JPH01313605A - 複合発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスタービン、排ガスボイラ及び蒸気タービ
ンを包含し、かつ再熱サイクルを備えている複合発電装
置に関する。

従来の技術 第４図は、従来例の一例として、まず再熱サイクルを備
えていない複合発電装置を示す。

第４図において、ｌはガスタービン、２はこのガスター
ビンｌからの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガスボ
イラであって、排ガスの上流側から過熱器３、高圧蒸発
器４、高圧エコノマイザ５、低圧蒸発器６及び低圧エコ
ノマイザ７の順で配置されており、８は低圧蒸気ドラム
、９は高圧蒸気ドラム、１０は高圧蒸気管、１１は過熱
器入口管寄せ、１２は過熱器出口管寄せ、１３は主蒸気
管である。

また、１４及び１５は蒸気タービンを構成する高圧ター
ビン及び低圧タービンであり、高圧タービン１４には排
ガスボイラ２の過熱器３からの主蒸気が前述した主蒸気
管１３、主蒸気止め弁１６、主蒸気管１７及び主塞止弁
１８を経て流入し、これにより高圧タービン１４が駆動
される。

そして、この高圧タービン１４の排気は、配管１９を通
して流れ、排ガスボイラ２の低圧蒸気ドラム８から低圧
蒸発管２０及び低圧蒸気止め弁２１を経て送られて来る
低圧蒸気と混合した後、配管２２を通して低圧タービン
１５に流入して、低圧タービン１５を駆動し、これによ
り低圧タービン１５が発電機２３を駆動する。

短時間（２０〜３０分）で定格回転数に達し、無負荷運
転時においても、排ガス温度は比較的高い（３００〜４
００℃）特性を有している。このため、排ガスボイラ２
から発生する蒸気は、比較的短時間でガスタービンの特
性に対応したものが得られる。

ところが、蒸気タービンは、起動時においてはウオーミ
ング等が必要であり、ガスタービンとは異なった起動操
作が要求される。

そこで、従来は、蒸気タービンの起動を効果的に行なう
ための手段として、第４図に示すように、主蒸気管１３
−１７から分岐され高圧タービン１４をバイパスして復
水器２４へ導かれる高圧タービンバイパス管路２５、及
び低圧蒸気管２０から分岐され低圧タービン１５をバイ
パスして復水器２４へ導びかれる低圧タービンバイパス
管路２６を設け、これにより蒸気の圧力・温度が適当な
値になるまで、蒸気をこれらの蒸気タービン１４．１５
をバイパスさせて復水器２４へ送るようにしている。

なお、これらの各タービンバイパス管路２５．２６の途
中にはそれぞれ弁２？、　２ｇが設けられている。

また、復水器２４内の復水は復水ポンプ２９により配管
３０を通して高圧エコノマイザ５及び低圧エコノマイザ
７に送られるようになっている。

以上第４図に示した従来例は、高圧蒸気及び低圧蒸気系
から構成されたいわゆる２段圧力式（若しくは複圧式）
であるとともに、排ガスボイラには再熱器が組込まれて
いない複合発電装置である。

そこで、熱効率を向上させるなどのために、再熱サイク
ルを有するいわゆる３段圧力式の複合発電装置も従来か
ら知られており、第５図はその一例を示す。

第５図において、排ガスボイラ２には再熱器３１が組込
まれ、また高圧タービン１４と低圧タービン１５との間
には中圧タービン３２が設置されている。

そして、高圧タービン１４の排気が、配管３３、逆止弁
３４、配管３５を経て再熱器入口管寄せ３６に入り、再
熱器３１で加熱された後、再熱器出口管寄せ３７、高温
再熱蒸気管３８、再熱蒸気止め弁３９、再熱蒸気導入管
路４０及び再熱塞止弁４１を経て中圧タービン３２に流
入し、中圧タービン３２を駆動する。

８から低圧蒸気管２０及び低圧蒸気止め弁２１を経て送
られて来る低圧蒸気と混合した後、配管２２を通して低
圧タービン１５に流入して、低圧タービン１５を駆動す
る。

なお、第５図において、その他の構成は第４図に示した
ものと同一であるので、同一の部分には同一の符号を付
して、その詳細な説明は省略する。

発明が解決しようとする課題 第５図に示したように、排ガスボイラに再熱器が組込ま
れた形式の複合発電装置においては、ガスタービン起動
から蒸気タービン起動完了に至るまでの起動期間中にお
ける再熱器の冷却保護が重要であり、また再熱蒸気を中
圧タービンに導入するタイミングも重要なものである。

