(57)【要約】【課題】ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、エネルギー損失量を低減することのできるボイラユニットおよび発電システムを提供することを目的とする。【解決手段】蒸気を発生させるボイラと、ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動するタービン駆動ポンプ５１，５３と、電気を用いて駆動する電動機駆動ポンプ５５と、ボイラへの給水をタービン駆動ポンプ５１，５３と電動機駆動ポンプ５５とで切り替える給水切替部と、タービン駆動ポンプ５１，５３の吐出側と吸込側（脱気器２４）とを接続する再循環配管６１，６３と、再循環させる水の流量を調節する再循環弁７１，７３とを備え、低負荷運転を行うボイラを停止させる場合に、再循環弁７１，７３を開き始める設定値を低負荷運転時よりも大きくした後に、給水切替部が、ボイラへの給水をタービン駆動ポンプ５１，５３から電動機駆動ポンプ５５に切り替えるボイラユニットを採用する。【選択図】図２
2010096422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を発生させるボイラと、
該ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行うタービン駆動ポンプと、
電気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行う電動機駆動ポンプと、
前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプと前記電動機駆動ポンプとで切り替える給水切替部と、
前記タービン駆動ポンプの吐出側と吸込側とを接続し、前記タービン駆動ポンプにより吐出された水を前記吸込側に再循環させる再循環配管と、
該再循環配管に設けられ、前記タービン駆動ポンプの吸込流量が前記タービン駆動ポンプを駆動させるために必要な最低吸込流量以上となるように、再循環させる水の流量を調節する再循環弁と、
前記タービン駆動ポンプの吸込流量に基づいて前記再循環弁の開度を制御する再循環弁制御部とを備え、
通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転を行う前記ボイラを停止させる場合に、
前記再循環弁制御部が、前記再循環弁を開き始める設定値を前記低負荷運転時よりも大きくした後に、
前記給水切替部が、前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプから前記電動機駆動ポンプに切り替えるボイラユニット。
【請求項２】
前記通常運転時の前記設定値を第１の設定値とし、前記低負荷運転時の前記設定値を第２の設定値とした場合に、
前記再循環弁制御部が、前記低負荷運転時の前記ボイラを停止させる場合に、前記設定値を前記第２の設定値から前記第１の設定値に変更する請求項１に記載のボイラユニット。
【請求項３】
前記通常運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転であり、前記低負荷運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転である請求項１または請求項２に記載のボイラユニット。
【請求項４】
蒸気を発生させるボイラと、
該ボイラに給水を行うポンプと、
前記ボイラと前記ポンプとを接続する給水配管と、
該給水配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第１の給水弁と、
該第１の給水弁をバイパスして前記給水配管に接続され、前記給水配管よりも断面積の小さなバイパス配管と、
該バイパス配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第２の給水弁と、
前記ボイラへの給水流量に基づいて前記第１の給水弁および前記第２の給水弁の開度を制御する給水弁制御部とを備え、
前記ボイラが、通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転から停止する過程において、前記給水弁制御部が、前記第１の給水弁を全閉にするとともに、前記第２の給水弁の前記給水流量の偏差に対する開度変化率を前記通常運転時よりも大きくするボイラユニット。
【請求項５】
前記通常運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転であり、前記低負荷運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転である請求項４に記載のボイラユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のボイラユニットと、
