JP3745419B2 - 排熱回収ボイラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合発電プラントにおいて、特に高圧給水ポンプの信頼性が高く、急激な負荷変動時の対応性に優れた給水系統及び給水装置を有する排熱回収ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合発電プラントにおいては、例えば図４の複合発電プラントの概略系統図に示すように、ガスタービン開放サイクル部と排熱回収ボイラと蒸気タービンサイクル部と発電機を備えて構成されている。図４の排熱回収ボイラは高圧、中圧、低圧からなる三重圧ボイラの例である。
【０００３】
ガスタービン開放サイクル部では、ガスタービンで発電を行うと共に、ガスタービンで仕事をした排ガスを排ガス通路へ排出する。排出された高温の排ガスは排ガス通路を経て排熱回収ボイラに導入され排ガス中の熱が回収される。
蒸気タービンサイクル部では、排熱回収ボイラで発生した蒸気により発電を行う。
【０００４】
このような複合発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンによる複合発電を行うために発電効率が高いことと、ガスタービンによる発電が負荷応答性に優れていることから、急激な電力需要の変化に対する追従性が高いことなどの特徴がある。特に最近の高頻度の起動停止(Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ、以下、ＤＳＳとする)を行う運転には有効である。
【０００５】
複合発電プラントにおける排熱回収ボイラの蒸気タービンへの蒸気供給系(以下、蒸気系とする)について図４で説明する。図４では排熱回収ボイラ５内に構成されている給水や蒸気発生に係る装置（以下、給水系とする）の記載をドラムを除き省略している。
【０００６】
ガスタービン４では、空気供給管１からの燃焼用空気と燃料供給管２からの燃料とが燃焼器３において混合され、燃焼されることによって生じた燃焼ガスでガスタービン４を回転し、発電機によって発電が行われる。ガスタービン４を回転させ、仕事をした燃焼ガスは排ガスとなって、排ガス通路６である高温ダクトを経て排熱回収ボイラ５へ導入される。
【０００７】
一方、復水器８からの復水は低圧給水ポンプ９から排熱回収ボイラ内に構成されている図示していない給水系に送られる。排熱回収ボイラ５では排ガスの熱を効率よく熱回収するために、給水系と蒸気系が工夫された配置になっている。
【０００８】
排熱回収ボイラ５へ導入された排ガスは、排熱回収ボイラ５内の給水系によって熱を回収され、蒸気を発生させる。
【０００９】
上流側の高圧ドラム３０で発生した蒸気は高圧過熱器３５で過熱され、高圧主蒸気管３９を経由して蒸気タービン７の高圧部Ａへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。高圧部Ａで仕事をした蒸気は再利用のために低温再熱管４０を通って再熱器３６へ送られる。また中圧ドラム２５で発生した蒸気は中圧過熱器３７で過熱され、中圧主蒸気管４２を経由して低温再熱管４０へ送られ、前記蒸気タービン７の高圧部Ａで仕事をした蒸気と合流して、再熱器３６へ送られる。再熱器３６で蒸気は過熱され、高温再熱管４１を通って蒸気タービン７の中圧部Ｂへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。さらに下流側の低圧ドラム１４で発生した蒸気は低圧過熱器３８で過熱され、低圧主蒸気管４３を通って、前記中圧部Ｂで仕事をした蒸気と合流して、蒸気タービン７の低圧部Ｃへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。このようにして蒸気タービン７で仕事を終えた蒸気は復水器８に送られ復水される。復水は再び低圧給水ポンプ９から排熱回収ボイラ内の給水系に送られる。
【００１０】
次に、本発明の従来技術となる排熱回収ボイラの給水系を図５、図６で説明する。図５に示す排熱回収ボイラの給水系は特開平６−１８５３０９号で開示されている。
【００１１】
図５、図６においては、図４で説明した蒸気系は省略しており、ここでも排熱回収ボイラは高圧、中圧、低圧部からなる三重圧ボイラの例である。
【００１２】
図５において、低圧給水ポンプ９から約３０℃の給水が給水配管１０を通って低圧節炭器１１に送られ、排ガスの熱を回収する。低圧節炭器１１で熱を回収して約１５０℃になった給水は給水配管１２を通って、給水調整弁１３を経由して低圧ドラム１４へ送られると共に、給水調整弁１３の上流側から分岐した給水配管１５を通って高圧給水ポンプ１６へ送られる。低圧ドラム１４へ供給された給水は低圧蒸発器２１での熱回収によって低圧蒸気を発生するのに使用される。高圧給水ポンプ１６へ送られた給水は給水配管１７を通って高圧節炭器２７へ送られると共に、高圧給水ポンプ１６の中間段にある吐出口から抽水される。
【００１３】
抽水された給水は抽水管１６ａを経由して給水配管２０を通り、中圧節炭器２２へ送られる。前記高圧節炭器２７及び中圧節炭器２２へ送られた給水はそれぞれ給水調整弁２９及び給水調整弁２４を経由して高圧ドラム３０及び中圧ドラム２５へ送られ、高圧蒸発器３１及び中圧蒸発器２６での熱回収によって高圧蒸気及び中圧蒸気を発生するのに使用される。中圧節炭器２２へ送られる給水の一部は再循環配管１８を通って、再循環調整弁１９を経由して低圧節炭器１１の入口側の給水配管１０に再循環される。
【００１４】
ここで低圧給水ポンプ９からの給水は高圧ドラム３０、中圧ドラム２５および低圧ドラム１４に供給されるが、低圧給水ポンプ９だけではすべてのドラムに供給する給水量を確保できないため、高圧給水ポンプ１６が下流側に使用される。また、高圧給水ポンプ１６において中間羽根車の位置に対応する図示していないポンプケーシングには吐出口(抽水口)が設けられており、ここでは中圧ドラム２５への給水と低圧給水ポンプ９の出口側への再循環に使用されている。
【００１５】
また、高圧給水ポンプ１６の中間段から抽水され、低圧節炭器１１の入口側の給水配管１０に再循環された約１５０℃の給水によって、低圧節炭器１１の入口側の給水温度を約３０℃から約５０℃まで上昇させ、低圧節炭器１１のチューブ外表面で排ガス中の水分が結露するのを防止する、いわゆる低温腐食の防止を行っている。
【００１６】
