JPH09280010A - ガスタービン，このガスタービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよびその運転方法 - Google Patents
ガスタービン，このガスタービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよびその運転方法Info
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- JPH09280010A JPH09280010A JP8946796A JP8946796A JPH09280010A JP H09280010 A JPH09280010 A JP H09280010A JP 8946796 A JP8946796 A JP 8946796A JP 8946796 A JP8946796 A JP 8946796A JP H09280010 A JPH09280010 A JP H09280010A
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- 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
- F01K23/106—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 water evaporated or preheated at different pressures 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】
【課題】ガスタービンの起動時から定格運転に至る全て
の運転領域でガスタービンのタービン高温部を効果的に
能率よく冷却し、冷却効率を向上させるとともに熱効率
の向上を図ることができるガスタービン，このガスター
ビンを備えたコンバインドサイクルプラントおよび運転
方法を提供するにある。 【解決手段】ガスタービンプラント１と蒸気タービンプ
ラント２と排熱回収ボイラ３とを組み合せてコンバイン
ドサイクルプラント３０を構成する。ガスタービンプラ
ント１はガスタービン６のタービン高温部を冷却可能な
タービン冷却部３５を設け、このタービン冷却部３５に
蒸気タービンプラント２の給水側から水を第１冷却媒体
として案内する冷却水転送手段３６と蒸気タービンプラ
ント２の蒸気側から蒸気を第２冷却媒体として案内する
冷却蒸気転送手段３７とを備える。両転送手段３６，３
７はコンバインドサイクルプラント９０の運転状態に応
じて冷却媒体切替手段３８により選択的に切り替えられ
る。
の運転領域でガスタービンのタービン高温部を効果的に
能率よく冷却し、冷却効率を向上させるとともに熱効率
の向上を図ることができるガスタービン，このガスター
ビンを備えたコンバインドサイクルプラントおよび運転
方法を提供するにある。 【解決手段】ガスタービンプラント１と蒸気タービンプ
ラント２と排熱回収ボイラ３とを組み合せてコンバイン
ドサイクルプラント３０を構成する。ガスタービンプラ
ント１はガスタービン６のタービン高温部を冷却可能な
タービン冷却部３５を設け、このタービン冷却部３５に
蒸気タービンプラント２の給水側から水を第１冷却媒体
として案内する冷却水転送手段３６と蒸気タービンプラ
ント２の蒸気側から蒸気を第２冷却媒体として案内する
冷却蒸気転送手段３７とを備える。両転送手段３６，３
７はコンバインドサイクルプラント９０の運転状態に応
じて冷却媒体切替手段３８により選択的に切り替えられ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンのター
ビン高温部を複数の冷却媒体で冷却可能なガスタービ
ン，このガスタービンを用いたコンバインドサイクルプ
ラントおよびその運転方法に関する。
ビン高温部を複数の冷却媒体で冷却可能なガスタービ
ン，このガスタービンを用いたコンバインドサイクルプ
ラントおよびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の大型火力プラントにおいては、プ
ラント効率を向上させるために、ガスタービンプラント
と蒸気タービンプラントと排熱回収ボイラとを組み合せ
たコンバインドサイクルプラントが多く建設されてい
る。このコンバインドサイクルプラントにおいては、ガ
スタービンの入口温度が高いほど熱効率が良好となり、
エネルギ効率の向上が図れることが知られている。最近
では、耐熱材料の開発やタービン冷却技術の進歩によ
り、ガスタービンの入口温度をより一層高温化させ（１
３００℃〜１５００℃あるいは１５００℃以上）、プラ
ント効率の向上を図る方向にある。
ラント効率を向上させるために、ガスタービンプラント
と蒸気タービンプラントと排熱回収ボイラとを組み合せ
たコンバインドサイクルプラントが多く建設されてい
る。このコンバインドサイクルプラントにおいては、ガ
スタービンの入口温度が高いほど熱効率が良好となり、
エネルギ効率の向上が図れることが知られている。最近
では、耐熱材料の開発やタービン冷却技術の進歩によ
り、ガスタービンの入口温度をより一層高温化させ（１
３００℃〜１５００℃あるいは１５００℃以上）、プラ
ント効率の向上を図る方向にある。
【０００３】しかし、耐熱材料が開発されているとはい
え、ガスタービン入口温度の高温化あるいは超高温化
は、ガスタービンのタービン構成部品に温度上昇を生じ
させ、タービン構成部品、特にタービン高温部の部品の
機能劣化を招き、寿命を著しく損う虞がある。このた
め、ガスタービンの入口温度を上昇させても、タービン
構成部品に機能劣化を生じさせない耐熱材料の開発とと
もに、タービン構成部品の温度上昇を有効的かつ効果的
に防止する冷却技術の開発が強く望まれている。
え、ガスタービン入口温度の高温化あるいは超高温化
は、ガスタービンのタービン構成部品に温度上昇を生じ
させ、タービン構成部品、特にタービン高温部の部品の
機能劣化を招き、寿命を著しく損う虞がある。このた
め、ガスタービンの入口温度を上昇させても、タービン
構成部品に機能劣化を生じさせない耐熱材料の開発とと
もに、タービン構成部品の温度上昇を有効的かつ効果的
に防止する冷却技術の開発が強く望まれている。
【０００４】従来、この種のガスタービンは、圧縮機で
圧縮された空気をタービン高温部の冷却媒体として用
い、この圧縮空気を燃焼器をバイパスさせてタービン高
温部に直接供給して冷却している。このガスタービンの
冷却方法では、タービン入口温度の高温化に伴いガスタ
ービンの冷却に必要な空気割合が増加するために、冷却
空気量が増加する。冷却空気は燃焼器をバイパスしてい
るのため空気量が増えると燃焼効率の低下をもたらし、
ガスタービン入口温度の高温化によるタービン効率の上
昇を相殺してしまう。この結果、高温化によるタービン
効率の向上を期待することができない。
圧縮された空気をタービン高温部の冷却媒体として用
い、この圧縮空気を燃焼器をバイパスさせてタービン高
温部に直接供給して冷却している。このガスタービンの
冷却方法では、タービン入口温度の高温化に伴いガスタ
ービンの冷却に必要な空気割合が増加するために、冷却
空気量が増加する。冷却空気は燃焼器をバイパスしてい
るのため空気量が増えると燃焼効率の低下をもたらし、
ガスタービン入口温度の高温化によるタービン効率の上
昇を相殺してしまう。この結果、高温化によるタービン
効率の向上を期待することができない。
【０００５】一方、このガスタービンの冷却媒体に関し
ては空気以外のものも考えられる。例えばコンバインド
サイクルプラントの場合は排熱回収ボイラより発生する
蒸気や、その蒸気を復水器で冷却した復水も極めて効果
的な冷却媒体となる。蒸気は空気に比べて熱伝導率や比
熱が大きく、より優れた冷却性能を得ることが可能であ
る。また、水の場合は水から蒸気に変わる時の潜熱を利
用してガスタービン部品を冷却することができる。
ては空気以外のものも考えられる。例えばコンバインド
サイクルプラントの場合は排熱回収ボイラより発生する
