JPH04209904A - 汽力発電設備のリパワリングシステム - 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】

［０００１１ 〔発明の目的〕 ［０００２］

【産業上の利用分野】本発明は、汽力発電設備のりパワ
リングシステムに係り、特に部分負荷運転時においても
、低圧ガスクーラ熱交換部チューブの酸腐蝕および酸化
促進を防止できるリパワリングシステムに関する。 ［０００３］

【従来の技術】既設汽力発電設備にガスタービンを追設
し、ガスタービンの排気をボイラの燃焼用空気として使
用するとともに、既設汽力発電設備のボイラ排ガスで燃
焼用空気を加熱するガス−空気予熱器に代え、前記ボイ
ラ排ガスで蒸気タービンサイクル系の復水を加熱する低
圧ガスクーラおよび給水を加熱する高圧ガスクーラをそ
れぞれ設置して排気再燃型コンパイドサイクルプラント
とするりパワリングシステムは、一般に知られている。 ［０００４］この種のりパワリングシステムは、既設の
汽力発電プラントをコンバインドサイクルプラント化す
ることにより、ボイラの燃料使用量を減少でき、かつガ
スタービン排ガスを有効活用できるため、発電効率を向
上させることができ、またガスタービンを追設するため
、発電所全体としての発電電力量を増加させることがで
き、さらに既設汽力発電設備の改造が少ないととももに
、既設設備に隣接する追加設備は、先行的に据付工事等
が可能なため、プラント停止期間を短かくできる等の特
徴を有している。そして、近年の大幅な電力需要の伸び
およびこれに伴なう各電力会社の電力予備率の急激な減
少に対処するための新たな発電設備の早急な立上げとい
う点から、既設汽力発電設備のりパワリングは有効な手
段の一つと考えられる。 ［０００５１図４は、従来の汽力発電プラントの一例を
示すもので、ボイラ１で発生した蒸気は、主蒸気管２を
通り蒸気タービン高圧部３に導かれる。蒸気タービン高
圧部（高圧タービン）３で仕事をした蒸気は、低温再熱
蒸気管４を通り、ボイラ再熱器５により再加熱後、高温
再熱蒸気管６を通り蒸気タービン中圧部（中圧タービン
）７に導かれる。 ［０００６］この蒸気タービン中圧部７で仕事をした蒸
気は、図４に示すように、クロスオーバ管８を介して蒸
気タービン低圧部（低圧タービン）９に導かれ、ここで
さらに仕事をした後、復水器１０で冷却され復水となる
。そして、前記蒸気タービン各部で行なわれた仕事は、
蒸気タービン軸端に連結された発電機１１により電気エ
ネルギに変えられる。 ［０００７］前記復水は、図４に示すように、復水ポン
プ１２により復水器１０から復水給水系に送出され、復
水管１３上に順次設けた低圧給水加熱器１４ａ、１４ｂ
、１４ｃで加熱され、脱気器１５に到る。脱気器１５で
脱気された水は、給水管１６上に設けた給水ポンプ１７
により昇圧され、さらに高圧給水加熱器１８ａ、１８ｂ
、１８ｃにより加熱された後、ボイラ１に給水される。 ［０００８］なお、前記各給水加熱器１４ａ〜１４ｃ。 １８ａ〜１８ｃおよび脱気器１５への加熱用蒸気として
は、図４に示すように、蒸気タービン抽気１９ａ、１９
ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｆ、および低温再加熱蒸気抽
気２０等が用いられる。 ［０００９１以上、蒸気サイクル系は、このサイクルを
繰返しながら、発電を行なう。 ［００１０１一方、ボイラ燃焼用空気２１は、図４に示
すように、大気から押込通風ファン２２によりボイラ火
炉内に送気されるが、途中、押込通風ファン２２の吐出
側に、ボイラ排熱回収およびそれによる効率向上を目途
して設置したガス−空気予熱器２３により、ボイラ排ガ
ス２４との間で熱交換が行なわれ、約３００〜３５０℃
の温度となってボイラ１に供給される。また、熱交換後
のボイラ排ガス２４は、熱交換により１００℃程度まで
温度降下し、その後大気に放出される。 ［００１１１図５は、従来の汽力発電プラントにガスタ
ービンを追設し、排気再燃型コンパイドサイクル発電プ
ラントとした従来のりパワリングシステムの一例を示す
もので、図４に示す汽力発電プラントに対し、空気圧縮
機２５．燃焼器２６およびタービン２７からなるガスタ
ービンと、ガスタービン発電機２８とが追設され、ガス
タービンから排出される燃焼排ガス２９をボイラ１に導
き、ボイラ燃焼用空気として用いるシステムになってい
る。 ［００１２］ガスタービンの燃焼排ガス２７は、５５０
〜６００℃と高温であり、前記ガス−空気予熱器２３等
によりボイラ排ガス２４との熱交換を行なう必要がなく
なる。このため、ボイラ排ガス２４が持つ熱エネルギを
回収して有効利用するとともに、その排ガス温度を従来
のプラント並の１００℃前後に降下させることを目的と
して、高圧ガスクーラ３０および低圧ガスクーラ３１を
追設し、既設の蒸気サイクルの給水および復水と熱交換
を行なわせるようにしている。 ［００１３］具体的には、図５に示すように、高圧ガス
クーラ３０は、給水管１６から分岐した給水を、また低
圧ガスクーラ３１は、復水管１３から分岐した復水をそ
れぞれ加熱し、加熱後再び蒸気タービンサイクル系に戻
して熱回収を行ない、効率向上を図っている。 ［００１４］なお、前記各ガスクーラ３０．３１は、機
能上１間接接触式熱交換器、例えばフィンドチューブ方
式が採用されている。 ［００１５］

