(57)【要約】【課題】ガスタービン排ガスの余熱エネルギーを復水以外で熱回収させ、プラントの熱効率の低下を抑制する複合発電プラントを提供する。【解決手段】ボイラ１０と、蒸気タービン２０と、復水器２５と、復水・給水系統３０で構成される汽力発電プラントにガスタービン発電設備を設け、汽力発電プラントの熱源の一部としてガスタービン排ガスの熱エネルギーを有効利用する発電システムにおいて、復水での熱回収を行わずに、その代替手段として、ガスタービン４０の燃料加熱として熱回収を行わせる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動する汽力発電プラントと、燃焼ガスによって駆動されるガスタービンを有するガスタービン発電設備を備えた複合発電プラントにおいて、
ガスタービン排ガスから前記ガスタービンの燃料に排熱回収する手段を備えたことを特徴とする複合発電プラント。
【請求項２】
ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動する汽力発電プラントと、燃焼ガスによって駆動されるガスタービンを有するガスタービン発電設備と、ガスタービン排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えた複合発電プラントにおいて、
前記排熱回収ボイラで発生させた蒸気によって前記ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱器を備えたことを特徴とする複合発電プラント。
【請求項３】
ボイラと、蒸気タービンと、復水器と、復水系統，給水系統で構成される汽力発電プラントと、燃焼ガスによって駆動されるガスタービンを有するガスタービン発電設備と、ガスタービン排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えた複合発電プラントにおいて、
前記蒸気タービンの駆動蒸気を発生させる系統とは別に、ガスタービン排ガスから排熱回収する系統を前記排熱回収ボイラに設け、該系統で発生させた蒸気によって前記ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱器を備えたことを特徴とする複合発電プラント。
【請求項４】
ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動する汽力発電プラントと、燃焼ガスによって駆動されるガスタービンを有するガスタービン発電設備を備えた複合発電プラントにおいて、
冷水を生成する吸収式冷凍機サイクル装置にて、ガスタービン排ガスから熱回収する手段を備えたことを特徴とする複合発電プラント。
【請求項５】
ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動する汽力発電プラントと、燃焼ガスによって駆動されるガスタービンを有するガスタービン発電設備と、ガスタービン排ガスを熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えた複合発電プラントにおいて、
前記排熱回収ボイラで発生させた蒸気によって、冷水を生成する吸収式冷凍機サイクル装置を備えたことを特徴とする複合発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラと蒸気タービンより構成される汽力発電プラントに、ガスタービン発電設備を組合わせた複合発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラ，蒸気タービンおよび復水器等から構成される汽力発電プラントと、ガスタービンおよび排熱回収ボイラを組合わせ、汽力発電のボイラから発生した蒸気にガスタービンプラントの排熱回収ボイラから発生した蒸気を合流させて、蒸気タービンを駆動するような発電システムはパラレル型複合発電プラントとして知られている。
【０００３】
また、ボイラ，蒸気タービンおよび復水器等から構成される汽力発電プラントと、ガスタービンおよびガス給水加熱器を組合わせ、排ガスの一部を汽力発電プラントのボイラの加熱源として利用する発電システムは排気再燃型複合発電プラントとして知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のパラレル型複合発電プラントにおいては、一般的に排熱回収ボイラに供給する水は脱気器の出口から取出している。ところが、復水器又はグランドコンデンサ出口の復水に比べ、脱気器出口給水のほうが温度が高く（一般的には約
１８０℃）、排熱回収ボイラに供給すると、排熱回収ボイラのスタック排気ガス温度が高い状態のまま排出されてしまい、ガスタービン排ガスの熱エネルギーが十分に利用できないということになる。
【０００５】
前述した従来技術では、上記の課題を克服する手段として、グランドコンデンサ出口の復水を一旦排熱回収ボイラに導き、排ガスの余熱エネルギーを利用して加熱し、汽力発電プラント側の復水系統に再び合流させていた。要するに、排ガスの余熱エネルギーを復水の加熱源として利用する手段である。
【０００６】
