JP2000220802A - 過熱低減器およびその運用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプレ水の供給を停止した場合、スプレノズ
ルに加わる応力を小さくし、疲労破壊の発生を防止して
スプレノズルの寿命を長くする。 【解決手段】 スプレ水止弁２０とスプレ水調整弁２１
との間の配管２２に配管３１を接続し、開閉弁３２を介
して高圧蒸気源に接続する。そして、スプレ水の供給停
止指令を受けたら、スプレ水調整弁２１を閉じた後、開
閉弁３２を開く。高圧蒸気源の蒸気圧力はスプレノズル
内の圧力よりも遙かに高いから、スプレ水止弁２０およ
びスプレノズル１６の内部に残留していたスプレ水はス
プレ水の噴出口から直ちに流出する。残留していたスプ
レ水が除去されたら、開閉弁３２を閉じた後、スプレ水
止弁２０を閉じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラにおける蒸
気発生器間に配置され、蒸気温度を制御するための過熱
低減器およびその運用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】急増する電力需要に応えるため、負荷応
答性に優れ、部分負荷時においても高い発電効率を持つ
大容量の火力発電所が要求されており、このような火力
発電所として、最近、複合発電プラントが注目されてい
る。複合発電プラントは、まず燃料を燃焼させて生成し
た燃焼ガスによりガスタービンによる発電を行い、ガス
タービンから排出された燃焼ガス中の熱を排熱回収ボイ
ラにより回収し、排熱回収ボイラで発生した蒸気を用い
て蒸気タービンにより発電を行うものである。ガスター
ビンは負荷応答性に優れ、急激な電力需要の上昇、下降
にも十分対応し得るから、特にＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ Ｓ
ｔａｒｔ Ｓｔｏｐ）運転やＷＳＳ（Ｗｅｅｋｌｙ Ｓ
ｔａｒｔ Ｓｔｏｐ）運転を行うプラントには有効であ
り、ガスタービンによる発電と蒸気タービンによる発電
を行うために発電効率も高い。このような複合発電プラ
ントに設けられた排熱回収ボイラを図面により説明す
る。

【０００３】図３は従来の排熱回収ボイラの排ガスおよ
び蒸気・水系統図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
図で、１は煙道、２は二次過熱器、３は一次過熱器、４
は第一段高圧蒸発器、５は脱硝器、６は第二段高圧蒸発
器、７は高圧節炭器、８は低圧蒸発器、９は低圧節炭器
である。１０は高圧ドラムで、一次過熱器３、第一段高
圧蒸発器４、第二段高圧蒸発器６、高圧節炭器７および
高圧ドラム降水管１１に接続されている。１２は低圧ド
ラムで、低圧蒸発器８、低圧節炭器９および低圧ドラム
降水管１３に接続されている。

【０００４】１４は過熱低減器で、ケース１５とスプレ
ノズル１６とから構成されている。ケース１５の一方の
端部は蒸気連絡配管１７ａにより二次過熱器２に、他方
の端部は蒸気連絡配管１７ｂにより一次過熱器３に接続
されている。ケース１５の側面には水平方向の同軸の穴
１５ａ、１５ｂが設けられている。スプレノズル１６
は、先端を蓋１６ａにより閉鎖されている。そして、蒸
気流が強い場合でもスプレノズル１６が振動したり、曲
がることを防止するため、スプレノズル１６の先端は穴
１５ａ側からケース１５を貫通して、穴１５ｂに挿入さ
れ、穴１５ａと穴１５ｂにより径方向に支持された状態
で穴１５ａ側をケース１５に溶接されている。１６ｂは
噴出口で、水平方向（ケース１５の軸方向。）に開口し
ている。穴１５ｂは蓋１６ａとの間に隙間ｇが設けたプ
ラグ１８により封止されている。スプレノズル１６の後
端側はスプレ水止弁２０およびスプレ水調整弁２１を介
して図示しないスプレ水供給源に接続されている。２２
はスプレ水止弁２０とスプレ水調整弁２１を接続する配
管、２３はスプレ水調整弁２１と図示しないスプレ水供
給源を接続する配管であり、この配管２３にはスプレ水
遮断弁２４も設けられている。

