JP3898847B2 - Thermal power plant - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タービンで駆動される発電機と、タービンの排熱を回収してタービンへ戻す排熱回収ボイラとを具えた火力発電所の技術分野に属し、特に、建設用地面積を大幅に縮小できるように縦型(垂直型)に構成した火力発電所に関する。
【0002】
【従来の技術】
火力発電所は、LNG、石油、石炭などを主要な燃料としてタービンを回転させ、このタービンの回転を発電機に伝えて発電を行っている。最近では、タービンにガス・タービンを用い、このガス・タービンの排熱を排熱回収ボイラで回収して蒸気を発生し、この蒸気により蒸気タービンを駆動して、更に発電機を駆動することによりエネルギー効率を高めている。また、ガス・タービン及び排熱回収ボイラからの排気、即ち、排煙を地上一定の高さに放出するための煙突も必要である。煙突は、環境問題解決などのために、地上高さが約200メートルもある。
【0003】
このように、従来の火力発電所は、ガス・タービン及び蒸気タービンが設置されたタービン室と、発電機が設置された発電機室と、排熱回収ボイラと、煙突と、これらを制御する中央操作室とが、それぞれ平面的な配置で広い面積に建設されている。しかも地上200mにも及ぶ高い煙突の存在により、極めて大きな立体空間に建設されている。なお、発電機をタービン室に配置している場合もある。
【0004】
現状の火力発電所の一例を図10及び図11に示す。図10は火力発電所の平面図で、図11は図10の線A−Aに沿った側面図である。
【0005】
タービン室(タービン用建屋)10内には、LNGガスなどで回転駆動されるガス・タービンと、蒸気タービンと、これらガス・タービン及び蒸気タービンで駆動される発電機との組み合わせが複数組(図では8組)配置されている。8組のタービン及び発電機の組み合わせの各々には、排熱回収ボイラ12が1個ずつ配置されている。排熱回収ボイラ12は、ガス・タービンからの排熱を回収して、この熱により水を蒸気に変換し、この蒸気をエネルギーとして蒸気タービンを駆動する。タービン及び排熱回収ボイラ12からの排煙は、4個の排熱回収ボイラ12が1組となって煙突14から排気される。
【0006】
次に、実開昭64−51704号公報には、敷地面積を節約する構成の火力発電所が記載されている。この火力発電所は、中央操作室の両側の各々にタービン及び発電機用建屋と、ボイラ用建屋とを一線上に設置し、これら一直線状の建屋にそって、2組のボイラに結合された煙道を設置し、中央操作室近傍に設置された単一の煙突から排煙を行っている。
【0007】
また、特開昭49−28728号公報には、複数のボイラを中央に設置し、これらボイラの外側に設置された機械室内に発電機が配置され、共通の煙突がボイラの上に配置された火力発電所を記載している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の火力発電所は、タービン室、発電機室、排熱回収ボイラ、煙突及び制御室が平面的な配置に建設されているため、火力発電所の建設には、例えば1辺が300mにも及ぶほど広大な建設用地が必要となり、用地コストを含んだ建設コストが高くなっている。火力発電所は、タービン室、発電機室、排熱回収ボイラ及び煙突が1単位(即ち、1組)で構成され、通例はこうした単位を複数用いる多単位火力発電所として建設されるので、更にコストを上昇させている。よって、火力発電所の建設コストを低減させることが従来から望まれ、種々の提案がなされている。
【0009】
その上、火力発電所も例外なく、寿命になる前に立て替えなければならない。その際には、現状の電力供給を維持する使命のため、現在の火力発電所を解体して更地にし、その後に新たな火力発電所を建設する余裕はない。即ち、現在の火力発電所に匹敵する同等大きさの立て替え用地を確保して、そこに新規の同等能力以上の火力発電所を建設し、電力供給を間断なく続行することが要求される。
【0010】
しかしながら、日本のように土地が狭く限られたところでは、現在の火力発電所に隣接する場所に現在の火力発電所と同等以上の立て替え用地を確保すること自体がそもそも至難のことであり、しかも用地獲得の費用は巨大となり、新規火力発電所の建設コストを圧迫することになる。
