JPH10148302A - 加圧ボイラコンバインドサイクルプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力容器を小型化し得、コストダウンを図る
ことができると共に、現状より更に高効率なガスタービ
ンを適用し得、高効率化を図り得る加圧ボイラコンバイ
ンドサイクルプラントを提供する。 【解決手段】 圧力容器７内に、給水を加熱して主蒸気
を発生するボイラ火炉本体３’のみを設け、ボイラ火炉
本体３’からの燃焼排ガスによりガスタービン２６を回
転駆動するようにし、過熱器１と再熱器２と節炭器５’
とを内装した排熱回収ボイラ４０を圧力容器７外部に設
置し、且つガスタービン２６からの排ガスを排熱回収ボ
イラ４０に導入するようにし、過熱器１で過熱された過
熱蒸気によって高圧タービン１１を回転駆動し、高圧タ
ービン１１を駆動した後に再熱器２で再熱された蒸気に
よって中低圧タービン１２を回転駆動し、且つ中低圧タ
ービン１２を回転駆動した後の蒸気をボイラ給水系統６
へ導くようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧ボイラコンバ
インドサイクルプラントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、火力発電の高効率化を目ざして、
加圧流動層ボイラを用いたコンバインドサイクルプラン
トの研究開発が行われている。

【０００３】以下、図２により加圧流動層ボイラコンバ
インドサイクルプラントの一例を説明する。

【０００４】加圧流動層ボイラコンバインドサイクルプ
ラントは、蒸発器５、過熱器１及び再熱器２を内装する
流動層ボイラ本体３と、該流動層ボイラ本体３を内装す
る圧力容器７とを備え、前記流動層ボイラ本体３内に
は、所定量のベッド材４が装入されている。

【０００５】過熱器１の蒸気流通方向上流側端部は蒸発
器５を介して管路１９によりボイラ給水系統６に、下流
側端部は管路２０により蒸気タービン１０の高圧タービ
ン１１の蒸気入口に接続され、又、再熱器２の蒸気流通
方向上流側端部は管路２１により蒸気タービン１０の高
圧タービン１１の蒸気出口に、下流側端部は管路２２に
より蒸気タービン１０の中低圧タービン１２の蒸気入口
に接続されており、更に、前記中低圧タービン１２の蒸
気出口は管路２３により前記ボイラ給水系統６に接続さ
れている。

【０００６】前記ボイラ給水系統６は、中低圧タービン
１２から排出された蒸気を冷却凝縮する復水器２８と、
該復水器２８の出側に設けられた復水ポンプ２９と、該
復水ポンプ２９で昇圧されたボイラ給水を加熱する低圧
給水加熱器３０と、該低圧給水加熱器３０からのボイラ
給水を脱気するための脱気器３１と、該脱気器３１の出
側に設けられた給水ポンプ３２と、該給水ポンプ３２で
昇圧されたボイラ給水を加熱する高圧給水加熱器３３と
を備えてなる構成を有している。

【０００７】又、前記圧力容器７には、ガスタービン２
６によって駆動され且つ大気１５を圧縮するコンプレッ
サ１４が、圧縮空気供給管路１６を介して接続され、前
記流動層ボイラ本体３には、管路２５を介してガスター
ビン２６のガス入口が接続され、該ガスタービン２６の
ガス出口は煙道３４により煙突３５に接続され、該煙道
３４途中には、高圧給水加熱器３３のバイパスライン３
６を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高
圧ガスクーラ３７と、低圧給水加熱器３０のバイパスラ
イン３８を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収
する低圧ガスクーラ３９とが設けられている。

【０００８】上述した加圧流動層ボイラコンバインドサ
イクルプラントでは、コンプレッサ１４により大気１５
を圧縮した圧縮空気を圧縮空気供給管路１６から圧力容
器７へ供給し、流動層ボイラ本体３内にベッド材４の流
動層１７を形成させたうえ、流動層１７へ石炭等の燃料
１８を供給して流動層１７内で燃焼させる。

