JP5388803B2 - Steam turbine power generation facility and operation method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気タービン、ボイラ、発電機などを備えた蒸気タービン発電設備およびその運転方法に関する。   The present invention relates to a steam turbine power generation facility including a steam turbine, a boiler, a generator, and the like, and an operation method thereof.

従来の蒸気タービン発電設備においては、蒸気の温度条件が６００℃以下であるため、高温に曝される、例えば、タービンロータ、動翼、ノズルなどの構成部の部材は、製造性や経済性に優れたフェライト系耐熱鋼で構成されていた。一方、高温に曝されない、例えば、給水加熱器を構成する材料には、炭素鋼が採用されてきた。   In a conventional steam turbine power generation facility, the temperature condition of the steam is 600 ° C. or less, and therefore, components of components such as a turbine rotor, a moving blade, and a nozzle that are exposed to a high temperature are manufactured and economical. It was composed of excellent ferritic heat resistant steel. On the other hand, for example, carbon steel has been adopted as a material constituting a feed water heater that is not exposed to high temperatures.

一方、近年、燃料節約や環境保全を背景とした蒸気タービン発電設備の高効率化が積極的に進められている。例えば、６００℃程度（６２０℃以下）の温度の高温蒸気を利用した蒸気タービンが運転されている。このような高温蒸気を利用した蒸気タービンにおいては、フェライト系耐熱鋼の諸特性では要求特性を満たすことのできない部品が少なからず存在する。そのため、より高温特性に優れたオーステナイト系耐熱鋼等が使用されている。しかし、オーステナイト系耐熱鋼を使用することは、設備コストの上昇を招く。さらに、オーステナイト系耐熱鋼は、フェライト系耐熱鋼に比較して熱伝導率が低く、かつ線膨張係数が大きいため、プラント起動時やプラント停止時などの負荷変化時に熱応力が発生しやすいという問題を有している。   On the other hand, in recent years, high efficiency of steam turbine power generation facilities has been actively promoted against the background of fuel saving and environmental conservation. For example, a steam turbine using high-temperature steam having a temperature of about 600 ° C. (620 ° C. or less) is operated. In such a steam turbine using high-temperature steam, there are not a few parts that cannot satisfy the required characteristics with the various characteristics of the ferritic heat-resistant steel. For this reason, austenitic heat-resisting steels having higher temperature characteristics are used. However, the use of austenitic heat resistant steel causes an increase in equipment cost. In addition, austenitic heat-resistant steel has lower thermal conductivity and higher coefficient of linear expansion than ferritic heat-resisting steel, so thermal stress is likely to occur during load changes such as when the plant is started or when the plant is stopped. have.

さらに、現在、蒸気温度を７００℃以上とする７００℃超臨界圧発電システム、いわゆるＡ−ＵＳＣ（Advanced Ultra-Supercritical）が検討されている。蒸気タービンの入口蒸気温度が６５０℃以上になると、タービン抽気が５８０℃を超える部分が生じ、その抽気で加熱する給水加熱器にも耐熱鋼を使用する必要がある。しかし、５８０℃を超えるタービン抽気を給水加熱器に導入することは、給水温度と抽気温度の差に比例して発生する熱応力の観点から好ましくない。これを回避するために、高圧タービンから排出される蒸気の一部を一旦抽気背圧タービンに導入して仕事を取り出し、圧力および温度が低下した抽気背圧タービンからの抽気を給水加熱器に供給するサイクルが考案されている（例えば、特許文献１−３参照。）。   In addition, a 700 ° C. supercritical pressure power generation system with a steam temperature of 700 ° C. or higher, a so-called A-USC (Advanced Ultra-Supercritical) is currently being studied. When the steam temperature at the inlet of the steam turbine reaches 650 ° C. or higher, a portion where the turbine bleed exceeds 580 ° C. is generated, and it is necessary to use heat-resistant steel also for the feed water heater heated by the bleed. However, introducing turbine bleed air exceeding 580 ° C. into the feed water heater is not preferable from the viewpoint of thermal stress generated in proportion to the difference between the feed water temperature and the bleed air temperature. In order to avoid this, a part of the steam discharged from the high pressure turbine is once introduced into the extraction back pressure turbine to take out work, and the extraction air from the extraction back pressure turbine whose pressure and temperature are reduced is supplied to the feed water heater. A cycle has been devised (see, for example, Patent Documents 1-3).

このような蒸気タービン発電設備において、蒸気タービンは、例えば、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンの３要素、または超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンの４要素から構成される。これらの蒸気タービンにおいて、超高圧タービン、高圧タービンおよび中圧タービンには、過熱器および再熱器を備えるボイラから蒸気が供給される。一方、低圧タービンには、中圧タービンから排出された蒸気が供給される。   In such a steam turbine power generation facility, the steam turbine includes, for example, three elements of a high pressure turbine, an intermediate pressure turbine, and a low pressure turbine, or four elements of an ultrahigh pressure turbine, a high pressure turbine, an intermediate pressure turbine, and a low pressure turbine. In these steam turbines, steam is supplied to a super high pressure turbine, a high pressure turbine, and an intermediate pressure turbine from a boiler including a superheater and a reheater. On the other hand, the steam discharged from the medium pressure turbine is supplied to the low pressure turbine.

例えば、６００℃程度（６２０℃以下）の蒸気を使用する蒸気タービン発電設備の場合、低圧タービンの入口の蒸気温度は、３６０℃〜４００℃程度である。一方、Ａ−ＵＳＣのような７００℃以上の蒸気を使用する蒸気タービン発電設備では、低圧タービンの入口の蒸気温度は、４００℃を超える可能性がある。   For example, in the case of a steam turbine power generation facility using steam at about 600 ° C. (620 ° C. or less), the steam temperature at the inlet of the low-pressure turbine is about 360 ° C. to 400 ° C. On the other hand, in a steam turbine power generation facility using steam at 700 ° C. or higher such as A-USC, the steam temperature at the inlet of the low-pressure turbine may exceed 400 ° C.

特開平８−１００６０５号公報JP-A-8-1000060 特開平１０−６１４１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-61413 米国特許出願公開第２００７／０１３７２０４号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0137204

上記したように、例えば、Ａ−ＵＳＣのような７００℃以上の蒸気を使用する蒸気タービン発電設備では、低圧タービンの入口の蒸気温度が４００℃を超える可能性がある。そのため、低圧タービンを構成部材に、従来と同様のフェライト系耐熱鋼を適用するためには、低圧タービンを冷却する必要がある。   As described above, for example, in a steam turbine power generation facility using steam of 700 ° C. or higher such as A-USC, the steam temperature at the inlet of the low-pressure turbine may exceed 400 ° C. Therefore, in order to apply the same ferritic heat-resistant steel as the conventional component to the low-pressure turbine, it is necessary to cool the low-pressure turbine.

低圧タービンを冷却する冷却媒体として、低圧タービンを作動する蒸気の圧力よりも高い圧力で、かつ低圧タービンを作動する蒸気の温度よりも低い温度の蒸気を使用することが必要となる。しかしながら、このように低圧タービンの冷却が必要となる場合に、低圧タービンを作動する蒸気の圧力よりも高い圧力で、かつ低圧タービンを作動する蒸気の温度よりも低い温度の蒸気をどこから供給するか、という点が検討課題となっている。これは、特に従来の、蒸気の温度が６２０℃や６００℃以下といった蒸気タービン発電設備中には、このような条件の蒸気が一般的に存在しないためである。すなわち、特にこのような従来の蒸気タービン発電プラントでは、低圧タービンを冷却する冷却媒体を、蒸気タービン発電設備内から得ることが検討されたことがなかったため、低圧タービンの冷却を行なう場合に、その条件に適した蒸気の供給元をどうするか、という技術的課題があった。   As a cooling medium for cooling the low-pressure turbine, it is necessary to use steam having a pressure higher than that of the steam for operating the low-pressure turbine and lower than the temperature of the steam for operating the low-pressure turbine. However, when it is necessary to cool the low-pressure turbine in this way, where to supply steam at a pressure higher than the pressure of the steam operating the low-pressure turbine and lower than the temperature of the steam operating the low-pressure turbine. This is an issue to be considered. This is because steam under such conditions is generally not present in conventional steam turbine power generation facilities where the steam temperature is 620 ° C. or 600 ° C. or less. That is, in particular, in such a conventional steam turbine power plant, it has not been considered to obtain a cooling medium for cooling the low pressure turbine from within the steam turbine power generation facility. There was a technical problem of what to do with the steam supply source suitable for the conditions.

