JPH0861013A - 排熱回収ボイラ出口のドレン排除装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率よく、自動的に系外に排出することが可能
なドレン排除装置を得る。 【構成】主蒸気止め弁２７〜２９の前段側の蒸気圧力お
よび温度を検出し、この計測値を温度−エントロピー線
図演算装置４０に導き、計測時点の蒸気が湿り域か乾き
域の状態にあるかを判断し、湿り状態の場合は、主蒸気
止め弁２７〜２９を閉とし、同時に主蒸気止め弁の前段
側のドレン弁３０〜３２を開として、自動的にドレンを
系外に排除する排熱回収ボイラ出口のドレン排除装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンバインドサイクル
発電プラントの起動時に多量に発生するドレインを自動
的に系統外に排除する排熱回収ボイラ出口のドレン排除
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のコンバイドサイクル発電
プラントにおける排熱回収ボイラおよび蒸気タービンの
蒸気−水系統を示す。大気からの空気は、空気圧縮器１
にて圧縮され高圧空気となって燃焼器２に供給し、燃料
と混合されて燃焼後、高温高圧のガスとなり、ガスター
ビン３に供給される。この高温高圧ガスは、ガスタービ
ン内で大気近くまで断熱膨脹しながらガスタービン翼車
を回転させ、ガスタービンとしての動力を発生させる。

【０００３】ガスタービンで仕事をした後の排ガスは、
排熱回収ボイラ４内にて排熱回収され、煙突５を介して
大気中に放出される。一方、低圧タービン３５からの蒸
気は、運転中常時真空状態となっている復水器１７で凝
縮し、復水となる。この復水は、低圧給水ポンプ１８に
より排熱回収ボイラ４内に設けられた低圧節炭器７で加
熱され、低圧蒸気ドラム１９に供給される。低圧蒸気ド
ラム１９に供給された給水は、低圧蒸発器８内で加熱さ
れ蒸気となり、低圧過熱器９でさらに加熱されて、低圧
主蒸気管２６および低圧主蒸気止め弁２９を介し、低圧
タービン３５に供給される。また、低圧節炭器７を出た
給水の一部は、中圧給水ポンプ２２により中圧節炭器１
０で加熱され、中圧蒸気ドラム２０に供給される。中圧
蒸気ドラム２０に供給された給水は、中圧蒸発器１２内
で加熱され蒸気となり、中圧過熱器１３でさらに加熱さ
れて、中圧主蒸気管２５および中圧主蒸気止め弁２８を
介し、中圧タービン３４に供給される。さらに、低圧節
炭器７を出た給水の一部は、高圧給水ポンプ２３によ
り、高圧一次節炭器１１および高圧二次節炭器１４で加
熱され、高圧蒸気ドラム２１に供給される。

【０００４】高圧蒸気ドラム２１に供給された給水は、
高圧蒸発器１５で加熱され蒸気となり、高圧一次過熱器
６でさらに加熱されて、高圧主蒸気管２４および高圧主
蒸気止め弁２７を介し、高圧タービン３３に供給され
る。

【０００５】高圧タービン３３を出た蒸気は、再熱器１
６で再熱された後、中圧過熱器１３で加熱された蒸気と
合流し、中圧タービン３４に供給される。中圧タービン
３４を出た蒸気は、低圧過熱器９で加熱された蒸気と合
流し、低圧タービン３５に供給され、低圧タービン内で
仕事をした後、復水器１７で凝縮され、復水となって低
圧蒸気ドラム１９に供給される循環系を形成している。

【０００６】プラント起動時には、機器および配管系統
全体が冷却されているために蒸気の凝縮ドインが多量に
発生し、種々の弊害を誘発する。このために、配管およ
び機器の溜まり部にはドレン抜きが設けられており、起
動時に系外排出を行うのが一般的である。

【０００７】コンバインドサイクル発電プラントにおい
ては、図５にその起動特性を示したように、起動過程に
おいてガスタービンおよび排熱回収ボイラ内に残存する
未燃焼の燃料ガスをガスタービン点火前に空気圧縮機１
の圧縮空気を利用して系外に排出するパージ運転が行わ
れる。このコンバインドサイクル発電プラントは、一般
の火力発電プラントは比較して、その起動特性が優れて
いるためにプラントの起動停止を頻繁に行なうことが特
徴である。

