JPH0472962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は発電プラントの再熱器加熱蒸気系統に
係り、特に運転法及び系統の簡素化を計るのに好
適な再熱器加熱蒸気系統に関する。

［発明の背景］ 第１図は従来技術における発電プラントの系統
図を示している。図において、蒸気発生装置１で
発生した蒸気は主蒸気管２に導かれ、主蒸気止弁
３を経て加減弁４で蒸気量を絞られた後、高圧タ
ービン５で仕事をし、クロスアラウンド管６を通
つて湿分分離器７に入る。湿分分離器７にて飽和
蒸気中に含有する水分が約12％から２％までに除
去され、水分除去後の蒸気はプラント効率改善
上、再熱し加熱蒸気にするため第１段再熱器８に
導かれる。第１段再熱器８の加熱用蒸気は高圧タ
ービン５の途中より抽気された加熱管９及び加熱
蒸気止弁１０を経て供給される。第１段再熱器８
にて加熱された蒸気は再び第２段再熱器１１で加
熱蒸気まで加熱される。第２段再熱器１１の加熱
用蒸気は主蒸気止弁３入口の主蒸気管２から分岐
した加熱管１２により加熱蒸気止弁１３及び減圧
弁１４またはバイパス弁１５を経由して供給され
る。第２段再熱器１１で加熱された蒸気は低圧タ
ービン１６で仕事をした後、復水器１７で冷却さ
れ凝縮し復水となつて給水管１８を通り蒸気発生
装置１へ戻される。復水は給水管１８の途中に設
置した低圧給水加熱器１９，高圧給水加熱器２０
で加温され、プラントの効率向上を計つている。
尚、低圧給水加熱器１９，高圧給水加熱器２０の
加熱源は高圧タービン５，低圧タービン１６から
抽気され抽気管２１にて導かれる蒸気である。

第２図、第３図は従来技術における主蒸気管２
から高圧タービン５，クロスアラウンド管６，湿
分分離器７，第１段再熱器８，第２段再熱器１
１，低圧タービン１６，復水器１７までの蒸気の
状態変化を示し、第２図はタービン負荷100％時
の変化、第３図はタービン負荷約65％以下で、か
つバイパス弁１５経由時の変化を示している。

主蒸気圧力P1はタービン負荷に関係なく一定
になるよう初圧調整器（図示せず）により調整し
ている。タービン負荷100％時主蒸気圧力P1で飽
和線Ｑ以下の飽和蒸気が高圧タービン５へ流入し
仕事した事により高圧タービン出口圧力P3、高
圧タービン出口エンタルピーH1まで膨張する。
湿分分離器５で水分がとられた状態値が湿分分離
器出口エンタルピーH2となり、第１段再熱器８
で加熱後第１段再熱器出口温度T3は高圧タービ
ン出口P3の飽和温度より高く過熱域となる。再
度第２段再熱器１１で主蒸気により加熱され第２
段再熱器出口温度T5となる。

再熱器出口温度は再熱器加熱蒸気入口圧力の飽
和温度である加熱蒸気入口温度により決定された
第２段再熱器を例により説明する。

第２段再熱器出口温度T5は第２段再熱器加熱
蒸気入口温度T4により必然的に決定されT5＝T4
−TDで計算される。TDはT4とT5の温度差であ
る。

第２段再熱器加熱蒸気入口温度T4はほぼ主蒸
気圧力P1の飽和温度であるので第２段再熱器出
口温度T5は主蒸気圧力P1の飽和温度より温度差
TD分小さくなる。タービン負荷約65％以下にな
ると第３図の如く高圧タービン出口圧力P3′はタ
ービン負荷に比例して降下するのでその飽和温度
も又同様に降下する。第１段再熱器出口温度
T3′は取出し源である高圧タービン内圧が降下す
るので加熱蒸気圧力の関係より必然的に降下す
る。但し第２段再熱器入口温度T4′は加熱蒸気圧
力が主蒸気圧力P1一定の為100％負荷時とほぼ同
一となる。この時の不具合として第１段再熱器出
口温度T3′即ち、第２段再熱器入口温度が低く、
第２段再熱器出口温度T5′が高く、100％負荷よ
り大幅に再熱器温度差（T3′−T5′）が大となる
結果、第２段再熱器１１の熱変形がある。

