(57)【要約】  複合サイクル型発電装置（２）のガスタービンエンジン（４）の始動方法。地域の環境規制を遵守し、熱回収蒸気発生器（２０）の部品へのストレスを制限させた複合サイクル型発電装置（２）のガスタービンエンジンの始動を行う。ガスタービンエンジン（４）に負荷を加えて、圧縮器（１０）の空気（８）の質量流量を減少させる始動位置に調整可能な入口案内羽根を保ちながら負荷を増加させ、所定の燃焼器燃焼温度（ＴＦ）を排気規制対応温度としたステップ１（Ｓ１）と、入口案内羽根を開放させ、圧縮器（１０）への空気（８）の質量流量を増加させる終端位置に入口案内羽根が到達するまで所定の燃焼器燃焼温度（ＴＦ）を一定に保ってガスタービンエンジン（４）の負荷をさらに増加させるステップ２（Ｓ２）と、ガスタービンエンジン（４）の所定の負荷に到達するまで入口案内羽根を終端位置に保ちながらガスタービンエンジン（４）の負荷をさらに増加させるステップ３（Ｓ３）を含む。
2021514038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクル型発電装置（２）のガスタービンエンジン（４）の始動方法であって、
前記ガスタービンエンジン（４）は、圧縮器（１０）と、燃焼器（１２）と、タービン（１４）と、を含み、前記圧縮器（１０）は圧縮空気（８）を前記燃焼器（１２）に供給して、燃料（１６）と共に前記圧縮空気を燃焼させて、作動流体を生成させ、前記タービン（１４）は前記作動流体を受け入れて、パワーを生みだし、
前記圧縮器（１０）は、調整可能な入口案内羽根を備え、前記調整可能な入口案内羽根は、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最小にする全閉位置と、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最大にする全開位置との間で調整可能である、方法であって、
前記ガスタービンエンジン（４）に負荷をかけて、所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）に到達するまで前記負荷を増大させ、その間、前記調節可能な入口案内羽根を、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を減少させるのに適合した開始位置に保ち、それによって前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）が排気規制対応温度として選択されるようにしたステップ１（Ｓ１）と、
前記ガスタービンエンジン（４）の負荷をさらに増大させ、その間、前記調節可能な入口案内羽根を開放させながら、前記調節可能な入口案内羽根が前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を増大させるのに適合した終端位置に到達するまで、前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）を一定に保つようにしたステップ２（Ｓ２）と、
前記ガスタービンエンジン（４）の負荷をさらに増大させ、その間、前記ガスタービンエンジン（４）の所定の負荷に到達するまで、前記調節可能な入口案内羽根を前記終端位置に保つようにしたステップ３（Ｓ３）と、を含む方法。
【請求項２】
前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）が、１０００℃から１８５０℃までの範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ３（Ｓ３）において、前記所定の負荷は、前記ガスタービンエンジン（４）のベース負荷である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ１（Ｓ１）において、前記調節可能な入口案内羽根の前記開始位置は、前記全閉位置である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ３（Ｓ３）において、前記調整可能な入口案内羽根の前記終端位置は、前記全開位置である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンであって、
