JP3535544B2 - 発電設備の運転方法とそれに基づいて作動する発電設備 - Google Patents
発電設備の運転方法とそれに基づいて作動する発電設備Info
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- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
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Description
において燃焼により生じた煙道ガスに含まれる熱が蒸気
タービン用の蒸気を発生するために利用され、高温煙道
ガスが脱窒され、予熱された高圧下にある給水が蒸発
し、その際に発生した蒸気が蒸気タービンに流入する前
並びに蒸気タービンにおける部分弛緩後に過熱されるよ
うな発電設備の運転方法に関する。また本発明はこの方
法に基づいて作動する発電設備に関する。
備の場合、化石燃料式ボイラの伝熱面は蒸気タービンの
水・蒸気循環回路に接続されている。ボイラの燃焼室壁
を形成するために気密に結合されている管が蒸発器伝熱
面を形成し、この伝熱面は同様にボイラの中に配置され
ている別の伝熱面に接続されている。この別の伝熱面は
普通は、給水を予熱するための高圧予熱器あるいはエコ
ノマイザ、発生した蒸気を過熱するための高圧過熱器、
および蒸気タービンの高圧部で一部弛緩した蒸気をあら
ためて過熱するための中間過熱器である。
水・蒸気循環回路内を流れる媒体に伝達することによっ
て蒸気の発生が行われる。その場合発電設備のできるだ
け高い効率を得るために、伝熱面は煙道ガスの温度経過
に合わせるためにボイラの種々の温度範囲に配置されて
いる。即ち一般には中間過熱器は煙道ガスの流れ方向に
見て高圧過熱器の後ろでエコノマイザの前に配置されて
いる。
れている発電設備は例えばヨーロッパ特許第00546
01号公報で公知である。この公知の発電設備の場合エ
コノマイザに加えて、水・蒸気循環回路の内部において
エコノマイザに前置接続されボイラの外部に配置されて
いる2つの高圧予熱器が設けられている。従来実現され
ている生蒸気状態即ち蒸気タービンに流入する際の蒸気
の温度および圧力は、圧力が最大250バールであり、
温度が最大545℃である。
いて作動する脱窒設備あるいは装置(DeNOx装置)
を備えた発電設備の場合、これは一般にボイラの内部に
煙道ガスの流れ方向に見てエコノマイザの後ろに配置さ
れている。発電設備の負荷変動の際にボイラの内部従っ
て脱窒装置の範囲でも煙道ガスの温度は変化するので、
種々の運転状態の場合特に部分負荷範囲において約30
0℃〜350℃の脱窒装置の運転温度を下回る。この場
合には十分な煙道ガスの浄化はできない。
NOx装置の運転温度以下に低下したときでも煙道ガス
の十分な浄化を保証するために、文献「化学技術(Chem
ietechnik)」第15巻、第2号、1986年、第17頁
以下、特に第18頁の第3図で公知の回路に基づいてい
わゆるECOバイパスが設けられている。このバイパス
を通して、エコノマイザの前で抽出された調整可能な煙
道ガス部分流がエコノマイザの後ろで煙道ガスに混合さ
れる。これによって例えば部分負荷の場合に脱窒装置の
範囲における煙道ガス温度が高められる。特に高価な技
術的経費を必要とするこの処置では、脱窒装置に対する
反応温度は特に良好な値の近くに維持されるに過ぎな
い。
状態に無関係に脱窒装置の作用にとって特に良好な温度
状態が保証されるような発電設備の運転方法およびそれ
に基づいて作動する発電設備を提供することにある。こ
れを発電設備の総合効率の制限なしにできるだけ安価な
技術的経費で達成しようとするものである。
は、給水が専らボイラの外部で予熱され、煙道ガスがそ
の部分弛緩済み蒸気との熱交換の直後に脱窒されること
によって解決される。
の出口における蒸気の温度が発電設備の負荷状態に無関
係にほぼ一定しているという考えから出発している。従
って給水の予熱が専らボイラの外部で行われ、即ち従来
設けられていたエコノマイザを節約した状態で行われ、
煙道ガスの流れ方向に見て最後の水冷あるいは蒸気冷却
式伝熱面が中間過熱器であるとき、中間過熱器の入口に
おけるほぼ一定した蒸気温度に基づいて、脱窒装置の範
囲における煙道ガス温度もほとんど負荷に無関係にほぼ
一定している。これによって脱窒装置に対して部分負荷
においても常に特に良好な反応温度が維持される。
熱装置で行える。有利には給水は蒸気タービンからの蒸
気との熱交換によって予熱される。
