JPH094417A - 複合サイクル・システム - Google Patents
複合サイクル・システムInfo
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- JPH094417A JPH094417A JP8078603A JP7860396A JPH094417A JP H094417 A JPH094417 A JP H094417A JP 8078603 A JP8078603 A JP 8078603A JP 7860396 A JP7860396 A JP 7860396A JP H094417 A JPH094417 A JP H094417A
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- turbine
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- F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
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- 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
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合サイクル・システムで熱回収蒸気発生器
（ＨＲＳＧ）を出る過熱蒸気温度を、過熱器の最終パス
より上流側に配置された普通の蒸気温度調整器内での水
のスプレーによって制御する場合に、用いられる浄化さ
れていない水によって生じる得るＨＲＳＧ過熱器並びに
ガスタービン及び蒸気タービン自体の汚染を防止する。 【解決手段】 過熱器の一方の端部５３と反対側の端部
５８とを接続して、中間パス５４をバイパスし、これに
より前記一方の端部からの一層低い温度の過熱蒸気を前
記反対側の端部へ導入するようにした、ガスタービン排
ガスに露出されない温度調整用導管１２６を設ける。
（ＨＲＳＧ）を出る過熱蒸気温度を、過熱器の最終パス
より上流側に配置された普通の蒸気温度調整器内での水
のスプレーによって制御する場合に、用いられる浄化さ
れていない水によって生じる得るＨＲＳＧ過熱器並びに
ガスタービン及び蒸気タービン自体の汚染を防止する。 【解決手段】 過熱器の一方の端部５３と反対側の端部
５８とを接続して、中間パス５４をバイパスし、これに
より前記一方の端部からの一層低い温度の過熱蒸気を前
記反対側の端部へ導入するようにした、ガスタービン排
ガスに露出されない温度調整用導管１２６を設ける。
Description
【０００１】
【関連出願】この出願は１９９３年１１月４日出願の米
国特許出願第０８／１４５，６３３号及び１９９３年１
２月３日出願の米国特許出願第０８／１６１，０７０号
に関連している。
国特許出願第０８／１４５，６３３号及び１９９３年１
２月３日出願の米国特許出願第０８／１６１，０７０号
に関連している。
【０００２】
【技術分野】本発明は動力発生システムに関し、特にガ
スタービンからの排ガスを非燃焼式（ｕｎｆｉｒｅｄ）
又は燃焼式（ｆｉｒｅｄ）熱回収蒸気発生器で回収し
て、蒸気タービンを動作させる複合サイクルに関する。
更に詳しくは、本発明は熱回収蒸気発生器における過熱
蒸気の温度調整に関する。
スタービンからの排ガスを非燃焼式（ｕｎｆｉｒｅｄ）
又は燃焼式（ｆｉｒｅｄ）熱回収蒸気発生器で回収し
て、蒸気タービンを動作させる複合サイクルに関する。
更に詳しくは、本発明は熱回収蒸気発生器における過熱
蒸気の温度調整に関する。
【０００３】
【背景の従来技術】典型的な複合サイクル動力発生シス
テムでは、ガスタービンの高温部品の冷却及びそれに伴
う蒸気サイクルは、普通は次に述べる様な形式である。 （１）空冷ガスタービン： ガスタービンの高温部品
が、ガスタービン・サイクル内の他の部品から抽出また
は導かれた空気によって冷却される。蒸気サイクル及び
ガスタービンの冷却流は一緒にならない。
テムでは、ガスタービンの高温部品の冷却及びそれに伴
う蒸気サイクルは、普通は次に述べる様な形式である。 （１）空冷ガスタービン： ガスタービンの高温部品
が、ガスタービン・サイクル内の他の部品から抽出また
は導かれた空気によって冷却される。蒸気サイクル及び
ガスタービンの冷却流は一緒にならない。
【０００４】（２）水冷ガスタービン： ガスタービン
の高温部品が液相の水で冷却される。ガスタービンの高
温部品から抽出された熱が、複合サイクル蒸気ボトミン
グ・サイクルと一緒にされる。ガスタービンの高温部分
から抽出されたエネルギが蒸気サイクルの低温部分に運
ばれて、水を液相に保ち、こうしてサイクルの熱効率と
折り合いをつける。
の高温部品が液相の水で冷却される。ガスタービンの高
温部品から抽出された熱が、複合サイクル蒸気ボトミン
グ・サイクルと一緒にされる。ガスタービンの高温部分
から抽出されたエネルギが蒸気サイクルの低温部分に運
ばれて、水を液相に保ち、こうしてサイクルの熱効率と
折り合いをつける。
【０００５】（３）多重圧力を持つ複合サイクルに一体
化された蒸気冷却ガスタービン：このサイクルは多重圧
力複合サイクルの熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の低圧
