(57)【要約】【課題】運転中、水蒸気が凝縮して水滴を発生させないようにし、事故の発生を未然に防止する発電プラントを提供する。【解決手段】本発明に係る発電プラントは、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、ガスタービンプラント１５の低圧圧縮機２７の入口側に液滴除去装置３７を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントの低圧圧縮機の入口側に液滴除去装置を備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
液滴除去装置は、熱交換器群の第１熱交換器とガスタービンプラントの低圧圧縮機とを結ぶ連絡管に曲り部を形成し、前記曲り部に液滴等を抽出する抽出管を設けたことを特徴とする請求項１記載の発電プラント。
【請求項３】
液滴除去装置は、熱交換器群の第１熱交換器とガスタービンプラントの低圧圧縮機とを結ぶ連絡管に曲り部を形成し、前記曲り部に液滴等を抽出する抽出管と、スクリーンとを設けたことを特徴とする請求項１記載の発電プラント。
【請求項４】
液滴除去装置は、熱交換器群の第１熱交換器とガスタービンプラントの低圧圧縮機とを結ぶ連絡管に曲り部を形成し、前記曲り部に液滴等を抽出する抽出管を設けるとともに、前記低圧圧縮機の入口内にスクリーンを設けたことを特徴とする請求項１記載の発電プラント。
【請求項５】
曲り部は逆Ｕ字形状の反転部に形成したことを特徴とする請求項２，３または４記載の発電プラント。
【請求項６】
スクリーンは、その底部側に衝突して落下してきた液滴を集めて排出させるドレン捕集管を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の発電プラント。
【請求項７】
抽出管およびドレン捕集管は、蒸気タービンプラントの低圧蒸気タービン、復水器およびガス抽出圧縮機のうち、いずれか一方に接続することを特徴とする請求項２，３，４，６のうち、いずれか１項記載の発電プラント。
【請求項８】
燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントにおけるガスタービン群の第２ガスタービンの出口から分岐し、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に接続するバイパス管を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項９】
燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記熱交換器群の中間部分から分岐し、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に接続するバイパス管を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項１０】
バイパス管はバイパス弁を備えていることを特徴とする請求項８または９記載の発電プラント。
【請求項１１】
バイパス弁は、弁開閉制御装置を備えたことを特徴とする請求項１０記載の発電プラント。
【請求項１２】
燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に蒸気供給手段を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項１３】
蒸気供給手段は、調整弁を備えたことを特徴とする請求項１２記載の発電プラント。
【請求項１４】
調整弁は、弁開閉制御装置を備えたことを特徴とする請求項１３記載の発電プラント。
【請求項１５】
弁開閉制御装置は、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機に供給されるガスのガス温度信号、ガス圧力信号、ガス流量信号に基づいてガスの露点温度を演算し、その演算信号に基づいて弁開度信号を演算する演算器を備えたことを特徴とする請求項１１または１４記載の発電プラント。
【請求項１６】
燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に調整弁を備えた蒸気供給手段と、前記蒸気タービンプラントの復水器の出口側から分岐し、ドレン水を系外ブローする制御弁を備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項１７】
