(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再熱ボイラを有するボイラと、タービン膨張部を有する主タービン部と、低圧タービン部と、ポンプと、給水加熱器と、を順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、
再熱ボイラと、主タービン部と、主タービン部のタービン膨張部の下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインと、
を備え、
前記タービン膨張部の中間段に２分岐され、その一方は給水加熱器に接続され、もう一方はプロセス蒸気となる抽気ラインを設け、
前記再熱ラインの前記タービン膨張部の下流部と前記再熱ボイラとの間の前記再熱ライン配管に圧力調整弁を設けた、
ことを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項２】
再熱ボイラを有するボイラと、タービン膨張部を有する主タービン部と、低圧タービン部と、ポンプと、給水加熱器と、を順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、
再熱ボイラと、主タービン部と、主タービン部のタービン膨張部の下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインと、
を備え、
このタービン膨張部の中間段に２分岐され、その一方は給水加熱器に接続され、もう一方はプロセス蒸気となる抽気ラインを設け、
前記再熱ラインの再熱ボイラ下流部と前記主タービン部との間の前記再熱ライン配管に圧力調整弁を設けた、
ことを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項３】
再熱ボイラを有するボイラと、タービン膨張部と中圧タービン部を有する主タービン部と、低圧タービン部と、ポンプと、給水加熱器と、を順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、
再熱ボイラと、主タービン部と、主タービン部のタービン膨張部の下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインと、
を備え、
中圧タービン部の中間段に２分岐され、その一方は給水加熱器に接続され、もう一方はプロセス蒸気となる抽気ラインを設け、
中圧タービン部の下流側と低圧タービン部との間の主ライン配管に圧力調整弁を設けた、
ことを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項４】
主タービン部の出力を検出するタービン出力検出器と、
タービン出力検出器と圧力調整弁とに接続され、タービン出力検出器によって検出された主タービン部の出力に基づいて圧力調整弁を制御する演算制御器と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気タービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランキンサイクルを基本サイクルとして作動する蒸気原動所において、タービン内で膨張中の蒸気を抽出して、それを工場内などにおけるプロセス蒸気として使用する蒸気タービンプラントに係り、とりわけ、プロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持できるような蒸気タービンプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量蒸気原動所においては、蒸気タービンを設計する際、運用上および熱効率上の利益を考慮して、ほとんどの熱機関（熱サイクル）が再熱サイクルを有している。また再熱サイクルは、蒸気原動所の熱機関構成上きわめて重要な役割を担っている。
【０００３】
本願発明者らの知見する蒸気原動所では、タービンの中間段から一種あるいは数種の蒸気を抽出し、この蒸気を工場内などでプロセス蒸気として使用できるようなシステムが構築されており、このシステムは極めて有用に機能している。
【０００４】
図５は、ランキンサイクルを基本サイクルとする再熱サイクルであって、タービン内で膨張中の蒸気を抽出してプロセス蒸気として使用できるようにした蒸気タービンプラントの従来例を示す系統図である。
【０００５】
【発明の効果】
図５に示すように、従来の蒸気タービンプラント５０は、ランキンサイクルを基本サイクルとする再熱サイクルである。すなわち、蒸気タービンプラント５０は、再熱ボイラ５１ａを有するボイラ５１と、タービン膨張部５２ａと中圧タービン部５２ｂとを有する主タービン部５２と、低圧タービン部５３と、ポンプ５５と、給水加熱器５６とを順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、再熱ボイラ５１ａと、中圧タービン部５２ｂの上流部と、主タービン部５２のタービン膨張部５２ａの下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインとを備えている。また、主タービン部５２および低圧タービン部５３の出力軸は、発電機５４の回転主軸を構成している。
