JPS59110811A

JPS59110811A - 蒸気タ−ビンプラント

Info

Publication number: JPS59110811A
Application number: JP57219742A
Authority: JP
Inventors: Masashi Nakamoto; 政志中本; Shiro Hino; 史郎日野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1984-06-26

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】〔発明の技術分野〕本発明は、タービンバイパヌ装置を有する蒸気タービン
プラントに関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕第１図は、ター
ビンバイ・〈ヌ装置ｋ、ヲ有する一般的な蒸気タービン
プラントの概略系統図であって、ボイラ１で発生した蒸
気は１薫気管２を通り主蒸気止め弁３および蒸気加減ｆ
ｆ４１に経て高圧タービン５に供給される。上記高圧タ
ービン５に供給された蒸気はそこで仕事を行なった後、
低温再熱管６．再熱器７および高温再熱管８．並びにイ
ンターセプト弁９等を経て中圧タービン１０および低圧
タービン１１に順次導入され、中圧タービン９およヒ低
圧タービン１１で仕事を行ない、高圧タービン５ととも
に発電機（図示せず）を駆動する。一方、低圧タービン
１】で仕事を行なった蒸気は復水器１２に導入されて復
水せしめられ、その復水は復水ポンプ１３により脱気器
水位調節弁１４ヲ経て低圧給水加熱器１５に送られ、そ
こで予熱された後脱気器１６に導入される。上記脱気器
１６で脱気された水は給水として給水ポンプ１７によっ
て高圧給水加熱器１８を経てボイラ１に還流される。

また、前記主蒸気管２には高圧タービンバイパス弁１９
ヲ有する高圧タービン出力パｙ　管２０　（Ｄ　−端が
接続されており、その高圧タービンバイパス管２０の曲
端は低温再熱管６に接続され、さらに高温再熱管８には
低圧タービンバイパス弁２１ヲ有する低圧タービンバイ
バヌ管２２が接続され、その曲端は減温装置２３ヲ介し
て復水器１２に連接されている。

上記減温装置２３には、復水ポンプ１３から吐出された
復水の一部を冷却水ヌプレイ弁２４を介して冷却水とし
て供給し得るようにしてあり、低圧タービンバイバヌ弁
２１を経た蒸気を十分冷却した後復水器１３に思入する
ようにしである。

しかして、ボイラ出力に比較してタービン出力が少なく
てよい場合等には、上記高圧タービンバイパヌ弁１９お
よび低圧タービンバイパヌ弁２１ヲ開けることによって
、両タービンバイバヌ’１２０．２２に余剰蒸気を導入
し、減温装置２３によって減温した後復水器１２に導入
させる。

ところで、前記高圧給水加熱器１８および低圧給水加熱
器１５には、各タービンの中間段落から適宜抽出された
抽気が加熱蒸気として供給され、特に高圧給水加熱器１
８で発生したドレンは脱気器１６で回収される。

したがって、通常運転時においては、ボイラに送られる
給水流量’ｅＱ、Ｂ、脱気器１６に流入する給水加熱器
からのドレン流ｔｔｅＱｄｓ復水ポンプにより脱気器水
位調節弁１４’ｉ紗て脱気器１６に送給さく３）れる復水流１ｔｋＱ０とすると、ＱＢ＝Ｑｏ＋Ｑｄとな
り、それらはに１．１３　：　Ｑｄ　？　Ｑ０＝１　：
　０．４　：　０，６程度の比率であって、給水流量に
比較して脱気器水位調節弁を通る復水流量は約６０係程
度となる。

一方、タービンバイパス運転時には、タービンの抽気は
はソ零となり、ボイラで発生した蒸気は低圧タービンバ
イバヌ管２２ヲ経てほぼ全量復水器１２に導入される。

そのため、この場合にはボイラ発生蒸気流量分の水すな
わち給水流量と等しい量の復水を脱気器水位調節弁１４
を経て脱気器１６に導入する必要がある。ざらにこの場
合には、バイバヌ蒸気の減温のために復水ポンプ１２か
ら吐出された水の一部を冷却水として減温装置２３に供
給するので、復水ポンプを流れる流量はこの冷却水分だ
け多くなる。ところで、一般にこの冷却水流量は蒸気量
の約Ｖ２程度であるので、復水ポンプを流れる復水流−
ｉ？：＝、、とし、このタービンバイパス運転時に脱気
器水位調節弁を流れる流量をＱ。１とすると、ＱＢ＝Ｑｏ１（４）および　Ｑ　ｐ　＝Ｑ　Ｑｌ　＋　２　ＱＢ　＝ｔ、ｓ
　Ｑｃ＋となり、２タ一ビンバイパス時のそれぞれの流
量比は、ＱＢ：Ｑ、ｄ：Ｑ、。＋　：　Ｑｐ　＝１　：　０　：
　１　：　１．５となる。

