(57)【要約】【課題】コンバインドサイクル発電プラントの周囲の大気温度が、低温度の場合でも、水張りの際、復水の凍結を防止でき、また、手間をかけず、時間が短縮されたコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法を提供すること。【解決手段】復水器５０及び管路４３を含む復水供給系に水張りを行うに際して、予め予熱装置５１を起動すると共に、タービン１２をパージ運転し、排熱回収ボイラ３０を加温して少なくとも管路４３を昇温させ、その後、水張りを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を駆動するタービンと、
該タービンからの排気ガスを取り込んで排熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにて発生した蒸気により他の発電機を駆動する蒸気タービンと、
該蒸気タービンから蒸気が還流される復水器と、
該復水器から前記排熱回収ボイラに復水を供給する管路と、
前記タービンを、前記排熱回収ボイラからの蒸気を用いて冷却する冷却系統と、
該冷却系統を蒸気を用いて予熱する予熱装置とを備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記復水器及び前記管路を含む復水供給系及び排熱回収ボイラに水張りを行うに際して、予め前記予熱装置を起動すると共に、前記タービンをパージ運転し、前記排熱回収ボイラを外部から加温して少なくとも前記管路を昇温させ、その後、水張りを行うことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法。
【請求項２】
請求項１記載のコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法において、
前記冷却系統の蒸気を前記復水器に回収して凝縮し、凝縮して得られた復水を前記排熱回収ボイラに供給して該排熱回収ボイラを内部より暖め、その後、水張りを行うことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法において、
前記排熱回収ボイラ内の蒸気温度を検出し、この検出結果に基づいて、前記排熱回収ボイラを加温する温度を調整することを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントの水張り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液化天然ガス燃料等を使用した火力発電プラントが多用されている。このような火力発電プラントとしては、一般的に、タービンと蒸気タービンとを備えたコンバインドサイクル発電プラントが用いられている。
このコンバインドサイクル発電プラントは、タービンにより発電機を駆動させる。同時に、タービンの排熱が、排熱回収ボイラに回収される。排熱回収ボイラは、タービンの排熱と、復水器から供給された復水とにより熱交換を行い、蒸気を発生させる。発生した蒸気は、蒸気タービンに供給される。蒸気タービンは、供給された蒸気により回転され、他の発電機を駆動させる。
このように、コンバインドサイクル発電プラントは、発電機及び他の発電機を駆動させて電力を得るものである。
【０００３】
ところで、コンバインドサイクル発電プラントの点検時においては、コンバインドサイクル発電プラント内の各部を詳細に点検するために、コンバインドサイクル発電プラント内の復水及び給水をすべて排水する必要がある。復水及び給水が排水され、コンバインドサイクル発電プラントの点検が終了した後、再度コンバインドサイクル発電プラント内に復水を戻す水張りが実施される。これにより、コンバインドサイクル発電プラントは、運転状態に復旧される（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０４５７１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８０１０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法においては、コンバインドサイクル発電プラント周囲の大気温度が、例えば−２０℃から−３０℃のような低温度の場合、復水が流れる復水供給系及び排熱回収ボイラの温度が、大気温度に等しい温度にまで低下する。この状態で、復水供給系及び排熱回収ボイラ前項に同じ。に水張りを行うと、復水が凍ってしまい、水張りができないという問題があった。
そのため、電気ヒータ等により復水を暖めて温水にした後、水張りを行ったり、外部で発生させた蒸気を用いて予め復水供給系及び排熱回収ボイラを暖めた後、水張りを行う等の手間と時間を要するという問題があった。
