JPH10246402A - ボイラ及びその運転方法 - Google Patents

ボイラ及びその運転方法

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JPH10246402A
JPH10246402A JP5168197A JP5168197A JPH10246402A JP H10246402 A JPH10246402 A JP H10246402A JP 5168197 A JP5168197 A JP 5168197A JP 5168197 A JP5168197 A JP 5168197A JP H10246402 A JPH10246402 A JP H10246402A
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JP
Japan
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steam
water
condenser
drum
steam drum
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Application number
JP5168197A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yatabe
広志 谷田部
Yutaka Kodama
裕 児玉
Shoki Terado
昇輝 寺戸
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管型蒸発器の設計上の余裕により発生する過
剰な蒸気を簡便な装置で処理する。また、給水系、電源
系の事故の際に管型蒸発器の運転継続を可能とする。 【解決手段】 蒸気ドラム4から蒸気の利用系7に蒸気
を供給する蒸気供給配管8に流量制御が可能な蒸気流量
制御弁30を配置し、蒸気ドラム4と凝縮器17とを連
通する蒸気側連絡管31及び水側連絡管32にそれぞれ
蒸気側仕切弁33及び水側仕切弁34を配置し、蒸気側
仕切弁33及び水側仕切弁34は管型蒸発器1の運転中
開状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温ガスを熱源と
し管型蒸発器により蒸気を得るボイラ及びその運転方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のボイラの構成を示すフロー
チャートである。本図に示すボイラは火力発電所、製鉄
所で発生する燃焼ガス、排ガス等の高温ガスを熱源とす
るものであり、管型蒸発器1の胴2内に伝熱管3を配置
し伝熱管3側へ高温ガスを供給し、胴2側へ水を供給し
蒸気を発生させる。蒸気ドラム4は管型蒸発器1と上昇
管5及び下降管6で接続され、蒸気ドラム4で管型蒸発
器1から上昇管5を介して供給される蒸気と水を分離
し、水は下降管6で管型蒸発器1の胴2へ循環し、蒸気
は蒸気の利用系7へ蒸気供給配管8及び蒸気供給配管8
に設けた蒸気仕切弁9を介して供給される。蒸気の利用
系7における消費量に対し過剰となる蒸気は余剰蒸気供
給配管10及び余剰蒸気供給配管10に設けた蒸気仕切
弁11を介して冷却器12へ供給される。冷却器12へ
供給された蒸気は冷却器12を循環する冷却水により凝
縮しボイラ給水として給水タンク13へ送られる。冷却
器12を冷却する冷却水は冷却塔14で冷却塔ファン1
5により冷却され冷却水ポンプ16により冷却器12へ
供給される。蒸気の利用系7における蒸気の消費が停止
しても管型蒸発器1へ高温ガスは引き続いて供給される
ので、管型蒸発器1で発生する蒸気を処理するための凝
縮器17が入口側連絡管18及び出口側連絡管19によ
り蒸気ドラム4と接続されている。入口側連絡管18及
び出口側連絡管19にはそれぞれ入口側仕切弁20、出
口側仕切弁21が配置されている。蒸気の利用系7にお
ける蒸気の消費に伴う蒸気ドラム4水位の低下を補うた
めに給水タンク13から給水ポンプ22により蒸気ドラ
ム4へ水を補給する。高温ガスは管型蒸発器1で水を蒸
発させて自らは温度が低下し、脱硫脱硝酸装置23及び
フィルタ24へ導かれ有害物質、粉塵が除去されて排気
塔25から大気に放出される。一般に熱交換器は伝熱面
の汚れによる伝熱性能の低下を見込んで汚れ係数として
総括伝熱係数に10数%の余裕をとるが、使用開始時に
は伝熱面の汚れが少ないので総括伝熱係数が大きく必要
以上に熱交換量が多くなり、管型蒸発器1の場合に蒸気
の利用系7における蒸気消費量以上の蒸気が発生する。
この過剰な蒸気を冷却器12で凝縮させて給水タンク1
3へ戻している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は管型蒸
