JP2668086B2 - 蒸気―蒸気再熱方式蒸気タービン - Google Patents
蒸気―蒸気再熱方式蒸気タービンInfo
- Publication number
- JP2668086B2 JP2668086B2 JP1020681A JP2068189A JP2668086B2 JP 2668086 B2 JP2668086 B2 JP 2668086B2 JP 1020681 A JP1020681 A JP 1020681A JP 2068189 A JP2068189 A JP 2068189A JP 2668086 B2 JP2668086 B2 JP 2668086B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- drain
- reheater
- reheat
- feedwater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- 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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/34—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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
- F01K7/40—Use of two or more feed-water heaters in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
- F01K3/26—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam
- F01K3/262—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam by means of heat exchangers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、式蒸気タービン発電機の熱効率の向上に係
り、より詳細には、蒸気−蒸気再熱器のドレンを利用す
る改良型装置及び方法に関する。
り、より詳細には、蒸気−蒸気再熱器のドレンを利用す
る改良型装置及び方法に関する。
殆ど全て原子力用蒸気タービン発電機は、入口蒸気の
湿り度が僅かであり、又はその過熱の度合いが低い条件
で動作するが、熱的性能の向上及びブレード浸食の減少
のため蒸気−蒸気再熱方式が採用されている。初期の再
熱ユニットは例えば単一段設計のものであり、かかる一
段再熱方式では、湿膨分離器で乾燥した（湿分を除去さ
れた）高圧の排出蒸気（以下「排気」という。）の再過
熱のためスロットル蒸気（throttle steam）が用いられ
る。その後、二段再熱方式が採用されたが、この方式で
は、湿分分離器からの乾燥蒸気を受け入れる第一段が、
高圧タービン構成要素から取り出された膨張途中の抽出
蒸気（以下「抽気」という。）を加熱源として用いる。
第一段に続く第二段はスロットル蒸気を加熱源として用
いる。
湿り度が僅かであり、又はその過熱の度合いが低い条件
で動作するが、熱的性能の向上及びブレード浸食の減少
のため蒸気−蒸気再熱方式が採用されている。初期の再
熱ユニットは例えば単一段設計のものであり、かかる一
段再熱方式では、湿膨分離器で乾燥した（湿分を除去さ
れた）高圧の排出蒸気（以下「排気」という。）の再過
熱のためスロットル蒸気（throttle steam）が用いられ
る。その後、二段再熱方式が採用されたが、この方式で
は、湿分分離器からの乾燥蒸気を受け入れる第一段が、
高圧タービン構成要素から取り出された膨張途中の抽出
蒸気（以下「抽気」という。）を加熱源として用いる。
第一段に続く第二段はスロットル蒸気を加熱源として用
いる。
タービンの設計における最近の技術進歩により、一層
高い初圧及び初温が考慮され、しかも種々の特徴をもつ
再熱方式が付加されている。これにより、タービンサイ
クルに見合うよう再熱器の数が増加傾向にある。また、
タービンについての圧力及び温度の増大に伴う燃料費の
増大に鑑み、蒸気の過熱を利用する別個の種々の部分を
設けることによって一層高い出口水温度に適合した設計
が経済的に行われている。さらに、蒸気を冷却管の外部
で復水させた後、復水を流入給水の温度の６℃（10゜
F）以内の範囲まで過冷するドレン冷却部を加熱器に設
けると経済的であることが判明している。
高い初圧及び初温が考慮され、しかも種々の特徴をもつ
再熱方式が付加されている。これにより、タービンサイ
クルに見合うよう再熱器の数が増加傾向にある。また、
タービンについての圧力及び温度の増大に伴う燃料費の
増大に鑑み、蒸気の過熱を利用する別個の種々の部分を
設けることによって一層高い出口水温度に適合した設計
が経済的に行われている。さらに、蒸気を冷却管の外部
で復水させた後、復水を流入給水の温度の６℃（10゜
F）以内の範囲まで過冷するドレン冷却部を加熱器に設
けると経済的であることが判明している。
1970年代の後半に行われた研究の結果、高温高圧の増
殖炉プラントも蒸気−蒸気再熱方式を用いると有利であ
り、抽気は、一段と二段の両方の再熱方式について最適
な供給蒸気であることが分かった。
殖炉プラントも蒸気−蒸気再熱方式を用いると有利であ
り、抽気は、一段と二段の両方の再熱方式について最適
な供給蒸気であることが分かった。
現在では、凝縮蒸気と掃気用蒸気の混合物で構成され
たドレンを高圧再熱器から取り出して最高圧側（第１高
圧）に給水加熱器に送り込む設計がなされている。二段
再熱器の低圧再熱器からのドレンは最高圧側給水加熱器
