(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源として前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、
前記燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を前記排熱回収ボイラと前記復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、
前記燃料ガス加熱装置と前記排熱回収ボイラとを結ぶ流路を開閉可能な流路開閉手段と、
前記加熱水戻りラインに設けられており、前記燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段と、
前記温度計測手段の計測値に基づいて前記流路開閉手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする複合サイクルプラント。
【請求項２】
ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源として前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、
前記燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を前記排熱回収ボイラと前記復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、
前記加熱水戻りライン上に設けられており、前記復水ラインを流通する復水と前記加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に位置するように、前記加熱水戻りライン上に設けられており、前記復水ラインに返送される加熱水を減圧させる減圧弁とを備えることを特徴とする複合サイクルプラント。
【請求項３】
ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源として前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、
前記燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を前記復水器に返送させるための加熱水戻りラインと、
前記加熱水戻りライン上に設けられており、前記復水器に返送される加熱水を気液分離させるフラッシュタンクとを備えることを特徴とする複合サイクルプラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせた複合サイクルプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野に属する技術としては、特開平１１−１１７７１２号公報、及び、特開平１１−１１７７１４号公報によって開示されたものが知られている。これらの公報に記載された従来の複合サイクルプラントは、ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガス（例えば、天然ガス等）を予め加熱する燃料ガス加熱器を備える。この燃料ガス加熱器は、燃料ガス供給装置と燃焼器との間に設けられており、排熱回収ボイラに含まれる中圧エコノマイザの出口と接続された伝熱管を有する。これにより、燃料ガス加熱器を通過する燃料ガスは、中圧エコノマイザから流出し、伝熱管の内部を流通する加熱水（約２４０℃程度）から熱を奪って昇温することから、ガスタービンにおける熱効率が向上する。燃料ガス加熱器を熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温し、減圧弁によって減圧された状態で脱気器等に返送される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように構成された従来の複合サイクルプラントには、次のような問題点が存在していた。
【０００４】
すなわち、複合サイクルプラントを構成するガスタービンに急激な負荷変動が発生したり、いわゆるインターロック状態になったりすると、燃焼器に対する燃料ガスの供給量を急激に減少させる必要が生じることがある。そして、燃料ガス加熱器を通過する燃料ガスの流量が減少した場合、燃料ガスが加熱水から奪う熱量も減少することになり、燃料ガス加熱器を通過した加熱水は高温のまま脱気器等に返送されてしまう。この場合、加熱水の戻りライン内部や戻りラインと脱気器等との合流部等において、高温の加熱水が飽和圧力まで急激に減圧されて沸騰し、気液二相状態となるフラッシュ現象が発生してしまう。