JP3133183B2 - コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービンプラントと
ガスタービンプラントとを組み合せたコンバインドサイ
クル発電プラントに係り、特にガスタービンからの排ガ
スを排熱回収ボイラで熱交換して蒸気タービンプラント
の復水および給水加熱を行なうようにした排熱回収型コ
ンバインドサイクル発電プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電力産業において、消費電力の増
加に伴い、プラント熱効率が優れたコンバインドサイク
ル発電プラントが脚光を浴びている。この発電プラント
は蒸気タービンプラントとガスタービンプラントとを組
み合せてコンバインドサイクル化したものである。

【０００３】コンバインドサイクル発電プラントは、新
設のガスタービンプラントと新設の蒸気タービンプラン
トとを組み合せる場合もあるが、立地条件、建設から据
付までの長期間を考慮すると、既に実績を多く積み重ね
た蒸気タービンプラントと新設のガスタービンプラント
とを巧みに組み合せて工期の短縮を図る、いわゆるリパ
ワリング発電プラントが一般的である。

【０００４】既に提唱されているこの種の発電プラント
は、既設の蒸気タービンプラントに新設のガスタービン
プラントを追設して組み合せ、コンバインドサイクル化
したもので、ガスタービンからの排ガスを排熱回収ボイ
ラで熱回収して主蒸気および再熱蒸気の一部を過熱させ
るとともに、排熱回収ボイラの排ガス出口側に低圧ガス
給水加熱器および高圧ガス給水加熱器を設置して蒸気タ
ービンプラントの復水や給水を加熱する排熱回収型コン
バインドサイクル発電プラントである。

【０００５】この発電プラントは、既設の蒸気タービン
プラントに新設のガスタービンプラントを追設してコン
バインドサイクル化することにより、ガスタービン排ガ
スを有効活用できるため、ボイラの燃料使用量を減少で
き、発電効率を向上させることができる。またガスター
ビンプラントを追設するため、発電所全体としての発電
電力量を増加させることができる。

【０００６】さらに、コンバインドサイクル発電プラン
トは既設の蒸気タービンプラントの改造が少なく、既設
の蒸気タービンプラントに隣接する追加のガスタービン
プラントは、先行的に据付工事等が可能なため、プラン
ト停止期間を短かくできる等の特徴を有する。そして、
近年の大幅な電力需要の伸びや電力需要の伸びに伴なう
各電力会社の電力予備率の急激な減少に対処するため
に、新たな発電設備の早急な立上げの必要性から、既設
蒸気タービンプラントのリパワリングは有効な手段の１
つと考えられている。

【０００７】従来の排熱回収型コンバインドサイクル発
電プラントの一例を図６に示す。

【０００８】このコンバインドサイクル発電プラント
は、既設の蒸気タービンプラント１にガスタービンプラ
ント２を追設してコンバインドサイクル化したものであ
る。

【０００９】蒸気タービンプラント１はボイラ３や蒸気
タービン４、各種熱交換器を順次接続して閉サイクルを
構成している。ボイラ３で発生した蒸気は、蒸気タービ
ン４のタービン高圧部５に導かれ、膨脹仕事をする。蒸
気タービン４のタービン高圧部５で仕事をした蒸気は、
ボイラ再熱器６と排熱回収ボイラ７の再熱器８に送られ
て再熱される。ボイラ再熱器６や排熱回収ボイラ７の再
熱器８で加熱された蒸気はボイラ３出口で再び合流し
て、蒸気タービン４のタービン中圧部９に導かれて仕事
をする。このタービン中圧部９で仕事をした蒸気は、続
いて蒸気タービン４のタービン低圧部１０に導かれ、こ
こでさらに仕事をした後、復水器１１に案内されて冷却
され復水となる。

【００１０】そして、蒸気タービン４の各部５，９，１
０で行なわれた仕事は、蒸気タービン軸端に連結された
タービン発電機１２を駆動し、この発電機１２により電
気エネルギに変えられる。

【００１１】一方、復水器１１で冷却され、凝縮された
復水は、復水ポンプ１３により復水器１１から復水給水
系に送出され、低圧給水加熱器１４と低圧（第１）ガス
給水加熱器（低圧ガスクーラ）１５で加熱されて脱気器
１６に送られ、ここで脱気される。脱気器１６で脱気さ
れた給水は、給水ポンプ１７により昇圧され、さらに高
圧給水加熱器１８と高圧（第２）ガス給水加熱器（高圧
ガスクーラ）１９により加熱された後、ボイラ３に供給
される。ボイラ３内では、節炭器２０にて給水の温度が
上昇し、蒸発器２１では蒸気となり、この蒸気がボイラ
過熱器２２と排熱回収ボイラ７の過熱器２３に送られ
る。ボイラ過熱器２２からの過熱蒸気と排熱回収ボイラ
７で過熱された蒸気はボイラ３出口で再び合流し主蒸気
となって、蒸気タービン４のタービン高圧部５に導かれ
る。

【００１２】また、追設されたガスタービンプラント２
はガスタービン２５部と排熱回収ボイラ７とを備え、開
放サイクルを構成している。

【００１３】ガスタービン２５は軸端にタービン発電機
２６を連結し、このタービン発電機２６を駆動させて電
気エネルギを発生させる一方、ガスタービン２５から排
出されるガスタービン排ガスを排熱回収ボイラ７に導
き、主蒸気や再熱蒸気の一部を過熱させる。排熱回収ボ
イラ７の排ガス出口側には排ガス熱を有効に利用するた
めに、高圧ガス給水加熱器１９や低圧ガス給水加熱器１
５が設置され、これらの給水加熱器１９や１５で給水や
復水と熱交換され、排ガスを従来プラント並の１００℃
前後に降下させてから煙突２７より大気へ放出してい
る。

