JPS60178908A

JPS60178908A - 蒸気タ−ビンプラント及びその運転方法

Info

Publication number: JPS60178908A
Application number: JP3550784A
Authority: JP
Inventors: Tei Misawa; 三沢　禎; Kazuo Aizawa; 和夫相沢; Hidemasa Ogose; 英雅生越; Akio Ochi; 大地　昭生
Original assignee: Toshiba Corp; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-02-27
Filing date: 1984-02-27
Publication date: 1985-09-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、蒸気タービンプラントに係り、特にタービン
バイパス装置を有する蒸気タービンプラントの改良及び
その運転方法に関する。

第１図は、タービンバイパス装置を有する従来の蒸気タ
ービンプラントの概略系統図であって、ボイラｌで発生
した蒸気は主蒸気管２を経て高圧タービン３に導入され
、ここで必要な仕事を行ない、その後、低温再熱蒸気管
４を経て再熱器５に導入される。この再熱器５で再び加
熱された蒸気は高温再熱蒸気管６を経て中圧タービン７
及び低圧タービン８に順次供給され、ここでそれぞれ仕
事を行なって発電機９を駆動する。低圧タービン８で仕
事を終えた蒸気は、復水器１０に流入してここで復水せ
しめられる。

この復水器ｌＯの復水動作によって得られた水は、ポン
プ１１によりて直列接続された複数の低圧給水加熱器１
２を順次通過した後、脱気器ｌ３に送って復水中に含ま
れるガス成分が除去される。脱気後の水は、再びポンプ
１４によって直列接続された複数の高圧給水加熱器１５
に送られて加熱された後、前記ボイラｌに還流される。

ところで、以上のようなプラントにおいては、タービン
出力ノやス装置として、主蒸気管２と低温再熱蒸気管４
との間に圧力制御弁２１及び減温器２２をそれぞれ介挿
してなる高圧パイノＲス管２３が接続されており、また
高温再熱蒸気管６と復水器ｌＯとの間に圧力制御弁２４
及び減温器２５をそれぞれ介挿してなる低圧バイパス管
２６が接続されている。なお、圧力制御弁２１は圧力セ
ンザ２７で検出した圧力に基づいて主蒸気管２内の圧力
を一定に制御するものであり、もう１つの圧力制御弁２
５Ｆｉ圧力センサ２８で検出した圧力を受けて再熱器５
から出だ再熱蒸気の圧力を所定のパターンに制御する機
能を持っている。図中、２９〜３１は開閉弁である。

而して、以上のようなタービンバイパス装置を持った蒸
気タービンプラントでは、そのプラントの起動時あるい
は負荷しゃ断時（停止時）においては、ボイラｌで発生
した蒸気は圧力制御弁２１によって圧力制御される高圧
パイノクス管２３を通って再熱器５に導入され、さらに
可熱器５から圧力制御弁２４によって圧力制御される低
圧パイノＲス管２６を通って減温器２５で減温された後
、復水器１０に捨てられるようになっている。第２図（
Ａ）　、　（Ｂ）はその起動時における再熱蒸気圧力の
設定パターンと、そのとき低圧パイノＰス管２６を流れ
る蒸気流量を示している。とれらの図から明らかなよう
に、例えばプラントの起動時においては、高圧タービン
３に一部蒸気が通気されてからおよそ併入されるまでの
間は、高圧タービン３の回転摩擦による過熱防止の観点
から比較的低い圧力で制御し、それ以後は設定負荷に応
じて高い圧力に設定変えを行なっている。このとき、高
圧タービン３゜中圧タービン７の入側開閉弁２９．３０
は点火から通気までは閉、通気以後は各タービン３゜７
への流入蒸気の流量を制御するように部分的に開となっ
ている。

ところで、この種のプラントにおいては、プラントの起
動時あるいは負荷しゃ断時にゲイラＩＪ：９発生した蒸
気の持つエネルギーはそのま１復水器ｌＯに捨てられて
し捷うので、エネル多く、夜間の需要は比較的少なく、
需要の変動が激しい傾向にあり、そのため昼間と夜間の
需要のアンバランスに対処する１つの方法として、前述
しまたようにタービンプラントにタービンバイパス装置
を設けて、毎日速やかにプラントを起動・停止させると
いつた方法が増加してきている。

