JP4909112B2 - タービン設備 - Google Patents

Description

本発明は、長期連続運転が可能なタービン設備に関する。

エネルギー資源の有効利用と経済性の観点から、発電設備（発電プラント）では様々な高効率化が図られている。例えば、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたタービン発電プラント（複合発電プラント）もその一つである。複合発電プラントでは、ガスタービンからの高温の排気ガスが排熱回収ボイラ装置に送られ、排熱回収ボイラ装置内で加熱ユニットを介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに送って蒸気タービンで仕事をするようになっている。加熱ユニットは節炭器、過熱器、ボイラ（ドラム及び蒸発器）等を有しており、ボイラの熱回収率を向上させるため、複数段（例えば、高圧、中圧、低圧）の加熱ユニットが備えられている。そして、高圧、中圧、低圧の加熱ユニットのそれぞれに過熱器やドラム等が備えられている。

排熱回収ボイラ装置では、加熱ユニットが圧力別に多重に設けられ、各ユニット間で水や蒸気等が送られる配管が多数設けられ、また、蒸気タービンとの間で蒸気が送られる配管が設けられている。これら配管はリン酸塩処理やアルカリ処理（水処理）が施されて浸食・腐食（エロージョン・コロージョン）等が防止されている。具体的には、加熱ユニットのドラム内にリン酸ナトリウムや苛性ソーダを注入してリン酸塩処理またはアルカリ処理を施し、配管内のエロージョン・コロージョンを防止している。
従来の排熱回収ボイラ装置における水処理では、リン酸塩処理やアルカリ処理により配管内のエロージョン・コロージョンを防止しているが、加熱ユニットが圧力別に多重に設けられた排熱回収ボイラ装置では、注入したリン酸ナトリウムやアルカリが特に高圧ボイラ部で濃縮してアルカリ腐食が発生する問題が生じていた。また、近年は、環境問題等から排出されるリンの規制が問題になってきている。

そこで、本発明者等は前記問題に鑑み、高いｐＨ運用を図ることを提案した（特許文献１）。
この提案に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備の全体系統図を図６に示す。図６に示すように、ガスタービン１からの排気ガスが排熱回収ボイラ２に送られるようになっており、排熱回収ボイラ２には高圧加熱ユニット３、中圧加熱ユニット４及び低圧加熱ユニット５が備えられている。排熱回収ボイラ２内では高圧加熱ユニット３、中圧加熱ユニット４及び低圧加熱ユニット５を介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービン６に送って蒸気タービン６で仕事をするようになっている。蒸気タービン６の排気は復水器８で凝縮されて復水され、復水ポンプ９により排熱回収ボイラ２に導入される。排熱回収ボイラ装置は、排熱回収ボイラ２及び復水ポンプ９からの給水ライン７（給水系統）によって構成されている。

高圧加熱ユニット３は、高圧過熱器１１、高圧ドラム１２、高圧蒸発器１３及び高圧節炭器１４を有している。高圧ドラム１２の水は排熱回収ボイラ２内に配された高圧蒸発器１３で過熱循環され、高圧ドラム１２内で高圧蒸気を発生する。高圧ドラム１２で発生した高圧蒸気は排熱回収ボイラ２内に配された高圧過熱器１１で過熱されて蒸気タービン６に導入される。

中圧加熱ユニット４は、中圧過熱器２１、中圧ドラム２２、中圧蒸発器２３及び中圧節炭器２４を有している。中圧ドラム２２の水は排熱回収ボイラ２内に配された中圧蒸発器２３で過熱循環され、中圧ドラム２２内で中圧蒸気を発生する。中圧ドラム２２で発生した中圧蒸気は中圧過熱器２１を通って再熱器２５に導入され、再熱器２５で再熱されて蒸気タービン６に導入される。中圧過熱器２１からの蒸気はガスタービン１の高温部（燃焼器や翼等）の冷却用としてガスタービン１側に導入される。

