JPS6334404A - コンバインドサイクルプラントにおける脱気システム - 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、電力およびプロセス蒸気を供給する動力プラ
ントに係り、特にプロセス蒸気量が多く、又、回収でき
るドレン量が少なく、補給水を多量に必要とする運転ケ
ースを持つプラントに好適な、脱気システムに関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、復水器より抽出した復水を、全景脱気す
る能力を持つ脱気器を、ボイラ給水系に設け、ボイラ給
水中の溶存酸素を制限以下に（一般に７ＰＰＢ以下）保
持していた。しかしこの脱水器はボイラ給水全量を処理
する必要があり大溶量なもので且つ、系統で必要な保有
水量を備えることが必要である。又この脱気器内に保有
する給水は飽和水である必要があり、これを抽出するボ
イラ給水ポンプの押込圧力を確保するため、脱気器の設
置位置を、高くする必要があり（一般に１５〜２０ｍ）
−重量物を支持する構造物を必要とする。

このため、運転操作、保安点検等に不便となるばかりで
なく、経済性が、そこなわれる、大きな欠点がある。

又、ボイラ給気系に脱水器を設け、脱気作用を行わせる
ため、蒸気タービンより抽気した蒸気により給水を加熱
する結果、給水温度が上昇するが、このことは、廃熱回
収ボイラの排ガス温度の上昇を招くことになり、プラン
ト効率を低下させる欠点もあった。

又、公知例として、特開昭５９−１４５４８４　、特開
昭６０−２４８９９４等に記載のように復水器に脱気能
力を持たせ、給水系の脱気器を省略する方式が提案され
ている。これらの提案は、多くの特徴、利点を有してい
るが、しかし、復水器に流入する補給水量が、タービン
より流入する蒸気量に比べて、多い場合（約１０％以上
）についての配慮がなされていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術は、復水器に流入する補給水量がタービン
より流入する蒸気量に比べて、大きい場合（約１０％以
上）についての配慮がされておらず、溶存酸素量が飽和
状態（一般に１０，０ＯＯＰＰＢ以上）の補給水が、多
量に流入すると、復水器の脱気能力が不足し、ボイラ給
水中の溶存酸素を制限値以下に抑えることができにくく
なり、ボイラ系の腐食を起こす問題があった。

本発明の目的は、多量の未脱気の補給水を復水器に導入
できる、脱気システムを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、１．復水器へ流入する補給水系に専用の脱
気装置を設ける。２．復水器へ流入するプロセス蒸気の
回収ドレンを、前述脱気装置へ導入する、ことにより、
達成される。

〔作用〕

補給水系の脱気装置は、純水装置からの純水を本体の上
部より受れ入れ、器内にて加熱用蒸気にてスプレィ又は
トレイ等により飽和度まで加熱されることにより、脱気
作用を行い、底部より復水器ホットウェル水面の上部に
、補給水を供給する。

純水装置より送られて来る純水は、通常１０，０００Ｐ
ＰＢ以上の溶存酸素を含有しているが、器内での脱気作
用により、約７ＰＰＢまで脱気され底部より、復水器へ
導入される０通常、脱気器内での温度上昇は２０℃〜３
０℃程度あれば、所定の脱気効果が得られる。

一方、加熱用蒸気は、タービン抽気の蒸気、又はプロセ
ス蒸気の一部を減圧して、脱気装置へ供給する。器内圧
力は、復水器内圧より、わずかに高い圧力に、蒸気系の
圧力調整弁により保持されるため、器内で分離された空
気は、復水器の空気冷却部に吸収される。又、器内底部
に溜った脱気された補給水は、圧力差により、復水器に
導される。

