JPH10325506A - 加圧流動層ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプレによる給水の噴射注入を行うことなく
再熱蒸気の温度を適宜に調整し得る加圧流動層ボイラを
提供する。 【解決手段】 流動層ボイラ本体２の層内蒸発器８から
主蒸気２５を取り出して高圧蒸気タービン２１を駆動さ
せた後に層内再熱器９を経由させて再熱し、その再熱蒸
気２６を中圧蒸気タービン２２、低圧蒸気タービン２３
に順次導くようにした加圧流動層ボイラに関し、ガスタ
ービン１２，１３を順次経由した燃焼排ガス１ｂを層内
蒸発器８への高圧給水４１と熱交換して冷却する高圧ガ
スクーラ１４に対し、高圧蒸気タービン２１から導いた
蒸気２５’を層内再熱器９に導入する前に燃焼排ガス１
ｂにより先行加熱し得るよう層外再熱器４７を並列に設
け、且つ該層外再熱器４７と高圧ガスクーラ１４の各ガ
ス出口にダンパ４８，４９を夫々設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層ボイラ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の加圧流動層ボイラの一例を
示したもので、内部が加圧空気１ａの供給により加圧雰
囲気になっている圧力容器１の中に流動層ボイラ本体２
が設けられており、該流動層ボイラ本体２の下部内側に
は散気管３が配置されている。

【０００３】前記散気管３の上部には石炭灰や石灰石等
からなるベッド材が充填され、更には石炭燃料４と脱硫
材５も投入されており、これらのベッド材や石炭燃料
４、脱硫材５等が、空気取入口３ａから散気管３に取り
込まれて上側に噴出される加圧空気１ａにより流動化さ
れ且つ撹拌されて効率良く石炭燃料４の燃焼が成される
ようになっており、該石炭燃料４の燃焼灰、脱硫材５、
ベッド灰６から成る高温の流動層７によって、該流動層
７内に設置された層内蒸発器８や層内再熱器９の加熱が
行われるようになっている。

【０００４】前記層内蒸発器８や層内再熱器９を加熱し
た燃焼排ガス１ｂは、サイクロン１０で除塵された後、
圧力容器１の外部に出てセラミックフィルタ１１により
更に除塵され、高圧ガスタービン１２、低圧ガスタービ
ン１３に順次導かれ、次いで、図示しない脱硝装置や高
圧ガスクーラ１４，１５、低圧ガスクーラ１６を順次経
て煙突２０に導かれるようになっている。

【０００５】前記高圧ガスタービン１２には、高圧コン
プレッサ１７及びガスタービン発電機１８が同軸上に備
えられ、また、前記低圧ガスタービン１３には、低圧コ
ンプレッサ１９が同軸上に備えられており、該低圧コン
プレッサ１９により吸引されて一次加圧された空気は、
図示しないインタークーラで冷却された後、高圧コンプ
レッサ１７で二次加圧されて加圧空気１ａとなって前記
圧力容器１に供給されるようになっている。

【０００６】前記圧力容器１の外部には、高圧蒸気ター
ビン２１と、中圧蒸気タービン２２と、低圧蒸気タービ
ン２３と、蒸気タービン発電機２４とが同軸上に配置さ
れており、前記流動層ボイラ本体２内の層内蒸発器８か
らの主蒸気２５が、高圧蒸気タービン２１へと導かれて
該高圧蒸気タービン２１を駆動し、その後に層内再熱器
９へと導かれて再熱されることにより再熱蒸気２６とな
り、次いで、中圧蒸気タービン２２へと導かれて該中圧
蒸気タービン２２を駆動し、更に、その後に低圧蒸気タ
ービン２３へと導かれて蒸気タービン発電機２４を駆動
してから復水器２７へと導かれ、循環水ポンプ２８によ
って循環されている冷却水２９により冷却されて復水
し、低圧給水３１となって復水ポンプ３０により低圧給
水系統３５ａを介して低圧給水ヒータ３２，３３に供給
され、前記低圧蒸気タービン２３から抽気された低圧抽
気３４により加熱されて低圧給水３１’となって脱気器
３６へと導かれるようになっている。