蒸気や、その蒸気を復水器で冷却した復水も極めて効果
的な冷却媒体となる。蒸気は空気に比べて熱伝導率や比
熱が大きく、より優れた冷却性能を得ることが可能であ
る。また、水の場合は水から蒸気に変わる時の潜熱を利
用してガスタービン部品を冷却することができる。
【０００６】特に、最近は排熱回収ボイラの途中もしく
は蒸気タービンから蒸気を抽気し、これをガスタービン
の冷却媒体として用いる技術が実用化されつつある。こ
の場合冷却媒体として用いた蒸気はガスタービンのター
ビン高温部を冷却後には当然温度が上昇する。したがっ
て、タービン高温部冷却後の蒸気を蒸気タービンプラン
トに熱回収して出力を発生させれば、ガスタービンのタ
ービン高温部の冷却で得られたエネルギを極めて有効に
利用することができ、蒸気タービンプラントのプラント
出力向上にも寄与し、一石二鳥の効果を期待できる。こ
のため、蒸気冷却ガスタービンやこのガスタービンを備
えたコンバインドサイクルプラントの開発や実用化が期
待されている。
は蒸気タービンから蒸気を抽気し、これをガスタービン
の冷却媒体として用いる技術が実用化されつつある。こ
の場合冷却媒体として用いた蒸気はガスタービンのター
ビン高温部を冷却後には当然温度が上昇する。したがっ
て、タービン高温部冷却後の蒸気を蒸気タービンプラン
トに熱回収して出力を発生させれば、ガスタービンのタ
ービン高温部の冷却で得られたエネルギを極めて有効に
利用することができ、蒸気タービンプラントのプラント
出力向上にも寄与し、一石二鳥の効果を期待できる。こ
のため、蒸気冷却ガスタービンやこのガスタービンを備
えたコンバインドサイクルプラントの開発や実用化が期
待されている。
【０００７】このような技術的背景から最近では、排熱
回収ボイラからの加熱蒸気あるいは高圧蒸気タービンか
らの抽気蒸気をガスタービンの冷却媒体として用いる蒸
気冷却技術が注目されている。
回収ボイラからの加熱蒸気あるいは高圧蒸気タービンか
らの抽気蒸気をガスタービンの冷却媒体として用いる蒸
気冷却技術が注目されている。
【０００８】ガスタービンのタービン高温部の冷却媒体
として用いられる蒸気は、タービン高温部のタービン部
品を冷却して温度上昇させる。温度上昇した冷却蒸気を
蒸気タービンプラントに回収して出力を発生させれば、
ガスタービンのタービン高温部の冷却で得られた熱エネ
ルギを極めて有効に熱回収することができ、プラント効
率の一層の向上が図れる。そして、ガスタービンのター
ビン高温部の冷却に冷却媒体として蒸気を用いたコンバ
インドサイクルプラントを、蒸気冷却コンバインドサイ
クルプラントと定義する。コンバインドサイクルプラン
トにはコンバインドサイクル発電プラントやコージェネ
レーションプラント等がある。
として用いられる蒸気は、タービン高温部のタービン部
品を冷却して温度上昇させる。温度上昇した冷却蒸気を
蒸気タービンプラントに回収して出力を発生させれば、
ガスタービンのタービン高温部の冷却で得られた熱エネ
ルギを極めて有効に熱回収することができ、プラント効
率の一層の向上が図れる。そして、ガスタービンのター
ビン高温部の冷却に冷却媒体として蒸気を用いたコンバ
インドサイクルプラントを、蒸気冷却コンバインドサイ
クルプラントと定義する。コンバインドサイクルプラン
トにはコンバインドサイクル発電プラントやコージェネ
レーションプラント等がある。
【０００９】また、ガスタービンのタービン部品の冷却
媒体として蒸気を使用する例は、特開平５−２４００６
４号公報，特開平６−２５７４０３号公報および特開平
７−４２１０号公報等に開示されている。
媒体として蒸気を使用する例は、特開平５−２４００６
４号公報，特開平６−２５７４０３号公報および特開平
７−４２１０号公報等に開示されている。
【００１０】このうち、特開平５−２４００６４号公報
には、ガスタービン内部のタービン高温部に冷却蒸気を
案内する経路を備えた蒸気冷却技術が、また、特開平６
−２５７４０３号公報には、ガスタービンのタービン動
翼に冷却蒸気を転送して冷却する蒸気冷却技術が開示さ
れている。さらに、特開平７−４２１０号公報には、高
圧蒸気タービンの途中段あるいは排熱回収ボイラの途中
から蒸気を抽出し、この蒸気をガスタービンの冷却媒体
として用い、ガスタービン冷却後の蒸気を排熱回収ボイ
ラの再熱器に回収する蒸気冷却技術が開示されている。
には、ガスタービン内部のタービン高温部に冷却蒸気を
案内する経路を備えた蒸気冷却技術が、また、特開平６
−２５７４０３号公報には、ガスタービンのタービン動
翼に冷却蒸気を転送して冷却する蒸気冷却技術が開示さ
れている。さらに、特開平７−４２１０号公報には、高
圧蒸気タービンの途中段あるいは排熱回収ボイラの途中
から蒸気を抽出し、この蒸気をガスタービンの冷却媒体
として用い、ガスタービン冷却後の蒸気を排熱回収ボイ
ラの再熱器に回収する蒸気冷却技術が開示されている。
【００１１】図３は、ガスタービンの冷却媒体として蒸
気を用いる代表的な従来のコンバインドサイクルプラン
トの例を示す。
気を用いる代表的な従来のコンバインドサイクルプラン
トの例を示す。
【００１２】このコンバインドサイクルプラントはガス
タービンプラント１と蒸気タービンプラント２と排熱回
収ボイラ３とを組み合せて構成したものである。ガスタ
ービンプラント１は圧縮機４、燃焼器５およびガスター
ビン６で構成され、圧縮機４で圧縮され、吐出された高
温・高圧の圧縮空気に燃焼器５にて燃料が添加されて燃
焼せしめられる。この燃焼によりさらに高温の燃焼ガス
となり、この燃焼ガスは作動ガスとなってガスタービン
６に導かれ、このガスタービンで仕事をし、図示しない
発電機を駆動させ、出力（電力）を得るようになってい
る。
タービンプラント１と蒸気タービンプラント２と排熱回
収ボイラ３とを組み合せて構成したものである。ガスタ
ービンプラント１は圧縮機４、燃焼器５およびガスター
ビン６で構成され、圧縮機４で圧縮され、吐出された高
温・高圧の圧縮空気に燃焼器５にて燃料が添加されて燃
焼せしめられる。この燃焼によりさらに高温の燃焼ガス
となり、この燃焼ガスは作動ガスとなってガスタービン
６に導かれ、このガスタービンで仕事をし、図示しない
発電機を駆動させ、出力（電力）を得るようになってい
る。
【００１３】一方、ガスタービン６からのタービン排気
は排熱回収ボイラ３に導かれて熱回収され、蒸気タービ
ンプラント２の蒸気タービン７駆動用蒸気を得るように
なっている。排熱回収ボイラ３は低圧ドラム８と高圧ド
ラム９の２つのドラムを備え、高圧ドラム９にて発生し
た蒸気は、その後さらに高圧第１スーパヒータ１０と高
圧第２スーパヒータ１１で過熱され、過熱蒸気となって
蒸気タービン７の高圧タービン１２に送られる。
は排熱回収ボイラ３に導かれて熱回収され、蒸気タービ
ンプラント２の蒸気タービン７駆動用蒸気を得るように
なっている。排熱回収ボイラ３は低圧ドラム８と高圧ド
ラム９の２つのドラムを備え、高圧ドラム９にて発生し
た蒸気は、その後さらに高圧第１スーパヒータ１０と高
圧第２スーパヒータ１１で過熱され、過熱蒸気となって
蒸気タービン７の高圧タービン１２に送られる。
【００１４】高圧蒸気タービン１２で仕事をしたタービ
ン排気は、再熱蒸気系１３に案内され、この再熱蒸気系
１３の途中で低圧ドラム８から中圧過熱器１４を経て加
熱された蒸気と合流して再熱器１５に送られ、再熱蒸気
となって蒸気タービン７の中圧タービン１６に案内され
る。
ン排気は、再熱蒸気系１３に案内され、この再熱蒸気系
１３の途中で低圧ドラム８から中圧過熱器１４を経て加
熱された蒸気と合流して再熱器１５に送られ、再熱蒸気
となって蒸気タービン７の中圧タービン１６に案内され
る。
【００１５】一方、ガスタービン６の冷却媒体である蒸
気は、高圧蒸気タービン１２のタービン排気から分岐さ
れてガスタービン６のタービン冷却部６ａに供給され、
タービン高温部の部品を冷却する。タービン高温部を冷
却して温度上昇した蒸気は再熱蒸気に回収され、合流し
て中圧蒸気タービン１６に案内され、ガスタービン高温
部の熱回収を効率よく行なってエネルギの有効利用が図
られる。
