JP5959454B2 - 蒸気タービンシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービンシステムに関する。

火力発電プラントの蒸気タービンシステムでは、化石燃料を燃焼させて生ずる熱で蒸気を発生させ、その蒸気を作動流体として蒸気タービンに供給し駆動させることにより、発電が行われる。

上記のような蒸気タービンシステムにおいては、定格負荷以下の「通常運転」の他に、定格負荷を超える「過負荷運転」を行うものが、知られている。この蒸気タービンシステムでは、主蒸気加減弁が設けられた主蒸気管の他に、過負荷弁が設けられた過負荷蒸気管が設置されている。「過負荷運転」を行うときには、主蒸気管を流れる蒸気が主蒸気加減弁を介して蒸気タービンの初段に供給されると共に、その主蒸気管を流れる蒸気が主蒸気加減弁をバイパスして過負荷蒸気管に流入し、過負荷弁を介して、蒸気タービンの中段に供給される（たとえば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−１６１６９８号公報 特開２０１０−１４１１４号公報

蒸気タービンシステムにおいて、「過負荷運転」を行うときには、「通常運転」のときに全閉状態であった過負荷弁が開かれる。このため、過負荷蒸気管において過負荷弁が設置された位置よりも下流側の部分は、その流入した高温の蒸気との温度差が大きいので、大きな熱応力が加わって、損傷する可能性がある。

また、その大きな温度差に起因して、ハンマー現象が発生する場合がある。その他、蒸気が配管で冷却されて凝縮（液化）し、その凝縮された水が、蒸気タービンに流入する場合がある。

このような事情により、上記の蒸気タービンシステムにおいては、過負荷運転を安定に行うことが困難な場合がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、過負荷運転を安定に行うことを容易に実現可能な、蒸気タービンシステムを提供することである。

本実施形態の蒸気タービンシステムは、主蒸気管と主蒸気加減弁と過負荷蒸気管と過負荷弁と蒸気タービンとウォーミング管とを備える。主蒸気管は、ボイラから蒸気が供給され、当該供給された蒸気が内部を流れる。主蒸気加減弁は、主蒸気管に設置されており、その主蒸気管を流れる蒸気の流量を調整する。過負荷蒸気管は、主蒸気管にて主蒸気加減弁が設置された位置よりもボイラに近い上流側の部分において、ボイラから主蒸気管を流れる蒸気が分岐して流入し、当該分岐して流入した蒸気が内部を流れる。過負荷弁は、過負荷蒸気管に設置されており、その過負荷蒸気管を流れる蒸気の流量を調整する。蒸気タービンは、主蒸気管を流れる蒸気が、主蒸気加減弁を介して、初段の入口から作動流体として流入すると共に、過負荷蒸気管を流れる蒸気が、過負荷弁を介して、中段の入口から作動流体として流入する。ウォーミング管は、主蒸気管にて主蒸気加減弁が設置された位置よりも蒸気タービンに近い下流側の部分に、一端が連結されていると共に、過負荷蒸気管にて過負荷弁が設置された位置よりも蒸気タービンに近い下流側の部分に、他端が連結されている。

図１は、第１実施形態に係る蒸気タービンシステムについて要部を模式的に示す系統図である。 図２は、第１実施形態に係る蒸気タービンシステムについて要部を模式的に示す系統図である。 図３は、第２実施形態に係る蒸気タービンシステムについて要部を模式的に示す系統図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
［Ａ］構成
図１，図２は、第１実施形態に係る蒸気タービンシステムについて模式的に示す系統図である。

図１では、蒸気タービンシステムにおいて定格負荷以下の「通常運転」を行うときに流れる流体を、矢印で併記している。また、図２では、蒸気タービンシステムにおいて定格負荷を超える「過負荷運転」を行うときに流れる流体を、矢印で併記している。なお、図１，図２において、弁の記号の一部を塗りつぶしている部分は、弁の開度を全閉にしていることを示している。

蒸気タービンシステムは、火力発電プラントに設置されるものであって、図１，図２に示すように、ボイラ１１と、蒸気タービン２１と、復水器３１と、ポンプ４１とを有する。また、蒸気タービンシステムにおいては、主蒸気管Ｐ１１Ａ（主蒸気リード管）と、過負荷蒸気管Ｐ１２と、ウォーミング管Ｐ１３と、低温再熱蒸気管Ｐ２１Ａと、高温再熱蒸気管Ｐ１１Ｂと、復水管Ｐ３１と、給水管Ｐ４１とが設けられている。

