(57)【要約】  本発明は、コンバインドサイクル設備の運転法であって、蒸気タービン（２５）は、パーク負荷の予定された始動の直前に、非常に低出力にまで下げられ、引き続いてガスタービン（２）はパーク負荷で稼働され、引き続いて蒸気タービン（２５）はパーク出力に回転数が上げられる運転法に関する。この場合ＧＴ運転出力は、ガスタービンの定格出力であってよい。この場合ＳＴ運転出力は、蒸気タービンの定格出力であってよい。
2016528430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバインドサイクル発電所の運転方法であって、
ガスタービン（２）はＧＴ運転出力で運転され、蒸気タービン（２５）はＳＴ運転出力で運転されて、
該蒸気タービン（２５）の出力はＳＴ部分出力に落とされ、
該ＳＴ部分出力は前記ＳＴ運転出力よりも小さく、
引き続いて前記ガスタービン（２）の出力がＧＴパーク出力に落とされ、該ＧＴパーク出力は前記ＧＴ運転出力よりも小さく、
前記ガスタービン（２）の前記ＧＴパーク出力に達した後、前記蒸気タービン（２５）の出力は、ＳＴパーク出力に上げられる、運転方法。
【請求項２】
前記ＳＴ部分出力は、前記ＳＴ運転出力の５％から４０％、５％から３０％、５％から２０％あるいは５％から１０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＧＴパーク出力は、前記ＧＴ運転出力の２０％から６０％である、請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＳＴパーク出力は、前記ＳＴ運転出力の２０％から６０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記蒸気タービン（２５）の出力の低下は、蒸気の圧力を低下させることによって行われる、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記蒸気タービン（２５）は、高圧部分タービン（１１）と中圧部分タービン（１６）と低圧部分タービン（１８）とを備え、
‐前記高圧部分タービン（１１）、
‐前記高圧部分タービン（１１）と前記中圧部分タービン（１６）、
‐前記中圧部分タービン（１６）、
‐前記中圧部分タービン（１６）と前記低圧部分タービン（１８）、あるいは
‐前記低圧部分タービン（１８）
には、蒸気が供給されず、
前記高圧部分タービン（１１）、前記高圧部分タービン（１１）と前記中圧部分タービン（１６）、前記中圧部分タービン（１６）、前記中圧部分タービン（１６）と前記低圧部分タービン（１８）、あるいは前記低圧部分タービン（１８）は、蒸気が供給されない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
蒸気が供給されない前記部分タービン内の蒸気の圧力は、限界値よりも低く低下する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
排水装置、真空管、始動管あるいはプロセス蒸気管が開かれる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインドサイクル発電所の運転法であって、ガスタービンはＧＴ運転出力で運転され、蒸気タービンはＳＴ運転出力で運転されて、蒸気タービンの出力はＳＴ部分出力に落とされ、ＳＴ部分出力はＳＴ運転出力よりも小さい運転法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクル発電所は、地方自治体のエネルギー供給のための電気エネルギーを生み出すために使用される。通常コンバインドサイクル発電所は、供給網に電気エネルギーを供給し、エネルギー需要は時間経過に依存している。すなわち、エネルギー需要は一日を通じて一定ではない。電気供給網は、複数の発電所によって電気エネルギーを供給される。それで、たとえば通常の発電所や、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する発電所が使用される。再生可能エネルギーの投入は変動し、これにより通常の発電所がますます必要とされる。すなわち、通常の発電所は、いわゆる部分負荷もしくはパーク負荷でより長くかつより低く運転されなくてはならない。コンバインドサイクル発電所では、そのような低い部分負荷は、ガスタービンの配列によっては、ガスタービンの出口温度の減少を伴う。
【０００３】
それによって、蒸気タービンの入口温度も低下することになる。それにより、設備が部分負荷で稼働されるとすぐに、蒸気の入口温度が下がる。しかしながらこれによって、蒸気タービンの高温の部材に低温の蒸気が当てられて、熱応力が発生する。
【０００４】
