JP2014084847A - Combined cycle plant, its stopping method, and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを備えているコンバインドサイクルプラント、及びその停止方法、及びその制御装置に関する。 The present invention relates to a combined cycle plant including a gas turbine and a steam turbine, a stopping method thereof, and a control device thereof.
コンバインドサイクルプラントでは、例えば、高圧蒸気タービンと中圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンを備え、高圧蒸気タービンから排気された蒸気を排熱回収ボイラーに設けた再熱器で再度加熱し、この蒸気で中圧及び低圧蒸気タービンを駆動するように構成される（特許文献１参照）。この種のコンバインドサイクルプラントでは、高圧蒸気タービンと中圧蒸気タービンとが再熱蒸気ラインで接続され、高圧主蒸気ラインと再熱蒸気ラインとが高圧タービンバイパスラインで接続され、再熱蒸気ラインの途中の部分と復水器とは、中圧タービンバイパスラインで接続されている。 In a combined cycle plant, for example, a high-pressure steam turbine, an intermediate-pressure steam turbine, and a low-pressure steam turbine are provided, and the steam exhausted from the high-pressure steam turbine is heated again by a reheater provided in the exhaust heat recovery boiler, It is comprised so that a pressure and a low pressure steam turbine may be driven (refer patent document 1). In this type of combined cycle plant, a high-pressure steam turbine and an intermediate-pressure steam turbine are connected by a reheat steam line, and a high-pressure main steam line and a reheat steam line are connected by a high-pressure turbine bypass line. The middle part and the condenser are connected by a medium pressure turbine bypass line.
上記コンバインドサイクルプラントを停止するにあたり、一般に、排熱回収ボイラーに設けられた高圧ドラム、中圧ドラム及び低圧ドラムを高めの圧力に保持しておくことが好ましい。その理由は、次回にプラントを起動するときに必要な蒸気量を確保しておくことができるからである。 In order to stop the combined cycle plant, it is generally preferable to keep the high-pressure drum, the intermediate-pressure drum, and the low-pressure drum provided in the exhaust heat recovery boiler at a higher pressure. The reason is that it is possible to secure the amount of steam necessary for starting the plant next time.
具体的には、高圧主蒸気ラインの圧力が比較的高い圧力に保たれるよう、高圧蒸気タービンバイパスラインに設けられたバイパス弁の弁開度が制御され、再熱蒸気ラインの圧力も比較的高い圧力に保たれるよう、中圧タービンバイパスラインに設けられたバイパス弁の弁開度が制御される。 Specifically, the valve opening degree of the bypass valve provided in the high-pressure steam turbine bypass line is controlled so that the pressure of the high-pressure main steam line is maintained at a relatively high pressure, and the pressure of the reheat steam line is also relatively low. The valve opening degree of the bypass valve provided in the intermediate pressure turbine bypass line is controlled so as to be maintained at a high pressure.
ところで、このような停止方法を適用した場合、高圧蒸気タービンの入出力間（つまり高圧主蒸気の入口と出口との間）での圧力差が小さくなって、高圧蒸気タービンの仕事量が少なくなる結果、高圧蒸気タービンの最終段部分や再熱蒸気ラインの温度が上昇し、場合によっては、当該ラインの設計温度を超えることも考えられる。 By the way, when such a stopping method is applied, the pressure difference between the input and output of the high-pressure steam turbine (that is, between the inlet and outlet of the high-pressure main steam) becomes small, and the work of the high-pressure steam turbine decreases. As a result, the temperature of the final stage portion of the high-pressure steam turbine or the reheat steam line rises, and in some cases, the design temperature of the line may be exceeded.
その結果、高圧蒸気タービンの最終段部分が熱損傷したり、再熱蒸気ラインを形成する配管が熱損傷したり、配管と配管との間や、配管と弁との間に設けられているパッキン等が熱損傷したりする可能性がある。 As a result, the last stage part of the high-pressure steam turbine is thermally damaged, the piping forming the reheat steam line is thermally damaged, the packing provided between the piping and the piping and the valve is provided. May be damaged by heat.
そこで、本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを備えているコンバインドサイクルプラントを停止する過程において、高圧蒸気タービンの最終段部分や再熱蒸気ラインの熱損傷を避けることができる技術を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a technique capable of avoiding thermal damage to the final stage portion of the high-pressure steam turbine and the reheat steam line in the process of stopping the combined cycle plant including the gas turbine and the steam turbine. With the goal.
上記目的を達成するための発明の態様として、次の手段を提供する。なお本欄（「課題を解決するための手段」）において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を明らかにするものである。これらの符号を、発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The following means are provided as aspects of the invention for achieving the above object. In this column (“Means for Solving the Problems”), the reference numerals in parentheses attached to each component clarify the correspondence with the specific means described in the embodiments described later. These symbols should not be used to interpret the technical scope of the invention.
上記目的を達成するための発明の第一の態様としてのコンバインドサイクルプラント停止方法は、
ガスタービン（１０）と、
高圧ドラム（２２）、中圧ドラム（２４）、低圧ドラム（２８）、及び含再加熱部（２６）の再熱系統（４５）を有しガスタービン（１０）の排ガスを回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー（２０）と、
排熱回収ボイラー（２０）で発生した蒸気により駆動され、高圧蒸気タービン（３１）と中圧蒸気タービン（３２）と低圧蒸気タービン（３３）とを有する蒸気タービン（３０）と、
前記ガスタービン（１０）と前記蒸気タービン（３０）との少なくとも一方に連結された発電機（３４）と、
を備え、
前記高圧ドラム（２２）から発生する蒸気で前記高圧蒸気タービン（３１）を駆動し、該高圧蒸気タービン（３１）の排気蒸気と前記中圧ドラム（２３）から発生する蒸気とを合流させた蒸気を前記再加熱部（２６）に供給し、該再加熱部（２６）にて得られた再熱蒸気を前記中圧蒸気タービン（３２）に導いて該中圧蒸気タービン（３２）を駆動し、該中圧蒸気タービン（３２）の排気蒸気と前記低圧ドラム（２８）から発生する蒸気とを合流させた蒸気で前記低圧蒸気タービン（３３）を駆動するように構成されたコンバインドサイクルプラントを停止する際に、
前記ガスタービン（１０）を所定負荷まで低下させた後、前記高圧ドラム（２２）、前記中圧ドラム（２４）、前記低圧ドラム（２８）の圧力低下を抑制して前記蒸気タービン（３０）を停止させるコンバインドサイクルプラント停止方法において、
前記ガスタービン（１０）を所定負荷まで低下させた後、前記高圧蒸気タービン（３１）の熱落差不足による高圧蒸気タービン排気温度の上昇を抑制可能な低圧力（Ｐ１）を前記再熱系統の目標圧力にして、該目標圧力が維持されるよう該再熱系統の圧力を制御することを特徴とする。
A combined cycle plant stopping method as a first aspect of the invention for achieving the above object is as follows:
A gas turbine (10);
A high-pressure drum (22), an intermediate-pressure drum (24), a low-pressure drum (28), and a reheating system (45) including a reheating unit (26) have a reheat system (45) for collecting exhaust gas from the gas turbine (10) and An exhaust heat recovery boiler (20) to be generated;
A steam turbine (30) driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler (20) and having a high pressure steam turbine (31), an intermediate pressure steam turbine (32), and a low pressure steam turbine (33);
A generator (34) coupled to at least one of the gas turbine (10) and the steam turbine (30);
With
Steam obtained by driving the high-pressure steam turbine (31) with steam generated from the high-pressure drum (22) and combining the steam generated from the high-pressure steam turbine (31) and the steam generated from the intermediate-pressure drum (23). Is supplied to the reheating unit (26), and the reheat steam obtained in the reheating unit (26) is guided to the intermediate pressure steam turbine (32) to drive the intermediate pressure steam turbine (32). The combined cycle plant configured to drive the low-pressure steam turbine (33) with the steam obtained by combining the exhaust steam of the intermediate-pressure steam turbine (32) and the steam generated from the low-pressure drum (28) is stopped. When doing
After reducing the gas turbine (10) to a predetermined load, the steam turbine (30) is controlled by suppressing the pressure drop of the high pressure drum (22), the intermediate pressure drum (24), and the low pressure drum (28). In the combined cycle plant stopping method to stop,
After reducing the gas turbine (10) to a predetermined load, the target of the reheat system is a low pressure (P1) that can suppress an increase in exhaust gas temperature of the high-pressure steam turbine due to insufficient heat drop of the high-pressure steam turbine (31). The pressure of the reheat system is controlled so as to maintain the target pressure.