【０００８】プラントを停止した場合には、次の起動を
より早く行うために低、中、高圧蒸気ドラム１９〜２
１、低圧過熱器９、中圧過熱器１３および高圧一次過熱
器６内に高温の蒸気を封じめた状態とするホットバンキ
ング法が一般的に採用されている。このような状態から
プラントを起動すると、コンバインドサイクル発電プラ
ント特有の前記パージ運転時、低、中、高圧蒸気ドラム
１９〜２１、低圧過熱器９、中圧過熱器１３および高圧
一次過熱器６内に封じ込められた蒸気がガスタービン排
気（この時点ではガスタービンは点火前なので、圧縮に
よる温度上昇のみで排ガス温度は５０℃前後である）に
よって冷却されて凝縮し、多量のドレンが発生する。こ
のドレンを完全に排除しない蒸気タービン入口の主蒸気
止め弁２７〜２９を開にすると、蒸気タービン内に多量
のドレンが流入し、急冷による蒸気タービンへの過大な
熱応力の発生やタービン車室の上下半の温度差大による
変形等を招くなど蒸気タービンに重大な損傷を誘発す
る。これが一般的に言われている蒸気タービンのウォー
ターインダクション現象である。

【０００９】このために高圧主蒸気止め弁２７、中圧主
蒸気止め弁２８、低圧主蒸気止め弁の前に各ドレン弁３
０〜３２をそれぞれ配設し、起動時のガスタービン着火
後に一定時間それぞれのドレン弁を開として、高圧主蒸
気管２４、中圧主蒸気管２５および低圧主蒸気管２６の
ドレンの系統外排除を行い、蒸気タービン３３〜３５へ
のドレンの流入を防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法によるドレン排除方法によるとコンバインドサイク
ル発電プラントのようにパージ運転等を行い多量のドレ
ンが発生するプラントにおいては、ドレン排出が確実に
行われない可能性がある。特に、ドレンの発生量は、そ
の時の運転条件、外気温度等に大きく影響され、ドレン
弁３０〜３２の時間による開閉管理では、確実に系統内
からドレンを排出することができない。また、ドレン弁
３０〜３２をそれぞれ長時間開状態に維持すれば系統内
のドレンは、完全に排出が可能となるが、この間多量の
高温蒸気も同時に排出することになり、多大のエネルギ
ー損失となる。

【００１１】本発明は、このような点に基ずいてなされ
たもので、その目的は、コンバインドサイクル発電プラ
ントの起動時に発生する多量のドレンが蒸気タービン内
に流入しないように蒸気の湿り状態又はドレン量を連続
的に検知し、これによってドレンを自動的に排出する排
熱回収ボイラ出口のドレン排除装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、ガスタービンの排熱を排発熱回収ボイラで回収し、
この回収熱で蒸気タービンを起動するコンバインドサイ
クル発電プラントにおいて、このプラントの起動時前記
蒸気タービンの入口側に設けられている主蒸気止め弁の
前段側に配設され、蒸気圧力および温度を計測する検出
器と、この検出器で計測された蒸気圧力および温度を入
力し、前記蒸気圧力および温度の計測時点の蒸気が湿り
域か乾き域の状態にあるかを判断し、湿り状態の場合
は、前記主蒸気止め弁に対して閉指令を与え、同時にこ
の主蒸気止め弁の前段側に配設されているドレン弁に対
して開指令を与える温度−エントロピー線図演算装置と
を備え、自動的にドレンを系外に排除することを特徴と
した排熱回収ボイラ出口のドレン排除装置である。

【００１３】前記目的を達成するため、ガスタービンの
排熱を排発熱回収ボイラで回収し、この回収熱で蒸気タ
ービンを起動するコンバインドサイクル発電プラントに
おいて、前記蒸気タービンの入口側に設けられている主
蒸気止め弁の前段側のドレイン管の一部に設けられドレ
ンを貯めるドレンポットと、このドレンポット内のドレ
ンの有無を検出し、ドレンが存在する場合には、前記蒸
気タービンの入口側に設けられている主蒸気止め弁に対
して閉指令を与え、同時にこの主蒸気止め弁の前段側に
配設されているドレン弁に対して開指令を与えるレベル
コントローラとを備え、自動的にドレンを系外に排除す
ることを特徴とした排熱回収ボイラ出口のドレン排除装
置である。

【００１４】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、主蒸気止め
弁の前段側の蒸気圧力および温度を検出し、この計測値
を温度−エントロピー線図演算装置に導き、計測時点の
蒸気が湿り域か乾き域の状態にあるかを判断し、湿り状
態の場合は、前記主蒸気止め弁を閉とし、同時に主蒸気
止め弁の前段側のドレン弁を開として、自動的にドレン
を系外に排除するようにしたので、コンバインドサイク
ル発電プレントの蒸気タービン内にドレンが流入して発
生するウォターインダクション現象が激減し、プラント
全体の信頼性が向上する。