特に、排熱回収ボイラ内の熱交換部は、温度が下がりやすく、水張り時に復水が凍る問題が顕著に発生していた。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、コンバインドサイクル発電プラントの周囲の大気温度が、低温度の場合でも、水張りの際、復水の凍結を防止でき、また、手間をかけず、時間が短縮されたコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、発電機を駆動するタービンと、該タービンからの排気ガスを取り込んで排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにて発生した蒸気により他の発電機を駆動する蒸気タービンと、該蒸気タービンから蒸気が還流される復水器と、該復水器から前記排熱回収ボイラに復水を供給する管路と、前記タービンを、前記排熱回収ボイラからの蒸気を用いて冷却する冷却系統と、該冷却系統を蒸気を用いて予熱する予熱装置とを備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記復水器及び前記管路を含む復水供給系及び排熱回収ボイラに水張りを行うに際して、予め前記予熱装置を起動すると共に、前記タービンをパージ運転し、前記排熱回収ボイラを加温して少なくとも前記管路を昇温させ、その後、水張りを行うことを特徴とするものである。
【０００８】
この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法においては、水張り実施前に予熱装置を駆動させるので、冷却系統が蒸気により予熱される。よって、蒸気温度によりタービン内が予熱される。また、タービンをパージ運転させるので、タービン内の予熱が排熱回収ボイラ内に流入し、排熱回収ボイラを加温して少なくとも復水供給系の管路を昇温させる。従って、復水が凍結することを防止できる。
更に、既に使用されている予熱装置を利用するので、従来のように電気ヒータや外部で発生させた蒸気を用いて復水供給系を予熱する手間が省略され、かつ時間の短縮が図れる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、請求項１記載のコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法において、前記冷却系統の蒸気を前記復水器に回収して凝縮し、凝縮して得られた復水を前記排熱回収ボイラに供給して該排熱回収ボイラを内部より暖め、その後、水張りを行うことを特徴とするものである。
この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法においては、復水器内に回収された蒸気は、温度の高い復水に凝縮される。この復水が、排熱回収ボイラ内に供給されるので、排熱回収ボイラを内部から暖めることができる。
従って、復水の凍結をより防止できる。
更に、復水器及び管路も暖めることができるので、復水の凍結を広範囲において防止できる。
更には、蒸気を再利用できるので、エネルギを無駄にすることなく、有効に利用できる。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２記載のコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法において、前記排熱回収ボイラ内の蒸気温度を検出し、この検出結果に基づいて、前記排熱回収ボイラを加温する温度を調整することを特徴とするものである。
この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの水張り方法においては、排熱回収ボイラ周囲の大気温度状態に応じて、効率よく排熱回収ボイラを加温できるので、復水及び給水の凍結を効率よく防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１から図３は、この発明の一実施形態を示す図である。
図１に示すコンバインドサイクル発電プラントＡは、ガスタービンプラント１０、蒸気タービンプラント２０及び排熱回収ボイラ３０を備えて構成されている。
ガスタービンプラント１０は、圧縮機１１、タービン１２及び発電機１４とを備えている。蒸気タービンプラント２０は、蒸気タービン２１、発電機２２（他の発電機）とを備えている。
燃焼器１３は、タービン１２に設けられており、燃焼器１３の冷却系統として流路４１ａにより復水器５０と、流路４１ｃにより排熱回収ボイラ３０とそれぞれ連結されている。また、補助ボイラ５１（予熱装置）は、流路４１ｂにより流路４１ａに連結されている。これら流路４１ａ、４１ｂ及び４１ｃは、冷却系統４１を構成している。
【００１２】
