JP4839273B2

JP4839273B2 - 汽力プラント

Info

Publication number: JP4839273B2
Application number: JP2007172713A
Authority: JP
Inventors: 昌史光川; 天洋阿部; 憲治作花; 泰司武田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: JP2009008365A

Description

本発明は、発電プラントなどに用いられる汽力プラントに関し、特にボイラで発生する排ガスを処理する排煙処理装置を備えた汽力プラントに関する。

汽力プラント、特にそのボイラが石炭焚や重油焚である汽力プラントは、ボイラからの排ガスに含まれるばい塵や硫黄酸化物（ＳＯｘ）の量が多いことから、それらを電気集塵機や脱硫装置で例えば９９％以上除去するといった高度な排煙処理を必要とし、そのための排煙処理装置を備えているのが通常である。

そうした汽力プラントの排煙処理装置としては、特許文献１に開示の例が代表的な一つとして知られている。特許文献１の排煙処理装置は、ボイラへの供給空気を排ガスとの熱交換で予熱する空気予熱器、空気予熱器の下流で排ガス中のばい塵を除去する電気集塵機、および電気集塵機で除塵された排ガスから硫黄酸化物を除去する湿式排煙脱硫装置を備えた構成を基本とし、これに加えて、空気予熱器と電気集塵機の間に排ガス冷却用の熱交換器を設けている。この排ガス冷却用熱交換器は、排ガス中の硫黄酸化物が凝縮・付着して空気予熱器に腐食や閉塞が生じるのを防止するために空気予熱器の出口で１４０〜１６０℃程度となるようにしてある排ガスの温度を電気集塵機入口側で９０〜１００℃程度まで低下させるのに機能する。そしてこのことにより、電気集塵機における集塵効率を高め、なおかつ硫黄酸化物（具体的にはＳＯ_３）の凝縮・付着による電気集塵機での腐食や閉塞などといった障害が発生するのを効果的に防止することができる。

また特許文献１の排煙処理装置は、湿式排煙脱硫装置に下流に排ガス加熱用の熱交換器を設けている。この排ガス加熱用熱交換器は、湿式排煙脱硫装置で脱硫処理を受けることで５０℃程度まで低下した排ガスの温度を１００℃程度まで再び上げるのに機能する。そしてこのことにより、排ガスが煙突から白煙状態で排出されるのを避けることができる。

こうした排ガス加熱用熱交換器について、特許文献１の排煙処理装置では、熱媒体を上述の排ガス冷却用熱交換器と連通させている。すなわち排ガス冷却用熱交換器での排ガスとの熱交換で加熱された熱媒体で排ガス加熱用熱交換器での加熱を行うとともに、排ガス加熱用熱交換器での排ガスとの熱交換で冷却された熱媒体で排ガス冷却用熱交換器での冷却を行うようにしている。

特許第２５７３５８９号公報

上述の特許文献１におけるような従来の排煙処理装置は、電気集塵機の集塵効率を高めることができ、これにより石炭焚や重油焚のボイラを有する汽力プラントにおける高度な排煙処理を低コストで可能にする。しかし、汽力プラントにおけるエネルギ効率や環境への負荷という観点からみた場合、未だ不十分なものがある。すなわち特許文献１の排煙処理装置では、排ガス冷却用熱交換器で排ガスから得られる熱エネルギを脱硫処理後に煙突から放出される排ガスの加熱に利用しており、結果としてその熱エネルギが環境中に無駄に放出され、したがって環境に徒な負荷をかけることになっている。

本発明は以上のような事情を背景になされたものであり、その課題は、電気集塵機の入口側で集塵効率向上のための排ガス温度制御を行うようになっている排煙処理装置を備えた汽力プラントについて、エネルギ効率の向上を図るとともに、環境への負荷を軽減できるようにすることにある。

本発明では上記課題を解決するために、汽力プラントにおけるタービンサイクルの復水を利用する。すなわち電気集塵機の入口側で適切な温度まで排ガスを冷却するための熱交換における熱媒体としてタービンサイクルの復水を用いる。そしてこのことで、排ガスからの熱エネルギをタービンサイクルに回収して再利用できるようにし、エネルギ効率の向上を図るとともに、環境への負荷を軽減できるようにする。

