(57)【要約】【課題】発電起動する際に消費されるエネルギーを低減し、省エネルギー化を実現する。【解決手段】蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、ボイラに水を供給し、ボイラを通過した蒸気を復水して再びボイラに戻す起動系統と、この起動系統に水を循環させる運転を行うＭ−ＢＦＰ１２等の補機と、ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、通風系統の通気、排気運転を行うＧＲＦ５４Ａ、５４Ｂ、ＦＤＦ５６Ａ、５６Ｂ、ＤＮＦ５８Ａ、５８Ｂ等の補機と、ボイラの温度及び圧力を検出する温度検出装置１１０及び圧力検出装置１２０と、起動系統補機及び通風系統補機への給電制御を行うメタクラ盤１１０とを備え、メタクラ盤１１０は、初期運転時におけるボイラの温度及び圧力に基づいて、起動系統補機を起動させてから通風系統補機を起動させる時期を設定し、起動時期に達したときに通風系統補機を起動させる。【選択図】図３
2010216730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの起動時に蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、前記ボイラに水を供給し、前記ボイラを通過した蒸気を復水して再び前記ボイラに戻す起動系統と、
この起動系統に水を循環させる運転を行う起動系統補機と、
前記ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、
前記通風系統の通気、排気運転を行う通風系統補機と、
前記ボイラの温度及び圧力を検出する検出器と、
前記起動系統補機及び前記通風系統補機への給電制御を行う給電制御装置とを備え、
前記給電制御装置は、前記ボイラの初期運転時における前記ボイラの温度及び圧力に基づいて、前記起動系統補機を起動させてから前記通風系統補機を起動させる時期を設定し、当該時期に達したときに前記通風系統補機を起動させることを特徴とする発電ユニット。
【請求項２】
ボイラの起動時に蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、前記ボイラに水を供給し、前記ボイラを通過した蒸気を復水して再び前記ボイラに戻す起動系統と、
この起動系統に水を循環させる運転を行う起動系統補機と、
前記ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、
前記通風系統の通気、排気運転を行う通風系統補機とを備えた発電ユニットにおける、
前記起動系統補機及び前記通風系統補機への給電方法であって、
前記ボイラの初期運転時において前記ボイラの温度及び圧力に基づいて、前記起動系統補機を起動させてから前記通風系統補機を起動させる時期を設定し、当該時期に達したときに前記通風系統補機を起動させることを特徴とする発電ユニットの給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電ユニット及び発電ユニットの起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発電ユニットの通常起動時においては、Ｍ−ＢＦＰ（モータ駆動給水ポンプ）を起動して、所定時間後（例えば、１分後）に通風系統の補機を起動している。通風系統の補機として、ボイラの中に送風する２台のＦＤＦ（押込送風機）、一度燃焼したガスを火炉の下から再度吹き込ませる２台のＧＲＦ（ガス再循環送風機）、燃焼したガスを外部に排気する２台のＤＮＦ（ガス排出機）を備えている。これらの通風系統の補機は、メタクラ盤（高圧閉鎖配電盤）によって給電制御される。
【０００３】
ところで、発電ユニットにおいては、各種の大型補機の運転時間が長いとそれだけ、多くの燃料が消費されることになる。そこで、従来、電力需要に合わせて発電ユニットを起動、停止させること、例えば週末に停止して週明けに起動（週末起動）することにより、省エネルギーを図ることが、発電所において行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６８６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発電ユニットを停止してから起動するまでの間に、ボイラの圧力が低下していくが、ボイラの圧力が低下すると、Ｍ−ＢＦＰ起動から、給水確立までに時間がかかってしまう。しかし、給水確立までの時間が延びるとそれだけ、ボイラ点火前において通風系統を無駄に駆動することになる時間が長くなり、通風系統を駆動するエネルギーを無駄に消費するおそれがある。また、ボイラに水が張られる前に、通風系統を駆動することは、通風系統の送風によってボイラを冷やしてしまい、ボイラを適正温度にするために余計なエネルギーを使ってしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、発電起動する際に消費されるエネルギーを低減し、省エネルギー化を実現した発電ユニット及び発電ユニットの起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【０００８】
