JP5496006B2 - 発電プラント設備およびその運転方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明にかかる発電プラント設備は、ディーゼル機関と、該ディーゼル機関から得た駆動力によって発電するとともに系統へと電力供給する主発電機と、前記ディーゼル機関から排出された排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、該蒸気発生装置によって生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから得た駆動力によって発電するとともに系統へと電力供給する誘導式とされた排熱回収発電機と、該排熱回収発電機と前記系統との間の電力線に配置された排熱回収側遮断器と、前記蒸気タービンの上流側の蒸気流路に設けられた蒸気流量調整弁と、前記排熱回収側遮断器および前記蒸気流量調整弁を制御する制御部とを備えた発電プラント設備において、前記蒸気タービンの出力容量は、前記ディーゼル機関の20%以下とされ、前記制御部は、前記蒸気タービンの起動時に、前記蒸気流量調整弁を閉止状態から開度を増大させて前記蒸気タービンおよび前記排熱回収発電機の周波数を上昇させ、該排熱回収発電機の周波数が前記系統の周波数に達した後に、前記排熱回収側遮断器を接続して前記系統に給電するとともに前記蒸気流量調整弁の開度を略全開とし、前記誘導式とされた前記排熱回収発電機に接続された前記蒸気タービンは、前記蒸気流量調整弁の開度が前記略全開とされた状態で、前記系統の周波数に依存して動作することを特徴とする。
本発明では、蒸気タービンの起動時に、蒸気流量調整弁を閉止状態から開度を増大させて蒸気タービンおよび排熱回収発電機(誘導発電機)の周波数を上昇させ、排熱回収発電機の周波数が系統の周波数に達した後に、排熱回収側遮断器を接続して系統に給電するとともに蒸気流量調整弁の開度を略全開とし、系統の周波数に依存させて蒸気タービンを動作させることとした。すなわち、蒸気タービンの回転数が系統の周波数に支配されるように制御する。これにより、蒸気タービンの回転数を調整する調速ガバナを設置する必要がなくなり、コストを低減することができる。
特に、本発明では、ディーゼル機関の排熱によって駆動する蒸気タービンとされているので、ディーゼル機関よりも蒸気タービンの出力容量が小さい(例えば20%以下、典型的には10%程度)。したがって、調速ガバナによって蒸気タービンの回転数を制御しなくてもディーゼル機関によって駆動される主発電機に影響を及ぼすことが殆どない。
本発明では、蒸気タービンの起動時に、蒸気流量調整弁を閉止状態から開度を増大させて蒸気タービンおよび排熱回収発電機(誘導発電機)の周波数を上昇させ、排熱回収発電機の周波数が系統の周波数に達した後に、排熱回収側遮断器を接続して系統に給電するとともに蒸気流量調整弁の開度を略全開とし、系統の周波数に依存させて蒸気タービンを動作させることとした。すなわち、蒸気タービンの回転数が系統の周波数に支配されるように制御する。これにより、蒸気タービンの回転数を調整する調速ガバナを設置する必要がなくなり、コストを低減することができる。
特に、本発明では、ディーゼル機関の排熱によって駆動する蒸気タービンとされているので、ディーゼル機関よりも蒸気タービンの出力容量が小さい(例えば20%以下、典型的には10%程度)。したがって、調速ガバナによって蒸気タービンの回転数を制御しなくてもディーゼル機関によって駆動される主発電機に影響を及ぼすことが殆どない。
図1に示されているように、例えば陸上に設置された発電プラント設備1は、ディーゼル機関5と、ディーゼル機関出力軸3に接続された主発電機11と、ディーゼル機関5が排出する高温の排ガスによって蒸気を生成する蒸気発生装置6と、蒸気発生装置6にて発生した蒸気によって駆動される蒸気タービン7と、蒸気タービン7によって駆動されて発電する排熱回収発電機10とを有している。
ディーゼル機関5に設けられた過給機14は、同軸上に設けられたタービン14Aと圧縮機14Bとを有している。タービン14Aは、ディーゼル機関5から排出された排ガスが導かれ回転駆動される。タービン14Aが駆動されると、同軸上に設けられた圧縮機14Bが回転し空気を圧縮する。圧縮された空気は、ディーゼル機関5に燃焼用空気として供給される。