【０００６】
また、従来の蒸気タービンプラント５０は、タービン膨張部５２ａの中間段５２ｃに抽気ライン５８が設けられており、抽気ライン５８に流入する蒸気は工場内に送られてプロセス蒸気６２として使用され、あるいは給水加熱器５６に戻されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の蒸気タービンプラント５０では、抽気ライン５８内の蒸気圧力（抽気圧力）は、タービン膨張部５２ａの蒸気通過流量にほぼ比例する。従って、タービン出力が部分負荷となって蒸気流量が少量となった場合、抽気圧力は低下し、これによりプロセス蒸気６２の圧力も低下する。
【０００８】
一方、プロセス蒸気を使用する工場等においては、全ての負荷帯に亘ってプロセス蒸気の圧力が所定圧力以上に維持されていることが望ましい。
【０００９】
本願発明者らは、抽気を行っているタービン膨張部５２ａ内において、抽気ライン５８を設けた中間段５２ｃの下流側に圧力調整弁を設置する構成を発明した。この場合、圧力調整弁を絞ることによって、圧力調整弁の上流側、すなわち抽気ライン５８を設けた中間段５２ｃを含むタービン膨張部５２ａの上流部の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって抽気圧力およびプロセス蒸気６２の圧力を所定圧力以上に維持することができる。しかしながら、タービン膨張部５２ａ内に圧力調整弁を設けることは、タービン構造を複雑にし、タービンプラント構成上好ましくない。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、複雑なタービン構造を必要とせずにプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持できるような蒸気タービンプラントを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、再熱ボイラを有するボイラと、タービン膨張部を有する主タービン部と、低圧タービン部と、ポンプと、給水加熱器と、を順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、再熱ボイラと、主タービン部と、主タービン部のタービン膨張部の下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインと、を備え、タービン膨張部の中間段に２分岐され、その一方は給水加熱器に接続され、もう一方はプロセス蒸気となる抽気ラインを設け、再熱ラインのタービン膨張部の下流部とボイラとの間の再熱ライン配管に圧力調整弁を設けた、ことを特徴とする蒸気タービンプラントである。
【００１２】
本発明によれば、再熱ラインのタービン膨張部の下流部と再熱ボイラとの間の再熱ライン配管に設けた圧力調整弁を調整することによって、圧力調整弁の上流側に位置するタービン膨張部内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持することができる。また、本発明によれば、タービン構造を複雑にする必要はない。
【００１３】
また本発明は、再熱ボイラを有するボイラと、タービン膨張部を有する主タービン部と、低圧タービン部と、ポンプと、給水加熱器と、を順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、再熱ボイラと、主タービン部と、主タービン部のタービン膨張部の下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインと、を備え、タービン膨張部の中間段に２分岐され、その一方は給水加熱器に接続され、もう一方はプロセス蒸気となる抽気ラインを設け、再熱ボイラと主タービン部との間の再熱ライン配管に圧力調整弁を設けた、ことを特徴とする蒸気タービンプラントである。
【００１４】
本発明によれば、再熱ボイラと主タービン部との間の再熱ライン配管に設けた圧力調整弁を調整することによって、圧力調整弁の上流側に位置するタービン膨張部内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持することができる。また、本発明によれば、タービン構造を複雑にする必要はない。
【００１５】
また本発明は、再熱ボイラを有するボイラと、タービン膨張部と中圧タービン部を有する主タービン部と、低圧タービン部と、ポンプと、給水加熱器と、を順に主ライン配管で接続してなる主ラインと、再熱ボイラと、主タービン部と、主タービン部のタービン膨張部の下流部と、を順に再熱ライン配管で接続してなる再熱ラインと、を備え、中圧タービン部の中間段に２分岐され、その一方は給水加熱器に接続され、もう一方はプロセス蒸気となる抽気ラインを設け、中圧タービン部の下流側の主ライン配管に圧力調整弁を設けた、ことを特徴とする蒸気タービンプラントである。
【００１６】
