(57)【要約】【課題】  火力発電設備のスペースを低減でき、従来の各構成機器を用いて狭い建築面積に有効に建設できる火力発電設備を提供すること【解決手段】  火力発電設備を、ボイラと、蒸気タービン及び発電機を備えるタービン建屋と、ボイラの排ガス系統構成機器とを有する火力発電設備において、タービン建屋上に、電気集塵機、誘引通風機、給水予熱器等の排ガス系統構成機器を配置してなるように構成し、火力発電設備のスペースを低減し、従来の火力発電設備の構成機器を用いながら狭い建設面積に発電能力の大きい火力発電設備を有効に建設可能とし、限られたスペースにおいて従来不可能とせざるを得なかった所要の発電能力の火力発電設備をも設置可能とした。【選択図】            図１
2005315137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラと、蒸気タービン及び発電機を備えるタービン建屋と、前記ボイラの排ガス系統構成機器とを有する火力発電設備において、前記タービン建屋上に前記排ガス系統構成機器を配置してなることを特徴とする火力発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の火力発電設備において、前記タービン建屋上に配置される排ガス系統構成機器は、少なくとも電気集塵機、誘引通風機および給水予熱器を含むことを特徴とする火力発電設備。
【請求項３】
請求項１に記載の火力発電設備において、前記排ガス系統構成機器に接続する煙突が、前記ボイラと一部構造部分を共用して設けられてなることを特徴とする火力発電設備。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の火力発電設備において、前記ボイラが回収ボイラであることを特徴とする火力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラと、蒸気タービン及び発電機を備えるタービン建屋と、ボイラの排ガス系統構成機器とを有する火力発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３と図４に基づき、従来の火力発電設備の例の機器配置を説明する。図３は、従来の火力発電設備の一例の立面配置図であり、図４は、図３中Ｂ−Ｂ矢視による平面配置図である。
【０００３】
図３、図４に示す従来例の火力発電設備０１は、ボイラ０２で発生した蒸気により蒸気タービン０３を駆動し、蒸気タービン０３に連結された発電機０４により発電を行う、いわゆる「コンベンショナル型火力発電設備」であり、また、パルプ製造プラントに設けられる回収ボイラによる火力発電設備である。後述のように、本発明はその種の火力発電設備に限定されるものではないが、以下、回収ボイラによる火力発電設備を例に、従来例、本発明の実施例を説明する。
【０００４】
図３、図４に示すように、火力発電設備０１は、蒸気を発生するためのボイラ０２と、その蒸気で駆動される蒸気タービン０３および蒸気タービンに連結された発電機０４を備えたタービン建屋０５と、さらに、ボイラからの排ガスを利用または処理する排ガス系統構成機器０６とを、構成部分として有している。本従来例の場合、タービン建屋０５内には、蒸気タービン０３と発電機０４が２組、一列に対称に並んで設置され、蒸気タービン０３の下方には図示しないコンデンサが設置されており、また、蒸気タービン０３、発電機０４上方には図示しないメンテナンス用の天井クレーンも設置される。さらに、タービン建屋０５内には、変圧設備、配電設備等も設けられる。
【０００５】
それらの各構成部分、ボイラ０２、タービン建屋０５、排ガス系統構成機器０６は、それぞれ、大きな重量と、スペースを要するため、従来は図４に示すように平面的に配置されて設けられていた。なお、ボイラ０２には煙突０７が付設され、排ガス系統構成機器０６を経た排ガスを上方において大気中に排出しており、一般には煙突０７はボイラ０２と離れて設けられることもあるが、本従来例では、ボイラ０２と煙突０７は、共に高さの高い構造物となるため、一部構造部分を共用して接して設けられている。
【０００６】
排ガス系統構成機器０６としては、本従来例の場合、ボイラ０２を出た排ガスを除塵する電気集塵機０８、排ガスをボイラ０２から誘引して排出する誘引通風機０９が３系統並列に設けられ、３系統を合流した後、ボイラ０２への給水を排ガスにより加熱する給水予熱器０１０が、順次設置され、煙突０７へと排ガスを送るように接続されている。
【０００７】
上記従来例の場合、発電能力約１２０ＭＷの火力発電設備０１では、上記排ガス系統構成機器０６は、総重量１５００〜１６００ｔに及び、上述のように従来必然的に平面配置とされることとなり、その結果、火力発電設備全体としてのスペースは、例えば図４に示すように、１４４．５ｍ×５０．４ｍ（約７，３００ｍ２）に及ぶ。（なお、上記従来例は、黒液を燃料とする回収ボイラによる火力発電設備なので、石炭等の他の燃料のためのスペース等は含まない。）
