JPWO2019176119A1 - Boiler equipment and thermal power generation equipment - Google Patents
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Abstract
ボイラ設備(20)は、燃料が燃焼されて排出された排ガスが流れる流路を形成する流路形成設備(21、22)と、当該流路内に配置される第一熱交換器(23)と、当該流路内に配置され、第一熱交換器(23)よりも排ガスの流れの上流側に配置される第二熱交換器(24)と、を備え、第一熱交換器(23)は、第二熱交換器(24)よりも、排ガス中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する。The boiler equipment (20) includes a flow path forming equipment (21, 22) that forms a flow path through which the exhaust gas discharged after fuel is burned, and a first heat exchanger (23) arranged in the flow path. The first heat exchanger (23) is provided with a second heat exchanger (24) arranged in the flow path and arranged on the upstream side of the exhaust gas flow from the first heat exchanger (23). ) Has an outer surface having a higher acid corrosion resistance to dew condensation acid, which is an acid generated when a component contained in the exhaust gas condenses, than the second heat exchanger (24).
Description
本発明は、燃料が燃焼されて排出された排ガスが流れる流路内に熱交換器が配置されたボイラ設備、及び、当該ボイラ設備を備える火力発電設備に関する。 The present invention relates to a boiler facility in which a heat exchanger is arranged in a flow path through which exhaust gas discharged after fuel is burned, and a thermal power generation facility provided with the boiler facility.
従来、燃料が燃焼されて排出された排ガスが流れる流路内に熱交換器が配置されたボイラ設備(及び当該ボイラ設備を備える火力発電設備)が知られている。例えば、特許文献1には、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して主蒸気を発生させるボイラと、ボイラ内に設置された再熱器(熱交換器)とを備える火力発電所が開示されている。
Conventionally, there is known a boiler facility (and a thermal power generation facility provided with the boiler facility) in which a heat exchanger is arranged in a flow path through which exhaust gas discharged after fuel is burned flows. For example,
しかしながら、上記従来のボイラ設備では、熱交換器によって低下できる排ガスの温度に制限が設けられている場合があり、この場合、排ガス中の熱を有効に活用することができないという問題がある。 However, in the above-mentioned conventional boiler equipment, there is a case where the temperature of the exhaust gas that can be lowered by the heat exchanger is limited, and in this case, there is a problem that the heat in the exhaust gas cannot be effectively utilized.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、排ガス中の熱の有効活用を図ることができるボイラ設備及び火力発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a boiler facility and a thermal power generation facility capable of effectively utilizing heat in exhaust gas.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るボイラ設備は、燃料が燃焼されて排出された排ガスが流れる流路を形成する流路形成設備と、前記流路内に配置される第一熱交換器と、前記流路内に配置され、前記第一熱交換器よりも前記排ガスの流れの上流側に配置される第二熱交換器と、を備え、前記第一熱交換器は、前記第二熱交換器よりも、前記排ガス中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する。 In order to achieve the above object, the boiler equipment according to one aspect of the present invention includes a flow path forming facility for forming a flow path through which the exhaust gas discharged by burning fuel flows, and a first flow path forming facility arranged in the flow path. The first heat exchanger comprises one heat exchanger and a second heat exchanger arranged in the flow path and arranged upstream of the flow of the exhaust gas from the first heat exchanger. It has an outer surface having a higher acid corrosion resistance to dew condensation acid, which is an acid generated when a component contained in the exhaust gas condenses, than the second heat exchanger.
なお、本発明は、このようなボイラ設備として実現することができるだけでなく、当該ボイラ設備を備える火力発電設備として実現することもできる。また、本発明は、当該ボイラ設備が備える制御装置、及び、当該制御装置が行う制御方法として実現することもできる。また、本発明は、当該制御装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路として実現することもできる。また、本発明は、当該制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なCD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。 The present invention can be realized not only as such a boiler facility, but also as a thermal power generation facility provided with the boiler facility. Further, the present invention can also be realized as a control device included in the boiler equipment and a control method performed by the control device. Further, the present invention can also be realized as an integrated circuit including a characteristic processing unit included in the control device. Further, the present invention is realized as a program for causing a computer to execute a characteristic process included in the control method, or a computer-readable CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) in which the program is recorded. It can also be realized as a recording medium. Then, such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
本発明におけるボイラ設備等によれば、排ガス中の熱の有効活用を図ることができる。 According to the boiler equipment and the like in the present invention, it is possible to effectively utilize the heat in the exhaust gas.
上述の通り、上記従来のボイラ設備では、排ガス中の熱を有効に活用することができない場合がある。つまり、熱交換器による熱交換で排ガスの温度が低下すると、排ガス中の成分が結露するが、結露する成分によっては、ボイラ設備が腐食等により損傷してしまうおそれがある。このため、熱交換器によって低下できる排ガスの温度には制限が設けられている場合が多く、この場合、排ガス中の熱を有効に活用することができない。 As described above, in the above-mentioned conventional boiler equipment, the heat in the exhaust gas may not be effectively utilized. That is, when the temperature of the exhaust gas drops due to heat exchange by the heat exchanger, the components in the exhaust gas condense, but depending on the dew condensation components, the boiler equipment may be damaged due to corrosion or the like. Therefore, the temperature of the exhaust gas that can be lowered by the heat exchanger is often limited, and in this case, the heat in the exhaust gas cannot be effectively utilized.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、排ガス中の熱の有効活用を図ることができるボイラ設備等を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a boiler facility or the like capable of effectively utilizing heat in exhaust gas.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るボイラ設備は、燃料が燃焼されて排出された排ガスが流れる流路を形成する流路形成設備と、前記流路内に配置される第一熱交換器と、前記流路内に配置され、前記第一熱交換器よりも前記排ガスの流れの上流側に配置される第二熱交換器と、を備え、前記第一熱交換器は、前記第二熱交換器よりも、前記排ガス中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する。 In order to achieve the above object, the boiler equipment according to one aspect of the present invention includes a flow path forming facility for forming a flow path through which the exhaust gas discharged by burning fuel flows, and a first flow path forming facility arranged in the flow path. The first heat exchanger comprises one heat exchanger and a second heat exchanger arranged in the flow path and arranged upstream of the flow of the exhaust gas from the first heat exchanger. It has an outer surface having a higher acid corrosion resistance to dew condensation acid, which is an acid generated when a component contained in the exhaust gas condenses, than the second heat exchanger.
これによれば、ボイラ設備は、排ガスの流路内に、第一熱交換器と、第一熱交換器よりも排ガスの上流側の第二熱交換器とを備えており、第一熱交換器は、第二熱交換器よりも、排ガス中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有している。つまり、排ガスは、上流から、第二熱交換器及び第一熱交換器の順に流れることで、第一熱交換器に到達した際には温度が低下しているため、第一熱交換器の外面の耐酸腐食性を、第二熱交換器よりも高くする。これにより、排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、第一熱交換器が結露酸によって腐食するのを抑制することができるため、排ガスの温度を低下させることができる。このように、熱交換器によって低下できる排ガスの温度を制限する必要がなく、排ガスの温度を低下させることができるため、排ガス中の熱の有効活用を図ることができる。 According to this, the boiler equipment is provided with a first heat exchanger and a second heat exchanger on the upstream side of the exhaust gas from the first heat exchanger in the flow path of the exhaust gas, and the first heat exchange The vessel has an outer surface that has higher acid corrosion resistance to dew condensation acid, which is an acid generated when a component contained in the exhaust gas condenses, than the second heat exchanger. That is, the exhaust gas flows from the upstream in the order of the second heat exchanger and the first heat exchanger, and when it reaches the first heat exchanger, the temperature drops, so that the first heat exchanger The acid corrosion resistance of the outer surface is made higher than that of the second heat exchanger. As a result, even when the temperature of the exhaust gas is lowered and the dew condensation acid is generated, it is possible to suppress the corrosion of the first heat exchanger by the dew condensation acid, so that the temperature of the exhaust gas can be lowered. As described above, it is not necessary to limit the temperature of the exhaust gas that can be lowered by the heat exchanger, and the temperature of the exhaust gas can be lowered, so that the heat in the exhaust gas can be effectively utilized.
