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JPH0626606A - 蒸気発生装置の作動方法及び蒸気発生装置 - Google Patents

蒸気発生装置の作動方法及び蒸気発生装置

Info

Publication number
JPH0626606A
JPH0626606A JP5080031A JP8003193A JPH0626606A JP H0626606 A JPH0626606 A JP H0626606A JP 5080031 A JP5080031 A JP 5080031A JP 8003193 A JP8003193 A JP 8003193A JP H0626606 A JPH0626606 A JP H0626606A
Authority
JP
Japan
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condensate
steam generator
water
steam
evaporator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5080031A
Other languages
English (en)
Inventor
Georg Loesel
レーゼル ゲオルク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPH0626606A publication Critical patent/JPH0626606A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F01K23/108—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/003—Feed-water heater systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらゆる運転状態で、特に部分負荷領域内に
おいても伝熱面の領域内に可能な限り高い効率及び安定
した流動挙動を達成する蒸気発生装置の作動方法並びに
この種の装置を形成する。 【構成】 高温煙道ガスＲＧとの間接的熱交換により水
から蒸気を作るが、その際復水Ｋをまず予熱し、引続き
予熱された水Ｗを高圧下に蒸発する。装置の部分負荷領
域内で予熱されかつ高圧下状態にある水Ｗを復水の少な
くとも部分流ｔ1との熱交換により冷却する。伝熱面が
復水予熱器３である蒸気発生装置１は、一次側で復水予
熱器３に後置接続され二次側で復水予熱器３に前置接続
されている熱交換器４０を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に化石燃料発電所に
おいて高温の煙道ガスとの間接的熱交換により水から蒸
気を作り、その際復水をまず予熱し、引続きこの予熱さ
れた水を高圧下に蒸気にする、例えばガス及び蒸気ター
ビン装置の蒸気発生装置の作動方法に関する。本発明は
またこの方法により作動される蒸気発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気を発生するための一装置では蒸気を
作るのに蒸気発生器内の高温煙道ガスに含まれる熱量を
利用する。この煙道ガスは例えばガスタービンから流れ
出る高温の廃ガスであり、またこの蒸気発生器は例えば
ガスタービンに後置接続された廃熱ボイラである。この
蒸気発生器内に配設され管又は管束の形に形成された伝
熱面は通常蒸気タービンの水−蒸気−循環路に連結され
ている。その際水−蒸気−循環路はしばしば複数の圧力
段を有し、それらはそれぞれ予熱器並びに蒸発器及び過
熱器から組み立てられている。煙道ガス中に含まれる熱
量の可能な限りの高分量を反応させるために蒸気発生器
内に蒸気タービンからの復水を加熱するための復水予熱
器が付加的に備えられている。蒸気発生器内に入る煙道
ガスが高温であり、水−蒸気−循環路内で使用できる全
水量が多量の場合蒸気発生器を出ていく廃ガスの特に低
い温度が達成される。このことは全負荷運転の場合この
装置の効率が極めて高いことを意味する。これはまた特
に蒸気発生器が補助燃料で運転された場合にも該当す
る。
【０００３】この種の装置を運転する場合、もちろん運
転状態が異なると蒸気発生器内に取り込まれる熱量は異
なるが、蒸気発生器内の伝熱面は全負荷運転用に設定さ
れている。部分負荷領域、すなわち装置の全負荷運転以
下の領域内では、たとえ煙道ガスの質量流量がほぼ一定
であっても煙道ガス温度を低下することによって蒸気発
生器内に取り込まれる熱量は低下する。こうした条件の
下に作られた蒸気量の低減は水−蒸気−循環路内で使用
できる全水量を低減させることになる。このことは予熱
されかつ高圧下状態にある水を不所望に時期尚早に蒸気
にする恐れを生じる。高圧予熱器（エコノマイザ）内又
はその出口におけるこのような蒸気形成は蒸気発生器の
高圧蒸発器内に通常互いに並列配置されている管の入口
での質量配分に特に悪影響を及ぼす。管内、特に高圧蒸