しかるに、従来技術においては、上記再熱サイクルに係
る蒸気系の起動装置について効果的な手段が特別に考慮
されておらず、したがって排ガスボイラの再熱器の冷却
保護が適切に行えないとともに、蒸気タービンの起動条
件の調整が容易でない問題があった。

課題を解決するための手段 本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
、ガスタービン、このガスタービンからの排ガスを利用
して蒸気を発生する排ガスボイラ及びこの排ガスボイラ
からの蒸気を利用して動力を発生する蒸気タービンを包
含し、前記排ガスボイラは過熱器及び再熱器を備え、前
記蒸気タービ排ガスボイラの過熱器部分から分岐して再
熱器の入口部分に至る管路を設けるとともに、再熱器の
出口部分より復水器へ至る管路と中圧タービンヘ至る管
路とを設けたものである。

作用 このような手段によれば、したがって、排ガスボイラの
高圧蒸気系から一部の蒸気を分岐抽出し、再熱器の入口
部分に導入せしめて、プラントの起動時における、再熱
器の適切な冷却保護を行うとともに、再熱器の出口部分
より蒸気を分岐抽出して、中圧タービンをバイプスさせ
、復水器へ導入せしめて、蒸気タービンの起動条件を容
易に調整することができる。

実施例 以下、第１〜３図を参照して本発明の３つの実施例につ
いて詳述する。なお、これらの図において、第４〜５図
に示したものと同一の部分には同一の符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す。

本実施例によれば、排ガスボイラ２における高圧蒸気ド
ラム９と過熱器入口管寄せ１１との間を接続する高圧蒸
気管１０の途中部分から分岐した管路（高圧蒸気抽出管
路）５０を再熱器入口管寄せ３６へ至る配管３５の途中
部分に接続し、この管路５ｏの途中には弁５１を設けて
いる。

また、再熱器出口管寄せ３７から中圧タービン３２側へ
延びる再熱蒸気管３８の途中部分から分岐した管路（中
圧タービンバイパス管路）５２を復水器２４ニ接続し、
この管路５２の途中部分には弁５３を設けている。

しかして、プラントの起動時には、次に述べるような要
領で操作する。

最初にガスタービンｌの点火・起動が行われるが、弁５
１を開としておき、高圧蒸発器４で発生した蒸気の一部
を管路５０により抽出して、再熱器３１内に流す。また
、再熱蒸気止め弁３９を閉とすると一方、高圧蒸発器４
で発生した蒸気の残りの部分は、過熱器３内を流れ、そ
れから主蒸気管１３、高圧タービンバイパス管路２５、
弁２７を経て復水器２４に流入する。この時には、主蒸
気止め弁１６を閉としておく。また、低圧蒸気止め弁２
１も閉とし、低圧蒸発器６からの蒸気も、低圧タービン
バイパス管路２６、弁２８を経て復水器２４へ戻す。

なお、一部の蒸気は、必要な場合、高圧タービン１４、
中圧タービン３２及び低圧タービン１５に導き、ウオー
ミングを行うことができる。

そして、ガスタービン１の負荷が上昇するに伴い、排ガ
スボイラ２に流入する排ガスの温度も次第に高くなり、
過熱器３及び再熱器３１の各出口の蒸気温度も上昇して
来る。

このようにして高圧タービン１４若しくは中圧タービン
３２の起動の条件（蒸気の圧力・温度）が満たされたと
きに、まず、弁２７を閉じて、復水器２４へ管路２５を
通してバイパスさせていた蒸気を止め、主蒸気止め弁１
６を開け、ざらに主塞止弁１８を開けて、高圧タービン
１４を起動する。それから、弁５３を閉じて、復水器２
４へ管路５２を通してバイパスさせていた蒸気を止め、
再熱蒸気止め弁３９と再熱塞止弁４１を開け、再熱蒸気
導入管路４０を通して中圧タービン３２に送気する。そ
の後、弁５１を閉とし、通常の運転状態に移行する。

