JPH02154904A - 減温装置 - Google Patents
減温装置Info
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- JPH02154904A JPH02154904A JP30702488A JP30702488A JPH02154904A JP H02154904 A JPH02154904 A JP H02154904A JP 30702488 A JP30702488 A JP 30702488A JP 30702488 A JP30702488 A JP 30702488A JP H02154904 A JPH02154904 A JP H02154904A
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Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、冷却水注入時にスプレーノズルに発生する熱
応力を低減させるのに好適な減温装置に関する。
応力を低減させるのに好適な減温装置に関する。
近年急増する電力需要に応えるために大容量の火力発電
所が建設されているが、これらのボイラは部分負荷にお
いても高い発電効率を得るために超臨界圧から亜臨界圧
へ変圧運転を行なうことが要求されている。
所が建設されているが、これらのボイラは部分負荷にお
いても高い発電効率を得るために超臨界圧から亜臨界圧
へ変圧運転を行なうことが要求されている。
これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、負荷の最大、最小差も増大し、火力発電はベー
スロードから負荷調整用へと移行する傾向にあるからで
ある。
と共に、負荷の最大、最小差も増大し、火力発電はベー
スロードから負荷調整用へと移行する傾向にあるからで
ある。
このように火力発電は部分負荷での運転が増えた場合、
負荷に応じて圧力を変化させて運転する、いわゆる全負
荷では超臨界圧域、部分負荷では亜臨界圧力域で運転す
る変圧運転ボイラとすることによって、部分負荷での発
電効率を数％向上させることができる。
負荷に応じて圧力を変化させて運転する、いわゆる全負
荷では超臨界圧域、部分負荷では亜臨界圧力域で運転す
る変圧運転ボイラとすることによって、部分負荷での発
電効率を数％向上させることができる。
一方、ボイラから発生するＮＯｘは燃料中に含まれる窒
素骨が燃焼時に酸化されて生成するフューエル（Ｆｕｅ
ｌ） ＮＯｘと、炭化水素系燃料を燃焼する際に炭化水
素が空気中の窒素と反応し、更にいくつかの反応を経て
生じたブロンプトン（Ｐｒｏ、ｍｐｔ）ＮＯｘと、空気
中の窒素分子が高温において酸素と結合して生成するサ
ーマル（Ｔｈｅｒｍａｌ ） ＮＯ，とがあり、特にこ
のサーマルＮＯＸが問題視されている。
素骨が燃焼時に酸化されて生成するフューエル（Ｆｕｅ
ｌ） ＮＯｘと、炭化水素系燃料を燃焼する際に炭化水
素が空気中の窒素と反応し、更にいくつかの反応を経て
生じたブロンプトン（Ｐｒｏ、ｍｐｔ）ＮＯｘと、空気
中の窒素分子が高温において酸素と結合して生成するサ
ーマル（Ｔｈｅｒｍａｌ ） ＮＯ，とがあり、特にこ
のサーマルＮＯＸが問題視されている。
サーマルＮＯＸの生成は燃焼温度が高く、燃焼域での０
□濃度が高く、また高温域での燃焼ガスの滞留時間が長
くなるほど多量に発生するとされている。
□濃度が高く、また高温域での燃焼ガスの滞留時間が長
くなるほど多量に発生するとされている。
このことから、根本的にＮＯＸを抑制するためには、燃
焼温度、０□１度、滞留時間を抑制することが重要であ
り、特に燃焼温度が１，６００℃以上になるとＮＯｘが
急激に増加することから、極力燃焼温度を下げることが
重要視されている。
焼温度、０□１度、滞留時間を抑制することが重要であ
り、特に燃焼温度が１，６００℃以上になるとＮＯｘが
急激に増加することから、極力燃焼温度を下げることが
重要視されている。
このように、部分負荷での発電効率を向上させ、燃焼段
階でのＮＯｘの発生量を抑制するために排ガス再循環燃
焼法が採用されている。
階でのＮＯｘの発生量を抑制するために排ガス再循環燃