調整弁および制御弁は、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントにおける蒸気供給手段から圧縮機群の低圧圧縮機に供給される蒸気の蒸気流量信号、熱交換器群の第４熱交換器からガスタービンプラントの燃焼器に供給される燃料の燃料流量信号、前記熱交換器群の第１熱交換器から圧縮機群の低圧圧縮機に供給されるガスのガス温度信号、ガス圧力信号に基づいてガスの露点温度信号を演算し、その演算信号に基づいて弁開度信号を演算する演算器を備えたことを特徴とする請求項１６記載の発電プラント。
【請求項１８】
調整弁および制御弁は、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機に供給される蒸気供給手段からの蒸気量の蒸気流量信号、熱交換器群の第１熱交換器から前記圧縮機群の低圧圧縮機に供給されるガスのガス温度信号、ガス圧力信号、ガス流量信号に基づいてガスの露点温度信号を演算し、その演算信号に基づいて弁開度信号を演算する演算器を備えたことを特徴とする請求項１６記載の発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンプラントに熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化系水素または水素を燃料とし、酸素を酸化剤とし、水蒸気を減温材として燃焼させ、生成したガス（水蒸気）を作動流体とする発電プラントには、例えば、特開平１１−３６８２０号公報（特許文献１参照）、特開平１１−８２０５６号公報（特許文献２参照）等数多くのものが提案されている。
【０００３】
これらの技術は、将来、化石燃料の枯渇を憂慮し、その代替エネルギに水素を用いて発電を行うものであるが、現在、計画立案中のうちの一つに図１２に示す構成のものがある。
【０００４】
燃料に炭化系水素または水素を用い、酸素を酸化剤として用いる発電プラントは、ガスタービンプラント１、熱交換器群２、蒸気タービンプラント３を備えて構成されている。
【０００５】
ガスタービンプラント１は、回転軸４の中間部分に燃焼器５を設け、燃焼器５の一側に圧縮機群ＣＯＭＰを、その他側にガスタービン群ＧＴのそれぞれを回転軸４を介して備えている。
【０００６】
一方、熱交換器群２は、ガスタービンプラント１からのガスタービン排気（排ガス）を熱源として蒸気タービンプラント３からの給水を熱交換させて水蒸気を生成し、その水蒸気をガスタービン群ＧＴを介して燃焼器５に供給する熱交換器と、例えばメタノールＣＨ３ＯＨ等の炭化系水素を加熱して燃焼器５に供給する熱交換器とを備えている。
【０００７】
また、蒸気タービンプラント３は、ガスタービン群ＧＴに軸直結させた高圧蒸気タービン６ａ、別置きの低圧蒸気タービン６ｂ、復水器７、復水ポンプ８を備えるとともに、復水器７のドレンの一部をポンプ９を介して、例えば他の機器に供給するとともに、その残りを圧縮して二酸化炭素と水とを生成するガス抽出圧縮機１０を備えている。
【０００８】
このような構成を備えた発電プラントにおいて、ガスタービンプラント１の燃焼器５には、圧縮機群ＣＯＭＰからの高圧ガスと、蒸気タービンプラント３から熱交換器群２を介して供給される水蒸気と、熱交換器群２で加熱された炭化系水素を主成分とする燃料ガスと、外部からの酸素とが供給され、ここで燃焼して作動流体としての燃焼ガスが生成される。
【０００９】
この作動ガスは、ガスタービン群ＧＴで膨張仕事をし、膨張仕事が終えると、ガスタービン排気（排ガス）として熱交換器群２に供給される。
【００１０】
熱交換器群２に供給された熱源としてのガスタービン排気は、蒸気タービンプラント３からの給水を加熱させて水蒸気にする。水蒸気はガスタービン群ＧＴで膨張仕事をし、その際に発生する動力（回転トルク）で第１発電機１１を駆動した後、燃焼器５に供給される。
【００１１】
また、熱交換器群２に供給されたガスタービン排気は、炭化系水素を加熱して水素ガスを生成する。水素ガスは燃料として燃焼器５に供給され、ここで燃焼してガスを生成する。
【００１２】
また、炭化系水素を加熱させるとともに、蒸気タービンプラント３からの給水を加熱させる熱交換器群２は、熱源として利用したガスタービン排気をガスタービンプラント１の圧縮機群ＣＯＭＰに供給し、ここで高圧化して燃焼器５にガスとして供給する。
【００１３】
また、熱交換器群２を流れるガスタービン排気の一部は、蒸気タービンプラント３の低圧蒸気タービン６ｂに供給される。このガスタービン排気には、水蒸気のほかに二酸化炭素が含まれている。
【００１４】
蒸気タービンプラント３に供給されるガスタービン排気は、低圧蒸気タービン６ｂで膨張仕事をして第２発電機１２を駆動した後、復水器１７で凝縮させ、給水とドレンとに分けられる。
