KR101928677B1 - 보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 운전 방법 - Google Patents

보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 운전 방법 Download PDF

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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

급수펌프의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지하는 것. 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))와, 복수펌프에 의하여 보내지는 물을 분기시키는 분기 라인(31)과, 분기 라인(31)에 의하여 분기된 한쪽(저압 분기 라인(31a))에 접속되는 드럼(저압 드럼(11))과, 분기 라인(31)에 의하여 분기된 다른 한쪽(고압 분기 라인(3lb))에 접속되어 증발기(고압 증발기(16))에 물을 압송하는 급수펌프(20)를 구비하는 보일러(1)에 있어서, 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아진 경우, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 압력 부여 수단을 구비한다.

Description

보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 운전 방법{BOILER, COMBINED CYCLE PLANT, AND BOILER OPERATION METHOD}
본 발명은, 보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 운전 방법에 관한 것이다.
종래, 예를 들면, 특허문헌 1은, 증기 터빈에 공급한 증기를 복수기(復水器)로 복수로 하여, 당해 복수를 복수펌프로 드럼이나 급수펌프에 보내고, 급수펌프로 압송한 물을 증발기로 보내어 증기로 하는 보일러에 대하여 나타나 있다.
또, 예를 들면, 특허문헌 2는, 운전 중인 복수펌프가 어떠한 요인에 의하여 정지한 경우에 대비하여 예비의 복수펌프를 병렬로 접속한 구성에 대하여 나타나 있다.
일본 특허공보 제5448883호 일본 공개특허공보 2014-5955호
그런데, 복수펌프에 있어서 예비의 복수펌프를 병렬로 접속한 구성에 있어서, 한쪽의 복수펌프가 정지하여, 즉시 다른 한쪽의 복수펌프가 기동하도록 해도, 다른 한쪽의 복수펌프가 정상 운전에 이르기까지 수 초간의 손실이 발생하기 때문에, 하류의 급수펌프에 대한 압입 압력이 일시적으로 저하되게 된다.
급수펌프는, 복수펌프의 압입 압력에 대응하여 설계되며, 다른 한쪽의 복수펌프가 정상 운전에 이르기까지의 수 초간, 일시적으로 흡입 압력이 부족해진다. 이로 인하여, 급수펌프에서 캐비테이션이 발생할 우려가 있어, 급수펌프를 보호할 목적으로, 다른 한쪽의 복수펌프가 정상 운전에 이를 때까지의 동안, 급수펌프를 정지시킬 필요가 있다.
급수펌프를 정지시킨 경우, 보일러의 급수 압력이 낮아지기 때문에, 절탄기 내에서는 증기가 발생하고, 급수펌프가 재기동되었을 때에 급격하게 급수 압력이 재상승하는 점에서, 발생한 증기가 응축되어 워터 햄머 현상이 발생하여, 설비를 파손할 우려가 있다.
또, 콤바인드 사이클 플랜트에서는, 보일러에 배기 가스를 보내는 가스 터빈의 고온부를 냉각하기 위한 공기 냉각기의 냉각원으로서 급수펌프를 통하여 물을 보내는 구성이 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 급수펌프를 정지시킨 경우, 일시적으로 가스 터빈의 고온부의 냉각을 할 수 없게 되기 때문에, 안전을 확보하기 위하여 가스 터빈을 정지시킬 필요가 있다.
예를 들면, 상술한 과제에 대하여, 복수펌프와 급수펌프의 사이에 압력을 유지하도록 버퍼 탱크를 설치하는 것이 생각된다. 그러나, 버퍼 탱크를 증설하면 설비 비용이 증가하는 새로운 과제가 있다. 또, 버퍼 탱크를 증설함으로써, 다른 설비의 배치의 자유도가 저하되는 새로운 과제도 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 급수펌프의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지할 수 있는 보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하기 위하여, 제1 발명의 보일러는, 복수펌프와, 상기 복수펌프에 의하여 보내지는 물을 분기시키는 분기 라인과, 상기 분기 라인에 의하여 분기된 한쪽에 접속되는 드럼과, 상기 분기 라인에 의하여 분기된 다른 한쪽에 접속되어 증발기에 물을 압송하는 급수펌프를 구비하는 보일러에 있어서, 상기 급수펌프의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 경우, 상기 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 어떠한 원인에 의하여 급수펌프의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도함으로써, 드럼 내의 압력에 의하여 급수펌프의 흡입 압력의 저하를 억제할 수 있다. 이 결과, 급수펌프의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지할 수 있다.
