(57)【要約】【課題】信頼性の向上等を実現可能なコンバインドサイクル発電プラントを提供する。【解決手段】実施形態のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、初段ノズル入口通路は、第１の初段ノズル入口通路部と、第１の初段ノズル入口通路部よりも狭い第２の初段ノズル入口通路部とに区画されている。蒸気加減弁は、第１の初段ノズル入口通路部に流れる蒸気の流量を調整する第１の蒸気加減弁と、第２の初段ノズル入口通路部に流れる蒸気の流量を調整する第２の蒸気加減弁とを含む。制御部は、予め定めた値よりも低い負荷の運転を行う際に、復水の流量が予め定めた規定値以下である場合には、蒸気が第１の高圧蒸気加減弁を経由して第１の初段ノズル入口通路部に流入せずに、蒸気が第２の高圧蒸気加減弁を経由して第２の初段ノズル入口通路部に流入するように、第１の蒸気加減弁を全て閉じた状態にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンから排出された排気ガスを熱源として用いて排熱回収ボイラが蒸気を生成し、前記排熱回収ボイラで生成された蒸気が蒸気加減弁を介して蒸気タービンに作動媒体として供給され、前記蒸気タービンから排出された排気蒸気を復水器が凝縮して復水を生成するコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記復水が前記排熱回収ボイラの蒸気ドラムに流れる流量を測定する復水流量計と、
前記復水流量計によって測定された前記復水の流量に基づいて、前記蒸気加減弁の動作を制御する制御部と
を備え、
前記蒸気タービンは、前記排熱回収ボイラで生成された蒸気が流入する初段ノズル入口通路が、第１の初段ノズル入口通路部と、前記第１の初段ノズル入口通路部よりも狭い第２の初段ノズル入口通路部とに区画されており、
前記蒸気加減弁は、前記第１の初段ノズル入口通路部に流れる蒸気の流量を調整する第１の蒸気加減弁と、前記第２の初段ノズル入口通路部に流れる蒸気の流量を調整する第２の蒸気加減弁とを含み、
前記制御部は、前記コンバインドサイクル発電プラントについて予め定めた値よりも低い負荷の運転を行う際に、前記復水流量計によって測定された前記復水の流量が予め定めた規定値以下である場合には、前記排熱回収ボイラで生成された蒸気が前記第１の蒸気加減弁を経由して前記第１の初段ノズル入口通路部に流入せずに、前記第２の蒸気加減弁を経由して前記第２の初段ノズル入口通路部に流入するように、前記第１の蒸気加減弁を全て閉じた状態にする、
コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
排熱回収ボイラは、高圧蒸気を生成するために設けられている高圧ドラム、前記高圧蒸気よりも圧力が低い中圧蒸気を生成するために設けられている中圧ドラム、および、前記中圧蒸気よりも圧力が低い低圧蒸気を生成するために設けられている低圧ドラムを前記蒸気ドラムとして含み、前記ガスタービンから排出された排気ガスを熱源として用いて、前記高圧蒸気、前記中圧蒸気、および、前記低圧蒸気を前記蒸気として生成するように構成されており、
前記蒸気タービンは、前記高圧蒸気が作動媒体として供給される高圧タービン部、前記中圧蒸気が作動媒体として供給される中圧タービン部、および、前記低圧蒸気が作動媒体として供給される低圧タービン部を有し、前記高圧タービン部が前記第１の初段ノズル入口通路部と前記第２の初段ノズル入口通路部と備え、前記第１の初段ノズル入口通路部に流れる前記高圧蒸気の流量を調整する第１の高圧蒸気加減弁が前記第１の蒸気加減弁として設けられ、前記第２の初段ノズル入口通路部に流れる前記高圧蒸気の流量を調整する第２の高圧蒸気加減弁が前記第２の蒸気加減弁として設けられており、
前記復水器は、前記低圧タービン部から排出された排気蒸気を凝縮することによって前記復水を生成するように構成されており、
前記復水流量計は、前記復水が前記低圧ドラムに流れる流量を測定する、
請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
前記排熱回収ボイラは、
前記低圧蒸気を過熱する低圧過熱器と、
前記低圧蒸気が前記低圧過熱器に流れる低圧過熱器入口流路を遮断する、低圧過熱器入口止め弁と、
前記低圧ドラムから前記低圧蒸気が前記低圧過熱器を迂回して前記低圧タービン部に流れる低圧過熱器バイパス流路を遮断する、低圧過熱器バイパス止め弁と
を有し、
前記制御部は、前記コンバインドサイクル発電プラントについて予め定めた値よりも低い負荷の運転を行う際に、前記低圧タービン部において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度が予め定めた規定値以下になった場合には、前記低圧過熱器入口止め弁を全て開けた状態から全て閉じた状態にすると共に前記低圧過熱器バイパス止め弁を全て閉じた状態から全て開けた状態にする、
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】
前記低圧タービン部の入口に流入する作動媒体の温度を測定する低圧タービン入口温度計と、
前記低圧タービン部の入口に流入する作動媒体の圧力を測定する低圧タービン入口圧力計と、
前記復水器の内部の圧力を測定する復水器圧力計と
を有し、
前記制御部は、前記低圧タービン入口温度計が測定した温度、前記低圧タービン入口圧力計が測定した圧力、および、前記復水器圧力計が測定した圧力に基づいて、前記湿り度を算出する、
請求項３に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、コンバインドサイクル発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクル発電プラントにおいては、燃焼ガスによってガスタービンが駆動し、そのガスタービンから排出された排気ガスの熱を用いて排熱回収ボイラが蒸気を発生させ、その排熱回収ボイラで発生した蒸気によって蒸気タービンが駆動する。
【０００３】
コンバインドサイクル発電プラントは、熱効率が高く（現在、６３％）、ランニングコストが低くなってきている。コンバインドサイクル発電プラントにおいて主体的に構成されたガスタービンは、部分負荷運転における熱効率も高く、運用特性が優れている。また、コンバインドサイクル発電プラントは、起動特性および負荷変化特性が優れている。このように、コンバインドサイクル発電プラントは、熱効率が高く、運転特性の多様性を有しているので、ベース電源供給設備として採用される他、ミドル負荷用やピーク用の電源供給設備としても採用されている。
【０００４】
日本国内において、コンバインドサイクル発電プラントは、主に、日中の高い電力需要に対応するために、ミドル負荷用として運用されている。しかし、近年、日中は、太陽光発電や風力発電などのように、再生可能エネルギーを用いて発電された電力が優先的に供給されている。このため、ランニングコストが高い火力発電は、日中、出力が制限されており、部分負荷運転で運用されるか、運転が停止される。
【０００５】
しかしながら、再生可能エネルギーによる発電は、天候の影響を受けるので、電力系統の系統周波数が不安定になる場合がある。このため、水力発電や火力発電のように運用特性が優れる発電によって、電力系統の系統周波数を安定化する必要がある。
【０００６】
上記したように、コンバインドサイクル発電プラントは、低負荷運転を実行する場合においても、環境特性が優れ、高い効率で運用することが可能であり、更に、運用特性が優れる。このため、再生可能エネルギーによって発電された電力が供給される日中の時間帯では、コンバインドサイクル発電プラントは、系統周波数を安定的に制御するために、最低連続運用域で、きめ細かい出力の調整が行われている。
【０００７】
