JPS61276601A

JPS61276601A - 排熱回収ボイラ

Info

Publication number: JPS61276601A
Application number: JP11675485A
Authority: JP
Inventors: 利則重中; 日下　巌
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1986-12-06

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】〔発明の利用分野〕本発明は混圧型排熱回収ボイラに係り、特にガスタービ
ンの停止時に低圧ドラムのレベル上昇を抑制する排熱回
収ボイラに関するものである。

〔発明の背景〕

急増する電力需要に応えるために大容量の火力発電所が
建設されているが、これらのボイラは部分負荷時におい
ても高い発電効率を得るために変圧運転を行なうことが
要求されている。

これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、負荷の最大と最小の差も増大し、火力発電はベ
ースロード用から負荷調整用へと移行する傾向にある。

づまり、火力発電はボイラ負荷を常に全負荷で運転され
るものは少なく、負荷を７５％負荷、５０％負荷、２５
％負荷へと負荷を上げ、下げして運転したり、運転を停
止するなど、いわゆる高頻度起動停止（Ｄａｉｌｙ　　
５ｔａｒｔ　　５ｔｏｐ以下単にＤＳＳという）運転を
行なって中間負荷を担い、このＤＳＳ運転によって電力
需要の多い昼間のみ運転し、夜間は運転を停止して発電
効率を向上させるのである。

例えば高効率発電の一環として、最近複合発電プラント
が注目されている。この複合発電プラントは、まずガス
タービンによる発電を行なうと共に、ガスタービンから
排出される排ガス中の排熱を排熱回収ボイラによって熱
回収し、この排熱回収ボイラで発生した蒸気によって蒸
気タービンを作動させて発電するものである。

この様に複合発電プラントはガスタービンによる発電と
、蒸気タービンによる発電を行なうために発電効率が高
いうえ、ガスタービンの特性である負荷応答側に優れ、
このために急激な電力需要の上昇、下降にも十分対応で
き、負荷追従性にも優れており、ＤＳＳ運転を行なうに
は好都合である。

第４図は従来の混圧型排熱回収ボイラの系統図であくる
。

ガスタービン１から排出される排ガス通路２の下流側か
ら上流側へ低圧節炭器３．低圧蒸発器４および低圧ドラ
ム５からなる低圧ボイラと、高圧節炭器６．高圧蒸発器
７．高圧ドラム８および過熱器９からなる高圧ボイラが
配置される。

一方、被加熱流体である水は低圧給水ポンプ１０より給
水管１１を経て低圧節炭器３に供給され、所定の温度ま
でに予熱された後、ドラム給水管１２を通り低圧ドラム
５に供給される。

低圧ドラム５に供給された給水は、低圧ドラム５の低圧
下降管１３を経て低圧蒸発器４．低圧ドラム５の順で自
然循環または強制循環され、その間に加熱されて低圧ド
ラム５内で水と蒸気に分離された後、水は再び低圧下降
管１３．低圧蒸発器４および低圧ドラム５へと再循環さ
れるが、蒸気は低圧主蒸気管１４より蒸気タービン１５
へ供給される。

一方、低圧節炭器３の出口で分流された給水の一部は高
圧給水ポンプ１６より高圧給水管１７を経て高圧節炭器
６に供給され、所定の温度まで予熱された後、ドラム給
水管１８を通り高圧ドラム８に供給される。

高圧ドラム８に供給された給水は低圧ボイラと同様に高
圧ドラム８の高圧下降管１９を経て高圧蒸発器７．高圧
ドラム８の順で循環し、高圧ドラム８内で分離された蒸
気はドラム蒸気出口管２０を経て過熱器９へ送られ、こ
こでさらに昇温された後高圧蒸気管２１より蒸気タービ
ン１５へ供給される。

一方、高圧ドラム８で分離された水は、高圧下降管１９
．高圧蒸発器７．高圧ドラム８へと再循環される。

そして、高圧ドラ五８および低圧ドラム５の給水レベル
はそれぞれ高圧ドラム給水弁２２．低圧ドラム給水弁２
３を操作して給水量が制御される。

２４．２５は高圧主蒸気管２１．低圧主蒸気管１４から
分岐された高圧バイパス管および低圧バイパス管、２６
、２７は高圧、低圧タービンバイパス弁、２８．２９は
高圧、低圧加減弁、３０は復水器である。

ところが、従来の混圧型排熱回収ボイラにおいては、ガ
スタービン１の起動時に数分間で高温多量の排ガスが一
度に排熱回収ボイラに流入されるため、高圧ドラム８及
び低圧ドラム５の水位が急上昇する、いわゆるスウェリ
ング現象がおきる。