【００１５】
給水は、復水ポンプ８で昇圧して熱交換器群２に供給され、残りをガス排出圧縮機１０で圧縮し、二酸化ガスと水との混合ガスとして他の機器で処理される。
【００１６】
このように、水蒸気の雰囲気の下、燃料として水素ガスを用い、酸化剤として酸素を用いる発電プラントは、今迄の化石燃料に相当する代替エネルギの燃料供給としてその実現化が注目されている。
【００１７】
なお、水素ガスを燃料として用いる発電プラントには、例えば、特開平１１−８２０５６号の技術が既に開示されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平１１−３６８２０号公報
【００１９】
【特許文献２】
特開平１１−８２０５６号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に示した計画・立案中の発電プラントは、何分にも作動ガス中に水蒸気が含まれているので、その対策を講じておく必要がある。
【００２１】
一般に、ガスタービンプラント１は、圧力比を大きくし、その結果としてプラント熱効率を向上させるために、圧縮機を複数段に分けることがある。このため、最初の圧縮機に供給される作動ガスは、温度、圧力ともに低い方が望ましい。
【００２２】
しかし、作動ガスの温度が飽和圧力に対応する飽和温度よりも低くすると、運転中、水蒸気が凝縮して水滴が発生することがある。
【００２３】
この水滴は、圧縮機の翼やロータ等の主要な構成部品に衝突すると、長年の使用の結果、翼等を損傷させ、ひいては翼等を破損させ、大事故につながる虞がある。
【００２４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、運転中、水蒸気が凝縮して水滴を発生させないようにし、事故の発生を未然に防止する発電プラントを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントの低圧圧縮機の入口側に液滴除去装置を備えたものである。
【００２６】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、液滴除去装置は、熱交換器群の第１熱交換器とガスタービンプラントの低圧圧縮機とを結ぶ連絡管に曲り部を形成し、前記曲り部に液滴等を抽出する抽出管を設けたものである。
【００２７】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、液滴除去装置は、熱交換器群の第１熱交換器とガスタービンプラントの低圧圧縮機とを結ぶ連絡管に曲り部を形成し、前記曲り部に液滴等を抽出する抽出管と、スクリーンとを設けたものである。
【００２８】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、液滴除去装置は、熱交換器群の第１熱交換器とガスタービンプラントの低圧圧縮機とを結ぶ連絡管に曲り部を形成し、前記曲り部に液滴を抽出する抽出管を設けるとともに、前記低圧圧縮機の入口内にスクリーンを設けたものである。
【００２９】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、曲り部は逆Ｕ字形状の反転部に形成したものである。
【００３０】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、スクリーンは、その底部側に衝突して落下してきた液滴を集めて排出させるドレン捕集管を備えたものである。
【００３１】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、抽出管およびドレン捕集管は、蒸気タービンプラントの低圧蒸気タービン、復水器およびガス抽出圧縮機のうち、いずれか一方に接続するものである。
【００３２】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントにおけるガスタービン群の第２ガスタービンの出口から分岐し、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に接続するバイパス管を設けたものである。
【００３３】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記熱交換器群の中間部分から分岐し、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に接続するバイパス管を設けたものである。