これより、脱気器と復水器での水の流入、流出のバラン
スを成立させるための、通常運転時とタービンバイパス
運転時における復水ポンプ部の流量比は、Ｑｏ：　Ｑ、ｐ＝　１　：　２．ｓとな９、また脱気器水位調節弁を流れる復水の流量比は
、ＣＬｏ：　Ｑ。＋　＝　１　：　１．？となり、ター
ビンバイバス時には復水流量は非常に増加させる必要が
ある。

さらに、石炭燃焼ボイラの場合には、ボイラの出力の減
少率が小さいため、電力系統の事故等でプラントラ所内
卑独運転捷たはボイラ単独運転に移行した後、ボイラで
の蒸発量を減少させるには長時間必要であり、この間上
述のように通常運転時に比較して多量の復水流量を流す
必要がある。

また、復水箱の水位は、系外への流出および系外からの
供給によって一定に保つように制御されているが、その
供給最大量は一般的に脱気器水位調節弁を流れる流量の
１０係〜２０係程度にすぎず、さらに復水ポンプおよび
復水ラインの計画も、１００％発電負荷時の流量、圧力
にマージンを入れて行なわれているだけであるから、脱
気器水位調節弁の全開時でも当該部分を流し得る流量の
最大値も１００チ負荷時の流量の１１０〜１３０チ程度
である。

したがって、プラントが１ｏｏ１出力のような高負荷運
転中に、系統事故等でタービン単独または所内単独運転
となってタービンバイパス運転となった場合には、前述
のように復水器から脱気器に多量の復水を供給しなけれ
ばならないのに対し、それに必要な流量を流すことがで
きず、第２図に点線で示すように脱気器の水位は低下し
、復水器の水位は実線で示すように上昇する。その後ボ
イラ出力の減少に伴なって給水流量ａが減少し、復水流
量すより少くなると今度は脱気器の水位は上昇し始める
。この脚気器に流入する復水流量は脱気器の水位によっ
てのみ制御されるため、脱気器の水位が設宇値となる才
で、復水流量はその系が流し得る最大量で流れ、この間
脱気器水位調節弁は全開状態に保持これている。

このようにボイラ出力が減少した後も脱気器に多量の水
を送るため、存水器水位は給水と復水流量の逆転後から
脚気器の水位が整定する頭重で低下しつづける。

さらに、脱気器は流入する復水を微粒化し、またタービ
ンの抽気により直接加熱して飽和温度にすることによっ
て給水中の非凝縮ガヌを分離除去する脱気加熱室と、脱
気された給水を貯蔵する貯水タンクから構成されるが、
タンク内の貯水は常に脱気加熱室において脱気された給
水と内部配管によシ混合する構成となってセリ、貯水は
通常飽和温度近くに保たれる。このため脱気器へのター
ビン抽気の停止や冷却した復水が流入することによシ器
内温度が低下すると、同時に器内圧力の低下が生じ、器
内圧力が貯水飽和圧力より小さくなくなった場合には貯
水の沸騰現象が起き、その水位が急激に変動する。

ところで、脱気器は大部の水を貯える貯水タンクをもっ
ており、水位の低下に対して許容範囲が大きいのに対し
、復水器は逆に水位の上昇に対しては大きな許容値をも
っているが、水位の下限値には余裕は少ない。そのため
上述のように復水器水位が低下するとその下限値に達す
ることがあり、復水ポンプの停止したがってプラントの
停止につながるおそれがある。

また、タービンバイバヌ運転時には、タービンを流れる
蒸気が減少し、場合によっては零になｐ１脱気器、給水
加熱器への抽気が減少し、場合によっては零となるため
、脱気器内温度は脱気器抽気の減少によシ低下し、−１
ｆｔ、同時に給水も給水加熱器への抽気が減少するため
温度が低下して脱気器に流入する。したがって、脱気器
器内温度が急速に低下し、器内圧力もそれに伴ない低下
する。そのため器内圧力が貯水飽和圧力より小さくなっ
た場合には、貯水の沸騰現象が起き、その水位は急激に
変動して水位制御ができなくなることがある。

