JPS60138213A - 複合サイクル廃熱回収発電プラント - Google Patents

複合サイクル廃熱回収発電プラント

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JPS60138213A
JPS60138213A JP24928783A JP24928783A JPS60138213A JP S60138213 A JPS60138213 A JP S60138213A JP 24928783 A JP24928783 A JP 24928783A JP 24928783 A JP24928783 A JP 24928783A JP S60138213 A JPS60138213 A JP S60138213A
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pressure
steam
waste heat
low
heat recovery
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JP24928783A
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JPS6365807B2 (ja
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Takeshi Suzuki
剛 鈴木
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui Zosen KK
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui Zosen KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F01K3/185Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters using waste heat from outside the plant

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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】 〔発明の分野〕 本発明は複合サイクル廃熱回収方式の発電プラントに係
り、特にクリーンな排ガスを排出するガスタービンの廃
熱を回収して発電を行う発電プラントに関する。
〔発明の背景〕
第1図に廃熱回収方式のガスタービン複合サイクル発電
プラントの一般的な例を示す。第1図においテ、燃焼用
空気lがコンプレッサ2に与えられ、圧縮された空気は
燃焼器3に供給され、燃料4の燃焼に供される。次いで
、燃焼ガスはガスタービン5に与えられて仕事をし、排
ガス6として廃熱回収ボイラ7を介して煙突(図示せず
)から排出される。29は発電機を示している。
廃熱回収ボイラ7にはガスタービン5からの排ガス6の
保有する廃熱を利用する発電システムが設けられている
。この廃熱回収方式として良く知られているものに多段
圧力式ランキンサイクルがある。これは廃熱回収ボイラ
7において入口側から出口側に向かって排ガス温度が徐
々に降下するに応じた圧力で蒸気を発生させ、その発生
蒸気をその圧力に応じたタービンの段落に投入してター
ビンを効率よく駆動させるものである。一般にガスター
ビンの場合には高低の2段圧力式が経済的にも限度とさ
れている。第1図に示す例においても高圧側と低圧側の
2段で設けられている。
すなわち、システムとしては廃熱回収ボイラ7内の高温
度域の廃熱を利用する発電システム(以下、高温側シス
テム)8と、低温度域の廃熱を利用する発電システム(
以下、低温側システム)9とより構成されている。つま
り、高温度域ではエクセルギー(機械的有効仕事と定義
される。)が高く、低温度域のエクセルギーが低いので
それぞれに応じて有効なエネルギーに変換するようにな
っている。
廃熱回収ボイラ7内には入口側から出口側に向かって(
排ガス6の高温度域から低温度域に向かって)高圧蒸気
加熱管10、高圧ボイラ水加熱管11、高圧給水予熱管
12、低圧蒸気加熱管13、低圧ボイラ水加熱管14、
低圧給水予熱管15が順次配列されている。なお、低圧
給水予熱管15は後述する低圧給水加熱器16と同等の
役目を果たすもので、低圧給水加熱器t6を使用する場
合には不要であり、その場合には低圧給水加熱器16の
出口を低圧蒸気ドラム17に配管すればよい。
さて、蒸気タービン18から排出された排気は復水器1
9により復水され、復水ポンプ20を介して脱気器21
に送られる。脱気器21において蒸気タービン18の中
