(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラと、
発電機に連結されたガスタービンと、
供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、
前記燃焼器の前記ボイラから供給される蒸気の入口に、蒸気遮断弁を設け、前記発電機の負荷遮断時に、この蒸気遮断弁を全閉すること
を特徴とする蒸気注入式ガスタービン発電設備。
【請求項２】
過熱器を有するドラム形ボイラと、
発電機に連結されたガスタービンと、
供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し、前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、
前記ボイラのドラムとボイラの過熱器の間の蒸気配管に、１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁を介装し、
前記ボイラの過熱器と燃焼器の間の蒸気配管に２次蒸気遮断弁を介装し、
前記ボイラの過熱器の過熱管に第１蒸気ドレン弁を接続し、
前記ボイラの過熱器と２次蒸気遮断弁の間の蒸気配管に第２蒸気ドレン弁を接続し、
前記発電機の負荷遮断時に、前記１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁と第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を組み合わせて駆動し、無負荷運転に移行すること
を特徴とする蒸気注入式ガスタービン発電設備。
【請求項３】
過熱器を有するドラム形ボイラと、
発電機に連結されたガスタービンと、
供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、
前記ボイラのドラムとボイラの過熱器の間の蒸気配管に、１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁を介装し、
前記ボイラの過熱器と燃焼器の間の蒸気配管に２次蒸気遮断弁を介装し、
前記ボイラの過熱器の過熱管に第１蒸気ドレン弁を接続し、
前記ボイラの過熱器と２次蒸気遮断弁の間の蒸気配管に第２蒸気ドレン弁を接続し、
前記発電機の負荷遮断時に、前記１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁を閉、前記第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を開とし、前記負荷遮断時より規定時間の経過に従い前記１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁を開、前記第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を閉として、前記発電機の無負荷運転に必要な回転数を維持する蒸気を前記燃焼器へ注入し、無負荷運転に移行すること
を特徴とする蒸気注入式ガスタービン発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気注入式ガスタービン発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気注入式ガスタービン発電設備の構成の一例を図３に基づいて説明する。
【０００３】
図３において、１はドラム形排熱回収ボイラであり、給水ポンプ（図示せず）から供給された水はドラム２へ注入され、ドラム２から蒸発器３の蒸発管４へ送り出され、加熱され蒸気と水の混合体となってドラム２へ戻る。このドラム２で発生する蒸気は、蒸気遮断弁５と蒸気制御弁６を介して過熱器７の過熱管８へ送られ、過熱器７においてさらに過熱されて蒸気注入管９を通って燃焼器10へ供給される。11はボイラ１の煙突である。
【０００４】
また燃焼器10には、燃料制御弁14を介してガスタービン燃料が供給され、さらに圧縮機15より圧縮空気が供給されており、燃焼器10において圧縮空気内でガスタービン燃料が燃焼されることにより、ボイラ１より蒸気注入管９を通って供給された蒸気はさらに過熱されて燃焼ガスとともにガスタービン16へ供給され、ガスタービン16が回転される。上記圧縮機15はガスタービン16と連結されている。圧縮機15（ガスタービン16）の排気ガスはボイラ１へ導かれ、その熱エネルギーにより蒸気が発生される。
【０００５】
またガスタービン16は減速機17を介して発電機18に連結され、ガスタービン16が回転することにより、発電機18が回転し、発電される。
また上記蒸気遮断弁５は、空気駆動式であり、この蒸気遮断弁５に駆動用空気を供給する、電磁弁からなる空気供給弁19が設けられている。この空気供給弁19と蒸気制御弁６は、注入蒸気制御装置20により制御され、また燃料制御弁14は燃料制御装置22により制御される。
【０００６】
上記注入蒸気制御装置20と燃料制御装置22による、発電機18に接続された負荷の遮断時の制御について説明する。
重負荷（ガスタービン16の能力の８０％以上）の遮断時；
ガスタービン16および発電機18を停止させて過速度を防止する。すなわち、注入蒸気制御装置20により空気供給弁19を介して蒸気遮断弁５を全閉とし、さらに蒸気制御弁６を全閉とし、燃料制御装置22により燃料制御弁14を最小に絞って燃焼器10の火炎を最小とする。
