JPS6152361B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンと、その排ガスによつ
て蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、その発生
蒸気によつて駆動される蒸気タービンと、復水器
と、該復水器からの復水を前記蒸気タービンから
の抽気および前記排熱回収ボイラからの蒸気を熱
源として脱気する脱気器と、該脱気器によつて脱
気された水を排熱回収ボイラに送り込む給水系統
とを備える複合発電プラントにおける脱気器の圧
力制御装置に関するものである。

この種の複合発電プラントにおいては、排熱回
収ボイラへの給水は、該排熱回収ボイラの腐食防
止のために給水系統の途中に脱気器を備えて、れ
により給水中の酸素を抽出した後に排熱回収ボイ
ラへ給水するのが一般的である。前記脱気器は発
電プラントの熱効率向上の点から、通常は蒸気タ
ービンの中段から取出した抽気を熱源とするが、
蒸気タービンの低負荷運転時あるいは一時停止時
（複合発電プラントは早朝起動、夜間停止を行な
うことが多い）には、蒸気タービンから必要な熱
源を確保できないため、排熱回収ボイラのドラム
発生蒸気を減圧したものを熱源として使用してい
る。また排熱回収ボイラ入口の給水温度は低い方
が、排ガスの熱をより多く吸収することができ、
発電プラントの熱効率が良くなる。このため前記
脱気器の運転圧力を通常の火力発電プラントのも
のよりも低くして、低温の給水を排熱回収ボイラ
に送るのが一般的である。また蒸気タービン停止
時には、復水器は真空を破壊し大気圧とするの
で、脱気器の圧力が大気圧以下であると復水器側
から空気が漏入し脱気器貯水タンク内の保有水の
酸素濃度が増すので、これを防止するため脱気器
圧力を大気圧よりも僅かに高い圧力で保持する必
要がある。

第１図は従来の脱気器の圧力制御装置を備えた
複合発電プラントの系統を示し、１はガスタービ
ン、２はその排ガスによつて蒸気を発生させる排
熱回収ボイラで、過熱器３、脱硝装置４および節
炭器５を具えている。６は排熱回収ボイラ２の過
熱器３で発生する蒸気によつて駆動される蒸気タ
ービン、７は復水器、８は主蒸気管、９はタービ
ンバイパス蒸気管、１０はタービン入口弁、１１
はバイパス止弁、１２は脱気器、１３は脱気器貯
水タンク、１４は復水器７の復水を復水ポンプ１
５で昇圧して脱気器１２へ送る復水管路、１６は
蒸気タービン６の中段の蒸気を熱源として脱気器
１２へ送るタービン抽気管、１７はその逆止弁、
１８は脱気器貯水タンク１３の水をボイラ給水ポ
ンプ１９によつて昇圧して排熱回収ボイラ２の節
炭器５へ送る給水管路、２０は脱気器貯水タンク
１３とボイラ給水ポンプ１９とを接続する脱気器
降水管、２１は給水管１８に具えられた流量計、
２２は節炭器５で過熱された水を配管２３を介し
て導入して蒸気を発生させるボイラドラム、２４
はその発生蒸気を過熱器３に送る配管、２５はボ
イラドラム２２の蒸気の一部を熱源として脱気器
１２へ送る加熱蒸気管、２６はその配管２５に具
えられた脱気器圧力調節弁、２７は設定器２８の
設定圧力と脱気器１２の実圧力との比較結果に応
じて圧力調節弁２６の弁開度を調節する脱気器圧
力調節計である。尚、２９は脱気器１２にて脱気
されたガスを復水器７へ戻すベント管、３０は排
ガスの煙突を示す。

