加圧流動層複合発電設備
【課題】 低圧ガスクーラのガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスラインにおける低圧ガスクーラの下流側でのスチーミングの発生を防止し得る加圧流動層複合発電設備を提供する。
【解決手段】 高圧ガスクーラ３７より下流側の煙道３４途中に、間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９を設けると共に、前記間接循環水系統４４途中に、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器４５を設ける。
【解決手段】 高圧ガスクーラ３７より下流側の煙道３４途中に、間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９を設けると共に、前記間接循環水系統４４途中に、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器４５を設ける。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層複合発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、火力発電の高効率化を目ざして、加圧流動層ボイラを用いた複合発電設備の研究開発が行われている。
【０００３】以下、図４により加圧流動層複合発電設備の一例を説明する。
【０００４】加圧流動層複合発電設備は、蒸発器５、過熱器１及び再熱器２を内装するセル３と、該セル３を内装する圧力容器７とを備え、前記セル３内には、所定量のベッド材４が装入されている。
【０００５】過熱器１の蒸気流通方向上流側端部は蒸発器５を介して管路１９によりボイラ給水系統６に、下流側端部は管路２０により蒸気タービン設備１０の高圧タービン１１の蒸気入口に接続され、又、再熱器２の蒸気流通方向上流側端部は管路２１により蒸気タービン設備１０の高圧タービン１１の蒸気出口に、下流側端部は管路２２により蒸気タービン設備１０の中低圧タービン１２の蒸気入口に接続されており、更に、前記中低圧タービン１２の蒸気出口は管路２３により前記ボイラ給水系統６に接続されている。
【０００６】前記ボイラ給水系統６は、中低圧タービン１２から排出された蒸気を冷却凝縮する復水器２８と、該復水器２８の出側に設けられた復水ポンプ２９と、該復水ポンプ２９で昇圧されたボイラ給水を加熱する低圧給水加熱器３０と、該低圧給水加熱器３０からのボイラ給水を脱気するための脱気器３１と、該脱気器３１の出側に設けられた給水ポンプ３２と、該給水ポンプ３２で昇圧されたボイラ給水を加熱する高圧給水加熱器３３とを備えてなる構成を有している。
【０００７】又、前記圧力容器７には、ガスタービン２６によって駆動され且つ大気１５を圧縮するコンプレッサ１４が、圧縮空気供給管路１６を介して接続され、前記セル３には、途中にセラミックフィルタ８が設けられた管路２５を介してガスタービン２６のガス入口が接続され、該ガスタービン２６のガス出口は煙道３４により煙突３５に接続され、該煙道３４途中には、高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高圧ガスクーラ３７と、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９とが設けられている。
【０００８】上述した加圧流動層複合発電設備では、コンプレッサ１４により大気１５を圧縮した圧縮空気を圧縮空気供給管路１６から圧力容器７へ供給し、セル３内にベッド材４の流動層１７を形成させたうえ、流動層１７へ石炭等の燃料１８を供給して流動層１７内で燃焼させる。
【０００９】燃料１８が燃焼すると、その熱エネルギーは、流動状態のベッド材４に伝達され、更に、ベッド材４が蒸発器５、過熱器１、再熱器２に接触することによって、前記熱エネルギーが蒸発器５、過熱器１、再熱器２に伝達される。
【００１０】ボイラ給水系統６から蒸発器５へ供給されるボイラ給水は前記熱エネルギーによって蒸気化し、その蒸気は過熱器１により過熱蒸気となり、該過熱蒸気は蒸気タービン設備１０の高圧タービン１１に流入して該高圧タービン１１が駆動される。
【００１１】高圧タービン１１を駆動した後の蒸気は、再熱器２へ流入し、該再熱器２によって再熱された蒸気は中低圧タービン１２に流入して、該中低圧タービン１２を駆動し、更に中低圧タービン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給水に戻され、復水ポンプ２９を経て低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部により低圧ガスクーラ３９において後述する排ガスの熱が回収された後、脱気器３１でボイラ給水の脱気が行われ、該脱気器３１で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ３２により昇圧された後、高圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガスクーラ３７において後述する排ガスの熱が回収され、再び蒸発器５へ供給される。
【００１２】このようにして、蒸気タービン設備１０は蒸気により駆動され、蒸気タービン設備１０に接続された蒸気タービン発電機２４によって発電が行われる。
【００１３】一方、セル３内において燃焼した燃料１８の燃焼排ガスは、管路２５によりガスタービン２６に供給され、該ガスタービン２６に接続されたガスタービン発電機２７によって発電が行われ、又、同時に、ガスタービン２６によって前記コンプレッサ１４が駆動される。