しかし、このようなプラントでは、毎日、停止時は勿論
のこと、例えは起動時においても点火から設定負荷に達
するまでにボイラｌで発生し７だ蒸気は、蒸気タービン
の一部を駆動しながら発電することなしに復水器１ｏに
捨ててしまうので、その分の熱エネルギーがそのまま無
駄になってしまう等の問題があった。

本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
もので、従来活用されていなかった蒸気を効率良く利用
して定格運転時におけるタービン出力の増加およびボイ
ラの負担低減を図り得るタービンプラント及びその運転
方法を提供することにある。

即ち、第１の発明ｔよ、タービンバイパス装置を有する
蒸気タービンプラントにおいて、高温再熱蒸気管の途中
に低圧バイノヤス管の一端を接続し、この低圧バイパス
管の他９’ＡＶＣ最高圧力の異なる複数の蒸気貯蔵装’
Ｇｌ’ｃ設けて、従来活用されていなかった蒸気を貯蔵
するとともに、この貯蔵蒸気を加熱用必要機器に対して
供給するようにした蒸気タービンプラントである。

また、他のもう１つの発明は、プラント起動時の点火か
ら通気までの間は再熱蒸気の圧力を高く設定してその蒸
気をタービンバイパス蒸気貯蔵装置に貯蔵し、プラント
の定格運転時にそれを利用する蒸気タービンプラントの
運転方法を提供することにある。

以下、本願の第１の発明について第３図および第４図を
参照して説明する。なお、第１図と同一部分には同一符
号を伺してその詳しい説明は省略し、以下、第１図と比
較して特に異なる刊６分の構成について説明する。第３
図において、再熱器５で再熱された蒸気を中圧タービン
７へ導く高温再熱蒸気管６の途中より分岐せられるよう
に低圧バイパス管４ノの一端が接続され、この低圧パイ
ノＲスＷ’ＪＪの他瑞にはそれぞれ開閉弁４２ａ、４２
ｂを介して最高圧力の異なる複数の蒸気貯蔵装置４３ａ
、４３ｂが接続されている。前記低圧パイ・ヤス管４ノ
には圧力制御弁４４および減温器４５が介挿されている
。

一方、複数の蒸気貯蔵装置４３ａ、４３ｂの出口側には
それぞれ開閉弁４６ａ、４６ｂを介して蒸気取出管４７
ａ、４７ｂが取り付けられ、これらの取出管４７ｇ　、
４７ｂの端部は給水加熱器１２ｂ　、１２ａに個別に接
続されている。

各蒸気取出管４７ａ、４７ｂの途中にはそれぞれ開閉弁
４８ａ、４８ｂおよび逆止弁４９ａ。

４９ｂが設けられている。さらに、開閉弁４８ａ。

４８、ｂの上流側において蒸気取出管４７ａと４７ｂと
の間に配管５θが設けられ、これに開閉弁５１が介挿さ
れている。

次に、以上のように構成されたプラントの作用について
第４図を参照して説明する。通常、ｆラントの起動時に
おいては、第４図＜Ａ）のような設定パターンで再熱蒸
気圧力を制御しているが、本プラントでは、ボイラ１が
点火してからおよそ設定負荷に達するまでの間、ボイラ
１で発生した蒸気のうち必要蒸気量以外の蒸気は高圧タ
ービン３を通さずに主蒸気管２．高圧・くイパス管２３
．再熱器５．高温再熱蒸気管６．圧力制御弁４４および
低圧バイパス管４１の経路で蒸気貯蔵装置４３ａ、４３
ｂに貯蔵する。このとき、点火から高圧タービン３に一
部通気が開始され併入されるまでの間、再熱蒸気圧力は
圧力制御弁４４ＶＣよって低圧制御され、以後設定負荷
までは、同じく圧力制御弁４４によって高圧制御される
。このとき、圧力制御弁２４は閉となっている。