【0011】
この点、上記実開昭64−51704号公報に記載された火力発電所は、一直線状の建屋に対して直角方向に煙道を延ばす構成に比して敷地を有効活用できることは認められるが、総ての設備が依然として平面的に広がっており、敷地面積の節約に限度がある。
【0012】
上記特開昭49−28728号公報に記載された火力発電所は、ボイラと煙突とが垂直方向に配置されているため、やはり敷地を有効に利用できることは認めるが、ボイラ及び煙突以外の設備は、やはり平面的な広がりをもって設置されており、敷地面積の節約にも限度がある。
【0013】
したがって、本発明の目的は、狭い建築面積に有効に建設でき、建設コストを低減できる縦型の火力発電所を提供することにある。
【0014】
本発明の別の目的は、高い煙突を別途建設する必要のない構成の縦型火力発電所を提供することにある。
【0015】
本発明の更に異なる目的は、維持コストを低減できる火力発電所を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決する手段として、請求項1に記載した火力発電所は、
蒸気タービン23およびガス・タービン27と、前記タービンにより駆動される発電機25と、前記ガス・タービン27からの排熱を回収して蒸気タービン23にエネルギーを供給する排熱回収ボイラ31と、および煙道29、33が、それぞれ垂直方向に一連に配置された組み合わせを一組の発電設備として構成され、下層から上層に向かって蒸気タービン室24と発電機室26、ガスタービン室28、および廃熱回収ボイラ室32並びに煙道室30、33をそれぞれ垂直方向に一連の配置として構成した建屋内に、前記発電設備の組が、平面的に見て複数組並設され、前記各組の発電設備を構成する煙道33が上方の煙突36と接続されていることを特徴とする。
【0017】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載した火力発電所において、
タービンは、発電機25を中間に挟んでその上下に、垂直方向の回転軸を介して一連に設置されたガス・タービン27と蒸気タービン23とから成ることを特徴とする。
【0022】
請求項3記載の発明は、請求項1に記載した火力発電所において、
複数組の発電設備における煙道33が共通の単一の煙突36と接続されていることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図9に基いて、本発明に係る火力発電所の実施形態を説明する。
【0024】
図1〜図3は、請求項1〜3に記載した発明の実施形態を示している。図1が概略的な立面図であり、図2は図1の線A−Aに沿った平面図、図3は図1の線B−Bに沿った平面図である。
【0025】
この実施形態では、「4単位」、即ち、4組の発電設備で火力発電所が構成されている。火力発電所の建屋は、矩形平面の4隅に夫々配置された4本のメガ柱20と、4辺のメガ梁22とを主要素とするメガフレーム架構形式で構築されている。この建屋は、下層から上層に向かって、蒸気タービン23が設置される蒸気タービン室(及び復水器室)24と、発電機25が設置される発電機室26と、ガス・タービン27が設置されるガス・タービン室28と、第1煙道29が設置される第1煙道室30と、排熱回収ボイラ31が固定設置される排熱回収ボイラ室32と、第2煙道33が設置される第2煙道室34とをそれぞれ、垂直方向へ一連の配置とした「4単位」の集合で構成されている。
【0026】
蒸気タービン室(及び復水器室)24は、地下に配置されている。各階フロアの境界位置に大梁38を設けて、メガフレーム架構形式の建屋を強固に構築している。4組の発電設備の各々において、蒸気タービン23、発電機25及びガス・タービン27の回転軸は、それぞれ垂直方向の向きに一線状をなしている。なお、ガス・タービン27には、燃料供給路(図示せず)を介して外部から天然ガスなどの燃料が供給される。ガス・タービン27からの排煙は、煙道29を通じて上昇し、排熱回収ボイラ31に供給される。この排熱回収ボイラ31の上端には、給水管(図示せず)を通じて外部から水が供給され、この水がガス・タービン27の排熱により蒸気に変換される。この蒸気は、蒸気管(図示せず。)を通じて蒸気タービン23へ供給され、蒸気タービンを回転させる。こうして発電機25はガス・タービン27及び蒸気タービン23の両方で回転され、燃料を効率的に使用する。その後、蒸気は復水器で水となり、循環される。発電機25で発電された電気は、変圧器を介して外部に送電される。