【００１４】前記ガスタービン２６を駆動した後の排ガスは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって熱が回収され、更に低圧ガスクーラ３９において低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって熱が回収され、煙突３５から大気へ放出される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の如き加圧流動層複合発電設備の場合、セラミックフィルタ８によって灰が除去された排ガス中にＳＯ3が存在するため、低圧ガスクーラ３９のガス出口温度が約１３０℃以下になって、ＳＯ3の酸露点以下になると、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生する虞れがある。
【００１６】このため、従来においては、図４に示される如く、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側と上流側とを再循環ライン４０で結び、該再循環ライン４０途中に、再循環ポンプ４１と流量調整弁４２とを設け、前記バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９のボイラ給水入口側の温度を温度検出器４３で検出し、該バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９のボイラ給水入口側の温度が１３０℃程度となり、且つ低圧ガスクーラ３９のガス出口側の温度が１３０℃以上となるよう、前記温度検出器４３からの検出信号４３ａに基づき前記流量調整弁４２の開度を調整し、低圧ガスクーラ３９で加熱されたボイラ給水の一部を再循環ライン４０から再循環させることにより、前記低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生しないようにしている。
【００１７】尚、このときの低圧ガスクーラ３９におけるボイラ給水の温度上昇と排ガスの温度降下との関係は、例えば、図５に示されるようになる。
【００１８】しかしながら、前述の如く、低圧ガスクーラ３９で加熱されたボイラ給水の一部を再循環ライン４０から再循環させることにより、低圧ガスクーラ３９のボイラ給水入口側の温度が１３０℃程度となるようにした場合、図５に示される如く、低圧ガスクーラ３９のボイラ給水出口側の温度は１７０℃程度となり、脱気器３１でのボイラ給水の飽和温度を越えてしまい、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でスチーミングが発生し、ボイラ給水の流れのバランスが悪くなったり、ハンマリングが起こったりするという欠点を有していた。
【００１９】前記バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でスチーミングが発生することを防止するためには、バイパスライン３８へのボイラ給水量を減少させ、低圧ガスクーラ３９における熱交換量を下げて、該低圧ガスクーラ３９のボイラ給水出口側の温度上昇を抑えることも考えられるが、このようにした場合、低圧ガスクーラ３９での排ガスの温度降下が小さくなり、熱回収が不充分となって、効率の低下につながるという不具合があった。
【００２０】本発明は、斯かる実情に鑑み、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でのスチーミングの発生を防止し得る加圧流動層複合発電設備を提供しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、復水器２８で蒸気を冷却凝縮させたボイラ給水を、低圧給水加熱器３０と高圧給水加熱器３３とで加熱するボイラ給水系統６と、コンプレッサ１４で圧縮された空気が供給される圧力容器７内に設けられ、前記ボイラ給水系統６から供給されるボイラ給水を蒸気化する蒸発器５と、該蒸発器５で生成された蒸気を過熱する過熱器１と、温度が低下した蒸気を再熱する再熱器２とが内装され、且つ内部に流動層１７が形成されるセル３と、該セル３内の流動層１７に供給され燃焼した燃料１８の燃焼排ガスにより回転駆動され、前記コンプレッサ１４及びガスタービン発電機２７を駆動するガスタービン２６と、前記過熱器１で過熱された蒸気によって回転駆動される高圧タービン１１と、該高圧タービン１１を駆動した後前記再熱器２で再熱された蒸気によって回転駆動され且つ該蒸気を前記ボイラ給水系統６の復水器２８へ導く中低圧タービン１２とからなり、蒸気タービン発電機２４を駆動する蒸気タービン設備１０と、前記ガスタービン２６のガス出口側に接続された煙道３４途中に設けられ、且つ高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高圧ガスクーラ３７とを備えた加圧流動層複合発電設備であって、前記高圧ガスクーラ３７より下流側の煙道３４途中に、間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９を設けると共に、前記間接循環水系統４４途中に、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器４５を設けたことを特徴とする加圧流動層複合発電設備にかかるものである。