焼法が採用されている。
第４図は従来の排ガス再循環燃焼法を採用したボイラの
概略系統図である。
概略系統図である。
第４図において、１はボイラ火炉、２ａ、２ｂはボイラ
火炉１を囲続した水冷壁、３はバーナ、４はボイラの対
流伝熱部、５．６は対流伝熱部４に配置された過熱器お
よび再熱器、７はボイラの煙道、８は節炭器、９は排ガ
ス再循環ファン、１０はボイラ出口の煙道７からボイラ
火炉１の炉底１１へ排ガスを再循環する排ガス循環系統
、１２は排ガス再循環系統１０の排ガス量を制御するダ
ンパ、１３は過熱器５の入口に設けられた減温器、１４
は過熱器注水調整弁、Ｉ５は冷却水配管、Ｉ６は蒸気配
管である。
火炉１を囲続した水冷壁、３はバーナ、４はボイラの対
流伝熱部、５．６は対流伝熱部４に配置された過熱器お
よび再熱器、７はボイラの煙道、８は節炭器、９は排ガ
ス再循環ファン、１０はボイラ出口の煙道７からボイラ
火炉１の炉底１１へ排ガスを再循環する排ガス循環系統
、１２は排ガス再循環系統１０の排ガス量を制御するダ
ンパ、１３は過熱器５の入口に設けられた減温器、１４
は過熱器注水調整弁、Ｉ５は冷却水配管、Ｉ６は蒸気配
管である。
このような構造において、水冷壁２ａ、２ｂで構成され
たボイラ火炉１のバーナ３へ図示しティない燃料系統、
燃焼用空気系統から燃料と空気を投入して燃焼させ、主
にバーナ３からの高温火炎による輻射熱によって水冷壁
２ａ、２ｂを流れる作動媒体を加熱して蒸発させ、この
作動媒体をさらに対流伝熱部４の過熱器５、再熱器６へ
導き、ボイラ火炉１からの高温燃焼ガスによって所定の
蒸気条件になるように加熱される。
たボイラ火炉１のバーナ３へ図示しティない燃料系統、
燃焼用空気系統から燃料と空気を投入して燃焼させ、主
にバーナ３からの高温火炎による輻射熱によって水冷壁
２ａ、２ｂを流れる作動媒体を加熱して蒸発させ、この
作動媒体をさらに対流伝熱部４の過熱器５、再熱器６へ
導き、ボイラ火炉１からの高温燃焼ガスによって所定の
蒸気条件になるように加熱される。
とζろで、この種の発電用ボイラにおいては、その負荷
のできるだけ広い範囲にわたって、過熱器５および再熱
器６出口の蒸気温度を一定に保つことが、発電プラント
効率を維持するために必要である。
のできるだけ広い範囲にわたって、過熱器５および再熱
器６出口の蒸気温度を一定に保つことが、発電プラント
効率を維持するために必要である。
それは、過熱器５、再熱器６の蒸気温度制御を行なわな
い場合は、ボイラの負荷が下がるにつれて対流伝熱部４
においては、高温燃焼排ガス温度、流速が低下するため
に、過熱度が下がるからである。
い場合は、ボイラの負荷が下がるにつれて対流伝熱部４
においては、高温燃焼排ガス温度、流速が低下するため
に、過熱度が下がるからである。
このために、従来のボイラにおいては第４図に示す如く
、煙道７から炉底１１へ排ガス再循環系統１０が設けら
れ、この排ガス再循環系統１０は節炭器８出口の３５０
〜４３０℃の排ガスを吸引してボイラの炉底１１へ供給
するものである。
、煙道７から炉底１１へ排ガス再循環系統１０が設けら
れ、この排ガス再循環系統１０は節炭器８出口の３５０
〜４３０℃の排ガスを吸引してボイラの炉底１１へ供給
するものである。
−船釣に低負荷条件になるとボイラ火炉１の伝熱特性上
、ボイラ火炉１での熱吸収量と対流伝熱部４に配置され
た過熱器５、再熱器６での熱吸収量の割合が、高負荷条
件のときと比較して減少し、ボイラ火炉１での熱吸収量
が多くなる。
、ボイラ火炉１での熱吸収量と対流伝熱部４に配置され
た過熱器５、再熱器６での熱吸収量の割合が、高負荷条
件のときと比較して減少し、ボイラ火炉１での熱吸収量
が多くなる。
そこで、低負荷条件になると煙道７から炉底１１の排ガ
ス再循環系統１０によって排ガスをボイラ火炉１内へ投
入することによって、ボイラ火炉１内での熱吸収量を減
少させると共に、対流伝熱部４内を流れる燃焼排ガス温
度を高め、これによって実質的に過熱器５、再熱器６で
の熱吸収量を増加させて主蒸気、再熱蒸気の蒸気温度を
上昇させるのである。
ス再循環系統１０によって排ガスをボイラ火炉１内へ投
入することによって、ボイラ火炉１内での熱吸収量を減
少させると共に、対流伝熱部４内を流れる燃焼排ガス温
