(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台のガスタービンと、
複数台の前記ガスタービンの台数に応じて設けられ、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、
前記各ガスタービンからの前記排ガスを前記各排熱回収ボイラへ向けて案内する複数のダクトと、
複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えるコンバインドサイクルプラントの改造方法において、
複数台の前記ガスタービン及び複数の前記ダクトを取り外す撤去工程と、
複数台の前記ガスタービンに代えて、複数台の前記ガスタービンよりも効率が高く少ない台数となる新たなガスタービンを設置するガスタービン設置工程と、
複数の前記ダクトに代えて、前記新たなガスタービンからの前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに分配して案内する分配ダクトを設置する分配ダクト設置工程と、を備えることを特徴とするコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項２】
前記ガスタービン設置工程は、前記撤去工程後に行われ、
前記ガスタービン設置工程では、前記撤去工程により取り外された前記ガスタービンの跡地に、前記新たなガスタービンが設置されることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項３】
前記ガスタービン設置工程は、前記撤去工程前に行われ、
前記ガスタービン設置工程では、空地に前記新たなガスタービンが設置されることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項４】
前記各排熱回収ボイラは、鉛直方向の下方側から上方側へ向かって前記排ガスが流通する縦型の排熱回収ボイラとなっており、
前記分配ダクト設置工程では、前記排熱回収ボイラに対して、改造前の複数の前記ダクトが接続される改造前接続位置と、改造後の前記分配ダクトが接続される改造後接続位置とが異なる位置となっていることを特徴とする請求項３に記載のコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項５】
前記撤去工程では、複数台の前記排熱回収ボイラをさらに取り外しており、
複数台の前記排熱回収ボイラに代えて、前記新たなガスタービンの台数に応じて設けられる新たな排熱回収ボイラを設置する排熱回収ボイラ設置工程と、
前記分配ダクト設置工程に代えて、前記新たなガスタービンからの前記排ガスを、前記新たな排熱回収ボイラに案内するダクトを設置するダクト設置工程と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項６】
前記分配ダクト設置工程で設置される前記分配ダクトには、前記新たなガスタービンから排出される前記排ガスを冷却する冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項７】
前記コンバインドサイクルプラントは、前記ガスタービンの回転軸と前記蒸気タービンの回転軸とが別体となる多軸型のコンバインドサイクルプラントであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項８】
複数台のガスタービンと、
複数台の前記ガスタービンの台数に応じて設けられ、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、
前記各ガスタービンからの前記排ガスを前記各排熱回収ボイラへ向けて案内する複数のダクトと、
複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えるコンバインドサイクルプラントの改造方法において、
少なくとも１台以上の前記ガスタービンを残して、１台以上の前記ガスタービン及び複数の前記ダクトを取り外す撤去工程と、
取り外される前記ガスタービンに代えて、取り外される前記ガスタービンよりも効率が高い新たなガスタービンを設置するガスタービン設置工程と、
複数の前記ダクトに代えて、残した前記ガスタービンからの前記排ガスと、前記新たなガスタービンからの前記排ガスと合流させると共に、合流させた前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに分配して案内する分配ダクトを設置する分配ダクト設置工程と、を備えることを特徴とするコンバインドサイクルプラントの改造方法。
【請求項９】
１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンよりも多い台数であり、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、前記ガスタービンからの前記排ガスが流通する上流側ダクトと、
前記上流側ダクトに連通し、前記上流側ダクトから複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記上流側ダクトを流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、
前記ガスタービンからの前記排ガスを冷却する冷却装置と、を備え、
前記排熱回収ボイラが許容可能な前記排ガスの許容温度及び前記排ガスの許容流量が予め設計されており、
前記冷却装置は、前記排熱回収ボイラに流入する前記排ガスの温度が前記許容温度以下になると共に、前記排熱回収ボイラに流入する前記排ガスの流量が前記許容流量以下になるように前記排ガスを冷却することを特徴とする分配ダクト。
【請求項１０】
前記冷却装置は、内部に外気を供給する送気ファンであることを特徴とする請求項９に記載の分配ダクト。
【請求項１１】
前記送気ファンは、前記排ガスの流通方向と対向する方向に外気を供給することを特徴とする請求項１０に記載の分配ダクト。
【請求項１２】
前記送気ファンは、前記上流側ダクトから複数の前記下流側ダクトに分岐する分岐部から上流側に設けられることを特徴とする請求項１０または１１に記載の分配ダクト。
【請求項１３】
前記送気ファンから供給される外気を、内部において分散させる分散部材を、さらに備えることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の分配ダクト。
【請求項１４】
１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンよりも多い台数であり、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、前記ガスタービンからの前記排ガスが流通する上流側ダクトと、
前記上流側ダクトに連通し、前記上流側ダクトから複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記上流側ダクトを流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、
前記ガスタービンからの前記排ガスを冷却する冷却装置と、を備え、
前記冷却装置は、内部を流通する前記排ガスによって外気を引き込むエジェクタであることを特徴とする分配ダクト。
【請求項１５】
前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトは、前記ガスタービンからの前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに均等となるように分配する形状であることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の分配ダクト。
【請求項１６】
前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトは、前記ガスタービンから排出される前記排ガスの流通方向を中心として、左右対称となる形状であることを特徴とする請求項１５に記載の分配ダクト。
【請求項１７】
複数の前記下流側ダクトは、前記上流側ダクトから前記排熱回収ボイラまでの流路長さが異なる長さとなっており、
前記上流側ダクトから前記流路長さが長い前記下流側ダクトへ前記排ガスが流れ込む流路の流路面積は、前記上流側ダクトから前記流路長さが短い前記下流側ダクトへ前記排ガスが流れ込む流路の流路面積に比して小さくなっていることを特徴とする請求項１５に記載の分配ダクト。
【請求項１８】
前記ガスタービンから複数台の前記排熱回収ボイラに分配する前記排ガスの分配量を調整する可変ダンパを、さらに備えることを特徴とする請求項９から１７のいずれか１項に記載の分配ダクト。
【請求項１９】
前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトの少なくとも一方のダクト内の流路抵抗を調整する流路抵抗部材を、さらに備えることを特徴とする請求項９から１８のいずれか１項に記載の分配ダクト。
【請求項２０】
１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンよりも多い台数であり、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、前記ガスタービンからの前記排ガスが流通する上流側ダクトと、
前記上流側ダクトに連通し、前記上流側ダクトから複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記上流側ダクトを流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、を備え、
前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトは、前記ガスタービンからの前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに均等となるように分配する形状であることを特徴とする分配ダクト。
【請求項２１】
１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンよりも多い台数であり、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、前記ガスタービンからの前記排ガスが流通する上流側ダクトと、
前記上流側ダクトに連通し、前記上流側ダクトから複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記上流側ダクトを流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、
前記ガスタービンから複数台の前記排熱回収ボイラに分配する前記排ガスの分配量を調整する可変ダンパと、を備えることを特徴とする分配ダクト。
【請求項２２】
１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンよりも多い台数であり、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、前記ガスタービンからの前記排ガスが流通する上流側ダクトと、
