JPH11311106A - コンバインドサイクルプラントの給復水系統 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低圧給水ポンプの運転点変化に伴う吐出圧力変
化を一定にし、高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプの吸
込圧力を低減させることにある。 【解決手段】低圧給水ポンプ下流の配管に圧力逃し弁を
設置し、設定圧力以上になった場合、吐出量の一部を低
圧給水ポンプ上流に逃がすことで可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンバインドサイ
クルプラントの給復水系統に係り、低圧給水ポンプの出
口圧力を安定化し、系統設備費の節減を図り、かつ、高
圧給水ポンプ及び低圧給水ポンプの吸込圧力低減を図る
ために好適なコンバインドサイクルプラントの給復水系
統に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、コンバインドサイクルプラント
の系統図例である。

【０００３】図１に示すコンバインドサイクルプラント
は、復水器１から低圧給水ポンプ３にて復水を取り出
し、グランド蒸気復水器５を経由し復水を給水する系
と、排熱回収ボイラ３２と、ガスタービン開放サイクル
部門と、蒸気タービンサイクル部門と、発電機３１とを
備えて構成されている。

【０００４】近年、ガスタービンの高温，高効率化が進
みタービン排気温度が高くなったため、排熱回収式が主
流となっている。このような装置は、例えば、エバラ時
報Ｎo.１３２「コンバインドサイクルプラント用高圧給
水ポンプ」頁２８〜３２，１９８５年１０月号に記載さ
れている。

【０００５】復水を給水する系には、復水再循環系があ
り、グランド蒸気復水器５出口復水管６から分岐し配管
１４，流量調整用の制御弁１５，オリフィス１６，配管
１７を経由して復水器１下部胴に連接し、復水器内部に
設置のスプレーノズルから噴霧することにより復水中の
溶存酸素を分離する。また、グランド蒸気復水器５出口
復水管６から分岐し配管１８，復水器高水位調整弁１９
を介して補給水タンク２０に連接し、試運転における水
質低下時、スピルオーバ弁入口側より系外ブローを行
う。前記ガスタービン開放サイクル部門は、空気圧縮機
３３と、燃焼器３４と、ガスタービン３０とを有してい
る。

【０００６】また、前記排熱回収ボイラ３２は、低圧節
炭器８と、低圧蒸気ドラム３５と、低圧蒸発器３６と、
中圧節炭器３７と、中圧蒸気ドラム３８と、中圧蒸発器
３９と、２段の高圧節炭器４０，４１と、高圧蒸気ドラ
ム４２と、脱硝装置４３と、高圧蒸発器４４と、過熱器
４５と、高圧給水ポンプ１０と中圧給水ポンプ１１を含
む給水系統とを備えている。この排熱回収ボイラ３２に
は煙道に続いて煙突５０が付設されている。

【０００７】前記蒸気タービンサイクル部門は、前記排
熱回収ボイラ３２で生成された蒸気を動力源とする蒸気
タービン４６と、復水器１とを備えている。前記蒸気タ
ービン４６の低圧段側には、排熱回収ボイラ３２の低圧
過熱器を介して低圧蒸気ドラム３５が接続されており、
高圧段側には排熱回収ボイラ３２の過熱器４５が接続さ
れている。

【０００８】前記復水器１と排熱回収ボイラ３２とは、
給水系統で結ばれている。この給水系統は、復水器１と
排熱回収ボイラ３２の低圧節炭器８とを結んでいる給水
配管７と、低圧節炭器８と低圧蒸気ドラム３５とを結ん
でいる給水配管と、この給水配管より分岐されかつ中圧
節炭器３７と高圧節炭器４０に結ばれた給水配管と、中
圧節炭器３７と中圧蒸気ドラム３８とを結んでいる給水
配管と、高圧節炭器４０，４１と高圧蒸気ドラム４２と
を結んでいる給水配管を有している。