また、前記第一熱交換器は、本体部と、前記本体部の表面に配置され、前記本体部よりも前記結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料と、を有することにしてもよい。 Further, the first heat exchanger may have a main body portion and a paint which is arranged on the surface of the main body portion and has higher acid corrosion resistance to the dew condensation acid than the main body portion.
これによれば、第一熱交換器は、本体部の表面に、結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が設けられている。このように、第一熱交換器の本体部の表面に当該耐酸腐食性が高い塗料を設ける(塗布する)ことで、当該耐酸腐食性が高い外面を容易に形成することができる。 According to this, in the first heat exchanger, a paint having high acid corrosion resistance against dew condensation acid is provided on the surface of the main body portion. By providing (applying) the paint having high acid corrosion resistance on the surface of the main body of the first heat exchanger in this way, the outer surface having high acid corrosion resistance can be easily formed.
また、前記第一熱交換器は、前記流路内の、前記結露酸の露点温度以下となる位置に配置されることにしてもよい。 Further, the first heat exchanger may be arranged at a position in the flow path that is equal to or lower than the dew point temperature of the dew condensation acid.
これによれば、第一熱交換器は、排ガスの流路内の、結露酸の露点温度以下となる位置に配置されている。ここで、排ガスを結露させることができれば、排ガス中に含まれる成分の蒸発潜熱を回収することができるため、大幅な排熱回収効率の向上を図ることができる。したがって、排ガスの流路内の当該露点温度以下となる位置に第一熱交換器を配置することで、第一熱交換器によって排ガス中の当該蒸発潜熱を回収することができるため、排ガス中の熱の有効活用を図ることができる。 According to this, the first heat exchanger is arranged at a position in the flow path of the exhaust gas that is equal to or lower than the dew point temperature of the dew condensation acid. Here, if the exhaust gas can be condensed, the latent heat of vaporization of the components contained in the exhaust gas can be recovered, so that the exhaust heat recovery efficiency can be significantly improved. Therefore, by arranging the first heat exchanger in the flow path of the exhaust gas at a position below the dew point temperature, the latent heat of vaporization in the exhaust gas can be recovered by the first heat exchanger, so that the latent heat of vaporization in the exhaust gas can be recovered. Effective use of heat can be achieved.
また、前記第一熱交換器は、熱媒体が流れる第一配管と、前記第一配管よりも前記排ガスの流れの上流側に配置され、前記熱媒体が流れる第二配管と、を有し、前記第一配管は、前記第二配管よりも、前記結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有することにしてもよい。 Further, the first heat exchanger has a first pipe through which the heat medium flows, and a second pipe arranged on the upstream side of the exhaust gas flow from the first pipe and through which the heat medium flows. The first pipe may have an outer surface having a higher acid corrosion resistance to the dew condensation acid than the second pipe.
これによれば、第一熱交換器は、第一配管と、第一配管よりも排ガスの上流側の第二配管とを有しており、第一配管は、第二配管よりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有している。つまり、排ガスは、上流から、第二配管及び第一配管の順に流れることで、第一配管に到達した際には温度が低下しているため、第一配管の外面の耐酸腐食性を、第二配管よりも高くする。これにより、排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、第一配管が結露酸によって腐食するのを抑制することができるため、排ガスの温度を低下させることができる。このように、熱交換器によって低下できる排ガスの温度を制限する必要がなく、排ガスの温度を低下させることができるため、排ガス中の熱の有効活用を図ることができる。 According to this, the first heat exchanger has a first pipe and a second pipe on the upstream side of the exhaust gas from the first pipe, and the first pipe has more dew condensation acid than the second pipe. It has an outer surface that is highly resistant to acid corrosion. That is, the exhaust gas flows in the order of the second pipe and the first pipe from the upstream, and the temperature drops when the exhaust gas reaches the first pipe. Therefore, the acid corrosion resistance of the outer surface of the first pipe is improved. Make it higher than two pipes. As a result, even when the temperature of the exhaust gas is lowered and the dew condensation acid is generated, it is possible to suppress the corrosion of the first pipe by the dew condensation acid, so that the temperature of the exhaust gas can be lowered. As described above, it is not necessary to limit the temperature of the exhaust gas that can be lowered by the heat exchanger, and the temperature of the exhaust gas can be lowered, so that the heat in the exhaust gas can be effectively utilized.
また、前記流路形成設備には、前記結露酸を排出する排出口が形成されていることにしてもよい。 Further, the flow path forming facility may be formed with a discharge port for discharging the dew condensation acid.
これによれば、排ガスの流路を形成する流路形成設備には、結露酸を排出する排出口が形成されている。これにより、排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、排出口から結露酸を排出することができるため、流路形成設備が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。 According to this, the flow path forming facility for forming the flow path of the exhaust gas is formed with a discharge port for discharging the dew condensation acid. As a result, even when the temperature of the exhaust gas is lowered and the dew condensation acid is generated, the dew condensation acid can be discharged from the discharge port, so that the flow path forming equipment can be suppressed from being corroded by the dew condensation acid.
また、さらに、前記排出口と排水処理設備とをつなぐ配管を備えることにしてもよい。 Further, a pipe connecting the discharge port and the wastewater treatment facility may be provided.
これによれば、ボイラ設備は、流路形成設備に形成された結露酸の排出口と排水処理設備とをつなぐ配管を備えている。これにより、排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、当該配管を介して当該結露酸を排水処理設備へ送ることができるため、当該結露酸を処理することができる。 According to this, the boiler equipment is provided with a pipe connecting the dew condensation acid discharge port formed in the flow path forming equipment and the wastewater treatment equipment. As a result, even when the temperature of the exhaust gas is lowered and the dew condensation acid is generated, the dew condensation acid can be sent to the wastewater treatment facility via the pipe, so that the dew condensation acid can be treated.
また、前記流路形成設備は、前記排出口に向けて傾斜した傾斜面が形成された底面を有することにしてもよい。 Further, the flow path forming facility may have a bottom surface on which an inclined surface inclined toward the discharge port is formed.
これによれば、流路形成設備の底面には、結露酸の排出口に向けて傾斜した傾斜面が形成されている。これにより、排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、排出口から結露酸を容易に排出することができるため、流路形成設備が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。 According to this, an inclined surface inclined toward the dew condensation acid discharge port is formed on the bottom surface of the flow path forming facility. As a result, even when the temperature of the exhaust gas drops and dew condensation acid is generated, the dew condensation acid can be easily discharged from the discharge port, so that the flow path forming equipment can be suppressed from being corroded by the dew condensation acid. it can.
また、前記傾斜面は、前記第一熱交換器よりも前記排ガスの流れの下流側に配置されることにしてもよい。 Further, the inclined surface may be arranged on the downstream side of the flow of the exhaust gas from the first heat exchanger.