前記上流側ダクトに連通し、前記上流側ダクトから複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記上流側ダクトを流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、
前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトの少なくとも一方のダクト内の流路抵抗を調整する流路抵抗部材と、を備えることを特徴とする分配ダクト。
【請求項２３】
複数台のガスタービンと、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、複数台の前記ガスタービンからの前記排ガスがそれぞれ流通する複数の上流側ダクトと、
複数の前記上流側ダクトに連通し、複数の前記上流側ダクトを流通する前記排ガスが合流する合流部と、
前記合流部に連通し、前記合流部から複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記合流部を流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、
前記ガスタービンからの前記排ガスを冷却する冷却装置と、を備え、
前記排熱回収ボイラが許容可能な前記排ガスの許容温度及び前記排ガスの許容流量が予め設計されており、
前記冷却装置は、前記排熱回収ボイラに流入する前記排ガスの温度が前記許容温度以下になると共に、前記排熱回収ボイラに流入する前記排ガスの流量が前記許容流量以下になるように前記排ガスを冷却することを特徴とする分配ダクト。
【請求項２４】
複数台のガスタービンと、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、
前記ガスタービン側に接続され、複数台の前記ガスタービンからの前記排ガスがそれぞれ流通する複数の上流側ダクトと、
複数の前記上流側ダクトに連通し、複数の前記上流側ダクトを流通する前記排ガスが合流する合流部と、
前記合流部に連通し、前記合流部から複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記合流部を流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、
前記ガスタービンから複数台の前記排熱回収ボイラに分配する前記排ガスの分配量を調整する可変ダンパと、を備えることを特徴とする分配ダクト。
【請求項２５】
１台以上のガスタービンと、
前記ガスタービンに接続される、請求項９から２２のいずれか１項に記載の分配ダクトと、
前記分配ダクトに接続され、前記ガスタービンよりも多い台数となる複数台の排熱回収ボイラと、
複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えることを特徴とするコンバインドサイクルプラント。
【請求項２６】
効率の異なる複数台のガスタービンと、
複数台の前記ガスタービンに接続される、請求項２３または２４に記載の分配ダクトと、
前記分配ダクトに接続される複数台の排熱回収ボイラと、
複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えることを特徴とするコンバインドサイクルプラント。
【請求項２７】
効率の異なる複数台のガスタービンと、
複数台の前記ガスタービンに接続される分配ダクトと、
前記分配ダクトに接続される複数台の排熱回収ボイラと、
複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備え、
前記分配ダクトは、
前記ガスタービン側に接続され、複数台の前記ガスタービンからの排ガスがそれぞれ流通する複数の上流側ダクトと、
複数の前記上流側ダクトに連通し、複数の前記上流側ダクトを流通する前記排ガスが合流する合流部と、
前記合流部に連通し、前記合流部から複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記合流部を流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、を備えることを特徴とするコンバインドサイクルプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクルプラントの改造方法、分配ダクト及びコンバインドサイクルプラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンバインドサイクルプラントとして、２台のガスタービンユニットと、１台の蒸気タービン設備とを組み合わせて構成された、いわゆる２ｏｎ１の構成となる多軸型コンバインドサイクル発電プラントが知られている（例えば、特許文献１参照）。この多軸型コンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービンユニットは、ガスタービンと、ガスタービンの排熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラとを備えており、１台のガスタービンに対して１台の排熱回収ボイラが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コンバインドサイクルプラントの効率（ＣＣ効率）は、年々向上しており、古いコンバインドサイクルプラントのＣＣ効率は、相対的に低下することから、経済性が低下する。このため、古いコンバインドサイクルプラントは、製品の耐用寿命が残存する場合であっても、稼働率が低下することから、経済的な損失が大きなものとなる。一方で、経済性を高めるために、ＣＣ効率の高い新たなコンバインドサイクルプラントを新設することが考えられるが、新設コストが大きなものとなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、既存の設備を流用して、コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができるコンバインドサイクルプラントの改造方法、分配ダクト及びコンバインドサイクルプラントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンバインドサイクルプラントの改造方法は、複数台のガスタービンと、複数台の前記ガスタービンの台数に応じて設けられ、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、前記各ガスタービンからの前記排ガスを前記各排熱回収ボイラへ向けて案内する複数のダクトと、複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えるコンバインドサイクルプラントの改造方法において、複数台の前記ガスタービン及び複数の前記ダクトを取り外す撤去工程と、複数台の前記ガスタービンに代えて、複数台の前記ガスタービンよりも効率が高く少ない台数となる新たなガスタービンを設置するガスタービン設置工程と、複数の前記ダクトに代えて、前記新たなガスタービンからの前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに分配して案内する分配ダクトを設置する分配ダクト設置工程と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、既存の複数台のガスタービンに代えて、効率のよい新たなガスタービンを設置することで、ＣＣ効率の向上を図ることができる。このとき、新たなガスタービンの台数が、既存のガスタービンの台数よりも少なくなる場合であっても、分配ダクトにより排ガスを分配することで、既存の複数台の排熱回収ボイラへ向けて排ガスを供給することができる。以上から、既存の複数台の排熱回収ボイラ及び既存の蒸気タービンを流用し、また、既存の複数台のガスタービンから新たなガスタービンに取り換えることで、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができる。
【０００８】
また、前記ガスタービン設置工程は、前記撤去工程後に行われ、前記ガスタービン設置工程では、前記撤去工程により取り外された前記ガスタービンの跡地に、前記新たなガスタービンが設置されることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、取り外された既存の複数台のガスタービンの跡地は、ガスタービンの設置に適したスペースであることから、新たなガスタービンを適切に設置することができる。
【００１０】
また、前記ガスタービン設置工程は、前記撤去工程前に行われ、前記ガスタービン設置工程では、空地に前記新たなガスタービンが設置されることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、撤去工程を行うまでは、既存の複数台のガスタービンの運転が可能であることから、プラントの運転を行うことができる。また、撤去工程を開始する前に、ガスタービン設置工程が完了しているため、撤去工程及び分配ダクト設置工程を行うことで、プラントの運転を再開することができるため、改造によるプラントの運転停止期間を短いものとすることができる。
【００１２】
また、前記各排熱回収ボイラは、鉛直方向の下方側から上方側へ向かって前記排ガスが流通する縦型の排熱回収ボイラとなっており、前記分配ダクト設置工程では、前記熱回収ボイラに対して、改造前の複数の前記ダクトが接続される改造前接続位置と、改造後の前記分配ダクトが接続される改造後接続位置とが異なる位置となっていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、縦型の排熱回収ボイラである場合、改造前接続位置とは異なる改造後接続位置に、分配ダクトを接続することができる。このため、分配ダクトの取り回し及び分配ダクトの接続が簡易となるような位置に、改造後接続位置を設定することができる。
【００１４】
また、前記撤去工程では、複数台の前記排熱回収ボイラをさらに取り外しており、複数台の前記排熱回収ボイラに代えて、前記新たなガスタービンの台数に応じて設けられる新たな排熱回収ボイラを設置する排熱回収ボイラ設置工程と、前記分配ダクト設置工程に代えて、前記新たなガスタービンからの前記排ガスを、前記新たな排熱回収ボイラに案内するダクトを設置するダクト設置工程と、をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、既存の複数台の排熱回収ボイラに代えて、効率のよい新たな排熱回収ボイラを設置することで、ＣＣ効率の向上をさらに図ることができる。このとき、新たなガスタービンの台数と、新たな排熱回収ボイラの台数とを同じ台数にできるため、排ガスの分配を行う必要がない。以上から、既存の蒸気タービンを流用し、また、既存の複数台のガスタービンから新たなガスタービンに取り換えると共に、既存の複数台の排熱回収ボイラから新たな排熱回収ボイラに取り換えることで、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上をさらに図ることができる。
【００１６】
