JP2999081B2 - コンバインドサイクルプラント - Google Patents
コンバインドサイクルプラントInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン蒸気ター
ビンコンバインドプラントのガスタービンに使用されて
いる燃焼器の冷却に関する。
ビンコンバインドプラントのガスタービンに使用されて
いる燃焼器の冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のガスタービン燃焼器の空気
冷却システムの一例を示す系統図である。ガスタービン
は、千数百度の燃焼ガスを作動流体として使用する内燃
機関であり、使用される材料の信頼性を増すために空気
による冷却が行なわれている。コンプレッサ（１）で大
気圧より加圧された空気の大部分は、燃焼器（２）の中
に導かれ燃料の燃焼用空気として使用される。そして、
燃料の発熱反応により千数百度の燃焼ガスが生成され
る。したがって燃焼器（２）を形成する材料はそのまま
ではガス温度と同一の温度まで加熱されて溶融する可能
性がある。そこでコンプレッサ（１）で加圧された空気
の１部によって燃焼器（２）の外表面を冷却し、燃焼器
の温度を下げて溶融を防止するとともに、信頼性の確保
に努めている。なお図３中（３）はガスタービン、（１
９）は発電機である。
冷却システムの一例を示す系統図である。ガスタービン
は、千数百度の燃焼ガスを作動流体として使用する内燃
機関であり、使用される材料の信頼性を増すために空気
による冷却が行なわれている。コンプレッサ（１）で大
気圧より加圧された空気の大部分は、燃焼器（２）の中
に導かれ燃料の燃焼用空気として使用される。そして、
燃料の発熱反応により千数百度の燃焼ガスが生成され
る。したがって燃焼器（２）を形成する材料はそのまま
ではガス温度と同一の温度まで加熱されて溶融する可能
性がある。そこでコンプレッサ（１）で加圧された空気
の１部によって燃焼器（２）の外表面を冷却し、燃焼器
の温度を下げて溶融を防止するとともに、信頼性の確保
に努めている。なお図３中（３）はガスタービン、（１
９）は発電機である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの燃焼温
度の高温化に伴い、燃焼に供されるコンプレッサ圧縮空
気の割合が増大する一方、ガスタービン構成機器のうち
燃焼器，動・静翼，タービンディスク等，冷却を必要と
する部分が増加しているので、コンプレッサから抽気す
るのみでは冷却用空気を賄いきれず、外部から冷却媒体
（例えば水，蒸気，空気等）を供給することが不可欠と
なってきている。
度の高温化に伴い、燃焼に供されるコンプレッサ圧縮空
気の割合が増大する一方、ガスタービン構成機器のうち
燃焼器，動・静翼，タービンディスク等，冷却を必要と
する部分が増加しているので、コンプレッサから抽気す
るのみでは冷却用空気を賄いきれず、外部から冷却媒体
（例えば水，蒸気，空気等）を供給することが不可欠と
なってきている。
【０００４】ところで最近のガスタービンは、蒸気サイ
クルを結合したコンバインドプラントの構成機器の一部
として使用される機会が多く、そのような場合には蒸気
サイクルから蒸気を冷却媒体として供給することができ
る。すなわち蒸気サイクルから蒸気を取り、燃焼器等を
冷却する蒸気として使用することになるが、燃焼器の器
内圧力や燃焼器を冷却して自らは加熱された蒸気の高い
温度等を考えると、その蒸気を蒸気サイクル中のどこか
ら得てどこへ戻すかが重要な問題になる。
クルを結合したコンバインドプラントの構成機器の一部
として使用される機会が多く、そのような場合には蒸気
サイクルから蒸気を冷却媒体として供給することができ
る。すなわち蒸気サイクルから蒸気を取り、燃焼器等を
冷却する蒸気として使用することになるが、燃焼器の器
内圧力や燃焼器を冷却して自らは加熱された蒸気の高い
温度等を考えると、その蒸気を蒸気サイクル中のどこか
ら得てどこへ戻すかが重要な問題になる。
【０００５】図４は、冷却媒体として蒸気を使用する場
合容易に考えられる冷却システムの一例を示す系統図で
ある。図中（１）は空気圧縮機，（２）は燃焼器，
（３）はガスタービン，（４）は排熱回収ボイラ，
（５）は高圧過熱器，（６）は再熱器，（７）は高圧蒸
