(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラに収容された節炭器の上流側に、他の熱交換器と別個独立に熱交換器を設け、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側から抽出した復水給水をこの熱交換器にて加熱水に生成して上記燃料加熱装置に供給する構成にしたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
熱交換器は、蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側から抽出した復水給水を昇圧する昇圧ポンプを備えたことを特徴とする請求項１記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラに、蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側から抽出した復水給水を昇圧する昇圧ポンプを備える熱交換器を設け、この熱交換器から生成する加熱水を上記燃料加熱装置に供給する構成としたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラに、蒸気タービンプラントの復水給水を排熱回収ボイラの節炭器に送給する給水ポンプの途中段から抽出する給水管を備える熱交換器を設け、この熱交換器から生成する加熱水を上記燃料加熱装置に供給する構成としたことを特徴とする請求項１記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項５】
燃料加熱装置は、排熱回収ボイラに設けた熱交換器の加熱水管から分岐し、蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を備えたことを特徴とする請求項１乃至４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。
【請求項６】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側と接続する熱交換器を設けるとともに、この熱交換器を上記燃料加熱装置に接続する加熱水管から分岐し、上記蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項７】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側と昇圧ポンプを介装して熱交換器を設けるとともに、この熱交換器を上記燃料加熱装置に接続する加熱水管から分岐し、上記蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項８】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントから上記排熱回収ボイラの節炭器に給水を送給する給水ポンプの途中段から抽出した給水を加熱水にする熱交換器を設けるとともに、この熱交換器から上記燃料加熱装置に接続する加熱水管から分岐し、上記蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項９】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側と昇圧ポンプを介装して熱交換器を設けるとともに、上記ガスタービン燃焼器に燃料を供給し、上記燃料加熱装置を備えた燃料供給系統にバイパス燃料管を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１０】
ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラの中圧蒸発器と高圧一次節炭器との間に、上記燃料加熱装置に加熱水を供給する熱交換器を設けるとともに、上記ガスタービン燃焼器に燃料を供給し、上記燃料加熱装置を備えた燃料供給系統にバイパス燃料管を設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１１】
熱交換器は、複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラの高圧一次節炭器を２分割した間に設置したことを特徴とする請求項１０記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１２】
熱交換器は、複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラの高圧一次節炭器と中圧節炭器との間に設置したことを特徴とする請求項１０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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントに係り、特にガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に投入する燃料を予め加熱させ、その発熱量を高めてプラント熱効率の向上を図ったコンバインドサイクル発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の火力発電プラントでは、コンベンショナルな発電プラントに較べて起動運転時間が短く、プラント熱効率の高いコンバインドサイクル発電プラントが主流を占めつつある。このコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントと排熱回収ボイラとを組み合せ、ガスタービンプラントから出た排熱（排ガス）を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラントに供給して発電させるものであり、その例示として図１３に示す構成のものがある。
