas inlet is a so-called superheater 11A. Superheater 11A includes a superheater fluid inlet 13A, and a superheater fluid outlet 17A of superheater 11A delivers a flow of hot steam 05 and is connected to steam turbine 08.
過熱器11Aの隣には、第1の熱交換器11Bが配置されている。この第1の熱交換器11Bは、同様に第1の流体入口部13Bおよび第1の流体出口部17Bを含み、第1の出口部17Bは、過熱器入口部13Aに接続されている。 A first heat exchanger 11B is arranged next to the superheater 11A. This first heat exchanger 11B likewise includes a first fluid inlet section 13B and a first fluid outlet section 17B, and the first outlet section 17B is connected to the superheater inlet section 13A.
同様に、第1の熱交換器11Bの隣には、第2の熱交換器11Cが配置されている。この第1の熱交換器11Bは、同様に第2の流体入力部13Cおよび第2の流体出力部17Cを含み、第2の出力部17Cは、第1の入力部13Bに接続されている。 Similarly, a second heat exchanger 11C is arranged next to the first heat exchanger 11B. This first heat exchanger 11B similarly includes a second fluid input section 13C and a second fluid output section 17C, and the second output section 17C is connected to the first input section 13B.
さらに第2の熱交換器11Cの隣には、第3の熱交換器11Dが配置されている。この第3の熱交換器11Dは、同様に第3の入口部13Dおよび第3の出口部17Dを含み、第3の出口部17D2は、第2の入力部13Cに接続されている。 Further, a third heat exchanger 11D is arranged next to the second heat exchanger 11C. This third heat exchanger 11D similarly includes a third inlet section 13D and a third outlet section 17D, and the third outlet section 17D2 is connected to the second input section 13C.
第3の熱交換器11Dのもう一つの隣には、第4の熱交換器11Eが配置されている。この第4の熱交換器11Eは、同様に第4の入口部13Eおよび第4の出口部17Eを含み、第4の出口部17Eは、第3の入口部13Dに接続されている。 A fourth heat exchanger 11E is arranged next to the third heat exchanger 11D. This fourth heat exchanger 11E similarly includes a fourth inlet section 13E and a fourth outlet section 17E, and the fourth outlet section 17E is connected to the third inlet section 13D.
また、第4の熱交換器11Eの隣には、第5の熱交換器11Fが配置されている。この第5の熱交換器11Fは、同様に第5の入口部13Fおよび第5の出口部17Fを含み、第5の出力部17Fは、第4の入力部13Eに接続されている。 Further, a fifth heat exchanger 11F is arranged next to the fourth heat exchanger 11E. This fifth heat exchanger 11F similarly includes a fifth inlet section 13F and a fifth outlet section 17F, and the fifth output section 17F is connected to the fourth input section 13E.
高温ガス通路02内の列の最後として、エコノマイザー11Gが配置されている。このエコノマイザー11Gは、同様にエコノマイザー流体入口部13Gおよびエコノマイザー流体出口部17Gを含む。ここで、エコノマイザー出口部17Gは、第5の入口部13Fに接続されている。 The economizer 11G is placed at the end of the row in the hot gas passage 02. The economizer 11G also includes an economizer fluid inlet 13G and an economizer fluid outlet 17G. Here, the economizer outlet section 17G is connected to the fifth inlet section 13F.
過熱器11A、熱交換器11B-11F、およびエコノマイザー11Gのそれぞれにより、高温ガス03からの熱を、過熱器11A、熱交換器11A-11F、およびエコノマイザー11Gのそれぞれを通る流体蒸気に伝達することができる。それぞれの流体入口部13には、温度が高くなく、蒸気割合が低い流体蒸気が供給される。熱が伝達された後、流体の流れは、より高い温度およびより高い蒸気割合で、それぞれの流体出口部17を出る。 Each of superheater 11A, heat exchangers 11B-11F, and economizer 11G transfers heat from hot gas 03 to fluid vapor passing through each of superheater 11A, heat exchangers 11A-11F, and economizer 11G. can do. Each fluid inlet 13 is supplied with fluid vapor having a low temperature and a low vapor percentage. After the heat has been transferred, the fluid streams exit their respective fluid outlet sections 17 at higher temperatures and higher vapor rates.
エコノマイザー入口部13Gは、低温流体の供給源24に接続されている。低温流体は、普通の低温水(冷水)である。エコノマイザー11Gを通る低温流体の流れを制御するため、低温流体の供給源24からエコノマイザー入口部13Gへの接続部に流体供給弁25が配置されている。 The economizer inlet 13G is connected to a cryogenic fluid supply source 24. The cryogenic fluid is ordinary low temperature water (chilled water). A fluid supply valve 25 is located at the connection from the cryogenic fluid source 24 to the economizer inlet 13G to control the flow of cryogenic fluid through the economizer 11G.