復水器５０は、流路４２により蒸気タービン２１と、流路４３（管路）により排熱回収ボイラ３０とそれぞれ連結されている。また、流路４３には、復水ポンプ５２が介装されている。
排熱回収ボイラ３０は、流路４４により蒸気タービン２１と、流路４６により煙突５３と、流路４５によりタービン１２とそれぞれ連結されている。また、排熱回収ボイラ３０には、温度検出器５４が設けられている。
ここで、図２に示すように流路４３、４４は、排熱回収ボイラ３０の伝熱管３０ａ（管路）を介して互いに連結されている。
【００１３】
このようなコンバインドサイクル発電プラントＡは、発電機１４、２２を駆動して電力を得る。即ち、運転時において圧縮機１１は、空気を圧縮させて高圧化し燃焼器１３に供給させる。燃焼器１３は、供給された高圧空気と共にガス燃料や油燃料を着火させ、高温の燃焼ガスをタービン１２に供給させる。タービン１２は、供給された燃焼ガスにより膨張仕事をして、発電機１４を駆動させ、同時に膨張仕事を終えた排気ガスを、流路４５を介して排熱回収ボイラ３０に供給させる。
【００１４】
排熱回収ボイラ３０は、タービン１２から供給された排気ガスと、復水器５０から供給される復水とを、伝熱管３０ａにて熱交換させて蒸気を発生させる。蒸気を発生させた残りの排気ガスは、流路４６を流路４６？流れ煙突５３から大気に放出される。また、伝熱管３０ａにより発生した蒸気は、流路４４を流れ蒸気タービン２１に供給される。また、排熱回収ボイラ３０にて発生した蒸気は、温度検出手段により蒸気温度が検出される。
【００１５】
蒸気タービン２１は、排熱回収ボイラ３０より供給された蒸気により、膨張仕事をして発電機２２を駆動させ、同時に膨張仕事を終えた蒸気を、流路４２を介して復水器５０に還流させる。
復水器５０は、蒸気タービン２１から還流された蒸気を凝縮して復水にさせる。この復水は、復水ポンプ５２により昇圧されて流路４３を流れ、排熱回収ボイラ３０の伝熱管３０ａに供給される。
【００１６】
上述したコンバインドサイクル発電プラントＡの運転中、燃焼器１３からガスタービン１２に供給される燃焼ガスは、その温度が、例えば１５００℃レベルの高温となる。よって、この高温燃焼ガスによる、燃焼器１３及びタービン１２内の各部の温度上昇を防止するため、冷却が必要とされる。
【００１７】
ここで、排熱回収ボイラ３０にて発生した蒸気は、蒸気タービン２１に供給される一方、冷却系統４１の流路４１ｃを流れ、図３に示すように冷却用蒸気として燃焼器１３の尾筒１３ａの外周に流入する。この冷却用蒸気の温度は、例えば３００℃から４００℃であるが、燃焼器１３の尾筒１３ａ内を流れる高温燃焼ガスと比較すると、遥かに低い温度であるので蒸気は冷却媒体として利用され、高温燃焼ガスにより加熱された蒸気冷却しても燃焼ガス温度は低下しません。直接燃焼器やタービン翼自身が冷却されます。燃焼器１３及びタービン１２内の各部を冷却させることができる。また、高温燃焼ガスを冷却させた後の冷却用蒸気は、図示しない流路によって蒸気タービン２１に回収され、発電機２２を駆動させる蒸気として利用される。
【００１８】
また、このコンバインドサイクル発電プラントＡは、起動前において、冷却系統４１の予熱運転が必要とされる。
予熱運転は、蒸気を用いて冷却用蒸気が流れる冷却系統４１を予熱させる運転である。この予熱運転は、補助ボイラ５１により蒸気を発生させ、発生した蒸気は、冷却系統４１、燃焼器１３の尾筒１３ａを予熱した後、復水器５０に回収される。回収された蒸気は、凝縮されて温度の上昇した復水となる。
この予熱運転により、コンバインドサイクル発電プラントＡが起動して、冷却系統４１に蒸気が流れた際、冷却系統４１の低温度により蒸気が冷やされて水分となり、コンバインドサイクル発電プラントＡに不具合を生じさせることが防止される。
【００１９】
更に、このコンバインドサイクル発電プラントＡは、起動前において、タービン１２のパージ運転が必要とされる。
パージ運転は、タービン１２を低回転で駆動させる運転である。これにより、燃焼器１３近傍の例えば、微少な燃料ガスを含んだ等の空気が、押し出され、排熱回収ボイラ３０及び煙突５３を介して大気に放出される。よって、燃焼器１３を着火する際、安全に着火を行うことができる。
【００２０】
このようなコンバインドサイクル発電プラントＡは、その点検をする際、内部を詳細に点検するため一度復水及び給水をすべて排水して点検を行う場合がある。この場合、点検が終了した後、コンバインドサイクル発電プラントＡを復旧させるために、再度復水を入れる水張りが実施される。
ここで、水張りを実施する場合、水張りの実施前に、予熱運転及びタービン１２のパージ運転を先に実施させる。これにより、補助ボイラ５１にて発生した蒸気が、図３に示すように、燃焼器１３の尾筒１３ａの外周に流入するので、尾筒１３ａ内部の空気が、熱交換により予熱される。同時に、タービン１２のパージ運転により尾筒１３ａ内部の予熱空気が、流路４５を介して排熱回収ボイラ３０内に流入し、伝熱管３０ａを加温させる。