【０００５】２５は高圧給水ポンプで、高圧節炭器７に
水を供給する。２６は低圧給水ポンプで、低圧節炭器９
に水を供給する。

【０００６】以下、排ガスおよび蒸気・水の流れについ
て説明する。始めに、排ガスの流れについて説明する。
ガスタービンから排出された排ガスＧは煙道１の内部を
図３に矢印で示すように、図中左側の上流から図中右側
の下流へ向けて流れ、二次過熱器２、一次過熱器３、第
一段高圧蒸発器４を過熱もしくは加熱した後、脱硝触媒
を備える脱硝器５において窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去
され、続いて第二段高圧蒸発器６、高圧節炭器７、低圧
蒸発器８、低圧節炭器９を加熱した後、外部に放出され
る。

【０００７】次に、蒸気・水の流れについて説明する。
低圧給水ポンプ２６から供給された水は、低圧節炭器９
で加熱され、低圧ドラム１２に入り、低圧ドラム降水管
１３を通り、低圧蒸発器８で加熱されて蒸気・水の混合
流体となり、低圧ドラム１２にもどり蒸気と水に分離さ
れる。低圧ドラム１２で分離された蒸気は低圧蒸気Ｓ２
として発電所内の熱源として使用される。

【０００８】また、高圧給水ポンプ２５から供給された
水は、高圧節炭器７で加熱され、高圧ドラム１０に入り
高圧ドラム降水管１１を通り、第一段高圧蒸発器４およ
び第二段高圧蒸発器６で加熱されて蒸気・水の混合流体
となり、高圧ドラム１０において蒸気と水に分離され
る。高圧ドラム１０で分離された蒸気は一次過熱器３で
過熱され、過熱低減器１４に入る。そして、二次過熱器
２出口における蒸気の温度が予め定める値よりも高い場
合には、噴出口１６ｂから供給されるスプレ水により温
度を調節されて（下げられて）から二次過熱器２におい
て所定の温度まで過熱され、高圧蒸気Ｓ１として図示し
ない蒸気タービンを駆動する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】例えば、装置を停止す
る際には、ケース１５内に蒸気流が存在する間にスプレ
水止弁２０を閉じてスプレ水の供給を停止する。スプレ
水の供給が停止されると、噴出口１６ｂが水平方向に設
けてあるため、噴出口１６ｂの下端（図４に示す２点鎖
線Ｂ）よりも上側のスプレ水は噴出口１６ｂから短時間
で流出する。この結果、２点鎖線Ｂより上側の温度はス
プレ水の供給停止後、直ちに上昇する。これに対して、
２点鎖線Ｂ以下にはスプレ水が残留するから、残留した
スプレ水が蒸発を完了するまでの間、スプレ水の蒸発熱
により、２点鎖線Ｂより下側は低温に保たれる。このた
め、スプレノズル１６は上側と下側の伸びの差により曲
がろうとするが、穴１５ａと穴１５ｂにより両端が支持
されているために曲がりが拘束され、スプレノズル１６
の上側には圧縮力が加わる。このような状態が繰り返さ
れると、スプレノズル１６に疲労破壊が生じ、寿命が短
くなってしまうという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、スプレ水の供給を停止した場合であって
も、スプレノズルに加わる応力を小さくし、スプレノズ
ルの寿命を長くすることができる過熱低減器およびその
運用方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の手段は、蒸気連絡配管に対して水平方向から
スプレノズルを挿入し、スプレ水供給停止手段を介して
前記スプレノズルにスプレ水を供給して蒸気温度を制御
する過熱低減器において、高圧の気体を供給して前記ス
プレノズル内のスプレ水を排出する高圧気体供給手段を
備えていることを特徴とする。

【００１２】第２の手段は、第１の手段において、前記
高圧気体供給手段からの高圧の気体を導く配管が前記ス
プレ水供給停止手段より下流側に接続されていることを
特徴とする。

【００１３】第３の手段は、第１または第２の手段にお
いて、前記高圧の気体が蒸気であることを特徴とする。

【００１４】第４の手段は、蒸気連絡配管に対して水平
方向からスプレノズルを注入し、スプレ水供給停止手段
を介して前記スプレノズルにスプレ水を供給して蒸気温
度を制御する過熱低減器の運用方法において、高圧の気
体を供給して前記スプレノズル内のスプレ水を排出する
高圧気体供給手段を備え、スプレ水停止時に高圧気体を
所定時間注入することによって前記スプレノズル内のス
プレ水を瞬時に排出スプレノズル外に排出させることを
特徴とする。