これによれば、流路形成設備の底面に形成された傾斜面は、第一熱交換器よりも排ガスの下流側に配置されている。ここで、第一熱交換器において排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合には、当該結露酸は、排ガスの流れに乗って、第一熱交換器よりも排ガスの下流側に飛散する。このため、流路形成設備において、第一熱交換器よりも排ガスの下流側に傾斜面が形成されていることで、排ガスの下流側に飛散した結露酸を、当該傾斜面上に落とすことができる。これにより、当該傾斜面を伝って結露酸を排出口に導くことができるため、排出口から結露酸を容易に排出することができ、流路形成設備が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。 According to this, the inclined surface formed on the bottom surface of the flow path forming facility is arranged on the downstream side of the exhaust gas from the first heat exchanger. Here, when the temperature of the exhaust gas drops in the first heat exchanger and dew condensation acid is generated, the dew condensation acid rides on the flow of the exhaust gas and is located downstream of the exhaust gas from the first heat exchanger. Scatter. Therefore, in the flow path forming facility, since the inclined surface is formed on the downstream side of the exhaust gas from the first heat exchanger, the dew condensation acid scattered on the downstream side of the exhaust gas can be dropped on the inclined surface. it can. As a result, the dew condensation acid can be guided to the discharge port along the inclined surface, so that the dew condensation acid can be easily discharged from the discharge port, and the flow path forming equipment is suppressed from being corroded by the dew condensation acid. Can be done.
また、前記傾斜面は、前記流路形成設備の他の部位よりも前記結露酸に対する耐酸腐食性が高いことにしてもよい。 Further, the inclined surface may have higher acid corrosion resistance to the dew condensation acid than other parts of the flow path forming facility.
これによれば、流路形成設備の底面に形成された傾斜面は、流路形成設備の他の部位よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高い。つまり、当該傾斜面は、結露酸の流路となって結露酸と比較的長い時間接触する部分であるため、当該傾斜面の耐酸腐食性を高くする。これにより、排ガスの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、当該傾斜面が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。 According to this, the inclined surface formed on the bottom surface of the flow path forming facility has higher acid corrosion resistance to dew condensation acid than other parts of the flow path forming facility. That is, since the inclined surface is a portion that becomes a flow path of the dew condensation acid and is in contact with the dew condensation acid for a relatively long time, the acid corrosion resistance of the inclined surface is enhanced. As a result, even when the temperature of the exhaust gas is lowered and dew condensation acid is generated, it is possible to prevent the inclined surface from being corroded by the dew condensation acid.
また、さらに、前記第一熱交換器内の熱媒体の流れを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第一熱交換器の入口における前記熱媒体の温度が、前記結露酸の露点温度以下になった場合でも、前記第一熱交換器内に前記熱媒体を加熱することなく流すことにしてもよい。 Further, a control device for controlling the flow of the heat medium in the first heat exchanger is provided, and in the control device, the temperature of the heat medium at the inlet of the first heat exchanger is the dew point of the dew condensation acid. Even when the temperature drops below the temperature, the heat medium may be allowed to flow in the first heat exchanger without heating.
これによれば、ボイラ設備に備えられた制御装置は、第一熱交換器の入口における熱媒体の温度が、結露酸の露点温度以下になった場合でも、第一熱交換器内に熱媒体を加熱することなく流すように熱媒体の流れを制御する。つまり、第一熱交換器が、第二熱交換器よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有していることで、第一熱交換器の入口における熱媒体の温度が低くなった場合でも、当該熱媒体を加熱することなく、第一熱交換器内に熱媒体を流すことができる。このように、制御装置は、当該熱媒体を加熱する制御を行う必要がないため、制御処理を簡易にすることができる。 According to this, the control device installed in the boiler equipment keeps the heat medium in the first heat exchanger even when the temperature of the heat medium at the inlet of the first heat exchanger becomes equal to or lower than the dew point temperature of the dew condensation acid. Control the flow of the heat medium so that it flows without heating. That is, when the temperature of the heat medium at the inlet of the first heat exchanger is lowered because the first heat exchanger has an outer surface having higher acid corrosion resistance to dew condensation acid than the second heat exchanger. However, the heat medium can be flowed into the first heat exchanger without heating the heat medium. As described above, since the control device does not need to control the heating of the heat medium, the control process can be simplified.
また、前記流路形成設備は、ガスタービンから排出される排ガスが流れる排熱回収ボイラにおける流路を形成し、前記第一熱交換器は、前記排熱回収ボイラにおける節炭器であることにしてもよい。 Further, the flow path forming facility forms a flow path in the exhaust heat recovery boiler through which the exhaust gas discharged from the gas turbine flows, and the first heat exchanger is an economizer in the exhaust heat recovery boiler. You may.
これによれば、流路形成設備は、ガスタービンからの排ガスが流れる排熱回収ボイラにおける流路を形成し、第一熱交換器は、排熱回収ボイラにおける節炭器である。このように、本発明を、排熱回収ボイラを備えるボイラ設備に適用することができる。 According to this, the flow path forming facility forms a flow path in the exhaust heat recovery boiler through which the exhaust gas from the gas turbine flows, and the first heat exchanger is an economizer in the exhaust heat recovery boiler. As described above, the present invention can be applied to a boiler facility provided with an exhaust heat recovery steam generator.
以下、図面を参照しながら、実施の形態及びその変形例に係るボイラ設備及び火力発電設備について説明する。なお、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、制御処理、制御処理の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, the boiler equipment and the thermal power generation equipment according to the embodiment and its modification will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments and modifications thereof described below are all comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, control processing, order of control processing, etc. shown in the following embodiments and modifications thereof are examples, and the gist of limiting the present invention. is not. Further, among the components in the following embodiments and modifications thereof, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept will be described as arbitrary components.
