JPH08338205A - コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents
コンバインドサイクル発電プラントInfo
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- JPH08338205A JPH08338205A JP14433095A JP14433095A JPH08338205A JP H08338205 A JPH08338205 A JP H08338205A JP 14433095 A JP14433095 A JP 14433095A JP 14433095 A JP14433095 A JP 14433095A JP H08338205 A JPH08338205 A JP H08338205A
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- Japan
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- steam
- turbine
- cooling
- gas
- power plant
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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
- F01K23/02—Plants 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
- F01K23/06—Plants 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
- F01K23/10—Plants 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
- F01K23/103—Plants 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 with afterburner in exhaust boiler
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービン排熱の一部または全部を熱回収
して冷却蒸気を発生させ、蒸気タービンへ導入すること
により、経済性を保って蒸気タービンの蒸気温度を高温
化させること。 【構成】 排熱回収ボイラ２の発生蒸気の一部を燃料を
用いて助燃して高温化するボイラ20を設ける。また、排
熱回収ボイラ２の発生蒸気の一部を蒸気タービン３の冷
却部へ導入する配管14を設け、この配管14の経路に冷却
蒸気量を調整する調整弁13を介装する。
して冷却蒸気を発生させ、蒸気タービンへ導入すること
により、経済性を保って蒸気タービンの蒸気温度を高温
化させること。 【構成】 排熱回収ボイラ２の発生蒸気の一部を燃料を
用いて助燃して高温化するボイラ20を設ける。また、排
熱回収ボイラ２の発生蒸気の一部を蒸気タービン３の冷
却部へ導入する配管14を設け、この配管14の経路に冷却
蒸気量を調整する調整弁13を介装する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンと蒸気ター
ビンを組み合わせて構成されるコンバインドサイクル発
電プラントに関する。
ビンを組み合わせて構成されるコンバインドサイクル発
電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンと蒸気タービンを組み合わ
せ、ガスタービン排ガス中の排熱を蒸気タービンサイク
ルで熱回収して、発電に利用することによりプラント効
率の大幅な向上を図るいわゆる排熱回収式コンバインド
サイクルは一般に知られている。
せ、ガスタービン排ガス中の排熱を蒸気タービンサイク
ルで熱回収して、発電に利用することによりプラント効
率の大幅な向上を図るいわゆる排熱回収式コンバインド
サイクルは一般に知られている。
【０００３】また、近年では、既設の汽力発電プラント
にガスタービンプラントを追設し、コンバインドサイク
ルを構成する、いわゆるリパワリングシステムも実用化
されており、以下の特長を有している。
にガスタービンプラントを追設し、コンバインドサイク
ルを構成する、いわゆるリパワリングシステムも実用化
されており、以下の特長を有している。
【０００４】第１に、既設の汽力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、ガスタービンを追設するため、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、既設汽力発電プラントの改造部分を少なくできるた
め、比較的短期間でリパワリングを行なうことができ
る。
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、ガスタービンを追設するため、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、既設汽力発電プラントの改造部分を少なくできるた
め、比較的短期間でリパワリングを行なうことができ
る。
【０００５】ところで、近年の大幅な電力需要の伸び、
それに伴なう各電力会社の電力予備率の低下、これに対
処するために新たな発電所を早急に建設することの困難
さ等の問題があり、リパワリングシステムは、現状にお
けるこれらの問題に対処できる有効な手段の一つである
と考えられる。
それに伴なう各電力会社の電力予備率の低下、これに対
処するために新たな発電所を早急に建設することの困難
さ等の問題があり、リパワリングシステムは、現状にお
