JP3592363B2 - Blowing out equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、一軸型コンバインドサイクル発電設備の建設途上における機器、配管設備のブローイングアウト設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、主蒸気、再熱蒸気配管は管内フラッシング(ブローイングアウト)を行い大気への開放(フリーブロー)を実施している。
ブローイングアウトは据付完了した蒸気タービンサイクル機器の試運転前段階で必要とする重要な作業の一つであり、その目的は、溶接棒・スパッタ等の設備内への混入異物の除去と錆等の設備内部発生異物の除去である。したがって、ブローイングアウト時に蒸気が管内の異物を吹き飛ばす力は通常運転時の力よりも強くしなければならない。また、フラッシングの媒体として蒸気を利用する場合スチィームフラッシングまたはスチィームブローとも呼ばれている。
【0003】
ところで、蒸気が管内に残存する異物を吹き払う力は次のように考えることができる。
異物のある管路内の流体の流れは、異物をはさむ管路の流れの間にはエネルギーの損失はきわめて少なく、かつ流体を非圧縮として取り扱えば、ベルヌーイの定理より、単位体積の流体の有するエネルギーは、一般的には次式で表わされる。
【0004】
【数1】
【0005】
ここで、p:一つの流線における圧力、γ:流体の比重量、
Z:基準水平面からの高さ、g:重力の加速度、V:流速
いま、管路内を毎秒Qm3 の流体が流れているとすれば、その流体の有する全エネルギーPは上式の与えるエネルギーのQ倍となる。
【0006】
【数2】
【0007】
流体中の物体あるいは流体が充満して流れる管路などの流れにおいては、高さに基づく圧力γZの項を無視して取り扱い、後でこの分の修正を行えばよい。しかし、気体中にある物体のまわりの流れを取り扱う場合は、γが小さいのでγZの項を無視して差し支えないから、動力学的作用のみを考える時は、次のように表される。
【0008】
【数3】
【0009】
管路中にある異物の前後の静圧の変化は少ないので、ベルヌーイの定理より静圧を除いたこの気流より利用しうる動力P、即ち単位体積の気体の有する運動のエネルギーは、動圧γ/2g*V(kg/m)にその流量(m3 /sec.)を乗じたものとなる。即ち、
【0010】
【数4】
従って、気体が管内に残存する異物を吹き払う力Fは次式で表される。
【0011】
【数5】
【0012】
ここで、A:異物の流れを受ける断面積、D:管の内径、W:気体の流量、v:気体の比容積
したがって、通常運転時とブローイングアウト時の作用力を比較するには、γ・V2 またはW2 ・vを比較すればよいことになる。これらをクリーニングフォース(CF)と呼んでいる。また、これがブローイングアウト時の運転の目安となる。
【0013】
従来の蒸気タービンプラントにおけるブローイングアウト時の仮設設備系統は、図2に示すように、燃焼ボイラ41と燃焼ボイラ41で発生した蒸気の持つ熱エネルギーを機械エネルギーに変換する蒸気タービン42および仕事を終えた蒸気を冷却し,復水に戻す復水器50を主要構成機器としている。
【0014】
同図において、主蒸気配管のブローイングアウトでは、燃焼ボイラ41で発生した蒸気は、高圧主蒸気管44を通り高圧主塞止弁45に導かれ仮上蓋より仮設蒸気配管52を通りブローイングアウト判定用ターゲット53、サイレンサー55を経て大気に開放される。ブローイングアウト用に使用される蒸気は、復水器50に回収されないので、常時補給が必要である。このため復水器50内は真空を保持し補給水内にある溶存酸素を脱気し,プレボイラ系機器を通り燃焼ボイラ41に給水される。
【0015】
また、再熱蒸気配管のブローイングアウトでは、燃焼ボイラ41で発生した蒸気は再熱器47、高温再熱蒸気管48を通り再熱蒸気主塞止弁49に導かれ仮上蓋より仮設蒸気配管52を通りブローイングアウト判定用ターゲット53、サイレンサー55を経て大気に開放される。一方、低温再熱蒸気管46は燃焼ボイラ41より通常の蒸気の流れと反対方向に蒸気が流れる。高圧タービン42と低温再熱蒸気管46の取り合い点は、高圧タービン内に蒸気を流さないために止板が施工されている。従って、蒸気は止板の上流より仮設蒸気配管52を通りブローイングアウト判定用ターゲット53、サイレンサー55を通り大気に開放される。
【0016】
ブローイングアウト用に使用される蒸気は、復水器50に回収されないため常時補給が必要である。このため復水器50内は真空を保持し補給水内にある溶存酸素を脱気し、プレボイラ系機器を通り燃焼ボイラに給水される。
【0017】
一軸型コンバインドサイクルプラント(非再熱)の場合は、ガスタービンとガスタービンから排出される高温ガスを熱源とする排熱回収ボイラ、および排熱回収ボイラで発生した蒸気の持つ熱エネルギーを機械エネルギーに変換する蒸気タービンを主要構成機器としている。