【００１４】ガスタービンプラント２は、タービン排気
系統に排熱回収ボイラ７、高圧ガス給水加熱器１９およ
び低圧ガス給水加熱器１５が順次設置されるため、ガス
タービンプラント２を単独運転させることが不可能とな
り、蒸気タービンプラント１のボイラ３と協調を採った
運転が必要となる。

【００１５】ところで、排熱回収ボイラ７から送り出さ
れる主蒸気や再熱蒸気の温度は、排熱回収ボイラ７が蒸
気温度を制御する機能を持たないために、ガスタービン
２５の排ガス温度によってのみ決定される。また、ガス
タービン２５の排ガス温度はガスタービン２５の負荷に
よって決まるので、排熱回収ボイラ７から送り出される
主蒸気や再熱蒸気温度は、ガスタービン２５の負荷によ
って決定される。

【００１６】図６に示された排熱回収型コンバインドサ
イクル発電プラントの排熱回収ボイラ７で発生する主蒸
気および再熱蒸気の温度特性を図７に示す。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来のコンバインドサ
イクル発電プラントでは、図７からわかるように、ガス
タービン２５の部分負荷特性によって、ガスタービン２
５の排ガス温度は、定格負荷より低い負荷で高い温度と
なるため、主蒸気や再熱蒸気温度も定格負荷より低いガ
スタービンの負荷で高い温度となり、排熱回収ボイラ７
から送り出される主蒸気や再熱蒸気の温度が安定せず、
不安定となっていた。

【００１８】また、大気温度が変化した場合、ガスター
ビン２５の負荷が同一であっても、排熱回収ポイラ７か
ら送り出される主蒸気や再熱蒸気温度が異なり、コンバ
インドサイクル発電プラントを安定運転する上で支障が
ある。

【００１９】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、排熱回収ボイラから送り出される主蒸気や再
熱蒸気の温度を設定温度に維持し、安定したプラントの
運転を保証することができるコンバインドサイクル発電
プラントを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るコンバイン
ドサイクル発電プラントは、上述した課題を解決するた
めに、請求項１に記載したように、節炭器、蒸発器およ
び過熱器を備えたボイラ、高圧部、中圧部および低圧部
からなる蒸気タービン、復水給水系を備えた蒸気タービ
ンプラントと、ガスタービンを備えたガスタービンプラ
ントとを組み合せてコンバインドサイクル化する一方、
前記ガスタービンからのタービン排ガス系統に、過熱器
および再熱器を備えた排熱回収ボイラと、前記復水給水
系の給水を加熱する高圧ガス給水加熱器と、復水給水系
の復水を加熱する低圧ガス給水加熱器とをそれぞれ設置
したコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記
排熱回収ボイラの過熱器出口の蒸気温度を検出する温度
検出器と、前記ボイラ内の節炭器下流側から分岐して上
記排熱回収ボイラの過熱器とを結ぶ配管の途中に設けら
れ、上記排熱回収ボイラの過熱器へ供給される主蒸気流
量を制御する主蒸気流量調節弁と、前記温度検出器から
の温度検出信号を入力して、前記排熱回収ボイラの過熱
器出口蒸気温度が設定値になるように、前記主蒸気流量
調節弁の弁制御を行なう弁制御装置とを有するものであ
る。

【００２１】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、請求
項２に記載したように、排熱回収ボイラに組み込まれる
過熱器を上流側過熱器と下流側過熱器とに分割し、分割
された過熱器間に供給される給水の流量を制御する主蒸
気減温用給水流量調節弁を設ける一方、この給水流量調
節弁を弁制御する弁制御装置を設け、この弁制御装置は
過熱器出口蒸気温度検出器からの温度検出信号を入力し
て、過熱器出口蒸気温度が設定値となるように給水流量
調節弁の弁制御を行なうように設定したものである。

【００２２】さらに、本発明に係るコンバインドサイク
ル発電プラントは、上述した課題を解決するために、請
求項３に記載したように、節炭器、蒸発器、過熱器およ
び再熱器を備えたボイラ、高圧部、中圧部および低圧部
からなる蒸気タービン、復水給水系を備えた蒸気タービ
ンプラントと、ガスタービンを備えたガスタービンプラ
ントとを組み合せてコンバインドサイクル化する一方、
前記ガスタービンからのタービン排ガス系統に、過熱器
および再熱器を備えた排熱回収ボイラと、前記復水給水
系の給水を加熱する高圧ガス給水加熱器と、復水給水系
の復水を加熱する低圧ガス給水加熱器とをそれぞれ設置
したコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記
排熱回収ボイラの再熱器出口の蒸気温度を検出する温度
検出器と、蒸気タービン高圧部出口と上記排熱回収ボイ
ラの再熱器とを結ぶ配管の途中に設けられ、上記排熱回
収ボイラの再熱器へ供給される再熱蒸気流量を制御する
再熱蒸気流量調節弁と、前記温度検出器からの温度検出
信号を入力して、前記排熱回収ボイラの再熱器出口の蒸
気温度が設定値となるように、前記再熱蒸気流量調節弁
の弁制御を行なう弁制御装置とを有するものである。