こうした本発明は、ボイラで発生する排ガスを処理する排煙処理装置を備えるとともに、蒸気タービンから排出された蒸気を復水器で凝縮して得られる復水を加熱して前記ボイラに供給する再生サイクルを備え、そして前記排煙処理装置は、前記ボイラへの供給空気を前記排ガスとの熱交換で予熱する空気予熱器を備えるとともに、前記空気予熱器の下流で前記排ガス中のばい塵を除去する電気集塵機を備え、前記再生サイクルは、前記復水を順次的に加熱するために直列にして設けられた複数の低圧給水加熱器を備えてなる汽力プラントにおいて、前記再生サイクルにおける前記復水を前記複数の低圧給水加熱器のいずれか１つの下流でバイパスさせる復水バイパス路、前記復水バイパス路でバイパスされる前記低圧給水加熱器への前記復水の流入を防ぐ弁、前記空気予熱器の下流でかつ前記電気集塵機の上流に設けられ、前記復水バイパス路で導かれた復水を前記空気予熱器通過後の排煙と熱交換させて加熱することで一次排ガス熱交換復水を得る排ガス-復水熱交換器、前記復水バイパス路の復水の一部を前記排ガス-復水熱交換器の上流で熱交換復水流量調節用バイパス復水としてバイパスさせた後、前記一次排ガス熱交換復水と合流させて二次排ガス熱交換復水を得る熱交換復水流量調節バイパス路、前記熱交換復水流量調節バイパス路における熱交換復水流量調節用バイパス復水の流量を調節する熱交換復水流量調節弁、および、前記排ガス-復水熱交換器の出口における排ガスの温度に基づいて前記熱交換復水流量調節弁を制御する熱交換復水流量制御器を備えたことを特徴としている。

上記のような汽力プラントについては、前記二次排ガス熱交換復水の温度と前記二次排ガス熱交換復水が前記再生サイクルに戻される位置の下流における前記低圧給水加熱器の器内温度に基づいて、当該低圧給水加熱器に接続のタービン抽気止弁を制御するタービン抽気止弁制御器を備える形態を好ましい形態の一つとする。

上記のような汽力プラントでは、二次排ガス熱交換復水の温度が過度になった場合に、戻し位置下流の低圧給水加熱器の器内圧力が上昇し、これにより当該低圧給水加熱器へのタービン抽気量が減少することでタービンへのウォーターインダクションやタービン抽気逆止弁のチャタリングを発生する可能性がある。本形態によれば、二次排ガス熱交換復水の温度に応じてタービン抽気止弁を制御できるので、ウォーターインダクション発生やタービン抽気逆止弁のチャタリング発生を効果的に防止することができ、汽力プラントの安定性を高めることができる。

上記のような汽力プラントについては、前記復水バイパス路による復水バイパス位置より下流の前記低圧給水加熱器に対して前記二次排ガス熱交換復水をバイパスさせる排ガス熱交換復水バイパス路、前記排ガス熱交換復水バイパス路による前記二次排ガス熱交換復水のバイパスを切替える排ガス熱交換復水バイパス切替弁、および前記二次排ガス熱交換復水の温度と前記二次排ガス熱交換復水が前記再生サイクルに戻される位置の下流における前記低圧給水加熱器の器内温度に基づいて、前記排ガス熱交換復水バイパス切替弁を制御する排ガス熱交換復水バイパス切替弁制御器を備える形態を好ましい形態の一つとする。

本形態は、上述のウォーターインダクション発生やタービン抽気逆止弁のチャタリング発生について、別の対応を可能にする。すなわち本形態では、二次排ガス熱交換復水の温度が過度となった場合に、その二次排ガス熱交換復水を戻し位置下流の低圧給水加熱器に対してバイパスさせることで対応する。

上記のような汽力プラントについては、前記復水バイパス路によるバイパス位置の上流直近における前記低圧給水加熱器の入口から前記復水をバイパスさせて前記復水バイパス路に前記熱交換復水流量調節バイパス路の上流で流入させる予備復水バイパス路、前記復水バイパス路による復水のバイパスと前記予備復水バイパス路による復水のバイパスを切替える復水バイパス切替弁、および前記熱交換復水流量制御器からの信号に基づいて前記復水バイパス切替弁を制御する復水バイパス切替弁制御器を備える形態を好ましい形態の一つとする。

