(57)【要約】【課題】蒸気タービンプラントとガスタービンコンバインドサイクルプラントの並存型の発電プラントを提供することを目的とする。【解決手段】蒸気タービンプラント３０の給水５３ａを加熱するために、ガスタービンコンバインドサイクルプラント１に給水過熱器２７を設けて排ガスの排熱を回収、有効利用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記蒸気タービンプラントの給水は、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの排ガスを用いた給水加熱器により加熱されることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項２】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記蒸気タービンプラントの給水は、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントに設けられた圧縮機から排出される圧縮空気の排熱を用いた給水加熱器により加熱されることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項３】
前記圧縮機は、圧縮機上流段と圧縮機下流段の二段式圧縮機とされ、前記圧縮機空気の排熱は、前記圧縮機上流段と前記圧縮機下流段との間を流れる圧縮空気の排熱であることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項４】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの排熱回収ボイラで発生する蒸気は、前記蒸気タービンプラントのボイラにより過熱されることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項５】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの高圧蒸気タービンを通過した蒸気を、前記蒸気タービンプラントのボイラにより再熱して前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの低圧蒸気タービンに導入することを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項６】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントのボイラに設けられた節炭器により給水を加熱し、前記給水を前記蒸気タービンプラントのボイラに設けられた貫流ボイラで加熱して蒸気を得ることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項７】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの圧縮機で圧縮された空気を、前記蒸気タービンプラントのボイラに設けられた空気予熱熱交換器により加熱して前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの燃焼器に導入することを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項８】
蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの燃焼器で用いられる燃料を、前記蒸気タービンプラントのボイラに設けられた燃料改質器により水素リッチ燃料に改質して、前記燃焼器に投入することを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラント。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のガスタービンコンバインドサイクルプラントと、該ガスタービンコンバインドサイクルプラントに組み合わされる蒸気タービンプラントとを備えた発電プラント。
【請求項１０】
既存の蒸気タービンプラントに対して、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のガスタービンコンバインドサイクルプラントを併設することを特徴とする発電所のリパワリング方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の発電プラントにより発電することを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンプラントとガスタービンコンバインドプラントを併設した発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、図１０に示すガスタービンコンバインドサイクルプラント１０１（以下「ＧＴＣＣプラント」と略す）と、蒸気タービンプラント１３０とが知られている。
