DE60112519T2

DE60112519T2 - Dampfgekühlte Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE60112519T2
Application number: DE60112519T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Arai-cho Sugishita; Sunao Arai-cho Aoki; Kazuo Arai-cho Uematsu; Keizo Chiyoda-ku Tsukagoshi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP3690972B2; CA2349509C; EP1179664A2; DE60112519D1; US6530208B1; EP1179664A3; US20030126852A1; JP2002054405A; CA2349509A1; US20030037534A1; EP1179664B1; US6668538B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein dampfgekühltes Gasturbinensystem und insbesondere auf ein dampfgekühltes Gasturbinensystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei dem die Temperatur und Strömungsrate von Kühldampf wirksam gesteuert werden und ein Erhitzen von Brennstoff und eine Kühlung von Gasturbinenschaufel-Kühlluft durch Dampf erfolgen, der an einem Abwärme-Rückgewinnungskessel erzeugt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
26 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems nach dem Stand der Technik. In 26 ist das vorbekannte dampfgekühlte Gasturbinensystem von einer Gasturbine 8, einem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 und einer Dampfturbine 29 aufgebaut. In der Gasturbine 8 wird Ansaugluft in einen Kompressor 2 aufgenommen, um auf einen vorbestimmten Druck komprimiert zu werden, und während die komprimierte Luft teilweise zum Kühlen einer Gasturbinenschaufel verwendet wird, wird der Großteil hiervon in eine Brennkammer 3 eingeleitet, um mit Brennstoff 7 zur Erzeugung eines Hochtemperaturgases vermischt zu werden. Das Hochtemperaturgas tritt in eine Turbine 6 ein, um zu expandieren und zu arbeiten, und eine Turbinenausgangsleistung wird nach Abzug einer Kompressorausgangsleistung in einem Generator 1 in elektrische Energie umgewandelt. Andererseits wird Auslassdampf einer Hochdruckturbine 21, der durch eine Rohrleitung 101 strömt, teilweise entnommen, um der Turbine 6 zum Kühlen der Gasturbinenschaufel über eine Kühldampf-Zuführleitung 101a zugeführt zu werden. Dieser Dampf wird durch Kühlen einer dampfgekühlten Schaufel 51 erhitzt und in einen Einlass einer Zwischendruckturbine 22 über eine Kühldampf-Rückführleitung 102 eingeleitet. Somit wird zur Kühlung der Gasturbine die von dem Kompressor 2 abgelassene Luft und ein Teil des Auslassdampfs der Hochdruckturbine 21 verwendet.
Während die Auslassluft des Kompressors 2 teilweise zur Schaufelkühlung in der Turbine 6 verwendet wird, wird diese Luft, die eine hohe Temperatur aufweist, mittels eines Kühlgebläses 5 auf eine vorbestimmte Temperatur an einem Schaufelkühlluftkühler 4 abgekühlt und wird dann für die Turbinenschaufelkühlung eingesetzt. Somit wird die auf diese Weise vom Kompressor 2 zugeführte Luft einmal an dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 mittels des Kühlgebläses 5 abgekühlt, um dann der Turbine 6 zugeführt zu werden.
In dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 wird Auslassdampf einer Niederdruckturbine 23 in Wasser aus Dampf an einem Kondensator bzw. Verdichter 25 umgewandelt. Dann wird das Wasser an einer Speisewasserpumpe 26 druckbeaufschlagt und in einem Speisewasserheizer 10 erwärmt, um zu gesättigtem Wasser zu werden. Dieses gesättigte Wasser wird in drei Wassersysteme aufgeteilt. Das erste wird an einem Niederdruckverdampfer 11 zu gesättigtem Dampf und an einem Niederdruck-Überhitzer 15 zu überhitztem Dampf und wird dann einem Einlass der Niederdruckturbine 23 zugeführt. Das zweite wird an einer Zwischendruckpumpe 28 bis auf einen vorbestimmten Druck druckbeaufschlagt, wird zu gesättigtem Wasser an einem Zwischendruck-Economizer 12, wird zu gesättigtem Dampf an einem Zwischendruckverdampfer 14, wird zu überhitztem Dampf an einem Zwischendrucküberhitzer 16 und wird dann einem Einlass eines Wiedererhitzers 20 zugeführt. Das dritte wird an einer Hochdruckpumpe 27 auf einen vorbestimmten Druck gebracht, wird zu gesättigtem Wasser an einem ersten Hochdruck-Economizer 13 und einem zweiten Hochdruck-Economizer 17, wird zu gesättigten Dampf an einem Hochdruckverdampfer 18 und zu überhitzten Dampf an einem Hochdrucküberhitzter 19, und wird anschließend der Hochdruckturbine 21 zugeführt. Der erwähnte überhitzte Dampf tritt in die Hochdruckturbine 21, die Zwischendruckturbine 22 bzw. die Niederdruckturbine 23 ein, um zur Erzeugung von Ausgangsleistung zu expandieren, und diese Ausgangsleistung wird an einem Generator 24 in elektrische Energie umgewandelt.
Hinsichtlich der oben erwähnten Kühlung durch Dampf ist es unmöglich, den Dampf in einer Menge über derjenigen des am Auslass der Hochdruckturbine 21 verfügbaren Dampfes zu verwenden. Folglich ist es vorzuziehen, um eine Reservemenge des verfügbaren Dampfes zu sichern, um die Strömungsrate des Kühldampfs so weit wie möglich zu reduzieren. Wenn der Kühldampf in der Menge verringert wird, wird es auch möglich, die Temperatur des Dampfs nach der Benutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge zu steuern. Insbesondere wenn die Temperatur des von der Kühlung erwärmten Kühldampfs auf einem vorbestimmten Pegel gehalten wird, verbessert dies nicht nur die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors, der Rohrleitungen, etc. der Gasturbine, sondern stellt auch einen Betrieb sicher, ohne den verbesserten kombinierten Wirkungsgrad zu beeinträchtigen. Um die Menge an Kühldampf zu reduzieren, ist es nötig, die Temperatur des Kühldampfs zu senken.
Während die Temperatur des Kühldampfs niedriger gehalten werden muss, um die Zuverlässigkeit der gekühlten Schaufel oder dgl. in dem in 26 gezeigten System zu verbessern, wird also die Kühldampf-Zuführtemperatur von der Auslassbedingung der Hochdruckturbine 21 festgelegt, und es ist schwierig, die Kühldampftemperatur bei diesem System weiter zu senken.
Ferner wird die aus dem Kompressor zur Kühlung der Gasturbinenschaufel abgelassene Luft einmal an dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 mittels des Kühlgebläses 5 gekühlt, um der Turbine 6 zugeführt zu werden, wie oben erwähnt wurde, und die über eine solche Kühlung erhaltene Wärme wird nutzlos nach außen abgeführt. Dies verursacht eine Verringerung im Wärmewirkungsgrad (Gasturbinen-Wirkungsgrad und kombinierter Wirkungsgrad) der Gasturbine und eines Systems mit kombiniertem Zyklus, das diese Gasturbine einsetzt. Darüber hinaus wird der Brennstoff der Brennkammer 3 ohne Erwärmung (Vorheizung) zugeführt.
Die EP-0939202 A offenbart ein dampfgekühltes Gasturbinensystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Bei diesem System wird der Gasturbinenschaufel-Kühldampf und der Brennkammerendrohr-Kühldampf von einem Auslass einer Hochdruckturbine abgezogen und dann durch einen Brennstoffheizer zum Wärmeaustausch mit dem Brennstoff geleitet. Anschließend wird der Kühldampf mit Wasser besprüht, so dass er auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt wird, und wird dann den jeweiligen Kühlbereichen zugeführt. Nach der Kühlung wird der Kühldampf in einen Wiedererwärmungsabschnitt des Abwärme-Rückgewinnungskessels zurückgewonnen. Dementsprechend wird bei diesem System die Wärme des Kühldampfs der Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine nicht nur durch das Sprühwassersystem, sondern auch durch den Wärmeaustausch in dem Brennstofferhitzer reduziert.
