JPH0141806B2 - - Google Patents

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JPH0141806B2
JPH0141806B2 JP55158044A JP15804480A JPH0141806B2 JP H0141806 B2 JPH0141806 B2 JP H0141806B2 JP 55158044 A JP55158044 A JP 55158044A JP 15804480 A JP15804480 A JP 15804480A JP H0141806 B2 JPH0141806 B2 JP H0141806B2
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gas turbine
gas
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supply system
turbine
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JP55158044A
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Petsukaa Berunaruto
Fuinkuu Heruman
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Siemens Corp
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101Regulating means specially adapted therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンおよび蒸気タービンが
発電機を介して電源系統と接続できるようになつ
ており、ガスタービンの排ガスが蒸気タービンの
蒸気発生器に供給され、ガスタービンに同軸上に
配置された圧縮機および供給熱量を変化させるガ
ス加熱用の熱交換器が前置接続されているような
ガス・蒸気タービン複合プラントの運転方法およ
び装置に関する。
ガス・蒸気タービン複合プラントの系統図はた
とえば雑誌“Energie und Technik”第24巻第
5号(1972年)の第147頁乃至第152頁に掲載の論
文“Kombinierte Dampf―Gasturbinen―
Prozesse”に記載されている。
かかるガス・蒸気タービン複合プラントを部分
負荷で運転しなければならない場合、ガスタービ
ンプラントが部分負荷時には非常に悪い効率にな
るので、まず後続接続された蒸気プロセスの出力
が減少してしまう。
本発明の目的は、ガスタービン回路への熱の供
給が減少した場合、ガス・蒸気タービン複合プラ
ントが部分負荷運転効率の著しい低下なしに運転
できるような方法および装置を提供することにあ
る。
この目的は本発明の方法においては、ガスター
ビンと蒸気タービンとの複合プラントであつて、
ガスタービンは所属の圧縮機とともに回転電機を
介して電源系統と接続され得るようになつてお
り、蒸気タービンは発電機を介して電源系統と接
続され得るようになつており、ガスタービンの排
ガスは蒸気タービンに所属する蒸気発生器に導か
れ、ガスタービンにより駆動可能な圧縮機により
圧縮され熱交換器において変化する供給熱量によ
り加熱されたガスがガスタービンに導かれるガ
ス・蒸気タービン複合プラントの運転方法におい
て、熱交換器における供給熱量が低下した部分負
荷においては、定格出力の少なくとも一部分をガ
スタービンの回転電機により電源系統に送り出す
が電源系統から吸収して、ガスタービンの回転数
を定格回転数より下げ、熱交換器の出口における
ガス温度が著しく低下しないように運転すること
によつて達成される。
また上述の目的は本発明の装置においては、ガ
スタービンに接続され所定の定格回転数で駆動さ
れる軸と、この軸に接続されかつ電源系統と電気
的に接続可能な回転電機と、軸に接続されかつガ
スの流れる方向においてガスタービンの上流側に
接続された圧縮機と、一つの出力端を有し可変の
熱量を供給しかつガスの流れる方向においてガス
タービンの上流側に接続された熱交換器と、ガス
の流れる方向においてガスタービンの下流側に接
続されガスタービンからの排ガスを受ける蒸気タ
ービン用蒸気発生器と、蒸気タービンに接続され
かつ電源系統に電気的に接続可能であり回転電機
とともに所定の定格出力を電源系統に供給するた
めの発電機と、軸が定格回転数より小さい回転数
で回転するときは定格出力の少なくとも一部分を
電源系統に与えるか電源系統より吸収する手段
と、熱交換器の供給熱量が低下したとき熱交換器
の出口における温度が著しく低下するのを防止す
るためガスタービンの回転速度を低下させる手段
とを含むことによつて達成される。
以下図面に示す実施例について説明する。
ガス・蒸気タービン複合プラントのガスタービ
ン部分はガスタービン1から成り、その軸2は継
手3を介して圧縮機4および回転電機、特に発電
機5に接続されている。発電機5は導線6および
しや断器7を介して電源系統8に接続されてい
る。更に発電機5は周波数変換器9および別のし
や断器10を介して同様に電源系統8に接続され
ている。周波数変換器9は多くの場合、ガスター
ビンプラントの非同期起動を可能にするため設け