部分からの蒸気を使って、ガスタービンの高温部品を冷
却し、ガスタービンから抽出されたエネルギを蒸気サイ
クルの低圧部分に戻す。こう云うシステムが米国特許第
４，４２４，６６８号に記載されている。
化された蒸気冷却ガスタービン：このサイクルは多重圧
力複合サイクルの熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の低圧
部分からの蒸気を使って、ガスタービンの高温部品を冷
却し、ガスタービンから抽出されたエネルギを蒸気サイ
クルの低圧部分に戻す。こう云うシステムが米国特許第
４，４２４，６６８号に記載されている。
【０００６】前掲の関連する米国特許出願第０８／１６
１，０７０号に記載されているような複合サイクル・シ
ステムでは、ＨＲＳＧを出る過熱蒸気温度が、過熱器の
最終パスより上流側に配置された普通の蒸気温度調整器
内で水のスプレーを噴射することによって制御される
（そして冷却される）。典型的には、水の供給源は、Ｈ
ＲＳＧエコノマイザの上流側に配置された高圧給水ポン
プである。しかし、浄化されていない水が温度調整器に
導入されることが原因で、ＨＲＳＧ過熱器、並びに最終
的にはガスタービン及び／又は蒸気タービン自体の汚染
が起こることがあることが判った。
１，０７０号に記載されているような複合サイクル・シ
ステムでは、ＨＲＳＧを出る過熱蒸気温度が、過熱器の
最終パスより上流側に配置された普通の蒸気温度調整器
内で水のスプレーを噴射することによって制御される
（そして冷却される）。典型的には、水の供給源は、Ｈ
ＲＳＧエコノマイザの上流側に配置された高圧給水ポン
プである。しかし、浄化されていない水が温度調整器に
導入されることが原因で、ＨＲＳＧ過熱器、並びに最終
的にはガスタービン及び／又は蒸気タービン自体の汚染
が起こることがあることが判った。
【０００７】
【発明の要約】本発明の主な目的は、ＨＲＳＧの高圧
（ＨＰ）蒸発器及び蒸気ドラム内で浄化された、過熱器
の上流側部分からの蒸気を、下流側の場所（ここで、上
流及び下流という用語は、ガスタービン排気流の方向と
は逆の方向である蒸気の流れの方向に対して用い、従っ
て下流側の場所とは、ガスタービンの排ガスが導入され
る場所、すなわちガスタービンの排気温度が最高である
ＨＲＳＧの前方端部の場所である）で過熱器の別のパス
に注入することによって、ＨＲＳＧの過熱器内の蒸気温
度を制御し、これにより上に述べた汚染の問題を解決す
ることである。この注入する回路に制御弁を用いて、温
度調整用蒸気の取込みを制御し、従ってＨＲＳＧを出て
行く蒸気温度を制御する。
（ＨＰ）蒸発器及び蒸気ドラム内で浄化された、過熱器
の上流側部分からの蒸気を、下流側の場所（ここで、上
流及び下流という用語は、ガスタービン排気流の方向と
は逆の方向である蒸気の流れの方向に対して用い、従っ
て下流側の場所とは、ガスタービンの排ガスが導入され
る場所、すなわちガスタービンの排気温度が最高である
ＨＲＳＧの前方端部の場所である）で過熱器の別のパス
に注入することによって、ＨＲＳＧの過熱器内の蒸気温
度を制御し、これにより上に述べた汚染の問題を解決す
ることである。この注入する回路に制御弁を用いて、温
度調整用蒸気の取込みを制御し、従ってＨＲＳＧを出て
行く蒸気温度を制御する。
【０００８】更に具体的に云うと、ＨＲＳＧのＨＰ蒸発
器に隣接する過熱器の一方の端部（後方端部）から蒸気
を抽出し、この蒸気を過熱器の１つ以上の中間パスをバ
イパスさせて、過熱器の後方端部から離れていて且つＨ
ＲＳＧのガスタービン排ガス入口端部に隣接する過熱器
の前方端部へ、依然として過熱された温度であるが一層
低い温度で再び導入する。このように抽出された蒸気は
バイパスの際にガスタービン排ガスに露出されず、従っ
て過熱器の前方端部に再び導入される時には一層低い温
度である。
器に隣接する過熱器の一方の端部（後方端部）から蒸気
を抽出し、この蒸気を過熱器の１つ以上の中間パスをバ
イパスさせて、過熱器の後方端部から離れていて且つＨ
ＲＳＧのガスタービン排ガス入口端部に隣接する過熱器
の前方端部へ、依然として過熱された温度であるが一層
低い温度で再び導入する。このように抽出された蒸気は
バイパスの際にガスタービン排ガスに露出されず、従っ
て過熱器の前方端部に再び導入される時には一層低い温
度である。
【０００９】複合サイクルのＨＲＳＧシステムにおける
複合流の温度を制御する為に低温蒸気を高温蒸気と混合
することに関係する従来技術は、ＨＲＳＧガス通路の外
側の導管で過熱器全体をバイパスして、蒸気ドラムから
蒸気を抽出し、この蒸気を、過熱器より下流側に設けら
れた混合個所で、過熱器を通った蒸気と混合することで
あった。この方式には下記の２つの問題があった。
複合流の温度を制御する為に低温蒸気を高温蒸気と混合
することに関係する従来技術は、ＨＲＳＧガス通路の外
側の導管で過熱器全体をバイパスして、蒸気ドラムから
蒸気を抽出し、この蒸気を、過熱器より下流側に設けら
れた混合個所で、過熱器を通った蒸気と混合することで
あった。この方式には下記の２つの問題があった。
【００１０】１．蒸気ドラムからの飽和蒸気の圧力が６
００ｐｓｉａ（４１．３バール）より高い場合、この蒸
気が制御弁を通過する時に蒸気の圧力が低下すると、蒸
気の一部分が凝縮し、従って復水を除く為に連続的な排