本実施形態の蒸気タービンシステムを構成する要部について、詳細に説明する。

［Ａ−１］蒸気タービン２１
蒸気タービンシステムにおいて、蒸気タービン２１は、第１タービン２１Ａ（高圧タービン）と第２タービン２１Ｂ（中圧タービン）とを含む。

第１タービン２１Ａと第２タービン２１Ｂとのそれぞれは、ケーシング（図示省略）の内部にタービンロータ（図示省略）が収容されている。第１タービン２１Ａと第２タービン２１Ｂとのそれぞれは、多段式の軸流タービンであって、静翼（図示省略）と動翼（図示省略）とによって構成されるタービン段落が、タービンロータの回転軸に沿って、複数段、設けられている。そして、ケーシングの内部に作動媒体として流入した蒸気が、各タービン段落において膨張し仕事を行うことによって、タービンロータが回転する。

第１タービン２１Ａと第２タービン２１Ｂとの間において、タービンロータは、同軸であって、互いに連結されており、そのタービンロータは、発電機２２の回転軸に連結されている。このため、タービンロータの回転によって、発電機２２が駆動して、発電が行われる。

第１タービン２１Ａと第２タービン２１Ｂとのそれぞれにおいて、作動媒体として流入した蒸気は、一端側から他端側へ流れるに従って、圧力および温度が低下し、他端側に位置する最終段のタービン段落を通過した後に、出口から排出される。

詳細については後述するが、本実施形態では、蒸気タービン２１は、再熱タービンであって、第１タービン２１Ａから排出された蒸気Ｆ２１Ａが再加熱された後に、その再加熱された蒸気Ｆ１１Ｂが第２タービン２１Ｂに流入する。

［Ａ−２］主蒸気管Ｐ１１Ａ
主蒸気管Ｐ１１Ａは、一端がボイラ１１の加熱部（加熱器）の出口に連結されている。これと共に、主蒸気管Ｐ１１Ａは、第１タービン２１Ａにおいて初段に位置する入口に、他端が連結されている。

主蒸気管Ｐ１１Ａには、主蒸気止め弁Ｖ１１ａ（ＭＳＶ）と主蒸気加減弁Ｖ１１ｂ（ＣＶ）とが設けられている。

［Ａ−３］過負荷蒸気管Ｐ１２
過負荷蒸気管Ｐ１２は、主蒸気管Ｐ１１Ａにて主蒸気加減弁Ｖ１１ｂが設置された位置よりもボイラ１１に近い上流側の部分Ｐ１１１に、一端が連結されている。これと共に、過負荷蒸気管Ｐ１２は、第１タービン２１Ａにおいて中段に位置する入口に、他端が連結されている。

過負荷蒸気管Ｐ１２には、過負荷弁Ｖ１２が設けられている。

［Ａ−４］ウォーミング管Ｐ１３
ウォーミング管Ｐ１３は、主蒸気管Ｐ１１Ａにおいて主蒸気加減弁Ｖ１１ｂが設置された位置よりも第１タービン２１Ａに近い下流側の部分Ｐ１１２に、一端が連結されている。これと共に、ウォーミング管Ｐ１３の他端は、過負荷蒸気管Ｐ１２において過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも第１タービン２１Ａに近い下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）に連結されている。

ここでは、ウォーミング管Ｐ１３の他端は、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２のうち、過負荷弁Ｖ１２に近い部分に設置されている。

ウォーミング管Ｐ１３には、流量調整部Ｖ１３が設置されている。

流量調整部Ｖ１３は、たとえば、オリフィスであって、他の部分よりも流路を狭く制限しており、ウォーミング管Ｐ１３を流れる蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）が流れにくくなるようにしている。

なお、流量調整部Ｖ１３は、オリフィス以外に、弁を用いて構成してもよく、その場合には、その弁の開度を調節することで、ウォーミング管Ｐ１３を流れる蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）の流量を調整する。

