(57)【要約】【課題】第１に、蒸気流通による配管の損傷を的確に把握し得る発電プラントの運用方法を提供すること、第２に、複数のボイラと複数のタービンとにより構成される発電プラントを最適運用するシステムを提供すること。【解決手段】第１の発明は、複数のボイラBと複数の蒸気タービンTとを有する発電プラントであって、主蒸気が、前記ボイラから高圧蒸気ヘッダを介して前記蒸気タービンに供給される発電プラントの運用方法において、前記高圧ヘッダの通過蒸気流量を推定し、前記通過蒸気流量に基き前記発電プラントにおける配管の管理を行う運用方法である。また、第２の発明は、複数のボイラBと複数の蒸気タービンTとを有する発電プラントの運用システムにおいて、それぞれボイラ給水加熱器を有する複数の蒸気ラインにより構成され、前記タービンの抽気蒸気を前記蒸気ラインに分岐するパイプラインと、前記パイプラインにおける蒸気の分岐比率を制御する制御手段と、を備えた運用システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボイラと複数の蒸気タービンとを有する発電プラントであって、主蒸気が、前記ボイラから高圧蒸気ヘッダを介して前記蒸気タービンに供給される発電プラントの運用方法において、
前記高圧ヘッダの通過蒸気流量を推定し、
前記通過蒸気流量に基き前記発電プラントにおける配管の管理を行う
ことを特徴とする熱併給式発電プラントの運用方法。
【請求項２】
請求項１記載の熱併給式発電プラントの運用方法において、
前記通過蒸気流量の時間積算値を計算し、
計算された前記時間積算値を表示する
ことを特徴とする熱併給式発電プラントの運用方法。
【請求項３】
請求項１記載の熱併給式発電プラントの運用方法において、
前記発電プラントは、前記ボイラからの供給蒸気、及び前記蒸気タービンを経た蒸気の少なくとも一方を地域暖房にも利用するものであり、
前記ボイラからの主蒸気供給量と、前記蒸気タービン及び前記地域暖房への供給量とを用いて通過蒸気流量を推定することを特徴とする熱併給式発電プラントの運用方法。
【請求項４】
複数のボイラと複数の蒸気タービンとを持ち、主蒸気が、前記ボイラから高圧蒸気ヘッダを介して前記蒸気タービンに供給される発電プラントの運用システムにおいて、
それぞれボイラ給水加熱器を有する複数の蒸気ラインにより構成され、前記タービンの抽気蒸気を前記蒸気ラインに分岐するパイプラインと、
前記パイプラインにおける蒸気の分岐比率を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱併給式発電プラントの運用システム。
【請求項５】
請求項４記載の熱併給式発電プラントの運用システムにおいて、
前記制御手段は、前記複数のボイラにおける運用中のボイラの給水温度が同一となるように、給水加熱蒸気の配分を制御する
ことを特徴とする熱併給式発電プラントの運用システム。
【請求項６】
請求項５記載の熱併給式発電所プラントの運用システムにおいて、
前記制御手段は、前記ボイラ及び前記タービンの運用信号、ならびに地域暖房抽気蒸気量を入力信号とし、前記ボイラの給水温度設定値を出力することを特徴とする熱併給式発電プラントの運用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントの最適運用方法及び運用システムに係わり、とくに複数のボイラと複数のタービンとを組み合わせた熱併給式発電プラントの運用方法及び運用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントの構成としては、1台のボイラと1台のタービンとを組み合わせた構成が基本であり、ボイラで発生した蒸気をタービンに供給してプラントの運用を行う。
【０００３】
これに対して、種々の事情からボイラ及びタービンをそれぞれ複数台有するプラントがあり、これらはボイラ、タービンが1台ずつの構成を持つプラントに比べて複雑であり、それに応じた問題を有する。
【０００４】
その１は、配管上の問題であり、1台のボイラから1台のタービンに蒸気を供給する場合は、1本の配管により行うことができ、途中に繋ぎ部分を必要としないのに対し、ボイラもしくはタービンが複数台になると蒸気配管を分岐または統合する必要があり、配管同士の繋ぎ部分が生じる。この繋ぎ部分があることに起因して、配管のベンド部が必要となる。
【０００５】
ベンド部では、絶えず流通する蒸気がベンド部内壁を局部的に削る結果、配管の肉厚が薄くなり、配管の破損が起き易くなる問題がある。
【０００６】
その２は、複数台のボイラと複数台のタービンとの整合を取りつつ最適運用することは、複雑かつ難題であり、従来、種々の提案がなされている。
【０００７】
その一つである特許文献１によると、複数台のタービンを有する発電プラント全体のリアルタイムな最適運用を可能にするタービンの最適運転運用方法及び装置を提供するために、ボイラ、タービン等の構成機器から入力されたプロセス量と構成機器に対して設定された制約条件とを用い、構成機器の物質収支と熱収支等を表わすと共に、タービン蒸気加減弁の通過蒸気量による圧力損失特性を考慮した物理モデルからなる発電プラントモデルに基いて、プラント全体の効率を最大にする各タービンの最適運転条件を演算により求め、その条件に従って各タービンを運転制御している。
