JPH0619201B2 - 排熱回収ボイラの停止方法 - Google Patents

排熱回収ボイラの停止方法

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JPH0619201B2
JPH0619201B2 JP59195745A JP19574584A JPH0619201B2 JP H0619201 B2 JPH0619201 B2 JP H0619201B2 JP 59195745 A JP59195745 A JP 59195745A JP 19574584 A JP19574584 A JP 19574584A JP H0619201 B2 JPH0619201 B2 JP H0619201B2
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、脱硝装置を備えた排熱回収ボイラの停止方法
に関する。
〔従来の技術〕
最近の電力需要の変化に応じて、ピーク負荷用としてガ
スタービンを採用する傾向が高まつている。このよう
に、ガスタービンを用いた場合、ガスタービンに対して
運動エネルギを与えた高温ガスは排熱回収ボイラに導か
れ、当該排熱回収ボイラでは、その熱を利用して蒸気を
発生させる。発生した蒸気は蒸気タービンに導かれ、こ
れを駆動して発電を行なう。以上のようにして、ガスタ
ービンと蒸気タービンによる複合サイクル発電が実施さ
れ、これにより省エネルギが図られる。
通常、上記の排熱回収ボイラには、タービンからの排ガ
ス中に含まれる窒素酸化物(NO)を除去するため脱
硝装置が組込まれている。この脱硝装置にあつては、触
媒が効果的に作用するのは一定の温度域に限られ、この
温度域から外れた温度では触媒の効果は大幅に減少す
る。これを図により説明する。
第5図は脱硝装置の脱硝有効温度範囲を示すグラフであ
る。図で、横軸には時間、縦軸には温度がとつてある。
図の斜線で示される範囲が脱硝有効範囲であり、その上
限の温度がT、下限の温度がTで示されている。温
度Tは約400℃であり、温度Tは約200℃であ
る。したがつて、排ガス温度が上記斜線の温度範囲にな
いと有効な脱硝は行なわれず、排煙中に多量のNO
含まれることとなる。
[発明が解決しようとする課題] 一方、最近のボイラ運転においては、その高効率化を計
るため、変圧運転方式が採用されている。これを第6図
(a)に示す。図で、横軸には負荷、縦軸にはドラム圧力
がとつてある。図に示すように、変圧運転方式において
は、負荷が小さい場合はドラム圧力を一定の低い値と
し、ある負荷点を超えると負荷の大きさにほぼ比例して
ドラム圧力を変化するような運転を行なう。このため、
ボイラ停止時にはドラム圧力は低くなる。この状態か
ら、ボイラバンキングに入ると、再起動時のドラム圧力
は第6図(b)に示すようにさらに低下する。図で、横軸
には時間、縦軸にはドラム圧力がとつてある。図示のよ
うに、ドラム圧力はバンキング開始から時間が経過する
につれて徐々に低下してゆき、ドラムの再起動時には極
めて低い圧力となる。1例を挙げると、8時間のボイラ
バンキング中に、ドラム圧力は約20atg降下して1
0atg(飽和温度183℃)前後の残圧となる。
上述した脱硝有効温度範囲および変圧運転方式のため、
ボイラ再起動時にはボイラから排出される排煙中に多く
のNOが含まれることとなる。即ち、ボイラ再起動時
に排ガスがボイラに供給されるが、脱硝装置の上流側に
は過熱器、蒸発器等の伝熱管群が配置されており、又、
再起動時のドラム残圧が低いため上記伝熱管群内の受熱
媒体温度が低く、供給された排ガスはこれらの伝熱管群
に多くの熱を奪われる。この結果、ボイラ再起動時に脱
硝装置に流入する排ガス温度は、第5図の曲線Aに示す
ように温度T(約180℃)となり、触媒が効果的に
作用する温度(以下、触媒好適温度という)以下とな
る。そして、触媒好適温度に達するまでにはボイラ再起
動後相当長時間を要することになる。したがつて、ボイ
ラ再起動時から排ガス温度が触媒好適温度に達するまで
の間、排ガス中に含まれるNOは脱硝装置において有
効に除去されず、この間、排煙中のNOの量が増加す
ることとなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上記従来の問題点を解決し、何等特殊
の装置を用いることなく、ボイラ再起動時、ボイラから
排出されるNOを低減することができる排熱回収ボイ
ラの停止方法を提供するにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明は、蒸気を発生する
ドラムと、このドラムの缶水を排ガスにより加熱する蒸
発器と、発生した前記蒸気を負荷に供給する主蒸気管
と、この主蒸気管に接続されて前記負荷をバイパスする
バイパス管と、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱
硝装置とを備えた排熱回収ボイラにおいて、この排熱回
収ボイラの停止時、前記主蒸気管および前記バイパス管
