(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の回転軸上に設置したガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントと、
ガスタービンプラントの排ガスを利用して蒸気タービンプラントの駆動蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
上記ガスタービンプラントの高温部の入口に接続され上記蒸気タービンプラントの排気蒸気および上記排熱回収ボイラの蒸気のそれぞれを冷却蒸気として供給する冷却蒸気供給系と、
上記ガスタービンプラントの高温部の出口に接続され、冷却後の蒸気を上記蒸気タービンプラントに回収させる蒸気回収系と
からなるコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
上記冷却蒸気供給系は、蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管と排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第２冷却蒸気供給管とを一つにまとめたマニホールド系と、
このマニホールド系からガスタービンプラントの高温部の入口に接続する冷却蒸気管に介装した第１冷却蒸気元弁と、
この第１冷却蒸気元弁の上流側に設けたドレン系と、
この第１冷却蒸気元弁の後流側に設けられ上記ガスタービンプラントの空気圧縮機から延びる空気置換系と
をそれぞれ備えた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】
第２冷却蒸気供給管は、排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の蒸気が所定圧力になったとき弁開する第２冷却蒸気元弁と、
マニホールド系のヘッダの蒸気圧力を調整する第２冷却蒸気圧力調節弁と
をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
蒸気回収系は、ガスタービンプラントの高温部内の流体を系外に流出させるブロー系と、
ガスタービンプラントの高温部を冷却した蒸気をタービンプラントの中圧タービンおよび復水器に回収させる蒸気回収管と
をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
蒸気回収管は、回収弁とダンプ弁をそれぞれ備えたこと
を特徴とする請求項３に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項５】
別々の回転軸上に設置した第１ガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントと、
第１ガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントに組み合せた第１排熱回収ボイラと、
上記第１ガスタービンプラントとは別の回転軸上に設置した第２ガスタービンプラントに組み合せた第２排熱回収ボイラと、
上記第１ガスタービンプラントの高温部の入口および上記第２ガスタービンプラントの高温部の入口のそれぞれに接続され上記蒸気タービンプラントの排気蒸気、上記第１排熱回収ボイラの過熱蒸気および上記第２排熱回収ボイラの過熱蒸気のそれぞれを冷却蒸気として供給する冷却蒸気供給系と、
上記第１ガスタービンプラントの高温部および第２ガスタービンプラントの高温部のそれぞれの出口に接続され冷却後のそれぞれの蒸気を上記蒸気タービンプラントに回収させる蒸気回収系と
からなるとともに、
前記冷却蒸気供給系は、蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管と、
第１排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第２冷却蒸気供給管と、
第２排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第３冷却蒸気供給管とを一つにまとめたマニホールド系と
を備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記第２冷却蒸気供給管は、第２冷却蒸気元弁および第２冷却蒸気圧力調節弁を備える一方、
前記第３冷却蒸気供給管は第３冷却蒸気元弁および第３冷却蒸気圧力調節弁を備えたこと
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】
第２冷却蒸気元弁および第３冷却蒸気元弁は、共通のロジック回路を備え、
このロジック回路により第１ガスタービンプラントおよび第２ガスタービンプラントのうち、いずれか出力が高いとき、第２冷却蒸気元弁および第３冷却蒸気元弁のいずれかを弁開させること
を特徴とする請求項５に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項７】
マニホールド系は、ガスタービンプラントの個数に対応させて第１ヘッダ、第２ヘッダにそれぞれ区分けし、
第１ヘッダの入口に蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管、第１排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第２冷却蒸気供給管のそれぞれを接続させる一方、
第２ヘッダの入口に上記蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管、第２排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第３冷却蒸気供給管のそれぞれを接続させたこと
を特徴とする請求項５に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項８】
同一の回転軸に設置したガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントと、
ガスタービンプラントの排ガスを利用して蒸気タービンプラントの駆動蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
ガスタービンプラントの高温部を第１高温部と第２高温部に区分けするとともに、
第１高温部に上記排熱回収ボイラからの蒸気のみを供給する一方、
上記第２高温部に上記排熱回収ボイラからの蒸気または上記蒸気タービンプラントからの蒸気を供給する冷却蒸気供給系と、
上記第１高温部の出口に接続する蒸気回収系と、上記第２高温部の出口に接続する副蒸気回収系と
からなるコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
上記冷却蒸気供給系は、ガスタービンプラントの第１高温部に、排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の蒸気のみを冷却蒸気として供給する第２冷却蒸気供給管と、