【0018】
図3は一軸上にガスタービン71、発電機72、蒸気タービン73の順に配置した一軸型コンバインドサイクル発電設備における従来のブローイングアウト時の概略系統図である。
【0019】
高圧主蒸気配管76のブローイングアウトの場合は、ガスタービン71と発電機72を直結し、蒸気タービン73のみをパワートレンから切り放し、排熱回収ボイラ74で蒸気を発生せしめるためにガスタービン71を運転する。復水器85は余剰蒸気を冷却するため真空保持して待機する。また、ブローイングアウト用に使用される蒸気は、全量復水器85に回収されないため常時補給が必要である。このため復水器内で真空により補給水内にある溶存酸素を脱気し、プレボイラ系機器を通り排熱回収ボイラ74に給水される。
【0020】
排熱回収ボイラ74で発生した蒸気は、高圧主蒸気配管76を通り高圧主塞止弁77に導かれ仮上蓋より仮設蒸気配管81を通りブローイングアウト判定用ターゲット82、仮設操作弁83、仮設配管84を経てサイレンサー91から大気に開放される。
【0021】
また、低圧主蒸気配管79のブローイングアウトの場合も、ガスタービン71と発電機72を直結し、蒸気タービン73のみをパワートレンから切り放し、排熱回収ボイラ74で蒸気を発生せしめるためにガスタービン71を運転する。復水器85は余剰蒸気を冷却するため真空保持して待機する。また、ブローイングアウト用に使用される蒸気は、全量復水器85に回収されないため常時補給が必要である。このため復水器内で真空により補給水内にある溶存酸素を脱気し、プレボイラ系機器を通り排熱回収ボイラ74に給水される。
【0022】
排熱回収ボイラ74で発生した蒸気は、低圧主蒸気配管79を通り低圧主塞止弁80に導かれ、仮上蓋より仮設蒸気配管81を通りブローイングアウト判定用ターゲット82、仮設操作弁83、仮設配管84を経てサイレンサー91から大気に開放される。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
次に、上記従来技術の問題点を以下に説明する。
(1)フレキシビリティーのない工程
ブローイングアウト実施時期が着火直後と限定される。すなわち、フラッシング媒体としての蒸気は熱源がなければ発生しないため必然的に着火以降の実施となる。蒸気タービン側からの要求は機器保護の観点から設備内に残存する異物は極力除去した後の運転となるため、ブローイングアウト実施時期に対しフレキシビリティーに欠けることとなる。
【0024】
(2)高負荷運転と再アライメント設定
基本的にはブローイングアウト時に蒸気が管内の異物を吹き飛ばす力は、通常運転時の力よりも強くしなければならない。ガスタービン関連の調整をブローイングアウト開始前に終わらせなくてはならないが、全てを終わらせることは困難である。しかし、このような状態で排熱回収ボイラで必要なクリーニングフォースを得る適切な蒸気条件を作り出すためにはガスタービンの高負荷運転を行わなければならない。
【0025】
図3に示す一軸型コンバインドサイクル発電プラントの場合、ブローイングアウト終了後蒸気タービンをパワートレンに接続し、本来のパワートレンとしてのアライメント設定を再度行う必要がある。
【0026】
(3)早期エンジニアリング段階における錯綜
ブローイングアウト用仮設設備の配置が広範囲となり、準備段階におけるエンジニアリングに多大な労力を要する。タービン建屋内から屋外にいたるまで仮設配管計画をエンジニアリング初期に行わなければならず他のエンジニアリングとの錯綜を生じる。
【0027】
(4)騒音
蒸気を大気に開放するため大きな騒音が発生する。近年、環境保全に重点が置かれ建設期間中といえども騒音低減の要求が高まっている。大気開放箇所にはサイレンサーを配置し騒音の低減を計っているが、すべての条件を満足するためには多大な費用の負担を要する。
【0028】
本発明は、上記従来技術における各種問題点を解決するためになされたもので、その目的はブローイングアウト実施時期のフレキシビリティーがあり、高負荷運転が可能、低騒音で、他のエンジニアリングと錯綜しない一軸型コンバインドサイクル発電設備のブローイングアウト設備を提供することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1は、一軸上にガスタービン、高・中・低圧の各蒸気タービン、発電機の順に直結したパワートレンと、排熱回収ボイラとからなる一軸型コンバインドサイクル発電設備のブローイングアウト設備において、前記発電設備の常設設備と、前記常設設備への仮配管を含む仮設空気圧縮設備と、前記各蒸気タービン入口弁上流より復水器への異物を回収する異物回収器を配置した仮配管と、前記発電設備の常設配管とから構成されたことを特徴とする。
【0030】
【作用】
