JP6265535B2 - Feed water preheating device, gas turbine plant equipped with the same, and feed water preheating method - Google Patents

Feed water preheating device, gas turbine plant equipped with the same, and feed water preheating method Download PDF

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Description

本発明は、排熱回収ボイラに送る水を加熱する給水予熱装置、これを備えているガスタービンプラント、及び給水予熱方法に関する。   The present invention relates to a feed water preheating device for heating water to be sent to an exhaust heat recovery boiler, a gas turbine plant equipped with the same, and a feed water preheating method.

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を有している。このガスタービンには、タービンからの排気される排気ガスの熱を有効利用するために排熱回収ボイラが接続されていることがある。   The gas turbine includes a compressor that compresses air, a combustor that generates combustion gas by burning fuel in the air compressed by the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas. An exhaust heat recovery boiler may be connected to the gas turbine in order to effectively use the heat of exhaust gas exhausted from the turbine.

以下の特許文献１には、ガスタービンと排熱回収ボイラとを備えているガスタービンプラントが開示されている。ガスタービンは、空気を圧縮する第一圧縮機と、この第一圧縮機で圧縮された空気をさらに圧縮する第二圧縮機と、第二圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスで駆動するタービンと、を有する。また、排熱回収ボイラは、ガスタービンからの排気ガスとの熱交換で水を加熱する給水加熱器と、この給水加熱器で加熱された水を排気ガスとの熱交換で蒸気にする第一ボイラと、第一ボイラで発生した蒸気をさらに過熱する過熱器と、排気ガスとの熱交換で水を蒸気にする第二ボイラと、を有する。第二ボイラは、第一ボイラに対する給水加熱器よりも、排熱回収ボイラを流れる排気ガスの流れの下流側に配置されている。よって、第一ボイラを高圧ボイラとすると、第二ボイラは第一ボイラの内圧よりも低い低圧ボイラである。   Patent Literature 1 below discloses a gas turbine plant including a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler. The gas turbine includes a first compressor that compresses air, a second compressor that further compresses the air compressed by the first compressor, and combustion of fuel in the air compressed by the second compressor. A combustor that generates combustion gas; and a turbine that is driven by the combustion gas. Further, the exhaust heat recovery boiler includes a feed water heater that heats water by heat exchange with exhaust gas from a gas turbine, and first water that is heated by the feed water heater to steam by heat exchange with exhaust gas. A boiler, a superheater that further superheats the steam generated in the first boiler, and a second boiler that converts water into steam by heat exchange with the exhaust gas. The 2nd boiler is arrange | positioned rather than the feed water heater with respect to a 1st boiler in the downstream of the flow of the exhaust gas which flows through an exhaust-heat recovery boiler. Therefore, when the first boiler is a high pressure boiler, the second boiler is a low pressure boiler lower than the internal pressure of the first boiler.

第一圧縮機で圧縮された空気を第二圧縮機に送る圧縮空気ラインには、ここを通る空気と水とを熱交換させて、水を加熱する中間冷却器が設けられている。この中間冷却器で加熱された水は、第一ボイラ（高圧ボイラ）に対する給水加熱器及び第二ボイラ（低圧ボイラ）の蒸発ドラムに送られる。空気中間冷却器は、第一圧縮機から２５６℃の空気を受け入れ、これを水との熱交換で３５℃にまで冷却して、第二圧縮機に送る。さらに、この空気中間冷却器は、１５℃の水を受け入れ、これを空気との熱交換で２０５℃にまで加熱して、第一ボイラ（高圧ボイラ）に対する給水加熱器及び第二ボイラ（低圧ボイラ）の蒸発ドラムに送る。   The compressed air line that sends the air compressed by the first compressor to the second compressor is provided with an intercooler that heats water by exchanging heat between the air passing through the compressor and the water. The water heated by this intermediate cooler is sent to the feed water heater for the first boiler (high pressure boiler) and the evaporation drum of the second boiler (low pressure boiler). The air intercooler receives 256 ° C. air from the first compressor, cools it to 35 ° C. by heat exchange with water, and sends it to the second compressor. Further, the air intercooler receives water at 15 ° C., heats it to 205 ° C. by heat exchange with air, and supplies a feed water heater and a second boiler (low pressure boiler) to the first boiler (high pressure boiler). ) To the evaporation drum.

特開平１０−３２５３３６号公報JP 10-325336 A

上記特許文献１に記載の技術では、ガスタービンにおける冷却対象の一つである圧縮空気の熱を利用して、排熱回収ボイラに送る水を加熱している。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、２５６℃の高温の圧縮空気を用いて、１５℃の水を２０５℃まで加熱しているため、つまり高温側の媒体と低温側の媒体との温度差が大きいため、熱交換の効率が低く、冷却対象の熱を効率よく利用できない、という問題点がある。また、産業界や電気業界では、水の加熱源として、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に低温の冷却対象の熱もできる限り有効に利用したい、という要望もある。   In the technique described in Patent Document 1, water to be sent to an exhaust heat recovery boiler is heated using heat of compressed air that is one of cooling targets in a gas turbine. However, in the technique described in Patent Document 1, water at 15 ° C. is heated to 205 ° C. using compressed air having a high temperature of 256 ° C., that is, the temperature between the medium on the high temperature side and the medium on the low temperature side. Since the difference is large, there is a problem that the efficiency of heat exchange is low and the heat to be cooled cannot be used efficiently. In addition, in the industrial and electrical industries, there is a demand for using heat of a relatively low temperature as a heat source of water among the various cooling targets of the gas turbine plant as effectively as possible.

そこで、本発明は、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に低温の冷却対象の熱も利用でき、しかも、冷却対象の熱を効率よく利用できる給水加熱装置、これを備えているガスタービンプラント、及び給水予熱方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention includes a feed water heating apparatus that can use heat of a relatively low temperature among various cooling targets of a gas turbine plant and that can efficiently use the heat of the cooling target. An object is to provide a gas turbine plant and a feed water preheating method.

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての給水加熱装置は、
空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、前記タービンからの排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる少なくとも１以上の蒸発器、及び、１以上の前記蒸発器のうちで最も内圧の低い低圧蒸発器に送る水を前記排気ガスで加熱する節炭器を有する排熱回収ボイラと、を備えるガスタービンプラントの給水予熱装置において、前記ガスタービンにおける冷却対象と水と熱交換させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器で加熱された水を前記節炭器に送る予熱済み給水ラインと、を備え、前記熱交換器は、複数の冷却器を含み、複数の前記冷却器のうちの一の冷却器は、前記圧縮機の中段からの圧縮空気を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、冷却した前記圧縮空気を前記圧縮機の中段以降の部分に戻す中間冷却器、又は、前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気に送る冷却用空気冷却器であり、前記中間冷却器又は前記冷却用空気冷却器は、前記中間冷却器及び前記冷却用空気冷却器を除く冷却器で加熱された水を加熱する。 The feed water heating apparatus as one aspect according to the invention for achieving the above object is as follows:
A compressor for compressing air, a combustor for generating combustion gas by burning fuel in the compressed air, and a gas turbine having a turbine driven by the combustion gas, and heating water with exhaust gas from the turbine And at least one evaporator for generating steam, and a heat recovery steam generator having a economizer that heats water sent to the low-pressure evaporator having the lowest internal pressure among the one or more evaporators with the exhaust gas. In the feed water preheating device of a gas turbine plant comprising: a heat exchanger that cools the cooling object and heats the cooling object in the gas turbine and heats the water, and the heat exchanger A preheated water supply line for sending heated water to the economizer, wherein the heat exchanger includes a plurality of coolers, and one of the plurality of coolers is the compressor Middle stage The compressed air is cooled with the water as the object to be cooled to cool the compressed air, and the cooled compressed air is returned to the middle and subsequent parts of the compressor, or compressed from the compressor A cooling air cooler that sends heat to the compressed air that is cooled to a high-temperature component in contact with the combustion gas in the gas turbine by heat-exchanging a part of the air as water to be cooled and cooling the compressed air; The intermediate cooler or the cooling air cooler heats water heated by a cooler excluding the intermediate cooler and the cooling air cooler.

当該給水予熱装置では、ガスタービンにおける冷却対象の熱を利用して、節炭器に送る水を加熱するので、ガスタービンの排熱を有効利用することできる。また、１以上の蒸発器のうちで最も内圧の低い低圧蒸発器に送る水を加熱する節炭器には、ガスタービンプラントのうちで相対的に低い温度の水を送ればよい。このため、当該給水予熱装置では、低温の排熱を有効利用できる。さらに、当該給水予熱装置では、水の加熱源として、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に高温の冷却対象から相対的に低温の冷却対象まで利用できるので、ガスタービンプラントに応じた冷却対象を節炭器におくる水の加熱源に利用することができる。仮に、当該給水予熱装置において、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に低温の冷却対象を節炭器におくる水の熱源に利用すれば、この低温の冷却対象の熱でも有効利用することができる。
さらに、当該給水予熱装置では、冷却対象の異なる少なくとも二種類の冷却器で節炭器に送る水を段階的に加熱する。このため、当該給水予熱装置の各冷却器では、冷却対象と水との温度差が小さく、しかも水の入口温度と出口温度との差が小さくなり、冷却対象と水との熱交換の効率を高めることができる。 In the feed water preheating device, the heat to be cooled in the gas turbine is used to heat the water sent to the economizer, so that the exhaust heat of the gas turbine can be used effectively. Moreover, what is necessary is just to send relatively low temperature water in a gas turbine plant to the economizer which heats the water sent to the low pressure evaporator with the lowest internal pressure among one or more evaporators. For this reason, in the said feed water preheating apparatus, low temperature exhaust heat can be used effectively. Further, in the feed water preheating device, the water heating source can be used from a relatively high temperature cooling object to a relatively low temperature cooling object among various cooling objects of the gas turbine plant. The object to be cooled can be used as a heating source for water coming into the economizer. If, in the feed water preheating device, a relatively low-temperature cooling target is used as a heat source for water coming to the economizer among the various cooling targets of the gas turbine plant, this low-temperature cooling target is also effectively used. can do.
Furthermore, in the said feed water preheating apparatus, the water sent to a economizer is heated in steps with at least two types of coolers having different cooling targets. For this reason, in each cooler of the feed water preheating device, the temperature difference between the object to be cooled and the water is small, and the difference between the water inlet temperature and the water outlet temperature is small, thereby improving the efficiency of heat exchange between the object to be cooled and the water. Can be increased.

ここで、前記給水予熱装置において、前記熱交換器は、複数の前記冷却器のうちの一の冷却器として、前記ガスタービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を前記冷却対象として水と熱交換させて前記潤滑油を冷却する一方で前記水を加熱し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器を含み、前記中間冷却器又は前記冷却用空気冷却器は、前記潤滑油冷却器で加熱された水を加熱してもよい。 Here, in the water supply preheater, the heat exchanger, as an cooler of the plurality of the cooler, the cooling target lubricating oil from the bearing that rotatably supports the rotor before SL gas turbine A cooling oil cooler that heats the water while cooling the lubricating oil by exchanging heat with water and returns the cooled lubricating oil to the bearing, the intermediate cooler or the cooling air cooler May heat the water heated by the lubricating oil cooler.

また、以上のいずれかの前記給水予熱装置において、前記タービンには、前記タービンの駆動で発電する発電機が接続されており、前記熱交換器は、複数の前記冷却器のうちの一の冷却器として、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体を前記冷却対象として水と熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を含み、前記中間冷却器又は前記冷却用空気冷却器は、前記発電機冷却器で加熱された水を加熱してもよい。 In any of the above-described feed water preheating apparatuses, the turbine is connected to a generator that generates electric power by driving the turbine, and the heat exchanger cools one of the coolers. as a vessel, it viewed including the generator cooler for cooling the cooling medium to the cooling medium for cooling the components of the generator with water and is heat exchanged as the cooling target, the intercooler or the cooling air cooler May heat the water heated by the generator cooler.

また、以上のいずれかの前記給水予熱装置において、前記冷却器は、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度の前記冷却対象と前記水とを熱交換してもよい。 In any of the above-described water supply preheating devices, the cooler may exchange heat between the water to be cooled and the water having a temperature lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator.

当該給水予熱装置では、低温の排熱を有効に活用してガスタービンプラントの出力及び効率を高めることができる。さらに、当該給水予熱装置では、前記給水予熱装置における高温側の媒体と低温側の媒体の温度差が小さくなり、低温の排熱を効率よく回収することができ、ガスタービンプラントの出力及び効率を高めることができる。   In the feed water preheating device, the output and efficiency of the gas turbine plant can be increased by effectively utilizing the low-temperature exhaust heat. Further, in the feed water preheating device, the temperature difference between the high temperature side medium and the low temperature side medium in the feed water preheating device is reduced, and low temperature exhaust heat can be efficiently recovered, and the output and efficiency of the gas turbine plant can be improved. Can be increased.

以上のいずれかの前記給水予熱装置において、前記熱交換器は、前記中間冷却器を含み、前記中間冷却器は、前記節炭器に送られる水の流れに対して最も下流側の冷却器を成し、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度の前記冷却対象と前記水とを熱交換してもよい。 In any of the water supply preheating device on or more, the heat exchanger includes the intercooler, the intercooler, the most downstream condenser to the flow of water sent to the economizer And the water to be cooled and the water to be cooled at a temperature lower than the saturation temperature of the water in the low-pressure evaporator may be exchanged.

当該給水予熱装置では、節炭器に送る水の温度をより低くすることができる。しかも、当該給水予熱装置では、節炭器及び低圧蒸発器での水への加熱が不要になることがなく、節炭器及び低圧蒸発器を通る排気ガスの熱を有効利用することができる。さらに、当該給水予熱装置では、燃焼器の空気入口温度の低下に伴ってガスタービン効率が低下するものの、圧縮機の駆動に必要な動力が小さくなり、ガスタービン効率の低下をより抑えることができる。   In the said feed water preheating apparatus, the temperature of the water sent to a economizer can be made lower. Moreover, in the feed water preheating device, heating to water in the economizer and the low pressure evaporator is not required, and the heat of the exhaust gas passing through the economizer and the low pressure evaporator can be effectively used. Furthermore, in the feed water preheating device, although the gas turbine efficiency is reduced with a decrease in the air inlet temperature of the combustor, the power necessary for driving the compressor is reduced, and the reduction in the gas turbine efficiency can be further suppressed. .

