(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを燃焼空気として蒸気を発生させるボイラと、前記ガスタービンと前記ボイラを連結し、前記排ガスを通気させる煙風道と、該煙風道の途中から分岐して前記排ガスを大気へ放出するバイパススタックと、前記煙風道のバイパススタック下流側に設けられ、前記煙風道中に大気を導入する押込通風器と、前記分岐部に設けられ、前記ガスタービンの通常運転時にはバイパススタックの入口を閉口させて前記排ガスをボイラへ導くように構成された切替ダンパとを備えている排熱回収ガスタービンにおいて、
前記ガスタービンにトリップ検知器を設け、このトリップ検知器の出力信号がない時は所定量の大気が前記排ガスと混合するように前記押込通風器を駆動させ、前記トリップ検知器の出力信号が発生した時は、前記バイパススタックの入口を開口して前記排ガスのボイラへの通気を遮断させると共に、前記所定量よりも多い大気を前記ボイラへ供給するように前記押込通風器を駆動させるように構成したことを特徴とする排熱回収ガスタービン発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は排熱回収ガスタービン発電設備に係り、特にガスタービンの排ガスが有する熱エネルギーの有効利用を図った排熱回収ガスタービン発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン排ガスを大気に放出するバイパススタックと大気（フレッシュエア）を煙風道に送給する押込通風器（ＦＤＦ）を有するガスタービン・ボイラ複合プラントの従来の一例を図３に示す。
【０００３】
ガスタービン排ガスの熱エネルギーをボイラで回収するガスタービン・ボイラ連結運転時には、まずガスタービン１は発電機４を駆動させ、一方、ガスタービン１からの排ガスは、バイパススタックダンパ１０，押込通風器出口ダンパ１１を閉じボイラ入口ダンパ９を開くことによって、煙風道６を経由しボイラ２に供給される。ボイラ２に供給されたガスタービン排ガスは、その残存酸素によって燃料を燃焼させ追焚きすることによって蒸気を発生させ、スチームタービン７に供給している。スチームタービン７は発電機８を駆動し、発電機８は発電する。ところで、上記したガスタービン・ボイラ複合プラントでは、ガスタービントリップ時、ガスタービン始動時等において、ガスタービンとボイラを切離す必要がある。このようなガスタービン・ボイラ切離運転時には、バイパススタックダンパ１０，押込通風器出口ダンパ１１を開きボイラ入口ダンパ９を閉じてガスタービン排ガスをバイパススタック５からバイパスさせ大気に開放し、ガスタービン１を運転する。この時、ボイラ２にはガスタービン排ガスが供給されないため、その排ガスの熱量，酸素量を補うために、押込通風器３によりボイラ燃焼空気を供給すると共に、燃料も増加させ発生蒸気量をガスタービン・ボイラ時と同じにしている。
【０００４】
一般にガスタービンで発電機を駆動しその排熱をボイラで回収する排熱回収ガスタービン発電設備では、ボイラへの熱供給はガスタービン排ガスだけであるので、ボイラで発生させる蒸気量はガスタービン排ガス量に依っている。もしくはボイラでガスタービン排ガスに再び燃料を供給し燃焼させる追焚き方式でも、ボイラでの燃料供給量はガスタービン排ガスの残存酸素で制限されるので、ボイラでの蒸気発生量には限界があった。また、押込通風器を煙風道に設置しているものでも、押込通風器からの大気（フレッシュエア）は、ガスタービン排ガスの供給のないときのバックアップ用として使用していた。
【０００５】
尚、このような排熱回収ガスタービン発電設備に関しては、特開昭64−75803号公報，特開平5−5405 号公報等に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近、自家発電用としてボイラ・スチームタービン発電設備がある生産工場等では、自家発電電力量のアップ，熱効率のアップを図るためにガスタービンを導入するケースがある。従来の技術では、既存ボイラが最大出力を得るために必要とする排ガス量を排出する出力クラスのガスタービンを選択していた。要するに、ガスタービンを新たに導入する場合は、既存ボイラの容量、例えばボイラ定格運転時の所定蒸気量を得るために必要な燃焼空気（排ガス）を排出するガスタービンを選択する必要があるため、工場で新しく自家発電したい電力量より大きい出力クラスのガスタービンを設置しなければならなかった。しかし、そのような場合、電力を売電できない一般の工場では、電力が余剰となってしまうことがある。
