(57)【要約】【課題】プラントの運転状態によらず継続的かつ効率的にグランド漏洩蒸気の熱エネルギーを回収することのできる蒸気タービン設備を提供する。【解決手段】高圧タービン１、中圧タービン２および低圧タービン３からなる蒸気タービンと、前記中圧タービン２の排気を前記低圧タービン３に導入するクロスオーバー管９と、ガスタービンの排熱を回収した低圧蒸気を前記中圧タービン２に導入する低圧蒸気管８とを備えた発電プラントの蒸気タービン設備において、前記蒸気タービンのグランド部５からの漏洩蒸気を前記クロスオーバー管９に導入するグランド漏洩蒸気熱回収管１３を設けた構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンからなる蒸気タービンと、前記中圧タービンの排気を前記低圧タービンに導入するクロスオーバー管と、ガスタービンの排熱を回収した低圧蒸気を前記中圧タービンに導入する低圧蒸気管とを備えた発電プラントの蒸気タービン設備において、前記蒸気タービンのグランド部からの漏洩蒸気を前記クロスオーバー管に導入するグランド漏洩蒸気熱回収管を設けたことを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記低圧蒸気管は前記中圧タービンの排気口よりも上段落に接続されており、前記グランド漏洩蒸気熱回収管の途中から分岐して前記低圧蒸気管に接続されたグランド漏洩蒸気管を備えていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記グランド漏洩蒸気熱回収管および前記グランド漏洩蒸気管はそれぞれ流量調整弁を備えていることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記グランド漏洩蒸気熱回収管と前記グランド漏洩蒸気管の分岐点に三方切替え弁を備えていることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記低圧蒸気管内の蒸気流量を監視し、前記蒸気流量が少ない時に前記グランド部からの漏洩蒸気の導入先を前記低圧蒸気管から前記クロスオーバー管に切替えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービン設備の運転方法。
【請求項６】
前記蒸気タービンの前記低圧蒸気が導入される部分の温度と、前記グランド漏洩蒸気と前記低圧蒸気の混合蒸気の温度とを監視し、前記２つの温度の差の程度によって前記グランド漏洩蒸気の導入先を前記低圧蒸気管から前記クロスオーバー管に切替えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービン設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラントにおける蒸気タービン設備に係り、軸受部においてタービン内気と外気をシールするグランド蒸気系統を改善した蒸気タービン設備およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンのグランド部からの漏洩蒸気は、プラント全体のエネルギー効率向上のために、プラントの系統によって抽気管に導入したりタービンに戻すなどして熱回収をしているが、グランド漏洩蒸気の蒸気条件が、導入先の抽気管やタービンの途中段落の条件と合っていることが重要である。特にタービンに戻す場合には、両者の条件が合っていないと、タービン内でのミスマッチの増大からロータの振動や羽根の変形等につながる危険性が大きい。
【０００３】
排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）から発生する低圧蒸気を低圧蒸気管によって蒸気タービンに導入する系統を有する抽気系統のないコンバインドサイクルプラントにおいては、高温のグランド漏洩蒸気を低圧蒸気管に導入し、そこで低圧蒸気と混合させて温度を下げてから再びタービンに戻して仕事をさせる運転方法が知られているが、低圧蒸気流量の減少などでグランド漏洩蒸気の温度を十分に下げられない場合には、グランド漏洩蒸気管から分岐したドレン系統を経て復水器に導き、仕事をさせないまま復水に戻している。
【０００４】
以下、図４を参照してグランド漏洩蒸気の熱回収系統の従来例を、高中圧一体型の再熱蒸気タービンと低圧蒸気管を有するコンバインドサイクルプラントを例にとって説明する（下記特許文献１参照）。
【０００５】
通常運転時、高圧タービン１のタービングランド部５から漏洩した蒸気はグランド漏洩蒸気管６からグランド漏洩蒸気弁１０を経て低圧蒸気管８に導かれ、ここで低圧蒸気と混合して温度を下げた後、中圧タービン２に回収されて再び仕事をする。
