JPH08312905A - コンバインドサイクル発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１排熱回収用熱交換器内を再循環させる再
循環ライン内の再循環流量を低減させるコンバインドサ
イクルプラントを得ることにある。 【構成】 コンバインドサイクル発電設備において、ボ
イラ１へ導入する給水を昇温させる給水加熱器14と並列
にボイラ１から導びかれたガスタービン22の排ガスを加
熱源とする第１排熱回収用熱交換器26を配設し、この第
１排熱回収用熱交換器26の上流側と下流側を再循環ライ
ン28にて連結し、この再循環ライン28にガスタービン22
の排ガスを加熱源とする第２排熱回収用熱交換器29を配
設して成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンバインドサイクル
発電設備に係り、特にガスタービン排気をボイラの燃焼
用空気として使用する排気再燃型コンバインドサイクル
プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】汽力発電設備とガスタービンプラントを
組み合せ、ガスタービンの排気を、ボイラの燃焼用空気
として使用するとともに、ボイラの排ガスの有する熱
を、蒸気タービンサイクル系に回収するようにした排気
再燃型コンバインドサイクルシステムは、以下のような
特長を有している。

【０００３】第１に、発電プラントをコンバインド化す
ることにより、発電効率を向上させることができる。第
２に、ガスタービンを組み合わせるため、発電所全体と
しての発生電力量を増加させることができる。第３に、
リパワリングにおいて既設汽力発電設備の改造部分を少
なくすることができるため、比較的短期間でリパワリン
グを行なうことができる。

【０００４】図４は、汽力発電設備とガスタービンプラ
ントを組合わせた、排気再燃型コンバインドサイクルを
構成した従来のシステムの一例を示すものである。この
システムは、従来の汽力発電設備40に、圧縮機20、燃焼
器21、ガスタービン22、ガスタービン発電機23、ガスダ
ンパー24等で構成されるガスタービンプラント41が組合
わされている。

【０００５】図４において、ガスタービン22と圧縮機20
は同軸で接続されており、圧縮機20によって供給された
空気は燃焼器21に導びかれ、燃料の燃焼に供される。こ
の燃焼による高温，高圧の燃焼ガスはガスタービン22に
導びかれ、ガスタービン22を回転駆動させ、このガスタ
ービン22と同軸に接続されたガスタービン発電機23によ
り仕事が行なわれる。

【０００６】ガスタービン22を駆動させた高温，高圧の
燃焼ガスはガスダンパー24を介してボイラ１に導びかれ
る。このボイラ１によって熱交換された蒸気は主蒸気管
２を介して高圧タービン３に導びかれる。この高圧ター
ビン３にて仕事をして温度が低下した蒸気は、低温再熱
管４から再熱器５を介して昇温され、高温再熱管６によ
って中圧タービン７に導びかれる。この中圧タービン７
にて仕事をした蒸気はクロスオーバー管８を介して低圧
タービン９に導びかれ、この高，中，低圧タービン３，
７，９と同軸に接続された発電機10が仕事を行ない発電
が成される。

【０００７】この低圧タービン９にて仕事をした蒸気
は、復水器11にて凝縮して復水となり、復水管13を介し
て復水ポンプ12によって昇圧される。この昇圧された復
水は低圧給水加熱器14ａ，14ｂ，14ｃにて昇温され、脱
気器15に導びかれ脱気される。そして、この脱気された
復水は給水ポンプ17で昇圧され、高圧給水加熱器18ａ，
18ｂ，18ｃにてさらに昇温され、給水管16を介してボイ
ラ１に再たび導入される。

【０００８】以上の構成において、ガスタービン22の排
気をボイラ１の燃焼用空気として利用するため、空気予
熱器は不要となっている。さらに、ボイラ１の高温の排
ガスを有効に利用するため、また高温の排ガスをそのま
ま煙突から放出することが出来ないため、排ガスの温度
を下げる目的で、高圧排熱回収用熱交換器である高圧ス
タックガスクーラ25が設置されている。