【0027】
排熱回収ボイラ31を通過した排気(排煙)は、煙道33を通じて煙突36へ供給され、高い大気中へ放出される。この実施例では、単一の煙突36が4組の排熱回収ボイラ31に共用されている。とはいえ、蒸気タービン23と、発電機25、ガス・タービン27、第1煙道29、排熱回収ボイラ31、第2煙道33とをそれぞれ垂直方向へ一連の配置とした構成部分の高さだけで既に地上180m近くにもなるので、煙突36の高さは実質20m前後でしかない。
【0028】
蒸気タービン23及びガス・タービン27の保守作業は各々の室内で行われる。図2にガス・タービン室28を示したように、建屋の平面配置は室内中央部にゆとりの空間が空いているので、例えば略中央に作業ロボット40を配置し、この作業ロボット40により4個のガスタービン27を必要に応じて縦型配置のまま順に出し入れして保守点検を行う。また、メガ柱20,20の間の大梁38の上に、機械室42及び保守ステージ44を設けている。
【0029】
次に、図4〜図6は、請求項1〜3に記載した発明の異なる実施形態を示す。図4が概略的な断面図であり、図5は図4の線A−Aに沿った平面図である。図6は図4の線B−Bに沿った平面図である。
以下、上記図1〜図3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【0030】
上記の第1実施形態では、蒸気タービン室(及び復水器室)24が地下の同一フロアに設けられていたが、この第2実施形態では、最下階に復水器室46が設けられ、その上階に蒸気タービン室48が分離独立して設けられており、復水器室46が地下になっている。
【0031】
排熱回収ボイラ室32において、排熱回収ボイラ31は、メガ梁22から吊りロッド50により吊り下げられて吊り免震構造に構成され、その下端付近に制御ダンパー52がメガ柱20及びメガ梁22に対して設けられている。排熱回収ボイラ31が吊り下げられているため、煙突36は、各排熱回収ボイラ31に対して個別に設けられている。図5に示したように、各タービンの保守作業は、作業ロボット40が各階フロアにて行う。
【0032】
次に、図7〜図9は、請求項1〜3に記載した発明の第3の実施形態を示している。図7が概略的な断面図であり、図8は図7の線A−Aに沿った平面図、図9は図7の線B−Bに沿った平面図である。
【0033】
上述の第1及び第2実施形態と異なる点は、建屋の構造が鉄筋コンクリート構造(RC)であり、RC壁60とRC床62とで各フロアの機器類を支持する形式である。第2煙道室34の上の大梁61の上に、排熱を利用した地域共生施設として、熱帯ビオトーブ/温水プール/展望室63を設けている。
【0034】
以上要するに、本発明の火力発電所は、その「一単位」を構成するタービン、発電機、排熱回収ボイラ及び煙突が、垂直方向に一連の配置で縦型の構成されているため、その建設用地は、例えば蒸気タービン室の平面積で足りることになり、発電所建設に必要な用地面積を従来に比べて例えば約4分の1といったように大幅に縮小化できる。
【0035】
多単位の火力発電所を建築する場合でも、用地の大幅な縮小化ができる。また、タービン、発電機及び排熱回収ボイラの「単位」が垂直方向に一線状に配置されているため、排熱回収ボイラ31の上端は、地上からかなりの高さの位置になるので、煙突36を設置する必要がなくなるか、又は煙突の長さを著しく短くでき、それでいて排煙口は充分な地上高さにできる。さらに、この火力発電所を、メガ柱20及びメガ梁22で構成されたメガフレーム架構形式の建屋内に設置することにより、建設コストを一層低減できると共に、維持管理コストも低減できる。
【0036】
【実施例】