【００３４】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、バイパス管はバイパス弁を備えているものである。
【００３５】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、バイパス弁は、弁開閉制御装置を備えたものである。
【００３６】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に蒸気供給手段を設けたものである。
【００３７】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、蒸気供給手段は、調整弁を備えたものである。
【００３８】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、調整弁は、弁開閉制御装置を備えたものである。
【００３９】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、弁開閉制御装置は、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機に供給されるガスのガス温度信号、ガス圧力信号、ガス流量信号に基づいてガスの露点温度を演算し、その演算信号に基づいて弁開度信号を演算する演算器を備えたものである。
【００４０】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントに、熱交換器群および蒸気タービンプラントを組み合わせた発電プラントにおいて、前記ガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機の入口側に調整弁を備えた蒸気供給手段と、前記蒸気タービンプラントの復水器の出口側から分岐し、ドレン水を系外ブローする制御弁を備えたものである。
【００４１】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、調整弁および制御弁は、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントにおける蒸気供給手段から圧縮機群の低圧圧縮機に供給される蒸気の蒸気流量信号、熱交換器群の第４熱交換器からガスタービンプラントの燃焼器に供給される燃料の燃料流量信号、前記熱交換器群の第１熱交換器から圧縮機群の低圧圧縮機に供給されるガスのガス温度信号、ガス圧力信号に基づいてガスの露点温度信号を演算し、その演算信号に基づいて弁開度信号を演算する演算器を備えたものである。
【００４２】
また、本発明に係る発電プラントは、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、調整弁および制御弁は、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いるガスタービンプラントにおける圧縮機群の低圧圧縮機に供給される蒸気供給手段からの蒸気量の蒸気流量信号、熱交換器群の第１熱交換器から前記圧縮機群の低圧圧縮機に供給されるガスのガス温度信号、ガス圧力信号、ガス流量信号に基づいてガスの露点温度信号を演算し、その演算信号に基づいて弁開度信号を演算する演算器を備えたものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発電プラントの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００４４】
図２は、本発明に係る発電プラントの第１実施形態を示す概略系統図である。
【００４５】
本実施形態に係る燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いる発電プラントは、ガスタービンプラント１５に熱交換器群１６および蒸気タービンプラント１７を組み合わせた構成になっている。
【００４６】
ガスタービンプラント１５は、互いを軸直結させ、一つの共通軸に形成する回転軸（ガスタービンロータ）１８の中間部分に燃焼器１９を配置し、その燃焼器１９の一側に圧縮機群ＣＯＭＰを、反対側にガスタービン群ＧＴをそれぞれ回転軸１８に軸直結させる構成になっている。
【００４７】
圧縮機群ＣＯＭＰは、中間部分に中間冷却器３０を介装して低圧圧縮機２７と高圧圧縮機２８とを備えている。
【００４８】
また、ガスタービン群ＧＴは、第１ガスタービン２０、第２ガスタービン２１を順次直列に配置するとともに、回転軸１８の軸端に第１発電機２９を設けている。
【００４９】
