JPH05332503A

JPH05332503A - 蒸気発生装置

Info

Publication number: JPH05332503A
Application number: JP14448892A
Authority: JP
Inventors: Mikio Aida; 幹夫相田; Kazuhisa Goto; 一久後藤; Hidenori Yamauchi; 秀紀山内
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-14
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3176435B2

Abstract

(57)【要約】【目的】節炭器バイパス量が全量あるいは多量に必要
な場合、あるいは節炭器入口ガス条件が高温、流量増加
においても火炉水壁入口給水を単相流に確保し、運用状
の制約を少なくする。【構成】節炭器バイパス系統と節炭器の最上部から火
炉出口にある汽水分離器へと、蒸気あるいは二相流の流
体を供給できるベント管１８を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、節炭器と火炉と汽水分
離器および過熱器からなる変圧運転貫流ボイラで構成さ
れた蒸気発生装置に係り、特に起動停止および部分負荷
時の制御性を向上するのに好適な蒸気発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、図８に示されるようにボ
イラの本体側に給水系で節炭器１０１の一部をバイパス
し、分割された節炭器１０１の分割点の一つで合流する
水配管路の途中に調整弁１０２を設けることにより、負
荷をホールドさせることなく節炭器スチーミングを防止
するようになつていた（特開昭６２−９１７３０号公
報）。

【０００３】しかし、節炭器バイパス量が多量の場合に
は、節炭器１０１内で蒸気が発生する可能性があり、運
用面の制約を受ける点について配慮されていなかつた。

【０００４】また、図９に示すように、節炭器１０３の
内部流体に設けたバイパスライン１０４と、節炭器１０
３とに流量制御弁１０５，１０６をそれぞれ設け、これ
らの流体制御弁１０５，１０６を調整して節炭器１０３
を通過する内部流体の量を調節して、節炭器１０３の出
口のガス温度を調節するようにしていた（特開昭６０−
６９４０７号公報）。

【０００５】しかしこの方法においても前述のように、
節炭器バイパス量によつては運用面の制約を受ける点に
ついて配慮されていなかつた。

【０００６】また、従来の節炭器は、煙道ガスの余熱を
利用してボイラの給水を予熱することにより、排ガスの
熱損失を減少してボイラ効率向上を図つていた。

【０００７】しかし、ガス温度およびガス量の急激な変
動においては、節炭器内で蒸気が発生する可能性があ
り、運用面の制約を受ける点には配慮されていなかつ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】蒸気従来技術は、節炭
器バイパス後に流入する節炭器内の流体がボイラ排ガス
熱により熱交換し、蒸気の発生する可能性が大という点
について配慮されておらず、特に節炭器バイパスの流量
が多量に必要な場合は、節炭器スチーミングが発生す
る。すなわち、火炉水壁入口給水が二相流となる問題が
あつた。

【０００９】また、急激なボイラの起動停止を行う運転
および系外からの多量の燃焼ガスを受け入れる運転につ
いて配慮がされておらず、上記と同様の問題があつた。

【００１０】本発明の目的は、節炭器バイパス量が全量
あるいは多量に必要な場合、あるいは節炭器入口ガス条
件が高温、流量増加においても火炉水壁入口給水を単相
流に確保し、運用状の制約を少なくすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、節炭器バイ
パス系統と節炭器の最上部から火炉出口にある汽水分離
器へと、蒸気あるいは二相流の流体を供給できるベント
管を設けた第１の手段により達成される。

【００１２】また、上記目的は、節炭器出口連絡管に、
主汽水分離器とは別個の汽水分離装置を設けると共に、
蒸気を火炉出口へと供給できる汽水分離装置出口管を設
けた第２の手段により達成される。

【００１３】また、第２の手段において、汽水分離装置
出口管には、節炭器内で蒸気あるいは二相流が発生しな
い場合に節炭器から出る給水を火炉出口に流入させない
止弁を設けた第３の手段により達成される。

【００１４】

【作用】第１の手段においては、節炭器出口（最上部）
からベント系統を設けることにより、節炭器内で発生し
た蒸気は火炉をバイパスするようになるので、火炉入口
に二相流の給水が流入することはない。

【００１５】第２、第３の手段においては、汽水分離装
置出口管に設置した止弁は、節炭器出口流体温度（飽和
温度より若干低温）により開弁する。

【００１６】それによつて、節炭器から出る蒸気あるい
は二相流が汽水分離装置により火炉出口に導かれる。す
なわち、火炉水壁入口には二相流の給水が流入すること
はない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図１は第１の実施例に係る蒸気発生装置の
構成図、図２はその系統図、図３は図１のＣ部拡大詳細
図である。

【００１９】図１に示す蒸気発生装置は、給水ポンプ１
と給水加熱器２と節炭器３と火炉水壁管１０と汽水分離
器１１と過熱器１２および１３とが直列に接続されてい
る。節炭器３の前流には、節炭器流量制御弁６を設置
し、給水加熱器２から節炭器３出口へ給水を供給できる
節炭器バイパス管４と節炭器バイパス弁５からなる給水
ラインを設ける。

