JP5008390B2 - 軸受冷却水熱回収装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気タービンプラントにおいて軸受冷却水の熱を回収して復水を加熱する軸受冷却水熱回収装置に関する。
蒸気タービンから排出された水蒸気は、復水器で冷却されて復水となり再びボイラーに給水される。この復水は、蒸気タービンから抽気した蒸気等により予熱されてボイラーに給水されている。また、廃熱を回収して熱効率を向上させるために、水素冷却器の水素ガスを冷却する水素冷却水とポンプ・ファン等の軸受を冷却する軸受冷却水の熱を熱交換器により回収して、復水を予熱することも知られている。
復水の温度は、気温の変化や蒸気タービンプラントの負荷変化により変動するために、高温の水素ガス冷却水は復水の温度よりも常に温度が高いのに対し、水素ガス冷却水よりも温度の低い軸受冷却水は夏季や高負荷運転時に復水の温度よりも低くなる。このため、夏季や高負荷運転時には、熱交換器に復水よりも温度の低い軸受冷却水が流入して復水の予熱を妨げて熱効率が低下するという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するために、蒸気タービンプラントにおいて軸受冷却水の熱を回収して復水を加熱する軸受冷却水熱回収装置であって、水素冷却器に冷却水を供給する水素冷却系統と該水素冷却器より温度の低い軸受冷却器に冷却水を供給する低温冷却系統を別系統にして設けると共に、前記低温冷却系統に復水を加熱する加熱系統と該加熱系統をバイパスするバイパス系統を設け、前記加熱系統と前記バイパス系統を切り替え可能にした軸受冷却水熱回収装置を提供するものである。
また、本発明は、前記加熱系統と前記バイパス系統に自動開閉弁を設けた請求項１に記載の軸受冷却水熱回収装置を提供するものである。
また、本発明は、復水の温度を測定する復水温度測定器と、前記低温冷却系統の戻り冷却水の温度を測定する戻り冷却水温度測定器を設けた請求項１又は２に記載の軸受冷却水熱回収装置を提供するものである。
また、本発明は、前記復水温度測定器が測定した復水の温度と前記戻り冷却水温度測定器が測定した戻り冷却水の温度を比較し、前記加熱系統と前記バイパス系統を切り替える切替制御装置を設けた請求項３に記載の軸受冷却水熱回収装置を提供するものである。
また、本発明は、前記復水の温度が前記戻り冷却水の温度に対して所定の切替温度以上のときに、前記切替制御装置が前記低温冷却系統を前記加熱系統から前記バイパス系統に切り替えるようにした請求項４に記載の軸受冷却水熱回収装置を提供するものである。
本発明に係る軸受冷却水熱回収装置によれば、蒸気タービンプラントにおいて軸受冷却水の熱を回収して復水を加熱する軸受冷却水熱回収装置であって、水素冷却器に冷却水を供給する水素冷却系統と該水素冷却器より温度の低い軸受冷却器に冷却水を供給する低温冷却系統を別系統にして設けると共に、前記低温冷却系統に復水を加熱する加熱系統と該加熱系統をバイパスするバイパス系統を設け、前記加熱系統と前記バイパス系統を切り替え可能にした構成を有することにより、温度の高い水素冷却系統と温度の低い低温冷却系統を別系統にしてあるから、復水の温度が低温冷却系統の戻り冷却水の温度よりも高くなる夏季や高負荷運転時には、低温冷却系統を加熱系統からバイパス系統に切り替えて、復水より温度の高い水素冷却系統の冷却水の熱のみを回収して復水を加熱することができ、蒸気タービンプラントの熱効率を向上させることができる効果がある。
また、本発明は、前記加熱系統と前記バイパス系統に自動開閉弁を設けた請求項１に記載の構成を有することにより、人手によらずに自動で加熱系統とバイパス系統を切り替えることができる効果がある。
また、本発明は、復水の温度を測定する復水温度測定器と、前記低温冷却系統の戻り冷却水の温度を測定する戻り冷却水温度測定器を設けた請求項１又は２に記載の構成を有することにより、復水の温度と低温冷却系統の戻り冷却水の温度を知ることができ、復水の温度が戻り冷却水の温度よりも高くなったときに確実に低温冷却系統を加熱系統からバイパス系統に切り替えることができる効果がある。
また、本発明は、前記復水温度測定器が測定した復水の温度と前記戻り冷却水温度測定器が測定した戻り冷却水の温度を比較し、前記加熱系統と前記バイパス系統を切り替える切替制御装置を設けた請求項３に記載の構成を有することにより、復水の温度が低温冷却系統の戻り冷却水の温度よりも高くなったときに自動的に低温冷却系統を加熱系統からバイパス系統に切り替えることができる効果がある。
