JP3518252B2 - クローズド蒸気冷却ガスタービンコンバインドプラント及びガスタービンコンバインドプラント - Google Patents

クローズド蒸気冷却ガスタービンコンバインドプラント及びガスタービンコンバインドプラント

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラント及びガスタービンコ
ンバインドプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】クローズド蒸気冷却ガスタービンコンバ
インドプラントの運転制御方法については、起動時や非
常時に蒸気でガスタービンを冷却するのではなく圧縮機
からの空気で冷却することが特開平4−148035 号，特開
平4−242987 号に記載されている。また、95Us−442583
にも全般的な運転方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】再熱三重圧型ボトミン
グサイクルを有するクローズド蒸気冷却ガスタービンコ
ンバインドプラントで最も高効率となる冷却蒸気の供給
・回収系統は高圧蒸気タービン出口の蒸気の一部でガス
タービン高温部を冷却し、冷却後の蒸気を中圧蒸気ター
ビン入口に回収する系統である。本発明はこの系統に対
する課題を解決する事を目的としている。
【０００４】ガスタービン高温部のメタル温度を低い温
度に保ち、かつ冷却蒸気量を少なくするためには冷却蒸
気温度を低くする必要がある。しかし、冷却蒸気圧力を
確保しつつ冷却蒸気温度を下げていくと飽和温度に近づ
いていき、蒸気に水分を含む可能性が出てくる。動翼は
高速回転しており遠心力を受けるため、動翼冷却蒸気に
水分が混入すると質量のアンバランスが生じ、ロータ振
動の原因となる可能性がある。ゆえに動翼冷却蒸気とし
てドレンの発生する恐れのある飽和蒸気を用いることは
避けなければならない。過熱蒸気を水もしくは飽和蒸気
で減温して動翼冷却に用いることも蒸気に水分を含む可
能性があるので避けた方が良い。
【０００５】冷却蒸気は主流ガスよりも高圧力である必
要がある。主流ガスが冷却蒸気よりも高圧力であると冷
却部の僅かな隙間からガスが冷却蒸気に混入することに
なる。冷却蒸気にガスが混入すると蒸気中の酸素濃度が
増加して蒸気タービンや排熱回収ボイラの腐食の原因と
なる。特にガスタービンが低負荷の時は排熱回収ボイラ
で発生する蒸気圧力が低いために主流ガスが冷却蒸気よ
りも高圧力となる場合が生じる可能性がある。
【０００６】ガスタービン低負荷時に、排熱回収ボイラ
で発生した蒸気を蒸気タービンに導かず復水器にバイパ
スする蒸気タービンバイパス運転を行う場合、冷却蒸気
は高圧蒸気タービン出口から供給されないことになる。
冷却蒸気がまったくガスタービン高温部に供給されなけ
れば、冷却蒸気通路にガスが逆流することになる。ま
た、冷却蒸気が高圧蒸気タービン出口から供給されない
ために冷却蒸気量が減少するとなれば、ガスタービンか
ら回収される冷却蒸気の温度が上昇し供給蒸気と回収蒸
気の温度差が大きくなり、ロータに作用する熱応力が過
大になる可能性がある。本発明の第一の目的は、２つの
蒸気を用いて冷却効率向上を図るとともに冷却蒸気量の
設定を可能とすることにある。本発明の第二の目的は、
コンバインドプラントとしての効率及びガスタービン高
温部の冷却効率向上を図り、且つ信頼性を向上させるこ
とにある。本発明の第三の目的は、冷却蒸気の圧力を主
流ガス圧力よりも常に高圧に維持し、蒸気へのガスの逆
流を防止して、蒸気タービンや排熱回収ボイラの腐食を
抑制することにある。本発明の第四の目的は、タービン
バイパス運転時に中圧過熱器出口からの蒸気と高圧蒸気
の混合蒸気を冷却蒸気とし、冷却蒸気量を確保し、ガス
タービンから回収される冷却蒸気の温度上昇を抑え、供
給蒸気と回収蒸気の温度差を小さくして、ロータに作用
する熱応力の増加を防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の目的は、
圧縮機で圧縮した空気と燃料を燃焼器で燃焼し、得られ
た燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンと、ガス
タービンから排出された排ガスと給水を熱交換して高
圧，中圧，低圧の三種類の圧力の蒸気を発生する蒸気発
生部を有する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラから発
生した蒸気で駆動する高圧，中圧，低圧蒸気タービンを