発器，（８）は高圧節炭器，（９）は中圧過熱器，（１
０）は低圧過熱器，（１１）は中圧蒸発器，（１２）は
中圧ドラム，（１３）は高・中圧節炭器，（１４）は低
圧蒸発器，（１５）は低圧節炭器，（１６）は高圧蒸気
タービン，（１７）は中圧蒸気タービン，（１８）は低
圧蒸気タービン，（１９）はガスタービン発電機，（２
０）は蒸気タービン発電機をそれぞれ示す。
合容易に考えられる冷却システムの一例を示す系統図で
ある。図中（１）は空気圧縮機，（２）は燃焼器，
（３）はガスタービン，（４）は排熱回収ボイラ，
（５）は高圧過熱器，（６）は再熱器，（７）は高圧蒸
発器，（８）は高圧節炭器，（９）は中圧過熱器，（１
０）は低圧過熱器，（１１）は中圧蒸発器，（１２）は
中圧ドラム，（１３）は高・中圧節炭器，（１４）は低
圧蒸発器，（１５）は低圧節炭器，（１６）は高圧蒸気
タービン，（１７）は中圧蒸気タービン，（１８）は低
圧蒸気タービン，（１９）はガスタービン発電機，（２
０）は蒸気タービン発電機をそれぞれ示す。
【０００６】図４では、コンバインドプラントの再熱蒸
気システムの高圧タービン（１６）の高圧排気蒸気の一
部を、冷却蒸気としてガスタービンの燃焼器（２）に導
き、冷却媒体とし使用する。そして加熱されて高温にな
った蒸気は、圧力・温度の両条件とも適した中圧タービ
ン（１７）の中間段に導入され、中圧および低圧タービ
ン（１８）の駆動エネルギーの一部として使用される。
気システムの高圧タービン（１６）の高圧排気蒸気の一
部を、冷却蒸気としてガスタービンの燃焼器（２）に導
き、冷却媒体とし使用する。そして加熱されて高温にな
った蒸気は、圧力・温度の両条件とも適した中圧タービ
ン（１７）の中間段に導入され、中圧および低圧タービ
ン（１８）の駆動エネルギーの一部として使用される。
【０００７】しかしながら、図４に示されるような冷却
システムの場合、中圧タービン（１７）の中間段におい
ては、再熱蒸気が既に仕事をして温度的にも下がった状
態にあり、高圧排気温度との温度差も大きくないので、
冷却媒体の効果としては十分でない。
システムの場合、中圧タービン（１７）の中間段におい
ては、再熱蒸気が既に仕事をして温度的にも下がった状
態にあり、高圧排気温度との温度差も大きくないので、
冷却媒体の効果としては十分でない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の課題
を解決するために、 ガスタービンの排ガスを熱源とす
る排ガスボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆
動するものにおいて、前記排ガスボイラの中圧ドラムか
ら中圧過熱器に至る蒸気の一部を分岐して前記ガスター
ビンの燃焼器の冷却に使用し、冷却後の前記蒸気を再熱
蒸気系統に回収することを特徴とするコンバインドサイ
クルプラントを提案するものである。また、本発明は、
前記において、前記中圧過熱器からの蒸気は再熱器
の上流に連接されることを特徴とするコンバインドサイ
クルプラントを提案するものである。 更にまた、本発明
は、前記において、前記再熱蒸気系統からの蒸気を
中圧蒸気タービンに導入することを特徴とするコンバイ
ンドサイクルプラントを提案するものである。
を解決するために、 ガスタービンの排ガスを熱源とす
る排ガスボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆
動するものにおいて、前記排ガスボイラの中圧ドラムか
ら中圧過熱器に至る蒸気の一部を分岐して前記ガスター
ビンの燃焼器の冷却に使用し、冷却後の前記蒸気を再熱
蒸気系統に回収することを特徴とするコンバインドサイ
クルプラントを提案するものである。また、本発明は、
前記において、前記中圧過熱器からの蒸気は再熱器
の上流に連接されることを特徴とするコンバインドサイ
クルプラントを提案するものである。 更にまた、本発明
は、前記において、前記再熱蒸気系統からの蒸気を
中圧蒸気タービンに導入することを特徴とするコンバイ
ンドサイクルプラントを提案するものである。
【０００９】
【作用】本発明の前記においては、ガスタービン燃焼
器の冷却を蒸気で行い、かつ、このための冷却媒体とし
て中圧ドラムの蒸気を使用するので、燃焼器の器内圧力