前記ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンにより駆動されて発電を行う発電機とを備える発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定圧貫流ボイラを有するボイラユニットおよび発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等において、定圧貫流ボイラと蒸気タービンとを主な構成機器として備える発電システムが多く採用されている。この発電システムは、定圧貫流ボイラで発生させた蒸気を用いて蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンに結合された発電機により発電するものである。
【０００３】
上記の発電システムにおいて、定圧貫流ボイラは、通常時には定圧運転、即ち、主蒸気圧力が負荷に依存せずに一定となる運転を行う。しかし、定圧貫流ボイラが定圧運転を行うことができる負荷には制限があり、例えば、２５％以下の負荷では定圧運転を安定的に行うことができない。そこで、運用可能な負荷範囲を拡げるために、主蒸気圧力を負荷に応じて変化させる変圧運転を行う方法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭５７−８２６０１号公報
【特許文献２】特開２００７−２７１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されている技術によれば、例えば１５％の最低負荷からボイラを停止する場合、一旦負荷を例えば２５％まで上昇させ、運転モードを定圧運転に切り替えた後、停止準備を経てボイラを停止していた。したがって、停止までの時間がかかることの他、停止までの燃料・所内動力等のエネルギーを損失してしまう等の問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、エネルギー損失量を低減することのできるボイラユニットおよび発電システム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様は、蒸気を発生させるボイラと、該ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行うタービン駆動ポンプと、電気を用いて駆動し、前記ボイラに給水を行う電動機駆動ポンプと、前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプと前記電動機駆動ポンプとで切り替える給水切替部と、前記タービン駆動ポンプの吐出側と吸込側とを接続し、前記タービン駆動ポンプにより吐出された水を前記吸込側に再循環させる再循環配管と、該再循環配管に設けられ、前記タービン駆動ポンプの吸込流量が前記タービン駆動ポンプを駆動させるために必要な最低吸込流量以上となるように、再循環させる水の流量を調節する再循環弁と、前記タービン駆動ポンプの吸込流量に基づいて前記再循環弁の開度を制御する再循環弁制御部とを備え、通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転を行う前記ボイラを停止させる場合に、前記再循環弁制御部が、前記再循環弁を開き始める設定値を前記低負荷運転時よりも大きくした後に、前記給水切替部が、前記ボイラへの給水を前記タービン駆動ポンプから前記電動機駆動ポンプに切り替えるボイラユニットである。
【０００７】
ボイラを停止する際には、ボイラへの給水流量を低下させるため、タービン駆動ポンプを駆動するために必要な蒸気量が得られなくなる。そのため、ボイラへの給水は、タービン駆動ポンプから電動機駆動ポンプに切り替えられる。この切り替えは、電動機駆動ポンプからの給水流量を増加させるとともに、その増加量に応じてタービン駆動ポンプからの給水流量を減少させることで行われる。
また、タービン駆動ポンプおよび電動機駆動ポンプは、キャビテーション等を防止するために、その吸込流量が最低吸込流量以下にならないようにする必要がある。したがって、これらポンプの吸込流量が最低吸込流量以下となる前に再循環弁を開き、吐出側から吸込側（例えば脱気器）へ循環する流量を増加させて最低吸込流量以上を確保するように制御される。
【０００８】
ここで、ボイラの低負荷運転時には、再循環弁の開閉がボイラへの給水供給の外乱にならないように、再循環弁を開き始める設定値は通常運転時よりも低く設定される。そのため、従来のボイラユニットによれば、ポンプの切り替えを行う際、タービン駆動ポンプの吐出流量を減少させる過程で再循環弁の開閉を繰り返す、いわゆるハンチングが発生し、安定的にポンプの切り替えを行うことができないという不都合があった。
