(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバインドサイクル発電ユニットのための排熱回収ボイラの運転方法であって、
前記コンバインドサイクル発電ユニットは、ガスタービン（１６）と、該ガスタービン（１６）からの排気ガスの熱エネルギーを回収することにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）（３４）と、該排熱回収ボイラ（３４）から発生した蒸気により駆動される蒸気タービンとを含み、
当該方法は、
・前記排熱回収ボイラ（３４）内の蒸発器において飽和蒸気を発生させるステップと、
・前記蒸発器から前記排熱回収ボイラ（３４）内の上流側過熱器段（４６ａ）を通過させて、蒸気を搬送するステップと、
・前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記排熱回収ボイラ（３４）内の下流側過熱器段（４６ｂ）を通過させて、過熱された蒸気を搬送するステップと、
・前記下流側過熱器段（４６ｂ）から前記蒸気タービンへ、過熱された蒸気を搬送するステップと、
・前記上流側過熱器段と前記下流側過熱器段（４６ａ，４６ｂ）との間で、前記上流側過熱器段（４６ａ）からの蒸気流を絞り、低減された圧力を生じさせて、前記下流側過熱器段（４６ｂ）に入る前に低減された圧力の蒸気流を発生させるステップと
を含む、運転方法において、
発電プラントは、基本負荷運転モードと低負荷運転モードとを有しており、
前記基本負荷運転モードでの前記発電プラントの運転は、前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記下流側過熱器段（４６ｂ）に向かって、絞られていない蒸気流を供給するステップを含み、
前記低負荷運転モードでの前記発電プラントの運転は、前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記下流側過熱器段（４６ｂ）へ向かう蒸気流を絞るステップを含み、
前記基本負荷運転モード中、前記蒸気タービンへ供給される蒸気の温度は、基本負荷運転温度にあり、
前記低負荷運転モード中、前記蒸気タービンへ供給される蒸気は、低減された圧力にあり、かつ前記基本負荷運転温度にあり、前記蒸気タービンを前記基本負荷運転温度に維持する、
コンバインドサイクル発電ユニットのための排熱回収ボイラの運転方法。
【請求項２】
コンバインドサイクル発電ユニットのための排熱回収ボイラの運転方法であって、
前記コンバインドサイクル発電ユニットは、ガスタービン（１６）と、該ガスタービン（１６）からの排気ガスの熱エネルギーを回収することにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）（３４）と、該排熱回収ボイラ（３４）から発生した蒸気により駆動される蒸気タービンとを含み、
当該方法は、
・前記排熱回収ボイラ（３４）内の蒸発器において飽和蒸気を発生させるステップと、
・前記蒸発器から前記排熱回収ボイラ（３４）内の上流側過熱器段（４６ａ）を通過させて、蒸気を搬送するステップと、
・前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記排熱回収ボイラ（３４）内の下流側過熱器段（４６ｂ）を通過させて、過熱された蒸気を搬送するステップと、
・前記下流側過熱器段（４６ｂ）から前記蒸気タービンへ、過熱された蒸気を搬送するステップと、
・前記上流側過熱器段と前記下流側過熱器段（４６ａ，４６ｂ）との間で、前記上流側過熱器段（４６ａ）からの蒸気流を絞り、低減された圧力を生じさせて、前記下流側過熱器段（４６ｂ）に入る前に低減された圧力の蒸気流を発生させるステップと
を含む、運転方法において、
発電プラントは、基本負荷運転モードと低負荷運転モードとを有しており、
前記基本負荷運転モードでの前記発電プラントの運転は、前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記下流側過熱器段（４６ｂ）に向かって、絞られていない蒸気流を供給するステップを含み、
前記低負荷運転モードでの前記発電プラントの運転は、前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記下流側過熱器段（４６ｂ）へ向かう蒸気流を絞るステップを含み、
前記低負荷運転モード中、前記蒸発器内において予め定められた圧力を維持すると共に、該蒸発器内の蒸気の関連づけられた飽和温度を、予め定められた最低温度にする、または該最低温度よりも高くするステップを含む、
