JPH0340281B2

JPH0340281B2 -

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Publication number: JPH0340281B2
Application number: JP57104023A
Authority: JP
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1991-06-18
Also published as: JPS58221302A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は節炭器内部で蒸気が発生しないように
改良した排熱回収ボイラ運転方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ガスタービン、発電機および蒸気タービンを一
軸上に配列し、これに排熱回収ボイラを組み合せ
てコンバインドサイクル発電プラントを構成して
いる。この中で排熱回収ボイラは、ガスタービン
排気が持つている熱エネルギを回収して蒸気を発
生する熱交換器である。この排熱回収ボイラは、
ガスタービンの排気を排気ダクト内を通すことに
より、その内部に配列した過熱器、蒸発器および
節炭器で熱交換を行なう。すなわち、給水ライン
から節炭器に導かれた給水は、飽和温度近くまで
加熱されて熱水となり、排気ダクトの外部に設け
たドラムに導かれる。このドラムの熱水はその一
部が再循環水ラインを介して再び給水ラインへ、
また他の一部は蒸発器に導かれて蒸気、水の二相
流となつてドラムにもどつてくる。このドラムで
気相と液相に分離され、飽和蒸気は過熱器に導か
れて過熱蒸気として蒸気タービンへ供給される。

この排熱回収ボイラでは、ドラム出口の熱水を
再び給水ライン中の給水中に混入させる再循環水
ラインを備えているが、これは給水温度を制御し
て炭化物、硫化物などの腐食物質が水滴となつて
管外に露出するのを防止するために設けたもので
ある。一方ドラム内の温度と節炭器出口熱水温度
との差をサブクール温度差と称し、部分負荷にな
るほど小さくなる。すなわち、負荷を減少させて
ゆき、排気ガスの持つ熱量が小さくすればするほ
どサブクール温度差は小さくなつていき、ついに
は温度差がなくなつてしまう。このサブクール温
度差が無くなつてしまうということは、節炭器に
て給水が飽和状態にまで加熱されて蒸気が発生す
ることを意味する。このように節炭器管内で蒸気
が発生すると、管内圧損が急増したり、ドラムレ
ベルが急変するなどの不都合なことが生じる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、節炭器内部で蒸気が発生する
ことなく、さらに管の外側に炭化物、硫化物など
の腐食物質が水滴となつて露出させることなく、
効率よく熱交換できる排熱回収ボイラ運転方法を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明はドラム内温度と節炭器出口熱水温度と
の差であるサブクール温度差が設定値以下になつ
た場合、再循環水量を増して節炭器入口給水温度
を高め、結果的には節炭器内部の流量を増加さ
せ、節炭器出口熱水温度を低下させてサブクール
温度差を増大させることにより、節炭器内で蒸気
が発生じないようにし、さらにサブクール温度差
とサブクール温度設定値との計算値と、節炭器入
口給水温度と節炭器入口給水温度設定値との計算
値との高値の計算値に対応して再循環水量を制御
することにより、節炭器内の管の外側に炭化物、
硫化物などの腐食物質が水滴となつて露出させな
い排熱回収ボイラ運転方法に関するものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を第１図に示す一実施例について説
明する。例えばコンバインドサイクル発電プラン
トにおけるガスタービンの排気ガスは、排ガスダ
クト１を介して排熱回収ボイラ２に導かれ、内部
に配設した過熱器３、蒸発器４および節炭器５で
熱交換を行なつたのちに大気中に放出される。節
炭器５には給水ライン６から給水が導かれ、この
給水は節炭器５で熱交換を行なつたのちに、排熱
回収ボイラ２の外部に並設したドラム７に導かれ
る。ドラム７内の飽和水は、循環水ポンプ８を経
て蒸発器４に導かれ、こゝで熱交換を行なつた水
と蒸気の２相流は、再びドラム７に導かれる。ド
ラム７の飽和蒸気は過熱器３に導かれてこゝで過
熱蒸気となつて蒸気タービンへ供給される。一方
ドラム７の飽和水の一部は、循環水ポンプ８を経
て再循環水ライン９に導かれて流量調整弁１０を
介して給水ライン６へもどされる。