か、又は適当な排水処理を行う場合には次に配置された
より低圧側の給水加熱器かのいずれかに送り込まれる。
高圧再熱器を出たドレンは最高圧側給水加熱器を出た給
水よりもかなり高い温度状態にある。この温度差は定格
負荷状態では55℃（100゜F）にもなり、定格負荷の25％
の状態では140℃（250゜F）を越える場合がある。再熱
器ドレンの圧力は再熱器の抽気の圧力よりも高いので、
熱交換に先立ってドレンを給水の圧力まで降圧させる。
この結果、熱効率が著しく損失する。
たドレンを高圧再熱器から取り出して最高圧側（第１高
圧）に給水加熱器に送り込む設計がなされている。二段
再熱器の低圧再熱器からのドレンは最高圧側給水加熱器
か、又は適当な排水処理を行う場合には次に配置された
より低圧側の給水加熱器かのいずれかに送り込まれる。
高圧再熱器を出たドレンは最高圧側給水加熱器を出た給
水よりもかなり高い温度状態にある。この温度差は定格
負荷状態では55℃（100゜F）にもなり、定格負荷の25％
の状態では140℃（250゜F）を越える場合がある。再熱
器ドレンの圧力は再熱器の抽気の圧力よりも高いので、
熱交換に先立ってドレンを給水の圧力まで降圧させる。
この結果、熱効率が著しく損失する。
高圧再熱器のドレンをポンプに送り、これにより最高
圧側給水加熱器の出口に圧送排出することが提案されて
いる。しかしながら、この方法には、ポンプが別個必要
になるという大きな欠点があるし、しかも、定常状態の
下における不十分な有効吸込水頭（NPSH）、又はポンプ
過渡現象の際のフラッシュ（flashing）の何れかに起因
するキャビテーションの発生を避けがたいという欠点が
ある。さらに、再熱器の管束の信頼性向上のため用いら
れる再熱掃気用蒸気の処分の問題がある。
圧側給水加熱器の出口に圧送排出することが提案されて
いる。しかしながら、この方法には、ポンプが別個必要
になるという大きな欠点があるし、しかも、定常状態の
下における不十分な有効吸込水頭（NPSH）、又はポンプ
過渡現象の際のフラッシュ（flashing）の何れかに起因
するキャビテーションの発生を避けがたいという欠点が
ある。さらに、再熱器の管束の信頼性向上のため用いら
れる再熱掃気用蒸気の処分の問題がある。
再新技術の採用にもかかわらず、作動上及び保守上の
問題を解決すると共に蒸気発電システムの熱効率を向上
させる新規な方法及び装置の開発が相変わらず要望され
ている。したがって、燃料費を削減でき、又は蒸気ター
ビン発電機の発電システム内で蒸気をより効率的に利用
できる方法及び装置に対する要望がある。
問題を解決すると共に蒸気発電システムの熱効率を向上
させる新規な方法及び装置の開発が相変わらず要望され
ている。したがって、燃料費を削減でき、又は蒸気ター
ビン発電機の発電システム内で蒸気をより効率的に利用
できる方法及び装置に対する要望がある。
本発明の要旨は、蒸気−蒸気再熱システムの高圧再熱
器のドレンを受け入れてドレンを、最高圧側給水加熱器
に送るのではなく、最高圧側給水加熱器の排出部からの
復水に対し熱交換関係で通すドレンクーラの使用にあ
る。かかるドレンクーラ用いると、再熱器のドレンを最
高圧側給水加熱器へ送る直前に行うドレンの圧力の降圧
に伴って生じる熱効率の損失が回避される。新たに設け
たドレンクーラからの復水を次に最高圧側給水加熱器に
流入させる。
器のドレンを受け入れてドレンを、最高圧側給水加熱器
に送るのではなく、最高圧側給水加熱器の排出部からの
復水に対し熱交換関係で通すドレンクーラの使用にあ
る。かかるドレンクーラ用いると、再熱器のドレンを最
高圧側給水加熱器へ送る直前に行うドレンの圧力の降圧
に伴って生じる熱効率の損失が回避される。新たに設け
たドレンクーラからの復水を次に最高圧側給水加熱器に
流入させる。
かくして、本発明は、蒸気タービン発電機システム内
の蒸気−蒸気再熱システムに熱効率を向上させる方法及
び装置を提供する。本発明の方法及び装置により、再熱
器のドレンを給水の圧力になるよう圧送する必要なく、
再熱器ドレンの流れを給水の流れに直接加えることがで
きる。熱消費率の改善の度合いは一般的には、システム
を100％未満の負荷状態で動作させる場合に増大する傾
向がある。また、本発明により、湿分分離器−再熱器内
での湿分のキャリオーバに起因したサイクル損失が減少
する。
の蒸気−蒸気再熱システムに熱効率を向上させる方法及
び装置を提供する。本発明の方法及び装置により、再熱
器のドレンを給水の圧力になるよう圧送する必要なく、
再熱器ドレンの流れを給水の流れに直接加えることがで
きる。熱消費率の改善の度合いは一般的には、システム
を100％未満の負荷状態で動作させる場合に増大する傾
向がある。また、本発明により、湿分分離器−再熱器内
での湿分のキャリオーバに起因したサイクル損失が減少
する。
本発明の目的は、蒸気−蒸気再熱システムの熱効率を
向上させる手段を提供することにあり、より具体的に
は、蒸気タービン発電システムの給水の流れをより効率
的に加熱する装置を提供することにある。
向上させる手段を提供することにあり、より具体的に
は、蒸気タービン発電システムの給水の流れをより効率
的に加熱する装置を提供することにある。
本発明のこの目的及びその他の目的及び利点は以下に
記載する好ましい実施例の詳細な説明を読むと当業者に
は明らかになろう。
記載する好ましい実施例の詳細な説明を読むと当業者に
は明らかになろう。
基本型給水加熱器は一般的には復水形加熱器（conden
sing heater）と呼ばれているが、原理的には、蒸気が
シェル内に流入し、シェル内部圧力に対応した飽和温度
に一致する一定の温度で復水する主蒸気復水器と同じで
ある。給水は加熱器に流入して管の内部を通るが、その
際、通常は飽和蒸気温度から３℃（５゜F）の範囲内ま
で加熱される。出口水温度と飽和蒸気温度との間の上記