発器の管内の不安定な流れはとりわけ伝熱面の効果を低
下することになり、この装置の効率は低下する。更に不
安定な流動挙動は伝熱面に損傷を与えることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、あら
ゆる運転状態で、特に部分負荷領域内においても伝熱面
の領域内に可能な限り高い効率及び安定した流動挙動を
達成する蒸気発生装置の作動方法並びにこの種の装置を
形成することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、方法に関し
ては本発明により、少なくとも部分負荷領域内において
予熱されかつ既に高圧下状態にある水を復水の少なくと
も部分流との熱交換により冷却することによって解決さ
れる。
【０００６】本方法の有利な実施態様では、蒸発前の水
の温度と蒸気の温度を検出し、これらの温度差を部分流
を調整する基準とする。これによってもまた予熱され及
び高圧下状態にある水の温度は影響される。
【０００７】蒸気発生器内に入る前の復水の温度を調整
するには、予熱されかつ高圧下状態にある水の部分流を
復水に混和すると有利である。
【０００８】高温の煙道ガスにより貫流される蒸気発生
器を有し、その１伝熱面が復水予熱器である蒸気発生装
置に関しては、上記の課題は本発明により、一次側では
復水予熱器に後置接続され、二次側では復水予熱器に前
置接続されている熱交換器を設けることにより解決され
る。
【０００９】熱交換器を一次側で貫流する予熱されかつ
高圧下状態にある水の温度を調整するため、蒸気発生装
置の有利な一実施態様においては、高圧蒸発器の流入側
及び流出側にそれぞれ温度センサを備える。これらの温
度センサは制御部を介して復水導管に接続される弁と連
結されると有利である。熱交換器は有利には復水導管へ
のバイパスとなる部分流導管内に設けられる。
【００１０】化石燃料による蒸気発生器、特にベンソン
ボイラでは本来の高圧蒸発器に更にもう１つの蒸発器、
すなわちいわゆる残部蒸発器又は予備過熱器を後置接続
することは公知である。残部蒸発器内には完全に蒸発す
る箇所又は点が存在し、そこから蒸気の過熱が始まる。
これに相応する蒸発器導管又は伝熱面導管及びそれに付
随する連結管が対称的に配列されている場合、並びに相
応する導管に前置接続されている貯水槽が十分に高度に
渦動する場合、水−蒸気−混合物の良好な配分は残部蒸
発器の入口で達成される。その際従来は残部蒸発器は高
温煙道ガスの流れ方向にみて最初の高圧蒸発器の背後に
配設され、従って比較的冷たい煙道ガス温度の領域内に
あった。
【００１１】本発明による装置の有利な実施態様では残
部蒸発器は煙道ガスの流れ方向にみて本来の高圧蒸発器
の前に配設されている。その際水−蒸気−循環路内で高
圧蒸発器は残部蒸発器に前置接続されており、また復水
予熱器に後置接続されている。この接続方法により高圧
蒸発器の出口領域における蒸気発生器内の煙道ガスの温
度と高圧蒸発器内の飽和蒸気の温度との予め規定されて
いる温度差は確実に保持される。この“ピンチ−ポイン
ト（ｐｉｎｃｈ−ｐｏｉｎｔ）”とも云われる温度差は
高圧蒸発器の伝熱面の大きさの決定に多大の影響を与え
る。従ってこのような伝熱面の配列により、特に流動挙
動が安定である場合には高圧蒸発器及び残部蒸発器の伝
熱面を極めて小さくすることができる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づき以下に詳述
する。
【００１３】図示の蒸気発生装置は、一次側に高温煙道
ガスＲＧにより貫流される蒸気発生器１を有している。
蒸気発生器１は例えばガス及び蒸気タービン装置の一部
である。冷却された煙道ガスＲＧは矢印２に示すように
蒸気発生器１からここには図示されていない煙突の方向
に出て行く。煙道ガスＲＧは例えば化石燃料を使用する
蒸気発生器内で作られる。しかしそれは蒸気発生器１に
前置接続されているガスタービンからの高温の廃ガスで
あってもよい。この場合には蒸気発生器１は廃熱ボイラ
又は廃熱蒸気発生器とも云われる。
【００１４】蒸気発生器１は復水予熱器３、低圧加熱装
置１０、高圧加熱装置２０及び中間過熱装置２５を有す
る。
【００１５】低圧加熱装置１０は予熱器１２及び蒸発器
１４を有するが、それらは水−蒸気−分離ドラム１６及
びここには図示されていない蒸気タービンの低圧部と共
に水−蒸気−循環路１８の低圧段に属する。
【００１６】高圧加熱装置２０は直列に連結されている
２個の蒸発器２２、２４及び高圧過熱装置２６を有して
おり、これらは高圧予熱器又はエコノマイザ２８及び水
−蒸気−分離タンク３０並びにここには図示されていな
い蒸気タービンの高圧部と共に水−蒸気−循環路１８の
高圧段を構成する。
【００１７】中間過熱装置２５は図示されていない蒸気
タービンの中圧部と接続されている。
【００１８】この装置を運転する場合復水Ｋは蒸気ター
ビン（図示されていない）に後置接続されている復水器
（図示されていない）から復水導管４を介して及び復水
予熱器３を通って給水タンク６に流入する。復水導管４