第二の態様としてのコンバインドサイクルプラント停止方法は、
前記第一の態様としてのコンバインドサイクルプラント停止方法において、
前記コンバインドサイクルプラントは、ガスタービン高温部（１２ａ）の冷却に前記中圧ドラム（２３）から発生する中圧蒸気を用いるＧＴ冷却蒸気系統（８１）を更に有し、前記ＧＴ冷却蒸気系統（８１）が前記再熱系統（４５）に合流される系統であり、
コンバインドサイクルプラントを停止する際に、圧力低下を許容しない系統である前記ＧＴ冷却蒸気系統（８１）を、前記再熱系統（４５）から切り離した後に、前記目標圧力が維持されるよう前記再熱系統（４５）の圧力を制御することを特徴とする。
The combined cycle plant stopping method as the second aspect is:
In the combined cycle plant stopping method as the first aspect,
The combined cycle plant further includes a GT cooling steam system (81) that uses intermediate pressure steam generated from the intermediate pressure drum (23) to cool the gas turbine high temperature section (12a), and the GT cooling steam system (81 ) Is a system joined to the reheat system (45),
When the combined cycle plant is stopped, the GT cooling steam system (81), which is a system that does not allow a pressure drop, is disconnected from the reheat system (45), and then the reheat is performed so that the target pressure is maintained. It is characterized by controlling the pressure of the system (45).
上記目的を達成するための発明の第三の態様としてのコンバインドサイクルプラントは、
ガスタービン（１０）と、
高圧ドラム（２２）、中圧ドラム（２４）、低圧ドラム（２８）、及び含再加熱部（２６）の再熱系統（４５）を有しガスタービン（１０）の排ガスを回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー（２０）と、
前記排熱回収ボイラー（２０）で発生した蒸気により駆動され、高圧蒸気タービン（３１）と中圧蒸気タービン（３２）と低圧蒸気タービン（３３）とを有する蒸気タービン（３０）と、
前記ガスタービン（１０）と前記蒸気タービン（３０）との少なくとも一方に連結された発電機（３４）と、
前記ガスタービン（１０）を所定負荷まで低下させた後、前記高圧ドラム（２２）、前記中圧ドラム（２４）、前記低圧ドラム（２８）の圧力低下を抑制して前記蒸気タービン（３０）を停止させる停止制御手段（１００）と、
を備えたコンバインドサイクルプラントにおいて、
前記停止制御手段（１００）は、前記高圧蒸気タービン（３１）の熱落差不足による高圧蒸気タービン排気温度の上昇を抑制可能な低圧力（Ｐ１）を前記再熱系統の目標圧力にして、該目標圧力が維持されるよう該再熱系統の圧力を制御して前記蒸気タービン（３０）を停止させることを特徴とする。
A combined cycle plant as a third aspect of the invention for achieving the above object is:
A gas turbine (10);
A high-pressure drum (22), an intermediate-pressure drum (24), a low-pressure drum (28), and a reheating system (45) including a reheating unit (26) have a reheat system (45) for collecting exhaust gas from the gas turbine (10) and An exhaust heat recovery boiler (20) to be generated;
A steam turbine (30) driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler (20) and having a high pressure steam turbine (31), an intermediate pressure steam turbine (32), and a low pressure steam turbine (33);
A generator (34) coupled to at least one of the gas turbine (10) and the steam turbine (30);
After reducing the gas turbine (10) to a predetermined load, the steam turbine (30) is controlled by suppressing the pressure drop of the high pressure drum (22), the intermediate pressure drum (24), and the low pressure drum (28). Stop control means (100) for stopping;
In a combined cycle plant with
The stop control means (100) sets a low pressure (P1) that can suppress an increase in exhaust gas temperature of the high-pressure steam turbine due to insufficient heat drop of the high-pressure steam turbine (31) as a target pressure of the reheat system, The steam turbine (30) is stopped by controlling the pressure of the reheat system so that the pressure is maintained.
第四の態様としてのコンバインドサイクルプラントは、
前記第三の態様としてのコンバインドサイクルプラントにおいて、
前記コンバインドサイクルプラントは、ガスタービン高温部（１２ａ）の冷却に前記中圧ドラム（２３）から発生する中圧蒸気を用いるＧＴ冷却蒸気系統（８１）を更に有し、前記ＧＴ冷却蒸気系統（８１）が前記再熱系統（４５）に合流される系統であり、
前記停止制御手段（１００ａ）は、コンバインドサイクルプラントを停止する際に、圧力低下を許容しない系統である前記ＧＴ冷却蒸気系統（８１）を、前記再熱系統（４５）から切り離した後に、前記目標圧力が維持されるよう前記再熱系統（４５）の圧力を制御することを特徴とする。
The combined cycle plant as the fourth aspect is:
In the combined cycle plant as the third aspect,
The combined cycle plant further includes a GT cooling steam system (81) that uses intermediate pressure steam generated from the intermediate pressure drum (23) to cool the gas turbine high temperature section (12a), and the GT cooling steam system (81 ) Is a system joined to the reheat system (45),
When stopping the combined cycle plant, the stop control means (100a) disconnects the GT cooling steam system (81), which is a system that does not allow a pressure drop, from the reheat system (45), and then The pressure of the reheat system (45) is controlled so that the pressure is maintained.
第一及び第三の態様によると、高圧蒸気タービン（３１）の熱落差不足による高圧蒸気タービン排気温度の上昇を抑制可能な低圧力（Ｐ１）を再熱系統（４５）の目標圧力にして、該目標圧力が維持されるよう該再熱系統（４５）の圧力を制御して蒸気タービン（３０）を停止させる。これにより、高圧蒸気タービン（３１）の入出力間での圧力差が大きくなって、高圧蒸気タービン（３１）の仕事量が多くなる結果、高圧蒸気タービン（３１）の最終段部分や再熱系統（４５）の温度上昇が抑制され、高圧蒸気タービン（３１）の最終段部分や再熱蒸気ラインの熱損傷を避けることができる。 According to the first and third aspects, the low pressure (P1) capable of suppressing the increase in the exhaust temperature of the high pressure steam turbine due to the lack of the heat drop of the high pressure steam turbine (31) is set as the target pressure of the reheat system (45), The steam turbine (30) is stopped by controlling the pressure of the reheat system (45) so that the target pressure is maintained. As a result, the pressure difference between the input and output of the high-pressure steam turbine (31) increases, and the amount of work of the high-pressure steam turbine (31) increases. As a result, the final stage portion and reheat system of the high-pressure steam turbine (31) are increased. The temperature rise of (45) is suppressed, and thermal damage to the final stage portion of the high-pressure steam turbine (31) and the reheat steam line can be avoided.
第二及び第四の態様によると、ココンバインドサイクルプラントを停止する際に、圧力低下を許容しない系統であるＧＴ冷却蒸気系統（８１）を、再熱系統（４５）から切り離した後に、前記目標圧力が維持されるよう再熱系統（４５）の圧力を制御するため、ＧＴ冷却蒸気系統（８１）は、その冷却機能を低下しない。一般にＧＴ冷却蒸気系統（８１）は、冷却機能の低下を避けるため、圧力低下を許容しない。もしも蒸気切り離しを行わずに再熱系統（４５）の圧力を上記低圧力に保持した状態で停止させた場合は、ＧＴ冷却蒸気系統（８１）の圧力も低下してしまい、その冷却機能を低下してしまうが、本発明によりその弊害が無くなる。 According to the second and fourth aspects, when the co-combined cycle plant is stopped, the GT cooling steam system (81) that is a system that does not allow a pressure drop is disconnected from the reheat system (45), and then the target Since the pressure of the reheat system (45) is controlled so that the pressure is maintained, the GT cooling steam system (81) does not deteriorate its cooling function. In general, the GT cooling steam system (81) does not allow a pressure drop in order to avoid a decrease in cooling function. If the pressure of the reheating system (45) is stopped while maintaining the low pressure without disconnecting the steam, the pressure of the GT cooling steam system (81) is also reduced, and the cooling function is lowered. However, the present invention eliminates the adverse effects.
