JP2587419B2 - 超臨界圧貫流ボイラ - Google Patents
超臨界圧貫流ボイラInfo
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- JP2587419B2 JP2587419B2 JP62097625A JP9762587A JP2587419B2 JP 2587419 B2 JP2587419 B2 JP 2587419B2 JP 62097625 A JP62097625 A JP 62097625A JP 9762587 A JP9762587 A JP 9762587A JP 2587419 B2 JP2587419 B2 JP 2587419B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
- F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
- F22B29/067—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes operating at critical or supercritical pressure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/32—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ボイラ火炉壁管にて蒸気となった缶水を過
熱器にて更に加熱して、主タービンへ送る超臨界圧貫流
ボイラに関する。
熱器にて更に加熱して、主タービンへ送る超臨界圧貫流
ボイラに関する。
従来の技術 既設定圧型超臨界圧貫流ユニットはベースロード運転
用として設計、建設された設備であるが、原子力発電の
増強、需要の季節間、昼夜間格差の拡大に伴い、今後は
高頻度深夜停止起動を始めとする負荷調整能力の拡大
が、系統運用上の必要性から要求される。
用として設計、建設された設備であるが、原子力発電の
増強、需要の季節間、昼夜間格差の拡大に伴い、今後は
高頻度深夜停止起動を始めとする負荷調整能力の拡大
が、系統運用上の必要性から要求される。
現在、ベースロードとして運用しているボイラは、ほ
とんどが負荷に対して蒸気圧力が一定である定圧運転プ
ラントである。これに対し、タービンはノズルとブレー
ドとの組み合わせであり、閉じられた１つの流路を流体
が流れると考えられるので、部分負荷になって蒸気流量
が減少すると、タービン入口圧力も低下するため、ボイ
ラとの整合性上、タービン入口で減圧することが必要で
ある。タービン入口蒸気が低圧で良いのであれば、経済
性から考えれば、ボイラも圧力を下げる（変圧運転）の
が妥当である。
とんどが負荷に対して蒸気圧力が一定である定圧運転プ
ラントである。これに対し、タービンはノズルとブレー
ドとの組み合わせであり、閉じられた１つの流路を流体
が流れると考えられるので、部分負荷になって蒸気流量
が減少すると、タービン入口圧力も低下するため、ボイ
ラとの整合性上、タービン入口で減圧することが必要で
ある。タービン入口蒸気が低圧で良いのであれば、経済
性から考えれば、ボイラも圧力を下げる（変圧運転）の
が妥当である。
第11図は、貫流ボイラの主蒸気系統図を概略的に示し
たものである。
たものである。
この図において、図示していない腹水器より来た水
は、ボイラ給水ポンプ１により加圧され、高圧給水加熱
器２及び節炭器３で加熱される。この加熱された給水
は、それからボイラ火炉壁管４を通り、ボイラスロット
ル弁５を経て、過熱器６、８を通って、さらに加熱され
る。このとき、減温器７により、主タービン（高圧ター
ビン）９に必要な温度に調整され、また、ボイラスロッ
トル弁５により圧力が調整される（基本的には部分負荷
のみ）。
は、ボイラ給水ポンプ１により加圧され、高圧給水加熱
器２及び節炭器３で加熱される。この加熱された給水
は、それからボイラ火炉壁管４を通り、ボイラスロット
ル弁５を経て、過熱器６、８を通って、さらに加熱され
る。このとき、減温器７により、主タービン（高圧ター
ビン）９に必要な温度に調整され、また、ボイラスロッ
トル弁５により圧力が調整される（基本的には部分負荷
のみ）。
発明が解決しようとする問題点 以上述べた貫流ボイラの主蒸気系統において、ある部
分負荷以下においては、ボイラ火炉壁管４より出た水は
ボイラスロットル弁５により主タービン９に必要な圧力
に調整されるが、このようなボイラスロットル弁５の絞
りによる減圧では、次のような問題がある。
分負荷以下においては、ボイラ火炉壁管４より出た水は
ボイラスロットル弁５により主タービン９に必要な圧力
