(57)【要約】  【課題】蒸気タービンの抽気蒸気を二酸化炭素分離回収装置に用いる二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムにおいて、二酸化炭素分離回収装置を緊急停止した場合にも、化石燃料焚き火力発電システムの負荷変動を抑制し、継続して安定運転でき、発電出力の増大を図る二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムを提供する。【解決手段】主タービンの第１低圧タービンとは別に第２低圧タービンを設けて、その余剰蒸気を第２低圧タービン受け入れる事によりプラント全体としての発電動力を増加させる発電システム。さらに、背圧タービンを設け送気蒸気のエネルギを回収して送気するシステムにおいて背圧タービンが緊急停止しても、安全に二酸化炭素分離回収装置側に送気する蒸気供給配管システム。【選択図】  図１
2011132899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化石燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラと、前記ボイラで発生した蒸気によって駆動される高圧タービンと、前記高圧タービンから排出され前記ボイラで再熱された蒸気で駆動する中圧タービンと、前記中圧タービンから排出された蒸気で駆動する第１の低圧タービンと、前記第１の低圧タービンから排出された蒸気を復水する復水器とを有する蒸気タービン装置とを備えた化石燃料焚き火力発電システムと、
前記ボイラから化石燃料を燃焼して排出されたボイラ排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させて回収する吸収塔と、前記吸収塔との間で吸収液を循環させて二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化酸素を分離する吸収液の再生塔と、前記再生塔に蒸気を供給するリボイラとを備えた二酸化炭素分離回収装置と、を有する二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムであって、
前記中圧タービンの排出蒸気から抽気した抽気蒸気を前記リボイラに熱源として供給する抽気配管と、
前記復水器と前記抽気配管とに連通する第１の蒸気配管と、
前記蒸気タービン装置とは別設された第２の低圧タービンと、
前記第２の低圧タービンの動力で発電する発電機と、
前記抽気配管と前記第２の低圧タービンとに連通し、前記抽気配管を流下する抽気蒸気を前記第２の低圧タービンに導く第２の蒸気配管と、
前記抽気配管、前記第１の蒸気配管、および前記第２の蒸気配管に設けられた、前記抽気蒸気が流下する流路を切り換え制御するための弁と、を備えることを特徴とする二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムであって、
前記中圧タービンから排出された蒸気の圧力を検出する圧力検出器と、
前記二酸化炭素分離回収装置からのトリップ信号を受信し、前記圧力検出器から入力された圧力値を用いて、前記抽気配管、前記第１および第２の蒸気配管に設けられた弁の開閉制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記二酸化炭素分離回収装置からトリップ信号を受信した場合、前記抽気配管に設けられた弁を閉制御し、前記圧力値が予め定められた値を超えないように、前記第１の蒸気配管に設けられた弁を開制御し、その後前記第１の蒸気配管に設けられた弁を閉制御するとともに前記第２の蒸気配管に設けられた弁を開制御して、前記第２の低圧タービンを起動制御することを特徴とする化石燃料焚き火力発電システム。
【請求項３】
化石燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラと、前記ボイラで発生した蒸気によって駆動される高圧タービンと、前記高圧タービンから排出され前記ボイラで再熱された蒸気で駆動する中圧タービンと、前記中圧タービンから排出された蒸気で駆動する第１の低圧タービンと、前記第１の低圧タービンから排出された蒸気を復水する復水器とを有する蒸気タービン装置とを備えた化石燃料焚き火力発電システムと、
前記ボイラから化石燃料を燃焼して排出されたボイラ排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させて回収する吸収塔と、前記吸収塔との間で吸収液を循環させて二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化酸素を分離する吸収液の再生塔と、前記再生塔に蒸気を供給するリボイラとを備えた二酸化炭素分離回収装置と、を有する二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムであって、
背圧タービンと、
前記背圧タービンの動力で駆動する発電機と、
前記中圧タービンの排出蒸気から抽気した蒸気を前記背圧タービンに作動流体として供給する第１の抽気配管と、
前記高圧タービンの排出蒸気から抽気した蒸気を前記背圧タービンに作動流体として供給する第２の抽気配管と、
前記背圧タービンの排出蒸気を前記リボイラに供給する第１の蒸気配管と、
前記蒸気タービン装置とは別設された第２の低圧タービンと、
前記第２の低圧タービンの動力で発電する発電機と、
前記第１の抽気配管を流下する抽気蒸気を前記復水器に導く第２の蒸気配管と、
