JPH11173110A - 発電プラント - Google Patents
発電プラントInfo
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- JPH11173110A JPH11173110A JP35239297A JP35239297A JPH11173110A JP H11173110 A JPH11173110 A JP H11173110A JP 35239297 A JP35239297 A JP 35239297A JP 35239297 A JP35239297 A JP 35239297A JP H11173110 A JPH11173110 A JP H11173110A
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Abstract
有効利用を図り、もって蒸気タービンによる発電効率の
向上等を実現した発電プラントを提供する。 【解決手段】 ボイラ5から供給された蒸気により蒸気
タービン1を駆動する発電プラントであって、ボイラ5
に対する給水加熱を行う給水加熱手段として蒸気圧縮ヒ
ートポンプ100を備えたものである。
Description
ャルの低い低温低圧蒸気の有効利用を図り、もって蒸気
タービンによる発電効率の向上、昼間の電力ピークカッ
ト及び燃料節約等を実現する技術に関する。
ヒータ(蒸気過熱器)を用いて高温・高圧の蒸気を生成
させ、発電機が連結された蒸気タービンをこの蒸気によ
り駆動することで発電が行われる。蒸気タービンには、
多くの場合、熱効率の高い抽気復水型が用いられてい
る。すなわち、蒸気タービン駆動後の排気は、復水器に
送給されて凝縮・液化して復水となり、これにより、蒸
気タービンの排圧が減少して熱効率の向上が図られる。
また、蒸気タービンの各段では、膨張過程にある蒸気が
抽出され、その蒸気の有する顕熱や凝縮潜熱によってボ
イラに対する給水加熱が行われる。この場合、蒸気ター
ビンで得られる仕事量は当然に減少するが、復水器に廃
棄される熱量が低減するため、全体としての発電効率は
向上する。
トを含めた発電施設は、最大電力需要に合わせて設置さ
れるため、夏期昼間における冷房負荷の増大等に伴い年
々増設することを余儀なくなされている。また、発電し
た電力を蓄えることが殆どできないため、特に夏期にお
いては夜間に大きな余剰電力の発生が避けられず、その
有効利用が求められていた。一方、ごみ焼却施設や石油
処理プラント等では、比較的大量の排気や廃蒸気が発生
するが、これらは排気塔等から大気中に放出されてい
る。これは、排気や廃蒸気の温度や圧力が低く、動力や
給湯等としての利用が難しいためであるが、熱エネルギ
を有効利用する点からはそれらの利用も望まれていた。
エネルギポテンシャルの低い低温低圧蒸気の有効利用を
図り、もって蒸気タービンによる発電効率の向上等を実
現した発電プラントを提供することを目的とする。
に、請求項1の発明では、ボイラから供給された蒸気に
より蒸気タービンを駆動する発電プラントであって、前
記ボイラに対する給水加熱を行う給水加熱手段として蒸
気圧縮ヒートポンプを備えたものを提案する。
より蒸気圧縮ヒートポンプを駆動し、低温低圧の蒸気を
必要十分な温度まで昇温してボイラへの給水加熱を行
う。
電プラントにおいて、前記蒸気圧縮ヒートポンプに供給
される蒸気を廃熱により得るものを提案する。
油処理プラント等の廃熱により低温低圧の蒸気を生成
し、これを蒸気圧縮ヒートポンプに供給する。
は2の発電プラントにおいて、前記給水加熱手段と前記
ボイラとの間に高温水貯留槽を介装させたものを提案す
る。
は夜間に蒸気圧縮ヒートポンプを駆動して得られた高温
水を余分に貯留し、昼間に高温水貯留槽内の余分な高温
水を発電用ボイラに供給する。
に基づき詳細に説明する。
一実施形態を示す概略構成図であり、同図中の符号1は
多段復水型の蒸気タービンを示し、符号21は2段型の
蒸気圧縮機を示している。蒸気タービン1は、その出力
