(57)【要約】【課題】  起動時間の短縮を図ることができるコンバインド発電プラントを提供する。【解決手段】  ガスタービン１９と、蒸気タービン２３と、ガスタービン１９に蒸気を供給する蒸気供給部９と、蒸気供給部９からガスタービン１９へ蒸気を導く第１蒸気管１１と、ガスタービン１９から蒸気タービン２３に蒸気を導く第２蒸気管１３と、第１蒸気管１１に導かれる蒸気の供給先を、ガスタービン１９および第１蒸気管１１の外部のいずれか一方に制御する第１放出部３９，４１，４３，４５と、第２蒸気管１３に導かれる蒸気の供給先を、蒸気タービン２３および第２蒸気管１３の外部のいずれか一方に制御する第２放出部５１，５３，５５，５７と、第１蒸気管１１内の蒸気の少なくとも一部を、ガスタービン１９と第２蒸気管１３との間の第２蒸気管１３に導くバイパス管と、が設けられたことを特徴とする。【選択図】  図１
2008248730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンを備えたガスタービン発電部と、
蒸気タービンを備えた蒸気タービン発電部と、
前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンに蒸気を供給するボイラと、
前記ガスタービンに蒸気を供給する蒸気供給部と、
該蒸気供給部から前記ガスタービンへ蒸気を導く第１蒸気管と、
前記ガスタービンから前記蒸気タービンに蒸気を導く第２蒸気管と、
前記第１蒸気管に導かれる蒸気の供給先を、前記ガスタービンおよび前記第１蒸気管の外部のいずれか一方に制御する第１放出部と、
前記第２蒸気管に導かれる蒸気の供給先を、前記蒸気タービンおよび前記第２蒸気管の外部のいずれか一方に制御する第２放出部と、
前記第１蒸気管内の蒸気の少なくとも一部を、前記ガスタービンと前記第２放出部との間の前記第２蒸気管に導くバイパス管と、
が設けられたことを特徴とするコンバインド発電プラント。
【請求項２】
前記バイパス管は、前記蒸気供給部と前記第１放出部との間の前記第１蒸気管から蒸気を導くことを特徴とする請求項１記載のコンバインド発電プラント。
【請求項３】
前記バイパス管は、前記第１放出部により第１蒸気管の外部に放出された蒸気を前記第２蒸気管に導くことを特徴とする請求項１記載のコンバインド発電プラント。
【請求項４】
前記バイパス管には、蒸気と凝縮水とを分離する分離部が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のコンバインド発電プラント。
【請求項５】
前記蒸気タービン発電部には、前記蒸気タービンを駆動した蒸気が流入する復水器が設けられ、
前記第２蒸気管に導かれる蒸気の供給先を、前記蒸気タービンおよび前記復水器のいずれか一方に制御する第３放出部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項６】
前記第１蒸気管から前記ガスタービンへの蒸気の流入を制御する第１制御部と、
前記ガスタービンから前記第２蒸気管への蒸気の流出を制御する第２制御部と、
前記第１制御部と前記ガスタービンとの間の前記第１蒸気管に、前記ガスタービンを冷却する流体を導入する流体供給部と、
が備えられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項７】
前記ボイラは、前記ガスタービン発電部の排熱を用いて蒸気を発生させる排熱回収ボイラであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項８】
前記蒸気供給部は他のボイラであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項９】
前記蒸気供給部は補助ボイラであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項１０】
前記蒸気供給部は、他のガスタービン発電部の排熱を用いて蒸気を発生させる他の排熱回収ボイラであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインド発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液化天然ガス等を燃料として使用する火力発電プラントが多く用いられるようになっている。このような火力発電プラントとしては、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを備えたコンバインド発電プラントが、一般的に用いられている。
上述のコンバインド発電プラントにおいては、まず、ガスタービンにより発電機が駆動されることにより発電されている。同時に、ガスタービンから排出された熱（排熱）は、排熱回収ボイラにおいて復水器から供給された復水を蒸発させて蒸気を発生させている。発生した蒸気は蒸気タービンに供給され、蒸気タービンを駆動する。蒸気タービンにより発電機が駆動されることにより発電されている。なお、ガスタービンと蒸気タービンが別軸を構成し、各々別の発電機を駆動する構成のものと、ガスタービン、蒸気タービン及び発電機が一軸に連結され、１つの発電機を駆動する構成のものがある。
【０００３】
上述のガスタービンを用いた発電プラントの熱効率（発電効率）は、ガスタービンの入口燃焼ガス温度を高くすることにより、効率が高くなることが知られている。しかしながら、入口燃焼ガス温度を高くすると、ガスタービン高温部（例えば燃焼器、ガスタービン静翼や、ガスタービン動翼など）の熱による破損や溶融が発生する。そのため、ガスタービン高温部を冷却して、熱による破損や溶融を防止する技術が提案されている（特許文献１および２）。
【特許文献１】特許第３０６８９２５号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１および２には、ガスタービン高温部を冷却する冷却媒体として蒸気を用いた技術が開示されている。
冷却媒体として蒸気を用いた場合、蒸気を供給する配管等（冷却用蒸気系統）が冷えていると、蒸気の一部が凝縮して水滴などのドレンが発生する。水滴は蒸気とともにガスタービン高温部に導かれ、ガスタービン高温部に接触する恐れがある。水滴と接触したガスタービン高温部は、局所的に冷却されるため、熱応力により耐久性が低下する恐れがあった。
