(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンからの排ガス流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧レベルの三重圧または中圧と高圧の二重圧などの複圧に昇圧し、各圧力レベルの節炭器を経て各圧力レベルのドラムに給水する給水系と、各圧力レベルの蒸発器の伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を各圧力レベルのドラムからそれぞれの圧力レベルの過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、
高圧給水ポンプからの高圧ドラムへの給水を排ガス流路の２か所以上に分割して配置した高圧節炭器により行うと共に、高圧給水ポンプからの中圧ドラムへの給水を排ガス流路の２か所以上に分割して配置した中圧節炭器により行うことを特徴とする排熱回収ボイラ。
【請求項２】
高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第一の高圧節炭器を経て、さらに高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の高圧節炭器により行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の中圧節炭器を経て、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の中圧節炭器を経由して行うことを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項３】
高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の高圧節炭器と、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の高圧節炭器を順次経て、さらに高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第三の高圧節炭器を経由して行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の中圧節炭器を経て、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の中圧節炭器を経由して行うことを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項４】
高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に第二の中圧節炭器を挟んで分割して配置した第一の高圧節炭器と第二の高圧節炭器を順次経て、高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第三の高圧節炭器を経由して行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の中圧節炭器を経て、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した前記第二の中圧節炭器を経由して行うことを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項５】
高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に第一の中圧節炭器を挟んで分割して配置した第一の高圧節炭器と第二の高圧節炭器を順次経て、高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第三の高圧節炭器を経由して行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に前記第二の高圧節炭器を挟んで分割して配置した前記第一の中圧節炭器と第二の中圧節炭器を順次経由して行うことを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項６】
