(57)【要約】【課題】コンバインドサイクル発電プラントが設置された敷地内において、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器をコンパクトに配置可能にする。【解決手段】  コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンエンジンと、ガスタービンエンジンを収容するエンクロージャと、ガスタービンエンジンの排ガスを上下方向に流通させることにより、排ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラとを備え、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラが、エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャの上方に配置されている。【選択図】図１
2020020319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンと、
前記ガスタービンエンジンを収容するエンクロージャと、
前記ガスタービンエンジンの排ガスを上下方向に流通させることにより、前記排ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラとを備え、
鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、前記エンクロージャの上方に配置されている、コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
前記エンクロージャに収容されて前記ガスタービンエンジンにより発電する発電機を更に備え、
鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記発電機の少なくとも一部と重なる位置に配置されている、請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントに関し、特に排熱回収ボイラの配置レイアウトに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）は、例えば、圧縮機、燃焼室、及びタービンを有するガスタービンエンジンと、ガスタービンエンジンの排気ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラと、ガスタービンエンジンに接続された蒸気タービンと、各タービンに接続された複数の発電機とを備える。排熱回収ボイラは、例えば特許文献１に開示されるように、ガスタービンエンジンの側方に配置される。
【０００３】
コンバインドサイクル発電プラントの運転時には、ガスタービンエンジンが駆動されると共に、ガスタービンエンジンの排ガスから排熱回収ボイラにより排熱を回収しながら蒸気タービンが高効率で駆動され、各発電機において発電がなされる。
【０００４】
このようにコンバインドサイクル発電プラントは、複数の機器を備えているため、例えば、限られた敷地内にコンバインドサイクル発電プラントの各機器をコンパクトに配置するレイアウトが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４１３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器には比較的大型のものも含まれているため、限られた敷地内に各機器をコンパクトに配置することが困難な場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、コンバインドサイクル発電プラントが設置された敷地内において、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器をコンパクトに配置可能にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエンジンを収容するエンクロージャと、前記ガスタービンエンジンの排ガスを上下方向に流通させることにより、前記排ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラとを備え、鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、前記エンクロージャの上方に配置されている。
【０００９】
上記構成によれば、排熱回収ボイラが、エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャの上方に配置されているため、例えば、ガスタービンエンジンと排熱回収ボイラとを水平に並べて配置した場合等に比べ、排熱回収ボイラの設置面積を低減できる。よって、プラントが備える機器に比較的大型のものが含まれていても、限られた敷地内に各機器をコンパクトに配置できる。
【００１０】
