JP5230496B2 - Power generation unit - Google Patents
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Description
本発明は、発電ユニット及び発電ユニットの起動方法に関する。 The present invention relates to a power generation unit and a method for starting a power generation unit.
従来より、発電ユニットの通常起動時においては、M−BFP(モータ駆動給水ポンプ)を起動して、所定時間後(例えば、1分後)に通風系統の補機を起動している。通風系統の補機として、ボイラの中に送風する2台のFDF(押込送風機)、一度燃焼したガスを火炉の下から再度吹き込ませる2台のGRF(ガス再循環送風機)、燃焼したガスを外部に排気する2台のDNF(ガス排出機)を備えている。これらの通風系統の補機は、メタクラ盤(高圧閉鎖配電盤)によって給電制御される。 Conventionally, at the time of normal startup of the power generation unit, the M-BFP (motor-driven feed water pump) is started, and the auxiliary equipment of the ventilation system is started after a predetermined time (for example, after 1 minute). As auxiliary equipment of the ventilation system, two FDF (push-in blower) that blows into the boiler, two GRFs (gas recirculation blower) that blows the gas once burned from the bottom of the furnace, and the burned gas outside Are equipped with two DNFs (gas dischargers). The auxiliary equipment of these ventilation systems is controlled by a metakura board (high voltage closed switchboard).
ところで、発電ユニットにおいては、各種の大型補機の運転時間が長いとそれだけ、多くの燃料が消費されることになる。そこで、従来、電力需要に合わせて発電ユニットを起動、停止させること、例えば週末に停止して週明けに起動(週末起動)することにより、省エネルギーを図ることが、発電所において行われている。 By the way, in the power generation unit, the longer the operation time of various large auxiliary machines, the more fuel is consumed. Therefore, conventionally, the power plant has been designed to save energy by starting and stopping the power generation unit in accordance with the power demand, for example, stopping at the weekend and starting at the beginning of the week (starting on the weekend).
しかしながら、発電ユニットを停止してから起動するまでの間に、ボイラの圧力が低下していくが、ボイラの圧力が低下すると、M−BFP起動から、給水確立までに時間がかかってしまう。しかし、給水確立までの時間が延びるとそれだけ、ボイラ点火前において通風系統を無駄に駆動することになる時間が長くなり、通風系統を駆動するエネルギーを無駄に消費するおそれがある。また、ボイラに水が張られる前に、通風系統を駆動することは、通風系統の送風によってボイラを冷やしてしまい、ボイラを適正温度にするために余計なエネルギーを使ってしまうおそれがある。 However, while the power generation unit is stopped and started, the pressure of the boiler decreases. However, when the pressure of the boiler decreases, it takes time from the start of M-BFP to the establishment of water supply. However, if the time until the water supply is established is extended, the time that the ventilation system is wasted before the boiler ignition is lengthened, and the energy for driving the ventilation system may be wasted. In addition, driving the ventilation system before the boiler is filled with water may cool the boiler due to the ventilation of the ventilation system, and use extra energy to bring the boiler to an appropriate temperature.
本発明は、このような問題点を解決し、発電起動する際に消費されるエネルギーを低減し、省エネルギー化を実現した発電ユニット及び発電ユニットの起動方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such problems, and to provide a power generation unit and a power generation unit start method that reduce energy consumed when power generation is started and realize energy saving.
