(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主流路（３８）が中に画定され、ロータ軸（４０）を有するガスタービン（１２）と、
前記主流路（３８）から下流に配設された熱交換器（５４）を有する熱回収蒸気発生器（５２）と、
前記主流路（３８）に流体的に連通し前記熱回収蒸気発生器（５２）から下流に配設された排気筒（７０）と、
前記ガスタービン（１２）の前記ロータ軸（４０）に連結された可逆回転ギヤ（７４）とを備え、
前記可逆回転ギヤ（７４）が、前記ガスタービン（１２）の回転ギヤ逆回転動作中に前記ロータ軸（４０）を逆回転させて、燃焼排気ガス（６４）の流れを反転させ、前記排気筒（７０）から前記熱交換器（５４）を通って前記ガスタービン（１２）の前記主流路（３８）の中に戻す、複合サイクル発電所（１０）。
【請求項２】
前記主流路（３８）が、排気ダクト（３６）、タービン（３２）、圧縮器吐出ケース、圧縮器（２０）、及び入口（１４）のうちの１つ又は複数によって少なくとも部分的に画定される請求項１記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項３】
前記排気筒（７０）がハッチ（９２）を備え、前記ハッチ（９２）が前記ガスタービン（１２）からの排気ガスを前記排気筒（７０）の中に少なくとも部分的に密封する請求項１記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項４】
前記ガスタービン（１２）が、前記主流路（３８）に流体的に連通する抽気口（７８、８２、８４、８６、８８、９０）を備え、前記抽気口（７８、８２、８４、８６、８８、９０）が前記排気筒（７０）に流体的に連結される請求項１記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項５】
前記抽気口（８２）が前記ガスタービン（１２）の入口区間（１４）に沿って位置付けられる請求項４記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項６】
前記抽気口（８４）が、前記ガスタービン（１２）の圧縮器（２０）に沿って位置付けられる請求項４記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項７】
前記抽気口（８６）が、前記ガスタービン（１２）の燃焼区間（２２）の外側ケース（２６）に沿って位置付けられる請求項４記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項８】
前記抽気口（８８）が、前記ガスタービン（１２）のタービン（３２）に沿って位置付けられる請求項４記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項９】
前記抽気口（９０）が、前記ガスタービン（１２）の排気ダクト（３６）に沿って位置付けられる請求項４記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項１０】
前記抽気口（７８、８２、８４、８６、８８、９０）及び前記排気筒（７０）に流体的に連結されたブロア（８０）をさらに備え、前記ブロア（８０）が、前記主流路（３８）と前記排気筒（７０）との間に流体的連通を提供する請求項４記載の複合サイクル発電所（１０）。
【請求項１１】
回転ギヤ（７４）動作中の複合サイクル発電所（１０）の熱エネルギーを保存する方法であって、前記複合サイクル発電所（１０）が、ロータ軸（４０）を有するガスタービン（１２）、前記ガスタービン（１２）の排気出口（３６）から下流の熱回収蒸気発生器（５２）、及び前記熱回収蒸気発生器（５２）から下流の排気筒（７０）を含み、
前記ガスタービン（１２）の燃焼動作中に、燃焼排気ガス（６４）を前記ガスタービン（１２）から前記熱回収蒸気発生器（５２）を通して前記排気筒（７０）の中に導くことであって、前記ロータ軸（４０）が通常回転方向に回転する、導くことと、
前記ガスタービン（１２）の前記燃焼区間（２２）を停止することと、
