(57)【要約】【課題】本発明は、多軸コンバインドサイクル発電設備においてガスタービン出力と蒸気タービン出力の出力比を変更する運転方法を提供するものである。【解決手段】ガスタービン１およびガスタービン発電機２と、前記ガスタービンの排ガスを熱源とする排熱回収ボイラ３と、該排熱回収ボイラで発生する蒸気を作動蒸気とする蒸気タービン４と、該蒸気タービンによって駆動される蒸気タービン発電機５とを備えた多軸型のコンバインドサイクル発電設備において、前記ガスタービン１と蒸気タービン４の出力比を変更可能に構成したことを特徴とする多軸コンバインドサイクル発電設備。【選択図】図１
2007092721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンおよびガスタービン発電機と、前記ガスタービンの排ガスを熱源とする排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生する蒸気を作動蒸気とする蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される蒸気タービン発電機とを備えた多軸型のコンバインドサイクル発電設備において、
前記ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更可能に構成したことを特徴とする多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項２】
前記蒸気タービンへの蒸気流入量を減少させて蒸気タービン出力を下げ、ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項３】
前記蒸気流入量を減少させる手段として、蒸気加減弁の開度を調整して前記蒸気タービンへ流入する蒸気流量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項４】
前記蒸気流入量を減少させる手段として、前記蒸気タービンに供給される蒸気を蒸気タービン入口からバイパスさせることを特徴とする請求項２に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項５】
前記蒸気流入量を減少させる手段として、大気放散弁を開弁して排熱回収ボイラ出口から大気へ蒸気を排出することを特徴とする請求項２に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項６】
前記蒸気流入量を減少させる手段として、前記ガスタービンの排ガスの一部を排熱回収ボイラをバイパスさせることを特徴とする請求項２に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項７】
前記出力比を変更する手段として、蒸気タービンの排気圧力を低下させることで、ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更することを特徴とする請求項１に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項８】
前記出力比を変更する手段として、ガスタービンの排気圧力を変えることで、ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更することを特徴とする請求項１に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項９】
前記出力比を変更する手段として、ガスタービンの吸込空気量を変えることで、ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更することを特徴とする請求項１に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項１０】
前記出力比を変更する手段として、ガスタービンの燃焼器へ水もしくは蒸気を噴射することで、ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更することを特徴とする請求項１に記載の多軸コンバインドサイクル発電設備。
【請求項１１】
ガスタービンおよびガスタービン発電機と、前記ガスタービンの排ガスを熱源とする排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生する蒸気を作動蒸気とする蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される蒸気タービン発電機とを備えた多軸型のコンバインドサイクル発電設備の運転方法において、
前記ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更することを特徴とする多軸コンバインドサイクル発電設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸型コンバインドサイクル発電設備における出力制御の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンと蒸気タービンの出力の出力比に関するものとしては、排気再燃プラントにおけるガスタービンの急激な出力変化に伴う蒸気タービンの出力調整に関するもの（特許文献１）、または複数台のガスタービンが設置されたコンバインドサイクル発電設備において、ガスタービン出力のアンバランスにより異常高温となる場合への適切な冷却方法（特許文献２）が既に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４７０７８号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に多軸型のコンバインドサイクル発電設備では、複数台のガスタービン及びガスタービン発電機、またこれと同数台の排熱回収ボイラ、さらに複数台の蒸気タービンと蒸気タービン発電機から構成され、ガスタービンからの排ガスを利用し、排熱回収ボイラにて蒸気を生成し、その蒸気により蒸気タービンにおける発電を行っているため、蒸気タービンの出力は、ガスタービンからの排ガス熱量の変化に追従する。
