JP2004169625A - コージェネレーションプラントおよびその起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コージェネレーションプラントにおいては、排熱回収ボイラ（またはボイラ）側が通常運転状態の高温・高圧の蒸気条件下にある場合でも、工場プロセスへの蒸気供給を大きく阻害せずに、再熱蒸気タービンプラントの起動を行うということが望まれている。
【解決手段】ガスタービンから排出された排熱を回収するボイラを複数系列設置し、このボイラの出口側に設けられた主蒸気ヘッダから出た主蒸気を主蒸気管を通して高圧タービンに導き、この高圧タービンの排気を低温再熱蒸気ヘッダを介して前記ボイラの再熱器に導き、このボイラの再熱器で再熱された高温再熱蒸気を高温再熱蒸気ヘッダを介して中圧蒸気タービンに導き、且つ前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダから蒸気需要部に蒸気を導くように構成したコージェネレーションプラントにおいて、前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダに対してそれぞれヘッダ分離弁を設置し、各ヘッダをこれらのヘッダ分離弁によりガスタービンプラント１系列分を隔離可能にしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再熱蒸気タービンの各部に過大な熱応力を発生させずに起動を行えるようにしたコージェネレーションプラントおよびその起動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションプラントとは、ガスタービンの燃焼ガスにより発電機を駆動させて発電するとともに、ガスタービンの排熱を蒸気や温水として回収するプラントである。
【０００３】
このコージェネレーションプラントは一般に、ガスタービンおよび排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と蒸気タービン、または従来型のボイラと蒸気タービンの組み合わせにより構成され、発電よりも工場プロセスへの連続的な蒸気供給が重視されている関係上、主蒸気ヘッダや再熱蒸気ヘッダから工場プロセスへの蒸気供給ラインを備えている。
【０００４】
このため、排熱回収ボイラ（またはボイラ）は、電力需要の減少により例え蒸気タービンを停止している状態であっても、工場プロセスが要求する蒸気量を供給するように運転されており、この運転状態においてはヘッダを通過する蒸気は高温、高圧の状態に保たれている。
【０００５】
近年、コージェネレーションプラントも効率向上の要求から大形化し、複数台の排熱回収ボイラ（ボイラ）と２台以上の蒸気タービンを有するものもある。蒸気タービンも効率向上を図るため、再熱型が使用されるようになってきた。
【０００６】
図４は従来型の多軸コンバインドサイクルプラントによるコージェネレーションプラントの一例を示す図である。なお、図示の例では３台（３系列）のガスタービン１プラントと１台の再熱蒸気タービンプラント２からなる発電プラントを例に示しているが、３台以外の多軸コンバインドサイクルプラントであっても良い。
【０００７】
以下、図４を参照して通常の運転状態における各構成設備の機能について蒸気の流れに従って説明する。
第１系列から第３系列のガスタービンプラント１−１〜１−３の排熱回収ボイラ３−１〜３−３それぞれで発生した高温・高圧の蒸気は、ヘッダ蒸気供給管４−１およびヘッダ連絡弁５−１、ヘッダ蒸気供給管４−２およびヘッダ連絡弁５−２、ヘッダ蒸気供給管４−３およびヘッダ連絡弁５−３をそれぞれ経て一旦高圧の主蒸気ヘッダ６に集められ、この主蒸気ヘッダ６から一部の蒸気は主蒸気管７、主蒸気止め弁および蒸気加減弁８を経て高圧タービン９へ導かれる。そして残りの蒸気は主蒸気ヘッダ６からプロセス蒸気供給ライン１０−１を経て工場プロセス１１−１に供給される。なお、主蒸気ヘッダ６は工場プロセス１１−１で必要とする蒸気圧力および蒸気温度に維持されている。