水が必要となるという問題がある。 ２．ガスタービン排ガス温度が高い時、温度制御のため
に蒸気ドラムから大量の蒸気を混合点にバイパスして、
過熱器を通る流量を減らす状況が生じ、これにより過熱
器の管を冷却する蒸気が不十分になり、管の過熱及び損
傷が起こるという問題がある。
００ｐｓｉａ（４１．３バール）より高い場合、この蒸
気が制御弁を通過する時に蒸気の圧力が低下すると、蒸
気の一部分が凝縮し、従って復水を除く為に連続的な排
水が必要となるという問題がある。 ２．ガスタービン排ガス温度が高い時、温度制御のため
に蒸気ドラムから大量の蒸気を混合点にバイパスして、
過熱器を通る流量を減らす状況が生じ、これにより過熱
器の管を冷却する蒸気が不十分になり、管の過熱及び損
傷が起こるという問題がある。
【００１１】本発明による新規な蒸気温度調整技術は、
過熱器の前方端部における過熱蒸気温度を低減し、且つ
（この時一層低い温度の過熱蒸気への付加的な熱の吸収
により）ガスタービン排ガス温度を低減することによっ
て、過熱器並びに再熱器（存在する場合）を制御する。
従って、広義に見ると、本発明は、ガスタービン、蒸気
タービン及び熱回収蒸気発生器を含む複合サイクル・シ
ステムであって、ガスタービン排ガスを熱回収蒸気発生
器で使って蒸気タービン用の蒸気を発生して加熱し、ガ
スタービン排ガスが熱回収蒸気発生器の入口端部から出
口端部へ流れ、熱回収蒸気発生器が、過熱器に蒸気を供
給する様に配置された少なくとも１つの高圧蒸発器を含
み、過熱器が、蒸発器に隣接したその一方の端部に設け
られた最初のパス、熱回収蒸気発生器の入口端部に隣接
したその反対側の端部に設けられた最終パス、及び最初
のパスと最終パスとの間の１つ以上の中間パスを含む多
数のパスを有している複合サイクル・システムに関する
ものである。本発明では、過熱器の一方の端部と反対側
の端部とを接続して、中間パスをバイパスし、これによ
り前記一方の端部からの一層低い温度の過熱蒸気を前記
反対側の端部へ導入するようにした、ガスタービン排ガ
スに露出されない温度調整用導管を設ける。
過熱器の前方端部における過熱蒸気温度を低減し、且つ
（この時一層低い温度の過熱蒸気への付加的な熱の吸収
により）ガスタービン排ガス温度を低減することによっ
て、過熱器並びに再熱器（存在する場合）を制御する。
従って、広義に見ると、本発明は、ガスタービン、蒸気
タービン及び熱回収蒸気発生器を含む複合サイクル・シ
ステムであって、ガスタービン排ガスを熱回収蒸気発生
器で使って蒸気タービン用の蒸気を発生して加熱し、ガ
スタービン排ガスが熱回収蒸気発生器の入口端部から出
口端部へ流れ、熱回収蒸気発生器が、過熱器に蒸気を供
給する様に配置された少なくとも１つの高圧蒸発器を含
み、過熱器が、蒸発器に隣接したその一方の端部に設け
られた最初のパス、熱回収蒸気発生器の入口端部に隣接
したその反対側の端部に設けられた最終パス、及び最初
のパスと最終パスとの間の１つ以上の中間パスを含む多
数のパスを有している複合サイクル・システムに関する
ものである。本発明では、過熱器の一方の端部と反対側
の端部とを接続して、中間パスをバイパスし、これによ
り前記一方の端部からの一層低い温度の過熱蒸気を前記
反対側の端部へ導入するようにした、ガスタービン排ガ
スに露出されない温度調整用導管を設ける。
【００１２】本発明の別の一面は、負荷に接続された蒸
気タービンと、該蒸気タービンからの排出蒸気を受取っ
て凝縮する復水器と、該復水器からの水を受取って蒸気
に変換し、この蒸気を蒸気タービンに戻す為の少なくと
も１つの熱回収蒸気発生器と、排ガスの形で熱を熱回収
蒸気発生器に供給する少なくとも１つのガスタービンと
を有する蒸気タービン−ガスタービン複合サイクル・シ
ステムに対する再熱蒸気サイクル方式であって、前記少
なくとも１つの熱回収蒸気発生器が、蒸気タービンから
低温の再熱蒸気を受取る再熱器、及び熱回収蒸気発生器
内の高圧蒸発器から高圧蒸気を受取る過熱器を含み、該
過熱器が、その一方の端部に最初のパス及び反対側の端
部に最終パスを含むと共に、それらの間に１つ以上の中
間パスを含み、低温の再熱蒸気及び高圧蒸気がガスター
ビンからの排ガスに対して反対向きに流れ、過熱器の最
終パスが、熱回収蒸気発生器内でのガスタービン排ガス
温度が最高である場所に配置されている再熱蒸気サイク
ル方式に関していて、前記熱回収蒸気発生器の外側を伸
びて、過熱器の両端部を接続する温度調整用導管を設け
る。
気タービンと、該蒸気タービンからの排出蒸気を受取っ
て凝縮する復水器と、該復水器からの水を受取って蒸気
に変換し、この蒸気を蒸気タービンに戻す為の少なくと
も１つの熱回収蒸気発生器と、排ガスの形で熱を熱回収
蒸気発生器に供給する少なくとも１つのガスタービンと
を有する蒸気タービン−ガスタービン複合サイクル・シ
ステムに対する再熱蒸気サイクル方式であって、前記少
なくとも１つの熱回収蒸気発生器が、蒸気タービンから
低温の再熱蒸気を受取る再熱器、及び熱回収蒸気発生器
内の高圧蒸発器から高圧蒸気を受取る過熱器を含み、該
過熱器が、その一方の端部に最初のパス及び反対側の端
部に最終パスを含むと共に、それらの間に１つ以上の中
間パスを含み、低温の再熱蒸気及び高圧蒸気がガスター
ビンからの排ガスに対して反対向きに流れ、過熱器の最
終パスが、熱回収蒸気発生器内でのガスタービン排ガス
温度が最高である場所に配置されている再熱蒸気サイク