前記第１の抽気配管を流下する抽気蒸気を前記第２の低圧タービンに導く第１の蒸気供給系統と、
前記第２の抽気配管を流下する抽気蒸気を前記復水器に導く第３の蒸気配管と、
第２の抽気配管を流下する抽気蒸気を前記第２の低圧タービンに導く第２の蒸気供給系統と、
前記第１および２の抽気配管と、第１ないし３の蒸気配管と、第１および第２の蒸気供給系統とに設けられ、前記抽気蒸気が流下する流路を切り換え制御するための弁と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システム。
【請求項４】
請求項３記載の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムであって、
前記中圧タービンから排出された蒸気の圧力を検出する圧力検出器と、
前記二酸化炭素分離回収装置からのトリップ信号を受信し、前記圧力検出器から入力された圧力値を用いて、前記第１および２の抽気配管と、第１ないし３の蒸気配管と、第１および第２の蒸気供給系統とに設けられた弁の開閉制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記蒸気タービン装置の部分負荷運転時に前記二酸化炭素分離回収装置からトリップ信号を受信した場合、前記第２の抽気配管に設けられた弁を閉制御し、前記圧力値が予め定められた値を超えないように、前記第２の蒸気配管に設けられた弁を開制御し、その後前記第２の蒸気配管に設けられた弁を閉制御するとともに前記第２の蒸気供給系統に設けられた弁を開制御して、前記第２の低圧タービンを起動制御し、
前記蒸気タービン装置の定格負荷運転時に前記二酸化炭素分離回収装置からトリップ信号を受信した場合、前記第１の抽気配管に設けられた弁を閉制御し、前記圧力値が予め定められた値を超えないように、前記第１の蒸気配管に設けられた弁を開制御し、その後前記第１の蒸気配管に設けられた弁を閉制御するとともに前記第１の蒸気供給系統に設けられた弁を開制御して、前記第２の低圧タービンを起動制御することを特徴とする化石燃料焚き火力発電システム。
【請求項５】
請求項３記載の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムであって、
前記第１の抽気配管を流下する抽気蒸気を前記背圧タービンをバイパスして前記リボイラに供給する第１の背圧タービンバイパス系統と、
前記２の抽気配管を流下する抽気蒸気を前記背圧タービンをバイパスして前記リボイラに供給する第２の背圧タービンバイパス系統と、
前記第１および第２の背圧タービンバイパス系統に設けられた弁と、
前記背圧タービンからトリップ信号を受信した場合に、前記第１および第２の抽気配管に設けられた切り換え弁を閉制御し、前記第１および第２の背圧タービンバイパス系統に設けられた弁を開制御する制御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムとしては、高圧，中圧，低圧タービンを有し、化石燃料、例えば石炭焚ボイラで生成した蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記ボイラで発生した排ガスから二酸化炭素を分離し回収する装置（ＰＣＣ：Post Combustion CO2 Capture）を備えたものがある。
【０００３】
例えば、特許第４２７４８４６号公報には、二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムとして、高圧タービン，中圧タービン及び低圧タービンを有する蒸気タービンと、これらを駆動する蒸気を発生させるためのボイラと、ボイラの燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去するための二酸化炭素吸収液を備える二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素を吸収した該二酸化炭素吸収液を再生するための再生塔と、除去された二酸化炭素を圧縮するためのコンプレッサと、高圧タービンの排出蒸気の一部により駆動するコンプレッサ用のタービンと、中圧タービンの排出蒸気の一部により駆動する補機用タービンと、コンプレッサ用タービン及び補機用タービンの排出蒸気を再生塔のリボイラに加熱源として供給するための供給管とを有するシステムが開示されている。
【０００４】
一般的にボイラの排ガス中から二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置では、吸収液循環ポンプを駆動して吸収液を吸収塔と再生塔との間で循環させ、吸収塔にてボイラ排ガスに含まれた二酸化炭素を吸収液に吸収させ、再生塔でこの吸収液に吸収した二酸化炭素を分離して回収している。
【０００５】
即ち、ボイラ排ガス中の二酸化炭素成分と吸収液を吸収塔内で接触させて約４０℃程度の吸収液がガス中の二酸化炭素との化学反応（発熱反応）により二酸化炭素を吸収する。
【０００６】
この時の吸収液と二酸化炭素の化学反応により約７０℃程度の二酸化炭素に富んだリッチ吸収液は吸収塔を出た後で、再生塔から供給される再生された約１２０℃の吸収液（リーン吸収液と呼ぶ）と熱交換を行い、約１１０℃程度に加熱されて再び吸収塔に流入する
。
【０００７】
熱交換された後のリッチ吸収液は再生塔でさらに１２０℃〜１３０℃程度に加熱されてリッチ吸収液に吸収した二酸化炭素を分離する。
【０００８】
再生塔で二酸化炭素を分離した吸収液はリーン吸収液となって再度吸収塔に導入されてボイラ排ガス中の二酸化炭素を吸収する。