【０００５】
また多軸型のコンバインドサイクル発電設備においてはガスタービンと蒸気タービンのそれぞれに発電機を持たせおり、それぞれからの発電によって発電設備全体としての出力を達成する。
【０００６】
さらに発電設備においては、構成機器の許容容量や発電設備の発電能力の点から定格出力が決定され、定格出力を越えないようにガスタービン側および蒸気タービン側にそれぞれロードリミットを設定しておく。
【０００７】
このため、ガスタービンと蒸気タービンの出力比のバランスが崩れた場合、つまり発電設備の定格出力におけるガスタービンと蒸気タービンの出力の割合に比べ、ガスタービン出力が占める割合が大きくなった場合や蒸気タービン出力の占める割合が大きくなった場合には、ガスタービンと蒸気タービンのどちらか片方が先にロードリミットに到達することにより、もう片方が部分負荷の運転状態となり、発電設備としての定格出力に到達しない問題がある。即ち、ガスタービン出力が計画より過多となる場合や蒸気タービン出力が計画より過少の場合、蒸気タービン側が部分負荷の運転状態にも関わらず、ガスタービン側がロードリミットに到達してしまい、それ以上の負荷上昇が不可能となる。また、蒸気タービン出力が計画より過多となる場合やガスタービン出力が計画より過少の場合、ガスタービン側が部分負荷の運転状態で、蒸気タービン側がロードリミットに到達してしまい、それ以上の負荷上昇が不可能となる。
【０００８】
このように、ガスタービンと蒸気タービンの出力比がアンバランスとなることで、発電設備全体として定格出力未達となる問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記のガスタービンと蒸気タービンとの出力比のアンバランスを解消するコンバインドサイクル発電設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明はガスタービンおよびガスタービン発電機と、前記ガスタービンの排ガスを熱源とする排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生する蒸気を作動蒸気とする蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される蒸気タービン発電機とを備えた多軸型のコンバインドサイクル発電設備において、前記ガスタービンと蒸気タービンの出力比を変更可能に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガスタービンと蒸気タービンとの出力比のアンバランスを解消するコンバインドサイクル発電設備を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では、蒸気タービン（以下「ＳＴ」と略す）のロードリミット到達によりガスタービン（以下「ＧＴ」と略す）が部分負荷の運転状態となる場合において、以下の各運転方法もしくはその組合せによりＧＴとＳＴの出力比を変更するものである。
（１）ＳＴへ流入する蒸気量を調節する蒸気加減弁の開度を小さくすることにより、排熱回収ボイラからの発生蒸気量を減少させる運転方法
（２）タービンバイパス弁の開度を調整することにより、ＳＴへの蒸気流入量の一部をバイパスさせる運転方法
（３）排熱回収ボイラからＳＴまでの蒸気配管に設置されている大気放散弁の開度を調節することによりＳＴへの蒸気流入量の一部を大気放出する運転方法
（４）ＳＴへ流入する蒸気量を調節する蒸気加減弁の開度を小さくすることにより、排熱回収ボイラからの発生蒸気量を減少させる運転方法
（５）ＧＴ排ガスをバイパスさせる設備を有する場合、排ガスの一部をバイパスさせることにより、排熱回収ボイラへ流入する排ガス流量を低減することで、排熱回収ボイラからの発生蒸気量を減らす運転方法
（６）復水器の真空調節弁の開度を調節するか、もしくは復水器の冷却水量を調節することにより、蒸気タービンの排気圧力を調整する運転方法
またＧＴのロードリミット到達によりＳＴが部分負荷の運転状態となる場合においては、以下の各運転方法もしくはその組合せによりＧＴとＳＴの出力比を変更するものである。
（１）排熱回収ボイラの排ガスダンパの開度を小さくすることにより、ＧＴ排気圧力損失を増加させ、ＧＴ出力を抑える運転方法
（２）ガスタービンへの吸込空気量を少なくすることで、ＧＴの排気温度を下げて、それに伴いＧＴ燃焼温度が下がることにより、ＧＴ出力を抑える運転方法
（３）ＧＴ燃焼器へ水噴射もしくは蒸気噴射を行うことにより、燃焼温度を下げてＧＴ出力を抑える運転方法
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照して説明する。
【００１４】
本実施の形態における多軸型コンバインドサイクル発電設備は、大きく分けてガスタービン１とガスタービン発電機２，ガスタービンからの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラ３と、生成された蒸気を使用する蒸気タービン４および蒸気タービン発電機５から成る。
【００１５】
ガスタービン１においては、空気圧縮機６と空気圧縮機へ空気をおくる吸込空気系１５および吸込空気量を調節する吸込空気調節装置２４を備え、空気圧縮機から圧縮空気を導入する燃焼器７とこの燃焼器に燃料を送る燃料供給系１６、水もしくは蒸気噴射を行う場合に水・蒸気を送る水・蒸気噴射系１７を備える。
【００１６】
ガスタービンからの排ガスは、排ガスバイパス設備９によって排熱回収ボイラ側ダクト系１８と排熱回収ボイラをバイパスし煙突へ送るバイパスダクト系１９に分かれる。また排熱回収ボイラ側ダクト系１８には、排ガス流量を調節する排ガスダンパ１０が設置させる。
【００１７】