段からの抽気により加熱されて脱気された復水け、低圧
給水ポンプ22を介して低圧給水加熱器16に送られる
。ここで、上述の通り低圧給水加熱器16により予熱さ
れるか、あるいは低圧給水予熱管15により予熱された
のち低圧蒸気ドラム17に給水される。低圧蒸気ドラム
17内のボイラ水は缶水循環ポンプ23を介して低圧ボ
イラ水加熱管14により強制循環加熱される。
低圧蒸気ドラム17で発生された低圧発生蒸気は、低圧
蒸気加熱管13により加熱されたのち配管24を通じて
蒸気タービン18の中段に投入される。一方、低圧蒸気
ドラム17のボイラ水は高圧給水ポンプ25を介して高
圧給水予熱管12に送られて加熱され、高圧蒸気ドラム
26に給水される。高圧蒸気ドラム26のボイラ水は缶
水循環ポンプ27により、高圧ボイラ水加熱管11に送
られて強制循環加熱される。
高圧蒸気ドラム26で発生した高圧蒸気は高圧蒸気加熱
管lOにより加熱されたのち蒸気タービン18の高圧段
に投入され、所定の仕事をする。
その仕事が発電機28により電力に変換されて出力され
ることとなる。
以上のようなガスタービンの廃熱回収方式の発電プラン
トにおいて、クリーンガス(天然ガス等)な排ガスの顕
熱回収の際、ダーティガス(重油等)に比べ廃熱回収ボ
イラ7内のガス出口温度の制限がない。このことは廃熱
回収の点では有利であるものの、上記従来のように低圧
給水加熱器16あるいは低圧給水予熱管15を設けてボ
イラ給水温度を上げても回収熱量は増大せず、また設け
なければサイクル効率は上らない。このようなことから
、クリーンガスであっても必ずしも回収熱量を増大(す
なわち、廃熱回収ボイラ7の出口ガス温度を下げる)し
ても発電出力の増大に結びつかないことがあった。
〔発明の目的〕
そこで、本発明はクリーンガスを使用するガスタービン
の排ガスからの廃熱回収量を増大して発電出力を増大し
うる発電プラントを提供することを目的とする。
〔発明の概要〕 廃熱回収発電プラントは、火力発電等のように燃料を燃
やして蒸気を得るボイラとは違い、所定の顕熱を有した
ガスタービンからの排ガスを熱源として廃熱回収ボイラ
に導き、その排ガスの流路に沿った温度降下に応じたサ
イクルで構成される。
そのために、廃熱の保有する熱エネルギーを機械的仕事
に変換する場合のエクセルギー(機械的有効仕事)の考
え方を導入し、温度が高い所は低い所に比べてエクセル
ギーが高い点に着目して高、低の2段階のランキンサイ
クルで構成される廃熱回収発電プラントの高温(高圧)
側のシステムでの発生蒸気量を増大させればよいことが
わかる。
そこで、本発明は蒸気タービンの高圧段における所定の
抽気点から高温高圧蒸気を抽気し、このタービン抽気を
加熱源とする高圧給水加熱器によシ低圧蒸気ドラムから
高圧蒸気ドラムへの給水を加熱するように成し、前記高
圧給水加熱器内に生じたドレンを廃熱回収ボイラ内の所
定温度域に設けられた加熱管に送って気化させ、その過
熱蒸気を前記抽気点よりも高圧のタービンの段落に投入
するように配管した点に特徴を有する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による発電プラントの実施例について図面
に基づき説明する。
第2図に本発明による実施例を示す。第2図において第
1図と重複する部分には同一の符号を附し説明を省略す
る。第2図において、高圧給水ポンプ25から高圧蒸気
ドラム26への配管100の途中には高圧給水加熱器i
01が設けられている。この高圧給水加熱器toiは蒸
気タービン18の高圧段における所定の抽気点Aがら抽
気したタービン蒸気の保有する熱を熱源として高圧蒸気
ドラム26への給水を加熱するものである。高圧給水加
熱器!01内に生じたドレン102はドレン移送ポンプ
103を介して加熱管104に送られて気化され、気液
分離器105に送られる。ここに気液分離器105を設
けたのは蒸気タービン+8内に水分を含んだ蒸気が混入
するのを防止するためである。気液分離器105を出た
蒸気は先の抽気点Aよりも高圧側の抽気点BK配管tO
Sを通じて投入される。一方、気液分離器to5に生じ
たドレン106は配管107を通じて高圧給水加熱器+
01からのドレン102と合流され、ドレン移送ポンプ
103により循環される。
このように、高圧蒸気ドラム26への給水を高圧給水加
熱器101においてタービン抽気の保有熱により加熱す
る。一方では、高圧給水加熱器101のドレン102を
廃熱回収ボイラ7内の加熱管104により気化して高温
高圧蒸気を作シ、気液分離したのち(通常は過熱蒸気が
通過する)高圧段の抽気点Bに投入することにより、高
圧側システム9での蒸気発生量を増大することができ、
したがって廃熱回収ボイラ7内の高温度域のエネルギー