【０００９】
これに対し、本発明の第１の態様によれば、低負荷運転を行うボイラを停止させる場合に、再循環弁制御部により再循環弁を開き始める設定値が低負荷運転時よりも大きくされた後に、給水切替部によりボイラへの給水がタービン駆動ポンプから電動機駆動ポンプに切り替えられる。
これにより、再循環弁を開いてタービン駆動ポンプの吸込流量を十分確保した状態で、ボイラへの給水をタービン駆動ポンプから電動機駆動ポンプに切り替えることができるので、低負荷運転時、すなわち給水流量が少ない場合においても、安定してポンプを切り替えてボイラを停止させることができる。
【００１０】
上記態様において、前記通常運転時の前記設定値を第１の設定値とし、前記低負荷運転時の前記設定値を第２の設定値とした場合に、前記再循環弁制御部が、前記低負荷運転時の前記ボイラを停止させる場合に、前記設定値を前記第２の設定値から前記第１の設定値に変更することとしてもよい。
【００１１】
低負荷運転を行うボイラを停止させる場合に、再循環弁を開き始める設定値を、低負荷運転時の第２の設定値から通常運転時の第１の設定値に変更することで、再循環弁を開き始める設定値を低負荷運転時よりも大きくすることができる。これにより、安定してポンプを切り替えてボイラを停止させることができるとともに、低負荷運転時のボイラ停止用の設定値を別途設ける必要がないため、制御を容易なものとすることができる。
【００１２】
上記態様において、前記通常運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転であり、前記低負荷運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転であることとしてもよい。
【００１３】
通常運転では定圧運転を、低負荷運転では変圧運転を行うことで、定圧運転により高圧蒸気を効率よく発生させることができるとともに、変圧運転により低圧蒸気を発生させることができ、ボイラユニットの運用負荷帯を拡げることができる。このようなボイラユニットに対しても、安定してポンプを切り替えて、変圧運転を行うボイラを停止させることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、蒸気を発生させるボイラと、該ボイラに給水を行うポンプと、前記ボイラと前記ポンプとを接続する給水配管と、該給水配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第１の給水弁と、該第１の給水弁をバイパスして前記給水配管に接続され、前記給水配管よりも断面積の小さなバイパス配管と、該バイパス配管に設けられ、前記ボイラへの給水流量を調節する第２の給水弁と、前記ボイラへの給水流量に基づいて前記第１の給水弁および前記第２の給水弁の開度を制御する給水弁制御部とを備え、前記ボイラが、通常運転よりも低い圧力の蒸気を発生させる低負荷運転から停止する過程において、前記給水弁制御部が、前記第１の給水弁を全閉にするとともに、前記第２の給水弁の前記給水流量の偏差に対する開度変化率を前記通常運転時よりも大きくするボイラユニットである。
【００１５】
ボイラの最低負荷を例えば２５％とする通常運転および１５％とする低負荷運転では、流量の大きな第１の給水弁を全開にするとともに、流量の小さな第２の給水弁を規定開度（例えば、６０％）にすることで行われる。ボイラを停止する過程において、第１の給水弁は全閉とされ、第２の給水弁は給水流量（ＰＩ）制御に切り替えられる。従来、この第２の給水弁の制御が規定開度から給水流量制御に切り替わる際、給水流量の偏差に対する開度変化率は、主蒸気圧力を一定とする通常運転を基準として調整してあるため、給水流量が低い低負荷運転時からの停止では給水流量偏差が大きかった。これにより、ボイラへの給水流量とボイラが要求する流量との差が大きくなり、第２の給水弁の制御が安定しないという不都合があった。
【００１６】
これに対して、本発明の第２の態様によれば、給水弁制御部により、低負荷運転時のボイラを停止させる場合に、第１の給水弁が全閉にされるとともに、第２の給水弁の給水流量の偏差に対する開度変化率が通常運転時よりも大きくされる。
これにより、第２の給水弁の開度制御の応答性を高めることができるので、ボイラの低負荷運転から停止を行う場合においても、安定的に第２の給水弁の制御を行うことができる。
【００１７】
上記態様において、前記通常運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転であり、前記低負荷運転が前記ボイラにより発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転であることとしてもよい。
