(57)【要約】【課題】復水器ケーシング内を吸引する前に、高温流体を冷却する必要が生じた場合でも、この高温流体を系外に排出すること避ける。【解決手段】蒸気タービンプラントの制御装置１００は、高温流体供給工程と吸引工程と蒸気タービン起動工程と水-伝熱管接触工程とを実行する。高温流体供給工程では、高温流体を高温流体ライン５８から復水器ケーシング４１内に流入させる。吸引工程では、真空ポンプ６１に駆動指示を送って、復水器ケーシング４１内を吸引させる。蒸気タービン起動工程では、ボイラー２０からの蒸気を蒸気タービン３０に供給させる。水-伝熱管接触工程は、高温流体供給工程、吸引工程及び蒸気タービン起動工程の前に実行する。水-伝熱管接触工程では、復水器ケーシング４１内に溜まっている水を複数の伝熱管４２のうち冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管４２ｐに接させる。【選択図】図１
2020020301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を発生するボイラーと、
前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、
前記ボイラーから前記蒸気タービンに流入する蒸気の流量を調節する主蒸気弁と、
前記蒸気タービンから排気された蒸気と熱交換する冷却媒体が流れる複数の伝熱管、及び、前記複数の伝熱管を覆う復水器ケーシングを有し、前記蒸気を水に戻す復水器と、
補給水が溜められる補給水タンクと、
前記補給水タンクから前記復水器ケーシング内に供給する補給水の流量を調節する補給水調節弁と、
前記復水器ケーシング内を吸引する真空ポンプと、
前記復水器ケーシング内の環境下での飽和温度よりも高い温度の高温流体を、前記復水器内に導く高温流体ラインと、
前記高温流体ラインを流れる前記高温流体の流量を調節する高温流体調節弁と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記高温流体調節弁に開指示を送って、前記高温流体を前記高温流体ラインから前記復水器ケーシング内に流入させる高温流体供給工程と、
前記高温流体供給工程後に、前記真空ポンプに駆動指示を送って、前記復水器ケーシング内を吸引させる吸引工程と、
前記吸引工程後に、前記主蒸気弁に対して開指示を送って、前記ボイラーからの蒸気を前記蒸気タービンに供給させる蒸気タービン起動工程と、
前記高温流体供給工程、前記吸引工程及び前記蒸気タービン起動工程の前に、前記補給水調節弁の開度を調節することで、前記復水器ケーシング内に溜まる水の量を制御して、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記複数の伝熱管のうち前記冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管に接させる水-伝熱管接触工程と、
を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記制御装置は、前記水-伝熱管接触工程で、前記復水器ケーシング内に溜まっている水の水位を前記蒸気タービンの定格運転時における前記復水器ケーシング内に溜まっている水の水位よりも高くすることにより、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記少なくとも一部の伝熱管に接させる、
蒸気タービンプラント。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記復水器ケーシング内に溜まった水を受け入れる排水設備と、
前記復水器ケーシング内に溜まった水を前記排水設備に導く排水ラインと、
前記排水ラインを流れる水の流量を調節する排水弁と、
を備え、
前記制御装置は、
前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記排水弁の開度を調節することで、前記復水器ケーシング内に溜まる水の量を制御して、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と、前記複数の伝熱管のうち、前記冷却媒体が流れている少ななくとも一部の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項４】
蒸気を発生するボイラーと、
前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、
前記ボイラーから前記蒸気タービンに流入する蒸気の流量を調節する主蒸気弁と、
前記蒸気タービンから排気された蒸気と熱交換する冷却媒体が流れる複数の伝熱管、及び、前記複数の伝熱管を覆う復水器ケーシングを有し、前記蒸気を水に戻す復水器と、
前記複数の伝熱管のうち一部の伝熱管に前記冷却媒体を送る第一状態と、前記一部の伝熱管に前記冷却媒体を送らない第二状態との間で、媒体供給状態を切り替える切替機と、
前記復水器ケーシング内を吸引する真空ポンプと、
前記復水器ケーシング内の環境下での飽和温度よりも高い温度の高温流体を、前記復水器内に導く高温流体ラインと、
前記高温流体ラインを流れる前記高温流体の流量を調節する高温流体調節弁と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記高温流体調節弁に開指示を送って、前記高温流体を前記高温流体ラインから前記復水器ケーシング内に流入させる高温流体供給工程と、
前記高温流体供給工程後に、前記真空ポンプに駆動指示を送って、前記復水器ケーシング内を吸引させる吸引工程と、
前記吸引工程後に、前記主蒸気弁に対して開指示を送って、前記ボイラーからの蒸気を前記蒸気タービンに供給させる蒸気タービン起動工程と、
前記高温流体供給工程、前記吸引工程及び前記蒸気タービン起動工程の前に、前記切替機に対して前記第一状態になるよう指示を送って、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と前記冷却媒体が流れる前記一部の伝熱管とを接させる水-伝熱管接触工程と、
を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記第二状態は、前記複数の伝熱管のうち前記一部の伝熱管に前記冷却媒体を送らず、且つ他の伝熱管に冷却冷媒を送る状態であり、
前記他の伝熱管は、前記複数の伝熱管のうちで前記一部の伝熱管よりも上に位置し、前記蒸気タービンが定格運転しているときに、前記復水器ケーシング内に溜まっている水中に没しない伝熱管であり、
前記一部の伝熱管は、前記蒸気タービンが前記定格運転しているときに、前記復水器ケーシング内に溜まっている水中に没する伝熱管である、
蒸気タービンプラント。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記制御装置は、
前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記切替機に対して前記第二状態になるよう指示を送って、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と前記冷却媒体が流れる前記他の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記蒸気タービンは、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、蒸気を用いて前記蒸気タービンロータの端部と前記蒸気タービンケーシングとの隙間をシールする軸シール装置と、を有し、
さらに、前記ボイラーから発生した蒸気の一部を前記軸シール装置に導くシール蒸気ラインと、
前記シール蒸気ラインを流れる蒸気の流量を調節するシール蒸気弁と、
を備え、
前記制御装置は、前記吸引工程の実行前に、前記シール蒸気弁に開指示を送って、前記軸シール装置に蒸気を供給する軸シール工程を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記復水器は、
前記復水器ケーシング内であって前記複数の伝熱管よりも上方の位置から水を噴霧する水噴霧器を有し、
前記制御装置は、前記高温流体供給工程中、前記水噴霧器から水を噴霧させる水噴霧工程を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
空気を圧縮する圧縮機、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、及び前記燃焼ガスにより駆動するタービンを有するガスタービンと、
前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節する燃料弁と、
前記圧縮機で圧縮された空気の一部を抽気する抽気ラインと、
前記復水器ケーシング内に溜まった水の一部が流れる冷却水ラインと、
前記抽気ラインからの空気と前記冷却水ラインからの水とを熱交換させて、前記空気を冷却する一方で前記水を加熱する空気冷却器と、
