(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを組合せ、ガスタービンからの排熱を利用して蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えるとともに、前記ガスタービンの燃焼器の高温被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、この蒸気冷却システムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させるように構成したコンバインドサイクル発電プラントにおいて、プラント起動時または停止時等冷却蒸気が不足する際に前記燃焼器の高温被冷却部の蒸気通路を圧縮機出口空気により燃焼器内の圧力より高い圧力となるようにブーストアップ加圧機を介装して加圧する空気管路を設け、同空気管路を前記燃焼器の高温被冷却部の蒸気通路に接続し空気により冷却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プラントと蒸気タービンプラントとを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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と蒸気タービンプラントを組み合わせた発電システムであり、熱エネルギーの高温域をガスタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそれぞれ分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収し、利用するようにしたものであり、近年特に脚光を浴びている発電システムである。
【０００３】
このコンバインドサイクル発電プラントでは、効率向上のための一つのポイントを、ガスタービンの高温域を何処まで高め得るか、と言う点に置いて研究開発が進められてきた。
【０００４】
一方、高温域の形成には、タービン構造体の耐熱性の面から冷却システムを設けねばならず、この冷却システムにおける冷却媒体としては従来から空気が用いられて来た。
【０００５】
しかし、冷却媒体として空気を用いる限り、例え高温域を達成し得たとしても、冷却に要した空気を自らの空気圧縮機で必要圧力迄昇圧するのに要した動力損失と、また、高温ガスの通過するタービン流路内に部品の冷却に使用した空気を最終的に混合させる事により平均ガス温度を低下させてガスの持つエネルギーを低下せしめる結果になることとの両方を考慮すると、熱効率のこれ以上の向上は期待できないところまで来ている。
【０００６】
この問題点を解決し更に効率向上を図るべく、ガスタービンの冷却媒体として前記した空気に替えて、蒸気を採用するものが提案されるに至った。
【０００７】
一例として挙げれば、特開平０５−１６３９６０号公報のものがある。しかしこの特開平０５−１６３９６０号公報に開示されたものは、ガスタービンの冷却媒体として蒸気を採用するという概念の開示はともかくとして、その細部においては工夫し解決しなければならない課題が多数残されている。
【０００８】
例えば、ガスタービンの起動時又は停止時には熱負荷が低く冷却する必要がないことによりガスタービンの高温冷却部に冷却用の蒸気を流すようなものとはなっていない。
【０００９】
他方、冷却蒸気に替わる冷却媒体としては、ガスタービン圧縮機の圧縮空気があるだけなので、もしこの起動時または停止時に前記ガスタービンの高温冷却部を冷却する必要が生じた場合には、前記ガスタービン圧縮機の圧縮空気を転用するしか術はないものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように特開平０５−１６３９６０号公報に開示されたものでは、ガスタービン圧縮機の圧縮空気を転用する場合には、ガスタービン車室の空気を抽気して本来の蒸気冷却系統に流すこととなるので、この空気は配管、弁等を経由して行くことにより、当然のことながら圧力損失を生じる。
【００１１】
しかし、ガスタービンの高温部品のなかで、例えば最も高温となる燃焼器の場合、内部の圧力はガスタービン車室の空気圧力より若干低いだけであるので、前記のような空気冷却を行った場合、冷却通路内で、燃焼器内部の燃焼場の圧力より低い空気圧力となることが予想される。
【００１２】
この時、燃焼器の冷却構造に例えばピンホールのような微小な穴があると、この穴を通じて圧力の高い燃焼ガスが冷却通路内へ侵入し、燃焼器ならびに付属する配管系統の局部加熱、焼損を引き起こすという可能性がある。
【００１３】