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、Ａ−ＵＳＣのような７００℃を超える蒸気を使用する蒸気タービン発電設備であっても、発電設備内から低圧タービンの冷却に適した蒸気を供給することができる蒸気タービン発電設備およびその運転方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems. Even in a steam turbine power generation facility using steam exceeding 700 ° C. such as A-USC, cooling of the low-pressure turbine from the power generation facility is performed. An object of the present invention is to provide a steam turbine power generation facility capable of supplying steam suitable for the above and a method for operating the same.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、過熱器および再熱器を備えるボイラと、前記過熱器からの主蒸気が導入されて駆動される第１の蒸気タービンと、前記第１の蒸気タービンから排出され、前記再熱器で再加熱された蒸気が導入されて駆動される第２の蒸気タービンと、前記第２の蒸気タービンから排出された蒸気が導入されて駆動される第３の蒸気タービンと、前記第１の蒸気タービンから排出された蒸気の一部が導入されて駆動される第４の蒸気タービンと、前記第３の蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水とする復水器と、前記復水器と前記ボイラの間の給水系統に設けられ、前記復水器から導かれた給水を、前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を用いて加熱する給水加熱器と、前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を、冷却蒸気として前記第３の蒸気タービンに供給する冷却蒸気供給配管とを具備することを特徴する蒸気タービン発電設備が提供される。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a boiler including a superheater and a reheater, a first steam turbine driven by introduction of main steam from the superheater, A second steam turbine discharged from the first steam turbine and reheated by the reheater is introduced and driven, and a steam discharged from the second steam turbine is introduced and driven A third steam turbine, a fourth steam turbine driven by introducing a part of the steam discharged from the first steam turbine, and the steam discharged from the third steam turbine are condensed. Steam that is provided in a condenser to be condensate, and a water supply system between the condenser and the boiler, and the water supplied from the condenser is extracted or discharged from the fourth steam turbine. Water heater to heat with, and before A fourth steam turbine from bled or exhaust steam, the third steam turbine power plant that; and a cooling steam supply pipe for supplying the steam turbine is provided as a cooling steam.

また、本発明の一態様によれば、過熱器および再熱器を備えるボイラと、前記過熱器からの主蒸気が導入されて駆動される第１の蒸気タービンと、前記第１の蒸気タービンから排出され、前記再熱器で再加熱された蒸気が導入されて駆動される第２の蒸気タービンと、前記第２の蒸気タービンから排出された蒸気が導入されて駆動される第３の蒸気タービンと、前記第１の蒸気タービンから排出された蒸気の一部が導入されて駆動される第４の蒸気タービンと、前記第３の蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水とする復水器と、前記復水器と前記ボイラの間の給水系統に設けられ、前記復水器から導かれた給水を加熱する給水加熱器とを具備する蒸気タービン発電設備の運転方法であって、前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を用いて前記給水加熱器において給水を加熱し、前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を前記第３の蒸気タービンに導入して、前記第３の蒸気タービンのタービンロータおよび／またはケーシングを冷却することを特徴とする蒸気タービン発電設備の運転方法が提供される。   Moreover, according to one aspect of the present invention, a boiler including a superheater and a reheater, a first steam turbine driven by introduction of main steam from the superheater, and the first steam turbine A second steam turbine that is exhausted and driven by the steam reheated by the reheater, and a third steam turbine that is driven by the steam discharged from the second steam turbine A fourth steam turbine that is driven by introduction of a portion of the steam discharged from the first steam turbine, and a condenser that condenses the steam discharged from the third steam turbine to form condensate. A steam turbine power plant operating method comprising: a water supply; and a water supply heater provided in a water supply system between the condenser and the boiler and heating water supplied from the condenser, Bleed from the fourth steam turbine or Using the discharged steam, the feed water is heated in the feed water heater, the steam extracted or discharged from the fourth steam turbine is introduced into the third steam turbine, and the turbine of the third steam turbine A method of operating a steam turbine power plant is provided that cools the rotor and / or casing.

本発明の蒸気タービン発電設備およびその運転方法によれば、発電設備内から低圧タービンの冷却に適した冷却蒸気を供給し、この冷却蒸気によって低圧タービンを効果的に冷却することができる。   According to the steam turbine power generation facility and the operation method thereof of the present invention, the cooling steam suitable for cooling the low-pressure turbine can be supplied from the power generation facility, and the low-pressure turbine can be effectively cooled by this cooling steam.

本発明に係る第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。It is a figure showing an outline of steam turbine power generation equipment of a 1st embodiment concerning the present invention. 本発明に係る第１の実施の形態の他の構成の蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the steam turbine power generation equipment of the other structure of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the steam turbine power generation equipment of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第２の実施の形態の他の構成の蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the steam turbine power generation equipment of the other structure of 2nd Embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０の概要を示す図である。本発明に係る第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０は、一段再熱方式の蒸気タービン発電設備である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a steam turbine power generation facility 10 according to a first embodiment of the present invention. The steam turbine power generation facility 10 according to the first embodiment of the present invention is a one-stage reheat steam turbine power generation facility.

第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０は、図１に示すように、過熱器２０ａおよび再熱器２０ｂを備えるボイラ２０、第１の蒸気タービンとして機能する高圧タービン２１、第２の蒸気タービンとして機能する中圧タービン２２、第３の蒸気タービンとして機能する低圧タービン２３、低圧タービン２３用の発電機２４、第４の蒸気タービンとして機能する抽気背圧タービン２５、復水器２６、復水ポンプ２７、低圧給水加熱器２８ａ、２８ｂ、脱気器２９、ボイラ給水ポンプ３０、高圧給水加熱器３１ａ、３１ｂを備えている。   As shown in FIG. 1, the steam turbine power generation facility 10 of the first embodiment includes a boiler 20 including a superheater 20a and a reheater 20b, a high-pressure turbine 21 that functions as a first steam turbine, and a second steam. An intermediate pressure turbine 22 functioning as a turbine, a low pressure turbine 23 functioning as a third steam turbine, a generator 24 for the low pressure turbine 23, an extraction back pressure turbine 25 functioning as a fourth steam turbine, a condenser 26, a condenser A water pump 27, low-pressure feed water heaters 28a and 28b, a deaerator 29, a boiler feed water pump 30, and high-pressure feed water heaters 31a and 31b are provided.

この蒸気タービン発電設備１０では、ボイラ２０の過熱器２０ａで発生した高温の蒸気は、主蒸気管５０を介して高圧タービン２１に導入され、膨張仕事をした後、低温再熱蒸気管５１を介してボイラ２０の再熱器２０ｂに導入される。ここで、過熱器２０ａから高圧タービン２１に導入される蒸気の温度は、発電効率を向上させる観点から、６２０℃以上とすることが好ましい。例えば、６５０℃程度、あるいはそれ以上の高温の蒸気を高圧タービン２１に導入することもできる。   In this steam turbine power generation facility 10, the high-temperature steam generated in the superheater 20 a of the boiler 20 is introduced into the high-pressure turbine 21 through the main steam pipe 50, performs expansion work, and then passes through the low-temperature reheat steam pipe 51. Is introduced into the reheater 20b of the boiler 20. Here, the temperature of the steam introduced from the superheater 20a into the high-pressure turbine 21 is preferably set to 620 ° C. or higher from the viewpoint of improving the power generation efficiency. For example, high-temperature steam of about 650 ° C. or higher can be introduced into the high-pressure turbine 21.

また、高圧タービン２１から排出された蒸気の一部は、高圧タービン２１から排出された蒸気を再熱器２０ｂに導く低温再熱蒸気管５１から分岐された配管５２を介して高圧給水加熱器３１ｂに導かれ、給水を加熱する。さらに、低温再熱蒸気管５１から分岐して、抽気背圧タービン２５に高圧タービン２１から排出された蒸気の一部を導く配管５３が設けられている。   Further, a part of the steam discharged from the high pressure turbine 21 is supplied to the high pressure feed water heater 31b via a pipe 52 branched from the low temperature reheat steam pipe 51 that guides the steam discharged from the high pressure turbine 21 to the reheater 20b. Led to heat the water supply. Further, a pipe 53 that branches from the low-temperature reheat steam pipe 51 and guides a part of the steam discharged from the high-pressure turbine 21 to the extraction back-pressure turbine 25 is provided.

