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JP5665621B2 - 排熱回収ボイラおよび発電プラント - Google Patents

排熱回収ボイラおよび発電プラント Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、助燃装置を有する排熱回収ボイラおよび発電プラントに関する。
近年の火力発電プラントでは、プラントの熱効率の向上を図るため、コンバインドサイクル発電が主流になりつつある。コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン、蒸気タービンに排熱回収ボイラを組み合わせた発電プラントである。ガスタービンには燃焼器から高温高圧の燃焼ガスが送られ、燃焼ガスの膨張によりガスタービンを回転させ発電機を回す。その後、排ガスは排熱回収ボイラに導入され、この排熱回収ボイラで排ガスのもつ熱エネルギーによって蒸気を発生させる。蒸気は蒸気タービンに送られ、ガスタービンとともに発電機を回すことになる。
一般に、排熱回収ボイラは、ガスタービンから排出される排ガスの熱に応じた蒸気を発生して蒸気タービンに蒸気を供給するボイラであるが、最近では、排気ガスを加熱する助燃装置を付加した排熱回収ボイラが増えている。これは、夏季にはガスタービンの出力が低下し排ガス量の減少に伴い排熱回収ボイラでの蒸気発生量低下を補填する必要があること、またコジェネレーションプラントや造水プラント等、蒸気タービン以外にも蒸気を供給するためである。
最近の排熱回収ボイラにおいては、蒸気供給量を増やすために助燃装置が大型化してきている。これに伴い排熱回収ボイラ内の排ガス温度が高くなり、ボイラ構成部材の耐久性・信頼性が下がるのを防止するために、助燃装置を複数箇所に設置することが行われている（例えば、特許文献１）。
特開２００１−１１６２０８号公報
助燃装置を設置した排熱回収ボイラでは、助燃装置に点火して排ガスを加熱した場合と、助燃装置を消火した場合とでは、排熱回収ボイラ内部の熱バランスが大きく異なってくる。排熱回収ボイラに用いる伝熱管等の設備には、助燃装置を使用した場合と使用しない場合の両方の熱バランスを実現するようなものが選定されるため、設備が過剰になる傾向がある。
他方、ガスタービンの出力と助燃装置への燃料投入量の関係を適正に保たないと、助燃装置の負荷を上げすぎて、排熱回収ボイラの各所機器を損傷することがある。たとえば、ガスタービンの出力が高い場合には、排熱回収ボイラに供給される排ガス量が十分にあるため、助燃装置への燃料投入量が多すぎると、排ガス温度が高くなりすぎて助燃装置周辺の機器を損傷させる。
また、ガスタービンの排ガスだけで必要な蒸気を十分得られる場合、助燃装置は消火される。このときボイラでの蒸気発生量は少ないので、伝熱管内部を流れる蒸気量が足りなくなり、過熱器の伝熱管が排ガスで許容以上に加熱されてしまうことがある。
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、助燃装置への燃料投入量をガスタービンの運転状況に応じて適切に制限を加えられるようにして、排熱回収ボイラの伝熱管等の設備を損傷させないようにできる排熱回収ボイラを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、排熱回収ボイラ内の助燃装置への燃料投入量をガスタービンの運転状況に応じて適切に制限を加えられるようにした排熱回収ボイラを有する発電プラントを提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明は、ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラにおいて、いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、前記排ガス回収ボイラの出口での蒸気流量を検出する蒸発量検出手段と、を備え、前記燃料投入制限手段は、前記蒸気流量を監視しながら蒸発量があらかじめ設定された上限値を越えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とするものである。
また、本発明は、ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラにおいて、いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、前記燃料投入制限手段は、前記助燃装置に供給する燃料投入量について前記ガスタービン出力に応じてあらかじめ設定された燃料投入量の上限を超えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とするものである。