フラッシュ現象が発生した場合、生じた蒸気の気泡が潰れることにより、配管や器内を損傷させてしまうおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源とした場合に、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる複合サイクルプラントの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源としてガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、燃料ガス加熱装置と排熱回収ボイラとを結ぶ流路を開閉可能な流路開閉手段と、加熱水戻りラインに設けられており、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段と、温度計測手段の計測値に基づいて流路開閉手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この複合サイクルプラントは、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置を備えており、この燃料ガス加熱装置によって燃料ガス供給装置からガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスが加熱される。燃料ガス加熱装置は、排熱回収ボイラ（例えば、中圧エコノマイザ）で加熱された加熱水を熱源としており、燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスは、加熱水から熱を奪って昇温する。一方、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温し、減圧弁等によって減圧された状態で加熱水戻りラインを介して排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送される。
【０００８】
ここで、このように構成された複合サイクルプラントでは、ガスタービンの負荷変動等によって燃焼器に対する燃料ガスの供給量を急激に減少させた場合、燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することになる。この場合、燃料ガス加熱装置を通過した加熱水は高温のまま脱気器等に返送されてしまうことから、燃焼器の熱効率が低下するのに加えて、加熱水の戻りライン内部や、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等において、フラッシュ現象が発生してしまう。そして、フラッシュ現象が発生すると、加熱水戻りラインや復水ライン等を損傷させてしまうおそれもある。
【０００９】
これを踏まえて、この複合サイクルプラントでは、燃料ガス加熱装置と排熱回収ボイラとを結ぶ流路に、遠隔操作式の開閉弁等からなる流路開閉手段が設けられている。また、加熱水戻りラインには、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段が設けられており、流路開閉手段は、制御手段により温度計測手段の計測値に応じて開閉制御される。すなわち、制御手段は、燃料ガス加熱装置の出口における加熱水の温度が所定の基準温度を上回った際に流路開閉手段を閉鎖させる。これにより、ガスタービンの負荷変動時等に燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が減少させられた場合のように、燃料ガス加熱装置において加熱水の熱量を燃料ガスによって十分に回収しきれなくなった際には、排熱回収ボイラから燃料ガス加熱装置への加熱水の供給が停止されることになる。
【００１０】
この結果、高温の加熱水が加熱水戻りラインや復水ラインに返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水の戻りライン内部や、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。そして、複合サイクルプラントに既設されている弁や温度計を利用すると共に、ソフトウェア変更を施すことにより、このような流路開閉手段、温度計測手段、及び、制御手段を容易かつ低コストで装備可能となる。従って、この複合サイクルプラントによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【００１１】
本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源としてガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、加熱水戻りライン上に設けられており、復水ラインを流通する復水と加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この複合サイクルプラントも、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置を備えており、この燃料ガス加熱装置は、排熱回収ボイラ（例えば、中圧エコノマイザ）で加熱された加熱水を熱源としており、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は加熱水戻りラインを介して排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送される。そして、加熱水戻りライン上には、復水ラインを流通する復水と加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器が設けられている。
【００１３】
