JP5651515B2 - Steam turbine power generation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気タービンとタービン発電機とを備えた蒸気タービン発電設備に関する。   The present invention relates to a steam turbine power generation facility including a steam turbine and a turbine generator.

汽力発電設備は、ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを駆動し、この蒸気タービンが発電機を回して発電する仕組みである。蒸気タービンを駆動した後の蒸気は、復水器によって復水される。復水は、ポンプによる昇圧、給水加熱器による加熱を経て、再度ボイラに供給され蒸気となり蒸気タービンを駆動する。汽力発電設備は、これらの工程を繰り返す。   Steam power generation equipment is a mechanism in which a steam turbine is driven by steam generated in a boiler, and this steam turbine rotates a generator to generate electricity. The steam after driving the steam turbine is condensed by a condenser. Condensate passes through pressure increase by a pump and heating by a feed water heater, and is supplied again to the boiler to become steam to drive the steam turbine. The steam power plant repeats these steps.

従来、汽力発電設備の蒸気温度条件は600℃級が最高温度であった。近年、燃料節約や環境保全を背景とした、汽力発電設備の高効率化が積極的に進められている。これに伴い、蒸気温度を700℃級とする最先端の高温汽力発電システム(A−USC)が広く検討されている。   Conventionally, the steam temperature condition of steam power generation equipment has been 600 ° C class, which is the highest temperature. In recent years, high efficiency of steam power generation facilities has been actively promoted against the background of fuel saving and environmental conservation. Along with this, a state-of-the-art high-temperature steam power generation system (A-USC) having a steam temperature of 700 ° C. has been widely studied.

蒸気タービンは高圧、中圧、低圧などのタービンを有する。これらのタービンの排気蒸気の一部や、タービンの排気の途中段落から抜き出す抽気蒸気は、給水加熱器の加熱源として、または前述のタービンとは異なる別置タービンの駆動のために使用されることが多い。   Steam turbines have high, medium and low pressure turbines. Some of the exhaust steam from these turbines, or the extracted steam extracted from the middle stage of the turbine exhaust, must be used as a heating source for the feed water heater or for driving a separate turbine different from the aforementioned turbine. There are many.

蒸気タービン入口蒸気温度が従来のものより高い700℃級になると、タービンの排気や抽気の温度も同様に高温化する傾向にある。この蒸気温度の高温化は、給水加熱器や別置タービンに蒸気の供給を困難にさせる。   When the steam temperature at the inlet of the steam turbine reaches 700 ° C., which is higher than the conventional one, the temperatures of the exhaust and extraction of the turbine also tend to increase. This increase in steam temperature makes it difficult to supply steam to the feed water heater or the separately installed turbine.

高温化した排気または抽気を、給水加熱器の加熱源として使用する場合、従来とは異なる耐熱鋼を給水加熱器の材料として使用する方法が考えられる。しかし、熱応力およびコストの観点から、この方法は好ましくない。   When exhaust or bleed air whose temperature has been increased is used as a heating source for a feed water heater, a method of using heat resistant steel different from the conventional one as a material for the feed water heater is conceivable. However, this method is not preferable from the viewpoint of thermal stress and cost.

これを回避するため、例えば、一旦抽気背圧タービンで高圧タービンの排気蒸気の一部に仕事をさせ、圧力・温度を順次低めた抽気で給水を加熱するサイクルが知られている(例えば特許文献1〜3参照)。   In order to avoid this, for example, a cycle is known in which a part of the exhaust steam of a high-pressure turbine is once worked with a back extraction turbine and the feed water is heated with extraction with pressure and temperature sequentially reduced (for example, Patent Documents). 1-3).

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 米国第20070137204号明細書U.S. Patent No. 20070137204

別置の小型蒸気タービン(以下、「ポンプ駆動タービン」という)は、主に発電や、ボイラへの給水系統を昇圧する給水ポンプを駆動するために使用される。ポンプ駆動タービンは、中圧タービンの排気の一部を分岐させて得られる蒸気により駆動されることが多い。   A separate small steam turbine (hereinafter referred to as a “pump-driven turbine”) is mainly used to drive power generation and a feed water pump that boosts a feed water system to a boiler. Pump-driven turbines are often driven by steam obtained by branching off part of the exhaust from a medium-pressure turbine.