前記構成の複合発電プラントは前述した如く早
朝起動、夜間停止する運転方法が多用されるの
で、夜間停止後の起動について説明すると、排熱
回収ボイラ２の保有熱によつてボイラドラム２２
に発生した蒸気を加熱蒸気管２５の脱気器圧力調
節弁２６を通して脱気器１２に送り、該脱気器１
２を大気圧以上に加圧する。この状態においてガ
スタービン１を起動すると、その排ガスは排熱回
収ボイラへ送られ、過熱器３、脱硝装置４、節炭
器５を流過して煙突３０から大気中に放出され
る。ガスタービン１の運転によつてボイラドラム
２２から発生した蒸気は過熱器３によつて過熱さ
れた後に主蒸気管８およびタービンバイパス蒸気
管９を通つて復水器７に排出され、ここで凝縮し
て水になる。蒸気タービン６へ通気が可能になる
とタービンバイパス止弁１１は徐閉され、タービ
ン入口弁１０を通つて蒸気タービン６に蒸気が送
られる。

一方、復水器７に溜められた復水は復水ポンプ
１５で昇圧され、復水管１４を通つて脱気器１２
に送られる。該脱気器１２に送られた復水は前記
ボイラドラム２２の発生蒸気によつて過熱脱気さ
れた後、脱気器貯水タンク１３に貯水される。貯
水された水は降水管２０を通りボイラ給水ポンプ
１９で昇圧され、給水管１８を経て排熱回収ボイ
ラ２の節炭器５に送られて、ここで排ガスによつ
て加熱された後、ボイラドラム２２に送られる。
そして蒸気タービン６の抽気圧力が上昇して脱気
器圧力調節計２７の設定圧力以上になると、脱気
器圧力調節弁２６は閉じて、脱気器１２の熱源は
ボイラドラム２２の蒸気から抽気蒸気に切替わ
る。

第４図は前記複合発電プラントにおける従来の
脱気器の圧力特性の一例を示すグラフ図で、縦軸
に圧力を、横軸に蒸気タービン出力を示してい
る。蒸気タービンの起動時において、脱気器圧力
調節計はａで示される如く大気圧よりも僅かに高
い圧力（1.3Kg／cm²Ａ）に設定されており、ボイ
ラドラムの発生蒸気を脱気器圧力調節弁２６で加
減して脱気器の圧力を一定に制御するようになつ
ている。そして蒸気タービンの抽気圧力が前記脱
気器圧力調節計２７の設定圧力以上になつて前記
ボイラドラムの発生蒸気と切替るのは、蒸気ター
ビンが高出力（77％出力）となつた時点である。
従つて蒸気タービンの出力が77％以下の場合に
は、脱気器は蒸気タービンの抽気よりも高圧のボ
イラドラムの発生蒸気によつて加熱される。即ち
排熱回収ボイラへの給水温度が高くなるため発電
プラントとしての熱効率を低下させことになる。

従来の圧力制御装置においては、低出力時に
も、脱気器圧力調節計の設定値をｂで示す如く
0.45Kg／cm²Ａに設定している。即ち蒸気タービン
が最低安定出力（25％出力）になつたら脱気器の
熱源を抽気圧力に切替えるようにしている。

しかし前述の圧力制御装置においては、前記設
定値を一度設定したら、その設定値は固定した状
態に保持されるので、蒸気タービンが起動してか
ら最低安定出力運転に倒達した時、脱気器圧力調
節計の設定値を鎖線矢印ｃで示す如く1.3Kg／cm²
Ａから0.45Kg／cm²Ａまで下がる場合、その降下が
急速に行なわれると脱気器貯水タンクには多量
（一般には蒸気タービンの25％出力時においては
給水量の20〜40分間程度の容量）の飽和水がある
ため、該脱気器貯水タンクまたは降水管にてフラ
ツシユが発生してボイラ給水ポンプがキヤビテー
シヨンを起こす恐れがある。従つて前記の設定値
切換操作をきわめてゆつくり行なう必要がある
が、一般にはその操作を手動によつて行なつてい
るので、かなりの熟練を要する。

