JP5812873B2 - コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービン及び蒸気タービンによって発電機を駆動するコンバインドサイクル発電プラントに関する。

コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン及び蒸気タービンを組み合わせたプラントであり、高いプラント効率を達成する発電方式として知られている。この発電プラントは、ガスタービンから排出される高温排ガスの排熱を利用して、排熱回収ボイラで蒸気を生成し、この蒸気によって蒸気タービンを駆動するようになっている。この種の発電プラントでは、ガスタービンが極めて高温になるので、動静翼やロータ等の高温部を冷却する必要がある。

そこで、特許文献１には、ガスタービンの圧縮機で生成された圧縮空気の一部をＴＣＡクーラ（Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ａｉｒ Ｃｏｏｌｅｒ）によって冷却することでタービン冷却空気を生成し、このタービン冷却空気を用いてガスタービンの高温部を冷却することが記載されている。具体的には、特許文献１記載の技術では、ＴＣＡクーラにおいて、ガスタービンの圧縮機からの圧縮空気と、排熱回収ボイラの高圧ドラムに供給される高圧給水とを熱交換させて、圧縮空気を冷却してタービン冷却空気を生成する。これにより、単にタービン冷却空気を生成できるだけでなく、排熱回収ボイラにおける蒸気発生に大いに寄与する高圧給水に圧縮空気の熱を回収して、発電プラント全体の発電効率を向上させることができる。

特開２０１０−１１２２７４号公報

ところで、特許文献１のような従来の冷却系統においては、発電プラントの起動時及び低負荷運転時には、排熱回収ボイラにおける高圧給水の蒸発量が少ないため、この少ない蒸発量に応じて、高圧ドラムへの高圧給水の流入量を減らす必要がある。一方、ガスタービンの高温部の冷却を確実に行うためには、ＴＣＡクーラにおける高圧給水の流量をある程度は確保しなければならない。よって、高圧ドラムが要求する高圧給水の流量と、ＴＣＡクーラが要求する高圧給水の流量とが必ずしも一致しない場合が起こり得る。
そこで、ＴＣＡクーラを通過した高圧給水の一部のみを高圧ドラムに導くために、高圧給水の残部を復水器側（復水系）に排出するダンプラインを設けることがある。この場合、高圧給水を高圧ドラムに導く回収ラインおよびダンプラインに、それぞれ、回収弁とダンプ弁を設け、これら二つの弁の開度調節により回収ラインとダンプラインを流れる高圧給水の流量を調節する。これにより、発電プラントの起動時及び低負荷運転時には、回収弁の開度を小さくし、ダンプ弁の開度を大きくすることで、ＴＣＡクーラが要求する高圧給水の流量を維持しながら、少ない蒸発量に見合った適量の高圧給水を高圧ドラムに供給することができる。これに対して、発電プラントの高負荷運転時には、回収弁の開度を大きくし、ダンプ弁の開度を小さくすることで、ＴＣＡクーラが要求する高圧給水の流量を維持しながら、多い蒸発量に見合った適量の高圧給水を高圧ドラムに供給することができる。

ここで、回収弁とダンプ弁を開度制御する際、回収弁およびダンプ弁の両方について、ＴＣＡクーラを通過する高圧給水の流量に基づくフィードバック制御を行うと、両方の弁が制御干渉を引き起こしてしまう。すなわち、ＴＣＡクーラを通過する高圧給水の流量という１つの制御因子に基づいて、回収弁とダンプ弁という２つの弁を制御することで、各弁の開度制御が互いに干渉し合い、制御上の不都合が生じる。

そのため、ＴＣＡクーラを通過する高圧給水の流量に基づくフィードバック制御はダンプ弁のみとし、ガスタービン負荷と回収弁開度との関係を示す関数を用いて、ガスタービンの負荷に対応する開度に回収弁を制御することが考えられる。
ところが、上記関数を用いて回収弁の開度制御を行う場合、ＴＣＡクーラを通過する高圧給水の流量を適切に調節することが難しい。これは、上記関数から求めた開度に回収弁を制御しても、ＴＣＡクーラが設けられたクーラ側給水ラインに対して並列に設けられるＥＣＯ側給水ラインの系統差圧の変化による影響によって、ＴＣＡクーラを通過する高圧給水の所期の流量を確保できるとは限らないためである。なお、ＥＣＯ側給水ラインとは、節炭器が設けられる給水ラインをいう。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、ダンプ弁と回収弁との相互の制御干渉を防ぐことができ、かつ、クーラを通過する給水の流量を適切に調節しう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。