に調整されるが、このようなボイラスロットル弁５の絞
りによる減圧では、次のような問題がある。
まず、ボイラスロットル弁５は高差圧下の苛酷な条件
で連続使用されるため、寿命が短く、定期的に交換が必
要であり、メインテナンス上、高価なものとなる。
で連続使用されるため、寿命が短く、定期的に交換が必
要であり、メインテナンス上、高価なものとなる。
また、ボイラスロットル弁５で蒸気は等エンタルピ変
化を行ない、仕事をしないため、この部分での減圧はプ
ラント損失の形で残る。
化を行ない、仕事をしないため、この部分での減圧はプ
ラント損失の形で残る。
問題点を解決するための手段 本発明は、このような従来の問題点を解決するため
に、ボイラ火炉壁管にて蒸気となった缶水を過熱器にて
更に加熱して、主タービンへ送る超臨界圧貫流ボイラに
おいて、前記ボイラ火炉壁管の後流側にボイラスロット
ル弁と熱回収装置とを並列にして設けたものである。
に、ボイラ火炉壁管にて蒸気となった缶水を過熱器にて
更に加熱して、主タービンへ送る超臨界圧貫流ボイラに
おいて、前記ボイラ火炉壁管の後流側にボイラスロット
ル弁と熱回収装置とを並列にして設けたものである。
作用 このような手段によれば、したがって、ボイラスロッ
トル弁に代わって、熱回収装置により蒸気の減圧を行な
うことができる。
トル弁に代わって、熱回収装置により蒸気の減圧を行な
うことができる。
実施例 以下第１〜10図を参照して本発明の実施例について詳
述する。なお、これらの図において、第11図に示したも
のと同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説
明は省略する。
述する。なお、これらの図において、第11図に示したも
のと同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説
明は省略する。
第１図は本発明の第１実施例を示し、ボイラ火炉壁管
の後流側であって、一次過熱器６の上流側にボイラスロ
ットル弁５を設けるとともに、熱回収装置としての小さ
なボイラスロットルタービン12をボイラスロットル弁５
と並列にして一次過熱器６と最終過熱器８との途中に設
けて、このタービン12を経た蒸気を最終過熱器８へ送る
ようにしたものである。
の後流側であって、一次過熱器６の上流側にボイラスロ
ットル弁５を設けるとともに、熱回収装置としての小さ
なボイラスロットルタービン12をボイラスロットル弁５
と並列にして一次過熱器６と最終過熱器８との途中に設
けて、このタービン12を経た蒸気を最終過熱器８へ送る
ようにしたものである。
すなわち、ボイラ火炉壁管を出た蒸気は一度、火炉出
口管寄10に集められ、ボイラスロットル弁５あるいはボ
イラスロットルバイパス弁11を通って一次過熱器６で過
熱される。
口管寄10に集められ、ボイラスロットル弁５あるいはボ
イラスロットルバイパス弁11を通って一次過熱器６で過
熱される。
そして、この過熱された蒸気は、ボイラスロットルタ
ービン12のトリップ時およびボイラスロットルタービン
12を使用しない負荷範囲、たとえば定格負荷（100％負
荷）や低負荷（約25％以下）においては、ボイラスロッ
トルタービンバイパス管14を通るが、ボイラスロットル
タービン12を使用する負荷範囲例えば25％〜90％負荷
（90％変圧の場合）では、ボイラスロットルタービン12
を通り、第11図に示している主（高圧）タービン９に必
要とする圧力に減圧するとともに、発電機13（または圧
縮機）を回し、発電を行なう（または再熱蒸気を加圧す
る）。このボイラスロットルタービン12で減圧された蒸
気は、それから、減温器７により温度調整された後、最
終過熱器８を通って、主タービンへ導かれる。
ービン12のトリップ時およびボイラスロットルタービン
12を使用しない負荷範囲、たとえば定格負荷（100％負
荷）や低負荷（約25％以下）においては、ボイラスロッ
トルタービンバイパス管14を通るが、ボイラスロットル
タービン12を使用する負荷範囲例えば25％〜90％負荷
（90％変圧の場合）では、ボイラスロットルタービン12
を通り、第11図に示している主（高圧）タービン９に必
要とする圧力に減圧するとともに、発電機13（または圧
縮機）を回し、発電を行なう（または再熱蒸気を加圧す
る）。このボイラスロットルタービン12で減圧された蒸
気は、それから、減温器７により温度調整された後、最
終過熱器８を通って、主タービンへ導かれる。
第２図は本発明の第２実施例を示し、第１図に示した
ボイラスロットルタービン12をボイラ火炉壁管の後流側
に設けられているボイラスロットル弁５を迂回する系統