すなわち、図５のような給水系では、給水配管２８、２３、１２にそれぞれ設けられた給水調整弁２９、２４、１３により、各圧力系のドラム３０、２５、１４の水位レベルを一定に保つように給水量が制御され、また再循環配管１８に設けられた再循環調整弁１９により、低圧節炭器１１の入口給水温度を露点温度以上なるように制御している。
【００１７】
しかしながら、このような給水系においては、低圧節炭器１１で熱回収され、約１５０℃と高温に加熱された給水が高圧給水ポンプ１６に送り込まれることから、高圧給水ポンプ１６の熱変形が大きくなり、特にＤＳＳ運用を行う場合には前記熱変形によって発生する熱応力が繰り返し作用し、高圧給水ポンプ１６の破損につながるといった問題があった。
【００１８】
この対策として、図６に示すような給水系がある。
図６に示す排熱回収ボイラの給水系は電気新聞平成７年５月１０日号に開示されている。図６の給水系において、図５に示す部材とほぼ同一機能を有する部材は同一番号を付した。図６の給水系が図５における給水系と異なるところは、高圧給水ポンプ１６を低圧給水ポンプ９からの給水配管１０に設けたこと、中圧節炭器２２に図５での低圧節炭器１１と中圧節炭器２２の機能を持たせたこと、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水を前記中圧節炭器２２に送り、中圧節炭器２２出口側から再循環調整弁１９を経由して高圧給水ポンプ１６入口側に戻る再循環配管１８を設けたことである。このような給水系を構成することによって、高圧給水ポンプ１６へは、低圧給水ポンプ９からの約３０℃の給水と再循環配管１８からの約１５０℃の給水が混合して約５０℃の適温になった給水が供給され、中圧節炭器２２及び高圧節炭器２７の低温腐食を防止すると共に、高圧給水ポンプ１６の熱変形により発生する熱応力を防止するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来技術には次のような問題点があった。
すなわち、図５に示す従来技術では、高圧給水ポンプ１６に低圧節炭器１１で熱回収され、約１５０℃と高温に加熱された給水が送り込まれることから、高圧給水ポンプ１６の熱変形が大きくなり、特にＤＳＳ運用を行う場合には前記熱変形によって発生する熱応力が繰り返し作用し、高圧給水ポンプ１６の破損につながるといった問題があった。
【００２０】
また、図６に示す従来技術では、高圧給水ポンプ１６を低圧給水ポンプ９からの給水配管１０に設けると共に、再循環配管１８からの約１５０℃の給水を高圧給水ポンプ１６の入口に戻すようにしたことで、高圧給水ポンプ１６への入口給水温度を低減でき、高圧給水ポンプ１６の熱変形により発生する熱応力を防止することはできるようになったが、高圧給水ポンプ１６の中間段から抽水する抽水量の、高圧給水ポンプ入口給水量に対する比率(抽水比率)が、高圧給水ポンプ１６の能力を超えるといった問題があった。
【００２１】
図３（ｂ）に従来技術の負荷変動時の高圧給水ポンプ１６入口とその中間段からの抽水の給水量特性図と抽水比率特性図を示す。
ここで高圧給水ポンプ１６は構造上の制約から、抽水比率を、例えば約３０％の規定値以下に制限する必要がある。
【００２２】
一般に負荷変動を行う場合で負荷を下げる場合には、まずガスタービン４の負荷を下げ、次に遅らせて蒸気タービン７の負荷を下げる運転方法がとられる。すなわち、まず、ガスタービン４の負荷を下げ排熱回収ボイラ５へ導入される排ガス温度を低下させ、次に蒸気タービン７へ流入する蒸気量を減少させる。排ガス温度の低下に伴い図５、図６において排ガス流路の最も排ガス流路の上流側にある高圧ドラム３０からの蒸発量が減少し、そのため高圧側の給水調整弁２９を絞り、高圧ドラム３０への給水量を制限することになる。
【００２３】
一方、中圧ドラム２５及び低圧ドラム１４に関しては、排ガス温度が熱回収され蒸気が発生する温度以下になるには時間的なずれが生じるため、中圧ドラム２５及び低圧ドラム１４での蒸発量の減少が遅れ、両ドラム２５、１４への給水量の減少も遅れることになる。
【００２４】
ここで中圧ドラム２５及び低圧ドラム１４への給水は、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水として給水配管２０を通って中圧節炭器２２へ送られており、高圧ドラム３０への給水量の減少に伴う高圧給水ポンプ１６の入口給水量の減少に対して、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量は負荷変動後も緩やかな変化で減少するため、急な負荷変動が行われれば、図３（ｂ）に示すように抽水比率が規定値を超えることになる。
【００２５】
従ってこのような急激な負荷変動に対する、従来から行われている対策としては、複合プラント全体での急な負荷変動を制限する運転をしていた。
【００２６】
本発明の課題は、高圧給水ポンプの信頼性を高めると共に、急な負荷変動にも対応でき、プラント効率の向上が可能な給水系を有する排熱回収ボイラを提供することにある。
【００２７】
【発明を解決するための手段】
本発明の上記課題は次の解決手段によって達成される。
すなわち、ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
高圧の給水ポンプから高圧節炭器に給水する流量を計測する流量検出器と、高圧の給水ポンプの中間段から抽水する流量を計測する流量検出器と、前記流量検出器で検出した高圧の給水ポンプから高圧節炭器に給水する流量と、高圧の給水ポンプの中間段から抽水する流量とから抽水量比率を算出して該抽水量比率が規定値以下になるように再循環調整弁の開度を制御する制御装置を有する排熱回収ボイラである。
【００２８】
本発明において、流量検出器を高圧の給水ポンプ入口配管または出口配管と高圧の給水ポンプ中間段から抽水する配管にそれぞれ設けても良い。また、流量検出器を高圧の給水ポンプ入口配管または出口配管と高圧の給水ポンプ中間段から抽水する配管にそれぞれ設けると共に再循環配管にも流量検出器を設け、該再循環配管流量も考慮に入れて再循環調整弁の開度を制御する制御装置を設けても良い。
【００２９】
本発明の上記課題は次の解決手段によって達成される。
すなわち、ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
給水系への給水を上流側から直列に設けた１台の低圧給水ポンプと隣接配置した２台の高圧給水ポンプにより行うと共に、下流側の２台目の高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、２台の高圧の給水ポンプ間の配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、上流側の１台目の高圧給水ポンプ入口配管に再循環配管を接続した排熱回収ボイラ、または、
ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと高圧給水ポンプにより行うと共に、高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、高圧の給水ポンプ入口配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、該分岐配管より上流側の配管に再循環配管を接続した排熱回収ボイラである。
【００３０】
図３に急な負荷変動時の高圧給水ポンプ入口と中間段からの抽水の給水量特性と抽水比率特性についての、従来技術と本発明での比較を示す。
前述したように図３（ｂ）に示す従来技術によれば、負荷変動時には、高圧ドラム上流側の給水調整弁が絞られ高圧ドラムへの給水量が減少するために、低圧給水ポンプからの給水、すなわち高圧給水ポンプ入口給水量が高圧ドラムへの減少量だけ減少する。一方、中圧ドラム及び低圧ドラムに関しては、蒸発量の低下が遅れるため、高圧給水ポンプ中間段からの抽水のうち給水調整弁を経て中圧及び低圧ドラムに給水される給水量と、高圧給水ポンプ中間段からの抽水のうち再循環配管により再循環調整弁を通って高圧給水ポンプ入口の給水配管に戻される給水量とは、負荷変動前に比べて緩やかな変化でしか減少しない。
【００３１】
このため、高圧給水ポンプ入口給水量と中間段からの抽水量の比率は、高圧給水ポンプ入口給水量の減少に対して、高圧給水ポンプ中間段からの抽水量は負荷変動後も緩やかな変化でしか減少しないので、そのままの運用を継続した場合には抽水比率は規定値以上に上昇することになる。
【００３２】
これに対して、図３（ａ）に示す本発明によれば、高圧給水ポンプ入口又は出口配管と高圧給水ポンプ中間段からの抽水配管にそれぞれ流量検出器を設けると共に、再循環配管に設けられる再循環調整弁の弁開度の制御装置を設け、負荷変動時に前記再循環調整弁制御装置が前記高圧給水ポンプ入口または出口流量に対する高圧給水ポンプ中間段からの抽水量の比率を計算し、その比率が抽水量比率の規定値を超えた場合には、再循環配管に配置した再循環調整弁を絞る信号を出す。
【００３３】
前記再循環調整弁を絞ることによって、再循環配管を通る給水の再循環量を減少させると共に、高圧給水ポンプ中間段からの抽水量を制限することができるので、高圧給水ポンプ入口と中間段からの抽水量との抽水比率を規定値以下に減少できる。ここで、再循環配管にも流量検出器を設けて、再循環流量も勘案して再循環調整弁の弁開度を制御しても良い。
【００３４】
なお、この場合に再循環量の減少に伴い、節炭器入口の給水温度が露点温度以下に低下するが、一時的なものであり低温腐食に対しては問題とはならない。
【００３５】
また、給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと２台の高圧給水ポンプで行い、２台の高圧給水ポンプを配管に隣接して直列状に設置し、下流側の２台目の高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、２台の高圧の給水ポンプ間の配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、上流側の１台目の高圧給水ポンプ入口配管に再循環配管を接続した構成、
または、給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと高圧給水ポンプにより行うと共に、高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、高圧の給水ポンプ入口配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、該分岐配管より上流側の配管に再循環配管を接続した構成によると前記したような高圧給水ポンプ中間段からの抽水する構成のように、高圧給水ポンプ中間段からの抽水量比率を規定値以下に制限する制御は不要となり、そのための流量検出器および再循環弁開度制御装置を設ける必要がなくなる。
【００３６】
以上より本発明によれば、高圧給水ポンプの信頼性を高めると共に、急な負荷変動にも対応できプラント効率の向上ができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１に本発明の一実施例である排熱回収ボイラの給水系統図を示す。
図１において、排熱回収ボイラへの給水入口側に低圧給水ポンプ９を設置し、低圧給水ポンプ９からの出口給水配管１０を直接に高圧給水ポンプ１６の入口に接続している。高圧給水ポンプ１６からは高圧節炭器２７へ接続した給水配管１７と高圧給水ポンプ１６中間段からは中圧節炭器２２を経て中圧系、低圧系及び再循環系へ接続した給水配管２０が設けられている。給水配管２０を通った給水は、中圧節炭器２２で加熱された後、給水配管２３及び中圧給水調整弁２４を通って中圧ドラム２５に送られる。また給水配管２３を通る給水は、給水配管２３より分岐した給水配管１２及び低圧給水調整弁１３を経て低圧ドラム１４へ送られる。さらに給水配管２３から分岐した再循環配管１８と再循環調整弁１９を通って、高圧給水ポンプ１６入口側の給水配管１０へ送られる。
【００３８】
このように中圧節炭器２２で加熱された給水の一部を高圧給水ポンプ１６の入口に戻すことで、高圧給水ポンプへの給水温度を、中圧節炭器２２と高圧節炭器２７のチューブ外表面で排ガス中の水分が結露しない温度である約５０℃まで給水温度を上昇させている。
【００３９】
ここで図１の排熱回収ボイラの給水系統図が図６のそれと異なる点は、高圧給水ポンプ１６の入口に高圧給水ポンプ流量検出器３２と、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水出口に抽水流量検出器３３を設けると共に、再循環調整弁の開度を制御する制御装置３４を設けたことであり、該再循環調整弁制御装置３４においては前記２つの流量検出器３２、３３からの流量の比率を算出し、抽水量比率が規定値を超えた場合には再循環調整弁１９を絞るように信号を出すものである。
【００４０】
