JPH0351605A - ボイラ給水系統の保護方法 - Google Patents

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〕 （産業上の利用分野） 本発明は、火力発電プラントの系統７１１故等によるフ
ァースト・カット・バック（以下、ＰＣＢという）及び
所内単独運転のような過渡運転状態時におけるボイラ給
水ポンプやボイラ給水ポンプ用ブースタポンプ等の保護
を図ったボイラ給水系統の保護方法に関する。

（従来の技術） 最近の火力発電プラントシステムにおいては、発電効率
を向上させるために負（Ｉ：ｊに応じてタービンへの流
入蒸気圧力を変化させる変圧運転を行うようにした設備
が開発されている。

この変圧運転を採用したプラントにおいては、一般に、
定格負荷運転付近では超臨界圧力が採用され、低負荷運
転付近では発電設備全体が最も効率良く運転できる圧力
が採用されている。

従来の上記変圧運転プラントを含めた一般的な火力発電
設備を第１図を参照して説明する。

即ち、復水器１から復水ボンブ２によって抽出され加圧
された復水は、低圧給水加圧器群３において蒸気タービ
ン抽気（図示せず）により加熱され、脱気器水位調節弁
１９を通過して脱気器４に送水される。そして、この復
水は、脱気器４において、蒸気タービン１１の途中段落
より抽出し抽気管１４を介して送気された蒸気タービン
抽気により加圧脱気されて貯水される。

この脱気器４内に貯蔵された復水は、脱気器降水管１３
を通過してボイラ給水ポンプ用ブースタボンブ（以下、
単にブースタポンプという）５ａ，５ｂ及びボイラ給水
ボンブ６ａ，６ｂに送られ、ここで順に加圧されて主蒸
気圧力に相当する圧力まで昇圧される。このボイラ給水
ボンブ６ａ，６ｂから吐出された給水は、高圧給水加熱
群７において更に加熱されて、ボイラ８に給水される。

このボイラ８での熱交換により、ここに供給された水は
蒸気となり、この蒸気が主蒸気止め弁９及び蒸気加減弁
１０を通過して発電機１２に直結した蒸気タービン１１
に供給され、ここで蒸スタ−ビン１１を回転させる仕事
を行って、この蒸気タービン１１に直結した発電機１２
により発電する。他方、仕事を終えた蒸気は、復水器１
に還流し、冷却水（図示せず）により冷却されて復水に
なるようなされている。

また、上記ボイラ給水ボンプ６ａ，６ｂには、該ボンブ
６ａ，６ｂの最低運転流量を確保するためのボイラ給水
系統保護装置が備えられている。

即ち、この給水系統保護装置は、ボイラ給水ポンプ６ａ
，６ｂの吐出管から分岐して、脱気器４に達するミニマ
ムフロー管１５ａ．１．５ｂと、このミニマムフロー管
１５ａ，１５ｂ内を流れる高圧水の流量を調節するミニ
マムフロー調節弁１６ａ．１６ｂと、ブースタポンプ５
ａ，５ｂから吐出された給水の流量を／ＩＮ定して上記
ミニマムフロー調節弁１６ａ，１６ｂに制御信号を送る
ミニマムフロー調節装置１７ａ，１７ｂとから主に構成
されている。

そして、このような火力発電プラントの運転中に、送電
系統の事故が発生した場合、ＰＣＢ若しくは発電所内単
独運転に移行するのであるが、この時、ボイラ８からの
ボイラ給水ポンブ６ａ，６ｂに対する給水流量要求は、
固定流量に切替えられる。この時の設定流量は、一般的
には定格流量の３０％程度を目安としている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような火力発電プラントの場合、
定格運転中の状態で脱気器４を流出した給水が、ブース
タポンプ５ａ，５ｂの入り口に到達するには、２０〜３
０秒程度の時間を要するのが一般的である。このため、
上記のような過渡運転状態に陥った場合、先の送れ■７
　１剃は、一般に６０〜１２０秒程度と長くなってしま
う。

