(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの排熱を熱源とする排熱回収ボイラと、高中圧の蒸気によって駆動される高中圧タービンと、前記高中圧タービンから排出された低圧の蒸気によって駆動される低圧タービンと、を有するコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記排熱回収ボイラは、前記高中圧タービンに前記高中圧の蒸気を供給する高中圧蒸気供給部と、前記低圧タービンに前記低圧の蒸気を供給する低圧蒸気供給部とを有し、
前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気と混合させたうえで前記低圧タービンに供給する系統を有する、コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記高中圧の蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記高中圧タービンを少なくとも完全には通さずに、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該高中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、
前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、
前記高圧蒸気供給部から供給される蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記高圧タービンおよび前記中圧タービンを通さずに、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、
前記高圧タービンから排出された蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記中圧タービンを通さずに、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、
前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、
前記高圧タービンは複数の段落を有し、
前記高圧タービンの途中の段落の蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、
前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、
前記中圧タービンは複数の段落を有し、
前記中圧タービンの途中の段落の蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、
前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、
前記高圧タービンは複数の段落を有し、
前記高圧タービンの途中の段落の出口から前記中圧タービン入口へ接続しているクーリング配管より分岐した蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記低圧蒸気供給部からの蒸気と前記抽気ラインからの蒸気が合流した後の蒸気温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度が所定の範囲に入るように前記抽気ラインの蒸気流量を調節する流量調節手段と、
を有すること、特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントの運転方法において、
前記低圧蒸気供給部からの蒸気と前記抽気ラインからの蒸気が合流した後の蒸気温度を検出し、
前記蒸気温度が所定の範囲に入るように前記抽気ラインの蒸気流量を調節すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの運転方法。
【請求項９】
ガスタービンの排熱を熱源とする排熱回収ボイラと、高中圧の蒸気によって駆動される高中圧タービンと、前記高中圧タービンから排出された低圧の蒸気によって駆動される低圧タービンと、を有するコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記排熱回収ボイラは、前記高中圧タービンに前記高中圧の蒸気を供給する高中圧蒸気供給部と、前記低圧タービンに前記低圧の蒸気を供給する低圧蒸気供給部とを有し、
前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を、前記低圧タービンに供給する系統を有する、コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記低圧タービンは複数の段落を有し、
前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気の少なくとも一部を前記低圧タービンの途中の段落に供給する系統を有すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンバインドサイクル発電プラントの運転方法において、
前記低圧蒸気供給部から供給される蒸気の温度が所定の温度よりも高いときには前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気を前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気と混合させ、
前記低圧蒸気供給部から供給される蒸気の温度が所定の温度よりも低いときには前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気を前記低圧タービンの途中の段落に供給すること、
を特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの運転方法。