而して、本発明のプラントでは、低圧バイノクス管４１
を通る蒸気圧力が低圧から高圧に変化することに注目し
、最高圧力の異なる複数の蒸気貯蔵装置４３ａ　、　４
　、？　ｂ　ｆ：投首し、低圧の間は最高圧力の低い蒸
気貯蔵装置例えば４３ａに蒸気を貯蔵し、高圧の間は最
高圧力の高い蒸気貯蔵装置例えば４　、？　ｂに蒸気を
貯蔵し、よって第４図（Ｂ）のような・ぐイ・ぐス蒸気
流量つ捷り蒸気エネルギをできるだけ有効に回収するも
のである。

以下、本発明の作用について更に詳細に説明する。ボイ
ラ１が点火されてから高圧タービン３に一部通気が開始
され併入されるまでは、再熱蒸気圧力いわゆる低圧パイ
・ヤス蒸気圧力は圧力制御弁４４で低圧に制御されてい
る。そこで、この低圧蒸気を圧力レベルの低い蒸気貯蔵
装置４３ａに貯蔵するために、開閉弁４２ａ’ｆｅ　［
ｉ（１％開閉弁４２ｂを閉にして、ボイラ１で発生した
蒸気を、主蒸気管２８高圧パイ・ぐス管２３．低温再熱
蒸気管４．再熱器５．高温再熱蒸気管６゜圧力制御弁４
４および低圧バイパス管４１．減温器４５を通過させて
蒸気貯蔵装置４３ａに熱水として貯蔵する。このとき、
開閉弁２９　、３０は閉となっている。

ここで、蒸気貯蔵装置４３ａに貯蔵される蒸気は再熱器
５を通過して高温となっているので、復水ポンプ１〕か
ら減温器４５にスフ０レー水を供給して減温し、蒸気貯
蔵装置４３ａ、の材料の強度低下を防止している。

併入後、蒸気タービンの設定負荷に達してボイラ１より
発生した蒸気が全量蒸気クービンに送られるようになる
間は、再熱蒸気圧力いわゆる低圧バイパス蒸気圧力は圧
力制御弁４４で高圧に制御されている。そこで、との面
圧蒸気を最高圧力の高い蒸気貯蔵装置４３ｂに貯蔵する
ために、υ目閉弁４２ａを閉、開閉弁４２ｂを開に切シ
換えて、ボイラｌで発生した蒸気を、主蒸気管２．高圧
バイノクス管２３．低温再熱蒸気管４．再熱器５．高温
再熱蒸気管６．圧力制御弁４４および低圧パイ・ぐス管
４１．減温器４５を通過させて蒸気貯蔵装置４　、？　
ｂに熱水として貯蔵する。このとき、開閉弁２９　、３
０は必要に応じて開となっている。

そして、発電プラントが定格運転になったとき、開閉弁
４６ｂ　、４８ｂおよび逆止弁４９ｂは開、開閉弁５１
．４８ａおよび逆止弁４９ａが閉となり、最大圧力の高
い蒸気貯蔵装置４３ｂに貯蔵された熱水は減圧され飽和
蒸気となって高圧１４１１の給水加熱器１２ａＫ送られ
る。なお、蒸気貯蔵装置４３ｂＸ−シ発生する蒸気は減
圧によって発生するため、この発生蒸気の圧力は時間の
経過とともに低下していく。そして、この蒸気圧力が給
水加熱器１２＆の器内圧より低くなると、逆止弁４９ｂ
が閉となり、開閉弁５１が開となって配管５０を通って
低圧側の給水加熱器１２ｂに送られる。ここでも、蒸気
貯蔵装置４３ｂから発生した蒸気が減圧によって給水加
熱器１２ｂの器内圧よりも低くなると、逆止弁４９ａが
閉となり、蒸気貯蔵装置：４３ｂから発生する蒸気は終
了する。