上記の各実施形態において、煙突36の先端部の地上高さは約200メートルであるが、煙突自体の実質長さは、火力発電所を構成する「一単位」の高さ、ないしはこれを支持する排熱回収ボイラ31の上端の地上高さと、前記200メートルとの差でよい。必要とする排煙の高さがさほど高くなくて良い実施例の場合、煙突が不要になることもある。蒸気タービン室24又は48などが地下に潜る場合、その深さは、約20メートルである。タービン室の平面形状は、一辺の長さが約70メートルの大きさである。断面が矩形のメガ柱20の一辺の長さは約10メートルである。280万キロワット出力の「従来の火力発電所」の敷地は、300メートル×300メートル程度必要であったが、本発明によれば、同規模の発電能力を有する火力発電所の敷地は100メートル×140メートルに減少できる。従って、本発明の実施例で必要な敷地面積は、従来の6分の1〜4分の1に削減でき、用地コストを大幅に低減できる。
【0037】
以上に本発明の好適な実施形態、及び実施例について説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形、変更の実施が可能である。例えば、発電所の単位を、垂直方向に下から上に向かって、蒸気タービン、発電機及びガス・タービンの順序に配置した構成を示したが、発電機、蒸気タービン及びガス・タービンの順序でもよい。しかし、排煙は、下から上に上がるため、ガス・タービンの直ぐ上に排熱回収ボイラを配置することがエネルギー効率の点から重要である。また、必要に応じて、中央操作室及び事務本館を、メガ柱の傍に設けてもよい。
【0038】
【本発明が奏する効果】
請求項1〜3記載の発明によれば、火力発電所を構成する「一単位」のタービン、発電機及び排熱回収ボイラが垂直方向に一連に配置された縦型の構成とされているため、小さな敷地面積の上に効率的に建設でき、用地面積の縮小化とそれに伴う建設コストの大幅な低減を達成できる。従って、老朽化した火力発電所の立て替えを容易に安価に行うことができる。
【0039】
また、煙突を排熱回収ボイラの上に設置するため、煙突の長さを短くできるし、排熱回収ボイラまでの高さが排煙に必要な高さに達していれば、煙突を不要にもできる。さらに、保守作業を各階フロアで集中的に行なえるので、維持コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の火力発電所の第1実施形態を示した概略的側面図である。
【図2】図1の線A−Aに沿って切断した平面図である。
【図3】図1の線B−Bに沿って切断した平面図である。
【図4】本発明の火力発電所の第2実施形態を示した概略的側面図である。
【図5】図4の線A−Aに沿って切断した平面図である。
【図6】図4の線B−Bに沿って切断した平面図である。
【図7】本発明の火力発電所の第3実施形態を示した概略的側面図である。
【図8】図7の線A−Aに沿って切断した平面図である。
【図9】図7の線B−Bに沿って切断した平面図である。
【図10】従来の火力発電所の平面図である。
【図11】図10の線A−Aに沿って切断した側面図である。
【符号の説明】
20 メガ柱
22 メガ梁
23 蒸気タービン
24 蒸気タービン室/復水器室
25 発電機
26 発電機室
27 ガス・タービン
28 ガス・タービン室
29 第1煙道
31 排熱回収ボイラ
32 排熱回収ボイラ室
33 第2煙道
36 煙突
38 大梁
46 復水器室
48 蒸気タービン室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a thermal power plant that includes a generator driven by a turbine and an exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust heat from the turbine and returns it to the turbine, and particularly significantly reduces the construction area. The present invention relates to a thermal power plant configured vertically (vertical type) as possible.