【０００９】燃料１８が燃焼すると、その熱エネルギー
は、流動状態のベッド材４に伝達され、更に、ベッド材
４が蒸発器５、過熱器１、再熱器２に接触することによ
って、前記熱エネルギーが蒸発器５、過熱器１、再熱器
２に伝達される。

【００１０】ボイラ給水系統６から蒸発器５へ供給され
るボイラ給水は前記熱エネルギーによって蒸気化し、そ
の蒸気は過熱器１により過熱蒸気となり、該過熱蒸気は
蒸気タービン１０の高圧タービン１１に流入して該高圧
タービン１１が駆動される。

【００１１】高圧タービン１１を駆動した後の蒸気は、
再熱器２へ流入し、該再熱器２によって再熱された蒸気
は中低圧タービン１２に流入して、該中低圧タービン１
２を駆動し、更に中低圧タービン１２を駆動した後の蒸
気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給
水に戻され、復水ポンプ２９を経て低圧給水加熱器３０
において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐
されたボイラ給水の一部により低圧ガスクーラ３９にお
いて後述する排ガスの熱が回収された後、脱気器３１で
ボイラ給水の脱気が行われ、該脱気器３１で脱気された
ボイラ給水は、給水ポンプ３２により昇圧された後、高
圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパス
ライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガ
スクーラ３７において後述する排ガスの熱が回収され、
再び蒸発器５へ供給される。

【００１２】このようにして、蒸気タービン１０は蒸気
により駆動され、蒸気タービン１０に接続された蒸気タ
ービン発電機２４によって発電が行われる。

【００１３】一方、流動層ボイラ本体３内において燃焼
した燃料１８の燃焼排ガスは、管路２５によりガスター
ビン２６に供給され、該ガスタービン２６に接続された
ガスタービン発電機２７によって発電が行われ、又、同
時に、ガスタービン２６によって前記コンプレッサ１４
が駆動される。

【００１４】前記ガスタービン２６を駆動した後の排ガ
スは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高
圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ
給水によって熱が回収され、更に低圧ガスクーラ３９に
おいて低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れ
るボイラ給水によって熱が回収され、煙突３５から大気
へ放出される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き加圧流動層ボイラコンバインドサイクルプラントに
おいては、圧力容器７内に、蒸発器５、過熱器１及び再
熱器２が内装された流動層ボイラ本体３や、その他、図
示していない排ガス中の灰を分離するためのサイクロ
ン、ベッド材貯蔵容器等を収容する必要があるため、圧
力容器７が非常に大きくなり、且つ肉厚も厚くなり、コ
ストアップにつながる一方、流動層ボイラ本体３の出口
排ガス温度が低い（およそ８００〜９００［℃］程度）
ため、ガスタービン２６としてはそれに対応したものし
か使用できず、更に高効率なガスタービン（例えば、１
３００［℃］クラス）を適用することは困難となり、高
効率化に限界があった。

【００１６】本発明は、斯かる実情に鑑み、圧力容器を
小型化し得、コストダウンを図ることができると共に、
現状より更に高効率なガスタービンを適用し得、高効率
化を図り得る加圧ボイラコンバインドサイクルプラント
を提供しようとするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンプレッサ
で圧縮された空気が供給される圧力容器内に設けられ、
給水を加熱して主蒸気を発生するボイラ火炉本体と、該
ボイラ火炉本体から排出される燃焼排ガスにより回転駆
動され、前記コンプレッサ及びガスタービン発電機を駆
動するガスタービンと、前記ボイラ火炉本体で発生した
主蒸気を過熱する過熱器と、温度が低下した蒸気を再熱
する再熱器と、ボイラ給水系統から供給される給水を加
熱して前記ボイラ火炉本体へ導く節炭器とが内装され、
前記圧力容器外部に設置され且つ前記ガスタービンから
排出される排ガスが導入される排熱回収ボイラと、該排
熱回収ボイラの過熱器で過熱された過熱蒸気によって回
転駆動される高圧タービンと、該高圧タービンを駆動し
た後に前記再熱器で再熱された蒸気によって回転駆動さ
れ且つ該蒸気を前記ボイラ給水系統へ導く中低圧タービ
ンとからなり、蒸気タービン発電機を駆動する蒸気ター
ビンとを備えたことを特徴とする加圧ボイラコンバイン
ドサイクルプラントにかかるものである。