以下、説明の便宜上、発明を実施するための形態で使用する符号を対応する構成要素に括弧付きで付すが、この符号によって、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲の解釈に用いることはできない。

本発明に係るコンバインドサイクル発電プラント（１）は、ガスタービン（２）と、前記ガスタービン（２）の排熱を利用して給水を加熱し、蒸気を生成する排熱回収ボイラ（２０）と、前記排熱回収ボイラ（２０）で生成された前記蒸気によって駆動される蒸気タービン（１０）と、前記ガスタービン（２）の高温部の冷却に用いられる冷媒を、前記給水との熱交換によって冷却するクーラ（３１）と、前記クーラ（３１）を通過した後の前記給水の一部を前記排熱回収ボイラ（２０）に戻す回収ライン（３３）と、前記回収ライン（３３）に設けられた回収弁（３７）と、前記クーラ（３１）を通過した後の前記給水の残部を復水系にダンプするダンプライン（３８）と、前記ダンプライン（３８）に設けられたダンプ弁（３９）と、前記回収弁（３７）および前記ダンプ弁（３９）の開度制御を行う弁開度制御手段（５０，６０）とを備え、前記弁開度制御手段（５０，６０）は、前記回収弁（３７）および前記ダンプ弁（３９）のいずれか一方について、該一方の弁の前後差圧に基づく開度制御を行い、前記回収弁（３７）および前記ダンプ弁（３９）の他方について、前記クーラ（３１）を通過する前記給水の流量に基づく開度制御を行うことを特徴とする。
なお、ガスタービン（２）の高温部の冷却に用いられる「冷媒」は、ガスタービン（２）の空気圧縮機（３）で生成される圧縮空気であってもよい。

このコンバインドサイクル発電プラント（１）によれば、回収弁（３７）およびダンプ弁（３９）のいずれか一方について、該一方の弁の前後差圧に基づく開度制御を行い、回収弁（３７）およびダンプ弁（３９）の他方について、クーラ（３１）を通過する給水流量に基づく開度制御を行うようにしたので、回収弁（３７）とダンプ弁（３９）との相互の制御干渉を防ぐことができる。すなわち、回収弁（３７）およびダンプ弁（３９）のいずれか一方の弁の前後差圧、および、クーラ（３１）を通過する給水流量という２つの制御因子を用い、回収弁（３７）とダンプ弁（３９）とをそれぞれ独立した制御因子によって制御するようにしたので、各弁（３７，３９）の開度制御が互いに干渉し合うことがない。

上記コンバインドサイクル発電プラント（１）における回収弁（３７）およびダンプ弁（３９）の開度制御は、次の二通りの組み合わせの何れかである。
第一の組み合わせは、回収弁（３７）をその前後差圧に基づいて開度制御し、クーラ（３１）を通過する給水流量に基づいてダンプ弁（３９）を開度制御するものである。この場合、回収弁（３７）の前後差圧を考慮して回収弁（３７）の開度制御を行うため、回収弁（３７）を介して排熱回収ボイラ（２０）に供給される給水流量は所期の流量を確実に確保できる。また、回収弁（３７）を通過する給水流量がクーラ（３１）における給水の必要流量に対して不足していても、ダンプ弁（３９）の開度制御がクーラ（３１）を通過する給水流量に基づくものであるため、ダンプ弁（３９）を通過する給水の流量が適切に調節されて、必要流量の給水をクーラ（３１）に流すことができる。
第二の組み合わせは、第一の組み合わせとは逆に、クーラ（３１）を通過する給水流量に基づいて回収弁（３７）を開度制御し、ダンプ弁（３９）をその前後差圧に基づいて開度制御するものである。この場合、ダンプ弁（３９）の前後差圧を考慮してダンプ弁（３９）の開度制御を行うため、ダンプ弁（３９）を通過する給水流量は所期の流量を確実に確保できる。また、ダンプ弁（３９）を通過する給水流量がクーラ（３１）における給水の必要流量に対して不足していても、回収弁（３７）の開度制御がクーラ（３１）を通過する給水流量に基づくものであるため、回収弁（３７）を通過する給水の流量が適切に調節されて、必要流量の給水をクーラ（３１）に流すことができる。
このように、いずれの組み合わせの場合であっても、回収弁（３７）の開閉制御とダンプ弁（３９）の開閉制御が協働することで、必要流量の給水をクーラ（３１）に流すことができる。

