JP2692056B2 - 蒸気タービン設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンからの抽
気蒸気によりボイラに供給する給水を加熱脱気する脱気
器とこの脱気器からの脱気水を貯留する脱気水タンクを
備え、特に余剰の抽気蒸気により給水を加熱脱気して余
剰の抽気蒸気の蓄熱を行なう蒸気タービン設備に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】供給された給水を蒸発させて蒸気を発生
するボイラと、このボイラからの蒸気により駆動される
蒸気タービンとを備え、蒸気タービンの駆動により生じ
た動力を蒸気タービンに接続された発電機により電力に
変換して負荷に供給するとともに、タービンから取出し
た抽気蒸気を抽気蒸気系を経てプロセスに供給する蒸気
タービン設備が知られている。

【０００３】このような蒸気タービン設備において、ボ
イラに供給される給水はボイラやタービン等の機器の腐
食を起こす原因となる給水中に溶存されている酸素や炭
酸ガス等を脱気する必要があり、このため蒸気タービン
から抽気蒸気系を経て供給される抽気蒸気により給水を
加熱脱気する脱気器と、この脱気器にて脱気された脱気
水を貯留する脱気水タンクを備えている。

【０００４】したがって蒸気タービン設備の運転では給
水タンクからの給水を脱気器に送って脱気し、この脱気
された脱気水は脱気水タンクに貯留される。そして貯留
された脱気水はボイラに供給されて蒸気になり、この蒸
気により蒸気タービンは駆動される。

【０００５】ところで、前記抽気蒸気系に接続されるプ
ロセスが要求する蒸気量や発電機からの電気出力が低下
する等の蒸気負荷が減少して余剰の抽気蒸気が生じた場
合には給水タンクから脱気器に供給する給水量を増加し
て脱気のために供給されるタービンの抽気蒸気量を増加
させて脱気水を生成し、この脱気水を脱気水タンクに貯
留して蓄熱することが行なわれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように蒸気ター
ビン設備の運転時、余剰の抽気蒸気が生じた場合、脱気
器にて脱気用の抽気蒸気量を増加させて得られる脱気水
量は、余剰蒸気量に比例して決まる。したがってこの脱
気水量は、余剰の抽気蒸気が生じない蒸気タービン設備
の運転期間と余剰の抽気蒸気が生じる運転期間とでは差
異が生じる。このため余剰の抽気蒸気が生じてもその一
部を大気放出しており、このため蓄熱が十分に行なわれ
ないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、余剰蒸気をすべて蓄熱す
ることのできる蒸気タービン設備を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によればボイラと、ボイラからの蒸気により
駆動される蒸気タービンと、ボイラに供給する水を貯留
する給水タンクと、蒸気タービンから抽出される抽気蒸
気を第１の圧力制御弁により圧力制御した第１の蒸気に
より給水タンクから第１の給水系を経て供給される水を
加熱脱気する高圧脱気器と、抽気蒸気を第２の圧力制御
弁により第１の蒸気の圧力より低い圧力に制御された第
２の蒸気により給水タンクから第２の給水系を経て供給
される水を加熱脱気する低圧脱気器と、第１の給水系に
設けられ、供給される水の流量を制御する第１の給水制
御弁と、第２の給水系に設けられ、供給する水の流量を
制御する第２の給水制御弁と、高圧及び低圧脱気器で脱
気された脱気水を貯留してボイラに供給する脱気水タン
クと、蒸気負荷が低減して余剰の抽気蒸気発生による抽
気蒸気圧力上昇を検出する圧力検出器と、余剰の抽気蒸
気発生時余剰の抽気蒸気が生じない運転期間のボイラに
供給する予想脱気水量になるように第１と第２の給水制
御弁により制御して高圧及び低圧脱気器にそれぞれ給水
タンクから供給する水の流量比を計画値に制御する制御
部とを備えるものとする。

【０００９】また、脱気水タンク内の脱気水を高圧脱気
器に供給し、この脱気水の流量を制御する脱気水流量制
御弁を備えた脱気水戻り系を設けるものとする。

【００１０】

【作用】ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービ
ンの負荷や蒸気タービンから抽出される抽気蒸気の負
荷、例えばプロセスの蒸気負荷が低減した場合には抽気
蒸気に余剰の蒸気が生じる。この余剰の抽気蒸気を第１
の圧力制御弁により制御した蒸気（以下高圧蒸気とい
う）と第２の圧力制御弁により制御した前記高圧蒸気に
より低い圧力の低圧蒸気にする。そして給水タンクから
第１の給水系を経て供給される水を高圧脱気器にて前記
高圧蒸気により加熱脱気し、一方第２の給水系を経て供
給される水を低圧脱気器にて前記低圧蒸気により加熱脱
気する。