前記回転ギヤ（７４）を介して前記ガスタービン（１２）の前記ロータ軸（４０）を逆回転させることであって、前記ロータ軸（４０）を逆回転させることで、前記燃焼排気ガス（６４）を前記ガスタービン（１２）の前記排気筒（７０）から反転流れ方向に引き込み、前記熱回収蒸気発生器（５２）を通して及び主流路（３８）を通して引き戻す、逆回転させることと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記ガスタービン（１２）の区間内の前記燃焼排気ガス（６４）の温度を測定することをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記ガスタービン（１２）の区間内の測定された温度が所定限度よりも高い場合、前記ロータ軸（４０）の前記逆回転を停め、前記ロータ軸（４０）の通常回転を再開することをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記所定温度限度が、前記圧縮器（２０）入口で華氏１２５〜２５０度の範囲内である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記回転ギヤ逆回転動作中、ブロア（８０）を活性化させることをさらに含み、前記ブロア（８０）が抽気口（７８、８２、８４、８６、８８、９０）に流体的に連結され、前記抽気口（７８、８２、８４、８６、８８、９０）が前記主流路（３８）に流体的に連通する請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記燃焼排気ガス（６４）の少なくとも一部分を、前記ブロア（８０）を介して前記主流路（３８）から前記抽気口（７８、８２、８４、８６、８８、９０）を通して前記排気筒（７０）の中に導くことをさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記ガスタービン（１２）の回転ギヤ逆回転動作中に、前記排気筒（７０）を少なくとも部分的に大気から密封することをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記ガスタービン（１２）の前記回転ギヤ逆回転動作中に、前記燃焼排気ガス（６４）の少なくとも一部分を前記ガスタービン（１２）の前記主流路（３８）から前記排気筒（７０）の中に導き戻すことをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
ロータ軸（４０）を有するガスタービン（１２）、前記ガスタービン（１２）の排気出口（３６）から下流の熱回収蒸気発生器（５２）、及び前記熱回収蒸気発生器（５２）から下流の排気筒（７０）を含む複合サイクル発電所（１０）の熱エネルギーを保存する方法であって、
前記ガスタービン（１２）の燃焼動作中に、燃焼排気ガス（６４）を前記ガスタービン（１２）から前記熱回収蒸気発生器（５２）を通して前記排気筒（７０）の中に導くことと、
前記ガスタービン（１２）の前記燃焼区間（２２）を停止することと、
可逆回転ギヤ（７４）を介して前記ガスタービン（１２）のロータ軸（４０）を逆回転させることであって、前記ロータ軸（４０）が逆回転することで、前記燃焼排気ガス（６４）を前記排気筒（７０）から反転流れ方向に前記熱回収蒸気発生器（５２）を通して及び前記ガスタービン（１２）の主流路（３８）を通して引き戻す、逆回転させることと、
前記燃焼排気ガス（６４）の温度を、前記ガスタービン（１２）の入口区間（１４）から出るときに測定することと、