また、低圧タービン入口条件において過熱度が
高くなるので、低圧タービン１６の出口蒸気温度
が上昇し、このためタービンの軸等の伸び差が過
大となり、ロータ（図示せず）とのラビングによ
り振動の問題が生じ、形状の永久歪が発生する可
能性もある。

この対策としては、第１図の減圧弁１４を開、
バイパス弁１５を閉し、減圧弁１４を絞ることに
より第２段再熱器過熱蒸気圧力を下げ、その飽和
温度、即ち第２段再熱器入口温度T4′が下がるこ
とで二次的に第２段再熱器出口温度T5′が下が
り、第２段再熱器１１及び低圧タービン１６の熱
変形防止を計つている。第２段再熱器加熱蒸気圧
力を下げるための減圧弁１４の絞り代は、プラン
ト負荷に比例されて自動的に調整し、かつ低負荷
時の減圧弁１４の制御性の問題より負荷約15％以
下で強制的に全閉する制御を使用している。

第４図はタービン負荷Ｌに対する第１段再熱器
入口温度T1及び出口温度T3，第２段再熱器出口
温度T5の変化を示している 第１段再熱器温度差ΔT1はタービン負荷Ｌに
ほぼ比例して変化するが、第２段再熱器温度差に
ついては減圧弁無の場合でΔT2と非常に大きく
なり、減圧弁有の場合でΔT3と小さくなり前記
熱変形の不具合を防止している。

しかし、従来技術においてはタービン部分負荷
時の対応が前述したように複雑であると共に、下
記の不具合がある。

(1) 主蒸気圧力P1を減圧するために高圧、高差
圧、高信頼性の減圧弁１４を設置する必要があ
り、設備費の増加、補修費の増加を招くと共
に、配置配管への考慮も必要となる。

(2) 減圧弁１４の絞り制御が複雑である。

(3) 主蒸気圧力P1より減圧するのでプラント効
率の低下を招く。

(4) 減圧弁１４を使用しない時でもシートリーク
の問題が有り、シートリーク防止用の止弁の追
加が必要となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、タービン部分負荷時に主蒸気
圧力を絞ることなく第２段再熱器出口温度の降下
を可能とし、減圧弁の複雑な絞り制御、設備費の
増大等を解消でき、しかもタービンが高負荷時及
び低負荷時でもプラント効率を改善することがで
きる発電プラントの再熱器加熱蒸気系統を提供す
ることにある。

［発明の概要］ この目的を達成するために、本発明の再熱器加
熱蒸気系統は、第２段再熱器に蒸気を導く第２段
加熱管の取込み側を、加減弁の出口側と、高圧タ
ービンの中段における第１加熱管との接続部より
上流側との何れか一方に接続し、前記加減弁の入
口側と第２段加熱管の途中位置との間に、蒸気発
生装置からの主蒸気を導入させる分岐管を接続す
ると共に、分岐管の途中位置に加熱蒸気止弁を設
け、蒸気発生装置から分岐管を介して第２段加熱
管に導かれる主蒸気と、加減弁の出口側と高圧タ
ービンの中段における第１段加熱管との接続部よ
り上流側との前記一方から第２段加熱管に導かれ
る加熱蒸気とをタービン負荷の大きさに応じ切替
するように構成したことを特徴とするものであ
る。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を第５図乃至第８により
説明する。第５図及び第６図は本発明による再熱
器加熱蒸気系統を実施した発電プラントの第一の
実施例を示している。