ガスタービンプラントの第２高温部に、上記排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の蒸気および蒸気タービンプラントの高圧タービンの排気のそれぞれを冷却蒸気として供給する第１冷却蒸気供給管および第２冷却蒸気供給管と上記第１冷却蒸気供給管および第２冷却蒸気供給管を一つにまとめたマニホールド系とを備えたこと
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９】
マニホールド系は、ガスタービンプラントの負荷発生当初、ガスタービンプラントの第２高温部に第２冷却蒸気供給管からの冷却蒸気を供給し、
蒸気タービンプラントが所定負荷になったとき上記第２冷却蒸気供給管からの冷却蒸気をカットし、第１冷却蒸気供給管から冷却蒸気を供給する副冷却蒸気元弁を備えたこと
を特徴とする請求項８に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１０】
蒸気回収系は、ガスタービンプラントの第１高温部を冷却した蒸気を蒸気タービンプラントの高圧タービンに回収させる蒸気回収管を備えたこと
を特徴とする請求項８に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１１】
副蒸気回収系は、ガスタービンプラントの第２高温部を冷却した蒸気を蒸気タービンプラントの中圧タービンに回収させる副蒸気回収管を備えたこと
を特徴とする請求項８に記載の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、ガスタービン高温部の冷却に、冷却媒体として蒸気を供給する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】
最近の火力発電プラントでは、プラント熱効率の向上を図るため、ガスタービンプラント、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せたコンバインドサイクル発電プラントが数多く実機として運転されている。このコンバインドサイクル発電プラントのプラント熱効率は、ガスタービンプラント、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラの各プラントの入熱の総和に対する各プラントの出熱の総和の比率から算出される。プラント熱効率の向上の観点から蒸気タービンプラント、排熱回収ボイラおよびガスタービンプラントを見直した場合、蒸気タービンおよび排熱回収ボイラは、既に限界に達しており、ガスタービンプラントの熱効率の改善がコンバインドサイクル発電プラントのプラント熱効率の向上につながると、期待されている。
【０００３】
ガスタービンプラントは、ガスタービンの入口燃焼ガス温度が高いほど熱効率を向上させることができ、最近の耐熱材料の開発と相俟って冷却技術の進歩により、ガスタービンの入口燃焼ガス温度をひところの１０００℃から１３００℃を経て１５００℃以上に移行しつつある。
【０００４】
ガスタービンの入口燃焼ガス温度を１５００℃以上にする場合、耐熱材料が開発されていると言えども、ガスタービン高温部、例えば燃焼ガスに直接晒せるガスタービン静翼、ガスタービン動翼や燃焼器のトラジションピース等の許容熱応力は既に限界に達しており、起動・停止回数の多い運転や、長時間に亘る連続運転のときに材料の破損・溶融など事故につながる危険性が出る。このため、ガスタービンの入口燃焼ガス温度を上昇させても、ガスタービン高温部の各部品の許容熱応力値以内に維持できる代替技術として空気を用いてガスタービン高温部を冷却する開発が進められ、既に実用機として実現している。
【０００５】
しかし、空気を用いてガスタービン高温部を冷却する場合、その供給源は、ガスタービンに直結した空気圧縮機から求めているために、空気圧縮機からガスタービンに供給される数十％の高圧空気がガスタービン高温部の冷却用に廻され、入熱に対する出熱の関係では１０００℃級ガスタービン燃焼ガス温度のときに較べ低下しており、熱効率の改善上、好ましくない。
【０００６】
最近、ガスタービン高温部、例えばガスタービン静翼、ガスタービン動翼などに冷却媒体として蒸気の活用が見直されており、既にアメリカ機械学会誌（ＡＳＭＥ論文、９２−ＧＴ−２４０）や特開平５−１６３９６１号公報などに公表されている。
【０００７】
蒸気は、空気に較べ、熱伝導係数、比熱が数十倍以上高いために、冷却媒体としてガスタービン高温部に供給しても、その消費量が比較的少なくすることができる点で実用機への適用が期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
コンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービン高温部に冷却媒体として蒸気を供給する場合、その蒸気は、ガスタービン高温部を冷却後、蒸気タービンまたは排熱回収ボイラに熱として回収ができるため、空気のように熱的に非回収と異なって魅力的である。また、その蒸気は、ガスタービン高温部の冷却後、空気のように作動流体（主流燃焼ガス）に混入させないので、その作動流体の温度を下げることもなく、またその流線を乱すこともないからガスタービン静翼やガスタービン動翼の翼効率向上の点からも注目されている。
【０００９】
このように有望視される蒸気であっても、ガスタービン高温部への冷却媒体として適用するにあたっては、幾つかの難点が挙げられており、その一つに飽和蒸気の相から飽和水の相に変化したときの相変化に伴うガスタービン高温部の損傷防止の維持管理の問題がある。
【００１０】
一般に、ガスタービン高温部の冷却媒体として蒸気を使用する場合、蒸気の温度がガスタービン高温部の金属温度よりも高いかまたは同温であれば、蒸気は凝縮して飽和水になることはないが、蒸気の温度がそれよりも低くなってくると、結露の発生があり、結露の発生に伴って局所的な過冷却による許容熱応力値を超えることがある。また、ガスタービン高温部を常時湿り状態にしておくと、その金属の組織に粒界破壊または腐食が発生し、破壊の危険性が出る。特に、起動・停止運転や負荷遮断時のように、ガスタービン高温部に供給する蒸気が量的に、また温度的に極端に低い場合、高温・高圧の蒸気を、ガスタービン高温部に常時供給できる体制を整えておくことが必要である。また、常温状態のガスタービン高温部に、高温・高圧の蒸気を急激に供給すると、その金属の許容応力値を超えるので、金属材料保護の点からも蒸気の供給管理が必要である。
【００１１】
