ボイラ給水ポンプ設備
【課題】蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管から排出される蒸気及び／又はドレンを有効利用できるボイラ給水ポンプ設備を提供する。
【解決手段】駆動用蒸気を供給する低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂの途中に、弁を閉止しても上流側の低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂと連通する上部ドレン管６３ａ、６３ｂを備える低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂが設けられ、ボイラ負荷に対応し稼働台数を変化させる蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを備えるボイラ給水ポンプ設備において、上部ドレン排出管６３ａ、６３ｂと脱気器３９とを結ぶボイラ給水加熱蒸気系統と、上部ドレン排出管６３ａ、６３ｂと復水器とを結ぶ復水回収系統とを備え、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂの停止中に行われる低圧蒸気供給管６１ｂのウォーミングの蒸気を脱気器３９へ送り、熱回収する。
【解決手段】駆動用蒸気を供給する低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂの途中に、弁を閉止しても上流側の低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂと連通する上部ドレン管６３ａ、６３ｂを備える低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂが設けられ、ボイラ負荷に対応し稼働台数を変化させる蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを備えるボイラ給水ポンプ設備において、上部ドレン排出管６３ａ、６３ｂと脱気器３９とを結ぶボイラ給水加熱蒸気系統と、上部ドレン排出管６３ａ、６３ｂと復水器とを結ぶ復水回収系統とを備え、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂの停止中に行われる低圧蒸気供給管６１ｂのウォーミングの蒸気を脱気器３９へ送り、熱回収する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汽力発電プラントに備えられるボイラに給水を行うボイラ給水ポンプ設備に関し、特に蒸気タービンで駆動されるボイラ給水ポンプを備えるボイラ給水ポンプ設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な汽力発電プラントは、石炭、重油、ＬＮＧ等を燃料としボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに導き、蒸気タービンに連結された発電機を駆動し発電を行う。蒸気タービンを駆動した蒸気は、冷却され復水にされた後、ボイラ給水として利用される。ボイラ給水は、ボイラ給水ポンプにより昇圧されボイラに送られる。
【０００３】
通常の汽力発電プラントでは、ボイラ給水ポンプは、蒸気で駆動される蒸気タービン駆動給水ポンプ及び電動機で駆動される電動機駆動給水ポンプで構成される。蒸気タービン駆動給水ポンプは、通常、２台設けられ、負荷に応じて１台運転、２台運転が行われる（例えば特許文献１参照）。電動機駆動給水ポンプは、汽力発電プラント起動時など蒸気タービンが使用できないときに使用する。このような従来のボイラ給水ポンプシステムでは、電動機駆動給水ポンプの消費電力が大きいため、特に週末停止起動（ＷＳＳ）対応の汽力発電プラントなどのように起動停止が多くなるとランニングコストが非常に高くなる。この問題を解決するため本発明者は、汽力発電プラント起動時でも電動機駆動給水ポンプを使用することなく、蒸気タービン駆動給水ポンプを使用しボイラ給水を行うボイラ給水方法を発明した（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９７４０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今日、多くの発電プラントで、発電効率の向上、エネルギーの有効利用、省エネルギー、さらにはランニングコストの低減に向けた取組みがなされているが、発電効率の向上、ランニングコストの低減等は、発電プラントにとって永遠の課題と言うべきものであり、今後も更なる改善が期待されている。ボイラ給水ポンプについても、ランニングコストの低減等に関し幾つかの方法が提案されているが更なる改善が期待されている。
【０００６】
例えば、蒸気タービン駆動給水ポンプを２台備え、負荷が低く蒸気タービン駆動給水ポンプ１台のみを運転する場合、他方の蒸気タービン駆動給水ポンプは、蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気主塞止弁が閉止され、ドレン弁を通じて配管、蒸気主塞止弁及び蒸気タービンのケーシング内に滞留する蒸気及び／又はドレンが排出される。さらに停止中においても、蒸気供給管のウォーミングが行われ、この蒸気はドレン弁から復水器に送られ復水となる。このような蒸気及び／又はドレンは温度が高いので、これらから熱回収を行うことができれば汽力発電プラントの熱効率を高めることができる。しかしながら蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管から排出される蒸気及び／又はドレンの処理については、これまでほとんど検討されていない。
【０００７】
本発明の目的は、蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管から排出される蒸気及び／又はドレンを有効利用できるボイラ給水ポンプ設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも蒸気タービン駆動給水ポンプを２台以上備え、前記各蒸気タービン駆動給水ポンプには駆動用蒸気を供給する蒸気供給管が設けられ、前記蒸気供給管の途中には蒸気主塞止弁、さらに前記蒸気主塞止弁の上流側に前記蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出可能なドレン排出部が設けられ、ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプの稼働台数を変化させる、汽力発電プラントに設けられたボイラ給水ポンプ設備において、前記ドレン排出部とボイラ給水系統とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統に送出するボイラ給水加熱蒸気系統と、前記ドレン排出部と復水器とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記復水器に送出する復水回収系統と、蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統又は前記復水器に送出可能に前記ボイラ給水加熱蒸気系統又は前記復水回収系統を切替える系統切替手段と、を備えることを特徴とするボイラ給水ポンプ設備である。