ＣＯ２排出総量を低減するために、再生可能エネルギーによる発電は、稼働率が高くなる傾向にある。このため、コンバインドサイクル発電プラントは、極低負荷運転において、信頼性が高く、熱効率が高い運用を連続的に実行することが要求されている。
【０００８】
コンバインドサイクル発電プラントで極低負荷運転を実行する際には、負荷に応じて燃料投入量を減少させる。大気開放型のガスタービンは、定格回転数で運用されるため、一定量の大気を吸込んでガスタービンの内部を流れる空気の流量が確保されると共に、燃料投入量の減少によってガスタービンの入口温度が低くなる。その結果、コンバインドサイクル発電プラントでは、タービン出力が低減する。このとき、ガスタービンの内部を流れる流体は、一定の流量が確保され、最高温度が低くなるので、ガスタービンでは機器の損傷が発生せずに信頼性が高い運転を継続することができる。
【０００９】
コンバインドサイクル発電プラントの排熱回収ボイラでは、ガスタービンの排ガスが一定の流量で流れ、その排ガスと水蒸気との間で熱交換が行われる。極低負荷運転を実行する際にはガスタービンの排ガス温度が低くなるため、排熱回収ボイラで発生する蒸気の流量が低減する。これに伴って、排熱回収ボイラから蒸気タービンに供給される蒸気の流量が急激に減少し、蒸気タービンでは、極めて低い蒸気流量で定格回転の運転を実行することになるので、蒸気タービンの内部において蒸気の流れが乱れる。特に、低圧タービンの最終段では、蒸気通路の面積が最大であるため、長い動翼を通過する蒸気量が著しく低減する。その結果、長い動翼の根元側において蒸気の流れが乱れ、動翼が振動するフラッター現象が発生する場合がある。
【００１０】
また、コンバインドサイクル発電プラントにおいて極低負荷運転を実行する際には、上述したように、排熱回収ボイラにおいて発生する蒸気の流量が減少するため、蒸気タービンの内部に設けられた蒸気通路における蒸気の圧力は、定格圧力よりも低下する。圧力が低下した蒸気は、復水器に流入する際に、膨張による内部エネルギーの低下が不十分である。このため、蒸気タービンにおいて最終段のタービン段落を構成する動翼では、蒸気は、十分に湿り度が高い飽和蒸気でなく、過熱蒸気の状態になっている場合がある。その結果、最終段のタービン段落を構成する動翼が過熱蒸気によって高温になった状態で高速に回転するため、動翼をタービンロータに支持する部位の材料が許容する応力が低下して、損傷が生ずる可能性がある。この問題の発生を防止するために、最終段のタービン段落を構成する動翼にスプレー水を噴射し、冷却を行うことが提案されている。しかしながら、極低負荷運転を長期に継続して実行する場合には、最終段のタービン段落を構成する動翼にスプレー水を長期に噴射することになる。このため、スプレー水によって動翼が浸食される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５８４８３７２号
【特許文献２】特許第４８９２５３９号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】著者名：鈴木登志雄，「蒸気タービン動翼の非定常現象と対策」，発行日：２０００−４，ページ：ｐ．２１８−２２４，http://iss.ndl.go.jp/books/R000000004-I5322976-00
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、コンバインドサイクル発電プラントについて極低負荷運転を実行する際には、フラッター現象等に起因して、信頼性が低下する場合がある。
【００１４】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、信頼性の向上等を実現可能なコンバインドサイクル発電プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実施形態のコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンから排出された排気ガスを熱源として用いて排熱回収ボイラが蒸気を生成し、排熱回収ボイラで生成された蒸気が蒸気加減弁を介して蒸気タービンに作動媒体として供給され、蒸気タービンから排出された排気蒸気を復水器が凝縮して復水を生成するように構成されている。実施形態のコンバインドサイクル発電プラントは、復水が排熱回収ボイラの蒸気ドラムに流れる流量を測定する復水流量計と、復水流量計によって測定された復水の流量に基づいて、蒸気加減弁の動作を制御する制御部とを備える。ここでは、蒸気タービンは、排熱回収ボイラで生成された蒸気が流入する初段ノズル入口通路が、第１の初段ノズル入口通路部と、前記第１の初段ノズル入口通路部よりも狭い第２の初段ノズル入口通路部とに区画されている。蒸気加減弁は、第１の初段ノズル入口通路部に流れる蒸気の流量を調整する第１の蒸気加減弁と、第２の初段ノズル入口通路部に流れる蒸気の流量を調整する第２の蒸気加減弁とを含む。制御部は、コンバインドサイクル発電プラントについて予め定めた値よりも低い負荷の運転を行う際に、復水流量計によって測定された復水の流量が予め定めた規定値以下である場合には、排熱回収ボイラで生成された蒸気が第１の蒸気加減弁を経由して第１の初段ノズル入口通路部に流入せずに、第２の蒸気加減弁を経由して第２の初段ノズル入口通路部に流入するように、第１の蒸気加減弁を全て閉じた状態にする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、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の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、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において高圧タービン部３１を模式的に示す図である。
【図３】図３は、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において高圧タービン部３１を模式的に示す図である。
【図４】図４は、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において、復水流量計９１によって測定された復水の流量（復水量Ｃ）と、高圧蒸気加減弁Ｖ３１の開度Ｋとの関係を示す図である。
【図５】図５は、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において、復水流量計９１によって測定された復水の流量（復水量Ｃ）と、高圧ドラム２１の内部圧力Ｐとの関係を示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントの全体構成を模式的に示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントにおいて、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度Ｗと、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａおよび低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの開度Ｋとの関係を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントにおいて、負荷Ｌと、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度Ｗとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
［コンバインドサイクル発電プラントの全体構成］