本発明によると、ブローイングアウトの実施時期にフレキシビリティーがあり、それに要する作業量が少なくてすむ。また、仮設配管の引き回し範囲が縮小され、エンジニアリング量が少なくなり、さらに仮設空気圧縮機の容量の低減が可能となるとともに騒音の低減も図られる。
【0031】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。
図1は本発明の一実施例の系統図であり、同図により一軸上にガスタービン、蒸気タービン、発電機の順に直結配置したパワートレンと排熱回収ボイラからなる一軸型コンバインドサイクル発電設備におけるブローイングアウト設備について説明する。
【0032】
同図に示すように、1は排熱回収ボイラであり、この排熱回収ボイラ一1に接続されてガスタービン2と高圧蒸気タービン3と中圧蒸気タービン4と低圧蒸気タービン5と発電機6とが一軸上に直結配置されている。他の主要機器としては、高圧ドラム7、高圧過熱器8、再熱器9、ブローイングアウト判定用ターゲット14、減温装置16、異物回収器17、復水器19、中圧ドラム20、中圧過熱器21、低圧ドラム27、低圧過熱器28、復水器真空ポンプ32、仮設空気圧縮機設備33、高圧蒸発器35、中圧蒸発器36、低圧蒸発器37が設けられている。また、各種配管として高圧主蒸気管10、中圧主蒸気管22、低温再熱管24、高温再熱管25、低圧主蒸気管29、補給水管31、仮設空気配管34が有り、さらに各種弁として高圧主塞止弁11、バイパス管12、バイパス入口弁13、操作弁15、バイパス止弁18、中圧主蒸気止弁23、再熱主塞止弁26、低圧主塞止弁30が設けられている。
【0033】
次に、プラント側の前提条件を下記のとおりとする。すなわち、プラント冷却水(軸受冷却水、海水)系統運転、プラント復水再循環運転、プラント補助蒸気系統運転、プラント復水器真空保持運転、プラント制御用真空系統運転とする。
【0034】
まず、第1に、高圧主蒸気系統のブローイングアウトについて説明する。
図1において、仮設空気圧縮器33を運転し、仮設空気配管34を通り高圧主蒸気系統を昇圧、蓄圧し規定の圧力で保持する。蓄圧範囲は、高圧蒸発器35、高圧ドラム7、高圧過熱器8、高圧主蒸気管10、高圧主塞止弁11までと、高圧主塞止弁11上流よりバイパス管12を通り操作弁15までである。
【0035】
ブローイングアウトは操作弁15を短時間で全閉から全開とし、高圧主蒸気系統に蓄圧された空気を復水器19に排出する。バイパス管12にはブローイングアウト判定用ターゲット14およびサイクロンセパレータ、ストレーナ等に代表される異物回収器17が設置されている。高圧主蒸気系統内に残存していた異物が空気により吹き飛ばされブローイングアウト判定用ターゲット14に衝突し打痕跡によりその存在を確認するとともに異物回収器17にて異物を捕獲する。
【0036】
上記蓄圧、放圧の作業は、系統内部の異物がなくなるまで繰り返される。
従って、ブローイングアウト判定用ターゲット14を容易に取り出し、迅速に判定が可能となるように、復水器真空保持エリア内には設置せず、バイパス入口弁13とバイパス仕切弁18にて配管系統から分離可能なものとする。バイパス管12と復水器19との取合部には復水器内に冷却水細管の損傷防止装置が常設されており、異物回収器17を通り抜けた微小異物に対しても復水器17は保護される。
【0037】
空気は騒音低減効果のある復水器19に排出され膨脹するが、復水器真空ポンプ32により大気へとさらに排出される。復水器真空ポンプ32の容量が足りない場合は、仮設の真空ポンプを追加して対応する。
【0038】
第2に、中圧主蒸気系統のブローイングアウトについて説明する。
仮設空気圧縮機33を運転し、仮設空気配管34を通り中圧主蒸気系統を昇圧、蓄圧し規定の圧力で保持する。蓄圧範囲は中圧蒸発器36、中圧ドラム20、中圧過熱器21、中圧主蒸気管22、中圧主蒸気止弁23までと、中圧主蒸気止弁23上流よりバイパス管12を通り操作弁15までである。
【0039】
ブローイングアウトは操作弁15を短時間で全閉から全開とし、中圧主蒸気系統に蓄圧された空気を復水器19に排出する。バイパス管12にはブローイングアウト判定用ターゲット14およびサイクロンセパレータ、ストレーナ等に代表される異物回収器17が設置されている。中圧主蒸気系統内に残存していた異物が空気により吹き飛ばされ、ブローイングアウト判定用ターゲット14に衝突し、打痕跡によりその存在を確認するとともに異物回収器17にて異物を捕獲する。
【0040】
上記蓄圧・放圧の作業は、系統内部の異物がなくなるまで繰り返される。従って、ブローイングアウト判定用ターゲット14を容易に取り出し、迅速に判定が可能となるように復水器真空保持エリア内には設置せず、バイパス入口弁13とバイパス仕切弁18にて配管系統から分離可能なものとする。バイパス管12と復水器19との取合部には器内に冷却水細管の損傷防止装置が常設されており、異物回収器17を通り抜けた微小異物に対しても復水器19は保護される。