さらに、本発明は、ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラにおいて、いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、前記燃料投入制限手段は、前記過熱器の伝熱管の過熱を防止するのに必要な蒸気量を前記伝熱管に流すためにあらかじめ設定された最小限の燃料投入量を下回らないように前記助燃装置への燃料投入量を制限することを特徴とするものである。
また、本発明は、高温、高圧の燃焼ガスによってタービンを回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラと、前記排ガス回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、を備え、前記排ガス回収ボイラは、いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、前記排ガス回収ボイラの出口での蒸気流量を検出する蒸発量検出手段と、を備え、前記燃料投入制限手段は、前記蒸気流量を開始しながら蒸発量があらかじめ設定された上限値を越えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とするものである。
また、本発明は、高温、高圧の燃焼ガスによってタービンを回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラと、前記排ガス回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、を備え、前記排ガス回収ボイラは、いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、前記燃料投入制限手段は、前記助燃装置に供給する燃料投入量について前記ガスタービン出力に応じてあらかじめ設定された燃料投入量の上限を超えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とするものである。
さらに、本発明は、高温、高圧の燃焼ガスによってタービンを回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラと、前記排ガス回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、を備え、前記排ガス回収ボイラは、いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、前記燃料投入制限手段は、前記過熱器の伝熱管の過熱を防止するのに必要な蒸気量を前記伝熱管に流すためにあらかじめ設定された最小限の燃料投入量を下回らないように前記助燃装置への燃料投入量を制限することを特徴とするものである。
本発明の一実施形態による排熱回収ボイラを備えた発電プラントの系統図である。 本発明の一実施形態による排熱回収ボイラを示す模式図である。 本発明の一実施形態による排熱回収ボイラおける助燃装置への燃料投入制限の変化を示すグラフである。
以下、本発明による排熱回収ボイラの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本実施形態による排熱回収ボイラが適用されるコンバインドサイクル型の発電プラントの系統図である。
この図１において、参照番号１０は発電機を示し、１２は蒸気タービン、１４はガスタービンを示している。参照番号１６は、排熱回収ボイラを示す。
発電機１０は、蒸気タービン１２とガスタービン１４と同一の駆動軸１８によって連結されている。また駆動軸１８には空気圧縮機２０が連結されている。この空気圧縮機２０は、外部から吸入された空気Ａを高温高圧に圧縮して燃焼器２２に供給する。この燃焼器２２では、燃料系統２４から供給される燃料に圧縮された空気が混合されて燃焼し、高温高圧の燃焼ガスはガスタービン１４に送られる。この燃焼ガスが膨張仕事をすることによりガスタービン１４のタービンが回転駆動され、発電機１０は回転する。ガスタービン１４から排出された排ガス２５は排気ダクト２６を通って排熱回収ボイラ１６まで導かれる。
図１に示されるように、排熱回収ボイラ１６のダクト２７の内部には、ガスタービン１４から排出された排ガス２５の流れ方向にそって上流側から順に高温過熱器２８、低温過熱器３０、蒸発器３２、節炭器３４といった４種類の熱交換器が設置されている。蒸発器３２には蒸気ドラム３６が設置されている。節炭器３４は、ボイラ給水を排ガス２５の熱で加熱してから蒸気ドラム３６に供給する。蒸気ドラム３６では、蒸発器３２で発生した飽和蒸気の気液分離を行うとともに、その内部を所定の水位に保つことで飽和蒸気とのバランスが保たれるようになっている。蒸気ドラム３６で気液分離された水は蒸発器３２に再導入される。
蒸気ドラム３６内部の飽和蒸気は、飽和蒸気管３８を通って低温過熱器３０にまず送られ、ここで過熱されてから、さらに高温過熱器２８に導かれ、ここで蒸気はさらに過熱される。低温過熱器３０と高温過熱器２８の間には、蒸気温度を調節するための減温器４０が設置されている。