有し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気からの配管を分岐
し、一方の配管上に絞りを設け、前記一方の配管は前記
排熱回収ボイラの再熱器に至り、他方の配管により前記
高圧蒸気タービン出口蒸気の残りは前記ガスタービンの
高温部を冷却し回収され、回収された過熱蒸気と前記排
熱回収ボイラの再熱器で再熱した過熱蒸気と混合して前
記中圧蒸気タービンに流入するクローズド蒸気冷却ガス
タービンコンバインドプラントであって、前記排熱回収
ボイラに中圧過熱器を備え、前記ガスタービンの高温部
を冷却する前記高圧蒸気タービン出口蒸気に、前記中圧
過熱器で発生した中圧過熱蒸気の一部もしくは全量を該
他方の配管上で混合し、前記ガスタービンの高温部を冷
却することにより達成される。
【０００８】本発明の第二の目的は、圧縮機で圧縮した
空気と燃料を燃焼器で燃焼し、得られた燃焼ガスでター
ビンを駆動するガスタービンと、ガスタービンから排出
された排ガスと給水を熱交換して高圧，中圧，低圧の三
種類の圧力の蒸気を発生する排熱回収ボイラと、排熱回
収ボイラから発生した蒸気で駆動する高圧，中圧，低圧
蒸気タービンを有し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気の
一部を前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱し、前記高圧
蒸気タービン出口蒸気の残りで前記ガスタービンの高温
部を冷却し回収され、回収された過熱蒸気と前記排熱回
収ボイラの再熱器で再熱した過熱蒸気と混合して前記中
圧蒸気タービンに流入するクローズド蒸気冷却ガスター
ビンコンバインドプラントであって、前記排熱回収ボイ
ラに中圧過熱器を備え、前記ガスタービンの高温部を冷
却する前記高圧蒸気タービン出口蒸気に、前記中圧過熱
器で発生した中圧過熱蒸気の一部もしくは全量を混合
し、かつ定格運転時において前記排熱回収ボイラの中圧
過熱器で発生した中圧過熱蒸気の温度を前記高圧蒸気タ
ービン出口蒸気温度よりも低温度として前記ガスタービ
ンの高温部を冷却することにより達成される。
【０００９】本発明の第三の目的は、圧縮機で圧縮した
空気と燃料を燃焼器で燃焼し、得られた燃焼ガスでター
ビンを駆動するガスタービンと、ガスタービンから排出
された排ガスと給水を熱交換して高圧，中圧，低圧の三
種類の圧力の蒸気を発生する排熱回収ボイラと、排熱回
収ボイラから発生した蒸気で駆動する高圧，中圧，低圧
蒸気タービンと、復水器とを有し、前記高圧蒸気タービ
ン出口蒸気の一部を前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱
し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気の残りで前記ガスタ
ービンの高温部を冷却し回収され、回収された過熱蒸気
と前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱した過熱蒸気とを
合流点で混合してタービンバイパス分岐点で分岐し、一
方は前記中圧蒸気タービンに流入し、他方は前記復水器
に流入するクローズド蒸気冷却ガスタービンコンバイン
ドプラントであって、前記排熱回収ボイラに中圧過熱器
を備え、前記ガスタービンの高温部を冷却する前記高圧
蒸気タービン出口蒸気に、前記中圧過熱器で発生した中
圧過熱蒸気の一部もしくは全量を混合し、前記ガスター
ビンの高温部を冷却し回収された過熱蒸気と前記排熱回
収ボイラの再熱器で再熱した過熱蒸気とを合流させる該
合流点から該タービンバイパス分岐点に至る配管上に、
前記ガスタービン高温部を冷却する蒸気の圧力を制御す
る弁を設置することにより、達成される。
【００１０】本発明の第四の目的は、圧縮機で圧縮した
空気と燃料を燃焼器で燃焼し、得られた燃焼ガスでター
ビンを駆動するガスタービンと、ガスタービンから排出
された排ガスと給水を熱交換して高圧，中圧，低圧の三
種類の圧力の蒸気を発生する排熱回収ボイラと、排熱回
収ボイラから発生した蒸気で駆動する高圧，中圧，低圧
蒸気タービンを有し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気の
一部を前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱し、前記高圧
蒸気タービン出口蒸気の残りで前記ガスタービンの高温
部を冷却し回収され、回収された過熱蒸気と前記排熱回
