KR102325859B1 - 발전 플랜트 및 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법 - Google Patents

발전 플랜트 및 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법 Download PDF

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Abstract

발전 플랜트의 발전 출력 증가를 실시하는 데 있어서, 복수 저장 탱크를 불필요로 하는 것 혹은 그 용량을 작게 하는 것을 가능하게 하고, 또한 탈기기 용량에 의하지 않는 발전 플랜트 및 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법을 제공한다.
보일러(1), 터빈(2, 3, 4), 복수기(6), 급수 가열기(9), 탈기기(10), 탈기기 수위 조절 밸브(30), 터빈으로부터 추기한 증기를 급수 가열기로 도입하는 추기 계통에 마련된 추기 밸브(31)를 갖는 발전 플랜트에 있어서, 급수 가열기(9)로 보조 증기를 도입하는 보조 증기 도입 계통(23)과, 보조 증기 도입 계통에 마련되어 급수 가열기로 공급하는 증기량을 조절하는 보조 증기 조절 밸브(32)를 설치하고, 급속 부하 증가 요구 시에, 추기 밸브(31)를 폐쇄 방향, 탈기기 수위 조절 밸브(30)를 개방도 유지, 보조 증기 조절 밸브(32)를 개방 방향으로 제어한다.

Description

발전 플랜트 및 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법{POWER PLANT AND OUTPUT INCREASE CONTROL METHOD OF POWER PLANT}
본 발명은 발전 플랜트 및 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법에 관한 것이다.
발전 플랜트의 발전 출력의 급속 부하 증가 요구에 대하여, 추기 밸브와 탈기기 수위 조절 밸브를 일정한 속도로 일정 개방도까지 폐쇄 동작시켜 일시적으로 발전 출력을 증가시키는 복수 교축 운전 제어라고 불리는 제어 방식이 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2013-53531호 공보
복수 교축 운전 제어에 있어서는, 탈기기 수위 조절 밸브를 폐쇄 제어하기 위해, 일시적으로 탈기기 수위 조절 밸브 하류의 복수 유량이 감소하여 탈기기의 수위가 저하된다. 그 때문에, 수위의 저하를 커버할 수 있는 만큼의 용량을 가진 탈기기를 마련할 필요가 있고, 그와 같은 탈기기의 설치는 설비 비용이 든다는 문제가 있다.
또한, 탈기기 수위 조절 밸브의 폐쇄 제어에 의한, 복수기 내의 수위 상승을 피하기 위해, 탈기기 수위 조절 밸브 상류의 복수를 일시적으로 저수하기 위한 복수 저장 탱크(Cold Condensate Storage Tank, 이하 CCST라고 칭함)를 설치할 필요가 있고, 그와 같은 CCST의 설치는 가일층의 설비 비용 상승의 요인으로 된다.
본 발명의 목적은, 발전 플랜트의 발전 출력 증가를 실시하는 데 있어서, CCST를 불필요로 하는 것 혹은 그 용량을 작게 하는 것을 가능하게 하고, 또한 탈기기 용량에 의하지 않는 발전 플랜트 및 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 증기 발생 장치와, 증기 발생 장치에서 발생한 증기에 의해 구동하는 터빈과, 터빈으로부터 배출된 증기를 복수로 하는 복수기와, 복수 펌프에 의해 승압된 복수를 가열하는 급수 가열기와, 급수 가열기에서 가열된 복수를 가열 탈기하는 탈기기와, 탈기기의 수위를 조절하는 탈기기 수위 조절 밸브와, 터빈으로부터 추기한 증기를 급수 가열기로 도입하는 추기 계통과, 추기 계통에 마련된 추기 밸브를 갖는 발전 플랜트에 있어서, 급수 가열기로 보조 증기를 도입하는 보조 증기 도입 계통과, 보조 증기 도입 계통에 마련되어 급수 가열기로 공급하는 증기량을 조절하는 보조 증기 조절 밸브를 설치하고, 급속 부하 증가 요구 시에, 추기 밸브를 폐쇄 방향, 탈기기 수위 조절 밸브를 개방도 유지, 보조 증기 조절 밸브를 개방 방향으로 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 발전 출력 증가를 실시하는 데 있어서, CCST를 불필요로 하는 것 혹은 그 용량을 작게 할 수 있고, 또한 탈기기 용량에 의하지 않는 발전 출력 증가를 실현할 수 있고, 그 결과, 설비 비용의 증가를 억제할 수 있다.