Weitere dampfgekühlte Gasturbinensysteme sind in EP-0911504 A, JP 11013488 A , JP 06323162 A und JP 06093879 A offenbart.
ABRISS DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein dampfgekühltes Gasturbinensystem bereitzustellen, das einen verbesserten Gasturbinen-Wirkungsgrad liefert, das eine ausreichende Menge an verfügbarem Dampf in dem System sicherstellt und das die Zuverlässigkeit und die lange Lebensdauer der gekühlten Hochtemperaturabschnitte und Rohrleitungen sicherstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein dampfgekühltes Gasturbinensystem bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Nach einer Ausführungsform ist das Strömungsregelungsventil an jeder geeigneten Position in dem Dampfkühlungssystem vorgesehen, und durch Öffnen und Schließen der Ventile wird die Zuführtemperatur des Kühldampfs zum Kühlen des Hochtemperaturabschnitts der Gasturbine bei jedem beliebigen Lastzustand von der Solllast bis zur Teillast steuerbar. Dadurch wird die Zuführtemperatur des Kühldampfs steuerbar, ohne die Zuführmenge des Kühldampfs ändern zu müssen, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden. Ferner wird eine Steuerung der jeweiligen Temperatur zurückgewonnenen Dampfs möglich, und dadurch kann die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen sichergestellt werden. In jedem der Strömungsregelungsventile, wenn das Ventil zur Öffnungsseite hin betätigt wird, wird die Zuführmenge des Kühldampfs erhöht und die Rückgewinnungstemperatur des Kühldampfs reduziert. Wenn das Ventil zur Schließseite hin betätigt wird, wird die Zuführmenge des Kühldampfs reduziert und die Rückgewinnungstemperatur des Kühldampfs erhöht. Bei dem Aufbau, der das Wassersprühraten-Steuerventil, einen Demineralisierer, einen Wassersprüher und einen Drainage-Abscheider verwendet, wird die Wassersprührate durch das Wassersprühraten-Steuerventil gesteuert, und durch Hinzufügen der Strömungsregelungsventile zu diesem Aufbau wird eine schnelle Steuerung der Zuführtemperatur des dem Gasturbinen-Hochtemperaturabschnitt zuzuführenden Kühldampfs möglich. Ferner wird, wie oben beschrieben wurde, die schnelle Reduktion der Zuführtemperatur und der Zuführmenge des Kühldampfs möglich, und desgleichen kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Verwendung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Brennstoff an dem Brennstoffheizelement erhitzt. Ferner wird ein Teil des Wassers an einer Auslassseite oder einer Niedertemperaturseite des Abwärmerückgewinnungskessels entnommen, um dem Schaufelkühlungs-Luftkühler zur Ausführung eines Wärmeaustauschs zugeführt zu werden. An dem Schaufelkühlungs-Luftkühler kühlt das Wasser die Schaufelkühlungsluft, die dem Gasturbinen-Hochtemperaturabschnitt zuzuführen ist, und das von der Kühlung der Luft erwärmte Wasser wird dann in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel zurückgewonnen. Somit wird die Wärme, die bisher durch das Kühlgebläse nach außen abgeführt wurde, in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel zurückgewonnen, und der kombinierte Wirkungsgrad wird verbessert.
Somit wird gemäß dem System der vorliegenden Erfindung der kombinierte Wirkungsgrad in keinem Fall reduziert, und die Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Kühldampfs wird möglich. Darüber hinaus kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Verwendung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt, um die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
Bei der Erfindung ist das System derart aufgebaut, dass eine Wassersprühvorrichtung mit dem Wassersprühraten-Steuerventil, dem Demineralisierer, dem Wassersprüher und dem Drainage-Abscheider zum Versprühen von von dem Auslasswasser der Hochdruckpumpe entnommenem Wasser verwendet wird. Durch einen solchen Aufbau wird die Wassersprührate durch das Wassersprühraten-Steuerventil gesteuert, und eine Steuerung der Zuführtemperatur des Kühldampfs zum Kühlen der Laufschaufel der Gasturbine kann rasch vorgenommen werden. Der Demineralisierer ist von der Art, wie er für gewöhnlich zum Entfernen aufgelöster Mineralien in dem Kondensator eines Kraftwerks mit überkritischem Druck oder eines Kernkraftwerks verwendet wird, wobei Verunreinigungen in dem Wasser durch den Demineralisierer entfernt werden. Außerdem wird der Drainage-Separator zum Abscheiden einer Drainage verwendet, die in geringer Menge erzeugt wird, nachdem das Wasser durch den Wassersprüher in den Dampf gesprüht worden ist, so dass der Kühldampf, aus dem die Drainage entfernt worden ist, zur Kühlung zugeführt wird. Somit wird als Merkmal der vorliegenden Erfindung eine raschere Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Kühldampfs zum Kühlen der Laufschaufeln möglich. Ferner kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Verwendung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines ersten Beispiels, das der vorliegenden Erfindung ähnelt und dazu dient, bestimmte Merkmale derselben zu erläutern,
2 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines zweiten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
3 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines dritten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
4 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines vierten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
5 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines fünften Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
6 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines sechsten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
7 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines siebten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
8 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines achten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
9 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines neunten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
10 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines zehnten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
11 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines elften Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
12 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines zwölften Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
13 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines dreizehnten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
14 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines vierzehnten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
15 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines fünfzehnten Beispiels, das dazu dient, bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erläutern,
16 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
17 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
18 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
19 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
20 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
21 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
22 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
23 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
24 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer neunten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
25 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer zehnten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, und
26 ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems nach dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung konkret unter Bezugnahme auf die Figuren und Beispiele, die zur Erläuterung bestimmter Merkmale der Ausführungsformen dienen, beschrieben.
1 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines ersten solchen Beispiels. In 1 ist das dampfgekühlte Gasturbinensystem durch eine Gasturbine 8, einen Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 und eine Dampfturbine 29 aufgebaut. In der Gasturbine 8 wird Ansaugluft in einen Kompressor 2 aufgenommen, um auf einen vorbestimmten Druck komprimiert zu werden, und während die Druckluft teilweise zur Kühlung einer Gasturbinenschaufel verwendet wird, wird der Großteil hiervon in eine Brennkammer 3 eingeleitet, um mit Brennstoff zur Erzeugung eines Hochtemperaturgases vermischt zu werden. Das Hochtemperaturgas tritt in eine Turbine 6 ein, um zu expandieren und zu arbeiten, und eine Turbinenausgangsleistung wird nach Abzug einer Kompressorausgangsleistung am Generator 1 in elektrische Energie umgewandelt.
In dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 wird ein Auslassdampf einer Niederdruckturbine 23 in Wasser aus Dampf an einem Kondensator 25 umgewandelt. Dann wird das Wasser an einer Speisewasserpumpe 26 druckbeaufschlagt und an einem Speisewasser-Heizelement 10 erhitzt, um zu gesättigtem Wasser zu werden. Dieses gesättigte Wasser wird in drei Wassersysteme aufgeteilt. Das erste wird zu gesättigtem Dampf an einem Niederdruckverdampfer 11 und wird zu überhitztem Dampf an einem Niederdruck-Überhitzer 15 und wird anschließend einem Einlass der Niederdruckturbine 23 zugeführt. Das zweite wird an einer Zwischendruckpumpe 28 auf einen vorbestimmten Druck beaufschlagt, wird an einem Zwischendruck-Economizer 12 zu gesättigtem Wasser, wird an einem Zwischendruck-Verdampfer 14 zu gesättigtem Dampf, wird an einem Zwischendruck-Überhitzer 16 zu überhitztem Dampf und wird dann einem Einlass eines Wiedererhitzers 20 zugeführt. Das dritte wird an einer Hochdruckpumpe 27 auf einen vorbestimmten Druck beaufschlagt, wird an einem ersten Hochdruck-Economizer 13 und einem zweiten Hochdruck-Economizer 17 zu gesättigtem Wasser, wird an einem Hochdruck-Verdampfer 18 zu gesättigtem Dampf, wird an einem Hochdruck-Überhitzer 19 zu überhitztem Dampf und wird anschließend in eine Hochdruckturbine 21 eingeleitet. Der erwähnte überhitzte Dampf tritt in die Hochdruckturbine 21, eine Zwischendruckturbine 22 bzw. die Niederdruckturbine 23 ein, um zu expandieren und eine Ausgangsleistung zu erzeugen, und diese Ausgangsleistung wird an einem Generator 24 in elektrische Energie umgewandelt.
In dem vorliegenden Beispiel von 1 ist der der gekühlten Schaufel 51 nach dem in 26 gezeigten Stand der Technik entsprechende Abschnitt in eine dampfgekühlte Laufschaufel 52, eine dampfgekühlte Leitschaufel 53 und ein dampfgekühltes Brennkammer-Übergangsstück 54 unterteilt. Was die dampfgekühlte Laufschaufel 52 betrifft, bei der die Temperatur des Dampfs nach seiner Verwendung für die Kühlung niedrig ist, so wird Auslassdampf der Hochdruckturbine 21, der durch eine Rohrleitung 101 strömt, teilweise zur Kühlung der dampfgekühlten Laufschaufel über eine Rohrleitung 109 extrahiert und wird an einem Wärmetauscher 110 gekühlt, um der dampfgekühlten Laufschaufel 52 über eine Laufschaufel-Kühldampfzuführleitung 103 zugeführt zu werden. Der durch Kühlung der dampfgekühlten Laufschaufel 52 erwärmte Dampf wird in einem Mittelabschnitt des Wiedererhitzers 20 über eine Laufschaufel-Kühldampfrückführleitung 104 zurückgewonnen. Für die Kühlung des Laufschaufelkühldampfs am Wärmetauscher 110 wird gekühltes Wasser teilweise aus einem Auslass des ersten Hochdruck-Economizers 13 entnommen und dem Wärmetauscher 110 über eine Rohrleitung 111 zugeführt, um zur Kühlung des Laufschaufelkühldampfs verwendet zu werden. Das am Wärmetauscher 110 erwärmte Wasser wird einem Einlass des Hochdruckverdampfers 18 über eine Rohrleitung 112 zugeführt.
Bei dem ersten Beispiel, das nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, bringt der Aufbau, wenn er so vorgenommen ist, dass die durch Kühlung des Laufschaufelkühldampfs am Wärmetauscher 110 erhaltene Wärme nach außen abgeführt wird, eine Reduktion des kombinierten Wirkungsgrads mit sich, in der Tat wird aber bei dem vorliegenden ersten Beispiel die am Wärmetauscher 110 erhaltene Wärme am Einlass des Hochdruckverdampfers 18 zurückgewonnen. Durch diese Anordnung wird, während keine Reduktion des kombinierten Wirkungsgrads vorhanden ist, eine Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufelkühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Somit wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden. Was die Kühlung der dampfgekühlten Leitschaufel 53 und des dampfgekühlten Brennkammer-Übergangsstücks 54 betrifft, so wird von dem Auslassdampf der Hochdruckturbine 21 extrahierter Dampf diesem über eine Leitschaufel-Kühldampfzuführleitung 105 bzw. eine Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfzuführleitung 107 zugeführt. Die Bezugsziffern 106 und 108 bezeichnen eine Leitschaufel-Kühldampfrückführleitung bzw. eine Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfrückführleitung. Es ist anzumerken, dass die in 1 gezeigten Bezugsziffern, die nicht speziell beschrieben sind, die gleichen sind wie diejenigen des in 26 gezeigten Standes der Technik.
2 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines zweiten solchen Beispiels. Bei dem vorliegenden zweiten Beispiel wird im Vergleich zu dem in 1 gezeigten ersten Beispiel, bei dem der Laufschaufel-Kühldampf nur am Wärmetauscher 110 gekühlt wird, der Leitschaufel-Kühldampf auch durch den Wärmetauscher 110 geleitet, um dort gekühlt zu werden, und wird der dampfgekühlten Leitschaufel 53 zu deren Kühlung über eine Leitschaufel-Kühldampfzuführleitung 105a zugeführt.
Durch diese Anordnung entsteht keine Reduktion in dem kombinierten Wirkungsgrad, und es ist eine Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Leitschaufel-Kühldampfs und Laufschaufel-Kühldampfs möglich. Außerdem kann die Dampftemperatur nach dessen Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampfmenge gesteuert werden. Damit wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfes sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
3 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines dritten Beispiels. Bei dem vorliegenden dritten Beispiel wird im Vergleich zu dem in 2 gezeigten zweiten Beispiel, bei dem der Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampf an dem Wärmetauscher 110 gekühlt wird, der Kühldampf des Brennkammer-Übergangsstücks ebenfalls in den Wärmetauscher 110 eingeleitet, um dort gekühlt zu werden, und wird dem Brennkammer-Übergangsstück 54 zu dessen Kühlung über eine Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampf zuführleitung 107a zugeführt.
Durch diese Anordnung gibt es keine Reduktion im kombinierten Wirkungsgrad, und es ist eine Reduktion in der Kühldampfzuführtemperatur und Zuführmenge des Brennkammer-Übergangsstücks, der Leitschaufel und der Laufschaufel möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfes nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampfmenge gesteuert werden. Somit wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
4 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines vierten Beispiels. Bei dem vorliegenden vierten Beispiel wird im Vergleich zu dem in 1 gezeigten ersten Beispiel, bei dem der Kühldampf zur Kühlung des Brennkammer-Übergangsstücks 54 aus dem Auslassdampf der Hochdruckturbine 21 entnommen wird, das System so gestaltet, dass der Kühldampf zur Kühlung des Brennkammer-Übergangsstücks 54 aus dem Auslassdampf des Zwischendruck-Überhitzers 16 über eine Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfzuführleitung 107b entnommen wird und zu einem Einlass der Zwischendruckturbine 22 zurückgeführt wird.
Durch diese Anordnung wird die Strömungsrate des von dem Auslass der Hochdruckturbine 21 über die Rohrleitung 109 extrahierten Kühldampfs um die Strömungsrate des über die Rohrleitung 107b zugeführten Kühldampfs reduziert, und dadurch kann eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt werden.
5 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines fünften Beispiels. Bei dem vorliegenden fünften Beispiel wird im Vergleich zu dem in 3 gezeigten dritten Beispiel, bei dem der Kühldampf zur Kühlung des Brennkammer-Übergangsstücks 54 aus dem Auslassdampf des Wärmetauschers 110 entnommen wird, das System so gestaltet, dass der Kühldampf zum Kühlen des Brennkammer-Übergangsstücks 54 aus dem Auslassdampf des Zwischendruck-Überhitzers 16 über die Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfzuführleitung 107b entnommen wird und zum Einlass der Zwischendruckturbine 22 zurückgeführt wird.