軸に発電機2が連結され、上流側に高温水貯留槽3と給
水ポンプ13とボイラ5とスーパヒータ7とが配管41
〜44を介して接続され、下流側に復水器9と給水タン
ク10とポンプ14と給水加熱器28と脱気器11とが
配管45〜47を介して接続されている。給水タンク1
0に溜まる凝縮水は給水加熱器28に送られ、蒸気ター
ビン1の抽気配管67からの抽気により加熱されて脱気
器11に供給される。
2が連結されると共に、上流側にごみ焼却ボイラ23が
配管48を介して接続され、下流側に第1,第2給水加
熱器25,27が配管49〜51を介して接続されてい
る。蒸気圧縮機21は、その第1段目と第2段目とが飽
和器29および配管52,53を介して接続されてい
る。図中、符号31,33は配管50,51に介装され
た蒸気トラップである。蒸気トラップ31の下流側の配
管50と飽和器29の下流側の配管53とは配管54で
接続され、この配管54は給水加熱器27に接続されて
いる。
3、第1,第2給水加熱器25,27等は、給水加熱の
ための蒸気圧縮ヒートポンプ100を構成する。
器25,27および配管56〜58を介して、高温水貯
留槽3に接続され、この高温水貯留槽3はポンプ13お
よび配管41,42を介してボイラ5に接続されてい
る。
高温水貯留槽3内には比較的高温(256℃)の高温水が
貯留されており、この高温水が給水ポンプ13によりボ
イラ5に供給される。供給された高温水は、ボイラ5内
で加熱されることにより気化した後(45ata)、スーパ
ヒータ7内で過熱されて高圧、かつ高温(565℃、エン
タルピ859Mc/t)の過熱蒸気となる。この蒸気は、配管
44を経由して蒸気タービン1に流入し、その各段で膨
張しながらタービンロータを回転駆動し、その際に蒸気
タービン1の出力軸に連結された発電機2で発電が行わ
れる。
較的低温(33℃)、かつ低圧(0.05ata)となって排出
された後、復水器9内で冷却されることにより凝縮し、
水(33℃)となって給水タンク10、給水加熱器28を
経て脱気器11に流入する。脱気器11に流入した温水
は、蒸気タービン1の抽気配管69からの抽気(370
℃)と混合し、高温水(180℃)となって第1,第2給
水加熱器25,27および配管56〜58を経由して高
温水貯留槽3に環流する。
が貯留されており、例えば、夏期の昼間等において、こ
の高温水を用いて給水加熱することにより蒸気圧縮機2
1、ごみ焼却ボイラ23、第1,第2給水加熱器25,
27等を全部停止させることができる。従って、蒸気タ
ービン1への流入蒸気は全量が凝縮器9まで流れるので
発電量を増大させることができる。
において以下に述べる手順で、蒸気圧縮機21による給
水加熱運転が行われる。
は配管51を介して高温水(180℃)が循環され、これ
がごみ焼却施設の廃熱により気化されて蒸気(103ata)
となり、配管48を介して蒸気圧縮機21に送り込まれ
る。蒸気圧縮機21は、夜間の余剰電力により駆動さ
れ、送り込まれた蒸気を第1段目で圧縮して高温(216
℃)、かつ中圧(21.7ata)の蒸気とする。蒸気圧縮機
21の第1段目から排出された蒸気は、配管52を介し
て飽和器29に流入し、飽和器29内で中温の飽和蒸気
となる。飽和蒸気は、配管53を介して蒸気圧縮機21
の第2段目に流入し、その内部で圧縮されて更に高温
(325℃)、かつ高圧(45ata)の蒸気となった後、配管
49を介して第1給水加熱器25に流入して熱を放出す
る。また、飽和器29内の飽和蒸気の一部は、配管54
を経由して第2給水加熱器27に流入し、第1給水加熱
器25を通過した蒸気と伴に、第2給水加熱器27内で
熱を放出した後、配管51を介して再びごみ焼却ボイラ
23に供給される。
式とこの実施形態に係る本方式との発電効率の比較を示
す図である。図2a、bにおいて縦軸がエンタルピ(Mc
/t)、横軸が流量(t/h)、両者掛け合わせた数値が熱
量(面積)を示す。最上段がスーパヒータ7出口(蒸気
タービン1入口)における蒸気のエンタルピ(Mc/t)、
