JPH07318006A - 蒸気発生設備における白煙防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気発生設備の排ガス煙突の白煙発生を防止
する。 【構成】 ボイラー１内にエコノマイザ２，熱回収器６
をもつ蒸気発生設備で、エコノマイザ２からボイラー給
水を導入して気水分離するフラッシャー５を備え、フラ
ッシャー５からのドレンを給水管13に介装した混合器４
に導入して給水の加熱が行なわれる。またエコノマイザ
２の近傍における給水温度を測定する温度検出器９ａを
設け、さらに温度検出器９ａの検出信号に応じて制御装
置10により開度制御される圧力調節弁７をフラッシャー
５の（低圧）蒸気取り出し管12に取り付け、温度検出器
９ａで検出された給水温度が、排ガス煙突３に白煙を発
生する温度（例えば130℃）以下のとき、制御装置10で
圧力調節弁７を絞り混合器４に供給されるドレン温度を
高めて給水温度を高くし、これにより排ガス温度を高く
して、煙突の白煙発生を防止できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、節炭器（エコノマイ
ザ）内蔵型ボイラーとフラッシャーとを併せもつ蒸気発
生設備における煙突出口の白煙防止装置に関し、特に煙
突排ガス温度をボイラー給水温度を調整することによ
り、煙突出口の白煙を防止するようにした、蒸気発生設
備における白煙防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一部の発電プラントでは、図３に
示すような蒸気発生設備が用いられている。すなわち図
３において、符号１はボイラーを示しており、ボイラー
１の内部には節炭器（エコノマイザ）２，熱回収器６が
装備されており、排ガスは煙突３を経由して大気へ放出
されるようになっている。

【０００３】給水管13により供給されたボイラー給水
は、混合器４（インゼクター）を経てエコノマイザ２に
供給される。エコノマイザ２で熱を吸収して加温された
給水は、熱水配管15によりその一部がフラッシャー（気
水分離器）５に導かれ、残りはエコノマイザ２の上流側
に配設された熱回収器６に導かれる。フラッシャー５に
導かれた給水は、図４に示すように、蒸気ａとドレンｂ
とに分離され、ドレンｂはドレン管16，ドレンポンプ
８，管14により混合器４に導かれ、新しい給水と混合さ
れて、エコノマイザ２に送られる。

【０００４】一方熱回収器６に導かれた給水は、高圧蒸
気となり、高圧蒸気管11から発電設備としての蒸気ター
ビン（図示せず）に供給される。なおフラッシャー５で
分離された蒸気は、（低圧）蒸気取り出し管12から上記
蒸気タービン（図示せず）の低圧部に供給される。ここ
で、煙突３から放出される排ガス温度はエコノマイザ２
入口の給水温度でほぼ固定され、大気温度変化の影響を
直接受けることはない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来の蒸気発生設備では、大気温度が低下したときに
煙突から出る排ガス中の水分が過飽和となり水滴化し
て、白煙として目視されるという不都合がある。このよ
うな不都合に対処するため、従来はボイラー排ガス温度
を高めに設定しているが、これでは発電プラントの熱効
率が悪くなるという問題点がある。

【０００６】本発明はこのような問題点の解決をはかろ
うとするもので、白煙発生のおそれのない大気温度のと
きにはボイラー排ガス温度（煙突排ガス温度）を下げて
高効率の運転を実施し、冬季のように大気温度が低くな
って白煙発生のおそれが生じたときに、給水温度を高め
て排ガス温度を上げ、白煙の発生防止を行なえるように
した、蒸気発生設備における白煙防止装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に記載の蒸気発生設備における白煙防止装
置は、蒸気発生設備において、ボイラーと、同ボイラー
の内部に装備されボイラー給水の給水管を接続したエコ
ノマイザおよび同エコノマイザで加温された上記給水の
一部を供給しこれを高圧蒸気化するための熱回収器と、
上記エコノマイザで加温された上記給水の残余を導入し
て蒸気とドレンとに分離可能なフラッシャーと、同フラ
ッシャーで分離された上記ドレンを上記ボイラー給水に
混合すべく上記給水管に取り付けられた混合器と、上記
フラッシャーで分離された上記蒸気を取り出すための蒸
気取り出し管とをそなえ、同蒸気取り出し管に圧力調節
弁が取り付けられていることを特徴としている。

【０００８】また請求項２に記載の蒸気発生設備におけ
る白煙防止装置は、請求項１に記載の蒸気発生設備にお
ける白煙防止装置において、上記エコノマイザの入口部
近傍のボイラー給水の水温に応じて上記圧力調節弁の開
度制御を行なう制御装置が設けられていることを特徴と
している。