【００１８】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１９】コンプレッサにより大気を圧縮した圧縮空
気を圧力容器へ供給した状態で、ボイラ火炉本体内へ燃
料を供給して燃焼させると、その熱エネルギーはボイラ
火炉本体の炉壁に伝達され、ボイラ給水系統から排熱回
収ボイラの節炭器を経て前記ボイラ火炉本体の炉壁へ供
給されるボイラ給水は、前記熱エネルギーによって蒸気
化し、その蒸気は排熱回収ボイラの過熱器へ導入され、
ここで、前記ボイラ火炉本体内において燃焼した燃料の
燃焼排ガスは、ガスタービンに供給され、該ガスタービ
ンに接続されたガスタービン発電機によって発電が行わ
れ、又、同時に、ガスタービンによって前記コンプレッ
サが駆動され、前記ガスタービンを駆動した後の排ガス
は、排熱回収ボイラへ導かれ、該排熱回収ボイラにおい
て、前記ガスタービンを駆動した後の排ガスの熱エネル
ギーが過熱器、再熱器、節炭器に伝達され、ボイラ給水
系統から節炭器へ供給されるボイラ給水は前記ガスター
ビンを駆動した後の排ガスの熱エネルギーによって加熱
され、該加熱されたボイラ給水は前記ボイラ火炉本体の
炉壁を通過する際に蒸気化した後、前記排熱回収ボイラ
の過熱器へ導入され、該過熱器により過熱蒸気となり、
該過熱蒸気は蒸気タービンの高圧タービンに流入して該
高圧タービンが駆動され、高圧タービンを駆動した後の
蒸気は、前記排熱回収ボイラの再熱器へ流入し、該再熱
器によって再熱された蒸気は中低圧タービンに流入し
て、該中低圧タービンを駆動し、更に中低圧タービンを
駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統においてボイラ給
水に戻され、再び節炭器へ供給され、このようにして、
蒸気タービンは蒸気により駆動され、蒸気タービンに接
続された蒸気タービン発電機によって発電が行われる。

【００２０】本発明の加圧ボイラコンバインドサイクル
プラントにおいては、圧力容器内には、給水を加熱して
主蒸気を発生するボイラ火炉本体のみを設け、過熱器と
再熱器と節炭器とを内装した排熱回収ボイラは、前記圧
力容器外部に設置してあり、しかも、加圧流動層ボイラ
のように排ガス中の灰を分離するためのサイクロンやベ
ッド材貯蔵容器等を圧力容器内に収容する必要はないた
め、圧力容器は小さくて済み、且つ肉厚も薄くでき、コ
ストダウンにつながる一方、ボイラ火炉本体の出口排ガ
ス温度は高く設定することが可能となるため、ガスター
ビンとして現状より更に高効率なガスタービンを適用す
ることが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２２】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、基本的な構成は図２に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示
す如く、コンプレッサ１４で圧縮された空気が供給され
る圧力容器７内に、給水を加熱して主蒸気を発生するボ
イラ火炉本体３’のみを設け、該ボイラ火炉本体３’か
ら管路２５を介して排出される燃焼排ガスによりガスタ
ービン２６を回転駆動するようにし、前記ボイラ火炉本
体３’で発生した主蒸気を過熱する過熱器１と、温度が
低下した蒸気を再熱する再熱器２と、ボイラ給水系統６
から管路１９を介して供給される給水を加熱して前記ボ
イラ火炉本体３’へ導く節炭器５’とを内装した排熱回
収ボイラ４０を、前記圧力容器７外部に設置し、且つ前
記ガスタービン２６から煙道３４を介して排出される排
ガスを排熱回収ボイラ４０に導入するようにし、該排熱
回収ボイラ４０の過熱器１で過熱され管路２０を介して
供給される過熱蒸気によって蒸気タービン１０の高圧タ
ービン１１を回転駆動すると共に、該高圧タービン１１
を駆動した後に前記再熱器２で再熱された蒸気によって
蒸気タービン１０の中低圧タービン１２を回転駆動し、
且つ該中低圧タービン１２を回転駆動した後の蒸気を管
路２３から前記ボイラ給水系統６へ導くようにした点に
ある。