【０００８】
前記高圧タービン９に導入された主蒸気は、この高圧タービン９に熱エネルギーを与えた後排気され、低温再熱逆止弁１２を備えた低温再熱管１３を通って低温再熱蒸気ヘッダ１４に供給される。
【０００９】
そして低温再熱蒸気ヘッダ１４から一部の蒸気がプロセス蒸気供給ライン１０−２を経て工場プロセス１１−２に供給され、残りの蒸気はヘッダ連絡弁１５−１、１５−２および１５−３、ヘッダ連絡管１６−１、１６−２および１６−３を経てそれぞれ前記排熱回収ボイラ３−１、３−２および３−３内の再熱器１７−１、１７−２および１７−３に導かれ、ここで再熱される。
【００１０】
この再熱器１７−１、１７−２および１７−３で過熱されて高温となった再熱蒸気は、ヘッダ連絡管１８−１、１８−２および１８−３、ヘッダ連絡弁１９−１、１９−２および１９−３を経て高温再熱蒸気ヘッダ２０に一旦集められる。そしてこの再熱蒸気一部は、高温再熱管２１に設置された再熱止め弁およびインターセプト弁２２を介して中圧タービン２３に導かれ、蒸気の有する有効な熱エネルギーを中圧タービン２３与える。残りの再熱蒸気はプロセス蒸気供給ライン１０−３を経て工場プロセス１１−３に供給される。
【００１１】
また、この中圧タービン２３から排気された蒸気はその後低圧タービン２４に導かれ、蒸気の有する有効な熱エネルギーを低圧タービン２４に与えた後、復水器２５で回収され復水となる。２６は蒸気タービンにより駆動される発電機である。
【００１２】
前記主蒸気ヘッダ６、低温再熱蒸気ヘッダ１４および高温再熱蒸気ヘッダ２０を経て工場プロセス１１−１、１１−２および１１−３に流れる蒸気は、工場プロセス１１−１、１１−２および１１−３で必要とする蒸気条件に維持されており、通常この蒸気は、蒸気タービン起動時の蒸気に比べて高温・高圧である。
【００１３】
ところで、蒸気タービンが長期間停止後の起動（コールド起動という）する場合、または週末停止後週初めに起動（ウォーム起動という）する場合、通常、蒸気タービンのロータその他構成部位の熱応力を制限値内に収めるように主蒸気および再熱蒸気の温度を低い状態から徐々に上昇させるような蒸気条件をボイラ側に要求して起動している。
【００１４】
排熱回収ボイラの発生蒸気温度を蒸気タービン起動時の蒸気条件に合わせると、工場プロセス側で要求している蒸気条件に合わず工場プロセス側を止めなければならない。逆に、工場プロセスに供給中の高温・高圧の蒸気を再熱蒸気タービンに導入して起動することは、当該蒸気タービンの各部に過大な熱応力を発生させる原因となり好ましくない。
【００１５】
以下、再熱蒸気タービンの起動時に制限となる蒸気温度、圧力の条件についてその問題点を具体的に列挙して説明する。
（１）＜ロータ熱応力の制限について＞
蒸気タービンに流入する蒸気によりタービンのケーシング、羽根、ロータが加熱されるが、この蒸気温度の変化速度によりタービン各部での発生応力が決まる。この熱応力によりタービン各部に生ずる低サイクル疲労のうち、特にロータに発生する表面およびボアの熱応力が機械的にも重要なタービンの寿命を決定する要因となっており、特にコールド起動時、ウォーム起動時の温度上昇率には注意が必要である。
【００１６】
通常、あらかじめ設定した寿命消費量となるように、決定した再熱蒸気タービンの速度上昇率、負荷上昇率で実機が昇速、負荷上昇をするように起動制御して対処している。
【００１７】
このロータ熱応力の制限は、主蒸気による高圧タービンロータと高温再熱タービンへの再熱蒸気に関わる２つの制限要素が存在し、これら２つの蒸気温度変化率を緩やかに上昇させてゆく制御を上記起動制御では実現している。
【００１８】
（２）＜高圧タービン排気部または低温再熱配管の上限温度制限について＞
再熱蒸気タービンプラントでは、主蒸気および再熱蒸気圧力が高い状態でタービンが起動された場合、無負荷の状態では高圧タービンを通過する蒸気量が極めて少量となる。この結果、高圧排気段羽根が回転することによる風損が生じ、蒸気温度が上昇し、その熱量が羽根、ロータ等に伝達され、回転体の温度を上昇させるという問題がある。そして、このとき高圧排気はある程度の圧力を有しているため、さらにこの現象が顕著になるという問題がある。