【０００９】この高圧スタックガスクーラ25は、給水管
16の高圧給水加熱器18ａの上流から分岐した給水とボイ
ラ１の排ガスとの熱交換を行なって給水を加熱し、昇温
した給水を給水管16の高圧給水加熱器18ｃの下流に導び
き再び蒸気タービンサイクル系に戻している。

【００１０】さらに、高圧スタックガスクーラ25で熱交
換を行なったボイラ１の排ガスは、低圧排熱回収用熱交
換器である低圧スタックガスクーラ26に供給されてい
る。この低圧スタックガスクーラ26は、低圧給水加熱器
14ａと低圧給水加熱器14ｂの間の復水管13から分岐した
復水とボイラ１の排ガスとの熱交換を行なって復水を加
熱し、昇温した復水を復水管13の低圧給水加熱器14ｃの
下流側に導びき再び蒸気タービンサイクル系に戻してい
る。

【００１１】ここでこの低圧スタックガスクーラ26にお
いてガスクーラ26を硫酸腐食から守るためには、ある程
度ガスクーラ入口給水温度を高めに設定する必要があ
る。このため、復水ライン42のガスクーラ給水出口より
分岐させ、再循環ポンプ27を設置し、ガスクーラ給水入
口に回収する再循環ライン28を設けることにより、給水
温度を上昇させている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】再循環ポンプを用いた
従来例では、ポンプ動力によるプラント効率の低下をま
ねき、特にプラントの部分負荷運転時には給水加熱器抽
気圧力の低下により、入口給水温度が低下し、再循環量
が増加し再循環ポンプ動力は増大し、プラント効率をさ
らに低下させていた。よって、本発明の目的は、再循環
ポンプの動力を小さくし、プラント効率を向上させるこ
とのできるコンバインドサイクル発電設備を得ることに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された本発明は、ガスタービンの排
気エネルギーをボイラで蒸気に変換して蒸気タービンに
導びき、この蒸気タービンにて仕事をした蒸気を復水器
にて凝縮させて復水とし、この復水を給水加熱器を介し
て昇温させて再たびボイラに導入させるコンバインドサ
イクル発電設備において、給水加熱器と並列にボイラか
ら導びかれたガスタービンの排ガスを加熱源とする第１
排熱回収用熱交換器を配設し、この第１排熱回収用熱交
換器の上流側と下流側を再循環ラインにて連結し、この
再循環ラインにボイラから導びかれたガスタービンの排
ガスを加熱源とする第２排熱回収用熱交換器を配設して
成ることを特徴とするコンバインドサイクル発電設備を
提供し、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明
の給水加熱器を低圧給水加熱器と高圧給水加熱器が直列
に接続されて構成し、この高圧および低圧の給水加熱器
に第１排熱回収用熱交換器が並列で配設され、低圧給水
加熱器に並列に配設された第１排熱回収用熱交換器に再
循環ラインが第２排熱回収用熱交換器を介して配設され
て成ることを特徴とするコンバインドサイクル発電設備
を提供し、請求項３記載の本発明は、請求項２記載の発
明の第２排熱回収用熱交換器の代りに、高圧給水加熱器
のドレンを低圧給水加熱器に並列して配設された第１排
熱回収用熱交換器の入口部に導びく高圧給水加熱器ドレ
ンラインが配設されて成ることを特徴とするコンバイン
ドサイクル発電設備を提供し、請求項４記載の本発明
は、請求項２記載の発明の再循環ラインの代りに、低圧
給水加熱器と高圧給水加熱器との間に配設された脱気器
の復水の一部を低圧給水加熱器に並列して配設された第
１排熱回収用熱交換器の入口部に導びく脱気器再循環ラ
インが配設されて成ることを特徴とするコンバインドサ
イクル発電設備を提供する。