또, 제2 발명의 보일러에서는, 제1 발명에 있어서, 상기 수단은, 상기 분기 라인의 일부를 우회하여 상기 드럼과 상기 급수펌프의 입구측을 접속하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인에 마련되어 상기 드럼측으로부터 상기 급수펌프측으로만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 급수펌프의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 동작을 압력차에 의하여 제어를 수반하지 않고 자동적으로 행할 수 있다.
또, 제3 발명의 보일러에서는, 제2 발명에 있어서, 상기 바이패스 라인을 포함하는 상기 드럼부터 상기 급수펌프의 입구측까지의 경로는, 상기 바이패스 라인을 포함하지 않는 상기 분기 라인의 분기 부분부터 상기 복수펌프의 출구측까지의 경로보다 내경이 굵게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 경로의 내경이 다른 것보다 굵기 때문에, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도할 때의 압력 손실을 적게 하여, 급수펌프의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
또, 제4 발명의 보일러에서는, 제2 또는 제3 발명에 있어서, 상기 바이패스 라인을 포함하는 상기 드럼부터 상기 급수펌프의 입구측까지의 경로 이외로서, 상기 복수펌프의 출구측까지의 경로에, 상기 복수펌프측으로부터만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도할 때에, 이 이외의 경로에 드럼의 물의 일부가 유도되는 사태를 체크 밸브에 의하여 방지한다. 이로 인하여, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도할 때의 압력 손실을 적게 하여, 급수펌프의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
또, 제5 발명의 보일러에서는, 제1 발명에 있어서, 상기 수단은, 상기 분기 라인의 분기된 한쪽에 개재되는 유량 조정 밸브와, 상기 급수펌프의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 것을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의하여 상기 급수펌프의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 것을 검출한 경우에 상기 유량 조정 밸브를 전체 개방 상태로 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 급수펌프의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 동작을 행할 수 있다.
또, 제6 발명의 보일러에서는, 제5 발명에 있어서, 상기 분기 라인의 분기 부분으로부터 상기 복수펌프의 출구측까지의 경로에, 상기 복수펌프측으로부터만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도할 때에, 이 이외의 경로에 드럼의 물의 일부가 유도되는 사태를 체크 밸브에 의하여 방지한다. 이로 인하여, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도할 때의 압력 손실을 적게 하여, 급수펌프의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
또, 제7 발명 보일러에서는, 제1~제6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 복수펌프는, 복수 병렬하여 배치되어 선택적으로 전환하는 것이 가능하게 마련되어 있으며, 상기 수단은, 복수의 상기 복수펌프의 전환 시에, 상기 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 특히, 복수 병렬된 복수펌프의 전환 시에 있어서, 급수펌프의 흡입 압력의 저하를 억제할 수 있다.
또, 제8 발명 콤바인드 사이클 플랜트는, 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터 배출되는 배기 가스를 가열원으로 하는 제1~제7 중 어느 하나의 발명에 기재된 보일러와, 상기 보일러에서 발생한 증기에 의하여 구동되는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈을 지난 증기를 복수로 하는 복수기와, 상기 복수기로부터의 상기 복수를 상기 보일러에 공급하는 복수펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 콤바인드 사이클 플랜트에 의하면, 어떠한 원인에 의하여 급수펌프의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도함으로써, 드럼 내의 압력에 의하여 급수펌프의 흡입 압력의 저하를 억제할 수 있다. 이로 인하여, 급수펌프의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지할 수 있다. 이 결과, 급수펌프를 정지시킬 필요 없이, 증기 터빈에 대하여 증기를 공급할 수 있다.
