JPH01318706A - 二段再熱タービンのタービンバイパス装置 - 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
熱タービンのタービンバイパス装置に関する。

（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
なか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事である。

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こ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
の機能を果す。

従来のタービンバイパス系統を、二段の再熱器を有する
ボイラと組合せた二段再熱タービンに適用した場合のタ
ービンバイパス系統を第３図に示す、同図において超高
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１３をバイパスして流
すための主蒸気管３と超高圧タービン１３の排気側の第
一低温再熱管４１とを結ぶ超高圧蒸気パイパスライン７
と、その超高圧蒸気バイパスライン７の蒸気流量を制御
するための超高圧蒸気バイパス弁７１および超高圧蒸気
バイパス弁７１の出口温度を制御するための減温器７２
とで構成され、第一低温再熱管４１には超高圧タービン
排気逆止弁４４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
再熱器９１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管５１と高圧タービン２の
排気側の第二低温再熱管４２とを結ぶ高圧蒸気バイパス
ライン６と、この高圧蒸気バイパスライン６の蒸気流量
を制御するための高圧蒸気バイパス弁６１および高圧蒸
気バイパス弁６１の出口温度を制御するための減温器６
２とで構成されこの第二低温再熱管４２には高圧タービ
ン排気逆止弁４５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、ボイラの第二
再熱器９２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ヘダンプする
ための第二高温再熱管５２とその復水器１２とを結ぶ低
圧蒸気バイパスライン１４と、この低圧蒸気バイパスラ
イン１４の蒸気流量を制御するための低圧蒸気バイパス
弁１５および低圧蒸気バイパス弁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。

また復水器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および高圧ヒー
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１３、高圧タービン２、中圧タービンｌＯおよび
低圧タービン１１を介して循環される。

発電機２２は超高圧タービン１３、高圧タービン２゜中
圧タービンｌＯ１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統を有する蒸気タービン
プラントの起動方法としては次の方法がある。ボイラ１
の点火により蒸気温度が目標温度に到達するまでは、超
高圧タービン１３、高圧タービン２、中圧タービン１０
、低圧タービン１１をバイパスさせて運転する。蒸気温
度が目標温度に到達した後に主蒸気加減弁３１．第一再
熱蒸気加減弁５５および第二再熱蒸気加減弁５７を徐々
に開いてタービンを起動させる。この時、上記各々の加
減弁は超高圧蒸気バイパス弁７１、高圧蒸気バイパス弁
６１゜低圧蒸気バイパス弁１５と各々連動されて作動し
、蒸気圧カ一定の制御を行なう。

（発明が解決しようとする課題） しかして二段再熱式超高圧タービンの場合、超高圧ター
ビンの排気圧力は定格負荷で約１００ｋｇ／ａＪ。

バイパス運転時は約３０ｋｇ／ｃｄと高い圧力となる。

蒸気圧力が高いという事は蒸気の密度が高いことであり
、この高圧蒸気とタービン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る。この風損による温度上昇
はバイパス運転時の低流斌域において特に大きくなり、
ロータ、タービン翼の回転体の強度の限界を超える可能
性がある。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
スブナイト系ステンレス鋼が使用されるため、タービン
回転体の過度の温度上昇はタービン伸び差に対しても従
来タービン以上の厳しい設計が要求される。このように
二段再熱タービンに従来のバイパス系統を適用する事は
運用上、非常に困難となる。

本発明の目的は、二段再熱タービンバイパス系統におい
てさらに超高圧タービンの排気と復水器とを連通した超
高圧排気バイパスラインを設けることにより、タービン
起動時に超高圧タービンの排気圧力を下げ、蒸気温度の
過度の上昇を防止し、タービンバイパス系統を有する二
段再熱式タービンの起動を容易にする二段再熱タービン
のタービンバイパス装置に関するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の二段再熱タービンのタービンバイパス装置は、
二段の再熱器を有するボイラで発生した蒸気が主蒸気管
−を経て超高圧タービンに流入しその超高圧タービンか
ら前記ボイラの第一再熱器を通り第一高温再熱管を経て
高圧タービンに流入し、またその高圧タービンから前記
ボイラの第二再熱器を通り第二高温再熱管を経て中圧タ
ービンに流入し、さらに低圧タービンを通過して復水器
へ導かれる二段再熱タービンにおいて、前記主蒸気管か
ら分岐して前記超高圧タービンをバイパスして前記第一
再熱器に至る超高圧蒸気バイパスラインと、前記第一高
温再熱管から分岐して高圧タービンをバイパスして第二
再熱器に至る高圧蒸気バイパスラインと、前記第二高温
再熱管から分岐して前記中圧、低圧タービンをバイパス
して前記復水器へ至る低圧蒸気バイパスラインとを具備
し、さらに前記超高圧タービンから第一再熱器に至る第
一低温再熱管の超高圧タービン排気逆止弁の上流側と復
水器との間を超高圧排気バイパス弁および減温器を有す
る超高圧排気バイパスラインで連通したことを特徴とす
るものである。