ル方式に関していて、前記熱回収蒸気発生器の外側を伸
びて、過熱器の両端部を接続する温度調整用導管を設け
る。
【００１３】更に別の一面では、本発明は、少なくとも
１つの蒸発器、及び一方の端部と反対側の端部との間に
１つ以上の中間パスを持つ過熱器を含む熱回収蒸気発生
器の中の過熱蒸気の温度を制御する方法に関する。本発
明の方法は、ａ）前記少なくとも１つの蒸発器に隣接し
た過熱器の一方の端部又は蒸気ドラムから過熱器蒸気を
抽出し、ｂ）抽出した蒸気を熱回収蒸気発生器の外側に
導き、ｃ）抽出した蒸気を過熱器の反対側の端部に再び
導入する工程を含む。
１つの蒸発器、及び一方の端部と反対側の端部との間に
１つ以上の中間パスを持つ過熱器を含む熱回収蒸気発生
器の中の過熱蒸気の温度を制御する方法に関する。本発
明の方法は、ａ）前記少なくとも１つの蒸発器に隣接し
た過熱器の一方の端部又は蒸気ドラムから過熱器蒸気を
抽出し、ｂ）抽出した蒸気を熱回収蒸気発生器の外側に
導き、ｃ）抽出した蒸気を過熱器の反対側の端部に再び
導入する工程を含む。
【００１４】ガスタービン及び蒸気タービンが独立に動
作して、何れも専用の発電機を駆動するガスタービン−
蒸気タービン複合サイクル・システムは、ガスタービン
を高負荷で運転して高温の排ガスをＨＲＳＧに供給しな
がら、蒸気タービンを始動するために蒸気タービンに低
温の蒸気を供給することが必要である。この条件を充た
すために第２の温度調整段を設けて、蒸気ドラムから蒸
気の全部又は一部分を抽出して、この抽出蒸気が、最高
温度にあるガスタービン排ガスに露出される高温パスを
除いて、過熱器の全部をバイパスして、高温パスより上
流側で過熱器に再び導入されるようにする。高温パスに
導入される低温蒸気は排ガスを十分に冷却して、蒸気の
流れていない過熱器の面又は再熱器（使われている場
合）の面が過熱されて損傷することがない様にする。主
過熱器回路に弁を設けて、この伝熱面を通る蒸気の流れ
を制限し又は閉め切ることが出来る。第２の温度調整段
を作動する時点は、蒸発器ドラムから抽出された飽和蒸
気を、流れ制御弁によって圧力が低下した時に凝縮させ
るような圧力以下に蒸気圧力が下がった時である。
作して、何れも専用の発電機を駆動するガスタービン−
蒸気タービン複合サイクル・システムは、ガスタービン
を高負荷で運転して高温の排ガスをＨＲＳＧに供給しな
がら、蒸気タービンを始動するために蒸気タービンに低
温の蒸気を供給することが必要である。この条件を充た
すために第２の温度調整段を設けて、蒸気ドラムから蒸
気の全部又は一部分を抽出して、この抽出蒸気が、最高
温度にあるガスタービン排ガスに露出される高温パスを
除いて、過熱器の全部をバイパスして、高温パスより上
流側で過熱器に再び導入されるようにする。高温パスに
導入される低温蒸気は排ガスを十分に冷却して、蒸気の
流れていない過熱器の面又は再熱器（使われている場
合）の面が過熱されて損傷することがない様にする。主
過熱器回路に弁を設けて、この伝熱面を通る蒸気の流れ
を制限し又は閉め切ることが出来る。第２の温度調整段
を作動する時点は、蒸発器ドラムから抽出された飽和蒸
気を、流れ制御弁によって圧力が低下した時に凝縮させ
るような圧力以下に蒸気圧力が下がった時である。
【００１５】次に図面を参照して本発明を更に詳しく説
明する。
明する。
【００１６】
【発明を実施する最善の態様】図２及び３を参照する
と、本発明が単一圧力又は多重圧力再熱形複合サイクル
発電システム１０に用いられる。この実施例は、圧縮機
１８、燃焼装置１６及びガスタービン１４で構成された
ガスタービン装置１２を含む。蒸気タービン装置２０
が、高圧部分２２、中圧部分２４及び１つ以上の低圧部
分２６を含み、圧力の異なる所に多数の蒸気導入個所が
ある。低圧部分２６から復水器２８へ排気される。蒸気
タービンは発電機３０を駆動する。ガスタービン１２、
蒸気タービン２０及び発電機３０が１本の軸３２上に縦
続的に配置されている。
と、本発明が単一圧力又は多重圧力再熱形複合サイクル
発電システム１０に用いられる。この実施例は、圧縮機
１８、燃焼装置１６及びガスタービン１４で構成された
ガスタービン装置１２を含む。蒸気タービン装置２０
が、高圧部分２２、中圧部分２４及び１つ以上の低圧部
分２６を含み、圧力の異なる所に多数の蒸気導入個所が
ある。低圧部分２６から復水器２８へ排気される。蒸気
タービンは発電機３０を駆動する。ガスタービン１２、
蒸気タービン２０及び発電機３０が１本の軸３２上に縦
続的に配置されている。
【００１７】蒸気タービン装置２０が多重圧力熱回収蒸
気発生器（ＨＲＳＧ）３６に関連している。ＨＲＳＧ
は、低圧（ＬＰ）エコノマイザ３８、ＬＰ蒸発器４０、
高圧（ＨＰ）及び中圧（ＩＰ）エコノマイザ４２、低圧
過熱器４４、ＩＰ蒸発器４６、ＨＰエコノマイザ４８、
随意選択のＩＰ過熱器５０、ＨＰ蒸発器５２、最初のＨ
Ｐ過熱器部分５３、少なくとも１つの中間ＨＰ過熱器部
分５４、ＩＰ再熱器５６及び最終ＨＰ過熱器部分５８を
含み、これらすべては、前掲の関連する米国特許出願第
０８／１６１，０７０号に記載されている様に配置され
ている。
気発生器（ＨＲＳＧ）３６に関連している。ＨＲＳＧ
は、低圧（ＬＰ）エコノマイザ３８、ＬＰ蒸発器４０、
高圧（ＨＰ）及び中圧（ＩＰ）エコノマイザ４２、低圧
過熱器４４、ＩＰ蒸発器４６、ＨＰエコノマイザ４８、