に設けて、ボイラスロットル弁５と並列接続したもので
ある。
ボイラスロットルタービン12をボイラ火炉壁管の後流側
に設けられているボイラスロットル弁５を迂回する系統
に設けて、ボイラスロットル弁５と並列接続したもので
ある。
すなわち、ボイラスロットルタービンを過熱器系統の
途中に設けた第１図の実施例と同様に、ボイラ火炉壁管
を出た蒸気は一度火炉出口管寄10に集められる。この集
められた蒸気は、ボイラスロットルタービン12により主
（高圧）タービンに必要とする圧力に減圧されるととも
に、発電機13（または圧縮機）を回し、発電を行なう
（または再熱蒸気を加圧する）。また、ボイラスロット
ルタービン12がトリップした場合や、ボイラスロットル
タービン12の使用範囲外の負荷（100％負荷、約25％負
荷以下）においては、蒸気は、ボイラスロットル弁５あ
るいはボイラスロットルバイパス弁11を通って、過熱器
６、８へと導びかれる。
途中に設けた第１図の実施例と同様に、ボイラ火炉壁管
を出た蒸気は一度火炉出口管寄10に集められる。この集
められた蒸気は、ボイラスロットルタービン12により主
（高圧）タービンに必要とする圧力に減圧されるととも
に、発電機13（または圧縮機）を回し、発電を行なう
（または再熱蒸気を加圧する）。また、ボイラスロット
ルタービン12がトリップした場合や、ボイラスロットル
タービン12の使用範囲外の負荷（100％負荷、約25％負
荷以下）においては、蒸気は、ボイラスロットル弁５あ
るいはボイラスロットルバイパス弁11を通って、過熱器
６、８へと導びかれる。
第３図は本発明の第３実施例を示し、ボイラスロット
ルタービン12をボイラスロットル弁５と並列にして一次
過熱器６と最終（二次）過熱器８の上流側に配置した補
助過熱器20との間に設けたものであり、ボイラスロット
ルタービン12及び発電機13を使用するときは、ボイラス
ロットル弁５を閉じるとともに、遮断弁15,16を開く。
ルタービン12をボイラスロットル弁５と並列にして一次
過熱器６と最終（二次）過熱器８の上流側に配置した補
助過熱器20との間に設けたものであり、ボイラスロット
ルタービン12及び発電機13を使用するときは、ボイラス
ロットル弁５を閉じるとともに、遮断弁15,16を開く。
しかして、第３図において、ボイラの節炭器３、火炉
壁管４及び一次過熱器６を通って過熱された蒸気は、ボ
イラスロットルタービン12へ導かれる。このボイラスロ
ットルタービン12の蒸気加減弁21は、圧力調整器22によ
り、ボイラスロットルタービン入口の蒸気圧力が一定値
になるように制御される。これにより、火炉壁管４、一
次過熱器６の圧力は一定に保たれる。
壁管４及び一次過熱器６を通って過熱された蒸気は、ボ
イラスロットルタービン12へ導かれる。このボイラスロ
ットルタービン12の蒸気加減弁21は、圧力調整器22によ
り、ボイラスロットルタービン入口の蒸気圧力が一定値
になるように制御される。これにより、火炉壁管４、一
次過熱器６の圧力は一定に保たれる。
ボイラスロットルタービン12は発電機13を駆動する。
そして、このボイラスロットルタービン12の排気は、補
助過熱器20及び最終過熱器８を通ってさらに過熱度を高
められて、主タービンの高圧タービン9aへ導びかれる。
補助過熱器20は、一次過熱器６を出た蒸気がボイラスロ
ットルタービン12で仕事することにより温度が低下する
ので、これを補うために設けられているものである。し
かし、ボイラの特性上、この補助過熱器20を設ける必要
がない場合もある。
そして、このボイラスロットルタービン12の排気は、補
助過熱器20及び最終過熱器８を通ってさらに過熱度を高
められて、主タービンの高圧タービン9aへ導びかれる。
補助過熱器20は、一次過熱器６を出た蒸気がボイラスロ
ットルタービン12で仕事することにより温度が低下する
ので、これを補うために設けられているものである。し
かし、ボイラの特性上、この補助過熱器20を設ける必要
がない場合もある。
また、主タービン蒸気加減弁23は高圧タービン9aの出
力を調整するために使われる。変圧運転時の蒸気加減弁
23の制御方法には下記に示すものに代表されるように種
々のものがあり、いずれを使ってもよい。
力を調整するために使われる。変圧運転時の蒸気加減弁
23の制御方法には下記に示すものに代表されるように種
々のものがあり、いずれを使ってもよい。
蒸気加減弁開度一定方式：蒸気加減弁の開度を固定し
て運転する方式で、主タービン出力は主蒸気圧力によっ
て一律に決まる。この方式は、しかし、負荷変化時の過
渡時に主蒸気圧力を精密に制御するのが難しいので、主
タービン出力を精密に制御するのは難しい。
て運転する方式で、主タービン出力は主蒸気圧力によっ