【０００９】前記復水器１と低圧節炭器８とを結んでい
る給水配管には、低圧給水ポンプ３が設けられている。
前記低圧節炭器８と低圧蒸気ドラム３５とを結んでいる
給水配管には、給水調整弁が設けられている。前記低圧
節炭器８から給水配管９から中圧節炭器３７間に設けら
れた給水配管１３には、中圧給水ポンプ１１が設けれて
いる。

【００１０】さらに前記給水配管９から高圧節炭器４０
間に設けられた給水配管１２には、高圧給水ポンプ１０
が設けられている。また、前記中圧節炭器３７と中圧蒸
気ドラム３８とを結んでいる給水配管には、給水調整弁
が設けられている。さらに前記高圧節炭器４１と高圧蒸
気ドラム４２とを結んでいる給水配管には、給水調整弁
が設けられている。

【００１１】ところで、この図１に示すコンバインドサ
イクルプラントでは、ガスタービン開放サイクル部門は
ガスタービン発電プラントと同様な働きにより、発電機
３１を回転させ、発電させる。なお、空気圧縮機３３は
入口案内翼（図示せず）が空気流量を制御し得るように
可変式となっており、部分負荷時におけるガスタービン
排ガス温度を高めることができる。そして、ガスタービ
ン３０からは低圧低温ガスを排ガスとして排出される。

【００１２】前記排熱回収ボイラ３２では、給水配管７
から低圧節炭器８に給水し、その給水を排ガスの余熱を
利用して加熱したのち、給水配管を通じて低圧蒸気ドラ
ム３５に送り、この低圧蒸気ドラム３５から低圧蒸発器
３６に入れ、排ガスの余熱を利用してさらに加熱して蒸
気を発生させ、その蒸気を低圧蒸気ドラム３５に戻し、
この低圧蒸気ドラム３５から低圧過熱器４７を経て、蒸
気配管を通じて蒸気タービン４６に飽和蒸気を送り、蒸
気タービン４６を回転させる。

【００１３】一方、前記低圧節炭器８を出た給水の一部
を、給水配管９および中圧給水ポンプ１１を通じて中圧
節炭器３７に送り込む。そして、この中圧節炭器３７で
排ガスの余熱を利用して加熱したのち、給水配管を通じ
て中圧蒸気ドラム３８に送り、この中圧蒸気ドラム３８
から中圧蒸発器３９に入れ、排ガスの余熱を利用してさ
らに加熱して蒸気を発生させ、いったん中圧蒸気ドラム
３８に戻す。

【００１４】ついで、その蒸気を中圧蒸気ドラム３８か
ら中圧過熱器４８に送り込み過熱し、その過熱器４８か
ら再熱器４９を経由し、蒸気配管を通じて蒸気タービン
４６に過熱蒸気を送り、蒸気タービン４６を回転させ
る。さらに前記低圧節炭器８を出た給水の一部を、給水
配管９および高圧給水ポンプ１０を通じて高圧節炭器４
０に送り込む。

【００１５】そして、この高圧節炭器４０で排ガスの余
熱を利用して加熱したのち、給水配管を通じて次の高圧
節炭器４１を経由し、給水配管を通じて高圧蒸気ドラム
４２に送り、この高圧蒸気ドラム４２から高圧蒸発器４
４に送り込み、排ガスの余熱を利用してさらに加熱した
のち、再び高圧蒸気ドラム４２に戻し、この高圧蒸気ド
ラム４２から過熱器４５に入れて過熱し、その過熱器４
５から蒸気配管を通じて蒸気タービン４６に過熱蒸気を
送り、蒸気タービン４６を回転させる。

【００１６】したがって、蒸気タービン４６は低圧加熱
器４７から送られて来る飽和蒸気と、再熱器４９から送
られて来る高温再熱蒸気および、過熱器４５から送られ
て来る過熱蒸気とにより回転駆動され、発電機３１を回
転させ、発電する。また、排熱回収ボイラ３２に供給さ
れた排ガス中に含まれている窒素酸化物は、最適ガス温
度部に設置された脱硝装置４３により捕集され、窒素酸
化物を除去されかつ仕事をしたのちの排ガスは煙突５０
から大気に排出される。