すなわち、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した後、加熱水戻りラインを流通する加熱水は、復水ラインに流れ込む前に、復水ラインを流通する復水と熱交換を行う。そして、当該加熱水は、復水ラインを流通する復水に熱を与えて降温した状態で復水ラインに流れ込むことになる。この結果、この複合サイクルプラントでは、ガスタービンの負荷変動時等に燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が減少させられたこと等に起因して、燃料ガス加熱装置の出口における加熱水の温度が上昇したような場合であっても、加熱水戻りライン内の加熱水は、常に、復水ラインの手前で冷却されることになる。
【００１４】
これにより、高温の加熱水が復水ラインに返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水の戻りライン内部や、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【００１５】
この場合、熱交換器の下流側に位置するように、加熱水戻りライン上に設けられており、復水ラインに返送される加熱水を減圧させる減圧弁を更に備えると好ましい。
【００１６】
このような構成を採用すれば、復水ラインに返送される加熱水は、常に熱交換器で降温させられた後に減圧されることになるので、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。
【００１７】
本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源としてガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を復水器に返送させるための加熱水戻りラインと、加熱水戻りライン上に設けられており、復水器に返送される加熱水を気液分離させるフラッシュタンクとを備えることを特徴とする。
【００１８】
この複合サイクルプラントも、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置を備えており、この燃料ガス加熱装置は、排熱回収ボイラ（例えば、中圧エコノマイザ）で加熱された加熱水を熱源としており、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は加熱水戻りラインを介して復水器に返送される。そして、加熱水戻りライン上には、加熱水を気液分離させるためのフラッシュタンクが設けられている。従って、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した後、加熱水戻りラインを流通する加熱水は、復水器に流れ込む前に、フラッシュタンクに流れ込み、このフラッシュタンク内で気液分離される。
【００１９】
これにより、各種配管の内部や器内でフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。なお、この場合は、フラッシュタンクに液面計を備えると共に、液面計の計測値に応じてフラッシュタンク内の水を復水器に返送させるとよい。また、フラッシュタンク内で発生した水蒸気は、給水加熱器等の熱源として利用すると好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による複合サイクルプラントの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による複合サイクルプラントの第１実施形態を示す系統図である。同図に示す複合サイクルプラントＣＣは、主として、ガスタービンＧＴ、排熱回収ボイラＨＲＳＧ、及び、蒸気タービンＳＴとから構成される。ガスタービンＧＴは、圧縮機ＡＣで昇圧させると共に燃焼器ＣＢで燃焼させた作動流体をタービンＡＴで膨張させて発電機ＥＧ１を駆動する。ガスタービンＧＴのタービンＡＴから排出される排ガスは、複圧式の排熱回収ボイラＨＲＳＧに導入され、蒸気を発生するための熱源として利用される。排熱回収ボイラＨＲＳＧで発生した蒸気は、蒸気タービンＳＴに駆動源として供給される。
【００２２】
蒸気タービンＳＴは、高圧タービンＨＴ、中圧タービンＩＴ、及び、低圧タービンＬＴとからなり、発電機ＥＧ２を駆動する。高圧タービンＨＴには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの高圧過熱器ＨＳＨから過熱蒸気が供給される。高圧タービンＨＴで膨張してエネルギを失った飽和蒸気は、排熱回収ボイラＨＲＳＧの再熱器ＲＨで再加熱され、中圧タービンＩＴに供給される。また、低圧タービンＬＴには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの低圧過熱器ＬＳＨで過熱された蒸気と、中圧タービンＩＴを通過した蒸気とが供給される。低圧タービンＬＴで膨張してエネルギを失った蒸気は、復水器Ｃに導入され、冷却・復水させられる。
【００２３】
復水器Ｃで回収された復水は、復水ポンプＰＣによって圧送され、グランド復水器ＧＣ、及び、給水加熱器ＦＷＨを介して、排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨに導入される。なお、給水加熱器ＦＷＨの熱源としては、低圧過熱器ＬＳＨ（低圧過熱器ＬＳＨが設けられていない場合は、低圧蒸発器ＬＥＶ）から抽気された蒸気が用いられる。排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨで予熱された水は、低圧給水ポンプＰＬによって低圧エコノマイザＬＥＣに、中圧給水ポンプＰＩによって中圧エコノマイザＩＥＣに、高圧給水ポンプＰＨによって高圧エコノマイザＨＥＣに供給される。