【０００９】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、前記ドレン排出部が、前記蒸気主塞止弁閉止時にも前記蒸気供給管と連通する、前記蒸気主塞止弁のドレン排出部であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプを停止させるべく前記蒸気主塞止弁が閉止されると、前記ドレン排出部から前記ボイラ給水系統に蒸気及び／又はドレンが送出可能とされ、前記蒸気タービン駆動給水ポンプ停止時及び停止中に前記蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンが前記ボイラ給水系統に送出されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、前記ボイラ給水系統は、蒸気タービンの排気蒸気を復水にする復水器、低圧給水加熱器、脱気器及び高圧給水加熱器を有し、前記蒸気タービン駆動給水ポンプは、前記脱気器から前記高圧給水加熱器に給水を圧送し、前記ボイラ給水加熱蒸気系統は、前記ドレン排出部と前記脱気器とを結ぶことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、前記脱気器には、加熱用蒸気として蒸気タービンから抽気蒸気が供給され、前記蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気の蒸気源が、前記脱気器に供給される加熱用蒸気の蒸気源と同一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のボイラ給水ポンプ設備は、蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管に蒸気主塞止弁、蒸気主塞止弁の上流側に蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出可能なドレン排出部を有し、このドレン排出部とボイラ給水系統とをつなぐボイラ給水加熱蒸気系統を備えるので、蒸気主塞止弁を閉止しても蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンをボイラ給水系統に導くことができる。これにより蒸気供給管のウォーミングの際に発生する排気蒸気及び／又は高温のドレンをボイラ給水系統に導き、ボイラ給水を加熱することができる。またボイラ給水ポンプ設備は、前記ドレン排出部と復水器とを結ぶ復水回収系統も備え、系統を切替えて使用することもできるのでボイラ起動時など蒸気供給管から排出されるドレン又は低温蒸気を復水として回収することもできる。
【００１４】
また本発明によれば、蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出するドレン排出部に、蒸気主塞止弁閉止時にも蒸気供給管と連通する、蒸気主塞止弁のドレン排出部を使用することができるので、このような蒸気主塞止弁を本発明のボイラ給水ポンプ設備に使用することができる。またこのような蒸気主塞止弁を使用することでボイラ給水加熱蒸気系統及び復水回収系統を簡単に設けることができる。
【００１５】
また本発明によれば、ボイラ負荷に対応し蒸気タービン駆動給水ポンプを停止させるべく蒸気主塞止弁が閉止されると、ドレン排出部からボイラ給水系統に蒸気及び／又はドレンが送出可能とされるので、蒸気タービン駆動給水ポンプの停止中に行われる蒸気供給管のウォーミングに伴い排出される蒸気及び／又は高温のドレンはボイラ給水系統に送られる。これにより排出される蒸気及び／又は高温のドレンをボイラ給水加熱に有効利用することができる。
【００１６】
また本発明によれば、ボイラ給水加熱蒸気系統は、ドレン排出部と脱気器とを結ぶので、蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンが保有する熱を確実に回収することができる。これにより高圧給水加熱器の負荷が低減され、汽力発電プラントの熱効率を高めることができる。また脱気器に蒸気及び／又は高温のドレンを送ることで、脱気器の水位が上昇し、結果、脱気器への送水量が低下し、復水ポンプ等のランニングコストを低減することができる。
【００１７】
また本発明によれば、脱気器に送られる加熱用蒸気の蒸気源と蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気の蒸気源とが同一であるので、ボイラ給水加熱蒸気系統を通じて蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンを脱気器に送っても、脱気器側の温度制御要領を大きく変更する必要がなく、既設の汽力発電プラントへの適用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の一形態としてのボイラ給水ポンプ設備の概略構成を示す全体構成図である。
【図２】図１のボイラ給水ポンプ設備を備える汽力発電プラントのプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の一形態としてのボイラ給水ポンプ設備の概略構成を示す全体構成図である。図２は、図１のボイラ給水ポンプ設備を備える汽力発電プラントのプロセスフロー図である。
【００２０】
ボイラ１は、燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）を燃焼させる火炉３、飽和蒸気を過熱蒸気とする過熱器５及びタービンを駆動した後の蒸気を加熱する再熱器７を有し、火炉３で発生した蒸気は、過熱器５で過熱蒸気となり、主蒸気管９を通じて高圧タービン１１に送られ高圧タービン１１を駆動する。高圧タービン１１を駆動し温度の低下した蒸気は、低温再熱蒸気管１３を通じて再熱器７に送られ、ここで過熱蒸気となる。この再熱蒸気は、高温再熱蒸気管１５を通じて中圧タービン１７に送られ、中圧タービン１７を駆動する。
【００２１】
中圧タービン１７を駆動した蒸気は、クロスオーバー管１９を通じて低圧タービン２１に送られ低圧タービン２１を駆動する。発電機２３は、高圧タービン１１、中圧タービン１７、低圧タービン２１と連結しこれらタービンにより駆動され発電を行う。低圧タービン２１から排出される蒸気は、復水器２５で冷却され凝縮し復水となる。復水は、復水ポンプ２７を介して復水熱交換器２９、蒸気式空気抽出器３１、グランドコンデンサ３３、ドレンクーラー３５の順に送られ、さらに低圧給水加熱器３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）で加熱された後、脱気器３９に送られる。
【００２２】
低圧給水加熱器３７は、第１から第４給水加熱器３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄからなる。各低圧給水加熱器３７は、表面接触式の熱交換器であり、それぞれ第５抽気から第８抽気ライン４１（４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ）を通じて供給される低圧タービン２１の抽気蒸気で加熱される。例えば一番上流側に位置し温度の一番低い第１給水加熱器３７ａには、第８抽気ライン４１ｈを介して低圧タービン２１の抽気蒸気が供給される。なお抽気ライン４１は第１から第８まであり、番号が大きくなるに従って抽気蒸気の温度、圧力が低くなる。
【００２３】
脱気器３９に送られた給水は、第４抽気ライン４１ｄを通じて供給される中圧タービン１７の抽気蒸気（脱気用蒸気）で加熱され、給水中の溶存酸素等不凝縮性ガスが除去される。脱気器３９で不凝縮性ガスが除去された給水は、ボイラ給水ポンプ設備を介して昇圧された後、高圧給水加熱器４３に送られここでさらに加熱される。なお、脱気器３９でも給水の加熱が行われるので、脱気器は第５給水加熱器に該当する。
【００２４】
高圧給水加熱器４３（４３ｆ、４３ｇ、４３ｈ）は、第６から第８給水加熱器である。各高圧給水加熱器４３は、表面接触式の熱交換器であり、それぞれ第１抽気から第３抽気ライン４１ａ、４１ｂ、４１ｃを通じて供給される高圧タービン１１及び中圧タービン１７の抽気蒸気で加熱される。例えば一番下流側に位置し温度の一番高い第８給水加熱器４３ｈには、第１抽気ライン４１ａを介し高圧タービン１１の抽気蒸気が供給される。給水は、第８給水加熱器４３ｈで加熱された後、ボイラ１に送られる。
【００２５】
ボイラ給水ポンプ設備は、ボイラ給水ポンプを備え、脱気器３９の給水を昇圧し高圧給水加熱器４３に送るための設備であり、蒸気タービン５２ａ、５２ｂで駆動される２台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂと電動機５４で駆動される電動機駆動給水ポンプ５３を備える。蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは通常運転時に稼働し、電動機駆動給水ポンプ５３は、ボイラ１の起動時等、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを使用することができないときに稼働し、ボイラ１に給水を行う。
【００２６】
脱気器３９には送水管４５が接続し、さらに送水管４５には吸込弁５５ａ、５５ｂ、５５ｃが設けられた吸込管５６ａ、５６ｂ、５６ｃが接続し、これら管路を通じて脱気器３９から蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂ及び電動機駆動給水ポンプ５３に給水が送られる。蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂ及び電動機駆動給水ポンプ５３の吐出部には、吐出管５７ａ、５７ｂ、５７ｃが接続し、さらに吐出管５７ａ、５７ｂ、５７ｃは送水管４７に接続し、これら管路を通じて第６給水加熱器４３ｆに給水が送られる。各吐出管５７ａ、５７ｂ、５７ｃの途中には、流量調整弁５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、吐出弁６０ａ、６０ｂ、６０ｃが設けられている。