圧縮器（１０）と、燃焼器（１２）と、タービン（１４）とを含み、前記圧縮器（１０）は、圧縮空気（８）を前記燃焼器（１２）に供給し、燃料（１６）と共に前記圧縮空気を燃焼させて作動流体を生成させ、前記タービン（１４）は、前記作動流体を受け入れてパワーを生みだし、
前記圧縮器（１０）は、調整可能な入口案内羽根を備え、前記調整可能な入口案内羽根は、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最小にする全閉位置と、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最大にする全開位置との間で調整可能であって、
前記調節可能な入口案内羽根を、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最小にする前記全閉位置と、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最大にする前記全開位置との間で調整するように構成された制御部（３４）を含み、前記調節可能な入口案内羽根の調整は、燃焼器の焼成温度（ＴＦ）に基づき、それによって、所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）が排気規制対応温度になるようにした、ガスタービンエンジン。
【請求項７】
排出流体（１８）を生成する、請求項６に記載のガスタービンエンジン（４）と、
前記排出流体（１８）を受け入れて、蒸気（２２）を生成する熱回収蒸気発生器（２０）と、
前記熱回収蒸気発生器（２０）の前記蒸気（２２）を受け入れる蒸気タービンエンジン（６）と、
を含む、複合サイクル型発電装置（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合（合成）サイクルを有する発電装置（パワープラント）のガスタービンエンジンの始動方法に関する。ガスタービンエンジンは、圧縮器と、燃焼器と、タービンと、を含む。圧縮器は、圧縮空気を燃焼器に供給して、燃料と共に圧縮空気を燃焼させて、作動流体を生成する。タービンは、作動流体を受け入れて、パワーを生みだす。圧縮器は、調整可能な入口案内羽根（ベーン）を含み、この調整可能な入口案内羽根は、圧縮器内への空気の質量流量を最小にする全閉位置と、圧縮器内への空気の質量流量を最大にする全開位置との間で調整可能である。
【０００２】
更に、本発明は、ガスタービンエンジンと、係るガスタービンエンジンを備えた複合サイクル型発電装置とに関する。
【背景技術】
【０００３】
複合サイクル型発電装置の始動時には、発電装置のガスタービン部は、蒸気タービン部に先立って始動されている。始動時には、ガスタービンからの排気の流量の比較的急な増加があり、作動速度まで加速している。その後、排気ガスの流量は、圧縮器の調節可能な入口案内羽根の調整の効果を除いて、比較的に一定のまま保たれている。ガスタービンが作動速度に到達した後、ガスタービンの焼成温度が所望のパワー出力を生みだすのに必要なレベルまで上昇するにつれて、排気ガスの温度は徐々に上昇する。しかしながら、ガスタービン排気の負荷（仕事量）及び温度の上昇率は、蒸気タービンの構成要素の熱過渡応力の限界と、高温の排気ガス流に曝される熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を含む発電装置のバランスによって制限されている。
【０００４】
特許文献１には、複合サイクル型発電装置の始動方法が教示されているが、この発電装置は、圧縮空気を生成する圧縮器と、排気ガスを生成するタービンと、排気ガスからの熱を給水の流れに伝達することで蒸気を生成する熱回収蒸気発生器と、蒸気を膨張させる蒸気タービンと、を含む。ガスタービン部が始動すると、排気ガスの流れが生成されて、噴射空気の流れが生成されて、噴射空気の流れが排気ガスの流れと混合されて、増大した排気流が生成されているが、これは熱回収蒸気発生器を通るように方向付けられて、蒸気タービンを始動させるための蒸気の流れが生成されている。発電装置の始動時に空気噴射装置が用いられることで、排気規制対応を確保すると共に、蒸気発生器を加温する排気温度の上限を超えないように、ガスタービン部が十分に高いパワーレベルで作動するようにしている。増大された排気流により、蒸気発生器は、蒸気タービンを回転させるのに十分な蒸気をより迅速に生成することができ、それによって、全体的な始動シーケンスを短縮させている。