を通過する蒸気量をそれぞれ制御して前記ドラムの圧力
を昇圧し、ボイラ再起動時の前記ドラムの残圧を高める
ことを特徴とする。
[作用] ボイラ停止時に、主蒸気管およびバイパス管を通過する
蒸気量をそれぞれ制御してドラムの圧力を上昇させ、こ
れにより、ボイラ再起動時のドラムの残圧を高めて脱硝
装置の排ガス上流側の伝熱管群の受熱媒体の温度を高く
保持し、ボイラ再起動時の排ガス温度が触媒好適温度に
なるようにする。
[実施例] 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図(a),(b),(c)は本発明の実施例に係る排熱回収
ボイラの停止方法を示すタイムチャート、第2図は第1
図(a)乃至(c)に示す停止方法を適用する通常の排熱回収
ボイラの系統図である。まず、第2図に示す排熱回収ボ
イラについて説明する。図で、1はガスタービン、2は
ガスタービン1からの排ガスGを導入する排ガスダク
ト、3は過熱器、4は第1の蒸発器、5は脱硝装置、6
は第2の蒸発器、7は節炭器である。過熱器3、第1お
よび第2の蒸発器4,6、脱硝装置5、節炭器7は排ガ
スダクト2で構成される排ガス流路内に配置されてい
る。8は蒸気を発生するドラム、9はドラム8で発生し
た蒸気により駆動される蒸気タービン、10は蒸気を凝
縮して水に戻す復水器、11は復水器10の水をドラム
8に給水する復水ポンプである。
復水器10の水は復水ポンプ11により給水Wとなつて
節炭器7で排ガスGにより予熱されてドラム8内に供給
される。ドラム8の水は下降管13を通つて下降し、管
路1a,14bを経て蒸発器4,6へ導入され管路15
a,15bを経てドラム8内に戻る。このようにして、
循環流動する間に、蒸発器4,6において排ガスGの加
熱により生じた蒸気は飽和蒸気管16により過熱器3に
導入され、ここで排ガスGにより過熱され、過熱蒸気と
して主蒸気管17を経て蒸気タービン9へ供給される。
18は主蒸気管に接続され、蒸気タービン9をバイパス
して蒸気を直接復水器10に導くタービンバイパス管で
ある。又、19は蒸気タービンへの蒸気の流量を調節す
る蒸気タービン加減弁、20は蒸気タービン9への蒸気
の供給量により蒸気のバイパス量を調節するタービンバ
イパス弁、21は排ガスダクト2のダンパである。上記
の蒸気発生動作中、脱硝装置5は排ガスG中のNO
除去する動作を行なう。
ここで、第1図に示すグラフに基づいて、ボイラ停止に
伴なう本実施例のプラント停止過程を説明する。プラン
ト停止の際、蒸気タービン9の停止時のメタル温度を高
く保持して際起動時の起動時間を短縮するために、ガス
タービン1をある負荷で保持した状態において、蒸気タ
ービン9を先行して停止する。この状態が第1図(a),
(c)に示される。蒸気タービン9の停止は蒸気タービン
加減弁19を調節して第1図(a)に示すように蒸気流量
を減少させて行なわれ、この間余剰蒸気量はタービンバ
イパス弁20によりドラム8のドラム圧力を制御しなが
らタービンバイパス管18を経て復水器10へダンプさ
れる。第1図(a)で斜線部分が余剰蒸気量となる。蒸気
タービン9が停止した後、第1図(c)に示すように、ガ
スタービン1が停止過程に入る。
従来の停止方法においては、ガスタービン1が停止過程
に入ると、これに伴なつて冷却によりドラム8の圧力が
第1図(b)の実線Cで示すように圧力Pから低下して
ゆき、ガスタービン1の停止時には圧力Pに低下す
る。そして、この状態でボイラの出口ダンパ21が全閉
されてボイラバンキング状態に入る。バンキング中、ボ
イラは自然放熱等により冷却されるので、ドラム8の圧
力は第1図(b)に示すように圧力Pからさらに低下す
る。したがつて、ボイラ再起動時、ドラム圧力は極めて
低い圧力Pになつており、伝熱管群内の受熱媒体温度
も低く、前述のように、脱硝装置5に流入する排ガスG
の温度も低下することとなる。
しかしながら、本実施例においては、上記従来の停止方
法とは異なり、プラント停止過程において、タービンバ
イパス18を経て復水器10へダンプされる蒸気量を、
タービンバイパス弁20によつて絞り込む方法が採られ
ている。これにより、ドラム8の圧力は第1図(b)の2
点鎖線Dに示すように上昇し、ボイラバンキング状態に
入る時点においては圧力Pまで昇圧される。上述のよ
うに、バンキング中、ボイラは冷却され、ドラム8の圧
力も第1図(b)の2点鎖線Dに示すように低下してゆ
く。しかし、ボイラバンキング開始時に圧力Pまで昇
圧されたドラム圧力は、バンキング中の冷却による圧力
低下があつても、ボイラ再起動時には圧力Pを保持
し、この圧力は従来の停止方法におけるボイラ再起動時
の圧力Pより遥かに高い圧力である。この結果、伝熱
管群内の受熱媒体温度も高い温度に保持され、ボイラ再
起動時に排ガスGから奪う熱量が減少し、排ガスGの温
度は低下せず、第5図の曲線Bに示すように、触媒好適
温度に保持することができ、従来の停止方法に比較し、
排煙中のNOの量を大幅に減少することができる。
ここで1例を挙げると、ボイラ停止時、ドラム8の圧力
を60atg(P=60atg)まで昇圧させると、