て一律に決まる。この方式は、しかし、負荷変化時の過
渡時に主蒸気圧力を精密に制御するのが難しいので、主
タービン出力を精密に制御するのは難しい。
蒸気加減弁開度微調整方式：上記の方式のように完
全に蒸気加減弁開度を固定せず、主タービン出力が所要
の値になるように微調整する方式で、負荷変動時の過渡
時においても精密に主タービン出力が制御できる。この
方式は、蒸気加減弁の開度が変動する分だけ調速段出口
の蒸気温度も変化するので、完全な変圧運転とは言いに
くいが、実用的な方法である。
全に蒸気加減弁開度を固定せず、主タービン出力が所要
の値になるように微調整する方式で、負荷変動時の過渡
時においても精密に主タービン出力が制御できる。この
方式は、蒸気加減弁の開度が変動する分だけ調速段出口
の蒸気温度も変化するので、完全な変圧運転とは言いに
くいが、実用的な方法である。
主蒸気圧力／調速段出口圧力比一定制御方式：主蒸気
圧力と調速段出口圧力との比が一定になるように蒸気加
減弁を制御する方式で上記の方式の蒸気加減弁開度一
定方式に一部過渡時の前圧制御機能を加えたものであ
る。この方式は、上記の方式より主蒸気圧力の過渡的
変動が少なくなるが、過渡的出力変化は大きい。
圧力と調速段出口圧力との比が一定になるように蒸気加
減弁を制御する方式で上記の方式の蒸気加減弁開度一
定方式に一部過渡時の前圧制御機能を加えたものであ
る。この方式は、上記の方式より主蒸気圧力の過渡的
変動が少なくなるが、過渡的出力変化は大きい。
再び、第３図において、高圧タービン9aの入口には圧
力調整器24により制御される高圧バイパス弁25が設けら
れ、この弁25は高圧タービン入口圧力が所定の値を越え
ると主蒸気を高圧排気へバイパスする。そして、高圧タ
ービン9aを出た蒸気は、低温再熱蒸気管逆止弁26を通っ
て再熱器27へ導かれる。この再熱器27で再熱された蒸気
は、それから主タービンのインタセプト弁28を通って中
圧タービン9bへ導入される。
力調整器24により制御される高圧バイパス弁25が設けら
れ、この弁25は高圧タービン入口圧力が所定の値を越え
ると主蒸気を高圧排気へバイパスする。そして、高圧タ
ービン9aを出た蒸気は、低温再熱蒸気管逆止弁26を通っ
て再熱器27へ導かれる。この再熱器27で再熱された蒸気
は、それから主タービンのインタセプト弁28を通って中
圧タービン9bへ導入される。
この中圧タービン9bの入口には圧力調整器29により制
御される低圧バイパス弁30が設けられ、この弁30は中圧
タービン入口圧力が所定の値を越えると高温再熱蒸気を
復水器31へバイパスする。中圧タービン9bを出た蒸気
は、低圧タービン9cを通って復水器31へ導かれて、復水
する。そして、前述した高圧タービン9a、中圧タービン
9b及び低圧タービン9cよりなる主タービンが、発電機32
を駆動する。
御される低圧バイパス弁30が設けられ、この弁30は中圧
タービン入口圧力が所定の値を越えると高温再熱蒸気を
復水器31へバイパスする。中圧タービン9bを出た蒸気
は、低圧タービン9cを通って復水器31へ導かれて、復水
する。そして、前述した高圧タービン9a、中圧タービン
9b及び低圧タービン9cよりなる主タービンが、発電機32
を駆動する。
一方、復水器31を出た復水は、復水ポンプ33、低圧給
水加熱器34及び脱気器35を通って前述した給水ポンプ１
により高圧給水加熱器２へ送られる。
水加熱器34及び脱気器35を通って前述した給水ポンプ１
により高圧給水加熱器２へ送られる。
なお、高圧及び低圧の給水加熱器２及び34は複数個設
けられているものであるが、第３図では図面を簡略化す
るためにそれぞれ１個ずつしか示していない。また、同
様に、抽気管、主タービン主蒸気止め弁、再熱蒸気止め
弁等も図示を省略している。更に、高圧バイパス弁25、
低圧バイパス弁30及び低温再熱蒸気管逆止弁26は、プラ
ントの特性に応じて、必ずしも設けなくてもよい場合が
ある。
けられているものであるが、第３図では図面を簡略化す
るためにそれぞれ１個ずつしか示していない。また、同
様に、抽気管、主タービン主蒸気止め弁、再熱蒸気止め
弁等も図示を省略している。更に、高圧バイパス弁25、
低圧バイパス弁30及び低温再熱蒸気管逆止弁26は、プラ
ントの特性に応じて、必ずしも設けなくてもよい場合が
ある。
次に変圧運転を超臨界圧プラントに適用する場合の効
果について述べておく。
果について述べておく。
第４図は、主タービン出力と主蒸気圧力との関係の一
例を示す。
例を示す。
本例の実線はいわゆる「ハイブリッド変圧運転（複合
変圧運転）」と呼ばれるもので、主タービンの蒸気加減
弁８弁のうち１〜６弁が同時開で７弁以降がシーケンシ