ここで、冷却用蒸気系統が冷えている状態としては、ガスタービンプラントの起動時や、停止時などを挙げることができる。
【０００５】
上述の問題を解決するために、ガスタービンプラントを起動する前に冷却用蒸気系統に蒸気を所定時間流すことにより温めて（ウォーミングして）、蒸気系統内に水滴が発生することを防止する方法も知られている。
しかしながら、単に冷却用蒸気系統の上流側から順次蒸気を流して蒸気系統をウォーミングする方法では、ウォーミングに時間がかかり、ガスタービンプラント（コンバインド発電プラント）の起動に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、起動時間の短縮を図ることができるコンバインド発電プラント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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のコンバインド発電プラントは、ガスタービンを備えたガスタービン発電部と、蒸気タービンを備えた蒸気タービン発電部と、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンに蒸気を供給するボイラと、前記ガスタービンに蒸気を供給する蒸気供給部と、該蒸気供給部から前記ガスタービンへ蒸気を導く第１蒸気管と、前記ガスタービンから前記蒸気タービンに蒸気を導く第２蒸気管と、前記第１蒸気管に導かれる蒸気の供給先を、前記ガスタービンおよび前記第１蒸気管の外部のいずれか一方に制御する第１放出部と、前記第２蒸気管に導かれる蒸気の供給先を、前記蒸気タービンおよび前記第２蒸気管の外部のいずれか一方に制御する第２放出部と、前記第１蒸気管内の蒸気の少なくとも一部を、前記タービンと前記第２放出部との間の前記第２蒸気管に導くバイパス管と、が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、バイパス管を設けたことにより、第１蒸気管を温める蒸気の少なくとも一部が第２蒸気管に導かれ、第１蒸気管および第２蒸気管が同時に温められる。
具体的には、第１蒸気管に供給された蒸気は第１蒸気管を温め、第１放出部を介して外部に放出される。同時に、第１蒸気管に供給された蒸気は、バイパス管を介して第２蒸気管に供給される。第２蒸気管に供給された蒸気は第２蒸気管を温め、第２放出部を介して外部に放出される。そのため、第１蒸気管および第２蒸気管が同時に温められる。
第１および第２蒸気管が温められると、ガスタービン発電部が起動されるとともに、第１蒸気管からガスタービンに蒸気が導かれ、第２蒸気管から蒸気タービン部に蒸気が導かれる。
【０００９】
なお、第１放出部は、第１蒸気管の１箇所に設けてもよいし、複数個所に設けてもよく、特に限定するものではない。第２放出部についても同様である。また、第１放出部の少なくとも１つは、ガスタービンに隣接して配置されていることが好ましい。
【００１０】
ボイラと蒸気供給部とを別々に設けたことにより、蒸気供給部はコンバインド発電プラントの起動時におけるガスタービンに蒸気を供給するだけでよく、蒸気供給部に求められる蒸気供給能力を低く抑えることができる。そのため、蒸気供給部の起動から蒸気を供給するまでの時間が短縮される。
【００１１】
上記発明においては、前記バイパス管は、前記蒸気供給部と前記第１放出部との間の前記第１蒸気管から蒸気を導くことが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、蒸気供給部から供給された温度の高い蒸気は第１蒸気管からバイパス管を介して第２蒸気管に導かれることから、第１蒸気管および第２蒸気管は同時に温められるため、第１および第２蒸気管を温める時間が短縮される。つまり、蒸気供給部から供給された蒸気を２つに分けて第１および第２蒸気管に並列に流すため、第１および第２蒸気管を温める時間が短縮される。
第１および第２蒸気管に蒸気を並列に流すことから、第１および第２蒸気管に蒸気を順次直列に流す方法と比較して、第２蒸気管に早い段階から温度の高い蒸気が導かれる。そのため、下流側に位置する第２蒸気管は早く温められ、第１および第２蒸気管を温める時間が短縮される。
【００１３】
上記発明においては、前記バイパス管は、前記第１放出部により第１蒸気管の外部に放出された蒸気を第２蒸気管に導くことが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、第１蒸気管を温めて第１放出部から放出された蒸気は、バイパス管から第２蒸気管に流入して第２蒸気管を温めるため、第１および第２蒸気管を温める時間を短縮できる。つまり、蒸気供給部から供給された蒸気を、第１蒸気管から第２蒸気管に直列に流すことにより、第１および第２蒸気管を温める時間が短縮される。
第１および第２蒸気管に蒸気を直列に流すことから、第１および第２蒸気管に蒸気を並列に流す方法と比較して、第１および第２蒸気管を温めるのに要する蒸気量が少なくなる。供給する蒸気量が少なくなると、蒸気供給能力が低い蒸気供給部を用いることができ、蒸気供給部の起動に要する時間が短くなる。
【００１５】
上記発明においては、前記バイパス管には、蒸気と凝縮水とを分離する分離部が設けられていることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、バイパス管に分離部を設けることにより、第２蒸気管への凝縮水の流入が防止される。
また、凝縮水の回収系統を備えた場合には、分離された凝縮水を蒸気供給部に供給し、再び蒸気として利用することにより、水の使用量が削減される。
【００１７】
上記発明においては、前記蒸気タービン発電部には、前記蒸気タービンを駆動した蒸気が流入する復水器が設けられ、前記第２蒸気管に導かれる蒸気の供給先を、前記蒸気タービンおよび前記復水器のいずれか一方に制御する第３放出部が設けられていることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、第２蒸気管内の蒸気を復水器に導くことにより、第２蒸気管の外部、例えば大気に放出する方法と比較して、蒸気（水）が復水器に回収されるため、水の使用量を削減できる。
