(57)【要約】【課題】敷地面積を低減して設備費を抑制し、さらに排熱回収ボイラの熱交換部を水洗し易い構成を備えたガスタービンと排熱回収ボイラによる発電プラントを提供すること。【解決手段】一以上のガスタービン（ＧＴ）１と、該ガスタービンの排ガスを導入して蒸気を発生させる熱交換部６〜８と該熱交換部６〜８で発生した汽水混合流体を貯留する汽水分離ドラム４を有する一以上の排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２からなり、各ガスタービン１毎に排熱回収ボイラ２をそれぞれ対応させて配置し、一つの汽水分離ドラム４を二以上の排熱回収ボイラ２で共有させ、かつ汽水分離ドラム４を排熱回収ボイラ２の天井部の外側で支え、熱交換器部６〜８からは排熱回収ボイラ２の天井部の内側に吊る構造とした複合発電設備である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上のガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを導入して蒸気を発生させる熱交換部と該熱交換部で発生した汽水混合流体を貯留する汽水分離ドラムを有する一以上の排熱回収ボイラとを備えたガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備であって、
各ガスタービン毎に排熱回収ボイラをそれぞれ対応させて配置し、一つの汽水分離ドラムを二以上の排熱回収ボイラで共有させ、かつ、前記汽水分離ドラムを排熱回収ボイラの天井部の外側で支え、熱交換器部は排熱回収ボイラの天井部の内側に吊る構造としたことを特徴とするガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備。
【請求項２】
複数の排熱回収ボイラから排出されるガスを導入する共通する一つの煙突を備え、該煙突の内部を各排熱回収ボイラに対応させて仕切る仕切板を設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備。
【請求項３】
排熱回収ボイラの熱交換部から２以上の連絡配管で汽水分離ドラムを接続し、前記２以上の連絡配管の内の一つの連絡配管をガス流れに直交する方向である汽水分離ドラムの長手方向中央を基準にして左側に接続し、他方の連絡配管は汽水分離ドラムの長手方向中央を基準にして右側に接続したことを特徴とする請求項１または２記載のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備。
【請求項４】
排熱回収ボイラの熱交換部の水洗作業のための足場を、排熱回収ボイラの内部に常設にしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンと排熱回収ボイラを使った複合発電プラントに関し、特に前記発電プラントの設備費低減の合理化に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備の機器構成図を図６に示す。図６は２台の発電設備を設置した例で示す。また図７には排熱回収ボイラの簡略化した構成を示す。  
ガスタービン１からの排気ガスは排熱回収ボイラの入口ダクト３から排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２に導かれる。排熱回収ボイラ２では、節炭器６、蒸発器７及び過熱器８などからなる熱交換部により排ガスから熱回収し、蒸気を発生させる。その蒸気は汽水分離ドラム４で蒸気が水と分離された後、過熱器８で過熱され、主蒸気管（図示せず）を通って供給される蒸気が工場等で利用されたり、蒸気タービンで発電に利用されたりする。なお、排熱回収ボイラ２からの排ガスは煙突５から大気中に排出される。
【０００３】
図６に示す通り、２台のガスタービン１と排熱回収ボイラ２からなる発電設備の互いの設置間隔は、ガスタービン１のメンテナンス時の分解スペースを考えて大きくする必要がある。通常、発電能力２５ＭＷクラスの発電設備では、前記間隔は３０〜４０ｍである。この場合、図８（ｂ）に示すようにガスタービン１と排熱回収ボイラ２の発電設備の全長は約５０ｍになるので、前記発電設備を２台設置する場合の敷地面積は約２０００ｍ2になり、基礎工事など考えると、かなりの設備費が必要となる。
【０００４】
また、図９と図１０には排熱回収ボイラ２の汽水分離ドラム４及び節炭器６などの熱交換部のサポート構造の側面図と正面図をそれぞれ示す。従来、２５ＭＷクラスの発電設備で用いられる排熱回収ボイラ２は、高さが約１０ｍ以下となるので、サポート構造の簡素化や、周囲ケーシング構造の簡素化のために、節炭器６を下から支えるボトムサポート方式を採用していた。
【０００５】
通常、節炭器６等の熱交換部をボトムサポート方式で支持する場合には、汽水分離ドラム４も降水管１１の下部を汽水分離ドラム支持部材１４で支えるボトムサポート方式を採用して、熱交換部と汽水分離ドラム４を接続する配管の熱延びの相対変位が小さくなるように配慮がなされている。
【０００６】
