JP3279740B2 - 発電プラントの給水装置 - Google Patents
発電プラントの給水装置Info
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Description
置に係り、特にタービン駆動給水ポンプを使用して蒸気
発生器に給水を行う発電プラントの給水装置に関する。
発生器への給水のためにモータ駆動給水ポンプとタービ
ン駆動給水ポンプとを並列配置し、運転状態等に応じて
適宜切替使用している。
とればいくつかの方法がある。その一つは、起動初期に
モータ駆動給水ポンプを用いて蒸気発生器への給水を行
い、蒸気発生器での蒸気発生後に蒸気主タービンからの
抽気を利用してタービン駆動給水ポンプを駆動するとい
うものである。他には、補助蒸気源を予め備えておき、
起動初期からタービン駆動給水ポンプを用いて蒸気発生
器への給水を行い、蒸気発生器での蒸気発生後に蒸気主
タービンからの抽気を利用してタービン駆動給水ポンプ
を駆動するというものである。
水ポンプを駆動するものとしては、特開昭62−37603
号,特開昭63−99403 号が知られており、ここでは送電
線に事故が発生し発電プラントの負荷を低減して運転継
続するとき(いわゆるFCB運転)に、給水ポンプター
ビンに与える蒸気を通常運転時の主タービン抽気から補
助蒸気に切替て運転継続する。特にその際、補助蒸気の
圧力を運転状態に応じて切替て使用することが開示され
ている。
プラントにおいては、50%容量のタービン駆動給水ポ
ンプを2台(100%容量機1台の場合も有る)、25
〜30%容量のモータ駆動給水ポンプを1台設置するこ
とが多いが、モータ駆動給水ポンプは元来予備機又は起
動用機としての位置付けで設置されるものであり、最近
ではプラント起動停止も含めた通常の運転状態では、極
力タービン駆動給水ポンプを使用する後者の方法での計
画,運用がされることが多い。
ビン駆動給水ポンプのみによる運転が可能かというと、
いくつかの例外がある。例えば負荷遮断等でボイラがト
リップしたときは、ボイラやタービンメタルが負荷遮断
前の高温状態を維持しており、発電プラントを急速再起
動することが可能であるが、貫流ボイラの場合にはボイ
ラ給水ポンプが停止しており、モータ駆動給水ポンプを
使用して再起動しなければならない。
常の起動の場合、ボイラ内圧は無圧又は、数十kg/cm2
程度であり、給水ポンプによりボイラに通水するために
は、給水ポンプタービンの駆動蒸気圧力は一般に数kg/
cm2 程度あれば十分であり、通常はこの程度の圧力値の
駆動蒸気が使用されている。これに対し、ボイラトリッ
プ後の再起動時におけるボイラ内圧は、超臨界圧貫流ボ
イラの場合残圧が二百数十kg/cm2 存在し、タービン駆
動の給水ポンプで再起動時の給水を確保しようとする
と、給水ポンプタービンの駆動蒸気圧力は一般に数kg/
cm2 から十数kg/cm2 が必要となる。
は、予め準備された補助蒸気又は、主タービンの抽気が
使用され、起動時には前者が、通常運転時には後者の蒸
気が切替使用される。なお、通常運転時は主タービン抽
気により運転することがプラント効率向上の観点から有
効であり、この抽気圧力は、一般に零kg/cm2 から数kg
/cm2 の範囲で、主タービン負荷に比例して変化する。
リップ後の再起動も含めてボイラ給水ポンプを使用した
運転を行う場合には、給水ポンプタービン駆動用の補助
蒸気の圧力として数kg/cm2 から十数kg/cm2 のものを
準備する必要がある。このことは主タービン抽気に切替
る時に、主タービン抽気圧力よりも補助蒸気圧力の方が
高いことから、給水ポンプタービンに主タービン抽気が
入らず、抽気による給水ポンプタービンの運転範囲が狭
くなり、全体としてみるとプラント効率が悪化すること
になる。
圧力を必要最低圧力値(通常2kg/cm2 程度)にした場