また、流量検出器３２を再循環配管１８と給水配管１０の合流点の上流側に設けると共に、再循環配管１８に図示していない流量検出器を設け、当該２つの流量検出器の合計流量から高圧給水ポンプ１６の入口流量を算出し、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量との比率を算出し、当該抽水量比率が規定値を超えないように再循環調整弁１９の開度の制御をすることも可能である。
【００４１】
さらに、流量検出器３２を高圧給水ポンプ入口配管１０に設ける代わりに高圧給水ポンプ出口の給水配管１７に設置して、流量検出器３２、３３の流量検出値から高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量比率を算出するようにしても良い。
【００４２】
なお、本発明の構成と制御方法は起動停止時、負荷遮断及びトリップ時の異常時にも適用できるものである。
【００４３】
また、本発明の一実施例である図１においては高圧、中圧、低圧の三重圧タイプの複圧ボイラについて記載したが、本発明は高圧と低圧など二重圧タイプの複圧ボイラにも適用できるものである。
【００４４】
さらに、本発明の再循環調整弁制御装置を設ける構成は従来例である図５においても適用できるものである。
【００４５】
本発明の他の実施例を図２(ａ)、(ｂ)を用いて説明する。
図２(ａ)、(ｂ)においては高圧給水ポンプ１６、１６−１または１６−２周りの系統図を示し、給水配管２０、１７の下流側及び再循環配管１８の上流側の給水系は図示していないが、図１の実施例のものと同様である。
【００４６】
図２(ａ)に示す実施例では、１台の低圧給水ポンプ９の下流側に２台の高圧給水ポンプ１６−１、１６−２を連続して直列に配置している。このうち上流側の高圧給水ポンプ１６−１では、低圧給水ポンプ９で低圧レベルに昇圧された給水を中圧レベルまで昇圧する。さらに下流側の高圧給水ポンプ１６−２では、前記中圧レベルまで昇圧された給水を高圧レベルまで昇圧する。前記高圧給水ポンプ１６−１で中圧レベルまで昇圧された給水の一部は、それらの間の配管から分岐した給水配管２０より下流側の中圧節炭器２２へ給水される。
【００４７】
本実施例が図１に示した実施例と異なる所は、高圧給水ポンプを２台とし、これを隣接して配管１７に配置し、中圧節炭器２２への給水を高圧給水ポンプ１６−１の通常の吐出口から行うようにしたことである。これにより、図１に示す場合のように高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量比率を規定値以下に抑える制御を行う必要が無く、急激な負荷変動などに対応することができる。
【００４８】
図２(ｂ)に示す実施例では、１台の低圧給水ポンプ９の下流側に１台の高圧給水ポンプ１６を直列に配置している。本発明の図１に示す実施例と異なる点は中圧節炭器２２への給水を高圧給水ポンプ１６の入口側の配管１０から分岐した給水配管２０から行っていることである。
【００４９】
すなわち、負荷変動時には低圧給水ポンプ９の吐出圧力を上昇することで、中圧節炭器２２への給水を制御するものである。本実施例においても、図１に示した実施例と比較して、前記図２（ａ）の場合と同様に高圧給水ポンプ１６の中間段から抽水していないので、抽水量比率を規定値以下に抑える制御を行う必要が無く、急激な負荷変動などに対応することができる。ただし、低圧給水ポンプ９のみで中圧節炭器２２への吐出圧力を出力する必要があり、図１または図２（ａ）に示す低圧給水ポンプ９に比べて、吐出圧力を増加させる必要がある。
【００５０】
以上の各実施例のように本発明によれば、高圧給水ポンプ１６、１６−１または１６−２の信頼性を高めると共に、急激な負荷変動にも対応できプラント効率の向上ができる給水系を有する排熱回収ボイラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図２】 本発明の他の実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図３】 本発明に係る急な負荷変動時の高圧給水ポンプ入口と中間段からの抽水の給水量特性と抽水比率特性の従来技術と本発明での比較を示す図である。
【図４】 排熱回収ボイラを有する複合発電プラントの概略の系統を示す図である。
【図５】 従来技術の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図６】 従来技術の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【符号の説明】
９ 低圧給水ポンプ １０ 出口給水配管
１３ 低圧給水調整弁 １４ 低圧ドラム
１６、１６−１、１６−２ 高圧給水ポンプ
１８ 再循環配管 １９ 再循環調整弁
２１ 低圧蒸発器 ２２ 中圧節炭器
２４ 中圧給水調整弁 ２５ 中圧ドラム
２６ 中圧蒸発器 ２７ 高圧節炭器
３０ 高圧ドラム ３１ 高圧蒸発器
３２ 高圧給水ポンプ入口流量計 ３３ 抽水量流量計
３４ 再循環調整弁制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は複合発電プラントにおいて、特に高圧給水ポンプの信頼性が高く、急激な負荷変動時の対応性に優れた給水系統及び給水装置を有する排熱回収ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合発電プラントにおいては、例えば図４の複合発電プラントの概略系統図に示すように、ガスタービン開放サイクル部と排熱回収ボイラと蒸気タービンサイクル部と発電機を備えて構成されている。図４の排熱回収ボイラは高圧、中圧、低圧からなる三重圧ボイラの例である。
【０００３】
ガスタービン開放サイクル部では、ガスタービンで発電を行うと共に、ガスタービンで仕事をした排ガスを排ガス通路へ排出する。排出された高温の排ガスは排ガス通路を経て排熱回収ボイラに導入され排ガス中の熱が回収される。
蒸気タービンサイクル部では、排熱回収ボイラで発生した蒸気により発電を行う。
【０００４】
このような複合発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンによる複合発電を行うために発電効率が高いことと、ガスタービンによる発電が負荷応答性に優れていることから、急激な電力需要の変化に対する追従性が高いことなどの特徴がある。特に最近の高頻度の起動停止(Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ、以下、ＤＳＳとする)を行う運転には有効である。