第五の態様としてのコンバインドサイクルプラントの制御装置は、第三又は第四の前記停止制御手段（１００ｏｒ１００ａ）を備えたコンバインドサイクルプラントの制御装置である。 The control apparatus for a combined cycle plant according to a fifth aspect is a control apparatus for a combined cycle plant including the third or fourth stop control means (100 or 100a).
また、第六の態様としてのコンバインサイクルプラントの制御装置は、
高温高圧の燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、該蒸気で駆動する第一及び第二蒸気タービンと、該第二蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、を備え、前記排熱回収ボイラーは、前記燃焼ガスの熱により前記第一蒸気タービンに供給する第一蒸気を発生する第一蒸気発生部と、前記第一蒸気タービンから排気された蒸気を加熱する再加熱部と、を有し、前記排熱回収ボイラーの前記第一蒸気発生部と前記第一蒸気タービンとは、前記第一蒸気を該第一蒸気タービンに導く第一蒸気ラインで接続され、前記第一蒸気タービンと前記第二蒸気タービンとは、該第一蒸気タービンから排気された蒸気を前記排熱回収ボイラーの前記再加熱部を経て該第二蒸気タービンに導く再熱蒸気ラインで接続され、前記第一蒸気ラインと前記再熱蒸気ラインとは、第一バイパスラインで接続され、前記再熱蒸気ラインと前記復水器とは、第二バイパスラインで接続され、前記第一バイパスラインには、該第一バイパスラインを通る蒸気の流量を調節する第一バイパス弁が設けられ、前記第二バイパスラインには、該第二バイパスラインを通る蒸気の流量を調節する第二バイパス弁が設けられているコンバインドサイクルプラントの制御装置において、
プラント停止指令を受け付けて、前記ガスタービンに、該ガスタービンの出力を低下させるガスタービン出力制御部と、前記プラント停止指令を受けてから予め定めた第一時間経過以降、前記再熱蒸気ライン内の圧力が該第一時間経過時点における該再熱蒸気ライン内の想定圧力よりも低い予め定めた目標圧力以下を維持するよう、前記第二バイパス弁の弁開度を指示する第二タービンバイパス制御部と、前記プラント停止指令を受けてから前記第一時間よりも長い第二時間経過以降、該第二時間経過時点における前記第一蒸気ライン内の圧力より予め定めた圧力以上の目標圧力を定め、該第一蒸気ライン内の圧力が該目標圧力以下を維持するよう、前記第一バイパス弁の弁開度を指示する第一タービンバイパス制御部と、を有することを特徴とする。
Moreover, the control apparatus of the combine cycle plant as a 6th aspect is
A gas turbine driven by high-temperature and high-pressure combustion gas, an exhaust heat recovery boiler that generates steam by the heat of the combustion gas exhausted from the gas turbine, first and second steam turbines driven by the steam, and the second A condenser for returning the steam exhausted from the steam turbine to water, wherein the exhaust heat recovery boiler generates a first steam to be supplied to the first steam turbine by the heat of the combustion gas. And a reheating unit that heats the steam exhausted from the first steam turbine, wherein the first steam generation unit and the first steam turbine of the exhaust heat recovery boiler are the first steam The first steam turbine and the second steam turbine connect the steam exhausted from the first steam turbine to the reheat of the exhaust heat recovery boiler. Part The first steam line and the reheat steam line are connected by a first bypass line, and the reheat steam line and the condenser are connected to each other through the second steam turbine. Connected to the second bypass line, the first bypass line is provided with a first bypass valve for adjusting a flow rate of steam passing through the first bypass line, and the second bypass line includes the second bypass line. In a combined cycle plant control device provided with a second bypass valve for adjusting the flow rate of steam through the line,
A gas turbine output control unit that receives a plant stop command and reduces the output of the gas turbine to the gas turbine, and after a predetermined first time since the plant stop command has been received, in the reheat steam line 2nd turbine bypass control which instruct | indicates the valve opening degree of a said 2nd bypass valve so that the pressure of may maintain below the predetermined target pressure lower than the assumed pressure in this reheat steam line in the time of this 1st time passage And a target pressure that is equal to or higher than a predetermined pressure from the pressure in the first steam line at the time when the second time has elapsed after the elapse of a second time longer than the first time after receiving the plant stop command. A first turbine bypass control unit for instructing a valve opening degree of the first bypass valve so that the pressure in the first steam line is maintained below the target pressure. To.
当該制御装置では、第一蒸気ラインの圧力が第一バイパス弁により相対的に高めの目標圧力に維持されるのに対して、再熱蒸気ラインの圧力が第二バイパス弁により相対的に低めの目標圧力に維持される。しかも、当該制御装置では、再熱蒸気ラインの圧力が先に相対的に低めの目標圧力に維持され、その後、第一蒸気ラインの圧力が相対的に高めの目標圧力に維持される。よって、当該制御装置では、第一蒸気タービンの入出力間での圧力差が確実に大きくなり、第一蒸気タービンの仕事量が多くなる上に、再熱蒸気ラインの温度上昇を抑えることができる。 In this control device, the pressure in the first steam line is maintained at a relatively high target pressure by the first bypass valve, whereas the pressure in the reheat steam line is relatively lower by the second bypass valve. The target pressure is maintained. Moreover, in the control device, the pressure of the reheat steam line is first maintained at a relatively low target pressure, and then the pressure of the first steam line is maintained at a relatively high target pressure. Therefore, in the said control apparatus, the pressure difference between the input and output of a 1st steam turbine becomes large reliably, and also the work amount of a 1st steam turbine can increase, and it can suppress the temperature rise of a reheat steam line. .
なお、「第二時間経過時点における前記第一蒸気ライン内の圧力より予め定めた圧力以上の目標圧力」には、「第二時間経過時点における前記第一蒸気ライン内の圧力」も含まれる。 In addition, “the pressure in the first steam line when the second time has elapsed” includes “the target pressure that is higher than the pressure in the first steam line when the second time has elapsed”.
また、第七の態様としてのコンバインドサイクルプラントの制御装置は、
前記第六の態様としてのコンバインドサイクルプラントの制御装置において、
前記コンバインドサイクルプラントは、前記排熱回収ボイラーが、前記燃焼ガスの熱により前記第二蒸気タービンに供給する蒸気であって、前記第一蒸気よりも圧力の低い第二蒸気を発生する第二蒸気発生部を有し、前記第二蒸気発生部が、前記再熱蒸気ラインの前記再加熱部よりも上流側の部分と、第二蒸気ラインで接続され、前記第二蒸気ラインには、前記第二蒸気を前記ガスタービンの高温部を経てから前記再熱蒸気ラインの前記再加熱部よりも下流側の部分に戻す冷却用蒸気供給ラインが接続され、前記冷却用蒸気供給ラインの前記高温部より下流側の部分と前記復水器とが、冷却用蒸気逃しラインで接続され、前記冷却用蒸気供給ラインの前記冷却用蒸気逃しラインとの接続部よりも下流側部分に、該冷却用蒸気供給ラインを通ってきた蒸気の前記再熱加熱蒸気ラインへの流入を調節する冷却用蒸気回収弁が設けられ、前記冷却用蒸気逃しラインには、該冷却用蒸気逃しラインを通る蒸気の流量を調節する冷却用蒸気逃し弁が設けられており、
前記プラント停止指令を受けてから前記第一時間よりも短い第三時間経過以降、前記冷却用蒸気回収弁に対して全閉を指示する冷却用蒸気回収制御部と、前記プラント停止指令を受けてから前記第三時間経過以降、前記冷却用蒸気供給ライン内の圧力が予め定めた目標圧力を維持するよう、前記冷却用蒸気逃し弁を制御する冷却用蒸気逃し制御部と、を有してもよい。
Moreover, the control apparatus of the combined cycle plant as the seventh aspect is
In the control apparatus of the combined cycle plant as the sixth aspect,
In the combined cycle plant, the exhaust steam recovery steam that is supplied to the second steam turbine by the heat of the combustion gas, and generates second steam having a lower pressure than the first steam. A second steam generation unit connected to a portion of the reheat steam line upstream of the reheating unit with a second steam line, and the second steam line includes A cooling steam supply line is connected to return the two steams through the high temperature part of the gas turbine and then to the downstream side of the reheating part of the reheat steam line, from the high temperature part of the cooling steam supply line A downstream portion and the condenser are connected by a cooling steam escape line, and the cooling steam supply is supplied to the downstream portion of the cooling steam supply line connected to the cooling steam escape line. Through the line A cooling steam recovery valve for adjusting the flow of the incoming steam into the reheat heating steam line is provided, and the cooling steam escape line has a cooling steam for adjusting a flow rate of the steam passing through the cooling steam relief line There is a relief valve,
After the elapse of a third time shorter than the first time after receiving the plant stop command, a cooling steam recovery control unit that instructs the cooling steam recovery valve to fully close, and the plant stop command And after the third time elapses, a cooling steam relief control unit that controls the cooling steam relief valve so that the pressure in the cooling steam supply line maintains a predetermined target pressure. Good.