高圧節炭器と中圧節炭器をそれぞれ二つ以上に分割し、各分割された高圧節炭器の少なくとも一つを高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置し、他の少なくとも一つの高圧節炭器を中圧蒸発器と低圧蒸発器の間または低圧蒸発器の下流側の排ガス流路に配置し、各分割された中圧節炭器の少なくとも一つを中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置し、他の少なくとも一つの中圧節炭器を低圧蒸発器の下流側の排ガス流路に配置したことを特徴とする請求項１記載の排熱回収ボイラ。
【請求項７】
二つに分割した中圧節炭器の少なくとも第一の中圧節炭器の出口給水を低圧ドラムと第二の中圧節炭器にそれぞれ別個に供給し、第二の中圧節炭器の出口給水を中圧ドラムに供給することを特徴とする請求項６に記載の排熱回収ボイラ。
【請求項８】
低圧蒸発器の下流側の排ガス流路に配置される高圧節炭器と中圧節炭器または中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置される高圧節炭器と中圧節炭器をそれぞれ排ガス流れに対して並列に配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の排熱回収ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合発電プラントにおいて、特に熱回収が効率的に行え、プラント性能の高効率化ができるように給水系統及び給水装置を配置した排熱回収ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合発電プラントにおいては、例えば図７の複合発電プラントの概略系統図に示すように、ガスタービン開放サイクル部と排熱回収ボイラと蒸気タービンサイクル部と発電機を備えて構成されている。図７の排熱回収ボイラは高圧、中圧、低圧からなる三重圧ボイラの例である。
【０００３】
ガスタービン開放サイクル部では、ガスタービン４で発電を行うと共に、ガスタービン４で仕事をした排ガスを排ガス通路６へ排出する。排出された高温の排ガスは排ガス通路６を経て排熱回収ボイラ５に導入され排ガス中の熱が回収される。また、蒸気タービンサイクル部では、排熱回収ボイラで発生した蒸気により蒸気タービン７でサイクル発電を行う。
【０００４】
このような複合発電プラントは、ガスタービン４と蒸気タービン７による複合発電を行うために発電効率が高いことと、ガスタービン４による発電が負荷応答性に優れていることから、急激な電力需要の変化に対する追従性が高いことなどの特徴がある。特に最近の高頻度の起動停止(Ｄａｉｌｙ  Ｓｔａｒｔ  Ｓｔｏｐ、以下、ＤＳＳとする)を行う運転には有効である。
【０００５】
複合発電プラントにおける排熱回収ボイラの蒸気タービンへの蒸気供給系(以下、蒸気系とする)について図７で説明する。図７では排熱回収ボイラ５内に構成されている給水に係る装置（以下、給水系とする）の記載をドラムを除き省略している。
【０００６】
ガスタービン４では、空気供給管１からの燃焼用空気と燃料供給管２からの燃料とが燃焼器において混合され、燃焼されることによって生じた燃焼ガスでガスタービン４を回転し、発電機によって発電が行われる。ガスタービン４を回転させて仕事をした燃焼ガスは排ガスとなって、排ガス通路６である高温ダクトを経て排熱回収ボイラ５へ導入される。
【０００７】
一方、復水器８からの復水は低圧給水ポンプ９から排熱回収ボイラ内に構成されている図示していない給水系に送られる。排熱回収ボイラ５では排ガスの熱を効率よく熱回収するために、給水系と蒸気系が工夫された配置になっている。
【０００８】
排熱回収ボイラ５へ導入された排ガスは、排熱回収ボイラ５内の給水系によって熱を回収され、蒸気を発生させる。
【０００９】
上流側の高圧ドラム３０で発生した蒸気は高圧過熱器３５で過熱され、高圧主蒸気管３９を経由して蒸気タービン７の高圧部Ａへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。高圧部Ａで仕事をした蒸気は再利用のために低温再熱管４０を通って再熱器３６へ送られる。また中圧ドラム２５で発生した蒸気は中圧過熱器３７で過熱され、中圧主蒸気管４２を経由して低温再熱管４０へ送られ、前記高圧部Ａで仕事をした蒸気と合流して、再熱器３６へ送られる。再熱器３６で蒸気は過熱され、高温再熱管４１を通って蒸気タービン７の中圧部Ｂへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。さらに下流側の低圧ドラム１４で発生した蒸気は低圧過熱器３８で過熱され、低圧主蒸気管４３を通って、前記高圧部Ｂで仕事をした蒸気と合流して、蒸気タービン７の低圧部Ｃへ送られ、蒸気タービン７を回転する動力として使用される。このようにして蒸気タービン７で仕事を終えた蒸気は復水器８に送られて復水される。復水は再び低圧給水ポンプ９から排熱回収ボイラ内の給水系に送られる。