けるこれらの問題に対処できる有効な手段の一つである
と考えられる。
【０００６】図６はコンバイントサイクルの基本的な構
成図で排熱回収式と呼ばれるものである。ガスタービン
１の排ガスを熱回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイ
ラ２および発生した蒸気を導入する蒸気タービン３の
他、ガスタービン１の燃料を燃焼させる燃焼器４、燃焼
器４へ空気を送風するコンプレッサ５、ガスタービン１
に直結した発電機６、排ガスを大気へ放出するスタック
７、発生した蒸気量を制御する止め弁８および調節弁
９、蒸気タービン３に直結した発電機10、蒸気タービン
３で仕事を終えた蒸気を復水に戻す復水器11、復水を高
圧水として送水する給水ポンプ12等で構成される。な
お、このプラントにおけるガスタービン１の排ガス温度
Ｇ1 は約 600℃である。
成図で排熱回収式と呼ばれるものである。ガスタービン
１の排ガスを熱回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイ
ラ２および発生した蒸気を導入する蒸気タービン３の
他、ガスタービン１の燃料を燃焼させる燃焼器４、燃焼
器４へ空気を送風するコンプレッサ５、ガスタービン１
に直結した発電機６、排ガスを大気へ放出するスタック
７、発生した蒸気量を制御する止め弁８および調節弁
９、蒸気タービン３に直結した発電機10、蒸気タービン
３で仕事を終えた蒸気を復水に戻す復水器11、復水を高
圧水として送水する給水ポンプ12等で構成される。な
お、このプラントにおけるガスタービン１の排ガス温度
Ｇ1 は約 600℃である。
【０００７】これに対し、リパワリングシステムは既設
の汽力発電プラントを利用するため、構成が異なる。各
種のリパワリングシステムを図７（ａ）（ｂ）および図
８（ａ）（ｂ）に示す。
の汽力発電プラントを利用するため、構成が異なる。各
種のリパワリングシステムを図７（ａ）（ｂ）および図
８（ａ）（ｂ）に示す。
【０００８】図７（ａ）は汽力発電プラントにガスター
ビンプラントを追設し、排気再燃型コンバインドサイク
ルを構成した従来のリパワリングシステムの構成図であ
る。このリパワリングシステムはボイラ20、高圧タービ
ン３ａ、再燃器21、中圧タービン３ｂ、低圧タービン３
ｃ、発電機10、復水器11、復水ポンプ12ａ、低圧給水加
熱器22ａ，22ｂ，22ｃ、脱気器23、給水ポンプ12ｂ、高
圧給水加熱器24ａ，24ｂ，24ｃを主構成機器とする従来
の汽力発電プラントに、空気圧縮機５、燃焼器４、ガス
タービン１、ガスタービン発電機６、ガスダンパー等で
構成されるガスタービンプラントを追設して構成された
ものである。
ビンプラントを追設し、排気再燃型コンバインドサイク
ルを構成した従来のリパワリングシステムの構成図であ
る。このリパワリングシステムはボイラ20、高圧タービ
ン３ａ、再燃器21、中圧タービン３ｂ、低圧タービン３
ｃ、発電機10、復水器11、復水ポンプ12ａ、低圧給水加
熱器22ａ，22ｂ，22ｃ、脱気器23、給水ポンプ12ｂ、高
圧給水加熱器24ａ，24ｂ，24ｃを主構成機器とする従来
の汽力発電プラントに、空気圧縮機５、燃焼器４、ガス
タービン１、ガスタービン発電機６、ガスダンパー等で
構成されるガスタービンプラントを追設して構成された
ものである。
【０００９】なお、符号25は主蒸気管、26は高温再熱
管、27はクロスオーバ管、28は復水管である。また、こ
のリパワリングシステムはガスタービン１の排気をボイ
ラ20の燃焼用空気として利用するため、空気予熱器は不
要となる。さらに、ボイラ20の高温の排ガスを有効利用
するため、また高温の排ガスをそのまま煙突から放出す
ることができないため、排ガスの温度を下げる目的で、
高圧ガスクーラ31および低圧ガスクーラ30が追設されて
いる。
管、27はクロスオーバ管、28は復水管である。また、こ
のリパワリングシステムはガスタービン１の排気をボイ
ラ20の燃焼用空気として利用するため、空気予熱器は不
要となる。さらに、ボイラ20の高温の排ガスを有効利用
するため、また高温の排ガスをそのまま煙突から放出す
ることができないため、排ガスの温度を下げる目的で、
高圧ガスクーラ31および低圧ガスクーラ30が追設されて
いる。
【００１０】この高圧ガスクーラ31は給水管29から分岐
した水とボイラ20の排ガスとの熱交換を行なって給水を
加熱し、昇温した給水を再び蒸気タービンサイクル系に
戻している。また、低圧ガスクーラ30は復水管28から分
岐した水とボイラ20の排ガスとの熱交換を行なって復水
を加熱し、昇温した復水を再び蒸気タービンサイクル系
に戻している。
した水とボイラ20の排ガスとの熱交換を行なって給水を
加熱し、昇温した給水を再び蒸気タービンサイクル系に
戻している。また、低圧ガスクーラ30は復水管28から分
岐した水とボイラ20の排ガスとの熱交換を行なって復水
を加熱し、昇温した復水を再び蒸気タービンサイクル系
に戻している。
【００１１】図７（ｂ）はパラレルブロック型コンバイ
ンドサイクルを構成した従来のリパワリングシステムの
構成図である。このリパワリングシステムは排気再燃型
コンバインドサイクルと異なり、ガスタービン１の排気
はボイラ20の燃焼用空気として利用せずに排熱回収ボイ
ラ２で熱回収され、蒸気発生として利用される。
ンドサイクルを構成した従来のリパワリングシステムの
構成図である。このリパワリングシステムは排気再燃型
コンバインドサイクルと異なり、ガスタービン１の排気
はボイラ20の燃焼用空気として利用せずに排熱回収ボイ
ラ２で熱回収され、蒸気発生として利用される。
【００１２】なお、排熱回収ポイラ２への給水は、給水
管29から分岐して供給され、発生した蒸気は主蒸気管25
