(57)【要約】  コジェネレーションを行う電気エネルギの発生のためのコンバインドサイクル発電プラント（１０）を運転する方法であって、燃焼用空気が、少なくとも１つのガスタービン（１１，３７）に導入され、圧縮され、かつ燃料の燃焼のための少なくとも１つの燃焼室（１９，３９）に供給され、結果として生じた排ガスは、少なくとも１つのタービン（２０，３８，４０）において膨張させられて、仕事を行い、少なくとも１つのタービン（２０，３８，４０）によって排出された排ガスは、蒸気を発生するために、排熱回収ボイラ（１３）に供給され、排熱回収ボイラ（１３）は、少なくとも１つの蒸気タービン（１４）と、凝縮器（３２）と、給水タンク（２８）と、給水ポンプ（Ｐ２）とを備えた水−蒸気サイクル（１２）の一部であり、少なくとも１つの蒸気タービン（１４）から蒸気を抽出することによって熱が提供される、方法に関する。このような方法において、運転に有利な、熱と発電との単純な切り離しは、蒸気を、選択的に、前記少なくとも１つの蒸気タービン（１４）から、低圧蒸気又は中圧蒸気として抽出することができ、発電を制限するために蒸気抽出が低圧蒸気から中圧蒸気へ切り換えられることにより達成される。
2013545916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コジェネレーションを行う電気エネルギの発生のためのコンバインドサイクル発電プラント（１０）を運転する方法であって、燃焼用空気が、少なくとも１つのガスタービン（１１，３７）に導入され、圧縮され、かつ燃料の燃焼のための少なくとも１つの燃焼室（１９，３９）に供給され、結果として生じた排ガスは、少なくとも１つのタービン（２０，３８，４０）において膨張させられて、仕事を行い、前記少なくとも１つのタービン（２０，３８，４０）によって排出された排ガスは、蒸気を発生するために、排熱回収ボイラ（１３）に供給され、該排熱回収ボイラ（１３）は、少なくとも１つの蒸気タービン（１４）と、凝縮器（３２）と、給水タンク（２８）と、給水ポンプ（Ｐ２）とを備えた水−蒸気サイクル（１２）の一部であり、前記少なくとも１つの蒸気タービン（１４）から蒸気を抽出することによって熱が提供される、方法において、前記蒸気を、選択的に、前記少なくとも１つの蒸気タービン（１４）から、低圧蒸気又は中圧蒸気として抽出することができ、発電を制限するために蒸気抽出が低圧蒸気から中圧蒸気へ切り換えられることを特徴とする、コジェネレーションを行う電気エネルギの発生のためのコンバインドサイクル発電プラント（１０）を運転する方法。
【請求項２】
前記コンバインドサイクル発電プラント（１０）は、前記少なくとも１つの蒸気タービン（１４）から抽出された蒸気によって運転される脱塩プラント（１５）と関連させられており、該脱塩プラント（１５）の運転は、公称値に等しい又は近い蒸留水の製造を保ちながら発電を制限するために低圧蒸気から中圧蒸気へ切り換えられる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記脱塩プラント（１５）は、脱塩ユニット（１５ａ〜１５ｄ）を含み、各脱塩ユニット（１５ａ〜１５ｄ）は、低圧蒸気によって運転される多重効用蒸留装置（３３）と、該多重効用蒸留装置（３３）と相互作用しかつ中圧蒸気によって運転される熱蒸気圧縮装置（３４）とを有し、前記脱塩ユニット（１５ａ〜１５ｄ）の運転は、発電を制限するために、熱蒸気圧縮装置（３４）を利用しない運転から、熱蒸気圧縮装置（３４）を利用する運転へ切り換えられる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
