(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと、少なくとも高圧ドラム及び中圧ドラムを有し、前記ガスタービンの排熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記蒸気により駆動される蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気として前記ガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、
前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、
前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスと、
前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインに設けられ、前記高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段と、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水噴霧手段からの前記冷却水の噴霧を停止する制御手段とを備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
ガスタービンと、少なくとも高圧ドラム及び中圧ドラムを有し、前記ガスタービンの排熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記蒸気により駆動される蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気として前記ガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、
前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、
前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインに設けられ、前記高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段と、
前記バイパスラインに設けられ、前記バイパスラインに流れる高圧蒸気の流量を開度制御によって調整するためのバイパス流量調整弁と、
前記冷却蒸気ラインの配管温度を計測する温度センサと、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記温度センサの計測結果に基づいて、前記バイパス流量調整弁を制御するように構成された制御手段と、を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
前記制御手段は、前記冷却蒸気ラインの配管温度が前記高圧蒸気の飽和温度以上かつ配管設計温度以下となるように前記バイパス流量調整弁を制御することを特徴とする請求項２に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
前記制御手段は、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水噴霧手段からの前記冷却水の噴霧を停止するように構成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項５】
前記バイパスラインに設けられたオリフィスをさらに備え、
前記バイパス流量調整弁は、前記バイパスラインの前記オリフィスよりも下流側に設けられたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項６】
前記冷却蒸気ラインの前記冷却水噴霧手段よりも下流側に設けられ、前記冷却蒸気ラインに溜まったドレンを排出するドレン排出手段をさらに備え、
前記冷却蒸気ラインは、前記ドレン排出手段よりも下流側において、前記高圧蒸気を一旦上方に抜き出して、前記高圧蒸気に含まれるドレンの下流側への持ち越しを防止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項７】
高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気としてガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスとを有するコンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、
前記高圧蒸気を中圧ドラムからの中圧蒸気のバックアップとして用いる場合、前記制御弁を開けるとともに、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインで前記高圧蒸気に前記冷却水を噴霧し、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水の噴霧を停止することを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの制御方法。
【請求項８】
高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気としてガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパス流量調整弁とを有するコンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、
