JPH02185605A - 蒸気タービン装置を低負荷レベルで運転する方法 - Google Patents
蒸気タービン装置を低負荷レベルで運転する方法Info
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- JPH02185605A JPH02185605A JP1310494A JP31049489A JPH02185605A JP H02185605 A JPH02185605 A JP H02185605A JP 1310494 A JP1310494 A JP 1310494A JP 31049489 A JP31049489 A JP 31049489A JP H02185605 A JPH02185605 A JP H02185605A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
- F01K3/20—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by combustion gases of main boiler
- F01K3/22—Controlling, e.g. starting, stopping
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G5/00—Controlling superheat temperature
- F22G5/02—Applications of combustion-control devices, e.g. tangential-firing burners, tilting burners
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- 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、蒸気タービン装Ｗ（以下、単にｒシステム」
という場合がある）の運転方法に関し、特に低負荷レベ
ルで運転方法に関する。
という場合がある）の運転方法に関し、特に低負荷レベ
ルで運転方法に関する。
たとえば、ボイラ燃焼式の発電所ｃ以下、「動力プラン
ト」ともいう）における蒸気タービンの運転中、しばし
ば、非常に低い負荷レベルで、多くの場合、定格負荷の
５〜ｌＯ％という低いレベルで蒸気タービンを長期間に
亙り運転する必要がある。しかしながら、かかる蒸気タ
ービンは定格負荷で動作するよう設計されているので非
常に低いレベルで運転するとエネルギ利用効率が必然的
に低下する。加えて、公知の低負荷レベル運転方法を実
施すると温度が過渡的に変化するが、これはプラントの
有効寿命に悪影響を与える。
ト」ともいう）における蒸気タービンの運転中、しばし
ば、非常に低い負荷レベルで、多くの場合、定格負荷の
５〜ｌＯ％という低いレベルで蒸気タービンを長期間に
亙り運転する必要がある。しかしながら、かかる蒸気タ
ービンは定格負荷で動作するよう設計されているので非
常に低いレベルで運転するとエネルギ利用効率が必然的
に低下する。加えて、公知の低負荷レベル運転方法を実
施すると温度が過渡的に変化するが、これはプラントの
有効寿命に悪影響を与える。
動力プラントで用いられる蒸気タービンは、複数の人口
ノズルを介して蒸気が供給される第１段を有する区分を
含み、上記人口ノズルは第１段のハウジングの周囲全体
又は周囲の選択部分に分布した状態で配設されている。
ノズルを介して蒸気が供給される第１段を有する区分を
含み、上記人口ノズルは第１段のハウジングの周囲全体
又は周囲の選択部分に分布した状態で配設されている。
第１段への蒸気の供給は次に述べる２つの方式のうちの
何れかにより行われる。これら２つの方式とは、蒸気を
全ての入口ノズルを通して均等に供給する全周噴射方式
と、選択した入口ノズルに給気するタービン加減弁を順
次閉鎖してタービン出力を徐々に減じる部分噴射方式で
ある。
何れかにより行われる。これら２つの方式とは、蒸気を
全ての入口ノズルを通して均等に供給する全周噴射方式
と、選択した入口ノズルに給気するタービン加減弁を順
次閉鎖してタービン出力を徐々に減じる部分噴射方式で
ある。
全周噴射方式による運転状態にあるタービンを、ボイラ
に水を供給する給水ポンプを減速する変圧運転と呼ばれ
る方式により負荷を減じた状態で運転する場合がある。
に水を供給する給水ポンプを減速する変圧運転と呼ばれ
る方式により負荷を減じた状態で運転する場合がある。
これにより、ポンプ出力で起動するシステム全体、即ち
、ボイラ、過熱器及び最終的にタービン段内を通る蒸気
の圧力は減少する。圧力が減少すると、それに対応して
、これら構成要素を通って流れている蒸気の飽和温度が
下がって、負荷減少サイクルの度に、そのサイクルの間
