JPH04128502A - 蒸気タービンプラント - 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】 し産業上の利用分野〕 本発明は、＃気タービンプラントに係り、特にタービン
バイパス装置をもつ蒸気タービンプラントに関する。

［従来の技術〕 一般に、火力発電及び原子力発電用蒸気タービンプラン
トでは、プラントの起動時、ある１）は。

負荷遮断時に２ボイラあるいは原子炉などの蒸気発生器
からの蒸気をタービンに供給させることなくタービンを
バイパスさせて復水器ヘダンブするタービンバイパス装
置が設けられている。

第２図は、上述の従来のタービンバイパス装置を備えた
蒸気タービンプラントの系統図を示す。

ボイラ１で発生した蒸気は、主蒸気管２を経て高圧ター
ビン４へ導入され、高圧タービン４で所定の仕事を行っ
た蒸気は、低温再熱管５を経由して再熱器６に導かれる
。再熱器６で加熱された蒸気は、高温再熱蒸気管８を経
て中圧タービン９、及び、低圧タービン１１へ供給され
、そこでそれぞれ仕事を行い発電機１４を駆動する。低
圧タービン１１で仕事を終えた蒸気１２．１３は排気蒸
気管１５によって復水［１１６に導入される６復水器１
６で凝縮した復水は、復水ポンプ１７によって複数個の
低圧給水加熱９１Ｂ、１９．２０を、順次１通過した後
、脱気器２１に送られ復水中のガス成分が除去される。

脱気器２１咎経た復水はさらに給水ポンプ２５によって
昇圧された後、複数個の高圧給水加熱！！２２，２３．
２４に、順次、送給されて加熱されて、最終的には高温
、高圧のボイラ給水２６となってボイラ１へ還流される
。

蒸気タービンプラントでは、通常、主蒸気管２と低温再
熱蒸気管５とは開閉弁３０をもつ高圧バイパス蒸気管２
８を介して互いに連接し、また、高温再熱蒸気管８に連
接した低圧バイパス蒸気管４７には、開閉弁４８及び減
温器４９が設けられ、復水ポンプ１７出口の復水の一部
を冷却水として弁５０を介して減温器１９に供給し、バ
イパス蒸気の減温を行なう。

このようなタービンプラントでは、プラントの起動時、
あるいは、負荷遮断時に、ボイラ１で発生した蒸気は、
開閉弁３０．４８を開くことにより、主蒸気管２に接続
された高圧バイパス蒸気管２８を通り、再熱器６．低温
再熱蒸気管８及び低圧バイパス蒸気管４７を経て復水器
１６へ回収さ九る。

〔発明が解決しようとするｉ題〕

従来技術を示した蒸気タービンプラントでは。

プラントの起動時あるいは負荷遮断時にボイラで発生し
た蒸気が、バイパス蒸気管を経由して復水器へ導入され
るので、ボイラで発生した蒸気の有効な熱エネルギが何
ら仕事をせずに復水器に吸収されることなり、熱エネル
ギを無効に放出することになって、プラント熱性能の面
から大きな損失になる。

特に、最近の電力需要形態は昼間需要が多くなり、夜間
電力の需要が比較的少ないという運用形態の傾向が強く
、需要の変動が激しくなっている。

このような昼夜間の電力需要の不均衡に対応する一方法
として、蒸気タービンプラントにタービンバイパス装置
を設けて、毎日起動、停止を速やかに行う方法がとられ
ているが、この方法のみでは、前述のように、有効な熱
エネルギを無効に復水器へ吸収させるだけで、熱損失の
増大を招いてしまう、従来、このようなタービンバイパ
ス蒸気の有効な利用技術に関する提案は、極めて少なく
、僅かに実開昭５９−９１４０３号や実開昭５９−５２
１０６号公報に開示されているような、バイパス蒸気の
減温制御やバイパス蒸気管のウオーミング技術に関する
提案が見られるだけであ・る、従って、従来のタービン
バイパス装置を具備した蒸気タービンプラントでは、バ
イパス蒸気の有効利用あるいは回収法について何ら考慮
されておらず、プラントの熱性能の面からみると問題が
あった。