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の全体構成について、図１を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すように、コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン１１、排熱回収ボイラ２０、蒸気タービン３０（高圧タービン部３１、中圧タービン部３２、低圧タービン部３３）、および、復水器４０を備えている。詳細については後述するが、コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン１１の駆動によって発電を行い、そのガスタービン１１から排出された排気ガスＧ１１の熱（排熱）を用いて排熱回収ボイラ２０が蒸気を生成するように構成されている。そして、コンバインドサイクル発電プラントは、その排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気が供給されることによって蒸気タービン３０が駆動し発電を行い、蒸気タービン３０から排出された排気蒸気を復水器４０が凝縮するように構成されている。
【００１９】
本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントを構成する各部について、順次、説明する。
【００２０】
ガスタービン１１は、燃焼ガスが作動媒体として供給されることによって駆動するように構成されている。
【００２１】
ガスタービン１１に供給される燃焼ガスは、圧縮機１２で圧縮された空気と共に燃料制御弁Ｖ１３を介して燃料が燃焼器１３に供給され、燃焼器１３において燃料が燃焼することによって発生する。ここでは、ガスタービン１１の回転軸と圧縮機１２の回転軸と発電機１４（第１発電機）の回転軸とが連結されており、ガスタービン１１および圧縮機１２と共に発電機１４が駆動することによって、発電が行われる。発電機１４の駆動によって生じた電力は、電力系統（図示省略）に出力される。
【００２２】
排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１１から排出された排気ガスＧ１１の熱（排熱）を用いて、蒸気を発生させるように構成されている。ここでは、排熱回収ボイラ２０は、三圧型であって、高圧ドラム２１と中圧ドラム２２と低圧ドラム２３とを蒸気ドラムとして備えており、高圧蒸気Ｓ２１と、高圧蒸気Ｓ２１よりも圧力が低い中圧蒸気Ｓ２２と、中圧蒸気Ｓ２２よりも圧力が低い低圧蒸気Ｓ２３とを生成する。
【００２３】
具体的には、排熱回収ボイラ２０は、高圧蒸気Ｓ２１を生成するために、高圧ドラム２１が設けられていると共に、ガスタービン１１の排熱を熱源とする熱交換器として、高圧節炭器２１０、高圧蒸発器２１１、高圧過熱器２１２を有する。
【００２４】
また、排熱回収ボイラ２０は、中圧蒸気Ｓ２２を生成するために、中圧ドラム２２が設けられていると共に、ガスタービン１１の排熱を熱源とする熱交換器として、中圧節炭器２２０、中圧蒸発器２２１、中圧過熱器２２２を有する。
【００２５】
また、排熱回収ボイラ２０は、低圧蒸気Ｓ２３を生成するために、低圧ドラム２３が設けられていると共に、ガスタービン１１の排熱を熱源とする熱交換器として、低圧節炭器２３０、低圧蒸発器２３１、および、低圧過熱器２３２を有する。
【００２６】
さらに、排熱回収ボイラ２０は、高温再熱蒸気Ｓ２２３を生成するために、ガスタービン１１の排熱を熱源とする熱交換器として、再熱器２２３を有する。
【００２７】
排熱回収ボイラ２０においては、復水器４０で凝縮された復水が、給水として供給される。
【００２８】
排熱回収ボイラ２０において、復水器４０から供給された給水は、低圧節炭器２３０で加熱される。低圧節炭器２３０で加熱された水は、低圧ドラム２３に供給され、貯蔵される。
【００２９】
低圧ドラム２３で貯蔵された水は、低圧蒸発器２３１において加熱されることによって低圧蒸気Ｓ２３になる。低圧蒸発器２３１で発生した低圧蒸気Ｓ２３は、低圧ドラム２３に戻る。低圧蒸発器２３１から低圧ドラム２３に流れる流体は、気液二相流であって、低圧ドラム２３において蒸気（気相成分）と液相水（液相成分）とに分離される。低圧ドラム２３で分離された液相水は、低圧ドラム２３に貯蔵される。これに対して、低圧ドラム２３で液相水が分離された低圧蒸気Ｓ２３は、低圧ドラム２３から低圧過熱器２３２に流れ、低圧過熱器２３２において過熱された後に、蒸気タービン３０（低圧タービン部３３）に供給される。
【００３０】
上記の他に、低圧ドラム２３で貯蔵された水の一部は、高中圧給水ポンプＰ２３を介して、中圧節炭器２２０および高圧節炭器２１０に供給される。ここでは、高中圧給水ポンプＰ２３の中段から抽出された水が、中圧節炭器２２０に流れて加熱される。そして、高中圧給水ポンプＰ２３から排出された水が、高圧節炭器２１０に流れて加熱される。
【００３１】
中圧節炭器２２０で加熱された水は、中圧ドラム２２に供給されて貯蔵される。その中圧ドラム２２で貯蔵された水は、中圧蒸発器２２１において加熱されることによって中圧蒸気Ｓ２２になる。中圧蒸発器２２１で発生した中圧蒸気Ｓ２２は、中圧ドラム２２に戻る。中圧蒸発器２２１から中圧ドラム２２に流れる流体は、気液二相流であって、中圧ドラム２２において蒸気（気相成分）と液相水（液相成分）とに分離される。中圧ドラム２２で分離された液相水は、中圧ドラム２２に貯蔵される。これに対して、中圧ドラム２２で液相水が分離された中圧蒸気Ｓ２２は、中圧ドラム２２から中圧過熱器２２２に流れ、中圧過熱器２２２において過熱される。そして、その過熱された中圧蒸気Ｓ２２は、蒸気タービン３０（高圧タービン部３１）から排気された排気蒸気と合流し、その合流した蒸気が低温再熱蒸気として再熱器２２３において再熱される。そして、その再熱器２２３での再熱によって得られた高温再熱蒸気Ｓ２２３が蒸気タービン３０（中圧タービン部３２）に作動媒体として供給される。
【００３２】
この一方で、高圧節炭器２１０で加熱された水は、高圧ドラム２１に供給され貯蔵される。その高圧ドラム２１で貯蔵された水は、高圧蒸発器２１１において加熱されることによって蒸気になる。高圧蒸発器２１１で発生した高圧蒸気Ｓ２１は、高圧ドラム２１に戻る。高圧蒸発器２１１から高圧ドラム２１に流れる流体は、気液二相流であって、高圧ドラム２１において蒸気（気相成分）と液相水（液相成分）とに分離される。高圧ドラム２１で分離された液相水は、高圧ドラム２１に貯蔵される。これに対して、高圧ドラム２１で液相水が分離された高圧蒸気Ｓ２１は、高圧ドラム２１から高圧過熱器２１２に流れ、高圧過熱器２１２において過熱された後に、蒸気タービン３０（高圧タービン部３１）に供給される。
【００３３】
蒸気タービン３０は、高圧タービン部３１、中圧タービン部３２、および、低圧タービン部３３を有しており、排熱回収ボイラ２０から蒸気が作動媒体として供給されることによって各部が駆動するように構成されている。ここでは、蒸気タービン３０の回転軸と発電機３４（第２発電機）の回転軸とが連結されており、蒸気タービン３０と共に発電機３４が駆動することによって、発電が行われる。発電機３４の駆動によって生じた電力は、電力系統（図示省略）に出力される。
【００３４】
蒸気タービン３０において、高圧タービン部３１は、たとえば、単流式であって、排熱回収ボイラ２０から高圧蒸気Ｓ２１が高圧蒸気加減弁Ｖ３１を介して作動媒体として供給されることによって駆動する。高圧タービン部３１および高圧蒸気加減弁Ｖ３１の詳細については後述する。
【００３５】
蒸気タービン３０において、中圧タービン部３２は、たとえば、単流式であって、排熱回収ボイラ２０から高温再熱蒸気Ｓ２２３が再熱蒸気組合せ弁Ｖ３２を介して、作動媒体として供給されることによって駆動する。つまり、中圧タービン部３２は、排熱回収ボイラ２０で生成された中圧蒸気Ｓ２２が、高圧タービン部３１から排気された排気蒸気Ｓ３１と共に、再熱器２２３において再熱された後に、作動媒体として流入する。
【００３６】
