JPH1047014A

JPH1047014A - 高温冷却水系統

Info

Publication number: JPH1047014A
Application number: JP20462196A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Yoshinari; 行正吉成; Takeshi Ueno; 健上野; Takashi Mao; 孝志麻尾; Shinichiro Tsuchida; 真一郎土田
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】加圧流動床複合発電プラントで、酸露点腐食
や灰固着の防止上必要な高温冷却水を、常に確保し、安
定供給して信頼性と熱効率の向上を図る。【解決手段】脱気器１９内の給水は高温冷却水タンク
水位調節弁２５を介し高温冷却水タンク２６へ供給さ
れ、高温冷却水ポンプ２７で昇圧し炉底灰クーラ１０、
サイクロン灰クーラ１１、フィルタ灰クーラ１２で熱交
換（または加温）後、圧力調節弁２８を介し高温冷却水
タンク２６へ戻される。各種クーラ１０、１１、１２の
交換熱量は、タンク２６内でフラッシュし圧力調節弁２
９を介し低圧給水加熱器１８へ回収される。起動停止時
は蒸気発生装置２２より脱気器圧力調節弁２３を介し脱
気器１９へ供給し高温冷却水として必要な温度が確保さ
れる。そのため、酸露点腐食や灰固着等の防止上必要
で、排ガス中の灰の冷却や機器加温用の高温冷却水を安
定供給し、サイクル内に熱回収することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高温冷却水系統に係
り、特に、加圧流動床ボイラとガスタービンと蒸気ター
ビンからなる加圧流動床複合発電プラント等に好適な高
温冷却水系統に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の加圧流動床複合発電プラントの
従来例を、図６の概略系統図を用いて説明する。図６に
おいて、高温冷却水タンク２６と脱気器１９の間に水位
調節弁２５を設け、高温冷却水タンク２６の水位を制御
している。タンク２６の水位は水位検出器３１により検
出される。また、高温冷却水タンク２６の給水は、高温
冷却水ポンプ２７で昇圧し、各種ガスクーラ３５、３６
で熱交換後、冷却水圧力調節弁２８を介して高温冷却水
タンク２６へ回収され、フラッシュ蒸気として脱気器１
９に熱回収される構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
では、プラントの起動時および停止時において、脱気器
１９の内圧が低くなるため、高温冷却水として必要とな
る高温水を供給することが不可能となる。特に、起動時
においては各種クーラ３５、３６からの入熱がないた
め、高温冷却水タンク内の温度が常温（２０℃）とな
る。また、プラントの過渡時においては、脱気器１９の
内圧が急激に低下するため、高温冷却水タンク２６の内
圧も同様に急激に低下することになる。その結果、高温
冷却水タンク２６および高温冷却水ポンプ２７間で滞留
水がフラッシュし、高温冷却水ポンプ２７が停止するこ
とが容易に推定される。

【０００４】さらに、図５に示すように、各種ガスクー
ラ３５、３６および加温用冷却水に使用する場合は、脱
気器１９の内圧が負荷上昇に伴い上昇するため高温冷却
水の冷却水温度が高温となり、各種ガスクーラ３５、３
６、および高温冷却水ポンプ２７の設備費、および所内
動力（ポンプ軸動力）が大幅に増加する。

【０００５】なお、特開平６−２８８２０１号公報に記
載のものでは、クーラを並列に接続し、脱気器に直接連
結しているため、起動時における配慮に欠け、起動時か
ら循環させる高温冷却水の必要な最低温度を確保するこ
とが困難であった。