【００１８】
通常運転では定圧運転を、低負荷運転では変圧運転を行うことで、定圧運転により高圧蒸気を効率よく発生させることができるとともに、変圧運転により低圧蒸気を発生させることができ、ボイラユニットの運用負荷帯を拡げることができる。このようなボイラユニットに対しても、第２の給水弁の開度制御の応答性を高めることができるので、変圧運転からの停止を行う場合においても、安定的に第２の給水弁の制御を行うことができる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、上記のボイラユニットと、前記ボイラにより発生させた蒸気を用いて駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンにより駆動されて発電を行う発電機とを備える発電システムである。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、低負荷運転時においても、安定的なポンプの切り替え、および／または、安定的な給水流量の制御を行うことができるので、ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、ボイラを停止させるまでのエネルギー損失量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ボイラを停止させるまでの時間を短縮し、エネルギー損失量を低減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の実施形態〕
以下に、本発明に係るボイラユニットの第１の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係るボイラユニットを発電システム１に適用した例を説明する。
図１において、発電システム１は、燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラ２と、ボイラ２へ給水を行うボイラ給水ポンプユニット２５と、ボイラ２への給水流量を制御する給水制御装置２７と、給水制御装置２７により制御された給水流量をボイラ２に流通させるボイラ循環ポンプ３と、ボイラ２で発生した蒸気を用いて駆動される蒸気タービン４と、蒸気タービン４により駆動されて発電を行う発電機（図示略）と、ボイラ２と蒸気タービン４との間に設けられ、蒸気を過熱する過熱器７と、ボイラ２と過熱器７とを接続する第一蒸気配管１１と、過熱器７と蒸気タービン４とを接続する第二蒸気配管１２と、第一蒸気配管１１に設けられたＢＴ弁１５と、第二蒸気配管１２に設けられた蒸気加減弁１７と、第一蒸気配管１１に接続され、ＢＴ弁１５をバイパスする第三蒸気配管１３と、第三蒸気配管１３に設けられたＢＴＢ弁１６と、蒸気タービン４の負荷に応じてＢＴ弁１５およびＢＴＢ弁１６の開度を調節する蒸気弁制御部（図示略）とを主な構成要素として備えている。
【００２３】
本実施形態において、蒸気タービン４は、高圧蒸気タービン４ａおよび低中圧蒸気タービン４ｂを備えており、高圧蒸気タービン４ａから排出された蒸気が、再熱器２０を介して、低中圧蒸気タービン４ｂへ供給されるようになっている。
また、過熱器７は、上流側に設けられる第一過熱器７ａと下流側に設けられる第二過熱器７ｂとを備え、第一過熱器７ａと第二過熱器７ｂとの間に流通する蒸気の温度を低下させる減温器９が設けられている。
【００２４】
上記構成を有する発電システム１における水の過熱サイクルについて以下に説明する。
ボイラ給水ポンプユニット２５により給水された水は、給水制御装置２７により流量が制御される。ボイラ２では、燃料を燃焼させると共に、給水制御装置２７により流量が制御された水をボイラ循環ポンプ３により流通させて蒸気を発生させる。ボイラ２にて発生した蒸気は、第一蒸気配管１１を流通し、第一過熱器７ａへ導かれる。第一過熱器７ａでは蒸気の過熱が行われ、第一過熱器７ａにて過熱された蒸気は、減温器９へ導かれる。減温器９では水を注入することにより蒸気の温度を低下させる。減温器９にて減温された蒸気は、第二過熱器７ｂへ導かれ、第二過熱器７ｂにて再過熱される。第二過熱器７ｂにて再過熱された蒸気は、第二蒸気配管１２を流通して高圧蒸気タービン４ａへ導入され、高圧蒸気タービン４ａを駆動するために用いられる。
【００２５】
高圧蒸気タービン４ａを駆動した後の蒸気は、再熱器２０へ導かれ、再熱器２０で再び過熱される。再熱器２０にて過熱された蒸気は、低中圧蒸気タービン４ｂへ導入され、低中圧蒸気タービン４ｂを駆動するために用いられる。
【００２６】