前記エンクロージャに収容されて前記ガスタービンエンジンにより発電する発電機を更に備え、鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記発電機の少なくとも一部と重なる位置に配置されていてもよい。このように、排熱回収ボイラが、発電機と重なる位置に配置されているため、排熱回収ボイラの設置面積を更に良好に低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コンバインドサイクル発電プラントが設置された敷地内において、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器をコンパクトに配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るガスタービンエンジンユニットの概略図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンユニットの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態について図を参照しながら説明する。以下に記載する「上流側」とは、空気及び排気ガスの流通方向上流側を指し、「下流側」とは、空気及び排気ガスの流通方向下流側を指す。
【００１４】
図１は、実施形態に係るガスタービンエンジンユニット１の概略図である。図１では、エンクロージャ３を断面で示している。図２は、図１のガスタービンエンジンユニット１の上面図である。図２では、エンクロージャ３内のガスタービンエンジン２を破線で示している。
【００１５】
図１及び２に示すガスタービンエンジンユニット１は、コンバインドサイクル発電プラントが少なくとも１つ備えるものである。ガスタービンエンジンユニット１は、ガスタービンエンジン２、エンクロージャ３、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）４、上流側ダクト５，下流側ダクト６、ギヤボックス８、及び発電機９を備える。本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントは、複数のガスタービンエンジンユニット１と、蒸気タービンと発電機とを有する蒸気タービンユニットとを備える。
【００１６】
ガスタービンエンジン２は、圧縮機、燃焼室、及びタービンを有し、外部から供給される燃料を空気により燃焼して駆動する。ギヤボックス８は、ガスタービンエンジン２のロータと接続され、ガスタービンエンジン２からの回転駆動力を調整して出力する。発電機９は、ガスタービンエンジン２の駆動力により発電する。発電機９は、ギヤボックス８を介してガスタービンエンジン２と接続されている。
【００１７】
エンクロージャ３は、ガスタービンエンジン２、ギヤボックス８、及び発電機９を収容する。エンクロージャ３は、ガスタービンエンジン２、ギヤボックス８、及び発電機９を保護すると共に、ガスタービンエンジンユニット１の運転時において、ガスタービンエンジン２、ギヤボックス８、及び発電機９が発生させる音を外部に対して防音する。一例として、エンクロージャ３は直方体状である。エンクロージャ３は、最大高さ寸法が最大長さ寸法よりも小さい値に設定されている。なお、エンクロージャ３の形状はこれに限定されない。また、発電機９はエンクロージャ３の外に設置されていてもよい。
【００１８】
エンクロージャ３内において、ガスタービンエンジン２、ギヤボックス８、及び発電機９は、一例として直線状に配置されている。エンクロージャ３は、ガスタービンエンジン２の長手方向に沿って延びており、長手方向一端に形成された第１貫通口３ａと、長手方向他端に形成された第２貫通口３ｂとを有する。第１貫通口３ａと第２貫通口３ｂとは、エンクロージャ３の上面側に配置されている。
【００１９】
本実施形態では、エンクロージャ３の長手方向中央付近から一端寄りの領域にガスタービンエンジン２が配置され、エンクロージャ３の長手方向中央付近から他端寄り側の領域にギヤボックス８及び発電機９が配置されている。なお第１貫通口３ａは、エンクロージャ３の上面側以外の部分に配置されていてもよい。
【００２０】
上流側ダクト５は、上流端がエンクロージャ３の第１貫通口３ａを貫通して外部に配置されると共に、下流端がガスタービンエンジン２の空気取入口（吸気口）２ａと接続されている。上流側ダクト５は、外部から供給される空気をガスタービンエンジン２へ向けて流通させる。
【００２１】
下流側ダクト６は、ガスタービンエンジン２の排ガスの排出側部分と接続されてガスタービンエンジン２の後方に延びると共に、排熱回収ボイラ４に接続されて排熱回収ボイラ４に排ガスを供給する。下流側ダクト６は、角度調整部６ａとストレート部６ｂとを有する。
【００２２】
角度調整部６ａは、ガスタービンエンジン２の排ガスの排出角度を調整する。角度調整部６ａは、上流端がガスタービンエンジン２の排ガス排出口２ｂと接続されると共に、下流端がストレート部６ｂと接続されている。側面視において、角度調整部６ａは、ガスタービンエンジン２の後部から上方に向けて延びている。
【００２３】
ストレート部６ｂは、排ガスを鉛直方向にストレートに流通させる。ストレート部６ｂは、上下方向を軸方向とする矩形リング状に形成され、角度調整部６ａの上方に配置されて第２貫通口３ｂを貫通している。ストレート部６ｂの上流端は角度調整部６ａに接続され、下流端は排熱回収ボイラ４の導入口４ａに接続されている。このように下流側ダクト６が配設されることで、ガスタービンエンジン２の排ガスは、ガスタービンエンジン２の回転軸（ロータ軸）に対して垂直方向にガスタービンエンジン２から排出される。
【００２４】
排熱回収ボイラ４は、熱交換器を有し、ガスタービンエンジン２の排ガスを上下方向に流通させることにより、排ガスから排熱を回収する。排熱回収ボイラ４は、ガスタービンエンジン２の排ガスと、外部から供給される水とを熱交換させて蒸気を生成することで排熱回収する。排熱回収ボイラ４は、一例として縦型であり、導入口４ａと排出口４ｂとを有し、鉛直方向に延びている。排熱回収ボイラ４の流路断面積は、導入口４ａから上方に向けて増大した後、一定となり、その後、排出口４ｂに向けて減少している。
【００２５】