또, 제9 발명 보일러 운전 방법은, 복수펌프에 의하여 보내지는 물을 분기시켜 한쪽을 드럼으로 유도하고, 다른 한쪽을 급수펌프로 유도하여 증발기에 물을 압송하는 보일러의 운전 방법에 있어서, 상기 급수펌프의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 상기 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러의 운전 방법에 의하면, 어떠한 원인에 의하여 급수펌프의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도함으로써, 드럼 내의 압력에 의하여 급수펌프의 흡입 압력의 저하를 억제할 수 있다. 이 결과, 급수펌프의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 급수펌프의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 보일러의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 관한 보일러의 운전 동작을 나타내는 타임차트도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 관한 보일러의 다른 예를 나타내는 개략 구성도이다.
이하에, 본 발명에 관한 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 이 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 하기 실시형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 치환 가능하고 또한 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 보일러의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 보일러(1)는, 그 일례로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 콤바인드 사이클 플랜트(100)에 적용되어 있다. 도 1에 나타내는 콤바인드 사이클 플랜트(100)는, 가스 터빈(110), 고압 증기 터빈(120), 저압 증기 터빈(130)으로 구성되고, 이들 가스 터빈(110), 고압 증기 터빈(120), 저압 증기 터빈(130)은, 발전기(140)와 동축 상에 배치되어 있다.
가스 터빈(110)은, 압축기(111), 연소기(112), 터빈(113)으로 구성되어 있다. 압축기(111)에 있어서, 압축기 입구 공기(114)가 승압되어 연소기(112)에 공급된다. 연소기(112)에 있어서, 공급된 공기와 연료(115)에 의하여 고온의 연소 가스가 생성되어 터빈(113)에 공급된다. 터빈(113)을 통과하는 연소 가스는 터빈(113)을 회전 구동한 후에 배기 가스가 되어 배출된다.
본 실시형태의 보일러(1)는, 배열 회수 보일러로서 구성되고, 가스 터빈(110)에 있어서의 터빈(113)으로부터 배출되는 배기 가스를 가열원으로 하여 물로부터 과열 증기를 생성한다. 이 과열 증기에 의하여 증기 터빈인 고압 증기 터빈(120) 및 저압 증기 터빈(130)이 구동된다. 그리고, 이들 가스 터빈(110), 고압 증기 터빈(120), 저압 증기 터빈(130)의 구동에 의하여 발전기(140)에서 발전된다. 또, 저압 증기 터빈(130)에 이용된 증기는, 당해 저압 증기 터빈(130)에 접속된 복수기(150)에 의하여 복수가 되어, 과열 증기를 생성하기 위한 물로서 보일러(1)에 보내진다.
보일러(1)는, 가스 터빈(110)에 있어서의 터빈(113)의 배기측에 마련된 연도(煙道)(113a)에 접속된다. 보일러(1)는, 배기 가스의 흐름의 하류측부터, 저압 절탄기(10), 저압 드럼(11), 저압 증발기(12), 저압 과열기(13), 고압 절탄기(14), 고압 드럼(15), 고압 증발기(16), 고압 과열기(17)가 마련되고, 또한 복수펌프(18), 예비 복수펌프(19), 급수펌프(20)가 마련되어 있다.
이 보일러(1)는, 저압 증기 터빈(130)을 구동하기 위한 저압의 과열 증기를 생성하는 저압계와, 고압 증기 터빈(120)을 구동하기 위한 고압의 과열 증기를 생성하는 고압계를 갖고 있다. 그리고, 저압계는, 저압 절탄기(10), 저압 드럼(11), 저압 증발기(12), 저압 과열기(13), 복수펌프(18), 예비 복수펌프(19)로 구성되고, 고압계는, 고압 절탄기(14), 고압 드럼(15), 고압 증발기(16), 고압 과열기(17), 급수펌프(20)로 구성된다.