低圧加熱ユニット５は、低圧過熱器３１、低圧ドラム３２、低圧蒸発器３３及び低圧節炭器３４を有している。低圧ドラム３２の水は排熱回収ボイラ２内に配された低圧蒸発器３３で過熱循環され、低圧ドラム３２内で低圧蒸気を発生する。低圧ドラム３２で発生した低圧蒸気は低圧過熱器３１を通って蒸気タービン６に導入される。

低圧ドラム３２には、復水器８からの復水５０が脱気器１０及び低圧節炭器３４を介して給水される。低圧節炭器３４の出口側の流路は高圧ドラム１２及び中圧ドラム２２につながる給水ライン４１が設けられ、給水ライン４１からは、高圧給水ポンプ４２を介して高圧ドラム１２に給水が行われ、中圧給水ポンプ４３を介して中圧ドラム２２に給水が行われる。即ち、低圧ドラム３２及び中圧ドラム２２及び高圧ドラム１２に並行に給水が行われるようになっており、低圧ドラム３２が低圧側ユニットのドラムとされ、中圧ドラム２２及び高圧ドラム１２が高圧側ユニットのドラムとされている。なお、符号４４は低圧節炭器３４からの給水を循環する循環ポンプを図示する。

尚、脱気器１０の入口側で復水５０の一部が復水器８に戻され、給水ライン４１から分岐して脱気器１０側に一部の水が戻されるようになっている。排熱回収ボイラ２内の各機器の配置は一例であり、節炭器や過熱器の台数や配置はガスタービン１の性能等により適宜変更されるものである。

給水系統である給水ライン７にはｐＨ調整剤のアンモニアと脱酸素剤のヒドラジンとの薬剤４６を注入する薬剤注入手段４５が設けられている。薬剤注入手段４５からはｐＨ調整用として給水に所定量のアンモニアが注入され、低圧ドラム３２内の給水のｐＨを９．０以上としていると共にアンモニア濃度を０．５ｐｐｍ以上となるようにしている。

一般に、給水のｐＨが９．０を下回ると流れによるエロージョン・コロージョン（腐食・浸食）の発生が懸念される。このため、低圧ドラム３２内の給水のｐＨを９．０以上としている。低圧ドラム３２内の給水の圧力は高圧ドラム１２及び中圧ドラム２２の給水の圧力よりも低く、アンモニアは蒸発しやすく圧力が低い程気相側に混合しやすい（液相に混合しにくい）ので、即ち、気相と液相との分配率の値が高いので、低圧ドラム３２内の給水のｐＨを９．０以上とすることで高圧ドラム１２及び中圧ドラム２２の給水のｐＨを９．０よりも高い値にすることができる。また、高圧ドラム１２、中圧ドラム２２、低圧ドラム３２の薬剤４７としては、アンモニアが揮発し易いので、ｐＨの低下を防止する点からリン酸ナトリウムが用いられている。
なお、給水及びボイラ水のｐＨはＪＩＳにおいて基準が定められている（非特許文献１）。

特開２００２−１８０８０４号公報 特開平５−２６４４９２号公報 ＪＩＳ Ｂ８２２３−１９９９

ところで、近年では運転効率の向上から高圧ドラムに対して高圧給水を行うようになり、また日々の電力需要の変動に対応できるよう広い負荷条件での運転が求められている。その結果、高圧ドラムに供給する高圧給水の制御の高圧給水制御弁（図示せず）の流量制御範囲が広いものが要求されている。前記高圧給水の制御の高圧給水制御弁として、例えば図７に示す給水の通過量を調整するための多孔板を単段とした多孔板単段給水制御弁１００Ａや、図８に示す多孔板を多段とした多孔板多段給水制御弁１００Ｂ等が使用されているが、連続で運転する場合には、高圧給水１０１中に溶存している鉄成分が弁の孔に付着して孔の閉塞が進行し、流量維持のために弁開度が上昇する場合がある。