しかし、A−USCの場合、蒸気タービンの入口および出口の温度は従来に比べて高い。ポンプ駆動タービンに高温化した蒸気を供給する場合、従来とは異なる耐熱鋼をポンプ駆動タービンの材料として使用する方法が考えられる。しかし、熱応力およびコストの観点から、この方法は好ましくない。よって、従来のように中圧タービンの排気をポンプ駆動用タービンの駆動源として使用することが困難である。   However, in the case of A-USC, the temperature at the inlet and outlet of the steam turbine is higher than before. When supplying steam at a high temperature to the pump-driven turbine, a method of using heat-resistant steel different from the conventional one as a material for the pump-driven turbine is conceivable. However, this method is not preferable from the viewpoint of thermal stress and cost. Therefore, it is difficult to use the exhaust of the intermediate pressure turbine as a driving source of the pump driving turbine as in the prior art.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、蒸気タービン発電設備の蒸気条件高温化による高性能化を図ることができる蒸気タービン発電設備を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a steam turbine power generation facility capable of improving performance by increasing the steam conditions of the steam turbine power generation facility.

発明に係る蒸気タービン発電設備は、上述した課題を解決するために、主蒸気を発生させる過熱器と、前記主蒸気により駆動される第1のタービンと、前記第1のタービンの排気を再加熱し再熱蒸気を発生させる再熱器と、前記再熱蒸気により駆動される第2のタービンと、前記第2のタービンの排気により駆動される第3のタービンと、前記第3のタービンの排気を凝縮し復水にする復水器と、前記復水を前記復水器から前記過熱器へ供給する給水系統と、前記給水系統の圧力を昇圧する給水ポンプと、前記第2のタービンの排気の一部または抽気により駆動され、前記給水ポンプを駆動するポンプ駆動タービンと、前記ポンプ駆動タービンの入口に設けられ、前記第2のタービンの排気の一部または抽気と、前記給水系統を流れる水とを熱交換させて、前記第2のタービンの排気の一部または抽気の温度を低減させるとともに、前記給水系統を流れる前記水の温度を上昇させる過熱低減器と、前記第3のタービンの抽気を前記ポンプ駆動タービンへ供給するバックアップ系 統と、前記過熱低減器が停止した場合、前記ポンプ駆動タービンと前記バックアップ系統 とを接続する制御部と、を備えたことを特徴とする。In order to solve the above-described problems, a steam turbine power generation facility according to the invention reheats a superheater that generates main steam, a first turbine driven by the main steam, and an exhaust of the first turbine. A reheater for generating reheat steam, a second turbine driven by the reheat steam, a third turbine driven by exhaust of the second turbine, and exhaust of the third turbine A condenser for condensing the condensate, a water supply system for supplying the condensate from the condenser to the superheater, a water supply pump for increasing the pressure of the water supply system, and an exhaust of the second turbine A pump-driven turbine that is driven by a part of or a bleed air and drives the feed water pump; a part of the exhaust or the bleed air of the second turbine that is provided at the inlet of the pump-driven turbine; and water that flows through the water supply system And Will exchange, the second with reducing the temperature of the portion or bleed of the exhaust turbine, the a desuperheater increasing the temperature of the water flowing through the water supply system, the said third extraction turbine pump and a backup system integrated supplied to drive the turbine, when the desuperheater is stopped, characterized by comprising a control unit that connects the said pump driving turbine backup system.

本発明に係る蒸気タービン発電設備においては、蒸気タービン発電設備の蒸気条件高温化による高性能化を図ることができる。   In the steam turbine power generation facility according to the present invention, high performance can be achieved by increasing the steam conditions of the steam turbine power generation facility.

本発明に係る蒸気タービン発電設備の一実施形態を示す系統図。The systematic diagram which shows one Embodiment of the steam turbine power generation equipment which concerns on this invention. ドレンポットおよびその周辺を特に示す概略的な構成図。The schematic block diagram which shows especially a drain pot and its periphery. 本発明に係る蒸気タービン発電設備の変形例を示す系統図。The systematic diagram which shows the modification of the steam turbine power generation equipment which concerns on this invention.

本発明に係る蒸気タービン発電設備の実施形態を添付図面に基づいて説明する。   An embodiment of a steam turbine power generation facility according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る蒸気タービン発電設備の一実施形態を示す系統図である。   FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a steam turbine power generation facility according to the present invention.

本実施形態においては、本発明に係る蒸気タービン発電設備を、例えば700℃超臨界圧発電システム(A−USC:Advanced Ultra−Supercritical)を採用した蒸気タービン発電設備に適用して説明する。   In the present embodiment, the steam turbine power generation facility according to the present invention will be described by applying it to a steam turbine power generation facility employing, for example, a 700 ° C. supercritical pressure power generation system (A-USC: Advanced Ultra-Supercritical).