【０００６】
一方低圧蒸気の流量が減少し、低圧蒸気加減弁１２の開度が小さくなると、グランド漏洩蒸気弁１０が閉じ、グランド漏洩蒸気ドレン弁１１が開くことによって、グランド漏洩蒸気はグランド漏洩蒸気管６から分岐したグランド漏洩蒸気ドレン管７に導かれ、復水器４へと流れ込んで効率的に熱回収されぬまま復水になる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−３２５１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、低圧蒸気管を有するコンバインドサイクルプラントにおける従来のグランド蒸気の熱回収系統においては、プラントの運転状態によってグランド漏洩蒸気の熱エネルギー回収率が低下するという問題がある。
【０００９】
近年高負荷需要が高まり、コンバインドサイクルプラントにおいてもＨＲＳＧのダクトファイアリングシステムによって出力を上げて運転する機会が増えているが、この場合低圧蒸気流量が大幅に減少するため、グランド漏洩蒸気の温度を下げるのに十分な量が確保できず、その結果、グランド漏洩蒸気は効率的に熱回収されぬまま復水に戻さざるを得ない。これによるエネルギーロスは、プラント効率に少なからず影響を与えるため、低圧蒸気流量が減少しても効率的にグランド漏洩蒸気の熱回収ができる蒸気タービン設備が求められている。
【００１０】
そこで本発明は、プラントの運転状態によらず継続的かつ効率的にグランド漏洩蒸気の熱エネルギーを回収することのできる蒸気タービン設備およびその運転方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンからなる蒸気タービンと、前記中圧タービンの排気を前記低圧タービンに導入するクロスオーバー管と、ガスタービンの排熱を回収した低圧蒸気を前記中圧タービンに導入する低圧蒸気管とを備えた発電プラントの蒸気タービン設備において、前記蒸気タービンのグランド部からの漏洩蒸気を前記クロスオーバー管に導入するグランド漏洩蒸気熱回収管を設けた構成とする。
【００１２】
請求項２の発明は、前記低圧蒸気管は前記中圧タービンの排気口よりも上段落に接続されており、前記グランド漏洩蒸気熱回収管の途中から分岐して前記低圧蒸気管に接続されたグランド漏洩蒸気管を備えている構成とする。
【００１３】
請求項３の発明は、前記グランド漏洩蒸気熱回収管および前記グランド漏洩蒸気管はそれぞれ流量調整弁を備えている構成とする。
請求項４の発明は、前記グランド漏洩蒸気熱回収管と前記グランド漏洩蒸気管の分岐点に三方切替え弁を備えている構成とする。
【００１４】
請求項５の発明は、蒸気タービン設備の運転方法であり、前記低圧蒸気管内の蒸気流量を監視し、前記蒸気流量が少ない時に前記グランド部からの漏洩蒸気の導入先を前記低圧蒸気管から前記クロスオーバー管に切替える構成とする。
【００１５】
請求項６の発明も運転方法であり、前記蒸気タービンの前記低圧蒸気が導入される部分の温度と、前記グランド漏洩蒸気と前記低圧蒸気の混合蒸気の温度とを監視し、前記２つの温度の差の程度によって前記グランド漏洩蒸気の導入先を前記低圧蒸気管から前記クロスオーバー管に切替える構成とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。本実施の形態のタービン設備は、コンバインドサイクルプラント等の発電プラントの一部をなし、高圧タービン１、中圧タービン２および低圧タービン３が軸直結され、低圧タービン３の排気口には復水器４が設けられている。図示されていないガスタービンの排熱回収ボイラからの低圧蒸気管８が低圧蒸気加減弁１２を介して中圧タービン２に接続されている。中圧タービン２の膨張端はクロスオーバー管９によって低圧タービン３の入気口に接続されている。そして、タービングランド部５からのグランド漏洩蒸気熱回収管１３がクロスオーバー管９に接続されている。
【００１７】
本実施の形態のタービン設備は、グランド漏洩蒸気をグランド部５からクロスオーバー管９に直接導入することで、グランド漏洩蒸気は、プラントの運転状態によって条件が大きく変動する低圧蒸気とではなく、タービン設備の運転中安定して供給される中圧タービン２の排気と混合することになり、そこでグランド漏洩蒸気の温度を低圧タービン３の入口に適した温度まで下げることができるため、タービン運転中はグランド漏洩蒸気のタービンへの熱回収を継続的に行うことができる。
【００１８】
