(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として低圧エコノマイザ（１５）、低圧ドラム（１７）及び低圧蒸発器（１６）から成る少なくとも１つの循環式蒸気発生器と、主として高圧エコノマイザ（２１）、高圧蒸発器（２２）及び高圧過熱器（２３）から成る少なくとも１つの強制１回通し式蒸気発生器とを備えた多段圧力式廃熱ボイラ（７）において、循環式蒸気発生器の低圧ドラム（１７）と、強制１回通し式蒸気発生器の高圧エコノマイザ（２１）との間に酸素添加部（３２）が配置されており、循環式蒸気発生器へ通じた供給導管（３３）内にアンモニア添加部（３１）が配置されていることを特徴とする多段圧力式廃熱ボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の多段圧力式廃熱ボイラの運転法において、８．８〜９．４のｐＨ値を有する復水に、低圧ドラム（１７）の蒸気室内に９．４〜９．７のｐＨ値が調整されるような量のアンモニア溶液を導入し、かつ、強制１回通し式蒸気発生器内へ流れる水に、８．８〜９．２のｐＨ値でこの水の酸素含有量が５０ｐｐｂと１５０ｐｐｂとの間で変動するような量のガス状酸素を導入することを特徴とする多段圧力式廃熱ボイラの運転法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として低圧エコノマイザ、低圧ドラム及び低圧蒸発器から成る少なくとも１つの循環式蒸気発生器と、主として高圧エコノマイザ、高圧蒸発器及び高圧過熱器から成る少なくとも１つの強制１回通し式蒸気発生器とを備えた多段圧力式廃熱ボイラ並びにこの多段圧力式廃熱ボイラの運転法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱ガスを発生させるエネルギプラント又はプロセスプラントの廃熱を利用するための廃熱ボイラは、ドラムを備えた循環ボイラとして、又は強制１回通し式ボイラとして形成される。その化学的な運転法は従来一般の蒸気発生プラントの一般的な仕様（例えばＴＲＤ  ６１１，ＶＧＢ−Ｒ  ４５０Ｌ，ＥＰＲＩ−ガイドライン）に相応している。後に記載する図２では、例外なく使用されるアルカリ性の運転形式、中性の運転形式及び組合せ運転形式が簡略に説明されている。廃熱ボイラが循環式低圧システムと１回通し式高圧システムとを備えている場合に問題が生じる。例えば一般的なアルカリ性の運転形式が採用されると、アンモニアは蒸気と水とで溶解度が異なるため、低圧ドラムの蒸気領域内で濃縮される。ドラム内では、蒸気中のアンモニア含有量が比較にならぬほど高く、これに応じて水中のアンモニア含有量が著しく低い。強制１回通し式蒸気発生器に低圧ドラムから水が供給される場合には、その熱交換面は腐食及び堆積物から不十分にしか保護されない。その理由は、最適な酸素保護膜が形成されないからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題とするところは、プラントのすべての部分が腐食と堆積物とから保護されるような冒頭に記載した形式の多段圧力式廃熱ボイラ及びその運転法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明プラントによれば、請求項１に記載のように、循環式蒸気発生器の低圧ドラムと、強制１回通し式蒸気発生器の高圧エコノマイザとの間に酸素添加部が配置されており、循環式蒸気発生器へ通じた供給導管内にアンモニア添加部が配置されていることにより解決される。
【０００５】
このプラントの本発明の運転法の特徴とするところは、請求項２に記載のように、８．８〜９．４のｐＨ値を有する復水に、低圧ドラムの蒸気室内に９．４〜９．７のｐＨ値が調整されるような量のアンモニア溶液を導入し、かつ、強制１回通し式蒸気発生器内へ流れる水に、８．８〜９．２のｐＨ値でこの水の酸素含有量が５０ｐｐｂと１５０ｐｐｂとの間で変動するような量のガス状酸素を導入することにある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次ぎに、組合せ式ガス・蒸気パワーステーションプラントに基づき本発明の１実施例を以下に説明する。図面には本発明の理解にとって重要なエレメントだけが図示されている。作動媒体の流れ方向は矢印で示されている。
【０００７】
