JPH01285605A - 二段再熱式蒸気タービンプラントの起動方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は二段の再熱器を有するボイラと組合せた二段再
熱式蒸気タービンプラントの起動方法およびその装置に
関する。

（従来の技術） タービンバイパス系統はボイラとタービンとの相互の制
約を解消または緩和することによってプラント運転の柔
軟性を高める目的で設置されるもので、次の様な機能が
ある。一つは起動特性の向上であり、起動時に再熱器の
蒸気冷却を行なうことによって再熱器の焼損を防止しな
がらボイラ燃焼率を高めると共に、タービン通気時のメ
タルマツチングを容易に行なえることである１次の機能
としてはボイラ負荷とタービン負荷との差の吸収であり
、ボイラの負荷応答性を超える急激な負荷変化に対応し
てその時の応答遅れを吸収すると共に、送電線事故等に
より所内単独負荷運転に移行する場合の余剰蒸気を排出
する機能を持ちあわせている。さらにもう一つの機能と
しては過熱器安全弁および再熱器安全弁としての機能を
果し、特に変圧、運転プラントと組合せる場合の圧力上
昇を抑えることができる。

従来のタービンバイパス系は第２図に示す如く。

高圧タービンバイパス装置として、ボイラ１より発生し
た蒸気を高圧タービン２をバイパスして流すための主蒸
気管３と低温再熱蒸気管４とを結ぶ高圧タービンバイパ
ス管５と、高圧タービンバイパス管５の蒸気流量を制御
するためのバイパス制御弁６と、バイパス制御弁６の出
口温度を制御するための減温器７とで構成され、低温再
熱蒸気管４には高圧タービン排気逆止弁８が設置されて
いる。また低圧タービンバイパス装置として、ボイラ１
の再熱器９を通過した蒸気を中圧タービン１０および低
圧タービン１１をバイパスして復水器１２へダンプする
ための高温再熱蒸気管１３と復水Ｗ＃１２とを結ぶ中、
低圧タービンバイパス管１４と、中、低圧タービンバイ
パス管１４の蒸気流量を制御するためのバイパス制御弁
１５と、バイパス制御弁１５の出口温度を制御するため
の減温器１６とで構成されている。復水器１２で凝縮し
た水は復水ポンプ１７．低圧ヒータ１８、脱気器１９．
給水ポンプ２０．高圧ヒータ２１の各々を通ってボイラ
１に送られ、再び高圧タービン２、中圧タービン１０お
よび低圧タービン１１を通して循環される０発電機２２
は高圧タービン２、中圧タービン１０および低圧タービ
ン１１によって駆動される。

この従来のタービンバイパス系を有する蒸気タービンプ
ラントでは中圧および低圧タービン１Ｏ２１１で起動、
昇速し、さらに低負荷を制御する場合がある。この場合
には中圧タービン１０の入口圧力が低いため制御性が良
いという長所がある反面。

高圧タービン２内は主蒸気加減弁から僅かに漏洩する蒸
気で再熱蒸気管の圧力に近い蒸気圧力状態になっている
ため、この中でロータが定格回転数で回転すると蒸気と
タービン翼との摩擦による風損により高圧タービン２内
の蒸気温度が過上昇し。

この温度が回転体（ロータ、タービン翼）の強度にとっ
て厳しい環境になるという問題があり、またケーシング
、ロータの伸び差に異常が生ずるという問題がある。ま
た従来のタービンバイパス系を有する蒸気タービンプラ
ントでは高圧タービン２あるいは高圧、中圧、低圧ター
ビン２．１０．１１同時に起動、昇速し、さらに低負荷
を制御する場合がある。この場合には高圧タービン２に
冷却蒸気が流れているため高圧タービン２内の蒸気温度
上昇は比較的低く維持される反面、高圧タービン２の蒸
気−メタルマツチングと中圧、低圧タービン１０．１１
の蒸気−メタルマツチングを同時に考慮して制御しなけ
ればならないという繁雑さがある。