再生サイクルにおける復水は複数の低圧給水加熱器により順次的に昇温されてゆく。このため熱交換復水流量調節弁が全開している状態、すなわち復水バイパス路によってバイパスされる復水の全量が排ガス-復水熱交換器に供給されている状態で、排ガス-復水熱交換器の出口における排ガスの温度が目標値に比べて高い場合は、本形態のように復水をバイパスさせる位置を上流に切り替え、より温度の低い復水を熱媒体として用いることを可能にすることで、排ガス-復水熱交換器の出口における排ガスの温度を安定させ、エネルギ効率をより一層向上させることができる。

上記のような汽力プラントについては、前記復水バイパス路における復水を加熱するバイパス復水加熱器を備えるとともに、前記排ガス-復水熱交換器の復水側入口における復水の温度に基づいて前記バイパス復水加熱器による復水の加熱状態を制御するバイパス復水加熱制御器を備える形態を好ましい形態の一つとする。

本形態によれば、熱媒体用としてバイパスさせた復水の温度が排ガス-復水熱交換器の復水入口側制限温度範囲に入らない場合に、バイパス復水加熱器により熱媒体用としての復水の温度を調節することができ、排ガス-復水熱交換器による排ガスの温度調節をより安定的に行えるようになる。

上記のような汽力プラントについては、前記排ガス-復水熱交換器について前記排ガスをバイパスさせる排ガスバイパス路を備えるとともに、前記排ガスバイパス路に設けられた排ガス流量調節ダンパを備え、さらに前記排ガス-復水熱交換器の出口における排ガスの温度、前記二次排ガス熱交換復水の温度、および前記熱交換復水流量調節弁の開度に基づいて前記排ガス流量調節ダンパを制御する排ガス流量調節ダンパ制御器を備える形態を好ましい形態の一つとする。

本形態によれば、再生サイクルにおける復水の流量が何らかの理由で急に減少した場合に、排ガスの一部を排ガス-復水熱交換器に対してバイパスさせることで対応することが可能となる。

以上のような本発明によれば、電気集塵機の入口側で集塵効率向上のための排ガス温度制御を行うようになっている排煙処理装置を備えた汽力プラントについて、エネルギ効率の向上を図ることができるとともに、環境への負荷を軽減できるようになる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、第１の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ａは、排煙処理装置２、再生サイクル３、および排ガス温度調節兼排ガス熱回収系４を備えている。

排煙処理装置２は、空気予熱器５、電気集塵機６、および図外の脱硫装置を備えており、図外のボイラで発生する排ガスを処理する。空気予熱器５は、ボイラへの供給空気を排ガスとの熱交換で予熱するとともに、排ガスを所定の温度（１４０〜１６０℃程度であるのが通常）まで冷却する。ここで、空気予熱器５による排ガスの冷却温度が１４０〜１６０℃程度と限られるのは、上述のように、排ガスに含まれる硫黄酸化物（具体的にはＳＯ_３）が凝縮・付着することで空気予熱器５に腐食や閉塞などといった障害が発生するのを防止するためである。

電気集塵機６は、空気予熱器５の下流で排ガス中のばい塵を除去する。この電気集塵機６の除塵効率は排ガスの温度に影響される。このため、空気予熱器５の出口での温度レベルであると効率的な除塵をなせず、電気集塵機６の除塵効率を高めるには、空気予熱器５を通過後の排ガスを適切な温度まで冷却する必要がある。つまり電気集塵機６の入口における排ガスには除塵効率に関して上限温度があり、その上限温度以下まで冷却する必要があるということである。また電気集塵機６の入口における排ガスには、上述の硫黄酸化物の電気集塵機６での凝縮・付着問題から下限温度がある。こうしたことから、電気集塵機６の入口における排ガスには、一定の入口制限温度範囲（９０〜１００℃程度であるのが通常）があることになる。

再生サイクル３は、図の例の場合、第１低圧給水加熱器７ａ、第２低圧給水加熱器７ｂ、第３低圧給水加熱器７ｃ、第４低圧給水加熱器７ｄとして直列に設けられた４台の低圧給水加熱器７を備えるとともに、脱気器８を備えており、図外の蒸気タービンから排出された蒸気を図外の復水器で凝縮して得られる復水を第１〜第４の各低圧給水加熱器７で順次的に加熱して昇温させた後、脱気器８で脱気してから図外の給水ポンプでボイラへ供給する。