【0041】
空気は騒音低減効果のある復水器19に排出され膨脹するが、復水器真空ポンプ32により大気へとさらに排出される。復水器真空ポンプ32の容量が足りない場合は、仮設の真空ポンプを追加して対応する。
【0042】
第3に、再熱蒸気系統のブローイングアウトについて説明する。
仮設空気圧縮機33を運転し、仮設空気配管34を通り高圧主蒸気系統を昇圧、蓄圧し規定の圧力で保持する。蓄圧範囲は高圧蒸発器35、高圧ドラム7、高圧過熱器8、高圧主蒸気管10、高圧主塞止弁11上流よりバイパス入口弁13までと、高圧主塞止弁11上蓋よりバイパス管12、低温再熱管24、再熱器9、高温再熱管25、再熱蒸気弁26の上蓋よりバイパス管12を通り操作弁15までである。
【0043】
ブローイングアウトは操作弁15を短時間で全閉から全開とし、再熱蒸気系統に蓄積された空気を復水器19に排出する。バイパス管12にはブローイングアウト判定用ターゲット14およびサイクロンセパレータ、ストレーナ等に代表される異物回収器17が設置されている。再熱蒸気系統内に残存していた異物が空気により吹き飛ばされブローイングアウト判定用ターゲット14に衝突し打痕跡によりその存在を確認するとともに異物回収器17にて異物を捕獲する。
【0044】
上記蓄圧・放圧の作業は、系統内部の異物がなくなるまで繰り返される。従って、ブローイングアウト判定用ターゲット14を容易に取り出し、迅速に判定が可能となるように復水器真空保持エリア内には設置せず、バイパス入口弁13とバイパス仕切弁18にて配管系統から分離可能なものとする。バイパス管12と復水器19との取合部には器内に冷却水細管の損傷防止装置が常設されており、異物回収器17を通り抜けた微小異物に対しても復水器19は保護される。
【0045】
空気は騒音低減効果のある復水器19に排出され膨脹するが、復水器真空ポンプ32により大気へとさらに排出される。復水器真空ポンプ32の容量が足りない場合は、仮設の真空ポンプを追加して対応する。
【0046】
第4に、低圧蒸気系統のブローイングアウトについて説明する。
仮設空気圧縮機33を運転し仮設空気配管34を通り低圧主蒸気系統を昇圧、蓄圧し規定の圧力で保持する。蓄圧範囲は低圧蒸発器37、低圧ドラム27、低圧過熱器28、低圧主蒸気管29、低圧主塞止弁30までと、低圧主塞止弁30上流よりバイパス止弁12を通り操作弁15までである。
【0047】
ブローイングアウトは操作弁15を短時間で全閉から全開とし、低圧主蒸気系統に蓄積された空気を復水器19に排出する。バイパス管12にはブローイングアウト判定用ターゲット14およびサイクロンセパレータ、ストレーナ等に代表される異物回収器17が設置されている。低圧主蒸気系統内に残存していた異物が空気により吹き飛ばされブローイングアウト判定用ターゲット14に衝突し打痕跡によりその存在を確認するとともに異物回収器17にて異物を捕獲する。
【0048】
上記蓄圧・放圧の作業は系統内部の異物がなくなるまで繰り返される。従って、ブローイングアウト判定用ターゲット14を容易に取り出し、迅速に判定が可能となるように復水器真空保持エリア内には設置せず、バイパス入口弁13とバイパス仕切弁18にて配管系統から分離可能なものとする。バイパス管12と復水器19との取合部には器内に冷却水細管の損傷防止装置が常設されており、異物回収器17を通り抜けた微小異物に対しても復水器19は保護される。
【0049】
空気は騒音低減効果のある復水器19に排出され膨脹するが、復水器真空ポンプ32により大気へとさらに排出される。復水器真空ポンプ32の容量が足りない場合は、仮設の真空ポンプを追加して対応する。
【0050】
上記した本実施例によると、以下のような作用効果が得られる。
(1)フレキシビリティーのない工程に対しては、仮設空気圧縮機設備33を設置し、フラッシングの媒体に蒸気の代りに空気を使用することにより主要設備の調整工程に影響を与えることなく据え付け工事が終了次第、ブローイングアウトの実施が可能となる。
(2)高負荷運転と再アライメント設定に対しては、ガスタービンの運転を行わずにフリーブロー操作を行うため、蒸気タービンを切り離す必要がない。従って、ガスタービンによる高負荷運転もパワートレンのアライメント再設定も必要ない。
(3)早期エンジニアリング段階における錯綜に対しては、フリーブロー用配管は基本的に常設の配管を多く使用するためエンジニアリングに費やす労力は少なくてすむ。ただ、復水器19に接続される配管に、フリーブロー判定用ターゲット14ならびに吹き飛ばされた異物を回収するためのサイクロンセパレータ、ストレーナ等の異物回収器17を配置するための仮設設備を検討するのみで広範囲な配管ルートの検討は不要となる。また、仮設空気圧縮機設備33は、排熱回収ボイラ1の高圧ドラム7、中圧ドラム20、低圧ドラム27を空気溜として利用するため空気を供給するのに排熱回収ボイラ1近傍に配置することが好ましい。従って、空気を使用したブローイングアウトはエンジニアリングの早期段階における錯綜を軽減することになる。