収ボイラの再熱器で再熱した過熱蒸気と混合して前記中
圧蒸気タービンに流入するクローズド蒸気冷却ガスター
ビンコンバインドプラントであって、高圧蒸気タービン
入口にストップ弁を有し、前記ストップ弁前の蒸気が高
圧蒸気タービンを回避して復水器に流れる第１の配管と
この配管上の第１の弁と、排熱回収ボイラの高圧蒸発器
出口から第１の配管手前までのいずれかの位置とガスタ
ービン高温部の冷却蒸気供給配管とを連結し高圧蒸気が
ガスタービン高温部に流れる第２の配管とこの配管上の
第２の弁とを備える事で達成される。
【００１１】あるいは、本発明の第二の目的は、空気を
圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮した空気と燃料とを燃
焼させる燃焼器と、燃焼器から出る燃焼排ガスで駆動す
るタービンとを備えるガスタービンと、ガスタービンか
ら排出される排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱
回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気により
駆動する蒸気タービンとを備え、前記蒸気タービンは、
前記排熱回収ボイラで発生した蒸気が供給される高圧蒸
気タービンと、該高圧蒸気タービンから出る蒸気を再熱
する前記排熱回収ボイラに備えられた再熱器と、該再熱
された蒸気を供給する中圧タービンと、該中圧タービン
から出た蒸気を供給する低圧タービンとを備えるガスタ
ービンコンバインドプラントにおいて、前記タービンは
冷却流路を備え、前記高圧タービンから出る蒸気の一部
は前記タービンの冷却流路に供給されると共に、前記タ
ービンの冷却流路を経た蒸気を前記再熱器を出た蒸気に
合流するよう構成され、再熱器から出た蒸気と前記ター
ビンを冷却後の蒸気とを合流して中圧タービンに供給す
るよう構成すると共に、前記高圧タービンから出た蒸気
は、前記高圧タービンから出た蒸気より低い温度の前記
排熱回収ボイラから発生した過熱蒸気と混合した後、前
記タービン内の冷却流路に供給されるよう構成すること
により達成される。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。
【００１９】ガスタービン装置は、圧縮機１，燃焼器
２，タービン３で構成され、蒸気タービン装置は高圧蒸
気タービン４，中圧蒸気タービン５，低圧蒸気タービン
６で構成され、発電機７とガスタービン装置と蒸気ター
ビン装置が同軸上に設置されている。
【００２０】タービン３から、経路８が排熱回収ボイラ
９に接続される。排熱回収ボイラ９には、低圧節炭器１
０，低圧ドラム１１，低圧蒸発器１２，中圧節炭器１
３，中圧ドラム１４，中圧蒸発器１５，低圧過熱器１
６，高圧節炭器１７，中圧過熱器１８，高圧ドラム１
９，高圧蒸発器２０，高圧１次過熱器２１，１次再熱器
２２，２次再熱器２３，高圧２次過熱器２４，給水ポン
プ２５，中圧ポンプ２６，高圧ポンプ２７，再循環ポン
プ２８が設置されている。
【００２１】排熱回収ボイラ９はこれらにより高圧，中
圧，低圧の各々の蒸気を発生する蒸気発生部を備えてい
る。
【００２２】蒸気タービン系は、高圧蒸気タービン４，
中圧蒸気タービン５，低圧タービン６，復水器２９で構
成されている。高圧蒸気タービン４入口にはストップ弁
３０とストップ弁３０入口前から復水器２９に接続され
るバイパス管３１とバイパス管３１上にバイパス弁３２
が設置されている。中圧蒸気タービン５入口にはストッ
プ弁３３とストップ弁３３入口前から復水器２９に接続
されるバイパス管３４とバイパス管３４上にバイパス弁
３５が設置されている。低圧蒸気タービン６入口にはス
トップ弁３６とストップ弁３６入口前から復水器２９に
接続されるバイパス管３７とバイパス管３７上にバイパ
ス弁３８が設置されている。
【００２３】圧縮機入口空気３９は圧縮機１で昇圧され
燃焼器２に供給される。燃焼器２に供給された空気は燃
料４０と反応し高温の燃焼ガスがタービン３に供給され
る。タービン３を通過した燃焼ガスは排ガスとなって経
路８を通って排熱回収ボイラ９に供給される。排熱回収
ボイラ９で熱回収された排気ガスは大気に放出される。
【００２４】復水器２９からの給水は、給水ポンプ２５
を通り排熱回収ボイラ９内の低圧節炭器１０に流入す
る。低圧節炭器１０の出口給水は低圧ドラム１１に供給
されると同時に、中圧ポンプ２６及び再循環ポンプ２８
へ供給される。再循環ポンプ２８出口の給水は低圧節炭
器１０入口に合流し、低圧節炭器入口給水温度を上げて
露結による低圧節炭器１０の低温腐食を防止している。