【０００３】
ＧＴＣＣプラント１０１は、主に天然ガスなどの軽質燃料５が用いられ、排熱も排熱回収ボイラ１０９で利用できるので高い熱効率を有している。排熱回収ボイラ１０９の給水は、ガスタービン１０７の下流の比較的温度の低い大量の排ガスを用いることができるため、蒸気を利用して給水加熱を行うことは必要としない。
【０００４】
一方、蒸気タービンプラント１３０は、安価な石炭・重油などの重質燃料５０が利用可能であるが、その熱効率はＧＴＣＣプラント１０１に比べて低い。ボイラ１３２の排ガス流量が少ないため、蒸気タービン１４３等から蒸気の一部を抽気１４５して給水過熱器１４６を設けて給水を加熱する必要がある。この給水を別の熱源で加熱をすることができれば、抽気１４５を低減させて、その分だけ蒸気タービンの出力を取り出すことができ、熱効率の向上が期待できる。
【０００５】
ところで、天然ガスなどの軽質燃料は重質燃料に比べその価格が高いため、ＧＴＣＣプラント１０１での燃焼器１０６に重質燃料が直接投入できれば経済的である。しかし、燃料の性状から価格の安い重質燃料を燃焼器１０６に直接投入することはできない。そこで、ＧＴＣＣプラント１０１に石炭ガス化炉、加圧流動床炉、石炭焼却炉などを併設する必要があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１４６８１３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、ＧＴＣＣプラントに石炭ガス化炉、加圧流動床炉、石炭焼却炉などを併設すれば、複雑で高価な機器構成が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明は従来型の蒸気タービンプラントに、少ない機器構成の追加で、石炭などの重質燃料を利用することのできるより高い熱効率の発電プラントを提供することを目的とする。
さらに本発明では、既存の蒸気タービンプラントに、少ない機器構成の追加工事でＧＴＣＣプラントを追設して、既存設備を活用して石炭などの重質燃料を利用することのできるより高い熱効率の発電プラントのリパワリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発電プラントは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる第１の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記蒸気タービンプラントの給水は、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの排ガスを用いた給水加熱器により加熱されることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００１０】
ＧＴＣＣプラントの排ガスを用いて蒸気タービンプラントの給水を加熱することで、蒸気ガスタービンプラントの蒸気タービンからの抽気を減らすことができ、高い熱効率が得られる。
【００１１】
本発明に係る第２の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記蒸気タービンプラントの給水は、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントに設けられた圧縮機から排出される圧縮空気の排熱を用いた給水加熱器により加熱されることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００１２】
圧縮機の圧縮空気の一部を冷却する冷却空気熱交換器の排熱を用いて、蒸気タービンプラントの給水加熱を行うことでき、蒸気タービンからの抽気を減らして給水加熱を行うことができ、高い熱効率が得られる。
【００１３】
本発明に係る第３の形態は、前記圧縮機は、圧縮機上流段と圧縮機下流段の二段式圧縮機とされ、前記圧縮機空気の排熱は、前記圧縮機上流段と前記圧縮機下流段との間を流れる圧縮空気の排熱であることを特徴とする第２の形態に記載のガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００１４】
前記圧縮機上流段と前記圧縮機下流段との間を流れる圧縮空気の排熱を利用して、蒸気タービンプラントの給水を加熱することにより、圧縮機中間段の空気を冷却することができ、圧縮機動力を削減することができる。少ない圧縮空気の抽気で給水加熱を行うことができる。