ャルに開いて行くものに対して、７弁の開き始め以上の
負荷では定圧運転、それ以下の負荷では１〜６弁全開状
態で主蒸気圧力を変化させることによって負荷を変化さ
せる変圧運転を組み合わせたものである。
変圧運転）」と呼ばれるもので、主タービンの蒸気加減
弁８弁のうち１〜６弁が同時開で７弁以降がシーケンシ
ャルに開いて行くものに対して、７弁の開き始め以上の
負荷では定圧運転、それ以下の負荷では１〜６弁全開状
態で主蒸気圧力を変化させることによって負荷を変化さ
せる変圧運転を組み合わせたものである。
ただし、低負荷では主蒸気圧力は約100kg/cm2g程度に
保持して、１〜６弁同時開の蒸気加減弁絞り運転とな
る。
保持して、１〜６弁同時開の蒸気加減弁絞り運転とな
る。
なお、第４図において、破線は定圧運転及び一点鎖線
は１〜８弁全開での全域変圧運転の場合の主タービン出
力と主蒸気圧力との関係をそれぞれ示している。また、
主タービン出力Ａは１〜６弁全開、７弁全閉にて定格主
蒸気圧力での出力、Ｂは１〜６弁全開、７弁全閉にて主
蒸気圧力100kg/cm2gでの出力をそれぞれ示し、ＢＡ×
100/246である。
は１〜８弁全開での全域変圧運転の場合の主タービン出
力と主蒸気圧力との関係をそれぞれ示している。また、
主タービン出力Ａは１〜６弁全開、７弁全閉にて定格主
蒸気圧力での出力、Ｂは１〜６弁全開、７弁全閉にて主
蒸気圧力100kg/cm2gでの出力をそれぞれ示し、ＢＡ×
100/246である。
第５図は、主タービン出力と調速段出口蒸気温度との
関係を示す。
関係を示す。
この図より、変圧運転により負荷変化時調速段出口温
度変化量が減少し、タービンロータに生じる熱応力が低
減されることがわかる。
度変化量が減少し、タービンロータに生じる熱応力が低
減されることがわかる。
第６図は、変圧運転時の主タービン熱消費率を示す。
ノズル調速式定圧運転、蒸気加減弁絞りによる定圧運
転の場合のタービン熱消費率と比較して、変圧運転によ
る部分負荷（特に低負荷）域の熱消費率の改善が見られ
る。部分負荷時に第３図に示したボイラスロットルター
ビン12を用いて発電機13を駆動することにより、主ター
ビンの出力とあわせてプラント全体の出力が増加するの
で、プラントの効率が第６図よりさらに向上する。
転の場合のタービン熱消費率と比較して、変圧運転によ
る部分負荷（特に低負荷）域の熱消費率の改善が見られ
る。部分負荷時に第３図に示したボイラスロットルター
ビン12を用いて発電機13を駆動することにより、主ター
ビンの出力とあわせてプラント全体の出力が増加するの
で、プラントの効率が第６図よりさらに向上する。
第７図及び第８図は部分負荷時におけるプラントのエ
ンタルピ−エントロピ線図（ｉ−ｓ線図）及び温度−エ
ントロピ線図（Ｔ−ｓ線図）を示す。
ンタルピ−エントロピ線図（ｉ−ｓ線図）及び温度−エ
ントロピ線図（Ｔ−ｓ線図）を示す。
これらの図より、ボイラスロットルタービンを用いた
変圧運転プラントは、一種の２段再熱プラントとなり、
理論的にもサイクル効率が向上するのがわかる。
変圧運転プラントは、一種の２段再熱プラントとなり、
理論的にもサイクル効率が向上するのがわかる。
なお、これらの図において、Ａは給水ポンプ出口、Ｂ
は一次過熱器出口、Ｃは高圧タービン入口（定圧運転
時）、Ｄは高圧タービン排気（定圧運転時）、Ｅは中圧
タービン入口、Ｆは低圧タービン排気、Ｇは復水ポンプ
入口、Ｈはボイラスロットルタービン排気、Ｉはボイラ
スロットル弁出口、Ｊは高圧タービン入口（変圧運転
時）、Ｋは高圧タービン排気（変圧運転時）である。ま
た、CDは高圧タービンにおける仕事、EFは中圧／低圧タ
ービンにおける仕事、BIはボイラスロットル弁による絞
り、BHはボイラスロットルタービンにおける仕事であ
る。
は一次過熱器出口、Ｃは高圧タービン入口（定圧運転
時）、Ｄは高圧タービン排気（定圧運転時）、Ｅは中圧
タービン入口、Ｆは低圧タービン排気、Ｇは復水ポンプ
入口、Ｈはボイラスロットルタービン排気、Ｉはボイラ
スロットル弁出口、Ｊは高圧タービン入口（変圧運転
時）、Ｋは高圧タービン排気（変圧運転時）である。ま
た、CDは高圧タービンにおける仕事、EFは中圧／低圧タ
ービンにおける仕事、BIはボイラスロットル弁による絞
り、BHはボイラスロットルタービンにおける仕事であ
る。
第９図は、1000MW超臨界圧プラントの変圧運転時のボ
イラスロットル弁差圧及びそれに対応する断熱熱落差を
示す。
イラスロットル弁差圧及びそれに対応する断熱熱落差を
示す。
そして、この断熱熱落差が100％仕事に変換されると
仮定したときの理論出力ならびに、現実的に試設計した
ボイラスロットルタービンの一例を適用する場合の有効