さらに本発明においては、節炭器５の入口部に
温度センサ１１を設けて節炭器給水温度の設定値
を流量調整弁１０の開度制御によつて決めてい
る。また節炭器５の出口部にも温度センサ１２を
設けて節炭器５で熱交換して熱水の温度を検出し
ており、ドラム７にも温度センサ１３を設けてド
ラム内の温度を検出している。これらの温度セン
サ１１，１２，１３で検知した温度は、流量調整
弁開度制御部１４に入力され、予め決められた後
述の手順によつて流量調整弁１０の開度制御を行
なうように構成されている。

つぎに本発明の排熱回収ボイラ装置の運転方法
について説明する。まず排熱回収ボイラ装置にお
いては、第２図に示すように定格状態において実
線に示すように排ガスは温度TG1で排熱回収ボ
イラ２に供給されて水と熱交換を行なつたのち、
温度TG2で大気に放出される。また給水は設定
温度TW1で設定制御されて節炭器５に供給され、
こゝで加熱されて温度TW2でドラム７に導かれ
る。ドラム７内の温度TW3であり、この温度
TW3および温度TW2をある程度保持するように
構成されており、この温度差TW3−TW2をサブ
クール温度差と称している。ドラム７の温度
TW3の飽和水は、蒸発器４で飽和蒸気となり、
その後は過熱器３で過熱されて温度TW4の過熱
蒸気となる。

一方、部分負荷状態においては、排ガスの熱量
が減少して温度TG1′で排熱回収ボイラ２に供給
され、熱交換後に温度TG2′で大気に放出される。
また給水は設定温度TW1′に制御されて節炭器５
に供給され、温度TW2′によつてドラム７に導か
れる。このドラム７の温度TW3′であり、その後
過熱器３で温度TW4′の過熱蒸気となる。この状
態でのサブクール温度差（TW3′−TW2′）は部
分負荷になるほど小さくなる。このようにプラン
トの負荷を落してゆき、排ガスの持つ熱量を小さ
くすればするほど、サブクール温度差は小さくな
つていく。サブルール温度差が無くなるというこ
とは、節炭器５で給水が飽和状態にまで加熱され
て蒸気が発生することを意味する。

本発明の排熱回収ボイラ運転方法においては、
第１図に示す温度センサ１１で給水温度TW0を
検出し、温度センサ１２で節炭器５の出口熱水温
度TW2を検出し、温度センサ１３でドラム７内
の温度TW3をそれぞれ検出している。そしてド
ラム内温度TW3と節炭器出口熱水温度TW2の差
であるサブクール温度差（TW3−TW2）が設定
値以下になつた場合および節炭器給水温度TW0
が設定値TW1以下になつた場合に、再循環ライ
ン９の水量を増加させ、節炭器入口温度TW0を
高める。この結果、節炭器５の内部流量が増加
し、節炭器５の出口熱水温度TW2が低下してサ
ブクール温度差（TW3−TW2）が増大し、節炭
器５の内部で蒸気が発生するのを防止できる。

一般に再循環ライン９を用いずに給水流量一定
の場合は、給水温度を上げると熱交換量が減少
し、節炭器出口温度が上昇してサブクール温度差
は減少してしまう。しかし、再循環ライン９を用
いると、節炭器入口温度の上昇は節炭器内の流量
が増加し節炭器出口温度を下降させ、サブクール
温度差を増大させることになる。

これらの各温度センサ１１，１２，１３の温度
条件TW0、TW2、TW3は電気信号として流量制
御弁１０の開度制御部１４に送られる。第３図に
おいて、節炭器５の出口熱水温度TW2は、減算
器１５に一信号として送られ、またドラム７の内
部温度TW3は減算器１５に＋信号として送られ
る。この減算器１５で計算された値は、サブクー
ル温度差（TW3−TW2）である。この値（TW3
−TW2）は減算器１６に−信号として送られ、
この減算器１６でサブクール温度差の最小設定値
TWSの＋信号と計算される。定格負荷状態では
サブクール温度差（TW₃−TW₂）が大で設定値
TWS以上の−信号となるが、部分負荷状態では
サブクール温度差（TW3−TW2）が小さくなつ
て設定値（TWS）以下となつてその計算値は＋
信号となる。