【００１５】
本発明に係る第４の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの排熱回収ボイラで発生する蒸気は、前記蒸気タービンプラントのボイラにより過熱されることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００１６】
排熱回収ボイラに、高圧過熱器、低圧過熱器が設けられている場合に、排熱回収ボイラで発生する蒸気は、排熱回収ボイラの高圧過熱器から発生する蒸気が蒸気タービンプラントのボイラにより過熱されることにしてもよく、また、排熱回収ボイラで発生する蒸気は、排熱回収ボイラの低圧過熱器から発生する蒸気が蒸気タービンプラントのボイラにより過熱されることにしてもよい。
【００１７】
ＧＴＣＣプラントの排熱回収ボイラで発生する蒸気を、蒸気タービンプラントのボイラで過熱することにより、ガスタービン出口の排ガスよりも高い温度で蒸気を過熱することができる。そのため、より高い温度の蒸気を得られることができ、過熱蒸気量を増大させることができる。更に、伝熱面積を削減しコンパクトな発電プラントとすることができる。
【００１８】
本発明に係る第５の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの高圧蒸気タービンを通過した蒸気を、前記蒸気タービンプラントのボイラにより再熱して前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの低圧蒸気タービンに導入することを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００１９】
ＧＴＣＣプラントの高圧タービンを出た蒸気を蒸気タービンプラントのボイラで再熱することにより、ガスタービン出口の排ガスよりも高い温度で加熱することができる。そのため、より高い温度の蒸気を得られることができ、過熱蒸気量を増大させることができる。また、伝熱面積を削減しコンパクトな発電プラントとすることができる。
【００２０】
本発明に係る第６の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントのボイラに設けられた節炭器により給水を加熱し、前記給水を前記蒸気タービンプラントのボイラに設けられた貫流ボイラで加熱して蒸気を得ることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００２１】
ＧＴＣＣプラントの排熱回収ボイラで加熱された給水を蒸気タービンプラントのボイラで蒸気とすることができる。ガスタービン出口の排ガスよりも高い温度で蒸気を加熱することができるため、より高い温度の蒸気を得ることができ、過熱蒸気量も増大させることができる。更に、伝熱面積を削減しコンパクトな発電プラントとすることができる。
【００２２】
本発明に係る第７の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの圧縮機で圧縮された空気を、前記蒸気タービンプラントのボイラに設けられた空気予熱熱交換器により加熱して前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの燃焼器に導入することを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００２３】
ＧＴＣＣプラントの圧縮機で圧縮された空気を、蒸気タービンプラントのボイラに設けられた空気予熱熱交換器で加熱することにより、燃焼器に投入する前に圧縮空気を高い温度に上昇させることができるので、燃焼器において投入する燃料を減少させることができる。
【００２４】
本発明に係る第８の形態は、蒸気タービンプラントと組み合わせて用いられるガスタービンコンバインドサイクルプラントであって、前記ガスタービンコンバインドサイクルプラントの燃焼器で用いられる燃料を、前記蒸気タービンプラントのボイラに設けられた燃料改質器により水素リッチ燃料に改質して、前記燃焼器に投入することを特徴とするガスタービンコンバインドサイクルプラントを構成とする。
【００２５】
ＧＴＣＣプラントの燃焼器で用いられる燃料を改質して発熱量を高めることにより、燃焼器に投入する燃料を削減することができる。
【００２６】
本発明に係る第９の形態は、第１の形態乃至第８の形態のいずれかに記載のガスタービンコンバインドサイクルプラントと、該ガスタービンコンバインドサイクルプラントに組み合わされる蒸気タービンプラントとを備えた発電プラントを構成とする。
【００２７】