ここで、高圧タービン２１から排出された蒸気の温度が、高圧給水加熱器３１ｂに導く所定の蒸気温度よりも高い場合には、高圧給水加熱器３１ｂと過熱器２０ａとの間の給水管５４を流れる給水と、高圧タービン２１から排出された蒸気を高圧給水加熱器３１ｂに導く配管５２を流れる蒸気との間で熱交換可能な熱交換器（図示しない）を設けることが好ましい。この場合、この熱交換器は、高圧タービン２１から排出された蒸気の有する顕熱の一部を給水に与える過熱低減器（デスーパヒータ）として構成するとよい。これによって、高圧給水加熱器３１ｂに適正な温度の蒸気を導入することができる。   Here, when the temperature of the steam discharged from the high-pressure turbine 21 is higher than a predetermined steam temperature led to the high-pressure feed water heater 31b, the feed water pipe 54 between the high-pressure feed water heater 31b and the superheater 20a is connected. It is preferable to provide a heat exchanger (not shown) capable of exchanging heat between the flowing feed water and the steam flowing through the pipe 52 that guides the steam discharged from the high-pressure turbine 21 to the high-pressure feed water heater 31b. In this case, the heat exchanger may be configured as an overheat reducer (destroy heater) that supplies part of the sensible heat of the steam discharged from the high-pressure turbine 21 to the feed water. This makes it possible to introduce steam at an appropriate temperature into the high-pressure feed water heater 31b.

再熱器２０ｂで再び高温の過熱蒸気に加熱（再熱）された蒸気は、高温再熱蒸気管５５を介して中圧タービン２２に導入され、膨張仕事をした後、クロスオーバ管５６を介して、低圧タービン２３に導入される。ここで、再熱器２０ｂで加熱され、中圧タービン２２に導入される蒸気の温度は、発電効率を向上させる観点から、６２０℃以上とすることが好ましい。例えば６５０℃程度、あるいはそれ以上の高温の蒸気を中圧タービン２２に導入することもできる。   The steam heated (reheated) to the high-temperature superheated steam again by the reheater 20 b is introduced into the intermediate pressure turbine 22 through the high-temperature reheat steam pipe 55, performs expansion work, and then passes through the crossover pipe 56. And introduced into the low-pressure turbine 23. Here, the temperature of the steam heated by the reheater 20b and introduced into the intermediate pressure turbine 22 is preferably set to 620 ° C. or higher from the viewpoint of improving power generation efficiency. For example, high-temperature steam of about 650 ° C. or higher can be introduced into the intermediate pressure turbine 22.

低圧タービン２３に導入された蒸気は、膨張仕事をした後、復水器２６に導かれる。ここで、低圧タービン２３に導入される蒸気の温度は、例えば４００℃以上となる。また、低圧タービン２３から抽気された蒸気は、配管５７を介して、低圧給水加熱器２８ａに導かれ、給水を加熱する。また、低圧タービン２３は、発電機２４を駆動して発電する。   The steam introduced into the low-pressure turbine 23 is guided to the condenser 26 after performing expansion work. Here, the temperature of the steam introduced into the low-pressure turbine 23 is, for example, 400 ° C. or higher. The steam extracted from the low-pressure turbine 23 is guided to the low-pressure feed water heater 28a through the pipe 57 to heat the feed water. The low pressure turbine 23 drives the generator 24 to generate power.

復水器２６に導かれた蒸気は、凝縮して復水となる。復水器２６の復水は、復水ポンプ２７によって、低圧給水加熱器２８ａ、２８ｂ、脱気器２９へ送られボイラ２０への給水として再利用される。脱気器２９へ送られた復水は、ボイラ給水ポンプ３０によって昇圧され、給水管５４を介して、高圧給水加熱器３１ａ、３１ｂを経て過熱器２０ａに給水される。   The steam guided to the condenser 26 is condensed to become condensate. The condensate in the condenser 26 is sent to the low-pressure feed water heaters 28 a and 28 b and the deaerator 29 by the condensate pump 27 and reused as feed water to the boiler 20. The condensate sent to the deaerator 29 is boosted by the boiler feed pump 30 and supplied to the superheater 20a via the feed pipe 54 via the high-pressure feed water heaters 31a and 31b.

ここで、高圧タービン２１から排出された蒸気の一部は、前述した配管５３を介して抽気背圧タービン２５に導入される。抽気背圧タービン２５に導入された蒸気は、膨張仕事をして排出される。抽気背圧タービン２５から排出された蒸気の一部は、配管５８を介して、低圧給水加熱器２８ｂに導かれ、給水を加熱する。一方、残りの、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気は、冷却蒸気供給配管である配管５９を介して、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入される。   Here, a part of the steam discharged from the high-pressure turbine 21 is introduced into the extraction back-pressure turbine 25 through the pipe 53 described above. The steam introduced into the extraction back pressure turbine 25 performs an expansion work and is discharged. A part of the steam discharged from the extraction back pressure turbine 25 is led to the low-pressure feed water heater 28b through the pipe 58 to heat the feed water. On the other hand, the remaining steam discharged from the extracted back pressure turbine 25 is introduced into the low-pressure turbine 23 as cooling steam through a pipe 59 that is a cooling steam supply pipe.

低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、例えば、低圧タービン２３のタービンロータを冷却することができる。この冷却蒸気は、例えば、所定のタービン段落からタービンロータの表面に沿って導入される。また、低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、例えば、ケーシングを冷却することができる。ケーシングを冷却する場合、冷却蒸気は、例えば、外部ケーシングと内部ケーシングの間の空間に、内部ケーシングの表面に沿って導入される。あるいは、低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、例えば、低圧タービン２３の蒸気供給管を冷却することができる。蒸気供給管を冷却する場合、冷却蒸気は、例えば、蒸気供給管を内管と外管の二重管で構成し、これらの内管と外管の間に導入される。   The steam introduced as cooling steam into the low-pressure turbine 23 can cool, for example, the turbine rotor of the low-pressure turbine 23. This cooling steam is introduced along the surface of the turbine rotor from a predetermined turbine stage, for example. Further, the steam introduced as the cooling steam into the low-pressure turbine 23 can cool the casing, for example. When cooling the casing, the cooling steam is introduced along the surface of the inner casing, for example, in a space between the outer casing and the inner casing. Alternatively, the steam introduced as the cooling steam into the low-pressure turbine 23 can cool, for example, the steam supply pipe of the low-pressure turbine 23. When cooling the steam supply pipe, the cooling steam is introduced between the inner pipe and the outer pipe, for example, the steam supply pipe is constituted by a double pipe of an inner pipe and an outer pipe.

低圧タービン２３に導入される冷却蒸気は、導入される低圧タービン２３のタービン段落を流れる蒸気の圧力よりも高圧で、かつ、低圧タービン２３に導入される蒸気温度よりも低温の蒸気である。例えば、低圧タービン２３に導入される冷却蒸気の温度は、低圧タービン２３に導入される蒸気温度に対して１０〜５０℃低い温度とできるが、低圧タービン２３に導入される蒸気温度と低圧タービンを構成する材料の耐熱温度とに基づいて適宜設定すればよい。   The cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23 is steam having a pressure higher than the pressure of the steam flowing through the turbine stage of the introduced low-pressure turbine 23 and lower than the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23. For example, the temperature of the cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23 can be lower by 10 to 50 ° C. than the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23. What is necessary is just to set suitably based on the heat-resistant temperature of the material to comprise.

なお、ここでは、低圧タービン２３に冷却蒸気として、抽気背圧タービン２５から排気された蒸気を導入する一例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、低圧タービン２３に冷却蒸気として、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気を導入してもよい。この場合においても、冷却蒸気として使用される蒸気は、上記したように、導入される低圧タービン２３のタービン段落を流れる蒸気の圧力よりも高圧で、かつ、低圧タービン２３に導入される蒸気温度よりも低温の蒸気である。   Here, although an example in which the steam exhausted from the extraction back pressure turbine 25 is introduced as the cooling steam into the low-pressure turbine 23 is shown, the present invention is not limited to this. For example, steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back-pressure turbine 25 may be introduced into the low-pressure turbine 23 as cooling steam. Even in this case, the steam used as the cooling steam is higher than the pressure of the steam flowing through the turbine stage of the low-pressure turbine 23 to be introduced and the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23 as described above. Is also a low temperature steam.

また、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気は、配管６０を介して、脱気器２９に導かれ、脱気器２９に必要な熱源として利用される。さらに、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気は、配管６１を介して、高圧給水加熱器３１ａに導かれ、給水を加熱する。   Further, steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back pressure turbine 25 is guided to the deaerator 29 via the pipe 60 and used as a heat source necessary for the deaerator 29. Further, steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back pressure turbine 25 is guided to the high-pressure feed water heater 31a via the pipe 61 to heat the feed water.

