JPS62237013A - 複合発電設備の起動方法及び同装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービンと、その排ガスによって発生させ
た蒸気で駆動される蒸気タービンとを備えた複合発電プ
ラントに係り、特に両タービンが一軸に直結された一軸
型複合発電設備で補助蒸気源のないプラントの起動方法
及び起動装置に関するものである。

〔従来技術〕

複合発電方式とは、数多くの文献（例：電気学会雑誌、
１０３巻１０号、１９８３年１０月ｊＰＰ５５〜６１）
に紹介されているように、ガスタービンの排ガスを排ガ
スボイラー内で熱回収し、発生した蒸気で蒸気タービン
を駆動する発電方式である。

この方式の発電設備は、機器の構成によって２種類に大
別され、（ｉ）ガスタービン、発電機、蒸気タービンが
一軸で直結されている一軸型と、（ｉｆ）ガスタービン
と蒸気タービンとは別軸で、各々発電機を有する多軸型
とがある。

第２図に従来の一軸型の複合発電プラント系統例を示す
。

ガスタービン１と蒸気タービン２及び発電機３は一軸に
直結され、−軸型複合発電設備を構成している。ガスタ
ービン１の排ガスは排気ダクト６を通り排ガスボイラー
５に導かれ、熱交換を行う事により蒸気が発生する。発
生した蒸気は、主蒸気ライン１１を通り主蒸気止め弁２
１を経て、蒸気タービン２に流入する。該蒸気タービン
２内で仕事をした蒸気は復水器４にて水となり、給水ポ
ンプ９によって、給水ライン１２を介して吸入。

吐出され、ボイラー移送ポンプ１０により排ガスボイラ
５に戻る。

この従来型の複合発電プラントの起動操作は以下の手順
による。

まず、軸シールライン１５を経て、他機または補助ボイ
ラ等の補助蒸気源からの補助蒸気を蒸気タービン２の軸
シール部へ挿入する。挿入された補助蒸気は、グラコン
ライン１６を経てグランド蒸気復水器７へ回収される事
で蒸気タービン軸シールが完了する。次に真空ポンプを
使用して復水器４の真空度を上昇させる。以上の状況で
ガスタービン１を起動、併入、負荷上昇させる。初期の
低温発生蒸気は、主蒸気バイパスライン２０及び主蒸気
バイパス弁２７をへて復水器４へ回収する。

次に蒸気条件の蒸気タービン通気条件を満足した時、蒸
気止め弁２１を開とし蒸気タービンに通気される。

以北で起動は完了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来技術に係る一軸型複合発電設
備の始動においては、補助蒸気（蒸気タービン軸シール
蒸気）源が必要であり、この補助蒸気源がないプラント
においては次に述べるような問題が生じる。

すなわち、他機からの蒸気又は補助ボイラーからの蒸気
がない場合、蒸気タービン軸シールに使用する補助蒸気
は、自缶の蒸気を使用せざるをえない。ところが、ガス
タービンを、起動して負荷をＪ−昇せねば、ガスタービ
ン排ガスによる熱交換で蒸気を発生させることができな
いため、蒸気発生までの間、ガスタービンに直結された
蒸気タービンは、大気圧状態で回転する事になる。この
ため、蒸気タービン翼のかきまわし損失（風損）によっ
て、蒸気タービン内が過熱されるという問題がある。

更に、ガスタービン負荷上昇後、発生する初期の蒸気は
温度が低いため、最適温度となるまで通常該初期蒸気を
復水器に回収するが、補助蒸気による軸シールが完了し
なければ、復水器真空上昇ができないため、復水器への
回収が不可能であり。

前記初期低温蒸気の回収光がなくなるという問題がある
。

本発明の目的は、上述のような補助蒸気源のない一軸型
コンパインドプラントにおいて、問題なく起動できる起
動方法及び起動装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為１本発明の始動方法は。

ガスタービンと、上記ガスタービンの排ガスによって発
生せしめた蒸気で駆動される蒸気タービンとを１軸に直
結した複合発電プラントに於いて、ガスタービン圧縮機
中間段落から圧縮空気を抽出して、蒸気タービン車室内
に導入して、起動時の蒸気タービン内車室の過熱を防止
することを特徴とする。