【０００３】
コンバインドサイクル発電プラント１は、ガスタービンプラント２、蒸気タービンプラント３、排熱回収ボイラ４を備えた構成になっている。
【０００４】
ガスタービンプラント２は、空気圧縮機５、ガスタービン燃焼器６、ガスタービン７を備え、空気圧縮機５で吸い込んだ大気ＡＲを高圧化し、その高圧空気に燃料を加えてガスタービン燃焼器６で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスを駆動ガスとしてガスタービン７を駆動するようになっている。
【０００５】
また、排熱回収ボイラ４は、ガスタービン７から出た排熱（排ガス）の流れに沿ってその上流側から下流側に向って配置された過熱器８、蒸気ドラム９に連通する蒸発器１０、節炭器１１をケーシング１２に収容し、蒸気タービンプラント３からの給水を節炭器１１で加熱し、その加熱水（加熱後の給水）を調節弁１３で流量コントロールした後、蒸気ドラム９に案内し、ここで加熱水の比重を利用して蒸発器１０で自然循環させて飽和蒸気にし、その飽和蒸気を再び過熱器８で加熱して過熱蒸気を発生させ、その過熱蒸気をタービン駆動蒸気として蒸気タービンプラント３に供給するようになっている。
【０００６】
一方、蒸気タービンプラント３は、発電機１４に軸直結した蒸気タービン１５、復水器１６、復水ポンプ１７、給水ポンプ１８を備え、排熱回収ボイラ４から供給されたタービン駆動蒸気を蒸気タービン１５で膨張仕事をさせ、その膨張仕事の際に発生した回転トルクで発電機１４を駆動し、電気出力を発生させるようになっている。
【０００７】
また、蒸気タービンプラント３は、蒸気タービン１５で膨張仕事を終えたタービン排気を復水器１６で凝縮させて復水にし、その復水を復水ポンプ１７で昇圧して給水にし、その給水を給水ポンプ１８で再び昇圧させて排熱回収ボイラ４に還流させるようになっている。
【０００８】
このように、従来のコンバインドサイクル発電プラント１では、ガスタービンプラント２のブレイトンサイクルと蒸気タービンプラント３のランキンサイクルを巧みに組み合せ、ガスタービンプラント２の排熱の有効活用によりプラント熱効率がコンベンショナル発電プラントのそれよりも高くなっていた。
【０００９】
ところが、従来のコンバインドサイクル発電プラント１のプラント熱効率をより一層向上させた技術として、例えば特開昭６４−４６５０１号公報や特開平２−２８３８０３号公報が既に公表されている。
【００１０】
前者および後者は、ともに排熱回収ボイラ４の節炭器１１で加熱される給水の温度に着目したもので、負荷変動があっても熱影響の少ない、その加熱水の熱エネルギを巧みに利用してプラント熱効率の向上を図ったものである。すなわち、前者は、アプローチポイントおよびピンチポイントを充分に考察してプラント熱効率の改善に努めたものであり、また後者はガスタービン燃焼器６に投入される燃料の発熱量を高めることによりプラント熱効率の改善に努めている。特に、後者は、図１４に示すように、ガスタービンプラント２に燃料加熱装置１９を設け、この燃料加熱装置１９の加熱源として負荷変動の影響の少ない排熱回収ボイラ４の節炭器１１の出口側の加熱水に求め、燃料Ｆを加熱させ、燃料に含まれる水蒸気が蒸発する際に必要な潜熱を取り除いて、結果として発熱量を高めることにより相対的に少ない燃料流量で燃焼ガスを生成し、プラント熱効率の向上に努めている。
【００１１】
このように、従来のコンバインドサイクル発電プラント１では、化石燃料枯渇を心配する今日、消費する燃料を極力少なくしてプラント熱効率の向上に努めていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図１４で示した従来のコンバインドサイクル発電プラント１は、燃料Ｆを燃料加熱装置１９で加熱させるにあたり、その加熱源を節炭器１１から出た給水の加熱水に求めるために節炭器１１の伝熱面積を従来よりも増加させているが、その加熱源を節炭器１１から出た加熱水に求めること自体、幾つか改善しなければならない問題点が含まれている。
【００１３】
一般に、この種の技術分野において、蒸気ドラム９の入口側に設けた調節弁１３の設計差圧（一般に１．５ＭＰａから２ＭＰａ程度）は、燃料加熱装置１９が必要な圧力（一般に０．２ＭＰａ程度）よりも大きくなっている。このため、節炭器１１を出た加熱水は、蒸気ドラム９に流れる際、スチーミング（蒸発の一種）を発生させないように、その圧力を、加熱水自身の温度に対する飽和圧力に、上述調節弁１３の設計差圧と安全係数を加えた高い値に設定しておく必要がある。
【００１４】
しかし、本来、燃料加熱装置１９に供給される加熱水は、スチーミング発生防止を考慮してもその圧力が０．２ＭＰａ程度に安全係数を加えた値でよいはずなのに、上述高い値に設定すること自体、無駄であり、給水ポンプ１８の不必要な動力消費を強いる。
【００１５】
