JPS629102A - 排熱回収ボイラの給水温度制御装置 - Google Patents

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、複合発電プラントにおける排熱回収ボイラの
給水温度制御装置に関する。

〔発明の背景〕

高効率発電および中間負荷運用に最適なプラントとして
、最近複合発電プラントが注目されている。このプラン
トは、ガスタービンにより発電を行なうとともに、この
ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱
回収ボイラな備え。

排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気で蒸気タービンを
駆動して発電するものである。このような排熱回収ボイ
ラな図により説明する。

第１１図は従来の複合発電プラントの系統図である。図
で、１はガスタービン、２はガスタービンＩＫより駆動
される発電機、３はガスタービン１の排ガスＧを導入し
てその熱を回収する排熱回収ボイラである。排熱回収ボ
イラ３は、過熱器４゜高圧蒸発器５．高圧節炭器６．低
圧蒸発器７．低圧節炭器８．低圧ドラム９．高圧ドラム
ｌＯ等で構成さねている。、１２は過熱器４からの蒸気
により駆動される蒸気タービンであり１発電機２に連結
さねている。１３は蒸気タービン１２から排出される蒸
気を復水する復水器、　１４は復水器１３の水Ｗを低圧
節炭器８に給水する復水ポンプである。１５は低圧節炭
器８の出口の加熱された給水を高圧節炭器６に導くとと
もに低圧節炭器８への給水に混合するボイラ移送ポンプ
、１６は流量調整弁である。１７は低圧節炭器８の入口
の給水温度ＴＳｌを検出する温度検出器、１８は温度・
流量制御器である。

上記複合発電プラントは良く知られているので。

その動作の説明は省略し、低圧節炭器８の出口の給水を
その入口の給水に混合する理由について説明する。最近
の複合発電プラントにおいては、設備費の低減、系統の
簡素化等の理由から脱気器を削除し、復水器１３に脱気
機能をもたせた復水器脱気方式が採用されている。この
方式の場合、ボイラ３の低圧節炭器８の入口の給水温度
Ｔ’ｓｔは約３ＣＰＣと低温であるので、そのままの温
度で低圧節炭器８へ給水されると低圧節炭器８で低温腐
蝕が生じる。この対策として１図示のように低圧節炭器
８の出口の加熱された給水ボイラ移送ポンプ１５を介し
てボイラ給水Ｗ（低圧節炭器８の入口の給水）と混合し
て低温腐蝕が生じない温度まで昇温させる手段が採用さ
れている。そして、その温度は定格運転時に低温腐蝕が
生じない温度である約６０’Ｃに設定され、この温度は
温度検出器１７で検出された温度に基づいて温度・流量
制御器１８で流量調整弁１６を制御することにより一定
に保持されている。

ところで、従来、上記温度は全負荷にわたって一定値（
約６０°Ｃ）に設定されていたので、起動時において、
低圧節炭器８出口の給水温度Ｔ５．が低い場合には、低
圧節炭器８人口の給水温度Ｔ３．を設定温度まで昇温さ
せるため、定格負荷時の蒸発量以上の過大な流量を再循
環させる必要があり。

この結果、ボイラ移送ポンプ１５に大容量のポンプを使
用しなければならず、補機動力の増加を惹起し、プラン
ト効率が低下するという欠点が生じていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き。

起動時において低圧節炭器への再循１ｉ−を増加させる
ことな（低温腐蝕を防止することができる排熱回収ボイ
ラの給水温度制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため１本発明は、ガスタービンの
負荷、゛低圧節炭器出口の給水温度、排熱回収ボイラの
ドラム缶水温度、復水ポンプ出口の給水温度、大気温度
等の排熱回収ボイラに導入される排ガス中のＨ，０分圧
に関与する値に応じて。

低圧節炭器入口給水温度の設定値を定め、この設定値と
低圧節炭器入口給水温度の検出値に基づいて、低圧節炭
器出口の給水を低圧節炭器入口の給水に混合する調整弁
を制御するようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下１本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る複合発電プラント
の系統図である。図で、第１１図に示す部分と同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。、２０は温度・
流量制御器であり、その構成は第１１図に示す温度・流
量制御器１８の構成とは異なる。

２１はガスタービン負荷信号発信器であり、ガスタービ
ン負荷に比例する信号を゛温度・流量制御器２０に対し
て出力する。

ここで、低温腐蝕について考える。低温腐蝕は排ガス中
の水分（Ｈ，０）が結露することによって生じる。そし
て、その結露の露点温度は排ガス中のＨ，０分圧に依存
する。第２図にＨｔＯ分圧と露点温度の関係を示す６第
２図で、横軸にＨ，０分圧が。