【００１９】
この高圧排気温度の上昇は極めて著しく、タービン通気時の主蒸気温度そのものが高く、従って高圧排気温度は絶対値でもかなり高い値になる。これにより高圧排気段のロータの熱応力や羽根の強度等に対する影響が大きくなる。
【００２０】
また、通常、高温・高圧の条件に晒される高圧タービン入り口部などは高価な材料を使用するが、排気部および低温再熱蒸気管は通常時の温度、圧力条件から材料を選定するため耐熱性が高圧タービン入り口部などより低い。
【００２１】
蒸気タービンの起動時は主蒸気流量が通常負荷運転時よりも少なく、従って、主蒸気加減弁で流量を絞って、高圧タービンに流すため同じ高圧タービン排気部分の蒸気圧力でも通常負荷運転時よりも温度が高くなる（この状態を蒸気表上で説明したものを図５に示す）。
【００２２】
高圧タービン排気部の蒸気温度は一般に主蒸気温度、圧力と排気部の圧力の関数で決定される。このカーブの一例を図６に示す。この図６から、同じ主蒸気温度の蒸気（同じエンタルピーの蒸気）でも排気部の圧力が高いほど排気部の蒸気温度が上昇することがわかる。
【００２３】
既に説明したように、通常運転時の蒸気ヘッダ圧力の状態で高圧タービンに主蒸気を流入すれば、高圧タービン９排気部の圧力は徐々に上昇し低温再熱逆止弁１２を通って低温再熱蒸気ヘッダ１４へ蒸気が押し出される圧力まで昇圧され、第６図の高圧タービン排気部の温度制限をオーバして好ましくない。従って、蒸気タービン２起動時の蒸気流量が少ない間はタービン排気部の圧力を低く抑えて、高圧タービンおよび高圧タービン排気部の温度を徐々に上げて行く方法が求められる。
【００２４】
（３）＜高中圧一体型蒸気タービンの高圧蒸気タービン入り口蒸気温度と中圧タービン入り口蒸気温度の差の上限温度制限について＞
高中圧一体型の蒸気タービンは主蒸気の入り口と高温再熱蒸気の入り口が近くにあり、これら２つの流入蒸気の温度差はその隔壁部分の熱応力となってタービンへ影響を及ぼす。従って、主蒸気温度と高温再熱蒸気温度の差はある一定範囲内となるよう起動時に注意が必要である。
【００２５】
以上説明したような制限から、蒸気タービン起動時には高圧蒸気ヘッダと再熱蒸気ヘッダの圧力、温度を蒸気タービンの起動に適合するように低い圧力、温度に設定し、この条件下で徐々に蒸気タービンを起動する必要があるが、蒸気タービンの起動はコールドの場合は何時間にも及ぶ場合があり、この間、ガスタービンおよび排熱回収ボイラの出力を下げて運転することは工場プロセスへの蒸気供給を阻害するため好ましくない。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、コージェネレーションプラントでの再熱蒸気タービンにおいては、排熱回収ボイラ（またはボイラ）側が通常運転状態である高温・高圧の蒸気条件下の場合でも、工場への蒸気供給を大きく阻害せずに再熱蒸気タービンの起動を行えるようにすることが望まれていた。
【００２７】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、ボイラを複数系列有するコージェネレーションプラントにおいて、排熱回収ボイラ（またはボイラ）からの蒸気プロセスへの蒸気供給を大きく阻害せずに再熱蒸気タービンのコールド起動またはウォーム起動等、タービンの起動時の状態に適合した再熱蒸気タービンプラントの起動を実現することのできるコージェネレーションプラントおよびその起動方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係るコージェネレーションプラントの発明は、ガスタービンの排熱を回収する排熱回収ボイラを複数系列設置し、この排熱回収ボイラの主蒸気を主蒸気ヘッダおよび主蒸気管を通して高圧タービンに導き、この高圧タービンの排気を低温再熱蒸気ヘッダおよび低温再熱管を通して前記排熱回収ボイラの再熱器に導き、この再熱器で再熱された高温再熱蒸気を高温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱管を通して中圧蒸気タービンに導き、且つ前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダから工場プロセス部に蒸気を導くように構成したコージェネレーションプラントにおいて、前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダをヘッダ分離弁により蒸気タービン起動用ヘッダ部と工場プロセス用ヘッダ部とに分離可能にし、且つ蒸気タービン起動用ヘッダ部に対し複数列の排熱回収ボイラのうちの少なくとも１系列を接続し、工場プロセス用ヘッダ部に対して残りの系列の排熱回収ボイラを接続したことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項２に係るコージェネレーションプラントの発明は、請求項１において、前記蒸気タービン起動用ヘッダ部と複数系列の排熱回収ボイラとの間をそれぞれ蒸気タービンの起動に先だって開くバイパス分離弁を備えたバイパスラインで接続し、このうち少なくとも一つの系列の排熱回収ボイラの蒸気を再熱蒸気タービンプラントに導くように構成したことを特徴とする。
【００３０】
さらに、請求項３に係るコージェネレーションプラントの発明は、請求項１または請求項２において前記ガスタービンおよび排熱回収ボイラに代えてボイラを設けたことを特徴とする。
【００３１】
これら、請求項１乃至３記載の発明によれば、ボイラを複数系列有するコージェネレーションプラントにおいて、排熱回収ボイラ（またはボイラ）からの蒸気プロセスへの蒸気供給を大きく阻害せずに再熱蒸気タービンのコールド起動またはウォーム起動等、タービンの起動時の状態に適合した再熱蒸気タービンプラントの起動を実現することのできるコージェネレーションプラントを提供することができる。
【００３２】
特に、請求項２記載の発明によれば、通常、起動用に選ばれる系列がたまたま定期点検中または修理中などのために蒸気の供給ができない場合でも、他の系列の一つから再熱蒸気タービンプラントを起動できるコージェネレーションプラントを得ることができる。
【００３３】
また、請求項４に係るコージェネレーションプラントの起動方法の発明は、ガスタービンの排熱を回収する排熱回収ボイラを複数系列設置し、この排熱回収ボイラの主蒸気を主蒸気ヘッダおよび主蒸気管を通して高圧タービンに導き、この高圧タービンの排気を低温再熱蒸気ヘッダおよび低温再熱管を通して前記排熱回収ボイラの再熱器に導き、この再熱器で再熱された高温再熱蒸気を高温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱管を介して中圧蒸気タービンに導き、且つ前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダから工場プロセス部に蒸気を導くように構成したコージェネレーションプラントの起動方法において、前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダをヘッダ分離弁により蒸気タービン起動用ヘッダ部と工場プロセス用ヘッダ部とに分離可能にし、且つ蒸気タービン起動用ヘッダ部に対し複数列の排熱回収ボイラのうちの少なくとも１系列を接続し、工場プロセス用ヘッダ部に対して残りの系列の排熱回収ボイラを接続し、蒸気タービン起動時に前記ヘッダ分離弁を閉めて蒸気タービン起動用ヘッダ部に接続される系列の排熱回収ボイラを蒸気タービンの要求する圧力、温度の蒸気条件まで下げるように制御し、蒸気タービン起動完了後は当該系列の排熱回収ボイラを他の系列のヘッダの蒸気圧力、温度まで上昇させるように制御し、温度圧力が同じになったことを確認してこのヘッダ分離弁を開けて多系列の多軸コンバインドサイクル運用するようにしたことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項５に係るコージェネレーションプラントの起動方法の発明は、請求項４において、再熱蒸気タービンプラントの起動時に要求する蒸気の温度、圧力の昇温、昇圧スケジュールは蒸気タービンの起動前の温度状態に応じて決められる熱応力を考慮した起動方法に従って決められたものであることを特徴とする。
