(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの排気をボイラに導き、同ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンに導いてこれを駆動すると共に、同ボイラの蒸気の一部を抽気して前記ガスタービンの燃焼器に導き同燃焼器を冷却する蒸気冷却ガスタービンシステムにおいて、前記ボイラから抽気された蒸気は減温減圧装置を介して、蒸気を溜めておく機能を備えたヘッダに導かれ、同ヘッダから前記ガスタービンの燃焼器に導かれて同燃焼器を冷却すると共に、前記ヘッダは隣接する他のガスタービンにも冷却用蒸気を供給可能とし、同他のガスタービンの起動時の冷却用蒸気の供給をバックアップすることを特徴とする蒸気冷却ガスタービン起動システム。
【請求項２】
前記ヘッダには隣接する他の蒸気タービンプラントから蒸気を供給可能とすることを特徴とする請求項１記載の蒸気冷却ガスタービン起動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気冷却ガスタービンの起動システムに関し、起動時に燃焼器の冷却用蒸気を他のプラントから供給し、不足分をバックアップできるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮機、燃焼器およびガスタービンを連結したガスタービン系統と、前記ガスタービンからの排ガスを導入する排熱回収ボイラ、このボイラからの蒸気で回転される蒸気タービン、および復水器を連結した蒸気タービン系統とを複合した複合発電プラントが知られている。
【０００３】
このような複合発電プラントでは、ガスタービン系統の高温ガスに曝される部位、例えばガスタービンのタービン静翼や動翼、または燃焼器等を、圧縮機から抽気した空気の供給によって冷却するのが一般的であった。これに対して近年、ガスタービンの高効率化の要請により燃焼温度の高温化及びタービン部品の高温化が進む傾向にあることから、冷却性能の優れた蒸気を高温部品に供給して冷却を行うことが提案されている。
【０００４】
図２はガスタービンと蒸気タービンを組合せた複合発電プラントにおいて蒸気冷却を行うガスタービン燃焼器を有するプラントの一般的な概念図である。図においてガスタービン４１で発電に供され、排気される燃焼ガス６０はボイラ４２に供給され、ボイラ４２では主燃料とこのガスタービン４１からの高温燃焼ガス６０とで蒸気６１を発生し、排ガス６２は煙突６３から大気へ放出される。発生した蒸気６１は蒸気タービン４３へ供給され、発電機を回し、電力を得ている。ガスタービン４１の燃焼器の冷却は、ボイラ４２で発生する蒸気の一部を抽気し、蒸気４４として燃焼器に導き、燃焼器を冷却し、冷却で加熱された回収蒸気４５は蒸気タービン４３へ戻されて再利用されている。
【０００５】
しかしながら、上記のような蒸気冷却方式においては、起動直後のボイラ４２の蒸気発生量が少いために補助蒸気発生装置を別途設置し、補助蒸気発生装置から冷却用の蒸気を導き、不足分の蒸気を補うことが行なわれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の複合発電プラントにおけるガスタービン燃焼器の蒸気冷却方式においてはボイラからの蒸気を抽気し、燃焼器を冷却し、冷却後の蒸気は回収蒸気として蒸気タービンに戻し活用することが提案されているが、起動時におけるボイラでの蒸気発生量が少いので補助蒸気発生装置を必要としている。しかし、このような起動時のためには外部に大型の補助蒸気発生装置を必要とし、又、起動時の蒸気使用量も多く、補助蒸気の使用なしでボイラで発生する蒸気のみで起動できるようにすることが以前より強く望まれていた。
【０００７】