前記高圧蒸気を中圧ドラムからの中圧蒸気のバックアップとして用いる場合、前記制御弁を開けるとともに、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインで前記高圧蒸気に前記冷却水を噴霧し、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却蒸気ラインの配管温度を計測する温度センサの計測結果に基づいて、前記バイパス流量調整弁の開度を制御して前記バイパスラインに流れる高圧蒸気の流量を調整することを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン及び蒸気タービンによって発電機を駆動するコンバインドサイクル発電プラント及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン及び蒸気タービンを組み合わせたプラントであり、高いプラント効率を達成する発電方式として知られている。この発電プラントは、ガスタービンから排出される高温排ガスの排熱を利用して、排熱回収ボイラで蒸気を生成し、この蒸気によって蒸気タービンを駆動するようになっている。
【０００３】
このような発電プラントでは、ガスタービンが極めて高温となるので、動静翼や燃焼器等の高温部位を冷却する必要があった。その冷却方式としては、例えば蒸気を利用した蒸気冷却方式がある。
【０００４】
蒸気冷却方式を採用した発電プラントは、通常、ガスタービンと、高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンからなる蒸気タービンとを備え、主に中圧タービンの中圧蒸気を冷却媒体として用い、ガスタービンを冷却するようになっている。
例えば、特許文献１には、ガスタービンを蒸気で冷却するようにしたコンバインドサイクル発電プラントが開示されている。この発電プラントは、ガスタービンの高温被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、このシステムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させる構成となっている。
【０００５】
こういった蒸気冷却方式では、プラントの起動時に、常温の配管に流れる蒸気が冷却されて凝縮し、ドレンが発生する。これを防ぐために、高圧タービンの高圧蒸気を配管に流してウォーミングを行っている。この高圧蒸気は高温高圧なので、ウォーミングを行う際には、制御弁にて高圧蒸気を減圧するとともに、スプレーで水を噴霧して、高圧蒸気を減温制御していた。また、起動後は、冷却蒸気として用いられる中圧蒸気のバックアップとして常時ウォーミングを行い、必要時に供給できるように待機させていた。これによって、中圧蒸気が不足する場合においても、中圧蒸気に高圧蒸気を混合させて冷却媒体として十分な量を確保していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６３９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、高圧蒸気によって配管のウォーミングを行う場合、配管に流す蒸気は少量でよいため、スプレーの使用流量範囲を逸脱してしまうことがある。そうすると、スプレーの霧化不足からドレンが発生してしまう。また、スプレーによる減温制御は温度制御性が低いことからハンチングや蒸気温度の低下を引き起こすことがある。
一方、ウォーミングに使用された蒸気は高圧蒸気のリークとしてシステムの損失となるので、プラント効率が低下してしまうという問題もあった。特に、スプレーによって減温制御を行う場合、高いエネルギーを保有する高圧蒸気を冷却することになるので、エネルギー損失は大きく、可能な限りウォーミング蒸気を少なくすることが望まれていた。
【０００８】
ここで、特許文献１には、冷却媒体として蒸気を採用し、さらに、補助蒸気系統等から蒸気を供給してウォームアップする構成は開示されているものの、ウォームアップ時に、配管を適切な温度条件に制御するための具体的な構成は何ら開示されていない。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、配管をウォーミングする場合に、プラント効率を高く維持しながら、配管温度を適正な保温温度に保つことができるコンバインドサイクル発電プラント及びその制御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】
【０００９】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンと、少なくとも高圧ドラム及び中圧ドラムを有し、前記ガスタービンの排熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記蒸気により駆動される蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクル発電プラントであって、前記高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気として前記ガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスと、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインに設けられ、前記高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段と、前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水噴霧手段からの前記冷却水の噴霧を停止する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、オリフィスを、冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気が通過するように構成し、冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合に、制御手段によって制御弁を閉じ、冷却水噴霧手段からの冷却水の噴霧を停止するようにしたので、冷却水による減温制御をしなくても配管の保温温度を確保できる。