また、抽気背圧タービン２５を、ボイラ給水ポンプ３０に連結し、ボイラ給水ポンプ３０の駆動源として機能させてもよい。さらに、抽気背圧タービン２５に発電機（図示しない）を連結して、抽気背圧タービン２５によってこの発電機を駆動するように構成してもよい。   Further, the extraction back pressure turbine 25 may be connected to the boiler feed water pump 30 so as to function as a drive source of the boiler feed water pump 30. Further, a generator (not shown) may be connected to the extraction back pressure turbine 25 so that the generator is driven by the extraction back pressure turbine 25.

ここで、配管５３には、抽気背圧タービン２５に導く蒸気の流量を調整するための流量調整弁Ｖ１が設けられている。また、配管５９には、低圧タービン２３に冷却蒸気として導く、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気の流量を調整するための流量調整弁Ｖ２が設けられている。   Here, the pipe 53 is provided with a flow rate adjusting valve V <b> 1 for adjusting the flow rate of the steam guided to the extraction back pressure turbine 25. The pipe 59 is provided with a flow rate adjusting valve V2 for adjusting the flow rate of the steam discharged from the extraction back pressure turbine 25, which is led to the low pressure turbine 23 as cooling steam.

なお、蒸気タービン発電設備１０における発電出力は、備えられた発電機２４（抽気背圧タービン２５に発電機を連結した場合にはこの発電機も含む）の合計出力が目標出力に合うように、高圧タービン２１に導入する主蒸気の流量を蒸気加減弁（図示しない）で調整している。また、前述した各流量調整弁や各ポンプなどは、図示しない制御装置によって、例えば、図示しない、温度検知装置、流量検知装置、圧力検知装置などからの情報に基づいてフィードバック制御されている。   The power generation output in the steam turbine power generation facility 10 is such that the total output of the generator 24 provided (including this generator when the generator is connected to the extraction back pressure turbine 25) matches the target output, The flow rate of the main steam introduced into the high-pressure turbine 21 is adjusted by a steam control valve (not shown). In addition, the above-described flow rate adjusting valves, pumps, and the like are feedback-controlled by a control device (not shown) based on information from a temperature detection device, a flow detection device, a pressure detection device, and the like (not shown).

上記したように、第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０によれば、高圧タービン２１や中圧タービン２２に導入される蒸気温度が高温化し、低圧タービン２３に導入される蒸気温度が４００℃を超える場合でも、高圧タービン２１から排気された蒸気の一部を、抽気背圧タービン２５に導入し、蒸気の圧力および温度を低下させて、低圧タービン２３に冷却蒸気として導入することができる。そのため、低圧タービン２３を構成する、例えば、タービンロータ、ケーシングなどを従来と同様のフェライト系耐熱鋼で構成することができる。さらに、低圧タービン２３に導入される蒸気温度が４００℃を超える場合でも、タービンロータ、ケーシングなど構成部におけるクリープ強度を確保することができる。   As described above, according to the steam turbine power generation facility 10 of the first embodiment, the steam temperature introduced into the high-pressure turbine 21 and the intermediate-pressure turbine 22 is increased, and the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23 is 400. Even in the case of exceeding ℃, a part of the steam exhausted from the high-pressure turbine 21 can be introduced into the extraction back-pressure turbine 25 to reduce the pressure and temperature of the steam and can be introduced into the low-pressure turbine 23 as cooling steam. . Therefore, the low-pressure turbine 23, for example, a turbine rotor, a casing, and the like can be made of the same ferritic heat-resistant steel as that of the prior art. Furthermore, even when the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23 exceeds 400 ° C., the creep strength in the components such as the turbine rotor and the casing can be ensured.

また、第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０によれば、高圧タービン２１や中圧タービン２２に導入される蒸気温度が高温化することで、発電効率を向上させることができる。   Further, according to the steam turbine power generation facility 10 of the first embodiment, the power generation efficiency can be improved by increasing the temperature of the steam introduced into the high-pressure turbine 21 and the intermediate-pressure turbine 22.

ここで、第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０において、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気を、低圧タービン２３に導入される冷却蒸気として使用する場合の、他の実施の形態について説明する。   Here, in the steam turbine power generation facility 10 of the first embodiment, when steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back-pressure turbine 25 is used as cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23, etc. The embodiment will be described.

図２は、本発明に係る第１の実施の形態の他の構成の蒸気タービン発電設備１０の概要を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an outline of the steam turbine power generation facility 10 having another configuration according to the first embodiment of the present invention.

図２に示すように、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気を、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入するための配管７０が設けられている。なお、ここでは、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気を、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入する配管５９は備えていない。   As shown in FIG. 2, a pipe 70 is provided for introducing steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back pressure turbine 25 into the low pressure turbine 23 as cooling steam. Here, the pipe 59 for introducing the steam discharged from the extraction back pressure turbine 25 into the low pressure turbine 23 as cooling steam is not provided.

また、配管７０には、抽気背圧タービン２５から抽気された蒸気の流量を調整するための流量調整弁Ｖ３が設けられている。この流量調整弁Ｖ３は、図示しない制御装置によって、例えば、図示しない、温度検知装置、流量検知装置、圧力検知装置などからの情報に基づいてフィードバック制御されている。   The pipe 70 is provided with a flow rate adjusting valve V3 for adjusting the flow rate of the steam extracted from the extracted back pressure turbine 25. The flow rate adjusting valve V3 is feedback-controlled by a control device (not shown) based on information from a temperature detection device, a flow rate detection device, a pressure detection device, etc. (not shown).

また、低圧タービン２３の所定のタービン段落から抽気された蒸気を、低圧給水加熱器２８ｂに導くための配管７１が設けられている。   In addition, a pipe 71 is provided for guiding steam extracted from a predetermined turbine stage of the low-pressure turbine 23 to the low-pressure feed water heater 28b.

この構成を備える他の構成の蒸気タービン発電設備１０では、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気の全量が、配管５８を介して、低圧給水加熱器２８ｂに導かれ、給水を加熱する。また、低圧給水加熱器２８ｂには、低圧タービン２３の所定のタービン段落から抽気された蒸気が導かれ、給水を加熱する。   In the steam turbine power generation facility 10 having another configuration including this configuration, the entire amount of steam discharged from the extracted back pressure turbine 25 is guided to the low-pressure feed water heater 28b via the pipe 58 to heat the feed water. Further, steam extracted from a predetermined turbine stage of the low-pressure turbine 23 is guided to the low-pressure feed water heater 28b to heat the feed water.

ここで、抽気背圧タービン２５から排出される蒸気の圧力と、低圧タービン２３から抽気される蒸気の圧力は、いずれかの蒸気の供給の妨げとならないように、ほぼ等しくなるように設定されている。   Here, the pressure of the steam discharged from the extraction back-pressure turbine 25 and the pressure of the steam extracted from the low-pressure turbine 23 are set to be substantially equal so as not to interfere with the supply of any steam. Yes.

また、抽気背圧タービン２５から抽気された蒸気は、配管７０を介して、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入される。低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、前述したように、例えば、低圧タービン２３のタービンロータやケーシングを冷却する。なお、低圧タービン２３に導入される冷却蒸気は、導入される低圧タービン２３のタービン段落を流れる蒸気の圧力よりも高圧で、かつ、低圧タービン２３に導入される蒸気温度よりも低温の蒸気である。   Further, the steam extracted from the extracted back pressure turbine 25 is introduced into the low pressure turbine 23 as cooling steam through the pipe 70. As described above, the steam introduced into the low-pressure turbine 23 as cooling steam cools, for example, the turbine rotor and casing of the low-pressure turbine 23. The cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23 is higher than the pressure of the steam flowing through the turbine stage of the introduced low-pressure turbine 23 and is lower than the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23. .

上記した他の構成の蒸気タービン発電設備１０によれば、抽気背圧タービン２５から蒸気が供給される給水加熱器のうち、蒸気の流量が不足しやすい、給水系統の最上流側に備えられた低圧給水加熱器２８ｂに、低圧タービン２３から十分な蒸気を供給することができる。そのため、例えば、抽気背圧タービン２５へ導入される高圧タービン２１からの蒸気の流量が少ない場合でも、低圧給水加熱器２８ｂを最適な状態で作動させることができる。さらに、脱気器２９、高圧給水加熱器３１ａにも、抽気背圧タービン２５から十分な蒸気を供給することができる。   According to the steam turbine power generation facility 10 having the other configuration described above, among the feed water heaters to which steam is supplied from the extraction back pressure turbine 25, the steam turbine power generation facility 10 is provided on the most upstream side of the feed water system where the flow rate of steam is likely to be insufficient. Sufficient steam can be supplied from the low-pressure turbine 23 to the low-pressure feed water heater 28b. Therefore, for example, even when the flow rate of steam from the high pressure turbine 21 introduced into the extraction back pressure turbine 25 is small, the low pressure feed water heater 28b can be operated in an optimum state. Furthermore, sufficient steam can be supplied also from the extraction back pressure turbine 25 to the deaerator 29 and the high-pressure feed water heater 31a.

