(57)【要約】【課題】排熱回収ボイラからの給水循環に用いるポンプ用の動力を低減でき、かつ熱効率を向上できる給水加熱方式を実現することを目的とする。【解決手段】本実施形態では、復水器で生成される給水を前記蒸気タービンからの抽気蒸気により加熱し、前記排熱回収ボイラに供給する給水加熱器と、前記排熱回収ボイラに入って加熱された給水の一部を分岐させて、前記排熱回収ボイラに供給される給水に供給する循環ポンプと、前記循環ポンプを選択的に駆動するよう制御する制御部とを備えることにより上記目的を達成する。【選択図】図１
2018141464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、このガスタービンの排ガスの熱を用いて
蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラで発生した蒸気によって駆動さ
れる蒸気タービンと、この蒸気タービンで仕事を終えた蒸気を復水させる復水器と、前記
ガスタービンおよび蒸気タービンによって駆動される発電機と、を有するコンバインドサ
イクル発電設備において、
前記復水器で生成される給水を前記蒸気タービンからの抽気蒸気により加熱し、前記排熱
回収ボイラに供給する給水加熱器と、
前記排熱回収ボイラによる加熱後の給水の一部を前記排熱回収ボイラによる加熱前の給水
に供給するにあたり、前記加熱前の給水に供給される前記加熱後の給水の一部の流量を調
整する流量調整弁と、
前記発電機の負荷に応じて、前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電設備。
【請求項２】
前記排熱回収ボイラは供給される給水を加熱する節炭器を有し、この節炭器による加熱
後の給水の一部が前記加熱前の給水に供給されることを特徴とする請求項１に記載のコン
バインドサイクル発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水温度制御を改善したコンバインドサイクル発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンとガスタービンとを用いたコンバインドサイクル発電設備において、ガスタ
ービンの排ガスの熱を使って給水から蒸気を発生させ蒸気タービンの作動蒸気を発生する
ための排熱回収ボイラが備えられる。
【０００３】
蒸気タービンで仕事をした蒸気を凝縮して得られる給水の温度は、復水器に供給される海
水温度が低い場合には、所定温度よりも低くなる場合がある。給水が所定温度より低い温
度で排熱回収ボイラに供給されると、給水と排ガス中の水分との温度差により、排熱回収
ボイラの伝熱管が結露し、伝熱管の腐食が発生する可能性があるため、排熱回収ボイラに
入る給水の温度を、ガスタービンの排ガス中の水分の露点温度以上にするための方策がと
られている。
【０００４】
１つは排熱回収ボイラの節炭器出口の加熱された給水の一部を分岐させ、分岐された給水
を、排熱回収ボイラに供給される給水に合流させる循環系統を設けて当該給水を加熱する
方法、もう１つは排熱回収ボイラに供給される給水の給水系統に給水加熱器を設け、ター
ビンからの抽気蒸気を給水加熱器に供給して、当該給水を加熱する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排熱回収ボイラの節炭器出口の加熱された給水を循環させる１つめの方式では、利用され
る給水を循環させるためのポンプを常時駆動する必要があり、その分の動力が必要となる
。
【０００７】
蒸気タービンからの抽気蒸気を給水加熱器に供給して給水を加熱する方法では、給水加
熱器のみで給水を加熱するため、プラント運転が全負荷でない運転、すなわち部分負荷運
転では、抽気蒸気の圧力が低下して流量が下がるため、抽気蒸気だけでは、全負荷時と同
様な温度に給水を加熱できない場合がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、排熱回収ボイラからの給水循
環に用いるポンプ用の動力を低減でき、かつ熱効率を向上できる給水加熱方式を実現する
ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、この
ガスタービンの排ガスの熱を用いて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボ
イラで発生した蒸気によって駆動される蒸気タービンと、この蒸気タービンで仕事を終え
た蒸気を復水させる復水器と、前記ガスタービンおよび蒸気タービンによって駆動される
発電機と、を有するコンバインドサイクル発電設備において、前記復水器で生成される給
水を前記蒸気タービンからの抽気蒸気により加熱し、前記排熱回収ボイラに供給する給水
加熱器と、前記排熱回収ボイラによる加熱後の給水の一部を、前記排熱回収ボイラによる
加熱前の給水に供給するにあたり、前記加熱前の給水に供給される前記加熱後の給水の一
部の流量を調整する流量調整弁と、前記発電機の負荷に応じて、前記流量調整弁の開度を
制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るコンバインドサイクル発電設備の構成図である
。本実施形態は、ガスタービン設備１に、蒸気タービン設備２と発電機３および排熱回収
ボイラ４を組み合わせた構成となっている。
【００１１】
ガスタービン設備１は、吸気設備５、空気圧縮機６、燃焼器７、ガスタービン８を備え
ている。吸気設備５で吸い込んだ大気は空気圧縮機６で圧縮されて高圧化される。その高
圧空気は燃料制御弁９および燃料供給管１０を通って供給されてきた燃料とともに、燃焼
器７にて燃焼し、その燃焼ガスはガスタービン８に流れて膨張し、ガスタービン８を駆動
した後、排ガスダクト２１を経て排熱回収ボイラ４に流れる。
【００１２】
排熱回収ボイラ４は、節炭器１７、蒸気ドラム１８、蒸発器２３、過熱器１９、および
再熱器２０を有する。蒸気タービン設備２の復水器１４から供給される復水（以降、給水
という）は、復水ポンプ１５にて昇圧され、給水加熱器３０で昇温され、排熱回収ボイラ
４の節炭器１７に供給される。復水ポンプ１５から排熱回収ボイラ４への流れを給水系統
３２と定義する。
【００１３】
節炭器１７では排熱回収ボイラ４を流れる排ガスの熱を通じてあらかじめ昇温される。昇
温された給水は、蒸気ドラム１８へ供給されて蒸発器２３にて蒸気を発生し、発生した蒸
気は過熱器１９にて過熱されて過熱蒸気となり、過熱蒸気は蒸気タービン設備２に供給さ
れる。
【００１４】
蒸気タービン設備２は、高圧蒸気タービン１１、中圧蒸気タービン１２、低圧蒸気ター
ビン１３、復水器１４を備えている。排熱回収ボイラ４からの蒸気のうち、過熱器１９か
らの高圧蒸気は高圧タービン１１へ供給される。高圧タービン１１内で膨張仕事をした蒸
気は排気されて再熱器２０に入り再熱されて中圧蒸気タービン１２に供給され膨張仕事を
する。中圧蒸気タービン１２からの排気蒸気は低圧蒸気タービン１３に供給され同タービ
ン内で仕事をする。仕事を終えた蒸気は復水器１４に導かれ、海水１４ａにより凝縮され
て復水となり、排熱回収ボイラ４へ復水ポンプ１５にて給水として給水加熱器３０に送ら
れる。
【００１５】
発電機３は、ガスタービン８および各蒸気タービン１１、１２、１３にて駆動され電気
を発生させる。
【００１６】
低圧蒸気タービン１３からは蒸気が抽出され、給水加熱器３０に供給されて、給水を加
熱する。
【００１７】
また、排熱回収ボイラ４の節炭器１７で加熱された給水の一部は、後述する条件の場合に
給水系統３２に供給されて給水を加熱する。蒸気ドラム１８からの給水は、流量調節弁２
４により給水の流量、温度が制御される。さらに、給水系統３２内の給水温度を検出する
温度検出器２６と、検出された給水温度情報が制御部２８に供給される。
【００１８】
コンバインドサイクル発電設備の発電機負荷が通常の場合の運転（全負荷運転）のときは
、制御部２８がこれを認識して、循環ポンプ２２を停止させ、流量調節弁２４を閉じて、
給水加熱器３０のみにより、排熱回収ボイラ４への給水を加熱する。低圧蒸気タービン１
