(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一給水が流れる第一給水ラインと、
前記第一給水よりも圧力の低い第二給水が流れる第二給水ラインと、
前記第一給水を加熱する第一加熱器と、
前記第一加熱器で加熱された前記第一給水である第一加熱給水を前記第二給水ラインに導く第一給水導入ラインと、
前記第一給水導入ライン中に設けられ、前記第一加熱給水と媒体とを熱交換させて、前記第一加熱給水を冷却する一方で、前記媒体を加熱する媒体熱交換器と、
前記第一給水導入ライン中で前記媒体熱交換器よりも前記第二給水ライン側の位置に、前記第一加熱給水よりも温度の低い冷却水を注入する冷却水注入ラインと、
を備える給水系統。
【請求項２】
請求項１に記載の給水系統において、
前記冷却水注入ラインは、前記第一給水ライン中であって前記第一加熱器で加熱されていない前記第一給水である第一未加熱給水が流れる部分から分岐しているラインであり、
前記冷却水注入ラインは、前記冷却水として前記第一未加熱給水を前記第一給水導入ラインに注入する、
給水系統。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の給水系統において、
前記第一給水導入ライン中で、前記冷却水注入ラインからの前記冷却水が注入される位置よりも前記第二給水ライン側の位置での水の温度を検知する温度計と、
前記温度計で検知される温度が予め定められた温度範囲内に収まるよう、前記冷却水注入ラインを流れる前記冷却水の流量を調節する冷却水流量調節弁と、
を備える給水系統。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の給水系統において、
前記第一給水導入ライン中で、前記冷却水注入ラインからの前記冷却水が注入される位置よりも前記第二給水ライン側の位置に設けられ、前記第一給水導入ラインから前記第二給水ラインに流入する水の流量を調節する流量調節弁を備える、
給水系統。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の給水系統において、
前記第一加熱器は、ガスタービンの圧縮機から抽気された圧縮空気と前記第一給水とを熱交させて、前記圧縮空気を冷却する一方で前記第一給水を加熱する熱交換器である、
給水系統。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の給水系統において、
前記第一給水ラインは、第一給水主ラインと、前記第一給水主ラインから分岐した第一給水分岐ラインとを有し、
前記第一給水主ライン中であって前記第一給水分岐ラインとの分岐位置よりも下流側に設けられ、前記第一給水主ラインを流れる前記第一給水を加熱する第二加熱器を備え、
前記第一加熱器は、前記第一給水分岐ラインに設けられ、前記第一給水分岐ラインを流れる前記第一給水を加熱する、
給水系統。
【請求項７】
請求項６に記載の給水系統において、
前記第一給水分岐ラインには、前記第一給水導入ラインが接続され、
前記第一加熱器は、前記第一給水分岐ライン中で前記第一給水導入ラインが接続されている位置よりも前記分岐位置側に設けられ、
前記第一給水分岐ラインは、前記第一給水主ライン中であって前記第二加熱器が設けられている位置よりも下流側に接続されている、
給水系統。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の給水系統において、
前記媒体熱交換器である第一媒体熱交換器で前記媒体が加熱される前に、前記媒体を水と熱交換させて、前記媒体を加熱する一方で前記水を冷却する第二媒体熱交換器を備える、
給水系統。
【請求項９】
請求項８に記載の給水系統において、
前記第二媒体熱交換器は、前記第二給水ライン中で前記第一給水導入ラインが接続されている位置よりも下流側に設けられ、前記第二給水ラインを流れる水と前記媒体とを熱交換する熱交換器である、
給水系統。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の給水系統において、
前記媒体はガスタービンに供給される燃料であり、
前記媒体熱交換器は、前記燃料を加熱する燃料予熱器である、
給水系統。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の給水系統と、
ガスタービンからの排気ガスと前記第一給水ラインを経てきた前記第一給水とを熱交換させて、前記第一給水を加熱して蒸気にする蒸発器と、
を備える蒸気発生設備。
【請求項１２】
請求項１から４のいずれか一項に記載の給水系統と、
ガスタービンからの排気ガスと前記第一給水ラインを経てきた前記第一給水とを熱交換させて、前記第一給水を加熱して蒸気にする蒸発器と、
を備え、
前記第一加熱器は、前記排気ガスと前記第一給水とを熱交換させて、前記蒸発器に流入する前記第一給水を加熱する節炭器である、
蒸気発生設備。
【請求項１３】
請求項６又は７に記載の給水系統と、
ガスタービンからの排気ガスと前記第一給水ラインを経てきた前記第一給水とを熱交換させて、前記第一給水を加熱して蒸気にする蒸発器と、
を備え、
前記第二加熱器は、前記排気ガスと前記第一給水とを熱交換させて、前記蒸発器に流入する前記第一給水を加熱する節炭器である、
る蒸気発生設備。
【請求項１４】
第一給水を加熱する第一加熱工程と、
前記第一加熱工程で加熱された前記第一給水である第一加熱給水と媒体とを熱交換させて、前記第一加熱給水を冷却する一方で前記媒体を加熱する媒体熱交換工程と、
前記第一給水よりも圧力の低い第二給水中に、前記媒体熱交換工程を経た前記第一加熱給水を導入する第一給水導入工程と、
前記媒体熱交換工程を経た後であって、前記第二給水中に導入される前の前記第一加熱給水中に、前記第一加熱給水よりも温度の低い冷却水を注入する冷却水注入工程と、
を実行する給水方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の給水方法において、
前記冷却水注入工程では、前記第一加熱工程で加熱されていない前記第一給水である第一未加熱給水を、前記冷却水として用いる、
給水方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の給水方法において、
前記冷却水注入工程では、前記第一加熱給水を含む水が前記第二給水に導入される前に、前記水の温度が予め定められた温度範囲内に収まるよう、前記冷却水の流量を調節する冷却水流量調節工程を含む、
給水方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６のいずれか一項に記載の給水方法において、
前記第二給水中に導入される前記第一加熱給水を含む水の流量を調節する流量調節工程を実行する、
給水方法。
【請求項１８】
請求項１４から１７のいずれか一項に記載の給水方法において、
前記第一加熱工程では、ガスタービンの圧縮機から抽気された圧縮空気と前記第一給水とを熱交させて、前記圧縮空気を冷却する一方で前記第一給水を加熱する、
給水方法。
【請求項１９】
請求項１４から１８のいずれか一項に記載の給水方法において、
前記媒体熱交換工程では、前記媒体としてガスタービンに供給される燃料を用い、第一加熱給水と前記燃料とを熱交換させて、前記第一加熱給水を冷却する一方で前記燃料を加熱する、
給水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水方法、この方法を実行する給水系統、給水系統を備える蒸気発生設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクルプラントは、ガスタービンと、このタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、この排熱回収ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、を備えている。復水器内の水は、給水ラインを介して、排熱回収ボイラーへ送られる。
【０００３】
