JP3230567U - 補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセット - Google Patents

Abstract

【課題】補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットを提供する。【解決手段】補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットは、純酸素パイプラインシステム２、純水素パイプラインシステム３、水素燃焼室４、水素ガスタービン６及び主蒸気タービン９などを備える。水素を燃焼室で燃焼して放熱することによって高温蒸気を生成し、高温蒸気によって水素ガスタービンを駆動して作業を実行させ、水素ガスタービンが作業を実行して冷却した後、蒸気を主蒸気タービンに追加し、作業を継行する。それと同時に、水素燃焼室で燃焼した蒸気を混合蒸気によって冷却した後に主蒸気タービンに直接追加し、作業を継行してもよい。本考案は、水素補給燃焼の方法を使用し、高温蒸気を生成し、最後に主蒸気タービンに追加し、１回の再熱を実現する。全体のサイクル効率を向上させ、それと同時に、補助燃焼システムをオン及びオフにすることによって、火力発電機セット全体のピークシェービング能力を大幅に向上させる。【選択図】図１

Description

本考案は、発電所のガスタービンおよび蒸気タービンシステム分野に属し、具体的に補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットに関する。

中国における新エネルギーの割合の継続的な増加に伴い、風力と太陽光による電力の廃棄総量が増加し、送電網のピークシェービングの需要が増加し、ピークシェービング速度の需要も高くなり、それと同時に、省エネと消費削減の要件も年々増加している。

電源側のピークシェービング能力を高め、ピークシェービング速度を加速することは、送電網と資源の協働を解決し、送電網の安全を確保し、新エネルギーの利用率を向上させるためのキーである。従来の火力発電ユニットは、設備能力によって制限され、ピークシェービング能力は一般的に４０％〜１００％定格負荷範囲であり、地域のピークシェービングの需要を満たすにはまだ一定の不足があり、電力消費量が少ない場合でも、全体の出力が依然として高すぎて、風力と太陽光による電力の廃棄が発生し、電力消費量のピーク時には全体の出力が不十分であり、地域の電力需要を満たすことが困難である。２０１６年上半期、中国の電源側のピークシェービング能力が不十分であるため、風力発電の放棄された電力だけでも３２３億ｋＷｈに達し、巨大なエネルギーの浪費をもたらす。

他方で、火力発電のすべての火力サイクルは、１回または２回の再熱を伴うランキンサイクルである。再熱サイクルの数を増加することは、ランキンサイクルの効率を向上するために非常に重要である。火力発電ユニットの再熱回数を増やすには、蒸気圧マッチングや温度パラメータマッチングなど多くの問題を十分に考慮する必要があり、初期蒸気パラメータをさらに向上する必要があり、初期蒸気パラメータの変化に伴って、相関連機器の製造、建築及び操作上の信頼性の難しさを大幅に増加させる。具体的な実施の技術的な難しさと操作上の信頼性に制限され、長い間、火力発電ユニットの再熱回数をずっと増加することができない。

本考案は、火力発電ユニットピークシェービング能力を大幅に高めることができると同時に、調整率を向上させ、且つ発電ランクインサイクル全体に１回の再熱を追加し、発電エネルギー消費を削減することができる補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本考案に用いられる技術案は以下の通りである。
補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットであって、純酸素パイプラインシステム、純水素パイプラインシステム、水素燃焼室、水素ガスタービン、主蒸気タービン及び蒸気補充口を備え、
純酸素パイプラインシステムの出口と純水素パイプラインシステムの出口は両方とも水素燃焼室の入口に連通され、水素燃焼室の出口は水素ガスタービンの入口に連通され、水素ガスタービンの出口は蒸気補充口を介して主蒸気タービンの入口に連通される。

本考案のさらなる改善では、燃焼冷却パイプラインシステムをさらに備え、燃焼冷却パイプラインシステムの出口は水素燃焼室の入口に連通される。

本考案のさらなる改善では、作動時、純水素と純酸素を水素燃焼室で燃焼して昇温した後に、水素ガスタービンに入り、膨張して作業を行い、排気蒸気は蒸気補充口から主蒸気タービンに入り、流動蒸気と混合して且つ昇温し、１回の再熱を完成し、流動蒸気の流量を増加し、蒸気タービンセット全体の出力を増加する能力を達成する。

本考案のさらなる改善では、水素燃焼室の出口にもバイパスが設けられ、該バイパスにバイパス過熱防止器とバイパス止め弁が設けられ、且つ該バイパスが蒸気補充口を介して主蒸気タービンの入口に連通される。

本考案のさらなる改善では、作動時、水素燃焼室で生成した高温蒸気はバイパス過熱防止器とバイパス止め弁から蒸気補充口に直接入り、さらに、主蒸気タービン内で流動蒸気と混合して昇温し、１回の再熱を完成し、流動蒸気の流量を増加し、蒸気タービンセット全体の出力を増加する能力を達成する。