また、熱交換器群１６は、ガスタービンプラント１５からのガスタービン排気（排ガス）を熱源とし、蒸気タービンプラント１７からの給水を熱交換させて水蒸気を生成する第２熱交換器２４と第３熱交換器２５を備えるとともに、例えばメタノールＣＨ３ＯＨ等の炭化系水素の液体燃料を加熱させて水素ガスを生成する第１熱交換器２３と第４熱交換器２６とを備えている。
【００５０】
また、蒸気タービンプラント１７は、ガスタービン群ＧＴに軸直結させた高圧蒸気タービン２２と、熱交換器群１６の中間部分から一部を抽気し、ガスＧＡＳの流れに沿って順に、低圧蒸気タービン３１、第２発電機３２、復水器３３、復水ポンプ３４、ポンプ３５、ガス排出圧縮機３６とを備えている。
【００５１】
一方、圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７は、図２のＡ部で示すように、入口側に例えば液滴、塵埃等を除去する液滴除去装置３７を備えている。
【００５２】
この液滴除去装置３７は、図１に示すように、熱交換器群１６の第１熱交換器２３と圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７とを接続する、の曲り部として逆Ｕ字形状に形成した連絡管３８と、この連絡管３８のの曲り部として逆Ｕ字形状に形成した反転部３９から液滴、塵埃等を抽出して蒸気タービンプラント１７の低圧蒸気タービン３１、復水器３３およびガス抽出圧縮機３６のうち、いずれか一方に供給する抽出管４０とを備えて構成されている。
【００５３】
次に、本実施形態に係る発電プラントの作用を説明する。
【００５４】
本実施形態に係る発電プラントは、圧縮機群ＣＯＭＰの高圧圧縮機２８からの高圧ガス、熱交換器群１６の第４熱交換器２６からの水素ガスおよび外部からの酸化剤としての酸素をもとに、燃焼器１９で燃焼させ、作動流体としての高温ガスを生成する。
【００５５】
高温ガスは、ガスタービン群ＧＴの第１ガスタービン２０および第２ガスタービン２１で順次、膨張仕事をした後、ガスタービン排気（排ガス）として熱交換器群１６に供給される。
【００５６】
熱交換器群１６は、蒸気タービンプラント１７から供給される給水を上述のガスタービン排気と第２熱交換器２４および第３熱交換器２５で熱交換させ、水蒸気を生成する。
【００５７】
熱交換器群１６で生成する水蒸気は、高圧蒸気タービン２２で膨張仕事をさせ、その際に発生する動力（回転トルク）で第１発電機２９を駆動するとともに、膨張仕事後、圧縮機群ＣＯＭＰからの高圧ガスに合流させ、燃焼器１９に供給される。
【００５８】
また、熱交換器群１６の第１熱交換器２３および第４熱交換器２６では、例えばメタノールＣＨ３ＯＨ等の炭化系水素の燃料を上述のガスタービン排気と熱交換させて水素ガスを生成し、その水素ガスを燃焼器１９に供給する。
【００５９】
また、熱交換器群１６は、熱源としてのガスタービン排気の一部を、その中間部分から蒸気タービンプラント１７に供給する。
【００６０】
蒸気タービンプラント１７に供給されるガスタービン排気は、低圧蒸気タービン３１で膨張仕事をさせ、第２発電機３２を駆動した後、復水器３３で凝縮させ、給水とドレン水に分けられる。
【００６１】
給水は、復水ポンプ３４で昇圧して熱交換器群１６の第２熱交換器２４に供給され、さらに第３熱交換器２５に供給され、加熱後、水蒸気としてガスタービン群ＧＴに軸直結する高圧蒸気タービン２２を介して燃焼器１９に供給される。
【００６２】
また、ドレンは、一部を水としてポンプ３５を介して、他の機器等に供給され、残りをガス排出圧縮機３６で圧縮し、二酸化炭素と水蒸気との混合ガスとして、他の機器で処理される。
【００６３】
一方、熱交換器群１６の第１熱交換器２３から圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機１８に供給されるガスタービン排気としてのガスには、二酸化炭素のほかに水蒸気が含まれている。このため、本実施形態は、図１に示すように、液滴除去装置３７のの曲り部として逆Ｕ字形状に形成した反転部３９の壁面に沿って流れる液滴等を抽出管４０を介して抽出し、抽出する液滴等を蒸気タービンプラント１７の復水器３３に回収させる。
【００６４】
このように、本実施形態は、熱交換器群１６と圧縮機群ＣＯＭＰとの間に液滴除去装置３７を設け、循環するガスに含まれる水滴等を液滴除去装置３７で抽出して復水器３３に回収させるので、液滴等による圧縮機翼等の浸食を未然に防止することができ、圧縮機に安定運転を行わせることができる。
【００６５】