【請求項１１】
ガスタービンの排熱を熱源として高圧蒸気および前記高圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記高圧蒸気によって駆動される高圧タービンと、
前記低圧蒸気で駆動される低圧タービンと、
前記排熱回収ボイラから前記低圧蒸気よりもエンタルピの高い高エンタルピ蒸気を抽気し、前記低圧タービンに供給される前記低圧蒸気と合流させて当該低圧蒸気の温度を上昇させる抽気系統と、
前記低圧タービンに供給される前記低圧蒸気の温度を計測する温度計測手段と、
前記抽気系統に設けられるとともに、前記温度計測手段の温度計測値に基づいて前記高エンタルピ蒸気の流量を調整する流量調整手段と、
を具備することを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
排熱回収ボイラはさらに、前記高圧蒸気と前記低圧蒸気の中間の圧力の中圧蒸気を発生させるとともに、
前記中圧蒸気で駆動される中圧タービンをさらに備え、
前記低圧蒸気は、前記高エンタルピ蒸気と混合させられた後に前記中圧タービンの排気と混合されて前記低圧タービンに導かれることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１３】
ガスタービンの排熱を熱源として高圧蒸気、前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気、および前記中圧蒸気よりもさらに低圧の低圧蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記高圧蒸気によって駆動される高圧タービンと、
前記中圧蒸気によって駆動される中圧タービンと、
前記中圧タービンの排気を、当該中圧タービンの排気口において前記低圧蒸気と合流させた蒸気で駆動される低圧タービンと、
前記低圧蒸気よりもエンタルピの高い高エンタルピ蒸気を前記中圧タービンの排気口の上流で前記低圧蒸気に合流させて当該低圧蒸気の温度を上昇させる抽気系統と、
を具備することを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【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排熱回収ボイラとを有するコンバインドサイクル発電プラントに関し、特に、中圧タービン排出口における蒸気温度のミスマッチを避けて効率向上を図ったコンバインドサイクル発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来のコンバインドサイクル発電プラントを、図１１を参照して説明する。コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン（図示せず）と、ガスタービンの排気を熱源とする排熱回収ボイラ１と、排熱回収ボイラ１で発生した蒸気によって駆動される高圧タービン９、中圧タービン１０、低圧タービン１２とを有する。
【０００３】
排熱回収ボイラ１は、高圧蒸気供給部５０、中圧蒸気供給部５２および低圧蒸気供給部５４を有する。高圧蒸気供給部５０は、高圧ドラム２、高圧一次過熱器５および高圧二次過熱器５６からなる。中圧蒸気供給部５２は、中圧ドラム３、中圧過熱器６および再熱器７からなる。低圧蒸気供給部５４は、低圧ドラム４および低圧過熱器８からなる。高圧ドラム２、中圧ドラム３、低圧ドラム４はそれぞれ、高圧蒸気、中圧蒸気、低圧蒸気を発生する。
【０００４】
高圧蒸気は、高圧一次過熱器５、高圧二次過熱器５６を経て高圧タービン９に導入され、高圧タービン９で仕事をした後に、排気され、低温再熱蒸気として、中圧蒸気供給部５２へ導かれる。中圧蒸気は、上記低温再熱蒸気と中圧過熱器６の出口で合流し、混圧した後に、再熱器７を経て中圧タービン１０へ導入され、中圧タービン１０で仕事をした後に排気され、クロスオーバー管１１を経て、低圧タービン１２へ導かれる。低圧蒸気は、低圧過熱器８から低圧蒸気供給ライン５８を経て、中圧タービン１０の排気蒸気と合流し、混合された後、低圧タービン１２へ導入され、低圧タービン１２で仕事をした後、復水器１３へ流入する。復水器１３へ流入した蒸気は、復水器１３で凝縮され、低圧復水ポンプ１４により、再び排熱回収ボイラ１へ導かれ、蒸気を発生する。
【０００５】
通常、低圧蒸気は中圧タービン１０の排気口より導入され、中圧タービン１０の排気蒸気と混合し、クロスオーバー管１１へ導かれる。通常、蒸気タービン起動前の低圧蒸気は低圧タービンバイパス弁１５を開することにより復水器１３へ回収し、タービン発電機（図示せず）の負荷が上昇し、低圧蒸気の温度が、中圧タービン１０の排気口へ回収可能になる温度まで上昇した後に、低圧タービンバイパス弁１５を閉じ、中圧タービン１０の排気口へ回収する。プラント全体の熱効率を考えるならば、なるべく早くこの低圧蒸気を中圧タービン１０の排気口へ回収し、低圧タービンにて仕事をさせることが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
低圧過熱器８からの低圧蒸気の温度は、蒸気タービンの膨張途中での中圧タービン１０の排気蒸気温度よりも一般に低く、温度差（以下ミスマッチ温度）が存在する。ここで、タービン発電機負荷に対する低圧蒸気流量の変化とミスマッチ温度との関係曲線の例を図１２に示す。
【０００７】
曲線６２に示すように、低圧蒸気量は負荷上昇とともに増加する。一方、曲線６０に示すように、ミスマッチ温度は、負荷が小さいほど大きい。なお、図１２の破線６４については後述する。
【０００８】
低圧蒸気の温度が低いまま、中圧タービン１０の排気口よりこの蒸気を回収すると、タービンケーシング上下半ならびに軸方向の温度差が大きくなり、ケーシングに変形を生じ、静止部と回転部の接触によりタービンに多大な被害を与える原因となることが考えられる。
【０００９】