なお、第２放出部および第３放出部が備えられた場合には、第２蒸気管内の蒸気を第２放出部により大気に放出するとともに、第３放出部により復水器に導いてもよい。
【００１９】
上記発明においては、前記第１蒸気管から前記ガスタービンへの蒸気の流入を制御する第１制御部と、前記ガスタービンから前記第２蒸気管への蒸気の流出を制御する第２制御部と、前記第１制御部と前記ガスタービンとの間の前記第１蒸気管に、前記ガスタービンを冷却する流体を導入する流体供給部と、が備えられていることが望ましい。
【００２０】
本発明によれば、ガスタービンを第１蒸気管および第２蒸気管から隔離し、ガスタービンに冷却用の流体を供給することにより、第１および第２蒸気管のウォーミングと、ガスタービン発電部の起動とが同時に行われる。
具体的には、ガスタービンから切り離された第１および第２蒸気管は、バイパス管により繋がれていることから、ガスタービン発電部の状態とは関係なく蒸気供給部によりウォーミングされる。一方、ガスタービンは、第１および第２蒸気管から切り離された状態で、流体供給部から供給された冷却用流体により冷却される。そのため、ガスタービン発電部は、第１および第２蒸気管がウォーミングされている間でも起動できる。
【００２１】
上記発明においては、前記ボイラは、前記ガスタービン発電部の排熱を用いて蒸気を発生させる排熱回収ボイラであるであることが望ましい。
本発明によれば、ガスタービン発電部の排熱を有効に利用することができる。
【００２２】
上記発明においては、前記蒸気供給部は他のボイラであることが望ましい。
上記発明においては、前記蒸気供給部は補助ボイラであることが望ましい。
【００２３】
本発明によれば、蒸気供給部を他のボイラや補助ボイラとすることで、ガスタービン発電部や蒸気タービン発電部の運転状態とは独立して蒸気が供給される。そのため、コンバインド発電プラントの起動時や停止時でも、第１および第２蒸気管を温めるのに十分な温度および量の蒸気が供給される。
なお、他のボイラは、タービンおよび蒸気タービンに蒸気を供給するボイラとは別のボイラであって、具体的には、補助ボイラや排熱回収ボイラなどを挙げることができる。
【００２４】
上記発明においては、前記蒸気供給部は、他のガスタービン発電部の排熱を用いて蒸気を発生させる他の排熱回収ボイラであることが望ましい。
【００２５】
本発明によれば、例えば、定常運転されている他のガスタービン発電部の排熱により生成された蒸気がガスタービン発電部に係る第１および第２蒸気管に供給され、温められる。つまり、定常運転されている他のガスタービン発電部の排熱を利用することにより、蒸気供給部の起動時間が必要なくなるため、ガスタービン発電部の起動時間が短くなる。
なお、蒸気供給部は要求される蒸気条件を満足するのであれば、所内ボイラや、隣接する他のプラントのボイラ、例えば、従来火力発電用のボイラ等でもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のコンバインド発電プラントによれば、バイパス管を設けたことにより、第１蒸気管を温める蒸気の少なくとも一部が第２蒸気管に導かれ、第１蒸気管および第２蒸気管が同時に温められるため、起動時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明における第１の実施形態のコンバインド発電プラントについて図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態のコンバインド発電プラントの概略を説明する概略図である。
コンバインド発電プラント１は、図１に示すように、ガスタービン１９を備えたガスタービン発電部３と、蒸気タービン２３を備えた蒸気タービン発電部５と、蒸気を供給する排熱回収ボイラ（ボイラ）７および補助ボイラ（蒸気供給部）９と、蒸気を導く第１蒸気管１１および第２蒸気管１３と、を備えている。
【００２８】
ガスタービン発電部３は、液化天然ガス等を燃料としてガスタービン１９を回転させ、その回転駆動力を用いて発電を行うものである。ガスタービン発電部３には、図１に示すように、圧縮機１５と、燃焼器１７と、タービン１８と、ガスタービン発電機２１と、を備えている。
圧縮機１５は、タービン１８により回転駆動され、空気を吸入するとともに圧縮して燃焼器１７に供給するものである。
燃焼器１７は、圧縮機１５から供給された圧縮空気と燃料とを混合し、混合ガスを燃焼させることにより高温高圧の燃焼ガスを生成するものである。
【００２９】
タービン１８は、燃焼器１７から供給された燃焼ガスを用いて圧縮機１５およびガスタービン発電機２１を回転駆動するものである。燃焼器１７やタービン１８における燃焼ガスの流入部近傍（タービン高温部１８Ｈ）におけるタービン静翼やタービン動翼などのガスタービン高温部には、後述する冷却用の蒸気が流通する流路が形成されている（図示せず）。
なお、ガスタービン発電部３に用いられているガスタービン１９等の構成要素は、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３０】
蒸気タービン発電部５は、排熱回収ボイラ７などから供給された蒸気により蒸気タービン２３を回転させ、その回転駆動力を用いて発電を行うものである。蒸気タービン発電部５は、蒸気タービン２３と、蒸気タービン発電機２５と、復水器２７とを備えている。
蒸気タービン２３は、排熱回収ボイラ７から供給された蒸気や、ガスタービン１９を経由して供給された蒸気を用いて蒸気タービン発電機２５を回転駆動するものである。本実施形態においては、高圧蒸気タービン２３ＨＰ、中圧蒸気タービン２３ＩＰ、低圧蒸気タービン２３ＬＰから構成されている蒸気タービン２３に適用して説明する。
【００３１】
復水器２７は、蒸気タービン２３を回転駆動した蒸気を凝縮させ水に戻すものである。具体的には、復水器２７には低圧蒸気タービン２３ＬＰから排出された蒸気が導かれている。
なお、蒸気タービン発電部５に用いられている蒸気タービン２３等の構成要素は、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３２】