図９乃至図１０を用いて前記多孔板多段給水制御弁１００Ｂを構成する多孔板の多段構造を示す。図９乃至図１０に示すように、多孔板の多段構造は、複数の孔１１０が開口されたセグメントプレート１１１が多段に積層されてなり、その中央部分にプラグ１１２を挿入し、流体の流量を調整している。図１０はセグメントプレート１１１の構成を模式化したものであり、高圧給水１０１が複数の孔１１０を通過する様子を示している。

ここで、高圧給水が流れるオリフィス部において、溶存している鉄成分が析出する現象を図１１に示す。
図１１に示すように、約２００℃のボイラ給水は高圧節炭器１４を通過することで、約３００℃にまで昇温され、高圧給水１０１中の鉄成分は後述するいわゆる“過飽和”の状態となり、平衡論的に鉄酸化物（スケール）が析出する可能性がある。

大きな径を有する配管内で緩やかに流れている（流速〜３ｍ／ｓ）状況では、鉄酸化物は“結晶”として安定に存在するに十分大きなサイズの粒子までは成長することなく微粒子として存在するか、或いは鉄イオン（Ｆｅｎ+）の状態で存在していると推測されるが、該微粒子もしくは鉄イオンは平衡論的に不安定な状態であるので、これらを含む給水が多孔板等の孔のオリフィス部１０３を通過する際、高流速状態となるため、上述の微粒子もしくは鉄イオンは通常の配管壁面の場合に比べて高頻度でオリフィス壁近傍に供給され、また急激な流動状態の変化を受けることで微粒子もしくは鉄イオンはより不安定で析出しやすい状態となる。

この結果、鉄酸化物の結晶（Ｆｅ ₃ Ｏ ₄ ）１０４として主にオリフィス部１０３の入口側面側に析出する。この析出した結晶（スケール）１０４が徐々に孔を塞ぐ結果、流量が低下するので、弁の開度はスケールの付着の程度に応じて増加することとなる。またオリフィス部１０３の後部側においては、流れが“澱む”オリフィス後部の澱み部１０５が存在し、これらの部分においては物質の供給速度は高流速部に比べて遅いものの、結晶１０４が安定して成長するものと考えられる。

次に、ボイラ給水中での過飽和状態を説明するために、図１２にｐＨ９．３における水温度と鉄溶解度との関係を示す。図１２に示すように、高圧給水の温度が２００℃付近で鉄の溶解度が最高状態となり、そのまま鉄が析出せずに温度が上昇すると、高圧給水中に鉄がその温度での溶解量以上に溶解した（過飽和）状態となる。

例えば、図１２に示すように、約２２０℃の場合には、高温給水中に１．７ｐｐｂの鉄が溶解しているものが、高圧節炭器１４の出口で３５０℃にまで上昇すると、０．３ｐｐｂしか溶解し得ないので、その差分の１．４ｐｐｂは過飽和で溶解した状態になり、平衡論的にスケール析出の可能性があることになる。

また、弁の孔にスケールが付着した場合、給水制御弁開度がおよそ９０％となるとメンテナンスが必要となるが、メンテナンス費用が増大するので、そのメンテナンスの回数を極力低減したいという要望がある。特に発電設備（発電プラント）の定期検査と同時期のメンテナンスであれば、一度に点検と検査とを行なうことができる理想の状態であるので、プラント稼動率の向上になり好ましいが、図１３に示すような、開度上昇プロファイルが理想の状態（実線：符号１０００）とは異なり、従来の定期検査期間を待たずにメンテナンスが必要となる状態（破線：符号１００１）のプラントも存在しているのが現状である。

特に、コンバインドサイクルプラントの運転の長期化に対応するため、高圧給水制御弁におけるスケール付着率の低減技術の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、高圧給水制御弁のスケール付着率の大幅な低減を図ることができるタービン設備を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備において、加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部に設けられた遮蔽物で高温高圧給水の流動状態を乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させるスケール発生・付着装置を有し、前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設され、前記邪魔板の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とするタービン設備にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部が複数配設され、前記竹節部の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とするタービン設備にある。