(実施の形態)
[1 火力発電設備の構成の説明]
まず、火力発電設備1の概略構成について、説明する。図1は、本実施の形態に係る火力発電設備1の概略構成を示す模式図である。(Embodiment)
[1 Explanation of the configuration of thermal power generation equipment]
First, the schematic configuration of the thermal
火力発電設備1は、化石燃料を燃焼して発電を行う発電設備であり、図1に示すように、ガスタービン10、ボイラ設備20、蒸気タービン30、発電機40、煙突50、及び、排水処理設備60等を備えている。つまり、火力発電設備1は、本実施の形態では、コンバインドサイクル発電方式の火力発電所である。また、火力発電設備1は、さらに、制御装置2を備えている。これらの各構成要素について、以下に具体的に説明する。
The thermal
ガスタービン10は、空気圧縮機11と、燃焼器12と、タービン13とを有している。この構成により、ガスタービン10は、吸い込んだ空気を空気圧縮機11で高圧空気に圧縮し、燃焼器12で当該高圧空気にNG(天然ガス)等の燃料を噴射して、燃焼させる。なお、NGは、タンク(図示せず)に貯蔵したLNG(液化天然ガス)を気化することで得ることができる。そして、高温高圧となった燃焼ガスが、タービン13を回転させる。これにより、ガスタービン10は、発電機40に回転力を与え、電力を発生させる。また、タービン13は、空気圧縮機11にも回転力を与える。そして、タービン13を回転させた燃焼ガスは、ボイラ設備20に排出される。
The
ボイラ設備20は、第一流路形成設備21と、第二流路形成設備22と、第一熱交換器23と、第二熱交換器24とを有している。第一流路形成設備21及び第二流路形成設備22は、ガスタービン10において燃料が燃焼されて排出された排ガス(図1における排ガスg)が流れる流路を形成する設備である。第一熱交換器23及び第二熱交換器24は、当該流路内に配置されて、内部を流れる熱媒体と、排ガスgが有する熱との間で熱交換を行う設備である。
The
このように、ボイラ設備20は、ガスタービン10から排出された排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ(HRSG)を備えた設備である。つまり、第一流路形成設備21及び第二流路形成設備22は、ガスタービン10から排出される排ガスgが流れる排熱回収ボイラにおける流路を形成する設備である。具体的には、第一流路形成設備21は、排熱回収ボイラにおける胴体部分であり、第二流路形成設備22は、煙道部分である。つまり、第一流路形成設備21は、第一熱交換器23及び第二熱交換器24を収容する部位であり、第二流路形成設備22は、第一流路形成設備21と煙突50とを接続する部位である。
As described above, the
また、第一熱交換器23は、第二熱交換器24よりも排ガスgの流れの下流側に配置された熱交換器であって、排熱回収ボイラにおける節炭器(エコノマイザ)である。また、第二熱交換器24は、第一熱交換器23よりも排ガスgの流れの上流側に配置された熱交換器であって、排熱回収ボイラにおける蒸発器または過熱器である。なお、第一熱交換器23よりも第二熱交換器24が排ガスgの流れの上流側に配置された構成であれば、第一熱交換器23、及び、第二熱交換器24は、節炭器、及び、蒸発器または過熱器には限定されない。
Further, the
ここで、第一熱交換器23及び第二熱交換器24は、ガスタービン10から煙突50に向けて流れる排ガスgを冷却するとともに、内部を流れる熱媒体を加熱する。例えば、第一熱交換器23及び第二熱交換器24として、配管の中を熱媒体が流れ、その周囲を排ガスgが通過することで、排ガスgを冷却するとともに当該熱媒体を加熱するヒータ(熱回収器)を使用することができる。なお、当該熱媒体は、本実施の形態では、水(純水)であるが、水(純水)以外の液体、または蒸気等の気体であってもかまわない。
Here, the
このように、排ガスgは、第二熱交換器24及び第一熱交換器23によって冷却されるため、下流側の第一熱交換器23は、第一流路形成設備21によって形成された排ガスgの流路内の、結露酸の露点温度以下となる位置に配置される。ここで、結露酸とは、排ガスg中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である。例えば、排ガスg中に含まれる成分とは、化石燃料に含まれる硫黄分、化石燃料を燃焼することで発生するNOx、CO2、及び、脱硝装置から噴射されるアンモニア等であり、結露酸は、これらの成分を含む排ガスg中の種々の成分が結合し結露して得られる硫酸、硝酸、炭酸、硫酸アンモニウム等である。なお、第一熱交換器23は、全部が、当該結露酸の露点温度以下となる位置に配置されていなくてもよく、少なくとも一部が、当該結露酸の露点温度以下となる位置に配置されていればよい。また、第一熱交換器23は、常時、当該結露酸の露点温度以下となる位置に配置されていなくてもよく、一時的に、当該結露酸の露点温度以下となる位置に配置されていればよい。In this way, the exhaust gas g is cooled by the
このようなことから、第一熱交換器23は、第二熱交換器24よりも、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有している。本実施の形態では、第一熱交換器23は、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が塗布されることで、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する構成となっている。つまり、第一熱交換器23は、本体部と、当該本体部の表面に配置され、当該本体部よりも当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料と、を有する構成となっている。
For this reason, the
なお、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料とは、母材に塗布した場合に、母材よりも当該結露酸に対する耐酸腐食性が高くなる塗料をいう。このような塗料としては、どのような成分を含有したものを用いてもよいが、例えば、当該塗料として、鉄表面を酸化物などに還す(さびさせる)ことで防食を行うことができる耐酸性反応性塗料を用いることができる。つまり、第一熱交換器23及び第二熱交換器24の母材を例えば炭素鋼鋼材(炭素鋼管)で形成し、第一熱交換器23の母材の外面に上述の塗料を塗布することで、第一熱交換器23が、第二熱交換器24よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有するように構成することができる。
The paint having high acid corrosion resistance to dew condensation acid means a paint having higher acid corrosion resistance to dew condensation acid than the base material when applied to the base material. As such a paint, a paint containing any component may be used. For example, as the paint, acid resistance can be prevented by returning (rusting) the iron surface to an oxide or the like. Reactive paints can be used. That is, the base material of the
以上の構成により、後述の給水配管32から、第一熱交換器23に、水(純水)等の熱媒体が供給され、当該熱媒体が、第一熱交換器23及び第二熱交換器24内を流れ、ガスタービン10から排出される排ガスgによって加熱される。そして、加熱された当該熱媒体は、蒸気等の高温の熱媒体となり、蒸気配管34、35を通って、蒸気タービン30に供給される。また、ガスタービン10から排出された排ガスgは、第二熱交換器24及び第一熱交換器23内の熱媒体を加熱した後に、第二流路形成設備22を通って、煙突50から排出される。なお、排ガスgは、煙突50から排出されるまでに、脱硝装置等(図示せず)によって不要な物質が除去される。ボイラ設備20の構成についてのさらに詳細な説明は、後述する。
With the above configuration, a heat medium such as water (pure water) is supplied to the
蒸気タービン30は、ボイラ設備20で生成された蒸気が供給され、当該蒸気のエネルギーで駆動(回転)するタービンである。つまり、第一熱交換器23及び第二熱交換器24から蒸気配管34及び35を通って蒸気タービン30に蒸気が供給され、タービンが駆動される。なお、蒸気タービン30の構成は特に限定されず、1つのタービンで構成されていてもよいし、高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービン等の複数のタービンを有していてもよい。また、蒸気タービン30を出た蒸気は、復水器31に送られ、復水器31で海水や河川等の冷却源によって冷やされて水になる。そして、当該水は、復水ポンプ33によって、給水配管32を通って、上述の熱媒体として、ボイラ設備20の第一熱交換器23に送られる。
The
発電機40は、ガスタービン10及び蒸気タービン30によって発電する発電機である。つまり、発電機40は、ガスタービン10及び蒸気タービン30に同軸で接続されており、ガスタービン10及び蒸気タービン30が回転することで、発電機40が回転し、発電が行われる。このように、発電機40は、ガスタービン10及び蒸気タービン30の回転力を電力に変換することによって発電を行うタービン発電機である。
The
排水処理設備60は、ボイラ設備20から排出配管61を介して排出される排液を処理する設備である。ここで、ボイラ設備20から排出される排液とは、上述の結露酸である。具体的には、ボイラ設備20の第二流路形成設備22には、当該結露酸を排出する排出口22aが形成されており、排出配管61が、排出口22aと排水処理設備60とに接続されて、排出口22aと排水処理設備60とをつないでいる。なお、排出配管61の途中には、点検時等に結露酸の流れを止める弁、結露酸の流量を調整する弁、または、結露酸を送液するポンプ等が設けられていてもよい。
The
また、排水処理設備60は、排出配管62によって火力発電設備1内の他の設備とも接続されており、当該他の設備から排出配管62を介して排出される種々の排液も処理する構成となっている。つまり、ボイラ設備20から排出される排液(結露酸)は、火力発電設備1全体の排水処理に使用される排水処理設備60を活用して、処理される。なお、排水処理設備60は、ボイラ設備20から排出される排液(結露酸)を処理するための専用の排水処理設備であってもよい。