蒸気タービン発電設備1は、超高圧タービン11、高圧タービン12、中圧タービン13、および低圧タービン14a、14bを含む蒸気タービンを有する。本実施形態においては、超高圧タービン11は「第1のタービン」、高圧タービン12、中圧タービン13は「第2のタービン」(ぞれぞれ「第1の再熱タービン」、「第2の再熱タービン」)、低圧タービン14a、14bは「第3のタービン」である。蒸気タービン発電設備1は、蒸気を過熱あるいは再熱するボイラ20、蒸気タービンに接続される発電機21、および蒸気タービンの排気が導かれる復水器22を有する。   The steam turbine power generation facility 1 has a steam turbine including an ultrahigh pressure turbine 11, a high pressure turbine 12, an intermediate pressure turbine 13, and low pressure turbines 14a and 14b. In the present embodiment, the ultrahigh pressure turbine 11 is a “first turbine”, the high pressure turbine 12 and the intermediate pressure turbine 13 are “second turbines” (respectively “first reheat turbine”, “second turbine”, respectively). The low pressure turbines 14a, 14b are "third turbines". The steam turbine power generation facility 1 includes a boiler 20 that superheats or reheats steam, a generator 21 that is connected to the steam turbine, and a condenser 22 that guides the exhaust of the steam turbine.

蒸気タービン発電設備1は、復水器22から給水加熱器23a〜23dへ復水を供給する給水系統24を有する。給水系統24は、復水の流れに沿って、復水ポンプ25、給水加熱器23a、23b、脱気器26、給水ポンプ27、給水加熱器23c、23dなどを有する。また、蒸気タービン発電設備1は、中圧タービン13の排気の一部を供給する出口配管30と接続する過熱低減器31と、過熱低減器31の出口と接続するポンプ駆動タービン32とを有する。過熱低減器31は、再熱タービンの後段側(低圧タービン14aの前段側)のタービンの出口に接続される。   The steam turbine power generation facility 1 has a water supply system 24 that supplies condensate from the condenser 22 to the feed water heaters 23a to 23d. The feed water system 24 includes a condensate pump 25, feed water heaters 23a and 23b, a deaerator 26, a feed water pump 27, feed water heaters 23c and 23d, and the like along the flow of the condensate. The steam turbine power generation facility 1 includes an overheat reducer 31 connected to an outlet pipe 30 that supplies a part of the exhaust gas from the intermediate pressure turbine 13, and a pump drive turbine 32 connected to the outlet of the overheat reducer 31. The superheat reducer 31 is connected to the turbine outlet on the rear stage side of the reheat turbine (the front stage side of the low-pressure turbine 14a).

蒸気タービン発電設備1は、過熱低減器31の故障時に機能するバックアップ系統40を有する。バックアップ系統40は、低圧タービン14aの抽気をポンプ駆動タービン32に供給する系統である。弁45aは、中圧タービン13の排気の一部を過熱低減器31へ供給するための出口配管30を開閉する。弁45bは、低圧タービン14aの抽気をポンプ駆動タービン32へ供給するための供給配管41(バックアップ系統40)を開閉する。   The steam turbine power generation facility 1 has a backup system 40 that functions when the overheat reducer 31 fails. The backup system 40 is a system that supplies the bleed air of the low-pressure turbine 14 a to the pump drive turbine 32. The valve 45 a opens and closes the outlet pipe 30 for supplying a part of the exhaust gas from the intermediate pressure turbine 13 to the overheat reducer 31. The valve 45b opens and closes a supply pipe 41 (backup system 40) for supplying the bleed air of the low-pressure turbine 14a to the pump drive turbine 32.

弁45a、45bは、それぞれ制御部50に接続される。制御部50は、弁45a、45bの開閉を制御するための制御信号Sa、Sbを送信する。   The valves 45a and 45b are connected to the control unit 50, respectively. The control unit 50 transmits control signals Sa and Sb for controlling the opening and closing of the valves 45a and 45b.

過熱低減器31の後段には、過熱低減器31における水漏れを検出するためのドレンポット61が設けられる。   A drain pot 61 for detecting water leakage in the overheat reducer 31 is provided at the subsequent stage of the overheat reducer 31.

図2は、ドレンポット61a、61bおよびその周辺を特に示す概略的な構成図である。図2における矢印は、蒸気の流れを示す。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram specifically showing the drain pots 61a and 61b and the periphery thereof. The arrows in FIG. 2 indicate the flow of steam.