【００２３】尚、図中、４１は排熱回収ボイラ４０より
下流側の煙道３４途中に設けた脱硝装置、４２は脱硝装
置４１より下流側の煙道３４途中に設けた脱硫装置であ
る。

【００２４】本図示例においては、低圧給水加熱器３０
のバイパスライン３８（図中、※１と※１が接続され且
つ※２と※２が接続される）を流れるボイラ給水によっ
て排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９は、脱硝装
置４１と脱硫装置４２との間における煙道３４途中に設
けられる一方、二段に設けられたコンプレッサ１４のう
ち第一段目のコンプレッサ１４の下流側には、該第一段
目のコンプレッサ１４で圧縮され昇温した空気を冷却す
るための高圧クーラ３７’が設けられ、該高圧クーラ３
７’においては、高圧給水加熱器３３のバイパスライン
３６’（図中、※３と※３が接続され且つ※４と※４が
接続される）を流れるボイラ給水によって前記昇温した
圧縮空気の熱を回収するようになっている。

【００２５】又、前記ボイラ火炉本体３’においては、
オイルやＬＮＧ等の燃料１８’を燃焼させるようにして
ある。

【００２６】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２７】図１に示す加圧ボイラコンバインドサイク
ルプラントでは、二段に設けられたコンプレッサ１４に
より大気１５を圧縮した圧縮空気を圧縮空気供給管路１
６から圧力容器７へ供給した状態で、ボイラ火炉本体
３’内へオイルやＬＮＧ等の燃料１８’を供給して燃焼
させる。

【００２８】燃料１８’が燃焼すると、その熱エネルギ
ーはボイラ火炉本体３’の炉壁に伝達され、ボイラ給水
系統６から排熱回収ボイラ４０の節炭器５’を経て前記
ボイラ火炉本体３’の炉壁へ供給されるボイラ給水は、
前記熱エネルギーによって蒸気化し、その蒸気は排熱回
収ボイラ４０の過熱器１へ導入される。

【００２９】ここで、前記ボイラ火炉本体３’内におい
て燃焼した燃料１８’の燃焼排ガスは、管路２５により
ガスタービン２６に供給され、該ガスタービン２６に接
続されたガスタービン発電機２７によって発電が行わ
れ、又、同時に、ガスタービン２６によって前記コンプ
レッサ１４が駆動され、前記ガスタービン２６を駆動し
た後の排ガスは、煙道３４を流れて排熱回収ボイラ４０
へ導かれ、該排熱回収ボイラ４０において、前記ガスタ
ービン２６を駆動した後の排ガスの熱エネルギーが過熱
器１、再熱器２、節炭器５’に伝達され、ボイラ給水系
統６から節炭器５’へ供給されるボイラ給水は前記ガス
タービン２６を駆動した後の排ガスの熱エネルギーによ
って加熱され、該加熱されたボイラ給水は前記ボイラ火
炉本体３’の炉壁を通過する際に蒸気化した後、前記排
熱回収ボイラ４０の過熱器１へ導入され、該過熱器１に
より過熱蒸気となり、該過熱蒸気は蒸気タービン１０の
高圧タービン１１に流入して該高圧タービン１１が駆動
される。

【００３０】高圧タービン１１を駆動した後の蒸気は、
前記排熱回収ボイラ４０の再熱器２へ流入し、該再熱器
２によって再熱された蒸気は中低圧タービン１２に流入
して、該中低圧タービン１２を駆動し、更に中低圧ター
ビン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復
水器２８によってボイラ給水に戻され、復水ポンプ２９
を経て低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、
バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部によ
り前記排熱回収ボイラ４０下流側の低圧ガスクーラ３９
において排ガスの熱が回収された後、脱気器３１でボイ
ラ給水の脱気が行われ、該脱気器３１で脱気されたボイ
ラ給水は、給水ポンプ３２により昇圧された後、高圧給
水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライ
ン３６’へ分岐されたボイラ給水の一部により前記第一
段目のコンプレッサ１４の下流側の高圧クーラ３７’に
おいて昇温した圧縮空気の熱が回収され、再び節炭器
５’へ供給される。

