JP3750519B2 - コンバインドプラント及びその運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの高温部を蒸気冷却するコンバインドプラント及びその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンの高温部、特に翼の冷却に蒸気を用いるガスタービンシステムに関しては、特開平2−75731号公報に記載の“タービンプラント”が知られている。
【0003】
このタービンプラントにおいては、ガスタービンの排ガスと給水とを排熱回収ボイラで熱交換を行い、熱交換によって発生した蒸気をガスタービン高温部に供給し、その後燃焼器へ回収する。また、ガスタービン圧縮機の圧縮空気をガスタービン高温部に供給するようになっており、ガスタービンの起動時及び低負荷運転時等には、ガスタービン高温部の冷却を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
現在の火力プラントの主流はコンバインドサイクルプラントであり、今後益々採用増大の方向にある。このプラントで使用されるガスタービンの入口ガス温度は現状の1300℃から、1500℃を越えるものが計画されており、高温化に伴いより一層の高効率化が期待されている。しかるに、入口ガス温度の高温化を実現するには、ガスタービン翼の冷却が不可欠であり、この対策としてガスタービン高温部を空気冷却したでは、ガス温度の上昇にともなう空気量の増加が大きく、そのうえ冷却能力が小さいという問題がある。この点、公知の蒸気冷却方式は冷却能力が大きく、優れている。
【0005】
しかしながら、公知の“タービンプラント”では、ガスタービン高温部の蒸気冷却後、蒸気を燃焼器に放出しているため、ガスタービンの排ガス温度を著しく低下させ熱効率を低下させてしまうという問題がある。また、ガスタービンの起動時には排熱回収ボイラは蒸気を発生しておらず、ガスタービンを冷却する媒体がないことになる。この点、公知例におけるガスタービン圧縮空気と蒸気の切替使用との思想は有利であるが、前記プラント効率向上という観点からみると、安全性を考慮した運用について十分に考慮する必要がある。この一つとして公知例では、タービンの起動時および低負荷運転時のみ空気供給流路に設けられている制御弁を開いて空気を供給しているが、冷却翼損傷時における冷却空気によるバックアップが不可能であり、損傷の度合いが大きいほど冷却空気が逆流する恐れがある。
【0006】
本発明の目的は、蒸気タービンから蒸気を抽気して、タービンの冷却部を冷却する冷却系統で、その冷却部における冷却効率を高め、冷却媒体の供給流量を低減することにある。また、本発明の目的は、冷却媒体の温度低減により冷却媒体排出管及び冷却媒体排出弁等の構造部の材料を高級化する必要性が低下して、プラントのコスト低減を図ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行い、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行い蒸気を得る排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンとからなる蒸気系統を備え、前記ガスタービンシステムの冷却部を前記蒸気タービンから抽気される蒸気で冷却し、冷却後の蒸気を前記蒸気系統に回収するコンバインドプラントにおいて、前記蒸気タービンから抽気された蒸気を前記ガスタービンシステムの冷却部に供給する配管に、該蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させる冷却装置を備えたことを特徴とする。
【0008】
