JP5462128B2 - 火力発電プラント - Google Patents
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Description
図1A〜図1Cは火力発電プラントの実施例1の配置を示す。実施例1の特徴は、ボイラ建屋13の排ガス浄化装置側にタービン建屋1が配置されていることである。すなわち、ボイラ建屋13の中に、火炉14と後部伝熱部28を有するボイラBが設けられており、火炉14及び後部伝熱部28、蒸気タービン建屋1の順番に配置されている。実施例1は石炭を燃料とした場合を示しているが、燃料として油、バイオマス、ガス、ペットコークなどを用いた場合にも適用できる。
〔燃焼系統〕
始めに、燃焼系統において、サイロ12に投入された石炭はミル11により微粒化され、図示しない石炭供給ラインを通って、バーナ15から火炉14に投入される。また、ボイラ建屋13内に設置した図示しないファンを用いて空気を取り込み、エアヒータ102を経由してバーナ15とOFA(オーバーファイアリングエアポート)16に供給する。これらの空気は、ボイラ建屋13内に設置されている図示しない空気ダクトを通って流れる。OFA16は、必須ではないが、空気をバーナ15とOFA16との2段に分けて投入することでNOx(窒素酸化物)を低減できる。
〔排ガス処理系統〕
次に、排ガス処理系統において、後部伝熱部28を通過した燃焼ガス(排ガス)は、連絡ダクト106を経由してボイラ建屋13の脱硝装置101に供給される。実施例1ではタービン建屋1がボイラ建屋13の排ガス浄化装置側に設置されているため、連絡ダクト106をボイラ建屋13から排ガス処理装置側には直接取り出せない。そこで、ボイラ建屋13の側壁に連絡ダクト106を取り付けた。すなわち燃焼ガスは、後部伝熱部28の左右の側壁から左右一対の連絡ダクト106を通過して取り出される。この場合に連絡ダクト106への出口面積が小さいと流速が高くなり、圧力損失が大きくなりダクト106の振動も発生する。一方、流速が小さく(例えば20m/s以下)なるように後部伝熱部28の出口面積を大きく設定すると、プラントの効率が良くなり振動も発生しないので故障も少なくできる。
〔水・蒸気系統〕
さらに、水・蒸気系統について説明する。復水器から供給された水は、図示しない復水ポンプ、低圧給水加熱器5、脱気器7、給水ポンプ8、高圧給水加熱器6を通過し、給水管30を通ってボイラBに供給される。これら機器を通過する順番やタービン建屋1での位置は、採用する蒸気サイクル、出力、蒸気タービンの構造などで変化する。実施例1では高圧給水加熱器6と節炭器23が非常に近く設けられており、給水管30の長さを短くできる。これにより、材料コスト、据付コストを低減し、さらに、熱伸びが小さいことにより機器の信頼性が向上する。実施例1では給水管は1系統だけ設けられているが、2系統設置しても良い。
2・・・高圧タービン
3・・・中低圧タービン
4・・・発電機
13・・・ボイラ建屋
14・・・火炉
17・・・主蒸気管
18・・・再熱蒸気管
19・・・1段目吊り下げ過熱器
20・・・2段目吊り下げ過熱器
22・・・加熱器
23・・・節炭器
25・・・主蒸気最終ヘッダ
26・・・再熱蒸気最終ヘッダ
28・・・後部伝熱部
30・・・給水管
31・・・超高圧主蒸気最終ヘッダ
32・・・超高圧タービン
33・・・超高圧主蒸気管
101・・・脱硝装置
102・・・エアヒータ
103・・・電機集塵機
106・・・連絡ダクト
107・・・CO2回収装置
108・・・CO2回収装置用蒸気供給管
109・・・酸素製造装置
110・・・CO2回収装置
111・・・CO2回収装置
112・・・CO2回収液循環ダクト
113・・・接続ダクト
114・・・ダクト分割壁
115・・・接続ダクト
116・・・バイパスダクト
117、118、119、120、121・・・ダクト
B・・・ボイラ
Claims (16)
- 燃料を燃焼する火炉と、排出された燃焼ガスから熱を回収する後部伝熱部とを並列に配置した2パス構造を有するボイラと、該ボイラの前記火炉と前記後部伝熱部から回収した熱により水を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生器と、発生した蒸気により少なくとも高圧タービンを含む蒸気タービンを回転して回転エネルギーを電気に変換する発電機を有する火力発電プラントにおいて、
前記蒸気タービンの前記高圧タービンを前記ボイラの前記後部伝熱部に近接して配置し、前記火炉と前記後部伝熱部とを結ぶボイラの中心軸の方向と前記蒸気タービン軸の方向を、火力発電プラントの設置平面上で一致させたことを特徴とする火力発電プラント。 - 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記ボイラの火炉と後部伝熱部とを格納するボイラ建屋と、前記蒸気タービンを格納するタービン建屋を有し、前記ボイラ建屋の後部伝熱部側に近接して前記タービン建屋を配置したことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項2に記載された火力発電プラントにおいて、前記火炉と後部伝熱部を結ぶボイラの中心軸方向に排出された前記後部伝熱部の燃焼ガスを、前記ボイラの中心軸方向に対しほぼ直交方向に排出方向を変化させる接続ダクトを前記タービン建屋の上に設置し、前記接続ダクトを出た後の燃焼ガスを供給する脱硝装置を前記接続ダクト下流に設けたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記蒸気タービンを格納するタービン建屋を設け、前記ボイラの前記後部伝熱部出口を分割して該後部伝熱部出口に対し前記タービン建屋と排ガス処理装置を配置するとともに火力発電プラントの設置平面上で並列に配置し、蒸気タービンの軸と前記排ガス処理装置内で燃焼ガスの流れる向きを同一方向としたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記火炉または前記後部伝熱部に蒸気をまとめるヘッダを設け、該ヘッダから出た蒸気を前記蒸気タービンへ供給する蒸気管を2系統備え、該2系統の蒸気管を火力発電プラントの設置平面上で前記ボイラの中心軸と前記蒸気タービンの軸に対して反対側に各々設けたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記ボイラの後部伝熱部から燃焼ガスをボイラ中心軸方向に排出し、前記蒸気タービンを格納するタービン建屋を設け、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を前記後部伝熱部下流の前記タービン建屋上部に設けたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記ボイラの後部伝熱部から燃焼ガスをボイラ中心軸方向に排出し、蒸気タービンを格納するタービン建屋を設け、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と空気を過熱するエアヒータを前記後部伝熱部下流の前記タービン建屋上部に設けたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記ボイラの後部伝熱部から排出される燃焼ガスを、火力発電プラントの設置平面上で前記ボイラの火炉と後部伝熱部を結ぶボイラの中心軸方向に対してほぼ直交方向に排出することを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項8に記載された火力発電プラントにおいて、前記ボイラの後部伝熱部から排出される燃焼ガスを、火力発電プラントの設置平面上で前記ボイラの火炉と後部伝熱部を結ぶボイラの中心軸方向に対して垂直な反対方向の2箇所から排出することを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項8に記載された火力発電プラントにおいて、燃焼ガスの窒素酸化物を除去する脱硝装置を前記ボイラの後部伝熱部の下流に設け、前記後部伝熱部に水を加熱する節炭器を設け、前記脱硝装置のガス温度が低下しないように前記節炭器上流に燃焼ガスの一部を取り出すバイパスダクトを取り付け、該バイパスダクトの取り出し方向を前記ボイラの中心軸方向に対してほぼ直交方向としたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項8に記載された火力発電プラントにおいて、燃焼ガスの窒素酸化物を除去する脱硝装置を前記ボイラの後部伝熱部の下流に設け、前記後部伝熱部に水を加熱する節炭器を設け、前記脱硝装置のガス温度が低下しないように前記節炭器上流に燃焼ガスの一部を取り出すバイパスダクトを取り付け、前記バイパスダクトの取り出し方向を前記ボイラの中心軸方向に対してほぼ平行としたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項8に記載された火力発電プラントにおいて、燃焼ガスの窒素酸化物を除去する脱硝装置と空気を燃焼ガスで過熱するエアヒータと燃焼ガスの灰を除去する集塵機とを2系統備え、前記ボイラの後部伝熱部から排出される燃焼ガスを前記後部伝熱部の片側の側面から排出し二つに分岐して前記2系統の脱硝装置、エアヒータ、集塵機へ供給することを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、前記ボイラの後部伝熱部から排出された燃焼ガスのCO2を分離回収するCO2回収装置を前記ボイラ下流に設け、前記CO2回収装置を前記蒸気タービンに近接して配置したことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項13に記載された火力発電プラントにおいて、前記CO2回収装置に蒸気を使用し、前記CO2回収装置の一部を前記蒸気タービンの下部に設置したことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、エアヒータと、酸素製造装置と、燃焼ガスの一部を循環させるダクトと、前記酸素製造装置で製造した酸素と循環した燃焼ガスとの混合装置と、混合した酸素ガスを前記エアヒータへ供給するダクトを備え、火炉と後部伝熱部を有するボイラを格納するボイラ建屋の前記後部伝熱部の燃焼ガス排出方向を、火力発電プラントの設置平面上で前記火炉と後部伝熱部を結ぶボイラの中心軸方向に対してほぼ直交方向に1方向から排出させ、前記ボイラ建屋の燃焼ガスの排出側に前記酸素製造装置を設けたことを特徴とする火力発電プラント。
- 請求項1に記載された火力発電プラントにおいて、蒸気タービンとして2段再熱式タービンを用いたことを特徴とする火力発電プラント。
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