発電を制限するために、導入された燃焼用空気の一部分は、付加的に、ガスタービン（１１，３７）における燃料の燃焼に関与させられることなく少なくとも１つのタービン（２０，３８，４０）を通って排熱回収ボイラ（１３）へ通過させられ、燃焼用空気のこの部分は、前記排熱回収ボイラ（１３）における少なくとも１つの助燃装置（２１，２３）を運転するために利用される、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの前記ガスタービン（１１）は、１つの燃焼室（１９）のみと、排ガスの膨張のための１つのタービン（２０）のみとを含み、前記燃料の燃焼のために利用されない圧縮された燃焼用空気の部分は、前記燃焼室（１９）をバイパスして前記タービン（２０）へ通過させられる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの前記ガスタービン（３７）は、シーケンシャル燃焼のために設計されており、２つの、第１及び第２の順次に配置された燃焼室（１９，３９）と、排ガスの膨張のための２つのタービン（３８，４０）とを含み、燃料の燃焼のために利用されない圧縮された燃焼用空気の部分は、第２の燃焼室（３９）をオフにすることによって、前記助燃装置（２１，２３）の運転のために提供される、請求項４記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの前記ガスタービン（３７）には、可変の入口案内翼（１７）が設けられており、該入口案内翼（１７）は、前記第２の燃焼室（３９）がオフにされるのと同時に最大開放に設定される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮された燃焼用空気の一部分は、付加的に、第１の燃焼室（１９）をバイパスする、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの助燃装置（２１）は、前記排熱回収ボイラ（１３）の入口に配置されている、請求項４から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記排熱回収ボイラ（１３）は、第１の過熱器（２２）を含み、該第１の過熱器（２２）の下流に第２の付加的な助燃装置（２３）が配置されている、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法を実施するためのコンバインドサイクル発電プラント（１０）であって、該コンバインドサイクル発電プラント（１０）は、
少なくとも１つのガスタービン（１１，３７）であって、導入された燃焼用空気を圧縮するための圧縮機（１８）と、圧縮された燃焼用空気を利用して燃料を燃焼させるための燃焼室（１９，３９）と、燃焼中に生ぜしめられた排ガスを膨張させるためのタービン（２０，３８，４０）とを備える、少なくとも１つのガスタービン（１１，３７）と、
水−蒸気回路（１２）であって、少なくとも１つの蒸気タービン（１４）と、排熱回収ボイラ（１３）とを備え、該排熱回収ボイラ（１３）を、前記ガスタービン（１１，３７）によって排出された排ガスが流過する、水−蒸気回路（１２）と、を含み、前記蒸気タービン（１４）に、蒸気を抽出する機能が提供されている、コンバインドサイクル発電プラント（１０）において、
少なくとも１つの前記蒸気タービン（１４）は、低圧蒸気又は中圧蒸気としての蒸気の選択的な抽出のために設計されてい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（１０）。
【請求項１２】
前記コンバインドサイクル発電プラント（１０）は、脱塩ユニット（１５ａ〜１５ｄ）を備えた脱塩プラント（１５）と関連させられており、各脱塩ユニット（１５ａ〜１５ｄ）は、低圧蒸気によって運転される多重効用蒸留装置（３３）と、該多重効用蒸留装置（３３）と相互作用しかつ前記中圧蒸気によって運転される熱蒸気圧縮装置（３４）とを有し、前記脱塩ユニット（１５ａ〜１５ｄ）は、選択的に、前記低圧蒸気を利用する運転から、前記中圧蒸気を利用する運転に切り換えられる、請求項１１記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのガスタービン（１１）に、制御可能なバイパス部（３６）が設けられており、該バイパス部（３６）を介して、前記圧縮された燃焼用空気の一部を、前記燃焼室（１９，３９）をバイパスしてタービン（２０，３８，４０）に導入することができ、前記排熱回収ボイラ（１３）に助燃装置（２１，２３）が設けられており、該助燃装置（２１，２３）において、前記排ガスを、該排ガスが進入するときに、前記バイパス部（３６）を介して通過させられた燃焼用空気を利用して加熱するために、燃料を燃焼させることができる、請求項１２記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１４】