【００２３】さらにまた、本発明に係るコンバインドサ
イクル発電プラントは、上述した課題を解決するため
に、請求項４に記載したように、排熱回収ボイラに組み
込まれる再熱器を上流側再熱器と下流側再熱器とに分割
し、分割された再熱器間に供給される給水の流量を制御
する再熱蒸気減温用給水流量調節弁を設ける一方、この
給水流量調節弁を弁制御する弁制御装置を設け、この弁
制御装置は再熱器出口蒸気温度検出器からの温度検出信
号を入力して、再熱器出口蒸気温度が設定値となるよう
に給水流量調節弁の弁制御を行なうように設定したもの
である。

【００２４】

【作用】請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プ
ラントによれば、排熱回収ボイラから送り出される主蒸
気温度が設定値と異なった場合に、過熱器出口蒸気温度
検出器からの温度検出信号によって弁制御装置により主
蒸気流量調節弁を弁制御し、この主蒸気流量調節弁で流
量制御された主蒸気が過熱器に供給することによって、
過熱器内の蒸気温度をコントロールし、前記過熱器出口
の主蒸気温度を設定値に抑えることができ、この主蒸気
温度を設定温度に維持して安定したプラント運転を保証
することができる。

【００２５】また、請求項２に記載のコンバインドサイ
クル発電プラントでは、過熱器出口蒸気温度検出器から
の温度検出信号によって弁制御装置が主蒸気減温用給水
流量調節弁の弁制御を行ない、この給水流量調節弁によ
り分割された過熱器の間に供給される給水の流量が制御
される。この給水流量制御により過熱器内の蒸気温度を
低下させ、前記過熱器出口の主蒸気温度を設定値に急速
に抑えることができ、請求項１記載のコンバインドサイ
クル発電プラントと同様な作用効果を奏する。

【００２６】また、請求項３に記載のコンバインドサイ
クル発電プラントでは、排熱回収ボイラから送り出され
る再熱蒸気温度が設定値と異なった場合に、再熱器出口
蒸気温度検出器からの温度検出信号によって再熱蒸気流
量調節弁を弁制御し、この流量調節弁で流量制御された
再熱蒸気を再熱器に供給することによって、再熱器内の
蒸気温度をコントロールし、前記再熱器出口の再熱蒸気
温度を設定値に抑えることができ、この再熱蒸気温度を
設定温度に維持して安定したプラント運転を保証するこ
とができる。

【００２７】また、請求項４に記載のコンバインドサイ
クル発電プラントでは、再熱器出口蒸気温度検出器から
の温度検出信号によって弁制御装置が再熱蒸気減温用給
水流量調節弁の弁制御を行ない、この給水流量調節弁に
より分割された再熱器の間に供給される給水の流量が制
御される。この給水流量制御により再熱器内の蒸気温度
を急速に低下させ、前記再熱器出口の再熱蒸気温度を設
定値に抑えることができ、請求項３記載のコンバインド
サイクル発電プラントと同様な作用効果を奏する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係るコンバインドサイクル発
電プラントの一実施例について添付図面を参照して説明
する。

【００２９】このコンバインドサイクル発電プラント
は、既設の蒸気タービンプラント１に新設のガスタービ
ンプラント２を追設してコンバインドサイクル化した排
熱回収型コンバインドサイクル発電プラントである。蒸
気タービンプラント１やガスタービンプラント２は新設
のもの同士を組み合せてもよい。図６に示す従来のコン
バインドサイクル発電プラントと同じ構成部品には同一
符号を付して説明する。

【００３０】蒸気タービンプラント１は蒸気を発生させ
るボイラ３、蒸気タービン４、復水器１１および復水給
水系３０等を順次接続して閉サイクルを構成している。

【００３１】蒸気タービンプラント１は、ボイラ３で発
生した主蒸気を主蒸気系３１を介して蒸気タービン４の
タービン高圧部５に案内し、このタービン高圧部５で膨
脹し、仕事をしている。タービン高圧部５で仕事をした
蒸気は、再熱蒸気系３２のボイラ再熱器６と排熱回収ボ
イラ７の再熱器８に送られて加熱される。ボイラ再熱器
６や再熱器８で加熱された再熱蒸気はボイラ３出口側で
合流して蒸気タービン４のタービン中圧部９に送られ、
このタービン中圧部９で仕事をする。タービン中圧部９
で仕事をした蒸気は、続いてタービン低圧部１０に案内
されて、ここでさらに仕事をした後、復水器１１に案内
されて冷却され、復水となる。

【００３２】蒸気タービン４はタービンシャフトや図示
しないカップリングを介してタービン発電機１２に連結
され、蒸気タービン４の各部５，９，１０で行なわれた
仕事によりタービン発電機１２が駆動され、電気エネル
ギを発生させている。

【００３３】一方、復水器１１で冷却された復水は、復
水ポンプ１３により復水給水系３０に送られ、多段構造
の低圧給水加熱器１４と低圧（第１）ガス給水加熱器
（低圧ガスクーラ）１５で第１段の加熱が行なわれる。
加熱された復水は脱気器１６に案内されてここで脱気さ
れた後、給水ポンプ１７により多段構造の高圧給水加熱
器１８と高圧（第２）ガス給水加熱器（高圧ガスクー
ラ）１９に送られ、第２段の給水加熱が行なわれ、その
後、ボイラ３に供給される。