気は、高圧蒸気タービン１２のタービン排気から分岐さ
れてガスタービン６のタービン冷却部６ａに供給され、
タービン高温部の部品を冷却する。タービン高温部を冷
却して温度上昇した蒸気は再熱蒸気に回収され、合流し
て中圧蒸気タービン１６に案内され、ガスタービン高温
部の熱回収を効率よく行なってエネルギの有効利用が図
られる。
【００１６】中圧蒸気タービン１６に流入した再熱蒸気
は、ここで仕事をした後、続いて低圧蒸気タービン１７
に案内されて仕事をし、図示しない発電機を駆動してい
る。低圧蒸気タービン１７で仕事をし、膨脹した蒸気
は、続いて復水器１８に導かれて冷却され、復水とな
る。この復水は復水ポンプ１９により復水給水系２０を
経て中圧節炭器２１から低圧ドラム８に、また、高圧第
１段節炭器２２および高圧第２段節炭器２３を経て高圧
ドラム９に戻されるようになっている。
は、ここで仕事をした後、続いて低圧蒸気タービン１７
に案内されて仕事をし、図示しない発電機を駆動してい
る。低圧蒸気タービン１７で仕事をし、膨脹した蒸気
は、続いて復水器１８に導かれて冷却され、復水とな
る。この復水は復水ポンプ１９により復水給水系２０を
経て中圧節炭器２１から低圧ドラム８に、また、高圧第
１段節炭器２２および高圧第２段節炭器２３を経て高圧
ドラム９に戻されるようになっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】コンバインドサイクル
プラントにおいて、ガスタービン６のタービン高温部の
冷却に蒸気を冷却媒体として使用することは熱エネルギ
の有効的な回収が図れ、極めて有望な蒸気冷却技術であ
る。
プラントにおいて、ガスタービン６のタービン高温部の
冷却に蒸気を冷却媒体として使用することは熱エネルギ
の有効的な回収が図れ、極めて有望な蒸気冷却技術であ
る。
【００１８】しかしながら、コンバインドサイクルプラ
ントの起動過程では、排熱回収ボイラ３の熱容量が非常
に大きいため、排熱回収ボイラ３で蒸気が発生するまで
時間がかかる。排熱回収ボイラ３に蒸気が発生し、この
蒸気が蒸気タービン７に送られるのは、ガスタービン６
の起動後、暫く経過してからになる。
ントの起動過程では、排熱回収ボイラ３の熱容量が非常
に大きいため、排熱回収ボイラ３で蒸気が発生するまで
時間がかかる。排熱回収ボイラ３に蒸気が発生し、この
蒸気が蒸気タービン７に送られるのは、ガスタービン６
の起動後、暫く経過してからになる。
【００１９】このように、コンバインドサイクルプラン
トでは、排熱回収ボイラ３の熱容量が大きいため、プラ
ント起動過程で充分な量の蒸気を発生させることができ
ず、蒸気タービン７の起動はガスタービン６の起動より
一般的に遅れる。このため、ガスタービン６への冷却蒸
気の供給も遅れることになる。ガスタービン６冷却用の
冷却蒸気が蒸気タービン７もしくは排熱回収ボイラ３か
ら取り出せるようになるまで、ガスタービン６のタービ
ン高温部の冷却は、蒸気タービンプラント２からの蒸気
以外で行なう必要がある。
トでは、排熱回収ボイラ３の熱容量が大きいため、プラ
ント起動過程で充分な量の蒸気を発生させることができ
ず、蒸気タービン７の起動はガスタービン６の起動より
一般的に遅れる。このため、ガスタービン６への冷却蒸
気の供給も遅れることになる。ガスタービン６冷却用の
冷却蒸気が蒸気タービン７もしくは排熱回収ボイラ３か
ら取り出せるようになるまで、ガスタービン６のタービ
ン高温部の冷却は、蒸気タービンプラント２からの蒸気
以外で行なう必要がある。
【００２０】一方、ガスタービン６の冷却に水を冷却媒
体として利用する冷却技術についても従来から研究され
ている。例えば、Ｗ．Ｓ．Ｂｌａｚｅｋ氏等は、ＡＳＭ
Ｅ（The American Society of Mechanical Engneers ）
の論文No. ８０−ＧＴ−９７においてガスタービンの冷
却媒体として水を使う冷却技術を公表している。
体として利用する冷却技術についても従来から研究され
ている。例えば、Ｗ．Ｓ．Ｂｌａｚｅｋ氏等は、ＡＳＭ
Ｅ（The American Society of Mechanical Engneers ）
の論文No. ８０−ＧＴ−９７においてガスタービンの冷
却媒体として水を使う冷却技術を公表している。
【００２１】しかしながら、ガスタービンの冷却媒体と
して水を使用する場合、水から蒸気による潜熱が発生す
るために、冷却能力が非常に大きく、温度勾配が大きく
なる。したがって、ガスタービンの温度が高い場合、す
なわち、タービン高温部が高温である場合、タービン高
温部に発生する熱応力に充分に注意を払う必要がある。
しかし、従来の水冷却ガスタービンにおいては、タービ
ン高温部の熱応力対策について格別充分な考慮や配慮が
なされていない。
して水を使用する場合、水から蒸気による潜熱が発生す
るために、冷却能力が非常に大きく、温度勾配が大きく
なる。したがって、ガスタービンの温度が高い場合、す
なわち、タービン高温部が高温である場合、タービン高
温部に発生する熱応力に充分に注意を払う必要がある。
しかし、従来の水冷却ガスタービンにおいては、タービ
ン高温部の熱応力対策について格別充分な考慮や配慮が
なされていない。
【００２２】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、ガスタービンの起動時から定格運転に至る全
ての運転領域でガスタービンのタービン高温部を効果的
に能率よく冷却し、冷却効率を向上させるとともに熱効
率の向上を図ることができるガスタービン，このガスタ
ービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよび運
転方法を提供することを目的とする。
たもので、ガスタービンの起動時から定格運転に至る全
ての運転領域でガスタービンのタービン高温部を効果的
に能率よく冷却し、冷却効率を向上させるとともに熱効
率の向上を図ることができるガスタービン，このガスタ
ービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよび運
転方法を提供することを目的とする。
【００２３】本発明の他の目的は、ガスタービンの起動
時には冷却媒体として水を使用し、その後冷却媒体とし
て蒸気を使用してガスタービンの冷却をガスタービン高
温部の熱応力を考慮して効率よく行なう一方、タービン
高温部冷却後の蒸気を蒸気タービンプラント側に熱回収
し、エネルギ効率を高めてプラント効率を向上させたコ
ンバインドサイクルプラントおよびその運転方法を提供
するにある。
時には冷却媒体として水を使用し、その後冷却媒体とし
て蒸気を使用してガスタービンの冷却をガスタービン高
温部の熱応力を考慮して効率よく行なう一方、タービン
高温部冷却後の蒸気を蒸気タービンプラント側に熱回収
し、エネルギ効率を高めてプラント効率を向上させたコ
ンバインドサイクルプラントおよびその運転方法を提供
するにある。
【００２４】本発明の別の目的は、排熱回収ボイラや蒸
気タービンから冷却蒸気が発生していないプラント起動
時にも他系統から冷却媒体の供給を受けることなくガス
タービンを有効的に冷却し、冷却効率を向上させたコン
バインドサイクルプラントおよびその運転方法を提供す
るにある。
気タービンから冷却蒸気が発生していないプラント起動
時にも他系統から冷却媒体の供給を受けることなくガス
タービンを有効的に冷却し、冷却効率を向上させたコン
バインドサイクルプラントおよびその運転方法を提供す
るにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載
したように、ガスタービンのタービン高温部を冷却媒体
で冷却するガスタービンにおいて、上記タービン高温部
を冷却可能なタービン冷却部を設け、このタービン冷却
部に水を第１冷却媒体として案内する冷却水転送手段と
上記タービン冷却部に蒸気を第２冷却媒体として案内す
る冷却蒸気転送手段とを備えたものである。
ンは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載