合は、ボイラトリップ後の再起動時に給水ポンプを使用
して給水することが不可能であり、モータ駆動給水ポン
プを使用する必要がある。
ン駆動給水ポンプによるプラント運転を極力可能にする
とともに、運転効率の高い発電プラントの給水装置を提
供することを目的とする。
本発明では、給水を蒸気発生装置に供給して蒸気を発生
し、蒸気を主タービンに与えて発電機を駆動するととも
に、給水を蒸気発生装置に供給するための給水ポンプが
蒸気で駆動される給水ポンプタービンとされた発電プラ
ントの給水装置において、給水ポンプタービンを駆動す
るための蒸気供給配管として、主タービン抽気を導く主
タービン抽気配管,高圧蒸気を導く高圧補助蒸気配管,
低圧蒸気を導く低圧補助蒸気配管を備え、通常起動時に
は低圧補助蒸気配管から低圧蒸気を供給して給水ポンプ
タービンを駆動した後に主タービン抽気配管に切替て給
水ポンプタービンを駆動し、前記発電機停止後の急速再
起動時には、高圧補助蒸気配管から高圧蒸気を供給して
給水ポンプタービンを駆動し、所定の負荷になったら主
タービン抽気配管に切替て給水ポンプタービンを駆動す
る制御装置を備える。
蒸気配管からの蒸気で給水ポンプタービンを駆動し、そ
の後主タービン抽気配管に切替て給水ポンプタービンを
駆動するため、起動から停止に至る全領域を給水ポンプ
タービンで運転することが可能である。また、発電機停
止後の急速再起動時には高圧補助蒸気配管から高圧蒸気
を供給して給水ポンプタービンを駆動するために、仮に
ボイラ内残圧が高い場合であっても、円滑な制御のもと
にボイラ内に給水することが可能であり、その後は主タ
ービン抽気配管に切替て給水ポンプタービンを駆動する
ため、全体としてみると効率の良い運転が可能である。
に示す。図に於て、1はボイラ、2は発電用の主蒸気タ
ービン、3は発電機、4は変圧器、5はボイラ1への給
水を加温するヒータ、6はタービン駆動のボイラ給水ポ
ンプ、7はモータ駆動のボイラ給水ポンプ、8はボイラ
給水ポンプタービン、91,92,93はタービン8ま
たは2に流入する蒸気量を制御するための蒸気加減弁、
10は逆止弁、11は主タービン抽気の遮断弁、12は
補助蒸気の遮断弁である。
り、ポンプ6,7からの給水がヒータ5を介してボイラ
1に通水され蒸気を発生する。ボイラ1で発生した蒸気
は蒸気加減弁93を介して主タービン2に供給され、発
電機3を駆動して発生した電気を変圧器4を介して電力
系統に送り出す。
は3種類の蒸気で駆動され、その一つは遮断弁11を介
して得られる主タービン抽気であり、通常運転時はこれ
が使用される。主タービン側での事故のとき蒸気加減弁
93が閉止され、ボイラ給水ポンプタービン8は主ター
ビン抽気を喪失するが、この状態ではボイラ1からの高
圧蒸気を蒸気加減弁92を介して直接導入し駆動され
る。これら2つの蒸気系統による蒸気の供給は、ボイラ
1やタービン2の運転を前提とするが、これらの系統が
機能できない起動時等のために別途補助蒸気源を備えて
おり、遮断弁12を介してボイラ給水ポンプタービン8
に蒸気を導入する。
(以下BFP−Tと称す)廻りの系統構成の第1の実施
例を示す。同図において、図2と同じ記号を付したもの
は同一物又は等効物を示しており、その他の15は主タ
ービン抽気圧力スイッチ、13,14は差圧スイッチ、
100が駆動蒸気圧力制御装置である。このように本発
明においては複数の補助蒸気源から蒸気供給するように
構成し、各運転状態において弁11,12A,12B,
91の開閉動作を図3のように行う。
は無圧又は低い残圧の状態にある。このことから、低圧
補助蒸気遮断弁12Aを開し、主タービン抽気遮断弁1
1と高圧補助蒸気遮断弁12Bを閉止して蒸気加減弁91
を制御することでBFP−T8を運転し、ボイラに給水
を開始する。ボイラ点火後、主タービンを起動して、B