中圧ポンプ２６出口の給水は中圧節炭器１３に導かれ中
圧ドラム１４と高圧ポンプ２７に供給される。高圧ポン
プ２７出口の給水は、高圧節炭器１７を通って高圧ドラ
ム１９へ供給される。高圧ドラム１９の給水は高圧蒸発
器２０で飽和蒸気となり高圧１次過熱器２１に供給され
る。高圧１次過熱器２１を出た蒸気は高圧２次過熱器２
４に供給される。ガスタービン定格運転からある定めら
れた低負荷まではストップ弁３０は開、バイパス弁３２
は閉であり、高圧２次過熱器２４出口蒸気は主蒸気配管
４１を通って高圧蒸気タービン４に供給される。高圧蒸
気タービン４で仕事をした蒸気は配管４２を通って分岐
点４３に達し一部の蒸気が配管４５と配管４５上にある
絞り４４を通って１次再熱器２２に供給される。１次再
熱器２２を出た蒸気は２次再熱器２３に供給される。ガ
スタービン定格運転からある定められた低負荷まではス
トップ弁３３は開、バイパス弁３５は閉であり、２次再
熱器２３を出た蒸気は配管４６を通って中圧蒸気タービ
ン５に供給される。中圧蒸気タービン５で仕事をした蒸
気は配管５５を通って低圧蒸気タービン６入口に供給さ
れる。一方、低圧ドラム１１に供給された給水は低圧蒸
発器１２で蒸発し低圧過熱器１６に導かれる。ガスター
ビン定格運転からある定められた低負荷まではストップ
弁３６は開、バイパス弁３８は閉であり、低圧過熱器１
６を出た蒸気は配管４７を通って低圧蒸気タービン６入
口で中圧蒸気タービン出口からの蒸気と合流し低圧蒸気
タービン６に供給される。低圧タービン６を出た蒸気は
復水器２９で水となり、給水ポンプ２５により排熱回収
ボイラ９へ供給される。
【００２５】ガスタービンの冷却系統について説明す
る。分岐点４３から配管４８を通った蒸気は合流点４９
に達する。合流点４９では中圧過熱器出口蒸気と合流す
る。合流点４９からの蒸気は分岐点５０に達する。分岐
点５０から冷却蒸気は静翼５１と動翼５２に供給され、
冷却後の蒸気は静翼５１，動翼５２から回収されて合流
点５３に達する。合流点５３に達した蒸気は、合流点５
４において２次再熱器２３を出た蒸気と合流し、ストッ
プ弁３３を通過して中圧蒸気タービン５に供給される。
分岐点４３から１次再熱器２２に至る配管４５上に設け
た絞り４４により、高圧蒸気タービン４出口から供給さ
れる冷却蒸気量を設定している。図２に、定格点におい
て中圧過熱器出口蒸気温度を高圧蒸気タービン出口蒸気
温度よりも低くなるように設定した場合の、ガスタービ
ン負荷と高圧蒸気タービン出口蒸気，中圧過熱器出口蒸
気，供給側冷却蒸気温度の関係を示す。コンバインドプ
ラントとして効率が最大となるガスタービン排ガス温度
は定格点で６００℃程度である。ガスタービン排ガス温
度が６００℃程度の場合に排熱回収ボイラから発生する
蒸気の条件を高圧蒸気５６６℃，１６５ata，再熱蒸気
を５６６℃，３５ataとすると高圧蒸気タービン出口温
度，圧力は３８０℃，４５ata 程度となる。
【００２６】４５ata の飽和蒸気圧力は約２５５℃であ
り、中圧過熱器出口温度を定格点で２８０℃に設定する
と、供給側の冷却蒸気温度は３５０℃程度となる。本図
から、高圧蒸気タービン出口蒸気は中圧過熱器出口蒸気
との混合によって減温されるため、供給側冷却蒸気は高
圧蒸気タービン出口蒸気よりも３０℃低温となってい
る。供給側冷却蒸気温度と下げることで、少量の冷却蒸
気で冷却が可能となるので効率向上につながる。高圧蒸
気タービン４の出口蒸気は常に過熱蒸気であるように運
転され、中圧過熱器出口蒸気も常に過熱蒸気となること
から、高圧蒸気タービン４の出口蒸気と中圧過熱器出口
蒸気の混合蒸気である供給側冷却蒸気も過熱蒸気であ
る。よって、動翼冷却蒸気に水分が混入する可能性も少
なくなり信頼性が向上する。さらに、高圧蒸気タービン
出口蒸気に中圧過熱器出口蒸気を合流することで、中圧
飽和蒸気を混合する場合よりも合流点での温度差が小さ
くなり配管の熱応力低減につながる。
【００２７】本発明の他の実施例を図３に示す。本実施
例が図１の実施例と異なるのは、合流点５４とタービン
バイパス分岐点５７を結ぶ配管上に、圧力制御弁５６を
設置した点である。圧力制御弁５６を設置しない場合と
設置した場合の分岐点５０における冷却蒸気の圧力と圧
縮機１出口空気圧力の関係を図４に示す。圧力制御弁５
６を設置しない場合は、ガスタービン負荷が低下するに
伴い、ガスタービン排ガス温度が低下するために排熱回
収ボイラ９で発生する蒸気圧力が低下する。排熱回収ボ
イラ９で発生する蒸気圧力が低下することにより、高圧
蒸気タービン出口圧力すなわち冷却蒸気圧力も低下す