本発明はこのような検討結果からなされたもので、ガスタービン高温部の過度な応力の発生や損傷・腐食の発生を未然に防ぎつつ、ガスタービン出力の向上を図ったコンバインドサイクル発電プラントを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、同一の回転軸上に設置したガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントと、ガスタービンプラントの排ガスを利用して蒸気タービンプラントの駆動蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、上記ガスタービンプラントの高温部の入口に接続され上記蒸気タービンプラントの排気蒸気および上記排熱回収ボイラの蒸気のそれぞれを冷却蒸気として供給する冷却蒸気供給系と、上記ガスタービンプラントの高温部の出口に接続され、冷却後の蒸気を上記蒸気タービンプラントに回収させる蒸気回収系とからなるコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記冷却蒸気供給系は、蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管と排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第２冷却蒸気供給管とを一つにまとめたマニホールド系と、このマニホールド系からガスタービンプラントの高温部の入口に接続する冷却蒸気管に介装した第１冷却蒸気元弁と、この第１冷却蒸気元弁の上流側に設けたドレン系と、この第１冷却蒸気元弁の後流側に設けられ上記ガスタービンプラントの空気圧縮機から延びる空気置換系とをそれぞれ備えたものである。
【００１３】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、第２冷却蒸気供給管は、排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の蒸気が所定圧力になったとき弁開する第２冷却蒸気元弁と、マニホールド系のヘッダの蒸気圧力を調整する第２冷却蒸気圧力調節弁とをそれぞれ備えたものである。
【００１４】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、蒸気回収系は、ガスタービンプラントの高温部内の流体を系外に流出させるブロー系と、ガスタービンプラントの高温部を冷却した蒸気をタービンプラントの中圧タービンおよび復水器に回収させる蒸気回収管とをそれぞれ備えたものである。
【００１５】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、蒸気回収管は、回収弁とダンプ弁をそれぞれ備えたものである。
【００１６】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、別々の回転軸上に設置した第１ガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントと、第１ガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントに組み合せた第１排熱回収ボイラと、上記第１ガスタービンプラントとは別の回転軸上に設置した第２ガスタービンプラントに組み合せた第２排熱回収ボイラと、上記第１ガスタービンプラントの高温部の入口および上記第２ガスタービンプラントの高温部の入口のそれぞれに接続され上記蒸気タービンプラントの排気蒸気、上記第１排熱回収ボイラの過熱蒸気および上記第２排熱回収ボイラの過熱蒸気のそれぞれを冷却蒸気として供給する冷却蒸気供給系と、上記第１ガスタービンプラントの高温部および第２ガスタービンプラントの高温部のそれぞれの出口に接続され冷却後のそれぞれの蒸気を上記蒸気タービンプラントに回収させる蒸気回収系とからなるとともに、前記冷却蒸気供給系は、蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管と、第１排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第２冷却蒸気供給管と、第２排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第３冷却蒸気供給管とを一つにまとめたマニホールド系とを備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記第２冷却蒸気供給管は、第２冷却蒸気元弁および第２冷却蒸気圧力調節弁を備える一方、前記第３冷却蒸気供給管は第３冷却蒸気元弁および第３冷却蒸気圧力調節弁を備えたものである。
【００１７】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、第２冷却蒸気元弁および第３冷却蒸気元弁は、共通のロジック回路を備え、このロジック回路により第１ガスタービンプラントおよび第２ガスタービンプラントのうち、いずれか出力が高いとき、第２冷却蒸気元弁および第３冷却蒸気元弁のいずれかを弁開させることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項７に記載したように、マニホールド系は、ガスタービンプラントの個数に対応させて第１ヘッダ、第２ヘッダにそれぞれ区分けし、第１ヘッダの入口に蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管、第１排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第２冷却蒸気供給管のそれぞれを接続させる一方、第２ヘッダの入口に上記蒸気タービンプラントの高圧タービンの出口側から分岐した第１冷却蒸気供給管、第２排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の出口側から分岐した第３冷却蒸気供給管のそれぞれを接続させたものである。
【００１９】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項８に記載したように、同一の回転軸に設置したガスタービンプラントおよび蒸気タービンプラントと、ガスタービンプラントの排ガスを利用して蒸気タービンプラントの駆動蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、ガスタービンプラントの高温部を第１高温部と第２高温部に区分けするとともに、第１高温部に上記排熱回収ボイラからの蒸気のみを供給する一方、上記第２高温部に上記排熱回収ボイラからの蒸気または上記蒸気タービンプラントからの蒸気を供給する冷却蒸気供給系と、上記第１高温部の出口に接続する蒸気回収系と、上記第２高温部の出口に接続する副蒸気回収系とからなるコンバインドサイクル発電プラントにおいて、上記冷却蒸気供給系は、ガスタービンプラントの第１高温部に、排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の蒸気のみを冷却蒸気として供給する第２冷却蒸気供給管と、ガスタービンプラントの第２高温部に、上記排熱回収ボイラの第１高圧過熱器の蒸気および蒸気タービンプラントの高圧タービンの排気のそれぞれを冷却蒸気として供給する第１冷却蒸気供給管および第２冷却蒸気供給管と上記第１冷却蒸気供給管および第２冷却蒸気供給管を一つにまとめたマニホールド系とを備ものである。
【００２０】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項９に記載したように、マニホールド系は、ガスタービンプラントの負荷発生当初、ガスタービンプラントの第２高温部に第２冷却蒸気供給管からの冷却蒸気を供給し、蒸気タービンプラントが所定負荷になったとき上記第２冷却蒸気供給管からの冷却蒸気をカットし、第１冷却蒸気供給管から冷却蒸気を供給する副冷却蒸気元弁を備えたものである。