なお、他の構成の蒸気タービン発電設備１０においても、これらの効果に加え、前述した蒸気タービン発電設備１０における作用効果と同様の作用効果が得られる。   In addition, in the steam turbine power generation equipment 10 having other configurations, in addition to these effects, the same effects as the effects in the steam turbine power generation equipment 10 described above can be obtained.

（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係る第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備１１の概要を示す図である。なお、第１の実施の形態の蒸気タービン発電設備１０と同一の構成部分には同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。本発明に係る第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備１１は、二段再熱方式の蒸気タービン発電設備である。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the steam turbine power generation facility 11 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the steam turbine power generation equipment 10 of 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified. The steam turbine power generation facility 11 according to the second embodiment of the present invention is a two-stage reheat steam turbine power generation facility.

第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備１１は、図３に示すように、過熱器２０ａおよび再熱器２０ｂの他に、第２再熱器２０ｃを備えるボイラ２０、第１の蒸気タービンとして機能する超高圧タービン４０、２つの蒸気タービンで構成される第２の蒸気タービンのうちの一方の蒸気タービンとして機能する高圧タービン２１、第２の蒸気タービンのうちの他方の蒸気タービンとして機能する中圧タービン２２、第３の蒸気タービンとして機能する低圧タービン２３、低圧タービン２３用の発電機２４、第４の蒸気タービンとして機能する抽気背圧タービン２５、復水器２６、復水ポンプ２７、低圧給水加熱器２８ａ、２８ｂ、脱気器２９、ボイラ給水ポンプ３０、高圧給水加熱器３１ａ、３１ｂを備えている。   As shown in FIG. 3, the steam turbine power generation facility 11 according to the second embodiment includes a boiler 20 including a second reheater 20c, a first steam turbine, in addition to the superheater 20a and the reheater 20b. A super high pressure turbine 40 that functions, a high pressure turbine 21 that functions as one of the second steam turbines composed of two steam turbines, and a medium that functions as the other steam turbine of the second steam turbine A pressure turbine 22, a low-pressure turbine 23 functioning as a third steam turbine, a generator 24 for the low-pressure turbine 23, an extraction back-pressure turbine 25 functioning as a fourth steam turbine, a condenser 26, a condensate pump 27, a low-pressure Feed water heaters 28a and 28b, deaerator 29, boiler feed water pump 30, and high pressure feed water heaters 31a and 31b are provided.

この蒸気タービン発電設備１１では、ボイラ２０の過熱器２０ａで発生した高温の蒸気は、主蒸気管５０を介して超高圧タービン４０に導入され、膨張仕事をした後、低温再熱蒸気管５１ａを介してボイラ２０の再熱器２０ｂに導入される。ここで、過熱器２０ａから超高圧タービン４０に導入される蒸気の温度は、発電効率を向上させる観点から、６２０℃以上とすることが好ましい。例えば、６５０℃程度、あるいはそれ以上の高温の蒸気を超高圧タービン４０に導入することもできる。   In this steam turbine power generation facility 11, the high-temperature steam generated in the superheater 20 a of the boiler 20 is introduced into the ultrahigh-pressure turbine 40 through the main steam pipe 50 and performs expansion work, and then the low-temperature reheat steam pipe 51 a is installed. To the reheater 20b of the boiler 20. Here, it is preferable that the temperature of the steam introduced from the superheater 20a into the super high pressure turbine 40 is 620 ° C. or higher from the viewpoint of improving the power generation efficiency. For example, high-temperature steam of about 650 ° C. or higher can be introduced into the ultrahigh pressure turbine 40.

また、超高圧タービン４０から排出された蒸気の一部は、超高圧タービン４０から排出された蒸気を再熱器２０ｂに導く低温再熱蒸気管５１ａから分岐された配管５２を介して高圧給水加熱器３１ｂに導かれ、給水を加熱する。さらに、低温再熱蒸気管５１ａから分岐して、抽気背圧タービン２５に超高圧タービン４０から排出された蒸気の一部を導く配管５３が設けられている。   Further, a part of the steam discharged from the ultra high pressure turbine 40 is heated by high pressure feed water via a pipe 52 branched from a low temperature reheat steam pipe 51a that guides the steam discharged from the ultra high pressure turbine 40 to the reheater 20b. Guided to the vessel 31b to heat the feed water. Further, a pipe 53 that branches from the low-temperature reheat steam pipe 51 a and guides a part of the steam discharged from the ultrahigh pressure turbine 40 to the extraction back pressure turbine 25 is provided.

ここで、超高圧タービン４０から排出された蒸気の温度が、高圧給水加熱器３１ｂに導く所定の蒸気温度よりも高い場合には、高圧給水加熱器３１ｂと過熱器２０ａとの間の給水管５４を流れる給水と、超高圧タービン４０から排出された蒸気を高圧給水加熱器３１ｂに導く配管５２を流れる蒸気との間で熱交換可能な熱交換器（図示しない）を設けることが好ましい。この場合、この熱交換器は、超高圧タービン４０から排出された蒸気の有する顕熱の一部を給水に与える過熱低減器（デスーパヒータ）として構成するとよい。これによって、高圧給水加熱器３１ｂに適正な温度の蒸気を導入することができる。   Here, when the temperature of the steam discharged from the super high pressure turbine 40 is higher than a predetermined steam temperature led to the high pressure feed water heater 31b, the feed water pipe 54 between the high pressure feed water heater 31b and the superheater 20a. It is preferable to provide a heat exchanger (not shown) capable of exchanging heat between the feed water flowing through the pipe and the steam flowing through the pipe 52 that guides the steam discharged from the ultrahigh pressure turbine 40 to the high pressure feed water heater 31b. In this case, the heat exchanger may be configured as an overheat reducer (a superheater) that supplies part of the sensible heat of the steam discharged from the ultrahigh pressure turbine 40 to the feed water. This makes it possible to introduce steam at an appropriate temperature into the high-pressure feed water heater 31b.

再熱器２０ｂで再び高温の過熱蒸気に加熱（再熱）された蒸気は、高温再熱蒸気管５５ａを介して高圧タービン２１に導入され、膨張仕事をした後、低温再熱蒸気管５１ｂを介してボイラ２０の第２再熱器２０ｃに導入される。ここで、再熱器２０ｂから高圧タービン２１に導入される蒸気の温度は、発電効率を向上させる観点から、６２０℃以上とすることが好ましい。例えば、６５０℃程度、あるいはそれ以上の高温の蒸気を高圧タービン２１に導入することもできる。   The steam heated (reheated) again to the high-temperature superheated steam by the reheater 20b is introduced into the high-pressure turbine 21 through the high-temperature reheated steam pipe 55a, and after performing expansion work, the low-temperature reheated steam pipe 51b is passed through. To the second reheater 20 c of the boiler 20. Here, the temperature of the steam introduced from the reheater 20b to the high-pressure turbine 21 is preferably set to 620 ° C. or higher from the viewpoint of improving power generation efficiency. For example, high-temperature steam of about 650 ° C. or higher can be introduced into the high-pressure turbine 21.

第２再熱器２０ｃで再び高温の過熱蒸気に加熱（再熱）された蒸気は、高温再熱蒸気管５５ｂを介して中圧タービン２２に導入され、膨張仕事をした後、クロスオーバ管５６を介して、低圧タービン２３に導入される。ここで、第２再熱器２０ｃは、再熱器２０ｂとは別の再熱器である。この第２再熱器２０ｃで加熱され、中圧タービン２２に導入される蒸気の温度は、発電効率を向上させる観点から、６２０℃以上とすることが好ましい。例えば６５０度程度、あるいはそれ以上の高温の蒸気を中圧タービン２２に導入することもできる。   The steam heated (reheated) to the high-temperature superheated steam again by the second reheater 20c is introduced into the intermediate pressure turbine 22 through the high-temperature reheated steam pipe 55b, performs expansion work, and then the crossover pipe 56. Is introduced into the low-pressure turbine 23. Here, the second reheater 20c is a reheater different from the reheater 20b. The temperature of the steam heated by the second reheater 20c and introduced into the intermediate pressure turbine 22 is preferably 620 ° C. or higher from the viewpoint of improving power generation efficiency. For example, high-temperature steam of about 650 degrees or higher can be introduced into the intermediate pressure turbine 22.