或いは、圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行い、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行い蒸気を得る排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンとからなる蒸気系統を備え、前記ガスタービンシステムの冷却部を前記蒸気タービンから抽気される蒸気で冷却し、冷却後の蒸気を前記蒸気系統に回収するコンバインドプラントの運転方法において、前記蒸気タービンから蒸気を抽気し、該蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させた後に、前記ガスタービンシステムの冷却部に供給することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明は上記のような系統を採用することにより、蒸気タービンから蒸気を抽気して、タービンの冷却部を冷却する冷却系統で、その冷却部における冷却効率を高め、冷却媒体の供給流量を低減することができる。
【0010】
(実施例)
以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する。
【0011】
図1のコンバインドプラントは、ガスタービン部分,排熱回収ボイラ部分,蒸気タービン部分,ガスタービン冷却系統から構成されている。
【0012】
このうち、ガスタービン部分は、空気40を圧縮する圧縮機1と、燃料41と圧縮空気を用いて燃焼する燃焼器2と、燃焼空気により駆動されるガスタービン3と、ガスタービン3により駆動される発電機4から構成される。
【0013】
排熱回収ボイラ部分は、ガスタービン3からの排ガスを熱源として蒸気を発生するもので、排ガス上流から過熱器15,再熱器16,高圧蒸発器14(高圧ドラム8),高圧エコノマイザー13,中圧蒸発器12(中圧ドラム7),中圧エコノマイザー11,低圧蒸発器10(低圧ドラム6),低圧エコノマイザー9の順に配置され、その後ガス43は大気に放出される。排熱回収ボイラ部分には復水器23から給水ポンプ24を介して給水25が供給されており、給水は低圧エコノマイザー9から低圧蒸発器10(低圧ドラム6)へ、中圧エコノマイザー11から中圧蒸発器12(中圧ドラム7)へ、高圧エコノマイザー13から高圧蒸発器14(高圧ドラム8)に送られ、それぞれ低圧蒸気,中圧蒸気,高圧蒸気を得る。なお、17,18はそれぞれ中圧加圧ポンプ,高圧加圧ポンプである。
【0014】
蒸気タービン部分は、高圧蒸気タービン19と、再熱蒸気タービン20と、低圧蒸気タービン21とから構成される。高圧蒸気タービン19には前記の高圧蒸発器14(高圧ドラム8)からの高圧蒸気が供給され、再熱蒸気タービン20には中圧蒸発器12(中圧ドラム7)からの蒸気と高圧蒸気タービン19から高圧蒸気排出管28を介して排熱回収ボイラ5に送られる蒸気とが合流されて再熱器16で再熱され、再熱蒸気供給管27を介して再熱蒸気が供給される。低圧蒸気タービン21には低圧蒸発器10(低圧ドラム6)からの低圧蒸気が供給される。
【0015】
ガスタービン冷却系統は、ガスタービン2の高温部特に動翼部分を冷却する系統であり、空気冷却系統と蒸気冷却系統からなる。このうち、空気冷却系統はガスタービン圧縮機1の圧縮空気の一部を抽気し、冷却空気供給管33,逆止弁38,合流部300を介して圧縮空気をガスタービン1のガスタービン冷却部30に供給し、これを冷却する。また、蒸気冷却系統は、再熱蒸気タービン20の蒸気の一部を抽気し、冷却蒸気供給管31,冷却蒸気供給弁37,合流部300を介して抽気蒸気をガスタービン1のガスタービン冷却部30に供給し、これを冷却する。ガスタービン冷却部30を冷却したあとの空気又は蒸気は冷却媒体排出管34,冷却媒体排出弁35を経由して大気に放出され、あるいは冷却蒸気戻り管32,冷却蒸気戻り弁36を経由して再熱蒸気タービン20あるいは低圧蒸気タービン21に戻される。
【0016】
コンバインドプラントは、概略以上のように構成されており、本発明は図示のガスタービン冷却系統を備えた点に特徴を有する。そして、ガスタービン冷却系統の冷却蒸気供給弁37,冷却媒体排出弁35,冷却蒸気戻り弁36は、ガスタービン冷却系統制御装置140により制御される。この制御のために、ガスタービン冷却系統制御装置140は各部の温度検出器147乃至149,圧力検出器141乃至144,流量検出器145,146,150からの信号を入力し、冷却媒体排出弁35,冷却蒸気戻り弁36,冷却蒸気供給弁37に対して制御信号a,b,cを送り、これを制御する。
【0017】