または高温再熱管26へ戻される。このサイクルの特徴
は、蒸気タービンとガスタービンの組合せ出力比率の幅
が広いこと、さらに強制通風機33が常時運転されている
ため、蒸気タービン単独運転が容易に行なえることであ
る。なお、符号32は空気予熱器を示している。
管29から分岐して供給され、発生した蒸気は主蒸気管25
または高温再熱管26へ戻される。このサイクルの特徴
は、蒸気タービンとガスタービンの組合せ出力比率の幅
が広いこと、さらに強制通風機33が常時運転されている
ため、蒸気タービン単独運転が容易に行なえることであ
る。なお、符号32は空気予熱器を示している。
【００１３】図８（ａ）は排熱回収コンバインドサイク
ルを構成したリパワリングシステムの構成図である。こ
のリパワリングシステムは、ボイラおよび給水加熱器を
撤去し、かわりに排熱回収ボイラ２を設置したもので、
コンバインドサイクルの基本的な構成に近い。なお、脱
気器23は給水を脱気するために残される。
ルを構成したリパワリングシステムの構成図である。こ
のリパワリングシステムは、ボイラおよび給水加熱器を
撤去し、かわりに排熱回収ボイラ２を設置したもので、
コンバインドサイクルの基本的な構成に近い。なお、脱
気器23は給水を脱気するために残される。
【００１４】このサイクルの特徴は改造範囲が比較的大
きいが、リパワリング後の性能は最も向上することにあ
る。また燃料はガスタービンで決まる。図８（ｂ）は給
水加熱型コンバインドサイクルを構成したリパワリング
システムの構成図である。
きいが、リパワリング後の性能は最も向上することにあ
る。また燃料はガスタービンで決まる。図８（ｂ）は給
水加熱型コンバインドサイクルを構成したリパワリング
システムの構成図である。
【００１５】ガスタービン１の排ガスは高圧ガスクーラ
31および低圧ガスクーラ30で直接熱回収される。このサ
イクルの特徴は改造範囲が最も小さいが、リパワリング
後の性能向上も最も小さいため、海外でも実用例は少な
い。以上の各種リパワリングの選択は、ガスタービンと
蒸気タービンの出力比率，設置スペース，改造期間，燃
料の種類等により決定される。
31および低圧ガスクーラ30で直接熱回収される。このサ
イクルの特徴は改造範囲が最も小さいが、リパワリング
後の性能向上も最も小さいため、海外でも実用例は少な
い。以上の各種リパワリングの選択は、ガスタービンと
蒸気タービンの出力比率，設置スペース，改造期間，燃
料の種類等により決定される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来のコンバインドサ
イクルにおいては、次のような問題がある。第１に、排
熱回収式コンバインドサイクルにおける蒸気タービン
は、主蒸気の温度条件がせいぜい 540℃程度であり、高
温化を図ることへの関心は少ない。その背景として従来
のガスタービンの排気温度は 600℃以下であり、その排
ガスを使って発生できる蒸気の温度はそれより低くな
り、排熱回収ボイラの経済性からもあまり高温にすると
極端に伝熱面積が増加し、性能向上による利得を設備費
の増加が上回ること、さらに高温の蒸気を蒸気タービン
に導入すると、タービンの構成材料の強度が低下し、特
に回転部は遠心力に耐えられなくなること等が最大の理
由と考えられている。
イクルにおいては、次のような問題がある。第１に、排
熱回収式コンバインドサイクルにおける蒸気タービン
は、主蒸気の温度条件がせいぜい 540℃程度であり、高
温化を図ることへの関心は少ない。その背景として従来
のガスタービンの排気温度は 600℃以下であり、その排
ガスを使って発生できる蒸気の温度はそれより低くな
り、排熱回収ボイラの経済性からもあまり高温にすると
極端に伝熱面積が増加し、性能向上による利得を設備費
の増加が上回ること、さらに高温の蒸気を蒸気タービン
に導入すると、タービンの構成材料の強度が低下し、特
に回転部は遠心力に耐えられなくなること等が最大の理
由と考えられている。
【００１７】タービンの構成材料をグレードアップする
と、設備費が大きく増加し、経済性が大きく損われてし
まう。第２に、リパワリングシステムの場合は、既設の
蒸気タービンを流用するケースが多く、従来の蒸気条件
は 566℃が最高になる。
と、設備費が大きく増加し、経済性が大きく損われてし
まう。第２に、リパワリングシステムの場合は、既設の
蒸気タービンを流用するケースが多く、従来の蒸気条件
は 566℃が最高になる。
【００１８】今後は蒸気条件の高温化により 600℃級又
はそれ以上の蒸気温度が出現するが、一般的に高圧ター
ビンの初段翼およびロータは、その冷却蒸気（高圧低
温）を得ることができないため、材料の強度から高温化
に限度があるか、あるいは、高温化により材料のグレー
ドアップとそれに伴う設備費の増加となり、経済的でな
い。
はそれ以上の蒸気温度が出現するが、一般的に高圧ター
ビンの初段翼およびロータは、その冷却蒸気（高圧低
温）を得ることができないため、材料の強度から高温化
に限度があるか、あるいは、高温化により材料のグレー
ドアップとそれに伴う設備費の増加となり、経済的でな
い。
【００１９】本発明の目的はガスタービン排熱の一部ま
たは全部を熱回収して冷却蒸気を発生させ、蒸気タービ
ンへ導入することにより、経済性を保って蒸気タービン
の蒸気温度を高温化させるようにしたコンバインドサイ
クル発電プラントを提供することにある。
たは全部を熱回収して冷却蒸気を発生させ、蒸気タービ
ンへ導入することにより、経済性を保って蒸気タービン
の蒸気温度を高温化させるようにしたコンバインドサイ
クル発電プラントを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明はガ