【００１０】
次に、従来技術である排熱回収ボイラの給水系を図８、図９で説明する。図８に示す排熱回収ボイラの給水系は特開平６−１８５３０９号に開示されているものである。
【００１１】
図８、図９においては、図７で説明した蒸気系は省略してあり、ここでも排熱回収ボイラは高圧、中圧、低圧からなる三重圧ボイラの例である。
【００１２】
図８において、低圧給水ポンプ９から約３０℃の給水が給水配管１０を通って、低圧蒸発器２１の下流側の排ガス流路に配置された低圧節炭器１１に送られ、排ガスの熱回収を行う。低圧節炭器１１で熱を回収して約１５０℃になった給水は給水配管１２を通って、給水調整弁１３を経由して低圧ドラム１４へ送られ、低圧蒸発器２１での熱回収によって低圧蒸気を発生するのに使用されると共に、給水調整弁１３の上流側から分岐した給水配管１５を通って高圧給水ポンプ１６へ送られる。
【００１３】
高圧給水ポンプ１６へ送られた給水は給水配管１７を通って、中圧蒸発器２６と低圧蒸発器２１の間であって中圧節炭器２２の上流の排ガス流路に配置された高圧節炭器２７（図８では高圧節炭器２７ａ、２７ｂに分割されている。）へ送られると共に、高圧給水ポンプ１６の中間段にある吐出口から抽水され、抽水管１６ａを経由して給水配管２０を通り、中圧蒸発器２６と低圧蒸発器２１の間であって高圧節炭器２７の下流の排ガス流路に配置された中圧節炭器２２へ送られる。
【００１４】
前記高圧節炭器２７及び中圧節炭器２２へ送られた給水はそれぞれ給水調整弁２９、２４を経由してそれぞれ高圧ドラム３０及び中圧ドラム２５へ送られ、高圧蒸発器３１及び中圧蒸発器２６での熱回収によって高圧蒸気及び中圧蒸気を発生するのに使用される。低圧節炭器１１へ送られ、約１５０℃になった給水の一部は再循環配管１８を通って、再循環調整弁１９を経由して低圧節炭器１１の入口側の給水配管１０に再循環され、低圧節炭器１１の入口側の給水温度を約３０℃から約５０℃まで上昇させ、低圧節炭器１１のチューブ外表面で排ガス中の水分が結露するのを防止する、いわゆる低温腐食の防止を行っている。
【００１５】
しかしながら、このような給水系においては、高圧給水ポンプ１６に低圧節炭器１１で熱回収され、約１５０℃と高温に加熱された給水が送りこまれることから、高圧給水ポンプ１６の熱変形が大きくなり、特にＤＳＳ運用を行う場合には前記熱変形によって発生する熱応力が繰り返し作用し、高圧給水ポンプ１６の破損につながるといった問題があった。
【００１６】
この対策として、図９に示すような給水系がある。図９に示す排熱回収ボイラの給水系は電気新聞平成７年５月１０日号で開示されている。
【００１７】
図９に示す装置が図８のそれとほぼ同一の装置の組み合わせからなるが、図８のそれと異なるところは、高圧給水ポンプ１６を低圧給水ポンプ９からの給水配管１０に設けたことと、図８の低圧節炭器１１と中圧節炭器２２の機能を合わせ持たせた中圧節炭器２２を低圧蒸発器２１の下流の排ガス流路に設け、高圧給水ポンプ１６の中間段からの抽水を給水配管２３と１２によって中圧ドラム２５と低圧ドラム１４に送ると共に、再循環配管１８によって再循環調整弁１９を経由して高圧給水ポンプ１６入口側に戻すようにしたことである。
【００１８】
このような給水系を構成することによって、高圧給水ポンプ１６へは、低圧給水ポンプ９からの約３０℃の給水と再循環配管１８からの約１５０℃の給水が混合して約５０℃の適温になった給水が供給され、中圧節炭器２２及び高圧節炭器２７の低温腐食を防止すると共に、高圧給水ポンプ１６の熱変形により発生する熱応力を防止するものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来技術には次のような問題点があった。