かくの如くいずれの起動方式によっても夫々一長一短を
有する状況にある。

この従来のタービンバイパス系を二段の再熱器を有する
ボイラと組合せた二段再熱式蒸気タービンプラントに適
用すると、事態はさらに複雑になる。

二段の再熱器を有するボイラと組合せた二段再熱式蒸気
タービンプラントに前述した従来のタービンバイパス系
を適用すると第３図に示すようになる、超高圧タービン
バイパス装置として、ボイラ１より発生した超高圧高温
蒸気を超高圧タービン２３をバイパスして流すための超
高圧主蒸気管２４と第一低温再熱蒸気管２５とを結ぶ超
高圧タービンバイパス管２６と、超高圧タービンバイパ
ス管２６の蒸気流量を制御するためのバイパス制御弁２
７と。

バイパス制御弁２７の出口温度を制御するための減温器
２８とで構成され、第一低温再熱蒸気管２５には超高圧
タービン排気逆止弁２９が設置されている。

また高圧タービンバイパス装置として、ボイラ１の第一
段再熱器３０を通過した蒸気を高圧タービン２をバイパ
スして流すための第一高温再熱蒸気管３１と第二低温再
熱蒸気管３２とを結ぶ高圧バイパス管３３と、高圧ター
ビンバイパス管３３の蒸気流量を制御するためのバイパ
ス制御弁３４と、バイパス制御弁３４の出口温度を制御
するための減温器３５とで構成され、第二低温再熱蒸気
管３２には高圧タービン排気逆止弁３６が設置されてい
る。さらに低圧タービンバイパス装置として、ボイラ１
の第二段再熱器３７を通過した蒸気を中圧タービン１０
および低圧タービン１１をバイパスして復水器１２ヘダ
ンブするための第二高温再熱蒸気管３８と復水器１２と
を結ぶ中、低圧タービンバイパス管１４と、バイパス管
１４の蒸気流量を制御するためのバイパス制御弁１５と
、バイパス制御弁１５の出口温度を制御するための減温
器１６とで構成されている。復水器１２で凝縮した水は
復水ポンプ１７．低圧ヒータ１８、脱気器１９゜給水ポ
ンプ２０．高圧ヒータ２１の各々を通ってボイラ１に送
られ、再び超高圧タービン２３．高圧タービン２、中圧
タービン１０および低圧タービン１１を通して循環され
る０発電機２２は超高圧タービン２３゜高圧タービン２
．中圧タービン１０および低圧タービン１１によって駆
動される。

（発明が解決しようとする課題） 化石燃料の不足に伴う蒸気タービンプラントの性能向上
の重要開発機種として主蒸気圧力、温度を従来の機種よ
り高めた超高圧高温タービンの開発が進んでいる１国内
では従来の主蒸気入口条件である２４６蹟ｆｅｄ１５３
８℃を上回る３１６ｋｇｆ／ａＪ１５６６℃の超高圧高
温タービンの開発が完了し、すでに建設が進んでおり、
世界的には３１６１ｕｃｆ／ｄ１５９３℃級あるいは３
５０ｋｇｆ／ａＪ１５９３℃級のタービンの開発が進め
られている。これらの超高圧高温タービンは基本的には
二段の再熱器を有する二段再熱式の蒸気タービンプラン
トである。この二段再熱式蒸気タービンプラントの場合
、超高圧タービンの排気圧力は従来のタービンの約２倍
の圧力、すなわち１００ｋｇｆ／ｃｊｇ程度となる。蒸
気圧力が高いということは蒸気の密度が高いことであり
、この高圧蒸気と動翼との摩擦による風損は従来のター
ビンよりも大きくなり、それによる温度上昇から回転体
（ロータ、動翼）の強度の限界を超える可能性がある。