る。定格点で供給蒸気圧力は４５ata あるが、無負荷で
は５ata 程度にまで圧力は低下する。一方圧縮機１出口
空気圧力もガスタービン負荷が低下するに伴い低くなる
が、その低下は定格点２５ata 程度から無負荷１０ata
程度と冷却蒸気よりも低下率小さいので、ガスタービン
負荷約２５％（Ａ点）で圧力逆転が生じる。この圧力逆
転は、主流ガスが冷却蒸気よりも高圧力になることを誘
発し、冷却部の僅かな隙間からガスが冷却蒸気に混入す
ることになる。冷却蒸気にガスが混入すると蒸気中の酸
素濃度が増加して蒸気タービンや排熱回収ボイラの腐食
の原因となる。圧力制御弁５６を設置し、ガスタービン
負荷約４５％（Ｂ点）以下で圧力制御弁５６より圧力制
御を行うことにより、冷却蒸気圧力を上げる事ができる
ので、冷却蒸気圧力と圧縮機１出口空気圧力の逆転、す
なわち主流ガスが冷却蒸気よりも高圧力になることを防
止する事ができる。
【００２８】本発明の他の実施例を図５に示す。本実施
例が図３の実施例と異なるのは、圧力制御弁５６の制御
変数として、圧縮機１出口空気圧力６１と圧力制御弁５
６入口蒸気圧力６０を用いている点である。ここで、圧
縮機１出口空気圧力６１とは、圧縮機出口から燃焼用空
気として燃焼器２に取り込まれるまでの間の任意の位置
の圧力である。圧縮機１出口空気圧力６１と圧力制御弁
５６入口蒸気圧力６０は制御器６２に取り込まれ、制御
器６２からの信号で圧力制御弁５６を制御する。制御器
６２の詳細を図６に示す。圧縮機１出口空気圧力６１の
信号Ｐｃは制御器６２内の演算器ａに入力される。演算
器ａでは圧縮機１出口空気圧力から被冷却部の主流ガス
側の圧力を算出し、被冷却部の主流ガス側圧力信号Ｐ
ｃ′を出力する。圧力制御弁５６入口蒸気圧力６０の信
号Ｐｓは制御器６２内の演算器ｂに入力される。演算器
ｂでは圧力制御弁５６入口蒸気圧力から被冷却部の冷却
蒸気の圧力を算出し、被冷却部の冷却蒸気圧力信号Ｐ
ｓ′を出力する。減算器６３を通過したＰｓ′−Ｐｃ′
の信号が演算器ｃに入力される。Ｐｓ′−Ｐｃ′が正値
の時は被冷却部で冷却蒸気の方が主流ガス側よりも高圧
であることを示し、Ps′−Ｐｃ′が負値の時は被冷却部
で冷却蒸気の方が主流ガス側よりも低圧であることを示
している。演算器ｃではＰｓ′−Ｐｃ′があらかじめ設
定された目標値に一致するように圧力制御弁５６の開度
信号Ｖｃを出力する。Ｐｓ′−Ｐｃ′が目標値よりも小
さい場合は圧力制御弁５６の弁開度を小さくして冷却蒸
気の圧力を大きくし、Ｐｓ′−Ｐｃ′が目標値よりも大
きい場合は圧力制御弁５６の弁開度を大きくして冷却蒸
気の圧力を小さくするように制御器６２は作動する。
【００２９】本発明の他の実施例を図７に示す。本実施
例が図５の実施例と異なるのは、圧力制御弁５６の制御
変数として、圧縮機１出口空気圧力６１のみを用いてい
る点である。本実施例では、圧縮機１出口空気圧力６１
から被冷却部での冷却蒸気と主流ガスの圧力を算出する
ことになる。
【００３０】本発明の他の実施例を図８に示す。本実施
例が図５の実施例と異なるのは、圧力制御弁５６の制御
変数として、圧力制御弁５６入口蒸気圧力でなく合流点
４９後の供給側冷却蒸気圧力６４を用いている点であ
る。本実施例では、供給側冷却蒸気圧力６４から被冷却
部での冷却蒸気の圧力を算出することになる。
【００３１】本発明の他の実施例を図９に示す。本実施
例が図５の実施例と異なるのは、圧力制御弁５６の制御
変数として、圧力制御弁５６入口蒸気圧力でなく合流点
５４前の回収側冷却蒸気圧力６５を用いている点であ
る。本実施例では、回収側冷却蒸気圧力６５から被冷却
部での冷却蒸気の圧力を算出することになる。
【００３２】本発明の他の実施例を図１０に示す。本実
施例が図１の実施例と異なるのは、高圧蒸発器２０出口
から高圧蒸気タービン４入口手前の分岐点７２までの間
に位置する配管４１から、冷却蒸気供給配管である中圧
過熱器出口配管７３を連結する配管７１と配管７１上に
弁７０を備えている点である。ガスタービン低負荷時や
緊急時にタービンバイパス運転を行う場合がある。ター
ビンバイパス運転ではストップ弁３０，３３，３６は
閉、バイパス弁３２，３５，３８は開となり、蒸気ター
ビン入口に達した蒸気は蒸気タービン４，５，６に流入
することなく、配管３１，３４，３７を通って復水器２
９に流入する。ゆえにタービンバイパス運転では高圧蒸
気タービン４出口からは冷却蒸気が供給されず、中圧過
熱器１８からの蒸気だけで冷却する事となり、冷却蒸気
が不足する。冷却蒸気が不足すると、静翼５１，動翼５
２を許容温度以下に抑制することができなくなったり、