には三方弁７が連結されている。給水温度を適切に調整
するには復水予熱器３内で予熱された復水Ｋの一部が循
環ポンプ８を介して改めて復水予熱器３に送られる。
【００１９】給水タンク６から水は給水ポンプ９を介し
て低圧予熱器１２に流入し、そこから水−蒸気−分離ド
ラム１６に流れ込む。分離ドラム１６内で水と蒸気は互
いに分離される。水はポンプ１１を介して低圧蒸発器１
４に案内され、そこから蒸気として分離ドラム１６に返
送される。この蒸気は導管１３を介して蒸気タービンの
低圧部に送られる。
【００２０】更に給水タンク６から高圧ポンプ２１を介
して予熱された水Ｗが取り出され、この水は高圧下に導
管２３を介してエコノマイザ２８中に送られる。予熱さ
れ高圧下状態にある水Ｗはそこから蒸発器２２及び２４
に流れ込む。残部蒸発器又は予備過熱器とも云われる蒸
発器２４から流れ出る蒸気は導管２７を介して水−蒸気
−分離タンク３０内に送られる。
【００２１】装置の運転を開始する際エコノマイザ２８
及び蒸発器２２及び２４はまず一定の水流を供給される
が、その際水は水−蒸気−分離タンク３０内に集めら
れ、そこから導管２９を介して弛緩タンク３１に運ばれ
る。導管２９には弁３２が設けられている。弛緩タンク
３１から水は大気圧下に導管３３を介して排出される。
【００２２】煙道ガスＲＧによる蒸気発生器１の伝熱面
の加熱の増大と共に分離タンク３０内の蒸気の発生並び
に圧力は上昇する。同時にそこに貯っていく水量は少な
くなる。分離タンク３０内に貯る水の全て又は一部は弁
３５が設けられている導管３４を介して給水タンク６に
送り返される。加熱と水量が一定の平衡状態になると分
離タンク３０内には水はそれ以上貯らない。
【００２３】装置の部分負荷領域内ではエコノマイザ２
８及び蒸発器２２及び２４に流れ込む予熱されかつ高圧
下状態にある水Ｗは復水Ｋ、少なくとも復水Ｋの部分流
ｔ1との熱交換により冷却される。そのため熱交換器４
０が備えられているが、これは一方の側では導管２３内
にまたもう一方の側では復水導管４の部分流導管４１に
通じている。部分流導管４１は入口側で三方弁７を介し
てまた出口側では直接に復水導管４と接続している。従
って熱交換器４０は一次側で復水予熱器３に後置接続さ
れまた二次側で復水予熱器３に前置接続されている。
【００２４】予熱されかつ高圧下状態にある水Ｗの温度
Ｔ3 を調整するには復水Ｋの部分流ｔ1 を調節する。そ
のために三方弁７は調節装置４３と接続されている。調
節装置４３は接続端子４４及び４５を介して温度センサ
４６及び４７と接続されている。高圧蒸発器２２に流れ
込む水の温度Ｔ1 は温度センサ４６で検出される。蒸発
器２２から流れ出る蒸気又は水−蒸気−混合物の温度Ｔ
2 は温度センサ４７で検出される。調節装置４３内で検
出されたこれらの２つの温度Ｔ1 及びＴ2 の差は三方弁
７及び部分流ｔ1 を調整する基準値となる。その際予熱
されかつ高圧下状態にある水Ｗの温度Ｔ3 を、この水が
蒸発器２２内に入るとき極く僅かではあるがしかし確実
に沸点以下であるように調整する必要がある。
【００２５】復水Ｋを付加的に加熱するには予熱されか
つ高圧下状態にある水Ｗの調整可能の部分流ｔ2 を復水
Ｋに混和する。そのためには高圧ポンプ２１の出口側で
復水導管４と接続する導管５０を接続する。導管５０に
は弁５１が設けられる。
【００２６】予熱されかつ高圧下状態にあるＷと復水Ｋ
の部分流ｔ1 との熱交換器４０内での熱交換により装置
の部分負荷領域内にも蒸発器２２の入口に均一な流動挙
動が得られる。このことはまた装置の全効率に極めて有
利に作用する。
【００２７】蒸気発生器１の伝熱面は通常多数の個別管
を有する管束から形成されている。蒸気発生器１を簡単
な方法で個々のモジュールからその場で組み立てるため
には個々の伝熱面の管を図中に伝熱面の入口及び出口に
○印で示されている貯水槽の入口側にも出口側にも接続
する。蒸気発生器１を組み立てる際及び装置全体を形成
する際貯水槽はそれぞれ所定の接続に相応して接続管を
介して互いに接続されまた水−蒸気−循環路１８に接続
されている。こうしてそれぞれ必要に応じて種々のモジ
ュールが種々の伝熱面と組み合わされることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す蒸気発生装置の概略接
続図。
【符号の説明】
１ 蒸気発生装置 ２ 冷却煙道ガス ３ 復水予熱器 ４ 復水導管 ６ 給水タンク ７ 三方弁 ８ 循環ポンプ ９ 給水ポンプ １０ 低圧加熱装置 １１ ポンプ １２ 予熱器 １４ 蒸発器 １６ 水−蒸気−分離ドラム １８ 水−蒸気−循環路 ２０ 高温加熱装置 ２１ 高圧ポンプ ２２ 高圧蒸発器 １３、２３、２７、２９、３３、３４、５０ 導管 ２４ 蒸発器（予備過熱器） ２５ 中間過熱装置 ２６ 高圧過熱装置 ２８ エコノマイザ ３０ 水−蒸気−分離タンク ３１ 弛緩タンク ３２、３５、５１ 弁 ４０ 熱交換器 ４１ 部分流導管 ４３ 調節装置 ４４、４５ 接続端子 ４６、４７ 温度センサ ＲＧ 煙道ガス Ｗ 予熱高圧負荷水 Ｋ 復水

