JP6057796B2 - ガスタービンコンバインドプラント、及びガスタービンにおける高温部品の冷却方法 - Google Patents
ガスタービンコンバインドプラント、及びガスタービンにおける高温部品の冷却方法 Download PDFInfo
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Description
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器、及び該燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー、及び前記排熱回収ボイラーで発生した前記蒸気で駆動する蒸気タービンを有する排熱回収装置と、前記燃焼器と前記タービンとのうちのいずれかの部品であって前記燃焼ガスに接する高温部品に、前記蒸気タービンの中間段から抽気した蒸気を冷却蒸気として供給する冷却蒸気ラインと、前記排熱回収装置の蒸気流路中で、蒸気タービンの翼が存在しない領域であって、前記中間段における前記蒸気の圧力よりも圧力が低い領域に前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻す冷却蒸気回収ラインと、前記蒸気タービンの前記中間段から抽気した前記冷却蒸気と温度調節媒体とを熱交換させて、前記冷却蒸気を前記高温部品の冷却に適切な温度に調節する熱交換器と、前記排熱回収装置中を流れる蒸気であって、前記中間段における前記蒸気よりも圧力が低い蒸気と、前記高温部品に供給される前記冷却蒸気とを混合する混合器と、を備えていることを特徴とする。
さらに、大きな熱変形により、中間段を構成する部品のうち、動翼と静止部であるケーシング等との間のクリアランスが部分的に狭まり、動翼と静止部とが接触して、これらが損傷する恐れもある。これに対して、当該ガスタービンコンバインドプラントでは、繰り返すことになるが、高温部品を冷却して過熱された冷却蒸気を蒸気タービンの翼が存在しない蒸気流路中に戻しているので、蒸気タービンの短命化を防ぐことができると共に信頼性を高めることができる。
また、当該ガスタービンコンバインドプラントでは、蒸気タービンの中間段から抽気する冷却蒸気の流量を抑えることができる。
前記冷却蒸気回収ラインは、前記再熱器で再熱された蒸気中に前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻してもよい。
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼ガスで駆動するタービンとのうちのいずれかの部品であって、前記燃焼ガスに接する高温部品を冷却する高温部品の冷却方法において、前記タービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー、及び該排熱回収ボイラーで発生した前記蒸気で駆動する蒸気タービンを有する排熱回収装置の蒸気流路の一部である、前記蒸気タービンの中間段から抽気した蒸気を冷却蒸気として前記高温部品に供給し、前記冷却蒸気を前記高温部品に供給する過程で、前記蒸気タービンの前記中間段から抽気した前記冷却蒸気と温度調節媒体とを熱交換させて、前記冷却蒸気を前記高温部品の冷却に適切な温度に調節すると共に、前記排熱回収装置中を流れる蒸気であって、前記中間段における前記蒸気よりも圧力が低い蒸気と、前記高温部品に供給される前記冷却蒸気とを混合し、前記排熱回収装置の前記蒸気流路中で、蒸気タービンの翼が存在しない領域であって、前記前記中間段における前記蒸気の圧力よりも圧力が低い領域に前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻すことを特徴とする。
まず、図1〜図3を参照して、本発明に係るガスタービンコンバインドプラントの第一実施形態について説明する。なお、以下では、ガスタービンコンバインドプラントを単にコンバインドプラントと言う。
次に、図4及び図5を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第二実施形態について説明する。
次に、図6を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第三実施形態について説明する。
次に、図7を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第四実施形態について説明する。
コンバインドプラントの効率面から効率よく燃焼器21を冷却することができると共に、コンバインドプラントの効率を高めることができる。
次に、図8を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第五実施形態について説明する。
次に、図9を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第六実施形態について説明する。
次に、図10を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第七実施形態について説明する。
次に、図11を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第八実施形態について説明する。
次に、図12を参照して、本発明に係るコンバインドプラントの第九実施形態について説明する。