回収蒸気温度が上昇してロータ内での供給蒸気と回収蒸
気の温度差が大きくなり熱応力が問題となる可能性があ
る。よって、タービンバイパス運転時には弁７０を開と
して、高圧２次過熱器出口蒸気も冷却蒸気として供給す
ることにより冷却蒸気量を確保することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る発明によれば、
２つの蒸気を用いて冷却効率向上を図るとともに冷却蒸
気量の設定を可能とする。
【００３４】本発明の請求項２に係る発明によれば、コ
ンバインドプラントとしての効率及びガスタービン高温
部の冷却効率向上を図り、且つ信頼性を向上させること
が可能となる。あるいは、本発明の請求項６に係る発明
によれば、コンバインドプラントとしての効率及びガス
タービン高温部の冷却効率向上を図り、且つ信頼性を向
上させることが可能となる。
【００３５】本発明の請求項３に係る発明によれば、冷
却蒸気の圧力を主流ガス圧力よりも常に高圧に維持し、
蒸気へのガスの逆流を防止して、蒸気タービンや排熱回
収ボイラの腐食を抑制することができる。
【００３６】本発明の請求項４によれば、タービンバイ
パス運転時に中圧過熱器出口からの蒸気と高圧蒸気の混
合蒸気を冷却蒸気とし、冷却蒸気量を確保し、ガスター
ビンから回収される冷却蒸気の温度上昇を抑え、供給蒸
気と回収蒸気の温度差を小さくして、ロータに作用する
熱応力の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【図２】本発明の一実施形態による冷却蒸気温度図。
【図３】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【図４】本発明の一実施形態による供給側冷却蒸気と圧
縮機出口空気の圧力図。
【図５】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【図６】本発明の一実施形態による弁制御図。
【図７】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【図８】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【図９】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷却
ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【図１０】本発明の一実施形態によるクローズド蒸気冷
却ガスタービンコンバインドプラントの系統図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…高圧蒸気
タービン、５…中圧蒸気タービン、５１…静翼、５２…
動翼、５６…圧力制御弁、６０…圧力制御弁入口蒸気圧
力、６１…圧縮機出口空気圧力、６２…制御器、６４…
供給側冷却蒸気圧力、６５…回収側冷却蒸気圧力、７０
…弁、７１…配管。
フロントページの続き (72)発明者 川池 和彦 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (56)参考文献 特開 平10−212908（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−37710（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−8069（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−209713（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−277726（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270459（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270408（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−4210（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323162（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−93879（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−163961（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−163960（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 F02C 6/18 F02C 7/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮機で圧縮した空気と燃料を燃焼器で燃