また脱気器圧力調節計の設定値を0.45Kg／cm²Ａ
にした状態で、かつ脱気器の圧力が抽気圧によつ
てｄで示されるように上昇して運転が行なわれて
いるとき、万一蒸気タービンがトリツプすると、
脱気器への抽気が停止して該脱気器の圧力はター
ビン抽気時の器内圧力から脱気器圧力調節計の設
定圧力まで急激に低下して脱気器貯水タンクおよ
び降水管でフラツシユが発生し、ボイラ給水ポン
プがキヤビテーシヨンを起してしまう。

更に、従来の圧力制御装置においては、発電プ
ラントを停止する時には前述の如く脱気器を大気
圧以上に保持するため、脱気器圧力調節計の設定
値を再度1.3Kg／cm²Ａに挙げなければならなかつ
た。

本発明は前記の点に鑑みて、脱気器の運転圧力
を、蒸気タービンのトリツプ時を含め毎日起動・
停止を行なつても常に最適状態に自動制御し、発
電プラントの運転操作を容易にできる脱気器の圧
力制御装置を提供しようとするものである。

上記の目的を達成するため、本発明の圧力制御
装置は、排熱回収ボイラから脱気器へ蒸気を送り
込む配管に設けた脱気器圧力調節弁と、該脱気器
圧力調節弁の開度を脱気器の実圧力と設定圧力と
の比較結果に応じて調節する脱気器圧力調節計
と、該脱気器圧力調節弁に与える設定圧力を排熱
回収ボイラ給水流量が所定の量以下の範囲では流
量増大に伴つて漸減させ、かつ所定の量以上の範
囲では蒸気タービンからの抽気圧力よりも常に低
いころで漸増させる圧力設定装置とから構成す
る。ただし、上記の給水流量の所定の量とは、蒸
気タービンの最低安定出力に相当する給水流量で
ある。

以下、本発明脱気器の圧力制御装置の一実施例
を第２図および第３図に基づいて説明する。第２
図は本発明圧力制御装置を備えた複合発電プラン
トの系統を示し、第１図と符付号のものは同じも
のを示している。加熱蒸気管２５には脱気器圧力
調節弁２６０が具えられており、該脱気器圧力調
節弁２６０の開度は、脱気器圧力調節計２７０に
よつて調節される。即ち脱気器１２の実圧力と設
定圧力との比較結果に応じて調節される。前記脱
気器圧力調節計２７０に設定圧力を与える圧力設
定装置３１は、給水管１８に具えている流量計２
１の給水流量信号Ｓを入力する第１演算器３２お
よび第２演算器３３と、該第１演算器３２、第２
演算器３３の出力信号のうち大きい方の出力信号
を選択する信号選択器３４とから成つている。前
記第１演算器３２は入力信号の増大に伴つてその
出力信力を減少させるよう構成され、また第２演
算器３３は入力信号の増大に伴つて出力信号を増
大させるよう構成されている。前記の構成から成
る圧力設定装置３１は脱気器圧力調節計２７０に
与える設定圧力を排熱回収ボイラ給水流量、即ち
給水管１８を流過する給水流量を所定の量以下の
範囲では流量増大に伴つて漸減させ、かつ所定の
量以上の範囲では蒸気タービンからの抽気圧力よ
りも常に抵いところ漸減させるものである。そし
て該圧力設定装置３１の出力信号が「減少」から
「増加」に移行する点は、前記給水流量が蒸気タ
ービンの最低安定出力に相当する流量点となつて
いる。

前述の圧力設定を第３図について具体的に説明
する。本第３図は本発明における脱気器の圧力特
性の一例を示すグラフ図で、縦軸に圧力を、横軸
に排熱回収ボイラ給水流量を示している。ｅは第
１の演算器３２の設定圧力特性を、ｆは第２演算
器３３の設定圧力特性を、ｄはタービン抽気時の
脱気器内圧力特性を示している。即ち、第１演算
器３２は、給水流量信号Ｓが０％のとき大気圧よ
りも僅かに高い圧力（1.3Kg／cm²Ａ）の設定信号
を出力し、また給水流量信号Ｓが蒸気タービンの
最低安定出力に相当する流量のとき抽気圧力より
も僅かに低い圧力（0.35Kg／cm²Ａ）の設定信号を
出力する。また第２演算器３３は、給水流量信号
Ｓが100％（蒸気タービンの100％出力に相当す
る）のとき抽気圧力（1.7Kg／cm²Ａ）よりも僅か
に低い圧力（1.6Kg／cm²Ａ）の設定信号を出力す
る。また給水流量信号が25％のとき抽気圧力より
も僅かに低い圧力（0.35Kg／cm²Ａ）の設定信号を
出力する。