【０００５】
複合発電プラントにおける排熱回収ボイラの蒸気タービンへの蒸気供給系(以下、蒸気系とする)について図４で説明する。図４では排熱回収ボイラ５内に構成されている給水や蒸気発生に係る装置（以下、給水系とする）の記載をドラムを除き省略している。
【０００６】
ガスタービン４では、空気供給管１からの燃焼用空気と燃料供給管２からの燃料とが燃焼器３において混合され、燃焼されることによって生じた燃焼ガスでガスタービン４を回転し、発電機によって発電が行われる。ガスタービン４を回転させ、仕事をした燃焼ガスは排ガスとなって、排ガス通路６である高温ダクトを経て排熱回収ボイラ５へ導入される。
【０００７】
一方、復水器８からの復水は低圧給水ポンプ９から排熱回収ボイラ内に構成されている図示していない給水系に送られる。排熱回収ボイラ５では排ガスの熱を効率よく熱回収するために、給水系と蒸気系が工夫された配置になっている。
【０００８】
排熱回収ボイラ５へ導入された排ガスは、排熱回収ボイラ５内の給水系によって熱を回収され、蒸気を発生させる。
【０００９】
上流側の高圧ドラム３０で発生した蒸気は高圧過熱器３５で過熱され、高圧主蒸気管３９を経由して蒸気タービン７の高圧部Ａへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。高圧部Ａで仕事をした蒸気は再利用のために低温再熱管４０を通って再熱器３６へ送られる。また中圧ドラム２５で発生した蒸気は中圧過熱器３７で過熱され、中圧主蒸気管４２を経由して低温再熱管４０へ送られ、前記蒸気タービン７の高圧部Ａで仕事をした蒸気と合流して、再熱器３６へ送られる。再熱器３６で蒸気は過熱され、高温再熱管４１を通って蒸気タービン７の中圧部Ｂへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。さらに下流側の低圧ドラム１４で発生した蒸気は低圧過熱器３８で過熱され、低圧主蒸気管４３を通って、前記中圧部Ｂで仕事をした蒸気と合流して、蒸気タービン７の低圧部Ｃへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。このようにして蒸気タービン７で仕事を終えた蒸気は復水器８に送られ復水される。復水は再び低圧給水ポンプ９から排熱回収ボイラ内の給水系に送られる。
【００１０】
次に、本発明の従来技術となる排熱回収ボイラの給水系を図５、図６で説明する。図５に示す排熱回収ボイラの給水系は特開平６−１８５３０９号で開示されている。
【００１１】
図５、図６においては、図４で説明した蒸気系は省略しており、ここでも排熱回収ボイラは高圧、中圧、低圧部からなる三重圧ボイラの例である。
【００１２】
図５において、低圧給水ポンプ９から約３０℃の給水が給水配管１０を通って低圧節炭器１１に送られ、排ガスの熱を回収する。低圧節炭器１１で熱を回収して約１５０℃になった給水は給水配管１２を通って、給水調整弁１３を経由して低圧ドラム１４へ送られると共に、給水調整弁１３の上流側から分岐した給水配管１５を通って高圧給水ポンプ１６へ送られる。低圧ドラム１４へ供給された給水は低圧蒸発器２１での熱回収によって低圧蒸気を発生するのに使用される。高圧給水ポンプ１６へ送られた給水は給水配管１７を通って高圧節炭器２７へ送られると共に、高圧給水ポンプ１６の中間段にある吐出口から抽水される。
【００１３】
抽水された給水は抽水管１６ａを経由して給水配管２０を通り、中圧節炭器２２へ送られる。前記高圧節炭器２７及び中圧節炭器２２へ送られた給水はそれぞれ給水調整弁２９及び給水調整弁２４を経由して高圧ドラム３０及び中圧ドラム２５へ送られ、高圧蒸発器３１及び中圧蒸発器２６での熱回収によって高圧蒸気及び中圧蒸気を発生するのに使用される。中圧節炭器２２へ送られる給水の一部は再循環配管１８を通って、再循環調整弁１９を経由して低圧節炭器１１の入口側の給水配管１０に再循環される。
【００１４】
ここで低圧給水ポンプ９からの給水は高圧ドラム３０、中圧ドラム２５および低圧ドラム１４に供給されるが、低圧給水ポンプ９だけではすべてのドラムに供給する給水量を確保できないため、高圧給水ポンプ１６が下流側に使用される。また、高圧給水ポンプ１６において中間羽根車の位置に対応する図示していないポンプケーシングには吐出口(抽水口)が設けられており、ここでは中圧ドラム２５への給水と低圧給水ポンプ９の出口側への再循環に使用されている。
【００１５】
また、高圧給水ポンプ１６の中間段から抽水され、低圧節炭器１１の入口側の給水配管１０に再循環された約１５０℃の給水によって、低圧節炭器１１の入口側の給水温度を約３０℃から約５０℃まで上昇させ、低圧節炭器１１のチューブ外表面で排ガス中の水分が結露するのを防止する、いわゆる低温腐食の防止を行っている。
【００１６】
すなわち、図５のような給水系では、給水配管２８、２３、１２にそれぞれ設けられた給水調整弁２９、２４、１３により、各圧力系のドラム３０、２５、１４の水位レベルを一定に保つように給水量が制御され、また再循環配管１８に設けられた再循環調整弁１９により、低圧節炭器１１の入口給水温度を露点温度以上なるように制御している。
【００１７】
しかしながら、このような給水系においては、低圧節炭器１１で熱回収され、約１５０℃と高温に加熱された給水が高圧給水ポンプ１６に送り込まれることから、高圧給水ポンプ１６の熱変形が大きくなり、特にＤＳＳ運用を行う場合には前記熱変形によって発生する熱応力が繰り返し作用し、高圧給水ポンプ１６の破損につながるといった問題があった。
【００１８】
この対策として、図６に示すような給水系がある。
図６に示す排熱回収ボイラの給水系は電気新聞平成７年５月１０日号に開示されている。図６の給水系において、図５に示す部材とほぼ同一機能を有する部材は同一番号を付した。図６の給水系が図５における給水系と異なるところは、高圧給水ポンプ１６を低圧給水ポンプ９からの給水配管１０に設けたこと、中圧節炭器２２に図５での低圧節炭器１１と中圧節炭器２２の機能を持たせたこと、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水を前記中圧節炭器２２に送り、中圧節炭器２２出口側から再循環調整弁１９を経由して高圧給水ポンプ１６入口側に戻る再循環配管１８を設けたことである。このような給水系を構成することによって、高圧給水ポンプ１６へは、低圧給水ポンプ９からの約３０℃の給水と再循環配管１８からの約１５０℃の給水が混合して約５０℃の適温になった給水が供給され、中圧節炭器２２及び高圧節炭器２７の低温腐食を防止すると共に、高圧給水ポンプ１６の熱変形により発生する熱応力を防止するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来技術には次のような問題点があった。