【０００７】また、前記復水ポンプ３０からの低圧給水
３１の一部が、低圧給水系統３５ｂを介して前記低圧ガ
スクーラ１６に導かれ、前記高圧ガスクーラ１４，１５
を経た燃焼排ガス１ｂにより加熱されて低圧給水３１’
となり、前記低圧給水ヒータ３２，３３からの低圧給水
３１’と共に脱気器３６に供給されるようになってお
り、該脱気器３６にて前記中圧蒸気タービン２２から抽
気された中圧抽気３７により加熱されて脱気されるよう
になっている。

【０００８】前記脱気器３６にて脱気された給水は、キ
ャビテーションを生じないようブースターポンプ３８と
給水ポンプ３９とにより二段加圧されて高圧給水４１と
なり、高圧給水系統４０により前記高圧ガスクーラ１
５，１４に順次導かれて燃焼排ガス１ｂにより加熱され
た後に、前記流動層ボイラ本体２内部の層内蒸発器８に
入口ヘッダ８ａを介して循環されるようになっており、
該層内蒸発器８に循環された高圧給水４１は、再び主蒸
気２５となって高圧蒸気タービン２１へと供給されるよ
うになっている。

【０００９】また、前記給水ポンプ３９からの高圧給水
４１の一部が、高圧給水系統４２を介して高圧給水ヒー
タ４３，４４に導かれ、該高圧給水ヒータ４３，４４に
て前記高圧蒸気タービン２１から抽気された高圧抽気４
５により加熱された後に、前記高圧ガスクーラ１５から
の高圧給水４１に合流されて高圧ガスクーラ１４へと供
給されるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
加圧流動層ボイラでは、層内再熱器９が流動層ボイラ本
体２の流動層７内に埋もれており、その収熱量が流動層
７の層高、層温により決まってしまう為、層内再熱器９
の実際の収熱量が当初に見込まれた設計通りの収熱量と
ならなかった場合には、層内再熱器９の出口蒸気温度、
即ち再熱蒸気２６の温度を設計段階で設定した温度とな
るよう制御しなければならないが、従来においては、層
内再熱器９の入口に設けたスプレ４６に対し、ブースタ
ーポンプ３８の出口から給水の一部を導いて層内再熱器
９に入る前の主蒸気２５に噴射注入し、これにより層内
再熱器９から出る再熱蒸気２６の温度を低減する手段し
かなかった為、層内再熱器９の実際の収熱量が設計段階
より著しく多かった場合には、スプレ量が増大してプラ
ント効率が低下するという問題が生じ、また、層内再熱
器９の実際の収熱量が設計段階より著しく少なかった場
合には、再熱蒸気２６が温度不足となる為、当初から一
定量のスプレ量を注入する前提で設備を計画する必要が
あった。

【００１１】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、スプレによる給水の噴射注入を行うことなく再熱蒸
気の温度を適宜に調整し得る加圧流動層ボイラを提供す
ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、圧力容器の内部に設けられた流動層ボイラ本
体の層内蒸発器から主蒸気を取り出して高圧蒸気タービ
ンを駆動させた後に前記流動層ボイラ本体の層内再熱器
を経由させて再熱し、その再熱蒸気を前記高圧蒸気ター
ビンと同軸の中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンに順
次導くようにした加圧流動層ボイラであって、前記流動
層ボイラ本体から排気されてガスタービンを経由した燃
焼排ガスを前記層内蒸発器への給水と熱交換して冷却す
る高圧ガスクーラに対し、前記高圧蒸気タービンから導
いた蒸気を層内再熱器に導入する前に燃焼排ガスにより
先行加熱し得るよう層外再熱器を並列に設け、且つ該層
外再熱器と前記高圧ガスクーラの各ガス出口にダンパを
設けたことを特徴とするものである。

