JPS63290303A - 蒸気発生装置 - 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、例えば排熱回収ボイラなどの蒸気発生装置に
係り、特に節炭器と蒸発器とを有し、前記節炭器内の流
体圧力をその流体温度の飽和蒸気圧以上に保持するよう
に設計した蒸気発生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

高効率Ｊ？！電の一環として、最近、複合発電プラント
の開発が進められている。このプラントは。

ガスタービンによって発電するとともに、ガスタービン
から排出された排ガスの保有熱を排熱回収ボイラで回収
し、その排熱回収ボイラ発生した蒸気により蒸気タービ
を駆動して発電させるシステムになっている。

このプラントは前述のような高効率発電に加え、ガスタ
ービンの特長である急速起動の容易性、高い負荷応答性
などの特長も有しており、近年の電力需要形態に即した
中間負荷運用に好適な発電プラントである。

第７図は、この複合プラントの系統を説明するための概
略構成図である６図中の１はガスタービン、２は発電機
、３は蒸気タービン、４は復水器。

５は排熱回収ボイラ、６は給水ポンプ、７は低圧節炭器
、８は低圧蒸発器、９は低圧ドラム、１０は給水ポンプ
、１１は高圧節炭器、１２は高圧蒸発器、１３は高圧ド
ラム、１４は過熱器、１５ならびに１６は流量調整弁、
１７は逆止弁である。

同図において、排熱回収ボイラ５は、ガスタービン１か
らの排熱を最大限に回収するために排ガス流路上に過熱
器１４、高圧蒸Ｊ１！１ｉ１２．高圧節炭器１１、低圧
蒸発器８ならびに低圧節炭器７などが配置されているが
、特にホットスタートの起動時ならびに低負荷時は、排
熱回収ボイラに流入するガス温度が低いため比較的低温
側の伝熱管群、すなわち低圧節炭器７ならび条こ高圧節
炭器１１内で５発現象が生じる。

このように節炭器７，１１内で気水混合流体が存在する
と、ボイラの制御系が不安定になって運転継続が困難と
なったり、またウォーターハンマー現象が生じＩａ器が
損傷するなどの種々の問題を生じる。

このよう問題点を解決するために、同図に示すように低
圧節炭器７ならびに高圧節炭Ｏ１１の出口側にそれぞれ
流量調整弁１５．１６を設け、各給水ポンプ６ならびに
１０の吐出圧力を高めて、当該節炭器７．１１内の流体
圧力をその流体温度の飽和蒸気圧以上にそれぞオし保持
して、蒸発現象を防止していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようにして節炭１７．１１内の蒸発を防止している
が、問題がない訳ではない。すなわち、起動時は給水ポ
ンプ６．１０を駆動して高低圧の各ドラム９，１３のド
ラムレベルが制御可能になった時点でガスタービンから
の排ガスを導入するが、蒸発器８．１２内の缶水は昇温
により体積膨張し、ドラム水位が上昇する傾向にある。

このため流量調整弁１５．１６は、起動初期の１０〜３
０分間は閉じた状Ｓを維持する。従ってこの間節炭器７
．ｌｌ系内の水は密閉された状態で加熱され、流体の体
積が１分間当り約１〜２％の割合で増加する。水は非圧
縮性流体であるから。

内部流体の体積膨張分に相当する量だけ系外に排出しな
ければ１節炭器７，１１の内圧力は１秒間当り約３０〜
５０ｋｇ／ｃＪ増加することになり、破裂または噴破な
どの重大な事故の原因となる。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
安全性の高い蒸気発生装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、この目的を達成するために、高温ガスの流路
中に少なくとも節炭器ならびに蒸発器を配置し、その節
炭器から蒸発器にかけて被加熱流体を流通して蒸気を得
るとともに、前記節炭器内の流体圧力をその流体温度の
飽和圧力以上に設計された排熱回収ボイラなどの蒸気発
生装置を対象とするものである。

そして前記蒸気の昇圧時ならびに降圧時のいずれか一方
または両方の状態において、前記節炭器内にある被加熱
流体（水）の体積膨張による圧力を例えば蒸気ドラムな
どの気水分離器に逃がす。

例えばオン・オフ弁を有するバイパス流体経路などの圧
力逃がし手段を設けたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を図面とともに説明する。第１
図ならびに第２図は、本発明の第１実施例を説明するた
めの図である。

図示しない空気供給管からの燃焼用空気と燃料供給管か
らの燃料を燃焼室で混合、燃焼させ、その燃焼ガスでガ
スタービンｌを回転させて発電を行なう、ガスタービン
の回転に使用された排ガスは排熱回収ボイラ５の排ガス
流路１８に導入される。この排ガス流路１８にはＦ流側
から上流側に向けて低圧節炭１ｇ７と低圧蒸Ｊ！！器８
と低圧ドラム９とからなる低圧ボイラ、ならびに高圧節
炭器１１と高圧蒸発＠１２と高圧ドラム１３ならびに過
熱器１４とからなる高圧ボイラが配置されてい、る・ 一方、被加熱流体である水は給水ポンプ６により給水配
管１９を経て低圧節炭器７に供給され。

