JPH07109296B2 - 蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蒸気発生装置の蒸気過熱器および主蒸気管の構
成に係り、特に発生熱応力を小さくするのに好適な蒸気
発生装置に関する。

〔従来の技術および発明が解決すべき問題点〕 近年、省エネルギーの観点から発電プラントの高効率化
が進められており、その方策としてタービン発電機に供
給する蒸気条件の改善、即ち、蒸気温度の上昇及び蒸気
圧力の上昇がある。このような蒸気条件を改善する場
合、蒸気発生器の過熱器出口管寄せおよび蒸気発生器か
らタービンへ蒸気を移送する主蒸気管において内圧の増
加に対応して肉厚の増加、これに伴って熱応力の増加が
問題となる。また蒸気温度の上昇による材料の許容応力
低下は上記肉厚増加の傾向を助長し、当該過熱器出口管
寄せおよび主蒸気管の熱応力を一層増加させる結果とな
っている。

このような熱応力は、特に蒸気発生器の出力変化時や起
動停止時に大きく発生し、当該部分の熱応力が大きい場
合は、蒸気発生器の出力変化率、起動停止頻度を制限せ
ざるを得なくなり、発電プラントの運用を著しく制約す
ることになる。

従来の蒸気発生器の系統例を第５図および第６図により
説明する。

第５図において、低温過熱器４と高温過熱器12との間に
過熱低減器８を設置し、高温過熱器出口管寄せ13に２本
の主蒸気管16を接続した例を示す。このような構成にお
いては、主蒸気管16の各々に対応する系列の過熱低減器
８スプレイ水量を調整することにより各主蒸気管16での
蒸気温度差を小さくすることができ、各主蒸気管16の蒸
気を混合することなく、直接タービンに接続しても蒸気
温度が均一であるため、タービンロータに過度な熱応力
が発生することはない。しかし高温過熱器出口管寄せ13
より蒸気を取り出す主蒸気管16との接続部分は、管台補
強のため厚肉となり、発生熱応力が大きくなるという欠
点がある。

第６図は、第５図で示した高温過熱器出口管寄せ13と主
蒸気管16との接続部分での熱応力を軽減するために、主
蒸気管16を多数設け、主蒸気管16と高温過熱器出口管寄
せ13の間を多数の連絡管14で接続したものである。この
構成により高温過熱器出口管寄せ13より蒸気を取出す部
分が小径となり薄肉化できるため、この部分での熱応力
は軽減できるが、高温過熱器12での熱吸収の偏りのた
め、各主蒸気管での蒸気温度が不均一となり、多数の主
蒸気管16でそのままタービンに蒸気を移送すると蒸気温
度差によりタービンロータに過度の熱応力が発生するの
で、タービンへの途中に各主蒸気管16の蒸気を混合する
ためのマニホールド26が必要となる。しかし、このよう
な混合マニホールド26を設けると、このマニホールド26
に厚肉部が生じるので大きな熱応力が発生する。

このように従来の系統構成および構造では大きな熱応力
が発生する部位が生じるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、蒸気過熱器と、該蒸気過熱器に接続す
る主蒸気管と、前記蒸気過熱器の蒸気温度を調整する過
熱低減器とを有する蒸気発生装置において、主蒸気管を
多数設けて各主蒸気管の直径を小さくすることにより主
蒸気管の薄肉化を図り、蒸気過熱器出口管寄せと各主蒸
気管を多数の小径管で接合して接合部の薄肉化を図り、
これによって熱応力を小さくして、高出力変化率に対応
でき、高頻度の起動停止にも耐えられる運用性の高い蒸
気発生装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、蒸気過熱器が低温過熱器と高温過熱器か
らなり、蒸気発生装置の火炉炉壁の幅方向に平行に配置
された複数の低温過熱器と、該低温過熱器に平行に配置
された前記低温過熱器と同数の高温過熱器とが、炉壁の
幅方向の一方の端側にある低温過熱器と炉壁の幅方向の
他方の端側であるが両端の中央寄りにある高温過熱器と
で接合され、前記一方の端側であるが両端の中央寄りに
ある低温過熱器と前記他方の端側にある高温過熱器とで
接続され、同様に、前記他方の端側にある低温過熱器と
前記一方の端側であるが両端の中央寄りにある高温過熱
器とで接続され、前記他方の端側であるが両端の中央寄
りにある低温過熱器と前記一方の端側にある高温過熱器
とで接続された蒸気過熱器と、前記各高温過熱器の出口
を接続する出口管寄せと、前記それぞれの高温過熱器と
対応して同数あり、それぞれが前記出口管寄せと複数の
連絡管で接続された主蒸気管と、前記高温過熱器と前記
低温過熱器とを接続するそれぞれの連絡管の途中に設け
られ、各高温過熱器に対応した前記主蒸気管における蒸
気温度を注水流量を調整して制御する過熱低減器とを備
えた蒸気発生装置によって解決される。