コンバインドサイクル発電ユニットのための排熱回収ボイラの運転方法。
【請求項３】
前記排熱回収ボイラ（３４）内において前記蒸発器（５０）の隣りに、選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを配置し、
前記低負荷運転モードにおいて排気ガス温度の低減中、前記選択触媒還元システムを動作可能な状態に維持するために、前記予め定められた最低温度を、前記選択還元触媒システムの動作可能温度範囲内とする、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
絞られ低減された圧力で前記下流側過熱器段（４６ｂ）に入る蒸気流は、過熱された蒸気である、
請求項１から３までのいずれか1項記載の方法。
【請求項５】
前記蒸気タービンは、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションとを含み、
前記蒸発器は高圧蒸発器であり、該高圧蒸発器は、前記高圧タービンセクションへ蒸気を供給するために、前記上流側過熱器段（４６ａ）へ蒸気を供給し、
さらに中圧蒸発器と少なくとも１つの中圧過熱器段とを含み、該中圧過熱器段は、前記中圧蒸発器から蒸気を受け取り、過熱された蒸気を前記中圧タービンセクションへ供給する、
請求項１から４までのいずれか1項記載の方法。
【請求項６】
コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
発電のために運転可能であり排気出力を発生する、ガスタービン（１６）と、
該ガスタービン（１６）から排気出力を受け取って過熱された蒸気を発生させる、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）（３４）と、
該排熱回収ボイラ（３４）から過熱された蒸気を受け取って発電する、蒸気タービンと
が設けられており、
前記排熱回収ボイラ（３４）は、
飽和蒸気源を提供する蒸発器（５０，５２，５４）と、
該蒸発器（５０）から蒸気を受け取るために該蒸発器（５０）の出力に結合された、上流側過熱器段（４６ａ）と、
前記上流側過熱器段（４６ａ）から蒸気導管を介して蒸気を受け取る、下流側過熱器段と、
前記蒸気導管中に配置された絞り弁（９０）と
を含み、
前記絞り弁（９０）は、当該発電プラントの低負荷運転モード中、前記上流側過熱器段と前記下流側過熱器段との間で蒸気流を絞り、低減された圧力と温度を生じさせ、
前記下流側過熱器段は、前記蒸気流を再加熱してから、再加熱された蒸気を前記蒸気タービンへ供給する、コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービンは、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションとを含み、
前記蒸発器（５０）は高圧蒸発器（５０）であり、該高圧蒸発器は、前記高圧タービンセクションに蒸気を供給するために、前記上流側過熱器段（４６ａ）へ蒸気を供給し、
さらに中圧蒸発器（５２）と少なくとも１つの中圧過熱器段とを含み、該中圧過熱器段は、前記中圧蒸発器（５２）から蒸気を受け取り、前記中圧タービンセクションへ過熱された蒸気を供給し、
前記排熱回収ボイラ（３４）内において前記高圧蒸発器（５０）の隣りに、選択触媒還元（ＳＣＲ）システムが配置されており、
前記低負荷運転モードにおいて排気ガス温度の低減中、前記選択触媒還元システムを動作可能な状態に維持するために、前記高圧蒸発器（５０）は、前記選択触媒還元システムの動作可能温度範囲内にある温度に維持される、
コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項７】
コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
発電のために運転可能であり排気出力を発生する、ガスタービン（１６）と、
該ガスタービン（１６）から排気出力を受け取って過熱された蒸気を発生させる、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）（３４）と、
該排熱回収ボイラ（３４）から過熱された蒸気を受け取って発電する、蒸気タービンと
が設けられており、
前記排熱回収ボイラ（３４）は、
飽和蒸気源を提供する蒸発器（５０，５２，５４）と、
該蒸発器（５０）から蒸気を受け取るために該蒸発器（５０）の出力に結合された、上流側過熱器段（４６ａ）と、