【００１７】このような、コンバインドサイクルプラン
トでは、二つの発電方式を組み合わせて、高い熱効率を
得ようとする発電プラントであり、ＤＳＳ（毎日起動停
止）として運用されている。

【００１８】なお、コンバインドサイクルプラントの発
電機には、ガスタービンサイクル部門と蒸気タービンサ
イクル部門とが別軸で各々発電機を持った多軸型と、ガ
スタービンサイクル部門と蒸気タービンサイクル部門と
が同軸で共通の発電機を持つ一軸型とがあるが、図１に
は一軸型の例を示している。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、図１に示
すコンバインドサイクルプラントの給復水系統は、低圧
給水ポンプと高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプとが直
列に配置されているため、高圧給水ポンプ及び中圧給水
ポンプの吸込圧力は、おおよそ低圧給水ポンプ吐出圧力
となる。また、高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプの吐
出圧力は、それぞれのポンプ全揚程に低圧給水ポンプの
吐出し圧力を加えたものとなるため、低圧給水ポンプが
少水量運転となって、吐出圧力が増加すると、高圧給水
ポンプ及び中圧給水ポンプの吐出圧力も増加することに
なる。

【００２０】このため、上記従来技術におけるコンバイ
ンドサイクルプラントの給復水系統は、 （１）低圧給水ポンプの運転点により性能特性曲線にあ
わせ、高圧給水ポンプと中圧給水ポンプの吸込圧力が大
きく変化し影響を受けるため、従来実績範囲の軸封装置
の選定が困難となる。

【００２１】（２）高圧給水ポンプの吸込圧力すなわち
ポンプ設計圧力が高くなり、高圧給水ポンプを従来実績
範囲の標準ポンプの仕様とすることが困難で特殊設計を
要する。

【００２２】（３）中圧給水ポンプの吐出圧力すなわち
ポンプ設計圧力が高くなり、高圧給水ポンプを従来実績
範囲の標準ポンプの仕様とすることが困難で特殊設計を
要する。

【００２３】（４）高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプ
吐出圧力が高く、ポンプ吐出量を調整する給水流量調整
弁の絞り量が大きくなる。

【００２４】など、経済性及び信頼性向上の観点で十分
に配慮されていなかった。

【００２５】本発明の目的は、低圧給水ポンプの吐出圧
力を一定化させ、高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプの
吸込圧力設計仕様を標準仕様となし得るコンバインドサ
イクルプラントの給復水系統を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、低圧給水ポンプ下流に圧力逃し弁を
設置し、低圧給水ポンプ吐出圧力が設定圧力以上になっ
た場合、圧力を低圧給水ポンプ上流側に戻すことで、低
圧給水ポンプ吐出圧力を一定にし、高圧給水ポンプ及び
中圧給水ポンプの吸込圧力を低減させたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図２
を用いて詳細に説明する。

【００２８】図２は本発明を適用した場合のコンバイン
ドサイクルプラントの系統である。図中、図１と同一符
号のものは、先に説明した従来技術と同等部であるか
ら、その説明を省略する。

【００２９】図において、２１は圧力逃し弁であり、こ
の圧力逃し弁２１は低圧給水ポンプ３下流の復水配管４
から分岐して設置されており、低圧給水ポンプ３上流側
に圧力を逃すように配管されている。この圧力逃し弁２
１は、圧力逃し弁２１一次側圧力が設定圧力以上になる
と、圧力を二次側（弁出口）に逃すことを可能としてい
る。従って、低圧給水ポンプ３の運転点変化に伴う吐出
圧力の変化を吸収することが可能となり、低圧給水ポン
プ３吐出圧力を一定の圧力とすることが可能となる。こ
のとき圧力を逃すため低圧給水ポンプ３の吐出水の一部
は、ポンプ上流側に戻るため、吐出水量が従来技術に比
較して低下するが、システム上必要となる流量を確保出
来るような圧力逃し弁２１とするため、影響は無い。