なお、本実施形態は、液滴除去装置３７のの曲り部として逆Ｕ字形状に形成した反転部３９に抽出管４０を設け、抽出管４０から液滴等を抽出して復水器３３に回収させる構成にしたが、この例に限らず、例えば、図３に示すように、液滴除去装置３７の曲り部として逆Ｕ字形状に形成した反転部３９に抽出管４０を設けるとともに抽出管４０の入口側にメッシュの細いスクリーン４１を設けてもよく、また、例えば、図４に示すように、抽出管４０の下流側で低圧圧縮機２７の入口４２にスクリーン４１を設けてもよい。なお、スクリーン４１の低部側には衝突して落下した液滴を集めて復水器３３に回収させるドレン捕集管４１ａを備えている。
【００６６】
図５は、本発明に係る発電プラントの第４実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６７】
本実施形態に係る発電プラントは、ガスタービン群ＧＴの第２ガスタービン２１から排出するガスタービン排気が定格運転時で温度７００℃、起動運転時でもかなり高温になっていることに着目したもので、起動運転時、熱交換器群１６の第１熱交換器２３から圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７に供給するガスの温度が飽和圧力に対応する飽和温度よりも低く、液滴の発生のおそれがある場合、第２ガスタービン２１の出口から熱交換器群１６の第４熱交換器２６に至る途中から分岐し、第１熱交換器２３と低圧圧縮機２７との間に接続するバイパス弁４３ａを備えたバイパス管４４ａを設けたものである。
【００６８】
このように、本実施形態は、第２ガスタービン２１の出口から第４熱交換器２６に至る途中から分岐し、第１熱交換器２３と低圧圧縮機２７との間に接続するバイパス弁４３ａを備えたバイパス管４４ａを設け、起動運転時、第１熱交換器２３から低圧圧縮機２７に供給するガスの温度が比較的低いとき、バイパス管４４ａを利用して第２ガスタービン２１のガスタービン排気を加えて加温させるので、液滴等による圧縮機翼等の浸食を未然に防止することができ、ひいては圧縮機翼等の破損に伴う大事故の発生を防止することができる。
【００６９】
なお、本実施形態は、第２ガスタービン２１の出口と低圧圧縮機２７の入口とを結ぶバイパス弁４３ａを備えたバイパス管４４ａを設け、起動運転時、第１熱交換器２３から低圧圧縮機２７に供給するガスの温度が比較的低いとき、バイパス管４４ａを利用して第２ガスタービン２１のガスタービン排気を加えて加温させているが、この例に限らず、例えば、図６に示すように、熱交換器群１６の中間部分、例えば第２熱交換器２４と第３熱交換器２５との間から分岐し、低圧圧縮機２７と第１熱交換器２３との間に接続するバイパス弁４３ｂを備えたバイパス管４４ｂを設けてもよい。バイパス管４４ｂを、第２熱交換器２４と第３熱交換器２５との間から分岐させる、約２００〜４００℃のガスタービン排気の温度が確保できて好都合である。
【００７０】
図７は、本発明に係る発電プラントの第６実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００７１】
本実施形態に係る発電プラントは、ガスタービン群ＧＴの第２ガスタービン２１の出口と圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７の入口とを結ぶバイパス管４４ａのバイパス弁４３ａに弁開閉制御装置４５を設けたものである。
【００７２】
この弁開閉制御装置４５は、低圧圧縮機２７に供給されるガスを温度計測器４６で検出するガス温度信号、圧力計測器４７で検出するガス圧力信号、流量計測器４８で検出するガス流量信号に基づいてガスの露点温度を演算し、その演算信号に基づいて弁開度を演算し、その弁開度演算信号を演算器４９からバイパス弁４３ａに与えてバイパス弁４３ａを開閉制御するようになっている。
【００７３】
このように、本実施形態は、第２ガスタービン２１の出口と低圧圧縮機２７の入口とを結ぶバイパス管４４ａのバイパス弁４３ａに弁開閉制御装置４５を設け、弁開閉制御装置４５からバイパス弁４３ａに与えられる制御指令により低圧圧縮機２７に供給されるガスの温度を制御するので、液滴等による圧縮機翼等の浸食を未然かつ確実に防止することができる。
【００７４】
図８は、本発明に係る発電プラントの第７実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００７５】
本実施形態に係る発電プラントは、圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７の入口側に蒸気供給手段５０、例えば補助ボイラを備え、低圧圧縮機２７に流入するガスの温度が低いとき、補助ボイラからの蒸気を調整弁５１で制御した後、ガスに加え、そのガスの温度を高温化させたものである。