前記上流側過熱器段（４６ａ）から蒸気導管を介して蒸気を受け取る、下流側過熱器段と、
前記蒸気導管中に配置された絞り弁（９０）と
を含み、
前記絞り弁（９０）は、当該発電プラントの低負荷運転モード中、前記上流側過熱器段と前記下流側過熱器段との間で蒸気流を絞り、低減された圧力と温度を生じさせ、
前記下流側過熱器段は、前記蒸気流を再加熱してから、再加熱された蒸気を前記蒸気タービンへ供給する、
ただし、前記絞り弁（９０）の下流側に減温器（９４）が設けられている、
コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項８】
前記上流側過熱器段（４６ａ）から前記絞り弁（９０）に入る蒸気流はすべて、前記絞り弁（９０）を通過して前記下流側過熱器段（４６ｂ）へ流れる、
請求項６または７記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項９】
プロセッサを備え前記絞り弁（９０）と接続された制御ユニットが設けられており、該制御ユニットは、前記基本負荷運転モードと前記低負荷運転モードとの間において、前記絞り弁（９０）を通過する蒸気流の変化を制御する、
請求項６から８までのいずれか1項記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントに関するものであり、さらに具体的には、低負荷（発電）運転モード中のコンバインドサイクル発電プラントの排熱回収ボイラの運転に関する。
【０００２】
発明の背景
コンバインドサイクル発電プラントの場合、ガスタービン機関は、燃料と空気の混合物の燃焼により発電する。さらにガスタービン機関の排気から熱エネルギーを受け取り、蒸気を発生させるために、ガスタービン機関の下流側に排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）を配置することができる。発生した蒸気流を利用して、付加的に発電するために蒸気タービンを駆動することができる。詳しくは排熱回収ボイラは、蒸気を発生させるためにガスタービン機関からの高温排気ガスを利用する熱交換装置であり、発生した蒸気は蒸気タービン内で膨張させられて、発電機を用いて発電する等のために、出力を生じさせる。排熱回収ボイラは、低圧（ＬＰ）セクション、中圧（ＩＰ）セクション、高圧（ＨＰ）セクションといったように複数のセクションを含むことができる。各セクションには蒸発器または熱交換器を設けることができ、そこにおいて水が蒸気に変換される。蒸発器から出た蒸気を、排熱回収ボイラ内の排気経路中の付加的な熱交換器を通過させて流すことができ、この熱交換器は過熱器と呼ばれ、そこにおいて過熱器内の蒸気の温度と品質が高められる。いくつかの排熱回収ボイラにおいて排気経路中に補助バーナを設けることができ、それによって付加的に熱を供給して、ピーク需要条件の期間中、蒸気タービンの出力を増大させる。
【０００３】
発明の概要
本発明の１つの態様によれば、以下のようなコンバインドサイクル発電ユニットのために、コンバインドサイクル発電ユニット用の排熱回収ボイラの運転方法が提供される。すなわちこのコンバインドサイクル発電ユニットには、ガスタービンと、ガスタービンからの排気ガスの熱エネルギーを回収することにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と、排熱回収ボイラによって発生させた蒸気によって駆動される蒸気タービンとが含まれている。
【０００４】
この方法は、排熱回収ボイラ内の蒸発器において飽和蒸気を発生させるステップと、蒸発器から排熱回収ボイラ内の上流側過熱器段を通過させて、蒸気を搬送するステップと、上流側過熱器段から排熱回収ボイラ内の下流側過熱器段を通過させて、過熱された蒸気を搬送するステップと、下流側過熱器段から蒸気タービンへ、過熱された蒸気を搬送するステップと、上流側過熱器段と下流側過熱器段との間で、上流側過熱器段からの蒸気流を絞って、低減された圧力を生じさせ、下流側過熱器段に入る前に、低減された圧力の蒸気流を発生させるステップとを含む。
【０００５】
絞られ低減された圧力で下流側過熱器段に入る蒸気流を、過熱された蒸気流とすることができる。
【０００６】
発電プラントは、基本負荷運転モードと低負荷運転モードとを有しており、基本負荷運転モードでの発電プラントの運転は、上流側過熱器段から下流側過熱器段に向かって、絞られていない蒸気流を供給するステップを含むことができ、低負荷運転モードでの発電プラントの運転は、上流側過熱器段から下流側過熱器段へ向かう蒸気流を絞るステップを含むことができる。