□それは、ガスタービン１の負荷変動による急激な入熱
量の増加などによって高圧ドラム８の給水レベルが変動
し、この給水レベルを制御するために高圧ドラム給水弁
２２を絞ると下流側の低圧ボイラへの排ガス温度が上昇
し好ましくない。

また、高圧ドラム給水弁２２を絞ると高圧ボイラでの熱
吸収量が低下し、特に高圧節炭器６を通過する給水量が
少なくなり、高圧節炭器６での熱吸収量が低下するため
に、それだけ低圧ボイラへの排ガス温度が上昇するから
である。

そして、この排ガス温度の上昇は、低圧ドラム５の給水
レベル、圧力に外乱を与えることになる。

このために従来は第５図の様に制御されていた。

第５図は横軸に時間、縦軸にドラムレベルを示す特性曲
線図で、一点鎖線Ａはドラムレベル設定値、実線Ｂはド
ラムレベル制御値、点Ｃはガスタービン起動時、点りは
ガスタービン点火時、点Ｅはガスタービン運転時である
。

つまり、ガスタービン起動時Ｃからガスタービン点火時
りまでは実線Ｂで示す様にドラムレベル設定値（一点鎖
線Ａ）よりも下げておき、ガスタ−ビン点火時りからガ
スタービン運転時Ｅまでは徐々に通常水位までランプさ
せるレベル制御と、前述した高圧、低圧ドラム給水弁２
２．２３を開、閉する制御が用いられていた。

これに対し、ガスタービン１の停止時には高圧ボイラ側
の熱吸収量が減少するが、そのガス後流側にある低圧ボ
イラ側の熱吸収量が一時的に増加し、低圧ドラム５のレ
ベルが急上昇する特性がある。この場合、第５図で説明
したドラムレベル制御で対応することは不可能であり、
低圧ドラム給水弁２３の開閉制御だけで対応しようとす
ると、その制御性から、充分対応することは困難であり
、低圧ドラム５の缶水が蒸気タービン１５へ流入し、蒸
気タービン１５のブレードを損傷することがある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、ガスタービンの停止時であっ
ても低圧ドラムのドラム水位が制御でき、しかもＤＳＳ
運転を行なうことができる排熱回収ボイラを得ようとす
るものである。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、低圧ドラムに圧
力検出器と、この圧力検出器からの圧力検出信号と圧力
設定信号を比較する演算器を設け、ガスタービンの停止
時に圧力設定信号を超えないように低圧加減弁と低圧タ
ービンバイパス弁の少なくとも一方を絞って昇圧するよ
うにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る排熱回収ボイラの制御系
統図、第２図はプラント停止過程における蒸気流量、ド
ラム圧力、負荷と時間の関係を示す特性図、第３図は低
圧ドラム圧力、低圧ドラムレベル、ガスタービン負荷と
時間の関係を示す特性図である。

第１図において、符号１から３０までは従来のものと同
一のものを示す。

３１は圧力検出器、３２は圧力検出器３１からの圧力検
出信号、３３は圧力設定信号、３４は演算器、３５は低
圧タービンバイパス弁２７、低圧加減弁２９を絞る制御
信号である。

この様な構造において、低圧ドラム５に圧力検出器３１
を設け、この圧力検出器３１からの圧力検出信号３２と
圧力設定信号３３が演算器３４で演算され、圧力設定信
号３３を超えないように制御信号３５によって低圧ター
ビンバイパス弁２７か、あるいは低圧加減弁２９を絞っ
て低圧ドラム５内の圧力を昇圧するのである。

第２図に、ボイラ停止に伴なうプラント停止過程を示す
。プラント停止時、蒸気タービン１５停止時のメタル温
度を高く保持し、再起動時の起動時間を短縮するために
、ガスタービン１の負荷を第２図のＦ点まで保持し、蒸
気タービン１５の負荷を点Ｇから点Ｈへ先行して停止す
る。その際、蒸気タービン１５の負荷に相当する高圧蒸
気流量は、点Ｉから点Ｊへ、低圧蒸気法量は点Ｋから点
Ｊへ蒸気タービン１５の高圧、低圧加減弁２８．２９に
より制御されながら、蒸気タービン１５へ流入するが、
高圧余剰蒸気流量は点りから点Ｍへ、低圧余剰蒸気流量
は点Ｎから点Ｍへ高圧、低圧タービンバイパス弁２６．
２７により高圧ドラム８及び低圧ドラム５の圧力を制御
しながら、高圧及び低圧タービンバイパス管２４　、２
５を経て、復水器３０ヘダンプされる（第２図の斜線部
分）、蒸気タービン１５が第２図の点Ｈで停止したのち
ガスタービン１が第２図の点Ｆから点０へ停止過程に入
る。それに伴ない高圧及び低圧ドラム８．５の圧力も第
２図の点Ｐから点Ｑへ、点Ｒから点Ｓへそれぞれ降下す
る。