【０００９】さらに、請求項３に記載の蒸気発生設備に
おける白煙防止装置は、請求項１に記載の蒸気発生設備
における白煙防止装置において、フラッシャー内の圧力
に応じて上記圧力調節弁の開度制御を行なう制御装置が
設けられていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】上述の本発明の蒸気発生設備における白煙防止
装置では、蒸気取り出し管に取り付けられた圧力調節弁
の開度を調整してフラッシャー内の圧力調整を行なうこ
とにより、フラッシャーから取り出されるドレンの温度
を調節し、これによりボイラー給水の温度、すなわちエ
コノマイザの入口温度を調節する作用が行なわれる。

【００１１】そして、ボイラー給水の温度を調節するこ
とにより、ボイラーの排ガス温度を調節する作用が行な
われる。上述のボイラー給水の温度調節のための圧力調
節弁の開度調整は、同調節弁の制御装置によりボイラー
給水の水温またはフラッシャー内の圧力に応じて行なわ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
発電プラント用蒸気発生設備における白煙防止装置につ
いて説明すると、図１はその模式構成図，図２は制御装
置の模式構成図である。なお、図１，２中で図３，４と
同じ符号はほぼ同一の部材を示している。

【００１３】この実施例の発電プラント用蒸気発生設備
においては、常時運転の第１ボイラー27と負荷の変動に
対応して発停運転可能な第２ボイラー１とが設けられ、
第１ボイラー27および第２ボイラー１の各蒸発器６から
高圧蒸気弁33，34を有する高圧蒸気管11，28を通じて導
かれた蒸気は、第２ボイラーにおける過熱器18により過
熱された後、高圧蒸気管36を介して発電プラント用蒸気
タービン20の高圧蒸気導入口20ｂに送られるようになっ
ている。

【００１４】さらに、第２ボイラー１の内部に装備され
たエコノマイザ２に、混合器給水管13が混合器（インジ
ェクタ）４，給水ポンプ24，第２ボイラー給水管17およ
び弁25を介して接続され、エコノマイザ２から熱水の一
部をフラッシャー給水管15を介して導入されるフラッシ
ャー５が設けられている。また、第１ボイラー27および
第２ボイラー１の各ボイラー排ガスは煙突35，３を経由
して大気へ放出されるようになっている。

【００１５】そして、混合器給水管13はバイパス弁31を
有するバイパス管32によりフラッシャー給水管15に（も
しくはフラッシャー５に直接）接続され、さらに、混合
器４と給水ポンプ24との間から第１ボイラー給水管26が
分岐され、この第１ボイラー給水管26に設けられた給水
ポンプ37により第１ボイラー27への給水が行なわれる。
また、混合器給水管13には、バイパス管32への分岐部と
混合器４との間に流量調整弁29が設けられるほか、混合
器４の出口部にはボイラー給水の水温を計測する水温計
19が設けられる。

【００１６】フラッシャー５は、図４に示したものと同
じ構成となっていて、フラッシャー５で分離された低圧
の蒸気ａを取り出すために低圧蒸気取り出し管12が設け
られ、低圧蒸気取り出し管12は蒸気タービン20の低圧蒸
気導入口20ａに接続されている。一方フラッシャー５で
分離されたドレンｂは、ドレン管16，ドレンポンプ８お
よび管14を介して混合器４に供給されるようになってい
る。図１中の符号21は蒸気タービン20に連結されて駆動
される発電機，符号22はコンデンサ，符号23は復水ポン
プをそれぞれ示している。

【００１７】上述の構成において、両方のボイラー１，
27の運転時、第２ボイラー１への給水のための弁25は開
状態にあり、バイパス管32におけるバイパス弁31は閉状
態にある。したがって、復水ポンプ23で加圧された給水
は、 (A) 混合器給水管13→混合器４→第２ボイラー給水管17
→給水ポンプ24→弁25→第２ボイラー１ (B) 混合器４→第１ボイラー給水管26→給水ポンプ37→
第１ボイラー27 の２つの給水系統を介して２基のボイラー１，27にそれ
ぞれ供給される。

【００１８】第２ボイラー１のエコノマイザ２で加熱さ
れた熱水の一部はフラッシャー給水管15を介してフラッ
シャー５に導入され、フラッシャー５で分離されたドレ
ンｂはドレン管16およびドレンポンプ８を介して混合器
４に導入され、ここで給水と混合し、給水の加温が行な
われる。一方フラッシャー５で分離された蒸気ａは、低
圧蒸気取り出し管12を介して蒸気タービン20の低圧蒸気
導入口20ａに送られる。蒸気タービン20の低負荷時に
は、第２ボイラー１の運転が停止されるが、このとき弁
25および高圧蒸気弁34は閉じられ、バイパス弁31が開け
られる。