度を高め、これによって実質的に過熱器５、再熱器６で
の熱吸収量を増加させて主蒸気、再熱蒸気の蒸気温度を
上昇させるのである。
一方、排ガス再循環系統１０からの排ガスによって過熱
器５、再熱器６の蒸気温度が上りすぎた場合には、冷却
水配管１５の過熱器注水調節弁１４を開いて減温器１３
内のスプレーノズル１７から注水し、蒸気温度を低下さ
せていた。
器５、再熱器６の蒸気温度が上りすぎた場合には、冷却
水配管１５の過熱器注水調節弁１４を開いて減温器１３
内のスプレーノズル１７から注水し、蒸気温度を低下さ
せていた。
従来技術の水注入式減温器１３は、冷却水が注入されな
い場合、スプレーノズル１７が過熱蒸気にさらされてい
るためにスプレーノズルの外面は過熱蒸気温度と等温に
過熱されており、冷却水注入と同時にまずスプレーノズ
ル１７の内面が冷却水温度近くまで急冷されるため、ス
プレーノズル１７の内面と外面との間には大きな温度差
が生じ、この温度差に伴うスプレーノズル１７の熱膨張
の差によ（応力も大きく破損する欠点があった。
い場合、スプレーノズル１７が過熱蒸気にさらされてい
るためにスプレーノズルの外面は過熱蒸気温度と等温に
過熱されており、冷却水注入と同時にまずスプレーノズ
ル１７の内面が冷却水温度近くまで急冷されるため、ス
プレーノズル１７の内面と外面との間には大きな温度差
が生じ、この温度差に伴うスプレーノズル１７の熱膨張
の差によ（応力も大きく破損する欠点があった。
本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、冷却水の注入時にスプレーノ
ズルの内面と外面の間に発生する温度差を少なくし、し
かも発生応力を低下させてスプレーノズルの寿命を増加
させることにある。
その目的とするところは、冷却水の注入時にスプレーノ
ズルの内面と外面の間に発生する温度差を少なくし、し
かも発生応力を低下させてスプレーノズルの寿命を増加
させることにある。
本発明を前述の目的を達成するために、蒸気配管から冷
却水配管に低温蒸気をバイパスさせる蒸気バイパス配管
を設け、スプレーノズルを低温蒸気によって冷却するよ
うにしたものである。
却水配管に低温蒸気をバイパスさせる蒸気バイパス配管
を設け、スプレーノズルを低温蒸気によって冷却するよ
うにしたものである。
冷却水が注入されない場合はスプレーノズルの内面は低
温蒸気によって冷却されるので、スプレーノズルの内面
と外面の温度差は少なくなり、熱応力の発生も少なくな
る。
温蒸気によって冷却されるので、スプレーノズルの内面
と外面の温度差は少なくなり、熱応力の発生も少なくな
る。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の実施例に係る減温装置の概略系統図、
第２図は冷却水流量、温度と時間の関係を示す特性曲線
図、第３図は他の実施例を示す減温装置の概略系統図で
ある。
第２図は冷却水流量、温度と時間の関係を示す特性曲線
図、第３図は他の実施例を示す減温装置の概略系統図で
ある。
第１図において、５は過熱器、１３は減温器、１４は注
水調整弁、１５は冷却水配管、１６は蒸気配管、１７は
スプレーノズルで従来のものと同一のものを示す。
水調整弁、１５は冷却水配管、１６は蒸気配管、１７は
スプレーノズルで従来のものと同一のものを示す。
１８は過熱器５の上流に位置する蒸気配管１６から冷却
水配管１５に低温蒸気をバイパスさせる蒸気バイパス配
管、１９は三方弁、２０は出口蒸気配管である。
水配管１５に低温蒸気をバイパスさせる蒸気バイパス配
管、１９は三方弁、２０は出口蒸気配管である。
この様な構造において、蒸気配管１６の低温蒸気は過熱
器５において過熱され減温器１３へ流入する。
器５において過熱され減温器１３へ流入する。
減温器１３では出口蒸気配管２０の蒸気温度を制御する
ため冷却水配管１５の冷却水がスプレーノズル１７から
注入される。冷却水は三方弁１９を通ってスプレーノズ
ル１７より注入されるが冷却水が不用の場合は三方弁１
９が全閉となり、低温蒸気バイパス管１８を通してスプ
レーノズル１７には低温蒸気が流入し、スプレーノズル
１７の内面を低温蒸気で冷却することになる。