前記測定した燃焼排気ガス（６４）の温度を所定最大圧縮器入口温度と比較することであって、前記測定温度が前記所定最大圧縮器入口温度を下回る場合に前記ロータ軸（４０）の逆回転を続け、前記温度が前記所定最大圧縮器入口温度を超える場合に前記ロータ軸（４０）の逆回転を中止する、比較することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に複合サイクル発電所に関する。さらに詳細には、本発明は、ガスタービンのギヤの回転及び／又は非燃焼の動作中の複合サイクル発電所の熱回収蒸気発生器部内の熱エネルギーを保存する為のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合サイクルガスタービン発電所の１つの種類は、少なくとも１つのガスタービン及び少なくとも１つの蒸気タービンを複合して利用し電力を生成する。発電所は、ガスタービンが熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）などの熱回収システムを通して蒸気タービンに熱的に接続されるように構成される。ガスタービンは一般に、圧縮器区間、圧縮器区間から下流に配設された燃焼区間、及び、燃焼区間から下流にあるタービン区間を含む。ガスタービンのロータ軸が発電機に連結される。蒸気タービンのロータ軸が同じ発電機又は別の発電機に連結されてもよい。
【０００３】
一般に、ＨＲＳＧは、ガスタービンのタービン排気ダクトから下流に位置付けられる１つ又は複数の熱交換器を含む。ガスタービンの燃焼動作中に、高温の燃焼排気ガスが、排気ダクトからＨＲＳＧを通って排気筒から流出する。高温の燃焼排気ガスからの熱エネルギーが、熱交換器を介して水などの作動流体へ変換され、加圧蒸気の流れが蒸気タービンに供給される。
【０００４】
ある例では、ガスタービンがピーク又は高電力需要期間中に主に動作し、非ピーク又は低需要期間中に停止してもよい。しかしながら、停止中又は非燃焼動作期間中は、ガスタービンロータが撓むのを保護する為に、電気モータに連結される回転ギヤを介してガスタービンのロータ軸を何らかの望ましい最低回転速度で回し続けるのが一般に望ましい。
【０００５】
ロータが回転ギヤを介して回転するに従い、周囲空気が、圧縮器区間を通して引き込まれ、燃焼区間の圧縮器吐出ケースの中に導かれ、タービン区間を通して排気ダクトの外に導かれ、次いでＨＲＳＧに通される。回転ギヤ動作中に圧縮器から流れる空気が、熱エネルギーを僅かに増加させる場合があるが、圧縮器からＨＲＳＧの中に通過する空気の温度は、特に、ガスタービンの燃焼動作が停止した直後に、ＨＲＳＧの熱交換器の中に滞留する作動流体の温度よりも低い場合がある。その結果、熱交換器内の作動流体からの熱エネルギーが温度の低い方の排気空気へ失われる。
【０００６】
回転ギヤ動作中のＨＲＳＧにおける作動流体からの熱エネルギーが損失すると、発電所の性能全体に悪影響を与える虞がある。たとえば、ガスタービン及び蒸気タービンの両方の最大限動作が実現し得る前に、ＨＲＳＧの内の作動流体を所要動作温度までに戻すのに時間がその分必要となる場合がある。さらに、ＨＲＳＧの内の作動流体と高温のタービン排気ガスとの間の大きな温度差異が、特に最初の立ち上げ期間中、ＨＲＳＧの種々の部品に熱応力を呈する結果となり、全体的なＨＲＳＧ性能に影響を与える虞がある。したがって、ガスタービンの回転ギヤ動作中のＨＲＳＧ作動流体からの熱損失を保存する為のシステム及び方法が有益であろう。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び有利な点が、以下で続く説明において詳述されるか、又は説明から明らかになり得るか、又は本発明の実施を通じて理解され得る。
【０００８】
本発明の１つの実施形態が、複合サイクル発電所である。複合サイクル発電所は、主流路、主流路の下流に配設された熱交換器を有する熱回収蒸気発生器、主流路に流体的に連通し熱回収蒸気発生器から下流に配設された排気筒、及び、ガスタービンのロータ軸に連結された可逆回転ギヤを有するガスタービンを含む。可逆回転ギヤが、ガスタービンの回転ギヤ逆回転動作中にロータ軸を逆回転させて、燃焼排気ガスの流れを反転させ、熱交換器を通して排気筒からガスタービンの主流路の中に戻し、これによって、熱回収蒸気発生器に貯蔵された熱エネルギーを保存する。
【０００９】