［Ａ−５］その他の詳細構成
低温再熱蒸気管Ｐ２１Ａは、一端が第１タービンＦ２１Ａの出口に連結され、他端がボイラ１１に設けられた再熱部（再熱器）の入口に連結されている。高温再熱蒸気管Ｐ１１Ｂは、一端がボイラ１１に設けられた再熱部の出口に連結され、他端が第２タービン２１Ｂの入口に連結されている。復水管Ｐ３１は、一端が復水器３１の出口に連結されており、他端がポンプ４１の入口に連結されている。給水管Ｐ４１は、一端がポンプ４１の出口に連結されており、他端がボイラ１１の加熱部（加熱器）の入口に連結されている。

［Ｂ］動作
上記の蒸気タービンシステムにおいて運転を行うときの主な動作について、説明する。

ここでは、定格負荷以下の「通常運転」を行う場合と、定格負荷を超える「過負荷運転」を行う場合とに分けて、説明を行う。

なお、蒸気タービンシステムにおいて運転を行う際には、蒸気タービンシステムの制御部（調速装置）（図示省略）から出力された開度指令に応じて、各弁の開度などの調節が行われる。

［Ｂ−１］「通常運転」の場合
図１に示すように、定格負荷以下の「通常運転」を行うときには、過負荷弁Ｖ１２を全閉の状態にする。そして、主蒸気止め弁Ｖ１１ａが全開の状態で、主蒸気加減弁Ｖ１１ｂの開度が負荷に応じて調節される。

具体的には、「通常運転」では、ボイラ１１から蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）が主蒸気管Ｐ１１Ａに流入し、主蒸気管Ｐ１１Ａの内部を流れる。その蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）は、主蒸気止め弁Ｖ１１ａと主蒸気加減弁Ｖ１１ｂとを順次介して、第１タービン２１Ａにおいて初段に位置する入口に入る。ここでは、蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）は、主蒸気止め弁Ｖ１１ａを通過した後に、主蒸気加減弁Ｖ１１ｂによって流量が調整されて、第１タービン２１Ａに作動媒体として流入する。

このとき、蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）は、主蒸気管Ｐ１１Ａにおいて主蒸気止め弁Ｖ１１ａを通過した後であって主蒸気加減弁Ｖ１１ｂを通過する前に、一部が分岐して過負荷蒸気管Ｐ１２に流入する。「通常運転」では、過負荷弁Ｖ１２が全閉であるので、過負荷蒸気管Ｐ１２に流入した蒸気Ｆ１２は、過負荷弁Ｖ１２で流れが止められる。つまり、過負荷蒸気管Ｐ１２に流入した蒸気Ｆ１２は、過負荷蒸気管Ｐ１２において過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも上流側の部分Ｐ１２１（過負荷弁上流配管）を流れるが、過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）を流れない。

この他に、蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）は、主蒸気管Ｐ１１Ａにおいて主蒸気止め弁Ｖ１１ａと主蒸気加減弁Ｖ１１ｂとを順次通過した後に分岐して、ウォーミング管Ｐ１３に流入する。

このウォーミング管Ｐ１３に流入した蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）は、過負荷蒸気管Ｐ１２において過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）へ流れる。ここでは、そのウォーミング管Ｐ１３を流れる蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）は、流量調整部Ｖ１３により流量が調節されて、その過負荷蒸気管Ｐ１２の下流部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）へ流出する。

そして、その蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）が過負荷蒸気管Ｐ１２の下流部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）の内部を流れることにより、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）がウォーミング（暖機）される。その後、その蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）は、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）から、第１タービン２１Ａにおいて中段に位置する入口に入る。

第１タービン２１Ａに流入した蒸気Ｆ１１Ａ，Ｆ１３は、第１タービン２１Ａで膨張して仕事を行った後に出口から排出される。第１タービン２１Ａの出口から排出された蒸気Ｆ２１Ａ（排気蒸気）は、低温再熱蒸気管Ｐ２１Ａを介して、ボイラ１１の再熱部（再熱器）に流入し、再加熱される。その後、その再加熱された蒸気Ｆ１１Ｂ（再熱蒸気）は、高温再熱蒸気管Ｐ１１Ｂを介して、第２タービン２１Ｂの入口に作動媒体として流入する。