高温過熱器２８のボイラ出口には出口配管４２が接続されており、高温過熱器２８で過熱された過熱蒸気は、出口配管４２を通って蒸気タービン１２に送られ、膨張仕事を行って蒸気タービン１２を回転させることになる。仕事を終えた蒸気は、復水器４３に導かれて水に戻され、復水ポンプ４６によって復水戻り配管４５を通って給水ポンプ４６で加圧されて節炭器３４に還流される。燃料系統２４からは、助燃装置５０、５２にそれぞれ燃料を供給する燃料供給配管５４、５５が分岐している。
本実施形態による排熱回収ボイラ１６では、次のように助燃装置５０、５２は２箇所に設置されている。
このうち、第１段目の助燃装置５０は、排ガス２５の流れ方向において最上流の位置に配置され、この実施形態の排熱回収ボイラ１６の場合、高温過熱器２８の上流側に設置されている。この第１段目の助燃装置５０には、複数のバーナ５１が下流側の高温過熱器２８に向けて設置されている。第１の燃料供給配管５４には、燃料調整弁５６と燃料遮断弁５７が配設されており、バーナ５１で燃焼させる燃料投入量を燃料調整弁５６の開度を調整することで制御している。バーナ５１を消火するときには燃料遮断弁５７が閉じるようになっている。
第２段目の助燃装置５２は、第１段目の助燃装置５０より下流位置、この実施形態の場合、蒸発器３２の上流側に配置されている。この第２段目の助燃装置５２には複数のバーナ５３が下流側の蒸発器３２に向けて設置されている。第２の燃料供給配管５５には、燃料投入量を調整する燃料調整弁５８とバーナ５３を消火するときに閉じる燃料遮断弁５９が配設されている。
次に、図２において、参照番号６０は、第１段目の助燃装置５０と第２段目の助燃装置５２の点火、消火および燃料投入量を制御する制御装置を示す。燃料系統２４を流れる燃料の流量は、流量計６２により検出され、制御装置６０に入力される。また、ボイラ出口の出口配管４２には、蒸気流量を計測する蒸気流量計６３が設けられており、蒸気流量は蒸気流量計６３から制御装置６０に入力される。
また、第２段目の助燃装置５２と蒸発器３２の間には、排ガスの温度を検出する排ガス温度検出器６４が配置されている。同様に第１段目の助燃装置５０と高温過熱器２８の間にも排ガスの温度を検出する排ガス温度検出器６５が配置されている。
第１段目の助燃装置５０と第２段目の助燃装置５２については、供給する燃料投入量を制限する指標値があらかじめ設定されており、制御装置６０は、この指標値に基づいてそれぞれ燃料調整弁５６、５８の開度をそれぞれ調整して第１段目の助燃装置５０と、第２段目の助燃装置５２への燃料投入量を制限するようになっている。
本実施形態による排熱回収ボイラは、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
まず、第１段目の助燃装置５０と第２段目の助燃装置５２の排熱回収ボイラ１６における作用について説明する。
第２段目の助燃装置５２は、蒸発器３２の上流に配置されていることから、バーナ５３から噴き出される火炎で排ガス２５が加熱されると、主に、蒸発器３２での蒸発量を増大させることができる。
これに対して、第１段目の助燃装置５０は、高温過熱器３２、低温過熱器３０の上流に設置されていることから、バーナ５１から噴き出される火炎で排ガス２５が加熱されると、これら高温過熱器２８、低温過熱器３０での蒸気の過熱度を上昇させることができる。
ガスタービン１４から供給される排ガス２５については、ガスタービン１４の出力が高いと排ガス流量は増大し、逆に、ガスタービン１４の出力が低下していくと排ガス流量は減少していく。
ガスタービン１４の出力が低い状態の場合、排熱回収ボイラ１６に供給される排ガス流量は少ないので、第１段目の助燃装置５０や第２段目の助燃装置５２に燃料を投入し過ぎると、排ガス２５の温度が上がりすぎて、高温過熱器２８や蒸発器３２の伝熱管等の設備を損傷させる可能性がある。
そこで、本実施形態では、第２段目の助燃装置５２の下流における排ガス温度の上限値Ｔ1があらかじめ設定されており、排ガス温度がこの上限値Ｔ１以上に上昇するのを防ぐために、第２段目の助燃装置５２への燃料投入量に次のような制限をかけている。
蒸気タービン１２に供給する蒸気量が足りなくなり、排熱回収ボイラ１６での蒸気発生量を増やすときには、最初に第２段目の助燃装置５２のバーナ５３に点火して、この第２段目の助燃装置５２への燃料投入量を増加させていく。最初から第２段目の助燃装置５２と第１段目の助燃装置５０に投入する燃料を同時に増加させたり、あるいは第２段目より先に第１段目の助燃装置５０に点火して燃料を増加させていくと、蒸発量が十分でない状態のまま高温の排ガス２５で高温過熱器２８、低温過熱器３０を加熱しすぎることになり好ましくない。
第２段目の助燃装置５２への燃料投入量が徐々に増加していくと、バーナ５３の火力が増大していくので、排ガス２５の温度は上昇していく。これに伴い蒸発器３２で発生する蒸気量も増加する。蒸気は、蒸発器３２から低温過熱器３０、高温過熱器２８へと順次送られ、ここでさらにガスタービン１４から排出されてくる排ガス２５によって過熱されて蒸気タービン１２に送られることになる。