【０００７】
軽負荷（ガスタービン16の能力の８０％未満）の遮断時；
注入蒸気制御装置20により蒸気制御弁６を絞り、燃料制御装置22により燃料制御弁14を絞って、燃焼器10へ流入する蒸気量とガスタービン燃料量を制御して過速度を防止する。
【０００８】
また図３に示すように、ガスタービン16内に水滴が入らないようにするために、過熱器７の過熱管８に電磁弁からなる第１蒸気ドレン弁23が設けられ、蒸気注入管９に電磁弁からなる第２蒸気ドレン弁24が設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記重負荷（ガスタービン16の能力の８０％以上）の遮断時には、過熱器７の過熱管８と蒸気注入管９に残る蒸気量が多いことから、燃焼器10へ注入される蒸気量は急に減らないため、速度抑制が充分にできず、過速度となってしまう恐れがあった。また燃焼器10へ注入された蒸気により最小となった火炎が消されてしまう恐れがあった。さらに上記過速度が発生すると、あるいは火炎が消えてしまうと、ガスタービン16はトリップされるため、運転員は、負荷遮断が発生しトリップされると、ガスタービン16を再起動させなければならなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、負荷遮断時のガスタービンの過速度を防止でき、かつ燃焼器の火炎の消失を防止できる蒸気注入式ガスタービン発電設備を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、ボイラと、発電機に連結されたガスタービンと、供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し、前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、前記燃焼器の前記ボイラから供給される蒸気の入口に、蒸気遮断弁を設け、前記発電機の負荷遮断時に、この蒸気遮断弁を全閉することを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成によれば、発電機の負荷遮断時に、燃焼器入口の蒸気遮断弁を全閉とすることにより、燃焼器に注入される蒸気はほぼ遮断される。よって、ガスタービンの過速度が防止され、かつ燃焼器の火炎の消失が防止される。
【００１３】
また請求項２記載の発明は、過熱器を有するドラム形ボイラと、発電機に連結されたガスタービンと、供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し、前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、
前記ボイラのドラムとボイラの過熱器の間の蒸気配管に、１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁を介装し、前記ボイラの過熱器と燃焼器の間の蒸気配管に２次蒸気遮断弁を介装し、前記ボイラの過熱器の過熱管に第１蒸気ドレン弁を接続し、前記ボイラの過熱器と２次蒸気遮断弁の間の蒸気配管に第２蒸気ドレン弁を接続し、前記発電機の負荷遮断時に、前記１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁と第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を組み合わせて駆動し、無負荷運転に移行することを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成によれば、発電機の負荷遮断時に、１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁と第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁が組み合わせて駆動されることにより、無負荷運転に移行されることによって、ガスタービンのトリップが防止され、負荷運転までの時間が短縮される。
また請求項３記載の発明は、過熱器を有するドラム形ボイラと、発電機に連結されたガスタービンと、供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、前記ボイラのドラムとボイラの過熱器の間の蒸気配管に、１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁を介装し、前記ボイラの過熱器と燃焼器の間の蒸気配管に２次蒸気遮断弁を介装し、前記ボイラの過熱器の過熱管に第１蒸気ドレン弁を接続し、前記ボイラの過熱器と２次蒸気遮断弁の間の蒸気配管に第２蒸気ドレン弁を接続し、前記発電機の負荷遮断時に、前記１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁を閉、前記第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を開とし、前記負荷遮断時より規定時間の経過に従い前記１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁を開、前記第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を閉として、前記発電機の無負荷運転に必要な回転数を維持する蒸気を前記燃焼器へ注入し、無負荷運転に移行することを特徴とするものである。