前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品に、前記空気冷却器で冷却された前記空気を導く冷却空気ラインと、
を備え、
前記ボイラーは、前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーであり、
前記高温流体ラインは、前記空気冷却器で加熱された前記水を前記高温流体として前記復水器ケーシング内に流入させるラインであり、
前記高温流体調節弁は、前記冷却水ラインを流れる水又は前記高温流体ラインを流れる水の流量を調節する調節弁である、
蒸気タービンプラント。
【請求項１０】
請求項９に記載の蒸気タービンプラントにおいて、
前記制御装置は、
前記水-伝熱管接触工程後であって、前記吸引工程前に、前記燃料弁に対して開指示を送って、前記燃焼器へ前記燃料の供給を開始させるガスタービン起動工程を実行する、
蒸気タービンプラント。
【請求項１１】
蒸気を発生するボイラーと、
前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排気された蒸気と熱交換する冷却媒体が流れる複数の伝熱管、及び、前記複数の伝熱管を覆う復水器ケーシングを有し、前記蒸気を水に戻す復水器と、
を備える蒸気タービンプラントの起動方法において、
前記復水器ケーシング内の環境下での飽和温度よりも高い温度の高温流体を前記復水器ケーシング内に流入させる高温流体供給工程と、
前記高温流体供給工程後に、前記復水器ケーシング内を吸引する吸引工程と、
前記吸引工程後に、前記ボイラーからの蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気タービン起動工程と、
前記高温流体供給工程、前記吸引工程及び前記蒸気タービン起動工程の前に、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記複数の伝熱管のうち前記冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管に接させる水-伝熱管接触工程と、
を実行する、
蒸気タービンプラントの起動方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の蒸気タービンプラントの起動方法において、
前記水-伝熱管接触工程では、前記復水器ケーシング内に溜まる水の水位を前記蒸気タービンの定格運転時における前記復水器ケーシング内に溜まっている水の水位よりも高くすることにより、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記少なくとも一部の伝熱管に接させる、
蒸気タービンプラントの起動方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の蒸気タービンプラントの起動方法において、
前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と、前記複数の伝熱管のうち、前記冷却媒体が流れている少ななくとも一部の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行する、
蒸気タービンプラントの起動方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蒸気タービンプラントの起動方法において、
前記水-伝熱管非接触工程では、前記復水器ケーシング内に溜まる水の水位を、前記水-伝熱管接触工程における前記水位より低くする、
蒸気タービンプラントの起動方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の蒸気タービンプラントの起動方法において、
前記水-伝熱管接触工程では、前記冷却媒体の媒体供給状態を、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と接触している前記一部の伝熱管内に前記冷却媒体を送る第一状態にし、
前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記冷却媒体の媒体供給状態を、前記複数の前記伝熱管のうち、前記一部の伝熱管内に前記冷却媒体を送らず、且つ他の伝熱管内に前記冷却媒体を送る第二状態にすることにより、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と、前記冷却媒体が流れている前記他の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行する、
蒸気タービンプラントの起動方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラントの起動方法において、
前記蒸気タービンプラントは、さらに、
空気を圧縮する圧縮機、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、及び前記燃焼ガスにより駆動するタービンを有するガスタービンを備え、
前記ボイラーは、前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーであり、
前記吸引工程前から、前記燃焼器へ前記燃料の供給するガスタービン起動工程を実行する、
蒸気タービンプラントの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラーと、ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、を備える蒸気タービンプラント、及びその起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンプラントは、ボイラーと、ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、を備える。また、蒸気タービンプラントは、さらに、ガスタービンを備える場合もある。この場合、前述のボイラーは、ガスタービンから排気された排気ガスの熱で蒸気を発生する排熱回収ボイラーである。このような蒸気タービンプラントは、通常、コンバインドサイクルプラントと呼ばれる。
【０００３】
コンバインドサイクルプラントでは、ガスタービンが起動する前に、排熱回収ボイラーから蒸気が発生することはない。このため、プラントの起動過程で、蒸気を必要とする場合、排熱回収ボイラーの他に、補助ボイラーを設けることがある。
【０００４】
補助ボイラーを設けると、コンバインドサイクルプラントの設備コストが嵩む。このため、以下の特許文献１には、プラントの起動過程で、補助ボイラーからの蒸気の依存を避ける技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０２２４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
補助ボイラーを用いずにプラントを起動させる方法としては、以下の方法が考えられる。
【０００７】
まず、ガスタービンを起動して、ガスタービンからの排気ガスの熱で排熱回収ボイラーから蒸気を発生させる。排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めると、この蒸気の一部を蒸気タービンの軸シール部に供給し、この蒸気でタービンロータとこれを覆うケーシングとの隙間をシールする。次に、復水器ケーシング内を吸引して、復水器ケーシング内の真空度を高めた後、排熱回収ボイラーからの蒸気を蒸気タービンに供給して、蒸気タービンを駆動させる。なお、補助ボイラーがある場合には、ガスタービンを起動させる前から、蒸気タービンの軸シール部に蒸気を供給し、この蒸気でタービンロータとケーシングとの隙間をシールすることができる。このため、補助ボイラーがある場合、ガスタービンを起動される前から、復水器ケーシング内を吸引することができる。
【０００８】
仮に、ガスタービンの起動後であって、復水器ケーシング内を吸引する前に、気相又は液相の高温流体（水又は蒸気）が発生し、この高温流体を冷却する必要が生じたとする。この場合、この高温流体を復水器ケーシング内に導いて、この高温流体を復水器で冷却することは、以下の理由により好ましくないため、この高温流体を系外に排出することなる。
【０００９】
復水器ケーシング内を吸引していない状態では、冷却対象媒体と復水器ケーシング内の伝熱管との間の熱伝達率が低い。このため、この状態では、気相又は液相の高温流体と伝熱管内の冷却媒体との間の熱交換効率が低く、気相又は液相の高温流体を効率的に冷却できない。よって、復水器ケーシング内の温度が高まり、復水器ケーシング内の真空度を高める時間が長くなる。また、液相の高温流体が復水器ケーシング内に流入すると、液相の高温流体の一部がフラッシュして蒸気になる。復水器ケーシング内を吸引していない状態では、前述したように、気相又は液相の高温流体と伝熱管内の冷却媒体との間の熱交換効率が低いため、復水器ケーシング内の気相の水を効率的に液相の水にできない。よって、復水器ケーシング内の圧力が高まり、復水器ケーシング又は蒸気タービンケーシングを保護するためのラプチャーディスクが破損する恐れがある。