(4)騒音に対しては、ブローイングアウトの放出端を復水器19にすることで環境騒音としては大幅に軽減することが可能となる。
(5)クリーニングフォース増加の利点
気体の理論流出速度は次式にて表される。
【0051】
【数6】
【0052】
ここで、V:理論流出速度、k:気体の比熱比、
p1 :一次圧(元圧)、p2 :二次圧、v:気体の比体積
ブローイングアウトの放出端を復水器19にすることにより、二次側圧力が大気圧から下がり真空サイドとなる。これにより配管内流速は増加する。従って、クリーニングフォースγ・V2 またはW2 ・vも増加する。このことは、同じ一次圧(元圧)でもクリーニングフォースを大きくとれることであり、また、一次圧を下げても同じクリーニングフォースが得られることである。これは仮設空気圧縮機22の容量の低減につながる。
【0053】
復水器19に排出された空気は常設の復水器真空ポンプ32により大気に放出される。常設の復水器真空ポンプ32はH.E.I(HEAT EXCHANGER INSTITUTE,TABLE 4)より選定されるのが基本であるが、設備内蓄圧空気容量との協調を計ることが必要であり、検討結果によっては、仮設の真空ポンプの追加が必要となる。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。
(1)実施時期にフレキシビリティーがある。すなわち、据え付け完了後主機を運転しなくともブローイングアウトが可能となり、工程面でフレキシビリティーの幅が広がる。
(2)ブローイングアウトに要する作業量が少なくてすむ。すなわち、 主機を運転しないため、ブローイングアウト時運転する補機の数が少なく運転員に対する負担が軽減される。
(3)早期エンジニアリング段階における検討の労力が少なくてすむ。すなわち、仮設配管の引き回し範囲が縮小され、エンジニアリング量が少なくなる。
(4)騒音の低減が可能となる。すなわち、境界線騒音の低減により環境保全が計られる。
(5)仮設空気圧縮機の容量の低減が可能となる。すなわち、真空引きすることにより配管内流速の増加が計れるためブローイングフォースを大きくすることができる。また、ブローイングフォースを合わせた場合、規定圧の低減が可能となり、蓄圧のための仮設空気圧縮機の容量低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のコンバインドサイクル発電設備のブローイングアウト時の系統構成図。
【図2】従来の汽力発電設備のブローイングアウト時の系統構成図。
【図3】従来のコンバイントサイクル発電設備のブローイングアウト時の系統構成図。
【符号の説明】
1…排熱回収ボイラ、2…ガスタービン、3…高圧蒸気タービン、4…中圧蒸気タービン、5…低圧蒸気タービン、6,43,72…発電機、7…高圧ドラム、8…高圧過熱器、9,47…再熱器、10,44…高圧主蒸気管、11,45…高圧主塞止弁、12…バイパス管、13…バイパス入口弁、14…ブローイングアウト判定用ターゲット、15…操作弁、16…減温装置、17…異物回収器、18…バイパス止弁、19,50,85…復水器、20…中圧ドラム、21…中圧過熱器、22…中圧主蒸気管、23…中圧主蒸気止弁、24,46…低温再熱管、25,48…高温再熱管、26…再熱主塞止弁、27…低圧ドラム、28…低圧過熱器、29…低圧主蒸気管、30…低圧主塞止弁、31…補給水管、32…復水器真空ポンプ、33…仮設空気圧縮機設備、34…仮設空気配管、35…高圧蒸発器、36…中圧蒸発器、37…低圧蒸発器、41…燃焼ボイラ、42,73…蒸気タービン、49…再熱主塞止弁、51…補給水管、52…仮設蒸気配管、53,82…ブローイングアウト判定用ターゲット、54,83…仮設操作弁、55,91…サイレンサー、56,87…復水器真空ポンプ、57,88…復水ポンプ、58…低圧給水加熱器、59…脱気器、60…ボイラ給水ポンプ、61…高圧給水加熱器、71…ガスタービン、74…排熱回収ボイラ、75…高圧ドラム、76…高圧主蒸気配管、77…高圧主塞止弁、78…低圧ドラム、79…低圧主蒸気配管、80…低圧主塞止弁、81,89…仮設配管、84…仮設配管、86…補給水管、90…移送ポンプ。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a blow-out facility for equipment and piping facilities during construction of a single-shaft combined cycle power generation facility.