運転中、低温流体の供給源24からの低温流体は、エコノマイザー11Gにおいて、高温ガス通路02を通って流れるガスの残りの熱を使用して、蒸発温度に近いがこれを超えない好ましい温度まで加熱される。その結果、高温であるが蒸発していない流体が、エコノマイザー出口部17Gでエコノマイザー11Gを出る。 During operation, the cryogenic fluid from the cryogenic fluid source 24 is pumped in the economizer 11G to a preferred temperature near, but not exceeding, the vaporization temperature using the remaining heat of the gas flowing through the hot gas passage 02. heated. As a result, hot but unevaporated fluid exits economizer 11G at economizer outlet 17G.
次の最後の熱交換器、すなわち、第5の熱交換器11Fに、すべての状況で十分な流体流量を最後の熱交換器の流体入口部13Fで供給するため、バイパスラインが、低温流体の供給源24と、エコノマイザー出口部17Gから最後の流体入口部13Fへの接続部とを接続している。バイパスを通る低温流体の流れを制御するため、流体バイパス弁27がさらに必要であることは明らかである。 In order to provide the next and last heat exchanger, i.e. the fifth heat exchanger 11F, with sufficient fluid flow in all situations at the fluid inlet section 13F of the last heat exchanger, a bypass line is provided for the cold fluid flow. The supply source 24 is connected to a connection from the economizer outlet 17G to the last fluid inlet 13F. It is clear that a fluid bypass valve 27 is additionally required to control the flow of cryogenic fluid through the bypass.
エコノマイザー11Gからの高温流体の流れ、および/または、バイパスから最後の熱交換器、すなわち、第5の熱交換器11Fへの低温流体の流れを制御することができるように、主流体弁26が最後の流体入口部13Fに配置されている。 Main fluid valve 26 so as to be able to control the flow of hot fluid from economizer 11G and/or the flow of cold fluid from the bypass to the last heat exchanger, i.e., fifth heat exchanger 11F. is arranged at the last fluid inlet section 13F.
一連の熱交換器、すなわち、第5、第4、第3、第2、第1の熱交換器11F、11E、11D、11C、11B、さらには過熱器11Aにおいて、ある熱交換器11の流体出口部17から次の熱交換器11B-Fおよび過熱器11Aの流体入口部13への接続部には、過熱低減器22F、22D、22C、22Bが配置されている。各過熱低減器22を機能させることができるように、過熱低減器22のそれぞれには、蒸発していない流体の流れを各過熱低減器22に供給するための分配配管21が接続されている。 In a series of heat exchangers, i.e. fifth, fourth, third, second, first heat exchangers 11F, 11E, 11D, 11C, 11B, and even superheater 11A, the fluid of a certain heat exchanger 11 At the connection from the outlet section 17 to the next heat exchanger 11B-F and the fluid inlet section 13 of the superheater 11A, attenuators 22F, 22D, 22C, 22B are arranged. To enable each attenuator 22 to function, each attenuator 22 is connected to a distribution piping 21 for supplying a flow of unevaporated fluid to each attenuator 22 .
この解決策において、分配配管21は、分配配管21内の流体が「蒸気のない」ことを保証するため、エコノマイザー出口部17Gと、バイパスを介して低温流体の供給源24とさらに接続されている。最後の熱交換器11Fの入口部に主弁26を配置することは、エコノマイザー11Aから分配配管21への流体の流れにも影響を与える。さらに、低温流体の供給源24からバイパスを通る分配配管21への流体の流れは、バイパス内の流体バイパス弁27によって制御される。 In this solution, the distribution pipe 21 is further connected to the economizer outlet 17G and via a bypass to a source 24 of cryogenic fluid, in order to ensure that the fluid in the distribution pipe 21 is "steam-free". There is. Placing the main valve 26 at the inlet of the last heat exchanger 11F also affects the flow of fluid from the economizer 11A to the distribution pipe 21. Additionally, fluid flow from the source of cryogenic fluid 24 to the distribution piping 21 through the bypass is controlled by a fluid bypass valve 27 in the bypass.