以下の特許文献１に記載されているコンバインドサイクルプラントでは、排熱回収ボイラーで加熱された水を用いてガスタービンの燃料を予熱している。排熱回収ボイラーは、排熱回収ボイラーに供給された水とガスタービンからの排気ガスとを熱交換させて水を加熱する節炭器と、節炭器で加熱された水と排気ガスとを熱交換させて水を蒸気にする蒸発器と、を有する。節炭器で加熱された水を蒸発器へ送る加熱給水ラインは、途中で分岐している。加熱給水ラインから分岐している分岐ラインは、ガスタービンの燃料を加熱する燃料予熱器に接続されている。燃料予熱器は、燃料と分岐ラインからの水とを熱交換させて、燃料を加熱する。燃料予熱器には、燃料と熱交換した水を戻す回収ラインが接続されている。この回収ラインは、給水ラインに接続されている。
【０００４】
このコンバインドサイクルプラントでは、燃料の流量が急減した場合、燃料予熱器での燃料と水との熱交換量が急減し、水が燃料によりほとんど冷却されずに、給水ラインに戻ることになる。給水ライン内の圧力は、燃料予熱器に水を送る分岐ライン内の圧力より低い。このため、燃料によりほとんど冷却されていない水は、給水ラインに入った際、又はこの給水ラインに入る過程で減圧されてフラッシュする。ライン内で水がフラッシュすると、ラインやこのラインに接続されている機器等を損傷させるおそれがある。
【０００５】
そこで、このコンバインドサイクルプラントでは、燃料予熱器を通過した水の温度が予め定められた温度よりも高い場合には、この水を復水器に放出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８４７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の技術では、ライン内を流れる水を復水器に放出するため、ライン内を流れる水の流量が急激に減少して、系統の運転状況が急変し、プラントの安定運転に支障をきたすおそれがある、という問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、水と燃料等の媒体との熱交換量が急減した場合でも、この水がフラッシュすることを防ぎつつ、ライン内を流れる水の流量の急減を抑えることができる給水方法、この方法を実行する給水系統、この給水系統を備える蒸気発生設備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】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての給水系統は、
第一給水が流れる第一給水ラインと、前記第一給水よりも圧力の低い第二給水が流れる第二給水ラインと、前記第一給水を加熱する第一加熱器と、前記第一加熱器で加熱された前記第一給水である第一加熱給水を前記第二給水ラインに導く第一給水導入ラインと、前記第一給水導入ライン中に設けられ、前記第一加熱給水と媒体とを熱交換させて、前記第一加熱給水を冷却する一方で、前記媒体を加熱する媒体熱交換器と、前記第一給水導入ライン中で前記媒体熱交換器よりも前記第二給水ライン側の位置に、前記第一加熱給水よりも温度の低い冷却水を注入する冷却水注入ラインと、を備える。
【００１０】
当該給水系統では、媒体熱交換器に流入する媒体の流量が減少して、第一加熱給水に対する冷却量が少なくなっても、冷却水注入ラインから冷却水を第一給水導入ラインに注入することで、第一給水導入ラインから第二給水ラインに水が流入する過程でのフラッシュの発生を防ぐことができる。さらに、当該給水系統では、第一加熱給水を系外に放出しないので、第二給水ラインを流れる水の急減を抑えることができる。
【００１１】
ここで、前記給水系統において、前記冷却水注入ラインは、前記第一給水ライン中であって前記第一加熱器で加熱されていない前記第一給水である第一未加熱給水が流れる部分から分岐しているラインであり、前記冷却水注入ラインは、前記冷却水として前記第一未加熱給水を前記第一給水導入ラインに注入するものであってもよい。
【００１２】
当該給水系統では、媒体熱交換器から流出した直後の第一給水を冷却するための冷却水として、第一加熱器で加熱されていない第一給水である第一未加熱給水を用いる。このため、当該給水系統では、媒体熱交換器から流出した直後の第一給水に冷却水を注入できるように、この冷却水を昇圧する機器を別途設ける必要がない。
【００１３】
また、以上のいずれかの前記給水系統において、前記第一給水導入ライン中で、前記冷却水注入ラインからの前記冷却水が注入される位置よりも前記第二給水ライン側の位置での水の温度を検知する温度計と、前記温度計で検知される温度が予め定められた温度範囲内に収まるよう、前記冷却水注入ラインを流れる前記冷却水の流量を調節する冷却水流量調節弁と、を備えてもよい。
【００１４】
当該給水系統では、第一給水導入ライン中の水の温度に基づいて、冷却水の流量を調節する。このため、当該給水系統では、第一給水導入ラインから第二給水ラインへ導入される水の温度が管理され、この水が第二給水ラインに導入される過程でのフラッシュの発生を的確に防ぐことができる。
【００１５】
また、以上のいずれかの前記給水系統において、前記第一給水導入ライン中で、前記冷却水注入ラインからの前記冷却水が注入される位置よりも前記第二給水ライン側の位置に設けられ、前記第一給水導入ラインから前記第二給水ラインに流入する水の流量を調節する流量調節弁を備えてもよい。
【００１６】
当該給水系統では、第二給水ライン中で、第一給水導入ラインから第二給水ラインに水が導入された後の水の流量を管理することができる。
【００１７】
また、以上のいずれかの前記給水系統において、前記第一加熱器は、ガスタービンの圧縮機から抽気された圧縮空気と前記第一給水とを熱交させて、前記圧縮空気を冷却する一方で前記第一給水を加熱する熱交換器であってもよい。
【００１８】
また、以上のいずれかの前記給水系統において、前記第一給水ラインは、第一給水主ラインと、前記第一給水主ラインから分岐した第一給水分岐ラインとを有し、前記第一給水主ライン中であって前記第一給水分岐ラインとの分岐位置よりも下流側に設けられ、前記第一給水主ラインを流れる前記第一給水を加熱する第二加熱器を備え、前記第一加熱器は、前記第一給水分岐ラインに設けられ、前記第一給水分岐ラインを流れる前記第一給水を加熱してもよい。
【００１９】
前記第二加熱器を備える前記給水系統において、前記第一給水分岐ラインには、前記第一給水導入ラインが接続され、前記第一加熱器は、前記第一給水分岐ライン中で前記第一給水導入ラインが接続されている位置よりも前記分岐位置側に設けられ、前記第一給水分岐ラインは、前記第一給水主ライン中であって前記第二加熱器が設けられている位置よりも下流側に接続されていてもよい。
【００２０】
また、以上のいずれかの前記給水系統において、前記媒体熱交換器である第一媒体熱交換器で前記媒体が加熱される前に、前記媒体を水と熱交換させて、前記媒体を加熱する一方で前記水を冷却する第二媒体熱交換器を備えてもよい。
【００２１】
前記第二媒体熱交換器を備える前記給水系統において、前記第二媒体熱交換器は、前記第二給水ライン中で前記第一給水導入ラインが接続されている位置よりも下流側に設けられ、前記第二給水ラインを流れる水と前記媒体とを熱交換する熱交換器であってもよい。
【００２２】
また、以上のいずれかの前記給水系統において、前記媒体はガスタービンに供給される燃料であり、前記媒体熱交換器は、前記燃料を加熱する燃料予熱器であってもよい。
【００２３】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての蒸気発生設備は、
以上のいずれかの前記給水系統と、ガスタービンからの排気ガスと前記第一給水ラインを経てきた前記第一給水とを熱交換させて、前記第一給水を加熱して蒸気にする蒸発器と、を備える。
【００２４】
また、上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としての蒸気発生設備は、
以上のいずれかの前記給水系統と、ガスタービンからの排気ガスと前記第一給水ラインを経てきた前記第一給水とを熱交換させて、前記第一給水を加熱して蒸気にする蒸発器と、を備え、前記第一加熱器は、前記排気ガスと前記第一給水とを熱交換させて、前記蒸発器に流入する前記第一給水を加熱する節炭器であってもよい。
【００２５】
上記問題点を解決するための発明に係るさらに他の態様としての蒸気発生設備は、