【００２１】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項１０に記載したように、蒸気回収系は、ガスタービンプラントの第１高温部を冷却した蒸気を蒸気タービンプラントの高圧タービンに回収させる蒸気回収管を備えたものである。
【００２２】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、上記目的を達成するために、請求項１１に記載したように、副蒸気回収系は、ガスタービンプラントの第２高温部を冷却した蒸気を蒸気タービンプラントの中圧タービンに回収させる副蒸気回収管を備えたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの一実施の形態について図を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態を概略的に示す系統図である。
【００３３】
本実施形態は、排熱回収ボイラ１を別置きにし、ガスタービンプラント２、蒸気タービンプラント３、発電機４を同一の回転軸５に直結したものであるが、同一の回転軸５に直結したガスタービンプラント２、蒸気タービンプラント３、発電機４、起動装置４ａを一つにまとめて一軸系列と定義する。
【００３４】
一般に、コンバインドサイクル発電プラントは、一軸系列を複数列備えているが、一軸系列のみ説明し、残りの軸系列についてはその構成が同一であるので、ここではその重複説明を省略する。
【００３５】
一軸系列におけるガスタービンプラント２は、空気圧縮機６、燃焼器７、ガスタービン８を備え、空気圧縮機６で吸い込んだ大気を高圧化して燃焼器７に案内し、その高圧空気に燃料を加えて燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン８に案内して膨張仕事をさせ、膨張仕事後の排ガス（排熱）を蒸気発生熱源として排熱回収ボイラ１に供給するようになっている。
【００３６】
排熱回収ボイラ１は、軸方向に沿って延びるケーシング９を備え、ケーシング９内に燃焼ガスの流れに沿って順に必要に応じて第２高圧過熱器１０、第２再熱器１１、第１再熱器１２、第１高圧過熱器１３、高圧蒸発器１４、高圧節炭器１５、中圧過熱器１６、低圧過熱器１７、中圧蒸発器１８、第２低圧節炭器１９、中圧節炭器２０、低圧蒸発器２１、第１低圧節炭器２２が設置される。また、高、中、低の各蒸発器１４，１８，２１のそれぞれには、高圧ドラム２３、中圧ドラム２４、低圧ドラム２５のそれぞれが接続され、各蒸発器１４，１８，２１で蒸発した飽和蒸気の気液分離を図っている。
【００３７】
一方、蒸気タービンプラント３は、高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８のそれぞれに区分けされており、排熱回収ボイラ１の第２高圧過熱器１０から高圧加減弁２９を経て案内された過熱蒸気を、高圧タービン２６で膨張仕事をさせ、その膨張仕事後の排気蒸気を低温再熱蒸気管２６ａを介して第１再熱器１２、減温器３２、第２再熱器１１で再熱蒸気にし、その再熱蒸気を再熱組合せ弁３０を経て中圧タービン２７に案内して膨張仕事をさせ、その膨張仕事後の排気蒸気を低圧タービン２８でも膨張仕事させ、各タービン２６，２７，２８の膨張仕事による回転動力で発電機４を駆動するようになっている。また、低圧タービン２８には、排熱回収ボイラ１の低圧過熱器１７から低圧蒸気組合せ弁３１を経て低圧蒸気が案内されており、その蒸気の膨張仕事により発生した回転動力で発電機４を駆動するようになっている。
【００３８】
また、低圧タービン２８では、膨張仕事後の排気蒸気を復水器３３に案内し、ここで凝縮させて復水にし、凝縮後の復水を昇圧し、給水として第１排熱回収ボイラ１の第１低圧節炭器２２に供給するようになっている。
【００３９】
このような構成のコンバインドサイクル発電プラントにおいて、ガスタービン８の高温部３４、例えばガスタービン静翼、ガスタービン動翼、燃焼器のトラジションピース等を蒸気で冷却する冷却蒸気系３５は、冷却蒸気供給系３５ａ、マニホールド系３８、ドレン系３９、ブロー系４０、蒸気回収系４１、空気置換系４２をそれぞれ備える。
【００４０】
冷却蒸気供給系３５ａは、第１冷却蒸気供給管３６、第２冷却蒸気供給管３７をそれぞれ備える。
【００４１】
第１冷却蒸気供給管３６は、高圧タービン２６の低温再熱蒸気管２６ａから第１再熱器１２に至る途中点Ａで分岐し、マニホールド系３８のヘッダ３８ａ、第１冷却蒸気元弁３６ｂを備えた冷却蒸気管３６ａを介してガスタービン８の高温部３４に接続する。また、第２冷却蒸気供給管３７は、排熱回収ボイラ１の第１高圧過熱器１３の後流側点Ｂから分岐し、マニホールド系３８の第２冷却蒸気元弁３７ａ、冷却蒸気圧力調節弁３７ｂ、ヘッダ３８ａ、第１冷却蒸気元弁３６ｂを備えた冷却蒸気管３６ａを介してガスタービン８の高温部３４に接続する。なお、後流側点Ｂを分岐した他の一つは、減温器４２を介して第２高圧過熱器１０に接続する。
【００４２】
また、ドレン系３９は、第１冷却蒸気元弁３６ｂの入口側点Ｃから分岐し、ドレン弁３９ａを介装してドレンタンク（図示せず）に接続する。
【００４３】
また、蒸気回収系４１は、ガスタービン８の高温部３４の後流側点Ｄから分岐し、分岐した一方をブロー系４０のブロー弁４０ａを介装して大気に接続し、また分岐した他方を回収弁４１ａ、ダンプ弁４１ｂを備えた蒸気回収管４１ｃを介して復水器３３および中圧タービン２７のそれぞれに接続する。
【００４４】
一方、空気置換系４２は、ガスタービン８の運転停止時、その高温部３４をドライ状態に保持しておくために設けたもので、空気圧縮機６から空気置換弁４２ａを介して第１冷却蒸気元弁３６ｂの後流側点Ｅに接続する。
【００４５】
ところで、一軸系列のコンバインドサイクル発電プラントでは、燃焼器７で燃料が点火され、燃焼ガスが生成され、その燃焼ガスをガスタービン８を経て排熱回収ボイラ１に供給しない限り、蒸気が発生しない。
【００４６】
しかし、蒸気タービンプラント３は、起動運転前にその内部を真空状態にしておくために、回転軸５のグランド部４４に蒸気を供給する必要がある。このため、グランド部４４には、例えば所内のボイラまたは運転中の他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等の空気発生量４３から蒸気が供給されるようになっている。
【００４７】
次に、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの運転方法を説明する。
【００４８】
ガスタービンプラント２の起動運転に先立ち、先ず蒸気発生装置４３は、回転軸５のグランド部４４に蒸気を供給し、高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８の内部の真空状態を維持する。次に、起動装置４ａが回転軸５を低速回転で駆動している、いわゆるターニング運転を行っている間に、ガスタービンプラント２は、起動運転を開始する。