温度差は一般に出口端末温度差と呼ばれている。
sing heater）と呼ばれているが、原理的には、蒸気が
シェル内に流入し、シェル内部圧力に対応した飽和温度
に一致する一定の温度で復水する主蒸気復水器と同じで
ある。給水は加熱器に流入して管の内部を通るが、その
際、通常は飽和蒸気温度から３℃（５゜F）の範囲内ま
で加熱される。出口水温度と飽和蒸気温度との間の上記
温度差は一般に出口端末温度差と呼ばれている。
さらに、主要な発電所で現在用いられているタービン
サイクルの殆ど全ては、給水加熱器のうち幾つかの一体
部分として、加熱器の復水部（コンデンシングゾーン）
から離各状態に在り、加熱器のシェル内部圧力に対応す
る飽和温度に一致した温度で復水管から排水される復水
を集め、流入中の給水によってその温度から約６℃（10
゜F）以内の温度まで冷却できるようバッフルが設けら
れた管表面部分を有している。この特徴により、通常の
サイクルにおける或る一つの高温抽気箇所において、加
熱器を出たドレンから１キログラム毎に約9.28×104J
（88BTU）の仕事の熱当量を余分に利用できるという利
点が得られる。これは、給水を同一温度まで加熱するた
めにはタービン抽気箇所から蒸気を殆ど抽気する必要が
ないことを意味している。このドレン冷却部を新たに設
けることは、より高圧側の加熱器からのドレンを次々に
配置されたより低圧段側の加熱器のそれぞれに流入させ
るサイクルの低圧側加熱器で益々重要になっている。ド
レンクーラを用いて得られるもう一つの利点は、ドレン
弁及びドレン管系でフラッシュする復水が減少すること
にある。ドレンクーラが用いられない設備では、加熱器
シェルから排水された水は、その圧力が流れているドレ
ンの温度におけるその飽和温度に相当する圧力値を下回
ると一部が蒸気中にフラッシュすることになる。ドレン
クーラを用いると、このドレンの管路圧をフラッシュが
生じる前により低圧側の加熱器のシェル圧力の値までほ
ぼ下げることができる。
サイクルの殆ど全ては、給水加熱器のうち幾つかの一体
部分として、加熱器の復水部（コンデンシングゾーン）
から離各状態に在り、加熱器のシェル内部圧力に対応す
る飽和温度に一致した温度で復水管から排水される復水
を集め、流入中の給水によってその温度から約６℃（10
゜F）以内の温度まで冷却できるようバッフルが設けら
れた管表面部分を有している。この特徴により、通常の
サイクルにおける或る一つの高温抽気箇所において、加
熱器を出たドレンから１キログラム毎に約9.28×104J
（88BTU）の仕事の熱当量を余分に利用できるという利
点が得られる。これは、給水を同一温度まで加熱するた
めにはタービン抽気箇所から蒸気を殆ど抽気する必要が
ないことを意味している。このドレン冷却部を新たに設
けることは、より高圧側の加熱器からのドレンを次々に
配置されたより低圧段側の加熱器のそれぞれに流入させ
るサイクルの低圧側加熱器で益々重要になっている。ド
レンクーラを用いて得られるもう一つの利点は、ドレン
弁及びドレン管系でフラッシュする復水が減少すること
にある。ドレンクーラが用いられない設備では、加熱器
シェルから排水された水は、その圧力が流れているドレ
ンの温度におけるその飽和温度に相当する圧力値を下回
ると一部が蒸気中にフラッシュすることになる。ドレン
クーラを用いると、このドレンの管路圧をフラッシュが
生じる前により低圧側の加熱器のシェル圧力の値までほ
ぼ下げることができる。
いかなる給水加熱器でも、その主要な目的のうちの一
つは、給水を各タービン抽気箇所で可能な限り最も高い
温度に加熱することにある。蒸気を単に加熱器に流入さ
せて管の外部で復水させる場合、経済的な最高出口温度
は通常はシェル飽和温度よりも約３℃（５゜F）低い温
度である。流入蒸気を十分に過熱できる場合、管束の一
部を、流出中の給水が流入中の蒸気に対し向流状態で流
れるデスーパヒーティングゾーンとして用いることが可
能である。加熱器への蒸気の流入量及び流入温度に応じ
て、給水を流入蒸気の飽和温度で、又はそれ以上の温度
で加熱器から流出させることができる。かくして、デス
ーパヒーティング復水形ドレン冷却加熱器と呼ばれるも
のは、３つの区分を有する装置であって、実際には、連
続して動作し、コストの減少及びスペースの確保のため
一つのシェル内で組み合わされた３つ以下の別々の熱交
換器である。
つは、給水を各タービン抽気箇所で可能な限り最も高い
温度に加熱することにある。蒸気を単に加熱器に流入さ
せて管の外部で復水させる場合、経済的な最高出口温度
は通常はシェル飽和温度よりも約３℃（５゜F）低い温
度である。流入蒸気を十分に過熱できる場合、管束の一
部を、流出中の給水が流入中の蒸気に対し向流状態で流
れるデスーパヒーティングゾーンとして用いることが可
能である。加熱器への蒸気の流入量及び流入温度に応じ
て、給水を流入蒸気の飽和温度で、又はそれ以上の温度
で加熱器から流出させることができる。かくして、デス
ーパヒーティング復水形ドレン冷却加熱器と呼ばれるも
のは、３つの区分を有する装置であって、実際には、連
続して動作し、コストの減少及びスペースの確保のため
一つのシェル内で組み合わされた３つ以下の別々の熱交
換器である。
今、図面を詳細に参照すると（なお、図面において同
一の参照番号は同一の構成要素を示し、破線は蒸気ライ
ンを示している）、第１図及び第２図は、本発明の一段
及び二段の蒸気−蒸気再熱システムの典型例を示してい
る。従来型一段再熱システムでは、蒸気−水混合物又は
低過熱蒸気10が高圧タービン構成要素内への注入に先立
って蒸気発生器を出た蒸気から取り出される。高圧ター
ビン構成要素からの高圧排気流12を分割して大部分14が
蒸気加熱器18内に設けられた湿分分離器16に送り込まれ
るようにする。高圧排気流12の残部は流れ22の状態で給