【０００６】本発明の目的は、このような従来技術の課
題を解決するためのもので、加圧流動床ボイラ、ガスタ
ービン、蒸気タービン等を備えた加圧流動床複合発電な
どのプラントにおいて、プラントの起動停止時、通常
時、および過渡時の信頼性や熱効率が向上した高温冷却
水系統を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を、図１〜図４を参照して以下に説明する。請求
項１記載発明は、加圧流動床などのボイラ（火炉１、圧
力容器２）と、ボイラから供給される排ガスによるガス
タービン５（図４）と、このボイラ（火炉１）で発生し
た蒸気にて駆動される蒸気タービン１４と、このボイラ
（火炉１）へ復水器１６から給水を供給する復水ポンプ
１７および給水ポンプ２０と、給水を加熱する給水加熱
器１８、２１と脱気器１９などとから構成される加圧流
動床複合発電等のプラントにおいて、加圧流動床などの
ボイラおよび排ガス系統のガスおよび灰の冷却または排
ガス系機器の加温用の高温冷却水を脱気器１９から供給
し、給水加熱器１８へ熱回収するための高温冷却水タン
ク２６、高温冷却水ポンプ２７および配管、弁などを設
けたことである。これにより、高温冷却水タンク２６の
給水は、高温冷却水ポンプ２７で昇圧し、各種灰クーラ
１０、１１、１２、および加温用機器（排ガス系に設置
されている機器（サイクロン３、フィルタ４等）、およ
び配管（サイクロン３からサイクロン灰クーラ１１間の
配管、フィルタ４からフィルタ灰クーラ１１間の配管
等））を介し、高温冷却水タンク２６へ回収され、フラ
ッシュ蒸気として給水加熱器１８へ熱回収されることが
可能となる。また、請求項２記載発明は、加圧流動床複
合発電プラントなどにおいて、高温冷却水タンク水位検
出器３１（図２）からの信号により、高温冷却水タンク
２６への補給水量を調整するための高温冷却水タンク水
位調節弁２５と、排ガスおよび灰の冷却、または排ガス
系機器の加温用の高温冷却水戻り水圧力を、高温冷却水
戻水圧力検出器３３（図２）からの信号により調整する
ための冷却水圧力調節弁２８と、高温冷却水タンク２６
内圧を高温冷却水タンク圧力検出器３２からの信号によ
り調整するための高温冷却水タンク圧力調節弁２９を設
けたことである。これにより、過渡時は、高温冷却水タ
ンクの圧力信号により高温冷却水タンク圧力調節弁２９
にて高温冷却水タンク２６内圧を制御しているので、脱
気器１９の内圧が急激に低下した場合においても、高温
冷却水タンク２６から高温冷却水ポンプ２７間の滞留水
がフラッシュすることがなくなり、安定した運転状態を
確保することができる。また、請求項３記載発明は、加
圧流動床複合発電プラントなどにおいて、脱気器１９の
圧力（温度）を調整するための蒸気供給手段２２（所内
ボイラまたは他缶蒸気等）と、脱気器１９の内圧を脱気
器圧力検出器２４からの信号により調整するための脱気
器圧力調節弁２３と配管、弁を設けたことである。起動
時においては、各種クーラ３５、３６からの入熱がない
ため、高温冷却水タンク内の温度が常温（２０℃）に低
下しているが、蒸気発生手段２２からの蒸気により、脱
気器１９内圧を脱気器圧力調節弁２３にて高温冷却水に
必要な温度まで上げることが可能となる。そのため、起
動時から高温の冷却水を確保可能となり、酸露点腐食防
止および灰固着防止を図ることが可能となる。なお、酸
露点腐食は、排ガス中のＳＯ₃分とＨ₂Ｏ分が反応して酸
性硫安となり、熱交換器および機器に付着し、熱交換器
の性能低下および腐食が進行する。また、灰はＨ₂Ｏと
の反応により固体物となる。このため、排ガス系の熱交
換器および配管は高温の冷却水が必要となる。また、請
求項４記載発明は、加圧流動床複合発電プラントなどに
おいて、高温冷却水タンク２６または配管部より、高温
冷却水を復水器１６、給水加熱器１８、２１、脱気器１
９、復水ポンプ１７から脱気器１９までの復水管または
系統外へブローするための配管、弁を設けたことであ
る。これにより、起動時、冷えている水の代わりに脱気
器から温水を系統内へ導入することができる。また、請
求項５記載発明は、加圧流動床複合発電プラントなどに
おいて、前記高温冷却水を脱気器１９から供給し、高温
冷却水ポンプ２７にて昇圧後、各種クーラ１０、１１、
１２を介して低温排熱回収手段７入口復水器へ回収する
ための配管、弁を設けたことである。これにより、起動
停止時は蒸気供給装置２２からの蒸気を、脱気器圧力検
出器２４からの信号により、脱気器圧力調節弁２３を介
し脱気器１９へ供給することによって、高温冷却水とし
て必要な冷却水温度が確保される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態について詳述する。図１〜図４は、本発明の一実
施形態を示し、図６に示すものと同一の要素には、同一
の符号を付して重複する説明は省略する。まず、図４に
示すように、本実施形態によれば、圧力容器２内の火炉
１からの高温の燃焼ガスを、サイクロン３およびフィル
タ４を介して燃焼ガス中の灰等を除去した後、ガスター
ビン５へ供給し、ガスタービン発電機９を駆動し発電す
る。さらに、ガスタービン５の排ガスは、高温排熱回収
装置６、低温排熱回収装置７にて蒸気タービン系へ熱回
収した後、煙突８より大気へ放出される。また、火炉１
からガスタービン５までの排ガス系では、火炉１、サイ
クロン３、フィルタ４で除去された灰の熱を回収するた
め、炉底灰クーラ１０、サイクロン灰クーラ１１および
フィルタ灰クーラ１２を設けている。特に、排ガス中の
ガスおよび灰の冷却や、機器加温用の冷却水は、酸露点
腐食防止および灰固着防止の観点より高温の冷却水が必
要となる。