【００４９】
ガスタービンプラント２が起動運転を開始すると、先ず、ガスタービン８に残留している未燃燃料による爆発あるいは火災等から保護するため、ガスタービンプラント２は、空気圧縮機６からの圧縮空気をガスタービン８に供給し、パージ運転を行う。この間、起動装置４ａは、回転軸５に回転動力を与えて駆動を続ける。
【００５０】
ガスタービンプラント２のパージ運転終了後、燃焼器７の燃料が点火されると、ガスタービンプラント２は、その回転速度を定格速度まで昇速させる間、昇速制御を行い、定格速度に近付くと起動装置４ａを離脱させる。ガスタービンプラント２が定格速度に達すると、発電機４を電力系統に併入させる。発電機４の電力系統への併入後、排熱回収ボイラ１から発生する蒸気の圧力・温度が定格になったところで、排熱回収ボイラ１は高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８のそれぞれに蒸気を供給する、いわゆる通気運転を開始する。
【００５１】
ガスタービンプラント２の上昇速度制御運転中、排熱回収ボイラ１は、蒸気の発生を開始し、その蒸気を冷却蒸気系３５に供給し、冷却蒸気系３５のウォーミング運転が行われるようになっている。すなわち、排熱回収ボイラ１の第１高圧過熱器１３から発生した蒸気は、第２冷却蒸気供給管３７を経てマニホールド系３８の第２冷却蒸気元弁３７ａおよび冷却蒸気圧力調節弁３７ｂに供給するようになっている。
【００５２】
第２冷却蒸気元弁３７ａは、図２に示すように、ロジック回路４６を備えており、ガスタービンプラント２が運転中の信号ａと、第１高圧過熱器１３の蒸気圧力が所定蒸気圧力Ｐｄｎを超えたときの信号ｂとが揃ったことを条件に弁開するようになっている。なお、ロジック回路４６には、第２冷却蒸気元弁３７ａの弁開または弁閉中、何らかの事情で弁開または弁閉の指令が消滅してもその動作を継続させるよう自己保持回路４６ａ，４６ｂを備えている。
【００５３】
また、冷却蒸気圧力調節弁３７ｂは、図３に示すように、演算手段を組み込んだ制御器４５を備えており、ヘッダ３８ａ内の実蒸気圧力信号ｃと、予め定められた設定蒸気圧力信号ｄとを加減算器４７で突き合せ、偏差が出た場合、その偏差を制御器４５で演算し、その演算信号で弁開閉制御するようになっている。
【００５４】
第２冷却蒸気供給管３７の蒸気が、所定蒸気圧力Ｐｄｎを超えると、第２冷却蒸気元弁３７ａが弁開し、冷却蒸気系３５の第１冷却蒸気供給管３６、冷却蒸気管３６ａのウォーミング運転が開始される。この場合、第１冷却蒸気元弁３６ｂは弁閉にし、ドレン系３９のドレン弁３９ａは弁開にしてある。
【００５５】
冷却蒸気系３５のウォーミング運転が開始されると、第２冷却蒸気供給管３７からの蒸気は、第２冷却蒸気元弁３７ａ、冷却蒸気圧力調節弁３７ｂ、ヘッダ３８ａを経て、その一方を冷却蒸気管３６に供給され、ウォーミング後、ドレン系３９を介してドレンタンク（図示せず）に回収される。また、ヘッダ３８ａを経た他方の蒸気は、第１冷却蒸気供給管３６に供給され、ウォーミング後、排熱回収ボイラ１の第１再熱器１２に回収される。なお、ウォーミング運転の終了は、予め定めたウォーミング時間、または各管の内外壁の温度差が予め定めた設定温度差以下になったこと等をもって判断する。
【００５６】
冷却蒸気系３５のウォーミング運転が終了すると、ガスタービン８の高温部３４は、今迄の空気充満状態から蒸気充満状態への蒸気置換運転を開始する、この場合、蒸気回収系４１の回収弁４１ａ、空気置換系４２の空気置換弁４２ａ、ドレン系３９のドレン弁３９ａは弁閉にさせるとともに、ブロー系４０のブロー弁４０ａおよび第１冷却蒸気元弁３６ｂは弁開させる。
【００５７】
ガスタービン８の高温部３４は、蒸気置換運転を開始すると、マニホールド系３８のヘッダ３８ａから冷却蒸気管３６ａを介して蒸気が供給され、今迄、充満していた空気をブロー系４０のブロー弁４０ａを介して大気に流出させ、蒸気のみの充満状態を維持する。なお、蒸気置換運転の際、ガスタービン８の高温部３４に供給される蒸気は、ドレン化しないよう第２冷却蒸気供給管３７の冷却蒸気圧力調節弁３７ｂでその圧力をコントロールしている。
【００５８】
ガスタービン８の高温部３４の蒸気置換運転が終了すると、ガスタービンプラント２は発電機４の電気出力を電力系統に併入し初負荷を発生させる。この間に、ガスタービン８の高温部３４は、蒸気冷却運転およびその高温部３４の冷却後の蒸気回収運転を開始する。
【００５９】
ガスタービン８の高温部３４が冷却蒸気運転および蒸気回収運転を開始すると、冷却蒸気系３５は、蒸気回収系４１の回収弁４１ａを弁開させるとともにブロー系４０のブロー弁４０ａを弁閉させる。この時点で、排熱回収ボイラ１の第２高圧過熱器１０、第２再熱器１１、低圧過熱器１７のそれぞれから蒸気タービンプラント３の高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８のそれぞれに蒸気を供給する通気運転が開始されている場合、ガスタービン８の作動流体（主流燃焼ガス）がその高温部３４に漏洩することを避けるために、第２冷却蒸気供給管３７の第２冷却蒸気圧力調節弁３７ｂは、冷却蒸気を、空気圧縮機６の吐出空気圧力よりも高い圧力になるようその蒸気圧力のコントロールを行っている。このように、第２冷却蒸気圧力調節弁３７ｂは、冷却蒸気の蒸気圧力をコントロールすることによりガスタービン８の高温部３４への作動流体の漏洩を防止し、復水器３３の真空度低下防止を図っている。
【００６０】
また、蒸気タービンプラント３の高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８のそれぞれが、その時点でまだ通気運転を開始していない場合、低温再熱蒸気管２６ａ、第１再熱器１２、第２再熱器１１は、密閉状態のまま蒸気の流動がないため、必然的にその蒸気圧力が上昇し、危険状態に晒されるおそれがある。この状態を避けるため、冷却蒸気系３５は、蒸気回収管４１のダンプ弁４１ｂを弁開閉制御させることにより、排熱回収ボイラ１の第１高圧過熱器１３から第２冷却蒸気供給管３７、ヘッダ３８ａ、冷却蒸気管３６ａ、ガスタービン８の高温部３４、蒸気回収系４１の蒸気回収管４１ｃを経て流れる冷却蒸気と、排熱回収ボイラ１の第２再熱器１１に滞留する再熱蒸気とを合流させて復水器３３に流出させる。
【００６１】
このように、冷却蒸気系３５の蒸気回収運転を行っている間に、排熱回収ボイラ１から高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８に蒸気を流す通気運転が調うと、高圧タービン２６、中圧タービン２７は高圧加減弁２９、再熱組合せ弁３０を弁開させ、通気運転を開始すると同時に負荷運転を開始する。
【００６２】
高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８が、負荷運転を開始し、その負荷が全負荷の約２０〜３０％になると、冷却蒸気系３５は、今迄、第２冷却蒸気供給管３７からガスタービン８の高温部３４に供給していた冷却蒸気を、第２冷却蒸気元弁３７ａ、第２冷却蒸気圧力調節弁３７ｂを閉弁させることによりカットし、今度は高圧タービン２６から低温再熱蒸気管２６ａを介して第１再熱器１１に流れる排気蒸気の一部を冷却蒸気として、第１冷却蒸気供給管３６、ヘッダ３８ａ、冷却蒸気管３６ａ、第１冷却蒸気元弁３６ｂを介してガスタービン８の高温部３４に供給して冷却を行い、冷却後、回収弁４１ａ、蒸気回収管４１ｃを介して中圧タービン２７に回収させる。負荷運転中、冷却蒸気系３５は、ガスタービン８の高温部３４の冷却、回収を継続して行う。