そこで本発明は、蒸気冷却方式のガスタービンの燃焼器の冷却蒸気として補助蒸気発生装置を必要としないで、起動時には、運転を継続している他のプラントの蒸気を得るようにし、又、自己のプラントが充分立上り、運転を継続している時には他のプラントの起動用として蒸気の一部を溜めるようにするような蒸気冷却ガスタービン起動システムを提供することを課題としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００９】
（１）ガスタービンの排気をボイラに導き、同ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンに導いてこれを駆動すると共に、同ボイラの蒸気の一部を抽気して前記ガスタービンの燃焼器に導き同燃焼器を冷却する蒸気冷却ガスタービンシステムにおいて、前記ボイラから抽気された蒸気は減温減圧装置を介して、蒸気を溜めておく機能を備えたヘッダに導かれ、同ヘッダから前記ガスタービンの燃焼器に導かれて同燃焼器を冷却すると共に、前記ヘッダは隣接する他のガスタービンにも冷却用蒸気を供給可能とし、同他のガスタービンの起動時の冷却用蒸気の供給をバックアップすることを特徴とする蒸気冷却ガスタービン起動システム。
【００１０】
（２）上記（１）の発明において、前記ヘッダには隣接する他の蒸気タービンプラントから蒸気を供給可能とすることを特徴とする蒸気冷却ガスタービン起動システム。
【００１１】
本発明の（１）においては、隣接する蒸気冷却ガスタービンが存在する場合には、ボイラからの蒸気の一部は蒸気を溜めておく機能を備えたヘッダに導かれる。ヘッダへは、例えばボイラからの高圧蒸気を減温減圧装置を介して減温、減圧して導くようにして蒸気を溜めておき、ヘッダから、ガスタービンの燃焼器へ蒸気を導き、燃焼器を冷却する。隣接する他のガスタービンを起動する場合には、ボイラから発生する蒸気は不充分であり、立上り時には冷却用蒸気が不足するが、その不足分は一方のヘッダに溜めてある蒸気が他方のガスタービンの燃焼器へ供給されるので、不足分がバックアップされ、起動時においても燃焼器を充分冷却することができる。従って、隣接して蒸気冷却ガスタービンが並設されている場合には、本発明のシステムによれば補助用の蒸気発生装置を別途設置する必要なく起動時の燃焼器の冷却が可能となり、安全な起動を行うことができる。
【００１２】
本発明の（２）では、ヘッダの蒸気が不充分で起動時にガスタービンの燃焼器が充分に冷却できない場合には、隣接する他の蒸気タービンプラントからヘッダに蒸気を供給することができるので、上記（１）の発明の効果を一層確実なものとすることができる。特に並設するガスタービンを同時に起動するような場合には、立上り時にヘッダには充分な蒸気が溜まってないので、隣接する他の蒸気タービンから蒸気がヘッダに供給され、起動時に並設するガスタービンの蒸気冷却を充分に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却ガスタービン起動システムを適用したプラントの系統図である。図においてＡは No.１発電プラント，Ｂは No.２発電プラント，Ｃは他の隣接するプラントである。本発明は No.１， No.２発電プラントＡ，Ｂの起動時にガスタービン燃焼器の冷却用蒸気が不足する場合には、 No.１， No.２プラントＡ，Ｂ同志で互いに蒸気の供給をバックアップし、又、他のプラント２０からも蒸気を供給できるようにしたものであり、以下に詳しく説明する。
【００１４】
図１において、１は蒸気タービン、２はガスタービン、３はボイラ、４は煙突であり、ガスタービン１の燃焼器で発生した高温の燃焼ガスはガスタービン１を駆動し、その排ガスはボイラ３に導入され、ボイラ３で蒸気を発生させ、煙突４より大気に放出される。５はヘッダであり蒸気を合流させ、又、分岐させるものである。６は減温減圧装置であり、７は蒸気タービン１へ流入する蒸気の流量調節弁、８は蒸気タービン１で仕事をし、流出する蒸気の流量調節弁、９はヘッダよりガスタービン２の燃焼器に導かれる冷却用蒸気の配管であり、配管９からの蒸気は燃焼器を冷却後回収蒸気９ａとして回収されて蒸気タービンの蒸気系に戻されるものである。これら１〜９により No.１発電プラントＡが構成されている。