【００２７】
蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは、同一の構成からなる。蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを駆動する蒸気タービン５２ａ、５２ｂには、２系統の駆動用蒸気が供給される。一方の駆動用蒸気は、第４抽気ライン４１ｄから送られる低圧の抽気蒸気であり、他方の駆動用蒸気は、第２抽気ライン４１ｂから送られる高圧の抽気蒸気である。
【００２８】
低圧の駆動用蒸気は、第４抽気ライン４１ｄに接続する低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂを介して蒸気タービン５２ａ、５２ｂに送られる。低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂには、蒸気タービン５２ａ、５２ｂの近傍に低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂが設けられている。低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂは、ボディに上部ドレン管６３ａ、６３ｂを備える。この上部ドレン管６３ａ、６３ｂは、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂを閉止した状態でも、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂよりも上流側の低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂと連通する。上部ドレン管６３ａ、６３ｂの先端部は、２つに分岐し、１方の分岐管６４ａ、６４ｂは、復水器２５へ、他方の分岐管６５ａ、６５ｂは、脱気器３９に接続する。各分岐管６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂには、遮断弁６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂが設けられている。本実施形態では、上部ドレン管６３ａ、６３ｂ、遮断弁６７ａ、６７ｂ及び分岐管６５ａ、６５ｂでボイラ給水加熱蒸気系統が、上部ドレン管６３ａ、６３ｂ、遮断弁６６ａ、６６ｂ及び分岐管６４ａ、６４ｂで復水回収系統が構成される。また遮断弁６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂが系統切替手段に該当する。
【００２９】
高圧の駆動用蒸気は、第２抽気ライン４１ｂに接続する高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂを介して蒸気タービン５２ａ、５２ｂに送られる。高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂには、蒸気タービン５２ａ、５２ｂの近傍に高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂが設けられている。高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂは、ボディに下部ドレン管７０ａ、７０ｂを備える。この下部ドレン管７０ａ、７０ｂは、高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂを閉止した状態では、高圧主塞止弁６２ａ、６２ｂよりも上流側の高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂと連通しない。下部ドレン管７０ａ、７０ｂは復水器２５と接続し、途中にドレン弁７１ａ、７１ｂを備える。
【００３０】
蒸気タービン５２ａ、５２ｂには、途中に遮断弁７２ａ、７２ｂを備える排気管７３ａ、７３ｂが設けられ、タービンを駆動した排気蒸気は復水器２５に送られる。また蒸気タービン５２ａ、５２ｂの本体ケーシングには、ドレン弁７４ａ、７４ｂが設けられ、本体に溜まったドレンは復水器２５に送出することができる。
【００３１】
蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂ、電動機駆動給水ポンプ５３の起動停止、
低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂ、高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂ、各遮断弁、流量調整弁、ドレン弁の開閉操作は、図示を省略した給水制御装置が行う。
【００３２】
ボイラ給水ポンプの動作について説明する。汽力発電プラントの通常運転時、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは、ボイラ１負荷に応じて１台又は２台運転される。負荷が高いときは蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂとも稼働し、負荷が５０％を下回ると１台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ（５１ｂ）が稼働し、他方の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂ（５１ａ）はスタンバイ状態となる。
【００３３】
負荷が高く２台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂが稼働しているときには、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂが開き、低圧及び高圧の駆動用蒸気が蒸気タービン５２ａ、５２ｂに供給され、仕事をした蒸気は、排気管７３ａ、７３ｂを通じて復水器２５に送られる。上部ドレン管６３ａ、６３ｂにつながる遮断弁６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、下部ドレン管７０ａ、７０ｂに設けられたドレン弁７１ａ、７１ｂ、ドレン弁７４ａ、７４ｂは閉止している。
【００３４】
負荷が低くなり稼働中の２台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂのうち、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂを停止させるときは、低圧主塞止弁６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ｂが閉止され、蒸気タービン５２ｂへの蒸気供給が停止される。同時に蒸気タービン５２ｂ、低圧主塞止弁６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ｂ、低圧蒸気供給管６１ｂ、高圧蒸気供給管６８ｂ内の蒸気を排出するため、分岐管６５ｂに設けられた遮断弁６７ｂ、下部ドレン管７０ｂに設けられたドレン弁７１ｂ、本体のドレン弁７４ｂが開き、蒸気がブローされる。
【００３５】
停止中の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂは、起動指令がかかったとき直ちに起動できるようにスタンバイ状態であり、低圧蒸気供給管６１ｂがウォーミング状態となっている。低圧主塞止弁６２ｂの上部ドレン管６３ｂは、低圧主塞止弁６２ｂを閉止した状態でも、上流側の低圧蒸気供給管６１ｂと連通するため、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂの停止中、低圧蒸気供給管６１ｂから蒸気が、上部ドレン管６３ｂ及び分岐管６５ｂを通じて脱気器３９に送られる。これにより低圧蒸気供給管６１ｂはウォーミング状態となる。このウォーミング蒸気を脱気器３９に導くことで、ウォーミング蒸気を給水の加熱に利用することができる。
【００３６】
脱気器３９には、加熱用蒸気として第４抽気ライン４１ｄから抽気蒸気が送られている。低圧蒸気供給管６１ｂに送られる蒸気の蒸気源も同じ第４抽気ライン４１ｄであるので、ウォーミング蒸気を脱気器３９に送っても脱気器３９の温度制御要領等を従来の方法と大きく変える必要がない。また脱気器３９にウォーミング蒸気を送ることで、脱気器３９の水位が上昇する。これにより脱気器３９への送水量が低下し、復水ポンプ２７等のランニングコストを低減させることができる。
【００３７】