、構成要素のドラム壁及び氷壁の温度が過渡的に変化す
るようになる。
、ボイラ、過熱器及び最終的にタービン段内を通る蒸気
の圧力は減少する。圧力が減少すると、それに対応して
、これら構成要素を通って流れている蒸気の飽和温度が
下がって、負荷減少サイクルの度に、そのサイクルの間
、構成要素のドラム壁及び氷壁の温度が過渡的に変化す
るようになる。
部分噴射方式による運転中のタービンの場合、先ず、選
択したタービン加減弁を順次閉鎖してタービン出力を減
少させる。この段階の間、通常の温度及び圧力条件はシ
ステム全体内で保たれる。
択したタービン加減弁を順次閉鎖してタービン出力を減
少させる。この段階の間、通常の温度及び圧力条件はシ
ステム全体内で保たれる。
ただし、タービンの第１段への蒸気の給気量は減少する
。
。
この方式は、第１段への蒸気供給量が成る比率、即ち大
抵のシステムでは、全開状態と全開状態の加減弁の数が
半々であるときの比率に減少する時点までは効率が最も
高い、上述の変圧運転法の実施により、以後の負荷減少
分に対応するのが一層効率的である。
抵のシステムでは、全開状態と全開状態の加減弁の数が
半々であるときの比率に減少する時点までは効率が最も
高い、上述の変圧運転法の実施により、以後の負荷減少
分に対応するのが一層効率的である。
（発明が解決しようとする課ｌり
上述の方式の何れの場合でも、ボイラ圧力を減少させる
と、成る大きさの熱応力がボイラに生じる。その大きな
理由は、蒸気飽和温度がボイラ圧力の減少につれ減少す
るからである。したがって、ボイラ圧力に下限値を設定
する手法が開発されている。いったん下限値に到達する
と、開放状態にあるタービン加減弁を絞り、即ち、これ
を通る蒸気流量を減少させることにより以後の負荷減少
を行う、加減弁を絞る方法には成る欠点がある。
と、成る大きさの熱応力がボイラに生じる。その大きな
理由は、蒸気飽和温度がボイラ圧力の減少につれ減少す
るからである。したがって、ボイラ圧力に下限値を設定
する手法が開発されている。いったん下限値に到達する
と、開放状態にあるタービン加減弁を絞り、即ち、これ
を通る蒸気流量を減少させることにより以後の負荷減少
を行う、加減弁を絞る方法には成る欠点がある。
というのは、加減弁を絞もとジュール−トムソン効果に
より蒸気が冷却されることになるからである。これによ
り弁本体及びタービン内で温度が過渡的に変化する。そ
の上、蒸気は利用可能なエネルギが損失してシステムの
総合効率が減少する。
より蒸気が冷却されることになるからである。これによ
り弁本体及びタービン内で温度が過渡的に変化する。そ
の上、蒸気は利用可能なエネルギが損失してシステムの
総合効率が減少する。
本発明の目的は、ボイラ圧力を選択された下限値以下に
は減少させず、しかもタービン加減弁を絞らないで、シ
ステムを非常に低い負荷レベルで運転することにある。
は減少させず、しかもタービン加減弁を絞らないで、シ
ステムを非常に低い負荷レベルで運転することにある。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、蒸気を発生させる
手段と、該蒸気発生手段からの蒸気が供給されるよう連
結された入口ノズルを備えた第１段とを含み、前記蒸気
発生手段が、下限値が設定されている選択圧力の杖履で
蒸気を発生させるボイラーと、一次過熱器手段と、横断
面積が調節可能な蒸気流路を備えた分流弁手段と入口ノ
ズルとの間に連結された二次過熱器手段とを互いに縦続
連結して構成されている蒸気タービン装置を低負荷レベ
ルで運転する方法において、分流弁手段の蒸気流路の横
断面積を減少させ、二次過熱器手段内での蒸気への熱供
給量を蒸気流路の横断面積の減少分に相当する量だけ増
加させることを特徴とする運転方法にある。
手段と、該蒸気発生手段からの蒸気が供給されるよう連
結された入口ノズルを備えた第１段とを含み、前記蒸気
発生手段が、下限値が設定されている選択圧力の杖履で
蒸気を発生させるボイラーと、一次過熱器手段と、横断
面積が調節可能な蒸気流路を備えた分流弁手段と入口ノ
ズルとの間に連結された二次過熱器手段とを互いに縦続
連結して構成されている蒸気タービン装置を低負荷レベ
ルで運転する方法において、分流弁手段の蒸気流路の横
断面積を減少させ、二次過熱器手段内での蒸気への熱供
給量を蒸気流路の横断面積の減少分に相当する量だけ増
加させることを特徴とする運転方法にある。
本発明は、２以上の過熱器部分を有していて部分噴射又
は全周噴射で動作するタービン制御システムにも適用で
きる。なお、本発明用いると、部分噴射で動作するシス
テムにおいて改善の度合いが一層大きい。
は全周噴射で動作するタービン制御システムにも適用で
きる。なお、本発明用いると、部分噴射で動作するシス
テムにおいて改善の度合いが一層大きい。