また、燃料加熱装置１９が必要な加熱源としての加熱水は、加熱された燃料温度に５０℃前後を加えた温度（一般に１５０℃〜２００℃程度）に設定することが適正値になっているが、本来、節炭器１１を出た加熱水温度は、燃料加熱とは無関係に、プラント全体のヒートバランスから設定されるものである。このため、ヒートバランス上の加熱水は、燃料加熱分だけ温度が高くなり、高くなったことに基づく飽和圧力も余計に高くなり、給水ポンプ１８の高い昇圧力が要求され、コスト高になる。
【００１６】
また、部分負荷運転のように、燃料加熱装置１９に供給される加熱水量が低くなってくると、節炭器１１を通過する給水量も低くなってくるが、この場合、その器内圧力が上昇し、このため、節炭器１１を出た加熱水は飽和温度を超えてしまい、スチーミング発生のおそれがある。
【００１７】
このように、図１４で示した従来のコンバインドサイクル発電プラント１では、プラント熱効率を向上させる反面、上述の幾つかの問題点があった。
【００１８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、燃料加熱に用いる加熱水を高い圧力に設定しなくとも燃料を充分に加熱できるようにするとともに、スチーミングの発生を確実に防止できるコンバインドサイクル発電プラントを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項１に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラに収容された節炭器の上流側に、他の熱交換器と別個独立に熱交換器を設け、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側から抽出した復水給水をこの熱交換器にて加熱水に生成して上記燃料加熱装置に供給する構成にしたものである。
【００２０】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項２に記載したように、熱交換器は、蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側から抽出した復水給水を昇圧する昇圧ポンプを備えたものである。
【００２１】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項３に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラに、蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側から抽出した復水給水を昇圧する昇圧ポンプを備える熱交換器を設け、この熱交換器から生成する加熱水を上記燃料加熱装置に供給する構成としたものである。
【００２２】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項４に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラに、蒸気タービンプラントの復水給水を排熱回収ボイラの節炭器に送給する給水ポンプの途中段から抽出する給水管を備える熱交換器を設け、この熱交換器から生成する加熱水を上記燃料加熱装置に供給する構成としたものである。
【００２３】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項５に記載したように、燃料加熱装置は、排熱回収ボイラに設けた熱交換器の加熱水管から分岐し、蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を備えたものである。
【００２４】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項６に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側と接続する熱交換器を設けるとともに、この熱交換器を上記燃料加熱装置に接続する加熱水管から分岐し、上記蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を設けたものである。
【００２５】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項７に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側と昇圧ポンプを介装して熱交換器を設けるとともに、この熱交換器を上記燃料加熱装置に接続する加熱水管から分岐し、上記蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を設けたものである。
【００２６】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項８に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントから上記排熱回収ボイラの節炭器に給水を送給する給水ポンプの途中段から抽出した給水を加熱水にする熱交換器を設けるとともに、この熱交換器から上記燃料加熱装置に接続する加熱水管から分岐し、上記蒸気タービンプラントの復水器に接続するバイパス管を設けたものである。