【００３４】ボイラ３は、節炭器（エコノマイザ）２
０、蒸発器２１およびボイラ過熱器２２を順次備えてお
り、ボイラ３内に供給された給水は、節炭器２０により
温度上昇され、蒸発器２１で蒸発せしめられて蒸気とな
る。発生した蒸気は、ボイラ過熱器２２と排熱回収ボイ
ラ７の過熱器２３に送られてスーパーヒートされる。ボ
イラ過熱器２２からの過熱蒸気と排熱回収ボイラ７の過
熱器２３からの過熱蒸気は、ボイラ３の出口側で合流し
て蒸気タービン４のタービン高圧部５に導かれる。

【００３５】また、ガスタービンプラント２はガスター
ビン２５を備え、このガスタービン２５の作動によりタ
ービン発電機２６を駆動させて発電を行なっている。さ
らに、ガスタービン２５のタービン排気系統３３に排熱
回収ボイラ７、高圧ガス給水加熱器１９および低圧ガス
給水加熱器１５が順次設置され、ガスタービン２５から
の排ガス熱を有効に利用している。タービン排気系統３
３では排熱回収ボイラ７が過熱器２３と再熱器８とを備
え、この過熱器２３や再熱器８で蒸気タービンプラント
１の主蒸気や再熱蒸気の一部を過熱している。

【００３６】排熱回収ボイラ７の排ガス出口側（下流
側）に設置される高圧ガス給水加熱器１９は復水給水系
３０に案内される給水を加熱しており、低圧ガス給水加
熱器１５は復水給水系３０の復水を加熱している。復水
給水系３０の給水や復水と熱交換して温度降下した排ガ
スは１００℃前後あるいはそれ以下に降下されて煙突２
７から大気中に放出される。

【００３７】また、排熱回収ボイラ７の過熱器出口側
に、過熱器２３の出口蒸気温度を検出する温度検出器３
５が設けられており、この温度検出器３５からの過熱器
出口蒸気温度Ｔ１の温度検出信号は弁コントローラとし
ての弁制御装置３６の減算器３７に入力される。この減
算器３７には、過熱器出口蒸気温度設定器３８から過熱
器出口蒸気温度設定値ａも入力され、両者の温度偏差δ
が演算される。演算された温度偏差δは主蒸気流量調節
弁開度演算器３９に出力される。

【００３８】このように、弁制御装置３６は減算器３７
と過熱器蒸気温度設定器３８と主蒸気流量調節弁開度演
算器３９とを備えており、この開度演算器３９からの弁
制御信号が主蒸気流量調節弁４０に入力され、この主蒸
気流量調節弁４０の弁制御を行なっている。

【００３９】主蒸気流量調節弁４０は、ボイラ３の蒸発
器２１から排熱回収ボイラ７の過熱器２３に至る蒸気流
路に設置され、この主蒸気流量調節弁４０の弁制御によ
り、過熱器２３に案内される主蒸気量がコントロールさ
れる。

【００４０】次に、図１に示すコンバインドサイクル発
電プラントの蒸気温度コントロール動作について説明す
る。

【００４１】過熱器出口蒸気温度Ｔ１が、過熱器出口蒸
気温度設定値ａを超えた場合、過熱器出口蒸気温度検出
器３５から検出される過熱器出口蒸気温度Ｔ１が、過熱
器出口蒸気温度設定値ａよりも大きくなるため、減算器
３７から出力される温度偏差δがδ＞０となり、主蒸気
流量調節弁開度演算器３９が開方向の弁作動指令を主蒸
気流量調節弁４０に対して行なうので、主蒸気流量調節
弁４０が開くように操作される。

【００４２】この主蒸気流量調節弁４０の弁開方向制御
により、排熱回収ボイラ７の過熱器２３に案内される主
蒸気量が増大し、過熱器出口蒸気温度Ｔ１がその設定温
度ａに近付き、設定温度ａとなるように調節される。

【００４３】過熱器出口蒸気温度Ｔ１が過熱器出口蒸気
温度設定値ａよりも低くなった場合、過熱器出口蒸気温
度検出器３５から検出される過熱器出口蒸気温度Ｔ１
が、過熱器出口蒸気温度設定値ａよりも小さくなるた
め、減算器３７から出力される温度偏差δがδ＜０とな
り、主蒸気流量調節弁開度演算器３９が閉方向の弁動作
指令を主蒸気流量調節弁４０に対して行なうので、主蒸
気流量調節弁４０が閉じるように操作される。

【００４４】この主蒸気流量調節弁４０の弁閉方向制御
により、排熱回収ボイラ７の過熱器２３に案内される主
蒸気量が絞られ、過熱器出口蒸気温度Ｔ１がその設定温
度ａとなるように温度上昇する。

【００４５】このようにして、過熱器出口蒸気温度Ｔ１
は、図２に示すようにガスタービン負荷の変動に拘ら
ず、常時設定温度ａ１、実際には設定温度ａ１の許容値
内になるように安定的に制御される。

【００４６】図３は、コンバインドサイクル発電プラン
トの第２実施例を示すものである。

【００４７】この実施例に示されたコンバインドサイク
ル発電プラントは図１に示すコンバインドサイクル発電
プラントと基本的なサイクル構成を同じくするので、同
一構成部品には同じ符号を付して説明を省略する。

【００４８】このコンバインドサイクル発電プラント
は、排熱回収ボイラ７に備えられる過熱器２３を上流側
と下流側とに分割し、分割された上流側過熱器２３ａと
下流側過熱器２３ｂとの間に過熱器出口蒸気温度を下げ
るための主蒸気減温器４３を設置する。