したように、ガスタービンのタービン高温部を冷却媒体
で冷却するガスタービンにおいて、上記タービン高温部
を冷却可能なタービン冷却部を設け、このタービン冷却
部に水を第１冷却媒体として案内する冷却水転送手段と
上記タービン冷却部に蒸気を第２冷却媒体として案内す
る冷却蒸気転送手段とを備えたものである。
【００２６】上述した課題を解決するために、本発明に
係るガスタービンは、請求項２に記載したように、ガス
タービンの運転状態に応じて冷却水転送手段と冷却蒸気
転送手段とを選択的に切り替える冷却媒体切替手段を設
けたものである。
係るガスタービンは、請求項２に記載したように、ガス
タービンの運転状態に応じて冷却水転送手段と冷却蒸気
転送手段とを選択的に切り替える冷却媒体切替手段を設
けたものである。
【００２７】また、本発明に係るコンバインドサイクル
プラントは、上述した課題を解決するために、請求項３
に記載したように、ガスタービンプラントと蒸気タービ
ンプラントと排熱回収ボイラとを組み合せたコンバイン
ドサイクルプラントにおいて、ガスタービンのタービン
高温部を冷却可能なタービン冷却部を設け、このタービ
ン冷却部に蒸気タービンプラントの給水側から水を第１
冷却媒体として案内する冷却水転送手段と上記タービン
冷却部に蒸気タービンプラントの蒸気側から蒸気を第２
冷却媒体として案内する冷却蒸気転送手段とを備えたも
のである。
プラントは、上述した課題を解決するために、請求項３
に記載したように、ガスタービンプラントと蒸気タービ
ンプラントと排熱回収ボイラとを組み合せたコンバイン
ドサイクルプラントにおいて、ガスタービンのタービン
高温部を冷却可能なタービン冷却部を設け、このタービ
ン冷却部に蒸気タービンプラントの給水側から水を第１
冷却媒体として案内する冷却水転送手段と上記タービン
冷却部に蒸気タービンプラントの蒸気側から蒸気を第２
冷却媒体として案内する冷却蒸気転送手段とを備えたも
のである。
【００２８】上述した課題を解決するために、本発明に
係るコンバインドサイクルプラントは、請求項４に記載
したように、コンバインドサイクルプラントの運転状態
に応じて冷却水転送手段と冷却蒸気転送手段とを選択的
に切り替える冷却媒体切替手段を設けたものである。
係るコンバインドサイクルプラントは、請求項４に記載
したように、コンバインドサイクルプラントの運転状態
に応じて冷却水転送手段と冷却蒸気転送手段とを選択的
に切り替える冷却媒体切替手段を設けたものである。
【００２９】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係るコンバインドサイクルプラントは、請求項
５に記載したように、冷却水転送手段は、蒸気タービン
プラントの復水給水系からの水を冷却媒体としてタービ
ン冷却部に供給する冷却水供給系統と、上記タービン冷
却部で温度上昇した水を蒸気タービンプラントの復水器
または排熱回収ボイラに回収する冷却水回収系統とを有
したり、また、請求項６に記載したように、冷却蒸気転
送手段は蒸気タービンまたは排熱回収ボイラからの蒸気
を冷却媒体としてタービン冷却部に供給する冷却蒸気供
給系統と、上記タービン冷却部で温度上昇した蒸気を蒸
気タービン、あるいは排熱回収ボイラに回収する冷却蒸
気回収系統とを有するものである。
本発明に係るコンバインドサイクルプラントは、請求項
５に記載したように、冷却水転送手段は、蒸気タービン
プラントの復水給水系からの水を冷却媒体としてタービ
ン冷却部に供給する冷却水供給系統と、上記タービン冷
却部で温度上昇した水を蒸気タービンプラントの復水器
または排熱回収ボイラに回収する冷却水回収系統とを有
したり、また、請求項６に記載したように、冷却蒸気転
送手段は蒸気タービンまたは排熱回収ボイラからの蒸気
を冷却媒体としてタービン冷却部に供給する冷却蒸気供
給系統と、上記タービン冷却部で温度上昇した蒸気を蒸
気タービン、あるいは排熱回収ボイラに回収する冷却蒸
気回収系統とを有するものである。
【００３０】また、本発明に係るコンバインドサイクル
プラントの運転方法においては、上述した課題を解決す
るために、請求項７に記載したように、ガスタービンプ
ラントを起動させた後に蒸気タービンプラントを起動さ
せるコンバインドサイクルプラントの運転方法におい
て、コンバインドサイクルプラントの起動時には冷却水
転送手段によりガスタービンのタービン冷却部に冷却水
を第１冷却媒体として転送させ、プラント起動後蒸気タ
ービンプラントの蒸気側から蒸気が供給可能となった時
点で冷却媒体切替手段により冷却水転送手段から冷却蒸
気転送手段に切り替え、ガスタービンのタービン冷却部
に冷却蒸気を第２冷却媒体として転送させる方法であ
る。
プラントの運転方法においては、上述した課題を解決す
るために、請求項７に記載したように、ガスタービンプ
ラントを起動させた後に蒸気タービンプラントを起動さ
せるコンバインドサイクルプラントの運転方法におい
て、コンバインドサイクルプラントの起動時には冷却水
転送手段によりガスタービンのタービン冷却部に冷却水
を第１冷却媒体として転送させ、プラント起動後蒸気タ
ービンプラントの蒸気側から蒸気が供給可能となった時
点で冷却媒体切替手段により冷却水転送手段から冷却蒸
気転送手段に切り替え、ガスタービンのタービン冷却部
に冷却蒸気を第２冷却媒体として転送させる方法であ
る。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて添付図面を参照して説明する。
いて添付図面を参照して説明する。
【００３２】図１は、本発明をコンバインドサイクルプ
ラントに適用した一実施形態を示す系統図である。この
コンバインドサイクルプラントを説明するに当り、図３
に示す代表的なコンバインドサイクルプラントと同じも
のには同一符号を付して説明する。
ラントに適用した一実施形態を示す系統図である。この
コンバインドサイクルプラントを説明するに当り、図３
に示す代表的なコンバインドサイクルプラントと同じも
のには同一符号を付して説明する。
【００３３】このコンバインドサイクルプラント３０は
ガスタービンプラント１と蒸気タービンプラント２と排
熱回収ボイラ３と図示しない発電機を組み合せたコンバ
インドサイクル発電プラントの例を示すが、コンバイン
ドサイクルプラント３０は発電とともに給湯や地域暖房
を可能にしたコージェネーレーションプラントであって
もよい。
ガスタービンプラント１と蒸気タービンプラント２と排
熱回収ボイラ３と図示しない発電機を組み合せたコンバ
インドサイクル発電プラントの例を示すが、コンバイン
ドサイクルプラント３０は発電とともに給湯や地域暖房
を可能にしたコージェネーレーションプラントであって
もよい。
【００３４】ガスタービンプラント１は、空気を圧縮す
る圧縮機４と、この圧縮機４から吐出された高温高圧の
圧縮空気に燃料を添加して燃焼させる複数台の燃焼器５
と、燃焼器５で燃焼した燃焼ガスが供給されて駆動され
るガスタービン６と、このガスタービン６にて駆動され
る発電機（図示せず）とを組み合せて構成される。
る圧縮機４と、この圧縮機４から吐出された高温高圧の
圧縮空気に燃料を添加して燃焼させる複数台の燃焼器５
と、燃焼器５で燃焼した燃焼ガスが供給されて駆動され
るガスタービン６と、このガスタービン６にて駆動され
る発電機（図示せず）とを組み合せて構成される。
【００３５】燃焼器５から供給された燃焼ガスは、ガス
タービン６で膨脹しながら仕事をし、発電機を駆動さ
せ、出力（電力）を得た後、タービン排気となって排熱
回収ボイラ３に案内され、この排熱回収ボイラ３にてタ
ービン排気ガスの排熱が熱回収される。排熱回収ボイラ
３にてタービン排気ガスの排熱が回収され、温度降下し
た燃焼ガスは続いて図示しない煙突から大気中に放出さ
れる。
タービン６で膨脹しながら仕事をし、発電機を駆動さ
せ、出力（電力）を得た後、タービン排気となって排熱
回収ボイラ３に案内され、この排熱回収ボイラ３にてタ
ービン排気ガスの排熱が熱回収される。排熱回収ボイラ
３にてタービン排気ガスの排熱が回収され、温度降下し
