JPH10131717A - コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents
コンバインドサイクル発電プラントInfo
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- JPH10131717A JPH10131717A JP8286630A JP28663096A JPH10131717A JP H10131717 A JPH10131717 A JP H10131717A JP 8286630 A JP8286630 A JP 8286630A JP 28663096 A JP28663096 A JP 28663096A JP H10131717 A JPH10131717 A JP H10131717A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
は、ガスタービンの冷却系統として、冷却蒸気を用いる
ものも提案される様になってきたが、未だ確立された技
術レベルには達していないのが実情である。本発明はこ
のような状況に鑑みてなされたもので、より安全・確実
に機能する蒸気冷却システムを提供することを課題とす
る。 【解決手段】 高圧タービンの排気を分岐してその一部
を蒸気冷却システムへ、また他の一部を排熱回収ボイラ
の再熱器入口にそれぞれ供給し、蒸気冷却システムへ供
給したものは所定の冷却を行って自身は加熱された後そ
の出口から再熱器の中間部へと導き、前記再熱器入口に
供給されたものと合流して同再熱器で温度調整され、後
流のタービンに供給されて熱回収するようにし、分量的
に充分な高圧タービン排気を有効に活用して安全・確実
な冷却システムを得た。
Description
ントと蒸気タービンプラントとを組み合わせたコンバイ
ンドサイクル発電プラントに関するものである。
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組み合
わせた発電システムであり、熱エネルギーの高温域をガ
スタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそれぞれ
分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収し、利用す
るようにしたものであり、近年特に脚光を浴びている発
電システムである。
は、効率向上のための一つのポイントを、高温域を何処
まで高め得るか、と言う点に置いて研究開発が進められ
てきた。
の耐熱性の面から冷却システムを設けねばならず、この
冷却システムにおける冷却媒体としては従来から空気が
用いられて来た。
り、例え高温域を達成し得たとしても、冷却に要した空
気を自らの空気圧縮機で必要圧力迄昇圧するのに要した
動力損失と、また、高温ガスの通過するタービン流路内
に部品の冷却に使用した空気を最終的に混合させる事に
より平均ガス温度を低下させてガスの持つエネルギーを
低下せしめる結果になることとの両方を考慮すると、熱
効率のこれ以上の向上は期待できないところまで来てい
る。
く、ガスタービンの冷却媒体として前記した空気に替え
て、蒸気を採用するものが現れ、例えば、特開平7−4
210号公報に示されるものが提案されるに至った。
その主要部を抜き出して、図3に示して説明すれば、次
の様な構成となっている。
焼器3を主要構成とするガスタービンプラント5、同ガ
スタービンプラント5の排気ガスを加熱源として、高圧
蒸気発生部11、中圧蒸気発生部12、低圧蒸気発生部
13および再熱器14を主要構成とする排熱回収ボイラ
10、及び同排熱回収ボイラ10から蒸気を供給される
高圧タービン21、中圧タービン22、および低圧ター
ビン23を主要構成とする蒸気タービンプラント20に
よりコンバインドサイクル発電プラントが構成されてい
る。
は、蒸気冷却システムであり、前記高圧タービン21の
段落の途中から抜き出した抽気蒸気を冷却蒸気として用
い、これを蒸気供給経路24を経てガスタービン1の高
温被冷却部に設けた蒸気冷却系統30に導き、この高温
被冷却部を冷却している。
却部を冷却する冷却蒸気は、この冷却によってそれ自身
としては加熱され、即ちガスタービン1の高温被冷却部
から熱エネルギーを与えられ、その後再熱器14を経て
更に加熱され、蒸気タービンプラント20の中圧タービ
ン22へ供給されて蓄積した熱エネルギーを回収される
ものである。
縮水は、加圧ポンプ26により給水管27を経て排熱回
収ボイラ10へ送られるが、その一部は分岐して、給水
ポンプ28により水スプレー管29から前記した冷却蒸
気である高圧タービンの抽気中に混入され、冷却蒸気を
低温化している。
5と蒸気タービンプラント20により駆動される。
た従来のものにあっては、ガスタービン1の高温被冷却
部に設けた蒸気冷却系統30に導かれてこの高温被冷却
部を冷却する冷却蒸気として、高圧タービン21の段落
の途中から抜き出した抽気蒸気を用いているので、冷却