そこで、タービン発電機がある負荷以上となり、低圧蒸気の温度がある程度高くなり、中圧タービン１０の排気へ回収できる状態になるまで、低圧蒸気を、バイパス弁１５を通る低圧バイパス系統により復水器１３へバイパスし、排気する必要が生じる。その後、中圧タービン１０の排気口へ回収するが、低圧蒸気を復水器１３へ排気しているタービン発電機低負荷帯では、その蒸気は有効な仕事をしていない状態である。
【００１０】
図１２において、タービンへ回収可能なミスマッチ温度を９０℃とすると、タービン発電機負荷が約７５％以下ではミスマッチ温度が９０℃以上あるためタービンへ回収できないことがわかる。そこで、従来はタービン発電機負荷７５％以下では、低圧蒸気を復水器１３へバイパスして排気し、タービン発電機負荷７５％でタービンへ回収するように切り替える必要があった。
【００１１】
また、ミスマッチ温度にかかわらず、低圧蒸気をタービンへ回収しなかった場合のタービン発電機の発電量変化の例を図１３に破線７０で示す。ここで、図１３の縦軸は発電量変化（％）を表し、Gを各条件での発電量とし、G０を何も混入しない低圧蒸気を低圧タービンに回収したときの発電量とするとき、
（Ｇ／Ｇ０）×１００％−１００％
として定義される。ただし、破線７０については、Ｇを、低圧蒸気をミスマッチ温度にかかわらず低圧タービンに回収しなかった場合の発電量とする。
【００１２】
図１３の破線７０からわかるように、低圧蒸気量はタービン発電機負荷とともに増加するため、タービン発電機負荷が大きくなるほど発電量が減少する。
プラント全体の効率を考えるならば、この低圧蒸気をできるだけ早期にタービンへ回収することが望ましい。なお、図１３の曲線７２、７３等については後述する。
【００１３】
排熱回収ボイラの設計によっては、タービン発電機高負荷帯においても低圧蒸気の温度が中圧タービン１０の排気蒸気温度に比べ低く、低圧蒸気の温度と中圧タービン１０の排気蒸気温度差が大きい場合もある。その温度差が大きい場合に、中圧タービン１０の排気口に回収すると、タービンケーシング上下半、軸方向の温度差が大きくなり、変形を生じる可能性があるため、中圧タービン１０の排気口に回収できない場合がある。その場合には、温度差の少なくなる低圧部への回収も必要となってくる。
【００１４】
本発明は、低圧蒸気をより低負荷で、より効果的に熱回収するために、タービン主流から決まる中圧タービンの排気蒸気温度と低圧蒸気の温度の温度差を少なくし、早期に低圧蒸気を蒸気タービンへ回収することを可能として、効率向上を図ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１の発明は、ガスタービンの排熱を熱源とする排熱回収ボイラと、高中圧の蒸気によって駆動される高中圧タービンと、前記高中圧タービンから排出された低圧の蒸気によって駆動される低圧タービンと、を有するコンバインドサイクル発電プラントであって、前記排熱回収ボイラは、前記高中圧タービンに前記高中圧の蒸気を供給する高中圧蒸気供給部と、前記低圧タービンに前記低圧の蒸気を供給する低圧蒸気供給部とを有し、前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気と混合させたうえで前記低圧タービンに供給する系統を有する、コンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記高中圧の蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記高中圧タービンを少なくとも完全には通さずに、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該高中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、を特徴とする。
【００１６】
請求項１の発明によれば、低圧蒸気供給部から供給された低圧蒸気に比較的高いエンタルピの蒸気が混入されて、この低圧蒸気の温度が高められるので、中圧タービンの排気蒸気温度と低圧蒸気の温度の温度差であるミスマッチ温度が小さくなり、低圧蒸気を早期に低圧タービンへ回収することができる。
【００１７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、前記高圧蒸気供給部から供給される蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記高圧タービンおよび前記中圧タービンを通さずに、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、を特徴とする。
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の作用・効果が得られるほか、高圧蒸気供給部からの高いエンタルピの蒸気を低圧蒸気の昇温に利用できる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、前記高圧タービンから排出された蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記中圧タービンを通さずに、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、を特徴とする。
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明の作用・効果が得られるほか、高圧タービンから排出された蒸気を低圧蒸気の昇温に利用できる。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、前記高圧タービンは複数の段落を有し、前記高圧タービンの途中の段落の蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、を特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明によれば、請求項１、２または３の発明の作用・効果が得られるほか、高圧タービンの途中の段落の蒸気の一部を抽気してこれを低圧蒸気の昇温に利用できる。