【特許文献１】特開2000-097001号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の問題のうち蒸気流通による配管の磨耗に対しては、従来、配管の磨耗状態を逐時監視して対応することとしており、監視により事故防止のための対応作業を行う。このため、人員の配置及び監視結果に応じた対応作業などが必要である。
【０００９】
また、プラントの最適運用については、先にも述べたように、従来の発電プラントの運用効率を向上する施策は多数提案されている。それらはそれぞれに有効な方策であるが、実際に多くの熱併給式発電プラントにおけるように、複数のボイラと複数の蒸気タービンとがヘッダにより連結され、需要状態によりそれぞれの機器の運転台数が異なるとき、その実用的な運用方法は見当たらない。
【００１０】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、
第１に、蒸気流通による配管の損傷を的確に把握し得る発電プラントの運用方法を提供すること、及び
第２に、複数のボイラと複数のタービンとにより構成される発電プラントを最適運用する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】
【００１１】
上記目的達成のため、本願では、下記第１及び第２の発明を提供する。
【００１２】
第１の発明は、
複数のボイラと複数の蒸気タービンとを有する発電プラントであって、主蒸気が、前記ボイラから高圧蒸気ヘッダを介して前記蒸気タービンに供給される発電プラントの運用方法において、
前記高圧ヘッダの通過蒸気流量を推定し、
前記通過蒸気流量に基き前記発電プラントにおける配管の管理を行う
ことを特徴とする熱併給式発電プラントの運用方法、
である。また、第２の発明は、
複数のボイラと複数の蒸気タービンとを持ち、主蒸気が、前記ボイラから高圧蒸気ヘッダを介して前記蒸気タービンに供給される発電プラントの運用システムにおいて、
それぞれボイラ給水加熱器を有する複数の蒸気ラインにより構成され、前記タービンの抽気蒸気を前記蒸気ラインに分岐するパイプラインと、
前記パイプラインにおける蒸気の分岐比率を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱併給式発電プラントの運用システム、
である。
【発明の効果】
【００１３】
本願の第１及び第２の発明は、次のような効果を奏する。
【００１４】
本願の第１の発明は、理想排ガス流量Vd、及び水蒸気流量Vwに基き通過蒸気流量Vを推定し、この推定値から配管の状態を把握して管理を行うようにしたため、配管の損傷を防止して発電プラントを最適に運用することができる。
【００１５】
本願の第２の発明は、パイプラインにおける蒸気の分岐比率を制御することにより、発電プラントを最適運用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本願の第１の発明の適用対象である発電プラントを示す概念図である。この場合、発電プラントは、発電とともに熱供給を行う熱併給式発電所として構成されており、複数のボイラＢ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・Ｂｎ及び発電用蒸気ラインＬ１、ならびに蒸気ラインＬ１に制御弁Ｖ１，Ｖ２，・・・Ｖｍを介して接続された複数のタービンＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｍを備える。
【００１８】
これら複数のタービンＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｍは、それぞれ発電機Ｇ１，Ｇ２，・・・Ｇｍを有する。これら複数のタービンＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｍを経た蒸気は、熱供給用蒸気ラインＬ２に供給されて地域暖房等に利用される。
【００１９】
この図１に示した熱併給式発電プラントでは、ボイラＢ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・，ＢｎからタービンＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｍへの蒸気ラインに、さらにタービンＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｍから熱供給用蒸気ラインＬ２に蒸気を供給するために、複数の蒸気ヘッダが設けられている。蒸気ヘッダは、高圧ヘッダ及び低圧ヘッダにより構成されており、第１の発明に関係するのは、高圧ヘッダである。
【００２０】
この発電プラントは、監視制御装置（図示せず）により運用が監視される。この監視制御装置は、複数あるボイラＢ及びタービンＴ、ならびに地域暖房に用いる抽気蒸気量それぞれを監視する。監視制御装置が行う監視は、必要な情報を得て、監視員に対して適切に表示する、というものである。
【００２１】
第１の発明では、ボイラ及びタービンに関して、高圧ヘッダへの供給蒸気とそこから蒸気を抜き取る抽気蒸気量、地域暖房への供給蒸気から、高圧ヘッダのベンド部やオリフィス部の通過蒸気量を時々刻々推定し、さらにその積算値を求めてディスプレーに表示する。