〔発明の構成〕

［００１８］

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する手段として、汽力発電設備にガスタービンプラン
トを追設し、ガスタービンの排気をボイラの燃焼用空気
として使用するとともに、前記汽力発電設備のボイラ排
ガスで燃焼用空気を加熱するガス−空気予熱器に代え、
前記ボイラ排ガスで蒸気タービンサイクル系の復水を加
熱する低圧ガスクーラおよび給水を加熱する高圧ガスク
ーラをそれぞれ設置した排気再燃型コンバイドサイクル
システムにおいて、前記低圧ガスクーラに復水を供給す
るラインに、汽水ドラムおよびガスクーラ給水ポンプを
それぞれ設けるとともに、前記汽水ドラムに、前記ボイ
ラから復水器に到る間の蒸気を供給して汽水ドラム内圧
を制御する蒸気ラインを設けるようにしたことを特徴と
する。 ［００１９］

【作用】本発明に係る汽力発電設備のりパワリングシス
テムにおいては、汽水ドラムに、ボイラから復水器に到
る間の蒸気、例えばタービン抽気が供給され、汽水ドラ
ムのドラム内圧力が、一定圧力以上に制御され、プラン
トの部分負荷運転時においても、ドラム内飽和水の温度
が、ドラム内圧相当温度となって一定温度以上に保持さ
れる。このため、この飽和水が供給される低圧ガスクー
ラの熱交換部チューブの排ガス側表面温度が、酸露点や
水露点以上に保持され、硫化物や水分の析出付着による
硫酸腐蝕あるいは酸化を防止することが可能となる。 ［００２０１ 【実施例］以下、本発明の第１実施例を図面を参照して
説明する。 ［００２１］図１は、本発明に係る汽力発電設備のりパ
ワリングシステムの一例を示すもので、図中、符号１は
例えば既設汽力発電設備に備えられるボイラであり、こ
のボイラ１で発生した蒸気は、主蒸気管２を通り蒸気タ
ービン高圧部３に導かれ、この蒸気タービン高圧部３で
仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管４を通ってボイラ再
熱器５により再加熱した後、高温再熱蒸気管６を通って
蒸気タービン中圧部７に導かれるようになっている。 ［００２２］この蒸気タービン中圧部７で仕事をした蒸
気は、図１に示すように、クロスオーバ管８を介して蒸
気タービン低圧部９に導かれ、ここでさらに仕事をした
後、復水器１０で冷却され復水となるようになっている
。そして、前記蒸気タービン各部で行なわれた仕事は、
蒸気タービン軸端に連結された発電機１１に伝えられ、
電気エネルギに変えられるようになっている。 ［００２３］前記復水は、図１に示すように、復水ポン
プ１２により復水器１０から送出され、復水管１３上に
順次設けた低圧給水加熱器１４ａ、１４ｂ、１４ｃで加
熱されて脱気器１５に送られるようになっており、この
脱気器１５で脱気された水は、給水管１６上に設けた給
水ポンプ１７により昇圧されるとともに、高圧給水加熱
器１８ａ、１８ｂ、１８ｃにより加熱された後、前記ボ
イラ１に給水されるようになっている。 ［００２４］各給水加熱器１４ａ〜１４ｃ、１８ａ〜１
８Ｃおよび脱気器１５には、図１に示すように、加熱用
蒸気として蒸気タービン抽気１９ａ、１９ｂ、１９ｃ。 １９ｄ、１９ｆ、および低温再熱蒸気抽気２０等が供給
されるようになっている。 ［００２５］一方、汽力発電設備に追設されるガスター
ビンプラントは、図１に示すように、空気圧縮機２５゜
燃焼器２６およびタービン２７からなるガスタービンと
、ガスタービン発電機２８とを備えており、ガスタービ
ンから排出される燃焼排ガス２９は、前記、ボイラ１に
導かれ、ボイラ燃焼用空気として用いられるようになっ
ている。そして、ボイラ排ガス２４は、高圧ガスクーラ
３０および低圧ガスクーラ３１に導かれ、給水および復
水にボイラ排ガス２４の熱が回収されるようになってい
る。 ［００２６］すなわち、前記高圧ガスクーラ３０は、図
１に示すように、給水管１６から分岐するラインに設置
され、給水ポンプ１７からの給水の一部を加熱した後、
給水管１６の高圧給水加熱器１８ｃ出側位置に戻すよう
になっている。 ［００２７］また、低圧ガスクーラ３１は、図１に示す
ように、復水管１３から分岐する低圧ガスクーラ給水管
３２に設置され、低圧給水加熱器１４ａからの復水の一
部を加熱した後、復水管１３の低圧給水加熱管１４ｃ出
側位置に戻すようになっている。 ［００２８］低圧ガスクーラ給水管３２には、図１に示
すように、汽水ドラム３３および汽水ドラム水を低圧ガ
スクーラ３１に送る低圧ガスクーラ給水ポンプ３４がそ