前記目的を達成するために、本発明は、次に記載する構成を備えている。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の発電ユニットは、ボイラの起動時に蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、前記ボイラに水を供給し、前記ボイラを通過した蒸気を復水して再び前記ボイラに戻す起動系統と、この起動系統に水を循環させる運転を行う起動系統補機と、前記ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、前記通風系統の通気、排気運転を行う通風系統補機と、前記ボイラの温度及び圧力を検出する検出器と、前記ボイラの初期運転開始時における前記ボイラの温度及び圧力と、前記起動系統補機を起動させてから前記通風系統補機を起動させるまでの時間との対応関係のデータを記憶したメモリと、前記起動系統補機及び前記通風系統補機への給電制御を行う給電制御装置とを備え、前記給電制御装置は、前記ボイラの初期運転開始時において前記検出器が検出した前記ボイラの温度及び圧力に対応する前記通風系統補機を起動させるまでの時間を前記メモリに記憶されたデータから取得し、前記ボイラの初期運転を開始してから前記時間を計時したときに前記通風系統補機を起動させることを特徴とする。 The power generation unit of the present invention includes a startup system that supplies water to the boiler until the steam condition to be supplied to the steam turbine is established at the time of startup of the boiler, condenses the steam that has passed through the boiler, and returns the steam to the boiler again. A startup system auxiliary machine that performs an operation of circulating water in the startup system, a ventilation system that ventilates and exhausts the boiler, a ventilation system auxiliary machine that ventilates and exhausts the ventilation system, and the boiler Detector for detecting the temperature and pressure of the boiler, the temperature and pressure of the boiler at the start of the initial operation of the boiler, and the time from starting the auxiliary system auxiliary equipment to starting the ventilation system auxiliary equipment a memory storing the data of the corresponding relationship, the activation system accessory and a power supply control device controlling the supply of electric energy to the ventilation system accessory, the power supply control device, at the initial operation start of said boiler There wherein the detector obtains the time until activating the ventilation system accessory corresponding to the temperature and pressure of the boiler detected from data stored in said memory, said from the start of the initial operation of the boiler The ventilation system auxiliary machine is activated when time is measured .
本発明によれば、起動系統補機を起動させた後に、通風系統を適正なタイミングで駆動することが可能になり、例えば、給水が全く確立していないときに通風系統を駆動することによる無駄なエネルギー消費を抑えることが可能になり、省エネルギー化を実現することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to drive the ventilation system at an appropriate timing after the activation system auxiliary machine is activated, for example, waste due to driving the ventilation system when water supply is not established at all. Energy consumption can be suppressed and energy saving can be realized.
本発明によれば、起動系統補機を起動させた後に、通風系統を適正なタイミングで駆動することが可能になり、例えば、給水が全く確立していないときに通風系統を駆動することによる無駄なエネルギー消費を抑えることが可能になり、省エネルギー化を実現することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to drive the ventilation system at an appropriate timing after the activation system auxiliary machine is activated, for example, waste due to driving the ventilation system when water supply is not established at all. Energy consumption can be suppressed and energy saving can be realized.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1はボイラの起動系統を示すブロック図である。起動系統の機器は、脱気器10、M−BFP12、ボイラ50、図示しない蒸気タービン、フラッシュタンク24、復水器30、復水ポンプ32が含まれている。