つぎに図２を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態のタービン設備は、低圧蒸気管８が中圧タービン２の排気よりも上段落に接続されているコンバインドサイクルプラント等の発電プラントにおいて、タービングランド部５からグランド漏洩蒸気熱回収弁１４を経てクロスオーバー管９に接続されたグランド漏洩蒸気熱回収管１３と、グランド漏洩蒸気熱回収弁１４の上流側においてグランド漏洩蒸気熱回収管１３から分岐してグランド漏洩蒸気弁１０を経て低圧蒸気管８に接続されたグランド漏洩蒸気管６ａとを備えている。また、グランド漏洩蒸気と低圧蒸気とが混合した後の蒸気温度を測定する温度検出器１５と、その蒸気が導入されるタービンのメタル温度を測定する温度検出器１６を設けてある。
【００１９】
本実施の形態のタービン設備は、グランド漏洩蒸気を低圧蒸気管８に導入するグランド漏洩蒸気熱回収管１３と、クロスオーバー管９に導入するグランド漏洩蒸気管６ａとを設けてあるので、プラントの通常運転時は、できるだけ高圧段落で熱回収するために、タービングランド部５からのグランド漏洩蒸気をグランド漏洩蒸気管６ａを経て低圧蒸気管８に導入し、プラントの運転状態によって低圧蒸気管８に導入できない時には、グランド漏洩蒸気熱回収管１３を経てクロスオーバー管９に導入するように切替えて、グランド漏洩蒸気の熱エネルギーのタービンへの回収を継続することができる。
【００２０】
なお本実施の形態において、低圧蒸気流量を低圧蒸気加減弁１２の開度で監視し、一定流量を下回った時にグランド漏洩蒸気弁１０を閉め、同時にグランド漏洩蒸気熱回収弁１４を開くことによって、グランド漏洩蒸気の流れをクロスオーバー管９へと切替えて、グランド漏洩蒸気の熱エネルギーを継続的にタービンへ回収するようにしてもよい。
【００２１】
また、グランド漏洩蒸気と低圧蒸気とが混合した後の蒸気温度を温度検出器１５によって測定し、その蒸気が導入されるタービンのメタル温度を温度検出器１６によって監視し、低圧蒸気の流量が減少することで両者の温度差が増大して規定値を超えた時に、グランド漏洩蒸気弁１０を閉め、同時にグランド漏洩蒸気熱回収弁１４を開くことによって、グランド漏洩蒸気の流れをクロスオーバー管９へと切替えて、グランド漏洩蒸気の熱エネルギーを継続的にタービンへ回収するようにしてもよい。
【００２２】
さらに、グランド漏洩蒸気弁１０の開度とグランド漏洩蒸気熱回収弁１４の開度を調整することで、グランド漏洩蒸気の低圧蒸気管８とクロスオーバー管９への流量配分を調整し、グランド漏洩蒸気と低圧蒸気の混合蒸気の温度検出器１５によって検出される温度と、その蒸気が導入されるタービンのメタルの温度検出器１６によって検出される温度とのミスマッチが、制限値を超えないようにすることによって、少しでも高圧段落で回収する蒸気量を増やすことができる。
【００２３】
つぎに図３を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態におけるグランド漏洩蒸気弁１０とグランド漏洩蒸気熱回収弁１４を三方切替え弁１７に置き換えた構成である。三方切替え弁１７は、グランド漏洩蒸気の低圧蒸気管８とクロスオーバー管９への流量配分を変化させる。本実施の形態においても第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、プラントの運転状態によらずに、継続的かつ効率的にグランド漏洩蒸気の熱エネルギーを回収することのできる蒸気タービン設備およびその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の蒸気タービン設備を示す系統図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の蒸気タービン設備を示す系統図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の蒸気タービン設備を示す系統図。
【図４】従来の蒸気タービン設備を示す系統図。
【符号の説明】
１…高圧タービン、２…中圧タービン、３…低圧タービン、４…復水器、５…タービングランド部、６，６ａ…グランド漏洩蒸気管、７…グランド漏洩蒸気ドレン管、８…低圧蒸気管、９…クロスオーバー管、１０…グランド漏洩蒸気弁、１１…グランド漏洩蒸気ドレン弁、１２…低圧蒸気加減弁、１３…グランド漏洩蒸気熱回収管、１４…グランド漏洩蒸気熱回収弁、１５…温度検出器（混合蒸気温度計測用）、１６…温度検出器（タービンメタル温度計測用）、１７…三方切替え弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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