【００１４】

【作用】請求項１および２記載の本発明においては、再
循環ラインに第２排熱回収用熱交換器を配設したので、
再循環水の温度を昇温させることができ、再循環に必要
な熱量を確保するための再循環水の量を低減させること
ができる。

【００１５】請求項３記載の本発明においては、高圧給
水加熱器のドレン水を再循環水として利用できるので、
この利用できるドレン水の熱量分によって再循環復水流
量を低減させることができる。請求項４記載の本発明に
おいては、脱気器の復水を再循環水として利用するた
め、再循環ラインを削除することができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の第１実施例について図１を参照
して説明する。なお、図１において、図４と同一部分に
は同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略する。
図１において、復水は一部低圧スタックガスクーラ26へ
通水するために復水管13から復水ライン42が分岐され
る。分岐された復水は低圧スタックガスクーラ26に送ら
れるがガスクーラの硫酸腐食において温度が低い場合に
温度を上げる必要が生じる。このため、第２排熱回収用
熱交換器である第２低圧スタックガスクーラ29を再循環
ライン28上に設置し、高圧スタックガスクーラ25より図
中点線で示す排ガス配管43を介して導かれる排ガスをま
ず第２低圧スタックガスクーラ29に送り、再循環される
復水を昇温させる。これにより、低圧スタックガスクー
ラ26入口復水を十分に昇温させるための再循環水の熱量
は復水量が少なくても十分確保することが可能となり、
よって必要な再循環復水流量が減少し、再循環ポンプ27
の動力を低減させることができる。その結果、新たに加
熱源を追加せずにプラント効率の向上をより計ることが
できる。

【００１７】次に図２を参照して本発明の第２実施例に
ついて説明する。なお、図２において、図１と同一部分
には同一符号を付し、その部分の構成の説明は省略す
る。図２に示す第２実施例は、ガスクーラ硫酸腐食に対
する低圧スタックガスクーラ26の入口復水温度の昇温
を、高圧給水加熱器18ａのドレンにより行なうサイクル
である。本発明においては高圧給水加熱器ドレンライン
30の回収先を低圧スタックガスクーラ26の入口としてい
る。

【００１８】以上の構成によって、復水管13より分岐し
て復水ライン42から導かれる復水より十分温度が高い高
圧給水加熱器18ａのドレンを分岐して導かれた復水に混
合させることにより、低圧スタックガスクーラ26の入口
給水温度は昇温される。十分昇温されない場合には再循
環ライン28によって再循環させ、硫酸腐食に対し十分昇
温することになるが、その再循環復水流量は高圧給水加
熱器ドレンによる熱量分が削減できるので、従来に比較
して低減させることが可能となり、再循環ポンプ動力減
少によるプラント効率の向上を計ることができる。

【００１９】次に、図３を参照して、本発明の第３実施
例について説明する。なお、図３において、図１と同一
部分には同一符号を付し、その部分の構成の説明につい
ては省略する。

【００２０】図３における本発明の第３実施例は、第１
実施例に示した再循環ライン28を削除し、低圧スタック
ガスクーラ26の硫酸腐食に対する低圧スタックガスクー
ラ入口復水温度の昇温を、脱気器再循環ライン32を用い
て行なうサイクルである。

【００２１】図３において、脱気器15の下部には脱気器
再循環ポンプ31が配設された脱気器再循環ライン32が接
続されており、この脱気器再循環ライン32を流通する復
水の回収先を、低圧スタックガスクーラ26の入口側復水
ライン42としている。これにより復水管13より分岐して
導かれる復水より十分温度が高い脱気器再循環用復水を
混合させることにより低圧スタックガスクーラ26入口給
水温度は十分昇温される。この昇温の割合は、脱気器再
循環ポンプ31により調整が可能である。