【０００９】
この際、再生塔内の吸収液を二酸化炭素を分離させてリーン吸収液となるように加熱するために、再生塔に加熱蒸気を供給するリボイラは多量の蒸気を発生させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４２７４８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記特許第４２７４８４６号公報に記載された二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムでは、何らかの原因によって二酸化炭素分離回収装置の吸収塔と再生塔との間で二酸化炭素を吸収、並びに分離する吸収液を循環させるポンプ塔がトリップして二酸化炭素分離回収装置が緊急停止する場合、蒸気タービンの高圧タービン及び中圧タービンの排出蒸気のリボイラへの供給を速やかに停止する必要がある。しかしながら、蒸気タービンの高圧タービン及び中圧タービンの排出蒸気のリボイラへの供給を緊急停止した場合、行き場を失い余剰となった排出蒸気が、蒸気タービンの低圧タービンに流入し、低圧タービンのタービン動翼の強度上許される許容飲み込み蒸気量を急激に超えて低圧タービンの動翼に大きな負荷がかかる可能性がある。
【００１２】
そこで本発明の目的は、蒸気タービンの排出蒸気の一部を二酸化炭素分離回収装置のリボイラまたはリクレーマに用いる二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムにおいて、二酸化炭素分離回収装置が緊急停止し、リボイラおよびリクレーマへの蒸気供給が急に不要になった場合にも、化石燃料焚き火力発電システムの負荷変動を抑制し、継続して安定運転でき、かつ二酸化炭素分離回収装置が停止したことにより発生する余剰蒸気を回収して発電出力の増大を図ることができる二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、化石燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラと、高圧タービンと、中圧タービンと、第１の低圧タービンと、復水器とを有する蒸気タービン装置とを備えた化石燃料焚き火力発電システムと、
ボイラから化石燃料を燃焼して排出されたボイラ排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させて回収する吸収塔と、吸収塔との間で吸収液を循環させて二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化酸素を分離する吸収液の再生塔と、再生塔に蒸気を供給するリボイラとを備えた二酸化炭素分離回収装置と、を有する二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムにおいて、蒸気タービンの排出蒸気から抽気した抽気蒸気をリボイラに熱源として供給する抽気配管と、復水器と抽気配管とに連通する第１の蒸気配管と、前記蒸気タービン装置とは別設された第２の低圧タービンと、第２の低圧タービンの動力で発電する発電機と、抽気配管と前記第２の低圧タービンとに連通し、抽気配管を流下する抽気蒸気を第２の低圧タービンに導く第２の蒸気配管と、抽気配管、第１の蒸気配管、および第２の蒸気配管に設けられた、抽気蒸気が流下する流路を切り換え制御するための弁とを備えた。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、蒸気タービンの排出蒸気の一部を二酸化炭素分離回収装置のリボイラまたはリクレーマに用いる二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムにおいて、二酸化炭素分離回収装置が緊急停止し、リボイラおよびリクレーマへの蒸気供給が急に不要になった場合にも、化石燃料焚き火力発電システムの負荷変動を抑制し、継続して安定運転でき、かつ二酸化炭素分離回収装置が停止したことにより発生する余剰蒸気を回収して発電出力の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムを示す概略系統図。
【図２】図１に示した第１実施例における化石燃料焚き火力発電システムを示す部分図。
【図３】本発明の第２実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムを示す概略系統図。
【図４】図３に示した第１実施例における化石燃料焚き火力発電システムを示す部分図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムについて図面を参照して以下に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第１実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムについて図１及び図２を引用して説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムを示すものである。
【００１９】
図１に示した第１実施例の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムを構成する化石燃料焚き火力発電システム１００は、化石燃料を燃焼させて復水器から供給された復水を加熱し、高温高圧の蒸気を発生する化石燃料焚きボイラ１と、このボイラ１で発生した蒸気を該ボイラ１から主蒸気管２を通じて導いて駆動する高圧タービン３を備えている。