れぞれ設けられており、前記汽水ドラム３３には、低圧
給水加熱器１４ｃに供給される蒸気タービン抽気１９ｃ
の一部が、汽水ドラム内圧制御用蒸気ライン３５を介し
供給されるようになっている。 ［００２９］この汽水ドラム内圧制御用蒸気ライン３５
には、図１に示すように、圧力調整装置３６が設けられ
ており、この圧力調整装置３６は、汽水ドラム３３の内
圧を検知する圧力検知装置３７からの信号を入力とする
制御装置３８により制御されるようになっている。そし
てこれにより、ドラム内飽和水の温度が、ドラム内圧相
当温度となって一定温度以上に保持されるようになって
いる。 ［００３０１次に、本実施例の作用について説明する。 ［００３１１プラント負荷が低下してくると、図２に示
すように、低圧ガスクーラ３１への給水温度は次第に低
下し、ボイラ排ガス２４中の硫黄酸化物や水分の濃度に
よって決まる酸露点および水露点を基準にして決められ
る低圧ガスクーラ３１への給水温度下限値４１以下とな
る負荷が出てくる。そして、このような場合には、復水
管１３から低圧ガラスクーラ３１へ分岐する低圧ガスク
ーラ給水管３２を通る復水温度も低下する。 ［００３２］この復水は、汽水ドラム３３に導かれ、低
圧ガスクーラ給水ポンプ３４により低圧ガスクーラ３１
に送られることになるが、汽水ドラム３３のドラム内圧
力は、圧力検知装置３７により常時検知され、低温の復
水が汽水ドラム３３に流入することにより汽水ドラム３
３の内圧が低下した場合には、制御装置３８からの信号
により圧力調整装置３６が作動し、蒸気タービン抽気１
９Ｃの一部が、汽水ドラム内圧制御用蒸気ライン３５を
介して汽水ドラム３３に供給される。 ［００３３］この蒸気は復水と混合し、汽水ドラム３３
の内圧が、図２に示す給水温度下限値４１の飽和圧力、
すなわち本実施例の場合には、６０℃の飽和圧力である
０、　　２１ａｔａ程度になるように制御される。この
ため、部分負荷においても、図２に符号４２で示すよう
に、低圧ガスクーラ給水温度が、給水温度下限値４１以
上に保持される。 ［００３４］なお、使用燃料の違いにより、低圧ガスク
ーラ３１への給水温度下限値４１は異なるが、この場合
には、汽水ドラム３３の内圧の計画条件を変えることに
より、容易に対応することができる。 ［００３５］Ｌかして、排気再燃型コンバインドサイク
ルプラントの部分負荷運用時においても、低圧ガスクー
ラ３１への給水温度が、ボイラ排ガス２４の酸露点ある
いは水露点を考慮した給水温度以上に保持されるので、
低圧ガスクーラの熱交換部チューブの酸腐蝕および酸化
を抑制することができる。 ［００３６１図３は、本発明の第２実施例を示すもので
、汽水ドラム内圧制御用蒸気ライン３５の、既設蒸気サ
イクル側の取出し点を、蒸気タービン高圧部３を出た低
温再熱蒸気管４としたものである。 ［００３７］なお、その他の点については、前記第１実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。 ［００３８］Ｌかして、低温再熱蒸気抽気２０の圧力は
、蒸気タービンサイクル定格点で４０ａｔａと高めであ
るため、必要に応じ汽水ドラム３３の設定内圧を高くす
る、すなわち低圧ガスクーラ３１への給水温度を高めに
することができる。また、蒸気のタービンサイクルの起
動時に、蒸気タービン抽気１９ｃとして必要な蒸気が供
給されない場合にも、使用することができる。 ［００３９］なお、前記各実施例では、汽水ドラム内圧
制御用蒸気ライン３５に供給する蒸気として、蒸気ター
ビン抽気１９ｃあるいは低温再熱蒸気抽気２０を用いる
場合について説明したが、ボイラ１から復水器１０に到
る間の蒸気であればよく、例えば脱気器１５用の蒸気タ
ービン抽気１９ｄを用いるようにしてもよ（、また蒸気
タービン中圧部７や蒸気タービン低圧部９から直接取出
した蒸気を用いるようにしてもよい。 ［００４０１ 【発明の効果］以上説明したように本発明は、低圧ガス
クーラに復水を供給する復水ラインに、汽水ドラムおよ
びガスクーラ給水ポンプをそれぞれ設けるとともに、前
記汽水ドラムに、ボイラから復水器に到る間の蒸気を供
給して汽水ドラム内圧を制御する蒸気ラインを設けるよ
うにしているので、排熱再熱型コンバインドサイクルプ
ラントが部分負荷となった場合でも、低圧ガスクーラ熱
交換用チューブへの硫化物あるいは水分の析出付着を防
止し、硫酸腐蝕あるいは酸化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る汽力発電設備のリパ
ワリングシステムを示す系統図。