停止中の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂを起動させるときは、分岐管６５ｂに設けられた遮断弁６７ｂ、下部ドレン管７０ｂに設けられたドレン弁７１ｂ、本体のドレン弁７４ｂが閉止され、低圧主塞止弁６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ｂが開き、蒸気タービン５２ｂに蒸気が供給される。
【００３８】
汽力発電プラントは、起動時には起動バイパス運転が行われ、起動バイパス運転を経て通常運転に移行する。汽力発電プラントを起動する際には、ボイラ１の火炉水冷壁を保護するため、ボイラ定格給水量の２５％程度の給水を行う必要がある。一方でボイラ１を起動しても発生する蒸気を直ちに蒸気タービンに供給することはできない。蒸気タービンに蒸気を供給するには蒸気を規定の温度、圧力とする必要があり、さらに蒸気タービンに供給後も蒸気量を徐々に増加させ、最終的に発生蒸気の全量を蒸気タービンに供給することとなる。このように汽力発電プラントの起動時に行われる起動バイパス運転時には、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを駆動する駆動用蒸気が得られないので、電動機駆動給水ポンプ５３が稼働しボイラ１に給水を行う。
【００３９】
一方、起動バイパス運転時には、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは、稼働に向け低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂ及び高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂのウォーミングが行われる。このとき発生するドレン及び／又は蒸気は、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂの上部ドレン管６３ａ、６３ｂ及び分岐管６４ａ、６４ｂを通じて復水器２５に、また下部ドレン管７０ａ、７０ｂを通じて復水器２５に送られる。これによりドレン及び／又は蒸気は、復水として回収される。
【００４０】
上記実施形態で示すように本発明のボイラ給水ポンプ設備は、ボイラ負荷の低下に伴い停止した蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂの停止中に行われる蒸気供給管６１ａ、６１ｂのウォーミング蒸気を脱気器３９に回収することができるので排気蒸気を有効に利用することができる。上記実施形態に示す第４抽気ライン４１ｄの抽気蒸気は、例えば３５０℃程度の温度を有するので、熱回収は有用である。汽力発電プラントのうちミドルロード対応の汽力発電プラントでは、夜間、負荷が５０％を下回ることも多いので、本発明のボイラ給水ポンプ設備をミドルロード対応の汽力発電プラントに設けることは効果的である。さらに本発明のボイラ給水ポンプ設備は、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂに駆動用蒸気を送る蒸気供給管６１ａ、６１ｂから排出される蒸気の脱気器３９又は復水器２５への送出を選択可能なので、起動バイパス運転等も支障なく行える。また本発明のボイラ給水ポンプ設備は、構成が簡単なため既設のボイラ給水ポンプ設備への適用も容易である。
【００４１】
なお、本発明のボイラ給水ポンプ設備は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の実施形態に適用することができる。例えば、蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気として所内ボイラなどの補助蒸気を使用し、起動バイパス運転時に蒸気タービン駆動給水ポンプを稼動させる場合であっても本発明のボイラ給水ポンプ設備を採用することができる。また上記実施形態では、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂにのみ上部ドレン管６３ａ、６３ｂが設けられていたが、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂに代え、あるいは低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂと共に高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂに上部ドレン管が設けられていてもよい。この場合、上記実施形態で示す上部ドレン管６３ａ、６３ｂと同様に、高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂの上部ドレン管を、管路を介して脱気器３９又は腹水器２５と接続すればよい。
【００４２】
また上記実施形態では、蒸気タービン５２ａ、５２ｂの駆動用蒸気として２つの蒸気系統から低圧蒸気及び高圧蒸気が供給されていたが、駆動用蒸気は一系統であってもよい。さらに上記実施形態では、上部ドレン管６３ａ、６３ｂが低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂのボディに設けられ、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂと上部ドレン管６３ａ、６３ｂとが一体化されていたが、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂと上部ドレン管６３ａ、６３ｂとが分離していてもよい。また上記実施形態ではボイラ負荷の低下に伴い停止した蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂの停止中に行われる低圧蒸気供給管６１ｂのウォーミング蒸気を脱気器３９に送る例を示したが、駆動用蒸気の蒸気源に応じて、低圧給水加熱器３７、高圧給水加熱器４３に送り、ここで熱回収してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ ボイラ
１１ 高圧タービン
１７ 中圧タービン
２１ 低圧タービン
２３ 発電機
２５ 復水器
２７ 復水ポンプ
３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ 低圧給水加熱器
３９ 脱気器
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ 抽気ライン
４３、４３ｆ、４３ｇ、４３ｈ 高圧給水加熱器
５１ａ、５１ｂ 蒸気タービン駆動給水ポンプ
５２ａ、５２ｂ 蒸気タービン
５３ 電動機駆動給水ポンプ
５４ 電動機
６１ａ、６１ｂ 低圧蒸気供給管
６２ａ、６２ｂ 低圧主塞止弁
６３ａ、６３ｂ 上部ドレン管
６４ａ、６４ｂ 分岐管
６５ａ、６５ｂ 分岐管
６６ａ、６６ｂ 遮断弁
６７ａ、６７ｂ 遮断弁
６８ａ、６８ｂ 高圧蒸気供給管
６９ａ、６９ｂ 高圧主塞止弁
７０ａ、７０ｂ 下部ドレン管
７１ａ、７１ｂ ドレン弁
７２ａ、７２ｂ 遮断弁
７３ａ、７３ｂ 排気管
７４ａ、７４ｂ ドレン弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汽力発電プラントに備えられるボイラに給水を行うボイラ給水ポンプ設備に関し、特に蒸気タービンで駆動されるボイラ給水ポンプを備えるボイラ給水ポンプ設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な汽力発電プラントは、石炭、重油、ＬＮＧ等を燃料としボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに導き、蒸気タービンに連結された発電機を駆動し発電を行う。蒸気タービンを駆動した蒸気は、冷却され復水にされた後、ボイラ給水として利用される。ボイラ給水は、ボイラ給水ポンプにより昇圧されボイラに送られる。
【０００３】