それからパーク負荷から再び離れると、蒸気温度は再び上昇して、再び熱応力が発生することになる。このような熱応力を予防するために、蒸気温度がそれほど大きく低下しないように、ガスタービンを部分負荷でそれほど稼働しないという可能性がある。同様に、実際の負荷減少の前に噴水することによって、蒸気温度をゆっくりと減少させることが可能である。引き続いて、低くはあるがその代わりに一定の温度で、負荷変化が起こる。負荷が上昇した後、蒸気温度は再びゆっくりと定格温度にまで上げられる。
【０００５】
熱応力を予防するさらなる可能性は、ガスタービン出力の低下の前に蒸気タービンを停止することである。それから蒸気タービンの部材は、非常にわずかな熱応力で冷えるであろう。部材が充分に冷却されるとすぐに、蒸気タービンは、減少したガスタービン出力で、ひいては低い蒸気入口温度で、再び始動され得るであろう。これによって、耐用年数の減りが非常に少なくなるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、熱応力を減少させるさらなる可能性を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、コンバインドサイクル設備の運転法であって、ガスタービンはＧＴ運転出力で運転され、蒸気タービンはＳＴ運転出力で運転されて、蒸気タービンの出力はＳＴ部分出力に落とされ、ＳＴ部分出力はＳＴ運転出力よりも小さく、引き続いてガスタービンの出力がＧＴパーク出力に落とされ、ＧＴパーク出力はＧＴ運転出力よりも小さい運転法によって解決される。
【０００８】
ガスタービンのＧＴパーク出力に達した後、蒸気タービンの出力は、ＳＴパーク出力に回転数が上げられ、ＳＴパーク出力はＳＴ運転出力の２０％から６０％である。
【０００９】
したがって、蒸気タービンがパーク負荷に関連させられる稼働方法を提供することが、本発明に従って提案される。したがって、供給網の安定性の主旨において、できる限り多くの回転質量が、蒸気タービンのロータによって、供給網に保持される。
【００１０】
蒸気タービンのＳＴ出力は、パーク負荷の予定された始動の直前に、非常に低出力にまで下げられる。引き続いてガスタービンはパーク負荷で稼働される。部分負荷で明らかに小さくなった、蒸気と蒸気タービン部材との間の熱伝導に基づいて、蒸気温度の低下によって、耐用年数の減りが明らかにより少なくなる。その際蒸気タービンは、ゆっくりと冷える。
【００１１】
有利な発展形態は、従属請求項において挙げられている。それで、第１の有利な発展形態において、ＳＴ部分出力は、ＳＴ運転出力の５％から４０％、５％から３０％、５％から２０％、５％から１０％に確定される。
【００１２】
さらなる有利な一発展形態において、ＧＴパーク出力はガスタービン運転出力の２０％から６０％である。
【００１３】
それによって提案されるのは、蒸気タービンがゆっくりと冷えた後、ガスタービン出力が減少しかつそれによって蒸気入口温度が低くなって、再び負荷を受け入れるということである。
【００１４】
代替的な一実施形態において、蒸気タービンは、パーク負荷の終わりまで、この低い部分負荷で維持されてよいであろう。
【００１５】
それによって本発明に従って提案されるのは、蒸気タービンの出力をＳＴ部分出力に落とすことである。ＳＴ部分出力は、ＳＴ運転出力よりも小さい。ＳＴ部分出力への低下は、蒸気入口弁を閉じることによって行われる。その際蒸気入口弁は、生蒸気が蒸気タービンをほとんど貫流しないように、制御される。その際バイパスステーションは、蒸気入口と復水器との間に流体技術的な接続が生じるように、形成される。それによって蒸気は、蒸気発生器の下流で蒸気タービンに運ばれず、直接復水器に運ばれて、効率に不利に働く。その際蒸気タービンは冷える。引き続いて、ガスタービンの出力が、ＧＴパーク出力に落とされる。これは、蒸気入口温度に影響を与える。すなわち、蒸気入口温度が低くなる。ある程度の時間の後、引き続いて蒸気入口弁が再び開いて、蒸気入口と復水器との間の流体技術的な接続が遮断される。それからそれによって、蒸気発生器内で作られたすべての蒸気が、蒸気タービンを通って運ばれる。
【００１６】
有利な一発展形態において、蒸気タービンは高圧部分タービンと中圧部分タービンと低圧部分タービンとを備え、
‐高圧部分タービン、
‐高圧部分タービンと中圧部分タービン、
‐中圧部分タービン、
‐中圧部分タービンと低圧部分タービン、あるいは
‐低圧部分タービン
には、蒸気が供給されない。
【００１７】
それによって、理想的には１つの圧力段が完全に閉鎖される。スイッチが切られた部分タービン部においては、耐用年数の減りがさらに少なくなる。なぜならば、ここでは部材が自然に冷めるからである。有利には、蒸気タービン内の圧力もしくは運転し続けるタービン部分の圧力ができる限り大きく低下されるが、これは、排水装置、真空管、始動管あるいはプロセス蒸気管によっても可能となる。
【００１８】
それによって、蒸気タービン内の圧力が明らかに低下することにより、熱伝導が下がり、かつ部分負荷での耐用年数の減りが明らかに少なくなる。