【００２０】
高圧タービン３で動力を発生して減圧され、高圧タービン排気管４を流下した蒸気は前記ボイラ１に供給され、このボイラ１で再度加熱されて再熱蒸気となる。
【００２１】
化石燃料焚き火力発電システム１００は、前記ボイラ１で加熱された再熱蒸気を該ボイラ１から高温再熱蒸気管５を通じて導いて駆動する中圧タービン６と、この中圧タービン６で動力を発生して減圧された蒸気を、中圧タービン排気管７を通じて導いて駆動する第１低圧タービン８と、低圧タービン８で動力を発生して減圧された蒸気を復水する第１の復水器９とを備える。
【００２２】
前記復水器９は、冷却水配管１０を備えており、復水器９に導かれた蒸気と冷却水配管内を流れる冷却水とを熱交換させて蒸気を復水する。復水器９で復水された復水は再びボイラ１に送られ、蒸気となって高圧タービン３に送気されており、蒸気タービンヒートサイクルが構成されている。
【００２３】
前記高圧タービン３，中圧タービン６及び低圧タービン８は、タービンロータ１１によって連結されている。また、タービンロータ１１には発電機１２が連結されており、前記高圧タービン３，中圧タービン６及び低圧タービン８の回転動力によって発電機１２は駆動され、蒸気タービンの出力が電力として取り出されている。
【００２４】
前記化石燃料焚き火力発電システム１００には、中圧タービン６の中圧タービン排気管７から分岐して、中圧タービン排気管７を流下する排出蒸気の一部を抽気して導く第１抽気管４０と、第１抽気管４０と接続し、第１の抽気管４０を流下した抽気蒸気を後述する二酸化炭素分離回収装置２００に設置されたリボイラ２５及びリクレーマ２６に送気するＰＣＣ装置送気配管４１とが備えられている。ＰＣＣ装置送気配管４１には止め弁５０が設けてある。
【００２５】
図１に示した第１実施例の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムには、前記した化石燃料焚き火力発電システム１００と、この化石燃料焚き火力発電システム１００のボイラ１から化石燃料を燃焼して排出されたボイラ排ガスに含まれる二酸化炭素を分離し回収する二酸化炭素分離回収装置（ＰＣＣ装置）２００とが設置されている。
【００２６】
図１に示した二酸化炭素分離回収装置２００では、ボイラ１から排出され、ボイラ排ガス系統１３から分岐供給される二酸化炭素を含んだボイラ排ガスは、ボイラ排ガス管１４を通じて流下し、該ボイラ排ガス管１４に設けたボイラ排ガス昇圧ファン１５によって昇圧された後に、ボイラ排ガス冷却器１６に供給されて冷却され、ボイラ排ガス冷却器１６から二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させる吸収塔１７に供給される。
【００２７】
前記吸収塔１７でボイラ排ガスに含まれた二酸化炭素ガスを吸収液に吸収され、二酸化炭素を含まないボイラ排ガスとなった処理ガスは、吸収塔１７から吸収塔出口ボイラ排ガス管１８を通じて煙突１９に供給され、この煙突１９から大気に排出される。
【００２８】
また、ボイラ１からボイラ排ガス系統１３を通じて供給される二酸化炭素を含んだボイラ排ガスのうち、前記吸収塔１７に供給しないボイラ排ガスは、二酸化炭素分離回収装置２００をバイパスするバイパスガス管２０に設けたバイパスバタフライ弁２１の開弁操作によって、前記バイパスガス管２０を通じて煙突１９に直接導かれるようになっている。
【００２９】
前記吸収塔１７にてボイラ排ガスに含まれた二酸化炭素ガスを吸収して二酸化炭素を多く含むリッチ吸収液は、吸収塔１７の吸収液を再生塔２２に供給する吸収液の供給経路に設けたリッチ吸収液移送ポンプ２３によって昇圧され、同じく吸収液の供給経路に設けた吸収液熱交換器２４に供給されて該吸収液熱交換器２４で加熱された後に再生塔２２に供給される。
【００３０】
吸収塔１７から再生塔２２に供給されたリッチ吸収液は、リボイラ２５及びリクレーマ２６で生成された水蒸気を該リボイラ２５及びリクレーマ２６から再生塔２２に供給することによって加熱されて、前記再生塔２２の内部にて吸収した二酸化炭素ガスを分離する。
【００３１】
リボイラ２５から供給された水蒸気による加温によって前記再生塔２２の内部でリッチ吸収液から分離した二酸化炭素は再生塔２２から排出され、再生塔２２の出口側に設けた出口ガス冷却器２７で冷却された後に、水分を分離するリフラックスドラム２８に供給されて二酸化炭素のガスに含まれる水分が分離される。水分が分離された二酸化炭素ガスは、該リフラックスドラム２８から二酸化炭素ガス排気管２９を通じて二酸化炭素の液化貯留設備（図示せず）に供給され貯留される。
【００３２】
また、前記リフラックスドラム２８で分離された水分はリフラックスドラムポンプ３０で昇圧されて前記再生塔２２に戻されるように構成されている。
【００３３】
そして前記再生塔２２内の吸収液の一部は、再生塔内吸収液抜き出し管３１を通じて抜き出されてリボイラ２５及びリクレーマ２６にそれぞれ分岐して供給され、化石燃料焚き火力発電システム１００の蒸気タービンサイクルから抽気した加熱蒸気、即ち中圧タービン６から抽気した抽気蒸気を熱源として供給されるリボイラ２５によって加温される。
【００３４】
リクレーマ２６は中圧タービン６から抽気した抽気蒸気を熱源として吸収液を加熱し、この吸収液に含まれる不純物を分離させて系外に排出する吸収液の浄化装置である。
【００３５】