また、排気再燃型複合発電プラントにおいても同じように、排ガスの余熱エネルギーを復水の加熱源として利用する手段が使われている。
【０００７】
しかし、排ガスの余熱エネルギーを復水の加熱源として利用する場合には、復水系統を複雑にするだけでなく、低圧給水加熱器での復水の加熱に必要な蒸気タービンからの抽気蒸気量が減るため、蒸気タービンの排気量が増え、最終的には復水器伝面を増加させる結果となり得る。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ガスタービン排ガスの余熱エネルギーを復水以外で熱回収させ、プラントの熱効率の低下を抑制する複合発電プラントを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の複合発電プラントは、汽力発電プラントにガスタービン発電設備を設け、汽力発電プラントの熱源の一部としてガスタービン排ガスの熱エネルギーを有効利用する発電システムにおいて、復水での熱回収を行わずに、その代替手段として、ガスタービンの燃料加熱として熱回収を行わせるようにしたものである。さらに、ガスタービン燃料加熱だけでは排ガスの回収が不十分な場合、他の熱回収手段として例えば冷水を生成する吸収式冷凍機サイクル装置として熱回収を行わせるように構成している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である複合発電プラントのシステム概略図を示す。
【００１１】
図１に示す本実施例の複合発電プラントは、大別してボイラ，蒸気タービン，復水器等から構成される汽力発電プラント，ガスタービンプラント、並びに排熱回収ボイラによって構成されている。
【００１２】
汽力発電プラントは、蒸気を発生させるボイラ１０，ボイラ１０の発生蒸気によって駆動される蒸気タービン２０，蒸気タービンを駆動した蒸気を復水する復水器２５，給水をボイラ１０に供給する復水・給水系統３０で構成される。ボイラ１０は、供給された給水を蒸発して過熱する過熱器１１と、後述する蒸気タービンを駆動した蒸気を再熱する再熱器１１を有している。また、蒸気タービン
２０は、ボイラ１０で発生した高圧の蒸気によって駆動される高圧蒸気タービン２１と、高圧蒸気タービン２１を駆動した後の低温再熱蒸気を、再熱器１１によって再熱された高温の再熱蒸気により駆動される中圧蒸気タービン２２（再熱タービン），中圧蒸気タービン２２を駆動した蒸気によって駆動される低圧蒸気タービン２３を備えている。また、これら高圧蒸気タービン２１，中圧蒸気タービン２２，低圧蒸気タービン２３は軸を介して蒸気タービン発電機と接続されており、タービン軸の駆動によって発電が行われる。低圧蒸気タービンから排出された蒸気は、復水器２５により凝縮されて復水される。
【００１３】
復水・給水系統３０は、復水器２５で凝縮された復水を送水する復水ポンプ
３１，復水ポンプ３１によって加圧された復水を加熱してボイラ１０への給水とするグランドコンデンサ３２，加熱された給水を加熱する低圧給水加熱器３３，給水を脱気する脱気器３４，脱気された給水を送水する給水ポンプ３６，給水ポンプ３６で加圧された給水を加熱する高圧給水加熱器３７が設置されている。さらに、系統は復水／給水の不足分を補う補給水系統が備わっている。
【００１４】
一方、ガスタービンプラントを構成するガスタービン４０は、空気を圧縮する圧縮機４１，燃料を加熱する燃料加熱器８１，圧縮空気と燃料とを燃焼させる燃焼器４３，燃焼器４３で発生した燃焼ガスにより駆動されるタービン４２，ガスタービン軸に接続されたガスタービン発電機４４とを備えている。また、燃料としては例えば、天然ガスやメチルエーテル（略号：ＤＭＥ，化学記号：Ｃ２Ｈ６Ｏ）等を使用する。本実施例の複合発電プラントは、ガスタービン４０の燃焼排ガスから排熱回収を行い、蒸気を発生させる排熱回収ボイラ５０を設置している。排熱回収ボイラ５０は、蒸発器で発生した蒸気を過熱する過熱器５４と、蒸気タービンを駆動した蒸気を再熱する再熱器５３によって構成されるが、複合発電プラントの実施形態によって、排熱回収ボイラ５０は過熱器５４を構成に含めない場合もある。
【００１５】
図１において、ボイラ１０で発生した蒸気は、主蒸気管６０を通して高圧蒸気タービン２１へ導かれるが、途中ではガスタービンプラントの排熱回収ボイラ
５０で発生して蒸気管７０を通った高圧の蒸気を混入させ、高圧蒸気タービン
２１に流入する。高圧蒸気タービン２１を駆動した後の低温再熱蒸気は、低温再熱蒸気管６１を通してボイラ１０の再熱器１１に導かれるが、途中ではボイラ
１０に流入する蒸気と排熱回収ボイラの再熱器５３に流入する蒸気とに分岐させる。低温再熱蒸気の一部を排熱回収ボイラ５０へ流入させ、その残りの蒸気量は再熱器１１に流入させる。
【００１６】
再熱器１１で加熱された蒸気は高温再熱蒸気管６３を介して、排熱回収ボイラ５０で再熱されて蒸気管７１により供給される蒸気と再び合流し、中圧蒸気タービン２２に流入する。
【００１７】
中圧蒸気タービン２２を駆動した後の蒸気は、クロスオーバー管６４を通して低圧蒸気タービン２３へ導かれる。さらに低圧蒸気タービン２３を駆動した後の蒸気は、復水器２５に導かれて復水となる。
【００１８】