したがって、火力発電設備の建設には、広大な建設用地が必要となり、用地コストを含んだ建設コストが高くなっている。特に、製造プラント内（例えばパルプ製造プラント内）に設けられる自家用発電所としての火力発電設備の場合、火力発電設備に割けることのできるスペースは限定されていたり、拡張困難な場合が多く、コスト問題に止まらず、必要な発電能力を有する火力発電設備の設置が困難で、製造プラントの能力増強への障害となる問題も生じる。また、発電会社の事業用火力発電設備においても、その大きい発電能力に合わせて、所要スペースは膨大なものとなって用地コストが上昇するため、用地コストを含む火力発電所の建設コストを低減させることが従来から望まれている。
【０００８】
さらに、老朽化した既存の火力発電設備の立て替えに際しては、現状の電力供給を維持する必要から、現存の火力発電設備を解体して更地にし、その後に新たな火力発電所を建設する工程を組むことはできず、現存の火力発電設備に匹敵する同等スペースの立て替え用地を確保して、そこに新規の同等能力以上の火力発電設備を建設し、電力供給を間断なく続行することが要求される。
【０００９】
しかしながら、日本等のように土地が狭く限られたところでは、現存の火力発電設備に隣接する場所に現存の火力発電設備と同等以上の立て替え用地を確保すること自体が至難のことであり、しかも用地獲得の費用は巨大となり、新規火力発電設備の建設コストを圧迫することになる。
【００１０】
上記の問題を解決するために、種々の改良が提案されている。例えば、実願昭６２−１４６３７５号（実開昭６４−５１７０４号）のマイクロフィルム（特許文献１）に記載された火力発電所の建屋配置構造は、一直線状に配置された建屋に対して直角方向に煙道を延ばす構成を改め、煙道を建屋に並行に折り返して配置した上で煙突に接続したものであり、敷地を有効活用できることは認められるが、総ての設備が依然として平面的に広がっており、敷地面積の節約に限度がある。
【００１１】
また、特開２０００−１６１０１３公報（特許文献２）には、鉛直（垂直）方向に組み上げたメガ柱に支持させて、鉛直方向に直列に下から、蒸気タービン、発電機、ガスタービン、煙道、排熱回収ボイラ、煙道、煙突等の構成機器を配設するものが示されている。従って、理論的には敷地面積を低減できると考えられるが、火力発電設備の各構成機器を上下に接続させ、しかも回転軸を鉛直方向に配向して連結するという、従来一般には見られない配置であり、従来のタービン、発電機等の各構成機器をそのまま使用することは困難な面があるとともに、新たな解決すべき技術的問題を生じる恐れもあり、実用上の問題を残すものである。
【００１２】
【特許文献１】実願昭６２−１４６３７５号（実開昭６４−５１７０４号）のマイクロフィルム（第１頁、第１図、第２図）
【特許文献２】特開２０００−１６１０１３公報（第１頁、図１、４、７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような従来の火力発電設備の問題を解消し、火力発電設備のスペースを低減でき、従来の各構成機器を用いて狭い建築面積に有効に建設できる火力発電設備を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）から（４）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。
【００１５】
（１）その第１の手段として、ボイラと、蒸気タービン及び発電機を備えるタービン建屋と、前記ボイラの排ガス系統構成機器とを有する火力発電設備において、前記タービン建屋上に前記排ガス系統構成機器を配置してなることを特徴とする火力発電設備を提供する。
【００１６】
（２）第２の手段としては、第１の手段の火力発電設備において、前記タービン建屋上に配置される排ガス系統構成機器は、少なくとも電気集塵機、誘引通風機および給水予熱器を含むことを特徴とする火力発電設備を提供する。
【００１７】
（３）また、第３の手段として、第１の手段の火力発電設備において、前記排ガス系統構成機器に接続する煙突が、前記ボイラと一部構造部分を共用して設けられてなることを特徴とする火力発電設備を提供する。
【００１８】
（４）第４の手段として、第１の手段ないし第３の手段のいずれかの火力発電設備において、前記ボイラが回収ボイラであることを特徴とする火力発電設備を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、火力発電設備を、ボイラと、蒸気タービン及び発電機を備えるタービン建屋と、前記ボイラの排ガス系統構成機器とを有する火力発電設備において、前記タービン建屋上に前記排ガス系統構成機器を配置してなるように構成したので、火力発電設備のスペースを低減でき、従来の火力発電設備の各構成機器を用いながら狭い建設面積に発電能力の大きい火力発電設備を有効に建設でき、限られたスペースにおいて従来不可能とせざるを得なかった所要の発電能力の火力発電設備をも設置可能とした。
【００２０】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の火力発電設備において、前記タービン建屋上に配置される排ガス系統構成機器は、少なくとも電気集塵機、誘引通風機および給水予熱器を含むように構成したので、従来地上に平面配置されていた主要な排ガス系統構成機器である電気集塵機、誘引通風機および給水予熱器をタービン建屋上に配置したことにより、請求項１の発明の作用効果を確実に効果的に奏するものとなる。
【００２１】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１に記載の火力発電設備において、前記排ガス系統構成機器に接続する煙突が、前記ボイラと一部構造部分を共用して設けられてなるように構成したので、請求項１の発明の作用効果に加え、煙突の設置スペースが節減でき、火力発電設備のスペースがさらに低減される。
【００２２】
（４）請求項４の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれかに記載の火力発電設備において、前記ボイラが回収ボイラであるように構成したので、請求項１から請求項３のいずれかの発明の作用効果により、パルプ製造プラント内の限られたスペースにおいても所要の発電能力を有する火力発電設備を設けることが可能となり、パルプ製造プラントの建設コスト低減、製造能力増大等に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態として、以下に一実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１および図２に基づき、本発明の実施例１に係る火力発電設備を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る火力発電設備の立面配置図であり、図２は、図１中Ａ−Ａ矢視による平面配置図である。
【００２５】
図１、図２に示す本実施例の火力発電設備１は、前記の従来例と同様に、ボイラ２で発生した蒸気により蒸気タービン３を駆動し、蒸気タービン３に連結された発電機４により発電を行う、いわゆる「コンベンショナル型火力発電設備」であり、また、パルプ製造プラントに設けられる回収ボイラによる火力発電設備である。本発明はこの種の火力発電設備に限定されるものではないが、以下、回収ボイラによる火力発電設備を例に、本実施例を説明する。
【００２６】
図１、図２に示すように、火力発電設備１は、蒸気を発生するためのボイラ２と、その蒸気で駆動される蒸気タービン３および蒸気タービンに連結された発電機４を備えたタービン建屋５と、さらに、ボイラからの排ガスを利用または処理する排ガス系統構成機器６とを、構成部分として有している。
【００２７】
タービン建屋５内には、蒸気タービン３と発電機４が２組、一列に対称に並んで設置され、蒸気タービン３の下方には図示しないコンデンサが設置されており、また、蒸気タービン３、発電機４の上方には図示しないメンテナンス用の天井クレーンも設置される。さらに、タービン建屋５内には、変圧設備、配電設備等も設けられる。
【００２８】
本実施例においては、従来平面的に配置されていた火力発電設備の各構成部分、ボイラ２、タービン建屋５、排ガス系統構成機器６のうち、比較的高さの高い（例えば、１２０ＭＷ級火力発電設備で７０ｍ超）ボイラ２と、高さは比較的低い（例えば３０ｍ程度）けれど、大型の高速回転機械である蒸気タービン３と発電機４を据付け、安定した運転、保守を行うために安定した基礎を必要とするタービン建屋５とは地上に平面配置としているが、据付位置に柔軟性がある排ガス系統構成機器６は、地上の平面配置に代えてタービン建屋５の上に、配置して設けている。
【００２９】
なお、ボイラ２には煙突７が付設され、排ガス系統構成機器６を経た排ガスを上方において大気中に排出しており、一般には煙突７はボイラ２と離れて設けられることもあるが、本実施例では、ボイラ２と煙突７は、共に高さの高い構造物となるため、一部構造部分を共用して接して設けられている。そのことは、構造部材の節減だけでなく、煙突７の配置によるスペースの削減効果も奏することとなる。
【００３０】
排ガス系統構成機器６としては、本実施例の場合、ボイラ２を出た排ガスを除塵する電気集塵機８、排ガスをボイラ２から誘引して排出する誘引通風機９が３系統並列に設けられ、３系統を合流した後、ボイラ２への給水を排ガスにより加熱する給水予熱器１０が、順次設置され、煙突７へと排ガスを送るように接続されている。
【００３１】
以上のように構成された本実施例においては、従来、総重量１５００〜１６００ｔに及び、必然的に地上に平面配置とされることになっていた排ガス系統構成機器６の設置の仕方を見直し、敢えてタービン建屋５上に設置する構成としたことにより、例えば発電能力約１２０ＭＷの火力発電設備１では、排ガス系統構成機器６の設置スペースがタービン建屋５上に確保されたため、火力発電設備１全体としてのスペースは、図２に示すように、１０２．５ｍ×５０．４ｍ（約５，２００ｍ２）に低減された。（なお、本実施例は、黒液を燃料とする回収ボイラによるものなので、石炭等の他の燃料のためのスペース等は含まない。）
すなわち、前述の同タイプで同規模１２０ＭＷ級の従来の火力発電設備０１の所要スペース、約７，３００ｍ２に比べ、本実施例によれば火力発電設備１の所要スペースは（７，３００−５，２００＝）２，１００ｍ２の削減（本例では、約３割の削減）をすることができる。
【００３２】
本実施例では、相当の重量を有する排ガス系統構成機器６をタービン建屋５上に設置するため、タービン建屋５はそれを支える構造体を兼ねることとなり、それに応じた構造の強化を要し、また建設工数も増大して、建設コストを増大する面があるが、用地コスト低減と相殺する部分があり、全くの建設コスト増大要因のみとなるものではなく、用地コストの高い建設地の場合、全体の建設コスト低下となる場合もあり得る。
【００３３】
それ以上に本実施例において、特に顕著な効果として挙げられるものは、火力発電設備のスペースを低減でき、従来の火力発電設備の各構成機器を用いながら狭い建設面積に発電能力の大きい火力発電設備を有効に建設できることである。
【００３４】
すなわち、従来、機器設置コスト、建屋建設コスト等の観点から必然的に地上に平面配置とされていた排ガス系統構成機器６の設置位置を、従来に無い観点で見直して、敢えてタービン建屋５の建設コストを増大させる要因となる上記のようなタービン建屋５上に配置する構成としたことにより、限られたスペースにおいて従来不可能とせざるを得なかった所要の発電能力の火力発電設備をも設置可能としたことであり、単なるコスト比較以上の、従来技術では解消し得ない技術的問題をも解決し得たことである。
【００３５】
また、タービン建屋５上に設置する排ガス系統構成機器６は特定されるものではないが、上記実施例のように、タービン建屋５上に、従来地上に平面配置されていた主要な排ガス系統構成機器６である電気集塵機８、誘引通風機９および給水予熱器１０を配置すれば、本発明の作用効果を確実に効果的に奏するものとなる。
【００３６】
また、排ガス系統構成機器６に接続する煙突７が、ボイラ２と一部構造部分を共用して設けられれば、煙突７の設置スペースが節減でき、火力発電設備１のスペースをさらに低減できる。
【００３７】
そして、ボイラ２がパルプ製造プラントで用いられる回収ボイラの場合は、パルプ製造プラント内の限られたスペースにおいても所要の発電能力を有する火力発電設備を設けることが可能となり、パルプ製造プラントの建設コスト低減、製造能力増大等に寄与できる。
【００３８】
以上、本発明を図示の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構成、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３９】
例えば、本発明は、実施例とした回収ボイラによる火力発電設備に限定されず、石炭、重油等を燃料とする通常の火力発電設備であってもよく、また、自家発電設備に限定されず電力会社の事業用発電設備であってもよく、いわゆるコンベンショナル型発電設備に限定されず、コンバインド型火力発電設備であってもよいことは勿論であり、ボイラ２等に比べ比較的高さの低いタービン建屋５の上部に敢えて排ガス系統構成機器６を設置することにより、その顕著な作用効果を発揮することができるものである。
【００４０】
また、タービン建屋５上に設置する排ガス系統構成機器６としては、上記実施例にある電気集塵機８、誘引通風機９、給水予熱器１０に限られるものではなく、可能な範囲で脱硫装置、脱硝装置や、排ガスで燃焼用空気を予熱するガス−エアヒータ等を加えてもよく、又はいずれかの機器を外してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１に係る火力発電設備の説明図であり、本実施例の火力発電設備の立面配置図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ矢視による平面配置図である。
【図３】従来の火力発電設備の一例の立面配置図である。
【図４】図３中Ｂ−Ｂ矢視による平面配置図である。
【符号の説明】
【００４２】
１                  火力発電設備
２                  ボイラ
３                  蒸気タービン
４                  発電機
５                  タービン建屋
６                  排ガス系統構成機器
７                  煙突
８                  電気集塵機
９                  誘引通風機
１０                給水予熱器
【図１】
2005315137.tif 000003
【図２】
2005315137.tif 000004
【図３】
2005315137.tif 000005
【図４】
2005315137.tif 000006