低中圧蒸気タービン４ｂを駆動した後の蒸気は、復水器２１へ導かれ、復水器２１により水（液体）に戻される。復水器２１にて発生した水は、復水ポンプ２２によって低圧給水過熱器２３、脱気器２４の順にて圧送される。脱気器２４にて脱気された水は、ボイラ給水ポンプユニット２５によって高圧給水過熱器２６へ圧送され、減温器９または節炭器２８へ圧送される。減温器９に圧送された水は、蒸気の温度を下げるために用いられる。また、給水制御装置２７により流量が制御され、節炭器２８へ圧送された水は、ボイラ循環ポンプ３によってボイラ２へ導かれ、再び蒸気として利用される。
【００２７】
上記サイクルにより蒸気を発生させる発電システム１において、ボイラ２により発生させる蒸気の圧力を一定とする定圧運転と、定圧運転よりも低負荷で運用することを目的としてボイラ２により発生させる蒸気の圧力を変化させる変圧運転とが行われる。
具体的には、定圧運転時には、ＢＴＢ弁１６およびＢＴ弁１５の開度を全開とし、蒸気加減弁１７入口部における蒸気圧力ＰＴを、高圧蒸気タービン４ａの負荷に関わらず最大圧力（例えば２４ＭＰa）に維持するように運転される。一方、変圧運転時には、高圧蒸気タービン４ａの負荷に応じてＢＴ弁１５およびＢＴＢ弁１６の開度が調節され、蒸気圧力ＰＴを変化させるように運転される。なお、変圧運転時には、ボイラ２出口部における蒸気圧力ＰＷＷＯと蒸気加減弁１７入口部における蒸気圧力ＰＴとの差圧が、ＢＴ弁１５およびＢＴＢ弁１６の許容差圧を超えないように各弁の開度が調節される。
【００２８】
上記のようにＢＴ弁１５およびＢＴＢ弁１６を制御することで、通常運転時には、ボイラ２の最低負荷を例えば２５％とする定圧運転を行うことができる。また、低負荷運転時には、ボイラ２の最低負荷を例えば１５％とする変圧運転を行うことができる。これにより、定圧運転によって高圧蒸気を効率よく発生させることができるとともに、変圧運転によって低圧蒸気を発生させることができ、ボイラ２の運用負荷帯を拡げることができる。
【００２９】
図２は、ボイラ給水ポンプユニット２５および給水制御装置２７の概略構成図である。なお、説明を簡略化するために、図２においては高圧給水過熱器２６を省略している。
図２に示すように、ボイラ給水ポンプユニット２５は、ボイラ２により発生させた蒸気を用いて駆動するタービン駆動ポンプ５１，５３と、電気を用いて駆動する電動機駆動ポンプ５５と、ボイラ２への給水をタービン駆動ポンプ５１，５３と電動機駆動ポンプ５５とで切り替える給水切替部（図示略）と、タービン駆動ポンプ５１，５３の吐出側と脱気器２４とを接続する再循環配管６１，６３と、再循環配管６１，６３に設けられた再循環弁７１，７３と、電動機駆動ポンプ５５の吐出側と吸込側（脱気器２４）とを接続する再循環配管６５と、再循環配管６５に設けられた再循環弁７５と、電動機駆動ポンプ５５の吐出流量を調節する調節弁５７と、各ポンプの吸込側に設けられた流量センサ５２，５４，５６と、各再循環弁の開度を制御する再循環弁制御部（図示略）とを備えている。
【００３０】
再循環配管６１，６３，６５および再循環弁７１，７３，７５は、各ポンプの吸込流量を最低吸込流量以上とするために設けられたものである。つまり、再循環弁７１，７３，７５を開くことで、各ポンプの吐出側から吸込側（脱気器２４）へ循環する流量を増加させ、各ポンプの最低吸込流量が確保される。
【００３１】
再循環弁制御部は、流量センサ５２，５４，５６により検知された各ポンプの吸込流量に基づいて再循環弁７１，７３，７５の開度を制御する。すなわち、再循環弁制御部は、流量センサ５２，５４，５６により検知された各ポンプの吸込流量が、最低吸込流量以下となる前に各再循環弁を開くように制御する。
【００３２】
また、再循環弁制御部は、低負荷運転時のボイラ２を停止させる際に、再循環弁７１，７３を開き始める設定値を低負荷運転時よりも大きくする。具体的には、通常運転時の設定値を第１の設定値とし、低負荷運転時の設定値を第２の設定値とした場合に、再循環弁制御部は、低負荷運転時のボイラ２を停止させる場合に、再循環弁７１，７３を開き始める設定値を、第２の設定値から第１の設定値に変更する。
給水切替部は、再循環弁制御部により再循環弁７１，７３を開き始める設定値が変更された後に、ボイラ２への給水をタービン駆動ポンプ５１，５３から電動機駆動ポンプ５５に切り替える。
【００３３】
上記構成を有するボイラ給水ポンプユニット２５において、タービン駆動ポンプ５１，５３にはそれぞれ５０％ずつの負荷が割り振られており、５０％負荷を超える運転時には２台のタービン駆動ポンプが駆動され、５０％負荷以下の運転時には１台のタービン駆動ポンプが駆動される。
ここで、ボイラ２を停止する場合には、ボイラ２への給水流量を低下させるため、タービン駆動ポンプ５１，５３を駆動するために必要な蒸気量が得られなくなる。そのため、ボイラ２への給水は、タービン駆動ポンプ５１，５３から電動機駆動ポンプ５５に切り替えられる。この切り替えは、電動機駆動ポンプ５５からの給水流量を増加させるとともに、その増加量に応じてタービン駆動ポンプ５１，５３からの給水流量を減少させることで行われる。