저압계에 있어서, 저압 절탄기(10)는, 접속 라인(30)으로 복수기(150)와 접속되어 있다. 이 접속 라인(30)에 복수펌프(18) 및 예비 복수펌프(19)가 마련된다. 복수펌프(18)와 예비 복수펌프(19)는, 서로 병렬하여 접속 라인(30)에 접속하도록 배치되어 있다. 그리고, 한쪽의 복수펌프(복수펌프(18))와 다른 한쪽의 복수펌프(예비 복수펌프(19))는, 선택적으로 전환되어 이용된다. 또한, 본 실시형태에서는, 복수펌프를 복수펌프(18)와 예비 복수펌프(19)의 2개로 도시하고 있지만, 2개 이상 병렬하여 배치되어, 선택적으로 전환되도록 마련되어 있어도 된다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 복수펌프는, 복수 병렬하여 배치되어 선택적으로 전환하는 것이 가능하게 마련되어 있다. 또, 저압 절탄기(10)는, 2개로 분기되는 분기 라인(31)의 분기된 한쪽인 저압 분기 라인(31a)으로 저압 드럼(11)과 접속된다. 이 저압 분기 라인(31a)은, 도중에 유량 조정 밸브(32)가 마련된다. 저압 드럼(11)은, 저압 증발기(12)에 접속된다. 또한, 저압 드럼(11)은, 접속 라인(33)으로 저압 과열기(13)에 접속된다. 저압 과열기(13)는, 접속 라인(34)으로 저압 증기 터빈(130)의 입구측에 접속된다. 저압 증기 터빈(130)의 출구측은, 접속 라인(35)으로 복수기(150)에 접속된다.
즉, 저압계는, 복수기(150)의 물(복수)이 복수펌프(복수펌프(18) 또는 예비 복수펌프(19))에 의하여 접속 라인(30)을 지나 저압 절탄기(10)에 유입되어 가열되고, 분기 라인(31)의 저압 분기 라인(31a)을 지나 유량 조정 밸브(32)를 통하여 저압 드럼(11)에 유입된다. 저압 드럼(11)에 공급된 물은, 저압 증발기(12)에서 증발하여 포화 증기가 되어 저압 드럼(11)으로 되돌려지고, 접속 라인(33)을 지나 저압 과열기(13)에 보내진다. 저압 과열기(13)에서 포화 증기가 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(34)을 지나 저압 증기 터빈(130)에 공급된다. 저압 증기 터빈(130)을 구동하여 배출된 증기는, 접속 라인(35)을 지나 복수기(150)로 유도되어 물(복수)이 되고, 복수펌프(복수펌프(18) 또는 예비 복수펌프(19))에 의하여 접속 라인(30)을 지나 저압 절탄기(10)에 송출된다.
고압계(高壓系)에 있어서, 고압 절탄기(14)는, 저압 절탄기(10)에 대하여 2개로 분기되는 분기 라인(31)의 분기된 다른 한쪽인 고압 분기 라인(3lb)으로 접속된다. 이 고압 분기 라인(3lb)에 급수펌프(20)가 마련된다. 또, 고압 절탄기(14)는, 접속 라인(36)으로 고압 드럼(15)에 접속된다. 이 접속 라인(36)은, 도중에 유량 조정 밸브(37)가 마련된다. 고압 드럼(15)은, 고압 증발기(16)에 접속된다. 또, 고압 드럼(15)은, 접속 라인(38)으로 고압 과열기(17)에 접속된다. 고압 과열기(17)는, 접속 라인(39)으로 고압 증기 터빈(120)의 입구측에 접속된다. 고압 증기 터빈(120)의 출구측은, 접속 라인(40)으로 저압 증기 터빈(130)의 입구측에 접속된다.