また、上記の方法を実施する為に創作した本発明の始動
装置は ａ、蒸気タービン用復水器と排ガスボイラとを接続する
給水管路の途中にフラッシュタンクを設け、 ｂ、主蒸気ラインと上記フラッシュタンクとを接続する
補助蒸気ラインを設け。

Ｃ０上記補助蒸気ラインから、蒸気タービンの軸シール
蒸気の供給ラインを分岐せしめたことを特徴とする複合
発電設備の起動装置。

複水器出口を給水ポンプ吸入口に接続している給水ライ
ンと、前記のフラッシュタンクの下部とを接続する再循
環系統を設けると共に、上記の再循環系統を系外のブロ
ー槽に接続する管路を設けて、フラッシュタンクに対す
る給水が連続的に可能なように構成したことを特徴とす
る。

〔作用〕

上記のような起動装置と起動方法とを適用すると、ガス
タービンが起動、併入、負荷上昇している間は、圧縮空
気を圧縮空気ラインにて蒸気タービンケーシング内に挿
入し、蒸気タービン内の冷却を行う。一方、ガスタービ
ンの排ガスの熱交換により排ガスボイラで発生する蒸気
のうち、初期の低温蒸気は、バイパス系統によってフラ
ツユタンクに回収する。フラツユタンクに入った蒸気は
給水で冷却されるが、再循環系統によりタンク内にあら
かじめ封入されている給水の一部を給水ラインの補給に
使用する。このため、循環給水温度は上昇するが、冷却
効果がなくなったといった場合は、ブロー系統で系外ブ
ロー槽に排出するとともに、別途補給水で給水ラインの
補給を行う。またフラッシュタンクの給水は、排ガスボ
イラーへ移送する事により、排ガスボイラ、主蒸気ライ
ン。

バイパス系統、フラッシュタンクを結ぶバイパスサイク
ルが構成され、主蒸気温度上昇の急速化が図れる。

次に主蒸気温度が必要温度に達した時点で、圧縮空気ラ
インを閉とし、バイパス系統から一部の蒸気を軸シール
系統に流し、蒸気タービンの軸シールを行い、更に、復
水器の真空上昇を行う、真空上昇が完了した時点で、フ
ラッシュタンクに回収していた余剰蒸気の回収光を復水
器に切り換える。

以上により、補助蒸気源のないプラントの起動が可能と
なる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る起動方法を実施する為に構成し
た本発明装置の１実施例を示す。

ガスタービン圧縮機１ａとガスタービン本体１ｂより成
るガスタービン１．蒸気タービン２゜発電機３．復水器
４．排ガスボイラ５．排気ダクト６、グランド蒸気復水
器７．フラッシュタンク８、給水ポンプ９．ボイラ移送
ポンプ１０の諸種器によりプラントを構成する。前記の
ガスタービンＬ、蒸気タービン２２発電機３は一軸に直
結されている。

排ガスボイラ５で発生した蒸気を蒸気タービン２に送る
主蒸気ライン１１には主蒸気止め弁２１が設けられ、そ
の主蒸気ライン１１から分岐して復水器４へ連絡する主
蒸気バイパスライン２ｏには、主蒸気バイパス弁２７が
設けられ、同様に主蒸気ライン１１より分岐してフラッ
シュタンク８へ連絡する。補助蒸気ライン１４には制御
弁Ａ２２が設置される。蒸気タービン軸シール蒸気を供
給する軸シールライン１５は、制御弁Ｂ　２３を有し、
補助蒸気ライン１４から分岐する。

フラッシュタンク８は、復水器４と排ガスボイラ５間の
給水ライン１２上に設置されるが、上記のフラッシュタ
ンク下部と、給水ポンプ９前の給水ライン１２とを、制
御弁Ｃ２４を有するフラッシュタンク再循環ライン１７
で連絡する。再循環ブロー系統１８は、制御弁Ｄ２５を
有し、フラッユタンク再循環ライン１７から分岐し、系
外に設けられた系外ブロー槽へ接続されている。復水器
４と給水ポンプ９との間の給水ライン１２には、制御弁
Ｅ２６を有する補給水ライン１９が接続されている。