FP−T8が運転可能な抽気圧力が確保出来る負荷にな
ったら主タービン抽気遮断弁11を開し、低圧補助蒸気
遮断弁12Aを閉止して、BFP−T8の駆動蒸気源と
して主タービン抽気を導入する。ここで、主タービン抽
気遮断弁11を開放する条件としては、主タービン抽気
圧力スイッチ15又は差圧スイッチ13の条件を使用す
るのが有効である。
に負荷遮断等でボイラがトリップした場合は、給水ポン
プも停止するが、ボイラをパージして約30分以内に給
水してボイラを再点火することによりプラントの急速再
起動が可能である。この場合、ボイラ残圧は超臨界圧ボ
イラの場合200kg/cm2 以上(通常起動時は70kg/
cm2 以内)であり、T−BFP8の軸動力は2倍程度と
なることから、BFP−T8の駆動用として低圧補助蒸
気を使用したのでは蒸気加減弁12Aが全開、またはそ
れに近い状態になり運転が難しくなる。この為、この様
なボイラトリップ後の再起動においては、補助蒸気遮断
弁12Bを開放、補助蒸気遮断弁12Aを閉止、主ター
ビン抽気遮断弁11を閉止して、蒸気加減弁91を制御
することで高圧補助蒸気を導入しBFP−T8を運転開
始して、ボイラへの給水を行う。
気により主タービンを起動し、BFP−T8の運転が可能
な抽気圧力が確保出来る負荷になったら、主タービン抽
気遮断弁11を開放し、BFP−T8の駆動蒸気源とし
て導入する。但し、この場合補助蒸気遮断弁12Bが開
放しており、主タービン抽気遮断弁11からの主タービ
ン抽気圧力よりも遮断弁12Bからの高圧補助蒸気圧力
の方が高いことから、このままでは主タービン抽気遮断
弁11を開放しても主タービン抽気はBFP−T8には
導入されない。このことから、プラント負荷又は、主タ
ービン抽気圧力スイッチ5,差圧スイツチ14を使用し
て、高圧補助蒸気遮断弁12Bを閉成する。なお、この
場合、低圧補助蒸気遮断弁12Aを開放しても良い。
動蒸気圧力制御装置100により実施するが、ボイラト
リップ後の再起動モード(プラント又はボイラ運転モー
ドがベリーホットスタートモードであること)の判定
は、再起動時のボイラ残存圧力,ボイラ残存流体温度又
は、ボイラトリップリレーが一旦動作したことをメモ
リ、一定時間内にリセットされたことを検知する等の方
法で判定できる。
適宜切替運用することが可能であり、高負荷運転時には
主タービン抽気遮断弁11を、低負荷運転時と停止時に
は低圧補助蒸気遮断弁12Aを用いてボイラ給水ポンプ
タービンを駆動するのが良い。
について説明する。図4に於て、40は補助蒸気遮断
弁、15は主タービン抽気圧力スイッチ、16は差圧ス
イッチ、80は補助蒸気圧力制御弁、90は補助蒸気圧
力コントローラである。
ローラ90の設定圧力を示すが、まずプラント通常起動
に於ては、ボイラ圧力は無圧又は低い残圧の状態にある
ことから、補助蒸気圧力コントローラ90の設定圧力を
低圧力設定(通常起動時圧力)とし、補助蒸気遮断弁40
を開放し、蒸気加減弁91を制御することで、BFP−
Tを運転、ボイラに給水を開始する。
FP−T8を運転可能な抽気圧力が確保出来る負荷にな
ったら主タービン抽気遮断弁11を開し、BFP−T8
の駆動蒸気源として導入する。ここで主タービン抽気遮
断弁11を開する条件としては、主タービン抽気圧力ス
イッチ15、又は差圧スイッチ16の条件を使用するこ
とも可能である。
イラがトリップした場合であるが、詳細を第1の実施例
に示す如く、この場合はT−BFP8の軸動力が2倍程
度となり、BFP−T8として低圧の補助蒸気では蒸気
加減弁91が全開又は、それに近い状態になり運転が難
しくなる。この為、この様なボイラトリツプ後の再起動
に於ては、補助蒸気圧力コントローラ90の設定圧力を
高圧力設定(再起動時圧力)としてBFP−T8を運転
する。
ンを起動、BFP−T8が運転可能な抽気圧力が確保出
来る負荷になったら主タービン抽気遮断弁11を開し、