当該制御装置では、冷却用蒸気供給ラインを備えているコンバインドサイクルプラントであっても、第一バイパス弁及び第二バイパス弁の制御に先立ち、冷却用蒸気供給ラインを再熱蒸気ラインから切り離すことになるので、上記の場合と同様に、第一バイパス弁及び第二バイパス弁を制御することで、再熱蒸気ラインの温度上昇を抑えることができる。 In the control apparatus, even in a combined cycle plant having a cooling steam supply line, the cooling steam supply line is disconnected from the reheat steam line prior to the control of the first bypass valve and the second bypass valve. Therefore, similarly to the above case, the temperature increase of the reheat steam line can be suppressed by controlling the first bypass valve and the second bypass valve.
また、第八の態様としてのコンバインドサイクルプラントの制御装置は、
第六又は第七の態様としての前記コンバインドサイクルプラントの制御装置において、
前記コンバインドサイクルプラントは、前記第一蒸気ラインに、該第一蒸気ラインを通ってきた蒸気の前記第一蒸気タービンへの流入量を調節する第一蒸気加減弁が設けられ、前記再加熱蒸気ラインに、該再加熱蒸気ラインを通ってきた蒸気の前記第二蒸気タービンへの流入量を調節する再熱蒸気加減弁が設けられており、
前記プラント停止指令を受けてから前記第二時間経過以降、前記第一蒸気タービンへの流入量が徐々に低下するよう、前記第一蒸気加減弁の弁開度を制御する第一蒸気加減制御部と、前記プラント停止指令を受けてから前記第二時間経過以降、前記第二蒸気タービンへの流入量が徐々に低下するよう、前記再熱蒸気加減弁の弁開度を制御する再熱蒸気加減制御部と、を有してもよい。
Moreover, the control apparatus of the combined cycle plant as the eighth aspect is
In the control apparatus for the combined cycle plant as the sixth or seventh aspect,
In the combined cycle plant, the first steam line is provided with a first steam control valve that adjusts an inflow amount of steam that has passed through the first steam line into the first steam turbine, and the reheat steam line In addition, a reheat steam control valve for adjusting the amount of steam that has passed through the reheat steam line into the second steam turbine is provided,
A first steam control unit that controls the valve opening degree of the first steam control valve so that the amount of inflow into the first steam turbine gradually decreases after the second time has elapsed since receiving the plant stop command. And the reheat steam moderation valve that controls the valve opening of the reheat steam moderation valve so that the flow rate into the second steam turbine gradually decreases after the second time has elapsed since receiving the plant stop command. And a control unit.
また、第九の態様としてのコンバインドサイクルプラントの制御装置は、
第六から第八のいずれかの前記コンバインドサイクルプラントの制御装置において、
前記ガスタービン出力制御部は、前記ガスタービンに対して、前記プラント停止指令を受け付けてから予め定めた第四時間経過するまでの間、該ガスタービンの出力を徐々に低下させ、該第四時間経過後から所定時間経過するまでの間、該ガスタービンの出力を維持させ、該所定時間経過後、再び該ガスタービンの出力を徐々に低下させ、前記第一時間及び前記第二時間は、前記第四時間以上であって、該第四時間に前記所定時間を加えた時間以下であってもよい。
Moreover, the control apparatus of the combined cycle plant as the ninth aspect is
In the control apparatus for the combined cycle plant according to any one of sixth to eighth,
The gas turbine output control unit gradually decreases the output of the gas turbine from the time when the gas turbine receives the plant stop command until a predetermined fourth time elapses. The output of the gas turbine is maintained until a predetermined time elapses after the elapse of time, and the output of the gas turbine is gradually decreased again after the elapse of the predetermined time. The first time and the second time are It may be not less than the fourth time and not more than the fourth time plus the predetermined time.
当該制御装置では、ガスタービン出力をある程度低下させてから、ガスタービン出力をしばらくの間維持しているので、各蒸気タービンの温度低下を抑制することができ、コンバインドサイクルプラントの再起動を比較的短時間で行うことができる。 In the control device, since the gas turbine output is maintained for a while after the gas turbine output is reduced to some extent, the temperature reduction of each steam turbine can be suppressed, and the restart of the combined cycle plant is relatively suppressed. It can be done in a short time.
本発明によると、ガスタービンと蒸気タービンとを備えているコンバインドサイクルプラントを停止する過程において、高圧蒸気タービンの最終段部分や再熱蒸気ラインの熱損傷を避けることができる技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the process of stopping the combined cycle plant provided with a gas turbine and a steam turbine, the technique which can avoid the thermal damage of the last stage part of a high pressure steam turbine and a reheat steam line is provided.
以下、本発明に係るコンバインドサイクルプラントの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, various embodiments of a combined cycle plant according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
「第一実施形態」
まず、本発明に係るコンバインドサイクルプラントの第一実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
"First embodiment"
First, a first embodiment of a combined cycle plant according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０から排気される排ガスの熱で蒸気を発生する排熱回収ボイラー２０と、排熱回収ボイラー２０からの蒸気で駆動される蒸気タービン３０（高圧蒸気タービン（第一蒸気タービン）３１、中圧蒸気タービン（第二蒸気タービン）３２及び低圧蒸気タービン３３）と、各タービン１０，３１，３２，３３の駆動で発電する発電機３４と、低圧蒸気タービン３３から排気された蒸気を水に戻す復水器３６と、これら各機器を制御する制御装置１００と、を備えている。なお、以下の説明の都合上、高圧蒸気タービン３１の定格圧力は１２ＭＰａで、中圧蒸気タービン３２の定格圧力は４ＭＰａで、低圧蒸気タービン３３の定格圧力は２ＭＰａであるとする。
As shown in FIG. 1, the combined cycle plant of the present embodiment includes a
ガスタービン１０は、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１１と、燃料ガスに圧縮空気を混合して燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器１２と、燃焼ガスにより駆動されるタービン１３と、燃焼器１２に供給する燃料流量を調節する燃料流量調節弁１４と、を備えている。
The
ガスタービン１０の燃焼器１２には、燃料供給源からの燃料を燃焼器１２に供給する燃料ラインが接続されている。この燃料ラインには、前述の燃料流量調節弁１４が設けられている。ガスタービン１０のタービン１３は、その排気口が排熱回収ボイラー２０と接続されている。
A fuel line that supplies fuel from a fuel supply source to the
排熱回収ボイラー２０は、高圧蒸気タービン３１に供給する高圧蒸気を発生する高圧蒸気発生部２１と、中圧蒸気タービン３２に供給する中圧蒸気を発生する中圧蒸気発生部２３と、低圧蒸気タービン３３に供給する低圧蒸気を発生する低圧蒸気発生部２７と、高圧蒸気タービン３１から排気された蒸気を加熱する再加熱部２６と、を備えている。高圧蒸気発生部２１は高圧ドラム２２を有し、中圧蒸気発生部２３は中圧ドラム２４を有し、低圧蒸気発生部２７は低圧ドラム２８を有している。中圧ドラム２４には、中圧ドラム２４内の圧力を検知する中圧ドラム圧力計２５が設けられている。
The exhaust
排熱回収ボイラー２０の高圧蒸気発生部２１と高圧蒸気タービン３１の蒸気入口とは、高圧蒸気を高圧蒸気タービン３１に導く高圧主蒸気ライン（第一蒸気ライン）４１で接続され、高圧蒸気タービン３１の蒸気出口と中圧蒸気タービン３２の蒸気入口とは、高圧蒸気タービン３１から排気された蒸気を排熱回収ボイラー２０の再加熱部２６を経て中圧蒸気タービン３２の蒸気入口に導く再熱蒸気ライン４５で接続され、排熱回収ボイラー２０の低圧蒸気発生部２７と低圧蒸気タービン３３の蒸気入口とは、低圧蒸気を低圧蒸気タービン３３に導く低圧主蒸気ライン（第二蒸気ライン）５１で接続されている。