第二実施形態のスプレー装置53、第三実施形態の混合器58、第四、第五、第七〜第九実施形態の第一熱交換器60、第六実施形態の熱交換器65は、冷却蒸気の温度調節器として、いずれも、冷却蒸気を冷却している。しかしながら、図5を用いて前述したように、高温部品に供給する冷却蒸気は、飽和温度より高い必要があるため、蒸気タービンの中間段から抽気した冷却蒸気が飽和蒸気に近い温度である場合には、以上の温度調節器で冷却蒸気を過熱することになる。
Claims (8)
- 燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器、及び該燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー、及び前記排熱回収ボイラーで発生した前記蒸気で駆動する蒸気タービンを有する排熱回収装置と、
前記燃焼器と前記タービンとのうちのいずれかの部品であって前記燃焼ガスに接する高温部品に、前記蒸気タービンの中間段から抽気した蒸気を冷却蒸気として供給する冷却蒸気ラインと、
前記排熱回収装置の蒸気流路中で、蒸気タービンの翼が存在しない領域であって、前記中間段における前記蒸気の圧力よりも圧力が低い領域に前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻す冷却蒸気回収ラインと、
前記蒸気タービンの前記中間段から抽気した前記冷却蒸気と温度調節媒体とを熱交換させて、前記冷却蒸気を前記高温部品の冷却に適切な温度に調節する熱交換器と、
前記排熱回収装置中を流れる蒸気であって、前記中間段における前記蒸気よりも圧力が低い蒸気と、前記高温部品に供給される前記冷却蒸気とを混合する混合器と、
を備えてい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。 - 請求項1に記載のガスタービンコンバインドプラントにおいて、
前記ガスタービンは、前記燃焼器に前記燃料を導く燃料ラインを有し、
前記熱交換器は、前記高温部品に供給される前記冷却蒸気と前記燃料ラインを流れる前記燃料とを熱交換させる、
ことを特徴とするガスタービンコンバインドプラント。 - 請求項2に記載のガスタービンコンバインドプラントにおいて、
前記熱交換器である第一熱交換器の他に、前記燃料ラインを流れる前記燃料と前記排熱回収装置中を流れる蒸気又は水とを熱交換させる第二熱交換器を備えている、
ことを特徴とするガスタービンコンバインドプラント。 - 請求項1に記載のガスタービンコンバインドプラントにおいて、
前記熱交換器は、前記高温部品に供給される前記冷却蒸気と前記排熱回収装置中を流れる蒸気又は水とを熱交換させる、
ことを特徴とするガスタービンコンバインドプラント。 - 請求項4に記載のガスタービンコンバインドプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラーは、水を加熱する節炭器を有し、
前記熱交換器は、前記冷却蒸気と前記節炭器で加熱された水とを熱交換させる、
ことを特徴とするガスタービンコンバインドプラント。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のガスタービンコンバインドプラントにおいて、
前記排熱回収装置は、前記排熱回収ボイラーの一部として蒸気を再熱する再熱器と、前記蒸気タービンから排気された蒸気である排気蒸気を前記再熱器に戻す排気蒸気回収ラインと、を有し、
前記冷却蒸気回収ラインは、前記再熱器で再熱された蒸気中に前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻す、
ことを特徴とするガスタービンコンバインドプラント。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のガスタービンコンバインドプラントにおいて、
前記排熱回収装置は、前記蒸気タービンである第一蒸気タービンの他に、前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気であって該第一蒸気タービンを駆動させる前記蒸気である第一蒸気より低い圧力の第二蒸気で駆動する第二蒸気タービンと、該第二蒸気を該第二蒸気タービンに供給する第二蒸気供給ラインと、を有し、
前記冷却蒸気回収ラインは、前記第二蒸気供給ライン中に、前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻す、
ことを特徴とするガスタービンコンバインドプラント。 - 燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼ガスで駆動するタービンとのうちのいずれかの部品であって、前記燃焼ガスに接する高温部品を冷却する高温部品の冷却方法において、
前記タービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー、及び該排熱回収ボイラーで発生した前記蒸気で駆動する蒸気タービンを有する排熱回収装置の蒸気流路の一部である、前記蒸気タービンの中間段から抽気した蒸気を冷却蒸気として前記高温部品に供給し、
前記冷却蒸気を前記高温部品に供給する過程で、前記蒸気タービンの前記中間段から抽気した前記冷却蒸気と温度調節媒体とを熱交換させて、前記冷却蒸気を前記高温部品の冷却に適切な温度に調節すると共に、前記排熱回収装置中を流れる蒸気であって、前記中間段における前記蒸気よりも圧力が低い蒸気と、前記高温部品に供給される前記冷却蒸気とを混合し、
前記排熱回収装置の前記蒸気流路中で、蒸気タービンの翼が存在しない領域であって、前記前記中間段における前記蒸気の圧力よりも圧力が低い領域に前記高温部品を通過した前記冷却蒸気を戻す、
ことを特徴とする高温部品の冷却方法。
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