前記バイパス部（３６）に弁（Ｖ９）が配置されている、請求項１３記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのガスタービン（３７）は、シーケンシャル燃焼のために設計されており、かつ２つの燃焼室（１９，３９）と、前記排ガスの膨張のための２つのタービン（３８，４０）とを含む、請求項１３又は１４記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１６】
前記排熱回収ボイラ（１３）に、該排熱回収ボイラ（１３）への入口において第１の助燃装置（２１）が配置されており、第１の過熱器（２２）の下流に第２の助燃装置（２３）が配置されている、請求項１３から１５までのいずれか１項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】
本発明は、発電プラント技術の分野に関し、特に、請求項１の前提部による、コジェネレーション（熱電併給）を行うコンバインドサイクル発電プラントを運転する方法に関する。本発明は、前記方法を実施するためのコンバインドサイクル発電プラントにも関する。
【０００２】
従来技術
発電プラントのある運転分野において、電気と熱の同時発生が要求される。発生される２つのタイプのエネルギは、必ずしも、接続された消費者からの同じ需要プロファイルを生じるわけではない。発電は、従来、電気グリッドシステムの需要によって、又はある場合には大口の地域工業消費者によって支配される。熱の需要は、一般に、工業的プロセスの需要によって、又は遠隔熱ネットワーク又は飲料水処理プラントにおける毎日の又は季節的な変動によって、支配される。最後に言及した飲料水処理に関して、多数の海水脱塩（淡水化）プラントを有する国では、年間を通じて、電力の需要の大きな変動が生じる一方、飲料水の需要は、常時、ほぼ一定である。
【０００３】
熱需要の大きな割合は、概して、火力発電プラントにおける蒸気タービン又は主蒸気ラインからの蒸気の抽出によって提供される。コンバインドサイクル発電プラントにおける排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）において蒸気が発生される場合、蒸気の発生は、ガスタービンの負荷制御に直接的に関連しており、したがって、発電から完全に切り離すことはできない。
【０００４】
ガスタービンの設計及び運転は、通常、発電中の高い効率に集中させられている。ガスタービンの部分負荷運転はある制限の中で可能であるが、これは、負荷が低い場合に増大する有害物質排出によって制限される。部分負荷運転中、ガスタービン内の燃焼用空気流及び排ガス流は通常減じられ、その結果、下流に続く排熱回収ボイラにおける蒸気発生を同時に制限する。
【０００５】
過去には、電気需要が低くかつ熱需要が高い場合（例えば蒸気を用いて運転される海水脱塩プラントにおいて海水が蒸発させられるときに生じる）のコンバインドサイクル発電プラントのために様々な運転方法が提案されてきた。
【０００６】
低い発電を制御するための１つの公知の選択肢は、蒸気タービンの入口弁を制限するか又は蒸気タービンの入口弁を完全に閉鎖し、タービンをバイパスして余分な蒸気を水冷式又は空冷式の凝縮器へ通過させることである。
【０００７】
ガスタービンにおける負荷に関係なく蒸気発生を最大化するための別の公知の選択肢は、排熱回収ボイラにおける大きな助燃のために必要とされる所要の付加的な空気を提供するために、ファンを提供することである。
【０００８】