〔作用〕

蒸気過熱器を複数の低温過熱器とこれと同数の高温過熱
器に分割し、それぞれの低温過熱器と高温過熱器との組
合せによって各高温過熱器の出口蒸気温度がほぼ等しく
なり、さらに各高温過熱器の入口に設けられた過熱低減
器により各高温過熱器に対応した主蒸気管の蒸気温度が
検出され注水流量が調整されて各高温過熱器の蒸気温度
はさらに等しくなるため、主蒸気管を高温過熱器と同数
に分割してもタービンに均一な温度の蒸気の供給が可能
となり、主蒸気管を複数に分割して各主蒸気管の直径を
小さくすることにより、主蒸気管の薄肉化が可能とな
る。更に高温過熱器出口管寄せと各主蒸気管との連絡管
が複数であることにより各連絡管は小口径となり、前記
出口管寄せと各連絡管の接合部の薄肉化も可能となる。
これらの薄肉化により薄肉部の熱応力は小さくなる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明する。

第１図は本発明による蒸気発生器の過熱器および主蒸気
管の系統を示す。過熱器を高温過熱器12と低温過熱器４
で構成し、さらに、これら過熱器をそれぞれ火炉炉幅方
向に４分割して、各高温過熱器12および低温過熱器４を
次にように接続する。

炉壁の幅方向の一方の端にある低温過熱器４と炉壁の幅
方向の他方の端側であるが両端の中央寄りにある高温過
熱器12とを接続し、一方の端側であるが両端の中央寄り
にある低温過熱器４と他方の端にある高温過熱器12とを
接続し、同様に、他方の端にある低温過熱器４と一方の
端側であるが両端の中央寄りにある高温過熱器12とを接
続し、他方の端側であるが両端の中央寄りにある低温過
熱器４と一方の端にある高温過熱器12とを接続する。各
接続は連絡管９で行い、各連絡管９の途中には過熱低減
器８をそれぞれ設置する。また高温過熱器出口管寄せ13
は２本設置し、主蒸気管16は高温過熱器12と同数の４本
設け、各主蒸気管16の入口には主蒸気管マニホールド15
を設け、このマニホールド15と高温過熱器出口管寄せ13
とを多数の連絡管14で接続する。各主蒸気管16での蒸気
温度は主蒸気温度検出器21にて測定する。ある高温過熱
器12に対応した主蒸気管16の蒸気温度信号は過熱低減器
注水制御器22を経て前記高温過熱器12に接続している過
熱低減器８の注水量を調整する過熱低減器注水制御弁18
へ送られる。この過熱低減器注水制御系は主蒸気管16と
同数設け、各主蒸気管16に対応する高温過熱器12に接続
された過熱低減器８への注水量を各々別個に制御できる
ように構成されている。

第２図は本発明による蒸気発生器における過熱器の連絡
管と出口管寄せの一実施例を示す平面図である。また第
３図は第２図に過熱器本体を追記してＩ−Ｉ断面を示し
た断面図である。

低温過熱器入口マニホールド３に供給された蒸気は低温
過熱器４を通って過熱され、低温過熱器出口マニホール
ド５から小連絡管６経て低温過熱器出口管寄せ７に流
れ、さらに、連絡管９を通って高温過熱器入口管寄せ10
に導びかれる。この管寄せ10より蒸気は小連絡管６を通
って高温過熱器入口マニホールド11へ導びかれ、そこか
ら高温過熱器12へ分配され、さらに過熱されて高温過熱
器出口管寄せ13に流出する。

低温過熱器出口管寄せ７および高温過熱器入口管寄せ10
は第２図に示す如く、火炉炉幅方向25に対し、４分割し
て、低温過熱器出口管寄せ７と高温過熱器管寄せ10を接
続する連絡管９の途中には過熱低減器８を設けている。
またこの連絡管９は、第１図の説明で述べたように、火
炉炉幅方向25に配置された低温過熱器４と高温過熱器12
の組合せによって各高温過熱器12の発生する蒸気温度が
互いにほぼ等しくなるように低温過熱器４と高温過熱器
12を接続する。

第４図は高温過熱器出口管寄せ13と主蒸気管16との接続
例である。主蒸気管の始点側を主蒸気管マニホールド15
とし、このマニホールド15と高温過熱器出口管寄せ13と
を多数の小径の連絡管14で接続する。この連絡管14は第
４図に示すように、主蒸気管16および高温過熱器出口管
寄せ13等の熱膨張による変位に対し、その動きを拘束し
ないように途中曲管を設けた管路とする。