【０００５】
複合サイクルの観点からは、より低い排気温度でより高いガスタービン排気の質量流量を有することの方が、より高い温度で低い排気流量を有することよりも望ましい。より厳格でない排気温度プロファイルは、ＨＲＳＧ内の応力（ストレス）を低減させるのに役立ち得る。
【０００６】
環境の規制対応に関しては、複合サイクル型発電装置の排気ガスは、発電装置が作動する地理的場所に関して特有の政府当局の法的要件に従う必要がある。一般的に、このため、ガスタービンの作動中に最小の火炎温度を維持することが必要とされている。
【０００７】
複合サイクル型発電装置の主な課題の１つとして、始動時の排出量（エミッション）を最小にすることの要求と、ＨＲＳＧの長寿命化の要求とを両立させることがある。排気温度を下げる場合、調整可能なガスタービンの入口案内羽根を開放させて、圧縮器の入口の流れを増大させることを意味するが、このために燃焼温度が低下する。この場合、一酸化炭素（ＣＯ）の排出を増加させる効果がある。または、入口案内羽根を、排気温度限界に到達するまでの移行（上昇）中にできるだけ長く、閉位置に保つことがある。この場合、ＣＯの排出を最小にするが、重要なＨＲＳＧの構成要素の寿命を著しく減少させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国出願公開第２００４／０４５３００号（ＵＳ２００４／０４５３００Ａ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、使用地域での環境規制対応を維持しつつ、熱回収蒸気発生器の構成要素へのストレスを制限させるように、複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンの始動を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、独立請求項により達成される。従属請求項には、本発明の有利な発展実施形態や変更実施形態が記載されている。
【００１１】
本発明によれば、複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンを始動させる方法が提供される。
ガスタービンエンジンは、圧縮器と、燃焼器と、タービンと、を含む。圧縮器は、圧縮空気を燃焼器に供給して、燃料と共に圧縮空気を燃焼させることで、作動流体を生成させる。タービンは、作動流体を受け入れて、パワー（動力）を生みだす。
圧縮器は、調節可能な入口案内羽根を備えるが、この調節可能な入口案内羽根は、圧縮器内への空気の質量流量を最小にする全閉位置と、圧縮器内への空気の質量流量を最大にする全開位置との間で調節可能である。
本発明に係る方法は、以下のステップ（段階）を含む。
ステップ１：ガスタービンエンジンに負荷（仕事量）をかけて、所定の燃焼器の焼成温度に到達するまでガスタービンエンジンの負荷を増加させ、その間、調整可能な入口案内羽根を、圧縮器内への空気の質量流量を減少させるのに適合した開始位置に維持させて、それによって、所定の燃焼器の焼成温度が排気規制対応温度として選択されるようにしたステップ１と、
ステップ２：ガスタービンエンジンの負荷をさらに増大させて、その間、調整可能な入口案内羽根を開放させて、圧縮器内への空気の質量流量を増大させるのに適合した終端位置に入口案内羽根が到達するまで、所定の燃焼器の焼成温度を一定に保つステップ２と、
ステップ３：ガスタービンエンジンの所定の負荷に到達するまで、調整可能な入口案内羽根を終端位置に維持させながら、ガスタービンエンジンの負荷をさらに増大させるステップ３、とを含む。
【００１２】
本発明の目的は、さらに、複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンによって達成されるが、これは以下を含む。
圧縮器と、燃焼器と、タービンと、を含む。圧縮器は、圧縮空気を燃焼器に供給して、燃料と共に圧縮空気を燃焼させて、作動流体を生成させる。タービンは、作動流体を受け入れて、パワーを生みだす。
圧縮器は、調節可能な入口案内羽根を備え、この調節可能な入口案内羽根は、圧縮器内への空気の質量流量を最小にする全閉位置と、圧縮器内への空気の質量流量を最大にする全開位置との間で調節可能である。