発器1で発生する過剰な蒸気を処理するための設備、即
ち冷却器12、冷却塔14、冷却塔ファン15及び冷却
水ポンプ16を必要とし、 これらの設備は管型蒸発器
1の使用開始時には必要であるが、管型蒸発器1の伝熱
面が汚れてくると不要となる。また、回転機器である冷
却塔ファン15、冷却水ポンプ16が故障した場合の修
理、保守の際には過剰な蒸気の処理ができないため系統
全ての運転に支障が生じる。そして、蒸気の利用系7に
おける突発的なトラブルが発生したり、保守が必要とな
った場合蒸気の供給を停止することになるが、管型蒸発
器1へ高温ガスは引き続いて供給されるので管型蒸発器
1において発生する蒸気を何らかの手段により処理しな
ければならない。この場合蒸気ドラム4から凝縮器17
へ蒸気を供給することになるが、入口側連絡管18、凝
縮器17、出口側連絡管19の全ては空であり入口側仕
切弁20及び出口側仕切弁21を開くと入口側連絡管1
8、出口側連絡管19の両方に蒸気が流入し蒸気ハンマ
とウオータハンマをもたらす。同様に入口側連絡管1
8、出口側連絡管19の両方に同方向から流体が流入す
る状態は入口側連絡管18から出口側連絡管19へ流れ
る自然循環を妨げて蒸気の凝縮が不可能となる恐れがあ
る。入口側仕切弁20を先に開き、次いで出口側仕切弁
21を開いても出口側連絡管19側からの蒸気の流入を
阻止できない。更に、給水ポンプ22のトラブル、電源
喪失の場合にも管型蒸発器1へ高温ガスは引き続いて供
給されるので凝縮器17を急に運転することによる問題
は同様に起る。本発明の目的は、管型蒸発器の設計上の
余裕により発生する過剰な蒸気を簡便な装置で処理する
ことにある。また、給水系、電源系の事故の際に管型蒸
発器の運転継続を可能とすることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的は、管側に高温
ガスを供給し胴側に供給される水を蒸発させる管型蒸発
器と、管型蒸発器と上昇管と下降管で連通し管型蒸発器
からの気液より蒸気を分離する蒸気ドラムと、蒸気ドラ
ムへ給水する給水系と、蒸気ドラムと配管で連通し蒸気
ドラムからの蒸気を凝縮させて戻す凝縮器と、蒸気ドラ
ムから外部へ蒸気を導く蒸気供給配管とを有するボイラ
において、蒸気ドラムと凝縮器とを連通する蒸気側連絡
管と水側連絡管のそれぞれに配置した全閉が不可能な流
量調整手段と、蒸気供給配管に配置した蒸気流量制御弁
とを設けたことにより達成される。 給水量の低下を検
出する給水異常検出手段と、給水異常検出手段からの給
水異常信号に基づき蒸気流量制御弁を閉じると同時に流
量調整手段を全開とする制御手段とを設けることが望ま
しい蒸気流量制御弁は電源喪失時に全閉する弁であり、
流量調整手段は電源喪失時に全開する弁であることが望
ましい。凝縮器の上部に配置した縦長の排気ダクトと、
排気ダクトの外側に配置した風車と、排気ダクト内に配
置し風車により駆動されるファンとを設けることが望ま
しい。上記目的は、管側に高温ガスを供給し胴側に供給
される水を蒸発させる管型蒸発器と、管型蒸発器と上昇
管と下降管で連通し管型蒸発器からの気液より蒸気を分
離する蒸気ドラムと、蒸気ドラムへ給水する給水系と、
蒸気ドラムと配管で連通し蒸気ドラムからの蒸気を凝縮
させて戻す凝縮器と、蒸気ドラムから外部へ蒸気を導く
蒸気供給配管とを有するボイラにおいて、通常運転時に
は蒸気ドラムから凝縮器に予め設定された流量の蒸気を
供給して凝縮させ、給水系の不調または電源喪失時に蒸
気供給配管に配置した蒸気流量制御弁を全閉し、蒸気ド
ラムと凝縮器とを連通する蒸気側連絡管と水側連絡管の
それぞれに配置した流量調整手段を全開することにより
達成される。上記構成によれば管型蒸発器の設計上の余
裕により発生する過剰な蒸気は蒸気流量制御弁により制
御され、蒸気ドラムと凝縮器とを連通する蒸気側連絡管
と水側連絡管のそれぞれに配置した流量調整手段は開状
態にあるから凝縮器へ流れて凝縮し、過剰な蒸気を冷却
器を用いずに既設の簡便な装置で処理することができ
る。また、給水系、電源系の事故の際に蒸気流量制御弁
を閉じると同時に蒸気ドラムと凝縮器とを連通する流量
調整手段を全開とすることにより、管型蒸発器で発生す
る蒸気を凝縮器で処理し管型蒸発器の運転を継続でき
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。図1は本発明の実施の形態の構成を示す
フローチャートである。本図に示す基本的なボイラの構
成は図5に示すボイラと同じであるが、図5の蒸気仕切
弁11を流量制御が可能な蒸気流量制御弁30とし、同
じく図5の入口側連絡管18を蒸気側連絡管31とし出
口側連絡管19を水側連絡管32とし蒸気ドラム4の水
側に接続している。そして入口側仕切弁20、出口側仕
切弁21はそれぞれ蒸気側仕切弁33、水側仕切弁34