前記第二加熱器を備える前記給水系統と、ガスタービンからの排気ガスと前記第一給水ラインを経てきた前記第一給水とを熱交換させて、前記第一給水を加熱して蒸気にする蒸発器と、を備え、前記第二加熱器は、前記排気ガスと前記第一給水とを熱交換させて、前記蒸発器に流入する前記第一給水を加熱する節炭器であってもよい。
【００２６】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての給水方法は、
第一給水を加熱する第一加熱工程と、前記第一加熱工程で加熱された前記第一給水である第一加熱給水と媒体とを熱交換させて、前記第一加熱給水を冷却する一方で前記媒体を加熱する媒体熱交換工程と、前記第一給水よりも圧力の低い第二給水中に、前記媒体熱交換工程を経た前記第一加熱給水を導入する第一給水導入工程と、前記媒体熱交換工程を経た後であって、前記第二給水中に導入される前の前記第一加熱給水中に、前記第一加熱給水よりも温度の低い冷却水を注入する冷却水注入工程と、を実行する。
【００２７】
当該給水方法では、媒体熱交換工程での第一加熱給水との熱交換対象である媒体の流量が減少して、第一加熱給水に対する冷却量が少なくなっても、冷却水注入工程で、第一加熱給水中に冷却水を注入することで、第二給水中に第一加熱給水が流入する過程でのフラッシュの発生を防ぐことができる。さらに、当該給水方法では、第一加熱給水を系外に放出しないので、第二給水に第一加熱給水が合流した後の水の急減を抑えることができる。
【００２８】
ここで、前記給水方法において、前記冷却水注入工程では、前記第一加熱工程で加熱されていない前記第一給水である第一未加熱給水を、前記冷却水として用いてもよい。
【００２９】
当該給水方法では、媒体熱交換工程を経た直後の第一給水を冷却するための冷却水として、第一加熱工程で加熱されていない第一給水である第一未加熱給水を用いる。このため、当該給水方法では、媒体熱交換工程を経た直後の第一給水に冷却水を注入できるように、この冷却水を昇圧する機器を別途設ける必要がない。
【００３０】
また、以上のいずれかの前記給水方法において、前記冷却水注入工程では、前記第一加熱給水を含む水が前記第二給水に導入される前に、前記水の温度が予め定められた温度範囲内に収まるよう、前記冷却水の流量を調節する冷却水流量調節工程を含んでもよい。
【００３１】
当該給水方法では、前記第一加熱給水を含む水の温度に基づいて、冷却水の流量を調節する。このため、当該給水系方法では、第二給水中に第一加熱給水が流入する過程でのフラッシュの発生を的確に防ぐことができる。
【００３２】
また、以上のいずれかの前記給水方法において、前記第二給水中に導入される前記第一加熱給水を含む水の流量を調節する流量調節工程を実行してもよい。
【００３３】
当該給水方法では、第二給水中に第一給水が導入された後の水の流量を管理することができる。
【００３４】
また、以上のいずれかの前記給水方法において、前記第一加熱工程では、ガスタービンの圧縮機から抽気された圧縮空気と前記第一給水とを熱交させて、前記圧縮空気を冷却する一方で前記第一給水を加熱してもよい。
【００３５】
また、以上のいずれかの前記給水方法において、前記媒体熱交換工程では、前記媒体としてガスタービンに供給される燃料を用い、第一加熱給水と前記燃料とを熱交換させて、前記第一加熱給水を冷却する一方で前記燃料を加熱してもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の一態様では、水と媒体との熱交換量が急減した場合でも、この水がフラッシュすることを防ぎつつ、系統の運転状況の変化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る第一実施形態におけるコンバインドサイクルプラントの系統図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における給水系統の系統図（ガスタービンの定常運転時）である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における給水系統の系統図（ガスタービンへの燃料が急減したとき）である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における給水系統の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る第二実施形態におけるコンバインドサイクルプラントの系統図である。
【図６】本発明に係る第二実施形態における第二給水系統の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００３９】
「第一実施形態」
本発明に係る給水系統を備えるコンバインドサイクルプラントの第一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００４０】
本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、図１に示すように、ガスタービン設備１と、ガスタービン設備１からの排気ガスＥＧの熱を回収する排熱回収設備１００と、を備える。
【００４１】
ガスタービン設備１は、ガスタービン１０と、ガスタービン１０に燃料Ｆを供給する燃料供給系統２０と、ガスタービン１０を構成する部品のうちで高温部品を冷却する部品冷却系統３０と、を備える。
【００４２】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１９と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン１４と、を備える。圧縮機１１は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１２と、この圧縮機ロータ１２を覆う圧縮機ケーシング１３と、を有する。タービン１４は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１５と、このタービンロータ１５を覆うタービンケーシング１６と、を有する。タービンロータ１５は、ロータ軸１５ａと、ロータ軸１５ａの外周に取り付けられている複数の動翼列１５ｂと、を有する。タービンケーシング１６の内周には、各動翼列１５ｂの上流側に配置されている静翼列１７が固定されている。圧縮機ロータ１２とタービンロータ１５とは、同一の軸線Ａｒを中心として回転するもので、相互に連結されて、ガスタービンロータを成している。このガスタービンロータには、例えば、発電機Ｇのロータが接続されている。圧縮機ケーシング１３とタービンケーシング１６とは、相互に連結されて、ガスタービンケーシングを成している。
【００４３】
燃料供給系統２０は、ガスタービン１０の燃焼器１９に燃料Ｆを供給する燃料供給ライン２１と、燃料供給ライン２１から燃焼器１９に供給される燃料Ｆの流量を調節する燃料流量調節弁２２と、燃料供給ライン２１を流れる燃料Ｆを加熱する第一燃料予熱器２３及び第二燃料予熱器２４と、を備える。
【００４４】
部品冷却系統３０は、圧縮機１１で圧縮された空気を抽気して、この空気をタービン１４の高温部品に導く抽気ライン３１と、抽気ライン３１を通る空気を冷却する空気冷却器３２と、を備える。ここでの高温部品とは、燃焼器１９で生成された燃焼ガスに曝される部品である。例えば、この燃焼器１９、タービンロータ１５の動翼列１５ｂ、及び静翼列１７等が高温部品に該当する。
【００４５】
排熱回収設備１００は、タービン１４を駆動させた燃焼ガス、つまりガスタービン１０から排気された排気ガスＥＧの熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラー１１０と、排熱回収ボイラー１１０を通過した排気ガスＥＧを大気に放出する煙突１１９と、排熱回収ボイラー１１０で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃと、蒸気タービン１２１ａを駆動させた蒸気を水に戻す復水器１２３と、復水器１２３中の水を排熱回収ボイラー１１０に戻す給水ポンプ１２４と、を備える。
【００４６】
