JPH04309702A - 加圧流動層ボイラ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加圧流動層ボイラに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、火力発電の高効率化を目ざして、
加圧流動層ボイラを用いた複合発電プラントの研究開発
が行われている。

【０００３】以下、図３により複合発電プラントに使用
される加圧流動層ボイラの一例を説明する。

【０００４】加圧流動層ボイラは、蒸発器４０、過熱器
１及び再熱器２を内装するセル３と、該セル３にベッド
材給排管路５を介して接続されたベッド材層高調整タン
ク６と、セル３、ベッド材層高調整タンク６を内装する
圧力容器７と、該圧力容器７の外部に設置され、且つ前
記ベッド材層高調整タンク６に接続された内圧開放弁８
とを備え、前記セル３内及びベッド材層高調整タンク６
内には、所定量のベッド材４が装入されている。

【０００５】過熱器１の蒸気流通方向上流側端部は管路
１９により蒸発器４０を介して給水ポンプ９に、下流側
端部は管路２０により蒸気タービン１０の高圧タービン
部１１の蒸気入口に接続され、また、再熱器２の蒸気流
通方向上流側端部は管路２１により蒸気タービン１０の
高圧タービン部１１の蒸気出口に、下流側端部は管路２
２により蒸気タービン１０の中低圧タービン部１２の蒸
気入口に接続されており、更に、前記中低圧タービン部
１２の蒸気出口は管路２３により復水器１３を介して前
記給水ポンプ９に接続されている。

【０００６】上述した加圧流動層ボイラでは、コンプレ
ッサ１４が大気１５を圧縮した圧縮空気１６をセル３の
底部へ供給し、該セル３内にベッド材４の流動層１７を
形成させたうえ、流動層１７へ燃料（石炭）１８を供給
して流動層１７内で燃焼させる。

【０００７】燃料１８が燃焼すると、その熱エネルギー
は、流動状態のベッド材４に伝達され、更に、ベッド材
４が蒸発器４０、過熱器１、再熱器２に接触することに
よって、前記熱エネルギーが蒸発器４０、過熱器１、再
熱器２に伝達される。

【０００８】給水ポンプ９から蒸発器４０へ供給される
ボイラ水は前記熱エネルギーによって蒸気化し、その蒸
気は過熱器１により過熱蒸気となり、該過熱蒸気は蒸気
タービン１０の高圧タービン部１１に流入して該高圧タ
ービン部１１が駆動される。

【０００９】高圧タービン部１１を駆動した後の蒸気は
、再熱器２へ流入し、該再熱器２によって再熱された蒸
気は中低圧タービン部１２に流入して、該中低圧タービ
ン部１２を駆動し、更に中低圧タービン部１２を駆動し
た後の蒸気は、復水器１３によってボイラ水に戻された
うえ、給水ポンプ９により再び蒸発器４０へ供給される
。

【００１０】このようにして、蒸気タービン１０は蒸気
により駆動され、蒸気タービン１０に接続された発電機
２４によって発電が行われる。

【００１１】前記セル３に形成される流動層１７の層高
を高くするときには、ベッド材給排管路５に接続された
空気供給弁４１を開いて、セル３の内圧よりも高圧の空
気４２をセル３内へ導入し、ベッド材層高調整タンク６
内のベッド材４をセル３内へ流入させ、該セル３内にお
けるベッド材４の総量を増加させる。

【００１２】また、セル３に形成される流動層１７の層
高を低くするときには、内圧開放弁８を開いて、セル３
の内圧により該セル３のベッド材４をベッド材層高調整
タンク６へ押し戻し、セル３内におけるベッド材４の総
量を減少させる。

【００１３】一方、セル３内において燃焼した燃料１８
の燃焼ガスは、管路２５によりガスタービン２６に供給
され、該ガスタービン２６に接続された発電機２７によ
って発電が行われ、また、同時に、ガスタービン２６に
よって前記コンプレッサ１４が駆動される。

【００１４】上述した加圧流動層ボイラにおいて、負荷
変動等に起因して再熱器２の出口における蒸気の温度が
上昇した場合、該蒸気の温度上昇を抑制するために、下
記の如き制御が行われる。

【００１５】（Ｉ）給水ポンプ９から蒸発器４０へ供給
されるボイラ水の一部を、管路１９と再熱器２の入口を
接続する管路２８によって再熱器２の入口にバイパスさ
せ、再熱器２へ流入する蒸気にスプレノズル等の手段に
よってボイラ水を混合することにより再熱器２の出口に
おける蒸気の温度上昇を抑制する。

【００１６】（ＩＩ）内圧開放弁８を開放してセル３内
のベッド材４をベッド材層高調整タンク６へ回収し、セ
ル３内に形成されるベッド材４の流動層１７の層高を低
くし、再熱器２の一部を流動層１７の上方へ露出させ、
再熱器２の収熱量を低下させることにより、再熱器２の
出口における蒸気の温度上昇を抑制する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、（Ｉ）項に
記載の温度制御では、給水ポンプ９から蒸発器４０へ供
給されるボイラ水の量が減少し、蒸気の一部が高圧ター
ビン部１１をバイパスするため、蒸気タービン１０の発
電機出力が低下してしまう。