以上のいずれかの前記給水予熱装置において、前記熱交換器は、前記節炭器に送られる前記水を、前記節炭器の排気ガス出口における前記排気ガスの露点温度よりも高い温度に加熱してもよい。   In any of the above feed water preheating devices, the heat exchanger heats the water sent to the economizer to a temperature higher than a dew point temperature of the exhaust gas at an exhaust gas outlet of the economizer. May be.

当該給水予熱装置では、節炭器を構成する伝熱管に排気ガス中の水分が凝縮することを抑えることができる。このため、当該給水予熱装置では、節炭器を構成する伝熱管の腐食を抑えることができる。   In the said feed water preheating apparatus, it can suppress that the water | moisture content in exhaust gas condenses on the heat exchanger tube which comprises a economizer. For this reason, in the said feed water preheating apparatus, corrosion of the heat exchanger tube which comprises a economizer can be suppressed.

以上のいずれかの前記給水予熱装置において、前記ガスタービンプラントは、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機とを備え、前記熱交換器は、前記蒸気タービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を冷却対象として水とを熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器、又は、前記蒸気タービンで駆動する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体を冷却対象として水と熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を含んでもよい。   In any of the above feed water preheating apparatuses, the gas turbine plant includes a steam turbine driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler, and a generator that generates electric power by driving the steam turbine, and the heat exchange The cooler cools the lubricating oil by subjecting the lubricating oil from the bearing rotatably supporting the rotor of the steam turbine to water to cool the lubricating oil, and returns the cooled lubricating oil to the bearing. A cooler or a generator cooler that cools the cooling medium by cooling heat with water as a cooling target may be a cooling medium that cools the components of the generator that is driven by the steam turbine.

当該給水予熱装置では、ガスタービンにおける冷却対象以外の冷却対象も、水の加熱源として有効利用することができる。   In the water supply preheating device, a cooling target other than the cooling target in the gas turbine can also be effectively used as a water heating source.

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、
以上のいずれかの前記給水予熱装置と、前記ガスタービンと、前記排熱回収ボイラと、を備える。 A gas turbine plant as one aspect according to the invention for achieving the above object is as follows:
The water supply preheating device according to any one of the above, the gas turbine, and the exhaust heat recovery boiler.

当該ガスタービンプラントは、前記給水予熱装置を備えるので、排熱回収ボイラへ送る水の加熱にあたり、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に低温の冷却対象の熱も利用でき、しかも、冷却対象の熱を効率よく利用できる。よって、当該ガスタービンプラントでは、ガスタービンプラントの排熱を有効利用することができる。   Since the gas turbine plant is equipped with the feed water preheating device, when heating the water sent to the exhaust heat recovery boiler, among the various cooling targets of the gas turbine plant, the heat of the cooling target at a relatively low temperature can be used. The heat to be cooled can be used efficiently. Therefore, in the gas turbine plant, the exhaust heat of the gas turbine plant can be effectively used.

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントの給水予熱方法は、
空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、前記タービンからの排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる少なくとも１以上の蒸発器、及び、１以上の前記蒸発器のうちで最も内圧の低い低圧蒸発器に送る水を前記排気ガスで加熱する節炭器を有する排熱回収ボイラと、を備えるガスタービンプラントの給水予熱方法において、前記ガスタービンにおける冷却対象と水と熱交換させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記水を加熱する熱交換工程と、前記熱交換工程で加熱された水を前記節炭器に送る給水工程と、を実行し、前記熱交換工程は、複数の冷却工程を含み、複数の前記冷却工程のうちの一の冷却工程は、前記圧縮機の中段からの圧縮空気を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、冷却した前記圧縮空気を前記圧縮機の中段以降の部分に戻す中間冷却工程、又は、前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気に送る冷却用空気冷却工程であり、前記中間冷却工程又は前記冷却用空気冷却工程は、前記中間冷却工程及び前記冷却用空気冷却工程を除く冷却工程で加熱された水を加熱する。 A feed water preheating method for a gas turbine plant as one aspect according to the invention for achieving the above-described object,
A compressor for compressing air, a combustor for generating combustion gas by burning fuel in the compressed air, and a gas turbine having a turbine driven by the combustion gas, and heating water with exhaust gas from the turbine And at least one evaporator for generating steam, and a heat recovery steam generator having a economizer that heats water sent to the low-pressure evaporator having the lowest internal pressure among the one or more evaporators with the exhaust gas. In the water turbine preheating method for a gas turbine plant comprising: a heat exchange step for heat-cooling the object to be cooled in the gas turbine, cooling the object to be cooled, and heating the water; and the heated water running, a water supply step of sending to said economizer, the heat exchange step comprises a plurality of cooling steps, one cooling step of a plurality of said cooling step, the compressor An intermediate cooling step for cooling the compressed air by heat-exchanging the compressed air from the stage with water as the object to be cooled, and returning the cooled compressed air to a part after the middle stage of the compressor, or from the compressor A cooling air cooling step for cooling a part of the compressed air with water as a cooling target to cool the compressed air and sending it to the compressed air cooled to a high-temperature part in contact with the combustion gas in the gas turbine. The intermediate cooling step or the cooling air cooling step heats the water heated in the cooling step excluding the intermediate cooling step and the cooling air cooling step .

当該給水予熱方法では、ガスタービンにおける冷却対象の熱を利用して、節炭器に送る水を加熱するので、ガスタービンの排熱を有効利用することできる。また、１以上の蒸発器のうちで最も内圧の低い低圧蒸発器に送る水を加熱する節炭器には、ガスタービンプラントのうちで相対的に低い温度の水を送ればよい。このため、当該給水予熱方法では、節炭器に送る水を加熱する関係上、比較的低温の冷却対象から低温の排熱を効率よく利用できる。さらに、当該給水予熱方法では、熱交換工程での冷却対象と水との温度差が小さくなり、冷却対象の熱を効率よく利用できる。さらに、当該給水予熱方法では、水の加熱源として、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に高温の冷却対象から相対的に低温の冷却対象まで利用できるので、ガスタービンプラントに応じた冷却対象を節炭器におくる水の加熱源に利用することができる。仮に、当該給水予熱方法において、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に低温の冷却対象を節炭器におくる水の熱源に利用すれば、この低温の冷却対象の熱でも有効利用することができる。
さらに、当該給水予熱方法では、各冷却工程での冷却対象と水との温度差が小さくなり、冷却対象と水との熱交換の効率を高めることができる。 In the feed water preheating method, the heat to be cooled in the gas turbine is used to heat the water sent to the economizer, so that the exhaust heat of the gas turbine can be used effectively. Moreover, what is necessary is just to send relatively low temperature water in a gas turbine plant to the economizer which heats the water sent to the low pressure evaporator with the lowest internal pressure among one or more evaporators. For this reason, in the said feed water preheating method, on the relationship which heats the water sent to a economizer, low-temperature waste heat can be efficiently utilized from the comparatively low-temperature cooling object. Furthermore, in the feed water preheating method, the temperature difference between the object to be cooled and water in the heat exchange step is reduced, and the heat of the object to be cooled can be used efficiently. Furthermore, in the water supply preheating method, the water heating source can be used from a relatively high temperature cooling object to a relatively low temperature cooling object among various cooling objects of the gas turbine plant. The object to be cooled can be used as a heating source for water coming into the economizer. If, in the water supply preheating method, a relatively low-temperature cooling target is used as a heat source for water coming to the economizer among the various cooling targets of the gas turbine plant, this low-temperature cooling target is also effectively used. can do.
Furthermore, in the feed water preheating method, the temperature difference between the cooling target and water in each cooling step is reduced, and the efficiency of heat exchange between the cooling target and water can be increased.

また、以上のいずれかの前記給水予熱方法において、前記冷却対象の温度は、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度であってもよい。   In any of the above-described water supply preheating methods, the temperature to be cooled may be lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator.

当該給水予熱方法では、低低温の排熱を有効利用することができる。さらに、当該給水予熱方法では、熱交換工程での冷却対象と水との温度差が小さくなり、冷却対象の熱を効率よく利用できる。   In the feed water preheating method, low-temperature and low-temperature exhaust heat can be effectively used. Furthermore, in the feed water preheating method, the temperature difference between the object to be cooled and water in the heat exchange step is reduced, and the heat of the object to be cooled can be used efficiently.

前記給水予熱方法において、前記熱交換工程は、前記中間冷却工程を含み、前記圧縮機の中段からの圧縮空気と水との熱交換が、前記節炭器におくる水の最後の加熱工程であり、前記圧縮機の中段からの圧縮空気の温度は、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度であってもよい。 In the feed water preheating method, the heat exchange step includes the intermediate cooling step, and the heat exchange between the compressed air from the middle stage of the compressor and water is the final heating step of water coming to the economizer. The temperature of the compressed air from the middle stage of the compressor may be lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator.

当該給水予熱方法では、低温の排熱を有効利用することができる。さらに、当該給水予熱方法では、熱交換工程での冷却対象と水との温度差が小さくなり、冷却対象の熱を効率よく利用できる。しかも、当該給水予熱方法では、節炭器及び低圧蒸発器での水への加熱が不要になることがなく、節炭器及び低圧蒸発器を通る排気ガスの熱を有効利用することができる。さらに、当該給水予熱方法では、燃焼器の空気入口温度の低下に伴ってガスタービン効率が低下するものの、圧縮機の駆動に必要な動力が小さくなり、ガスタービン効率の低下をより抑えることができる。
また、以上のいずれかの前記給水予熱方法において、前記熱交換工程では、前記節炭器に送られる前記水を、前記節炭器の排気ガス出口における前記排気ガスの露点温度よりも高い温度に加熱してもよい。 In the feed water preheating method, low-temperature exhaust heat can be effectively used. Furthermore, in the feed water preheating method, the temperature difference between the object to be cooled and water in the heat exchange step is reduced, and the heat of the object to be cooled can be used efficiently. Moreover, in the feed water preheating method, heating to water in the economizer and the low-pressure evaporator is not required, and the heat of the exhaust gas passing through the economizer and the low-pressure evaporator can be used effectively. Further, in the feed water preheating method, although the gas turbine efficiency is lowered with a decrease in the air inlet temperature of the combustor, the power necessary for driving the compressor is reduced, and the reduction in the gas turbine efficiency can be further suppressed. .
Further, in any one of the above feed water preheating methods, in the heat exchange step, the water sent to the economizer is set to a temperature higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the economizer. You may heat.

当該給水予熱方法では、節炭器を構成する伝熱管に排気ガス中の水分が凝縮することを抑えることができる。このため、当該給水予熱方法では、節炭器を構成する伝熱管の腐食を抑えることができる。   In the said feed water preheating method, it can suppress that the water | moisture content in exhaust gas condenses on the heat exchanger tube which comprises a economizer. For this reason, in the said feed water preheating method, corrosion of the heat exchanger tube which comprises a economizer can be suppressed.

本発明では、排熱回収ボイラへ送る水の加熱にあたり、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に低温の冷却対象の熱も利用でき、しかも、冷却対象の熱を効率よく利用できる。よって、本発明によれば、ガスタービンプラントの排熱を有効利用することができ、結果として、ガスタービンプラントの出力及び効率を高めることができる。   In the present invention, when heating the water to be sent to the exhaust heat recovery boiler, among the various cooling targets of the gas turbine plant, the heat of the cooling target at a relatively low temperature can be used, and the heat of the cooling target can be used efficiently. . Therefore, according to this invention, the exhaust heat of a gas turbine plant can be used effectively, As a result, the output and efficiency of a gas turbine plant can be improved.

本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。1 is a system diagram of a gas turbine plant in a first embodiment according to the present invention. 本発明に係る第一実施形態の変形例における燃焼器の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the combustor in the modification of 1st embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第二実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。It is a systematic diagram of the gas turbine plant in 2nd embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第二実施形態における低圧圧縮機及び高圧圧縮機の各種条件を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the various conditions of the low pressure compressor and high pressure compressor in 2nd embodiment which concern on this invention. 本発明に係る第二実施形態における低圧圧縮機の圧力比と低圧圧縮機における空気の出口温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure ratio of the low pressure compressor in 2nd embodiment which concerns on this invention, and the exit temperature of the air in a low pressure compressor. 本発明に係る第二実施形態における低圧圧縮機の圧力比と中間冷却器における排熱量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure ratio of the low pressure compressor in 2nd embodiment which concerns on this invention, and the amount of exhaust heat in an intercooler. 本発明に係る第二実施形態における低圧圧縮機の圧力比と圧縮機の合計動力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pressure ratio of the low pressure compressor in 2nd embodiment which concerns on this invention, and the total motive power of a compressor. 本発明に係る第三実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。It is a systematic diagram of the gas turbine plant in 3rd embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第二及び第三実施形態における圧縮機の変形例の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the modification of the compressor in 2nd and 3rd embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第二実施形態における熱交換器の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the heat exchanger in 2nd embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る各実施形態における排熱回収設備の変形例の系統図である。It is a systematic diagram of the modification of the waste heat recovery equipment in each embodiment according to the present invention.

以下、本発明に係るガスタービンプラントの各種実施形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, various embodiments of a gas turbine plant according to the present invention will be described with reference to the drawings.

「第一実施形態」
図１を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第一実施形態について説明する。 "First embodiment"
A first embodiment of a gas turbine plant according to the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態のガスタービンプラントは、ガスタービン１０と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機４１と、ガスタービン１０から排気された排気ガスＥＧの熱で水を加熱して蒸気を発生させる排熱回収装置１００と、排熱回収装置１００を通過した排気ガスＥＧを大気に放出する煙突６０と、給水予熱装置５０と、を備えている。   The gas turbine plant of the present embodiment includes a gas turbine 10, a generator 41 that generates power by driving the gas turbine 10, and an exhaust gas that generates steam by heating water with the heat of the exhaust gas EG exhausted from the gas turbine 10. The heat recovery apparatus 100, the chimney 60 which discharges | emits the exhaust gas EG which passed the exhaust heat recovery apparatus 100 to air | atmosphere, and the feed water preheating apparatus 50 are provided.

ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器２１と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン３１と、を備えている。   The gas turbine 10 includes a compressor 11 that compresses air A, a combustor 21 that generates fuel gas by burning fuel F in the air compressed by the compressor 11, and a turbine that is driven by high-temperature and high-pressure combustion gas. 31.

圧縮機１１は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータ１３と、この圧縮機ロータ１３を回転可能に覆う圧縮機ケーシング１７と、有する。   The compressor 11 includes a compressor rotor 13 that rotates about an axis, and a compressor casing 17 that rotatably covers the compressor rotor 13.

タービン３１は、燃焼器２１からの燃焼ガスにより、軸線を中心として回転するタービンロータ３３と、このタービンロータ３３を回転可能に覆うタービンケーシング３７と、を有している。タービンロータ３３は、軸線と平行な軸方向に延びるロータ軸３４と、このロータ軸３４の外周に固定されている複数の動翼３５と、を有している。ロータ軸３４及び複数の動翼３５には、冷却空気が流れる冷却空気流路３６が形成されている。また、タービンケーシング３７の内周面には、複数の静翼３８が固定されている。タービンケーシング３７の内周面とロータ軸３４の外周面との間は、燃焼器２１からの燃焼ガスが通る燃焼ガス流路を成す。   The turbine 31 includes a turbine rotor 33 that rotates about an axis by combustion gas from the combustor 21, and a turbine casing 37 that covers the turbine rotor 33 rotatably. The turbine rotor 33 includes a rotor shaft 34 extending in an axial direction parallel to the axis, and a plurality of moving blades 35 fixed to the outer periphery of the rotor shaft 34. A cooling air passage 36 through which cooling air flows is formed in the rotor shaft 34 and the plurality of rotor blades 35. A plurality of stationary blades 38 are fixed to the inner peripheral surface of the turbine casing 37. A combustion gas flow path through which the combustion gas from the combustor 21 passes is formed between the inner peripheral surface of the turbine casing 37 and the outer peripheral surface of the rotor shaft 34.

燃焼器２１は、タービンケーシング３７に固定されている。タービンロータ３３と圧縮機ロータ１３とは、同一の軸線を中心として回転するもので、相互に連結されて、ガスタービンロータ４０を成している。このガスタービンロータ４０には、前述の発電機４１のロータが接続されている。発電機４１のロータやステータは、例えば水素等の冷却媒体で冷却される。このため、発電機４１にはこの冷却媒体を水との熱交換で冷却する発電機冷却器５１が設けられている。ガスタービンロータ４０は、回転可能に軸受４５で支持されている。この軸受４５には、軸受４５からの潤滑油を水との熱交換で冷却して軸受４５に戻す潤滑油冷却器５２が設けられている。   The combustor 21 is fixed to the turbine casing 37. The turbine rotor 33 and the compressor rotor 13 rotate about the same axis, and are connected to each other to form a gas turbine rotor 40. The gas turbine rotor 40 is connected to the rotor of the generator 41 described above. The rotor and stator of the generator 41 are cooled by a cooling medium such as hydrogen. For this reason, the generator 41 is provided with a generator cooler 51 that cools the cooling medium by heat exchange with water. The gas turbine rotor 40 is rotatably supported by a bearing 45. The bearing 45 is provided with a lubricating oil cooler 52 that cools the lubricating oil from the bearing 45 by heat exchange with water and returns it to the bearing 45.

圧縮機１１には、圧縮機１１で圧縮された空気Ａの一部を水との熱交換で冷却して、これをタービン３１の冷却空気流路３６に送る冷却用空気冷却器５４が設けられている。   The compressor 11 is provided with a cooling air cooler 54 that cools a part of the air A compressed by the compressor 11 by heat exchange with water and sends this to the cooling air flow path 36 of the turbine 31. ing.

排熱回収装置１００は、タービン３１を駆動させた燃焼ガス、つまりガスタービン１０から排気された排気ガスＥＧの熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラ１１０と、排熱回収ボイラ１１０で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃと、蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃの駆動で発電する発電機１２２と、蒸気タービン１２１ａを駆動させた蒸気を水に戻す復水器１２３と、復水器１２３中の水を排熱回収ボイラ１１０に戻す給水ポンプ１２４と、を備えている。   The exhaust heat recovery apparatus 100 includes an exhaust heat recovery boiler 110 that generates steam by the heat of the combustion gas that drives the turbine 31, that is, the exhaust gas EG exhausted from the gas turbine 10, and the steam that is generated in the exhaust heat recovery boiler 110. Steam turbines 121a, 121b, 121c driven by a steam generator, a generator 122 for generating electricity by driving the steam turbines 121a, 121b, 121c, a condenser 123 for returning the steam driving the steam turbine 121a to water, and a condenser And a water supply pump 124 for returning the water in 123 to the exhaust heat recovery boiler 110.

排熱回収装置１００は、蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃとして、低圧蒸気タービン１２１ａ、中圧蒸気タービン１２１ｂ、高圧蒸気タービン１２１ｃを有している。また、排熱回収ボイラ１１０は、低圧蒸気ＬＳを発生する低圧蒸気発生部１１１ａと、中圧蒸気ＩＳを発生する中圧蒸気発生部１１１ｂと、高圧蒸気ＨＳを発生する高圧蒸気発生部１１１ｃと、高圧蒸気タービン１２１ｃを駆動させた蒸気を再過熱する再熱部１１５と、を有している。なお、ここでは、低圧蒸気タービン１２１ａ、中圧蒸気タービン１２１ｂ、高圧蒸気タービン１２１ｃの合計３基の蒸気タービンに対して、１基の発電機１２２を設けているが、各蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃに発電機を設けてもよい。   The exhaust heat recovery apparatus 100 includes a low pressure steam turbine 121a, an intermediate pressure steam turbine 121b, and a high pressure steam turbine 121c as the steam turbines 121a, 121b, and 121c. Further, the exhaust heat recovery boiler 110 includes a low-pressure steam generator 111a that generates low-pressure steam LS, an intermediate-pressure steam generator 111b that generates intermediate-pressure steam IS, a high-pressure steam generator 111c that generates high-pressure steam HS, A reheating unit 115 that reheats the steam that has driven the high-pressure steam turbine 121c. Here, although one generator 122 is provided for a total of three steam turbines including the low pressure steam turbine 121a, the intermediate pressure steam turbine 121b, and the high pressure steam turbine 121c, each steam turbine 121a, 121b, You may provide a generator in 121c.

低圧蒸気発生部１１１ａは、水を加熱する低圧節炭器１１２ａと、低圧節炭器１１２ａで加熱された水を蒸気にする低圧蒸発器１１３ａと、低圧蒸発器１１３ａで発生した蒸気を過熱して低圧蒸気ＬＳを生成する低圧過熱器１１４ａと、を有している。   The low-pressure steam generator 111a superheats the low-pressure economizer 112a that heats water, the low-pressure evaporator 113a that converts water heated by the low-pressure economizer 112a into steam, and the steam generated by the low-pressure evaporator 113a. And a low-pressure superheater 114a that generates low-pressure steam LS.

中圧蒸気発生部１１１ｂは、低圧節炭器１１２ａで加熱された水を昇圧する中圧ポンプ１１６ｂと、この中圧ポンプ１１６ｂで昇圧された水を加熱する中圧節炭器１１２ｂと、中圧節炭器１１２ｂで加熱された水を蒸気にする中圧蒸発器１１３ｂと、中圧蒸発器１１３ｂで発生した蒸気を過熱して中圧蒸気ＩＳを生成する中圧過熱器１１４ｂと、を有している。   The intermediate pressure steam generator 111b includes an intermediate pressure pump 116b that pressurizes water heated by the low pressure economizer 112a, an intermediate pressure economizer 112b that heats water pressurized by the intermediate pressure pump 116b, An intermediate pressure evaporator 113b that converts water heated by the economizer 112b into steam, and an intermediate pressure superheater 114b that generates intermediate pressure steam IS by overheating the steam generated in the intermediate pressure evaporator 113b. ing.

高圧蒸気発生部１１１ｃは、低圧節炭器１１２ａで加熱された水を昇圧する高圧ポンプ１１６ｃと、この高圧ポンプ１１６ｃで昇圧された水を加熱する第一高圧節炭器１１２ｃと、第一高圧節炭器１１２ｃで加熱された水をさらに加熱する第二高圧節炭器１１２ｄと、第二高圧節炭器１１２ｄで加熱された水を蒸気にする高圧蒸発器１１３ｃと、高圧蒸発器１１３ｃで発生した蒸気を過熱する第一高圧過熱器１１４ｃと、第一高圧過熱器１１４ｃで過熱された蒸気をさらに過熱して高圧蒸気ＨＳを生成する第二高圧過熱器１１４ｄと、を有している。   The high-pressure steam generator 111c includes a high-pressure pump 116c that pressurizes water heated by the low-pressure economizer 112a, a first high-pressure economizer 112c that heats water pressurized by the high-pressure pump 116c, and a first high-pressure economizer. Generated by the second high-pressure economizer 112d for further heating the water heated by the carbonizer 112c, the high-pressure evaporator 113c for converting the water heated by the second high-pressure economizer 112d into steam, and the high-pressure evaporator 113c The first high-pressure superheater 114c that superheats the steam and the second high-pressure superheater 114d that further superheats the steam superheated by the first high-pressure superheater 114c to generate the high-pressure steam HS.

再熱部１１５は、高圧蒸気タービン１２１ｃを駆動させた蒸気を加熱する第一再熱器１１５ａと、第一再熱器１１５ａで過熱された蒸気をさらに過熱して再熱蒸気ＲＨＳを生成する第二再熱器１１５ｂと、有している。   The reheat unit 115 generates a reheat steam RHS by further superheating the steam reheated by the first reheater 115a that heats the steam that has driven the high-pressure steam turbine 121c and the first reheater 115a. Two reheaters 115b.

再熱部１１５、高圧蒸気発生部１１１ｃ、中圧蒸気発生部１１１ｂ、低圧蒸気発生部１１１ａのそれぞれを構成する要素は、タービン３１から煙突６０に向かう排気ガスＥＧの下流側に向かって、第二再熱器１１５ｂ及び第二高圧過熱器１１４ｄ、第一再熱器１１５ａ、第一高圧過熱器１１４ｃ、高圧蒸発器１１３ｃ、第二高圧節炭器１１２ｄ、中圧過熱器１１４ｂ及び低圧過熱器１１４ａ、中圧蒸発器１１３ｂ、第一高圧節炭器１１２ｃ及び中圧節炭器１１２ｂ、低圧蒸発器１１３ａ、低圧節炭器１１２ａの順序で並んでいる。   The elements constituting each of the reheating unit 115, the high pressure steam generation unit 111 c, the intermediate pressure steam generation unit 111 b, and the low pressure steam generation unit 111 a are arranged in the second direction toward the downstream side of the exhaust gas EG from the turbine 31 toward the chimney 60. Reheater 115b and second high pressure superheater 114d, first reheater 115a, first high pressure superheater 114c, high pressure evaporator 113c, second high pressure economizer 112d, intermediate pressure superheater 114b and low pressure superheater 114a, The medium pressure evaporator 113b, the first high pressure economizer 112c, the medium pressure economizer 112b, the low pressure evaporator 113a, and the low pressure economizer 112a are arranged in this order.

復水器１２３と低圧節炭器１１２ａとは、給水ライン１３１で接続されている。この給水ライン１３１には、前述の給水ポンプ１２４が設けられている。低圧過熱器１１４ａと低圧蒸気タービン１２１ａの蒸気入口とは、低圧過熱器１１４ａからの低圧蒸気ＬＳを低圧蒸気タービン１２１ａに送る低圧蒸気ライン１３２で接続されている。低圧蒸気タービン１２１ａの蒸気出口と復水器１２３とは、低圧蒸気タービン１２１ａを駆動させた低圧蒸気ＬＳが復水器１２３に供給されるよう互いに接続されている。第二高圧過熱器１１４ｄと高圧蒸気タービン１２１ｃの蒸気入口とは、第二高圧過熱器１１４ｄからの高圧蒸気ＨＳを高圧蒸気タービン１２１ｃに送る高圧蒸気ライン１３８で接続されている。高圧蒸気タービン１２１ｃの蒸気出口と第一再熱器１１５ａの蒸気入口とは、高圧蒸気タービン１２１ｃからの高圧蒸気ＨＳを第一再熱器１１５ａに送る高圧蒸気回収ライン１３９で接続されている。第二再熱器１１５ｂの蒸気出口と中圧蒸気タービン１２１ｂの蒸気入口とは、第二再熱器１１５ｂで過熱された蒸気を再熱蒸気ＲＨＳとして中圧蒸気タービン１２１ｂに送る再熱蒸気ライン１３６で接続されている。中圧蒸気タービン１２１ｂの蒸気出口には、中圧蒸気回収ライン１３７が接続されている。この中圧蒸気回収ライン１３７は、低圧蒸気ライン１３２に合流している。中圧過熱器１１４ｂの蒸気出口には、中圧蒸気ライン１３３が接続されている。この中圧蒸気ライン１３３は、高圧蒸気回収ライン１３９に合流している。   The condenser 123 and the low pressure economizer 112 a are connected by a water supply line 131. The water supply line 131 is provided with the above-described water supply pump 124. The low pressure superheater 114a and the steam inlet of the low pressure steam turbine 121a are connected by a low pressure steam line 132 that sends the low pressure steam LS from the low pressure superheater 114a to the low pressure steam turbine 121a. The steam outlet of the low-pressure steam turbine 121 a and the condenser 123 are connected to each other so that the low-pressure steam LS that drives the low-pressure steam turbine 121 a is supplied to the condenser 123. The second high pressure superheater 114d and the steam inlet of the high pressure steam turbine 121c are connected by a high pressure steam line 138 that sends the high pressure steam HS from the second high pressure superheater 114d to the high pressure steam turbine 121c. The steam outlet of the high-pressure steam turbine 121c and the steam inlet of the first reheater 115a are connected by a high-pressure steam recovery line 139 that sends the high-pressure steam HS from the high-pressure steam turbine 121c to the first reheater 115a. The steam outlet of the second reheater 115b and the steam inlet of the intermediate pressure steam turbine 121b are a reheat steam line 136 that sends the steam superheated by the second reheater 115b to the intermediate pressure steam turbine 121b as reheated steam RHS. Connected with. An intermediate pressure steam recovery line 137 is connected to the steam outlet of the intermediate pressure steam turbine 121b. The intermediate pressure steam recovery line 137 merges with the low pressure steam line 132. An intermediate pressure steam line 133 is connected to the steam outlet of the intermediate pressure superheater 114b. The intermediate pressure steam line 133 joins the high pressure steam recovery line 139.