【０００７】
即ち、従来ではガスタービンを新たに設置する場合、要求する電力量に見合ったガスタービンを選択することができないため、上述した電力余剰などの不具合が生ずるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、従来の技術では既設ボイラの容量を基にガスタービン出力クラスを選択していたのを、必要とする電力量を基にガスタービンを選択できるような排熱回収ガスタービン発電設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを燃焼空気として蒸気を発生させるボイラと、前記ガスタービンと前記ボイラを連結し、前記排ガスを通気させる煙風道と、該煙風道の途中から分岐して前記排ガスを大気へ放出するバイパススタックと、前記煙風道のバイパススタック下流側に設けられ、前記煙風道中に大気を導入する押込通風器と、前記分岐部に設けられ、前記ガスタービンの通常運転時にはバイパススタックの入口を閉口させて前記排ガスをボイラへ導くように構成された切替ダンパとを備えている排熱回収ガスタービンにおいて、前記ガスタービンにトリップ検知器を設け、このトリップ検知器の出力信号がない時は所定量の大気が前記排ガスと混合するように前記押込通風器を駆動させ、前記トリップ検知器の出力信号が発生した時は、前記バイパススタックの入口を開口して前記排ガスのボイラへの通気を遮断させると共に、前記所定量よりも多い大気を前記ボイラへ供給するように前記押込通風器を駆動させるように構成した排熱回収ガスタービン発電設備により達成される。
【００１２】
【作用】
ガスタービン排ガスと大気（フレッシュエア）を混合してボイラの燃焼用空気を増大させるため、ガスタービンの排ガス量を、ボイラが所定の出力を得るのに必要な燃焼空気量よりも少なくすることができ、ボイラ容量に合わせてガスタービン出力クラスを選択する必要が無くなる。
【００１３】
そして、押込通風器により供給される大気を、ガスタービンの通常運転時においてはボイラが所定の出力を得るのに必要な燃焼空気量とガスタービンの所定出力時に排出する排ガス量との差に実質的に等しいものとすることによって、要求電力量に見合った出力を有するガスタービンを選択した場合でも、ボイラが必要とする燃焼空気量の不足分を押込通風器により補うことができるため、ボイラの容量に関係なく設置するガスタービン出力クラスを自由に設定できると共に、ガスタービンのトリップ時には、押込通風器により供給される大気の量を、ボイラが所定の出力を得るのに必要な燃焼空気量と実質的に等しいものとすることによって、トリップ時でもボイラの出力を通常時の状態に維持できる。
【００１４】
【実施例】
以下、発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示す系統図である。１はガスタービンで、２はボイラである。ガスタービン１とボイラ２の間には煙風道６があり、煙風道６にはバイパススタック５が設置されている。バイパススタック５とボイラ２の間には、押込通風器３が設けてある。また、バイパススタック５と煙風道６の結合部には、１個の切替ダンパ１０がある。切替ダンパ１０には、切替ダンパ駆動用電動機９が設置されている。また、７はスチームタービンで、８は発電機である。
【００１５】
ガスタービン１は供給された燃料を燃焼することで直結された発電機４を駆動し、自家発電用電力を発電する。ガスタービン・ボイラ連結運転時、切替ダンパ１０はボイラ側を開、バイパススタック側を閉とし、ガスタービン１からの排ガスは煙風道６を経由し、ボイラ燃焼空気としてボイラ２に送給される。押込通風器３からの大気（フレッシュエア）も、ガスタービン排ガスと混合され、ボイラ燃焼空気としてボイラ２に送給される。ボイラ２では前記燃焼空気で燃料を燃焼させて蒸気を発生させ、スチームタービンを駆動し、発電機８で発電する。スチームタービン７で仕事した蒸気は、工場に送気される。
【００１６】