즉, 고압계는, 저압 절탄기(10)에서 가열된 물이 급수펌프(20)에 의하여 분기 라인(31)의 고압 분기 라인(3lb)을 지나 고압 절탄기(14)에 유입되어 더 가열되고, 또한 접속 라인(36)을 지나 유량 조정 밸브(37)를 통하여 고압 드럼(15)에 유입된다. 고압 드럼(15)에 공급된 물은, 고압 증발기(16)에서 증발하여 포화 증기가 되어 고압 드럼(15)으로 되돌려지고, 접속 라인(38)을 지나 고압 과열기(17)에 송출된다. 고압 과열기(17)에서 포화 증기가 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(39)을 지나 고압 증기 터빈(120)에 공급된다. 고압 증기 터빈(120)을 구동하여 배출된 증기는, 접속 라인(40)을 지나 저압 증기 터빈(130)에 공급된다.
이와 같은 보일러(1)에 있어서, 압력 부여 수단이 마련된다. 압력 부여 수단은, 급수펌프(20)의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 경우, 저압 드럼(11)의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 것이다.
구체적으로, 압력 부여 수단은, 바이패스 라인(50)과, 체크 밸브(51)를 구비한다. 바이패스 라인(50)은, 분기 라인(31)을 우회하여 저압 드럼(11)과 급수펌프(20)의 입구측을 접속한다. 체크 밸브(51)는, 바이패스 라인(50)에 마련되어 저압 드럼(11)측으로부터 급수펌프(20)측으로만 물의 유통을 허용한다. 바이패스 라인(50)은, 도 1에서는, 분기 라인(31)의 분기된 한쪽인 저압 분기 라인(31a)에 있어서, 유량 조정 밸브(32)의 위치를 우회하여 마련되어 있는 형태가 나타나 있다. 그 외에, 바이패스 라인(50)은, 도면에는 명시하지 않지만, 급수펌프(20)측의 단부가, 분기 라인(31)의 분기된 다른 한쪽인 고압 분기 라인(3lb)에 접속되어 있어도 된다. 또, 그 외에, 바이패스 라인(50)은, 도면에는 명시하지 않지만, 저압 드럼(11)측의 단부가, 분기 라인(31)과는 별도로 저압 드럼(11)에 접속되어 있어도 된다.
이와 같은 구성의 압력 부여 수단은, 도 2의 본 실시형태에 관한 보일러의 운전 동작을 나타내는 타임차트도에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 복수펌프(18)를 이용하고, 예비 복수펌프(19)를 이용하고 있지 않은 운전 상태에서, 복수펌프(18)로부터 예비 복수펌프(19)로 전환한다. 이 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, α의 시점에서, 가동 중인 복수펌프(18)의 OFF 신호와 함께, 정지 중인 예비 복수펌프(19)의 ON 신호가 출력된다. 이 α의 시점에 있어서, 가동 중인 복수펌프(18)가 정지하여, 이 복수펌프(18)에 의한 압입 압력은 제로가 된다. 한편, 정지 중인 예비 복수펌프(19)가 운전을 개시하게 되는데, 이 예비 복수펌프(19)에 의한 압입 압력은 제로부터 서서히 상승하여 β의 시점에서 정상 운전 시의 압입 압력이 된다. α부터 β까지의 시간은, 수 초간(2초 정도)이다.
그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수펌프(18)에 의한 압입 압력이 저하됨으로써, α부터 β까지의 사이에서 급수펌프(20)의 흡입 압력이 저하되게 된다. 여기에서, 압력 부여 수단을 갖지 않는 경우는, 도 2에 파선(破線)으로 나타내는 바와 같이, 급수펌프(20)의 흡입 압력이 급수펌프(20)를 가동할 수 있는 임곗값을 하회하는 점에서, 급수펌프(20)를 보호할 목적으로, 예비 복수펌프(19)가 정상 운전에 이를 때까지의 동안, 급수펌프(20)를 정지시킬 필요가 있다. 한편, 본 실시형태와 같이 압력 부여 수단을 갖는 경우에서는, 복수펌프(18)에 의한 압입 압력이 저하됨으로써, 그때까지 저압 드럼(11)에 물을 공급하기 위하여 발생되고 있었던 압입 압력이, 저압 드럼(11) 내의 압력보다 낮아지고, 저압 드럼(11)으로부터 바이패스 라인(50)을 지나 체크 밸브(51)를 통하여, 급수펌프(20)를 향하여 저압 드럼(11) 내의 물이 압송된다. 이로 인하여, 도 2에 실선으로 나타내는 바와 같이, 급수펌프(20)의 흡입 압력이 급수펌프(20)를 가동할 수 있는 임곗값을 상회하게 되어, 급수펌프(20)를 연속해서 운전하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 보일러의 운전 동작은, 예비 복수펌프(19)로부터 복수펌프(18)로 전환하는 경우도 동일하다. 또, 복수펌프가 1대인 경우여도, 어떠한 원인에 의하여 당해 복수펌프에 의한 압입 압력이 일시적으로 저하되었을 때에, 마찬가지로 저압 드럼(11)으로부터 바이패스 라인(50)을 지나 체크 밸브(51)를 통하여, 급수펌프(20)를 향하여 저압 드럼(11) 내의 물이 압송된다.
