JP2585328B2 - コンバインドプラントの運転方法、および同装置 - Google Patents

コンバインドプラントの運転方法、および同装置

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    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数台のガスタービンと、上記ガスタービ
ンの排ガスを熱源として発生させた蒸気で駆動される1
台の蒸気タービンとを設けたコンバインドプラントの運
転方法、及び運転装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、一般に、多軸形コンバインドプラントの蒸気タ
ービンにおいては、部分負荷時に蒸気タービン加減弁を
絞つて前圧制御する運用をしており、部分負荷時のプラ
ント効率低下がみられた。
特に、ガスタービン台数切替運用の際、ガスタービン
運転台数が少ない場合には、排熱回収ボイラ蒸発量が少
ない為、加減弁絞り損失が大きくなるという欠点があつ
た。なお、この種の技術に関しては火力原子力入門講座
「複合発電」の第V項「トータル制御」が公知である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
多軸形コンバインドプラントでは、複数台のガスター
ビン、及び、これと同数の排熱回収ボイラ並びに1台の
蒸気タービンから構成され、ベース負荷運転では全ての
ガスタービンが運転され、全ての排熱回収ボイラの発生
蒸気が蒸気タービンへ導入される。
ここで、多軸形コンバインドの部分負荷運転は、ガス
タービン効率及びガスタービン排ガス温度に係る蒸気サ
イクル効率から、ガスタービン均等部分負荷運転より
も、ガスタービン台数切替運転が採用されるのが一般的
である。
即ち、例えば、ガスタービン2台+蒸気タービン1台
のコンバインドプラントにおいて、50%負荷をとるの
に、(イ)ガスタービン1台停止した運用(ガスタービ
ン台数切替運転)が、(ロ)ガスタービン2台を50%負
荷とする運用(ガスタービン均等負荷運転)よりも優先
される。
この場合、ガスタービン台数を2台から1台へ減らす
ので、蒸気を発生している排熱回収ボイラも1台とな
る。これは、蒸気タービンにとつては定格の1/2の蒸気
量が流入していることになる為、蒸気圧力も1/2とな
る。
すなわち、運転している排熱回収ボイラは、蒸発量は
100%流量、蒸気圧力は50%圧力となる為排熱回収ボイ
ラの蒸発量あるいは、主蒸気管内の流速は概略2倍(蒸
気圧力が1/2となる為、蒸気比容積が約2倍となる。)
となり、配管エロージヨン発生の虞れがあつた。
一方、このような不具合を防止する為、蒸気タービン
加減弁を絞つて蒸気圧力を確保する運用も行なわれてい
るが、蒸気タービン加減弁個数については、特にガスタ
ービン台数とは無関係に設定されており、加減弁サイズ
や配置上の制約条件から決定されているのが一般的であ
り、ガスタービン台数よりも少ない個数とされている。
このように、ガスタービンの設置台数よりも少ない個
数の加減弁を設けた場合、プラントの部分負荷運転時に
は、蒸気タービン加減弁絞り運転される為、加減弁絞り
損失が大きくなり、蒸気タービン内部効率低下に伴いプ
ラント効率も低下するという問題があつた。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、プラ
ント部分負荷運転時に蒸気圧力が低下するのを防止する
と共に、配管エロージョン等が発生するのを防止でき、
また蒸気タービン加減弁の絞り損失を低減して、プラン
ト効率の低下を防ぐコンバインドプラントの運転方法を
提供することにあり、他の目的は、上記方法を的確に実
施し得るコンバインドプラントの運転装置を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
多軸形コンバインドプラントの部分負荷時のプラント
効率向上については、蒸気タービン加減弁絞り損失を軽
減することが重要であり、これは、多軸形コンバインド
プラントの部分負荷運用が、ガスタービン台数切替運転
にて実現されることを考慮すれば、蒸気タービン加減弁
個数をガスタービン台数に合わせ、ガスタービン運転台
数に合わせた台数の蒸気タービン加減弁台数を運用する
ことにより達成される。