また、これによって、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能で、且つ、冷却水の減温制御により熱量が奪われないことから、プラント効率を高く維持することができる。
【００１１】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンと、少なくとも高圧ドラム及び中圧ドラムを有し、前記ガスタービンの排熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記蒸気により駆動される蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクル発電プラントであって、前記高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気として前記ガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインに設けられ、前記高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段と、前記バイパスラインに設けられ、前記バイパスラインに流れる高圧蒸気の流量を開度制御によって調整するためのバイパス流量調整弁と、前記冷却蒸気ラインの配管温度を計測する温度センサと、前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記温度センサの計測結果に基づいて、前記バイパス流量調整弁を制御するように構成された制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、バイパスラインのオリフィスよりも下流側にバイパス流量調整弁を設け、制御手段によって、冷却蒸気ラインの配管温度に基づいてバイパス流量調整弁を制御するようにしたので、配管のウォーミング時における保温温度を一定に保つことが可能となる。さらに、バイパス流量調整弁を設けたことで、高圧蒸気の微小な流量調整が可能となり、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能である。したがって、プラント効率を高く維持することができる。なお、冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合は、高圧蒸気に冷却水を噴霧しても噴霧しなくてもよいが、好ましくは冷却水の噴霧を停止する。これによって、より一層プラント効率を高く維持できる。
【００１３】
この場合、前記制御手段は、前記冷却蒸気ラインの配管温度が前記高圧蒸気の飽和温度以上かつ配管設計温度以下となるように前記バイパス流量調整弁を制御することが好ましい。また、前記制御手段は、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水噴霧手段からの前記冷却水の噴霧を停止するように構成されることが好ましい。
このように、バイパス流量調整弁を、冷却蒸気ラインの配管温度が高圧蒸気の飽和温度以上となるように制御することで、高圧蒸気が配管内で凝縮することを抑制し、ドレンの発生を防止できる。一方、配管温度が配管設計温度以下となるように制御することで、配管が高温腐食したり損傷したりすることを防止できる。
【００１４】
上記コンバインドサイクル発電プラントは、前記バイパスラインに設けられたオリフィスをさらに備え、前記バイパス流量調整弁は、前記バイパスラインの前記オリフィスよりも下流側に設けられ、前記冷却蒸気ラインの前記冷却水噴霧手段よりも下流側に設けられ、前記冷却蒸気ラインに溜まったドレンを排出するドレン排出手段をさらに備え、前記冷却蒸気ラインは、前記ドレン排出手段よりも下流側において、前記高圧蒸気を一旦上方に抜き出して、前記高圧蒸気に含まれるドレンの下流側への持ち越しを防止することが好ましい。
このように、ドレン排出手段よりも下流側において、高圧蒸気を一旦上方に抜き出すことで、高圧蒸気に含まれるドレンの下流側への持ち越しを防止できる。
【００１５】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの制御方法は、高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気としてガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスとを有するコンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、前記高圧蒸気を中圧ドラムからの中圧蒸気のバックアップとして用いる場合、前記制御弁を開けるとともに、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインで前記高圧蒸気に前記冷却水を噴霧し、前記中圧ドラムからの中圧蒸気を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水の噴霧を停止することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、オリフィスを、冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気が通過するように構成し、冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合に、制御手段によって制御弁を閉じるとともに、冷却水噴霧手段からの冷却水の噴霧を停止するようにしたので、冷却水による減温制御をしなくても配管の保温温度を確保できる。