이와 같이, 본 실시형태의 보일러(1)는, 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))와, 복수펌프에 의하여 보내지는 물을 분기시키는 분기 라인(31)과, 분기 라인(31)에 의하여 분기된 한쪽(저압 분기 라인(31a))에 접속되는 드럼(저압 드럼(11))과, 분기 라인(31)에 의하여 분기된 다른 한쪽(고압 분기 라인(3lb))에 접속되어 증발기(고압 증발기(16))에 물을 압송하는 급수펌프(20)를 구비하는 보일러(1)에 있어서, 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아진 경우, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 압력 부여 수단을 구비한다.
이 보일러(1)에 의하면, 어떠한 원인에 의하여 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도함으로써, 드럼 내의 압력에 의하여 급수펌프(20)의 흡입 압력의 저하를 억제할 수 있다. 이 결과, 급수펌프(20)의 흡입 압력을 운전 가능한 압력으로 유지할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)에서는, 압력 부여 수단은, 분기 라인(31)의 일부를 우회하여 드럼(저압 드럼(11))과 급수펌프(20)의 입구측을 접속하는 바이패스 라인(50)과, 바이패스 라인(50)에 마련되어 드럼측으로부터 급수펌프(20)측으로만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브(51)를 구비한다. 따라서, 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 동작을 압력차에 의하여 제어를 수반하지 않고 자동적으로 행할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)에서는, 바이패스 라인(50)을 포함하는 드럼(저압 드럼(11))으로부터 급수펌프(20)의 입구측까지의 경로는, 바이패스 라인(50)을 포함하지 않는 분기 라인(31)의 분기 부분으로부터 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))의 출구측까지의 경로보다 내경이 굵게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 경로의 내경이 다른 것보다 굵기 때문에, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도할 때의 압력 손실을 적게 하여, 급수펌프(20)의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)에서는, 바이패스 라인(50)을 포함하는 드럼(저압 드럼(11))으로부터 급수펌프(20)의 입구측까지의 경로 이외로서, 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))의 출구측까지의 경로에, 복수펌프측으로부터만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브(52)를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 도 1에 있어서 체크 밸브(52)는, 접속 라인(30)에 마련된 예를 나타내고 있다. 따라서, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도할 때에, 이 이외의 경로에 드럼의 물의 일부가 유도되는 사태를 체크 밸브(52)에 의하여 방지한다. 이로 인하여, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도할 때의 압력 손실을 적게 하여, 급수펌프(20)의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)에서는, 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))는, 복수 병렬하여 배치되어 선택적으로 전환하는 것이 가능하게 마련되어 있으며, 압력 부여 수단은, 복수의 복수펌프의 전환 시에, 드럼(저압 드럼(11))의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 것이다. 따라서, 특히, 복수 병렬된 복수펌프의 전환 시에 있어서, 급수펌프(20)의 흡입 압력의 저하를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)에서는, 급수펌프(20)는, 드럼(저압 드럼(11))보다 낮은 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 따라서, 급수펌프(20)와 드럼의 수두차(水頭差)에 의하여 급수펌프(20)의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