１つの極めて単純な解決手段は、消費者のための蒸気を発生する補助ボイラを提供することであり、これにより、ガスタービンは、消費者のための蒸気発生とは関係なく停止させられることができる。
【０００９】
発電プラントが複数のガスタービンユニットを有する場合、全てのガスタービンユニットが運転しているかのように蒸気抽出を同じレベルで継続することができるように排熱回収ボイラにおける助燃装置が過剰設計されているならば、発電を減じるために幾つかのユニットをオフにすることができる。同等の解決手段は、欧州特許出願公開第１７０１００６号明細書に開示されている。このような解決手段は、蒸気ライン、安全弁、及び蒸気バイパスラインの付加的なハードウェア複雑性を必要とする。
【００１０】
コンバインドサイクル発電プラントから抽出されかつ多重効用蒸留ユニット（ＭＥＤ）を備えた海水脱塩プラントのために利用される蒸気は、通常、比較的低い温度及び低い圧力を必要とする。海水の蒸発が大気圧未満で生じるからである。したがって、典型的なプラントにおいて、蒸気は低圧タービンからの出口において抽出される。この構成は、コンバインドサイクル発電プラントにおける高い発電を促進する。低い抽出圧力は、蒸気タービンにおける蒸気のよりよい膨張を許容するからである。
【００１１】
脱塩の改良されたタイプは、熱蒸気圧縮を行う多重効用蒸留（ＭＥＤ−ＴＣＶ）という名称によって知られている（例えば、これに関して国際公開第２００５／１０５２５５号参照）。この方法において、多重効用蒸留は、最低温度における蒸発セルから最高温度における蒸発セルへ蒸気を戻すために熱圧縮機（慣用の蒸気噴射エゼクタのように作動する）を用いて実施される。蒸気噴射インジェクタの作動は、コンバインドサイクル発電プラントにおける蒸気抽出ラインのより高い圧力レベルにつながる。この構成の利点は、単純な多重効用蒸留と比較して、製造される飲料水の同じ量に対してより少ない蒸気が消費されることである。他方では、より高い蒸気抽出圧力は、コンバインドサイクル発電プラントにおける発電の僅かな減少につながる。
【００１２】
発明の概要
本発明の１つの課題は、公知の方法の欠点を回避し、かつ特に、海水脱塩の間に発電と飲料水製造とが単純な形式で切り離される、コジェネレーション及び蒸気タービンからの蒸気抽出による出熱を行うコンバインドサイクル発電プラントを運転する方法を提供し、かつこの方法を実施するための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。
【００１３】
この課題は、請求項の特徴の全体によって達成される。
【００１４】
本発明による方法において、燃焼用空気は、少なくとも１つのガスタービンに導入され、圧縮され、かつ燃料の燃焼のために少なくとも１つの燃焼室に供給され、結果として生じた排ガスは、仕事を行う少なくとも１つのタービンにおいて膨張させられ、この方法において、少なくとも１つのタービンから出てくる排ガスは、蒸気を発生するために排熱回収ボイラに供給され、この排熱回収ボイラは、少なくとも１つの蒸気タービンと、凝縮器と、給水タンクと、給水ポンプとを備えた水−蒸気回路の一部であり、熱は、少なくとも１つの蒸気タービンからの蒸気の抽出によって提供される。この方法は、蒸気を選択的に少なくとも１つの蒸気タービンから低圧蒸気又は中圧蒸気として抽出することができ、発電を制限するために蒸気抽出が低圧蒸気から中圧蒸気に切り換えられることを特徴とする。
【００１５】
本発明による方法の実施の形態は、コンバインドサイクル発電プラントが、少なくとも１つの蒸気タービンから抽出された蒸気によって運転される脱塩プラントに関連しており、発電を制限するために脱塩プラントの運転が低圧蒸気から中圧蒸気に切り換えられることを特徴とする。
【００１６】
別の実施の形態は、脱塩プラントが脱塩ユニットを含み、各脱塩ユニットが、低圧蒸気によって運転される多重効用蒸留装置と、多重効用蒸留装置と相互作用しかつ中圧蒸気によって運転される熱蒸気圧縮装置とを有し、同時に造水を公称値に保ちながら発電を制限するために、脱塩ユニットの運転が、熱蒸気圧縮装置を用いない運転から、熱蒸気圧縮装置を用いる運転へ切り換えられることを特徴とする。この実施の形態は、要求される助燃の量、ひいては、コジェネレーションプラントの、低い電力対造水の比の場合の燃料消費を最小限にすることを許容する。