【００３５】
またさらに、請求項６に係るコージェネレーションプラントの起動方法の発明は、請求項４または５において前記ガスタービンおよび排熱回収ボイラに代えてボイラを設けたことを特徴とする。
【００３６】
これら請求項４乃至６に係る発明によれば、ボイラを複数系列有するコージェネレーションプラントにおいて、排熱回収ボイラ（またはボイラ）からの蒸気プロセスへの蒸気供給を大きく阻害せずに再熱蒸気タービンのコールド起動またはウォーム起動等、タービンの起動時の状態に適合した再熱蒸気タービンプラントの起動を実現することのできるコージェネレーションプラントの起動方法を提供することができる。
【００３７】
特に、請求項４記載の発明によれば、通常、起動用に選ばれる系列がたまたま定期点検中または修理中などのために蒸気の供給ができない場合でも、他の系列の一つから再熱蒸気タービンプラントを起動する起動方法を提供することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコージェネレーションプラントの実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、従来の技術と同一部分には同一符号を付けて重複した説明を避けることにする。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明によるコージェネレーションプラントの第１の実施形態の構成図である。図１において、コージェネレーションプラントは、再熱蒸気タービンプラント２の起動時に、再熱蒸気タービンプラント２の起動用に選択された１系列（本図では第１系列が該当する）の排熱回収ボイラ３−１から供給される蒸気と、他の系列すなわち第２系列の排熱回収ボイラ３−２および第３系列の排熱回収ボイラ３−３から供給される蒸気とを隔離して排熱回収ボイラ３−１から出る蒸気を再熱蒸気タービンプラント２始動時に専用に使用することができるように、主蒸気ヘッダ６、低温再熱蒸気ヘッダ１４および高温再熱蒸気ヘッダ２０にそれぞれヘッダ分離弁２７−１、２７−２および２７−３を設けている。
【００４０】
すなわち、ヘッダ分離弁２７−１〜２７−３により各蒸気ヘッダ６、１４、２０それぞれを再熱蒸気タービンプラント２の起動時に使用する蒸気を集配する部分（これを便宜上、蒸気タービン起動用ヘッダ部ａという）と、工場プロセスに供給する蒸気を集配する部分（これを便宜上、工場プロセス用ヘッダ部ｂという）とに分離することにより、工場プロセス用ヘッダ部６ｂ，１４ｂ、２０ｂから工場プロセスに高温・高圧の蒸気を供給しながら、蒸気タービン起動用ヘッダ部６ａ，１４ａ、２０ａから再熱蒸気タービンプラント２に起動条件にあった温度および圧力の蒸気を供給することができる。
【００４１】
このように構成した本実施の形態の作用について図２を参照して説明する。図２は起動時の主な状態量とヘッダ分離弁の動作のタイミングを示したタイムチャートである。なお、図２中の主蒸気温度、圧力などのカーブは、事前の熱応力検討結果により決定されたものを使用している。
【００４２】
（１）蒸気タービン起動前
ガスタービンプラント１−１〜１−３はそれぞれが１００％負荷で通常運転中であり、復水器２５の真空も確保されているものとする。
次に、再熱蒸気タービンプラント２の起動に備えて時刻Ａで各蒸気ヘッダ６、１４、２０に設けたヘッダ分離弁２７−１〜２７−３を閉める指令を出し、第１系列の蒸気と、第２、第３系列の蒸気とを隔離するようにしておく。その後、時刻Ｂの時点で今まで１００％負荷状態で運転していた第１系列にのみ蒸気圧力・温度を降下させる指令を出す。この結果、破線で示すように第１系列の主蒸気圧力、主蒸気温度および低温再熱蒸気圧力のみ、一定の変化率で低下する。
【００４３】
（２）ターニング離脱から低速ヒートソークを経て並列、負荷上昇