【００１５】
同様に No.２発電プラントＢは、蒸気タービン１１、ガスタービン１２、ボイラ１３、煙突１４、減温減圧装置１６、流量調節弁１７，１８で No.１発電プラントと同じように構成され、ガスタービン１２の燃焼器にはヘッダ５から No.１発電プラントと同じように配管１９を通り、冷却蒸気が導かれ、燃焼器を冷却後回収蒸気１９ａとして回収される。
【００１６】
隣接する他のプラントＣは、蒸気タービン２１、ボイラ２２、もう一方の蒸気タービン３１とボイラ３２低圧ヘッダ２３、高圧ヘッダ２４から構成される。２５，３５はボイラ２２，３２から蒸気タービン２１，３１へそれぞれ流入する高圧蒸気の流量調節弁、２６，３６はボイラ２２から蒸気タービン２１，３１にそれぞれ流入する中圧又は低圧蒸気の流量調節弁である。
【００１７】
上記構成のプラントにおいて、 No.１， No.２発電プラントＡ，Ｂでは、ガスタービン２，１２の燃焼器で燃焼した高温燃焼ガスはガスタービン２，１２をそれぞれ駆動し、その排気はボイラ３，１３に導かれ、蒸気タービン１，１１の排気する低温蒸気又は復水を加熱した後、煙突４，１４からそれぞれ大気に放出される。
【００１８】
ボイラ３，１３で発生した蒸気は流量調節弁７，１７を介して蒸気タービン１，１１に流入し、蒸気タービン１，１１をそれぞれ駆動して仕事をし、その排気は流量調節弁８，１８を介して再びボイラ３，１３へ導かれる。ボイラ３，１３からの蒸気の一部は減温減圧装置６，１６でそれぞれ減温、減圧されてヘッダ５へ流入し、又、蒸気タービン１，１１で仕事をした蒸気の一部もボイラ３，１３に流入する経路から分岐し、それぞれヘッダ５に流入し、ヘッダ５で合流してここに溜まる。
【００１９】
ヘッダ５からはガスタービン２，１２の各燃焼器にそれぞれ配管９，１９により冷却用蒸気が導かれ、燃焼器をそれぞれ冷却し、冷却後の蒸気はそれぞれ蒸気タービン１，１１側の蒸気系へ回収蒸気９ａ，１９ａとして回収され、有効活用される。
【００２０】
一方、他のプラントＣにおいては、ボイラ２２で発生した高圧蒸気、低圧又は中圧蒸気はそれぞれ流量調節弁２５，２６を介して蒸気タービン２１に導かれ、蒸気タービン２１を駆動して仕事をし、ボイラ２２に戻され、その一部は低圧ヘッダ２３にも流入する。同様にボイラ３２で発生した高圧蒸気、低圧又は中圧蒸気はそれぞれ流量調節弁３５，３６を介して蒸気タービン３１に導かれ、蒸気タービン３１で仕事をし、ボイラ３２に戻される共に、その一部は低圧ヘッダ２３にも流入する。なお、低圧ヘッダ２３に溜まった蒸気は図示省略の他の系に導かれ利用される。
【００２１】
又、ボイラ２２で発生した高圧蒸気の一部は高圧ヘッダ２４に流入し、更にボイラ３２で発生した高圧蒸気の一部も高圧ヘッダ２４に流入し、ここに溜まる。他のプラントＣの高圧ヘッダ２４に溜まった蒸気は配管２０、流量調節弁３８を介して No.１発電プラントＡのヘッダ５に流入するようになっている。
【００２２】
上記構成の蒸気冷却を採用したプラントにおいて、プラントの起動時には、ボイラ３，１３の蒸気発生量が充分でなく、起動時には燃焼器の冷却用蒸気が不足する。そこで、まず No.１発電プラントＡを運転中には、ボイラ３から蒸気タービン１に蒸気を供給すると共に、ボイラ３で発生した蒸気の一部は減温減圧装置６を通して蒸気を減温、減圧し、ヘッダ５に供給し、ここに溜めた状態にしておく。
【００２３】
ここで No.２プラントＢを起動する時には、 No.２プラントＢのボイラ１３は充分に蒸気を発生していないので、ガスタービン１２の燃焼器の冷却用蒸気が不充分となるが、この不足分はヘッダ５に溜まっている蒸気を供給して不足分を補うことができる。なお、 No.２発電プラントＢを先に駆動し、 No.１発電プラントＡを後から起動する場合も同様に先に起動した方が後に起動するガスタービンをバックアップする。
【００２４】