【００２４】
低圧エコノマイザＬＥＣで加熱された水は、低圧蒸発器ＬＥＶで蒸発し、低圧ドラムＬＤを介して低圧過熱器ＬＳＨに送られ、低圧過熱器ＬＳＨで過熱される。また、中圧エコノマイザＩＥＣで加熱された水は、中圧蒸発器ＩＥＶで蒸発し、中圧ドラムＩＤを介して中圧過熱器ＩＳＨに送られ、中圧過熱器ＩＳＨで過熱される。同様に、高圧エコノマイザＨＥＣで加熱された水は、高圧蒸発器ＨＥＶで蒸発し、高圧ドラムＨＤを介して高圧過熱器ＨＳＨに送られ、高圧過熱器ＨＳＨで過熱される。
【００２５】
また、この複合サイクルプラントＣＣには、図１に示すように、ガスタービンＧＴの燃焼器ＣＢにおける熱効率を向上させる観点から、燃焼器ＣＢと図示しない燃料ガス供給装置との間に、燃料ガス加熱装置ＦＧＨが設けられている。燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、図示しないタービン冷却空気ユニット（ＴＣＡクーラ）を含むと共に、加熱水供給ラインＬ１を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣの出口と接続された伝熱管を有する。燃料ガス加熱装置ＦＧＨを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインＬ２の一端が接続されており、加熱水戻りラインＬ２の中途には、流量計Ｆ１の計測値に応じて開度調整される減圧弁ＰＲＶが組み込まれている。そして、加熱水戻りラインＬ２の他端は、排熱回収ボイラＨＲＳＧと復水器Ｃとを結ぶ復水ラインＬ３（排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨの入口）に接続されている。
【００２６】
更に、燃料ガス加熱装置ＦＧＨと図示しない燃料ガス供給装置とを結ぶガス供給ラインには、バイパス弁ＢＶが備えられており、このバイパス弁ＢＶの分岐ポートには、燃焼器ＣＢの燃料ガス入口に連なるバイパスラインが接続されている。バイパス弁ＢＶは、制御装置１０に接続されており、制御装置１０を介してバイパス弁ＢＶをバイパスライン側に切り換えれば、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由させることなく、燃料ガスを燃焼器ＣＢに直接供給することができる。
【００２７】
これにより、複合サイクルプラントＣＣの運転中、燃料ガス加熱装置ＦＧＨには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣで加熱された加熱水（例えば、約２４０℃）が熱源として供給される。従って、バイパス弁ＢＶを燃料ガス加熱装置ＦＧＨ側に切り換えておけば、天然ガス等の燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する際に、排熱回収ボイラＨＲＳＧ側から供給される加熱水から熱を奪って昇温する。一方、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温した後、減圧弁ＰＲＶによって所定の圧力まで減圧され、加熱水戻りラインＬ２を介して復水ラインＬ３に返送される。
【００２８】
ここで、このように構成された複合サイクルプラントＣＣでは、ガスタービンＧＴの負荷変動等によって燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量を急激に減少させた場合、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することになる。この場合、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過した加熱水は高温のまま復水ラインＬ３に返送されてしまうことになる。従って、何らかの対策を施さなければ、燃焼器の熱効率が低下してしまうと共に、加熱水戻りラインＬ２の内部や、加熱水戻りラインＬ２と復水ラインＬ３との合流部等において、フラッシュ現象が発生してしまう。
【００２９】
これを踏まえて、この複合サイクルプラントＣＣには、燃料ガス加熱装置ＦＧＨと排熱回収ボイラＨＲＳＧとを結ぶ流路である加熱水供給ラインＬ１の中途に、電磁弁等からなる遠隔操作式の開閉弁ＳＶ（流路開閉手段）が設けられており、この開閉弁ＳＶは制御装置１０に接続されている。また、燃料ガス加熱装置ＦＧＨと復水ラインＬ３とを結ぶ加熱水戻りラインＬ２には、制御装置１０に接続された温度計Ｔが設けられており、温度計Ｔは燃料ガス加熱装置ＦＧＨの出口側における加熱水の温度を計測し、計測値を示す信号を制御装置１０に与える。
【００３０】
図２は、複合サイクルプラントＣＣに含まれる制御装置１０のブロック構成図である。同図に示すように、制御装置１０には、第１ＯＲゲート１１、第２ＯＲゲート１２、及び、第１ＯＲゲート１１及び第２ＯＲゲート１２の出力端と接続されたＡＮＤゲート１５が含まれる。また、第２ＯＲゲート１２の出力端には、更に、ＦＧＨトリップ信号生成部１６が接続されており、ＡＮＤゲート１５の出力端には、ＧＴ負荷低下信号生成部１７（ＧＴランバック信号生成部）が接続されている。