蒸気タービン３０において、低圧タービン部３３は、たとえば、複流式であって、排熱回収ボイラ２０で生成された低圧蒸気Ｓ２３が低圧蒸気加減弁Ｖ３３を介して作動媒体として供給されると共に、中圧タービン部３２から排気された排気蒸気Ｓ３２が作動媒体として供給されることによって駆動する。
【００３７】
復水器４０は、蒸気タービン３０から排出された排気蒸気を凝縮するように構成されている。ここでは、復水器４０は、蒸気タービン３０を構成する低圧タービン部３３から排出された排気蒸気を凝縮することによって復水を生成する。本実施形態では、復水器４０は、循環水ポンプＰ５０を介して冷却水が供給され、その冷却水を用いて、排気蒸気を冷却することによって、復水の生成を行う。
【００３８】
復水器４０で凝縮された復水は、復水ポンプＰ４０を介して、排熱回収ボイラ２０に供給される。復水が低圧ドラム２３に流れる流量は、復水流量計９１によって測定される。
【００３９】
本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントにおいては、更に、高圧タービンバイパス流路Ｂ３１と中圧タービンバイパス流路Ｂ３２と低圧タービンバイパス流路Ｂ３３とが設けられている。
【００４０】
高圧タービンバイパス流路Ｂ３１は、排熱回収ボイラ２０で生成された高圧蒸気Ｓ２１が、高圧タービン部３１を迂回して高圧タービン部３１の排気蒸気の流路に流れるように設けられている。そして、高圧タービンバイパス流路Ｂ３１には、高圧タービンバイパス弁ＶＢ３１が設置されている。高圧タービンバイパス弁ＶＢ３１は、高圧タービン部３１を迂回させて高圧蒸気Ｓ２１などの流体を流す際に、開けられる。
【００４１】
中圧タービンバイパス流路Ｂ３２は、排熱回収ボイラ２０で生成された高温再熱蒸気Ｓ２２３が、中圧タービン部３２を迂回して復水器４０に流れるように設けられている。中圧タービンバイパス流路Ｂ３２には、中圧タービンバイパス弁ＶＢ３２が設置されている。中圧タービンバイパス弁ＶＢ３２は、中圧タービン部３２を迂回させて高温再熱蒸気Ｓ２２３などの流体を流す際に、開けられる。
【００４２】
低圧タービンバイパス流路Ｂ３３は、排熱回収ボイラ２０で生成された低圧蒸気Ｓ２３が低圧タービン部３３を迂回して復水器４０に流れるように設けられている。低圧タービンバイパス流路Ｂ３３には、低圧タービンバイパス弁ＶＢ３３が設置されている。低圧タービンバイパス弁ＶＢ３３は、低圧タービン部３３を迂回させて低圧蒸気Ｓ２３などの流体を流す際に、開けられる。
【００４３】
本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントは、更に、制御部８０を備えている。制御部８０は、演算器（図示省略）とメモリ装置（図示省略）とを含み、メモリ装置が記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、各部の制御を行うように構成されている。
【００４４】
ここでは、制御部８０は、操作指令や検出データなどが入力信号として入力される。そして、制御部８０は、その入力された入力信号に基づいて演算処理を行い、制御信号ＣＴＬを出力信号として各部に出力することで、各部の動作を制御する。
【００４５】
詳細については後述するが、本実施形態では、制御部８０は、復水流量計９１によって測定された復水の流量に基づいて、高圧蒸気加減弁Ｖ３１の動作を制御するように構成されている。
【００４６】
［高圧タービン部３１の構成］
本実施形態の高圧タービン部３１について、図２および図３を用いて説明する。図２は、図３のＹ１−Ｙ２部分の断面を示している。図３は、図２のＸ１−Ｘ２部分の断面と共に機能ブロックを併せて示しており、蒸気の流れを実線で示し、電気信号の流れを破線で示している。
【００４７】
高圧タービン部３１は、図２および図３に示すように、ケーシング１１０とタービンロータ１２０とを有し、排熱回収ボイラ２０（図１参照）で生成された高圧蒸気Ｓ２１が、ケーシング１１０の内部へ供給されることによってタービンロータ１２０が回転するように構成されている。
【００４８】
具体的には、高圧タービン部３１は、多段式の軸流タービンであって、図２に示すように、静翼１１２（ノズル板）と動翼１２２とで構成されたタービン段落がタービンロータ１２０の回転中心軸ＡＸに沿った軸方向に複数段並んでいる。高圧タービン部３１は、初段のタービン段落を構成する初段の静翼１１２よりも上流側に初段ノズル入口通路１１１（蒸気室）が設けられており高圧過熱器２１２から初段ノズル入口通路１１１に高圧蒸気Ｓ２１が流入し、複数のタービン段落において仕事を行うことによって、タービンロータ１２０が回転する。
【００４９】
初段ノズル入口通路１１１は、図３に示すように、ケーシング１１０において、タービンロータ１２０の周りを円形で囲うように設けられている。本実施形態では、初段ノズル入口通路１１１は、仕切り板１１３によって第１の初段ノズル入口通路部１１１ａと、第１の初段ノズル入口通路部１１１ａよりも狭い第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂとに区画されている。第１の初段ノズル入口通路部１１１ａの通路面積は、初段ノズル入口通路１１１の通路面積のうち、たとえば、５０％を超え７０％以下を占める。これに対して、第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂの通路面積は、初段ノズル入口通路１１１の通路面積のうち、たとえば、３０％以上５０％未満を占める。
【００５０】
また、本実施形態では、高圧過熱器２１２から高圧タービン部３１に高圧蒸気Ｓ２１が流れる流路は、２つに分岐しており、一方の流路が第１の初段ノズル入口通路部１１１ａに連通し、他方の流路が第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂに連通している。
【００５１】
そして、本実施形態では、高圧蒸気加減弁Ｖ３１として、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａと第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂとが設けられている。第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａは、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂよりも大型であって、高圧過熱器２１２から第１の初段ノズル入口通路部１１１ａに高圧蒸気Ｓ２１が流れる一方の流路において高圧蒸気Ｓ２１の流量を調整するために設置されている。これに対して、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂは、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａよりも小型であって、高圧過熱器２１２から第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂに高圧蒸気Ｓ２１が流れる他方の流路において高圧蒸気Ｓ２１の流量を調整するために設置されている。第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａおよび第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂは、たとえば、油圧式のアクチュエータを備えており、制御部８０から入力される開度指令に応じてアクチュエータが駆動して弁開度が調整されるように構成されている。
【００５２】
詳細な図示を省略しているが、中圧タービン部３２および低圧タービン部３３は、高圧タービン部３１と同様に、多段式の軸流タービンであって、複数のタービン段落がタービンロータの回転中心軸に沿った軸方向に並んでいる。
【００５３】
