(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを備え、
前記蒸気タービンプラントは、蒸気タービンへ供給する蒸気を発生する蒸気ドラムと、前記蒸気タービンを通過した蒸気を凝縮復水させる復水器と、前記蒸気タービンの上流側と前記復水器との間を連結して前記蒸気タービンをバイパスする蒸気タービンバイパスラインとを有し、
前記蒸気タービンバイパスラインの上流側と前記蒸気ドラムとの間の配管に並列的に設けられるとともに、該蒸気ドラムからの蒸気によって前記ガスタービンプラントの被冷却部を冷却するガスタービン蒸気冷却部が設けられているコンバインドプラントの運転方法において、
前記コンバインドプラントの通常運転時に、前記蒸気タービンバイパスラインに設けられた弁により、前記ガスタービン蒸気冷却部を通過する蒸気流量を調整することを特徴とするコンバインドプラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドプラントの運転方法、より詳しくは、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを組み合わせたコンバインドプラントの運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発電用のコンバインドプラントは、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを組み合わせた構成とされている。このコンバインドプラントは、高温域および低温域をそれぞれガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントに分担させて、高温域の排熱エネルギを低温域で回収することにより、熱エネルギの有効利用を可能としたものである。
【０００３】
近年、コンバインドプラントの熱効率の向上が要望されている。熱効率の向上はガスタービンプラントのガスタービン入口温度の高温化により達成することができる。このようにガスタービン入口温度の高温化が進めば、ガスタービン高温部の冷却能力も増大せざるを得ない。
【０００４】
従来は空気をガスタービン高温部に吹き込むことにより冷却を行っていたが、空気冷却では冷却能力が乏しいため冷却能力増大の要請にこたえることができない。そこで、最近では空気よりも熱容量が大きい蒸気による冷却が注目されている。
【０００５】
図６にガスタービンの高温部を蒸気により冷却する場合の蒸気冷却系統の要部を示す。図６に示す蒸気冷却系統には、蒸気ドラム１、過熱器２、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３、モータ弁４、ガスタービン蒸気冷却部蒸気出口温度調整弁５、ガスタービン蒸気冷却部６、逆止弁７、ガバナ８、蒸気タービン９、および復水器１０が設けられている。
【０００６】
また、ガスタービン蒸気冷却部６の出口管１１と復水器１０とを連通するバイパスライン１２には、バイパス弁１３が設けられている。
【０００７】
さらに、蒸気タービン９には蒸気タービンバイパスライン１５および蒸気タービンバイパス弁１６が設けられている。この蒸気タービンバイパスライン１５はガバナ８の上流側に位置する入口管１４と復水器１０とを連通するバイパス管である。
【０００８】
ここで図６を用いて、従来のコンバインドプラントの運転方法についてその概要を説明する。
まず、運転起動初期段階においては、補助ボイラ等からの蒸気が補助蒸気系統およびガスタービン蒸気冷却部蒸気出口温度調整弁５を介してガスタービン蒸気冷却部６に送り込まれるとともにガスタービンが起動される。
【０００９】
このとき、蒸気タービン９はまだ停止状態にあるので、ガバナ８は閉じられた状態にある。
【００１０】
ガスタービン蒸気冷却部６に送り込まれた蒸気は、バイパスライン１２および／または蒸気タービンバイパスライン１５を介して復水器１０に回収される。
【００１１】
ガスタービンが定常運転状態に近づくにつれ、蒸気ドラム１の蒸気圧力は所定の蒸気圧力に近づく。ガスタービンが定常運転に到達し、蒸気ドラム１の蒸気圧力が所定値に達すれば、蒸気ラインが補助蒸気系統から主蒸気系統に切り換えられる。
【００１２】
この時点でもガバナ８は相変わらず閉じられており、蒸気ドラム１からの蒸気は、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３および蒸気タービンバイパスライン１５を介して復水器１０に回収されたり、あるいはモータ弁４、ガスタービン蒸気冷却部蒸気出口温度調整弁５、ガスタービン蒸気冷却部６、バイパスライン１２および／または蒸気タービンバイパスライン１５を介して復水器１０に回収される。
【００１３】
つぎに、蒸気タービン９の暖機が終了し、蒸気タービン９に蒸気を導入しても差し支えない状態になれば、ガバナ８を徐々に開いて蒸気タービンの回転数を通常回転数に上昇させていくとともに、バイパス弁１３および蒸気タービンバイパス弁１６を徐々に閉じていき、通常運転状態にする。この時点でガスタービン蒸気冷却部６を通過した蒸気は蒸気タービン９に回収されている。
【００１４】
この通常運転状態において、ガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量の調整は、バイパス弁１３を開閉することによって行われている。すなわち、ガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量が少ない場合にはバイパス弁１３を開けて蒸気流量を増やし、またガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量が多い場合にはバイパス弁１３を閉めて蒸気流量を減らすようにしている。なお、通常運転状態において蒸気タービンバイパス弁１６が開けられることはない。この蒸気タービンバイパス弁１６は、通常運転時以外の運転起動時、運転停止時、あるいは蒸気タービンが異常振動や油圧低下等によって非常停止した場合、またはガバナ８の故障等により制御異常が生じた場合に、蒸気を復水器１０に逃がすために開けられるものである。