またガスタービン圧縮機１ａ中間段後（通常は、第１段
後等の低圧段後）と主蒸気ライン１１の主蒸気止め弁２
１後とを制御弁Ｆ３２を有する圧縮空気ライン３１で接
続する。

次に上述の如く構成された起動装置を用いて、本プラン
トを起動する方法について説明する。

まず制御弁Ｂ２３．制御弁Ｃ２４，制御弁Ｄ２５、制御
弁Ｅ２６及び、主蒸気止め弁２１．主蒸気バイパス弁２
７を閉とし、制御弁Ａ２２のみを開状態でガスタービン
１を起動昇速する。この時制御弁Ｆ３２を徐々に開とし
、圧縮空気ライン３１を通して蒸気タービン内へ流入さ
せる。流入した空気は、内部の風損で発生した熱量を奪
い、蒸気タービン２の軸シール部から大気へ放出する事
により蒸気タービン内の過熱を防止する。ガスタービン
１併入後、排ガスダクト６内を流れて徘ガスボイラ５に
流入するガスタービン排ガスの熱によって、蒸気が発生
し、その蒸気は、主蒸気ライン１１、補助蒸気ライン１
４を通ってフラッユタンク８に回収する。この時制御弁
ｃ２４は開とし、給水ポンプ９及びボイラ移送ポンプ１
０は起動しており、フラッユタンク８に入った蒸気は、
給水ライン１２を通ってフラッジタンク８へ流入する給
水により冷却され復水されるとともに、排ガスボイラー
５へ戻るサイクルを構成し、フラッシュタンク８内に保
持される給水の一部は、フラッシュタンク再循環ライン
１７を通り、給水ライン１２へ戻される事により、同様
な閉サイクルを構成する。

主蒸気温度が上昇して軸シール蒸気必要温度に到達した
時点で、制御弁Ｆ３２を閉とし、制御弁Ｂ２３を開とす
る事により、蒸気タービン２へ軸シールライン１５を通
してシール蒸気を供給する。

次に復水器真空ポンプ等を使用し、復水器真空上昇を図
る。復水器真空が十分に上昇するまで、補助蒸気ライン
］４を流れ、軸シール用とし使用されない余剰蒸気はフ
ラッジタンク８に回収し続ける。

次に、真空上昇が完了した時点で、制御弁Ａ２２は閉と
し、主蒸気バイパス弁２７が開となり、余剰蒸気は復水
器４に回収するように流路を変更する。主蒸気温度、圧
力が蒸気タービン通気条件に到達した時点で主蒸気止め
弁２１を開とし、蒸気タービン通気が行われ、後は１０
０％負荷まで負荷上昇する事で起動が完了する。

以上の起動方法と答弁の開閉状況を第３ｒｌｆ４に示す
。

一方、フラッシュタンク８に蒸気を回収している間、給
水温度及び、ホットウェル水位、タンク内圧力は制御さ
れる。第４図にその制御概要を示す。

フラッジタンク８に蒸気を回収するため、フラッシュタ
ンク再循環ライン１７と給水ライン１２で構成される閉
サイクルの水温は徐々に上昇する。

このため、給水ライン１２に設けたサーモカップル４２
（第４図）によって給水温度を監視し、蒸気を冷却復水
する能力が低下する温度まで温度上昇した時点で、制御
弁Ｄ２５を徐々に開とし、サイクル内給水を再循環ブロ
ーライン１８によって、系外ブロー槽へ排出し、同時に
制御弁Ｅ２６を除徐に開とし、補給水ライン１９によっ
て、低温の補給水をサイクル内へ供給する。充分に供水
温度が下がれば制御弁Ｄ２５を閉とすると共に、制御弁
Ｅ２６を閉とし、元の状態へ復帰させる。