通常の汽力発電プラントでは、ボイラ給水ポンプは、蒸気で駆動される蒸気タービン駆動給水ポンプ及び電動機で駆動される電動機駆動給水ポンプで構成される。蒸気タービン駆動給水ポンプは、通常、２台設けられ、負荷に応じて１台運転、２台運転が行われる（例えば特許文献１参照）。電動機駆動給水ポンプは、汽力発電プラント起動時など蒸気タービンが使用できないときに使用する。このような従来のボイラ給水ポンプシステムでは、電動機駆動給水ポンプの消費電力が大きいため、特に週末停止起動（ＷＳＳ）対応の汽力発電プラントなどのように起動停止が多くなるとランニングコストが非常に高くなる。この問題を解決するため本発明者は、汽力発電プラント起動時でも電動機駆動給水ポンプを使用することなく、蒸気タービン駆動給水ポンプを使用しボイラ給水を行うボイラ給水方法を発明した（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９７４０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今日、多くの発電プラントで、発電効率の向上、エネルギーの有効利用、省エネルギー、さらにはランニングコストの低減に向けた取組みがなされているが、発電効率の向上、ランニングコストの低減等は、発電プラントにとって永遠の課題と言うべきものであり、今後も更なる改善が期待されている。ボイラ給水ポンプについても、ランニングコストの低減等に関し幾つかの方法が提案されているが更なる改善が期待されている。
【０００６】
例えば、蒸気タービン駆動給水ポンプを２台備え、負荷が低く蒸気タービン駆動給水ポンプ１台のみを運転する場合、他方の蒸気タービン駆動給水ポンプは、蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気主塞止弁が閉止され、ドレン弁を通じて配管、蒸気主塞止弁及び蒸気タービンのケーシング内に滞留する蒸気及び／又はドレンが排出される。さらに停止中においても、蒸気供給管のウォーミングが行われ、この蒸気はドレン弁から復水器に送られ復水となる。このような蒸気及び／又はドレンは温度が高いので、これらから熱回収を行うことができれば汽力発電プラントの熱効率を高めることができる。しかしながら蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管から排出される蒸気及び／又はドレンの処理については、これまでほとんど検討されていない。
【０００７】
本発明の目的は、蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管から排出される蒸気及び／又はドレンを有効利用できるボイラ給水ポンプ設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも蒸気タービン駆動給水ポンプを２台以上備え、前記各蒸気タービン駆動給水ポンプには駆動用蒸気を供給する蒸気供給管が設けられ、前記蒸気供給管の途中には蒸気主塞止弁、さらに前記蒸気主塞止弁の上流側に前記蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出可能なドレン排出部が設けられ、ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプの稼働台数を変化させる、汽力発電プラントに設けられたボイラ給水ポンプ設備において、前記ドレン排出部とボイラ給水系統とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統に送出するボイラ給水加熱蒸気系統と、前記ドレン排出部と復水器とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記復水器に送出する復水回収系統と、蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統又は前記復水器に送出可能に前記ボイラ給水加熱蒸気系統又は前記復水回収系統を切替える系統切替手段と、を備えることを特徴とするボイラ給水ポンプ設備である。
【０００９】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、前記ドレン排出部が、前記蒸気主塞止弁閉止時にも前記蒸気供給管と連通する、前記蒸気主塞止弁のドレン排出部であることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプを停止させるべく前記蒸気主塞止弁が閉止されると、前記ドレン排出部から前記ボイラ給水系統に蒸気及び／又はドレンが送出可能とされ、前記蒸気タービン駆動給水ポンプ停止時及び停止中に前記蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンが前記ボイラ給水系統に送出されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、前記ボイラ給水系統は、蒸気タービンの排気蒸気を復水にする復水器、低圧給水加熱器、脱気器及び高圧給水加熱器を有し、前記蒸気タービン駆動給水ポンプは、前記脱気器から前記高圧給水加熱器に給水を圧送し、前記ボイラ給水加熱蒸気系統は、前記ドレン排出部と前記脱気器とを結ぶことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記ボイラ給水ポンプ設備において、前記脱気器には、加熱用蒸気として蒸気タービンから抽気蒸気が供給され、前記蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気の蒸気源が、前記脱気器に供給される加熱用蒸気の蒸気源と同一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のボイラ給水ポンプ設備は、蒸気タービン駆動給水ポンプに駆動用蒸気を供給する蒸気供給管に蒸気主塞止弁、蒸気主塞止弁の上流側に蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出可能なドレン排出部を有し、このドレン排出部とボイラ給水系統とをつなぐボイラ給水加熱蒸気系統を備えるので、蒸気主塞止弁を閉止しても蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンをボイラ給水系統に導くことができる。これにより蒸気供給管のウォーミングの際に発生する排気蒸気及び／又は高温のドレンをボイラ給水系統に導き、ボイラ給水を加熱することができる。またボイラ給水ポンプ設備は、前記ドレン排出部と復水器とを結ぶ復水回収系統も備え、系統を切替えて使用することもできるのでボイラ起動時など蒸気供給管から排出されるドレン又は低温蒸気を復水として回収することもできる。
【００１４】
また本発明によれば、蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出するドレン排出部に、蒸気主塞止弁閉止時にも蒸気供給管と連通する、蒸気主塞止弁のドレン排出部を使用することができるので、このような蒸気主塞止弁を本発明のボイラ給水ポンプ設備に使用することができる。またこのような蒸気主塞止弁を使用することでボイラ給水加熱蒸気系統及び復水回収系統を簡単に設けることができる。
【００１５】
また本発明によれば、ボイラ負荷に対応し蒸気タービン駆動給水ポンプを停止させるべく蒸気主塞止弁が閉止されると、ドレン排出部からボイラ給水系統に蒸気及び／又はドレンが送出可能とされるので、蒸気タービン駆動給水ポンプの停止中に行われる蒸気供給管のウォーミングに伴い排出される蒸気及び／又は高温のドレンはボイラ給水系統に送られる。これにより排出される蒸気及び／又は高温のドレンをボイラ給水加熱に有効利用することができる。
【００１６】
また本発明によれば、ボイラ給水加熱蒸気系統は、ドレン排出部と脱気器とを結ぶので、蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンが保有する熱を確実に回収することができる。これにより高圧給水加熱器の負荷が低減され、汽力発電プラントの熱効率を高めることができる。また脱気器に蒸気及び／又は高温のドレンを送ることで、脱気器の水位が上昇し、結果、脱気器への送水量が低下し、復水ポンプ等のランニングコストを低減することができる。
【００１７】
また本発明によれば、脱気器に送られる加熱用蒸気の蒸気源と蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気の蒸気源とが同一であるので、ボイラ給水加熱蒸気系統を通じて蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンを脱気器に送っても、脱気器側の温度制御要領を大きく変更する必要がなく、既設の汽力発電プラントへの適用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の一形態としてのボイラ給水ポンプ設備の概略構成を示す全体構成図である。
【図２】図１のボイラ給水ポンプ設備を備える汽力発電プラントのプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の一形態としてのボイラ給水ポンプ設備の概略構成を示す全体構成図である。図２は、図１のボイラ給水ポンプ設備を備える汽力発電プラントのプロセスフロー図である。
【００２０】