本開示の別の実施形態は、回転ギヤ動作中の複合サイクル発電所の熱エネルギーを保存する為の方法である。複合サイクル発電所は、ロータ軸、ガスタービンの排気出口から下流の熱回収蒸気発生器、及び、熱回収蒸気発生器から下流の排気筒を有するガスタービンを備える。方法は、燃焼排気ガスをガスタービンの燃焼動作中にガスタービンから熱回収蒸気発生器を通して排気筒の中に導き、この場合ロータ軸が通常回転方向に回転し、ガスタービンの燃焼区間を停止させて、これによってロータ軸を減速し最後に停めるステップを含む。方法は、可逆回転ギヤを介してガスタービンのロータ軸を逆回転させるステップをさらに含み、この場合、ロータ軸が逆回転することで燃焼排気ガスを排気筒から反転流れ方向に熱回収蒸気発生器を通して及びガスタービンの主流路を通して引き戻す。
【００１０】
また、本発明は、複合サイクル発電所の熱エネルギーを保存する為の方法を含む。複合サイクル発電所は、ロータ軸、ガスタービンの排気出口から下流の熱回収蒸気発生器、及び、熱回収蒸気発生器から下流の排気筒を有するガスタービンを備える。方法は、ガスタービンの燃焼動作中に燃焼排気ガスをガスタービンから熱回収蒸気発生器を通して排気筒の中に導くステップを含み、この場合、ロータ軸が通常回転方向に回転する。さらに、方法は、ガスタービンの燃焼区間を停止するステップを含み、こうしてロータ軸を回転させる為の可逆回転ギヤに係合できるに十分な速度にロータ軸を減速することを可能にする。また、方法は、可逆回転ギヤを介してロータ軸を逆回転させるステップを含み、この場合、ロータ軸が逆回転して、燃焼排気ガスを排気筒から反転流れ方向に熱回収蒸気発生器を通して及びガスタービンの主流路を通して引き戻す。方法は、さらに、燃焼排気ガスがガスタービンの入口区間を出るときにこれの温度を測定するステップ、及び、測定した燃焼排気ガス温度を所定最大圧縮器入口温度と比較し、ここで測定温度が所定最大圧縮器入口温度を下回る場合に回転ギヤがロータ軸を逆回転させ続け、温度が所定最大圧縮器入口温度を超える場合に回転ギヤがロータ軸の逆回転を停めてロータ軸の通常回転を再開するステップを含む。
【００１１】
当業者は、明細書を検討すれば、そのような実施形態の特徴及び態様、他をさらに良く理解するであろう。
【００１２】
本発明の完全且つ有効な開示が、その当業者にとって最善の態様を含め、明細書の残りの部分で添付の図面の参照を含めてさらに具体的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の種々の実施形態を組み込んでもよい典型的なガスタービンの機能ブロック図である。
【図２】本発明の種々の実施形態による、図１に示すような典型的なガスタービンの機能ブロック図である。
【図３】本発明の１つの実施形態による、図２に示すような複合サイクル発電所の熱エネルギーを保存する為の方法を表わすブロック図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による、図２に示すような複合サイクル発電所の熱エネルギーを保存する為の方法を表わすブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここに、本発明の実施形態を提示する為の詳細な言及を行い、これらの実施形態うちの１つ又は複数の実例が、添付の図面に図示される。詳細な説明は、番号及び文字指示を用いて図面内の特徴を参照する。本発明の同様又は類似の部分を参照する為に、図面及び明細書の同様又は類似の指示が用いられている。本明細書に用いられるように、１つの部品を別の部品と区別する為に、用語「第１の」、「第２の」、及び「第３の」が相互に交換して用いられてもよく、これらの用語は、個々の構成要素の位置又は重要性を示す意図はない。用語「上流」及び「下流」は、流路における流体流れに対する相対的な方向を参照する。たとえば、「上流」はそこから流体が流れる方向を指し、「下流」はそこへ流体が流れる方向を指す。
【００１５】