【００１７】
本発明による方法の別の実施の形態は、発電を制限するために、導入された燃焼用空気の一部が、付加的に、ガスタービンにおける燃料の燃焼に関与させられることなく少なくとも１つのタービンを通って排熱回収ボイラへ通過させられ、燃焼用空気のこの部分が、排熱回収ボイラにおける少なくとも１つの助燃装置を作動させるために利用される点で区別される。
【００１８】
別の実施の形態は、少なくとも１つのガスタービンが、１つの燃焼室のみと排ガスの膨張のための１つのタービンのみとを含み、燃料の燃焼のために利用されない圧縮された燃焼用空気の部分が、燃焼室をバイパスしてタービンへ通過させられることを特徴とする。
【００１９】
別の実施の形態は、少なくとも１つのガスタービンが、シーケンシャル燃焼のために設計されており、２つの燃焼室と、排ガスの膨張のための２つのタービンとを含み、燃料の燃焼のために利用されない圧縮された燃焼用空気の部分が、第２の燃焼室をオフにすることによって助燃装置の運転のために提供されることを特徴とする。
【００２０】
本発明による方法の別の実施の形態は、少なくとも１つのガスタービンに、可変の入口案内翼が設けられており、入口案内翼は、第２の燃焼室がオフにされるのと同時に最大開放に設定されることを特徴とする。
【００２１】
別の実施の形態は、圧縮された燃焼用空気の一部が、付加的に、第１の燃焼室をバイパスすることを特徴とする。
【００２２】
別の実施の形態によれば、少なくとも１つの助燃装置が排熱回収ボイラの入口に配置されている。
【００２３】
さらに別の実施の形態は、排熱回収ボイラは、第１の過熱器を有し、第２の付加的な助燃装置は、第１の過熱器の下流に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
方法を実施するための本発明によるコンバインドサイクル発電プラントは、少なくとも１つのガスタービンであって、導入された燃焼用空気を圧縮するための圧縮機と、圧縮された燃焼用空気を用いて燃料を燃焼させるための燃焼室と、燃焼中に発生した排ガスを膨張させるためのタービンとを備えた少なくとも１つのガスタービンと、水−蒸気回路であって、少なくとも１つの蒸気タービンと、ガスタービンから出てきた排ガスが流過する排熱回収ボイラとを備えた水−蒸気回路とを備え、蒸気を抽出する能力が蒸気タービンのために提供されている。少なくとも１つの蒸気タービンは、低圧蒸気又は中圧蒸気としての蒸気の選択的な抽出のために設計されている。
【００２５】
本発明によるコンバインドサイクル発電プラントの１つの実施の形態は、コンバインドサイクル発電プラントが、脱塩ユニットを備えた脱塩プラントに関連しており、各脱塩ユニットが、低圧蒸気によって運転される多重効用蒸留装置と、多重効用蒸留装置と相互作用しかつ中圧蒸気によって運転される熱蒸気圧縮装置とを有し、脱塩ユニットを選択的に、低圧蒸気を用いる運転から中圧蒸気を用いる運転へ切り換えることができることを特徴とする。多重効用蒸留装置を熱蒸気圧縮機に接続する利点は、所定の量の蒸留水を製造するためにこの構成において必要とされる、より高い圧力における蒸気の消費がより少ないということである。別の実施の形態は、少なくとも１つのガスタービンに制御可能なバイパス部が設けられており、圧縮された燃焼用空気の一部を、バイパス部を介して、燃焼室をバイパスしてタービンに導入することができ、排熱回収ボイラに助燃装置が設けられており、この助燃装置において、バイパス部を介して通過させられた燃焼用空気を利用して、排ガスが進入する際にこの排ガスを加熱するために、燃料を燃焼させることができることを特徴とする。
【００２６】
別の実施の形態によれば、バイパス部に弁が配置されている。
【００２７】