蒸気タービンプラントとＧＴＣＣプラントとを併設した発電プラントとすることで、熱効率の高い発電プラントとすることができる。
【００２８】
本発明に係る第１０の形態は、既存の蒸気タービンプラントに対して、第１の形態１乃至第８の形態のいずれかに記載のガスタービンコンバインドサイクルプラントを併設することを特徴とする発電所のリパワリング方法である。
【００２９】
既存発電所の蒸気タービンプラントに、ガスタービンコンバインドサイクルを新たに設置して、発電所の出力を増強することができる。既存のインフラ設備を有効利用することができる。そのため発電コストの節約ができる。
【００３０】
本発明に係る第１１の形態は、第９の形態に記載の発電プラントにより発電する発電方法である。
【００３１】
熱効率の高い発電プラントを運転して発電することにより、発電コストを節約できる。
【発明の効果】
【００３２】
ＧＴＣＣプラントと蒸気タービンプラントとを併設することにより、ＧＴＣＣプラントと蒸気タービンプラントをそれぞれ単独で運転するよりも、熱効率を高めることができる。また、それぞれ単独で運転するよりも軽質燃料を減じることができる。その結果、発電コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備えている。
【００３４】
本実施形態のＧＴＣＣプラント１は、圧縮機４、燃焼器６、ガスタービン７、排熱回収ボイラ９、蒸気タービン１８，２１、発電機８，１９，２２、給水加熱器２７等を備えている。
一方、蒸気タービンプラント３０は、ボイラ３２、蒸気タービン４１，４３、発電機４２，４４、給水加熱器４６、復水器４７等を備えている。
【００３５】
まず、ＧＴＣＣプラント１について説明する。
ガスタービン７を稼動するため、圧縮機４は外部から取り入れた空気３を圧縮する。圧縮された空気は燃焼器６に送られ、軽質燃料５とともに燃焼される。燃焼器６から排出される排ガスはガスタービン７を稼動する。ガスタービン７は、接続された発電機８を回転させ発電を行う。
軽質燃料５として、天然ガス、都市ガス、灯油、軽油、ガソリン、Ａ重油などの軽質燃料を用いることができる。
【００３６】
次にガスタービン７を稼動させた排ガスは、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）９へ移送される。排熱回収ボイラ９は、蒸気タービン１８，２１で稼動するための蒸気１７，２０を発生させる。その後、排ガスは排熱回収ボイラ９から給水加熱器２７を通って排気２８となる。
【００３７】
排熱回収ボイラ９の内部には、低圧節炭器１０、低圧蒸発器１１、低圧過熱器１２、高圧節炭器１３、高圧蒸発器１４、高圧過熱器１５が内装されている。
節炭器は、ボイラの排出ガスの熱を使って蒸気ボイラの給水を加熱し、ボイラの効率を向上させる。蒸発器は、液体に戻っていた水を再び蒸気とする。過熱器は蒸発器から発生した蒸気を乾き蒸気にするための加熱装置である。
【００３８】
低圧節炭器１０と低圧蒸発器１１と低圧過熱器１２により低圧蒸気２０が生成される。発生した低圧蒸気２０により、低圧蒸気タービン２１を稼動する。発電機２２は低圧蒸気タービン２１の回転エネルギーを電力に変換する。
低圧節炭器１０から低圧蒸発器１１へラインは、途中より高圧節炭器１３へのラインが分岐されていて、ポンプ１６により高圧節炭器１３にもボイラ給水が供給される。
【００３９】
高圧節炭器１３と高圧蒸発器１４と高圧過熱器１５により高圧蒸気１７ａが生成される。発生した高圧蒸気１７ａにより、高圧蒸気タービン１８を稼動する。発電機１９は高圧蒸気タービン１８の回転エネルギーを電力に変換する。高圧蒸気タービン１８で使用された蒸気は、低圧過熱器１２から供給される高圧蒸気２０に混合され、低圧蒸気タービン２１を稼動する。
【００４０】
低圧蒸気タービン２１を稼動させた蒸気は、復水器２４で冷却冷媒２３により給水に戻される。この給水２６はポンプ２５により再び排熱回収ボイラ９の低圧節炭器１０に供給される。
【００４１】
次に、蒸気タービンプラント３０について説明する。
ボイラ３２で軽質重質燃料５０により蒸気を発生させる。軽質重質燃料５０として、石炭、重油などの重質燃料を用いることができる。
【００４２】
ボイラ３２の内部には、低圧節炭器３３、低圧蒸発器３４、低圧過熱器３５、高圧節炭器３６、高圧蒸発器３７、高圧過熱器３８が内装されている。
【００４３】
まず、給水が低圧節炭器３３に供給されて給水が加熱され、次に加熱された給水は、低圧蒸発器３４に移送されて蒸気となり、発生した蒸気は低圧過熱器３５に移送されて過熱される。
また、低圧節炭器３３で加熱された給水の一部は、低圧蒸発器３４に移送する際、その一部がポンプ３９により、高圧節炭器３６に導入される。
