JP2000110511A - 熱電供給方法および熱電供給システム - Google Patents
熱電供給方法および熱電供給システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギ効率が向上し、しかも熱電比も大き
くとれる熱電供給方法および熱電供給システムを提供す
る。 【解決手段】 ガスタービン発電設備１０と、前記ガス
タービン発電設備からの排熱を回収する少なくとも節炭
器２３を有する排熱回収ボイラ設備２０と、前記排熱回
収ボイラ設備２０からの蒸気により発電する蒸気タービ
ン発電設備３０とを用いる熱電供給方法であって、前記
節炭器２３として給水加熱器の機能を有する節炭器２３
を用い、その節炭器２３からの高圧加熱給水を所定圧力
にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用す
るものである。
くとれる熱電供給方法および熱電供給システムを提供す
る。 【解決手段】 ガスタービン発電設備１０と、前記ガス
タービン発電設備からの排熱を回収する少なくとも節炭
器２３を有する排熱回収ボイラ設備２０と、前記排熱回
収ボイラ設備２０からの蒸気により発電する蒸気タービ
ン発電設備３０とを用いる熱電供給方法であって、前記
節炭器２３として給水加熱器の機能を有する節炭器２３
を用い、その節炭器２３からの高圧加熱給水を所定圧力
にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用す
るものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電供給方法およ
び熱電供給システムに関する。さらに詳しくは、電力と
熱とを利用する産業部門や民生部門において、特に広い
範囲の熱需要と電力需要との比率（以下、熱電比とい
う）が要求されるプラントにおいて、安価な建設費にも
かかわらず高い熱電比が得られる熱電供給方法および熱
電供給システムに関する。
び熱電供給システムに関する。さらに詳しくは、電力と
熱とを利用する産業部門や民生部門において、特に広い
範囲の熱需要と電力需要との比率（以下、熱電比とい
う）が要求されるプラントにおいて、安価な建設費にも
かかわらず高い熱電比が得られる熱電供給方法および熱
電供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ガスタービンと蒸気タービン
とを組み合わせて発電および熱回収を行うシステム、い
わゆるコンバインドサイクル・システムが知られてい
る。そして、このコンバインドサイクル・システムの典
型的な例は、例えば「ガスタービン」（須之部・藤江共
著、共立出版発行）に開示されている。
とを組み合わせて発電および熱回収を行うシステム、い
わゆるコンバインドサイクル・システムが知られてい
る。そして、このコンバインドサイクル・システムの典
型的な例は、例えば「ガスタービン」（須之部・藤江共
著、共立出版発行）に開示されている。
【０００３】また、最近の事業用火力発電所では、ガス
タービンからの排ガスの熱エネルギを最大限回収するた
め、例えば「火力原子力発電」（Ｖｏｌ．４６ Ｎｏ．
１０Ｐ．７９〜８９）に示すように、排熱回収ボイラと
して高圧および低圧の２段圧の蒸発器、あるいは高圧、
中圧および低圧の３段圧の蒸発器から構成されている、
いわゆる複圧式ボイラが用いられ、そしてこの複圧式ボ
イラが用いられたコンバインドサイクル・システムで
は、各蒸発器により生成された蒸気は、まれにはごく一
部の蒸気が熱として使用されることがあるものの、ほと
んどは蒸気タービンに送気されて発電に使用されてい
る。
タービンからの排ガスの熱エネルギを最大限回収するた
め、例えば「火力原子力発電」（Ｖｏｌ．４６ Ｎｏ．
１０Ｐ．７９〜８９）に示すように、排熱回収ボイラと
して高圧および低圧の２段圧の蒸発器、あるいは高圧、
中圧および低圧の３段圧の蒸発器から構成されている、
いわゆる複圧式ボイラが用いられ、そしてこの複圧式ボ
イラが用いられたコンバインドサイクル・システムで
は、各蒸発器により生成された蒸気は、まれにはごく一
部の蒸気が熱として使用されることがあるものの、ほと
んどは蒸気タービンに送気されて発電に使用されてい
る。
【０００４】従来のコンバインドサイクル・システムの
一例であるコンバインド型コージェネレーション・シス
テムＳ´およびＳ´´が、図５および図６にブロック図
でそれぞれ示されている。
一例であるコンバインド型コージェネレーション・シス
テムＳ´およびＳ´´が、図５および図６にブロック図
でそれぞれ示されている。
【０００５】なお、図５および図６において、符号１０
はガスタービン発電設備、符号１１はガスタービン、符
号１２は減速機、符号１３は発電機、符号２０は排熱回
収ボイラ設備、符号２１は過熱器、符号２２は蒸発器、
符号２３は節炭器、符号２４は蒸気ドラム、符号２５は
排ガス流路、符号２６はスタック、符号３０は蒸気ター
ビン発電設備、符号３１は蒸気タービン、符号３２は減
速機、符号３３は発電機、符号３４は復水器、符号３５
は復水ライン、符号３６は復水ポンプ、符号５０はプロ
セス送気設備、符号５１は中圧蒸気ライン、符号５２は
抽気ライン、符号５３は圧力制御弁、符号５６は減温装
置、符号６０は給水設備、符号６１は給水タンク、符号
６２は脱気器、符号６３は低圧給水ライン、符号６４は
脱気器給水ポンプ、符号６５は高圧給水ライン、符号６
６は高圧給水ポンプ、符号６８は加熱蒸気ライン、符号
６９は減圧弁をそれぞれ示す。
はガスタービン発電設備、符号１１はガスタービン、符
号１２は減速機、符号１３は発電機、符号２０は排熱回
収ボイラ設備、符号２１は過熱器、符号２２は蒸発器、
符号２３は節炭器、符号２４は蒸気ドラム、符号２５は
排ガス流路、符号２６はスタック、符号３０は蒸気ター
ビン発電設備、符号３１は蒸気タービン、符号３２は減
速機、符号３３は発電機、符号３４は復水器、符号３５
は復水ライン、符号３６は復水ポンプ、符号５０はプロ
セス送気設備、符号５１は中圧蒸気ライン、符号５２は
抽気ライン、符号５３は圧力制御弁、符号５６は減温装
置、符号６０は給水設備、符号６１は給水タンク、符号
６２は脱気器、符号６３は低圧給水ライン、符号６４は
脱気器給水ポンプ、符号６５は高圧給水ライン、符号６
６は高圧給水ポンプ、符号６８は加熱蒸気ライン、符号
６９は減圧弁をそれぞれ示す。
【０００６】図５に示すコンバインド型コージェネレー
ション・システムＳ´では、ガスタービン発電設備１０
のガスタービン１１からの排ガスを排熱回収ボイラ設備
２０に送気して熱回収を行い、それに伴い排熱回収ボイ
ラ設備２０により生成される蒸気の圧力、より詳細には
過熱器出口圧力は、あまり上げずに２ＭＰａ程度とさ
れ、そして排熱回収ボイラ設備２０の過熱器２１からの
過熱蒸気を主蒸気ライン３７を介して蒸気タービン発電
設備３０の蒸気タービン３１に送気する一方、その一部
を分岐させてその分岐した蒸気を減圧弁３８により所定
圧力、例えば１ＭＰａにまで減圧し、さらに減温装置５
６にて所定温度にまで減温して中圧蒸気ライン５１によ
りプロセスへ熱として供給することがなされている。
ション・システムＳ´では、ガスタービン発電設備１０
のガスタービン１１からの排ガスを排熱回収ボイラ設備
２０に送気して熱回収を行い、それに伴い排熱回収ボイ
ラ設備２０により生成される蒸気の圧力、より詳細には
過熱器出口圧力は、あまり上げずに２ＭＰａ程度とさ
れ、そして排熱回収ボイラ設備２０の過熱器２１からの
過熱蒸気を主蒸気ライン３７を介して蒸気タービン発電
設備３０の蒸気タービン３１に送気する一方、その一部
を分岐させてその分岐した蒸気を減圧弁３８により所定
圧力、例えば１ＭＰａにまで減圧し、さらに減温装置５
６にて所定温度にまで減温して中圧蒸気ライン５１によ
りプロセスへ熱として供給することがなされている。
【０００７】なお、図５中、破線で示すように、過熱器
２１を通過させずに蒸気ドラム２４からの蒸気を減圧お
よび減温してプロセスに送気することもなされている。
２１を通過させずに蒸気ドラム２４からの蒸気を減圧お
よび減温してプロセスに送気することもなされている。
【０００８】しかるに、蒸気サイクルの熱効率は、蒸気
タービン３１の入口蒸気圧力および温度を上げるほど向
上する。しかしながら、図５に示すコンバインド型コー
ジェネレーション・システムＳ´においては、蒸気ター
ビン３１の入口蒸気圧力を上げることはできないので、
蒸気サイクルの熱効率の向上を計ることはできない。ま
た、プロセスへの送気は減圧してなされるているので、
それによるエネルギ損失も生じている。
タービン３１の入口蒸気圧力および温度を上げるほど向
上する。しかしながら、図５に示すコンバインド型コー
ジェネレーション・システムＳ´においては、蒸気ター
ビン３１の入口蒸気圧力を上げることはできないので、
蒸気サイクルの熱効率の向上を計ることはできない。ま