一方、蒸気タービン１１においては、負荷の急変に対応
して蒸気加減弁１０が急激に閉方向に動作して蒸気の流
入量を減少させる。従って、脱気器４の加熱蒸気源であ
る蒸気タービン抽気圧力も低下することになる。

このような過渡運転状態の時の脱気器４とブスタボンプ
５ａ，５ｂの入口での状態量の変化を第５図に示す。

同図から明らかなように、ブースタポンプ５ａ，５ｂの
人口における圧力は、脱気器４の器内圧の変化に伴って
変化するが、温度は先に説明した通り時間遅れｂをもっ
て変化するため、ブースタポンプ５ａ，５ｂの人口吸水
温度に対する飽ｆ口江力Ｃの変化は、脱気器４の器内圧
力の変化に対して時間送れが生じる。このため、過渡運
転状態に移行する直前の運転状態によって、両圧力の変
化状況に差が生じる。この結果、 ａ−（ブースタポンプ人口圧力）一 （ブースタポンプ人口給水心度の飽和圧力）の圧力差ａ
の値が、ポンプに必要な押込水Ｘｉｎと同等の数値に達
するか、或いは負の数値となって、ポンプに損傷を与え
るか給水が確保できなくなってしまう場合が生じてしま
うといった問題点があった。

ここに、給水が確保できなくなると、ボイラ８を保護す
るため、発電設備全体を停止する必要が生じ、発電設備
を磯能を停止しなくてはならない。

また、この種の過渡運転状態に移行した場合は、プース
タポンブ５ａ，５ｂ及びボイラ給水ポンプ６ａ，６ｂは
、一台運転に移行させることが一般に行われている。

なお、上記のように、ボイラ８の要求する給水流量は、
ボイラ給水ボンプ６ａ，６ｂおよび允電所内単独運転等
の過渡運転状態に突入すると同１１ｊｔに、ボイラ８が
スリップしない程度の一定の流量に設定されている。こ
の流量は、発電設備の定格出力運転時給水流ｍ（ＥＣＲ
）の約３０％程度であるのが一般的である。

ここに、上記問題点を解消するため、脱気器降水管１３
内の給水滞留時間を短くする簡単で６”効な手段として
、脱気器降水管１３の全容積を小さくすることが考えら
れるが、定格出力運転時の管路抵抗及び配置的な制約か
ら、必ずしもこの手段が採用できるとは限らない。従っ
て、脱気器碍水管１３の容積は、プラント毎に固定され
ているとして、脱気器降水管１３内の給水滞留時間を短
くすることが必要となる。

また、脱気器降水管１３内に滞留した脱気器著水槽内の
貯水より温度の高い水の対流時間を短縮させる手段とし
ては、ブースタポンプ５ａ若しくは５ｂ及びボイラ給水
ポンブ６ａ若しくは６ｂの揚水量をボイラ８の要求給水
流量以上としてポンプの運転許容上限とするのが最も効
果的である。

しかしながら、現実的には、ブースタポンプ５ａ若しく
は５ｂ及びボイラ給水ボンブ６ａ若しくは６ｂの揚水量
Ｇは、 Ｇ−（ボイラ給水量）＋ （ミニマムフローライン流量） ここに、ミニマムフローライン流量は、ミニマムフロー
管１５ａ，　　ミニマムフロー；２！ＩＩ　＠弁１６ａ
若しくはミニマムフロー管１５ｂ，ミニマムフロー調節
弁１６ｂを介して脱気器４に還流する流量をいう。

として求められる値が、従来の一般的な設備に対して、
特別な配管ラインや弁類を追加しない状態における過渡
運転状態での最大揚水量であると考えられる。

ここに、ミニマムフロー調節弁１６ａ，１６ｂは、ボイ
ラ給水ポンブ６ａ，６ｂの過少流量運転保護のための設
備として利用されているため、ボイラ給水ポンプ６ａ，
６ｂの揚水量が運転最低水量以下にならないような制御
が行われている。このような過渡運転状態でのボイラ給
水要求瓜が、ボイラ給水ボンブ６ａ．６ｂの運転最低水
準以上である場合には、ミニマムフロー調節器１　７　
ａ　ｔ”：しくは１７ｂは、ミニマムフロー調節弁１６
ａ若しくは１６ｂに対する開信号を出力することはない
。