また、前記分配ダクト設置工程で設置される前記分配ダクトには、前記新たなガスタービンから排出される前記排ガスを冷却する冷却装置が設けられていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、冷却装置により、新たなガスタービンから排出される排ガスの温度を冷却することができる。つまり、新たなガスタービンは、既設の古いガスタービンに比して効率がよく、効率のよいガスタービンから排出される排ガスの温度は、既存の古いガスタービンに比して高くなる。既存の排熱回収ボイラは、既存の古いガスタービンに基づいて設計されていることから、温度の高い排ガスを受け入れると、既存の排熱回収ボイラは焼損する可能性がある。このため、冷却装置により排ガスを冷却することで、排ガスの熱による既存の排熱回収ボイラの焼損を抑制することができる。なお、冷却装置としては、外気を取り込んで送気する送気ファン、外気を引き込むエジェクタ、ガスクーラー等の熱交換器であってもよく、特に限定されない。
【００１８】
また、前記コンバインドサイクルプラントは、前記ガスタービンの回転軸と前記蒸気タービンの回転軸とが別体となる多軸型のコンバインドサイクルプラントであることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、蒸気タービンを残しつつ、ガスタービンを換装することができる。
【００２０】
本発明の他のコンバインドサイクルプラントの改造方法は、複数台のガスタービンと、複数台の前記ガスタービンの台数に応じて設けられ、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、前記各ガスタービンからの前記排ガスを前記各排熱回収ボイラへ向けて案内する複数のダクトと、複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えるコンバインドサイクルプラントの改造方法において、少なくとも１台以上の前記ガスタービンを残して、１台以上の前記ガスタービン及び複数の前記ダクトを取り外す撤去工程と、取り外される前記ガスタービンに代えて、取り外される前記ガスタービンよりも効率が高い新たなガスタービンを設置するガスタービン設置工程と、複数の前記ダクトに代えて、残した前記ガスタービンからの前記排ガスと、前記新たなガスタービンからの前記排ガスと合流させると共に、合流させた前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに分配して案内する分配ダクトを設置する分配ダクト設置工程と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、少なくとも１台以上の既存のガスタービンを残しつつ、他の既存の１台以上のガスタービンに代えて、効率のよい新たなガスタービンを設置することで、ＣＣ効率の向上を図ることができる。このとき、新たなガスタービンと既存のガスタービンとを併用する場合であっても、分配ダクトにより、排ガスを合流させた後、合流後の排ガスを分配することで、既存の複数台の排熱回収ボイラへ向けて排ガスを供給することができる。また、新たなガスタービンと既存のガスタービンとを併用することにより、既存の複数台の排熱回収ボイラへ向けて供給する排ガスが不足することを抑制できる。このため、既存の複数台の排熱回収ボイラにおいて、改造前と同等の蒸気量を発生させることができ、蒸気タービンの出力低下を抑制することができる。以上から、既存の複数台の排熱回収ボイラ及び既存の蒸気タービンを流用し、また、既存の１台以上のガスタービンから新たなガスタービンに取り換えることで、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができる。つまり、改造前後における蒸気タービンの出力を維持しつつ、新たなガスタービンの出力と既存のガスタービンの出力とを合わせた出力を増大できるため、コンバインドサイクルプラント全体の出力を増加させることができる。
【００２２】
本発明の分配ダクトは、１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンよりも多い台数であり、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、前記ガスタービン側に接続され、前記ガスタービンからの前記排ガスが流通する上流側ダクトと、前記上流側ダクトに連通し、前記上流側ダクトから複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記上流側ダクトを流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、改造等によってガスタービンの台数が、排熱回収ボイラの台数よりも少なくなる場合であっても、ガスタービンからの排ガスを、複数台の排熱回収ボイラへ向けて分配して供給することができる。
【００２４】
また、前記ガスタービンからの前記排ガスを冷却する冷却装置を、さらに備えることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、ガスタービンから排出される排ガスの温度が高い場合、冷却装置により排ガスを冷却することで、排ガスの熱による排熱回収ボイラの焼損を抑制することができる。
【００２６】
また、前記排熱回収ボイラが許容可能な前記排ガスの許容温度及び前記排ガスの許容流量が予め設計されており、前記冷却装置は、前記排熱回収ボイラに流入する前記排ガスの温度が前記許容温度以下になると共に、前記排熱回収ボイラに流入する前記排ガスの流量が前記許容流量以下になるように前記排ガスを冷却することが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、設計上許容される排ガスを排熱回収ボイラに流入させることができるため、排ガスによって排熱回収ボイラに与えられる影響を抑制することができる。
【００２８】
また、前記冷却装置は、内部に外気を供給する送気ファンであることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、排ガスに外気を供給することで、簡単に排ガスの温度を低下させることができる。なお、送気ファンとしては、具体的に、押込送風機（ＦＤＦ：Forced Draft Fan）等がある。
【００３０】
また、前記送気ファンは、前記排ガスの流通方向と対向する方向に外気を供給することが好ましい。
【００３１】
この構成によれば、外気と排ガスとの混合を促すことができるため、排熱回収ボイラに流入する排ガスの熱分布の偏りを抑制することができる。
【００３２】
また、前記送気ファンは、前記上流側ダクトから複数の前記下流側ダクトに分岐する分岐部から上流側に設けられることが好ましい。
【００３３】
この構成によれば、下流側ダクトにおいて、外気と排ガスとを混合させることができるため、外気と排ガスとの混合をより促進することができる。
【００３４】
また、前記送気ファンから供給される外気を、内部において分散させる分散部材を、さらに備えることが好ましい。
【００３５】
この構成によれば、分散部材により外気を分散してダクト内に供給することができるため、外気と排ガスとの混合をより促進することができる。
【００３６】
また、前記冷却装置は、内部を流通する前記排ガスによって外気を引き込むエジェクタであることが好ましい。
【００３７】
この構成によれば、排ガスに外気を供給することで、簡単に排ガスの温度を低下させることができる。
【００３８】
また、前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトは、前記ガスタービンからの前記排ガスを、複数台の前記排熱回収ボイラに均等となるように分配する形状であることが好ましい。
【００３９】
この構成によれば、排ガスを、複数台の排熱回収ボイラに均等となるように分配することができるため、排熱回収ボイラに過剰に排ガスが供給されることを抑制することができる。
【００４０】
また、前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトは、前記ガスタービンから排出される前記排ガスの流通方向を中心として、左右対称となる形状であることが好ましい。
【００４１】
この構成によれば、上流側ダクト及び複数の下流側ダクトを左右対称な形状とすることで、排ガスを、均等となるように簡単に分配することができる。
【００４２】
また、複数の前記下流側ダクトは、前記上流側ダクトから前記排熱回収ボイラまでの流路長さが異なる長さとなっており、前記上流側ダクトから前記流路長さが長い前記下流側ダクトへ前記排ガスが流れ込む流路の流路面積は、前記上流側ダクトから前記流路長さが短い前記下流側ダクトへ前記排ガスが流れ込む流路の流路面積に比して小さくなっていることが好ましい。
【００４３】
この構成によれば、下流側ダクトの流路長さが異なる場合であっても、複数の下流側ダクトを流通する排ガスを、均等となるように分配することができる。
【００４４】
また、前記ガスタービンから複数台の前記排熱回収ボイラに分配する前記排ガスの分配量を調整する可変ダンパを、さらに備えることが好ましい。
【００４５】
この構成によれば、ダクトの形状がいずれの形状であっても、可変ダンパにより排ガスを均等となるように分配することができる。
【００４６】
また、前記上流側ダクト及び複数の前記下流側ダクトの少なくとも一方のダクト内の流路抵抗を調整する流路抵抗部材を、さらに備えることが好ましい。
【００４７】
この構成によれば、流路抵抗部材によりダクト内の排ガスの流れを調整することにより、排ガスの偏流を抑制することができる。
【００４８】
本発明の他の分配ダクトは、複数台のガスタービンと、複数台の前記ガスタービンから排出される排ガスの熱をそれぞれ回収し、回収した熱により蒸気を生成する複数台の排熱回収ボイラと、を接続する分配ダクトであって、前記ガスタービン側に接続され、複数台の前記ガスタービンからの前記排ガスがそれぞれ流通する複数の上流側ダクトと、複数の前記上流側ダクトに連通し、複数の前記上流側ダクトを流通する前記排ガスが合流する合流部と、前記合流部に連通し、前記合流部から複数に分岐して、複数台の前記排熱回収ボイラに接続され、前記合流部を流通する前記排ガスを分配する複数の下流側ダクトと、を備えることを特徴とする。
【００４９】
この構成によれば、改造等によって新たなガスタービンと既存のガスタービンとが混在する場合であっても、新たなガスタービンからの排ガスと、既存のガスタービンからの排ガスとを混在させた後、混在後の排ガスを複数台の排熱回収ボイラへ向けて分配して供給することができる。
【００５０】
本発明のコンバインドサイクルプラントは、１台以上のガスタービンと、前記ガスタービンに接続される、上記の分配ダクトと、前記分配ダクトに接続され、前記ガスタービンよりも多い台数となる複数台の排熱回収ボイラと、複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えることを特徴とする。
【００５１】
この構成によれば、改造等によってガスタービンの台数が、排熱回収ボイラの台数よりも少なくなる場合であっても、ガスタービンからの排ガスを、複数台の排熱回収ボイラへ向けて分配して供給することができる。このとき、ガスタービンとして、効率のよい新たなガスタービンが設置されることで、ＣＣ効率の向上を図ることができる。以上から、既存の複数台の排熱回収ボイラ及び既存の蒸気タービンを流用することができ、また、既存の複数台のガスタービンから新たなガスタービンに取り換えることで、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができる。
【００５２】