水加熱器20に送り込まれる。湿分分離器16に送り込まれ
た大部分の高圧排気流14は実質的に気水分離され、その
排気流14中の液体の大部分がドレンタンク24内に溜ま
り、そしてこれから流れ26の状態で給水加熱器20に送ら
れる。気水分離された流れ14の蒸気部分は蒸気再熱器18
の上方部分内を流れ、蒸気／水混合物の流れ10との熱交
換により再熱される。次いで再熱蒸気28をタービン発電
機構成要素用に供することができる。しかる後、蒸気／
水混合物流10の大部分の凝縮液を含む再熱器ドレン30を
一般的には最高圧側給水加熱器32に供給する。この給水
加熱器32の加熱側には、高圧タービン構成要素からの膨
張途中の抽気流34が追加される。この最高圧側給水加熱
器32からのドレンを通常は流れ36の状態でその次に配置
されているより低圧側の給水加熱器20に流入させる。こ
のより低圧側の給水加熱器20からのドレン38は小型ポン
プ44を用いて直接、給水側40中に圧送される場合が多
い。加えて、現在用いられている大抵の給水加熱器は根
本的にはより低圧で動作することが望ましい。また、給
水流40は通常は、最終給水加熱器32への流入に先立って
ポンプ44により高圧状態にされるが、それにより高圧高
温の給水流46になる。
一の参照番号は同一の構成要素を示し、破線は蒸気ライ
ンを示している）、第１図及び第２図は、本発明の一段
及び二段の蒸気−蒸気再熱システムの典型例を示してい
る。従来型一段再熱システムでは、蒸気−水混合物又は
低過熱蒸気10が高圧タービン構成要素内への注入に先立
って蒸気発生器を出た蒸気から取り出される。高圧ター
ビン構成要素からの高圧排気流12を分割して大部分14が
蒸気加熱器18内に設けられた湿分分離器16に送り込まれ
るようにする。高圧排気流12の残部は流れ22の状態で給
水加熱器20に送り込まれる。湿分分離器16に送り込まれ
た大部分の高圧排気流14は実質的に気水分離され、その
排気流14中の液体の大部分がドレンタンク24内に溜ま
り、そしてこれから流れ26の状態で給水加熱器20に送ら
れる。気水分離された流れ14の蒸気部分は蒸気再熱器18
の上方部分内を流れ、蒸気／水混合物の流れ10との熱交
換により再熱される。次いで再熱蒸気28をタービン発電
機構成要素用に供することができる。しかる後、蒸気／
水混合物流10の大部分の凝縮液を含む再熱器ドレン30を
一般的には最高圧側給水加熱器32に供給する。この給水
加熱器32の加熱側には、高圧タービン構成要素からの膨
張途中の抽気流34が追加される。この最高圧側給水加熱
器32からのドレンを通常は流れ36の状態でその次に配置
されているより低圧側の給水加熱器20に流入させる。こ
のより低圧側の給水加熱器20からのドレン38は小型ポン
プ44を用いて直接、給水側40中に圧送される場合が多
い。加えて、現在用いられている大抵の給水加熱器は根
本的にはより低圧で動作することが望ましい。また、給
水流40は通常は、最終給水加熱器32への流入に先立って
ポンプ44により高圧状態にされるが、それにより高圧高
温の給水流46になる。
本発明の装置においても、上述の一段再熱システムの
主要部は本質的には同一である。しかしながら、本発明
では、高圧再熱器18からの再熱器ドレン30を最高圧側給
水加熱器32ではなくドレンクーラ66に送り込み、そして
ドレンクーラ66からのドレン68を最高圧側給水加熱器32
に流入させる。
主要部は本質的には同一である。しかしながら、本発明
では、高圧再熱器18からの再熱器ドレン30を最高圧側給
水加熱器32ではなくドレンクーラ66に送り込み、そして
ドレンクーラ66からのドレン68を最高圧側給水加熱器32
に流入させる。
第２図には、上記システムと類似したシステムが示さ
れている。但しこのシステムでは二段再熱法が実施され
る。かくして、一段再熱方式では給水加熱器32に追加的
に送られるに過ぎない膨張途中の抽気流34は二段再熱方
式では２つの流れ48,50に分割される。流れ50は給水加
熱器32に追加的に送られて同一の作用効果を発揮する。
しかしながら、流れ48は蒸気／水混合物流10よりも下方
の箇所で再熱器18に送り込まれる。第２の再熱器ドレン
52は、流れ48を再熱に供したことにより生じた大部分凝
縮した流れを第２の最高圧側給水加熱器54に運ぶ。この
再熱器54には、高圧タービン構成要素からの膨張途中の
抽気流56が追加される。
れている。但しこのシステムでは二段再熱法が実施され
る。かくして、一段再熱方式では給水加熱器32に追加的
に送られるに過ぎない膨張途中の抽気流34は二段再熱方
式では２つの流れ48,50に分割される。流れ50は給水加
熱器32に追加的に送られて同一の作用効果を発揮する。
しかしながら、流れ48は蒸気／水混合物流10よりも下方
の箇所で再熱器18に送り込まれる。第２の再熱器ドレン
52は、流れ48を再熱に供したことにより生じた大部分凝
縮した流れを第２の最高圧側給水加熱器54に運ぶ。この
再熱器54には、高圧タービン構成要素からの膨張途中の
抽気流56が追加される。
この場合、最高圧側給水加熱器32からのドレン36を第
２の最高圧側給水加熱器54に流入させる。この場合に第
２の最高圧側給水加熱器54からのドレン58をタンク60に
送り込むが、このタンク60は再熱器18の分離器部分16か
らのドレン62だけではなく給水加熱器20からのドレン38
も受け入れる。このタンク60は、ドレンシステム内にお
けるフラッシュの問題の解決に役立ち、しかも流れのサ
ージに起因する問題を緩和する。タンク60からの混合ド
レンは小型ポンプ42により流れ64の状態で給水流40中に
圧送される。二段再熱方式では、ポンプ44は通常は、給
水流40を第２の最高圧側給水加熱器54に供給する前にそ
の圧力を高めるために用いられる。上述の本発明の一段
の場合の実施例と同様、高圧再熱器18からの再熱ドレン
