JPH0457842B2 - - Google Patents

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JPH0457842B2
JPH0457842B2 JP56210662A JP21066281A JPH0457842B2 JP H0457842 B2 JPH0457842 B2 JP H0457842B2 JP 56210662 A JP56210662 A JP 56210662A JP 21066281 A JP21066281 A JP 21066281A JP H0457842 B2 JPH0457842 B2 JP H0457842B2
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Haruo Urusha
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/12—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled
    • F01K23/16—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled all the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
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    • F01K13/025—Cooling the interior by injection during idling or stand-by

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンとガスタービンが１軸に
結合されたコンバインドプラントに係り、特に起
動時の昇速および無負荷運転に併つて発生する蒸
気タービンの風損による過熱を防止し、熱歪を少
なくして安全な運転を可能にしたコンバインドプ
ラントに関する。
この種の１軸コンバインドプラントにおいて
は、蒸気タービンとガスタービンが同時に起動昇
速できるために、多軸形コンバインドプラント、
すなわち蒸気タービンとガスタービンが別軸のプ
ラントに比較して、蒸気タービンとガスタービン
が同時に昇速出来る分だけ、起動時間を短縮出来
る長所がある。
しかしその反面、蒸気タービンへの通気は、ガ
スタービンをまず昇速してガスタービン排ガスを
発生させ、その排ガスを熱源として排熱回収ボイ
ラへ導き蒸気を発生させるまでは出来ない。その
結果、蒸気タービンに通気されるまでの間は蒸気
タービン内は復水器真空に保たれるようになつて
いるが、この復水器真空を保つために供給される
約300℃前後の高温のシール蒸気がシヤフトパツ
キング部から蒸気タービン内へ流入することにな
るので、特に低圧最終段付近が著しく加熱され
る。低圧最終段およびその付近の段落は、タービ
ン翼長が大きいため、その翼付根の遠心応力が大
きく、加熱により温度が著しく上昇することは材
料強度の低下を招き好ましくない。
本発明の目的は、蒸気タービンとガスタービン
とが１軸のコンバインドプラントにおいて、蒸気
タービン昇速と無負荷運転時の蒸気タービンの加
熱及び熱歪を防止することを可能にしたコンバイ
ンドプラントを提案することにある。
次に本発明の一実施例を図面を参照にして説明
する。
第１図は本発明の一実施例であるコンバインド
プラントを示し、圧縮機３、ガスタービン５、発
電機６により構成されるガスタービン装置が、蒸
気タービン８とカツプリング７により１軸に結合
されている。そして空気取入口１より流入した空
気はサイレンサー２を通り、圧縮機３で圧縮され
燃焼器４で燃料ガスと混合し燃焼して高温高圧ガ
スとなり、ガスタービン５に流入する。ガスター
ビン５では高温高圧ガスのエネルギーを回転エネ
ルギーに変換する。そしてガスタービン５で仕事
をした排ガスは廃熱回収ボイラすなわち蒸気発生
器１３に加熱流体として流入する。蒸気発生器１
３では、高圧蒸気発生器１４と低圧蒸気気発生器
１５から構成されており、高圧蒸気発生器１４で
発生した蒸気は、高圧蒸気配管１８を通じて高圧
蒸気止め弁１９、高圧蒸気加減弁２０を通り、高
圧タービン９に流入する。また、起動時に高圧蒸
気条件が確立しない場合は、高圧バイパス管２
１、高圧バイパス弁２２を通して復水器１１へ蒸
気を流すようになつている。低圧蒸気発生器１５
で発生した低圧蒸気は低圧蒸気配管２３を通じて
低圧止め弁２４を通り、低圧タービン１０へ流入
する。蒸気タービン８を出た蒸気は復水器１１で