ドレンポット61aは、過熱低減器31の出口配管65に設けられる。ドレンポット61bは、出口配管65から水平に延長されたドレン溜部66に設けられる。ドレンポット61a、61bは、出口配管65およびドレン溜部66に対してT字に分岐し、下端にドレン62が溜まる構造である。ドレンポット61a、61bは、水位計63a、63bを有する。水位計63a、63bは、制御部50と接続され(図1参照)、計測した水位データDを制御部50へ送信する。なお、蒸気配管67は、出口配管65から上方に向かって伸び、過熱低減器31から排出された蒸気をポンプ駆動タービン32へ導く。   The drain pot 61 a is provided in the outlet pipe 65 of the overheat reducer 31. The drain pot 61 b is provided in a drain reservoir 66 that extends horizontally from the outlet pipe 65. The drain pots 61a and 61b branch into a T shape with respect to the outlet pipe 65 and the drain reservoir 66, and the drain 62 accumulates at the lower end. The drain pots 61a and 61b have water level gauges 63a and 63b. The water level gauges 63a and 63b are connected to the control unit 50 (see FIG. 1), and transmit the measured water level data D to the control unit 50. The steam pipe 67 extends upward from the outlet pipe 65 and guides the steam discharged from the overheat reducer 31 to the pump drive turbine 32.

次に、蒸気タービン発電設備1の作用について説明する。   Next, the operation of the steam turbine power generation facility 1 will be described.

ボイラ20に設けられた過熱器は、燃焼熱などの熱源を利用して650℃以上の高温蒸気(主蒸気)を発生させる。主蒸気は、超高圧タービン11に供給され仕事をした後、ボイラ20に設けられた第1の再熱器で高温の蒸気(第1の再熱蒸気)に再加熱される。   The superheater provided in the boiler 20 generates high-temperature steam (main steam) of 650 ° C. or higher using a heat source such as combustion heat. The main steam is supplied to the ultra-high pressure turbine 11 for work, and then reheated to high-temperature steam (first reheat steam) by the first reheater provided in the boiler 20.

再加熱された蒸気(第1の再熱蒸気)はボイラ20の第1の再熱器から高圧タービン12へ供給される。再熱蒸気は、高圧タービン12で仕事をした後、ボイラ20の第2の再熱器で再び高温の蒸気(第2の再熱蒸気)に加熱される。再加熱された蒸気(第2の再熱蒸気)は、中圧タービン13へ供給される。第2の再熱蒸気は、中圧タービン13で仕事をした後、低圧タービン14a、14bへ供給される。   The reheated steam (first reheated steam) is supplied from the first reheater of the boiler 20 to the high pressure turbine 12. The reheat steam is heated to high-temperature steam (second reheat steam) again by the second reheater of the boiler 20 after working in the high-pressure turbine 12. The reheated steam (second reheated steam) is supplied to the intermediate pressure turbine 13. The second reheat steam is supplied to the low-pressure turbines 14 a and 14 b after working in the intermediate-pressure turbine 13.

本実施形態において、再熱器は、第1の再熱器と第2の再熱器との2つで構成される。また、第2のタービンである再熱タービンは、高圧タービン12と中圧タービン13との2つで構成される。そして、全体として、主蒸気が供給される第1のタービンである超高圧タービン11からの排気は、ボイラ20の再熱器で再加熱されて再熱タービンを駆動し、再熱タービンを駆動した後の排気は、第3のタービンである低圧タービン14a、14bを駆動する。   In this embodiment, a reheater is comprised by two, a 1st reheater and a 2nd reheater. The reheat turbine, which is the second turbine, includes two components, a high pressure turbine 12 and an intermediate pressure turbine 13. And as a whole, the exhaust from the ultra high pressure turbine 11, which is the first turbine to which the main steam is supplied, is reheated by the reheater of the boiler 20 to drive the reheat turbine and drive the reheat turbine. The later exhaust drives the low-pressure turbines 14a and 14b, which are the third turbine.

低圧タービン14a、14bで仕事をした蒸気は、復水器22にて凝縮されて復水となる。復水は、復水ポンプ25で給水加熱器23a、23b、脱気器26へ順次導かれる。給水系統24は、給水ポンプ27にて昇圧され、給水加熱器23c、23dを経てボイラ20へ導かれる。ボイラ20は、水を加熱し、再び発電用の主蒸気を発生させる。   The steam that has worked in the low-pressure turbines 14a and 14b is condensed in the condenser 22 to become condensate. Condensate is sequentially led to feed water heaters 23 a and 23 b and deaerator 26 by condensate pump 25. The feed water system 24 is pressurized by a feed water pump 27 and guided to the boiler 20 through feed water heaters 23c and 23d. The boiler 20 heats water and again generates main steam for power generation.