この様にプラントの停止過程において、ガスタービン１
の負荷、あるいはガスタービン１の停止（第２図の０点
）により、低圧バイパス管２４を経て、復水器３０ヘダ
ンプされる蒸気量を、低圧タービンバイパス弁２７によ
り絞り込むことによって、低圧ドラム５の圧力を、第２
図の点Ｒから点Ｓの過程で点Ｔから点Ｕへ昇圧させ、低
圧ドラム５の水の比容積を小さくし、低圧ドラム５のレ
ベルの上昇を抑制するものである。

第３図に、低圧ドラム圧力、低圧ドラムレベル。

ガスタービン負荷の特性を示す、低圧ドラム５を昇圧し
ないで停止すると第３図の曲線Ｖに示す様にドラムレベ
ルが大きく上昇するのに対し、本発明の様に低圧ドラム
５の圧力を点Ｔから点Ｕへ昇圧して停止するとドラムレ
ベルは第３図の一点鎖線Ｗに示す様にほとんど上昇しな
い。

従って、停止時の缶水が復水器３０ヘブローされる量が
無くなるだけでなく缶水が蒸気タービン１５側へ流れる
ことは無くなる。

また、停止時の低圧ドラムレベルの上昇を、仮りに、缶
水ブローにより低減しようとすると、１回の停止で約５
７ＯＮブロー（通常は系外ヘブローする）することにな
り、本プラントの如く年間３００回のＤＳＳ運転を行う
ものでは、年間約１５００ＴＯＮの純水を捨てることに
なるが本発明では、このブロー水が節約できる。

〔発明の効果〕

本発明は低圧ドラムに圧力検出器と、この圧力検出器か
らの圧力検出信号と圧力設定信号を比較する演算器を設
け、ガスタービンの停止時に圧力設定信号を超えないよ
うに低圧加減弁と低圧タービンバイパス弁の少なくとも
一方を絞って昇圧するようにしたので、ガスタービンの
停止時であっても低圧ドラムの水位が制御でき、しかも
ＤＳＳ運転には有効な排熱回収ボイラが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る排熱回収ボイラの制御系
統図、第２図はプラント停止過程における蒸気流量、ド
ラム圧力、負荷と時間の関係を示す特性図、第３図は低
圧ドラム圧力、圧力ドラムレベル、ガスタービン負荷と
時間の関係を示す特性図、第４図は従来の混圧型排熱回
収ボイラの系統図、第５図は時間とドラムレベルの関係
を示す特性図である。１・・・ガスタービン、４・・・低圧蒸発器、５・・・
低圧ドラム、７・・・高圧蒸発器、８・・・高圧ドラム
、１４・・・低圧主蒸気管、１５・・−蒸気タービン、
２１・・・高圧主蒸気管、２４・・・高圧バイパス管、
２５・・・低圧バイパス管、２６・・・高圧タービンバ
イパス弁、２７・・・低圧タービンバイパス弁、２８・
・・高圧加減弁、２９・・・低圧加減弁、３１・・・圧
力検出器、３２・・・圧力検出信号、３３・・・圧力設
定信号、３４・・・演算器、第１図

Claims

【特許請求の範囲】

ガスタービンからの徘ガスによつて蒸気を発生する高圧
、低圧ドラムと、この高圧、低圧ドラムの缶水を排ガス
により加熱する高圧、低圧蒸発器と、発生した蒸気を蒸
気タービンへ供給する高圧、低圧加減弁を有する高圧、
低圧主蒸気管と、この高圧、低圧主蒸気管に接続されて
高圧、低圧タービンバイパス弁を有する高圧、低圧バイ
パス管とを備えた排熱回収ボイラにおいて、前記低圧ド
ラムに圧力検出器と、この圧力検出器からの圧力検出信
号と圧力設定信号を比較する演算器を設け、ガスタービ
ンの停止時に圧力設定信号を超えないように低圧加減弁
と低圧タービンバイパス弁の少なくとも一方を絞つて昇
圧するようにしたことを特徴とする排熱回収ボイラ。