(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けると共に、前記第２蒸気導入経路は流量調整経路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通していることを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項２】
ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービン及び前記低圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けると共に、前記第２蒸気導入経路は流量調整経路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通しているたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２のいずれか一項において、前記第２蒸気導入経路は流量調整導入路と温度調整導入路とが設けられ、前記流量調整導入路と前記温度調整導入路とのそれぞれに複数の並列経路を設け、前記並列経路のそれぞれに流路面積が異なるオリフィスを設けると共に前記並列経路のそれぞれに開閉弁を設けたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記低圧側蒸気タービンの排出側には復水器が備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を前記復水器に導入する復水経路を備えたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を前記低圧側蒸気タービン側に導入する回収経路を備えたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前記第２蒸気導入経路に導入する導入他缶経路を備えたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前記第２蒸気導入経路に導入する導入他缶経路を備えると共に、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項９】
請求項１と請求項３乃至請求項８のいずれか一項において、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えると共に、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項１０】
請求項２乃至請求項８のいずれか一項において、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えると共に、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービン及び前記中圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結して構成される一軸式コンバインドタービン設備に関し、起動時における蒸気タービン温度の最適化を企図したものである。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギー資源の有効利用と経済性の観点から、発電プラントでは様々な高効率化が図られている。ガスタービンと高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンからなる蒸気タービンとを一軸上に連結し、同軸上に配された発電機を駆動する一軸式コンバインドタービン設備もその一つである。
【０００３】
一軸式コンバインドタービン設備では、ガスタービンからの排気ガスが排熱回収装置（排ガスボイラー）に送られ、排ガスボイラー内で加熱ユニットを介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに送って蒸気タービンで仕事をするようになっている。また、高圧側蒸気タービンから排出された蒸気が排ガスボイラーで昇温された後に低圧側蒸気タービンに送られて仕事をするようになっている。
【０００４】
一軸式コンバインドタービン設備を駆動する場合、電動機や内燃機関等でガスタービンをある程度回転させ、ガスタービンに付設された圧縮機からガスタービンに所要の圧縮空気が供給されるようになってからガスタービンの燃焼器に点火するようにしている。この場合、起動用の電動機や内燃機関等が必要になり、設備が大型化してしまう。そこで、従来から、一軸式コンバインドタービン設備を駆動する場合、起動時に蒸気タービンに起動用蒸気を導入することで、蒸気タービンを回転させてガスタービンを回転させ、設備の起動を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一軸式コンバインドタービン設備の起動を行う場合、高圧側蒸気タービンロータと低圧側蒸気タービンのロータとに過大な熱応力が作用しないようにロータメタル温度にマッチングした温度の起動用蒸気を導入するすることが重要である。しかし、一軸式コンバインドタービン設備の蒸気タービンは、高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービン（再熱側）を一軸上に備えた再熱式であるため、高圧側蒸気タービンと低圧側蒸気タービンとのロータメタル温度が異なっている。