タービン14Aの下流側には排ガス管8が接続され、タービン14Aにて仕事を終えた排ガスは、排ガス管8を介して排ガスエコノマイザ15に導かれる。
ディーゼル機関5は、出力回転数を調整する調速ガバナ(図示せず)を備えている。調速ガバナによって投入燃料量が調整され出力回転数が調整される。調速ガバナは、図示しない制御部によって制御される。
排ガスエコノマイザ15は、その煙道内に過熱器15Aと蒸発器15Bとを有している。過熱器15Aと蒸発器15Bとは、排ガスエコノマイザ15内を下から上(排ガス流れの上流側から下流側)に向かって順番に平行に据え付けられている。排ガスエコノマイザ15の煙道内には、高温の排ガスが流れ、その下流側に接続された煙突(図示せず)を経て大気に放出される。過熱器15Aには、汽水分離器16の上部から蒸気が導かれる。蒸発器15Bには、汽水分離器16の下部から水が導かれる。
汽水分離器16内は、水と蒸気が上下にそれぞれ分離して収容されている。汽水分離器16には、復水配管33から水が供給される。汽水分離器16内の水は、ボイラ水循環ポンプ17によって排ガスエコノマイザ15内の蒸発器15Bに導かれる。汽水分離器16には、排ガスエコノマイザ15の蒸発器15Bからの水分を含んだ湿り蒸気が導かれ水と蒸気とに分離される。分離された蒸気は、排ガスエコノマイザ15内の過熱器15Aに導かれ過熱蒸気とされる。
蒸気流量調整弁20は、蒸気止め弁としての役割と、蒸気発生量に応じて蒸気タービン7の回転数を昇速するための昇速弁としての役割とを有している。しかし、蒸気タービン7の回転数を所定値に維持するためのガバナとしての役割は有していない。したがって、蒸気流量調整弁20の開度調整は、系統の回転数まで昇速する起動時に主として行われる。
ディーゼル機関5が運転を開始すると、ディーゼル機関5に直接接続されているディーゼル機関出力軸3と、主発電機11の発電機入力軸4とが回転する。ディーゼル機関5は、系統40が要求する電力仕様に適合して発電機11が動作するように、定格回転数(例えば約514rpm)で運転される。例えば発電機11の回転数を得てフィードバック制御を行う制御部によって調速ガバナが制御され、これにより、ディーゼル機関5の回転数が制御される。
発電機11の発電出力は、出力電線23を通り主遮断器25を介して系統40へと送られる。
過熱蒸気は、過熱蒸気管30に導かれる。過熱蒸気管30に導かれた過熱蒸気は、蒸気流量調整弁20を経て蒸気タービン7の入口側に供給される。蒸気タービン7は、導かれた蒸気によって回転駆動される。蒸気タービン7が回転することによってタービン出力軸7Bが回転する。このタービン出力軸7Bの回転力を得て排熱回収発電機10が発電を行う。排熱回収発電機10の発電出力は、排熱回収側遮断器26を介して出力電線23へと送られ、最終的に系統40へと供給される。
先ず、起動前において、蒸気流量調整弁20および圧力制御弁22は全閉とされ、ダンプ弁24は全開とされる。
蒸気発生装置6にて蒸気が生成され、過熱蒸気管30から供給された過熱蒸気が所定量以上となると、蒸気流量調整弁20は全閉状態から微開状態とされる。このとき、圧力制御弁22は開とされ、ダンプ弁24は閉とされる。そして、蒸気流量調整弁20の開度を徐々に大きくしていき、蒸気タービン7の回転数を昇速させる。これによりタービン出力軸7Bの回転数が上昇して排熱回収発電機10の周波数が上昇する。排熱回収発電機10の周波数が系統40の周波数に達すると、排熱回収側遮断器を遮断状態からオン状態にする(電気的に接続する)。これにより、排熱回収発電機10の出力電力は出力電線23へと供給され、主遮断器25を介して系統40へと導かれる。その後、制御部は、蒸気流量調整弁20を全開とし、基本的にその開度の調整は行わない(すなわち全開で開度を固定する)。これにより、系統40の周波数に依存させて蒸気タービン7を動作させる。
蒸気タービン7の起動時に、蒸気流量調整弁20を閉止状態から開度を増大させて排熱回収発電機10の周波数を上昇させ、排熱回収発電機の周波数が系統40の周波数に達した後に、排熱回収側遮断器26を接続して系統に給電するとともに蒸気流量調整弁20の開度を全開とし、系統40の周波数に依存させて蒸気タービン7を動作させることとした。すなわち、蒸気タービン7の回転数が系統40の周波数に支配されるように制御する。これにより、蒸気タービン7の回転数を調整する調速ガバナを設置する必要がなくなり、コストを低減することができる。
