発電所設備における未処理水の予熱

本発明は、特に発電所設備における、未処理水の予熱方法に関する。本発明はさらに、水‐蒸気回路を有する発電所設備に関する。

凝縮液の回収を行わない、又は、部分的に回収を行う、抽気を有する発電所ではしばしば、抽気による回路損失を補償するために、大量の脱イオン水、すなわち脱塩水(完全脱塩水とも呼ばれる)が必要とされる。特に未処理水は、外部温度が低い場合、脱イオン水の生成に必要な温度を有していない。そこで、従来は未処理水の予熱を蒸気又は電気によって行っていたが、機械技術的又は電気技術的な消耗が大きく、結果として効率が低下するか、又は自己必要量が増大する。

本発明の課題は、上述の方法及び装置をさらに発展させ、消耗を著しく軽減させることにある。

本発明によると、本課題は、請求項1に記載の未処理水の予熱方法と、請求項7に記載の発電所設備と、によって解決される。本発明の有利なさらなる発展形態は、各従属請求項に規定されている。水‐蒸気回路を有し、蒸気発生器、蒸気タービン、及び蒸気発生器を蒸気タービンに接続する少なくともいくつかの蒸気導管を含む発電所設備での未処理水の予熱方法において、脱イオン水を生成するための未処理水が、水‐蒸気回路からの廃水によって加熱され、廃水が、未処理水の加熱のために、未処理水と混合されることによって廃水内の余熱が利用され、発電所設備の自己必要量が減少するか、又は効率が上昇することが実現する。

その際、廃水は、水‐蒸気回路を離れ、一般的には冷却水に排出されるか、又は対応する再冷の後に廃棄される水である。廃水のためのタンク及び付属のポンプと、冷却水のためのパイプラインと、はすでに存在している。ただ、接続金具を有する未処理水混合装置への分岐導管を補足するだけで良い。

廃水が、未処理水の加熱のために未処理水と混合される場合、低圧蒸気を通じた加熱の場合のような熱損失は生じない。また、廃水を適切に選択することによって、当該廃水を再び未処理水として用いることも可能である。

その際、廃水が、蒸気発生器から、特に蒸気ドラムからのブローダウン水であると合理的である。

代替的又は付加的に、廃水が蒸気導管からの凝縮液であり、当該蒸気導管は、最下点において自動的に排水されると有利であり得る。

廃水と未処理水との良好な混合に関しては、廃水が未処理水内で分散すると有利である。

さらに、未処理水温度が、ブローダウン水量の変更を通じて、閉ループ制御されると有利である。

特に、水化学上の需要ゆえに必要とされるよりも多くの水が、予熱のための熱需要ゆえにブローダウンすると、有利であり得る。しかしまた、この場合においてのみ、比較的わずかな効率の減少が生じる。なぜなら、この場合、蒸気発生器から、熱が付加的に引き出されるからである。電気的自己必要量は増大しない。いずれにせよ、未処理水温度の閉ループ制御は、ボイラーのブローダウンを変化させることによって行われ得る。それによって、脱イオン水生成のための最適な温度を調整することも可能である。

本発明に係る水‐蒸気回路を有し、蒸気発生器と、蒸気タービンと、少なくとも部分的に蒸気発生器と蒸気タービンとを接続する蒸気導管と、未処理水混合装置と、水‐蒸気回路からの廃水のためのタンクと、を含んでいる発電所設備では、未処理水混合装置と、水‐蒸気回路からの廃水のためのタンクとは、互いに流体技術的に接続されており、未処理水混合装置には、未処理水内に廃水を分散させるための装置が設けられている。未処理水内に廃水を分散させることは、混合を改善する。

その際、水‐蒸気回路からの廃水のためのタンクが、蒸気発生器と接続されていると合理的である。特に、蒸気発生器の蒸気ドラムには、定期的にブローダウン水が生じる。

さらに、水‐蒸気回路からの廃水のためのタンクが、蒸気導管に接続されていると合理的である。当該蒸気導管は、その最下点において自動的に排水され、発生する凝縮液は一般的に、汚染されていない。

本発明に係る発電所設備の別の有利な実施形態では、未処理水温度を閉ループ制御するための閉ループ制御装置が設けられている。それによって、脱イオン水生成のための最適な温度が調整される。

その際、未処理水温度の閉ループ制御が、ブローダウン水量の開ループ制御を含んでいると合理的である。

蒸気導管からの凝縮液とは異なり、ブローダウン水量は容易に調整可能である。

本発明を、例として図面を用いて詳細に説明する。示されている図は概略的なものであり、縮尺通りではない。

発電所設備の図である。

本発明に係る未処理水を予熱するための方法を示す図である。

図1は、本発明に係る発電所設備1を示している。図1に係る発電所設備1は、コンバインドサイクル設備として構成されており、ガスタービン設備11と蒸気タービン設備12とを含んでいる。ガスタービン設備11は、連結した空気圧縮機14を有するガスタービン13と、ガスタービン13の上流に配置され、圧縮機14の圧縮空気導管16に接続された燃焼室15と、を含んでいる。ガスタービン13と、空気圧縮機14と、発電機17と、は共通のシャフト18上に配置されている。燃料の供給は、燃料導管40を通じて行われる。