上記コンバインドサイクル発電プラント（１）において、前記弁開度制御手段（５０，６０）は、上述の第一の組み合わせによる開度制御を回収弁（３７）およびダンプ弁（３９）について行ってもよい。すなわち、前記弁開度制御手段（５０，６０）は、前記回収弁（３７）の前記前後差圧に基づいて前記回収弁（３７）の開度制御を行うとともに、前記クーラ（３１）を通過する前記給水の前記流量に基づいて前記ダンプ弁（３９）の開度制御を行ってもよい。

この場合、前記弁開度制御手段（５０，６０）は、前記回収弁（３７）の前記前後差圧および前記回収弁（３７）を通過する前記給水の流量の指令値からＣｖ値を算出し、該Ｃｖ値に応じた弁開度に前記回収弁（３７）を開度調節してもよい。
ここで、Ｃｖ値とは、バルブの容量係数であり、流体が、ある前後差圧においてバルブを流れるときの流量を表す値である。Ｃｖ値は、一般に、バルブの前後差圧と、バルブを流れる流体の流量との関数であることが知られている。そのため、回収弁（３７）の前後差圧および回収弁（３７）を通過すべき給水流量の指令値からＣｖ値を算出できる。そして、Ｃｖ値に対応する弁開度はバルブ特性として既知であるから、Ｃｖ値の算出結果に応じた弁開度に回収弁（３７）を開度調節することで、回収弁（３７）を通過する給水流量を指令値に維持できる。よって、発電プラント（１）の運転状態（起動時及び低負荷運転時または高負荷運転時）に応じて、回収弁（３７）を介して排熱回収ボイラ（２０）に供給される給水の流量を適切に調節できる。
なお、回収弁（３７）を通過する給水流量の指令値は、排熱回収ボイラ（２０）における給水の蒸発量に応じて決定されてもよい。

また、上記コンバインドサイクル発電プラント（１）は、前記クーラ（３１）が配置される流路および前記回収ライン（３３）で構成されるクーラ側給水ライン（４２）と、前記クーラ（３１）よりも上流側において前記クーラ側給水ライン（４２）から分岐して、前記回収弁（３７）よりも下流側において前記クーラ側給水ライン（４２）に合流するＥＣＯ側給水ライン（３２）と、前記ＥＣＯ側給水ライン（３２）に設けられた節炭器（２９）と、前記節炭器（２９）の上流側において前記ＥＣＯ側給水ライン（３２）に設けられた制御弁（６２）とをさらに備え、前記制御弁（６２）は、該制御弁（６２）の前後差圧を設定値に維持するように開度制御されてもよい。
このように、クーラ側給水ライン（４２）に対して並列にＥＣＯ側給水ライン（３２）が設けられる場合、例えばガスタービン（２）の負荷遮断時や負荷急減時において、ＥＣＯ側給水ライン（３２）を流れる給水流量が大幅に減少する。そうすると、ＥＣＯ側給水ライン（３２）の系統差圧は、ＥＣＯ側給水ライン（３２）の給水流量の二乗に比例することから、非常に小さくなる。特に、排熱回収ボイラ（２０）のドラム（２３）内の水位を制御するドラムレベル制御弁（６５）がＥＣＯ側給水ライン（３２）ではなく、ドラム（２３）の直前に設けられている場合、ＥＣＯ側給水ライン（３２）の系統差圧はほぼ節炭器（２９）に起因する圧力損失のみであるから、ＥＣＯ側給水ライン（３２）の系統差圧の低下が顕著になる。その結果、相対的にクーラ側給水ライン（４２）に給水が流れにくくなり、回収弁（３７）及びダンプ弁（３９）の開度を全開にしてもクーラ側給水ライン（４２）における給水流量を確保できないことがあり得る。
そこで、上述のように、ＥＣＯ側給水ライン（３２）の節炭器（２９）よりも上流側に制御弁（６２）を設け、該制御弁（６２）の前後差圧を設定値に維持するようにこの制御弁（６２）の開度制御を行うことで、発電プラント（１）の運転状態によらず、ＥＣＯ側給水ライン（３２）の系統差圧を確保できる。よって、回収弁（３７）及びダンプ弁（３９）を全開にしてもクーラ側給水ライン（４２）における給水流量を確保できないような事態を防止できる。