出力の試算例を第10図に示す。
仮定したときの理論出力ならびに、現実的に試設計した
ボイラスロットルタービンの一例を適用する場合の有効
出力の試算例を第10図に示す。
この第10図の破線はボイラスロットルタービンの蒸気
加減弁の数が無数にあると仮定した場合、また、実線は
現実的に蒸気加減弁の数を３弁とした場合を示す。
加減弁の数が無数にあると仮定した場合、また、実線は
現実的に蒸気加減弁の数を３弁とした場合を示す。
ボイラスロットルタービンの蒸気加減弁の絞り損失に
より実線は弁点（一つの蒸気加減弁が全開に近い状態で
次の蒸気加減弁が開き始める寸前の点）以外では破線よ
り低くなる。しかしながら、ボイラスロットルタービン
にて発電機を駆動することにより、第10図に示すように
部分負荷時のプラント効率が大巾に向上する。
より実線は弁点（一つの蒸気加減弁が全開に近い状態で
次の蒸気加減弁が開き始める寸前の点）以外では破線よ
り低くなる。しかしながら、ボイラスロットルタービン
にて発電機を駆動することにより、第10図に示すように
部分負荷時のプラント効率が大巾に向上する。
なお、第10図において、ボイラスロットルタービン理
論出力はボイラスロットル弁差圧相当断熱熱落差×主蒸
気流量×係数で表され、かつボイラスロットルタービン
有効出力はボイラスロットルタービン理論出力×効率で
表される。また、第９図及び第10図において、Ａ及びＢ
は第４〜６図に示したＡ及びＢと同様な主タービン出力
を表している。
論出力はボイラスロットル弁差圧相当断熱熱落差×主蒸
気流量×係数で表され、かつボイラスロットルタービン
有効出力はボイラスロットルタービン理論出力×効率で
表される。また、第９図及び第10図において、Ａ及びＢ
は第４〜６図に示したＡ及びＢと同様な主タービン出力
を表している。
発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、ボイラ火炉壁
管の後流側にタービン等の熱回収装置をボイラスロット
ル弁と並列にして設け、ボイラスロットル弁に代わって
この熱回収装置により蒸気の減圧を行なうことができる
ので、ボイラスロットル弁の交換期間が長くなり、メイ
ンテナンス上、安価となる。
管の後流側にタービン等の熱回収装置をボイラスロット
ル弁と並列にして設け、ボイラスロットル弁に代わって
この熱回収装置により蒸気の減圧を行なうことができる
ので、ボイラスロットル弁の交換期間が長くなり、メイ
ンテナンス上、安価となる。
また、熱回収装置より圧力エネルギを回収し、他のエ
ネルギに変換することにより、プラント効率が熱回収装
置を設置しない場合に比較して向上する（例えば、実施
例に示したボイラスロットルタービン12と発電機13との
組み合わせでは、0.6％〜5.0％向上する）。
ネルギに変換することにより、プラント効率が熱回収装
置を設置しない場合に比較して向上する（例えば、実施
例に示したボイラスロットルタービン12と発電機13との
組み合わせでは、0.6％〜5.0％向上する）。
そして、熱回収装置としてボイラスロットルタービン
を使用する場合でも、その改造は、火炉全体を改造する
火炉変圧改造より安価であり、それより得られるメリッ
トは火炉変圧以上である。
を使用する場合でも、その改造は、火炉全体を改造する
火炉変圧改造より安価であり、それより得られるメリッ
トは火炉変圧以上である。
第１図及び第２図は本発明による超臨界圧貫流ボイラの
異なる２つの実施例を示す系統図、第３図は本発明の更
に他の実施例にしたがってボイラスロットルタービンに
て発電機を駆動する変圧運転プラントを示す系統図、第
４図は主タービン出力と主蒸気圧力との関係の一例を示
す図、第５図は主タービン調速段出口蒸気温度の変化の
一例を示す図、第６図は主タービン熱消費率を示す図、
第７図及び第８図は部分負荷時のプラントのエンタルピ
−エントロピ線図（ｉ−ｓ線図）及び温度−エントロピ
線図（Ｔ−ｓ線図）を示す図、第９図は変圧運転時のボ
イラスロットル弁差圧及びそれに対応する断熱熱落差を
示す図、第10図はボイラスロットルタービンを用いた変
圧運転プラントの効率改善率を示す図、第11図は従来の
貫流ボイラの主蒸気系統を示す図である。 ３……節炭器、４……火炉壁管、５……ボイラスロット
ル弁、６……一次過熱器、７……減温器、８……最終過
熱器、９……主タービン、9a……高圧タービン、9b……
中圧タービン、9c……低圧タービン、10……火炉出口管
寄、11……ボイラスロットルバイパス弁、12……ボイラ
スロットルタービン（熱回収装置）、13……発電機、14
……ボイラスロットルタービンバイパス管、15,16……
遮断弁、20……補助過熱器、21……蒸気加減弁、27……