排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）７は、ガスタービン１９から排出された燃焼ガス（排気ガス）に含まれる熱（排熱）を利用して蒸気を生成するものである。生成された蒸気は、蒸気タービン発電部５に供給されて、蒸気タービン２３の回転駆動に用いられるとともに、ガスタービン１９に供給されて燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈなどの冷却に用いられる。
【００３３】
補助ボイラ９は、排熱回収ボイラ７から蒸気を供給できない間、つまりガスタービン発電部３の起動時や停止時に、燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈなどに蒸気を供給するものである。このように補助ボイラ９を備えることで、ガスタービン発電部３や蒸気タービン発電部５の運転状態とは独立して蒸気を供給できる。そのため、コンバインド発電プラント１の起動時や停止時でも、第１および第２蒸気管１３を温めるのに十分な温度および量の蒸気を供給でき、コンバインド発電プラント１の起動時間を短縮できる。
【００３４】
なお、蒸気の生成に用いられている排熱回収ボイラ７や補助ボイラ９等の構成要素は、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
また、図１では、ガスタービン１９と蒸気タービン２３が各々別の発電機２１，２３を駆動する構成を示したが、ガスタービン、蒸気タービン及び発電機が一軸に連結され、１つの発電機を駆動する構成もあり、特に限定するものではない（図示せず）。
【００３５】
図２は、図１のコンバインド発電プラントを説明する模式図である。
第１蒸気管１１は、図２に示すように、排熱回収ボイラ７や補助ボイラ９により生成された蒸気をガスタービン発電部３のガスタービン１９に供給する配管である。第１蒸気管１１には、排熱回収ボイラ７側から順に第１モータ弁２９と、第１開閉弁３１とが設けられている。第１モータ弁２９はモータにより開閉制御される弁であり、排熱回収ボイラ７と第１蒸気管１１との間の接続、切り離しを行うものである。第１開閉弁３１は第１蒸気管１１とガスタービン１９との間の接続、切り離しを行うものである。
【００３６】
第１蒸気管１１には、第１モータ弁２９から第１開閉弁３１に向かって順に、補助ボイラ９から蒸気を供給する補助蒸気管３３と、蒸気を第２蒸気管１３に導くバイパス管３５と、蒸気をフラッシュパイプ３７に導く第１放出管（第１放出部）３９と、蒸気をフラッシュパイプ３７に導く第２放出管（第１放出部）４１とが接続されている。
【００３７】
第１放出管３９には、蒸気の放出を制御する第１放出弁（第１放出部）４３が配置され、第２放出管４１には、蒸気の放出を制御する第２放出弁（第１放出部）４５が配置されている。
第１および第２放出弁４３，４５は、第１および第２放出管３９，４１における第１蒸気管１１の近傍に設けられていることが好ましいが、特にその配置位置を限定するものではない。第１および第２放出弁４３，４５としては、開閉弁などの気体流れを制御する公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３８】
第２蒸気管１３は、図２に示すように、ガスタービン発電部３のガスタービン１９から排出された蒸気を蒸気タービン発電部５の蒸気タービン２３に供給する配管である。第２蒸気管１３には、ガスタービン１９側から順に第２開閉弁４７と、第２モータ弁（第３放出部）４９と、が設けられている。
第２開閉弁４７は第２蒸気管１３とガスタービン１９との間の接続、切り離しを行うものである。第２モータ弁４９はモータにより開閉制御される弁であり、第２蒸気管１３と蒸気タービン２３との間の接続、切り離しを行うものである。
【００３９】
第２蒸気管１３には、第２開閉弁４７から第２モータ弁４９に向かって順に、バイパス管３５と、蒸気をフラッシュパイプ３７に導く第３放出管（第２放出部）５１と、蒸気を復水器２７に導く第４放出管（第３放出部）５３と、が接続されている。排熱回収ボイラ７から蒸気タービン２３に蒸気が供給される蒸気供給管８には，第２モータ弁４９から蒸気タービン２３に蒸気が供給される第２蒸気管１３が接続されている。
第４放出管５３を介して、第２蒸気管１３内の蒸気を復水器２７に導くことにより、大気に蒸気を放出する方法と比較して、蒸気（水）が復水器２７に回収されるため、水の使用量が削減される。
【００４０】
第３放出管５１には、蒸気の放出を制御する第３放出弁（第２放出部）５５が配置され、第４放出管５３には、蒸気の放出を制御する第４放出弁（第３放出部）５７が配置されている。
第３および第４放出弁５５，５７は、第３および第４放出管５１，５３における第２蒸気管１３の近傍に設けられていることが好ましいが、特にその配置位置を限定するものではない。第３および第４放出弁５５，５７としては、開閉弁などの気体流れを制御する公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４１】
バイパス管３５は、第１蒸気管１１と第２蒸気管１３とを連通させる配管である。バイパス管３５には蒸気の流通を制御するバイパス弁５９が配置されている。バイパス弁５９はバイパス管３５を開閉することにより、バイパス管３５内の蒸気の流れを制御するものである。
【００４２】
フラッシュパイプ３７は、第１放出管３９，第２放出管４１，第３放出管５１から導かれた蒸気を大気に放出する筒状の部材である。フラッシュパイプ３７には、フラッシュパイプ３７内に溜まった凝縮水を排出する排水部等が設けられている（図示せず）。
【００４３】
次に、上記の構成からなるコンバインド発電プラント１における通常運転時における発電方法について説明する。
コンバインド発電プラント１は、図１に示すように、ガスタービン発電部３および蒸気タービン発電部５において発電を行う。
【００４４】
ガスタービン発電部３の圧縮機１５は、空気を吸入するとともに圧縮して、圧縮空気を燃焼器１７に供給する。圧縮空気は燃焼器１７に流入し、燃料と混合される。混合ガスは燃焼器１７において燃焼され、高温高圧の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスはタービン１８に流入し、タービン１８を回転駆動する。タービン１８の回転駆動力は、圧縮機１５およびガスタービン発電機２１に伝達される。圧縮機１５は、回転駆動されることにより上述のように空気を圧縮し、圧縮空気を燃焼器１７に送る。ガスタービン発電機２１は、回転駆動されることにより発電を行う。