第５図において、蒸気発生装置１からの主蒸気
が主蒸気管２に導かれ、主蒸気止弁３を経て加減
弁４で蒸気量が絞られた後に高圧タービン５に供
給され、該高圧タービン５からの蒸気が湿分分離
器７，第１段再熱器８，第２段再熱器１１を通る
ことによつて加熱蒸気に加熱され、その後低圧タ
ービン１６に導入される。この場合、第１段再熱
器８の加熱用蒸気は高圧タービン５の途中から第
１段加熱管９及び蒸気止弁１０を経て供給され、
第２段再熱器１１の加熱用蒸気は第２段加熱管２
２及び開閉弁２４を経て供給されることとなる。

本発明においては、第２段再熱器１１に加熱用
蒸気を導くため、高圧タービン５の途中より抽気
している。即ち、第２段加熱管１２は途中位置に
開閉弁２４及び逆止弁２６を設けており、その取
込み側を、高圧タービン６の中段において第１段
加熱管９との接続部より上流側に接続し、第１段
加熱管９を通蒸気に比較し、より高圧高音の蒸気
を第２段再熱器１１に導くようにしている。

また、第２段加熱管１２の途中位置と主蒸気止
弁３の入口側の主蒸気管２との間には分岐管２３
を接続している。分岐管２３は途中位置に加熱蒸
気止弁１３及び逆止弁２５を設けており、蒸気発
生装置１からの主蒸気を導入し得るようにしてい
る。第２段再熱器１１への加熱蒸気源の切替は、
タービン負荷が部分負荷となつたとき、即ち、約
65％程度以下の負荷となつたとき、分岐管２３の
加熱蒸気止弁１３を閉にすることにより、高圧タ
ービン５の中段からの加熱蒸気を第２段再熱器１
１に導き、またタービン負荷が高負荷となつたと
き、加熱蒸気止弁１３を開くことにより、主蒸気
を直接第２段再熱器１１に導くようにしている。

次に、実施例の再熱器加熱蒸気系統の動作に関
連してその作用を第６図に基づいて説明する。

第６図はタービン負荷Ｌに対する第１段再熱器
入口温度T1及び出口温度T3，第２段再熱器出口
温度T6と従来技術の第２段再熱器出口温度T5′と
の変化を示している。

今、タービン負荷Ｌが高負荷（約65％以上）の
場合、加熱蒸気止弁１３が開き、該弁１３を蒸気
発生装置１からの主蒸気が通ることによつて主蒸
気が第２段再熱器１１への加熱蒸気となつてい
る。このため、第２段再熱器出口温度T6は従来
技術における出口温度T5′と同一であり、高温を
維持することができる。

そして、タービン負荷が部分負荷（約65％以
下）に低下した場合、加熱蒸気止弁１３が閉する
ことにより、第２段再熱器１１への加熱蒸気は高
圧タービン５の中段からの蒸気に切替わるので、
第２段再熱器加熱蒸気圧力が低下し、第２段再熱
器出口温度T6も低下する。この場合、第２段再
熱器出口温度T6をタービン負荷Ｌの変化に応じ
次第に降下させることができる。

従つて、本実施例によれば、低負荷時であつて
も第６図に示すように、第２段再熱器１１の温度
差（T6−T3）を極力小さくすることができるの
で、従来のような減圧弁を第２段加熱管に設ける
ことが不要となる結果、減圧弁の複雑な制御、主
蒸気圧力の減圧、シートリーク防止用の止弁の追
加といつた問題を確実に解消することができる。

第７図及び第８図は本発明による再熱器加熱蒸
気系統の他の実施例を示す。

この場合は、前述した第一の実施例をより改良
したものである。

即ち、前記第一の実施例では、低負荷時から高
負荷時に変化する場合、高圧タービン中段側の蒸
気から蒸気発生器１側の主蒸気に切替ると、第２
段再熱器出口温度T6が従来の第２段再熱器出口
温度T5に比較してまだ低いため、切替に際して
はその温度変化率を小さくするのに、分岐管２３
の加熱蒸気止弁１３を除開操作することが必要と
なり、それだけ操作が複雑化するおそれがある。

そこで、本実施例では、第２段加熱管２２の取
込み側を加減弁４の出口側に接続し、低負荷時に
おいては加減弁４からの高温高圧の主蒸気を第２
段再熱器１１に導くことによつて第２段再熱器出
口温度T5をより高めるようにしている。