The high
中圧蒸気タービン３２の蒸気出口と低圧蒸気タービン３３の蒸気入口とは、中圧タービン排気ライン５５で接続されている。低圧蒸気タービン３３の蒸気出口には、復水器３６が接続されている。この復水器３６には、復水を排熱回収ボイラー２０に導く給水ライン５９が接続されている。
The steam outlet of the intermediate
排熱回収ボイラー２０の中圧蒸気発生部２３と再熱蒸気ライン４５の再加熱部２６より上流側部分とは、中圧主蒸気ライン６１で接続され、高圧主蒸気ライン４１と再熱蒸気ライン４５の再加熱部２６より上流側部分とは、高圧タービンバイパスライン（第一バイパスライン）６５で接続されている。また、再熱蒸気ライン４５の再加熱部２６よりも下流側の部分は、復水器３６と中圧タービンバイパスライン（第二バイパルライン）７１で接続され、低圧主蒸気ライン５１は、復水器３６と低圧タービンバイパスライン７５で接続されている。
The intermediate pressure
高圧主蒸気ライン４１の高圧タービンバイパスライン６５との接続部よりも下流側には、高圧蒸気圧力計４４、高圧蒸気止め弁４２、及び高圧主蒸気加減弁４３が設けられている。
A high-pressure
高圧タービンバイパスライン６５には、高圧タービンバイパス弁（第一バイパス弁）６６と減温器６７とが設けられている。中圧主蒸気ライン６１には、中圧ドラム圧力調節弁６２が設けられている。
The high pressure
再熱蒸気ライン４５の中圧タービンバイパスライン７１との接続部よりも下流側には、再熱蒸気圧力計４９、再熱蒸気止め弁４６、及び再熱蒸気加減弁４７が設けられている。また、中圧タービンバイパスライン７１には、中圧タービンバイパス弁（第二バイパス弁）７２が設けられている。
A reheat
低圧主蒸気ライン５１の低圧タービンバイパスライン７５との接続部よりも下流側には、低圧蒸気圧力計５４、低圧蒸気止め弁５２、及び低圧主蒸気加減弁５３が設けられている。低圧タービンバイパスライン７５には、低圧タービンバイパス弁（第二バイパス弁）７６が設けられている。
A low-pressure
制御装置１００は、図２に示すように、各種データやプラント停止指令Ｓ等を受け付ける受付部１０１と、各種データを記憶しておく記憶部１０２と、ガスタービン１０の出力を制御するガスタービン出力制御部１０５と、高圧蒸気止め弁４２の開閉を制御する高圧蒸気止め制御部１１０と、高圧主蒸気加減弁４３の弁開度を制御する高圧主蒸気加減制御部１１５と、再熱蒸気止め弁４６の開閉を制御する再熱蒸気止め制御部１２０と、再熱蒸気加減弁４７の弁開度を制御する再熱蒸気加減制御部１２５と、低圧蒸気止め弁５２の開閉を制御する低圧蒸気止め制御部１３０と、低圧主蒸気加減弁５３の弁開度を制御する低圧主蒸気加減制御部１３５と、高圧タービンバイパス弁６６の弁開度を制御する高圧タービンバイパス制御部１４０と、中圧タービンバイパス弁７２の弁開度を制御する中圧タービンバイパス制御部１４５と、低圧タービンバイパス弁７６の弁開度を制御する低圧タービンバイパス制御部１５０と、中圧ドラム圧力調節弁６２の弁開度を制御する中圧ドラム圧力制御部１５５と、を有している。
As shown in FIG. 2, the
記憶部１０２には、コンバインドサイクルプラントの目標出力、プラント停止過程における各蒸気加減弁４３，４７，５３等の弁開度パターン、プラント停止過程における各ライン４１，４５，５１等の目標圧力の設定条件、中圧ドラム２４の目標圧力の設定条件等が予め記憶されている。これら、目標出力や弁開度パターン等は、外部から受付部１０１が受け付けて、記憶部１０２に記憶される。このため、目標出力や弁開度パターン等は、適宜、変更することができる。なお、弁開度パターンとは、時間経過に伴う弁開度の変化を示すものである。また、目標圧力の設定条件とは、いかなる時間帯のときにどのような圧力を目標圧力とするかを定めたものである。
The
ガスタービン出力制御部１０５は、燃料流量調節弁１４を、プラント停止過程における目標出力に見合う弁開度に制御する構成とされている。より詳しくは、記憶部１０２に記憶された目標出力（通常運転過程とプラント停止過程のそれぞれについての目標出力を有する）と、発電機３４に設けられている出力計３５で検知された出力との偏差に応じて、燃料流量調節弁１４の弁開度を制御するようになっている。
The gas turbine
ここで、記憶部１０２に記憶されているプラント停止過程における燃料流量調節弁１４の弁開度パターンは、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けた時点から、例えば、図３に示すように、ガスタービン出力が徐々に低下して、所定時間ａ（第一時間又は第四時間）後に、ガスタービン出力が定格出力の５０％になり、所定時間ａ後からさらに所定時間ｘ後までの間、ガスタービン出力が定格出力の５０％を維持し、その後、ガスタービン出力が０になるまで徐々に低下するように、燃料流量調節弁１４の弁開度を定めたパターンである。
Here, the valve opening pattern of the fuel flow
高圧主蒸気加減制御部１１５は、高圧主蒸気加減弁４３を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。
The high-pressure main
高圧蒸気止め制御部１１０は、高圧主蒸気加減制御部１１５からの出力が高圧主蒸気加減弁４３の弁開度０を示すタイミングで、又はこのタイミングの直前又は直後で、高圧蒸気止め弁４２に対して全閉を指示する構成とされる。
The high-pressure steam
再熱蒸気加減制御部１２５は、再熱蒸気加減弁４７を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。
The reheat
再熱蒸気止め制御部１２０は、再熱蒸気加減制御部１２５からの出力が再熱蒸気加減弁４７の弁開度０を示すタイミングで、又はこのタイミングの直前又は直後で、再熱蒸気止め弁４６に対して全閉を指示する構成とされる。
The reheat steam
低圧主蒸気加減制御部１３５は、低圧主蒸気加減弁５３を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。
The low-pressure main
低圧蒸気止め制御部１３０は、低圧主蒸気加減制御部１３５からの出力が低圧主蒸気加減弁５３の弁開度０を示すタイミングで、又はこのタイミングの直前又は直後で、低圧蒸気止め弁５２に対して全閉を指示する構成とされる。
The low pressure steam
ここで、記憶部１０２に記憶されている各蒸気加減弁４３，４７，５３の弁開度パターンは、いずれも、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ｂ（第二時間）経過した時点から、弁開度が０になるまで徐々に小さくなるように定めたパターンである。なお、所定時間ｂは、前述の所定時間ａよりも長い時間である。
Here, the valve opening patterns of the respective
高圧タービンバイパス制御部１４０は、高圧タービンバイパス弁６６を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。より詳しくは、記憶部１０２に記憶された高圧主蒸気ライン４１の目標圧力と、高圧蒸気圧力計４４で検知された高圧主蒸気ライン４１の圧力との偏差に応じて、高圧主蒸気ライン４１の圧力が目標圧力となるように、高圧タービンバイパス弁６６の弁開度を制御するようになっている。
The high-pressure turbine
具体的には、高圧タービンバイパス制御部１４０は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から所定時間ａ経過後に、その時点における高圧主蒸気ライン４１の圧力を記憶部１０２に記憶し目標圧力に設定する。
Specifically, the high-pressure turbine
中圧タービンバイパス制御部１４５は、高圧タービンバイパス制御部１４０と基本的に同様で、中圧タービンバイパス弁７２を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。より詳しくは、記憶部１０２に記憶された再熱蒸気ライン４５の目標圧力と、再熱蒸気圧力計４９で検知された再熱蒸気ライン４５の圧力との偏差に応じて、再熱蒸気ライン４５の圧力が目標圧力となるように、中圧タービンバイパス弁７２の弁開度を制御するようになっている。
The intermediate pressure turbine
ここで、記憶部１０２に記憶されている再熱蒸気ライン４５の目標圧力は、高圧蒸気タービン３１の熱落差不足による高圧蒸気タービン排気温度の上昇を抑制可能な低圧力Ｐ１である。この目標圧力は、プラント停止指令Ｓが出力されたときの再熱蒸気ライン４５の実際の圧力よりも確実に低い予め定めた圧力であって、このときの高圧主蒸気ライン４１に関する目標圧力との圧力差が予め定められた圧力差以上になると想定される圧力、例えば、ガスタービン１０の回転数が目的の回転数を維持できなくなった時点の再熱蒸気ライン４５の圧力（中圧蒸気タービン３２の定格圧力が４ＭＰａの場合、例えば、２．５ＭＰａ）である。
Here, the target pressure of the
低圧タービンバイパス制御部１５０は、高圧タービンバイパス制御部１４０と同様で、低圧タービンバイパス弁７６を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。より詳しくは、記憶部１０２に記憶された低圧主蒸気ライン５１の目標圧力と、低圧蒸気圧力計５４で検知された低圧主蒸気ライン５１の圧力との偏差に応じて、低圧主蒸気ライン５１の圧力が目標圧力となるように、低圧タービンバイパス弁７６の弁開度を制御するようになっている。
The low pressure turbine
具体的には、低圧タービンバイパス制御部１５０は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から所定時間ａ経過後に、その時点における低圧主蒸気ライン５１の圧力を記憶部１０２に記憶し目標圧力に設定する。
Specifically, the low-pressure turbine
中圧ドラム圧力制御部１５５は、中圧ドラム圧力調節弁６２を、プラント停止過程における弁開度パターンに見合うように制御する構成とされる。より詳しくは、記憶部１０２に記憶された中圧ドラム２４内の目標圧力と、中圧ドラム圧力計２５で検知された中圧ドラム２４内の圧力との偏差に応じて、中圧ドラム２４内の圧力が目標圧力となるように、中圧ドラム圧力調節弁６２の弁開度を制御するようになっている。
The intermediate pressure drum
具体的には、中圧ドラム圧力制御部１５５は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から所定時間ａ経過後に、その時点における中圧ドラム２４内の圧力を記憶部１０２に記憶し目標圧力に設定する。
Specifically, the intermediate pressure drum
なお、本実施形態の制御装置１００は、コンピュータで構成されており、制御装置１００の各部の処理は、いずれも、ハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置やメモリ等の記憶装置と、この記憶装置に記憶されているプログラムを実行するＣＰＵとを有して構成されている。
Note that the
次に、図３に従って、本実施形態のコンバインドサイクルプラントの停止過程における動作について説明する。 Next, the operation in the stop process of the combined cycle plant of the present embodiment will be described with reference to FIG.