30は最高圧側給水加熱器32ではなくドレンクーラ66に送
り込まれる。
２の最高圧側給水加熱器54に流入させる。この場合に第
２の最高圧側給水加熱器54からのドレン58をタンク60に
送り込むが、このタンク60は再熱器18の分離器部分16か
らのドレン62だけではなく給水加熱器20からのドレン38
も受け入れる。このタンク60は、ドレンシステム内にお
けるフラッシュの問題の解決に役立ち、しかも流れのサ
ージに起因する問題を緩和する。タンク60からの混合ド
レンは小型ポンプ42により流れ64の状態で給水流40中に
圧送される。二段再熱方式では、ポンプ44は通常は、給
水流40を第２の最高圧側給水加熱器54に供給する前にそ
の圧力を高めるために用いられる。上述の本発明の一段
の場合の実施例と同様、高圧再熱器18からの再熱ドレン
30は最高圧側給水加熱器32ではなくドレンクーラ66に送
り込まれる。
かかるドレンクーラ66を利用すると、再熱器ドレン30
を最高圧側給水加熱器32の圧力まで降圧する必要がな
い。したがって、再熱器ドレン30の温度は最高圧側給水
加熱器32を出た給水の温度よりも高いことになる。標準
的な熱収支計算法によれば、ドレンクーラ66の対数平均
温度差（以下「LMTD」という。）は、再熱ドレン30中の
掃気用蒸気の存在を無視すると、定格負荷状態でドレン
温度が６℃（10゜F）に近づく一段再熱方式では約17℃
（30゜F）になる。もし掃気用蒸気の温度を考慮に入れ
ると、LMTDは一層大きくなる。その結果、掃気用蒸気を
考慮に入れるかどうかにかかわらず、非常に小型の熱交
換器をドレンクーラ66として用いることができる。
を最高圧側給水加熱器32の圧力まで降圧する必要がな
い。したがって、再熱器ドレン30の温度は最高圧側給水
加熱器32を出た給水の温度よりも高いことになる。標準
的な熱収支計算法によれば、ドレンクーラ66の対数平均
温度差（以下「LMTD」という。）は、再熱ドレン30中の
掃気用蒸気の存在を無視すると、定格負荷状態でドレン
温度が６℃（10゜F）に近づく一段再熱方式では約17℃
（30゜F）になる。もし掃気用蒸気の温度を考慮に入れ
ると、LMTDは一層大きくなる。その結果、掃気用蒸気を
考慮に入れるかどうかにかかわらず、非常に小型の熱交
換器をドレンクーラ66として用いることができる。
ドレンクーラ66のLMTDは、もし掃気蒸気を無視すると
二段再熱方式については定格負荷状態において約44℃
（80゜F）になろう。25％負荷状態では、LMTDは一段再
熱方式では約33℃（60゜F）、二段再熱方式では約39℃
（70゜F）である。
二段再熱方式については定格負荷状態において約44℃
（80゜F）になろう。25％負荷状態では、LMTDは一段再
熱方式では約33℃（60゜F）、二段再熱方式では約39℃
（70゜F）である。
本発明の方法及び装置により従来技術の問題点のうち
多くが解決できる。たとえば、従来法では通常、再熱器
ドレン30の圧力を下げ、その後最高圧側給水加熱器32内
に注入しているが、降圧のためフラッシュが再熱ドレン
30中で生じ、そのために温度が下がる。本発明の装置
は、再熱ドレン30を高圧状態で利用することによりこの
問題を解決している。この再熱ドレン30を高圧状態で用
いるとシステムの熱力学的効率が実質的に増大する。フ
ラッシュの問題を解決することにより、熱勾配及びキャ
ビテーション−浸食に起因する設備上の問題も解決でき
る。
多くが解決できる。たとえば、従来法では通常、再熱器
ドレン30の圧力を下げ、その後最高圧側給水加熱器32内
に注入しているが、降圧のためフラッシュが再熱ドレン
30中で生じ、そのために温度が下がる。本発明の装置
は、再熱ドレン30を高圧状態で利用することによりこの
問題を解決している。この再熱ドレン30を高圧状態で用
いるとシステムの熱力学的効率が実質的に増大する。フ
ラッシュの問題を解決することにより、熱勾配及びキャ
ビテーション−浸食に起因する設備上の問題も解決でき
る。
また、再熱器ドレン30の或る部分を掃気用蒸気で構成
できるので再熱器管の温度サイクルの問題も解決でき
る。好ましくは、再熱器ドレン30は少なくとも２％の掃
気用蒸気を含むが、その割合はシステムの負荷が減少す
るにつれて増大する。
できるので再熱器管の温度サイクルの問題も解決でき
る。好ましくは、再熱器ドレン30は少なくとも２％の掃
気用蒸気を含むが、その割合はシステムの負荷が減少す
るにつれて増大する。
もし掃気用蒸気を再熱器ドレン30中に存在させる場
合、ドレンクーラ66はこの掃気用蒸気の復水のため復水
部を有するのが好ましいであろう。ドレンクーラ66にお
ける復水対ドレン冷却の比率は再熱器ドレン30中に含ま
れる掃気用蒸気の量に応じて様々である。
合、ドレンクーラ66はこの掃気用蒸気の復水のため復水
部を有するのが好ましいであろう。ドレンクーラ66にお
ける復水対ドレン冷却の比率は再熱器ドレン30中に含ま
れる掃気用蒸気の量に応じて様々である。
一段と二段の再熱方式の両方について熱収支の計算を
行ったが、その計算結果を第18頁及び第19頁の表Ｉ及び
表IIにそれぞれ示している。これらの計算において、掃
気用蒸気の含有量を、或る一つのケースでは全負荷から
25％負荷まで２％に保ち、別のケースでは標準サイクル
を用いて負荷と反比例させた。後者のケースでは掃気用
蒸気の含有量は25％負荷の状態で約21％まで増大した。
行ったが、その計算結果を第18頁及び第19頁の表Ｉ及び
表IIにそれぞれ示している。これらの計算において、掃
気用蒸気の含有量を、或る一つのケースでは全負荷から
25％負荷まで２％に保ち、別のケースでは標準サイクル
を用いて負荷と反比例させた。後者のケースでは掃気用
蒸気の含有量は25％負荷の状態で約21％まで増大した。
これらの熱収支の計算は、スロットル圧力をあらゆる