調節可能な入口案内羽根を、圧縮器内への空気の質量流量を最小にする全閉位置と、圧縮器内への空気の質量流量を最大にする全開位置との間で調整するように構成された制御部（制御器）を含み、燃焼器の焼成温度に基づいて、調節可能な入口案内羽根の調整が行われて、それによって、所定の燃焼器の焼成温度が、排気規制対応温度になるようにする。
【００１３】
本発明の目的は、さらに、複合サイクル型発電装置によって達成されるが、これは以下を含む。
排出流体を生成する、上記ガスタービンエンジンと、
排出流体を受け入れて、蒸気を生成する熱回収蒸気発生器と、
熱回収蒸気発生器の蒸気を受け入れる蒸気タービンエンジンと、を含む。
【００１４】
上記方法に関する利点は、ガスタービンエンジン及び／又は複合サイクル型発電装置、及び同様物にも関連し得る。
【００１５】
本発明の実施形態の以下の説明において、複合サイクル型システムが「排気規制対応（エミッション・コンプライアント）である」という技術思想は、少なくともＣＯ（一酸化炭素）の供給レベルに関するが、さらに適用可能な場合には、ガスタービンの排気ガス中のＮＯｘ（亜酸化窒素）にも関することができ、この際、使用地域に基づいて変化し得る規制の限界範囲内にあることを意味する。ガスタービンエンジンの排気中に生成される汚染物質のレベルは、多数のパラメータ、例えば、温度、圧力比、燃焼時間などに依存することができる。ＣＯの濃度は低パワー条件で高く、パワーの増加と共に減少する。亜酸化窒素は、低パワーではわずかであり、最高の温度と圧力の場合に最大値に達する。
【００１６】
本発明の基本的な技術的思想は、ガスタービンエンジンの始動時に新しい負荷の仕方（ローディング・プロファイル）を導入することにより、ＣＯ排出とＨＲＳＧ寿命の両方を同時に管理することで、これらの２つの複合サイクル型発電装置の特性の良好で実用的な両立を達成することである。
【００１７】
第１ステップでは、ガスタービンエンジンに負荷を加えて、ガスタービンエンジンの負荷を増加させながら、調整可能な入口案内羽根を、圧縮器内への空気の質量流量を減少させるのに適合した開始位置に保ち、それによって、排気流を減少させる。開始位置は、燃焼器内への空気の質量流量が減少される、調節可能な入口案内羽根の全閉位置又は全閉位置に近い任意の位置とすることができる。低負荷では、ＣＯ排出は、通常、非常に高い。従って、目標は、燃焼温度を高めで保ち、排気流を最小にすることであり、その結果、ＣＯ生成を低下させることである。
【００１８】
調整可能な入口案内羽根の閉位置での負荷は、所定の燃焼器の焼成温度に到達するまで継続する。従って、所定の燃焼器の焼成温度は、使用地域のＣＯ排出要件を遵守するように選択される。
【００１９】
所定の燃焼器の焼成温度に到達すると、第２のステップでは、ガスタービンエンジンの負荷がさらに増大されて、その間、調整可能な入口案内羽根が開放されて、所定の終端位置に調整可能な入口案内羽根が到達するまで、燃焼器の焼成温度が一定に保たれる。終端位置は、入口案内羽根の全開位置または全開位置に近い任意の位置とすることができ、それによって燃焼器への空気の質量流量が増大する。調整可能な入口案内羽根を開放させる結果として、排気温度は低下する。しかし、この期間、ＣＯ排出にとって重要である、燃焼器の焼成温度は一定に保たれる。これにより、ＨＲＳＧの構成要素が緩和されると同時に、ガスタービンエンジンの作動も排気規制対応を維持できる。
【００２０】
第３ステップでは、ガスタービンエンジンの負荷が増大されるが、例えば、燃料流量を増大させることで増大し、その際、入口案内羽根は、終端位置に保たれる。この作動領域では、全開の調整可能入口案内羽根を用いる場合であってもＣＯ規制対応温度（ＣＯコンプライアント温度）が得られるため、この操作によってＣＯ放出が不利とならない。
【００２１】
要約すれば、本方法は、ＣＯ生成を最小限に抑えるように、限られた時間の間、始動時に高温で作動させることと、次いで、ガスタービンエンジンを、所定の負荷に到達するまで、ＣＯ規制対応範囲に到達させ、かつその範囲内に留まらせるのに丁度十分な高温で作動させることを含む。
【００２２】
実施形態の１つでは、所定の燃焼器の焼成温度は、１０００℃から１８５０℃までの間にある。この範囲は、ほとんどの使用地域での排気要求を満たすのに適する。
【００２３】