に流入する前の過熱された蒸気の圧力が少なくとも26
0バールであるとき、発電設備の特に良好な総合効率が
得られる。更に通常運転中に全負荷においてあらためて
過熱する前の部分弛緩済み蒸気の温度がほぼ一定し特に
最大で340℃であると、この温度が脱窒装置の好適な
運転温度であるので、有利である。
入口側が蒸気タービンに接続されている給水予熱器とを
有し、前記ボイラの燃焼室壁が蒸発器伝熱面として形成
され、互いに気密に結合され且つその入口端が入口管寄
せに接続されている管を有し、煙道ガスの流れ方向に見
て脱窒装置の前に中間過熱器を有している発電設備にお
いて、給水予熱器がボイラの外部に配置され、その出口
側が給水配管を介して入口管寄せに直接接続され、中間
過熱器が脱窒装置の直ぐ前に配置されていることによっ
て解決される。
に、一方では発電設備の負荷状態に無関係に脱窒装置の
範囲における煙道ガス温度がほぼ一定であることであ
る。他方では専らボイラの外部での給水の予熱によっ
て、蒸発器伝熱面の入口および出口における媒体の比較
的大きな温度差に基づいて、燃焼室壁の平均温度が低下
する。これによって蒸気圧力が約300バールで蒸気温
度が約600℃の蒸気タービンの入口における生蒸気状
態は、発電設備の二酸化炭素の排出を特に少なくする。
細に説明する。図1には窒素除去装置を有するボイラを
備え、その蒸発器伝熱面が入口側において外部に配置さ
れた給水予熱器に直接接続されているような発電設備が
示されている。
室壁3が垂直煙道を形成するために互いに気密に結合さ
れている管4によって構成されているボイラ2を有して
いる。燃焼室壁3の管4は蒸発器5の伝熱面を形成して
いる。別の伝熱面としてボイラ2の内部において垂直煙
道に続く対流煙道の中に2つの高圧過熱器6、7および
中間過熱器8が配置されている。これらの伝熱面即ち蒸
発器5、過熱器6、7および中間過熱器8は蒸気タービ
ン10の水・蒸気循環回路に接続されている。
2が設けられており、そこには燃料配管14が開口して
いる。更にボイラ2の内部には燃焼装置12で発生した
煙道ガスRGの流れ方向に見て中間過熱器8の後ろに、
煙道ガスRGの窒素を除去するための脱窒装置(DeN
Ox装置)15が配置されている。
イラ2の外部に設けられている管寄せ20〜30に接続
されている。
いし低圧部10bを有し、これらは共に発電機31を駆
動する。蒸気タービン10の高圧部10aは入口側が全
蒸気配管32を介して過熱器7の出口管寄せ20に接続
されている。過熱器7はその入口管寄せ22が過熱器6
の出口管寄せ24に接続されている。過熱器6はその入
口管寄せ26を介して水・蒸気分離器34に接続されて
いる。水・蒸気分離器34は入口側が蒸発器5の管4の
出口端に接続されている。
して中間過熱器8の入口管寄せ28に接続されている。
中間過熱器8の出口管寄せ30は蒸気配管38を介して
蒸気タービン10の中圧ないし低圧部10bの入口に接
続されている。
bは出口側が復水器40に接続されている。この復水器
40は出口側が復水配管42を介して低圧・復水予熱器
46に接続されている。その復水配管42には復水ポン
プ44が挿入接続されている。低圧・復水予熱器46は
給水タンク48および給水ポンプ50を介して高圧・給
水予熱器52に接続されている。この高圧・給水予熱器
52は出口側が給水配管54を介して入口管寄せ56に
接続されており、この入口管寄せ56は蒸発器5の管4
の入口端に接続されている。
で発生した蒸気は蒸気タービン10に導かれる。蒸気は
そこで弛緩し、蒸気タービン10を駆動する。蒸気ター
ビン10は発電機31を駆動する。ボイラ2の一次側を
貫流する高温煙道ガスRGの熱がボイラ2の二次側を貫
流する水あるいは水・蒸気混合物に伝達されることによ
って蒸気の発生が行われる。
燃焼装置12で燃焼することによって煙道ガスRGが発
生する。ボイラ2の途中で冷却した煙道ガスRGはDe
NOx装置15で脱窒される。浄化済み煙道ガスRGは
ボイラ2から煙突(図示せず)の方向に出る。
蒸気は復水器40に流入し、そこで凝縮する。復水器4
0内に集まる復水は復水ポンプ44および低圧・復水予
熱器46を介して給水タンク48に搬送される。給水は
そこから給水ポンプ50によって高圧・給水予熱器52
を介して蒸発器5の入口管寄せ56に導かれる。
外部で行われる。低圧下にある復水の加熱もボイラ2の
外部で行われる。これらの予熱のために高圧・給水予熱
器52並びに低圧・復水予熱器46に蒸気タービン10
からの蒸気が導かれる。この蒸気は中圧ないし低圧部1