２、　さらに本発明の二段再熱タービンのタービンバイ
パス装置は、二段の再熱器を有するボイラで発生した蒸
気が主蒸気管を経て超高圧タービンに流入しその超高圧
タービンから前記ボイラの第一再熱器を通り第一高温再
熱管を経て高圧タービンに流入し、またその高圧タービ
ンから前記ボイラの第二再熱器を通り第二高温再熱管を
経て中圧タービンに流入し、さらに低圧タービンを通過
して復水器へ導かれる二段再熱タービンにおいて、前記
主蒸気管から分岐して前記超高圧タービンをバイパスし
て前記第一再熱器に至る超高圧蒸気バイパスラインと、
前記第一高温再熱管から分岐して高圧タービンをバイパ
スして第二再熱器に至る高圧蒸気バイパスラインと、前
記第二高温再熱管から分岐して前記中圧、低圧タービン
をバイパスして前記復水器へ至る低圧蒸気バイパスライ
ンとを具備し、さらに前記超高圧タービンから第一再熱
器に至る第一低温再熱管の超高圧タービン排気逆止弁の
上流側と上記低圧タービンの蒸気入口との間を超高圧排
気バイパス弁を有する超高圧排気バイパスラインで連通
し、かつ前記高圧タービンの第二低温再熱管の高圧ター
ビン排気逆止弁の上流側と前記復水器との間を高圧ター
ビン排気バイパス弁および減温器を有する高圧排気バイ
パスラインで連通したことを特徴とするものである。

（作　　用） 本発明においては、タービンの通気時には超高圧タービ
ンを通過した蒸気が超高圧排気バイパスラインを経て超
高圧排気バイパス弁で減圧され、減温器で減温されたの
ち、復水器に流入する。このため超高圧排気の応力は、
はゾ真空に保たれることになり、低流量域においても風
損による温度上昇は小さくなり、良好なタービンバイパ
ス運転が可能となる。

さらに本発明においては、タービン起動時にボイラで発
生した蒸気の一部が超高圧タービンを流れ、超高圧排気
バイパスラインを経て低圧タービンを流入し、さらに高
圧タービンの排気を復水器に流すことにより、超高圧タ
ービンにおける風損を減少して温度上昇を抑さえ、さら
に高圧タービン排気圧力を復水器内圧力と等しくなって
風損を減少させかつ温度上昇を抑さえる。

（実　施　例） °以下本発明を第１図および第２図に示す実施例を参照
して説明する。第１図および第２図において、第３図と
同一符号は同一部分を示すものであるからその説明を省
略する０本発明の二段再熱タービンのタービンバイパス
装置は、第１図に示すように超高圧タービン１３からボ
イラ１の第一再熱器９１に到る第一低温再熱管４１の超
高圧タービン排気逆止弁４４の上流側と復水器１２との
間を超高圧排気バイパス弁８２および減温器８３を有す
る超高圧排気バイパスライン８１で連通したことを特徴
とするものである。

このように構成された本発明の二段再熱タービンのター
ビンバイパス装置においては、ボイラ点火から通気の過
程において、ボイラ１からの蒸気は、主蒸気管３を通っ
て超高圧蒸気バイパス弁７１で流量制御され、減温器７
２で温度制御されて第一低温再熱管４１を通って第一再
熱器９１に至る。第一低温再熱管４１には超高圧タービ
ン排気逆止弁４４が設置されているため、減温器７２を
通った蒸気は超高圧タービン１３へは逆流しないに の後、第一再熱器９１で昇温されて、第一高温再熱管５
１を通り、高圧蒸気バイパス弁６１で流量制御され、減
温器６２で温度制御されて第二低温再熱管４２に至る。

この後、第二再熱器９２で昇温され、第二高温再熱管５
２を通って低圧蒸気バイパスライン１４を通り、低圧蒸
気バイパス弁１５で流量制御。

減温器１６で温度制御されて復水器１２に放出される。

この運転状態においては、主蒸気加減弁３１．第一再熱
蒸気加減弁５５、第二再熱蒸気加減弁５７および超高圧
排気バイパス弁８２は全閉している。

タービン通気時には、超高圧蒸気バイパス弁７１、高圧
蒸気バイパス弁６１および低圧蒸気バイパス弁１５を徐
々に閉じてゆくと同時に、主蒸気加減弁３１゜第一再熱
蒸気加減弁５５および第二再熱蒸気加減弁５７を徐々に
開けてゆき、タービン速度上昇および負荷上昇を行なう
、この時、超高圧排気バイパス弁８２も徐々に開いてゆ
くことにより、超高圧タービン１３を通過した蒸気は、
超高圧排気バイパスライン８１を経て超高圧排気バイパ
ス弁８２で減圧され、減温器８３で減温された後に、復
水器１２に流入する。