【００１８】また、（ＩＩ）項に記載の温度制御では、
セル３内におけるベッド材４の総量が減少するため、過
熱器１の収熱量が低下して過熱蒸気発生量が減少し、（
Ｉ）項に記載の温度制御と同様に蒸気タービン１０の発
電機出力が低下してしまう。

【００１９】本発明は上述した問題点を解決するもので
、過熱器の過熱蒸気発生量に影響を与えることなく、再
熱器の出口における蒸気の温度上昇を抑制し得る加圧流
動層ボイラを提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の加圧流動層ボイラは、蒸発器及び該蒸発器で生成され
た蒸気を過熱する過熱器を内装した第１のセルと、温度
が低下した蒸気を再熱する上流側再熱器及び該上流側再
熱器に連通する下流側再熱器を内装した第２のセルと、
第１、第２のセルを内装した圧力容器と、流量調整弁を
有し、且つ一端が前記上流側再熱器の上流側に、また、
他端が上流側再熱器と下流側再熱器の間、あるいは下流
側再熱器の出口に接続されたバイパス流路とを備える。

【００２１】本発明の請求項２に記載の加圧流動層ボイ
ラは、蒸発器、該蒸発器で生成された蒸気を過熱する過
熱器、温度が低下した蒸気を再熱する上流側再熱器及び
該上流側再熱器に連通する下流側再熱器を内装したセル
と、該セルを内装する圧力容器と、流量調整弁を有し、
且つ一端が前記上流側再熱器の上流側に、また、他端が
上流側再熱器と下流側再熱器の間、あるいは下流側再熱
器の出口に接続されたバイパス流路とを備える。

【００２２】

【作用】本発明の請求項１、２に記載したいずれの加圧
流動層ボイラにおいても、圧縮空気、燃料をセルに供給
して、燃料をセル内で形成されるベッド材の流動層内で
燃焼させ、過熱器、再熱器に蒸気を流通させると、過熱
器によって過熱蒸気が生成され、また再熱器によって温
度が低下した蒸気が再熱される。

【００２３】下流側再熱器の出口における蒸気の温度が
上昇した際には、流量調整弁を開くことにより、上流側
再熱器へ流入しようとする蒸気の一部をバイパス流路を
介して上流側再熱器と下流側再熱器の間、あるいは下流
側再熱器の出口に導いて、下流側再熱器の出口における
蒸気の温度上昇を抑制する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００２５】図１は本発明の請求項１に記載した加圧流
動層ボイラの一実施例であり、本実施例は加圧流動層ボ
イラを複合発電プラントに適用したものである。

【００２６】なお、図１中において図３と同一の符号を
付した部分は同一物を表わしている。

【００２７】加圧流動層ボイラは、蒸発器４０、過熱器
１を内装する第１のセル２９と、上流側再熱器３１及び
該上流側再熱器３１に連通する下流側再熱器３２を内装
する第２のセル３０と、各セル２９，３０を内装する圧
力容器３９とを備え、前記セル２９，３０内には、所定
量のベッド材４が装入されている。

【００２８】上流側再熱器３１の蒸気流通方向上流側端
部は、管路２１によって前記高圧タービン部１１の蒸気
出口に接続され、また、下流側再熱器３２の蒸気流通方
向下流側端部は、管路２２によって蒸気タービン１０の
中低圧タービン部１２の蒸気入口に接続されている。

【００２９】管路２１には流量調整弁３３を有するバイ
パス流路３４の一端が接続され、該バイパス流路３４の
他端は、前記上流側再熱器３１と下流側再熱器３２の連
通部分に接続されており、前記流量調整弁３３の開度を
調整することによって、高圧タービン部１１から上流側
再熱器３１へ流入しようとする蒸気の一部をバイパスさ
せて該蒸気をスプレノズルにより上流側再熱器３１から
下流側再熱器３２へ流入しようとする蒸気に混合させ得
るようになっている。

【００３０】また、管路２２には、温度制御器３５が設
置されており、該温度制御器３５は、前記下流側再熱器
３２から中低圧タービン部１２へ流入しようとする蒸気
の温度が、予め設定入力された設定温度よりも高くなる
と、検出温度に基づいて前記流量調整弁３３の開度を調
整する開度指令信号３６を流量調整弁３３へ出力するよ
うになっている。

【００３１】なお、図中、３７，３８はセル２９，３０
内に形成されるベッド材４の流動層を示している。

【００３２】上述した加圧流動層ボイラでは、コンプレ
ッサ１４によって圧縮空気１６をセル２９，３０の底部
へ供給し、各セル２９，３０内にベッド材４の流動層３
７，３８を形成させたうえ、流動層３７，３８へ燃料１
８を供給して流動層３７，３８内で燃焼させ、更に、給
水ポンプ９によって蒸発器４０へボイラ水を供給すると
、蒸発器４０において生成された蒸気が過熱器１によっ
て過熱され、該過熱器１からの過熱蒸気によって蒸気タ
ービン１０の高圧タービン１１が駆動され、また、再熱
器３１，３２によって再熱された蒸気により中低圧ター
ビン部１２が駆動され、更に、セル２９，３０内におい
て燃焼した燃料１８の燃焼ガスによってガスタービン２
６が駆動される。