Further, the
制御装置2は、第一熱交換器23内の熱媒体の流れを制御するコンピュータ(プロセッサ)である。具体的には、制御装置2は、給水配管32から第一熱交換器23に供給されて、第一熱交換器23及び第二熱交換器24内を流れる熱媒体の流量及び流速等を制御する。また、制御装置2は、火力発電設備1内の他の設備の動作を制御する機能も有している。つまり、制御装置2は、火力発電設備1全体の動作を制御する装置である。なお、制御装置2は、第一熱交換器23内の熱媒体の流れを制御するための専用の制御装置であってもよい。
The
さらに具体的には、制御装置2は、第一熱交換器23の入口(第一熱交換器入口23p)における熱媒体の温度が、結露酸の露点温度以下になった場合でも、第一熱交換器23内に熱媒体を加熱することなく流すように制御する。つまり、制御装置2は、第一熱交換器入口23pにおける熱媒体の温度が結露酸の露点温度以下になった場合でも、熱媒体を再循環させたり、熱媒体の流量や流速を低減したり、熱媒体の流れを止めたりして、熱媒体を加熱するようなことは行わない。これにより、第一熱交換器入口23pにおける熱媒体の温度が結露酸の露点温度以下に下がっていくため、第一熱交換器23は、結露酸の露点温度以下となる位置に配置されることとなる。
More specifically, in the
[2 ボイラ設備の構成の詳細な説明]
次に、ボイラ設備20の構成について、さらに詳細に説明する。図2は、本実施の形態に係るボイラ設備20の構成を示す模式図である。[2 Detailed explanation of the configuration of boiler equipment]
Next, the configuration of the
図2に示すように、第一熱交換器23は、第一配管23aと、第二配管23bとを有している。第一配管23aは、第二配管23bよりも排ガスgの流れの下流側に配置され、給水配管32から供給される熱媒体が流れる配管である。第二配管23bは、第一配管23aよりも排ガスgの流れの上流側に配置され、第一配管23aから供給される熱媒体が流れる配管である。なお、第一配管23a及び第二配管23bの長さは特に限定されないが、本実施の形態では、第一配管23aと第二配管23bとは、同じ長さを有している。
As shown in FIG. 2, the
そして、第一配管23aは、第二配管23bよりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有している。具体的には、上述した通り、第一配管23aは、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が塗布されることで、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する構成となっている。つまり、第一配管23aは、本体部と、本体部の表面に配置され、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料と、を有する構成となっている。具体的には、第一配管23a及び第二配管23bの母材を例えば炭素鋼鋼材(炭素鋼管)で形成し、第一配管23aの母材の外面に上述の塗料を塗布することで、第一配管23aが、第二配管23bよりも結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有するように構成することができている。
The
このように、本実施の形態では、第一配管23aが、第二熱交換器24よりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有することで、第一熱交換器23が、第二熱交換器24よりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する構成となっている。なお、第二配管23bは、結露酸に対する耐酸腐食性が、第二熱交換器24と比べて同等か第二熱交換器24よりも低くてもよいが、第二熱交換器24よりも高いのが好ましい。つまり、第二熱交換器24、第二配管23b、第一配管23aの順に、結露酸に対する耐酸腐食性が高くなっているのが好ましい。
As described above, in the present embodiment, the
また、上述の通り、第二流路形成設備22には、排出配管61に接続されて当該結露酸を排出する排出口22aが形成されているが、第二流路形成設備22は、さらに、排出口22aに向けて傾斜した傾斜面22bが形成された底面を有している。つまり、第一熱交換器23よりも排ガスgの流れの下流側に、排出口22a及び傾斜面22bが配置されている。
Further, as described above, the second flow
傾斜面22bは、第二流路形成設備22のうちの最も低い位置に配置された底面に形成された傾斜面であり、具体的には、第二流路形成設備22の煙突50側に配置された底面に形成された傾斜面である。つまり、排出口22aについても、第二流路形成設備22のうちの最も低い位置に配置された、第二流路形成設備22の煙突50側の底面に形成されている。また、傾斜面22bは、当該底面の排出口22a周囲の部分が、排出口22aに向けて下方に傾斜した面であり、円錐形に窪んだ形状(すり鉢状)を有している。なお、傾斜面22bの形状は特に限定されず、例えば、角錐形に窪んだ形状でもよいし、排出口22aに向けて底が傾斜した溝が当該底面に形成されていることにしてもよい。
The
また、第二流路形成設備22には、さらに、傾斜面22bよりも排ガスgの流れの上流側に、傾斜面22cが配置されている。傾斜面22cは、傾斜面22bよりも高い位置に配置された底面に形成された傾斜面であり、具体的には、第二流路形成設備22の第一流路形成設備21側に配置された底面に形成された傾斜面である。この傾斜面22cについても、傾斜面22bと同様に、第一熱交換器23よりも排ガスgの流れの下流側に配置され、かつ、排出口22aに向けて傾斜した傾斜面である。
Further, in the second flow
また、傾斜面22b及び22cは、第二流路形成設備22の他の部位よりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高く形成されている。つまり、傾斜面22b及び22cは、第一熱交換器23と同様に、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が塗布されることで、当該結露酸に対する耐酸腐食性が高い構成となっている。具体的には、第二流路形成設備22を例えば炭素鋼鋼材(炭素鋼板)で形成し、傾斜面22b及び22cに上述の塗料を塗布することで、傾斜面22b及び22cが、他の部位よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高くなるように構成することができている。
Further, the
[3 効果の説明]
以上のように、本実施の形態に係るボイラ設備20によれば、排ガスgの流路内に、第一熱交換器23と、第一熱交換器23よりも排ガスgの上流側の第二熱交換器24とを備えており、第一熱交換器23は、第二熱交換器24よりも、排ガスg中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有している。ここで、一般的に、上流側の第二熱交換器24の方が下流側の第一熱交換器23よりも高温高圧環境下にあるため、第二熱交換器24には、高温高圧用の材質の配管が用いられているが、高温高圧用の材質は、通常、耐酸腐食性も比較的高いものとなっている。このため、一般的に、第二熱交換器24の方が、第一熱交換器23よりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高くなっている。しかしながら、排ガスgは、上流から、第二熱交換器24及び第一熱交換器23の順に流れることで、第一熱交換器23に到達した際には温度が低下しているため、第一熱交換器23が腐食しやすい。このため、本実施の形態に係るボイラ設備20では、第一熱交換器23の外面の耐酸腐食性を、第二熱交換器24よりも高くする。これにより、排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、第一熱交換器23が結露酸によって腐食するのを抑制することができるため、排ガスgの温度を低下させることができる。このように、熱交換器によって低下できる排ガスgの温度を制限する必要がなく、排ガスgの温度を低下させることができるため、排ガスg中の熱の有効活用を図ることができる。これにより、火力発電設備1の発電効率向上を図ることができる。[3 Explanation of effect]
As described above, according to the
また、第一熱交換器23は、本体部の表面に、結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が設けられている。このように、第一熱交換器23の本体部の表面に当該耐酸腐食性が高い塗料を設ける(塗布する)ことで、当該耐酸腐食性が高い外面を容易に形成することができる。
Further, the
また、第一熱交換器23は、排ガスgの流路内の、結露酸の露点温度以下となる位置に配置されている。ここで、排ガスgを結露させることができれば、排ガスg中に含まれる成分の蒸発潜熱を回収することができるため、大幅な排熱回収効率の向上を図ることができる。したがって、排ガスgの流路内の当該露点温度以下となる位置に第一熱交換器23を配置することで、第一熱交換器23によって排ガスg中の当該蒸発潜熱を回収することができるため、排ガスg中の熱の有効活用を図ることができる。
Further, the
また、第一熱交換器23は、第一配管23aと、第一配管23aよりも排ガスgの上流側の第二配管23bとを有しており、第一配管23aは、第二配管23bよりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有している。つまり、排ガスgは、上流から、第二配管23b及び第一配管23aの順に流れることで、第一配管23aに到達した際には温度が低下しているため、第一配管23aの外面の耐酸腐食性を、第二配管23bよりも高くする。これにより、排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、第一配管23aが結露酸によって腐食するのを抑制することができるため、排ガスgの温度を低下させることができる。このように、熱交換器によって低下できる排ガスgの温度を制限する必要がなく、排ガスgの温度を低下させることができるため、排ガスg中の熱の有効活用を図ることができる。
Further, the
また、排ガスgの流路を形成する流路形成設備(第二流路形成設備22)には、結露酸を排出する排出口22aが形成されている。これにより、排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、排出口22aから結露酸を排出することができるため、流路形成設備が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。