た、プロセスへの送気は減圧してなされるているので、
それによるエネルギ損失も生じている。
【０００９】図６に示すコンバインド型コージェネレー
ション・システムＳ´´では、ガスタービン発電設備１
０のガスタービン１１からの排ガスを排熱回収ボイラ設
備２０に送気して熱回収を行い、それに伴い排熱回収ボ
イラ設備２０により生成される蒸気の全量を蒸気タービ
ン３１に送気し、その送気された蒸気の一部を蒸気ター
ビン３１の途中から抽気ライン５２を介して抽気し、そ
の抽気された蒸気を中圧蒸気ライン５１によりプロセス
に送気することがなされている。
ション・システムＳ´´では、ガスタービン発電設備１
０のガスタービン１１からの排ガスを排熱回収ボイラ設
備２０に送気して熱回収を行い、それに伴い排熱回収ボ
イラ設備２０により生成される蒸気の全量を蒸気タービ
ン３１に送気し、その送気された蒸気の一部を蒸気ター
ビン３１の途中から抽気ライン５２を介して抽気し、そ
の抽気された蒸気を中圧蒸気ライン５１によりプロセス
に送気することがなされている。
【００１０】以下、この図６に示すコンバインド型コー
ジェネレーション・システムＳ´´を、図７を参照しな
がらより詳細に説明する。なお、図７は、過熱器２１、
蒸発器２２および節炭器２３における熱交換の状態を示
したものである。
ジェネレーション・システムＳ´´を、図７を参照しな
がらより詳細に説明する。なお、図７は、過熱器２１、
蒸発器２２および節炭器２３における熱交換の状態を示
したものである。
【００１１】脱気器６２で脱気された給水は、ボイラ給
水ポンプ６６によって昇圧されて高圧給水ライン６５を
介して節炭器２３に送給される。この節炭器２３に送給
された給水は、節炭器２３において蒸発器２２における
蒸発圧力に相当する温度ｔsより若干低い温度ｔwまで、
すなわちアプローチポイント温度差Δｔa（Δｔa＝ｔs
−ｔw）分だけ低い温度までガスタービン１１の排ガス
により昇温される。この昇温された給水は蒸気ドラム２
４に送給され、ついで蒸発器２２により加熱されて飽和
蒸気となった後に過熱器２１に送気される。この過熱器
２１に送気された飽和蒸気は、過熱器２１により加熱さ
れて温度ｔshの過熱蒸気となって主蒸気ライン３７を介
して蒸気タービン３１に送気される。
水ポンプ６６によって昇圧されて高圧給水ライン６５を
介して節炭器２３に送給される。この節炭器２３に送給
された給水は、節炭器２３において蒸発器２２における
蒸発圧力に相当する温度ｔsより若干低い温度ｔwまで、
すなわちアプローチポイント温度差Δｔa（Δｔa＝ｔs
−ｔw）分だけ低い温度までガスタービン１１の排ガス
により昇温される。この昇温された給水は蒸気ドラム２
４に送給され、ついで蒸発器２２により加熱されて飽和
蒸気となった後に過熱器２１に送気される。この過熱器
２１に送気された飽和蒸気は、過熱器２１により加熱さ
れて温度ｔshの過熱蒸気となって主蒸気ライン３７を介
して蒸気タービン３１に送気される。
【００１２】一方、ガスタービン１１からの排ガスは、
過熱器２１および蒸発器２２を通過する間に、図７に示
すようにその温度が温度ｔgiから温度ｔg2まで降下す
る。この温度ｔg2は、蒸発温度ｔsより蒸発器ピンチポ
イント温度差Δｔpだけ高い値となる。前述したよう
に、蒸気タービンサイクルの熱効率は、蒸気タービン３
１入口の蒸気温度および圧力を上げるほどよくなるが、
過熱器２１の出口蒸気温度ｔshは、ガスタービン１１の
排ガス温度ｔgiにより制限される。
過熱器２１および蒸発器２２を通過する間に、図７に示
すようにその温度が温度ｔgiから温度ｔg2まで降下す
る。この温度ｔg2は、蒸発温度ｔsより蒸発器ピンチポ
イント温度差Δｔpだけ高い値となる。前述したよう
に、蒸気タービンサイクルの熱効率は、蒸気タービン３
１入口の蒸気温度および圧力を上げるほどよくなるが、
過熱器２１の出口蒸気温度ｔshは、ガスタービン１１の
排ガス温度ｔgiにより制限される。
【００１３】そこで、図７に破線で示すように蒸発圧力
を上げれば、それに伴い蒸発温度もｔsからｔs'に上が
り、蒸発器出口ガス温度もｔg2'と高くなる。同様に、
節炭器出口ガス温度もｔgeからｔge'へと高くなり、そ
れに伴い大気に放出されるガスエネルギが増加して排熱
回収ボイラ設備２０の熱回収効率が小さくなる。その結
果、排熱回収ボイラ設備２０および蒸気タービン発電設
備３０を含むシステム、つまりボトミングサイクルの熱
効率は低下する。すなわち、蒸気タービン発電設備３０
の熱効率を向上させるため、蒸気圧力を上げれば排熱回
収ボイラ設備２０の熱回収効率が低下し、その逆に排熱
回収ボイラ設備２０の熱回収効率を上げるため、蒸気圧
力を下げれば蒸気タービン発電設備３０の熱効率が低下
する。このことから、ボトミングサイクルの熱効率が最
大となる蒸気圧力が存在することがわかる。
を上げれば、それに伴い蒸発温度もｔsからｔs'に上が
り、蒸発器出口ガス温度もｔg2'と高くなる。同様に、
節炭器出口ガス温度もｔgeからｔge'へと高くなり、そ
れに伴い大気に放出されるガスエネルギが増加して排熱
回収ボイラ設備２０の熱回収効率が小さくなる。その結
果、排熱回収ボイラ設備２０および蒸気タービン発電設
備３０を含むシステム、つまりボトミングサイクルの熱
効率は低下する。すなわち、蒸気タービン発電設備３０
の熱効率を向上させるため、蒸気圧力を上げれば排熱回
収ボイラ設備２０の熱回収効率が低下し、その逆に排熱
回収ボイラ設備２０の熱回収効率を上げるため、蒸気圧
力を下げれば蒸気タービン発電設備３０の熱効率が低下
する。このことから、ボトミングサイクルの熱効率が最
大となる蒸気圧力が存在することがわかる。
【００１４】このボトミングサイクルの熱効率を最大と
する蒸気圧力は、ガスタービン１１の排ガス温度が５０
０〜５３０℃の場合、３〜３．５ＭＰａであり、そのと
きの節炭器２３の出口ガス温度ｔgeは１８０〜１８５℃
となる。
する蒸気圧力は、ガスタービン１１の排ガス温度が５０
０〜５３０℃の場合、３〜３．５ＭＰａであり、そのと
きの節炭器２３の出口ガス温度ｔgeは１８０〜１８５℃
となる。
【００１５】しかるに、最近におけるガスタービン１１
には燃料として天然ガスが用いられているので、ガスタ
ービン１１の排ガスをこのような高い温度で大気中に放
出するのは資源の浪費につながる。これを避けるための
方策として、大型火力発電設備のように節炭器２３の下
流に、中圧および低圧の蒸発器を有するボイラ、つまり
デュアル圧ボイラあるいはトリプル圧ボイラ（複圧式ボ
イラ）を設けることが考えられる。しかしながら、この
ような構成にすると、各ボイラが蒸発器および蒸気ドラ
ムを有しているため、そのコストは非常に高いものとな
る。
には燃料として天然ガスが用いられているので、ガスタ
ービン１１の排ガスをこのような高い温度で大気中に放
出するのは資源の浪費につながる。これを避けるための
方策として、大型火力発電設備のように節炭器２３の下
流に、中圧および低圧の蒸発器を有するボイラ、つまり
デュアル圧ボイラあるいはトリプル圧ボイラ（複圧式ボ
イラ）を設けることが考えられる。しかしながら、この
ような構成にすると、各ボイラが蒸発器および蒸気ドラ
ムを有しているため、そのコストは非常に高いものとな
る。
【００１６】また、産業用や民生用のように熱変動が大
きいプラントでは、節炭器２３を通過する給水量の変動
を考慮して最大給水量通過時のアプローチポイント温度
差Δｔaを大きくとり、例えば３０℃以上にとり、低負
荷時の節炭器２３におけるスチーミングを防止すること
がなされている。これがため、蒸発器２２に送給される
給水の温度が低下して蒸発量が減少するということも生
じている。
きいプラントでは、節炭器２３を通過する給水量の変動
を考慮して最大給水量通過時のアプローチポイント温度
差Δｔaを大きくとり、例えば３０℃以上にとり、低負
荷時の節炭器２３におけるスチーミングを防止すること
がなされている。これがため、蒸発器２２に送給される
給水の温度が低下して蒸発量が減少するということも生
じている。
【００１７】それに加えて、最近のコンバインド型コー
ジェネレーション・システムＳ´，Ｓ´´に用いられて
いる排熱回収ボイラ設備２０では、蒸発器２２の蒸発管
を垂直にするとともに、ガス流れを水平にした自然循環
型がほとんどであるため、排熱回収ボイラ設備２０の設
置面積が広くなる傾向がある。これに対し、コンバイン
ド型コージェネレーション・システムＳ´，Ｓ´´が使
用される産業部門、とりわけ民生部門においてはその設
置面積をできる限り小さくすることが求められている。
かかる観点からも、産業部門、とりわけ民生部門におい
て使用されるコンバインド型コージェネレーション・シ
ステムＳ´，Ｓ´´において複圧式ボイラを採用するこ
とは問題がある。
ジェネレーション・システムＳ´，Ｓ´´に用いられて
いる排熱回収ボイラ設備２０では、蒸発器２２の蒸発管
を垂直にするとともに、ガス流れを水平にした自然循環
型がほとんどであるため、排熱回収ボイラ設備２０の設