【００１０】
繰り返すことになるが、以上の理由により、復水器ケーシング内を吸引する前に、気相又は液相の高温流体を冷却する必要が生じた場合、この高温流体を系外に排出することなる。このため、高温流体を系外に排出するにあたって、フラッシュパイプやサイレンサー等の排出装置が必要になり、設備コストが嵩むという、問題点がある。
【００１１】
そこで、本発明は、復水器ケーシング内を吸引する前に、気相又は液相の高温流体を冷却する必要が生じた場合でも、この高温流体を系外に排出することを避け、設備コストを抑えることができる、蒸気タービンプラント及びその起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様の蒸気タービンプラントは、
蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記ボイラーから前記蒸気タービンに流入する蒸気の流量を調節する主蒸気弁と、前記蒸気タービンから排気された蒸気と熱交換する冷却媒体が流れる複数の伝熱管、及び、前記複数の伝熱管を覆う復水器ケーシングを有し、前記蒸気を水に戻す復水器と、補給水が溜められる補給水タンクと、前記補給水タンクから前記復水器ケーシング内に供給する補給水の流量を調節する補給水調節弁と、前記復水器ケーシング内を吸引する真空ポンプと、前記復水器ケーシング内の環境下での飽和温度よりも高い温度の高温流体を、前記復水器内に導く高温流体ラインと、前記高温流体ラインを流れる前記高温流体の流量を調節する高温流体調節弁と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記高温流体調節弁に開指示を送って、前記高温流体を前記高温流体ラインから前記復水器ケーシング内に流入させる高温流体供給工程と、前記高温流体供給工程後に、前記真空ポンプに駆動指示を送って、前記復水器ケーシング内を吸引させる吸引工程と、前記吸引工程後に、前記主蒸気弁に対して開指示を送って、前記ボイラーからの蒸気を前記蒸気タービンに供給させる蒸気タービン起動工程と、前記高温流体供給工程、前記吸引工程及び前記蒸気タービン起動工程の前に、前記補給水調節弁の開度を調節することで、前記復水器ケーシング内に溜まる水の量を制御して、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記複数の伝熱管のうち前記冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管に接させる水-伝熱管接触工程と、を実行する。
【００１３】
本態様では、高温流体供給工程、吸引工程及び蒸気タービン起動工程の前に、水-伝熱管接触工程が実行される。水-伝熱管接触工程が実行されると、複数の伝熱管のうち冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管と、復水器ケーシング内に溜まっている水（以下、復水とする）とが接する。液相の冷却対象媒体と伝熱管との間の熱伝達率は、気相の冷却対象媒体と伝熱管との間の熱伝達率より遥かに高い。このため、この少なくとも一部の伝熱管では、高温流体を含む復水と伝熱管内の冷却媒体との熱交換率が高まる。
【００１４】
よって、本態様では、高温流体を復水器ケーシング内に流入させても、この高温流体を効果的に冷却することができる。このため、本態様では、高温流体を復水器ケーシング内に流入させても、復水器ケーシング内の温度上昇、及び高温流体を含む復水の温度上昇を抑えることができる。さらに、本態様では、復水器ケーシング内の圧力上昇を抑えることができる。
【００１５】
ここで、前記一態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記制御装置は、前記水-伝熱管接触工程で、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記複数の伝熱管の全てに接させてもよい。
【００１６】
本態様では、複数の伝熱管のうち冷却媒体が流れている一部の伝熱管と復水とが接する場合よりも、高温流体を効果的に冷却することができる。
【００１７】
また、以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記制御装置は、前記水-伝熱管接触工程で、前記復水器ケーシング内に溜まっている水の水位を前記蒸気タービンの定格運転時における前記復水器ケーシング内に溜まっている水の水位よりも高くすることにより、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記少なくとも一部の伝熱管に接させてもよい。
【００１８】
以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記復水器ケーシング内に溜まった水を受け入れる排水設備と、前記復水器ケーシング内に溜まった水を前記排水設備に導く排水ラインと、前記排水ラインを流れる水の流量を調節する排水弁と、を備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記排水弁の開度を調節することで、前記復水器ケーシング内に溜まる水の量を制御して、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と、前記複数の伝熱管のうち、前記冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行する。
【００１９】
復水器ケーシング内が吸引されている状態では、蒸気等の冷却対象媒体と伝熱管との間の熱伝達率が、復水器ケーシング内が吸引されていない状態よりも高くなる。このため、この状態では、冷却対象媒体と伝熱管内の冷却媒体との熱交換率が高くなる。また、仮に、復水器ケーシング内の復水中に一部の伝熱管が接している状態では、前述したように、復水と一部の伝熱管内の冷却媒体との熱交換率が高くなる。よって、復水器ケーシング内が吸引されている状態では、冷却対象媒体が冷却され過ぎ、冷却対象媒体の冷却結果物である復水の温度が低下する。復水の温度が低下すると、ボイラーに供給される給水の温度が低下するため、この給水を蒸気にするための熱エネルギーが増加する。すなわち、復水の温度が低下すると、ボイラーでの蒸気発生効率が低下する。そこで、本態様では、復水器ケーシング内が吸引され始めた後、少なくとも一部の伝熱管が復水に接しないようにして、復水の温度低下を抑えている。
【００２０】
上記問題点を解決するための発明に係る他の態様の蒸気タービンプラントは、
蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記ボイラーから前記蒸気タービンに流入する蒸気の流量を調節する主蒸気弁と、前記蒸気タービンから排気された蒸気と熱交換する冷却媒体が流れる複数の伝熱管、及び、前記複数の伝熱管を覆う復水器ケーシングを有し、前記蒸気を水に戻す復水器と、前記複数の伝熱管のうち一部の伝熱管に前記冷却媒体を送る第一状態と、前記一部の伝熱管に前記冷却媒体を送らない第二状態との間で、媒体供給状態を切り替える切替機と、前記復水器ケーシング内を吸引する真空ポンプと、前記復水器ケーシング内の環境下での飽和温度よりも高い温度の高温流体を、前記復水器内に導く高温流体ラインと、前記高温流体ラインを流れる前記高温流体の流量を調節する高温流体調節弁と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記高温流体調節弁に開指示を送って、前記高温流体を前記高温流体ラインから前記復水器ケーシング内に流入させる高温流体供給工程と、前記高温流体供給工程後に、前記真空ポンプに駆動指示を送って、前記復水器ケーシング内を吸引させる吸引工程と、前記吸引工程後に、前記主蒸気弁に対して開指示を送って、前記ボイラーからの蒸気を前記蒸気タービンに供給させる蒸気タービン起動工程と、前記高温流体供給工程、前記吸引工程及び前記蒸気タービン起動工程の前に、前記切替機に対して前記第一状態になるよう指示を送って、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と前記冷却媒体が流れる前記一部の伝熱管とを接させる水-伝熱管接触工程と、を実行する。
【００２１】
本態様でも、前述の一態様と同様、複数の伝熱管のうち冷却媒体が流れている一部の伝熱管と復水を接触させる水-伝熱管接触工程を実行する。このため、一部の伝熱管では、高温流体を含む復水と伝熱管内の冷却媒体との熱交換率が高まる。よって、本態様でも、前述の一態様と同様、高温流体を復水器ケーシング内に流入させても、この高温流体を効果的に冷却することができる。
【００２２】
前記切替機を備える前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記第二状態は、前記複数の伝熱管のうち前記一部の伝熱管に前記冷却媒体を送らず、且つ他の伝熱管に冷却冷媒を送る状態である。前記他の伝熱管は、前記複数の伝熱管のうちで前記一部の伝熱管よりも上に位置し、前記蒸気タービンが定格運転しているときに、前記復水器ケーシング内に溜まっている水中に没しない伝熱管である。前記一部の伝熱管は、前記蒸気タービンが前記定格運転しているときに、前記復水器ケーシング内に溜まっている水中に没する伝熱管である。