図１によれば、ガスタービンシステム内で導管１を介して吸い込まれた新鮮空気が圧縮機２内で作動圧まで圧縮される。圧縮された空気は例えば天然ガスにより燃焼される燃焼室３内で著しく加熱され、このようにして発生した燃焼ガスがガスタービン４内で仕事を実施するために膨張する。その際発生したエネルギは発電機５もしくは圧縮機２に供給される。ガスタービン４の依然として熱い排ガスは廃熱蒸気発生プラント７に供給され、その熱の引き渡しの後に廃熱蒸気発生プラントから導管８と図示されていない煙突とを介して大気中に放出される。
【０００８】
水・蒸気循環回路内では、３段の蒸気タービン９，１０，１１がガスタービン４と共に１つの軸に配置されている。低圧タービン１１内で膨張した作動蒸気は復水器１３内で凝縮される。その復水は復水ポンプ１４を介して直に廃熱蒸気発生プラント７に搬送される。この廃熱蒸気発生プラントが、原則として抽出蒸気により加熱される低圧予備加熱器、供給水容器及び高圧予備加熱器を備えていない点に留意されたい。
【０００９】
廃熱蒸気発生プラント７は直立ボイラとして形成されており、かつ本実施例の場合には２段圧力式蒸気プロセスで作動する。横形ボイラが使用されることもできるのは勿論である。
【００１０】
低圧システムはドラムを備えた循環システムとして形成され、その場合、ここでは強制循環システム（Zwangsumlaufsystem）が選択されている。この強制循環システムは、ボイラの煙道ガス通路内において、復水を導入すべき低圧エコノマイザ１５と、低圧蒸発器１６と、低圧過熱器１９とから成る。低圧蒸発器１６は循環ポンプ１８を介してドラム１７に接続されている。過熱された蒸気は低圧蒸気導管２８を介して中間圧蒸気タービン１０の適当な段内へ搬送される。
【００１１】
高圧システムは強制１回通しシステム（Zwangsdurchlaufsystem）として形成されており、ひいては、下限的並びに上限的なパラメータのために設計可能である。この強制１回通しシステムは、ボイラの煙道ガス通路内で、主として高圧エコノマイザ２１と、高圧蒸発器２２と、高圧過熱器２３とから成る。高圧エコノマイザ２１には高圧供給ポンプ２０を介して作動媒体が低圧ドラム１７から供給される。この形式で、従来一般的な供給水容器を省くことができる。過熱された蒸気は新鮮蒸気導管２４を介して蒸気タービン９の高圧部９内へ搬送される。
【００１２】
位相分離のためにセパレータ２５が設けられており、このセパレータ２５内には高圧蒸発器２２の出口が開口している。このセパレータ２５はその上端で高圧過熱器２３に接続されている。セパレータ２５はその下端に付加的にスラッジ排出導管２９を備えている。同様にこのセパレータ２５の下端からは、再循環導管２６が導出されており、この再循環導管は遮断機構３０を介して低圧ドラム１７内に開口している。
【００１３】
蒸気は蒸気タービンの高圧部９内での部分膨張の後、中間圧タービン１０へ供給される前に中間過熱される。この中間過熱は本実施例の場合には、蒸気発生プラントの煙道ガス通路内で高圧過熱器２３の上方に配置された熱交換面２７で行われる。
【００１４】
循環システム及び１回通しシステム内の圧力及び質量流れを変化させることにより、このような蒸気発生プラントによれば組合せプロセスの広い範囲がカバーされる。
【００１５】
可変圧力法（Gleitdruckverfahren）で作動するプラントでは、低圧システム内と高圧システム内の質量流れの分割を１：４もしくは１：５の比率で行うボイラが効果的であろう。
【００１６】
沸点温度の到達とともにボイラ内では蒸気の生成が開始される。低圧システム内の最初の蒸気はセパレータ２５からの再循環された高圧飽和水の膨張により生成される。
【００１７】
セパレータ２５は、通常運転中に高圧過熱器がいつでも乾燥した状態を保ち、かつボイラの出口のところでは早期に過熱された蒸気が供用されるようにするために役立つ。
【００１８】
図面から判るように、復水浄化装置を省くことができる。その理由は、蒸気・水循環回路内の汚れがセパレータの領域内で排出されるからである。蒸気・水循環回路の浄化は全負荷時でも部分負荷時でも行うことができる。このことのために、高圧システムが過剰供給され、換言すれば高圧供給ポンプ２０を介して必要量よりも多い水が強制１回通し式蒸気発生器を通して搬送される。従ってこの高圧供給ポンプはこの増量に対処できるように設計されていなければならない。搬送される水量は、いかなる場合でも湿った蒸気がセパレータ内へ達することができるように調整される。水・蒸気混合物の水滴内に汚れが拘束される。セパレータ内では蒸気の水成分が適当手段により分離され、スラッジ排出導管２９を介して引き抜かれる。この方法の利点とするところは、蒸気・水循環回路が、わずかな回数の通流によるだけで、換言すれば最も短い時間で著しく汚れから解放されることにある。