【図２】プラント負荷変化に伴なう低圧ガスクーラ給水
温度変化の一例を示すグラフ。

【図３】本発明の第２実施例に係る汽力発電設備のりパ
ワリングシステムを示す系統図。

【図４】従来の汽力発電設備を示す系統図。

【図５】従来の汽力発電設備のりパワリングシステムを
示す系統図。

【符号の説明】

１　ボイラ ３　蒸気タービン高圧部 ４　低温再熱蒸気管 ７　蒸気タービン中圧部 ９　蒸気タービン低圧部 ｌＯ復水器 １９ａ〜１９ｆ　　蒸気タービン抽気 ２０　低温再熱蒸気抽気 ２４　ボイラ排ガス ２７　タービン ２８　燃焼排ガス ３０　高圧ガスクーラ ３１　低圧ガスクーラ ３２　低圧ガスクーラ給水管 ３３　汽水ドラム ３４　低圧ガスクーラ給水ポンプ ３５　汽水ドラム内圧制御用蒸気ライン３６　圧力調整
装置 ３７　圧力検知装置 ３８　制御装置

【図３】

【図５】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汽力発電設備にガスタービンプラントを追
   設し、ガスタービンの排気をボイラの燃焼用空気として
   使用するとともに、前記汽力発電設備のボイラ排ガスで
   燃焼用空気を加熱するガス−空気予熱器に代え、前記ボ
   イラ排ガスで蒸気タービンサイクル系の復水を加熱する
   低圧ガスクーラおよび給水を加熱する高圧ガスクーラを
   それぞれ設置した排気再燃型コンバイドサイクルシステ
   ムにおいて、前記低圧ガスクーラに復水を供給する復水
   ラインに、汽水ドラムおよびガスクーラ給水ポンプをそ
   れぞれ設けるとともに、前記汽水ドラムに、前記ボイラ
   から復水器に到る間の蒸気を供給して汽水ドラム内圧を
   制御する蒸気ラインを設けたことを特徴とする汽力発電
   設備のリパワリングシステム。