JPS6326801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に、ガスタービンと蒸気タービン
とのコンバインドプラントにおける排熱回収ボイ
ラに関する。

従来のドラム型ボイラにおける節炭器再循環装
置を第１図に示す。第１図において参照符号０１
は蒸気ドラム、０２は蒸発器、０３は節炭器、０
４は節炭器再循環弁を示している。このように、
従来では蒸発器０２の入口と節炭器０３の入口と
の間に節炭器再循環弁０４を設けて、ボイラ起動
時あるいは低負荷時にこの弁０４を開けることに
より、蒸気ドラム０１から蒸発器０２を経由して
循環するボイラ本体の缶水の一部を節炭器０３に
通すようにし、これによつて節炭器内部の缶水を
移動させて、節炭器０３におけるスチーミングを
防止している。これは従来型ボイラでは節炭器が
ボイラ伝熱面の末端に配置され、熱吸収が少ない
ために可能な方法であつた。

しかし、ガスタービンと蒸気タービンとのコン
バインドプラントにおける排熱回収ボイラでは、
熱吸収が格段に大きいため上記のような方法で節
炭器のスチーミングを防止することは不可能であ
る。

本発明は、このようなコンバインドプラントに
おける節炭器のスチーミングの防止を可能とする
排熱回収ボイラを目的とする。

本発明によれば、ガスタービンから排出される
排ガスの流れ方向の上流側から順に過熱器、蒸発
器及び節炭器が配置され、前記節炭器の出口と蒸
気ドラムとを給水管で連通し、前記蒸発器の入口
と前記蒸気ドラムとを降水管で連通し、前記蒸発
器の出口と前記蒸気ドラムとを気液混合管で連通
し、前記過熱器の入口と前記蒸気ドラムとを蒸気
管で連通し、前記過熱器から蒸気タービンへ蒸気
を送るコンバインドプラント用排熱回収ボイラに
おいて、前記給水管の途中に給水制御弁を配置
し、同給水制御弁と前記節炭器の出口との間の前
記給水管の途中から復水器に連通する再循環管を
分岐し、前記節炭器の出口の給水温度を検出する
給水温度検出器と前記降水管を流れる缶水温度を
検出する缶水温度検出器とを設け、前記蒸気ター
ビンの負荷に対する設定再循環量に応じて一次制
御されると共に前記給水温度検出器と前記缶水温
度検出器との値の差に基づいて修正制御される節
炭器再循環制御弁を前記再循環管の途中に設け
て、前記差を適切な値に保つことにより節炭器の
スチーミングを防止している。

以下、第２図ないし第６図に例示した本発明の
好適な実施例について詳述する。

第２図は本発明によるコンバインドプラントに
おける排熱回収ボイラの系統を示している。第２
図において、参照符号１は復水ポンプ、２は脱気
器、３は低圧給水ポンプ、４は高圧給水ポンプ、
５は低圧蒸発器、５Ａは低圧蒸気ドラム、６は高
圧節炭器、７は高圧蒸発器、７Ａは高圧蒸気ドラ
ム、８は過熱器、９は給水制御弁、１０は節炭器
再循環量制御弁、１１は節炭器再循環止弁、２５
は給水管、２６は再循環管、２７は蒸気管、２８
は降水管、および２９は気液混合管である。

第２図の系統において、復水ポンプ１から送り
出された復水は、脱気器２において脱気され給水
となる。この給水は低圧給水ポンプ３によつて低
圧蒸気ドラム５Ａに送り出され、低圧蒸発器５に
おいて蒸発し、低圧蒸気として低圧タービン（図
示せず）へ供給される。他方、高圧給水ポンプ４
によつて送り出された給水は高圧節炭器６によつ
て予熱された後高圧蒸気ドラム７Ａに入り、高圧
蒸発器７において蒸発し、過熱器８によつて加熱
された後高圧タービン（図示せず）へ供給され
る。この排熱回収ボイラは正常運転時は上記のと
おり作動し、節炭器再循環量制御弁１０が作動す
ることはない。