制御装置１００の受付部１０１は、外部からプラント停止指令Ｓを受け付けると、このプラント停止指令Ｓを各制御部１０５，１１０，…に出力する。
When receiving the plant stop command S from the outside, the receiving
ガスタービン出力制御部１０５は、プラント停止指令Ｓを受け付けるまでは、記憶部１０２に記憶された通常運転過程における目標出力と、出力計３５で検知された出力との偏差に基づいて、燃料流量調節弁１４の弁開度を定め、これを出力する。
The gas turbine
ガスタービン出力制御部１０５は、プラント停止指令Ｓを受け付けると、記憶部１０２に記憶されたプラント停止過程における目標出力と、出力計３５で検知された出力との偏差に基づいて、燃料流量調節弁１４の弁開度を定め、これを出力する。この結果、ガスタービン出力は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から徐々に低下して、所定時間ａ後に、定格出力のほぼ５０％になり、所定時間ａ後からさらに所定時間ｘ後までの間、定格出力のほぼ５０％を維持し、その後、０になるまで徐々に低下する。なお、ここでは、所定時間ａ以降で維持されるガスタービン出力が定格出力のほぼ５０％であるが、例えば、４０％程度であっても、６０％程度であってもよい。
When the gas turbine
ガスタービン出力が徐々に低下すると、ガスタービン１０から排気される排ガスのエネルギーが徐々に小さくなるため、高圧主蒸気ライン４１の圧力及び再熱蒸気ライン４５の圧力、さらに各蒸気タービン３１，３２，３３の出力も徐々に低下する。
When the gas turbine output gradually decreases, the energy of the exhaust gas exhausted from the
中圧タービンバイパス制御部１４５は、再熱蒸気圧力計４９で検知された再熱蒸気ライン４５の圧力と、記憶部１０２に記憶されたプラント停止過程における再熱蒸気ライン４５の目標圧力との偏差に基づいて、中圧タービンバイパス弁７２の弁開度を定め、これを中圧タービンバイパス弁７２に出力する。
The intermediate pressure turbine
中圧タービンバイパス制御部１４５は、プラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ａ後、前述したように、そのときの再熱蒸気ライン４５の実際の圧力よりも確実に低い予め定めた圧力Ｐ１（中圧蒸気タービン３２の定格圧力が４ＭＰａの場合、例えば、２．５ＭＰａ）を目標圧力とする。この結果、制御装置１００の受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ａ経過時点から、中圧タービンバイパス弁７２が開き始める。
The intermediate pressure
中圧タービンバイパス弁７２が開き、再熱蒸気ライン４５から中圧タービンバイパスライン７１へ流れる蒸気の流量が多くなると、再熱蒸気ライン４５の圧力は、この時点における目標圧力まで低下した後、しばらくの間、この目標圧力が維持される。そして、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間（ａ＋ｘ）経過し、前述したように、ガスタービン出力が再び低下し始め、再熱蒸気ライン４５から中圧タービンバイパスライン７１へ蒸気を流さなくても、再熱蒸気ライン４５の圧力が目標圧力以下になると、中圧タービンバイパス弁７２は全閉となる。
When the intermediate pressure
中圧ドラム圧力制御部１５５は、中圧ドラム圧力計２５で検知された再熱蒸気ライン４５の圧力と、記憶部１０２に記憶されたプラント停止過程における再熱蒸気ライン４５の目標圧力との偏差に基づいて、中圧ドラム圧力調節弁６２の弁開度を定め、これを中圧ドラム圧力調節弁６２に出力する。
The intermediate pressure drum
この結果、制御装置１００の受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ａ経過時点から、中圧ドラム圧力調節弁６２はその弁開度が小さくなり、その後、一時的に弁開度が維持される。そして、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間（ａ＋ｘ）経過し、ガスタービン出力が再び低下し始めると、中圧ドラム圧力調節弁６２は全閉となる。
As a result, the intermediate pressure drum
なお、中圧ドラム２４の圧力は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から所定時間ａ経過後に、その時点における中圧ドラム２４内の圧力とされるため、高めの圧力に保持される。
Note that the pressure of the
各蒸気加減制御部１１５，１２５，１３５は、前述したように、記憶部１０２に記憶されている蒸気加減弁４３，４７，５３の弁開度パターンに従って、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ｂ経過した時点から、弁開度０になるまで時間経過に伴って徐々に小さくなる弁開度を出力する。この結果、各蒸気加減弁４３，４７，５３の弁開度は、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ｂ経過した時点から、徐々に小さくなり、最終的に０になる。
As described above, in each of the
このため、各蒸気タービン３１，３２，３３の出力は、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けた時点から徐々に低下しているが、プラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ｂ経過すると、その低下速度が速まる。
For this reason, although the output of each
高圧蒸気止め制御部１１０、再熱蒸気止め制御部１２０及び低圧蒸気止め制御部１３０の各開閉指示部１１１，１２１，１３１は、対応する蒸気加減制御部１１５，１２５，１３５の切替部１１９，１２９，１３９からの出力が蒸気加減弁４３，４７，５３の弁開度０を示すタイミングで、又はこのタイミングの直前又は直後で、対応する蒸気止め弁４２，４６，５２に対して全閉を指示する。この時点以降に蒸気タービン３０は停止する。
The open / close instruction units 111, 121, 131 of the high pressure steam
高圧タービンバイパス制御部１４０及び低圧タービンバイパス制御部１５０は、対応する蒸気圧力計４４，５４で検知された圧力と、記憶部１０２に記憶されたプラント停止過程における各蒸気ライン４１，５１の目標圧力との偏差に基づいて、対応するタービンバイパス弁６６，７６の弁開度を定め、これを対応するタービンバイパス弁６６，７６に出力する。
The high pressure turbine
次に、図４に従って、比較例としてのコンバインドサイクルプラントの停止過程における動作について説明する。 Next, the operation | movement in the stop process of the combined cycle plant as a comparative example is demonstrated according to FIG.