8時間のバンキングの後のドラム8の残圧は約30at
g(P≒30atg,飽和温度約235℃)となる。
この結果、過熱器3、蒸発器4内の受熱媒体の温度は約
235℃に保持され、再起動時に導入される排ガスGは
ほとんど温度降下を生ずることなく、第5図に示す温度
(約230℃)で脱硝装置5に流入する。
第3図はボイラ再起動後のボイラから排出されるNO
総量、排ガス量、排ガス温度の特性図である。図で、横
軸には時間がとつてあり、又、実線はボイラ再起動時の
ドラム残圧が30atg、一点鎖線はドラム残圧が10
atgの場合を示す。図から明らかなように、ドラム残
圧が10atgの場合、ボイラから排出されるNO
量は、しばらくの間NO規制値を大きく超えるのに対
し、ドラム残圧が30atgの場合、ボイラ再起動時以
後NO規制値を超えることはない。したがって、ドラ
ム残圧を高める本実施例の停止方法が、NO低減に極
めて有効であることが判る。
第4図は、第1図(a)乃至(c)に示す停止方法を適用する
他の排熱回収ボイラの系統図である。図で、第2図に示
す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。なお、排ガスダクト2内の諸装置の図示は省略され
ている。23はドラム8に取付けられてドラム圧力を検
出する圧力検出器、19′は圧力検出器23の検出信号
により制御される蒸気タービン加減弁、20′は圧力検
出器23の検出信号により制御されるタービンバイパス
弁である。
本実施例においては、第1図(b)の2点鎖線Dに示すよ
うに、プラント停止過程においてドラム圧力を上昇させ
るが、この圧力上昇が急激であるとドラム8の設計圧力
を超えるおそれが生じる。第4図に示すボイラはこのよ
うな事態を防止するもので、ドラム圧力が一定圧力を超
えると圧力検出器23がこれを検出し、信号を蒸気ター
ビン加減弁19′、タービンバイパス弁20′に出力
し、これらの弁を開く方向的に制御してドラム圧力の上
昇を抑え、ドラム圧力を安全に昇圧することができる。
このように、本実施例では、プラントの停止過程におい
て、タービンバイパス弁を絞つてドラム圧力を昇圧し、
ボイラ再起動時の残圧を高めるようにしたので、系統中
に特殊な装置を介在させたり、系統に変更を加えたりす
ることなく、短に運転方法のみで、ボイラ再起動時脱硝
装置に流入する排ガス温度の低下を防止してこれを触媒
好適温度範囲内に保持することができ、ボイラから排出
されるNOを大幅に低減することができる。
なお、上記蒸気実施例の説明では、排ガス源をガスター
ビンとして説明したが、ガスタービンに限ることはな
く、排ガス源が工業炉や産業処理整備等であつても適用
することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、プラントの停止過程に
おいて、負荷をバイパスするバイパス管の通過蒸気量を
制御し、ドラム圧力を昇圧してボイラ再起動時のドラム
残圧を高めるようにしたので、特殊の装置を用いること
なく、ボイラ再起動時、ボイラから排出されるNO
低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b),(c)は本発明の実施例に係る排熱回収
ボイラの停止方法を示すタイムチヤート、第2図は第1
図(a),(b),(c)に示される停止方法を適用する排熱回
収ボイラの系統図、第3図はボイラから排出されるNO
総量を示すグラフ、第4図は第1図(a),(b),(c)に
示される停止方法を適用する他の排熱回収ボイラの系統
図、第5図は脱硝有効温度範囲を示すグラフ、第6図
(a),(b)は変圧運転方式におけるドラム圧力の特性図で
ある。 1……ガスタービン、2……排ガスダクト、3……過熱
器、4,6……蒸発器、5……脱硝装置、8……ドラ
ム、9……蒸気タービン、17……主蒸気管、18……
タービンバイパス管、19,19′……蒸気タービン加
減弁、20,20′……タービンバイパス弁、23……
圧力検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−179309(JP,A) 特開 昭57−196004(JP,A) 特開 昭59−153003(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸気を発生するドラムと、このドラムの缶
    水を排ガスにより加熱する蒸発器と、発生した前記蒸気
    を負荷に供給する主蒸気管と、この主蒸気管に接続され
    て前記負荷をバイパスするバイパス管と、前記排ガス中
    の窒素酸化物を除去する脱硝装置とを備えた排熱回収ボ
    イラにおいて、この排熱回収ボイラの停止時、前記主蒸
    気管および前記バイパス管を通過する蒸気量をそれぞれ
    制御して前記ドラムの圧力を昇圧し、ボイラ再起動時の
    前記ドラムの残圧を高めることを特徴とする排熱回収ボ
    イラの停止方法。
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