［コンバインドサイクル発電プラントの運転動作］
本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントの運転に関して説明する。ここでは、定格負荷運転から、定格負荷よりも負荷が極めて低い極低負荷運転（たとえば、定格負荷に対して１５％の負荷で運転）に切り替える場合に関して説明を行う。
【００５４】
上述したように、コンバインドサイクル発電プラントにおいて極低負荷運転を行う場合には、燃料を燃焼器１３に供給する燃料投入量が負荷に応じて減少するように、燃料制御弁Ｖ１３の動作が制御される。これに伴って、ガスタービン１１に供給させる燃焼ガスの温度、および、ガスタービン１１から排出される排気ガスＧ１１の温度が定格負荷運転の場合よりも低下する。このため、排熱回収ボイラ２０では、熱源である排気ガスＧ１１の温度が低下するので、蒸気（高圧蒸気Ｓ２１、中圧蒸気Ｓ２２、低圧蒸気Ｓ２３）の発生量が減少する。そして、排熱回収ボイラ２０から蒸気タービン３０に作動媒体として供給される蒸気の流量が減少し、かつ、蒸気タービン３０から排出させる蒸気の流量も減少するので、復水器４０から排熱回収ボイラ２０に流れる復水の流量が低減する。復水の流量は、蒸気タービン３０の低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を流れる蒸気の流量と同等である。したがって、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を流れる蒸気の流量は、定格負荷運転の場合よりも著しく低下する。その結果、上述したように、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を構成する長い動翼の根元側において蒸気の流れが乱れて、動翼が振動するフラッター現象が発生する場合がある。
【００５５】
しかしながら、本実施形態において、極低負荷運転を行う場合には、復水流量計９１によって測定された復水の流量に基づいて、制御部８０が高圧蒸気加減弁Ｖ３１の動作を制御する。ここでは、制御部８０は、復水流量計９１によって測定された復水の流量が予め定めた規定値以下である場合には、高圧蒸気Ｓ２１が第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを経由して第１の初段ノズル入口通路部１１１ａに流入せずに、高圧蒸気Ｓ２１が第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂを経由して第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂに流入するように、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを全て閉じた状態にする。復水の流量について予め定めた規定値は、定格負荷運転の際に流れる復水の流量の値よりも小さい値であって、フラッター現象が発生し得る値よりも大きい値に定められている。
【００５６】
本実施形態における制御部８０の制御に関して図４および図５を用いて説明する。
【００５７】
図４においては、復水流量計９１によって測定された復水の流量（復水量Ｃ）と、高圧蒸気加減弁Ｖ３１（第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａ、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂ）の開度Ｋとの関係を示している。図４において、太い実線は、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａの場合を示し、太い一点鎖線は、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂの場合を示している。
【００５８】
図４に示すように、コンバインドサイクル発電プラントについて極低負荷運転を行う場合であって、復水量Ｃが予め定めた規定値Ｃｔｈを超えた状態から規定値Ｃｔｈ以下になった場合には、制御部８０は、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂの開度については１００％を保持させるが、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａの開度については１００％から０％に変える。つまり、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂに関しては全て開けた全開状態を保持させるのに対して、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａに関しては全開状態から全て閉じた全閉状態に変える。これによって、高圧蒸気Ｓ２１が第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを経由して第１の初段ノズル入口通路部１１１ａに流入せずに、高圧蒸気Ｓ２１が第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂを経由して第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂに流入する。
【００５９】
図５では、復水流量計９１によって測定された復水の流量（復水量Ｃ）と、高圧ドラム２１の内部の圧力Ｐとの関係を示している。図５において、太い実線は、本実施形態の場合（復水量Ｃが規定値Ｃｔｈ以下である場合に、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを全閉状態にする場合）を示している。これに対して、図５において、太い二点鎖線は、本実施形態の場合と異なり、復水の流量（復水量Ｃ）に関わらずに、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａについて全開状態を保持させた場合の結果を示している。
【００６０】
図５に示すように、本実施形態において復水量Ｃが規定値Ｃｔｈ以下である場合に第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを全閉状態にしたときには（太い実線を参照）、高圧ドラム２１の内部の圧力Ｐが上昇する。
【００６１】
高圧ドラム２１の内部においては、圧力の上昇に伴って、飽和蒸気（気相成分）の内部エネルギー値と飽和水（液相成分）の内部エネルギー値との差が小さくなる。つまり、圧力が高くなるに伴って、蒸気の発生に必要な熱が少なくなる。たとえば、大気圧（０．１０１ＭＰａ）の場合には、１ｋｇの蒸気を発生させるのに必要な熱量は、２２６０ｋＪである。これに対して、圧力が１６ＭＰａである場合に、１ｋｇの蒸気を発生させるのに必要な熱量は、９３０ｋＪである。また、圧力が臨界圧（２２．１ＭＰａ）である場合に、１ｋｇの蒸気を発生させるのに必要な熱量は、理論上、０ｋＪである。
【００６２】
このため、本実施形態においては、高圧ドラム２１の圧力上昇に伴って、高圧蒸発器２１１では、熱交換量が低下するが、高圧蒸気Ｓ２１が多く発生する。上述したように、高圧蒸気Ｓ２１は、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを経由せずに第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂを経由するため、大きな圧力損失がなく、高い圧力を維持した状態で、高圧タービン部３１の第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂに流入する。
【００６３】
