JPH0245763B2 - Jokitaabinpurantonokyusuikanetsukeito - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超高温高圧蒸気タービンプラントに
好適なように改良した給水加熱系統に関するもの
である。

〔従来技術〕

世界的なエネルギー資源の需給状態、並びに我
国の産業経済政策により、最近の新設火力発電所
の燃料は石炭が主流になりつつある。しかし、石
炭火力は石油火力に比して石炭事前処理系や排ガ
ス処理系などにおける補機動力消費が大きい。こ
のため、蒸気原動機プラントの蒸気条件を向上さ
せて送電端向率を向上せしめる改良、研究が行な
われている。

上に述べた蒸気条件の向上のため、超高温高圧
蒸気タービンの開発が行なわれている。

第１図は従来の超高温高圧蒸気タービンプラン
トのプラント系統図である。

発電気駆動用の蒸気タービンは、超高圧タービ
ン１、高圧タービン２、中圧タービン３、低圧タ
ービン４より構成されている。

この蒸気タービンプラントの給水系機器として
復水器５、低圧給水加熱器群７，８，９，１０、
脱気器１１、給水ポンプ１２、高圧給水加熱器群
１３，１４，１５、及び給水ポンプ駆動用蒸気タ
ービン６が設けられている。

ボイラ系は、空気送風機１６、空気予熱器１
７、火炉１８、蒸発・過熱・再熱器２５、エコノ
マイザ２０、及び再循環フアン２１より構成され
ている。

復水は、給水ポンプ１２により、低圧給水加熱
器群７，８，９，１０及び脱気器１１を介して復
水器５から吸入され、高圧給水加熱器群１３，１
４，１５およびエコノマイザ２０を介して蒸発・
過熱・再熱器２５に圧送される。この間に、低圧
給水加熱器群７，８，９，１０においてタービン
抽気により加熱され、脱気器１１で脱気され、高
圧給水加熱器群１３，１４，１５においてタービ
ン抽気により加熱され、エコノマイザ２０におい
て燃焼ガスにより加熱される。上記１連の機器が
本蒸気タービンプラントにおける給水加熱系統を
構成している。

蒸発・過熱・再熱器２５に供給された復水は、
高温蒸気２２となり、超高圧タービン１において
膨張し、仕事を行なう。超高圧タービンを出た蒸
気は第一段再熱器に入り再熱され高圧タービン２
に入り膨張し、仕事を行なう。高圧タービン２を
出た蒸気は第二段再熱器に入り再熱され、中圧タ
ービン３、低圧タービン４に入り膨張し仕事を行
ない、復水器５に入り冷却される。給水ポンプ１
２は給水ポンプ駆動用蒸気タービン６により駆動
され、このタービンは中圧タービン出口の蒸気に
より駆動される。

ボイラ系においては、空気送風機１６で昇圧さ
れた空気２４は、エコノマイザ２０出口の燃焼ガ
スによつて空気予熱器１７において予熱され火炉
１８に送られる。火炉では燃料２５の燃焼により
高温の燃焼ガス１９が発生する。この燃焼ガスに
より給水の蒸発過熱、再熱が行なわれる。蒸発・
過熱・再熱器２５を出た燃焼ガスはエコノマイザ
２０に入り給水を加熱する。再循環フアン２１
は、エコノマイザ出口の燃焼ガスを火炉１８に戻
し、低NOx燃焼、低負荷における流量低下によ
る熱伝達率の防止を行なう。

超高温高圧タービンにおいては、その出口蒸気
圧力、温度が従来の高温高圧タービンにおけるよ
りも著しく高いため、最終給水加熱器（本図の例
においては高圧給水加熱器１５の出口給水温度が
非常に高くなる。従来の高温高圧タービンプラン
トにおいては、例えば246ata、538℃／566℃クラ
スの場合の最終給水温度が270℃程度であつたが、
317ata，593℃／566℃／566℃クラスの超高温高
圧蒸気タービンプラントにおいては最終給水温度
が約310℃になる。