スタービンと蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービ
ンの排ガスの保有する熱の一部または全部を排熱回収ボ
イラで蒸気タービンサイクルに熱回収するコンバインド
サイクル発電プラントにおいて、蒸気タービンへの主蒸
気経路に排熱回収ボイラから独立させて主蒸気をさらに
高温化させるボイラを設けると共に、排熱回収ボイラで
発生した蒸気の一部を冷却蒸気として蒸気タービンの動
翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特
徴とする。
スタービンと蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービ
ンの排ガスの保有する熱の一部または全部を排熱回収ボ
イラで蒸気タービンサイクルに熱回収するコンバインド
サイクル発電プラントにおいて、蒸気タービンへの主蒸
気経路に排熱回収ボイラから独立させて主蒸気をさらに
高温化させるボイラを設けると共に、排熱回収ボイラで
発生した蒸気の一部を冷却蒸気として蒸気タービンの動
翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特
徴とする。
【００２１】また、請求項２に係る発明はガスタービン
と蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガス
の保有する熱の一部または全部を第１の排熱回収ボイラ
で蒸気タービンサイクルに熱回収するコンバインドサイ
クル発電プラントにおいて、蒸気タービンへの主蒸気経
路に第１の排熱回収ボイラから独立させて主蒸気をさら
に高温化させる第２の排熱回収ボイラを設けると共に、
第１の排熱回収ボイラで発生した蒸気の一部を冷却蒸気
として蒸気タービンの動翼植込部に供給する冷却蒸気供
給装置を設けたことを特徴とする。
と蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガス
の保有する熱の一部または全部を第１の排熱回収ボイラ
で蒸気タービンサイクルに熱回収するコンバインドサイ
クル発電プラントにおいて、蒸気タービンへの主蒸気経
路に第１の排熱回収ボイラから独立させて主蒸気をさら
に高温化させる第２の排熱回収ボイラを設けると共に、
第１の排熱回収ボイラで発生した蒸気の一部を冷却蒸気
として蒸気タービンの動翼植込部に供給する冷却蒸気供
給装置を設けたことを特徴とする。
【００２２】さらに、請求項３に係る発明はガスタービ
ンと蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガ
スの保有する熱の一部または全部を排気再燃ボイラで蒸
気タービンサイクルに熱回収するコンバインドサイクル
発電プラントにおいて、ガスタービンの排ガス経路に高
温蒸気を発生させる蒸気発生器を設けると共に、この蒸
気発生器の発生蒸気を冷却蒸気として蒸気タービンの動
翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特
徴とする。
ンと蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガ
スの保有する熱の一部または全部を排気再燃ボイラで蒸
気タービンサイクルに熱回収するコンバインドサイクル
発電プラントにおいて、ガスタービンの排ガス経路に高
温蒸気を発生させる蒸気発生器を設けると共に、この蒸
気発生器の発生蒸気を冷却蒸気として蒸気タービンの動
翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特
徴とする。
【００２３】また、請求項４に係る発明はガスタービン
と蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガス
の保有する熱の一部または全部を排熱再燃ボイラで蒸気
タービンサイクルに熱回収するコンバインドサイクル発
電プラントにおいて、排熱回収ボイラと並列に主蒸気を
高温化させるボイラを設けると共に、排熱回収ボイラで
発生した蒸気の一部を冷却蒸気として蒸気タービンの動
翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特
徴とする。さらに、請求項５に係る発明は冷却蒸気供給
装置が動翼植込部への冷却蒸気量を調節する調整弁を備
えることを特徴とする。
と蒸気タービンとを組み合わせ、ガスタービンの排ガス
の保有する熱の一部または全部を排熱再燃ボイラで蒸気
タービンサイクルに熱回収するコンバインドサイクル発
電プラントにおいて、排熱回収ボイラと並列に主蒸気を
高温化させるボイラを設けると共に、排熱回収ボイラで
発生した蒸気の一部を冷却蒸気として蒸気タービンの動
翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特
徴とする。さらに、請求項５に係る発明は冷却蒸気供給
装置が動翼植込部への冷却蒸気量を調節する調整弁を備
えることを特徴とする。
【００２４】
【作用】本発明のコンバインドサイクルシステムによる
と、ガスタービン排熱の一部を利用して蒸気タービン冷
却用蒸気を発生させ、蒸気タービンの高温部に導入する
ことにより材料のグレードアップなしに蒸気タービンの
蒸気条件を高温化することができ、経済的なプラント効
率の向上が可能となる。
と、ガスタービン排熱の一部を利用して蒸気タービン冷
却用蒸気を発生させ、蒸気タービンの高温部に導入する
ことにより材料のグレードアップなしに蒸気タービンの
蒸気条件を高温化することができ、経済的なプラント効
率の向上が可能となる。
【００２５】
【実施例】図１は本発明の一実施例の系統構成図であ
る。なお、図中、図６の従来例と同一機器には同一符号
を付して、その説明は省略する。