第２タービン２１Ｂに流入した蒸気Ｆ１１Ｂ（再熱蒸気）は、第２タービン２１Ｂで膨張して仕事を行った後に出口から排出される。第２タービン２１Ｂの出口から排出された蒸気Ｆ２１Ｂ（排気蒸気）は、復水器３１に流入した後に、復水器３１において冷却されて凝縮（復水）する。そして、その凝縮水Ｆ３１（復水）は、ポンプ４１に流入した後、そのポンプ４１で加圧されて移送される。そして、そのポンプ４１によって移送された凝縮水Ｆ４１（給水）は、ボイラ１１に流入した後に、ボイラ１１の加熱部（加熱器）で加熱される。そして、その加熱により生じた蒸気Ｆ１１Ａが、上記したように、第１タービン２１Ａに作動媒体として流入する。

［Ｂ−２］「過負荷運転」の場合
図２に示すように、定格負荷を超える「過負荷運転」を行うときには、主蒸気止め弁Ｖ１１ａおよび主蒸気加減弁Ｖ１１ｂの開度を全開の状態にする。そして、この状態で、過負荷弁Ｖ１２の開度を全閉から、負荷に応じた開度に調整する。

具体的には、「過負荷運転」では、「通常運転」の場合と同様に、ボイラ１１で発生した蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）が、主蒸気止め弁Ｖ１１ａと主蒸気加減弁Ｖ１１ｂとを順次介して、主蒸気管Ｐ１１Ａを流れる。そして、その蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）が、第１タービン２１Ａにおいて初段に位置する入口に作動媒体として流入する。

このとき、蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）は、主蒸気管Ｐ１１Ａにおいて主蒸気止め弁Ｖ１１ａを通過した後であって主蒸気加減弁Ｖ１１ｂに流入する前に、一部が分岐して過負荷蒸気管Ｐ１２に流入する。上記のように、「過負荷運転」のときには、「通常運転」の場合と異なり、過負荷弁Ｖ１２は、全閉ではなく、負荷に応じた開度に調整される。このため、過負荷蒸気管Ｐ１２に分岐して流入した蒸気Ｆ１２（過負荷蒸気）は、過負荷弁Ｖ１２の開度の調節により、流量が調節されて、第１タービン２１Ａにおいて中段に位置する入口に作動媒体として流入する。つまり、過負荷蒸気管Ｐ１２に流入した蒸気Ｆ１２は、過負荷蒸気管Ｐ１２において過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも上流側の部分Ｐ１２１（過負荷弁上流配管）を流れた後に、過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）を流れる。

そして、「通常運転」の場合と同様に、第１タービン２１Ａに流入した蒸気Ｆ１１Ａ，Ｆ１２により第１タービン２１Ａが駆動すると共に、第２タービン２１Ｂに流入した蒸気Ｆ１１Ｂにより第２タービン２１Ｂが駆動して、発電が行われる。

「過負荷運転」を行う前においては、上述した「通常運転」のときにウォーミング管Ｐ１３を流れる蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気（バイパス主蒸気））によって、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２がウォーミングされる。そして、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）がウォーミングされた後に、上記のように、「過負荷運転」が行なわれる。

このため、本実施形態において「過負荷運転」を行うときには、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）と、その部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）に流入する蒸気Ｆ１２（過負荷蒸気）との間の温度差が低減された状態になる。

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の蒸気タービンシステムには、ウォーミング管Ｐ１３が設けられている。そして、本実施形態では、「過負荷運転」を行う前の「通常運転」のときに、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）が、主蒸気管Ｐ１１Ａからウォーミング管Ｐ１３を介して流れる蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）によって、ウォーミングされる。

このため、本実施形態では、上述したように、「過負荷運転」の際には、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）と、その部分Ｐ１２２に流入する蒸気Ｆ１２（過負荷蒸気）との間の温度差が低減される。

そして、これに伴って、その部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）に大きな熱応力が加わることを抑制できるので、損傷を効果的に防止できる。また、温度差の低減により、ハンマー現象の発生を防止できる。さらに、その部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）において蒸気Ｆ１２が冷却されて凝縮することを抑制できるので、凝縮水が第１タービン２１Ａに流入することを防止できる。

