JPS6239661B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱水発電装置において熱交換器への給
水温度が所定値以下とならないように制御する装
置に関するものである。

発電用蒸気タービンの排出蒸気を復水し、これ
を設備の排熱を利用して熱水としたのち、トータ
ルフロータービンへ供給して蒸気を分離し、この
蒸気で蒸気タービンを動かして発電を行なう排熱
利用の熱水発電装置が知られている。

第１図はこの種熱水発電装置の概要構成図であ
つて、これを同図に基いて説明すると、発電装置
１は直列状に接続されたトータルフロータービン
２と蒸気タービン３および発電機４を備えてお
り、両タービン２，３の間は配管５によつて接続
されている。６は排熱回収用の熱交換器であつ
て、この熱交換器６内のコイル７は、アキユムレ
ータ８を備えた配管９によつてトータルフロータ
ービン２と接続されており、また、コイル７の他
端は、ポンプ１０，１１と復水器１２とを備えた
配管１３によつて蒸気タービン３の吐出口と接続
されている。さらに、トータルフロータービン２
の温水吐出口と、配管１３上の混合器１４との間
は配管１５によつて接続されている。配管１３内
には、トータルフロータービン２から排出された
中温水と蒸気タービン３から排出されて復水器１
２で復水された常温水とが、混合器１４で混合さ
れポンプ１０，１１で加圧されて矢印方向に循環
している。この温水は、熱交換器６へ供給される
高温の排ガスで加熱されて熱水となり、アキユム
レータ８を経てトータルフロータービン２へ供給
される。トータルフロータービン２はこの熱水を
中温水と蒸気とに分離する機能を有しており、分
離された蒸気は、蒸気タービン３へ供給され、そ
の回転によつてこれと接続された発電機４が回転
して発電が行なわれる。このあと両タービン２，
３の排出中温水と排出蒸気とが混合されて循環す
ることは前述したとおりである。

また、第２図はトータルフロータービン２と蒸
気タービン３との間にフラツシヤ１６を設けたも
のであつて、トータルフロータービン２の排出中
温水をフラツシヤ１６へ供給することによつてさ
らに低圧の蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気ター
ビン３の中間段に供給してその出力を増大させる
ようにしたものである。

ところが、このように構成された従来の発電装
置においては、熱交換器６のコイル７内を通過す
る温水の温度が低過ぎることによつて次のような
問題が発生する。すなわち、熱交換器へ供給され
る排ガスは、条件によつて異なるが重油等の燃焼
ガスの場合、その温度が100〜120゜以下になると
硫酸腐蝕作用を持つという特性を有しており、し
たがつて熱交換器６への給水温度は120〜140゜程
度が下限温度とされている。これに対して、トー
タルフロータービン２の排出中温水と蒸気タービ
ン３からの常温水が混合器１４で混合された結果
の温水は、この制限温度以下になることがしばし
ばあるので、コイルの腐蝕を早め熱交換器６の耐
用度を著しく低下させるという欠点があつた。

そこでこの対策としては、一般の蒸気タービン
発電装置で行なわれているように、別の熱交換器
を設けて給水を蒸気タービンの抽気や排熱ボイラ
循環水で加熱したのち供給するという方法が考え
られる。しかしながら、これを熱水発電装置に適
用しようとすると、熱交換器６から得られた熱水
と熱交換器６への給水とを熱交換するか、あるい
は熱水の一部を取出して給水と混合するかなどの
方法をとることになり、前者の場合にはトータル
フロータービン２の入口温度が低下し、また後者
の場合にはタービン２の流量が減少するために出
力が減少し、排熱回収効率上好ましくない。