このように、従来のタービンプラントにおいては、ター
ビンバイパス運転時にバイパス蒸気の全量を復水器に流
しているため、バイパス運転開始後に復水。

給水流量のアンバランヌが生じ、復水ポンプ、配管およ
び脱気器水位制御装置がそれに対処できず、脱気器の水
位が回復するまで大きな復水をとるので復水器の水位が
低下し、復水ボ／プの停止、さらにはプラントの停止を
惹起することがある。また、脱気器器内圧力が低下して
脱気器器内圧力が貯水飽和圧力以下になると、沸騰現象
を発生し、脱気器水位制御が不可能になる等の問題があ
る。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、タービンバイバヌ運転時
における脱気器水位制御による復水器水位の異常低下を
防止し、復水ポンプの停止やプラントの稼動停止等の異
常事態の発生を防止し得る蒸気タービンプラントを得る
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ボイラで発生した余剰蒸気を、夕一ビンをバ
イパスはせて復水器に導入せしめるためのタービンバイ
バヌ装Ｗを設けた蒸気タービンプラントにおいて、ター
ビスバイパス蒸気を減温器を介して、給水加熱器或は脱
気器等の給水ライン中に供給するバイパス蒸気供給管を
設け、タービンバイパス運転時におはる復水・給水のア
ンバランヌ状態の発生を防止するようにしたものである
。

〔発明の実施例〕

以下、第３図乃至第６図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。なお、第１図と同一部分には同一符号を
付しその詳細な説明は省略する。

第３図は本発明の蒸気タービンプラントの一実施例を示
す系統図であって、低圧タービンバイＩ（ヌ管２２には
その低圧タービンパイバヌ弁２１の直下流位置からバイ
パス蒸気供給管２５が分岐導出されている誌上記バイパ
ヌ蒸気供給管２５はさらに第１の）くイバヌ蒸気供給官
２５ａと第２のバイパス蒸気供給管２５ｂに分岐されて
おシ、第１のバイパス蒸気供給管２５ａは高圧給水加熱
器１Ｂの各段の給水加熱器に接続され、また第２のパイ
・（ヌ蒸気供給管２５　ｂは低圧給水加熱器１５の各段
の給水加熱器に接続されている。

上記第１のバイパス蒸気供給管２５ａには、高圧給水加
熱器用減温器２６が設けられるとともに、各高圧給水加
熱器１８への入口部には蒸気流量調節弁２７ａ、２７ｂ
および減圧用オリフィス２８ａ、２８ｂがそれぞれ設け
られている。また同様に、第２のバイパス蒸気供給管２
５　ｂにも、低圧給水加熱器用減温器２９が設けられる
とともに、蒸気流量調節弁３０ａ　、　３（ｌ　Ｄおよ
び減圧用オリフイヌ３１ａ、３１ｂが設けられている。

さらに、前記高圧給水加熱器用減温器２６および低圧給
水加熱器用減温器２９には、復水ポンプ１３から吐出さ
れた復水の一部をそれぞれ冷却水ヌプレー調節弁３２．
３３を介して冷却水として供給するようにしである。

しかして、タービンバイパス作動時には、ます脱気器や
給水加熱器へのタービン抽気が減少せしめられ或は全く
なくなるので、脱気器、給水加熱器の器内温度低下およ
び圧力低下による水位変動が生じようとする。しかしな
がら、上記タービンバイパス信号により各バイパス蒸気
供給管２５ａ。

２５　ｂの蒸気流量調節弁２７　ａ　、　２７　ｂ　、
　３０　ａ　、　３１１　ｂが開らかれるとともに、冷
却水スプレー調節弁３２゜３３′ｆｔ介して高圧給水加
熱器用減温器２６および低圧給水加熱器用減温器２９に
復水の一部が冷却水として供給される。そのため、ター
ビスバイパス蒸気の一部が、減温器２６．２９で減温さ
れ、各蒸気流量調節５ｐ２７ａ、２７ｂ、３０ａ、３０
ｂでその流量が制御され、かつ各オリフイヌ２８ａ、２
８ｂ、３１ａ、３１ｂによって所定圧に減圧されて各給
水加熱器１８．１５に流入し、それによって給水加熱器
内の温度低下および圧力低下が防止され、それとともに
給水加熱器ドレンが脱気器１６にも流入するので、脱気
器１６内の温度低下および圧力低下が防止きれ、脱気器
１６内の水位変動が防止される。