したがって、本実施形態の蒸気タービンシステムにおいては、「過負荷運転」を安定に行うことを、容易に実現できる。

また、本実施形態においては、流量調整部Ｖ１３がウォーミング管Ｐ１３に設置されている。流量調整部Ｖ１３は、主蒸気管Ｐ１１Ａから分岐してウォーミング管Ｐ１３を流れる蒸気Ｆ１３（ウォーミング蒸気）の流量を制限して調整する。このため、本実施形態では、発電効率の低下を防止することができる。

また、本実施形態では、ウォーミング管Ｐ１３は、過負荷蒸気管Ｐ１２において過負荷弁Ｖ１２が設置された位置よりも下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）のうち、過負荷弁Ｖ１２に近い部分に設置されている。このため、本実施形態では、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）を、効果的にウォーミングすることができる。特に、過負荷弁Ｖ１２の出口付近において、ウォーミング管Ｐ１３を過負荷蒸気管Ｐ１２に接続させることが好適である。

［Ｄ］変形例
上記のように、本実施形態では、蒸気タービン２１として、第１タービン２１Ａと第２タービン２１Ｂとを含み、２つの車室で構成されているが、これに限らない。単一の車室で構成されていてもよく、また、３以上の車室で構成されていてもよい。その他、蒸気タービン２１は、種々の形式であってもよい。

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図３は、第２実施形態に係る蒸気タービンシステムについて要部を模式的に示す系統図である。

図３では、蒸気タービンシステムの「タービンウォーミング時」に流れる流体を、一点鎖線の矢印で併記している。

本実施形態においては、図３に示すように、補助蒸気系統５１とドレン管Ｐ１１３とが設けられている。本実施形態は、この点、および、関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、この実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

［Ａ−１］補助蒸気系統５１
補助蒸気系統５１は、図３に示すように、低温再熱蒸気管Ｐ２１Ａとの間に配管Ｐ５１が設けられており、配管Ｐ５１の一端が補助蒸気系統５１に連結されており、配管Ｐ５１の他端が低温再熱蒸気管Ｐ２１Ａの途中に連結されている。

［Ａ−２］ドレン管Ｐ１１３
ドレン管Ｐ１１３は、たとえば、主蒸気加減弁Ｖ１１ｂの弁座後ドレン管である。図３に示すように、このドレン管Ｐ１１３には、ドレン弁Ｖ１１３（弁座後ドレン弁）が設置されている。

なお、ドレン管Ｐ１１３は、主蒸気加減弁Ｖ１１ｂの弁座後ドレン管以外に、主蒸気管Ｐ１１Ａから分岐して設置されたものであってもよい。この場合には、ドレン管Ｐ１１３は、主蒸気管Ｐ１１Ａにて主蒸気加減弁Ｖ１１ｂの設置位置よりも下流側の部分Ｐ１１２（過負荷弁下流配管）に、一端が連結される。ここでは、ドレン管Ｐ１１３は、主蒸気管Ｐ１１Ａの下流側の部分Ｐ１１２（過負荷弁下流配管）において、ウォーミング管Ｐ１３が連結された位置よりも主蒸気加減弁Ｖ１１ｂに近い位置に、一端を連結される（図３参照）。

［Ｂ］動作
上記の蒸気タービンシステムにおいて運転を行うときの主要な動作について、説明する。

ここでは、「タービンウォーミング時」のときの動作について説明を行う。つまり、「通常運転」や「過負荷運転」などの負荷運転を行う前のウォーミング（始動）段階の動作に関して説明する。

「タービンウォーミング時」においては、補助蒸気系統５１から排出された蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）を、配管Ｐ５１と低温再熱蒸気管Ｐ２１Ａとを順次介して、第１タービン２１Ａの出口から内部に供給する。これにより、第１タービン２１Ａについて、ウォーミングを行う。

このとき、補助蒸気系統５１から第１タービン２１Ａに流入した蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）は、第１タービン２１Ａにおいて初段の入口から主蒸気管Ｐ１１Ａに流出し、主蒸気管Ｐ１１Ａを逆流する。すなわち、その蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）は、「通常運転」等の運転のときにボイラ１１から第１タービン２１Ａに流れる蒸気Ｆ１１Ａ（主蒸気）（図１などを参照）とは反対の方向に向かって、主蒸気管Ｐ１１Ａを流れる。この主蒸気管Ｐ１１Ａを逆流する蒸気Ｓ２１ａによって、主蒸気管Ｐ１１Ａのウォーミングが行われる。