又、 No.１プラントＡ， No.２プラントＢが同時に起動する場合にはガスタービン２，１２の燃焼器の冷却蒸気が不足となるので、この場合には運転中の隣接する他のプラントＣの高圧ヘッダ２４から配管２０、流量調節弁３８を介して他のプラントＣからの蒸気をヘッダ５に供給し、蒸気の不足分を補充し、ヘッダ５から配管９，１９を通ってガスタービン２，１２の燃焼器にそれぞれ冷却用蒸気を供給し、起動時においても充分に燃焼器を冷却することができる。
【００２５】
以上説明の実施の形態によれば、蒸気冷却ガスタービンにおいて、ガスタービン２，１２の燃焼器の冷却用蒸気を減温、減圧装置６，１６を通してボイラ３，１３から導き、ヘッダ５に溜めておく。ヘッダ５を共用することにより、ヘッダ５から冷却蒸気供給用の配管９，１９を介してガスタービン２，１２に蒸気を供給できるような構成とし、起動時の一方のボイラの発生する蒸気量が少い時に他方の冷却用蒸気の供給をバックアップすることができる。
【００２６】
更に、 No.１発電プラントＡ、 No.２発電プラントＢを同時に起動するような場合で、冷却用蒸気が不足する場合には、隣接する他のプラントＣからヘッダ５へ蒸気を供給し、ガスタービン２，１２の燃焼器の冷却用蒸気としてバックアップすることができる。このようなバックアップ系統により補助蒸気発生装置を特別に設置する必要がなく、起動時の冷却用蒸気を得ることができ、起動が可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の蒸気冷却ガスタービン起動システムは、（１）ガスタービンの排気をボイラに導き、同ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンに導いてこれを駆動すると共に、同ボイラの蒸気の一部を抽気して前記ガスタービンの燃焼器に導き同燃焼器を冷却する蒸気冷却ガスタービンシステムにおいて、前記ボイラから抽気された蒸気は減温減圧装置を介して、蒸気を溜めておく機能を備えたヘッダに導かれ、同ヘッダから前記ガスタービンの燃焼器に導かれて同燃焼器を冷却すると共に、前記ヘッダは隣接する他のガスタービンにも冷却用蒸気を供給可能とし、同他のガスタービンの起動時の冷却用蒸気の供給をバックアップすることを特徴としている。このようなシステムにより、一方のガスタービンの起動時にボイラの発生する蒸気が不足し、燃焼器の冷却が不充分となる場合でも蒸気を溜めておく機能を備えたヘッダを介して他方のプラントがバックアップするので起動時の燃焼器の冷却を可能とする。又、起動用の補助蒸気発生装置を別途設置する必要なくガスタービンの起動を可能とするものである。
【００２８】
本発明の（２）は、上記（１）の発明において、前記ヘッダには隣接する他の蒸気タービンプラントから蒸気を供給可能とすることを特徴としている。このようなシステムにおいて、上記（１）の発明のヘッダが充分に蒸気を供給できなくて、ガスタービンの起動時の燃焼器の冷却ができない場合には隣接する他の蒸気プラントがヘッダに蒸気を供給するので、起動時のガスタービン燃焼器の冷却を充分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却ガスタービンの起動方法を適用した発電システムの系統図である。
【図２】複合発電プラントにおける蒸気冷却システムの一般的な構成図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１      蒸気タービン
２，１２                  ガスタービン
３，１３，２２，３２      ボイラ
５                        ヘッダ
６，１６                  減温減圧装置
７，８，１７，１８，３８  流量調節弁
９，１９，２０            配管
９ａ，１９ａ              回収蒸気
２３                      低圧ヘッダ
２４                      高圧ヘッダ
２５，２６，３５，３６    流量調節弁
【図１】
0004138157.tif 000002
【図２】
0004138157.tif 000003