【００２１】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、前記中圧タービンは複数の段落を有し、前記中圧タービンの途中の段落の蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、を特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかの発明の作用・効果が得られるほか、中圧タービンの途中の段落の蒸気の一部を抽気してこれを低圧蒸気の昇温に利用できる。
【００２３】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記高中圧タービンは、高圧タービンと、この高圧タービンから排出された蒸気で駆動される中圧タービンとからなり、前記高中圧蒸気供給部は、前記高圧タービンに蒸気を供給する高圧蒸気供給部と、前記中圧タービンに蒸気を供給する中圧蒸気供給部とからなり、前記高圧タービンは複数の段落を有し、前記高圧タービンの途中の段落の出口から前記中圧タービン入口へ接続しているクーリング配管より分岐した蒸気の一部を抽気する抽気ラインを設け、この抽気ラインの蒸気を、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気に混合してこの蒸気の温度を上昇させ、この蒸気と前記中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を当該中圧タービンの排気口において混合させて前記低圧タービンに供給する系統を有すること、を特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかの発明の作用・効果が得られるほか、クーリング配管の蒸気の一部を抽気してこれを低圧蒸気の昇温に利用できる。
【００２５】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記低圧蒸気供給部からの蒸気と前記抽気ラインからの蒸気が合流した後の蒸気温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度が所定の範囲に入るように前記抽気ラインの蒸気流量を調節する流量調節手段と、を有すること、特徴とする。
【００２６】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のコンバインドサイクル発電プラントの運転方法において、前記低圧蒸気供給部からの蒸気と前記抽気ラインからの蒸気が合流した後の蒸気温度を検出し、前記蒸気温度が所定の範囲に入るように前記抽気ラインの蒸気流量を調節すること、を特徴とする。
【００２７】
請求項７または請求項８の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかの発明の作用・効果が得られるほか、ミスマッチ温度を許容範囲以内に調節しながら最適の運転を行うことができる。
【００２８】
また、請求項９の発明は、ガスタービンの排熱を熱源とする排熱回収ボイラと、高中圧の蒸気によって駆動される高中圧タービンと、前記高中圧タービンから排出された低圧の蒸気によって駆動される低圧タービンと、を有するコンバインドサイクル発電プラントであって、前記排熱回収ボイラは、前記高中圧タービンに前記高中圧の蒸気を供給する高中圧蒸気供給部と、前記低圧タービンに前記低圧の蒸気を供給する低圧蒸気供給部とを有し、前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気を、前記低圧タービンに供給する系統を有する、コンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記低圧タービンは複数の段落を有し、前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気の少なくとも一部を前記低圧タービンの途中の段落に供給する系統を有すること、を特徴とする。
【００２９】
請求項９の発明によれば、中圧タービンの最終段落から出た蒸気が低圧タービンの中で途中まで膨張して圧力および温度が低下したところで、低圧蒸気供給部からの蒸気が混入されるので、ミスマッチ温度を小さくすることができる。
【００３０】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載のコンバインドサイクル発電プラントの運転方法において、前記低圧蒸気供給部から供給される蒸気の温度が所定の温度よりも高いときには前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気を前記高中圧タービンの最終段落から排出された蒸気と混合させ、前記低圧蒸気供給部から供給される蒸気の温度が所定の温度よりも低いときには前記低圧蒸気供給部から供給された蒸気を前記低圧タービンの途中の段落に供給すること、を特徴とする。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、請求項９の発明の作用・効果が得られるほか、低圧蒸気供給部からの蒸気の温度の変化に応じてその蒸気の供給先を変更できるので、ミスマッチ温度を許容範囲以内に調節しながら最適の運転を行うことができる。