置面積が広くなる傾向がある。これに対し、コンバイン
ド型コージェネレーション・システムＳ´，Ｓ´´が使
用される産業部門、とりわけ民生部門においてはその設
置面積をできる限り小さくすることが求められている。
かかる観点からも、産業部門、とりわけ民生部門におい
て使用されるコンバインド型コージェネレーション・シ
ステムＳ´，Ｓ´´において複圧式ボイラを採用するこ
とは問題がある。
【００１８】また、排ガスの熱エネルギを回収して発電
する方式の一つにフラッシャーを用いるものが知られて
いる。例えば「川崎重工技報」（Ｖｏｌ．８８，１９８
５．４）の７６頁の図１４には、セメント製造設備から
の排熱を回収して発電する、セメント廃熱回収発電プラ
ントにおいてフラッシャーを用いたものが開示されてい
る。
する方式の一つにフラッシャーを用いるものが知られて
いる。例えば「川崎重工技報」（Ｖｏｌ．８８，１９８
５．４）の７６頁の図１４には、セメント製造設備から
の排熱を回収して発電する、セメント廃熱回収発電プラ
ントにおいてフラッシャーを用いたものが開示されてい
る。
【００１９】しかしながら、このセメント廃熱回収発電
プラントにおいても、排熱回収ボイラから発生する蒸気
およびフラッシャーから発生する蒸気は全て蒸気タービ
ンに送気されている。そのため、前記技報は、フラッシ
ャーを用いていかに熱電比を向上させるかについて教え
るところはない。
プラントにおいても、排熱回収ボイラから発生する蒸気
およびフラッシャーから発生する蒸気は全て蒸気タービ
ンに送気されている。そのため、前記技報は、フラッシ
ャーを用いていかに熱電比を向上させるかについて教え
るところはない。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、エネルギ効率が
向上し、しかも熱電比も大きくとれる熱電供給方法およ
び熱電供給システムを提供することを目的としている。
術の課題に鑑みなされたものであって、エネルギ効率が
向上し、しかも熱電比も大きくとれる熱電供給方法およ
び熱電供給システムを提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の熱電供給方法の
第１形態は、排熱を回収する少なくとも節炭器を有する
排熱回収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの
蒸気により発電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱
電供給方法であって、前記節炭器として給水加熱器の機
能を有する節炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給
水を所定圧力にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源
として利用することを特徴とする。
第１形態は、排熱を回収する少なくとも節炭器を有する
排熱回収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの
蒸気により発電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱
電供給方法であって、前記節炭器として給水加熱器の機
能を有する節炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給
水を所定圧力にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源
として利用することを特徴とする。
【００２２】本発明の熱電供給方法の第２形態は、ガス
タービン発電設備と、前記ガスタービン発電設備からの
排熱を回収する少なくとも節炭器を有する排熱回収ボイ
ラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの蒸気により発
電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱電供給方法で
あって、前記節炭器として給水加熱器の機能を有する節
炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給水を所定圧力
にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用す
ることを特徴とする。
タービン発電設備と、前記ガスタービン発電設備からの
排熱を回収する少なくとも節炭器を有する排熱回収ボイ
ラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの蒸気により発
電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱電供給方法で
あって、前記節炭器として給水加熱器の機能を有する節
炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給水を所定圧力
にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用す
ることを特徴とする。
【００２３】本発明の熱電供給方法においては、蒸気タ
ービン発電設備からの抽気も熱源として利用してもよ
く、前記フラッシュさせて得られた蒸気を蒸気タービン
発電設備に供給して発電してもよく、排熱回収ボイラ設
備に燃焼手段を備えその燃焼手段により排熱回収ボイラ
設備の回収熱量を増大させてもよく、あるいは排熱回収
ボイラ設備の排ガス流路の節炭器の下流に低圧給水予熱
器を備えて同排熱回収ボイラ設備の回収熱量を増大させ
てもよい。
ービン発電設備からの抽気も熱源として利用してもよ
く、前記フラッシュさせて得られた蒸気を蒸気タービン
発電設備に供給して発電してもよく、排熱回収ボイラ設
備に燃焼手段を備えその燃焼手段により排熱回収ボイラ
設備の回収熱量を増大させてもよく、あるいは排熱回収
ボイラ設備の排ガス流路の節炭器の下流に低圧給水予熱
器を備えて同排熱回収ボイラ設備の回収熱量を増大させ
てもよい。
【００２４】一方、本発明の熱電供給システムの第１形
態は、排熱を回収する少なくとも節炭器を有する排熱回
収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの蒸気に
より発電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱電供給
システムであって、前記節炭器として給水加熱器の機能
を有する節炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給水
を所定圧力にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源と
して利用することを特徴とする。
態は、排熱を回収する少なくとも節炭器を有する排熱回
収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの蒸気に
より発電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱電供給
システムであって、前記節炭器として給水加熱器の機能
を有する節炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給水
を所定圧力にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源と
して利用することを特徴とする。
【００２５】本発明の熱電供給システムの第２形態は、
ガスタービン発電設備と、前記ガスタービン発電設備か
らの排熱を回収する少なくとも節炭器を有する排熱回収
ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの蒸気によ
り発電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱電供給シ
ステムであって、前記節炭器として給水加熱器の機能を
有する節炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給水を
所定圧力にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源とし
て利用することを特徴とする。
ガスタービン発電設備と、前記ガスタービン発電設備か
らの排熱を回収する少なくとも節炭器を有する排熱回収
ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備からの蒸気によ
り発電する蒸気タービン発電設備とを用いる熱電供給シ
ステムであって、前記節炭器として給水加熱器の機能を
有する節炭器を用い、その節炭器からの高圧加熱給水を
所定圧力にてフラッシュさせて得られた蒸気を熱源とし