上記構成によれば、発電機の負荷遮断時に、１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁を閉、第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を開とし、負荷遮断時より規定時間の経過に従い１次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と２次蒸気遮断弁を開、第１蒸気ドレン弁と第２蒸気ドレン弁を閉として、発電機の無負荷運転に必要な回転数を維持する蒸気を燃焼器へ注入し、無負荷運転に移行される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例の図３と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における蒸気注入式ガスタービン発電設備の構成図である。
本発明の蒸気注入式ガスタービン発電設備は、蒸気注入管９の燃焼器10の入口位置に、空気式の２次蒸気遮断弁31を設けている。この２次蒸気遮断弁31には、駆動用空気を供給する電磁弁からなる２次空気供給弁34が設けられている。この２次蒸気遮断弁31の２次空気供給弁34と（１次）蒸気遮断弁５の空気供給弁19と蒸気制御弁31と第１蒸気ドレン弁23と第２蒸気ドレン弁24は、注入蒸気制御装置20’により制御される。
【００１７】
この注入蒸気制御装置20’による負荷遮断時の制御を図２を参照しながら説明する。
１．負荷遮断発生と同時に、２次蒸気遮断弁31の２次空気供給弁34と１次蒸気遮断弁５の空気供給弁19を駆動して、２次蒸気遮断弁31と１次蒸気遮断弁５を全閉とし、蒸気制御弁６を強制閉とし、燃焼器10へ注入される蒸気を遮断する。（また負荷遮断発生と同時に、燃料制御装置22により燃料制御弁14を最小に絞って燃焼器10の火炎を最小とする。）これにより、燃焼器10に注入される蒸気はほぼ遮断され、燃料制御による速度制御が優先されることにより、ガスタービン６の過速度が防止され、かつ燃焼器10の火炎が最小となっても燃焼器10の火炎の消失が防止され、無負荷運転に移行する。
２．また負荷遮断発生と同時に、第１蒸気ドレン弁23と第２蒸気ドレン弁24を開とする。これにより、過熱器７の過熱管８と、蒸気注入管９が放圧され、異常昇圧が防止される。
３．次に、負荷遮断より規定時間（たとえば３０秒）が経過すると、２次蒸気遮断弁31を徐々に開ける。これにより、残圧による燃焼器10の火炎の消失が防止される。
４．次に負荷遮断より規定時間（たとえば５０秒）が経過すると、１次蒸気遮断弁５を開け、蒸気制御弁６を開度５％程度開ける。これにボイラ１からの蒸気の供給が開始される。
５．次に負荷遮断より規定時間（たとえば６０秒）が経過すると、第１蒸気ドレン弁23と第２蒸気ドレン弁24は閉とされる。これにより、蒸気制御弁６の開度５％相当の蒸気が燃焼器10へ注入され、発電機18の無負荷運転に必要な回転数が維持される。
６．次に負荷遮断より規定時間（たとえば９０秒）が経過し、発電機18が負荷に再び接続されると、蒸気制御弁６を徐々に開ける。これにより燃焼器10へ供給される蒸気量が徐々に増加する。
７．次に蒸気制御弁６を自動に投入し、自動負荷運転に移行する。
【００１８】
このように、蒸気注入管９に２次蒸気遮断弁31を介装し、負荷遮断時にこの２次蒸気遮断弁31を全閉することにより、燃焼器10に注入される蒸気をほぼ遮断でき、よってガスタービン16の過速度を防止でき、かつ燃焼器10の火炎が最小となっても火炎の消失を防止でき、ガスタービン16のトリップを防止できる。またガスタービン16がトリップすることなく、確実に無負荷運転に移行することができることにより、負荷運転となるまでの時間を短縮できる。
【００１９】
また負荷遮断の後、各弁をプログラム的に動作させることにより、無負荷運転を維持し、負荷運転を再開することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、負荷遮断時に燃焼器に注入される蒸気をほぼ遮断でき、よってガスタービンの過速度と燃焼器の火炎の消失を防止でき、ガスタービンのトリップを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における蒸気注入式ガスタービン発電設備の構成図である。
【図２】同蒸気注入式ガスタービン発電設備における各弁の動作を示す特性図である。
【図３】従来の蒸気注入式ガスタービン発電設備の構成図である。
【符号の説明】
１    ボイラ
２    ドラム
３    蒸発器
４    蒸発管
５    １次蒸気遮断弁
６    蒸気制御弁
７    過熱器
８    過熱管
９    蒸気注入管
10    燃焼器
15    圧縮機
16    ガスタービン
17    減速機
18    発電機
20’  注入蒸気制御装置
21    燃料制御装置
23    第１蒸気ドレン弁
24    第２蒸気ドレン弁
31    ２次蒸気遮断弁
【図１】
0003955145.tif 000002
【図２】
0003955145.tif 000003
【図３】
0003955145.tif 000004