【０００９】ところで、図１に示すように、火炉１で発
生した蒸気は、高圧タービン１３、低圧タービン１４を
介して復水器１６へ供給し、蒸気タービン発電機１５を
駆動し発電する。復水器１６にて凝縮された復水は、復
水ポンプ１７で昇圧し、低圧給水加熱器１８および低温
排熱回収装置７にて昇温して脱気器１９へ供給される。
脱気器１９へ供給された給水（復水）は、給水ポンプ２
０で昇圧し、高圧給水加熱器２１および高温排熱回収装
置６にて昇温後、再び火炉１へ供給される。

【００１０】また、脱気器１９内の給水は、高温冷却水
タンク水位調節弁２５を介して高温冷却水タンク２６へ
供給される。高温冷却水タンク２６へ供給された高温冷
却水（給水）は、高温冷却水ポンプ２７で昇圧し、炉底
灰クーラ１０、サイクロン灰クーラ１１およびフィルタ
灰クーラ１２にて熱交換（または加温）後、冷却水圧力
調節弁２８を介して高温冷却水タンク２６へ戻され、各
種クーラ１０、１１、１２の交換熱量は、高温冷却水タ
ンク２６内でフラッシュし、高温冷却水タンク圧力調節
弁２９を介し低圧給水加熱器１８へ回収され、復水と熱
交換熱後、ドレンポンプ３８にて昇圧され復水管へ回収
される。

【００１１】図２に詳細を示すように、高温冷却水タン
ク水位検出器３１からの信号により、高温冷却水タンク
２６への補給水量を調整するための高温冷却水タンク水
位調節弁２５と、ガスおよび灰の冷却または排ガス系機
器の加温用の高温冷却水戻り水圧力を、高温冷却水戻水
圧力検出器３３からの信号により調整するための冷却水
圧力調節弁２８と、高温冷却水タンク２６の内圧を高温
冷却水タンク圧力検出器３２からの信号により調整する
ための高温冷却水タンク圧力調節弁２９とが設けられて
いる。

【００１２】つまり、各種クーラ１０、１１、１２で熱
回収した高温冷却水は、高温冷却水タンクに回収される
が、高温冷却水タンク内圧は、高温冷却水タンク圧力検
出器３２からの圧力信号により、高温冷却水タンク圧力
調節弁２９にて高温冷却水タンク２６内圧を一定に制御
されるため、熱回収分のフラッシュ蒸気は、高温冷却水
タンク圧力調節弁２９を介して低圧給水加熱器１８に供
給される。このため、高温冷却水タンク２６の水位が低
下（フラッシュ蒸気量分）し、高温冷却水タンク水位検
出器３１からの信号により、高温冷却水タンク水位調節
弁２５が開となり、脱気器１９から高温冷却水タンク水
位調節弁２５介して高温冷却水タンク２６へ脱気器１９
内の給水が供給される。

【００１３】上記によれば、通常運転時、高温冷却水タ
ンク２６と脱気器１９の間に高温冷却水水位調節弁２５
を設け、高温冷却水タンク２６の水位を制御しており、
また、高温冷却水タンク２６の給水は、高温冷却水ポン
プ２７で昇圧し、各種灰クーラ１０、１１、１２、およ
び加温用機器（排ガス系に設置されているサイクロン
３、フィルタ４等の機器、および、サイクロン３からサ
イクロン灰クーラ１１までの間や、フィルタ４からフィ
ルタ灰クーラ１１までの間等の配管）を介し、高温冷却
水タンク２６へ回収され、フラッシュ蒸気として給水加
熱器１８へ熱回収されることが可能となる。