られる。
圧縮機4は配管11を介して空気を吸い込み、
この空気を圧縮し、配管12を介して熱交換器1
3に供給する。この熱交換器13はたとえば油あ
るいはガスが燃やされる燃焼室である。しかし又
流動床炉、石炭ガス化プラントあるいは太陽エネ
ルギプラントの熱交換器を用いることも考えられ
る。燃焼室の出口は配管14を介して弁15に、
および配管16を介して弁17にそれぞれ接続さ
れている。弁17からは配管18がガスタービン
1の入口に導かれ、弁15からは配管19が蒸気
タービンプラントの蒸気発生器20の入口に導か
れている。更にガスタービン1の出口から配管2
1が同様に蒸気発生器20に導かれている。空気
は蒸気発生器20を貫流した後、そして場合によ
つては排ガス加熱形の給水加熱器から出て配管2
2を介してプラントから排出される。蒸気発生器
20には周知のように給水加熱器(図示せず)と
並んで給水ポンプ23が前置接続されている。蒸
気発生器20で発生された蒸気は配管24を介し
て蒸気タービン25に送られる。蒸気タービン2
5には同様に周知のようにして復水器26が後置
接続され、その復水は再び給水ポンプ23に戻さ
れる。蒸気タービン25はガスタービン1と同じ
ように発電機27に接続されている。この発電機
27はしや断器28を介して電源系統8に接続さ
れている。
更に熱交換器13の出口には温度測定器29が
接続され、この温度測定器29は制御装置30に
接続されている。制御装置30は信号導線31を
介して弁15と17、しや断器7と10、および
周波数変換器9に接続されている。
ガスタービンプラントの全負荷運転の際には弁
15は閉じられ、弁17は開かれている。それに
よつて配管14と19を介してガスタービン1を
迂回するバイパス路はしや断される。更に発電機
5は導線6およびしや断器7を介して電源系統8
に接続されているので、発電機5はガスタービン
プラントの有効出力を電源系統8に供給する。
ガスタービンプラントが部分負荷で運転されね
ばならない場合には、全電荷運転の場合と同様に
弁15は閉じられ弁17は開いている。熱交換器
13に供給される熱量は減少され、それによつて
熱交換器13の出口温度は、圧縮機4によつて供
給される質量流量が変わらないために低下する。
この出口温度が周波数変換器9の許容出力に基い
て調整できる値を下まわると、制御装置30はし
や断器7を開放させ、しや断器10を投入させ
る。更に軸2の回転数およびそれに伴なう圧縮機
の質量流量は周波数変換器9の相応した制御によ
つて、熱交換器13の出口温度が再び設計点温度
まで上昇する程度に減少される。この場合ガスタ
ービンの出口温度は設計点温度よりも高い温度に
なる。このことは、ガスタービン1の入口と出口
の圧力比が回転数の低下のために小さくなり、そ
れに伴なつてガスが少ししか膨脹せず、少ししか
冷却されないこととに帰因する。
この結果として、ガスタービンプラントの熱出
力が低下した場合も高温の空気が蒸気発生器20
に流入し、従つて減少した回転数において、ガス
タービンプラントにおける有効出力並びに蒸気タ
ービンプロセスにおける有効出力が高い蒸気圧、
高い蒸気温度ではあるが少量の主蒸気において発
生される。
熱交換器13における供給熱量が更に低下した
場合、弁15は閉じられ弁17は開かれ、しや断
器7は開放、しや断器10は投入されている。ガ
スタービンの回転数およびそれに伴なつてガスタ
ービンプラントの有効出力は、発電機5を介して
はもはや電源系統8に電力が供給できないまでに
低下する。その結果蒸気タービン25だけが発電
機27を介して電源系統8に出力を供給する。熱
交換器13内において得られる熱出力は圧縮機4
およびガスタービン1の損失を補い、更に蒸気タ
ービンプロセスの蒸気発生器20を加熱する。
回転数が低下し熱交換器13における供給熱量
が更に低下すると、弁15は閉、弁17は開、し
や断器7は開放、しや断器10は投入の状態に置
かれ、ガスタービンプラントの有効出力は負にな
るので、発電機5は周波数変換器9を介して、発
電機5が電動機として動作しかつガスタービンプ
ラントの負の有効出力を補償するように制御され
る。その場合電源系統8から得られる出力の一部
は発電機27を介して電源系統に戻される。とい
うのは圧縮機内において空気が圧縮され、加熱さ
れ、それによつて蒸気発生器20内における供給
熱量およびそれに伴なつて蒸気タービン25の出
力が高められるからである。
この実施例の場合極端に小さな部分負荷運転
は、弁17を閉じ、弁15を開くことによつて有
利に実現できる。しや断器7は開放、しや断器1
0は投入の状態に置かれる。その結果熱交換器1
3内の圧力は著しく低下し、圧縮機4はほとんど
送風機として作動する。継手3によつてガスター
ビン1を切り離すことによつて無負荷損失が避け
られるので、電動機として回転する発電機5に電
源系統8から周波数変換器9を介して給電するた
めの僅かな出力は十分である。
周波数変換器を介して発電機5に給電する代り
に、たとえばガスタービン軸2に、回転数に無関
係に出力を電源系統8に供給するかあるいは電源
系統8から受けるために適した別の電気機械を接
続することもできる。
本発明によれば、全負荷はもとより、部分負荷
においても効率よくプラントを運転することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例の系統図である。 1…ガスタービン、2…軸、3…継手、4…圧