排熱回収設備１００は、蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃとして、低圧蒸気タービン１２１ａ、中圧蒸気タービン１２１ｂ、高圧蒸気タービン１２１ｃを有する。各蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃのロータは互いに連結されている。このロータには、例えば、発電機Ｇのロータが接続されている。なお、ここでは、蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃの駆動で発電する発電機Ｇと、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機Ｇとは、別体の発電機であるが、一つの発電機であってもよい。
【００４７】
排熱回収ボイラー１１０は、低圧蒸気ＬＳを発生する低圧蒸気発生部１１１ａと、中圧蒸気ＩＳを発生する中圧蒸気発生部１１１ｂと、高圧蒸気ＨＳを発生する高圧蒸気発生部１１１ｃと、高圧蒸気タービン１２１ｃを駆動させた蒸気を加熱する再熱器１１５と、を有する。低圧蒸気発生部１１１ａ、中圧蒸気発生部１１１ｂ、及び高圧蒸気発生部１１１ｃは、いずれも、水を加熱する節炭器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃと、節炭器１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃで加熱された水を蒸気にする蒸発器１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃと、蒸発器１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃで発生した蒸気を過熱する過熱器１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと、を有する。中圧蒸気発生部１１１ｂ及び高圧蒸気発生部１１１ｃは、節炭器１１２ｂ，１１２ｃ、蒸発器１１３ｂ，１１３ｃ及び過熱器１１４ｂ，１１４ｃの他、低圧蒸気発生部１１１ａの節炭器１１２ａで加熱された水を自身の節炭器１１２ｂ，１１２ｃに送るポンプ１１６ｂ，１１６ｃを有する。
【００４８】
なお、以下では、高圧蒸気発生部１１１ｃの節炭器１１２ｃを高圧節炭器１１２ｃ、高圧蒸気発生部１１１ｃの蒸発器１１３ｃを高圧蒸発器１１３ｃ、高圧蒸気発生部１１１ｃの過熱器１１４ｃを高圧過熱器１１４ｃとする。また、中圧蒸気発生部１１１ｂの節炭器１１２ｂを中圧節炭器１１２ｂ、中圧蒸気発生部１１１ｂの蒸発器１１３ｂを中圧蒸発器１１３ｂ、中圧蒸気発生部１１１ｂの過熱器１１４ｂを中圧過熱器１１４ｂとする。また、低圧蒸気発生部１１１ａの節炭器１１２ａを低圧節炭器１１２ａ、低圧蒸気発生部１１１ａの蒸発器１１３ａを低圧蒸発器１１３ａ、低圧蒸気発生部１１１ａの過熱器１１４ａを低圧過熱器１１４ａとする。また、中圧蒸気発生部１１１ｂのポンプ１１６ｂを中圧ポンプ１１６ｂとし、高圧蒸気発生部１１１ｃのポンプ１１６ｃを高圧ポンプ１１６ｃとする。
【００４９】
再熱器１１５、高圧過熱器１１４ｃ、高圧蒸発器１１３ｃ、高圧節炭器１１２ｃ、中圧過熱器１１４ｂ、中圧蒸発器１１３ｂ、中圧節炭器１１２ｂ、低圧過熱器１１４ａ、低圧蒸発器１１３ａ、及び低圧節炭器１１２ａは、この順序で、タービン１４から煙突１１９に向かう排気ガスＥＧの下流側に向かって並んでいる。なお、この順序は、例示であり、他の順序でもよい。
【００５０】
復水器１２３と低圧節炭器１１２ａとは、給水ライン１３１で接続されている。この給水ライン１３１には、前述の給水ポンプ１２４が設けられている。低圧過熱器１１４ａと低圧蒸気タービン１２１ａの蒸気入口とは、低圧過熱器１１４ａからの低圧蒸気ＬＳを低圧蒸気タービン１２１ａに送る低圧蒸気ライン１３２で接続されている。低圧蒸気タービン１２１ａの蒸気出口と復水器１２３とは、低圧蒸気タービン１２１ａを駆動させた低圧蒸気ＬＳが復水器１２３に供給されるよう互いに接続されている。高圧過熱器１１４ｃと高圧蒸気タービン１２１ｃの蒸気入口とは、高圧過熱器１１４ｃからの高圧蒸気ＨＳを高圧蒸気タービン１２１ｃに送る高圧蒸気ライン１３８で接続されている。高圧蒸気タービン１２１ｃの蒸気出口と再熱器１１５の蒸気入口とは、高圧蒸気タービン１２１ｃからの高圧蒸気ＨＳを再熱器１１５に送る高圧蒸気回収ライン１３９で接続されている。再熱器１１５の蒸気出口と中圧蒸気タービン１２１ｂの蒸気入口とは、再熱器１１５で過熱された高圧蒸気ＨＳを再熱蒸気ＲＨＳとして中圧蒸気タービン１２１ｂに送る再熱蒸気ライン１３６で接続されている。中圧蒸気タービン１２１ｂの蒸気出口には、中圧蒸気回収ライン１３７が接続されている。この中圧蒸気回収ライン１３７は、低圧蒸気ライン１３２に接続されている。
【００５１】
中圧過熱器１１４ｂの蒸気出口には、中圧蒸気ライン１３３が接続されている。この中圧蒸気ライン１３３は、高圧蒸気回収ライン１３９に接続されている。中圧ポンプ１１６ｂの吐出口と中圧節炭器１１２ｂの水入口とは、中圧水ライン１４１で接続されている。中圧節炭器１１２ｂの水出口と中圧蒸発器１１４ｂの水入口とは、中圧加熱水ライン１４２で接続されている。高圧ポンプ１１６ｃの吐出口と高圧節炭器１１２ｃの水入口とは、高圧水ライン１４３で接続されている。高圧節炭器１１２ｃの水出口と高圧蒸発器１１３ｃの水入口とは、高圧加熱水ライン１４４で接続されている。
【００５２】
排熱回収設備１００は、さらに、前述の空気冷却器３２、第一燃料予熱器２３及び第二燃料予熱器２４と、空気冷却器３２、第一燃料予熱器２３及び第二燃料予熱器２４に排熱回収ボイラー１１０で加熱された水を送る各種ラインと、を備える。このように、空気冷却器３２、第一燃料予熱器２３及び第二燃料予熱器２４は、排熱回収設備１００の一部を構成すると共に、ガスタービン設備１の一部も構成する。
【００５３】
中圧加熱水ライン１４２には、中圧加熱水分岐ライン１４５が接続されている。この中圧加熱水分岐ライン１４５は、第一燃料予熱器２３の水入口に接続されている。第一燃料予熱器２３は、中圧加熱水分岐ライン１４５からの中圧加熱水と燃料Ｆとを熱交換させて、燃料Ｆを加熱する一方で、中圧加熱水を冷却する。中圧加熱水分岐ライン１４５には、ここを流れる中圧加熱水の流量を検知する流量計１６６が設けられている。第一燃料予熱器２３の水出口には、中圧水回収ライン１４６が接続されている。中圧水回収ライン１４６は、給水ライン１３１に接続されている。中圧水回収ライン１４６には、回収水流量調節弁１６５が設けられている。回収水流量調節弁１６５は、中圧加熱水分岐ライン１４５に設けられている流量計１６６で検知される流量が目的の流量になるよう、弁開度を調節する。目的の流量は、例えば、ガスタービン１０に供給される燃料流量やガスタービン出力等に応じて定められる流量である。
【００５４】
高圧水ライン１４３は、途中で二つのラインに分岐し、一方のラインが高圧節炭器１１２ｃに接続されている高圧水主ライン１４７を成し、他方のラインが高圧水分岐ライン１４８を成す。高圧水分岐ライン１４８は、高圧加熱水ライン１４４に接続されている。この高圧水分岐ライン１４８には、空気冷却器３２が設けられている。この空気冷却器３２は、高圧水分岐ライン１４８からの高圧水とガスタービン１０の圧縮機１１から抽気された空気Ａｃとを熱交換させて、空気Ａｃを冷却する一方で高圧水を加熱する。
【００５５】
高圧水分岐ライン１４８中で、高圧加熱水ライン１４４との接続位置と空気冷却器３２との間には、高圧水導入ライン１４９が接続されている。この高圧水導入ライン１４９は、中圧加熱水分岐ライン１４５に接続されている。この高圧水導入ライン１４９には、第二燃料予熱器２４が設けられている。第二燃料予熱器２４は、高圧水導入ライン１４９からの高圧加熱水と第一燃料予熱器２３で加熱された燃料Ｆとを熱交換させて、燃料Ｆを加熱する一方で、高圧加熱水を冷却する。第二燃料予熱器２４で冷却された高圧加熱水は、高圧回収水として高圧水導入ライン１４９及び中圧加熱水分岐ライン１４５を経て、第一燃料予熱器２３に送られる。
【００５６】
高圧水主ライン１４７中で、高圧水分岐ライン１４８の分岐位置よりも高圧ポンプ１１６ｃ側の位置には、冷却水注入ライン１５１が接続されている。この冷却水注入ライン１５１は、高圧水導入ライン１４９中で、第二燃料予熱器２４よりも中圧加熱水分岐ライン１４５側の位置に接続されている。冷却水注入ライン１５１には、ここを流れる冷却水としての高圧水の流量を調節する冷却水流量調節弁１５２と、この冷却水注入ライン１５１中に高圧水導入ライン１４９からの水が流れ込むのを防ぐ逆止弁１５３と、が設けられている。