また、これによって、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能で、且つ、冷却水の減温制御により熱量が奪われないことから、プラント効率を高く維持することができる。さらに、高圧蒸気を中圧蒸気のバックアップとして用いる場合には、制御弁を開けるとともに高圧蒸気に冷却水を噴霧して減温制御するようにしたので、高圧蒸気が中圧蒸気と混合されて形成される冷媒蒸気を冷却に適切な温度にすることができる。
【００１７】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの制御方法は、高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気としてガスタービンの高温部側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパス流量調整弁とを有するコンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、前記高圧蒸気を中圧ドラムからの中圧蒸気のバックアップとして用いる場合、前記制御弁を開けるとともに、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインで前記高圧蒸気に前記冷却水を噴霧し、前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却蒸気ラインの配管温度を計測する温度センサの計測結果に基づいて、前記バイパス流量調整弁の開度を制御して前記バイパスラインに流れる高圧蒸気の流量を調整することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、バイパスラインのオリフィスよりも下流側にバイパス流量調整弁を設け、制御手段によって、冷却蒸気ラインの配管温度に基づいてバイパス流量調整弁を制御するようにしたので、配管のウォーミング時における保温温度を一定に保つことが可能となる。さらに、バイパス流量調整弁を設けたことで、高圧蒸気の微小な流量調整が可能となり、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能である。したがって、プラント効率を高く維持することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、オリフィスを、冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気が通過するように構成し、冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合に、制御手段によって制御弁を閉じるとともに、冷却水噴霧手段からの冷却水の噴霧を停止するようにしたので、冷却水による減温制御をしなくても配管の保温温度を確保できる。また、これによって、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能で、且つ、冷却水の減温制御により熱量が奪われないことから、プラント効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発電プラントの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る発電プラントの冷却系統及びその制御装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】
［第１実施形態］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラント（以下、発電プラントと称する）１の構成を説明する。
図１に示すように、発電プラント１は、主に、ガスタービン２と、蒸気タービン１０と、排熱回収ボイラ２０と、冷却系統３０とを備えている。
【００２３】
ガスタービン２は、空気圧縮機３と、タービン４と、燃焼器５とを有している。空気圧縮機３は、空気を吸入して圧縮し、燃焼器５に供給する。燃焼器５には、燃料ガスが供給される。燃焼器５は、燃料ガスと圧縮空気とを燃焼させ、燃焼ガスを生成する。その燃焼ガスは、タービン４に供給され、タービン４を回転させる。タービン４に供給された燃焼ガスは、排ガスとして、タービン４から排熱回収ボイラ２０に導かれる。排ガスは、排熱回収ボイラ２０で熱交換された後、排気される。
【００２４】
排熱回収ボイラ２０内には、低圧蒸発器２４、中圧蒸発器２５、及び高圧蒸発器２６が配置されている。さらにまた、排熱回収ボイラ２０内には、不図示の低圧節炭器、中圧節炭器、高圧節炭器も配置されている。低圧蒸発器２４には低圧ドラム２１が接続されている。中圧蒸発器２５には中圧ドラム２２が接続されている。高圧蒸発器２６には高圧ドラム２３が接続されている。
【００２５】