【００２１】
また、燃焼器１３の尾筒１３ａを予熱した蒸気は、復水器５０に回収されて、温度の高い復水に凝縮される。この復水は、復水ポンプ５２により流路４３を介して排熱回収ボイラ３０内の伝熱管３０ａに供給される。これにより、復水器５０、流路４３を加温させ、かつ伝熱管３０ａを内部より加温させる。
【００２２】
更に、排熱回収ボイラ３０内に設けられた温度検出手段５４を、伝熱管３０ａを加温させる際に使用することにより、伝熱管３０ａの加温温度を検出できる。この検出結果に応じて、予熱運転の蒸気量を変化させることにより、伝熱管３０ａを加温温度を調整できる。
【００２３】
上述したように、水張りの実施前に、予熱運転及びタービン１２のパージ運転を実施させることにより、排熱回収ボイラ３０内の復水を供給する管路、即ち、伝熱管３０ａを少なくとも加温することができるので、コンバインドサイクル発電プラントＡの周囲温度が低温度の場合においても、水張りの際、復水の凍結を防止することができる。
また、既に使用されている予熱装置を利用するので、従来のように、電気ヒータ等や外部で発生させた蒸気を用いて復水供給系を予熱する手間を省略することができ、かつ時間も短縮することができる。
【００２４】
更に、水張りの実施前に、復水ポンプ５２内の復水を、流路４３を介して伝熱管３０ａ内に供給させることにより、伝熱管３０ａを内部から加温することができるので、水張りの際、復水及び給水の凍結をより防止することができる。
また、復水器５０、流路４３の復水供給系についても、加温できるので復水の凍結を広範囲において防止することができる。
加えて、蒸気を再利用できるので、エネルギを無駄にすることなく有効に利用することができる。
【００２５】
更には、水張りの際、温度検出手段５４を用いることにより、排熱回収ボイラ周囲の大気温度状態に応じて、効率よく伝熱管３０ａを加温することができ、復水の凍結を効率よく防止することができる。
【００２６】
なお、上記の実施形態においては、コンバインドサイクル発電プラントＡは、タービン１２と蒸気タービン２１とにそれぞれ発電機１４、２２が連結された多軸プラントの構成としたが、これに限られるものではなく、タービン１２と蒸気タービン２１が共通の発電機を有する一軸プラントの構成としても良い。
また、コンバインドサイクル発電プラントＡの点検の際に、再度復水を入れる水張りとしたが、これに限られるものではなく、例えば、コンバインドサイクル発電プラントＡを建設し、初めて復水を水張りする場合のように、復水を水張りする場合ならばよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、水張り前に、予熱装置を駆動させるので、冷却系統が蒸気により予熱される。よって、蒸気温度により
タービン内が予熱される。また、タービンをパージ運転させるので、タービン内の予熱が、排熱回収ボイラ内に流入し、排熱回収ボイラを加温して少なくとも復水供給系の管路を昇温させる。従って、復水の凍結を防止することができる。
更に、既に使用されている予熱装置を利用するので、従来のように電気ヒータや外部で発生させた蒸気を用いて復水供給系を予熱する手間を省略することができ、かつ時間の短縮を図ることができる。
【００２８】
請求項２に係る発明によれば、復水器内に回収された蒸気は、温度の高い復水に凝縮される。この復水が、排熱回収ボイラ内に供給されるので、排熱回収ボイラを内部から暖めることができる。従って、復水の凍結をより防止することができる。
更に、復水器及び管路も暖めることができ復水の凍結を広範囲において防止することができる。
更には、蒸気を再利用できるので、エネルギを無駄にすることなく有効に利用することができる。
【００２９】
請求項３に係る発明によれば、排熱回収ボイラ周囲の大気温度状態に応じて、効率よく排熱回収ボイラを加温できるので、復水及び給水の凍結を効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントのシステム図である。
【図２】図１に示すコンバインドサイクル発電プラントの要部の拡大図で排熱回収ボイラの一部断面図である。
【図３】図１に示すコンバインドサイクル発電プラントの要部の拡大図で燃焼器の断面図である。
【符号の説明】
Ａ    コンバインドサイクル発電プラント
１２    タービン
１４    発電機
２１    蒸気タービン
２２    発電機（他の発電機）
３０    排熱回収ボイラ
３０ａ    伝熱管（管路）
４１    冷却系統
４３    流路（管路）
５０    復水器
５１    補助ボイラ（予熱装置）
【図１】
2004177078.tif 000003
【図２】
2004177078.tif 000004
【図３】
2004177078.tif 000005