これと共に、補助蒸気系統５１から第１タービン２１Ａに供給された蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）は、第１タービン２１Ａにおいて中段の入口から流出し、過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流する。この過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流する蒸気Ｓ２１ｂによって、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２について、ウォーミングが行われる。

また、図３に示すように、「タービンウォーミング時」には、過負荷弁Ｖ１２を開けた状態にする。たとえば、過負荷弁Ｖ１２は、全開の状態にされる。このため、過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流する蒸気Ｓ２１ｂは、過負荷蒸気管Ｐ１２において下流側に位置する部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）から、過負荷弁Ｖ１２を介して、過負荷蒸気管Ｐ１２において上流側に位置する部分Ｐ１２１（過負荷弁上流配管）を流れる。その結果、過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流する蒸気Ｓ２１ｂ（タービンウォーミング蒸気）によって、過負荷弁Ｖ１２と、過負荷蒸気管Ｐ１２の上流側の部分Ｐ１２１とについて、ウォーミングが行われる。

この他に、「タービンウォーミング時」において、過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流する蒸気Ｓ２１ｂが、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２をウォーミングしたときには、その蒸気Ｓ２１ｂが冷却されて凝縮し、ドレンＳ１３（ドレン水）が生ずる。このドレンＳ１３は、ウォーミング管Ｐ１３と主蒸気管Ｐ１１Ａとを介して、ドレン管Ｐ１１３に流入する。そして、そのドレン管Ｐ１１３に流入したドレンＳ１３が、ドレン管Ｐ１１３から、ドレン弁Ｖ１１３を介して、外部へ排出される。

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の蒸気タービンシステムには、補助蒸気系統５１が設けられている。補助蒸気系統５１は、「タービンウォーミング時」に、第１タービン２１Ａの出口から内部に蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）を供給することによって、第１タービン２１Ａのウォーミングを行う。

その蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）は、第１タービン２１Ａにおいて初段の入口から主蒸気管Ｐ１１Ａを逆流して、主蒸気管Ｐ１１Ａをウォーミングする。これと共に、その蒸気Ｓ５１（タービンウォーミング蒸気）は、第１タービン２１Ａにおいて中段の入口から過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流して、過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２（過負荷弁下流配管）をウォーミングする。さらに、本実施形態では、「タービンウォーミング時」には、過負荷弁Ｖ１２が開けられた状態である。このため、過負荷蒸気管Ｐ１２を逆流する蒸気Ｓ２１ｂによって、過負荷弁Ｖ１２と、過負荷蒸気管Ｐ１２の上流側の部分Ｐ１２１（過負荷弁上流配管）とのそれぞれが、ウォーミングされる。

そして、本実施形態では、「タービンウォーミング時」に各部がウォーミングされた後に、「通常運転」や「過負荷運転」などの運転を行って、発電を行う。

このため、本実施形態では、「通常運転」や「過負荷運転」などの運転を行う際に、上記のようにウォーミングされた各部と、その各部に流入する蒸気との間の温度差が、低減される。

その結果、各部に大きな熱応力が加わることを抑制できるので、損傷を効果的に防止できる。また、温度差の低減により、ハンマー現象の発生を防止できる。さらに、その各部において蒸気が冷却されて凝縮することを抑制できるので、その凝縮水が第１タービン２１Ａに流入することを防止できる。

この他に、本実施形態の蒸気タービンシステムには、ドレン管Ｐ１１３が設置されている。上記したように、ドレン管Ｐ１１３は、「タービンウォーミング時」に過負荷蒸気管Ｐ１２の下流側の部分Ｐ１２２をウォーミングしたときに生ずるドレンＳ１３が、ウォーミング管Ｐ１３と主蒸気管Ｐ１１Ａとを介して流入し、その流入したドレンＳ１３を外部へ排出する。このため、本実施形態においては、ドレンＳ１３が第１タービン２１Ａに流入することを防止できる。また、ドレンＳ１３を既存の設備にて排出することができるので、機器の追加が不要であり、設備費の増加を抑制することができる。