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高温の煙道ガス（ＲＧ）との間接的熱交
    換により水から蒸気を作り、その際復水（Ｋ）をまず予
    熱し、引続き予熱された水（Ｗ）を高圧下に蒸発させる
    蒸気発生装置の作動方法において、少なくとも部分負荷
    領域内で予熱され既に高圧下状態にある水（Ｗ）を少な
    くとも復水（Ｋ）の部分流（ｔ1 ）との熱交換によって
    冷却することを特徴とする蒸気発生装置の作動方法。
  2. 【請求項２】 蒸発前の水の温度（Ｔ1 ）及び蒸気の温
    度（Ｔ2 ）を検出し、これらの温度（Ｔ1 、Ｔ2 ）の差
    を部分流（ｔ1 ）を調整する値として使用することを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 予熱されかつ高圧下状態にある水（Ｗ）
    の部分流（ｔ2 ）を復水（Ｋ）に混和することを特徴と
    する請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 伝熱面の１つが復水予熱器（３）である
    高温の煙道ガス（ＲＧ）により貫流される蒸気発生器
    （１）を有する蒸気発生装置において、一次側で復水予
    熱器（３）に後置接続され二次側で復水予熱器（３）に
    前置接続されている熱交換器（４０）を設けることを特
    徴とする蒸気発生装置。
  5. 【請求項５】 別の伝熱面が高圧蒸発器（２２）である
    蒸気発生装置において、高圧蒸発器（２２）の流入側と
    流出側にそれぞれ、調節装置（４３）を介して復水導管
    （４）内に設けられている弁（７）と接続されている温
    度センサ（４６、４７）を備えることを特徴とする請求
    項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 高圧蒸発器（２２）にもう１つの蒸発器
    （２４）が接続され、その際蒸気発生器（１）内におい
    てこの蒸発器（２４）が煙道ガス（ＲＧ）の流れ方向に
    みて高圧蒸発器（２２）の前に配設されていることを特
    徴とする請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 熱交換器（４０）が二次側で復水導管
    （４）へのバイパスを形成する部分流導管（４１）内に
    設けられることを特徴とする請求項４ないし６の１つに
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 請求項４ないし７の１つに基づく蒸気発
    生装置を有するガス及び蒸気タービン装置。
JP5080031A 1992-03-16 1993-03-15 蒸気発生装置の作動方法及び蒸気発生装置 Withdrawn JPH0626606A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4208397.4 1992-03-16
DE4208397 1992-03-16

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ID=6454201

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US (1) US5293842A (ja)
EP (1) EP0561220B1 (ja)
JP (1) JPH0626606A (ja)
DE (1) DE59300573D1 (ja)

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