このため従来のタービンバイパス系を二段再熱式超高圧
高温タービンに適用することは非常に困難である。さら
に超高圧高温タービンの場合、蒸気タービンの部品材料
にマルテンサイト系ステンレス鋼やオーステナイト系ス
テンレス鋼が使用されるため、タービンの伸び差に対し
ては従来のタービン以上の厳しい設計が要求されるので
、この点でも従来のバイパス系を適用することが非常に
困難である。

そこで１本発明の目的はプラントの起動時、運転監視の
対象となるタービン数を少なくして制御性を向上し、か
つ超高圧タービンの排気の過熱を軽減させることのでき
る二段再熱式蒸気タービンの起動方法およびその装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（１１１題を解決するための手段） 本発明に係る運転方法は超高圧タービンと高圧タービン
と中圧タービンと低圧タービンとからなるタービン系、
第一段再熱器と第二段再熱器とからなる再熱系、超高圧
タービンバイパス系と、高圧タービンバイパス系と中、
低圧タービンバイパス系とからなるタービンバイパス系
、各々出力制御に用いられる超高圧タービン用の主蒸気
加減弁。

高圧タービン用の第一再熱蒸気加減弁、中圧タービン用
の第二再熱蒸気加減弁を有する二段再熱式蒸気タービン
プラントの起動方法において、タービンバイパス系の運
転状態からタービン系への通気を開始するにあたり、高
圧タービンから低圧り−ビンにかけて再熱蒸気の一部が
流れるように第一再熱加減弁を制御し、かつ残りの再熱
蒸気は高圧および中、低圧タービンバイパス系を用いて
処理し、その場合超高圧タービンの内部圧力は略真空に
保持するようにしたことを特徴とする。

また１本発明に係る起動装置は超高圧タービンと高圧タ
ービンと中圧タービンと低圧タービンとからなるタービ
ン系、第一段再熱器と第二段再熱器とからなる再熱系、
超高圧タービンバイパス系と高圧タービンバイパス系と
中、低圧タービンバイパス系とからなるタービンバイパ
ス系、各々出力制御に用いられる超高圧タービン用の主
蒸気加減弁、高圧タービン用の第一再熱蒸気加減弁、中
圧タービン用の第二再熱蒸気加減弁を有する二段再熱式
蒸気タービンプラントにおいて、高圧タービンの排気側
と低圧タービンの入口側と連絡する高圧排気連絡管を排
気バイパス弁を介して、また超高圧タービンの排気側と
復水器とを連絡する超高圧排気バイパス管を超高圧排気
弁を介して各々設けたことを特徴とする。

（作用） プラント起動時、第一段再熱器を流れた再熱蒸気を高圧
タービンおよび低圧タービンに流し、タービン系の通気
を始める。また、残りの再熱蒸気は高圧タービンバイパ
ス装置および中、低圧タービンバイパス装置を使用して
復水器に排出する。

なお、その場合、超高圧タービンの排気側と復水器とを
連通させることにより内部圧力を真空に保持する。

このような起動方法においては運転監視の対象となるタ
ービンは高圧タービンおよび低圧タービンのみであり、
監視の複雑さを緩和することができる。しかも、超高圧
タービンの内部圧力は真空に保たれるために排気の過熱
を少なくすることができる。

（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法に適用される装置の一例を示して
いる。

タービン起動の初期においてはボイラ１からの蒸気は主
蒸気管２４を通り、バイパス制御弁２７で流Ｒ＊Ｊ御さ
れて減温器２８で温度を下げられ、第一低温再熱蒸気管
２５を通って第一段再熱器３０に至る。