て利用することを特徴とする。
【００２６】本発明の熱電供給システムにおいては、蒸
気タービン発電設備からの抽気も熱源として利用しても
よく、前記フラッシュさせて得られた蒸気を蒸気タービ
ン発電設備に供給して発電してもよく、排熱回収ボイラ
設備が燃焼手段を備えなるのもよく、あるいは排熱回収
ボイラ設備の排ガス流路の節炭器の下流に低圧給水予熱
器を備えてもよい。
気タービン発電設備からの抽気も熱源として利用しても
よく、前記フラッシュさせて得られた蒸気を蒸気タービ
ン発電設備に供給して発電してもよく、排熱回収ボイラ
設備が燃焼手段を備えなるのもよく、あるいは排熱回収
ボイラ設備の排ガス流路の節炭器の下流に低圧給水予熱
器を備えてもよい。
【００２７】
【作用】本発明は前記の如く構成されているので、排ガ
ス温度が低下し、排熱回収ボイラ設備における回収熱量
が増大してその熱効率が向上する。そのため、ボトミン
グサイクルの熱効率が最大となる蒸気圧力も上昇する。
また、排熱回収ボイラ設備の節炭器で得られた高圧加熱
給水の一部を所定圧力にてフラッシュさせ、それにより
得られた蒸気を熱源として利用しているので、発電量を
減少させることなく利用可能な熱量を増大させることが
できる。また、蒸気タービン発電設備に供給される蒸気
圧力も上昇しているので、蒸気タービン設備の抽気可能
量も増大する。その結果、熱電比が大きくなる。
ス温度が低下し、排熱回収ボイラ設備における回収熱量
が増大してその熱効率が向上する。そのため、ボトミン
グサイクルの熱効率が最大となる蒸気圧力も上昇する。
また、排熱回収ボイラ設備の節炭器で得られた高圧加熱
給水の一部を所定圧力にてフラッシュさせ、それにより
得られた蒸気を熱源として利用しているので、発電量を
減少させることなく利用可能な熱量を増大させることが
できる。また、蒸気タービン発電設備に供給される蒸気
圧力も上昇しているので、蒸気タービン設備の抽気可能
量も増大する。その結果、熱電比が大きくなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２９】実施の形態１ 本発明の熱電供給方法が適用されている熱電供給システ
ムの実施の形態１であるコンバインド型コージェネレー
ション・システムＳを図１に示す。
ムの実施の形態１であるコンバインド型コージェネレー
ション・システムＳを図１に示す。
【００３０】この実施の形態１のコンバインド型コージ
ェネレーション・システムＳは、図１に示すように、ガ
スタービン発電装置１０と、このガスタービン発電装置
からの排熱を回収する排熱回収ボイラ設備２０と、蒸気
タービン発電設備３０と、フラッシャー設備４０と、プ
ロセス送気設備５０と、給水設備６０とを主要構成要素
として備えてなる。
ェネレーション・システムＳは、図１に示すように、ガ
スタービン発電装置１０と、このガスタービン発電装置
からの排熱を回収する排熱回収ボイラ設備２０と、蒸気
タービン発電設備３０と、フラッシャー設備４０と、プ
ロセス送気設備５０と、給水設備６０とを主要構成要素
として備えてなる。
【００３１】ガスタービン発電設備１０は、従来のガス
タービン発電設備１０と同様に、ガスタービン１１と減
速機１２と発電機１３とを備えてなるものとされる。
タービン発電設備１０と同様に、ガスタービン１１と減
速機１２と発電機１３とを備えてなるものとされる。
【００３２】排熱回収ボイラ設備２０は、過熱器２１と
蒸発器２２と節炭器２３と蒸気ドラム２４とを備えてな
るものとされ、スタック２６を有するガスタービン１１
の排ガス流路２５に上流側から過熱器２１、蒸発器２２
および節炭器２３がこの順で配設されている。過熱器２
１、蒸発器２２および蒸気ドラム２４は従来の排熱回収
ボイラ設備２０と同様とされているが、節炭器２３は蒸
気ドラム２４に給水するほかにフラッシャー設備４０に
も給水するようにされている。つまり、節炭器２３は給
水加熱器としても機能するようにされている。
蒸発器２２と節炭器２３と蒸気ドラム２４とを備えてな
るものとされ、スタック２６を有するガスタービン１１
の排ガス流路２５に上流側から過熱器２１、蒸発器２２
および節炭器２３がこの順で配設されている。過熱器２
１、蒸発器２２および蒸気ドラム２４は従来の排熱回収
ボイラ設備２０と同様とされているが、節炭器２３は蒸
気ドラム２４に給水するほかにフラッシャー設備４０に
も給水するようにされている。つまり、節炭器２３は給
水加熱器としても機能するようにされている。
【００３３】蒸気タービン発電設備３０は、蒸気タービ
ン３１と減速機３２と発電機３３と復水器３４と、復水
ライン３５と、復水ライン３５に介装されている復水ポ
ンプ３６と、過熱器２１からの過熱蒸気が供給される主
蒸気ライン３７とを備えてなるものとされる。また、蒸
気タービン３１は、プロセス送気設備５０へ抽気するた
めの抽気口３１ａと、プロセス送気設備５０からの蒸気
を蒸気タービン３１内に供給する混気口３１ｂとを備え
てなるものとされる。
ン３１と減速機３２と発電機３３と復水器３４と、復水
ライン３５と、復水ライン３５に介装されている復水ポ
ンプ３６と、過熱器２１からの過熱蒸気が供給される主
蒸気ライン３７とを備えてなるものとされる。また、蒸
気タービン３１は、プロセス送気設備５０へ抽気するた
めの抽気口３１ａと、プロセス送気設備５０からの蒸気
を蒸気タービン３１内に供給する混気口３１ｂとを備え
てなるものとされる。
【００３４】フラッシャー設備４０は、フラッシャー４
１と、フラッシャー４１へ給水するフラッシャー給水ラ
イン４２と、フラッシャー給水ライン４２に介装されて
いる減圧弁兼温度制御弁４３とを備えてなるものとされ
る。フラッシャー４１の圧力はプロセスに供給される蒸
気圧力に応じて適宜設定される。例えば、１〜１．８Ｍ
Ｐａに設定される。
１と、フラッシャー４１へ給水するフラッシャー給水ラ
イン４２と、フラッシャー給水ライン４２に介装されて
いる減圧弁兼温度制御弁４３とを備えてなるものとされ
る。フラッシャー４１の圧力はプロセスに供給される蒸
気圧力に応じて適宜設定される。例えば、１〜１．８Ｍ
Ｐａに設定される。
【００３５】プロセス送気設備５０は、基端部がフラッ
シャー４１の上部に接続されている中圧蒸気ライン５１
と、タービンからの抽気ライン５２と、抽気ライン５２
に介装されている抽気の圧力を制御する圧力制御弁５３
と、中圧蒸気ライン５１から蒸気タービン３１への混気
を送気する混気ライン５４と、混気ライン５４に介装さ
れて混気を遮断する混気締切り弁５５と、中圧蒸気ライ
ン５１に介装されている減温装置５６とを備えてなるも
のとされる。
シャー４１の上部に接続されている中圧蒸気ライン５１
と、タービンからの抽気ライン５２と、抽気ライン５２
に介装されている抽気の圧力を制御する圧力制御弁５３
と、中圧蒸気ライン５１から蒸気タービン３１への混気
を送気する混気ライン５４と、混気ライン５４に介装さ
れて混気を遮断する混気締切り弁５５と、中圧蒸気ライ
ン５１に介装されている減温装置５６とを備えてなるも
のとされる。
【００３６】給水設備６０は、給水タンク６１と、脱気
器６２と、給水タンク６１から脱気器６２までの低圧給
水ライン６３と、低圧給水ライン６３に介装されている
脱気器給水ポンプ６４と、脱気器６２から節炭器２３ま
での高圧給水ライン６５と、高圧給水ライン６５に介装
されているボイラ給水ポンプ６６と、フラッシャー４１
の飽和水を脱気器６２に供給する飽和水供給ライン６７
と、中圧蒸気ライン５１から脱気器６２に加熱蒸気を供
給する加熱蒸気供給ライン６８と、加熱蒸気供給ライン
６８に介装されている減圧弁６９とを備えてなるものと
される。
器６２と、給水タンク６１から脱気器６２までの低圧給
水ライン６３と、低圧給水ライン６３に介装されている
脱気器給水ポンプ６４と、脱気器６２から節炭器２３ま
での高圧給水ライン６５と、高圧給水ライン６５に介装
されているボイラ給水ポンプ６６と、フラッシャー４１
の飽和水を脱気器６２に供給する飽和水供給ライン６７
と、中圧蒸気ライン５１から脱気器６２に加熱蒸気を供
給する加熱蒸気供給ライン６８と、加熱蒸気供給ライン
６８に介装されている減圧弁６９とを備えてなるものと
される。
【００３７】次に、かかる構成とされているコンバイン
ド型コージェネレーション・システムＳの動作について
説明する。
ド型コージェネレーション・システムＳの動作について
説明する。
【００３８】ガスタービン１１からの排ガスは排熱回収
ボイラ設備２０の過熱器２１、蒸発器２２および節炭器
２３により順次熱回収された後にスタック２６より大気
中に放出される。一方、排熱回収ボイラ設備２０に供給
された給水の一部は、節炭器２３、蒸発器２２および過
熱器２１を通過しながらガスタービン１１の排ガスから
エネルギが供給されて過熱器２１において所定圧力およ
び温度の過熱蒸気とされ、主蒸気ライン３７により蒸気
タービン発電設備３０の蒸気タービン３１に送気される
一方、給水の残部はフラッシュ設備４０に送給される。