本発明は以上のような点に鑑みなされたもの
で、トータルフロータービンの出口から熱交換器
を経てトータルフロータービンの入口へ戻り中温
水から温水を経て熱水となる流体の循環径路内
に、その温度または圧力の検出部材を設け、その
発する信号で調節部材を動作させてトータルフロ
ータービンの入口圧力と出口圧力との比を所定値
内に保持させるように構成することにより、熱交
換器への給水温度が所定値を下廻らないように制
御し、熱交換用排ガスによる熱交換器の硫酸腐蝕
を防止して耐用度の向上を計つた熱水発電装置に
おける給水温度制御装置を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明
する。

第３図は本発明に係る給水温度制御装置を実施
した熱水発電装置の概要構成図である。図におい
て、第１図と同一符号を付したものはこれと同じ
構成であるからその詳細な説明を省略する。すな
わち、トータルフロータービン２の排出中温水
と、蒸気タービン３の排出蒸気復水とは混合器１
４内で混合されて温水となり、ポンプ１０，１１
で加圧されて熱交換器６へ供給される。そして、
この温水は、図に矢印Ａ方向へ向う設備の排ガス
で加熱されて熱水となつたのち、バルブ１７とア
キユムレータ８を経てトータルフロータービン２
へ供給されており、この熱水から分離された蒸気
タービン３へ供給されている。こうすることによ
り、配管１５，１３，９とコイル７とで中温水，
温水，熱水の循環径路が形成されている。この循
環径路の一部である温水用配管１３内には、この
配管１３内の温水温度を検出して信号を発する検
出部材としての温度センサ１８が、混合器１４と
ポンプ１０との間に位置して配設されており、本
実施例においては温水温度が120℃を下廻つたと
きに信号を発するように設定されている。一方、
トータルフロータービン２と蒸気タービン３とを
接続する配管５内には、温度センサ１８の発する
信号によつて開閉する調節部材としての調節弁１
９が配設されており、この開閉によつてトータル
フロータービン２の入口圧力と出口圧力との比が
所定値内に保持されるように構成されている。

そこで、温度センサ１８が検出する熱交換器６
への給水温度と、これによつて制御されるトータ
ルフロータービン２の入口、出口圧力比との関係
を考察すると次のとおりである。

すなわち、符号のＴを温度，Ｇを重量流量と
し、これに付する添字符号のｓを給水、ｗを配管
１５内の中温水、ｃを復水、ｉをトータルフロー
タービン入口の熱水とすると、次式が得られる。
この場合Ｇ_c＝Ｇ_s−Ｇ_wである。

Ｔ_s＝Ｇ_ｗＴ_ｗ＋Ｇ_ｃＴ_ｃ／Ｇ_ｓ ＝Ｇ_ｗ／Ｇ_ｓ・Ｔ_w＋Ｇ_ｃ／Ｇ_ｓ・Ｔ_c これにＧ_c＝Ｇ_s−Ｇ_wを代入すると、 Ｔ_s＝Ｇ_ｗ／Ｇ_ｓ・Ｔ_w＋Ｇ_ｓ−Ｇ_ｗ／Ｇ_ｓ・Ｔ_c ＝Ｇ_ｗ／Ｇ_ｓ・Ｔ_w＋（１−Ｇ_ｗ／Ｇ_ｓ）Ｔ_c ＝Ｔ_i・Ｔ_ｗ／Ｔ_ｉ・Ｇ_ｗ／Ｇ_ｓ＋（１−Ｇ_ｗ／
Ｇ_ｓ）Ｔ_c 上式において復水温度Ｔ_cは復水器１２の冷却
条件によつて異なるが25℃〜50℃程度であつて大
体常温と考えてよい。そして、Ｇ_w／Ｇ_sおよびＴ
_w／Ｔ_iは、トータルフロータービン２の入口と出
口との圧力比および入口温度によつて決まるもの
であるから、結局において給水温度とトータルフ
ロータービンの入口・出口の圧力比およびトータ
ルフロータービン入口温度は上式によつて規定さ
れる一義的な関係にある。したがつて、給水温度
をある値に制御する必要がある場合、入口温度に
応じて前記圧力を設定すればよい。また、トータ
ルフロータービンに供給される熱水は一般に飽和
状態であることから、入口温度が飽和温度であり
これに対応して飽和圧力が定まるので、前記「圧
力比と入口温度」は「圧力比と入口圧力」と考え
てもよい。