補給水系の脱気装置内圧力を、復水器々内圧力より、わ
ずかに高に圧力（約０．１５ｋｇ／ａｄ）に保持する理
由には、以下の二つの目的がある。

１）脱気装置内で脱気処理された補給水を、動力源なし
で、且つ自動流量ｍ整装置なしで。

復水器ホットウェルへ導入すること、および補給水より
分離した空気を、同様に復水器内空気冷却部に吸出する
。（復水器内空気冷却部の分離された空気は、空気ポン
プにより器外へ放出される） ２）復水器ホットウェル内の復水温度は、タービン排気
蒸気が冷却水により冷却され、略復水器々内圧力の飽和
温度になっている。脱気処理された補給水温度を、復水
温度より常に２０℃〜３０℃高い温度（補給水を脱気す
ることに必要な最低温度上昇値）に保持することにより
、補給水が復水器ホットウェル内に導入された後、冷却
水に熱を持ち去られる量を（熱損失量）最少限に保つこ
と。

純水装置より供給される補給水の温度は、通常水温度で
あり、復水温度より通常１０〜２０℃低いため、脱気加
熱に必要な湯度上昇は、確保される。

プロセス蒸気として、工場その他へ送気された蒸気の内
、ドレンの状態で戻って来るものもあり従来は、復水器
へ直接導入されてｂするが、本発明では、これを補給水
脱気装置しこ導入する。戻すドレンは、通常５０〜１０
０℃の熱水の場合が多く、これを復水器へ直接導入する
と、復水器内温度との差の分の熱量Ｎ±、冷却水に持ち
去られ、熱損失となる。これを補給水脱気装置に導入す
れば、器内温度との差の分の熱量は、純水の加熱蒸気と
して有効利用され、その分だけタービンからの抽気量を
節約でき、プラント効率の向上に寄与する。

〔実施例〕

以下は、本発明の一実施例を第１図および第２図により
説明する。

本実施例によれば、ガスタービンおよび蒸気タービンに
よるコンバインドサイクルジプラント番こおいて、ガス
タービン１および発電機２の運転しこより発生した排気
ガスは、約５００℃の高温ガスであり、これを排気ガス
ダクト３により、排熱回収ボイラ５に導入し、給水との
熱交換により、蒸気を発生する。熱交換後の排気ガスは
、排気ガススタックより大気中へ放出される。

排熱回収ボイラ５で発生した高圧高温蒸気は、（一般に
４０眩／ａ＃４８０℃程度）蒸圧配管６により、蒸気タ
ービン７へ導入し、発電機２を駆動する。

蒸気タービン７より排出される排気蒸気は、復水器８に
入り、冷却水で間接的に冷却され、凝縮し・て復水とな
る。復水器のホットウェル９内に回収された復水は、復
水ポンプ１０により抽出され、給水管１３により、排熱
回収ボイラ５に給水され、サイクルを構成する。

一方、蒸気タービン７の中間段より抽出された抽気（蒸
気）は、工場側で必要な圧力、温度で抽出され、抽気管
１４（プロセス蒸気管）により工場等へプロセス蒸気と
して供給される。この様にガスタービンおよび蒸気ター
ビンによる電力と。

プロセス蒸気を供給するプラントを構成している。

プロセス蒸気は工場等で作業中、加工用、加熱用も油井
注入用、その他として使用され、その一部は、ドレンの
状態で回収されるが、回収されず消費されてしまうもの
、又汚染し回収できないものも有る。この回収できない
分を補給する必要が生じ、純水装置１６で成牛じた純水
を、補給水管１７により、補給水脱気装置１８へ、さら
にホットウェル９に導入し、サイクル内に補給される。

補給水脱気装ｆｆｉ！１８は、補給水（純水）を受は入
れ、加熱蒸気により、これを加熱脱気し、分雌蝿　した
空気は、空気吸出管２０により、復水器８の空気冷却部
に抽出する。

一方、加熱脱気された補給水は、補給水脱気装置！１８
の底部より、連通管２１により、ホットウェル９のトレ
イ部へ導入される。一方、加熱用蒸気は、抽気管１９（
プロセス用蒸気管）より分岐し、圧力調整弁１９を介し
、補給水脱気装置１８に供給される。

