JPH11351502A - 排熱回収ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中圧・高圧糸の給水ポンプの劣化あるいは損
傷を防止する排熱回収ボイラを提供すること。 【解決手段】 低圧蒸気発生系に給水する復水ポンプ１
５と、中圧蒸気発生系と高圧蒸気発生系給水に給水する
高圧給水ポンプ１６とを設け、該高圧給水ポンプ１６は
排熱回収ボイラ１の給水系統の最上流側に配置し、低圧
節炭器６には復水ポンプ１５から給水し、中圧節炭器５
には高圧給水ポンプ１６の中段から抽水して給水し、高
圧節炭器６には高圧給水ポンプ１５から給水する。高圧
給水ポンプ１６を給水系統上、排熱回収ボイラの最上流
側に配置することにより、起動時を含めて高圧給水ポン
プ１６に流入する給水温度は常に低温であるので、過大
な熱衝撃がなく、給水ポンプ１６の劣化あるいは損傷を
防ぐことができ、給水ポンプ１６をタービン建屋内に設
置できるために給水ポンプ１６専用の建屋を不要とする
ことも可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合発電プラント
の排熱回収ボイラに係わり、特に三重圧式の排熱回収ボ
イラの給水ポンプと節炭器の配置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の排熱回収ボイラの給水ポンプと節
炭器の配置を図１１に説明する。図１１は三重圧式排熱
回収ボイラ１’のうち従来の節炭器及び給水ポンプの配
置構成例を示したものである。このような排熱回収ボイ
ラの給水ポンプと節炭器の配置は例えば特開平５−２０
３０３号公報に開示されている。

【０００３】図１に示す復水ポンプ１５’から送水され
る高圧、中圧及び低圧蒸気発生系の伝熱管群を構成した
三重圧式排熱回収ボイラ１’への給水は全量が低圧節炭
器６’へ送水される。低圧節炭器６’の出口水は３系統
へ分岐され、１つは図示しない低圧ドラムへ、１つは中
圧給水ポンプ１３’を経た後に中圧節炭器３’を介して
図示しない中圧ドラムへ、１つは高圧給水ポンプ１４’
を経た後に高圧節炭器２’を介して図示しない高圧ドラ
ムへ送水される。さらに低圧節炭器６’における低温腐
食を防止するために、高圧給水ポンプ１４’の中段抽水
が低圧節炭器６’の入口側へ再循環される。

【０００４】また、図１１に示す従来の高圧給水ポンプ
１４’と節炭器６’の配置における節炭器６’の伝熱管
の伝熱面積対ガス温度と給水温度と関係図を図１２に示
すが、低圧節炭器６’の出口給水温度は通常１５０℃程
度であり、この給水が中圧給水ポンプ１３’及び高圧給
水ポンプ１４’へ送水される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来例による
と、複合発電プラントの起動開始前には給水および復水
ポンプ１３’〜１５’の起動と同時に復水器（図示しな
い）からの冷水が低圧の節炭器６’を介して中圧給水ポ
ンプ１３’及び高圧給水ポンプ１４’へ送水されるが、
プラントが起動し、排ガスが排熱回収ボイラ１’に供給
され、低圧節炭器６’において給水が加熱される。これ
により中圧給水ポンプ１３’及び高圧給水ポンプ１４’
に流入する給水が短時間の間に１５０℃程度まで上昇す
る。さらにプラント停止時には逆に急激に給水温度が低
下する。

【０００６】このため、中圧給水ポンプ１３’及び高圧
給水ポンプ１４’はプラントの起動停止ごとに過大な熱
衝撃を受け、給水ポンプ１３’、１４’の構成部品が早
期に劣化あるいは損傷することにより寿命が短くなり、
給水装置としての信頼性を低下させる問題があった。

【０００７】また、中圧給水ポンプ１３’及び高圧給水
ポンプ１４’には、低圧節炭器６’の出口水が送水され
るため、中圧給水ポンプ１３’及び高圧給水ポンプ１
４’は、排熱回収ボイラ１’の近傍に設置する必要があ
り、このため給水ポンプ１３’、１４’専用の建屋を設
置する必要があり、設備コストが高くなるという不具合
があった。さらに、建屋建設時においては、排熱回収ボ
イラ１’の据付けと給水ポンプ１３’、１４’専用の建
屋の建設を同時に進行できないという据付け上の不都合
が生じるため据付け工程が長くなる。