また、主蒸気圧力の低信号、冷却水ヌプレー圧力低信号
、給水ｊｎ熱器器内圧力高信号等により、蒸気流量調節
弁２７　ａ　、　２７　ｂ　、　３０　ａ　、　３０　
ｂおよび冷却水ヌプレー弁３０ａ、３０ｂが閉じられ、
各給水加熱器へのパイパ３蒸気の供給が停止される。

ところで、上記各給水加熱器にバイパヌ蒸気を供給して
いる時点での復水給水バランヌは、ボイラからタービン
をバイパスして復水器に流入する蒸気流量をＱｓ、高圧
給水加熱器側に流入する蒸気流量をＱＩＩｌｌ、低圧給
水加熱器側に流入する蒸気流基金Ｑ、８”、ボイラに送
る給水流量をＱＩＢとすると、各流量の比は、タービン
抽気が全くない場合には次のようになる。

”Ｂ；Ｑｓ　　”ｓ’　：Ｑ　ｎ−１：０，４：０．３
：０，３また、各冷却水流量は蒸気是の約５０係程度と
なるので、復水ポンプを流れる流量ｋ　Ｑ　ｐ　ｚ脱気
器水位調節弁を流れる流量をＱ。Ｉとすると、それぞれ
の流量比は次のようになる。

ＱＢ　　：　　Ｑ　ｐ　：　　Ｑ　。＋　　＝”ｌ　　
：　　０．６　　：　　０．１これによって、脱気器、
復水器での流入、流出のバランヌを成立させるために、
通常運転時とタービンバイパス運転時における復水ポン
プを流れる流量比は、　　Ｑｏ＝Ｃ１ｌ、ｐ＝１　：　
１また、脱気器水位調節弁を流れる流量比は、Ｑｏ：　
Ｑａ＋　＝　１７０．１７となる。このように、タービンバイパス運転時には復水
ラインを治れる流量は、復水ポンプでは通常運転時と変
化がなく、脱気器水位調節弁ではＶ６とすることができ
る。捷だ、復水器に流入するバイパヌ蒸気と給水加熱器
に流入する蒸気流量の比率を変えることによって、復水
ポンプ流量は通常時の０．８３〜２．５倍、同様に脱気
器水位調節弁では０〜１．７倍とすることができる。

なお、上記実施例においてはバイパス蒸気供給管に減温
器を設けたものを示したが、第４図に示すように、バイ
パヌ蒸気供給管２５ヲ低圧タービンバイバヌ管２２の減
温器２３の下流側から分岐導出せしめることもできる。

この場合各給水加熱器側減混器２６，２９と冷却水ヌプ
レー調節弁３２．３３を省略り゛することができ、蜂ない設備で第１実施例と同様の効果
を得ることができる。

また、第５図は本発明の能の実施例を示す系統図であっ
て、低圧タービンバイパヌ管２２には低圧タービンバイ
バヌ弁２】の上流側に、オンオフ弁３４、脱気器側減温
器３５を有するバイバフ蒸気供給管３６が分岐導出され
、そのバイ・くヌ蒸気供給管３６の先端が脱気器１６に
接続されている。上記脱気器側減温器３５には、冷却水
ヌプレー調節弁３７′ｊｋ介して復水ポンプ１３から吐
出された復水の一部が冷却水として供給されるようにし
てあり、さらに脱気器１６には圧力ヌインチ３８が設け
られ、その圧力スイッチ３８によって検出された脱気器
内圧力によって前記オンオフ弁３４が開閉制御されるよ
うにしておる。

しかして、タービンバイパス運転時に際し、脱気器器内
温度が低下し、さらに器内正圧力が低下すると、圧カヌ
イツチ３８が作動し、オンオフ弁３４が開き、同時に脱
気器仙減温器３５用の冷却水７ブレ一調節弁３７が開く
。したがって、上記脱気器側減温器３５で減温されたバ
イバヌ蒸気が脱気器１６内に導入され、脱気器器内温度
の低下が防止され、温度低下によって生じる器内圧力低
下および器内貯水の沸騰現象が防止され、脱気器内の水
位の異常変動を防止することができる。

一方、器内圧力が設定値以上になるか、タービンバイ式
２作動が終了した時には、オンオフ弁３４（１５）紐よび冷却水ヌブレー調節弁３７が閉じる。捷だ、主蒸
気圧力低冷却水ヌブレー圧力低信号等によっても上記両
弁が閉じ、通常運転状態に戻される。

