(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン冷却部をその上流と下流で閉塞してガスタービンを起動し、同ガスタービン冷却部が冷却を不要とするレベルの低負荷で一定時間ホールド運転し、排熱回収ボイラから一定の自缶蒸気が発生するレベルに達したら前記閉塞を開放して排熱回収ボイラの高圧過熱器から高圧タービンをバイパスした蒸気を前記ガスタービン冷却部に供給し、排熱回収ボイラの出力が定格に達したら前記バイパスを閉じて高圧タービン排気を供給して定常運転に切り換えるようにしたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントにおける冷却蒸気供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、プラントの起動から定常運転に至る過程でのガスタービン冷却部へ冷却蒸気を供給する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組み合わせた発電システムであり、熱エネルギーの高温域をガスタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそれぞれ分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収し、利用するようにしたものであり、近年特に脚光を浴びている発電システムである。
【０００３】
このようなコンバインドサイクル発電プラントにおいては、ガスタービンの冷却手法が技術開発の一つの大きなテーマであり、特に点検工事等の後のプラント立ち上げ時、毎週運転を停止するＷＳＳ，毎日運転を停止するＤＳＳ等におけるプラント停止後の再起動については、より効果的なものを求めて試行錯誤が重ねられている状況にある。
【０００４】
冷却方式が圧縮空気を使用した空気冷却方式であった旧来の運転の場合では、ガスタービンを起動すると圧縮機の主流または抽気が自動的に冷却空気として供給されるために、格別の手当をしなくても燃焼器または翼部の冷却が開始され、格別問題なく安全な稼働状態に入ることができた。
【０００５】
しかし、プラントの熱効率の向上が求められ、冷却媒体として前記圧縮空気の使用から冷却蒸気を用いることが検討されるようになった昨今では、プラント再起動に際してのガスタービンの冷却技術は、未だ確立したものがなく、試行錯誤が更に深まった状況にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような燃焼器または翼部を冷却する従来の蒸気冷却式ガスタービンでは、ガスタービンが起動しても排熱回収ボイラからの自缶蒸気の発生は遅れざるを得ないため、これが定常状態に到達するまでの間、冷却蒸気通路の暖気等を含めて種々の問題を残している。
【０００７】
本発明はこの様な従来のものにおける問題点を解消し、プラント停止後の再起動をより早く、そして的確かつ安全におこなうようにしたコンバインドサイクル発電プラントにおける冷却蒸気供給方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決するべくなされたもので、ガスタービン冷却部をその上流と下流で閉塞してガスタービンを起動し、同ガスタービン冷却部が冷却を不要とするレベルの低負荷で一定時間ホールド運転し、排熱回収ボイラから一定の自缶蒸気が発生するレベルに達したら前記閉塞を開放して排熱回収ボイラの高圧過熱器から高圧タービンをバイパスした蒸気を前記ガスタービン冷却部に供給し、排熱回収ボイラの出力が定格に達したら前記バイパスを閉じて高圧タービン排気を供給して定常運転に切り換えるようにしたコンバインドサイクル発電プラントにおける冷却蒸気供給方法を提供するものである。
【０００９】