低圧タービン２３に導入された蒸気は、膨張仕事をした後、復水器２６に導かれる。ここで、低圧タービン２３に導入される蒸気の温度は、例えば４００℃以上となる。また、低圧タービン２３から抽気された蒸気は、配管５７を介して、低圧給水加熱器２８ａに導かれ、給水を加熱する。また、低圧タービン２３は、発電機２４を駆動して発電する。   The steam introduced into the low-pressure turbine 23 is guided to the condenser 26 after performing expansion work. Here, the temperature of the steam introduced into the low-pressure turbine 23 is, for example, 400 ° C. or higher. The steam extracted from the low-pressure turbine 23 is guided to the low-pressure feed water heater 28a through the pipe 57 to heat the feed water. The low pressure turbine 23 drives the generator 24 to generate power.

復水器２６に導かれた蒸気は、凝縮して復水となる。復水器２６の復水は、復水ポンプ２７によって、低圧給水加熱器２８ａ、２８ｂ、脱気器２９へ送られボイラ２０への給水として再利用される。脱気器２９へ送られた復水は、ボイラ給水ポンプ３０によって昇圧され、給水管５４を介して、高圧給水加熱器３１ａ、３１ｂを経て過熱器２０ａに給水される。   The steam guided to the condenser 26 is condensed to become condensate. The condensate in the condenser 26 is sent to the low-pressure feed water heaters 28 a and 28 b and the deaerator 29 by the condensate pump 27 and reused as feed water to the boiler 20. The condensate sent to the deaerator 29 is boosted by the boiler feed pump 30 and supplied to the superheater 20a via the feed pipe 54 via the high-pressure feed water heaters 31a and 31b.

ここで、超高圧タービン４０から排出された蒸気の一部は、前述した配管５３を介して抽気背圧タービン２５に導入される。抽気背圧タービン２５に導入された蒸気は、膨張仕事をして排出される。抽気背圧タービン２５から排出された蒸気の一部は、配管５８を介して、低圧給水加熱器２８ｂに導かれ、給水を加熱する。一方、残りの、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気は、配管５９を介して、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入される。   Here, a part of the steam discharged from the ultrahigh pressure turbine 40 is introduced into the extraction back pressure turbine 25 through the pipe 53 described above. The steam introduced into the extraction back pressure turbine 25 performs an expansion work and is discharged. A part of the steam discharged from the extraction back pressure turbine 25 is led to the low-pressure feed water heater 28b through the pipe 58 to heat the feed water. On the other hand, the remaining steam discharged from the extraction back pressure turbine 25 is introduced into the low pressure turbine 23 as cooling steam through the pipe 59.

低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、例えば、低圧タービン２３のタービンロータを冷却することができる。この冷却蒸気は、例えば、所定のタービン段落からタービンロータの表面に沿って導入される。また、低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、例えば、ケーシングを冷却することができる。ケーシングを冷却する場合、冷却蒸気は、例えば、外部ケーシングと内部ケーシングの間の空間に、内部ケーシングの表面に沿って導入される。あるいは、低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、例えば、低圧タービン２３の蒸気供給管を冷却することができる。蒸気供給管を冷却する場合、冷却蒸気は、例えば、蒸気供給管を内管と外管の二重管で構成し、これらの内管と外管の間に導入される。   The steam introduced as cooling steam into the low-pressure turbine 23 can cool, for example, the turbine rotor of the low-pressure turbine 23. This cooling steam is introduced along the surface of the turbine rotor from a predetermined turbine stage, for example. Further, the steam introduced as the cooling steam into the low-pressure turbine 23 can cool the casing, for example. When cooling the casing, the cooling steam is introduced along the surface of the inner casing, for example, in a space between the outer casing and the inner casing. Alternatively, the steam introduced as the cooling steam into the low-pressure turbine 23 can cool, for example, the steam supply pipe of the low-pressure turbine 23. When cooling the steam supply pipe, the cooling steam is introduced between the inner pipe and the outer pipe, for example, the steam supply pipe is constituted by a double pipe of an inner pipe and an outer pipe.

低圧タービン２３に導入される冷却蒸気は、導入される低圧タービン２３のタービン段落を流れる蒸気の圧力よりも高圧で、かつ、低圧タービン２３に導入される蒸気温度よりも低温の蒸気である。例えば、低圧タービン２３に導入される冷却蒸気の温度は、低圧タービン２３に導入される蒸気温度に対して１０〜５０℃低い温度とできるが、低圧タービン２３に導入される蒸気温度と低圧タービンを構成する材料の耐熱温度とに基づいて適宜設定すればよい。   The cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23 is steam having a pressure higher than the pressure of the steam flowing through the turbine stage of the introduced low-pressure turbine 23 and lower than the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23. For example, the temperature of the cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23 can be lower by 10 to 50 ° C. than the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23. What is necessary is just to set suitably based on the heat-resistant temperature of the material to comprise.

なお、ここでは、低圧タービン２３に冷却蒸気として、抽気背圧タービン２５から排気された蒸気を導入する一例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、低圧タービン２３に冷却蒸気として、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気を導入してもよい。この場合においても、冷却蒸気として使用される蒸気は、上記したように、導入される低圧タービン２３のタービン段落を流れる蒸気の圧力よりも高圧で、かつ、低圧タービン２３に導入される蒸気温度よりも低温の蒸気である。   Here, although an example in which the steam exhausted from the extraction back pressure turbine 25 is introduced as the cooling steam into the low-pressure turbine 23 is shown, the present invention is not limited to this. For example, steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back-pressure turbine 25 may be introduced into the low-pressure turbine 23 as cooling steam. Even in this case, the steam used as the cooling steam is higher than the pressure of the steam flowing through the turbine stage of the low-pressure turbine 23 to be introduced and the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23 as described above. Is also a low temperature steam.

また、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気は、配管６０を介して、脱気器２９に導かれ、脱気器２９に必要な熱源として利用される。さらに、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気は、配管６１を介して、高圧給水加熱器３１ａに導かれ、給水を加熱する。   Further, steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back pressure turbine 25 is guided to the deaerator 29 via the pipe 60 and used as a heat source necessary for the deaerator 29. Further, steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back pressure turbine 25 is guided to the high-pressure feed water heater 31a via the pipe 61 to heat the feed water.

また、抽気背圧タービン２５を、ボイラ給水ポンプ３０に連結し、ボイラ給水ポンプ３０の駆動源として機能させてもよい。さらに、抽気背圧タービン２５に発電機（図示しない）を連結して、抽気背圧タービン２５によってこの発電機を駆動するように構成してもよい。   Further, the extraction back pressure turbine 25 may be connected to the boiler feed water pump 30 so as to function as a drive source of the boiler feed water pump 30. Further, a generator (not shown) may be connected to the extraction back pressure turbine 25 so that the generator is driven by the extraction back pressure turbine 25.

ここで、配管５３には、抽気背圧タービン２５に導く蒸気の流量を調整するための流量調整弁Ｖ１が設けられている。また、配管５９には、低圧タービン２３に冷却蒸気として導く、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気の流量を調整するための流量調整弁Ｖ２が設けられている。   Here, the pipe 53 is provided with a flow rate adjusting valve V <b> 1 for adjusting the flow rate of the steam guided to the extraction back pressure turbine 25. The pipe 59 is provided with a flow rate adjusting valve V2 for adjusting the flow rate of the steam discharged from the extraction back pressure turbine 25, which is led to the low pressure turbine 23 as cooling steam.

なお、蒸気タービン発電設備１１における発電出力は、備えられた発電機２４（抽気背圧タービン２５に発電機を連結した場合にはこの発電機も含む）の合計出力が目標出力に合うように、超高圧タービン４０に導入する主蒸気の流量を蒸気加減弁（図示しない）で調整している。また、前述した各流量調整弁や各ポンプなどは、図示しない制御装置によって、例えば、図示しない、温度検知装置、流量検知装置、圧力検知装置などからの情報に基づいてフィードバック制御されている。   The power generation output in the steam turbine power generation facility 11 is such that the total output of the generator 24 provided (including this generator when a generator is connected to the extraction back pressure turbine 25) matches the target output, The flow rate of the main steam introduced into the super high pressure turbine 40 is adjusted by a steam control valve (not shown). In addition, the above-described flow rate adjusting valves, pumps, and the like are feedback-controlled by a control device (not shown) based on information from a temperature detection device, a flow detection device, a pressure detection device, and the like (not shown).