再熱器、31……復水器。
異なる２つの実施例を示す系統図、第３図は本発明の更
に他の実施例にしたがってボイラスロットルタービンに
て発電機を駆動する変圧運転プラントを示す系統図、第
４図は主タービン出力と主蒸気圧力との関係の一例を示
す図、第５図は主タービン調速段出口蒸気温度の変化の
一例を示す図、第６図は主タービン熱消費率を示す図、
第７図及び第８図は部分負荷時のプラントのエンタルピ
−エントロピ線図（ｉ−ｓ線図）及び温度−エントロピ
線図（Ｔ−ｓ線図）を示す図、第９図は変圧運転時のボ
イラスロットル弁差圧及びそれに対応する断熱熱落差を
示す図、第10図はボイラスロットルタービンを用いた変
圧運転プラントの効率改善率を示す図、第11図は従来の
貫流ボイラの主蒸気系統を示す図である。 ３……節炭器、４……火炉壁管、５……ボイラスロット
ル弁、６……一次過熱器、７……減温器、８……最終過
熱器、９……主タービン、9a……高圧タービン、9b……
中圧タービン、9c……低圧タービン、10……火炉出口管
寄、11……ボイラスロットルバイパス弁、12……ボイラ
スロットルタービン（熱回収装置）、13……発電機、14
……ボイラスロットルタービンバイパス管、15,16……
遮断弁、20……補助過熱器、21……蒸気加減弁、27……
再熱器、31……復水器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 浩 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 玄後 義 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 福井 和司 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【請求項１】ボイラ火炉壁管にて蒸気となった缶水を過
熱器にて更に加熱して、主タービンへ送る超臨界圧貫流
ボイラにおいて、前記ボイラ火炉壁管の後流側にボイラ
スロットル弁と熱回収装置とを並列にして設けたことを
特徴とする超臨界圧貫流ボイラ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097625A JP2587419B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-04-22 | 超臨界圧貫流ボイラ |
| US07/161,128 US4862692A (en) | 1987-03-11 | 1988-02-26 | Supercritical pressure once-through boiler |
| DE3808006A DE3808006A1 (de) | 1987-03-11 | 1988-03-10 | Direktdurchsatzkessel mit superkritischem druck |
| CH946/88A CH676630A5 (ja) | 1987-03-11 | 1988-03-11 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5418387 | 1987-03-11 | ||
| JP62-54183 | 1987-03-11 | ||
| JP62097625A JP2587419B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-04-22 | 超臨界圧貫流ボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS646606A JPS646606A (en) | 1989-01-11 |
| JP2587419B2 true JP2587419B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=26394925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097625A Expired - Fee Related JP2587419B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-04-22 | 超臨界圧貫流ボイラ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4862692A (ja) |
| JP (1) | JP2587419B2 (ja) |
| CH (1) | CH676630A5 (ja) |