【００２８】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項９に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの節炭器の上流側に、上記蒸気タービンプラントの復水ポンプの出口側と昇圧ポンプを介装して熱交換器を設けるとともに、上記ガスタービン燃焼器に燃料を供給し、上記燃料加熱装置を備えた燃料供給系統にバイパス燃料管を設けたものである。
【００２９】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項１０に記載したように、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよび複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラを組み合せ、上記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラの中圧蒸発器と高圧一次節炭器との間に、上記燃料加熱装置に加熱水を供給する熱交換器を設けるとともに、上記ガスタービン燃焼器に燃料を供給し、上記燃料加熱装置を備えた燃料供給系統にバイパス燃料管を設けたものである。
【００３０】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項１１に記載したように、熱交換器は、複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラの高圧一次節炭器を２分割した間に設置したものである。
【００３２】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上述目的を達成するため、請求項１２に記載したように、熱交換器は、複数の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラの高圧一次節炭器と中圧節炭器との間に設置したものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントを、単圧式蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラに適用した第１実施形態を示す概略系統図である。
【００３５】
このコンバインドサイクル発電プラント２０は、ガスタービンプラント２１、蒸気タービンプラント２２、排熱回収ボイラ２３を備えた構成になっている。
【００３６】
ガスタービンプラント２２は、空気圧縮機２４、燃料加熱装置２５、ガスタービン燃焼器２６、ガスタービン２７を備え、空気圧縮機２４で吸い込んだ大気ＡＲを高圧化し、その高圧空気に燃料加熱装置２５からの加熱された燃料を加えてガスタービン燃焼器２６で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスを駆動ガスとしてガスタービン２７を駆動する。
【００３７】
また、蒸気タービンプラント２２は、発電機２８に軸直結した蒸気タービン２９、復水器３０、復水ポンプ３１、給水ポンプ３２を備え、排熱回収ボイラ２３から供給されたタービン駆動蒸気を蒸気タービン２９で膨張仕事をさせ、その膨張仕事の際に発生した回転トルクで発電機２８を回転駆動して電気出力を得る一方、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器３０で凝縮させて復水にし、その復水を復水ポンプ３１で昇圧して給水にし、その給水を給水ポンプ３２で再び昇圧させて排熱回収ボイラ２３に還流させる。
【００３８】
一方、排熱回収ボイラ２３は、ガスタービン２７から出た排熱（排ガス）の流れに沿ってその上流側から下流側に向って配置された過熱器３３、蒸気ドラム３４に連通する蒸発器３５、ガスタービンプラント２１の燃料加熱装置２５に加熱水を供給する熱交換器３６、節炭器３７をケーシング３８に収容し、蒸気タービンプラント２２からの給水を節炭器３７で加熱し、その加熱水を調節弁３９で流量コントロールした後、蒸気ドラム３４に案内し、ここで加熱水の比重を利用して蒸発器３５で自然循環させて飽和蒸気にし、その飽和蒸気を再び過熱器３３で加熱して過熱蒸気を発生させ、その過熱蒸気をタービン駆動蒸気として蒸気タービンプラント２２に供給する。
【００３９】
また、タービン駆動蒸気を生成する過熱器３３、蒸発器３５、節炭器３７とは別個独立に設けた熱交換器３６は、その入口側を復水給水管４０を介して復水ポンプ３１の出口側に接続する一方、その出口側を加熱水管４１を介して燃料加熱装置２５に接続し、燃料加熱装置２５で燃料Ｆを加熱した加熱水をドレンとして制御弁４２を介して復水器３０に還流させる。
【００４０】
このように、本実施形態では、燃料加熱装置２５に燃料Ｆの加熱源としての蒸気を供給する熱交換器３６を、タービン駆動蒸気の生成とは別個独立に設けているので、従来のように、燃料加熱装置３６に供給する加熱源を節炭器３７の出口側の加熱水から求めたものと異なり、その温度、圧力を低く設定することができる。ヒートバランスを考察した結果、復水ポンプ３１の標準的な吐出圧力は、２．０〜２．５ＭＰａ程度であるから、本実施形態では、燃料加熱装置１９の燃料Ｆを１５０℃程度まで無理なく昇温させることができる。
【００４１】
また、部分負荷運転のように、燃料加熱装置１９を通る燃料Ｆが少ないときでも、本実施形態では、熱交換器３６から燃料加熱装置１９に蒸気を確実に供給できるので、燃料加熱装置１９のスチーミングの発生を確実に防止することができる。