た燃焼ガスは続いて図示しない煙突から大気中に放出さ
れる。
【００３６】排熱回収ボイラ３は低圧ドラム８と高圧ド
ラム９の２つのドラムを備え、この高圧ドラム９で発生
した蒸気は、その後さらに高圧第１スーパヒータ１０と
高圧第２スーパヒータ１１で過熱され、過熱蒸気である
主蒸気となって主蒸気系３１を通り、蒸気タービン７の
高圧タービン１２に送られる。
ラム９の２つのドラムを備え、この高圧ドラム９で発生
した蒸気は、その後さらに高圧第１スーパヒータ１０と
高圧第２スーパヒータ１１で過熱され、過熱蒸気である
主蒸気となって主蒸気系３１を通り、蒸気タービン７の
高圧タービン１２に送られる。
【００３７】高圧蒸気タービン１２で仕事をしたタービ
ン排気（排気蒸気）は、再熱蒸気系３２に排出され、こ
の再熱蒸気系３２の途中で低圧ドラム８から中圧加熱器
１４を経て加熱された蒸気と合流して再熱器１５に案内
されて再熱され、再熱蒸気となる。この再熱蒸気は蒸気
タービン７の中圧タービン１６に案内され、ここで中圧
蒸気タービン１６を駆動させ、仕事をする。
ン排気（排気蒸気）は、再熱蒸気系３２に排出され、こ
の再熱蒸気系３２の途中で低圧ドラム８から中圧加熱器
１４を経て加熱された蒸気と合流して再熱器１５に案内
されて再熱され、再熱蒸気となる。この再熱蒸気は蒸気
タービン７の中圧タービン１６に案内され、ここで中圧
蒸気タービン１６を駆動させ、仕事をする。
【００３８】中圧蒸気タービン１６で仕事をした蒸気は
続いて低圧蒸気タービン１７に送られ、ここで図示しな
い発電機を駆動し仕事をし、膨脹した後、復水器１８に
送られて冷却され、凝縮して復水となる。
続いて低圧蒸気タービン１７に送られ、ここで図示しな
い発電機を駆動し仕事をし、膨脹した後、復水器１８に
送られて冷却され、凝縮して復水となる。
【００３９】復水器１８の復水は、続いて復水ポンプ１
９により復水給水系３３を案内されて途中から分岐さ
れ、一方は中圧節炭器２１を経て低圧ドラム８に、他方
は高圧第１段節炭器２２および高圧第２段節炭器２３を
順次経て高圧ドラム９に戻され、蒸気タービンプラント
２が構成される。
９により復水給水系３３を案内されて途中から分岐さ
れ、一方は中圧節炭器２１を経て低圧ドラム８に、他方
は高圧第１段節炭器２２および高圧第２段節炭器２３を
順次経て高圧ドラム９に戻され、蒸気タービンプラント
２が構成される。
【００４０】図１に示した排熱回収ボイラ３において
は、高圧節炭器２２，２３や高圧スーパヒータ１０，１
１が多段式例えば２段の例を示したが、必ずしも多段式
に限定されない。なお、符号２５，２６は給水を加熱し
て蒸発させる蒸発器である。
は、高圧節炭器２２，２３や高圧スーパヒータ１０，１
１が多段式例えば２段の例を示したが、必ずしも多段式
に限定されない。なお、符号２５，２６は給水を加熱し
て蒸発させる蒸発器である。
【００４１】一方、ガスタービン６はタービン高温部の
部品が冷却媒体により冷却されるようになっている。ガ
スタービン６にはタービン高温部を冷却媒体で冷却可能
なタービン冷却部３５が設けられ、このタービン冷却部
３５に水・蒸気等の冷却媒体が供給され、タービン高温
部冷却後の冷却媒体は蒸気タービンプラント２側に回収
されるように構成される。
部品が冷却媒体により冷却されるようになっている。ガ
スタービン６にはタービン高温部を冷却媒体で冷却可能
なタービン冷却部３５が設けられ、このタービン冷却部
３５に水・蒸気等の冷却媒体が供給され、タービン高温
部冷却後の冷却媒体は蒸気タービンプラント２側に回収
されるように構成される。
【００４２】このコンバインドサイクルプラント３０は
ガスタービン６のタービン冷却部３５に蒸気タービンプ
ラント２の給水側からの水を第１冷却媒体として案内す
る冷却水転送手段３６と、上記タービン冷却部３５に蒸
気タービンプラント２の蒸気側からの蒸気を第２冷却媒
体として案内する冷却蒸気転送手段３７とを備えてい
る。両転送手段３６，３７はコンバインドサイクルプラ
ント３０の運転状態に応じて冷却媒体切替手段３８によ
り選択的に切り替えられる。
ガスタービン６のタービン冷却部３５に蒸気タービンプ
ラント２の給水側からの水を第１冷却媒体として案内す
る冷却水転送手段３６と、上記タービン冷却部３５に蒸
気タービンプラント２の蒸気側からの蒸気を第２冷却媒
体として案内する冷却蒸気転送手段３７とを備えてい
る。両転送手段３６，３７はコンバインドサイクルプラ
ント３０の運転状態に応じて冷却媒体切替手段３８によ
り選択的に切り替えられる。
【００４３】冷却蒸気転送手段３７は、蒸気タービンプ
ラント２の蒸気側から、例えば高圧蒸気タービン１２か
らのタービン排気蒸気を冷却蒸気としてタービン冷却部
３５に供給する冷却蒸気供給系統４０と、タービン高温
部を冷却して温度上昇した蒸気を蒸気タービン７側に、
例えば再熱蒸気系３２に回収する冷却蒸気回収系統４１
とを有する。冷却蒸気供給系統４０は高圧蒸気タービン
１２のタービン排気を冷却蒸気として供給する代りに、
蒸気タービン７の途中段落からのタービン抽気や排熱回
収ボイラ３の途中からのボイラ蒸気（主蒸気）を冷却蒸
気として供給するようにしてもよい。
ラント２の蒸気側から、例えば高圧蒸気タービン１２か
らのタービン排気蒸気を冷却蒸気としてタービン冷却部
３５に供給する冷却蒸気供給系統４０と、タービン高温
部を冷却して温度上昇した蒸気を蒸気タービン７側に、
例えば再熱蒸気系３２に回収する冷却蒸気回収系統４１
とを有する。冷却蒸気供給系統４０は高圧蒸気タービン
１２のタービン排気を冷却蒸気として供給する代りに、
蒸気タービン７の途中段落からのタービン抽気や排熱回
収ボイラ３の途中からのボイラ蒸気（主蒸気）を冷却蒸
気として供給するようにしてもよい。
【００４４】また、冷却水転送手段３６は、蒸気タービ
ンプラント２の給水側から、例えば復水給水系３の復水
ポンプ１９下流側からの水を復水切替弁４２によりガス
タービン６のタービン冷却部３５に供給する冷却水供給
系統４３と、タービン高温部を冷却して温度上昇した水
（蒸気も含まれる。）を排熱回収ボイラ３側、例えばそ
の高圧ドラム９に回収する冷却水回収系統４４とを有す
る。冷却水回収系統４４はタービン高温部を冷却した水
を排熱回収ボイラ３側に回収する代りに復水器１８側に
回収するようにしてもよい。
ンプラント２の給水側から、例えば復水給水系３の復水
ポンプ１９下流側からの水を復水切替弁４２によりガス
タービン６のタービン冷却部３５に供給する冷却水供給
系統４３と、タービン高温部を冷却して温度上昇した水
（蒸気も含まれる。）を排熱回収ボイラ３側、例えばそ
の高圧ドラム９に回収する冷却水回収系統４４とを有す
る。冷却水回収系統４４はタービン高温部を冷却した水
を排熱回収ボイラ３側に回収する代りに復水器１８側に
回収するようにしてもよい。
【００４５】冷却蒸気供給系統４０と冷却水供給系統４
３との途中に冷却媒体切替手段３８を構成する供給側切
替弁４５が設けられる。供給側切替弁４５より下流側は
冷却蒸気供給系統４０と冷却水供給系統４０の供給配管
４６が共通するように構成される。
３との途中に冷却媒体切替手段３８を構成する供給側切
替弁４５が設けられる。供給側切替弁４５より下流側は
冷却蒸気供給系統４０と冷却水供給系統４０の供給配管
４６が共通するように構成される。
【００４６】また、冷却蒸気回収系統４１と冷却水回収
系統４４との途中にも冷却媒体切替手段３８を構成する
回収側切替弁４７が設けられる。回収側切替弁４７の上
流側は冷却蒸気回収系統４１と冷却水回収系統４４の回
収配管４８が共通するように構成される。
系統４４との途中にも冷却媒体切替手段３８を構成する
回収側切替弁４７が設けられる。回収側切替弁４７の上
流側は冷却蒸気回収系統４１と冷却水回収系統４４の回
収配管４８が共通するように構成される。
【００４７】次に、コンバインドサイクルプラント３０
の運転を説明する。
の運転を説明する。
【００４８】コンバインドサイクルプラント３０の起動
は、ガスタービン６の回転上昇から開始される。ガスタ
ービン６の回転上昇は、別途設置の起動モータによった