復水器２５で凝縮された復水は復水ポンプ３１によって加圧され、復水管６５を通して、グランドコンデンサ３２，低圧給水加熱器３３群に送られて加熱されるようになっており、加熱された復水は脱気器３４によって脱気され、給水となる。ここから給水は、汽力発電プラントの復水と、ガスタービンプラントの給水とに分岐される。本発明では、ガスタービンプラントの排熱回収ボイラに導かれる給水は復水ポンプ３１により加圧されるが、それとは別のポンプを設けて加圧し、送水することも考えられるであろう。
【００１９】
汽力発電プラントの給水は、脱気器３４をでてから給水ポンプ３６により加圧され、給水管６６を通して、高圧給水加熱器３７群に送られ、そこで加熱された後、ボイラ１０に戻るようになっている。
【００２０】
一方、ガスタービンプラントの給水は、脱気器３４の出口までは、汽力発電プラントの復水と同様の配管系統６５を辿るが、ボイラ給水ポンプの途中又は出口で給水管７２を通して、ガスタービン４０の排ガスを熱源とする排熱回収ボイラ５０に導かれる。排熱回収ボイラ５０の中では、ガスタービン排ガスの熱エネルギーを利用しての熱交換により蒸気タービンを駆動するための作動流体（蒸気）として発生する。排熱回収ボイラ５０で発生した蒸気は、蒸気管７０を通して、蒸気管６０を通した主蒸気と合流し、高圧蒸気タービン２１を駆動する。
【００２１】
また、プロセス用給水は水タンク９０から給水管９１を通って排熱回収ボイラ５０に導かれ、低圧節炭器５１ａで排ガスの余熱のエネルギーを利用しての熱交換により加熱された後、低圧蒸発器５１ｂで蒸気となり、蒸気管８２を通って、燃料加熱器８１に導かれる。燃料加熱器内では、熱交換により燃料を加熱した後、ドレンとして排出される。本実施例では、プロセス用給水はシステムの外から補給されるが、蒸気タービンの抽気量を大きく変化させない範囲であれば、プラントの復水を利用してもよいであろう。
【００２２】
さらに、排熱回収ボイラで発生した蒸気量が燃料の気化に必要な蒸気供給量を上回った場合は、蒸気管８２の途中に分岐管を設け、燃料気化装置以外の燃料管のスチームトレース等の他プロセスへの蒸気供給も可能である。
【００２３】
上述のサイクルを繰り返しながら発電及び他プロセスへの蒸気供給を行うが、本発電システムの電気エネルギーは回転軸が直結された高，中，低圧蒸気タービン２１，２２，２３により駆動された発電機２４、およびガスタービンにより駆動された発電機４４から発生する。
【００２４】
図２は本発明の第２の実施例を示す図である。なお、以下の説明では図１と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。実施例１において、ガスタービン燃料加熱だけでは、排ガスの熱回収が不十分な時は、さらに他の熱回収手段として例えば冷水を生成する吸収式冷凍機サイクル装置で熱回収させてもよい。図１に対して、図２はプロセス用給水は給水管９１を通って排熱回収ボイラ
５０に導かれ、低圧節炭器５１ａで排ガスの余熱のエネルギーを利用しての熱交換により加熱された後、低圧蒸発器５１ｂで蒸気となり、蒸気管８２を通って、燃料加熱器に導かれる蒸気と冷水を生成する吸収式冷凍機サイクル装置に導かれる蒸気とに分割されるという点が異なる。
【００２５】
図３は排気再燃型複合発電プラントにおける実施例１で記述したガスタービン排ガスの熱回収手段を示す。実施例１のパラレル型複合発電プラントに対して、温水又は蒸気は排熱回収ボイラではなくガス低圧給水加熱器にて生成される点が異なる。
【００２６】
上述した図１〜図３の実施例によれば、復水器の伝面増加によるコスト増加を防ぐのみでなく、それと同時にガスタービン排ガスの低いレベルのエネルギーをガスタービン燃料で回収し、ガスタービンで利用することによって、ガスタービンサイクルの高いレベルでのエネルギー源として利用することが可能となり、プラント全体の熱効率の低下を防止できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスタービン排ガスの余熱エネルギーを復水以外で熱回収させ、プラントの熱効率の低下を抑制する複合発電プラント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の実施例である複合発電プラントのシステム概略図。
【図２】本発明の第２の実施例である複合発電プラントのシステム概略図。
【図３】本発明の第３の実施例である複合発電プラントのシステム概略図。
【符号の説明】
１…調節弁、１０…ボイラ、２０…蒸気タービン、２１…高圧蒸気タービン、２２…中圧蒸気タービン、２３…低圧蒸気タービン、２４…蒸気タービン発電機、２５…復水器、３０…復水・給水系統、３１…復水ポンプ、３２…グランドコンデンサ、３３…低圧給水加熱器、３４…脱気器、３６…ボイラ給水ポンプ、
３７…高圧給水加熱器、４０…ガスタービン、４４…ガスタービン発電機、５１ｂ…（低圧）蒸発器、５３…再熱器、５４…過熱器。
【図１】
2004060507.tif 000003
【図２】
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【図３】
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