【０００７】
基本負荷運転モード中、蒸気タービンへ供給される蒸気の温度を、基本負荷運転温度とすることができ、低負荷運転モード中、蒸気タービンへ供給される蒸気を、低減された圧力とすることができ、かつ蒸気タービンへ供給されるこの蒸気は、基本負荷運転温度にあって、蒸気タービンを基本負荷運転温度に維持する。
【０００８】
低負荷運転モード中、蒸発器内において予め定められた圧力を維持することができると共に、この蒸発器内の蒸気の関連づけられた飽和温度を、予め定められた最低温度にすることができ、またはこの最低温度よりも高くすることができる。
【０００９】
排熱回収ボイラ内において蒸発器の隣りに、選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを配置することができ、低負荷運転モードにおいて排気ガス温度の低減中、ＳＣＲを動作可能な状態に維持するために、予め定められた最低温度は、ＳＣＲの動作可能温度範囲内にある。
【００１０】
蒸気タービンは、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションとを含むことができ、蒸発器を高圧蒸発器とすることができ、この高圧蒸発器は、高圧タービンセクションに蒸気を供給するために、上流側過熱器段へ蒸気を供給し、さらに中圧蒸発器と少なくとも１つの中圧過熱器段とが含まれており、この中圧過熱器段は、中圧蒸発器から蒸気を受け取り、中圧タービンセクションへ過熱された蒸気を供給する。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、以下のようなコンバインドサイクル発電ユニットのために、コンバインドサイクル発電ユニット用の排熱回収ボイラの運転方法が提供される。すなわちこのコンバインドサイクル発電ユニットには、ガスタービンと、ガスタービンからの排気ガスの熱エネルギーを回収することにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラから発生した蒸気によって駆動される蒸気タービンとが含まれている。この方法は、発電プラントを基本負荷運転モードで運転するステップを含み、このステップにおいて、過熱された蒸気を排熱回収ボイラから蒸気タービンへ、基本負荷運転温度で、かつ基本負荷運転圧力で供給し、ついで発電プラントを低負荷運転モードで運転するステップを含み、このステップにおいて、過熱された蒸気を排熱回収ボイラから蒸気タービンへ、基本負荷運転温度で、かつ基本負荷運転圧力よりも低い低減された運転圧力で供給する。
【００１２】
低負荷運転モード中、排熱回収ボイラは、基本負荷運転モード中にこの排熱回収ボイラへ供給される排気流の温度よりも低減された温度で、ガスタービンから排気流を受け取ることができる。
【００１３】
排熱回収ボイラは、過熱された蒸気を蒸気タービンへ供給する、少なくとも１つの上流側過熱器段と下流側過熱器段とを含むことができ、基本負荷運転モード中、上流側過熱器段から下流側過熱器段へ向かう蒸気流を絞るステップを含む。
【００１４】
下流側過熱器段は、過熱された蒸気を高圧タービンへ供給することができ、下流側過熱器および上流側過熱器は、排熱回収ボイラにおいてそれぞれ一次過熱器および二次過熱器を成している。
【００１５】
低負荷運転モードでの運転に続いて、蒸気タービンを基本負荷運転モードに戻すことができ、低負荷運転モード全体を通じて、蒸気タービンへ供給される過熱された蒸気を、基本負荷運転温度に維持することができる。
【００１６】
蒸気タービンの出力を、低負荷運転モードから基本負荷運転モードへ向かって、蒸気タービンの温度を参照することなく、排熱回収ボイラから得られる蒸気圧に基づくレートでランプアップすることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様によれば、以下のようなコンバインドサイクル発電プラントが提供される。すなわちこのコンバインドサイクル発電プラントは、発電のために運転可能であり排気出力を発生するガスタービンと、このガスタービンから排気出力を受け取って過熱された蒸気を発生させる排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と、この排熱回収ボイラから過熱された蒸気を受け取って発電する蒸気タービンとを備えている。この排熱回収ボイラは、飽和蒸気源を提供する蒸発器と、この蒸発器から蒸気を受け取るために、この蒸発器の出力に結合された上流側過熱器段と、上流側過熱器段から蒸気導管を介して蒸気を受け取る下流側過熱器段と、蒸気導管中に配置された絞り弁とを含んでいる。この場合、絞り弁は、発電プラントの低負荷運転モード中、上流側過熱器段と下流側過熱器段との間で蒸気流を絞って、低減された圧力と温度とを生じさせ、下流側過熱器段は、蒸気流を再加熱してから、再加熱された蒸気を蒸気タービンへ供給する。