すなわち、図８に示す従来技術では、高圧給水ポンプ１６に低圧節炭器１１で熱回収して加熱された約１５０℃の高温の給水が送りこまれることから、高圧給水ポンプ１６の熱変形が大きくなり、特にＤＳＳ運用を行う場合には前記熱変形によって発生する熱応力が繰り返し作用し、高圧給水ポンプ１６の破損につながるといった問題があった。
【００２０】
次に、図９に示す従来技術では、高圧給水ポンプ１６を低圧給水ポンプ９からの給水配管１０に設けると共に、中圧節炭器２２で熱回収して加熱された約１５０℃の高温の給水を再循環配管１８を経て、高圧給水ポンプ１６の入口側の給水配管１０に戻し、低圧給水ポンプ９からの低温の約３０℃の給水に合流するようにしたことで、高圧給水ポンプ１６への入口給水温度を約５０℃に低減でき、高圧給水ポンプ１６の熱変形により発生する熱応力を防止することはできるようになった。
【００２１】
一方、図９に示す従来技術では、高圧ドラム３０への給水を高圧給水ポンプ１６から高圧蒸発器３１と中圧蒸発器２６の間の排ガス流路に配置した高圧節炭器２７によって行っているため、高圧給水ポンプ１６からの約５０℃の低温の給水は、高圧節炭器２７によって高圧ドラム３０の飽和蒸気温度である約３２０℃の近傍の給水温度（約３１０℃）まで昇温されることになる。
【００２２】
しかしながら、前記昇温される給水温度の差が大きく、熱回収による排ガス温度の降下幅が大きくなることから、高圧節炭器２７入口での排ガス温度が低い場合には、高圧節炭器２７での排ガス温度降下によって、高圧節炭器２７出口の排ガスの温度が下流の排ガス流路に配置した中圧蒸発器２６の飽和温度を下回り、中圧蒸気が発生しないことになり、熱回収が効果的に行えない。
【００２３】
従って、図９に示す従来技術においては、高圧節炭器２７での排ガス温度降下によっても中圧蒸発器２６で十分な蒸発量を得るために、高圧蒸発器３１の伝熱面積を減少することで、高圧蒸発器３１での熱回収を減少させ、高圧節炭器２７入口での排ガス温度を高くしている。しかしながら、図９に示す従来技術では図１０に示す従来の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性図に示すように、高圧節炭器２７入口での排ガス温度を上昇した分だけ熱回収が行われないことになり、約６００℃の入口ガス温度に対し、出口ガス温度が約１８０℃となり、プラント性能が低いといった問題があった。
【００２４】
また、前記の対策として前記高圧蒸発器３１の伝熱面積を減少させると共に、中圧蒸発器２６及び低圧蒸発器２１の伝熱面積を大幅に増加させ、蒸発量の減少を補うことも考えられるが、最も効率のよい高圧蒸気の発生量を制限し、効率で劣る中圧蒸気及び低圧蒸気の発生量を増加することであり、全体的なプラント性能を低下させることになり、効果的な改善ではない。
【００２５】
さらに、図９に示す従来技術では、中圧ドラム２５への給水を高圧給水ポンプ１６の中間段から低圧蒸発器２１の下流の排ガス流路に配置した中圧節炭器２２によって行っているため、中圧節炭器２２での熱回収によって約１５０℃に加熱された給水が中圧ドラム２５に給水されるが、この場合中圧ドラム２５の飽和蒸気温度が約２３０℃であることから、給水との温度差が約８０℃あり、給水によって中圧ドラム２５において過大な熱応力が発生するといった問題があった。
【００２６】
本発明の課題は、排ガスの熱回収が効率的に行え、プラント性能の高効率化ができると共に、ドラムでの過大な熱応力の発生を防止できる給水系統及び給水装置を有する排熱回収ボイラを提供することにある。
【００２７】
【発明を解決するための手段】
本発明の上記課題は次の解決手段によって達成される。
すなわち、ガスタービンからの排ガス流路に設けられ、復水器からの復水を低圧と高圧の給水ポンプにより低圧、中圧及び高圧レベルの三重圧または中圧と高圧の二重圧などの複圧に昇圧し、各圧力レベルの節炭器を経て各圧力レベルのドラムに給水する給水系と、各圧力レベルの蒸発器の伝熱管群において排ガスの熱を回収して蒸気を発生させると共に、発生した蒸気を各圧力レベルのドラムからそれぞれの圧力レベルの過熱器を経て蒸気タービンへ供給する蒸気系とから構成され、少なくとも節炭器の低温腐食を防止するため、節炭器で熱回収した高温の給水の一部を再循環配管により高圧の給水ポンプ入口の上流側の給水配管に戻す、給水の再循環系を有する排熱回収ボイラにおいて、高圧給水ポンプからの高圧ドラムへの給水を排ガス流路の２か所以上に分割して配置した高圧節炭器により行うと共に、高圧給水ポンプからの中圧ドラムへの給水を排ガス流路の２か所以上に分割して配置した中圧節炭器により行う排熱回収ボイラである。