一方、最大圧力の低い蒸気貯蔵装置ｆ、　４．３　ａか
ら発生する蒸気の圧力は低いので低圧側の給水加熱器１
２ｂに送られるが、との送出タイミングは圧力レベルの
高い蒸気貯蔵装置４３ａと同時かあるいは別々に送るも
のとする。この場合も蒸気貯蔵装置４．９　ａから発生
する蒸気の圧力が給水加熱器１２ｂの器内圧よりも低く
なると、逆止弁４９．ｅ、が閉となって蒸気貯蔵装＠、
　４３　ａからの蒸気圧力の供給は終了する。

従って、以上のような構成によれば、発電プラントが定
格運転を行なっているときに蒸気）Ｆ’ｚ”蔵装置４３
ｇ　、４３ｂに貯蔵された蒸気を給水加熱器１２ａ、１
２ｂに送って給水の加熱用蒸気として使用すれば、本来
タービンから給水加熱器１２ａ〜１２ｃに送るために抽
気されていた蒸気量のうち、蒸気貯蔵装置４．９　ａ　
、　４３　ｂから供給される蒸気の熱量分だけ減らすこ
とができる。しかも、その減らした蒸気を後段のタービ
ン７．８へ送ることによってタービン出力を上げること
が可能となる。また、逆にタービンの抽気蒸気量が減っ
た分だけ、タービン入口蒸気瀘即ちボイラ発生蒸気量が
少なくてすみ、よってボイラｌの燃料消費量を大幅に減
少することができるとともに、プラントの効率を大幅に
向上させることが可能となる。このような効果は、蒸気
貯蔵装置４．９　ａ　、　４３　ｂの発生蒸気をなるべ
く高圧側の給水加熱器例えば１２ａに送り込んだ方がよ
り高く得られる。そこで、本ノ０ラントでは、点火から
通気までに従来低く設定していた再熱蒸気圧力をできる
だけ高く設定して蒸気貯蔵装置４３ａに貯蔵し、高圧側
の給水加熱器１２ａに供給しているものである。

次に、本願の第２の発明について第５図および第６図を
参照して説明する。この発明にあっては、高温再熱蒸気
管６に圧力制御弁４４および減温器４５を持った低圧バ
イパス管４１を接続し、かつこの低圧バイパス管４ノの
他端に蒸気貯蔵装置４３ａ’、４３ｂ’を設けている点
で第Ｊの発明と同様であるが、儀に、異なるところは、
蒸気貯蔵装置４３　ａ’＋　４３　ｂ’として最高圧力
の異なるものを使用するものではないこと、壕だプラン
トの起動時においてボイラｌの点火がらタービン３への
通気までの再熱蒸気圧力を高く設定して蒸気貯蔵装置例
えば４３ａ′に貯蔵することにある。その他の構成は第
３図と同様であるので、ここではその説明は省略し、以
下、本発明に係るプラントの運転方法について説明する
。

なお、第６図（Ａ）はグランド起動時に赴ける再熱蒸気
圧力の設定パターンを示し、同図（Ｂ）は蒸気貯蔵装置
４３　ａ　’＋　４３　ｂ　′に貯蔵させるだめの蒸気
流量のパターンを示している。先ず、プラントの起動時
において点火から高圧タービン３への通気までの間は、
開閉弁４２ａを開とするとともに、圧力制御弁４４を用
いて第６図（Ａ）に示すように従来低圧で設定されてい
た再熱蒸気の圧力を本グランドにおいては高圧Ｐ１にな
るように設定制御する。この結果、ボイラ１から発生し
た蒸気は、高圧タービン３を通らずに高圧パ（／ｆス管
２３および再熱器５による再熱後において蒸気導入管４
）を経て蒸気貯蔵装置４３ａ′に高圧の熱水として貯蔵
される◇ この状態において高圧タービン３１／ｃ通気を始めるが
、このとき開閉弁４２ａｆ閉、他方の開閉弁４２ｂｆ開
とするとともに、高圧タービン３０回転摩擦による過熱
防止の観点から、通気以後は圧力制御弁４４を第６図（
Ａ）のように低圧Ｐ２に設定変更し、再熱蒸気圧力を低
圧に制御する。ここで、圧力制御弁４４によって圧力制
御された蒸気は低圧バイパス管４ノおよび開閉弁４２ｂ
を経て蒸気貯蔵装置４３ｂ′に貯蔵される。