これらの弁の具体的な制御回路構成については、図3を用いて後述することとし、その前に図2によりガスタービン冷却系統の起動時,停止時,異常発生時の処理手順を説明する。
【0018】
図2の左側の一連のブロック図2(a)はガスタービン冷却系統の起動手順を示している。ガスタービン起動時には、排熱回収ボイラー5での蒸気の発生がないことから、ガスタービンの冷却はガスタービン圧縮機1の圧縮空気の一部を抽気して使用する。このため、起動準備として冷却蒸気供給弁37及び冷却蒸気戻り弁36を閉じ、冷却媒体排出弁35を開く(ブロック160,161,162)。ガスタービンが起動され(ブロック163)、燃料供給管41より燃焼器2に供給された燃料に着火,燃焼(ブロック164)される。これにより、冷却空気供給管33,逆止弁38,合流部300を介して圧縮空気をガスタービン1のガスタービン冷却部30に供給し、その後、圧縮空気は冷却媒体排出管34,冷却媒体排出弁35を介して大気中に放出される。その後、ガスタービン回転数が上昇(ブロック165)し、定格回転数に達する(ブロック166)と、ガスタービン発電機4が電力系統に接続されガスタービン負荷が増大(ブロック167)する。排熱回収ボイラ5へ供給されたガスタービン排ガスは、高圧蒸発器14(高圧ドラム8),中圧蒸発器12(中圧ドラム7),低圧蒸発器10(低圧ドラム6)等での熱交換により蒸気を発生する(ブロック168)。発生した高圧蒸気,中圧蒸気,低圧蒸気は夫々高圧蒸気タービン19,再熱蒸気タービン20,低圧蒸気タービン21に供給(ブロック169)され、各蒸気タービンを駆動する。タービンの駆動蒸気は徐々に圧力を高め、冷却蒸気として供給できる圧力に到達(ブロック170)したら、冷却蒸気供給弁37を開き、冷却蒸気をガスタービン3に供給し(ブロック171)、以後のガスタービン3の冷却は蒸気を冷却媒体として行なう。ガスタービン3の冷却がガスタービン圧縮機1からの抽気を冷却媒体として行なわれている状態をモードIとし、このモードIでの冷却媒体の制御は冷却媒体排出弁35の開度制御により実現される。
【0019】
次の段階として、再熱蒸気タービン20から抽気された冷却蒸気は、冷却蒸気供給弁37,合流部300を介してガスタービン抽気と共にガスタービン冷却部30に供給され、冷却媒体排出管34,冷却媒体排出弁35を介して大気に放出される。ガスタービン3の冷却がガスタービン圧縮機1からの抽気と冷却蒸気の混合気体により行なわれている状態をモードIIとし、このモードIIでの冷却媒体の制御は冷却媒体排出弁35の開度制御により実現される(ブロック172)。
【0020】
その後、冷却蒸気の圧力が設定圧力に達する(ブロック173)と、ガスタービン抽気圧力は冷却蒸気圧力よりも低くなり、逆止弁38の作用により冷却蒸気のみが冷却蒸気供給管31に供給される(ブロック174)。この後、冷却媒体排出弁35を閉じ(ブロック175)、冷却蒸気戻り弁36を開く(ブロック176)。これにより、冷却蒸気の全量が蒸気タービンに回収され(ブロック177)、通常運転(ブロック178)に入る。通常運転状態では、冷却蒸気は冷却蒸気供給管31,冷却蒸気供給弁37,合流部300を介してガスタービン冷却部30に供給され、冷却蒸気戻り弁36を介して、冷却蒸気戻り管32から再熱蒸気タービン20に回収されることになる。ガスタービン3の冷却が冷却蒸気により行なわれている状態をモードIIIとし、このモードIIIでの冷却媒体の制御は冷却蒸気戻り弁36の開度制御により実現される。
【0021】
次に、ガスタービン冷却系統の停止手順について図2(b)を用いて説明する。停止時には、ガスタービンに供給する燃料等を減少させてガスタービン負荷を減少(ブロック179)させ、これにともない排熱回収ボイラ5の蒸気発生量も減少(ブロック180)する。その後、排熱回収ボイラ5から蒸気タービンへの蒸気供給が停止(ブロック181)される。蒸気発生量の減少によりガスタービン冷却部30に供給する冷却蒸気の圧力が低下(ブロック182)すると、冷却蒸気供給弁37は閉(ブロック183)される。また冷却蒸気の圧力低下に伴い、ガスタービン抽気圧力が冷却蒸気圧力よりも高くなると、逆止弁38の作用によりガスタービン抽気のみがガスタービン冷却部30に供給される(ブロック184)。ガスタービン抽気による冷却状態になると、冷却蒸気戻り弁36が閉じられ、冷却媒体排出弁35が開かれる(ブロック185,186)。その後、ガスタービンは停止される(ブロック187)。