本発明の他のコンバインドサイクルプラントは、効率の異なる複数台のガスタービンと、複数台の前記ガスタービンに接続される、上記の分配ダクトと、前記分配ダクトに接続される複数台の排熱回収ボイラと、複数台の前記排熱回収ボイラで生成された蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、を備えることを特徴とする。
【００５３】
この構成によれば、改造等によって新たなガスタービンと既存のガスタービンとが混在する場合であっても、新たなガスタービンからの排ガスと、既存のガスタービンからの排ガスとを混在させた後、混在後の排ガスを複数台の排熱回収ボイラへ向けて分配して供給することができる。このとき、ガスタービンとして、効率のよい新たなガスタービンが設置されると共に、既存のガスタービンと併用することで、既存の複数台の排熱回収ボイラへ向けて供給する排ガスが不足することを抑制できる。このため、既存の複数台の排熱回収ボイラにおいて、改造前と同等の蒸気量を発生させることができ、蒸気タービンの出力低下を抑制することができる。以上から、既存の複数台の排熱回収ボイラ及び既存の蒸気タービンを流用することができ、また、既存の複数台のガスタービンから新たなガスタービンに取り換えることで、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができる。つまり、改造前後における蒸気タービンの出力を維持しつつ、新たなガスタービンとの出力と既存のガスタービンの出力とを合わせた出力を増大できるため、コンバインドサイクルプラント全体の出力を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、実施形態１に係る改造前のＧＴＣＣ発電プラントの配置を示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る改造前のＧＴＣＣ発電プラントの系統を示す説明図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの一例の配置を示す説明図である。
【図４】図４は、図３に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの斜視図である。
【図５】図５は、実施形態１に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【図６】図６は、実施形態２に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの一例の配置を示す説明図である。
【図７】図７は、外気拡散管が設置された部分の分配ダクトを示す説明図である。
【図８】図８は、外気拡散管の断面図である。
【図９】図９は、図６に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの正面図である。
【図１０】図１０は、図６に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの斜視図である。
【図１１】図１１は、実施形態２に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの他の一例の配置を示す説明図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの平面図である。
【図１３】図１３は、実施形態２に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【図１４】図１４は、実施形態３に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【図１５】図１５は、実施形態４に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの一例の配置を示す説明図である。
【図１６】図１６は、図１５に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの斜視図である。
【図１７】図１７は、実施形態４に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００５６】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る改造前のＧＴＣＣ発電プラントの配置を示す説明図である。図２は、実施形態１に係る改造前のＧＴＣＣ発電プラントの系統を示す説明図である。
【００５７】
図１及び図２に示すように、実施形態１に係るコンバインドサイクルプラントの改造方法が適用されるプラントとしては、例えば、多軸型のガスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ：Gas Turbine Combined Cycle）発電プラント（以下、ＧＴＣＣ発電プラントという）である。ここで、図１及び図２に示すＧＴＣＣ発電プラント１００は、改造が行われる前のプラントとなっている。
【００５８】
図１及び図２に示すように、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、複数台（実施形態１では２台）のガスタービン１０と、複数台（実施形態１では２台）の排熱回収ボイラ２０と、１台の蒸気タービン３０と、復水器４０と、給水ポンプ５０と、制御部６０とを備えている。このＧＴＣＣ発電プラント１００は、２台のガスタービン１０と、１台の蒸気タービン３０とを備える、いわゆる２ｏｎ１の構成となっている。また、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、２台のガスタービン１０の回転軸（後述するロータ１４）と、蒸気タービン３０の回転軸（後述するロータ３２）とが別体となる多軸型のコンバインドサイクルとなっている。
【００５９】
２台のガスタービン１０は、図１に示すように隣接して設けられている。各ガスタービン１０は、図２に示すように、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３とを有している。圧縮機１１は、空気導入ラインＬａから空気を取り込んで圧縮し、高温高圧の圧縮空気とする。
【００６０】
燃焼器１２は、圧縮機１１から圧縮空気供給ラインＬｂを経由して供給される圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させる。燃料供給ラインＬｄは、燃焼器１２に接続されている。燃料供給ラインＬｄは、燃焼器１２に燃料を供給する。
【００６１】
タービン１３は、燃焼器１２から燃焼ガス供給ラインＬｃを経由して供給される高温高圧の燃焼ガスによって回転する。タービン１３は、ロータ１４及び駆動軸１５に連結されている。ロータ１４及び駆動軸１５は、タービン１３の回転によって回転する。駆動軸１５は、発電機Ｇ１に接続されている。発電機Ｇ１は、駆動軸１５の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。また、タービン１３は、回転に用いた燃焼ガス（排ガス）を排出する。
【００６２】
２台の排熱回収ボイラ２０は、図１に示すように、隣接して設けられている。２台のガスタービン１０と２台の排熱回収ボイラ２０との間には、２台のダクト１７がそれぞれ平行に設けられている。各ダクト１７には、ガスタービン１０のタービン１３から排出された排ガスが流通する。各ダクト１７は、各ガスタービン１０からの排ガスを各排熱回収ボイラ２０へ向けて案内する。
【００６３】
各排熱回収ボイラ２０は、各ダクト１７から流入する排ガスと熱交換を行い、排ガスの熱を回収して蒸気を生成する。排熱回収ボイラ２０としては、例えば、縦型の排熱回収ボイラ２０が適用されており、縦型の排熱回収ボイラ２０は、鉛直方向の下方側から排ガスが供給され、供給された排ガスが鉛直方向の上方側に向かって流通する。
【００６４】
排熱回収ボイラ２０は、図２に示すように、生成した蒸気を主蒸気ラインＬ１に排出する。排熱回収ボイラ２０は、伝熱管Ｌ０を有する熱交換器であり、伝熱管Ｌ０の内部に熱媒としての給水が流通する。排熱回収ボイラ２０は、伝熱管Ｌ０の内部を流通する給水と、伝熱管Ｌ０の外部を鉛直方向の下方側から上方側に流通する排ガスとの間で熱交換を行うことで、給水を加熱し、蒸気を発生させる。伝熱管Ｌ０は、復水ラインＬ３と主蒸気ラインＬ１とを接続している。また、各排熱回収ボイラ２０は、熱交換が行われた後の排ガスを、排ガスラインＬ４に排出する。排ガスラインＬ４には、煙突２５が接続されている。排ガスラインＬ４に排出された排ガスは、煙突２５から大気に排出される。
【００６５】
蒸気タービン３０は、主蒸気ラインＬ１に接続されている。蒸気タービン３０は、タービン３１及びロータ３２を有している。タービン３１は、排熱回収ボイラ２０から主蒸気ラインＬ１を経由して供給される蒸気によって回転する。ロータ３２は、タービン３１の回転によって回転する。ロータ３２は、発電機Ｇ２に接続されている。発電機Ｇ２は、ロータ３２の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。タービン３１は、回転に用いた蒸気を排出ラインＬ２に排出する。
【００６６】
復水器４０は、排出ラインＬ２に接続されている。復水器４０は、排出ラインＬ２から供給される蒸気中の水分を凝縮して、復水を生成する。復水器４０は、生成した復水を復水ラインＬ３に排出する。復水ラインＬ３は、上記の伝熱管Ｌ０に接続されている。したがって、伝熱管Ｌ０には、復水ラインＬ３から供給される復水（給水）が流通する。
【００６７】
給水ポンプ５０は、復水ラインＬ３に設けられている。給水ポンプ５０は、復水器４０によって凝縮された給水を、排熱回収ボイラ２０の伝熱管Ｌ０へ向けて供給する。
【００６８】
制御部６０は、ＧＴＣＣ発電プラント１００の各部の動作を制御する。なお、詳細は後述するが、制御部６０は、後述する改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００において、分配ダクト７０に設けられる可変ダンパ７３及び送気ファン７４を制御する。
【００６９】
続いて、上記のように構成されたＧＴＣＣ発電プラント１００の動作を説明する。２台のガスタービン１０のそれぞれは、圧縮機１１において空気が圧縮され、燃焼器１２において圧縮空気と燃料とが混合されて燃焼し、燃焼ガスによってタービン１３が回転する。発電機Ｇ１は、タービン１３の回転によって発電を行う。そして、各ガスタービン１０は、タービン１３の回転に用いた燃焼ガスを排ガスとして各ダクト１７に排出する。
【００７０】
排ガスは、ダクト１７を経由して排熱回収ボイラ２０に供給される。排熱回収ボイラ２０は、排ガスの排熱により給水を加熱して、蒸気を生成する。２台の排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気は、主蒸気ラインＬ１にそれぞれ排出され、主蒸気ラインＬ１において合流する。そして、蒸気は、主蒸気ラインＬ１を経由して蒸気タービン３０に供給される。
【００７１】
蒸気タービン３０は、排熱回収ボイラ２０から供給される蒸気によってタービン３１が回転する。発電機Ｇ２は、タービン３１の回転によって発電を行う。蒸気タービン３０は、タービン３１の回転に用いた蒸気を排出し、排出ラインＬ２を経由して復水器４０に供給する。復水器４０は、供給される蒸気中の水分を凝縮して復水を生成し、給水ポンプ５０は、復水ラインＬ３を経由して排熱回収ボイラ２０に復水を供給する。