即ち、本発明においては、予め、蒸気タービンにガス
タービンの台数と同様の数からなるN個の加減弁を設け
ておき、それらをガスタービンのうち、n台のガスター
ビンの運転時、前記N個の加減弁中のn個を全開運用す
ると共に、残りの加減弁を全閉運用する。
〔作用〕
多軸コンバインドプラントが部分負荷運転時にガスタ
ービン台数切替運転する場合、上述の如く、ガスタービ
ン台数と同数の蒸気タービン加減弁を設けると共に、そ
のガスタービンの運転台数に等しい数の蒸気タービン加
減弁を全開運用するので、蒸気圧力が低下するのを防止
でき、従来技術のような蒸気圧低下に伴う蒸発器や蒸気
配管部の高流速化によるエロージョンや振動子などが発
生するのを防止できる。しかも、加減弁を絞ることが不
要になり、加減弁絞り損失が大きくなるのを低減でき
る。
従って、部分負荷運転時のプラント効率を高く保持す
ることができる。
〔実施例〕 第1図は本発明に係る運転方法を実施する為に構成し
た、本発明に係る運転装置の1実施例の系統図である。
本例においては2台のガスタービン1a,1bが設けら
れ、それぞれ発電機4a,4bを駆動している。上記それぞ
れのガスタービン1a,1bの高温排ガス5a,5bを熱源とする
2個の排熱回収ボイラ2a,2bが設けられている。
上記2個の排熱回収ボイラ2a,2bそれぞれの蒸気管6a,
6bで発生された高温高圧の蒸気は主蒸気管7で合流す
る。
合流した蒸気は、並列に設けられた2個の加減弁8a,8
bを介して、作動蒸気として蒸気タービン3に供給さ
れ、該蒸気タービン3は発電機4cを駆動する。9は復水
器、10は復水ポンプである。
本実施例において、ガスタービンの設置個数は2個、
加減弁の設置個数も2個である。本発明を実施する場
合、ガスタービンN個(Nは2以上の整数)であれば、
加減弁の設置個数もN個とする。
第2図は、本実施例における加減弁の開閉操作を実線
で描き、従来例における加減弁の開閉操作を破線で描い
た説明図表である。
本実施例においては、第1図について説明したように
2個の加減弁8a,8bを設けてあるが、従来例(破線)で
は1個しか加減弁が設けられていない。
1台のガスタービンが運転されたとき、従来例では1
個の加減弁を中間開度とした(図示の点A)。本例にお
いては、2個の内の1個の加減弁8aを全開にする(図示
の点B)。従って、本実施例では、1台のガスタービン
の運転時、1個の加減弁8aを全開すると共に、他の加減
弁8bを全閉とするようにしている。
図示の点Cにおいて2台目のガスタービンを起動し、
図示の点Dで定格運転となるように出力を上げてゆく場
合、従来例(破線)においては、中間開度(A)にして
いた1個の加減弁の開度を、矢印Eの如く上げてゆく。
本例においては点Cでもう1個の加減弁8bを開き始
め、矢印Fの如く開度を上げてゆく。
2台のガスタービンを定格運転しているときは、従来
例、実施例ともに、図示の点Gの如く全弁全開とする。
第3図は上記の操作における主蒸気圧力を示した図表
で、実線は実施例、破線は従来例である。本第3図から
理解されるごとく、第2図において2台目のガスタービ
ンの出力上昇に伴つて加減弁を徐開する場合、主蒸気圧
力を一定(定格圧力)な保つように加減弁開度を制御す
る。従って、本実施例では、加減弁8aの全開時、2台目
のガスタービンの運転に伴い、もう1個の加減弁8bを徐
開して全開するようにしている。
第4図は、前述の操作に伴う蒸気タービン内部効率の
変化を示し、実線は実施例を、破線は従来例を、それぞ
れ表わしている。
ハツチングを付して示した部分が、本発明の適用によ
る内部効率の向上を表わしている。
〔発明の効果〕
本発明の運転方法によれば、コンバインドプラントに
おける部分負荷時のプラント効率を向上せしめることが
出来る。例えば50%負荷時においては、ガスタービン1
台を運転しているとき、従来技術では蒸気タービン加減
弁を絞り運用していたのに比して、本発明によれば蒸気
加減弁を全開運用する。このため、蒸気タービン内部効
率は2〜3%の向上が期待される。
コンバインドプラントにおけるガスタービンと蒸気タ
ービンとの出力比を2対1と仮定すれば、前述の蒸気タ
ービン内部効率の向上が、プラント全体の向上に及ぼす
影響は(2〜3)×1/3=0.7〜1%相当の考えられる。
また、本発明の運転装置によれば、部分負荷時、運転し
ているガスタービンと同数の蒸気タービン加減弁を全開