る。なお、図中、図６の従来例と同一機器には同一符号
を付して、その説明は省略する。
【００２６】同図に示すように、本実施例が従来例と相
違する点は、排熱回収ボイラ２の発生蒸気を分配し、制
御する調整弁13および蒸気タービン３の冷却部へ導入す
る配管14を設けたことと、排熱回収ボイラ２の発生蒸気
の残りをさらに助燃して高温化するためのボイラ20を設
けた点である。
違する点は、排熱回収ボイラ２の発生蒸気を分配し、制
御する調整弁13および蒸気タービン３の冷却部へ導入す
る配管14を設けたことと、排熱回収ボイラ２の発生蒸気
の残りをさらに助燃して高温化するためのボイラ20を設
けた点である。
【００２７】次に、蒸気タービン３の冷却方法の一例を
図２を参照して説明する。図２は蒸気タービン３の高温
・高圧部（一部）を示す断面図である。ボイラ20からの
高温高圧蒸気は止め弁８、調節弁９および主蒸気管25を
通り、ノズルボックス40へ導入され、ノズル板40ａで減
圧されて、高速流となる。この高速流はさらに初段動翼
41へ導入されて、ロータ44を回転させるエネルギーとし
て使われる。その後、蒸気はさらに下流のノズル42と動
翼43へ導入される。
図２を参照して説明する。図２は蒸気タービン３の高温
・高圧部（一部）を示す断面図である。ボイラ20からの
高温高圧蒸気は止め弁８、調節弁９および主蒸気管25を
通り、ノズルボックス40へ導入され、ノズル板40ａで減
圧されて、高速流となる。この高速流はさらに初段動翼
41へ導入されて、ロータ44を回転させるエネルギーとし
て使われる。その後、蒸気はさらに下流のノズル42と動
翼43へ導入される。
【００２８】一方、排熱回収ボイラ２から分岐された蒸
気は調節弁13で流量調整されて、配管14でタービン３の
冷却蒸気導入部45へと導入される。導入された冷却蒸気
は回転部と静止部の間を通って、初段動翼41の植込部41
ａに設けられた冷却孔46へと導びかれる。
気は調節弁13で流量調整されて、配管14でタービン３の
冷却蒸気導入部45へと導入される。導入された冷却蒸気
は回転部と静止部の間を通って、初段動翼41の植込部41
ａに設けられた冷却孔46へと導びかれる。
【００２９】ここで、冷却作用を詳しく説明する。図１
のボイラ20からの蒸気Ｓ1 を 620℃、排熱回収ボイラ２
からの冷却蒸気Ｓ3 を 540℃とする。
のボイラ20からの蒸気Ｓ1 を 620℃、排熱回収ボイラ２
からの冷却蒸気Ｓ3 を 540℃とする。
【００３０】ノズル板40ａを通って減圧された蒸気Ｓ2
は 580℃程度となり、従って初段動翼41のメタル温度も
定常的には 580℃程度となる。冷却蒸気がない場合は、
植込部41ａおよびロータ44の初段ディスク部は熱伝導に
より 580℃より若干近い温度となり、遠心力のかかる動
翼植込部41ａとロータディスク部の接点の強度（許容応
力）はこの温度に支配される。
は 580℃程度となり、従って初段動翼41のメタル温度も
定常的には 580℃程度となる。冷却蒸気がない場合は、
植込部41ａおよびロータ44の初段ディスク部は熱伝導に
より 580℃より若干近い温度となり、遠心力のかかる動
翼植込部41ａとロータディスク部の接点の強度（許容応
力）はこの温度に支配される。
【００３１】一方、冷却蒸気を冷却孔46へ導入した場
合、 540℃の冷却蒸気Ｓ3 により植込部41ａは冷却さ
れ、接点の温度は 570℃以下とすることが可能となる。
すなわち、10℃以上の冷却効果が得られる。
合、 540℃の冷却蒸気Ｓ3 により植込部41ａは冷却さ
れ、接点の温度は 570℃以下とすることが可能となる。
すなわち、10℃以上の冷却効果が得られる。
【００３２】この冷却効果により、例えば12Ｃｒ鋼の場
合には、材料の許容応力は２割以上向上することにな
り、もはや、初段動翼41とロータ44の材料のグレードア
ップは不要となる。
合には、材料の許容応力は２割以上向上することにな
り、もはや、初段動翼41とロータ44の材料のグレードア
ップは不要となる。
【００３３】また、この他、同じ冷却蒸気を主蒸気止弁
や加減弁（図示せず）へ導入しても、材料のグレードア
ップをおさえることが可能である。このように、本実施
例においては、排熱回収ボイラ２で発生した蒸気の一部
を冷却蒸気としてタービン３の冷却部へ導入して、一
方、主蒸気（望ましくは再熱蒸気も含め）もボイラ20で
助燃することにより、材料のグレードアップなしに蒸気
タービンの蒸気条件を高温化して効率向上を図ることが
可能となる。
や加減弁（図示せず）へ導入しても、材料のグレードア
ップをおさえることが可能である。このように、本実施
例においては、排熱回収ボイラ２で発生した蒸気の一部
を冷却蒸気としてタービン３の冷却部へ導入して、一
方、主蒸気（望ましくは再熱蒸気も含め）もボイラ20で
助燃することにより、材料のグレードアップなしに蒸気
タービンの蒸気条件を高温化して効率向上を図ることが
可能となる。
【００３４】なお、本実施例は図２に示すように、冷却
孔46の下流に温度検出器47を設けて蒸気温度に従い調整
弁13の開度を変化させ、冷却蒸気量を変えることも可能
である。
孔46の下流に温度検出器47を設けて蒸気温度に従い調整
弁13の開度を変化させ、冷却蒸気量を変えることも可能
である。
【００３５】運転中冷却孔46の出口で検出された温度が
蒸気温度信号に変換されて制御装置48に与えられ、そこ
で設定値と比較されてそのときの偏差により調整弁13の
開度を変える制御が行なわれる。これは冷却蒸気量を適
正に保つのにより効果的であり、確実に温度が低下する
ことで材料のグレードアップの必要性はなくなる。ま
た、本実施例は冷却孔46に代えて冷却溝で構成してもよ
い。
蒸気温度信号に変換されて制御装置48に与えられ、そこ