ボイラ１は、燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）を燃焼させる火炉３、飽和蒸気を過熱蒸気とする過熱器５及びタービンを駆動した後の蒸気を加熱する再熱器７を有し、火炉３で発生した蒸気は、過熱器５で過熱蒸気となり、主蒸気管９を通じて高圧タービン１１に送られ高圧タービン１１を駆動する。高圧タービン１１を駆動し温度の低下した蒸気は、低温再熱蒸気管１３を通じて再熱器７に送られ、ここで過熱蒸気となる。この再熱蒸気は、高温再熱蒸気管１５を通じて中圧タービン１７に送られ、中圧タービン１７を駆動する。
【００２１】
中圧タービン１７を駆動した蒸気は、クロスオーバー管１９を通じて低圧タービン２１に送られ低圧タービン２１を駆動する。発電機２３は、高圧タービン１１、中圧タービン１７、低圧タービン２１と連結しこれらタービンにより駆動され発電を行う。低圧タービン２１から排出される蒸気は、復水器２５で冷却され凝縮し復水となる。復水は、復水ポンプ２７を介して復水熱交換器２９、蒸気式空気抽出器３１、グランドコンデンサ３３、ドレンクーラー３５の順に送られ、さらに低圧給水加熱器３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）で加熱された後、脱気器３９に送られる。
【００２２】
低圧給水加熱器３７は、第１から第４給水加熱器３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄからなる。各低圧給水加熱器３７は、表面接触式の熱交換器であり、それぞれ第５抽気から第８抽気ライン４１（４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ）を通じて供給される低圧タービン２１の抽気蒸気で加熱される。例えば一番上流側に位置し温度の一番低い第１給水加熱器３７ａには、第８抽気ライン４１ｈを介して低圧タービン２１の抽気蒸気が供給される。なお抽気ライン４１は第１から第８まであり、番号が大きくなるに従って抽気蒸気の温度、圧力が低くなる。
【００２３】
脱気器３９に送られた給水は、第４抽気ライン４１ｄを通じて供給される中圧タービン１７の抽気蒸気（脱気用蒸気）で加熱され、給水中の溶存酸素等不凝縮性ガスが除去される。脱気器３９で不凝縮性ガスが除去された給水は、ボイラ給水ポンプ設備を介して昇圧された後、高圧給水加熱器４３に送られここでさらに加熱される。なお、脱気器３９でも給水の加熱が行われるので、脱気器は第５給水加熱器に該当する。
【００２４】
高圧給水加熱器４３（４３ｆ、４３ｇ、４３ｈ）は、第６から第８給水加熱器である。各高圧給水加熱器４３は、表面接触式の熱交換器であり、それぞれ第１抽気から第３抽気ライン４１ａ、４１ｂ、４１ｃを通じて供給される高圧タービン１１及び中圧タービン１７の抽気蒸気で加熱される。例えば一番下流側に位置し温度の一番高い第８給水加熱器４３ｈには、第１抽気ライン４１ａを介し高圧タービン１１の抽気蒸気が供給される。給水は、第８給水加熱器４３ｈで加熱された後、ボイラ１に送られる。
【００２５】
ボイラ給水ポンプ設備は、ボイラ給水ポンプを備え、脱気器３９の給水を昇圧し高圧給水加熱器４３に送るための設備であり、蒸気タービン５２ａ、５２ｂで駆動される２台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂと電動機５４で駆動される電動機駆動給水ポンプ５３を備える。蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは通常運転時に稼働し、電動機駆動給水ポンプ５３は、ボイラ１の起動時等、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを使用することができないときに稼働し、ボイラ１に給水を行う。
【００２６】
脱気器３９には送水管４５が接続し、さらに送水管４５には吸込弁５５ａ、５５ｂ、５５ｃが設けられた吸込管５６ａ、５６ｂ、５６ｃが接続し、これら管路を通じて脱気器３９から蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂ及び電動機駆動給水ポンプ５３に給水が送られる。蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂ及び電動機駆動給水ポンプ５３の吐出部には、吐出管５７ａ、５７ｂ、５７ｃが接続し、さらに吐出管５７ａ、５７ｂ、５７ｃは送水管４７に接続し、これら管路を通じて第６給水加熱器４３ｆに給水が送られる。各吐出管５７ａ、５７ｂ、５７ｃの途中には、流量調整弁５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、吐出弁６０ａ、６０ｂ、６０ｃが設けられている。
【００２７】
蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは、同一の構成からなる。蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを駆動する蒸気タービン５２ａ、５２ｂには、２系統の駆動用蒸気が供給される。一方の駆動用蒸気は、第４抽気ライン４１ｄから送られる低圧の抽気蒸気であり、他方の駆動用蒸気は、第２抽気ライン４１ｂから送られる高圧の抽気蒸気である。
【００２８】
低圧の駆動用蒸気は、第４抽気ライン４１ｄに接続する低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂを介して蒸気タービン５２ａ、５２ｂに送られる。低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂには、蒸気タービン５２ａ、５２ｂの近傍に低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂが設けられている。低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂは、ボディに上部ドレン管６３ａ、６３ｂを備える。この上部ドレン管６３ａ、６３ｂは、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂを閉止した状態でも、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂよりも上流側の低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂと連通する。上部ドレン管６３ａ、６３ｂの先端部は、２つに分岐し、１方の分岐管６４ａ、６４ｂは、復水器２５へ、他方の分岐管６５ａ、６５ｂは、脱気器３９に接続する。各分岐管６４ａ、６４ｂ、６５ａ、６５ｂには、遮断弁６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂが設けられている。本実施形態では、上部ドレン管６３ａ、６３ｂ、遮断弁６７ａ、６７ｂ及び分岐管６５ａ、６５ｂでボイラ給水加熱蒸気系統が、上部ドレン管６３ａ、６３ｂ、遮断弁６６ａ、６６ｂ及び分岐管６４ａ、６４ｂで復水回収系統が構成される。また遮断弁６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂが系統切替手段に該当する。
【００２９】
高圧の駆動用蒸気は、第２抽気ライン４１ｂに接続する高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂを介して蒸気タービン５２ａ、５２ｂに送られる。高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂには、蒸気タービン５２ａ、５２ｂの近傍に高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂが設けられている。高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂは、ボディに下部ドレン管７０ａ、７０ｂを備える。この下部ドレン管７０ａ、７０ｂは、高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂを閉止した状態では、高圧主塞止弁６２ａ、６２ｂよりも上流側の高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂと連通しない。下部ドレン管７０ａ、７０ｂは復水器２５と接続し、途中にドレン弁７１ａ、７１ｂを備える。
【００３０】