【００２３】
前記第二状態で前記他の伝熱管に冷却媒体を送る前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記制御装置は、前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記切替機に対して前記第二状態になるよう指示を送って、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と前記冷却媒体が流れる前記他の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行してよい。
【００２４】
本態様でも、前記水-伝熱管非接触工程を実行する前述の態様と同様、吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、復水器ケーシング内に溜まっている水と冷却媒体が流れる一部の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行する。このため、本態様でも、前記水-伝熱管非接触工程を実行する前述の態様と同様、ボイラーに送られる復水（給水）の温度低下を抑えることできる。
【００２５】
また、以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記蒸気タービンは、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、蒸気を用いて前記蒸気タービンロータの端部と前記蒸気タービンケーシングとの隙間をシールする軸シール装置と、を有してもよい。この場合、蒸気タービンプラントは、さらに、前記ボイラーから発生した蒸気の一部を前記軸シール装置に導くシール蒸気ラインと、前記シール蒸気ラインを流れる蒸気の流量を調節するシール蒸気弁と、を備える。また、前記制御装置は、前記吸引工程の実行前に、前記シール蒸気弁に開指示を送って、前記軸シール装置に蒸気を供給する軸シール工程を実行する。
【００２６】
また、以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記復水器は、前記復水器ケーシング内であって前記複数の伝熱管よりも上方の位置から水を噴霧する水噴霧器を有してもよい。この場合、前記制御装置は、前記高温流体供給工程中、前記水噴霧器から水を噴霧させる水噴霧工程を実行する。
【００２７】
複数の伝熱管よりも上方の位置から水を噴霧すると、高温流体は、伝熱管内の冷却媒体と熱交換すると共に、噴霧された水とも熱交換することなる。このため、水噴霧工程の実行により、高温流体をより効果的に冷却することができる。
【００２８】
以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、空気を圧縮する圧縮機、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、及び前記燃焼ガスにより駆動するタービンを有するガスタービンと、前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節する燃料弁と、前記圧縮機で圧縮された空気の一部を抽気する抽気ラインと、前記復水器ケーシング内に溜まった水の一部が流れる冷却水ラインと、前記抽気ラインからの空気と前記冷却水ラインからの水とを熱交換させて、前記空気を冷却する一方で前記水を加熱する空気冷却器と、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品に、前記空気冷却器で冷却された前記空気を導く冷却空気ラインと、を備えてもよい。この場合、前記ボイラーは、前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーである。また、前記高温流体ラインは、前記空気冷却器で加熱された前記水を前記高温流体として前記復水器ケーシング内に流入させるラインである。また、前記高温流体調節弁は、前記冷却水ラインを流れる水又は前記高温流体ラインを流れる水の流量を調節する調節弁である。
【００２９】
本態様では、復水器ケーシング内が吸引される前から、空気冷却器で加熱された水である高温流体を復水器で効果的に冷却することができる。
【００３０】
前記ガスタービンを備える、以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントにおいて、前記制御装置は、前記水-伝熱管接触工程後であって、前記吸引工程前に、前記燃料弁に対して開指示を送って、前記燃焼器へ前記燃料の供給を開始させるガスタービン起動工程を実行してもよい。
【００３１】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様の蒸気タービンプラントの起動方法は、
蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンから排気された蒸気と熱交換する冷却媒体が流れる複数の伝熱管、及び、前記複数の伝熱管を覆う復水器ケーシングを有し、前記蒸気を水に戻す復水器と、を備える蒸気タービンプラントの起動方法である。この起動方法では、前記復水器ケーシング内の環境下での飽和温度よりも高い温度の高温流体を前記復水器ケーシング内に流入させる高温流体供給工程と、前記高温流体供給工程後に、前記復水器ケーシング内を吸引する吸引工程と、前記吸引工程後に、前記ボイラーからの蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気タービン起動工程と、前記高温流体供給工程、前記吸引工程及び前記蒸気タービン起動工程の前に、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記複数の伝熱管のうち前記冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管に接させる水-伝熱管接触工程と、を実行する。
【００３２】
本態様では、高温流体供給工程、吸引工程及び蒸気タービン起動工程の前に、水-伝熱管接触工程が実行される。水-伝熱管接触工程が実行されると、複数の伝熱管のうち冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管と、復水器ケーシング内に溜まっている水である復水とが接する。液相の冷却対象媒体と伝熱管との間の熱伝達率は、気相の冷却対象媒体と伝熱管との間の熱伝達率より遥かに高い。このため、この少なくとも一部の伝熱管では、高温流体を含む復水と伝熱管内の冷却媒体との熱交換率が高まる。
【００３３】
よって、本態様では、高温流体を復水器ケーシング内に流入させても、この高温流体を効果的に冷却することができる。このため、本態様では、高温流体を復水器ケーシング内に流入させても、復水器ケーシング内の温度上昇、及び高温流体を含む復水の温度上昇を抑えることができる。さらに、本態様では、復水器ケーシング内の圧力上昇を抑えることができる。
【００３４】
ここで、前記一態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記水-伝熱管接触工程では、前記復水器ケーシング内に溜まる水の水位を前記蒸気タービンの定格運転時における前記復水器ケーシング内に溜まっている水の水位よりも高くすることにより、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記少なくとも一部の伝熱管に接させてもよい。
【００３５】
また、以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記水-伝熱管接触工程では、前記復水器ケーシング内に溜まっている水を前記複数の伝熱管の全てに接させてもよい。
【００３６】
以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と、前記複数の伝熱管のうち、前記冷却媒体が流れている少なくとも一部の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行してもよい。
【００３７】
前記水-伝熱管非接触工程を実行する前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記水-伝熱管非接触工程では、前記復水器ケーシング内に溜まる水の水位を、前記水-伝熱管接触工程における前記水位より低くしてもよい。
【００３８】