圧力調整弁１９は、差圧制御装置２２により制御空気配
管２４を介して、自動制御される。この差圧制御袋ｆｉ
２２は、復水器のホットウェル内圧力、および補給水脱
気装置１８の器内圧力を、それぞれ圧力検出配管２３に
より検出し、この差圧を約０．１５ｋｇ／Ｃｉに一定に
保持するよう制御信号を発信する。

プロセス蒸気の回収ドレンは、回収ドレン配管１５で、
補給水脱気装置へ直接導入され熱回取も同時に行われる
。

本システムの場合は、復水器に脱気機能を持たせた、復
水器脱気方式に補給水脱気装置を装備し′たものを示す
。従ってボイラ給水系に脱気器１１、および給水ポンプ
１２は、設備する必要はない。

廃熱回収ボイラ５へ供給する給水中の溶存酸素量の制限
値は、蒸気圧力温度によるが一般に７ＰＰＢ以下に制限
される。これはボイラ系の腐食防止のためである。本シ
ステムの復水器８は、脱気機能を備えているが、タービ
ン排気蒸気を凝縮した復水の他に、排気蒸気の約１０％
以下の比較的少量の補給水（純水）を処理する能力しか
、構造上枠たせることができないため、多量の（約１０
％以上）補給水を受は入れることは脱気性能上できない
。一般に純水装置から供給される純水中の溶存酸素量は
、飽和状態で１０，０ＯＯＰＰＢ以上あり、これを直接
、復水器のホットウェル９に導入すると、前述の理由で
脱気性能が不足し、ボイラ給水中の溶存酸素量が、制限
値を大巾に越えてしまう結果となる。これを防止するた
め、本発明では補給水系のホットウェル９の上流側に前
述の補給水脱気装置１８を設けて補給水の脱気を行い復
水器での脱気機能を補うことにより、復水器脱気方式の
システムを可能にしている。

補給水脱気装置１８に導入する、補給水は、前述の通り
多量の溶存酸素を有している。（１０，０００ＰＰＢ以
上）又水温は一般に１０〜２０℃であり、これを約５０
℃まで加熱することにより、制限値以下まで、脱気する
ことができる。これをホットウェル９のトレイ部に導入
するので、ボイラ給水の溶存酸素量を、あらゆる運転条
件において、制限値以下にすることが可能である。加熱
蒸気系の圧力調整弁１９により、補給水脱気器１８の器
内圧力は、常に復水器々内圧力よりわずかに高く、且つ
一定に保持される。プロセス蒸気の回収ドレンは、一般
に５０〜８０℃の高温水の場合が多く、補給水脱気器１
８内温度より高い場合は、その差分の熱量が回収できる
。又器内温度により低い場合は、加熱蒸気により加熱脱
気されるので問題ない。

第３図は、従来一般に使用されているボイラ給水系に脱
気器１１および給水ポンプ１２を設け、ボイラ給水全量
を加熱脱気するシステムを示す。

このシステムの場合は、抽気量および補給水量の変化に
ほとんど関係なくボイラ給水の溶存酸素を制限値以下に
することが可能である。しかしこのシステムは、ボイラ
給水温度が上昇するため、排熱回収ボイラ排気温度が、
６０〜７０℃高くなり、プラント熱効率が相対的に約１
．５％悪くなる。

又、給水ポンプを設けるため、設備費の増加の他に補機
動力が増加すると共にメンテナンスも増加する。

第４図は、従来採用されている復水器脱気方式のシステ
ムを示し、復水器８およびホットウェル９内に脱気機能
を内臓させたもので、ボイラ給水系の脱気器１１および
給水ポンプ１２を省略したシステムで、プラント熱効率
の向上および運転操作、保守の簡易化、経済性の向上等
、多くの利点を有している。しかしながら、プロセス蒸
気の消費量が大巾に変化し、それに伴い補給水量が増大
する運転モードが要求される場合は、復水器内での、脱
気機能ではカバーできないため、採用は不可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば １、ボイラ給水温度を低くできるため、排熱回収ボイラ
での熱回収量が増加するので、プラント熱効率が約１．
５％（相対的）、約０．６％（絶対値）程度の大巾な改
善効果がある。