Durch diese Anordnung wird die Strömungsrate des vom Auslass der Hochdruckturbine 21 über die Rohrleitung 109 extrahierten Kühldampfs um die Strömungsrate des durch die Rohrleitung 107b zugeführten Kühldampfs reduziert, und dadurch kann eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt werden.
Es ist anzumerken, dass bei den genannten ersten bis fünften Beispielen, während diejenigen Fälle, bei denen der am Wärmetauscher 110 gekühlte Kühldampf nur zur Kühlung der Laufschaufel 52 (1 und 4), der Laufschaufel 52 und der Leitschaufel 53 (2 und 5) sowie der Laufschaufel 52, der Leitschaufel 53 und des Brennkammer-Übergangsstücks 54 ( 3) beschrieben wurden, diese Fälle nicht hierauf beschränkt sind, sondern der am Wärmetauscher 110 gekühlte Kühldampf beispielsweise auch nur zur Kühlung der Leitschaufel 53 verwendet werden kann, obwohl dies nicht dargestellt ist, und auch in diesem Fall die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
6 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines sechsten Beispiels. Bei dem vorliegenden sechsten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 1 gezeigten ersten Beispiel das System so gestaltet, dass ein Strömungsregulierungsventil 151 in der Rohrleitung 109, eine die Leitung 101 und die Leitung 103 verbindende Rohrleitung 113 und ein Strömungsregulierungsventil 152 in der Leitung 113 hinzugefügt werden, und durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 151, 152 die Zuführtemperatur des Laufschaufel-Kühldampfs in einem beliebigen Lastzustand von der Solllast bis zur Teillast anpassbar wird. Ferner wird eine die Leitung 111 und die Leitung 112 verbindende Leitung 117, ein Strömungsregelungsventil 157 in der Leitung 117 und ein Strömungsregelungsventil 158 in der Leitung 111 hinzugefügt, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 157, 158 die Zuführtemperatur des Laufschaufel-Kühldampfs rasch und sicher gesteuert werden kann.
Durch die obige Anordnung wird die Dampftemperatur am Auslass der Laufschaufel einstellbar, ohne die Strömungsrate des zugeführten Dampfs zu ändern, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Laufschaufel, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel zu senken, wird das Strömungsregulierungsventil 151 zur Öffnungsseite hin betätigt, und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Schließseite hin. Oder aber das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Öffnungsseite hin, wodurch die Menge des in den Wärmetauscher 110 strömenden Kühlwassers erhöht wird und die Kühldampftemperatur reduziert wird. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel anzuheben, wird auch das Strömungsregulierungsventil 151 zur Schließseite hin betätigt, und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Öffnungsseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Öffnungsseite hin betätigt, und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Schließseite hin, wodurch das Einströmen des Kühlwassers in den Wärmetauscher 110 gemindert und die Kühldampftemperatur angehoben wird.
Darüber hinaus werden im Vergleich zu dem in 1 gezeigten ersten Beispiel ein Strömungsregulierungsventil 153 in der Leitung 101, ein Strömungsregulierungsventil 154 in der Leitung 104, ein Strömungsregulierungsventil 155 in der Leitung 106 und ein Strömungsregulierungsventil 156 in der Leitung 108 hinzugefügt, und durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 153 bis 156 wird die Strömungsrate des Kühldampfs der Laufschaufel, der Leitschaufel und des Brennkammer-Übergangsstücks anpassbar. Dadurch kann nicht nur in der Sollastzeit, sondern auch in der Teillastzeit die Temperatur des jeweiligen zurückgewonnenen Dampfes gesteuert werden, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Lauf- und Leitschaufeln, des Brennkammer-Übergangsstücks, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Falls die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Öffnungsseite hin betätigt werden, erhöht sich die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs wird gesenkt. Ferner wird, wenn die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Schließseite hin betätigt werden, die Strömungsrate des zugeführten Dampfs gesenkt und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs erhöht.
7 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines siebten Beispiels. Bei dem vorliegenden siebten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 2 gezeigten zweiten Beispiel das System so gestaltet, dass ein Strömungsregulierungsventil 151 in der Leitung 109, eine die Leitung 101 und die Leitung 103 verbindende Leitung 113 und ein Strömungsregulierungsventil 152 in der Leitung 113 hinzugefügt werden, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 151, 152 die Zuführtemperatur des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs in einem beliebigen Lastzustand von der Solllast bis zur Teillast einstellbar bzw. anpassbar wird. Ferner werden eine die Leitung 111 und die Leitung 112 verbindende Leitung 117, ein Strömungsregulierungsventil 157 in der Leitung 117 und ein Strömungsregulierungsventil 158 in der Rohrleitung 111 hinzugefügt, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 157, 158 die Zuführtemperatur des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs rasch und sicher gesteuert werden kann.
Durch die obige Anordnung wird die Dampftemperatur an den Auslässen der Laufschaufel und der Leitschaufel einstellbar, ohne die Strömungsrate des zugeführten Dampfs zu ändern, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Laufschaufel, der Leitschaufel, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel und der Leitschaufel zu reduzieren, wird das Strömungsregulierungsventil 151 zur Öffnungsseite hin betätigt, und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Schließseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Öffnungsseite hin, und dadurch wird die Menge des in den Wärmetauscher 110 strömenden Kühlwassers erhöht und die Kühldampftemperatur gesenkt. Ferner wird zur Erhöhung der Kühldampftemperatur der Laufschaufel und der Leitschaufel das Strömungsregulierungsventil 151 zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Öffnungsseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Öffnungsseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Schließseite hin, und dadurch wird die in den Wärmetauscher 110 strömende Kühlwassermenge gemindert und die Kühldampftemperatur erhöht.
Außerdem werden im Vergleich zu dem in 2 gezeigten zweiten Beispiel ein Strömungsregulierungsventil 153 in der Leitung 101, ein Strömungsregulierungsventil 154 in der Leitung 104, ein Strömungsregulierungsventil 155 in der Leitung 106 und ein Strömungsregulierungsventil 156 in der Leitung 108 hinzugefügt, und durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 153 bis 156 wird die Strömungsrate des Kühldampfs der Laufschaufel, der Leitschaufel und des Brennkammer-Übergangsstücks einstellbar bzw. anpassbar.
Dadurch kann nicht nur in der Solllastzeit, sondern auch in der Teillastzeit die Temperatur des jeweiligen zurückgeführten Dampfs gesteuert werden, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Lauf- und Leitschaufeln, des Brennkammer-Übergangsstücks, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Falls die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Öffnungsseite hin betätigt werden, erhöht sich die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs sinkt. Falls die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Schließseite hin betätigt werden, wird die Strömungsrate des zugeführten Dampfs reduziert und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs steigt.
8 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines achten Beispiels. Bei dem vorliegenden achten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 3 gezeigten dritten Beispiel das System so gestaltet, dass ein Strömungsregulierungsventil 151 in der Leitung 109, eine die Leitung 101 und die Leitung 103 verbindende Leitung 113 sowie ein Strömungsregulierungsventil 152 in der Leitung 113 hinzugefügt werden, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 151, 152 die Zuführtemperatur des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs sowie des Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfs in einem beliebigen Lastzustand von der Solllast bis zur Teillast einstellbar bzw. anpassbar wird. Ferner werden eine die Leitung 111 und die Leitung 112 verbindende Leitung 117, ein Strömungsregulierungsventil 157 in der Leitung 117 und ein Strömungsregulierungsventil 158 in der Leitung 111 hinzugefügt, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 157, 158 die Zuführtemperatur des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs sowie des Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfs rasch und sicher gesteuert werden kann.