負荷状態において一定に保って行った。しかしながら、
実際には、スロットル圧力は負荷の減少につれて増大す
る。これにより本発明の熱サイクルの改善の度合いが大
きくなる。というのは、基本ケース（標準サイクル）の
相対熱消費率は表Ｉ及び表IIに比較して示す相対熱消費
率よりも小さいからである。さらにLMTDは負荷が小さい
場合には増大する。
負荷状態において一定に保って行った。しかしながら、
実際には、スロットル圧力は負荷の減少につれて増大す
る。これにより本発明の熱サイクルの改善の度合いが大
きくなる。というのは、基本ケース（標準サイクル）の
相対熱消費率は表Ｉ及び表IIに比較して示す相対熱消費
率よりも小さいからである。さらにLMTDは負荷が小さい
場合には増大する。
掃気用蒸気の含有量が増大すると、本発明のサイクル
の熱消費率（最大値2KJ/Kw−hr）については効果が小さ
いが、標準サイクルの熱消費率に対しては効果の大きい
ことが分かる。また、これにより、分離器からの湿分の
キャリオーバの影響、即ち、再熱器の蒸気要件を厳しく
する、再熱器への液体の流入量の増大をもたらす非効率
的な分離は、本発明のサイクルに関しては殆ど問題とな
らないことが分かる。さらに、100％負荷状態では３〜4
KJ/Kw−hr、75％負荷状態では３〜5KJ/Kw−hr、50％負
荷状態では６〜8KJ/Kw−hr、20％負荷状態では18〜19KJ
/Kw−hrという熱消費率の改善が得られていることが確
認された（なお、これらの場合、１％の湿分を用いてい
る）。
の熱消費率（最大値2KJ/Kw−hr）については効果が小さ
いが、標準サイクルの熱消費率に対しては効果の大きい
ことが分かる。また、これにより、分離器からの湿分の
キャリオーバの影響、即ち、再熱器の蒸気要件を厳しく
する、再熱器への液体の流入量の増大をもたらす非効率
的な分離は、本発明のサイクルに関しては殆ど問題とな
らないことが分かる。さらに、100％負荷状態では３〜4
KJ/Kw−hr、75％負荷状態では３〜5KJ/Kw−hr、50％負
荷状態では６〜8KJ/Kw−hr、20％負荷状態では18〜19KJ
/Kw−hrという熱消費率の改善が得られていることが確
認された（なお、これらの場合、１％の湿分を用いてい
る）。
上述のように、ドレンクーラ66は、掃気用蒸気が存在
するために復水部を有する共に、再熱器からの復水及び
復水部からの掃気用蒸気の復水のためのドレン冷却部を
有する。再熱器ドレン30の構成、二段再熱方式では再熱
器ドレン52の構成は、再熱器ドレンの蒸気／水混合物の
過度の圧力を消散させるため耐浸食性の圧力逃がし装置
を必要とする標準的なシステムと比較して単純に示され
ている。
するために復水部を有する共に、再熱器からの復水及び
復水部からの掃気用蒸気の復水のためのドレン冷却部を
有する。再熱器ドレン30の構成、二段再熱方式では再熱
器ドレン52の構成は、再熱器ドレンの蒸気／水混合物の
過度の圧力を消散させるため耐浸食性の圧力逃がし装置
を必要とする標準的なシステムと比較して単純に示され
ている。
本発明の装置を使用すると、給水の終温度は最適値よ
りも僅かに高いだけである。しかしながら、かかる終温
度の僅かな増大よりも熱消費率面での効率向上の方が重
要である。その他の場合、つまり、給水の終温度が初期
設計において、資本設備費を最少限に抑えるため最適値
よりも僅かに低い場合には、本発明の装置により終温度
を最適値まで上昇させることができる。システムを新し
く設計中であれば、かかる新システムを、従来型システ
ムで得られたのと同一の終温度が得られるよう設計する
のが好ましい。これには、従来型段熱交換器を幾分改造
する必要がある。
りも僅かに高いだけである。しかしながら、かかる終温
度の僅かな増大よりも熱消費率面での効率向上の方が重
要である。その他の場合、つまり、給水の終温度が初期
設計において、資本設備費を最少限に抑えるため最適値
よりも僅かに低い場合には、本発明の装置により終温度
を最適値まで上昇させることができる。システムを新し
く設計中であれば、かかる新システムを、従来型システ
ムで得られたのと同一の終温度が得られるよう設計する
のが好ましい。これには、従来型段熱交換器を幾分改造
する必要がある。
今述べたように、本発明の主要な利点は、既存のプラ
ントの熱効率の向上が得られることにある。既存のプラ
ントに本発明のドレンクーラを別途装備しても良い。新
しいユニットでは、最も高い抽気箇所における圧力を下
げてドレンクーラを出た給水温度が所望値になるように
する。
ントの熱効率の向上が得られることにある。既存のプラ
ントに本発明のドレンクーラを別途装備しても良い。新
しいユニットでは、最も高い抽気箇所における圧力を下
げてドレンクーラを出た給水温度が所望値になるように
する。
本発明の方法及び装置は従来技術と比べ他にも幾つか
の特筆すべき利点がある。本発明では、熱出力定格に関
し同一のキロジュール（BTUによる）で大きな電力が得
られる。その理由は、本発明によりシステム内における
エネルギ散逸量が減少するからである。さらに、本発明
のシステムは全体的に、上述のような掃気用蒸気及び分
離器16からの湿分のキャリオーバの量が変化するような
サイクルで生じることがある問題に関して許容度が高
い。
の特筆すべき利点がある。本発明では、熱出力定格に関
し同一のキロジュール（BTUによる）で大きな電力が得
られる。その理由は、本発明によりシステム内における
エネルギ散逸量が減少するからである。さらに、本発明
のシステムは全体的に、上述のような掃気用蒸気及び分
離器16からの湿分のキャリオーバの量が変化するような
サイクルで生じることがある問題に関して許容度が高
い。
従来型蒸気−蒸気再熱システムでは、給水加熱器のド
レン流を最終的に給水流に追加する場合、ドレンの圧力