ボイラ設備２０の過熱器２１、蒸発器２２および節炭器
２３により順次熱回収された後にスタック２６より大気
中に放出される。一方、排熱回収ボイラ設備２０に供給
された給水の一部は、節炭器２３、蒸発器２２および過
熱器２１を通過しながらガスタービン１１の排ガスから
エネルギが供給されて過熱器２１において所定圧力およ
び温度の過熱蒸気とされ、主蒸気ライン３７により蒸気
タービン発電設備３０の蒸気タービン３１に送気される
一方、給水の残部はフラッシュ設備４０に送給される。
【００３９】蒸気タービン３１に送気された蒸気のほと
んどは蒸気タービン３１において仕事をした後、つまり
発電した後に復水器３４に送気される。復水器３４に送
気された蒸気は復水器３４により復水した後に復水ポン
プ３６により復水ライン３５を介して給水タンク６１に
送給される。また、蒸気の一部はプロセスからの要求に
応じて蒸気タービン３１の途中段落に設けられている抽
気口３１ａから抽気され、圧力制御弁５３により圧力制
御された後、抽気ライン５２を介して中圧蒸気ライン５
１によりプロセスに送気される。
んどは蒸気タービン３１において仕事をした後、つまり
発電した後に復水器３４に送気される。復水器３４に送
気された蒸気は復水器３４により復水した後に復水ポン
プ３６により復水ライン３５を介して給水タンク６１に
送給される。また、蒸気の一部はプロセスからの要求に
応じて蒸気タービン３１の途中段落に設けられている抽
気口３１ａから抽気され、圧力制御弁５３により圧力制
御された後、抽気ライン５２を介して中圧蒸気ライン５
１によりプロセスに送気される。
【００４０】給水タンク６１には前述した復水の他に、
プロセスからのドレンおよび純水装置（図示省略）から
の補給水が供給されている。そして、給水タンク６１の
貯蔵水は、脱気器給水ポンプ６４により昇圧されて低圧
給水ライン６３を介して脱気器６２に給水として送給さ
れる。
プロセスからのドレンおよび純水装置（図示省略）から
の補給水が供給されている。そして、給水タンク６１の
貯蔵水は、脱気器給水ポンプ６４により昇圧されて低圧
給水ライン６３を介して脱気器６２に給水として送給さ
れる。
【００４１】脱気器６２に供給された給水は、フラッシ
ャー設備４０のフラッシャー４１から飽和水供給ライン
６７を介して供給されている飽和水（熱水）および中圧
蒸気ライン５１から分岐され、減圧弁６９により減圧さ
れて加熱蒸気供給ライン６８を介して供給されている蒸
気により加熱されて脱気される。つまり、給水中の溶存
酸素濃度が規定値以下とされる。
ャー設備４０のフラッシャー４１から飽和水供給ライン
６７を介して供給されている飽和水（熱水）および中圧
蒸気ライン５１から分岐され、減圧弁６９により減圧さ
れて加熱蒸気供給ライン６８を介して供給されている蒸
気により加熱されて脱気される。つまり、給水中の溶存
酸素濃度が規定値以下とされる。
【００４２】脱気器６２により脱気された給水は、ボイ
ラ給水ポンプ６６により昇圧されて高圧給水ライン６５
を介して節炭器２３に送給される。節炭器２３に供給さ
れた給水は前述したようにガスタービン１１からの排ガ
スによりエネルギが供給されて加圧高温水（高圧加熱給
水）となる。
ラ給水ポンプ６６により昇圧されて高圧給水ライン６５
を介して節炭器２３に送給される。節炭器２３に供給さ
れた給水は前述したようにガスタービン１１からの排ガ
スによりエネルギが供給されて加圧高温水（高圧加熱給
水）となる。
【００４３】この加圧高温水は、前述したようにその一
部は蒸気ドラム２４に送給され、残部はフラッシャー給
水ライン４２を介してフラッシャー４１に送給される。
このフラッシャー４１に送給される加圧高温水はフラッ
シャー給水ライン４２に介装されている減圧兼温度制御
弁４３により減圧されて汽液二相流体となってフラッシ
ャー４１に送給される。
部は蒸気ドラム２４に送給され、残部はフラッシャー給
水ライン４２を介してフラッシャー４１に送給される。
このフラッシャー４１に送給される加圧高温水はフラッ
シャー給水ライン４２に介装されている減圧兼温度制御
弁４３により減圧されて汽液二相流体となってフラッシ
ャー４１に送給される。
【００４４】フラッシャー４１に供給された汽液二相流
体となった加圧高温水は、フラッシャー４１内で飽和蒸
気と飽和水（熱水）とに分離される。そして、分離され
た飽和水は前述したように脱気器６２に送給される一
方、飽和蒸気は中圧蒸気ライン５１に送気される。
体となった加圧高温水は、フラッシャー４１内で飽和蒸
気と飽和水（熱水）とに分離される。そして、分離され
た飽和水は前述したように脱気器６２に送給される一
方、飽和蒸気は中圧蒸気ライン５１に送気される。
【００４５】ところで、プロセスに送気される蒸気は、
一般的に１〜１．５ＭＰａとされるが、その量の変動幅
は非常に大きいという特徴を有している。かかる特性を
有する蒸気を蒸気タービン３１の抽気により供給する場
合、蒸気タービン３１をその途中段に加減弁装置を有す
る、いわゆる内部制御型蒸気タービンとすれば抽気量の
多少にかかわらず抽気の圧力を一定とできる。しかしな
がら、内部制御型蒸気タービンは構造が複雑であるた
め、本発明のコンバインド型コージェネレーション・シ
ステムＳにおいて使用される、発電規模が１０ＭＷ以下
の蒸気タービン３１にかかる構造を採用するのは、設備
コストの上昇を招来し、ひいては採算性の悪化を招来す
るので好ましくない。そのため、この実施の形態１のコ
ンバインド型コージェネレーション・システムＳにおい
ては、途中段に抽気口３１ａを設けた蒸気タービン３１
を用い、そして抽気の圧力は抽気ライン５２に介装され
た圧力制御弁５３により制御するようにされている。つ
まり、外部制御方式が採用されている。
一般的に１〜１．５ＭＰａとされるが、その量の変動幅
は非常に大きいという特徴を有している。かかる特性を
有する蒸気を蒸気タービン３１の抽気により供給する場
合、蒸気タービン３１をその途中段に加減弁装置を有す
る、いわゆる内部制御型蒸気タービンとすれば抽気量の
多少にかかわらず抽気の圧力を一定とできる。しかしな
がら、内部制御型蒸気タービンは構造が複雑であるた
め、本発明のコンバインド型コージェネレーション・シ
ステムＳにおいて使用される、発電規模が１０ＭＷ以下
の蒸気タービン３１にかかる構造を採用するのは、設備
コストの上昇を招来し、ひいては採算性の悪化を招来す
るので好ましくない。そのため、この実施の形態１のコ
ンバインド型コージェネレーション・システムＳにおい
ては、途中段に抽気口３１ａを設けた蒸気タービン３１
を用い、そして抽気の圧力は抽気ライン５２に介装され
た圧力制御弁５３により制御するようにされている。つ
まり、外部制御方式が採用されている。
【００４６】そこで、かかる外部制御方式を採用した場
合の抽気口３１ａにおける蒸気圧力および抽気可能量に
ついて検討してみることにする。
合の抽気口３１ａにおける蒸気圧力および抽気可能量に
ついて検討してみることにする。
【００４７】例えば、蒸気タービン３１に２０ｔ／ｈの
蒸気を供給し、圧力が１ＭＰａの段落から５ｔ／ｈを蒸
気を抽気したとすると、抽気段落以降を流れる蒸気は１
５ｔ／ｈとなる。このときの蒸気タービン３１の仕事量
は図２（ａ）の実線で囲まれた面積となる。いま、熱需
要が増加して抽気量が１０ｔ／ｈとなると、蒸気タービ
ン３１の途中段の圧力はそれ以降を流れる蒸気流量にほ
ぼ比例するため、抽気点の圧力は０．６７ＭＰａ程度ま
で低下し、そのときの蒸気タービン３１の仕事量は図２
（ａ）の破線で囲まれた面積となる。この場合、プロセ
ス側の要求圧力が１ＭＰａであれば、０．６７ＭＰａの
圧力は要求圧力以下となる。そこで、抽気量が１０ｔ／
ｈのときにおいても抽気の圧力を１ＭＰａにするには、
５ｔ／ｈときにおける抽気を圧力が１．５ＭＰａの段落
からすればよいことになる。ただし、そのようにする
と、図２（ｂ）に示すように、１．５ＭＰａの段落から
抽気された５ｔ／ｈの蒸気は圧力制御弁５３により１Ｍ
Ｐａにまで減圧されるので、その分のエネルギは何等蒸
気タービン３１の仕事に寄与しないことになる。つま
り、図２（ｂ）の斜線で囲まれた面積の相当するエネル
ギは損失となる。
蒸気を供給し、圧力が１ＭＰａの段落から５ｔ／ｈを蒸
気を抽気したとすると、抽気段落以降を流れる蒸気は１
５ｔ／ｈとなる。このときの蒸気タービン３１の仕事量
は図２（ａ）の実線で囲まれた面積となる。いま、熱需
要が増加して抽気量が１０ｔ／ｈとなると、蒸気タービ
ン３１の途中段の圧力はそれ以降を流れる蒸気流量にほ
ぼ比例するため、抽気点の圧力は０．６７ＭＰａ程度ま
で低下し、そのときの蒸気タービン３１の仕事量は図２
（ａ）の破線で囲まれた面積となる。この場合、プロセ
ス側の要求圧力が１ＭＰａであれば、０．６７ＭＰａの
圧力は要求圧力以下となる。そこで、抽気量が１０ｔ／
ｈのときにおいても抽気の圧力を１ＭＰａにするには、
５ｔ／ｈときにおける抽気を圧力が１．５ＭＰａの段落
からすればよいことになる。ただし、そのようにする