上記したように、第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備１１によれば、超高圧タービン４０、高圧タービン２１、中圧タービン２２に導入される蒸気温度が高温化し、低圧タービン２３に導入される蒸気温度が４００℃を超える場合でも、超高圧タービン４０から排気された蒸気の一部を、抽気背圧タービン２５に導入し、蒸気の圧力および温度を低下させて、低圧タービン２３に冷却蒸気として導入することができる。そのため、低圧タービン２３を構成する、例えば、タービンロータ、ケーシングなどを従来と同様のフェライト系耐熱鋼で構成することができる。さらに、低圧タービン２３に導入される蒸気温度が４００℃を超える場合でも、タービンロータ、ケーシングなど構成部におけるクリープ強度を確保することができる。   As described above, according to the steam turbine power generation facility 11 of the second embodiment, the steam temperature introduced into the ultrahigh pressure turbine 40, the high pressure turbine 21, and the intermediate pressure turbine 22 is increased and introduced into the low pressure turbine 23. Even when the steam temperature exceeds 400 ° C., a part of the steam exhausted from the ultrahigh pressure turbine 40 is introduced into the extraction back pressure turbine 25 to reduce the steam pressure and temperature, and the low pressure turbine 23 receives the cooling steam. Can be introduced as Therefore, the low-pressure turbine 23, for example, a turbine rotor, a casing, and the like can be made of the same ferritic heat-resistant steel as that of the prior art. Furthermore, even when the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23 exceeds 400 ° C., the creep strength in the components such as the turbine rotor and the casing can be ensured.

また、第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備１１によれば、超高圧タービン４０、高圧タービン２１、中圧タービン２２に導入される蒸気温度が高温化することで、発電効率を向上させることができる。   Moreover, according to the steam turbine power generation facility 11 of the second embodiment, the steam temperature introduced into the ultrahigh pressure turbine 40, the high pressure turbine 21, and the intermediate pressure turbine 22 is increased, thereby improving the power generation efficiency. Can do.

ここで、第２の実施の形態の蒸気タービン発電設備１１において、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気を、低圧タービン２３に導入される冷却蒸気として使用する場合の、他の実施の形態について説明する。   Here, in the steam turbine power generation facility 11 according to the second embodiment, when steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back-pressure turbine 25 is used as cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23, etc. The embodiment will be described.

図４は、本発明に係る第２の実施の形態の他の構成の蒸気タービン発電設備１１の概要を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an outline of a steam turbine power generation facility 11 having another configuration according to the second embodiment of the present invention.

図４に示すように、抽気背圧タービン２５の所定のタービン段落から抽気された蒸気を、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入するための配管７０が設けられている。なお、ここでは、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気を、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入する配管５９は備えていない。   As shown in FIG. 4, a pipe 70 is provided for introducing steam extracted from a predetermined turbine stage of the extraction back pressure turbine 25 into the low pressure turbine 23 as cooling steam. Here, the pipe 59 for introducing the steam discharged from the extraction back pressure turbine 25 into the low pressure turbine 23 as cooling steam is not provided.

また、配管７０には、抽気背圧タービン２５から抽気された蒸気の流量を調整するための流量調整弁Ｖ３が設けられている。この流量調整弁Ｖ３は、図示しない制御装置によって、例えば、図示しない、温度検知装置、流量検知装置、圧力検知装置などからの情報に基づいてフィードバック制御されている。   The pipe 70 is provided with a flow rate adjusting valve V3 for adjusting the flow rate of the steam extracted from the extracted back pressure turbine 25. The flow rate adjusting valve V3 is feedback-controlled by a control device (not shown) based on information from a temperature detection device, a flow rate detection device, a pressure detection device, etc. (not shown).

また、低圧タービン２３の所定のタービン段落から抽気された蒸気を、低圧給水加熱器２８ｂに導くための配管７１が設けられている。   In addition, a pipe 71 is provided for guiding steam extracted from a predetermined turbine stage of the low-pressure turbine 23 to the low-pressure feed water heater 28b.

この構成を備える他の構成の蒸気タービン発電設備１１では、抽気背圧タービン２５から排出された蒸気の全量が、配管５８を介して、低圧給水加熱器２８ｂに導かれ、給水を加熱する。また、低圧給水加熱器２８ｂには、低圧タービン２３の所定のタービン段落から抽気された蒸気が導かれ、給水を加熱する。   In the steam turbine power generation facility 11 having another configuration having this configuration, the entire amount of steam discharged from the extraction back pressure turbine 25 is guided to the low-pressure feed water heater 28b through the pipe 58 to heat the feed water. Further, steam extracted from a predetermined turbine stage of the low-pressure turbine 23 is guided to the low-pressure feed water heater 28b to heat the feed water.

ここで、抽気背圧タービン２５から排出される蒸気の圧力と、低圧タービン２３から抽気される蒸気の圧力は、いずれかの蒸気の供給の妨げとならないように、ほぼ等しくなるように設定されている。   Here, the pressure of the steam discharged from the extraction back-pressure turbine 25 and the pressure of the steam extracted from the low-pressure turbine 23 are set to be substantially equal so as not to interfere with the supply of any steam. Yes.

また、抽気背圧タービン２５から抽気された蒸気は、配管７０を介して、冷却蒸気として低圧タービン２３に導入される。低圧タービン２３に冷却蒸気として導入された蒸気は、前述したように、例えば、低圧タービン２３のタービンロータやケーシングを冷却する。なお、低圧タービン２３に導入される冷却蒸気は、導入される低圧タービン２３のタービン段落を流れる蒸気の圧力よりも高圧で、かつ、低圧タービン２３に導入される蒸気温度よりも低温の蒸気である。   Further, the steam extracted from the extracted back pressure turbine 25 is introduced into the low pressure turbine 23 as cooling steam through the pipe 70. As described above, the steam introduced into the low-pressure turbine 23 as cooling steam cools, for example, the turbine rotor and casing of the low-pressure turbine 23. The cooling steam introduced into the low-pressure turbine 23 is higher than the pressure of the steam flowing through the turbine stage of the introduced low-pressure turbine 23 and is lower than the steam temperature introduced into the low-pressure turbine 23. .

上記した他の構成の蒸気タービン発電設備１１によれば、抽気背圧タービン２５から蒸気が供給される給水加熱器のうち、蒸気の流量が不足しやすい、給水系統の最上流側に備えられた低圧給水加熱器２８ｂに、低圧タービン２３から十分な蒸気を供給することができる。そのため、例えば、抽気背圧タービン２５へ導入される超高圧タービン４０からの蒸気の流量が少ない場合でも、低圧給水加熱器２８ｂを最適な状態で作動させることができる。さらに、脱気器２９、高圧給水加熱器３１ａにも、抽気背圧タービン２５から十分な蒸気を供給することができる。   According to the steam turbine power generation facility 11 having another configuration described above, among the feed water heaters to which steam is supplied from the extraction back pressure turbine 25, the steam turbine power generation equipment 11 is provided on the most upstream side of the feed water system where the flow rate of steam is likely to be insufficient. Sufficient steam can be supplied from the low-pressure turbine 23 to the low-pressure feed water heater 28b. Therefore, for example, even when the flow rate of steam from the ultrahigh pressure turbine 40 introduced into the extraction back pressure turbine 25 is small, the low pressure feed water heater 28b can be operated in an optimum state. Furthermore, sufficient steam can be supplied also from the extraction back pressure turbine 25 to the deaerator 29 and the high-pressure feed water heater 31a.

なお、他の構成の蒸気タービン発電設備１１においても、これらの効果に加え、前述した蒸気タービン発電設備１１における作用効果と同様の作用効果が得られる。   In addition, in the steam turbine power generation equipment 11 having other configurations, in addition to these effects, the same effects as those in the steam turbine power generation equipment 11 described above can be obtained.