排ガス温度調節兼排ガス熱回収系４は、復水バイパス路１１、排ガス-復水熱交換器１２、熱交換復水流量調節バイパス路１３、熱交換復水流量調節弁１４、および熱交換復水流量制御器１５を備えており、再生サイクル３の復水を熱媒体として利用することで、入口制限温度を満足させるための排ガス温度調節を行い、また再生サイクル３を通じて排ガスからの熱エネルギをタービンサイクルに回収して再利用できるようにし、これによりエネルギ効率の向上を図るとともに、環境への負荷を軽減する。

復水バイパス路１１は、再生サイクル３における復水を４台の低圧給水加熱器７のいずれか１つの下流でそれ以降の低圧給水加熱器７の１台または複数台についてバイパスさせて排ガス-復水熱交換器１２に熱媒体として供給し、また排ガス-復水熱交換器１２で得られるガス熱交換復水（後述の一次排ガス熱交換復水や二次排ガス熱交換復水）を再生サイクル３に戻す。図の例の場合、復水バイパス路１１は、第２低圧給水加熱器７ｂと第３低圧給水加熱器７ｃの間をバイパス位置とするように再生サイクル３に接続され、また第３低圧給水加熱器７ｃと第４低圧給水加熱器７ｄの間をガス熱交換復水の再生サイクル３への戻し位置とするように再生サイクル３に接続され、したがって第３低圧給水加熱器７ｃについて復水をバイパスさせるようになっている。この場合、第３低圧給水加熱器７ｃを復水の流れについて切り離す必要があり、そのために第３低圧給水加熱器７ｃの前後に入口止弁１６と出口止弁１７を設けている。

排ガス-復水熱交換器１２は、排ガス温度調節兼排ガス熱回収系４の要素であると同時に排煙処理装置２の要素ともなっており、入口制限温度に関する排ガス温度調節における排ガスの冷却を排ガス-復水熱交換で行い、それに伴って排ガスからの熱エネルギを復水に回収する。そのために排ガス-復水熱交換器１２は、空気予熱器５の下流でかつ電気集塵機６の上流に設けられ、再生サイクル３から復水バイパス路１１で導かれる復水を空気予熱器５通過後の排ガスとの熱交換で加熱することにより一次排ガス熱交換復水を生成させ、それに伴って空気予熱器５通過後の排ガスを入口制限温度充足のために冷却する。

熱交換復水流量調節バイパス路１３は、排ガス-復水熱交換器１２の上流で復水バイパス路１１に接続されており、復水バイパス路１１の復水の一部を排ガス-復水熱交換器１２の上流で熱交換復水流量調節用バイパス復水としてバイパスさせる。すなわち熱交換復水流量調節バイパス路１３は、後述のような熱交換復水流量制御器１５と熱交換復水流量調節弁１４による制御・調節の下で、復水バイパス路１１が排ガス-復水熱交換器１２に供給する復水の量を調節するのに機能する。そしてこれにより、排ガス-復水熱交換器１２の排ガスに対する冷却能力の調節がなされ、排ガス-復水熱交換器１２による冷却における排ガスの温度制御、つまり入口制限温度充足のための排ガス温度制御がなされる。熱交換復水流量調節バイパス路１３でバイパスされた熱交換復水流量調節用バイパス復水は、排ガス-復水熱交換器１２からの一次排ガス熱交換復水と合流される。そしてこれで得られる二次排ガス熱交換復水は、第３低圧給水加熱器７ｃと第４低圧給水加熱器７ｄの間で再生サイクル３に戻される。

熱交換復水流量調節弁１４と熱交換復水流量制御器１５は、熱交換復水流量調節バイパス路１３における熱交換復水流量調節用バイパス復水の流量調節を通じて入口制限温度充足のための排ガス温度制御に機能する。すなわち熱交換復水流量調節弁１４は、熱交換復水流量調節バイパス路１３に設けられ、熱交換復水流量制御器１５により開度を制御されることで、熱交換復水流量調節用バイパス復水の流量を調節する。熱交換復水流量制御器１５による熱交換復水流量調節弁１４の開度調節は、排ガス-復水熱交換器１２の出口に設けてある排ガス温度検出器１８で得られる排ガス温度データに基づいてなされる。