最終給水温度が高くなることそれ自体は蒸気タ
ービンプラントの熱効率向上のためにプラス要因
であるが、最終給水温度が高くなるとエコノマイ
ザ２０に高温の被加熱流体が供給されることにな
り、加熱流体である燃焼ガスの出口温度が高くな
る。このため、空気予熱器１７において燃焼ガス
の有する熱量の全部を有効に使用できないので、
ボイラ効率を低下せしめ、蒸気タービンプラント
全体の熱効率に関してマイナス要因をも含んでい
ることになる。

上記のごとく高温でエコノマイザ２０から排出
される燃焼ガスの熱量を空気予熱器１７において
充分に回収しようとすれば、該空気予熱器１７の
伝熱面積を増加しなければならないので機器の設
備コストが増加する。その上、エコノマイザ２０
から高温の燃焼ガスが送出されると、下流側の諸
機器の耐熱性を向上せしめなければならないの
で、更に設備コストを増加させる。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みて為され、空気予熱
器や再循環フアンに流入する燃焼ガスの温度を低
下させてこれらの機器の設備コスト増加を防止す
ると共に、エコノマイザから送出される燃焼ガス
の有する熱量を有効に回収して、蒸気タービンプ
ラントの熱効率向上に寄与し得る給水加熱系統を
提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、高圧最終給水加熱器入口の給水温度
が従来の超臨界圧プラントの高圧最終給水加熱器
出口給水温度とほぼ同等であることに着目し、高
圧最終給水加熱器入口の給水の一部をバイパスし
て、このバイパス給水により、エコノマイザ出口
の燃焼ガスとの熱交換を行ない、空気予熱器およ
び再循環フアン入口の燃焼ガスを低下させるよう
にしたものである。この原理に基づいて前記の目
的を達成するため、本発明は、エコノマイザと空
気予熱器とを結ぶ燃焼ガス流路中に、燃焼ガスと
ボイラ給水との熱交換を行なう低温エコノマイザ
を設け、かつ、給水加熱系統中の最終給水加熱器
入口給水の一部を上記の低温エコノマイザを介し
てボイラに給水するバイパス管路を設けたことを
特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例を第２図について説明
する。

この実施例は、第１図に示した従来装置に本発
明を適用した１例で、第１図の構成と異なるとこ
ろは次のごとくである。

(i) ガス流と水流との熱交換器２６を構成し、エ
コノマイザ２０と空気予熱器１７とを結ぶ燃焼
ガス流路の、エコノマイザ２０に直近の位置に
介装接続する。この熱交換器２６は、エコノマ
イザ２０から排出される燃焼ガスを熱源として
後述のごとく給水流の一部を加熱して、上記の
エコノマイザ２０の作用を補助するように作用
し、かつ、該エコノマイザ２０よりも低温で作
動するので、この熱交換器２６を低温エコノマ
イザと名付ける。

(ii) 一方、最終給水加熱器である高圧給水加熱器
１５の入口管路のＭ点にバイパス管路２７を接
続し、このバイパス管路２７を、上記の低温エ
コノマイザ２６を介してエコノマイザの出口管
路２８のＮ点に接続する。

以上のように構成した給水加熱系統において
は、最終段から２番目の高圧給水加熱器１４から
流出した給水は、最終段の高圧給水加熱器１５
と、低温エコノマイザ２６とに分流する。

高圧給水加熱器１５を流通した給水はエコノマ
イザ２０に流入する。この給水は前述のごとく高
温であるため、該エコノマイザ２０の出口の燃焼
ガス温度が高いが、この高温燃焼ガス流２９は直
接空気予熱器１７や再循環フアン２１に流入せ
ず、低温エコノマイザ２０に入る。

低温エコノマイザ２０においては、高圧給水加
熱器１５の出口管路２３内の給水よりも低温のバ
イパス管路２７内の給水と熱交換を行なう。

先に述べたごとく、超高温高圧蒸気タービンプ
ラントにおける最終給水加熱器の入口温度（即ち
バイパス管路２７内の給水温度）は、高温高圧蒸
気タービンプラントにおける最終給水加熱器（図
示せず）の出口給水温度とほぼ同様のレベルであ
る。このため、本実施例における低温エコノマイ
ザ２６内における熱交換条件は、高温高圧蒸気タ
ービンプラントにおけるエコノマイザ（図示せ
ず）における熱交換条件とほぼ等しくなる。