次に本発明の脱気器の圧力制御其の作用につい
て説明する。複合発電プラントは前述した通り早
朝起動、夜間停止する運転方法が多いので、夜間
停止後の起動を例にとて説明する。排熱回収ボイ
ラ２の保有熱によつてボイラドラム２２に発生し
た蒸気を、加熱蒸気管２５に設けた脱気器圧力調
節弁２６０を通して脱気器１２に送り、該脱気器
１２を大気圧以上（1.3Kg／cm²Ａ）に加圧する。
この状態においてガスタービン１を起動すると、
その排ガスは排熱回収ボイラ２へ送られ、過熱器
３、脱硝装置４、節炭器５を流過して煙突３０か
ら大気中に放出される。ガスタービン１の運転に
よつてボイラドラム２２で発生した蒸気は過熱器
３によつて過熱された後、主蒸気管８およびター
ビンバイパス蒸気管９を通つて復水器７に排出さ
れ、ここで凝縮して復水になる。蒸気タービン６
への通気が可能になるとタービンバイパス止弁１
１は徐閉され、タービン入口弁１０を通つて蒸気
タービン６に蒸気が送られる。一方、復水器７に
溜められた復水は復水ポンプ１５で昇圧され、復
水管１４を通つて脱気器１２に送られる。該脱気
器１２に送られた復水は前記ボイラドラム２２の
発生蒸気によつて加熱脱気された後、脱気器貯水
タンク１３に貯水される。貯水された水は降水管
２０を通りボイラ給水ポンプ１９で昇圧され、給
水管１８の流量計２１を通り排熱回収ボイラ２の
節炭器５に送られて、ここで排ガスによつて加熱
された後、ボイラドラム２２に送られる。以上ま
では従来技術で述べたと全く同様である。しかし
て本発明においては、ガスタービン１の出力が増
加するとボイラ発生蒸気量も増加（給水量も増加
する）し、給水流量信号Ｓが25％になると脱気器
圧力調節計２７０の設定圧力は0.35Kg／cm²Ａとな
る。ガスタービン１の出力に合わせて蒸気タービ
ン６の出力を増加させる場合には、脱気器圧力調
節計２７０の設定圧力よりも蒸気タービン抽気圧
力が高くなる時点（第３図の例では給水流量信号
Ｓが23％のとき）以後は脱気器１２の加熱蒸気源
がボイラドラム２２の発生蒸気から蒸気タービン
６の抽気に切替わる。その抽気は抽気管１６を通
つて脱気器１２に送られる。ところで実際の複合
発電プラントの起動では、その起動特性上ガスタ
ービン１の出力上昇に対して蒸気タービン６の出
力上昇は10〜20分程度遅れる場合が多いが、この
場合にはボイラ発生蒸気はタービンバイパス蒸気
管９を通して復水器に排出される。またガスター
ビン１と蒸気タービン６とを高出力で運転中に蒸
気タービン６の出力を減少させるとき、または蒸
気タービン６がトリツプしたときでもガスタービ
ン１をそのまま運転継続する場合には、排熱回収
ボイラ２の運転が継続され、該ボイラ２から発生
する蒸気はタービンバイパス蒸気管９を通つて復
水器７へ排出される。蒸気タービン６の出力を減
少させ、または蒸気タービン６がトリツプする
と、抽気圧力が低下する。この場合、脱気器圧力
調節計２７０の設定圧力は常に通常運転時の脱気
器運転圧力よりも僅かに低い圧力（第３図の例で
は0.1Kg／cm²）となつているので、前記設定圧力
まで低下すると直ちに脱気器圧力調節計２７０の
出力信号により脱気器圧力調節弁２６０が開弁し
てボイラドラム２２の発生蒸気を脱気器１２に送
り込む。即ち抽気圧をバツクアツプして脱気器１
２の急激な圧力降下を阻止するから、脱気器貯水
タンク１３および降水管２０でのフラツシユ発生
はなくなる。従つてボイラ給水ポンプ１９を安全
に運転継続できる。

