JP3065794B2 - 給水加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン発電プラ
ントにガスタービン発電プラントを追設した排気再燃方
式のコンバインドサイクルプラントにおける給水加熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガスタービンの排気は通常５０
０℃であり、この排熱を如何に利用するかが重要な問題
となっており、その一つの手段としてボイラの燃焼ガス
として上記ガスタービン排気を使用することが提案され
ている。

【０００３】図２は、排気再燃方式を採用したコンバイ
ンドサイクルの従来のシステム構成図であって、ボイラ
１で発生した蒸気は主蒸気管２を経て高圧蒸気タービン
３に供給され、そこで膨張し仕事を行なった蒸気は低温
再熱管４を経てボイラ１に戻され再熱される。この再熱
された再熱蒸気は高温再熱管５を経て中圧蒸気タービン
６および低圧蒸気タービン７に送られ、そこで膨張仕事
を行なった後復水器８で復水される。そして各タービン
で行われた仕事は蒸気タービン用発電機９で電気エネル
ギーとして取り出される。

【０００４】上記復水器８で復水された復水は、復水ポ
ンプ１０によって低圧給水加熱器１１ａ，１１ｂ，１１
ｃおよびこれと並列に接続された低圧排ガスクーラ１２
ａを通って、脱気器１３に送られ、更に給水ポンプ１４
によって高圧給水加熱器１５ａ，１５ｂ，１５ｃおよび
これと並列に接続された高圧排ガスクーラ１２ｂを経て
ボイラ１に環流される。

【０００５】一方、コンプレッサ１５で加圧された圧縮
空気は燃焼器１７に送られ、その燃焼機１７に供給され
た燃料の燃焼により高圧の混合ガスとなりガスタービン
１８に供給され、そこで膨張し仕事を行ない、ガスター
ビン用発電機１９で電気エネルギーとし取り出される。
また、上記ガスタービン１７で仕事を行なった排ガスは
ボイラ１に送られ、そこで燃焼用空気として使用され
る。

【０００６】上記ボイラ１からの排ガスは高圧排ガスク
ーラ１２ｂおよび低圧排ガスクーラ１２ａを通り給水お
よび復水と熱交換した後煙突２０から排出される。

【０００７】ところで、高圧給水加熱器１５ｃには抽気
管２１ｃを介して高圧タービン３の途中段階から抽気が
供給され、高圧給水加熱器１５ｂには抽気管２１ｂを介
して低温再熱管４から抽気が供給され、高圧給水加熱器
１５ａには抽気管２１ａを介して中圧タービン６の途中
段落から抽気が供給されるようになっており、さらに各
低圧給水加熱器１１ａ，１１ｂ，１１ｃにはそれぞれ低
圧タービン７の途中段落から抽気管２２ａ，２２ｂ，２
２ｃを介して抽気が供給されるようにしてある。そし
て、各抽気管２１ａ，２１ｂ，２１ｃおよび２２ａ，２
２ｂ，２２ｃにはそれぞれ抽気を全閉できる抽気弁２３
および抽気の逆流による蒸気タービンのオーバースピー
ドを防止する抽気逆止弁２４が設けられている（抽気管
２２ａ，２２ｂ，２２ｃについては図示を一部省略す
る）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
通常の給水加熱器に対してガスタービン排ガスを加熱源
とするガスクーラを並設設置するものにおいては、圧縮
機で圧縮される空気量は部分負荷においてもさほど変化
せず、高圧排ガスクーラへ排出される排ガス量は定格運
転時と殆ど変化しない。一方、蒸気タービンサイクル系
では、部分負荷になるとその負荷に応じて復水管や給水
管に流れる水の量が減少する。したがって、ガスタービ
ン排ガスを加熱源とするガスクーラにおいては、少量の
ボイラ給水と多量のガスタービン排ガスとが熱交換さ
れ、最終ボイラ給水温度が著しく上昇し、ボイラ内でス
チーミングを起す等の問題がある。

【０００９】本発明はこのような点に鑑み、部分負荷運
転時においても最終ボイラ給水温度を所定温度以下に保
つとともに、ガスタービン排ガスが有する熱を十分利用
し得るようにした給水加熱装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸気タービン
抽気を加熱源とする給水加熱器とガスタービン排ガスを
加熱源とする排ガスクーラとを並列に接続した給水加熱
装置において、上記排ガスクーラの給水出口部からフラ
ッシュタンクに給水を導くフラッシュタンク用バイパス
管を分岐導出し、上記フラッシュタンクを給水ポンプ駆
動タービンに接続するとともに、減圧装置及び制御弁を
介して復水器に接続したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】部分負荷運転に際し、最終ボイラ給水流量が減
少した場合、排ガスクーラからの給水の一部がフラッシ
ュタンクに導かれ、そのフラッシュタンクで発生した蒸
気が給水ポンプ駆動タービンに送給され、その蒸気によ
って給水ポンプ駆動タービンが駆動される。しかして、
蒸気タービンからの抽気量を減少することができる。そ
して、フラッシュタンクで発生する蒸気量が給水ポンプ
駆動タービンに必要な量以上となると、減圧装置等を介
して復水器に排出され、全ての部分負荷運転に対応させ
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。なお、図２と同一部分については同一符
号を付しその詳細な説明は省略する。

【００１３】復水器８で復水された復水は低圧給水加熱
器１１で加熱された後、給水ポンプ１４によって高圧給
水加熱器１５側に送給される。ところで、上記給水ポン
プ１４の吐出側で、給水管２６が高圧給水加熱器側給水
管２６ａとガスクーラ側給水管２６ｂに分岐されてお
り、その高圧給水加熱器側給水管２６ａに高圧給水加熱
器１５が接続され、ガスクーラ側給水管２６ｂに高圧排
ガスクーラ１２ｂが接続されている。しかして、給水ポ
ンプ１４から吐出された給水は高圧給水加熱器１５及び
高圧排ガスクーラ１２ｂに送給され、そこでそれぞれ加
熱された後合流され、ボイラ１に供給される。