그런데, 도 3은, 본 실시형태에 관한 보일러의 다른 예를 나타내는 개략 구성도이다. 도 3에 나타내는 콤바인드 사이클 플랜트(100)는, 상술한 도 1에 나타내는 구성에 대하여, 압력 부여 수단이 상이하다. 또한, 도 3의 설명에 있어서, 도 1에 나타내는 구성과 동일한 구성에 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 3에 나타내는 압력 부여 수단은, 유량 조정 밸브(32)와, 검출부와, 제어부(53)를 구비한다. 유량 조정 밸브(32)는, 분기 라인(31)의 분기된 한쪽(저압 분기 라인(31a))에 개재된다. 검출부는, 급수펌프(20)의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 것을 검출함으로써, 도 3에 있어서는 분기 라인(31)의 분기된 다른 한쪽(고압 분기 라인(3lb))의 급수펌프(20)의 입구측에 배치된 압력 검출기(54)를 나타내고 있다. 제어부(53)는, 검출부와 전기적으로 접속되어 있으며, 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이, 미리 설정된 소정 압력보다 낮아진 것이 검출부에 의하여 검출된 경우, 유량 조정 밸브(32)를 전체 개방 상태로 제어한다. 또, 제어부(53)는, 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이, 미리 설정된 소정 압력이 된 것이 검출부에 의하여 검출된 경우, 유량 조정 밸브(32)를 소정 개방도 상태로 제어한다. 소정 개방도 상태란, 보일러(1)의 정상 운전 시에 대응하는 유량 조정 밸브(32)의 개방도이며 미리 설정되어 있다.
또한, 제어부(53)는, 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))의 가동 및 정지, 즉 복수 병렬된 복수펌프의 전환을 제어한다. 이로 인하여, 압력 검출기(54)를 대신하는 검출부로서, 가동 중인 복수펌프가 정지한 신호를 제어부(53)가 입력하는 것을, 복수펌프가 정지한 압입 압력의 저하에 의하여 급수펌프(20)의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 것을 검출하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 제어부(53)는, 정지 중인 복수펌프가 가동한 신호를 제어부(53)가 입력한 후 당해 가동하는 복수펌프가 정상 운전이 될 때까지의 시간을 미리 기억해 두고, 이 시간이 경과된 경우에 유량 조정 밸브(32)를 소정 개방도 상태로 제어한다.
어떠한 원인에 의하여 복수펌프에 의한 압입 압력이 저하됨으로써, 급수펌프(20)의 흡입 압력이 저하되게 된다. 따라서, 도 3에 나타내는 압력 부여 수단은, 유량 조정 밸브(32)를 전체 개방 상태로 한다. 복수펌프(18)에 의한 압입 압력이 저하됨으로써, 그때까지 저압 드럼(11)에 물을 공급하기 위하여 발생되고 있었던 압입 압력이, 저압 드럼(11) 내의 압력보다 낮아지고, 저압 드럼(11)으로부터 유량 조정 밸브(32)를 통하여 급수펌프(20)를 향하여 저압 드럼(11) 내의 물이 압송된다. 이로 인하여, 도 2에 실선으로 나타내는 바와 같이, 급수펌프(20)의 흡입 압력이 급수펌프(20)를 가동할 수 있는 임곗값을 상회하게 되어, 급수펌프(20)를 연속해서 운전하는 것이 가능해진다.
따라서, 도 3에 나타내는 압력 부여 수단과 같이, 유량 조정 밸브(32)와, 검출부와, 제어부(53)를 구비하는 구성으로 해도, 급수펌프(20)의 입구측의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 드럼(저압 드럼(11))의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도하는 동작을 행할 수 있다.