【００６３】
次に、ガスタービンプラント２の停止運転中におけるガスタービン８の高温部３４の冷却蒸気運転について説明する。
【００６４】
ガスタービンプラント２が停止運転を開始すると、蒸気タービンプラント３から発電機４に伝える回転動力が低下し、この動力低下に伴って、高圧タービン２６から低温再熱蒸気管２６ａ、第１冷却蒸気供給管３６、ヘッダ３８ａ、冷却蒸気管３６ａを介してガスタービン８の高温部３４に供給していた冷却蒸気の蒸気圧力が低下してくる。このため、蒸気回収系４１は、ガスタービン８の高温部３４が冷却に必要な蒸気流量、蒸気圧力を確保できるようダンプ弁４１ｂに弁開閉制御をさせる。なお、ダンプ弁４１ｂは、蒸気回収系４１ｃから復水器３３に流れる蒸気の圧力が、マニホールド系３８のヘッダ３８ａに流入する蒸気の圧力よりも常に低くなるよう弁開閉制御を行っている。
【００６５】
ガスタービンプラント２が停止運転をさらに続行し、その負荷が定格の２０〜３０％以下になると、冷却蒸気弁３５は、ブロー系４０のブロー弁４０ａを弁開させ、ガスタービン８の高温部３４を冷却した蒸気の一部を大気へ流出させつつ蒸気回収系４１の回収弁４１ａを弁閉させ、今迄の蒸気回収運転から蒸気未回収運転に切り替り、ガスタービン８の高温部３４内に滞留する蒸気を全て大気に流出させる。
【００６６】
冷却蒸気系３５は、蒸気未回収運転を終了させると、冷却蒸気管３６ａの第１冷却蒸気元弁３６ｂを弁閉させ、空気置換系４２の空気置換弁４２ａを弁開させ、空気圧縮機６の圧縮空気を空気置換系４２を介してガスタービン８の高温部３４に供給し、ガスタービン８の高温部３４を乾燥状態に維持する空気置換運転を行う。
【００６７】
このように、冷却蒸気系３５は、空気置換運転を行い、ガスタービン８の高温部３４を乾燥状態に維持させることにより、残留するドレン水等によるその高温部３４の腐食等の発生を防止することができる。
【００６８】
ところで、コンバインドサイクル発電プラントの負荷運転中に、何らかの事情で一軸系列がトリップした場合、あるいは電力系統の不測の事故により負荷遮断した場合、発電機４は電力系統から解放され、ガスタービンプラント２および蒸気タービンプラント３は、共に発電所内単独運転もしくは無負荷定格回転数運転に入る。この場合でも、ガスタービン８の高温部３４は、その構成部品の熱保護の観点から蒸気冷却運転が必要である。このため冷却蒸気系３５は、例えば、図１に示すように、蒸気発生装置４３の蒸気を、ガスタービン８の高温部３４に供給することにより蒸気冷却運転を継続することができる。
【００６９】
しかし、事故復旧に長時間を費すと、ガスタービンプラント２および蒸気タービンプラント３は、運転停止になるが、ガスタービン８の高温部３４に残留する蒸気をそのまま放置しておくと、その構成部品に腐食問題が発生するので、冷却蒸気系３５は残留する蒸気の処理が必要になる。
【００７０】
このため、冷却蒸気系３５は、図４に示すように、トリップ用ロジック回路４８を備えており、ブロー系４０のブロー弁４０ａおよび冷却蒸気管３６ａの第１冷却蒸気元弁３６ｂのそれぞれにトリップ信号ａ1 を印加し、ブロー弁４０ａを弁開させ、また第１冷却蒸気元弁３６ｂを閉弁させる一方、ブロー弁４０ａの弁開信号ｂ1 とトリップ信号ａ1 とが揃ったことを条件に蒸気回収系４１の回収弁４１ａを閉弁させ、さらに回収弁４１ａの弁閉信号ｃ1 とトリップ信号ａ1 とが揃ったことを条件に空気置換系４２の空気置換弁４２ａを弁開させるようになっている。
【００７１】
このように、冷却蒸気系３５は、第１冷却蒸気元弁３６ｂおよび回収弁４１ａを弁閉させる一方、ブロー弁４０ａおよび空気置換弁４２ａを弁開させ、空気圧縮機６の圧縮空気を、空気置換系４２を介してガスタービン８の高温部３４に供給し、残留ドレン水を大気に流出させ、その高温部３４を乾燥状態に維持するので、その高温部３４の構成部品をドレン水等の腐食から保護することができる。
【００７２】
本実施形態に係る冷却蒸気系３５では、ガスタービンプラント２の起動運転から停止運転に至るまでの間、ガスタービン８の高温部３４のパージ運転、第１冷却蒸気供給管３６および第２冷却蒸気供給管３７のウォーミング運転、ガスタービン８の高温部３４への冷却蒸気運転の際の空気充満状態から蒸気充満状態への蒸気置換運転、ガスタービン８の高温部３４に冷却蒸気を供給する際の蒸気圧力の適正管理、ガスタービン８の高温部３４の冷却蒸気回収の際の蒸気回収運転の適正管理、ガスタービンプラントの停止運転中におけるガスタービン８の高温部３４の空気置換運転、負荷運転中、トリップまたは負荷遮断が発生した場合のガスタービン８の高温部３４の空気置換運転を行うことができるようにしたので、コンバインドサイクル発電プラントの冷却蒸気運転を、高い信頼性の下、確実に行うことができる。
【００７３】
図５は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第１実施例を概略的に示す系統図である。
【００７４】
本実施例は、ガスタービンプラント２と蒸気タービンプラント３とを別々の回転軸５，５に形成した、いわゆる多軸型コンバインドサイクル発電プラントの一例を示すもので、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を付し、その重複説明を終了する。
【００７５】
本実施例は、ガスタービンプラント２の回転軸５と蒸気タービンプラント３の回転軸５を別々に形成した多軸型コンバインドサイクル発電プラントに、第１実施形態で示した冷却蒸気系３５の構成を組み込んだものである。
【００７６】
本実施例は、蒸気タービンプラント３がトリップした場合、ガスタービン８の高温部３４に冷却蒸気を供給していた第１冷却蒸気供給管３６の使用ができなくなるが、この時点ではまだ排熱回収ボイラ１が運転しているので、第１冷却蒸気供給管３６に代って第２冷却蒸気供給管３７が使用できる。このため、ガスタービン８の高温部３４は冷却蒸気運転を支障なく行うことができ、作動流体の熱から確実に保護することができる。なお、その他の点は、第１実施形態の構成・作用と実質的に同一である。
【００７７】
図６は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第２実施例を概略的に示す系統図である。
【００７８】
本実施例は、ガスタービンプラントを第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂと複数プラントに設置し、第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂに対応させて第１排熱回収ボイラ１Ａ、第２排熱回収ボイラ１Ｂと複数プラントに設置するとともに、第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂに対して蒸気タービンプラント３を一つ設置し、さらに第１実施形態で示した冷却蒸気系３５の冷却蒸気供給系３５ａを第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂに対し共用化させて組み込んでいる点が、図１で示した第１実施形態と基本的に異にし、その他の構成について実質的に異ならないので同一符号を付す。