また、前記一態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記水-伝熱管接触工程では、前記冷却媒体の媒体供給状態を、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と接触している前記一部の伝熱管内に前記冷却媒体を送る第一状態にしてもよい。この場合、前記吸引工程の実行で、前記復水器ケーシング内の圧力が予め定められた圧力以下に低下すると、前記冷却媒体の媒体供給状態を、前記複数の前記伝熱管のうち、前記一部の伝熱管内に前記冷却媒体を送らず、且つ他の伝熱管内に前記冷却媒体を送る第二状態にすることにより、前記復水器ケーシング内に溜まっている水と、前記冷却媒体が流れている前記他の伝熱管とを非接触にする水-伝熱管非接触工程を実行してもよい。
【００３９】
以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記蒸気タービンは、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、蒸気を用いて前記蒸気タービンロータの端部と前記蒸気タービンケーシングとの隙間をシールする軸シール装置と、を有する。この場合、前記吸引工程の実行前に、前記軸シール装置に蒸気を供給する軸シール工程を実行してもよい。
【００４０】
以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記高温流体供給工程中、前記復水器ケーシング内であって前記複数の伝熱管よりも上方の位置から水を噴霧する水噴霧工程を実行してもよい。
【００４１】
以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記蒸気タービンプラントは、さらに、空気を圧縮する圧縮機、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、及び前記燃焼ガスにより駆動するタービンを有するガスタービンを備えてもよい。この場合、前記ボイラーは、前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーである。
【００４２】
前記ガスタービンを備える前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記圧縮機で圧縮された空気の一部を抽気して、前記空気と前記復水器ケーシング内に溜まっていた水の一部とを熱交換させて、前記空気を冷却する一方で前記水を加熱する空気冷却工程と、前記空気冷却工程で冷却された前記空気を前記ガスタービン中で前記燃焼ガスに接する高温部品に導く高温部品冷却工程と、を実行してもよい。この場合、前記高温流体供給工程では、前記空気冷却工程で加熱された前記水を前記高温流体として前記復水器ケーシング内に流入させる。
【００４３】
前記ガスタービンを備える、以上のいずれかの前記態様の蒸気タービンプラントの起動方法において、前記水-伝熱管接触工程後であって、前記吸引工程前から、前記燃焼器へ前記燃料の供給するガスタービン起動工程を実行してもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の一態様では、復水器ケーシング内を吸引する前に、気相又は液相の高温流体を冷却する必要が生じた場合でも、この高温流体を復水器で冷却することができる。よって、本発明の一態様によれば、高温流体を系外に排出するためのフラッシュパイプやサイレンサー等の排出装置が不要になり、設備コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンプラントの起動手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る第二実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明に係る蒸気タービンプラントの各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００４７】
「第一実施形態」
本発明に係る蒸気タービンプラントの第一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００４８】
本実施形態の蒸気タービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧの熱で蒸気を発生する排熱回収ボイラー２０と、排熱回収ボイラー２０からの蒸気で駆動する蒸気タービン３０と、蒸気タービン３０からの蒸気を水に戻す復水器４０と、復水器４０内の水を排熱回収ボイラー２０に送る給水ポンプ７１ｂと、発電機４９と、を備える。よって、本実施形態の蒸気タービンプラントは、コンバインドサイクルプラントである。
【００４９】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１５と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン１６と、中間ケーシング１４と、を備える。圧縮機１１は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１２と、この圧縮機ロータ１２を覆う圧縮機ケーシング１３と、を有する。タービン１６は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１７と、このタービンロータ１７を覆うタービンケーシング１８と、複数の静翼列１８ｂと、を有する。タービンロータ１７は、軸線Ａｒを中心として回転するロータ軸１７ａと、このロータ軸１７ａに取り付けられている複数の動翼列１７ｂと、を有する。複数の動翼列１７ｂは、軸線Ａｒが延びる軸線方向に並んでいる。各動翼列１７ｂは、いずれも、軸線Ａｒに対する周方向に並ぶ複数の動翼を有する。複数の静翼列１８ｂは、タービンケーシング１８に固定されている。複数の静翼列１８ｂのそれぞれは、複数の動翼列１７ｂのうちのいずれか一の動翼列１７ｂの軸線上流側に配置されている。なお、ここでの軸線上流側とは、軸線方向における二つの側のうち、タービン１６に対して圧縮機１１が配置されている側である。圧縮機ロータ１２とタービンロータ１７とは、同一の軸線Ａｒを中心として回転するもので、相互に連結されて、ガスタービンロータ１９を成している。中間ケーシング１４は、圧縮機ケーシング１３とタービンケーシング１８との間に配置され、両ケーシング１３，１８を接続する。燃焼器１５は、この中間ケーシング１４に設けられている。燃焼器１５には、燃焼器１５に燃料Ｆを供給する燃料供給ライン５０が接続されている。この燃料供給ライン５０には、燃焼器１５に供給する燃料の流量を調節する燃料弁５１が設けられている。
【００５０】
蒸気タービン３０は、軸線Ａｒを中心として回転する蒸気タービンロータ３１と、この蒸気タービンロータ３１を覆う蒸気タービンケーシング３２と、軸シール装置３３と、を有する。軸シール装置３３は、外部からの蒸気で、蒸気タービンロータ３１の端部と蒸気タービンケーシング３２との隙間をシールする装置である。なお、図１に示す蒸気タービン３０は、流入した蒸気を二方向に分流する二分流排気型の蒸気タービンである。しかしながら、本実施形態の蒸気タービンは、流入した蒸気を分流しない型の蒸気タービンであってもよい。
【００５１】
復水器４０は、水等の冷却媒体が流れる複数の伝熱管４２と、複数の伝熱管４２を覆う復水器ケーシング４１と、を有する。蒸気タービン３０からの蒸気は、復水器ケーシング４１内に流入し、複数の伝熱管４２内の冷却媒体との熱交換で冷却されて水になる。復水器ケーシング４１には、復水器ケーシング４１内の気体を外部に排気して、復水器ケーシング４１内の圧力を下げる排気ライン６０が設けられている。この排気ライン６０には、復水器ケーシング４１内の気体を吸引する真空ポンプ６１が設けられている。この復水器ケーシング４１には、さらに、復水器ケーシング４１内に溜まった水である復水の水量を検知する水量計４３と、復水器ケーシング４１内の圧力を検知する圧力計４４と、が設けられている。
【００５２】
蒸気タービンロータ３１及びガスタービンロータ１９には、発電機４９のロータが機械的に接続されている。発電機４９は、蒸気タービンロータ３１及びガスタービンロータ１９の回転で発電する。なお、ここでは、一基の発電機４９のロータに、蒸気タービンロータ３１及び発電機４９ロータが接続されているが、蒸気タービンロータ３１に第一発電機のロータが機械的に接続され、ガスタービンロータ１９に第二発電機のロータが機械的に接続されてもよい。また、蒸気タービンロータ３１やガスタービンロータ１９には、発電機４９を除く他の回転機械が接続されてもよい。
【００５３】
本実施形態の蒸気タービンプラントは、以上の他、給水ライン７０と、主蒸気ライン７２と、主蒸気弁７３と、バイパスライン７４と、バイパス弁７５と、シール蒸気ライン７６と、シール蒸気弁７７と、流量計７８と、空気冷却器５２と、ブースト圧縮機５３と、抽気ライン５４と、冷却空気ライン５５と、冷却水ライン５６と、冷却水調節弁（高温流体調節弁）５７と、高温流体ライン５８と、補給水タンク６６と、補給水ライン６７と、補給水調節弁６８と、排水設備８０と、排水ライン８１と、排水弁８２と、制御装置１００と、を備える。
【００５４】