を有効に機械的エネルギーに変換することが可能となる
第3図に従来の場合X(破線)と本発明Y(実線)の廃
熱回収ボイラ内の熱流線図を示す。ここに、Tiは廃熱
回収ボイラの入口排ガス温度、TOは従来の場合の出口
排ガス温度、TO/は本発明の場合の出口排ガス温度、
Tnは高圧蒸気ドラムの入口蒸気温度、TLは低圧蒸気
ドラムの出口蒸気温度、Trは加熱管104による再熱
蒸気温度をそれぞれ示している。この第3図かられかる
ように、本発明の場合の温度降下線Xの勾配が急であり
、したがって出口温度T O/と’roの相対比較でも
本発明の方が廃熱回収効率がよい。また、直線X、Yは
加熱側としての廃熱回収ボイラの温度降下を示すもので
あるのに対し、直線2は被加熱側としての蒸気ドラム等
の温度降下線を示すものである。この直線z中の21の
部分は従来の場合(破線)が急勾配で低下するのに対し
、本発明によれば(実線)低下しないことを示しており
、したがって回収エクセルギー量が多いことを示してい
る。
以上の実施例ではガスタービンの排ガスの廃熱回収発電
プラントの場合について説明したが、一般の火力発電プ
ラント等における再生再熱サイクル等に適用することが
可能であることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、蒸気タービンの高圧段に
おける所定の抽気点から高温高圧蒸気を抽気し、このタ
ービン抽気を加熱源として高圧給水加熱器により低圧蒸
気ドラムから高圧蒸気ドラムへの給水を加熱し、一方で
は、高圧給水加熱器内に生じたドレンを廃熱回収ボイラ
内に設けられた加熱管により気化して過熱高圧蒸気を作
り前記抽気点よりも高圧のタービンの段落に投入するよ
うにしたことにより、高温側の発電システムの発生蒸気
蓋を増すことができ、それによって発電出力の増大を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のガスタービン複合サイクル廃熱回収プラ
ントの系統図、 第2図は本発明による発電プラントの実施例を示す系統
図、 第3図は本発明と従来の場合の廃熱回収状態を示す熱流
線図である。 1・・・燃焼用空気、 2・・・コンプレッサ、3・・
・燃焼器、 4・・・燃料、 5・・・ガスタービン、 6・・・排ガス、7・・・廃
熱回収ボイラ、 8・・・高温側システム、9・・・低
温側システム、10・・・高圧蒸気加熱管、17・・・
低圧蒸気ドラム、I8・・・蒸気タービン、19・・・
復水器、 25・・・高圧給水ポンプ、26・・・高圧
蒸気ドラム、28・・・発電機、101・・・高圧給水
加熱器、 102・・・ドレン、 104・・・加熱管、108・
・・配管、 A・・・抽気点、B・・・高圧側抽気点、 TO・・・廃熱回収ボイラの出口排ガス温度(従来)T
o’・・・廃熱回収ボイラの出口排ガス温度(本発明)
代理人 鵜 沼 辰 之 (ほか1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 高圧蒸気ドラムからの高圧発生蒸気を廃熱回収ボイラ内
    の高温域を経由して加熱した後蒸気タービンの高圧段に
    供給するようにした高温側廃熱回収発電システムと、 前記蒸気タービンの排気を復水し、その復水から前記高
    圧発生蒸気より相対的に低圧の発生蒸気を低圧蒸気ドラ
    ムから発生させ、その低圧発生蒸気を前記廃熱回収ボイ
    ラ内の低温域を経由して加熱した後蒸気タービンの低圧
    段に供給するとともに、低圧蒸気ドラム内のボイラ水を
    前記高圧蒸気ドラムに供給するようKした低温側廃熱回
    収発電システムと、を備えた複合サイクル廃熱回収発電
    プラントにおいて、 前記蒸気タービンの高圧段における所定の抽気点から抽
    気した高圧蒸気を加熱源として前記低圧蒸気ドラムから
    高圧蒸気ドラムへの給水を加熱する高圧給水加熱器と、
    前記高圧給水加熱器内に生じたドレンを加熱して気化す
    るために前記廃熱回収ボイラ内の所定温度域に設けられ
    た加熱管と、前記気化蒸気を前記蒸気タービンの抽気点
    よりも高圧の段落に供給する配管系と、を備えたことを
    特徴とする複合サイクル廃熱回収発電プラント。
JP24928783A 1983-12-26 1983-12-26 複合サイクル廃熱回収発電プラント Granted JPS60138213A (ja)

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JPS6365807B2 JPS6365807B2 (ja) 1988-12-16

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