[0002]
[Prior art]
Normally, the main steam and reheat steam pipes are flushed (blown out) in the pipes to open them to the atmosphere (free blow).
Blowing out is one of the important tasks required before the commissioning of the steam turbine cycle equipment that has been installed, and its purpose is to remove foreign substances mixed in the equipment such as welding rods and spatters and to install equipment such as rust. This is the removal of internally generated foreign matter. Therefore, the force at which the steam blows off foreign matter in the pipe during blowing out must be greater than the force during normal operation. When steam is used as a medium for flushing, it is also called steam flushing or steam blow.
[0003]
By the way, the force by which the steam blows away the foreign matter remaining in the pipe can be considered as follows.
The flow of fluid in a pipe with foreign matter has very little energy loss during the flow of the pipe containing the foreign matter, and if the fluid is treated as incompressible, it has a unit volume of fluid according to Bernoulli's theorem. Energy is generally expressed by the following equation.
[0004]
(Equation 1)
[0005]
Here, p: pressure in one streamline, γ: specific weight of fluid,
Z: Height from a reference horizontal plane, g: Acceleration of gravity, V: Flow velocity If a fluid of Qm 3 flows per second in a pipe, the total energy P of the fluid is the energy given by the above equation. Q times of
[0006]
(Equation 2)
[0007]
In the flow of an object in a fluid or a flow of a pipe filled with the fluid, the term of the pressure γZ based on the height may be ignored and the correction may be performed later. However, when dealing with the flow around an object in a gas, the term of γZ can be ignored because γ is small. Therefore, when only the dynamic action is considered, it is expressed as follows.
[0008]
(Equation 3)
[0009]
Since the change in the static pressure before and after the foreign matter in the conduit is small, the power P available from this airflow excluding the static pressure from Bernoulli's theorem, that is, the energy of the motion of a unit volume of gas is the dynamic pressure γ / 2g * V (kg / m) multiplied by the flow rate (m 3 / sec.). That is,
[0010]
(Equation 4)
Therefore, the force F by which the gas blows away the foreign matter remaining in the pipe is expressed by the following equation.
[0011]
(Equation 5)
[0012]
Here, A: the cross-sectional area for receiving the flow of foreign matter, D: the inner diameter of the pipe, W: the flow rate of the gas, v: the specific volume of the gas. · V 2 or W 2 · v it is sufficient to compare. These are called a cleaning force (CF). This is also a guide for driving during blowing out.
[0013]
As shown in FIG. 2, the temporary equipment system at the time of blowing out in the conventional steam turbine plant finishes the work with the
[0014]
In the drawing, in the blowing out of the main steam pipe, the steam generated in the
[0015]
In the blowout of the reheat steam pipe, the steam generated in the
[0016]
Since the steam used for blowing out is not collected in the
[0017]
In the case of a single-shaft combined cycle plant (non-reheat), a heat recovery steam generator that uses a gas turbine and high-temperature gas discharged from the gas turbine as a heat source, and heat energy of steam generated by the heat recovery steam generator is used as mechanical energy. The main component is a steam turbine that converts the gas into steam.
[0018]
FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional single-shaft combined cycle power generation facility in which a
[0019]
In the case of blowing out the high-pressure
[0020]
The steam generated in the exhaust
[0021]
Further, in the case of blowing out of the low-pressure
[0022]
The steam generated in the exhaust
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
Next, problems of the above-described conventional technology will be described below.
(1) The process blowing out time without flexibility is limited to immediately after ignition. That is, since steam as a flushing medium is not generated without a heat source, it is inevitably performed after ignition. The requirement from the steam turbine side is to remove foreign substances remaining in the equipment as much as possible from the viewpoint of equipment protection, so that the operation lacks flexibility with respect to the timing of blowing out.