蒸気タービン１０は、高圧タービン１１、中圧タービン１２、及び低圧タービン１３を備えている。高圧タービン１１には、高圧ドラム２３で生成された高圧蒸気が供給される。中圧タービン１２には、中圧ドラム２２で生成された中圧蒸気が供給される。低圧タービン１３には、低圧ドラム２１で生成された低圧蒸気が供給される。高圧タービン１１に供給された蒸気は、高圧タービン１１を回転させた後、再熱器２７を通って中圧タービン１２に供給される。中圧タービン１２に供給された蒸気は、中圧タービン１２を回転させた後、低圧タービン１３に供給される。低圧タービン１３に供給された低圧蒸気は、低圧タービン１３を回転させた後、排出される。
【００２６】
低圧タービン１３から排出された蒸気は、復水器１５に導かれ、復水される。復水器１５で生成された水は、給水ポンプ１６により、低圧節炭器に導入される。低圧節炭器を通過した水は、一部が低圧ドラム２１に給水され、残りは、高圧給水ポンプによって、高圧節炭器を介して高圧ドラム２３に給水される。また、中圧給水ポンプによって、中圧水が中圧節炭器を介して中圧ドラム２２に給水される。高圧ドラム２３、中圧ドラム２２、及び低圧ドラム２１へ供給された水は、それぞれ、高圧蒸発器２６、低圧蒸発器２４、及び中圧蒸発器２５により蒸気に変えられ、再び蒸気タービン１０に供給される。
【００２７】
さらに本実施形態に係る発電プラント１は、冷却蒸気を供給する冷却系統３０を備えている。冷却系統３０は、ガスタービン２を冷却蒸気によって冷却する。
冷却系統３０は、主に、冷却蒸気ライン３１と、制御弁３２と、スプレー３３と、バイパスライン３５と、オリフィス３６と、ドレントラップ３７と、主冷却蒸気ライン４２と、制御装置４５とを備える。
【００２８】
冷却蒸気ライン３１は、高圧ドラム２３からの高圧蒸気を燃焼器５側に導く。冷却蒸気ライン３１は、主冷却蒸気ライン４２に並列に設けられている。主冷却蒸気ライン４２は、中圧ドラム２２からの中圧蒸気を燃焼器５側に導く。具体的には、冷却蒸気ライン３１は、主冷却蒸気ライン４２に合流する。主冷却蒸気ライン４２と冷却蒸気ライン３１との合流点より上流側の冷却蒸気ライン３１には、逆止弁４１が設けられている。逆止弁４１は、主冷却蒸気ライン４２を流れる中圧蒸気が冷却蒸気ライン３１に流入することを防ぐ。主冷却蒸気ライン４２及び冷却蒸気ライン３１を流れる蒸気は、冷却蒸気としてガスタービン２の冷却に用いられる。
【００２９】
冷却蒸気ライン３１には、制御弁３２が設けられている。制御弁３２は、制御装置４５によって開度制御され、冷却蒸気ライン３１を流れる高圧蒸気の流量を調整する。冷却蒸気ライン３１の制御弁３２の下流側には、スプレー３３が設けられている。スプレー３３は、高圧蒸気に冷却水を噴霧する。制御装置４５が、冷却水流量調整弁３４を開度制御することによって、冷却水の噴霧量が制御される。冷却蒸気ライン３１のスプレー３３の下流側には、ドレントラップ３７が設けられている。ドレントラップ３７は、冷却蒸気ライン３１の配管からドレンのみを抜き出す。冷却蒸気ライン３１のドレントラップ３７の下流側には、上向き配管部３８が設けられている。上向き配管部３８は、高圧蒸気を上方に抜き出して、高圧蒸気に含まれるドレンの下流側への持ち越しを防止する。
【００３０】
上向き配管部３８の下流側には、冷却蒸気ライン３１から分岐したウォーミングライン３９が設けられている。ウォーミングライン３９には、開閉弁４０が設けられている。冷却蒸気ライン３１の配管のウォーミングの際には、開閉弁４０を開いて、ウォーミングライン３９に高圧蒸気を逃がす。
【００３１】
また、冷却蒸気ライン３１には、制御弁３２をバイパスするバイパスライン３５が接続されている。バイパスライン３５には、オリフィス３６が設けられている。オリフィス３６は、冷却蒸気ライン３１の配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気を通過させるように構成されている。
【００３２】
ここで、制御装置４５の構成について具体的に説明する。制御装置４５は、冷却蒸気ライン３１を流れる高圧蒸気の流量または温度を制御する装置である。制御装置４５は、コンピュータにより実現される。すなわち、制御装置４５は、コンピュータのＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に格納された制御プログラムがＣＰＵにより実行されることにより、実現される。
【００３３】
発電プラント１の通常運転時は、主冷却蒸気ライン４２からガスタービン２に中圧蒸気が供給される。中圧蒸気の供給量がガスタービン２の冷却に不足する場合には、冷却蒸気ライン３１を用いて、高圧蒸気を主冷却蒸気ライン４２に合流させる。このとき、制御装置４５は、制御弁３２を開いて、高圧蒸気の中圧蒸気への混合流量を制御するとともに、冷却水流量調整弁３４を開いて、スプレー３３から高圧蒸気に冷却水を霧状で噴霧し、減温制御する。なお、冷却水を霧状とするのは、ドレンを発生させにくくするためである。
【００３４】
