JP5535112B2 - 石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法 - Google Patents
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Description
特に、石炭を事前乾燥する乾燥設備よりの乾燥排ガスから凝縮潜熱等を回収するだけでなく、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化しないようにしたものである。
さらに詳細には、褐炭や亜瀝青炭のような低品位の石炭を利用して燃焼する際の発電効率の低下を抑制するのに好適なものである。
ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により間接加熱して乾燥させる間接加熱乾燥機と、
乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生させる石炭燃焼ボイラと、
ボイラからの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、を有し、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気により前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を予熱する石炭火力発電設備であって、
前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用する系統と、
前記蒸気タービンから送り込まれる他の抽気蒸気を復水する復水器と、
前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス経路に設けられた熱回収手段と、
前記熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器から送り込まれる復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水として利用する系統と、
を有することを特徴とする石炭火力発電設備である。
乾燥排ガスの熱を回収するに際し、湿式スクラバーを使用すると、乾燥排ガスの顕熱及び石炭の水分が蒸発した蒸気の凝縮潜熱を循環水に移行でき、熱回収効率が高い。しかも、湿式スクラバーの出口排ガス温度を制御することにより、蒸気タービンの低圧(低温)部からの抽気蒸気の量を抑制する方向に制御することが容易となる。
乾燥排ガスのもっている熱を回収する場合、乾燥排ガス−復水のガス−液式のシェルアンドチューブ式熱交換器等を使用することも可能ではあるが、これとの比較では、湿式スクラバーの方が循環水−復水の液−液式熱交換器となり、より熱回収効率が格段と高い。しかも、その循環水量を制御することも容易であるので、熱回収量調整手段を容易に構成できる。
第1段スクラバー出口の乾燥排ガスを第2段スクラバーに通し、たとえば、乾燥排ガスの第2段スクラバー出口の温度が30℃程度まで冷却し乾燥排ガスの顕熱及び凝縮潜熱を第2段スクラバーの循環水に移行させる。しかし第2段スクラバーの循環水温度は最大65℃なのでこのままでは、復水の加熱はできない。ここで、第2段スクラバーの循環水を加熱源とするヒートポンプを導入すると高温の液(たとえば120℃)が回収され復水をさらに加熱することができる。
このことによって、乾燥のために抽気された熱量の大部分を回収して復水の加熱に利用することができる。
乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生させる石炭燃焼ボイラと、
ボイラからの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、を有し、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気により前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を予熱する石炭火力発電設備にあって、
前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用し、
前記蒸気タービンから送り込まれる他の抽気蒸気を復水器により復水し、
前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス経路に熱回収手段を設け、この熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器から送り込まれる復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水として利用することを特徴とする石炭火力発電方法である。
この図2に示すように、スチームチューブドライヤ1から排出される乾燥された乾燥炭DCが微粉砕機2に投入されるようになっている。微粉砕機2で粉砕されて粉砕された微粉乾燥炭DCは、石炭燃焼ボイラ3に投入される。
この乾燥操作に伴って、スチームチューブドライヤ1の他端側から乾燥排ガスDEGが排出される。この乾燥炭DCが必要に応じて微粉砕機2で乾燥されながら微粉砕された後、微粉砕機2から排ガスEG2が微粉砕物を同伴してボイラ3に供給され、図示しないバーナーで燃焼される。
熱回収手段として湿式スクラバー11を使用する場合、図4から判るように、熱回収量調整手段としては、主に循環水量を調節する循環ポンプに担当させることができる。
なお、熱回収手段としては、湿式スクラバー11に限定されることなく、たとえば前述のように、シェルアンドチューブ式熱交換器などを使用することもできる。
本実施の形態の石炭火力発電設備によれば、蒸気タービン6,9から抽気した蒸気を利用してボイラ3へのボイラ給水D2を加熱する再生方式が採用されている。但し、本実施の形態では、蒸気タービン6から抽気した抽気蒸気S7を加熱源としてスチームチューブドライヤ1が石炭WCを事前乾燥し、この後、このスチームチューブドライヤ1から排出される乾燥排ガスDEGより熱交換器であるスクラバー11が熱回収して、ボイラ3へのボイラ給水D1を加熱する。