給水が高圧節炭器３６に供給されて給水は更に加熱され、加熱された給水は高圧蒸発器３７に移送されて蒸気となり、発生した蒸気は高圧過熱器３８に移送されて過熱される。
【００４４】
高圧過熱器３８で発生した高圧蒸気４０は、高圧蒸気タービン４１を稼動し、発電機４２を回転させ発電が行われる。高圧蒸気タービン４１を通過した高圧蒸気は、低圧蒸気５２と混合され、低圧蒸気タービン４３に導入される。この低圧蒸気は、低圧蒸気タービン４３を稼動し、発電機４４を回転させ発電が行われる。低圧蒸気タービン４３を通過した低圧蒸気の一部は抽気４５として抜かれ、給水加熱器４６で給水を加熱し、低圧節炭器３３に戻される。
【００４５】
低圧蒸気タービン４３を通過した低圧蒸気は、復水器４７で冷却冷媒４８により給水に戻される。この給水は、ポンプ４９によりＧＴＣＣプラント１に設けられた給水加熱器２７に送られる。給水加熱器２７は排熱回収ボイラからの排気２８の排熱を回収し、蒸気タービンプラントの給水を加熱する。加熱された給水は、再び蒸気タービンプラント３０に戻され、給水加熱器４６でさらに加熱され、ボイラ３２内の低圧節炭器３３に戻される。
【００４６】
また、低圧蒸気タービン４３を通過した低圧蒸気は、その一部が抽気４５されて、給水加熱器４６で給水を加熱し、低圧節炭器３３に戻されるように構成してもよい。
【００４７】
ＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０の蒸気サイクルは、単圧、複圧、再熱三重圧型のいずれとしてもよい。また、ボイラは、温度条件次第では、高温ガス上流から高圧過熱器、高圧蒸発器、高圧節炭器、低圧過熱器、低圧蒸発器、低圧節炭器の並び方を変更することも可能である。圧縮機、ガスタービン、蒸気タービンの一部、又は全部を同一軸としても良い。ガスタービン、蒸気タービンを同一軸として発電機を共用としても良い。
【００４８】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ＧＴＣＣプラント１の排ガスを用いて蒸気タービンプラント３０の給水を加熱することでき、蒸気ガスタービンプラント３０の低圧蒸気タービン４３からの蒸気の抽気量を減らすことができる。その結果、高い熱効率の発電プラントとすることができる。
【００４９】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図２を用いて説明する。
図２には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備えている。
以下の実施形態について、第一実施形態と同じ構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
ＧＴＣＣプラント１では、圧縮機４で圧縮された空気の一部を抽気して、冷却空気熱交換器２ａを用いてガスタービン７の冷却空気とすることができる。冷却空気熱交換器２ａは、圧縮空気の排熱を蒸気タービンプラント３０の給水に与え、ガスタービンの冷却用の空気を冷却する。この空気は、冷却空気としてガスタービン７の高温部品を冷却することができる。
【００５１】
蒸気タービンプラント３０では、低圧蒸気タービン４３を通過した蒸気が復水器４７で給水に戻され、この給水は、ポンプ４９により冷却空気熱交換器２ａの（Ａ）に供給される。給水は、冷却空気熱交換器２ａで排熱を受け取り（Ｂ）より給水熱交換器４６へ戻される。
【００５２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
圧縮機３の圧縮空気の一部を冷却する冷却空気熱交換器２ａの排熱を用いて、蒸気タービンプラントの給水加熱を行うことできる。その結果、低圧蒸気タービン４３からの蒸気の抽気を減らして給水の加熱を行うことができ、高い熱効率の発電プラントとすることができる。
【００５３】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図３を用いて説明する。
図３には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備え、ＧＴＣＣプラント１の圧縮機が二段式となっている。
【００５４】
ＧＴＣＣプラント１で、圧縮機上流段４ａで圧縮された圧縮空気は、圧縮機下流段４ｂとの間に設けられた中間冷却器２ｂに送り込まれ、この中間冷却器２ｂは圧縮機中間段の空気を冷却する。このため圧縮機の動力を削減することができる。
【００５５】
蒸気タービンプラント３０で、低圧蒸気タービン４３を通過した蒸気が復水器４７で給水に戻される。この給水は、ポンプ４９により中間冷却器２ｂの（Ａ）に供給される。給水は、中間冷却器２ｂで排熱を受け取り（Ｂ）より給水熱交換器４６へ戻される。