とし、全閉ができないようなストッパ等の装置を弁自体
に設けるか、管型蒸発器1の運転中はある程度開いてお
き弁のハンドルをチエーンで固定し鍵をかけても良い。
管型蒸発器1の伝熱管3は使用の初期に高温酸化による
表面の酸化スケールが生成していないため汚れ係数が小
さく、総括伝熱係数が大きくなり必要以上に熱交換量が
多くなって蒸気の利用系7における蒸気消費量以上の蒸
気が発生しても蒸気流量制御弁30は蒸気の利用系7に
おける蒸気消費量に制御するから、過剰な蒸気は開いて
いる蒸気側仕切弁33を通過して凝縮器17へ流入し、
そこで凝縮して水となり水側連絡管32、水側仕切弁3
4を通過して蒸気ドラム4の水側に戻る。本実施の形態
では管型蒸発器1の起動時から蒸気ドラム4と凝縮器1
7が連通しているので従来技術のように蒸気ドラム4の
蒸気が、蒸気側連絡管31と水側連絡管32の両方から
凝縮器17へ急に流入することは無く、蒸気ドラム4の
蒸気が蒸気側連絡管31、凝縮器17、水側連絡管3
2、蒸気ドラム4の水側へ流れる自然循環が成立する。
このような構成とすることにより従来冷却器12から放
出していた過剰な蒸気のエネルギは、既設の凝縮器17
から放出され、冷却器12に関連する設備は不要とな
る。
【0006】図2は本発明の他の実施の形態の構成を示
すフローチャートである。本図は図1に示すボイラの構
成に給水ポンプ22の流量を検出して給水異常信号を出
力する給水流量計40、蒸気側連絡管31に配置した蒸
気側遠隔操作弁41、水側連絡管32に配置した水側遠
隔操作弁42、給水ポンプ22の流量が低下した場合に
給水流量計40が出力する給水異常信号を入力して蒸気
流量制御弁30を全閉し、蒸気側遠隔操作弁41及び水
側遠隔操作弁42を半開から全開とする操作信号を出力
する制御装置43を設けたものである。図5に示す従来
のボイラでは蒸気ドラム4への給水が停止すると管型蒸
発器1への高温ガスの供給は急に停止できないから、管
型蒸発器1及び蒸気ドラム4が保有する水は全て蒸発し
空焚きとなる恐れがある。本図に示す構成では蒸気ドラ
ム4への給水が停止した場合に給水流量計40が異常を
自動検出し、制御装置43が蒸気流量制御弁30を全閉
して蒸気の利用系7への供給を停止し、蒸気側遠隔操作
弁41及び水側遠隔操作弁42を全開して凝縮器17に
より蒸気を凝縮させるように制御するから管型蒸発器1
の運転を継続できる。
【0007】図3は本発明の他の実施の形態の構成を示
すフローチャートである。本図は図2に示す蒸気流量制
御弁30、蒸気側遠隔操作弁41及び水側遠隔操作弁4
2を、蒸気流量制御弁30は停電時に全閉する蒸気流量
自動弁50とし、蒸気側遠隔操作弁41及び水側遠隔操
作弁42を停電時に全開する蒸気側自動操作弁51、水
側自動操作弁52としたものである。本図に示す構成で
は停電により給水ポンプ22が停止し蒸気ドラム4への
給水が不可能となった場合に、蒸気の利用系7へ供給さ
れていた蒸気を凝縮器17へ導き凝縮させて蒸気ドラム
4に戻し、管型蒸発器1の運転を継続できる。
【0008】図4は本発明の他の実施の形態の構成を示
すフローチャートである。本図は図1に示す凝縮器17
の上部に凝縮器17を囲むように配置した縦長の排気ダ
クト60、排気ダクト60の外側に配置した風車61、
排気ダクト60内に配置し風車61により駆動されるフ
ァン62を有するものである。本図に示す構成では排気
ダクト60により凝縮器17上に煙突を設けたようなド
ラフト効果が得られ、さらにファン62により強制通風
を行うので凝縮器17の性能は格段に向上する。そし
て、通風に一切の電力を用いていないため停電があって
も凝縮器17の高い冷却性能を保持できる。以上述べた
ように本実施の形態によれば、自然冷却による凝縮器1
7で管型蒸発器1の設計上の余裕により発生する過剰な
蒸気を複雑な設備を設けること無く処理することがで
き、管型蒸発器1の経年変化による蒸気発生量の変動を
吸収できる。また、給水ポンプ22のトラブルの際に凝
縮器17に蒸気ハンマ、ウオータハンマを起させたり、
熱衝撃を与えることなく安全に起動し管型蒸発器1によ
る高温ガスの冷却を継続できる。そして、停電があって
も凝縮器17及び管型蒸発器1の運転が可能であり、高
温ガスの冷却を継続して安全性と信頼性の高い設備を提
供できる。その上、凝縮器17の冷却性能を格段に向上
できる。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、管型蒸発器の設計上の
余裕により発生する過剰な蒸気は蒸気流量制御弁により
制御され、凝縮器へ流れて自然冷却により凝縮し過剰な
蒸気を簡便な装置で処理することができる。また、給水
系、電源系の事故の際に蒸気流量制御弁を閉じると同時
に蒸気ドラムと凝縮器とを連通する仕切弁を開くことに