蒸気発生器01を出る高温蒸気05の温度の急激な上昇から後続の設備を保護することができるように、主過熱低減器22Aが過熱器出口部17Aに配置されている。この過熱低減器22Aはまた、分配配管21に接続されており、分配配管21から主過熱低減器22Aへの流体の流れを制御するために流体分配弁23Aが配置されている。 A main attenuator 22A is arranged at the superheater outlet 17A so that subsequent equipment can be protected from a sudden rise in the temperature of the hot steam 05 exiting the steam generator 01. The attemperator 22A is also connected to the distribution piping 21, and a fluid distribution valve 23A is arranged to control the flow of fluid from the distribution piping 21 to the main attemperator 22A.
ある熱交換器11から次の熱交換器11B-Fおよび過熱器11Aに流れる流体/蒸気の温度を制御し、さらに、それぞれの熱交換器11B-F/過熱器11Aの入口部における蒸気割合を制御することができるように、それぞれの過熱低減器22B-Fから分配配管21へのそれぞれの接続部に流体分配弁23A、23B、23C、23D、23E、23Fを配置する必要がある。 The temperature of the fluid/steam flowing from one heat exchanger 11 to the next heat exchanger 11B-F and superheater 11A is controlled, and the steam ratio at the inlet of each heat exchanger 11B-F/superheater 11A is controlled. A fluid distribution valve 23A, 23B, 23C, 23D, 23E, 23F must be placed at each connection from each attemperator 22B-F to distribution piping 21 so that it can be controlled.
熱交換器/過熱器11において本発明を有利に実施するための例示的な解決策がさらに詳細に図3に示されている。ここでは、蒸気発生器01の関連部分のみが、その部分の高温ガス通路02と1つの熱交換器11の構成体とともに描かれている。 An exemplary solution for advantageously implementing the invention in a heat exchanger/superheater 11 is shown in more detail in FIG. Here, only the relevant parts of the steam generator 01 are depicted together with the hot gas passages 02 and one heat exchanger 11 arrangement of that part.
熱交換器11B-11Fまたは過熱器11Aは、流体入口部13を有する配管を含み、流体入口部13は、前述の熱交換器(この図には示されていない)に接続されている。流体入口部13から2本の(例示的な)分配管14.1および14.2が分岐している。複数の熱交換器チューブ15が、それぞれ分配管14の1つに接続されている。熱交換チューブ18の他端には集合管16.1および16.2が配置され、これら集合管16は、次いで、流体出口部17に接続されている。 Heat exchangers 11B-11F or superheater 11A include piping having a fluid inlet 13, which is connected to the aforementioned heat exchanger (not shown in this figure). Two (exemplary) distribution pipes 14.1 and 14.2 branch off from the fluid inlet 13. A plurality of heat exchanger tubes 15 are each connected to one of the distribution pipes 14. Collecting pipes 16.1 and 16.2 are arranged at the other end of the heat exchange tube 18, which collecting pipes 16 are in turn connected to the fluid outlet 17.
運転中、温度の低い流体蒸気12が流体供給ライン13に供給される。この蒸気は分配管14を通って熱交換チューブ15に流入し、高温ガス通路02内の高温ガスから熱交換チューブ15内の流体蒸気に熱が伝達される。次いで、高温の流体蒸気は、集合管16で集められて流体出口部17に送られ、高温の流体蒸気18として熱交換器/過熱器11を出る。 During operation, cool fluid vapor 12 is supplied to fluid supply line 13 . This steam flows into the heat exchange tube 15 through the distribution pipe 14, and heat is transferred from the hot gas in the hot gas passage 02 to the fluid vapor in the heat exchange tube 15. The hot fluid vapor is then collected in collecting pipe 16 and directed to fluid outlet section 17 and exits heat exchanger/superheater 11 as hot fluid vapor 18 .
高温蒸気18の温度および蒸気割合を制御することができるように、過熱低減器22.1、22.2が配置される。したがって、この有利な解決策では、集合管16.1および16.2のそれぞれに過熱低減器22.1および22.2が配置されている。過熱低減器22には、分配配管21から冷却流体、例えば、水が供給される。過熱低減器22.1、22.2への各供給ライン内の冷却流体を制御できるように、流体分配弁23.1、23.2が配置されている。 Attemperators 22.1, 22.2 are arranged so that the temperature and steam proportion of hot steam 18 can be controlled. In this advantageous solution, therefore, attemperators 22.1 and 22.2 are arranged in each of the collecting pipes 16.1 and 16.2. The attemperator 22 is supplied with a cooling fluid, such as water, from the distribution pipe 21 . Fluid distribution valves 23.1, 23.2 are arranged to allow control of the cooling fluid in each supply line to the attemperators 22.1, 22.2.