【００１４】また、起動停止時は、脱気器１９への抽気
（抽気止め弁３９全開）がないため、脱気器内の圧力
（温度）が低く、高温冷却水として必要な温度が確保で
きないので、蒸気供給装置２２より脱気器圧力調節弁２
３を介し、脱気器１９へ脱気器圧力検出器２４からの信
号により蒸気を供給して、脱気器へ流入する復水を加熱
することにより高温冷却水として必要な冷却水温度が確
保される。

【００１５】そのため、起動停止時は、蒸気発生装置２
２からの蒸気により、脱気器１９内圧を脱気器圧力調節
弁２３にて高温冷却水に必要な温度まで上げることが可
能となるため、起動時から高温冷却水が確保可能とな
り、酸露点腐食防止および灰固着防止を図る（酸露点腐
食は、排ガス中のＳＯ₃分とＨ₂Ｏ分とが、反応により酸
性硫安となり、熱交換器および機器に付着して熱交換器
の性能低下および腐食が進行する。また灰とＨ₂Ｏとは
反応により固体物となる。このため、排ガス系の熱交換
器および配管は高温の冷却水が必要となる。）ことが可
能となる。さらに各種灰クーラ１０、１１、１２、およ
び加温用機器からの入熱がない運転状態の時は、高温冷
却水タンク２６または配管部より高温冷却水を復水器１
６や給水加熱器１８、２１、脱気器１９または系統外へ
ブローするための配管部に、高温冷却水戻り水温度にて
作動する冷却水温度調節弁３０を設けることにより、高
温冷却水に必要な冷却水温度を確保可能することができ
る。

【００１６】さらに、各種クーラ１０、１１、１２から
の熱回収がない運転状態においては、クーラ出口管より
分岐した配管および温度調節弁３０を介し、復水器１６
または復水管へ高温冷却水の一部または全量を回収する
ことにより、高温冷却水として必要な冷却水温度が確保
される。つまり、高温冷却水の一部または全量を復水器
１６へ回収することにより、高温冷却水タンク２６の水
位が低下するため、高温冷却水タンク水位検出器３１か
らの信号により、高温冷却水タンク水位調節弁２５が開
となり、脱気器１９の給水が高温冷却水タンク水位調節
弁２５を介して高温冷却水タンク２６へ補給されること
になる。

【００１７】また復水器１６へ回収された高温冷却水
は、復水ポンプ１７にて昇圧し、低温給水加熱器１８お
よび低温排熱回収装置７にて昇温後、脱気器１９へ供給
され、蒸気供給装置２２からの蒸気により高温冷却水と
して必要な温度に加温され、再び高温冷却水タンク２６
へ供給される。

【００１８】また、過度時は、脱気器１９の内圧力が急
激に低下した場合においても、高温冷却水タンク圧力検
出器３２からの信号により、高温冷却水タンク圧力調節
弁２９にての高温冷却水タンク圧力が一定に制御される
ため、高温冷却水タンク２６から高温冷却水ポンプ２７
までの間の滞留水がフラッシュせず、安定した運転が可
能となる。

【００１９】図３に、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態によれば、排ガス系統のガスおよび灰の冷却ま
たは機器加温用の高温冷却水を脱気器１９から供給し、
高温冷却水ポンプ２７にて昇圧後、各種クーラ１０、１
１、１２を介して低温排熱回収装置の入口復水管へ回収
する。このため、起動停止時は蒸気供給装置２２からの
蒸気を、脱気器圧力検出器２４からの信号により、脱気
器圧力調節弁２３を介し脱気器１９へ供給することによ
って、高温冷却水として必要な冷却水温度が確保され
る。

【００２０】図５は、各負荷における脱気器１９、高温
冷却水タンク２６、低圧給水加熱器１８の圧力および温
度特性を示したものである。本図に示すように、約４０
％負荷以上では、脱気器１９内圧が高温冷却水タンク２
６内圧よりも高いため、安定して脱気器１９内の給水を
高温冷却水タンク２６へ補給可能となる。また、高温冷
却水タンク２６内圧が低圧給水加熱器１８内圧よりも高
いため、高温冷却水タンク２６のフラッシュ蒸気を低圧
給水加熱器１８へ安定して回収可能となる。一方、約４
０％負荷以下では、蒸気供給装置２２からの蒸気によ
り、脱気器１９内圧（温度）を調整可能であるため、約
４０％負荷以上と同等の安定した運転が可能となる。