このため、起動用蒸気を適正に導入することが困難であった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、起動用蒸気を適正に導入することができる一軸式コンバインドタービン設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けると共に、前記第２蒸気導入経路は流量調整経路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通していることを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明の構成は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービン及び前記低圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けると共に、前記第２蒸気導入経路は流量調整経路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通しているたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記第２蒸気導入経路は流量調整導入路と温度調整導入路とが設けられ、前記流量調整導入路と前記温度調整導入路とのそれぞれに複数の並列経路を設け、前記並列経路のそれぞれに流路面積が異なるオリフィスを設けると共に前記並列経路のそれぞれに開閉弁を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記低圧側蒸気タービンの排出側には復水器が備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を前記復水器に導入する復水経路を備えたことを特徴とする。また、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を前記低圧側蒸気タービン側に導入する回収経路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前記第２蒸気導入経路に導入する導入他缶経路を備えたことを特徴とする。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えたことを特徴とする。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前記第２蒸気導入経路に導入する導入他缶経路を備えると共に、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えると共に、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えると共に、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービン及び前記中圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の第１実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してある。また、図２には起動時におけるタービン軸回転速度と起動用蒸気量との経時変化を示してあり、図２(a) にはタービン軸回転速度の経時変化、図２(b) には中圧タービンに導入される起動用蒸気の経時変化、図２(c) には高圧タービンに導入される起動用蒸気の経時変化を示してある。
【００１５】
図１に示すように、圧縮機１及び燃焼器２及びタービン３を有するガスタービン４が備えられ、ガスタービン４と同軸上に蒸気タービン５が連結されている。蒸気タービン５は、高圧側蒸気タービンとしての高圧タービン６と、低圧側蒸気タービンとしての中圧タービン７と、低圧タービン８とが一軸に連結されて構成されている。ガスタービン４からの排気ガスが排熱回収装置としての排ガスボイラー９に送られるようになっており、排ガスボイラー９には高圧過熱器１０、中圧過熱器１１及び低圧加熱器１２が備えられている。また、排ガスボイラー９の高圧過熱器１０の下流側には再熱器１３が備えられている。尚、図示は省略したが、排ガスボイラー９には、高・中・低圧用それぞれのドラムや蒸発器等が備えられている。
【００１６】
排ガスボイラー９の高圧過熱器１０で発生した高圧蒸気は高圧側経路としての高圧蒸気ライン１５により高圧タービン６に送られ、高圧タービン６から排出された蒸気は再熱ライン１６により再熱器１３に送られる。再熱器１３で過熱された蒸気は低圧側経路としての中圧蒸気ライン１７により中圧タービン７に送られ、低圧タービン８を経て復水器１８に送られる。また、排ガスボイラー９の中圧過熱器１１で発生した中圧蒸気は中圧ライン１９から再熱器１３に送られ、中圧蒸気ライン１７により中圧タービン７に送られる。更に、排ガスボイラー９の低圧過熱器１２で発生した低圧蒸気は低圧蒸気ライン２０により低圧タービン８に送られる。
【００１７】
従って、排ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われるようになっている。
【００１８】