節炭器５の入口給水温度（TW0）は−信号と
して減算器１７に送られ、こゝで節炭器５の入口
給水温度設定値TW1の＋信号と計算される。こ
の減算器１７の計算値および減算器１６の計算値
は、高値優先回路１８に入力され、その高値の計
算値が比例積分計算器１９に導かれて流量調整弁
１０の開度を決定し、再循環ライン９を流れる再
循環水量を制御する。定格状態においては、サブ
クール温度差（TW3−TW2）は、設定値TWS
に対して十分大きいので、減算器１６での計算値
は−信号となる。また節炭器５の入口給水温度
TW0は、設定値TW1とほヾ等しく減算器１７の
計算値は役±０となる。したがつて高値優先回路
１８で減算器１７での計算値が優先され再循環水
量は節炭器５の入口給水温度TW0が設定値TW1
に一致するように制御する。

いまプラントの負荷を軽減してゆくと、サブク
ール温度差（TW3−TW2）は徐々に小さくなつ
て設定値TWSに近づき、減算器１６の計算値が
徐々に±０に近づいてゆく。さらに負荷を落して
ゆくと、サブクール温度差（TW3−TW2）が設
定値（TWS）より小さくなり、減算器１６の計
算値が＋となつて高値優先回路１８で優先され、
流量調整弁１０を開いて再循環水量を増加させ、
サブクール温度差（TW3−TW2）が設定値
TWS以下にならないように制御し始める。この
とき再循環水量が増加するため、節炭器５の入口
給水温度TW0が上昇し、計算器１７の計算値は
−信号となり、その後は減算器１６の計算値が優
先される。かくして節炭器５内で蒸気が発生する
ことなく安定したドラム７の水位制御を行なえ
る。

一方排熱回収ボイラ装置においては、排ガスが
低温度になつていくと排ガス中の炭化物、硫化物
などの腐食性物質が伝熱管の外側に水滴となつて
露出し、これが原因で伝熱管などに腐食が発生す
るいわゆる低温腐食の問題がある。

この低温腐食に対する対策としては、最低排ガ
ス温度域での管内への給水温度を高め、管外面の
極所域（全ての外面）で接する排ガスが露点以下
とならないようにすることになる。

しかして、本発明においては、前記したように
第３図における減算器１６のいわばサブクール温
度制御信号と減算器１７のいわば給水温度制御信
号とを高値優先回路１８に入力し、この高値優先
回路１８で高値選択して流量調整弁１０をして再
循環水量を調節することを第２の特徴とするもの
である。すなわち、高値優先回路１８による高値
選択後の信号は、例えば第４図に示すように負荷
50％を境にしてサブクール温度制御と給水温度制
御とに選択制御され排熱回収ボイラ装置の定常運
転から部分負荷運転を通して有効な蒸気発生防止
対策と低温腐食対策とが実施されることになる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、サブクール温
度差が設定値以下になつた場合および節炭器入口
給水温度が設定値以下になつた場合に、再循環水
量を増加させて節炭器入口温度を高めるように制
御構成したことにより、結果的には節炭器内部の
流量が増加して節炭器の出口熱水温度が低下して
サブクール温度差が増大し、その結果によつて節
炭器内部で蒸気が発生することを確実に防止す
る。

さらに本発明においては、サブクール温度制御
信号と給水温度制御信号との高値選択制御を採用
したことにより、排熱回収ボイラ装置の定常負荷
運転から部分負荷運転にわたり、蒸気発生防止お
よび低温腐食防止が有効に効率よく実施される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排熱回収ボイラ運転方法を適
用する排熱回収ボイラ装置を示す配管構成図、第
２図は排熱回収ボイラの熱流量−温度の関係を示
す線図、第３図は本発明の排熱回収ボイラ装置に
適用した再循環水量の制御ブロツク図、第４図は
本発明に使用する高値優先回路による高値優先選
択制御を説明するための特性図である。１……排気ダクト、２……排熱回収ボイラ、３
……過熱器、４……蒸発器、５……節炭器、６…
…給水ライン、７……ドラム、８……循環水ポン
プ、９……再循環水ライン、１０……流量制御
弁、１１，１２，１３……温度センサ、１４……
開度制御部、１５，１６，１７……減算器、１８
……高値優先回路、１９……比例積分計算器。

Claims

【特許請求の範囲】

１ドラム出口熱水を給水に混入させる再循環水
ラインを備えた排熱回収ボイラにおいて、ドラム
内温度と節炭器の出口熱水温度との差であるサブ
クール温度差とサブクール温度設定値との計算値
と、節炭器入口給水温度と節炭器入口給水温度設
定値との計算値とを高値優先回路に入力し、この
高値優先回路で得られた高値の計算値に対応して
再循環水量を制御することを特徴とする排熱回収
ボイラ運転方法。