Durch die obige Anordnung wird die Dampftemperatur an den Auslässen der Laufschaufel und der Leitschaufel sowie am Brennkammer-Übergangsstück einstellbar, ohne die Strömungsrate des zugeführten Dampfs zu ändern, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Laufschaufel, der Leitschaufel, des Brennkammer-Übergangsstücks, des Rotors und der Leitungen zu gewährleisten. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel und der Leitschaufel sowie des Brennkammer-Übergangsstücks zu reduzieren, wird das Strömungsregulierungsventil 151 zur Öffnungsseite hin betätigt, und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Schließseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Öffnungsseite hin, wodurch die in den Wärmetauscher 110 strömende Kühlwassermenge erhöht wird und die Kühldampftemperatur gesenkt wird. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel und der Leitschaufel sowie des Brennkammer-Übergangsstücks anzuheben, wird das Strömungsregulierungsventil 151 zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Öffnungsseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Öffnungsseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Schließseite hin, wodurch die in den Wärmetauscher 110 einströmende Kühlwassermenge gemindert und die Kühldampftemperatur erhöht wird.
Darüber hinaus werden im Vergleich zu dem in 3 gezeigten dritten Beispiel ein Strömungsregulierungsventil 153 in der Leitung 101, ein Strömungsregulierungsventil 154 in der Leitung 104, ein Strömungsregulierungsventil 155 in der Leitung 106 und ein Strömungsregulierungsventil 156 in der Leitung 108 hinzugefügt, und durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 153 bis 156 wird die Strömungsrate des Kühldampfs der Laufschaufel, der Leitschaufel und des Brennkammer-Übergangsstücks einstellbar. Dadurch kann nicht nur in der Solllastzeit, sondern auch in der Teillastzeit die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs gesteuert werden, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Lauf- und Leitschaufeln, des Brennkammer-Übergangsstücks, des Rotors und der Leitungen zu gewährleisten. Falls die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Öffnungsseite hin betätigt werden, erhöht sich die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs sinkt. Wenn hingegen die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Schließseite hin betätigt werden, sinkt die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs steigt.
9 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines neunten Beispiels. Bei dem vorliegenden neunten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 4 gezeigten vierten Beispiel das System derart gestaltet, dass ein Strömungsregulierungsventil 151 in der Leitung 109, eine die Leitung 101 und die Leitung 103 verbindende Leitung 113 sowie ein Strömungsregulierungsventil 152 in der Leitung 113 hinzugeführt werden, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 151, 152 die Zuführtemperatur des Laufschaufel-Kühldampfs in einem beliebigen Lastzustand von der Solllast bis zur Teillast einstellbar wird. Ferner werden eine Leitung 117 zum Verbinden der Leitung 111 und der Leitung 112, ein Strömungsregulierungsventil 157 in der Leitung 117 und ein Strömungsregulierungsventil 158 in der Leitung 111 hinzugefügt, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 157, 158 die Zuführtemperatur des Laufschaufel-Kühldampfs rasch und sicher gesteuert werden kann.
Durch die obige Anordnung wird die Dampftemperatur am Auslass der Laufschaufel einstellbar, ohne die Strömungsrate des zugeführten Dampfs zu ändern, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Laufschaufel, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel zu senken, wird das Strömungsregulierungsventil 151 zur Öffnungsseite hin betätigt, und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Schließseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Öffnungsseite hin, wodurch die in den Wärmetauscher 110 strömende Kühlwassermenge erhöht und die Kühldampftemperatur gesenkt wird. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel zu erhöhen, wird ferner das Strömungsregulierungsventil 151 zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Öffnungsseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Öffnungsseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Schließseite hin, wodurch die in den Wärmetauscher 110 strömende Kühlwassermenge gemindert wird und die Kühldampftemperatur erhöht wird.
Darüber hinaus werden im Vergleich zu dem in 4 gezeigten vierten Beispiel ein Strömungsregulierungsventil 153 in der Leitung 101, ein Strömungsregulierungsventil 154 in der Leitung 104, ein Strömungsregulierungsventil 155 in der Leitung 106 und ein Strömungsregulierungsventil 156 in der Leitung 108 hinzugefügt, und durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 153 bis 156 wird die Strömungsrate des Kühldampfs der Laufschaufel, der Leitschaufel und des Brennkammer-Übergangsstücks einstellbar. Dadurch kann nicht nur in der Solllastzeit, sondern auch in der Teillastzeit die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs gesteuert werden, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Lauf- und Leitschaufeln, des Brennkammer-Übergangstyps, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Falls die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zur Öffnungsseite hin betätigt werden, erhöht sich die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs sinkt. Wenn die jeweiligen Strömungsregulierungsventile zu Schließseite hin betätigt werden, sinkt die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs steigt.
10 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines zehnten Beispiels. Bei dem vorliegenden zehnten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 5 gezeigten fünften Beispiel das System so gestaltet, dass ein Strömungsregulierungsventil 151 in der Rohrleitung 109, eine die Leitung 101 und die Leitung 103 verbindende Leitung 113 sowie ein Strömungsregulierungsventil 152 in der Leitung 113 hinzugefügt werden, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 151, 152 die Strömungsrate des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs konstant gehalten wird und die Zuführtemperatur des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs in einem beliebigen Lastzustand von der Solllast bis zur Teillast einstellbar wird. Ferner werden eine die Leitung 111 und die Leitung 112 verbindende Leitung 117, ein Strömungsregulierungsventil 157 in der Leitung 117 und ein Strömungsregulierungsventil 158 in der Leitung 111 hinzugefügt, wobei durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 157, 158 die Zuführtemperatur des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs rasch und sicher gesteuert werden kann.
Durch die obige Anordnung wird die Dampftemperatur an den Auslässen der Laufschaufel und der Leitschaufel einstellbar, ohne die Strömungsrate des zugeführten Dampfs zu ändern, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Laufschaufel, der Leitschaufel, des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel und der Leitschaufel zu senken, wird das Strömungsregulierungsventil 151 zur Öffnungsseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Schließseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Öffnungsseite hin, wodurch die in den Wärmetauscher 110 einströmende Kühlwassermenge zunimmt und die Kühldampftemperatur sinkt. Um die Kühldampftemperatur der Laufschaufel und der Leitschaufel anzuheben, wird ferner das Strömungsregulierungsventil 151 zur Schließseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 152 zur Öffnungsseite hin. Oder das Strömungsregulierungsventil 157 wird zur Öffnungsseite hin betätigt und das Strömungsregulierungsventil 158 zur Schließseite hin, wodurch die in den Wärmetauscher 110 einströmende Kühlwassermenge gemindert wird und die Kühldampftemperatur steigt.
Außerdem werden im Vergleich zu dem in 5 gezeigten fünften Beispiel ein Strömungsregelungsventil 153 in der Leitung 101, ein Strömungsregelungsventil 154 in der Leitung 104, ein Strömungsregelungsventil 155 in der Leitung 106 und ein Strömungsregelungsventil 156 in der Leitung 108 hinzugefügt, und durch Öffnen und Schließen dieser Ventile 153 bis 156 wird die Strömungsrate des Kühldampfs der Laufschaufel, der Leitschaufel und des Brennkammer-Übergangsstücks einstellbar. Dadurch kann nicht nur in der Solllastzeit, sondern auch in der Teillastzeit die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs gesteuert werden, und es wird die Wirkung erzielt, die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Lauf- und Leitschaufeln, des Brennkammer-Übergangsstücks sowie des Rotors und der Rohrleitungen zu gewährleisten. Falls die jeweiligen Strömungsregelungsventile zur Öffnungsseite hin betätigt werden, erhöht sich die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs sinkt. Wenn die jeweiligen Strömungsregelungsventile zur Schließseite hin betätigt werden, sinkt die Strömungsrate des zugeführten Dampfs und die Temperatur des jeweils zurückgeführten Dampfs steigt.