２、ボイラ給水系の脱気器および給水ポンプが省略でき
るので、補機動力の低減（プラント効率の向上）、電気
品、コントロール設備を含めた、設備費が大巾に低減さ
れる効果がある。

３、補機の数量が大巾に減ることにより、運転操作９点
検、保守作業が大巾に簡略化できる効果がある。

４、重量物である脱気装置の支持架台（高さ２０〜２５
ｍ）が不要となるため、設備費、据付費および据付工程
の短縮等、大巾な改善効果がある。

５、大型機器である脱気器が無く、ボイラ給水ポンプ等
の補器類が減少するため、機器の配置が容易となり、且
つ裾付面積が減少し大巾な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すシステム
の系統図、第３図は従来実施例のボイラ給水系に脱気器
を配したコンバインドサイクルプラントのシステム系統
図、第４図は従来実施例の復水器脱気方式コンバインド
サイクルプラントのシステム系統図を示す。 １・・・ガスタービン、２・・・発電機、３・・・排気
ガスダクト、４・・・排気ガススタック、５・・・廃熱
回収ボイラ、６・・・蒸気配管、７・・・蒸気タービン
、８・・・復水器、９・・・ホットウェル、１０・・・
復水ポンプ、１１・・・脱気器、１２・・・ボイラ給水
ポンプ、１３・・ボイラ給木管、１４・・・抽気管（プ
ロセス蒸気管）、１５・・・回収ドレン管、１６・・・
純水装置、１７・・・補給水管、１８・・・補給水脱気
装置、１９・・・圧力調整弁、２ｏ・・・空気吸出管、
２１・・・連通管、２２・・・差圧調整弁、２３・・・
圧力検出配管、２４・・・制御空気配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービン、廃熱回収ボイラ、蒸気タービ発電機
   、復水器および給水ポンプより成るコンバインドサイク
   ルプラントにおいて、 復水器に導入する補給水系に脱気装置を設けたことを特
   徴とするコンバインドサイクルプラントにおける脱気シ
   ステム。 ２、特許請求の範囲第１項において、 補給水脱気装置内圧を復水器内圧よりわずかに高い圧力
   に一定に調整し保持するための加熱蒸気流量コントロー
   ル手段を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル
   プラントにおける脱気システム。 ３、特許請求の範囲第１項において、 復水器ホットウェル内温度と補給水脱気装置内温度との
   温度差を一定に調整し保持する手段を設けたことを特徴
   とするコンバインドサイクルプラントにおける脱気シス
   テム。 ４、特許請求の範囲第１項において、 補給水脱気装置の上部と復水器本体空気冷却部を配管に
   より連通したことを特徴とするコンバインドサイクルプ
   ラントにおける脱気システム。 ５、特許請求の範囲第１項において、 補給水脱気装置の底部と復水器ホットウェル部を配管に
   より接続し補給水を供給することを特徴とするコンバイ
   ンドサイクルプラントにおける脱気システム。 ６、特許請求の範囲第１項において、 補給水脱気装置の加熱蒸気を蒸気タービンの抽気ライン
   より供給する配管を接続したことを特徴とするコンバイ
   ンドサイクルプラントにおける脱気システム。 ７、特許請求の範囲第１項において、 プロセス蒸気の回収ドレンを補給水脱気装置へ導入する
   ことを特徴とするコンバインドサイクルプラントにおけ
   る脱気システム。 ８、特許請求の範囲第１項において、 補給水脱気装置へ導入する補給水を純水装置より純水配
   管を接続して成ることを特徴とするコンバインドサイク
   ルプラントにおける脱気システム。