本発明によれば、回収弁およびダンプ弁のいずれか一方について、該一方の弁の前後差圧に基づく開度制御を行い、回収弁およびダンプ弁の他方について、クーラを通過する給水流量に基づく開度制御を行うようにしたので、ダンプ弁と回収弁との相互の制御干渉を防ぐことができる。また、回収弁の開閉制御とダンプ弁の開閉制御が協働して、必要流量の給水をクーラに流すことができる。

コンバインドサイクル発電プラントの全体構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る発電プラントの冷却系統及び弁開度制御装置の構成図である。 本発明の第２実施形態に係る発電プラントの冷却系統及び弁開度制御装置の構成図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

［第１実施形態］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラント（以下、発電プラントと称する）１の構成を説明する。
図１に示すように、発電プラント１は、主に、ガスタービン２と、蒸気タービン１０と、排熱回収ボイラ２０と、冷却系統３０とを備えている。

発電プラント１は、ガスタービン２及び蒸気タービン１０の回転軸が共通である１軸型であってもよいし、ガスタービン２及び蒸気タービン１０の回転軸がそれぞれ独立である多軸型であってもよい。なお、図１には、１軸型の発電プラント１を示した。

ガスタービン２及び蒸気タービン１０の回転軸には、発電機８が連結されている。これにより、ガスタービン２及び蒸気タービン１０の回転軸が回転することで、発電機８が駆動されて電力が生成されるようになっている。

ガスタービン２は、空気圧縮機３と、タービン４と、燃焼器５とを有している。空気圧縮機３は、大気を吸入して圧縮し、燃焼器５に供給する。燃焼器５では、空気圧縮機３から供給された圧縮空気を燃焼用空気として用い、燃料ガスを燃焼させる。燃焼器５における燃焼によって生成された燃焼ガスは、タービン４に供給され、タービン４を駆動する。タービン４を通過した後の燃焼ガス（排ガス）は、排熱回収ボイラ２０に導かれて、排熱回収ボイラ２０における蒸気生成用熱源として利用された後に排気される。
なお、空気圧縮機３で生成される圧縮空気の一部は、後述する冷却系統３０によって冷却されてタービン冷却空気とされ、タービン４の高温部（例えば動静翼やロータ）の冷却に用いられる。

排熱回収ボイラ２０内には、低圧節炭器２７、中圧節炭器２８、高圧節炭器２９、低圧蒸発器２４、中圧蒸発器２５、及び高圧蒸発器２６が配置されている。低圧蒸発器２４には低圧ドラム２１が付属されている。中圧蒸発器２５には中圧ドラム２２が付属されている。高圧蒸発器２６には高圧ドラム２３が付属されている。

蒸気タービン１０は、高圧タービン１１、中圧タービン１２、及び低圧タービン１３を備えている。高圧タービン１１には、高圧ドラム２３からの飽和蒸気を排熱回収ボイラ２０内の高圧過熱器（不図示）で過熱した高圧蒸気が供給される。高圧タービン１１に供給された高圧蒸気は、高圧タービン１１で仕事をした後、排熱回収ボイラ２０内の再熱器（不図示）に送られる。