即ち、ＷＳＳ，またはＤＳＳ等の操業手順に従ってプラントを立ち上げるに際しては、まずガスタービン冷却部をその上流と下流位置で、例えば締切弁等により閉塞してガスタービンを起動し、このガスタービン冷却部が冷却を必要としないレベルの例えば無負荷から２０％負荷程度の低負荷にホールドして排熱回収ボイラからの自缶蒸気の発生まで維持し、この自缶蒸気状態が例えば２０  ａｔａ程度の所定状態になったら前記締切弁等をひらいてこの経路の閉塞を開放すると共にガスタービン冷却部に高圧タービンをバイパスした高圧過熱蒸気を供給して同ガスタービン冷却部の蒸気冷却を開始し、更にガスタービンが昇速し、かつ排熱回収ボイラも高温化して所謂定格状態の例えば４０  ａｔａに達したら前記バイパスの通路を閉じて前記ガスタービン冷却部に高圧タービンから高圧排気を供給して冷却を行う定常運転に入るようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１に基づいて説明する。図はコンバインドサイクル発電プラントを構成するガスタービン、蒸気タービン及び排熱回収ボイラの３者の相対的な配列関係を概略的に示すものである。
【００１１】
１０はガスタービンで、同ガスタービン１０へ作動ガスを供給する燃焼器１１、及び圧縮空気を供給する空気圧縮機１２等と対になって設けられており、同ガスタービン１０内には動翼を中心とした高温冷却部１０ａと、静翼を中心とした高温冷却部１０ｂが、そして燃焼器１１内にはその壁面を対象として形成された高温冷却部１１ａがそれぞれ設けられている。
【００１２】
２０は高圧タービンで、図示省略の中圧タービンまたは低圧タービン等と対になってコンバインドサイクルのボトミングサイクルとしての蒸気タービン部分を構成するが、ここでは同高圧タービン２０のみを代表として示している。
【００１３】
２１はバイパス経路で、後述する排熱回収ボイラ３０からの蒸気を前記高圧タービン２０をバイパスして、前記ガスタービン１０および燃焼器１１の高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａへ供給する経路を形成している。
【００１４】
２２は高圧排気経路、２３は回収経路で、高圧排気経路２２は前記高圧タービン２０の高圧排気を前記ガスタービン１０および燃焼器１１の高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａへ供給する経路へ連通し、また、前記回収経路２３は各高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａで高温化した冷却蒸気の熱エネルギを後述の排熱回収ボイラ３０へ回収する経路を形成している。
【００１５】
３０は排熱回収ボイラで、一般的には、低圧、中圧および高圧の３圧形式であるが、ここでは説明の都合上高圧過熱器３１と再熱器３２を代表として示し、他の詳細は省略している。３３は高圧蒸気経路で、図示省略の高圧蒸発器（ＨＰＥＶ）から高圧蒸気を前記高圧過熱器３１へ供給する。また３４は再熱蒸気経路で、前記再熱器３２で調整した蒸気を図示省略の中圧タービンへ供給する経路を形成するものである。
【００１６】
なお、ここに示した図面は、基本概念を示しているので、例えば排気経路１５と回収経路２３の様に、図面上では一本線で記載されているが、これは途中に適宜締切り弁が配設されており、同一線上の表示であっても流れ方向はそれぞれ所期の作動方向に向いており、排気経路１５は左側に向いて復水器２５へ通じ、回収経路２３は右側に向いて排熱回収ボイラ３０に連通するようになっているものである。
【００１７】
更に図中にＡで区画したガスタービン１０、燃焼器１１を包含する部位では、高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａそれぞれの上流と下流に締切弁を配設しており、各流路を開閉可能にしているが図中では省略している。
【００１８】
本実施の形態は前記のように形成されており、その作動状況を説明すると次のようになる。即ち発電プラントは週に一度運転を停止してまた再起動するＷＳＳまた毎日運転を停止して翌日再起動するＤＳＳ、そして定期点検作業の完了後というようにいわゆるプラントの立ち上げにを行うことがしばしばある。
【００１９】
このプラントの立ち上げに際しては、前記Ａ部においてガスタービン１０および燃焼器１１の高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａの上流と下流の締切弁を閉止し、この流路を閉塞してガスタービンを起動する。
【００２０】
この状態でガスタービンを昇速し、前記高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａが冷却を必要としないレベルの負荷である無負荷から２０％負荷程度の低負荷にホールドして運転を継続し、排熱回収ボイラ３０からの自缶蒸気の発生まで維持する。