【００１９】したがって、復水ポンプ23で加圧された給
水の一部は、混合器給水管13→バイパス弁31→フラッシ
ャー５→ドレン管16→ドレンポンプ８→混合器４と流れ
て、混合器給水管13から流量調整弁29を通じ直接混合器
４へ流入した給水と混合する。

【００２０】そしてこのとき、フラッシャー５に、蒸気
タービン20の低圧蒸気導入口20ａから低圧蒸気取り出し
管12を介して低圧蒸気が抽気され、この低圧蒸気がフラ
ッシャー５において給水と混合し、給水を加温する。そ
してドレン管16から取り出された加温給水が、混合器４
へ混合器給水管13を通じ直接流入した給水と混合し、こ
のようにして加温され給水が第１ボイラー給水管26を通
じ第１ボイラー27に供給される。

【００２１】この作動において、フラッシャー５には温
度の低い給水が導入されるので、フラッシャー５の内部
圧力は低下し、したがって蒸気タービン20の低圧蒸気導
入口20ａからフラッシャー５への蒸気の抽気が円滑に行
なわれることになる。なお、上述の作動に際し、バイパ
ス弁31および流量調整弁29の開度の制御または開閉の制
御（ＯＮ−ＯＦＦ)は、水温計19からの検出信号に基づ
き、自動または手動で行なわれる。

【００２２】ところで、第２ボイラー１は、熱回収率が
高いため、排ガス温度が非常に低く、煙突３に白煙が発
生しやすくなっている。また、第１ボイラー27は熱回収
率が低いため、排ガス温度は高く白煙は発生しにくい場
合がある。そこで、第２ボイラー１の煙突３から白煙が
発生するのを防止するために、低圧蒸気管12に圧力調節
弁７，第２ボイラー給水管17に温度検出器９ａおよび圧
力調節弁７の開閉を制御する制御装置10が設けられてい
る。

【００２３】制御装置10は、図２に示すように、比較器
10ａ，温度（または圧力）の設定器10ｂ，弁制御器（ア
クチュエータ）10ｃおよびＰＩＤ制御器10ｄからなり、
比較器10ａにおいて、温度検出器９ａで検出された給水
温度Ｔと設定器10ｂで設定された温度（例えば130℃）
とを比較し、ＰＩＤ制御器10ｄにより圧力調節弁７を開
閉する信号（Ｔ≧130℃のとき圧力調節弁７を開とし、
またＴ＜130℃のとき圧力調節弁７を閉とする信号）を
弁制御器10ｃに出力するようになっている。

【００２４】弁制御器10ｃは、比較器10ａからＰＩＤ制
御器10ｄを介し上記の信号を受けて、圧力調節弁７を開
あるいは閉駆動するように構成されており、ＰＩＤ制御
装置10ｄでは、比較器10ａからの信号に基づき、圧力調
節弁７のための適正な開度が演算される。

【００２５】上述の構成において、大気温度が高く煙突
３に白煙を発生するおそれのない時には、圧力調節弁７
から制御装置10を切り離して、（手動で）圧力調節弁７
を全開状態としておく。このとき、フラッシャー５の器
内圧力は発電設備（蒸気タービン）側で決定され、給水
は、混合器４でフラッシャー５からのドレンと混合され
てエコノマイザ２に導かれる。

【００２６】厳寒期のように大気温度が低く、煙突３に
白煙発生のおそれのあるときには、圧力調節弁７に制御
装置10が接続される。煙突排ガスの温度は、前述したよ
うに、エコノマイザ２に供給されるボイラー給水の温度
により決定される。そして、関東地方では、エコノマイ
ザ入口部での給水温度が約130℃以上であれば、煙突に
白煙を発生しない煙突排ガス温度が得られることが実験
により判明している。

【００２７】したがって、圧力調節弁７を制御装置10に
接続して制御装置10の制御のもとに圧力調節弁７を開閉
制御するとき、すなわちエコノマイザ入口部での給水温
度が130℃より低くなれば低くなるほど圧力調節弁７の
開度を小さくする制御を行なうことにより、フラッシャ
ー５内の圧力が上昇しフラッシャー５から発電設備に供
給される蒸気ａの量が少なくなって、その分だけドレン
管16，ドレンポンプ８を経て混合器４に供給されるドレ
ンｂ（フラッシャードレン）を高温化させ、ボイラー給
水の温度を上昇させる。この結果、ボイラー排ガス温度
も上昇し、白煙の発生を防止できることになる。