り、また系統から電力を受け、図示しない発電機をモー
タとして使用することにより行なわれる。
は、ガスタービン６の回転上昇から開始される。ガスタ
ービン６の回転上昇は、別途設置の起動モータによった
り、また系統から電力を受け、図示しない発電機をモー
タとして使用することにより行なわれる。
【００４９】ガスタービン６の回転が上昇していき、あ
る程度の所要回転数に達した時点で燃焼器５に燃料が供
給されて、燃焼せしめられ、ガスタービン６駆動用燃焼
ガスを発生させている。発生した燃焼ガスはガスタービ
ン６に作動ガスとして供給されてこのガスタービン６を
駆動させる一方、このタービン駆動により圧縮機４の駆
動力が得られるようになっている。
る程度の所要回転数に達した時点で燃焼器５に燃料が供
給されて、燃焼せしめられ、ガスタービン６駆動用燃焼
ガスを発生させている。発生した燃焼ガスはガスタービ
ン６に作動ガスとして供給されてこのガスタービン６を
駆動させる一方、このタービン駆動により圧縮機４の駆
動力が得られるようになっている。
【００５０】その後、次第にガスタービン６の燃焼温度
が上昇し、この温度上昇に伴ってタービン排気の温度も
上昇する。また、ガスタービン６の燃焼温度の上昇に伴
って発電機を駆動させ、系統に電力を供給できるように
なる。この時点でガスタービン６のタービン高温部は温
度が高くなり、タービン冷却が必要になる。
が上昇し、この温度上昇に伴ってタービン排気の温度も
上昇する。また、ガスタービン６の燃焼温度の上昇に伴
って発電機を駆動させ、系統に電力を供給できるように
なる。この時点でガスタービン６のタービン高温部は温
度が高くなり、タービン冷却が必要になる。
【００５１】ガスタービンプラント１の起動過程では、
排熱回収ボイラ３の熱容量が大きいために、ガスタービ
ン６の起動後直ちに排熱回収ボイラ３で充分な量の蒸気
を発生させることができない。したがって、一般的には
蒸気タービン７の起動はガスタービン６の起動より遅
れ、この起動遅れによりガスタービン６のタービン高温
部冷却用蒸気の供給も遅れることになる。
排熱回収ボイラ３の熱容量が大きいために、ガスタービ
ン６の起動後直ちに排熱回収ボイラ３で充分な量の蒸気
を発生させることができない。したがって、一般的には
蒸気タービン７の起動はガスタービン６の起動より遅
れ、この起動遅れによりガスタービン６のタービン高温
部冷却用蒸気の供給も遅れることになる。
【００５２】しかし、このコンバインドサイクルプラン
ト３０の運転方法においては、プラント起動過程では起
動初期においてガスタービン６のタービン高温部の冷却
に冷却水転送手段３６を使用する。
ト３０の運転方法においては、プラント起動過程では起
動初期においてガスタービン６のタービン高温部の冷却
に冷却水転送手段３６を使用する。
【００５３】冷却水転送手段３６の冷却水供給系統４３
は蒸気タービンプラント２の給水側、例えば復水給水系
３の復水ポンプ１９下流側から復水が冷却水として復水
切替弁４２を経て分岐される。この冷却水は冷却媒体切
替手段３８の供給側切替弁４５を経てガスタービン６の
タービン冷却部３５に第１冷却媒体として供給される。
タービン冷却部３５に供給された冷却水はタービン高温
部の部品を冷却して温度上昇し、回収側切替弁４７を経
て冷却水回収系統４４により排熱回収ボイラ３側、例え
ば高圧ドラム９に回収され、ガスタービン高温部のエネ
ルギが有効的に回収される。
は蒸気タービンプラント２の給水側、例えば復水給水系
３の復水ポンプ１９下流側から復水が冷却水として復水
切替弁４２を経て分岐される。この冷却水は冷却媒体切
替手段３８の供給側切替弁４５を経てガスタービン６の
タービン冷却部３５に第１冷却媒体として供給される。
タービン冷却部３５に供給された冷却水はタービン高温
部の部品を冷却して温度上昇し、回収側切替弁４７を経
て冷却水回収系統４４により排熱回収ボイラ３側、例え
ば高圧ドラム９に回収され、ガスタービン高温部のエネ
ルギが有効的に回収される。
【００５４】このように、コンバインドサイクルプラン
ト３０の起動過程においては、第１の冷却媒体である水
を使用することにより、ガスタービン６の冷却を効果的
に効率よく行なうことができる。また、この起動過程の
段階では、ガスタービン６の冷却が必要といえども、タ
ービン高温部の温度はそれぞれ高温になっていない。し
たがって、ガスタービン高温部の冷却に水を使用して
も、タービン高温部の熱応力は比較的小さく、熱応力対
策を格別に施さなくても、大きな熱応力が生じないので
タービン高温部に熱応力による悪影響を与えることがな
い。ガスタービン６の冷却を有効的に図ることができ
る。
ト３０の起動過程においては、第１の冷却媒体である水
を使用することにより、ガスタービン６の冷却を効果的
に効率よく行なうことができる。また、この起動過程の
段階では、ガスタービン６の冷却が必要といえども、タ
ービン高温部の温度はそれぞれ高温になっていない。し
たがって、ガスタービン高温部の冷却に水を使用して
も、タービン高温部の熱応力は比較的小さく、熱応力対
策を格別に施さなくても、大きな熱応力が生じないので
タービン高温部に熱応力による悪影響を与えることがな
い。ガスタービン６の冷却を有効的に図ることができ
る。
【００５５】ガスタービン６からのタービン排気温度が
さらに上昇し、排熱回収ボイラ３から充分なボイラ蒸気
が主蒸気として供給されるようになると、冷却媒体切替
手段３８を切替操作して冷却水転送手段３６から冷却蒸
気転送手段３７に切り替え、冷却蒸気転送手段３７を通
して送られる冷却蒸気をガスタービン高温部の冷却媒体
として使用する。
さらに上昇し、排熱回収ボイラ３から充分なボイラ蒸気
が主蒸気として供給されるようになると、冷却媒体切替
手段３８を切替操作して冷却水転送手段３６から冷却蒸
気転送手段３７に切り替え、冷却蒸気転送手段３７を通
して送られる冷却蒸気をガスタービン高温部の冷却媒体
として使用する。
【００５６】冷却蒸気転送手段３７の冷却蒸気供給系統
４０は蒸気タービン７の高圧蒸気タービン１２からのタ
ービン排気を供給側切替弁４５を経てガスタービン６の
タービン冷却部３５に冷却蒸気として供給し、この冷却
蒸気によりタービン高温部を冷却している。ガスタービ
ン６のタービン高温部を冷却して温度上昇した蒸気は、
回収側切替弁４７を経て冷却蒸気回収系統４１により、
再熱蒸気系３２に合流して回収される。回収された冷却
蒸気は中圧蒸気タービン１６に流入し、ガスタービン高
温部のエネルギを蒸気タービン７側に回収し、エネルギ
の有効利用が図られる。
４０は蒸気タービン７の高圧蒸気タービン１２からのタ
ービン排気を供給側切替弁４５を経てガスタービン６の
タービン冷却部３５に冷却蒸気として供給し、この冷却
蒸気によりタービン高温部を冷却している。ガスタービ
ン６のタービン高温部を冷却して温度上昇した蒸気は、
回収側切替弁４７を経て冷却蒸気回収系統４１により、
再熱蒸気系３２に合流して回収される。回収された冷却
蒸気は中圧蒸気タービン１６に流入し、ガスタービン高
温部のエネルギを蒸気タービン７側に回収し、エネルギ
の有効利用が図られる。
【００５７】図２は本発明に係るコンバインドサイクル
プラントの第２実施形態を示す系統図である。
プラントの第２実施形態を示す系統図である。
【００５８】この第２実施形態に示されたコンバインド
サイクルプラント３０Ａは、冷却蒸気転送手段３７の冷
却蒸気供給系統４０Ａおよび冷却水転送手段３６の冷却
水回収系統４４Ａを図１に示したコンバインドサイクル
プラント３０と異にする。他の構成は異ならないので同
一符号を付して説明を省略する。
サイクルプラント３０Ａは、冷却蒸気転送手段３７の冷
却蒸気供給系統４０Ａおよび冷却水転送手段３６の冷却
水回収系統４４Ａを図１に示したコンバインドサイクル
プラント３０と異にする。他の構成は異ならないので同
一符号を付して説明を省略する。
【００５９】冷却蒸気供給系統４０Ａは蒸気タービン７
の高圧蒸気タービン１２からのタービン排気を冷却蒸気
としてガスタービン６のタービン冷却部３５に供給する
排気蒸気供給系統５１の他に排熱回収ボイラ３側からの