【００４５】
タービン１８を回転駆動して温度が低下した燃焼ガスは、ガスタービン１９から排出され排ガスとなる。排ガスは排熱回収ボイラ７に流入し、排ガスが有する熱（排熱）により水を加熱し、蒸気が生成される。
生成された蒸気の大半は、蒸気タービン発電部５の蒸気タービン２３に供給され、蒸気タービン２３を回転駆動する。具体的には、蒸気は、最初に高圧蒸気タービン２３ＨＰに供給され、高圧蒸気タービン２３ＨＰを駆動する。その後、中圧蒸気タービン２３ＩＰおよび低圧蒸気タービン２３ＬＰの順に供給され、中圧蒸気タービン２３ＩＰおよび低圧蒸気タービン２３ＬＰを回転駆動する。
【００４６】
一方、生成された蒸気の一部は、第１蒸気管１１を介してガスタービン１９の燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈなどに供給される。供給された蒸気は、燃焼器１７やガスタービン高温部１８Ｈなどを冷却し、ガスタービン１９から排出される。排出された蒸気は第２蒸気管１３を介して蒸気タービン発電部５の蒸気タービン２３に流入し、蒸気タービン２３を回転駆動する。
【００４７】
蒸気タービン２３の回転駆動力は蒸気タービン発電機２５に伝達され、蒸気タービン発電機２５により発電が行われる。蒸気タービン２３から排出された蒸気は復水器２７に流入し、復水器２７において凝縮され水となる。凝縮された水は排熱回収ボイラ７に送られ、再び蒸気となって、上記の過程を繰り返す。
【００４８】
バイパス管３５におけるバイパス弁５９の下流側には逆止弁６１が設けられていることが望ましい。逆止弁６１は、第１蒸気管１１から第２蒸気管１３に向けて蒸気を流し、逆に第２蒸気管１３から第１蒸気管１１に向けて蒸気が流れることを妨げるものである。
【００４９】
次に、本実施形態のコンバインド発電プラント１の特徴である起動時における動作を説明する。
本実施形態におけるコンバインド発電プラント１を起動する場合には、最初にガスタービン発電部３が起動され、その後に蒸気タービン発電部５が起動される。
ガスタービン発電部３の起動時には、ガスタービン発電部３の起動に先立って第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングが行われる。
【００５０】
図３は、図２のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。図３において黒く塗りつぶされた弁は閉じられた弁を示し、白抜きの弁は開かれた弁を示す。
まず、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングの初期における各弁の開閉状態を説明する。図３に示すように、第１モータ弁２９、第１開閉弁３１、第２開閉弁４７、第２モータ弁４９、第２放出弁４５および第４放出弁５７は閉じられる。
一方、第１放出弁４３および第３放出弁５５およびバイパス弁５９は開かれる。
【００５１】
この状態において、補助ボイラ９は蒸気を生成し、生成された蒸気は補助蒸気管３３から第１蒸気管１１に供給される。供給された蒸気の一部は、補助蒸気管３３との接合部から第１放出管３９との接合部の間の第１蒸気管１１を流れ、第１モータ弁２９から第１放出管３９との接合部の間の第１蒸気管１１を温める。第１蒸気管１１を温めた蒸気は、第１放出管３９を介してフラッシュパイプ３７に流入し、外部に放出される。
【００５２】
一方、供給された蒸気の残りは、バイパス管３５を介して第２蒸気管１３に流入する。残りの蒸気は、バイパス管３５との接合部から第３放出管５１との接合部の間の第２蒸気管１３を流れ、第２開閉弁４７から第３放出管５１との接合部の間の第２蒸気管１３を温める。第２蒸気管１３を温めた蒸気は、第３放出管５１を介してフラッシュパイプ３７に流入し、外部に放出される。
【００５３】
図４は、図２のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
その後、図４に示すように、第１放出弁４３および第３放出弁５５は閉じられる。一方、第２放出弁４５および第４放出弁５７は開かれる。
すると、第１蒸気管１１を流れる蒸気は第２放出管４１との接合部まで流れ、第１放出管３９との接合部から第１開閉弁３１の間の第１蒸気管１１を温める。第１蒸気管１１を温めた蒸気は、第２放出管４１を介してフラッシュパイプ３７に流入し、外部に放出される。
一方、第２蒸気管１３を流れる蒸気は第４放出管５３との接合部まで流れ、第３放出管５１との接合部から第４放出管５３との接合部の間の第２蒸気管１３を温める。第２蒸気管１３を温めた蒸気は、第４放出管５３を介して復水器２７に流入する。
【００５４】
このようにして、第１および第２蒸気管１３のウォーミングが完了すると、第２放出弁４５が閉じられる。それとともに、第１開閉弁３１および第２開閉弁４７が開かれ、補助ボイラ９の蒸気が燃焼器１７やガスタービン高温部１９Ｈに供給され、燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈがウォームアップされる。
【００５５】
燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈのウォーミング完了後、ガスタービン発電部３が起動される。
ガスタービン１９からの排熱により、排熱回収ボイラ７において蒸気が生成されるようになると、第１モータ弁２９が開かれ、蒸気がガスタービン１９に供給される。同時に、補助ボイラ９における蒸気の生成が停止され、補助蒸気弁３４が閉じられる。
また、排熱回収ボイラ７の蒸気は蒸気タービン２３に供給され、蒸気タービン発電部５が起動される。
第２蒸気管１３内の条件が蒸気管８内の条件とほぼ等しくなった時点で、第２モータ弁４９が開かれる。
【００５６】
上記の構成によれば、バイパス管３５を設けたことにより、補助ボイラ９から供給され第１蒸気管１１を温める蒸気の一部が第２蒸気管１３に導かれ、第１蒸気管１１および第２蒸気管１３が同時に温められるため、コンバインド発電プラント１の起動時間を短縮できる。