排熱回収ボイラ２０の再熱器には、高圧タービン１１で仕事をした後の高圧蒸気（再熱前の低温蒸気）に加えて、中圧ドラム２２からの飽和蒸気を排熱回収ボイラ２０内の中圧過熱器（不図示）で過熱した蒸気も供給される。そして、再熱器で昇温された蒸気は、再熱蒸気として、中圧タービン１２に供給される。中圧タービン１２に供給された再熱蒸気は、中圧タービン１２で仕事をした後、低圧タービン１３に供給される。

低圧タービン１３には、中圧タービン１２で仕事をした後の再熱蒸気に加えて、低圧ドラム２１からの飽和蒸気を排熱回収ボイラ２０内の低圧過熱器（不図示）で過熱した蒸気も供給される。

低圧タービン１３からの排気は、復水器１５に導かれ、復水される。復水器１５で生成された水は、低圧給水ポンプ１６により、低圧節炭器２７に導入される。低圧節炭器２７を通過した水は、一部が低圧ドラム２１に給水され、残りは高中圧給水ポンプ１７に導かれる。高中圧給水ポンプ１７は、高圧給水ポンプ４０（図２、図３参照）と中圧給水ポンプとを有している。高圧給水ポンプ４０は、高圧節炭器２９を介して、高圧給水を高圧ドラム２３に供給する。また、中圧給水ポンプは、中圧節炭器２８を介して、中圧水を中圧ドラム２２に給水する。高圧ドラム２３、中圧ドラム２２、及び低圧ドラム２１へ供給された水は、それぞれ、高圧蒸発器２６、低圧蒸発器２４、及び中圧蒸発器２５においてタービン４からの排ガスと熱交換されて蒸発し、各ドラム（２３，２２，２１）に飽和蒸気として溜まるようになっている。

さらに本実施形態に係る発電プラント１は、空気圧縮機３からの圧縮空気の一部を冷却してタービン冷却空気とする冷却系統３０を備えている。図２を用いて、冷却系統３０の構成について説明する。
同図に示すように、冷却系統３０は、高圧給水ポンプ４０と高圧ドラム２３との間において、クーラ側給水ライン４２とＥＣＯ側給水ライン３２とを有している。ＥＣＯ側給水ライン３２は、後述するＴＣＡクーラ３１の上流側の分岐点Ａにおいてクーラ側給水ライン４２から分岐し、後述する回収弁３７よりも下流側の合流点Ｂにおいてクーラ側給水ライン４２と合流する。
なお、ＥＣＯ側給水ライン３２には、排熱回収ボイラ２０の高圧節炭器２９が設けられている。またＥＣＯ側給水ライン３２には、高圧ドラム２３の水位を制御するためのドラム制御弁を設けてもよい。

クーラ側給水ライン４２には、空気圧縮機３からの圧縮空気の一部を冷却するＴＣＡクーラ３１が設けられている。ＴＣＡクーラ３１では、空気圧縮機３からの圧縮空気の一部が、ＴＣＡクーラ３１内を流れる高圧給水との熱交換によって冷却されるようになっている。ＴＣＡクーラ３１で冷却された圧縮空気は、タービン冷却空気として、タービン４の高温部の冷却に用いられる。

クーラ側給水ライン４２のＴＣＡクーラ３１よりも下流側には、ＥＣＯ側給水ライン３２との合流点Ｂに向かって回収ライン３３が延びている。この回収ライン３３は、ＴＣＡクーラ３１を通過した後の高圧給水を回収して、高圧ドラム２３に送るための配管である。なお、回収ライン３３には、回収ライン３３を流れる高圧給水の流量を調節するための回収弁３７が設けられている。

また、ＴＣＡクーラ３１の下流側には、回収ライン３３とは別に、ＴＣＡクーラ３１を通過した後の高圧給水を復水系にダンプ（排出）するダンプライン３８が設けられている。このダンプライン３８には、ダンプライン３８を流れる高圧給水の流量を調節するためのダンプ弁３９が設けられている。

