JPS63156902A - 廃熱回収ボイラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は廃熱回収ボイラに係り、特にボイラ起″　動時
のブロー水を回収し、かつボイラ内流体の排出にょろり
生じる悪影響を防止するようにした廃熱回収ボイラに関
する。

〔従来の技術〕

（発電プラントの一つとして、ガスタービンを用いて、
急速起動を可能としたプラントがある。このプラントの
場合、カスタービンから排出される大量の高温ガスの熱
を利用するため排ガス流中にボイラ（廃熱ボイラ）を設
置してこの熱を回収し、発生した蒸気を更に発電用エネ
ルギーとして利用する方法が採用され、プラント全体と
しては複合した発電プラントとなっている。

第２図はこの複合発電プラントの一例を示す。

この発電プラントはガスタービン１、ガスタービン排ガ
ス６の流路中に配置した廃熱回収ボイラ２、この廃熱回
収ボイラ２から供給された蒸気により作動する蒸気ター
ビン３、及びこの蒸気タービン３に接続する発電機４か
ら構成されている。このプラントに於いて、ガスタービ
ン１は図示しない発電機を駆動して発電をおこない、こ
の際発生する大量の高温ガスは廃熱回収ボイラ２を通過
する際にその熱が回収される。廃熱回収ボイラ２におい
て発生した蒸気のうち高圧蒸気は高圧主蒸気管１０を経
て蒸気タービン３のうち高圧タービンに供給される。ま
た低圧蒸気は低圧蒸気管９を経て低圧蒸気タービンに供
給される。タービンを駆動した蒸気は復水器５において
ボイラ水に戻され、この缶水は給水ポンプ７により給水
連絡管８を経て前記廃熱回収ボイラ２に戻され、循環流
動する。

第３図はこの廃熱回収ボイラの内部流体の流動系統をよ
り詳細に示したものである。

図中ガスタービン排ガス流の上流側には廃熱回収ボイラ
の高圧系が、また下流側には低圧系が配置しである。即
ち、１５は高圧ドラム、１２は低圧ドラムであり、これ
らの各ドラムに対しては各々缶水ブロー系１８．１７が
接続している。なお符号１１は低圧節炭器、１３は高圧
給水ポンプ、１４は高圧節炭器、１６は過熱器である。

この構成の廃熱回収ボイラにおいて、ガスタービン排ガ
スが供給されることにより廃熱回収ボイラを起動させる
わけであるが、起動時に高温の排ガスが大量に供給され
るため、ボイラ内にある缶水が膨張し、この結果ドラム
１２．１５の水位が上昇する。

このドラムレベルの上昇を放置しておくとレベル制御が
不可能になってしまう虞れがあるため、ドラムレベルが
所定の値まで上昇した際には缶水ブロー系が作動して上
昇分を系外に排出するようにしている。即ち、ドラムレ
ベルが予め設定しである値まで上昇した際には缶水低減
弁２０が開いて高圧缶水ブロー系１８、低圧缶水ブロー
系１７を経てブロータンク２１に缶水をブローする。こ
のブロータンク２１に流入した缶水は前記高圧缶水ブロ
ー系１８、低圧缶水ブロー系１７のうち缶水低減弁２０
の下流において大気圧相当まで減圧されるため減圧沸騰
して蒸気と水に分離する。このうち蒸気は排気管２２に
より大気中に放出される。

また温水は排水系２３の途中に設けられた注水系２４に
より冷水を混合して環境値を満たす温度にまで冷却され
て排水槽２５に供給される。ここにおいて供給された水
が基準に適合するか否かが判断されるた後、海水や河川
等の自然界に放出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の廃熱回収ボイラにおいては次のような問題があり
、その解決が望まれている。

先ず、ブローする缶水の量が膨大なものとなり、この缶
水ブロー自体も極めて不経済であるうえにこのブロー水
に添加する薬品（自然界に缶水を排出する場合に、この
缶水が環境を汚染しないようにするための中和剤）等の
使用量も多量にのぼり、より一層不経済なものとなる。

ここで、第３図に示したブロー系は本来火力発電所用の
ボイラに於けるブロー系をその侭廃熱回収ボイラに利用
したものである。ボイラ内における燃料の燃焼熱を熱源
とする一般的な火力発電所用のボイラの場合には長期間
にわたって連続運転を行うため、ボイラの起動・停止は
年間においても数える程度しかなく、このためブローす
べき缶水の量も経済的には殆ど無視できる値である。