で設定値と比較されてそのときの偏差により調整弁13の
開度を変える制御が行なわれる。これは冷却蒸気量を適
正に保つのにより効果的であり、確実に温度が低下する
ことで材料のグレードアップの必要性はなくなる。ま
た、本実施例は冷却孔46に代えて冷却溝で構成してもよ
い。
【００３６】図３は本発明の他の実施例の構成図であ
る。本実施例が図１の実施例と相違する点は、主蒸気
（および再熱蒸気）を高温化するためのボイラ20のかわ
りに、ガスタービン１の途中段落の作動ガスＧ2 （例え
ば 680℃）を抽出し、ガスダンパ15と抽気ガス配管16を
通して第２の排熱回収ボイラ２ｂで蒸気と熱交換するよ
う構成した点である。ここで、排熱回収ボイラ２ａは第
１の排熱回収ボイラと称する。
る。本実施例が図１の実施例と相違する点は、主蒸気
（および再熱蒸気）を高温化するためのボイラ20のかわ
りに、ガスタービン１の途中段落の作動ガスＧ2 （例え
ば 680℃）を抽出し、ガスダンパ15と抽気ガス配管16を
通して第２の排熱回収ボイラ２ｂで蒸気と熱交換するよ
う構成した点である。ここで、排熱回収ボイラ２ａは第
１の排熱回収ボイラと称する。
【００３７】これにより、図１の実施例のようにボイラ
20を助燃する必要がなく燃料系統（図示せず）を簡素化
することができる。もう一つの効果は、ガスタービン１
の途中段落から高温ガスを抽出することにより、ガスタ
ービン排気量が減り、排気ダクトの圧力損失が減ってガ
スタービン１の効率が若干向上することである。
20を助燃する必要がなく燃料系統（図示せず）を簡素化
することができる。もう一つの効果は、ガスタービン１
の途中段落から高温ガスを抽出することにより、ガスタ
ービン排気量が減り、排気ダクトの圧力損失が減ってガ
スタービン１の効率が若干向上することである。
【００３８】なお、冷却方法および冷却による作用効果
は図１の実施例と同様である。図４は排気再燃型リパワ
リングシステムに本発明を適用した実施例の構成図であ
る。
は図１の実施例と同様である。図４は排気再燃型リパワ
リングシステムに本発明を適用した実施例の構成図であ
る。
【００３９】本実施例においては、高圧ガスクーラ31か
らの給水の一部を蒸気発生器33へ導き、ガスタービン排
ガスと熱交換して冷却用蒸気を発生させ、調節弁13およ
び配管14で蒸気タービン３の冷却部へ導入するよう構成
する。
らの給水の一部を蒸気発生器33へ導き、ガスタービン排
ガスと熱交換して冷却用蒸気を発生させ、調節弁13およ
び配管14で蒸気タービン３の冷却部へ導入するよう構成
する。
【００４０】なお、従来の排気再熱型リパワリングで
も、ガスタービン１の排ガスをそのまま直接ボイラ20へ
導入すると、風箱が強度上もたないため、風道蒸気器ま
たは風道加熱器（図示せず）で熱交換して排ガスの温度
を下げているので、その一部を蒸気発生器33におきかえ
てもよい。
も、ガスタービン１の排ガスをそのまま直接ボイラ20へ
導入すると、風箱が強度上もたないため、風道蒸気器ま
たは風道加熱器（図示せず）で熱交換して排ガスの温度
を下げているので、その一部を蒸気発生器33におきかえ
てもよい。
【００４１】このように構成することにより、蒸気ター
ビン３の構成材料をグレードアップすることなしにボイ
ラ20の発生蒸気温度を高温化する事が可能になる。図５
はパラレルブロック型リパワリングシステムに本発明を
適用した実施例の系統構成図である。
ビン３の構成材料をグレードアップすることなしにボイ
ラ20の発生蒸気温度を高温化する事が可能になる。図５
はパラレルブロック型リパワリングシステムに本発明を
適用した実施例の系統構成図である。
【００４２】本実施例においては、排熱回収ボイラ２の
発生蒸気の一部を分岐させ、調節弁13および配管14で蒸
気タービン３の冷却部へ導入するように構成する。ま
た、残りの発生蒸気はボイラ20の過熱部へ混入させて、
さらに高温化する。
発生蒸気の一部を分岐させ、調節弁13および配管14で蒸
気タービン３の冷却部へ導入するように構成する。ま
た、残りの発生蒸気はボイラ20の過熱部へ混入させて、
さらに高温化する。
【００４３】このように構成することにより、蒸気ター
ビン３の材料をグレードアップすることなしにボイラ20
の発生蒸気および排熱回収ボイラ２の発生蒸気を高温化
することが可能になる。さらに、本実施例では大幅な設
備の追加なしに高温化を達成することができる。
ビン３の材料をグレードアップすることなしにボイラ20
の発生蒸気および排熱回収ボイラ２の発生蒸気を高温化
することが可能になる。さらに、本実施例では大幅な設
備の追加なしに高温化を達成することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンバイ
ンドサイクル発電プラントによると、ガスタービン排熱
の一部または全部を熱回収して冷却蒸気を発生、蒸気タ
ービンの冷却部へ導入することにより、蒸気タービンの
材料をグレードアップすることなしに蒸気タービンの蒸
気温度を高温化して、経済的にプラント効率を向上させ
ることが可能となる。
ンドサイクル発電プラントによると、ガスタービン排熱
の一部または全部を熱回収して冷却蒸気を発生、蒸気タ
ービンの冷却部へ導入することにより、蒸気タービンの
材料をグレードアップすることなしに蒸気タービンの蒸
気温度を高温化して、経済的にプラント効率を向上させ
ることが可能となる。
【図１】本発明によるコンバインドサイクル発電プラン
トの一実施例を示す構成図。
トの一実施例を示す構成図。
【図２】蒸気タービンの高圧高温部の冷却方法の一例を
示す断面図。
示す断面図。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図５】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図６】従来のコンバインドサイクル発電プラントを示