本発明によるコンバインドサイクル発電プラントの別の実施の形態は、少なくとも１つのガスタービンが、シーケンシャル燃焼のために設計されており、かつ２つの燃焼室と、排ガスの膨張のための２つのタービンとを含むことを特徴とする。
【００２８】
さらに別の実施の形態は、第１の助燃装置が、排熱回収ボイラへの入口において、排熱回収ボイラに配置されており、第２の助燃装置が、第１の過熱器の下流に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
図面に関連した典型的な実施の形態を用いて、以下の記載において発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発明の１つの典型的な実施の形態による、脱塩プラントが接続されたコンバインドサイクル発電プラントの単純化されたプラントレイアウトを示す図である。
【図２】発明の範囲における、選択的に低圧蒸気又は中圧蒸気によって運転することができる脱塩プラントの典型的なプラントレイアウトを示す図である。
【図３】発明の別の典型的な実施の形態による、ガスタービンの燃焼室を部分的にバイパスするための付加的なバイパス部を備えた、図１に示されたプラントのガスタービン部分を示す図である。
【図４】発明の別の典型的な実施の形態による、シーケンシャル燃焼を行う、図１のプラントのガスタービン部分を示す図である。
【００３１】
発明の最良の形態
図１は、本発明の１つの典型的な実施の形態による接続された脱塩プラント１５を備えたコンバインドサイクル発電プラント１０の単純化されたプラントレイアウトを示す。例示されたコンバインドサイクル発電プラント１０は、ガスタービン１１と、水−蒸気回路１２と、脱塩プラント１５とを含む。第１の発電機Ｇ１を駆動するガスタービン１１は、圧縮機１８と、燃焼室１９と、タービン２０とを含む。圧縮機１８は、空気入口１６を介して燃焼用空気を導入し、燃焼用空気を圧縮し、次いで、燃焼用空気を燃焼室１９へ排出する。燃焼室１９において、燃焼用空気は、導入された燃料とともに、燃焼プロセスを提供する。燃焼プロセスは、高温の排ガスを発生し、この高温の排ガスは、下流のタービン２０において膨張させられて、仕事を行う。導入される燃焼用空気の量を、可変入口案内翼１７を介して制御することができる。
【００３２】
ガスタービン１１からの高温の排ガスは、排熱回収ボイラ１３を流過する。排熱回収ボイラ１３は、水−蒸気回路１２に配置されており、この水−蒸気回路１２において給水タンク２８からの給水を、対応するエコノマイザ２６，２７及び過熱器２２，２４を介して、過熱された蒸気に変換する。給水を搬送するために適切なポンプＰ２及びＰ３が設けられている。さらに、高圧ドラム２５と、弁Ｖ５とは、自体公知の形式で設けられている。弁Ｖ５によって、高圧ドラム２５へ入る流れを制御することができる。排熱回収ボイラ１３において発生される高圧蒸気は、高圧タービン２９用の弁Ｖ３を介して、水−蒸気回路に配置されかつ別の発電機Ｇ２を駆動する蒸気タービン１４へ供給される。蒸気タービン１４において高圧蒸気は中圧に膨張させられた後、蒸気タービン１４の中圧タービン３０に進入する。次いで、中圧タービン３０から出てくる低圧蒸気は、適切な低圧タービン３１を通過させられ、最後に、凝縮器３２において凝縮させられて、凝縮物とともに給水タンク２８へ圧送され戻される。別のポンプＰ４によって搬送される冷却媒体が凝縮器３２内を流過する。
【００３３】
中圧タービン３０と低圧タービン３１との間において、弁Ｖ４を介して蒸気タービン１４から蒸気が抽出され、この蒸気は、例えば図２に示すように設計される脱塩プラント１５に供給される。脱塩プラント１５において生ぜしめられた凝縮物は、図１に点線で示された線を介して回路へ供給され戻される。さらに、低圧蒸気を、低圧タービン３１の出口において別のラインを介して抽出するか（図２も参照）、又は低圧タービン３１から抽出することができ、脱塩プラント１５に供給することができる（図１における点線）。脱塩プラントの運転は、弁Ｖ８の適切な作動により、中圧蒸気と低圧蒸気との間で切り換えることができる。
【００３４】