Further, the flow path forming facility (second flow path forming facility 22) that forms the flow path of the exhaust gas g is formed with a
また、ボイラ設備20は、流路形成設備(第二流路形成設備22)に形成された結露酸の排出口22aと排水処理設備60とをつなぐ排出配管61を備えている。これにより、排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、排出配管61を介して当該結露酸を排水処理設備60へ送ることができるため、当該結露酸を処理することができる。
Further, the
また、流路形成設備(第二流路形成設備22)の底面には、結露酸の排出口22aに向けて傾斜した傾斜面22b、22cが形成されている。これにより、排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、排出口22aから結露酸を容易に排出することができるため、流路形成設備が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。
Further, on the bottom surface of the flow path forming facility (second flow path forming facility 22),
また、流路形成設備(第二流路形成設備22)の底面に形成された傾斜面22b、22cは、第一熱交換器23よりも排ガスgの下流側に配置されている。ここで、第一熱交換器23において排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合には、当該結露酸は、排ガスgの流れに乗って、第一熱交換器23よりも排ガスgの下流側に飛散する。このため、流路形成設備において、第一熱交換器23よりも排ガスgの下流側に傾斜面22b、22cが形成されていることで、排ガスgの下流側に飛散した結露酸を、傾斜面22b、22c上に落とすことができる。これにより、傾斜面22b、22cを伝って結露酸を排出口22aに導くことができるため、排出口22aから結露酸を容易に排出することができ、流路形成設備が結露酸によって腐食するのを抑制することができる。
Further, the
また、流路形成設備(第二流路形成設備22)の底面に形成された傾斜面22b、22cは、流路形成設備の他の部位よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高い。つまり、傾斜面22b、22cは、結露酸の流路となって結露酸と比較的長い時間接触する部分であるため、傾斜面22b、22cの耐酸腐食性を高くする。これにより、排ガスgの温度が低下して結露酸が生成された場合でも、傾斜面22b、22cが結露酸によって腐食するのを抑制することができる。
Further, the
また、ボイラ設備20に備えられた制御装置2は、第一熱交換器入口23pにおける熱媒体の温度が、結露酸の露点温度以下になった場合でも、第一熱交換器23内に熱媒体を加熱することなく流すように熱媒体の流れを制御する。つまり、第一熱交換器23が、第二熱交換器24よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有していることで、第一熱交換器入口23pにおける熱媒体の温度が低くなった場合でも、当該熱媒体を加熱することなく、第一熱交換器23内に熱媒体を流すことができる。このように、制御装置2は、当該熱媒体を加熱する制御を行う必要がないため、制御処理を簡易にすることができる。また、当該熱媒体を加熱するための配管や制御弁等の設備を設ける必要がないため、ボイラ設備20の構成を簡易にすることができる。
Further, in the
また、流路形成設備(第二流路形成設備22)は、ガスタービン10からの排ガスgが流れる排熱回収ボイラにおける流路を形成し、第一熱交換器23は、排熱回収ボイラにおける節炭器である。このように、本発明を、排熱回収ボイラを備えるボイラ設備20に適用することができる。
Further, the flow path forming facility (second flow path forming facility 22) forms a flow path in the exhaust heat recovery boiler through which the exhaust gas g from the
また、以上のような構成のボイラ設備20は、既設発電所のボイラ設備20に、結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料を塗布するとともに、排出配管61を追設する等の簡易な改造を行うことで、実現することができる。また、火力発電所を新設する際にも、以上のような構成のボイラ設備20は、構成が簡易であるため、建設を容易にすることができる。
Further, the
[4 変形例の説明]
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図3は、本実施の形態の変形例1に係るボイラ設備20Aの構成を示す模式図である。[4 Description of modified example]
(Modification example 1)
Next, a
図3に示すように、本変形例に係るボイラ設備20Aは、上記実施の形態のボイラ設備20における排出口22a及び傾斜面22bに代えて、平坦面22dを有し、傾斜面22cに代えて、排出口22e及び傾斜面22fを有している。つまり、本変形例では、上記実施の形態における傾斜面22cの位置に、上記実施の形態の排出口22a及び傾斜面22bと同様の構成の排出口22e及び傾斜面22fを有している。なお、その他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the
以上のように、本変形例に係るボイラ設備20Aによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、第一流路形成設備21で発生した結露酸を後流に流すことなく、排水処理設備60へ排出することができる。
As described above, according to the
なお、本変形例において、平坦面22dの位置にも、上記実施の形態と同様の排出口22a及び傾斜面22bを形成することにしてもよい。これにより、排出口22eから排出できずに傾斜面22fより後流に流れていった結露酸についても、排水処理設備60へ排出することができる。
In this modification, the
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図4は、本実施の形態の変形例2に係るボイラ設備20Bの構成を示す模式図である。(Modification 2)
Next, a
図4に示すように、本変形例に係るボイラ設備20Bは、上記実施の形態のボイラ設備20における第一流路形成設備21及び第二流路形成設備22に代えて、流路形成設備25を備えている。つまり、本変形例のボイラ設備20Bは、上記実施の形態のような縦型の排熱回収ボイラを備える構成ではなく、横型の排熱回収ボイラを備えている。このため、第一熱交換器23及び第二熱交換器24についても、当該横型に応じた配置となり、流路形成設備25の煙突50側の底面に、排出口25a及び傾斜面25bが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
排出口25a及び傾斜面25bは、上記実施の形態と同様に、第一熱交換器23よりも排ガスgの流れの下流側に配置されており、傾斜面25bは、排出口25aに向けて傾斜した傾斜面である。また、傾斜面25bは、上記実施の形態と同様に、流路形成設備25の他の部位よりも、結露酸に対する耐酸腐食性が高く形成されている。なお、その他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
The
以上のように、本変形例に係るボイラ設備20Bによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、上記実施の形態における第二流路形成設備22に対応する設備を設ける必要がないため、ボイラ設備20Bを簡易に構成することができる。
As described above, according to the
なお、ボイラ設備が備える排熱回収ボイラの形状は、上述の縦型と横型とを組み合わせたL字型等でもよい。この場合、第一熱交換器23及び第二熱交換器24は、L字型のどの部分に配置されていてもよく、また、第一熱交換器23または第二熱交換器24がL字型の形状を有していてもよい。つまり、第一熱交換器23が第二熱交換器24よりも排ガスgの流れの下流側に配置されている構成であれば、第一熱交換器23及び第二熱交換器24は、どのような位置に配置されていてもよく、また、どのような形状で構成されていてもよい。
The shape of the exhaust heat recovery boiler provided in the boiler equipment may be an L-shape or the like in which the above-mentioned vertical type and horizontal type are combined. In this case, the
(その他の変形例)
以上、本実施の形態及びその変形例に係るボイラ設備及び火力発電設備について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。(Other variants)
Although the boiler equipment and the thermal power generation equipment according to the present embodiment and its modified examples have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modified examples. That is, it should be considered that the embodiments disclosed this time and examples thereof are examples in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the claims rather than the above description, and it is intended that all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims are included.