ここでガスタービンエンジンユニット１では、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４が、エンクロージャ３の少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャ３の上方に配置されている。また排熱回収ボイラ４は、エンクロージャ３の第２貫通口３ｂを介してガスタービンエンジン２と接続されると共に、鉛直方向から見て、第２貫通口３ｂの少なくとも一部（ここでは一例として全部）と重なる位置に配置されている。
【００２６】
本実施形態では、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４が、下流側ダクト６の少なくとも一部（ここでは一例としてそれぞれの全部）と重なる位置に配置されている。また鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４が、発電機９の少なくとも一部（ここでは一例として全部）と重なる位置に配置されている。
【００２７】
コンバインドサイクル発電プラントの運転時には、外部より供給される空気によりガスタービンエンジン２が駆動され、その駆動力をギヤボックス８介して伝達されることにより、発電機９が発電する。ガスタービンエンジン２から排出される高温の排ガスは、下流側ダクト６を流通して排熱回収ボイラ４に導入される。排熱回収ボイラ４では、排ガスが所定の復水配管により供給される水と熱交換される。これにより、蒸気が発生すると共に排熱回収される。
【００２８】
排熱回収ボイラ４において発生した蒸気は、所定の蒸気配管を流通して蒸気タービンに供給される。蒸気タービンは、供給された蒸気により駆動され、その駆動力により発電機９が発電する。蒸気タービンから排出された蒸気は、凝縮されて水（復水）となり、復水配管を流通して排熱回収ボイラ４へ再び供給される。
【００２９】
以上説明したように、ガスタービンエンジンユニット１では、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４が、エンクロージャ３の少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャ３の上方に配置されている。
【００３０】
このように、排熱回収ボイラ４が、エンクロージャ３の少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャ３の上方に配置されているため、例えば、ガスタービンエンジンと排熱回収ボイラとを水平に並べて配置した場合等に比べ、排熱回収ボイラ４の設置面積を低減できる。よって、プラントが備える機器に比較的大型のものが含まれていても、限られた敷地内に各機器をコンパクトに配置できる。
【００３１】
また、エンクロージャ３は直方体状であり、その上面側に配置された第２貫通口３ｂを有し、排熱回収ボイラ４は、第２貫通口３ｂを介してガスタービンエンジン２と接続されると共に、鉛直方向から見て、第２貫通口３ｂの少なくとも一部と重なる位置に配置されている。これにより、排熱回収ボイラ４とエンクロージャ３との接続部分の長さ寸法を抑制して、排熱回収ボイラ４をコンパクトに配置し易くできる。
【００３２】
またガスタービンエンジンユニット１は、ガスタービンエンジン２の排ガスの排出側部分と接続されてガスタービンエンジン２の後方に延びると共に、排熱回収ボイラ４に接続されて排熱回収ボイラ４に排ガスを供給する下流側ダクト６を備え、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４が、下流側ダクト６の少なくとも一部と重なる位置に配置されている。このように、下流側ダクト６を用いることにより、排熱回収ボイラ４の配置自由度を向上できると共に、下流側ダクト６の長さ寸法を抑制して、排熱回収ボイラ４をコンパクトに配置し易くできる。
【００３３】
またガスタービンエンジンユニット１は、エンクロージャ３に収容されてガスタービンエンジン２により発電する発電機９を備え、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４が、発電機９の少なくとも一部と重なる位置に配置されている。このように、排熱回収ボイラ４が発電機９と重なる位置に配置されているため、排熱回収ボイラ４の設置面積を更に良好に低減できる。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ４がエンクロージャ３と重なる部分の面積は、排熱回収ボイラ４がエンクロージャ３と重ならない部分の面積よりも大きいことが望ましい。
【００３５】
このように排熱回収ボイラ４を配置することで、側面視において排熱回収ボイラ４がエンクロージャ３よりも側方に突出する突出寸法を低減できると共に、例えばエンクロージャ３を跨ぐように配置された架台、又はエンクロージャ３により、排熱回収ボイラ４を支持し易くすることができる。
【００３６】
また下流側ダクト６は、ガスタービンエンジン２の長手方向に延びた後、ガスタービンエンジン２の上方へ延びていてもよい。またガスタービンエンジンユニット１は、エンクロージャ３の上方で排熱回収ボイラ４を支持するための少なくとも１つの支持部材を備えていてもよい。この場合、支持部材は、例えばエンクロージャ３と排熱回収ボイラ４との両方に連結されるように設けることができる。
【符号の説明】
【００３７】
２    ガスタービンエンジン
３    エンクロージャ
４    排熱回収ボイラ
９    発電機
【図１】
2020020319.tif 000003
【図２】
2020020319.tif 000004