蒸気として用いるにはその分量が必ずしも十分ではな
い。
高温被冷却部における冷却蒸気の圧力損失を十分に小さ
いものにしないと、冷却システムとして成立し難いもの
となる。
温被冷却部での蒸気の温度が大きくなるので、後流の、
例えば中圧タービン入口温度にあわせるためにスプレー
等が必要となり、これはそのままプラントの効率低下に
結びつくこととなる。
ているので、万一冷却蒸気の漏れが上流側で起きた場合
には、下流側の翼には冷却蒸気が供給されないこととな
り、下流側の翼は損傷する危険性をはらんだものであ
る。
題点を解消し、高圧タービンの排気を有効に活用して全
体の効率を大幅に向上するようにしたものを提供するこ
とを課題とするものである。
決するべくなされたもので、ガスタービンプラントと蒸
気タービンプラントとを組合せ、ガスタービンからの排
熱を利用して蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱
回収ボイラを備えるとともに、前記ガスタービンの高温
被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、こ
の蒸気冷却システムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回
収させるように構成したコンバインドサイクル発電プラ
ントにおいて、前記蒸気タービンプラントを少なくとも
高圧タービンと低圧タービンとから構成するとともに、
前記高圧タービンの排気を前記蒸気冷却システムに導く
管路、前記排熱回収ボイラの再熱器入口に導く管路、お
よび前記蒸気冷却システムの出口蒸気を前記再熱器の中
間に導く管路を設けたコンバインドサイクル発電プラン
トを提供し、高圧タービンの排気を分岐してその一部を
蒸気冷却システムへ、また他の一部を排熱回収ボイラの
再熱器入口にそれぞれ供給し、蒸気冷却システムへ供給
したものは所定の冷却を行って自身は加熱された後その
出口から再熱器の中間部へと導き、前記再熱器入口に供
給されたものと合流して同再熱器で温度調整され、後流
のタービンに供給されて熱回収するようにしたものであ
る。
蒸気タービンプラントとを組合せ、ガスタービンからの
排熱を利用して蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排
熱回収ボイラを備えるとともに、前記ガスタービンの高
温被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、
この蒸気冷却システムからの過熱蒸気を蒸気タービンに
回収させるように構成したコンバインドサイクル発電プ
ラントにおいて、前記蒸気タービンプラントを少なくと
も高圧タービンと低圧タービンとから構成するととも
に、前記高圧タービンの排気を前記蒸気冷却システムに
導く管路、前記排熱回収ボイラの再熱器入口に導く管
路、後流のタービン入口に導く管路、および前記蒸気冷
却システムの出口蒸気を前記再熱器の中間に導く管路を
設けたコンバインドサイクル発電プラントを提供し、高
圧タービンの排気を分岐して蒸気冷却システム、排熱回
収ボイラの再熱器入口、および後流のタービン入口にそ
の一部づつをそれぞれ供給し、蒸気冷却システムへ供給
したものは所定の冷却を行って自身は加熱された後その
出口から再熱器の中間部へと導き、前記再熱器入口に供
給されたものと合流させて温度調整し、更にこれを後流
のタービン入口に直接向けたものに合流させ、これら全
部を併せて後流のタービンに供給して熱回収するように
したものである。
高温被冷却部が複数の並列する蒸気通路を有するコンバ
インドサイクル発電プラントを提供し、前記高圧タービ
ンの排気のうち分岐されて蒸気冷却システムへ供給した
ものは、高温被冷却部において並列する蒸気通路に供給
されることにより、直列通路の場合のように、連続する
複数の被冷却部において、先行する被冷却部での温度上
昇の影響を受けて後続の被冷却部の入口で冷却蒸気供給
温度を調整しなければならないという必要は無くなり、
また、同直列通路の場合のように上流側で蒸気漏れ等が
発生すると下流側に冷却蒸気が供給されなくなるという
心配も無く、プラントの効率を損なうことなく、かつ、
安全度の高いものにすることが出来るようにしたもので
ある。
図1および図2に基づいて説明する。
ービン101、同ガスタービン101で駆動される空気
圧縮機102、同空気圧縮機102から供給される圧縮
空気を燃料と共に燃焼させる燃焼器103を主要機器と
して構成されている。
ビン101の排気ガスを加熱源とし、高圧蒸気発生部2
01、中圧蒸気発生部202及び低圧蒸気発生部203
および再熱器204を主要部として構成されている。
熱回収ボイラ200から高圧蒸気を供給される(供給系
統は図示省略した)高圧タービン301、蒸気供給系統
405からの蒸気を供給される中圧タービン302およ
び前記排熱回収ボイラ200等から低圧蒸気を供給され
る低圧タービン303を主要機器として構成されてい