給水予熱装置５０は、ガスタービン１０における冷却対象と水とを熱交換させる熱交換器と、熱交換器で加熱された水を低圧節炭器１１２ａに送る給水ライン１３１と、を有する。熱交換器は、冷却対象の一つである圧縮機１１からの空気の一部と水とを熱交換させる冷却用空気冷却器５４と、冷却対象の一つである軸受４５の潤滑油と水とを熱交換させる潤滑油冷却器５２と、冷却対象の一つである発電機４１の冷却媒体と水とを熱交換させる発電機冷却器５１と、有する。   The feed water preheating device 50 includes a heat exchanger that exchanges heat between the object to be cooled in the gas turbine 10 and water, and a feed water line 131 that sends water heated by the heat exchanger to the low-pressure economizer 112a. The heat exchanger includes a cooling air cooler 54 that exchanges heat between a part of air from the compressor 11 that is one of the objects to be cooled and water, and a lubricating oil and water for the bearing 45 that is one of the objects to be cooled. And a lubricating oil cooler 52 that exchanges heat with each other, and a generator cooler 51 that exchanges heat between the cooling medium of the generator 41 that is one of the objects to be cooled and water.

給水ライン１３１は、給水ポンプ１２４の下流側で二つのラインに分岐している。一方のラインは、第一冷却水ライン５５を成し、他方のラインは、第二冷却水ライン５６を成す。第一冷却水ライン５５は、発電機冷却器５１の水入口に接続されている。第二冷却水ライン５６は、潤滑油冷却器５２の水入口に接続されている。発電機冷却器５１の水出口及び潤滑油冷却器５２の水出口には、それぞれ第三冷却水ライン５７が接続されている。各水出口に接続されている第三冷却水ライン５７は、合流して、冷却用空気冷却器５４の水入口に接続されている。この冷却用空気冷却器５４の水出口には、予熱済み給水ライン５９が接続されている。この予熱済み給水ライン５９は、低圧節炭器１１２ａに接続されている。なお、給水ライン１３１は、以上で説明した、第一冷却水ライン５５、第二冷却水ライン５６、第三冷却水ライン５７、予熱済み給水ライン５９を有している。   The water supply line 131 branches into two lines on the downstream side of the water supply pump 124. One line forms a first cooling water line 55 and the other line forms a second cooling water line 56. The first cooling water line 55 is connected to the water inlet of the generator cooler 51. The second cooling water line 56 is connected to the water inlet of the lubricating oil cooler 52. A third cooling water line 57 is connected to each of the water outlet of the generator cooler 51 and the water outlet of the lubricating oil cooler 52. The third cooling water line 57 connected to each water outlet merges and is connected to the water inlet of the cooling air cooler 54. A preheated water supply line 59 is connected to the water outlet of the cooling air cooler 54. The preheated water supply line 59 is connected to the low pressure economizer 112a. The water supply line 131 includes the first cooling water line 55, the second cooling water line 56, the third cooling water line 57, and the preheated water supply line 59 described above.

次に、本実施形態のガスタービンプラントの動作について説明する。   Next, operation | movement of the gas turbine plant of this embodiment is demonstrated.

ガスタービン１０の圧縮機１１は、空気Ａを圧縮し、圧縮した空気Ａを燃焼器２１に供給する。また、燃焼器２１には、燃料Ｆも供給される。燃焼器２１内では、圧縮された空気Ａ中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼器２１からタービン３１内の燃焼ガス流路に送られ、タービンロータ３３を回転させる。このタービンロータ３３の回転で、ガスタービン１０に接続されている発電機４１は発電する。   The compressor 11 of the gas turbine 10 compresses the air A and supplies the compressed air A to the combustor 21. The combustor 21 is also supplied with fuel F. In the combustor 21, the fuel F is combusted in the compressed air A, and high-temperature and high-pressure combustion gas is generated. This combustion gas is sent from the combustor 21 to the combustion gas passage in the turbine 31 to rotate the turbine rotor 33. The generator 41 connected to the gas turbine 10 generates power by the rotation of the turbine rotor 33.

タービンロータ３３を回転させた燃焼ガスは、排気ガスＥＧとしてガスタービン１０から排気され、排熱回収ボイラ１１０を介して、煙突６０から大気に放出される。排熱回収装置１００は、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧが排熱回収ボイラ１１０を通る過程で、この排気ガスＥＧに含まれている熱を回収する。   The combustion gas that has rotated the turbine rotor 33 is exhausted from the gas turbine 10 as exhaust gas EG, and is released from the chimney 60 to the atmosphere via the exhaust heat recovery boiler 110. The exhaust heat recovery apparatus 100 recovers heat contained in the exhaust gas EG in a process in which the exhaust gas EG from the gas turbine 10 passes through the exhaust heat recovery boiler 110.

排熱回収ボイラ１１０中で、最も下流側（煙突６０側）の低圧節炭器１１２ａには、給水ライン１３１から水が供給される。低圧節炭器１１２ａは、この水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。低圧節炭器１１２ａで加熱された水の一部は、低圧蒸発器１１３ａでさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、低圧過熱器１１４ａでさらに過熱されて低圧蒸気ＬＳとして、低圧蒸気ライン１３２を介して低圧蒸気タービン１２１ａに供給される。低圧蒸気タービン１２１ａを駆動させた蒸気は、復水器１２３で水に戻る。   In the exhaust heat recovery boiler 110, water is supplied from the water supply line 131 to the low-pressure economizer 112a on the most downstream side (chimney 60 side). The low pressure economizer 112a heats this water by exchanging heat with the exhaust gas EG. A part of the water heated by the low pressure economizer 112a is further heated by the low pressure evaporator 113a to become steam. This steam is further heated by the low-pressure superheater 114a and supplied as low-pressure steam LS to the low-pressure steam turbine 121a via the low-pressure steam line 132. The steam that has driven the low-pressure steam turbine 121 a returns to water in the condenser 123.

低圧節炭器１１２ａで加熱された水の他の一部は、中圧ポンプ１１６ｂで昇圧されて中圧節炭器１１２ｂに送られ、低圧節炭器１１２ａで加熱された残りの水は、高圧ポンプ１１６ｃで昇圧されて第一高圧節炭器１１２ｃに送られる。   The other part of the water heated by the low pressure economizer 112a is pressurized by the intermediate pressure pump 116b and sent to the intermediate pressure economizer 112b, and the remaining water heated by the low pressure economizer 112a is high pressure. The pressure is raised by the pump 116c and sent to the first high-pressure economizer 112c.

第一高圧節炭器１１２ｃは、高圧ポンプ１１６ｃから送られてきた水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。第一高圧節炭器１１２ｃで加熱された水は、第二高圧節炭器１１２ｄでさらに加熱される。この水は、高圧蒸発器１１３ｃでさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、第一高圧過熱器１１４ｃ及び第二高圧過熱器１１４ｄでさらに過熱されて高圧蒸気ＨＳとなる。この高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気ライン１３８を介して高圧蒸気タービン１２１ｃに供給され、高圧蒸気タービン１２１ｃを駆動する。高圧蒸気タービン１２１ｃを駆動させた蒸気は、高圧蒸気回収ライン１３９を介して、第一再熱器１１５ａに送られる。   The first high-pressure economizer 112c heats the water sent from the high-pressure pump 116c by exchanging heat with the exhaust gas EG. The water heated by the first high pressure economizer 112c is further heated by the second high pressure economizer 112d. This water is further heated by the high-pressure evaporator 113c to become steam. This steam is further superheated by the first high-pressure superheater 114c and the second high-pressure superheater 114d to become high-pressure steam HS. The high-pressure steam HS is supplied to the high-pressure steam turbine 121c via the high-pressure steam line 138, and drives the high-pressure steam turbine 121c. The steam that has driven the high-pressure steam turbine 121c is sent to the first reheater 115a via the high-pressure steam recovery line 139.

中圧節炭器１１２ｂは、中圧ポンプ１１６ｂから送られてきた水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。中圧節炭器１１２ｂで加熱された水は、中圧蒸発器１１３ｂでさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、中圧過熱器１１４ｂでさらに過熱されて、中圧蒸気ＩＳとなる。この中圧蒸気ＩＳは、中圧蒸気ライン１３３を介して、高圧蒸気回収ライン１３９を流れる蒸気と合流し、第一再熱器１１５ａ及び第二再熱器１１５ｂで再過熱され、再熱蒸気ＲＨＳとなる。この再熱蒸気ＲＨＳは、再熱蒸気ライン１３６を介して、中圧蒸気タービン１２１ｂに供給される。   The intermediate pressure economizer 112b heats the water sent from the intermediate pressure pump 116b by exchanging heat with the exhaust gas EG. The water heated by the medium pressure economizer 112b is further heated by the intermediate pressure evaporator 113b to become steam. This steam is further superheated by the medium pressure superheater 114b to become medium pressure steam IS. This intermediate pressure steam IS joins with the steam flowing through the high pressure steam recovery line 139 via the intermediate pressure steam line 133, is resuperheated by the first reheater 115a and the second reheater 115b, and reheated steam RHS. It becomes. The reheat steam RHS is supplied to the intermediate pressure steam turbine 121b via the reheat steam line 136.

中圧蒸気タービン１２１ｂを駆動させた再熱蒸気ＲＨＳは、中圧蒸気回収ライン１３７及び低圧蒸気ライン１３２を介して、低圧蒸気タービン１２１ａに供給される。   The reheated steam RHS that has driven the intermediate pressure steam turbine 121b is supplied to the low pressure steam turbine 121a via the intermediate pressure steam recovery line 137 and the low pressure steam line 132.

復水器１２３中の水は、給水ポンプ１２４で昇圧され、給水ライン１３１中の第一冷却水ライン５５を経て発電機冷却器５１に送れると共に、給水ライン１３１中の第二冷却水ライン５６を経て潤滑油冷却器５２に送られる。発電機冷却器５１では、発電機４１のロータやステータを冷却する冷却媒体と復水器１２３からの水とが熱交換され、冷却媒体が冷却される一方で、水が加熱される（熱交換工程）。また、潤滑油冷却器５２では、軸受４５の潤滑油と復水器１２３からの水とが熱交換され、潤滑油が冷却される一方で、水が加熱される（熱交換工程）。   The water in the condenser 123 is boosted by the feed water pump 124, sent to the generator cooler 51 through the first cooling water line 55 in the feed water line 131, and passed through the second cooling water line 56 in the feed water line 131. Then, it is sent to the lubricating oil cooler 52. In the generator cooler 51, heat is exchanged between the cooling medium for cooling the rotor and stator of the generator 41 and the water from the condenser 123, and the cooling medium is cooled while the water is heated (heat exchange). Process). In the lubricating oil cooler 52, the lubricating oil of the bearing 45 and the water from the condenser 123 are heat-exchanged, and the lubricating oil is cooled while the water is heated (heat exchange step).

発電機冷却器５１及び潤滑油冷却器５２で一次加熱された水は、第三冷却水ライン５７を経て冷却用空気冷却器５４に送られる。冷却用空気冷却器５４では、この一次加熱された水と圧縮機１１で圧縮された空気の一部とが熱交換され、この空気が冷却される一方で、水がさらに加熱される（熱交換工程）。冷却された空気は、タービンロータ３３の冷却空気流路３６に送られ、タービンロータ３３を冷却する。一方、冷却用空気冷却器５４でさらに加熱された水は、給水ライン１３１中の予熱済み給水ライン５９を介して、低圧節炭器１１２ａに送られる（給水工程）。   The water primarily heated by the generator cooler 51 and the lubricating oil cooler 52 is sent to the cooling air cooler 54 through the third cooling water line 57. In the cooling air cooler 54, the primary heated water and a part of the air compressed by the compressor 11 are subjected to heat exchange, and the air is cooled while the water is further heated (heat exchange). Process). The cooled air is sent to the cooling air flow path 36 of the turbine rotor 33 to cool the turbine rotor 33. On the other hand, the water further heated by the cooling air cooler 54 is sent to the low-pressure economizer 112a through the preheated water supply line 59 in the water supply line 131 (water supply process).

低圧節炭器１１２ａに送られた水は、前述したように、排気ガスとの熱交換で加熱されてから、低圧蒸発器１１３ａ等に送られる。   As described above, the water sent to the low pressure economizer 112a is heated by heat exchange with the exhaust gas and then sent to the low pressure evaporator 113a and the like.

以上、本実施形態では、ガスタービン１０における冷却対象の熱を利用して、低圧節炭器１１２ａにおくる水を加熱するので、ガスタービン１０の排熱を有効利用することできる。   As mentioned above, in this embodiment, since the water which comes to the low pressure economizer 112a is heated using the heat of the cooling object in the gas turbine 10, the exhaust heat of the gas turbine 10 can be used effectively.