各実例は、本発明の説明の為に提供されるが本発明を限定するものでない。事実、修正及び変形が本発明においてその範囲又は精神から乖離することなく為され得ることは当業者に明白であろう。たとえば、１つの実施形態の部分として図示及び記載される特徴が、別の実施形態に用いられてさらに別の実施形態がもたらされてもよい。このように、本発明は、添付の請求項及びそれらの等価物の範囲内に存するようなそのような修正及び変形を含むものとする。本発明の典型的な実施形態が、例示を目的に、単一のガスタービン、単一の蒸気タービン、及び単一の熱回収蒸気発生器、特には単一の熱交換器を有する複合サイクル発電所という文脈で一般的に記載されるが、当業者は容易に理解するように、本発明の実施形態は、複数のガスタービン、蒸気タービン、及び／又は複数のＨＲＳＧユニットを有する何れの複合サイクル発電所に適用されてもよい。
【００１６】
ここで、図面を参照すると、同じ番号が図を通して同じ要素を指し、図１は、本発明の種々の実施形態を組み込んでもよい典型的な複合サイクル発電所１０の機能ブロック図を提供する。図１に示すように、一般に発電所１０はガスタービン１２を含む。ガスタービン１２は一般に、ガスタービン１２に入る空気１６を浄化し且つ状態を整える為の一連のフィルタ、冷却コイル、水分分離器、及び／又は装置（図示せず）を含んでもよい入口区間１４を含む。圧縮器２０を含む圧縮器区間１８が、入口区間１４から下流に配設される。圧縮器吐出ケースなどの外側ケース２６の周りに環状に配置された複数の燃焼器２４を含んでいる燃焼区間２２が、圧縮器２０から下流に配設される。特定の実施形態では、外側ケース２６は中に高圧プレナム２８を画定する。
【００１７】
高及び／又は低圧力タービン３２を含むタービン区間３０が、燃焼区間２２から下流に配設される。１つの実施形態では、ガスタービン３２が、タービン３２の出口から下流に配設された排気ダクト又はディフューザ３６を含む排気区間３４を備える。特定の実施形態では、入口区間１４、圧縮器２０、燃焼区間２２の外側ケース２６、タービン３２、及び排気ダクト３６が、ガスタービン１２を通る主流路３８を画定する。
【００１８】
ロータ軸４０が、ガスタービン１２の軸中心線に沿って延在する。ロータ軸４０は単一の軸でもよく、又は一緒に連結されてガスタービン１２を通る単一の軸を形成する複数の軸を含んでもよい。圧縮器２０は一般に圧縮器ブレード４２の複数の列又は段を含み、この場合、圧縮器ブレード４２の各列が圧縮器ロータディスク４４を介してロータ軸４０に連結される。さらに、タービン３２は、一般に、タービンブレード４６の複数の列又は段を含み、この場合、タービンブレードの各列がタービンロータディスク４８を介してロータ軸４０に連結される。圧縮器ブレード４２及びタービンブレード４６は一般に、ロータ軸４０の通常回転方向５０の通常回転により、空気１６が入口区間１４を通って圧縮器２０の中へ引き込まれるように、装着され、角度付けられ、且つ／又は形成される。反時計方向に図示されるが、通常回転方向５０は、圧縮器ブレード４２及びタービンブレード４６の構成に依存して時計方向又は反時計方向の何れであってもよい。
【００１９】
また、複合サイクル発電所１０は、タービン３２及び排気ダクト３６の少なくとも一方から下流に配設された熱回収蒸気発生器５２を含む。熱回収蒸気発生器５２は、一般に、ガスタービン１２の主流路３８に流体的に連通する少なくとも１つの熱交換器５４を含む。熱交換器５２は、電力を生成する為の発電機５８に接続されてもよい１つ又は複数の蒸気タービン５６に流体的に連結される。
【００２０】
ロータ軸４０が通常回転方向５０に回転するガスタービン１２の燃焼動作中に、回転する圧縮器ブレード４２によって、空気１６が入口区間１４を通って圧縮器２０の中に通り、そこで主流路３８に沿って進行するにつれて徐々に圧縮され、これにより、圧縮空気６０が燃焼区間２２へ供給される。圧縮空気６０の少なくとも一部分が、種々の燃焼器２４の中に導かれ、そこで、燃料と混合されて、可燃燃料−空気混合物を供給する。各燃焼器２４内の燃料−空気混合物が燃焼して高温、高圧、高速の燃焼ガス６２を提供する。燃焼ガス６２が、次いでタービン３２内に導かれ、そこで運動エネルギーが燃焼ガス６２からタービンロータブレード４８を介して伝達され、これによって、ロータ軸４０が回転する。
【００２１】