また、本実施形態では、高圧蒸発器２１１における熱交換量が低下するため、排気ガスＧ１１の流れにおいて高圧蒸発器２１１よりも下流側に位置する中圧蒸発器２２１および低圧蒸発器２３１では、熱交換量が増加する。これにより、本実施形態では、中圧蒸気Ｓ２２および低圧蒸気Ｓ２３についても発生量が増加し、その中圧蒸気Ｓ２２および低圧蒸気Ｓ２３のそれぞれが中圧タービン部３２および低圧タービン部３３のそれぞれに流入する。
【００６４】
その結果、蒸気タービン３０に作動媒体として供給される蒸気の流量が増加し、かつ、蒸気タービン３０から排出させる蒸気の流量も増加するので、復水器４０から排熱回収ボイラ２０の低圧ドラム２３に流れる復水の流量が増加する。上記したように、復水の流量は、蒸気タービン３０の低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を流れる蒸気の流量と同等である。このため、本実施形態では、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を流れる蒸気の流量が増加するので、その最終段のタービン段落を構成する長い動翼の根元側において蒸気の流れが乱れにくくなる。
【００６５】
したがって、本実施形態では、フラッター現象が発生することを効果的に抑制可能であって、信頼性を向上させることができる。さらに、本実施形態では、高圧ドラム２１の圧力が高く、高圧タービン部３１に流入する高圧蒸気Ｓ２１の圧力が高くなるので、高い効率で運転を実行可能である。
【００６６】
なお、本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントにおいて極低負荷運転を行う場合に、高圧蒸気加減弁Ｖ３１（第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａ、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂ）以外の弁は、定格負荷運転状態と同様に、下記のように開閉動作が制御される。
・中圧蒸気圧力調節弁Ｖ２２・・・全開
・再熱蒸気組合せ弁Ｖ３２・・・全開
・低圧蒸気加減弁Ｖ３３・・・全開
・高圧タービンバイパス弁ＶＢ３１・・・全閉
・中圧タービンバイパス弁ＶＢ３２・・・全閉
・低圧タービンバイパス弁ＶＢ３３・・・全閉
【００６７】
また、本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、復水量Ｃが予め定めた規定値Ｃｔｈ未満の状態から規定値Ｃｔｈ以上になった場合には、制御部８０は、第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂの開度については１００％を保持させるが、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａの開度については０％から１００％に変える。つまり、高圧蒸気Ｓ２１が第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを経由して第１の初段ノズル入口通路部１１１ａに流入すると共に、高圧蒸気Ｓ２１が第２の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ｂを経由して第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂに流入するように制御する（図４参照）。
【００６８】
［実施例］
表１では、コンバインドサイクル発電プラントの各部における、圧力、流量等の一例を示している。表１において、実施例は、上記した本実施形態の場合と同様に、復水量Ｃが規定値Ｃｔｈ以下である場合に、第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを全閉状態にした場合を示している。実施例では、第１の初段ノズル入口通路部１１１ａの通路面積が、初段ノズル入口通路１１１の全通路面積の６０％であって、第２の初段ノズル入口通路部１１１ｂの通路面積が、初段ノズル入口通路１１１の全通路面積の４０％である場合を示している。これに対して、各比較例は、本実施形態の場合でなく、従来の場合（高圧蒸気加減弁Ｖ３１が１つの場合）を示している。
【００６９】
【表１】
2019218867.tif 000003
【００７０】
表１において比較例１から比較例３に示すように、定格負荷に対して１５％の負荷で運転を行う場合（比較例３）には、復水の流量が定格負荷の場合（比較例１）に対して３０％程度になる。このため、定格負荷に対して１５％の負荷で運転を行う場合（比較例３）には、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を流れる蒸気の流量が減少するので、フラッター現象が発生する場合がある。
【００７１】
しかし、実施例では、上述したように、復水量Ｃが規定値Ｃｔｈ以下である場合に第１の高圧蒸気加減弁Ｖ３１ａを全閉状態にしたので、比較例３の場合に対して、高圧ドラム２１の圧力が上昇し、高圧蒸気Ｓ２１の流量が上昇している。また、実施例では、比較例３の場合よりも、中圧蒸気Ｓ２２の流量および低圧蒸気Ｓ２３の流量が増加している。その結果、実施例では、比較例３の場合よりも復水の流量が増加している。具体的には、実施例では、比較例３に対して、復水の流量が１５％以上増加している。したがって、実施例では、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を流れる蒸気の流量が増加するので、フラッター現象が発生することを効果的に抑制可能である。さらに、高圧ドラム２１の圧力が高く、高圧タービン部３１に流入する高圧蒸気Ｓ２１の圧力が高くなるので、高圧タービン部３１を効率的に駆動させることができる。
【００７２】
＜第２実施形態＞
［コンバインドサイクル発電プラントの全体構成］
第２実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントの全体構成について、図６を用いて説明する。
【００７３】
図６に示すように、本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントは、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａと低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂとが設けられている。この他に、本実施形態では、低圧タービン入口温度計９３と低圧タービン入口圧力計９２と復水器圧力計９４とが更に設けられている。これらの点、および、関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する事項に関しては、適宜、説明を省略する。
【００７４】
本実施形態において、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａは、低圧ドラム２３から低圧蒸気Ｓ２３が低圧過熱器２３２に流れる低圧過熱器入口流路Ｆ２３２に設けられている。低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａは、制御部８０から入力される操作指令に基づいて、開閉動作を行うように構成されている。
【００７５】
低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂは、低圧ドラム２３から低圧蒸気Ｓ２３が低圧過熱器２３２を迂回して低圧タービン部３３に流れる低圧過熱器バイパス流路Ｆ２３２ｂに設けられている。低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂは、制御部８０から入力される操作指令に基づいて、開閉動作を行うように構成されている。
【００７６】