第３の発明は、第１の発明において、前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、高温高圧給水の流れ方向に沿ってネジ切り形状の螺旋部が形成され、前記ネジ切り形状のネジ山の高さが流れの上流側から下流側に向かって徐々に高くなるように構成されていることを特徴とするタービン設備にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをｐＨ９．５以上となるように注入してなることを特徴とするタービン設備にある。

第５発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が２５０℃以上であることを特徴とするタービン設備にある。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とするタービン設備にある。

第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、熱源からの熱はガスタービンの排気であるコンバインドプラントであることを特徴とするタービン設備にある。

第８の発明は、高圧側蒸気を発生させる高圧側ユニット及び低圧側蒸気を発生させる低圧側ユニットからなり熱源からの熱を回収して高圧側蒸気及び低圧側蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラに給水する給水系統と、からなる排熱回収ボイラ装置において、加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部に設けられた遮蔽物で高温高圧給水の流動状態を乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させるスケール発生・付着装置を有し、前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設され、前記邪魔板の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。

第９の発明は、第８の発明において、前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部が複数配設され、前記竹節部の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。

第１０の発明は、第８の発明において、前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、高温高圧給水の流れ方向に沿ってネジ切り形状の螺旋部が形成され、前記ネジ切り形状のネジ山の高さが流れの上流側から下流側に向かって徐々に高くなるように構成されていることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。

第１１の発明は、第８乃至１０のいずれか一つの発明において、前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをｐＨ９．６以上となるように注入してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。

第１２の発明は、第８乃至１１のいずれか一つの発明において、前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が２５０℃以上であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。

第１３の発明は、第８乃至１２のいずれか一つの発明において、前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置にある。

本発明によれば、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備について、図面を参照して説明する。図１は本実施例のスケール発生・付着装置を有する高圧給水ラインの模式図であり、図６に示す従来技術に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備の高圧加圧ユニット３部分の概略模式図を示す。なお、図６に示す従来技術に係る排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備と同一の構成については、同一符号を付して重複して説明は省略する。
図１に示すように、高圧加圧ユニットの高圧給水ラインを有するタービン設備において、加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラム１２に供給する高温高圧給水１０１を供給する高温高圧給水ラインＬHの高圧節炭器１４と高圧給水制御弁５０との間に介装され、高温高圧給水１０１の流動状態を乱し、鉄酸化物のスケールの発生及び付着を行なうスケール発生・付着装置６０を設けてなるものである。

前記スケール発生・付着装置６０内では、高温高圧給水１０１の流体の流れを変化させ、高流速部および澱み部を形成することで、積極的に鉄酸化物スケールの発生・付着を助長させている。これにより、前記スケール発生・付着装置６０の後流側に設けた給水制御弁５０内に高流速部および澱み部が存在していても、その流体中の鉄濃度が低下しているとともに、給水中に含まれているスケール粒子も壁面に付着しにくい程度に十分に大きなサイズにまで成長しているので、給水制御弁へのスケール付着が抑制されることとなる。

また、図２−１、図２−２に示すように、本実施例に係る第１のスケール発生・付着装置６０−１では、その内部に高温高圧給水１０１の流れ方向に沿って複数の邪魔板６１が交互に配設してなるようにしている。
この邪魔板６１が配設された配管の壁内面におけるスケール付着促進・あるいは邪魔板６１の近傍の流体中、後段側の澱み部の壁面において５２、スケール粒子が成長することにより、後流に設置された給水制御弁５０の弁体へのスケール付着を抑制することとなる。

これは、交互に配設された邪魔板６１に高温給水が衝突することで、高温給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンが結晶として析出する可能性が大きいものとなっており、特に、高圧節炭器１４の出口を通過した後の温度が３００℃以上となり、前述した図１３に示すように鉄溶解度が飽和溶解度に比べて低い過飽和状態になっているような場合には、少しの衝撃があっても結晶として析出しようとする傾向があるからである。