【００２８】
本発明の上記排熱回収ボイラのより具体的な構成としては、高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第一の高圧節炭器を経て、さらに高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の高圧節炭器により行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の中圧節炭器を経て、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の中圧節炭器を経由して行う構成、
または、高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の高圧節炭器と、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の高圧節炭器を順次経て、さらに高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第三の高圧節炭器を経由して行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の中圧節炭器を経て、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第二の中圧節炭器を経由して行う構成、
または、高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に第二の中圧節炭器を挟んで分割して配置した第一の高圧節炭器と第二の高圧節炭器を順次経て、高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第三の高圧節炭器を経由して行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から低圧蒸発器の下流の排ガス流路に配置した第一の中圧節炭器を経て、中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した前記第二の中圧節炭器を経由して行う構成、
または、高圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプから中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に第一の中圧節炭器を挟んで分割して配置した第一の高圧節炭器と第二の高圧節炭器を順次経て、高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置した第三の高圧節炭器を経由して行うと共に、中圧ドラムへの給水を高圧給水ポンプの中間段から中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に前記第二の高圧節炭器を挟んで分割して配置した前記第一の中圧節炭器と第二の中圧節炭器を順次経由して行う構成としても良い。
【００２９】
また、本発明の上記排熱回収ボイラにおいて、高圧節炭器と中圧節炭器をそれぞれ二つ以上に分割し、各分割された高圧節炭器の少なくとも一つを高圧蒸発器と中圧蒸発器の間の排ガス流路に配置し、他の少なくとも一つの高圧節炭器を中圧蒸発器と低圧蒸発器の間または低圧蒸発器の下流側の排ガス流路に配置し、各分割された中圧節炭器の少なくとも一つを中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置し、他の少なくとも一つの中圧節炭器を低圧蒸発器の下流側の排ガス流路に配置すること、
または、二つに分割した中圧節炭器の少なくとも第一の中圧節炭器の出口給水を低圧ドラムと第二の中圧節炭器にそれぞれ別個に供給し、第二の中圧節炭器の出口給水を中圧ドラムに供給する構成としても良い。
【００３０】
また、本発明の排熱回収ボイラにおいては、低圧蒸発器の下流側の排ガス流路に配置される高圧節炭器と中圧節炭器または中圧蒸発器と低圧蒸発器の間の排ガス流路に配置される高圧節炭器と中圧節炭器をそれぞれ排ガス流れに対して並列に配置することができる。
【００３１】
【作用】