この間、第２段目の助燃装置５２の下流の排ガス温度は、ガス温度検出器６４によって検出され、制御装置６０は、排ガス温度の上昇を監視している。排ガス温度が上昇していってやがて上限温度Ｔ１に近づくと、制御装置６０は燃料調整弁５８の開度を絞り、第２段目の助燃装置５２に供給される燃料の流量を減少させるので、これに伴って排ガス温度も低下する。
さらに、本実施の形態において、助燃装置５２下流のガス温度検出器６４からの温度検出値を制御装置６０に入力する以外に、ガスタービン１４の出力によって助燃装置５２への燃料流量の上限値を予め定めておくようにすることも可能である。これを、図３を用いて説明する。
図３は、ガスタービンの出力と助燃装置出力の関係を示すグラフである。
ガスタービン１４の出力が低い場合には、排熱回収ボイラ１６に供給される排ガス量は少ないから、第２段目の助燃装置５２に同じ量の燃料を供給していても、ガスタービン１４の出力が低いほど排ガス温度は高くなる。したがって、排ガス温度が上限温度Ｔ１に達しないようにするためには、ガスタービン１４の出力に応じて第２段目の助燃装置５２へ投入する燃料流量の上限を変化させる必要がある。
そこで、ガスタービン１４の出力が比較的低い領域では、ガスターピン１４の出力が高いほど、第２段目の助燃装置５２への燃料の投入量の上限を大きく設定する。このように設定することで、図３の直線ａに示すように、助燃装置５２の出力はその上限値が直線的に増加するように制限されている。
こうして、ガスタービン１４の出力は低出力領域で変化しても、排ガス温度が上限温度Ｔ１に達しないように、第２段目の助燃装置５２へ投入される燃料投入量は制限されるため、蒸発器３２の伝熱管の過熱を未然に防止することが可能になる。なお、制御装置６０において、このようにガスタービン出力によって助燃装置５２への燃料流量の上限値を予め定めておくとともに、前述のような、情念装置５２下流のガス温度検出器６４からの温度検出値を制御装置６０に入力して助燃装置５２へ供給される燃料の流量制御の両者を組み合わせることで、より安全性を向上させることも可能である。
ところで、蒸発器３２での蒸気発生量が増えると、高温過熱器２８や低温過熱器３０での蒸気の過熱度が低下してくる。そこで、第１段目の助燃装置５０に点火して排ガスの温度を上昇させる。
この第１段目の助燃装置５０においても、上述した第２段目の助燃装置５２と同様に、 第１段目の助燃装置５０の下流における排ガス温度の上限値Ｔ2をあらかじめ設定しておき、排ガス温度がこの上限値Ｔ2以上に上昇するのを防ぐために、第１段目の助燃装置５０への燃料投入量に制限をかけるようにしてもよい。この際、制御装置６０において、助燃装置５０と高温過熱器２８の間の排ガス温度検出器６５からの排ガスの温度の他に、ボイラ出口の出口配管４２に設けられた蒸気流量計６３から入力された蒸気流量を用いることも可能である。これは、第１段目の助燃装置５０の下流における排ガスの温度が比較的高くとも、高温過熱器２８や低温過熱器３０を流通する蒸気の流量が十分に多い場合には、高温過熱器２８や低温過熱器３０の伝熱管等は十分に冷却されるため、このように排ガス温度検出器６５からの排ガス温度と蒸気流量計６３の蒸気流量とを用いて第１段目の助燃装置５０の燃料流量の上限値を制御することで、より多くの蒸気を発生されることが可能になる。
以上は、ガスタービン１４の出力が低い場合であるが、ガスタービン１４の出力が高い領域の場合には、次のように蒸発量を指標にして第２段目の助燃装置５２への燃料投入量に制限をかけることになる。
ガスタービン１４の出力が高い場合には、排熱回収ボイラ１６に供給される排ガス流量は増大するので、第１段目の助燃装置５０や第２段目の助燃装置５２の下流での排ガス温度が上限値Ｔ２まで上がる前に、安全弁容量などボイラ本体の仕様から決まる蒸気流量の最大値に到達してしまう可能性がある。
そこで、制御装置６０は、ボイラ出口での蒸気流量を蒸気流量計６３で監視しながら、蒸気流量が安全弁容量などから決まる最大値以上にならないように、第２段目の助燃装置５２に投入する燃料投入量に制限をかけることになる。このような、ガスタービン１４の出力が高い領域におけるボイラ出口での蒸気流量による助燃装置５２への燃料流量制限の制御においても、蒸気流量計６３より検出される蒸気流量によらず、ガスタービン出力により制限をかけることも可能である。
図３における直線ｂが、このようなガスタービン出力が高い領域での助燃装置出力の上限の変化を表している。
ガスタービン１４の出力が高い場合には、排熱回収ボイラ１６に供給される排ガス量は増大してくるので、第２段目の助燃装置５２に同じ量の燃料が投入されたとしても、ガスタービン１４の出力が高いほど蒸気発生量は増えることになる。このため、蒸気発生量が最大値以上にならないようにするには、ガスタービン１４の出力が上がるにしたがって、燃料投入量の上限を徐々に下げていくようにすればよい。
図３の直線ｂに示すように、ガスタービン１４の出力が高い場合には、その出力が高いほど、第２段目の助燃装置５２への燃料投入量の上限は小さくなるように設定され、助燃装置５２の出力は直線的に減少するように制限されている。