本比較例においても、制御装置が外部からプラント停止指令Ｓを受け付けると、ガスタービン出力は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から徐々に低下して、所定時間ａ後に、定格出力のほぼ５０％になり、所定時間ａ後からさらに所定時間ｘ後までの間、定格出力のほぼ５０％を維持し、その後、０になるまで徐々に低下する。ガスタービン出力が徐々に低下すると、高圧主蒸気ライン４１の圧力及び再熱蒸気ライン４５の圧力、さらに各蒸気タービン３１，３２，３３の出力も徐々に低下する。
Also in this comparative example, when the control device receives a plant stop command S from the outside, the gas turbine output gradually decreases from the time when the plant stop command S is received, and after a predetermined time a, approximately 50% of the rated output. From about a predetermined time a until after a predetermined time x, approximately 50% of the rated output is maintained, and then gradually decreases to zero. When the gas turbine output gradually decreases, the pressure of the high-pressure
さらに、制御装置１００が外部からプラント停止指令Ｓを受け付けると、プラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間ａ経過した時点の各蒸気ライン４１，４５，５１の実際の圧力を目標圧力に定め、この時点以降の各蒸気ライン４１，４５，５１の圧力がこの目標圧力になるよう、各タービンバイパス弁６６，７２，７６の弁開度を制御する。
Further, when the
この比較例では、再熱蒸気ライン４５の圧力が比較的高い圧力Ｐ２に維持され、高圧蒸気タービン３１の入出力間での圧力差ΔＰが比較的小さくなって、高圧蒸気タービン３１の仕事量が少なくなる結果、高圧蒸気タービンの最終段部分や再熱蒸気ライン４５の温度が上昇し、場合によっては、高圧蒸気タービンの最終段部分や再熱蒸気ライン４５の設計温度を超えることも考えられる。
In this comparative example, the pressure of the
一方、本実施形態では、再熱蒸気ライン４５の圧力が相対的に低い圧力Ｐ１に維持された後、高圧主蒸気ライン４１の圧力が維持されるため、高圧蒸気タービン３１の入出力間での圧力差ΔＰ１が比較例よりも確実に大きくなり、高圧蒸気タービン３１の仕事量が比較例よりも多くなる上に、高圧蒸気タービンの最終段部分や再熱蒸気ライン４５の温度上昇を抑えることができる。また、中圧ドラム２４内の圧力は、従来と同様に高めの圧力に保持されるため、排熱回収ボイラー２０の熱を無駄に捨てることなく、コンバインドサイクルプラントを停止させることができる。
On the other hand, in this embodiment, since the pressure of the high-pressure
したがって、本実施形態では、コンバインドサイクルプラントの停止過程において、高圧蒸気タービンの最終段部分や、再熱蒸気ライン４５を形成する配管や、配管と弁との間に設けられているパッキン等の熱損傷を避けることができる。
Therefore, in the present embodiment, in the shutdown process of the combined cycle plant, the heat of the final stage portion of the high-pressure steam turbine, the piping that forms the
「第二実施形態」
次に、本発明に係るコンバインドサイクルプラントの第二実施形態について、図５〜図７を用いて説明する。
"Second embodiment"
Next, 2nd embodiment of the combined cycle plant which concerns on this invention is described using FIGS.
本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、図５に示すように、第一実施形態のコンバインドサイクルプラントに、冷却用として中圧蒸気をガスタービン高温部１２ａに供給する冷却用蒸気供給ライン８１を追加したものである。また、第一実施形態のコンバインドサイクルプラントにおける制御装置１００に代えて、制御装置１００ａを有する。
As shown in FIG. 5, the combined cycle plant of the present embodiment has a cooling
ガスタービン１０の燃焼器１２は、燃料及び圧縮空気を受け入れてこれらを噴出する燃料供給器（不図示）と、燃料供給器から燃料及び圧縮空気が内部に噴射され、燃料ガスの燃焼領域を形成する燃焼筒（不図示）と、を有している。燃焼筒は、高温の燃焼ガスに晒されるため、焼損することがある。そこで、この実施形態では、ガスタービン高温部１２ａ、つまり燃焼器１２の燃焼筒の冷却用として、この燃焼筒の周面に中圧蒸気を供給している。
The
冷却用蒸気供給ライン８１の上流端は、中圧主蒸気ライン６１中の冷却用蒸気調節弁６２ａより上流側部分に接続され、冷却用蒸気供給ライン８１の下流端は、再熱蒸気ライン４５中の再加熱部２６よりも下流側で中圧タービンバイパスライン７１との接続部よりも上流側に接続されている。この冷却用蒸気供給ライン８１中で、このライン８１の途中に設けられているガスタービン高温部１２ａより下流側には、ここを流れる中圧蒸気を復水器３６に逃がす冷却用蒸気逃しライン８５が接続されている。
The upstream end of the cooling
冷却用蒸気供給ライン８１には、このライン８１中に設けられているガスタービン高温部１２ａの上流側と下流側との間の圧力差を検知する差圧計８３が設けられている。また、この冷却用蒸気供給ライン８１のガスタービン高温部１２ａより下流側で冷却用蒸気逃しライン８５との接続部より上流側には、冷却用蒸気圧力計８４が設けられている。さらに、この冷却用蒸気供給ライン８１の冷却用蒸気逃しライン８５との接続部より下流側には、冷却用蒸気回収弁８２が設けられている。冷却用蒸気逃しライン８５には、冷却用蒸気逃し弁８６が設けられている。
The cooling
本実施形態の制御装置１００ａは、図６に示すように、第一実施形態の制御装置１００とほぼ同様であるが、記憶部１０２に代えて記憶部１０２ａを有し、さらに、冷却用蒸気調節弁６２ａの弁開度を制御する冷却用蒸気圧力制御部１５５ａと、冷却用蒸気回収弁８２の開閉を制御する冷却用蒸気回収制御部１６０と、冷却用蒸気逃し弁８６の弁開度を制御する冷却用蒸気逃し制御部１６５と、を有している点が異なる。
As shown in FIG. 6, the
記憶部１０２ａには、記憶部１０２の記憶内容に加えて、プラント停止過程における各弁６２ａ，８２，８６等の弁開度パターン、プラント停止過程における各ライン８１，８５等の目標圧力の設定条件が予め記憶されている。また、ガスタービン高温部１２ａの上流側と下流側との間の目標差圧も記憶されている。
In the
次に、図７に従って、本実施形態のコンバインドサイクルプラントの停止過程における動作について説明する。 Next, the operation in the stopping process of the combined cycle plant of the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態においても、先に述べた第一実施形態及び比較例と同様、制御装置１００ａのガスタービン出力制御部１０５が外部からプラント停止指令Ｓを受け付けると、ガスタービン出力は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から徐々に低下して、所定時間ａ後に、定格出力のほぼ５０％になり、所定時間ａ後からさらに所定時間ｘ後までの間、定格出力のほぼ５０％を維持し、その後、０になるまで徐々に低下する。ガスタービン出力が徐々に低下すると、高圧主蒸気ライン４１の圧力及び再熱蒸気ライン４５の圧力、さらに各蒸気タービン３１，３２，３３の出力も徐々に低下する。
Also in the present embodiment, when the gas turbine
冷却用蒸気回収制御部１６０は、プラント停止指令Ｓを受け付けた時点から所定時間ａ経過後に、冷却用蒸気回収弁８２に対して弁開度０（全閉）を出力する。これにより、冷却用蒸気供給ライン８１は、再熱蒸気ライン４５から切り離される。
The cooling steam
冷却用蒸気逃し制御部１６５は、プラント停止指令Ｓを受け付けると、冷却用蒸気圧力計８４で検知された冷却用蒸気供給ライン８１の圧力と、プラント停止過程におけるこの冷却用蒸気供給ライン８１の目標圧力との偏差に基づいて、冷却用蒸気逃し弁８６の弁開度を出力する。この結果、冷却用蒸気逃し弁８６は、冷却用蒸気供給ライン８１の圧力を目標圧力に維持するために開き始める。
When the cooling steam
さらに、受付部１０１がプラント停止指令Ｓを受け付けてから所定時間（ａ＋ｘ）経過し、前述したように、ガスタービン出力が再び低下し始め、高圧主蒸気ライン４１及び再熱蒸気ライン４５の圧力の低下に伴って、中圧ドラム２４内の圧力がより低下し、中圧ドラム圧力計２５で検知された圧力が予め定められた最低圧力以下になると、冷却用蒸気圧力制御部１５５ａが冷却用蒸気調節弁６２ａに弁開度０（全閉）を出力する。この結果、冷却用蒸気調節弁６２ａは全閉となる。
Further, a predetermined time (a + x) has elapsed since the
以上、第２実施形態によると、コンバインドサイクルプラントを停止する際に、初めにＧＴ冷却蒸気系統８１を再熱系統４５から切り離しておく。これにより、再熱蒸気ライン４５は、第１実施形態と同様な配管形態となるので、再熱系統４５は、第１実施形態と同様に、その必要圧力を確保できる。そして、冷却用蒸気逃し弁８６が開くので、十分な冷却効果を得られるように、冷却用蒸気供給ライン８１の圧力を維持することができる。
As described above, according to the second embodiment, when the combined cycle plant is stopped, the GT
１０：ガスタービン
１２ａ：ガスタービン高温部
２０：排熱回収ボイラー
２２：高圧ドラム
２４：中圧ドラム
２６：再加熱部
２８：低圧ドラム
３０：蒸気タービン
３１：高圧蒸気タービン
３２：中圧蒸気タービン
３３：低圧蒸気タービン
４５：再熱系統
８１：冷却用蒸気供給ライン（ＧＴ冷却蒸気系統）
１００，１００ａ：制御装置（停止制御手段）
Ｐ１：低圧力
10:
100, 100a: Control device (stop control means)
P1: Low pressure
Claims (5)
高圧ドラム、中圧ドラム、低圧ドラム、及び含再加熱部の再熱系統を有しガスタービンの排ガスを回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
排熱回収ボイラーで発生した蒸気により駆動され、高圧蒸気タービンと中圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンとを有する蒸気タービンと、
前記ガスタービンと前記蒸気タービンとの少なくとも一方に連結された発電機と、
を備え、
前記高圧ドラムから発生する蒸気で前記高圧蒸気タービンを駆動し、該高圧蒸気タービンの排気蒸気と前記中圧ドラムから発生する蒸気とを合流させた蒸気を前記再加熱部に供給し、該再加熱部にて得られた再熱蒸気を前記中圧蒸気タービンに導いて該中圧蒸気タービンを駆動し、該中圧蒸気タービンの排気蒸気と前記低圧ドラムから発生する蒸気とを合流させた蒸気で前記低圧蒸気タービンを駆動するように構成されたコンバインドサイクルプラントを停止する際に、