【００７９】
すなわち、本実施例に係る冷却蒸気系３５の冷却蒸気供給系３５ａは、高圧タービン２６の低温再熱蒸気管２６ａから第１再熱器１２に至る途中点Ａで分岐した第１冷却蒸気供給管３６、第１排熱回収ボイラ１Ａの第１高圧過熱器１３の後流側点で分岐した第２冷却蒸気供給管３７、第２排熱回収ボイラ１Ｂの第１高圧過熱器１３の後流側点で分岐した第３冷却蒸気供給管４８を備える。
【００８０】
第１冷却蒸気供給管３６、第２冷却蒸気供給管３７および第３冷却蒸気供給管は、マニホールド系３８の共通のヘッダ３８ａにそれぞれ接続する一方、第２冷却蒸気供給管３７には第２冷却蒸気元弁３７ａ、第２冷却蒸気圧力調節弁３７ｂを備え、また第３冷却蒸気供給管４８には第３冷却蒸気元弁４８ａ、第３冷却蒸気圧力調節弁４８ｂを備える。
【００８１】
第２冷却蒸気元弁３７ａおよび第３冷却蒸気元弁４８ａは、図７に示すようにロジック回路４９を備える。このロジック回路４９は、第１ＡＮＤ回路５０、選択回路５１、第２ＡＮＤ回路５２から構成される。第１ＡＮＤ回路５０は、第１ガスタービンプラント２Ａが運転中の信号ａ1 と第１排熱回収ボイラ１Ａの第１高圧過熱器１３の蒸気圧力が所定蒸気圧力Ｐｄｎを超えたときの信号ｂ1 とが揃ったとき動作するようになっている。また、選択回路５１は、第１ガスタービンプラント２Ａの出力信号ａ2 と第２ガスタービンプラント２Ｂの出力信号ｂ2 とを比較器５３で比較させ、いずれか一方が高いとき弁開許可信号ｃ1 を出力するようになっている。また、第２ＡＮＤ回路５２は、第２ガスタービンプラント２Ｂが運転中の信号ａ3 と第２排熱回収ボイラ１Ｂの第１高圧過熱器１３の蒸気圧力が所定蒸気圧力Ｐｄｎを超えたときの信号ｂ3 とが揃ったとき動作するようになっている。
【００８２】
このため、今、第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂともに運転中で、第１ガスタービンプラント２Ａの出力の方が高い場合、第２冷却蒸気元弁３７ａが弁開し、第１排熱回収ボイラ１Ａの第１高圧過熱器１３の蒸気が第１ガスタービンプラント２Ａおよび第２ガスタービンプラント２Ｂにおけるガスタービン８，８のそれぞれの高温部３４，３４に冷却用として供給される。なお、第２冷却蒸気元弁３７ａおよび第３冷却蒸気元弁４８ａは、ともに弁開中または弁閉中に何らかの事情で弁開または弁閉の指令が消滅してもその動作を継続させるよう自己保持回路３７ａ1 ，３７ａ2 ，４８ａ1 ，４８ａ2 を備えている。
【００８３】
一方、第２冷却蒸気圧力調節弁３７ｂおよび第３冷却蒸気圧力調節弁４８ｂは、図８に示すように、演算手段を組み込んだ制御器５４を備え、ヘッダ３８ａ内の実蒸気圧力信号ｃ1 と予め定められた設定蒸気圧力信号ｄ1 とを加減算器５５で突き合せ、偏差が出た場合、その偏差を制御器５４で演算し、その演算信号で弁開閉制御するようになっている。
【００８４】
このように、本実施例は、第１ガスタービンプラント２Ａおよび第２ガスタービンプラント２Ｂの運転状態に応じて第２冷却蒸気元弁３７ａおよび第３冷却蒸気元弁４８ａのうち、いずれかを選択して弁開させる一方、ヘッダ３８ａ内の蒸気圧力を適正にコントロールして第１ガスタービンプラント２Ａおよび第２ガスタービンプラント２Ｂにおけるガスタービン８，８のそれぞれの高温部３４，３４に冷却用としての蒸気を供給しているので、冷却蒸気運転を比較的容易にして確実に行うことができる。なお、高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８が全負荷の約２０〜３０％になると、今迄弁開していた第２冷却蒸気元弁３７ａまたは第３冷却蒸気元弁４８ａは弁閉し、高圧タービン２６の排気蒸気が第１ガスタービンプラント２Ａおよび第２ガスタービンプラント２Ｂの高温部３４，３４のそれぞれに冷却蒸気として供給される。
【００８５】
図９は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第３実施例を概略的に示す系統図である。
【００８６】
本実施例は、第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂと複数のガスタービンプラント毎のマニホールド系３８に第１ヘッダ３８ａ-1、第２ヘッダ３８ａ-2 と複数のヘッダを設けている点が、図６で示した第１実施 形態における第２実施例と相違し、他の構成は実質同一なので、同一符号を付し、その重複説明を終了する。
【００８７】
本実施例は、第１ガスタービンプラント２Ａ、第２ガスタービンプラント２Ｂと複数のガスタービンプラント毎のマニホールド系３８に第１ヘッダ３８ａ-1、第２ヘッダ３８ａ-2と複数のヘッダを設けているので、例えば第１ガスタービンプラント２Ａがトリップして第１排熱回収ボイラ１Ａの蒸気が発生しなくなっても、第２排熱回収ボイラ１Ｂの蒸気を第２ヘッダ３８ａ-2に供給できる。したがって、第２ガスタービンプラント２Ｂにおけるガスタービン８の高温部３４は、冷却蒸気運転を確実に続行させることができる。
【００８８】
図１０は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第２実施形態を概略的に示す系統図である。
【００８９】
本実施形態は、ガスタービン８内の例えばガスタービン静翼、ガスタービン動翼等の第１高温部３４ａのほかに、例えばロータ、ケーシング等の第２高温部３４ｂにも冷却蒸気が供給できるよう冷却蒸気系３５に、副冷却蒸気元弁５８を備えた副冷却蒸気管５６、副ドレン弁５７ａを備えた副ドレン系、副空気置換弁５９ａを備えた副空気置換系５９、副回収弁６０ａおよび副回収管６０ｂを備えた副蒸気回収系６０、副ブロー弁６１ａを備えた副ブロー系６１を追加した点が、図１で示した第１実施形態と相違し、その作用について第１実施形態と実質的に異ならないので、重複説明を終了する。
【００９０】
また、マニホールド系３８のヘッダ３８ａには、冷却蒸気元弁６２を備えた第２冷却蒸気供給管３７と副冷却蒸気元弁６３および副冷却蒸気圧力調節弁６４を備え、第１冷却蒸気供給管３６がそれぞれ接続される。
【００９１】
本実施形態は、ガスタービン８の第１高温部３４ａ、第２高温部３４ｂを冷却するにあたり、排熱回収ボイラ１の第１高圧過熱器１３の蒸気が所定圧力になると、その蒸気を冷却蒸気元弁６２を経てヘッダ３８ａに供給し、ここでその蒸気の一部を副冷却蒸気圧力調節弁６４、副冷却蒸気元弁６３、副冷却蒸気管５６を経て第２高温部３４ｂに供給する一方、その蒸気の残りを冷却蒸気管３６ａを経て第１高温部３４ａに供給するようになっている。
【００９２】