ため冷却水配管１５の冷却水がスプレーノズル１７から
注入される。冷却水は三方弁１９を通ってスプレーノズ
ル１７より注入されるが冷却水が不用の場合は三方弁１
９が全閉となり、低温蒸気バイパス管１８を通してスプ
レーノズル１７には低温蒸気が流入し、スプレーノズル
１７の内面を低温蒸気で冷却することになる。
なお、冷却水は減温器１３後流に設置された図示してい
ない温度計発信器からの信号に、より冷却水であるスプ
レ流量調整弁１４が制御され注入流量が調整される。こ
の時は三方弁１９は冷却水配管１５側が開き、蒸気バイ
パス配管１８側は閉じられている。
ない温度計発信器からの信号に、より冷却水であるスプ
レ流量調整弁１４が制御され注入流量が調整される。こ
の時は三方弁１９は冷却水配管１５側が開き、蒸気バイ
パス配管１８側は閉じられている。
次に冷却水が不用となった場合、三方弁１９の冷却水配
管１５側は閉じられ、逆に蒸気バイパス配管１８側は開
く。この場合、蒸気バイパス配管１８を通して蒸気配管
１６の低温蒸気がスプレーノズル１７へ流入しスプレー
ノズル１７の温度を減温罪人口過熱蒸。
管１５側は閉じられ、逆に蒸気バイパス配管１８側は開
く。この場合、蒸気バイパス配管１８を通して蒸気配管
１６の低温蒸気がスプレーノズル１７へ流入しスプレー
ノズル１７の温度を減温罪人口過熱蒸。
気温度板下に保持する働きをする。
この様に、冷却水配管１５からの冷却水が注入されない
場合は、スプレーノズル１７を蒸気バイパス配管１８か
らの低温蒸気によって冷却するので、スプレーノズル１
７の内面と外面の温度差は小さくなり、温度差による熱
応力も低下することができる。
場合は、スプレーノズル１７を蒸気バイパス配管１８か
らの低温蒸気によって冷却するので、スプレーノズル１
７の内面と外面の温度差は小さくなり、温度差による熱
応力も低下することができる。
第２図はスプレ−ノズル１７０発生温度差低減効果を示
すもので、図中曲線Ａは本発明の実施例に係るスプレー
ノズルの温度、点線Ｂは従来のスプレーノズルの温度を
示し、曲線Ｃは冷却水配管１５からの冷却水流量を示す
。
すもので、図中曲線Ａは本発明の実施例に係るスプレー
ノズルの温度、点線Ｂは従来のスプレーノズルの温度を
示し、曲線Ｃは冷却水配管１５からの冷却水流量を示す
。
第２図は、冷却水注入前後のスプレーノズル１７の温度
の変化を示したもので、本発明の減温装置の場合、冷却
水注入前においては蒸気バイパス配管１８からの低温蒸
気の流入によりスプレーノズル１７の温度が減温器１３
の入口過熱蒸気温度以下の温度に保持されており、冷却
水注入直後の温度降下中、すなわちスプレーノズル１７
の内面と外面に発生する温度差が低減されていることが
わかる。
の変化を示したもので、本発明の減温装置の場合、冷却
水注入前においては蒸気バイパス配管１８からの低温蒸
気の流入によりスプレーノズル１７の温度が減温器１３
の入口過熱蒸気温度以下の温度に保持されており、冷却
水注入直後の温度降下中、すなわちスプレーノズル１７
の内面と外面に発生する温度差が低減されていることが
わかる。
この発生温度差の低減によりスプレーノズル１７の寿命
は各段に向上することになる。
は各段に向上することになる。
例えば、通常ボイラの減温器の使用範囲である蒸気温度
４００〜５００℃、冷却水注入前２００℃において、３
００〜４００℃の低温蒸気を使用することで発生温度差
は約５０℃低減でき、その結果スプレーノズルの寿命は
１０〜２０倍程度向上することになる。
４００〜５００℃、冷却水注入前２００℃において、３
００〜４００℃の低温蒸気を使用することで発生温度差
は約５０℃低減でき、その結果スプレーノズルの寿命は
１０〜２０倍程度向上することになる。
第３図のものは他の実施例を示すもので、第１図のもの
と異なる点は第１図のものにおいては、三方弁１９を用
いたが、第３図のものは三方弁１９に代えて逆止弁２１
を用いた点である。
と異なる点は第１図のものにおいては、三方弁１９を用
いたが、第３図のものは三方弁１９に代えて逆止弁２１
を用いた点である。
第３図のものは、冷却水と低温蒸気との切換えを低温蒸
気バイパス配管１８に設置した逆止弁２１により行うも
ので、従来の減温器の改造によって本発明を実施しよう