但し、コンバインドプラントの特性として、低
負荷時での高圧節炭器６における熱吸収が増大す
るという傾向があり、これを放置すれば高圧節炭
器６においてスチーミングが起きてしまう。

このスチーミングを防止するため、高圧節炭器
６の出口の給水管２５における給水温度が飽和温
度近くまで上昇すると、節炭器再循環量制御弁１
０および止弁１１を開いて復水器（図示せず）へ
給水の一部を放出するようにしている。

このように、高圧給水を途中から放出するた
め、ドラム水位調節のための給水制御弁９は高圧
蒸気ドラム７Ａの入口に設けてある。これは高圧
節炭器６におけるスチーミングの抑制の一助とも
なつている。

第３図は高圧節炭器６でのスチーミング防止の
ために必要な節炭器再循環量を示している。この
所要の再循環量の算出は、従来においてはドラム
圧力を検出し、この圧力から飽和温度を演算し、
この飽和温度と節炭器出口温度との差から求めて
いる。しかし、一般にコンバインドプラント用蒸
気タービンは変圧方式が採用されることが多いの
で、ドラム圧力の変動範囲が広く、このためドラ
ム圧力を検出する算出方法では精度が悪くなる。
また温度を検出する方法もあるが、これも検出速
度が遅いという欠点がある。

本発明者は、この再循環量の特性を更に詳しく
調査した結果、第４図に示す特性があることが判
明した。第４図中、符号Ａは負荷変動による変化
幅、Ｂは大気条件変動による変化幅を示してい
る。そこで、本発明の好適な実施例として、第５
図に示すようなガスタービン負荷に対する節炭器
再循環量をプログラム設定し、これを制御の一次
信号として採用している。次に制御弁を微少開度
で使用することは制御弁を損傷すると共に制御性
が悪化するため、制御弁を適切な最少流量を与え
ている。更に制御弁の微少開度での頻繁な開閉を
防止するため、制御弁閉信号と開信号とにオフセ
ツトを設けている。このプログラム設定だけで
は、負荷変動または大気条件の変動に対応できな
いので、好適な実施例では一次信号の修正制御を
行なつている。

この実施例においては、本排熱回収ボイラがド
ラム式自然循環型であること、および降水管の缶
水温度が飽和であることを利用している。これに
より大幅な圧力変動に対しても完全に対応できる
ことになる。また、節炭器出口給水温度との温度
差は個別に温度を検出して演算するのではなく、
直接温度差を検出する方法をとつているのでドラ
ム圧力が大幅に変動したとしても精度よく温度差
を検出することができる。

第６図は節炭器再循環量制御回路を示してい
る。第６図において、参照符号１５は高圧蒸発器
７の蒸気ドラム降水管２８に設けた（第２図参
照）缶水温度検出器、１６は高圧節炭器６の出口
の給水管２５に設けた（第２図参照）節炭器出口
給水温度検出器、１７は信号変換器、１８は信号
演算器、１９は温度差設定器、２０は制御器、２
１は信号演算器、２２は燃料流量検出器、２３は
プログラム設定器、２４は電気／空気変換器、そ
して１０は第２図にも示した節炭器再循環量制御
弁である。

温度検出器１５および１６は信号変換器１７に
接続され、ここでそれらの起電力を比較すること
によつて直接温度差を検出している。この温度差
を監視しておくことによつて、高圧節炭器６での
スチーミングの有無を判定することができる。即
ち、この温度差を適切に保つことによつて高圧節
炭器６でのスチーミングが抑止できることにな
る。したがつて、本制御回路の最終目的はこの温
度差を規定値に保つこととなる。この温度差の設
定は温度差設定器１９にて行ない、演算器１８に
おいて設定温度差と実温度差とを比較し、その結
果の差信号を制御器２０へ送る。制御器２０は設
定温度差と実温度差とが等しくなるよう制御信号
を信号演算器２１に送る。