ところで、排熱回収ボイラ１１０の複数の蒸発器１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃのうちで最も内圧の低い低圧蒸発器１１３ａに送る水を加熱する低圧節炭器１１２ａには、ガスタービンプラントのうちで相対的に低い温度の水を送ればよい。よって、本実施形態の給水予熱装置５０では、低圧節炭器１１２ａにおける比較的低温の水を加熱する関係上、比較的低温の冷却対象の熱を効率よく利用できる。しかも、本実施形態の給水予熱装置５０では、発電機冷却器５１及び潤滑油冷却器５２で水を一次加熱した後、冷却用空気冷却器５４で一次加熱された水をさらに二次加熱する。このため、熱交換器を構成する各冷却器５１，５２，５４では、冷却対象と水との温度差が小さくなる上に、水の入口温度と出口温度との差が小さくなり、冷却対象と水との熱交換の効率を高めることができる。   By the way, the low-pressure economizer 112a that heats the water sent to the low-pressure evaporator 113a having the lowest internal pressure among the plurality of evaporators 113a, 113b, and 113c of the exhaust heat recovery boiler 110 is relative to the gas turbine plant. It is sufficient to send water at a low temperature. Therefore, in the feed water preheating device 50 of the present embodiment, the heat of the relatively low temperature to be cooled can be used efficiently because the relatively low temperature water in the low pressure economizer 112a is heated. Moreover, in the feed water preheating device 50 of the present embodiment, the water is primarily heated by the generator cooler 51 and the lubricating oil cooler 52, and then the water primarily heated by the cooling air cooler 54 is further heated secondary. Therefore, in each of the coolers 51, 52, and 54 constituting the heat exchanger, the temperature difference between the object to be cooled and the water becomes small, and the difference between the water inlet temperature and the water outlet temperature becomes small. The efficiency of heat exchange with water can be increased.

また、本実施形態の給水予熱装置５０では、ガスタービンプラントのうちで相対的に低い温度の水を低圧節炭器１１２ａに送ればよく、水の加熱源として、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に高温の冷却対象から相対的に低温の冷却対象まで利用できることになる。よって、本実施形態の給水予熱装置５０では、ガスタービンプラントに応じた冷却対象を低圧節炭器１１２ａにおくる水の加熱源に利用することができる。   Further, in the feed water preheating device 50 of the present embodiment, water having a relatively low temperature in the gas turbine plant may be sent to the low pressure economizer 112a, and as a water heating source, various cooling targets of the gas turbine plant can be used. Among them, it can be used from a relatively high temperature cooling object to a relatively low temperature cooling object. Therefore, in the feed water preheating device 50 of the present embodiment, the cooling target corresponding to the gas turbine plant can be used as a heating source for water coming to the low pressure economizer 112a.

さらに、本実施形態では、低圧節炭器１１２ａを構成する伝熱管に排気ガス中の水が凝縮することによる伝熱管の腐食を抑えることができる。ガスタービン１０からの排気ガス中には、気体の水が含まれている。さらに、燃料の性状によっては、この排気ガス中に硫黄分が含まれている場合もあり、この場合、水との反応で硫酸が生成される。低圧節炭器１１２ａを通る排気ガスの温度が排気ガスの露点温度より高い場合でも、低圧節炭器１１２ａを構成する伝熱管内を流れる水の温度が低ければ、伝熱管に接した排気ガス中の水は凝縮する。伝熱管の表面で水が凝縮すると、この伝熱管は腐食する可能性が高まる。さらに、硫酸等の腐食成分が水に含まれると、伝熱管が腐食する可能性がより高まる。   Furthermore, in this embodiment, the corrosion of the heat transfer tube due to the condensation of water in the exhaust gas on the heat transfer tube constituting the low pressure economizer 112a can be suppressed. The exhaust gas from the gas turbine 10 contains gaseous water. Furthermore, depending on the properties of the fuel, the exhaust gas may contain a sulfur content. In this case, sulfuric acid is generated by reaction with water. Even if the temperature of the exhaust gas passing through the low pressure economizer 112a is higher than the dew point temperature of the exhaust gas, if the temperature of the water flowing through the heat transfer tube constituting the low pressure economizer 112a is low, the exhaust gas in contact with the heat transfer tube The water condenses. As water condenses on the surface of the heat transfer tube, the heat transfer tube is more likely to corrode. Further, when a corrosive component such as sulfuric acid is contained in water, the possibility that the heat transfer tube is corroded increases.

本実施形態では、排熱回収ボイラ１１０中で最も下流側に位置して、排熱回収ボイラ１１０中で最も温度が低下した排気ガスが通る低圧節炭器１１２ａに送る水を加熱しているので、前述したように、低圧節炭器１１２ａを構成する伝熱管表面での排気ガス中の水の凝縮を抑えることができる。よって、本実施形態では、低圧節炭器１１２ａを構成する伝熱管の腐食を抑えることができる。   In the present embodiment, water that is sent to the low-pressure economizer 112 a that is located on the most downstream side in the exhaust heat recovery boiler 110 and through which the exhaust gas having the lowest temperature in the exhaust heat recovery boiler 110 passes is heated. As described above, it is possible to suppress the condensation of water in the exhaust gas on the surface of the heat transfer tube constituting the low pressure economizer 112a. Therefore, in this embodiment, corrosion of the heat transfer tube constituting the low pressure economizer 112a can be suppressed.

「第一実施形態の変形例」
図２を参照して、第一実施形態のガスタービンプラントの変形例について説明する。 "Modification of the first embodiment"
With reference to FIG. 2, the modification of the gas turbine plant of 1st embodiment is demonstrated.

以上の第一実施形態では、冷却用空気冷却器５４で冷却された圧縮機１１からの空気をタービンロータ３３に送っている。しかしながら、ガスタービン１０を構成する部品のうちで燃焼ガスに接する高温部品であれば、タービンロータ３３以外の高温部品に、冷却用空気冷却器５４で冷却された圧縮機１１からの空気を送ってもよい。   In the first embodiment described above, the air from the compressor 11 cooled by the cooling air cooler 54 is sent to the turbine rotor 33. However, if it is a high-temperature part in contact with the combustion gas among the parts constituting the gas turbine 10, the air from the compressor 11 cooled by the cooling air cooler 54 is sent to the high-temperature parts other than the turbine rotor 33. Also good.

例えば、冷却用空気冷却器５４で冷却された圧縮機１１からの空気を燃焼器２１に送ってもよい。燃焼器２１は、図２に示すように、圧縮機１１からの空気Ａ中で燃料Ｆが燃焼し、燃焼ガスが生成される燃焼筒（又は尾筒）２３と、この燃焼筒２３内に圧縮機１１からの空気Ａ及び燃料Ｆを噴射する噴射器２２と、を有している。燃焼筒２３を形成する部材には、この部材を冷却するために、冷却空気が通る冷却空気流路２４が形成されている。冷却用空気冷却器５４で冷却された圧縮機１１からの空気は、この燃焼筒２３の冷却空気流路２４に送られ、燃焼筒２３を冷却する。   For example, the air from the compressor 11 cooled by the cooling air cooler 54 may be sent to the combustor 21. As shown in FIG. 2, the combustor 21 combusts the fuel F in the air A from the compressor 11 and generates combustion gas, and compresses the combustion cylinder 23 in the combustion cylinder 23. And an injector 22 for injecting air A and fuel F from the machine 11. The member forming the combustion cylinder 23 is formed with a cooling air passage 24 through which cooling air passes in order to cool the member. The air from the compressor 11 cooled by the cooling air cooler 54 is sent to the cooling air flow path 24 of the combustion cylinder 23 to cool the combustion cylinder 23.

また、冷却用空気冷却器５４で冷却された圧縮機１１からの空気を高温部品のタービン３１の静翼３８に送り、この静翼３８を冷却してもよい。   Alternatively, the air from the compressor 11 cooled by the cooling air cooler 54 may be sent to the stationary blade 38 of the turbine 31 that is a high-temperature component, and the stationary blade 38 may be cooled.

「第二実施形態」
図３〜図７を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第二実施形態について説明する。 "Second embodiment"
With reference to FIGS. 3-7, 2nd embodiment of the gas turbine plant which concerns on this invention is described.

本実施形態のガスタービンプラントも、第一実施形態と同様、ガスタービン１０ａと、ガスタービン１０ａの駆動で発電する発電機４１と、ガスタービン１０ａから排気された排気ガスＥＧの熱で水を加熱して蒸気を発生させる排熱回収装置１００と、排熱回収装置１００を通過した排気ガスＥＧを大気に放出する煙突６０と、給水予熱装置５０ａと、を備えている。   Similarly to the first embodiment, the gas turbine plant of this embodiment also heats water with the heat of the gas turbine 10a, the generator 41 that generates power by driving the gas turbine 10a, and the exhaust gas EG exhausted from the gas turbine 10a. The exhaust heat recovery device 100 that generates steam, the chimney 60 that discharges the exhaust gas EG that has passed through the exhaust heat recovery device 100 to the atmosphere, and the feed water preheating device 50a are provided.

ガスタービン１０ａも、第一実施形態と同様、圧縮機１１ａと燃焼器２１とタービン３１と有している。但し、本実施形態の圧縮機１１ａは、大気を圧縮する低圧圧縮機１２ａと、低圧圧縮機１２ａで圧縮された空気をさらに圧縮して、これを燃焼器２１に送る高圧圧縮機１２ｂと、を有する。本実施形態のガスタービン１０ａは、さらに、低圧圧縮機１２ａで圧縮された空気を水との熱交換で冷却して高圧圧縮機１２ｂに送る中間冷却器５３を有する。すなわち、本実施形態の圧縮機１１ａでは、圧縮機１１ａの中段から圧縮空気が抽気されて、これが中間冷却器５３で冷却された後、冷却された圧縮空気が圧縮機１１ａの中段以降に戻される。   The gas turbine 10a also has the compressor 11a, the combustor 21, and the turbine 31, as in the first embodiment. However, the compressor 11a of this embodiment includes a low-pressure compressor 12a that compresses the atmosphere, and a high-pressure compressor 12b that further compresses the air compressed by the low-pressure compressor 12a and sends the compressed air to the combustor 21. Have. The gas turbine 10a of this embodiment further includes an intermediate cooler 53 that cools the air compressed by the low-pressure compressor 12a by heat exchange with water and sends the air to the high-pressure compressor 12b. That is, in the compressor 11a of the present embodiment, compressed air is extracted from the middle stage of the compressor 11a, and after this is cooled by the intermediate cooler 53, the cooled compressed air is returned to the middle stage and the subsequent stages of the compressor 11a. .

低圧圧縮機１２ａ及び高圧圧縮機１２ｂは、いずれも、軸線を中心として回転する圧縮機ロータ１３ａ，１３ｂと、この圧縮機ロータ１３ａ，１３ｂを回転可能に覆う圧縮機ケーシング１７ａ，１７ｂと、有する。低圧圧縮機１２ａの圧縮機ロータ１３ａと高圧圧縮機１２ｂの圧縮機ロータ１３ｂとは、同一の軸線を中心として回転するもので、相互に連結されたガスタービンロータ４０ａの一部を成している。   Each of the low-pressure compressor 12a and the high-pressure compressor 12b includes compressor rotors 13a and 13b that rotate about an axis, and compressor casings 17a and 17b that rotatably cover the compressor rotors 13a and 13b. The compressor rotor 13a of the low-pressure compressor 12a and the compressor rotor 13b of the high-pressure compressor 12b rotate about the same axis, and form part of the mutually connected gas turbine rotor 40a. .

給水予熱装置５０ａは、第一実施形態と同様、ガスタービン１０ａにおける冷却対象と水とを熱交換させる熱交換器と、熱交換器で加熱された水を低圧節炭器１１２ａに送る給水ライン１３１と、を有する。熱交換器は、冷却対象の一つである低圧圧縮機１２ａからの空気と水とを熱交換させる前述の中間冷却器５３と、冷却対象の一つである軸受４５の潤滑油と水とを熱交換させる潤滑油冷却器５２と、冷却対象の一つである発電機４１の冷却媒体と水とを熱交換させる発電機冷却器５１と、有する。このため、中間冷却器５３は、ガスタービン１０aの構成要素を成すと共に、給水予熱装置５０ａの構成要素も成す。   As in the first embodiment, the feed water preheating device 50a includes a heat exchanger that exchanges heat between the object to be cooled in the gas turbine 10a and water, and a water supply line 131 that sends water heated by the heat exchanger to the low-pressure economizer 112a. And having. The heat exchanger uses the above-described intermediate cooler 53 that exchanges heat between air and water from the low-pressure compressor 12a, which is one of the objects to be cooled, and the lubricating oil and water of the bearing 45, which is one of the objects to be cooled. It has a lubricating oil cooler 52 that exchanges heat, and a generator cooler 51 that exchanges heat between the cooling medium of the generator 41 that is one of the objects to be cooled and water. For this reason, the intercooler 53 constitutes a component of the gas turbine 10a and also a component of the feed water preheating device 50a.

給水ライン１３１も、第一実施形態と同様、発電機冷却器５１の水入口に接続されている第一冷却水ライン５５と、潤滑油冷却器５２の水入口に接続されている第二冷却水ライン５６と、を有する。さらに、この給水ライン１３１は、発電機冷却器５１の水出口及び潤滑油冷却器５２の水出口と中間冷却器５３の水入口とを接続する第三冷却水ライン５７ａと、中間冷却器５３の水出口と低圧節炭器１１２ａとを接続する予熱済み給水ライン５９ａと、を有している。   Similarly to the first embodiment, the water supply line 131 also includes a first cooling water line 55 connected to the water inlet of the generator cooler 51 and a second cooling water connected to the water inlet of the lubricating oil cooler 52. Line 56. Further, the water supply line 131 includes a third cooling water line 57 a that connects the water outlet of the generator cooler 51, the water outlet of the lubricating oil cooler 52, and the water inlet of the intermediate cooler 53, and the intermediate cooler 53. A preheated water supply line 59a connecting the water outlet and the low-pressure economizer 112a.