第１系列の主蒸気圧力、主蒸気温度および低温再熱蒸気圧力が時刻Ｃで再熱蒸気タービンプラント２の起動条件まで低下すると、再熱蒸気タービンプラント２に起動指令を与える。
【００４４】
これにより、再熱蒸気タービンプラント２が昇速制御され、ターニング離脱から低速ヒートソークを経て定格速度になり並列条件が時刻Ｄで揃うと、発電機２６は系統に並入され、並入後予定の変化率で負荷を増加させていく。
【００４５】
この間、主蒸気の圧力、温度および再熱蒸気の圧力、温度は起動スケジュールで決められた値となるように図示しないガスタービンおよび排熱回収ボイラの制御装置により制御される。
【００４６】
負荷上昇完了により、再熱蒸気タービンプラント２が通常運転状態となり、起動用の第１系列の排熱回収ボイラ３−１出力の蒸気圧力・温度が第２、第３系列の排熱回収ボイラの蒸気圧力、蒸気温度と同じ値になったところで、それぞれの蒸気ヘッダ６、１４、２０に設けられているヘッダ分離弁２７−１〜２７−３を時刻Ｅ、Ｆ、Ｇのタイミングで開にして通常の複数系列多軸コンバインドサイクルの運転状態に戻る。
【００４７】
このように、第１の実施の形態によれば、各蒸気ヘッダ６、１４、２０にヘッダ分離弁２７−１〜２７−３を設置することで蒸気タービンの起動用に選ばれた一つの系列以外の系列は通常運転を継続できるため、工場プロセスへの蒸気供給を大きく阻害することなく再熱蒸気タービンプラントの起動を行うことができる。
【００４８】
また、起動用に選ばれた系列の排熱回収ボイラから蒸気タービンの起動前の状態に最適な圧力および温度の蒸気を供給することにより、蒸気タービンにとって寿命を考慮した最適な起動を実現することができる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図３を用いて説明する。
この実施の形態は、通常、起動用に選ばれる第１系列がたまたま定期点検中または修理中などのために蒸気の供給ができない場合でも、他の系列の一つから再熱蒸気タービンプラントを起動できるようにしたものである。
【００５０】
図３は第１系列が運転停止中、第２系列をその代用とする場合の構成図である。主蒸気ヘッダ６の蒸気タービン起動用ヘッダ部６ａに対し、排熱回収ボイラ３−２の出力側にバイパス分離弁２８−２を備えた起動用蒸気バイパスライン２９−２を接続し、排熱回収ボイラ３−２の再熱器１７−２の出口側にバイパス分離弁２８−１を備えた起動用蒸気バイパスライン２９−１を接続し、同様にヘッダ連絡管１６−１と１６−２の相互をバイパス分離弁２８−３を備えた起動用蒸気バイパスライン２９−３により接続している。
【００５１】
本実施形態の場合、第２および第３系列のガスタービンプラントはそれぞれ１００％負荷で運転しており、第１系列は運転停止中のため、排熱回収ボイラ３−１のヘッダ連絡弁５−１、１５−１および１９−１を全て閉状態になっている。
【００５２】
一方、第２および第３系列の排熱回収ボイラ３−２、３−３に繋がるヘッダ連絡弁５−２、５−３、１５−２、１５−３および１９−２、１９−３は開になっており、第２系列の排熱回収ボイラ３―２、第３系列の排熱回収ボイラ３−３から発生する蒸気はそれぞれ主蒸気ヘッダ６に一旦集められて工場プロセス１１−１に蒸気を供給している。なお、本例では、高圧タービン９からの排気がないため、ヘッダ１４を通過する蒸気はなく、従って、工場プロセス１１−２、１１−３への蒸気は止められた状態になっている。
【００５３】
次に、再熱蒸気タービンプラント２を起動する場合、事前に第２系列の排熱回収ボイラ３−２に通じるヘッダ連絡弁５−２、１５−２および１９−２を全て閉じ、代わりに全てのバイパス分離弁２８−１、２８−２および２８−３を開く。一方、第３系列の排熱回収ボイラ３−３に通じるヘッダ連絡弁５−３、１５−３および１９−３は全て開状態に維持しておく。
【００５４】
これにより、第２系列の排熱回収ボイラ３−２はバイパス分離弁２８−２、２８−３および２８−１を経て各上記ヘッダ６、１４および２０の蒸気タービン起動用ヘッダ部６ａ、１４ａおよび２０ａと連通することにより、発生蒸気はヘッダ６の蒸気タービン起動用ヘッダ部６ａから再熱蒸気タービンプラント２の高圧タービン９へ、またヘッダ２０の蒸気タービン起動用ヘッダ部２０ａから再熱蒸気タービンプラント２の中圧タービン２３へ供給される。