尚、前記の実施例では、脱気器圧力調節計２７
０の設定値を変化させる信号として排熱回収ボイ
ラ２の給水流量信号を与えたが、この給水流量信
号と等価な信号、即ち排熱回収ボイラ発生蒸気
量、脱気器給水量、ガスタービン出力等前記給水
流量に比例もしくは略比例する状態値の信号であ
つてもよい。

以上の如く本発明によれば、複合発電プラント
の熱損失を増大させることなく、毎日の起動、停
止時は勿論のこと蒸気タービントリツプ時にも常
に脱気器の運転圧力を最適状態に保つよう自動制
御できるので、プラントの運転操作が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の脱気器圧力制御装置を備えた複
合発電プラントの系統図、第２図は本発明の脱気
器圧力制御装置の一実施例を備えた複合発電プラ
ントの系統図、第３図は本発明における脱気器の
運転特性を示すグラフ図、第４図は従来における
脱気器の運転特性を示すグラフ図である。 １……ガスタービン、２……排熱回収ボイラ、
６……蒸気タービン、７……復水器、１２……脱
気器、１８……給水管、２１……流量計、２２…
…ボイラドラム、２５……加熱蒸気管、２６０…
…脱気器圧力調節弁、２７０……脱気器圧力調節
計、３１……圧力設定装置、３２……第１演算
器、３３……第２演算器、３４……信号選択器、
Ｓ……給水流量信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンと、その排ガスによつて蒸気を
   発生させる排熱回収ボイラと、その発生蒸気によ
   つて駆動される蒸気タービンと、復水器と、該復
   水器からの復水を前記蒸気タービンからの抽気お
   よび前記排熱回収ボイラからの蒸気を熱源として
   脱気する脱気器と、該脱気器によつて脱気された
   水を排熱回収ボイラに送り込む給水系統とを備え
   る複合発電プラントにおいて、 ａ 前記排熱回収ボイラから脱気器へ蒸気を送り
   込む配管に設けた脱気器圧力調節弁と、 ｂ 上記脱気器圧力調節弁の開度を脱気器の実圧
   力を設定圧力との比較結果に応じて調節する脱
   気器圧力調節計と、 ｃ 上記脱気器圧力調節計に設定圧力を与える圧
   力設定装置とを設けるとともに、 前記圧力設定装置は、排熱回収ボイラの給水流
   量信号またはその等価信号を入力する第１、第２
   の演算器と、該第１、第２の演算器の出力信号の
   うち大きい方の出力信号を選択する信号選択器と
   から成り、かつ第１の演算器はその入力信号の増
   大に伴つて出力信号が減少し、第２の演算器はそ
   の入力信号の増大に伴つて出力信号が増大するよ
   うに構成し、かつ、該圧力設定装置は、 (イ) 排熱回収ボイラの給水流量が蒸気タービンの
   最低安定出力に相当する流量未満の状態では、
   給水流量の増大に伴つて設定圧力を漸減させ、 (ロ) 排熱回収ボイラの給水流量が蒸気タービンの
   最低安定出力に相当する流量を越える状態で
   は、設定圧力を、蒸気タービン抽気圧力以下の
   範囲内において漸増せしめるように構成したも
   のであることを特徴とする複合発電プラントに
   おける脱気器の圧力制御装置。