次に、本実施形態のガスタービンプラントの動作について説明する。
復水器１２３中の水は、第一実施形態と同様、給水ポンプ１２４で昇圧され、給水ライン１３１中の第一冷却水ライン５５を経て発電機冷却器５１に送れると共に、給水ライン１３１中の第二冷却水ライン５６を経て潤滑油冷却器５２に送られる。発電機冷却器５１では、発電機４１のロータやステータを冷却する冷却媒体と復水器１２３からの水とが熱交換され、冷却媒体が冷却される一方で、水が加熱される。また、潤滑油冷却器５２では、軸受４５の潤滑油と復水器１２３からの水とが熱交換され、潤滑油が冷却される一方で、水が加熱される。 Next, operation | movement of the gas turbine plant of this embodiment is demonstrated.
The water in the condenser 123 is boosted by the feed water pump 124 and sent to the generator cooler 51 via the first cooling water line 55 in the feed water line 131 as in the first embodiment, and in the feed water line 131. It is sent to the lubricating oil cooler 52 via the second cooling water line 56. In the generator cooler 51, heat is exchanged between the cooling medium for cooling the rotor and the stator of the generator 41 and the water from the condenser 123, and the cooling medium is cooled while the water is heated. Further, in the lubricating oil cooler 52, the lubricating oil of the bearing 45 and the water from the condenser 123 are heat-exchanged, and the lubricating oil is cooled while the water is heated.

発電機冷却器５１及び潤滑油冷却器５２で一次加熱された水は、第三冷却水ライン５７ａを経て中間冷却器５３に送られる。中間冷却器５３では、この一次加熱された水と低圧圧縮機１２ａで圧縮された空気とが熱交換され、この空気が冷却される一方で、水がさらに加熱される。冷却された空気は、高圧圧縮機１２ｂに送られ、さらに圧縮された後、燃焼器２１に送られる。   The water primarily heated by the generator cooler 51 and the lubricating oil cooler 52 is sent to the intermediate cooler 53 via the third cooling water line 57a. In the intercooler 53, the primary heated water and the air compressed by the low-pressure compressor 12a are subjected to heat exchange, and the air is cooled while the water is further heated. The cooled air is sent to the high-pressure compressor 12b, further compressed, and then sent to the combustor 21.

よって、高圧圧縮機１２ｂの出口における空気温度は、中間冷却器５３が無い場合よりも、低くなる。このため、本実施形態の高圧圧縮機１２ｂは、その出口を構成する部材の熱環境を緩和することができ、高圧圧縮機１２ｂの耐久性を高めることができる。   Therefore, the air temperature at the outlet of the high-pressure compressor 12b is lower than when the intermediate cooler 53 is not provided. For this reason, the high pressure compressor 12b of this embodiment can relieve the thermal environment of the member which comprises the exit, and can improve durability of the high pressure compressor 12b.

中間冷却器５３でさらに加熱された水は、給水ライン１３１中の予熱済み給水ライン５９ａを介して、低圧節炭器１１２ａに送られる。低圧節炭器１１２ａに送られた水は、前述したように、排気ガスとの熱交換で加熱されてから、低圧蒸発器１１３ａ等に送られる。   The water further heated by the intercooler 53 is sent to the low-pressure economizer 112a through the preheated water supply line 59a in the water supply line 131. As described above, the water sent to the low pressure economizer 112a is heated by heat exchange with the exhaust gas and then sent to the low pressure evaporator 113a and the like.

以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、ガスタービン１０ａにおける冷却対象の熱を利用して、低圧節炭器１１２ａにおくる水を加熱するので、ガスタービン１０ａの排熱を有効利用することできる。   As described above, in this embodiment as well, as in the first embodiment, the water to be supplied to the low-pressure economizer 112a is heated using the heat to be cooled in the gas turbine 10a, so that the exhaust heat of the gas turbine 10a is effectively used. I can.

また、本実施形態の給水予熱装置５０ａでも、低圧節炭器１１２ａに送る比較的低温の水を加熱する関係上、比較的低温の冷却対象の熱を効率よく利用できる。しかも、本実施形態の給水予熱装置５０ａでも、熱交換器を構成する各冷却器５１，５２，５３における冷却対象と水との温度差が小さくなるため、冷却対象と水との熱交換の効率をさらに高めることができる。   Moreover, also in the feed water preheating apparatus 50a of this embodiment, the relatively low-temperature heat to be cooled can be efficiently used because the relatively low-temperature water sent to the low-pressure economizer 112a is heated. Moreover, even in the feed water preheating device 50a of the present embodiment, the temperature difference between the cooling target and water in each of the coolers 51, 52, and 53 constituting the heat exchanger becomes small, so the efficiency of heat exchange between the cooling target and water. Can be further enhanced.

さらに、本実施形態の給水予熱装置５０ａでも、低圧節炭器１１２ａに送る水を加熱する関係上、水の加熱源として、ガスタービンプラントの各種冷却対象のうちで、相対的に高温の冷却対象から相対的に低温の冷却対象まで利用できることになる。   Furthermore, also in the feed water preheating device 50a of the present embodiment, a relatively high temperature cooling object among various cooling objects of the gas turbine plant as a water heating source in terms of heating water to be sent to the low pressure economizer 112a. To relatively low temperature cooling objects.

ところで、前述した様に、中間冷却器５３による空気の冷却を強化して、高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度を下げるほど、高圧圧縮機１２ｂの耐久性等の観点から好ましい。しかしながら、高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度が下がると、言い換えると、燃焼器２１に流入する空気の温度が下がると、ガスタービン効率が低下する。これは、燃焼器２１に流入する空気の温度が下がると、タービン３１入口の温度を一定に保つために燃料の投入量が増加してガスタービン出力が増加するものの、燃料の投入量の増加に対するガスタービン出力の増加の割合が小さいからである。   Incidentally, as described above, it is preferable from the viewpoint of durability of the high-pressure compressor 12b and the like that the air cooling by the intermediate cooler 53 is strengthened to lower the air outlet temperature in the high-pressure compressor 12b. However, if the outlet temperature of the air in the high-pressure compressor 12b is lowered, in other words, if the temperature of the air flowing into the combustor 21 is lowered, the gas turbine efficiency is lowered. This is because, when the temperature of the air flowing into the combustor 21 decreases, the amount of fuel input increases and the gas turbine output increases in order to keep the temperature at the inlet of the turbine 31 constant. This is because the rate of increase in gas turbine output is small.

従って、高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度は、高圧圧縮機１２ｂの出口を構成する部材の強度や耐久性等が許容される限り、できる限り高い方が好ましい。このため、本実施形態では、中間冷却器５３で空気を冷却し、高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度を下げるものの、この出口温度は、高圧圧縮機１２ｂの出口を構成する部材の強度や耐久性等が許容され得る範囲内で高い温度にしている。   Therefore, the air outlet temperature in the high-pressure compressor 12b is preferably as high as possible as long as the strength and durability of the members constituting the outlet of the high-pressure compressor 12b are allowed. For this reason, in this embodiment, although the air is cooled by the intermediate cooler 53 and the outlet temperature of the air in the high-pressure compressor 12b is lowered, this outlet temperature is the strength and durability of the members constituting the outlet of the high-pressure compressor 12b. The temperature is set within a range that can be tolerated.

ここで、図４に示すように、低圧圧縮機１２ａにおける空気の入口温度をＴｃ１、低圧圧縮機１２ａにおける空気の出口温度をＴｃ２、高圧圧縮機１２ｂにおける空気の入口温度をＴｃ３、高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度をＴｃ４とする。また、低圧圧縮機１２ａの圧力比をＰＲ１、高圧圧縮機１２ｂの圧力比をＰＲ２、低圧圧縮機１２ａの駆動に必要な動力をＷｃ１、高圧圧縮機１２ｂの駆動に必要な動力をＷｃ２とする。   Here, as shown in FIG. 4, the air inlet temperature in the low pressure compressor 12a is Tc1, the air outlet temperature in the low pressure compressor 12a is Tc2, the air inlet temperature in the high pressure compressor 12b is Tc3, and the high pressure compressor 12b. Let Tc4 be the air outlet temperature. The pressure ratio of the low-pressure compressor 12a is PR1, the pressure ratio of the high-pressure compressor 12b is PR2, the power necessary for driving the low-pressure compressor 12a is Wc1, and the power necessary for driving the high-pressure compressor 12b is Wc2.

仮に、以下の条件下で、低圧圧縮機１２ａの圧力比ＰＲ１を変化させたとする。
条件
（１）低圧圧縮機１２ａにおける空気の入口温度Ｔｃ１が一定
（２）高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度Ｔｃ４が前述した温度で一定
（３）低圧圧縮機１２ａ及び高圧圧縮機１２ｂでの全体圧力比ＰＲ（＝ＰＲ１×ＰＲ２）が一定 Suppose that the pressure ratio PR1 of the low-pressure compressor 12a is changed under the following conditions.
Condition (1) The air inlet temperature Tc1 in the low pressure compressor 12a is constant. (2) The air outlet temperature Tc4 in the high pressure compressor 12b is constant at the above-described temperature. (3) The whole in the low pressure compressor 12a and the high pressure compressor 12b. Pressure ratio PR (= PR1 × PR2) is constant

この場合、図５に示すように、低圧圧縮機１２ａの圧力比ＰＲ１が小さくなるに連れて、次第に低圧圧縮機１２ａにおける空気の出口温度Ｔｃ２が低下する。これに伴い、図６に示すように、次第に中間冷却器５３における排熱量Ｑが小さくなると共に、図７に示すように、次第に低圧圧縮機１２ａ及び高圧圧縮機１２ｂの駆動に必要な合計動力Ｗｃ（＝Ｗｃ１＋Ｗｃ２）も小さくなる。   In this case, as shown in FIG. 5, as the pressure ratio PR1 of the low-pressure compressor 12a becomes smaller, the air outlet temperature Tc2 in the low-pressure compressor 12a gradually decreases. Accordingly, as shown in FIG. 6, the amount of exhaust heat Q in the intermediate cooler 53 gradually decreases, and as shown in FIG. 7, the total power Wc required for gradually driving the low-pressure compressor 12a and the high-pressure compressor 12b. (= Wc1 + Wc2) also becomes smaller.

そこで、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａ及び高圧圧縮機１２ｂの駆動に必要な合計動力Ｗｃを抑えるために、低圧圧縮機１２ａの圧力比ＰＲ１を小さくし、相対的に高圧圧縮機１２ｂの圧力比ＰＲ２を大きくしている。この結果、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａにおける空気の出口温度Ｔｃ２が下がって、中間冷却器５３における排熱量Ｑ、言い換えると、水を加熱する熱量Ｑが小さくなる。本実施形態では、発電機冷却器５１及び潤滑油冷却器５２で一次加熱することで、以上のように、中間冷却器５３で水を加熱する熱量Ｑを小さくする分を補っている。また、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａにおける空気の出口温度Ｔｃ２を、低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１（図３参照）よりも低くしている。このため、本実施形態では、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓ（図３参照）が確実に低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１よりも低くなる。   Therefore, in this embodiment, in order to suppress the total power Wc necessary for driving the low-pressure compressor 12a and the high-pressure compressor 12b, the pressure ratio PR1 of the low-pressure compressor 12a is reduced, and the pressure of the high-pressure compressor 12b is relatively reduced. The ratio PR2 is increased. As a result, in the present embodiment, the air outlet temperature Tc2 in the low-pressure compressor 12a is lowered, and the exhaust heat quantity Q in the intermediate cooler 53, in other words, the heat quantity Q for heating water is reduced. In the present embodiment, the amount of heat Q for heating water by the intermediate cooler 53 is reduced by performing primary heating with the generator cooler 51 and the lubricating oil cooler 52 as described above. In the present embodiment, the air outlet temperature Tc2 in the low-pressure compressor 12a is set lower than the saturation temperature Tb1 (see FIG. 3) in the low-pressure evaporator 113a. For this reason, in this embodiment, temperature Tws (refer FIG. 3) of the water supplied to the low pressure economizer 112a becomes reliably lower than the saturation temperature Tb1 in the low pressure evaporator 113a.

但し、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓは、低圧節炭器１１２ａの排気ガス出口における排気ガスの露点温度よりも高い温度である。なお、排気ガスの露点温度は、燃料成分等にもよるが５０℃前後である。本実施形態では、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓを低圧節炭器１１２ａの排気ガス出口における排気ガスの露点温度よりも高い温度にするため、低圧圧縮機１２ａの圧力比ＰＲ１及び高圧圧縮機１２ｂの圧力比ＰＲ２を適宜設定すると共に、各冷却器５１，５２，５３の伝熱面積や、各冷却器５１，５２，５３における水の流速等を設定している。   However, the temperature Tws of the water supplied to the low pressure economizer 112a is higher than the dew point of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the low pressure economizer 112a. The dew point temperature of the exhaust gas is around 50 ° C. although it depends on the fuel component and the like. In the present embodiment, the temperature Tws of the water supplied to the low pressure economizer 112a is set to a temperature higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the low pressure economizer 112a. The pressure ratio PR2 of the high-pressure compressor 12b is set as appropriate, and the heat transfer area of each cooler 51, 52, 53, the flow rate of water in each cooler 51, 52, 53, and the like are set.

以上のように、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａの圧力比ＰＲ１を小さく設定し、相対的に高圧圧縮機１２ｂの圧力比ＰＲ２を大きく設定することで、高圧圧縮機１２ｂの出口を構成する部材の耐久性等を目的の範囲内に収めつつ、燃焼器２１の空気入口温度の低下に伴うガスタービン効率の低下を抑えている。さらに、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａの圧力比ＰＲ１等を上記のように設定することで、低圧圧縮機１２ａ及び高圧圧縮機１２ｂの駆動に必要な合計動力Ｗｃを小さくなり、燃焼器２１の空気入口温度の低下に伴うガスタービン効率の低下をより抑えることができる。   As described above, in this embodiment, the outlet of the high-pressure compressor 12b is configured by setting the pressure ratio PR1 of the low-pressure compressor 12a small and relatively setting the pressure ratio PR2 of the high-pressure compressor 12b relatively large. While keeping the durability of the members within the target range, the reduction of the gas turbine efficiency accompanying the reduction of the air inlet temperature of the combustor 21 is suppressed. Further, in the present embodiment, by setting the pressure ratio PR1 and the like of the low-pressure compressor 12a as described above, the total power Wc necessary for driving the low-pressure compressor 12a and the high-pressure compressor 12b is reduced, and the combustor 21 It is possible to further suppress a decrease in gas turbine efficiency accompanying a decrease in the air inlet temperature.