【００５７】
高圧水導入ライン１４９中で、高圧水分岐ライン１４８との接続位置と第二燃料予熱器２４との接続位置との間には、ここを流れる高圧加熱水の流量を検知する流量計１５６，１６６が設けられている。高圧水導入ライン１４９中で、冷却水注入ライン１５１との接続位置よりも中圧加熱水分岐ライン１４５側には、ここを流れる水の温度を検知する温度計１５４と、ここを流れる水の流量を調節する回収水流量調節弁１５５とが設けられている。
【００５８】
本実施形態では、排熱回収設備１００から、蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ及び復水器１２３を除いたものが蒸気発生設備を成す。すなわち、蒸気発生設備は、排熱回収ボイラー１１０と、空気冷却器３２と、第一燃料予熱器２３と、第二燃料予熱器２４と、を備えると共に、排熱回収ボイラー１１０、各蒸気タービン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ、空気冷却器３２、第一燃料予熱器２３、第二燃料予熱器２４を相互に接続する各種ライン、各種ラインに設けられている弁、給水ライン１３１等を備える。この蒸気発生設備は、給水系統を備える。この給水系統については後述する。
【００５９】
次に、以上で説明した本実施形態のコンバインドサイクルプラントの動作について説明する。
【００６０】
ガスタービン１０の圧縮機１１は、大気中の空気Ａを圧縮し、圧縮した空気Ａを燃焼器１９に供給する。また、燃焼器１９には、燃料供給ライン２１からの燃料Ｆも供給される。燃焼器１９内では、圧縮された空気Ａ中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービン１４に送られ、このタービンロータ１５を回転させる。このタービンロータ１５の回転で、ガスタービン１０に接続されている発電機Ｇは発電する。
【００６１】
タービンロータ１５を回転させた燃焼ガスは、排気ガスＥＧとしてガスタービン１０から排気され、排熱回収ボイラー１１０を介して、煙突１１９から大気に放出される。排熱回収設備１００は、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧが排熱回収ボイラー１１０を通る過程で、この排気ガスＥＧに含まれている熱を回収する。
【００６２】
排熱回収ボイラー１１０の低圧節炭器１１２ａには、復水器１２３からの水が給水ライン１３１を介して供給される。低圧節炭器１１２ａは、この水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。低圧節炭器１１２ａで加熱された水の一部は、低圧蒸発器１１３ａでさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、低圧過熱器１１４ａでさらに過熱されて低圧蒸気ＬＳとして、低圧蒸気ライン１３２を介して低圧蒸気タービン１２１ａに供給される。低圧蒸気タービン１２１ａを駆動させた蒸気は、復水器１２３で水に戻る。この水は、復水器１２３から給水ライン１３１を介して再び低圧節炭器１１２ａに供給される。
【００６３】
低圧節炭器１１２ａで加熱された水の他の一部は、中圧ポンプ１１６ｂで加圧され、中圧水ライン１４１を経て、中圧水として中圧節炭器１１２ｂに送られる。また、低圧節炭器１１２ａで加熱された残りの水は、高圧ポンプ１１６ｃで加圧され、高圧水ライン１４３を経て、高圧水として高圧節炭器１１２ｃに送られる。
【００６４】
高圧節炭器１１２ｃは、高圧ポンプ１１６ｃから送られてきた高圧水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。高圧節炭器１１２ｃで加熱された高圧水は、高圧加熱水ライン１４４を経て、高圧加熱水として高圧蒸発器１１３ｃに送られる。高圧蒸発器１１３ｃは、高圧加熱水を排気ガスＥＧと熱交換させて、この高圧加熱水を蒸気にする。この蒸気は、高圧過熱器１１４ｃでさらに過熱されて高圧蒸気ＨＳとして、高圧蒸気ライン１３８を介して高圧蒸気タービン１２１ｃに供給される。
【００６５】
中圧節炭器１１２ｂは、中圧ポンプ１１６ｂから送られてきた中圧水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。中圧節炭器１１２ｂで加熱された中圧水は、中圧加熱水ライン１４２を経て、中圧加熱水として中圧蒸発器１１３ｂに送られる。中圧蒸発器１１３ｂは、中圧加熱水と排気ガスＥＧとを熱交換させて、この中圧加熱水を蒸気にする。この蒸気は、中圧過熱器１１４ｂでさらに過熱されて、中圧蒸気ＩＳとして、中圧蒸気ライン１３３及び高圧蒸気回収ライン１３９を介して、排熱回収ボイラー１１０中で最も上流側（ガスタービン１０側）の再熱器１１５に送られる。
【００６６】
高圧蒸気タービン１２１ｃを駆動させた高圧蒸気ＨＳ及び中圧過熱器１１４ｂからの中圧蒸気ＩＳは、高圧蒸気回収ライン１３９を介して、排熱回収ボイラー１１０中で最も上流側（ガスタービン１０側）の再熱器１１５に送られる。再熱器１１５は、この蒸気を排気ガスＥＧと熱交換させて過熱し、再熱蒸気ＲＨＳとして、再熱蒸気ライン１３６を介して、中圧蒸気タービン１２１ｂに供給する。
【００６７】
中圧蒸気タービン１２１ｂを駆動させた再熱蒸気ＲＨＳは、中圧蒸気回収ライン１３７及び低圧蒸気ライン１３２を介して、低圧蒸気タービン１２１ａに供給される。
【００６８】
中圧節炭器１１２ｂで加熱された中圧水である中圧加熱水の一部は、中圧加熱水分岐ライン１４５を経て、第一燃料予熱器２３に送られる。第一燃料予熱器２３では、燃料供給ライン２１を経てきた燃料Ｆと中圧加熱水とが熱交換され、燃料Ｆが加熱される一方で、中圧加熱水が冷却される。第一燃料予熱器２３で冷却された中圧加熱水は、中圧回収水として中圧水回収ライン１４６を経て給水ライン１３１に戻る。また、第一燃料予熱器２３で加熱された燃料Ｆは、燃料供給ライン２１を経て、第二燃料予熱器２４に送られる。
【００６９】
高圧水主ライン１４７を流れる高圧水の一部は、高圧水分岐ライン１４８を経て、空気冷却器３２に送られる。空気冷却器３２では、高圧水とガスタービン１０の圧縮機１１から抽気された空気Ａｃとが熱交換され、空気Ａｃが冷却される一方で高圧水が加熱される。空気冷却器３２で冷却された空気Ａｃは、抽気ライン３１を経て、タービン１４の高温部品に送られる。また、空気冷却器３２で加熱された高圧水の一部は、高圧加熱水として、高圧水分岐ライン１４８及び高圧加熱水ライン１４４を経て、高圧蒸発器１１３ｃに送られる。
【００７０】
高圧水分岐ライン１４８を流れる高圧加熱水の残りの一部は、高圧水導入ライン１４９を経て、第二燃料予熱器２４に送られる。第二燃料予熱器２４では、第一燃料予熱器２３で加熱された燃料Ｆと高圧加熱水とが熱交換され、燃料Ｆが加熱される一方で、高圧加熱水が冷却される。第二燃料予熱器２４で冷却された高圧加熱水は、高圧回収水として高圧水導入ライン１４９を経て中圧加熱水分岐ライン１４５に流入する。中圧加熱水分岐ライン１４５に流入した高圧回収水は、中圧加熱水分岐ライン１４５を流れる中圧加熱水と合流して、第一燃料予熱器２３に流入する。また、第二燃料予熱器２４で加熱された燃料Ｆは、燃料供給ライン２１を経て、燃焼器１９に送られる。
【００７１】
次に、本実施形態の給水系統について、図２及び図３を用いて説明する。
【００７２】
図２に示すように、本実施形態の給水系統５０は、図２に示すように、以上で説明した、高圧水ライン１４３、高圧加熱水ライン１４４、中圧加熱水分岐ライン１４５、高圧水導入ライン１４９、冷却水注入ライン１５１、これらのラインに設けられている弁や計器、空気冷却器３２、第二燃料予熱器２４、高圧節炭器１１２ｃを備える。
【００７３】
ここで、以下の説明の都合上、高圧水ライン１４３と高圧加熱水ライン１４４とで構成されるラインを第一給水ライン５１とする。第一給水ライン５１は、第一給水主ライン５１ａと第一給水分岐ライン５１ｂとを有する。第一給水主ライン５１ａは、高圧加熱水ライン１４４と高圧水ライン１４３の一部を構成する高圧水主ライン１４７とで構成される。第一給水分岐ライン５１ｂは、高圧水分岐ライン１４８で構成される。
【００７４】