具体的には、第１蒸気管１１に供給された蒸気は第１蒸気管１１を温め、第１および第２放出管４１を介して外部に放出される。同時に、第１蒸気管１１に供給された蒸気の一部は、バイパス管３５を介して第２蒸気管１３に供給される。第２蒸気管１３に供給された蒸気は第２蒸気管１３を温め、第３および第４放出管５１および５３を介して外部に放出される。そのため、第１蒸気管１１および第２蒸気管１３を温める時間が短縮され、コンバインド発電プラント１の起動時間が短縮される。
【００５７】
本実施形態のコンバインド発電プラント１においては、補助ボイラ９から供給された温度の高い蒸気は第１蒸気管１１からバイパス管３５を介して第２蒸気管１３に導かれることから、第１蒸気管１１および第２蒸気管１３は同時に温められる。そのため、第１および第２蒸気管１１，１３を温める時間が短縮され、コンバインド発電プラント１の起動時間を短縮できる。
【００５８】
つまり、補助ボイラ９から供給された蒸気を２つに分けて第１および第２蒸気管１１，１３に並列に流すため、第１および第２蒸気管１１，１３を温める時間が短縮される。第１および第２蒸気管１１，１３に蒸気を並列に流すことから、第１および第２蒸気管１１，１３に蒸気を直列に流す方法と比較して、第２蒸気管１３に早い段階から温度の高い蒸気が導かれる。そのため、下流側に位置する第２蒸気管は早く温められ、第１および第２蒸気管１１，１３を温める時間が短縮される。
【００５９】
本実施形態のコンバインド発電プラント１においては、排熱回収ボイラ７と補助ボイラ９とを別々に設けたことにより、補助ボイラ９はコンバインド発電プラント１の起動時におけるガスタービン１９に蒸気を供給するだけでよく、補助ボイラ９に求められる蒸気供給能力を低く抑えることができる。そのため、補助ボイラ９の起動から蒸気を供給するまでの時間が短縮され、コンバインド発電プラント１の起動時間を短縮できる。
【００６０】
図５は、図２のコンバインド発電プラントの別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、第１蒸気管１１とガスタービン１９との間の接続、切り離しを行う第１開閉弁３１と、第２蒸気管１３とガスタービン１９との間の接続、切り離しを行う第２開閉弁４７が設けられていてもよいし、図５に示すように、第１開閉弁３１および第２開閉弁４７が設けられていなくてもよく、特に限定するものではない。
【００６１】
なお、上述の実施形態のように、第１蒸気管１１に第１放出管３９および第２放出管４１を設けることにより第１蒸気管１１を２つの領域に分けて温めてもよいし、もっと多くの領域に分けて温めてもよいし、第１蒸気管１１の全てを一度に温めてもよく、特に限定するものではない。これに合わせて、第１蒸気管１１に設けられる放出管の本数についても、特に限定するものではない。
また、第２蒸気管１３についても同様である。
【００６２】
なお、複数のガスタービン発電部３が設けられている場合には、上述の実施形態のように補助ボイラ９が生成した蒸気を用いて、第１および第２蒸気管１１，１３をウォーミングしてもよいし、定常運転されている一のガスタービン発電部３の排熱を用いて排熱回収ボイラ７が生成した蒸気を、他のガスタービン発電部３に係る第１および第２蒸気管１１，１３に蒸気を供給し、ウォーミングしてもよく、特に限定するものではない。
定常運転されている一のガスタービン発電部３の排熱を利用することにより、補助ボイラ９の起動時間が必要なくなるため、他のガスタービン発電部３の起動時間を短くできる。
【００６３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６から図８を参照して説明する。
本実施形態のコンバインド発電プラントの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、第１および第２蒸気管のウォーミング方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図６から図８を用いて第１および第２蒸気管のウォーミングに係る構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本実施形態のコンバインド発電プラントを説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
コンバインド発電プラント１０１は、図６に示すように、ガスタービン１９と、蒸気タービン２３と、蒸気を供給する排熱回収ボイラ７および補助ボイラ９と、蒸気を導く第１蒸気管１１および第２蒸気管１３と、を備えている。
【００６５】
第１蒸気管１１には、第１モータ弁２９から第１開閉弁３１に向かって順に、補助ボイラ９から蒸気を供給する補助蒸気管３３と、蒸気をドレンセパレータ１３７に導く第１放出管（第１放出部）１３９と、蒸気をドレンセパレータ１３７に導く第２放出管（第２放出部）１４１とが接続されている。
第１放出管１３９には、蒸気の放出を制御する第１放出弁４３が配置され、第２放出管１４１には、蒸気の放出を制御する第２放出弁４５が配置されている。
【００６６】
ドレンセパレータ（分離部）１３７は、流入した蒸気に含まれる凝縮水（ミストやドレン）を蒸気から分離するものである。ドレンセパレータ１３７には、蒸気を第２蒸気管１３に導くバイパス管１３５と、凝縮水をフラッシュパイプ３７に導く第５放出管１４３が接続されている。バイパス管１３５にドレンセパレータ１３７を設けることにより、第２蒸気管１３への凝縮水の流入が防止され、蒸気タービン２３への凝縮水の流入が防止される。
【００６７】
また、分離された凝縮水を補助ボイラ９や排熱回収ボイラ７に供給し、再び蒸気として利用する回収系統（図示せず）を備えることにより、水の使用量が削減される。
バイパス管１３５には、蒸気の流れを制御するバイパス弁５９が配置され、第５放出管１４３には、蒸気の放出を制御する第５放出弁４６が配置されている。
【００６８】
第２蒸気管１３には、第２開閉弁４７から第２モータ弁４９に向かって順に、バイパス管１３５と、蒸気をフラッシュパイプ３７に導く第３放出管５１と、蒸気を復水器２７に導く第４放出管５３とが接続されている。
【００６９】