【００４９】そして、この主蒸気減温器４３に蒸気ター
ビンプラント１の復水給水系３０から分岐された給水分
岐管４４を接続し、この給水分岐管４４の途中に主蒸気
減温用給水流量調節弁４５を設置する。給水分岐管４４
は例えば高圧ガス給水加熱器１９の下流側から分岐され
ている。

【００５０】この主蒸気減温用給水流量調節弁４５は弁
制御装置３６Ａの給水流量調節弁開度演算器４６からの
弁制御信号により弁制御され、この弁制御により分割さ
れた過熱器２３ａ，２３ｂの中間部に供給される給水流
量が制御される。

【００５１】弁制御装置３６Ａは、図１に示した弁制御
装置３６に給水流量調節弁開度演算器４６を加設したも
のであり、弁制御装置３６Ａの減算器３７には、過熱器
出口蒸気温度検出器３８で検出された過熱器出口蒸気温
度設定値ａが入力され、両者の温度偏差δが主蒸気減温
用給水流量調節弁開度演算器４６へ出力する。この主蒸
気減温用給水流量調節弁開度演算器４６では温度偏差δ
に比例した主蒸気減温用給水流量調節弁開度を求め、主
蒸気減温用給水流量調節弁４５を操作するようになって
い。

【００５２】なお、弁制御装置３６Ａは、図１に示す弁
制御装置３６に給水流量調節弁開度演算器４６を設置し
た例を示したが、弁制御装置３６Ａは必ずしもこれに限
定されず、主蒸気流量調節弁４０の弁制御を行なう弁制
御装置と給水流量調節弁４５の弁制御を行なう弁制御装
置とをそれぞれ独立させた構成としてもよい。

【００５３】次に、このコンバインドサイクル発電プラ
ントの蒸気温度コントロール動作について説明する。

【００５４】過熱器出口蒸気温度Ｔ１が過熱器出口蒸気
温度設定値ａを超えた場合、上記に示すように主蒸気流
量調節弁４０が開いて過熱器２３へ供給される主蒸気流
量が増加し、過熱器２３内の蒸気温度が低下するが、過
熱器出口蒸気温度設定値ａになるまでに時間が掛かる。
そこで、主蒸気減温器４３に給水を供給して過熱器２３
内の蒸気温度を迅速に低下させる。

【００５５】すなわち、過熱器出口蒸気温度検出器３５
から検出される過熱器出口蒸気温度Ｔ１が、過熱器出口
蒸気温度設定値ａよりも大きくなるため、減算器３７か
ら出力される温度偏差δがδ＞０となり、主蒸気減温用
給水流量調節弁開度演算器４６が開方向の指令を主蒸気
減温用給水流量調節弁４５に対して行なうので、主蒸気
減温用給水流量調節弁４５が開くように操作される。

【００５６】過熱器出口蒸気温度Ｔ１が過熱器出口蒸気
温度設定値ａよりも低くなった場合、主蒸気流量調節弁
４０が閉じて過熱器２３へ供給される主蒸気流量が減少
し、過熱器２３内の蒸気温度が上昇するが、過熱器出口
蒸気温度設定値ａになるまでに時間が掛かる。そこで、
主蒸気減温器４３に供給していた給水を停止させて過熱
器２３内の蒸気温度を迅速に上昇させる。

【００５７】すなわち、過熱器出口蒸気温度検出器３５
から検出される過熱器出口蒸気温度Ｔ１が、過熱器出口
蒸気温度設定値ａよりも小さくなるため、減算器３７か
ら出力される温度偏差δがδ＜０となり、主蒸気減温用
給水流量調節弁開度演算器４６が開方向の指令を主蒸気
減温用給水流量調節弁４５に対して行なうので、主蒸気
減温用給水流量調節弁４５が閉じるように操作される。

【００５８】これにより、排熱回収ボイラ７の過熱器２
３から送り出される主蒸気温度Ｔ１は急速に設定温度ａ
となるように調節制御され、ガスタービン２５の負荷変
動に拘らず、図２に示すように設定温度に安定的に保持
される。

【００５９】図４は、コンバインドサイクル発電プラン
トの第３実施例を示すものである。

【００６０】この実施例に示されたコンバインドサイク
ル発電プラントも基本的なプラント構成は、図１に示す
コンバインドサイクル発電プラントと異ならないので、
同じ構成部品には同一符号を付して説明を省略する。

【００６１】この実施例に示されたコンバインドサイク
ル発電プラントは、排熱回収ボイラ７の過熱器２３出口
側の主蒸気温度が設定温度になるように制御する代り
に、排熱回収ボイラ７の再熱器８の出口側の再熱蒸気温
度がガスタービン２５の負荷変動に拘らず設定温度ｂと
なるように制御したものである。

【００６２】また、排熱回収ボイラ７の再熱器８出口側
に、再熱器８の出口蒸気温度を検出する温度検出器５０
が設けられており、この温度検出器５０からの再熱器出
口蒸気温度Ｔ２の温度検出信号は弁コントローラとして
の弁制御装置５１の減算器５２に入力される。この減算
器５２には、再熱器出口蒸気温度設定器５３からの再熱
器出口蒸気温度設定値ｂも入力され、両者の温度偏差γ
が演算される。演算された温度偏差γは再熱蒸気流量調
節弁開度演算器５４に出力される。

【００６３】このように、弁制御装置５１は減算器５２
と再熱器蒸気温度設定器５３と再熱蒸気流量調節弁開度
演算器５４とを備えており、この開度演算器５４からの
弁制御信号が再熱蒸気流量調節弁５５に入力され、この
再熱蒸気流量調節弁５５の弁制御を行なっている。