本実施形態では、回収ライン３３の回収弁３７とダンプライン３８のダンプ弁３９は、弁開度制御装置５０によって開度制御される。具体的には、弁開度制御装置５０は、回収弁３７をその前後差圧に基づいて開度制御し、ＴＣＡクーラ３１を流れる高圧給水の流量に基づいてダンプ弁３９の開度制御を行う。
なお、回収弁３７の前後差圧は、回収弁３７の入口側に配置された第１圧力センサ３４の計測値と、回収弁３７の出口側に配置された第２圧力センサ３５の計測値との差分から求めてもよい。あるいは、回収弁３７の前後に設置した差圧計（不図示）によって、回収弁３７の前後差圧を取得してもよい。
また、ＴＣＡクーラ３１を流れる高圧給水の流量は、ＴＣＡクーラ３１の上流側に設けた流量計３６の計測値から求めてもよい。

弁開度制御装置５０は、上述のように、回収弁３７の前後差圧に基づいて、回収弁３７を開度制御する。このとき、回収弁３７の前後差圧および回収弁３７を通過すべき高圧給水の流量指令値からＣｖ値を算出し、該Ｃｖ値に応じた弁開度に回収弁３７を開度調節してもよい。すなわち、回収弁３７の開度は、Ｃｖ値に基づく先行開度制御によって調節されてもよい。
ここで、Ｃｖ値とは、バルブの容量係数であり、流体が、ある前後差圧においてバルブを流れるときの流量を表す値である。Ｃｖ値は、一般に、バルブの前後差圧と、バルブを流れる流体の流量との関数であることが知られている。そのため、この関数を用いれば、回収弁３７の前後差圧および回収弁３７を通過する高圧給水流量の指令値からＣｖ値を算出できる。そして、Ｃｖ値に対応する弁開度はバルブ特性として既知であるから、Ｃｖ値の算出結果に応じた弁開度に回収弁３７を開度調節することで、回収弁３７を通過する給水流量を指令値に維持できる。なお、回収弁３７を通過する高圧給水流量の指令値は、高圧ドラム２３における蒸発量に応じて決定されてもよい。
これにより、発電プラント１の運転状態（起動時及び低負荷運転時または高負荷運転時）に応じて、回収弁３７を介して排熱回収ボイラ２０の高圧ドラム２３に供給される給水の流量を適切に調節できる。

また弁開度制御装置５０は、上述のように、ＴＣＡクーラ３１を通過する高圧給水の流量に基づいてダンプ弁３９を開度制御する。このとき、ダンプ弁３９の開度は、ＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量を目標流量に維持するようなフィードバック制御により調節してもよい。例えば、流量計３６の計測値と、ＴＣＡクーラ３１における高圧給水の目標流量との偏差に応じて、ダンプ弁３９の開度をＰＩ制御によって調節してもよい。
なお、ＴＣＡクーラ３１における高圧給水の目標流量は、タービン４の高温部を冷却するのに必要なタービン冷却空気の量及び温度から決定されてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、回収弁３７についてその前後差圧に基づく開度制御を行い、ダンプ弁３９についてＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量に基づく開度制御を行うようにしたので、回収弁３７とダンプ弁３９との相互の制御干渉を防ぐことができる。すなわち、回収弁３７の前後差圧と、ＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量という２つの制御因子を用い、回収弁３７とダンプ弁３９とをそれぞれ独立した制御因子によって制御するようにしたので、各弁（３７，３９）の開度制御が互いに干渉し合うことがない。

また、本実施形態では、回収弁３７の前後差圧を考慮して回収弁３７の開度制御を行うため、回収弁３７を介して排熱回収ボイラ２０の高圧ドラム２３に供給される高圧給水流量は所期の流量を確実に確保できる。また、回収弁３７を通過する高圧給水流量がＴＣＡクーラ３１における高圧給水の必要流量に対して不足していても、ダンプ弁３９の開度制御がＴＣＡクーラ３１を通過する高圧給水流量に基づくものであるため、ダンプ弁３９を通過する高圧給水の流量が適切に調節されて、必要流量の高圧給水をＴＣＡクーラ３１に流すことができる。
このように、回収弁３７の開閉制御とダンプ弁３９の開閉制御が協働することで、必要流量の高圧給水をＴＣＡクーラ３１に流すことができる。