高圧蒸気ライン１５から分岐して高圧バイパスライン２１が設けられ、高圧バイパスライン２１は再熱ライン１６につながっている。高圧バイパスライン２１はHP-TB 弁２２の開閉によって蒸気の流通が制御されている。また、中圧蒸気ライン１７から分岐して中圧バイパスライン２３が設けられ、中圧バイパスライン２３復水器１８の中圧部位につながっている。中圧バイパスライン２３はIP-TB 弁２４の開閉によって蒸気の流通が制御されている。更に、低圧蒸気ライン２０から分岐して低圧バイパスライン２５が設けられ、低圧バイパスライン２５は復水器１８の低圧部位につながっている。低圧バイパスライン２５はLP-TB 弁２６の開閉によって蒸気の流通が制御されている。HP-TB 弁２２，IP-TB 弁２４及びLP-TB 弁２６は図示しない制御装置の指令により開閉制御され、蒸気の流通状況や図示しないドラムの水位状態等が調節される。
【００１９】
図中の符号で、２７は発電機、２８は燃料圧縮機であり、燃料圧縮機２８で燃料が加圧されてガスタービン４の燃焼器２に送られる。また、高圧タービン６の入口側における高圧蒸気ライン１５には高圧流量調整弁２９が設けられ、中圧タービン７の入口側における中圧蒸気ライン１７には中圧流量調整弁３０が設けられている。高圧流量調整弁２９、中圧流量調整弁３０は設備の運転状況により適宜開閉制御される。
【００２０】
一方、一軸式コンバインドタービン設備の起動時に第２蒸気である起動用蒸気を高圧タービン６及び中圧タービン７に導入する第２蒸気導入経路３１が設けられている。第２蒸気導入経路３１は温度調整経路としての高温蒸気ライン３２及び流量調整経路としての低温蒸気ライン３３から構成され、高温蒸気ライン３２と低温蒸気ライン３３とが合流して第２蒸気ライン３４が形成されている。高温蒸気ライン３２には高温流量調整弁３５が設けられ、低温蒸気ライン３３には低温流量調整弁３６が設けられている。
【００２１】
第２蒸気ライン３４には温度検出手段３７が設けられ、温度検出手段３７の検出情報に応じて高温流量調整弁３５が開閉制御される。これにより、高温蒸気の流量が制御されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気の温度が適切に制御される。第２蒸気ライン３４には圧力検出手段３８が設けられ、圧力検出手段３８の検出情報に応じて低温流量調整弁３６が開閉制御される。これにより、低温蒸気の流量が制御されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気の量が適切に制御される。
【００２２】
第２蒸気ライン３４は、中圧流量調整弁３０の上流側における中圧蒸気ライン１７に連通する中圧第２蒸気ライン４１と、高圧流量調整弁２９の下流側における高圧蒸気ライン１５に連通する高圧第２蒸気ライン４２とに分岐している。中圧第２蒸気ライン４１の連通部の上流側における中圧蒸気ライン１７には中圧電動開閉弁４３が設けられ、高圧第２蒸気ライン４２には高圧電動開閉弁４４が設けられている。更に、再熱ライン１６から分岐して復水経路としてのバイパスライン４５が設けられ、バイパスライン４５には開閉弁４６が設けられている。バイパスライン４５は復水器１８に連通している。第２蒸気導入経路３１から起動用蒸気が高圧タービン６に送られた際に、高圧タービン６から排出される蒸気がバイパスライン４５から復水器１８に送られる。
【００２３】
上記構成の一軸式コンバインドタービン設備では、ガスタービン４の排気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われる。
【００２４】
即ち、排ガスボイラー９の高圧過熱器１０から高圧タービン６に蒸気が導入され、高圧タービン６で仕事をした蒸気は再熱ライン１６から再熱器１３に送られて過熱され、中圧蒸気ライン１７から中圧タービン７に導入される。中圧タービン７に導入された蒸気は中圧タービン７で仕事をして低圧タービン８に送られる一方、低圧タービン８には低圧過熱器１２から蒸気が導入される。低圧タービン８で仕事をした蒸気は復水器１８に送られる
【００２５】
この時、中圧電動開閉弁４３が開状態にされ、高温流量調整弁３５、低温流量調整弁３６、高圧電動開閉弁４４及び開閉弁が閉状態にされ、HP-TB 弁２２、IP-TB 弁２４、LP-TB 弁２６、高圧流量調整弁２９及び中圧流量調整弁３０の開度が適宜調整される。
【００２６】
一軸式コンバインドタービン設備の起動時は、第２蒸気導入ライン３１から起動用蒸気を導入してタービン回転速度が上昇した後、失火が起きない状態にして燃焼器２を着火してガスタービン４を駆動させる。タービン回転速度が所定速度に達した後、第２蒸気導入ライン３１からの起動用蒸気の導入を停止して排ガスボイラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気タービン５を駆動させる。
【００２７】
即ち、起動時には、中圧電動開閉弁４３及び高圧流量調整弁２９を閉じると共に高圧電動開閉弁４４を開き、第２蒸気導入経路３１から起動用蒸気を導入する。起動用蒸気は、温度検出手段３７による高温蒸気ライン３２の高温流量調整弁３５の調整、及び、圧力検出手段３８による低温蒸気ライン３３の低温流用調整弁３６の調整により、導入温度及び導入量が制御される。
【００２８】
中圧流量調整弁３０及び高圧電動開閉弁４４の開閉制御により、中圧第２蒸気ライン４１から中圧タービン７に導入される蒸気量、及び、高圧第２蒸気ライン４２から高圧タービン６に導入される蒸気量が調整される。例えば、図２に示す状態のように、回転前の起動時に高圧タービン６及び中圧タービン７にＳton の起動用蒸気を導入し、回転が開始して着火するまでの回転開始時に中圧タービン７の起動用蒸気の量のみを一時的にＴton （例えば、Ｔ＝５Ｓ）に増加し、燃焼器２の着火後回転が安定するまでの間高圧タービン６及び中圧タービン７にＳton の起動用蒸気を導入する。尚、起動用蒸気の量は、蒸気タービン５の規模や高圧タービン６及び中圧タービン７の動力割合に応じて適宜設定される。