燃焼ガス６４が、タービン３２を出て排気ダクト３６を通って、燃焼排気ガス６４として流れる。燃焼排気ガス６４が、熱回収蒸気発生器５２の熱交換器５４を通って及び／又はそれに亘って流れ、そこで、燃焼排気ガス６４からの残りの熱エネルギーの一部分が熱交換器５４を介して水などの作動流体６６へ変換される。一般に、伝達された熱エネルギーは作動流体６６を蒸気６８に変換するのに十分である。蒸気６８は、次いで蒸気タービン５６へ導かれる。燃焼排気ガス６４が、次いで排気筒又は排気ダクト７０を通して導かれ、通常、大気に放出される。燃焼排気ガス６４が、熱回収蒸気発生器５２の熱交換器５４に亘って流れた後でも、熱エネルギーのかなりの量を保持する。さらに、ユニットが停止し回転ギヤ動作中のときは、熱伝達は、熱回収蒸気発生器の作動流体から、ガスタービン圧縮器の回転ギヤ動作によって誘引される空気流へのものであってもよい。
【００２２】
図２は、本発明の種々の実施形態による、図１に示すような、典型的な複合サイクル発電所１０の概略側面図を提供する。種々の実施形態では、図１及び図２に示すように、発電機／モータ７２が、回転ギヤ７６を介してロータ軸４０に連結される。具体的な実施形態において、回転ギヤ７６及び／又はモータ７２は可逆である。言い換えると、回転ギヤ７６及び／又はモータ７２が、ロータ軸４０を、通常回転方向５０（図１）又は通常回転方向５０に反対又は逆である逆回転方向７６（図２）の何れかに回転させるように構成される。
【００２３】
ある実施形態では、図２に示すように、ガスタービン１２は、ブロア又は空気ポンプ８０及び主流路３８に流体的に連通する１つ又は複数の抽気口７８を含む。抽気口７８はガスタービン１２に沿った種々の地点に配設されてもよい。たとえば、１つの実施形態では、抽気口８２が、入口区間１４に沿って配設され、入口区間１４内に画定される主流路３８の一部分に流体的に連通する。１つの実施形態では、抽気口８４が、圧縮器区間１８の圧縮器２０に沿って配設され、圧縮器２０内に画定される主流路３８の一部分に流体的に連通する。１つの実施形態では、抽気口８６が、燃焼区間２２の外側ケース２６に沿って配設され、外側ケース２６及び／又は高圧プレナム２８内に画定される主流路３８の一部分に流体的に連通する。１つの実施形態では、抽気口８８が、タービン区間３０のタービン３２に沿って配設され、タービン３２内に画定される主流路３８の一部分に流体的に連通する。１つの実施形態では、抽気口９０が、排気区間３４の排気ダクト３６に沿って配設され、排気ダクト３６内に画定される主流路３８の一部分に流体的に連通する。
【００２４】
複合サイクル発電所１０は、図２に示すような抽気口７８の何れか又は全てを含む。抽気口７８は、請求項の中で特定的に記載しない限り、ガスタービン１２の特定の区間又は部品に沿った何れの特定の配置にも限定されない。
【００２５】
ブロア８０は、ガスタービン１２の回転ギヤ逆回転動作中に、ガスタービン１２の対応する区間又は部品における主流路３８から空気１６及び／又は燃焼排気ガス６４を引き戻す為に適当な任意のブロアモータ、空気ポンプ又は装置を含んでもよい。特定の実施形態では、ブロア８０が、排気筒７０に流体的に連通し、よって、主流路３８と排気筒７０との間の流路を提供する。
【００２６】
特定の実施形態では、排気筒７０が少なくとも１つの可動ハッチ９２を含む。閉位置又は少なくとも部分的な閉位置において、ハッチ９２が排気筒７０を大気から密封又は少なくとも部分的に密封する。開状態で、破線に見られるように、ハッチ９２によって、燃焼排気ガス６４が大気に放出される。１つの実施形態では、ハッチ９２が少なくとも部分的に閉鎖されて、燃焼排気ガス６４の少なくとも一部分を排気筒７０内に保持する。
【００２７】
従来では、ガスタービン１２が停止する又は非燃焼状態で動作していると、ロータ軸４０を回転させ続ける為に、回転ギヤ７６を係合させ、これにより、ロータ軸４０の撓む可能性を低減させ、且つ／又は複合サイクル発電所１０を運転に戻すのに必要な立ち上がり時間を改善させる。しかしながら、回転ギヤ７６がロータ軸４０を通常回転方向５０に回すので、周囲空気１６が入口１４を通って圧縮器２０の中に引き込まれ、そこで主流路３８に沿って燃焼区間２２の外側ケース２６を通り、タービン３２を通り、排気ダクト３６を通り、熱回収蒸気発生器５２の熱交換器５４に亘って流れる。熱交換器５４に亘って流れる空気１６が、熱交換器５４内に蓄えられている作動流体６６に比べて比較的温度が低い。その結果、熱エネルギーが温度の低い方の空気１６へ失われ、よって、熱回収蒸気発生器５２及び／又は複合サイクル発電所１０の全体効率が潜在的に低下する。