また、本発明は、前記復水の温度が前記戻り冷却水の温度に対して所定の切替温度以上のときに、前記切替制御装置が前記低温冷却系統を前記加熱系統から前記バイパス系統に切り替えるようにした請求項４に記載の構成を有することにより、低温冷却系統の冷却水の熱を効率よく回収して蒸気タービンプラントの熱効率を向上させることができる効果がある。
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係る軸受冷却水熱回収装置は、蒸気タービンプラントにおいて軸受冷却水の熱を回収して復水を加熱することができるようにしてあり、水素冷却器１に冷却水を供給する水素冷却系統２と該水素冷却器１より温度の低い軸受冷却器３に冷却水を供給する低温冷却系統４を別系統にして設けると共に、前記低温冷却系統４に復水を加熱する加熱系統４ａと該加熱系統４ａをバイパスするバイパス系統４ｂを設け、前記加熱系統４ａと前記バイパス系統４ｂを切り替え可能に構成してある。
本発明に係る軸受冷却水熱回収装置は、蒸気タービンプラントにおいて軸受冷却水の熱を回収して復水を加熱することができるようにしてあり、水素冷却器１に冷却水を供給する水素冷却系統２と該水素冷却器１より温度の低い軸受冷却器３に冷却水を供給する低温冷却系統４を別系統にして設けると共に、前記低温冷却系統４に復水を加熱する加熱系統４ａと該加熱系統４ａをバイパスするバイパス系統４ｂを設け、前記加熱系統４ａと前記バイパス系統４ｂを切り替え可能に構成してある。
蒸気タービンプラントにおいて復水器（図示しない）で凝縮された復水は、復水昇圧ポンプ１２で昇圧され給水系統１１によってボイラー（図示しない）に給水される。図１及び図２は本発明に係る軸受冷却水熱回収装置の一実施例を示す構成図であり、図３はその一実施例の制御回路図である。図中の１０は熱交換器である。熱交換器１０は、水素冷却系統２及び低温冷却系統４から導水した冷却水の熱を回収して、給水系統１１から導水した復水を加熱することができるように構成してある。
図示の実施例において、水素冷却系統２は、タービン等の冷却に用いる水素ガスを冷却する水素冷却器１に冷却水を供給する系統であり、温度の高い水素ガスを冷却するために、水素冷却系統２の戻り冷却水の温度が高くなっている。一方、低温冷却系統４は、水素冷却器１より温度の低い軸受冷却器３に冷却水を供給する系統であり、低温冷却系統４の戻り冷却水の温度は、表１に示すように、水素冷却系統２の戻り冷却水の温度より低くなっている。なお、軸受冷却器３は、軸受を冷却水で直接冷却するものに限らず、軸受潤滑油等を介して間接的に冷却するものも含まれる。
低温冷却系統４には、熱交換器１０に導水されて復水を加熱する加熱系統４ａと該加熱系統４ａをバイパスするバイパス系統４ｂを設けてある。図１及び図２に示す実施例において、加熱系統４ａとバイパス系統４ｂには自動開閉弁５，６を設けてあり、自動開閉弁５，６を開閉操作して加熱系統４ａとバイパス系統４ｂを切り替えることができるように構成してある。自動開閉弁５，６は、モータ駆動により開閉弁を自動で開閉操作するようにしてあると共に、切替制御装置１３によって開閉操作を自動制御することができるようにしてある。なお、加熱系統４ａとバイパス系統４ｂの切替機構は、図示の実施例に限らず、加熱系統４ａとバイパス系統４ｂの分岐に二方向切替弁を設けた構成にすることも可能である。
図１及び図２に示すように、低温冷却系統４は、水素冷却系統２と別系統にして設けてあり、低温冷却系統４のみを加熱系統４ａ又はバイパス系統４ｂに切り替えることができるように構成してある。図示の実施例において、水素冷却系統２は、加熱系統４ａに設けた自動開閉弁５の下流側で加熱系統４ａに流入し、熱交換器１０を介して復水を加熱することができるようにしてある。
図示の実施例において、給水系統１１には、熱交換器１０の入口側に加熱前の復水温度を測定する復水温度測定器８と、熱交換器１０の出口側に加熱後の復水温度を測定する復水温度測定器９を設けてある。また、低温冷却系統４には、低温冷却系統４の戻り冷却水の温度を測定する戻り冷却水温度測定器７を設けてある。なお、復水温度測定器８は、熱交換器１０の入口側にのみ設けることもできる。また、復水温度測定器８，９及び冷却水温度測定器７を設けることなく、外気温や蒸気タービンプラントの負荷変化によって加熱系統４ａとバイパス系統４ｂを切り替えることも可能である。
図３に示すように、切替制御装置１３は、復水温度測定器８，９が測定した復水の温度と戻り冷却水温度測定器７が測定した戻り冷却水の温度を比較することができるようにしてある。また、切替制御装置１３は、加熱前の復水の温度が戻り冷却水の温度に対して所定の切替温度以上のときに、自動開閉弁５，６のモータを駆動して開閉弁の開閉操作を行い、低温冷却系統４を加熱系統４ａからバイパス系統４ｂに切り替えることができるように構成してある。