BFP−T8の駆動蒸気源として主タービン抽気を導入す
る。但し、この場合補助蒸気圧力コントローラ90の設
定が高圧力設定になっていることから、このままでは主
タービン抽気遮断弁11を開しても蒸気は導入されない
ことから、プラント負荷又は、主タービン抽気圧力スイ
ッチ15,差圧スイッチ16を使用して、補助蒸気コン
トローラ90の設定を低圧力設定に切り替える。この
後、補助蒸気遮断弁40は、開閉いずれでも良い。
担されたボイラ給水ポンプタービン駆動蒸気圧力制御装
置100により実施する。尚、ここまで第2の実施例を
示したが、ボイラトリップ後の再起動モードの判定方法
は、第1の実施例に示した方法と同一で有る。
が、いずれの実施例に於ても、切り替え過程には徐開/
徐閉操作が必要になるが、説明は省略している。
ラトリップ後の急速再起動に於ても、タービン駆動の給
水ポンプで、プラント再立ち上げが可能となり、事故時
も含めたプラント全運転モードを、タービン駆動給水ポ
ンプで運用が可能となる。
系統図。
0…逆止弁、11…主タービン抽気遮断弁、12…補助
蒸気遮断弁、15…抽気圧力センサ。
Claims (6)
- 【請求項1】給水を蒸気発生装置に供給して蒸気を発生
し、蒸気を主タービンに与えて発電機を駆動するととも
に、給水を蒸気発生装置に供給するための給水ポンプが
蒸気で駆動される給水ポンプタービンとされた発電プラ
ントの給水装置において、 給水ポンプタービンを駆動するための蒸気供給配管とし
て、主タービン抽気を導く主タービン抽気配管,高圧蒸
気を導く高圧補助蒸気配管,低圧蒸気を導く低圧補助蒸
気配管を備え、 通常起動時には低圧補助蒸気配管から低圧蒸気を供給し
て給水ポンプタービンを駆動した後に主タービン抽気配
管に切替て給水ポンプタービンを駆動し、 前記発電機停止後の急速再起動時には、高圧補助蒸気配
管から高圧蒸気を供給して給水ポンプタービンを駆動
し、所定の負荷になったら主タービン抽気配管に切替て
給水ポンプタービンを駆動する制御装置を備えたことを
特徴とする発電プラントの給水装置。 - 【請求項2】給水を蒸気発生装置に供給して蒸気を発生
し、蒸気を主タービンに与えて発電機を駆動するととも
に、給水を蒸気発生装置に供給するための給水ポンプが
蒸気で駆動される給水ポンプタービンとされた発電プラ
ントの給水装置において、 給水ポンプタービンを駆動するための蒸気供給配管とし
て、主タービン抽気を導く主タービン抽気配管,高圧蒸
気を導くとともに加減弁を有する高圧補助蒸気配管を備
え、 通常起動時には高圧補助蒸気配管から供給される蒸気圧
力を加減弁を用いて低減して供給した後に主タービン抽
気配管に切替て給水ポンプタービンを駆動し、前記発電
機停止後の急速再起動時には、高圧補助蒸気配管から高
圧蒸気を供給して給水ポンプタービンを駆動し、所定の
負荷になったら主タービン抽気配管に切替て給水ポンプ
タービンを駆動することを特徴とする発電プラントの給
水装置。 - 【請求項3】蒸気を発生させる蒸気発生装置と、該蒸気
発生装置で発生した蒸気によって駆動されるタービン
と、該タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気
発生装置に給水を供給する給水装置とを有する発電プラ
ントにおいて、 前記給水装置は、前記タービンから抽気された蒸気又は
前記蒸気発生装置から供給される蒸気によって駆動され
る給水ポンプタービンを備え、前記蒸気発生装置に給水
を供給する給水ポンプと、 前記給水ポンプタービンを駆動する蒸気供給配管とし
て、前記タービンの抽気を導くタービン抽気配管と、高
圧蒸気を導く高圧補助蒸気配管と、低圧蒸気を導く低圧
補助蒸気配管とを有し、 通常起動時には低圧補助蒸気配管から低圧蒸気を供給し
て給水ポンプタービンを駆動した後にタービン抽気配管