給水ライン７０は、復水器ケーシング４１と排熱回収ボイラー２０とを接続し、復水器ケーシング４１内の復水を排熱回収ボイラー２０に導く。前述の給水ポンプ７１ｂは、この給水ライン７０に設けられている。また、この給水ライン７０中で、給水ポンプ７１ｂよりも復水器４０側の位置には、復水ポンプ７１ａが設けられている。主蒸気ライン７２は、排熱回収ボイラー２０の蒸気出口と蒸気タービンケーシング３２の蒸気入口とを接続し、排熱回収ボイラー２０で発生した蒸気を蒸気タービンケーシング３２内に導く。主蒸気弁７３は、この主蒸気ライン７２に設けられ、蒸気タービンケーシング３２内に流入する蒸気の流量を調節する。バイパスライン７４は、主蒸気ライン７２中で主蒸気弁７３よりも排熱回収ボイラー２０側の位置から分岐したラインである。このバイパスライン７４は、復水器ケーシング４１に接続されている。バイパス弁７５は、このバイパスライン７４に設けられ、このバイパスライン７４を流れる蒸気の流量を調節する。
【００５５】
シール蒸気ライン７６には、排熱回収ボイラー２０で発生した蒸気の一部が流入する。このシール蒸気ライン７６は、主蒸気ライン７２に直接接続される場合もあれば、主蒸気ライン７２に対して間接的に、例えば、他の機器を介して接続される場合もある。シール蒸気ライン７６が主蒸気ライン７２に直接接続される場合には、シール蒸気ライン７６を流れる蒸気の温度を低下させる減温器がこのシール蒸気ライン７６に設けられる。このシール蒸気ライン７６は、蒸気タービン３０の軸シール装置３３に接続されている。蒸気タービンロータ３１の端部と蒸気タービンケーシング３２との隙間は、この軸シール装置３３に供給される蒸気でシールされる。流量計７８は、このシール蒸気ライン７６に設けられ、このシール蒸気ライン７６を流れる蒸気の流量を検知する。シール蒸気弁７７は、このシール蒸気ライン７６に設けられている。このシール蒸気弁７７は、流量計７８で検知された流量が予め定められた流量になるよう、このシール蒸気ライン７６を流れる蒸気の流量を調節する。流量計７８は、軸シール装置３３に供給される蒸気の流量を計測するための計器である。このため、軸シール装置３３に供給される蒸気の流量を計測することができれば、この計器は、蒸気の流量を直接的に計測するものでなく、圧力計等、蒸気の流量を間接的に計測するものであってもよい。
【００５６】
抽気ライン５４は、ガスタービン１０の中間ケーシング１４と空気冷却器５２の空気入口とを接続する。この抽気ライン５４は、圧縮機１１で圧縮されて中間ケーシング１４内に至った空気を中間ケーシング１４から抽気して、空気冷却器５２に導く。冷却空気ライン５５は、空気冷却器５２の空気出口とガスタービン１０の高温部品とを接続し、空気冷却器５２からの空気を高温部品に導く。高温部品は、ガスタービン１０中で、高温の燃焼ガスが接する部品である。例えば、タービン１６の静翼や動翼、燃焼器１５の部品等である。冷却空気ライン５５には、空気冷却器５２からの空気を昇圧して、この空気を高温部品に送るブースト圧縮機５３が設けられている。冷却水ライン５６は、給水ライン７０中で給水ポンプ７１ｂよりも排熱回収ボイラー２０側の位置から分岐したラインである。この冷却水ライン５６は、空気冷却器５２の水入口と接続されている。この冷却水ライン５６には、この冷却水ライン５６を流れる水の流量を調節する冷却水調節弁（高温流体調節弁）５７が設けられている。高温流体ライン５８は、空気冷却器５２の水出口と復水器ケーシング４１とを接続し、空気冷却器５２からの水を復水器ケーシング４１内に導く。空気冷却器５２は、圧縮機１１で圧縮された空気と水とを熱交換させ、この空気を冷却する一方で、この水を加熱する。空気冷却器５２で冷却された空気は、ブースト圧縮機５３で昇圧された後、高温部品に送られ、この高温部品を冷却する。空気冷却器５２で加熱された水は、高温流体として、高温流体ライン５８を介して、復水器ケーシング４１内に流入する。
【００５７】
補給水タンク６６には、補給水として純水が溜められる。補給水ライン６７は、補給水タンク６６と復水器ケーシング４１とを接続し、補給水タンク６６内に補給水を復水器ケーシング４１内に導く。補給水調節弁６８は、この補給水ライン６７に設けられ、復水器ケーシング４１内に流入する補給水の流量を調節する。
【００５８】
排水設備８０は、復水器ケーシング４１内に溜まった復水を受け入れ、これを処理する設備である。排水ライン８１は、給水ライン７０中で、復水ポンプ７１ａと給水ポンプ７１ｂとの間の位置から分岐し、排水設備８０に接続されている。排水弁８２は、この排水ライン８１に設けられ、この排水ライン８１を流れる水の流量を調節する。
【００５９】
制御装置１００は、復水ポンプ７１ａ、給水ポンプ７１ｂ、真空ポンプ６１、以上で説明した各弁等の動作を制御する。
【００６０】
次に、図２に示すフローチャートに従って、蒸気タービンプラントを停止した後、再び蒸気タービンプラントを起動させる際の手順について説明する。
【００６１】
蒸気タービンプラントを停止した後、再び蒸気タービンプラントを起動させる前、復水器ケーシング４１内には、復水が溜まっている。復水器ケーシング４１内の全ての伝熱管４２は、復水中に没していない。また、蒸気タービンプラントを起動させる前、燃料弁５１、主蒸気弁７３、冷却水調節弁５７、シール蒸気弁７７、補給水調節弁６８、及び排水弁８２は、閉じている。一方、蒸気タービンプラントを起動させる前、バイパス弁７５は、開いている。また、蒸気タービンプラントを起動させる前、復水ポンプ７１ａ、給水ポンプ７１ｂ及び真空ポンプ６１は、停止している。蒸気タービンプラントを起動させる前、真空ポンプ６１が停止している関係上、復水器ケーシング４１内の圧力はほぼ大気圧である。
【００６２】
蒸気タービンプラントの起動過程で制御装置１００は、まず、復水器ケーシング４１内の復水の水量が予め定められた起動時水量Ｌｓになるよう、補給水調節弁６８に対して開指示を送る。この起動時水量Ｌｓは、複数の伝熱管４２のうち、下側に位置する一部の伝熱管４２ｐが復水中に没し得る水量である。補給水調節弁６８は、この指示を受けると、水量計４３で検知される水量が起動時水量Ｌｓになるよう、補給水タンク６６内の補給水を復水器ケーシング４１内に流入させる。この結果、複数の伝熱管４２のうち、下側に位置する一部の伝熱管４２ｐが復水と接することになる（Ｓ１：水-伝熱管接触工程）。
【００６３】
次に、制御装置１００は、復水ポンプ７１ａ及び給水ポンプ７１ｂを駆動させて、復水器ケーシング４１内の復水を給水として排熱回収ボイラー２０に供給させる（Ｓ２:給水工程）。続いて、制御装置１００は、冷却水調節弁（高温流体調節弁）５７に対して開指示を送る。この結果、冷却水調節弁５７が開いて、復水器ケーシング４１内の復水の一部が冷却水として冷却水ライン５６を介して、空気冷却器５２に供給される。この冷却水は、高温流体ライン５８を介して、復水器ケーシング４１内に戻る（Ｓ３：水供給／水回収工程）。
【００６４】
復水ポンプ７１ａ及び給水ポンプ７１ｂの駆動により、排熱回収ボイラー２０が有している蒸発ドラム内に水が貯まると、制御装置１００は、図示されていない起動装置に駆動指示を送ると共に、燃料弁５１に対して開指示を送る（Ｓ４：ガスタービン起動工程）。この結果、起動装置によりガスタービンロータ１９が回転し始めると共に、燃焼器１５に燃料Ｆが供給され始める。ガスタービンロータ１９が回転すると、空気が圧縮機１１で圧縮される。この空気は、圧縮機１１から燃焼器１５に送られる。燃焼器１５では、この空気中で燃料Ｆが燃焼して、燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービンケーシング１８内に流入し、タービンロータ１７に回転力を付与する。また、燃焼ガスにより、ガスタービン１０の高温部品は、加熱される。ガスタービンロータ１９の回転数が予め定められた回転数以上になると、制御装置１００は、起動装置に対して停止指示を送る。また、制御装置１００は、発電機出力が例えば定格出力になるまで、燃焼器１５に供給する燃料の流量が増加するよう、燃料弁５１に弁開度の指示を送る。
【００６５】
圧縮機１１で圧縮された空気の一部は、抽気ライン５４を介して、空気冷却器５２に送られる。この空気冷却器５２では、この空気と冷却水とが熱交換され、空気が冷却される一方で、冷却水が加熱されて高温流体となる（Ｓ５：空気冷却工程）。空気冷却器５２で冷却された空気は、冷却空気ライン５５を介して、ガスタービン１０の高温部品に送られ、この高温部品を冷却する（Ｓ６：高温部品冷却工程）。空気冷却器５２で加熱された水は、高温流体ライン５８を介して、高温流体として復水器ケーシング４１内に流入する（Ｓ７：高温流体供給工程）。
【００６６】
なお、ここでの高温流体供給工程（Ｓ７）には、制御装置１００が冷却水調節弁（高温流体調節弁）５７に開指示を送ることが含まれておらず、水供給／水回収工程（Ｓ３）で、制御装置１００が冷却水調節弁（高温流体調節弁）５７に開指示を送ることにしている。しかしながら、この高温流体供給工程（Ｓ７）は、狭義の意味での高温流体供給工程であり、広義の意味での高温流体供給工程には、制御装置１００が冷却水調節弁（高温流体調節弁）５７に開指示を送ることが含まれる。
【００６７】