[0002]
[Prior art]
A thermal power plant rotates a turbine using LNG, oil, coal, or the like as main fuel, and transmits the rotation of the turbine to a generator to generate power. Recently, by using a gas turbine as a turbine, the exhaust heat of this gas turbine is recovered by an exhaust heat recovery boiler to generate steam, and the steam turbine is driven by this steam, and further the generator is driven. Increases energy efficiency. There is also a need for an exhaust from the gas turbine and exhaust heat recovery boiler, that is, a chimney for discharging the exhaust smoke to a certain height above the ground. The chimney has a height of about 200 meters to solve environmental problems.
[0003]
Thus, the conventional thermal power plant has a turbine room in which a gas turbine and a steam turbine are installed, a generator room in which a generator is installed, an exhaust heat recovery boiler, a chimney, and a center for controlling these. The operation room is constructed in a wide area with a planar arrangement. Moreover, it is built in a very large three-dimensional space due to the presence of a high chimney extending over 200 meters above the ground. In some cases, the generator is disposed in the turbine chamber.
[0004]
An example of the current thermal power plant is shown in FIGS. FIG. 10 is a plan view of the thermal power plant, and FIG. 11 is a side view taken along line AA of FIG.
[0005]
In the turbine room (turbine building) 10, there are a plurality of combinations of a gas turbine rotated by LNG gas, a steam turbine, and a generator driven by the gas turbine and the steam turbine (see FIG. Then there are 8 sets). One exhaust
[0006]
Next, Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-51704 discloses a thermal power plant configured to save site area. This thermal power plant has a turbine and generator building and a boiler building on each side of the central control room, and is connected to two sets of boilers along these straight buildings. A flue is installed and exhausted from a single chimney installed near the central control room.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 49-28728 discloses that a plurality of boilers are installed in the center, a generator is arranged in a machine room installed outside these boilers, and a common chimney is arranged on the boiler. The thermal power plant is described.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional thermal power plants have a turbine room, a generator room, a waste heat recovery boiler, a chimney, and a control room that are constructed in a flat layout. Large construction land is required, and construction cost including land cost is high. A thermal power plant consists of a turbine room, a generator room, an exhaust heat recovery boiler and a chimney in one unit (ie, one set), and is usually constructed as a multi-unit thermal power plant that uses a plurality of such units. The cost is raised. Therefore, it has been conventionally desired to reduce the construction cost of a thermal power plant, and various proposals have been made.
[0009]
In addition, thermal power plants must be replaced before they reach the end of their lives. In that case, in order to maintain the current power supply, there is no room to dismantle the current thermal power plant and clear it, and then build a new thermal power plant. That is, it is required to secure a replacement site of the same size as that of the current thermal power plant, to build a new thermal power plant with an equivalent capacity or more, and to continue power supply without interruption.
[0010]
However, where land is small and limited like Japan, it is difficult to secure a land for replacement at the same level as the current thermal power plant in a place adjacent to the current thermal power plant. Land acquisition costs will be enormous, putting pressure on the construction costs of new thermal power plants.
[0011]
In this regard, it is recognized that the thermal power plant described in Japanese Utility Model Publication No. 64-51704 can effectively use the site as compared with the configuration in which the flue is extended in a direction perpendicular to the straight building. All the facilities are still flat and there is a limit to the savings on the site area.
[0012]
In the thermal power plant described in the above-mentioned JP-A-49-28728, since the boiler and the chimney are arranged in the vertical direction, it is recognized that the site can be used effectively, but facilities other than the boiler and the chimney are It is also installed with a flat spread, and there is a limit to the saving of site area.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vertical thermal power plant that can be effectively constructed in a small building area and can reduce the construction cost.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a vertical thermal power plant having a configuration that does not require a separate construction of a high chimney.
[0015]
Still another object of the present invention is to provide a thermal power plant that can reduce maintenance costs.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the problems of the prior art, the thermal power plant described in claim 1 is:
A
[0017]
The invention according to claim 2 is the thermal power plant according to claim 1,
The turbine is characterized by comprising a
[0022]
The invention according to claim 3 is the thermal power plant according to claim 1,
The
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, based on FIGS. 1-9, embodiment of the thermal power plant which concerns on this invention is described.