す構成図。
す構成図。
【図７】（ａ）（ｂ）は従来のリパワリングシステムを
示す構成図。
示す構成図。
【図８】（ａ）（ｂ）は従来のリパワリングシステムを
示す構成図。
示す構成図。
１…ガスタービン ２，２ａ，２ｂ…排熱回収ボイ
ラ ３…蒸気タービン 13…調整弁 14…配管 15…ダンパ 16…抽出ガス配管 20…ボイラ 33…蒸気発生器 45…冷却蒸気導入孔 46…冷却孔 47…温度検出器 48…制御装置
ラ ３…蒸気タービン 13…調整弁 14…配管 15…ダンパ 16…抽出ガス配管 20…ボイラ 33…蒸気発生器 45…冷却蒸気導入孔 46…冷却孔 47…温度検出器 48…制御装置
Claims (5)
- 【請求項１】 ガスタービンと蒸気タービンとを組み合
わせ、該ガスタービンの排ガスの保有する熱の一部また
は全部を排熱回収ボイラで蒸気タービンサイクルに熱回
収するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前
記蒸気タービンへの主蒸気経路に該排熱回収ボイラから
独立させて主蒸気をさらに高温化させるボイラを設ける
と共に、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気の一部を冷
却蒸気として前記蒸気タービンの動翼植込部に供給する
冷却蒸気供給装置を設けたことを特徴とするコンバイン
ドサイクル発電プラント。 - 【請求項２】 ガスタービンと蒸気タービンとを組み合
わせ、該ガスタービンの排ガスの保有する熱の一部また
は全部を第１の排熱回収ボイラで蒸気タービンサイクル
に熱回収するコンバインドサイクル発電プラントにおい
て、前記蒸気タービンへの主蒸気経路に該第１の排熱回
収ボイラから独立させて主蒸気をさらに高温化させる第
２の排熱回収ボイラを設けると共に、前記第１の排熱回
収ボイラで発生した蒸気の一部を冷却蒸気として前記蒸
気タービンの動翼植込部に供給する冷却蒸気供給装置を
設けたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラ
ント。 - 【請求項３】 ガスタービンと蒸気タービンとを組み合
わせ、該ガスタービンの排ガスの保有する熱の一部また
は全部を排気再燃ボイラで蒸気タービンサイクルに熱回
収するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前
記ガスタービンの排ガス経路に高温蒸気を発生させる蒸
気発生器を設けると共に、この蒸気発生器の発生蒸気を
冷却蒸気として前記蒸気タービンの動翼植込部に供給す
る冷却蒸気供給装置を設けたことを特徴とするコンバイ
ンドサイクル発電プラント。 - 【請求項４】 ガスタービンと蒸気タービンとを組み合
わせ、該ガスタービンの排ガスの保有する熱の一部また
は全部を排熱再燃ボイラで蒸気タービンサイクルに熱回
収するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前
記排熱回収ボイラと並列に主蒸気を高温化させるボイラ
を設けると共に、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気の
一部を冷却蒸気として前記蒸気タービンの動翼植込部に
供給する冷却蒸気供給装置を設けたことを特徴とするコ
ンバインドサイクル発電プラント。 - 【請求項５】 前記冷却蒸気供給装置が該動翼植込部へ
の冷却蒸気量を調節する調整弁を備えることを特徴とす
る請求項１ないし４記載のコンバインドサイクル発電プ
ラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14433095A JPH08338205A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | コンバインドサイクル発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14433095A JPH08338205A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | コンバインドサイクル発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338205A true JPH08338205A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15359607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14433095A Pending JPH08338205A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | コンバインドサイクル発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08338205A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999015765A1 (fr) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procede de commande de refroidissement par vapeur pour centrales de production d'electricite par cycles combines |