以上という圧力条件を満足する他の抽気源よりも低温の
蒸気を冷却蒸気として供給でき、高い冷却効果が得られ
る。そして、冷却媒体として使用して加熱された蒸気を
再熱蒸気系統に導入するので、熱エネルギーが回収さ
れ、プラント効率が向上する。また、中圧ドラムの圧力
を必要に応じて冷却系統の圧力損失に見合うよう設定す
れば、圧力損失によるエネルギー損失を最低限に抑え
て、蒸気タービンの出力ゲインを大きく確保することが
できる。本発明の前記においては、前記ガスタービン
燃焼器の冷却用として分岐された 中圧ドラムからの蒸気
の残部は、中圧過熱器を経て再熱器の上流に連接されて
後流に供給される。また、本発明の前記においては、
前記ガスタービン燃焼器を冷却した冷却蒸気は、再熱蒸
気系統を経て中圧蒸気タービンに導入されて所定の仕事
を行う。
器の冷却を蒸気で行い、かつ、このための冷却媒体とし
て中圧ドラムの蒸気を使用するので、燃焼器の器内圧力
以上という圧力条件を満足する他の抽気源よりも低温の
蒸気を冷却蒸気として供給でき、高い冷却効果が得られ
る。そして、冷却媒体として使用して加熱された蒸気を
再熱蒸気系統に導入するので、熱エネルギーが回収さ
れ、プラント効率が向上する。また、中圧ドラムの圧力
を必要に応じて冷却系統の圧力損失に見合うよう設定す
れば、圧力損失によるエネルギー損失を最低限に抑え
て、蒸気タービンの出力ゲインを大きく確保することが
できる。本発明の前記においては、前記ガスタービン
燃焼器の冷却用として分岐された 中圧ドラムからの蒸気
の残部は、中圧過熱器を経て再熱器の上流に連接されて
後流に供給される。また、本発明の前記においては、
前記ガスタービン燃焼器を冷却した冷却蒸気は、再熱蒸
気系統を経て中圧蒸気タービンに導入されて所定の仕事
を行う。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す系統図であ
る。この図において、前記図４により説明したシステム
と同様の部分については、冗長になるのを避けるため、
同一の符号を付け詳しい説明を省く。
る。この図において、前記図４により説明したシステム
と同様の部分については、冗長になるのを避けるため、
同一の符号を付け詳しい説明を省く。
【００１１】本実施例においては、ガスタービン燃焼器
（２）の冷却用蒸気として、コンバインドプラントの再
熱蒸気サイクルを構成する中圧ドラム（１２）で発生し
た蒸気を使用する。すなわち、燃焼器（２）の内圧は１
６〜１７ata であるから、それと適度な差圧を有する圧
力レベルが必要で、圧力は高圧排気よりも幾分高く、温
度は逆にかなり低い中圧ドラム（１２）の飽和蒸気（４
５ata ）を、燃焼器（２）の冷却用として抽気するので
ある。そして、その蒸気が蒸気サイクルの再熱蒸気温度
とほぼ等しくなるまで加熱されるように、燃焼器（２）
を冷却した後、再熱蒸気系統に戻し、排ガスボイラ
（４）の再熱器（６）から来た再熱蒸気と混合して中圧
蒸気タービン（１７）の入口に導入し、中圧蒸気タービ
ン（１７），更には低圧蒸気タービン（１８）を駆動す
るエネルギーの一部として使用する。これは、蒸気ター
ビンに蒸気を回収することにより出力を増強するのが目
的なので、中圧タービン（１７）の入口に蒸気を投入す
る方が中間段に投入するよりも大出力が得られるからで
ある。
（２）の冷却用蒸気として、コンバインドプラントの再
熱蒸気サイクルを構成する中圧ドラム（１２）で発生し
た蒸気を使用する。すなわち、燃焼器（２）の内圧は１
６〜１７ata であるから、それと適度な差圧を有する圧
力レベルが必要で、圧力は高圧排気よりも幾分高く、温
度は逆にかなり低い中圧ドラム（１２）の飽和蒸気（４
５ata ）を、燃焼器（２）の冷却用として抽気するので
ある。そして、その蒸気が蒸気サイクルの再熱蒸気温度
とほぼ等しくなるまで加熱されるように、燃焼器（２）
を冷却した後、再熱蒸気系統に戻し、排ガスボイラ
（４）の再熱器（６）から来た再熱蒸気と混合して中圧
蒸気タービン（１７）の入口に導入し、中圧蒸気タービ
ン（１７），更には低圧蒸気タービン（１８）を駆動す
るエネルギーの一部として使用する。これは、蒸気ター
ビンに蒸気を回収することにより出力を増強するのが目
的なので、中圧タービン（１７）の入口に蒸気を投入す
る方が中間段に投入するよりも大出力が得られるからで
ある。