【００４２】
したがって、本実施形態によれば、燃料加熱装置１９のスチーミング発生防止と相俟って燃料加熱装置１９に供給する燃料Ｆの加熱用の蒸気圧力・温度を、従来よりも低く設定できるから、給水ポンプ３２の不必要なポンプアップがなく、プラントの消費動力を削減でき、従来よりもより一層プラント熱効率を向上させることができる。
【００４３】
図２は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第１実施例を示す概略系統図である。
【００４４】
本実施例は、熱交換器３６の入口と復水ポンプ３１の出口側を結ぶ復水給水管４０に、昇圧ポンプ４３を設けたものであり、他の構成について第１実施形態と同一なので同一符号を付して、説明を省略する。
【００４５】
本実施例は、昇圧ポンプ４３の吐出圧力を、復水ポンプ３１の吐出圧力とは無関係に設定でき、しかも給水ポンプ３２の吐出圧力よりも低く設定できるので、動力消費の低減化に繋る。
【００４６】
図３は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第２実施例を示す概略系統図である。
【００４７】
本実施例は、熱交換器３６の入口と給水ポンプ３２の途中段とを結ぶ給水管４４を設けたものであり、他の構成について第１実施形態と同一なので同一符号を付して、説明を省略する。
【００４８】
本実施例は、給水ポンプ３２をタービンポンプ等の多段形式のものを選定し、一つのポンプで節炭器３７および熱交換器３６のそれぞれに給水を供給できる、いわゆる中段抽水方式にしたから、狭い場所でも設置面積を有効に活用することができる。
【００４９】
図４は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第３実施例を示す概略系統図である。
【００５０】
本実施例は、燃料加熱装置２３の入口側から分岐し、復水器３０に接続するバイパス調節弁４５を備えたバイパス管４６を設けたものであり、他の構成について第１実施形態と同一なので同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態は、通常運転時、節炭器３７から出た加熱水の一部を蒸気管４１を介して燃料加熱装置２３に供給して燃料Ｆを加熱させ、部分負荷運転のように節炭器３７を流れる給水が少ないとき、制御弁４２を弁閉する一方、バイパス調節弁４５を微開させ、節炭器３７の出口側の加熱水をバイパス管４６を介して復水器３０に流すことにより節炭器３７の器内圧の異常上昇を防止したものである。
【００５２】
したがって、本実施例によれば、負荷が低いときでも節炭器３７の加熱水は常に流れているので、節炭器３７の器内およびその出口側におけるスチーミングの発生を抑制することができる。
【００５３】
図５は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第４実施例を示す概略系統図である。
【００５４】
本実施例は、第１実施形態と第１実施形態における第３実施例とを組み合せたものであり、燃料加熱装置２３を通る燃料Ｆを加熱するとき、その加熱源としての加熱水を、復水ポンプ３１の出口側から復水吸水管４０を介して熱交換器３６に供給される復水給水に求めることができ、また、部分負荷運転のように、復水給水が少ないときでもバイパス管４６を介して復水器３０に流すことができ、熱交換器３６内を常に負荷に無関係に復水給水を流すことができる。
【００５５】
したがって、本実施例によれば、ポンプの動力消費の低減化とスチーミング防止化の両方を備えた点で有効である。
【００５６】
図６は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第５実施例を示す概略系統図である。
【００５７】
本実施例は、第１実施形態における第１実施例と第１実施形態における第３実施例とを組み合せたものであり、燃料加熱装置２３を通る燃料Ｆを加熱するとき、その加熱源として加熱水を熱交換器３６で生成する際の復水給水管４０を通る復水給水の昇圧が昇圧ポンプ４３で自由に設定することができ、また部分負荷運転のように、復水給水が少ないときでもバイパス管４６を介して復水器３０に流すことができ、熱交換器３６内を常に負荷に無関係に復水給水を流すことができる。
【００５８】
したがって、本実施例によれば、復水給水の自由な昇圧設定と、スチーミング防止の両方を備えた点で有効である。
【００５９】
図７は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第６実施例を示す概略系統図である。
【００６０】
本実施例は、第１実施形態における第２実施例と第１実施形態における第３実施例とを組み合せたものであり、狭い場所における設置面積の有効活用と、スチーミング防止の両方を備えた点で有効である。
【００６１】
図８は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第７実施例を示す概略系統図である。
【００６２】
本実施例は、ガスタービン燃焼器２６に燃料Ｆを供給する燃料供給系統４７に、第１実施形態における燃料加熱装置２５をバイパスするバイパス調節弁４９を備えたバイパス燃料管４８を設けたものであり、他の構成部品について第１実施形態と同一なので同一符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