【００５５】
この場合においても、第３系列の排熱回収ボイラ３−３から発生する蒸気は蒸気タービン起動用ヘッダ部６ａから工場プロセス１１−１に対し蒸気供給を行っているが、工場プロセス１１−２、１１−３については蒸気タービン排気が工場プロセス用ヘッダ部に流れないので、プロセス蒸気は供給されない。
【００５６】
なお、工場プロセス１１−１は第１の実施形態のように２つ系列から蒸気を供給する場合よりも蒸気量は少ないので、各工場プロセス１１−１の内部負荷に優先順位を付けるなどの考慮をする必要があろう。
【００５７】
その後の運転は第１の実施の形態と同様にして時刻Ａから時刻Ｇまで、図示しないガスタービンおよび排熱回収ボイラの制御装置で制御される。そして、排熱回収ボイラ３−２の蒸気温度・圧力が排熱回収ボイラ３−３と同じになると、ヘッダ分離弁２７−１〜２７−３が開くので、工場プロセス１１−２、１１−３にも蒸気が供給される。
【００５８】
このように、第２の実施の形態によれば、第２系列目の排熱回収ボイラ３−２を、それぞれバイパス分離弁２８−１、２８−２、２８−３を備えた起動用バイパスライン２９−１、２９−２、２９−３により接続したので、第１系列目の排熱回収ボイラ３が定期点検などで蒸気発生ができない場合でも、ヘッダ連絡弁１９−２を閉じ、バイパス分離弁２８を備えたバイパスライン２９を開けることで第２系列目の排熱回収ボイラ３の蒸気を再熱蒸気タービンプラント２に導くことが可能になり、コージェネレーションプラントのさらなる運用性の向上を図ることができる。
【００５９】
なお、この第２の実施の形態では、各蒸気ヘッダの蒸気タービン起動用ヘッダ部６ａ、１４ａ、２０ａに起動用バイパスライン２９を介して接続される系列は第２系列としたが、第２系列の代わりに第３系列を接続しても良くあるいは、第２系列および第３系列の双方を接続するようにしても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ヘッダ分離弁２７によって蒸気ヘッダを蒸気タービン起動用ヘッダ部と工場プロセス用ヘッダ部とに一時的に分離することができるので、再熱蒸気タービンプラント２の起動時、それに最適な蒸気圧力、温度の蒸気を供給することができ、蒸気タービン起動時の高圧排気温度の上昇やロータの熱応力を防ぐとともに、羽根の強度等を十分安全なレベルに保つことができる。
【００６１】
しかも、再熱蒸気タービンの起動用に選ばれた系列の排熱回収ボイラ以外の系列は通常運転を継続できるため、常時蒸気を必要とする工場プロセスへの蒸気供給をそれほど阻害することなく、再熱蒸気タービンの起動を行うことができる。
【００６２】
また本発明の採用によりコージェネレーションプラントとして、蒸気利用効率向上による大きな経済性向上効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】起動時の一例を示すタイムチャート。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す構成図。
【図４】従来技術の構成図。
【図５】高圧タービン排気部の温度説明図。
【図６】高圧タービン排気部圧力と温度の関係説明図。
【符号の説明】
１…ガスタービンプラント、２…再熱蒸気タービンプラント、３…排熱回収ボイラ、４…ヘッダ連絡管、５…ヘッダ連絡弁、６…主蒸気ヘッダ、６ａ…蒸気タービン起動用ヘッダ部、６ｂ…工場プロセス用ヘッダ部、７…主蒸気管、８…蒸気加減弁、９…高圧タービン、１０・・・プロセス蒸気供給管、１１…工場プロセス、１２…低温再熱逆止弁、１３…低温再熱管、１４…低温再熱蒸気ヘッダ、１４ａ…蒸気タービン起動用ヘッダ部、１４ｂ…工場プロセス用ヘッダ部、１５…ヘッダ連絡弁、１６…ヘッダ連絡管、１７…再熱器、２０…高温再熱蒸気ヘッダ、２０ａ…蒸気タービン起動用ヘッダ部、２０ｂ…工場プロセス用ヘッダ部、２１…高温再熱管、２２…インターセプト弁、２３…中圧タービン、２４…低圧タービン、２５…復水器、２６…発電機、２７…ヘッダ分離弁、２８…バイパス分離弁、２９…起動用蒸気バイパスライン。

