JPH02259301A

JPH02259301A - 排熱回収ボイラ

Info

Publication number: JPH02259301A
Application number: JP8040589A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Furukawa; 俊樹古川; Takayuki Nagashima; 孝幸長嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-22

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】〔発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、排熱回収式コンバインドサイクル発電プラン
トにおける排熱回収ボイラ、特に再燃式排熱回収ボイラ
の改良に関する。

（従来の技術）従来の排熱回収式コンバインドサイクル発電プラントで
は、非再燃の混圧サイクルを採用することが一般に行わ
れれていた。しかし、近年ガスタービンの入口温度の高
温化に伴いガスタービン排ガス温度も約６００℃前後と
高くなり、このようにガスタービンの排ガス温度が高（
なると、再燃式排熱回収ボイラと再燃蒸気タービンを組
み合わせた再燃式蒸気サイクルの採用が可能となる。

このため、第５図に示すように、再燃式排熱回収ボイラ
１、ガスタービン２、再燃蒸気タービン３及び発電機４
とから主に構成される再燃式排熱回収コンバインドサイ
クル発電プラントが開発されている。

このプラントにおいて、ガスタービン２の裔温排ガスは
、排熱回収ボイラ１に導入され、水及び蒸気との熱交換
が行われて外部に排出される。

排熱回収ボイラ１への給水は、復水器５に溜まった復水
を低圧給水ポンプ６を介して該排熱回収ボイラ１の低圧
部に供給することによって行われ、この給水は排熱回収
ボイラ１内において、低圧節炭器１９で加熱され、一部
は低圧ドラム１８に入り低圧蒸発器１７で加熱されて蒸
発する。

一方、他の一部の給水は、高圧給水ポンプ２０で加圧さ
れ、高圧節炭器１６を経由し加熱されて高圧ドラム１５
に送られ、高圧蒸発器１４で蒸発して高圧蒸気となる。

この高圧蒸気は、第１高圧過熱器１３から第２＾圧過熱
器１１を通過して過熱され、高圧蒸気止め弁及び減圧弁
３４を通って蒸気タービン３の高圧部タービン３１に送
られ、ここで膨脹仕事を行って圧力及び温度が低下し低
温再燃蒸気となる。

この低温再燃蒸気は、逆止弁３５を通過して排熱回収ボ
イラ１の内部に設置した再熱器１２に送られ、再び加熱
された後、再熱蒸気止め弁及びインターセプト弁３７を
通って蒸気タービン３の中圧部タービン３２に送られこ
こで膨脹仕事を行う。

上記中圧部タービン３２の出口蒸気の中に上記低圧ドラ
ム１８で発生した低圧蒸気が混入され、蒸気タービン３
の低圧部タービン３３に入り膨脹仕事をして復水器５に
排出され、復水器５で蒸気は凝縮して復水となり、低圧
給水ポンプ６により再び排熱回収ボイラ１に給水される
。

この時の排熱回収ボイラ１内の熱量−温度線図を第６図
に示す。

これにより、ガスタービン２と蒸気タービン３で発生し
た軸トルクは、−軸に結合された発電機４に伝達されて
発電が行われるのである。

なお、３６は第２高圧過熱器１１からの蒸気を再熱器１
２に導くための高圧部タービンバイパス弁、３８は再熱
器・１２を出た蒸気を復水器５に導く中低圧部タービン
バイパス弁、３９は低圧ドラム１８を出た蒸気を復水器
５に導く低圧部タービンバイパス弁である。

上記−軸形コンバインドサイクルの寒冷起動時の起動曲
線を第７図に示す。

起動モータ等の起動装置（図示せず）を介して回転を開
始した後、約３０％の回転数でガスタービン２のパージ
運転を行い、点火回転数に戻してガスタービン２の燃焼
器を着火する。その後、回転数を上昇させ途中の回転数
で一定に保持し、これによってガスタービン２の排ガス
で排熱回収ボイラ１を加熱する。

この時の排ガス温度は、再熱器１２の設計ガス温度より
も低いので、再熱器１２の空炊きが可能となる。

一方、蒸気タービン３の最終段具は、全く蒸気を入れな
いで定格回転数にすると回転摩擦によって加熱されて許
容温度を越えてしまうので、通常は冷却のために温度の
低い蒸気を低圧部から入れており、この場合も途中回転
数で一定に保持して発生した蒸気を使用する必要がある
。

そのため、第５図に示すように、高圧部タービンバイパ
ス弁３６を設け、排熱回収ボイラ１の高圧部で発生した
蒸気を、このバイパス弁３６を通過させて再熱器１２か
ら中圧部タービン３２に導入し、動翼の冷却を行うよう
構成されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、排ガスによるボイラの暖気運転が終了し
、中圧または低圧の主蒸気をタービンに導入できる状態
となると、この保持回転数から回転数を更に上昇させる
のであるが、この時に、排熱回収ボイラ１の人口ガス温
度が、第７図に示すように、急激に上昇してしまい、高
圧蒸気温度もこれに応じて上昇してしまうので、高圧部
タービンバイパス弁３６を通過させてこの高温蒸気を再
熱器１２に入れても、再熱器１２を有効に冷却すること
ができない。