ボイラ蒸気、例えば高圧側蒸発器２６や高圧第１段スー
パヒータ１０からの蒸気をタービン冷却部３５に供給す
るボイラ蒸気供給系統５２が設けられる。ボイラ蒸気供
給系統５２と排気蒸気供給系統５１の選択は図示しない
開閉弁により行なわれる。この冷却蒸気供給系統４０Ａ
においては、コンバインドサイクルプラント３０Ａの起
動運転後期から定格運転に至る運転過程において、いず
れか一方が選択される。例えば起動運転後期にはボイラ
蒸気供給系統５２が、その後、定格運転に入ると排気蒸
気供給系統５１が選択されて用いられる。
の高圧蒸気タービン１２からのタービン排気を冷却蒸気
としてガスタービン６のタービン冷却部３５に供給する
排気蒸気供給系統５１の他に排熱回収ボイラ３側からの
ボイラ蒸気、例えば高圧側蒸発器２６や高圧第１段スー
パヒータ１０からの蒸気をタービン冷却部３５に供給す
るボイラ蒸気供給系統５２が設けられる。ボイラ蒸気供
給系統５２と排気蒸気供給系統５１の選択は図示しない
開閉弁により行なわれる。この冷却蒸気供給系統４０Ａ
においては、コンバインドサイクルプラント３０Ａの起
動運転後期から定格運転に至る運転過程において、いず
れか一方が選択される。例えば起動運転後期にはボイラ
蒸気供給系統５２が、その後、定格運転に入ると排気蒸
気供給系統５１が選択されて用いられる。
【００６０】また、冷却水回収系統４４Ａは、ガスター
ビン６のタービン高温部３５を冷却して温度上昇した水
（蒸気を含む）を排熱回収ボイラ３側に回収する冷却水
ボイラ回収系統５３と復水器１８側に回収する冷却水復
水器回収系統５４とを設け、両回収系統５３，５４の選
択も図示しない開閉弁により選択される。
ビン６のタービン高温部３５を冷却して温度上昇した水
（蒸気を含む）を排熱回収ボイラ３側に回収する冷却水
ボイラ回収系統５３と復水器１８側に回収する冷却水復
水器回収系統５４とを設け、両回収系統５３，５４の選
択も図示しない開閉弁により選択される。
【００６１】この冷却水回収系統４４Ａにおいても、コ
ンバインドサイクルプラントの起動運転時には冷却水回
収系統４４Ａのいずれか一方の回収系統５３，５４が選
択される。起動初期には冷却水復水器回収系統５４が選
択されて、ガスタービン６のタービン高温部を冷却して
おり、温度上昇した冷却水を復水器１８側に回収してい
る。その後、冷却水ボイラ回収系統５３が選択されて温
度上昇した冷却水を排熱回収ボイラ３側に回収するよう
になっている。
ンバインドサイクルプラントの起動運転時には冷却水回
収系統４４Ａのいずれか一方の回収系統５３，５４が選
択される。起動初期には冷却水復水器回収系統５４が選
択されて、ガスタービン６のタービン高温部を冷却して
おり、温度上昇した冷却水を復水器１８側に回収してい
る。その後、冷却水ボイラ回収系統５３が選択されて温
度上昇した冷却水を排熱回収ボイラ３側に回収するよう
になっている。
【００６２】ガスタービンプラント３０Ａの第２実施形
態においても、ガスタービン６のタービン排気温度が上
昇し、排熱回収ボイラ３から充分なボイラ蒸気が主蒸気
として供給されるようになると、冷却水転送手段３６か
ら冷却蒸気転送手段３７に冷却媒体切替手段３８により
切り替えられる。この場合にも、ガスタービン６のター
ビン高温部のエネルギを蒸気タービンプラント２側に回
収し、熱回収を有効的に図ることができる。
態においても、ガスタービン６のタービン排気温度が上
昇し、排熱回収ボイラ３から充分なボイラ蒸気が主蒸気
として供給されるようになると、冷却水転送手段３６か
ら冷却蒸気転送手段３７に冷却媒体切替手段３８により
切り替えられる。この場合にも、ガスタービン６のター
ビン高温部のエネルギを蒸気タービンプラント２側に回
収し、熱回収を有効的に図ることができる。
【００６３】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、ガスタービンのタービン冷却部に水を冷却媒体とし
て案内する冷却水転送手段と、蒸気を冷却媒体として案
内する冷却蒸気転送手段とを設け、水あるいは蒸気でガ
スタービンのタービン高温部を冷却したので、ガスター
ビンの起動時から定格運転に至る全ての運転状態でター
ビン高温部を効率よく能率的に冷却させ、冷却効率の向
上を図り、熱効率を向上させることができる。
は、ガスタービンのタービン冷却部に水を冷却媒体とし
て案内する冷却水転送手段と、蒸気を冷却媒体として案
内する冷却蒸気転送手段とを設け、水あるいは蒸気でガ
スタービンのタービン高温部を冷却したので、ガスター
ビンの起動時から定格運転に至る全ての運転状態でター
ビン高温部を効率よく能率的に冷却させ、冷却効率の向
上を図り、熱効率を向上させることができる。
【００６４】また、ガスタービンの起動時には冷却媒体
として蒸気タービンプラントの給水側から冷却水転送手
段を経て供給される水を使用し、その後、蒸気タービン
プラントの蒸気側から冷却蒸気転送手段を経て供給され
る水を使用したので、ガスタービンのタービン高温部の
冷却をその熱応力を考慮して効率よく行なうことがで
き、さらに、タービン高温部を冷却した蒸気を蒸気ター
ビンプラント側に熱回収することで、エネルギ効率を高
めてプラント効率の向上を図ることができる。
として蒸気タービンプラントの給水側から冷却水転送手
段を経て供給される水を使用し、その後、蒸気タービン
プラントの蒸気側から冷却蒸気転送手段を経て供給され
る水を使用したので、ガスタービンのタービン高温部の
冷却をその熱応力を考慮して効率よく行なうことがで
き、さらに、タービン高温部を冷却した蒸気を蒸気ター
ビンプラント側に熱回収することで、エネルギ効率を高
めてプラント効率の向上を図ることができる。
【００６５】さらに、本発明においては、蒸気タービン
プラントの蒸気側、例えば排熱回収ボイラや蒸気タービ
ンから冷却蒸気が発生していないコンバインドサイクル
プラントの起動時にも、ガスタービンのタービン高温部
の冷却に他系統から冷却媒体を供給することなく、冷却
水転送手段により、ガスタービン起動時、特にガスター
ビン起動初期の冷却を水で行なうようにしたので、ガス
タービンの冷却を有効的に行なうことができ、冷却効率
を向上させる一方、ガスタービンの起動過程の初期にタ
ービン高温部を水で冷却しても、この段階ではタービン
高温部がそれほど高温になっておらず、タービン高温部
に作用する熱応力は小さく、タービン高温部に大きな熱
応力が作用し、悪影響が及ぶのを未然にかつ有効的に防
止できる。
プラントの蒸気側、例えば排熱回収ボイラや蒸気タービ
ンから冷却蒸気が発生していないコンバインドサイクル
プラントの起動時にも、ガスタービンのタービン高温部
の冷却に他系統から冷却媒体を供給することなく、冷却
水転送手段により、ガスタービン起動時、特にガスター
ビン起動初期の冷却を水で行なうようにしたので、ガス
タービンの冷却を有効的に行なうことができ、冷却効率
を向上させる一方、ガスタービンの起動過程の初期にタ
ービン高温部を水で冷却しても、この段階ではタービン
高温部がそれほど高温になっておらず、タービン高温部
に作用する熱応力は小さく、タービン高温部に大きな熱
応力が作用し、悪影響が及ぶのを未然にかつ有効的に防
止できる。
【図１】本発明に係るコンバインドサイクルプラントの
一実施形態を示す簡略的な系統図。
一実施形態を示す簡略的な系統図。
【図２】本発明に係るコンバインドサイクルプラントの
第２実施形態を示す簡略的な系統図。
第２実施形態を示す簡略的な系統図。
【図３】従来のコンバインドサイクルプラントを示す系
統図。
統図。
１ ガスタービンプラント ２ 蒸気タービンプラント ３ 排熱回収ボイラ ４ 圧縮機 ５ 燃焼器 ６ ガスタービン ７ 蒸気タービン ８ 低圧ドラム ９ 高圧ドラム １０，１１ 高圧スーパヒータ １２ 高圧蒸気タービン １４ 中圧加熱器 １５ 再熱気 １６ 中圧蒸気タービン １７ 低圧蒸気タービン １８ 復水器 １９ 復水ポンプ ２１ 中圧節炭器 ２２，２３ 高圧節炭器 ２５，２６ 蒸発器 ３０，３０Ａ コンバインドサイクルプラント ３１ 主蒸気系 ３２ 再熱蒸気系 ３３ 復水給水系 ３５ タービン冷却部 ３６ 冷却水転送手段 ３７ 冷却蒸気転送手段 ３８ 冷却媒体切替手段 ４０，４０Ａ 冷却蒸気供給系統 ４１ 冷却蒸気回収系統 ４３ 冷却水供給系統 ４４，４４Ａ 冷却水回収系統 ４５ 供給側切替弁 ４６ 供給配管 ４７ 回収側切替弁 ４８ 回収配管 ５１ 排気蒸気供給系統 ５２ ボイラ蒸気供給系統 ５３ 冷却水ボイラ回収系統 ５４ 冷却水復水器回収系統