また、中圧加熱水分岐ライン１４５を第二給水ライン５２とする。高圧水導入ライン１４９を第一給水導入ライン５３とする。さらに、空気冷却器３２を第一加熱器３２とし、高圧節炭器１１２ｃを第二加熱器１１２ｃとする。また、第一燃料予熱器２３を第二媒体熱交換器２３とし、第二燃料予熱器２４を第一媒体熱交換器２４とする。
【００７５】
図１を用いて前述したように、低圧節炭器１１２ａで加熱された低圧水である低圧加熱水の一部は、中圧ポンプ１１６ｂで昇圧され、中圧水として中圧節炭器１１２ｂに送られる。この中圧水は、中圧節炭器１１２ｂで加熱されて中圧加熱水となる。この中圧加熱水は、図２に示すように、中圧加熱水ライン１４２、及び中圧加熱水分岐ライン１４５である第二給水ライン５２を経て、第二給水として、第一燃料予熱器２３である第二媒体熱交換器２３に送られる。第二媒体熱交換器２３では、媒体としての燃料Ｆと第二給水（中圧加熱水）とが熱交換され、媒体が加熱される一方で、第二給水が冷却される。
【００７６】
図１を用いて前述したように、低圧節炭器１１２ａで加熱された低圧水である低圧加熱水の他の一部は、高圧ポンプ１１６ｃで昇圧され、高圧水になる。この高圧水は、図２に示すように、第一給水として、高圧水ライン１４３と高圧加熱水ライン１４４とで構成される第一給水ライン５１内を流れる。この第一給水は、第二給水ライン５２を流れる第二給水より圧力が高い。言い換えると、第二給水ライン５２を流れる第二給水は、第一給水ライン５１を流れる第一給水よりも圧力が低い。一方、第一給水ライン５１を流れる第一給水で、第一加熱器３２及び第二加熱器１１２ｃに至っていない第一給水は、第二給水ライン５２を流れる第二給水より温度が低い。第一給水の一部は、第一給水主ライン５１ａを経て、高圧節炭器１１２ｃである第二加熱器１１２ｃへ送られる。第二加熱器１１２ｃでは、第一給水が加熱される。第二加熱器１１２ｃで加熱された第一給水は、第一給水主ライン５１ａを経て、高圧蒸発器１１３ｃへ送られる。第一給水の他の一部は、第一給水分岐ライン５１ｂを経て、空気冷却器３２である第一加熱器３２へ送れる。
【００７７】
以下、本実施形態の給水系統５０での処理について、図４に示すフローチャートに従って説明する。
【００７８】
第一加熱器３２では、第一給水が加熱される（Ｓ１：第一加熱工程）。第一加熱器３２で加熱された第一給水の一部は、第一給水分岐ライン５１ｂを経て、第一給水主ライン５１ａ内に流入する。第一加熱器３２で加熱された第一給水は、第二加熱器１１２ｃで加熱された第一給水と共に、高圧蒸発器１１３ｃへ送られる。
【００７９】
第一加熱器３２で加熱された第一給水の他の一部は、高圧水導入ライン１４９である第一給水導入ライン５３を経て、第二燃料予熱器２４である第一媒体熱交換器２４に送られる。第一媒体熱交換器２４では、媒体としての燃料Ｆと第一給水とが熱交換され、媒体が加熱される一方で、第一給水が冷却される（Ｓ２：媒体熱交換工程）。第一媒体熱交換器２４で第一給水と熱交換される媒体としての燃料Ｆは、第二媒体熱交換器２３で加熱された燃料Ｆである。媒体熱交換工程（Ｓ２）で冷却された第一給水は、第一給水導入ライン５３を経て、第二給水ライン５２内に導入される（Ｓ３：第一給水導入工程）。この第一給水は、第二給水と共に、第二媒体熱交換器２３に送られる。
【００８０】
第一給水導入ライン５３を流れる第一給水の流量は、流量計１５６により検知される。回収水流量調節弁１５５は、この流量計１５６で検知される流量が目的の流量になるようよう、自身の弁開度を調節する（Ｓ４：流量調節工程）。この目的の流量は、ガスタービン１０の出力やガスタービン１０に供給される燃料の流量に応じて定められる。例えば、ガスタービン１０の出力やガスタービン１０に供給される燃料の流量が増大した場合には、目的の流量も増大する。
【００８１】
第一媒体熱交換器２４から流出した直後の第一給水の温度は、第一加熱器３２で加熱される前の第一給水の温度よりも高く、第二給水ライン５２を流れる第二給水の温度に近い温度である。第一給水は、第一給水導入ライン５３に設けられている回収水流量調節弁１５５を通過する過程で、減圧されて、第二給水ライン５２内の圧力とほぼ同じ圧力になる。
【００８２】
本実施形態の給水系統５０では、以上の工程と並行して、冷却水注入工程（Ｓ５）も実行される。冷却水注入工程（Ｓ５）では、温度計１５４により、第一給水導入ライン５３中で、冷却水注入ライン１５１との接続位置と第一媒体熱交換器２４との間を流れる水の温度が検知される（Ｓ６：温度検知工程）。冷却水注入工程（Ｓ５）では、温度検知工程（Ｓ６）で検知された温度Ｔ１が予め定められている設定温度Ｔ０より大きくない場合、温度検知工程（Ｓ６）に戻る（Ｓ７でＮＯ）。一方、温度検知工程（Ｓ６）で検知された温度Ｔ１が設定温度Ｔ０より大きい場合、冷却水流量調節工程（Ｓ８）進む。冷却水注入工程（Ｓ５）における冷却水流量調節工程（Ｓ８）では、温度計１５４で検知される温度Ｔ１が設定温度Ｔ０になるよう、図３に示すように、冷却水流量調節弁１５２の開度が制御されて、冷却水注入ライン１５１から第一給水導入ライン５３に注入される冷却水の流量が調節される。この冷却水は、第一加熱器３２で加熱されていない第一給水である第一未加熱給水である。具体的に、例えば、温度計１５４で検知された温度Ｔ１が設定温度Ｔ０よりも高い場合、冷却水流量調節弁１５２が開く。この際、冷却水流量調節弁１５２の開度は、例えば、温度計１５４で検知された温度Ｔ１と設定温度Ｔ０との偏差に応じた開度である。温度計１５４で検知された温度Ｔ１が設定温度Ｔ０よりも高い場合、冷却水流量調節弁１５２が開き、冷却水が第一給水導入ライン５３に注入される結果、第一給水導入ライン５３中で、冷却水注入ライン１５１よりも第二給水ライン５２側の温度が低下して、温度計１５４で検知される温度が設定温度Ｔ０になる。
【００８３】
この冷却水と第一給水とは、両者が混ざり合って、回収水流量調節弁１５５を経て、第二給水ライン５２に導入される。冷却水と第一給水とが混ざり合った水の流量は、回収水流量調節弁１５５で流量調節されてから（Ｓ４：流量調節工程）、第二給水ライン５２に導入される。
【００８４】
仮に、設定温度Ｔ０が、ガスタービン１０の定常運転時に第一媒体熱交換器２４から流出する第一給水の温度よりも多少高い温度である場合について考える。
【００８５】
この場合、ガスタービン１０の定常運転時、冷却水注入ライン１５１に設けられている冷却水流量調節弁１５２は、図２に示すように、閉じている。このため、ガスタービン１０の定常運転時、第一加熱器３２で加熱される前の高圧水である第一給水は、冷却水注入ライン１５１を経て、冷却水として、第一給水導入ライン５３中に注入されない。
【００８６】
ガスタービン１０を緊急停止させる場合や、ガスタービン１０の出力を急激に減少させる場合、燃料供給ライン２１に設けられている燃料流量調節弁２２の弁開度は、急激に、完全閉又は微開に変わる。この場合、燃料供給ライン２１を流れる燃料Ｆの流量が急激に少なくなる。燃料Ｆの流量が急激に少なくなると、第一媒体熱交換器２４で、媒体としての燃料Ｆと水との熱交換量が急激に少なくなる。この結果、第一媒体熱交換器２４に流入する水の冷却量が急激に少なくなり、第一媒体熱交換器２４から流出した直後の第一給水の温度がガスタービン１０の定常運転時と比べて高くなる。
【００８７】
第二給水ライン５２に導入される第一給水の温度がガスタービン１０の定常運転時と比べて高くなると、この第一給水は、第二給水ライン５２に流入する過程でフラッシュするおそれがある。ライン内で水がフラッシュすると、ラインを構成する配管や、このラインに設けられていう各種機器が損傷するおそれがある。
【００８８】
そこで、本実施形態では、温度計１５４で検知される温度Ｔ１が設定温度Ｔ０より大きくなると、前述したように、冷却水注入工程（Ｓ５）における冷却水流量調節工程（Ｓ８）が実行される。この冷却水流量調節工程（Ｓ８）が実行されると、図３に示すように、冷却水流量調節弁１５２が開き、冷却水注入ライン１５１から第一給水導入ライン５３に冷却水が注入され、第一給水導入ライン５３中で冷却水注入ライン１５１よりも第二給水ライン５２側の水の温度が低下して、温度計１５４で検知される温度Ｔ１が設定温度Ｔ０になる。
【００８９】