すなわち、図５に示す従来技術では、高圧給水ポンプ１６に低圧節炭器１１で熱回収され、約１５０℃と高温に加熱された給水が送り込まれることから、高圧給水ポンプ１６の熱変形が大きくなり、特にＤＳＳ運用を行う場合には前記熱変形によって発生する熱応力が繰り返し作用し、高圧給水ポンプ１６の破損につながるといった問題があった。
【００２０】
また、図６に示す従来技術では、高圧給水ポンプ１６を低圧給水ポンプ９からの給水配管１０に設けると共に、再循環配管１８からの約１５０℃の給水を高圧給水ポンプ１６の入口に戻すようにしたことで、高圧給水ポンプ１６への入口給水温度を低減でき、高圧給水ポンプ１６の熱変形により発生する熱応力を防止することはできるようになったが、高圧給水ポンプ１６の中間段から抽水する抽水量の、高圧給水ポンプ入口給水量に対する比率(抽水比率)が、高圧給水ポンプ１６の能力を超えるといった問題があった。
【００２１】
図３（ｂ）に従来技術の負荷変動時の高圧給水ポンプ１６入口とその中間段からの抽水の給水量特性図と抽水比率特性図を示す。
ここで高圧給水ポンプ１６は構造上の制約から、抽水比率を、例えば約３０％の規定値以下に制限する必要がある。
【００２２】
一般に負荷変動を行う場合で負荷を下げる場合には、まずガスタービン４の負荷を下げ、次に遅らせて蒸気タービン７の負荷を下げる運転方法がとられる。すなわち、まず、ガスタービン４の負荷を下げ排熱回収ボイラ５へ導入される排ガス温度を低下させ、次に蒸気タービン７へ流入する蒸気量を減少させる。排ガス温度の低下に伴い図５、図６において排ガス流路の最も排ガス流路の上流側にある高圧ドラム３０からの蒸発量が減少し、そのため高圧側の給水調整弁２９を絞り、高圧ドラム３０への給水量を制限することになる。
【００２３】
一方、中圧ドラム２５及び低圧ドラム１４に関しては、排ガス温度が熱回収され蒸気が発生する温度以下になるには時間的なずれが生じるため、中圧ドラム２５及び低圧ドラム１４での蒸発量の減少が遅れ、両ドラム２５、１４への給水量の減少も遅れることになる。
【００２４】
ここで中圧ドラム２５及び低圧ドラム１４への給水は、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水として給水配管２０を通って中圧節炭器２２へ送られており、高圧ドラム３０への給水量の減少に伴う高圧給水ポンプ１６の入口給水量の減少に対して、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量は負荷変動後も緩やかな変化で減少するため、急な負荷変動が行われれば、図３（ｂ）に示すように抽水比率が規定値を超えることになる。
【００２５】
従ってこのような急激な負荷変動に対する、従来から行われている対策としては、複合プラント全体での急な負荷変動を制限する運転をしていた。
【００２６】
本発明の課題は、高圧給水ポンプの信頼性を高めると共に、急な負荷変動にも対応でき、プラント効率の向上が可能な給水系を有する排熱回収ボイラを提供することにある。
【００２７】
【発明を解決するための手段】
本発明の上記課題は次の解決手段によって達成される。
すなわち、ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
高圧の給水ポンプから高圧節炭器に給水する流量を計測する流量検出器と、高圧の給水ポンプの中間段から抽水する流量を計測する流量検出器と、前記流量検出器で検出した高圧の給水ポンプから高圧節炭器に給水する流量と、高圧の給水ポンプの中間段から抽水する流量とから抽水量比率を算出して該抽水量比率が規定値以下になるように再循環調整弁の開度を制御する制御装置を有する排熱回収ボイラである。
【００２８】
本発明において、流量検出器を高圧の給水ポンプ入口配管または出口配管と高圧の給水ポンプ中間段から抽水する配管にそれぞれ設けても良い。また、流量検出器を高圧の給水ポンプ入口配管または出口配管と高圧の給水ポンプ中間段から抽水する配管にそれぞれ設けると共に再循環配管にも流量検出器を設け、該再循環配管流量も考慮に入れて再循環調整弁の開度を制御する制御装置を設けても良い。
【００２９】
本発明の上記課題は次の解決手段によって達成される。
すなわち、ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
給水系への給水を上流側から直列に設けた１台の低圧給水ポンプと隣接配置した２台の高圧給水ポンプにより行うと共に、下流側の２台目の高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、２台の高圧の給水ポンプ間の配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、上流側の１台目の高圧給水ポンプ入口配管に再循環配管を接続した排熱回収ボイラ、または、
ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと高圧給水ポンプにより行うと共に、高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、高圧の給水ポンプ入口配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、該分岐配管より上流側の配管に再循環配管を接続した排熱回収ボイラである。
【００３０】
図３に急な負荷変動時の高圧給水ポンプ入口と中間段からの抽水の給水量特性と抽水比率特性についての、従来技術と本発明での比較を示す。
前述したように図３（ｂ）に示す従来技術によれば、負荷変動時には、高圧ドラム上流側の給水調整弁が絞られ高圧ドラムへの給水量が減少するために、低圧給水ポンプからの給水、すなわち高圧給水ポンプ入口給水量が高圧ドラムへの減少量だけ減少する。一方、中圧ドラム及び低圧ドラムに関しては、蒸発量の低下が遅れるため、高圧給水ポンプ中間段からの抽水のうち給水調整弁を経て中圧及び低圧ドラムに給水される給水量と、高圧給水ポンプ中間段からの抽水のうち再循環配管により再循環調整弁を通って高圧給水ポンプ入口の給水配管に戻される給水量とは、負荷変動前に比べて緩やかな変化でしか減少しない。
【００３１】