ガスタービン１に油系の燃料を使用する場合、排熱回収ボイラ２の節炭器６に煤塵や硫安系の不純物が付着するため、節炭器６を定期的に水洗する必要がある。ボトムサポート方式の節炭器６の場合に、節炭器６を水洗する際には廃液を集めるためのシートを節炭器６の下部に設置する必要があるが、節炭器６の下部には支持部材１３が設置されているため、シートの養生に非常に手間がかかり、この作業に時間を要す問題点があった。なお、排熱回収ボイラ２のケーシング１５の内側には保温材１７が張り付けられている。
【０００７】
ところで、特開平５−２０９５０３号公報には、複数台のガスタービンと排熱回収ボイラからなる発電設備を設置する場合にガスタービンの起動・停止時の初圧切替操作を簡単化し、負荷変化要求への応答性を高めるために、それぞれの排熱回収ボイラ毎に設置された汽水分離ドラムを互いに共有させた発明が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２０９５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように複数台のガスタービンと排熱回収ボイラからなる発電設備を設置する場合、敷地面積を低減して設備費を抑制する必要があり、またガスタービンの燃料として油を焚く場合、定期的に排熱回収ボイラの熱交換部の水洗が必要となるが、水洗しやすい排熱回収ボイラの構造を採用する必要がある。
【０００９】
そのため、排熱回収ボイラ毎に設置された汽水分離ドラムを互いに共有させることで無駄を省くことが考えられるが、特開平５−２０９５０３号公報記載の発明では、複数の排熱回収ボイラ毎にそれぞれ設置された汽水分離ドラムをいずれの排熱回収ボイラが起動されている場合でも使用できるように全ての排熱回収ボイラの熱交換部と全ての汽水分離ドラムを配管で接続した構成であり、敷地面積を低減して設備費を抑制すること及び排熱回収ボイラの熱交換部を水洗する場合の作業性を良くすることに対する配慮がなされていない。
【００１０】
本発明の課題は、敷地面積を低減して設備費を抑制し、さらに排熱回収ボイラの熱交換部を水洗し易い構成を備えたガスタービンと排熱回収ボイラによる複合発電設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、複数台の排熱回収ボイラを近接して設置し、汽水分離ドラム、煙突を共有するようにしたものである。また、熱交換部をトップサポート構造として、下部にシートを設置しやすい配慮をしたものである。
【００１２】
請求項１記載の発明は、一以上のガスタービンと、該ガスタービン排ガスを導入して蒸気を発生させる熱交換部と該熱交換部で発生した汽水混合流体を貯留する汽水分離ドラムを有する一以上の排熱回収ボイラとを備えたガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備であって、各ガスタービン毎に排熱回収ボイラをそれぞれ対応させて配置し、一つの汽水分離ドラムを二以上の排熱回収ボイラで共有させ、かつ、前記汽水分離ドラムを排熱回収ボイラの天井部の外側で支え、熱交換器部は排熱回収ボイラの天井部の内側に吊る構造としたガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、複数の排熱回収ボイラから排出されるガスを導入する共通する一つの煙突を備え、該煙突の内部を各排熱回収ボイラに対応させて仕切る仕切板を設けた請求項１記載のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、排熱回収ボイラの熱交換部から２以上の連絡配管で汽水分離ドラムを接続し、前記２以上の連絡配管の内の一つの連絡配管をガス流れに直交する方向である汽水分離ドラムの長手方向中央を基準にして左側に接続し、他方の連絡配管は汽水分離ドラムの長手方向中央を基準にして右側に接続した請求項１または２記載のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備である。
【００１５】
請求項４記載の発明は、排熱回収ボイラの熱交換部の水洗作業のための足場を、排熱回収ボイラの内部に常設にした請求項１ない３のいずれかに記載のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、従来の複数台のガスタービン−排熱回収ボイラの設置方法に比べ、敷地面積は大幅に低減が可能となり、設備費の低減、発電単価の減少が可能となる。また、熱交換部の水洗時の養生作業が大幅に簡素化される。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、煙突の内部を仕切板で区分することで、複数台のガスタービンを同時に起動しない場合にも煙突のドラフト損失や気温等によっては、煙突の内部で排ガスの逆流が生じない。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、排熱回収ボイラからの熱交換部から流入する汽水分離ドラム内の気液混合流体の流動が安定化し、温度差もなくなり、複合発電設備の安定運転と汽水分離ドラムの損傷防止が図れる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、排熱ボイラの熱交換部の水洗作業が従来に比して著しく容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例について図面と共に説明する。  
図１には２台の排熱回収ボイラを設置する場合の実施例について説明する。なお図７の排熱回収ボイラの側面図は本実施例にも適用できる構成である。