請求項１１の発明は、ガスタービンの排熱を熱源として高圧蒸気および前記高圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記高圧蒸気によって駆動される高圧タービンと、前記低圧蒸気で駆動される低圧タービンと、前記排熱回収ボイラから前記低圧蒸気よりもエンタルピの高い高エンタルピ蒸気を抽気し、前記低圧タービンに供給される前記低圧蒸気と合流させて当該低圧蒸気の温度を上昇させる抽気系統と、前記低圧タービンに供給される前記低圧蒸気の温度を計測する温度計測手段と、前記抽気系統に設けられるとともに、前記温度計測手段の温度計測値に基づいて前記高エンタルピ蒸気の流量を調整する流量調整手段と、を具備することを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、排熱回収ボイラはさらに、前記高圧蒸気と前記低圧蒸気の中間の圧力の中圧蒸気を発生させるとともに、前記中圧蒸気で駆動される中圧タービンをさらに備え、前記低圧蒸気は、前記高エンタルピ蒸気と混合させられた後に前記中圧タービンの排気と混合されて前記低圧タービンに導かれることを特徴とする。
請求項１３の発明は、ガスタービンの排熱を熱源として高圧蒸気、前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気、および前記中圧蒸気よりもさらに低圧の低圧蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記高圧蒸気によって駆動される高圧タービンと、前記中圧蒸気によって駆動される中圧タービンと、前記中圧タービンの排気を、当該中圧タービンの排気口において前記低圧蒸気と合流させた蒸気で駆動される低圧タービンと、前記低圧蒸気よりもエンタルピの高い高エンタルピ蒸気を前記中圧タービンの排気口の上流で前記低圧蒸気に合流させて当該低圧蒸気の温度を上昇させる抽気系統と、を具備することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。ここで、従来技術とまたは互いに同様もしくは類似の部分については共通の符号を付して、重複説明を適宜省略する。
【００３３】
［第１の実施の形態］（請求項１、２等に関連）
第１の実施の形態では、図１に示すように、高圧二次過熱器５６から高圧タービン９へ向かう配管から分岐して、高圧蒸気の一部を低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン１６が設けられている。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００３４】
この実施の形態によれば、高圧ドラム２より高圧一次過熱器５および高圧二次過熱器５６を経て発生した高圧蒸気である主蒸気の一部が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。これにより、低圧蒸気と中圧タービン１０の排気蒸気とのミスマッチ温度を小さくすることができる。
【００３５】
［第２の実施の形態］（請求項１、２等に関連）
第２の実施の形態では、図２に示すように、高圧一次過熱器５から高圧二次過熱器５６へ向かう配管から分岐して、高圧蒸気の一部を低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン１７が設けられている。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００３６】
この実施の形態によれば、高圧ドラム２より高圧一次過熱器５を経て発生した高圧蒸気の一部が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００３７】
なお、第２の実施の形態の変形例として、高圧ドラム２から高圧一次過熱器５へ向かう配管から分岐して、高圧蒸気の一部を低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン１８（後述の図８参照）を設けることも可能である。この場合、高圧ドラム２で発生した高圧蒸気の一部が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００３８】
［第３の実施の形態］（請求項１、３等に関連）
第３の実施の形態では、図３に示すように、再熱器７から中圧タービン１０へ向かう配管から分岐して、蒸気の一部を低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン１９が設けられている。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００３９】
この実施の形態によれば、中圧ドラム３より再熱器７を経て発生した中圧蒸気の一部が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００４０】
［第４の実施の形態］（請求項１、３等に関連）
第４の実施の形態では、図４に示すように、高圧タービン９の出口から再熱器７へ向かう配管から分岐して、蒸気の一部を低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン２０が設けられている。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００４１】
この実施の形態によれば、高圧タービン９の出口から出た蒸気の一部が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００４２】
［第５の実施の形態］（請求項１、４等に関連）
第５の実施の形態では、図５に示すように、高圧タービン９の途中の段落から蒸気の一部を抽気して、低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン２１が設けられている。なおここで、高圧タービン９は複数の段落を有するものとする。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００４３】
この実施の形態によれば、高圧タービン９の途中の段落から抽気された蒸気が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００４４】
［第６の実施の形態］（請求項１、５等に関連）