【０００８】一方、低圧節炭器６’はガス流れに対して
高圧節炭器２’と中圧節炭器３’の後流側に置かれるた
め、低圧節炭器６’出口給水温度と排ガス温度との温度
差が小さいため、伝熱面積が大きくなるが、このために
低圧節炭器６’での給水側の圧力損失が大きいといった
不都合が生じる。

【０００９】そこで本発明の課題は、前述した中圧・高
圧糸の給水ポンプの劣化あるいは損傷を防止する排熱回
収ボイラを提供することである。また、本発明の課題
は、中圧・高圧糸の給水ポンプの劣化あるいは損傷を防
止すると共に低圧節炭器への給水系統の圧力損失を低減
した節炭器の配置構造を有する排熱回収ボイラを提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従来技術の前記問題点を
解決するために、低圧蒸気発生系に給水する第１の給水
ポンプ（実施の形態では低圧給水ポンプまたは復水ポン
プ）と、中圧蒸気発生系と高圧蒸気発生系給水に給水す
る第２の給水ポンプ（実施の形態では中高圧給水ポンプ
または高圧給水ポンプ）とを設け、前記第１の給水ポン
プと前記第２の給水ポンプは排熱回収ボイラの給水系統
の上流側に配置し、低圧節炭器には前記第１の給水ポン
プから給水し、中圧節炭器には第２給水ポンプの中段か
ら抽水して給水し、高圧節炭器には第２の給水ポンプか
ら給水する排熱回収ボイラである。

【００１１】本発明の排熱回収ボイラにおいて、図１１
に示す従来技術の給水の全量が送水される低圧節炭器に
代えて、節炭器を低圧ドラムへの供給水のみを送水する
低圧節炭器と中圧節炭器及び高圧節炭器に三分割し、こ
れらの節炭器の配置方法として、低圧節炭器と中圧節
炭器をガス流れに対して直列に配置し、かつ、この低圧
節炭器と中圧節炭器に対し高圧節炭器をガス流れに対し
て並列に配置することによって低圧節炭器の給水側の圧
力損失を低減することができる。

【００１２】また、本発明の低圧節炭器の給水側の圧力
損失を低減する節炭器の配置方法として、その他に、
低圧節炭器と高圧節炭器をガス流れに対して直列に配置
し、かつ、この低圧節炭器と高圧節炭器に対して中圧節
炭器をガス流れに対して並列に配置する方法及び中圧
節炭器と高圧節炭器をガス流れに対して並列に配置し、
かつ、この中圧節炭器と高圧節炭器に対して低圧節炭器
をガス流れに対して直列に配置する方法がある。

【００１３】前記〜の節炭器の配置方法により、低
圧節炭器のガス流れに対する幅寸法を従来技術のそれに
比べて大きくすることができ、低圧節炭器での給水系統
上のの圧力損失を小さくすることができ、また、低圧節
炭器に接続される給水連絡管、支持部材及び金具の取り
付けスペースを確保でき、それらの保守性が向上する。
また、上記本発明の高圧節炭器を二以上に分割し、低
圧節炭器と中圧節炭器と高圧節炭器のガス流れに対する
幅方向の伝熱面積を略同一にすることで、節炭器の製作
コストを削減することもできる。

【００１４】

【作用】本発明によれば、低圧系に給水する第１の給水
ポンプに加えて、中圧と高圧に給水する第２の給水ポン
プを給水系統上、排熱回収ボイラの上流側に配置するこ
とにより、起動時を含めて第２の給水ポンプに流入する
給水温度は常に低温であるので、第２の給水ポンプに過
大な熱衝撃を与えることがなく給水ポンプの劣化あるい
は損傷を防ぐことができる。