°このため超高圧排気の圧力はほぼ真空に保たれること
になり、低流量域においても風損による温度上昇は小さ
くなり、良好なタービンバイパス運転が可能となる。負
荷上昇は続けてゆき、超高圧タービン排気蒸気量が、風
損による過度な温度上昇を防ぐまで増大した時点で、超
高圧排気バイパス弁８２を閉じてゆく。超高圧排気バイ
パス弁８２を閉じるに従って超高圧排気圧力は上昇し最
終的には超高圧タービン排気逆止弁４４が全開し、超高
圧タービン排気蒸気の全量が第一再熱器９１に流入する
。

このように本発明の第１図に示す実施例においては、タ
ービン起動時に超高圧タービン１３の排気圧力を低く保
ち、超高圧タービン排気の温度は温度上昇を防止するこ
とにより、良好なタービンバイパス運転が可能となる。

本発明の第２図に示す他の実施例においては、超高圧タ
ービン１３の排気を低圧タービン１１に導くために、第
一低温再熱管４１の超高圧タービン排気逆止弁４４の上
流側と高圧タービン１０から低圧タービン１１へ蒸気を
通す蒸気管２３との間を超高圧排気バイパス弁８２を有
する超高圧排気バイパスライン８１で連通し、さらに高
圧タービン１０の第二低温再熱管４２の高圧タービン排
気逆止弁４５の上流側と復水器１２との間を高圧排気バ
イパス弁４８および減温器５０を有する高圧排気バイパ
スライン４７で連通したことを特徴とするものである。

次にこのように構成された第２図に示す二段再熱タービ
ンのタービンバイパス装置の作動を説明する。第２図に
おいて、タービン起動時及び低負荷時には、ボイラ１で
発生した一部蒸気は、主蒸気止め弁３１、主蒸気加減弁
３２を経て超高圧タービン１３に流入する。この超高圧
タービン１３に仕事をした蒸気は、超高圧排気バイパス
ライン８１及び超高圧排気バイパス弁８２を通過し、低
圧タービン１１に流入してさらに仕事をして復水器１２
にて凝縮する。前記ボイラ発生蒸気の残りは、超高圧蒸
気バイパスライン７、超高圧蒸気バイパス弁７１と減温
器７２を通過して第一再熱器９１で再加熱される。

さらに前記第一再熱器９１にて加熱された蒸気は、第一
高温再熱管５１、高圧蒸気バイパスライン６、高圧蒸気
バイパス弁６１と減温器６２を経て減温、減圧されて第
二再熱器９２に至る。前記第二再熱器９２にて再加熱さ
れた蒸気は、第二高温再熱管５２、低圧蒸気バイパスラ
イン１４、低圧蒸気バイパス弁１５及び減温器１６を経
て減圧・減温されて復水器１２へ至る。

上記のシステムによりある程度のタービン負荷は、超高
圧タービン１３、低圧タービン１１のみに蒸気を流すこ
とによって負うことが出来るため、負荷制御は、主蒸気
加減弁３２のみで行うことが出来る。又、従来の二段再
熱式タービンバイパス系統に比較して超高圧タービン１
３の排気を低圧タビーン１１の入口に接続することによ
り圧力を低くして風損を減少させて温度上昇を抑える。

さらに高圧タービン２の排気を高圧排気バイパスライン
４７と高圧排気バイパス弁４８および減温器を経て復水
器１２へ接続し、負荷上昇及び低負荷時に高圧タービン
内圧力を復水器１２の内圧と等しくする。これによって
高圧タービン内圧力を低下させタービン風損を減少させ
温度上昇を制える。

又、超高圧タービン１３の蒸気入口部より分岐した主蒸
気バイパスライン５３と主蒸気バイパス弁５４を経て、
高圧タービン２を冷却するために微量の主蒸気が流れる
。この主蒸気によって高圧タービン２内で風損により発
生する熱量を吸収し温度上昇を抑える。

この状態から高圧タービン２及び中圧タービン１０のメ
タルマツチング、伸び差等を考慮して、第一再熱加減弁
５６と第二再熱加減弁５８を開いていき、この時、主蒸
気バイパス弁５４は全閉し、同時に高圧排気バイパス弁
４８を全閉にする。又超高圧タービン排気バイパス弁８
２を全閉し、タービンの制御を主蒸気加減弁３２、第一
再熱加減弁５６および第二再熱加減弁５８で行う。