以上の理由で高温給水制御弁５０においてスケールの付着が防止されるので、高圧給水制御弁５０の開度の上昇を抑制することができる。この結果、運転時間の長期化を図ることができ、定期点検と弁のメンテナンスとの時期を同時期に一度に行なうことが可能となる。これにより、プラント稼動率の大幅な向上を図ることができる。

ここで邪魔板６１の流れ方向に対して垂直方向の寸法（遮蔽度）、形状、厚さは、適度なスケール付着抑制効果が得られるよう任意の条件に設定できる。また、より高いスケール付着抑制効果を得るために、邪魔板６１の遮蔽度を入口よりも出口の方に向かって徐々に大きくして、高温高圧給水が次々に衝突するようにしてもよい。

図３−１、図３−２は本実施例に係る第２のスケール発生・付着装置の模式図である。
これらの図面に示すように、本実施例に係る第２のスケール発生・付着装置６０−２では、その内部に高温高圧給水１０１の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部６２が複数配設してなるようにしている。この複数配設された中央が中空の竹節部６２に高温給水が衝突することで、微粒子もしくは鉄イオンが結晶として析出する可能性が大きいものとなっており、実施例１と同様に高圧給水制御弁５０の前段で積極的に結晶を析出させて、高温給水中の鉄の溶解割合が低下させ、高圧給水制御弁５０の複数の孔を通過する場合でも結晶として析出することを抑制することができる。
ここで竹節部６２の流れ方向に対して垂直方向の寸法（遮蔽度）、形状、厚さは、適度なスケール付着抑制効果が得られるよう任意の条件に設定できる。また、より高いスケール付着抑制効果を得るために、竹節部６２の遮蔽度を入口よりも出口の方に向かって徐々に大きくして、高温高圧給水が次々に衝突するようにしてもよい。

図４−１、図４−２は本実施例に係る第３のスケール発生・付着装置の模式図である。
これらの図面に示すように、本実施例に係る第３のスケール発生・付着装置６０−３では、その内部に螺旋部であるネジ切り６３が形成されている。この螺旋状のネジ切り６３に高温高圧給水１０１が衝突することで、微粒子若しくは鉄イオンが結晶として析出する可能性が大きいものとなっており、実施例１と同様に積極的に結晶を析出させて、高温高圧給水１０１中の鉄の溶解割合が低下させ、高圧給水制御弁５０の複数の孔を通過する場合でも結晶として析出することを抑制することができる。
ここで、ネジ切り６３のネジ山の間隔、形状、高さは適度なスケール付着抑制効果が得られるように任意の条件に設定できる。また、より高いスケール付着抑制効果を得るために、ネジ切り６３のネジ山の高さを入口より出口の方に徐々に高くして、高温高圧給水が次々に衝突するようにしてもよい。

図５は本実施例に係る第４のスケール発生・付着装置を有する高圧給水ラインの模式図である。
図５に示すように、本実施例では、実施例１において、高圧節炭器１４とスケール発生・付着装置６０との間に、アンモニア４３ａをｐＨが９．５以上となるように図示しないアンモニア注入手段により供給し、高圧節炭器１４にて発生した鉄イオンに対して、ｐＨを上昇させることにより粒子として積極的に析出させるようにしている。なお、析出した粒子は弁の孔を通り抜けるのでスケール付着の問題はない。

すなわち、スケール発生・付着装置６０において障壁によるスケールの付着をさせると共に、その供給される給水の水質を変化させて、積極的に粒子をして顕在化させる相乗効果により、後流側の高圧給水制御弁５０のオリフィス部でのスケール発生による付着を防止するようにしている。
なお、アンモニアの注入はスケール発生・付着装置６０内においてであってもよい。