とする場合においては改造範囲がせまく有利である。
気バイパス配管１８に設置した逆止弁２１により行うも
ので、従来の減温器の改造によって本発明を実施しよう
とする場合においては改造範囲がせまく有利である。
本発明によればスプレーノズルは低温蒸気によって冷却
されるので、スプレーノズルの内面と外面の温度差は少
なくなり、温度差による発生応力も小さくなる。
されるので、スプレーノズルの内面と外面の温度差は少
なくなり、温度差による発生応力も小さくなる。
第１図は本発明の実施例に係る減温装置の概略系統図、
第２図は縦軸に温度、流量、横軸に時間を示した特性曲
線図、第３図は他の実施例を示す概略系統図、第４図は
従来技術におけるボイラの概略系統図である。 １３・・・・・・減温器、１５・・・・・・冷却水配管
、１６・・・・・・蒸気配管、１７・・・・・・スプレ
ーノズル、１８・・・・・・蒸気バイパス配管。 ｊ１２図
第２図は縦軸に温度、流量、横軸に時間を示した特性曲
線図、第３図は他の実施例を示す概略系統図、第４図は
従来技術におけるボイラの概略系統図である。 １３・・・・・・減温器、１５・・・・・・冷却水配管
、１６・・・・・・蒸気配管、１７・・・・・・スプレ
ーノズル、１８・・・・・・蒸気バイパス配管。 ｊ１２図
Claims (1)
- 蒸気配管の途中に減温器を設け、この減温器のスプレー
ノズルより冷却水配管の冷却水を注入して蒸気温度を低
下させるものにおいて、前記蒸気配管から冷却水配管に
低温蒸気をバイパスさせる蒸気バイパス配管を設け、ス
プレーノズルを低温蒸気によつて冷却するようにしたこ
とを特徴とする減温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307024A JP2713587B2 (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 減温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307024A JP2713587B2 (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 減温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02154904A true JPH02154904A (ja) | 1990-06-14 |
| JP2713587B2 JP2713587B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17964111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307024A Expired - Fee Related JP2713587B2 (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 減温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2713587B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS574602U (ja) * | 1980-06-11 | 1982-01-11 | ||
| JPS63173611U (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-10 |
-
1988
- 1988-12-06 JP JP63307024A patent/JP2713587B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS574602U (ja) * | 1980-06-11 | 1982-01-11 | ||
| JPS63173611U (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2713587B2 (ja) | 1998-02-16 |
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