【００２２】又、前記加圧流動層複合発電設備においては、間接循環水系統４４を、間接循環水を流通せしめる間接循環水管路４６と、該間接循環水管路４６途中に設けられ、且つ間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めるための間接循環水加圧タンク４７と、前記間接循環水管路４６途中に設けられ、且つ間接循環水を圧送して循環させるための間接循環水ポンプ４８とによって構成することができる。
【００２３】前記間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めるには、間接循環水加圧タンク４７に窒素ガスを供給するように構成することもできる。
【００２４】上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００２５】ガスタービン２６を駆動した後の排ガスは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって熱が回収された後、更に低圧ガスクーラ３９において間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって熱が回収される一方、中低圧タービン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給水に戻され、低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部により熱交換器４５において、前記排ガスから熱を回収した間接循環水の熱が回収された後、高圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガスクーラ３７において排ガスの熱が回収され、再び蒸発器５へ供給される。
【００２６】この結果、低圧ガスクーラ３９の間接循環水入口側の温度を所要温度に上げ、且つ低圧ガスクーラ３９のガス出口側の温度を低温腐食の虞れのない温度とすることが可能となるため、前記低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生する心配はなく、しかも、熱交換器４５のボイラ給水出口側の温度はスチーミングの発生しない温度に抑えることが可能となり、又、低圧ガスクーラ３９での排ガスの温度降下は小さくならず、熱回収が充分に行われて、効率が低下することもない。
【００２７】又、間接循環水系統４４を、間接循環水管路４６と、間接循環水加圧タンク４７と、間接循環水ポンプ４８とによって構成すると、間接循環水加圧タンク４７に窒素ガス等を供給して、間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めた状態で、間接循環水ポンプ４８により間接循環水を循環させることができるため、前記低圧ガスクーラ３９の間接循環水出口側の温度を上げても、間接循環水管路４６内においてスチーミングが発生しないようにすることが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２９】図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、高圧ガスクーラ３７より下流側の煙道３４途中に、間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９を設けると共に、前記間接循環水系統４４途中に、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器４５を設けた点にある。
【００３０】本図示例の場合、前記間接循環水系統４４は、間接循環水を流通せしめる間接循環水管路４６と、該間接循環水管路４６途中に設けられ且つ間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力（およそ１５［ｋｇｆ／ｃｍ2］）に高めるための間接循環水加圧タンク４７と、前記間接循環水管路４６途中に設けられ且つ間接循環水を圧送して循環させるための間接循環水ポンプ４８とによって構成してあり、又、前記間接循環水加圧タンク４７には、窒素ガス（Ｎ2）を供給することにより、間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めるよう構成してある。
【００３１】次に、上記図示例の作動を説明する。
【００３２】ガスタービン２６を駆動した後の排ガスは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって熱が回収された後、更に低圧ガスクーラ３９において間接循環水系統４４の間接循環水管路４６を流れる間接循環水によって熱が回収され、煙突３５から大気へ放出される。
【００３３】一方、中低圧タービン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給水に戻され、復水ポンプ２９を経て低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部により熱交換器４５において、前記排ガスから熱を回収した間接循環水の熱が回収された後、脱気器３１でボイラ給水の脱気が行われ、該脱気器３１で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ３２により昇圧された後、高圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガスクーラ３７において排ガスの熱が回収され、再び蒸発器５へ供給される。
