JPS60162003A - 蒸気原動所の排熱回収システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気原動所の補機を駆動するためのタービン排
熱の回収システムに関するものである。

〔発明の背景〕

第１図、第２図に従来技術によるシステム構成を示す。

第１図は、補機（代表例として誘引７アｙ１７、昇圧フ
ァン１８にて説明する）をモータ駆動とした通常のシス
テム構成を示す。

補機をモータ駆動とした場合、第１図に示す如くボイラ
側（空気系、ガス系）とタービン側（給復水系）は完全
に独立している。

第２図は、補機の代表例として誘引ファンを復水タービ
ン駆動方式とした場合を示す。

主タービン１の排気は、復水器２にて、冷却水と熱交換
し、冷却、凝縮され復水となシ、復水ポンプ３にて昇圧
され、ヒータ４，６．８において抽気ライン５，７．９
の抽気蒸気にて昇温され脱気器１０に給水される。

脱気器１０にて抽気ライン１１の抽気蒸気によって脱気
された給水は、給水ポンプ１２によってボイラに供給さ
れる。

一方、ボイラ燃焼系は、押込７７ン２２によって、燃焼
に必要な空気を昇圧し、必要に応じて蒸気式空気予熱器
２３にて予熱、更に排ガスの熱量を再生式空気予熱器１
５によシ収熱し、ボイラ火炉内に供給される。

ボイラ火炉内で燃料（石炭、油、ガス等）が燃焼し、そ
の熱によ勺蒸気を発生させ、タービンｌを回転させ電気
を発生する。

ボイラ火炉、過熱器、再熱器等によシ給水、蒸気に熱伝
達して温度が低下した排ガスは、その段階でも、約４０
０１：’程度の高熱で有シ、その熱量を、再生式空気予
熱器１５にょシ、前述の燃焼空気の加熱に利用される。

再生式空気予熱器１５の出口ガス温度は約１３０ｔｌｌ
’程度で有るが、ガス中のダクトを集じん器１６によシ
除去し、誘引ファン１７、昇圧７アン１８にて昇圧され
る事により、再び約１４０ｔ：’まで昇温しガス−ガス
ヒータ１９に導入される。

ガス−ガスヒータ１９は、脱硫装置（湿式）２０にて低
下したガス温度（約４５ｃ）を、公害対策上の白煙防止
温度（約９５Ｃ）ｔで再加熱する為設置される。

脱硫装置にて、硫黄酸化物を除去し、既定温度に昇温さ
れた排ガスは、煙突２１により大気中に拡散、排出され
る。

前述の誘引ファ／１７を、誘引ファン駆動タービン２６
にて駆動する場合、主タービン抽気（本図例では第４抽
気）によシ運転され、その排気は、タービン排気管２７
によシ復水器２に排出される。

誘引ファン駆動タービンの排気は、上記の如く直接、復
水器に連通ずる方法と、中間に補機用復水器を介し、凝
縮水として、タービンプラント側に回収する方法とが考
えられるが、基本的なシステム構成としては類似のもの
で有る。

本方式（従来技術）においては補機駆動タービン（本例
では誘引ファン駆動タービン）の排気を復水器にて凝縮
させる為、下記の点で問題が有シ解決すべき課題とされ
てきた。

１）補機駆動タービンの排気熱量（潜熱）を熱サイクル
に回収できないので、主タービンとの効率差分、熱効率
が低下する。

２）　補機ファンをタービン駆動とし回転数制御を行な
う事によるダンパー等の絞シ損失の低減、ファン自体の
効率向上による軸動力（所内動力）の低減等による効率
の向上分を、上記ｌ）によシ減殺するので、総合的な効
率向上量が小さい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の補機駆動、復水形タービンがそ
の排気熱量を復水器によ勺冷却水中に放出する方式で有
った為、効率向上が小さく設備費と運転経費を加味した
総合経済性が低かった点を、最適補機の選定、熱回収シ
ステムの構成を行なう事によって、補機駆動タービンの
排気潜熱を有効に利用し、速度制御形補機の採用による
軸動力の低減効果を活用して、総合的熱効率を大巾に改
善した蒸気原動所を提供することにある。

〔発明の概要〕

従来、補機のタービン駆動化が給水ポンプにとどまって
いたのは、補機をタービン回転数によ多速度制御する事
によって、所内動力を大巾に低減可能であるにもか＼わ
らず、主タービンに較べて熱効率の低い補機用、復水タ
ービンの排気熱量を復水器によって、冷却水中に放出す
る方式である為、総合的な熱効率の向上が少なく、設備
費の上昇を加味した経済性評価が低かった事に有る。