前述の解決策を広範に実施する際に、各伝熱チューブ15の端部に過熱低減器を配置することが可能であることに留意されたい。図面の説明に関し、11は、過熱器11A、熱交換器11B-11F、エコノマイザー11Gのいずれかを表すことに留意されたい(流体入口部13、流体出口部17も同様)。さらに、22は、任意の過熱低減器22A-22Bまたは22.1または22.2を表す(流体分配弁23も同様)。 It should be noted that in broadly implementing the above solution, it is possible to place an attemperator at the end of each heat transfer tube 15. Regarding the explanation of the drawings, it should be noted that 11 represents any one of the superheater 11A, the heat exchangers 11B-11F, and the economizer 11G (the same applies to the fluid inlet section 13 and the fluid outlet section 17). Furthermore, 22 represents any attemperator 22A-22B or 22.1 or 22.2 (as well as fluid distribution valve 23).
01 蒸気発生器
02 高温ガス通路
03 高温ガス
04 排ガス
05 高温蒸気出口
07 発電プラント
08 蒸気タービン
09 ガスタービン
11A 過熱器
11B~F 第1~第5の熱交換器
11G エコノマイザー
12 低温の流体
13、13A~G 入口部
14.1、14.2 分配管
15 熱交換チューブ
16.1、16.2 集合管
17、17A~G 出口部
18 高温の流体
21 分配配管
22、22.1、22.2、22A~F 過熱低減器
23、23.1、23.2、23A~F 流体分配弁
24 冷水供給源
25 水供給弁
26 主弁
27 水バイパス弁
01 Steam generator 02 High temperature gas passage 03 High temperature gas 04 Exhaust gas 05 High temperature steam outlet 07 Power plant 08 Steam turbine 09 Gas turbine 11A Superheater 11B to F 1st to 5th heat exchangers 11G Economizer 12 Low temperature fluid 13, 13A-G Inlet section 14.1, 14.2 Distribution pipe 15 Heat exchange tube 16.1, 16.2 Collecting pipe 17, 17A-G Outlet section 18 High-temperature fluid 21 Distribution pipe 22, 22.1, 22.2 , 22A~F Attemperator 23, 23.1, 23.2, 23A~F Fluid distribution valve 24 Chilled water supply source 25 Water supply valve 26 Main valve 27 Water bypass valve
Claims (10)
- 高温蒸気(18)の流れを送出するための過熱器出口部(12)を有する過熱器(11A)と、
- 少なくとも4つの熱交換器(11B-11F)と、
- エコノマイザー(11G)と、
- 分配配管(21)と、
を含み、
前記過熱器(11A)、前記熱交換器(11B-11F)および前記エコノマイザー(11G)は、直列に接続されて、それぞれが、流体入口部(13)と、少なくとも1つの流体分配管(14)と、前記高温ガス通路(02)内に配置された複数の熱交換チューブ(15)と、少なくとも1つの集合管(16)と、流体出口部(17)とを含み、前記エコノマイザーの入口部(12G)が低温流体の供給源(24)に接続されており、
前記過熱器の出口部(17A)と、前記過熱器(11A)と第1の熱交換器(11B)との間の接続部と、前記少なくとも4つの熱交換器(11B-11F)のうちの1つの熱交換器(11B-11E)とその次の熱交換器(11C-11F)との間の各接続部と、に少なくとも1つの過熱低減器(22)が配置され、
前記分配配管(21)は、前記低温流体の供給源(24)および前記エコノマイザーの出口部(17G)に接続され、かつ、個別の弁(23)を介して前記過熱低減器(22)のそれぞれに接続されている、
ことを特徴とする、蒸気発生器(01)。 A steam generator (01) having a hot gas passage (02),
- a superheater (11A) with a superheater outlet (12) for delivering a stream of hot steam (18);
- at least four heat exchangers (11B-11F);
- Economizer (11G) and
- distribution piping (21);
including;
The superheater (11A), the heat exchanger (11B-11F) and the economizer (11G) are connected in series, each having a fluid inlet (13) and at least one fluid distribution pipe (14). ), a plurality of heat exchange tubes (15) arranged in the hot gas passage (02), at least one collecting pipe (16), and a fluid outlet (17), the inlet of the economizer (12G) is connected to a cryogenic fluid supply source (24);
an outlet part (17A) of the superheater, a connection part between the superheater (11A) and the first heat exchanger (11B), and one of the at least four heat exchangers (11B-11F). at least one attenuator (22) is disposed at each connection between one heat exchanger (11B-11E) and the next heat exchanger (11C-11F);
The distribution pipe (21) is connected to the source (24) of the cryogenic fluid and the outlet (17G) of the economizer and is connected to the attemperator (22) via a separate valve (23). connected to each
A steam generator (01) characterized by:
流体供給弁(25)が前記エコノマイザーの入口部(12G)に配置され、および/または、
流体バイパス弁(27)が前記低温流体の供給源(24)と前記分配配管(21)との間に配置されている、
請求項1に記載の蒸気発生器(01)。 a main valve (26) is located at the fluid inlet (13F) of the last heat exchanger (11F) in the series (11B-11F); and/or
a fluid supply valve (25) is arranged at the inlet section (12G) of the economizer, and/or
a fluid bypass valve (27) is arranged between the source of cryogenic fluid (24) and the distribution pipe (21);
A steam generator (01) according to claim 1.