【００５６】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
圧縮機上流段４ａと圧縮機下流段４ｂとの間を流れる圧縮空気の排熱を利用して、蒸気タービンプラント３０の給水を加熱することにより、低圧蒸気タービン４３からの蒸気の抽気を減らして給水の加熱を行うことができ、高い熱効率の発電プラントとすることができる。
【００５７】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図４を用いて説明する。
図４には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備えている。蒸気タービンプラント３０のボイラ３２には、高圧過熱器３１ａが内部に設けられている。
【００５８】
ＧＴＣＣプラント１の排熱回収ボイラ９の高圧過熱器１５で発生した高圧蒸気１７ａは、蒸気タービンプラント３０のボイラ３２内部に設けられた高圧過熱器３１ａに導入される。ガスタービン７出口の排ガスよりもボイラ３２の上流部のほうが温度が高いため、蒸気をより過熱することができる。その結果、ＧＴＣＣプラント１の高圧蒸気タービンに１８に従来よりも圧力の高い高圧蒸気１７ｂを供給することができる。高圧過熱器３１ａは、蒸気タービンプラント３０の蒸気を過熱してもよく、ＧＴＣＣプラントの蒸気を過熱してもよく、又は双方を過熱してもよい。
【００５９】
本実施形態では、第一実施形態と同様に、蒸気タービンプラントの給水がＧＴＣＣプラントの排ガスの排熱を利用して給水が加熱されている。
【００６０】
低圧蒸気タービン４３を通過した低圧蒸気の一部は抽気４５されて、給水加熱器４６で給水を加熱し、低圧節炭器３３に戻される。残りの低圧蒸気タービン４３を通過した低圧蒸気は、復水器４７で冷却冷媒４８により給水５３ａに戻される。この給水５３ａは、ポンプ４９によりＧＴＣＣプラント１に設けられた給水加熱器２７に送られる。給水加熱器２７は排熱回収ボイラからの排気２８の排熱を回収し、蒸気タービンプラントの給水を加熱する。加熱された給水５３ｂは、蒸気タービンプラント３０の給水加熱器４６でさらに加熱され、ボイラ３２内の低圧節炭器３３に戻される。
【００６１】
ここで図４及び図１０に［１］〜［９］と示される第１〜９の計測点における流体の温度、圧力、流量比を表１に示す。
第１計測点では、ガスタービン７出口の排ガスの温度が計測される。
第２計測点では、排熱回収ボイラ９出口の排ガスの温度が計測される。
第３計測点では、給水加熱器２７出口の排気の温度が計測される。
第４計測点では、排熱回収ボイラ９の高圧過熱器１５出口の高圧蒸気１７ａの温度が計測される。
第５計測点では、ボイラ３２の高圧過熱器３１ａ出口の高圧蒸気１７ｂの温度、圧力及び流量が計測される。
第６計測点では、ポンプ４９出口の給水の温度５３ａが計測される。
第７計測点では、給水加熱器２７出口の給水の温度５３ｂが計測される。
第８計測点では、低圧蒸気タービン４３入口の低圧蒸気５２の流量が計測される。
第９計測点では、低圧蒸気タービン４３出口の低圧蒸気から抽気された蒸気４５の流量が計測される。
【表１】
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【００６２】
蒸気タービンプラントの給水の温度は、従来技術で４０℃（第６計測点）であったものが、本実施形態で８８℃（第７計測点）になる。そのため、差分の４８℃分について蒸気タービン４３から抽気する蒸気量を減じることができる。第９計測点・第８計測点の流量比から、低圧蒸気タービン４３に入ってきた低圧蒸気５２のうち抽気に使われた分は、従来技術で１６％あったところ、本実施形態で９％にまで低下した。この％の差７ポイント分の蒸気は、蒸気タービンで最後まで膨張して、その分仕事として取り出すことができる。
【００６３】
高圧蒸気タービン１８の入口（第５計測点）は、従来技術の蒸気圧力が１２．５ＭＰａであり、従来技術ではこれ以上圧力を高めると高温蒸気が不足してかえって効率が低下するところ、本実施形態では、ボイラ３２の高温過熱器３１ａのアシストにより蒸気圧力を１８．７ＭＰａまで高めることができる。これは従来比１．４９６倍である。更に第５計測点における高圧蒸気の流量は従来比１．１２倍にとなっている。
【００６４】
従来技術と比較して、総合熱効率が０．４％ＬＨＶ（低位発熱量基準）高い熱効率が得られている。総合熱効率は、ＧＴＣＣプラントと蒸気ガスタービンプラントの出力の和を投入燃料の発熱量で除したものである。