ポンプ駆動タービン32は、超高圧、高圧、中圧、低圧タービン11〜14a、14bとは異なる別置タービンであり、給水ポンプ27を駆動する。   The pump-driven turbine 32 is a separate turbine that is different from the ultra-high pressure, high pressure, medium pressure, and low pressure turbines 11 to 14 a and 14 b and drives the feed water pump 27.

ポンプ駆動タービン32の作動流体は、中圧タービン13の排気の一部である。ここで、700℃級のA−USCにおいては、中圧タービン13の入口蒸気温度が450±30℃、出口蒸気温度が350±30℃程度、圧力が0.5±0.2MPa程度となり、従来の中圧タービンに比べて高温になる。ポンプ駆動タービン32の耐熱性の観点から、中圧タービン13の排気をポンプ駆動タービン32の作動流体とすることは困難である。   The working fluid of the pump drive turbine 32 is a part of the exhaust of the intermediate pressure turbine 13. Here, in the 700 ° C. class A-USC, the intermediate steam turbine 13 has an inlet steam temperature of 450 ± 30 ° C., an outlet steam temperature of about 350 ± 30 ° C., and a pressure of about 0.5 ± 0.2 MPa. Higher temperature than medium-pressure turbine. From the viewpoint of heat resistance of the pump drive turbine 32, it is difficult to use exhaust gas from the intermediate pressure turbine 13 as a working fluid of the pump drive turbine 32.

これに対し、本実施形態における蒸気タービン発電設備1は、ポンプ駆動タービン32の入口に過熱低減器31を設け、中圧タービン13の排気温度を低下させることができる。   On the other hand, the steam turbine power generation facility 1 in the present embodiment can be provided with the overheat reducer 31 at the inlet of the pump drive turbine 32 to reduce the exhaust temperature of the intermediate pressure turbine 13.

中圧タービン13の排気の一部は、出口配管30に導かれる。出口配管30は分岐し、蒸気の一部は脱気器26に供給され、他の蒸気は過熱低減器31に供給される。出口配管30の分岐より下流側に設けられた弁45aは、通常運転時においては開かれ、バックアップ系統40に設けられる弁45bは閉じられる。   Part of the exhaust gas from the intermediate pressure turbine 13 is guided to the outlet pipe 30. The outlet pipe 30 branches, a part of the steam is supplied to the deaerator 26, and the other steam is supplied to the superheat reducer 31. The valve 45a provided downstream of the branch of the outlet pipe 30 is opened during normal operation, and the valve 45b provided in the backup system 40 is closed.

過熱低減器31は、給水加熱器23dとボイラ20とを接続するボイラ給水配管28を流れる水の一部を利用して中圧タービン13の排気の温度を低減調整する。過熱低減器31へ供給される水の水量は、ボイラ給水配管28から分岐する配管の口径や、オリフィスにより調整される。排気温度の低減に用いられた水は、再びボイラ給水配管28に戻される。   The overheat reducer 31 reduces and adjusts the temperature of the exhaust gas from the intermediate pressure turbine 13 by using a part of the water flowing through the boiler feed water pipe 28 that connects the feed water heater 23 d and the boiler 20. The amount of water supplied to the superheat reducer 31 is adjusted by the diameter of the pipe branched from the boiler water supply pipe 28 and the orifice. The water used for reducing the exhaust temperature is returned to the boiler feed pipe 28 again.

過熱低減器31において温度が低下した蒸気は、ポンプ駆動タービン32に供給され、仕事をする。ポンプ駆動タービン32は、蒸気により駆動され、脱気器26の後段に設けられた給水ポンプ27を駆動する。また、ポンプ駆動タービン32の排気は、復水器22へ導かれる。   The steam whose temperature has decreased in the superheat reducer 31 is supplied to the pump-driven turbine 32 to work. The pump drive turbine 32 is driven by steam and drives a feed water pump 27 provided at the rear stage of the deaerator 26. Further, the exhaust gas from the pump drive turbine 32 is guided to the condenser 22.

次に、ドレンポット61を用いた水漏れ検知について説明する。   Next, water leak detection using the drain pot 61 will be described.

蒸気タービン発電設備1は、過熱低減器31を経由した蒸気をポンプ駆動タービン32の作動流体として使用する。万一、過熱低減器31に水漏れなどのトラブルが発生した場合、漏れた水がポンプ駆動タービン32に流入し、ポンプ駆動タービン32にダメージを与える恐れがある。   The steam turbine power generation facility 1 uses the steam that has passed through the superheat reducer 31 as the working fluid of the pump drive turbine 32. If a trouble such as water leakage occurs in the overheat reducer 31, the leaked water may flow into the pump drive turbine 32 and damage the pump drive turbine 32.