| DE (1) | DE3808006A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5474034A (en) * | 1993-10-08 | 1995-12-12 | Pyropower Corporation | Supercritical steam pressurized circulating fluidized bed boiler |
| US5435138A (en) * | 1994-02-14 | 1995-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation |
| US8104283B2 (en) * | 2007-06-07 | 2012-01-31 | Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. | Steam temperature control in a boiler system using reheater variables |
| DE102009012320A1 (de) * | 2009-03-09 | 2010-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Durchlaufverdampfer |
| IT1395108B1 (it) * | 2009-07-28 | 2012-09-05 | Itea Spa | Caldaia |
| CN111878182B (zh) * | 2020-06-24 | 2022-08-23 | 中国能源建设集团华东电力试验研究院有限公司 | 660mw超临界机组旁路控制系统及其控制方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1196668B (de) * | 1960-01-25 | 1965-07-15 | Licentia Gmbh | Dampfkraftanlage mit Zwangdurchlaufkessel und Zwischenueberhitzer fuer einen Betrieb mit steilen Laststossspielen |
| US3259111A (en) * | 1964-06-25 | 1966-07-05 | Babcock & Wilcox Co | Start-up system for forced flow vapor generator |
| US3612005A (en) * | 1970-01-12 | 1971-10-12 | Foster Wheeler Corp | Once-through steam generator recirculating startup system |
| US3908686A (en) * | 1974-02-22 | 1975-09-30 | Carter Warne Jun | Pressure control for variable pressure monotube boiler |
| US4487166A (en) * | 1981-06-08 | 1984-12-11 | The Babcock & Wilcox Company | Start-up system for once-through boilers |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62097625A patent/JP2587419B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-02-26 US US07/161,128 patent/US4862692A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-10 DE DE3808006A patent/DE3808006A1/de active Granted
- 1988-03-11 CH CH946/88A patent/CH676630A5/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3808006C2 (ja) | 1992-02-27 |
| JPS646606A (en) | 1989-01-11 |
| CH676630A5 (ja) | 1991-02-15 |
| US4862692A (en) | 1989-09-05 |
| DE3808006A1 (de) | 1988-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |