(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスの入口端（３）と、冷えた高温ガスの出口端（４）とを有する細長い煙道（２）および貫流運転する第１蒸発器（５、９）を備え、この第１蒸発器（５、９）の入口側に第１給水供給管（１０）が流体的に接続され、第１蒸発器（５、９）が煙道（２）内に高温ガスの流れ方向に見て第２蒸発器（８）の上流に存在し、この第２蒸発器（８）が、入口側並びに出口側が流体的に第２給水供給管（６）を備えた低圧ドラム（７）に接続され、かつ前記第１給水供給管（１０）が、水を処理するために薬品を添加および／又は除去するための第１水処理個所（４７）を有し、第２給水供給管（６）が、水を処理するために薬品を添加および／又は除去するための第２水処理個所（４６）を有しているボイラにおいて、
前記第１給水供給管（１０）が煙道（２）内に配置されている加熱器（１２ａ）を含み、第２給水供給管（６）が、加熱器（１２ａ）と蒸発器（５、９）との間の接続点において第１給水供給管（１０）に流体的に接続されていることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
第１給水供給管（１０）が流体的に加熱器（１２ａ）の上流側に、水を処理するための薬品を添加および／又は除去するための第１水処理個所（４７）を有し、第２給水供給管（６）が流体的にその第１給水供給管（１０）との接続点の下流に、水を処理するための薬品を添加および／又は除去するための第２水処理個所（４６）を有していることを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項３】
第１給水供給管（１０）が流体的に第２給水供給管（６）との接続点の下流で蒸発器（５、９）の上流側に、水を処理するための薬品を添加および／又は除去するための第３水処理個所（４８）を有していることを特徴とする請求項２記載のボイラ。
【請求項４】
第１給水供給管（１０）が煙道（２）内に配置されている第１加熱器（１２ａ）を含み、第２給水供給管（６）が、煙道（２）内に配置されている第２加熱器（１３）を含み、流体的に第１加熱器（１２ａ）の上流における第１接続点において第１給水供給管（１０）に接続され、第１給水供給管（１０）が、流体的に第１加熱器（１２ａ）の上流で第１接続点の下流に、水を処理するための薬品を添加および／又は除去するための第１水処理個所（４７）を有し、第２給水供給管（６）における水を処理するための薬品を添加および／又は除去するための第２水処理個所（４６）が、流体的に第２加熱器（１３）の上流に設けられていることを特徴とする請求項１記載のボイラ。
【請求項５】
第２水処理個所（４６）が、給水からガス状薬品を除去するための脱気器を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のボイラ。
【請求項６】
第１水処理個所（４７）においてアンモニア（ＮＨ3）および酸素（Ｏ2）が添加され、第２水処理個所（４６）においてアンモニア（ＮＨ3）が添加され、酸素（Ｏ2）が除去されることを特徴とする請求項２記載のボイラの運転方法。
【請求項７】
第１水処理個所（４７）および第２水処理個所（４６）においてアンモニア（ＮＨ3）が添加され、第３水処理個所（４８）において酸素（Ｏ2）が添加されることを特徴とする請求項３記載のボイラの運転方法。
【請求項８】
第１水処理個所（４７）においてアンモニア（ＮＨ3）および酸素（Ｏ2）が添加され、第２水処理個所（４６）においてアンモニア（ＮＨ3）が添加されることを特徴とする請求項４記載のボイラの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、高温ガスの入口端と冷えた高温ガスの出口端と有する細長い煙道および第１蒸発器を備え、この第１蒸発器の入口側に第１給水供給管が流体的に接続され、第１蒸発器が煙道内において、高温ガスの流れ方向に見て第２蒸発器の上流側に存在し、この第２蒸発器が入口側並びに出口側が流体的に、第２給水供給管を備えた低圧ドラムに接続されているボイラ、特に廃熱ボイラに関する。
【０００２】
このようなボイラは、１９９７年６月２〜５日、フロリダ州、オーランドで開催の「インターナショナル  ガスタービン  アンド  アエロエンジン  コングレス  アンド  エキジビション（ガスタービンと航空エンジンの国際会議と展覧会）」のＡＳＭＥ  ペーパー  ９７−ＧＴ３３７に掲載のデチャンプス  ＰＪおよびガロピンＪ−Ｆ共著の論文"複合サイクルにおける未臨界および超臨界蒸気状態での貫流廃熱ボイラ運転法"、特にその第７頁、左欄、第２段落で知られている。
【０００３】
そのボイラの第１蒸発器を含む貫流運転すべき高い圧力段は、高温ガスの高い温度において、超臨界状態までの高い運転圧力を実現することも許している。これは効率向上を可能にする。更に高い圧力段は、第１蒸発器の蒸気出口に比較的薄い壁の気水分離器しか必要としないので、ボイラの速い始動時間および負荷変動に対する迅速な応答性が得られる。
【０００４】
低圧ドラム（低圧気水分離器）が付属している第２蒸発器は、循環運転され、第１蒸発器を通過した後の高温ガスがなお有している低い温度を吸収して利用する。これもまた効率を向上する。低圧ドラムが低圧であるために、これも同様に比較的薄い壁にできる。従ってこの低圧ドラムは、ボイラの急速な始動時間も、負荷変動に対する迅速な応答性も妨げない。また、第２蒸発器における循環流は安定しており、この第２蒸発器に腐食を生じさせない。
【０００５】
しかし、貫流運転する第１蒸発器は、循環運転する蒸発器、即ち入口側並びに出口側が低圧ドラムに接続されている第２蒸発器と異なった給水調節を必要とする。
【０００６】
本発明の課題は、貫流運転する第１蒸発器並びに循環運転する第２蒸発器が、これらの蒸発器に合わせて調節された給水しか供給されないようにすることにある。
【０００７】
この課題を解決するために、冒頭に述べた形式のボイラは、本発明に基づいて、特許請求の範囲請求項１の特徴部分を有している。第１蒸発器用の給水は、第１給水供給管の第１水処理個所において添加および／又は除去される薬品によって、その第１蒸発器の要件に応じて調節され、一方第２蒸発器用の給水は、第２給水供給管の第２水処理個所における薬品の添加および／又は除去によって、その第２蒸発器の要件に応じて調節される。従って第１および第２の両給水供給管は、共通の同じ給水供給装置に接続できる。この給水供給装置は同質の初期品質の原給水を供給し、この装置は例えば温水溜め、給水処置装置あるいは復水集合容器である。なお、前記調節効果に加え、請求項１の発明において、「第１給水供給管が煙道内に配置されている加熱器を含み、第２給水供給管が、加熱器と蒸発器との間の接続点において第１給水供給管に流体的に接続されている構成」を備えることにより、ボイラ廃熱の有効利用ができ効率が向上する。
【０００８】
請求項２に基づくボイラの実施態様において、第１給水供給管における調節された給水が、第２蒸発器用に再処理される。
【０００９】
請求項３に基づくボイラの実施態様において、第１給水供給管における給水は、第１水処理個所において第１給水供給管に添加される薬品によって、両蒸発器用に予調節される。この両蒸発器用に予調節された第１給水供給管からの給水は、第２水処理個所において第２給水供給管に添加される薬品によって、第２蒸発器用に再調節される。既に両蒸発器用に予調節された第１給水供給管における給水は、最終的に、第３水処理個所において更に薬品を添加することによって、第１蒸発器用に再調節される。
【００１０】
請求項４に基づくボイラの実施態様において、第１蒸発器用の給水は第１水処理個所において薬品を添加することによって、第２蒸発器用の給水は第２水処理個所において薬品を添加することによって、それぞれ精確に調節される。
【００１１】
請求項５に記載の脱気器は、第２給水供給管を備えている低圧ドラムと一体化するのに適した構造を持つ。
【００１２】
請求項６〜８に、本発明に基づくボイラの有利な運転方法が記載されている。請求項６に請求項２に基づくボイラに適した運転方法、請求項７に請求項３に基づくボイラに適した運転方法、そして請求項８に請求項４に基づくボイラに適した運転方法がそれぞれ記載されている。
【００１３】
以下図に示した実施例を参照して、本発明およびその利点を詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図３にはそれぞれ、発電所のガス・蒸気複合タービン設備が概略的に示されている。これらの図において、同一部分には同一符号が付されている。
【００１５】
図１における設備は、細長い煙道２を備えた廃熱ボイラを有している。この煙道２は高温ガスの入口端３と出口端４とを有している。この煙道２の内部に３つの蒸発器９、５、８が存在している。これらの蒸発器９、５、８は、入口端３から出口端４までの高温ガスの流れ方向に見て、順々に連続して配置されている。蒸発器８は煙道２の出口端４の近くにあり、蒸発器９は入口端３の近くにある。蒸発器５は蒸発器８と蒸発器９との間に存在している。
【００１６】
蒸発器８は、その入口８ａ並びに出口８ｂが低圧ドラム７（低圧気水分離器）に接続されている。この低圧ドラム７に給水供給管６が通じている。更にこの低圧ドラム７から低圧蒸気管４１が出ている。この蒸気管４１は過熱器２６を含み、この過熱器２６は煙道２内において、蒸発器５と蒸発器８との間に配置されている。
【００１７】
両蒸発器５、９にそれぞれ始動タンク２７、２８が付属している。これらの始動タンク２７、２８の横に、それぞれの蒸発器５、９から出た蒸気管２９、３０が開口している。
【００１８】
両始動タンク２７、２８の各々の底から、各蒸発器５、９の入口に再循環管３１ａ、３２ａが通じている。これらの再循環管３１ａ、３２ａはポンプ３１、３２を含む。各々の始動タンク２７、２８で分離された復水は、それらの再循環管３１ａ、３２ａを通して、蒸発器５、９の入口にポンプ搬送して戻される。
【００１９】
蒸発器９に付属した始動タンク２８から高圧蒸気管３３が出ている。この高圧蒸気管３３は過熱器３４を含み、この過熱器３４は廃熱ボイラの煙道２内に、蒸発器９と煙道２の入口端３との間に存在している。もう１つの蒸気管３５が一方では、蒸発器５に付属した始動タンク２７から出ている。この蒸気管３５は過熱器３５ａを含み、この過熱器３５ａは煙道２内において、蒸発器５と蒸発器９との間に配置されている。他方ではこの蒸気管３５は、蒸気タービン３６の高圧部の蒸気出口３６ｂからも出ている。始動タンク２８から出た高圧蒸気管３３は、蒸気タービン３６の高圧部の蒸気入口３６ａに導かれている。蒸気管３５は過熱器３８を含んでいる。この過熱器３８は、過熱器３５ａ並びに蒸気出口３６ｂに流体的にその下流側で接続され、煙道２内に、同様にこの煙道２の入口端３と蒸発器９との間に存在している。蒸気管３５は、過熱器３８から出て、蒸気タービン３６の中圧部の蒸気入口３６ｃに導かれている。この蒸気タービン３６の中圧部の蒸気出口３６ｄは、蒸気管４０を介して蒸気タービン３６の双流式低圧部の蒸気入口３６ｅに流体的に接続されている。この蒸気入口３６ｅには低圧蒸気管４１も通じている。この低圧蒸気管４１は低圧ドラム７から出ており、過熱器２６を含んでいる。この過熱器２６は煙道２内において、蒸発器５と蒸発器８との間に配置されている。蒸気タービン３６の双流式低圧部の両蒸気出口３６ｆ、３６ｇから排気管４２が出ており、これらの排気管４２は復水器１１に導かれている。
【００２０】
この復水器１１から、煙道２内に存在する蒸発器５および蒸発器９の入口側に、それぞれ給水供給管１０が通じている。この給水供給管１０は、復水浄化装置を備えた復水ポンプ４３、煙道２内に存在する復水加熱器１２ａおよびこの復水加熱器１２ａに後置接続された高圧／中圧給水ポンプ４４を含んでいる。復水加熱器１２ａは、煙道２の出口端４と煙道２内における蒸発器８との間に配置されている。蒸発器５、９の入口側に、給水供給管１０内の給水に対する加熱器１２ｂ、１２ｃがそれぞれ流体的に前置接続されている。これらの加熱器１２ｂ、１２ｃは煙道２内において、蒸発器８と、蒸発器５ないし９との間に配置されている。加熱器１２ａに対して循環ポンプ１２ｄが並列接続されている。この循環ポンプ１２ｄは、加熱器１２ａに流入する給水の温度を高めるために、この加熱器１２ａの出口からその入口に給水を搬送して再循環させる。
【００２１】
給水供給管６は低圧ドラム７に通じており、この給水供給管６は、流体的に加熱器１２ａの下流で、かつ循環ポンプ１２ｄの下流で、しかしながら高圧／中圧給水ポンプ４４の上流で、給水供給管１０に接続されている。この給水供給管６に、流体的にその給水供給管１０との接続点の下流に、例えば接続ノズルである水処理個所４６が存在している。
【００２２】
煙道２の外側において、給水供給管１０に、復水ポンプ４３と加熱器１２ａとの間に位置して、循環ポンプ１２ｄの上流に、例えば同様の接続ノズルであるもう１つの水処理個所４７が存在している。
【００２３】
煙道２の入口端３に、ガスタービン６４から出た高温ガス管６３が通じている。このガスタービン６４の入口に燃焼器６５が付属している。この燃焼器６５にはガスタービン６４で駆動される圧縮機６６が前置接続されている。ガスタービン６４並びに蒸気タービン３６は、それぞれ発電機Ｇを駆動する。
【００２４】
給水は、水処理個所４７においてＮＨ3（アンモニア）およびＯ2（酸素）が添加されることによって、蒸発器５、９に適用される規定に応じて調節される。水処理個所４６における給水の脱気、即ちＯ2の除去およびＮＨ3の添加によって、低圧ドラム７に導入される給水は、それが蒸発器８に対する規定に相当するように再調整される。
【００２５】
排気管４２を通して蒸気タービン３６から出る排気蒸気は、復水器１１において脱気済み復水の形に凝縮し、この復水は復水浄化装置４３で浄化される。
【００２６】
給水は水処理個所４７において約８．５のｐＨ値および約５０〜１００ｐｐｂのＯ2含有量に調整される。加熱式脱気器は低圧ドラム７に属し、かつ水処理個所４６に付属している。この加熱式脱気器において、低圧ドラム７に導入される給水のＯ2含有量は、約２０ｐｐｂに減少される。更に水処理個所４６において、低圧ドラム７に導入される給水にＮＨ3が添加され、これによって給水のｐＨ値が最終的に、９〜９．５に高められる。
【００２７】
図２におけるガス・蒸気複合タービン設備は、図１における設備とは、水を調整するために薬品を添加および／又は除去する２つの水処理個所のほかに、そのような第３の水処理個所４８が存在している点だけで相違している。この第３水処理個所４８は、例えば同様に接続ノズルであり、第１給水供給管１０において、流体的に第２給水供給管６の下流で、かつ高圧／中圧給水ポンプ４４の上流に、従って蒸発器５、９の上流に存在している。
【００２８】
図２における水処理個所４７において給水にＮＨ3を添加することによって、この給水は予調節される。給水は、蒸発器８に対する規定に相当するように、水処理個所４６においてＮＨ3を添加することによって再調整される。給水は、水処理個所４８においてＯ2を添加することによって、蒸発器５、９に対する規定に相当するように、再調節される。水処理個所４６〜４８において、薬品を除去する必要はなく、また脱気する必要もない。
【００２９】
図３におけるガス・蒸気複合タービン設備は、図１における設備とは、第２供給管６が、煙道２内に配置された第２加熱器１３を含み、第１水処理個所４７と復水ポンプ４３との間で、第１給水供給管１０に、第１加熱器１２ａの上流側の接続点において流体的に接続されている点だけで相違している。第２水処理個所４６は第２給水供給管６に、流体的に第２加熱器１３の上流側に位置して設けられている。第１水処理個所４７においてＮＨ3およびＯ2を添加することによって、復水ポンプ４３からやって来る給水は、蒸発器５、９に対する規定に正確に対応し、水処理個所４６においてＮＨ3を添加することによって、蒸発器８に対する規定に応じて精確に調節される。
【００３０】
加熱器１３に対して並列に、しかしながら流体的には第２供給管６の第１給水供給管１０への接続点の下流に、同様に循環ポンプ１３ｄが存在している。この循環ポンプ１３ｄは、加熱器１３に流入する給水の温度が高められるように、給水を加熱器１３の出口からその入口に戻して再循環する。
【００３１】
図１〜図３における設備において、復水ポンプ４３付きの復水器１１は、共通の給水供給装置であり、この給水供給装置から、同質の初期品質の原給水が供給され、この給水は最終的に、種々に調節されて、一方では蒸発器５に、他方では蒸発器８に流入する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づくガス・蒸気複合タービン設備の一実施例の概略配管系統図。
【図２】  本発明に基づくガス・蒸気複合タービン設備の他の実施例の概略配管系統図。
【図３】  本発明に基づくガス・蒸気複合タービン設備のさらに他の実施例の概略配管系統図。
【符号の説明】
２    煙道
３    高温ガス入口端
４    高温ガス出口端
５    蒸発器
６    第２給水供給管
７    低圧ドラム
８    蒸発器
９    蒸発器
１０    第１給水供給管
１２ａ  加熱器
４６    水処理個所
４７    水処理個所
【図１】
0004057778.tif 000002
【図２】
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【図３】
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