このリボイラ２５及びリクレーマ２６の加熱に必要な加熱蒸気は、化石燃料焚き火力発電システム１００を構成する前記中圧タービン６を流下した排出蒸気の一部を抽気して第１抽気管４０およびＰＣＣ装置送気配管４１を通じてリボイラ２５とリクレーマ２６にそれぞれ送気することによって得ている。
【００３６】
前記再生塔２２での吸収液の加熱によって二酸化炭素を分離した吸収液は、再生塔２２から吸収液を吸収塔１７に戻す吸収液の戻し経路に設けたリーン吸収液移送ポンプ３２によって昇圧され、同じく吸収液の戻し経路に設けたリーン吸収液冷却器３３に供給されて該リーン吸収液冷却器３３で冷却された後に前記吸収塔１７に戻されて、吸収液が前記吸収塔１７と前記再生塔２２との間を循環するようになっている。
【００３７】
そして二酸化炭素分離回収装置２００は、前記第１の抽気管４０およびＰＣＣ装置送気配管４１を通じて中圧タービン６から抽気した抽気蒸気をリボイラ２５とリクレーマ２６に熱源として供給し、再生塔２２から再生塔内吸収液抜き出し管３１を通じて抜き出された吸収液を前記リボイラ２５で間接的に加熱して所望の温度，圧力の正常な蒸気をそれぞれ発生させ、これらの発生蒸気をリボイラ出口蒸気配管３４を通じて再生塔２２に供給するように構成されている。
【００３８】
前記リボイラ２５及びリクレーマ２６の上流側となるＰＣＣ装置送気配管４１は、リボイラ側配管３５，リクレーマ側配管３６に分岐し、リボイラ側配管３５はリボイラ２５に、リクレーマ側配管３６はリクレーマ２６に繋がっている。また、リボイラ側配管３４には流量制御弁３７が、リクレーマ側配管３５には流量制御弁３８がそれぞれ設置されており、前記リボイラ２５で発生する蒸気が所望の温度，圧力となるようにリボイラ２５に供給する中圧タービンからの抽気蒸気の流量を調節するようになっている。
【００３９】
前記化石燃料焚き火力発電システム１００は、さらに、前記第１抽気管４０から分岐した第２低圧タービン送気管４６と、タービンロータ１１で連結された主蒸気タービン装置とは別個独立して設置され、第２低圧タービン送気管４６を通じて導入された中圧タービン６からの抽気蒸気で駆動する第２低圧タービン４２と、第２低圧タービン４２を駆動して減圧した蒸気を導入し、導入した蒸気と冷却管１０内を流れる冷却水とを熱交換させて蒸気を冷却し、復水させる第２復水器４５とが設置されている。第２復水器４５で復水された復水は、再びボイラ１に送られる。
【００４０】
第２低圧タービン４２の入口側には、第２低圧タービン４２の流入蒸気量を制御して、第２低圧タービン４２の出力を制御する低圧タービン入口制御弁４３が設けられている。また、第２低圧タービン４２には発電機４４が接続されており、第２低圧タービン４２の動力を電力として取り出すように構成されている。
【００４１】
また、前記化石燃料焚き火力発電システム１００は、第２低圧タービン送気管４６より上流側で第１抽気管４０から分岐して、第１抽気管４０を流下する蒸気を第１復水器９に導く復水器送気管４８を備える。
【００４２】
中圧タービン排気管７には、中圧タービンの排気蒸気圧力を調整する中圧タービン排気圧力調整弁５５が設けられている。
【００４３】
第２低圧タービン送気管３８には、切り換え弁４７が設けられており、復水器送気管４８には、切り換え弁４９が設けられている。
【００４４】
図２は図１に示した第１実施例の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムにおける化石燃料焚き火力発電システム１００の部分を示す部分図である。
【００４５】
図２に示した化石燃料焚き火力発電システム１００には、中圧タービン排気管７に設けられ、中圧タービン排気圧力を検出する中圧タービン排気圧力検出器５２と、ＰＣＣ装置送気配管４１に設けられ、送気圧力を検出する送気圧力検出器５３とが設けられている。
【００４６】
また、制御装置３００が設置されており、このタービン制御装置３００によって前記第２低圧タービン４２の運転は制御されている。即ち、制御装置３００の指令信号によって第２低圧タービン入口制御弁４３の開度を調節し、前記低圧タービン４２に供給される蒸気の流量を制御する。
【００４７】
ところで、二酸化炭素分離回収装置２００の主要機器が何らかの原因によってトリップした場合、例えば、吸収液を移送するリッチ吸収液移送ポンプ２３又はリーン吸収液移送ポンプ３１がトリップして二酸化炭素分離回収装置２００の運転が緊急停止した際、化石燃料焚き火力発電システム１００から二酸化炭素分離回収装置２００への蒸気供給を直ちに停止する必要が生じる場合がある。
【００４８】
二酸化炭素分離回収装置２００への蒸気供給を直ちに停止した場合、余剰となった蒸気が中圧タービン排気管７および中圧タービン排気圧力調整弁５２を経て蒸気タービンの第１低圧タービン８に流入することになり、第１低圧タービン８を流れる蒸気量が急増して、第１低圧タービン８のタービン動翼の強度上許される許容飲み込み蒸気量を急激に超えて低圧タービンの動翼に許容範囲を超える負荷がかかる可能性がある。このような二酸化炭素分離回収装置２００の緊急停止に起因する急激な低圧タービンの負荷変動を回避する手段として、本願発明では、第２低圧タービンを設け、余剰となった蒸気の緊急の逃し先を設けたものである。
【００４９】
図２に示した化石燃料焚き火力発電システム１００に設けられた制御装置３００は、第２低圧タービン４２の運転制御、及び二酸化炭素分離回収装置２００の緊急停止時に第１抽気管４０を流れる抽気蒸気の供給先を二酸化炭素分離回収装置２００から第１復水器９と、第２低圧タービン４２とに順次切り換えるための制御を行う。
【００５０】