Claims (6)

1. ガスタービンの排熱を回収する排熱回収ボイラを複数系列設置し、この排熱回収ボイラの主蒸気を主蒸気ヘッダおよび主蒸気管を通して高圧タービンに導き、この高圧タービンの排気を低温再熱蒸気ヘッダおよび低温再熱管を通して前記排熱回収ボイラの再熱器に導き、この再熱器で再熱された高温再熱蒸気を高温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱管を通して中圧蒸気タービンに導き、且つ前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダから工場プロセス部に蒸気を導くように構成したコージェネレーションプラントにおいて、
   前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダをヘッダ分離弁により蒸気タービン起動用ヘッダ部と工場プロセス用ヘッダ部とに分離可能にし、且つ蒸気タービン起動用ヘッダ部に対し複数列の排熱回収ボイラのうちの少なくとも１系列を接続し、工場プロセス用ヘッダ部に対して残りの系列の排熱回収ボイラを接続したことを特徴とするコージェネレーションプラント。
2. 前記蒸気タービン起動用ヘッダ部と複数系列の排熱回収ボイラとの間をそれぞれ蒸気タービンの起動に先だって開くバイパス分離弁を備えたバイパスラインで接続し、このうち少なくとも一つの系列の排熱回収ボイラの蒸気を再熱蒸気タービンプラントに導くように構成したことを特徴とする請求項１記載のコージェネレーションプラント。
3. 前記ガスタービンおよび排熱回収ボイラに代えてボイラを設けたことを特徴とする請求項１または２記載のコージェネレーションプラント。
4. ガスタービンの排熱を回収する排熱回収ボイラを複数系列設置し、この排熱回収ボイラの主蒸気を主蒸気ヘッダおよび主蒸気管を通して高圧タービンに導き、この高圧タービンの排気を低温再熱蒸気ヘッダおよび低温再熱管を通して前記排熱回収ボイラの再熱器に導き、この再熱器で再熱された高温再熱蒸気を高温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱管を介して中圧蒸気タービンに導き、且つ前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダから工場プロセス部に蒸気を導くように構成したコージェネレーションプラントの起動方法において、
   前記主蒸気ヘッダ、低温再熱蒸気ヘッダおよび高温再熱蒸気ヘッダをヘッダ分離弁により蒸気タービン起動用ヘッダ部と工場プロセス用ヘッダ部とに分離可能にし、且つ蒸気タービン起動用ヘッダ部に対し複数列の排熱回収ボイラのうちの少なくとも１系列を接続し、工場プロセス用ヘッダ部に対して残りの系列の排熱回収ボイラを接続し、蒸気タービン起動時に前記ヘッダ分離弁を閉めて蒸気タービン起動用ヘッダ部に接続される系列の排熱回収ボイラを蒸気タービンの要求する圧力、温度の蒸気条件まで下げるように制御し、蒸気タービン起動完了後は当該系列の排熱回収ボイラを他の系列のヘッダの蒸気圧力、温度まで上昇させるように制御し、温度圧力が同じになったことを確認してこのヘッダ分離弁を開けて多系列の多軸コンバインドサイクル運用するようにしたことを特徴とするコージェネレーションプラントの起動方法。
5. 再熱蒸気タービンプラントの起動時に要求する蒸気の温度、圧力の昇温、昇圧スケジュールは蒸気タービンの起動前の温度状態に応じて決められる熱応力を考慮した起動方法に従って決められたものであることを特徴とする請求項４記載のコージェネレーションプラントの起動方法。
6. 前記ガスタービンおよび排熱回収ボイラに代えてボイラを設けたことを特徴とする請求項４または５記載のコージェネレーションプラントの起動方法。

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