【００１８】
上流側過熱器段から絞り弁に入る蒸気流をすべて、絞り弁を通過させて下流側過熱器段へ流すことができる。
【００１９】
蒸気タービンは、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションとを含むことができ、蒸発器は高圧蒸発器であり、この高圧蒸発器は、高圧タービンセクションに蒸気を供給するために、上流側過熱器段へ蒸気を供給し、さらに中圧蒸発器と少なくとも１つの中圧過熱器段とが含まれており、この中圧過熱器段は、中圧蒸発器から蒸気を受け取り、過熱された蒸気を中圧タービンセクションへ供給する。
【００２０】
排熱回収ボイラ内において高圧蒸発器の隣りに、選択触媒還元（ＳＣＲ）システムを配置することができ、低負荷運転モードにおいて排気ガス温度の低減中、ＳＣＲを動作可能な状態に維持するために、高圧蒸発器は、ＳＣＲの動作可能温度範囲内にある温度に維持される。
【００２１】
絞り弁の下流側に、減温器を配置することができる。
【００２２】
基本負荷運転モードと低負荷運転モードとの間において、絞り弁を通過する蒸気流の変化を制御するために、プロセッサを備え絞り弁と接続された制御ユニットを設けることができる。
【００２３】
本明細書に続いて最後に特許請求の範囲が記載されており、これは本発明を明確に表すものであり、その権利範囲をはっきりと主張しているが、添付の図面を参照した以下の説明からも、本発明の理解が深まるはずである。なお、図中、同様の部材には同じ参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の態様が組み込まれたコンバインドサイクル発電プラントを示す概略図
【００２５】
発明の詳細な説明
有利な実施形態に関する以下の詳細な説明では、それらの実施形態の一部を成す添付の図面を参照するが、図面には、限定のためではなく例示のために、本発明を実施可能な特別な有利な実施形態が示されている。なお、自明の通り、他の実施形態を採用してもよく、本発明の着想および範囲を逸脱することなく、変更を行うことができる。
【００２６】
発電プラントは、電力網からの需要負荷の大きな変動を受ける。発電プラントは、効率を維持し、かつ発電プラントを形成する構成部品の耐用年数に対する熱の作用を考慮しながら、それらの負荷に応動しなければならない。たとえば、需要負荷が変動し、その結果、ガスタービン機関と蒸気タービン機関の温度が変化すると、低負荷または部分負荷から全負荷または基本負荷までの遷移中に要求される可能性があるような負荷の遷移中に、構成部品の温度および付随するクリアランスを制御する措置を講じないかぎり、機関内部の静止している構成部品と回転している構成部品との間で干渉が発生する可能性がある。ここでは本発明の１つの態様に従い、最低出力レベルで、すなわち低負荷ターンダウン運転中に、コンバインドサイクル発電プラントを運転するための方法および対応する装置について説明する。低負荷ターンダウン運転によって、需要条件が低い期間中、発電プラントのユニット発電機を電力網と接続された状態に維持するのが、経済的に魅力的なものとなる。本発明の特別な態様によれば、低負荷ターンダウン方法によって、最短時間または低減された時間で基本負荷出力に至るまで出力を高めるために、ユニットの可用性を維持できる一方、熱サイクル応力により引き起こされる疲労を受けやすいタービン構成部品の耐用年数が延ばされる。以下で詳しく説明するように、蒸気タービンを含むボトミングサイクルを、発電プラントの低負荷運転中、低減された蒸気圧でオンラインのままにしておくことができるが、この場合、基本負荷出力での運転中に蒸気タービンへ供給される蒸気の運転温度と実質的に等しいレベルに高められた蒸気温度で維持される。ここで述べる運転が取り組むのは、排気ガス排出規制と構成部品の熱サイクル疲労の両方に付随して生じるコンバインドサイクルプラントにおいて生じる問題である。
【００２７】