一方、フラッシュタンク内圧力は２〜５　ａｔｕ程度に
設定し、圧力計４１にて監視する。圧力上昇が生じた場
合は、給水温度上昇時と同様な制御を行うが、上昇率が
高い場合は制御弁Ｃ２４を急速全閉するとともに、制御
弁Ｄ２５及び制御弁Ｅ２６の急速全閉を行う、更にバッ
クアップとし、フラッシュタンク８には大気放出弁５０
を設け、緊急時に対処する６ またタンク内の水位は、高水位と低水位のレベルスイッ
チ４３．４４で制御する。高水位時は制御弁Ｄ２５を開
とし、低水位時は制御弁Ｅ２６を開としてコントロール
を行う。

以上の系Ｍ構成と起動方法とを適用することによって、
補助蒸気源のない一軸型複合発電設備の起動時、蒸気タ
ービンの過熱防止ができるとともに、発生低温蒸気の回
収が可能となり、フラッシュタンク経由のバイパス運転
により主蒸気温度上昇の急速化が図れる。更に、圧縮空
気ラインを使用し、定検時前プラント停止時、蒸気ター
ビンの圧縮空気による強制冷却に使用する事もできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の始動方法によれば、補助
蒸気源のない一軸型複数発電設備において、蒸気タービ
ンの内部過熱を防止しながら、かつ急速で安全な起動を
行う事が可能になるという優れた実用的効果がある。

また、本発明の始動装置によれば上記の方法を容易に実
施して、その効果を充分に発揮せしめることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の起動装置の一実施例を備えた複合発電
プラントの系統図、第２図は従来技術におけろ複合発電
プラントの系統図、第３図は本発明の一実施例における
起動待弁開閉状態を示す図表、第４図は本発明の一実施
例におけるフラッシュタンク廻りの制御系統図である。 １・・・ガスタービン、２・・・蒸気タービン、３・・
・発電機、４・・・複水器、５・・・排ガスボイラ、７
・・・グランド蒸気コンデンサ、８・・・フラッシュタ
ンク、９・・・給水ポンプ、１０・・・ボイラ移送ポン
プ、１１・・・主蒸気ライン、１２・・・給水ライン、
１４・・・補助蒸気ライン、１５・・・軸シールライン
、１７・・・フラッシュタンク再循環ライン、２２・・
・制御弁Ａ、２３・・・制御弁Ｂ、２４・・・制御弁Ｃ
１２５・・・制御弁Ｄ、２６・・・制御弁Ｅ、３１・・
・圧縮空気ライン、３２・・・制御弁１？、、４１・・
・圧力計、４２・・・サーモカップル、４３．４４・・
・レベルスイッチ、５０・・・大気放出弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンと、上記ガスタービンの排ガスによつ
   て発生せしめた蒸気で駆動される蒸気タービンとを１軸
   に直結した複合発電プラントに於いて、ガスタービン圧
   縮機中間段落から圧縮空気を抽出して、蒸気タービン車
   室内に導入して、起動時の蒸気タービン内車室の過熱を
   防止することを特徴とする、複合発電設備の起動方法。 ２、前記の抽出空気は、これを単独で蒸気タービン車室
   内に導くことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の複合発電設備の起動方法。 ３、前記の抽出空気は、これを蒸気と混合して必要圧力
   として、この混合気を蒸気タービン車室内に導くことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の複合発電設備
   の起動方法。 ４、前記の抽出空気を蒸気タービン内車室に導入すると
   き、ガスタービンの排ガスによつて発生した低温蒸気を
   フラッシュタンクに回収することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の複合発電設備の起動方法。 ５、補助蒸気源を有しない１軸型複合発電設備において
   、 ａ、蒸気タービン用復水器と排ガスボイラとを接続する
   給水管路の途中にフラッシュタンクを設け、 ｂ、主蒸気ラインと上記フラッシュタンクとを接続する
   補助蒸気ラインを設け、 ｃ、上記補助蒸気ラインから、蒸気タービンの軸シール
   蒸気の供給ラインを分岐せしめたことを特徴とする複合
   発電設備の起動装置。 ６、複水器出口を給水ポンプ吸入口に接続している給水
   ラインと、前記のフラッシュタンクの下部とを接続する
   再循環系統を設けると共に、上記の再循環系統を系外の
   ブロー槽に接続する管路を設けて、フラッシュタンクに
   対する給水が連続的に可能なように構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の複合発電設備の起
   動装置。