また、高圧タービン２６、中圧タービン２７、低圧タービン２８が定格の約２０〜３０％負荷を発生するようになると、副冷却蒸気元弁６３、副冷却蒸気圧力調節弁６４を閉弁させ、第１高温部３４ａには排熱回収ボイラ１の第１高圧過熱器１３からの過熱蒸気が第２冷却蒸気管３７を経て冷却蒸気として供給され、また第２高温部３４ｂには高圧タービン２６の排気蒸気が第１冷却蒸気供給管３６、副冷却蒸気管５６を経て冷却蒸気として供給されるようになっている。
【００９３】
一方、ガスタービン８の第１高温部３４ａを冷却した蒸気は、蒸気回収管４１ｃを介して高圧タービン２６に回収され、またガスタービン８の第２高温部３４ｂを冷却した蒸気は、副蒸気回収管６０ｂを介して中圧タービン２７に回収される。このため、蒸気の熱活用が有効に図れる。
【００９４】
このように本実施形態は、ガスタービン８の第１高温部３４ａ、第２高温部３４ｂのそれぞれに圧力の異なる蒸気を供給して冷却・回収できるようにしたので、ガスタービンプラント２をより一層高温化させても各構成部品毎に作動流体からの熱に対し充分に保護することができ、蒸気の熱を有効に活用することができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントの高温部を冷却するにあたり、当初、排熱回収ボイラの蒸気で冷却し、蒸気タービンプラントが所定負荷を発生させると、高圧タービンの排気蒸気で冷却する構成にしたから、一軸系列および多軸型のいずれのコンバインドサイクル発電プラントでも他の発電プラントの蒸気の助けを借りなくても、自分自身の発電プラントの蒸気でガスタービンプラントの高温部を冷却することができる。
【００９６】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンの高温部を冷却するにあたり、圧力の異なる蒸気で冷却する構成にしたから、ガスタービンプラントをより一層高温化させてもガスタービン構成部品毎に作動流体の熱から充分に保護することができる。
【００９７】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントの高温部を冷却するにあたり、供給する蒸気の圧力を適正にコントロールする構成にしたから、その高温部に安定した冷却蒸気を供給することができる。
【００９８】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントの高温部を冷却した蒸気を回収できる構成にしたから、蒸気の熱エネルギの有効活用を図ることができる。
【００９９】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービンプラントの起動運転中、ガスタービンプラントの高温部に充満している空気を蒸気とともに系外ブローさせ蒸気置換運転を行い、その高温部を蒸気充満状態にしてから冷却蒸気運転を行うので、冷却蒸気運転中、空気による各構成部品の腐食を確実に防止することができる。
【０１００】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービンプラントの停止運転中またはトリップ時、ガスタービンプラントの高温部に充満している蒸気を系外ブローさせて新たに空気を供給する空気置換運転を行い、その高温部をドライ状態にするので、残留するドレン水等のウェット状態による各構成部品の腐食を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態を概略的に示す系統図。
【図２】本発明に係る第２冷却蒸気元弁の制御ブロック図。
【図３】本発明に係る冷却蒸気圧力調節弁の制御ブロック図。
【図４】ガスタービンプラントがトリップした場合、ブロー弁、回収弁、第１冷却蒸気元弁、空気置換弁のそれぞれを弁閉させる制御ブロック図。
【図５】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第１実施例を概略的に示す系統図。
【図６】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第２実施例を概略的に示す系統図。
【図７】図６で示す第２冷却蒸気元弁、第３冷却蒸気元弁を弁開閉させる制御ブロック図。
【図８】図６で示す第２冷却蒸気圧力調節弁、第３冷却蒸気圧力調節弁を弁開閉させる制御ブロック図。
【図９】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第１実施形態における第３実施例を概略的に示す系統図。
【図１０】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの第２実施形態を概略的に示す系統図。
【符号の説明】
１  排熱回収ボイラ
１Ａ  第１排熱回収ボイラ
１Ｂ  第２排熱回収ボイラ
２  ガスタービンプラント
２Ａ  第１ガスタービンプラント
２Ｂ  第２ガスタービンプラント
３  蒸気タービンプラント
４  発電機
４ａ  起動装置
５  回転軸
６  空気圧縮機
７  燃焼器
８  ガスタービン
９  ケーシング
１０  第２高圧過熱器
１１  第２再熱器
１２  第１再熱器
１３  第１高圧過熱器
１４  高圧蒸発器
１５  高圧節炭器
１６  中圧過熱器
１７  低圧過熱器
１８  中圧蒸発器
１９  第２低圧節炭器
２０  中圧節炭器
２１  低圧蒸発器
２２  第１低圧節炭器
２３  高圧ドラム
２４  中圧ドラム
２５  低圧ドラム
２６  高圧タービン
２６ａ  低温再熱蒸気管
２７  中圧タービン
２８  低圧タービン
２９  高圧加減弁
３０  再熱組合せ弁
３１  低圧蒸気組合せ弁
３２  減温器
３３  復水器
３４  高温部
３４ａ  第１高温部
３４ｂ  第２高温部
３５  冷却蒸気系
３５ａ  冷却蒸気供給系
３６  第１冷却蒸気供給管
３６ａ  冷却蒸気管
３６ｂ  第１冷却蒸気元弁
３７  第２冷却蒸気供給管
３７ａ  第２冷却蒸気元弁
３７ｂ  第２冷却蒸気圧力調節弁
３８  マニホールド系
３８  ヘッダ
３８ａ-1  第１ヘッダ
３８ａ-2  第２ヘッダ
３９  ドレン系
４０  ブロー系
４０ａ  ブロー弁
４１  蒸気回収系
４１ａ  回収弁
４１ｂ  ダンプ弁
４１ｃ  蒸気回収管
４２  空気置換系
４２ａ  空気置換弁
４３  蒸気発生装置
４４  グランド部
４５  制御器
４６  ロジック回路
４７  加減算器
４８  第３冷却蒸気供給管
４８ａ  第３冷却蒸気元弁
４８ｂ  第３冷却蒸気圧力調節弁
４９  ロジック回路
５０  第１ＡＮＤ回路
５１  選択回路
５２  第２ＡＮＤ回路
５３  比較器
５４  制御器
５５  加減算器
５６  副冷却蒸気管
５７  副ドレン系
５７ａ  副ドレン弁
５８  副冷却蒸気元弁
５９  副空気置換系
５９ａ  副空気置換弁
６０  副蒸気回収系
６０ａ  副回収弁
６０ｂ  副回収管
６１  副ブロー系
６１ａ  副ブロー弁
６２  冷却蒸気元弁
６３  副冷却蒸気元弁
６４  副冷却蒸気圧力調節弁
【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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