【００２１】
排熱回収ボイラ３０の自缶蒸気状態が２０  ａｔａ程度になったら前記締切弁をひらいてこの経路の閉塞を開放すると共に高圧過熱器３１からバイパス経路２１を経て同高圧過熱器３１の蒸気をガスタービン１０および燃焼器１１の高温冷却部１０ａ、１０ｂ及び１１ａへ供給する。これによりでガスタービン１０および燃焼器１１の冷却が開始され、ガスタービン１０および燃焼器１１の各高温冷却部１０ａ、１０ｂ、１１ａを通過した冷却蒸気は回収経路２３を経て再熱器３２へ流れる。
【００２２】
そしてガスタービン１０を更に定格に向けて昇速し、高圧過熱器３１の出口圧力が４０  ａｔａに達した時に定格到達を確認し、前記バイパス経路２１を閉止し、排熱回収ボイラ３０の高圧過熱器３１から高圧の過熱蒸気を過熱蒸気経路２４を経て高圧タービン２０へ供給し定格運転に切り換える。従って、この段階からガスタービンの冷却部、即ち、ガスタービン１０及び燃焼器１１の各高温冷却部１０ａ、１０ｂ、１１ａに対して前記高圧タービン２０の高圧排気が高圧排気経路２２から供給され、ガスタービン冷却部が冷却される一方、冷却蒸気はこの冷却部で加熱されて熱エネルギをもらい受け、回収経路２３、再熱器３２、更に再熱蒸気経路３４から図示省略の中圧タービンと至り、熱エネルギを回収されることになる。
【００２３】
この様に本実施の形態によれば、ガスタービンの起動に際して、ガスタービン１０及び燃焼器１１の各高温冷却部１０ａ、１０ｂ、１１ａの冷却蒸気流路を閉塞してガスタービンを起動し、ドレン等の立ち入る余地を与えずガスタービン冷却部が冷却を必要としないレベルの低負荷にホールドして暖機運転し、排熱回収ボイラ３０からの自缶蒸気が発生して且つ蒸気状態が所定状態になったらガスタービン冷却部の蒸気冷却を開始し、最終的に自缶蒸気の定格状態により定常運転に入っていくという手順を踏むことにより、ガスタービン冷却部は徐々に昇温と冷却が行われることになるので、定格運転に近づいて高圧過熱器３１からいわゆる自缶蒸気が入ってきても、熱衝撃が発生することもなく、平静に対応でき安全性の高いプラントを構成することができるものである。
【００２４】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、コンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービン冷却部をその上流と下流で閉塞してガスタービンを起動し、次いで同ガスタービン冷却部が冷却を不要とするレベルの低負荷で一定時間ホールド運転を継続し、排熱回収ボイラから一定の自缶蒸気が発生するレベルに達したら前記閉塞を開放して排熱回収ボイラの高圧過熱器から高圧タービンをバイパスした蒸気を前記ガスタービン冷却部に供給し、更に進んで排熱回収ボイラの出力が定格に達したら前記バイパスを閉じて高圧タービン排気を供給するように切り換えて定常運転に入るという手順を踏んでいるので、前記ガスタービン冷却部は昇温と冷却がバランスを保ちながら段階を踏んで徐々に進行することになり、冷却部に対して不具合な熱衝撃が発生するおそれもなく安全にして安定した起動が行われ、かつ安定した定常運転へと引き継がれるものであって、この種コンバインドサイクル発電プラントの信頼性を一段と向上することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係わるコンバインドサイクル発電プラントの要部を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
１０      ガスタービン
１０ａ    高温冷却部
１０ｂ    高温冷却部
１１      燃焼器
１１ａ    高温冷却部
１２      空気圧縮機
１５      排気経路
２０      高圧タービン
２１      バイパス経路
２２      高圧排気経路
２３      回収経路
２４      過熱蒸気経路
２５      復水器
３０      排熱回収ボイラ
３１      高圧過熱器
３２      再熱器
３３      高圧蒸気経路
３４      再熱蒸気経路
【図１】
0003553314.tif 000002