【００３４】この結果、図２に示す如く、低圧ガスクーラ３９の間接循環水入口側の温度を１３０℃程度とし、且つ低圧ガスクーラ３９のガス出口側の温度を１６０℃程度とすることが可能となるため、前記低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生する心配はなく、しかも、図３に示す如く、熱交換器４５のボイラ給水出口側の温度は１５０℃程度に抑えることが可能となり、脱気器３１でのボイラ給水の飽和温度を越えることがなくなり、バイパスライン３８における熱交換器４５の下流側でスチーミングが発生し、ボイラ給水の流れのバランスが悪くなったり、ハンマリングが起こったりすることもなくなる。
【００３５】尚、前記低圧ガスクーラ３９の間接循環水出口側の温度は、図２に示す如く、１７０℃程度となるが、間接循環水加圧タンク４７には、窒素ガスが供給されて、間接循環水管路４６の内圧が所望の圧力（およそ１５［ｋｇｆ／ｃｍ2］）に高められているため、この場合の間接循環水の飽和温度はおよそ２００℃程度となり、間接循環水管路４６内においてスチーミングが発生する心配もない。
【００３６】又、低圧ガスクーラ３９での排ガスの温度降下は、図２に示す如く、２２０℃から１６０℃となって、小さくならず、熱回収が充分に行われて、効率が低下することもない。
【００３７】こうして、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でのスチーミングの発生を防止し得る。
【００３８】尚、本発明の加圧流動層複合発電設備は、上述の図示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。
【００３９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１〜３記載の加圧流動層複合発電設備によれば、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でのスチーミングの発生を防止し得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の全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例において、低圧ガスクーラ３９における間接循環水の温度上昇と排ガスの温度降下との関係を表わす線図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例において、熱交換器４５におけるボイラ給水の温度上昇と間接循環水の温度降下との関係を表わす線図である。
【図４】従来例の全体概要構成図である。
【図５】従来例において、低圧ガスクーラ３９におけるボイラ給水の温度上昇と排ガスの温度降下との関係を表わす線図である。
【符号の説明】
１ 過熱器
２ 再熱器
３ セル
５ 蒸発器
６ ボイラ給水系統
７ 圧力容器
１０ 蒸気タービン設備
１１ 高圧タービン
１２ 中低圧タービン
１４ コンプレッサ
１７ 流動層
１８ 燃料
２４ 蒸気タービン発電機
２６ ガスタービン
２７ ガスタービン発電機
２８ 復水器
３０ 低圧給水加熱器
３３ 高圧給水加熱器
３４ 煙道
３６ バイパスライン
３７ 高圧ガスクーラ
３８ バイパスライン
３９ 低圧ガスクーラ
４４ 間接循環水系統
４５ 熱交換器
４６ 間接循環水管路
４７ 間接循環水加圧タンク
４８ 間接循環水ポンプ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層複合発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、火力発電の高効率化を目ざして、加圧流動層ボイラを用いた複合発電設備の研究開発が行われている。
【０００３】以下、図４により加圧流動層複合発電設備の一例を説明する。
【０００４】加圧流動層複合発電設備は、蒸発器５、過熱器１及び再熱器２を内装するセル３と、該セル３を内装する圧力容器７とを備え、前記セル３内には、所定量のベッド材４が装入されている。
【０００５】過熱器１の蒸気流通方向上流側端部は蒸発器５を介して管路１９によりボイラ給水系統６に、下流側端部は管路２０により蒸気タービン設備１０の高圧タービン１１の蒸気入口に接続され、又、再熱器２の蒸気流通方向上流側端部は管路２１により蒸気タービン設備１０の高圧タービン１１の蒸気出口に、下流側端部は管路２２により蒸気タービン設備１０の中低圧タービン１２の蒸気入口に接続されており、更に、前記中低圧タービン１２の蒸気出口は管路２３により前記ボイラ給水系統６に接続されている。
【０００６】前記ボイラ給水系統６は、中低圧タービン１２から排出された蒸気を冷却凝縮する復水器２８と、該復水器２８の出側に設けられた復水ポンプ２９と、該復水ポンプ２９で昇圧されたボイラ給水を加熱する低圧給水加熱器３０と、該低圧給水加熱器３０からのボイラ給水を脱気するための脱気器３１と、該脱気器３１の出側に設けられた給水ポンプ３２と、該給水ポンプ３２で昇圧されたボイラ給水を加熱する高圧給水加熱器３３とを備えてなる構成を有している。
【０００７】又、前記圧力容器７には、ガスタービン２６によって駆動され且つ大気１５を圧縮するコンプレッサ１４が、圧縮空気供給管路１６を介して接続され、前記セル３には、途中にセラミックフィルタ８が設けられた管路２５を介してガスタービン２６のガス入口が接続され、該ガスタービン２６のガス出口は煙道３４により煙突３５に接続され、該煙道３４途中には、高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高圧ガスクーラ３７と、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９とが設けられている。