本発明の目的は、タービンバイパス装置を備えた蒸気タ
ービンプラントにおいて、蒸気タービンをバイパスする
蒸気のエネルギを回収して、有効に利用し得るようにし
た蒸気タービンプラントを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、蒸気タービン
をバイパスした蒸気の熱エネルギを、溶融塩などの蓄熱
材の潜熱、顕熱で蓄える蓄熱器と飽和状態の熱水の形で
蓄熱する蓄熱槽（蒸気エバポレータ）から構成される装
置 装置で得られる蒸気及び熱水のもっ熱エネルギを給水加
熱器の加熱源及び給水ポンプ，復水ポンプ書動タービン
の駆動源として回収することによって、蒸気タービンプ
ラントの熱効率改善を図るようにした。

また５本発明は、蒸気タービンをバイパスした蒸気をボ
ルテツクスチユーブに導くことによってより高温の蒸気
にエネルギ分離し７、その高温蒸気と復水などの低温流
体との熱交換によって高温の熱水を蓄え、タービン運転
時には、上記高温熱水を給水加熱器の加熱源や給水ポン
プ、復水ポンプなどの補機動力の駆動源とじ１て回収す
る手段を設けるようにした９ 〔作用〕 タービンバイパス蒸気管に連接しまた蓄熱器は、例えば
、Ｋ（”：Ｑ−ＬｉＣΩ、などの溶融塩を蓄熱材とし、
で、これを多数のカプセルに充填密封した圧勾容器で２
バイパス蒸気はカプセル形蓄熱材の外側の間隙を流れ熱
交換し５、高温のバイパス蒸気の熱エネルギは、溶融塩
の顕熱及び潜熱で蓄えらおる。一方、バイパス蒸気は、
蓄熱材との熱交換により高温の飽和状態の熱水に相変化
をし、蓄熱器に連接した蓄熱槽に蓄えられる。蒸気ター
ビンに運転状態になった場合には、蓄熱槽に蓄えた熱水
を減圧し２てフラッシュ蒸気（飽和蒸気）を発生させ、
この蒸気をさらに蓄熱器に導くことによって。

高温溶融塩を熱交換させて過熱蒸気にし、過熱蒸気を蒸
気タービンプラントの復水を加熱する給水加熱器の加熱
源として有効に利用すると共に、さらに、復水を循環す
る復水ポンプの駆動蒸気タービンの駆動蒸気源、あるい
は、復水を昇圧する給水ポンプの駆動蒸気タービンの駆
動蒸剣源として有効に利用する。勿論、蓄熱槽を減圧し
ない場合には、熱水のままで蓄熱器に導くことも可能で
あり、蓄熱器の高温溶融塩との熱交換により高温の熱水
を、給水加熱器の加熱源とすることや、復水ポンプ及び
給水ポンプの駆動源を熱水タービンとして利用すること
もできる。

また、もう一つのバイパス蒸気の熱エネルギ回収法とし
て、タービンバイパス蒸気をボルテツクスチユーブに導
くことによって、ボルテツクスチユーブ内の旋回流発生
ノズルにより強い旋回流れを生し、させて、高温蒸気と
低温蒸気にエネルギ分離させ、この高温蒸気と復水との
熱交換を行う減温装置に導いて高温の熱水をつくり、熱
水をリザ＝−ブタンクに蓄え、タービン運転時にはこの
熱水を給水加熱器や復水ポンプ及び給水ポンプなどの補
機動力源とし、で利用することによって、タービンバイ
パス蒸気の有効な回収が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図において、再熱器６で再熱さ九た蒸気Ｆ中圧ター
ビン９に供給する高温再熱蒸気管８には、再熱蒸気を中
圧タービン９等にバイパスして流通させる低圧バイパス
蒸気管２７の一端が接続されており、その低圧バイパス
蒸気管２７の先端は蓄熱器３３に接続されている。低圧
バイパス蒸気管２７には、開閉弁２９及び減圧装置３１
が設けられている、蓄熱器３３は、ＫＣＤ−ＬｉＣ１！
などに代表さする溶融塩を蓄熱材とした多数のカプセル
形の蓄熱部材３４で構成され、この蓄熱器３３に流入し
たバイパス蒸気３２は、カプセル形蓄熱材３４の外側の
間隙を流れて熱交換する。すなわち、高温のバイパス蒸
気の熱エネルギは、溶融塩の顕熱及び潜熱によって蓄熱
材３４に蓄えられる、一方、熱交換した蒸気３５は、高
温の飽和状態の熱水に相変化し、熱水流出管３６及び開
閉弁３７ａ。