【００７２】
このように、ガスタービン１０の動作により発電機Ｇ１で発電が行われ、蒸気タービン３０の動作により発電機Ｇ２で発電が行われる。
【００７３】
次に、図３及び図４を参照して、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００について説明する。図３は、実施形態１に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの一例の配置を示す説明図である。図４は、図３に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの斜視図である。
【００７４】
改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図３に示すように、ガスタービン１０ａが１台となっている。具体的に、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、改造前となる既存の２台のガスタービン１０から、改造後となる新たな１台のガスタービン１０ａに換装したものである。また、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、複数のダクト１７に代えて、分配ダクト７０が設けられている。
【００７５】
新たなガスタービン１０ａは、改造前のガスタービン１０に比してガスタービン効率が高い構成となっている。ガスタービン効率の高いガスタービン１０ａは、改造前のガスタービン１０に比して、燃焼ガス温度が高くなり、排ガスの温度も高くなる。また、新たなガスタービン１０ａは、改造前のガスタービン１０に比して、圧縮機１１において取り込む吸気流量が多くなり、また、タービン１３から排出される排ガスの排気流量も多くなる。ガスタービン１０ａは、改造前のガスタービン１０よりも少ない台数となっている。このため、ガスタービン１０ａは、既存の複数台の排熱回収ボイラ２０よりも少ない台数となる。なお、ガスタービン１０ａは、改造前のガスタービン１０に比してガスタービン効率が高い構成となっているが、改造前のガスタービン１０とほぼ同様の構成であるため、説明を省略する。
【００７６】
分配ダクト７０は、図３及び図４に示すように、１台のガスタービン１０ａから排出される排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０に分配して案内する。分配ダクト７０は、図３及び図４に示すように、上流側ダクト７１と、２つの下流側ダクト７２と、可変ダンパ７３と、２つの送気ファン７４と、を備えている。また、分配ダクト７０の２つの下流側ダクト７２には、２つのガス流量計７６と、２つのガス温度計７７とがそれぞれ設けられている。そして、可変ダンパ７３、２つの送気ファン７４、ガス流量計７６及びガス温度計７７は、制御部６０にそれぞれ接続されている。
【００７７】
上流側ダクト７１は、ガスタービン１０ａに接続され、内部においてガスタービン１０ａからの排ガスが流通する。上流側ダクト７１は、角筒状に形成され、２つの下流側ダクト７２へ向けて排ガスを案内する。
【００７８】
２つの下流側ダクト７２は、上流側ダクト７１から２つに分岐して、２台の排熱回収ボイラ２０に接続されている。２つの下流側ダクト７２は、角筒状に形成され、上流側ダクト７１に連通し、上流側ダクト７１からの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて案内する。
【００７９】
図３及び図４に示すように、上流側ダクト７１及び一方の下流側ダクト７２は、ガスタービン１０ａから一方の排熱回収ボイラ２０に向かって真っ直ぐに延びて設けられている。他方の下流側ダクト７２は、上流側ダクト７１と一方の下流側ダクト７２との接続部分から分岐する。他方の下流側ダクト７２は、接続部分から他方の排熱回収ボイラ２０に向かって順に設けられる４つの部位７２ａ〜７２ｄが一体となっている。部位７２ａは、接続部分から鉛直方向の上方側に僅かに延びて形成されている。部位７２ｂは、部位７２ａから上流側ダクト７１が延在する方向に対して直交する方向に延びて形成されている。部位７２ｃは、部位７２ｂから鉛直方向の下方側に僅かに延びて形成されている。部位７２ｄは、部位７２ｃから上流側ダクト７１が延在する方向と平行な方向に延びて形成されている。
【００８０】
可変ダンパ７３は、ガスタービン１０ａから２台の排熱回収ボイラ２０に分配する排ガスの分配量を調整する。可変ダンパ７３は、図３及び図４に示すように、回動軸８１と、回動軸８１を中心に回転する羽根８２と、回動軸８１を回転駆動させる図示しない駆動源とを有している。回動軸８１は、一方の下流側ダクト７２の壁面に沿って設けられ、羽根８２は、回動軸８１を中心に回転させられることで、一方の下流側ダクト７１の流路面積を変化させている。駆動源は、制御部６０に接続されており、制御部６０によって駆動が制御されることで、回転軸８１を中心に羽根８２を回動させる。
【００８１】
２つの送気ファン７４は、２つの下流側ダクト７２にそれぞれ設けられている。各送気ファン７４は、下流側ダクト７２内に外気を供給して、ガスタービン１０ａから排出される排ガスと外気とを混合させることにより、排ガスを冷却している。各送気ファン７４は、例えば、押込送風機（ＦＤＦ：Forced Draft Fan）が適用される。２つの送気ファン７４は、制御部６０に接続されており、その作動が制御部６０によって制御される。
【００８２】
ここで、各排熱回収ボイラ２０には、許容可能な排ガスの許容温度及び排ガスの許容流量が予め設計されている。各送気ファン７４は、制御部６０に制御されることで、各排熱回収ボイラ２０に流入する排ガスの温度が許容温度以下となるように制御される。また、各送気ファン７４は、制御部６０に制御されることで、各排熱回収ボイラ２０に流入する排ガスの流量が許容流量以下となるように制御される。
【００８３】
２つのガス流量計７６は、送気ファン７４の下流側の２つの下流側ダクト７２のそれぞれに設けられる。ガス流量計７６は、排熱回収ボイラ２０に流入する外気が混入した排ガスの流量を計測する。各ガス流量計７６は、制御部６０に接続され、計測した排ガスの流量を制御部６０に出力する。
【００８４】
２つのガス温度計７７は、送気ファン７４の下流側の２つの下流側ダクト７２のそれぞれに設けられる。ガス温度計７７は、排熱回収ボイラ２０に流入する外気が混入した排ガスの温度を計測する。各ガス温度計７７は、制御部６０に接続され、計測した排ガスの温度を制御部６０に出力する。
【００８５】
制御部６０は、２つのガス流量計７６の計測結果に基づいて、可変ダンパ７３を制御する。具体的に、制御部６０は、２つのガス流量計７６により計測した排ガスの流量が、ほぼ同じ流量となるように可変ダンパ７３を制御している。制御部６０は、駆動源を制御することで、回動軸８１を回転させ、羽根８２を回動軸８１を中心に回転させることで、一方の下流側ダクト７２の流路面積を変化させる。そして、制御部６０は、２つのガス流量計７６の計測結果に基づいて、一方の下流側ダクト７２に流入する排ガスの流量と、他方の下方側ダクト７２に流入する排ガスの流量とが同じ流量となるように、駆動源を制御する。このため、均等に分配された排ガスが、２台の排熱回収ボイラ２０に供給されることで、２台の排熱回収ボイラ２０で生成される蒸気がほぼ同じ温度となる。よって、蒸気タービン３０には、２台の排熱回収ボイラ２０から主蒸気ラインＬ１を経由して温度偏差が小さい蒸気が供給される。
【００８６】
また、制御部６０は、２つのガス流量計７６と２つのガス温度計７７の計測結果に基づいて、２つの送気ファン７４をそれぞれ制御する。具体的に、制御部６０は、２つのガス流量計７６により計測した排ガスの流量が許容流量以下となるように、２つの送気ファン７４をそれぞれ制御して、２つの下流側ダクト７２内に供給する外気の供給量を調整する。また、制御部６０は、２つのガス温度計７７により計測した排ガスの温度が許容温度以下となるように、２つの送気ファン７４をそれぞれ制御して、２つの下流側ダクト７２内に供給する外気の供給量を調整する。
【００８７】
次に、図５を参照して、実施形態１に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法について説明する。図５は、実施形態１に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。なお、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図１に示すとおりであり、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図３に示すとおりである。
【００８８】
図５に示すように、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、２台のガスタービン１０と、２台の排熱回収ボイラ２０とが、２つのダクト１７によって接続された状態となっている（ステップＳ１１）。この改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００から、先ず、２台のガスタービン１０と、２つのダクト１７を取り外す（ステップＳ１２：撤去工程）。撤去工程Ｓ１２の実施後、新たなガスタービン１０ａを設置する（ステップＳ１３:ガスタービン設置工程）。ガスタービン設置工程Ｓ１３では、撤去工程Ｓ１２において取り外された改造前のガスタービン１０の跡地に、新たなガスタービン１０ａが設置される。
【００８９】
続いて、新たなガスタービン１０ａの設置後、新たなガスタービン１０ａと、既存の２台の排熱回収ボイラ２０とをそれぞれ接続するように、分配ダクト７０を設置する（ステップＳ１３：分配ダクト設置工程）。分配ダクト設置工程Ｓ１３では、分配ダクト７０の上流側ダクト７１をガスタービン１０ａに接続し、２つの下流側ダクト７２を２台の排熱回収ボイラ２０にそれぞれ接続する。このとき、改造前における排熱回収ボイラ２０とダクト１７との接続位置（改造前接続位置）と、改造後における排熱回収ボイラ２０と下流側ダクト７２との接続位置（改造後接続位置）とは、同じ位置となっている。
【００９０】
このように、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、改造前のガスタービン１０に比べてガスタービン効率の高い新たなガスタービン１０ａが設けられる。このとき、新たなガスタービン１０ａの台数が、排熱回収ボイラ２０の台数より少ない場合であっても、分配ダクト７０を設けることで、新たなガスタービン１０ａから排出される排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０に好適に分配して案内することが可能となる。
【００９１】
以上のように、実施形態１によれば、既存の２台の排熱回収ボイラ２０及び既存の１台の蒸気タービン３０を流用し、また、既存の２台のガスタービン１０から、効率の高い新たなガスタービン１０ａに取り換えればよいため、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができる。
【００９２】
また、実施形態１によれば、取り外された既存の２台のガスタービン１０の跡地は、ガスタービンの設置に適したスペースであることから、新たなガスタービン１０ａを適切に設置することができる。