【００６４】再熱蒸気流量調節弁５５は、蒸気タービン
４のタービン高圧部５から排熱回収ボイラ７の再熱器８
に至る蒸気流路に設置され、この再熱蒸気流量調節弁５
５の弁制御により、再熱器８に案内される再熱蒸気量が
コントロールされる。

【００６５】次に、図４に示すコンバインドサイクル発
電プラントの蒸気温度コントロール動作について説明す
る。

【００６６】再熱器出口蒸気温度Ｔ２が、再熱器出口蒸
気温度設定値ｂを超えた場合、再熱器出口蒸気温度検出
器５０から検出される過熱器出口蒸気温度Ｔ２が、再熱
器出口蒸気温度設定値ｂよりも大きくなるため、減算器
５２から出力される温度偏差γがγ＞０となり、再熱蒸
気流量調節弁開度演算器５４が開方向の再熱蒸気流量調
節弁５５に対して行なうので、再熱蒸気流量調節弁５５
が開くように操作される。

【００６７】この再熱蒸気流量調節弁５５の弁開方向制
御により、排熱回収ボイラ７の再熱器８に案内される再
熱蒸気量が増大し、再熱器出口蒸気温度Ｔ２がその設定
温度ｂに近付き、設定温度ｂとなるように調節される。

【００６８】再熱器出口蒸気温度Ｔ２が再熱器出口蒸気
温度設定値ｂよりも低くなった場合、再熱器出口蒸気温
度検出器５０から検出される再熱器出口蒸気温度Ｔ２
が、再熱器出口蒸気温度設定値ｂよりも小さくなるた
め、減算器５２から出力される温度偏差γがγ＜０とな
り、再熱蒸気流量調節弁開度演算器５４が閉方向の弁作
動指令を再熱蒸気流量調節弁５５に対して行なうので、
再熱蒸気流量調節弁５５が閉じるように操作される。

【００６９】この再熱蒸気流量調節弁５５の弁閉方向制
御により、排熱回収ボイラ７の再熱器８に案内される再
熱蒸気量が絞られ、再熱器出口蒸気温度Ｔ２がその設定
温度ｂとなるように温度上昇する。

【００７０】このようにして、再熱器出口蒸気温度Ｔ２
は、図２に示すようにガスタービン負荷の変動に拘ら
ず、常時設定温度ｂになるように安定的に制御される。

【００７１】図５は、コンバインドサイクル発電プラン
トの第４実施例を示すものである。

【００７２】この実施例に示されたコンバインドサイク
ル発電プラントは図３に示すコンバインドサイクル発電
プラントと基本的なサイクル構成を同じくするので、同
じ構成部品には同一符号を付して説明を省略する。

【００７３】このコンバインドサイクル発電プラント
は、排熱回収ボイラ７に備えられる再熱器８を上流側と
下流側とに分割し、分割された上流側再熱器８ａと下流
側再熱器８ｂとの間に再熱器８の蒸気温度を下げる再熱
蒸気減温器５６を設置する。

【００７４】そして、この再熱蒸気減温器５６に復水給
水系３０から分岐された給水分岐管５７を接続し、この
給水分岐管５７の途中に再熱蒸気減温用給水流量調節弁
５８を設置する。給水分岐管５７は例えば給水ポンプ１
７から分岐されている。

【００７５】一方、再熱蒸気減温用給水流量調節弁５８
は、弁制御装置５１Ａの給水流量調節弁開度演算器５９
からの弁制御信号により弁制御される。この弁制御によ
り分割された再熱器８ａ，８ｂの中間部に供給される給
水流量が制御される。

【００７６】弁制御装置５１Ａは、図４に示した弁制御
装置５１に給水流量調節弁開度演算器５９を加設したも
のであり、弁制御装置５１Ａの減算器５２には、過熱器
出口蒸気温度検出器５０で検出された再熱器出口蒸気温
度Ｔ２と、再熱器出口蒸気温度設定器５３からの再熱器
出口蒸気温度設定値ｂが入力され、両者の温度偏差γが
再熱蒸気減温用給水流量調節弁開度演算器５９へ出力す
る。この再熱蒸気減温用給水流量調節弁開度演算器５９
では温度偏差γに比例した再熱蒸気減温用給水流量調節
弁開度を求め、再熱蒸気減温用給水流量調節弁５８を操
作するようになっている。

【００７７】なお、弁制御装置５１Ａは、図４に示す弁
制御装置５１に給水流量調節弁開度演算器５９を設置し
た例を示したが、弁制御装置５１Ａは必ずしもこれに限
定されず、再熱蒸気流量調節弁５５の弁制御を行なう弁
制御装置と給水流量調節弁５８の弁制御を行なう弁制御
装置とをそれぞれ独立した構成としてもよい。

【００７８】次に、このコンバインドサイクル発電プラ
ントの蒸気温度コントロール動作について説明する。

【００７９】再熱器出口蒸気温度Ｔ２が再熱器出口蒸気
温度設定値ｂを超えた場合、上記に示すように再熱蒸気
流量調節弁５５が開いて再熱器８へ供給される再熱蒸気
流量が増加し、再熱器８内の蒸気温度が低下するが、再
熱器出口蒸気温度設定値ｂになるまでに時間が掛かる。
そこで、再熱蒸気減温器５６に給水を供給して再熱器８
内の蒸気温度を直ちに迅速に低下させる。