【００１５】
このように、通常運転時においてコンバインドプラントのガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量の調整を行うためには、専用のバイパスライン１２およびバイパス弁１３を設ける必要があるので、蒸気ラインが複雑になるとともに多大なコストがかかるという問題点があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、蒸気ラインを簡略化することができるとともにコストダウンを図ることができるコンバインドプラントの運転方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンバインドプラントの運転方法では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載のコンバインドプラントの運転方法によれば、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを備え、前記蒸気タービンプラントは、蒸気タービンへ供給する蒸気を発生する蒸気ドラムと、前記蒸気タービンを通過した蒸気を凝縮復水させる復水器と、前記蒸気タービンの上流側と前記復水器との間を連結して前記蒸気タービンをバイパスする蒸気タービンバイパスラインとを有し、前記蒸気タービンバイパスラインの上流側と前記蒸気ドラムとの間の配管に並列的に設けられるとともに、該蒸気ドラムからの蒸気によって前記ガスタービンプラントの被冷却部を冷却するガスタービン蒸気冷却部が設けられているコンバインドプラントの運転方法において、前記コンバインドプラントの通常運転時に、前記蒸気タービンバイパスラインに設けられた弁により、前記ガスタービン蒸気冷却部を通過する蒸気流量を調整することを特徴とする。
このコンバインドプラントの運転方法においては、通常運転時におけるガスタービン蒸気冷却部を通過する蒸気流量の調整が蒸気タービンバイパスラインに設けられた弁により行われることとなる。すなわち、運転起動時、通常運転時、運転停止時、蒸気タービン非常停止時、および制御異常時のいずれの場合においてもガスタービン蒸気冷却部を通過する蒸気流量の調整は、蒸気タービンバイパスラインに設けられた弁によって行われることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について、図１を参照しながら説明する。図１において、従来と同じ部材には同じ符号を付与している。
【００１９】
図１は本発明による蒸気冷却系統の第１実施形態を示す図である。図１に示す蒸気冷却系統には、蒸気ドラム１、過熱器２、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３、モータ弁４、ガスタービン蒸気冷却部蒸気出口温度調整弁５、ガスタービン蒸気冷却部６、逆止弁７、ガバナ８、蒸気タービン９、および復水器１０が設けられている。
【００２０】
また、蒸気タービン９には蒸気タービンバイパスライン１５および蒸気タービンバイパス弁（弁）１６が設けられている。この蒸気タービンバイパスライン１６はガバナ８の上流側に位置する入口管１４と復水器１０とを連通するバイパス管である。
【００２１】
ここで図１を用いて、本発明のコンバインドプラントの運転方法についてその概要を説明する。
まず、運転起動初期段階において、補助ボイラ等からの蒸気は補助蒸気系統およびガスタービン蒸気冷却部蒸気出口温度調整弁５を介してガスタービン蒸気冷却部６に送り込まれるとともにガスタービンが起動される。
【００２２】
このとき、蒸気タービン９はまだ冷機状態にあるので、ガバナ８は閉じられた状態にある。
【００２３】
ガスタービン蒸気冷却部６に送り込まれた蒸気は、蒸気タービンバイパスライン１５を介して復水器１０に回収される。
【００２４】
ガスタービンが定常運転状態に近づくにつれ、蒸気ドラム１の蒸気圧力は所定の蒸気圧力に近づく。ガスタービンが定常運転に到達し、蒸気ドラム１の蒸気圧力が所定値に達すれば、蒸気ラインが補助蒸気系統から主蒸気系統に切り換えられる。
【００２５】
この時点でもガバナ８は相変わらず閉じられており、蒸気ドラム１からの蒸気は、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３および蒸気タービンバイパスライン１５を介して復水器１０に回収されたり、あるいはモータ弁４、ガスタービン蒸気冷却部蒸気出口温度調整弁５、ガスタービン蒸気冷却部６、逆止弁７、および蒸気タービンバイパスライン１５を介して復水器１０に回収される。
【００２６】
つぎに、蒸気タービン９の暖機が終了し、蒸気タービン９に蒸気を導入しても差し支えない状態になれば、ガバナ８を徐々に開いて蒸気タービンの回転数を通常回転数に上昇させていくとともに、蒸気タービンバイパス弁１６を徐々に閉じていき、通常運転状態にする。この時点でガスタービン蒸気冷却部６を通過した蒸気は蒸気タービン９に回収されている。
【００２７】
この通常運転状態において、ガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量の調整は、蒸気タービンバイパス弁１６を開閉することによって行われている。すなわち、ガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量が少ない場合には蒸気タービンバイパス弁１６を開けて蒸気流量を増やし、またガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量が多い場合には蒸気タービンバイパス弁１６を閉めて蒸気流量を減らすようにしている。
【００２８】