蒸気タービン設備12は、連結された発電機19を有する蒸気タービン4と、水‐蒸気回路2内で蒸気タービン4の下流に配置された凝縮器20と、廃熱蒸気発生器3と、を含んでいる。蒸気タービン4は、図1では非常に簡略化して図示されており、大規模設備においては一般的に、図1には図示されていない複数の圧力段から構成されており、当該圧力段は、典型的には、共通のシャフト21を通じて、発電機19を駆動する。

廃熱蒸気発生器3も非常に簡略化して示されている。ガスタービン13内で膨張した作動媒体を、廃熱蒸気発生器3に供給するために、排ガス導管22は、廃熱蒸気発生器3の入口23に接続されている。ガスタービン13からの膨張した作動媒体は、廃熱蒸気発生器3を離れてその出口24を経由し、詳細には図示されていない送気管の方向へと向かう。

給水タンク/脱気装置25は、凝縮液ポンプユニット27が接続された凝縮液導管26を通じて、凝縮器20から凝縮液を供給され得る。給水タンク/脱気装置25の、水‐蒸気回路2内での配置は、図1では例示的に示されているに過ぎない。給水ポンプ28は、給水タンク/脱気装置25から流出する給水を、適切な圧力レベルになるように調整する。給水は、廃熱蒸気発生器3内の対応する圧力段に、蒸気ドラム30に出口側で接続された給水予熱器29を通じて供給される。蒸気ドラム30は、廃熱蒸気発生器3内に配置された、水‐蒸気回路を形成するための蒸発器31と接続されている。生蒸気を排出するために、蒸気ドラム30は、廃熱蒸気発生器3内に配置された過熱器32に接続されており、過熱器32は、出口側において、蒸気導管5を通じて、蒸気タービン4の蒸気入口33に接続されている。

蒸気タービン4に接して、蒸気供給系のための抽気34が例示的に示されている。原則的に、抽気は、蒸気タービンの様々な場所に、しかしまた、廃熱蒸気発生器3の領域にも設けられ得る。例えば、凝縮液回収35は、凝縮液導管26に合流している。

発電所設備1は、さらに、未処理水混合装置6と、水‐蒸気回路2からの廃水のためのタンク7と、を含んでおり、本発明によると、これらは、互いに流体技術的に接続されている。未処理水混合装置6内には、廃水を未処理水内で分散させるための装置8が設けられている。

水‐蒸気回路2からの廃水のためのタンク7は、蒸気発生器3及び特に蒸気ドラム30とも、蒸気導管5とも、接続されている。

未処理水温度を閉ループ制御するために、閉ループ制御装置9が設けられており、閉ループ制御装置9は、一方では、温度センサ36を用いて、最新の未処理水温度を検出し、他方では、水導管41においてタンク7と未処理水混合装置6との間に接続されたポンプ37を用いて、適切な量の廃水を、タンク7から未処理水混合装置6に輸送する。未処理水混合装置6内における未処理水の予熱のための熱需要が、タンク7内に存在する量の水によって得られるものを上回る場合、水化学上の需要からは不要であっても、対応する開ループ制御10を通じて、ブローダウン水量が増大する。

最後に、図1は、脱塩を含む水処理のための装置38を示しており、当該装置は、未処理水混合装置6と、対応するポンプ39を有する給水タンク/脱気装置25と、の間に配置されている。ここでも、脱イオン水の水‐蒸気回路2への供給は、例示的に示されているに過ぎない。

図2は、発電所設備1内の未処理水の予熱方法を示しており、当該方法では、脱イオン水を生成するための未処理水は、水‐蒸気回路2からの廃水によって加熱される。第1のステップ42において、未処理水の温度を引き上げなければならないかが確認される。そうでない場合、当該方法は43で終了する。未処理水の温度を引き上げる必要がある場合は、第2のステップ44において、存在している廃水の量がこの目的に関して十分であるかが確認される。十分であれば、第3のステップ45において、水‐蒸気回路2からの廃水のためのタンク7から、廃水が、未処理水混合装置6内へ誘導される。量が十分ではない場合には、第3のステップ45に加えて、第4のステップ46が実施され、第4のステップ46では、さらなるブローダウンが行われ、それによって、タンク7に流入する水が増大する。

1 発電所設備 2 水‐蒸気回路 3 蒸気発生器 4 蒸気タービン 5 蒸気導管 6 未処理水混合装置 7 タンク 8 廃水を未処理水内で分散させるための装置 9 閉ループ制御装置 10 開ループ制御 11 ガスタービン設備 12 蒸気タービン設備 13 ガスタービン 14 空気圧縮機 15 燃焼室 16 圧縮空気導管 17 発電機 18 シャフト 19 発電機 20 凝縮器 21 シャフト 22 排ガス導管 23 入口 24 出口 25 給水タンク/脱気装置 26 凝縮液導管 27 凝縮液ポンプユニット 28 給水ポンプ 29 給水予熱器 30 蒸気ドラム 31 蒸発器 32 過熱器 33 蒸気入口 34 抽気 35 凝縮液回収 36 温度センサ 37 ポンプ 38 水処理のための装置 39 ポンプ 40 燃料導管 41 水導管 42 第1のステップ 43 終了 44 第2のステップ 45 第3のステップ 46 第4のステップ