を高めるためポンプが別途必要であった。しかしなが
ら、本発明の方法ではこのようなポンプは不要である。
レン流を最終的に給水流に追加する場合、ドレンの圧力
を高めるためポンプが別途必要であった。しかしなが
ら、本発明の方法ではこのようなポンプは不要である。
最後に、現行法では一般に、高圧の液体が低圧の蒸気
と共に熱交換器に供給されている。これにより、液体の
膨張／フラッシュが生じることになり、その結果として
設備上の問題が発生する。これに対して、本発明の方法
では、再熱器ドレン30がドレンクーラ66で冷却されるの
で、その結果得られる流れ68を一旦、最高圧側給水加熱
器32に送ると、上記の問題の多くは解決できる。
と共に熱交換器に供給されている。これにより、液体の
膨張／フラッシュが生じることになり、その結果として
設備上の問題が発生する。これに対して、本発明の方法
では、再熱器ドレン30がドレンクーラ66で冷却されるの
で、その結果得られる流れ68を一旦、最高圧側給水加熱
器32に送ると、上記の問題の多くは解決できる。
本発明は主としてシステムエネルギを最大圧力で利用
するという原理に基づいており、それにより熱及びシス
テム効率が向上する。
するという原理に基づいており、それにより熱及びシス
テム効率が向上する。
かくして本発明を説明したが、本発明は例示目的で記
載した実施例に限定されず、構成要素のそれぞれのあら
ゆる範囲の均等物を包含する特許請求の範囲に係る事項
によってのみ限定されるものであることは理解されるべ
きである。
載した実施例に限定されず、構成要素のそれぞれのあら
ゆる範囲の均等物を包含する特許請求の範囲に係る事項
によってのみ限定されるものであることは理解されるべ
きである。
第１図は、本発明の装置を有する一段再熱プラントの一
部を示す略図である。 第２図は、本発明の沿う有する二段再熱プラントの一部
の略図である。 〔主要な参照番号の説明〕 18……再熱器、20,32……給水加熱器、30……再熱器ド
レン、66……ドレンクーラ。
部を示す略図である。 第２図は、本発明の沿う有する二段再熱プラントの一部
の略図である。 〔主要な参照番号の説明〕 18……再熱器、20,32……給水加熱器、30……再熱器ド
レン、66……ドレンクーラ。
Claims (3)
- 【請求項１】再熱器が再熱用ドレンを生ぜしめ、数個の
給水加熱器が圧力上昇傾向にある給水を加熱するため直
列接続され、給水加熱器がそれぞれ給水入口及び給水出
口を有する蒸気−蒸気再熱方式蒸気タービンにおいて、
ドレンクーラが、再熱器から再熱用ドレンを受け入れ、
該再熱用ドレンを、最高圧側給水加熱器への送り込みに
先立って最高圧側給水加熱器の前記出口からの給水に対
し熱交換関係で通すことを特徴とする蒸気−蒸気再熱方
式蒸気タービン。 - 【請求項２】再熱器は二段再熱器であり、各段が再熱用
ドレンを生ぜしめ、ドレンクーラは二段のうち温度が高
い方の段から再熱用ドレンを受け入れるよう接続されて
いることを特徴とする請求項第（１）項記載の蒸気−蒸
気再熱方式蒸気タービン。 - 【請求項３】再熱器からの再熱用ドレンは蒸気を含有
し、ドレンクーラは前記蒸気を復水する復水部を有する
ことを特徴とする請求項第（１）項又は第（２）項記載
の蒸気−蒸気再熱方式蒸気タービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US149,316 | 1988-01-28 | ||
| US07/149,316 US4825657A (en) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | Apparatus and method for improved utilization of steam-to-steam reheater drains |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01230907A JPH01230907A (ja) | 1989-09-14 |
| JP2668086B2 true JP2668086B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=22529725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1020681A Expired - Lifetime JP2668086B2 (ja) | 1988-01-28 | 1989-01-30 | 蒸気―蒸気再熱方式蒸気タービン |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4825657A (ja) |
| JP (1) | JP2668086B2 (ja) |
| IT (1) | IT1232614B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4955200A (en) * | 1989-05-17 | 1990-09-11 | Westinghouse Electric Corp. | Reheater piping and drain cooler system |
| US5079922A (en) * | 1990-11-07 | 1992-01-14 | Westinghouse Electric Corp. | Moisture-separator-reheater drain cooler system |
| US5140818A (en) * | 1991-05-09 | 1992-08-25 | Westinghouse Electric Corp. | Internal moisture separation cycle |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH558975A (de) * | 1972-09-11 | 1975-02-14 | Siemens Ag | Kernkraftwerk mit einem dampferzeuger. |