【００１４】ガスクーラ側給水管２６ｂには、高圧排ガ
スクーラ１２ｂの給水出口側において、フラッシュタン
ク用バイパス管２７が分岐導出されており、そのバイパ
ス管２７の先端がフラッシュタンク２８に接続されてい
る。上記フラッシュタンク２８の上部は、給水ポンプ駆
動タービン２９への抽気管３０に導管３１を介して接続
されており、さらに、上記導管３１の途中が減圧装置３
２及び制御弁３３を介して復水器８に接続されている。

【００１５】また、上記フラッシュタンク２８の下部は
ドレン管３４によって低圧給水加熱器１１に接続されて
おり、さらにそのドレン管３４は制御弁３５を介して復
水器８にも接続されている。なお、図中符号３６はフラ
ッシュタンク用バイパス管２７に設けられた制御弁、３
７はガスクーラ側給水管２６ｂに設けられた制御弁であ
る。

【００１６】ところで、高圧給水加熱器１５及び低圧給
水加熱器１１にそれぞれ加熱蒸気を送給する抽気管２
１，２２、及び高圧給水加熱器側給水管２６ａとガスク
ーラ側給水管２６ｂとの合流点より下流側の給水管に
は、それぞれ抽気流量計３８ａ，３８ｂ及び温度・流量
センサ３９が設けられ、さらにフラッシュタンク２８に
はレベル計４０が設けられており、それらの検出信号が
制御装置４１に入力されており、その制御装置４１から
の制御信号によって各制御弁３３，３５，３６，３７が
制御されるようにしてある。

【００１７】しかして、定格負荷運転時には、制御弁３
３，３５，３６が全閉されており、給水ポンプ１４で送
られる給水が高圧給水加熱器１５或は高圧排ガスクーラ
１２ｂでそれぞれ加熱された後合流し、ボイラ１に供給
され、一方ボイラ１からの排ガスは高圧排ガスクーラ１
２ｂで減温された後煙突２０から大気中に放出される。

【００１８】そこで、プラントが部分負荷運転に入り、
ボイラ１への給水供給量が所定流量以下になり或は給水
温が所定以上になると、制御弁３６が開方向に制御され
る。したがって、高圧排ガスクーラ１２ｂで高温となっ
た高圧水の一部がフラッシュタンク２８に送られ、そこ
でフラッシュした蒸気は導管３１を介して給水ポンプ駆
動タービン２９に送られ、給水ポンプ駆動タービン２９
の駆動用に供される。一方、フラッシュタンク２８に溜
まったドレンは低圧給水加熱器１１に送られる。

【００１９】また、負荷がさらに低下し、高圧給水加熱
器１５への抽気量がなくなったことが抽気流量計３８ａ
によって検出されると、制御弁３７によって給水の大部
分が高圧排ガスクーラ１２ｂに送られるように制御され
る。また、抽気流量計３８ｂによって低圧給水加熱器１
１への抽気量が０になったことが検出されると、制御弁
３５が開かれ、フラッシュタンク２８のドレン量がレベ
ル計４０によって検出されており、その量がフラッシュ
タンク容量を越えるような場合にも、制御弁３５が開か
れ、ドレンが復水器８に排出される。

【００２０】一方、給水ポンプ駆動タービンの駆動用蒸
気がフラッシュタンクからの蒸気で十分となり、すなわ
ち、蒸気タービン４２から給水ポンプ駆動タービン２９
への抽気が０となり、かつ最終ボイラ給水の温度と流量
が、温度・流量センサ３９により検出され、高温になり
すぎた場合、または流量が多くなり過ぎた場合には、制
御弁３３が開かれ、フラッシュタンク２８で発生した蒸
気が減圧装置３２で減圧されて復水器８に送給される。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、ガ
スタービン排気をボイラ燃焼用ガスとして使用した後、
排ガスクーラでボイラ給水を加熱し、その加熱された高
温水を必要に応じフラッシュタンクでフラッシュさせ、
その蒸気で給水ポンプ駆動タービンを駆動することがで
き、最終ボイラ給水温度の異常上昇を防止することがで
きるとともに、蒸気タービンからの抽気量を減少させ、
プラントの出力の増加を図ることができる。また、フラ
ッシュ蒸気が余った場合にはその蒸気を復水器に送るこ
とができ、プラントの部分負荷運転範囲を拡大すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の給水加熱装置の概略系統図。

【図２】従来の給水加熱装置の概略系統図。

【符号の説明】

１ ボイラ ８ 復水器 １１ 低圧給水加熱器 １２ｂ 高圧排ガスクーラ １４ 給水ポンプ １５ 高圧給水加熱器 １８ ガスタービン ２７ フラッシュタンク用バイパス管 ２８ フラッシュタンク ２９ 給水ポンプ駆動タービン ３３、３５、３６、３７ 制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービン抽気を加熱源とする給水加熱
   器とガスタービン排ガスを加熱源とする排ガスクーラと
   を並列に接続した給水加熱装置において、上記排ガスク
   ーラの給水出口部からフラッシュタンクに給水を導くフ
   ラッシュタンク用バイパス管を分岐導出し、上記フラッ
   シュタンクを、給水ポンプ駆動タービンに接続するとと
   もに減圧装置及び制御弁を介して復水器に接続したこと
   を特徴とする給水加熱装置。