【0022】
異常発生時における運転手順を図2(c)を参照して説明する。定常運転時(冷却蒸気供給管31−冷却蒸気供給弁37−合流部300−ガスタービン冷却部30−冷却蒸気戻り弁36−冷却蒸気戻り管32−再熱蒸気タービン20の蒸気冷却系統にて蒸気を供給,回収する運転状態)において、例えば蒸気漏洩等の蒸気冷却系統の異常を検出(ブロック188)すると、冷却蒸気供給弁37が閉じられる(ブロック189)。この結果、ガスタービンの冷却は逆止弁38の作用によりガスタービン圧縮機1の圧縮空気に切り替わり、空気冷却が開始(ブロック190)される。この場合に圧縮空気が蒸気系統に入ることを避けて運転継続するために冷却蒸気戻り弁36が閉じられ(ブロック191)、冷却媒体排出弁35が開かれる(192)。この切替により冷却空気は、タービン冷却部30及び冷却蒸気排出管34を通って大気43に放出される。なお、冷却蒸気供給管31,タービン冷却部30及び冷却蒸気排出管34を空気が通過することによって、管内の蒸気は空気に置換され、管内に蒸気が残留せず凝縮を起こす心配がない。
【0023】
次に、図3に示すガスタービン冷却系統制御装置140の具体的回路構成とその動作について説明する。
【0024】
まず、冷却媒体排出弁35は、図2を参照して説明したように、ガスタービン3の冷却がガスタービン圧縮機1からの抽気を冷却媒体として行なわれている状態(モードI)と、抽気蒸気の混合体を冷却蒸気とする状態(モードII)において開度制御される。このモードIの状態では、冷却蒸気戻り弁36と冷却蒸気供給弁37が閉じられており、ガスタービン抽気は、タービン冷却部30,冷却蒸気排出管34を通って大気43に放出されている。モードIIの状態では、冷却蒸気供給弁37が開放され、混合体はタービン冷却部30,冷却蒸気排出管34を通って大気43に放出されている。これらの状態での冷却媒体排出弁35の制御のために、ガスタービン圧縮器1の入口圧力検出器141,ガスタービン燃焼器2の入口圧力検出器142,ガスタービン排気温度検出器149,冷却蒸気流量検出器145,冷却空気流量検出器146,冷却媒体排気圧力検出器144の検出信号が入力信号として使用される。
【0025】
冷却媒体排出弁35の起動時における制御(制御信号(a))は、ガスタービンの排ガス温度(温度検出器149),ガスタービン圧縮機入口圧力(圧力検出器141),ガスタービン圧縮機1出口圧力(圧力検出器142)の検出信号を関数発生器200に取り込み、これらから燃焼器出口温度を算出し、冷却に必要な空気流量に相当する信号を発生させる。一方、冷却空気供給管33を流れる冷却空気流量(流量検出器146)信号と、冷却蒸気供給管31を流れる冷却蒸気流量(流量検出器145)信号を関数発生器201で冷却空気流量信号に換算した信号を加算器209で加算する。なお、言うまでもないことであるが、モードIにおいては冷却空気流量(流量検出器146)信号のみが加算器209に入力され、モードIIにおいては冷却空気流量(流量検出器146)信号と冷却蒸気流量(流量検出器145)信号を関数発生器201で冷却空気流量信号に換算した信号が加算器209に入力される。次に、ガスタービン入口温度信号(関数発生器200の出力)とガスタービン冷却空気流量信号(加算器209の出力)とから減算器210で偏差をとる。そして、比例+積分(比例積分器213)を行ない、最小値ゲート215,最大値ゲート220を介し、制御信号(a)として比例積分器213の出力により冷却媒体排出弁35の駆動装置221に伝える。これにより、前記モードI,モードIIを実行し、ガスタービン入口温度に相当する冷却媒体流量を確保する。その後、逆止弁38の作用により抽気空気が阻止され、冷却蒸気供給管33に流れる冷却媒体が冷却蒸気のみになると、加算器209の出力は減少し、この結果として比例積分器213の出力が増大するために、冷却空気供給管33を流れる冷却空気流量(流量検出器146)信号のほうが、比例積分器213の出力よりも小さくなり、最小値ゲート215は関数発生器205の出力を選択する。
【0026】