なお、本実施形態では、回収弁３７についてその前後差圧に基づく開度制御を行い、ダンプ弁３９についてＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量に基づく開度制御を行う例について説明した。しかし、本実施形態とは逆に、弁開度制御装置５０は、ダンプ弁３９についてその前後差圧に基づく開度制御を行い、回収弁３７についてＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量に基づく開度制御を行ってもよい。
この場合、ダンプ弁３９の前後差圧の計測値およびダンプ弁３９を通過する高圧給水の流量の指令値からＣｖ値を算出し、該Ｃｖ値に応じた弁開度にダンプ弁３９を開度調節してもよい。すなわち、ダンプ弁３９の開度は、Ｃｖ値に基づく先行開度制御によって調節されてもよい。なお、ダンプ弁３９を通過する高圧給水流量の指令値は、ＴＣＡクーラ３１が必要とする高圧給水流量と、回収弁３７を通過すべき高圧給水流量の目標値との差分から求めてもよい。
また、回収弁３７の開度は、ＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量を指令値に維持するようなフィードバック制御により調節してもよい。例えば、流量計３６の計測値と、ＴＣＡクーラ３１における高圧給水の目標流量との偏差に応じて、回収弁３７の開度をＰＩ制御によって調節してもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る発電プラントについて説明する。本実施形態の発電プラントは、冷却系統の構成と弁開度制御装置の制御内容を除けば、第１実施形態のコンバインドサイクル発電プラント１と同様である。そのため、ここでは、第１実施形態と共通する箇所には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図３は、本実施形態における冷却系統および弁開度制御装置の構成例を示す図である。
同図に示すように、本実施形態における冷却系統７０では、ＥＣＯ側給水ライン３２の高圧節炭器２９の上流側に制御弁６２を設けている。この制御弁６２は、弁開度制御装置６０によって、制御弁６２の前後差圧を設定値に維持するように開度制御されている。具体的には、差圧計６１によって取得した制御弁６２の前後差圧が設定値になるように、制御弁６２の開度制御を行う。
このように、本実施形態において、ＥＣＯ側給水ライン３２に制御弁６２を設け、該制御弁６２の前後差圧を設定値に維持するようにこの制御弁６２の開度制御を行うのは、次の理由による。

クーラ側給水ライン４２に対して並列にＥＣＯ側給水ライン３２が設けられる場合、例えばガスタービン２の負荷遮断時や負荷急減時において、ＥＣＯ側給水ライン３２を流れる高圧給水の流量が大幅に減少する。そうすると、ＥＣＯ側給水ライン３２の系統差圧（分岐点Ａと合流点Ｂとの間のＥＣＯ側給水ライン３２の圧力損失）は、ＥＣＯ側給水ライン３２の高圧給水流量の二乗に比例することから、非常に小さくなる。特に、排熱回収ボイラ２０の高圧ドラム２３内の水位を制御するドラムレベル制御弁６５が、図３に示すように、ＥＣＯ側給水ライン３２（分岐点Ａと合流点Ｂとの間）ではなく、高圧ドラム２３の直前に設けられている場合、ＥＣＯ側給水ライン３２の系統差圧は高圧節炭器２９に起因する圧力損失のみであるから、ＥＣＯ側給水ライン３２の系統差圧の低下が顕著になる。その結果、相対的にクーラ側給水ライン４２に高圧給水が流れにくくなり、回収弁３７及びダンプ弁３９の開度を全開にしてもクーラ側給水ライン４２における高圧給水流量を確保できないことがあり得る。
そこで、本実施形態のように、ＥＣＯ側給水ライン３２の高圧節炭器２９よりも上流側に制御弁６２を設け、該制御弁６２の前後差圧を設定値に維持するようにこの制御弁６２の開度制御を行うことで、発電プラントの運転状態によらず、ＥＣＯ側給水ライン３２の系統差圧を確保できる。よって、回収弁３７及びダンプ弁３９を全開にしても回収ライン３３における高圧給水流量を確保できないような事態を防止できる。

また、本実施形態において、弁開度制御装置６０による回収弁３７及びダンプ弁３９の開度制御は、上述の第１実施形態における弁開度制御装置５０による開度制御と同様である。
すなわち、弁開度制御装置６０は、回収弁３７についてその前後差圧に基づく開度制御を行い、ダンプ弁３９についてＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量に基づく開度制御を行ってもよい。あるいは、弁開度制御装置６０は、ダンプ弁３９についてその前後差圧に基づく開度制御を行い、回収弁３７についてＴＣＡクーラ３１における高圧給水流量に基づく開度制御を行ってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述の第１実施形態及び第２実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