復水となり復水ポンプ１６、グランドコンデンサ
ー１７を介し、給水配管２７をへて、蒸気発生器
１３へ戻るようになつている。そして低圧蒸気配
管２３から分岐した低圧バイパス管２５および該
バイパス管２５に設置された低圧バイパス弁２６
を通じて起動時の通気条件の確立しない蒸気を復
水器１１へ流すのは、高圧バイパス弁２２と同じ
である。
補助蒸気源３０は補助蒸気配管３１、弁３２を
介して、高圧蒸気止め弁１９と高圧蒸気加減弁２
０との間に位置する高圧蒸気配管１８と連通して
いる。そして起動昇速時は補助蒸気源３０から導
かれる補助蒸気が弁３２を通過し、高圧加減弁２
０を介して高圧タービン９に流入するようになつ
ている。補助蒸気はこの際に、高圧加減弁２０お
よび高圧タービン９を暖機すると共に、蒸気ター
ビン８内で膨張し仕事をする事により、冷却蒸気
となり低圧タービン１０を冷却する。この時の弁
３２の開度は、低圧タービン１０出口の温度をサ
ーモカツプル３７で計測し、その温度信号３６を
弁開度信号発生器３５に入力し、その出力である
開度信号３４をアクチユエイター３３に伝達して
前記弁３２の弁開度を操作するようにしている。
この実施例では低圧排気温度を弁３２の開度信号
源としているが、その他に蒸気タービン回転数
や、起動から経過した時間を開度信号源として取
ることも出来る。また高圧タービン９に導入する
蒸気流量を高圧加減弁２０によつてその流量を制
御する場合は、開度信号３４で高圧加減弁２０を
制御するようにすれば良い。
第２図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。ここでは第１図の実施例と異なる部分につい
て説明を行う。補助蒸気源３０から導かれる補助
蒸気は補助蒸気配管３１、弁３２を介して、低圧
蒸気止め弁２４の上流側部分の低圧蒸気配管２３
に連通されており、しかも逆止弁２８を低圧蒸気
配管２３の補助蒸気配管３１との取合い点３８と
低圧バイパス管２５との間に設けることにより、
補助蒸気の低圧バイパス管２５への流入を防ぐよ
うにしている。この時、補助蒸気源３０から導か
れる補助蒸気はまず低圧止め弁２４を暖機して、
低圧タービン１０へ流れ込むが、この蒸気はここ
で仕事をするので温度が下がり、低圧タービン１
０の排気部を冷却する。一方高圧タービン９へ逆
流した蒸気は、風損で暖められ高圧タービン９を
暖機し、更に高圧加減弁２０を暖機する。高圧蒸
気止め弁１９と高圧加減弁２０の間と高圧バイパ
ス管２１は、配管３９並びに弁２９で連通されて
おり、高圧加減弁２０を通過した蒸気は、配管３
９、弁２９を経由し、高圧バイパス管２１を通つ
て復水器１１へ流下される。尚、この配管３９の
連通先としては、低圧バイパス２５あるいは復水
器１１直接でもよいが、高圧バイパス管２１は高
温蒸気を流すように設計されているので、風損で
500℃前後まで上昇する蒸気を流すのにはより有
利である。
第３図は、本発明による１軸のコンバインドサ
イクルの起動曲線の１例を示したものである。第
３図ｃでは、蒸気タービンとガスタービン回転数
５０、ガスタービン負荷５１、蒸気タービン負荷
５２を示す。第３図ａでは、高圧蒸気発生量５
８、低圧蒸気発生量５９、高圧蒸気バイパス量６
０、低圧蒸気バイパス量６１をそれぞれ示す。第
３図ｃ及びａから判るように、低圧蒸気発生量５
９は、蒸気タービンとガスタービン回転数５０が
定格に達してから発生し始め、高圧蒸気発生量５
８はガスタービン負荷５１が約50％に達して５分
程しないと発生しない。この為、第３図ｂに示す
ように、補助蒸気不使用時の低圧タービン出口附
近温度５６は点線で示すように過熱させられ、蒸
気タービン通気と共に下がる。また補助蒸気不使
用時の高圧タービン入口温度はほぼ一定でシール
蒸気温度に等しく、タービン通気と共に急激に高
温になる。この結果低圧タービン１０の出口部
は、高温による強度の低下及び、高圧入口附近と
低圧排気部の通気時の急激な温度変化による熱応
力が発生する。そこで本発明による補助蒸気系統
を使用した場合には、低圧タービン出口温度５７
は実線に示す如く一定で過熱せず、また、実線で
示す如く補助蒸気系統使用時の高圧タービン入口
温度５３（第１図の実施例の場合）、５４（第２
図の実施例の場合）は暖機によつて上昇し通気時
の温度変化を少なくできるものとなる。
以上の説明から明らかな如く、本発明の上述し
た実施例によれば、１軸コンバインドプラントに
おいて、起動昇速、無負荷運転中の蒸気タービン
の低圧タービン出口附近の冷却と、高圧タービン
入口附近の暖機を共に行うことが出来る。なお、
低圧タービン冷却だけが必要な場合は、蒸気発生
器１３においては高圧蒸気が発生していなくて