第1の実施の形態ではスクラバー11が熱交換器とされていたが、本実施の形態では、図3及び図4に示すように、熱交換器として2段式のスクラバー21が用いられている。この内の第1段スクラバー21Aには間接型熱交換器22が配置されて、この間接型熱交換器22が第1段スクラバー21Aの循環水Wとの間で、ボイラ給水D1を加熱するようになっている。
設計点Pの近傍では排気損失が少ないが、蒸気量が設計点Pより増加した場合でも、減少した場合でも、排気損失が増大し、タービン効率が低下し発電効率が低下する。この結果として、蒸気タービンからの抽気蒸気量の変動を小さくして蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量を設計値に対して大きく変化させなければ、蒸気タービンの効率が良くなることが理解できる。
発電量を一定として、水分65%の石炭を10%まで蒸気タービンの抽気蒸気を加熱源として乾燥させた場合、この図に示すグラフより、熱回収後の乾燥排ガスの温度が上昇するのに伴いこの比が低下し、約70℃を境に100%以下となる。
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
3 ボイラ
5 復水器
6 第1蒸気タービン
7 高圧蒸気タービン
8 低圧蒸気タービン
9 第2蒸気タービン(低圧蒸気タービン)
11 スクラバー(熱交換器)
12 給水管路
21 スクラバー(熱交換器)
22 間接型熱交換器
27 ヒートポンプユニット(ヒートポンプ手段)
Claims (7)
- ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により間接加熱して乾燥させる間接加熱乾燥機と、
乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生させる石炭燃焼ボイラと、
ボイラからの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、を有し、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気により前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を予熱する石炭火力発電設備であって、
前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用する系統と、
前記蒸気タービンから送り込まれる他の抽気蒸気を復水する復水器と、
前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス経路に設けられた熱回収手段と、
前記熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器から送り込まれる復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水として利用する系統と、
を有することを特徴とする石炭火力発電設備。 - 前記熱回収手段は、前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス経路に設けられた湿式スクラバーと、前記湿式スクラバーの循環水と前記復水器の復水とを熱交換する熱回収熱交換器とを有し、前記湿式スクラバーの循環水量を制御することで熱回収量を調整する熱回収量調整手段が構成されている請求項1記載の石炭火力発電設備。
- 前記熱回収手段が、ヒートポンプ手段を含むものである請求項1記載の石炭火力発電設備。
- 前記湿式スクラバーが2段式とされ、
第1段スクラバーの循環水に対応する第1熱回収熱交換器によって加熱したボイラ給水を受けて、第2段スクラバーの循環水に対応する第2熱回収熱交換器がボイラ給水をより高温に加熱し、前記第2熱回収熱交換器がヒートポンプの構成である請求項1〜3のいずれか1項に記載の石炭火力発電設備。 - ボイラ燃焼排ガスを前記間接加熱乾燥機のケーシング内へのキャリアガスとして送入するように構成されている請求項1記載の石炭火力発電設備。
- ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により間接加熱して乾燥させる間接加熱乾燥機と、
乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生させる石炭燃焼ボイラと、
ボイラからの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、を有し、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気により前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を予熱する石炭火力発電設備にあって、
前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用し、
前記蒸気タービンから送り込まれる他の抽気蒸気を復水器により復水し、
前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス経路に熱回収手段を設け、この熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器から送り込まれる復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水として利用することを特徴とする石炭火力発電方法。 - ボイラ燃焼排ガスを前記間接加熱乾燥機のケーシング内にキャリアガスとして送入するようにするとともに、乾燥排ガスの露点を80℃〜95℃の範囲とする請求項6記載の石炭火力発電方法。
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