しかしながら、上述した複合発電プラントの場合には、
ガスタービンの起動・停止特性が良好であることを利用
して構成されているため、プラントに於ける起動・停止
回数は前記の一般的な火力発電所用ボイラに比較して格
段に多くなる。複合発電プラントは第４図及び第５図に
その例を示すように１００〜１５０ＭＷ級の歩出力の発
電ユニットを５〜１５基程度設けることにより構成され
ている。なお第４図は一軸型の複合発電プラントを、第
５図は多軸型の複合発電プラントを示しており、何れの
プラントもその発電能力は全体で１０００〜２０００Ｍ
Ｗ程度のプラントである。このように複数の発電ユニッ
トから成るプラントにおいて、電力需要の変動に対応し
てユニット運転基数を調節することより迅速且つ的確に
所定量の発電を行うようにしている。例えば１日のサイ
クルで云えば電力需要の低下する夜間にはユニットの運
転基数を減少させ、需要が増加した際にはその増加分に
合わせて運・転基数を増やすようにしている。このため
各ユニットの運転・停止回数は極めて多くなる。従って
各ユニットの発電能力は比較的小さいものの、これらの
ユニットが多数あるため、ブローすべき缶水量は全体で
は極めて膨大なものとなる。　この点を第６図及び第７
図を用いて更に具体的に説明する。

先ずドラムレベルは第７図に示す如く、ボイラ起動時に
はその設定値Ａを通常負荷運転時よりも低いレベルＬＷ
Ｌにし、缶水の膨張による水位上昇をできるだけドラム
において吸収するようにしておき、通常負荷運転時のレ
ベルＮＷＬに落ち着く迄の量系外に排出される缶水量を
可能な限り低減するようにしている。然しなから、実際
のレベル変化は線図Ｂに示すように高水位レベルＨＷＬ
越える程度に大幅に変化するため、この変化分をドラム
内でのみ吸収するのは不可能である。このような場合第
３図に示す電磁弁１９、缶水低減弁２０を開として缶水
を系外に排出する。この場合缶水は大気圧以上の飽和温
度（約１５０〜３００℃）に達しているため弁２０を通
過した時点で缶水中から蒸気が発生し、流体全体の体積
が急激に膨張する。この結果流体は気相と液相に分かれ
た二相流となり、しかも音速に近いほどの極めて高い流
速でブロータンクに流入することになる。このため流体
の流路に対しては第６図の如くレデューサ４１、緩衝器
４２等を設置して流体の流速を低減する必要がある。ま
たブロータンク２１においては一度に大量のブロー水が
流入することにより、一時に大量の蒸気が大気中に放出
されるため、排気管４４に対しては消音器４３を設置す
る必要がある。これらの設備を必要とするためプラント
全体はかなり複雑化することになる。

また大気中に排出される蒸気の量が大量であるめ、大気
温度が低い場合には排出された蒸気が凝結して周囲に大
雨のように大量に水分を降下させるという不都合を生じ
る。また排水系は耐温度が９０℃以下が一般的であり、
かつ高温水をその侭自然界に排出すると地表で湯気が生
じたり、生態系に対して悪影響を与えるため、ブロータ
ンク２１から排水槽２５に至る排出水に対しては大量の
冷水を供給する必要があり、この結果系外に排出される
水の量が一層多くなるという問題もある。

なお図示の構成はブロータンク２１からのブロー水の排
出及びその温度の調節を自動的に行うようになっており
、ブロータンク２１中の水が所定のレベルになったなら
ばレベルスイッチ４５が作動して弁４６を開とし、内部
の水を排水槽２５側流出させる。この間に温度検出器４
８により排水温度を検出し、弁４９を調節することによ
り冷水を減温器４７に供給し、排水温度が所定の温度以
下になるよう調整する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点を解決すべく構成したものであり
、缶水ブロー系統のうち缶水低減弁の上流側に冷却水注
入系統を接続し、かつ冷却されたブロー水をボイラ給水
供給系統に供給する管路を設けた廃熱回収ボイラである
。

〔作用〕

本発明は以上の構成となっているため、ボイラ起動時に
缶水をブローする必要が生じた場合、このブロー水に対
して冷却水等の冷却媒体を注入して冷却し、冷却したブ
ロー水をボイラ給水に合流させることによりブロー水を
系外に排出せず、公害の防止と経済性の向上を同時に達
成する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。