【００１２】前記のように本実施例では、燃焼器（２）
の冷却用媒体として中圧ドラム（１２）の蒸気を使用す
るので、圧力条件（燃焼器（２）の器内圧力以上）を満
足する他の抽気源よりも低温の蒸気を冷却蒸気として供
給でき、高い冷却効果が得られる。もし高圧蒸気タービ
ン（１６）の出口排気から冷却蒸気をとった場合、冷却
蒸気系の圧損次第では、中圧タービン（１７）の入口で
はなく中間段に戻す必要が生じるが、その場合は、主流
との温度差の関係で、燃焼器冷却後の加熱蒸気の温度が
低く制約される。しかし本実施例では中圧ドラム（１
２）から抽気するので、高い冷却効果が得られるのであ
る。
の冷却用媒体として中圧ドラム（１２）の蒸気を使用す
るので、圧力条件（燃焼器（２）の器内圧力以上）を満
足する他の抽気源よりも低温の蒸気を冷却蒸気として供
給でき、高い冷却効果が得られる。もし高圧蒸気タービ
ン（１６）の出口排気から冷却蒸気をとった場合、冷却
蒸気系の圧損次第では、中圧タービン（１７）の入口で
はなく中間段に戻す必要が生じるが、その場合は、主流
との温度差の関係で、燃焼器冷却後の加熱蒸気の温度が
低く制約される。しかし本実施例では中圧ドラム（１
２）から抽気するので、高い冷却効果が得られるのであ
る。
【００１３】次に図２は本発明の第２実施例を示す系統
図である。この図においても、前記と同様の部分につい
ては、同一の符号を付け詳しい説明を省略する。
図である。この図においても、前記と同様の部分につい
ては、同一の符号を付け詳しい説明を省略する。
【００１４】本実施例においては、中圧ドラム（１２）
出口の中圧過熱器（９）に至る蒸気ラインに圧力調整弁
（２１）が設けられている。したがって、ガスタービン
燃焼器（２）を冷却する冷却蒸気系統の圧力損失が大き
くて圧力差が十分に得難い場合でも、この圧力調整弁
（２１）を調節することによって、中圧ドラム（１２）
の器内圧力を高め、必要な差圧を確保することができ
る。
出口の中圧過熱器（９）に至る蒸気ラインに圧力調整弁
（２１）が設けられている。したがって、ガスタービン
燃焼器（２）を冷却する冷却蒸気系統の圧力損失が大き
くて圧力差が十分に得難い場合でも、この圧力調整弁
（２１）を調節することによって、中圧ドラム（１２）
の器内圧力を高め、必要な差圧を確保することができ
る。
【００１５】このようにして、冷却媒体として高圧ター
ビン（１６）の排気よりも望ましい低い温度で、かつ再
熱蒸気系統に戻すに十分な差圧を有し、更に絶対圧力と
しても燃焼器器内圧力より十分高い蒸気を、抽気するこ
とができる。そしてエネルギー的にも損失を最少限に抑
えた冷却システムとすることができる。
ビン（１６）の排気よりも望ましい低い温度で、かつ再
熱蒸気系統に戻すに十分な差圧を有し、更に絶対圧力と
しても燃焼器器内圧力より十分高い蒸気を、抽気するこ
とができる。そしてエネルギー的にも損失を最少限に抑
えた冷却システムとすることができる。
【００１６】
【発明の効果】本願の発明においては、低い温度の蒸気
を燃焼器の冷却蒸気として供給することにより、燃焼器
の冷却効果を高め、ガスタービンの燃焼温度の高温化に
必要な燃焼用空気を十分確保できるので、コンバインド
サイクルプラントの高効率化に必要なガスタービンの高
温化が容易に達成される。また、少ない冷却蒸気で効率
の良い冷却効果が得られ、更に系統圧損に見合った圧力
に調整して絞り損失を減少させることにより、エネルギ
ー損失を低減させることができる。
を燃焼器の冷却蒸気として供給することにより、燃焼器
の冷却効果を高め、ガスタービンの燃焼温度の高温化に
必要な燃焼用空気を十分確保できるので、コンバインド
サイクルプラントの高効率化に必要なガスタービンの高
温化が容易に達成される。また、少ない冷却蒸気で効率
の良い冷却効果が得られ、更に系統圧損に見合った圧力
に調整して絞り損失を減少させることにより、エネルギ
ー損失を低減させることができる。
【図１】図１は本発明の第１実施例を示す系統図であ
る。
る。
【図２】図２は本発明の第２実施例を示す系統図であ
る。
る。
【図３】図３は従来のガスタービン燃焼器の空気冷却シ
ステムの一例を示す系統図である。
ステムの一例を示す系統図である。
【図４】図４は冷却媒体として蒸気を使用する場合容易
に考えられる冷却システムの一例を示す系統図である。