【００９３】
また、実施形態１によれば、送気ファン７４により、新たなガスタービン１０ａから排出される排ガスの温度を冷却することができる。このため、送気ファン７４により排ガスを冷却することで、排ガスの熱による既存の排熱回収ボイラ２０の焼損を抑制することができる。
【００９４】
また、実施形態１によれば、ＧＴＣＣ発電プラント１００が多軸型のコンバインドサイクルであるため、既存の蒸気タービン３０を残しつつ、既存のガスタービン１０を取り外して、新たなガスタービン１０ａに換装することができる。
【００９５】
また、実施形態１によれば、分配ダクト７０を用いることで、改造によってガスタービン１０ａの台数が、排熱回収ボイラ２０の台数よりも少なくなる場合であっても、ガスタービン１０ａからの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて分配して供給することができる。
【００９６】
また、実施形態１によれば、送気ファン７４により、排ガスを許容温度以下及び許容流量以下にできるため、排ガスによって排熱回収ボイラ２０に与えられる影響を抑制することができる。
【００９７】
また、実施形態１によれば、送気ファン７４を用いて排ガスに外気を供給することで、簡単に排ガスの温度を低下させることができる。
【００９８】
また、実施形態１によれば、可変ダンパ７３により排ガスを均等となるように分配することができるため、各排熱回収ボイラ２０に過剰に排ガスが供給されることを抑制できると共に、２台の排熱回収ボイラ２０で生成される蒸気の温度偏差を小さくすることができる。
【００９９】
なお、実施形態１では、排ガスを冷却する冷却装置として、送気ファン７４を用いたが、送気ファン７４に限定されず、例えば、エジェクタを用いて、ガスタービン１０ａから排出される排ガスを冷却してもよい。また、冷却装置として、ガスクーラー等の熱交換機を適用してもよく、特に限定されない。
【０１００】
また、実施形態１では、ダクト１７と排熱回収ボイラ２０とを接続する改造前接続位置と、分配ダクト７０と排熱回収ボイラ２０とを接続する改造後接続位置とが同じ位置であることから、排熱回収ボイラ２０は、縦型の排熱回収ボイラ２０に限らず、水平方向に排ガスが流通する横型の排熱回収ボイラを適用してもよい。
【０１０１】
なお、排熱回収ボイラ２０内に送気ファン７４を設けることも考えられるが、この場合、外気と排ガスとを好適に混合させることができず、排ガスの熱分布が偏在する可能性があることから、実施形態１のように、分配ダクト７０に送気ファン７４を設けることが好ましい。
【０１０２】
［実施形態２］
次に、図６から図１３を参照して、実施形態２に係るＧＴＣＣ発電プラント１００について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１０３】
図６は、実施形態２に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの一例の配置を示す説明図である。図７は、外気拡散管が設置された部分の分配ダクトを示す説明図である。図８は、外気拡散管の断面図である。図９は、図６に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの正面図である。図１０は、図６に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの斜視図である。図１１は、実施形態２に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの他の一例の配置を示す説明図である。図１２は、図１１に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの平面図である。図１３は、実施形態２に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【０１０４】
実施形態２の改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図６及び図１１に示すように、既存の２台のガスタービン１０に代えて、新たなガスタービン１０ａが１台設けられている。このとき、実施形態１では、新たなガスタービン１０ａを、取り外した既存のガスタービン１０の跡地に設置したが、実施形態２では、新たなガスタービン１０ａを、ＧＴＣＣ発電プラント１００の空地に設置している。
【０１０５】
新たなガスタービン１０ａを設置する場所としては、例えば、図６に示す場所と、図１１に示す場所がある。以下の説明では、先ず、図６に示す場所に新たなガスタービン１０ａを設けた場合について説明する。図６では、新たなガスタービン１０ａは、２台の排熱回収ボイラ２０と並んで設けられ、２台の排熱回収ボイラ２０の一方側（図示左側）に設けられている。なお、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００に設けられる新たなガスタービン１０ａは、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０６】
分配ダクト１１０は、図６から図１０に示すように、上流側ダクト１１１と、２つの下流側ダクト１１２と、送気ファン１１３と、外気拡散管１１４と、を備えている。また、分配ダクト１１０の２つの下流側ダクト１１２には、２つのガス温度計１１７がそれぞれ設けられている。そして、送気ファン１１３及びガス温度計１１７は、制御部６０にそれぞれ接続されている。
【０１０７】
上流側ダクト１１１は、ガスタービン１０ａに接続され、内部においてガスタービン１０ａからの排ガスが流通する。上流側ダクト１１１は、角筒状に形成され、２つの下流側ダクト１１２へ向けて排ガスを案内する。上流側ダクト１１１は、ガスタービン１０ａから２台の排熱回収ボイラ２０に向かって順に設けられる２つの部位１１１ａ，１１１ｂが一体となっている。部位１１１ａは、ガスタービン１０ａから、２台の排熱回収ボイラ２０が並ぶ方向に直交する方向（図６の上下方向）に延びて形成されている。部位１１１ｂは、部位１１１ａから２台の排熱回収ボイラ２０が並ぶ方向に延びて形成されている。なお、後述する外気拡散管１１４は、部位１１１ａと部位１１１ｂとにより形成される屈曲部に設けられる。
【０１０８】
２つの下流側ダクト１１２は、上流側ダクト１１１から２つに分岐して、２台の排熱回収ボイラ２０に接続されている。２つの下流側ダクト１１２は、角筒状に形成され、上流側ダクト１１１に連通し、上流側ダクト１１１からの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて案内する。
【０１０９】
一方の下流側ダクト１１２は、上流側ダクト１１１の下面側に接続されており、上流側ダクト１１１から一方の排熱回収ボイラ２０に向かって延びて設けられ、上流側ダクト１１１の部位１１１ａと平行となっている。
【０１１０】
他方の下流側ダクト１１２は、上流側ダクト１１１から他方の排熱回収ボイラ２０に向かって順に設けられる２つの部位１１２ａ，１１２ｂが一体となっている。部位１１２ａは、上流側ダクト１１１から２台の排熱回収ボイラ２０が並ぶ方向に延びて形成されている。部位１１２ｂは、部位１１２ａの下面側に接続されており、部位１１２ａから他方の排熱回収ボイラ２０に向かって延びて設けられ、上流側ダクト１１１の部位１１１ａ及び一方の下流側ダクト１１２と平行となっている。
【０１１１】
ここで、他方の下流側ダクト１１２の流路長さは、一方の下流側ダクト１１２の流路長さに比して長くなっている。上流側ダクト１１１及び２つの下流側ダクト１１２は、ガスタービン１０ａからの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０に均等となるように分配する形状に形成されている。具体的に、２つの下流側ダクト１１２において、上流側ダクト１１１から流路長さが長い下流側ダクト１１２へ排ガスが流れ込む流路の流路面積は、上流側ダクト１１１から流路長さが短い下流側ダクト１１２へ排ガスが流れ込む流路の流路面積に比して小さくなっている。つまり、上流側ダクト１１１から流路長さが短い下流側ダクト１１２へ排ガスが流れ込む流路の流路面積は、上流側ダクト１１１の部位１１１ｂの下流側における流路面積である。また、上流側ダクト１１１から流路長さが長い下流側ダクト１１２へ排ガスが流れ込む流路の流路面積は、下流側ダクト１１２の部位１１２ａの上流側における流路面積である。ここで、実施形態２では、流路長さが長い他方側の下流側ダクト１１２の部位１１２ａ流路面積を小さくするために、他方側の下流側ダクト１１２の上流側に絞り部１２０が形成されている。このため、部位１１２ａの上流側における流路面積が、部位１１１ｂの下流側における流路面積に比して小さくなっている。
【０１１２】
また、図９に示すように、上流側ダクト１１１と一方の下流側ダクト１１２とにより形成されるコーナ部１２１ａは、排ガスの流通が円滑となるように、曲面に形成されている。同様に、他方の下流側ダクト１１２において、部位１１２ａと部位１１２ｂとにより形成されるコーナ部１２１ｂは、排ガスの流通が円滑となるように、曲面に形成されている。
【０１１３】
送気ファン１１３は、ダクト外に設けられており、上流側ダクト１１１内へ向かって外気を供給して、ガスタービン１０ａから排出される排ガスと外気とを混合させることにより、排ガスを冷却している。送気ファン１１３から供給される外気は、外気拡散管１１４へ向かって供給される。送気ファン１１３は、実施形態１と同様に、制御部６０に接続されている。
【０１１４】
外気拡散管１１４は、上流側ダクト１１１内を流通する排ガスに対して、送気ファン１１３から供給される外気を拡散している。また、外気拡散管１１４は、上流側ダクト１１１の内部における流路抵抗となる部材となっている。つまり、外気拡散管１１４は、外気を拡散する拡散部材として機能すると共に、排ガスの流路抵抗となる流路抵抗部材として機能している。
【０１１５】
外気拡散管１１４は、図７に示すように、上流側ダクト１１１の部位１１１ａと部位１１１ｂとにより形成される屈曲部に、複数本設けられる。複数本の外気拡散管１１４は、排ガスが流通する流通方向に直交する幅方向の両側に二分して設けられている。図７に示す外気拡散管１１４の配置は一例であり、排ガスの流通状態に応じて適宜配置される。
【０１１６】
外気拡散管１１４は、図８に示すように、筒状に形成され、長手方向が鉛直方向となるように上流側ダクト１１１の内壁に取り付けられている。上流側ダクト１１１の内壁には、外気拡散管１１４の両端部を固定するための円環状の突出部１２５がそれぞれ設けられ、この突出部１２５の内側に外気拡散管１１４が挿通される。ここで、外気拡散管１１４は、排ガスの熱による長手方向への熱伸びを考慮して、上流側ダクト１１１の内壁に対して所定の隙間を設けて設置されている。
【０１１７】
この外気拡散管１１４には、外気を噴出する複数の噴出孔１２６が内外に貫通して形成されている。複数の噴出孔１２６は、上流側ダクト１１１内において外気を拡散するように、外気拡散管１１４の長手方向に沿って所定の間隔を空けて設けられている。このとき、図８に示すように、隣接する外気拡散管１１４の一方側に形成される複数の噴出孔１２６と、隣接する外気拡散管１１４の他方側に形成される複数の噴出孔１２６とは、噴射する外気が対向しないように位置ずれして形成されている。つまり、長手方向において、一方の外気拡散管１１４に形成される噴出孔１２６同士の間に、他方の外気拡散管１１４に形成される噴出孔１２６が位置している。