従って、ミニマムフロー調節弁１６ａ若しくは１６ｂは
、全閉状態のままであって、ボイラ給水ボンプ６ａ若し
くは６ｂの揚水量を増加させることはできない。

なお、発電設備が変圧運転プラントで、ボイラ給水ボン
ブ６ａ，６ｂが回転制御のポンプの場合には、このボイ
ラ給水ボンプ６ａ，６ｂの運転同転数は、第６図に示す
ように、ボイラ給水量と、主菖気圧力曲線ｅから求めら
れる主蒸気圧力と管路およびボイラ抵抗ｄを加算して定
まるポンプ吐出圧力ｆの両者を確保する特定の回転数と
なす必要がある。例えば、発電設備の定格での運転時に
は、点ｍ（ポンプ２台運転）の給水童とポンプ吐出圧力
の交点から求められる回転数で運転される。

この状態から、過渡状態運転に移行し、ボイラの給水要
求量がｉで示す値に設定された場合、般的にはボイラ給
水ポンプ６ａ，６ｂのどちらか一方を停止させて一台運
転とする。この時、蒸気タービン入口の主蒸気圧力は、
負荷の低下に佇って蒸気加減弁が閉動作し蒸気タービン
への蒸気の流入を絞るため急激に上昇する。

このような特殊な運転状態においては、変１エプレ〉ト
であっても負荷に対応して主蒸気圧力を変化させるよう
に運転は行わず、一定圧力運転とするのが一般的である
。従って、規定給水水量の線ｉ上に主蒸気圧力をプロッ
トするど、点Ｄに移動することになる。これに管路およ
びボイラ抵抗ｄを加算して求められるボイラ給水ポンプ
の吐出圧力の点ｋにボンブ１台分の運転点ｊから移行す
る。

つまり、過渡運転状態に移行する直前の運転状態によっ
て、ボイラ給水ボンプ６ａ若しくは６ｂの過渡運転状態
での運転点が変化することになる。

なお、同図において、ｇはボイラ給水ポンプ１台運転時
の許容最大流量曲線、ｈはボイラ給水ポンプ２台運転時
の許容最大流員曲線を示す。

本発明は上記に鑑み、過渡運転状態に突入した時に、Ｐ
ＣＢや発電所内単独運転等の負荷遮断信号を使用して、
ブースタポンプの人口の高温χ１流水（脱気器降水管内
に滞留している脱気器貯水温度より高い温度の給水）を
早急に脱気器降水管から排出し、更には高温水を脱気器
に回収し脱気器の圧力の低下速度を低減することによっ
て、ブスタポンプの有効押込水頭の低下を防１１，シ、
これによってブースタポンプ及びボイラ給水ポンプの運
転の安全性を確保し、ひいては発電プラントの過ａ運転
状態時の信頼性の向上を図ることがてきるこのを提１共
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） 上記目的を達或するため、本発明に係るボイラ給水ボン
ブ保護方法は、ボイラ給水ボンブを通過した高圧水を脱
気器に戻すミニマムフロー管を備え、このミニマムフロ
ー管内を流れるｍＷをミニマムフロー調節装置による制
御信号を介してミニマムフロー調節弁で調節するボイラ
給水系統の保護方法において、負荷遮断の過渡運転状態
への移行ｎｌに上記ミニマムフロー弁を開くとともに、
ボイラ吸水ポンプの吸込流量をボイラ給水量と上記ミニ
マムフロー管を流れるミニマムフロー量の六計の量にす
るようにしたものである。

（作　用） 上記のように横成した本発明によれば、ＰＣＢや発電所
内単独運転のような負ｆ貴遮断の過渡運中ｌミ状態時に
、ミニマムフロー調節弁を開とすることにより、ボイラ
給水量の減少による脱気器降水管内の高圧水の滞留時間
を短縮して、ブースタポンプの吸込部における給水温度
の低ド速度を速くすることかできる。従って、ブースタ
ポンプの吸込部における給水温度に対する飽和圧力の低
下速度は脱気器器内圧力の低下速度に近付くことになる
。