ところで、関数発生器205の出力はその入力増大にともない減少するために、冷却媒体排出弁35を閉じる信号(最小値)を発生し、時間遅れ回路218,最小値ゲート215,最大値ゲート220を介して駆動装置221を駆動する。
【0027】
これにより、冷却媒体排出弁35は閉じられるが、関数発生器205から出力される信号は、時間遅れ回路218を介しているので、冷却媒体排出管34の残留冷却空気をパージした後に閉じられる。なお、停止時及び異常発生時には、冷却蒸気排出管34内の圧力(圧力検出器144)信号から関数発生器202が冷却媒体排出弁35を開く信号(最大値)を発生し、最大値ゲート220を介して駆動装置221に入力される。この制御により冷却媒体排出弁35は開かれ、冷却蒸気と冷却空気は大気に放出される。
【0028】
冷却蒸気供給弁37はモードII(蒸気とガスタービン圧縮器抽気の混合体による冷却運転状態)において開放され、モードIII(蒸気による冷却運転状態)まで継続して使用される。この段階での制御のために、冷却蒸気供給弁37は、冷却蒸気温度検出器147,冷却媒体排気温度検出器148,冷却蒸気流量検出器145,冷却蒸気圧力検出器143,冷却媒体排気流量検出器150の検出信号を入力として開度制御される。この起動時における制御(制御信号(c))は、冷却蒸気供給管31を流れる冷却蒸気流量(流量検出器145),冷却蒸気供給管31を流れる冷却蒸気温度(温度検出器147),タービン冷却部30出口の冷却媒体温度(温度検出器148)の信号を関数発生器203に取り込み、タービン冷却部30の推定温度を算出し冷却蒸気冷却能力相当流量信号を出力する。
【0029】
出力された信号は、減算器211で、冷却蒸気供給管31を流れる冷却蒸気流量(流量検出器145)信号と減算し、比例+積分(比例積分器214)を行ない、最小値ゲート217を介して冷却蒸気供給弁36の駆動装置223に入力する。これにより、冷却蒸気供給弁36は開かれ、冷却蒸気がタービン冷却部30に供給される。また、停止時には、冷却蒸気供給管31を流れる冷却蒸気圧力(圧力検出器143)信号から関数発生器204が設定圧力以下になると冷却蒸気供給弁37を閉じる信号を駆動装置223に入力する。異状発生時には、冷却蒸気供給管31を流れる冷却蒸気流量(流量検出器145),冷却媒体排出管34を流れる冷却媒体の温度(温度検出器150)信号を減算器212で減算する。
【0030】
そして、関数発生器208が設定値以上に大きい場合には冷却蒸気供給弁37を閉じる信号を駆動装置223に入力する。これにより、冷却蒸気供給弁37は閉じられ、自動的に空気冷却によるバックアップに切替ることができる。
【0031】
冷却蒸気戻り弁36は、冷却空気流量検出器146の検出信号を入力として、開度制御される。冷却蒸気戻り弁36の起動時における制御(制御信号(b))は、冷却空気供給管33を流れる冷却ガス流量(流量検出器146)信号から関数発生器206が、冷却ガス流量が停止した相当の信号を発生し、冷却蒸気と冷却ガスとの混合冷却媒体を完全に排出するために時間遅れ器219,最小値ゲート216を介して冷却蒸気戻り弁36の駆動装置222に入力される。これにより、冷却蒸気戻り弁36が開かれ、モードIII を実行する。また、停止時及び異常発生時には、冷却空気供給管33を流れる冷却ガス流量(流量検出器146)信号から関数発生器207が、冷却蒸気戻り弁36を閉じる信号を発生し、これにより、冷却蒸気戻り弁36を閉じる。従って、冷却蒸気回収系統に冷却空気が混入することはない。
【0032】
以下、本発明の他の実施例を説明する(ただし、図1と同じ部分は説明せず、違う部分のみ説明する)。
【0033】
図4に示すコンバインドプラントは、冷却蒸気排出管34から復水器23にかけて冷却蒸気バイパス管45を設け、冷却蒸気バイパス管には、冷却蒸気バイパス弁46を備えたことを特徴としている。冷却空気から冷却用蒸気へ置換される場合、完全に蒸気と置換された後でなければ冷却蒸気戻り弁36を開き冷却蒸気戻り管32を介して蒸気タービン系に冷却蒸気を回収することはできない。従って、完全に冷却空気から冷却蒸気に置換されるまでは、蒸気の損失となる。そのため本発明では、冷却空気と冷却蒸気が混合している状態においては、冷却蒸気バイパス弁46を開いて復水器23に流し、蒸気の回収を行うようにする。復水器23に流れ込んだ冷却空気と冷却蒸気の混合冷却媒体のうち、冷却空気は復水器23に付属されている抽出機によって復水器23から外部に排出され、冷却蒸気は復水器によって復水される。