二酸化炭素分離回収装置２００が緊急停止した場合、例えば二酸化炭素分離回収装置２００の主要機器であるリッチ吸収液移送ポンプ２３又はリーン吸収液移送ポンプ３２がトリップして二酸化炭素分離回収装置２００の運転が緊急停止し、化石燃料焚き火力発電システム１００の蒸気タービンサイクルからリボイラ２５に供給される蒸気を直ちに停止する必要が生じた場合には、リッチ吸収液移送ポンプ２３及びリーン吸収液移送ポンプ３２に夫々設置したセンサーからリッチ吸収液移送ポンプのトリップ信号２３ａ又はリーン吸収液移送ポンプのトリップ信号３２ａが前記制御装置に送られる。
【００５１】
また、その他の二酸化炭素分離回収装置２００内の異常を検出する手段として、送気圧力検出器５３でＰＣＣ装置送気配管４１内を流下する蒸気の圧力の変動を検知し、検出器５３が圧力の異常変動を検出した場合は、検出器５３から制御装置３００へトリップ信号が送られる。
【００５２】
制御装置３００がトリップ信号の入力を検知すると、制御装置３００からの指令信号によって、止め弁５０が自動的に全閉して二酸化炭素分離回収装置２００への抽気蒸気の流入を遮断する。また、制御装置３００からの指令信号によって切り換え弁４９を開けて、抽気蒸気の供給先を二酸化炭素分離回収装置２００から第１復水器９に切り換え、余剰となった抽気蒸気を一旦復水器送気管４８を通じて第１復水器９に流入させ回収する。その後、制御装置３００の指令信号によって切り換え弁４９を徐々に閉めつつ、第２切り換え弁４７および第２低圧タービン入口制御弁４３の開度を調節して、抽気蒸気の行き先を第２低圧タービン４２に徐々に切り換え制御する。また、二酸化炭素分離回収装置２００から第１復水器９および第２低圧タービン４２に余剰蒸気の供給先を切り換える際、制御装置３００は、中圧タービン排気の圧力変動を検知する中圧タービン排気圧力検出器５２の信号に基づき、流路切り換えによって中圧タービン排気が予め定めた設定値を超えて過度に圧力低下しないように切り換え弁４９，切り換え弁４７，第２低圧タービン入口制御弁４３の開度を制御する。供給流路の切り換えによって、中圧タービン排出蒸気が過度に抽気された場合、中圧タービン排気が過度に圧力低下し、中圧タービン最終段翼に許容量を超える負荷がかかる可能性があるが、本構成によれば中圧タービン最終段翼への負荷を回避しつつ、流路切り換え制御を行うことができる。
【００５３】
流路切り換えによって中圧タービンから第２低圧タービンに流入した余剰蒸気は、第２低圧タービンを駆動し、発電機４４を駆動して電力が得られる。第２低圧タービンを駆動して排出された蒸気は、復水器４５に回収されて復水され、ボイラ１へ送水される。
【００５４】
リボイラ２５が必要とする蒸気量はリクレーマ２６が必要とする蒸気量よりもはるかに多くボイラ全蒸発量の約１５％〜２０％程度必要であり、よって二酸化炭素分離回収装置２００が緊急停止した場合、大量の余剰蒸気が発生するが、制御装置３００で上記した制御操作を行うことによって、有効に余剰蒸気の緊急逃がし機能を発揮できる。よって、蒸気タービン装置の低圧タービン（第１低圧タービン）側に急激に許容量を超える蒸気が流入することを回避でき、余剰蒸気によるボイラ１や蒸気タービンの負荷変動が抑制されるので、二酸化炭素分離回収装置２００の緊急停止の際にも化石燃料焚き火力発電システム１００の安定した運転が継続可能となる。
【００５５】
また、二酸化炭素分離回収装置２００の停止中においても、大量の余剰蒸気を捨てることなく第２低圧タービンに送気して電力として回収でき、発電量を増大できる。
【実施例２】
【００５６】
本発明の第２実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムについて図３及び図４を用いて説明する。
【００５７】
本実施例である第２実施例の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電シ
ステムは、先に説明した第１実施例の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムと基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００５８】
図３に示した第２実施例である二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムには、蒸気タービン装置を構成する化石燃料焚き火力発電システム１００と、ボイラ排ガスから二酸化炭素を分離し回収する二酸化炭素分離回収装置２００とが備えられている。
【００５９】
本実施例では、前記化石燃料焚き火力発電システム１００は、高圧タービン３の高圧タービン排気管４から分岐して、高圧タービン排気管４を流下する蒸気の一部が流下する第２抽気管５４と、中圧タービン排気管７を流下する蒸気の一部が流下する第１抽気管４０と接続する背圧タービン送気管５５と、第２抽気管５４および背圧タービン送気管５５を通じ導かれた抽気蒸気によって駆動する背圧タービン５６と、背圧タービン５６の動力によって発電する発電機６５とが設置されている。
【００６０】
前記背圧タービン５６の入口側には、第２抽気管５４側から背圧タービン５６への流入蒸気量を制御する第１背圧タービン入口制御弁５９と、背圧タービン送気管５５側から背圧タービン５６への流入蒸気量を制御する第２背圧タービン入口制御弁６０とが設けられている。また、前記背圧タービン５６の出口側には、該背圧タービン５６を駆動して減圧した背圧タービン排気を流下させる背圧タービン排気管路６１と、この背圧タービン排気管路６１に設けられた止め弁６２と、前記背圧タービン排気管路６１と接続し、後述する二酸化炭素分離回収装置２００に設置されたリボイラ２５及びリクレーマ２６に背圧タービン排気を送気するＰＣＣ装置送気配管４１とが備えられている。
【００６１】
第２抽気管５４には止め弁６４を備えた第２低圧タービン入口配管６３が接続されている。第２低圧タービン入口配管６３は第２低圧タービン４２に接続しており、第２低圧タービン入口配管６３を流下する蒸気を第２低圧タービン４２に導くように構成されている。
【００６２】
また、第２低圧タービン入口配管６３から分岐し、第１復水器９に連通する第２復水器送気管６６が設けられており、第２復水器送気管６６には切り換え弁６７が設けられている。
【００６３】
また、化石燃料焚き火力発電システム１００は、前記第１抽気管４０から分岐して第２低圧タービン入口配管６３に連通し、第１抽気管４０を流下する抽気蒸気を第２低圧タービン４２に導く第３抽気管７０を備える。第３抽気管７０には、第２低圧タービン側へ抽気蒸気の流路を切り換え制御する切り換え弁７１が設けられている。
【００６４】
さらに第１抽気管４０は、復水器送気管４８および第３抽気管７０より下流側で分岐し、ＰＣＣ装置送気配管４１に接続して、第１抽気管４０を流下する抽気蒸気を背圧タービン５６をバイパスしてＰＣＣ装置送気配管４１に導く第１背圧タービンバイパス管７２を有する。背圧タービンバイパス管７２は切り換え弁７３を備える。
【００６５】
また高圧タービン排気管４は、第２抽気管５４の下流側で分岐して前記第１背圧タービンバイパス管７２に接続し、高圧タービンの抽気蒸気を背圧タービン５６をバイパスしてＰＣＣ装置送気配管４１に通し、二酸化炭素分離回収装置２００のリボイラ２５およびリクレーマ２６に導く第２背圧タービンバイパス管７４を設けている。第２背圧タービンバイパス管７４は、背圧タービンをバイパスする抽気蒸気量を制御する切り換え弁６８を備える。
【００６６】
図４は図３に示した第２実施例の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムにおける化石燃料焚き火力発電システム１００の部分を示す部分図である。
【００６７】
化石燃料焚き火力発電システム１００には、制御装置４００が設置されており、この制御装置４００によって、前記第２低圧タービン４２および背圧タービン５６の運転は制御されている。
【００６８】
本第２実施例に係る化石燃料焚き火力発電システム１００においては、蒸気タービン定格負荷運転時には、中圧タービン排気管７から抽気して第１抽気管４０，背圧タービン送気管５５、及び第２背圧タービン入口制御弁６０を通じて背圧タービン５６に中圧タービン排気を供給する方式を採る。一方、蒸気タービンが定格負荷運転時から部分負荷運転に移行した場合には中圧タービン６の排気の蒸気圧力は下がり、背圧タービンに十分圧送できなくなるので、中圧タービン排気管７から抽気して第１抽気管４０，背圧タービン送気管５５、及び背圧タービン送気管側制御弁６０を通じて背圧タービン５６に中圧タービン排気を供給する方式に換えて、高圧タービン３から高圧タービン排気管４に流下した高圧の蒸気の一部を第２抽気管５４及び第１背圧タービン入口制御弁５９を通じて背圧タービン５６に供給する方式に切り換えて、前記背圧タービン５６の駆動に必要な蒸気圧力を確保している。
【００６９】
前記化石燃料焚き火力発電システム１００においては、蒸気タービンが部分負荷運転時にあるときには、制御装置４００から指令信号を送信して第２抽気管に設けられた切り換え弁５７を開いて、高圧タービン３の抽気蒸気を背圧タービン５６に導き、第１背圧タービン入口制御弁５９の開度を調節して流量を制御し、高圧タービンからの抽気蒸気で背圧タービン５６を駆動制御する。
【００７０】
次に、蒸気タービンが部分負荷運転から定格負荷運転に移行するとともに、中圧タービン排気管７を流れる蒸気圧が、背圧タービン５６へ圧送するのに十分な圧力まで上昇した後、制御装置４００から指令信号を送信して切り換え弁５４，第１背圧タービン入口制御弁５９を閉じるとともに、切り換え弁５８を開き、中圧タービンの抽気蒸気を背圧タービン５６に導き、第２背圧タービン入口制御弁６０の開度を調節して流量を制御し、中圧タービン排気から抽気した蒸気で背圧タービン５６を駆動制御する。背圧タービン５６を駆動した後の背圧タービン排気は、背圧タービン排気管路６１，ＰＣＣ装置送気配管４１を通じて二酸化炭素分離回収装置２００のリボイラ２５，リクレーマ２６に送気される。
【００７１】
ところで、蒸気タービンの部分負荷運転時において、背圧タービン５６が何らかの理由でトリップした場合、例えば、制御装置４００に背圧タービン５６の発電機出力信号の異常値が入力された場合、制御装置４００から指令信号を送信して切り換え弁５４，第１背圧タービン入口制御弁５９を閉める。また、切り換え弁６８を開き、抽気蒸気を第２背圧タービンバイパス管７４および第１背圧タービンバイパス管７２を通じてＰＣＣ装置送気配管４１に導く。
【００７２】
また蒸気タービンの部分負荷運転時において、二酸化炭素分離回収装置２００がトリップした場合、例えば二酸化炭素分離回収装置２００の主要機器であるリッチ吸収液移送ポンプ２３又はリーン吸収液移送ポンプ３２がトリップして二酸化炭素分離回収装置２００の運転が緊急停止し、化石燃料焚き火力発電システム１００の蒸気タービンサイクルからリボイラ２５に供給される蒸気を直ちに停止する必要が生じた場合には、リッチ吸収液移送ポンプ２３及びリーン吸収液移送ポンプ３２に夫々設置したセンサーから入力するリッチ吸収液移送ポンプのトリップ信号２３ａ又はリーン吸収液移送ポンプのトリップ信号３２ａが前記制御装置４００に送られる。