11 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines elften Beispiels. Bei dem vorliegenden elften Beispiel ist im Vergleich zu dem in 6 gezeigten sechsten Beispiel das System so gestaltet, dass gesättigter Dampf, der teilweise von einem Auslass des Zwischendruck-Economizers 12 extrahiert wurde, durch ein Brennstoffheizelement 202 über eine Rohrleitung 201 zum Aufheizen des Brennstoffs 7 geschickt wird und dann einem Einlass des Speisewasserheizers 10 über eine Rohrleitung 203 zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird der Brennstoff 7 erhitzt und die Strömungsrate des Brennstoffs wird reduziert. Damit wird der Wirkungsgrad der Gasturbine und der kombinierte Wirkungsgrad verbessert.
Ferner wird im Vergleich zu dem in 6 gezeigten sechsten Beispiel Auslasswasser der Hochdruckpumpe 27 teilweise über eine Leitung 204 entnommen, um der Laufschaufel-Luftkühleinrichtung 4 zugeführt zu werden. An der Laufschaufel-Luftkühleinrichtung 4 wird das Wasser durch aus dem Kompressor 2 entnommene Kühlluft erhitzt, und die Kühlluft kühlt dabei ab. Das Wasser wird dann zu einem Einlass des Hochdruckverdampfers 18 zurückgeführt. Durch diese Anordnung wird die Wärme, die bisher durch das Kühlgebläse nutzlos nach Außen abgeführt wurde, in den Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgeführt, und der kombinierte Wirkungsgrad wird verbessert.
12 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines zwölften Beispiels. Bei dem vorliegenden zwölften Beispiel ist im Vergleich zu dem in 7 gezeigten siebten Beispiel das System so gestaltet, dass teilweise von dem Auslass des Zwischendruck-Economizers 12 extrahierter gesättigter Dampf durch das Brennstoffheizelement 202 über die Rohrleitung 201 zum Aufheizen des Brennstoffs 7 geschickt wird, und dann dem Einlass des Speisewasserheizelements 10 über die Rohrleitung 203 zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird der Brennstoff 7 erhitzt und die Strömungsrate des Brennstoffs reduziert. Damit wird der wirkungsgrad der Gasturbine und der kombinierte Wirkungsgrad verbessert.
Ferner wird im Vergleich zu dem in 7 gezeigten siebten Beispiel Auslasswasser der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 204 entnommen, um dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 zugeführt zu werden. An dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 wird das Wasser durch aus dem Kompressor 2 entnommene Kühlluft erwärmt und die Kühlluft gekühlt. Das Wasser wird dann zum Einlass des Hochdruckverdampfers 18 zurückgeführt. Durch diese Anordnung wird die Wärme, die bisher durch das Kühlgebläse nutzlos nach außen abgegeben wurde, in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen, und der kombinierte Wirkungsgrad wird dabei verbessert.
13 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines dreizehnten Beispiels. Bei dem vorliegenden dreizehnten Beispiel ist im Vergleich zu dem in
8 gezeigten achten Beispiel das System so gestaltet, dass teilweise von dem Auslass des Zwischendruck-Economizers 12 extrahierter gesättigter Dampf über die Rohrleitung 201 durch das Brennstoffheizelement 202 geschickt wird, um den Brennstoff 7 zu erhitzen, und dann über die Rohrleitung 203 dem Speisewasser-Heizelement 10 zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird der Brennstoff 7 erhitzt und die Strömungsrate des Brennstoffs reduziert. Damit wird sowohl der Wirkungsgrad der Gasturbine als auch der kombinierte Wirkungsgrad verbessert.
Ferner wird im Vergleich zu dem in 8 gezeigten achten Beispiel Auslasswasser der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 204 entnommen, um dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 zugeführt zu werden. Im Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 wird das Wasser durch aus dem Kompressor 2 entnommene Kühlluft erwärmt und die Kühlluft abgekühlt. Das Wasser wird dann am Einlass des Hochdruckverdampfers 18 zurückgewonnen. Durch diese Anordnung wird die Wärme, die bisher durch das Kühlgebläse nutzlos nach außen abgegeben wurde, in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen, und der kombinierte Wirkungsgrad wird verbessert.
14 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines vierzehnten Beispiels. Bei dem vorliegenden vierzehnten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 9 gezeigten neunten Beispiel das System so gestaltet, dass teilweise von dem Auslass des Zwischendruck-Economizers 12 extrahierter gesättigter Dampf durch das Brennstoffheizelement 202 über die Rohrleitung 201 zum Aufheizen des Brennstoffs 7 geschickt wird und dann dem Einlass des Speisewasser-Heizelements 10 über die Rohrleitung 203 zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird der Brennstoff 7 erwärmt und die Strömungsrate des Brennstoffs wird reduziert. Damit wird der Wirkungsgrad der Gasturbine und der kombinierte Wirkungsgrad verbessert.
Ferner wird im Vergleich zu dem in 9 gezeigten neunten Beispiel Auslasswasser der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 204 entnommen, um dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 zugeführt zu werden. Am Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 wird das Wasser durch aus dem Kompressor 2 entnommene Kühlluft erwärmt und die Kühlluft abgekühlt. Das Wasser wird dann am Einlass des Hochdruckverdampfers 18 zurückgewonnen. Durch diese Anordnung wird die Wärme, die bisher durch das Kühlgebläse nutzlos nach außen abgegeben wurde, in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen, und der kombinierte Wirkungsgrad wird dabei verbessert.
15 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems eines fünfzehnten Beispiels. Bei dem vorliegenden fünfzehnten Beispiel ist im Vergleich zu dem in 10 gezeigten zehnten Beispiel das System so gestaltet, dass teilweise vom Auslass des Zwischendruck-Economizers 12 extrahierter gesättigter Dampf über die Rohrleitung 201 durch das Brennstoffheizelement 202 geschickt wird, um den Brennstoff 7 zu erhitzen, um dann dem Einlass des Speisewasser-Heizelements 10 über die Rohrleitung 203 zugeführt zu werden. Durch diese Anordnung wird der Brennstoff 7 erhitzt und die Strömungsrate des Brennstoffs reduziert. Damit wird der Wirkungsgrad der Gasturbine und der kombinierte Wirkungsgrad verbessert.
Ferner wird im Vergleich zu dem in 10 gezeigten zehnten Beispiel Auslasswasser der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 204 entnommen, um dem Schaufelkühlungs-Luftkühler 4 zugeführt zu werden. An dem Schaufelkühlungs-Luftkühler wird das Wasser durch aus dem Kompressor 2 entnommene Kühlluft erhitzt und die Kühlluft abgekühlt. Das Wasser wird dann am Einlass des Hochdruckverdampfers 18 zurückgewonnen. Durch diese Anordnung wird die Wärme, die bisher durch das Kühlgebläse nutzlos nach außen abgegeben wurde, in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen und der kombinierte Wirkungsgrad wird verbessert.
16 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 1 gezeigten ersten Beispiel das System so gestaltet, dass der Wärmetauscher 110, die Rohrleitung 111 und die Rohrleitung 112, die zum Kühlen des Laufschaufel-Kühldampfs vorgesehen waren, wegfallen und stattdessen ein Wassersprühraten-Steuerventil 115, ein Demineralisierer 118, ein Wassersprüher 116 und ein Drainage-Separator 114 hinzugefügt werden, um teilweise Auslasswasser von der Hochdruckpumpe 27 zu extrahieren und so zu steuern, dass das Wasser zur Kühlung des Schaufelkühldampfs versprüht wird.