【０００８】上述した加圧流動層複合発電設備では、コンプレッサ１４により大気１５を圧縮した圧縮空気を圧縮空気供給管路１６から圧力容器７へ供給し、セル３内にベッド材４の流動層１７を形成させたうえ、流動層１７へ石炭等の燃料１８を供給して流動層１７内で燃焼させる。
【０００９】燃料１８が燃焼すると、その熱エネルギーは、流動状態のベッド材４に伝達され、更に、ベッド材４が蒸発器５、過熱器１、再熱器２に接触することによって、前記熱エネルギーが蒸発器５、過熱器１、再熱器２に伝達される。
【００１０】ボイラ給水系統６から蒸発器５へ供給されるボイラ給水は前記熱エネルギーによって蒸気化し、その蒸気は過熱器１により過熱蒸気となり、該過熱蒸気は蒸気タービン設備１０の高圧タービン１１に流入して該高圧タービン１１が駆動される。
【００１１】高圧タービン１１を駆動した後の蒸気は、再熱器２へ流入し、該再熱器２によって再熱された蒸気は中低圧タービン１２に流入して、該中低圧タービン１２を駆動し、更に中低圧タービン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給水に戻され、復水ポンプ２９を経て低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部により低圧ガスクーラ３９において後述する排ガスの熱が回収された後、脱気器３１でボイラ給水の脱気が行われ、該脱気器３１で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ３２により昇圧された後、高圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガスクーラ３７において後述する排ガスの熱が回収され、再び蒸発器５へ供給される。
【００１２】このようにして、蒸気タービン設備１０は蒸気により駆動され、蒸気タービン設備１０に接続された蒸気タービン発電機２４によって発電が行われる。
【００１３】一方、セル３内において燃焼した燃料１８の燃焼排ガスは、管路２５によりガスタービン２６に供給され、該ガスタービン２６に接続されたガスタービン発電機２７によって発電が行われ、又、同時に、ガスタービン２６によって前記コンプレッサ１４が駆動される。
【００１４】前記ガスタービン２６を駆動した後の排ガスは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって熱が回収され、更に低圧ガスクーラ３９において低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって熱が回収され、煙突３５から大気へ放出される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の如き加圧流動層複合発電設備の場合、セラミックフィルタ８によって灰が除去された排ガス中にＳＯ3が存在するため、低圧ガスクーラ３９のガス出口温度が約１３０℃以下になって、ＳＯ3の酸露点以下になると、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生する虞れがある。
【００１６】このため、従来においては、図４に示される如く、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側と上流側とを再循環ライン４０で結び、該再循環ライン４０途中に、再循環ポンプ４１と流量調整弁４２とを設け、前記バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９のボイラ給水入口側の温度を温度検出器４３で検出し、該バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９のボイラ給水入口側の温度が１３０℃程度となり、且つ低圧ガスクーラ３９のガス出口側の温度が１３０℃以上となるよう、前記温度検出器４３からの検出信号４３ａに基づき前記流量調整弁４２の開度を調整し、低圧ガスクーラ３９で加熱されたボイラ給水の一部を再循環ライン４０から再循環させることにより、前記低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生しないようにしている。
【００１７】尚、このときの低圧ガスクーラ３９におけるボイラ給水の温度上昇と排ガスの温度降下との関係は、例えば、図５に示されるようになる。
【００１８】しかしながら、前述の如く、低圧ガスクーラ３９で加熱されたボイラ給水の一部を再循環ライン４０から再循環させることにより、低圧ガスクーラ３９のボイラ給水入口側の温度が１３０℃程度となるようにした場合、図５に示される如く、低圧ガスクーラ３９のボイラ給水出口側の温度は１７０℃程度となり、脱気器３１でのボイラ給水の飽和温度を越えてしまい、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でスチーミングが発生し、ボイラ給水の流れのバランスが悪くなったり、ハンマリングが起こったりするという欠点を有していた。
【００１９】前記バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でスチーミングが発生することを防止するためには、バイパスライン３８へのボイラ給水量を減少させ、低圧ガスクーラ３９における熱交換量を下げて、該低圧ガスクーラ３９のボイラ給水出口側の温度上昇を抑えることも考えられるが、このようにした場合、低圧ガスクーラ３９での排ガスの温度降下が小さくなり、熱回収が不充分となって、効率の低下につながるという不具合があった。