【００１５】このとき、中圧節炭器出口の給水は第２の
給水ポンプ入口側に循環させる給水循環路を設けること
により、第２の給水ポンプの低温腐食を防止する。

【００１６】さらに、前記給水ポンプをタービン建屋内
に設置できるために給水ポンプ専用の建屋を不要とする
ことも可能となる。また、低圧節炭器のガス流れに対す
る幅方向の寸法を中圧節炭器または高圧節炭器と同程度
にした場合には、低圧節炭器の給水側の圧力損失を低く
保つことができ、しかも、給水連絡管や支持部材が広い
範囲での構成となるため保守性に優れたものとすること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる三重圧式排
熱回収ボイラの給水ポンプと節炭器配置方法の実施の形
態を図面を用いて説明する。図７及び図８は給水系統の
最上流側に排熱回収ボイラの高圧給水ポンプ１６を設置
した三重圧式排熱回収ボイラの節炭器配置方法の一例で
ある。給水の流れは図中に矢印で示されており、三重圧
式排熱回収ボイラ１への給水は、復水ポンプ１５出口水
が低圧節炭器６へ、給水ポンプ１６の中段抽水が中圧一
次節炭器５へ及び給水ポンプ１６出口水が高圧一次節炭
器４へそれぞれ送水され、低圧節炭器６の出口水は低圧
ドラム９へ送水され、中圧一次節炭器５の出口水は中圧
二次節炭器３を経て中圧ドラム８へ送水され、高圧一次
節炭器４の出口水は高圧二次節炭器２を経て高圧ドラム
７へ送水される。

【００１８】さらに、低圧節炭器６、中圧一次節炭器５
および高圧一次節炭器４における低温腐食を防止するた
めに、中圧一次節炭器５出口水を給水ポンプ１６の入口
側へ再循環し、約３０℃程度の復水ポンプ１５出口水を
約５０℃程度まで昇温する。上述した構成を採用するこ
とにより、給水ポンプ１６へは常に低温水が送水される
ために、給水ポンプ１６へ流入する給水の温度変化が抑
えられ、給水ポンプ１６は過大な熱衝撃を受けることが
ないので給水ポンプ１６の劣化あるいは損傷を防止する
ことができる。さらに、給水系統構成上、給水ポンプ１
６は排熱回収ボイラの最上流に位置することから給水ポ
ンプ１６はタービン建屋に設置できるので、給水ポンプ
１６専用の建屋が不要となり、なおかつ、建設時におい
ては排熱回収ボイラの据付と給水ポンプ１６建屋の建設
が同時に進行できないという据付上の不都合も解消する
ことができる。

【００１９】ただし、低圧節炭器６、中圧一次節炭器５
および高圧一次節炭器４の各入口給水温度は同程度（約
５０℃程度）であり、更に各出口給水温度もほぼ同程度
（約１５０℃程度）であるため、低圧節炭器６、中圧一
次節炭器５及び高圧一次節炭器４はガス流れに対して並
列に配置されている。また低圧節炭器６と中圧一次節炭
器５の間および中圧一次節炭器５と高圧一次節炭器４の
間には、排ガスのショートパスを防止するためにガスパ
ス防止板１０が設置されている。

【００２０】一方、低圧節炭器６は、その伝熱面積が高
圧一次節炭器４と比較して約１０分の１程度と非常に小
さいため、ガス流れに対する低圧節炭器６の幅方向の寸
法が中圧一次節炭器５および高圧一次節炭器４と比較し
非常に小さくなっている。

【００２１】各節炭器４〜６の伝熱管と管寄せからなる
パネルの構造例を図９に示す。図９（ａ）に低圧節炭器
６の構造を、図９（ｂ）に中圧一次節炭器５および高圧
一次節炭器４の構造をそれぞれ示す。各節炭器４〜６の
伝熱管１７は上下の管寄せ１８に支持され、給水連絡管
１９は支持部材２０と金具２１で支持されている。

【００２２】中圧一次節炭器５および高圧一次節炭器４
についてはガス流れに対する幅寸法は約５ｍ程度とする
ことができるが、図７の低圧節炭器６のガス流れに対す
る幅寸法は約１ｍ程度の小さなものになってしまう。こ
のために低圧節炭器６での給水側の圧力損失が大きいと
いった不都合が生じ、また低圧節炭器６に接続される給
水連絡管１９、支持部材２０及び金具２１が非常に狭い
空間の中での複雑な構成になり保守性に劣るといった不
都合もある。

【００２３】上述した低圧節炭器６の圧力損失が大きい
ことおよび複雑な構成になるといった不都合を解決する
ために、本発明では上述した図７、図８に示す例と同一
の給水系統構成において、次に説明するように、さらに
別の節炭器の配置方法を採用することもできる。