次に本実施例の作用について説明する。

低温過熱器４と高温過熱器12をそれぞれ４箇設け、火炉
炉幅方向に平行に低温過熱器４と高温過熱器12を配置
し、火炉炉壁の一方の端に低温過熱器４と他方の端側で
あるが両端の中央寄りの高温過熱器12とを連絡管９で接
続し、一方の端側であるが両端の中央寄りの低温過熱器
４と他方の端側にある高温過熱器12とを連絡管９で接続
する。このように火炉壁内の配置によって他の低温過熱
器４より低い温度の蒸気を発生する低温過熱器４と他の
高温過熱器12より高い温度の蒸気を発生する高温過熱器
12との接続、同様に、高い温度の蒸気を発生する低温過
熱器４と低い温度の蒸気を発生する高温過熱器12との接
続によって各高温過熱器の発生する蒸気温度がほぼ等し
くなり、これにより高温過熱器出口管寄せ13に流入する
蒸気の火炉炉幅方向25に対する温度偏差が小さくなる。

このため高温過熱器12と同数の４本ある各主蒸気管16に
はほぼ等しい温度の蒸気が供給されるが、更に、各高温
過熱器12に対応する主蒸気管16の蒸気温度を計測し、こ
れに基き前記主蒸気管16の蒸気温度を所定値とするよう
注水制御する過熱低減器８を前記各高温過熱器12の入口
側に設けてあるので、各主蒸気管16相互の蒸気温度差を
極めて小さくすることができる。これにより、各主蒸気
管16の蒸気をタービンへの途中で混合して均一化を図っ
てタービンに供給する方法を採用しなくても、タービン
ロータに過度の熱応力を発生させることはないので、こ
のように主蒸気管16を４本に分割でき、各主蒸気管16の
直径を小さくして薄肉とすることができ、これにより熱
応力が小さくなる。

また主蒸気管マニホールド15と高温過熱器管寄せ13とを
多数の小径の連絡管14で接続するので、接続部分の薄肉
化ができ、かつ、熱膨張を拘束しない管路のため、発生
応力を小さくすることができる。

〔発明の効果〕

蒸気発生器の多数に分割された各高温過熱器が等しい温
度の蒸気を発生することにより、タービンロータに均一
な温度を有する蒸気を前記高温過熱器の数と同数に分割
された主蒸気管で供給できるので、各主蒸気管の直径減
少による薄肉化に基く主蒸気管の熱応力の減少と、各主
蒸気管と高温過熱器出口管寄を多数の小径連絡管で接続
することによる接続部分の薄肉化および前記小径連絡管
の熱膨張吸収能力とによる前記接続部の発生応力の減少
により、高出力変化率に富み、かつ高頻度の起動停止に
も耐えられる運用性の高い高温高圧の蒸気発生装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸気発生器の過熱器および主蒸気
管の系統と過熱低減器制御系統を示し、第２図は本発明
による蒸気発生器の低温過熱器と高温過熱器を接続する
連絡管および高温過熱器出口管寄せを示す平面図であ
り、第３図は第２図のＩ−Ｉ断面を示し、第４図は本発
明による蒸気発生器の高温過熱器管寄せと主蒸気管の連
絡管を示す鳥瞰図であり、第５図および第６図は従来の
蒸気発生器および主蒸気管系統の別々の実施例を示す。 ４……低温過熱器、８……過熱低減器、９……低温過熱
器出口マニホールドと高温過熱器入口管寄せとの連絡
管、12……高温過熱器、13……高温過熱器出口管寄せ、
14……高温過熱器出口管寄せと主蒸気管との連絡管、16
……主蒸気管、25……火炉炉幅方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気過熱器と、該蒸気過熱器に接続する主
   蒸気管と、前記蒸気過熱器の蒸気温度を調整する過熱低
   減器とを有する蒸気発生装置において、蒸気過熱器が低
   温過熱器と高温過熱器からなり、蒸気発生装置の火炉炉
   壁の幅方向に平行に配置された複数の低温過熱器と、該
   低温過熱器に平行に配置された前記低温過熱器と同数の
   高温過熱器とが、炉壁の幅方向の一方の端側にある低温
   過熱器と炉壁の幅方向の他方の端側であるが両端の中央
   寄りにある高温過熱器とで接続され、前記一方の端側で
   あるが両端の中央寄りにある低温過熱器と前記他方の端
   側にある高温過熱器とで接続され、同様に、前記他方の
   端側にある低温過熱器と前記一方の端側であるが両端の
   中央寄りにある高温過熱器とで接続され、前記他方の端
   側であるが両端の中央寄りにある低温過熱器と前記一方
   の端側にある高温過熱器とで接続された蒸気過熱器と、
   前記各高温過熱器の出口を接続する出口管寄せと、前記
   それぞれの高温過熱器と対応して同数あり、それぞれが
   前記出口管寄せと複数の連絡管で接続された主蒸気管
   と、前記高温過熱器と前記低温過熱器とを接続するそれ
   ぞれの連絡管の途中に設けられ、各高温過熱器に対応し
   た前記主蒸気管における蒸気温度を注水流量を調整して
   制御する過熱低減器とを備えたことを特徴とする蒸気発
   生装置。