全負荷状態からのタービン出力の減少は、ボイラ圧力の
所定の下限値に達するまでは上述の当該技術分野で常用
されている方法で行う、ボイラ圧力がその所定の下限値
までいったん減少すると、以後のタービン出力の減少を
、本発明に従い、ボイラ圧力を一定維持し、分流弁を徐
々に絞りながら分流弁の下流側に位置した一つ又は複数
の過熱器内の蒸気に供給される熱エネルギを、整合した
方法で変化させて行う、理想的には、蒸気への熱エネル
ギの供給を、タービン加減弁に達した蒸気の温度が、ボ
イラ出力圧力がその下限値にあると共に分流弁が全開し
ているときの温度に等しいか又はその温度よりも高くな
るよう制御する。
所定の下限値に達するまでは上述の当該技術分野で常用
されている方法で行う、ボイラ圧力がその所定の下限値
までいったん減少すると、以後のタービン出力の減少を
、本発明に従い、ボイラ圧力を一定維持し、分流弁を徐
々に絞りながら分流弁の下流側に位置した一つ又は複数
の過熱器内の蒸気に供給される熱エネルギを、整合した
方法で変化させて行う、理想的には、蒸気への熱エネル
ギの供給を、タービン加減弁に達した蒸気の温度が、ボ
イラ出力圧力がその下限値にあると共に分流弁が全開し
ているときの温度に等しいか又はその温度よりも高くな
るよう制御する。
しかしながら、分流弁を徐々に絞るにつれ、開放状態の
一つ又は複数のタービン加減弁を通る蒸気の圧力及び質
量流量が減少するが、これはタービンに送られている駆
動エネルギの減少を意味している。
一つ又は複数のタービン加減弁を通る蒸気の圧力及び質
量流量が減少するが、これはタービンに送られている駆
動エネルギの減少を意味している。
開放状態にあるタービン加減弁を絞らないので、蒸気は
、加減弁の通過中、圧力及び温度が最小の度合いで減少
するに過ぎず、かくして、高い負荷レベルにおける温度
と同程度の温度でタービン第１段に到達する。
、加減弁の通過中、圧力及び温度が最小の度合いで減少
するに過ぎず、かくして、高い負荷レベルにおける温度
と同程度の温度でタービン第１段に到達する。
本発明の内容は添付の図面に例示的に示すに過ぎない好
ましい実施例の以下の詳細な説明を読むと一層容易に理
解できよう。
ましい実施例の以下の詳細な説明を読むと一層容易に理
解できよう。
図は、蒸気が最初に供給される第１段を含む複数の段で
構成されている高圧部４を有するタービン２に蒸気を供
給する基本的には従来型のシステムを示している。蒸気
は必要に応じポンプ８により水が供給されるボイラ６内
で生じる。ボイラ６により発生した蒸気は分配器１０に
流入し、これにより蒸気の所要部分が一次過熱器部分１
２に導かれ、残りの蒸気がボイラ入口に戻される。
構成されている高圧部４を有するタービン２に蒸気を供
給する基本的には従来型のシステムを示している。蒸気
は必要に応じポンプ８により水が供給されるボイラ６内
で生じる。ボイラ６により発生した蒸気は分配器１０に
流入し、これにより蒸気の所要部分が一次過熱器部分１
２に導かれ、残りの蒸気がボイラ入口に戻される。
一次過熱器部分１２内では蒸気に熱が追加供給され、そ
の結果性じた過熱蒸気は、分流弁１４を経て二次又は最
終の過熱器部分１６に導かれ、これら過熱器部分１６に
よって高圧部４の第１段で必要な温度まで高められる。
の結果性じた過熱蒸気は、分流弁１４を経て二次又は最
終の過熱器部分１６に導かれ、これら過熱器部分１６に
よって高圧部４の第１段で必要な温度まで高められる。
この蒸気は、上述のように公知の方法で制御されるター
ビン加減弁１８を通って高圧部４の第１段に送られる。
ビン加減弁１８を通って高圧部４の第１段に送られる。
高圧部４の通過後、蒸気は再熱器２０を通り、もし第２
のタービン部分２２が設けられている場合にはこれに送
られる。使用するボイラ装置の特定の形式に応じて、一
次過熱器部分１２への入口、二次過熱器部分１６の出口
端及び再熱器２０を適当な弁を介して復水器に連結する
のが良い。
のタービン部分２２が設けられている場合にはこれに送
られる。使用するボイラ装置の特定の形式に応じて、一
次過熱器部分１２への入口、二次過熱器部分１６の出口
端及び再熱器２０を適当な弁を介して復水器に連結する
のが良い。
上述の構造及びその通常の運転方法は当該技術分野では
公知である。
公知である。
本発明によれば、分流弁１４及び二次過熱器部分１６は
、ボイラ出力圧力に関する情報を信号ライン２６により
、タービン２の所望の出力に関する情報を信号ライン２
８により追加的に受は取る制御装置２４により制御され
るよう連結されている。
、ボイラ出力圧力に関する情報を信号ライン２６により
、タービン２の所望の出力に関する情報を信号ライン２
８により追加的に受は取る制御装置２４により制御され
るよう連結されている。
ボイラ６は当該技術分野で公知の態様で別個に制御され
、タービン出力を減少させようとするときに減少する出