低圧蒸発器２３１にて発生した低圧蒸気Ｓ２３は、低圧蒸気加減弁Ｖ３３を経由し、中圧タービン３２より排出された主流蒸気Ｓ３２に混入し、低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）として低圧タービン部３３に供給される。低圧タービン入口温度計９３は、低圧タービン部３３の入口に流入する低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）の温度を測定するために設置されている。低圧タービン入口温度計９３は、低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）の温度を測定して得た温度測定データを制御部８０へ出力する。
【００７７】
低圧タービン入口圧力計９２は、低圧タービン部３３の入口に流入する低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）の圧力を測定するために設置されている。低圧タービン入口圧力計９２は、低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）の圧力を測定して得た圧力測定データを制御部８０へ出力する。
【００７８】
復水器圧力計９４は、復水器４０の内部の圧力を測定するために設置されている。復水器圧力計９４は、復水器４０の内部の圧力を測定して得た圧力測定データを制御部８０へ出力する。
【００７９】
制御部８０は、低圧タービン入口温度計９３が測定した温度、低圧タービン入口圧力計９２が測定した圧力、および、復水器圧力計９４が測定した圧力に基づいて、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度を算出する。ここでは、制御部８０は、蒸気表関数を用いて湿り度の算出を行う。具体的には、低圧タービン入口圧力計９２が測定した圧力および低圧タービン入口温度計９３が測定した温度から、蒸気表関数を用いて低圧入口エンタルピーＨｉｎを算出する。また、熱力理論式に基いて、低圧タービン部３３の圧力を復水器圧力計９４が測定した圧力で割った圧力比に効率を積算することで、エネルギードロップΔＨを算出する。更に、低圧入口エンタルピーＨｉｎからエネルギードロップΔＨを減算することによって、復水器出口エンタルピーＨｏｕｔを算出する。その後、蒸気表関数を用いて、復水器出口エンタルピーＨｏｕｔおよび復水器圧力計９４が測定した圧力から、湿り度を求める。なお、制御部８０は、低圧タービン入口温度計９３が測定した温度、低圧タービン入口圧力計９２が測定した圧力、および、復水器圧力計９４が測定した圧力と、湿り度との間を関連付けたルックアップテーブルを備えており、そのルックアップテーブルを用いて、各測定値から湿り度を求めるように構成されていてもよい。
【００８０】
そして、制御部８０は、コンバインドサイクル発電プラントについて予め定めた値よりも低い負荷の運転（極低負荷運転等）を行う際には、その算出した湿り度に基づいて低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａの動作、および、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの動作を制御する。
【００８１】
［コンバインドサイクル発電プラントの運転動作］
本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントの運転に関して説明する。ここでは、定格負荷運転から、定格負荷よりも負荷が極めて低い極低負荷運転（たとえば、定格負荷に対して１５％の負荷で運転）に切り替える場合に関して説明を行う。
【００８２】
上述したように、コンバインドサイクル発電プラントにおいて極低負荷運転を行う場合には、排熱回収ボイラ２０で発生する蒸気の流量が減少するため、蒸気タービン３０の内部に設けられた蒸気通路における蒸気の圧力は、定格圧力よりも低下する。圧力が低下した蒸気は、復水器４０に流入する際に、膨張による内部エネルギーの低下が不十分である。このため、蒸気タービン３０の低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を構成する動翼を流れる蒸気は、十分に湿り度が高い飽和蒸気でなく、過熱蒸気の状態になっている場合がある。
【００８３】
表２は、表１に示した比較例１から比較例３について、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度を示す表である。
【００８４】
【表２】
2019218867.tif 000004
【００８５】
表２に示すように、負荷の低下に伴って、最終段の湿り度が低下し、飽和蒸気でなく過熱蒸気の状態に近付いている。具体的には、定格負荷の場合（比較例１）には、湿り度が１３％であるのに対して、定格負荷に対して１５％の負荷である場合には、湿り度が２．３％になる。その結果、最終段のタービン段落を構成する動翼が高温になった状態で高速に回転するため、損傷が生ずる可能性がある。
【００８６】
しかしながら、本実施形態では、上述したように、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度に基づいて、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａの動作、および、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの動作を制御する。具体的には、制御部８０は、上記の湿り度が予め定めた規定値以下になった場合には、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａを全開状態から全閉状態にすると共に低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂを全閉状態から全開状態にする。湿り度について予め定めた規定値は、定格負荷運転の際の湿り度よりも低い値であって、最終段のタービン段落を構成する動翼において損傷が生じ得る値よりも大きい値である（たとえば、運転限界湿り度）。
【００８７】
本実施形態における制御部８０の制御に関して図７および図８を用いて説明する。
【００８８】
図７においては、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度Ｗと、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａおよび低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの開度Ｋとの関係を示している。図７において、太い実線は、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａの場合を示し、太い一点鎖線は、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの場合を示している。
【００８９】
図７に示すように、コンバインドサイクル発電プラントについて極低負荷運転を行う場合であって、湿り度Ｗが規定値Ｗｔｈを超えた状態から規定値Ｗｔｈ以下の状態になった場合には、制御部８０は、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａの開度については１００％から０％に変えると共に、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの開度については０％から１００％に変える。つまり、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａに関しては全て閉じた全閉状態に変えるのに対して、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂに関しては全て開けた全開状態に変える。
【００９０】