【００１５】第５の手段は、第４の手段において、前記
高圧気体が蒸気であることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明に係る過熱低減器近傍の配管
接続図であり、図３および図４を参照して説明した従来
例と同等な各部には同一符号を付して説明を省略する。
図１に示すように本実施形態は前述の従来例において、
スプレ水止弁２０とスプレ水調整弁２１との間に高圧蒸
気を導く配管３１を接続したものである。この配管３１
には、蒸気遮断弁（開閉弁）３２が接続され、高圧蒸気
源から配管３３を介して供給される高圧蒸気の供給制御
を行うようになっている。なお、高圧蒸気源の圧力は、
少なくともスプレノズル内の残留水を排出するに足る圧
力でなければならないことは言うまでもない。その他、
特に説明しない各部は前述の図３に示した従来例と同等
に構成されている。

【００１８】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
２は本発明の実施の形態に係る動作を示すフローチーャ
トである。図示しない起動ボタンがオンされると、図示
しないボイラの制御装置はスプレ水の供給停止指令を待
つ（手順Ｓ１００）。スプレ水の供給停止指令を受ける
と、先ずスプレ水調整弁２１を閉じてから（手順Ｓ１１
０）、開閉弁３２を開く（手順Ｓ１２０）と共に、時間
ｔの計測を開始する（手順Ｓ１３０）。これによりスプ
レノズル内の圧力よりも高圧の蒸気がスプレノズル内に
加わり、スプレ水止弁２０およびスプレノズル１６の内
部に残留していたスプレ水は、噴出口１６ｂから直ちに
流出する。予め定める時間Ｔが経過したら（手順Ｓ１４
０）、開閉弁３２を閉じた後（手順Ｓ１５０）、スプレ
水止弁２０を閉じる（手順Ｓ１６０）。

【００１９】上記したように、本発明によれば、スプレ
水の供給を停止する際、スプレノズル１６の内部にはス
プレ水が残留しないから、スプレノズル１６は全体が一
様に温度上昇して軸方向に伸びる。この結果、隙間ｇは
狭くなるが、隙間ｇが０以下になることはないため、ス
プレノズル１６に圧縮力が加わることはない。

【００２０】本実施の形態では、高圧蒸気源から高圧蒸
気を供給するように構成されているが、例えば、高圧蒸
気を二次過熱器２の出力側から供給するようにすること
もできる。

【００２１】なお、スプレ水止弁２０を設けず、スプレ
水調整弁２１によりスプレ水の供給・停止を行う場合に
は、スプレノズル１６とスプレ水調整弁２１との間に配
管３１を接続すればよい。

【００２２】また、本発明は、排熱回収ボイラに限ら
ず、他のボイラにも適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スプレ水の供給を停止する際、スプレノズルの内部には
スプレ水が残留することはない。その結果、スプレノズ
ルの全体の温度が均一になり、スプレノズルには曲げ応
力が加わらず、疲労破壊が生じないので寿命が長くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る過熱低減器近傍の配
管接続図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る動作を示すフローチ
ャートである。

【図３】従来の排熱回収ボイラの排ガスおよび蒸気・水
系統図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

２ 二次過熱器 １６ スプレノズル ２０ スプレ水止弁 ２１ スプレ水調整弁 ２２、３１ 配管 ３２ 蒸気遮断弁（開閉弁）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気連絡配管に対して水平方向からスプ
   レノズルを挿入し、スプレ水供給停止手段を介して前記
   スプレノズルにスプレ水を供給して蒸気温度を制御する
   過熱低減器において、 高圧の気体を供給して前記スプレノズル内のスプレ水を
   排出する高圧気体供給手段を備えていることを特徴とす
   る過熱低減器。
2. 【請求項２】 前記高圧気体供給手段からの高圧の気体
   を導く配管が前記スプレ水供給停止手段より下流側に接
   続されていることを特徴とする請求項１記載の過熱低減
   器。
3. 【請求項３】 前記高圧の気体が蒸気であることを特徴
   とする請求項１または２記載の過熱低減器。
4. 【請求項４】 蒸気連絡配管に対して水平方向からスプ
   レノズルを注入し、スプレ水供給停止手段を介して前記
   スプレノズルにスプレ水を供給して蒸気温度を制御する
   過熱低減器の運用方法において、 高圧の気体を供給して前記スプレノズル内のスプレ水を
   排出する高圧気体供給手段を備え、スプレ水停止時に高
   圧気体を所定時間注入することによって前記スプレノズ
   ル内のスプレ水を瞬時に排出スプレノズル外に排出させ
   ることを特徴とする過熱低減器の運用方法。
5. 【請求項５】 前記高圧気体が蒸気であることを特徴と
   する請求項４記載の過熱低減器の運用方法。