力圧力を発生させる。ボイラ６からの出力圧力がライン
２６上の圧力信号により表されるその下限値に達すると
、制御装置２４を、ライン２８により送られる所望のボ
イラ出力圧力を表す信号の制御の下で動作状態にする。
、タービン出力を減少させようとするときに減少する出
力圧力を発生させる。ボイラ６からの出力圧力がライン
２６上の圧力信号により表されるその下限値に達すると
、制御装置２４を、ライン２８により送られる所望のボ
イラ出力圧力を表す信号の制御の下で動作状態にする。
所９ボイラ出力圧力の信号の値に基づき、制御装置２４
は分流弁１４を徐々に絞ると共にそれに対応して二次過
熱器部分１６への熱エネルギの供給を増大させるよう動
作する。制御装置２４は、ライン２８を介して送られる
タービン負荷信号の一次関数である制御信号を発生する
ようプログラムされ又は設定される比較的簡単なデバイ
スであるのが良い、当然のことながら、入力信号と出力
信号の関係の正確さは＠御対象である特定のタービン装
置の運転パラメータの関数として定められることになる
。
は分流弁１４を徐々に絞ると共にそれに対応して二次過
熱器部分１６への熱エネルギの供給を増大させるよう動
作する。制御装置２４は、ライン２８を介して送られる
タービン負荷信号の一次関数である制御信号を発生する
ようプログラムされ又は設定される比較的簡単なデバイ
スであるのが良い、当然のことながら、入力信号と出力
信号の関係の正確さは＠御対象である特定のタービン装
置の運転パラメータの関数として定められることになる
。
分流弁１４を徐々に絞ると、分流弁を通って流れる蒸気
の流量及びその蒸気の温度は減少する。
の流量及びその蒸気の温度は減少する。
しかしながら、二次過熱器部分１６により与えられる熱
エネルギを増加させることにより、蒸気の温度を、分流
弁１４が全開していると仮定した場合の温度値にほぼ戻
すことができる。
エネルギを増加させることにより、蒸気の温度を、分流
弁１４が全開していると仮定した場合の温度値にほぼ戻
すことができる。
二次過熱器部分１６に流入する蒸気は温度が下がった状
態にあるので、二次過熱器の管を焼き切る恐れ無く、或
いは、蒸熱率を増大させる恐れ無く、二次過熱器部分１
６内での熱伝達率を増大できる。タービン加減弁１８に
到達した蒸気の温度を分流弁１４の全開時における温度
に等しく、場合によってはこの温度よりも高くできるの
で、結果的にはタービン加減弁の本体の有効寿命が伸び
ることになる。
態にあるので、二次過熱器の管を焼き切る恐れ無く、或
いは、蒸熱率を増大させる恐れ無く、二次過熱器部分１
６内での熱伝達率を増大できる。タービン加減弁１８に
到達した蒸気の温度を分流弁１４の全開時における温度
に等しく、場合によってはこの温度よりも高くできるの
で、結果的にはタービン加減弁の本体の有効寿命が伸び
ることになる。
さらに、二次過熱器部分１６内で燃焼速度が増大するの
でエネルギの利用効率が増大する。
でエネルギの利用効率が増大する。
さらに、分流弁１４を絞ると、二次過熱器部分Ｉ６を通
過する蒸気の速度は増大するようになる。
過する蒸気の速度は増大するようになる。
これにより、二次過熱器部分１６内での熱伝達率の増大
が助長されると共に二次過熱器部分１６の二次側表面の
「スクラビング」が良好になる。したがって、二次過熱
器部分１６内で蒸気を導（管の有効寿命が伸びることに
なる。
が助長されると共に二次過熱器部分１６の二次側表面の
「スクラビング」が良好になる。したがって、二次過熱
器部分１６内で蒸気を導（管の有効寿命が伸びることに
なる。
本発明の変形例として、制御装置ｔ２４を、ボイラ圧力
ではなく、高圧部４の第１段の出口室内の圧力に応答さ
せても良い。
ではなく、高圧部４の第１段の出口室内の圧力に応答さ
せても良い。
コンピュータによるシミュレーションを実施すると、低
負荷レベルでの本発明の運転方法を用いた場合、上述の
公知の方法による運転方法と比べ、タービン出力が著し
く増加すると共に総合熱消費率が減少することが判明し
た。
負荷レベルでの本発明の運転方法を用いた場合、上述の
公知の方法による運転方法と比べ、タービン出力が著し
く増加すると共に総合熱消費率が減少することが判明し
た。
図は、本発明に従って動作するよう構成されたタービン
装置の略図である。 〔主要な参照番号の説明〕 ２・・・タービン ４・・・タービン高圧部 ６・・・ボイラ ８・・・ポンプ ｌＯ・・・分配器 １２・・・一次過熱器 １４・・・分流弁 １６・・・二次過熱器 １８・・・加減弁 ２４・・・制御装置 ２６．２８・・・信号ライン 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーシヨン 代 理 人：加藤 紘一部（外１名）