さらなる実施形態の１つでは、ステップ３において、所定の負荷は、ガスタービンエンジンのベース負荷（基底負荷）であり、その際、ベース負荷は、入口案内羽根の設定位置と組み合わせられた所定の設定の排気温度でのガスタービンの状態である。この場合、ガスタービンエンジンの排気規制対応の上昇がベース負荷まで設けられ、この状態で、タービンがほとんどの時間で作動される。
【００２４】
実施形態の１つでは、ステップ１において、調整可能な入口案内羽根の開始位置は、全閉位置である。他の実施形態では、ステップ３において、調整可能な入口案内羽根の終端位置は、全開位置である。これらの場合、ガスタービンエンジンの始動方法は、ステップ１とステップ３の組合せに基づく最適な条件で行われ得る。
【００２５】
本発明の上記利点および他の利点は、図面を参照して、以下の説明から、より明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は複合サイクル型発電装置の概略図である。
【図２】図２は排気温度に対するガスタービンエンジンのパワーを示す図であって、本発明に係るガスタービンエンジンの新しい始動プロファイルを示す図である。
【図３】図３はガスタービンエンジンのガスタービンのパワーに対する排気温度を示す図であって、本発明に係る２つの新しい始動プロファイルを示す図である。
【図４】図４は本発明に係る２つの新しい始動プロファイルについて、ガスタービンエンジンのパワーに対する燃焼器の焼成温度をさらに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１を参照すると、複合サイクル型発電装置（パワープラント）２の概略図が示されている。図には、ガスタービンエンジン（ガスタービン機関）４と、蒸気タービンエンジン（蒸気タービン機関）６と、が示されている。
【００２８】
ガスタービンエンジン４は、符号８に示す箇所の入口と、圧縮器（コンプレッサ）１０と、燃焼器（コンバスタ）１２と、タービン１４と、を含む。矢印で示すように、燃料１６が燃焼器１２に供給されている。タービン１４から排出される流体は、排出流体１８として示されている。
【００２９】
排出流体１８は、熱交換器２０に供給され、特に熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０に供給されている。ＨＲＳＧ２０内では、排出流体１８から回収された熱の全てが高圧蒸気２２に変換される。この蒸気２２は、蒸気エネルギーを機械エネルギーに変換する蒸気タービンエンジン６を駆動するために使用され、その機械エネルギーは次に電力（電気パワー）に変換される。
【００３０】
ガスタービンエンジン４は、第１の発電器（ジェネレータ）２４を駆動しており、ガスタービンエンジン４にかかる機械的負荷が、第１の発電器２４内で電力に変換されている。蒸気タービンエンジン６は、第２の発電器２６を駆動しているが、この替わりに機械的構成要素が駆動されてもよい。
【００３１】
図１に示した発電装置の構成の他の実施形態では、複合サイクル型発電装置２は、単一軸の複合サイクルとして構成されてもよく、その際、ガスタービンエンジン４及び蒸気タービンエンジン６を単一の軸線上に配置して、両方とも共通の発電器を駆動するようにしてもよい。
【００３２】
蒸気排気２８が凝縮器（コンデンサ）３０を通過すると、この凝縮器３０から出た水３２がＨＲＳＧ２０に供給されている。
【００３３】
蒸気タービンエンジン６は、例えば、低蒸気タービン部、中蒸気タービン部、及び高蒸気タービン部を備えることができる（図１には示されていない）。
【００３４】
制御部（制御器）３４は、単に四角形状で示されている。単一又は複数の制御部を設けてもよい。制御部３４は、図示されたすべての構成要素を制御してもよく、またはその一部のみを制御してもよい。
【００３５】
図２では、複合サイクル型発電装置２のガスタービンエンジン４の始動方法を、図を用いて可視化しているが、その際、タービン１４の排気温度ＴＥＸＨ［℃］に対して、ガスタービンエンジン４にて生じるベース負荷の割合として負荷（ロード）Ｐ［％］が示されている。図中の破線は、燃焼器１２内の様々な焼成温度ＴＦの等温線を表している。
【００３６】