本実施例は、通常運転時、節炭器３７の出口側の予熱水を燃料加熱装置２５に供給して燃料Ｆを加熱させ、部分負荷運転のように、燃料Ｆを多く必要としないとき、バイパス調節弁４９で燃料Ｆの流量をコントロールしながら、バイパス燃料管４８を介してガスタービン燃焼器２６に燃料Ｆを供給したものである。その際、節炭器３７の出口側から燃料加熱装置２５に供給される加熱水は、制御弁４２で流量コントロールされる。
【００６４】
本実施例は、燃料Ｆをバイパス燃料管４８を介してガスタービン燃焼器２６に供給できるから、夏場のように気温が高く、燃料Ｆを加熱する必要がない場合、特に有効である。
【００６５】
図９は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第８実施例を示す概略系統図である。
【００６６】
本実施例は、第１実施形態における第１実施例と第１実施形態における第７実施例を組み合せたものであり、復水ポンプ３１の出口側から復水給水管４０を介して熱交換器３６に復水給水を昇圧ポンプ４３で昇圧する際、昇圧ポンプ４３が節炭器３７と別個独立に設けてあるので、その吐出圧力を自由に設定でき、また燃料供給系統４７にバイパス燃料管４８を設けて燃料Ｆの加熱を必要としないときにバイパス燃料管４８を利用することにより熱交換器３６からの予熱水の不必要な消費を削減することができる。
【００６７】
図１０は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントを、複圧式蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラに適用した第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
【００６８】
本実施形態に係る排熱回収ボイラ２３は、ガスタービンプラント２１のガスタービン２７から出た排熱の流れに沿ってその上流側から下流側に向って配置された高圧過熱器５０、再熱器５１、高圧蒸気ドラム５２を備えた高圧蒸発器５３、中圧過熱器５４、高圧二次節炭器５５、低圧過熱器５６、中圧蒸気ドラム５７を備えた中圧蒸発器５８、高圧一次節炭器６０、中圧節炭器６１、低圧蒸気ドラム６２を備えた低圧蒸発器６３、低圧節炭器６４をケーシング３８に収容し、蒸気タービンプラント２２からの給水を低圧節炭器６４で予熱し、その加熱水の一部を調節弁６５を介して低圧蒸気ドラム６２に、残りの一部を給水ポンプ６６、中圧節炭器６１、高圧二次節炭器５５、調節弁６７、高圧蒸気ドラム５２を介して高圧蒸気器５０に、またさらに残りの一部を給水ポンプ６８、高圧一次節炭器６０、調節弁６９、中圧蒸気ドラム５７を介して中圧過熱器５４にそれぞれ連続的に供給する構成になっている。
【００６９】
また排熱回収ボイラ２３は、中圧蒸発器５８と高圧一次節炭器６０との間に熱交換器３６を設け、復水ポンプ３１の出口側から抽出した復水給水を熱交換器３６で予熱させ、その過熱水を燃料供給系統４７に設けた燃料加熱装置２５に供給するようになっている。
【００７０】
この燃料加熱装置２５には、バイパス調節弁４９を備えたバイパス燃料管４８が設けられている。
【００７１】
一方、排熱回収ボイラ２３に対応する蒸気タービンプラント２２は、高圧タービン７０、中圧タービン７１、低圧タービン７２を共通軸で結び、高圧過熱器５０からの過熱蒸気で高圧タービン７０を駆動し、そのタービン排気を再熱器５１に戻して再加熱させ、再熱蒸気として中圧タービン７１に案内し、膨張仕事をさせた後、そのタービン排気を低圧過熱器５６からの蒸気とともに低圧タービン７２を駆動し、その際に発生する回転トルクで発電機２８を回転駆動し、電気出力を発生させるようになっている。
【００７２】
このように、本実施形態では、燃料供給系統４７に設けた燃料加熱装置２５の燃料Ｆを加熱させる熱源を、排熱回収ボイラ２３の中圧蒸発器５８と高圧一次節炭器６０との間に設けた熱交換器３６の加熱水に求め、熱交換器３６の蒸気管４１からの加熱水により燃料Ｆを加熱させ、燃料Ｆに含まれる水蒸気を取り除いてその潜熱を失わせてからガスタービン燃焼器２６に供給するので、比較的少ない燃料流量でも高い発熱量で燃焼ガスを生成することができ、従来よりもより一層プラント熱効率を向上させることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、燃料供給系統４７の燃料加熱装置２５にバイパス燃料管４８を設け、部分負荷運転のように燃料Ｆを多量に必要としないとき、燃料Ｆをバイパス調節便４９で流量コントロールする一方、燃料Ｆを加熱した後の加熱水を制御弁４２で流量コントロールするので、熱交換器３６を通過中、または熱交換器３６を出た加熱水のスチーミング発生を確実に防止することができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、燃料加熱装置２５の燃料Ｆを加熱する熱源を、排熱回収ボイラ２３の中圧蒸発器５８と高圧一次節炭器６０との間に設置した熱交換器３６に求めたが、この実施形態に限らず熱交換器３６を、図１１に示すように、２分割にした高圧一次節炭器６０，６０の間に設置してもよく、また、図１２に示すように、高圧一次節炭器６０と中圧節炭器６１との間に設置してもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明の通り、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン燃焼器に供給する燃料を加熱する燃料加熱装置の加熱源を、単圧式または複圧式の蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラに他の熱交換器と別個独立運転時に熱交換器を設け、この熱交換器に蒸気タービンプラントから供給する復水給水の加熱水としたから、加熱水を高圧にしなくとも安定した加熱源として燃料加熱装置に供給することができる。