所定の温度まで加熱された後、流量調整弁１５を介して
低圧ドラム９に導入される。

低圧ドラム９に供給された水は低圧下降管を経て低圧蒸
発器８、低圧ドラム９の順で自然４１１Ｉまたは強制循
環され、その間に加熱され低圧ドラム９内で水と蒸気に
分離される。分離された水は再び低圧蒸発器８ならびに
低圧ドラム９へと再循環され、分離された蒸気は低圧主
蒸気管２１を通って蒸気タービン３へ供給される。

一方、低圧節炭８７の出口側で分流された高温水の一部
は、給水ポンプ１０により高圧給水管２２を経て高圧節
炭器１１に供給され、所定の温度まで加熱された後、流
量調整弁１６を有するドラム給水管２３を通って高圧ド
ラム１３に供給される。

高圧ドラム１３に供給された温水は、高圧下降管を経て
高圧蒸発器１２ならびに高圧ドラム１３の順でＩＮ環さ
れる。高圧ドラム１３内で分離された蒸気はドラム蒸気
出口管２４を経て過熱器１４へ送られ、ここでさらに昇
温された後に高圧主蒸気管２５より蒸気タービン３へ送
気され、蒸気タービン３による発電がなされる。

なお、高圧ドラム１３で分離された高温水は、高圧蒸発
＠１２ならびに高圧ドラム１３へと再循環される。蒸気
タービン１の回転に使用された蒸気は復水器４で水とな
り、給水ポンプ６により再び排熱回収ボイラ５へ供給さ
れる。

前記流量ｍ整弁１５ならびに１６は、低圧節炭器７なら
びに高圧節炭器ｌｌ内の流体圧力（水圧）をその流体温
度の飽和蒸気圧力共」二に保持するように調整して、器
内でのスチーミングを防止している。

この実施例の場合、高圧ボイラ側の流量調整弁１６をバ
イパスするようにバイパス管２Ｇが設けられ、それの途
中に安価な耐圧弁からなるオン・オフ弁２７が設はされ
ている。

第２図は、ガスタービン出力ならびにドラムレベルの特
性図である。図中の曲線Ａは高圧ドラムの水位レベル、
曲線Ｂは低圧ドラムの水位レベル、曲線Ｃはガスタービ
ン出ノ】を示す特性曲線である。

同図に示すようにガスタービン１が起動すると、低圧ド
ラム９ならびに高圧ドラム１３の水位レベルが変動する
。このガスタービンの起動から水位レベルの変動がおさ
まるまでの一定時間Ｔ、前記流量調整弁１５ならびに１
６は全開となっており、その代りオン・オフ弁２７は開
いている。そのため低圧節炭器７内ならびに高圧節炭器
１１内で体積膨張した分に相当する給水を、オン・オフ
弁２７を通って高圧ドラム１３に逃がすことができる。

このオン・オフ弁２７の開動作は、ガスタービンの通気
信号または流量調整弁１６の全開信号に基づいて行なわ
れる。一方、オン・オフ弁２７の閉動作は、ドラムレベ
ルが安定した後に出力されるタービンの起動信号に基づ
いて行なわれる。

また、ガスタービン停止時にもドラムレベルが変動する
ので、ガスタービンの停止信号が出力されるとオン・オ
フ弁２７が所定時間Ｔだけ開くとともに、流量調整弁１
５、ＩＧが全開になるように制御される。なお、ボイラ
の低負荷の場合は、タービン停止信号に基づいてオン・
オフ弁２７の開動作を行なうようになっている。

オン・オフ弁２７を常時開いておくこともできるが、該
弁２７の後流側でフラッシングが生じて弁２７がエロー
ジョンにより破損する心配があるため、前述のように必
要時のみ開くようにした方が好ましい。

第３図は、本発明の第２実施例を説明するための図であ
る。この実施例で前記第１実施例と相違する点は、前記
オン・オフ弁２７の代りに逃がし弁２８を設け、流量調
整弁１５．１６の全開による給水の体積膨張分を逆止弁
２９を介して高圧ドラム１３に逃がした点である。

この場合、逃がし弁２８の排出開始圧力値を高圧節炭Ｆ
ｍ１ｌの設計圧力値（Ｒ高使用圧力値に安全係数を乗じ
た値）と等しくしておけば、その圧力以下のときには温
水を排出することなく、前記第１実施例の場合のように
起動時や停止時に常に排出するものに比較して、高圧ド
ラム１３へのレベル変動が少ないため好適である。

第４図は１本発明の第３実施例を説明するための図であ
る。この実施例で前記第１実施例と相違する点は、高圧
節炭器１１ならびに流量調整弁１６をバイパスするよう
に、バイパス管２６を高圧節炭器１１の入口側から高圧
ドラム１３の入口側にかけて設けた点である。