本発明は、補機駆動タービンの排気熱量（潜熱）をヒー
トサイクル内に回収するシステムを構成する事によシ、
熱サイクルの効率を向上させ得る点に着目し１第１段階
としてボイラ排ガス熱量をタービンプラント側給復水系
に回収し、それに伴ない低温となったボイラ排ガス系に
、補機駆動タービンの排気熱量を供給する事によって所
定の排ガス温度を保持し全体としてプラント出入口状態
値を維持しつつ、蒸気原動所の熱効率の大巾な改善を図
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図によシ説明する。

第３図は補機の代表例として誘引ファン１７をタービン
２６駆動方式とした場合を示す。

主タービン１の排気は、復水器２にて冷却水と熱交換し
、冷却、凝縮され復水となシ、復水ポンプ３にて昇圧さ
れ、ヒータ４，６．８にて昇温され脱気器１０に給水さ
れる。

この際、従来ボイラ排ガス系の脱硫装置出口低温ガス（
約４５Ｃ）を公害対策上の白煙防止温度（約９５Ｃ）ま
で昇温する為、昇圧ファン出口高温ガス（約１４０Ｃ）
により、再生式ガス−ガスヒータを使用して再加熱して
いた、ボイラ排ガス熱量を本実施例においては、代替熱
交換器として設置された、低レベル節炭器３０に、復水
ポンプ３出口復水の一部を昇圧ポンプ２８、にて給水管
２９を経て通水し、復水側に収熱し、復水系（本例では
第２ヒータ６出口）に回収する。この様に構成すること
により、ヒータ４，６に通水される復水量は減少し、そ
の結果、第１ヒータ４、第２ヒータ６にて、復水加熱の
為、消費される抽気量が減少し、その分、発電用として
使用される蒸気量が増加し、熱効率が向上する。

低レベル節炭器３０出口復水温度は、復水系合流部（本
例では第２ヒータ６出口復水温度）に同じになる様通水
量を加減することにより、それより下流側（第３ヒータ
８、脱気器１０側）の運転温度等の条件は従来と略、同
一に保持される。

一方、ボイラ燃焼系は、押込ファン２２によって燃焼に
必要な空気を昇圧し、必要に応じて蒸気式空気予熱器２
３にて予熱、更に排ガスの熱量を再生式空気予熱器１５
によシ収熱し、ボイラ火炉内に燃焼空気として供給され
る。

ボイラ内（火炉、過熱器、再熱器等）にて給水、蒸気に
熱伝達して約４０００まで低下した排ガスが、再生式空
気予熱器１５により前述の燃焼空気の予熱に利用場れる
のは、従来技術と同一である。

集じん器１６を経て、誘引ファン１７．昇圧ファン１８
によシ昇圧された約１４０Ｃ程度の排ガスは、本発明に
よる後述の蒸気・ガスヒータ３１との組合せで設置され
る低レベル節炭器３０にて約３５Ｃの復水を約１２０Ｃ
程度（第２ヒータ６出口温度と同じ）に加熱することに
よって排ガスの保有熱量をタービンプラント復水系に熱
回収する。

復水系への熱伝達によシ約７０Ｃまで低下した排ガスは
、更に脱硫装置２０内における散水等によシ約４５Ｃ程
度まで温度が低下し、そのま＼大気中に排出すれは、水
蒸気による白煙が煙突よシ排出される事になる為、脱硫
装置２０出口に設けた蒸気−ガスヒータ３１にて、白煙
防止温度（約９５Ｃ）まで加熱後、煙突２１より大気中
に拡散、排出される。

この脱硫装置２０出口煙道に蒸気−ガスヒータ３１を設
置する事によシ、低圧低温の誘引ファン駆動タービン２
６の排気をライン２７で導くことによシこの排気の有す
るエネルギー（主として潜熱）を、排ガス加熱用として
有効に活用できる。

即し、従来技術による誘引７アン駆動タービンの排気は
、復水器冷却水中に放出されて、エネルギーの損失とな
ったが、前述の低レベル節炭器３０と、蒸気−ガスヒー
タの最適な容量とシステムの組合せによって、排ガス中
の熱量をタービンプラント復水系に熱回収し、煙突入口
排ガス側に誘引ファン駆動タービンの排気潜熱を回収す
ることが可能となシ、プラント全体としての熱効率がｒ
ｉ＝ｉ　Ｌ＋−＋　Ｌ 第４図に本発明の第２の実施例を示す。

原理は第３図と同一で有する低レベル節炭器３０におけ
るボイラ排ガスの熱量を第１ヒータ４人口で全量回収し
ようとするもので、システム構成が多少シンプルとなり
、低レベル節炭器３０の伝熱面積が小さくなる点が特徴
である。

第５図に本発明の第３の実施例を示す。

原理は第３図と同一で有るが、誘引ファン駆動タービン
２６の抽気（排気よシ高圧となる）をライン３３により
蒸気−ガスヒータ３１の加熱に使用し、負荷調整用とし
て、排気を主タービン復水器２又は別に設置される補機
タービン用復水器に排出するものである。