【００２２】
高圧ヘッダのベンド部及びオリフィス部は、その屈曲部における蒸気流通に留意する必要がある。つまり、高圧蒸気により配管の内壁が削られて肉厚が薄くなり、事故に至る可能性もあるためである。そこで、通過蒸気量を監視してその値から配管状態を推測する。
【００２３】
以上が、第１の発明の基本的動作である。
【００２４】
図２は、ボイラＢ、タービンＴ及び蒸気ラインＬにおける流通蒸気量を推定する方法につき説明するための図である。この推定は、ボイラの供給蒸気量、タービンへの抽気量、地域暖房用抽気蒸気量から、各ベンド部等の通過蒸気量を用いて行う。
【００２５】
この図２において、ボイラの供給蒸気量をYbiと表記する。次に、タービンの抽気蒸気量をYtjと表記する。これらの量を用いて、以下のように、各ヘッダの部位を通過する蒸気量を確定していく。
【００２６】
まず、図２における最左端部に連結されていてヘッダから最も遠いタービンが、最も近いボイラＢ１から抽気蒸気量Yt1を供給されると仮定する。ボイラＢ１の全供給蒸気量Yb1が、抽気蒸気量Yt1より大きければ、抽気蒸気量Yt1は全て供給蒸気量Yb1の中から供給されたものとする。そして、余った蒸気は、タービンＴ１に最も近いタービンＴ２に供給されるものとする。
【００２７】
逆に、Yt1>Yb1である場合、タービンの不足蒸気量は、次に近いボイラＢ２から供給されるものとする。そして、抽気蒸気量Yt1の蒸気供給が満たされるまで、近くのボイラから順にその蒸気を使っていくものとする。これに応じて、タービンＴ１への蒸気の流れは決まる。
【００２８】
次に、タービンＴ２へは、タービンＴ１への蒸気の流れを差し引いた残りのボイラ蒸気供給量について、同様に、タービンＴ２に近いボイラから順に蒸気を供給するものとして、流量を決めていく。この方法により、単純な足し算・引き算のみで、各高圧ヘッダの流量が決まる。
【００２９】
このようにして得られた流量を時々刻々表示すると同時に、時間に沿って積分していくことにより、積算流量が求められる。そして、この積算流量によって、ベンド部やオリフィス部の磨耗の程度を推定することができる。
【００３０】
そこで、この積算流量を表示器に示せば、オペレータは容易に各部の磨耗の程度を知ることができ、複数のボイラと複数のタービンとを備えたプラントを支障なく運用することができる。
【実施例２】
【００３１】
図３は、本願の第２の発明の実施例を示す概念図である。この第２の発明は、発電プラントの抽気を用いてボイラへの給水を加熱し、最適効率でプラントを運用するものである。
【００３２】
この発電プラントには、ｎ台のボイラＢ１，・・・，Ｂn-1，Ｂｎとｍ台のタービンＴ１，・・・，Ｔｍとが存在するが、常時それら全てを運転するとは限らない。そして、この発電プラントでは、プラントの全体効率を最適に運用することを目的に、タービン抽気の量と給水加熱とを、最適に運用する。適切な給水加熱により発電効率が向上することは、蒸気タービンの分野ではよく知られた技術である。
【００３３】
この実施例においては、タービンの抽気を２台の給水加熱器に分割供給する蒸気ラインＬ２１，Ｌ２２を配し、その給水加熱器への分岐部それぞれに制御可能な３方弁Ｖ１１，Ｖ１２を設ける。そして、ボイラＢ１，・・・，Ｂn-1，Ｂｎへの給水温度を運用中のボイラの何れにおいても同一にするように、各３方弁Ｖ１１，Ｖ１２を開閉制御する抽気最適化制御システムＣＳを持つ。
【００３４】
この図３では、ｍ台のタービンＴ１，・・・，Ｔｍから抽気された蒸気が、ｎ台のボイラＢ１，・・・，Ｂn-1，Ｂｎの給水を加熱する。そのために、図示の例では、２本の抽気ラインＬ２１，Ｌ２２により取り出した抽気蒸気は、３方弁Ｖ１１，Ｖ１２でそれぞれ２分岐され、給水加熱器Ｈ１，・・・，Ｈn-1，Ｈｎのうちの２台に供給される。
【００３５】
そして、ボイラＢ１，・・・，Ｂn-1，Ｂｎのエコノマイザ（図示せず）に供給される給水の温度を測定して、これが運用中の全てのボイラに関して同一になるように、３方弁Ｖ１１，Ｖ１２を制御する。
【００３６】
そのために、抽気最適化システムＣＳには、ボイラ運用信号、タービン運用信号及び地域暖房抽気信号が運用情報として入力され、３方弁Ｖ１１，Ｖ１２の動作を制御する。
【００３７】
このように、運用中のボイラへの給水を加熱器への抽気蒸気を用いて抽気蒸気の流量制御を行い温度制御することにより、発電プラントの発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本願の第１の発明の適用対象である発電プラントを示す概念図。
【図２】図１に示した発電プラントの流通蒸気量を推定する方法につき説明するための図。
【図３】本願の第２の発明の実施例を示す概念図。
【符号の説明】
【００３９】
Ｂ  ボイラ、Ｔ  タービン、Ｇ  発電機、Ｌ  抽気ライン、Ｖ  弁、
ＣＳ  抽気最適化制御システム。
【図１】
2009068797.tif 000003
【図２】
2009068797.tif 000004
【図３】
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