[0024]
(2) High-load operation and realignment setting Basically, the force with which steam blows off foreign matter in the pipe during blowing out must be greater than the force during normal operation. Gas turbine related adjustments must be completed before the start of blowing out, but it is difficult to complete all. However, in such a state, a high load operation of the gas turbine must be performed in order to create appropriate steam conditions for obtaining a necessary cleaning force in the exhaust heat recovery boiler.
[0025]
In the case of the single-shaft combined cycle power plant shown in FIG. 3, it is necessary to connect the steam turbine to the power train after blowing out, and to perform the alignment setting as the original power train again.
[0026]
(3) The layout of temporary equipment for complicated blowing-out in the early engineering stage becomes widespread, and engineering in the preparation stage requires a great deal of labor. Temporary piping planning from the turbine building to the outside must be performed in the early stage of engineering, which causes complications with other engineering.
[0027]
(4) Noise Since the steam is released to the atmosphere, a large noise is generated. In recent years, there has been an increasing demand for noise reduction even during the construction period with an emphasis on environmental protection. Although silencers are placed in the open-to-atmosphere to reduce noise, enormous costs are required to satisfy all conditions.
[0028]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned various problems in the prior art, and has an object of having flexibility in performing a blowing-out, capable of high load operation, low noise, and complicated with other engineering. Another object of the present invention is to provide a blowing-out facility for a single-shaft combined cycle power generation facility.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a single-shaft type including a gas turbine, high-, medium-, and low-pressure steam turbines, a power train directly connected to a generator in this order, and an exhaust heat recovery boiler. In a blowing-out facility of a combined cycle power facility, a permanent facility of the power facility, a temporary air compression facility including a temporary pipe to the permanent facility, and collecting foreign matter to a condenser from upstream of each steam turbine inlet valve. It is characterized by comprising a temporary pipe in which a foreign substance collector is arranged and a permanent pipe of the power generation facility.
[0030]
[Action]
According to the present invention, there is flexibility in the implementation period of the blowing-out, it requires less amount of work needed. In addition, the routing range of the temporary piping is reduced, the amount of engineering is reduced, the capacity of the temporary air compressor can be reduced, and noise can be reduced.
[0031]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram of one embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a single-shaft combined cycle power generation facility including a power train and an exhaust heat recovery boiler which are directly connected to a gas turbine, a steam turbine, and a generator in this order. The blowing out equipment will be described.
[0032]
As shown in FIG. 1,
[0033]
Next, the preconditions on the plant side are as follows. That is, plant cooling water (bearing cooling water, seawater) system operation, plant condensate recirculation operation, plant auxiliary steam system operation, plant condenser vacuum holding operation , and plant control vacuum system operation.
[0034]
First, the blowing-out of the high-pressure main steam system will be described.
In FIG. 1, the temporary air compressor 33 is operated to increase the pressure of the high-pressure main steam system through the
[0035]
In the blowing-out, the
[0036]
The operation of accumulating and releasing the pressure is repeated until there is no foreign matter in the system.
Therefore, the blowout-out
[0037]
The air is discharged to the
[0038]
Second, the blowing out of the medium-pressure main steam system will be described.
The temporary air compressor 33 is operated to increase the pressure of the medium-pressure main steam system through the
[0039]
In the blowing out, the
[0040]
The operation of accumulating and releasing pressure is repeated until there is no foreign matter in the system. Therefore, the blowout-out
[0041]
The air is discharged to the
[0042]
Third, the blowing out of the reheat steam system will be described.
The temporary air compressor 33 is operated to raise and accumulate the high-pressure main steam system through the
[0043]
In the blowing out, the
[0044]
The operation of accumulating and releasing pressure is repeated until there is no foreign matter in the system. Therefore, the blowout-out
[0045]
The air is discharged to the
[0046]
Fourth, blowing out of the low-pressure steam system will be described.
The temporary air compressor 33 is operated to increase the pressure of the low-pressure main steam system through the
[0047]
In the blowing-out operation, the
[0048]
The operation of accumulating and releasing the pressure is repeated until there is no foreign matter in the system. Therefore, the blowout-out
[0049]
The air is discharged to the
[0050]
According to the above-described embodiment, the following operational effects can be obtained.
(1) For processes without flexibility, a temporary air compressor facility 33 is installed, and air is used instead of steam as a medium for flushing, so that it is installed without affecting the adjustment process of main facilities. As soon as the construction is completed, blowing out will be possible.
(2) For the high-load operation and the realignment setting, since the free blow operation is performed without operating the gas turbine, there is no need to disconnect the steam turbine. Therefore, neither high load operation by the gas turbine nor resetting of the alignment of the power train is required.