【００１５】請求項２に対応する発明によれば、主蒸気
止め弁の前段側のドレン管にドレンポットを配設し、ド
レンレベル検出器を用いてドレンの有無を検出し、ドレ
ンが存在する場合には、主蒸気止め弁を閉とし、同時に
主蒸気止め弁前のドレン弁を開として、自動的にドレン
を系外に排除するようにしたので、コンバインドサイク
ル発電プレントの蒸気タービン内にドレンが流入して発
生するウォターインダクション現象が激減し、プラント
全体の信頼性が向上する。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。 ＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例を示す概略系
統図であり、図２はその要部のみ示す系統図である。図
４の従来例とは異なる点は、温度検出器３７、圧力検出
器３８、温度−エントロピー線図演算装置４０を新たに
追加したものである。

【００１７】図１において、高圧主蒸気管２４に設置さ
れている高圧、主蒸気止め弁２７の前段側に圧力検出器
３８および温度検出器３７がそれぞれ設置されている。
主蒸気止め弁２７の前段側で検出された主蒸気の温度お
よび圧力の計測値は、温度−エントロピー線図演算装置
４０に導かれ計測時点の蒸気が湿り域であるか乾き域で
あるかを連続的に判定する。主蒸気の温度および圧力の
計測結果から測定時点の蒸気が乾き状態であると判定さ
れた場合は、ドレン弁３０は、温度−エントロピー線図
演算装置４０からの指令信号により自動的に閉状態とな
り、同時に各主蒸気止め弁２７は開状態となって、蒸気
タービン３３にはドレンを含まない蒸気が通気される。

【００１８】一方、主蒸気の温度および圧力の計測結果
から測定時点の蒸気が湿り状態であると判定された場合
は、ドレン弁３０は、温度−エントロピー線図演算装置
４０からの指令信号により自動的に開状態となり、同時
に主蒸気止め弁２７は閉状態となる。これによって、蒸
気タービン内へのドレンの流入防止が可能となる。

【００１９】ドレン弁３０は、測定蒸気が湿り域と判定
されている間は常時開状態を維持し、乾き状態に変化し
た時点で閉状態となるシーケンスを取り入れてあるため
に確実な蒸気タービン３３内へのドレン流入防止が可能
となるとともに過渡なドレン排除操作（長時間の開状
態）がないために高温高圧蒸気の系統外排出量の低減が
可能となる。以上述べた構成は、高圧蒸気タービン３３
と排熱回収ボイラ４との間に設けたものであり、これと
同様な構成（図２に示す構成）を図１のＡ、Ｂに追加し
たものであり、これらの作用効果は前述と同一である。

【００２０】以上述べた第１実施例のドレン排除装置を
設置したコンバインドサイクル発電プレンにおいては、
プラントの起動条件（コールド、ウォームおよびホット
スタート）および大気温度変化等に無関係に、起動時に
発生し、蒸気タービン３３，３４，３５のウォータイン
ダクションの原因となるドレンを効率よく系統外に排出
することが可能となる。

【００２１】＜第２実施例＞次に、本発明の第２実施例
について図３を参照して説明する。図３において、高圧
主蒸気管２４に設置されている高圧主蒸気止め弁２７の
前段側の配管の一部にドレンポット３６を配設し、ドレ
ンレベル検出器３９によって、プラント起動時に発生す
るドレンレベルを連続的に監視するように構成する。

【００２２】この場合、ドレンポット３６内でドレンレ
ベルが検出される間は、ドレンが発生状態にあると判定
し、ドレン弁３０は、ドレンレベル検出器３９からの信
号により自動的に開状態となり、同時に主蒸気止め弁２
７は閉状態となる。これによって、蒸気タービン３３内
へのドレン流入防止が可能となる。一方、ドレンポット
３６内でドレンレベルが検出されない場合は、ドレンが
発生状態にないと判定し、ドレン弁３０は、ドレンレベ
ル検出器３９からの信号により自動的に閉状態となり、
同時に主蒸気止め弁２７は開状態となって、蒸気タービ
ンにはドレンを含まない蒸気が通気される。