【0034】
従って、冷却空気と冷却蒸気の冷却混合媒体を回収することにより、プラントの効率が向上し、かつ、冷却蒸気戻り管32,冷却蒸気戻り弁36等の蒸気回収系に異常が発生しても冷却蒸気バイパス45に蒸気を通して復水器23に蒸気を回収することができる。
【0035】
図5に示すコンバインドプラントは、冷却蒸気供給管31に冷却装置48を設け、冷却装置48には、復水器23からの復水を供給し冷却媒体を冷却することを特徴としている。冷却装置48は、冷却蒸気供給管31に復水器23からの復水をスプレーさせ、タービン冷却部30に入る冷却媒体の温度を低下させる。これにより、蒸気タービンから抽気される冷却蒸気(通常過熱蒸気)は、冷却装置48でスプレーすることにより飽和温度近くまで低下させることができる。従って、タービン冷却部30における冷却効率を高め冷却媒体の供給流量を低減できる。また、冷却空気の温度低減により冷却媒体排出管及び冷却媒体排出弁等の構造部の材料を高級化する必要がなくプラントのコスト低減の効果がある。
【0036】
図6に示すコンバインドプラントは、冷却媒体排出管34に膨張タービン70を設置したことを特徴としている。冷却媒体排出管34を流れる冷却媒体は高い圧力を有しており、そのまま燃焼ガス排出管路43に放出することはエネルギーの損失となる。従って、本発明は、冷却媒体排出管34に膨張タービン70を設置し運転させることにより冷却媒体の高い圧力を有効に利用し、そのエネルギーを回収できるので効率を向上させることができる。
【0037】
また、図7に示すコンバインドプラントのように、冷却媒体排出管34に設けた膨張タービン70の排気を、ガスタービン空気圧縮機1の入口側に戻してやることもできる。
【0038】
図8に示すコンバインドプラントは、冷却空気供給装置として補助ガスタービン系統を設けたことを特徴としている。補助ガスタービン系統は、空気圧縮機90,ガスタービン91,燃焼器93及び電動発電機92から構成されている。
【0039】
また、冷却系統は、ガスタービン空気圧縮機90の空気の一部を抽気し、冷却空気供給管97,逆止弁38,合流部300を介してガスタービン冷却部30に供給するようになっており、起動時,停止時,異常発生時には冷却空気を冷却蒸気供給管31に供給するようになっている。
【0040】
次に、図2を併用して補助ガスタービン系統の動作を説明する。ガスタービン起動時(ブロック163乃至170)は、電動発電機92により空気圧縮機90を駆動し、圧縮空気供給弁96の開と共に燃焼器93に圧縮空気が供給され、燃料94と燃焼される。燃焼された圧縮空気は燃焼ガスとしてガスタービン91を駆動し、発電機として発電を行なう。一方、圧縮空気の一部は空気圧縮機90から冷却空気供給管97,逆止弁38,合流部300を介してガスタービン冷却部30に供給される。その後、冷却空気は、冷却媒体排出管34,冷却媒体排出弁35を介して燃焼器94に供給される。その後、冷却空気が冷却蒸気に置換(ブロック174)されると、補助ガスタービン系統は独立に運転に入り、負荷運転,蒸気冷却系のバックアップできる状態を保つ。
【0041】
本実施例によれば、空気冷却時にガスタービン圧縮機1から空気を抽気しなくてすみ、ガスタービンの動力を低減させることなく、バックアップとして信頼性を向上できる効果がある。
【0042】
また、図10(冷却空気補助圧縮機111),図11(冷却空気貯蔵タンク121),図12(冷却ガス貯蔵タンク131)に示すように、ガス供給装置を設けてもよい。
【0043】
図9に示すコンバインドプラントは、冷却蒸気排出管34から冷却空気をガスタービン圧縮器1に戻すことを特徴としており、そのために、冷却空気戻り管100,圧縮器101,冷却空気戻り弁102を設置したものである。
【0044】
空気冷却時には、ガスタービン圧縮機1より多量の冷却空気として圧縮空気を抽気し、ガスタービン冷却部30に供給するので、蒸気冷却時と比べて燃焼器2及びガスタービン3を通過する空気流量が減少する。これにより、ガスタービンで発生する動力が減少したり、燃焼器2出口温度が上昇してしまう。従って、本発明は、空気冷却時に冷却空気戻り弁102を開き、冷却空気戻り管100,圧縮器101を介してガスタービン圧縮機1出口に戻すことにより、圧縮空気流量を変化させずに、円滑な空気冷却が行える。