【００７６】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、熱交換器から燃料加熱装置に供給された加熱水を燃料加熱後、制御弁で流量コントロールするので、部分負荷運転のように加熱水が少ないときでも加熱水のスチーミング発生を確実に防止することができる。
【００７７】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、燃料加熱装置にバイパス燃料管を設け、ガスタービン燃焼器の燃料消費が少ないとき、このバイパス燃料管を利用して燃料をガスタービンに供給するので、熱交換器から生成される加熱水を不必要に消費することがなく、従来よりもプラント熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第１実施例を示す概略系統図。
【図３】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第２実施例を示す概略系統図。
【図４】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第３実施例を示す概略系統図。
【図５】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第４実施例を示す概略系統図。
【図６】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第５実施例を示す概略系統図。
【図７】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第６実施例を示す概略系統図。
【図８】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第７実施例を示す概略系統図。
【図９】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第８実施例を示す概略系統図。
【図１０】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第２実施形態を示す概略系統図。
【図１１】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第２実施形態における第１実施例を示す概略系統図。
【図１２】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第２実施形態における第２実施例を示す概略系統図。
【図１３】従来のコンバインドサイクル発電プラントの実施形態を示す概略系統図。
【図１４】従来のコンバインドサイクル発電プラントの別の実施形態を示す概略系統図。
【符号の説明】
１  コンバインドサイクル発電プラント
２  ガスタービンプラント
３  蒸気タービンプラント
４  排熱回収ボイラ
５  空気圧縮機
６  ガスタービン燃焼器
７  ガスタービン
８  過熱器
９  蒸気ドラム
１０  蒸発器
１１  節炭器
１２  ケーシング
１３  調節弁
１４  発電機
１５  蒸気タービン
１６  復水器
１７  復水ポンプ
１８  給水ポンプ
１９  燃料過熱装置
２０  コンバインドサイクル発電プラント
２１  ガスタービンプラント
２２  蒸気タービンプラント
２３  排熱回収ボイラ
２４  空気圧縮機
２５  燃料過熱装置
２６  ガスタービン燃焼器
２７  ガスタービン
２８  発電機
２９  蒸気タービン
３０  復水器
３１  復水ポンプ
３２  給水ポンプ
３３  過熱器
３４  蒸気ドラム
３５  蒸発器
３６  熱交換器
３７  節炭器
３８  ケーシング
３９  調節弁
４０  復水給水管
４１  加熱水管
４２  制御弁
４３  昇圧ポンプ
４４  給水管
４５  バイパス調節弁
４６  バイパス管
４７  燃料供給系統
４８  バイパス燃料管
４９  バイパス調節弁
５０  高圧過熱器
５１  再熱器
５２  高圧蒸気ドラム
５３  高圧蒸発器
５４  中圧過熱器
５５  高圧二次節炭器
５６  低圧過熱器
５７  中圧蒸気ドラム
５８  中圧蒸発器
６０  高圧一次節炭器
６１  中圧節炭器
６２  低圧蒸気ドラム
６３  低圧蒸発器
６４  低圧節炭器
６５  調節弁
６６  給水ポンプ
６７  調節弁
６８  給水ポンプ
６９  調節弁
７０  高圧タービン
７１  中圧タービン
７２  低圧タービン
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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