供給するアンモニア４３ａは、現状のｐＨ値である９．３よりも高い、ｐＨが９．５以上、好ましくは９．８以上となるように注入するのがよい。
なお、高圧節炭器１４と高圧給水制御弁５０との間において、酸化鉄の粒子を積極的に析出させるたには、ｐＨ９．５で１．５ｐｐｍ、ｐＨ９．６で２．２ｐｐｍ、ｐＨ９．８で５．０ｐｐｍ、ｐＨ１０で１２ｐｐｍ程度注入する必要がある。
なお、プラントから排出される排水においては、排水基準内に合致するように別途ｐＨ調整するようにすればよい。

本発明に係る高圧給水制御弁は、特に限定されるものではないが、従来において説明した図７乃至１０に示す多孔板単段給水制御弁や多孔板多段給水制御弁を用いた高圧給水制御弁の対策に用いて特に好適なものとなる。

以上説明したように、本発明のタービン設備は、熱複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインＬHの高圧節炭器１４と高圧給水制御弁５０との間に介装され、内部に設けられた遮蔽物で高温高圧給水１０１の流れを乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させるスケール発生・付着装置を設けてなるので、その抑制により積極的に壁面に付着しにくい程度に十分に大きなサイズの結晶状態として析出することとなり、この析出により高温高圧給水１０１中の鉄の溶解割合を低下させ、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することが可能となる。

また、熱源からの熱はガスタービンの排気であるコンバインドプラントであるので、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドプラントで高圧給水制御弁のスケール付着の問題をなくして長期間に亙って連続して運転することが可能となる。

本発明の排熱回収ボイラ装置は、高圧側蒸気を発生させる高圧側ユニット及び低圧側蒸気を発生させる低圧側ユニットからなり熱源からの熱を回収して高圧側蒸気及び低圧側蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラに給水する給水系統と、からなる排熱回収ボイラ装置において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインＬHの高圧節炭器１４と高圧給水制御弁５０との間に介装され、内部に設けられた遮蔽物で高温高圧給水の流動状態を乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させるスケール発生・付着装置を設けてなるので、その抑制により積極的に壁面に付着しにくい程度に十分に大きなサイズの結晶状態として析出することとなり、この析出により高温高圧給水１０１中の鉄の溶解割合を低下させ、高圧給水制御弁５０におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することが可能となる。

本発明の水処理方法は、複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備の運転方法において、前記加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水の流れを遮蔽物により乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に過飽和で溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させつつ運転するので、析出により高温高圧給水中の鉄の溶解割合を低下させ、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することが可能となる。

以上のように、本発明では、高圧給水制御弁におけるスケールの付着が低減し、メンテナンスの回数を低減することができ連続したタービン設備の運転が可能となる。

実施例１に係るスケール発生・付着装置を有する高圧給水ラインの模式図である。 実施例１に係る第１のスケール発生・付着装置の模式図である。 実施例１に係る第１のスケール発生・付着装置の模式図である。 実施例２に係る第２のスケール発生・付着装置の模式図である。 実施例２に係る第２のスケール発生・付着装置の模式図である。 実施例３に係る第３のスケール発生・付着装置の模式図である。 実施例３に係る第３のスケール発生・付着装置の模式図である。 実施例４に係るスケール発生・付着装置を有する高圧給水ラインの模式図である。 排熱回収ボイラ装置を備えたタービン設備の全体系統概略図である。 多孔板単段給水制御弁の模式図である。 多孔板多段給水制御弁の模式図である。 多孔板多段給水制御弁を構成する多孔板の構造図である。 多孔板多段給水制御弁を構成する多孔板の一部切欠き解構造図である。 高圧給水制御弁のスケール付着模式図である。 ｐＨ９．３における水と鉄溶解度との関係図である。 従来技術におけるプラント運転時間と給水制御弁開度との関係図である。