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、第一熱交換器23に結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が塗布され、第二熱交換器24には当該塗料が塗布されないことで、第一熱交換器23が、第二熱交換器24よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高くなっていることとした。しかし、第二熱交換器24にも結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が塗布され、かつ、第一熱交換器23には、結露酸に対する耐酸腐食性がさらに高い塗料が塗布されることで、第一熱交換器23が、第二熱交換器24よりも結露酸に対する耐酸腐食性が高くなっていることにしてもよい。また、第一熱交換器23(または第二熱交換器24)は、当該塗料が塗布されているのではなく、例えばステンレス等の結露酸に対する耐酸腐食性が高い材質の素材で形成されていることにしてもよい。
For example, in the above embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一熱交換器23は、一部(第一配管23a)が、結露酸に対する耐酸腐食性が高く形成されていることとした。しかし、第一熱交換器23は、全部(第一配管23a及び第二配管23b)が、結露酸に対する耐酸腐食性が高く形成されていることにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, a part (
また、上記実施の形態及びその変形例では、流路形成設備には、結露酸を排出する排出口が形成されていることとした。しかし、流路形成設備には、当該排出口は形成されず、結露酸をポンプで汲み上げる等によって結露酸を排出することにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment and its modified example, it is assumed that the flow path forming facility is formed with a discharge port for discharging the dew condensation acid. However, the discharge port is not formed in the flow path forming facility, and the dew condensation acid may be discharged by pumping the dew condensation acid with a pump or the like.
また、上記実施の形態及びその変形例では、流路形成設備の傾斜面には、結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料が塗布されていることとした。しかし、流路形成設備の当該傾斜面が形成された底面が、例えばステンレス等の結露酸に対する耐酸腐食性が高い材質の素材で形成されていることにしてもよい。または、流路形成設備の傾斜面は、流路形成設備の他の部位と、結露酸に対する耐酸腐食性が同程度となっていてもよい。 Further, in the above-described embodiment and its modification, it is assumed that a paint having high acid corrosion resistance against dew condensation acid is applied to the inclined surface of the flow path forming facility. However, the bottom surface of the flow path forming facility on which the inclined surface is formed may be made of a material having high acid corrosion resistance to dew condensation acid such as stainless steel. Alternatively, the inclined surface of the flow path forming facility may have the same acid corrosion resistance to dew condensation acid as other parts of the flow path forming facility.
また、上記実施の形態及びその変形例では、制御装置2は、第一熱交換器入口23pにおける熱媒体の温度が、結露酸の露点温度以下になった場合でも、第一熱交換器23内に熱媒体を加熱することなく流すこととした。つまり、第一熱交換器23は、結露酸の露点温度以下となる位置に配置されていることとした。しかし、制御装置2は、第一熱交換器入口23pにおける熱媒体の温度が、結露酸の露点温度以下になった場合には、第一熱交換器23内に流す熱媒体を加熱し、第一熱交換器23が、結露酸の露点温度よりも高くなる位置に配置されることにしてもよい。この場合でも、火力発電設備の起動時には、短時間ではあるものの、第一熱交換器23は、結露酸の露点温度以下となる位置に配置されることとなるため、本発明によって腐食を抑制することができる。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、発電機40とガスタービン10との間に蒸気タービン30が配置されていることとした。しかし、発電機40、ガスタービン10及び蒸気タービン30の配置は特に限定されず、例えば、発電機40がガスタービン10と蒸気タービン30との間に配置されているような構成でもよい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、発電機40は、ガスタービン10及び蒸気タービン30と同軸の構成を有していることとした。しかし、発電機40、ガスタービン10及び蒸気タービン30のいずれかが異なる回転軸を有している構成でもかまわない。例えば、蒸気タービン30が、他の発電機と同軸で構成されて、発電機40及びガスタービン10と異なる回転軸を有しているような構成や、その他の構成でもよい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、ボイラ設備は、コンバインドサイクル発電方式の火力発電設備に備えられていることとした。しかし、ボイラ設備は、蒸気タービンを有さないガスタービン発電方式の火力発電設備に備えられていることにしてもよい。また、ボイラ設備は、火力発電設備における蒸気タービンの排ガスと熱交換を行うように構成されていてもよい。または、ボイラ設備は、火力発電設備ではなく、ゴミ焼却設備等、燃焼排ガスと熱交換を行う種々の設備に適用可能である。なお、ゴミ焼却設備においては、燃焼排ガス中に、結露酸を生じさせる成分が多く含まれているため、本発明を適用した場合の効果が高い。 Further, in the above-described embodiment and its modification, the boiler equipment is provided in the combined cycle power generation type thermal power generation equipment. However, the boiler equipment may be provided in a gas turbine power generation type thermal power generation equipment that does not have a steam turbine. Further, the boiler equipment may be configured to exchange heat with the exhaust gas of the steam turbine in the thermal power generation equipment. Alternatively, the boiler equipment can be applied not to thermal power generation equipment but to various equipment that exchanges heat with combustion exhaust gas, such as waste incineration equipment. In the waste incineration facility, since the combustion exhaust gas contains a large amount of components that generate dew condensation acid, the effect when the present invention is applied is high.
例えば、上記のボイラ設備は、高湿分空気利用タービン(AHAT)システムに適用することができる。高湿分空気利用タービンシステムは、排熱回収ボイラ(ボイラ設備)で蒸気を発生させて燃料ガスとともにガスタービンで燃焼して発電を行い、排ガス中の水分を水回収装置で回収して、蒸気発生のための水として排熱回収ボイラに供給する発電システムである。上記のボイラ設備を高湿分空気利用タービンシステムに適用することで、排熱回収効率向上に伴う発電効率の向上、及び、水回収装置入口温度の低下に伴い、水回収装置のコンパクト化、水回収装置の冷却装置動力の低減、水回収効率の向上、排ガスNOx低減等を図ることができる。 For example, the above boiler equipment can be applied to a high humidity air utilization turbine (AHAT) system. In a high-humidity air-utilizing turbine system, steam is generated by an exhaust heat recovery boiler (boiler equipment) and burned together with fuel gas by a gas turbine to generate power, and the water in the exhaust gas is recovered by a water recovery device to steam. It is a power generation system that supplies waste heat recovery boiler as water for generation. By applying the above boiler equipment to a high-humidity air utilization turbine system, the power generation efficiency is improved due to the improvement of exhaust heat recovery efficiency, and the water recovery device is made more compact and water is reduced as the inlet temperature of the water recovery device is lowered. It is possible to reduce the power of the cooling device of the recovery device, improve the water recovery efficiency, reduce the exhaust gas NOx, and the like.