これを防止するため、図2に示すように、蒸気タービン発電設備1は、過熱低減器31の出口配管65およびドレン溜部66に、それぞれドレンポット61a、ドレンポット61bおよび水位計63a、63bを設置する。   In order to prevent this, as shown in FIG. 2, the steam turbine power generation facility 1 includes a drain pot 61 a, a drain pot 61 b, and water level meters 63 a and 63 b in the outlet pipe 65 and the drain reservoir 66 of the superheat reducer 31, respectively. Install.

過熱低減器31に水漏れが発生した場合、出口配管65およびドレン溜部66に水が流出する。流出した水(ドレン62)は、ドレンポット61a、61bに溜る。なお、通常時においても、若干のドレン62がドレンポット61a、61bに溜っている。水漏れ発生時、ドレンポット61a、61bの水位は上昇する。水位計63a、63bで検出される水位が規定値を超えると、制御部50は過熱低減器31にトラブルが発生したことを認識することができる。この結果、ポンプ駆動タービン32のダメージを防止することができる。   When water leakage occurs in the overheat reducer 31, water flows out to the outlet pipe 65 and the drain reservoir 66. The discharged water (drain 62) is accumulated in the drain pots 61a and 61b. Even during normal times, some drain 62 is collected in the drain pots 61a and 61b. When water leaks, the water levels in the drain pots 61a and 61b rise. When the water levels detected by the water level gauges 63a and 63b exceed a specified value, the control unit 50 can recognize that a trouble has occurred in the overheat reducer 31. As a result, damage to the pump drive turbine 32 can be prevented.

次に、蒸気タービン発電設備1の過熱低減器31の故障時の作用について説明する。   Next, the action at the time of failure of the overheat reducer 31 of the steam turbine power generation facility 1 will be described.

過熱低減器31に故障が発生し、過熱低減器31を停止する必要が生じた場合、ポンプ駆動タービン32へ作動流体を供給することができず、給水ポンプ27を駆動することができない。これにより、給水系統24を流れる復水は昇圧されず、ボイラ20へ給水することができないため、蒸気タービン発電設備1全体を停止することになりかねない。   When a failure occurs in the overheat reducer 31 and the overheat reducer 31 needs to be stopped, the working fluid cannot be supplied to the pump drive turbine 32 and the feed water pump 27 cannot be driven. As a result, the condensate flowing through the water supply system 24 is not boosted and cannot be supplied to the boiler 20, which may stop the entire steam turbine power generation facility 1.

本実施形態における蒸気タービン発電設備1は、過熱低減器31故障時のバックアップ系統40を備える。バックアップ系統40は、低圧タービン14aの抽気をポンプ駆動タービン32へ供給する。このとき、制御部50は弁45aを閉じ、弁45bを開くことによりバックアップ系統40に切り替え、低圧タービン14aの抽気をポンプ駆動タービン32に供給する。   The steam turbine power generation facility 1 in this embodiment includes a backup system 40 when the overheat reducer 31 fails. The backup system 40 supplies the bleed air from the low-pressure turbine 14 a to the pump drive turbine 32. At this time, the controller 50 switches to the backup system 40 by closing the valve 45a and opening the valve 45b, and supplies the bleed air from the low-pressure turbine 14a to the pump drive turbine 32.

通常、低圧タービンの抽気は圧力が低く体積が大きい。このため、低圧タービンの抽気をポンプ駆動タービンの作動流体とする場合には、抽気配管の口径を大きくする必要がある。しかし、過熱低減器31のバックアップ系統として低圧タービン14aの抽気を利用する場合には、蒸気タービン発電設備1の低負荷運転(例えば通常時の50%程度)が想定される。低負荷運転時においては、少ない蒸気をポンプ駆動タービン32に供給することで、口径の大きい配管を不要とすることができる。   Usually, the extraction of a low-pressure turbine has a low pressure and a large volume. For this reason, when the extraction of the low-pressure turbine is used as the working fluid of the pump-driven turbine, it is necessary to increase the diameter of the extraction piping. However, when the bleed air of the low-pressure turbine 14a is used as a backup system for the overheat reducer 31, low-load operation (for example, about 50% of normal time) of the steam turbine power generation facility 1 is assumed. During low-load operation, by supplying a small amount of steam to the pump-driven turbine 32, a pipe having a large diameter can be eliminated.