また、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａにおける空気の出口温度Ｔｃ２を低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１よりも低くし、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度を確実に低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１よりも低くしている。このため、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａ及び高圧圧縮機１２ｂの駆動に必要な合計動力Ｗｃの低減と、比較的低温な冷却対象の排熱の有効利用とを同時に実現することができる。さらに、本実施形態では、低圧節炭器１１２ａ及び低圧蒸発器１１３ａでの水への加熱が不要になることがなく、低圧節炭器１１２ａ及び低圧蒸発器１１３ａを通る排気ガスの熱を有効利用することができる。よって、本実施形態では、ガスタービンプラントの出力及び効率を高めることができる。   In this embodiment, the outlet temperature Tc2 of the air in the low-pressure compressor 12a is set lower than the saturation temperature Tb1 in the low-pressure evaporator 113a, and the temperature of the water supplied to the low-pressure economizer 112a is surely reduced. The temperature is lower than the saturation temperature Tb1. For this reason, in this embodiment, reduction of the total motive power Wc required for driving the low-pressure compressor 12a and the high-pressure compressor 12b and effective utilization of exhaust heat of a relatively low temperature to be cooled can be realized at the same time. Furthermore, in this embodiment, heating to water in the low pressure economizer 112a and the low pressure evaporator 113a is not required, and the heat of the exhaust gas passing through the low pressure economizer 112a and the low pressure evaporator 113a is effectively used. can do. Therefore, in this embodiment, the output and efficiency of a gas turbine plant can be improved.

また、本実施形態では、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓを、低圧節炭器１１２ａの排気ガス出口における排気ガスの露点温度よりも高くし、低圧節炭器１１２ａを構成する伝熱管の表面に排気ガス中の水が凝縮することを抑えている。このため、本実施形態では、低圧節炭器１１２ａを構成する伝熱管の腐食をより抑えることができる。   In the present embodiment, the temperature Tws of the water supplied to the low pressure economizer 112a is made higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the low pressure economizer 112a, thereby configuring the low pressure economizer 112a. The water in the exhaust gas is prevented from condensing on the surface of the heat transfer tube. For this reason, in this embodiment, corrosion of the heat exchanger tube which comprises the low pressure economizer 112a can be suppressed more.

なお、本実施形態では、低圧圧縮機１２ａにおける空気の出口温度Ｔｃ２を、低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１よりも低くし、且つ、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓを、低圧節炭器１１２ａの排気ガス出口における排気ガスの露点温度よりも高くしている。しかしながら、以上の二つの温度条件をいずれも満たさなくても、又は以上の二つの温度条件のうちの一方のみを満たすようにしてもよい。但し、温度条件を満たさない場合には、温度条件を満たすことによる効果が得られなくなることは言うまでもない。   In the present embodiment, the air outlet temperature Tc2 in the low-pressure compressor 12a is set lower than the saturation temperature Tb1 in the low-pressure evaporator 113a, and the temperature Tws of the water supplied to the low-pressure economizer 112a is It is higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the economizer 112a. However, the above two temperature conditions may not be satisfied, or only one of the above two temperature conditions may be satisfied. However, it goes without saying that if the temperature condition is not satisfied, the effect of satisfying the temperature condition cannot be obtained.

また、第一実施形態においても、本実施形態と同様、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓを、低圧節炭器１１２ａの排気ガス出口における排気ガスの露点温度よりも高くし、且つ低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１よりも低くすることが好ましい。   Also in the first embodiment, similarly to this embodiment, the temperature Tws of the water supplied to the low pressure economizer 112a is made higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the low pressure economizer 112a, Moreover, it is preferable that the temperature is lower than the saturation temperature Tb1 in the low-pressure evaporator 113a.

「第三実施形態」
図８を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第三実施形態について説明する。 "Third embodiment"
A third embodiment of the gas turbine plant according to the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態のガスタービンプラントは、第二実施形態のガスタービンプラントに、第一実施形態の給水予熱装置５０における冷却用空気冷却器５４を追加したものである。よって、本実施形態のガスタービンプラントにおける給水予熱装置５０ｂは、発電機冷却器５１、潤滑油冷却器５２、中間冷却器５３、さらに、冷却用空気冷却器５４を有する。   The gas turbine plant of this embodiment is obtained by adding a cooling air cooler 54 in the feed water preheating device 50 of the first embodiment to the gas turbine plant of the second embodiment. Therefore, the feed water preheating device 50b in the gas turbine plant of the present embodiment includes the generator cooler 51, the lubricant cooler 52, the intermediate cooler 53, and the cooling air cooler 54.

本実施形態では、中間冷却器５３の水出口と冷却用空気冷却器５４の水入口とが第四冷却水ライン５８で接続されている。また、冷却用空気冷却器５４の水出口と低圧節炭器１１２ａとが予熱済み給水ライン５９ｂで接続されている。   In the present embodiment, the water outlet of the intermediate cooler 53 and the water inlet of the cooling air cooler 54 are connected by a fourth cooling water line 58. Further, the water outlet of the cooling air cooler 54 and the low pressure economizer 112a are connected by a preheated water supply line 59b.

本実施形態では、冷却用空気冷却器５４の排熱も有効に回収することができる。また、本実施形態では、中間冷却器５３の存在により高圧圧縮機１２ｂにおける空気の出口温度が低くなるため、冷却用空気冷却器５４で冷却される空気の温度をさらに下げることができ、ガスタービン１０ａの高温部品の耐久性を高めることができる。   In the present embodiment, the exhaust heat of the cooling air cooler 54 can also be recovered effectively. In the present embodiment, the temperature of the air cooled by the cooling air cooler 54 can be further lowered because the air outlet temperature of the high pressure compressor 12b is lowered due to the presence of the intermediate cooler 53, and the gas turbine The durability of the high temperature part 10a can be increased.

しかも、低圧節炭器１１２ａにおくる水を中間冷却器５３で二次加熱した後、さらに、冷却用空気冷却器５４で三次加熱するため、第二実施形態よりも、低圧圧縮機１２ａの圧力比をより下げて、高圧圧縮機１２ｂ及び低圧圧縮機１２ａの駆動に必要な合計動力Ｗｃを小さくすることができる。   In addition, since the water coming to the low-pressure economizer 112a is secondarily heated by the intermediate cooler 53 and then thirdarily heated by the cooling air cooler 54, the pressure ratio of the low-pressure compressor 12a is higher than that of the second embodiment. The total power Wc required for driving the high-pressure compressor 12b and the low-pressure compressor 12a can be reduced.

なお、本実施形態でも、第二実施形態と同様、低圧節炭器１１２ａに供給される水の温度Ｔｗｓを、低圧節炭器１１２ａの排気ガス出口における排気ガスの露点温度よりも高くし、且つ低圧蒸発器１１３ａにおける飽和温度Ｔｂ１よりも低くすることが好ましい。   In this embodiment, as in the second embodiment, the temperature Tws of the water supplied to the low pressure economizer 112a is set higher than the dew point of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the low pressure economizer 112a, and It is preferable that the temperature is lower than the saturation temperature Tb1 in the low-pressure evaporator 113a.

「圧縮機の変形例」
第二実施形態及び第三実施形態の圧縮機１１ａは、互い独立した圧縮機ケーシングを有する低圧圧縮機１２ａと高圧圧縮機１２ｂとを含んで構成されている。しかしながら、第二実施形態及び第三実施形態の圧縮機は、図９に示すように、一つの圧縮機ケーシング１７ｃを有するものであってもよい。 "Variation of compressor"
The compressor 11a of 2nd Embodiment and 3rd Embodiment is comprised including the low pressure compressor 12a and the high pressure compressor 12b which have a mutually independent compressor casing. However, the compressors of the second embodiment and the third embodiment may have one compressor casing 17c as shown in FIG.

この場合、一つの圧縮機ケーシング１７ｃの中段に抽気ポート１８を形成すると共に、抽気ポート１８に隣接し且つこの抽気ポート１８よりも高圧側に吸気ポート１９を形成する。抽気ポート１８には中間冷却器５３の空気入口を接続し、吸気ポート１９には中間冷却器５３の空気出口を接続する。このような圧縮機１１ｂでは、抽気ポート１８よりも低圧側が低圧圧縮部１４ａを成し、吸気ポート１９よりも高圧側が高圧圧縮部１４ｂを成す。   In this case, the extraction port 18 is formed in the middle stage of one compressor casing 17 c, and the intake port 19 is formed adjacent to the extraction port 18 and on the higher pressure side than the extraction port 18. An air inlet of the intermediate cooler 53 is connected to the extraction port 18, and an air outlet of the intermediate cooler 53 is connected to the intake port 19. In such a compressor 11b, the low pressure side of the bleed port 18 forms a low pressure compressor 14a, and the high pressure side of the intake port 19 forms a high pressure compressor 14b.

「給水予熱装置の熱交換器の変形例」
第二実施形態における給水予熱装置５０ａの熱交換器は、発電機冷却器５１、潤滑油冷却器５２、及び中間冷却器５３を有する。しかしながら、給水予熱装置５０ｃの熱交換器は、さらに、図１０に示すように、低圧蒸気タービン１２１ａにおける軸受の潤滑油を冷却する潤滑油冷却器５２ｃ、低圧蒸気タービン１２１ａに接続されている発電機１２２の冷却媒体を冷却する発電機冷却器５１ｃを有してもよい。 "Modification of heat exchanger of feed water preheater"
The heat exchanger of the feed water preheating device 50 a in the second embodiment includes a generator cooler 51, a lubricating oil cooler 52, and an intermediate cooler 53. However, as shown in FIG. 10, the heat exchanger of the feed water preheating device 50c further includes a lubricating oil cooler 52c for cooling the lubricating oil of the bearing in the low pressure steam turbine 121a, and a generator connected to the low pressure steam turbine 121a. You may have the generator cooler 51c which cools the 122 cooling medium.

給水ライン１３１は、ガスタービン１０ａに接続されている発電機４１の発電機冷却器５１に復水器１２３からの水を送る第一冷却水ライン５５、低圧蒸気タービン１２１ａに接続されている発電機１２２の発電機冷却器５１ｃに復水器１２３からの水を送る第一冷却水ライン５５ｃ、ガスタービン１０ａにおける軸受４５の潤滑油冷却器５２に復水器１２３からの水を送る第二冷却水ライン５６、低圧蒸気タービン１２１ａにおける軸受の潤滑油冷却器５２ｃに復水器１２３からの水を送る第二冷却水ライン５６ｃを有する。さらに、給水ライン１３１は、各発電機冷却器５１，５１ｃの水出口及び各潤滑油冷却器５２,５２ｃの水出口と中間冷却器５３の水入口とを接続する第三冷却水ライン５７ｃと、中間冷却器５３の水出口と低圧節炭器１１２ａとを接続する予熱済み給水ライン５９ａと、を有している。   The water supply line 131 includes a first cooling water line 55 that supplies water from the condenser 123 to the generator cooler 51 of the generator 41 connected to the gas turbine 10a, and a generator connected to the low-pressure steam turbine 121a. The first cooling water line 55c that sends water from the condenser 123 to the generator cooler 51c of 122, and the second cooling water that sends water from the condenser 123 to the lubricating oil cooler 52 of the bearing 45 in the gas turbine 10a. The line 56 has a second cooling water line 56c for sending water from the condenser 123 to the bearing lubricating oil cooler 52c in the low-pressure steam turbine 121a. Furthermore, the water supply line 131 includes a third cooling water line 57c that connects the water outlets of the generator coolers 51 and 51c, the water outlets of the lubricating oil coolers 52 and 52c, and the water inlet of the intermediate cooler 53; A preheated water supply line 59a connecting the water outlet of the intercooler 53 and the low pressure economizer 112a.

なお、ここでは、第二実施形態における給水予熱装置５０ａの熱交換器の変形例を例示したが、第一実施形態や第三実施形態における給水予熱装置５０，５０ｂの熱交換器を構成する冷却器として、蒸気タービンに接続されている発電機の発電機冷却器、及び蒸気タービンにおける軸受の潤滑油冷却器を追加してもよい。   In addition, although the modification of the heat exchanger of the feed water preheating apparatus 50a in 2nd embodiment was illustrated here, the cooling which comprises the heat exchanger of the feed water preheating apparatuses 50 and 50b in 1st embodiment or 3rd embodiment is demonstrated. As generators, a generator cooler of a generator connected to the steam turbine and a lubricating oil cooler of a bearing in the steam turbine may be added.

「排熱回収装置の変形例」
以上の各実施形態及び変形例の排熱回収装置１００は、蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃを備えている。しかしながら、排熱回収装置１００ａは、図１１に示すように、節炭器（例えば、低圧節炭器１１２ａ）と、節炭器で加熱された水をさらに加熱して蒸気にする蒸発器（例えば、低圧蒸発器１１３ａ）を有する排熱回収ボイラ１１０ａを備えていれば、蒸気タービンは無くてもよい。この場合、冷却対象の排熱を有効に回収することによるプラントの出力及び効率の増大は、外部で熱源などとして利用可能な蒸気量の増大として現れる。 "Modification of exhaust heat recovery device"
The exhaust heat recovery apparatus 100 of each of the above embodiments and modifications includes the steam turbines 121a, 121b, and 121c. However, as shown in FIG. 11, the exhaust heat recovery apparatus 100a includes a economizer (for example, the low-pressure economizer 112a) and an evaporator (for example, the steam heated by the economizer to make steam) If the exhaust heat recovery boiler 110a having the low-pressure evaporator 113a) is provided, the steam turbine may be omitted. In this case, the increase in the output and efficiency of the plant by effectively recovering the exhaust heat of the cooling target appears as an increase in the amount of steam that can be used as a heat source or the like outside.