また、高温起動時の場合の起動曲線を第８図に示す。

即ち、着火した後短時間で排熱回収ボイラ１の入口ガス
温度が上昇するので、着火する前に再熱器１２に冷却用
蒸気を導入する必要があり、高圧部タービンバイパス弁
３６を開くことにより高圧ドラム１５の保有熱で発生し
た蒸気を再熱器１２に導入することができるが、回転数
が上昇して排熱回収ボイラ１の入口ガス温度が上昇した
時に、上記寒冷起動時と同様に再熱器１２を有効に冷却
することができない。

このように、−軸形コンバインドサイクルプラントにお
いて、効率を高めるために第５図に示すような再燃サイ
クルを採用した場合、回転数の上昇に伴い排熱回収ボイ
ラの入口ガス温度が上昇した時、再熱器を効果的に冷却
するための低温の蒸気を確保することができないといっ
た問題点があった。

本発明は上記に鑑み、再燃サイクルを採用したー軸形排
熱回収コンバインドサイクル発電プラントにおいて、プ
ラント起動時に再熱器を効果的に冷却することができ、
しかも寒冷起動時及び高温起動時に回転摩擦による蒸気
タービン低圧部の温度上昇防止用の冷却用蒸気を効果的
に確保することができ、更にプラント熱効率を向上させ
ることができる排熱回収ボイラを提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明にかかる排熱回収ボイ
ラは、高圧部及び低圧部の熱交換器を備えるとともに、
タービン高圧部からの出口蒸気を内部に配置した再熱器
に導くようにした排熱回収ボイラにおいて、中圧蒸発器
、中圧ドラム及び中圧節炭器とからなる中圧部の熱交換
器を上記高圧部と低圧部の熱交換器との間に並列して介
在させ、この中圧部熱交換器で発生した中圧蒸気を、上
記タービン高圧部からの出口蒸気に混入させて上記再熱
器に導入するよう構成したものである。

（作　用）上記のように構成した本発明によれば、起動時等に中圧
部熱交換器によって発生した低音の中圧蒸気を再熱器の
内部に導いて再熱器を有効に冷却することができ、これ
によって排熱回収ボイラの入口温度が急激に上昇しても
これに対処することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照して
説明する。

本実施例は上記第５図に示す従来例に以下のような構成
を付加したものである。

即ち、高圧給水ポンプ２０で加圧された給水は、第１高
圧節炭器４５及び第２高圧節炭器４６を通過して高圧ド
ラム１５に供給され、一方、低圧節炭器１９を通過した
給水の一部は、中圧給水ポンプ４６で加圧され、中圧節
炭器４４で加熱された後、中圧ドラム４３に供給される
。そして、中圧蒸気発生器４２で発生した蒸気は、この
中圧ドラム４３を出て蒸気タービン高圧部３１の出口蒸
気に混入した後に再熱器１２に供給され、加熱蒸気とな
って蒸気タービン中圧部３２に供給されるようなされて
いる。

更に、第２高圧過熱器１１の出口には、起動時に高圧蒸
気を復水器５に逃がすための高圧蒸気バイパス弁５１を
設置したバイパスライン５３が設けられ、また蒸気ター
ビン３の高圧部タービン３１の出口にも、蒸気を復水器
５に逃がす再熱器バイパス弁５２を設置したバイパスラ
イン５４が設けられている。

以下、上記実施例の作用について説明する。

第７図に示す寒冷起動の場合、起動モータ等の起動装置
（図示せず）を会して回転を開始した後、約３０〜５０
％の回転数でパージ運転を行い、点火回転数に戻して燃
焼器を着火する。その後、回転数を上昇させて排熱回収
ボイラ１のウオーミングのため途中回転数で一定に保持
する。

この時、第２図に示すように、高圧蒸気止め弁及び加減
弁３４と再熱蒸気止め弁及びインターセプト弁３７を閉
じておく。すると、高圧蒸発器１４で発生した蒸気は、
高圧ドラム１５を出て第１高圧過熱器１３及び第２高圧
過熱器１１を通過して過熱された後、高圧蒸気バイパス
弁５１を通ヮて復水器らに排出され、低圧蒸発器１７で
発生した蒸気は、低圧ドラム１８を出た後、低圧タービ
ンバイパス弁３９を通って復水器５に排出される。

一方、中圧蒸発器４２で発生した蒸気は、中圧ドラム４
３を出て蒸気タービン３の高圧部タービン３１の出口管
（低温再燃管）から再熱器、１２に入り、この再熱器１
２を冷却した後、ここを出て中低圧部タービンバイパス
弁３８を通って復水器５に排出される。