図１は、トッピングサイクル１２とボトミングサイクル１４とを含む、コンバインドサイクル発電プラント１０の概略図である。トッピングサイクル１２はガスタービン機関１６を含み、これには圧縮器セクション１８、燃焼器セクション２０、タービンセクション２２、タービンセクション２２からの排気流２４、および第１の発電機２８を駆動する出力軸２６が含まれている。空気３０が供給されて圧縮器セクション１８に入り、そこで圧縮されて燃焼器セクション２０へ供給され、さらに燃焼器セクション２０へは燃料流３２が供給され、そこにおいて圧縮空気と混合されて、高温動作ガスが生成される。高温動作ガスはタービンセクション２２において膨張させられ、出力軸２６を介して出力が供給され、さらに排気流２４が生成される。
【００２８】
ボトミングサイクル１４は、蒸気を発生させるための排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と、排熱回収ボイラ３４において発生させた蒸気により駆動される蒸気タービン６４とを含む。排熱回収ボイラ３４はガスダクト３６を有しており、これにより排熱回収ボイラ３４内で熱交換器（たとえば過熱器、蒸発器、節炭器など）の表面全体にわたって排気流２４が案内され、さらにこの排気流を、排気筒３８を介して最終的にプラント１０から排出させることができる。排熱回収ボイラ３４はたとえば、高圧、中圧および低圧の伝熱セクションから成る三圧式システムを有することができ、種々の圧力セクションのためにそれぞれ、高圧ドラム４０と中圧ドラム４２と低圧ドラム４４とを含むことができる。
【００２９】
高圧伝熱セクションは高圧過熱器を有することができ、この過熱器には、上流側高圧過熱器４６ａすなわち上流側過熱器段と、下流側高圧過熱器４６ｂすなわち下流側過熱器段とが含まれている。上流側過熱器４６ａを一次過熱器とすることができ、下流側過熱器４６ｂを二次過熱器とすることができる。中圧伝熱セクションは、少なくとも１つの中圧過熱器すなわち中圧過熱器段を有することができ、この図では第１、第２、第３および第４の中圧過熱器４７ａ，４７ｂ，４７ｃおよび４７ｄが含まれているように描かれている。さらに低圧伝熱セクションは、第１および第２の低圧過熱器４８ａ，４８ｂを有することができる。
【００３０】
高圧、中圧および低圧の伝熱セクション各々には、蒸発器と節炭器も含まれている。詳しくは、高圧セクション、中圧セクションおよび低圧セクションには、個々の圧力ドラム４０，４２，４４と接続された蒸発器５０，５２，５４が含まれている。高圧セクションには、第１および第２の節炭器セクション５６ａ，５６ｂを有する節炭器が含まれており、中圧セクションには節炭器５８が、低圧セクションには節炭器６０が含まれている。
【００３１】
自明のとおり、節炭器５６ａ，５６ｂ，５８および６０は一般に、排気流２４の下流方向に配置されており、個々の圧力ドラム４０，４２，４４各々に関連づけられた飽和温度よりも低い温度で、個々のドラム４０，４２，４４へ加熱された水の供給が行われる。高圧、中圧および低圧の圧力ドラム４０，４２，４４は、それぞれ異なる個々の圧力で稼動され、蒸発器５０，５２，５４は、ドラム４０，４２，４４各々における圧力に対応する飽和蒸気温度を維持する。これらに加え、排熱回収ボイラ３４は、上流側高圧過熱器４４ａと下流側高圧過熱器４４ｂとの間に配置されたダクトバーナ６２を含むことができ、排熱回収ボイラ３４内の補助熱源として稼動させることができる。さらに、ここでは排熱回収ボイラ３４に関して特定の構成部品について説明してきたが、自明のとおり、排熱回収ボイラ３４を、二圧式システムまたはさらに別のコンフィギュレーションなど、様々なコンフィギュレーションで提供することができ、さらに、少なくとも１つの上流側（一次）高圧過熱器段と下流側（二次）高圧過熱器段とを含むどのような排熱回収ボイラ３４であっても、本発明を動作させることができる。
【００３２】
ボトミングサイクル１４の蒸気タービン６４は、高圧タービンセクション６６と中圧タービンセクション６８と低圧タービンセクション７０とから成るように描かれている。蒸気タービン６４には出力軸７２が含まれており、これによって第２の発電機７４を駆動して、発電プラント１０のために付加的な電力出力を供給することができる。
【００３３】
従来技術において知られているように、排熱回収ボイラ３４から蒸気タービン６４へ向かう蒸気の流れを制御するために、様々な弁を設けることができる。たとえば高圧セクションは、下流側高圧過熱器４６ｂから高圧タービンセクション６６へ向かう蒸気流を制御する弁７６を含むことができる。中圧セクションは、第４の中圧過熱器４７ｄから中圧タービンセクション６８へ向かう蒸気流を制御する弁７８を含むことができる。さらに低圧セクションは、第２の低圧過熱器４８ｂから低圧タービンセクション７０に入る蒸気流を制御する弁８０を含むことができる。中圧セクションは付加的な弁８２も含むことができ、これによって中圧ドラム４２内を最低圧力に維持するのが容易になり、中圧ドラム４２から出る蒸気が許容可能な動作速度限界内に確実に維持されるようになる。