に考えられる冷却システムの一例を示す系統図である。
（１） 空気圧縮機 （２） 燃焼器 （３） ガスタービン （４） 排熱回収ボイラ （５） 高圧過熱器 （６） 再熱器 （７） 高圧蒸発器 （８） 高圧節炭器 （９） 中圧過熱器 （１０） 低圧過熱器 （１１） 中圧蒸発器 （１２） 中圧ドラム （１３） 高・中圧節炭器 （１４） 低圧蒸発器 （１５） 低圧節炭器 （１６） 高圧蒸気タービン （１７） 中圧蒸気タービン （１８） 低圧蒸気タービン （１９） ガスタービン発電機 （２０） 蒸気タービン発電機 （２１） 中圧ドラム圧力調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 F01N 3/30 F02C 7/16
Claims (3)
- 【請求項１】 ガスタービンの排ガスを熱源とする排ガ
スボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動する
ものにおいて、前記排ガスボイラの中圧ドラムから中圧
過熱器に至る蒸気の一部を分岐して前記ガスタービンの
燃焼器の冷却に使用し、冷却後の前記蒸気を再熱蒸気系
統に回収することを特徴とするコンバインドサイクルプ
ラント。 - 【請求項２】 前記中圧過熱器からの蒸気は再熱器の上
流に連接されることを特徴とする請求項１に記載のコン
バインドサイクルプラント。 - 【請求項３】 前記再熱蒸気系統からの蒸気を中圧蒸気
タービンに導入することを特徴とする請求項１に記載の
コンバインドサイクルプラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32537092A JP2999081B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | コンバインドサイクルプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32537092A JP2999081B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | コンバインドサイクルプラント |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11043349A Division JP3133034B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | コンバインドサイクルプラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173616A JPH06173616A (ja) | 1994-06-21 |
| JP2999081B2 true JP2999081B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=18176080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32537092A Expired - Fee Related JP2999081B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | コンバインドサイクルプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2999081B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3500020B2 (ja) * | 1996-11-29 | 2004-02-23 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気冷却ガスタービンシステム |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP32537092A patent/JP2999081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06173616A (ja) | 1994-06-21 |
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