【００２１】以上述べたように、本発明の実施形態によ
れば、加圧流動床ボイラとガスタービンと蒸気タービン
などからなる加圧流動床複合発電プラントにおいて、プ
ラント起動停止時、通常時および過渡時に、排ガス中の
ガスおよび灰の冷却、および排ガス系機器の加温用冷却
水として必要な酸露点腐食防止、および灰固着防止上必
要となる高温の冷却水が確保され、信頼性向上および熱
効率向上に効果が得られる。また、設備および所内動力
においては、従来の方法（すなわち、負荷上昇に伴い高
温冷却水も上昇）に対して、高温冷却水タンクの内圧を
調節弁にて制御するため、高温冷却水を必要な温度にす
ることができる。このため、サイクロン灰クーラ、フィ
ルタ灰クーラ等の冷却面積を小さくすることができる。
さらに、所内動力上は従来の方法に対し、高温冷却水ポ
ンプ揚程が小さいため、高温冷却水ポンプの動力低減に
効果がある。高温冷却水ポンプ揚程は、各クーラ出口温
度の飽和圧力（クーラ出口部のフラッシュ防止）により
決定されるため、高温冷却水タンク２６内温度が低い方
がポンプ揚程が小さくなる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
圧流動床ボイラ、ガスタービン、蒸気タービン等からな
る加圧流動床複合発電などのプラントにおいて、プラン
トの起動停止時、通常時、および過渡時の信頼性や熱効
率を、大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体系統図である。

【図２】本発明の一実施形態の詳細系統図である。

【図３】本発明の他の実施形態の詳細系統図である。

【図４】加圧流動床ボイラにおける排ガス系統の全体系
統図である。

【図５】本発明の一実施形態における各負荷の圧力温度
特性図である。

【図６】従来の加圧流動床複合発電プラントの概略系統
図である。

【符号の説明】

１火炉２圧力容器３サイクロン４フィルタ５ガスタービン６高温排熱回収装置７低温排熱回収装置８煙突１０炉低灰クーラ１１サイクロン灰クーラ１２フィルタ灰クーラ１３高圧タービン１４低圧タービン１６復水器１７復水ポンプ１８低圧給水加熱器１９脱気器２０給水ポンプ２１高温給水加熱器２２蒸気発生装置２２脱気器圧力調節弁２５高温冷却水タンク水位調節弁２６高温冷却水タンク２７高温冷却水ポンプ２８冷却水圧力調節弁２９高温冷却水タンク圧力調節弁３７循環ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者麻尾孝志茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者土田真一郎茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧流動床ボイラと、前記加圧流動床ボ
イラから排ガス系統を通して供給される燃焼ガスによっ
て駆動されるガスタービンと、前記加圧流動床ボイラで
発生した蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記加
圧流動床ボイラへ復水器から給水を供給する復水ポンプ
および給水ポンプと、前記給水を加熱する給水加熱器と
脱気器などとから構成される加圧流動床複合発電等のプ
ラントにおける高温冷却水系統において、前記加圧流動
床ボイラおよび排ガス系統のガスや灰の冷却、または排
ガス系機器の加温用の高温冷却水を、前記脱気器から供
給して前記給水加熱器へ熱回収するための高温冷却水タ
ンク、ポンプおよび配管弁を設けたことを特徴とする高
温冷却水系統。
【請求項２】請求項１に記載の高温冷却水系統におい
て、前記高温冷却水タンクの水位信号により前記高温冷
却水タンクへの補給水量を調節する水位調節弁と、前記
高温冷却水の戻り水圧力を調節する圧力調節弁と、前記
高温冷却水タンクの内圧を調節する圧力調節弁とを設け
たことを特徴とする高温冷却水系統。
【請求項３】請求項１に記載の高温冷却水系統におい
て、前記脱気器の圧力または温度を調整するための所内
ボイラまたは他缶蒸気等の蒸気供給手段を備え、前記蒸
気供給手段と前記脱気器との間の配管に、前記脱気器の
内圧を調整するための圧力調節弁を設けたことを特徴と
する高温冷却水系統。
【請求項４】請求項１に記載の高温冷却水系統におい
て、前記高温冷却水タンクまたはその配管部より、高温
冷却水を、復水器、給水加熱器、脱気器、復水ポンプか
ら脱気器までの復水管、または系統外へブローするため
の配管および弁を設けたことを特徴とする高温冷却水系
統。
【請求項５】請求項１に記載の高温冷却水系統におい
て、前記高温冷却水を脱気器から供給し、ポンプにて昇
圧し、各種クーラを介して排熱回収手段入口の復水管へ
回収する配管および弁を設けたことを特徴とする高温冷
却水系統。