JPH0443803A - 複合サイクル発電プラントの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガスタービン、蒸気タービンおよび排熱ボイ
ラーより構成される複合サイクル発電プラントの起動特
性の改善方法に関するものである。

（従来の技術） 最近の火力発電プラントとしては、エネルギー効率の向
上を図るため、ガスタービンの排ガスを排熱ボイラーに
導いて蒸気を加熱し、蒸気タービンを回転させる複合サ
イクル発電プラントが多用される傾向にある。

第２図は、従来の一軸形複合サイクル発電プラントの構
成を示すもので、ガスタービン１で仕事を終えたガスは
、排熱ボイラー２に導入される。

排熱ボイラーには、過熱器３、高圧蒸発器４、脱硝触媒
５、高圧節炭器６、低圧蒸発器７および低圧節炭器８が
内蔵されており、ガスタービン１からの排ガスは、排熱
ボイラー２内を流れる間に冷却および脱硝され、大気中
へ放出される。

一方、復水器９に貯えられた水は低圧給水ポンプ１０に
よって加圧され、低圧節炭器８内を流れた後、低圧ドラ
ム１１に貯えられる。低圧ドラム１１に貯えられた水の
一部は、低圧循環ポンプ１２によって加圧され、低圧蒸
発器７内を流れて過熱された後、再び低圧ドラム１１に
戻る。低圧ドラム１１内で水から分離された蒸気は低圧
蒸気管１３および低圧蒸気弁１４を通して蒸気タービン
１５の途中段落へ導かれる。また、低圧ドラム１１に貯
えられた水の一部は、高圧循環ポンプ１６によって加圧
され、高圧節炭器６内を流れて加熱され、高圧ドラム１
７に導かれる。

高圧ドラム１７に貯えられた水の一部は、高圧循環ポン
プ１８によって加圧され、高圧蒸発器４内を流れて加熱
された後、再び高圧ドラム１７に戻り、水と蒸気に分離
される。

高圧ドラム１７に貯えられ−た蒸気は高圧蒸気管１９お
よび加熱器３を経て過熱された後、高圧蒸気弁２０を通
して蒸気タービン１５の第一段落へ送りこまれる。

これによって、蒸気タービン１５およびガスタービン１
が回転し、発電ａ１２１を駆動する。

以上が複合サイクル発電プラントの定常運転時の動作で
ある。

第３図は、前述の一軸形複合サイクル発電プラントの起
動時における特性を示すもので、起動装置（図示せず）
によりガスタービンが起動して定格回転数の約１５％に
達すると、ガスタービンに燃料が導入され、点火されて
回転数が上昇する。

これに伴ってガスタービンの排気流量と温度が上昇し、
排熱ボイラーに流入するガス温度も上昇する。ガスター
ビン軸と蒸気タービン軸は直結されているので、ガスタ
ービンの回転数が上昇すると蒸気タービン軸の回転数も
上昇する。

この状態では、排熱ボイラー内の蒸気は蒸気タービンに
送気できるほど温度と圧力が上昇しておらず、蒸気ター
ビンはガスタービンによって空転せしめられることにな
る。

上述の空転状態では、蒸気タービンの羽根、特に後段の
長い羽根には風損のため熱が発生し、温度が許容値以上
に上昇する恐れがある。

このため、排熱ボイラー内の温度が上昇し、蒸気が発生
して、冷却用の蒸気を蒸気タービンに流せるようになる
まで、ガスタービンの回転数を所定値以内に保持し、排
熱ボイラーのウオーミングを行う。

（発明が解決しようとする課題） 実際の蒸気タービンの冷却蒸気は低圧ドラムより流して
おり、低圧ドラムがある圧力（実例では約２．５ｋｇ／
ｃｄ）になるまで定格回転数の約半分の回転数でウオー
ミングのため保持される。

しかしながら排熱ボイラーは熱容量が大きく、ウオーミ
ングの開始当初は、高圧蒸発器４や脱硝触媒５に熱を奪
われてしまい、第３図に示すように、排熱ボイラーの入
口ガス温度は上昇するが、低圧蒸発器の前ガス温度はな
かなか上昇せず、従って、低圧ドラム内の蒸気圧力と温
度も上昇が遅く、排熱ボイラーのウオーミングに６０分
〜９０分もの時間を要し、この間のエネルギー損失も大
きい。

本発明は、従来技術における上述のような不都合を除去
すべくなされたもので、排熱ボイラーのウオーミング時
間を大幅に短縮できる複合サイクル発電プラントの制御
方法を提供することを目的とするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の複合サイクル発電プラントの制御方法は、ガス
タービン、蒸気タービンおよび排熱ボイラーよりなる複
合サイクル発電プラントにおいて、排熱ボイラーの高圧
ドラムと低圧ドラムを連絡管で連絡し、この連絡管の途
中に調節弁を設置し、起動時に前記高圧ドラムと低圧ド
ラムの間に水を循環させて低圧蒸気の発生を早めること
を特徴とする。