【００２９】
燃焼器２が着火され十分にタービン軸の回転速度が上昇して所定回転速度に達したら、中圧電動開閉弁４３及び高圧流量調整弁２９を開くと共に高圧電動開閉弁４４を閉じて起動用蒸気の導入を終了し、排ガスボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導入する。
【００３０】
尚、高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライン３３は、専用の蒸気ラインを設けることが可能である。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライン３３としたり、仕事をして復水器１８に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。
【００３１】
上述した一軸式コンバインドタービン設備では、起動用蒸気を高圧タービン６及び中圧タービン７に導入して起動を行うようにしたので、低圧タービン８の温度上昇を抑えて主に中圧タービン７で起動用の仕事が行える。このため、起動用の電動機や内燃機関等が不要になり、設備の大型化を回避することが可能になる。また、同時に高圧タービン６に起動用蒸気を導入しているので、高圧タービン６の冷却が行え、起動運転後に自缶蒸気が導入された際における温度差を少なくすることができ、高圧タービン６のメタル温度を適正にすることができる。
【００３２】
図３、図４に基づいて本発明の第２実施形態例を説明する。図３には本発明の第２実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してある。また、図４には起動時におけるタービン軸回転速度と起動用蒸気量との経時変化を示してあり、図４(a) にはタービン軸回転速度の経時変化、図４(b) には起動用蒸気の導入量の経時変化を示してある。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００３３】
図３に示した一軸式コンバインドタービン設備は、高圧バイパスライン２１の分岐部の上流側における高圧蒸気ライン１５に第２蒸気ライン３４を連通してある。そして、第２蒸気ライン３４の連通部の上流側における高圧蒸気ライン１５に高圧電動開閉弁４４を設けてある。つまり、起動用蒸気は、第２蒸気ライン３４から高圧蒸気ライン１５に送られ、高圧タービン６にのみ導入される。また、再熱ライン１６から分岐して回収経路としての回収ライン５１が設けられ、回収ライン５１は低圧タービン７の入口側の中圧蒸気ライン１７に連通している。つまり、高圧タービン６に導入された起動用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後回収ライン５１及び中圧蒸気ライン１７から中圧タービン７に導入される。
【００３４】
上記構成の一軸式コンバインドタービン設備では、第１実施形態例と同様に、ガスタービン４の排気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われる。この時、高圧電動開閉弁４４が開状態にされ、高温流量調整弁３５及び低温流量調整弁３６が閉状態にされ、HP-TB 弁２２、IP-TB 弁２４、LP-TB 弁２６、高圧流量調整弁２９及び中圧流量調整弁３０の開度が適宜調整される。
【００３５】
起動時は、高圧電動開閉弁４４及び中圧電動開閉弁４３を閉じて、導入温度及び導入量が制御された起動用蒸気が第２蒸気導入経路３１から導入される。タービン回転速度が上昇した後、失火が起きない状態にして燃焼器２を着火してガスタービン４を駆動させ、タービン回転速度が所定速度に達した後、第２蒸気導入ライン３１からの起動用蒸気の導入を停止して排ガスボイラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気タービン５を駆動させる。
【００３６】
高圧流量調整弁２９の開閉制御により、第２蒸気ライン３４から高圧タービン６に導入される蒸気量が調整される。例えば、図４に示す状態のように、回転前の起動時に高圧タービン６にＳton の起動用蒸気を導入し、回転が開始して着火するまでの回転開始時に一時的にＴton （例えば、Ｔ＝５Ｓ）に起動用蒸気を増加し、燃焼器２の着火後回転が安定するまでの間高圧タービン６にＳton の起動用蒸気を導入する。また、着火時にも一時的に起動用蒸気を増加する。尚、起動用蒸気の量は、蒸気タービン５の規模等に応じて適宜設定される。
【００３７】
燃焼器２が着火され十分にタービン軸の回転速度が上昇して所定回転速度に達したら、高圧電動開閉弁４４及び中圧電動開閉弁４３を開き起動用蒸気の導入を終了し、排ガスボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導入する。
【００３８】
上述した一軸式コンバインドタービン設備では、起動用蒸気を高圧タービン６に導入し、高圧タービン６からの排出蒸気を中圧タービン７に導入して起動を行うようにしたので、低圧タービン８の温度上昇を抑えて高圧タービン６及び中圧タービン７で起動用の仕事が行える。このため、起動用の電動機や内燃機関等が不要になり、設備の大型化を回避することが可能になり、しかも、全段に起動用蒸気が流通するので、起動運転後に自缶蒸気が導入された際における温度差を極めて少なくすることができ、蒸気タービン５のメタル温度を適正にすることができる。