【００１３】このようにすれば、層外再熱器と高圧ガス
クーラの各ガス出口に設けたダンパの開度を夫々調整す
ることにより、層外再熱器と高圧ガスクーラとに対する
燃焼排ガスの分配比率を調整することが可能となるの
で、層外再熱器の出口のダンパの開度を縮小し且つ高圧
ガスクーラの出口のダンパの開度を拡大すれば、層外再
熱器に対する燃焼排ガスの流通量が低減されて層外再熱
器での収熱量が少なくなることにより、最終的に層内再
熱器を経て得られる再熱蒸気の温度が下げられ、また、
層外再熱器の出口のダンパの開度を拡大し且つ高圧ガス
クーラの出口のダンパの開度を縮小すれば、層外再熱器
に対する燃焼排ガスの流通量が増加されて層外再熱器で
の収熱量が多くなることにより、最終的に層内再熱器を
経て得られる再熱蒸気の温度が上げられる。

【００１４】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
圧力容器の内部に設けられた流動層ボイラ本体の層内蒸
発器から主蒸気を取り出して高圧蒸気タービンを駆動さ
せた後に前記流動層ボイラ本体の層内再熱器を経由させ
て再熱し、その再熱蒸気を前記高圧蒸気タービンと同軸
の中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンに順次導くよう
にした加圧流動層ボイラであって、前記流動層ボイラ本
体から排気されてガスタービンを経由した燃焼排ガスを
前記層内蒸発器への給水と熱交換して冷却する高圧ガス
クーラに対し、前記高圧蒸気タービンから導いた蒸気を
層内再熱器に導入する前に燃焼排ガスにより先行加熱し
得るよう層外再熱器をガス流れ方向の上流側に直列に設
け、且つ該層外再熱器に蒸気を経由させる蒸気ラインに
前記層外再熱器を迂回するバイパス流路を設け、該バイ
パス流路に流量調整弁を設けたことを特徴とするもので
ある。

【００１５】このようにすれば、バイパス流路に設けた
流量調整弁の開度を調整することにより、層外再熱器を
経由する蒸気の流通量を調整することが可能となるの
で、流量調整弁の開度を拡大すれば、層外再熱器を経由
する蒸気の流通量が低減されて層外再熱器での収熱量が
少なくなることにより、最終的に層内再熱器を経て得ら
れる再熱蒸気の温度が下げられ、また、流量調整弁の開
度を縮小すれば、層外再熱器を経由する蒸気の流通量が
増加されて層外再熱器での収熱量が多くなることによ
り、最終的に層内再熱器を経て得られる再熱蒸気の温度
が上げられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００１７】図１は本発明を実施する形態の一例を示す
もので、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わ
している。

【００１８】前述した図３と略同様に構成された加圧流
動層ボイラに関し、流動層ボイラ本体２から排気されて
高圧ガスタービン１２、低圧ガスタービン１３を順次経
由した燃焼排ガス１ｂを前記層内蒸発器８への高圧給水
４１と熱交換して冷却する一段目の高圧ガスクーラ１４
に対し、前記高圧蒸気タービン２１から蒸気ライン５０
を介して導いた蒸気２５’を層内再熱器９に導入する前
に燃焼排ガス１ｂにより先行加熱し得るよう層外再熱器
４７を並列に設け、且つ該層外再熱器４７と前記高圧ガ
スクーラ１４の各ガス出口にダンパ４８，４９を夫々設
け、前記高圧ガスタービン１２、低圧ガスタービン１３
を順次経由した燃焼排ガス１ｂを前記層外再熱器４７と
高圧ガスクーラ１４とに振り分けて流通させた後に再び
合流して二段目の高圧ガスクーラ１５に導くように構成
する。