【００２０】本発明は、斯かる実情に鑑み、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でのスチーミングの発生を防止し得る加圧流動層複合発電設備を提供しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、復水器２８で蒸気を冷却凝縮させたボイラ給水を、低圧給水加熱器３０と高圧給水加熱器３３とで加熱するボイラ給水系統６と、コンプレッサ１４で圧縮された空気が供給される圧力容器７内に設けられ、前記ボイラ給水系統６から供給されるボイラ給水を蒸気化する蒸発器５と、該蒸発器５で生成された蒸気を過熱する過熱器１と、温度が低下した蒸気を再熱する再熱器２とが内装され、且つ内部に流動層１７が形成されるセル３と、該セル３内の流動層１７に供給され燃焼した燃料１８の燃焼排ガスにより回転駆動され、前記コンプレッサ１４及びガスタービン発電機２７を駆動するガスタービン２６と、前記過熱器１で過熱された蒸気によって回転駆動される高圧タービン１１と、該高圧タービン１１を駆動した後前記再熱器２で再熱された蒸気によって回転駆動され且つ該蒸気を前記ボイラ給水系統６の復水器２８へ導く中低圧タービン１２とからなり、蒸気タービン発電機２４を駆動する蒸気タービン設備１０と、前記ガスタービン２６のガス出口側に接続された煙道３４途中に設けられ、且つ高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高圧ガスクーラ３７とを備えた加圧流動層複合発電設備であって、前記高圧ガスクーラ３７より下流側の煙道３４途中に、間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９を設けると共に、前記間接循環水系統４４途中に、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器４５を設けたことを特徴とする加圧流動層複合発電設備にかかるものである。
【００２２】又、前記加圧流動層複合発電設備においては、間接循環水系統４４を、間接循環水を流通せしめる間接循環水管路４６と、該間接循環水管路４６途中に設けられ、且つ間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めるための間接循環水加圧タンク４７と、前記間接循環水管路４６途中に設けられ、且つ間接循環水を圧送して循環させるための間接循環水ポンプ４８とによって構成することができる。
【００２３】前記間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めるには、間接循環水加圧タンク４７に窒素ガスを供給するように構成することもできる。
【００２４】上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００２５】ガスタービン２６を駆動した後の排ガスは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって熱が回収された後、更に低圧ガスクーラ３９において間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって熱が回収される一方、中低圧タービン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給水に戻され、低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部により熱交換器４５において、前記排ガスから熱を回収した間接循環水の熱が回収された後、高圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガスクーラ３７において排ガスの熱が回収され、再び蒸発器５へ供給される。
【００２６】この結果、低圧ガスクーラ３９の間接循環水入口側の温度を所要温度に上げ、且つ低圧ガスクーラ３９のガス出口側の温度を低温腐食の虞れのない温度とすることが可能となるため、前記低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生する心配はなく、しかも、熱交換器４５のボイラ給水出口側の温度はスチーミングの発生しない温度に抑えることが可能となり、又、低圧ガスクーラ３９での排ガスの温度降下は小さくならず、熱回収が充分に行われて、効率が低下することもない。
【００２７】又、間接循環水系統４４を、間接循環水管路４６と、間接循環水加圧タンク４７と、間接循環水ポンプ４８とによって構成すると、間接循環水加圧タンク４７に窒素ガス等を供給して、間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めた状態で、間接循環水ポンプ４８により間接循環水を循環させることができるため、前記低圧ガスクーラ３９の間接循環水出口側の温度を上げても、間接循環水管路４６内においてスチーミングが発生しないようにすることが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２９】図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、高圧ガスクーラ３７より下流側の煙道３４途中に、間接循環水系統４４を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ３９を設けると共に、前記間接循環水系統４４途中に、低圧給水加熱器３０のバイパスライン３８を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器４５を設けた点にある。