この構成の廃熱回収ボイラはガスタービン排ガス等の高
温ガス流中に配置した高圧蒸気系と低圧蒸気系の対から
成る複数のボイラユニットから構成された複合発電プラ
ントである。各ユニットには各々缶水ブロー系統が設け
てあり、これらめブロー系統は何れも排水母管５５に接
続して一本の排水系統に集約されいている。この排水母
管５５は貯水槽５１に接続し、更に貯水槽５１は管路６
０を介して補給水クンク５４に接続している。また補給
水タンク５４に対しては補給管路６１が接続し、その管
路６１の他端は廃熱回収ボイラ本体に対してボイラ給水
を供給する給水母管２４に接続している。６２はこの給
水母管２４から分岐した冷却系統であり、各ブロー系統
において、このブロー用配管に対して逆止弁５２と缶水
のブローを行う缶水低減弁２０との間の部分で接続して
いる。なお符号５０は各冷却系統に各々配置した注水弁
である。また符号６３は補給管路６１に設けたポンプ、
６４はミニマムフロー管路、６５はこの管路６４に設け
た流量調節弁である。

この廃熱回収ボイラにおいて、ボイラの急速起動を行う
場合には缶水の一部をブローするわけであるが、従来方
式では弁２０を開とした時点で缶水は減圧沸騰して超高
速で流れる。これを防止するため本構成では缶水ブロ一
時にはブローを行う系統に接続する冷却系統の弁５０を
開として、弁２０上流側の減圧前缶水に対して冷水を注
入して缶水温度を低下させる。これにより減圧後の減圧
沸騰の発生を防止する。このため缶水低減弁２０下流に
おても缶水からは蒸気が発生せず液相のみの流体として
貯水槽５１に流入する。従って貯水槽５１に対しては蒸
気を排出する系統及び消音器等の設備は不用となる。ま
た貯水槽に至る流体の速度も余り高くないので減速器等
の設置も不用である。

このようにしてブロー水は貯水槽５１に溜まるが、一定
量が貯溜されたならばその水位をレベルスイッチ４５が
検知し、ポンプ５３により貯溜している缶水を管路６０
を経て大容量の補給水タンク５４に供給する。補給水タ
ンク５４に貯溜された缶水は補給木管路６１を経て順次
補給母管２４側に供給され、ボイラ水の一部として再利
用される。なお補給水タンク５４からの補給を行わない
場合にはミニマムフロー管路６４の弁６５を開としてポ
ンプ６３の０Ｎ−ＯＦＦ操作を不用にしている。

以上の装置に於ける缶水節約の一例を具体的に考察すれ
ば以下のとおりである。

例えば全体で１０１００Ｏの複合発電プラントであると
高圧蒸気系と低圧蒸気系とからるボイラユニットが７ユ
ニツト程度設置される。いまこのユニット数を７とし、
これらのユニットの年間起動・停止回数を３００とする
と、従来型の缶水を系外に排出する構成であると年間４
２０００〜６７５００ｎ？の缶水（純水）が系外に廃棄
されることになる。ボイラの定常運転時にはこのブロー
分に匹敵する量である約５００００ｍの給水を補給する
必要があるため、この補給分の給水量だけで年間数億円
が必要となる。本発明の場合にはこの補給分が不用とな
るため大幅な経費節約となる。

またブロー水は自然界に排出する際には缶水中和用の薬
品を添加せねばならず、この薬品の投入量も真人なもの
となるが、本発明の場合にはこの薬品も一切不用となる
。

第８図は本発明の第２の実施例を示す。

この実施例においては低圧系、高圧系のブロー系統１７
．１８に対して接続した冷却系統５６及び５７には各々
逆止弁５８を設け、この逆止弁の下流に冷却水の流量を
調節する調節弁８３を設け、これら調節弁８３を制御装
置７０により自動制御するように構成し・である。なお
この図においては貯水タンク５５から缶水を給水母管に
供給する系統を省略しであるが、もとよりこの系統を設
置することは可能である。