る。
401により前記高圧タービン301の排気部304a
に連絡し、ガスタービン101の高温被冷却部を冷却す
る蒸気冷却系統403と、前記中圧蒸気発生部202か
ら中圧蒸気供給系統404で連絡されて燃焼器103の
高温被冷却部を冷却する蒸気冷却系統402を、主要機
器として構成されている。
を冷却する蒸気冷却系統403は、その出口蒸気を管路
406により再熱器204の中間位置へ導くように連絡
されており、また、燃焼器103の高温被冷却部を冷却
する蒸気冷却系統402の出口蒸気は、管路407を経
て蒸気供給系統405に合流し、中圧タービン302の
入口に導かれるように連絡されている。
は、前記排気部304aと対称に、またはこれから分岐
して(ここでは対称のものを示している)、排気部30
4bを有し、同排気部304bから再熱器204の入口
に連絡している。
は、排気部304bで前記高圧排気管401と分岐した
管路408を経て蒸気供給系統405に合流し、中圧タ
ービン302の入口に連絡されている。
に、冷却蒸気として高圧タービン301の高圧排気を用
い、かつガスタービン101の蒸気冷却系統403から
その出口蒸気を管路406により再熱器204の中間位
置へ導くようにしたことにより、蒸気冷却系統403に
おいては、冷却後の蒸気温度を後流位置の中圧タービン
302の入口温度まで上昇させる必要がないものであ
る。
くてすまされるということは、蒸気冷却部における伝熱
面積を小さくすることができると言うことであり、この
ことは、とりもなおさず圧損を小さく出来ると言う事で
ある。
蒸気温度を所定の値にしようとするとき、冷却蒸気の流
量が小さければ冷却蒸気流路の熱伝達率、及び冷却蒸気
流路の伝熱面積を大にして冷却蒸気の温度上昇を大きく
しなければならず、その結果として、圧損が大となる
が、前記したように温度の上昇は再熱器に任せ、同蒸気
冷却系統では無理に所定の温度にまで高めなくてもよい
となれば、前記冷却蒸気流路の熱伝達率、及び冷却蒸気
流路の伝熱面積を大にしなくてもよいので、翼1枚当た
りの圧力損失を低く抑えることができるものである。
における冷却蒸気の流路を、後述するように並列形状に
構成することが容易となり、蒸気のリーク発生時の安全
性が向上することになる。
すようにした結果として、温度上昇は小さく設定でき、
途中で水分のスプレー等を行う必要もないので、スプレ
ーによる効率低下、損失というような不具合も無くなる
ものである。
ビン101の高温被冷却部を冷却する蒸気冷却系統40
3は、図1では概略表示したに止まるが、詳細には冷却
蒸気の流れを並列流路で構成しており、それを図2によ
り説明する。
2は第2段静翼、また503は第1段動翼、504は第
2動静翼である。505は冷却蒸気の供給経路で、途中
で分岐して第1段静翼の冷却蒸気通路505aと第2段
静翼の冷却蒸気通路505bとに通じている。
れぞれ第1、第2段静翼501、502の被冷却部を経
て第1段静翼の回収通路506a、および第2段静翼の
回収通路506bへ通じ、その後流でこの回収通路50
6a、506bは蒸気回収通路506へ合流している。
bおよびこれに通じる回収通路506a、506bは、
第1、第2段静翼501、502の位置において、互い
に独立した並列の通路を構成している。
と対称に、507は冷却蒸気の供給経路で、途中で分岐
して第1段動翼の冷却蒸気通路507aと第2段動翼の
冷却蒸気通路507bとに通じている。
は、それぞれ第1、第2段動翼503、504の被冷却
部を経て第1段動翼の回収通路508a、および第2段
動翼の回収通路508bへ通じ、その後流でこの回収通
路508a、508bは蒸気回収通路508へ合流して
いる。
路508a、508bおよびこれに通じる回収通路50
8a、508bは、第1、第2段動翼501、502の
位置において、互いに独立した並列の通路を構成してい
る。
側についてみると、図示省略した外部の冷却蒸気源から
供給される冷却蒸気は、供給経路505から導入されて
冷却蒸気通路505a、505bに分岐し、第1段静翼
501および第2段静翼502へそれぞれ直接導入さ
れ、同第1段静翼501および第2段静翼502の高温
被冷却部を冷却することにより自身は加熱され、その後
それぞれ独立の回収通路506a、506bを経て蒸気
回収通路506へ合流し、図示省略の後流に設置した再
熱器を経て蒸気タービン等で熱回収される。
冷却蒸気は、冷却蒸気通路505bとは無関係であり、
また冷却蒸気通路505bを流れる冷却蒸気は、冷却蒸
気通路505aとは無関係であるので、一方に冷却蒸気
の洩れが生じたとしても、それがそっくりそのまま他方
に及ぶというものでもなく、翼損傷等の発生を回避する
ことのできるものである。
く同様に翼損傷等の不具合も回避し、蒸気回収通路50
8を経て図示省略の蒸気タービン等で熱回収されるもの
であることは、重ねて説明するまでもなく容易に理解さ
れるであろう。
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