【０１１８】
このような分配ダクト１１０において、ガスタービン１０ａから排ガスが排出されると、排ガスは上流側ダクト１１１を流通する。上流側ダクト１１１を流通する排ガスは、外気拡散管１１４から外気が噴射されることで、排ガスと外気とが混合し、排ガスが冷却される。上流側ダクト１１１を流通した排ガスは、２つの下流側ダクト１１２に向かって流れる。排ガスは、下流側ダクト１１２を流通することで、外気との混合が促進される。一方の下流側ダクト１１２を流通する排ガスは、一方の排熱回収ボイラ２０に流入する。他方の下流側ダクト１１２は、絞り部１２０により一方の下流側ダクト１１２に比して流路面積が小さくなっている。このため、他方の下流側ダクト１１２を流通する排ガスの流量は、一方の下流側ダクト１１２に比して規制されることで、２つの下流側ダクト１１２を流通する排ガスは、均等となるように分配される。
【０１１９】
なお、ガス温度計１１７は、実施形態１と同様に、２つの下流側ダクト１１２に設けられている。また、ガス温度計１１７に基づく制御部６０の送気ファン１１３に係る制御も、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１２０】
次に、図１１に示す場所に新たなガスタービン１０ａを設けた場合について説明する。図１１では、新たなガスタービン１０ａは、２台の排熱回収ボイラ２０を挟んで、既存の２台のガスタービン１０の反対側に設けられ、２台の排熱回収ボイラ２０が並ぶ方向において、２台の排熱回収ボイラ２０の中央に位置するように設けられている。
【０１２１】
分配ダクト１３０は、図１１及び図１２に示すように、上流側ダクト１３１と、２つの下流側ダクト１３２と、送気ファン１３３と、を備えている。また、分配ダクト１３０の２つの下流側ダクト１３２には、２つのガス温度計１３７がそれぞれ設けられている。そして、送気ファン１３３及びガス温度計１３７は、制御部６０にそれぞれ接続されている。
【０１２２】
上流側ダクト１３１は、ガスタービン１０ａに接続され、内部においてガスタービン１０ａからの排ガスが流通する。上流側ダクト１３１は、角筒状に形成され、２つの下流側ダクト１３２へ向けて排ガスを案内する。上流側ダクト１３１は、ガスタービン１０ａから２台の排熱回収ボイラ２０の間に向かって真っ直ぐ延びて形成されている。
【０１２３】
２つの下流側ダクト１３２は、上流側ダクト１３１から２つに分岐して、２台の排熱回収ボイラ２０に接続されている。２つの下流側ダクト１３２は、角筒状に形成され、上流側ダクト１３１に連通し、上流側ダクト１３１からの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて案内する。
【０１２４】
上流側ダクト１３１及び２つの下流側ダクト１３２は、ガスタービン１０ａからの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０に均等となるように分配する形状に形成されている。具体的に、上流側ダクト１３１及び２つの下流側ダクト１３２は、ガスタービン１０ａから排出される排ガスの流通方向を中心として、左右対称となる形状に形成されている。実施形態２では、２つの下流側ダクト１３２は、上流側ダクト１３１から２台の排熱回収ボイラ２０に向かって、排ガスの流通方向に対して傾斜して配置される。このとき、各下流側ダクト１３２の流路面積は、上流側の方が大きく、下流側に向かって小さくなるように形成されている。
【０１２５】
送気ファン１３３は、上流側ダクト１３１から２つの下流側ダクト１３２に分岐する分岐部に設けられている。つまり、送気ファン１３３は、２つの下流側ダクト１３２により形成される隅部に設けられている。この送気ファン１３３は、排ガスの流通方向と対向する方向に外気を供給している。このため、送気ファン１３３から供給された外気と、ガスタービン１０ａから排出された排ガスとが対向することで、外気と排ガスとの混合が促進される。
【０１２６】
なお、ガス温度計１３７は、実施形態１と同様に、２つの下流側ダクト１３２に設けられている。また、ガス温度計１３７に基づく制御部６０の送気ファン１３３に係る制御も、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１２７】
次に、図１３を参照して、実施形態２に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法について説明する。なお、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図１に示すとおりであり、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図６及び図１１に示すとおりである。
【０１２８】
図１３に示すように、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、２台のガスタービン１０と、２台の排熱回収ボイラ２０とが、２つのダクト１７によって接続された状態となっている（ステップＳ２１）。この改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００に対して、先ず、ＧＴＣＣ発電プラント１００の空地に、新たなガスタービン１０ａを設置する（ステップＳ２１:ガスタービン設置工程）。なお、ガスタービン設置工程Ｓ２１の実施中において、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、継続して運転可能な状態となっている。
【０１２９】
ガスタービン設置工程Ｓ２１の実施後、２台のガスタービン１０と、２つのダクト１７を取り外す（ステップＳ２２：撤去工程）。なお、撤去工程Ｓ２２の実施中において、ＧＴＣＣ発電プラント１００は、運転停止状態となっている。続いて、撤去工程Ｓ２２の実施後、新たなガスタービン１０ａと、既存の２台の排熱回収ボイラ２０とをそれぞれ接続するように、分配ダクト１１０，１３０を設置する（ステップＳ２３：分配ダクト設置工程）。分配ダクト設置工程Ｓ２３では、分配ダクト１１０，１３０の上流側ダクト１１１，１３１をガスタービン１０ａに接続し、２つの下流側ダクト１１２，１３２を２台の排熱回収ボイラ２０にそれぞれ接続する。このとき、改造前における排熱回収ボイラ２０とダクト１７との改造前接続位置と、改造後における排熱回収ボイラ２０と下流側ダクト１１１，１３１との改造後接続位置とは、異なる反対側の位置となっている。
【０１３０】
このように、実施形態２においても、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、改造前のガスタービン１０に比べてガスタービン効率の高い新たなガスタービン１０ａが設けられる。このとき、新たなガスタービン１０ａの台数が、排熱回収ボイラ２０の台数より少ない場合であっても、分配ダクト１１０，１３０を設けることで、新たなガスタービン１０ａから排出される排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０に好適に分配して案内することが可能となる。
【０１３１】
以上のように、実施形態２によれば、ガスタービン設置工程Ｓ２１を、撤去工程Ｓ２２前に行うことで、撤去工程Ｓ２２を行うまでは、既存の２台のガスタービン１０の運転が可能であることから、ＧＴＣＣ発電プラント１００の運転を行うことができる。また、撤去工程Ｓ２２を開始する前に、ガスタービン設置工程Ｓ２１が完了しているため、撤去工程Ｓ２２及び分配ダクト設置工程Ｓ２３を行うことで、ＧＴＣＣ発電プラント１００の運転を再開することができるため、改造によるＧＴＣＣ発電プラント１００の運転停止期間を短いものとすることができる。
【０１３２】
また、実施形態２によれば、改造前接続位置とは異なる改造後接続位置に、分配ダクト１１０，１３０を接続することができる。このため、分配ダクト１１０，１３０の取り回し及び分配ダクト１１０，１３０の接続が簡易となるような位置に、改造後接続位置を設定することができる。なお、排熱回収ボイラ２０が縦型の排熱回収ボイラ２０である場合に、改造前接続位置と改造後接続位置とを異ならせることが可能である。
【０１３３】
また、実施形態２によれば、送気ファン１１３，１３３を、上流側ダクト１１１，１３１と２つの下流側ダクト１１２，１３２との分岐部から上流側に設けることで、下流側ダクト１１２，１３２において、外気と排ガスとを混合させることができるため、外気と排ガスとの混合をより促進することができる。
【０１３４】
また、実施形態２によれば、分配ダクト１１０において、送気ファン１１３から供給される外気を、外気拡散管１１４により拡散して、上流ダクト１１１内に供給することができるため、外気と排ガスとの混合をより促進することができる。
【０１３５】
また、実施形態２によれば、分配ダクト１１０において、絞り部１２０を設けることにより、下流側ダクト１１２の流路長さが異なる場合であっても、２つの下流側ダクト１１２を流通する排ガスを、均等となるように分配することができる。
【０１３６】
また、実施形態２によれば、分配ダクト１１０において、外気拡散管１１４を設けることで、上流側ダクト１１１内の排ガスの流れを調整することにより、排ガスの偏流を抑制することができる。
【０１３７】
また、実施形態２によれば、分配ダクト１３０において、排ガスと外気とを対向して供給することにより、外気と排ガスとの混合を促すことができるため、排熱回収ボイラ２０に流入する排ガスの熱分布の偏りを抑制することができる。
【０１３８】
また、実施形態２によれば、分配ダクト１３０において、上流側ダクト１３１及び２つの下流側ダクト１３２を左右対称な形状とすることで、２つの下流側ダクト１３２を流通する排ガスを、均等となるように分配することができる。
【０１３９】
［実施形態３］
次に、図１４を参照して、実施形態３に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１４は、実施形態３に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【０１４０】
実施形態３のＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法は、既存のガスタービン１０ａだけでなく、既存の排熱回収ボイラ２０を新たな排熱回収ボイラ２０ａに換装している。
【０１４１】
新たな排熱回収ボイラ２０ａは、改造前の排熱回収ボイラ２０に比して蒸気を発生させる効率が高い構成となっている。なお、新たな排熱回収ボイラ２０ａは、新たなガスタービン１０ａに基づいて設計されているため、新たなガスタービン１０ａから排出される排ガスを受け入れ可能な構成となっている。
【０１４２】
次に、図１４を参照して、実施形態３に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法について説明する。なお、実施形態３の改造方法は、実施形態１の改造方法に基づいて説明する。
【０１４３】