    焼し、得られた燃焼ガスでタービンを駆動するガスター
    ビンと、ガスタービンから排出された排ガスと給水を熱
    交換して高圧，中圧，低圧の三種類の圧力の蒸気を発生
    する蒸気発生部を有する排熱回収ボイラと、排熱回収ボ
    イラから発生した蒸気で駆動する高圧，中圧，低圧蒸気
    タービンを有し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気からの
    配管を分岐し、一方の配管上に絞りを設け、前記一方の
    配管は前記排熱回収ボイラの再熱器に至り、他方の配管
    により前記高圧蒸気タービン出口蒸気の残りは前記ガス
    タービンの高温部を冷却し回収され、回収された過熱蒸
    気と前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱した過熱蒸気と
    混合して前記中圧蒸気タービンに流入するクローズド蒸
    気冷却ガスタービンコンバインドプラントであって、前
    記排熱回収ボイラに中圧過熱器を備え、前記ガスタービ
    ンの高温部を冷却する前記高圧蒸気タービン出口蒸気
    に、前記中圧過熱器で発生した中圧過熱蒸気の一部もし
    くは全量を該他方の配管上で混合し、前記ガスタービン
    の高温部を冷却することを特徴とするクローズド蒸気冷
    却ガスタービンコンバインドプラント。
  2. 【請求項２】圧縮機で圧縮した空気と燃料を燃焼器で燃
    焼し、得られた燃焼ガスでタービンを駆動するガスター
    ビンと、ガスタービンから排出された排ガスと給水を熱
    交換して高圧，中圧，低圧の三種類の圧力の蒸気を発生
    する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラから発生した蒸
    気で駆動する高圧，中圧，低圧蒸気タービンを有し、前
    記高圧蒸気タービン出口蒸気の一部を前記排熱回収ボイ
    ラの再熱器で再熱し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気の
    残りで前記ガスタービンの高温部を冷却し回収され、回
    収された過熱蒸気と前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱
    した過熱蒸気と混合して前記中圧蒸気タービンに流入す
    るクローズド蒸気冷却ガスタービンコンバインドプラン
    トであって、前記排熱回収ボイラに中圧過熱器を備え、
    前記ガスタービンの高温部を冷却する前記高圧蒸気ター
    ビン出口蒸気に、前記中圧過熱器で発生した中圧過熱蒸
    気の一部もしくは全量を混合し、かつ定格運転時におい
    て前記排熱回収ボイラの中圧過熱器で発生した中圧過熱
    蒸気の温度を前記高圧蒸気タービン出口蒸気温度よりも
    低温度として前記ガスタービンの高温部を冷却すること
    を特徴とするクローズド蒸気冷却ガスタービンコンバイ
    ンドプラント。
  3. 【請求項３】圧縮機で圧縮した空気と燃料を燃焼器で燃
    焼し、得られた燃焼ガスでタービンを駆動するガスター
    ビンと、ガスタービンから排出された排ガスと給水を熱
    交換して高圧，中圧，低圧の三種類の圧力の蒸気を発生
    する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラから発生した蒸
    気で駆動する高圧，中圧，低圧蒸気タービンと、復水器
    とを有し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気の一部を前記
    排熱回収ボイラの再熱器で再熱し、前記高圧蒸気タービ
    ン出口蒸気の残りで前記ガスタービンの高温部を冷却し
    回収され、回収された過熱蒸気と前記排熱回収ボイラの
    再熱器で再熱した過熱蒸気とを合流点で混合してタービ
    ンバイパス分岐点で分岐し、一方は前記中圧蒸気タービ