すなわち、熱交換器６へ供給される排ガスの温
度が常に安定している場合、熱交換器６が排ガス
によつて硫酸腐蝕されないようにするためには、
給水温度Ｔ_sが硫酸腐蝕下限温度を下廻らないよ
うに設定すればよく、これを上式のＴ_sとし、ト
ータルフロータービン２の入口、出口圧力比を、
入口温度Ｔ_iまたは入口圧力Ｐ_iに応じて上式が満
足されるように設定すればよい。

しかしながら、実際には排ガスを本装置へ供給
する設備は、運転状態が変動するものが多くこれ
によつて排ガスの温度が変化して熱交換器６から
得られる熱水の温度が変動し、したがつてトータ
ルフロータービン２および蒸気タービン３の動作
状態が変動して給水温度Ｔ_sが変化する。

これに対して本装置においては給水温度Ｔ_sを
検出する温度センサ１８を設け、その発する信号
によつて調節弁１９を開閉させトータルフロータ
ービン２の入口，出口圧力比を制御するように
し、しかも入口温度と関係なくＴ_sを下限値に設
定するようにしたので、排ガスの温度変化によつ
て熱水の温度すなわちトータルフロータービン２
の入口温度Ｔ_iまたは入口圧力Ｐ_iが変化しても、
給水温度Ｔ_sが硫酸腐蝕温度を下廻ることがな
く、腐蝕を防止することができる。

なお、本実施例においては温度センサ１８を温
水用の配管１３内に設けた例を示したが、中温水
用の配管１５内に設けてもよく、また、熱水用の
配管９内に設けて熱水温度または圧力を検出して
前記算式によつて制御してもよい。

以上の説明により明らかなように、本発明によ
れば、設備の排熱を利用して循環温水を加熱する
ことにより得た熱水をトータルフロータービンに
供給して発電を行なう熱水発電装置において、ト
ータルフロータービンの出口から熱交換器を経て
トータルフロータービンの入口へ戻る中温水から
温水を経て熱水となる流体の循環径路内に、その
温度または圧力を検出する検出部材を設け、その
発する信号で調節部材を動作させてトータルフロ
ータービンの入口圧力と出口圧力との比を所定値
内に保持させるように構成することにより、熱交
換器へ供給される排ガスの温度が変動しても、自
動制御されて熱交換器への給水温度が所定値を下
廻ることがないので、排ガスによる熱交換器等の
硫酸腐蝕を防止することができ、その耐用度が著
しく向上するとともに、装置に対する信頼性が確
保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来の熱水発電
装置の概要構成図、第３図はは本発明に係る給水
温度制御装置を実施した熱水発電装置の概要構成
図である。 ２…トータルフロータービン、３…蒸気タービ
ン、６…熱交換器、９，１３，１５…配管、１２
…復水器、１８…温度センサ、１９…調節弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トータルフロータービンの排出中温水と蒸気
   タービンの排出蒸気復水との混合温水を熱交換器
   へ供給し設備の排熱でこれを加熱して熱水を得る
   とともに、前記トータルフロータービンにより前
   記熱水から前記中温水と分離して得た蒸気を前記
   蒸気タービンへ供給して発電を行なう熱水発電装
   置において、前記中温水、混合温水、熱水の循環
   径路内の温度または圧力を検出する検出部材と、
   この検出部材の発する信号によつて動作し前記混
   合温水の温度が所定値以下にならないよう前記ト
   ータルフロータービンの入口圧力と出口圧力との
   比を所定値内に保持させる調節部材とを設けたこ
   とを特徴とする熱水発電装置における給水温度制
   御装置。