【００１９】ここで、図示では高圧ガスクーラを二段備
えた例で示してあるが、このように高圧ガスクーラが複
数段備えられている場合には、最も上流側にある高圧ガ
スクーラについてだけ層外再熱器４７を並列に設ければ
良く、高圧ガスクーラが単段である場合には、合流した
燃焼排ガス１ｂを低圧ガスクーラ１６へ導くようにすれ
ば良い。

【００２０】尚、前記層内再熱器９の伝熱面積は全再熱
器収熱の約９割前後とし、残りの必要収熱分を前記層外
再熱器４７に分担させるようにし、層内再熱器９と層外
再熱器４７の両方で蒸気２５’を所定の温度に再熱する
のに必要な収熱量が得られるように設計しておく。

【００２１】而して、このようにすれば、層外再熱器４
７と高圧ガスクーラ１４の各ガス出口に設けたダンパ４
８，４９の開度を夫々調整することにより、層外再熱器
４７と高圧ガスクーラ１４とに対する燃焼排ガス１ｂの
分配比率を調整することが可能となるので、層外再熱器
４７の出口のダンパ４８の開度を縮小し且つ高圧ガスク
ーラ１４の出口のダンパ４９の開度を拡大すれば、層外
再熱器４７に対する燃焼排ガス１ｂの流通量が低減され
て層外再熱器４７での収熱量が少なくなることにより、
最終的に層内再熱器９を経て得られる再熱蒸気２６の温
度が下げられ、また、層外再熱器４７の出口のダンパ４
８の開度を拡大し且つ高圧ガスクーラ１４の出口のダン
パ４９の開度を縮小すれば、層外再熱器４７に対する燃
焼排ガス１ｂの流通量が増加されて層外再熱器４７での
収熱量が多くなることにより、最終的に層内再熱器９を
経て得られる再熱蒸気２６の温度が上げられる。

【００２２】従って上記形態例によれば、スプレによる
給水の噴射注入を行うことなく再熱蒸気２６の温度を適
宜に調整することができるので、層内再熱器９の実際の
収熱量が設計段階より著しく多かった場合にスプレ量が
増大してプラント効率が低下するという問題を回避する
ことができ、また、層内再熱器９の実際の収熱量が設計
段階より著しく少なかった場合にも再熱蒸気２６が温度
不足とならないよう対応することが可能となり、定常運
転中の再熱器スプレを低減あるいは停止でき、プラント
効率の向上が可能となる。

【００２３】図２は本発明の別の形態例を示すもので、
流動層ボイラ本体２から排気されて高圧ガスタービン１
２、低圧ガスタービン１３を順次経由した燃焼排ガス１
ｂを前記層内蒸発器８への高圧給水４１と熱交換して冷
却する一段目の高圧ガスクーラ１４に対し、前記高圧蒸
気タービン２１から導いた蒸気２５’を層内再熱器９に
導入する前に燃焼排ガス１ｂにより先行加熱し得るよう
層外再熱器４７をガス流れ方向の上流側に直列に設け、
且つ該層外再熱器４７に蒸気２５’を経由させる蒸気ラ
イン５０に前記層外再熱器４７を迂回するバイパス流路
５１を設け、該バイパス流路５１に流量調整弁５２を設
けてある。

【００２４】而して、このようにすれば、バイパス流路
５１に設けた流量調整弁５２の開度を調整することによ
り、層外再熱器４７を経由する蒸気２５’の流通量を調
整することが可能となるので、流量調整弁５２の開度を
拡大すれば、層外再熱器４７を経由する蒸気２５’の流
通量が低減されて層外再熱器４７での収熱量が少なくな
ることにより、最終的に層内再熱器９を経て得られる再
熱蒸気２６の温度が下げられ、また、流量調整弁５２の
開度を縮小すれば、層外再熱器４７を経由する蒸気２
５’の流通量が増加されて層外再熱器４７での収熱量が
多くなることにより、最終的に層内再熱器９を経て得ら
れる再熱蒸気２６の温度が上げられる。