상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명확해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 발전 플랜트의 구성예를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 발전 플랜트의 구성예를 도시하는 도면이다. 또한, 도면에서는, 주증기 밸브 등의 밸브나, 탈염 장치 등 기타의 보조 기기류의 도시를 생략하고 있다.
발전 플랜트(증기 터빈 발전 설비)는, 보일러(증기 발생 장치)(1), 보일러(1)로부터의 주증기에 의해 구동되는 고압 터빈(2), 고압 터빈(2)의 배기 증기를 보일러(1)에서 재열한 재열 증기에 의해 구동되는 중압 터빈(3), 중압 터빈의 배기 증기에 의해 구동되는 저압 터빈(4)과, 고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈에 의해 구동되는 발전기(5)로 구성되어 있다. 또한, 발전 플랜트는, 복수기(6), 복수 펌프(8), 저압 급수 가열기(9), 탈기기(10), 급수 펌프(11), 고압 급수 가열기(12) 등으로 구성되는 복수·급수계를 구비하고 있다.
저압 급수 가열기(9)에는, 저압 터빈(4)으로부터의 추기 증기가 저압 추기 배관(22)을 통해 공급된다. 또한, 도면에는 저압 급수 가열기(9)가 1대밖에 도시되어 있지 않지만, 필요에 따라 복수대 설치되어 있다. 또한, 후단측의 저압 급수 가열기에는, 중압 터빈으로부터의 추기 증기가 공급되는 경우도 있다.
탈기기(10)에는, 중압 터빈(3)으로부터의 추기 증기가 제2 고압 추기 배관(21)을 통해 공급되어 있다. 중압 터빈(3)의 상류측에 추기 위치를 갖는 제1 고압 추기 배관(20)을 통해 추기 증기를 탈기기(10)에 공급하는 경우도 있다.
고압 급수 가열기(12)에는, 중압 터빈(3)의 상류측에 추기 위치를 갖는 제1 고압 추기 배관(20)을 통해 추기 증기가 공급되어 있다. 또한, 도면에는 고압 급수 가열기(12)가 1대밖에 도시되어 있지 않지만, 필요에 따라 복수대 설치되어 있다. 또한, 후단측의 고압 급수 가열기에는, 고압 터빈으로부터의 추기 증기가 공급되는 경우도 있다.
탈기기(10)의 상류측의 복수 계통에 탈기기(10)의 수위를 조절하는 탈기기 수위 조절 밸브(30)가 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 복수 펌프(8)의 하류의 복수 배관(7)에 탈기기 수위 조절 밸브(30)가 설치되어 있다. 또한, 저압 추기 배관(22)에는 저압 터빈으로부터 추기한 증기의 차단 또는 추기 증기량을 조절하는 추기 밸브(31)가 마련되어 있다.
본 실시예에서는, 저압 급수 가열기(9)로 보조 증기를 도입하는 보조 증기 도입 계통이 더 마련되어 있다. 보조 증기 도입 계통은, 소내 보일러 등의 보조 증기원(50)과, 보조 증기원(50)으로부터의 증기를 저압 급수 가열기(9)로 도입하는 보조 증기 공급관(23)을 구비하고, 보조 증기 공급관(23)에는 저압 급수 가열기(9)로 공급하는 증기량을 조절하는 보조 증기 조절 밸브(32)가 마련되어 있다. 소내 보일러는 급수 펌프 구동 터빈의 구동용 증기, 증기 터빈의 냉각용 증기, 탈기기의 기동용 증기 등을 얻기 위해 사용되고, 보일러(1)보다도 기동성이 우수한 것이다.
또한, 본 실시예에서는, 저압 추기 배관(22)에는 추기 증기량을 계측하는 유량계(41)가 설치되고, 저압 급수 가열기(9)에는 저압 급수 가열기 내의 압력을 계측하는 압력계(42)가 설치되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 출력 상승 명령 신호나 유량계(41), 압력계(42)로부터의 신호 등을 입력으로 하고, 보일러(1)로의 연료 투입 명령 신호나, 탈기기 수위 조절 밸브(30), 추기 밸브(31), 보조 증기 조절 밸브(32)의 개방도 명령 신호 등을 출력하는 제어 장치(100)가 마련되어 있다.
이어서 본 발명에 있어서의 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법의 일 실시예에 대하여 설명한다.
발전 플랜트에 대하여 급속 부하 증가 요구가 있던 경우, 보일러 부하가 기동될 때까지, 상술한 바와 같이 구성된 발전 플랜트를 이어서 설명하는 방법에 의해 제어하여 발전 출력의 급속 상승 요구에 대처하도록 하고 있다.