【００３４】
蒸気タービン６４からの膨張させられた蒸気を、復水器８４において凝縮し、排熱回収ボイラ３４に戻すことができる。復水器８４から排熱回収ボイラ３４への水の帰還を慣用の手法で実施することができ、この場合にはポンプ８６，８８が設けられており、これらのポンプによって復水器８４から節炭器５６ａ，５６ｂ，５８，６０を通って個々の圧力ドラム４０，４２，４４へ、水が押し流される。
【００３５】
電力網からの高い需要によって要求される可能性のある基本負荷運転中、排気流２４は最大温度であり、これによってボトミングサイクル１４から高い出力が供給され、この場合、蒸気タービンセクション６６，６８，７０へ最大蒸気流を供給するために、弁７６，７８，８０を完全に開放されたポジションにすることができ、または蒸気タービン６４の出力を制御するのに必要であるように調節することができる。さらにボトミングサイクルの慣用のまたは公知の運転の場合、弁７６，７８，８０を部分的に閉鎖ポジションに動かすことができ、それによって第２の発電機７４からの出力が低減されるように、低減されたまたは絞られた蒸気流が供給される。低負荷ターンダウン（ＬＬＴＤ）運転モードで稼動する最小出力要求中、慣用の運転の場合には、絞られた蒸気流によって、ボトミングサイクル１４をオンラインにしたままにすることができたが、絞られた蒸気は、基本負荷運転中に供給されるよりも低い温度で、蒸気タービンセクション６６，６８，７０に入っていた。詳しくは、慣用の低負荷ターンダウン運転の結果、高圧タービンセクション６６へ供給される高圧蒸気の温度が著しく低下することになる。高圧蒸気温度の変化に付随して生じる問題として挙げられるのは、タービンセクション６６の熱サイクル応力と、以下のような要求である。すなわち、低負荷運転から基本負荷運転への変化を比較的緩慢なレートでランプアップさせ、それによってタービンセクション６６内の静止している構成部品と回転している構成部品の熱膨張を確実に整合させて、それらの構成部品の干渉接触を回避する、という要求である。
【００３６】
本発明の１つの態様によれば、排熱回収ボイラ３４の高圧セクションに高圧絞り弁９０が設けられており、この弁は、上流側高圧過熱器４６ａと下流側高圧過熱器４６ｂとの間に配置されている。高圧絞り弁９０を、絞りなし（完全開放）ポジションと絞られた（部分的に閉鎖された）ポジションとの間で操作することができ、この場合、絞られたポジションは、連続的に可変の複数のポジションのうちのいずれかを有することができ、そのポジションによって上流側高圧過熱器４６ａの下流に、制限された蒸気流が供給される。たとえば処理ユニットと記憶装置とを含むことのできるコントローラまたは制御ユニット９２による制御のもとで、絞り弁９０の開閉操作を実施することができる。この記憶装置を、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体または機械読み取り可能媒体として実現することができ、実行可能な命令がその媒体に記憶されている。実行可能な命令は、それらが実行されると、予め定められたアルゴリズムに従い絞り弁９０を開閉するよう、処理ユニットに命令することができる。制御ユニット９２には、他の運転のためのコントローラが含まれていてもよく、そのようなコントローラとして、他の弁を制御するための、およびプラント１０の運転を制御するためのものが挙げられる。
【００３７】
これらに加え、排熱回収ボイラ３４の高圧セクションには、減温器９４を設けることができる。減温器９４は、絞り弁９０と下流側高圧過熱器４６ｂとの間に示されており、高圧タービンセクション６６へ供給される最終的な蒸気温度を制御するために、蒸気の温度を必要に応じて低減するよう動作させることができる。
【００３８】