【００８０】すなわち、再熱器出口蒸気温度検出器５０
から検出される再熱器出口蒸気温度Ｔ２が、再熱器出口
蒸気温度設定値ｂよりも大きくなるため、減算器５２か
ら出力される温度偏差γがγ＞０となり、再熱蒸気減温
用給水流量調節弁開度演算器５９が開方向の指令を再熱
蒸気減温用給水流量調節弁５８に対して行なうので、再
熱蒸気減温用給水流量調節弁５８が開くように操作され
る。

【００８１】再熱器出口蒸気温度Ｔ２が過熱器出口蒸気
温度設定値ｂよりも低くなった場合、再熱蒸気流量調節
弁５５が閉じて再熱器８へ供給される再熱蒸気流量が減
少し、再熱器８内の蒸気温度が上昇するが、再熱器出口
蒸気温度設定値ｂになるまでに時間が掛かる。そこで、
再熱蒸気減温器５６に供給していた給水を停止させて再
熱器８内の蒸気温度を直ぐに上昇させる。

【００８２】すなわち、再熱器出口蒸気温度検出器５０
から検出される再熱器出口蒸気温度Ｔ２が、再熱器出口
蒸気温度設定値ｂよりも小さくなるため、減算器５２か
ら出力される温度偏差γがγ＜０となり、再熱蒸気減温
用給水流量調節弁開度演算器５９が閉方向の指令を再熱
蒸気減温用給水流量調節弁５８に対して行なうので、再
熱蒸気減温用給水流量調節弁５８が閉じるように操作さ
れる。

【００８３】これにより、排熱回収ボイラ７の再熱器８
から送り出される再熱蒸気温度Ｔ２は急速に設定温度ｂ
となるように調節制御され、ガスタービンの負荷変動に
拘らず、図２に示すように設定温度ｂに安定的に保持さ
れる。

【００８４】なお、本発明の一実施例においては、排熱
回収ボイラの過熱器から送りされる主蒸気温度と再熱器
から送り出される再熱蒸気温度とを別個にコントロール
させたが、主蒸気温度と再熱蒸気温度を共にコントロー
ルするようにしてもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上に述べたように本発明に係るコンバ
インドサイクル発電プラントにおいては、請求項１に記
載したように、排熱回収ボイラの過熱器から送り出され
る主蒸気温度が設定値と異なる場合に、排熱回収ボイラ
の過熱器からの主蒸気温度を温度検出器で検出して弁制
御装置により、主蒸気流量調節弁の弁制御を行ない、上
記過熱器に案内される主蒸気量をコントロールするよう
にしたので、過熱器出口の主蒸気温度を、ガスタービン
の負荷変動に拘らず、常時設定値に保持でき、安定した
プラント運転を行なうことができる。

【００８６】また、本発明に係るコンバインドサイクル
発電プラントは、請求項２に記載したように、過熱器出
口の蒸気温度を検出し、この検出信号により、排熱回収
ボイラ内で分割された上流側および下流側の過熱器の間
に供給される主蒸気減温用給水流量を給水流量調節弁で
制御したので、過熱器出口の主蒸気温度を常に迅速に設
定値に抑えることが可能となり、安定したプラント運転
を行なうことができる。

【００８７】さらに、本発明に係るコンバインドサイク
ル発電プラントは、請求項３に記載したように、排熱回
収ボイラの再熱器から送り出される再熱蒸気温度が設定
値と異なる場合に、排熱回収ボイラの再熱器からの再熱
蒸気温度を温度検出器で検出して弁制御装置により、再
熱蒸気流量調節弁の弁制御を行ない、再熱器に案内され
る再熱蒸気量をコントロールしたので、再熱器出口の再
熱蒸気温度を、ガスタービンの負荷変動に拘らず、常時
設定値に保持でき、安定したプラント運転を行なうこと
ができる。

【００８８】さらにまた、本発明に係るコンバインドサ
イクル発電プラントは、請求項４に記載したように、再
熱器出口の蒸気温度を検出し、この検出信号により、排
熱回収ボイラ内で分割された再熱器の間に供給される再
熱蒸気減温用給水流量が制御されるので、ガスタービン
の負荷変動が生じても再熱器出口の再熱蒸気温度を常に
かつ迅速に設定値に抑えることが可能となり、安定した
プラント運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラン
トの一実施例を示す系統図。