図１１に示す排熱回収ボイラ１１０ａでは、低圧蒸気発生部１１１ａからの低圧蒸気ＬＳは、低圧蒸気利用設備７１ａに送られ、中圧蒸気発生部１１１ｂからの中圧蒸気ＩＳは、中圧蒸気利用設備７１ｂに送られ、高圧蒸気発生部１１１ｃからの高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気利用設備７１ｃに送られる。各蒸気利用設備７１ａ，７１ｂ，７１ｃに送られた蒸気は、液体の水にされた後、給水ポンプ１２４に戻される。   In the exhaust heat recovery boiler 110a shown in FIG. 11, the low pressure steam LS from the low pressure steam generator 111a is sent to the low pressure steam utilization facility 71a, and the medium pressure steam IS from the intermediate pressure steam generator 111b is medium pressure steam. The high-pressure steam HS from the high-pressure steam generator 111c is sent to the equipment 71b and sent to the high-pressure steam utilization equipment 71c. The steam sent to each steam utilization facility 71a, 71b, 71c is converted into liquid water and then returned to the water supply pump 124.

また、ここでは、低圧蒸気発生部１１１ａ、中圧蒸気発生部１１１ｂ、高圧蒸気発生部１１１ｃを有する排熱回収ボイラ１１０ａを例示しているが、節炭器と、節炭器で加熱された水をさらに加熱して蒸気にする蒸発器を有するものであれば、如何なる排熱回収ボイラであってもよい。   Moreover, although the heat recovery steam generator 110a which has the low pressure steam generation part 111a, the intermediate pressure steam generation part 111b, and the high pressure steam generation part 111c is illustrated here, the economizer and the water heated by the economizer Any exhaust heat recovery boiler may be used as long as it has an evaporator for further heating to steam.

１０，１０ａ：ガスタービン、１１，１１ａ，１１ｂ：圧縮機、１２ａ：低圧圧縮機、１２ｂ：高圧圧縮機、２１：燃焼器、３１：タービン、３３：タービンロータ、３６：冷却空気流路、４０，４０ａ：ガスタービンロータ、４１：発電機、４５：軸受、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ：給水予熱装置、５１，５１ｃ：発電機冷却器（熱交換器）、５２，５２ｃ：潤滑油冷却器（熱交換器）、５３：中間冷却器（熱交換器）、５４：冷却用空気冷却器（熱交換器）、５５：第一冷却水ライン、５６：第二冷却水ライン、５７，５７ａ，５７ｃ：第三冷却水ライン、５８：第四冷却水ライン、５９，５９ａ，５９ｂ：予熱済み給水ライン、７１ａ：低圧蒸気利用設備、７１ｂ：中圧蒸気利用設備、７１ｃ：高圧蒸気利用設備、１００，１００ａ：排熱回収装置、１１０，１１０ａ：排熱回収ボイラ、１１１ａ：低圧蒸気発生部、１１１ｂ：中圧蒸気発生部、１１１ｃ：高圧蒸気発生部、１１２ａ：低圧節炭器、１１３ａ：低圧蒸発器、１２１ａ：低圧蒸気タービン、１２１ｂ：中圧蒸気タービン、１２１ｃ：高圧蒸気タービン、１２２：発電機、１２３：復水器、１２４：給水ポンプ、１３１：給水ライン   10, 10a: Gas turbine, 11, 11a, 11b: Compressor, 12a: Low pressure compressor, 12b: High pressure compressor, 21: Combustor, 31: Turbine, 33: Turbine rotor, 36: Cooling air flow path, 40 40a: gas turbine rotor, 41: generator, 45: bearing, 50, 50a, 50b, 50c: feed water preheating device, 51, 51c: generator cooler (heat exchanger), 52, 52c: lubricating oil cooler (Heat exchanger), 53: intermediate cooler (heat exchanger), 54: cooling air cooler (heat exchanger), 55: first cooling water line, 56: second cooling water line, 57, 57a, 57c: third cooling water line, 58: fourth cooling water line, 59, 59a, 59b: preheated water supply line, 71a: low pressure steam utilization facility, 71b: medium pressure steam utilization facility, 71c: high pressure steam utilization facility, 100 , 100 : Exhaust heat recovery device, 110, 110a: exhaust heat recovery boiler, 111a: low pressure steam generator, 111b: medium pressure steam generator, 111c: high pressure steam generator, 112a: low pressure economizer, 113a: low pressure evaporator, 121a: low pressure steam turbine, 121b: medium pressure steam turbine, 121c: high pressure steam turbine, 122: generator, 123: condenser, 124: feed pump, 131: feed line

Claims (12)

空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、
前記タービンからの排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる少なくとも１以上の蒸発器、及び、１以上の前記蒸発器のうちで最も内圧の低い低圧蒸発器に送る水を前記排気ガスで加熱する節炭器を有する排熱回収ボイラと、
を備えるガスタービンプラントの給水予熱装置において、
前記ガスタービンにおける冷却対象と水と熱交換させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記水を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器で加熱された水を前記節炭器に送る予熱済み給水ラインと、
を備え、
前記熱交換器は、複数の冷却器を含み、
複数の前記冷却器のうちの一の冷却器は、前記圧縮機の中段からの圧縮空気を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、冷却した前記圧縮空気を前記圧縮機の中段以降の部分に戻す中間冷却器、又は、前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気に送る冷却用空気冷却器であり、
前記中間冷却器又は前記冷却用空気冷却器は、前記中間冷却器及び前記冷却用空気冷却器を除く冷却器で加熱された水を加熱する、
給水予熱装置。 A compressor for compressing air, a combustor for combusting fuel in the compressed air to generate combustion gas, and a gas turbine having a turbine driven by the combustion gas;
At least one or more evaporators that generate steam by heating water with exhaust gas from the turbine, and water that is sent to a low-pressure evaporator having the lowest internal pressure among the one or more evaporators is heated with the exhaust gas. An exhaust heat recovery boiler having a charcoal saving device,
A feed water preheating device for a gas turbine plant comprising:
Heat exchange between the object to be cooled in the gas turbine and water to cool the object to be cooled and heat the water;
A preheated water supply line for sending water heated by the heat exchanger to the economizer;
With
The heat exchanger includes a plurality of coolers,
One cooler of the plurality of coolers cools the compressed air by heat-exchanging the compressed air from the middle stage of the compressor with water as the cooling target, and the cooled compressed air is cooled to the compressor An intermediate cooler that returns to the part after the middle stage, or a part of the compressed air from the compressor is subjected to heat exchange with water as the cooling target to cool the compressed air, and the combustion gas in the gas turbine An air cooler for cooling that is sent to the compressed air that has been cooled to a high-temperature component that is in contact with
The intermediate cooler or the cooling air cooler heats water heated by a cooler excluding the intermediate cooler and the cooling air cooler.
Water supply preheating device. 請求項１に記載の給水予熱装置において、
前記熱交換器は、複数の前記冷却器のうちの一の冷却器として、前記ガスタービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を前記冷却対象として水と熱交換させて前記潤滑油を冷却する一方で前記水を加熱し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器を含み、
前記中間冷却器又は前記冷却用空気冷却器は、前記潤滑油冷却器で加熱された水を加熱する、
給水予熱装置。 In the feed water preheating device according to claim 1,
The heat exchanger, as a cooler of the plurality of said cooler, said lubricating oil to the rotor before SL gas turbine from the bearing that rotatably supports the water and is heat exchanged as the cooling target lubricating A lubricant cooler that heats the water while cooling oil and returns the cooled lubricant to the bearing ;
The intermediate cooler or the cooling air cooler heats water heated by the lubricating oil cooler.
Water supply preheating device. 請求項１又は２に記載の給水予熱装置において、
前記タービンには、前記タービンの駆動で発電する発電機が接続されており、
前記熱交換器は、複数の前記冷却器のうちの一の冷却器として、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体を前記冷却対象として水と熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を含み、
前記中間冷却器又は前記冷却用空気冷却器は、前記発電機冷却器で加熱された水を加熱する、
給水予熱装置。 In the feed water preheating device according to claim 1 or 2 ,
The turbine is connected to a generator that generates electricity by driving the turbine,
The heat exchanger is, as one of the plurality of coolers, a generator that cools the cooling medium by exchanging heat with water as a cooling target for a cooling medium that cools the components of the generator. a cooler look including,
The intermediate cooler or the cooling air cooler heats water heated by the generator cooler.
Water supply preheating device. 請求項１から３のいずれか一項に記載の給水予熱装置において、
前記冷却器は、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度の前記冷却対象と前記水とを熱交換する、
給水予熱装置。 In the feed water preheating device according to any one of claims 1 to 3 ,
The cooler exchanges heat between the water to be cooled and the water having a temperature lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator;
Water supply preheating device. 請求項１から３のいずれか一項に記載の給水予熱装置において、
前記熱交換器は、前記中間冷却器を含み、
前記中間冷却器は、前記節炭器に送られる水の流れに対して最も下流側の冷却器を成し、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度の前記冷却対象と前記水とを熱交換する、
給水予熱装置。 In the feed water preheating device according to any one of claims 1 to 3 ,
The heat exchanger includes the intercooler ;
The intermediate cooler forms a cooler on the most downstream side with respect to the flow of water sent to the economizer, and the cooling target and the water having a temperature lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator Heat exchange with
Water supply preheating device. 請求項１から５のいずれか一項に記載の給水予熱装置において、
前記熱交換器は、前記節炭器に送られる前記水を、前記節炭器の排気ガス出口における前記排気ガスの露点温度よりも高い温度に加熱する、
給水予熱装置。 In the feed water preheating device according to any one of claims 1 to 5 ,
The heat exchanger heats the water sent to the economizer to a temperature higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the economizer.
Water supply preheating device. 請求項１から６のいずれか一項に記載の給水予熱装置において、
前記ガスタービンプラントは、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機とを備え、
前記熱交換器は、
前記蒸気タービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を冷却対象として水とを熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器、又は、前記蒸気タービンで駆動する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体を冷却対象として水と熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を含む、
給水予熱装置。 In the feed water preheating device according to any one of claims 1 to 6 ,
The gas turbine plant includes a steam turbine that is driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler, and a generator that generates power by driving the steam turbine,
The heat exchanger is
A lubricating oil cooler that cools the lubricating oil by exchanging heat with water for cooling the lubricating oil from a bearing that rotatably supports the rotor of the steam turbine, and returns the cooled lubricating oil to the bearing; Or a generator cooler that cools the cooling medium by subjecting a cooling medium that cools the components of the generator that is driven by the steam turbine to heat as water to be cooled.
Water supply preheating device. 請求項１から７のいずれか一項に記載の給水予熱装置と、
前記ガスタービンと、
前記排熱回収ボイラと、
を備えるガスタービンプラント。 A feed water preheating device according to any one of claims 1 to 7 ,
The gas turbine;
The exhaust heat recovery boiler;
A gas turbine plant comprising: 空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、
前記タービンからの排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる少なくとも１以上の蒸発器、及び、１以上の前記蒸発器のうちで最も内圧の低い低圧蒸発器に送る水を前記排気ガスで加熱する節炭器を有する排熱回収ボイラと、
を備えるガスタービンプラントの給水予熱方法において、
前記ガスタービンにおける冷却対象と水と熱交換させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記水を加熱する熱交換工程と、
前記熱交換工程で加熱された水を前記節炭器に送る給水工程と、
を実行し、
前記熱交換工程は、複数の冷却工程を含み、
複数の前記冷却工程のうちの一の冷却工程は、前記圧縮機の中段からの圧縮空気を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、冷却した前記圧縮空気を前記圧縮機の中段以降の部分に戻す中間冷却工程、又は、前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気に送る冷却用空気冷却工程であり、
前記中間冷却工程又は前記冷却用空気冷却工程は、前記中間冷却工程及び前記冷却用空気冷却工程を除く冷却工程で加熱された水を加熱する、
給水予熱方法。 A compressor for compressing air, a combustor for combusting fuel in the compressed air to generate combustion gas, and a gas turbine having a turbine driven by the combustion gas;
At least one or more evaporators that generate steam by heating water with exhaust gas from the turbine, and water that is sent to a low-pressure evaporator having the lowest internal pressure among the one or more evaporators is heated with the exhaust gas. An exhaust heat recovery boiler having a charcoal saving device,
In a gas turbine plant feed water preheating method comprising:
A heat exchange step of heat-exchanging the object to be cooled and water in the gas turbine to cool the object to be cooled and heating the water;
A water supply step of sending water heated in the heat exchange step to the economizer;
The execution,
The heat exchange step includes a plurality of cooling steps,
One cooling step of the plurality of cooling steps includes heat exchange with compressed air from the middle stage of the compressor as water to be cooled to cool the compressed air, and the cooled compressed air is used as the compressor. An intermediate cooling step for returning to the portion after the middle stage, or a part of the compressed air from the compressor is subjected to heat exchange with water as the cooling target to cool the compressed air, and the combustion gas in the gas turbine A cooling air cooling step for sending to the compressed air cooled to the high-temperature components that come into contact;
The intermediate cooling step or the cooling air cooling step heats the water heated in the cooling step excluding the intermediate cooling step and the cooling air cooling step.
Water supply preheating method. 請求項９に記載の給水予熱方法において、
前記冷却対象の温度は、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度である、
給水予熱方法。 The feed water preheating method according to claim 9 ,
The temperature to be cooled is lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator,
Water supply preheating method. 請求項９に記載の給水予熱方法において、
前記熱交換工程は、前記中間冷却工程を含み、
前記圧縮機の中段からの圧縮空気と水との熱交換が、前記節炭器におくる水の最後の加熱工程であり、
前記圧縮機の中段からの圧縮空気の温度は、前記低圧蒸発器内における水の飽和温度よりも低い温度である、
給水予熱方法。 The feed water preheating method according to claim 9 ,
The heat exchange step includes the intermediate cooling step,
The heat exchange between compressed air and water from the middle stage of the compressor is the final heating step of the water coming to the economizer,
The temperature of the compressed air from the middle stage of the compressor is lower than the saturation temperature of water in the low-pressure evaporator,
Water supply preheating method. 請求項９から１１のいずれか一項に記載の給水予熱方法において、
前記熱交換工程では、前記節炭器に送られる前記水を、前記節炭器の排気ガス出口における前記排気ガスの露点温度よりも高い温度に加熱する、
給水予熱方法。 In the feed water preheating method according to any one of claims 9 to 11 ,
In the heat exchange step, the water sent to the economizer is heated to a temperature higher than the dew point temperature of the exhaust gas at the exhaust gas outlet of the economizer.
Water supply preheating method.
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