【００３９】
尚、高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライン３３は、専用の蒸気ラインを設けることが可能である。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライン３３とすることが可能である。
【００４０】
図５に基づいて本発明の第３実施形態例を説明する。図５には本発明の第３実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してある。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４１】
図５に示した一軸式コンバインドタービン設備は、高圧バイパスライン２１の分岐部の上流側における高圧蒸気ライン１５に第２蒸気ライン３４を連通してある。そして、第２蒸気ライン３４の連通部の上流側における高圧蒸気ライン１５に高圧電動開閉弁４４を設けてある。また、第２蒸気ライン３４は高圧蒸気ライン３２のみで構成され、起動用蒸気の導入量は、圧力検出手段３８の検出情報に基づく高温流量調整弁３５の開閉で制御される。つまり、起動用蒸気は、第２蒸気ライン３４から高圧蒸気ライン１５に送られ、高圧タービン６にのみに導入される。また、高圧タービン６に導入された起動用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４５から復水器１８に送られる。
【００４２】
上記構成の一軸式コンバインドタービン設備では、通常運転時は、第１実施形態例と同様に、ガスタービン４の排気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われる。
【００４３】
起動時は、高圧電動開閉弁４４を閉じて、導入量が制御された起動用蒸気が第２蒸気導入経路３１から導入される。タービン回転速度が上昇した後、失火が起きない状態にして燃焼器２を着火してガスタービン４を駆動させ、タービン回転速度が所定速度に達した後、第２蒸気導入ライン３１からの起動用蒸気の導入を停止して排ガスボイラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気タービン５を駆動させる。この時のタービン回転速度と導入される起動用蒸気の経時変化は、例えば、図４に示した状態になる。燃焼器２が着火され十分にタービン軸の回転速度が上昇して所定回転速度に達したら、高圧電動開閉弁４４を開き起動用蒸気の導入を終了し、排ガスボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導入する。
【００４４】
起動時における蒸気タービン５は、停止時間によりメタル温度が変化し、高圧タービン６、中圧タービン７及び低圧タービン８の入口温度もそれに応じて変化している。上述した一軸式コンバインドタービン設備では、起動用蒸気を高圧タービン６にのみ導入しているので、起動用蒸気の温度制御は必要なく、高圧蒸気ライン３２からの起動用蒸気のみを流量制御して導入することができる。このため、第２蒸気導入経路３１を高圧蒸気ライン３２でのみ構成することが可能になり、設備及び制御の一層の簡素化が図れる。
【００４５】
尚、高温蒸気ライン３２は、専用の蒸気ラインを設けることが可能である。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２としたり、仕事をして復水器１８に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。
【００４６】
図６に基づいて本発明の第４実施形態例を説明する。図６には本発明の第４実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してある。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４７】
図６に示した一軸式コンバインドタービン設備は、第２蒸気導入経路３１として、高圧蒸気ライン３２と低圧蒸気ライン３３が独立して設けられ、それぞれ第２蒸気ライン３４を構成している。高圧蒸気ライン３２には高温流量調整弁３５及び温度検出手段３７が設けられ、低圧蒸気ライン３３には低温流量調整弁３６及び圧力検出手段３８が設けられている。高圧蒸気ライン３２で構成される第２蒸気ライン３４及び低圧蒸気ライン３３で構成される第２蒸気ライン３４は、それぞれ高圧バイパスライン２１の分岐部の上流側における高圧蒸気ライン１５に連通している。また、第２蒸気ライン３４の連通部の上流側における高圧蒸気ライン１５に高圧電動開閉弁４４を設けてある。
【００４８】
起動用蒸気の温度は、温度検出手段３７の検出情報に基づく高温流量調整弁３５の開閉で高圧蒸気ライン３２側で制御され、起動用蒸気の導入量は、圧力検出手段３８の検出情報に基づく低温流量調整弁３６の開閉で低圧蒸気ライン３３側で制御される。つまり、起動用蒸気は、独立した第２蒸気ライン３４からそれぞれ高圧蒸気ライン１５に送られ、高圧タービン６にのみに導入される。また、高圧タービン６に導入された起動用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４５から復水器１８に送られる。