蒸気タービン５２ａ、５２ｂには、途中に遮断弁７２ａ、７２ｂを備える排気管７３ａ、７３ｂが設けられ、タービンを駆動した排気蒸気は復水器２５に送られる。また蒸気タービン５２ａ、５２ｂの本体ケーシングには、ドレン弁７４ａ、７４ｂが設けられ、本体に溜まったドレンは復水器２５に送出することができる。
【００３１】
蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂ、電動機駆動給水ポンプ５３の起動停止、
低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂ、高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂ、各遮断弁、流量調整弁、ドレン弁の開閉操作は、図示を省略した給水制御装置が行う。
【００３２】
ボイラ給水ポンプの動作について説明する。汽力発電プラントの通常運転時、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは、ボイラ１負荷に応じて１台又は２台運転される。負荷が高いときは蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂとも稼働し、負荷が５０％を下回ると１台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ（５１ｂ）が稼働し、他方の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂ（５１ａ）はスタンバイ状態となる。
【００３３】
負荷が高く２台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂが稼働しているときには、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂが開き、低圧及び高圧の駆動用蒸気が蒸気タービン５２ａ、５２ｂに供給され、仕事をした蒸気は、排気管７３ａ、７３ｂを通じて復水器２５に送られる。上部ドレン管６３ａ、６３ｂにつながる遮断弁６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、下部ドレン管７０ａ、７０ｂに設けられたドレン弁７１ａ、７１ｂ、ドレン弁７４ａ、７４ｂは閉止している。
【００３４】
負荷が低くなり稼働中の２台の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂのうち、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂを停止させるときは、低圧主塞止弁６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ｂが閉止され、蒸気タービン５２ｂへの蒸気供給が停止される。同時に蒸気タービン５２ｂ、低圧主塞止弁６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ｂ、低圧蒸気供給管６１ｂ、高圧蒸気供給管６８ｂ内の蒸気を排出するため、分岐管６５ｂに設けられた遮断弁６７ｂ、下部ドレン管７０ｂに設けられたドレン弁７１ｂ、本体のドレン弁７４ｂが開き、蒸気がブローされる。
【００３５】
停止中の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂは、起動指令がかかったとき直ちに起動できるようにスタンバイ状態であり、低圧蒸気供給管６１ｂがウォーミング状態となっている。低圧主塞止弁６２ｂの上部ドレン管６３ｂは、低圧主塞止弁６２ｂを閉止した状態でも、上流側の低圧蒸気供給管６１ｂと連通するため、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂの停止中、低圧蒸気供給管６１ｂから蒸気が、上部ドレン管６３ｂ及び分岐管６５ｂを通じて脱気器３９に送られる。これにより低圧蒸気供給管６１ｂはウォーミング状態となる。このウォーミング蒸気を脱気器３９に導くことで、ウォーミング蒸気を給水の加熱に利用することができる。
【００３６】
脱気器３９には、加熱用蒸気として第４抽気ライン４１ｄから抽気蒸気が送られている。低圧蒸気供給管６１ｂに送られる蒸気の蒸気源も同じ第４抽気ライン４１ｄであるので、ウォーミング蒸気を脱気器３９に送っても脱気器３９の温度制御要領等を従来の方法と大きく変える必要がない。また脱気器３９にウォーミング蒸気を送ることで、脱気器３９の水位が上昇する。これにより脱気器３９への送水量が低下し、復水ポンプ２７等のランニングコストを低減させることができる。
【００３７】
停止中の蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂを起動させるときは、分岐管６５ｂに設けられた遮断弁６７ｂ、下部ドレン管７０ｂに設けられたドレン弁７１ｂ、本体のドレン弁７４ｂが閉止され、低圧主塞止弁６２ｂ及び高圧主塞止弁６９ｂが開き、蒸気タービン５２ｂに蒸気が供給される。
【００３８】
汽力発電プラントは、起動時には起動バイパス運転が行われ、起動バイパス運転を経て通常運転に移行する。汽力発電プラントを起動する際には、ボイラ１の火炉水冷壁を保護するため、ボイラ定格給水量の２５％程度の給水を行う必要がある。一方でボイラ１を起動しても発生する蒸気を直ちに蒸気タービンに供給することはできない。蒸気タービンに蒸気を供給するには蒸気を規定の温度、圧力とする必要があり、さらに蒸気タービンに供給後も蒸気量を徐々に増加させ、最終的に発生蒸気の全量を蒸気タービンに供給することとなる。このように汽力発電プラントの起動時に行われる起動バイパス運転時には、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂを駆動する駆動用蒸気が得られないので、電動機駆動給水ポンプ５３が稼働しボイラ１に給水を行う。
【００３９】
一方、起動バイパス運転時には、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂは、稼働に向け低圧蒸気供給管６１ａ、６１ｂ及び高圧蒸気供給管６８ａ、６８ｂのウォーミングが行われる。このとき発生するドレン及び／又は蒸気は、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂの上部ドレン管６３ａ、６３ｂ及び分岐管６４ａ、６４ｂを通じて復水器２５に、また下部ドレン管７０ａ、７０ｂを通じて復水器２５に送られる。これによりドレン及び／又は蒸気は、復水として回収される。
【００４０】
上記実施形態で示すように本発明のボイラ給水ポンプ設備は、ボイラ負荷の低下に伴い停止した蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂの停止中に行われる蒸気供給管６１ａ、６１ｂのウォーミング蒸気を脱気器３９に回収することができるので排気蒸気を有効に利用することができる。上記実施形態に示す第４抽気ライン４１ｄの抽気蒸気は、例えば３５０℃程度の温度を有するので、熱回収は有用である。汽力発電プラントのうちミドルロード対応の汽力発電プラントでは、夜間、負荷が５０％を下回ることも多いので、本発明のボイラ給水ポンプ設備をミドルロード対応の汽力発電プラントに設けることは効果的である。さらに本発明のボイラ給水ポンプ設備は、蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ａ、５１ｂに駆動用蒸気を送る蒸気供給管６１ａ、６１ｂから排出される蒸気の脱気器３９又は復水器２５への送出を選択可能なので、起動バイパス運転等も支障なく行える。また本発明のボイラ給水ポンプ設備は、構成が簡単なため既設のボイラ給水ポンプ設備への適用も容易である。
【００４１】
なお、本発明のボイラ給水ポンプ設備は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の実施形態に適用することができる。例えば、蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気として所内ボイラなどの補助蒸気を使用し、起動バイパス運転時に蒸気タービン駆動給水ポンプを稼動させる場合であっても本発明のボイラ給水ポンプ設備を採用することができる。また上記実施形態では、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂにのみ上部ドレン管６３ａ、６３ｂが設けられていたが、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂに代え、あるいは低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂと共に高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂに上部ドレン管が設けられていてもよい。この場合、上記実施形態で示す上部ドレン管６３ａ、６３ｂと同様に、高圧主塞止弁６９ａ、６９ｂの上部ドレン管を、管路を介して脱気器３９又は腹水器２５と接続すればよい。