以下では、本発明を実施するための他の各実施形態について説明する。ただ、これらの各実施形態はいずれも基本的には第１の実施形態のそれと同様である。したがって以下では、各実施形態に特徴的な構成についてだけ説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略する。

図２に、第２の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｂが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、図１の熱交換復水流量調節弁１４に対応する熱交換復水流量調節弁１９が３方弁とされ、この熱交換復水流量調節弁１９が復水バイパス路１１と熱交換復水流量調節バイパス路１３の接続位置に設けられていることである。

図３に、第３の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｃが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、図１における第３低圧給水加熱器７ｃを非配置としていることである。

図４に、第４の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｄが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、排ガス-復水熱交換器１２を第１排ガス-復水熱交換器１２ａと第２排ガス-復水熱交換器１２ｂとして２系統で設けていることであり、図ではそれに関連する部分についてだけを示してある。

２系統で第１排ガス-復水熱交換器１２ａと第２排ガス-復水熱交換器１２ｂを設けるには、復水バイパス路１１に補助復水バイパス路２１を設ける。そして復水バイパス路１１でバイパスさせた後に熱交換復水流量調節バイパス路１３で流量を調節された復水の一部を復水バイパス路１１で第１排ガス-復水熱交換器１２ａに供給し、残りのバイパス復水を補助復水バイパス路２１で第２排ガス-復水熱交換器１２ｂに供給できるようにする。この場合、復水バイパス路１１と補助復水バイパス路２１のそれぞれに復水供給量調節弁２２ａ、２２ｂを設けて第１排ガス-復水熱交換器１２ａと第２排ガス-復水熱交換器１２ｂそれぞれへの復水の供給量を調節できるようにする。またそのために復水供給量調節弁２２ａ、２２ｂそれぞれの開度を制御する復水供給量調節弁制御器２３を設ける。そして復水供給量調節弁制御器２３には、第１排ガス-復水熱交換器１２ａと第２排ガス-復水熱交換器１２ｂそれぞれの出口に設けてある排ガス温度検出器１８ａ、１８ｂで得られる排ガス温度データに基づいて復水供給量調節弁２２ａ、２２ｂそれぞれの開度制御を行わせるようにする。

図５に、第５の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｅが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、第４低圧給水加熱器７ｄについてタービン抽気止弁制御系２４を設けていることである。

第１の実施形態のような汽力プラント１ａでは、二次排ガス熱交換復水の温度が過度になった場合、二次排ガス熱交換復水が再生サイクル３に戻される位置の下流にある第４低圧給水加熱器７ｄの器内圧力が上昇し、これにより第４低圧給水加熱器７ｄへのタービン抽気量が減少することでタービンへのウォーターインダクションやタービン抽気逆止弁のチャタリングを発生する可能性がある。本実施形態の汽力プラント１ｅでは、こうした事態への対応力をタービン抽気止弁制御系２４により高めるようにし、これにより汽力プラントの安定性を高めることができるようにしている。

そのためにタービン抽気止弁制御系２４は、第４低圧給水加熱器７ｄに接続のタービン抽気止弁２５をタービン抽気止弁制御器２６で制御できるようにされている。タービン抽気止弁制御器２６によるタービン抽気止弁２５の制御は、二次排ガス熱交換復水の温度を検出する排ガス熱交換復水温度検出器２７で得られる排ガス熱交換復水温度データと第４低圧給水加熱器７ｄの器内温度を検出する器内温度検出器２８で得られる器内温度データに基づいて行われ、器内温度が所定の温度を超えた場合にタービン抽気止弁２５を閉止する制御としてなされる。

図６に、第６の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｆが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、第４低圧給水加熱器７ｄについて復水バイパス路１１からの二次排ガス熱交換復水をバイパスさせるための排ガス熱交換復水バイパス系３１を設けていることである。

本実施形態では、第５の実施形態に関して説明したウォーターインダクション発生やタービン抽気逆止弁のチャタリング発生について、別の対応を可能にする。具体的には、二次排ガス熱交換復水の温度が過度となった場合に、その二次排ガス熱交換復水を第４低圧給水加熱器７ｄに対して排ガス熱交換復水バイパス系３１によりバイパスさせることで対応する。このような本実施形態でも第５の実施形態と同様に、汽力プラントの安定性を高めることができる。