【００４９】
上記構成の一軸式コンバインドタービン設備では、通常運転時は、第１実施形態例と同様に、ガスタービン４の排気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われる。
【００５０】
起動時は、高圧電動開閉弁４４を閉じて、温度が制御された起動用蒸気が高圧蒸気ライン３２側の第２蒸気ライン３４から高圧蒸気ライン１５を通って高圧タービン６に導入される。同時に、導入量が制御された起動用蒸気が低圧蒸気ライン３３側の第２蒸気ライン３４から高圧蒸気ライン１５を通って高圧タービン６に導入される。タービン回転速度が上昇した後、失火が起きない状態にして燃焼器２を着火してガスタービン４を駆動させ、タービン回転速度が所定速度に達した後、第２蒸気導入ライン３１からの起動用蒸気の導入を停止して排ガスボイラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気タービン５を駆動させる。この時のタービン回転速度と導入される起動用蒸気の経時変化は、例えば、図４に示した状態になる。燃焼器２が着火され十分にタービン軸の回転速度が上昇して所定回転速度に達したら、高圧電動開閉弁４４を開き起動用蒸気の導入を終了し、排ガスボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導入する。
【００５１】
上述した一軸式コンバインドタービン設備では、高圧蒸気ライン３２及び低圧蒸気ライン３３から起動用蒸気を個別に高圧タービン６に導入しているので、起動用蒸気の温度を独立して調整することができ、起動後であっても高温流量調整弁３５及び高圧電動開閉弁４４を調整することにより、自缶蒸気の状態に応じて高圧タービン６に導入される蒸気の温度を最適に制御することができる。
【００５２】
尚、上述した実施形態例では、高圧蒸気ライン３２及び低圧蒸気ライン３３から起動用蒸気を個別に高圧タービン６に導入しているが、起動用蒸気を個別に高圧タービン６及び中圧タービン７に導入することも可能である。また、高圧タービン６に導入された起動用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４５から復水器１８に送られるようになっているが、高圧タービン６から排出された蒸気を中圧タービン７に導入してもよい。
【００５３】
また、高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライン３３は、専用の蒸気ラインを設けることが可能である。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライン３３としたり、仕事をして復水器１８に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。
【００５４】
図７に基づいて本発明の第５実施形態例を説明する。図７には本発明の第５実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してある。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００５５】
図７に示した一軸式コンバインドタービン設備は、図１に示した第１実施形態例の設備に対し、第２蒸気導入経路３１だけが異なっている。その他の構成及び作用は同一である。第５実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備における第２蒸気導入経路５５は、高温蒸気ライン５６及び低温蒸気ライン５７が備えられている。高温蒸気ライン５６には３本の（複数の）並列経路56a,56b,56c が設けられ、低温蒸気ライン５７には３本の（複数の）並列経路57a,57b,57c が設けられている。並列経路56a,56b,56c にはそれぞれ流路面積が異なるオリフィス58a,58b,58c 及びオン・オフ制御開閉弁59a,59b,59c が設けられ、並列経路57a,57b,57c にはそれぞれ流路面積が異なるオリフィス60a,60b,60c 及びオン・オフ制御開閉弁61a,61b,61c が設けられている。並列経路の後流側で高温蒸気ライン５６と低温蒸気ライン５７が合流して第２蒸気ライン３４が構成されている。
【００５６】
高温蒸気ライン５６の並列経路56a,56b,56c のオン・オフ制御開閉弁59a,59b,59c をそれぞれ個別に開閉することで、蒸気が通過するオリフィス58a,58b,58c に応じて（開かれた通路に応じて）高温蒸気ライン５６を流れる高温蒸気の量が設定され、蒸気温度が調整されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気の温度が適切に制御される。また、低温蒸気ライン５７の並列経路57a,57b,57c のオン・オフ制御開閉弁61a,61b,61c をそれぞれ個別に開閉することで、蒸気が通過するオリフィス60a,60b,60c に応じて（開かれた通路に応じて）低温蒸気ライン５７を流れる低温蒸気の量が設定され、蒸気流量が調整されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気の流量が適切に制御される。
【００５７】
上述した一軸式コンバインドタービン設備では、開閉弁59a,59b,59c 及び開閉弁61a,61b,61c のオン・オフにより、高価な制御弁を用いることなく起動用蒸気の温度及び流量を設定することができ、簡単な制御で起動用蒸気の管理が可能になる。