第１ステップＳ１における最小負荷での始動では、輪郭（プロファイル）は従来の経路に従い、その際、圧縮器１０内に配置されている調整可能な入口案内羽根（ベーン）は、完全に閉ざされた位置（全閉位置）に保たれている。低負荷では、ＣＯ放出は非常に高いため、調整可能な入口案内羽根を閉じたままに保つことで、燃焼温度を高く保ちながら、排出流体１８を最小にすることが好ましい。この場合、調整可能な入口案内羽根の開始位置は、圧縮器１０への空気８の質量流量（マスフロー）が最小になる、全閉位置に相当する。
【００３７】
ベース負荷が１０％から２０％までの間でのタービン負荷で、約１２００℃の排気温度ＴＥＸＨに到達すると、第２ステップＳ２では、焼成温度ＴＦを一定に保ちながら、ベース負荷の約４０％までガスタービンエンジン４の負荷を増加させ、その間、調整可能な入口案内羽根を開放する。この結果、排気温度ＴＥＸＨが約５００℃から約３７５℃まで低下する。従って、ＨＲＳＧ２０の構成要素へのサーマルストレス（熱応力）が緩和されると同時に、焼成温度ＴＦが約１２００℃のレベルでＣＯ規制対応を維持する。
【００３８】
一度、焼成温度が１２００℃で、調整可能な入口案内羽根の終端位置に到達すると（図２に示す例では、終端位置は、圧縮器１０内への空気８の質量流量を最大にする全開位置に相当する）、第３のステップＳ３では、ガスタービンエンジン４の負荷が増大する。第３ステップＳ３では、ガスタービンエンジン４は、ベース負荷に到達する。ガスタービンエンジン４のパワーは１００％の負荷まで上昇し、焼成温度ＴＦは約１８５０℃に到達し、排気温度ＴＥＸＨは約６８０℃に到達する。
【００３９】
図２に示した方法の温度変化プロファイルは、ベース負荷の約１５％から約４０％までの間の範囲内で、一定の焼成温度ＴＦに沿って、「後方に滑動（スライド）」することで特徴付けられるが、この結果、パワーを増加させながら排気温度ＴＥＸＨを低減させることができ、その際、焼成温度ＴＦはＣＯ規制対応状態で維持される。
【００４０】
図３には、本発明に係る方法の温度変化プロファイルが示されており、その際、ｘ軸は、ガスタービンエンジン４のベース負荷の割合として、エンジン負荷Ｐ［％］を表しており、ｙ軸は、排気温度ＴＥＸＨ［℃］を表している。新しい負荷の仕方の柔軟性として、ステップＳ２では、２つの異なる焼成温度ＴＦ（１２００℃と１４００℃）が示されている。ＣＯ排出規制に応じて、これらの焼成温度ＴＦ（または複数のＣＯ規制対応用の焼成温度ＴＦ）のいずれかを適用することができ、それによって、始動時の排気温度プロファイルをオフセット（変位）させることができる。
【００４１】
図４には、ベース負荷の割合として、ガスタービン負荷Ｐ［％］と、焼成温度ＴＦ［℃］との対応関係が示されている。この際、水平線は、本発明に係る負荷の仕方のステップＳ２における、一定の焼成温度ＴＦの維持を示している。
【符号の説明】
【００４２】
２    発電装置（パワープラント）
４    ガスタービンエンジン
６    蒸気タービンエンジン
１０  圧縮器（コンプレッサ）
１２  燃焼器（コンバスタ）
１４  タービン
２０  熱回収蒸気発生器（熱交換器）
２４  第１の発電器（ジェネレータ）
２６  第２の発電器
３０  凝縮器（コンデンサ）
３４  制御部
【図１】
2021514038.tif 000003
【図２】
2021514038.tif 000004
【図３】
2021514038.tif 000005
【図４】
2021514038.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月1日(2020.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクル型発電装置（２）のガスタービンエンジン（４）の始動方法であって、
前記ガスタービンエンジン（４）は、圧縮器（１０）と、燃焼器（１２）と、タービン（１４）と、を含み、前記圧縮器（１０）は圧縮空気（８）を前記燃焼器（１２）に供給して、燃料（１６）と共に前記圧縮空気を燃焼させて、作動流体を生成させ、前記タービン（１４）は前記作動流体を受け入れて、パワーを生みだし、
前記圧縮器（１０）は、調整可能な入口案内羽根を備え、前記調整可能な入口案内羽根は、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最小にする全閉位置と、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最大にする全開位置との間で調整可能である、方法であって、