に切替て給水ポンプタービンを駆動し、 前記発電機停止後の急速再起動時には、高圧補助蒸気配
管から高圧蒸気を供給して給水ポンプタービンを駆動
し、所定の負荷になったらタービン抽気配管に切替て給
水ポンプタービンを駆動する制御装置を備えたことを特
徴とする発電プラント。 - 【請求項4】蒸気を発生させる蒸気発生装置と、該蒸気
発生装置で発生した蒸気によって駆動されるタービン
と、該タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気
発生装置に給水を供給する給水装置とを有する発電プラ
ントにおいて、 前記給水装置は、前記タービンから抽気された蒸気又は
前記蒸気発生装置から供給される蒸気によって駆動され
る給水ポンプタービンを備え、前記蒸気発生装置に給水
を供給する給水ポンプと、 前記給水ポンプタービンを駆動する蒸気供給配管とし
て、前記タービン抽気を導く主タービン抽気配管と、加
減弁が設置され高圧蒸気を導く高圧補助蒸気配管とを有
し、 通常起動時には高圧補助蒸気配管から供給される蒸気圧
力を加減弁を用いて低減して供給した後にタービン抽気
配管に切替て給水ポンプタービンを駆動し、 前記発電機停止後の急速再起動時には、高圧補助蒸気配
管から高圧蒸気を供給して給水ポンプタービンを駆動
し、所定の負荷になったらタービン抽気配管に切替て給
水ポンプタービンを駆動する制御装置を備えたことを特
徴とする発電プラント。 - 【請求項5】給水を蒸気発生装置に供給して蒸気を発生
し、蒸気を主タービンに与えて発電機を駆動するととも
に、給水を蒸気発生装置に供給するための給水ポンプが
蒸気で駆動される給水ポンプタービンを備えた発電プラ
ントの給水装置の運転方法において、 給水ポンプタービンを駆動するための蒸気供給配管とし
て、主タービン抽気を導く主タービン抽気配管,高圧蒸
気を導く高圧補助蒸気配管,低圧蒸気を導く低圧補助蒸
気配管を備え、 通常起動時には低圧補助蒸気配管から低圧蒸気を供給し
て給水ポンプタービンを駆動した後に主タービン抽気配
管に切替て給水ポンプタービンを駆動し、 前記発電機停止後の急速再起動時には高圧補助蒸気配管
から高圧蒸気を供給して給水ポンプタービンを駆動し、
所定の負荷になったら主タービン抽気配管に切替て給水
ポンプタービンを駆動することを特徴とする発電プラン
トの給水装置の運転方法。 - 【請求項6】蒸気を発生させる蒸気発生装置と、該蒸気
発生装置で発生した蒸気によって駆動されるタービン
と、該タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気
発生装置に給水を供給する給水装置とを有し、 前記給水装置は、前記タービンから抽気された蒸気又は
前記蒸気発生装置から供給される蒸気によって駆動され
る給水ポンプタービンを備え、前記蒸気発生装置に給水
を供給する給水ポンプと、前記給水ポンプタービンを駆
動する蒸気供給配管として、前記タービンの抽気を導く
タービン抽気配管と、高圧蒸気を導く高圧補助蒸気配管
と、低圧蒸気を導く低圧補助蒸気配管とを備えた発電プ
ラントの運転方法において、 通常起動時には低圧補助蒸気配管から低圧蒸気を供給し
て給水ポンプタービンを駆動した後にタービン抽気配管
に切替て給水ポンプタービンを駆動し、 前記発電機停止後の急速再起動時には、高圧補助蒸気配
管から高圧蒸気を給水ポンプタービンに導いて該給水ポ
ンプタービンを駆動するとともに前記蒸気発生装置への
給水を開始して、前記蒸気発生装置を再点火し、その発
生蒸気により前記タービンを駆動し、前記給水ポンプタ
ービンが運転可能なタービンの抽気圧力を確保できる負
荷になったら、前記タービン抽気配管に切替て給水ポン
プタービンを駆動することを特徴とする発電プラントの
運転方法。
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