（１）  本発明の発電ユニットは、ボイラの起動時に、蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで前記ボイラに水を供給し、前記ボイラを通過した蒸気を復水して再び前記ボイラに戻す起動系統と、この起動系統に水を循環させる運転を行う起動系統補機と、前記ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、前記通風系統の通気、排気運転を行う通風系統補機と、前記ボイラの温度及び圧力を検出する検出器と、前記起動系統補機及び前記通風系統補機への給電制御を行う給電制御装置とを備え、前記給電制御装置は、前記ボイラの初期運転時における前記ボイラの温度及び圧力に基づいて、前記起動系統補機を起動させてから前記通風系統補機を起動させる時期を設定し、当該時期に達したときに前記通風系統補機を起動させることを特徴とする。
【０００９】
（２）  本発明の発電ユニットの給電方法は、ボイラの起動時に蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、前記ボイラに水を供給し、前記ボイラを通過した蒸気を復水して再び前記ボイラに戻す起動系統と、この起動系統に水を循環させる運転を行う起動系統補機と、前記ボイラに対して通気、排気を行う通風系統と、前記通風系統の通気、排気運転を行う通風系統補機とを備えた発電ユニットにおける、前記起動系統補機及び前記通風系統補機への給電方法であって、前記ボイラの初期運転時において前記ボイラの温度及び圧力に基づいて、前記起動系統補機を起動させてから前記通風系統補機を起動させる時期を設定し、当該時期に達したときに前記通風系統補機を起動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、起動系統補機を起動させた後に、通風系統を適正なタイミングで駆動することが可能になり、例えば、給水が全く確立していないときに通風系統を駆動することによる無駄なエネルギー消費を抑えることが可能になり、省エネルギー化を実現することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、起動系統補機を起動させた後に、通風系統を適正なタイミングで駆動することが可能になり、例えば、給水が全く確立していないときに通風系統を駆動することによる無駄なエネルギー消費を抑えることが可能になり、省エネルギー化を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用されるボイラの水蒸気系統を示すブロック図である。
【図２】本発明が適用される通風系統を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における起動制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１はボイラの起動系統を示すブロック図である。起動系統の機器は、脱気器１０、Ｍ−ＢＦＰ１２、ボイラ５０、図示しない蒸気タービン、フラッシュタンク２４、復水器３０、復水ポンプ３２が含まれている。
【００１５】
脱気器１０は、復水器３０からの復水は脱気するものである。Ｍ−ＢＦＰ１２は、脱気器１０とボイラ５０を連結する配管に設けられ、ボイラ５０に水を送り出すものである。フラッシュタンク２４は、ボイラ５０からの廃蒸気を回収するものである。復水器３０は、ボイラ５０で得られた蒸気を使用後に復水するものである。復水ポンプ３２は、復水器３０の水を脱気器１０に送り出すものである。
【００１６】
また、ボイラ５０は、水壁１３、ケージ壁１４、一次ＳＨ（過熱器）１６及び二次ＳＨ１８などによって構成される。脱気器１０によって脱気された水はＭ−ＢＦＰ１２によって送り出され、Ｍ−ＢＦＰ１２から送り出された給水は、出口側に設けられた弁によって流量が調整され、高圧ヒータを通してボイラ５０の水壁１３に入る。
【００１７】