【００７６】
このように、本実施形態は、低圧圧縮機２７の入口側に蒸気供給手段５０を備え、低圧圧縮機２７に流入するガスの温度が低いとき、蒸気供給手段５０からの蒸気を調整弁５１で制御してガスに加えてガスを加温させるので、液滴等による圧縮機翼等の侵食を未然に防止することができ、ひいては圧縮機翼等の破損に伴う大事故の発生を防止することができる。
【００７７】
図９は本発明に係る発電プラントの第８実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００７８】
本実施形態に係る発電プラントは、圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７の入口側に設けた蒸気供給手段５０、例えば補助ボイラの調整弁５１に弁開閉制御装置５２を設けたものである。
【００７９】
この弁開閉制御装置５２は、第６実施形態と同様に、低圧圧縮機２７に流入するガスを温度計測器５３で検出するガス温度信号、圧力計測器５４で検出するガス圧力信号、流量計測器５５で検出するガス流量信号に基づいてガスの露点温度を演算し、その演算信号に基づいて弁開度を演算し、その弁開度演算信号を演算器５６から調整弁５１に与えて調整弁５１を開閉制御するようになっている。
【００８０】
このように、本実施形態は、低圧圧縮機２７の入口側に備えた蒸気供給手段５０の調整弁５１に弁開閉制御装置５２を設け、弁開閉制御装置５２から調整弁５１に与えられる制御指令により低圧圧縮機２７に流入するガスに加える蒸気供給手段５０からの蒸気を制御するので、液滴等による圧縮機翼等の侵食を未然かつ確実に防止することができる。
【００８１】
図１０は、本発明に係る発電プラントの第９実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８２】
本実施形態に係る発電プラントは、第８実施形態と同様に、圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７の入口側に設けた蒸気供給手段５０、例えば補助ボイラの調整弁５１および蒸気タービンプラント１７の復水器３３で生成されたドレン水をポンプ３５を介して、他の機器に供給するドレン水系５８の制御弁５９とを制御する弁開閉制御演算装置６０を備えたものである。
【００８３】
元来、燃料に炭化系水素または水素を用い、酸化剤に酸素を用いる発電プラントでは、作動流体としての燃焼ガスを生成の際、多くの水蒸気が含まれている。その上、例えば、起動運転時、熱交換器群１６の第１熱交換器２３から圧縮機群ＣＯＭＰの低圧圧縮機２７に供給されるガスの温度が低いとき、蒸気供給手段５０からの蒸気を加えて加温させているので、ガスにはより一層の水蒸気が含まれる。
【００８４】
また、ガスタービン群ＧＴで膨張仕事を終えたガスタービン排気は熱源として使用され、その一部が蒸気タービンプラント１７に供給され、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器３３で凝縮させ、その際、生成されたドレン水をドレン水系５８を介して、他の機器に供給しているが、ドレン水が過量になると、その処理が難しくなるので、蒸気供給手段５０からの蒸気量を制御する必要がある。
【００８５】
本実施形態は、このような点を考慮したものでガスに含まれる水蒸気を適正値に維持し、かつドレン水系５８のドレン水を適正値に維持するために、調整弁５１および制御弁５９に弁開閉制御演算装置６０を設けたものである。
【００８６】
この弁開閉制御演算装置６０は、低圧圧縮機２７に流入するガスを温度計測器５３で検出するガス温度信号、圧力計測器５４で検出するガス圧力信号、熱交換器群１６の第４熱交換器２６から燃焼器１９に供給する水素ガスを流量計測器５７で検出する燃料流量信号、蒸気供給手段５０からの蒸気量を流量計測器５５で検出する蒸気流量信号に基づいてガスの露点温度を演算し、その演算信号に基づいて弁開度を演算し、その弁開度演算信号を演算器５６から調整弁５１および制御弁５９に与え、調整弁５１および制御弁５９を開閉制御するようになっている。
【００８７】
このように、本実施形態は、低圧圧縮機２７の入口側に備えた蒸気供給手段５０の調整弁５１および復水器３３の出口側におけるドレン水系５８の制御弁５９に弁開閉制御演算装置６０を設け、弁開閉制御演算装置６０から調整弁５１および制御弁５９に与えられる制御指令により低圧圧縮機２７に供給されるガスに加える蒸気供給手段５０からの蒸気および復水器３３からのドレン水を制御するので、液滴等による圧縮機翼等の浸食を未然かつ確実に防止することができ、復水器３３に生成するドレン水を良好に処理することができる。