特に、ボイラ設備(排熱回収ボイラ)で発生するドレンを水回収装置に送ることで、水回収装置で回収できる水量を増加させて、ガスタービンへの蒸気供給量を増加させることができるため、発電出力の向上を図ることができる。具体的には、高湿分空気利用タービンシステムにおけるボイラ設備を、上記実施の形態及びその変形例に示したような構成のボイラ設備とすることで、ボイラ設備の底面に形成された排出口から排出される水を回収して、水回収装置に送ることができる。この場合、例えば、排水槽を設けてポンプアップしたり、配管のみで直接送水したりするなど、種々の方法により、当該排出口から排出される水を水回収装置に送ることができる。 In particular, by sending the drain generated in the boiler equipment (exhaust heat recovery boiler) to the water recovery device, the amount of water that can be recovered by the water recovery device can be increased, and the amount of steam supplied to the gas turbine can be increased. It is possible to improve the power generation output. Specifically, by setting the boiler equipment in the high-humidity air utilization turbine system to the boiler equipment having the configuration shown in the above-described embodiment and its modification, from the discharge port formed on the bottom surface of the boiler equipment. The discharged water can be collected and sent to a water recovery device. In this case, the water discharged from the discharge port can be sent to the water recovery device by various methods such as providing a drain tank for pumping up or directly sending water only by a pipe.
さらに、高湿分空気利用タービンシステムの水回収の例を、上記実施の形態及びその変形例に適用することもできる。つまり、コンバインドサイクルプラント等の発電設備において、ボイラ設備から排出される排水を、排水処理設備に送るのではなく、例えば、煙道出口付近に設置されたデミスタに通すことで、排ガス中のミストをドレン回収することにしてもよい。これにより、例えば内陸部や砂漠地帯などの水が貴重な場所で、水を回収することができる。 Further, the example of water recovery of the high humidity air utilization turbine system can be applied to the above-described embodiment and its modifications. In other words, in power generation equipment such as combined cycle plants, the wastewater discharged from the boiler equipment is not sent to the wastewater treatment equipment, but is passed through a demista installed near the flue outlet, for example, to remove the mist in the exhaust gas. The drain may be collected. As a result, water can be recovered in places where water is precious, such as inland areas and desert areas.
また、本発明は、ボイラ設備が備える制御装置2、及び、制御装置2が行う制御方法として実現することもできる。また、本発明は、制御装置2に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路として実現することもできる。また、本発明は、当該制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータ(プロセッサ)に実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ(プロセッサ)読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ、フラッシュメモリ、磁気記憶装置、光ディスクなどあらゆる媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。
Further, the present invention can also be realized as a
また、上記実施の形態及び上記変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Further, a form constructed by arbitrarily combining the components included in the above-described embodiment and the above-described modification is also included in the scope of the present invention.
本発明は、排ガス中の熱の有効活用を図ることができるボイラ設備等に適用できる。 The present invention can be applied to boiler equipment and the like capable of effectively utilizing heat in exhaust gas.
1 火力発電設備
2 制御装置
10 ガスタービン
11 空気圧縮機
12 燃焼器
13 タービン
20、20A、20B ボイラ設備
21 第一流路形成設備
22 第二流路形成設備
22a、22e、25a 排出口
22b、22c、22f、25b 傾斜面
22d 平坦面
23 第一熱交換器
23a 第一配管
23b 第二配管
23p 第一熱交換器入口
24 第二熱交換器
25 流路形成設備
30 蒸気タービン
31 復水器
32 給水配管
33 復水ポンプ
34、35 蒸気配管
40 発電機
50 煙突
60 排水処理設備
61、62 排出配管1 Thermal
Claims (12)
前記流路内に配置される第一熱交換器と、
前記流路内に配置され、前記第一熱交換器よりも前記排ガスの流れの上流側に配置される第二熱交換器と、を備え、
前記第一熱交換器は、前記第二熱交換器よりも、前記排ガス中に含まれる成分が結露した場合に生じる酸である結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する
ボイラ設備。A flow path forming facility that forms a flow path through which the exhaust gas discharged by burning fuel flows,
The first heat exchanger arranged in the flow path and
A second heat exchanger, which is arranged in the flow path and is arranged on the upstream side of the exhaust gas flow from the first heat exchanger, is provided.
The first heat exchanger is a boiler facility having an outer surface having a higher acid corrosion resistance to dew condensation acid, which is an acid generated when a component contained in the exhaust gas condenses, than the second heat exchanger.
本体部と、
前記本体部の表面に配置され、前記本体部よりも前記結露酸に対する耐酸腐食性が高い塗料と、を有する
請求項1に記載のボイラ設備。The first heat exchanger is
With the main body
The boiler equipment according to claim 1, further comprising a paint that is arranged on the surface of the main body and has higher acid corrosion resistance to the dew condensation acid than the main body.
請求項1または2に記載のボイラ設備。The boiler equipment according to claim 1 or 2, wherein the first heat exchanger is arranged at a position in the flow path that is equal to or lower than the dew point temperature of the dew condensation acid.
熱媒体が流れる第一配管と、
前記第一配管よりも前記排ガスの流れの上流側に配置され、前記熱媒体が流れる第二配管と、を有し、
前記第一配管は、前記第二配管よりも、前記結露酸に対する耐酸腐食性が高い外面を有する
請求項1〜3のいずれか1項に記載のボイラ設備。The first heat exchanger is
The first pipe through which the heat medium flows and
It has a second pipe arranged on the upstream side of the exhaust gas flow from the first pipe and through which the heat medium flows.
The boiler equipment according to any one of claims 1 to 3, wherein the first pipe has an outer surface having a higher acid corrosion resistance to dew condensation acid than the second pipe.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のボイラ設備。The boiler equipment according to any one of claims 1 to 4, wherein a discharge port for discharging the dew condensation acid is formed in the flow path forming equipment.
前記排出口と排水処理設備とをつなぐ配管を備える
請求項5に記載のボイラ設備。further,
The boiler equipment according to claim 5, further comprising a pipe connecting the discharge port and the wastewater treatment equipment.
請求項5または6に記載のボイラ設備。The boiler equipment according to claim 5 or 6, wherein the flow path forming equipment has a bottom surface on which an inclined surface inclined toward the discharge port is formed.
請求項7に記載のボイラ設備。The boiler facility according to claim 7, wherein the inclined surface is arranged on the downstream side of the exhaust gas flow from the first heat exchanger.
請求項7または8に記載のボイラ設備。The boiler equipment according to claim 7 or 8, wherein the inclined surface has higher acid corrosion resistance to dew condensation acid than other parts of the flow path forming equipment.
前記制御装置は、前記第一熱交換器の入口における前記熱媒体の温度が、前記結露酸の露点温度以下になった場合でも、前記第一熱交換器内に前記熱媒体を加熱することなく流す
請求項1〜9のいずれか1項に記載のボイラ設備。Further, a control device for controlling the flow of the heat medium in the first heat exchanger is provided.
The control device does not heat the heat medium in the first heat exchanger even when the temperature of the heat medium at the inlet of the first heat exchanger becomes equal to or lower than the dew point temperature of the dew condensation acid. Boiler equipment according to any one of claims 1 to 9.
前記第一熱交換器は、前記排熱回収ボイラにおける節炭器である
請求項1〜10のいずれか1項に記載のボイラ設備。The flow path forming facility forms a flow path in the exhaust heat recovery boiler through which the exhaust gas discharged from the gas turbine flows.
The boiler equipment according to any one of claims 1 to 10, wherein the first heat exchanger is an economizer in the exhaust heat recovery boiler.
火力発電設備。A thermal power generation facility including the boiler facility according to any one of claims 1 to 11.
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