【0045】
本発明の実施例においては、ガスタービン3の高温部30に供給した圧縮空気を直接大気へ排出し、蒸気を直接再熱蒸気タービン20に回収しているが、この限りではない。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、蒸気タービンから蒸気を抽気して、タービンの冷却部を冷却する冷却系統で、その冷却部における冷却効率を高め、冷却媒体の供給流量を低減することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、冷却媒体の温度低減により冷却媒体排出管及び冷却媒体排出弁等の構造部の材料を高級化する必要性が低下して、プラントのコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸気冷却ガスタービンシステムの基本系統図。
【図2】蒸気冷却ガスタービンシステムの運転フロー図。
【図3】蒸気冷却ガスタービンシステムの制御系統。
【図4】冷却媒体排出管から復水器の間にバイパス管及びバイパス弁を設けた系統図。
【図5】冷却蒸気供給管に冷却媒体冷却装置を設けた系統図。
【図6】冷却媒体排出管に膨張タービンを設けた系統図。
【図7】冷却媒体排出管に設けた膨張タービンの排気をガスタービン空気圧縮機に戻す系統図。
【図8】冷却媒体排出管に設けた膨張タービンをガス供給装置とする系統図。
【図9】冷却ガスをガスタービン空気圧縮機に回収する系統図。
【図10】ガス供給装置として別置の補助圧縮機を用いた系統図。
【図11】ガス供給装置として別置の冷却空気貯蔵タンクを用いた系統図。
【図12】ガス供給装置として別置の冷却ガス貯蔵タンクを用いた系統図。
【符号の説明】
1…ガスタービン圧縮機、3…ガスタービン、30…タービン冷却部、31…冷却蒸気供給管、32…冷却蒸気戻り管、33…冷却空気供給管、34…冷却媒体排出管、35…冷却媒体蒸気排出弁、36…冷却蒸気戻り弁、37…冷却蒸気供給弁。
Claims (2)
- 圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行ない、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行ない、蒸気を得る排熱回収ボイラシステムと、該排熱回収ボイラシステムからの蒸気により駆動される蒸気タービンシステムとを備え、前記ガスタービンシステムのタービンはその金属部分を冷却媒体により冷却する冷却部を備えるコンバインドプラントにおいて、
前記蒸気タービンから抽気された蒸気を冷却媒体として前記タービンの冷却部に供給する蒸気供給配管と、前記タービンの冷却部から該蒸気を蒸気系統に回収する蒸気回収配管とを備え、前記蒸気供給配管に前記蒸気タービンから抽気された蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させる冷却装置を設けたことを特徴とするコンバインドプラント。 - 圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行い、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行い蒸気を得る排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンとからなる蒸気系統を備え、前記ガスタービンシステムの冷却部を前記蒸気タービンから抽気される蒸気で冷却し、冷却後の蒸気を前記蒸気系統に回収するコンバインドプラントの運転方法において、
前記蒸気タービンから蒸気を抽気し、該蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させた後に、前記ガスタービンシステムの冷却部に供給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。
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