空気冷却器５２からの高温流体の温度は、例えば、１５０℃である。このとき、復水器ケーシング４１内の圧力は、前述したように、ほぼ大気圧である。よって、復水器ケーシング４１内には、この復水器ケーシング４１内の環境下（ほぼ大気圧）での飽和温度（ほぼ１００℃）より高い液相の水が流入するすることなる。液相の高温流体は、復水器ケーシング４１内に流入すると、一部がフラッシュして、ほぼ１００℃の蒸気（気相の水）になり、一部が１００℃の液相の水になる。これら気相の水及び液相の水は、いずれも、復水器ケーシング４１内に複数の伝熱管４２を流れる冷却媒体と熱交換して、冷やされる。なお、気相の水は、冷却媒体との熱交換の結果、液相の水になる。
【００６８】
ここで、復水器ケーシング４１内が吸引されておらず、且つ復水器ケーシング４１内の全ての伝熱管４２が復水と接していない状態のときに、復水器ケーシング４１内に高温流体が流入してきた場合について、説明する。なお、蒸気タービン３０が定格運転しているとき、復水器ケーシング４１内の復水の量がこの定格運転に見合った量を定格運転時水量Ｌｒとする。この定格運転時水量Ｌｒは、前述の状態のときの水量と同様に、復水器ケーシング４１内の全ての伝熱管４２が復水と接しない水量である。
【００６９】
気相の高温流体と伝熱管４２との間の熱伝達率は、液相の高温流体と伝熱管４２との間の熱伝達率よりも低い。また、液相の高温流体は、複数の伝熱管４２の全表面に接触することはなく、複数の伝熱管４２の表面の一部にのみ接する。しかも、復水器ケーシング４１内を吸引していない状態では、気相又は液相の高温流体と伝熱管４２との間の熱伝達率が低い。このため、気相又は液相の高温流体と伝熱管４２内の冷却媒体との間の熱交換効率が低く、気相又は液相の高温流体を効率的に冷却できない。このため、復水器ケーシング４１内の温度が高まると共に、液相の高温流体を含む復水の温度も高まる。
【００７０】
液相の高温流体を含む復水の温度も高まると、空気冷却器５２に供給する冷却水の温度も高まる。このため、空気冷却器５２における空気の冷却効率が低下する。さらに、空気冷却器５２で空気との熱交換で加熱された水である高温流体の温度も高まる。この結果、復水器ケーシング４１内の温度、及び液相の高温流体を含む復水の温度がさらに高まるという、悪循環に至る。しかも、復水器ケーシング４１内の温度が高まると、復水器ケーシング４１内の真空度を高める時間が長くなる。また、復水器ケーシング４１内で気相の水を効率的に液相の水にできないため、復水器ケーシング４１内の圧力が高まり、復水器ケーシング４１又は蒸気タービンケーシング３２を保護するためのラプチャーディスクが破損する恐れが生じる。
【００７１】
従って、復水器ケーシング４１内が吸引されておらず、且つ復水器ケーシング４１内の全ての伝熱管４２が復水と接していない状態のときに、復水器ケーシング４１内に高温流体を流入させることは好ましくない。このため、この状態のときには、復水器ケーシング４１内に高温流体を流入させず、外部に放出せざるをえない。
【００７２】
本実施形態でも、複数の伝熱管４２のうち、復水中に没していない伝熱管４２内の冷却媒体と気相又は液相の高温流体との間の熱交換率は、前述の場合と同様に低い。このため、高温流体が復水器ケーシング４１内に流入すると、この高温流体が復水の温度を高める方向に作用する。本実施形態では、前述したように、一部の伝熱管４２ｐは復水中に没して、この一部の伝熱管４２ｐの全表面が液相の水に接する。このため、この水と一部の伝熱管４２ｐとの間の熱伝達率は、高温流体と復水に没していない伝熱管４２との間の熱伝達率より高い。しかも、この熱伝達率は、復水中の熱伝達率であるため、復水器ケーシング４１内に吸引されているか否かに関われず、ほぼ一定である。よって、液相の高温流体を含む復水と一部の伝熱管４２ｐとの熱交換率は、高い。結果として、本実施形態では、気相又は液相の高温流体を復水器ケーシング４１内に流入させても、この高温流体を効果的に冷却することができる。このため、本実施形態では、気相又は液相の高温流体を復水器ケーシング４１内に流入させても、復水器ケーシング４１内の温度上昇、及び液相の高温流体を含む復水の温度上昇を抑えることができる。さらに、本実施形態では、復水器ケーシング４１内の圧力上昇を抑えることができる。
【００７３】
ガスタービン１０が起動すると、このガスタービン１０から高温の排気ガスが排熱回収ボイラー２０内を流れる。排熱回収ボイラー２０では、復水器４０からの水と排気ガスとを熱交換させて、この水を加熱して蒸気にする。排熱回収ボイラー２０で蒸気が発生し始めると、復水器４０、給水ライン７０、排熱回収ボイラー２０、主蒸気ライン７２、蒸気タービン３０を有して構成される水循環系統中に存在する液相の水の量が減少する。このため、ガスタービン１０が起動した直後では、復水器ケーシング４１内の復水の水量を維持するため、補給水調節弁６８は開いており、補給水タンク６６からの補給水は復水器ケーシング４１内に流入する。なお、ガスタービン１０の起動前に、補給水調節弁６８を開けて、復水器ケーシング４１内の水の水位を高めておき、ガスタービン１０の起動時に、この補給水調節弁６８を閉めてもよい。
【００７４】
排熱回収ボイラー２０から蒸気が発生し始めると、制御装置１００は、シール蒸気弁７７に開指示を送る。なお、制御装置１００は、主蒸気ライン７２内の圧力等により、排熱回収ボイラー２０から蒸気が発生し始めたことを認識する。シール蒸気弁７７は、この開指示を受けると、シール蒸気弁７７が開き、蒸気がシール蒸気ライン７６を介して、蒸気タービン３０の軸シール装置３３に供給される。シール蒸気ライン７６に設けられている流量計７８で検知された蒸気の流量が、予め定められた流量になると、蒸気タービンロータ３１の端部と蒸気タービンケーシング３２との隙間が蒸気によりシールされることになる（Ｓ８：軸シール工程）。
【００７５】
流量計７８で検知された蒸気の流量が予め定められた流量になると、制御装置１００は、真空ポンプ６１に対して駆動指示を送る。真空ポンプ６１は、この指示を受けると、駆動し始め、復水器ケーシング４１内を吸引する（Ｓ９：吸引工程）。
【００７６】
復水器ケーシング４１に設けられている圧力計４４で検知された真空度が予め定められた真空度以上になると、制御装置１００は、排水弁８２に開指示を送る。また、制御装置１００は、排水弁８２に開指示を送る前に補給水調節弁６８に閉指示を送る。このため、復水器ケーシング４１内に復水が排水ライン８１を介して排水設備８０に流入し、復水器ケーシング４１内の水量が減少する。制御装置１００は、水量計４３で検知された復水器ケーシング４１内の水量が予め定められた定格運転時水量Ｌｒになると、排水弁８２に閉指示を送る。なお、この定格運転時水量Ｌｒは、前述したように、復水器ケーシング４１内の全ての伝熱管４２が復水と接しない水量、言い換えると、全ての伝熱管４２が復水中に没しない水量である。この結果、複数の伝熱管４２のうち、復水中に没していた一部の伝熱管４２ｐが復水に接しなくなる（Ｓ１０：水-伝熱管非接触工程）。
【００７７】
水-伝熱管非接触工程（Ｓ１０）の実行後、排熱回収ボイラー２０からの蒸気が蒸気タービン３０に供給可能な条件を満たすと、制御装置１００は、主蒸気弁７３に開指示を送ると共に、バイパス弁７５に閉指示を送る。この結果、排熱回収ボイラー２０からの蒸気が蒸気タービン３０に供給され始め、蒸気タービン３０が駆動開始する（Ｓ１１：蒸気タービン起動工程）。この蒸気タービン起動工程（Ｓ１１）の実行で、蒸気タービンプラントの起動工程の工程が終了する。
【００７８】
蒸気タービン３０から排気された蒸気は、復水器ケーシング４１内に流入し、複数の伝熱管４２内を流れる冷却媒体と熱交換して、冷却され復水になる。この復水は、給水として、給水ライン７０を介して、排熱回収ボイラー２０に送られ、蒸気になる。
【００７９】
復水器ケーシング４１内が吸引されている状態では、蒸気等の冷却対象媒体と伝熱管４２との間の熱伝達率が、復水器ケーシング４１内が吸引されていない状態よりも高くなる。このため、この状態では、冷却対象媒体と伝熱管４２内の冷却媒体との熱交換率が高くなる。また、仮に、復水器ケーシング４１内の復水中に一部の伝熱管４２ｐが没している状態では、前述したように、復水と一部の伝熱管４２ｐ内の冷却媒体との熱交換率が高くなる。よって、復水器ケーシング４１内が吸引されている状態では、冷却対象媒体が冷却され過ぎ、冷却対象媒体の冷却結果物である復水の温度が低下する。復水の温度が低下すると、排熱回収ボイラー２０に供給される給水の温度が低下するため、この給水を蒸気にするための熱エネルギーが増加する。すなわち、復水の温度が低下すると、排熱回収ボイラー２０での蒸気発生効率が低下する。そこで、本実施形態では、復水器ケーシング４１内が吸引され始めた後、復水器ケーシング４１内の水量を減少させ、全ての伝熱管４２が復水に接しないようにする。
【００８０】
以上のように、本実施形態では、復水器ケーシング４１内を吸引する前に、気相又は液相の高温流体を冷却する必要が生じた場合でも、この高温流体を復水器４０で冷却することができる。よって、本実施形態では、高温流体を系外に排出するためのフラッシュパイプやサイレンサー等の排出装置が不要になり、設備コストを抑えることができる。
【００８１】