FIG. 1 is a block diagram showing a startup system of a boiler. The startup system equipment includes a
脱気器10は、復水器30からの復水は脱気するものである。M−BFP12は、脱気器10とボイラ50を連結する配管に設けられ、ボイラ50に水を送り出すものである。フラッシュタンク24は、ボイラ50からの廃蒸気を回収するものである。復水器30は、ボイラ50で得られた蒸気を使用後に復水するものである。復水ポンプ32は、復水器30の水を脱気器10に送り出すものである。
The
また、ボイラ50は、水壁13、ケージ壁14、一次SH(過熱器)16及び二次SH18などによって構成される。脱気器10によって脱気された水はM−BFP12によって送り出され、M−BFP12から送り出された給水は、出口側に設けられた弁によって流量が調整され、高圧ヒータを通してボイラ50の水壁13に入る。
The
ボイラ50に供給された水は、水壁13、ケージ壁14を通過する際に受熱・蒸発し蒸気となり、一次SH16、二次SH18を通過する際に所定の蒸気温度となって、二次SH18から蒸気タービンへ供給される。
The water supplied to the
ボイラ起動時には、蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、起動バイパス系統を使用してフラッシュタンク24を通し、復水器30、脱気器10を通って再び水壁13に戻るといった循環運転が行われる。この起動バイパス系統には一次SHバイパス系統Aと二次SHバイパス系統Bの2系統が装備されている。最初に初期運転として一次SH16の入口温度が規定温度になるまでは、ケージ壁14と一次SH16の入口間に設けられた配管19を有する一次SHバイパス系統Aを通して、ミニマム給水量の全量の循環運転を行う。
When the boiler is started, a circulation operation is performed in which the startup bypass system is used to pass the
この初期運転状態においては、一次SH16と二次SH18とを連結する連絡管17に設けられた図示しない弁及び連絡管17から分岐してフラッシュタンク24に連結される配管21の所定位置に設けられた二次SHバイパス弁22は全閉状態の運転である。
In this initial operation state, a valve (not shown) provided in the connecting
起動バイパス運転における、一次SHバイパス系統Aは、配管19と、配管19における一次SH16の手前の流路からフラッシュタンク24に至るまでに設けた一次SHバイパス弁22などから構成され、ケージ壁14を出たミニマム給水量は、配管19を通り、一次SHバイパス弁20により一次SH16の出口圧力を一定に制御調整して、フラッシュタンク24に供給される。
The primary SH bypass system A in the startup bypass operation includes a
一次SH16の入口温度が既定値に達すると、次に二次SHバイパス弁22が開き、二次SHバイパス系統Bの運用に入り、順次起動バイパス運用がなされ、蒸気タービンに必要な蒸気条件を確立する運用がなされる。
When the inlet temperature of the primary SH 16 reaches a predetermined value, the secondary
また、ボイラ起動時には蒸気タービンへ供給する蒸気条件が成立するまで、水及び/又は蒸気からなる流体を、一次、二次SH起動バイパス系統A、Bを使用してフラッシュタンク24に通し、復水器、脱気器1へ循環させる運転が行われる。さらに、フラッシュタンク24からの水及び/又は蒸気が、フラッシュタンク水位調節弁28を備えた配管29を経由して復水器30に供給される。また、フラッシュタンク24からの水及び/又は蒸気は、配管29から分岐して脱気器10に連結し、脱気器加熱ドレン弁26を備えた配管27から、脱気器10に供給される。
Further, when the steam is supplied to the steam turbine when the boiler is started, a fluid composed of water and / or steam is passed through the
このように2つの起動バイパス系統は、ボイラ水張りとボイラ昇圧から始まり、蒸気タービン通気と蒸気タービン併入までの間に、給水あるいは復水を2つのバイパス系統を通してフラッシュタンク24から復水器30に回収・循環する系統である。
As described above, the two startup bypass systems start from boiler water filling and boiler pressure increase, and supply water or condensate from the
図2はボイラの通風系統を示すブロック図である。本実施形態においては通風系統Aと通風系統Bの2つの系統を備えている。通風系統Aを構成する機器は、A−BSF(バイオマススラリー燃料供給器)52A、一度燃焼したガスをボイラ50の下から再度吹き込ませるA−GRF54A、ボイラの中に送風するA−FDF56A、燃焼したガスを煙突を介して外部に排気するA−DNF58A、燃焼したガスに含まれる窒素化合物を窒素と水に分解する排煙脱硝装置60Aなどから構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing the ventilation system of the boiler. In the present embodiment, two systems, a ventilation system A and a ventilation system B, are provided. The equipment constituting the ventilation system A includes an A-BSF (biomass slurry fuel supplier) 52A, an
A−FDF56Aによってバイオマススラリー燃料が燃焼しているボイラ50内に外気が供給される。そして、燃焼したガスは、排煙脱硝装置60Aに送られる一方で、A−GRF54Aによってボイラ50の下に供給される。排煙脱硝装置60Aによって脱硝されたガスは、A−DNF58Aによって引かれ、煙突を介して外部に送られる。このように、通風系統Aによって外気をボイラ50に供給し、燃焼したガスを外部に排気するという運転が行われる。
Outside air is supplied into the