前記ガスタービンエンジン（４）に負荷をかけて、所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）に到達するまで前記負荷を増大させ、その間、前記調節可能な入口案内羽根を、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を減少させるのに適合した開始位置に保ち、それによって前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）が排気規制対応温度として選択されるようにしたステップ１（Ｓ１）と、
前記ガスタービンエンジン（４）の負荷をさらに増大させ、その間、前記調節可能な入口案内羽根を開放させながら、前記調節可能な入口案内羽根が前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を増大させるのに適合した終端位置に到達するまで、前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）を一定に保つようにしたステップ２（Ｓ２）と、
前記ガスタービンエンジン（４）の負荷と前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）とをさらに増大させ、その間、前記ガスタービンエンジン（４）の所定の負荷に到達するまで、前記調節可能な入口案内羽根を前記終端位置に保つようにしたステップ３（Ｓ３）と、を含む方法。
【請求項２】
前記所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）が、１０００℃から１８５０℃までの範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ３（Ｓ３）において、前記所定の負荷は、前記ガスタービンエンジン（４）のベース負荷である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ１（Ｓ１）において、前記調節可能な入口案内羽根の前記開始位置は、前記全閉位置である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ３（Ｓ３）において、前記調整可能な入口案内羽根の前記終端位置は、前記全開位置である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンであって、
圧縮器（１０）と、燃焼器（１２）と、タービン（１４）とを含み、前記圧縮器（１０）は、圧縮空気（８）を前記燃焼器（１２）に供給し、燃料（１６）と共に前記圧縮空気を燃焼させて作動流体を生成させ、前記タービン（１４）は、前記作動流体を受け入れてパワーを生みだし、
前記圧縮器（１０）は、調整可能な入口案内羽根を備え、前記調整可能な入口案内羽根は、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最小にする全閉位置と、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最大にする全開位置との間で調整可能であって、
前記調節可能な入口案内羽根を、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最小にする前記全閉位置と、前記圧縮器（１０）内への空気（８）の質量流量を最大にする前記全開位置との間で調整するように構成された制御部（３４）を含み、前記調節可能な入口案内羽根の調整は、燃焼器の焼成温度（ＴＦ）に基づき、それによって、所定の燃焼器の焼成温度（ＴＦ）が排気規制対応温度になるようにした、ガスタービンエンジン。
【請求項７】
排出流体（１８）を生成する、請求項６に記載のガスタービンエンジン（４）と、
前記排出流体（１８）を受け入れて、蒸気（２２）を生成する熱回収蒸気発生器（２０）と、
前記熱回収蒸気発生器（２０）の前記蒸気（２２）を受け入れる蒸気タービンエンジン（６）と、
を含む、複合サイクル型発電装置（２）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