図２に見られるように、脱塩プラント１５を別個の抽出ラインを介して中圧タービン３０からの中圧蒸気によって又は低圧タービン３１からの低圧蒸気によって選択的に運転することができるように、脱塩プラント１５は設計されている。これは、単独で又は熱蒸気圧縮装置（ＴＣＶ）３４と組み合わせて作動する、いわゆる多重効用蒸留装置（ＭＥＤ）３３を備えた、脱塩プラント１５における脱塩ユニット１５ａ〜１５ｄを用いることによって行うことができる。多重効用蒸留装置３３は、約０．５ｂａｒ以下の圧力の低圧蒸気を必要とする一方で、熱蒸気圧縮装置３４は、通常、約３ｂａｒ以上の圧力の蒸気を必要とする。
【００３５】
図２に示された典型的な実施の形態は、共通の高圧タービン２９と、２つの並列の経路に配置された中圧タービン３０及び低圧タービン３１とを有する蒸気タービン１４を示している。中圧タービン３０及び低圧タービン３１は、それぞれ発電機Ｇ３及びＧ４を駆動し、弁Ｖ６及びＶ７を介して高圧タービン２９から中圧蒸気を受け取るのに対し、高圧タービン２９は、弁Ｖ３を介して高圧蒸気３５を受け取る。脱塩プラント１５は蒸気タービン１４の上側経路に接続されており、熱蒸気圧縮装置３４の運転は適切な弁Ｖ８を介して制御される。下側の経路は凝縮器３２と直接的に相互作用する。
【００３６】
前述のように、このような脱塩プラント１５は、択一的に２つの異なる運転モードにおいて運転することができる。１つの運転モードにおいて、脱塩ユニット１５ａ〜１５ｄは、最大の発電を達成するために、熱蒸気圧縮装置３４なしに運転される（弁Ｖ８は閉鎖される）。別の運転モードにおいて、電気需要が時々又は季節的に低いとき、熱蒸気圧縮装置３４は、飲料水の製造を維持するために同様に運転される（弁Ｖ８は開放する）。
【００３７】
この構成の１つの利点は、通常はガスタービンの部分負荷のために設計されなければならない排熱回収ボイラにおける助燃装置のサイズを減じることができるということである。なぜならば、多重効用蒸留装置３３と、熱蒸気圧縮装置３４との組み合わされた運転の結果、同じ量の水の脱塩のために、より少ない蒸気が必要とされるからである。したがって、この構成は、タービンの部分負荷における所定量の造水のための燃料消費を減少させる。
【００３８】
図１に示したプラントにおいて、排熱回収ボイラ１３には２つの助燃装置２１，２３が設けられている。一方の助燃装置２１は、排熱回収ボイラ１３の入口に直接に配置されているのに対し（いわゆる"ダクトファイヤリング"）、第２の助燃装置２３は、２つの過熱器２２及び２４の間に配置されている（いわゆる"インターバンクファイヤリング"）。両助燃装置２１及び２３には、適切な弁Ｖ１及びＶ２を介して適切な燃料が供給される。
【００３９】
低い排ガス温度を備えたガスタービンからの大きな排ガス流を生じる、コジェネレーションを行うコンバインドサイクル発電プラントにおけるガスタービンのための運転概念は、同時に、排熱回収ボイラにおける助燃のための広い範囲を開拓し、これにより、グリッドからの電気の需要が同時に低い場合でさえも、蒸気を用いて運転される接続された脱塩プラントのための高いレベルの蒸気発生を保証することを可能にする。助燃は、この場合、排熱回収ボイラの入口に制限することができるが、蒸気発生を制限する。対照的に、排熱回収ボイラに配置された過熱器の間に、さらなる助燃装置２３が付加的に提供されると、蒸気発生を著しく増大させることができるが、排熱回収ボイラの出口において発生される蒸気の温度レベルが低すぎるので、蒸気タービンはおそらくオフにされなければならなくなる。
【００４０】
図１及び図２に示されたプラントに基づき、今や、付加的に、ガスタービン１１に配置されかつ弁Ｖ９によって制御することができるバイパス部３６を介して燃焼室１９及びタービン２０をバイパスするために、圧縮機１８において圧縮された燃焼用空気の調節可能な部分を提供することが可能であり、その結果、その部分は、ガスタービン１１における燃焼に関与させられない（図３参照）。これは、ガスタービン１１における負荷が比較的低い場合でさえ、変化しない高い排ガス質量流量を保証する。このような運転は、より低い排ガス温度につながり、これは、付加的に、排熱回収ボイラ１３における助燃装置２１及び２３による、蒸気発生の独立した制御を可能にする。