【００３１】
第１ＯＲゲート１１の一の入力端には、上述した温度計Ｔからの信号ラインが判定回路１８を介して接続されている。判定回路１８は、温度計Ｔから受け取った検出信号に基づき、加熱水戻りラインＬ２を流通する加熱水の燃料ガス加熱装置出口における温度が予め定められた基準温度を上回っているか否かを判定する。そして、燃料ガス加熱装置出口における加熱水の温度が予め定められた基準温度を上回っている際には、判定回路１８から第１ＯＲゲート１１にゲート信号が送出される。また、第１ＯＲゲート１１の他の入力端は、図示しないバルブ異常検出回路と接続されており、バルブ異常検出回路は、開閉弁ＳＶ、バイパス弁ＢＶ等に異常が発生した場合に、第１ＯＲゲート１１に対してバルブ異常信号を送出する。
【００３２】
一方、第２ＯＲゲート１２の入力端には、図示しないガバナからの信号ラインが接続されている。そして、複合サイクルプラントＣＣの発電機ＥＧ１，ＥＧ２、ガスタービンＧＴ、排熱回収ボイラＨＲＳＧ等に何らかの異常等が発生すると、ガバナ側からは、電力供給停止信号（ＧＴ発電機遮断機開信号、送電停止信号等）、ＧＴ／ＨＲＳＧトリップ信号が制御装置１０の第２ＯＲゲート１２に対して送出される。また、第２ＯＲゲート１２は、判定回路１９を介してガバナのＧＴ出力信号生成部と接続されている。判定回路１９は、ガバナ側から送出されるＧＴ出力信号に基づき、ガスタービンＧＴの出力が予め定められた基準値を下回った際に第１ＯＲゲート１１に対してゲート信号を送出する。更に、第２ＯＲゲート１２の一の入力端は、第１ＯＲゲート１１の出力端と信号ラインを介して接続されている。
【００３３】
第１ＯＲゲート１１は、判定回路１８からのゲート信号、又は、バルブ異常信号を受け取ると第２ＯＲゲート１２及びＡＮＤゲート１５に対してゲート信号を送出する。第２ＯＲゲート１２は、ガバナ側からの電力供給停止信号、ＧＴ／ＨＲＳＧトリップ信号、判定回路１９からのゲート信号、第１ＯＲゲート１１からのゲート信号の何れかを受け取ると、ＡＮＤゲート１５に対してゲート信号を送出すると共に、ＦＧＨトリップ信号生成部１６に対して動作信号を送出する。
【００３４】
制御装置１０のＦＧＨトリップ信号生成部１６は、上述した開閉弁ＳＶ及びバイパス弁ＢＶの各アクチュエータ部と接続されている。そして、ＦＧＨトリップ信号生成部１６は、第２ＯＲゲート１２から動作信号を受け取ると、開閉弁ＳＶ及び減圧弁ＰＲＶを閉鎖させ、バイパス弁ＢＶをバイパスライン側に切り換えるための信号を、開閉弁ＳＶ、減圧弁ＰＲＶ、及び、バイパス弁ＢＶに対して送出する。また、ＡＮＤゲート１５は、第１ＯＲゲート１１及び第２ＯＲゲート１２からゲート信号を受け取ると、ＧＴ負荷低下信号生成部１７に動作信号を与える。ＡＮＤゲート１５から動作信号を受け取った負荷低下信号生成部１７は、ガスタービンＧＴの負荷を低下させるための信号をガスタービンＧＴ側に送出する。
【００３５】
次に、上述した複合サイクルプラントＣＣの動作について説明する。
【００３６】
複合サイクルプラントＣＣが稼働を開始すると、ガスタービンＧＴによって発電機ＥＧ１が駆動され、蒸気タービンＳＴによって発電機ＥＧ２が駆動される。この際、バイパス弁ＢＶは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨ側に切り換えられており、燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由して燃焼器ＣＢに供給される。そして、燃料ガス加熱装置ＦＧＨには、加熱水供給ラインＬ１を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣで加熱された加熱水（例えば、約２４０℃）が供給される。燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する際に加熱水から熱を奪って昇温する一方、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温した後、減圧弁ＰＲＶによって所定の圧力まで減圧され、加熱水戻りラインＬ２を介して復水ラインＬ３に返送される。この間、加熱水戻りラインＬ２に設けられている温度計Ｔは、燃料ガス加熱装置出口における加熱水の温度を計測し、計測値を示す信号を制御装置１０の判定回路１８に対して送出する。
【００３７】
このように定常運転されている複合サイクルプラントＣＣにおいて、ガスタービンＧＴの負荷変動等が発生すると、燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量は急激に減少させられる。この場合、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することから、温度計Ｔによって計測される加熱水の温度も上昇する。そして、制御装置１０の判定回路１８は、温度計Ｔから受け取った信号に基づいて、加熱水戻りラインＬ２における加熱水の温度が予め定められた基準温度を上回ったと判断すると、第１ＯＲゲート１１にゲート信号を送出し、第１ＯＲゲート１１は、ＦＧＨトリップ信号生成部１６に動作信号を送出する。ＦＧＨトリップ信号生成部１６は、第１ＯＲゲート１１から動作信号を受け取ると、加熱水供給ラインＬ１に設けられている開閉弁ＳＶ、減圧弁ＰＲＶ、及び、バイパス弁ＢＶに対して、所定の動作信号を与える。これにより、開閉弁ＳＶと減圧弁ＰＲＶとが閉鎖されると共に、バイパス弁ＢＶがバイパスライン側に切り換えられる。