第一低温再熱蒸気管２５には超高圧タービン排気逆止弁
２９が設置されているため、減温器２８を通フた蒸気は
超高圧タービン２３へは逆流しない、この後。

第一段再熱器３０で温度のみを回復して第一高温再熱蒸
気管３１を通り、バイパス制御弁３４で流量制御されて
減温器３５で温度を下げ、第二低温再熱蒸気管３２に至
る。この後、第二段再熱器３７で温度のみ回復して第二
高温再熱蒸気管３８を通って低圧タービンバイパス管１
４を通り減温器１６でさらに減温されて復水ｉ１２に放
出される。このタービンバイパス運転状態では主蒸気止
め弁３９、第−再熱蒸気止め弁４１．第二再熱蒸気止め
弁４３は全開状態でウオーミングされている。また超高
圧タービン２３の排気側と復水器１２とを接続する超高
圧排気バイパス管４７に設けた超高圧排気弁４８は全開
しており、超高圧タービン２３の内部圧力は復水器１２
の圧力と同等、すなわち真空状態に保たれている。また
、主蒸気加減弁４０のシート面かられずかに漏洩する蒸
気は超高圧タービン２３を流れ、超高圧排気バイパス管
４７．を通って復水器１２へ流れている。また、第一再
熱蒸気加減弁４２の出口と第二再熱蒸気加減弁４４の出
口を連通ずる第一再熱蒸気連絡管４９に設けた再熱蒸気
バイパス弁５０は全開しており、さらに高圧排気連絡管
４５に設けた排気バイパス弁４６も全開としておく、タ
ービンバイパス系の運転状態では、第一再熱蒸気加減弁
４２のわずかな漏洩蒸気量以外の蒸気はこれらの管路を
流れておらず、流量はほぼ零である。

このタービンバイパス系の運転状態から第一再熱蒸気加
減弁４２を開いて高圧タービンバイパス管３３を通って
第二段再熱器３７に流れていた蒸気の一部を高圧タービ
ン２に流す、この蒸気は高圧タービン２を通った後、高
圧排気連絡管４５を通って低圧タービン１１に流れるよ
うにして通気し、タービンの回転上昇を行なう、この時
、第一低温再熱蒸気管２５には超高圧タービン排気逆止
弁２９が設置されており、しかも蒸気加減弁４０が閉じ
ているので。

超高圧タービン２３の中にはほとんど蒸気がない状態で
運転されているにもかかわらず、真空状態であるので風
損が少なくなっており、運転上支障がない、また中圧タ
ービン１０には第一再熱蒸気連絡管４９を通して最少限
必要な冷却蒸気を流し、風損による中圧タービンＩＯの
過渡な温度上昇を抑える。

この運転状態での中圧タービン１０の過熱防止のための
追加もしくは補助的手段として中圧排気バイパス管５１
および中圧排気弁５２を設けることもできる。

タービンの容量が小さい時のように風損が少ない場合に
は第一再熱蒸気連絡管４９および中圧タービン排気バイ
パス管５１を設置しないでも運転上支障のない場合もあ
る。

この状態から超高圧タービン２３と中圧タービン１０の
メタルマツチング、伸び差等を考慮して、主蒸気加減弁
４０、第二再熱蒸気加減弁４４を開いて行き、この時、
排気バイパス弁４６．再熱蒸気バイパス弁５０は閉め、
同時に超高圧タービン排気弁４８゜また中圧タービン排
気弁５２が設置されている場合はその弁を閉じながら負
荷を上昇させてゆく、この過程で、超高圧タービン２３
の排気圧力が上昇し超高圧タービン排気逆止弁２９の弁
開の設定値より高くなり、また高圧タービン２の排気圧
力が上昇し高圧タービン排気逆止弁３６が全開する。こ
の後。

主蒸気加減弁４０．第一再熱蒸気加減弁４２．第二再熱
蒸気加減弁４４を開いて行き、これと共にバイパス制御
弁２７．３４．１５が全閉する。この状態よりさらに負
荷上昇するに際しては主蒸気加減弁４０のみで蒸気量を
増加して行く。

なお、タービン起動時の第一再熱蒸気加減弁４２の制御
性を確保するために小口径のバイパス弁を設置すること
もできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービン起動時に蒸気加減弁。