請求項1または2に記載の蒸気発生器(01)。 at least two collecting pipes (16.1, 16.2) in which at least one of the series of superheaters (11A) and heat exchangers (11B-11F) has an attemperator (22.1, 22.2); ), in particular each of said attemperators (22.1, 22.2) is connected to said distribution pipe (09) via a separate fluid distribution valve (23.1, 23.2). There is,
A steam generator (01) according to claim 1 or 2.
複数の流体弁(23、25-27)を制御することが可能な制御システムと、
前記流体出口部(17)および/または前記流体入口部のうちの少なくとも1つの温度を測定することが可能な温度測定システム、および/または、前記過熱低減器(22)のうちの少なくとも1つの前のおよび/または後の蒸気割合を測定することが可能な蒸気測定システムと、
をさらに含む、蒸気発生システム。 A steam generation system comprising the steam generator (01) according to any one of claims 1 to 3,
a control system capable of controlling a plurality of fluid valves (23, 25-27);
a temperature measurement system capable of measuring the temperature of at least one of said fluid outlet (17) and/or said fluid inlet and/or before at least one of said attemperator (22); a steam measuring system capable of measuring the steam fraction of and/or after;
A steam generation system, further comprising:
前記蒸気測定システムは、前記過熱低減器(22)のそれぞれで蒸気割合を測定することが可能である、請求項4に記載の蒸気発生システム。 The temperature measurement system is capable of measuring the temperature of each of the fluid outlet (17) and/or the fluid inlet, and/or
5. The steam generation system of claim 4, wherein the steam measurement system is capable of measuring steam fraction at each of the attemperators (22).
請求項4または5に記載の蒸気発生システム。 The control system is capable of controlling the plurality of fluid valves (23, 25-27) individually or in groups stepwise, in particular depending on the temperature of the fluid outlet (17); and /or it is possible to control according to the steam ratio in the superheat reducer (22);
The steam generation system according to claim 4 or 5.
a)流体出口部(17)において少なくとも温度および/または温度変化を測定するステップと、
b)前記温度/温度変化を予め定められた値と比較するステップと、
c)前記比較に応じて前記複数の流体弁(23、25-27)のうちの少なくとも1つを制御するステップと、
を含む、方法。 A method of controlling a steam generation system according to any one of claims 4 to 6, comprising:
a) measuring at least the temperature and/or the temperature change at the fluid outlet (17);
b) comparing said temperature/temperature change with a predetermined value;
c) controlling at least one of the plurality of fluid valves (23, 25-27) in response to the comparison;
including methods.
a)過熱低減器(22)において少なくとも蒸気割合を測定するステップと、
b)前記蒸気割合を予め定められた値と比較するステップと、
c)前記比較に応じて前記複数の流体弁(23、25-27)のうちの少なくとも1つを制御するステップと、
を含む、方法。 A method of controlling a steam generation system according to any one of claims 4 to 7, comprising:
a) measuring at least the steam fraction in the attemperator (22);
b) comparing the steam rate with a predetermined value;
c) controlling at least one of the plurality of fluid valves (23, 25-27) in response to the comparison;
including methods.
a1)すべての過熱低減器(22)における蒸気割合が測定される、
請求項7または8に記載の方法。 a1) the temperature and/or temperature changes at all fluid outlets (17) are measured, and/or
a1) the steam fraction in all attemperators (22) is measured;
The method according to claim 7 or 8.
請求項8または9に記載の方法。
a first predetermined value and/or a second predetermined value and/or a third predetermined value and/or in particular a fourth predetermined value for the steam proportion; the defined value is at least 60%, especially at least 75%, and/or at most 90%, especially at most 85% of the mass flow rate;
The method according to claim 8 or 9.
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