第６図に本発明の第４の実施例を示す。

原理は第３図と同一で有るが、誘引ファン駆動タービン
２６の抽気（又は排気）をライン３３によってゲイ２燃
焼空気予熱用の蒸気式空気予熱器２３に導き、空気の加
熱蒸気として利用するものである。

本方式の特徴は、駆動タービン２６の蒸気源の選定、又
は、ファン１７の動力との兼合いで、蒸気−ガスヒータ
３１にて収態容量をオーバする様なケースにおいて、そ
の余剰蒸気を蒸気式空気予熱器の加熱蒸気として活用し
ようとするもので、この様な場合、熱効率の利得が大き
いことが特徴である。

第７図に、本発明の第５の実施例を示す。

原理は第３図と同じで有るが、誘引ファン駆動タービン
２６の駆動蒸気源として、主タービン１の抽気だけで無
く、白缶補助蒸気又は他ユニットからの補助蒸気、所内
ボイラ発生蒸気３４を補助蒸気ヘッダー３５から、ター
ビン駆動補助蒸気管３６を経て誘引ファン駆動タービン
２６に導入するものである。

本実施例の特徴は、プラント起動当初等、主タービン１
の抽気が無い状態でも誘引ファン１７の起動を可能とす
るもので、本発明の各方式と組介せて使用されるもので
ある。

第８図に、本発明の第６の実施例を示す。

原理は第３図と同じでおるが、熱交換器（本例では、蒸
気−ガスヒータ３１を示す）のドレンをドレンポンプ３
７にて昇圧し、タービンプラント側ヒートサイクルのヒ
ータ（本例では、第１ヒータ４を示す）又は、復水器２
に回収するものである。熱交換器は、蒸気式空気予熱器
２３でもよい。

本方式の特徴は、熱交換器の凝縮ドレンは、約ＩＱＯｔ
：’程度の温度を有してお夛、そのエネルギーをサイク
ルに回収しようとするもので熱効率が向上することに有
る。

第９図に、本発明の第７の実施例を示す。

原理は第３図と同じでおるが、タービン駆動とする対象
補機を複数種とした場合を示す。

本例では誘引ファン１７、昇圧７アン１８をタービン２
６及び２９で駆動するようにした場合を示しているが、
対象補機は、その他の補機（たとえば、押込７７ン２２
）であっても基本的に同一で有る。

本方式の特徴は、複数種の補機をタービン駆動化するも
ので、本発明による効果を最大化できる点に有り、実機
においては、その最適組合せを条件として、本方式が採
用されることになろう。

第１Ｏ図に、本発明の第８の実施例を示す。

原理は第９図と同じでおるが、補機駆動タービン２６．
２９の排熱の回収先を、複数種とした場合を示す。

本例では回収先を蒸気−ガスヒータ３１、と蒸気式空気
予熱器２３とした場合を示すが、回収先としては、その
他にタービンプラントのヒータ等もその応用として考え
られる。

第１１図に、本発明の第９の実施例を示す。

Ｗ、理は第１Ｏ図と同じであるが、補機駆動タービン２
６．３９の排気を熱回収する容量が不足する場合等に、
即ち、熱回収容斂に対して、補機駆動タービンの排気熱
量が大きい場合、その余剰熱量相当分をスピルオーバ管
４２にて、ヒータ４、復水器２等に回収するものである
。

以上第３図から第１１図に示す各応用例を単独に、又は
その最適な組合せを行なったシステムの構成、および運
用を行なり事によシ、下記の効果−ｈ（右ス− １）補機のタービン駆動化（速度制御化）による軸動力
（所内動力）の低減効果と、補機駆動タービンの排気潜
熱の熱回収効果とにより、プラント全体の熱効率が大巾
に（０，５〜ｏ、７ｓ）向上する。

この熱効率向上による利得は、年間２〜３億円にも相当
する。

〔発明の効果〕

本発明によれば下記の効果が有る。

補機のタービン駆動化（速度制御化）による軸動力（所
内動力）の低減効果と、従来、冷却水中に放出されてい
た補機駆動タービンの排気潜熱の熱回収効果とにより、
プラント全体の熱効率が大巾（０，５〜０．７％）に向
上する。

この熱効率向上による、燃料費節約の利得は、年間２〜
３億円にも相当する。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気原動所の補機を蒸気タービン駆動化し、速度制
   御を行なう蒸気原動所においてディ２排ガス煙道の脱硫
   装置入口側に設けた低レベル節炭器によって、高温のボ
   イラ排ガス熱量をタービン側ヒートサイクルに熱回収す
   る事を特徴とする蒸気原動所の補機駆動タービン排熱回
   収システム。 λ　特許請求の範囲第１項において、補機駆動タービン
   の排気熱量を、ボイラの燃焼空気系に設けた蒸気式空気
   予熱器によシ回収することを特徴とする蒸気原動所の補
   機駆動タービン排熱回収システム。