【００１１】ところで高圧蒸気により高圧脱気器で加熱
脱気された脱気水の飽和温度は低圧蒸気により低圧脱気
器で加熱脱気された脱気水の飽和温度より高いので、高
圧脱気器の脱気水の熱エネルギーは低圧脱気器の脱気水
の熱エネルギーより大きく、蓄熱に有利であるが、反面
加熱脱気する同一蒸気量に対して得られる脱気水量は低
圧脱気器によるものが高圧脱気器によるものより大き
い。

【００１２】この特性を利用して蒸気タービンの蒸気負
荷が低減して余剰の抽気蒸気発生時、余剰の抽気蒸気が
生じない運転期間のボイラに供給する予想脱気水量にな
るように給水タンクから高圧脱気器と低圧脱気器とに供
給される水の流量比を第１の給水制御弁と第２の給水制
御弁により予め演算された計画値に制御することによ
り、前記流量比に対応する脱気水を高圧脱気器と低圧脱
気器とに生じさせる。なお、高圧及び低圧脱気器での加
熱脱気は余剰の抽気蒸気が生じている運転期間行なわれ
る。

【００１３】高圧脱気器と低圧脱気器とで脱気された脱
気水は混合されて脱気水タンクに貯留される。この場合
脱気水タンクに貯留される脱気水量は高圧脱気器と低圧
脱気器に供給する給水タンクからの水の前記流量比の計
画値により、余剰の抽気の抽気蒸気が生じない運転期間
に必要な脱気水量となる。

【００１４】なお、余剰の抽気蒸気が可成り多い場合に
は第１の給水制御弁を制御し、第２の給水制御弁を閉に
し、すなわち流量比を１：０にして高圧脱気器のみにて
給水タンクからの水を加熱脱気することにより、前記余
剰の抽気蒸気が生じない運転期間に必要な熱エネルギー
の高い脱気水量が得られる。

【００１５】一方、余剰蒸気が少ない場合には第１の給
水制御弁を閉にし、第２の給水制御弁を制御し、すなわ
ち流量比を０：１にして低圧脱気器のみにて給水タンク
からの水を加熱脱気することにより、前記より熱エネル
ギーが低いが余剰の抽気蒸気を生じない運転期間に必要
な脱気水量が得られる。

【００１６】なお、脱気水タンク内に貯留された脱気水
量の増量が必要ないとき、余剰の抽気蒸気がある場合に
はこの脱気水を脱気水戻り系を経て脱気水流量制御弁に
より流量制御して高圧脱気器に供給することにより、こ
の脱気水は供給される余剰の抽気蒸気により加熱昇温さ
れ、高圧脱気器内の高温の脱気水と混合して脱気水タン
クに戻される。この結果脱気水タンク内の脱気水の温度
は昇温して余剰の抽気蒸気の蓄熱をさらに行なうことが
できる。

【００１７】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例による蒸気タービン設
備の系統図である。図１において１はボイラ、２は蒸気
供給系３を経る蒸気により駆動される蒸気タービン、４
は増速機５を介して蒸気タービン３に接続される発電機
である。なお６は蒸気タービン２の排気蒸気を図示しな
い復水器に供給する排出系である。

【００１８】抽気蒸気系８は蒸気タービン２の途中の段
落とプロセス９，高圧脱気器１１，低圧脱気器１３とに
接続して設けられている。なお、高圧圧力制御弁１０，
低圧圧力制御弁１２はそれぞれ高圧，低圧脱気器１１，
１３に供給する抽気蒸気の圧力を制御する。ここで、高
圧脱気器１１に供給され、高圧圧力制御弁１０で制御さ
れる抽気蒸気の圧力は、低圧脱気器１３に供給され、低
圧圧力制御弁１２で制御される抽気蒸気の圧力より高
い。なお１４は抽気蒸気系８を流れる抽気蒸気の圧力を
検出する圧力検出器である。

【００１９】給水タンク１５は図示しない復水器からの
復水と補給水を貯留する。

【００２０】給水系１６は供給ポンプ１７を備え、下流
で高圧脱気器１１に接続する高圧給水制御弁１９を備え
る高圧給水系１８と低圧脱気器１３に接続する低圧給水
制御弁２１を備える低圧給水系２０とに分岐しており、
給水タンク１５内の復水と補給水とからなる水を供給ポ
ンプ１７により高圧，低圧脱気器１１，１３にそれぞれ
供給する。

【００２１】脱気水タンク２５はポンプ２６により高圧
脱気水供給系２７を経て送水される高圧脱気器１１内の
脱気水とポンプ２８により低圧脱気水供給系２９を経て
送水される低圧脱気器１３内の脱気水とを混合して貯留
する。