    ンに流入し、他方は前記復水器に流入するクローズド蒸
    気冷却ガスタービンコンバインドプラントであって、前
    記排熱回収ボイラに中圧過熱器を備え、前記ガスタービ
    ンの高温部を冷却する前記高圧蒸気タービン出口蒸気
    に、前記中圧過熱器で発生した中圧過熱蒸気の一部もし
    くは全量を混合し、前記ガスタービンの高温部を冷却し
    回収された過熱蒸気と前記排熱回収ボイラの再熱器で再
    熱した過熱蒸気とを合流させる該合流点から該タービン
    バイパス分岐点に至る配管上に、前記ガスタービン高温
    部を冷却する蒸気の圧力を制御する弁を設置したことを
    特徴とするクローズド蒸気冷却ガスタービンコンバイン
    ドプラント。
  4. 【請求項４】圧縮機で圧縮した空気と燃料を燃焼器で燃
    焼し、得られた燃焼ガスでタービンを駆動するガスター
    ビンと、ガスタービンから排出された排ガスと給水を熱
    交換して高圧，中圧，低圧の三種類の圧力の蒸気を発生
    する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラから発生した蒸
    気で駆動する高圧，中圧，低圧蒸気タービンを有し、前
    記高圧蒸気タービン出口蒸気の一部を前記排熱回収ボイ
    ラの再熱器で再熱し、前記高圧蒸気タービン出口蒸気の
    残りで前記ガスタービンの高温部を冷却し回収され、回
    収された過熱蒸気と前記排熱回収ボイラの再熱器で再熱
    した過熱蒸気と混合して前記中圧蒸気タービンに流入す
    るクローズド蒸気冷却ガスタービンコンバインドプラン
    トであって、高圧蒸気タービン入口にストップ弁を有
    し、前記ストップ弁前の蒸気が高圧蒸気タービンを回避
    して復水器に流れる第１の配管とこの配管上の第１の弁
    と、排熱回収ボイラの高圧蒸発器出口から第１の配管手
    前までのいずれかの位置とガスタービン高温部の冷却蒸
    気供給配管とを連結し高圧蒸気がガスタービン高温部に
    流れる第２の配管とこの配管上の第２の弁とを備える事
    を特徴とするクローズド蒸気冷却ガスタービンコンバイ
    ンドプラント。
  5. 【請求項５】請求項４において、前記ストップ弁が閉の
    ときは前記第１の弁，前記第２の弁ともに開とし、前記
    ストップ弁が開のときは前記第１の弁，前記第２の弁と
    もに閉とする事を特徴とするクローズド蒸気冷却ガスタ
    ービンコンバインドプラント。
  6. 【請求項６】空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮し
    た空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、燃焼器から出る
    燃焼排ガスで駆動するタービンとを備えるガスタービン
    と、ガスタービンから排出される排ガスを熱源として蒸
    気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで
    発生した蒸気により駆動する蒸気タービンとを備え、前
    記蒸気タービンは、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気
    が供給される高圧蒸気タービンと、該高圧蒸気タービン
    から出る蒸気を再熱する前記排熱回収ボイラに備えられ
    た再熱器と、該再熱された蒸気を供給する中圧タービン
    と、該中圧タービンから出た蒸気を供給する低圧タービ
    ンとを備えるガスタービンコンバインドプラントにおい
    て、前記タービンは冷却流路を備え、前記高圧タービン
    から出る蒸気の一部は前記タービンの冷却流路に供給さ
    れると共に、前記タービンの冷却流路を経た蒸気を前記
    再熱器を出た蒸気に合流するよう構成され、再熱器から
    出た蒸気と前記タービンを冷却後の蒸気とを合流して中
    圧タービンに供給するよう構成すると共に、前記高圧タ
    ービンから出た蒸気は、前記高圧タービンから出た蒸気
    より低い温度の前記排熱回収ボイラから発生した過熱蒸
    気と混合した後、前記タービン内の冷却流路に供給され
    るよう構成されることを特徴とするガスタービンコンバ
    インドプラント。
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