【００１９】
本発明は、実施例に基づいてより詳細に説明される。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】コンバインドサイクル発電所の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、コンバインドサイクル発電所（ＧｕＤ発電所）の概略図を示している。基本的にコンバインドサイクル発電所１は、化石燃料で駆動可能なガスタービン２を備える。このガスタービン２は、中で空気を加熱して圧縮する圧縮機部分３と、圧縮機部分３からの空気を中で燃料と混合して点火する燃焼室４と、中で高温の排ガスが、図示されていない静翼と動翼とから成る様々な段でロータを回転させるタービン部分５とを備える。この回転は、シャフト６を介してジェネレータ７に伝達される。ジェネレータ７は引き続いて、供給網に電気エネルギーを供給する（図示されず）。
【００２２】
ガスタービン２の高温の排ガスは、蒸気発生器８に運ばれる。この蒸気発生器８において、導管９によって生蒸気が作られ、蒸気タービン・生蒸気管１０を介して最終的に高圧部分タービン１１に運ばれる。蒸気タービン・生蒸気管１０に、高圧弁１２が設けられている。高圧部分タービン１１から流出する蒸気は、中間過熱器１３へ運ばれる。これは、低温中間過熱器管１４を介して行われる。中間過熱器１３内で蒸気が加熱された後、高温中間過熱器管１５を介して、中圧部分タービン１６に蒸気が供給される。蒸気は、中圧部分タービン１６からオーバーフロー管１７を介して２つの低圧部分タービン１８に流れ込む。低圧部分タービン１８の下流で、減圧された低温の蒸気は復水器１９に流れ込み、そこで水に復水され、この水はポンプ２０によって、再び生蒸気管９を介して生蒸気発生器８に運ばれる。
【００２３】
蒸気タービン・生蒸気管１０は、バイパスステーション２１を介して直接復水器１９と流体技術的に接続されている。オーバーフロー管２１には、オーバーフロー弁２２が設けられている。電気ジェネレータ２３は、共通のシャフト２４を介して、トルク伝達をして、高圧部分タービン１１と中圧部分タービン１６と低圧部分タービン１８と接続されている。高圧部分タービン１１と中圧部分タービン１６と低圧部分タービン１８とは、蒸気タービン２５を形成する。
【００２４】
代替的な一実施形態において、コンバインドサイクル発電所はバイパスシステムを備える。このバイパスシステムは、高圧バイパスステーション２２と、当該高圧バイパスステーション２２に設けられている高圧バイパス弁２１とを備え、高圧バイパスステーション２２によって、蒸気タービン・生蒸気管１０と低温中間過熱器管１４との間の流体技術的な接続が起こる。さらにバイパスシステムは、中圧バイパスステーション２２ａと、当該中圧バイパスステーション２２ａに設けられている中圧バイパス弁２１ａとを備え、中圧バイパスステーション２２ａによって、高温中間過熱器管１５と復水器１９との間の流体技術的な接続が起こる。
【００２５】
それによって蒸気は、高圧バイパスステーション２２と中圧バイパスステーション２２ａとを備えるバイパスシステムを介して、蒸気タービン・生蒸気管１０から復水器１９へ達することができる。
【００２６】
さらに、コンバインドサイクル発電所は、高温中間過熱器管１５に設けられている中圧弁１２ａを備える。
【００２７】
コンバインドサイクル設備は、次のように本発明に従って運転される。ガスタービン２はまず、ガスタービン運転出力で運転される。同様に蒸気タービン２５は、ＳＴ運転出力で運転される。蒸気タービン２５の出力は、ＳＴ部分出力に落とされ、ＳＴ部分出力はＳＴ運転出力よりも小さい。それでここでは、ＳＴ部分出力は、ＳＴ運転出力の５％から４０％、５％から３０％、５％から２０％あるいは５％から１０％である。
【００２８】
これは、高圧弁１２と中圧弁１２ａとが、ほぼ閉じられるので、ほとんど蒸気が蒸気タービン２５を貫流しないことによって、達成される。それによって、蒸気タービン２５内の部材が冷える。ある程度の滞留時間の後、引き続いてガスタービン２の出力はＧＴパーク出力に落とされ、ＧＴパーク出力はＧＴ運転出力よりも小さい。この場合ＧＴパーク出力は、ガスタービン運転出力の２０％から６０％である。これによって、ガスタービン２の高温の排ガスの温度が低下し、蒸気タービン・生蒸気管１０と高温中間過熱器管１５とを通る、蒸気発生器８内で作られる生蒸気の温度を低下させることになる。
【００２９】
高圧弁１２がほぼ閉じられた後、オーバーフロー弁２２もしくはバイパスシステム２２、２１；２２ａ、２１ａが開かれるので、蒸気発生器８内で作られる蒸気の大部分は、直接復水器１９に運ばれる。しかしながら、これはコンバインドサイクル設備の効率全体にとって不利である。
【００３０】