と、図２（ｂ）に示すように、１．５ＭＰａの段落から
抽気された５ｔ／ｈの蒸気は圧力制御弁５３により１Ｍ
Ｐａにまで減圧されるので、その分のエネルギは何等蒸
気タービン３１の仕事に寄与しないことになる。つま
り、図２（ｂ）の斜線で囲まれた面積の相当するエネル
ギは損失となる。
【００４８】この抽気点の段落は、当然のことながら第
１段後以降の段落とされるが、構造上の観点から２段後
以降の段落とされるが望ましい。そして、この抽気点の
段落が設けられる１段後以降の段落の圧力は、第１段が
調速段と称され他の段より大きな圧力差を必要とすると
ころから、第１段入口圧力の０．６〜０．６５程度以下
となる。
１段後以降の段落とされるが、構造上の観点から２段後
以降の段落とされるが望ましい。そして、この抽気点の
段落が設けられる１段後以降の段落の圧力は、第１段が
調速段と称され他の段より大きな圧力差を必要とすると
ころから、第１段入口圧力の０．６〜０．６５程度以下
となる。
【００４９】前述したように、蒸発器２２を一つのみ有
する排熱回収ボイラ設備（単圧式排熱ボイラ設備）２０
を用いた、コンバインド型コージェネレーション・シス
テムＳの最適蒸気圧力は、一般的には３〜３．５ＭＰａ
であるので、蒸気タービン３１の第１段後の圧力、つま
り２段入口圧力は１．８ＭＰａ程度となる。かかる特性
を有する蒸気タービン３１において抽気量を増加させる
と、つまり排気量を減少させると、前述したように第１
段後以降の圧力は低くなり、例えば第１段後の圧力が１
ＭＰａになった場合の排気流量は抽気量がゼロのときの
５６％程度となる。いま、蒸気タービン３１の入口蒸気
量を２０ｔ／ｈと仮定すると、可能抽気量は８ｔ／ｈ程
度となる。したがって、プロセスへの送気圧力が１ＭＰ
ａを要求される場合、排熱回収ボイラ設備２０を単圧式
ボイラとしたときのプロセスへの送気量の変動幅、つま
り蒸気タービン３１の抽気量の変動幅は、一般的にはさ
ほど大きなものではない。
する排熱回収ボイラ設備（単圧式排熱ボイラ設備）２０
を用いた、コンバインド型コージェネレーション・シス
テムＳの最適蒸気圧力は、一般的には３〜３．５ＭＰａ
であるので、蒸気タービン３１の第１段後の圧力、つま
り２段入口圧力は１．８ＭＰａ程度となる。かかる特性
を有する蒸気タービン３１において抽気量を増加させる
と、つまり排気量を減少させると、前述したように第１
段後以降の圧力は低くなり、例えば第１段後の圧力が１
ＭＰａになった場合の排気流量は抽気量がゼロのときの
５６％程度となる。いま、蒸気タービン３１の入口蒸気
量を２０ｔ／ｈと仮定すると、可能抽気量は８ｔ／ｈ程
度となる。したがって、プロセスへの送気圧力が１ＭＰ
ａを要求される場合、排熱回収ボイラ設備２０を単圧式
ボイラとしたときのプロセスへの送気量の変動幅、つま
り蒸気タービン３１の抽気量の変動幅は、一般的にはさ
ほど大きなものではない。
【００５０】しかしながら、この実施の形態１では、節
炭器２３は給水加熱器としての機能も有しているので、
節炭器２３には蒸発器２２における蒸発量に関係なく給
水できる。そのため、節炭器２３の出口ガス温度と節炭
器２３の入口給水温度との差を許容最小値Δｔwまで下
げることができる。例えば、Δｔwを２０℃とし、節炭
器２３の入口給水温度を１０５℃とすれば、節炭器２３
の出口ガス温度、すなわち排熱回収ボイラ設備２０の出
口ガス温度を１２５℃まで下げることができる。その結
果、排熱回収ボイラ設備２０における熱回収効率は大幅
に上昇する。
炭器２３は給水加熱器としての機能も有しているので、
節炭器２３には蒸発器２２における蒸発量に関係なく給
水できる。そのため、節炭器２３の出口ガス温度と節炭
器２３の入口給水温度との差を許容最小値Δｔwまで下
げることができる。例えば、Δｔwを２０℃とし、節炭
器２３の入口給水温度を１０５℃とすれば、節炭器２３
の出口ガス温度、すなわち排熱回収ボイラ設備２０の出
口ガス温度を１２５℃まで下げることができる。その結
果、排熱回収ボイラ設備２０における熱回収効率は大幅
に上昇する。
【００５１】また、排熱回収ボイラ設備２０における熱
回収効率が大幅に上昇するため、当然のことながら、ボ
トミングサイクルの熱効率を最大とする蒸気圧力も上昇
して５〜６ＭＰａとなる。したがって、蒸気タービン３
１の第１段後の圧力も高くなるので、抽気量の幅を大き
くできることになる。
回収効率が大幅に上昇するため、当然のことながら、ボ
トミングサイクルの熱効率を最大とする蒸気圧力も上昇
して５〜６ＭＰａとなる。したがって、蒸気タービン３
１の第１段後の圧力も高くなるので、抽気量の幅を大き
くできることになる。
【００５２】その上、この実施の形態１においては、節
炭器２３により得られた加熱給水の一部を、減圧弁兼温
度制御弁４３が介装されたフラッシャー給水ライン４２
を介して温度および圧力を制御してフラッシャー４１に
供給し、そしてフラッシャー４１により生成された飽和
蒸気をフラッシャー４１に接続されている中圧蒸気ライ
ン５１により、抽気ライン５２からの抽気と混合してプ
ロセスに送気するようにする一方、混気ライン５４によ
り中圧蒸気ライン５１の余剰蒸気を蒸気タービン３１に
混気するようにしているので、プロセスに多量の蒸気を
送気できるとともに、プロセスにおける必要蒸気量が減
少して余剰蒸気が発生した場合、蒸気タービン３１に供
給して発電することができる。そのため、プロセスにお
ける必要蒸気量の変動幅が大きい場合であっても対処す
ることができる。つまり、熱電比を大きくできる。それ
に加えて、プロセスへの送気をフラッシャー４１からの
蒸気によりカバーしているので、その分抽気量を少なく
できる。つまり、蒸気の仕事量が増加が計られて発電量
が増加する。
炭器２３により得られた加熱給水の一部を、減圧弁兼温
度制御弁４３が介装されたフラッシャー給水ライン４２
を介して温度および圧力を制御してフラッシャー４１に
供給し、そしてフラッシャー４１により生成された飽和
蒸気をフラッシャー４１に接続されている中圧蒸気ライ
ン５１により、抽気ライン５２からの抽気と混合してプ
ロセスに送気するようにする一方、混気ライン５４によ
り中圧蒸気ライン５１の余剰蒸気を蒸気タービン３１に
混気するようにしているので、プロセスに多量の蒸気を
送気できるとともに、プロセスにおける必要蒸気量が減
少して余剰蒸気が発生した場合、蒸気タービン３１に供
給して発電することができる。そのため、プロセスにお
ける必要蒸気量の変動幅が大きい場合であっても対処す
ることができる。つまり、熱電比を大きくできる。それ
に加えて、プロセスへの送気をフラッシャー４１からの
蒸気によりカバーしているので、その分抽気量を少なく
できる。つまり、蒸気の仕事量が増加が計られて発電量
が増加する。
【００５３】また、節炭器２３はスタック２６内に配置
することができ、しかもフラッシャー４１の設置場所も
任意に選定できるので、節炭器２３に給水加熱器として
の機能を持たせることにより伝熱面積が増大し、しかも
フラッシャー４１を設けたとしても排熱回収ボイラ設備
２０およびフラッシャー設備４０を含む設置面積が増大
することはない。
することができ、しかもフラッシャー４１の設置場所も
任意に選定できるので、節炭器２３に給水加熱器として
の機能を持たせることにより伝熱面積が増大し、しかも
フラッシャー４１を設けたとしても排熱回収ボイラ設備
２０およびフラッシャー設備４０を含む設置面積が増大
することはない。
【００５４】このように、この実施の形態１によれば、
コンバインド型コージェネレーション・システムＳの設
置面積を増大させることなく、かつ設備費の大幅な増大
を招来することなく、その熱電比を増大させることがで
きる。
コンバインド型コージェネレーション・システムＳの設
置面積を増大させることなく、かつ設備費の大幅な増大
を招来することなく、その熱電比を増大させることがで
きる。
【００５５】実施の形態２ 本発明の熱電供給方法が適用されている熱電供給システ
ムの実施の形態２のコンバインド型コージェネレーショ
ン・システムＳを図３に示す。この実施の形態２は実施
の形態１を改変したものであって、排熱回収ボイラ設備
２０の排ガス流路２５の過熱器２１の上流側にガスバー
ナー２７を設け、ガスタービン１１からの排ガスの温度
を上昇できるようにしてなるものである。ガスバーナー
２７の位置は、熱負荷のバランスによっては、排ガス流
路２５の過熱器２１と蒸発器２２との間に設けられても
よい。なお、この実施の形態２のその余の構成は実施の
形態１と同様とされている。
ムの実施の形態２のコンバインド型コージェネレーショ
ン・システムＳを図３に示す。この実施の形態２は実施
の形態１を改変したものであって、排熱回収ボイラ設備
２０の排ガス流路２５の過熱器２１の上流側にガスバー
ナー２７を設け、ガスタービン１１からの排ガスの温度
を上昇できるようにしてなるものである。ガスバーナー
２７の位置は、熱負荷のバランスによっては、排ガス流