【００２１】
図１に示すように本実施例のガスタービン１Ａとガスタービン１Ｂからの排ガスは、それぞれ排熱回収ボイラ入口ダクト３Ａ、３Ｂを通って、排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂにそれぞれ導かれるが、当該入口ダクト３Ａ、３Ｂを屈折させて配置し、２台の排熱回収ボイラを近接させて設置するものである。この場合、排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの各熱交換部（節炭器６、蒸発器７、過熱器８など）は、それぞれの排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂ内に設置し、汽水分離ドラム４を２台の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂで共有するものである。
【００２２】
２つの節炭器６にそれぞれ導入される給水は各節炭器６に対して並列に流れ、各節炭器６を出た給水は合流し、１台の汽水分離ドラム４に供給される。汽水分離ドラム４に入った給水は、降水管１１を通って供給管１２を経由して、それぞれの排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの蒸発器７に並列に給水されるように流れ、蒸発器７で加熱されて汽水混合物となった流体は、上昇管９を通って１台の汽水分離ドラム４に戻り、該汽水分離ドラム４内で汽水分離され、蒸気は汽水分離ドラム４から、それぞれの排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの各過熱器８に並列に送られるものである。さらに、過熱器８から出た過熱蒸気は合流されて、工場用の蒸気として利用されたり、図示しない蒸気タービンに送気されて発電に利用される。
【００２３】
このように、熱交換部を２台の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの炉内にそれぞれ設置する場合、ガスタービン１Ａ、１Ｂの内の一台だけを運転することもあり得るが、従来のように汽水分離ドラム４を降水管１１で支持する、いわゆるボトムサポート方式を採用すると、ガスタービン１Ａ、１Ｂの内の停止した側の一台の排熱回収ボイラの降水管１１や蒸発器７の温度が低くなるので、汽水分離ドラム４が上方に伸びる高さが排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの間で異なり、汽水分離ドラム４に無理な力が作用し、場合によっては汽水分離ドラム４が破損するといった問題がおきる。これを解決する方法を以下に示す。
【００２４】
図２には排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの横断面方向を見た図を示すが排熱回収ボイラケーシング１５の外側に配置した汽水分離ドラム４を２台の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂで共用し、かつケーシング１５内で熱交換部（節炭器６を示す）をケーシング１５の天井部から支持部材１３で吊ったトップサポート構造を示す。この場合、熱交換部と汽水分離ドラム４の熱伸び差を最小限にするために、汽水分離ドラム４も排熱回収ボイラケーシング１５の天井部で支持部材１４でサポートするものである。これによって、ガスタービンを１台のみ運転している時においても汽水分離ドラム４に無理な延び差が発生しなくなるので支持部材１４の強度上の問題がなくなる。さらに、熱交換部の下部にスペースができるので、水洗時の廃液をためるシート１９が設置しやすくなるものである。なお、汽水分離ドラム４で蒸気から分離された水が降水管１１を通り、熱交換部（代表して節炭器６を示した）に供給される。
【００２５】
また、図２に示す実施例は排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂを３、４台などの複数台設置した発電設備の場合にも適用可能であり、さらに蒸気圧力に応じて排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの設置台数によっては汽水分離ドラム４は１個でなく、２、３個共用する場合にも適用可能である。
【００２６】
図３は、汽水分離ドラム４と蒸発器を接続する連絡管の配置例を示すものである。図１に示した汽水分離ドラム４を共有した２台の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂを備えたプラントにおいて１台のガスタービン１Ａのみ運転する場合には、排熱回収ボイラ２Ａの蒸発器７からのみ汽水混合水が汽水分離ドラム４に入ることになるが、その汽水混合流体を汽水分離ドラム４の片側半分のみに戻していたのでは、汽水分離ドラム４内部の流動が不安定になったり、汽水分離ドラム４内の水位が左右で大きく差が発生したり、温度差が生じる。その結果、安定運転ができなかったり汽水分離ドラム４が損傷するといった問題が発生する。従って、それを防止するために、図３に示すように蒸発器７から汽水分離ドラム４に接続される上昇管９（汽水混合流体が流れる連絡管）を、汽水分離ドラム４の左右に割り振って配置するようにしたものである。