するので、上記運転方法を的確に実施し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る運転装置の1実施例を備えたコン
バインドプラントの系統図である。 第2図乃至第4図は、本発明方法の実施例と従来例とを
対比した図表であつて、横軸は共通してガスタービンの
運転台数を示している。第2図は縦軸に加減弁開度をと
り、第3図は縦軸に主蒸気圧力をとり、第4図は縦軸に
蒸気タービン内部効率をとつた図表である。 1a,1b……ガスタービン、2a,2b……排熱回収ボイラ、3
……蒸気タービン、4a,4b,4c……発電機、7……主蒸気
管、8a,8b……蒸気タービン加減弁。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】N台のガスタービンと、上記N台のガスタ
    ービンそれぞれの排ガスを熱源とするN個の排熱回収ボ
    イラと、加熱弁を有し、かつ上記N個の排熱回収ボイラ
    で発生する蒸気を作動蒸気とする1台の蒸気タービンと
    を設けた多軸形コンバインドプラントにおいて、予め、
    蒸気タービンにガスタービンの台数と同様の数からなる
    N個の加減弁を設けておき、前記N台のガスタービンの
    うち、n台のガスタービンの運転時、前記N個の加減弁
    のn個を全開運用すると共に、残りの加減弁を全閉運用
    することを特徴とするコンバインドプラントの運転方
    法。 ただし、Nは2以上の整数、nは1以上の整数である。
  2. 【請求項2】前記N台のガスタービンのうち、n台のガ
    スタービンの運転からN台のガスタービンに切替運転す
    るとき、前記N個の加減弁のn個の全開運用と残りの加
    減弁の全閉運用状態から、残りの加減弁を次第に除開す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のコン
    バインドプラントの運転方法。
  3. 【請求項3】N台のガスタービンと、上記N台のガスタ
    ービンそれぞれの排ガスを熱源とするN個の排熱回収ボ
    イラと、加熱弁を有し、かつ上記N個の排熱回収ボイラ
    で発生する蒸気を作動蒸気とする1台の蒸気タービンと
    を設けた多軸形コンバインドプラントにおいて、前記N
    個の非熱回収ボイラからの作動蒸気を合流させる主蒸気
    管を配管すると共に、その主蒸気管と1台の蒸気タービ
    ンとの間に、 主蒸気管からの作動蒸気を蒸気タービンに供給し得るN
    個の加減弁を並列に設け、かつN台のガスタービンのう
    ち、n台のガスタービンの運転時、前記N個の加減弁の
    n個を全開運用すると共に、残りの加減弁を全閉運用す
    る加減弁制御手段を有することを特徴とするコンバイン
    ドプラントの運転装置。
  4. 【請求項4】前記加減弁制御手段は、前記N台のガスタ
    ービンのうち、n台のガスタービンの運転からN台のガ
    スタービンに切替運転するとき、前記N個の加減弁のn
    個の全開運用と残りの加減弁の全閉運用との状態から、
    残りの加減弁を次第に除開することを特徴とする特許請
    求の範囲第3項に記載のコンバインドプラントの運転装
    置。
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JP2724941B2 (ja) * 1992-06-17 1998-03-09 株式会社日立製作所 排気再燃コンバインドプラント及び該プラントの運転制御方法
JP2013079580A (ja) * 2011-09-30 2013-05-02 Toshiba Corp コンバインド発電設備の運転方法及びコンバインド発電設備

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JPS6069219A (ja) * 1983-09-26 1985-04-19 Toshiba Corp ボイラ給水ポンプ駆動用タービンの制御装置
JPH0680285B2 (ja) * 1985-03-20 1994-10-12 三菱重工業株式会社 蒸気タ−ビン制御装置

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