【００３０】本図示例の場合、前記間接循環水系統４４は、間接循環水を流通せしめる間接循環水管路４６と、該間接循環水管路４６途中に設けられ且つ間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力（およそ１５［ｋｇｆ／ｃｍ2］）に高めるための間接循環水加圧タンク４７と、前記間接循環水管路４６途中に設けられ且つ間接循環水を圧送して循環させるための間接循環水ポンプ４８とによって構成してあり、又、前記間接循環水加圧タンク４７には、窒素ガス（Ｎ2）を供給することにより、間接循環水管路４６の内圧を所望の圧力に高めるよう構成してある。
【００３１】次に、上記図示例の作動を説明する。
【００３２】ガスタービン２６を駆動した後の排ガスは、煙道３４を流れ、高圧ガスクーラ３７において高圧給水加熱器３３のバイパスライン３６を流れるボイラ給水によって熱が回収された後、更に低圧ガスクーラ３９において間接循環水系統４４の間接循環水管路４６を流れる間接循環水によって熱が回収され、煙突３５から大気へ放出される。
【００３３】一方、中低圧タービン１２を駆動した後の蒸気は、ボイラ給水系統６の復水器２８によってボイラ給水に戻され、復水ポンプ２９を経て低圧給水加熱器３０において加熱されると共に、バイパスライン３８へ分岐されたボイラ給水の一部により熱交換器４５において、前記排ガスから熱を回収した間接循環水の熱が回収された後、脱気器３１でボイラ給水の脱気が行われ、該脱気器３１で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ３２により昇圧された後、高圧給水加熱器３３において加熱されると共に、バイパスライン３６へ分岐されたボイラ給水の一部により高圧ガスクーラ３７において排ガスの熱が回収され、再び蒸発器５へ供給される。
【００３４】この結果、図２に示す如く、低圧ガスクーラ３９の間接循環水入口側の温度を１３０℃程度とし、且つ低圧ガスクーラ３９のガス出口側の温度を１６０℃程度とすることが可能となるため、前記低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食が発生する心配はなく、しかも、図３に示す如く、熱交換器４５のボイラ給水出口側の温度は１５０℃程度に抑えることが可能となり、脱気器３１でのボイラ給水の飽和温度を越えることがなくなり、バイパスライン３８における熱交換器４５の下流側でスチーミングが発生し、ボイラ給水の流れのバランスが悪くなったり、ハンマリングが起こったりすることもなくなる。
【００３５】尚、前記低圧ガスクーラ３９の間接循環水出口側の温度は、図２に示す如く、１７０℃程度となるが、間接循環水加圧タンク４７には、窒素ガスが供給されて、間接循環水管路４６の内圧が所望の圧力（およそ１５［ｋｇｆ／ｃｍ2］）に高められているため、この場合の間接循環水の飽和温度はおよそ２００℃程度となり、間接循環水管路４６内においてスチーミングが発生する心配もない。
【００３６】又、低圧ガスクーラ３９での排ガスの温度降下は、図２に示す如く、２２０℃から１６０℃となって、小さくならず、熱回収が充分に行われて、効率が低下することもない。
【００３７】こうして、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でのスチーミングの発生を防止し得る。
【００３８】尚、本発明の加圧流動層複合発電設備は、上述の図示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。
【００３９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１〜３記載の加圧流動層複合発電設備によれば、低圧ガスクーラ３９のガス出口側に低温腐食を発生させることなく且つ効率を低下させることなく、バイパスライン３８における低圧ガスクーラ３９の下流側でのスチーミングの発生を防止し得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の全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例において、低圧ガスクーラ３９における間接循環水の温度上昇と排ガスの温度降下との関係を表わす線図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例において、熱交換器４５におけるボイラ給水の温度上昇と間接循環水の温度降下との関係を表わす線図である。
【図４】従来例の全体概要構成図である。
【図５】従来例において、低圧ガスクーラ３９におけるボイラ給水の温度上昇と排ガスの温度降下との関係を表わす線図である。
【符号の説明】
１ 過熱器
２ 再熱器
３ セル
５ 蒸発器
６ ボイラ給水系統
７ 圧力容器
１０ 蒸気タービン設備
１１ 高圧タービン
１２ 中低圧タービン
１４ コンプレッサ
１７ 流動層
１８ 燃料
２４ 蒸気タービン発電機
２６ ガスタービン
２７ ガスタービン発電機
２８ 復水器
３０ 低圧給水加熱器
３３ 高圧給水加熱器
３４ 煙道
３６ バイパスライン
３７ 高圧ガスクーラ
３８ バイパスライン
３９ 低圧ガスクーラ
４４ 間接循環水系統
４５ 熱交換器
４６ 間接循環水管路
４７ 間接循環水加圧タンク