このため、高圧給水ポンプ入口給水量と中間段からの抽水量の比率は、高圧給水ポンプ入口給水量の減少に対して、高圧給水ポンプ中間段からの抽水量は負荷変動後も緩やかな変化でしか減少しないので、そのままの運用を継続した場合には抽水比率は規定値以上に上昇することになる。
【００３２】
これに対して、図３（ａ）に示す本発明によれば、高圧給水ポンプ入口又は出口配管と高圧給水ポンプ中間段からの抽水配管にそれぞれ流量検出器を設けると共に、再循環配管に設けられる再循環調整弁の弁開度の制御装置を設け、負荷変動時に前記再循環調整弁制御装置が前記高圧給水ポンプ入口または出口流量に対する高圧給水ポンプ中間段からの抽水量の比率を計算し、その比率が抽水量比率の規定値を超えた場合には、再循環配管に配置した再循環調整弁を絞る信号を出す。
【００３３】
前記再循環調整弁を絞ることによって、再循環配管を通る給水の再循環量を減少させると共に、高圧給水ポンプ中間段からの抽水量を制限することができるので、高圧給水ポンプ入口と中間段からの抽水量との抽水比率を規定値以下に減少できる。ここで、再循環配管にも流量検出器を設けて、再循環流量も勘案して再循環調整弁の弁開度を制御しても良い。
【００３４】
なお、この場合に再循環量の減少に伴い、節炭器入口の給水温度が露点温度以下に低下するが、一時的なものであり低温腐食に対しては問題とはならない。
【００３５】
また、給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと２台の高圧給水ポンプで行い、２台の高圧給水ポンプを配管に隣接して直列状に設置し、下流側の２台目の高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、２台の高圧の給水ポンプ間の配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、上流側の１台目の高圧給水ポンプ入口配管に再循環配管を接続した構成、
または、給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと高圧給水ポンプにより行うと共に、高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、高圧の給水ポンプ入口配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、該分岐配管より上流側の配管に再循環配管を接続した構成によると前記したような高圧給水ポンプ中間段からの抽水する構成のように、高圧給水ポンプ中間段からの抽水量比率を規定値以下に制限する制御は不要となり、そのための流量検出器および再循環弁開度制御装置を設ける必要がなくなる。
【００３６】
以上より本発明によれば、高圧給水ポンプの信頼性を高めると共に、急な負荷変動にも対応できプラント効率の向上ができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１に本発明の一実施例である排熱回収ボイラの給水系統図を示す。
図１において、排熱回収ボイラへの給水入口側に低圧給水ポンプ９を設置し、低圧給水ポンプ９からの出口給水配管１０を直接に高圧給水ポンプ１６の入口に接続している。高圧給水ポンプ１６からは高圧節炭器２７へ接続した給水配管１７と高圧給水ポンプ１６中間段からは中圧節炭器２２を経て中圧系、低圧系及び再循環系へ接続した給水配管２０が設けられている。給水配管２０を通った給水は、中圧節炭器２２で加熱された後、給水配管２３及び中圧給水調整弁２４を通って中圧ドラム２５に送られる。また給水配管２３を通る給水は、給水配管２３より分岐した給水配管１２及び低圧給水調整弁１３を経て低圧ドラム１４へ送られる。さらに給水配管２３から分岐した再循環配管１８と再循環調整弁１９を通って、高圧給水ポンプ１６入口側の給水配管１０へ送られる。
【００３８】
このように中圧節炭器２２で加熱された給水の一部を高圧給水ポンプ１６の入口に戻すことで、高圧給水ポンプへの給水温度を、中圧節炭器２２と高圧節炭器２７のチューブ外表面で排ガス中の水分が結露しない温度である約５０℃まで給水温度を上昇させている。
【００３９】
ここで図１の排熱回収ボイラの給水系統図が図６のそれと異なる点は、高圧給水ポンプ１６の入口に高圧給水ポンプ流量検出器３２と、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水出口に抽水流量検出器３３を設けると共に、再循環調整弁の開度を制御する制御装置３４を設けたことであり、該再循環調整弁制御装置３４においては前記２つの流量検出器３２、３３からの流量の比率を算出し、抽水量比率が規定値を超えた場合には再循環調整弁１９を絞るように信号を出すものである。
【００４０】
また、流量検出器３２を再循環配管１８と給水配管１０の合流点の上流側に設けると共に、再循環配管１８に図示していない流量検出器を設け、当該２つの流量検出器の合計流量から高圧給水ポンプ１６の入口流量を算出し、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量との比率を算出し、当該抽水量比率が規定値を超えないように再循環調整弁１９の開度の制御をすることも可能である。
【００４１】
さらに、流量検出器３２を高圧給水ポンプ入口配管１０に設ける代わりに高圧給水ポンプ出口の給水配管１７に設置して、流量検出器３２、３３の流量検出値から高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量比率を算出するようにしても良い。
【００４２】
なお、本発明の構成と制御方法は起動停止時、負荷遮断及びトリップ時の異常時にも適用できるものである。
【００４３】
また、本発明の一実施例である図１においては高圧、中圧、低圧の三重圧タイプの複圧ボイラについて記載したが、本発明は高圧と低圧など二重圧タイプの複圧ボイラにも適用できるものである。
【００４４】
さらに、本発明の再循環調整弁制御装置を設ける構成は従来例である図５においても適用できるものである。
【００４５】
本発明の他の実施例を図２(ａ)、(ｂ)を用いて説明する。
図２(ａ)、(ｂ)においては高圧給水ポンプ１６、１６−１または１６−２周りの系統図を示し、給水配管２０、１７の下流側及び再循環配管１８の上流側の給水系は図示していないが、図１の実施例のものと同様である。
【００４６】