【００２２】この結果、新たに、再循環ライン及び再循
環ポンプの設置は不要となり、かつ従来の再循環用の復
水に用いていた低圧スタックガスクーラ26の出口復水の
温度より脱気器15の出口復水温度の方が十分高いため低
圧スタックガスクーラ26の入口復水を硫酸腐食に対し十
分に昇温させるために再循環する復水量が減少し、従来
の再循環ポンプの動力より本発明の脱気器再循環ポンプ
31の動力は低減する。その結果、プラント効率の向上を
計ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上に示したように請求項１から３記載
の本発明においては、低圧スタックガスクーラ入口復水
温度を上昇させるための再循環水を第２排熱回収用熱交
換器，高圧給水加熱器のドレンによって昇温させ、必要
再循環水を低減できるので、再循環ポンプ動力を低減
し、プラント効率向上を可能とすることができる。ま
た、請求項４記載の本発明においては、脱気器の復水を
再循環水として利用するので、従来の再循環ライン，再
循環ポンプの不設置を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の要部を示すコンバインド
サイクル発電設備の系統図。

【図２】本発明の第２実施例の要部を示すコンバインド
サイクル発電設備の系統図。

【図３】本発明の第３実施例の要部を示すコンバインド
サイクル発電設備の系統図。

【図４】コンバインドサイクル発電設備の従来例を示す
系統図。

【符号の説明】

１…ボイラ、３…高圧タービン、７…中圧タービン、９
…低圧タービン、11…復水器、14ａ，14ｂ，14ｃ…低圧
給水加熱器、18ａ，18ｂ，18ｃ…高圧給水加熱器、22…
ガスタービン、25…高圧スタックガスクーラ、26…低圧
スタックガスクーラ（第１排熱回収用熱交換器）、27…
再循環ポンプ、28…再循環ライン、29…第２低圧スタッ
クガスクーラ（第２排熱回収用熱交換器）、30…高圧給
水加熱器ドレンライン、31…脱気器再循環ポンプ、32…
脱気器再循環ライン、42…復水ライン、43…排ガス配管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの排気エネルギーをボイラ
   で蒸気に変換して蒸気タービンに導びき、この蒸気ター
   ビンにて仕事をした蒸気を復水器にて凝縮させて復水と
   し、この復水を給水加熱器を介して昇温させて再たび前
   記ボイラに導入させるコンバインドサイクル発電設備に
   おいて、前記給水加熱器と並列に前記ボイラから導びか
   れたガスタービンの排ガスを加熱源とする第１排熱回収
   用熱交換器を配設し、この第１排熱回収用熱交換器の上
   流側と下流側を再循環ラインにて連結し、この再循環ラ
   インに前記ボイラから導びかれたガスタービンの排ガス
   を加熱源とする第２排熱回収用熱交換器を配設して成る
   ことを特徴とするコンバインドサイクル発電設備。
2. 【請求項２】 前記給水加熱器は低圧給水加熱器と高圧
   給水加熱器が直列に接続されて構成され、この高圧およ
   び低圧の給水加熱器に第１排熱回収用熱交換器が並列で
   配設され、低圧給水加熱器に並列に配設された第１排熱
   回収用熱交換器に再循環ラインが第２排熱回収用熱交換
   器を介して配設されて成ることを特徴とする請求項１記
   載のコンバインドサイクル発電設備。
3. 【請求項３】 前記第２排熱回収用熱交換器の代りに、
   前記高圧給水加熱器のドレンを前記低圧給水加熱器に並
   列して配設された第１排熱回収用熱交換器の入口部に導
   びく高圧給水加熱器ドレンラインが配設されて成ること
   を特徴とする請求項２記載のコンバインドサイクル発電
   設備。
4. 【請求項４】 前記再循環ラインの代りに、前記低圧給
   水加熱器と高圧給水加熱器との間に配設された脱気器の
   復水の一部を前記低圧給水加熱器に並列して配設された
   第１排熱回収用熱交換器の入口部に導びく脱気器再循環
   ラインが配設されて成ることを特徴とする請求項２記載
   のコンバインドサイクル発電設備。