【００２２】ボイラ給水系３０は脱気水タンク２５とボ
イラ１とに接続されて設けられ、ボイラ給水ポンプ３１
により脱気水タンク２５内の脱気水をボイラ１に供給す
る。

【００２３】脱気水戻り系３３は脱気水タンク２５と高
圧脱気器１１とに脱気水流量制御弁３４，ポンプ３５を
備えて接続されて設けられ、ポンプ３５により脱気水タ
ンク２５内の脱気水を高圧脱気器１１に戻す。

【００２４】制御部４０は抽気蒸気系８を流れる余剰の
抽気蒸気による蒸気圧力上昇を圧力検出器１４で検出
し、この検出した圧力上昇の信号により高圧，低圧給水
制御弁１９，２１の開度をそれぞれ制御して高圧給水系
１８と低圧給水系２０とに流れる給水タンク１５からの
水の流量比を前述の計画値にするように高圧給水制御弁
１９と低圧給水制御弁２１とを制御する流量比制御装置
を備えている。

【００２５】このような構成により、発電機５からの電
力を受電する電力負荷やプロセス９の蒸気負荷が低減し
て余剰の抽気蒸気が生じる場合、この余剰の抽気蒸気に
よりボイラ１に供給する水の脱気が行なわれる。以下こ
の脱気方法について説明する。

【００２６】上記のように余剰の抽気蒸気が生じれば、
抽気蒸気系８に流れる抽気蒸気の圧力は上昇する。この
圧力上昇は圧力検出器１４により検出され、検出圧力上
昇の信号は制御部４０に入力される。

【００２７】制御部４０においては余剰蒸気量による検
出圧力上昇の信号により流量比制御装置が作動し、ここ
からの出力信号により高圧給水制御弁１９と低圧給水制
御弁２１とを余剰の抽気蒸気が生じない運転期間のボイ
ラに供給する予想脱気水量になるように高圧，低圧給水
制御弁１９，２１の開度をそれぞれ制御して給水タンク
１５からの水を高圧給水系１８，低圧給水系２０を流れ
る水の流量比を計画値に制御して高圧，低圧脱気器１
１，１３にそれぞれ流入させる。

【００２８】このようにして高圧脱気器１１，低圧脱気
器１３に流入した水は、高圧圧力制御弁１０，低圧圧力
制御弁１２の作動により抽気蒸気系８を流れてそれぞれ
高圧脱気器１１，低圧脱気器１３に流入する高圧及び低
圧の余剰の抽気蒸気により加熱脱気される。そして脱気
された脱気水はそれぞれ高圧脱気器１１からポンプ２６
により脱気水供給系２７を経て、また低圧脱気器１３か
らポンプ２８により脱気水供給系２９を経て脱気水タン
ク２５に送られて貯留される。

【００２９】脱気水タンク２５には余剰の抽気蒸気が生
じる運転期間高圧脱気器１１，低圧脱気器１３にて脱気
された脱気水が貯留される。なお、この運転期間に脱気
水タンク２５に貯留される脱気水量は余剰の抽気蒸気が
生じない運転期間のボイラに供給する脱気水量となる。
電気負荷や蒸気負荷が元に戻って余剰の抽気蒸気が生じ
なくなれば、抽気蒸気系８の蒸気圧力は元の値に戻るの
で、圧力復帰を圧力検出器１４で検出し、この検出信号
により制御部４０の流量比制御装置により高圧，低圧給
水制御弁１９，２１を閉にすることにより、高圧，低圧
圧力制御弁１０，１２は閉となり、脱気作用は停止す
る。

【００３０】このようにして余剰の抽気蒸気が生じてい
る運転期間高圧，低圧脱気器１１，１３から脱気水タン
ク２５に貯留される脱気水は余剰の抽気蒸気が生じない
運転期間にボイラ給水ポンプ３１によりボイラ給水系３
０を経てボイラ１に供給される。そしてボイラ１にて余
剰の抽気蒸気が生じない電力負荷やプロセスの蒸気負荷
に対応する蒸気量を生成して蒸気タービン２に蒸気供給
系３を経て供給する。この際抽気蒸気系８を流れる蒸気
はすべてプロセス９に供給される。

【００３１】ところで、余剰蒸気量が可成り多い場合に
は、制御部４０の流量制御装置により高圧給水制御弁１
９を制御し、低圧給水制御弁２１を閉，すなわち流量比
を１：０にして給水タンク１５からの水を高圧脱気器１
１のみに流量制御して送り、高圧圧力制御弁１０で制御
される高圧の余剰の抽気蒸気により高圧脱気器１１にて
加熱脱気する。この場合においても高圧脱気器１１から
脱気水タンク２５に送られて貯留される脱気水量は前述
のように余剰の抽気蒸気が生じない運転期間に必要な量
となる。