図２(ａ)に示す実施例では、１台の低圧給水ポンプ９の下流側に２台の高圧給水ポンプ１６−１、１６−２を連続して直列に配置している。このうち上流側の高圧給水ポンプ１６−１では、低圧給水ポンプ９で低圧レベルに昇圧された給水を中圧レベルまで昇圧する。さらに下流側の高圧給水ポンプ１６−２では、前記中圧レベルまで昇圧された給水を高圧レベルまで昇圧する。前記高圧給水ポンプ１６−１で中圧レベルまで昇圧された給水の一部は、それらの間の配管から分岐した給水配管２０より下流側の中圧節炭器２２へ給水される。
【００４７】
本実施例が図１に示した実施例と異なる所は、高圧給水ポンプを２台とし、これを隣接して配管１７に配置し、中圧節炭器２２への給水を高圧給水ポンプ１６−１の通常の吐出口から行うようにしたことである。これにより、図１に示す場合のように高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水量比率を規定値以下に抑える制御を行う必要が無く、急激な負荷変動などに対応することができる。
【００４８】
図２(ｂ)に示す実施例では、１台の低圧給水ポンプ９の下流側に１台の高圧給水ポンプ１６を直列に配置している。本発明の図１に示す実施例と異なる点は中圧節炭器２２への給水を高圧給水ポンプ１６の入口側の配管１０から分岐した給水配管２０から行っていることである。
【００４９】
すなわち、負荷変動時には低圧給水ポンプ９の吐出圧力を上昇することで、中圧節炭器２２への給水を制御するものである。本実施例においても、図１に示した実施例と比較して、前記図２（ａ）の場合と同様に高圧給水ポンプ１６の中間段から抽水していないので、抽水量比率を規定値以下に抑える制御を行う必要が無く、急激な負荷変動などに対応することができる。ただし、低圧給水ポンプ９のみで中圧節炭器２２への吐出圧力を出力する必要があり、図１または図２（ａ）に示す低圧給水ポンプ９に比べて、吐出圧力を増加させる必要がある。
【００５０】
以上の各実施例のように本発明によれば、高圧給水ポンプ１６、１６−１または１６−２の信頼性を高めると共に、急激な負荷変動にも対応できプラント効率の向上ができる給水系を有する排熱回収ボイラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図２】 本発明の他の実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図３】 本発明に係る急な負荷変動時の高圧給水ポンプ入口と中間段からの抽水の給水量特性と抽水比率特性の従来技術と本発明での比較を示す図である。
【図４】 排熱回収ボイラを有する複合発電プラントの概略の系統を示す図である。
【図５】 従来技術の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図６】 従来技術の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【符号の説明】
９ 低圧給水ポンプ １０ 出口給水配管
１３ 低圧給水調整弁 １４ 低圧ドラム
１６、１６−１、１６−２ 高圧給水ポンプ
１８ 再循環配管 １９ 再循環調整弁
２１ 低圧蒸発器 ２２ 中圧節炭器
２４ 中圧給水調整弁 ２５ 中圧ドラム
２６ 中圧蒸発器 ２７ 高圧節炭器
３０ 高圧ドラム ３１ 高圧蒸発器
３２ 高圧給水ポンプ入口流量計 ３３ 抽水量流量計
３４ 再循環調整弁制御装置
Claims (5)
- ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
高圧の給水ポンプから高圧節炭器に給水する流量を計測する流量検出器と、
高圧の給水ポンプの中間段から抽水する流量を計測する流量検出器と、
前記流量検出器で検出した高圧の給水ポンプから高圧節炭器に給水する流量と、高圧の給水ポンプの中間段から抽水する流量とから抽水量比率を算出して該抽水量比率が規定値以下になるように再循環調整弁の開度を制御する制御装置
を有することを特徴とする排熱回収ボイラ。 - 流量検出器を高圧の給水ポンプ入口配管または出口配管と高圧の給水ポンプ中間段から抽水する配管にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１記載の排熱回収ボイラ。
- 流量検出器を高圧の給水ポンプ入口配管または出口配管と高圧の給水ポンプ中間段から抽水する配管にそれぞれ設けると共に再循環配管にも流量検出器を設け、該再循環配管流量も考慮に入れて再循環調整弁の開度を制御する制御装置
を有することを特徴とする請求項１記載の排熱回収ボイラ。 - ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
給水系への給水を上流側から直列に設けた１台の低圧給水ポンプと隣接配置した２台の高圧給水ポンプにより行うと共に、下流側の２台目の高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、２台の高圧の給水ポンプ間の配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、上流側の１台目の高圧給水ポンプ入口配管に再循環配管を接続したことを特徴とする排熱回収ボイラ。 - ガスタービンからの排ガスの流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧または中圧及び高圧などの複数の圧力に昇圧し、それぞれ高圧節炭器を経て高圧ドラムに給水すると共に、中圧節炭器を経て低圧ドラムおよび中圧ドラムに給水する給水系と、伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を前記複数の圧力ドラムからそれぞれ過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により再循環調整弁を経て高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
給水系への給水を上流側から順に直列に設けた低圧給水ポンプと高圧給水ポンプにより行うと共に、高圧給水ポンプ出口配管からは高圧節炭器に給水を行い、高圧の給水ポンプ入口配管から分岐した配管から中圧節炭器に給水を行い、該分岐配管より上流側の配管に再循環配管を接続したことを特徴とする排熱回収ボイラ。
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-
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