Claims (7)
- 【請求項１】 ガスタービンのタービン高温部を冷却媒
体で冷却するガスタービンにおいて、上記タービン高温
部を冷却可能なタービン冷却部を設け、このタービン冷
却部に水を第１冷却媒体として案内する冷却水転送手段
と上記タービン冷却部に蒸気を第２冷却媒体として案内
する冷却蒸気転送手段とを備えたことを特徴とするガス
タービン。 - 【請求項２】 ガスタービンの運転状態に応じて冷却水
転送手段と冷却蒸気転送手段とを選択的に切り替える冷
却媒体切替手段を設けた請求項１記載のガスタービン。 - 【請求項３】 ガスタービンプラントと蒸気タービンプ
ラントと排熱回収ボイラとを組み合せたコンバインドサ
イクルプラントにおいて、ガスタービンのタービン高温
部を冷却可能なタービン冷却部を設け、このタービン冷
却部に蒸気タービンプラントの給水側から水を第１冷却
媒体として案内する冷却水転送手段と上記タービン冷却
部に蒸気タービンプラントの蒸気側から蒸気を第２冷却
媒体として案内する冷却蒸気転送手段とを備えたことを
特徴とするコンバインドサイクルプラント。 - 【請求項４】 コンバインドサイクルプラントの運転状
態に応じて冷却水転送手段と冷却蒸気転送手段とを選択
的に切り替える冷却媒体切替手段を設けた請求項３記載
のコンバインドサイクルプラント。 - 【請求項５】 冷却水転送手段は、蒸気タービンプラン
トの復水給水系からの水を冷却媒体としてタービン冷却
部に供給する冷却水供給系統と、上記タービン冷却部で
温度上昇した水を蒸気タービンプラントの復水器または
排熱回収ボイラに回収する冷却水回収系統とを有する請
求項３または４記載のコンバインドサイクルプラント。 - 【請求項６】 冷却蒸気転送手段は蒸気タービンまたは
排熱回収ボイラからの蒸気を冷却媒体としてタービン冷
却部に供給する冷却蒸気供給系統と、上記タービン冷却
部で温度上昇した蒸気を蒸気タービンあるいは排熱回収
ボイラに回収する冷却蒸気回収系統とを有する請求項３
または４記載のコンバインドサイクルプラント。 - 【請求項７】 ガスタービンプラントを起動させた後に
蒸気タービンプラントを起動させるコンバインドサイク
ルプラントの運転方法において、コンバインドサイクル
プラントの起動時には冷却水転送手段によりガスタービ
ンのタービン冷却部に冷却水を第１冷却媒体として転送
させ、プラント起動後蒸気タービンプラントの蒸気側か
ら蒸気が供給可能となった時点で冷却媒体切替手段によ
り冷却水転送手段から冷却蒸気転送手段に切り替え、ガ
スタービンのタービン冷却部に冷却蒸気を第２冷却媒体
として転送させることを特徴とする蒸気冷却コンバイン
ドサイクルプラントの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8946796A JPH09280010A (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | ガスタービン，このガスタービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8946796A JPH09280010A (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | ガスタービン，このガスタービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよびその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280010A true JPH09280010A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=13971523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8946796A Pending JPH09280010A (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | ガスタービン，このガスタービンを備えたコンバインドサイクルプラントおよびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280010A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037890A1 (en) * | 1996-07-24 | 1999-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant |
| WO1999037889A1 (fr) * | 1996-07-24 | 1999-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Centrale a cycle combine |
| US6272841B2 (en) | 1998-01-23 | 2001-08-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant |
| JP2016126453A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 川崎重工業株式会社 | エネルギーシステムの最適運用計画立案装置及び方法、プログラム並びに記録媒体 |
| EP2444596A3 (en) * | 2010-10-19 | 2017-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine plant |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP8946796A patent/JPH09280010A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037890A1 (en) * | 1996-07-24 | 1999-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant |
| WO1999037889A1 (fr) * | 1996-07-24 | 1999-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Centrale a cycle combine |
| US6272841B2 (en) | 1998-01-23 | 2001-08-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant |
| US6301874B1 (en) | 1998-01-23 | 2001-10-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant with steam-cooled gas turbine |
| EP2444596A3 (en) * | 2010-10-19 | 2017-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine plant |
| JP2016126453A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 川崎重工業株式会社 | エネルギーシステムの最適運用計画立案装置及び方法、プログラム並びに記録媒体 |
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