0bから適当な抽出個所60で抽出され、配管62、6
4を介して低圧・復水予熱器46ないし高圧・給水予熱
器52に導かれる。更に給水タンク48に抽気蒸気が配
管66を介して導かれる。
た予熱された高圧下の給水は蒸発器5において蒸発され
る。そのようにして発生した水・蒸気混合物は水・蒸気
分離器34に流入する。そこで水と蒸気は分離される。
水は配管68を介して水・蒸気分離器34から出る。分
離した蒸気は過熱器6、7に導かれ、そこで過熱され
る。過熱された蒸気は生蒸気配管32を介して蒸気ター
ビン10の高圧部10aに流入する。過熱された蒸気の
温度T1 は蒸気タービン10に流入する際に例えば60
0℃である。その蒸気圧力は例えば300バール、少な
くとも260バールである。高圧部10aから流出する
圧力が低下した蒸気の温度T2 は中間過熱器8であらた
めて過熱される前に約300℃から最高340℃であ
る。この温度T2 は発電設備の運転状態に無関係にほぼ
一定に保たれる。煙道ガスRGの流れ方向に見て最後の
水冷式あるいは蒸気冷却式伝熱面は中間過熱器8であ
り、この中間過熱器8はボイラ2の中でDeNOx装置
15のすぐ前に配置されているので、ボイラ2の内部の
この範囲における煙道ガス温度もほぼ一定に保たれる。
従ってDeNOx装置15に対して負荷に無関係に即ち
発電設備の部分負荷運転の場合も、常に必要な反応温度
が維持される。
によって、中間過熱器8とDeNOx装置15との間に
一般に設けられるエコノマイザを省略できる。これによ
って一方ではDeNOx装置15の範囲における煙道ガ
ス温度は有利に負荷に無関係にほぼ一定している。他方
では蒸発器5の入口と出口における蒸気温度の差が従来
公知のものに比べて比較的大きいために、蒸発器5の管
4が良好に冷却されるので、燃焼室壁3の平均温度は低
下される。このように化石燃料式発電設備を設計するこ
とによって、二酸化炭素の排出は特に少なくなるので有
利である。
Claims (8)
- 【請求項1】 化石燃料式ボイラ(2)の中において燃
焼(12)により生じた煙道ガス(RG)に含まれる熱
が蒸気タービン(10)用の蒸気を発生するために利用
され、高温煙道ガス(RG)が脱窒され、予熱された高
圧下にある給水が蒸発し、その際に発生した蒸気が蒸気
タービン(10)に流入する前並びに蒸気タービン(1
0)における部分弛緩後に過熱されるような発電設備の
運転方法において、給水が専らボイラ(2)の外部で予
熱され、煙道ガス(RG)がその部分弛緩済み蒸気との
熱交換の直後に脱窒されることを特徴とする発電設備の
運転方法。 - 【請求項2】 給水の予熱が蒸気タービン(10)から
の蒸気との熱交換によって行われることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項3】 通常運転中に全負荷において蒸気タービ
ン(10)に流入する前の過熱された蒸気の圧力が少な
くとも260バールであることを特徴とする請求項1又
は2記載の方法。 - 【請求項4】 通常運転中に全負荷においてあらためて
過熱する前の部分弛緩済み蒸気の温度がほぼ一定し、特
に最大で340℃であることを特徴とする請求項1ない
し3のいずれか1つに記載の方法。 - 【請求項5】 化石燃料式ボイラ(2)と、入口側が蒸
気タービン(10)に接続されている給水予熱器(5
2)とを有し、前記ボイラ(2)の燃焼室壁(3)が蒸
発器伝熱面(5)として形成され、互いに気密に結合さ
れ且つその入口端が入口管寄せ(56)に接続されてい
る管(4)を有し、煙道ガス(RG)の流れ方向に見て
脱窒装置(15)の前に中間過熱器(8)を有している
発電設備において、給水予熱器(52)がボイラ(2)
の外部に配置され、その出口側が給水配管(54)を介
して入口管寄せ(56)に直接接続され、中間過熱器
(8)が脱窒装置(15)の直ぐ前に配置されているこ
とを特徴とする発電設備。 - 【請求項6】 中間過熱器(8)の入口側が蒸気タービ
ン(10)の高圧部(10a)に接続され、出口側が蒸
気タービン(10)の中圧ないし低圧部(10b)に接
続されていることを特徴とする請求項5記載の発電設
備。 - 【請求項7】 脱窒装置(15)がボイラ(2)の出口
に配置されていることを特徴とする請求項5又は6記載
の発電設備。 - 【請求項8】 給水予熱器(52)が蒸気タービン(1
0)からの蒸気で加熱されることを特徴とする請求項5
ないし7のいずれか1つに記載の発電設備。
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