随意選択のＩＰ過熱器５０、ＨＰ蒸発器５２、最初のＨ
Ｐ過熱器部分５３、少なくとも１つの中間ＨＰ過熱器部
分５４、ＩＰ再熱器５６及び最終ＨＰ過熱器部分５８を
含み、これらすべては、前掲の関連する米国特許出願第
０８／１６１，０７０号に記載されている様に配置され
ている。
【００１８】復水器２８からの復水が、復水ポンプ６２
の助けを借りて、導管６０を介してＨＲＳＧ３６に供給
される。この後、復水はＬＰエコノマイザ３８を通って
ＬＰ蒸発器４０へ供給される。ＬＰ蒸発器４０からの蒸
気が導管６４を介してＬＰ過熱器４４に供給され、その
後、導管６６及び適切なＬＰ導入停止／制御弁（図に示
してない）を介して、蒸気タービンの低圧部分２６に戻
される。
の助けを借りて、導管６０を介してＨＲＳＧ３６に供給
される。この後、復水はＬＰエコノマイザ３８を通って
ＬＰ蒸発器４０へ供給される。ＬＰ蒸発器４０からの蒸
気が導管６４を介してＬＰ過熱器４４に供給され、その
後、導管６６及び適切なＬＰ導入停止／制御弁（図に示
してない）を介して、蒸気タービンの低圧部分２６に戻
される。
【００１９】給水がポンプ６８、６９の助けを借りて、
導管７０、７１を介してＨＰ及びＩＰエコノマイザ４２
に送られ、その後、導管７２を介して最終ＨＰエコノマ
イザ４８に送られる。同時に、ＩＰ蒸発器４６からの蒸
気が導管７４を介して随意選択のＩＰ過熱器５０に通さ
れ、その後、導管７８、８０を介して再熱器５６の１つ
のパス７６を流れ、そして導管８４を介して温度調整器
８２を通る。再熱器５６の２番目のパス８６を流れた
後、再熱蒸気が導管８８、９０、９２（及び図面に示し
てない適切な停止／制御弁）を介して蒸気タービン２０
のＩＰ部分２４に戻される。
導管７０、７１を介してＨＰ及びＩＰエコノマイザ４２
に送られ、その後、導管７２を介して最終ＨＰエコノマ
イザ４８に送られる。同時に、ＩＰ蒸発器４６からの蒸
気が導管７４を介して随意選択のＩＰ過熱器５０に通さ
れ、その後、導管７８、８０を介して再熱器５６の１つ
のパス７６を流れ、そして導管８４を介して温度調整器
８２を通る。再熱器５６の２番目のパス８６を流れた
後、再熱蒸気が導管８８、９０、９２（及び図面に示し
てない適切な停止／制御弁）を介して蒸気タービン２０
のＩＰ部分２４に戻される。
【００２０】一方、最終ＨＰエコノマイザ４８の復水が
導管９４を介してＨＰ蒸発器５２へ送られる。導管９６
を介してＨＰ蒸発器５２を出て行く蒸気が、過熱器部分
５３、５４、５８を通り、導管９８、１００及び（必要
とする場合は、図面に示していない）適切な停止／制御
弁を介して、蒸気タービン２０のＨＰ部分２２に戻され
る。過熱器部分５８からのＨＰ蒸気の一部分は、導管１
０２及びバイパス弁１０４を介して温度調整器１０６に
送ることが出来、その後（典型的には始動時に）導管１
０８を介して復水器２８に戻る。
導管９４を介してＨＰ蒸発器５２へ送られる。導管９６
を介してＨＰ蒸発器５２を出て行く蒸気が、過熱器部分
５３、５４、５８を通り、導管９８、１００及び（必要
とする場合は、図面に示していない）適切な停止／制御
弁を介して、蒸気タービン２０のＨＰ部分２２に戻され
る。過熱器部分５８からのＨＰ蒸気の一部分は、導管１
０２及びバイパス弁１０４を介して温度調整器１０６に
送ることが出来、その後（典型的には始動時に）導管１
０８を介して復水器２８に戻る。
【００２１】ガスタービン２２から導管１１０を介して
ＨＲＳＧ３６に導入される排ガスによってＨＲＳＧ３６
に熱が供給され、この排ガスは導管１１２から煙道（図
に示してない）を通ってＨＲＳＧ３６を出て行く。導管
１１４を介してＨＲＳＧ３６に随意選択によって燃料を
加えることが出来る。低圧冷却蒸気（これはガスタービ
ン冷却蒸気とも呼ばれる）が蒸気タービンのＨＰ部分２
２の吐出口（即ち、通常のＨＰ部分の吐出口又は排気出
口）から取り出され、導管１１６、１１８を介してガス
タービン１２のタービン部分１４に供給され、高温のガ
ス通路の部品を冷却する。ガスタービン冷却動作によっ
て加熱された冷却蒸気は、この後、導管１２０を介して
蒸気タービン２０のＩＰ部分２４の入口に直接的に通さ
れるが、好ましい実施例では、（この時加熱されてい
る）冷却蒸気は、ＨＲＳＧ３６内の再熱器５６からの導
管８８の蒸気と混合されてから、導管９２を介して蒸気
タービン２０のＩＰ部分２４に導入されて更に膨張す
る。更に図面にはパッキン漏れ導管１２２が示されてお
り、これによってガスタービンの回転子のパッキンから
の極少量の蒸気の漏れが、蒸気タービン２０のＩＰ部分
２４の排出口に戻される。
ＨＲＳＧ３６に導入される排ガスによってＨＲＳＧ３６
に熱が供給され、この排ガスは導管１１２から煙道（図
に示してない）を通ってＨＲＳＧ３６を出て行く。導管
１１４を介してＨＲＳＧ３６に随意選択によって燃料を
加えることが出来る。低圧冷却蒸気（これはガスタービ
ン冷却蒸気とも呼ばれる）が蒸気タービンのＨＰ部分２
２の吐出口（即ち、通常のＨＰ部分の吐出口又は排気出
口）から取り出され、導管１１６、１１８を介してガス
タービン１２のタービン部分１４に供給され、高温のガ
ス通路の部品を冷却する。ガスタービン冷却動作によっ
て加熱された冷却蒸気は、この後、導管１２０を介して
蒸気タービン２０のＩＰ部分２４の入口に直接的に通さ
れるが、好ましい実施例では、（この時加熱されてい
る）冷却蒸気は、ＨＲＳＧ３６内の再熱器５６からの導