本発明の１つの特別な態様によれば、絞り弁９０を通過して流れる高圧蒸気は、その後、高圧タービンセクション６６へ搬送される前に、少なくとも１つの高圧過熱器を通り、このことは下流側高圧過熱器４６ｂを通過する流れによって表されている。つまり、上流側高圧過熱器４６ａからの蒸気流は、好ましくは絞り弁９０を通過し、下流側過熱器４６ｂへと流れる。絞り弁９０の下流側の高圧過熱器４６ｂは、絞られた蒸気の温度を上昇させるように動作し、高圧蒸気温度を少なくとも、基本負荷運転中に高圧蒸気タービンセクション６６へ供給される高圧蒸気の温度まで、上昇させることができ、好ましくはこのようにすることで、運転負荷および排気流温度の変化にかかわらず、高圧セクションを一定の温度で運転することができる。ＬＬＴＤ運転中は、絞り弁９０において低減された温度で低減された圧力が生じるように、高圧蒸気を絞ることができる。ただし、蒸気は下流側過熱器４６ｂを通ることから、低減された圧力の蒸気を、基本負荷運転中に高圧タービンセクション６６へ供給される高圧蒸気の温度と等しい温度まで上昇させて、高圧タービンセクション６６へ供給することができる。これらに加えて理解すべき点は、ＬＬＴＤ運転中、排熱回収ボイラ３４の高圧セクションからの蒸気の絞りをすべて、絞り弁９０において行うことができるように、高圧タービンセクション６６のための弁７６は、ＬＬＴＤ運転中、好ましくは完全に開放されたポジションにある、ということである。このようにして、ターンダウン中は低出力で運転するために、高圧蒸気タービンセクション６６に低圧蒸気流を供給しながらも、タービン構成部品を基本負荷運転温度と等しい温度に維持することができ、つまりそれらの構成部品は一定の温度に維持される。
【００３９】
絞り弁９０を上流側過熱器４６ａの下流に配置したことによって、弁９０において絞られる前に過熱蒸気流の温度が高められ、それによって絞られた蒸気流の温度が飽和温度よりも下がって、下流側過熱器４６ｂにおいて場合によっては水滴が形成されてしまうことが回避される。
【００４０】
さらに、ターンダウン中、蒸気流が減少したときに、高圧過熱器における絞り弁９０の操作を実施することで、高圧ドラム４０内の圧力を一定の圧力に維持することができ、この場合、ＬＬＴＤ運転中に排気流２４の温度が低減することがあれば、高圧蒸気を絞ることによって、高圧ドラム４０内の飽和温度の低下が阻止され、高圧セクションの蒸発器５０の温度を上昇させたまま維持することができる。高圧蒸発器５０の隣りに選択触媒還元（ＳＣＲ）システム９６が配置されている場合があり、たとえば蒸発器５０の管内にポジショニングされている場合があり、ＬＬＴＤ運転中、蒸発器５０の温度を上昇させたまま維持することによって、ＳＣＲを有効な動作温度範囲内に維持することができる。たとえば、典型的なＳＣＲは、約５００°Ｆ〜８５０°Ｆの動作温度範囲を有する可能性があり、この温度範囲内でＣＯなどの排出物を還元するために最適な効率で動作させることができる。したがってＬＬＴＤ中、高圧ドラム４０において上昇させた一定の飽和温度が維持されるように絞り弁９０を操作することで、蒸発器５０および隣り合うＳＣＲを、ＳＣＲにとって最適な有効温度範囲内に維持することができる。
【００４１】
ここで述べておきたいのは、発電プラント１０をＬＬＴＤ運転から基本負荷運転へとランプアップするときに本発明によって利点が得られる、ということである。絞り弁９０によって得られる絞り操作を、少なくとも１つの下流側過熱器４６ｂと組み合わせて動作させるようにした結果、高圧蒸気温度つまりは高圧タービンセクション６６が、基本負荷運転温度に高められたまま維持され、このようにすることによって、基本負荷でタービン６４を駆動するために蒸気圧が利用できるようになるとただちに、高圧タービンセクション６６を全負荷運転または基本負荷運転までランプアップできるようになる。つまり、構成部品の温度が基本負荷レベルに維持されていることから、ＬＬＴＤから基本負荷への遷移中、構成部品のクリアランスの問題に適応させるために、蒸気タービン６４のランプアップを遅らせる必要がない。しかもＬＬＴＤ運転中、およびＬＬＴＤ運転から基本負荷運転へ向かうガスタービン１６のランプアップ中、排気流２４中のＣＯ排出は、一般には著しく高まり、このことから排出要求に適合させるためにＳＣＲを効率的に動作させる必要がある。ランプアップ運転中、ＣＯ排出物を還元するためにＳＣＲを最大限に動作させるには、排気流温度が最初は不十分であるかもしれない場合、ＳＣＲの温度をその効率的な動作範囲内に維持するように絞り弁９０を操作することによって、ＣＯの排出規制に適合させやすくなる。
【００４２】
これまで本発明の特定の実施形態について例示して説明してきたけれども、当業者に自明のとおり、本発明の着想および範囲を逸脱することなく、それらとは別の様々な変更や変形を行うことができる。よって、添付の特許請求の範囲においては、本発明の範囲内にあるこの種の変更や変形すべてをカバーすることを意図している。
【図１】
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