この時の大気（フレッシュエア）の量Ｑｏとすると、Ｑｏは、ボイラが最大出力、例えば最大蒸気量（ｔ／ｈ）を得るのに必要な燃焼空気量をＱａ、ガスタービンの定格運転時の排ガス量をＱｂとすれば、
Ｑｏ＝Ｑａ−Ｑｂ                                          …（数１）
にほぼ等しくする。
【００１７】
また、ガスタービン・ボイラ連結運転からガスタービン・ボイラ切離運転に切替える時、制御室で操作者がスイッチを押すことにより電気信号が切替ダンパ駆動用電動機９に電送されダンパ駆動用電動機９が駆動し、図２に示すように切替ダンパ１０をボイラ側を閉、バイパススタック側を開とする。前記操作によって、押込通風器３からの大気（フレッシュエア）の逆流を防止し、且つ、ガスタービン排ガスの出口を確保することができる。さらにガスタービン排ガスの熱量，酸素量を補うために、ガスタービン１にトリップ検知器１２を設け、このトリップ検知器１１の出力信号を受けて押込通風器によりボイラ燃焼空気を増加させると共に、燃料も増加させ発生蒸気を排気再燃時と同じにする。この時の大気（フレッシュエア）の量Ｑｏは、前述のＱａとほぼ等しくする。
【００１８】
ガスタービントリップによりガスタービン・ボイラ連結運転からボイラ単独運転に切替える時には、前述したトリップ検知器１２のトリップ信号が切替ダンパ駆動用電動機９に電送されることによって切替ダンパ駆動用電動機９が駆動し、自動で図２に示すように切替ダンパ８をボイラ側を閉、バイパススタック側を開とする。
【００１９】
逆に、ガスタービン・ボイラ切離運転からガスタービン・ボイラ連結運転に切り替える時、操作者がスイッチを押すことにより電気信号が切替ダンパ駆動用電動機９に電送され切替ダンパ駆動用電動機９が駆動し、図２から図１のように移行し、ボイラ側を開、バイパススタック側を閉とする。
【００２０】
前記実施例は、自家発電設備を示しているが、一般火力発電設備にも使用できる。
【００２１】
この実施例の効果は、以下の通りである。
【００２２】
１．ボイラ容量に関係なく必要とする電力量を基にガスタービン出力クラスを選択できる。
【００２３】
２．バイパススタック側とボイラ入口側のダンパを兼用する切替ダンパを１個設けることによって、２個のダンパを複雑に操作することなく、ガスタービン・ボイラ複合プラントの運転モードの切替(ガスタービン・ボイラの連結・切離)が容易にできる。
【００２４】
３．操作中に両方のダンパが閉じてしまう危険がなく、確実にガスタービン・ボイラの連結・切離ができる。
【００２５】
４．複雑な操作をしなくてよいため、運転モードの切替の不安定な時間を短くできる。
【００２６】
５．ガスタービントリップ時でも、自動でダンパが作動しボイラ燃焼用空気を確保するのでボイラを継続的に運転できる。
【００２７】
６．２個必要であったダンパが１個ですむため、コストを抑えることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ガスタービン・ボイラ複合プラントにおいて、ガスタービンの排ガス量に伴うガスタービンの出力クラスをボイラ容量に依存して選択する必要がないので、自家発電設備においては、過剰に電力を生産することなく、経済性に優れた自家発電設備が実現できる。また煙風道の切替ダンパを１個にすることでガスタービン・ボイラ複合プラントの運転モードの切替（ガスタービン・ボイラの連結・切離）を容易，確実且つ安全に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す系統図であり、ガスタービン・ボイラの連結時を示すものである。
【図２】本発明の一実施例を示す系統図であり、ガスタービン・ボイラ切離運転時もしくはボイラ単独運転時を示すものである。
【図３】従来のバイパススタックと押込通風器を有するガスタービン・ボイラ複合プラントの一例をしめす系統図である。
【符号の説明】
１…ガスタービン、２…ボイラ、３…押込通風器（ＦＤＦ）、４，８…発電機、５…バイパススタック、６…煙風道、７…スチームタービン、９…切替ダンパ駆動用電動機、１０…切替ダンパ、１１…押込通風器出口ダンパ、１２…トリップ検知器。
【図１】
0003646314.tif 000002
【図２】
0003646314.tif 000003
【図３】
0003646314.tif 000004