【００２０】給水は、給水ポンプ１で昇圧され、給水加
熱器２で加熱された後、節炭器３に供給される。ここで
節炭器バイパス弁５および節炭器流量制御弁６の開閉度
に応じ、給水の一部あるいは全量は、節炭器３を通過す
ることなく直接火炉水壁入口管寄７に注入され火炉水壁
管１０へ供給される。

【００２１】なお、節炭器３へ供給される給水量は火炉
水壁入口管寄７の流体温度および圧力に影響される信号
Ａ２０に応じてコントロールされる。

【００２２】火炉水壁管１０を通過した液体は、汽水分
離器１１に流入し、蒸気と水に分離される。蒸気は、過
熱器１２で過熱度を上げ、さらに過熱器１３で過熱後、
タービンへ送られる。また、水は、ボイラ循環ポンプ１
７で昇圧され、給水加熱器２と節炭器バイパス管４間の
給水系統に戻される（循環運転時）。

【００２３】節炭器３を通過する流体が少量の場合、す
なわち節炭器バイパス管４へのバイパス量が全量あるい
は多量の場合は、節炭器３の出口に設けたベント管１８
により、節炭器３内で発生した蒸気を汽水分離器１１に
導く。このベント管１８には、節炭器ベント流量制御弁
２２を設けており、ボイラ負荷に応じて流量を調節す
る。

【００２４】図３においてベント管１８は、最上部にあ
る節炭器出口管寄２３の上部に穴を開けて、ベント管１
８を溶接する簡単な構造である。参照符号２４は火炉降
水管、２５は節炭器管を示す。

【００２５】節炭器３を通過する給水流量は、火炉水壁
入口流体温度および圧力測定装置２０からの信号により
節炭器バイパス弁５および節炭器流量制御弁６を開閉動
作し、全量あるいは一部を調節する。

【００２６】この結果、節炭器３内を停滞あるいは通過
する流体は、ボイラ排ガスの熱により一部蒸発する場合
がある。発生した流体は、節炭器３出口に設けたベント
管１８により汽水分離器１１へ流入する。

【００２７】一方、節炭器３をバイパスした流体は、火
炉水壁管１０を通過し汽水分離器１１へ流入する。前者
のベント管１８からの流体と、後者の火炉水壁管１０か
らの流体は汽水分離器１１により混合される。分離され
た蒸気は過熱器１２，１３へと導かれる。

【００２８】以上により、火炉水壁管１０入口は、単相
流の流体を確実に供給できることになり、良好なボイラ
運用が得られる。

【００２９】図４は第２の実施例に係る蒸気発生装置の
構成図、図５はその系統図である。本実施例は、バーナ
８で燃料を燃焼したガスが火炉水壁管１０に熱を吸収さ
れ、さらに過熱器１３と再熱器１４と過熱器１２と節炭
器３へと通過し、脱硝装置１５と空気予熱器１６へと送
り出される系統である。

【００３０】Ａは、火炉水壁入口流体温度および圧力測
定装置２０からの信号を表し、Ｂはボイラ出口排ガス温
度測定装置１９からの信号を表す。

【００３１】次に上記実施例の動作を図５で説明する。

【００３２】信号Ａが基準値から外れた場合、すなわ
ち、火炉水壁入口流体温度がその圧力における飽和温度
に対して充分な過冷度を確保されない場合、節炭器流体
流量調節装置２１を介して節炭器バイパス管４に設置さ
れた節炭器バイパス弁５が開弁方向に、また節炭器入口
直前に設置された節炭器流量制御弁６が開弁方向に動作
する。

【００３３】一方、これらの弁５，６の開閉により節炭
器３出口最上部に設置したベント管１８に設置した節炭
器ベント流量制御弁２２が開弁方向に動作する。すなわ
ち、節炭器３内で発生した蒸気は、ベント管１８を介し
て汽水分離器１１へと流入される。従つて、火炉水壁管
１０入口には、単相流の流体のみが供給されることにな
る。

【００３４】この動作により、節炭器３を通過する給水
流量が減少することになり、節炭器３での熱吸収量が抑
制される。すなわち、節炭器３出口ガス温度が上昇し、
脱硝装置１５の反応温度が部分負荷時にも確保が可能と
なる。その結果、従来の節炭器バイパスダクトが不要と
なり、構造の簡素化が図られる。

【００３５】さらに、ガス側の節炭器バイパスでは構造
の制約上、バイパスガス量に制限がある。特に後部煙道
が２パスあるいは３パス方式のボイラでは大きく制限さ
れる。これに対し本発明では、節炭器３内の流体を０〜
１００％の範囲でコントロールできる。従つて、脱硝装
置１５入口ガス温度の制御範囲はボイラ構造に関係なく
極めて広い。

【００３６】図６は第３の実施例に係る蒸気発生装置の
系統図である。この装置においても前述と同様に、給水
ポンプ１と給水加熱器２と節炭器３と火炉水壁管８と汽
水分離器１１と過熱器１２および１３とが直列に接続さ
れている。