図１４に示すように、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、２台のガスタービン１０と、２台の排熱回収ボイラ２０とが、２つのダクト１７によって接続された状態となっている（ステップＳ３１）。この改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００から、先ず、２台のガスタービン１０と、２つのダクト１７と、２台の排熱回収ボイラ２０とを取り外す（ステップＳ３２：撤去工程）。撤去工程Ｓ３２の実施後、新たなガスタービン１０ａを設置する（ステップＳ３３:ガスタービン設置工程）。ガスタービン設置工程Ｓ３３では、撤去工程Ｓ３２において取り外された改造前のガスタービン１０の跡地に、新たなガスタービン１０ａが設置される。
【０１４４】
また、撤去工程Ｓ３２の実施後、新たな排熱回収ボイラ２０ａを設置する（ステップＳ３３: 排熱回収ボイラ設置工程）。排熱回収ボイラ設置工程Ｓ３３でも、撤去工程Ｓ３２において取り外された改造前の排熱回収ボイラ２０の跡地に、新たな排熱回収ボイラ２０ａが設置される。
【０１４５】
続いて、新たなガスタービン１０ａ及び新たな排熱回収ボイラ２０ａの設置後、新たなガスタービン１０ａと、新たな排熱回収ボイラ２０ａとをそれぞれ接続するように、ダクト１４０を設置する（ステップＳ３３：ダクト設置工程）。なお、ダクト設置工程Ｓ３３では、１台のガスタービン１０ａからの排ガスを、１台の排熱回収ボイラ２０ａに案内するために接続されるダクト１４０であり、改造前に用いられるダクト１７とほぼ同様である。
【０１４６】
以上のように、実施形態３によれば、既存の２台の排熱回収ボイラ２０に代えて、効率のよい新たな排熱回収ボイラ２０ａを設置することで、ＣＣ効率の向上をさらに図ることができる。このとき、新たなガスタービン１０ａの台数と、新たな排熱回収ボイラ２０ａの台数とを同じ台数にできるため、排ガスの分配を行う必要がない。以上から、既存の蒸気タービン３０を流用し、また、既存の２台のガスタービン１０から新たなガスタービン１０ａに取り換えると共に、既存の２台の排熱回収ボイラ２０から新たな排熱回収ボイラ２０ａに取り換えればよいため、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上をさらに図ることができる。
【０１４７】
［実施形態４］
次に、図１５から図１７を参照して、実施形態４に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法について説明する。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図１５は、実施形態４に係る改造後のＧＴＣＣ発電プラントの一例の配置を示す説明図である。図１６は、図１５に示すＧＴＣＣ発電プラントの分配ダクトの斜視図である。図１７は、実施形態４に係るＧＴＣＣ発電プラントの改造方法を示す説明図である。
【０１４８】
実施形態１では、既存の２台のガスタービン１０に代えて、新たな１台のガスタービン１０ａを設置したが、実施形態４では、既存の２台のガスタービン１０のうち、既存の１台のガスタービン１０に代えて、新たな１台のガスタービン１０ａを設置している。つまり、実施形態４の改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、図１５に示すように、１台の既存のガスタービン１０と、１台の新たなガスタービン１０ａとが設けられている。また、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、複数のダクト１７に代えて、分配ダクト１５０が設けられている。なお、改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００に設けられる新たなガスタービン１０ａは、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１４９】
分配ダクト１５０は、図１５及び図１６に示すように、２つの上流側ダクト１５１と、合流部１５２と、２つの下流側ダクト１５３と、可変ダンパ７３と、２つの送気ファン７４と、を備えている。また、分配ダクト１５０の２つの下流側ダクト１５３には、２つのガス流量計７６と、２つのガス温度計７７とがそれぞれ設けられている。そして、可変ダンパ７３、２つの送気ファン７４、ガス流量計７６及びガス温度計７７は、制御部６０にそれぞれ接続されている。なお、可変ダンパ７３、２つの送気ファン７４、２つのガス流量計７６、２つのガス温度計７７は、実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１５０】
２つの上流側ダクト１５１は、一方の上流側ダクト１５１が新たなガスタービン１０ａに接続され、内部においてガスタービン１０ａからの排ガスが流通し、他方の上流側ダクト１５１が既存のガスタービン１０に接続され、内部においてガスタービン１０からの排ガスが流通する。２つの上流側ダクト１５１は、角筒状に形成され、合流部１５２へ向けて排ガスを案内する。
【０１５１】
合流部１５２は、角筒状に形成され、ガスタービン１０ａからの排ガスとガスタービン１０からの排ガスとが混在して流通し、２つの下流側ダクト１５３へ向けて排ガスを案内する。
【０１５２】
２つの下流側ダクト１５３は、合流部１５２から２つに分岐して、２台の排熱回収ボイラ２０に接続されている。２つの下流側ダクト１５３は、角筒状に形成され、合流部１５２に連通し、合流部１５２からの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて案内する。
【０１５３】
なお、可変ダンパ７３は、合流部１５２に設けられ、合流部１５２から２台の排熱回収ボイラ２０に分配する排ガスの分配量を調整する。
【０１５４】
図１５及び図１６に示すように、一方の上流側ダクト１５１、合流部１５２及び一方の下流側ダクト１５３は、ガスタービン１０ａから一方の排熱回収ボイラ２０に向かって真っ直ぐに延びて設けられている。他方の上流側ダクト１５１は、一方の上流側ダクト１５１に向かって合流するように接続される。他方の下流側ダクト１５３は、合流部１５２と一方の下流側ダクト１５３との接続部分から分岐する。なお、他方の下流側ダクト１５３は、実施形態１の他方の下流側ダクト７２と同様であるため、説明を省略する。
【０１５５】
このような改造後のＧＴＣＣ発電プラント１００は、新たなガスタービン１０ａをメインとして運転し、既存のガスタービン１０をサブとして運転する。具体的に、２台の排熱回収ボイラ２０には、許容可能な排ガスの許容流量が予め設計されていることから、新たなガスタービン１０ａを運転することで排出される排ガスが２台の排熱回収ボイラ２０の許容流量に達しない場合、既存のガスタービン１０を運転する。つまり、既存のガスタービン１０は、新たなガスタービン１０ａから排出される排ガスの流量が、２台の排熱回収ボイラ２０の許容流量に対して不足する場合に運転される。このとき、既存のガスタービン１０は、例えば、圧縮機１１において取り込む空気の流量を調整するＩＧＶ（入口案内翼）の開度を最小とする。なお、既存のガスタービン１０は、不足分の排ガスを供給可能であれば、ＩＧＶの開度はいずれの開度であってもよい。
【０１５６】
次に、図１７を参照して、実施形態４に係るＧＴＣＣ発電プラント１００の改造方法について説明する。なお、実施形態４の改造方法は、実施形態１の改造方法に基づいて説明する。
【０１５７】
図１７に示すように、改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００は、２台のガスタービン１０と、２台の排熱回収ボイラ２０とが、２つのダクト１７によって接続された状態となっている（ステップＳ４１）。この改造前のＧＴＣＣ発電プラント１００から、先ず、１台のガスタービン１０と、２つのダクト１７とを取り外す（ステップＳ４２：撤去工程）。撤去工程Ｓ４２の実施後、新たなガスタービン１０ａを設置する（ステップＳ４３:ガスタービン設置工程）。
【０１５８】
続いて、新たなガスタービン１０ａの設置後、新たなガスタービン１０ａ及び既存のガスタービン１０と、既存の２台の排熱回収ボイラ２０とをそれぞれ接続するように、分配ダクト１５０を設置する（ステップＳ４３：ダクト設置工程）。
【０１５９】
以上のように、実施形態４によれば、１台の既存のガスタービン１０を残しつつ、他の既存の１台のガスタービン１０に代えて、効率のよい新たなガスタービン１０ａを設置することで、ＣＣ効率の向上を図ることができる。このとき、新たなガスタービン１０ａと既存のガスタービン１０とを併用する場合であっても、分配ダクト１５０により、排ガスを合流させた後、合流後の排ガスを分配することで、既存の２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて排ガスを供給することができる。また、新たなガスタービン１０ａと既存のガスタービン１０とを併用することにより、既存の２台の排熱回収ボイラ２０へ向けて供給する排ガスの流量が不足することを抑制できる。このため、既存の２台の排熱回収ボイラ２０において、改造前と同等の蒸気量を発生させることができ、蒸気タービン３０の出力低下を抑制することができる。以上から、既存の２台の排熱回収ボイラ２０及び既存の蒸気タービン３０を流用し、また、既存の１台のガスタービン１０から新たなガスタービン１０ａに取り換えることで、改造コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができる。つまり、改造前後における蒸気タービン３０の出力を維持しつつ、新たなガスタービン１０ａの出力と既存のガスタービン１０の出力とを合わせた出力を増大できるため、ＧＴＣＣ発電プラント１００全体の出力を増加させることができる。
【符号の説明】
【０１６０】
Ｇ１，Ｇ２  発電機
Ｌａ  空気導入ライン
Ｌｂ  圧縮空気供給ライン
Ｌｃ  燃焼ガス供給ライン
Ｌｄ  燃料供給ライン
Ｌ０  伝熱管
Ｌ１  主蒸気ライン
Ｌ２  排出ライン
Ｌ３  復水ライン
Ｌ４  排ガスライン
１０  ガスタービン
１１  圧縮機
１２  燃焼器
１３，３１  タービン
１４，３２  ロータ
１５  駆動軸
１７，１４０  ダクト
２０  排熱回収ボイラ
３０  蒸気タービン
４０  復水器
５０  給水ポンプ
６０  制御部
７０，１１０，１３０，１５０  分配ダクト
７１，１１１，１３１，１５１  上流側ダクト
７２，１１２，１３２，１５３  下流側ダクト
７３  可変ダンパ
７４，１１３，１３３  送気ファン
７６  ガス流量計
７７，１１７，１３７  ガス温度計
８１  回動軸
８２  羽根
１００  ＧＴＣＣ発電プラント
１１４  外気拡散管
１２０  絞り部
１２５  突出部
１２６  噴出孔
１５２  合流部
【要約】
【課題】既存の設備を流用して、コストの増大を抑制しつつ、ＣＣ効率の向上を図ることができるコンバインドサイクルプラントの改造方法等を提供する。
【解決手段】２台のガスタービン１０及び２つのダクト１７を取り外す撤去工程Ｓ１２と、２台のガスタービン１０に代えて、２台のガスタービン１０よりも効率が高く少ない台数となる１台の新たなガスタービン１０ａを設置するガスタービン設置工程Ｓ１３と、複数のダクト１７に代えて、新たなガスタービン１０ａからの排ガスを、２台の排熱回収ボイラ２０に分配して案内する分配ダクト７０を設置する分配ダクト設置工程Ｓ１３と、を備える。
【選択図】図５【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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