【００５８】
尚、高温蒸気ライン５６と低温蒸気ライン５７を合流させず、起動用蒸気を個別に高圧タービン６及び中圧タービン７に導入することも可能である。また、高圧タービン６にのみ起動用蒸気を導入することも可能である。また、高圧タービン６に導入された起動用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４５から復水器１８に送られるようになっているが、高圧タービン６から排出された蒸気を中圧タービン７側に導入してもよい。
【００５９】
また、高温蒸気ライン５６及び低温蒸気ライン５７は、専用の蒸気ラインを設けることが可能である。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えられたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン５６及び低温蒸気ライン５７としたり、仕事をして復水器１８に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の一軸式コンバインドタービン設備は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたので、起動用蒸気を適正に導入することが可能になる。
【００６１】
また、本発明の一軸式コンバインドタービン設備は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービン及び前記低圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたので、起動用蒸気を適正に導入することが可能になる。
【００６２】
また、前記第２蒸気導入経路は流量調整経路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通しているので、起動用蒸気の温度を独立して調整することができ、起動後であっても自缶蒸気の状態に応じて導入側に導入される蒸気の温度を最適に制御することができる。
【００６３】
また、前記第２蒸気導入経路は流量調整導入路と温度調整導入路とが設けられ、前記流量調整導入路と前記温度調整導入路とのそれぞれに複数の並列経路を設け、前記並列経路のそれぞれに流路面積が異なるオリフィスを設けると共に前記並列経路のそれぞれに開閉弁を設けたので、高価な制御弁を用いることなく起動用蒸気の温度及び流量を設定することができ、簡単な制御で起動用蒸気の管理が可能になる。
【００６４】
また、本発明の一軸式コンバインドタービン設備は、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたので、起動用蒸気を適正に導入することが可能になる。
【００６５】
また、本発明の一軸式コンバインドタービン設備は、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービン及び前記中圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたので、起動用蒸気を適正に導入することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成図。
【図２】起動時のタービン軸回転速度と起動用蒸気量との経時変化を表すグラフ。
【図３】本発明の第２実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成図。
【図４】起動時のタービン軸回転速度と起動用蒸気量との経時変化を表すグラフ。
【図５】本発明の第３実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成図。
【図６】本発明の第４実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成図。
【図７】本発明の第５実施形態例に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成図。
【符号の説明】
４  ガスタービン
５  蒸気タービン
６  高圧タービン
７  中圧タービン
８  低圧タービン
９  排ガスボイラー
１０  高圧過熱器
１１  中圧過熱器
１３  再熱器
１５  高圧蒸気ライン
１６  再熱ライン
１７  中圧蒸気ライン
１８  復水器
２９  高圧流量調整弁
３０  中圧流量調整弁
３１  第２蒸気導入経路
３２，５６  高温蒸気ライン
３３，５７  低温蒸気ライン
３４  第２蒸気ライン
３５  高温流量調整弁
３６  低温流量調整弁
３７  温度検出手段
３８  圧力検出手段
４１  中圧第２蒸気ライン
４２  高圧第２蒸気ライン
４３  中圧電動開閉弁
４４  高圧電動開閉弁
４５  バイパスライン
４６  開閉弁
５１  回収ライン
５８，６０  オリフィス
５９，６１  オン・オフ制御開閉弁
【図１】
0004295415.tif 000002
【図２】
0004295415.tif 000003
【図３】
0004295415.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004295415.tif 000007
【図７】
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