本発明によれば、中圧タービン部の下流側の主ライン配管に設けた圧力調整弁を調整することによって、圧力調整弁の上流側に位置するタービン膨張部内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持することができる。また、本発明によれば、タービン構造を複雑にする必要はない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による蒸気タービンプラント１０の系統図を示している。図１に示すように、本実施の形態による蒸気タービンプラント１０は、ランキンサイクルを基本サイクルとする再熱サイクルである。すなわち、蒸気タービンプラント１０は、再熱ボイラ１１ａを有するボイラ１１と、タービン膨張部１２ａと中圧タービン部１２ｂとを有する主タービン部１２と、低圧タービン部１３と、ポンプ１５と、給水加熱器１６とを順に主ライン配管３０で接続してなる主ラインを備えている。またボイラ１１の再熱ボイラ１１ａと、主タービン部１２の中圧タービン部１２ｂの上流部と、主タービン部１２のタービン膨張部１２ａの下流部と、が順に再熱ライン配管３１によって接続されて、再熱ラインを構成している。また、主タービン部１２および低圧タービン部１３の出力軸は、発電機１４の回転主軸を構成している。
【００１８】
本実施の形態による蒸気タービンプラント１０は、タービン膨張部１２ａの中間段１２ｃに抽気ライン１８が設けられており、抽気ライン１８から抽気される蒸気は工場内に送られてプロセス蒸気２２として使用され、あるいは給水加熱器１６に戻されるようになっている。
【００１９】
また、再熱ラインのタービン膨張部１２ａの下流部と再熱ボイラ１１ａとの間の再熱ライン配管に圧力調整弁１９が設けられ、さらに発電機１４には主タービン部の出力を検出するタービン出力検出器２０が取付けられている。またタービン出力検出器２０と圧力調整弁１９との間には、タービン出力検出器２０が検出するタービン出力に基づいて圧力調整弁１９を制御する演算制御器２１が、これらタービン出力検出器２０および圧力調整弁１９に接続して設けられている。
【００２０】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図１に示す蒸気タービンプラント１０においては、まずボイラ１１によって加熱蒸気が生成され、主ライン配管３０によって該加熱蒸気が主タービン部１２のタービン膨張部１２ａに導入される。タービン膨張部１２ａに導入された加熱蒸気は、主タービン部１２を回転させながらタービン膨張部１２ａの下流部に至る。この間、途中タービン膨張部１２ａの中間段１２ｃに設けられた抽気ライン１８から、一部の加熱蒸気が抽気される。抽気ライン１８に抽気される蒸気は工場内に送られてプロセス蒸気２２として使用され、あるいは給水加熱器１６に戻される。
【００２１】
タービン膨張部１２ａの下流部に至った蒸気は、再熱ライン配管３１によって再熱ボイラ１１ａを経て加熱され、タービン１２の中圧タービン部１２ｂの上流部に導入される。該加熱蒸気は、主タービン部１２を回転させながら中圧タービン部１２ｂの下流部に至り、さらに低圧タービン部１３に導入されて低圧タービン部１３を回転させながら低圧タービン部１３の下流部に至る。タービン１２および低圧タービン部１３の回転出力は、発電機１４に伝達されて発電に供されるとともに、タービン出力検出器２０によって検出される。
【００２２】
演算器２１は、タービン出力検出器２０に検出されたタービン出力に基づいて圧力調整器弁１９の絞りを調整する。演算器２１による圧力調整弁１９の絞り制御の具体例を図２に示す。図２に示すように、タービン出力が小さい場合、すなわち部分負荷状態の場合、圧力調整弁１９の開度を小さくする。これにより、圧力調整弁１９の上流側の圧力を所定の圧力以上に維持して、抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持する。
【００２３】
尚、低圧タービン部１３の下流部に至った蒸気は、復水し、ポンプ１５、給水加熱器１６を経てボイラ１１で再び加熱され、主ライン配管によってタービン膨張部１２ａに再び導入される。
【００２４】
本実施の形態の蒸気タービンプラント１０によれば、再熱ラインのタービン膨張部１２ａの下流部と再熱ボイラ１１ａとの間の再熱ライン配管の圧力調整弁１９を、タービン出力に応じて調整することにより、圧力調整弁１９の上流側に位置するタービン膨張部１２ａ内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができる。これによって、タービン構造を複雑にすることなく抽気圧力およびプロセス蒸気２２の圧力を所定圧力以上に維持することができる。
【００２５】