【００６５】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ＧＴＣＣプラント１の排熱回収ボイラ９で発生する蒸気を、蒸気タービンプラント３０のボイラ３２の高温過熱器３１ａで過熱することにより、ガスタービン７出口の排ガスよりも温度の高い温度で高圧蒸気１７ａを過熱することができる。そのため、より高い圧力の高圧蒸気１７ｂを得られることができ、過熱蒸気量を増大させることができる。更に、伝熱面積を削減しコンパクトな発電プラントとすることができる。
【００６６】
［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について、図５を用いて説明する。
図５には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備え、ＧＴＣＣプラント１の高圧蒸気タービン１８を出た蒸気が再熱されている。
【００６７】
高圧過熱器１５から発生した高圧蒸気１７ａは、高圧蒸気タービン１８を稼動させ発電する。高圧蒸気タービン１８で仕事をした高圧蒸気１７ａは、蒸気タービンプラント３０のボイラ３２に設けられた再熱器３１ｂに運ばれ再熱される。
再熱器は蒸気タービンプラント３０の高圧蒸気タービン４１の出口蒸気を再熱する再熱器（図示しない）で、ＧＴＣＣプラント１の蒸気、蒸気タービンプラント３０の両方の蒸気又は何れかの蒸気を再熱する構成としてもよい。
再熱された蒸気は、低圧蒸気１７ｄとして低圧蒸気タービン２１ｂを稼動させ発電する。
【００６８】
本実施形態のように、ＧＴＣＣプラント１の排熱回収ボイラ９の低圧過熱器１２で発生した低圧蒸気２０が、ＧＴＣＣプラント１の高圧蒸気タービン１８を稼動させた蒸気と混合され、再熱器３１ｂで再熱される構成としてもよい。
【００６９】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ＧＴＣＣプラント１の排熱回収ボイラ９で発生する蒸気を、蒸気タービンプラント３０の再熱器３１ｂで再熱することにより、ガスタービン７出口の排ガスよりも温度の高い温度で蒸気を再熱することができる。そのため、より高い温度の低圧蒸気１７ｄを得られることができ、過熱蒸気量を増大させることができる。更に、伝熱面積を削減しコンパクトな発電プラントとすることができる。
【００７０】
［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について、図６を用いて説明する。
図６には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備え、ＧＴＣＣプラント１の高圧水２９がボイラ３２により高圧蒸気１７ｂとなる。
【００７１】
ＧＴＣＣプラント１の高圧節炭器１３を出た高圧水２９を昇圧して、蒸気タービンプラント３０のボイラ３２に設けられた貫流ボイラ３１ｃで加熱する。この蒸気はＧＴＣＣプラント１の蒸気タービン１８を稼動して発電する。
【００７２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ＧＴＣＣプラント１の排熱回収ボイラ９で加熱された給水２を貫流ボイラ３１ｃで蒸気とすることができる。ガスタービン出口の排ガスよりも温度の貫流ボイラ３１ｃにより蒸気を加熱することができる。そのため、より高い圧力の蒸気を得られることができ、過熱蒸気量を増大させることができる。特に、排熱回収ボイラ９の高圧蒸発機及び高圧過熱器が不要となり、コンパクトな排熱回収ボイラ９とすることができる。
【００７３】
また、高圧水２９の昇圧は、高圧水２９を貫流ボイラ３１ｃに移送するポンプ５４で、超臨界圧（２２．１２ＭＰａ）以上とすることができる。また、低圧節炭器１０から高圧節炭器１３へ給水を移送するポンプ１６を利用して昇圧してもよい。
貫流ボイラ３１ｃは、超臨界圧に達した高圧水２９を加熱し、超臨界圧高圧蒸気１７ｃを発生させる。貫流ボイラ３１ｃは、蒸気タービンプラント３０の蒸気を加熱してもよい。
【００７４】
また、ＧＴＣＣプラントのボトミングを超臨界圧蒸気タービンとし、熱効率の向上を得ることができる。
【００７５】
［第七実施形態］
次に、本発明の第七実施形態について、図７を用いて説明する。
図７には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備え、ＧＴＣＣプラント１の圧縮空気が空気予熱熱交換器３１ｄで予熱される。
【００７６】
蒸気タービンプラント３０のボイラ３２に設けた空気予熱熱交換器３１ｄでＧＴＣＣプラントの圧縮機４の出口空気を予熱する。空気予熱熱交換器３１ｄで予熱された圧縮空気は燃焼器６に戻され、軽質燃料５と混合して燃焼させる。
【００７７】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ＧＴＣＣプラント１の燃焼器６に投入する軽質燃料を削減することができる。
【００７８】