【００８８】
なお、本実施形態は、ガスの温度信号、ガスの圧力信号、燃焼器１９に供給する第４熱交換器２６からの水素ガスの流量信号、低圧圧縮機２７に供給する蒸気供給手段５０からの蒸気の流量信号に基づいて演算器５６で演算させているが、この例に限らず、例えば図１１に示すように、ガスの温度信号、ガスの圧力信号、低圧圧縮機２７に供給される蒸気供給手段５０からの蒸気の蒸気流量信号のみに基づいて演算器５６で弁開閉制御信号を演算させてもよい。
【００８９】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る発電プラントは、ガスタービンプラントにおける圧縮機群に熱交換器群から供給するガスに含まれる液滴等を効果的に除去する手段を備えたので、液滴等による圧縮機翼等の損傷を未然に防止することができる。
【００９０】
また、本発明に係る発電プラントは、ガスタービンプラントにおける圧縮機群に熱交換器群から供給するガスを適正温度に調整する手段を備えるとともに、蒸気タービンプラントの復水器から生成されるドレンを制御する手段を備えているので、液滴等による圧縮機翼等の損傷を未然かつ確実に防止することができ、ドレン水の処理を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電プラントにおける液滴除去装置の第１実施形態を示す概念図。
【図２】本発明に係る発電プラントの第１実施形態を示す概略系統図。
【図３】本発明に係る発電プラントにおける液滴除去装置の第２実施形態を示す概念図。
【図４】本発明に係る発電プラントにおける液滴除去装置の第３実施形態を示す概念図。
【図５】本発明に係る発電プラントの第４実施形態を示す概略系統図。
【図６】本発明に係る発電プラントの第５実施形態を示す概略系統図。
【図７】本発明に係る発電プラントの第６実施形態を示す概略系統図。
【図８】本発明に係る発電プラントの第７実施形態を示す概略系統図。
【図９】本発明に係る発電プラントの第８実施形態を示す概略系統図。
【図１０】本発明に係る発電プラントの第９実施形態を示す概略系統図。
【図１１】本発明に係る発電プラントの第１０実施形態を示す概略系統図。
【図１２】既に水素燃焼タービンとして提案されている従来の発電プラントを示す概略系統図。
【符号の説明】
１  ガスタービンプラント
２  熱交換器群
３  蒸気タービンプラント
４  回転軸
５  燃焼器
６ａ  高圧蒸気タービン
６ｂ  低圧蒸気タービン
７  復水器
８  復水ポンプ
９  ポンプ
１０  ガス抽出圧縮機
１１  第１発電機
１２  第２発電機
１５  ガスタービンプラント
１６  熱交換器群
１７  蒸気タービンプラント
１８  回転軸
１９  燃焼器
２０  第１ガスタービン
２１  第２ガスタービン
２２  高圧蒸気タービン
２３  第１熱交換器
２４  第２熱交換器
２５  第３熱交換器
２６  第４熱交換器
２７  低圧圧縮機
２８  高圧圧縮機
２９  第１発電機
３０  中間冷却器
３１  低圧蒸気タービン
３２  第２発電機
３３  復水器
３４  復水ポンプ
３５  ポンプ
３６  ガス抽出圧縮機
３７  液滴除去装置
３８  連絡管
３９  反転部
４０  抽出管
４１  スクリーン
４１ａ  ドレン捕集管
４２  入口
４３ａ，４３ｂ  バイパス弁
４４ａ，４４ｂ  バイパス管
４５  弁開閉制御装置
４６  温度計測器
４７  圧力計測器
４８  流量計測器
４９  演算器
５０  蒸気供給手段
５１  調整弁
５２  弁開閉制御装置
５３  温度計測器
５４  圧力計測器
５５  流量計測器
５６  演算器
５７  流量計測器
５８  ドレン水系
５９  制御弁
６０  弁開閉制御演算装置
【図１】
2004150355.tif 000003
【図２】
2004150355.tif 000004
【図３】
2004150355.tif 000005
【図４】
2004150355.tif 000006
【図５】
2004150355.tif 000007
【図６】
2004150355.tif 000008
【図７】
2004150355.tif 000009
【図８】
2004150355.tif 000010
【図９】
2004150355.tif 000011
【図１０】
2004150355.tif 000012
【図１１】
2004150355.tif 000013
【図１２】
2004150355.tif 000014