つまり、第３図に示す遅れ時間ｂが短くなることから、
ブースタポンプの吸込給水温度に対する飽和江力曲線Ｃ
もこの遅れ時間ｂの短縮分だけ経過哨間の遅いほう、即
ち同図左方向に移動する。この結果、 ａ−（ブースタポンプ入口圧力）一 （ブースタポンプ人口給水温度の飽和圧力）の圧力差ａ
の値が大きくなることになり、ボイラ給水ボンブ及びブ
ースタポンプの運転の安全性を確保することができる。

（大施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

本実施例は、通常の運転状態では従来の発電プラントと
同様となすとともに、ＰＣＢ或いは発７α所内単独運転
時のような過渡運転状態時にミニマムフロー調節弁１６
ａ，ｌ６ｂを全開とした運転とするために、過渡運転状
態によるミニマムフロー調節弁１６ａ，１６ｂの強制開
に必要な設備と、給水ポンプ６ａ，６ｂの給水流量制御
装置の制御設定値の設定回路を設けたものである。

即ち、第１図は本実施例を備えた系統図を示すもので、
上記従来例に、ミニマムフロー調節弁１６ａ，１６ｂの
強制開のための設備として、電磁弁１８ａ，１８ｂを設
置したものである。

この電磁弁１８ａ，１８ｂは、第２図に示すように、ボ
イラ給水ポンプ運転中の信号と、タイマ２０を通過した
遇渡運転状態の信号とを人力したアンド回路２１の出力
信号により、励磁または；ＩＩ（励磁状態となり、符号
反転回路２２を介して電磁弁１８ａ，１８ｂが励磁され
た時（即ち、通常のボイラ給水ポンプ運転中）にミニマ
ムフロー調節弁１６ａ，１６ａが閉じられ、無励磁の時
（即ち、過渡運転状態の時）にミニマムフロー．規節弁
１６ａ，１６ａが開くよう＋１１４　ｈｌされている。

一方、ＰＣＢ或いは発電所内ｌｉｔ独運転のような負荷
遮断の過渡運転状態への移行Ｈ．７に、ボイラ３は最低
条件として必要給水量を給水するようボイラ給水ポンプ
６ａ，６ｂに対して要求する。しかしながら、ミニマム
フロー調節弁１６ａ，１６ｂを強制開とした運転状態で
あるため、ボイラ８からの給水量要求に応じたボイラ給
水ポンプ６ａ，６ｂのみでこの運転状態を決定すると、
採用しているボイラ給水ポンブ６ａ，６ｂの回転数制御
方法によっては、ボイラ８の要求給水量をｉｉｆ保てき
ない場合があり、この要求給水量を確保できるよう考慮
する必要がある。

ただし、ここでは過渡運転状態でミニマムフローライン
を使用している場合ても、ボイラ給水ポンブ６ａ，６ｂ
の制御方法は、ボイラ８の要求給水量に応じて制御でき
る制御方法を保川しているものとする。

この実施例では、ＰＣＢ若しくは允電所西中独運転のよ
うな負荷遮断の過渡運転状態への移ｊＴ条件にて、電磁
弁１８ａ，１８ｂを無励磁状態として、ミニマムフロー
調節弁１６ａ，１６ｂを全開とする。そして、ボイラ８
からの給水要求量とボイラ給水ポンブ６ａ，６ｂの運転
状態によって定まるミニマムフローライン（ミニマムフ
ロー管１５ａ，１５ｂ及びミニマムフロー調節弁１６ａ
，１６ｂ全体として定まる）流量を加算して定まる運転
条件によるボイラ給水ボンブ６ａ．６ｂの運転を行うこ
とにより、従来のボイラ給水のものの送水に比較して、
ミニマムフローラインの流量を加算したボイラ給水ポン
プ６ａ，６ｂの運転になり、従来の過渡運転状態時に比
較して、脱気器降水管１３内の滞留水の排水を、例えば
１，５倍Ｕ度となすことができる。