또, 도 3에 나타내는 압력 부여 수단을 구비하는 보일러(1)에서는, 분기 라인(31)의 분기 부분부터 복수펌프(복수펌프(18), 예비 복수펌프(19))의 출구측까지의 경로에, 복수펌프측으로부터만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브(52)를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 도 3에 있어서 체크 밸브(52)는, 접속 라인(30)에 마련된 예를 나타내고 있다. 따라서, 드럼(저압 드럼(11))의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도할 때에, 이 이외의 경로에 드럼의 물의 일부가 유도되는 사태를 체크 밸브(52)에 의하여 방지한다. 이로 인하여, 드럼의 물의 일부를 급수펌프(20)측으로 유도할 때의 압력 손실을 적게 하여, 급수펌프(20)의 흡입 압력을 유지하기 위한 부여 압력을 확보할 수 있다.
1 보일러
18 복수펌프
19 예비 복수펌프
20 급수펌프
31 분기 라인
31a 저압 분기 라인
3lb 고압 분기 라인
32 유량 조정 밸브
50 바이패스 라인
51 체크 밸브
52 체크 밸브
53 제어부
54 압력 검출기
100 콤바인드 사이클 플랜트
110 가스 터빈
120 고압 증기 터빈
130 저압 증기 터빈
150 복수기

Claims (9)

  1. 복수펌프와,
    상기 복수펌프에 의하여 보내지는 물을 분기시키는 분기 라인과,
    상기 분기 라인에 의하여 분기된 한쪽에 접속되는 드럼과,
    상기 분기 라인에 의하여 분기된 다른 한쪽에 접속되어 절탄기에 물을 압송하는 급수펌프
    를 구비하는 보일러에 있어서,
    상기 복수펌프 및 상기 급수펌프의 가동 중에, 상기 복수펌프에 의한 압입 압력이 저하하고, 상기 급수펌프의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아진 경우, 상기 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수단은,
    상기 분기 라인의 일부를 우회하여 상기 드럼과 상기 급수펌프의 입구측을 접속하는 바이패스 라인과,
    상기 바이패스 라인에 마련되어 상기 드럼측으로부터 상기 급수펌프측으로만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 바이패스 라인을 포함하는 상기 드럼으로부터 상기 급수펌프의 입구측까지의 경로는, 상기 바이패스 라인을 포함하지 않는 상기 분기 라인의 분기 부분으로부터 상기 복수펌프의 출구측까지의 경로보다 내경이 굵게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 바이패스 라인을 포함하는 상기 드럼으로부터 상기 급수펌프의 입구측까지의 경로 이외로서, 상기 복수펌프의 출구측까지의 경로에, 상기 복수펌프측으로부터만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수단은,
    상기 분기 라인이 분기된 한쪽에 개재되는 유량 조정 밸브와,
    상기 급수펌프의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 것을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부에 의하여 상기 급수펌프의 입구측의 압력이 소정 압력보다 낮아진 것을 검출한 경우에 상기 유량 조정 밸브를 전체 개방 상태로 제어하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 분기 라인의 분기 부분으로부터 상기 복수펌프의 출구측까지의 경로에, 상기 복수펌프측으로부터만 물의 유통을 허용하는 체크 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수펌프는, 복수 병렬하여 배치되어 선택적으로 전환하는 것이 가능하게 마련되어 있으며, 상기 수단은, 복수의 상기 복수펌프의 전환 시에, 상기 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  8. 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터 배출되는 배기 가스를 가열원으로 하는 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 보일러와,
    상기 보일러에서 발생한 증기에 의하여 구동되는 증기 터빈과,
    상기 증기 터빈을 지난 증기를 복수로 하는 복수기와,
    상기 복수기로부터의 상기 복수를 상기 보일러에 공급하는 복수펌프
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 콤바인드 사이클 플랜트.
  9. 복수펌프에 의하여 보내지는 물을 분기시켜 한쪽을 드럼으로 유도하고, 다른 한쪽을 급수펌프로 유도하여 절탄기에 물을 압송하는 보일러의 운전 방법에 있어서,
    상기 복수펌프 및 상기 급수펌프의 가동 중에, 상기 복수펌프에 의한 압입 압력이 저하하고, 상기 급수펌프의 흡입 압력이 소정 압력보다 낮아졌을 때, 상기 드럼의 물의 일부를 급수펌프측으로 유도하는 것을 특징으로 하는 보일러의 운전 방법.
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