【００２７】
これによって、ガスタービン１を１台だけ運転している時においても汽水分離ドラム４内での汽水混合流体は、場所によって温度差が生じない均一温度となり、ガスタービンを１台だけ運転することが可能となる。
【００２８】
図４は、排熱回収ボイラ２の炉内に熱交換部を水洗する場合の足場１６を設けた例を示すものである。図９、図１０に示す従来のボトムサポート方式の熱交換部を水洗する場合、通常排熱回収ボイラ２の炉内に熱交換部の水洗作業用の足場を仮設で設置していたが、その設置、撤去に時間を要していた。しかし図４に示す本実施例の構成では、炉内足場１６を熱交換部間の空間に常設することができるため、熱交換部の水洗作業が従来に比して著しく容易に行える。
【００２９】
図５は、２台の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂで汽水分離ドラム４を共用するだけではなく、排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの出口に配置する煙突５も共有した例を示す。これによって、図１に示す構成に比べて、更に設置面積を低減することが可能となる。図８（ａ）にこの場合の設置面積（１３５０ｍ2）を例示するが、図８（ｂ）の従来方式の設置面積（２０００ｍ2）に比べて小さくなっている。
【００３０】
また、煙突５の内部を仕切り板１０で、ガスタービン１の台数に応じて分割している。複数台のガスタービン１Ａ、１Ｂを設置し、同時に起動する場合には、起動電動機用の電流が非常に大きくなるので、通常１〜２分の間隔をあけて起動する。この場合、追加起動するガスタービン１の出口のガス圧力は負圧として、高温のガスが追加起動するガスタービン１側に逆流しないように配慮する必要がある。従って、複数の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂで一つの煙突５を共用する場合、煙突５のドラフト損失や気温等によっては、煙突５の入口が負圧にならない場合が生じるので、煙突５の内部を仕切板１０で区分して、ガスの逆流が生じないようにしたものである。
【００３１】
なお、一つの煙突５を共用する場合に、煙突５の内部を仕切板１０で区分する範囲は、本発電設備の運転条件を踏まえ、煙突５の底部から煙突出口開口部の中間の高さまで仕切る場合又は煙突５の出口開口部まで仕切ることが望ましい。
【００３２】
単純に複数の排熱回収ボイラ２Ａ、２Ｂの高さと同じ高さまでの仕切板１０を煙突５の内部に設けると前述のように煙突５の入口が負圧にならない場合があり、少なくとも煙突５の底部から煙突出口開口部の中間部の高さまでの仕切板１０を設けることが望ましい。これにより、１台目のガスタービン１Ａと排熱回収ボイラ２Ａが起動すると、熱い排ガスが煙突５を通風し始めるので、排ガスの上昇流が煙突５の内部に形成される。前記上昇流による煙突５の通風吸い出し効果により、２台目のガスタービン１Ｂの側の煙突５の内部が負圧になるのでガスタービン１Ｂの起動が可能になる。
【００３３】
以上各図面で示した発電設備は２台の排熱回収ボイラ２を用いた場合を示しているが、本実施例は３、４台などの複数台の排熱回収ボイラ２を設置する場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、敷地面積は大幅に低減が可能となり、設備費の低減、発電単価の減少が可能な複数台のガスタービンと排熱回収ボイラからなる複合発電設備に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例の発電設備の配置構成を示す平面図。
【図２】本発明の汽水分離ドラムと熱交換部のサポート構造の正面図。
【図３】本発明の実施例の排熱回収ボイラの平面図。
【図４】本発明の実施例の排熱回収ボイラの側面図。
【図５】本発明の実施例の発電設備の配置構成を示す平面図。
【図６】従来の発電設備の配置構成を示す平面図。
【図７】排熱回収ボイラの側面図。
【図８】本発明と従来の発電設備の設置面積の比較図。
【図９】従来の汽水分離ドラムと熱交換部のサポート構造の側面図。
【図１０】従来の汽水分離ドラムと熱交換部のサポート構造の正面図。
【符号の説明】
【００３６】
１  ガスタービン                ２  排熱回収ボイラ
３  排熱回収ボイラ入口ダクト    ４  汽水分離ドラム
５  煙突                        ６  節炭器
７  蒸発器                      ８  過熱器
９  上昇管                      １０  煙突仕切り板
１１  降水管                    １２  供水管
１３  熱交換部の支持部材        １４  汽水分離ドラム支持部材
１５  ケーシング                １６  足場
１７  保温材                    １９  シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005226903.tif 000010
【図９】
2005226903.tif 000011
【図１０】
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