この場合、本操作では、高圧タービン１４を先に起動し
、中圧タービン３２を後から起動する手順を示したが、
蒸気の条件及びタービン側の条件（車室内部の温度など
）如何によっては、中圧タービン３２から先に起動する
ことも可能である。

なお、低圧蒸発器６から供給される低圧蒸気は、低圧タ
ービン１５への流入条件が満たされるまでは、低圧ター
ビンバイパス管路２６及び弁２８を通して、復水器２４
に送られる。

第２図は、本発明の第２実施例を示す。

本実施例によれば、第１図に示した第１実施例における
高圧蒸気抽出管路５０を高圧蒸気管１０ではなくて主蒸
気管１３の途中部分から分岐して、再熱器入口管寄せ３
６へ至る配管３５の途中部分に接続したものである。そ
して、第１実施例と同様に、この管路５０の途中部分に
は弁５１が設けられ、また中圧タービンバイパス管路５
２及び弁５３が設けられている。

このような構成によれば、したがって、再熱器３１の出
口蒸気温度を過熱器３の出口蒸気温度より先行して高く
し得るので、中圧タービン３２を先に起動させるときに
は好都合となる。

なお、再熱器３１へ送る蒸気の抽出点は、前述した過熱
器３の入口部若しくは出口部に限定されるものではなく
、過熱器３が多段に配置されているような場合には、そ
の過熱器の中間から抽出することもできる。

第３図は、本発明の第３実施例を示す。

本実施例においては、排ガスボイラ２が、中圧蒸発器５
４及び中圧エコノマイザ５５を有して、３段再熱器入口
管寄せ３６へ至る配管３５の途中部分に接続されている
。

この配管３５の途中部分には、第１図に示した第１実施
例と同様に、高圧蒸気管１０の途中部分から分岐した高
圧蒸気抽出管路５０も接続され、また弁５１、中圧ター
ビンバイパス管路５２及び弁５３も同様に設けられてい
る。

このような構成によれば、したがって、排ガスボイラ２
の中圧蒸発器５４にて発生した蒸気を高圧タービン１４
の排気に混合することができる。本系統はプラント全体
の効率向上の観点から採用されるものであるが、プラン
トの起動時における中圧蒸気発生量は極く少量なので、
当該蒸気のみによる再熱器３１の冷却保護が十分に行え
ない場合、高圧蒸気側から一部の蒸気を管路５０．弁５
１を通して供給するようにする。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、再熱サイクルを有
する複合発電装置において、ガスタービンの起動に対応
して排ガスボイラの再熱器の冷却保護を適切に行えると
ともに、蒸気タービン通気のための蒸気条件の調整を極
めて容易に行えるので、プラント全体の信頼性の向上な
らびに運転操作の向上に大きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明による複合
発電装置の異なる３つの例を示す全体系統図、第４図及
び第５図はそれぞれ従来例による複合発電装置の異なる
２つの例を示す全体系統図である。 ｌ・・ガスタービン、２・・排ガスボイラ、３・・過熱
器、４・・高圧蒸発器、５・・高圧エコノマイザ、６・
・低圧蒸発器、７・・低圧エコノマイザ、ｌＯ・・高圧
蒸気管、１３・・主蒸気管、１４・・高圧タービン、１
５・・低圧タービン、２３・Φ発電機、２４・・復水器
、２５・・高圧タービンバイパス管路、２６・・低圧タ
ービンバイパス管路、３１・・再熱器、３２・・中圧タ
ービン、４０・・再熱蒸気導入管路、５０・・高圧蒸気
抽出管路、５２・・中圧タービンバイパス管路、５４・
・中圧蒸発器、５５・・中圧エコノマイザ、５７・・低
圧蒸気抽出管路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービン、このガスタービンからの排ガスを利用し
   て蒸気を発生する排ガスボイラ及びこの排ガスボイラか
   らの蒸気を利用して動力を発生する蒸気タービンを包含
   し、前記排ガスボイラは過熱器及び再熱器を備え、前記
   蒸気タービンは高圧タービン、中圧タービン及び低圧タ
   ービンにより構成されている複合発電装置において、前
   記排ガスボイラの過熱器部分から分岐して再熱器の入口
   部分に至る管路を設けるとともに、再熱器の出口部分よ
   り復水器へ至る管路と中圧タービンへ至る管路とを設け
   たことを特徴とする複合発電装置。