これによって、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａを経由して低圧過熱器２３２に流入せずに、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂを経由して中圧タービン３２より排出された主流蒸気Ｓ３２に混入し、低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）として低圧タービン部３３に供給される。低圧蒸気Ｓ２３は、低圧過熱器２３２をバイパスする為、過熱されていない低温の飽和蒸気の状態で主蒸気Ｓ３２に混入することとなり、低圧タービン部３３へ流入する低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）は、より低い温度の状態になる。すなわち、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器２３２を迂回して低圧タービン部３３へ流入することで、低圧タービン部３３に流入する低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）の温度が、より温度が低い低温蒸気になる。低圧混合蒸気（Ｓ２３＋Ｓ３２）は、低圧タービン部３３において低圧タービン入口圧力から復水器圧力になるように膨張することで、圧力低下分に見合った仕事をした後に、よりエネルギー値が小さい飽和蒸気として復水器４０に放出される。低圧タービン部３３で蒸気が仕事して放出するエネルギーは、圧力低下分で決定されるため、低圧タービン入口温度が低下すれば、復水器４０へ放出された蒸気は、飽和水分量が多い湿り度の高い蒸気となる。
【００９１】
図８では、負荷Ｌと、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度Ｗとの関係を示している。図８において、太い実線は、本実施形態の場合（湿り度Ｗが規定値Ｗｔｈ以下の状態になった場合に、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａを全閉状態にし、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂを全開状態にする場合）を示している。これに対して、図８において、太い二点鎖線は、本実施形態の場合と異なり、湿り度Ｗに関わらずに、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａを全開状態にし、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂを全閉状態にする場合を示している。
【００９２】
図８に示すように、負荷Ｌが予め定めた値Ｌｔｈ以下であって、本実施形態の場合と異なり、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器２３２に流入して過熱される場合には（太い二点鎖線を参照）、湿り度Ｗが規定値Ｗｔｈ未満の状態になる。これに対して、本実施形態の場合のように、負荷Ｌが予め定めた値Ｌｔｈ以下であって、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器２３２を迂回して過熱されない場合には（太い実線を参照）、湿り度Ｗが規定値Ｗｔｈ以上の状態になる。
【００９３】
このため、本実施形態においては、負荷Ｌが低下した場合であっても、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落よりも下流側における湿り度Ｗを規定値Ｗｔｈ以上に保持することができる。その結果、低圧タービン部３３において最終段のタービン段落を構成する動翼では、過熱蒸気でなく、十分に湿り度が高い飽和蒸気が流れるので、その動翼が高温になることを抑制することができる。
【００９４】
したがって、本実施形態では、その動翼が損傷することを防止可能である。更に、本実施形態では、動翼を冷却するためにスプレー水を噴霧する必要がなくなるので、スプレー水によって動翼が浸食されることを防止可能である。このように、本実施形態では、信頼性を更に向上させることができる。
【００９５】
上記の他に、本実施形態において、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器２３２を迂回して低圧タービン部３３へ流入する場合には、低圧過熱器２３２で熱交換が行われないので、低圧蒸発器２３１における熱交換量が増加する（約１０％程度の増加）。このため、本実施形態では、低圧蒸気Ｓ２３の流量を増加させることができるので、高い効率で運転を実行可能である。
【００９６】
また、本実施形態では、低圧蒸気Ｓ２３の流量の増加に伴って、第１実施形態の場合よりも復水の流量が増加するので、更に、信頼性を向上させることができる。
【００９７】
なお、本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、湿り度Ｗが規定値Ｗｔｈ以下の状態から規定値Ｗｔｈを超えた状態になった場合には、制御部８０は、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａの開度については０％から１００％に変えると共に、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂの開度については１００％から０％に変える。つまり、低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａに関しては全開状態に変えるのに対して、低圧過熱器バイパス止め弁Ｖ２３ｂに関しては全て開けた全閉状態に変える。これによって、低圧蒸気Ｓ２３が低圧ドラム２３から低圧過熱器入口止め弁Ｖ２３ａを経由して低圧過熱器２３２に流入し過熱された後に、低圧タービン部３３へ流入する。
【００９８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９９】
１１…ガスタービン、１２…圧縮機、１３…燃焼器、１４…発電機、２０…排熱回収ボイラ、２１…高圧ドラム、２２…中圧ドラム、２３…低圧ドラム、３０…蒸気タービン、３１…高圧タービン部、３２…中圧タービン部、３３…低圧タービン部、３４…発電機、４０…復水器、８０…制御部、９１…復水流量計、９２…低圧タービン入口圧力計、９３…低圧タービン入口温度計、９４…復水器圧力計、１１０…ケーシング、１１１…初段ノズル入口通路、１１１ａ…初段ノズル入口通路部、１１１ｂ…初段ノズル入口通路部、１１２…静翼、１１３…仕切り板、１２０…タービンロータ、１２２…動翼、２１０…高圧節炭器、２１１…高圧蒸発器、２１２…高圧過熱器、２２０…中圧節炭器、２２１…中圧蒸発器、２２２…中圧過熱器、２２３…再熱器、２３０…低圧節炭器、２３１…低圧蒸発器、２３２…低圧過熱器、ＡＸ…回転中心軸、Ｂ３１…高圧タービンバイパス流路、Ｂ３２…中圧タービンバイパス流路、Ｂ３３…低圧タービンバイパス流路、Ｆ２３２…低圧過熱器入口流路、Ｆ２３２ｂ…低圧過熱器バイパス流路、Ｐ２３…高中圧給水ポンプ、Ｐ４０…復水ポンプ、Ｐ５０…循環水ポンプ、Ｓ２１…高圧蒸気、Ｓ２２…中圧蒸気、Ｓ２２３…高温再熱蒸気、Ｓ２３…低圧蒸気、Ｖ１３…燃料制御弁、Ｖ２２…中圧蒸気圧力調節弁、Ｖ２３ａ…低圧過熱器入口止め弁弁、Ｖ２３ｂ…低圧過熱器バイパス止め弁、Ｖ３１…高圧蒸気加減弁、Ｖ３１ａ…第１の高圧蒸気加減弁、Ｖ３１ｂ…第２の高圧蒸気加減弁、Ｖ３２…再熱蒸気組合せ弁、Ｖ３３…低圧蒸気加減弁、ＶＢ３１…高圧タービンバイパス弁、ＶＢ３２…中圧タービンバイパス弁、ＶＢ３３…低圧タービンバイパス弁
【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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