【００４１】
それと同時に、減じられた燃焼用空気流により、適切な燃焼パラメータを燃焼室１９において維持することができ、その結果、ガスタービンにおける負荷が比較的低い場合でさえ、有害物質排出を低く保つことができる。ガスタービンの排ガスにおける酸素含有量は、バイパス運転による慣用の運転と比較して著しく増大され、排熱回収ボイラ１３における助燃装置を、付加的な外部空気なしに大規模に運転することができる。
【００４２】
同様の方法を行うための別の選択肢が、図４に示したように、シーケンシャル燃焼を行うガスタービン３７を含むコンバインドサイクル発電プラントのために提供される。例えば欧州特許出願公開第１９１４４０７号明細書から公知のような、このようなシーケンシャル燃焼の場合、２つの燃焼室１９及び３９は、ガスタービン３７において相前後してそれぞれ下流の膨張タービン３８及び４０に接続されている。この場合、発電が制限される場合には、第２の燃焼室３９はオフにされ、これと同時に、入口案内翼１７が完全に開放される。これは、第１の燃焼室１９がその公称運転点の近くで運転されながら、有害物質排出が低いまま、ガスタービン３７における負荷が比較的低い場合でさえ完全排ガス質量流量を維持する。
【００４３】
結果として生じる排ガス温度は低く、この状況においてさえ、排熱回収ボイラ１３における助燃装置２１，２３により、蒸気発生の付加的な独立した制御を許容する。この運転形式における従来の運転と比較して、ガスタービンからの排ガスにおける酸素含有量も著しく増大されるので、排熱回収ボイラ１３における助燃装置を、付加的な外部空気なしで大規模に運転することができる。
【００４４】
しかしながら、第２の燃焼室３９をオフにすることに加え、圧縮空気の一部が第１の燃焼室１９をバイパスするように、図３に示したように、第１の燃焼室１９のためのバイパス部３６を提供することもできる。これは、第１の燃焼室１９における火炎温度が公称運転点付近で運転されることができることを保証し、かつ同時にこれが高い質量流量とともに低い排ガス温度を生じ、その結果、既に上記で説明したように、蒸気発生の付加的な独立した制御が助燃装置２１及び２３によって可能であることを保証することができる。
【００４５】
図１に例示された２つの助燃装置２１及び２３は、以下の利点を有する。つまり、第１の助燃装置２１は、蒸気タービン１４をその負荷限界内に保つために排熱回収ボイラ１３の出口における最低蒸気温度を基本的に保証するために利用することができるのに対し、第２の助燃装置２３の目的は、基本的に所望の量の蒸気を発生及び制御することである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  （コジェネレーションを行う）コンバインドサイクル発電プラント
１１，３７  ガスタービン
１２  水−蒸気回路
１３  排熱回収ボイラ
１４  蒸気タービン
１５  脱塩プラント
１５ａ〜１５ｄ  脱塩ユニット
１６  空気入口
１７  入口案内翼
１８  圧縮機
１９，３９  燃焼室
２０，３８，４０  タービン
２１，２３  助燃装置
２２，２４  過熱器
２５  高圧ドラム
２６，２７  エコノマイザ
２８  給水タンク
２９  高圧タービン
３０  中圧タービン
３１  低圧タービン
３２  凝縮器
３３  多重効用蒸留装置（ＭＥＤ）
３４  熱蒸気圧縮装置（ＴＶＣ）
３５  高圧蒸気
３６  バイパス部
Ｇ１〜Ｇ４  発電機
Ｐ１〜Ｐ４  ポンプ
Ｖ１〜Ｖ９  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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【国際調査報告】
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