これにより、ブースタポンプ５ａ，５ｂの人一給水瓜度
も脱気器降水管１３内の滞留水の排水速．度に応じて低
下するため、これに対する飽和比力も低下することにな
る。これにより、 ａ−（ブースタボンブ人口厘力）一 （ブースタポンプ人口給水温度の飽和比力）のＩＩｉ！
ａは、ＰＣＢ若しくは発車所西ｑｔ独運転のような負荷
遮断時の過渡運転状態への移行Ｉ＋，！ｔの経過時間の
如何を問わず、従来技術に比較して余裕が大きくなる。

つまり、脱気器４とブースタポンプ５ａ．５ｂの設定レ
ベルの差が、押込水頭として十分な状態となることにな
る。

第３図及び第４図は夫々異なる他の大施例を示すもので
、第３図に示すものは、ＰＣＢ若しくは発電所内単独運
転のような過渡運転状態に移行した際、ＰＣＢ若しくは
発電所Ｉ１１独運転の状態信号により、電磁弁を直接動
作させるようにしたものではなく、切替スイッチ２３を
使用して調節器２４への信号を切替え、ミニマムフロー
調節弁１６ａ，１．６ｂの全開に必要な、例えば全開バ
イアクのような同定設定信号に切替えることにより、ミ
ニマムフロー調節弁１６ａ，１６ｂの全開操作を行うよ
うにしたものである。

また、筆４図に示すものは、ＰＣＢ若しくは発電所内単
独運転のような過渡運転状態に移行した際、ＰＣＢ若し
くは発電所単独運転の状態信号により、電磁弁を直接動
作させるようにしたちのではなく、切替スイッチ２２を
使用して調節器２４への信号を切替え、ミニマムフロー
調節弁の全開に必要な制御用固定設定信号をボイラから
の給水要求信号とその時点におけるミニマムフローライ
ンの流量計算値（例えば、ボイラ吸水ポンプの吐出圧力
と脱気器器内圧力の差を２！準にして関数発生器２５か
ら求めた値）との和として求めた値に切替えるようにし
たものである。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、発電設備の大幅
な変更や改造を加えることなく、ブースタポンプの吸入
部における高圧水の滞留時間を大幅に短縮することがで
きる。

この高圧水の対流時間の短縮によって、ＰＣＢ若しくは
発電所内単独運転のような過渡運転状態でのブースタボ
ンブ及びボイラ吸水ポンプの運転の安全性は勿論、ひい
ては発電設備の運転の安全性と信頼性を向上させること
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飼を崗えた１発電設碕の系統図
、第２図は第１図の要部を示すブロック図、第３図及び
第４図は夫々異なる他の実施例を示す第１図相当図、第
５図は過渡運転状態における経過時間と圧力・温度及び
負荷の変化の状態を示すグラフ、第６図はボイラ給水量
（又は発電負荷）と吐出圧力の関係を示すグラフである
。 １・・・復水器、２・・・復水ポンプ、４・・・脱気器
、５ａ，５ｂ・・・ブースタボンブ、６ａ，６ｂ・・・
ボイラ給水ポンプ、８・・・ボイラ、１１・・・蒸気タ
ービン、１２・・・発電機、１３・・・脱気器降水管、
１５ａ，１５ｂ・・・ミニマムフロー管、１６ａ，１６
ｂ・・・ミニマムフロー調節弁、１　７　ａ　，　　１
　７　ｂ・・・ミニマムフロー調節弁、１８ａ．１８ｂ
・・・ホ磁弁、２３・・・切替スイッチ、２４・・・調
節器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ボイラ給水ポンプを通過した高圧水を脱気器に戻すミ
   ニマムフロー管を備え、このミニマムフロー管内を流れ
   る流量をミニマムフロー調節装置による制御信号を介し
   てミニマムフロー調節弁で調節するボイラ給水系統の保
   護方法において、負荷遮断の過渡運転状態への移行時に
   上記ミニマムフロー弁を開くとともに、ボイラ吸水ポン
   プの吸込流量をボイラ給水量と上記ミニマムフロー管を
   流れるミニマムフロー量の合計の量にすることを特徴と
   するボイラ給水系統の保護方法。