【００７３】
また、その他の二酸化炭素分離回収装置２００内の異常を検出する手段として、背圧タービン送気管５５に設けられた第１送気圧力検出器７５でＰＣＣ装置送気配管４１内を流下する蒸気の圧力の変動を検知し、検出器７５が圧力の異常変動を検出した場合は、検出器７５から制御装置４００へトリップ信号が送られる。
【００７４】
前記背圧タービン５６が停止し、バイパス系統を利用している場合には、背圧タービン送気管５５は使用しておらず、第１送気圧力検出器７５は使用できない。そこでＰＣＣ装置送気配管４１と第１背圧タービンバイパス管７２との合流点の下流側に設けた第２送気圧力検出器７６で送気の圧力変動を検知し、検出器７６が圧力の異常変動を検出した場合は、検出器７６から制御装置４００へトリップ信号が送られる。
【００７５】
制御装置４００がトリップ信号の入力を受信すると、制御装置４００からの指令信号によって、切り換え弁５７および６８を閉じるとともに切り換え弁６７をあけて、抽気蒸気を第２低圧タービン入口配管６３および第２復水器送気管６６を通じて第１復水器９へ導いて回収する。その後、制御装置４００の指令信号によって切り換え弁６７を徐々に閉めつつ、止め弁６４および第２低圧タービン４２の入口制御弁４３の開度を調節して、抽気蒸気の行き先を第２低圧タービン４２に徐々に切り換え制御する。
【００７６】
一方、蒸気タービンの定格負荷運転時において、背圧タービン５６が何らかの理由でトリップした場合、制御装置４００から指令信号を送信して、切り換え弁５８を閉じ、切り換え弁７３を開け、抽気蒸気を第１背圧タービンバイパス管７２を通じてＰＣＣ装置送気配管４１に導く。
【００７７】
また、二酸化炭素回収装置がトリップした場合には、リッチ吸収液移送ポンプ２３，リーン吸収液移送ポンプ３２，検出器７５，７６等からトリップ信号が制御装置４００に入力される。
【００７８】
制御装置４００が二酸化炭素分離回収装置２００のトリップ信号を受信すると、制御装置４００からの指令信号によって、切り換え弁５８および７３を閉め、切り換え弁４９を開き、一旦余剰蒸気を第１復水器９で回収する。その後、制御装置４００の指令信号によって切り換え弁４９を徐々に閉めつつ、切り換え弁７１および第２低圧タービン４２の入口制御弁４３の開度を調節して、抽気蒸気の供給先を第２低圧タービン４２に徐々に切り換え制御する。また、抽気蒸気を第３抽気管７０および復水器送気管４８を通じて第１復水器９および第２低圧タービン４２に流路を切り換える際、制御装置４００は、中圧タービン排気の圧力変動を検知する中圧タービン排気圧力検出器５２の信号に基づき、流路切り換えによって中圧タービン排気が予め定めた設定値を超えて過度に圧力低下しないように切り換え弁４９，切り換え弁７１，第２低圧タービン入口制御弁４３の開度を制御する。流路切り換えによって、中圧タービン排出蒸気が過度に抽気された場合、中圧タービン排気が過度に圧力低下し、中圧タービン最終段翼に許容量を超える負荷がかかる可能性があるが、本構成によれば中圧タービン最終段翼への負荷を回避しつつ、流路切り換え制御を行うことができる。
【００７９】
上記した構成の二酸化炭素分離回収装置を備えた化石燃料焚き火力発電システムでは、定格負荷運転時には、中圧タービン６の排気を背圧タービン５６に供給して電力を生成でき、部分負荷運転時には、高圧タービン３の排気を背圧タービン５６に供給して電力を生成できる。
【００８０】
また、上記制御によれば、部分負荷運転時および定格負荷運転時において背圧タービン５６が何らかの理由でトリップした場合においても、背圧タービン５６の運転を停止しつつ、抽気蒸気は背圧タービン５６をバイパスして二酸化炭素分離回収装置２００側に供給でき、二酸化炭素分離回収装置を継続運転させることができる。
【００８１】
さらに二酸化炭素分離回収装置２００が停止した場合にも、第２低圧タービンに余剰蒸気を逃がすことができ、蒸気タービンの低圧タービン（第１低圧タービン）側に急激に許容量を超える蒸気が流入することを回避でき、余剰蒸気によるボイラ１や蒸気タービンの負荷変動が抑制されるので、化石燃料焚き火力発電システム１００の安定した運転が継続可能となる。
【００８２】
また、二酸化炭素分離回収装置２００および背圧タービンの停止中においても、大量の余剰蒸気を捨てることなく第２低圧タービンに送気して電力として回収でき、発電量を増大できる。
【符号の説明】
【００８３】
１  ボイラ
３  高圧タービン
６  中圧タービン
７  中圧タービン排気管
８  第１低圧タービン
９  復水器
１７  吸収塔
２２  再生塔
２５  リボイラ
２６  リクレーマ
４０  第１抽気管
４１  ＰＣＣ装置送気配管
４２  第２低圧タービン
４４，６５  発電機
４６  第２低圧タービン送気管
４７，４９，５７，５８，６７，６８，７１，７３  切り換え弁
５０，６２，６４  止め弁
４８  復水器送気管
５２  送気圧力検出器
５４  第２抽気管
５５  背圧タービン送気管
５６  背圧タービン
６１  背圧タービン排気管路
６３  第２低圧タービン入口配管
６６  第２復水器送気管
７０  第３抽気管
７２  第１背圧タービンバイパス弁
７４  第２背圧タービンバイパス弁
１００  化石燃料焚き火力発電システム
２００  二酸化炭素分離回収装置
３００，４００  制御装置
【図１】
2011132899.tif 000003
【図２】
2011132899.tif 000004
【図３】
2011132899.tif 000005
【図４】
2011132899.tif 000006