従つて、本実施例における低温エコノマイザ２
６から流出する燃焼ガス温度は、高温高圧蒸気タ
ービンプラントにおけるエコノマイザ（図示せ
ず）出口温度と同程度になる。

このようにして、超高温高圧蒸気タービンプラ
ントにおける高温の燃焼ガス流２９が、高温高圧
蒸気タービンにおけるエコノマイザ出口温度まで
冷却され、その熱量をバイパス管路２７内に給水
によつて回収される。この作用により、(i)燃焼ガ
スの熱量が有効に回収されて、高温高圧蒸気ター
ビンプラントの熱効率上昇に寄与するとともに、
(ii)低温エコノマイザ２６よりも下流側の燃焼ガス
に接触する機器類（空気予熱器１７、再循環フア
ン２１、及びその付属部材等）の熱的条件を、高
温高圧蒸気タービンプラントにおけると同程度に
緩和する。

本発明の他の実施例を第３図に示す。この実施
例では第２図に示す実施例に加えて、バイパス給
水管路２７に流量制御弁３１を設ける。３０は、
上記流量制御弁３１の操作装置である。低温エコ
ノマイザ２６に、燃焼ガスの出口温度を検出する
温度センサ３２を設けるとともに、その信号出力
を演算器３３に入力せしめる。上記の演算器３３
は、温度センサ３２の検出温度を所定の値に保つ
ように流量制御弁操作装置３０を制御するように
構成してある。

本例のように、低温エコノマイザ２６の出口燃
焼ガス温度に基づいて開閉制御されるように構成
した流量制御弁３１をバイパス管路２７に設ける
と、当該高温高圧蒸気タービンプラントの運転条
件の変化に影響されることなく、下流側に設けた
機器類（本例においては空気予熱器１７及び再循
環フアン２１）の流入ガス温度を自動的に所望の
値に保たせることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明は、エコノマイザ
及び空気予熱器を備えたボイラ系と共に超高温高
圧蒸気タービンプラントを構成する給水加熱系統
において、エコノマイザと空気予熱器とを結ぶ燃
焼ガス流路中に、燃焼ガスとボイラ給水との熱交
換を行なう低温エコノマイザを設け、かつ、給水
加熱系統中の最終給水加熱器入口給水の一部を上
記の低温エコノマイザを介してボイラに給水する
バイパス管路を設けることにより、空気燃焼器が
再循環フアンに流入する燃焼ガスの温度を低下さ
せてこれらの機器の設備コスト増加を防止すると
共に、エコノマイザから送出される燃焼ガスの有
する熱量を有効に回収して、蒸気タービンプラン
トの熱交率向上を寄与し得るという優れた実用的
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超高温高圧蒸気タービンプラン
トのプラント系統図、第２図は本発明の給水加熱
系統の一実施例を備えた超高温高圧蒸気タービン
プラントのプラント系統図、第３図は上記と異な
る実施例を備えた超高温高圧タービンプラントの
プラント系統図である。 ７，８，９，１０……低圧給水加熱器、１３，
１４，１５……高温給水加熱器、１７……空気予
熱器、２０……エコノマイザ、２１……再循環フ
アン、２５……蒸発・過熱・再熱器、２６……低
温エコノマイザ、２７……バイパス管路、３０…
…流量制御弁操作装置、３１……流量制御弁、３
２……温度センサ、３３……演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エコノマイザ及び空気予熱器を備えたボイラ
   系と共に超高温高圧蒸気タービンプラントを構成
   する給水加熱系統において、エコノマイザと空気
   予熱器とを結ぶ燃焼ガス流路中に、燃焼ガスとボ
   イラ給水との熱交換を行なう低温エコノマイザを
   設け、かつ、給水加熱系統中の最終給水加熱器入
   口給水の一部を上記の低温エコノマイザを介して
   ボイラに給水するバイパス管路を設けたことを特
   徴とする蒸気タービンプラントの給水加熱系統。 ２ 上記のバイパス管路は、低温エコノマイザの
   出口燃焼ガス温度に基づいて開閉制御されるよう
   に構成した流量制御弁を設けたものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の蒸気タ
   ービンプラントの給水加熱系統。