この蒸気タービン発電設備1は、ポンプ駆動タービン32の前段に配置した過熱低減器31により、ポンプ駆動タービン32が耐熱性を備えることを不要とすることができる。よって、A−USCであっても、ポンプ駆動タービン32は、従来の蒸気タービン発電設備(例えば600℃級の蒸気タービン発電設備)と同様の材料および構造を使用することができる。これにより、蒸気タービン発電設備全体のコストを抑制しながら、蒸気タービン発電設備の蒸気条件高温化による高性能化を図ることができる。   This steam turbine power generation facility 1 can eliminate the need for the pump-driven turbine 32 to have heat resistance by the overheat reducer 31 disposed in the front stage of the pump-driven turbine 32. Therefore, even if it is A-USC, the pump drive turbine 32 can use the material and structure similar to the conventional steam turbine power generation equipment (for example, 600 degreeC class steam turbine power generation equipment). As a result, it is possible to improve the performance of the steam turbine power generation facility by increasing the steam conditions while suppressing the cost of the entire steam turbine power generation facility.

また、過熱低減器31においてトラブルによる水漏れが発生した場合、水漏れ検出に時間を要するとポンプ駆動タービンに水が流入する恐れがある。本実施形態における蒸気タービン発電設備1は、ドレンポット61a、61bのダブルチェックにより水漏れを容易、かつ迅速に検出することができる。   Further, when a water leak due to a trouble occurs in the overheat reducer 31, if it takes time to detect the water leak, water may flow into the pump-driven turbine. The steam turbine power generation facility 1 in the present embodiment can easily and quickly detect water leakage by double checking the drain pots 61a and 61b.

さらに、蒸気タービン発電設備1は、過熱低減器31の故障時(停止時)におけるポンプ駆動タービン32へ供給される蒸気のバックアップとして、バックアップ系統40も有する。これにより、蒸気タービン発電設備1は、信頼性が高く、蒸気タービン発電設備の性能向上による効果を充分に発揮できる。   Furthermore, the steam turbine power generation facility 1 also has a backup system 40 as a backup of the steam supplied to the pump drive turbine 32 when the overheat reducer 31 is out of order (when stopped). Thereby, the steam turbine power generation facility 1 is highly reliable, and can sufficiently exhibit the effect of improving the performance of the steam turbine power generation facility.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、蒸気タービン発電設備1は、二段再熱方式のタービンに限らず、図3に示す一段再熱方式の蒸気タービン発電設備100であってもよい。   For example, the steam turbine power generation facility 1 is not limited to a two-stage reheat turbine, but may be a one-stage reheat steam turbine power generation facility 100 shown in FIG.

すなわち、図1の蒸気タービン発電設備1においては、ボイラ20は第1の再熱器と第2の再熱器の2つの再熱器を備える。これ対し、図3の蒸気タービン発電設備100においては、ボイラ120は再熱器を1つのみ備える。そして蒸気タービンは、ボイラ120の過熱器からの主蒸気を作動流体とする高圧タービン111(第1のタービン)、ボイラ120の再熱器からの再熱蒸気を作動流体とする中圧タービン112(第2のタービン)、中圧タービン112の排気を作動流体とする低圧タービン113a、113b(第3のタービン)を有する。この場合、ポンプ駆動タービン32は、過熱低減器31により温度が低減された中圧タービン112の排気の一部を作動流体として駆動する。蒸気タービン発電設備100の他の構成は、図1の蒸気タービン発電設備1と対応するため同一の符号を付し説明を省略する。   That is, in the steam turbine power generation facility 1 of FIG. 1, the boiler 20 includes two reheaters, a first reheater and a second reheater. On the other hand, in the steam turbine power generation facility 100 of FIG. 3, the boiler 120 includes only one reheater. The steam turbine includes a high-pressure turbine 111 (first turbine) that uses main steam from the superheater of the boiler 120 as a working fluid, and an intermediate-pressure turbine 112 (that uses reheat steam from the reheater of the boiler 120 as working fluid. (Second turbine) and low-pressure turbines 113a and 113b (third turbine) using the exhaust of the intermediate-pressure turbine 112 as a working fluid. In this case, the pump drive turbine 32 drives a part of the exhaust of the intermediate pressure turbine 112 whose temperature is reduced by the overheat reducer 31 as a working fluid. Other configurations of the steam turbine power generation facility 100 correspond to the steam turbine power generation facility 1 of FIG.

また、ポンプ駆動タービン32は、中圧タービン13、112の抽気を作動流体としてもよい。   Further, the pump drive turbine 32 may use the bleed air of the intermediate pressure turbines 13 and 112 as a working fluid.