【００２８】
本明細書に記載され、図１及び図２に図示されるように、複合サイクル発電所の種々の実施形態は、熱回収蒸気発生器５２内に、特にはガスタービン１２の回転ギヤ動作中に熱交換器５４又は熱回収蒸気発生器５２の熱交換器内に蓄えられる作動流体６４に蓄えられる熱エネルギーを保存する為の方法１００を提供する。たとえば、ステップ１０２では、図３に示されるように、及び図１に図示されるように、方法１００は、ガスタービン１２の燃焼動作中に、燃焼排気ガス６４をガスタービン１２から熱回収蒸気発生器５２を通して排気筒７０の中に導くことを含み、この場合、ロータ軸４０が通常回転方向５０（図１）に回転する。図３に示されるように、ステップ１０４で、方法１００は、ガスタービン１２の燃焼区間２２を停止させることを含む。燃焼区間２２を停止させることには、燃焼器２４への燃料供給を低下させるか停止することを含み得る。方法１００は、ロータ軸４０を減速させ且つ／又は一時的に停めて、ガスタービン１２の燃焼区間２２を停止させた後に回転ギヤ７６及び／又はモータ７２が係合され得るようにすることをさらに含んでもよい。
【００２９】
図３に示されまた図２に図示されるように、ステップ１０６において、方法は、回転ギヤ７４及び／又はモータ７２を介してロータ軸４０を逆回転させ（逆回転方向７６に）、この場合、ロータ軸４０が逆回転すると、燃焼排気ガス６４が、排気筒から反転流れ方向に、熱回収蒸気発生器５２を通して且つ少なくとも部分的に主流路３８を通して引き戻される。たとえば、燃焼排気ガス６４が、排気ダクト３６に入り、タービン３２、燃焼区間２２、及び圧縮器２０を通って流れ、次いで、入口区間１４に向かって流れ且つ／又はそこから流出してもよい。燃焼排気ガス６４が、大気からの空気１６よりも熱いので、燃焼排気ガス６４と熱交換器５４に蓄えられた作動流体６４の間の熱伝達率が低下し、よって、システムが熱回収蒸気発生器５２に蓄えられた熱エネルギーを保存でき、複合サイクル発電所１０の全体効率を改善できる。
【００３０】
特定の実施形態では、方法１００は、ガスタービン１２の区間内の燃焼排気ガス６４の温度を測定することをさらに含んでもよい。温度は、１つもしくは複数の熱電対又は任意の他の適当な１つのセンサもしくは複数のセンサ（図示せず）によって測定されてもよい。温度は何れの１つ又は複数の位置で取られてもよい。たとえば、温度は、排気筒７０、熱回収蒸気発生器５２、排気ダクト３６、タービン３２、燃焼区間２２、圧縮器１８、及び／又は入口区間１４のうちの１つ又は複数において測定されてもよい。
【００３１】
１つの実施形態では、また、方法１００は、熱回収蒸気発生器５２及び／又は排気筒７０を限定しないが含むガスタービン１２の区間内の測定した温度が、所定限度を超えるときに、ロータ軸４０の逆回転を停め、ロータ軸４０の通常回転を再開することを含んでもよい。たとえば、入口区間１４に見られる種々の部品、たとえば空気フィルタが、たとえば燃焼排気ガス６４の温度よりかなり下回る場合がある華氏１５０〜２５０度の範囲で、ある最高温度限度を有してもよい。
【００３２】
特定の実施形態では、方法１００は、ガスタービン１２の回転ギヤ逆回転動作中に、燃焼排気ガス６４の少なくとも一部分を主流路３８から種々の流体導管を介して排気筒７０の中に導いて戻すことを含む。その結果、再循環された燃焼排気ガス６４内に滞留する潜熱エネルギーを用いて、熱交換器５４内の燃焼排気ガス６４と作動流体６６との間の熱伝達率を低下させることができ、よって、システムは、熱回収蒸気発生器５２に蓄えられた熱エネルギーを保存し複合サイクル発電所１０の全体効率を改善することができる。
【００３３】