符号の説明

１ ガスタービン
２ 排熱回収ボイラ
３ 高圧加熱ユニット
４ 中圧加熱ユニット
５ 低圧加熱ユニット
６ 蒸気タービン
７ 給水ライン
８ 復水器
９ 復水ポンプ
１０ 脱気器
１１ 高圧過熱器
１２ 高圧ドラム
１３ 高圧蒸発器
１４ 高圧節炭器
４５ 薬剤注入手段
４６ 薬剤
４６ａ アンモニア
４６ｂ ヒドラジン
５０ 高圧給水制御弁
６０ スケール発生・付着装置
６０−１ 第１のスケール発生・付着装置
６０−２ 第２のスケール発生・付着装置
６０−３ 第３のスケール発生・付着装置
６１ 邪魔板
６２ 中央が中空の竹節部
６３ ネジ切り
１００Ａ 多孔板単段給水制御弁
１００Ｂ 多孔板多段給水制御弁
１０１ 高温高圧給水
１０３ オリフィス
１０４ 結晶（Ｆｅ3Ｏ4）

Claims (13)

1. 複数段の圧力の異なる加熱ユニットを介して発生した蒸気により作動する蒸気タービンと、蒸気タービンの排気を復水する復水器と、復水器で凝縮された復水を排熱回収ボイラ側に送給する給水系統とからなるタービン設備において、
   加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部に設けられた遮蔽物で高温高圧給水の流動状態を乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させるスケール発生・付着装置を有し、
   前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設され、前記邪魔板の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とするタービン設備。
2. 請求項１において、
   前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部が複数配設され、前記竹節部の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とするタービン設備。
3. 請求項１において、
   前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、高温高圧給水の流れ方向に沿ってネジ切り形状の螺旋部が形成され、前記ネジ切り形状のネジ山の高さが流れの上流側から下流側に向かって徐々に高くなるように構成されていることを特徴とするタービン設備。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
   前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをｐＨ９．５以上となるように注入してなることを特徴とするタービン設備。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
   前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が２５０℃以上であることを特徴とするタービン設備。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
   前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とするタービン設備。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
   熱源からの熱はガスタービンの排気であるコンバインドプラントであることを特徴とするタービン設備。
8. 高圧側蒸気を発生させる高圧側ユニット及び低圧側蒸気を発生させる低圧側ユニットからなり熱源からの熱を回収して高圧側蒸気及び低圧側蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラに給水する給水系統と、からなる排熱回収ボイラ装置において、
   加圧ユニットの内で高圧加熱ユニットの高圧ドラムに供給する高温高圧給水を供給する高温高圧給水ラインの高圧節炭器と高圧給水制御弁との間に介装され、内部に設けられた遮蔽物で高温高圧給水の流動状態を乱し、高温高圧給水を次々に遮蔽物に衝突させることで、高温高圧給水中に溶解する微粒子もしくは鉄イオンを酸化鉄の結晶粒子として析出させるスケール発生・付着装置を有し、
   前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って複数の邪魔板が交互に配設され、前記邪魔板の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。
9. 請求項８において、
   前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、前記高温高圧給水の流れ方向に沿って中央が中空の竹節部が複数配設され、前記竹節部の遮蔽度が流れの上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるように構成されていることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。
10. 請求項８において、
    前記スケール発生・付着装置内部の遮蔽物は、高温高圧給水の流れ方向に沿ってネジ切り形状の螺旋部が形成され、前記ネジ切り形状のネジ山の高さが流れの上流側から下流側に向かって徐々に高くなるように構成されていることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれか一つにおいて、
    前記高圧節炭器とスケール発生・付着装置との間又は前記スケール発生・付着装置内において、アンモニアをｐＨ９．６以上となるように注入してなることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。
12. 請求項８乃至１１のいずれか一つにおいて、
    前記高圧ドラムに供給する高圧給水の温度が２５０℃以上であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。
13. 請求項８乃至１２のいずれか一つにおいて、
    前記高圧給水制御弁が多孔板多段給水制御弁であることを特徴とする排熱回収ボイラ装置。

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