路２５の過熱器２１と蒸発器２２との間に設けられても
よい。なお、この実施の形態２のその余の構成は実施の
形態１と同様とされている。
【００５６】この実施の形態２によれば、ガスタービン
１１からの排ガス温度およびガス量に関係なく、排熱回
収ボイラ設備２０の蒸発量を調整できるので、プロセス
からの要求に応じた送気がなし得る。その結果、実施の
形態１に比して熱電比が増大する。
１１からの排ガス温度およびガス量に関係なく、排熱回
収ボイラ設備２０の蒸発量を調整できるので、プロセス
からの要求に応じた送気がなし得る。その結果、実施の
形態１に比して熱電比が増大する。
【００５７】実施の形態３ 本発明の熱電供給方法が適用されている熱電供給システ
ムの実施の形態３のコンバインド型コージェネレーショ
ン・システムＳを図４に示す。この実施の形態３は実施
の形態１を改変したものであって、排熱回収ボイラ設備
２０の排ガス流路２５の節炭器２３の下流に、脱気器給
水ポンプ６４からの低圧給水を予熱する低圧給水予熱器
２８を配設してなるものである。なお、この実施の形態
３のその余の構成は実施の形態１と同様とされている。
ムの実施の形態３のコンバインド型コージェネレーショ
ン・システムＳを図４に示す。この実施の形態３は実施
の形態１を改変したものであって、排熱回収ボイラ設備
２０の排ガス流路２５の節炭器２３の下流に、脱気器給
水ポンプ６４からの低圧給水を予熱する低圧給水予熱器
２８を配設してなるものである。なお、この実施の形態
３のその余の構成は実施の形態１と同様とされている。
【００５８】このように、この実施の形態３では、排熱
回収ボイラ設備２０の排ガス流路２５の節炭器２３の下
流に、脱気器給水ポンプ６４からの低圧給水を予熱する
低圧給水予熱器２８を配設しているので、実施の形態１
に比して排熱回収ボイラ設備２０の熱効率が増大する。
回収ボイラ設備２０の排ガス流路２５の節炭器２３の下
流に、脱気器給水ポンプ６４からの低圧給水を予熱する
低圧給水予熱器２８を配設しているので、実施の形態１
に比して排熱回収ボイラ設備２０の熱効率が増大する。
【００５９】
【実施例】次に、実施例および比較例に基づいて本発明
を具体的に説明する。
を具体的に説明する。
【００６０】実施例および比較例のコンバインド型コー
ジェネレーション・システムＳ，Ｓ´の要目を表１のよ
うに設定してシミュレーションを行い、その結果を表１
に併せて示す。
ジェネレーション・システムＳ，Ｓ´の要目を表１のよ
うに設定してシミュレーションを行い、その結果を表１
に併せて示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】表１より明らかなように、実施例の発電熱
効率は最大４４．０％となり、比較例の４２．２％より
１．８ポイント発電熱効率が上昇する。また、実施例の
最大送気量は１４，６４０ｋｇ／ｈとなり、比較例の
４，５４０ｋｇ／ｈと比較して大幅に増大する。したが
って、実施例の熱電比は０．６８となり、比較例の０．
２０に比較して大幅に増大する。
効率は最大４４．０％となり、比較例の４２．２％より
１．８ポイント発電熱効率が上昇する。また、実施例の
最大送気量は１４，６４０ｋｇ／ｈとなり、比較例の
４，５４０ｋｇ／ｈと比較して大幅に増大する。したが
って、実施例の熱電比は０．６８となり、比較例の０．
２０に比較して大幅に増大する。
【００６３】以上、本発明を実施の形態および実施例に
基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施の形態お
よび実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能
である。例えば、実施の形態では排熱回収ボイラ設備へ
の熱源としてガスタービン発電設備の排ガスが用いられ
ているが、排熱回収ボイラ設備への熱源は各種のものと
することができ、例えばセメント製造設備からの排ガス
とすることもできる。また、排熱回収ボイラ設備が複数
設けられる場合でも、フラッシャー設備は１基とされて
もよい。
基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施の形態お
よび実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能
である。例えば、実施の形態では排熱回収ボイラ設備へ
の熱源としてガスタービン発電設備の排ガスが用いられ
ているが、排熱回収ボイラ設備への熱源は各種のものと
することができ、例えばセメント製造設備からの排ガス
とすることもできる。また、排熱回収ボイラ設備が複数
設けられる場合でも、フラッシャー設備は１基とされて
もよい。
【００６４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればコ
ンバインド型コージェネレーション・システムの設置面
積を増大および設備費を大幅に上昇させることなく、そ
の熱電比を増大させることができるという優れた効果が
得られる。
ンバインド型コージェネレーション・システムの設置面
積を増大および設備費を大幅に上昇させることなく、そ
の熱電比を増大させることができるという優れた効果が
得られる。
【図１】本発明の実施の形態１にかかるコンバインド型
コージェネレーション・システムのブロック図である。
コージェネレーション・システムのブロック図である。
【図２】蒸気タービンの通過蒸気量と出力との関係を示
す図であって、同（ａ）は抽気圧力が１ＭＰａと０．６
７ＭＰａである場合を示し、同（ｂ）は抽気圧力が１．
５ＭＰａと１ＭＰａである場合を示す。
す図であって、同（ａ）は抽気圧力が１ＭＰａと０．６
７ＭＰａである場合を示し、同（ｂ）は抽気圧力が１．
５ＭＰａと１ＭＰａである場合を示す。
【図３】本発明の実施の形態２にかかるコンバインド型
コージェネレーション・システムのブロック図である。
コージェネレーション・システムのブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかるコンバインド型
コージェネレーション・システムのブロック図である。
コージェネレーション・システムのブロック図である。
【図５】従来のコンバインド型コージェネレーション・
システムの一例のブロック図である。
システムの一例のブロック図である。
【図６】従来のコンバインド型コージェネレーション・
システムの他の例のブロック図である。
システムの他の例のブロック図である。
【図７】排熱回収ボイラ設備における熱交換の状態を示
すグラフである。
すグラフである。
１０ ガスタービン発電設備 １１ ガスタービン １３ 発電機 ２０ 排熱回収ボイラ設備 ２１ 過熱器 ２２ 蒸発器 ２３ 節炭器 ２４ 蒸気ドラム ２５ 排ガス流路 ２７ ガスバーナー ２８ 低圧給水予熱器 ３０ 蒸気タービン発電設備 ３１ 蒸気タービン ３１ａ 抽気口 ３１ｂ 混気口 ３３ 発電機 ３４ 復水器 ３６ 復水ポンプ ４０ フラッシャー設備 ４１ フラッシャー ４３ 減圧兼温度制御弁 ５０ プロセス送気設備 ５１ 中圧蒸気ライン ５２ 抽気ライン ５３ 圧力制御弁 ５４ 混気ライン ５５ 混気締切り弁 ６０ 給水設備 ６１ 給水タンク ６２ 脱気器 ６３ 低圧給水ライン ６４ 脱気器給水ポンプ ６５ 高圧給水ライン ６６ ボイラ給水ポンプ
Claims (12)
- 【請求項１】 排熱を回収する少なくとも節炭器を有す
る排熱回収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備から
の蒸気により発電する蒸気タービン発電設備とを用いる
熱電供給方法であって、 前記節炭器として給水加熱器の機能を有する節炭器を用
い、その節炭器からの高圧加熱給水を所定圧力にてフラ
ッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用することを
特徴とする熱電供給方法。 - 【請求項２】 ガスタービン発電設備と、前記ガスター
ビン発電設備からの排熱を回収する少なくとも節炭器を
有する排熱回収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備
からの蒸気により発電する蒸気タービン発電設備とを用
いる熱電供給方法であって、 前記節炭器として給水加熱器の機能を有する節炭器を用
い、その節炭器からの高圧加熱給水を所定圧力にてフラ
ッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用することを
特徴とする熱電供給方法。 - 【請求項３】 蒸気タービン発電設備からの抽気も熱源
として利用することを特徴とする請求項１または２記載
の熱電供給方法。 - 【請求項４】 前記フラッシュさせて得られた蒸気を蒸
気タービン発電設備に供給して発電することを特徴とす
る請求項１または２記載の熱電供給方法。 - 【請求項５】 排熱回収ボイラ設備に燃焼手段を備え、