管８８の蒸気と混合されてから、導管９２を介して蒸気
タービン２０のＩＰ部分２４に導入されて更に膨張す
る。更に図面にはパッキン漏れ導管１２２が示されてお
り、これによってガスタービンの回転子のパッキンから
の極少量の蒸気の漏れが、蒸気タービン２０のＩＰ部分
２４の排出口に戻される。
【００２２】他の点では図２及び図３に示す通りのシス
テムは、前掲の関連する米国特許出願第０８／１６１，
０７０号に略記載されている通りのもであり、これ以上
詳しく説明する必要がない。前に述べた様に、この実施
例の重要な面、即ち低圧ガスタービン冷却蒸気の構成
は、冷却されるガスタービン部品を（高圧冷却蒸気を用
いた時に要求される一層厚手の壁に較べて）一層薄手の
壁にすることが出来る点で、こう云う部品の機械的な設
計を最適にする。
テムは、前掲の関連する米国特許出願第０８／１６１，
０７０号に略記載されている通りのもであり、これ以上
詳しく説明する必要がない。前に述べた様に、この実施
例の重要な面、即ち低圧ガスタービン冷却蒸気の構成
は、冷却されるガスタービン部品を（高圧冷却蒸気を用
いた時に要求される一層厚手の壁に較べて）一層薄手の
壁にすることが出来る点で、こう云う部品の機械的な設
計を最適にする。
【００２３】上に述べたフローチャートは、自然循環の
ドラム形蒸発器を用いたサイクルを示している。こゝで
説明するシステムは、貫流式蒸気発生器又は強制循環式
蒸発器を用いても実施することが出来る。前に述べた様
に、蒸気の温度を制御する為に、過熱器の最初のパス５
３より下流側に設けた温度調整器に導入する水のスプレ
イにより、過熱器５６の前方部分５８内の蒸気温度を制
御するのが従来のやり方であった。これは、ガスタービ
ンの排ガスが通常蒸気タービンの動作温度を約１００°
Ｆ越えることが許されているからであり、加熱蒸気を適
切な動作温度に冷却する為に水のスプレイ／温度調整器
システムが使われてきた。
ドラム形蒸発器を用いたサイクルを示している。こゝで
説明するシステムは、貫流式蒸気発生器又は強制循環式
蒸発器を用いても実施することが出来る。前に述べた様
に、蒸気の温度を制御する為に、過熱器の最初のパス５
３より下流側に設けた温度調整器に導入する水のスプレ
イにより、過熱器５６の前方部分５８内の蒸気温度を制
御するのが従来のやり方であった。これは、ガスタービ
ンの排ガスが通常蒸気タービンの動作温度を約１００°
Ｆ越えることが許されているからであり、加熱蒸気を適
切な動作温度に冷却する為に水のスプレイ／温度調整器
システムが使われてきた。
【００２４】しかし、例えば（前掲の関連する米国特許
出願第０８／１６１，０７０号の図４に示されている配
置と同様な）給水ポンプ６８から温度調整器への水のス
プレイ入力は、この水が不純物を含んでいる場合に問題
であることが判った。その結果、純粋な蒸気が、従来の
水のスプレイに代わる魅力的な代案であると判断され
た。
出願第０８／１６１，０７０号の図４に示されている配
置と同様な）給水ポンプ６８から温度調整器への水のス
プレイ入力は、この水が不純物を含んでいる場合に問題
であることが判った。その結果、純粋な蒸気が、従来の
水のスプレイに代わる魅力的な代案であると判断され
た。
【００２５】この為、本発明では、過熱器の一方の端部
すなわち過熱器部分５３内のパスからの蒸気を利用し
て、反対側の端部の過熱器部分５８内の過熱蒸気の温度
を制御（冷却）する。その為に、図示の様に導管１２６
を設けて、この導管により、再熱器５６より前方にあっ
て最終パスの所又はその近くにある過熱器部分５８の前
方端部へ、過熱器部分５３の最初のパスからの過熱蒸気
を導入する。この温度調整用の蒸気は、弁１２８の制御
のもとに、ガスタービンの排ガスに露出しない様にＨＲ
ＳＧの外側に取り出される。云い換えれば、導管１２６
を介して抽出される過熱蒸気は、前方の過熱器部分５８
内の過熱蒸気よりも一層低温である。その結果、過熱器
部分５８に入る過熱蒸気は一層低温になり、過熱器部分
５８で過熱蒸気に吸収される熱が一層増大することによ
り、ガスタービン排ガス温度を一層大幅に低減すること
が出来る。これによって過熱器及び再熱器５６の両方の
温度制御が行われる。
すなわち過熱器部分５３内のパスからの蒸気を利用し
て、反対側の端部の過熱器部分５８内の過熱蒸気の温度
を制御（冷却）する。その為に、図示の様に導管１２６
を設けて、この導管により、再熱器５６より前方にあっ
て最終パスの所又はその近くにある過熱器部分５８の前
方端部へ、過熱器部分５３の最初のパスからの過熱蒸気
を導入する。この温度調整用の蒸気は、弁１２８の制御
のもとに、ガスタービンの排ガスに露出しない様にＨＲ
ＳＧの外側に取り出される。云い換えれば、導管１２６
を介して抽出される過熱蒸気は、前方の過熱器部分５８
内の過熱蒸気よりも一層低温である。その結果、過熱器
部分５８に入る過熱蒸気は一層低温になり、過熱器部分
５８で過熱蒸気に吸収される熱が一層増大することによ
り、ガスタービン排ガス温度を一層大幅に低減すること
が出来る。これによって過熱器及び再熱器５６の両方の
温度制御が行われる。
【００２６】低温の蒸気タービンを始動する為に低温蒸
気を必要とするシステムに対しては、随意選択により第
２の温度調整段を設ける。この第２の温度調整段では、
導管１２７を介して蒸気ドラムから蒸気を抽出し、弁１