＜その他＞
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。

１１…ボイラ、２１…蒸気タービン、２１Ａ…第１タービン、２１Ｂ…第２タービン、２２…発電機、３１…復水器、４１…ポンプ、５１…補助蒸気系統、Ｐ１１３…ドレン管、Ｐ１１Ａ…主蒸気管、Ｐ１１Ｂ…高温再熱蒸気管、Ｐ１２…過負荷蒸気管、Ｐ１３…ウォーミング管、Ｖ１１ｂ…主蒸気加減弁、Ｖ１２…過負荷弁、Ｖ１３…流量調整部

Claims (7)

1. ボイラから蒸気が供給され、当該供給された蒸気が内部を流れる主蒸気管と、
   前記主蒸気管に設置されており、前記主蒸気管を流れる蒸気の流量を調整する主蒸気加減弁と、
   前記主蒸気管にて前記主蒸気加減弁が設置された位置よりも前記ボイラに近い上流側の部分において、前記ボイラから前記主蒸気管を流れる蒸気が分岐して流入し、当該分岐して流入した蒸気が内部を流れる過負荷蒸気管と、
   前記過負荷蒸気管に設置されており、前記過負荷蒸気管を流れる蒸気の流量を調整する過負荷弁と、
   前記主蒸気管を流れる蒸気が、前記主蒸気加減弁を介して、初段の入口から作動流体として流入すると共に、前記過負荷蒸気管を流れる蒸気が、前記過負荷弁を介して、中段の入口から作動流体として流入する蒸気タービンと、
   前記主蒸気管にて前記主蒸気加減弁が設置された位置よりも前記蒸気タービンに近い下流側の部分に、一端が連結されていると共に、前記過負荷蒸気管にて前記過負荷弁が設置された位置よりも前記蒸気タービンに近い下流側の部分に、他端が連結されているウォーミング管と
   を具備することを特徴とする、蒸気タービンシステム。
2. 定格負荷を超える過負荷運転を行う前に、前記過負荷蒸気管において前記過負荷弁が設置された位置よりも前記蒸気タービンに近い下流側の部分が、前記主蒸気管から前記ウォーミング管を介して流れる蒸気でウォーミングされる、
   請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
3. 前記ウォーミング管を流れる蒸気の流量を調整する流量調整部が、前記ウォーミング管に設置されている、
   請求項１または２に記載の蒸気タービンシステム。
4. 前記ウォーミング管は、前記過負荷蒸気管において前記過負荷弁が設置された位置よりも前記蒸気タービンに近い下流側の部分のうち、前記過負荷弁に近い部分に設置されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の蒸気タービンシステム。
5. タービンウォーミング時に、前記蒸気タービンの出口から内部に蒸気を供給することによって、前記蒸気タービンのウォーミングを行う補助蒸気系統
   を備え、
   前記タービンウォーミング時に前記補助蒸気系統から前記蒸気タービンに供給した蒸気は、前記蒸気タービンにおいて初段の入口から前記主蒸気管を逆流することによって前記主蒸気管をウォーミングすると共に、前記蒸気タービンにおいて中段の入口から前記過負荷蒸気管を逆流することによって、前記過負荷蒸気管において前記過負荷弁が設置された位置よりも前記蒸気タービンに近い下流側の部分をウォーミングする、
   請求項１から４のいずれかに記載の蒸気タービンシステム。
6. 前記過負荷弁は、前記タービンウォーミング時に、開けられた状態にされ、
   前記過負荷蒸気管を逆流する蒸気によって、前記過負荷弁と、前記過負荷蒸気管において前記過負荷弁が設置された位置よりも前記ボイラに近い上流側の部分とのそれぞれが、ウォーミングされる、
   請求項５に記載の蒸気タービンシステム。
7. 前記タービンウォーミング時に、前記過負荷蒸気管において前記過負荷弁が設置された位置よりも前記蒸気タービンに近い下流側の部分をウォーミングしたときに生ずるドレンが、前記ウォーミング管と前記主蒸気管とを介して流入し、当該流入したドレンを外部へ排出するドレン管
   を更に含む、
   請求項５または６に記載の蒸気タービンシステム。

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