【００３２】また、余剰蒸気量が少ない場合には制御部
４０の流量比制御装置により高圧給水制御弁１９を閉に
し、低圧給水制御弁２１を制御し、すなわち流量比０：
１にして給水タンク１５からの水を低圧脱気器１３のみ
に流量制御して送り、低圧圧力制御弁１２で制御される
低圧の余剰の抽気蒸気により低圧脱気器１３にて加熱脱
気する。この場合においても、前述のように同一余剰蒸
気量に対して低圧脱気器１３で脱気する量は高圧脱気器
１１のそれより多いので、低圧脱気器１３から脱気水タ
ンク２５に貯留される脱気水量は、前述のように余剰の
抽気蒸気が生じない運転期間に必要な量になる。

【００３３】なお、脱気水タンク２５に貯留された脱気
水量を増量する必要がないときに余剰の抽気蒸気がある
場合には、ポンプ３５により脱気水戻り系３３を経て脱
気水流量制御弁３６によりその流量を制御して高圧脱気
器１１に送ることにより、この送られた脱気水は高圧脱
気器１１に加熱脱気のために送られる余剰の抽気蒸気に
より昇温され、再び脱気水タンク２５に戻るので、余剰
蒸気の蓄熱をさらに行なうことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば蒸気タービン設備の運転時生じる余剰の抽気蒸
気を圧力制御弁により高圧蒸気と低圧蒸気にしてそれぞ
れ高圧脱気器，低圧脱気器に供給し、一方給水タンクか
らの水を高圧給水制御弁と低圧給水制御弁とを制御して
高圧脱気器と低圧脱気器とに供給する流量比を余剰の抽
気蒸気が生じない運転期間のボイラに供給する脱気水量
になるようにする流量比に制御して、前記高圧蒸気と低
圧蒸気とによりそれぞれ加熱脱気し、この脱気水を脱気
水タンクに蓄積することにより、余剰の抽気蒸気が生じ
ない運転期間のボイラに供給する脱気水量となるので、
余剰の抽気蒸気をすべて有効に蓄熱できる。

【００３５】また、脱気水タンク内の脱気水を高圧脱気
器に送るようにしたことにより、送水された脱気水は高
圧脱気器に流入する余剰の抽気蒸気により加熱昇温され
るので、余剰の抽気蒸気の蓄熱をさらに行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による蒸気タービン設備の系統
図

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 蒸気タービン ８ 抽気蒸気系 １０ 高圧圧力制御弁 １１ 高圧脱気器 １２ 低圧圧力制御弁 １３ 低圧脱気器 １５ 給水タンク １８ 高圧給水系 １９ 高圧給水制御弁 ２０ 低圧給水系 ２１ 低圧給水制御弁 ２５ 脱気水タンク ３３ 脱気水戻り系 ３４ 脱気水流量制御弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラと、ボイラからの蒸気により駆動さ
   れる蒸気タービンと、ボイラに供給する水を供給する給
   水タンクと、蒸気タービンから抽出される抽気蒸気を第
   １の圧力制御弁により圧力制御した第１の蒸気により給
   水タンクから第１の給水系を経て供給される水を加熱脱
   気する高圧脱気器と、抽気蒸気を第２の圧力制御弁によ
   り第１の蒸気の圧力より低い圧力に制御された第２の蒸
   気により給水タンクから第２の給水系を経て供給される
   水を加熱脱気する低圧脱気器と、第１の給水系に設けら
   れた供給水量を制御する第１の給水制御弁と、第２の給
   水系に設けられた供給水量を制御する第２の給水制御弁
   と、高圧及び低圧脱気器で脱気された脱気水を貯留して
   ボイラに供給する脱気水タンクと、蒸気負荷が低減して
   余剰の抽気蒸気発生による抽気蒸気圧力上昇を検出する
   圧力検出器と、余剰の抽気蒸気発生時余剰の抽気蒸気が
   生じない運転期間のボイラに供給する予想脱気水量にな
   るように第１と第２の給水制御弁により制御して高圧及
   び低圧脱気器にそれぞれ給水タンクから供給する水の流
   量比を計画値に制御する制御部とを備えたことを特徴と
   する蒸気タービン設備。
2. 【請求項２】請求項１記載の蒸気タービン設備におい
   て、脱気水タンク内の脱気水を高圧脱気器に供給し、こ
   の脱気水の流量を制御する脱気水流量制御弁を備えた脱
   気水戻り系を設けたことを特徴とする蒸気タービン設
   備。