JP6734363B2 - ガスタービンプラント、及びその運転方法 - Google Patents
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Description
本願は、2016年3月29日に、日本国に出願された特願2016−065790号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生される排熱回収ボイラーと、前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、を備え、前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインと、前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節器と、を有し、前記給水温度調節器は、前記給水を加熱する給水加熱器と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却器とを有する。
前記給水冷却器は、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱装置を有してもよい。
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、を備え、前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインを有する、ガスタービンプラントの運転方法において、前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節工程を実行し、前記給水温度調節工程は、前記給水を加熱する給水加熱工程と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却工程とを含む。
図1〜図4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。
・トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、パーフルオロデカリン等の有機ハロゲン化合物
・ブタン、プロパン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等のアルカン
・シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状アルカン
・チオフェン、ケトン、芳香族化合物
・R134a、R245fa等の冷媒、
・以上を組み合わせたもの
図5を参照して、第一実施形態における吸熱装置の変形例について説明する。
図6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。
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三実施形態について説明する。
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四実施形態について説明する。
図9を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第五実施形態について説明する。
助燃燃焼器131は、第一流路133内で、中圧再熱器112及び第二高圧過熱器113よりも上流側Dguに配置されている。一方、第二流路134内には、排気ガスと水とを熱交換する熱交換器類は、一切配置されていない。
図10を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第六実施形態について説明する。
図11を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第七実施形態について説明する。
図12を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第八実施形態について説明する。
図13を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第九実施形態について説明する。
図14を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十実施形態について説明する。
図15を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十一実施形態について説明する。
また、この循環ライン95には、第三ランキンサイクル81dが設けられている。この第三ランキンサイクル81dは、先に説明した低沸点媒体ランキンサイクルである。この第三ランキンサイクル81dでは、ランキンサイクル内部を流れる低沸点媒体と循環ライン95を流れる媒体とを熱交換させ、循環ライン95を流れる媒体を冷却する。
図16を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十二実施形態について説明する。
図17を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十三実施形態について説明する。
以上の各実施形態の給水加熱器78は、給水を加熱する複数の機器を有する。しかしながら、給水加熱器78は、これら全ての機器を有する必要はなく、これらの機器のうち少なくとも一の機器を有していればよい。
11:空気圧縮機
13:ガスタービンロータ
15:発電機
14:軸受
16:発電機冷却器
17:潤滑油冷却器
20:燃焼器
21:燃料噴射器
22:バーナー
23:バーナー支持筒
25:尾筒
26:冷却空気流路
27:空気入口
28:空気出口
31:タービンロータ
32:ロータ軸
33:動翼列
34:タービンケーシング
35:静翼列
40:吸気冷却器
41:吸気熱交換器
42:吸気冷凍機
45:燃料予熱器
46:一次燃料予熱器
47:吸気加熱器
48:燃料ライン
49:助燃燃料ライン
50:冷却用空気冷却器
51:第一空気冷却器
52:第二空気冷却器
53:第三空気冷却器
54:第四空気冷却器
55:ブースト圧縮機
56:圧縮空気ライン
61:高圧蒸気タービン
62:中圧蒸気タービン
63:低圧蒸気タービン
65:発電機
64:軸受
66:発電機冷却器
67:潤滑油冷却器
68:復水器(給水源)
70,70i:給水系統
71,71i:給水ライン
72:給水主ライン
73:第一給水分岐ライン
74:第二給水分岐ライン
75a:流量調節弁
75b:バイパス量調節弁
76:給水ポンプ
77:給水温度調節器
78:給水加熱器
79,79c,79h:給水冷却器
81a:第一低沸点媒体ランキンサイクル(第一ランキンサイクル)
81b:第二低沸点媒体ランキンサイクル(第二ランキンサイクル)
81c:低沸点媒体ランキンサイクル(ランキンサイクル)
81d:第三ランキンサイクル
82:蒸発器
82a:第一蒸発器
82b:第二蒸発器
83:タービン
83a:第一タービン
83b:第二タービン
84:凝縮器
85:低沸点媒体ポンプ
85a:第一低沸点媒体ポンプ
85b:第二低沸点媒体ポンプ
86:低沸点媒体ライン
87:低圧蒸気熱交換器
89,89c:発電機
90,90i,90j:ガスタービン熱量調節ライン(GTHCライン)
91:ガスタービン熱量調節主ライン(GTHC主ライン)
92:第一ガスタービン熱量調節分岐ライン(第一GTHC分岐ライン)
93:第二ガスタービン熱量調節分岐ライン(第二GTHC分岐ライン)
94:第三ガスタービン熱量調節分岐ライン(第三GTHC分岐ライン)
95,95i:循環ライン
96:媒体ポンプ
97:循環系GTHCライン
98:第一放出系GTHCライン
99:第二放出系GTHCライン
100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,100g,100h:排熱回収ボイラー
101:ボイラー外枠
102:低圧節炭器
103:低圧蒸発器
104:第一高圧節炭器
105:第一低圧過熱器(低圧過熱器)
106:低圧再熱器(再熱器)
106c:第一中圧再熱器(再熱器)
107:高圧節炭器
107c:第二高圧節炭器
108:第二低圧過熱器
109:高圧蒸発器
111:第一高圧過熱器
112:中圧再熱器
112c:第二中圧再熱器
113:第二高圧過熱器
115:低温熱交換器
116:高圧ポンプ
121:第一加熱水ライン
121c:高温加熱水ライン
122:第二加熱水ライン
122a:加熱水供給ライン
122b:低圧過熱蒸気ライン
123:高圧蒸気ライン
124:高圧排気ライン
125:中圧蒸気ライン
126:中圧排気ライン
127:低圧蒸気ライン
128:煙道
129:煙突
131:助燃燃焼器
132:流路分岐板
133:第一流路
134:第二流路
135:空気加熱器
135a:第一空気加熱器
135b:第二空気加熱器
136a:第一再過熱器
136b:第二再過熱器
140:外部加熱器
141:太陽熱加熱器
142:地熱熱交換器
143:地熱生産井
145:蒸気熱交換器(蒸気冷却器)
146:抽気ライン
147:第一抽気分岐ライン
148:第二抽気分岐ライン
Claims (17)
- ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生される排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、
を備え、
前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、
前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインと、前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節器と、を有し、