| US6279308B1 (en) | 1997-04-23 | 2001-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cooling steam control method for combined cycle power generation plants |
| EP1152125A1 (de) * | 2000-05-05 | 2001-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines Einström-Wellenbereichs einer Dampfturbine |
| JP2003518223A (ja) * | 1999-12-21 | 2003-06-03 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 蒸気タービンの運転方法並びにその方法で運転される蒸気タービンを備えたタービン設備 |
| US7003956B2 (en) | 2003-04-30 | 2006-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine, steam turbine plant and method of operating a steam turbine in a steam turbine plant |
| US7056084B2 (en) | 2003-05-20 | 2006-06-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine |
| WO2012163467A1 (de) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur produktion von überhitztem dampf |
| CN103527273A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-22 | 上海交通大学 | 一种非能动式有机物工质发电装置 |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP14433095A patent/JPH08338205A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6279308B1 (en) | 1997-04-23 | 2001-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cooling steam control method for combined cycle power generation plants |
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| JP2003518223A (ja) * | 1999-12-21 | 2003-06-03 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 蒸気タービンの運転方法並びにその方法で運転される蒸気タービンを備えたタービン設備 |
| EP1152125A1 (de) * | 2000-05-05 | 2001-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines Einström-Wellenbereichs einer Dampfturbine |
| WO2001086122A1 (de) * | 2000-05-05 | 2001-11-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur kühlung eines einström-wellenbereichs einer dampfturbine |
| US6824351B2 (en) | 2000-05-05 | 2004-11-30 | Siemens Aktienegesellschaft | Method and device for cooling the inflow area of the shaft of a steam turbine |
| CN1309938C (zh) * | 2000-05-05 | 2007-04-11 | 西门子公司 | 用于冷却汽轮机轴入流区的方法和装置 |
| US7003956B2 (en) | 2003-04-30 | 2006-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine, steam turbine plant and method of operating a steam turbine in a steam turbine plant |
| US7056084B2 (en) | 2003-05-20 | 2006-06-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine |
| WO2012163467A1 (de) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur produktion von überhitztem dampf |
| CN103527273A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-22 | 上海交通大学 | 一种非能动式有机物工质发电装置 |
| CN103527273B (zh) * | 2013-10-21 | 2015-07-08 | 上海交通大学 | 一种非能动式有机物工质发电装置 |
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