例えば、上述の実施形態では、空気圧縮機３からの圧縮空気の一部をＴＣＡクーラ３１で冷却してタービン冷却空気とし、このタービン冷却空気によってガスタービン２の高温部を冷却する例について説明したが、ガスタービン２の高温部の冷却は任意の冷媒を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、高圧給水ポンプ４０から吐出される高圧給水をクーラ（ＴＣＡクーラ３１）に供給する例について説明したが、排熱回収ボイラ２０に供給される任意の給水（中圧水や低圧水）をクーラに導いて、ガスタービン２の高温部を冷却するための冷媒を生成するために用いてもよい。

１ コンバインドサイクル発電プラント
２ ガスタービン
３ 空気圧縮機
４ タービン
５ 燃焼器
８ 発電機
１０ 蒸気タービン
１１ 高圧タービン
１２ 中圧タービン
１３ 低圧タービン
２０ 排熱回収ボイラ
２１ 低圧ドラム
２２ 中圧ドラム
２３ 高圧ドラム
２４ 低圧蒸発器
２５ 中圧蒸発器
２６ 高圧蒸発器
２７ 低圧節炭器
２８ 中圧節炭器
２９ 高圧節炭器
３０ 冷却系統
３１ ＴＣＡクーラ（クーラ）
３２ ＥＣＯ側給水ライン
３３ 回収ライン
３４ 第１圧力センサ
３５ 第２圧力センサ
３６ 流量計
３７ 回収弁
３８ ダンプライン
３９ ダンプ弁
４０ 高圧給水ポンプ
４２ クーラ側給水ライン
５０ 弁開度制御装置（弁開度制御手段）
６０ 弁開度制御装置（弁開度制御手段）
６１ 差圧計
６２ 制御弁
６５ ドラムレベル制御弁

Claims (4)

1. ガスタービンと、
   前記ガスタービンの排熱を利用して給水を加熱し、蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
   前記排熱回収ボイラで生成された前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
   前記ガスタービンの高温部の冷却に用いられる冷媒を、前記給水との熱交換によって冷却するクーラと、
   前記クーラを通過した後の前記給水の一部を前記排熱回収ボイラに戻す回収ラインと、
   前記回収ラインに設けられた回収弁と、
   前記クーラを通過した後の前記給水の残部を復水系にダンプするダンプラインと、
   前記ダンプラインに設けられたダンプ弁と、
   前記回収弁および前記ダンプ弁の開度制御を行う弁開度制御手段とを備え、
   前記弁開度制御手段は、
   前記回収弁および前記ダンプ弁のいずれか一方について、該一方の弁の前後差圧に基づく開度制御を行い、
   前記回収弁および前記ダンプ弁の他方について、前記クーラを通過する前記給水の流量に基づく開度制御を行う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. 前記弁開度制御手段は、前記回収弁の前記前後差圧に基づいて前記回収弁の開度制御を行うとともに、前記クーラを通過する前記給水の前記流量に基づいて前記ダンプ弁の開度制御を行う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発電プラント。
3. 前記弁開度制御手段は、前記回収弁の前記前後差圧および前記回収弁を通過する前記給水の流量の指令値からＣｖ値を算出し、該Ｃｖ値に応じた弁開度に前記回収弁を開度調節することを特徴とする請求項２に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
4. 前記クーラが配置される流路および前記回収ラインで構成されるクーラ側給水ラインと、
   前記クーラよりも上流側において前記クーラ側給水ラインから分岐して、前記回収弁よりも下流側において前記クーラ側給水ラインに合流するＥＣＯ側給水ラインと、
   前記ＥＣＯ側給水ラインに設けられた節炭器と、
   前記節炭器の上流側において前記ＥＣＯ側給水ラインに設けられた制御弁とをさらに備え、
   前記制御弁は、該制御弁の前後差圧を設定値に維持するように開度制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
   

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