より、管型蒸発器で発生する蒸気を凝縮器で処理し管型
蒸発器の運転を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を示すフローチャー
トである。
【図2】本発明の他の実施の形態の構成を示すフローチ
ャートである。
【図3】本発明の他の実施の形態の構成を示すフローチ
ャートである。
【図4】本発明の他の実施の形態の構成を示すフローチ
ャートである。
【図5】従来のボイラの構成を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 管型蒸発器 2 胴 3 伝熱管 4 蒸気ドラム 5 上昇管 6 下降管 7 蒸気の利用系 8 蒸気供給配管 9 蒸気仕切弁 10 余剰蒸気供給配管 11 蒸気仕切弁 12 冷却器 13 給水タンク 14 冷却塔 15 冷却塔ファン 16 冷却水ポンプ 17 凝縮器 18 入口側連絡管 19 出口側連絡管 20 入口側仕切弁 21 出口側仕切弁 22 給水ポンプ 23 脱硫脱硝酸装置 24 フィルタ 25 排気塔 30 蒸気流量制御弁 31 蒸気入口側連絡管 32 水側連絡管 33 蒸気側仕切弁 34 水側仕切弁 40 給水流量計 41 蒸気側遠隔操作弁 42 水側遠隔操作弁 43 制御装置 50 蒸気流量自動弁 51 蒸気側自動操作弁 52 水側自動操作弁 60 排気ダクト 61 風車 62 ファン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管側に高温ガスを供給し胴側に供給され
    る水を蒸発させる管型蒸発器と、該管型蒸発器と上昇管
    と下降管で連通し該管型蒸発器からの気液より蒸気を分
    離する蒸気ドラムと、該蒸気ドラムへ給水する給水系
    と、前記蒸気ドラムと配管で連通し前記蒸気ドラムから
    の蒸気を凝縮させて戻す凝縮器と、前記蒸気ドラムから
    外部へ蒸気を導く蒸気供給配管とを有するボイラにおい
    て、 前記蒸気ドラムと前記凝縮器とを連通する蒸気側連絡管
    と水側連絡管のそれぞれに配置した全閉が不可能な流量
    調整手段と、前記蒸気供給配管に配置した蒸気流量制御
    弁とを設けたことを特徴とするボイラ。
  2. 【請求項2】 給水量の低下を検出する給水異常検出手
    段と、該給水異常検出手段からの給水異常信号に基づき
    前記蒸気流量制御弁を閉じると同時に前記流量調整手段
    を全開とする制御手段とを設けたことを特徴とする請求
    項1に記載のボイラ。
  3. 【請求項3】 前記蒸気流量制御弁は電源喪失時に全閉
    する弁であり、前記流量調整手段は電源喪失時に全開す
    る弁であることを特徴とする請求項1に記載のボイラ。
  4. 【請求項4】 前記凝縮器の上部に配置した縦長の排気
    ダクトと、該排気ダクトの外側に配置した風車と、前記
    排気ダクト内に配置し該風車により駆動されるファンと
    を設けたことを特徴とする請求項1に記載のボイラ。
  5. 【請求項5】 管側に高温ガスを供給し胴側に供給され
    る水を蒸発させる管型蒸発器と、該管型蒸発器と上昇管
    と下降管で連通し該管型蒸発器からの気液より蒸気を分
    離する蒸気ドラムと、該蒸気ドラムへ給水する給水系
    と、前記蒸気ドラムと配管で連通し前記蒸気ドラムから
    の蒸気を凝縮させて戻す凝縮器と、前記蒸気ドラムから
    外部へ蒸気を導く蒸気供給配管とを有するボイラにおい
    て、 通常運転時には前記蒸気ドラムから前記凝縮器に予め設
    定された流量の蒸気を供給して凝縮させ、前記給水系の
    不調または電源喪失時に前記蒸気供給配管に配置した蒸
    気流量制御弁を全閉し、前記蒸気ドラムと前記凝縮器と
    を連通する蒸気側連絡管と水側連絡管のそれぞれに配置
    した流量調整手段を全開することを特徴とするボイラの
    運転方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010169364A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Sumitomo Precision Prod Co Ltd サーモサイフォン式蒸気発生装置
CN103982885A (zh) * 2014-05-15 2014-08-13 青岛中拓科技有限公司 一种利用管式炉废气的余热生产蒸汽的系统
CN106524121A (zh) * 2016-12-27 2017-03-22 山东北辰机电设备股份有限公司 一种应用于光热发电系统的汽包及蒸汽发生系统

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