縦軸に露点温度がとっである。図から明らかなように、
８７０分圧が小さいと露点温度は低く、Ｈ，０分圧が大
きいと露点温度は高い。したがって、排ガス中のＨ，０
分圧が低ければ、低圧節炭器８の給水温度Ｔ３．を高い
温度に保持する必要はないことになる。

ところで、ガスタービン負荷と、排ガス中のＨ１０分圧
および低圧節炭器出口給水温度との関係は第３図（ａ）
、　（ｂ）に示すような関係にある。−各図で。

横軸にガスタービン負荷が、縦軸に低圧節炭器出口給水
温度およびＨ，０分圧がとっである。図から。

ガスタービン負荷が低負荷（無負荷を含む）であるほど
Ｈ，０分圧が小さいことが判る。

以上のことから、ガスタービン起動時および低負荷時に
は、定格運転時より露点温度が低くなることが判り、し
たがって、ガスタービン起動時および低負荷時には低圧
節炭器８の給水温度Ｔ３．を高くする必要はないことに
なる。

温度争流量制御器２０は関数発生器で構成される温度設
定回路を備えており、ガスタービン負荷信号発信器２１
から出力される信号に応じて低圧節炭器８の給水温度を
設定する。第４図（ａ）は上記関数発生器の特性の第１
の具体例、第４図（ｂ）は同じ（第２の具体例を示す。

各図とも横軸にガスタービン負荷が、縦軸に設定値がと
っである。第１の具体例の場合、ガスタービン負荷信号
発信器２１からの信号がガスタービン負荷２５％以下の
とき、関数発生器からは温度４０）Ｃに応じた信号が出
力され。

これが設定温度となる。又、ガスタービン負荷が２５％
を超え５０％未満のとき、関数発生器からはガスタービ
ン負荷に比例した信号が出力され、さらに、ガスタービ
ン負荷が５０％以上のとき、関数発生器からは６０’Ｃ
に応じた信号が出力される。この関数発生器からその特
性にしたがって出力される設定温度は、温度検出器１７
で検出された給水温度ＴＳＩと比較され、設定温度と給
水温度Ｔ８．と−が一致するよつＩＣＣ盆景調整弁１６
制御される。第２の具体例の場合、ガスタービン負荷が
５０％未満のときは流量調整弁１６をある一定開度にし
ておきその開度の制御は行なわず、ガスタービン負荷が
５０％以上のとき、６０’Ｃに応じた信号が出力され、
こねが設定温度となる。

第５　［Ｐｌ　（ａ）、　（ｂｌ　、　（ｃ）は本実施
例の上記制御手段を用いた場合の一実施例であり、横軸
には時間が。

縦軸には再循環骨、設定温度、ガスタービン回転数、お
よびガスタービン負荷がとっである。第５図（ａ）、　
（ｂ＞Ｋ示す一点鎖線は従来の装置を用いた場合を示す
。第５図（ａ）から明らかなように、従来の如く起動過
程においても設定温度を一定とした場合、ハツチング部
分で示すように最大再循環量が約３８０７ＮＴとなるの
に対し１本実施例のものは約４０　Ｔ／Ｈと約ｌ／１０
　　に減少させることが可能である。

このように１本実施例では、ガスタービン負荷に応じて
低圧節炭器入口の給水の温度を設定し。

この設定された温度と検出された実際の温度とに基づい
て流量調整弁を制御するようにしたので。

起動時において低圧節炭器への再循環量を増加させるこ
となく低温腐蝕を防止することができ、ボイラ移送ポン
プに大容量のポンプを使用する必要はなくなり、結局、
補機動力の増加を抑制し、ひいてはプラント効率の低下
を防止することができる。

第６図（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例に係る排
熱回収ボイラの給水温度制御装置に使用される関数発生
器の特性図である。上記第１の実施例においては、低圧
節炭器８０入口給水の設定温度はガスタービン負荷に応
じて定められた。しかし、第３図（ａ）から明らかなよ
うに、ガスタービン負荷と低圧節炭器出口給水温度とｉ
マ所定の関係にあるので、上記設定温度の設定はガスタ
ービン負荷によらず、低圧節炭器出口給水温度により設
定することができるのは明らかである。即ち、第３図（
ａ）。