ボイラ５０に供給された水は、水壁１３、ケージ壁１４を通過する際に受熱・蒸発し蒸気となり、一次ＳＨ１６、二次ＳＨ１８を通過する際に所定の蒸気温度となって、二次ＳＨ１８から蒸気タービンへ供給される。
【００１８】
ボイラ起動時には、蒸気タービンに供給する蒸気条件が成立するまで、起動バイパス系統を使用してフラッシュタンク２４を通し、復水器３０、脱気器１０を通って再び水壁１３に戻るといった循環運転が行われる。この起動バイパス系統には一次ＳＨバイパス系統Ａと二次ＳＨバイパス系統Ｂの２系統が装備されている。最初に初期運転として一次ＳＨ１６の入口温度が規定温度になるまでは、ケージ壁１４と一次ＳＨ１６の入口間に設けられた配管１９を有する一次ＳＨバイパス系統Ａを通して、ミニマム給水量の全量の循環運転を行う。
【００１９】
この初期運転状態においては、一次ＳＨ１６と二次ＳＨ１８とを連結する連絡管１７に設けられた図示しない弁及び連絡管１７から分岐してフラッシュタンク２４に連結される配管２１の所定位置に設けられた二次ＳＨバイパス弁２２は全閉状態の運転である。
【００２０】
起動バイパス運転における、一次ＳＨバイパス系統Ａは、配管１９と、配管１９における一次ＳＨ１６の手前の流路からフラッシュタンク２４に至るまでに設けた一次ＳＨバイパス弁２２などから構成され、ケージ壁１４を出たミニマム給水量は、配管１９を通り、一次ＳＨバイパス弁２０により一次ＳＨ１６の出口圧力を一定に制御調整して、フラッシュタンク２４に供給される。
【００２１】
一次ＳＨ１６の入口温度が既定値に達すると、次に二次ＳＨバイパス弁２２が開き、二次ＳＨバイパス系統Ｂの運用に入り、順次起動バイパス運用がなされ、蒸気タービンに必要な蒸気条件を確立する運用がなされる。
【００２２】
また、ボイラ起動時には蒸気タービンへ供給する蒸気条件が成立するまで、水及び／又は蒸気からなる流体を、一次、二次ＳＨ起動バイパス系統Ａ、Ｂを使用してフラッシュタンク２４に通し、復水器、脱気器１へ循環させる運転が行われる。さらに、フラッシュタンク２４からの水及び／又は蒸気が、フラッシュタンク水位調節弁２８を備えた配管２９を経由して復水器３０に供給される。また、フラッシュタンク２４からの水及び／又は蒸気は、配管２９から分岐して脱気器１０に連結し、脱気器加熱ドレン弁２６を備えた配管２７から、脱気器１０に供給される。
【００２３】
このように２つの起動バイパス系統は、ボイラ水張りとボイラ昇圧から始まり、蒸気タービン通気と蒸気タービン併入までの間に、給水あるいは復水を２つのバイパス系統を通してフラッシュタンク２４から復水器３０に回収・循環する系統である。
【００２４】
図２はボイラの通風系統を示すブロック図である。本実施形態においては通風系統Ａと通風系統Ｂの２つの系統を備えている。通風系統Ａを構成する機器は、Ａ−ＢＳＦ（バイオマススラリー燃料供給器）５２Ａ、一度燃焼したガスをボイラ５０の下から再度吹き込ませるＡ−ＧＲＦ５４Ａ、ボイラの中に送風するＡ−ＦＤＦ５６Ａ、燃焼したガスを煙突を介して外部に排気するＡ−ＤＮＦ５８Ａ、燃焼したガスに含まれる窒素化合物を窒素と水に分解する排煙脱硝装置６０Ａなどから構成される。
【００２５】
Ａ−ＦＤＦ５６Ａによってバイオマススラリー燃料が燃焼しているボイラ５０内に外気が供給される。そして、燃焼したガスは、排煙脱硝装置６０Ａに送られる一方で、Ａ−ＧＲＦ５４Ａによってボイラ５０の下に供給される。排煙脱硝装置６０Ａによって脱硝されたガスは、Ａ−ＤＮＦ５８Ａによって引かれ、煙突を介して外部に送られる。このように、通風系統Ａによって外気をボイラ５０に供給し、燃焼したガスを外部に排気するという運転が行われる。
【００２６】
通風系統Ｂを構成する機器は、通風系統Ｂを構成する機器であるＡ−ＢＳＦ５２Ａ、Ａ−ＧＲＦ５４Ａ、Ａ−ＦＤＦ５６Ａ、Ａ−ＤＮＦ５８Ａ、排煙脱硝装置６０Ａと同一の機器であるＢ−ＢＳＦ５２Ｂ、Ｂ−ＧＲＦ５４Ｂ、Ｂ−ＦＤＦ５６Ｂ、Ｂ−ＤＮＦ５８Ｂ、排煙脱硝装置６０Ｂ等から構成される。
【００２７】
Ｂ−ＦＤＦ５６Ｂによってバイオマススラリー燃料が燃焼しているボイラ５０内に外気が供給される。そして、燃焼したガスは、排煙脱硝装置６０Ｂに送られる一方で、Ｂ−ＧＲＦ５４Ｂによってボイラ５０の下に供給される。そして、排煙脱硝装置６０Ｂによって脱硝されたガスは、Ｂ−ＤＮＦ５８Ｂによって引かれ、煙突を介して外部に送られる。このように、通風系統Ｂによって外気をボイラ５０に供給し、燃焼したガスを外部に排気するという運転が行われる。
【００２８】