従来の技術と比べて、本考案の有益な効果は以下の通りである。
本考案による補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットは、補助燃焼および再熱の方法を使用し、純水素と純酸素の燃焼により、高温蒸気を生成し、ガスタービンが作業を実行し、排気蒸気を蒸気タービンに追加して作業を続行できる。且つ純水素パイプラインシステムにより提供された水素燃料の量を調整することにより、水素ガスタービンと主蒸気タービンの流動蒸気流量とパラメータを迅速に調整し、迅速且つ大幅なピークシェービングの目的を達成する。ひいては水素ガスタービンフシステムのオンオによってピークシェービングの目的を達成する。

さらに、システム全体は水素ガスタービンへの依存度が低く、水素ガスタービンが稼働していない場合や水素ガスタービンがない場合でも、水素ガスタービンを設置しない場合や水素ガスタービンを使用しない場合、共燃焼後の高温蒸気を過熱防止システムにより一定の温度まで直接冷却した後、蒸気タービンに導入して、膨張して作業を実行する。それにより、補助燃焼水素の燃料量を調整することによるピークシェービングの役割は依然として有効である。

さらに、燃焼蒸気温度を制御するために、水素燃焼室に接続される燃焼冷却パイプラインシステムを設置する。

以上のように、本考案は水素補給燃焼の方法を使用し、純水素と純酸素の燃焼により高温蒸気を生成し、ピークシェービング能力とピークシェービング速率を大幅に向上させると同時に、発電のランクインサイクル全体のために１回の再熱を追加し、セットの発電エネルギー消費レベル全体を大幅に低下させることができる。且つ、本考案は、火力発電ユニットが水蒸気を発電作動媒体として使用する従来のタイプと完全に互換性がある。

本考案による補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットの模式図である。

以下、図面を参照して本考案をより詳細に説明する。

図１に示すように、本考案による補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットは、水素燃焼室４、純酸素パイプラインシステム２、純水素パイプラインシステム３、燃焼冷却パイプラインシステム１、水素ガスタービン６、主蒸気タービン９、蒸気補充口８、水素ガスタービンバイパスシステム及びその付属品、バイパス過熱防止器５、及びバイパス止め弁７を備える。

純水素パイプラインシステム３と純酸素パイプラインシステム２が水素燃焼室４に接続され、燃焼蒸気温度を制御するために、水素燃焼室４に接続される燃焼冷却パイプラインシステム１を設置する。水素燃焼室４の出口を介して水素ガスタービン６に接続され、水素燃焼室４で生成した高温蒸気を水素ガスタービン６に送り、膨張して作業を実行するようにする。水素ガスタービン６は蒸気補充口８に接続され、水素ガスタービン６の排気蒸気を蒸気補充口８から主蒸気タービン９に送って、膨張して作業を続行するようにする。蒸気補充口８は主蒸気タービン９の本体の上方に設けられる。

水素燃焼室４の出口もバイパスパイプラインシステムに接続され、水素ガスタービン６が故障した場合、またはシステムに水素ガスタービン６を設置しない場合でも、システム全体が依然として正常に動作できるようにする。このため、水素燃焼室４の出口はバイパス過熱防止器５に接続され、水素燃焼室４で生成した高温蒸気はバイパスを通って主蒸気タービン９に入る必要がある場合、適切に温度を下げ、バイパスパイプラインとバルブ材料に耐えられる温度の安全性を確保する。バイパス過熱防止器５はバイパス止め弁７に接続され、バイパスの運転を必要としない場合、バイパス止め弁７によってバイパスシステム全体を切ることができる。バイパス止め弁７は蒸気補充口８に接続され、バイパスシステムの運転を必要とする場合、蒸気が蒸気補充口８から主蒸気タービン９に入り、膨張して作業を実行することができる。

１ 燃焼冷却パイプラインシステム
２ 純酸素パイプラインシステム
３ 純水素パイプラインシステム
４ 水素燃焼室
５ バイパス過熱防止器
６ 水素ガスタービン
７ バイパス止め弁
８ 蒸気補充口
９ 主蒸気タービン

Claims (3)

1. 補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセットであって、純酸素パイプラインシステム（２）、純水素パイプラインシステム（３）、水素燃焼室（４）、水素ガスタービン（６）、主蒸気タービン（９）及び蒸気補充口（８）を備え、
   純酸素パイプラインシステム（２）の出口と純水素パイプラインシステム（３）の出口は両方とも水素燃焼室（４）の入口に連通され、水素燃焼室（４）の出口は水素ガスタービン（６）の入口に連通され、水素ガスタービン（６）の出口は蒸気補充口（８）を介して主蒸気タービン（９）の入口に連通されることを特徴とする補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセット。
2. 燃焼冷却パイプラインシステム（１）をさらに備え、燃焼冷却パイプラインシステム（１）の出口は水素燃焼室（４）の入口に連通されることを特徴とする請求項１に記載の補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセット。
3. 水素燃焼室（４）の出口にもバイパスが設けられ、該バイパスにバイパス過熱防止器（５）とバイパス止め弁（７）が設けられ、且つ該バイパスは蒸気補充口（８）を介して主蒸気タービン（９）の入口に連通されることを特徴とする請求項１に記載の補助燃焼および再熱ピークシェービング蒸気タービンセット。

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