（ｂｌから、低圧節炭器出口給水温度が低い場合は。

ガスタービン負荷が低い場合であり、この場合。

Ｈ，０分圧も低いし、逆に、低圧節炭器出口給水温度が
高い場合はＨ，０分圧も高くなる。このことから、第１
図に示すガスタービン負荷信号発信器２１に代えて、低
圧節炭器出口給水温度を検出する温度検出器を備え、こ
の温度検出器の検出信号を温度・流量制御器の関数発生
器に入力すれば、第１の実施例と同様に設定温度を得る
ことができる。

この場合に用いられる関数発生器の特性の第１具体例が
第６図（ａ）に、又、第２具体例が第６図（ｂ）　Ｋ示
される。各図とも横軸に低圧節炭器出口給水温度が、縦
軸に設定温度がとっである。

第１の具体例の場合、低圧節炭器出口給水温度が７０°
Ｃ以下のとぎ設定温度は４０°Ｃ１低圧節炭器出口給水
温度が７０°Ｃを超え１２５°Ｃ未満のどき設定温度は
低圧節炭器出口給水温度に比例し、低圧節炭器出口給水
温度が１２５°Ｃ以上のとき設定温度は６０’Ｃ一定と
される。又、第２の具体例の場合、低圧節炭器出口給水
温度が１２５°Ｃ未満のとき制御は行なわれず（流量調
整弁１６はある一定開度とされている）、低圧節炭器出
口給水温度が１２５°Ｃ以上のとき設定温度は６０°Ｃ
一定とされる。このように関数発生器の特性を定めるこ
とにより１本実施例でも、第５図（ａｌ乃至（ｃｌに示
す実験結果とほぼ同じ結果を得ることができる。

なお、低圧節炭器出口給水温度として低圧ドラム９の缶
水温度を検出するようにしてもよい。

このように１本実施例では、低圧節炭器出口給水温度に
応じて設定温度を設定し、低圧節炭器入口給水温度がこ
の設定温度と一致するよつ忙流量制御弁を制御するよう
にしたので、第１の実施例と同じ効果を奏する。

第７図は本発明の第３の実施例に係る排熱回収ボイラの
給水温度制御装置に使用される関数発生器の特性図であ
る、この特性図は、ガスタービン負荷がベース負荷（１
００％）のときの特性を示す。

本実施例では、さぎの各実施例におけるガスタービン角
荷、低圧節炭器出ロ給水温度に代えて大気温度を検出し
、これを設定温度の設定φ段に用いるものである。ここ
で、ガスタービン１の駆動源は空気であり、このことか
ら、ガスタービンｌの排ガス量は大気温度により変化す
る。したがって。

排ガス中のＨ，０分圧も大気温度により変化する。

これを第８図に示す。第８図はガスタービン負荷を一定
とした場合の特性図で、横軸には大気温度が、縦軸には
Ｈ１Ｏ分圧がとっである。このような特性に基づいて第
７図に示す特性を有する関数発生器を用いる。この場合
、第１図に示すガスタービン負荷信号発生器２１に代え
て、大気温度を検出する温度検出器が使用される。

このように１本実施例では、大気温度に応じて設定温度
を設定し、低圧節炭器入口給水温度がこの設定温度と一
致するように流量調整弁を制御するようにしたので、第
１の実殉例と同じ効果を奏する。

第９図は本発明の第４の実施例に係る排熱回収ボイラの
給水温度制御装置に使用される関数発生器の特性図であ
る。この特性図は、ガスタービン負荷がベース負荷（１
００％）のときの特性を示す。

本実施例では、さぎの各実施例におけるガスタービン負
荷、低圧節炭器出口給水温度、大気温度に代えて復水ポ
ンプ出口給水温度を用いるものである。復水器脱気方式
の場合、復水ポンプ１４の出口給水温度は復水器１３の
真空度、即ち、冷却用の海水温度（大気温度）に左右さ
れる。これを第１０り１に示す。第１０図はガスタービ
ン負荷一定とした場合の図で、横軸忙は大気温度が、縦
軸には復水ポンプ出口給水温度がとっである。第８図に
示すように、大気温度とＨ，０分圧とは所定の関係にあ
るので、結局、復水ポンプ出口給水温度とＨ，０分圧と
は所定の関係にあることとなる。こｐような特、性に基
づいて第９図に示す特性を有する関数発生器が用いられ
る。この場合、第１図に示すガスタービン負荷信号発生
器に代えて、復水ポンプ出口給水温度を検出する温度検
出器が用いられる。