【００３７】また、節炭器出口連絡管３５と降水管３７
との間に汽水分離装置３６を設置し、主系統内にある汽
水分離器１１に節炭器３で発生した蒸気を供給できる汽
水分離装置出口管４８，５０および止弁４９からなるバ
イパスラインを設ける。

【００３８】給水は、給水ポンプ１で昇圧され、給水加
熱器２で加熱された後、主給水管３３を経て節炭器３に
供給される。節炭器３に供給された給水は、燃焼ガスと
熱交換されて加熱され、節炭器出口連絡管３５、汽水分
離装置３６へ供給される。

【００３９】ここで止弁４９を開弁し、汽水分離装置３
６により加熱された給水を水と蒸気に分離する。分離し
た水は、降水管３７を経て火炉水壁１０へと導かれる。
一方、分離された蒸気は、汽水分離装置出口管４８、止
弁４９および汽水分離装置出口管５０を経て主系統に設
置されている汽水分離器１１へ供給される。

【００４０】火炉水壁１０を通過した流体は、汽水分離
器１１に流入し蒸気と水に分離される。蒸気は、過熱器
１２および１３で過熱度を上げてタービンへと送られ
る。また、ボイラ循環運転時に汽水分離器１１で分離さ
れた水は、ボイラ循環配管４５を通り、ボイラ循環ポン
プ１７へ供給されて昇圧され、ボイラ循環配管４７によ
り主給水管３３の給水系統に戻される。

【００４１】節炭器３を通過する給水は、火炉水壁１０
の入口流体温度により止弁４９を開閉動作し、ガス温
度、ガス量の急激な変化による節炭器３内で蒸気あるい
は二相流となる流体は、汽水分離装置３６に供給され水
と蒸気に分離される。

【００４２】汽水分離装置３６で分離された水は、降水
管３７を経て火炉水壁１０へと流入される。一方、蒸気
は汽水分離装置出口連絡管４８、止弁４９および汽水分
離装置出口連絡管５０を経て主系統の汽水分離器１１へ
導かれる。

【００４３】以上により、火炉水壁１０には確実に単相
流の流体を供給できることになり、良好なボイラ運用が
得られる。

【００４４】図７は第４の実施例に係る蒸気発生装置の
系統図である。

【００４５】この実施例は、節炭器出口連絡管３５から
汽水分離装置３６をバイパスする汽水分離装置バイパス
管５１、止弁５２を経て主系統の降水管３７へと給水を
導く汽水分離装置バイパス管５３からなる系統を設けた
ものである。

【００４６】本実施例によれば、ボイラの高負荷運転時
に止弁５２を開弁することにより、圧力損失の上昇を抑
制することが可能となる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１および２記載の発明によれば、
火炉入口流体のスチーミング余裕度が得られるため、管
内外の流体温度差が少ない煙道蒸発器の設置が不要ある
いは省略できるので運用特性および経済性向上の効果が
ある。

【００４８】また、節炭器管内流体を全量あるいは多量
にバイパス可能であり、節炭器出口ガス温度の調整範囲
が広いため、節炭器バイパスダクトが不要となり、運用
特性および経済性の効果もある。

【００４９】さらに、火炉水壁入口流体温度を直接調節
できるので応答性に優れており、ボイラ起動、停止時間
の短縮および負荷変化速度の増大を図ることができるの
で、運用性向上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る蒸気発生装置の構
成図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る蒸気発生装置の系
統図である。

【図３】図１のＣ部拡大詳細図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る蒸気発生装置の構
成図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る蒸気発生装置の系
統図である。

【図６】本発明の第３の実施例に係る蒸気発生装置の系
統図である。

【図７】本発明の第４の実施例に係る蒸気発生装置の系
統図である。

【図８】従来例に係る節炭器のスチーミング防止装置を
示す系統図である。

【図９】他の従来例に係る節炭器の出口ガス温度の調整
系統図である。

【符号の説明】

１給水ポンプ２給水加熱器３節炭器４節炭器バイパス管５節炭器バイパス弁８バーナ９火炉１０火炉水壁管１１汽水分離器１２，１３過熱器１８ベント管３６汽水分離装置４８，５０汽水分離装置出口管４９，５２止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】節炭器と火炉と汽水分離器および過熱器
からなる変圧運転貫流ボイラで構成された蒸気発生装置
において、節炭器の流体側の全量または一部をバイパスする節炭器
バイパス系統と、節炭器内で発生した蒸気あるいは二相
流の流体を汽水分離器に逃がすベント管系統を設けたこ
とを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】節炭器と火炉と汽水分離器および過熱器
からなる変圧運転貫流ボイラで構成された蒸気発生装置
において、節炭器出口連絡管に、節炭器で発生した蒸気あるいは二
相流の流体を火炉に流入させないようにするための汽水
分離装置を設けたことを特徴とする蒸気発生装置。