その燃焼手段により排熱回収ボイラ設備の回収熱量を増
大させることを特徴とする請求項１または２記載の熱電
供給方法。 - 【請求項６】 排熱回収ボイラ設備の排ガス流路の節炭
器の下流に低圧給水予熱器を備えて同排熱回収ボイラ設
備の回収熱量を増大させることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の熱電供給方法。 - 【請求項７】 排熱を回収する少なくとも節炭器を有す
る排熱回収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備から
の蒸気により発電する蒸気タービン発電設備とを用いる
熱電供給システムであって、 前記節炭器として給水加熱器の機能を有する節炭器を用
い、その節炭器からの高圧加熱給水を所定圧力にてフラ
ッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用することを
特徴とする熱電供給システム。 - 【請求項８】 ガスタービン発電設備と、前記ガスター
ビン発電設備からの排熱を回収する少なくとも節炭器を
有する排熱回収ボイラ設備と、前記排熱回収ボイラ設備
からの蒸気により発電する蒸気タービン発電設備とを用
いる熱電供給システムであって、 前記節炭器として給水加熱器の機能を有する節炭器を用
い、その節炭器からの高圧加熱給水を所定圧力にてフラ
ッシュさせて得られた蒸気を熱源として利用することを
特徴とする熱電供給システム。 - 【請求項９】 蒸気タービン発電設備からの抽気も熱源
として利用することを特徴とする請求項７または８記載
の熱電供給システム。 - 【請求項１０】 前記フラッシュさせて得られた蒸気を
蒸気タービン発電設備に供給して発電することを特徴と
する請求項７または８記載の熱電供給システム。 - 【請求項１１】 排熱回収ボイラ設備が燃焼手段を備え
なることを特徴とする請求項７または８記載の熱電供給
システム。 - 【請求項１２】 排熱回収ボイラ設備の排ガス流路の節
炭器の下流に低圧給水予熱器を備えてなることを特徴と
する請求項７または８記載の熱電供給システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303414A JP2000110511A (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 熱電供給方法および熱電供給システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303414A JP2000110511A (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 熱電供給方法および熱電供給システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000110511A true JP2000110511A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=17920743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10303414A Pending JP2000110511A (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 熱電供給方法および熱電供給システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000110511A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009299682A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | General Electric Co <Ge> | 発生した排熱をターボ機械の補助システムによって回収するためのシステム |
| CN101201159B (zh) * | 2006-12-12 | 2010-04-14 | 华效资源有限公司 | 带可调节闪蒸系统的余热发电方法及余热发电系统 |
| JP2012193909A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 焼結設備用廃熱回収発電プラント |
| JP2014105612A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Kubota Kankyo Service Kk | 廃熱回収設備、廃熱回収方法及び廃棄物処理炉 |
| JP2014145521A (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Hitachi Ltd | 石炭ガス化複合発電プラントの運転制御方法及び石炭ガス化複合発電プラント |
| CN104296544A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-01-21 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种低温余热发电闪蒸系统 |
| WO2015045778A1 (ja) * | 2013-09-25 | 2015-04-02 | 三菱重工業株式会社 | クアトロ・ジェネレーションシステム |
| KR20180001333A (ko) * | 2016-06-27 | 2018-01-04 | 두산중공업 주식회사 | 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치 |
| US10876432B2 (en) | 2015-08-19 | 2020-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Combined cycle power system with an auxiliary steam header supplied by a flasher and a surplus steam leak |
-
1998
- 1998-10-08 JP JP10303414A patent/JP2000110511A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101201159B (zh) * | 2006-12-12 | 2010-04-14 | 华效资源有限公司 | 带可调节闪蒸系统的余热发电方法及余热发电系统 |
| JP2009299682A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | General Electric Co <Ge> | 発生した排熱をターボ機械の補助システムによって回収するためのシステム |
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| JP2015063954A (ja) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | 三菱重工業株式会社 | クアトロ・ジェネレーションシステム |
| US10138758B2 (en) | 2013-09-25 | 2018-11-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Quatro-generation system |
| CN104296544A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-01-21 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种低温余热发电闪蒸系统 |
| CN104296544B (zh) * | 2014-10-13 | 2016-07-06 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种低温余热发电闪蒸系统 |
| US10876432B2 (en) | 2015-08-19 | 2020-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Combined cycle power system with an auxiliary steam header supplied by a flasher and a surplus steam leak |
| KR20180001333A (ko) * | 2016-06-27 | 2018-01-04 | 두산중공업 주식회사 | 스팀터빈의 윈디지 로스 방지 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000704 |