[0024]
1 to 3 show an embodiment of the invention described in claims 1 to 3 . 1 is a schematic elevation view, FIG. 2 is a plan view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view taken along line BB in FIG.
[0025]
In this embodiment, “4 units”, that is, four sets of power generation facilities constitute a thermal power plant. The building of the thermal power plant is constructed in the form of a mega frame having four
[0026]
The steam turbine room (and the condenser room) 24 is arranged underground.
[0027]
Exhaust gas (smoke) that has passed through the exhaust
[0028]
Maintenance work of the
[0029]
Next, FIGS. 4 to 6 show different embodiments of the invention described in claims 1 to 3 . 4 is a schematic cross-sectional view, and FIG. 5 is a plan view taken along line AA in FIG. FIG. 6 is a plan view taken along line BB in FIG.
The following description will focus on differences from the embodiment of FIGS.
[0030]
In the first embodiment, the steam turbine room (and the condenser room) 24 is provided on the same basement floor. However, in the second embodiment, the
[0031]
In the exhaust heat
[0032]
Next, FIGS. 7 to 9 show a third embodiment of the invention described in claims 1 to 3 . 7 is a schematic cross-sectional view, FIG. 8 is a plan view taken along line AA in FIG. 7, and FIG. 9 is a plan view taken along line BB in FIG.
[0033]
The difference from the first and second embodiments described above is that the building structure is a reinforced concrete structure (RC), and the
[0034]
In short, the thermal power plant of the present invention has a construction in which a turbine, a generator, an exhaust heat recovery boiler, and a chimney constituting the “unit” are vertically arranged in a series of vertical arrangements. For example, the land area of the steam turbine room is sufficient, and the land area necessary for the construction of the power plant can be greatly reduced, for example, to about a quarter of the conventional area.
[0035]
Even when building a multi-unit thermal power plant, the site can be greatly reduced. In addition, since the “units” of the turbine, the generator, and the exhaust heat recovery boiler are arranged in a straight line in the vertical direction, the upper end of the exhaust
[0036]
【Example】
In each of the above embodiments, the height of the
[0037]
Although the preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the configuration in which the units of the power plant are arranged in the order of the steam turbine, the generator, and the gas turbine from the bottom to the top in the vertical direction is shown, but the order of the generator, the steam turbine, and the gas turbine is also shown. Good. However, since the flue gas rises from the bottom to the top, it is important from the viewpoint of energy efficiency to arrange the exhaust heat recovery boiler immediately above the gas turbine. If necessary, a central operation room and a main office building may be provided near the mega pillar.
[0038]
[Effects of the present invention]
According to the first to third aspects of the invention, the “one unit” turbine, the generator, and the exhaust heat recovery boiler constituting the thermal power plant are configured in a vertical configuration in which they are arranged in series in the vertical direction. Therefore, it can be constructed efficiently on a small site area, and the land area can be reduced and the construction cost can be greatly reduced. Therefore, replacement of an aging thermal power plant can be easily performed at low cost.
[0039]
In addition, since the chimney is installed on the exhaust heat recovery boiler, the length of the chimney can be shortened, and if the height to the exhaust heat recovery boiler reaches the height required for exhaust smoke, the chimney is not required. You can also. Furthermore, maintenance costs can be concentrated on each floor, reducing maintenance costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a first embodiment of a thermal power plant according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a plan view taken along line BB in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic side view showing a second embodiment of the thermal power plant of the present invention.
5 is a plan view taken along line AA in FIG. 4. FIG.
6 is a plan view taken along line BB in FIG.
FIG. 7 is a schematic side view showing a third embodiment of the thermal power plant of the present invention.
8 is a plan view taken along line AA in FIG. 7. FIG.
9 is a plan view taken along line BB in FIG. 7. FIG.
FIG. 10 is a plan view of a conventional thermal power plant.
11 is a side view taken along line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
20
Claims (3)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP34220898A JP3898847B2 (en) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | Thermal power plant |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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