【００３１】このようにして、蒸気タービン１０は蒸気
により駆動され、蒸気タービン１０に接続された蒸気タ
ービン発電機２４によって発電が行われる。

【００３２】一方、前記排熱回収ボイラ４０へ導かれて
熱交換を行った排ガスは、脱硝装置４１において脱硝さ
れた後、低圧ガスクーラ３９において低圧給水加熱器３
０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって熱
が回収され、更に脱硫装置４２において脱硫され、煙突
３５から大気へ放出される。

【００３３】本図示例の加圧ボイラコンバインドサイク
ルプラントにおいては、圧力容器７内には、給水を加熱
して主蒸気を発生するボイラ火炉本体３’のみを設け、
過熱器１と再熱器２と節炭器５’とを内装した排熱回収
ボイラ４０は、前記圧力容器７外部に設置してあり、し
かも、加圧流動層ボイラのように排ガス中の灰を分離す
るためのサイクロンやベッド材貯蔵容器等を圧力容器７
内に収容する必要はないため、圧力容器７は小さくて済
み、且つ肉厚も薄くでき、コストダウンにつながる一
方、ボイラ火炉本体３’の出口排ガス温度は高く（およ
そ１０００〜１３００［℃］程度）設定することが可能
となるため、ガスタービン２６として現状より更に高効
率なガスタービン（例えば、１３００［℃］クラス）を
適用することが可能となる。

【００３４】こうして、圧力容器７を小型化し得、コス
トダウンを図ることができると共に、現状より更に高効
率なガスタービン２６を適用し得、高効率化を図り得
る。

【００３５】尚、本発明の加圧ボイラコンバインドサイ
クルプラントは、上述の図示例にのみ限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々
変更を加え得ることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の加圧ボイ
ラコンバインドサイクルプラントによれば、圧力容器を
小型化し得、コストダウンを図ることができると共に、
現状より更に高効率なガスタービンを適用し得、高効率
化を図り得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図
である。

【図２】従来例の全体概要構成図である。

【符号の説明】

１ 過熱器 ２ 再熱器 ３’ ボイラ火炉本体 ５’ 節炭器 ６ ボイラ給水系統 ７ 圧力容器 １０ 蒸気タービン １１ 高圧タービン １２ 中低圧タービン １４ コンプレッサ ２４ 蒸気タービン発電機 ２６ ガスタービン ２７ ガスタービン発電機 ４０ 排熱回収ボイラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサで圧縮された空気が供給さ
   れる圧力容器内に設けられ、給水を加熱して主蒸気を発
   生するボイラ火炉本体と、 該ボイラ火炉本体から排出される燃焼排ガスにより回転
   駆動され、前記コンプレッサ及びガスタービン発電機を
   駆動するガスタービンと、 前記ボイラ火炉本体で発生した主蒸気を過熱する過熱器
   と、温度が低下した蒸気を再熱する再熱器と、ボイラ給
   水系統から供給される給水を加熱して前記ボイラ火炉本
   体へ導く節炭器とが内装され、前記圧力容器外部に設置
   され且つ前記ガスタービンから排出される排ガスが導入
   される排熱回収ボイラと、 該排熱回収ボイラの過熱器で過熱された過熱蒸気によっ
   て回転駆動される高圧タービンと、該高圧タービンを駆
   動した後に前記再熱器で再熱された蒸気によって回転駆
   動され且つ該蒸気を前記ボイラ給水系統へ導く中低圧タ
   ービンとからなり、蒸気タービン発電機を駆動する蒸気
   タービンとを備えたことを特徴とする加圧ボイラコンバ
   インドサイクルプラント。