| JPS6179905A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-23 | 株式会社日立製作所 | ドレン回収システム |
-
1988
- 1988-01-28 US US07/149,316 patent/US4825657A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-01-27 IT IT8941505A patent/IT1232614B/it active
- 1989-01-30 JP JP1020681A patent/JP2668086B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT8941505A0 (it) | 1989-01-27 |
| US4825657A (en) | 1989-05-02 |
| JPH01230907A (ja) | 1989-09-14 |
| IT1232614B (it) | 1992-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11066960B2 (en) | Double-reheat power generator with an ultra high pressure cylinder and a high-intermediate pressure cylinder each having additional heat recovery turbine stages | |
| JP3976857B2 (ja) | ガスタービン冷却空気冷却器としての強制貫流蒸気発生装置を備えた複合動力プラント | |
| EP0391082A2 (en) | Improved efficiency combined cycle power plant | |
| US20010004829A1 (en) | Method for supplementing a saturated steam generation system having at least one steam turbine set, and steam power plant supplemented using the method | |
| RU2153081C1 (ru) | Газо- и паротурбинная установка, а также способ ее эксплуатации | |
| CN104806308B (zh) | 一种超超临界二次再热机组的优化方案 | |
| US4955200A (en) | Reheater piping and drain cooler system | |
| KR20150008066A (ko) | 원자력 발전소에서 열 사이클의 수득률을 개선하기 위한 방법 | |
| US4896496A (en) | Single pressure steam bottoming cycle for gas turbines combined cycle | |
| US5140818A (en) | Internal moisture separation cycle | |
| US20040025510A1 (en) | Method for operating a gas and steam turbine installation and corresponding installation | |
| US6363710B1 (en) | Gas and steam-turbine plant | |
| US5477683A (en) | Method and device during starting and low-load operation of a once-through boiler | |
| JP2668086B2 (ja) | 蒸気―蒸気再熱方式蒸気タービン | |
| US5377489A (en) | Internal moisture separation cycle for a low pressure turbine | |
| US6460325B2 (en) | Method of converting a system generating saturated steam, having at least one steam turbine group, and power station converted in accordance with the method | |
| CA1235301A (en) | Wet-steam turbine plant | |
| US4561255A (en) | Power plant feedwater system | |
| RU2144994C1 (ru) | Парогазовая установка | |
| JPS6035104A (ja) | 超高温高圧蒸気タ−ビンプラント | |
| CN113932213B (zh) | 发电汽轮机组汽水系统和燃煤发电机组 | |
| CN113898429B (zh) | 超临界再热回热朗肯循环系统 | |
| KR100567914B1 (ko) | 가스터빈 복합발전용 배열회수보일러 | |
| JP2923122B2 (ja) | 原子力発電プラントのドレン回収装置 | |
| SU1114804A1 (ru) | Паротурбинна установка |