【００３８】
このように、この複合サイクルプラントＣＣでは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨにおいて加熱水の熱量を燃料ガスによって十分に回収しきれないような場合には、排熱回収ボイラＨＲＳＧ（中圧エコノマイザＩＥＣ）から燃料ガス加熱装置ＦＧＨへの加熱水の供給が停止されることになる。同時に、燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由することなく、燃焼器ＣＢに直接供給されることになる。この結果、高温の加熱水が加熱水戻りラインＬ２や復水ラインＬ３に返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水戻りラインＬ２の内部や、加熱水戻りラインＬ２と復水ラインＬ３との合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。
【００３９】
また、このような開閉弁ＳＶ、温度計Ｔ、及び、制御装置１０等は、複合サイクルプラントに既設されている弁や温度計を利用すると共に、ソフトウェア変更を施すことによって容易かつ低コストで装備可能である。従って、この複合サイクルプラントＣＣによれば、排熱回収ボイラＨＲＳＧで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置ＦＧＨの熱源としても、ガスタービンＧＴの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【００４０】
更に、この複合サイクルプラントＣＣでは、上述したように、制御装置１０は図示しないガバナと接続されている。従って、ガバナ側から電力供給停止信号やＧＴ／ＨＲＳＧ停止信号が発せられた際、又は、ガバナ側から送出されるＧＴ出力信号に基づいて判定回路１９がガスタービンＧＴの出力の異常低下等を検知した際にも、第１ＯＲゲート１１にゲート信号が送出され、第１ＯＲゲート１１からＦＧＨトリップ信号生成部１６に動作信号が送出される。ＦＧＨトリップ信号生成部１６は、第１ＯＲゲート１１から動作信号を受け取ると、加熱水供給ラインＬ１に設けられている開閉弁ＳＶ、減圧弁ＰＲＶ、及び、バイパス弁ＢＶに対して、所定の動作信号を与える。この場合も、開閉弁ＳＶと減圧弁ＰＲＶとが閉鎖されると共に、バイパス弁ＢＶがバイパスライン側に切り換えられる。
【００４１】
なお、図１に示すように、中圧給水ポンプＰＩと中圧エコノマイザＩＥＣとを結ぶ給水ライン上に流量計Ｆ２を設けると共に、流量計Ｆ２を制御装置１０に接続し、流量計Ｆ２の計測値に基づいてバイパス弁ＢＶのボートを切り換え制御すると好ましい。このような構成を採用すれば、中圧給水ポンプＰＩと中圧エコノマイザＩＥＣとを結ぶ給水ライン内部の流量が不十分な場合は、燃料ガス供給装置から燃焼器ＣＢに燃料ガスを直接供給し、上記給水ライン内部の流量が十分に増加した段階から燃料ガス加熱装置ＦＧＨにおける燃料ガスの加熱を開始することが可能となる。また、開閉弁ＳＶの代わりに流量調整弁を用いてもよい。
【００４２】
〔第２実施形態〕
図３は、本発明による複合サイクルプラントＣＣの第２実施形態を示す系統図である。
【００４３】
同図に示す複合サイクルプラントＣＣＸも、ガスタービンＧＴの排熱を利用して排熱回収ボイラＨＲＳＧで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンＳＴの駆動源として利用するものである。また、蒸気タービンＳＴで膨張した蒸気は、復水器Ｃで復水させられる。そして、複合サイクルプラントＣＣＸも、ガスタービンＧＴにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置ＦＧＨを備えており、燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、排熱回収ボイラＨＲＳＧ（中圧エコノマイザＩＥＣ）で加熱された加熱水を熱源とする。
【００４４】
図３に示すように、燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、加熱水供給ラインＬ１を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣの出口と接続された伝熱管を有する。また、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインＬ２の一端が接続されている。この加熱水戻りラインＬ２は、中途に熱交換器（アフタクーラ）ＡＦＣを有し、この熱交換器ＡＦＣは、排熱回収ボイラＨＲＳＧと復水器Ｃとを結ぶ復水ラインＬ３を流通する復水を熱源とする。そして、加熱水戻りラインＬ２は、熱交換器ＡＦＣの下流側に設けられた減圧弁ＰＲＶを介して、排熱回収ボイラＨＲＳＧと復水器Ｃとを結ぶ復水ラインＬ３（排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨの入口）に接続されている。
【００４５】