本発明によれば、高圧ドラムへの給水をガス流路の２か所以上に分割して配置した高圧節炭器により行うので、高圧節炭器において効率的な熱回収が行える。また、中圧ドラムへの給水をガス流路の２か所以上に分割して配置した中圧節炭器により行うので、中圧節炭器において効率的な熱回収が行えると共に、高圧給水ポンプからの低温の給水を中圧ドラムで熱応力が発生しない程度の適正な温度に昇温して中圧ドラムに給水することができる。
【００３２】
さらに本発明によれば、図５、図６の本発明の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性図に示すように、ボイラ入口の排ガス温度約６００℃に対してボイラ出口で約１００℃と、排ガスの熱回収が、図１０に示す従来技術のプラントに比べ約２０％増加するので、プラント性能において約５％の高効率化ができる。
【００３３】
さらに、高圧節炭器及び中圧節炭器の分割を総伝熱面積あるいは総熱回収量を一定として行うことで、本発明を既存の設備の改善にも実施できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１に本発明の一実施例である排熱回収ボイラの給水系統図を示し、各過熱器については記載していない。
【００３５】
図１において、排熱回収ボイラの排ガス流路の下流側から上流側に順に中圧一次節炭器２２ａ、低圧蒸発器２１、高圧一次節炭器２７ａ、中圧二次節炭器２２ｂ、中圧蒸発器２６、高圧二次節炭器２７ｂ、高圧蒸発器３１が配置されている。そして、図１において、排熱回収ボイラへの給水入口側に低圧給水ポンプ９を設置し、低圧給水ポンプ９からの出口給水配管１０を直接に高圧給水ポンプ１６の入口に接続している。高圧給水ポンプ１６により高圧一次節炭器２７ａを経て高圧二次節炭器２７ｂを通り、高圧ドラム３０に給水が行われる。
【００３６】
また、高圧給水ポンプ１６中間段から低圧蒸発器２１の下流の排ガス流路に配置された中圧一次節炭器２２ａを経て、中圧二次節炭器２２ｂを通り中圧ドラム２５に給水が行われる。
【００３７】
高圧給水ポンプ１６からの約５０℃の給水は、高圧一次節炭器２７ａでの熱回収によって約２２０℃に昇温された後、さらに高圧二次節炭器２７ｂでの熱回収によって約３１０℃に昇温され、高圧ドラム３０に給水される。従って、従来例のように高圧節炭器での過大な熱回収によって排ガス温度が極端に低下することがない。
【００３８】
また、高圧給水ポンプ１６中間段からの約５０℃の給水は、中圧一次節炭器２２ａでの熱回収によって約１５０℃に昇温された後、中圧二次節炭器２２ｂでの熱回収によって約２２０℃に昇温され、中圧ドラム２５に給水される。ここで中圧蒸発器２６の飽和温度は約２３０℃であることから、給水温度との差は約１０℃まで低減でき、熱応力の発生が防止される。
【００３９】
本発明の実施例によって、図５の本発明の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性図に示すように、ボイラ入口の排ガス温度約６００℃に対してボイラ出口で約１００℃と、排ガスの熱回収が効率的に行える。
【００４０】
なお、本実施例では、中圧蒸発器２６と低圧蒸発器２１の間の排ガス流路おいて、高圧一次節炭器２７ａを中圧二次節炭器２２ｂの下流に配置したが、高圧一次節炭器２７ａを中圧二次節炭器２２ｂのガス上流又は並列に配置しても排ガスの熱回収において問題がないため、同様の効果が得られる。
【００４１】
本発明の他の実施例を図２、図３、図４を用いてそれぞれ説明する。
図２に示す実施例では、排熱回収ボイラの排ガス流路の下流側から上流側に順に高圧一次節炭器２７ａ、中圧一次節炭器２２ａ、低圧蒸発器２１、高圧二次節炭器２７ｂ、中圧二次節炭器２２ｂ、中圧蒸発器２６、高圧三次節炭器２７ｃおよび高圧蒸発器３１が配置されている。
【００４２】
そして、排熱回収ボイラへの給水入口側に低圧給水ポンプ９を設置し、低圧給水ポンプ９からの出口給水配管１０を直接に高圧給水ポンプ１６の入口に接続し、高圧給水ポンプ１６により高圧一次節炭器２７ａと高圧二次節炭器２７ｂを順次経て、高圧三次節炭器２７ｃを通り高圧ドラム３０に給水が行われる。
【００４３】
また、高圧給水ポンプ１６中間段からは中圧一次節炭器２２ａと中圧二次節炭器２２ｂを順次通り、中圧ドラム２５に給水が行われる。
【００４４】