２９を開くと共に、弁１２８、１３１によって流れを閉
じ又は制限することにより、抽出した蒸気を過熱器１３
０の高温パスに導入する。この場合、蒸気の流れの全部
又は一部分が全ての過熱器部分５３、５４をバイパスす
る。これによって、蒸気は排ガスの流れ１１０を冷却し
ながら、１つの過熱器伝熱パス１３０だけを通過するの
で、蒸気の過熱が制限され、この為、残りの過熱器の面
又は再熱器８６の面が過熱されて損傷することがない。
気を必要とするシステムに対しては、随意選択により第
２の温度調整段を設ける。この第２の温度調整段では、
導管１２７を介して蒸気ドラムから蒸気を抽出し、弁１
２９を開くと共に、弁１２８、１３１によって流れを閉
じ又は制限することにより、抽出した蒸気を過熱器１３
０の高温パスに導入する。この場合、蒸気の流れの全部
又は一部分が全ての過熱器部分５３、５４をバイパスす
る。これによって、蒸気は排ガスの流れ１１０を冷却し
ながら、１つの過熱器伝熱パス１３０だけを通過するの
で、蒸気の過熱が制限され、この為、残りの過熱器の面
又は再熱器８６の面が過熱されて損傷することがない。
【００２７】導管１２６を介して過熱器から取り出され
る蒸気は、高圧蒸発器５２のドラム内で実質的に浄化さ
れており、従って従来の温度調整器に伴う汚染の問題が
実質的になくなることが理解されよう。上に述べた構成
は、再熱サイクルでも、非再熱サイクルでも、任意の複
合サイクル・システムに応用し得る。
る蒸気は、高圧蒸発器５２のドラム内で実質的に浄化さ
れており、従って従来の温度調整器に伴う汚染の問題が
実質的になくなることが理解されよう。上に述べた構成
は、再熱サイクルでも、非再熱サイクルでも、任意の複
合サイクル・システムに応用し得る。
【００２８】本発明を現在最も実用的で好ましい実施例
と考えられるものについて説明したが、本発明はこゝに
示した実施例に制限されず、特許請求の範囲内に含まれ
る種々の変更並びに均等物をカバーするものであること
を承知されたい。
と考えられるものについて説明したが、本発明はこゝに
示した実施例に制限されず、特許請求の範囲内に含まれ
る種々の変更並びに均等物をカバーするものであること
を承知されたい。
【図１】図２と図３の組合せ方を示す図。
【図２】本発明による複合サイクル・システムの一部の
簡略フローチャート。
簡略フローチャート。
【図３】本発明による複合サイクル・システムの他の部
分の簡略フローチャート。
分の簡略フローチャート。
１４ ガスタービン ２０ 蒸気タービン ３６ 熱回収蒸気発生器 ５２ 高圧蒸発器 ５３ 最初のＨＰ過熱器部分 ５４ 中間ＨＰ過熱器部分 ５６ 再熱器 ５８ 最終ＨＰ過熱器部分 １１０ 排ガス導管 １２６，１２７ 温度調整用の導管 １２８，１２９、１３１ 弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２２Ｂ 1/18 7526−3Ｌ Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｅ Ｆ２２Ｇ 5/18 Ｆ２２Ｇ 5/18
Claims (10)
- 【請求項１】 ガスタービン、蒸気タービン及び熱回収
蒸気発生器を含み、ガスタービン排ガスを前記熱回収蒸
気発生器で用いて前記蒸気タービン用の蒸気を加熱し、
ガスタービン排ガスが前記熱回収蒸気発生器の入口端部
から出口端部へ流れ、前記熱回収蒸気発生器が、過熱器
に蒸気を供給する様に配置された少なくとも１つの高圧
蒸発器を含み、前記過熱器が、前記蒸発器に隣接したそ
の一方の端部に設けられた最初のパス、前記熱回収蒸気
発生器の入口端部に隣接したその反対側の端部に設けら
れた最終パス、及び前記最初のパスと前記最終パスとの
間の１つ以上の中間パスを含む多数のパスを有している
複合サイクル・システムにおいて、 前記過熱器の前記一方の端部と前記反対側の端部とを接
続して、前記中間パスをバイパスし、これにより前記一
方の端部からの一層低い温度の過熱蒸気を前記反対側の
端部へ導入するようにした、ガスタービン排ガスに露出
されない温度調整用導管を設けたことを特徴とする複合
サイクル・システム。 - 【請求項２】 前記温度調整用導管中に流れ制御弁が設
けられている請求項１記載の複合サイクル・システム。 - 【請求項３】 前記蒸気タービンの高圧部分からガスタ
ービン冷却用蒸気を取り出して、該ガスタービン冷却用
蒸気を前記ガスタービンに通して前記ガスタービンの高
温部品を冷却する手段と、前記ガスタービン冷却用蒸気
を前記蒸気タービンの中圧部分に戻す手段とを含んでい
る請求項１記載の複合サイクル・システム。 - 【請求項４】 前記ガスタービン冷却用蒸気が前記蒸気
タービンの中圧部分に戻される前に、前記熱回収蒸気発
生器内の再熱器からの蒸気が前記ガスタービン冷却用蒸
気と混合される請求項３記載の複合サイクル・システ
ム。 - 【請求項５】 再熱蒸気サイクル方式の蒸気タービン−
ガスタービン複合サイクル・システムにおいて、 負荷に接続された蒸気タービンと、該蒸気タービンから
の排出蒸気を受取って、該排出蒸気を凝縮する復水器
と、該復水器からの水を受取って、該水を前記蒸気ター
ビンに戻す為の蒸気に変換する少なくとも１つの熱回収
蒸気発生器と、排ガスの形で前記熱回収蒸気発生器に熱
を供給する少なくとも１つのガスタービンとを有し、 前記少なくとも１つの熱回収蒸気発生器が、前記蒸気タ