特に、ディーゼル機関5の排熱によって駆動する蒸気タービン7とされているので、ディーゼル機関5よりも蒸気タービン7の出力容量が小さい(例えば20%以下、典型的には10%程度)。したがって、調速ガバナによって蒸気タービン7の回転数を制御しなくてもディーゼル機関5によって駆動される主発電機11に影響を及ぼすことが殆どない。
5 ディーゼル機関
6 蒸気発生装置
7 蒸気タービン
10 排熱回収発電機
11 主発電機
20 蒸気流量調整弁
22 圧力制御弁
24 ダンプ弁
40 系統
Claims (4)
- ディーゼル機関と、
該ディーゼル機関から得た駆動力によって発電するとともに系統へと電力供給する主発電機と、
前記ディーゼル機関から排出された排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、
該蒸気発生装置によって生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから得た駆動力によって発電するとともに系統へと電力供給する誘導式とされた排熱回収発電機と、
該排熱回収発電機と前記系統との間の電力線に配置された排熱回収側遮断器と、
前記蒸気タービンの上流側の蒸気流路に設けられた蒸気流量調整弁と、
前記排熱回収側遮断器および前記蒸気流量調整弁を制御する制御部と、
を備えた発電プラント設備において、
前記蒸気タービンの出力容量は、前記ディーゼル機関の20%以下とされ、
前記制御部は、前記蒸気タービンの起動時に、前記蒸気流量調整弁を閉止状態から開度を増大させて前記蒸気タービンおよび前記排熱回収発電機の周波数を上昇させ、該排熱回収発電機の周波数が前記系統の周波数に達した後に、前記排熱回収側遮断器を接続して前記系統に給電するとともに前記蒸気流量調整弁の開度を略全開とし、
前記誘導式とされた前記排熱回収発電機に接続された前記蒸気タービンは、前記蒸気流量調整弁の開度が前記略全開とされた状態で、前記系統の周波数に依存して動作することを特徴とする発電プラント設備。 - 前記蒸気流量調整弁の上流側には、圧力制御弁が設けられ、
前記制御部は、前記蒸気流路の圧力が所定値以下になった場合に前記圧力制御弁を閉とすることを特徴とする請求項1に記載の発電プラント設備。 - 前記制御部は、前記蒸気流路の圧力が所定値以上になった場合に、前記蒸気タービンをバイパスして該蒸気タービンの下流側に設けられた復水器へと蒸気流れを切り替えることを特徴とする請求項1又は2に記載の発電プラント設備。
- ディーゼル機関と、
該ディーゼル機関から得た駆動力によって発電するとともに系統へと電力供給する主発電機と、
前記ディーゼル機関から排出された排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、
該蒸気発生装置によって生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから得た駆動力によって発電するとともに系統へと電力供給する誘導式とされた排熱回収発電機と、
該排熱回収発電機と前記系統との間の電力線に配置された排熱回収側遮断器と、
前記蒸気タービンの上流側の蒸気流路に設けられた蒸気流量調整弁と、
前記排熱回収側遮断器および前記蒸気流量調整弁を制御する制御部と、
を備えた発電プラント設備の運転方法において、
前記蒸気タービンの出力容量は、前記ディーゼル機関の20%以下とされ、
前記制御部は、前記蒸気タービンの起動時に、前記蒸気流量調整弁を閉止状態から開度を増大させて前記蒸気タービンおよび前記排熱回収発電機の周波数を上昇させ、該排熱回収発電機の周波数が前記系統の周波数に達した後に、前記排熱回収側遮断器を接続して前記系統に給電するとともに前記蒸気流量調整弁の開度を略全開とし、
前記誘導式とされた前記排熱回収発電機に接続された前記蒸気タービンは、前記蒸気流量調整弁の開度が前記略全開とされた状態で、前記系統の周波数に依存して動作することを特徴とする発電プラント設備の運転方法。
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