【００３３】管路２２における蒸気の温度が設定温度よ
りも低い状態では、流量調整弁３３は閉止、または最低
開度の状態になっている。

【００３４】下流側再熱器３２から中低圧タービン部１
２へ流入しようとする蒸気の温度が予め設定入力された
設定温度よりも高くなると、温度制御器３５は、検出温
度に基づいて開度指令信号３６を出力し、前記流量調整
弁３３が所定の開度に開き、高圧タービン部１１から上
流側再熱器３１へ流入しようとする蒸気の一部がバイパ
ス流路３４を流通して上流側再熱器３１と下流側再熱器
３２の連通部分へ流入し、上流側再熱器３１から下流側
再熱器３２へ流入しようとする蒸気に上流側再熱器３１
をバイパスした蒸気がスプレノズルによって混合される
。

【００３５】このとき、上流側再熱器３１を流通する蒸
気の流量が減少するので、上流側再熱器３１内の蒸気温
度が上昇するが、セル３０内の温度に対する蒸気温度の
差が少なくなるため、収熱量が減少する。

【００３６】よって、下流側再熱器３２へ流入しようと
する蒸気の温度が下がり、下流側再熱器３２から中低圧
タービン部１２へ流入しようとする蒸気の温度上昇が抑
制される。

【００３７】管路２２の蒸気の温度が設定温度以下にな
ると、温度制御器３５は流量調整弁３３を閉止させる。

【００３８】このように、本実施例では、高圧タービン
部１１から上流側再熱器３１へ流入しようとする蒸気の
一部を、バイパス流路３４を介して上流側再熱器３１と
下流側再熱器３２の連通部分に流入させるようにしてい
るので、過熱器１に影響を与えることなく、再熱器３１
，３２における収熱量を低下させ、下流側再熱器３２か
ら中低圧タービン部１２へ供給される蒸気の温度上昇を
抑制することができる。

【００３９】図２は本発明の請求項２に記載した加圧流
動層ボイラの一実施例であり、図中、図１、図３と同一
の符号を付した部分は同一物を表わしている。

【００４０】図２に示す加圧流動層ボイラでは、蒸発器
４０、過熱器１、上流側再熱器３１、下流側再熱器３２
をセル３に内装し、更にセル３を圧力容器７に内装した
構成を有しており、本実施例においても、管路２１を流
通する蒸気の一部をバイパス流路を介して上流側再熱器
３１と下流側再熱器３２の連通部分に流入させることに
より、図１に示す加圧流動層ボイラと同様な作用効果を
奏し得る。

【００４１】なお、本発明の加圧流動層ボイラは上述の
実施例のみに限定されるものではなく、セルにベッド材
層高調整タンクを接続すること、流量調整弁を手動にて
操作すること、バイパスした蒸気の注入点を下流側再熱
器の出口にすること、その他本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の加圧流動
層ボイラによれば、上流側再熱器へ流入しようとする蒸
気の一部を、バイパス流路により上流側再熱器と下流側
再熱器の連通部分に導いて、上流側再熱器によって再熱
された蒸気に混合せしめるので、過熱器に影響を与える
ことなく、再熱器における収熱量を低下させることがで
き、再熱器の出口における蒸気の温度上昇を抑制するこ
とができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に記載の加圧流動層ボイラの
一実施例の概念図である。

【図２】本発明の請求項２に記載の加圧流動層ボイラの
一実施例の概念図である。

【図３】従来の加圧流動層ボイラの概念図である。

【符号の説明】

１　過熱器 ３　セル ７　圧力容器 ２９　第１のセル ３０　第２のセル ３１　上流側再熱器 ３２　下流側再熱器 ３３　流量調整弁 ３４　バイパス流路 ３９　圧力容器 ４０　蒸発器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　蒸発器及び該蒸発器で生成された蒸気
   を過熱する過熱器を内装した第１のセルと、温度が低下
   した蒸気を再熱する上流側再熱器及び該上流側再熱器に
   連通する下流側再熱器を内装した第２のセルと、第１、
   第２のセルを内装した圧力容器と、流量調整弁を有し、
   且つ一端が前記上流側再熱器の上流側に、また、他端が
   上流側再熱器と下流側再熱器の間、あるいは下流側再熱
   器の出口に接続されたバイパス流路とを備えてなること
   を特徴とする加圧流動層ボイラ。
2. 【請求項２】　　蒸発器、該蒸発器で生成された蒸気を
   過熱する過熱器、温度が低下した蒸気を再熱する上流側
   再熱器及び該上流側再熱器に連通する下流側再熱器を内
   装したセルと、該セルを内装する圧力容器と、流量調整
   弁を有し、且つ一端が前記上流側再熱器の上流側に、ま
   た、他端が上流側再熱器と下流側再熱器の間、あるいは
   下流側再熱器の出口に接続されたバイパス流路とを備え
   てなることを特徴とする加圧流動層ボイラ。