図３はメタクラ盤によって給電制御される補機を示す説明図である。メタクラ盤１００には、Ｍ−ＢＦＰ１２、２台のＧＲＦ５４Ａ、５４Ｂ、２台のＦＤＦ５６Ａ、５６Ｂ、２台のＤＮＦ５８Ａ、５８Ｂ、一次ＳＨ１６の温度を検知する温度検知装置１１０、一次ＳＨ１６の圧力を検知する圧力検知装置１２０が接続されている。また、メタクラ盤１００には、Ｍ−ＢＦＰ１２、ＧＲＦ５４Ａ、５４Ｂ、ＦＤＦ５６Ａ、５６Ｂ、ＤＮＦ５８Ａ、５８Ｂに対する電力の供給及び遮断を行う遮断回路１３０が設けられている。また、メタクラ盤１００には、メタクラ盤１００全体の動作を制御するＣＰＵ１４０、及び各種のデータやプログラムが記憶されているメモリ１５０が設けられている。
【００２９】
メモリ１５０には、Ｍ−ＢＦＰ１２を起動するときの一次ＳＨ１６の温度及び残圧と、Ｍ−ＢＦＰ１２を起動後における通風系統の起動時期との対応関係のデータが記憶されている。具体的に、Ｍ−ＢＦＰ１２を起動するときの一次ＳＨ１６の温度及び残圧によって起動系統による給水確立の時間が変化することから、一次ＳＨ１６の温度及び残圧に応じた給水確立の時間のデータが通風系統の起動時期としてメモリ１５０に記憶されている。言い換えれば、給水が確立した時点で通風系統が起動するように通風系統の起動時期のデータが設定されている。
【００３０】
例えば、パターン１として、一次ＳＨ１６の圧力が６．５ＭＰａ以下で温度が１４０℃であれば、Ｍ−ＢＦＰ１２を起動してから２０分後に通風系統を起動する。パターン２として、一次ＳＨ１６の圧力が８．０ＭＰａ以下で温度が１７０℃であれば、Ｍ−ＢＦＰ１２を起動してから１０分後に通風系統を起動する。このようなデータがメモリ１５０に記憶されている。
【００３１】
そして、ＣＰＵ１４０は、Ｍ−ＢＦＰ１２への給電を開始する制御を行う際に、温度検知装置１１０及び圧力検知装置１２０の検出結果に基づいて、メモリ１５０に記憶されているデータの中から、現在の一次ＳＨ１６の温度及び残圧に対応する通風系統の起動時期を取得する。そして、ＣＰＵ１４０は、Ｍ−ＢＦＰ１２への給電を開始してからの時間を計時し、取得した起動時期に到達したときに通風系統の補機、すなわち、２台のＧＲＦ５４Ａ、５４Ｂ、２台のＦＤＦ５６Ａ、５６Ｂ、２台のＤＮＦ５８Ａ、５８Ｂへの給電を開始してこれらの補機を駆動させる。このように、本実施形態においては、Ｍ−ＢＦＰ１２を起動してから一定時間後に通風系統を起動するのではなく、一次ＳＨ１６の温度及び残圧に応じて起動時間を変化させ、給水が確立されるタイミングで通風系統を起動するようになる。
【００３２】
以上、説明したように構成された本実施形態によれば、ボイラの圧力が低下してＭ−ＢＦＰ起動から、給水確立までに時間がかかる状態であったとしても、給水確立に合わせた適正なタイミングで通風系統を起動することが可能になる。このため、通風系統を駆動するエネルギーを無駄に消費することが防止される。ボイラに水が張られる間は通風系統の送風は停止しているため、送風によってボイラを冷やしてしまうことが防止され、ボイラを適正温度にするために余計なエネルギーを使ってしまうことが防止される。この効果は特に気温が低くボイラが冷めやすい冬場において、顕著なものとなる。
【００３３】
具体的に、上述したパターン１の条件、すなわち、一次ＳＨ１６の圧力が６．５ＭＰａ以下で温度が１４０℃の場合において、Ｍ−ＢＦＰ１２の起動直後に通風系統を起動する場合と、２０分後に通風系統を起動する場合とをコスト面で比較したところ、次のようになる。
Ｐ＝√３×６６００Ｖ×４８１Ａ×０．８５×１０−３×１１円／ＫＷ
≠５．１３万×０．３３（２０分）≠１．７万
すなわち、週末起動１回あたり１．７万のコスト低減を図ることが可能になる。このため、４回／月の起動の場合は年間のコスト低減額は、８２万円となり、それだけ省エネルギー化を実現したことになる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  脱気器
１２  Ｍ−ＢＦＰ
１３  水壁
１４  ケージ壁
１６  一次ＳＨ
１７  連絡管
１８  二次ＳＨ
１９、２１、２７、２９  配管
２０  一次ＳＨバイパス弁
２２  一次ＳＨバイパス弁
２４  フラッシュタンク
２６  脱気器加熱ドレン弁
２８  フラッシュタンク水位調節弁
３０  復水器
３２  復水ポンプ
５０  ボイラ
５４Ａ  Ａ−ＧＲＦ
５４Ｂ  Ｂ−ＧＲＦ
５６Ａ  Ａ−ＦＤＦ
５６Ｂ  Ｂ−ＦＤＦ
５８Ａ  Ａ−ＤＮＦ
５８Ｂ  Ｂ−ＤＮＦ
６０Ａ、６０Ｂ  排煙脱硝装置
１００  メタクラ盤
１１０  温度検知装置
１２０  圧力検知装置
１３０  遮断回路
１４０  ＣＰＵ
【図１】
2010216730.tif 000003
【図２】
2010216730.tif 000004
【図３】
2010216730.tif 000005