【００２３】ドレン弁３０は、ドレンポット３６内にド
レンがある場合には常時開状態を維持し、ドレンが存在
しないかもしくはドレン量が増加しなくなった時点で閉
状態となるシーケンスを取り入れてあるために確実な蒸
気タービン３３内へのドレン流入防止が可能となるとと
もに過渡なドレン排除操作（長時間の開く状態）がない
ために高温高圧蒸気の系統外排出量の低減が可能とな
る。

【００２４】以上述べた構成は、図１の高圧蒸気タービ
ン３３と排熱回収ボイラ４の間についてであり、図１の
Ａ、Ｂにおいても同様に構成することは第１実施例と同
一である。この場合の作用効果も前述の実施例と同一で
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた本発明の排熱回収ボイラ出口
のドレン排除装置によれば、起動時に発生する多量のド
レンを蒸気の湿り状態又はドレン量を連続的に検知する
ことによって効率よく、自動的に系外に排出することが
可能となった。この結果は、コンバインドサイクル発電
プレントの蒸気タービン内にドレンが流入して発生する
ウォターインダクション現象が激減し、プラント全体の
信頼性の向上に多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排熱回収ボイラ出口のドレン排除装置
の第１実施例を示す概略系統図。

【図２】図１の実施例の要部のみを示す系統図。

【図３】本発明の排熱回収ボイラ出口のドレン排除装置
の第２実施例の要部のみを示す系統図。

【図４】従来のコンバインドサイクル発電プラントの排
熱回収ボイラおよび蒸気タービンの蒸気ー水系統を示す
概略系統図。

【図５】図４のコンバインドサイクル発電プラントの起
動特性図。

【符号の説明】

１…空気圧縮機、２…燃焼器、３…ガスタービン、４…
排熱回収ボイラ、５…煙突、６…高圧一次過熱器、７…
低圧節炭器、８…低圧蒸発器、９…低圧過熱器、１０…
中圧節炭器、１１…高圧一次節炭器、１２…中圧蒸発
器、１３…中圧過熱器、１４…高圧二次節炭器、１５…
高圧蒸発器、１６…再熱器、１７…復水器、１８…低圧
給水ポンプ、１９…低圧蒸気ドラム、２０…中圧蒸気ド
ラム、２１…高圧蒸気ドラム、２２…中圧給水ポンプ、
２３…高圧給水ポンプ、２４…高圧主蒸気管、２５…中
圧主蒸気管、２６…低圧主蒸気管、２７…高圧主蒸気止
め弁、２８…中圧主蒸気止め弁、２９…低圧主蒸気止め
弁、３０…高圧主蒸気ドレン弁、３１…中圧主蒸気ドレ
ン弁、３２…低圧主蒸気ドレン弁、３３…高圧蒸気ター
ビン、３４…中圧蒸気タービン、３５…低圧蒸気タービ
ン、３６…ドレンポット、３７…温度検出器、３８…圧
力検出器、３９…ドレンレベル検出器、４０…温度−エ
ントロピー線図演算装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの排熱を排発熱回収ボイラ
   で回収し、この回収熱で蒸気タービンを起動するコンバ
   インドサイクル発電プラントにおいて、このプラントの
   起動時前記蒸気タービンの入口側に設けられている主蒸
   気止め弁の前段側に配設され、蒸気圧力および温度を計
   測する検出器と、この検出器で計測された蒸気圧力およ
   び温度を入力し、前記蒸気圧力および温度の計測時点の
   蒸気が湿り域か乾き域の状態にあるかを判断し、湿り状
   態の場合は、前記主蒸気止め弁に対して閉指令を与え、
   同時にこの主蒸気止め弁の前段側に配設されているドレ
   ン弁に対して開指令を与える温度−エントロピー線図演
   算装置とを備え、 自動的にドレンを系外に排除することを特徴とした排熱
   回収ボイラ出口のドレン排除装置。
2. 【請求項２】 ガスタービンの排熱を排発熱回収ボイラ
   で回収し、この回収熱で蒸気タービンを起動するコンバ
   インドサイクル発電プラントにおいて、前記蒸気タービ
   ンの入口側に設けられている主蒸気止め弁の前段側のド
   レイン管の一部に設けられドレンを貯めるドレンポット
   と、このドレンポット内のドレンの有無を検出し、ドレ
   ンが存在する場合には、前記蒸気タービンの入口側に設
   けられている主蒸気止め弁に対して閉指令を与え、同時
   にこの主蒸気止め弁の前段側に配設されているドレン弁
   に対して開指令を与えるレベルコントローラとを備え、 自動的にドレンを系外に排除することを特徴とした排熱
   回収ボイラ出口のドレン排除装置。