以上、本発明を一実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   Although the present invention has been specifically described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

１０，１１…蒸気タービン発電設備、２０…ボイラ、２０ａ…過熱器、２０ｂ…再熱器、２０ｃ…第２再熱器、２１…高圧タービン、２２…中圧タービン、２３…低圧タービン、２４…発電機、２５…抽気背圧タービン、２６…復水器、２７…復水ポンプ、２８ａ、２８ｂ…低圧給水加熱器、２９…脱気器、３０…ボイラ給水ポンプ、３１ａ，３１ｂ…高圧給水加熱器、４０…超高圧タービン、５０…主蒸気管、５１，５１ａ，５１ｂ…低温再熱蒸気管、５２，５３，５７，５８，５９，６０，６１，７０，７１…配管、５４…給水管、５５，５５ａ，５５ｂ…高温再熱蒸気管、５６…クロスオーバ管、Ｖ１…流量調整弁、Ｖ２…流量調整弁、Ｖ３…流量調整弁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,11 ... Steam turbine power generation equipment, 20 ... Boiler, 20a ... Superheater, 20b ... Reheater, 20c ... Second reheater, 21 ... High pressure turbine, 22 ... Medium pressure turbine, 23 ... Low pressure turbine, 24 ... Generator: 25 ... Extraction back pressure turbine, 26 ... Condenser, 27 ... Condensate pump, 28a, 28b ... Low pressure feed water heater, 29 ... Deaerator, 30 ... Boiler feed pump, 31a, 31b ... High pressure feed water heating 40 ... extra high pressure turbine, 50 ... main steam pipe, 51, 51a, 51b ... low temperature reheat steam pipe, 52, 53, 57, 58, 59, 60, 61, 70, 71 ... piping, 54 ... water supply pipe 55, 55a, 55b ... high temperature reheat steam pipes, 56 ... crossover pipes, V1 ... flow control valves, V2 ... flow control valves, V3 ... flow control valves.

Claims (10)

過熱器および再熱器を備えるボイラと、
前記過熱器からの主蒸気が導入されて駆動される第１の蒸気タービンと、
前記第１の蒸気タービンから排出され、前記再熱器で再加熱された蒸気が導入されて駆動される第２の蒸気タービンと、
前記第２の蒸気タービンから排出された蒸気が導入されて駆動される第３の蒸気タービンと、
前記第１の蒸気タービンから排出された蒸気の一部が導入されて駆動される第４の蒸気タービンと、
前記第３の蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水とする復水器と、
前記復水器と前記ボイラの間の給水系統に設けられ、前記復水器から導かれた給水を、前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を用いて加熱する給水加熱器と、
前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を、冷却蒸気として前記第３の蒸気タービンに供給する冷却蒸気供給配管と
を具備することを特徴する蒸気タービン発電設備。 A boiler with a superheater and a reheater;
A first steam turbine driven by introduction of main steam from the superheater;
A second steam turbine that is driven by being introduced and driven by steam discharged from the first steam turbine and reheated by the reheater;
A third steam turbine that is driven by the introduction of steam discharged from the second steam turbine;
A fourth steam turbine in which a part of the steam discharged from the first steam turbine is introduced and driven;
A condenser for condensing steam discharged from the third steam turbine into condensate;
A water heater that is provided in a water supply system between the condenser and the boiler, and that heats the water supplied from the condenser using steam extracted or discharged from the fourth steam turbine;
A steam turbine power generation facility comprising: a cooling steam supply pipe that supplies steam extracted or discharged from the fourth steam turbine to the third steam turbine as cooling steam. 前記ボイラが前記再熱器とは別の第２再熱器をさらに備えるとともに、前記第２の蒸気タービンが２つの蒸気タービンを備え、
前記２つの蒸気タービンのうちの一方の蒸気タービンには、前記第１の蒸気タービンから排出され、前記再熱器で再加熱された蒸気が導入され、他方の蒸気タービンには、前記一方の蒸気タービンから排出され、前記第２再熱器で再加熱された蒸気が導入されることを特徴する請求項１記載の蒸気タービン発電設備。 The boiler further comprises a second reheater separate from the reheater, and the second steam turbine comprises two steam turbines;
One of the two steam turbines is supplied with steam discharged from the first steam turbine and reheated by the reheater, and the other steam turbine has the one steam. The steam turbine power generation facility according to claim 1, wherein steam discharged from a turbine and reheated by the second reheater is introduced. 前記冷却蒸気供給配管から供給された前記冷却蒸気は、前記第３の蒸気タービンのタービンロータおよび／またはケーシングを冷却することを特徴する請求項１または２記載の蒸気タービン発電設備。   The steam turbine power generation facility according to claim 1 or 2, wherein the cooling steam supplied from the cooling steam supply pipe cools a turbine rotor and / or casing of the third steam turbine. 前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を用いて給水を加熱する前記給水加熱器のうち、少なくとも、前記給水系統の最上流側に備えられた給水加熱器に、前記第３の蒸気タービンから抽気された蒸気を供給することを特徴する請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気タービン発電設備。   Of the feed water heater that heats feed water using steam extracted or discharged from the fourth steam turbine, at least the feed water heater provided on the most upstream side of the feed water system has the third steam. The steam turbine power generation facility according to claim 1, wherein steam extracted from the turbine is supplied. 前記第４の蒸気タービンが、前記給水系統に流れる給水を前記過熱器に圧送する給水ポンプの駆動源として機能することを特徴する請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸気タービン発電設備。   The steam turbine power generation facility according to any one of claims 1 to 4, wherein the fourth steam turbine functions as a drive source of a feed water pump that pumps feed water flowing through the feed water system to the superheater. 前記第４の蒸気タービンによって駆動される発電機を備えることを特徴する請求項１乃至５のいずれか１項記載の蒸気タービン発電設備。   The steam turbine power generation facility according to any one of claims 1 to 5, further comprising a generator driven by the fourth steam turbine. 過熱器および再熱器を備えるボイラと、
前記過熱器からの主蒸気が導入されて駆動される第１の蒸気タービンと、
前記第１の蒸気タービンから排出され、前記再熱器で再加熱された蒸気が導入されて駆動される第２の蒸気タービンと、
前記第２の蒸気タービンから排出された蒸気が導入されて駆動される第３の蒸気タービンと、
前記第１の蒸気タービンから排出された蒸気の一部が導入されて駆動される第４の蒸気タービンと、
前記第３の蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水とする復水器と、
前記復水器と前記ボイラの間の給水系統に設けられ、前記復水器から導かれた給水を加熱する給水加熱器と
を具備する蒸気タービン発電設備の運転方法であって、
前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を用いて前記給水加熱器において給水を加熱し、前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を前記第３の蒸気タービンに導入して、前記第３の蒸気タービンのタービンロータおよび／またはケーシングを冷却することを特徴とする蒸気タービン発電設備の運転方法。 A boiler with a superheater and a reheater;
A first steam turbine driven by introduction of main steam from the superheater;
A second steam turbine that is driven by being introduced and driven by steam discharged from the first steam turbine and reheated by the reheater;
A third steam turbine that is driven by the introduction of steam discharged from the second steam turbine;
A fourth steam turbine in which a part of the steam discharged from the first steam turbine is introduced and driven;
A condenser for condensing steam discharged from the third steam turbine into condensate;
A steam turbine power plant operating method comprising: a feed water heater provided in a feed water system between the condenser and the boiler and heating feed water led from the condenser;
The feed water heater is heated using steam extracted or discharged from the fourth steam turbine, and the steam extracted or discharged from the fourth steam turbine is introduced into the third steam turbine. A method for operating a steam turbine power plant, wherein the turbine rotor and / or casing of the third steam turbine is cooled. 前記第４の蒸気タービンから抽気または排出された蒸気を用いて給水を加熱する前記給水加熱器のうち、少なくとも、前記給水系統の最上流側に備えられた給水加熱器に、前記第３の蒸気タービンから抽気された蒸気を供給することを特徴とする請求項７記載の蒸気タービン発電設備の運転方法。   Of the feed water heater that heats feed water using steam extracted or discharged from the fourth steam turbine, at least the feed water heater provided on the most upstream side of the feed water system has the third steam. The steam turbine power generation operation method according to claim 7, wherein steam extracted from the turbine is supplied. 前記第４の蒸気タービンが、前記給水系統に流れる給水を前記過熱器に圧送する給水ポンプを駆動することを特徴する請求項７または８記載の蒸気タービン発電設備の運転方法。   The operation method of the steam turbine power generation facility according to claim 7 or 8, wherein the fourth steam turbine drives a feed water pump that pumps feed water flowing through the feed water system to the superheater. 発電機をさらに備え、前記第４の蒸気タービンが、前記発電機を駆動することを特徴する請求項７乃至９のいずれか１項記載の蒸気タービン発電設備の運転方法。   The steam turbine power plant operating method according to any one of claims 7 to 9, further comprising a generator, wherein the fourth steam turbine drives the generator.
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