このように構成された複合サイクルプラントＣＣＸでは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを熱源として通過した後、加熱水戻りラインＬ２を流通する加熱水は、復水ラインＬ３に流れ込む前に、熱交換器ＡＦＣで復水ラインＬ３を流通する復水と熱交換を行うことになる。従って、通過した加熱水は、熱交換器ＡＦＣで復水ラインＬ３を流通する復水に熱を与えて降温した状態で復水ラインＬ３に流れ込むことになる。この結果、この複合サイクルプラントＣＣＸでは、ガスタービンＧＴの負荷変動時等に燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する燃料ガスの流量が減少させられたことに起因して、燃料ガス加熱装置ＦＧＨの出口における加熱水の温度が上昇したとしても、加熱水戻りラインＬ２内の加熱水は、常に、復水ラインＬ３の手前で冷却されることになる。
【００４６】
これにより、高温の加熱水が復水ラインＬ３に返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水戻りラインＬ２内部や、加熱水戻りラインＬ２と復水ラインＬ３との合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントＣＣＸによれば、排熱回収ボイラＨＲＳＧで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置ＦＧＨの熱源としても、ガスタービンＧＴの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【００４７】
また、複合サイクルプラントＣＣＸでは、減圧弁ＰＲＶが熱交換器ＡＦＣの下流側に位置するように加熱水戻りラインＬ２上に設けられているので、復水ラインＬ３に返送される加熱水は、常に熱交換器ＡＦＣで降温させられた後に減圧されることになる。この結果、加熱水戻りラインＬ２と復水ラインＬ３との合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することが可能となる。
【００４８】
〔第３実施形態〕
図４は、本発明による複合サイクルプラントの第３実施形態の要部を模式的に示す系統図である。
【００４９】
同図に示す複合サイクルプラントＣＣＹも、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用するものである（何れも図示省略）。また、蒸気タービンで膨張した蒸気は、復水器Ｃで復水させられる。そして、複合サイクルプラントＣＣＹも、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置ＦＧＨを備えており、燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、加熱水供給ラインを介して排熱回収ボイラの中圧エコノマイザの出口と接続された伝熱管を有し、排熱回収ボイラ（中圧エコノマイザ）で加熱された加熱水を熱源とする。
【００５０】
一方、第３実施形態に係る複合サイクルプラントＣＣＹでは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを構成する伝熱管の出口と接続される加熱水戻りラインＬ２は、図４に示すように、減圧弁ＰＲＶを介してフラッシュタンクＦＴに接続されている。フラッシュタンクＦＴは、その内部で加熱水を気液分離（フラッシュ）させるためのものであり、その上部には、蒸気排出ラインＬ４が接続されている。この蒸気排出ラインＬ４は、低圧過熱器ＬＳＨ（若しくは低圧蒸発器ＬＥＶ）から熱源としての蒸気を給水加熱器ＦＷＨに供給するための蒸気ラインＬ５に接続されている。すなわち、フラッシュタンクＦＴ内で発生した水蒸気は、蒸気排出ラインＬ４を介して蒸気ラインＬ５に流れ込み、給水加熱器ＦＷＨの熱源として再利用される。
【００５１】
また、フラッシュタンクＦＴの下部には、中途に遠隔操作弁（仕切弁又は流量調整弁）ＲＶを備えると共に復水器Ｃに接続された復水返送ラインＬ６が接続されている。更に、フラッシュタンクＦＴには、遠隔操作弁ＲＶと接続された液面計２０が設けられており、遠隔操作弁ＲＶは、液面計２０の計測値に応じて制御（開閉制御、又は、流量調整制御）される。これにより、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを熱源として通過した加熱水は、フラッシュタンク内で気液分離された後、復水器Ｃに返送され、フラッシュタンクＦＴ内の水位は所定範囲内に保たれる。
【００５２】
このように構成された複合サイクルプラントＣＣＹでは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを熱源として通過した後、加熱水戻りラインＬ２を流通する加熱水は、復水器Ｃに流れ込む前に、フラッシュタンクＦＴに流れ込み、このフラッシュタンクＦＴ内で気液分離される。これにより、各種配管の内部や器内でフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントＣＣＹによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置ＦＧＨの熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。なお、給水加熱器ＦＷＨを熱源として通過した蒸気は、低圧タービンＬＴに供給されるが、給水加熱器ＦＷＨで生じた水は、図４に示すように、フラッシュタンクＦＴ内に導入し、気液分離された加熱水と共に復水器Ｃに返送するとよい。