この第２図の実施例によれば、タービン起動時及び低負
荷時に超高圧タービン排気圧力を低く保　４てるので、
さらに高圧タービン排気圧力も低く保っていることによ
り、各排気の過熱を減少させる効果がある。又、この実
施例によれば、タービン起°動時及び低負荷時に第一再
熱蒸気加減弁、第二再熱蒸気加減弁を使用せず主蒸気加
減弁により通気、回転上昇及び負荷制御を行うことで、
タービン起動時及び低負荷時の運転監視の複雑さを除外
することが出来る。同時にタービン制御を簡素化出来る
効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、二段再熱式タービンに
おいて超高圧タービンから第一再熱器に至る第一低温再
熱管と復水器との間を超高圧排気バイパス弁および減温
器を有する超高圧排気バイパスラインで連通したことに
より、タービン起動時に超高圧タービンの排気圧力を低
く保ち、超高圧タービン排気の過度な温度上昇を防止す
ることにより、良好なタービンバイパス運転が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による二段再熱タービンの
タービンバイパス装置のそれぞれ異なる実施例を示す配
管系統図、第３図に従来の二段再熱タービンのタービン
バイパス装置を示す配管系統図である。 １・・・ボイラ　　　　　　２・・・高圧タービン６・
・・高圧蒸気バイパスライン ７・・・超高圧蒸気バイパスライン １０・・・中圧タービン　　　１１・・・低圧タービン
１２・・・復水器 １３・・・超高圧タービン １４・・・低圧蒸気バイパスライン ２２・・・発電機 ４１・・・第一低温再熱管 ４２・・・第二低温再熱管 ４４・・・超高圧タービン排気逆止弁 ４５・・・高圧タービン排気逆止弁 ４７・・・高圧排気バイパスライン ４８・・・高圧排気バイパス弁 ５０・・・減温器 ８１・・・超高圧排気バイパスライン ８２・・・超高圧排気バイパス弁 ８３・・・減温器　　　　　　９１・・・ボイラ第一再
熱器°９２・・・ボイラ第二再熱器 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図 ＠３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二段の再熱器を有するボイラで発生した蒸気が主蒸
   気管を経て超高圧タービンに流入しその超高圧タービン
   から前記ボイラの第一再熱器を通り第一高温再熱管を経
   て高圧タービンに流入し、またその高圧タービンから前
   記ボイラの第二再熱器を通り第二高温再熱管を経て中圧
   タービンに流入し、さらに低圧タービンを通過して復水
   器へ導かれる二段再熱タービンにおいて、前記主蒸気管
   から分岐して前記超高圧タービンをバイパスして前記第
   一再熱器に至る超高圧蒸気バイパスラインと、前記第一
   高温再熱管から分岐して高圧タービンをバイパスして第
   二再熱器に至る高圧蒸気バイパスラインと、前記第二高
   温再熱管から分岐して前記中圧、低圧タービンをバイパ
   スして前記復水器へ至る低圧蒸気バイパスラインとを具
   備し、さらに前記超高圧タービンから第一再熱器に至る
   第一低温再熱管の超高圧タービン排気逆止弁の上流側と
   復水器との間を超高圧排気バイパス弁および減温器を有
   する超高圧排気バイパスラインで連通したことを特徴と
   する二段再熱タービンのタービンバイパス装置。 ２、二段の再熱器を有するボイラで発生した蒸気が主蒸
   気管を経て超高圧タービンに流入しその超高圧タービン
   から前記ボイラの第一再熱器を通り第一高温再熱管を経
   て高圧タービンに流入し、またその高圧タービンから前
   記ボイラの第二再熱器を通り第二高温再熱管を経て中圧
   タービンに流入し、さらに低圧タービンを通過して復水
   器へ導かれる二段再熱タービンにおいて、前記主蒸気管
   から分岐して前記超高圧タービンをバイパスして前記第
   一再熱器に至る超高圧蒸気バイパスラインと、前記第一
   高温再熱管から分岐して高圧タービンをバイパスして第
   二再熱器に至る高圧蒸気バイパスラインと、前記第二高
   温再熱管から分岐して前記中圧、低圧タービンをバイパ
   スして前記復水器へ至る低圧蒸気バイパスラインとを具
   備し、さらに前記超高圧タービンから第一再熱器に至る
   第一低温再熱管の超高圧タービン排気逆止弁の上流側と
   上記低圧タービンの蒸気入口との間を超高圧排気バイパ
   ス弁を有する超高圧排気バイパスラインで連通し、かつ
   前記高圧タービンの第二低温再熱管の高圧タービン排気
   逆止弁の上流側と前記復水器との間を高圧タービン排気
   バイパス弁および減温器を有する高圧排気バイパスライ
   ンで連通したことを特徴とする二段再熱タービンのター
   ビンバイパス装置。