４８ 間接循環水ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 復水器（２８）で蒸気を冷却凝縮させたボイラ給水を、低圧給水加熱器（３０）と高圧給水加熱器（３３）とで加熱するボイラ給水系統（６）と、コンプレッサ（１４）で圧縮された空気が供給される圧力容器（７）内に設けられ、前記ボイラ給水系統（６）から供給されるボイラ給水を蒸気化する蒸発器（５）と、該蒸発器（５）で生成された蒸気を過熱する過熱器（１）と、温度が低下した蒸気を再熱する再熱器（２）とが内装され、且つ内部に流動層（１７）が形成されるセル（３）と、該セル（３）内の流動層（１７）に供給され燃焼した燃料（１８）の燃焼排ガスにより回転駆動され、前記コンプレッサ（１４）及びガスタービン発電機（２７）を駆動するガスタービン（２６）と、前記過熱器（１）で過熱された蒸気によって回転駆動される高圧タービン（１１）と、該高圧タービン（１１）を駆動した後前記再熱器（２）で再熱された蒸気によって回転駆動され且つ該蒸気を前記ボイラ給水系統（６）の復水器（２８）へ導く中低圧タービン（１２）とからなり、蒸気タービン発電機（２４）を駆動する蒸気タービン設備（１０）と、前記ガスタービン（２６）のガス出口側に接続された煙道（３４）途中に設けられ、且つ高圧給水加熱器（３３）のバイパスライン（３６）を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高圧ガスクーラ（３７）とを備えた加圧流動層複合発電設備であって、前記高圧ガスクーラ（３７）より下流側の煙道（３４）途中に、間接循環水系統（４４）を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ（３９）を設けると共に、前記間接循環水系統（４４）途中に、低圧給水加熱器（３０）のバイパスライン（３８）を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器（４５）を設けたことを特徴とする加圧流動層複合発電設備。
【請求項２】 間接循環水系統（４４）を、間接循環水を流通せしめる間接循環水管路（４６）と、該間接循環水管路（４６）途中に設けられ、且つ間接循環水管路（４６）の内圧を所望の圧力に高めるための間接循環水加圧タンク（４７）と、前記間接循環水管路（４６）途中に設けられ、且つ間接循環水を圧送して循環させるための間接循環水ポンプ（４８）とによって構成した請求項１記載の加圧流動層複合発電設備。
【請求項３】 間接循環水加圧タンク（４７）に、窒素ガスを供給することにより、間接循環水管路（４６）の内圧を所望の圧力に高めるよう構成した請求項２記載の加圧流動層複合発電設備。
【請求項１】 復水器（２８）で蒸気を冷却凝縮させたボイラ給水を、低圧給水加熱器（３０）と高圧給水加熱器（３３）とで加熱するボイラ給水系統（６）と、コンプレッサ（１４）で圧縮された空気が供給される圧力容器（７）内に設けられ、前記ボイラ給水系統（６）から供給されるボイラ給水を蒸気化する蒸発器（５）と、該蒸発器（５）で生成された蒸気を過熱する過熱器（１）と、温度が低下した蒸気を再熱する再熱器（２）とが内装され、且つ内部に流動層（１７）が形成されるセル（３）と、該セル（３）内の流動層（１７）に供給され燃焼した燃料（１８）の燃焼排ガスにより回転駆動され、前記コンプレッサ（１４）及びガスタービン発電機（２７）を駆動するガスタービン（２６）と、前記過熱器（１）で過熱された蒸気によって回転駆動される高圧タービン（１１）と、該高圧タービン（１１）を駆動した後前記再熱器（２）で再熱された蒸気によって回転駆動され且つ該蒸気を前記ボイラ給水系統（６）の復水器（２８）へ導く中低圧タービン（１２）とからなり、蒸気タービン発電機（２４）を駆動する蒸気タービン設備（１０）と、前記ガスタービン（２６）のガス出口側に接続された煙道（３４）途中に設けられ、且つ高圧給水加熱器（３３）のバイパスライン（３６）を流れるボイラ給水によって排ガスの熱を回収する高圧ガスクーラ（３７）とを備えた加圧流動層複合発電設備であって、前記高圧ガスクーラ（３７）より下流側の煙道（３４）途中に、間接循環水系統（４４）を流れる間接循環水によって排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ（３９）を設けると共に、前記間接循環水系統（４４）途中に、低圧給水加熱器（３０）のバイパスライン（３８）を流れるボイラ給水によって前記間接循環水の熱を回収する熱交換器（４５）を設けたことを特徴とする加圧流動層複合発電設備。
【請求項２】 間接循環水系統（４４）を、間接循環水を流通せしめる間接循環水管路（４６）と、該間接循環水管路（４６）途中に設けられ、且つ間接循環水管路（４６）の内圧を所望の圧力に高めるための間接循環水加圧タンク（４７）と、前記間接循環水管路（４６）途中に設けられ、且つ間接循環水を圧送して循環させるための間接循環水ポンプ（４８）とによって構成した請求項１記載の加圧流動層複合発電設備。
【請求項３】 間接循環水加圧タンク（４７）に、窒素ガスを供給することにより、間接循環水管路（４６）の内圧を所望の圧力に高めるよう構成した請求項２記載の加圧流動層複合発電設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開平９−１７０４０５
【公開日】平成９年（１９９７）６月３０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−３２８９９１
【出願日】平成７年（１９９５）１２月１８日
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【公開日】平成９年（１９９７）６月３０日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）１２月１８日
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
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