特定の実施形態では、方法１００は、また、回転ギヤ逆回転動作中にブロア８０を活性化することを含んでもよく、この場合、ブロア８０は抽気口７８の１つ又は複数に流体的に連結され（図２）、またこの場合、１つ又は複数の抽気口７８は主流路３８に流体的に連通する。このことにより入口区間１４に向かって導かれている燃焼排気ガス６４の体積を減少させることができ、よって、システムは入口区間１４での受け入れ可能温度を維持でき、一方で、再循環された燃焼排気ガス６４内に滞留する潜熱エネルギーを用いて熱回収蒸気発生器５２に蓄えられた熱エネルギーをさらに保存し、複合サイクル発電所１０の全体効率を改善することができる。
【００３４】
１つの実施形態では、方法１００は、ガスタービンの回転ギヤ逆回転動作中、ハッチ９２を介して排気筒７０を大気から少なくとも部分的に密封することをさらに含んでもよく（図２）、これによって、システムは、熱回収蒸気発生器５２に蓄えられた熱エネルギーを保存でき、複合サイクル発電所１０の全体効率を改善できる。
【００３５】
図４は、本発明の１つの実施形態による、複合サイクル発電所１０の熱エネルギーを保存する為の方法２００のフロー図を提供する。方法２００は、ステップ２０２で、ガスタービン１２の燃焼動作中に燃焼排気ガス６４をガスタービン１２から熱回収蒸気発生器５２を通して排気筒７０の中に導くことを含む。方法２００は、ステップ２０４において、ガスタービン１２の燃焼区間２２を停止することを含む。方法２００は、ステップ２０６で、可逆回転ギヤ７４及び／又はモータ７２を介してロータ軸４０を逆回転させることを含み、この場合、ロータ軸４０が逆回転すると、燃焼排気ガス６４を排気筒７０から反転流れ方向に、熱回収蒸気発生器５２を通して及びガスタービン１２の主流路３８を通して引き戻す。方法２００は、ステップ２０８で、ガスタービン１２の入口区間１４を出るときに、燃焼排気ガス６４の温度を測定することを含む。方法２００は、ステップ２１０で、測定された燃焼排気ガス６４の温度を所定最大圧縮器入口温度と比較し、ここで測定された温度が所定最大圧縮器入口温度を下回る場合に、回転ギヤ７４がロータ軸４０を逆回転させ続け、温度が所定最大圧縮器入口温度を超える場合に、回転ギヤ７４及び／又はモータ７２がロータ軸４０の逆回転を停め、ロータ軸４０の通常回転を再開することを含む。
【００３６】
この記載の説明は、実例を用いて、最善の態様を含めて本発明を開示し、また、任意の装置又はシステムを製作及び使用すること並びに任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、当業者が本発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって規定され、当業者に想到される他の実例を含んでもよい。そのような他の実例は、請求項の文言と相違しない構造的要素を含むならば、又は請求項の文言から実質的に相違しない等価な構造的要素を含むならば、請求項の範囲内とする。
【符号の説明】
【００３７】
１０  複合サイクル発電所
１２  ガスタービン
１４  入口区間
１６  空気
１８  圧縮器区間
２０  圧縮器
２２  燃焼区間
２４  燃焼器
２６  外側ケース
２８  高圧プレナム
３０  タービン区間
３２  タービン
３４  排気区間
３６  排気ダクト、ディフューザ
３８  主流路
４０  ロータ軸
４２  圧縮器ブレード
４４  圧縮器ロータディスク
４６  タービンブレード
４８  タービンロータディスク
５０  通常回転方向
５２  熱回収蒸気発生器
５４  熱交換器
５６  蒸気タービン
５８  発電機
６０  圧縮空気
６２  燃焼ガス
６４  燃焼排気ガス
６６  作動流体
６８  蒸気
７０  排気筒、排気ダクト
７２  発電機／モータ
７４  回転ギヤ
７６  逆回転方向
７８、８２、８４、８６、８８、９０  抽気口
８０  ブロア又は空気ポンプ
９２  可動ハッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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