【００２４】図１には本発明の実施の形態に係わる三重
圧式排熱回収ボイラ１の節炭器配置構造を示す。給水の
流れは図中に矢印で示されており、復水ポンプ１５およ
び給水ポンプ１６により低圧節炭器６、中圧一次節炭器
５および高圧一次節炭器４にそれぞれ給水がなされ、低
圧節炭器６の出口水は低圧ドラム９（図８参照）へ送水
され、中圧一次節炭器５の出口水は中圧二次節炭器３を
経て中圧ドラム８（図８参照）へ送水され、高圧一次節
炭器４の出口水は高圧二次節炭器２を経て高圧ドラム７
（図８参照）へ送られる。

【００２５】また、ガス流れから見た配置方法として、
低圧節炭器６と中圧一次節炭器５をガス流れに対して直
列に配置し、かつ、この低圧節炭器６と中圧一次節炭器
５に対して高圧一次節炭器４をガス流れに対して並列に
配置してある。

【００２６】なお、図１に示す構成における各節炭器４
〜６の伝熱管の伝熱面積に対する給水温度とガス温度の
関係図を図１０に示すが、低圧節炭器６の伝熱面積は非
常に小さいために、ガス流れに対して低圧節炭器６を中
圧節炭器５の上流側に配置しても熱バランス上問題は無
い。

【００２７】反対に、ガス流れに対して低圧節炭器６を
中圧一次節炭器５の下流側に配置することは熱バランス
上成り立たなくなる。これは、中圧一次節炭器５の伝熱
面積が低圧節炭器６の伝熱面積よりはるかに大きいの
で、中圧一次節炭器５を低圧節炭器６の上流側におく
と、ガス温度が低下し、低圧節炭器６の出口蒸気温度と
ガス温度の温度差が小さくなるか逆転するので、熱交換
が起こりにくい状況になるからである。

【００２８】上述した図１に示す節炭器４〜６の配置方
法では、低圧節炭器６のガス流れに対する幅方向の寸法
を中圧一次節炭器５とそれと略同一にしたので、低圧節
炭器６の給水側の圧力損失を低く保つことができ、しか
も低圧節炭器６に接続される給水連絡管１９（図９参
照）や支持部材２０（図９参照）が比較的広いスペース
を用いて設置できるので、低圧節炭器６の保守性が優れ
たものになる。

【００２９】さらにガスパス防止板１０の設置員数も図
７に示す構成では二箇所必要であったものが、図１に示
す構成では一箇所に低減できる。

【００３０】図２には本発明の他の実施の形態を示し、
低圧節炭器６と高圧一次節炭器４をガス流れに対して直
列に配置し、かつ、この低圧節炭器６と高圧一次節炭器
４に対して中圧一次節炭器５をガス流れに対して並列に
配置したものである。

【００３１】図３に示す本発明の実施の形態は、中圧一
次節炭器５と高圧一次節炭器４をガス流れに対して並列
に配置し、かつ、この中圧一次節炭器５と高圧一次節炭
器４に対し低圧節炭器６をガス流れに対して直列に配置
したものである。

【００３２】図４に示す本発明の実施の形態は、排熱回
収ボイラ１が大型化すると高圧一次節炭器４をガス流れ
方向に対して幅方向に二分割ないし三分割する場合があ
り、図４には図１に示す構成の高圧一次節炭器４を高圧
一次節炭器４ａと高圧一次節炭器４ｂに二分割にしたも
のである。

【００３３】この場合、低圧節炭器６、中圧一次節炭器
５、高圧一次節炭器４ａおよび高圧一次節炭器４ｂのガ
ス流れ方向に対する幅方向の寸法をそれぞれ同一にする
ことも可能であり、これにより低圧節炭器６、中圧一次
節炭器５、高圧一次節炭器４ａおよび高圧一次節炭器４
ｂのガス流れに対する幅方向の伝熱面積を略同一にで
き、節炭器の設備コストの低減などの合理化を図ること
ができる。

【００３４】このように、高圧一次節炭器４を高圧一次
節炭器４ａと高圧一次節炭器４ｂに二分割、さらには三
分割する構成を図２、図３に示すボイラに適用すること
も可能である。高圧一次節炭器４を高圧一次節炭器４ａ
と高圧一次節炭器４ｂに二分割構成をそれぞれ図５、図
６に示す。