併入後はタービン３などに大量、の蒸気が流れるので、
圧力制御弁４４を用いて蒸気タービンの設定負荷に応じ
て再熱蒸気圧力を高めるように制御する。そして、前記
通気から設定負荷に達するまでに低圧バイパス管４１を
流れた蒸気を開閉弁４２ｂを介して蒸気貯蔵装置４３ｂ
′に貯蔵し、その後、開閉弁４２ｂを閉とする。以上の
ようにして蒸気貯蔵装置４３ａ’には圧力の高い蒸気、
一方の蒸気貯蔵装置４３ｂ′には圧力の低い蒸気が貯蔵
される。

しかる後、蒸気貯蔵装置４３ａ′は、プラントの定格運
転時に貯蔵された熱水が減圧され飽和蒸気となって比較
的高圧側の給水加熱器９ａに送られる。このとき、開閉
弁４６　ｇ　＋’　５１　。

４８ｂおよび逆止弁４９ｂは開、開閉弁４６ｂ。

４８ａおよび逆止弁４９ａは閉となっている。

このようにして蒸気貯蔵装置４３ａ′よシ発生する蒸気
は減圧によって発生するから、この発生蒸気の圧力は時
間の経過に従って低下していく。

この結果、蒸気圧力が給水加熱器１２ａの器内圧よりも
低くなると、逆止弁４９ｂおよび開閉弁５Ｉが閉となり
、反対に開閉弁４８１Ｌおよび逆止弁４９＆が開となり
、これによって蒸気貯蔵装置４３ａ′から発生した蒸気
は低圧側の給水加熱器１２ｂに送られる。そして、蒸気
圧力が更に給水加熱器１２ｂの器内圧よりも低くなると
、逆止弁４９ａが閉となって蒸気貯蔵装置４３ａ′より
発生する蒸気は終了となる。

寸だ、同様に蒸気貯蔵装置４３ｂ′から発生した蒸気は
、高圧側の給水加熱器１２＆に送るときは開閉弁４６ｂ
　、４８ｂおよび逆止弁４９ｂが開、開閉弁５ノが閉と
なシ、低圧側の給水加熱器１２ｂに送るときは開閉弁５
１．４８８が開、逆止弁４９ａが開となる。

従って、以−にのような構成によれば、プラントが定格
運転を行なっているときに蒸気貯蔵架ｊｆｉ、　４３ａ
’、　４３ｂ’に貯蔵された蒸気を給水加熱器１２ａ、
１２ｂに送って給水の加熱用蒸気として使用すれば、本
来タービンから給水加熱器１２ａ〜１２ｃに送るために
抽気されていた蒸気■のうち、蒸気貯蔵装置４３　ａＺ
　４　Ｊ　ｂ、’から供給される蒸気の熱Ｍ分だけ減ら
すことができる。

しかも、その減らした蒸気を後段のタービン７゜８へ送
ることによってタービン出力を上げることが可能となる
。また、逆にタービンの抽気蒸気量が減った分だけ、タ
ービン入口蒸気量即ちボイラ発生蒸気量が少なくてすみ
、よってｙｌ？イラ１の燃料消費量を大幅に減少するこ
とができるとともに、プラントの効率を大幅に向上させ
ることが可能となる。このような効果は、蒸気貯蔵装置
４．９ａ’、　４３　ｂ’の発生蒸気をなるべく高圧側
の給水加熱器例えば１２ａに送り込んだ方がより高く得
られる。そこで、本プラントでは、点火から通気までに
従来低く設定していた可熱蒸気圧力をできるだけ高く設
定して蒸気貯蔵装置４３ａ′に貯蔵し、高圧側の給水加
熱器１２ａに供給しているものである。