次に、上記の構成からなるコンバインド発電プラント１０１の特徴である起動時における動作を説明する。なお、本実施形態のコンバインド発電プラント１０１における通常運転時における発電方法は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態におけるコンバインド発電プラント１０１を起動する場合には、第１実施形態と同様に、ガスタービン発電部３の起動に先立って第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングが行われ、その後、ガスタービン発電部３、蒸気タービン発電部５の順に起動される。
【００７０】
図７は、図６のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。図７において黒く塗りつぶされた弁は閉じられた弁を示し、白抜きの弁は開かれた弁を示す。
まず、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングの初期における各弁の開閉状態を説明する。図７に示すように、第１モータ弁２９、第１開閉弁３１、第２開閉弁４７、第２モータ弁４９、第２放出弁４５および第４放出弁５７は閉じられる。
一方、第１放出弁４３および第３放出弁５５、バイパス弁５９および第５放出弁４６は開かれる。
【００７１】
この状態において、補助ボイラ９は蒸気を生成し、生成された蒸気は補助蒸気管３３から第１蒸気管１１に供給される。供給された蒸気は、補助蒸気管３３との接合部から第１放出管１３９との接合部の間の第１蒸気管１１を流れ、第１モータ弁２９から第１放出管１３９との接合部の間の第１蒸気管１１を温める。第１蒸気管１１を温めた蒸気は、第１放出管１３９を介してドレンセパレータ１３７に流入し、凝縮水が分離される。凝縮水はドレンセパレータ１３７から第５放出管１４３を介してフラッシュパイプ３７に流入し、外部に放出される。
【００７２】
残りの蒸気はドレンセパレータ１３７からバイパス管１３５を介して第２蒸気管１３に流入する。残りの蒸気は、バイパス管１３５との接合部から第３放出管５１との接合部の間の第２蒸気管１３を流れ、第２開閉弁４７から第３放出管５１との接合部の間の第２蒸気管１３を温める。第２蒸気管１３を温めた蒸気は、第３放出管５１を介してフラッシュパイプ３７に流入し、外部に放出される。
【００７３】
図８は、図６のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
その後、図８に示すように、第１放出弁４３および第３放出弁５５は閉じられる。一方、第２放出弁４５および第４放出弁５７は開かれる。
すると、第１蒸気管１１を流れる蒸気は第２放出管１４１との接合部まで流れ、第１放出管３９との接合部から第１開閉弁３１の間の第１蒸気管１１を温める。第１蒸気管１１を温めた蒸気は、第２放出管１４１を介してドレンセパレータ１３７に流入し、凝縮水が分離される。凝縮水はドレンセパレータ１３７から第５放出管１４３を介してフラッシュパイプ３７に流入し、外部に放出される。
【００７４】
蒸気はドレンセパレータ１３７からバイパス管１３５を介して第２蒸気管１３に流入する。蒸気は、バイパス管１３５との接合部から第４放出管５３との接合部の間の第２蒸気管１３を流れ、第２開閉弁４７から第４放出管５３との接合部の間の第２蒸気管１３を温める。第２蒸気管１３を温めた蒸気は、第４放出管５３を介して復水器２７に流入する。
【００７５】
このようにして、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングが完了すると、ガスタービン発電部３が起動される。
これ以降の作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
上記の構成によれば、第１蒸気管１１を温めて第１放出管１３９または第２放出管１４１から放出された蒸気は、バイパス管１３５から第２蒸気管１３に流入して第２蒸気管を温めるため、第１および第２蒸気管１１，１３を温める時間が短縮され、コンバインド発電プラント１０１の起動時間を短縮できる。
つまり、補助ボイラ９から供給された蒸気を、第１蒸気管１１から第２蒸気管１３に直列に流すことにより、第１および第２蒸気管１１，１３を温める時間が短縮される。第１および第２蒸気管１１，１３に蒸気を直列に流すことから、第１および第２蒸気管１１，１３に蒸気を並列に流す方法と比較して、第１および第２蒸気管１１，１３を温めるのに要する蒸気量が少なくなる。供給する蒸気量が少なくなると、蒸気供給能力が低い補助ボイラ９を用いることができ、補助ボイラ９の起動に要する時間が短くなる。
【００７７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図９および図１０を参照して説明する。
本実施形態のコンバインド発電プラントの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、ガスタービン発電部の起動方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図９および図１０を用いてガスタービン発電部の起動に係る構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態のコンバインド発電プラントを説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
コンバインド発電プラント２０１は、図９に示すように、ガスタービン１９と、蒸気タービン２３と、蒸気を供給する排熱回収ボイラ７および補助ボイラ９と、蒸気を導く第１蒸気管１１および第２蒸気管１３と、ガスタービンに冷却空気を供給する空気供給部（流体供給部）２１５と、を備えている。
【００７９】
空気供給部２１５は、ガスタービン発電部３の起動時に空気をガスタービン１９に供給するものである。空気供給部２１５には、冷却用空気をガスタービン１９に導く空気供給管２１７が備えられている。空気供給管２１７は、第１蒸気管１１における第１開閉弁（第１制御部）３１とガスタービン１９との間に接続されている。また、空気供給管２１７には、冷却用空気の流れを制御する空気供給弁２１９が設けられている。
【００８０】
第２蒸気管１３におけるガスタービン１９と第２開閉弁（第２制御部）４７との間には、冷却用空気などをフラッシュパイプ３７に導く第６放出管２２１が接続されている。第６放出管２２１には、冷却空気などの流れを制御する第６放出弁２２３が設けられている。