排熱回収ボイラ３にて生成された蒸気は、蒸気供給系２０を通り蒸気タービン４に送られ、復水器８にて蒸気タービン４で使用した蒸気を回収し、復水器８にて凝縮された水は、給水系２２を通り再度排熱回収ボイラ３へ送られる。
【００１８】
一方で排熱回収ボイラ３からの発生蒸気を蒸気タービンへ接続する蒸気供給系は、蒸気を大気へ放出する大気放散弁１３を備え、また蒸気タービンへの流入量を調節する蒸気加減弁１１、蒸気タービンをバイパスするバイパス系２１およびその流量を調節するバイパス弁１２を備える。
【００１９】
また上記の復水器８においては、蒸気タービンの排圧を調節する復水器真空調節弁１４を備え、復水器内の冷却を行う冷却水系２３を有する。
【００２０】
上記構成の多軸型コンバインドサイクル発電設備において、空気圧縮機６にて圧縮した空気を燃焼器７に導入し、燃焼器７にて燃料供給系１６から供給される燃料と共に燃焼し、ガスタービン１を回転させ、ガスタービン発電機２にて発電を行う。さらにガスタービン１からの排ガスを利用し排熱回収ボイラ３にて蒸気を生成し、蒸気供給系２０にて蒸気タービン４へ供給し、蒸気タービン４を回転させることで蒸気タービン発電機５にて発電を行う。また蒸気タービン４で仕事を終えた蒸気は、復水器８にて凝縮水となり、給水気系２２を通り排熱回収ボイラ３へ戻される。
【００２１】
上述の一連の動作の繰り返しにより、ガスタービン１と蒸気タービン４にて仕事を行い、ガスタービン発電機２と蒸気タービン発電機５にて定格の電力を供給する。
【００２２】
この際にガスタービン発電機２と蒸気タービン発電機５の間に出力比のアンバランスが生じた場合などにおいては、定格出力達成のために出力比を変更することでバランスを維持することが必要となる。
【００２３】
そのために、本発明の形態においては、蒸気タービン発電機５の出力を変更することで出力比を調節する場合、まず蒸気供給系２０に備えられている蒸気加減弁１１の開度を変えることによって蒸気タービン３へ流入する蒸気量を調節することで、蒸気タービン４への駆動蒸気量を減少させ、ガスタービン発電機２の出力を変えずに蒸気タービン発電機５の出力を減少させ、ガスタービン発電機との出力比を変えることが可能となる。
【００２４】
図２には別の実施例を示し、蒸気供給系２０から蒸気タービン４に供給される蒸気の一部を蒸気タービンバイパス系２１に設置されている蒸気タービンバイパス弁１２にて復水器８へバイパスさせることで、図１と同様の効果が得られる。
【００２５】
図３では別の実施例を示し、排熱回収ボイラ３の出口に設置させている大気放散弁１３を開し、蒸気の一部を大気へ放出することで、図１と同様の効果が得られる。
【００２６】
図４では別の実施例を示し、復水器８に設置されている復水器真空調節弁１４を開することで、もしくは冷却水系２３にて供給される冷却水量を変え、蒸気タービンの排圧を調節することで、図１と同様の効果が得られる。
【００２７】
図５では別の実施例を示し、ガスタービン１からの排ガスを排ガスバイパス設備９を使用することで排熱回収ボイラ３をバイパスさせて、排熱回収ボイラ３からの発生蒸気量を調節することで、図１と同様の効果が得られる。
【００２８】
次にガスタービン１の出力を変更することで出力比を調節する場合、図６の実施例の通り、俳ガスダンパ１０の開度を変え、ガスタービンの排気圧力損失を調節することで、ガスタービン発電機２の出力を変えて、蒸気タービン発電機との出力比を変えることが可能となる。
【００２９】
図７では別の実施例を示し、吸込空気調節装置２４を調節し、空気圧縮機６を通り燃焼器７にて燃焼される空気量を調節することで、図６と同様の効果が得られる。
【００３０】
図８では別の実施例を示し、水・蒸気噴射系１７から燃焼器７へ水もしくは蒸気噴射を行うことで、図６と同様の効果が得られる。
【００３１】
本発明では、以上の実施例の何れか、またはその組合せによりガスタービン発電機２と蒸気タービン発電機５との出力比を変更する運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】多軸型コンバインドサイクル発電設備の実施形態を示す概略図。
【図２】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【図３】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【図４】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【図５】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【図６】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【図７】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【図８】多軸型コンバインドサイクル発電設備の他の実施形態を示す概略図。
【符号の説明】
【００３３】
１…ガスタービン、２…ガスタービン発電機、３…排熱回収ボイラ、４…蒸気タービン、５…蒸気タービン発電機、６…空気圧縮機、７…燃焼器、８…復水器、９…排ガスバイパス設備、１０…排ガスダンパ、１１…蒸気加減弁、１２…蒸気タービンバイパス弁、
１３…大気放散弁、１４…復水器真空調節弁、１５…吸込空気系、１６…燃料供給系、
１７…水・蒸気噴射系、１８…排熱回収ボイラ側ダクト、１９…バイパスダクト系、２０…蒸気供給系、２１…蒸気タービンバイパス系、２２…給水系、２３…冷却水系、２４…吸込空気調節装置。
【図１】
2007092721.tif 000003
【図２】
2007092721.tif 000004
【図３】
2007092721.tif 000005
【図４】
2007092721.tif 000006
【図５】
2007092721.tif 000007
【図６】
2007092721.tif 000008
【図７】
2007092721.tif 000009
【図８】
2007092721.tif 000010