も、通常は低圧蒸気が発生しているので、例えば
低圧蒸気止め弁２４を一時的に開閉して低圧蒸気
配管２３を通じて低圧蒸気を導入することは可能
である。またこの時、高圧加減弁入口と復水系を
結ぶ配管３９が無ければ、高圧加減弁２０の暖機
は出来ないけれども、高圧タービン９の暖機が出
来るのは、云うまでもない。
以上説明してきたように、本発明は補助蒸気源
を設置し、前記廃熱回収ボイラからの発生蒸気を
蒸気タービンに導入する蒸気配管の途中に、該補
助蒸気源から蒸気を導く補助蒸気配管を配設し、
この補助蒸気配管に、低圧タービンの出口付近温
度に応じて制御される弁を設け、プラントの起動
の際に前記補助蒸気配管及び前記弁を介して補助
蒸気を蒸気タービンに導入するようにしたから、
タービンの起動モードにより内温度が異なつてい
ても、このモードにかかわらず常に最適な冷却蒸
気量を供給することが可能となり、これにより、
タービンを急冷して熱ひずみを発生させる恐れは
なく蒸気タービンの加熱を防止することができる
という顕著な作用効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例である補助蒸気系統
を有したコンバインドプラントの系統図、第２図
は本発明の他の実施例である補助蒸気系統を有し
たコンバインドプラントの系統図、第３図は本発
明のコンバインドプラント起動状態を表わした起
動状況図である。 ３……空気圧縮機、４……燃焼器、５……ガス
タービン、７……カツプリング、８……蒸気ター
ビン、９……高圧蒸気タービン、１０……低圧蒸
気タービン、１１……復水器、１３……廃熱回収
ボイラ、１４……高圧蒸気発生器、１５……低圧
蒸気発生器、１８……高圧蒸気配管、１９……高
圧蒸気止め弁、２０……高圧蒸気加減弁、２１…
…高圧バイパス管、２５……低圧バイパス管、２
４……低圧止め弁、２８……逆止弁、３０……補
助蒸気源、３２……弁、３７……サーモカツプ
ル、３５……開度信号発生器、３９……導出配
管、２９……弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンからの排ガスを熱源とする廃熱
    回収ボイラを備え、かつ高圧及び低圧タービンを
    備えた蒸気タービンとガスタービンとが１軸に結
    合されたコンバインドプラントにおいて、 補助蒸気源を設置し、前記廃熱回収ボイラから
    の発生蒸気を蒸気タービンに導入する蒸気配管の
    途中に、該補助蒸気源から蒸気を導く補助蒸気配
    管を配設し、この補助蒸気配管に、低圧タービン
    の出口付近温度に応じて制御される弁を設け、プ
    ラントの起動の際に前記補助蒸気配管及び前記弁
    を介して補助蒸気を蒸気タービンに導入するよう
    にしたことを特徴とするコンバインドプラント。 ２ 前記廃熱回収ボイラから発生蒸気を導く前記
    蒸気配管が蒸気タービンの高圧タービン部に高圧
    蒸気を導入する高圧蒸気配管と、低圧タービン部
    に低圧蒸気を導入する低圧蒸気配管とから構成さ
    れており、前記補助蒸気配管はこの高圧蒸気配管
    の加減弁と主蒸気止め弁との間に配設されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコ
    ンバインドプラント。 ３ 前記廃熱回収ボイラから発生蒸気を導く前記
    蒸気配管が蒸気タービンの高圧タービン部に高圧
    蒸気を導入する高圧蒸気配管と、低圧タービン部
    に低圧蒸気を導入する低圧蒸気配管とから構成さ
    れており、前記補助蒸気配管はこの低圧蒸気配管
    に設置された蒸気弁の上流側に連通されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコン
    バインドプラント。 ４ 前記高圧蒸気配管の主蒸気止め弁と加減弁と
    の間から分岐して復水器に至る導出配管を配設
    し、前記低圧蒸気配管から蒸気タービンの低圧タ
    ービン部に導入した補助蒸気の一部をタービン部
    に逆流させて暖機し、その後この導出配管を通じ
    て復水器に流下するようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第３項記載のコンバインドプラン
    ト。 ５ 前記補助蒸気配管の連通位置より上流側の低
    圧蒸気配管に補助蒸気の逆流を防止する弁装置を
    設置したことを特徴とする特許請求の範囲第３項
    記載のコンバインドプラント。
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