第５図は、本発明の第４実施例を説明するための図であ
る。この実施例で前記第１実施例と相違する点は、オン
・オフ弁２７の代りにオリフィス３０を設けた点である
。

第６図は、本発明の第５実施例を説明するための図であ
る。この実施例で前記第１実施例と相違する点は、オン
・オフ弁２７を有するバイパス配管２６の代りに、内径
の小さい細管３１を用いた点である。

前記第４実施例ならびに第５実施例では、常に温水の一
部が高圧ドラム１３にバイパスするようになっている。

前記実施例のように圧力を逃がすために特別にバイパス
管を設けなくとも、必要なとき流量調整弁を微開して圧
力を逃がすこともできる。

〔発明の効果〕

本発明は前述のような構成になっているため。

従来のように膨張した被加熱流体により節炭器が破裂し
たりすることがなく、安全性の高い蒸気発生装置を提供
することができる。また１節炭器での膨張水はすべて系
内で回収することができるため、経済性の向上も図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第４図、第５図、第６図は本発明の各
実施例に係る排熱回収ボイラの概略構成図、第２図はガ
スタービンならびにドラムレベルの特性図、第７図は従
来の排熱回収ボイラの概略構成図である。 ５・・・・・・排熱回収ボイラ、６．ｌＯ・・・・・・
給水ポンプ、７・・・・・・低圧節炭器、８・・・・・
・低圧蒸発器、９・・・・・・低圧ドラム、１１・・・
・・・高圧節炭器、１２・・・・・・高圧蒸発Ｗ、１３
・・・・・・高圧ドラム、１５．１６・・・・・・流量
調整弁、１８・・・・・・排ガス流路、１９・・・・・
・給水管、２６・・・・・・バイパス管、２７・・・・
・・オン・オフ弁、２８・・・・・・逃がし弁、２９・
・・・・・逆止弁、３０・・・・・・オリフィス、３１
・・・・・・細管。 第１図 フ１ 第２図 第３図 第４図 第５図 γ 第６図 フ１ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高温ガスの流路中に少なくとも節炭器ならびに蒸発
   器を配置し、その節炭器から蒸発器にかけて被加熱流体
   を流通して蒸気を得るとともに、前記節炭器内の流体圧
   力をその流体温度の飽和蒸気圧力以上に保持するように
   構成された蒸気発生装置において、 前記蒸気の昇圧時ならびに降圧時の少なくともいずれか
   一方の状態において、前記節炭器内にある被加熱流体の
   体積膨張による圧力を気水分離器に逃がす圧力逃がし手
   段を設けたことを特徴とする蒸気発生装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、前記気水分離
   器が蒸気ドラムで、前記節炭器と蒸気ドラムとの間の流
   体経路上に流量調整弁が設けられていることを特徴とす
   る蒸気発生装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載において、前記節炭器と
   前記気水分離器との間の流体経路上に流量調整弁が設け
   られ、前記蒸気の昇圧時ならびに降圧時の少なくともい
   ずれか一方の状態において、前記流量調整弁を微開する
   ことによって圧力逃がし弁として機能することを特徴と
   する蒸気発生装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載において、前記節炭器と
   気水分離器との間に、流量調整弁を有する第１の流体経
   路と、圧力逃がし手段を有する第２の流体経路とを並設
   し、前記蒸気の昇圧時ならびに降圧時の少なくともいず
   れか一方の状態において、前記流量調整弁を全閉し、前
   記節炭器内にある被加熱流体の体積膨張による圧力を前
   記第２の流体経路を介して気水分離器に逃がすように構
   成されていることを特徴とする蒸気発生装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載において、前記圧力逃が
   し手段が弁であることを特徴とする蒸気発生装置。 ６、特許請求の範囲第５項記載において、前記弁がオン
   ・オフ弁であることを特徴とする蒸気発生装置。 ７、特許請求の範囲第６項記載において、前記オン・オ
   フ弁の流体排出開始圧力値が前記気水分離器の設計圧力
   値とほぼ等しいことを特徴とする蒸気発生装置。 ８、特許請求の範囲第４項記載において、前記圧力逃が
   し手段が、途中に流動抵抗体を設けた配管であることを
   特徴とする蒸気発生装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載において、前記流動抵抗
   体がオリフィスであることを特徴とする蒸気発生装置。 １０、特許請求の範囲第４項記載において、前記圧力逃
   がし手段を有する配管が内径の小さい細管であることを
   特徴とする蒸気発生装置。 １１、特許請求の範囲第１項記載において、前記節炭器
   の入口側に昇圧ポンプを設け、その昇圧ポンプの出口側
   と前記気水分離器との間に、前記圧力逃がし手段を有す
   るバイパス経路を設けたことを特徴とする蒸気発生装置
   。