こうした機能を負う排ガス熱交換復水バイパス系３１は、排ガス熱交換復水バイパス路３２、排ガス熱交換復水バイパス切替弁３３、および排ガス熱交換復水バイパス切替弁制御器３４を備えている。排ガス熱交換復水バイパス路３２は、二次排ガス熱交換復水が流下する位置で復水バイパス路１１に接続されており、復水バイパス路１１による復水バイパス位置の下流にある第４低圧給水加熱器７ｄに対して二次排ガス熱交換復水をバイパスさせて脱気器８の入口復水管に合流させる。排ガス熱交換復水バイパス切替弁３３は、二次排ガス熱交換復水を排ガス熱交換復水バイパス路３２でバイパスさせる場合の流路切替えを行う。排ガス熱交換復水バイパス切替弁制御器３４は、排ガス熱交換復水バイパス切替弁３３の開閉を制御する。その制御は、排ガス熱交換復水温度検出器２７で得られる排ガス熱交換復水温度データと器内温度検出器２８で得られる器内温度データに基づいてなされる。
以上のような汽力プラント１ｆでは、二次排ガス熱交換復水の温度が上がり過ぎるようなことがあっても、その過度に高温な二次排ガス熱交換復水で第４低圧給水加熱器７ｄの器内圧力を上昇させるような事態を防止することができ、したがって第４低圧給水加熱器７ｄの器内圧力上昇に起因するウォーターインダクションやタービン抽気逆止弁のチャタリングの発生を効果的に防止することができる。

図７に、第７の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｇが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、予備復水バイパス系３５を設けていることである。

排ガス-復水熱交換器１２の出口に設けてある排ガス温度検出器１８で得られる排ガス温度が計画よりも高い場合、その情報は熱交換復水流量制御器１５にて処理され、排ガス-復水熱交換器１２に通水する復水の流量を増加させるために熱交換復水流量調節弁１４を開するよう指令を出す。しかし熱交換復水流量調節弁１４が全開している状態、すなわち復水バイパス路１１でバイパスさせた復水の全量が排ガス-復水熱交換器１２に供給されている状態では、排ガス-復水熱交換器１２に通水する復水の流量をそれ以上増加させることができないため、排ガス-復水熱交換器１２の出口排ガス温度をそれ以上低下させることができない。本実施形態では、このように熱交換復水流量調節弁１４が全開している場合に、復水バイパス路１１によるバイパス位置の上流直近における低圧給水加熱器（図では第２低圧給水加熱器７ｂ）の入口から、復水バイパス路１１によるバイパス位置におけるのより温度の低い復水を予備復水バイパス系３５により熱媒体用としてバイパスさせることができるようにすることで、排ガス-復水熱交換器１２の出口における排ガスの温度を安定させ、エネルギ効率をより一層向上させることができるようにする。

こうした機能を負う予備復水バイパス系３５は、予備復水バイパス路３６を備えており、復水バイパス路１１によるバイパス位置の上流直近における第２低圧給水加熱器７ｂの入口から復水を予備復水バイパス路３６によりバイパスさせて復水バイパス路１１に熱交換復水流量調節バイパス路１３の上流で流入させる。その流入位置には復水バイパス切替弁３７が設けられる。復水バイパス切替弁３７の開閉制御は、熱交換復水流量制御器１５から得られる信号、具体的には排ガス-復水熱交換器１２の出口における排ガス温度検出器１８で得られる排ガス温度データに基づいて生成される熱交換復水流量調節弁１４の開度信号に基づいて復水バイパス切替弁制御器３９が行う。そしてこの復水バイパス切替弁３７の開閉制御により、予備復水バイパス路３６による復水のバイパスを行う場合の復水バイパス路の切替えがなされる。

図８に、第８の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｈが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、バイパス復水加熱系４０を設けていることであり、図ではそれに関連する部分についてだけ示してある。