【００２５】従って、この形態例の場合も、スプレによ
る給水の噴射注入を行うことなく再熱蒸気２６の温度を
適宜に調整することができるので、層内再熱器９の実際
の収熱量が設計段階より著しく多かった場合にスプレ量
が増大してプラント効率が低下するという問題を回避す
ることができ、また、層内再熱器９の実際の収熱量が設
計段階より著しく少なかった場合にも再熱蒸気２６が温
度不足とならないよう対応することが可能となり、定常
運転中の再熱器スプレを低減あるいは停止でき、プラン
ト効率の向上が可能となる。

【００２６】尚、本発明の加圧流動層ボイラは、上述の
形態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。

【００２７】

【発明の効果】上記した本発明の加圧流動層ボイラによ
れば、スプレによる給水の噴射注入を行うことなく再熱
蒸気の温度を適宜に調整することができるので、層内再
熱器の実際の収熱量が設計段階より著しく多かった場合
にスプレ量が増大してプラント効率が低下するという問
題を回避することができ、また、層内再熱器の実際の収
熱量が設計段階より著しく少なかった場合にも再熱蒸気
が温度不足とならないよう対応することが可能となる
為、定常運転時の再熱器スプレを低減あるいは停止で
き、プラント効率の向上が可能とな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を示す系統図であ
る。

【図２】本発明の別の形態例を示す系統図である。

【図３】従来例を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 １ｂ 燃焼排ガス ２ 流動層ボイラ本体 ８ 層内蒸発器 ９ 層内再熱器 １２ 高圧ガスタービン １３ 低圧ガスタービン １４ 高圧ガスクーラ １６ 低圧ガスクーラ ２１ 高圧蒸気タービン ２２ 中圧蒸気タービン ２３ 低圧蒸気タービン ２５ 主蒸気 ２５’ 蒸気 ２６ 再熱蒸気 ４１ 高圧給水 ４７ 層外再熱器 ４８ ダンパ ４９ ダンパ ５０ 蒸気ライン ５１ バイパス流路 ５２ 流量調整弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力容器の内部に設けられた流動層ボイ
   ラ本体の層内蒸発器から主蒸気を取り出して高圧蒸気タ
   ービンを駆動させた後に前記流動層ボイラ本体の層内再
   熱器を経由させて再熱し、その再熱蒸気を前記高圧蒸気
   タービンと同軸の中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービン
   に順次導くようにした加圧流動層ボイラであって、前記
   流動層ボイラ本体から排気されてガスタービンを経由し
   た燃焼排ガスを前記層内蒸発器への給水と熱交換して冷
   却する高圧ガスクーラに対し、前記高圧蒸気タービンか
   ら導いた蒸気を層内再熱器に導入する前に燃焼排ガスに
   より先行加熱し得るよう層外再熱器を並列に設け、且つ
   該層外再熱器と前記高圧ガスクーラの各ガス出口にダン
   パを設けたことを特徴とする加圧流動層ボイラ。
2. 【請求項２】 圧力容器の内部に設けられた流動層ボイ
   ラ本体の層内蒸発器から主蒸気を取り出して高圧蒸気タ
   ービンを駆動させた後に前記流動層ボイラ本体の層内再
   熱器を経由させて再熱し、その再熱蒸気を前記高圧蒸気
   タービンと同軸の中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービン
   に順次導くようにした加圧流動層ボイラであって、前記
   流動層ボイラ本体から排気されてガスタービンを経由し
   た燃焼排ガスを前記層内蒸発器への給水と熱交換して冷
   却する高圧ガスクーラに対し、前記高圧蒸気タービンか
   ら導いた蒸気を層内再熱器に導入する前に燃焼排ガスに
   より先行加熱し得るよう層外再熱器をガス流れ方向の上
   流側に直列に設け、且つ該層外再熱器に蒸気を経由させ
   る蒸気ラインに前記層外再熱器を迂回するバイパス流路
   を設け、該バイパス流路に流量調整弁を設けたことを特
   徴とする加圧流動層ボイラ。