次に、本発明に係る軸受冷却水熱回収装置の作用について説明する。
図１に示すように、軸受冷却水熱回収装置は、低温冷却系統４の戻り冷却水の温度が加熱前の復水の温度より低いときには、自動開閉弁５を開くと共に自動開閉弁６を閉じて低温冷却系統４の戻り冷却水を加熱系統４ａに導水する。
図１に示すように、軸受冷却水熱回収装置は、低温冷却系統４の戻り冷却水の温度が加熱前の復水の温度より低いときには、自動開閉弁５を開くと共に自動開閉弁６を閉じて低温冷却系統４の戻り冷却水を加熱系統４ａに導水する。
切替制御装置１３は、復水温度測定器８が測定した復水の温度と、戻り冷却水温度測定器７が測定した戻り冷却水の温度を比較し、戻り冷却水と加熱前の復水の温度差が小さくなって設定温度差ΔＴ１以下になったとき、自動開閉弁５を閉じると共に自動開閉弁６を開いて加熱系統４ａからバイパス系統４ｂに切り替えて、低温冷却系統４の戻り冷却水をバイパス系統４ｂに導水する。これにより、熱交換器１０は、加熱前の復水より温度の高い水素冷却系統２の戻り冷却水の熱のみを回収することができる。
次に、切替制御装置１３は、復水温度測定器８が測定した復水の温度と、戻り冷却水温度測定器７が測定した戻り冷却水の温度を比較し、加熱前の復水の温度が戻り冷却水の温度より低くなり、戻り冷却水と加熱前の復水の温度差が設定温度差ΔＴ２以上になったとき、自動開閉弁５を開くと共に自動開閉弁６を閉じてバイパス系統４ｂから加熱系統４ａに切り替えて、低温冷却系統４の戻り冷却水を加熱系統４ａに導水する。これにより、熱交換器１０は、加熱前の復水より温度の高くなった低温冷却系統４の戻り冷却水の熱も回収することができる。
従って、切替制御装置１３は、加熱前の復水の温度が戻り冷却水の温度に対して所定の切替温度以上のときに、自動開閉弁５，６のモータを駆動して開閉弁の開閉操作を行い、低温冷却系統４を加熱系統４ａからバイパス系統４ｂに切り替えることができる。
なお、設定温度差ΔＴ１は、０℃以上の任意の値に設定することができる。また、設定温度差ΔＴ２は、切り替え動作が安定するように設定温度差ΔＴ１より大きく設定してあることが好ましい。
なお、設定温度差ΔＴ１は、０℃以上の任意の値に設定することができる。また、設定温度差ΔＴ２は、切り替え動作が安定するように設定温度差ΔＴ１より大きく設定してあることが好ましい。
１ 水素冷却器
２ 水素冷却系統
３ 軸受冷却器
４ 低温冷却系統
４ａ 加熱系統
４ｂ バイパス系統
５，６ 自動開閉弁
７ 戻り冷却水温度測定器
８，９ 復水温度測定器
１０ 熱交換器
１１ 給水系統
１２ 復水昇圧ポンプ
１３ 切替制御装置
２ 水素冷却系統
３ 軸受冷却器
４ 低温冷却系統
４ａ 加熱系統
４ｂ バイパス系統
５，６ 自動開閉弁
７ 戻り冷却水温度測定器
８，９ 復水温度測定器
１０ 熱交換器
１１ 給水系統
１２ 復水昇圧ポンプ
１３ 切替制御装置
Claims (3)
- 蒸気タービンプラントにおいて軸受冷却水の熱を回収して復水を加熱する軸受冷却水熱回収装置であって、
水素冷却器に冷却水を供給する水素冷却系統と、該水素冷却器より温度の低い軸受冷却器に冷却水を供給する低温冷却系統と、を別系統にして設け、
前記低温冷却系統に復水を加熱する加熱系統と該加熱系統をバイパスするバイパス系統を設け、
復水の温度を測定する復水温度測定器と、前記低温冷却系統の戻り冷却水の温度を測定する戻り冷却水温度測定器を設けると共に、
前記復水温度測定器が測定した復水の温度と、前記戻り冷却水温度測定器が測定した戻り冷却水の温度と、を比較し、前記加熱系統と前記バイパス系統を切り替える切替制御装置を設け、
前記復水の温度が前記戻り冷却水の温度に対して所定の切替温度以上のときに、前記切替制御装置が前記低温冷却系統を前記加熱系統から前記バイパス系統に切り替えるようにした軸受冷却水熱回収装置。 - 前記加熱系統と前記バイパス系統に自動開閉弁を設けた請求項１に記載の軸受冷却水熱回収装置。
- 加熱前の復水の温度Ｔａと前記戻り冷却水の温度Ｔｂとの温度差がΔＴ １ （Ｔａ＜Ｔｂ）以下になったとき、前記切替制御装置が前記低温冷却系統を前記加熱系統から前記バイパス系統に切り替え、
加熱前の復水の温度Ｔａと前記戻り冷却水の温度Ｔｂとの温度差がΔＴ ２ （Ｔａ＜Ｔｂ）以上になったとき、前記切替制御装置が前記低温冷却系統を前記バイパス系統から前記加熱系統に切り替え、
ΔＴ １ ＜ΔＴ ２ に設定してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受冷却水熱回収装置。
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