【００３５】上記本発明の実施の形態によれば、給水ポ
ンプ１６へ流入する給水の温度変化を抑えれば、過大な
熱衝撃を受けないので給水ポンプ１６の劣化あるいは損
傷を防止でき、また、給水ポンプ１６専用の建屋が不要
となり、さらに低圧節炭器６の給水系統の圧力損失を低
く保てるため、復水ポンプ１５の動力を低く抑えること
ができる。しかも節炭器４〜６に接続される給水連絡管
１９、支持部材２０および金具２１を広いスペースの中
に配置できるため、その保守スペースも十分に確保で
き、保守性が優れたものとすることができる。また、ガ
スパス防止板１０の設置員数も低減できる。さらには低
圧節炭器６、中圧節炭器５及び高圧節炭器４のガス流れ
に対する幅方向の伝熱面積を略同一にできる場合もあ
り、この場合は設備コストが低減できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、給水ポンプの劣化ある
いは損傷を防止でき、給水ポンプ専用の建屋が不要とな
る。しかも節炭器の保守スペースも十分に確保でき、さ
らには低圧節炭器、中圧節炭器及び高圧節炭器の形状を
同一にできるといった合理化を図ることも可能となるば
あいがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図である。

【図４】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図である。

【図５】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図である。

【図６】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図である。

【図７】 本発明の実施の形態に係わる節炭器配置方法
の概念図（平面図）である。

【図８】 図７に示す節炭器の側面図である。

【図９】 節炭器パネルの構造例を示す。

【図１０】 本発明の一実施例に係る給水温度とガス温
度の関係を示す概念図である。

【図１１】 従来例の節炭器配置方法の概念図である。

【図１２】 従来例に係る給水温度とガス温度の関係を
示す概念図である。

【符号の説明】

１…三重圧式排熱回収ボイラ ２…高圧二次
節炭器 ３…中圧二次節炭器 ４…高圧一次節
炭器 ５…中圧一次節炭器 ６…低圧節炭器 ７…高圧ドラム ８…中圧ドラム ９…低圧ドラム １０…ガスパス
防止板 １３…中圧給水ポンプ １４…高圧給水
ポンプ １５…復水ポンプ １６…給水ポン
プ １７…伝熱管 １８…管寄せ １９…給水連絡管 ２０…支持部材 ２１…金具

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧蒸気発生系と中圧蒸気発生系と高圧
   蒸気発生系からなる三重圧式排熱回収ボイラにおいて、 低圧蒸気発生系に給水する第１の給水ポンプと、該第１
   の給水ポンプからの給水の一部を中圧蒸気発生系と高圧
   蒸気発生系に給水する第２の給水ポンプとを設け、前記
   第１の給水ポンプと前記第２の給水ポンプは排熱回収ボ
   イラの給水系統の上流側に配置し、 各圧力の蒸気発生系の節炭器は、それぞれ低圧節炭器と
   中圧節炭器と高圧節炭器から構成され、 低圧節炭器には前記第１の給水ポンプから給水し、中圧
   節炭器には第２の給水ポンプの中段から抽水して給水
   し、高圧節炭器には第２の給水ポンプから給水すること
   を特徴とする排熱回収ボイラ。
2. 【請求項２】 中圧節炭器出口の給水は第２の給水ポン
   プ入口側に循環させる給水循環路を設けることを特徴と
   する請求項１記載の排熱回収ボイラ。
3. 【請求項３】 低圧節炭器と中圧節炭器はガス流れに対
   して直列に配置し、低圧節炭器と中圧節炭器に対し高圧
   節炭器をガス流れに対して並列に配置したことを特徴と
   する請求項１記載の排熱回収ボイラ。
4. 【請求項４】 低圧節炭器と高圧節炭器をガス流れに対
   し直列に配置し、この低圧節炭器と高圧節炭器に対し中
   圧節炭器をガス流れに対して並列に配置したことを特徴
   とする請求項１記載の排熱回収ボイラ。
5. 【請求項５】 中圧節炭器と高圧節炭器をガス流れに対
   し並列に配置し、この中圧節炭器と高圧節炭器に対し低
   圧節炭器をガス流れに対して直列に配置したことを特徴
   とする請求項１記載の排熱回収ボイラ。
6. 【請求項６】 高圧節炭器を二以上に分割し、低圧節炭
   器と中圧節炭器と高圧節炭器のガス流れに対する幅方向
   の伝熱面積を略同一にしたことを特徴とする請求項１記
   載の排熱回収ボイラ。