예를 들어, 전력 계통에 있어서의 계통 주파수 저하가 발생하면, 중앙 급전 명령소 등으로부터 3％ 출력 상승 명령이 발전 플랜트의 제어 장치(100)로 출력된다.
제어 장치(100)는, 3％ 출력 상승 명령을 받으면, 추기 밸브(31)에 폐쇄 명령을 출력하고, 보조 증기 조절 밸브(32)에 개방 명령을 출력한다. 또한, 이때, 종래의 복수 교축 운전 제어에서는, 폐쇄 명령이 내려져 있던 탈기기 수위 조절 밸브에는, 그 시점의 개방도 유지가 이루어지도록 폐쇄 명령도 개방 명령도 출력되지 않는다. 또한, 이때, 제어 장치(100)는, 보일러(1)에 보일러 연료 투입 명령을 출력하고, 연료를 증가시켜, 보일러(1)의 발생 증기량을 증가시킨다.
추기 밸브(31)를 폐쇄 제어함으로써, 추기 유량이 감소한 만큼, 저압 터빈(4) 내부의 후속단의 증기 유량이 증가함으로써 발전 출력이 상승한다(발전 출력의 3％ 상승을 달성).
보일러(1)에서의 발생 증기량을 증가시키기 위해, 보일러(1)로의 급수 유량에는 증가 명령이 출력된다. 종래의 복수 교축 제어에서는, 탈기기 수위 조절 밸브가 조여짐으로써, 탈기기에 들어가는 복수 유량은 감소하고, 한편, 급수 유량 증가 명령에 의해, 탈기기로부터 급수 펌프에 의해 보일러로 압송되는 급수 유량은 증가하게 된다. 이 결과, 종래의 복수 교축 운전 제어에서는, 탈기기로부터 나오는 급수량(증가)과 탈기기에 들어가는 복수량(감소)에 언밸런스가 발생하여, 탈기기의 수위가 저하된다. 이 때문에, 종래는, 수위의 저하를 커버할 수 있는 만큼의 용량을 가진 탈기기를 마련할 필요가 있어, 설비 비용이 든다.
본 실시예에서는, 탈기기 수위 조절 밸브(30)의 개방도를 유지한 상태이므로, 탈기기(10)의 수위가 저하되지 않는다. 따라서, 발전 출력 증가를 실시하는 데 있어서, 탈기기(10)의 용량을 크게 할 필요가 없다. 즉, 탈기기 용량에 따르지 않는 발전 출력 증가를 실현할 수 있다. 또한, 추기 밸브(31)를 폐쇄해도 보조 증기 조절 밸브(32)를 개방 제어하여 저압 급수 가열기(9)로 보조 증기를 공급하고 있으므로, 필요한 급수 가열을 행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 급속 부하 증가 요구에의 대응 운전 중에 탈기기 수위 조절 밸브(30)를 폐쇄 제어할 필요가 없어져, 저압 급수 가열기(9)로 유입되는 복수의 유량을 일정하게 유지함으로써, 탈기기 수위 및 복수기 수위가 변화되지 않게 되므로, CCST의 삭감, 탈기기 용량의 저감이 가능해진다.
보일러(1)에 있어서, 보일러 발생 증기가, 3％ 출력 증가가 가능해지는 보일러 발생 증기량에 도달하면, 급속 부하 증가 요구에의 대응 운전을 종료한다. 구체적으로는, 추기 밸브(31)를 통상의 개방도까지 복귀시키고, 보조 증기 조절 밸브(32)를 폐쇄하도록, 제어 장치(100)로부터 추기 밸브(31) 및 보조 증기 조절 밸브(32)로 개방도 명령 신호를 출력한다.
또한, 보조 증기 조절 밸브(32)의 개방도는, 추기 밸브(31)의 폐쇄 동작에 의해 감소하는 추기 증기량을 보충하도록, 유량계(41)로부터의 유량 신호에 기초하여 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 보조 증기 조절 밸브(32)의 개방도는, 추기 밸브(31)의 폐쇄 동작에 의해 저하되는 저압 급수 가열기(9) 내의 압력을 보충하도록, 압력계(42)로부터의 압력 신호에 기초하여 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 보조 증기 공급관(23)에 감온기(60) 또는 감압기(70)를 마련하여, 보조 증기원(50)으로부터의 보조 증기의 온도 또는 압력을 추기 증기의 온도나 압력에 맞추도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것이 가능하다.
1: 보일러
2: 고압 터빈
3: 중압 터빈
4: 저압 터빈
5: 발전기
6: 복수기
7: 복수 배관
8: 복수 펌프
9: 급수 가열기(저압 급수 가열기)
10: 탈기기
11: 급수 펌프
12: 고압 급수 가열기
20: 제1 고압 추기 배관
21: 제2 고압 추기 배관
22: 저압 추기 배관
23: 보조 증기 공급관
30: 탈기기 수위 조절 밸브
31: 추기 밸브
32: 보조 증기 조절 밸브
41: 유량계
42: 압력계
50: 보조 증기원
60: 감온기
70: 감압기
100: 제어 장치