【００２８】なお、制御装置10の温度設定器10ｂにおけ
る設定温度は調節可能に構成されており、発電プラント
の設置場所における大気の条件に応じて適宜な温度に設
定される。白煙防止のためには、圧力調節弁７を絞っ
て、フラッシャー５内の圧力を上昇させることにより、
エコノマイザ２内の温度およびエコノマイザ２への給水
入口温度を上昇させて、ボイラー排ガス温度を上昇させ
る必要があるが、そのために、前述のものでは、第２ボ
イラー給水管17内の水温を温度検出器９ａにより検出
し、それに基づき圧力調節弁７を制御するものである。

【００２９】しかしながら、前述のものは給水管等が短
い場合には有効であるが、給水管等が非常に長い場合、
温度検出から圧力調節弁７の制御までに制御系でかなり
の遅れを生じることがある。この場合には、前述の温度
検出器９ａに代えて、フラッシャー５内の圧力を検出す
るために低圧蒸気管12に圧力検出器９ｂを設け、その圧
力検出信号と設定器10ｂで設定された圧力とを比較し、
その比較値に応じて圧力調節弁７の制御を行なうように
してもよい。この場合、温度検出器９ａにより制御する
ものに比べて多少精度は劣るが応答特性がよくなるとい
う利点がある。なお、圧力検出器９ｂはフラッシャー５
に直接設けてもよい。

【００３０】このように、この実施例の蒸気発生設備に
おける白煙防止装置では、白煙を生じるおそれのない大
気条件のときには、ボイラー排ガス温度を低くしてプラ
ントの高効率化をはかり、白煙を生じるおそれのある大
気条件のときのみ、フラッシャー５の内圧を調節してボ
イラー排ガス温度を高めて白煙の発生を防止するように
したため、白煙を生じるおそれのある大気条件は年間を
通じてごくわずかな期間であることから、年間を通じて
高効率で発電プラントを運転することが可能となり、省
エネルギーに有効である。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の蒸気発生
設備における白煙防止装置によれば、ボイラー排ガス温
度はボイラー性能を優先させてミニマムに設計をして高
効率化を計りながら、白煙が生じるような大気条件にな
った時のみ、フラッシャー器内圧を調節してボイラー排
ガス温度を上げる運転を行なって白煙の発生を防止でき
るため、発電プラントを年間を通じて高効率で運転する
ことが可能となり、省エネルギーに有効である、という
利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての蒸気発生設備におけ
る白煙防止装置の模式構成図。

【図２】同制御装置の模式構成図。

【図３】従来の蒸気発生設備の模式構成図。

【図４】同フラッシャーの模式側断面図。

【符号の説明】

１ 第２ボイラー ２ エコノマイザ ３ 煙突 ４ 混合器 ５ フラッシャー ６ 蒸発器 ７ 圧力調節弁 ８ ドレンポンプ ９ａ 温度検出器 ９ｂ 圧力検出器 10 制御装置 11 高圧蒸気管 12 （低圧）蒸気取り出し管 13 混合器給水管 14 管 15 フラッシャー給水管 16 ドレン管 17 第１ボイラー給水管 18 過熱器 19 水温計 20 蒸気タービン 20ａ 低圧蒸気導入口 20ｂ 高圧蒸気導入口 21 発電機 22 コンデンサ 23 復水ポンプ 24 給水ポンプ 25 弁 26 第１ボイラー給水管 27 第１ボイラー 28 高圧蒸気管 29 流量調整弁 31 バイパス弁 32 バイパス管 33，34 高圧蒸気弁 35 煙突 36 高圧蒸気管 37 給水ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気発生設備において、 ボイラーと、 同ボイラーの内部に装備されボイラー給水の給水管を接
   続したエコノマイザおよび同エコノマイザで加温された
   上記給水の一部を供給しこれを高圧蒸気化するための熱
   回収器と、 上記エコノマイザで加温された上記給水の残余を導入し
   て蒸気とドレンとに分離可能なフラッシャーと、 同フラッシャーで分離された上記ドレンを上記ボイラー
   給水に混合すべく上記給水管に取り付けられた混合器
   と、 上記フラッシャーで分離された上記蒸気を取り出すため
   の蒸気取り出し管とをそなえ、 同蒸気取り出し管に圧力調節弁が取り付けられているこ
   とを特徴とする、蒸気発生設備における白煙防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蒸気発生設備における
   白煙防止装置において、 上記エコノマイザの入口部近傍のボイラー給水の水温に
   応じて上記圧力調節弁の開度制御を行なう制御装置が設
   けられていることを特徴とする、蒸気発生設備における
   白煙防止装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の蒸気発生設備における
   白煙防止装置において、 フラッシャー内の圧力に応じて上記圧力調節弁の開度制
   御を行なう制御装置が設けられていることを特徴とす
   る、蒸気発生設備における白煙防止装置。