このように、蒸気タービンバイパス弁１６は、運転起動時、運転停止時、あるいは蒸気タービンが異常振動や油圧低下等によって非常停止した場合、またはガバナ６の故障等により制御異常が生じた場合、いずれの場合においても蒸気を復水器８に逃がすために開けられるとともに、通常運転時においてガスタービン蒸気冷却部６を通過する蒸気流量の調整を行うために開閉されるものである。
【００２９】
上記の運転方法によれば、通常運転時においてもガスタービン蒸気冷却部を通過する蒸気流量を蒸気タービンバイパス弁によって調整することができるので、従来設けられていたガスタービン蒸気冷却部専用のバイパスラインおよびバイパス弁を削除することができ、蒸気系統を簡略化することができるとともに、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３０】
図２は本発明による蒸気冷却系統の第２実施形態を示す図である。図２において、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付与するとともに、それについての説明は省略し、図１との相違点についてのみ説明する。
【００３１】
図２では、蒸気タービンバイパス弁１６の上流側で、かつガスタービン蒸気冷却部６の下流側に位置するとともに、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３とガバナ８との間に位置する配管に高圧側蒸気タービン１７の排気が流入されるよう構成されている。
【００３２】
図３は本発明による蒸気冷却系統の第３実施形態を示す図である。図３において、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付与するとともに、それについての説明は省略し、図１との相違点についてのみ説明する。
【００３３】
図３では、過熱器２の下流側とガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３およびモータ弁４の上流側との間に位置する配管に高圧側蒸気タービン１７の排気が流入されるよう構成されている。
【００３４】
図４は本発明による蒸気冷却系統の第４実施形態を示す図である。図４において、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付与するとともに、それについての説明は省略し、図１との相違点についてのみ説明する。
【００３５】
図４では、高圧側蒸気タービン１７の排気が、図２および図３に示す配管、すなわち蒸気タービンバイパス弁１６の上流側で、かつガスタービン蒸気冷却部６の下流側に位置するとともに、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３とガバナ８との間に位置する配管、および過熱器２の下流側とガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３およびモータ弁４の上流側との間に位置する配管に流入されるよう構成されている。
【００３６】
図５は本発明による蒸気冷却系統の第５実施形態を示す図である。図５において、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付与するとともに、それについての説明は省略し、図１との相違点についてのみ説明する。
【００３７】
図５の構成は、図２の蒸気ドラム１および過熱器２と高圧側蒸気タービン１７とを入れ替えて配置したものである。すなわち、蒸気ドラム１および過熱器２を通った蒸気が、蒸気タービンバイパス弁１６の上流側で、かつガスタービン蒸気冷却部６の下流側に位置するとともに、ガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３とガバナ８との間に位置する配管に流入するとともに、高圧側蒸気タービン１７の排気がガスタービン蒸気冷却部蒸気供給圧力調整弁３およびモータ弁４に流入されるように構成されている。
【００３８】
【発明の効果】
この発明のコンバインドプラントの運転方法によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、運転起動時、通常運転時、運転停止時、蒸気タービン非常停止時、および制御異常時のいずれの場合においてもガスタービン蒸気冷却部を通過する蒸気流量を蒸気タービンバイパス弁によって調整することができるので、従来設けられていたガスタービン蒸気冷却部専用のバイパスラインおよびバイパス弁を削除することができ、蒸気系統を簡略化することができるとともに、大幅なコストダウンを図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による蒸気冷却系統の第１実施形態を示す要部概略構成図である。
【図２】  本発明による蒸気冷却系統の第２実施形態を示す要部概略構成図である。
【図３】  本発明による蒸気冷却系統の第３実施形態を示す要部概略構成図である。
【図４】  本発明による蒸気冷却系統の第４実施形態を示す要部概略構成図である。
【図５】  本発明による蒸気冷却系統の第５実施形態を示す要部概略構成図である。
【図６】  従来による蒸気冷却系統の一実施形態を示す要部概略構成図である。
【符号の説明】
１  蒸気ドラム
６  ガスタービン蒸気冷却部
９  蒸気タービン
１０  復水器
１５  蒸気タービンバイパスライン
１６  蒸気タービンバイパス弁（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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【図５】
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【図６】
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