Claims (6)

  1. 증기 발생 장치와, 상기 증기 발생 장치에서 발생한 증기에 의해 구동하는 터빈과, 상기 터빈으로부터 배출된 증기를 복수로 하는 복수기와, 복수 펌프에 의해 승압된 복수를 가열하는 급수 가열기와, 상기 급수 가열기에서 가열된 복수를 가열 탈기하는 탈기기와, 상기 탈기기의 수위를 조절하는 탈기기 수위 조절 밸브와, 상기 터빈으로부터 추기한 증기를 상기 급수 가열기로 도입하는 추기 계통과, 상기 추기 계통에 마련된 추기 밸브를 갖는 발전 플랜트에 있어서,
    상기 급수 가열기로 보조 증기를 도입하는 보조 증기 도입 계통과,
    상기 보조 증기 도입 계통에 마련되어 상기 급수 가열기로 공급하는 증기량을 조절하는 보조 증기 조절 밸브와,
    상기 탈기기 수위 조절 밸브, 상기 추기 밸브, 상기 보조 증기 조절 밸브에 대하여 개방도 명령 신호를 출력하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 발전 플랜트에 대한 급속 부하 증가 요구 시에, 상기 추기 밸브를 폐쇄 방향, 상기 탈기기 수위 조절 밸브를 개방도 유지, 상기 보조 증기 조절 밸브를 개방 방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 증기 도입 계통의 보조 증기 공급관 내에 보조 증기의 감온기를 설치한 것을 특징으로 하는 발전 플랜트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조 증기 도입 계통의 보조 증기 공급관 내에 보조 증기의 감압기를 설치한 것을 특징으로 하는 발전 플랜트.
  4. 증기 발생 장치와, 상기 증기 발생 장치에서 발생한 증기에 의해 구동하는 터빈과, 상기 터빈으로부터 배출된 증기를 복수로 하는 복수기와, 복수 펌프에 의해 승압된 복수를 가열하는 급수 가열기와, 상기 급수 가열기에서 가열된 복수를 가열 탈기하는 탈기기와, 상기 탈기기의 수위를 조절하는 탈기기 수위 조절 밸브와, 상기 터빈으로부터 추기한 증기를 상기 급수 가열기로 도입하는 추기 계통에 마련된 추기 밸브와, 상기 급수 가열기로 보조 증기를 도입하는 보조 증기 도입 계통과, 상기 보조 증기 도입 계통에 마련되어 상기 급수 가열기로 공급하는 증기량을 조절하는 보조 증기 조절 밸브를 구비하는 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법이며,
    상기 발전 플랜트에 대한 급속 부하 증가 요구 시에, 상기 추기 밸브를 폐쇄 방향, 상기 탈기기 수위 조절 밸브를 개방도 유지, 상기 보조 증기 조절 밸브를 개방 방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 급수 가열기 내의 압력을 계측하여, 상기 급수 가열기 내의 압력을 제어 지표로 하여 상기 보조 증기 조절 밸브의 개방도를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 추기 계통을 흐르는 추기 증기의 유량을 계측하여, 상기 추기 증기의 유량을 제어 지표로 하여 상기 보조 증기 조절 밸브의 개방도를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트의 출력 증가 제어 방법.
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