３７ｂを経由して蓄熱槽３９に蓄えら九る、このように
してタービン起動時、あるいは、負荷遮断時のタービン
バイパス蒸気３２は蓄熱槽３９に蓄えら九ることになる
。また、蓄熱槽３９に蓄えられた熱水４０は、槽内の圧
力が変化しない場合には熱水のみで満たされるが、槽内
圧力を減圧すればフラッシュ蒸気が発生するので飽和蒸
気４０′と熱水４０との二相状態で保持することも可能
である。一方、タービンが負荷運転状態になると、蓄熱
槽３９に蓄えられた飽和蒸気４０’あるいは熱水４０を
開閉弁４１．蒸気導出管４２を経て、蓄熱器２２へ導く
。蓄熱器３３に導かれた飽和蒸気４０’あるいは熱水４
０は、より高温の熱エネルギを蓄えたＭ熱材と熱交換し
、高温の過熱蒸気あるいは熱水となって蓄熱器３４がら
排出される。

この高温化したバイパス蒸気３５は、流量制御弁５９、
逆止弁６０を経由して加熱管５６から給水加熱器２０に
導かれ、給水加熱器２０の内部で復水１８を加熱する。

従来の蒸気タービンプラントでは、給水加熱器２０の加
熱源は、タービン段階の途中から抽気した抽気蒸気６２
だけであるが、本発明のようにタービンバイパス蒸気の
熱エネルギを加熱源を利用することにより、抽気蒸気量
の低減によるタービン性能の向上あるいは給水加熱器２
ｏの熱交換性能の改善を図ることが可能である。

さらに、蓄熱器３３によって高温化したバイパス蒸気３
５の一部を加熱管５６から分岐し、流量制御弁５４を経
由して復水ポンプ１７を駆動する蒸気タービン、あるい
は、熱水タービン４５に導入管５５によって導き、復水
ポンプ駆動タービン４５を駆動させる。また、導入管５
５の分岐導入管５７から流量制御弁５８を経由して給水
ポンプ２５を駆動する蒸気タービンあるいは熱水タービ
ン４６へ導き、給水ポンプ駆動タービン４６を駆動させ
る。最近の大容量蒸気タービンプラントでは、給水ポン
プや復水ポンプの容量も大形化し、これらを駆動するタ
ービン容量が発電機出力の数％にも達する場合があり、
これら補機動力源として、本発明のバイパス蒸気を回収
した熱エネルギを利用することが可能であり、プラント
の熱効率改善の効果が大きくなる。なお、第１図に示し
た実施例では、蓄熱器３３と蓄熱槽３９を夫々−基ずつ
構成し、この蓄熱装置によって発生した蒸気あるいは熱
水を一個の給水加熱器２０に導く方法を例示しているが
、勿論、−組ずつの組合せに限定する必要はなく、蓄熱
装置を多段に配備して、各段の蓄熱装置から導出される
蒸気を、複数の給水加熱器へ導くような構成にすること
も可能である。

本発明では、上記の実施例の他のタービンバイパス蒸気
の有効な回収法として簡便な方法を提案する。その詳細
は、第３図及び第４図に示した実施例を用いて説明する
。第３図は、再熱器６から中圧タービン９に導入する高
熱再熱蒸気管８から分岐したタービンバイパス蒸気管２
７に導かれたバイパス蒸気は、開閉弁２９．減圧装置［
３１を経由して減温装置５２に導かれる。減温装置５２
では、タービンバイパス蒸気が復水器１６下流の復水ポ
ンプ１７出口から分岐した減温水管５１によって復水を
導き、その復水により減温、凝縮し、熱水状態となる。

この復水は、減温装置５２に連接した熱水リザーブタン
ク５３に導入して、蓄えられる。そして、タービンが負
荷運転状態になると、高温の熱水を蓄えたリザーブタン
ク５３がら。