前記給水温度調節器は、前記給水を加熱する給水加熱器と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却器とを有する、
ガスタービンプラント。 - 請求項1に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記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、前記燃焼ガスで駆動されるタービンと、を有し、
前記給水加熱器は、前記ガスタービンにおける冷却対象から前記給水へ熱を移動させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記給水を加熱する熱移動装置を有する、
ガスタービンプラント。 - 請求項2に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記熱移動装置は、
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、前記給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を送る冷却用空気冷却器と、
前記圧縮機が吸い込む前記空気を前記冷却対象として、前記空気から前記給水へ熱を移動させて前記空気を冷却し、前記圧縮機に冷却した前記空気を送る吸気冷却器と、
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、前記給水と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と、
のうち少なくとも一つの冷却器を含む、
ガスタービンプラント。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記ガスタービンの駆動で発電する発電機を備え、
前記給水加熱器は、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を有する、
ガスタービンプラント。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、を備え、
前記給水加熱器は、
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と前記給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と、
前記蒸気タービンの駆動で発電する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器と、
前記蒸気タービンから抽気した蒸気と前記給水とを熱交換させる蒸気冷却器と、
のうち少なくとも一つの冷却器を含む、
ガスタービンプラント。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記給水加熱器は、前記ガスタービンプラント外の熱源を利用して、前記給水を加熱する外部加熱器を有する、
ガスタービンプラント。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記給水冷却器は、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱装置を有する、
ガスタービンプラント。 - 請求項7に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記吸熱装置は、低沸点媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環する低沸点媒体ランキンサイクルを有し、
前記低沸点媒体ランキンサイクルは、前記加熱水と液体の前記低沸点媒体とを熱交換させ、液体の前記低沸点媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記加熱水を冷却する蒸発器を有する、
ガスタービンプラント。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラーは、前記蒸発器として高圧蒸発器のみを有し、
前記高圧蒸発器は、所定の圧力での定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以下の温度の水を、前記定圧比熱極大温度以上の温度に加熱する蒸発器である、
ガスタービンプラント。 - ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、を備え、
前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、
前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインを有する、ガスタービンプラントの運転方法において、
前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節工程を実行し、
前記給水温度調節工程は、前記給水を加熱する給水加熱工程と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却工程とを含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項10に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記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、前記燃焼ガスで駆動されるタービンと、を有し、
前記給水加熱工程は、前記ガスタービンにおける冷却対象から前記給水へ熱を移動させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記給水を加熱する熱移動工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項11に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記熱移動工程は、
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、前記給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を送る冷却用空気冷却工程と、
前記圧縮機が吸い込む前記空気を前記冷却対象として、前記空気から前記給水へ熱を移動させて前記空気を冷却し、前記圧縮機に冷却した前記空気を送る吸気冷却工程と、
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、前記給水と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工程と、
のうち少なくとも一つの冷却工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項10から12のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンプラントは、前記ガスタービンの駆動で発電する発電機を備え、
前記給水加熱工程は、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項10から13のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンプラントは、前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、を備え、
前記給水加熱工程は、
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と前記給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工程と、
前記蒸気タービンの駆動で発電する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却工程と、
前記蒸気タービンから抽気した蒸気と前記給水とを熱交換させる蒸気冷却工程と、
のうち少なくとも一つの冷却工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項10から14のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記給水加熱工程は、前記ガスタービンプラント外の熱源を利用して、前記給水を加熱する外部加熱工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項10から15のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記給水冷却工程は、前前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。 - 請求項16に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記吸熱工程は、低沸点媒体ランキンサイクルで、低沸点媒体を循環させるランキンサイクル実行工程を含み、
前記ランキンサイクル実行工程は、前記加熱水と液体の前記低沸点媒体とを熱交換させ、液体の前記低沸点媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記加熱水を冷却する蒸発工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
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