高圧給水ポンプ１６からの約５０℃の給水は、高圧一次節炭器２７ａでの熱回収によって約１２０℃に昇温された後、高圧二次節炭器２７ｂでの熱回収によって約２１０℃に昇温され、さらに高圧三次節炭器２７ｃでの熱回収によって約３１０℃に昇温されて高圧ドラム３０に給水される。従って、従来例のように高圧節炭器での過大な熱回収によって排ガス温度が極端に低下することがなく、各節炭器で無理なく効率的に熱回収が行われる。
【００４５】
また、高圧給水ポンプ１６中間段からの約５０℃の給水は、中圧一次節炭器２２ａでの熱回収によって約１５０℃に昇温された後、中圧二次節炭器２２ｂでの熱回収によって約２２０℃に昇温され、中圧ドラム２５に給水される。ここで中圧蒸発器２６の飽和温度は約２３０℃であることから、給水温度との差は約１０℃まで低減でき、熱応力の発生が防止される。
【００４６】
本発明の前記実施例によって、図６は本発明の図２に示す実施例の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性図に示すように、ボイラ入口の排ガス温度約６００℃に対してボイラ出口で約１００℃と、排ガスの熱回収が効率的に行える。
【００４７】
なお、本実施例では低圧蒸発器２１の下流及び中圧蒸発器２６と低圧蒸発器２１の間の排ガス流路おいて、高圧一次節炭器２７ａを中圧一次節炭器２２ａの下流側に配置し、高圧二次節炭器２７ｂを中圧二次節炭器２２ｂの下流側に配置したが、高圧一次節炭器２７ａ及び高圧二次節炭器２７ｂをそれぞれ中圧一次節炭器２２ａ及び中圧二次節炭器２２ｂの上流または並列に配置しても排ガスの熱回収において問題がないため、同様の効果が得られる。
【００４８】
次に、図３に示す実施例では、排熱回収ボイラの排ガス流路の下流側から上流側に順に中圧一次節炭器２２ａ、低圧蒸発器２１、高圧一次節炭器２７ａ、中圧二次節炭器２２ｂ、高圧二次節炭器２７ｂ、中圧蒸発器２６、高圧三次節炭器２７ｃおよび高圧蒸発器３１が配置されている。
【００４９】
排熱回収ボイラへの給水入口側に低圧給水ポンプ９を設置し、低圧給水ポンプ９からの出口給水配管１０を直接に高圧給水ポンプ１６の入口に接続し、高圧給水ポンプ１６により高圧一次節炭器２７ａと高圧二次節炭器２７ｂを順次経て、さらに高圧三次節炭器２７ｃによって高圧ドラム３０に給水が行われる。
【００５０】
また、高圧給水ポンプ１６の中間段からは中圧一次節炭器２２ａと中圧二次節炭器２２ｂを順次経て、中圧ドラム２５に給水が行われる。
【００５１】
高圧給水ポンプ１６からの約５０℃の給水は、高圧一次節炭器２７ａでの熱回収によって約１２０℃に昇温された後、高圧二次節炭器２７ｂでの熱回収によって約２１０℃に昇温され、さらに高圧三次節炭器２７ｃでの熱回収によって約３１０℃に昇温されて高圧ドラム３０に給水される。従って、従来例のように高圧節炭器での過大な熱回収によって排ガス温度が極端に低下することがなく、各節炭器２７ａ〜２７ｃで無理なく効率的に熱回収が行われる。
【００５２】
また、高圧給水ポンプ１６中間段からの約５０℃の給水は、中圧一次節炭器２２ａでの熱回収によって約１５０℃に昇温された後、中圧二次節炭器２２ｂでの熱回収によって約２２０℃に昇温され、中圧ドラム２５に給水される。ここで中圧蒸発器２６の飽和温度は約２３０℃であることから、給水温度との差は約１０℃まで低減でき、熱応力の発生が防止される。
【００５３】
本発明の図３に示す実施例の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性は、図示していないが、ボイラ入口の約６００℃の排ガスがボイラ出口で約１００℃になる。
【００５４】
次に、図４に示す実施例では、排熱回収ボイラの排ガス流路の下流側から上流側に順に低圧節炭器１１、低圧蒸発器２１、高圧一次節炭器２７ａ、中圧一次節炭器２２ａ、高圧二次節炭器２７ｂ、中圧二次節炭器２２ｂ、中圧蒸発器２６、高圧三次節炭器２７ｃおよび高圧蒸発器３１が配置されている。
【００５５】
排熱回収ボイラへの給水入口側の低圧給水ポンプ９からの出口給水配管１０を直接に高圧給水ポンプ１６の入口に接続し、高圧給水ポンプ１６の上流から分岐して低圧節炭器１１を経て、低圧ドラム１４に給水が行われる。また高圧給水ポンプ１６により高圧一次節炭器２７ａと高圧二次節炭器２７ｂを順次経て、さらに高圧三次節炭器２７ｃを経由して高圧ドラム３０に給水が行われる。
【００５６】