温被冷却部の冷却媒体として分量的にも十分な高圧ター
ビン排気を採用し、冷却媒体が不足することなく安全確
実な冷却を行いうると共に、この被冷却部を出た出口蒸
気を再熱器の中間を通して温度調整をしたうえ、後流の
蒸気タービンで回収することにより、被冷却部での高温
化を防いで温度上昇に伴う圧力損失を抑え、後流の蒸気
タービンの出力を向上して発電端効率を向上することが
できたものである。
ビンの排気は、高温被冷却部への供給、排熱回収ボイラ
の再熱器への供給に加えて後流のタービン入口への直接
の供給が行われ、かつ、前記排熱回収ボイラへ供給され
たものは前記高温被冷却部を出たものと再熱器の途中で
合流し、これらのものが合わさって後流のタービンで仕
事をするものであるので、これらの供給を行う管路で調
整を行うことにより、前記後流のタービンの作動を所望
なものにすることが容易となり、同後流のタービンの効
率向上を一段と高めることができたものである。
ビンの高温被冷却部の蒸気通路は複数の並列通路で形成
しているので、各通路は互いに独立して機能し、一方の
蒸気漏れが他方の蒸気供給に直接影響するものでもな
く、安全度の高い、そして効率の高いものを得ることの
できたものである。
イクル発電プラントの系統図。
粋してその概要を示す概略図。
統図。
Claims (3)
- 【請求項1】 ガスタービンプラントと蒸気タービンプ
ラントとを組合せ、ガスタービンからの排熱を利用して
蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラを
備えるとともに、前記ガスタービンの高温被冷却部を蒸
気で冷却する蒸気冷却システムを設け、この蒸気冷却シ
ステムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させるよう
に構成したコンバインドサイクル発電プラントにおい
て、前記蒸気タービンプラントを少なくとも高圧タービ
ンと低圧タービンとから構成するとともに、前記高圧タ
ービンの排気を前記蒸気冷却システムに導く管路、前記
排熱回収ボイラの再熱器入口に導く管路、および前記蒸
気冷却システムの出口蒸気を前記再熱器の中間に導く管
路を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電
プラント。 - 【請求項2】 ガスタービンプラントと蒸気タービンプ
ラントとを組合せ、ガスタービンからの排熱を利用して
蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラを
備えるとともに、前記ガスタービンの高温被冷却部を蒸
気で冷却する蒸気冷却システムを設け、この蒸気冷却シ
ステムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させるよう
に構成したコンバインドサイクル発電プラントにおい
て、前記蒸気タービンプラントを少なくとも高圧タービ
ンと低圧タービンとから構成するとともに、前記高圧タ
ービンの排気を前記蒸気冷却システムに導く管路、前記
排熱回収ボイラの再熱器入口に導く管路、後流のタービ
ン入口に導く管路、および前記蒸気冷却システムの出口
蒸気を前記再熱器の中間に導く管路を設けたことを特徴
とするコンバインドサイクル発電プラント。 - 【請求項3】 前記ガスタービンの高温被冷却部が複数
の並列する蒸気通路を有することを特徴とする請求項1
または2に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP98103387A EP0939201A1 (en) | 1996-10-29 | 1998-02-26 | Combined cycle power plant |
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JP28663096A JP3564241B2 (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | コンバインドサイクル発電プラント |
CA002230334A CA2230334C (en) | 1996-10-29 | 1998-02-24 | Combined cycle power plant |
EP98103387A EP0939201A1 (en) | 1996-10-29 | 1998-02-26 | Combined cycle power plant |
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US (1) | US6116017A (ja) |
EP (1) | EP0939201A1 (ja) |
JP (1) | JP3564241B2 (ja) |
CA (1) | CA2230334C (ja) |
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