縮機、5…発電機、6…導線、7…しや断器、8
…電源系統、9…周波数変換器、10…しや断
器、11,12…配管、13…熱交換器、14…
配管、15…弁、16…配管、17…弁、18,
19…配管、20…蒸気発生器、21,22…配
管、23…給水ポンプ、24…配管、25…蒸気
タービン、26…復水器、27…発電機、28…
しや断器、29…温度測定器、30…制御装置、
31…信号導線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガスタービンと蒸気タービンとの複合プラン
    トであつて、そのガスタービンは所属の圧縮機と
    ともに回転電機を介して電源系統と接続され得る
    ようになつており、蒸気タービンは発電機を介し
    て電源系統と接続され得るようになつており、ガ
    スタービンの排ガスは蒸気タービンに所属する蒸
    気発生器に導かれ、ガスタービンにより駆動可能
    な圧縮機により圧縮され熱交換器において変化す
    る供給熱量により加熱されたガスがガスタービン
    に導かれるガス・蒸気タービン複合プラントの運
    転方法において、熱交換器13における供給熱量
    が低下した部分負荷においては、定格出力の少な
    くとも一部分をガスタービンの回転電機5により
    電源系統8に送り出すか電源系統から吸収して、
    ガスタービン1の回転数を定格回転数より下げ、
    熱交換器13の出口におけるガス温度が著しく低
    下しないようにすることを特徴とするガス・蒸気
    タービン複合プラントの運転方法。 2 加熱されたガスが熱交換器13からガスター
    ビン1を迂回するバイパス導管19を介して蒸気
    発生器20に導かれることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の運転方法。 3 ガスタービン1に接続され所定の定格回転数
    で駆動される軸2と、前記軸2に接続されかつ電
    源系統8と電気的に接続可能な回転電機5と、前
    記軸2に接続されかつガスの流れる方向において
    ガスタービン1の上流側に接続された圧縮機4
    と、一つの出力端を有し可変の熱量を供給しかつ
    ガスの流れる方向においてガスタービン1の上流
    側に接続された熱交換器13と、ガスの流れる方
    向においてガスタービン1の下流側に接続されガ
    スタービン1からの排ガスを受ける蒸気タービン
    用蒸気発生器20と、蒸気タービン25に接続さ
    れかつ電源系統8に電気的に接続可能であり前記
    回転電機5とともに所定の定格出力を電源系統8
    に供給するための発電機27と、前記軸2が前記
    定格回転数より小さい回転数で回転するときは前
    記定格出力の少なくとも一部分を電源系統8に与
    えるか電源系統8より吸収する手段と、熱交換器
    13の供給熱量が低下したとき熱交換器13の出
    口における温度が著しく低下するのを防止するた
    めガスタービンの回転数を低下させる手段とを含
    むことを特徴とするガス・蒸気タービン複合プラ
    ントの運転装置。 4 定格出力の少なくとも一部分を電源系統8に
    与えるか電源系統8より吸収する手段が回転電機
    5に接続されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項の運転装置。 5 熱交換器13と蒸気発生器20との間にガス
    タービン1に並列に弁15を有する配管14,1
    9がバイパス配管として設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載の運転装置。 6 ガスタービン1と圧縮機4との間の軸2に継
    手3が挿入されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第3項記載の運転装置。 7 部分負荷において回転電機5と電源系統8と
    の間の電力伝送のために回転電機5は周波数変換
    器9を介して電源系統8と接続されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第3項記載の運転装
    置。
JP15804480A 1979-11-09 1980-11-10 Partial load driving device for gasssteam turbine composite plant Granted JPS5681208A (en)

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JPS5681208A JPS5681208A (en) 1981-07-03
JPH0141806B2 true JPH0141806B2 (ja) 1989-09-07

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JP (1) JPS5681208A (ja)
DE (1) DE2945404C2 (ja)
ES (1) ES496656A0 (ja)
FR (1) FR2469562A1 (ja)
GR (1) GR73120B (ja)
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