このように、第２段再熱器出口温度T5を上げ
ると、第８図に示すように従来の第２段再熱器出
口温度T5′との温度差を小さくすることができ、
その結果、低負荷時から高負荷時に変化すると
き、分岐管２３の加熱蒸気止弁１３を除開する操
作が不要になる。

また第８図に示す如く、第２段再熱器出口温度
T5をタービン負荷Ｌにリンクして降下させるこ
とができ、しかも高負荷時は従来技術のその温度
と同一であるので、高負荷時の温度を維持するこ
とができる。そのため、高負荷時ではプラント効
率上は従来技術と同一で逆に低負荷時まで高温の
蒸気を維持できるので、プラント効率は確実に向
上する。

さらに、主蒸気圧力P1は主蒸気圧力調整方式
により主蒸気圧力P1一定制御と変化する場合が
あるが、主蒸気圧力P1一定制御でない場合も加
減弁４出口圧力は絞り制御（またはノズルガバニ
ング制御）されるので、本発明は有効である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、第２段加
熱管の開閉弁と分岐管の加熱蒸気止弁とをタービ
ン負荷の大きさに応じ切替えるように構成したの
で、タービン部分負荷時に主蒸気圧力を絞ること
なく第２段再熱器出口温度を降下させることがで
き、従来技術のような減圧弁が不要となり、複雑
な絞り制御や設備費の増大等を解消することがで
き、また高負荷時、蒸気発生装置からの主蒸気を
そのまま第２段再熱器に導くことによつて高負荷
時における再熱器出口温度を高温に維持でき、高
負荷時及び低負荷時での効率改善を計ることがで
きる結果、プラントの信頼性を大幅に向上できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術における発電プラントの系統
図、第２図はタービン負荷100％時のタービン内
での蒸気の状態変化を示す線図、第３図はタービ
ン負荷約65％以下時のタービン内での蒸気の状態
変化を示す線図、第４図は再熱器出入口温度の変
化を示す線図、第５図は本発明による再熱器加熱
蒸気系統を適用した発電プラントの第一の実施例
を示す系統図、第６図はタービン負荷に対する再
熱器出入口温度の変化を示す線図、第７図は本発
明による再熱器加熱蒸気系統を適用した発電プラ
ントの他の実施例を示す要部の系統図、第８図は
タービン負荷に対する再熱器出入口温度の変化を
示す線図である。 ４……加減弁、５……高圧タービン、７……湿
分分離器、８……第１段再熱器、９……第１段加
熱管、１１……第２段再熱器、１３……加熱蒸気
止弁、１６……低圧タービン、２２……第２段加
熱管、２３……分岐管、２４……開閉弁、２５，
２６……逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気発生装置からの主蒸気を加減弁を介し高
   圧タービンに導き、該高圧タービンから排出され
   る蒸気を、湿分分離器、第１段再熱器、第２段再
   熱器を介し低圧タービンに導き、第１段再熱器に
   第１段加熱管を介し高圧タービンからの蒸気を加
   熱源として供給すると共に、第２段再熱器に第２
   段加熱管を介し蒸気を導く発電プラントにおい
   て、前記第２段加熱管の取込み側を、加減弁の出
   口側と、高圧タービンの中段における第１段加熱
   管との接続部より上流側との何れか一方に接続
   し、前記加減弁の入口側と第２段加熱管の途中位
   置との間に、蒸気発生装置からの主蒸気をそのま
   ま導入させる分岐管を接続すると共に、分岐管の
   途中位置に加熱蒸気止弁を設け、蒸気発生装置か
   ら分岐管を介して第２段加熱管に導かれる主蒸気
   と、加減弁の出口側と高圧タービンの中段におけ
   る第１段加熱管との接続部より上流側との前記一
   方から第２段加熱管に導かれる加熱蒸気とをター
   ビン負荷の大きさに応じ切替するように構成した
   ことを特徴とする発電プラントの再熱器加熱蒸気
   系統。