(3) As for the free-blowing piping, a large amount of permanent piping is basically used for the complexities in the early engineering stage, so that less labor is required for engineering. However, only a temporary facility for arranging a foreign
(4) With respect to noise, by setting the discharge end of the blowing-out to the
(5) Advantage of cleaning force increase The theoretical outflow speed of gas is expressed by the following equation.
[0051]
(Equation 6)
[0052]
Here, V: theoretical outflow velocity, k: specific heat ratio of gas,
p1: primary pressure (original pressure), p2: secondary pressure, v: the specific volume blowing-out of the gas is set to the discharge end of the
[0053]
The air discharged to the
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) There is flexibility at the time of implementation. In other words, after the installation is completed, blowing out is possible without operating the main engine, and the flexibility of the process is expanded.
(2) The amount of work required for blowing out is small. That is, since the main engine is not operated, the number of auxiliary machines to be operated during blowing out is small, and the burden on the operator is reduced.
(3) Efforts for examination in the early engineering stage are reduced. That is, the routing range of the temporary piping is reduced, and the amount of engineering is reduced.
(4) Noise can be reduced. That is, environmental protection is achieved by reducing boundary noise.
(5) The capacity of the temporary air compressor can be reduced. In other words, the evacuation can increase the flow velocity in the pipe, so that the blowing force can be increased. Also, when the blowing force is adjusted, the specified pressure can be reduced, and the capacity of the temporary air compressor for accumulating pressure can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram at the time of blowing out of a combined cycle power generation facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system configuration diagram at the time of blowing out of a conventional steam power generation facility.
FIG. 3 is a system configuration diagram at the time of blowing out of a conventional combined cycle power generation facility.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記排熱回収ボイラ内の低圧ドラムと低圧過熱器とを結ぶ配管、中圧ドラムと中圧過熱器とを結ぶ配管および高圧ドラムと高圧過熱器とを結ぶ配管のそれぞれから分岐した仮設配管を設け、この各仮設配管の他端を前記パワートレンおよび排熱回収ボイラとは別に設けた仮設空気圧縮設備に接続するとともに、
前記蒸気タービン入口に配設された主塞止弁上流側から分岐して復水器に接続されるバイパス管を各蒸気タービン毎に設けたことを特徴とするブローイングアウト設備。Blow-out equipment of a single-shaft combined cycle power generation facility consisting of a gas turbine, high-, medium-, and low-pressure steam turbines on one shaft, a power train directly connected to a generator, and an exhaust heat recovery boiler.
Provision of a pipe connecting the low-pressure drum and the low-pressure superheater, a pipe connecting the medium-pressure drum and the medium-pressure superheater, and a pipe connecting the high-pressure drum and the high-pressure superheater in the exhaust heat recovery boiler. The other end of each temporary pipe is connected to a temporary air compression facility provided separately from the power train and the exhaust heat recovery boiler,
A blow-out facility , wherein a bypass pipe branching from an upstream side of a main stop valve disposed at the steam turbine inlet and connected to a condenser is provided for each steam turbine .
前記排熱回収ボイラ内の低圧ドラムと低圧過熱器とを結ぶ配管、中圧ドラムと中圧過熱器とを結ぶ配管および高圧ドラムと高圧過熱器とを結ぶ配管のそれぞれから分岐した仮設配管を設け、この各仮設配管の他端を前記パワートレンおよび排熱回収ボイラとは別に設けた仮設空気圧縮設備に接続するとともに、Provision of a pipe connecting the low-pressure drum and the low-pressure superheater, a pipe connecting the medium-pressure drum and the medium-pressure superheater, and a pipe connecting the high-pressure drum and the high-pressure superheater in the exhaust heat recovery boiler. The other end of each temporary pipe is connected to a temporary air compression facility provided separately from the power train and the exhaust heat recovery boiler,
前記蒸気タービン入口に配設された主塞止弁上流側から分岐して復水器に接続される第1のバイパス管を各蒸気タービン毎に設ける一方、A first bypass pipe branched from an upstream side of the main closing valve disposed at the steam turbine inlet and connected to the condenser is provided for each steam turbine,
さらに前記高圧蒸気タービン入口に配設された高圧主塞止弁上流側から分岐して低温再熱管に接続される第2のバイパス管を設けたことを特徴とするブローイングアウト設備。A blowing-out facility, further comprising a second bypass pipe branched from an upstream side of the high-pressure main blocking valve disposed at the high-pressure steam turbine inlet and connected to a low-temperature reheating pipe.
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- 1994-06-07 JP JP12482494A patent/JP3592363B2/en not_active Expired - Lifetime
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