特許文献１には、複合サイクル型発電装置の始動方法が教示されているが、この発電装置は、圧縮空気を生成する圧縮器と、排気ガスを生成するタービンと、排気ガスからの熱を給水の流れに伝達することで蒸気を生成する熱回収蒸気発生器と、蒸気を膨張させる蒸気タービンと、を含む。ガスタービン部が始動すると、排気ガスの流れが生成されて、噴射空気の流れが生成されて、噴射空気の流れが排気ガスの流れと混合されて、増大した排気流が生成されているが、これは熱回収蒸気発生器を通るように方向付けられて、蒸気タービンを始動させるための蒸気の流れが生成されている。発電装置の始動時に空気噴射装置が用いられることで、排気規制対応を確保すると共に、蒸気発生器を加温する排気温度の上限を超えないように、ガスタービン部が十分に高いパワーレベルで作動するようにしている。増大された排気流により、蒸気発生器は、蒸気タービンを回転させるのに十分な蒸気をより迅速に生成することができ、それによって、全体的な始動シーケンスを短縮させている。
特許文献２には、複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンの始動方法が教示されている。ガスタービンエンジンは、圧縮器と、燃焼器と、タービンと、を含む。圧縮器は、圧縮空気を燃焼器に供給して、燃料と共に圧縮空気を燃焼させて、作動流体を生成させている。タービンは、作動流体を受け入れて、パワーを生みだしている。圧縮機は、調整可能な入口案内羽根を備えるが、これは、圧縮機内への空気の質量流量を最小にする全閉位置と、圧縮機内への空気の質量流量を最大にする全開位置との間で調整可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【特許文献１】米国出願公開第２００４／０４５３００号
【特許文献２】米国出願公開第２０１８／０１０５２６号
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によれば、複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンを始動させる方法が提供される。
ガスタービンエンジンは、圧縮器と、燃焼器と、タービンと、を含む。圧縮器は、圧縮空気を燃焼器に供給して、燃料と共に圧縮空気を燃焼させることで、作動流体を生成させる。タービンは、作動流体を受け入れて、パワー（動力）を生みだす。
圧縮器は、調節可能な入口案内羽根を備えるが、この調節可能な入口案内羽根は、圧縮器内への空気の質量流量を最小にする全閉位置と、圧縮器内への空気の質量流量を最大にする全開位置との間で調節可能である。
本発明に係る方法は、以下のステップ（段階）を含む。
ステップ１：ガスタービンエンジンに負荷（仕事量）をかけて、所定の燃焼器の焼成温度に到達するまでガスタービンエンジンの負荷を増加させ、その間、調整可能な入口案内羽根を、圧縮器内への空気の質量流量を減少させるのに適合した開始位置に維持させて、それによって、所定の燃焼器の焼成温度が排気規制対応温度として選択されるようにしたステップ１と、
ステップ２：ガスタービンエンジンの負荷をさらに増大させて、その間、調整可能な入口案内羽根を開放させて、圧縮器内への空気の質量流量を増大させるのに適合した終端位置に入口案内羽根が到達するまで、所定の燃焼器の焼成温度を一定に保つステップ２と、
ステップ３：ガスタービンエンジンの所定の負荷に到達するまで、調整可能な入口案内羽根を終端位置に維持させながら、ガスタービンエンジンの負荷と所定の燃焼器の焼成温度とをさらに増大させるステップ３、とを含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
ベース負荷が１０％から２０％までの間でのタービン負荷で、約１２００℃の焼成温度ＴＦに到達すると、第２ステップＳ２では、焼成温度ＴＦを一定に保ちながら、ベース負荷の約４０％までガスタービンエンジン４の負荷を増加させ、その間、調整可能な入口案内羽根を開放する。この結果、排気温度ＴＥＸＨが約５００℃から約３７５℃まで低下する。従って、ＨＲＳＧ２０の構成要素へのサーマルストレス（熱応力）が緩和されると同時に、焼成温度ＴＦが約１２００℃のレベルでＣＯ規制対応を維持する。
【国際調査報告】
2021514038.tif 000007
2021514038.tif 000008