そこで、蒸発量が最大値に近づくと、制御装置６０は燃料調整弁５８の開度を絞り、第２段目の助燃装置５２に供給される燃料の流量が減少するので、これに伴って蒸発量も低下していく。このようにして、ガスタービン１４の出力が高出力領域で変化しても、制御装置６０は、蒸気発生量が最大値に達しないように、第２段目の助燃装置５２への燃料投入量を制限するため、蒸気の過流量を未然に防止することができる。
このようにガスタービン１４の出力により第２段目の助燃装置５２への燃料投入量の上限を定めておけば、蒸気流量計６３により蒸気流量による比較的複雑な燃料投入量の上限制御を行わなくて済む。なお、これらの両者、すなわちガスタービン１４の出力による燃料投入量の上限と、蒸気流量計６３からの蒸気流量に基づく燃料投入量の上限制御を組み合わせ、どちらかより小さいほうを第２段目の助燃装置５２に投入する燃料投入量の上限値とすることも可能である。このように構成すればより安全性の高いシステムとすることが可能である。
また、第１段目の助燃装置５０についても、第２段目の助燃装置５２と同様に燃料投入量を制限するようにしてもよい。
第２実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について、図２、図３を参照して説明する。
この第２実施形態では、助燃装置５０、５２を使用しないでもガスタービン１４から供給される排ガスだけで、排熱回収ボイラ１６で必要な蒸気量を得られる場合の燃料投入量の制限を扱っている。
助燃装置５０、５２を使用しないでも、ガスタービン１４からの排ガスで必要な蒸気量が得られる場合は、消火した状態にしても蒸気発生量の観点からは大きな問題は生じない。
ところが、第２段目の助燃装置５２が停止していると、蒸発器３２での蒸気発生量は少ないため、ボイラ各所の伝熱管内部を通過する蒸気量が十分ではなくなる。特に、高温過熱器２８や低温過熱器３０の伝熱管が排ガスによって設計上の許容以上に過熱されてしまうおそれがある。
本実施形態による排熱回収ボイラ１６では、ガスタービン１４からの排ガスだけで必要な蒸気量を得られる場合であっても、第２段目の助燃装置５２には、高温過熱器２８や低温過熱器３０における伝熱管の過熱を防止するのに必要十分な蒸気を発生させる最低限度の燃料投入量が予め設定されている。例えば、図３の直線ｃ、ｄに示すように、ガスタービン１４の出力に応じて、第２段目の助燃装置５２がいかなる時もこれ以下の出力にならないように、最低限の出力を維持させる。
この実施形態では、ガスタービン１４の出力が低い場合、制御装置６０は、第２段目の助燃装置５２には、直線ｃで示す最低限を下回らないように燃料調整弁５８の開度を調整して燃料を投入する。
ガスタービン１４の出力が増加してくるにつれて、ガスタービン１４からの排ガス流量は増大してくるため、制御装置６０は、燃料調整弁５８の開度を徐々に絞り、これにより、直線ｄで示すように、最低限の蒸気を発生するために最低限必要な燃料投入量は漸減していくことになる。
このようにして第２実施形態によれば、いかなる場合にも、最低限度の燃料が第２段目の助燃装置５２に供給され、高温過熱器２８や低温過熱器３０の伝熱管の過熱を防ぐのに十分な量の蒸気が常時流れることになるので、従来のように伝熱管の肉厚を厚くしたり、材料に高強度材料を使用するなどの過剰な設備にすることなく、設備費を低減するだけでなく確実に伝熱管の過熱を防止することができる。
以上、本発明に係る排熱回収ボイラについて、第１段目の助燃装置、第２段目の助燃装置を設けた排熱回収ボイラの実施形態を挙げて説明したが、この実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。本発明は、例えば、蒸発器の上流に助燃装置を配置した１段型助燃装置の排熱回収ボイラにも適用することが可能である。
また、本発明の排熱回収ボイラは、蒸気タービンだけに限らずに、例えば、造水プラント等に蒸気を供給するプラントにも適用することができる。
１０…発電機、１２…蒸気タービン、１４…ガスタービン、１６…排熱回収ボイラ、１８…駆動軸、２０…空気圧縮機、２２…燃焼器、２４…燃料系統、２８…高温過熱器、３０…低温過熱器、３２…蒸発器、３４…節炭器、３６…蒸気ドラム、４３…復水器、５０…第１段目の助燃装置、５２…第２段目の助燃装置、６０…制御装置

Claims (6)

  1. ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラにおいて、
    いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、
    前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、
    前記排ガス回収ボイラの出口での蒸気流量を検出する蒸発量検出手段と、を備え、
    前記燃料投入制限手段は、前記蒸気流量を監視しながら蒸発量があらかじめ設定された上限値を越えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とする排熱回収ボイラ。
  2. ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラにおいて、
    いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、
    前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、
    前記燃料投入制限手段は、前記助燃装置に供給する燃料投入量について前記ガスタービン出力に応じてあらかじめ設定された燃料投入量の上限を超えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とする排熱回収ボイラ。
  3. ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラにおいて、
    いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、
    前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、
    前記燃料投入制限手段は、前記過熱器の伝熱管の過熱を防止するのに必要な蒸気量を前記伝熱管に流すためにあらかじめ設定された最小限の燃料投入量を下回らないように前記助燃装置への燃料投入量を制限することを特徴とする排熱回収ボイラ。
  4. 高温、高圧の燃焼ガスによってタービンを回転駆動するガスタービンと、
    前記ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラと、
    前記排ガス回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
    前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、を備え、
    前記排ガス回収ボイラは、
    いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、
    前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、
    前記排ガス回収ボイラの出口での蒸気流量を検出する蒸発量検出手段と、を備え、
    前記燃料投入制限手段は、前記蒸気流量を開始しながら蒸発量があらかじめ設定された上限値を越えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とする発電プラント。
  5. 高温、高圧の燃焼ガスによってタービンを回転駆動するガスタービンと、
    前記ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラと、
    前記排ガス回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
    前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、を備え、
    前記排ガス回収ボイラは、
    いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、
    前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、
    前記燃料投入制限手段は、前記助燃装置に供給する燃料投入量について前記ガスタービン出力に応じてあらかじめ設定された燃料投入量の上限を超えないように、前記燃料投入量を制限することを特徴とする発電プラント。
  6. 高温、高圧の燃焼ガスによってタービンを回転駆動するガスタービンと、
    前記ガスタービンからの排出ガスの流れ方向にそって過熱器、蒸発器、節炭器からなる複数の熱交換器がダクト内に配置され、前記ガスタービンの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガス回収ボイラと、
    前記排ガス回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
    前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、を備え、
    前記排ガス回収ボイラは、
    いずれかの前記熱交換器の上流側で前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    前記助燃装置に燃料を供給する燃料供給系と、
    前記助燃装置に供給する燃料投入量を制限する指標値を設定し、前記指標値の限界を越えないように前記助燃装置への燃料投入量を制限する燃料投入制限手段と、を備え、
    前記燃料投入制限手段は、前記過熱器の伝熱管の過熱を防止するのに必要な蒸気量を前記伝熱管に流すためにあらかじめ設定された最小限の燃料投入量を下回らないように前記助燃装置への燃料投入量を制限することを特徴とする発電プラント。
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