２からの抽気蒸気は、給水系統内の給水加熱に必要な蒸気温度で抽気される設計とする。
【００１９】
一方、発電機負荷が通常時よりも低い運転（部分負荷運転）のときは、抽気蒸気の熱量が
全負荷運転時に比べて低いため、排熱回収ボイラ４の節炭器１７出口の昇温された給水も
用いて、排熱回収ボイラ４への給水、すなわち給水系統３２の給水を加熱すべく、制御部
２８は循環ポンプ２２を動作させ、流量調節弁２４の開き、開度を調節しながら温度検出
器２６の検出温度をもとに給水系統の給水温度を適切な値に調整する。
【００２０】
（効果）
従来技術のように、給水加熱器３０のみで給水を加熱すると、部分負荷運転時では、抽気
蒸気の圧力が低下して流量が下がるため、抽気蒸気だけでは、全負荷運転時と同様な温度
に給水を加熱できないのに対し、本実施形態では、部分負荷運転時は蒸気タービンからの
抽気蒸気による給水加熱に加えて、排熱回収ボイラ４の節炭器１７からの排ガスにて加熱
された給水も使って給水加熱を行うため、全負荷運転時と同様な温度に給水を加熱できる
。
【００２１】
また全負荷運転時運転では、十分な抽気蒸気熱量を得られるため、排熱回収ボイラ４の節
炭器１７からの給水が不要となるため、循環ポンプ２２を動作させないようにできるため
、ポンプ用動力を削減でき、発電設備所内動力を低減することができる。
【００２２】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、発電設備の系統は図１と同じであり、制御方法を図２に示す。
【００２３】
図２は排熱回収ボイラ４の節炭器１７の入口に入る給水の温度の時間推移の例である。こ
の給水の温度は温度検出器２６に常に検出されている。制御部２８は検出された給水の温
度を監視し、排熱回収ボイラ４の伝熱管が結露しないようにするための節炭器１７の入口
給水の目標温度に比べて、検出温度が高い場合は、循環ポンプ２２を停止し、低い場合は
循環ポンプ２２を作動して給水温度を上昇させる。
【００２４】
上記のとおり、発電設備の運転状態に応じて循環ポンプ２２の動作を制御するとともに、
給水系統の給水温度を監視して、不十分な給水温度の場合は、たとえ全負荷運転時に循環
ポンプ２２が停止状態であっても作動状態とする制御を行う。
【００２５】
また、部分負荷運転時で循環ポンプ２２が作動状態であっても、十分な給水温度が得られ
ていれば、循環ポンプ２２を停止状態とする、という制御も可能となる。
【００２６】
（効果）
したがって、十分な抽気を得られる全負荷時でも、給水温度が目標温度よりも低下した場
合は適宜循環ポンブ２２を作動させるので、排熱回収ボイラ内の伝熱管の予期しない結露
に対応可能である。また部分負荷運転時でも給水温度に応じて循環ポンプの動作を適宜停
止するので、循環ポンプ２２を連続運転する場合に比べて、必要な動力だけで済むため、
無駄のない運用が可能となる。
【００２７】
なお、循環ポンプ２２の動作は、全負荷運転時は完全に止め、部分負荷運転時にだけ、第
２実施形態の制御を適用するようにしても良い。このようにすれば、部分負荷運転時は常
に排熱回収ボイラ４から分岐した水を利用する場合に比べさらに動力を節減できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るコンバインドサイクル発電設備の第１の実施形態を表す系統図
【図２】本発明の第２の実施形態の制御方法を示す図
【符号の説明】
【００２９】
１・・・ガスタービン設備
２・・・蒸気タービン設備
３・・・発電機
４・・・排熱回収ボイラ
５・・・吸気設備
６・・・空気圧縮機
７・・・燃焼器
８・・・ガスタービン
１１・・・高圧蒸気タービン
１２・・・中圧蒸気タービン
１３・・・低圧蒸気タービン
１４・・・復水器
１５・・・復水ポンプ
１７・・・節炭器
１８・・・蒸気ドラム
１９・・・過熱器
２０・・・再熱器
２１・・・排ガスダクト
２２・・・循環ポンプ
２３・・・蒸発器
２４・・・流量調節弁
２６・・・温度検出器
２８・・・制御部
３０・・・給水加熱器
【図１】
2018141464.tif 000003
【図２】
2018141464.tif 000004