通風系統Bを構成する機器は、通風系統Bを構成する機器であるA−BSF52A、A−GRF54A、A−FDF56A、A−DNF58A、排煙脱硝装置60Aと同一の機器であるB−BSF52B、B−GRF54B、B−FDF56B、B−DNF58B、排煙脱硝装置60B等から構成される。
The equipment constituting the ventilation system B is A-BSF52A, A-GRF54A, A-FDF56A, A-DNF58A, which is the equipment constituting the ventilation system B, and B-BSF52B, B which is the same equipment as the flue
B−FDF56Bによってバイオマススラリー燃料が燃焼しているボイラ50内に外気が供給される。そして、燃焼したガスは、排煙脱硝装置60Bに送られる一方で、B−GRF54Bによってボイラ50の下に供給される。そして、排煙脱硝装置60Bによって脱硝されたガスは、B−DNF58Bによって引かれ、煙突を介して外部に送られる。このように、通風系統Bによって外気をボイラ50に供給し、燃焼したガスを外部に排気するという運転が行われる。
Outside air is supplied into the
図3はメタクラ盤によって給電制御される補機を示す説明図である。メタクラ盤100には、M−BFP12、2台のGRF54A、54B、2台のFDF56A、56B、2台のDNF58A、58B、一次SH16の温度を検知する温度検知装置110、一次SH16の圧力を検知する圧力検知装置120が接続されている。また、メタクラ盤100には、M−BFP12、GRF54A、54B、FDF56A、56B、DNF58A、58Bに対する電力の供給及び遮断を行う遮断回路130が設けられている。また、メタクラ盤100には、メタクラ盤100全体の動作を制御するCPU140、及び各種のデータやプログラムが記憶されているメモリ150が設けられている。
FIG. 3 is an explanatory view showing an auxiliary machine whose power feeding is controlled by the metaclutch board. The metakura board 100 detects the pressure of the M-
メモリ150には、M−BFP12を起動するときの一次SH16の温度及び残圧と、M−BFP12を起動後における通風系統の起動時期との対応関係のデータが記憶されている。具体的に、M−BFP12を起動するときの一次SH16の温度及び残圧によって起動系統による給水確立の時間が変化することから、一次SH16の温度及び残圧に応じた給水確立の時間のデータが通風系統の起動時期としてメモリ150に記憶されている。言い換えれば、給水が確立した時点で通風系統が起動するように通風系統の起動時期のデータが設定されている。
The
例えば、パターン1として、一次SH16の圧力が6.5MPa以下で温度が140℃であれば、M−BFP12を起動してから20分後に通風系統を起動する。パターン2として、一次SH16の圧力が8.0MPa以下で温度が170℃であれば、M−BFP12を起動してから10分後に通風系統を起動する。このようなデータがメモリ150に記憶されている。
For example, as pattern 1, if the pressure of the primary SH 16 is 6.5 MPa or less and the temperature is 140 ° C., the ventilation system is activated 20 minutes after the M-
そして、CPU140は、M−BFP12への給電を開始する制御を行う際に、温度検知装置110及び圧力検知装置120の検出結果に基づいて、メモリ150に記憶されているデータの中から、現在の一次SH16の温度及び残圧に対応する通風系統の起動時期を取得する。そして、CPU140は、M−BFP12への給電を開始してからの時間を計時し、取得した起動時期に到達したときに通風系統の補機、すなわち、2台のGRF54A、54B、2台のFDF56A、56B、2台のDNF58A、58Bへの給電を開始してこれらの補機を駆動させる。このように、本実施形態においては、M−BFP12を起動してから一定時間後に通風系統を起動するのではなく、一次SH16の温度及び残圧に応じて起動時間を変化させ、給水が確立されるタイミングで通風系統を起動するようになる。
When the
以上、説明したように構成された本実施形態によれば、ボイラの圧力が低下してM−BFP起動から、給水確立までに時間がかかる状態であったとしても、給水確立に合わせた適正なタイミングで通風系統を起動することが可能になる。このため、通風系統を駆動するエネルギーを無駄に消費することが防止される。ボイラに水が張られる間は通風系統の送風は停止しているため、送風によってボイラを冷やしてしまうことが防止され、ボイラを適正温度にするために余計なエネルギーを使ってしまうことが防止される。この効果は特に気温が低くボイラが冷めやすい冬場において、顕著なものとなる。 As described above, according to the present embodiment configured as described above, even if it takes a long time from the start of M-BFP to the establishment of water supply due to a decrease in the pressure of the boiler, it is appropriate for the establishment of the water supply. The ventilation system can be activated at the timing. For this reason, wasteful consumption of energy for driving the ventilation system is prevented. Since the ventilation of the ventilation system is stopped while the boiler is filled with water, it is possible to prevent the boiler from being cooled by the ventilation and to prevent excessive energy from being used to bring the boiler to an appropriate temperature. The This effect is particularly remarkable in winter when the temperature is low and the boiler is easy to cool.