他方、ガスタービンの負荷を表わす燃料流量を
燃料流量検出器２２において検出し、プログラム
設定器２３へ送る。プログラム設定器２３は上述
し、第５図に示したガスタービン負荷に対する節
炭器再循環量を設定し、信号演算器２１へ送る。

信号演算器２１は上記の２つの信号を加算し、
最終の制御信号として電気／空気変換器２４を経
由して節炭器再循環量制御弁１０を調節する。

これによりガスタービンに負荷変動があつた場
合、まず、燃料流量の変化を検出して、これに対
応した再循環量を設定し、再循環量を調節するの
である。続いて、缶水温度と高圧節炭器６の出口
の給水給水温度との差を監視し、もしこの温度差
に変動があれば、微少な修正を設定再循環量に加
えることができる。

このように、本制御回路は、速応性を保ちなが
ら正確に節炭器再循環量を調節することができ、
節炭器におけるスチーミングを防止することがで
きる。

なお、上記実施例では、ガスタービンの負荷変
動を表わす信号として燃料流量信号を用いたが、
本発明ではこれに限定されるものではなく、ガス
タービン特性に応じて、ガスタービン負荷を適切
に表わすものであれば何でもよい。たとえば、ガ
スタービン発電機出力、ガスタービン排出ガス温
度等を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の節炭器再循環装置を示す図、第
２図は本発明による排熱回収ボイラの系統図、第
３図はガスタービン負荷に対する給水量の変化を
示す図、第４図はガスタービン負荷に対する節炭
器再循環量の変化を示す図、第５図はガスタービ
ン負荷に対する節炭器再循環量のプログラム設定
値を示す図、第６図は節炭器再循環量制御回路を
示す図である。 １……復水ポンプ、２……脱気器、３……低圧
給水ポンプ、４……高圧給水ポンプ、５……低圧
蒸発器、５Ａ……低圧蒸気ドラム、６……高圧節
炭器、７……高圧蒸発器、７Ａ……高圧蒸気ドラ
ム、８……過熱器、９……給水制御弁、１０……
節炭器再循環量制御弁、１１……節炭器再循環止
弁、１５……缶水温度検出器、１６……節炭器出
口給水温度検出器、１７……信号変換器、１８…
…信号演算器、１９……温度差設定器、２０……
制御器、２１……信号演算器、２２……燃料流量
検出器、２３……プログラム設定器、２４……電
気／空気変換器、２５……給水管、２６……再循
環管、２７……蒸気管、２８……降水管、２９…
…気液混合管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガスタービンから排出される排ガスの流れ方
   向の上流側から順に過熱器、蒸発器及び節炭器が
   配置され、前記節炭器の出口と蒸気ドラムとを給
   水管で連通し、前記蒸発器の入口と前記蒸気ドラ
   ムとを降水管で連通し、前記蒸発器の出口と前記
   蒸気ドラムとを気液混合管で連通し、前記過熱器
   の入口と前記蒸気ドラムとを蒸気管で連通し、前
   記過熱器から蒸気タービンへ蒸気を送るコンバイ
   ンドプラント用排熱回収ボイラにおいて、前記給
   水管の途中に給水制御弁を配置し、同給水制御弁
   と前記節炭器の出口との間の前記給水管の途中か
   ら復水器に連通する再循環管を分岐し、前記節炭
   器の出口の給水温度を検出する給水温度検出器と
   前記降水管を流れる缶水温度を検出する缶水温度
   検出器とを設け、前記蒸気タービンの負荷に対す
   る設定再循環量に応じて一次制御されると共に前
   記給水温度検出器と前記缶水温度検出器との値の
   差に基づいて修正制御される節炭器再循環制御弁
   を前記再循環管の途中に設けたことを特徴とする
   コンバインドプラント用排熱回収ボイラ。