【００１９】
本発明によればさらに、この種のボイラで特に１回通し式蒸気発生器内での冒頭に記載した腐食の発生を軽減するための措置が講じられる。このことのために、次ぎに記載するプロセスステップによる化学的な運転形式が選択される。
【００２０】
復水器１３の下流では、復水が一般には＜５０ｐｐｂの酸素含有量と、８．８〜９．４のｐＨ値とを有している。この復水には、ボイラへの供給導管内に９．１〜９．４のｐＨ値が生じるような量のアンモニア溶液が配量装置によって導入される。この値で水が低圧エコノマイザ１５を介して低圧ドラム１７内へ達する。溶解度の相違により、アンモニアは蒸気中で濃縮される。ドラム内への流入時に水のｐＨ値が依然として例えば９．２５であれば、蒸気内のｐＨ値は濃縮によりほぼ９．６に上昇する。他面において、ドラム内の水は９．０のｐＨ値を有するにとどまる。低圧蒸発器の要求のためにはこの値で十分である。しかし、同じドラムの水を供給される強制１回通し式配管機構での正規の酸素保護膜の形成のためにはこの値では不十分である。そこで、理想的な保護膜の条件を形成するために、高圧エコノマイザへ流れる供給水内に、酸素含有量が５０〜１５０ｐｐｂに調整されるような量のガス状の酸素３２が導入される。
【００２１】
この方法を実施するための装置は至って簡単である。酸素添加（３２）は容積的に圧力酸素ボンベから直に行うか、又は既存の酸素ガス供給網から行うことができる。アンモニアの添加（３１）は配量ポンプにより、希釈されたアンモニア溶液で行うことができる。
【００２２】
図２のグラフから本発明の運転形式が看取される。グラフの横軸にはｐＨ値が目盛られており、縦軸には酸素含有量が［ｐｐｂ］で表されている。点線で示された３つの領域はそれぞれ冒頭に記載した従来一般の運転形式での値を示す。要するに、Ａはニュートラルな運転形式、Ｂは組合せ運転形式及びＣはアルカリ性の運転形式での値を示す。本発明に基づく新しい運転形式による値がハッチングを付した領域で表されている。領域Ｘはアンモニアの配量後にボイラの入口のところの復水の酸素含有量及びｐＨ値の初期状態を表し、領域Ｙはアンモニアを添加した低圧蒸気の状態を表し、領域Ｚは酸素を添加した高圧供給水の状態を表している。
【００２３】
低圧ドラム１７の上流で有利には復水ポンプ１４の下流で供給導管３３内へアンモニア（３１）を、かつ、低圧ドラム１７の下流で有利には高圧供給ポンプ２０の上流で酸素（３２）を、それぞれ別個に添加することにより、すべてのプラント部分が効果的に保護される。コンデショニング用化学物質の配量量を介し、復水器内での真空脱気を介し、かつ循環回路の洗浄に関連して記載したセパレータ２５からの脱塩を介して、水・蒸気の規定品位が調整される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス・蒸気パワーステーションプラントに基づく本発明の１実施例を示す略示図である。
【図２】公知運転形式と本発明に基づく運転形式とを比較したグラフを示す図である。
【符号の説明】
１  吸込空気のための導管、  ２  圧縮機、  ３  燃焼室、  ４  ガスタービン、  ５  発電機、  ６  排ガス導管、  ７  廃熱蒸気発生プラント、  ８  排ガス導管、  ９  高圧タービン、  １０  中間圧タービン、  １１  低圧タービン、  １３  復水器、  １４  復水ポンプ、  １５  低圧エコノマイザ、  １６低圧蒸発器、  １７  低圧ドラム、  １８  循環ポンプ、  １９  低圧過熱器、  ２０  高圧供給水ポンプ、  ２１  高圧エコノマイザ、  ２２  高圧蒸発器、  ２３  高圧過熱器、  ２４  新鮮蒸気導管、  ２５  セパレータ、  ２６  再循環導管、  ２７  中間過熱器、  ２８  低圧蒸気導管、  ２９  スラッジ排出導管、  ３０  遮断機構、  ３１  アンモニア添加部、  ３２  酸素添加部、３３  供給導管、  Ａ  中性的な運転形式、  Ｂ  組合せ運転形式、  Ｃ  アルカリ性の運転形式、  Ｘ  復水の初期状態、  Ｙ  低圧蒸気内にアンモニアを添加した状態、  Ｚ  酸素を添加した高圧供給水の状態
【図１】
0003836199.tif 000002
【図２】
0003836199.tif 000003