Durch diese Anordnung wird die Wassersprührate durch das Wassersprühraten-Steuerventil 115 gesteuert, und die Zuführtemperatur des Laufschaufel-Kühldampfs wird schneller einstellbar wie bei dem ersten Beispiel. Um Verunreinigungen im Wasser zu entfernen, ist es jedoch nötig, einen Demineralisierer 118 vorzusehen, wie er für gewöhnlich zum Entfernen aufgelöster Mineralien in dem Kondensator bzw. Verdichter eines Kraftwerks mit superkritischem Druck oder eines Kernkraftwerks verwendet wird. Da eine geringe Drainagemenge erzeugt wird, nachdem das Wasser durch den Wassersprüher 116 in den durch die Rohrleitung 109 strömenden Schaufelkühlungsdampf gesprüht worden ist, ist der Drainage-Abscheider 114 zur Beseitigung der Drainage des Dampfs vorgesehen.
Damit wird eine schnellere Abnahme der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufel-Kühldampfs möglich. Ferner kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit geringerer Abweichung in der Kühldampfmenge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge verfügbaren Dampfs sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
17 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 2 gezeigten Beispiel das System so gestaltet, dass wie in 16 der Wärmetauscher 110, die Rohrleitung 111 und die Rohrleitung 112 wegfallen und stattdessen das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 hinzugefügt werden, um teilweise Auslasswasser der Hochdruckpumpe 27 zu extrahieren und so zu steuern, dass das Wasser zur Kühlung des Schaufelkühldampfs versprüht wird. Die Funktion der auf diese Weise hinzugefügten Komponenten ist die gleiche wie die mit Bezug auf 16 beschriebene, und deren Beschreibung entfällt.
Durch diese Anordnung wird eine Reduktion der Zuführtemperatur und der Zuführmenge des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs, die schneller vor sich geht wie bei dem zweiten Beispiel, möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge des verfügbaren Dampfs sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
18 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden dritten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 3 gezeigten dritten Beispiel das System so gestaltet, dass wie in 16 statt des Wärmetauschers 110, der Rohrleitung 111 und der Rohrleitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 angewandt werden, um teilweise Auslasswasser von der Hochdruckpumpe 27 zu extrahieren und so zu steuern, dass das Wasser zur Kühlung des Schaufelkühldampfs versprüht wird. Der Aufbau anderer Teile der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der in 3 gezeigte. Außerdem ist die Funktion der auf diese Weise angewandten Komponenten 114, 115, 116 und 118 die gleiche wie die mit Bezug auf 16 beschriebene, und eine Beschreibung hiervon entfällt.
Bei der vorliegenden dritten Ausführungsform wird eine Reduktion der Zuführtemperatur und der Zuführmenge des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs sowie des Brennkammer-Übergangsstück-Kühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Brennkammer-Übergangsstücks, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
19 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden vierten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 4 gezeigten vierten Beispiel das System wie in 16 derart gestaltet, dass statt des Wärmetauschers 110, der Rohrleitung 111 und der Rohrleitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 zum teilweisen Extrahieren von Auslasswasser von der Hochdruckpumpe 17 und zum Steuern des Besprühens mit Wasser zur Kühlung des Schaufelkühldampfs verwendet werden. Der Aufbau der anderen Teile der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der in 4 gezeigte. Ferner ist die Funktion der auf diese Weise angewandten Komponenten 114, 115, 116 und 118 die gleiche wie die bezüglich 16 beschriebene, und deren Beschreibung entfällt.
Bei der vorliegenden vierten Ausführungsform wird eine schnellere Reduktion der Zuführtemperatur und der Zuführmenge des Laufschaufelkühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach dessen Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
20 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden fünften Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 5 gezeigten fünften Beispiel das System wie bei 16 derart gestaltet, dass statt des Wärmetauschers 110, der Leitung 111 und der Leitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 zum teilweisen Extrahieren von Auslasswasser aus der Hochdruckpumpe 27 und zum Steuern der Besprühung mit Wasser zur Kühlung des Schaufelkühldampfs angewandt werden. Der Aufbau der anderen Teile der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der in 5 gezeigte. Außerdem ist die Funktion der auf diese Weise angewandten Komponenten 114, 115, 116 und 118 die gleiche wie die mit Bezug auf 16 beschriebene, und ihre Beschreibung entfällt.
Bei der vorliegenden fünften Ausführungsform wird eine schnellere Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
21 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden sechsten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 11 gezeigten elften Beispiel das System derart gestaltet, dass der Wärmetauscher 110, die Leitung 111 und die Leitung 112, die zur Kühlung des Laufschaufel-Kühldampfs vorgesehen waren, entfallen und stattdessen das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 hinzugefügt werden, um teilweise abgelassenes Wasser aus der Hochdruckpumpe 27 zu extrahieren und die Besprühung mit Wasser zur Kühlung des Schaufelkühldampfs zu steuern.
Durch diese Anordnung wird die Wassersprührate durch das Wassersprühraten-Steuerventil 115 gesteuert, und die Zuführtemperatur des Laufschaufelkühldampfs wird schneller anpassbar als bei dem elften Beispiel. Um Verunreinigungen im Wasser zu entfernen, ist es jedoch nötig, einen Demineralisierer 118 der Art zu verwenden, wie er für gewöhnlich zur Entfernung aufgelöster Mineralien in dem Kondensator eines Kraftwerks mit superkritischem Druck oder eines Kernkraftwerks verwendet wird. Da eine geringe Menge an Drainage erzeugt wird, nachdem das Wasser durch den Wassersprüher 116 in den durch die Rohrleitung 109 strömenden Schaufelkühldampf gesprüht worden ist, ist außerdem der Drainage-Abscheider 114 zum Entfernen der Drainage aus dem Dampf vorgesehen.
Damit wird eine schnellere Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufelkühldampfs möglich. Ferner kann die Temperatur des Dampfs nach dessen Nutzung zur Kühlung mit geringerer Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
22 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden siebten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 12 gezeigten zwölften Beispiel das System wie bei 21 derart gestaltet, dass statt des Wärmetauschers 110, der Leitung 111 und der Leitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 zur Kühlung des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs verwendet werden. Die Funktion der auf diese Weise angewandten Komponenten ist die gleiche wie die mit Bezug auf 21 beschriebene, und deren Beschreibung entfällt.
Durch diese Anordnung wird eine Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach dessen Verwendung zur Kühlung mit geringerer Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
23 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden achten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 13 gezeigten dreizehnten Beispiel das System wie in 21 derart gestaltet, dass statt des Wärmetauschers 110, der Leitung 111 und der Leitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 verwendet werden. Der Aufbau anderer Teile der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der in 13 gezeigte. Außerdem ist die Funktion der auf diese Weise angewandten Komponenten 114, 115, 116 und 118 die gleiche wie die mit Bezug auf 21 beschriebene, und ihre Beschreibung entfällt.
Bei der vorliegenden achten Ausführungsform wird eine Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs sowie des Brennkammerübergangstück-Kühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach dessen Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampf menge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Brennkammer-Übergangsstücks, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
24 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer neuen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden neunten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 14 gezeigten vierzehnten Beispiel das System wie bei 21 derart gestaltet, dass statt des Wärmetauschers 110, der Rohrleitung 111 und der Rohrleitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 angewandt werden. Der Aufbau der anderen Teile der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der in 14 gezeigte. Ferner ist die Funktion der auf diese Weise angewandten Komponenten 114, 115, 116 und 118 die gleiche wie die in bezug auf 21 beschriebene, und deren Beschreibung entfällt.