第４図に排熱回収ボイラ１内の熱量−温度線図を示す。

寒冷起動の場合には、この状態で中圧蒸気の圧力が上昇
し、タービンの冷却に必要な所定の圧力になった時点で
、第３図に示すように、再熱蒸気止め弁及びインターセ
プト弁３７を必要な開度だけ開き、これによって再熱器
１２の内部及び蒸気タービン３の中低圧部に蒸気タービ
ン冷却用蒸気を流すことができる。

これにより、再熱器１２の冷却用蒸気及び蒸気タービン
３の冷却用蒸気を確保することができるので、回転数を
上昇させて定格回転数にすることができる。

なお、この回転上昇時に、排熱回収ボイラ１の入口ガス
温度が上昇するが、再熱器１２のチューブの中を上記の
ように低温の蒸気が流れて冷却されているので、このチ
ューブが破損してしまうことが防止される。

また、回転が上昇する時に、高圧部タービン３１の中に
蒸気が入っていると、回転摩擦によって温度が上昇して
しまうので、再熱器バイパス弁５２を開いて復水器５と
導通させて高圧部タービン３１の中を真空にしておくこ
とにより、この温度上昇を防止することができる。

一方、第８図に示す高温起動の場合、着火の前に中低圧
部タービンバイパス弁３８を開いて蒸気を復水器５に逃
がしておくことにより、中圧ドラム４３の保有熱によっ
て発生した蒸気を再熱器１２に導入し、再熱器１２の冷
却用蒸気とすることができる。

しかしながら、この場合再熱器１２から出てくる蒸気は
温度が高いので、この蒸気を中圧部タービン３２に導入
しても蒸気タービン低圧部の冷却とはならない。このよ
うに再熱器１２の出口温度が所定の温度よりも高いとき
には、低圧蒸気バイパス弁５３を開くことにより、低圧
ドラム１８の保有熱量により発生した低圧蒸気を低圧部
タービン３３の冷却用蒸気とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、プラントの起動
等に中圧の低温蒸気を再熱器の冷却に使用することがで
きるので、効果的に再熱器を冷却することができる。

また、寒冷起動時には、再熱器を出た蒸気を中圧部ター
ビンの人口から入れ、高温起動時には、低圧蒸気を低圧
部タービン入口から入れることにより、蒸気タービンの
冷却用蒸気を確保するようにすることができる。

更に、中圧蒸発器、中圧ドラム及び中圧節炭器を設置す
ることにより、第４図に示す蒸気／水側の線とガス側の
線との間の面積を、第６図に示す従来例よりも小さくす
ることができるので、コンバインドサイクルのプラント
熱効率を、例えば相対値で約１％程度高めることができ
るといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を備えた再燃式排熱回収コン
バインドサイクル発電プラントの概略構成図、第２図及
び第３図は第１図における寒冷起動時の作動状態図、第
４図は第１図の排熱回収ボイラ内の熱量−温度線図を示
すグラフ、第５図は従来例を示すだ第１図相当図、第６
図は寒冷起動時における起動曲線を示すグラフ、第７図
は高温起動時における起動曲線を示すグラフ、第８図は
第５図の排熱回収ボイラ内の熱量−温度線図を示すグラ
フである。１・・・排熱回収ボイラ、２・・・ガスタービン、３・
・・蒸気タービン、４・・・発電機、５・・・復水器、
１１・・・第２高圧過熱器、１２・・・再熱器、１３・
・・第１高圧過熱器、１４・・・高圧蒸発器、１５・・
・高圧ドラム、１６・・・高圧節炭器、１７・・・低圧
蒸発器、１８・・・低圧ドラム、１９・・・低圧節炭器
、３１・・・高圧部タービン、３２・・・中圧部タービ
ン、３３・・・低圧部タービン、３４・・・高圧蒸気止
め弁及び加減弁、３７・・・再熱蒸気止め弁及びインタ
ーセプト弁、３８・・・中低圧部タービンバイパス弁、
３９・・・低圧タービンバイパス弁、４１・・・第２高
圧節炭器、４２・・・中圧蒸発器、４３・・・中圧ドラ
ム、４４・・・中圧節炭器、４５・・・第１高圧節炭器
、４６・・・中圧給水ポンプ、５１・・・高圧蒸気バイ
パス弁、５２・・・再熱器バイパスＬ　５３，５４・・
・バイパスライン。

Claims

【特許請求の範囲】

高圧部及び低圧部の熱交換器を備えるとともに、タービ
ン高圧部からの出口蒸気を内部に配置した再熱器に導く
ようにした排熱回収ボイラにおいて、中圧蒸発器、中圧
ドラム及び中圧節炭器とからなる中圧部の熱交換器を上
記高圧部と低圧部の熱交換器との間に並列して介在させ
、この中圧部熱交換器で発生した中圧蒸気を、上記ター
ビン高圧部からの出口蒸気に混入させて上記再熱器に導
入するよう構成したことを特徴とする排熱回収ボイラ。