さらに、過熱低減器31の出口配管65、およびドレン溜部66は、水平に伸びた例を説明したが、鉛直方向(下方向)に伸びていてもよい。   Furthermore, although the outlet pipe 65 and the drain reservoir 66 of the overheat reducer 31 have been described as extending horizontally, they may extend in the vertical direction (downward).

1、100 蒸気タービン発電設備
11 超高圧タービン
12 高圧タービン
13 中圧タービン
14a、14b 低圧タービン
20、120 ボイラ
21 発電機
22 復水器
24 給水系統
27 給水ポンプ
31 過熱低減器
32 ポンプ駆動タービン
40 バックアップ系統
50 制御部
61a、61b ドレンポット
63a、63b 水位計
111 高圧タービン
112 中圧タービン
113a、113b 低圧タービン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Steam turbine power generation equipment 11 Super high pressure turbine 12 High pressure turbine 13 Medium pressure turbine 14a, 14b Low pressure turbine 20, 120 Boiler 21 Generator 22 Condenser 24 Feed water system 27 Feed water pump 31 Overheat reducer 32 Pump drive turbine 40 Backup System 50 Controllers 61a, 61b Drain pots 63a, 63b Water level gauge 111 High-pressure turbine 112 Medium-pressure turbine 113a, 113b Low-pressure turbine

Claims (3)

主蒸気を発生させる過熱器と、
前記主蒸気により駆動される第1のタービンと、
前記第1のタービンの排気を再加熱し再熱蒸気を発生させる再熱器と、
前記再熱蒸気により駆動される第2のタービンと、
前記第2のタービンの排気により駆動される第3のタービンと、
前記第3のタービンの排気を凝縮し復水にする復水器と、
前記復水を前記復水器から前記過熱器へ供給する給水系統と、
前記給水系統の圧力を昇圧する給水ポンプと、
前記第2のタービンの排気の一部または抽気により駆動され、前記給水ポンプを駆動するポンプ駆動タービンと、
前記ポンプ駆動タービンの入口に設けられ、前記第2のタービンの排気の一部または抽気と、前記給水系統を流れる水とを熱交換させて、前記第2のタービンの排気の一部または抽気の温度を低減させるとともに、前記給水系統を流れる前記水の温度を上昇させる過熱低減器と
前記第3のタービンの抽気を前記ポンプ駆動タービンへ供給するバックアップ系統と、 前記過熱低減器が停止した場合、前記ポンプ駆動タービンと前記バックアップ系統とを 接続する制御部と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電設備。
A superheater that generates main steam;
A first turbine driven by the main steam;
A reheater that reheats the exhaust of the first turbine to generate reheat steam;
A second turbine driven by the reheat steam;
A third turbine driven by the exhaust of the second turbine;
A condenser for condensing and exhausting the exhaust of the third turbine;
A water supply system for supplying the condensate from the condenser to the superheater;
A water supply pump for increasing the pressure of the water supply system;
A pump-driven turbine that is driven by part of the exhaust of the second turbine or bleed and drives the feed pump;
A part of the exhaust of the second turbine or the bleed air provided at the inlet of the pump-driven turbine and the water flowing through the water supply system are heat-exchanged, and a part of the exhaust or the bleed of the second turbine An overheat reducer that reduces the temperature and increases the temperature of the water flowing through the water supply system ;
A backup system that supplies the third turbine bleed air to the pump drive turbine, and a control unit that connects the pump drive turbine and the backup system when the overheat reducer is stopped. Steam turbine power generation equipment.
前記第2のタービンは、前記第1のタービンの排気を再加熱した第1の再熱蒸気により駆動する第1の再熱タービンと、前記第1の再熱タービンの排気を再加熱した第2の再熱蒸気により駆動する第2の再熱タービンとを備えた請求項記載の蒸気タービン発電設備。The second turbine has a first reheat turbine driven by a first reheat steam obtained by reheating the exhaust gas of the first turbine, and a second reheated exhaust gas of the first reheat turbine. steam turbine power plant according to claim 1, further comprising a second reheat turbine driven by reheat steam. 前記過熱低減器の出口配管に設けられ前記出口配管に発生するドレンを溜めるドレンポットと、
前記ドレンポットの水位を検出する水位検出部をさらに備えた請求項または記載の蒸気タービン発電設備。
A drain pot that is provided in an outlet pipe of the overheat reducer and accumulates drain generated in the outlet pipe;
Steam turbine power plant further according to claim 1, wherein with a water level detector for detecting the water level of the drain pot.
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