第６の実施の形態では、図６に示すように、中圧タービン１０の途中の段落から蒸気の一部を抽気して、低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン２２が設けられている。なおここで、中圧タービン１０は複数の段落を有するものとする。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００４５】
この実施の形態によれば、中圧タービン１０の途中の段落から抽気された蒸気が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００４６】
［第７の実施の形態］（請求項１、６等に関連）
第７の実施の形態では、図７に示すように、クーリング配管２３から分岐して、蒸気の一部を抽気して、低圧蒸気供給ライン５８の途中へ導く抽気ライン２４が設けられている。ここで、クーリング配管２３は、中圧タービン１０の入口部のロータ（図示せず）の熱応力を緩和するために、高圧タービン９の途中段落の出口から中圧タービン１０の入口へ接続している配管である。その他の構成は図１１に示す従来技術と同様である。
【００４７】
この実施の形態によれば、クーリング配管２３から分岐された蒸気が、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気と混合するので、低圧蒸気の温度を上昇させることができる。
【００４８】
以上説明した第１〜第７の実施の形態では、それぞれ、抽気ライン１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２４のいずれか一つを設けることとしたが、これらの抽気ラインの二つ以上を任意に組み合わせることも可能である（次の第８の実施の形態の説明参照）。
【００４９】
［第８の実施の形態］（請求項１〜８等に関連）
第８の実施の形態では、図８に示すように、第１〜第７の実施の形態における抽気ライン１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２４をすべて設ける。そして、それぞれの抽気ライン上に流量調整弁３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７を設ける。さらに、低圧蒸気供給ライン５８の蒸気抽気ラインとの合流部の下流側に温度検出器２６が取り付けられている。
【００５０】
この実施の形態では、中圧タービン１０の排気口に供給される低圧蒸気の温度を温度検出器２６で監視し、この蒸気温度が低圧蒸気回収可能な温度となるように、流量調整弁３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７を制御して、抽気ライン１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２４の抽気蒸気流量を調整する。これにより、ミスマッチ温度を小さくして低圧蒸気回収を可能とし、効率を高めることができる。
【００５１】
なお、この実施の形態では、抽気ライン１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２４をすべて設けることとしたが、変形例として、これらのうちの一部分だけを設けることもできる。また、設けられた抽気ラインのうちの一部分だけについて抽気蒸気流量調整を行うこともできる。
【００５２】
［第９の実施の形態］（請求項９、１０等に関連）
第９の実施の形態では、図９に示すように、低圧蒸気供給ライン５８からの低圧蒸気の回収先として、中圧タービン１０の排気口に代えて、低圧タービン１２の途中段落に混入する低圧蒸気低圧タービン接続ライン２５を設置する。
【００５３】
この実施の形態によれば、中圧タービン１０の排気口から排出された蒸気は、クロスオーバー管１１を通って低圧タービン１２の入口に導かれ、低圧タービン１２で仕事をしながら膨張して、しだいに圧力および温度が降下する。低圧蒸気供給ライン５８からの低圧蒸気は低圧タービン１２の途中段落に導入されるので、この導入部での蒸気温度のミスマッチを小さくすることができる。
【００５４】
この実施の形態は、特に、低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気の温度がタービン発電機全負荷帯にわたって低い場合に、温度の低い低圧蒸気の流入を許容できる利点がある。
【００５５】
［第１０の実施の形態］（請求項９、１０等に関連）
第１０の実施の形態は第９の実施の形態の変形例であって、図１０に示すように、低圧蒸気供給ライン５８の終端部を分岐し、中圧タービン１０の排気口に向かうラインと、低圧タービン１２の途中段落に混入する低圧蒸気低圧タービン接続ライン２５の両方を設置する。
【００５６】
低圧ドラム４より低圧過熱器８を経て発生した低圧蒸気の蒸気温度が低いときには、温度の低い低圧蒸気の流入を許容できる低圧タービン１２の途中段落に、低圧蒸気低圧タービン接続ライン２５を通じて混入する。その後、タービン発電機負荷が上がり、中圧タービン１０の排気口へ回収可能な温度まで低圧蒸気の温度が上昇した後に、低圧蒸気の回収先を中圧タービン１０の排気口へ切り替える。
【００５７】
［各実施の形態の効果］
本発明によれば、ミスマッチ温度を小さくして、低圧蒸気を早期にタービン系統内に回収可能となり、有効な仕事をさせることが可能となる。
【００５８】
図１２に示す特性を持つ具体例で、ミスマッチ温度が９０℃一定となるように制御し、各々高エンタルピの蒸気を低圧蒸気に混入し、中圧タービン１０の出口へ回収した場合（図１〜図７に示す第１〜第７の実施の形態）のタービン発電機発電量の変化量を各々図１３に実線で示す。すなわち、図１３において、実線７２は第１の実施の形態（図１）の場合、実線７３は第２の実施の形態（図２）および第４の実施の形態（図４）の場合、実線７４は第３の実施の形態（図３）の場合、実線７５は第５の実施の形態（図２）および第７の実施の形態（図７）の場合、実線７６は第６の実施の形態（図６）の場合をそれぞれ表す。