本発明は、このような不具合の発生を防止し、装置の安全を確保し、長期にわたって安定して作動する装置を提供することを課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決すべくなされたもので、ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントとを組合せ、ガスタービンからの排熱を利用して蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えるとともに、前記ガスタービンの燃焼器の高温被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、この蒸気冷却システムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させるように構成したコンバインドサイクル発電プラントにおいて、プラント起動時または停止時等冷却蒸気が不足する際に前記燃焼器の高温被冷却部の蒸気通路を圧縮機出口空気により燃焼器内の圧力より高い圧力となるようにブーストアップ加圧機を介装して加圧する空気管路を設け、同空気管路を前記燃焼器の高温被冷却部の蒸気通路に接続し空気により冷却するコンバインドサイクル発電プラントを提供し、プラントの起動、または停止時で供給される冷却蒸気が少ないとき、その他の運転の都合で冷却蒸気が少なくなったとき、更に、冷却の必要がなく冷却蒸気を供給しないとき等に、圧縮機出口空気をブーストアップ加圧機で加圧して空気管路を経て供給し、蒸気通路の圧力を燃焼器内の圧力より高い圧力に保つことにより燃焼器内から蒸気通路内へ侵入するものは無いようにして、燃焼器ならびに付属する配管系統等を安全に保護するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１に基づいて説明する。
【００１７】
１は空気圧縮機、２はガスタービンで、同空気圧縮機１とガスタービン２は共通の軸３で一体的に連結されている。４は燃焼器で、胴部４ａと尾筒４ｂを有しており、その周囲には高温被冷却部５を有している。
【００１８】
６はタービン車室で、前記空気圧縮機１、ガスタービン２及び燃焼器４の連結部を囲んでいる。７は蒸気通路で、図示省略した蒸気源から開閉弁８を経て供給される冷却蒸気を前記高温被冷却部５に導くように構成されている。
【００１９】
９は空気管路で、前記タービン車室６と前記蒸気通路７とを連絡しており、その経路にブーストアップ加圧機１０と開閉弁１１を介装している。
【００２０】
なお、図１に示したのはコンバインドサイクル発電プラントの一部となるガスタービンプラントの内の要部であり、ガスタービンプラントの全体、更には、蒸気タービンプラント及び排熱回収ボイラを含めてコンバインドサイクル発電プラントの全貌については、図示すること及び説明は省略した。
【００２１】
前記したように構成された本実施の形態に於いて、いま、ガスタービンの起動時又は停止時においては、開閉弁８を閉じて冷却蒸気の供給経路を閉じ、開閉弁１１を開いて空気管路９が前記タービン車室６と前記蒸気通路７とを連通するようにし、空気圧縮機１からタービン車室６へ供給される圧縮空気を燃焼器４の高温被冷却部５に供給する。
【００２２】
この時圧縮空気の供給経路に配設されたブーストアップ加圧機１０で加圧するので、高温被冷却部５に供給された圧縮空気は、空気圧縮機１からタービン車室６へ供給された時より高い圧力になる。
【００２３】
空気圧縮機１からタービン車室６を通り燃焼器４へ供給される圧縮空気は、各供給経路での圧損により、直接タービン車室６の圧縮空気から燃焼器４へ供給された空気の圧力より低くなるが、このタービン車室６の圧縮空気を、ブーストアップ加圧機１０で更に加圧することにより、燃焼器４の高温被冷却部５に供給する圧縮空気の圧力は、燃焼器４内の圧力より、確実に、かつ、十分に高い圧力に維持されることになる。
【００２４】
従って、本実施の形態によれば、燃焼ガスが高温被冷却部５や蒸気通路７を含む冷却通路内へ侵入し、燃焼器４ならびに付属する配管系統の局部加熱、焼損を引き起こすというおそれはないものである。
【００２５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ガスタービンの起動または停止時等冷却蒸気が不足する際に、ブーストアップ加圧機で加圧した圧縮機出口空気を空気管路を経て蒸気通路に供給し、同蒸気通路の圧力を燃焼器内の圧力より高い圧力に保つことにより、燃焼器ならびに付属する配管系統を焼損から守り、長期間にわたって安全に、かつ、安定して作動する装置を得ることが出来たものであり、プラントの信頼性を格段に高めることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係わるガスタービンプラントの要部を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
１      空気圧縮機
２      ガスタービン
３      軸
４      燃焼器
５      高温被冷却部
６      タービン車室
７      蒸気通路
８      開閉弁
９      空気管路
１０    ブーストアップ加圧機
１１    開閉弁
【図１】
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