Bei der vorliegenden neunten Ausführungsform wird eine schnellere Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufelkühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampfmenge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
25 ist ein Diagramm eines dampfgekühlten Gasturbinensystems einer zehnten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden zehnten Ausführungsform ist im Vergleich zu dem in 15 gezeigten fünfzehnten Beispiel das System wie bei 21 derart gestaltet, dass statt des Wärmetauschers 110, der Leitung 111 und der Leitung 112 das Wassersprühraten-Steuerventil 115, der Demineralisierer 118, der Wassersprüher 116 und der Drainage-Abscheider 114 angewandt werden. Der Aufbau der übrigen Teile der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der in 15 gezeigte. Ferner ist die Funktion der auf dies Weise angewandten Komponenten 114, 115, 116 und 118 die gleiche wie die mit Bezug auf 21 beschriebene, und ihre Beschreibung entfällt.
Bei der vorliegenden zehnten Ausführungsform wird eine schnellere Reduktion der Zuführtemperatur und Zuführmenge des Laufschaufel- und Leitschaufel-Kühldampfs möglich. Außerdem kann die Temperatur des Dampfs nach seiner Nutzung zur Kühlung mit einer geringeren Abweichung in der Kühldampfmenge gesteuert werden. Folglich wird eine Reservemenge an verfügbarem Dampf sichergestellt, und die Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der gekühlten Schaufel, des Rotors und der Rohrleitungen kann gewährleistet werden.
Es ist anzumerken, dass bei den erwähnten Ausführungsformen zwar ein Fall, bei dem die Kühlung nur der Leitschaufel oder nur des Brennkammer-Übergangsstücks über den Wärmetauscher 110 oder den Wassersprüher 116 erfolgt, nicht dargestellt ist, ein solcher Fall jedoch selbstverständlich möglich ist, und der nach seiner Nutzung zur Kühlung in einem solchen Fall erwärmte Dampf in dem Abwasser-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen bzw. zu diesem zurückgeführt werden kann.
Ferner ist zwar bei den erwähnten Ausführungsformen ein Fall, bei dem der zur Kühlung der Laufschaufel und Leitschaufel über den Wärmetauscher 110 oder den Wassersprüher 116 verwendete Dampf in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen wird, oder ein Fall, bei dem der zur Kühlung der Laufschaufel, der Leitschaufel und des Brennkammer-Übergangsstücks über den Wärmetauscher 110 der den Wassersprüher 116 verwendete Dampf in dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen wird, nicht dargestellt, selbstverständlich sind aber auch diese beiden Fälle möglich, und der erwärmte Dampf kann nach seiner Nutzung zur Kühlung in solchen Fällen im Abwasser-Rückgewinnungskessel 9 zurückgewonnen werden.

Claims

Dampfgekühltes Gasturbinensystem mit: einer Dampfturbine (29) mit einer Hochdruckturbine (21), einer Mitteldruckturbine (22) und einer Niederdruckturbine (23), einem Kondensator bzw. Verflüssiger (25) zum Kondensieren von Abdampf der Niederdruckturbine (23) der Dampfturbine (29), einer Gasturbine (8) mit einem Kompressor (2) zum Komprimieren von Luft, einer Brennkammer (3) zum Verbrennen von Brennstoff mit der aus dem Kompressor (2) kommenden Luft und einer Turbine (6) zum Expandieren eines aus der Brennkammer (3) kommenden Hochtemperatur-Verbrennungsgases zum Antrieb eines Generators (1), einem Abwärme-Rückgewinnungsheizkessel (9), der Komponenten wie ein Speisewasser-Heizelement (10) und einen Wiedererhitzer (20) aufweist und mit Abgas der Gasturbine (8) gespeist wird, so dass von dem Kondensator (25) kommendes Kondensationswasser über die Komponenten des Abwärme-Rückgewinnungsheizkessels (9) erhitzt und verdampft wird, um den Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckturbinen (21, 22, 23) der Dampfturbine (29) Dampf zuzuführen, und einem Kühldampfsystem zum Kühlen eines Hochtemperaturabschnitts der Brennkammer (3) und eines Hochtemperaturabschnitts einer Schaufel (52, 53) der Turbine (6), wobei das Kühldampfsystem ein Wassersprühraten-Steuerventil (115) zum Leiten eines Hochdruckwassers zu einem Wassersprüher (116) zum Sprühen des Hochdruckwasser in einen Durchgang (109) zum Leiten von Kühldampf von einem Auslaß der Hochdruckturbine (21), in eine Laufschaufel (52) der Turbine (8) zu deren Kühlung, umfasst, wobei der Kühldampf dann in den Wiedererhitzer (20) zurückgewonnen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Wassersprühgeschwindigkeits-Steuerventil (115) so angeordnet ist, dass es das Hochdruckwasser von dem Speisewasser-Heizelement (10) leitet, ein Demineralisierer (118) mit dem Wassersprühraten-Steuerventil (115) verbunden ist, der Wassersprüher (116) mit dem Demineralisierer (118) verbunden ist und ein Drain-Separator (114) in einem Durchgang (103) zwischen dem Wassersprüher (116) und der Laufschaufel (52) eingefügt ist, wobei der Kühldampf, von der der Abfluss bzw. die Drainage durch den Drain-Separator (114) entfernt worden ist, der Laufschaufel (52) zugeführt werden kann.
Dampfgekühltes Gasturbinensystem nach Anspruch 1, wobei ein wärmetauscherseitiges Strömungsregelungsventil (153) neben einem Dampfeinlaß des Wiedererhitzers (20) in einer mit dem Dampfeinlaß des Wiedererhitzers (20) verbundenen Auslassdampfleitung (101) der Hochdruckturbine (21), sowie ein ausflussseitiges Strömungsregelungsventil (154 bis 156) in einem Kühldampf-Auslassdurchgang (104, 106, 108) jeweils der Laufschaufel (52), einer Leitschaufel (53) und eines Brennkammer-Übergangsstücks (54) vorgesehen sind.
Dampfgekühltes Gasturbinensystem nach Anspruch 2, wobei der Kühldampf, von dem der Abfluss bzw. die Drainage durch den Drainage-Separator (114) entfernt worden ist, in die Leitschaufel (53) und in das Brennkammer-Übergangsstück (54) zu deren Kühlung zugeführt werden kann.
Dampfgekühltes Gasturbinensystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Abwärme-Rückgewinnungsheizkessel (9) ferner einen Mitteldruck-Economizer (12), einen ersten Hochdruck-Economizer (13) und einen zweiten Hochdruck-Economizer (17), einen Niederdruck-Überhitzer (15), einen Mitteldruck-Überhitzer (16), einen Hochdruck-Überhitzer (19) und einen Hochdruckverdampfer (18) aufweist.
Dampfgekühltes Gasturbinensystem nach Anspruch 4, wobei in einem Brennstoff-Einströmdurchgang der Brennkammer (3) ein Brennstoff-Heizelement (202) zum Erwärmen von Brennstoff durch Auslassdampf des Mitteldruck-Economizers (12) vorgesehen ist, und der durch Erwärmen des Brennstoffs gekühlte Dampf in das Speisewasser-Heizelement (10) zurückgeführt werden kann, und wobei ein Teil des Auslasswassers des Speisewasser-Heizelements (10) zum Strömen durch ein Schaufelkühlluft-Kühlelement (4) zum Kühlen von Schaufelkühlluft der Turbine (6) benutzt werden kann, und das durch Kühlen der Schaufelkühlluft erwärmte Wasser in den Hochdruckverdampfer (18) zurückgeführt werden kann.