なお、第１および第２の発明においては上記実施例に限
定されるものではない。例えは発電グラン）・または発
電プラント以外のものでも、再熱蒸気圧力が２段でなく
それ以上の段数で変化する場合にはそれに合せて複数個
の蒸気貯蔵装置を設置してもよく、捷だこれらの蒸気貯
蔵装置に蒸気を貯蔵する場合の運転方法は順番に貯蔵す
るばかりでなく、複数の蒸気貯蔵装置に同時に貯蔵させ
たり、貯蔵する時間をずらして運転することも可能でお
る。また、蒸気貯蔵装置より発生する蒸気の圧力が高け
れば、脱気器１３らるい（はより高圧側の給水加熱器で
蒸気貯蔵装置の発生する蒸気を利用することもできる。

このとき、検数の給水加熱器で蒸気貯蔵装置４３　ａ　
＋　４３ａ’＋　４３　ｂ　＋　４３　ｂ’の発生蒸気
を同時に回収することも可能である。その他、本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できる。

従って、以上詳述したように第１の発明によれば、従来
活用されていなかった再熱蒸気圧力を、その圧力レベル
に応じて最高圧力の異なる蒸気貯蔵装置に貯蔵し、プラ
ントの定格運転時にはその貯蔵圧力エネルギーを利用す
るようにしたので、タービン出力の増加およびボイラの
負担軽減を図り得、プラントの効率を大幅に増加させる
ことができる。

また、第２の発明にあっては、再熱蒸気圧力を高く設定
するという運転方法により、既存のボイラやタービンに
何ら支障を力えることなしに、従来活用されていなかっ
た蒸気を高圧エネルギーとして利用でき、第１の発明と
同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は従来の蒸気タ
ービンプラントの概略系統図およびそのプラント起動時
の運転状態を説明する図、第３図および第４図（Ａ）　
、　（Ｂ）は第１の発明に係る蒸気タービンプラントの
一実施例を説明するだめのもので、第３図はプラントの
概略系統図、第４図（Ａ）　、　（Ｂ）はプラント起動
時の運転状態を説明する図、第５図および第６図（Ａ）
　、　（Ｂ）は第２の発明に係る蒸気タービンプラント
の運転方法の一実施例を説明するだめのもので、第５図
は本発明運転方法を適用した蒸気タービンプラントの概
略系統図、第６図（Ａ）　、　（Ｂ）は運転方法による
運転状態を説明する図である。ｌ・・・ボイラ、３・・・高圧タービン、５・・・再熱
器、７・・・中圧タービン、８・・・低圧タービン、９
・・・発電機、Ｉ　Ｏ・・復水器、１２．１２ａ−１２
ｃ。１５・・・給水加熱器、１３・・・脱気器、２１・・・
圧力制御弁、２３・・高圧バイノクス管、２４・・圧力
制御弁、２６・・・低圧バイノｅス管、４４・圧力制御
弁、４Ｉ・・・低圧バイパス管、４５・・減温器、４３
ａ、４３ａ′、４３ｂ　、４３ｂ’　−＝蒸気貯蔵装置
、４８ａ、４８ｂ、５１・−開閉弁、４９ａ、４９ｂ・
・・逆止弁。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦”ＬＩＩＩ（ ζ）　（）２　Ｆ変　す

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　タービンバイパスを有する蒸気タービンプラン
トにおいて、再熱器と中圧タービンとの間に配設された
高温再熱蒸気管に圧力制御弁を介挿してなる低圧バイパ
ス管を接続するとともに、この低圧バイパス管の端部側
に最高圧力の異なる複数の蒸気貯蔵装置を設け、前記圧
力制御弁による制御圧力のレベルに応じて前記複数の蒸
気貯蔵装置に選択的に再熱蒸気を貯蔵し、この貯蔵蒸気
を加熱用蒸気を必狭とするグランド内の機器に供給する
ようにしたこと全特徴とする蒸気タービン７０ランド。
（２）　タービンバイパス装置を有する蒸気プラントに
おいて、プラントの起動時におけるメイラの点火からタ
ービンへの通気オでの間、再熱蒸気圧力をす＜設定し、
この設定圧力に基づいて得られた再熱蒸気上低圧バイパ
ス管を通して蒸気貯蔵装置で貯蔵するように運転するこ
とを特徴とする蒸気タービンプラントの運転方法。