【図２】ガスタービンの負荷変動と主蒸気および再熱蒸
気温度特性との関係を示す図。

【図３】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラン
トの他の実施例を示す系統図。

【図４】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラン
トの第３実施例を示す系統図。

【図５】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラン
トの第４実施例を示す系統図。

【図６】従来のコンバインドサイクル発電プラントを示
す系統図。

【図７】従来のコンバインドサイクル発電プラントの排
熱回収ボイラで発生する主蒸気と再熱蒸気の温度特性を
示す図。

【符号の説明】

１ 蒸気タービンプラント ２ ガスタービンプラント ３ ボイラ ４ 蒸気タービン ５ タービン高圧部 ６ ボイラ再熱器 ７ 排熱回収ボイラ ８ 再熱器 ８ａ 上流側再熱器 ８ｂ 下流側再熱器 ９ タービン中圧部 １０ タービン低圧部 １１ 復水器 １２ タービン発電機 １４ 低圧給水加熱器 １５ 低圧ガス給水加熱器 １６ 脱気器 １７ 給水ポンプ １８ 高圧給水加熱器 １９ 高圧ガス給水加熱器 ２０ 節炭器 ２１ 蒸発器 ２２ ボイラ過熱器 ２３ 過熱器 ２３ａ 上流側過熱器 ２３ｂ 下流側過熱器 ２５ ガスタービン ２６ タービン発電機 ２７ 煙突 ３０ 復水給水系 ３１ 主蒸気系 ３２ 再熱蒸気系 ３３ タービン排気系統 ３５ 過熱器出口蒸気温度検出器 ３６Ａ，３６Ｂ 弁制御装置 ３７ 減算器 ３８ 過熱器出口蒸気温度設定器 ３９ 主蒸気流量調節弁開度演算器 ４０ 主蒸気流量調節弁 ４３ 主蒸気減温器 ４４ 給水分岐管 ４５ 主蒸気減温用給水流量調節弁 ４６ 給水流量調節弁開度演算器 ５０ 再熱器出口蒸気温度検出器 ５１，５１Ａ 弁制御装置 ５２ 減算器 ５３ 再熱器出口蒸気温度設定器 ５４ 再熱蒸気流量調節弁開度演算器 ５５ 再熱蒸気流量調節弁 ５６ 再熱蒸気減温器 ５７ 給水分岐管 ５８ 再熱蒸気減温用給水流量調節弁 ５９ 給水流量調節弁開度演算器

フロントページの続き (72)発明者 三巻 利夫 神奈川県横須賀市長坂二丁目６番１号 財団法人電力中央研究所 横須賀研究所 内 (72)発明者 田中 泰久 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 古川 俊樹 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 小沢 政弘 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川 島播磨重工業株式会社 豊洲総合事務所 内 (56)参考文献 特開 平３−199601（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−19201（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282102（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01K 23/10 F01D 17/08 F01K 7/40 F02C 6/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】節炭器、蒸発器および過熱器を備えたボイ
   ラ、高圧部、中圧部および低圧部からなる蒸気タービ
   ン、復水給水系を備えた蒸気タービンプラントと、ガス
   タービンを備えたガスタービンプラントとを組み合わせ
   てコンバインドサイクル化する一方、前記ガスタービン
   からのタービン排ガス系統に、過熱器および再熱器を備
   えた排熱回収ボイラと、前記復水給水系の給水を加熱す
   る高圧ガス給水加熱器と、復水給水系の復水を加熱する
   低圧ガス給水加熱器とをそれぞれ設置したコンバインド
   サイクル発電プラントにおいて、前記排熱回収ボイラの
   過熱器出口の蒸気温度を検出する温度検出器と、前記ボ
   イラ内の蒸発器下流側から分岐して上記排熱回収ボイラ
   の過熱器とを結ぶ配管の途中に設けられ、上記排熱回収
   ボイラの過熱器へ供給される主蒸気流量を制御する主蒸
   気流量調節弁と、前記温度検出器からの温度検出信号を
   入力して、前記排熱回収ボイラの過熱器出口蒸気温度が
   設定値になるように、前記主蒸気流量調節弁の弁制御を
   行なう弁制御装置とを有することを特徴とするコンバイ
   ンドサイクル発電プラント。
2. 【請求項２】 排熱回収ボイラに組み込まれる過熱器を
   上流側過熱器と下流側過熱器とに分割し、分割された過
   熱器間に供給される給水の流量を制御する主蒸気減温用
   給水流量調節弁を設ける一方、この給水流量調節弁を弁
   制御する弁制御装置を設け、この弁制御装置は過熱器出
   口蒸気温度検出器からの温度検出信号を入力して、過熱
   器出口蒸気温度が設定値となるように給水流量調節弁の
   弁制御を行なうように設定した請求項１記載のコンバイ
   ンドサイクル発電プラント。
3. 【請求項３】 節炭器、蒸発器、過熱器および再熱器を
   備えたボイラ、高圧部、中圧部および低圧部からなる蒸
   気タービン、復水給水系を備えた蒸気タービンプラント
   と、ガスタービンを備えたガスタービンプラントとを組
   み合せてコンバインドサイクル化する一方、前記ガスタ
   ービンからのタービン排ガス系統に、過熱器および再熱
   器を備えた排熱回収ボイラと、前記復水給水系の給水を
   加熱する高圧ガス給水加熱器と、復水給水系の復水を加
   熱する低圧ガス給水加熱器とをそれぞれ設置したコンバ
   インドサイクル発電プラントにおいて、前記排熱回収ボ
   イラの再熱器出口の蒸気温度を検出する温度検出器と、
   蒸気タービン高圧部出口と上記排熱回収ボイラの再熱器
   とを結ぶ配管の途中に設けられ、上記排熱回収ボイラの
   再熱器へ供給される再熱蒸気流量を制御する再熱蒸気流
   量調節弁と、前記温度検出器からの温度検出信号を入力
   して、前記排熱回収ボイラの再熱器出口の蒸気温度が設
   定値となるように、前記再熱蒸気流量調節弁の弁制御を
   行なう弁制御装置とを有することを特徴とするコンバイ
   ンドサイクル発電プラント。
4. 【請求項４】 排熱回収ボイラに組み込まれる再熱器を
   上流側再熱器と下流側再熱器とに分割し、分割された再
   熱器間に供給される給水の流量を制御する再熱蒸気減温
   用給水流量調節弁を設ける一方、この給水流量調節弁を
   弁制御する弁制御装置を設け、この弁制御装置は再熱器
   出口蒸気温度検出器からの温度検出信号を入力して、再
   熱器出口蒸気温度が設定値となるように給水流量調節弁
   の弁制御を行なうように設定した請求項３記載のコンバ
   インドサイクル発電プラント。