次に図３により、本発明による第２の実施の形態の蒸気タービンプラントについて説明する。図３において、第２の実施の形態の蒸気タービンプラント１０では、再熱ラインのタービン膨張部１２ａの下流部と再熱ボイラ１１ａとの間の再熱ライン配管に圧力調整弁を設ける代わりに、再熱ラインの再熱ボイラ１１ａと主タービン部１２との間の再熱ライン配管に圧力調整弁１９を設けている点が異なるのみであり、その他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同様である。図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２６】
図３に示す第２の実施の形態の蒸気タービンプラント１０によれば、再熱ラインの再熱ボイラ１１ａと主タービン部１２との間の再熱ライン配管３１の圧力調整弁１９を、タービン出力に応じて調整することにより、圧力調整弁１９の上流側に位置するタービン膨張部１２ａ内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができる。これによって、タービン構造を複雑にすることなく抽気圧力およびプロセス蒸気２２の圧力を所定圧力以上に維持することができる。
【００２７】
次に図４により、本発明による第３の実施の形態の蒸気タービンプラントについて説明する。図４において、第３の実施の形態の蒸気タービンプラント１０では、タービン膨張部１２ａの中間段１２ｃに抽気ラインを設ける代わりに、中圧タービン部１２ｂの中間段１２ｄに抽気ライン１８を設け、再熱ラインのタービン膨張部１２ａの下流部と再熱ボイラ１１ａとの間の再熱ライン配管３１に圧力調整弁を設ける代わりに、中圧タービン部１２ｂの下流部と低圧タービン部１３との間（すなわち中圧タービン部１２ｂの下流側）の主ライン配管３０に圧力調整弁１９を設けたものである。その他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同様である。図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図４に示す第２の実施の形態の蒸気タービンプラント１０によれば、中圧タービン部１２ｂの下流部と低圧タービン部１３との間の主ライン配管の圧力調整弁１９をタービン出力に応じて調整することにより、圧力調整弁１９の上流側に位置する中圧タービン部１２ｂ内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができる。これによって、タービン構造を複雑にすることなく抽気圧力およびプロセス蒸気２２の圧力を所定圧力以上に維持することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、再熱ラインのタービン膨張部の下流部と再熱ボイラとの間の再熱ライン配管の圧力調整弁を、タービン出力に応じて調整することにより、圧力調整弁の上流側に位置するタービン膨張部内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって、タービン構造を複雑にすることなく抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持することができる。
【００３０】
また本発明によれば、再熱ボイラと主タービン部との間の再熱ライン配管の圧力調整弁を、タービン出力に応じて調整することにより、圧力調整弁の上流側に位置するタービン膨張部内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって、タービン構造を複雑にすることなく抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持することができる。
【００３１】
また本発明によれば、中圧タービン部の下流側の主ライン配管の圧力調整弁をタービン出力に応じて調整することにより、圧力調整弁の上流側に位置する中圧タービン部内の蒸気圧力を所定圧力以上に維持することができ、これによって、タービン構造を複雑にすることなく抽気圧力およびプロセス蒸気の圧力を所定圧力以上に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蒸気タービンプラントの第１の実施の形態を示す系統図。
【図２】演算制御器による圧力調整弁の制御特性の一例を示す概略図。
【図３】本発明による蒸気タービンプラントの第２の実施の形態を示す系統図。
【図４】本発明による蒸気タービンプラントの第３の実施の形態を示す系統図。
【図５】従来の蒸気タービンプラントを示す系統図。
【符号の説明】
１０、５０  蒸気タービンプラント
１１、５１  ボイラ
１１ａ、５１ａ  再熱ボイラ
１２、５２  主タービン部
１２ａ、５２ａ  タービン膨張部
１２ｂ、５２ｂ  中圧タービン部
１２ｃ、５２ｃ  中間段
１２ｄ  中圧タービン部中間段
１３、５３  低圧タービン部
１４、５４  発電機
１５、５５  ポンプ
１６、５６  給水加熱器
１８、５８  抽気ライン
１９  圧力調整弁
２０  タービン出力検出器
２１  演算制御器
２２、６２  プロセス蒸気
【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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