【００３４】
以下に、低負荷運転を行うボイラ２を停止させる際のボイラ給水ポンプユニット２５の作用について説明する。ここでは、タービン駆動ポンプ５１のみが駆動している状態から、電動機駆動ポンプ５５を駆動させていく場合について説明する。
ポンプ切替指令が外部から入力されると、再循環弁制御部により、再循環弁７１を開き始める設定値が、第２の設定値から該第２の設定値よりも大きい第１の設定値に変更される。ここで、前述のように、第１の設定値は、通常運転時において再循環弁７１を開き始める際のタービン駆動ポンプ５１の吸込流量であり、第２の設定値は、低負荷運転時において再循環弁７１を開き始める際のタービン駆動ポンプ５１の吸込流量である。
【００３５】
ポンプ切替の過程において、流量センサ５２により検知されたタービン駆動ポンプ５１の吸込流量が第１の設定値以下になると、再循環弁７１を開いてタービン駆動ポンプ５１の吐出側から吸込側（脱気器２４）へ循環する流量を増加させる。
そして、再循環弁７１が開かれた後に、ポンプの切り替えが開始される。具体的には、電動機駆動ポンプ５５が起動され、給水切替部により、電動機駆動ポンプ５５の吐出流量に応じてタービン駆動ポンプ５１からの給水流量が低下させられて、ボイラ２への給水がタービン駆動ポンプ５１から電動機駆動ポンプ５５に切り替えられる。
【００３６】
上記のように制御されるボイラ給水ポンプユニット２５を具備する発電システム１の停止時の動作について、図３を用いて説明する。
図３は、ボイラを停止させる際の時間と出力との関係を示しており、点線は従来の発電システムを、実線は本実施形態に係る発電システム１を示している。
図３に示すように、従来の発電システムは、通常運転で停止を行うことを前提とした構成とされているため、ボイラ２が低負荷運転（変圧運転）を行っている場合にも、停止指令が入力された後、出力を上昇させて一旦、通常運転（定圧運転）としてから停止準備を行う必要があった。このように制御を行う理由の一つは、ポンプの切り替えを行う際、タービン駆動ポンプの吐出流量を減少させる過程で再循環弁の開閉を繰り返す、いわゆるハンチングが発生し、安定的にポンプの切り替えを行うことができなかったためである。
【００３７】
これに対して、本実施形態に係る発電システム１によれば、低負荷運転を行うボイラ２を停止させる場合に、再循環弁制御部により再循環弁７１を開き始める設定値が低負荷運転時よりも大きくされた後に、ボイラ２への給水がタービン駆動ポンプ５１から電動機駆動ポンプ５５に切り替えられる。
これにより、再循環弁７１を開いてタービン駆動ポンプ５１の吸込流量を十分確保した状態で、ボイラ２への給水をタービン駆動ポンプ５１から電動機駆動ポンプ５５に切り替えることができるので、低負荷運転時、すなわち給水流量が少ない場合においても、安定してポンプを切り替えてボイラ２を停止させることができる。これにより、ボイラ２を停止させるまでの時間を短縮し、ボイラ２を停止させるまでのエネルギー損失量を低減することができる。
【００３８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について以下に説明する。
本実施形態の発電システム５が第１の実施形態と異なる点は、ボイラ２が低負荷運転を行う場合に給水制御装置２７の流量偏差に対する応答性を変更する点である。以下、本実施形態の発電システム５について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３９】
図２に示すように、給水制御装置２７は、各ポンプからの水をボイラ２へ流通させる給水配管８１と、給水配管８１に設けられた第１の給水弁８３と、第１の給水弁８３をバイパスして給水配管８１に接続されたバイパス配管９１と、バイパス配管９１に設けられた第２の給水弁９３と、バイパス配管９１を流通する水の流量を検知する流量センサ９５と、給水配管８１およびバイパス配管９１を流通する水の流量を検知する流量センサ８５と、第１の給水弁８３および第２の給水弁９３の開度を制御する給水弁制御部（図示略）とを備えている。
【００４０】
バイパス配管９１および第２の給水弁９３は、給水配管８１および第１の給水弁８３よりも流路断面積が小さく構成されている。
給水弁制御部は、ボイラ停止過程において、第１の給水弁８３を全閉にするとともに、第２の給水弁９３の給水流量の偏差に対する開度変化率を通常運転時よりも大きくする。
【００４１】
上記構成を有する給水制御装置２７の作用について以下に説明する。