ガスタービン２のＧＴパーク出力に達した後、蒸気タービン２５の出力は、ＳＴパーク出力に回転数が上げられる。このＳＴパーク出力は、ＳＴ運転出力の２０％から６０％である。これは、高圧弁１２と中圧弁１２ａとが開かれることによって、達成される。オーバーフロー管２１のオーバーフロー弁２２は、再び閉じられる。それによって、蒸気の蒸気入口温度が低下した結果蒸気タービン・生蒸気管１０と高温中間過熱器管１５とで運ばれる蒸気を、高圧部分タービン１１に運ぶことができる。生蒸気温度がより低いので、生蒸気の体積流量も減る。
【００３１】
蒸気タービン２５の出力の低下は、蒸気の圧力を低下させることによって達成される。ＳＴ部分出力とＧＴパーク出力に達した後、蒸気タービン２５を次のように運転してよい。蒸気タービン２５は、高圧部分タービン１１と中圧部分タービン１６と低圧部分タービン１８とを備え、高圧部分タービン１１、高圧部分タービン１１と中圧部分タービン１６、中圧部分タービン１６、中圧部分タービン１６と低圧部分タービン１８、あるいは低圧部分タービン１８には、蒸気が供給されない。残りの部分タービンは閉じられたままで、自然に冷め得る。
【００３２】
蒸気が供給されない部分タービン内の蒸気の圧力は、それからできる限り大きく低下する。このために、排水装置、真空管、始動管あるいはプロセス蒸気管が開かれる。
【符号の説明】
【００３３】
１  コンバインドサイクル発電所
２  ガスタービン
３  圧縮機部分
４  燃焼室
５  タービン部分
６  シャフト
７  ジェネレータ
８  蒸気発生器
９  導管
１０  蒸気タービン・生蒸気管
１１  高圧部分タービン
１２  高圧弁
１２ａ  中圧弁
１３  中間過熱器
１４  低温中間過熱器管
１５  高温中間過熱器管
１６  中圧部分タービン
１７  オーバーフロー管
１８  低圧部分タービン
１９  復水器
２０  ポンプ
２１  バイパスステーション／オーバーフロー管／高圧バイパス弁
２１ａ  中圧バイパス弁
２２  オーバーフロー弁／高圧バイパスステーション
２２ａ  中圧バイパスステーション
２３  電気ジェネレータ
２４  シャフト
２５  蒸気タービン
【図１】
2016528430.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月22日(2016.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバインドサイクル発電所の運転方法であって、
ガスタービン（２）はＧＴ運転出力で運転され、蒸気タービン（２５）はＳＴ運転出力で運転されて、
該蒸気タービン（２５）の出力はＳＴ部分出力に落とされ、
該ＳＴ部分出力は前記ＳＴ運転出力よりも小さく、
引き続いて前記ガスタービン（２）の出力がＧＴパーク出力に落とされ、該ＧＴパーク出力は前記ＧＴ運転出力よりも小さく、
前記ガスタービン（２）の前記ＧＴパーク出力に達した後、前記蒸気タービン（２５）の出力は、ＳＴパーク出力に上げられる、運転方法。
【請求項２】
前記ＳＴ部分出力は、前記ＳＴ運転出力の５％から４０％、５％から３０％、５％から２０％あるいは５％から１０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＧＴパーク出力は、前記ＧＴ運転出力の２０％から６０％である、請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＳＴパーク出力は、前記ＳＴ運転出力の２０％から６０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記蒸気タービン（２５）の出力の低下は、蒸気の圧力を低下させることによって行われる、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記蒸気タービン（２５）は、高圧部分タービン（１１）と中圧部分タービン（１６）と低圧部分タービン（１８）とを備え、
‐前記高圧部分タービン（１１）、
‐前記高圧部分タービン（１１）と前記中圧部分タービン（１６）、
‐前記中圧部分タービン（１６）、
‐前記中圧部分タービン（１６）と前記低圧部分タービン（１８）、あるいは
‐前記低圧部分タービン（１８）
には、蒸気が供給されない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
蒸気が供給されない前記部分タービン内の蒸気の圧力は、限界値よりも低く低下する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
排水装置、真空管、始動管あるいはプロセス蒸気管が開かれる、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2016528430.tif 000004
2016528430.tif 000005
2016528430.tif 000006
2016528430.tif 000007
2016528430.tif 000008
2016528430.tif 000009