また、高圧給水ポンプ１６中間段から中圧一次節炭器２２ａと中圧二次節炭器２２ｂを順次経由して中圧ドラム２５に給水が行われる。
【００５７】
また、中圧一次節炭器２２ａと中圧二次節炭器２２ｂを接続する給水配管２３ｂから再循環配管１８が分岐され、高圧給水ポンプ１６入口の給水配管１０に戻される。再循環配管１８の給水配管１０への接続部は、給水配管１０から分岐した低圧節炭器１１への給水配管２０の分岐部より上流側にある。そして、再循環配管１８からの給水は、低圧給水ポンプ９からの給水の温度を約５０℃とし、各節炭器の低温腐食を防止している。
【００５８】
高圧給水ポンプ１６からの約５０℃の給水は、高圧一次節炭器２７ａでの熱回収によって約１２０℃に昇温された後、高圧二次節炭器２７ｂでの熱回収によって約２１０℃に昇温され、さらに高圧三次節炭器２７ｃでの熱回収によって約３１０℃に昇温され高圧ドラム３０に給水される。従って、従来例のように高圧節炭器での過大な熱回収によって排ガス温度が極端に低下することがなく、各節炭器で無理なく効率的に熱回収が行われる。
【００５９】
また、高圧給水ポンプ１６中間段からの約５０℃の給水は、中圧一次節炭器２２ａでの熱回収によって約１５０℃に昇温された後、中圧二次節炭器２２ｂでの熱回収によって約２２０℃に昇温され、中圧ドラム２５に給水される。ここで、中圧蒸発器２６の飽和温度は約２３０℃であることから、給水温度との差は約１０℃まで低減でき、熱応力の発生が防止される。
【００６０】
中圧蒸発器２６と低圧蒸発器２１の間の排ガス流路に配置される高圧節炭器２７と中圧節炭器２２は互いにその排ガス流路内での配置を置き換えてもまたは並列に配置しても排ガスの熱回収において問題がないため、同様の効果が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、高圧ドラムへの給水をガス流路の２か所以上に分割して配置した高圧節炭器を経由して行い、また、中圧ドラムへの給水をガス流路の２か所以上に分割して配置した中圧節炭器を経由して行うので、排ガスの熱回収が効率的に行え、プラント性能の高効率化ができると共に、ドラムでの過大な熱応力の発生を防止できる給水系統及び給水装置を有する排熱回収ボイラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図２】  本発明の一実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図３】  本発明の一実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図４】  本発明の一実施例の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図５】  本発明の一実施例の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性を示す図である。
【図６】  本発明の一実施例の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性を示す図である。
【図７】  排熱回収ボイラを有する複合発電プラントの概略の系統を示す図である。
【図８】  従来技術の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図９】  従来技術の排熱回収ボイラの給水系統を示す図である。
【図１０】  従来技術の給水系統を有する排熱回収ボイラにおける排ガス温度及び蒸気及び給水温度特性を示す図である。
【符号の説明】
９  低圧給水ポンプ                １０  給水配管
１１  低圧節炭器                  １４  低圧ドラム
１６  高圧給水ポンプ              １８  再循環配管
１９  再循環調節弁                ２１  低圧蒸発器
２２  中圧節炭器                  ２５  中圧ドラム
２６  中圧蒸発器                  ２７  高圧節炭器
３０  高圧ドラム                  ３１  高圧蒸発器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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