【００４２】
また上記実施形態では、蒸気タービン５２ａ、５２ｂの駆動用蒸気として２つの蒸気系統から低圧蒸気及び高圧蒸気が供給されていたが、駆動用蒸気は一系統であってもよい。さらに上記実施形態では、上部ドレン管６３ａ、６３ｂが低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂのボディに設けられ、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂと上部ドレン管６３ａ、６３ｂとが一体化されていたが、低圧主塞止弁６２ａ、６２ｂと上部ドレン管６３ａ、６３ｂとが分離していてもよい。また上記実施形態ではボイラ負荷の低下に伴い停止した蒸気タービン駆動給水ポンプ５１ｂの停止中に行われる低圧蒸気供給管６１ｂのウォーミング蒸気を脱気器３９に送る例を示したが、駆動用蒸気の蒸気源に応じて、低圧給水加熱器３７、高圧給水加熱器４３に送り、ここで熱回収してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ ボイラ
１１ 高圧タービン
１７ 中圧タービン
２１ 低圧タービン
２３ 発電機
２５ 復水器
２７ 復水ポンプ
３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ 低圧給水加熱器
３９ 脱気器
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ 抽気ライン
４３、４３ｆ、４３ｇ、４３ｈ 高圧給水加熱器
５１ａ、５１ｂ 蒸気タービン駆動給水ポンプ
５２ａ、５２ｂ 蒸気タービン
５３ 電動機駆動給水ポンプ
５４ 電動機
６１ａ、６１ｂ 低圧蒸気供給管
６２ａ、６２ｂ 低圧主塞止弁
６３ａ、６３ｂ 上部ドレン管
６４ａ、６４ｂ 分岐管
６５ａ、６５ｂ 分岐管
６６ａ、６６ｂ 遮断弁
６７ａ、６７ｂ 遮断弁
６８ａ、６８ｂ 高圧蒸気供給管
６９ａ、６９ｂ 高圧主塞止弁
７０ａ、７０ｂ 下部ドレン管
７１ａ、７１ｂ ドレン弁
７２ａ、７２ｂ 遮断弁
７３ａ、７３ｂ 排気管
７４ａ、７４ｂ ドレン弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも蒸気タービン駆動給水ポンプを２台以上備え、前記各蒸気タービン駆動給水ポンプには駆動用蒸気を供給する蒸気供給管が設けられ、前記蒸気供給管の途中には蒸気主塞止弁、さらに前記蒸気主塞止弁の上流側に前記蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出可能なドレン排出部が設けられ、ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプの稼働台数を変化させる、汽力発電プラントに設けられたボイラ給水ポンプ設備において、
前記ドレン排出部とボイラ給水系統とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統に送出するボイラ給水加熱蒸気系統と、
前記ドレン排出部と復水器とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記復水器に送出する復水回収系統と、
蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統又は前記復水器に送出可能に前記ボイラ給水加熱蒸気系統又は前記復水回収系統を切替える系統切替手段と、
を備えることを特徴とするボイラ給水ポンプ設備。
【請求項２】
前記ドレン排出部が、前記蒸気主塞止弁閉止時にも前記蒸気供給管と連通する、前記蒸気主塞止弁のドレン排出部であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項３】
ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプを停止させるべく前記蒸気主塞止弁が閉止されると、前記ドレン排出部から前記ボイラ給水系統に蒸気及び／又はドレンが送出可能とされ、前記蒸気タービン駆動給水ポンプ停止時及び停止中に前記蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンが前記ボイラ給水系統に送出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項４】
前記ボイラ給水系統は、蒸気タービンの排気蒸気を復水にする復水器、低圧給水加熱器、脱気器及び高圧給水加熱器を有し、前記蒸気タービン駆動給水ポンプは、前記脱気器から前記高圧給水加熱器に給水を圧送し、
前記ボイラ給水加熱蒸気系統は、前記ドレン排出部と前記脱気器とを結ぶことを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項５】
前記脱気器には、加熱用蒸気として蒸気タービンから抽気蒸気が供給され、
前記蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気の蒸気源が、前記脱気器に供給される加熱用蒸気の蒸気源と同一であることを特徴とする請求項４に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項１】
少なくとも蒸気タービン駆動給水ポンプを２台以上備え、前記各蒸気タービン駆動給水ポンプには駆動用蒸気を供給する蒸気供給管が設けられ、前記蒸気供給管の途中には蒸気主塞止弁、さらに前記蒸気主塞止弁の上流側に前記蒸気供給管から蒸気及び／又はドレンを排出可能なドレン排出部が設けられ、ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプの稼働台数を変化させる、汽力発電プラントに設けられたボイラ給水ポンプ設備において、
前記ドレン排出部とボイラ給水系統とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統に送出するボイラ給水加熱蒸気系統と、
前記ドレン排出部と復水器とを結び、前記ドレン排出部から排出される蒸気及び／又はドレンを前記復水器に送出する復水回収系統と、
蒸気及び／又はドレンを前記ボイラ給水系統又は前記復水器に送出可能に前記ボイラ給水加熱蒸気系統又は前記復水回収系統を切替える系統切替手段と、
を備えることを特徴とするボイラ給水ポンプ設備。
【請求項２】
前記ドレン排出部が、前記蒸気主塞止弁閉止時にも前記蒸気供給管と連通する、前記蒸気主塞止弁のドレン排出部であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項３】
ボイラ負荷に対応し前記蒸気タービン駆動給水ポンプを停止させるべく前記蒸気主塞止弁が閉止されると、前記ドレン排出部から前記ボイラ給水系統に蒸気及び／又はドレンが送出可能とされ、前記蒸気タービン駆動給水ポンプ停止時及び停止中に前記蒸気供給管から排出される蒸気及び／又は高温のドレンが前記ボイラ給水系統に送出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項４】
前記ボイラ給水系統は、蒸気タービンの排気蒸気を復水にする復水器、低圧給水加熱器、脱気器及び高圧給水加熱器を有し、前記蒸気タービン駆動給水ポンプは、前記脱気器から前記高圧給水加熱器に給水を圧送し、
前記ボイラ給水加熱蒸気系統は、前記ドレン排出部と前記脱気器とを結ぶことを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【請求項５】
前記脱気器には、加熱用蒸気として蒸気タービンから抽気蒸気が供給され、
前記蒸気タービン駆動給水ポンプの駆動用蒸気の蒸気源が、前記脱気器に供給される加熱用蒸気の蒸気源と同一であることを特徴とする請求項４に記載のボイラ給水ポンプ設備。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１１７７６７（Ｐ２０１２−１１７７６７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８９５８（Ｐ２０１０−２６８９５８）
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
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