具体的に、上述したパターン1の条件、すなわち、一次SH16の圧力が6.5MPa以下で温度が140℃の場合において、M−BFP12の起動直後に通風系統を起動する場合と、20分後に通風系統を起動する場合とをコスト面で比較したところ、次のようになる。
P=√3×6600V×481A×0.85×10−3×11円/KW
≠5.13万×0.33(20分)≠1.7万
すなわち、週末起動1回あたり1.7万のコスト低減を図ることが可能になる。このため、4回/月の起動の場合は年間のコスト低減額は、82万円となり、それだけ省エネルギー化を実現したことになる。
Specifically, when the pressure of the primary SH 16 is 6.5 MPa or less and the temperature is 140 ° C., when the ventilation system is activated immediately after the activation of the M-
P = √3 × 6600V × 481A × 0.85 × 10−3 × 11 yen / KW
≠ 513,000 × 0.33 (20 minutes) ≠ 17,000 That is, it is possible to reduce the cost by 17,000 per weekend start-up. For this reason, in the case of starting up 4 times / month, the annual cost reduction amount is 820,000 yen, which means that energy saving is realized.
10 脱気器
12 M−BFP
13 水壁
14 ケージ壁
16 一次SH
17 連絡管
18 二次SH
19、21、27、29 配管
20 一次SHバイパス弁
22 一次SHバイパス弁
24 フラッシュタンク
26 脱気器加熱ドレン弁
28 フラッシュタンク水位調節弁
30 復水器
32 復水ポンプ
50 ボイラ
54A A−GRF
54B B−GRF
56A A−FDF
56B B−FDF
58A A−DNF
58B B−DNF
60A、60B 排煙脱硝装置
100 メタクラ盤
110 温度検知装置
120 圧力検知装置
130 遮断回路
140 CPU
10 Deaerator 12 M-BFP
13
17 Connecting
19, 21, 27, 29
54B B-GRF
56A A-FDF
56B B-FDF
58A A-DNF
58B B-DNF
60A, 60B Flue gas denitration device 100
Claims (1)
この起動系統に水を循環させる運転を行う起動系統補機と、
前記ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、
前記通風系統の通気、排気運転を行う通風系統補機と、
前記ボイラの温度及び圧力を検出する検出器と、
前記ボイラの初期運転開始時における前記ボイラの温度及び圧力と、前記起動系統補機を起動させてから前記通風系統補機を起動させるまでの時間との対応関係のデータを記憶したメモリと、
前記起動系統補機及び前記通風系統補機への給電制御を行う給電制御装置とを備え、
前記給電制御装置は、前記ボイラの初期運転開始時において前記検出器が検出した前記ボイラの温度及び圧力に対応する前記通風系統補機を起動させるまでの時間を前記メモリに記憶されたデータから取得し、前記ボイラの初期運転を開始してから前記時間を計時したときに前記通風系統補機を起動させることを特徴とする発電ユニット。 An activation system that supplies water to the boiler until the steam condition to be supplied to the steam turbine at the time of startup of the boiler is established, condenses the steam that has passed through the boiler, and returns the steam to the boiler again;
An activation system auxiliary machine that performs an operation of circulating water in the activation system;
A ventilation system for venting and exhausting the boiler;
A ventilation system auxiliary machine for performing ventilation and exhaust operation of the ventilation system;
A detector for detecting the temperature and pressure of the boiler;
Memory that stores data on the correspondence between the temperature and pressure of the boiler at the start of initial operation of the boiler, and the time from starting the startup system auxiliary machine to starting the ventilation system auxiliary machine,
A power supply control device that performs power supply control to the startup system auxiliary machine and the ventilation system auxiliary machine,
The power supply control device, from the ventilation system accessory the stored time to activate the memory data initial operation starts at Oite the detector of the boiler corresponding to the temperature and pressure of the boiler detected The power generation unit is characterized in that the ventilation system auxiliary device is activated when the time is measured after the acquisition and the initial operation of the boiler is started .
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