バイパス復水加熱系４０は、バイパス復水加熱器４１を備え、復水バイパス路１１における復水を必要に応じて加熱する。バイパス復水加熱器４１による復水の加熱状態は、バイパス復水加熱器４１への加熱用蒸気の調節に機能する加熱用蒸気流量調節弁４２をバイパス復水加熱制御器４３が制御することでなされる。すなわちバイパス復水加熱制御器４３は、排ガス-復水熱交換器１２の復水側入口における復水温度検出器４４により復水の温度を監視しており、それが排ガス-復水熱交換器１２の復水側入口制限温度範囲より低くなった場合に、加熱用蒸気流量調節弁４２の開度を制御することでバイパス復水加熱器４１による復水の加熱状態を制御し、これにより復水バイパス路１１における復水の温度を上昇させる。

本実施形態によれば、熱媒体用としてバイパスさせた復水の温度が低過ぎて排ガス-復水熱交換器１２の出口における排ガスの温度の制御が難しくなってしまうような場合に、排ガス-復水熱交換器１２の熱媒体用である復水の温度をバイパス復水加熱器４１により排ガス-復水熱交換器１２の復水側入口制限温度範囲内周面に調節することができ、排ガス-復水熱交換器１２による排ガスの温度調節をより安定的に行えるようになる。

ここで、本実施形態では復水バイパス路１１の復水の加熱に蒸気式のバイパス復水加熱器４１を用いるようにしているが、これに代えて、電気式加熱器を用いるようにしてもよい。

図９に、第９の実施形態による汽力プラントの要部の構成を模式化して示す。本実施形態の汽力プラント１ｉが第１の実施形態の汽力プラント１ａと相違しているのは、排ガスバイパス系４５を設け、再生サイクル３における復水の流量が急に減少し、そのために排ガス-復水熱交換器１２による冷却を効果的になせなくなった場合に、排ガスの一部を排ガス-復水熱交換器１２に対してバイパスさせることで対応できるようにしていることである。

排ガスバイパス系４５は、排ガスバイパス路４６、排ガス流量調節ダンパ４７、および排ガス流量調節ダンパ制御器４８を備えている。排ガスバイパス路４６は、排ガス-復水熱交換器１２について排ガスを電気集塵機６の下流までバイパスさせる。排ガス流量調節ダンパ４７は、排ガスバイパス路４６におけるバイパス排ガスの流量を調節する。排ガス流量調節ダンパ制御器４８は、排ガス流量調節ダンパ４７の開度を制御する。その制御は、排ガス-復水熱交換器１２の出口における排ガス温度検出器１８で得られる排ガス温度データ、排ガス熱交換復水温度検出器２７で得られる排ガス熱交換復水温度データ、および熱交換復水流量制御器１５から得られる熱交換復水流量調節弁１４の開度データに基づいてなされ、排ガス-復水熱交換器１２の出口における排ガスの温度を入口制限温度範囲に保ち、かつ排ガス熱交換復水の温度をタービンプラント側機器温度制限範囲に保つことを制御条件にしてなされる。ここで、熱交換復水流量調節弁１４の開度データを排ガス流量調節ダンパ４７の開度制御に用いるのは、熱交換復水流量調節弁１４が全閉となっていることを条件に排ガスのバイパスを行わせる必要があるからである。つまり、復水バイパス路１１でバイパスの復水の全量が排ガス-復水熱交換器１２に供給されていることを条件にするということである。

本実施形態によれば、再生サイクルにおける復水の流量がＭＦＴ、ＦＣＢ、ランバック運転などで急に減少した場合に、排ガスの一部を排ガス-復水熱交換器１２に対してバイパスさせることで対応することが可能となる。

以上、本発明を実施するためのいくつかの形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。

第１の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第２の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第３の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第４の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第５の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第６の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第７の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第８の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。第９の実施形態による汽力プラントの要部の構成を示す図である。

符号の説明

１ａ汽力プラント
２排煙処理装置
３再生サイクル
５空気予熱器
６電気集塵機
７低圧給水加熱器
１１復水バイパス路
１２排ガス-復水熱交換器
１３熱交換復水流量調節バイパス路
１４熱交換復水流量調節弁
１５熱交換復水流量制御器
２５タービン抽気止弁
２６タービン抽気止弁制御器
３２排ガス熱交換復水バイパス路
３３排ガス熱交換復水バイパス切替弁
３４排ガス熱交換復水バイパス切替弁制御器
３６予備復水バイパス路
３７復水バイパス切替弁
３９復水バイパス切替弁制御器
４１バイパス復水加熱器
４３バイパス復水加熱制御器
４６排ガスバイパス路
４７排ガス流量調節ダンパ
４８排ガス流量調節ダンパ制御器