このように１本実施例では、復水ポンプ出口給水温度に
応じて設定温度を設定し、低圧節炭器入口給水温度がこ
の設定温度と一致するように流量調整弁を制御するよ’
５Ｋｔ、だので、第１の実施例と同じ効果を奏する。

なお、上記各実施例の説明では、設定温度の設定に関数
発生器を用いる例について述べたが、温度・流量制御器
をマイクロコンピュータで構成した場合、関数発生器の
特性はＲＯＭ（ＩＪ−ド・オンリ・メモリ）に記憶され
ることＫなる。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明では、排熱回収ボイラに導入
される排ガス中のＨｔＯ分圧に関与する値に応じて設定
温度を設定し、低圧節炭器入口給水温度がこの設定温度
と一致するよ５に流量調整弁を制御するようにしたので
、起動時において、低圧節炭器への再循環量を増加させ
ることなく低温腐蝕を防止することができ、ひいては、
補機動力の増加を抑制し、プラント効率の低下を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係−る複合プラントの
系統図、第２図は露点温度の特性図、第３図ｆａ）、　
（ｂｌはガスタービン負荷に対する低圧節炭器出口給水
温度とＨｔＯ分圧の特性図、第４図（ａｌ、（ｂ）は第
１図に示す温度・流量制御器に用いられる関数発生器の
特性図、第５図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は再循環量
。 設定温度、ガスタービン負荷、ガスタービン回転数の変
化を示すグラフ、第６図（ａｌ、　（ｂ）および第７図
は本発明の第２の実施例および第３の実施例に係る排熱
回収ボイラの給水温度制御装置に使用される関数発生器
の特性図、第８図は大気温度に対するＨ、０分圧の特性
図、第９図は本発明の第４の実施例に係る排熱回収ボイ
ラの給水温度制御装置に使用される関数発生器の特性図
、第１０図は大気温度に対する復水ポンプ出口給水温度
の特性図。 第１１図は従来の複合発電プラントの系統図である。 １・・・・・・タービン、２・・・・・・発電機、３・
・・・・・排熱回収ボイラ、８・・・・・・低圧節炭器
、１２・・・・・・蒸気タービン、１３・・・・・・復
水器、１４・・・・・・復水ポンプ、１５・・・・・・
ボイラ移送ポンプ、１６・・・・・・流量調整弁、　１
７・・・・・・温度検出器％２０・・・・・・温度・流
量制御器、２１・・・・・・ガスタービン負荷信号発信
器。 第１図 第２図　　　　　第３− 第４図 ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂノ
ブスタービンａｌｌ（え〕　　　　　　　　　　　　　
　　　　　がズターどンβ局を角ノ　　　　　　　　　
□第５図 第６図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ｂ）低圧訃戻器田０給氷ｊ贋／’ｔン
　　　　　　　　倦圧降崖葛郡ユ恰太Ｍ／’（：ン第ｚ
図　　　　　　第８図 大気温ｉｔ　ｒｃ）　　　　　　　　　　　大気温度ｔ
ｔン第９図　　　　　　第１Ｏ図 第１／図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、復水ポンプから給水される低圧節炭器と、この低圧
   節炭器を通過した給水を前記復水ポンプからの給水に混
   合する調整弁とを備えた排熱回収ボイラにおいて、前記
   低圧節炭器の入口の給水温度を検出する温度検出器と、
   前記排熱回収ボイラに導入される排ガス中のＨ＿２Ｏ分
   圧に関与する値に応じて当該給水温度の設定値を定める
   温度設定手段と、この温度設定手段により設定された温
   度および前記温度検出器で検出された温度に基づいて前
   記調整弁を制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
   る排熱回収ボイラの給水温度制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記温度設定手段
   は、前記排熱回収ボイラに排ガスを供給するガスタービ
   ンの負荷に応じて前記給水温度の設定値を定めることを
   特徴とする排熱回収ボイラの給水温度制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記温度設定手段
   は、前記低圧節炭器出口の給水の温度に応じて前記給水
   温度の設定値を定めることを特徴とする排熱回収ボイラ
   の給水温度制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記温度設定手段
   は、前記排熱回収ボイラのドラム缶水温度に応じて前記
   給水温度の設定値を定めることを特徴とする排熱回収ボ
   イラの給水温度制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記温度設定手段
   は、前記復水ポンプ出口の給水の温度に応じて前記給水
   温度の設定値を定めることを特徴とする排熱回収ボイラ
   の給水温度制御装置。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記温度設定手段
   は、大気温度に応じて前記給水温度の設定値を定めるこ
   とを特徴とする排熱回収ボイラの給水温度制御装置。