［第八実施形態］
次に、本発明の第八実施形態について、図８を用いて説明する。
図８には、本実施形態の発電プラントが示されている。この発電プラントはＧＴＣＣプラント１と蒸気タービンプラント３０を備え、軽質燃料５がボイラ３２に設けられた燃料改質器３１ｅよって改質されてから燃焼器６に投入される。
【００７９】
軽質燃料５は、高圧節炭器３８で発生した高圧蒸気４０の一部が加えられる。軽質燃料５は、ボイラ３２に設けられた燃料改質器３１ｅで加熱され、水素リッチ燃料に改質される。その後ＧＴＣＣプラント１の燃焼器６で燃焼される。水素リッチ燃料は、燃料に含まれる炭化水素が低分子化され、水素を富んだガスであり、改質に伴い発生した二酸化炭素や一酸化炭素を含んでいる。
【００８０】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
改質用の蒸気はＧＴＣＣプラント１の燃焼器６よりも圧力が高ければ、どの蒸気を用いてもよい。軽質燃料５を改質して発熱量を高めることにより、軽質燃料５を削減することができる。
【００８１】
［第九実施形態］
次に、本発明の第九実施形態について、図９を用いて説明する。
【００８２】
既存の蒸気タービンプラントにＧＴＣＣプラントを追設する工事を行うことにより、蒸気タービンプラントとＧＴＣＣプラントとが併設した発電プラントとする発電所のリパワリング方法である。
【００８３】
図９の既存の蒸気タービンプラント１３０は、ボイラ１３２と高圧蒸気タービン１４１と低圧蒸気タービン１４３と復水器１４７と給水加熱器１４６とを備える。低圧蒸気タービン１４３から蒸気の一部が抽気１４５されている。
【００８４】
第一の工程で、既存の蒸気タービンプラント１３０にＧＴＣＣプラント１を建設する。第二の工程で、既存の蒸気タービンプラント１３０から抽気１４５を移送するラインを取り除く。第三の工程で、蒸気タービンプラント１３０の給水５３ａをＧＴＣＣプラント１の給水加熱器２７に移送するラインを建設する。第四の工程では、ＧＴＣＣプラント１の給水加熱器２７から蒸気タービンプラント１３０のボイラ１３２に加熱された給水５３ｂを戻すラインを建設する。なお、これらの工程は必ずしもこの順で行われることは要しない。
【００８５】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記工事により、既存の蒸気タービンプラントであっても、ＧＴＣＣプラントを併設することができ、軽質燃料の消費を削減した発電プラントを構築することができ、発電所のリパワリングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第一実施形態の発電プラントの概略図である。
【図２】本発明の第二実施形態の発電プラントの概略図である。
【図３】本発明の第三実施形態の発電プラントの概略図である。
【図４】本発明の第四実施形態の発電プラントの概略図である。
【図５】本発明の第五実施形態の発電プラントの概略図である。
【図６】本発明の第六実施形態の発電プラントの概略図である。
【図７】本発明の第七実施形態の発電プラントの概略図である。
【図８】本発明の第八実施形態の発電プラントの概略図である。
【図９】本発明の第九実施形態のリパワリング方法の概略図である。
【図１０】従来のＧＴＣＣプラント及び蒸気タービンプラントの概略図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  ＧＴＣＣプラント
２ａ  冷却空気熱交換器
２ｂ  中間冷却器
４  圧縮機
５  軽質燃料
６  燃焼器
７  ガスタービン
８  発電機
９  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１８  高圧蒸気タービン
２１  低圧蒸気タービン
２４  復水器
２７  給水加熱器
３０  蒸気タービンプラント
３１ａ  高圧過熱器
３１ｂ  再熱器
３１ｃ  貫流ボイラ
３１ｄ  空気予熱熱交換器
３２  ボイラ
４１  高圧蒸気タービン
４３  低圧蒸気タービン
４４  発電機
４５  抽気
４６  給水加熱器
５０  重質燃料
５２  低圧蒸気
５３ａ  給水
５３ｂ  給水
【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】
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【図９】
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【図１０】
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