【００５９】
図１３で、第１〜第７の実施の形態の場合はいずれも、７５％負荷以下で、低圧蒸気をタービンへ回収しない場合（破線７０に示す）に比べ、発電量が増加することがわかる。中でも、実線７６に示す第６の実施の形態の場合に効果がもっとも大きい。
【００６０】
さらに、図１３における実線７８は、第９の実施の形態（図９）のタービン発電機発電量の変化量を示す。ここに示すように、第９の実施の形態では、負荷が小さいときに有利である。負荷が高くなると、発電量の増加は小さい。
【００６１】
第９の実施の形態で低圧蒸気を低圧タービン１２の途中段落に混入した場合の低圧蒸気と低圧タービン主流蒸気とのミスマッチ温度の例を、図１２の破線６４で示す。破線６４に示すように、低圧蒸気を中圧タービン１０の出口に回収する場合と比べ、ミスマッチ温度が小さいことがわかる。
【００６２】
また、前述のように、図１０に示す第１０の実施の形態では、低圧蒸気の回収先として、中圧タービン１０の排気口に加え、温度の低い蒸気の流入を許容できる低圧タービン１２の途中段落に混入する低圧蒸気低圧タービン接続ラインを設置する。そして、低圧蒸気の温度が低い場合には低圧タービン１２に回収し、発電量の利得から決定される低圧蒸気の温度が、中圧タービン１０の排気口へ回収可能な温度まで上昇した後に、回収先を中圧タービン１０の排気口へ切り替える。このようにすることで、低負荷から７５％負荷帯に対して最大の発電量が得られる。
【００６３】
なお、以上の実施の形態の説明では、高圧、中圧、低圧の３系統の蒸気発生部およびタービンを有するシステムを説明したが、高圧系統と中圧系統が高中圧系統として一体となっていて全体が２系統のシステム、あるいは逆に、より細かい系統に分かれていて４系統以上からなるシステムに対しても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、ミスマッチ温度を小さく抑え、低圧蒸気を早期にタービン系統内に回収可能となり、有効な仕事をさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図２】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図３】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図４】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第４の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図５】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第５の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図６】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第６の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図７】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第７の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図８】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第８の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図９】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第９の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図１０】この発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１０の実施の形態の排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図１１】従来のコンバインドサイクル発電プラントの排熱回収ボイラと蒸気タービン系統を示す概略系統図。
【図１２】従来技術およびこの発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの低圧タービン流入蒸気のミスマッチ温度および流入蒸気量と負荷との関係を示すグラフ。
【図１３】従来技術およびこの発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの発電量変化と負荷との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…排熱回収ボイラ、２…高圧ドラム、３…中圧ドラム、４…低圧ドラム、５…高圧一次過熱器、６…中圧過熱器、７…再熱器、８…低圧過熱器、９…高圧タービン、１０…中圧タービン、１１…クロスオーバー管、１２…低圧タービン、１３…復水器、１４…低圧復水ポンプ、１５…低圧タービンバイパス弁、１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２４…抽気ライン、２５…低圧蒸気低圧タービン接続ライン、２６…温度検出器、３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７…流量調整弁、５０…高圧蒸気供給部、５２…中圧蒸気供給部、５４…低圧蒸気供給部、５６…高圧二次過熱器、５８…低圧蒸気供給ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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