一方、起動時には、冷却蒸気ライン３１が常温またはこれに近い温度であるので、配管をウォーミングする必要がある。また、中圧蒸気の供給量がガスタービン２の冷却に足りている場合にも、待機状態の配管をウォーミングする。ウォーミングする場合、制御装置４５は、制御弁３２を閉じるとともに、冷却水流量調整弁３４を閉じて、スプレー３３からの冷却水噴霧を停止する。この制御によって、高圧蒸気は、バイパスライン３５のオリフィス３６を通って、冷却水噴霧されずに、冷却蒸気ライン３１を流れる。ここで、冷却蒸気ライン３１を流れる高圧蒸気は、弁による流量制御や冷却水噴霧による減温制御がされていない。しかし、オリフィス３６が、冷却蒸気ライン３１の配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気を通過させるように構成されているので、目標とする配管の保温温度を維持することができる。これは、オリフィス３６による流量設定によって、高圧蒸気から配管への入熱量と、配管から外気への放熱量（配管放散熱量）とが平衡した状態となっているからである。ここで、オリフィス３６は、初期状態で、高圧蒸気からの入熱量が、配管からの放熱量を上回っていてもよい。放熱量は、配管温度と外気温度との差によって決定するので、時間の経過とともに平衡状態となるためである。なお、上記の保温温度は、高圧蒸気の露点以上であることが好ましく、例えば、２２０℃〜２３０℃程度とする。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、オリフィス３６を、冷却蒸気ライン３１の配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気が通過するように構成し、冷却蒸気ライン３１のウォーミングを行う場合に、制御装置４５によって制御弁３２を閉じるとともに、冷却水流量調整弁３４を閉じて、スプレー３３からの冷却水の噴霧を停止するようにしたので、冷却水による減温制御をしなくても配管の保温温度を確保できる。また、これによって、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能で、且つ、冷却水の減温制御により熱量が奪われないことから、プラント効率を高く維持することができる。
【００３６】
例えば、本実施形態より径が大きいオリフィスを用い、スプレー減温制御を行う従来構成の場合、ウォーミング時の高圧蒸気流量は概算で１．６ｔ／ｈとなる。このとき、スプレーから噴霧する冷却水流量は０．４ｔ／ｈとしている。これに対して、本実施形態の構成を採用した場合、ウォーミング時の高圧蒸気流量は概算で０．１ｔ／ｈとなり、従来構成の１／１６とすることができる。このように、高圧蒸気流量を大幅に低減することができるので、プラント効率を高く維持することができる。
【００３７】
［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る発電プラントについて説明する。なお、本第２実施形態では、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３８】
図２は、本発明の第２実施形態に係る発電プラントの冷却系統及びその制御装置を示す図である。同図において、バイパスライン３５にはオリフィス５１と、その下流側に、バイパス流量調整弁５２とが設けられている。オリフィス５１は、第１実施形態とは異なり、従来と同一の構成であってもよい。バイパス流量調整弁５２は、制御装置５５によって開度制御され、バイパスライン３５を流れる高圧蒸気の流量を調整する。また、冷却蒸気ライン３１には、高圧蒸気の温度を計測する温度センサ５３が設けられている。
【００３９】
制御装置５５は、冷却蒸気ライン３１を流れる高圧蒸気の流量または温度を制御する装置である。具体的には、制御装置５５は、温度センサ５３の計測結果に基づいて、バイパス流量調整弁５２を制御する。このとき、制御装置５５は、冷却蒸気ライン３１の配管温度が高圧蒸気の飽和温度以上かつ配管設計温度以下となるように、バイパス流量調整弁５２を制御することが好ましい。これにより、高圧蒸気が配管内で凝縮することを抑制し、ドレンの発生を防止できる。一方、配管温度が配管設計温度以下となるように制御することで、配管が高温腐食したり損傷したりすることを防止できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、バイパスライン３１のオリフィス５１よりも下流側にバイパス流量調整弁５２を設け、制御装置５５によって、冷却蒸気ライン３１の配管温度に基づいてバイパス流量調整弁５２を制御するようにしたので、配管のウォーミング時における保温温度を一定に保つことが可能となる。さらに、バイパス流量調整弁５２を設けたことで、高圧蒸気の微小な流量調整が可能となり、ウォーミングに用いる高圧蒸気量を最小限に抑えることが可能である。したがって、プラント効率を高く維持することができる。なお、本実施形態においては、冷却蒸気ライン３１のウォーミングを行う場合は、高圧蒸気に冷却水を噴霧しても噴霧しなくてもよいが、好ましくは冷却水の噴霧を停止する。これによって、より一層プラント効率を高く維持できる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述の第１実施形態及び第２実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１      コンバインドサイクル発電プラント
２      ガスタービン
３      空気圧縮機
４      タービン
５      燃焼器
８      発電機
１０    蒸気タービン
１１    高圧タービン
１２    中圧タービン
１３    低圧タービン
２０    排熱回収ボイラ
２１    低圧ドラム
２２    中圧ドラム
２３    高圧ドラム
２４    低圧蒸発器
２５    中圧蒸発器
２６    高圧蒸発器
２７    再熱器
３１    冷却蒸気ライン
３２    制御弁
３３    スプレー
３５    バイパスライン
３６、５１  オリフィス
３７    ドレントラップ
４１    逆止弁
４２    主冷却蒸気ライン
４５、５５  制御装置
５２    バイパス流量調整弁
５３    温度センサ
【図１】
0005912558.tif 000002
【図２】
0005912558.tif 000003