よって、本実施形態では、第一媒体熱交換器２４に流入する媒体としての燃料Ｆと水との熱交換量が急激に減少しても、第一給水導入ライン５３から第二給水ライン５２に水が導入される過程でのフラッシュを防ぐことができる。また、本実施形態では、第一媒体熱交換器２４から流出した直後の第一給水の温度がガスタービン１０の定常運転時と比べて高くなった場合、背景技術の欄で説明した特許文献１に記載の技術のように、第一給水を復水器に放出せずに、第一給水中に冷却水を注入する。このため、本実施形態では、特許文献１に記載の技術に比べて、第二給水ライン５２に流入する水の流量の急激な減少を抑えることができ、給水系統５０、ひいては、排熱回収設備１００を安定運転することができる。
【００９０】
なお、以上では、設定温度Ｔ０が、ガスタービン１０の定常運転時に第一媒体熱交換器２４から流出する第一給水の温度よりも多少高い温度である。しかしながら、設定温度Ｔ０は、例えば、ガスタービン１０の定常運転時に第一媒体熱交換器２４から流出する第一給水の温度よりも多少低い温度であってもよい。この場合、ガスタービン１０の定常運転時、第一媒体熱交換器２４から流出した直後の第一給水の温度は、設定温度Ｔ０よりも多少高い。このため、この場合、ガスタービン１０の定常運転時においても、冷却水流量調節弁１５２が僅かに開いており、冷却水注入ライン１５１から第一給水導入ライン５３に冷却水が注入され、温度計１５４で検知される温度Ｔ１が設定温度Ｔ０になる。また、前述したように、ガスタービン１０を緊急停止させた場合や、ガスタービン１０の出力を急激に減少させた場合等で、第一媒体熱交換器２４から流出した直後の第一給水の温度がガスタービン１０の定常運転時と比べて高くなった場合には、冷却水流量調節弁１５２の開度が定常運転時より大きくなる。この結果、この場合、冷却水注入ライン１５１から第一給水導入ライン５３に冷却水が定常運転時よりも多く注入され、温度計１５４で検知される温度Ｔ１が設定温度Ｔ０になる。
【００９１】
「第二実施形態」
本発明に係る給水系統を備えるコンバインドサイクルプラントの第二実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。
【００９２】
本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、図５に示すように、第一実施形態のコンバインドサイクルプラントに、冷却水注入ライン１６１、冷却水流量調節弁１６２、逆止弁１６３及び温度計１６４を追加したもので、その他の構成は基本的に同一である。
【００９３】
冷却水注入ライン１６１の一端は、中圧水ライン１４１に接続され、冷却水注入ライン１６１の他端は、中圧水回収ライン１４６中で、第一燃料予熱器２３と回収水流量調節弁１６５との間の位置に接続されている。冷却水流量調節弁１６２及び逆止弁１６３は、いずれも、この冷却水注入ライン１６１に設けられている。温度計１６４は、中圧水回収ライン１４６中で、冷却水注入ライン１６１との接続位置と回収水流量調節弁１６５との間の位置に設けられている。
【００９４】
本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、以上のように、第一実施形態のコンバインドサイクルプラントに冷却水注入ライン１６１等を追加したものである。よって、本実施形態のコンバインドサイクルプラントも、第一実施形態のコンバインドサイクルプラントと同様、空気冷却器３２を第一加熱器３２とする給水系統５０（以下、第一給水系統５０とする）を備える。さらに、本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、中圧節炭器１１２ｂを第一加熱器１１２ｂとする給水系統（以下、第二給水系統６０とする）を備える。
【００９５】
次に、本実施形態の第二給水系統６０について、図６を用いて説明する。
【００９６】
本実施形態の第二給水系統６０は、中圧水ライン１４１、中圧加熱水ライン１４２、中圧加熱水分岐ライン１４５、中圧水回収ライン１４６、冷却水注入ライン１６１、これらのラインに設けられている弁や計器、中圧節炭器１１２ｂ、第一燃料予熱器２３を備える。
【００９７】
ここで、以下の説明の都合上、中圧水ライン１４１と中圧加熱水ライン１４２とで構成されるラインを第一給水ライン６１とする。復水器１２３と排熱回収ボイラー１１０（図５参照）の低圧節炭器１１２ａとを接続する給水ライン１３１を第二給水ライン６２とする。中圧加熱水分岐ライン１４５と中圧水回収ライン１４６とで構成されるラインを第一給水導入ライン６３とする。中圧節炭器１１２ｂを第一加熱器１１２ｂとし、第一燃料予熱器２３を媒体熱交換器２３とする。
【００９８】
第一実施形態において、図１を用いて前述したように、復水器１２３からの水は、給水ポンプ１２４で昇圧されて、第二給水として、給水ライン１３１である第二給水ライン６２を経て、排熱回収ボイラー１１０の低圧節炭器１１２ａに送れる。低圧節炭器１１２ａで加熱された低圧水である低圧加熱水の一部は、中圧ポンプ１１６ｂで昇圧され、中圧水として、中圧水ライン１４１を経て中圧節炭器１１２ｂに送られる。この中圧水は、中圧節炭器１１２ｂで加熱されて中圧加熱水となる。すなわち、図６に示すように、中圧水である第一給水が、中圧水ライン１４１である第一給水ライン６１を経て、第一加熱器１１２ｂである中圧節炭器１１２ｂに送られる。この第一給水は、第二給水より圧力が高い。この第一給水は、この第一加熱器１１２ｂで加熱される（Ｓ１：第一加熱工程（図４参照））。
【００９９】
第一加熱器１１２ｂで加熱された第一給水の一部は、中圧加熱水分岐ライン１４５と中圧水回収ライン１４６とで構成される第一給水導入ライン６３を経て、第一燃料予熱器２３である媒体熱交換器２３に送られる。媒体熱交換器２３では、媒体としての燃料Ｆと第一給水とが熱交換され、媒体が加熱される一方で、第一給水が冷却される（Ｓ２：媒体熱交換工程）。この第一給水は、第一給水導入ライン６３を経て、第二給水ライン６２内に導入される（Ｓ３：第一給水導入工程）。この第一給水は、給水ポンプ１２４からの水である第二給水と共に、第二給水ライン６２を経て、排熱回収ボイラーの低圧節炭器１１２ａに送れる。
【０１００】
第一給水導入ライン６３を流れる第一給水の流量は、流量計１６６により検知される。回収水流量調節弁１６５は、この流量計１６６で検知される流量が目的の流量になるようよう、自身の弁開度を調節する（Ｓ４：流量調節工程）。この目的の流量は、ガスタービン１０の出力やガスタービン１０に供給される燃料の流量に応じて定められる。
【０１０１】
媒体熱交換器２３から流出した直後の第一給水の温度は、第一加熱器１１２ｂで加熱された直後の第一給水の温度よりも低く、第二給水の温度に近い温度である。第一給水は、第一給水導入ライン６３に設けられている回収水流量調節弁１６５を通過する過程で、減圧されて、第二給水ライン６２内の圧力とほぼ同じ圧力になる。
【０１０２】
本実施形態の第二給水系統６０でも、第一給水系統５０と同様、以上の工程と並行して、冷却水注入工程（Ｓ５）も実行される。冷却水注入工程（Ｓ５）では、温度計１６４により、第一給水導入ライン６３中で、冷却水注入ライン１６１との接続位置と媒体熱交換器２３との間を流れる水の温度が検知される（Ｓ６：温度検知工程）。冷却水注入工程（Ｓ５）では、温度検知工程（Ｓ６）で検知された温度Ｔ１ａが予め定められている設定温度Ｔ０ａより大きくない場合、温度検知工程（Ｓ６）に戻る（Ｓ７でＮＯ）。一方、温度検知工程（Ｓ６）で検知された温度Ｔ１ａが設定温度Ｔ０ａより大きい場合、冷却水流量調節工程（Ｓ８）進む。冷却水注入工程（Ｓ５）における冷却水流量調節工程（Ｓ８）では、第一実施形態の場合と同様、温度計１６４で検知される温度が設定温度Ｔ０ａになるよう、冷却水流量調節弁１６２の開度が制御されて、冷却水注入ライン１６１から第一給水導入ライン６３に流入する冷却水の流量が調節される。この冷却水は、第一加熱器１１２ｂで加熱されていない第一給水である第一未加熱給水である。この結果、第一給水導入ライン６３中で、冷却水注入ライン１６１との接続位置よりも第二給水ライン６２側の水の温度が低下して、温度計１６４で検知される温度が設定温度Ｔ０ａになる。
【０１０３】
仮に、設定温度Ｔ０ａが、ガスタービン１０の定常運転時に媒体熱交換器２３から流出する第一給水の温度よりも多少高い温度である場合について考える。
【０１０４】
この場合、ガスタービン１０の定常運転時、冷却水注入ライン１６１に設けられている冷却水流量調節弁１６２は、閉じている。このため、ガスタービン１０の定常運転時、第一加熱器１１２ｂで加熱される前の中圧水である第一給水は、冷却水注入ライン１６１を経て、第一給水導入ライン６３中に注入されない。