なお図中の符号９０は冷却水用ポンプ、９１は冷却水再
循環弁、９２は冷却水再循環配管である。

第９図は第３の実施例を示す。

この構成では、低圧側の冷却系統を低圧ボイラの給水供
給系統８から分岐することにしである。

このようにするとポンプ９０は高圧系の冷却水供給系統
５７に対してのみ冷却水を供給すればよいのでポンプ容
量を小さくすることができる。

第１０図は第４の実施例であって、この実施例ではブロ
ー水の貯溜を、貯水槽５１に替えて蒸気タービンの復水
器７３を利用するようにしている。

７４は復水再循環用管路、７２は復水ポンプ、７１は脱
気器である。脱気器７１を設置した場合この脱気器下流
側の流体温度は通常１００℃以上に保持されるため、こ
の給水を冷却用水として利用すると使用水量が増加して
しまうという不都合がある。このため復水ポンプ７２と
脱気器７１との間の管路から冷却水を抽出する。

第１１図は別の応用例を示す。

この図に示す廃熱回収ボイラは脱気用のボイラを別途設
置したボイラであり、同図中符号１００はその脱気用の
ボイラである。本発明の構成はこのような廃熱回収ボイ
ラにおいても実施可能であって、第９図に示す構成と同
様に給水供給系統のうち脱気器７１の上流に於いて冷却
系統を分離している。なおこの図の場合もブロー水の貯
溜分及び再供給用の管路の記載は省略しである。

〔効果〕

本発明は以上に示した実施例から明らかなように缶水ブ
ロー系統のうち缶水低減弁の上流側に冷却水注入系統を
接続し、かつ冷却されたブロー水をボイラ給水供給系統
に供給する管路を設けた構成であるため、ブロー水の減
圧沸騰を防止できる。

このためブロー水の流速が低く、ブロー系統に対して緩
衝器を配置したり、蒸気排出系統及びこれに付帯する消
音器を設置する必要がなくプラント全体の構成を簡素化
できると共に大幅な経費節減が可能となる。

またブロー水はボイラ給水として再利用するため、ボイ
ラ給水の補給量もその分節約でき経済的であるともＧ；
、排水の水質処理用の薬品も不用であり、環境に対して
悪影響を与えることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す廃熱回収ボイラの
系統図、第２図は複合発電プラントの概略を示す系統図
、第３図は第２図の複合発電プラントの一部を構成する
廃熱回収ボイラの従来構成を示す系統図、第４図は複合
発電プラントのうち一軸型のプラント系統図、第５図は
同多軸型プラントの系統図、第６図は従来構成のブロー
水排出系統図、第７図はボイラドラムのレベル設定と実
際のレベル変動とを示す線図、第８図は第２の実施例を
示す廃熱回収ボイラの系統図、第９図は第３の実施例を
示す廃熱回収ボイラの系統図、第１０図は第４の実施例
を示す廃熱回収ボイラの系統図、第１１図は他の応用例
を示す廃熱回収ボイラの系統図である。 ２・・・廃熱回収ボイラ　　１２・・・低圧ドラム　　
１５・・・高圧ドラム １７・・・低圧缶水ブロー系統 １８・・・高圧缶水ブロー系統 ２０・・・缶水低減弁　　２４・・・給水母管５２・・
・逆止弁　　５５・・・排水母管７１・・・脱気器　　
７３・・・復水器第２図 第３図 １４Ｅｉ 第６図 ｔ。 第７図 ８　　　　　　　　　　　　　　　　吟聞初 第８図 第１０図 第１１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温のガス流中に伝熱部を配置しかつ缶水ブロー
   用の系統を設置したボイラ装置において、缶水ブロー系
   統のうちブロー水減圧部の上流側にブロー水冷却用媒体
   を供給する系統を接続し、且つ冷却したブロー水の少な
   くとも一部をボイラ給水供給系統に供給する系統を設け
   たことを特徴とする廃熱回収ボイラ。
2. （２）前記ブロー水冷却用媒体を供給する系統を、缶水
   ブロー系統のうち逆止弁の下流でかつ缶水低減弁の上流
   側に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の廃熱回収ボイラ。
3. （３）各ボイラユニットの缶水ブロー系統を一本の排水
   母音に接続し、この排水母音は貯水槽に接続し、貯水槽
   に貯溜したブロー水を排出する管路を直接にもしくは補
   給タンクを介して間接に給水母管に接続したことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の廃熱回収ボイラ
   。
4. （４）ボイラ給水供給系統に脱気器と復水器を設置した
   構成に対して、この脱気器の上流側でかつ復水器下流側
   にブロー水冷却媒体抽出用の管路を接続したことを特徴
   する特許請求の範囲第（１）項記載の廃熱回収ボイラ。