階段状の段が夫々の抽気のエンタルピ(Mc/t)、凝縮寸
前の蒸気のエンタルピ(Mc/t)が566Mc/tである。2
68Mc/t以下の夫々の数値は給水加熱器の入口、出口の
エンタルピ(Mc/t)である。
電運転し、夜間には例えば発電量半減、或いは運転停止
するのが一般的であるので、図2aには昼間の発電量だ
けを示し、図2bの本実施形態に係る本方式では、昼夜
間連続フル発電運転するので、図2bには昼夜間の発電
量を示す。
昼夜間共にボイラ5、蒸気タービン1および発電機2を
連続フル運転させる。そして、夜間は、抽気配管67,
69からの抽気を多くして、蒸気圧縮機21、ごみ焼却
ボイラ23、脱気器11、給水加熱器25,27,28
を運転させ、高温水貯留槽3に大量の高温水を貯留す
る。昼間は、蒸気圧縮機21、ごみ焼却ボイラ23、脱
気器11、給水加熱器25,27,28の運転、並びに
抽気配管67,69からの抽気を全て停止し、高温水貯
留槽3の高温水で給水加熱しながら、スーパーヒータ7
で過熱された蒸気を全量蒸気タービン1に供給し、凝縮
させる。
焼却ボイラ23等の利用により、図2を参照して、例え
ばボイラ給水温度を223℃から256℃に上げること
により、燃料消費量を68,222MCから65,66
7MCに削減すると共に、特に昼間の発電効率を例えば
33.9%から44.6%に向上させ、昼間の電力ピー
クカットに貢献する。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では蒸気圧縮機に2段型を用いた
が、3段型以上のものを用いれば更に効率を向上させる
ことが可能となる。また上記実施形態では蒸気圧縮ヒー
トポンプによる給水加熱を夜間の余剰電力を用いて行う
ようにしたが、高温水貯留槽の容量等によっては昼間に
これを行ってもよい。また上記実施形態では、廃熱とし
てごみ焼却施設の廃熱を用いたが、石油処理プラントの
廃熱やディーゼルエンジンの排気熱等を用いるようにし
てもよい。また蒸気発電プラントの全体レイアウトやそ
の構成要素の接続形態等についても、本発明の主旨を逸
脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
給された蒸気により蒸気タービンを駆動する発電プラン
トであって、前記ボイラに対する給水加熱を行う給水加
熱手段として、蒸気圧縮ヒートポンプを備えるようにし
たため、例えば、夜間の余剰電力により蒸気圧縮ヒート
ポンプを駆動し、低温低圧の蒸気を必要十分な温度まで
昇温してボイラへの給水加熱を行えば、蒸気発電プラン
ト全体としての発電能力を高めることができる。
の発電プラントにおいて、前記蒸気圧縮ヒートポンプに
供給される蒸気を廃熱により得るようにしたため、熱エ
ネルギの有効利用が実現されると共に、化石燃料等の消
費を抑制することができる。
または2の発電プラントにおいて、前記給水加熱手段と
前記ボイラとの間に高温水貯留槽を介装させたため、例
えば、高温水貯留槽内に夜間に蒸気圧縮ヒートポンプを
駆動して得られた高温水を貯留し、昼間に高温水貯留槽
内の高温水を蒸気タービンに供給すること等で、夏期に
おけるピークカットを図ることができる。
示す概略構成図である。
実施形態に係る本方式との発電効率の比較を示す図であ
り、aは旧来方式、bは本方式を示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 ボイラから供給された蒸気により蒸気タ
ービンを駆動する発電プラントであって、前記ボイラに
対する給水加熱を行う給水加熱手段として蒸気圧縮ヒー
トポンプを備えたことを特徴とする発電プラント。 - 【請求項2】 前記蒸気圧縮ヒートポンプに供給される
蒸気を廃熱により得ることを特徴とする請求項1記載の
発電プラント。 - 【請求項3】 前記給水加熱手段と前記ボイラとの間に
高温水貯留槽を介装させたことを特徴とする請求項1ま
たは2記載の発電プラント。
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