【０１０５】
前述したように、ガスタービン１０を緊急停止させる場合や、ガスタービン１０の出力を急激に減少させる場合、燃料供給ライン２１を流れる燃料の流量が急激に少なくなる。燃料の流量が急激に少なくなると、媒体熱交換器２３で、媒体としての燃料Ｆと水との熱交換量が急激に少なくなる。この結果、媒体熱交換器２３に流入する水の冷却量が急激に少なくなり、媒体熱交換器２３から流出した直後の第一給水の温度がガスタービン１０の定常運転時と比べて高くなる。
【０１０６】
第二給水ライン６２に導入される第一給水の温度がガスタービン１０の定常運転時と比べて高くなると、この第一給水は、第二給水ライン６２に流入する過程でフラッシュするおそれがある。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、温度計１６４で検知される温度Ｔ１ａが予め定められている温度Ｔ０ａより大きくなると、前述したように、冷却水注入工程（Ｓ５）における冷却水流量調節工程（Ｓ８）が実行される。
【０１０８】
よって、本実施形態の第二給水系統６０でも、第一給水系統５０と同様、ライン内でのフラッシュを防ぐことができると共に、第二給水ライン６２に流入する水の流量の急激な減少を抑えることができる。
【０１０９】
以上のように、本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、第一給水系統５０と第二給水系統６０とを備えている。しかしながら、例えば、第一給水系統５０における第一給水導入ライン５３で、水の温度や圧力の関係等から、第一給水導入ライン５３内でフラッシュ発生のおそれがない場合には、この第一給水系統５０に冷却水注入ライン１５１を設けなくてもよい。また、第二給水系統６０における第一給水導入ライン６３で、水の温度や圧力の関係等から、第一給水導入ライン６３内でフラッシュ発生のおそれがない場合には、第一実施形態と同様、この第二給水系統６０に冷却水注入ライン１６１を設けなくてもよい。
【０１１０】
なお、本実施形態でも、第一実施形態で説明したように、設定温度Ｔ０ａは、例えば、ガスタービン１０の定常運転時に媒体熱交換器２３から流出する第一給水の温度よりも多少低い温度であってもよい。
【０１１１】
「変形例」
以上の実施形態における各給水系統５０，６０では、流量計１５６，１６６で水の流量を検知し、この流量計１５６，１６６で検知された流量が目的の流量になるようフィードバック制御を実行する。しかしながら、流量計１５６，１６６で水の流量を検知しなくてもよい。この場合、例えば、ガスタービン１０の負荷等、ガスタービン１０の運転状況に応じて、目的の水流量を定め、実際の水流量がこの目的の水流量になるようフィードフォワード制御を実行する。
【０１１２】
上記実施形態における給水系統５０では、冷却水注入ライン１５１が、第一給水主ライン５１ａ中で、第一給水分岐ライン５１ｂの分岐位置よりも高圧ポンプ１１６ｃ側の位置に接続されている。しかしながら、この冷却水注入ライン１５１は、第一給水分岐ライン５１ｂ中で、第一加熱器３２よりも第一給水主ライン５１ａ側の位置に接続してもよい。また、この冷却水注入ライン１５１は、第一給水主ライン５１ａ中で、第一給水分岐ライン５１ｂの分岐位置と第二加熱器１１２ｃとの間の位置に接続してもよい。すなわち、冷却水注入ライン１５１は、第一給水ライン５１を流れる第一給水で、第一加熱器３２及び第二加熱器１１２ｃに至る前の第一給水が冷却水注入ライン１５１に流入し得る位置であれば、如何なる位置に接続してもよい。
【０１１３】
上記実施形態における給水系統５０では、中圧加熱水分岐ライン１４５に第一給水導入ライン５３を接続し、この中圧加熱水分岐ライン１４５を第二給水ライン５２としている。しかしながら、中圧加熱水ライン１４２中で中圧加熱水分岐ライン１４５の分岐位置よりも中圧節炭器１１２ｂ側の位置に、第一給水導入ライン５３を接続し、中圧加熱水ライン１４２中で中圧加熱水分岐ライン１４５の分岐位置よりも中圧節炭器１１２ｂ側の部分を第二給水ラインとしてもよい。すなわち、第二給水ラインは、第一給水ライン５１を流れる第一給水よりも圧力の低い水が流れるラインであれば、上記実施形態の第二給水ライン５３に限定されない。
【０１１４】
また、以上の実施形態における各給水系統では、媒体熱交換器から流出した直後の第一給水を冷却するための冷却水として、第一加熱器で加熱される前の第一給水を用いる。しかしながら、冷却水は、第一加熱器で加熱される前の第一給水を用いなくても、媒体熱交換器から流出した直後の第一給水を冷却することができれば、他の水を用いてもよい。但し、他の水を用いる場合、媒体熱交換器から流出した直後の第一給水に水を注入できるように、この他の水を昇圧する機器が別途必用になる。一方、以上の各実施形態のように、冷却水として、第一加熱器で加熱される前の第一給水を用いると、冷却水を昇圧する機器を別途設ける必要がない。
【０１１５】
以上の実施形態の媒体熱交換器は、いずれも、水と媒体としての燃料Ｆとを熱交換させている。しかしながら、媒体熱交換器における媒体は、燃料Ｆである必要性はなく、他の媒体であってもよい。
【０１１６】
以上の実施形態は、いずれも、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせたプラントであるコンバインドサイクルプラントに、本発明を適用した例である。しかしながら、コンバインドサイクルプラントを除くプラントに本発明を適用してもよい。例えば、ガスタービン及び排熱回収ボイラーを備えているものの、蒸気タービンを備えていないプラントに本発明を適用してもよい。さらに、ボイラーを備えているものの、ガスタービンも蒸気タービンも備えていないプラントに本発明を適用してもよい。すなわち、媒体と水とを熱交換させる媒体熱交換器を通った水がフラッシュし得る環境を有するプラントであれば、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１：ガスタービン設備、１０：ガスタービン、１１：圧縮機、１２：圧縮機ロータ、１４：タービン、１５：タービンロータ、１５ａ：ロータ軸、１５ｂ：動翼列、１６：タービンケーシング、１９：燃焼器、２０：燃料供給系統、２１：燃料供給ライン、２２：燃料流量調節弁、２３：第一燃料予熱器（媒体熱交換器又は第二媒体熱交換器）、２４：第二燃料予熱器（媒体熱交換器又は第一媒体熱交換器）、３０：部品冷却系統、３１：抽気ライン、３２：空気冷却器（第一加熱器）、５０：給水系統（第一給水系統）、５１，６１：第一給水ライン、５１ａ：第一給水主ライン、５１ｂ：第一給水分岐ライン、５２，６２：第二給水ライン、５３，６３：第一給水導入ライン、６０：第二給水系統、１００：排熱回収装置、１１０：排熱回収ボイラー、１１１ａ：低圧蒸気発生部、１１１ｂ：中圧蒸気発生部、１１１ｃ：高圧蒸気発生部、１１２ａ：低圧節炭器、１１３ａ：低圧蒸発器、１１４ａ：低圧過熱器、１１２ｂ：中圧節炭器（第一加熱器）、１１３ｂ：中圧蒸発器、１１４ｂ：中圧過熱器、１１２ｃ：高圧節炭器（第二加熱器）、１１３ｃ：高圧蒸発器、１１４ｃ：高圧過熱器、１１６ｂ：中圧ポンプ、１１６ｃ：高圧ポンプ、１１９：煙突、１２１ａ：低圧蒸気タービン、１２１ｂ：中圧蒸気タービン、１２１ｃ：高圧蒸気タービン、１２３：復水器、１２４：給水ポンプ、１３１：給水ライン、１３２：低圧蒸気ライン、１３３：中圧蒸気ライン、１３６：再熱蒸気ライン、１３７：中圧蒸気回収ライン、１３８：高圧蒸気ライン、１３９：高圧蒸気回収ライン、１４１：中圧水ライン、１４２：中圧加熱水ライン、１４３：高圧水ライン、１４４：高圧加熱水ライン、１４５：中圧加熱水分岐ライン、１４６：中圧水回収ライン、１４７：高圧水主ライン、１４８：高圧水分岐ライン、１４９：高圧水導入ライン、１５１，１６１：冷却水注入ライン、１５２，１６２：冷却水流量調節弁、１５３，１６３：逆止弁、１５４，１６４：温度計、１５５，１５６：回収水流量調節弁、１５６，１６６：流量計
【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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