Claims

ボイラで発生する排ガスを処理する排煙処理装置を備えるとともに、蒸気タービンから排出された蒸気を復水器で凝縮して得られる復水を加熱して前記ボイラに供給する再生サイクルを備え、そして前記排煙処理装置は、前記ボイラへの供給空気を前記排ガスとの熱交換で予熱する空気予熱器を備えるとともに、前記空気予熱器の下流で前記排ガス中のばい塵を除去する電気集塵機を備え、前記再生サイクルは、前記復水を順次的に加熱するために直列にして設けられた複数の低圧給水加熱器を備えてなる汽力プラントにおいて、
前記再生サイクルにおける前記復水を前記複数の低圧給水加熱器のいずれか１つの下流でバイパスさせる復水バイパス路、
前記復水バイパス路でバイパスされる前記低圧給水加熱器への前記復水の流入を防ぐ弁、
前記空気予熱器の下流でかつ前記電気集塵機の上流に設けられ、前記復水バイパス路で導かれた復水を前記空気予熱器通過後の排ガスと熱交換させて加熱することで一次排ガス熱交換復水を得る排ガス-復水熱交換器、
前記復水バイパス路の復水の一部を前記排ガス-復水熱交換器の上流で熱交換復水流量調節用バイパス復水としてバイパスさせた後、前記一次排ガス熱交換復水と合流させて二次排ガス熱交換復水を得る熱交換復水流量調節バイパス路、
前記熱交換復水流量調節バイパス路における熱交換復水流量調節用バイパス復水の流量を調節する熱交換復水流量調節弁、および、
前記排ガス-復水熱交換器の出口における排ガスの温度に基づいて前記熱交換復水流量調節弁を制御する熱交換復水流量制御器を備えたことを特徴とする汽力プラント。
前記二次排ガス熱交換復水の温度と前記二次排ガス熱交換復水が前記再生サイクルに戻される位置の下流における前記低圧給水加熱器の器内温度に基づいて、当該低圧給水加熱器に接続のタービン抽気止弁を制御するタービン抽気止弁制御器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の汽力プラント。
前記復水バイパス路による復水バイパス位置より下流の前記低圧給水加熱器に対して前記二次排ガス熱交換復水をバイパスさせる排ガス熱交換復水バイパス路、前記排ガス熱交換復水バイパス路による前記二次排ガス熱交換復水のバイパスを切替える排ガス熱交換復水バイパス切替弁、および前記二次排ガス熱交換復水の温度と前記二次排ガス熱交換復水が前記再生サイクルに戻される位置の下流における前記低圧給水加熱器の器内温度に基づいて、前記排ガス熱交換復水バイパス切替弁を制御する排ガス熱交換復水バイパス切替弁制御器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の汽力プラント。
前記復水バイパス路によるバイパス位置の上流直近における低圧給水加熱器の入口から前記復水をバイパスさせて前記復水バイパス路に前記熱交換復水流量調節バイパス路の上流で流入させる予備復水バイパス路、前記復水バイパス路による復水のバイパスと前記予備復水バイパス路による復水のバイパスを切替える復水バイパス切替弁、および前記熱交換復水流量制御器からの信号に基づいて前記復水バイパス切替弁を制御する復水バイパス切替弁制御器を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の汽力プラント。
前記復水バイパス路における復水を蒸気と熱交換させて加熱するバイパス復水加熱器を備えるとともに、前記排ガス-復水熱交換器の復水側入口における復水の温度に基づいて前記バイパス復水加熱器による復水の加熱状態を制御するバイパス復水加熱制御器を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の汽力プラント。
前記排ガス-復水熱交換器について前記排ガスをバイパスさせる排ガスバイパス路を備えるとともに、前記排ガスバイパス路に設けられた排ガス流量調節ダンパを備え、さらに前記排ガス-復水熱交換器の出口における排ガスの温度、前記二次排ガス熱交換復水の温度、および前記熱交換復水流量調節弁の開度に基づいて前記排ガス流量調節ダンパを制御する排ガス流量調節ダンパ制御器を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の汽力プラント。