また、上記オンオフ弁３４０代りに、脱気器器内圧力に
よる連続制御弁を設けることもできる。

この場合、脱気器器内圧力が設定値以下になると、検出
器信号と設定値の偏差により調節計が働らき、連続制御
弁が蒸気流量を調節して脱気器器内圧力を回復させる。

また、タービンバイパス運転時には圧力設定値を高く、
通常は低くするように設定することにより連続制御弁の
作動条件を変えることができる。

このようなことから、タービンバイ・ぐス運転時にはタ
ービンバイバヌ作動信号により脱気器器内圧力設定値が
通常状標よシ引き上げられることによ゛す、脱気器、給
水加熱器への抽気がなくなり、脱気器器内温度が低下し
、さらに器内圧力が設定値以下となった場合に、連続制
御弁および脱気器側減温器用の冷却スプレー調節弁が開
き、ボイラ蒸気流量を制御し脱気器器内圧力を一定に保
つと（１６）ともに、脱気器への蒸気の供給によって脱気器器内圧力
低下による貯水沸騰現象、水位変動を防ぐことができる
。

また、タービンバイパヌ蒸気および冷却水を直接脱気器
に送るので給水流量を復水流量より多くとることができ
、後水給水流量アンバランス、すなわち復水器水位上昇
、脱気器水位低下を防ぐことができる。またそのためタ
ービンバイバク時の復水ポンプおよび配管の容量不足が
なくなる。さらにタービンバイバス時以外でも脱気器器
内圧力が異常に低いときにもバイバフ蒸気供給管により
脱気器器内圧力を回復させることができる。このように
脱気器器内、圧力を安定して連続的に制御でき、通常運
転時でも脱気器器内圧の異常低下に対処できる。

また、上記実施例においては、バイパス蒸気供給管３６
をタービンバイパヌ弁２１の上流側から分岐導出したも
のを示したが、第６図に示すように、減温器２３の下流
側から分岐させてもよい。この場合には脱気器側減温器
３５や冷却水ヌプレー調節弁３７を省略することができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明はタービンバイパヌ装置を
設けた蒸気タービンプラントにおいて、タービンバイパ
ス弁気を減温器を介して給水ライン中に供給するバイバ
ク蒸気供給管を設けたので、タービンバイバク運転時に
タービン抽気がなくなることにより生ずる、給水加熱器
および脱気器の温度低下、圧力低下および水位変動を、
バイバク蒸気の給水ラインへの導入によって防止するこ
とができ、復水・給水のアンバランスを防す゛、復水器
水位の異常低下による復水ポンプの停止、ひいてはプラ
ントの停止を未然に防止することができる。しかも、タ
ービンバイバク運転時に復水流量を多くする必要がない
ため、復水ポンプを通常運転時のみのことを考慮して経
済的に設計することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンプラントの概略系統図、第２図
はタービンバイバク運転時における脱気器および復水器
の水位、給水流量、復水流量の変化線図、第３図乃至第
６図はそれぞれ本発明の蒸気タービンプラントの概略系
統図である。１・・・ボイラ、１３・・・復水ポンプ、１４・・・脱
気器水位調節弁、１５・・・低圧給水加熱器、１６・・
・脱気器、１７・・・給水ポンプ、１８・・・高圧給水
加熱器、２１・・・低圧タービンバイパス弁、２２・・
・低圧タービンバイパス管、２５・・・バイバク蒸気供
給管、２６・・・高圧給水加熱器用減温器、２９・・・
低圧給水加熱器用減温器、３５・・・脱気器側減温器。出願人代理人　　猪　股　　　清躬１目躬２目

Claims

【特許請求の範囲】１、ボイラで発生した余剰蒸気を、タービレ１イバスさ
せて復水器に導入せしめるためのタービンバイパヌ装置
を設けた蒸気タービンプラントにおいて、タービンバイ
パヌ蒸気を減温器を介して給水ライン中に供給するバイ
パス蒸気供給管全般けたことを特徴とする、蒸気タービ
ンプラント。１　ハイバヌ蒸気供給管は、低圧タービンバイパス弁の
下流側から分岐導出され、その途中に減温器が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蒸
気タービンプラント。亀バイバヌ蒸気供給管は、低圧タービンバイバヌ管に設
けられた減温器の下流側から分岐導出されていること全
特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービン
プラント。４、バイバヌ蒸気供給管は、給水加熱器に接続され、パ
イパヌ蒸気が給水加熱用蒸気として供給されるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
いずれかに記載の蒸気タービンプラント。５、パイバヌ蒸気供給管は、脱気器に接続されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
れかに記載の蒸気タービンプラント。