第二再熱蒸気加減弁を使用せず、第一再熱蒸気加減弁に
より通気し、回転上昇を行なうことで、タービン起動時
の運転監視の複雑さを緩和することができる。

また１本発明によれば、タービン起動時に超高圧タービ
ンの排気圧力を低く保てることから、超高圧タービン排
気の過熱を減少させる効果があり。

さらに、中圧タービンに冷却蒸気を流すことにより中圧
タービンの過熱を防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す二段再熱式蒸気タービ
ンプラントの系統図、第２図は従来のタービンバイパス
系統を有するタービンプラントの系統図、第３図は従来
のタービンバイパス系統を二段再熱式タービンプラント
に適用した時のタービンプラントの系統図を示す。 １・・・ボイラ　　　　　２・・・高圧タービン３．３
３・・・高圧タービンバイパス管６．３４・・・バイパ
ス制御弁　１０・・・中圧タービン１１・・・低圧ター
ビン　　１２・・・復水器１４・・・低圧タービンバイ
パス管 １５・・・バイパス制御弁　２２・・・発電機２３・・
・超高圧タービン ２６・・・超高圧タービンバイパス管 ２７・・・バイパス制御弁　　３０・・・第一段再熱器
３７・・・第二段再熱器　　４０・・・主蒸気加減弁４
２・・・第一再熱蒸気加減弁 ４４・・・第二再熱蒸気加減弁 ４５・・・高圧排気連絡管　　４６・・・排気バイパス
弁４７・・・超高圧排気バイパス管 ４８・・・超高圧排気弁　４９・・・第一再熱蒸気連絡
管５０・・・再熱蒸気バイパス弁 ５１・・・中圧排気バイパス管　　５２・・・中庄排気
弁代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第２ｖＡ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超高圧タービンと高圧タービンと中圧タービンと
   低圧タービンとからなるタービン系、第一段再熱器と第
   二段再熱器とからなる再熱系、超高圧タービンバイパス
   系と、高圧タービンバイパス系と中、低圧タービンバイ
   パス系とからなるタービンバイパス系、各々出力制御に
   用いられる超高圧タービン用の主蒸気加減弁、高圧ター
   ビン用の第一再熱蒸気加減弁、中圧タービン用の第二再
   熱蒸気加減弁を有する二段再熱式蒸気タービンプラント
   の起動方法において、前記タービンバイパス系の運転状
   態から前記タービン系への通気を開始するにあたり、前
   記高圧タービンから前記低圧タービンにかけて再熱蒸気
   の一部が流れるように前記第一再熱加減弁を制御し、か
   つ残りの再熱蒸気は前記高圧および中、低圧タービンバ
   イパス系を用いて処理し、その場合前記超高圧タービン
   の内部圧力は略真空に保持するようにしたことを特徴と
   する二段再熱式蒸気タービンプラントの起動方法。
2. （２）超高圧タービンと高圧タービンと中圧タービンと
   低圧タービンとからなるタービン系、第一段再熱器と第
   二段再熱器とからなる再熱系、超高圧タービンバイパス
   系と高圧タービンバイパス系と中、低圧タービンバイパ
   ス系とからなるタービンバイパス系、各々出力制御に用
   いられる超高圧タービン用の主蒸気加減弁、高圧タービ
   ン用の第一再熱蒸気加減弁、中圧タービン用の第二再熱
   蒸気加減弁を有する二段再熱式蒸気タービンプラントに
   おいて、前記高圧タービンの排気側と前記低圧タービン
   の入口側と連絡する高圧排気連絡管を排気バイパス弁を
   介して、また前記超高圧タービンの排気側と復水器とを
   連絡する超高圧排気バイパス管を超高圧排気弁を介して
   各々設けたことを特徴とする二段再熱式蒸気タービンプ
   ラントの起動装置。