前記ガスタービンを所定負荷まで低下させた後、前記高圧ドラム、前記中圧ドラム、前記低圧ドラムの圧力低下を抑制して前記蒸気タービンを停止させるコンバインドサイクルプラント停止方法において、
前記ガスタービンを所定負荷まで低下させた後、前記高圧蒸気タービンの熱落差不足による高圧蒸気タービン排気温度の上昇を抑制可能な低圧力を前記再熱系統の目標圧力にして、該目標圧力が維持されるよう該再熱系統の圧力を制御することを特徴とするコンバインドサイクルプラント停止方法。 A gas turbine,
A high-pressure drum, an intermediate-pressure drum, a low-pressure drum, and a reheat system including a reheating unit, and an exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust gas from a gas turbine and generates steam;
A steam turbine driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler and having a high pressure steam turbine, an intermediate pressure steam turbine, and a low pressure steam turbine;
A generator coupled to at least one of the gas turbine and the steam turbine;
With
The high-pressure steam turbine is driven by steam generated from the high-pressure drum, and steam obtained by joining the exhaust steam of the high-pressure steam turbine and steam generated from the intermediate-pressure drum is supplied to the reheating unit, and the reheating is performed. The reheated steam obtained in the section is guided to the intermediate pressure steam turbine to drive the intermediate pressure steam turbine, and the exhaust steam of the intermediate pressure steam turbine and the steam generated from the low pressure drum are joined together. When shutting down the combined cycle plant configured to drive the low pressure steam turbine,
In the combined cycle plant stop method of stopping the steam turbine by suppressing the pressure drop of the high pressure drum, the intermediate pressure drum, and the low pressure drum after reducing the gas turbine to a predetermined load,
After reducing the gas turbine to a predetermined load, a low pressure capable of suppressing an increase in the exhaust temperature of the high-pressure steam turbine due to insufficient heat drop of the high-pressure steam turbine is set as a target pressure of the reheat system, and the target pressure is maintained. A combined cycle plant shutdown method, characterized by controlling the pressure of the reheat system.
前記コンバインドサイクルプラントは、ガスタービン高温部の冷却に前記中圧ドラムから発生する中圧蒸気を用いるＧＴ冷却蒸気系統を更に有し、前記ＧＴ冷却蒸気系統が前記再熱系統に合流される系統であり、
コンバインドサイクルプラントを停止する際に、圧力低下を許容しない系統である前記ＧＴ冷却蒸気系統を、前記再熱系統から切り離した後に、前記目標圧力が維持されるよう前記再熱系統の圧力を制御することを特徴とするコンバインドサイクルプラント停止方法。 In the combined cycle plant stop method according to claim 1,
The combined cycle plant further includes a GT cooling steam system that uses an intermediate pressure steam generated from the intermediate pressure drum for cooling a high-temperature portion of the gas turbine, and the GT cooling steam system is a system that joins the reheat system. Yes,
When shutting down the combined cycle plant, after the GT cooling steam system, which is a system that does not allow a pressure drop, is disconnected from the reheat system, the pressure of the reheat system is controlled so that the target pressure is maintained. The combined cycle plant stop method characterized by the above-mentioned.
高圧ドラム、中圧ドラム、低圧ドラム、及び含再加熱部の再熱系統を有しガスタービンの排ガスを回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により駆動され、高圧蒸気タービンと中圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンとを有する蒸気タービンと、
前記ガスタービンと前記蒸気タービンとの少なくとも一方に連結された発電機と、
前記ガスタービンを所定負荷まで低下させた後、前記高圧ドラム、前記中圧ドラム、前記低圧ドラムの圧力低下を抑制して前記蒸気タービンを停止させる停止制御手段と、
を備えたコンバインドサイクルプラントにおいて、
前記停止制御手段は、前記高圧蒸気タービンの熱落差不足による高圧蒸気タービン排気温度の上昇を抑制可能な低圧力を前記再熱系統の目標圧力にして、該目標圧力が維持されるよう該再熱系統の圧力を制御して前記蒸気タービンを停止させることを特徴とするコンバインドサイクルプラント。 A gas turbine,
A high-pressure drum, an intermediate-pressure drum, a low-pressure drum, and a reheat system including a reheating unit, and an exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust gas from a gas turbine and generates steam;
A steam turbine driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler and having a high-pressure steam turbine, an intermediate-pressure steam turbine, and a low-pressure steam turbine;
A generator coupled to at least one of the gas turbine and the steam turbine;
A stop control means for stopping the steam turbine by reducing a pressure drop of the high-pressure drum, the intermediate-pressure drum, and the low-pressure drum after reducing the gas turbine to a predetermined load;
In a combined cycle plant with
The stop control means uses the low pressure capable of suppressing an increase in the exhaust temperature of the high-pressure steam turbine due to insufficient heat head of the high-pressure steam turbine as a target pressure of the reheat system so that the reheat is maintained. A combined cycle plant, wherein the steam turbine is stopped by controlling a system pressure.
前記コンバインドサイクルプラントは、ガスタービン高温部の冷却に前記中圧ドラムから発生する中圧蒸気を用いるＧＴ冷却蒸気系統を更に有し、前記ＧＴ冷却蒸気系統が前記再熱系統に合流される系統であり、
前記停止制御手段は、コンバインドサイクルプラントを停止する際に、圧力低下を許容しない系統である前記ＧＴ冷却蒸気系統を、前記再熱系統から切り離した後に、前記目標圧力が維持されるよう前記再熱系統の圧力を制御することを特徴とするコンバインドサイクルプラント。 In the combined cycle plant according to claim 3,
The combined cycle plant further includes a GT cooling steam system that uses an intermediate pressure steam generated from the intermediate pressure drum for cooling a high-temperature portion of the gas turbine, and the GT cooling steam system is a system that joins the reheat system. Yes,
When stopping the combined cycle plant, the stop control means disconnects the GT cooling steam system, which is a system that does not allow a pressure drop, from the reheat system, and then reheats the target pressure so that the target pressure is maintained. A combined cycle plant that controls the system pressure.
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