ボイラの最低負荷を例えば２５％とする通常運転および最低負荷を例えば１５％とする低負荷運転では、流量の大きな第１の給水弁８３を全開にするとともに、流量の小さな第２の給水弁９３を規定開度（例えば、６０％）にすることで行われる。この際、第１の給水弁８３の開度は、給水弁制御部により、流量センサ８５により検知された給水配管８１およびバイパス配管９１を流通する水の流量に基づいて制御される。
【００４２】
上記のように運転を行うボイラ２が停止する過程において、給水弁制御部により、第１の給水弁８３は全閉とされ、第２の給水弁９３は給水流量（ＰＩ）制御に切り替えられる。この際、第２の給水弁９３の開度は、給水弁制御部により、流量センサ９５により検知されたバイパス配管９１を流通する水の流量に基づいて制御される。また、給水弁制御部により、第２の給水弁９３の給水流量の偏差に対する開度変化率が通常運転時よりも大きくされる。
【００４３】
ここで、比較例として、従来のボイラユニットにおける制御について説明する。
ボイラの最低負荷を例えば２５％とする通常運転、および、ボイラの最低負荷を例えば１５％とする低負荷運転では、流量の大きな第１の給水弁を全開にするとともに、流量の小さな第２の給水弁を規定開度（例えば、６０％）にすることで行われる。また、ボイラの停止過程では、第１の給水弁は全閉とされ、第２の給水弁は給水流量（ＰＩ）制御に切り替えられる。従来、この第２の給水弁の制御が規定開度から給水流量制御に切り替わる際、給水流量の偏差に対する開度変化率は、主蒸気圧力を一定とする通常運転を基準として調整してあるため、給水流量が低い低負荷運転時からの停止では給水流量偏差が大きかった。これにより、ボイラへの給水流量とボイラが要求する流量との差が大きくなり、第２の給水弁の制御が安定しないという不都合があった。
【００４４】
これに対して、本実施形態に係る発電システム５によれば、前述のように、ボイラ２が通常運転から低負荷運転に移行した場合に、第２の給水弁９３の給水流量の偏差に対する開度変化率が通常運転時よりも大きくされるので、第２の給水弁９３の開度制御の応答性を高めることができる。これにより、ボイラ２を低負荷運転から停止する場合においても、安定的に第２の給水弁９３の制御を行うことができる。
【００４５】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、第１の実施形態において、低負荷運転を行うボイラ２を停止させる際に、再循環弁７１を開き始めるタービン駆動ポンプ５１の設定値を、通常運転時の第１の設定値に変更することとして説明したが、この例に限られず、ポンプの切り替えを行う際に再循環弁７１が十分な開度となるように第２の設定値を大きくすればよい。
【００４６】
また、最低負荷を２段階で有している発電システムを例として説明したが、最低負荷を３段階以上で有している発電システムとしてもよい。
また、タービン駆動ポンプ２台と電動機駆動ポンプ１台とを有する構成を例として説明したが、タービン駆動ポンプと電動機駆動ポンプはそれぞれ１台以上あればよい。
また、タービン駆動ポンプ５１のみが駆動している状態から、電動機駆動ポンプ５５を駆動させていく場合について説明したが、これに代えて、タービン駆動ポンプ５３のみ、または、タービン駆動ポンプ５１，５３の両方が駆動している状態から電動機駆動ポンプ５５を駆動させていくこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る発電システムの概略構成図である。
【図２】図１のボイラ給水ポンプユニットおよび給水制御装置の概略構成図である。
【図３】図１の発電システムの作用効果を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，５  発電システム
２  ボイラ
３  ボイラ循環ポンプ
４  蒸気タービン
４ａ  高圧蒸気タービン
４ｂ  低中圧蒸気タービン
７  過熱器
７ａ  第一過熱器
７ｂ  第二過熱器
９  減温器
１１  第一蒸気配管
１２  第二蒸気配管
１３  第三蒸気配管
１５  ＢＴ弁
１６  ＢＴＢ弁
１７  蒸気加減弁
２０  再熱器
２１  復水器
２２  復水ポンプ
２３  低圧給水加熱器
２４  脱気器
２５  ボイラ給水ポンプユニット
２６  高圧給水加熱器
２７  給水制御装置
２８  節炭器
４０  過熱器スプレイ調整弁
４１  過熱器スプレイ圧力調整弁
５１，５３  タービン駆動ポンプ
５５  電動機駆動ポンプ
５２，５４，５６  流量センサ
５７  調節弁
６１，６３，６５  再循環配管
７１，７３，７５  再循環弁
８１  給水配管
８３  第１の給水弁
８５  流量センサ
９１  バイパス配管
９３  第２の給水弁
９５  流量センサ
【図１】
2010096422.tif 000003
【図２】
2010096422.tif 000004
【図３】
2010096422.tif 000005