以上で説明した水-伝熱管接触工程（Ｓ１）では、複数の伝熱管４２のうち、下側の一部の伝熱管４２ｐのみを復水と接触させる。しかしながら、高温流体の温度が高い場合や、高温流体の流量が多い場合には、全ての伝熱管４２を復水と接触させるようにして、高温流体と伝熱管４２内の冷却媒体との熱交換率を高めてもよい。
【００８２】
また、図２に示すように、高温流体供給工程（Ｓ７）中、復水器ケーシング４１内であって複数の伝熱管４２よりも上方の位置から水を噴霧する水噴霧工程（Ｓ１２）を実行してもよい。複数の伝熱管４２よりも上方の位置から水を噴霧すると、高温流体は、伝熱管４２内の冷却媒体と熱交換すると共に、噴霧された水とも熱交換することなる。このため、水噴霧工程（Ｓ１２）の実行により、高温流体をより効果的に冷却することができる。この水噴霧工程（Ｓ１２）の実行にあたっては、図１に示すように、復水器ケーシング４１内であって、全ての伝熱管４２よりも上方の位置から水を噴霧する水噴霧器４５を設ける。さらに、以上で説明した実施形態の蒸気タービンプラントに、噴霧水ライン６２及び噴霧水調節弁６３を追加する。噴霧水ライン６２は、給水ライン７０中で、復水ポンプ７１ａと給水ポンプ７１ｂとの間の位置から分岐しているラインである。この噴霧水ライン６２は、水噴霧器４５に接続されている。噴霧水調節弁６３は、この噴霧水ライン６２の設けれ、噴霧水ライン６２を流れる水の流量を調節する。この場合、制御装置１００は、高温流体供給工程（Ｓ７）の開始と実質的に同じタイミングで、噴霧水調節弁６３に対して開指示を送る。制御装置１００は、吸引工程（Ｓ９）を実行し始め、冷却対象媒体と伝熱管４２との間の熱伝達率が高まると、噴霧水調節弁６３に対して閉指示を送る。
【００８３】
「第二実施形態」
本発明に係る蒸気タービンプラントの第二実施形態について、図３を参照して説明する。
【００８４】
本実施形態の蒸気タービンプラントの起動手順は、第一実施形態の起動手順と同じである。但し、この起動手順中、水-伝熱管接触工程（Ｓ１）及び水-伝熱管非接触工程（Ｓ１０）を実行するための構成が第一実施形態の構成と異なる。
【００８５】
本実施形態の復水器４０も、第一実施形態の復水器４０と同様に、水等の冷却媒体が流れる複数の伝熱管４２と、複数の伝熱管４２を覆う復水器ケーシング４１と、を有する。本実施形態では、複数の伝熱管４２のうち、一部の伝熱管４２の集まりを第一伝熱管群４２ａとし、残り伝熱管４２の集まりを第二伝熱管群４２ｂとする。第一伝熱管群４２ａを構成する全ての伝熱管４２は、複数の伝熱管４２のうちで第二伝熱管群４２ｂを構成する全ての伝熱管４２よりも上に位置する。この第一伝熱管群４２ａを構成する全ての伝熱管４２は、前述した定格運転時水量Ｌｒの復水中に没しない。また、第二伝熱管群４２ｂを構成する全ての伝熱管４２は、前述した定格運転時水量Ｌｒの復水中に没する。
【００８６】
本実施形態の蒸気タービンプラントは、水等の冷却媒体を複数の伝熱管４２に導く冷却媒体ライン６４と、切替機６５と、を備える。この冷却媒体ライン６４は、冷却媒体主ライン６４ｍと、この冷却媒体主ライン６４ｍから分岐している第一冷却媒体ライン６４ａと、この冷却媒体主ライン６４ｍから分岐している第二冷却媒体ライン６４ｂと、を有する。第一冷却媒体ライン６４ａは、第一伝熱管群４２ａを構成する複数の伝熱管４２に接続されている。第二冷却媒体ライン６４ｂは、第二伝熱管群４２ｂを構成する複数の伝熱管４２に接続されている。切替機６５は、第一冷却媒体弁６５ａと、第二冷却媒体弁６５ｂと、を有する。第一冷却媒体弁６５ａは、第一冷却媒体ライン６４ａに設けられ、この第一冷却媒体ライン６４ａを流れる冷却媒体の流量を調節する。第二冷却媒体弁６５ｂは、第二冷却媒体ライン６４ｂに設けられ、この第二冷却媒体ライン６４ｂを流れる冷却媒体の流量を調節する。
【００８７】
本実施形態では、水-伝熱管接触工程（Ｓ１）で、制御装置１００が、第一冷却媒体弁６５ａ及び第二冷却媒体弁６５ｂに対して開指示を送る。この結果、第一冷却媒体弁６５ａ及び第二冷却媒体弁６５ｂが開き、復水に接していない第一伝熱管群４２ａにも、復水に接している第二伝熱管群４２ｂにも冷却媒体が供給される。すなわち、複数の伝熱管４２への媒体供給状態が第二状態になる。この第二状態は、第一実施形態における水-伝熱管接触工程（Ｓ１）の実行で得られる状態、つまり、複数の伝熱管４２のうち、一部の伝熱管４２ｐが復水中に没している状態と基本的に同じ状態である。
【００８８】
このため、本実施形態でも、この水-伝熱管接触工程（Ｓ１）の実行により、高温流体供給工程（Ｓ７）の実行で、復水器ケーシング４１内に高温流体が流入しても、この高温流体を効果的に冷却することができる。
【００８９】
なお、この水-伝熱管接触工程（Ｓ１）中、排熱回収ボイラー２０からの蒸気発生量の増加で、復水器ケーシング４１内の復水の水量が減少してきた場合、第一実施形態と同様に、補給水タンク６６から復水器ケーシング４１内に補給水を供給するとよい。
【００９０】
本実施形態では、水-伝熱管非接触工程（Ｓ１０）で、制御装置１００が、第一冷却媒体弁６５ａに対して引き続き開指示を送り、第二冷却媒体弁６５ｂに対して閉指示を送る。この結果、第一冷却媒体弁６５ａが開状態を維持し、第二冷却媒体弁６５ｂが閉じ、復水に接していない第一伝熱管群４２ａのみに冷却媒体が供給されるようになる。すなわち、複数の伝熱管４２への媒体供給状態が第一状態になる。この第一状態は、第一実施形態における水-伝熱管非接触工程（Ｓ１０）の実行で得られる状態、つまり、冷却媒体が流れている全ての伝熱管４２が復水中に没していない状態と基本的に同じ状態である。
【００９１】
このため、本実施形態でも、水-伝熱管接触工程（Ｓ１０）の実行により、復水の温度低下を抑えることができる。
【００９２】
なお、本実施形態において、ガスタービン起動工程（Ｓ４）後から吸引工程（Ｓ８）までの間で、排熱回収ボイラー２０からの蒸気発生量の増加により、復水器ケーシング４１内の復水の水量が減少してきた場合、補給水タンク６６から復水器ケーシング４１内に補給水を供給するとよい。
【００９３】
また、本実施形態でも、第一実施形態において例示したように、復水器ケーシング４１内に水噴霧器４５を設けると共に、噴霧水ライン６２及び噴霧水調節弁６３を追加し、高温流体供給工程（Ｓ７）の実行と並行して、水噴霧工程（Ｓ１２）を実行してもよい。
【００９４】
「変形例」
以上の各実施形態では、いずれも、空気冷却器５２で加熱された液相の水を高温流体として、復水器ケーシング４１内に流入させる例である。しかしながら、復水器ケーシング４１内を吸引する前に、空気冷却器５２からの高温流体以外で、気相又は液相の高温流体を冷却する必要が生じた場合、この高温流体を復水器ケーシング４１内に供給してもよい。
【００９５】
以上の各実施形態の蒸気タービンプラントは、いずれも、ガスタービン１０を備え、ボイラーがガスタービン１０からの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー２０である例である。しかしながら、蒸気タービンプラントは、ガスタービン１０を備えず、ボイラーが火炉を有するコンベンショナルなボイラーであってもよい。また、各実施形態の蒸気タービンプラントは、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービン等を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１０：ガスタービン
１１：圧縮機
１２：圧縮機ロータ
１３：圧縮機ケーシング
１４：中間ケーシング
１５：燃焼器
１６：タービン
１７：タービンロータ
１７ａ：ロータ軸
１７ｂ：動翼列
１８：タービンケーシング
１８ｂ：静翼列
１９：ガスタービンロータ
２０：排熱回収ボイラー（又はボイラー）
３０：蒸気タービン
３１：蒸気タービンロータ
３２：蒸気タービンケーシング
３３：軸シール装置
４０：復水器
４１：復水器ケーシング
４２：伝熱管
４２ｐ：一部の伝熱管
４２ａ：第一伝熱管群
４２ｂ：第二伝熱管群
４３：水量計
４４：圧力計
４５：水噴霧器
４９：発電機
５０：燃料供給ライン
５１：燃料弁
５２：空気冷却器
５３：ブースト圧縮機
５４：抽気ライン
５５：冷却空気ライン
５６：冷却水ライン
５７：冷却水調節弁（高温流体調節弁）
５８：高温流体ライン
６０：排気ライン
６１：真空ポンプ
６２：噴霧水ライン
６３：噴霧水調節弁
６４：冷却媒体ライン
６４ｍ：冷却媒体主ライン
６４ａ：第一冷却媒体ライン
６４ｂ：第二冷却媒体ライン
６５：切替機
６５ａ：第一冷却媒体弁
６５ｂ：第二冷却媒体弁
６６：補給水タンク
６７：補給水ライン
６８：補給水調節弁
６９：補給水ポンプ
７０：給水ライン
７１ａ：復水ポンプ
７１ｂ：給水ポンプ
７２：主蒸気ライン
７３：主蒸気弁
７４：バイパスライン
７５：バイパス弁
７６：シール蒸気ライン
７７：シール蒸気弁
７８：流量計
８０：排水設備
８１：排水ライン
８２：排水弁
１００：制御装置
Ａ：空気
ＥＧ：排気ガス
Ｆ：燃料
Ａｒ：軸線
Ｌｒ：定格運転時水量
Ｌｓ：起動時水量
【図１】
2020020301.tif 000003
【図２】
2020020301.tif 000004
【図３】
2020020301.tif 000005