【００８１】
次に、本実施形態のコンバインド発電プラント２０１の起動時における動作を説明する。なお、上記の構成からなるコンバインド発電プラント２０１における通常運転時における発電方法は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミング方法は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態におけるコンバインド発電プラント２０１を起動する場合には、ガスタービン発電部３の起動と、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングとが同時に行われ、その後、第１の実施形態と同様に、蒸気タービン発電部５が起動される。
【００８２】
ここで、本実施形態の特徴であるガスタービン発電部３の起動方法について説明する。
図１０は、図９のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。図１０において黒く塗りつぶされた弁は閉じられた弁を示し、白抜きの弁は開かれた弁を示す。
まず、空気供給部２１５は、空気供給管２１７を介してガスタービン１９の燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈなどに冷却用空気を供給する。第１および第２蒸気管１１，１３と切り離されたガスタービン１９を流れた冷却用空気は、第６放出管２２１を介してフラッシュパイプ３７に流入し、大気に放出される。
【００８３】
この状態でガスタービン発電部３が起動される。
その後、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングが完了されると、第１開閉弁３１および第２開閉弁４７が開かれ、蒸気がガスタービン１９に供給される。同時に、空気供給弁２１９が閉じられ、冷却用空気の供給が停止される。
【００８４】
なお、上述のようにガスタービン発電部３の起動を、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングと同時に行ってもよいし、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングに先立って行ってもよいし、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングの開始後終了前に行ってもよく、特に限定するものではない。
【００８５】
上記の構成によれば、ガスタービン１９を第１蒸気管１１および第２蒸気管１３から隔離し、燃焼器１７やタービン高温部１８Ｈなどに冷却用空気を供給することにより、第１および第２蒸気管１１，１３のウォーミングと、ガスタービン発電部３の起動とが同時に行われるため、コンバインド発電プラント２０１の起動時間を短縮できる。
具体的には、ガスタービン１９から切り離された第１および第２蒸気管１１，１３は、バイパス管３５により繋がれていることから、ガスタービン発電部３の状態とは関係なく補助ボイラ９によりウォーミングされる。一方、ガスタービン１９は、第１および第２蒸気管１１，１３から切り離された状態で、空気供給部２１５から供給された冷却用空気により冷却される。そのため、ガスタービン発電部３は、第１および第２蒸気管１１，１３がウォーミングされている間でも起動できる。
【００８６】
なお、上述の実施形態のように、空気供給部２１５は、ガスタービン発電部３と独立して冷却用空気を供給するように設けられてもよいし、ガスタービン発電部３の圧縮機１５により圧縮された圧縮空気を冷却用空気としてもよく、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施形態のコンバインド発電プラントの概略を説明する概略図である。
【図２】図１のコンバインド発電プラントを説明する模式図である。
【図３】図２のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
【図４】図２のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
【図５】図２のコンバインド発電プラントの別の実施形態を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のコンバインド発電プラントを説明する模式図である。
【図７】図６のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
【図８】図６のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態のコンバインド発電プラントを説明する模式図である。
【図１０】図９のコンバインド発電プラントにおける起動時の蒸気の流れを説明する模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
１，１０１，２０１  コンバインド発電プラント
３  ガスタービン発電部
５  蒸気タービン発電部
７  排熱回収ボイラ（ボイラ）
９  補助ボイラ（蒸気供給部）
１１  第１蒸気管
１３  第２蒸気管
１９  ガスタービン
２３  蒸気タービン
２７  復水器
３１  第１開閉弁（第１制御部）
３５，１３５  バイパス管
３９，１３９  第１放出管（第１放出部）
４１，１４１  第２放出管（第１放出部）
４３  第１放出弁（第１放出部）
４５  第２放出弁（第１放出部）
４７  第２開閉弁（第２制御部）
４９  第２モータ弁（第３放出部）
５１  第３放出管（第２放出部）
５３  第４放出管（第３放出部）
５５  第３放出弁（第２放出部）
５７  第４放出弁（第３放出部）
１３７  ドレンセパレータ（分離部）
２１５  空気供給部（流体供給部）
【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】
2008248730.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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