（作用） 上述のように構成した本発明の方法によれば起動時に調
節弁を開き、前記高圧ドラムと低圧ドラムの間に水を循
環させることにより低圧蒸気の発生を早めているので、
プラントの起動時間を短縮することができる。

（実施例） 次に、第１図を参照しながら本発明の詳細な説明する。

なお、第１図において、第２図におけると同一部分には
同一符号を付し、重複する部分の説明は省略する。

第１図において、高圧ドラム１７から高圧蒸発器４に至
る配管の途中には、高圧循環ポンプ１８の下流側から、
連結管３０が分岐しており、この連結管の他端側は低圧
ドラム１１に連結されている。連結管３０の途中には調
節弁３１が介挿されている。圧力演算器３２は、低圧蒸
気管１３の圧力を検出し、予め定めた圧力設定値と比較
して調節弁３１の開度を制御する。

他の構成は第２図におけると同じである。

上述のように構成した本発明の複合サイクル発電プラン
トの制御方法においては、第３図の起動特性に示すよう
に、高圧ドラムの蒸気圧力・温度の上昇が、低圧ドラム
の蒸気圧力・温度に比較して早いことに看目し、圧力演
算器３２の設定値を排熱ボイラーウオーミング完了圧力
（例えば２．５Ｋｇ／ｃｊ）に設定しておき、起動時の
低圧ドラム１１内の圧力が上記設定値より低い場合には
、調節弁３１が開くようにし、起動時には高圧循環ポン
プ１８の出口の水の一部を調節弁３１を通して低圧ドラ
ム１１に流す。

低圧ドラム１１に流入した水はドラム内の水と混合し、
低圧ドラム内の水の温度上昇を早める。

また、低圧ドラム１１内の水の一部は、高圧給水ポンプ
１６および高圧節炭器６を通って高圧ドラム１７に戻る
。

このように、低圧ドラム１１と高圧ドラム１７の間に水
を循環させることにより、低圧ドラムの蒸気圧力・温度
の上昇を早めることができる。また、高圧循環ポンプ１
８から高圧蒸発器４へ流れる水の量が減ることにより、
高圧蒸発器の熱吸収が減り、その分、低圧蒸発器７の熱
吸収量が増える。

以上の２つの作用により、低圧ドラムの蒸気圧力・温度
の上昇速度が早くなり、排熱ボイラーのウオーミング時
間が短縮でき、従ってプラント全体の起動時間を短縮す
ることができる。

第４図は本発明の方法を採用した複合サイクル発電プラ
ントの起動特性を示すもので、低圧ドラムの圧力・温度
の上昇速度が第３図の場合に比較して早く、従って、排
熱ボイラーウオーミングの時間が短くなり、起動時間が
短縮されていることが分る。

なお、以上の説明では、本発明を竪形強制循環式排熱ボ
イラーに適用した例について述べたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、自然循環式排熱ボイラーにも
容易に適用することができる。

［発明の効果］ 本発明の複合サイクル発電プラントにおいては低圧ドラ
ムの蒸気圧力・温度の上昇速度が早く、従って、排熱ボ
イラーウオーミングの時間が短くなり、発電プラント全
体としての起動時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合サイクル発電プラントの実施例を
示す系統図、第２図は従来の一輪形複合サイクル発電プ
ラントの構成を示す系統図、第３図は従来の一輪形複合
サイクル発電プラントの起動特性図、第４図は本発明の
複合サイクル発電プラントの起動特性図である。 １・・・・・・ガスタービン ２・・・・・・排熱ボイラー ３・・・・・・過熱器 ４・・・・・・高圧蒸発器 ５・・・・・・脱硝触媒 ６・・・・・・高圧節炭器 ７・・・・・・低圧蒸発器 ８・・・・・・低圧節炭器 ９・・・・・・復水器 ０・・・・・・低圧給水ポンプ ト・・・低圧ドラム ２・・・・・・低圧循環ポンプ ３・・低圧蒸気管 ４・・・・・低圧蒸気弁 ５・・・・・・蒸気タービン ６・・・・・−高圧給水ポンプ ７・・・・・・高圧ドラム ８・・・・・・高圧循環ポンプ ９・・・・・高圧蒸気管 ０・・・・・・高圧蒸気弁 １・・・・・・発電機 ０・・・・・・連絡管 ・・・・・・調節弁 ２・・・・・・圧力演算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービンと、蒸気タービンと、排熱ボイラーとから
   なる複合サイクル発電プラントにおいて、前記排熱ボイ
   ラーの高圧ドラムと低圧ドラムを連絡管で連絡し、この
   連絡管には調節弁を介挿し、起動時に前記調節弁を開い
   て高圧ドラムと低圧ドラムの間に水を循環させ、低圧蒸
   気の発生を早めることを特徴とする複合サイクル発電プ
   ラントの制御方法。