流量制御弁５９．６０を介して、熱水が給水加熱器２０
への加熱源、あるいは、復水ポンプ１７の駆動タービン
４５の駆動用熱水あるいは給水ポンプ２５の駆動タービ
ン４６の駆動用熱水として回収し、タービンバス蒸気の
有効利用を図る。また、熱水リザーブタンク内の圧力を
適宜制御することによって、第ブの実施例に示した蓄熱
槽と同時にフラッシュ蒸気の発生も可能であることはい
うまでもない。この場合には、復水ポンプ１７や給水ポ
ンプ２５の駆動タービン４５．４６は飽和蒸気駆動とタ
ービンとなる。

第４図は、第３図に示した実施例の効果をさらに高める
手段として提案するもので、タービンバイパス蒸気を導
入する減温装置５２の上流に、ボルテツクスチユーブ６
１を配備し、ボルテツクスチユーブでエネルギ分離した
高温蒸気７６を減温装置ｉ５２に導くことによって、よ
り高温の熱水を熱水リザーブタンク５３に蓄えることが
できる。

この方法によれば、第３図に示した実施例に比べてより
高温の熱水あるいは蒸気を給水加熱器（第４図に例示）
、復水ポンプ及び給水ポンプ（第８図に例示）に供給す
ることが可能になるので、給水加熱器の熱交換効率や補
機動力駆動タービンの出力増加を図ることができ、プラ
ントの熱効率向上に寄与することができる。なお、第３
図及び第４図に例示した実施例は、減温装置１５２と熱
水リザーブタンク５３及び付設したボルテツクスチユー
ブ６１が一基ずつで構成され、これらから得られた熱水
が給水加熱器２０−っだけを加熱する手段を例示したが
、第６図に示すように、熱水生成装置を多段に構成して
、複数の給水加熱器への加熱源として利用することもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は、このように構成して蒸気タービンに起動時、
あるいは、負荷遮断時に、タービンをバイパスした蒸気
を蓄熱槽あるいは熱水リザーブタンクに一担蓄えて、タ
ービンの負荷運転時にそこで得られた蒸気あるいは熱水
を給水加熱器や補機動力駆動タービンに供給できるよう
にしたので、タービンから油気蒸気量を低減することに
よってボイラ発生蒸気量を少なくすることができ、ボイ
ラの燃料消費量を節約できる。また、定格の発電機出力
の数％にも達する補機動力駆動タービンの駆動蒸気を大
幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した蒸気タービンプラントの系
統図、第２図は、従来のタービンバイパス装置をもつ蒸
気タービンプラントの系統図、第３図ないし第６図は本
発明の変形、応用例祭示す蒸気タービンプラントの系統
図を示す６１・・ボイラ、４・・・高圧タービン、９・
・中圧タービン、２０・・・給水加熱器、２７・・・バ
イパス蒸気管、３３・蓄熱器、 ・蓄熱槽、 ４５゜ ４６・・補機 動力駆動タービン、 ５２・・・減温装置、 ５３・・・熱水 筑　２ 図 第 ６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービンバイパス装置を具備した蒸気タービンプラ
   ントにおいて、 蒸気タービンをバイパスした蒸気の保有する熱エネルギ
   を、蓄熱材の潜熱及び顕熱で蓄える蓄熱器に導くことに
   よつて熱交換し、熱交換後の飽和熱水あるいは飽和蒸気
   を蓄熱槽に、一旦、蓄えて、前記蒸気タービンの負荷運
   転時に、前記飽和熱水あるいは前記飽和蒸気を前記蓄熱
   器に戻して、前記蓄熱材と熱交換させ高温の熱水、ある
   いは、過熱蒸気を給水加熱器の加熱源や復水ポンプ、あ
   るいは、給水ポンプなどの補機動力駆動タービンの駆動
   用流体として供給することを特徴とする蒸気タービンプ
   ラント。 ２、タービンバイパス装置を具備した蒸気タービンプラ
   ントにおいて、 蒸気タービンをバイパスした蒸気をボルテツクチユーブ
   に導入し、前記ボルテツクスチユーブによつてエネルギ
   分離した高温蒸気を復水などの低温流体と熱交換させる
   減温装置とこれに連接した熱水リザーブタンクを備え、
   前記熱水リザーダタンクに熱水あるいは蒸気を、一担、
   蓄え、前記蒸気タービンの負荷運転時に、前記熱水ある
   いは前記蒸気を給水加熱器の加熱源及び前記補機動力駆
   動タービンの駆動用流体として供給することを特徴とす
   る蒸気タービンプラント。