【００３０】また、この圧力逃し弁２１選定の際には、
次の考慮が必要となる。

【００３１】（１）低圧給水ポンプ３の吐出圧力は使用
流量増加に伴い、低下する右下がり特性であるため、通
常運転点より小流量側に運転点が変化すると、吐出圧力
が増加するため、この圧力変化に耐えうるものとする必
要がある。

【００３２】（２）逃し出す設定圧力をシステム上必要
となる流量に対する系統損失に打ち勝つ圧力を確保する
よう設定する必要がある。

【００３３】また、本実施例では低圧給水ポンプ３吐出
圧力を一定にするため、圧力逃がし弁２１設置のみで可
能となるため、圧力一定制御のための特殊な制御装置を
設ける必要はない。

【００３４】さらに、低圧給水ポンプ３の吐出圧力低下
に伴い、高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプの吐出圧力
も低下するため、吐出量を調整する給水流量調整弁の弁
の絞り量を軽減することが可能となる。

【００３５】従って、本実施例によれば、次の効果があ
る。

【００３６】（１）高圧給水ポンプと中圧給水ポンプの
吸込圧力が一定化することにより、従来実績範囲の軸封
装置の選定が可能となり、運転点変化による寿命の低下
を防止し、原価低減及び信頼性向上を図る効果がある。

【００３７】（２）高圧給水ポンプ及び中圧給水ポンプ
の設計圧力低減により、高圧給水ポンプ及び中圧給水ポ
ンプを従来実績範囲の標準ポンプの仕様とすることが可
能となり、原価低減及び信頼性向上を図る効果がある。

【００３８】（３）上記の効果によりポンプの他、給復
水配管，給復水系統設備全体の設計圧力低減により、給
復水系統設備全体の原価低減を図る効果がある。

【００３９】（４）給水流量調整弁の絞り量を小さくで
き、流量調整弁のキャビテーションを抑制できるため、
流量調整弁の信頼性向上を図る効果がある。

【００４０】なお、本発明は図面に示す一軸型のコンバ
インドサイクルプラントに限らず、多軸型のコンバイン
ドサイクルプラントにも適用することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、低圧給水ポンプ吐出圧
力を一定化することができ、高圧給水ポンプ及び中圧給
水ポンプの設計仕様を標準ポンプの仕様となし得るコン
バインドサイクルプラントの給復水系統を提供すること
ができ、信頼性向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来使用されているコンバインドサイクルプラ
ントの系統図。

【図２】本発明の一実施例を示す系統図。

【符号の説明】

１…復水器、３…低圧給水ポンプ、４…復水配管、５…
グランド蒸気復水器、６…出口復水管、７，９…給水配
管、８…低圧節炭器、１０…高圧給水ポンプ、１１…中
圧給水ポンプ、１４，１７，１８…配管、１５…制御
弁、１６…オリフィス、１９…復水器高水位調整弁、２
０…補給水タンク、２１…圧力逃し弁、３０…ガスター
ビン、３１…発電機、３２…排熱回収ボイラ、３３…空
気圧縮機、３４…燃焼器、３５…低圧蒸気ドラム、３６
…低圧蒸発器、３７…中圧節炭器、３８…中圧蒸気ドラ
ム、３９…中圧蒸発器、４０…前段高圧節炭器、４１…
後段の高圧節炭器、４２…高圧蒸気ドラム、４３…脱硝
装置、４４…高圧蒸発器、４５…過熱器、４６…蒸気タ
ービン、４８…中圧過熱器、４９…再熱器、５０…煙
道。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】復水器から低圧給水ポンプにより復水を取
   り出し、その復水をグランド蒸気復水器を経由して低圧
   節炭器を通過したのち、中圧給水ポンプ及び高圧給水ポ
   ンプに給水するコンバインドサイクルプラントの給復水
   系統において、低圧給水ポンプが少水量運転の際、ポン
   プ特性曲線に従った給水圧力の上昇を回避するため、低
   圧給水ポンプ下流に圧力逃し弁を設置し、低圧給水ポン
   プの吐出圧力を一定にさせたことを特徴とするコンバイ
   ンドサイクルプラントの給復水系統。