【００５３】
〔第４実施形態〕
図５は、本発明による複合サイクルプラントの第４実施形態を示す系統図である。
【００５４】
同図に示す複合サイクルプラントＣＣＺも、ガスタービンＧＴの排熱を利用して排熱回収ボイラＨＲＳＧで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンＳＴの駆動源として利用するものである。また、蒸気タービンＳＴで膨張した蒸気は、復水器Ｃで復水させられる。そして、複合サイクルプラントＣＣＸも、ガスタービンＧＴにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置ＦＧＨを備えており、燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、排熱回収ボイラＨＲＳＧ（中圧エコノマイザＩＥＣ）で加熱された加熱水を熱源とする。
【００５５】
図３に示すように、燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、加熱水供給ラインＬ１を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣの出口と接続された伝熱管を有する。また、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインＬ２の一端が接続されている。この加熱水戻りラインＬ２は、中途に返送ポンプＰＲを有し、その他端は、排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣの水入口に接続されている。
【００５６】
このように構成された複合サイクルプラントＣＣＺでは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを熱源として通過した加熱水は、比較的圧力の高い排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣの水入口に返送されることから、フラッシュすることはない。従って、この複合サイクルプラントＣＣＺによれば、排熱回収ボイラＨＲＳＧで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置ＦＧＨの熱源としても、ガスタービンＧＴの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明による複合サイクルプラントは、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、本発明では、第１に、燃料ガス加熱装置と排熱回収ボイラとを結ぶ流路を開閉可能な流路開閉手段と、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段とを設け、温度計測手段の計測値に基づいて流路開閉手段を制御する。第２に、復水ラインを流通する復水と加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器を加熱水戻りライン上に設けている。第３に、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を復水器に返送させるための加熱水戻りラインに加熱水を気液分離させるフラッシュタンクを設けている。これらの構成を採用することにより、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源とした場合に、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合サイクルプラントの第１実施形態を示す系統図である。
【図２】図１の複合サイクルプラントに含まれる制御装置のブロック構成図である。
【図３】本発明による複合サイクルプラントの第２実施形態を示す系統図である。
【図４】本発明による複合サイクルプラントの第３実施形態の要部を模式的に示す系統図である。
【図５】本発明による複合サイクルプラントの第４実施形態を示す系統図である。
【符号の説明】
ＣＣ，ＣＣＸ，ＣＣＹ，ＣＣＺ…複合サイクルプラント、Ｃ…復水器、ＣＢ…燃焼器、ＦＷＨ…給水加熱器、ＧＴ…ガスタービン、ＨＲＳＧ…排熱回収ボイラ、ＩＥＣ…中圧エコノマイザ、ＳＴ…蒸気タービン、ＡＦＣ…熱交換器、ＢＶ…バイパス弁、Ｆ１，Ｆ２…流量計、ＦＧＨ…燃料ガス加熱装置、ＦＴ…フラッシュタンク、Ｌ１…加熱水供給ライン、Ｌ２…加熱水戻りライン、Ｌ３…復水ライン、Ｌ４…蒸気排出ライン、Ｌ５…蒸気ライン、Ｌ６…復水返送ライン、ＰＲ…返送ポンプ、ＰＲＶ…減圧弁、ＲＶ…遠隔操作弁、ＳＶ…開閉弁、Ｔ…温度計、１０…制御装置、１１…第１ＯＲゲート、１２…第２ＯＲゲート、１５…ＡＮＤゲート、１６…ＦＧＨトリップ信号生成部、１７…負荷低下信号生成部、１８，１９…判定回路、２０…液面計。
【図１】
0004287981.tif 000002
【図２】
0004287981.tif 000003
【図３】
0004287981.tif 000004
【図４】
0004287981.tif 000005
【図５】
0004287981.tif 000006