装置の略図である。 〔主要な参照番号の説明〕 ２・・・タービン ４・・・タービン高圧部 ６・・・ボイラ ８・・・ポンプ ｌＯ・・・分配器 １２・・・一次過熱器 １４・・・分流弁 １６・・・二次過熱器 １８・・・加減弁 ２４・・・制御装置 ２６．２８・・・信号ライン 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーシヨン 代 理 人：加藤 紘一部（外１名）
Claims (2)
- （１）蒸気を発生させる手段と、該蒸気発生手段からの
蒸気が供給されるよう連結された入口ノズルを備えた第
１段とを含み、前記蒸気発生手段が、下限値が設定され
ている選択圧力の状態で蒸気を発生させるボイラーと、
一次過熱器手段と、横断面積が調節可能な蒸気流路を備
えた分流弁手段と入口ノズルとの間に連結された二次過
熱器手段とを互いに縦続連結して構成されてきる蒸気タ
ービン装置を低負荷レベルで運転する方法において、分
流弁手段の蒸気流路の横断面積を減少させ、二次過熱器
手段内での蒸気への熱供給量を蒸気流路の横断面積の減
少分に相当する量だけ増加させることを特徴とする運転
方法。 - （２）蒸気流路の横断面積を減少させ、ボイラ蒸気圧力
を設定下限値に維持した状態で熱供給量を増加させるこ
とを特徴とする請求項第（１）項記載の運転方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/277,831 US4870823A (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Low load operation of steam turbines |
| US277,831 | 1988-11-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02185605A true JPH02185605A (ja) | 1990-07-20 |
| JP2747543B2 JP2747543B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=23062540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1310494A Expired - Lifetime JP2747543B2 (ja) | 1988-11-30 | 1989-11-29 | 蒸気タービン装置を低負荷レベルで運転する方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4870823A (ja) |
| JP (1) | JP2747543B2 (ja) |
| KR (1) | KR900008146A (ja) |
| CN (1) | CN1043188A (ja) |
| CA (1) | CA2004200A1 (ja) |
| ES (1) | ES2018430A6 (ja) |
| IT (1) | IT1237678B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435138A (en) * | 1994-02-14 | 1995-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Reduction in turbine/boiler thermal stress during bypass operation |
| DE19537478C1 (de) * | 1995-10-09 | 1996-12-12 | Siemens Ag | Dampfturbinenanlage |
| US6796130B2 (en) | 2002-11-07 | 2004-09-28 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Integrated combustor and nozzle for a gas turbine combustion system |
| US7516620B2 (en) | 2005-03-01 | 2009-04-14 | Jupiter Oxygen Corporation | Module-based oxy-fuel boiler |
| US8104283B2 (en) * | 2007-06-07 | 2012-01-31 | Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. | Steam temperature control in a boiler system using reheater variables |
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