ービンから低温の再熱蒸気を受取る再熱器、及び前記熱
回収蒸気発生器内の高圧蒸発器から高圧蒸気を受取る過
熱器を含み、前記過熱器はその両端部に最初のパス及び
最終パスを有していると共に、それらの間に１つ以上の
中間パスを有しており、前記低温の再熱蒸気及び前記高
圧蒸気は前記ガスタービンからの排ガスの流れに対して
反対向きに流れ、前記過熱器の最終パスは、前記熱回収
蒸気発生器内でガスタービン排ガス温度が最高である所
に配置されており、更に、前記熱回収蒸気発生器の外側
を伸びていて、前記過熱器の両端部を接続している温度
調整用導管が設けられていることを特徴する再熱蒸気サ
イクル方式の蒸気タービン−ガスタービン複合サイクル
・システム。 - 【請求項６】 前記温度調整用導管中に流れ制御弁が設
けられている請求項５記載の複合サイクル・システム。 - 【請求項７】 前記蒸気タービンの高圧部分からガスタ
ービン冷却用蒸気を取り出して、該ガスタービン冷却用
蒸気を前記ガスタービンに通して前記ガスタービンの高
温部品を冷却する手段と、前記ガスタービン冷却用蒸気
を前記蒸気タービンの中圧部分に戻す手段とを含んでい
る請求項５記載の複合サイクル・システム。 - 【請求項８】 互いに反対側にある第１及び第２の端部
を有すると共に、それらの間に１つ以上の中間パスを有
する過熱器、並びに少なくとも１つの蒸発器を含んでい
る熱回収蒸気発生器で過熱蒸気の温度を制御する方法に
おいて、 ａ）前記少なくとも１つの蒸発器に隣接する前記過熱器
の第１の端部から過熱器蒸気を抽出し、ｂ）この抽出し
た蒸気を前記熱回収蒸気発生器の外側に導き、 ｃ）次いで、この抽出した蒸気を前記過熱器の第２の端
部に再び導入する工程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項９】 前記工程ｃ）において再び導入される蒸
気の量を制御弁によって決定する工程を含む請求項８記
載の方法。 - 【請求項１０】 前記第２の端部での過熱蒸気が前記第
１の端部での過熱蒸気より一層高温である請求項８記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/417426 | 1995-04-05 | ||
| US08/417,426 US5628179A (en) | 1993-11-04 | 1995-04-05 | Steam attemperation circuit for a combined cycle steam cooled gas turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH094417A true JPH094417A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3681464B2 JP3681464B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=23653994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07860396A Expired - Lifetime JP3681464B2 (ja) | 1995-04-05 | 1996-04-01 | 複合サイクル・システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5628179A (ja) |
| EP (1) | EP0736669B1 (ja) |
| JP (1) | JP3681464B2 (ja) |
| KR (1) | KR100417202B1 (ja) |
| DE (1) | DE69623370T2 (ja) |
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| WO1999037891A1 (en) * | 1996-07-24 | 1999-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant |
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| US6272841B2 (en) | 1998-01-23 | 2001-08-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combined cycle power plant |
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| JP2020029977A (ja) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラのブローイングアウト用仮設配管系統およびボイラのブローイングアウト方法 |
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| US5873238A (en) * | 1996-12-23 | 1999-02-23 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Startup cooling steam generator for combustion turbine |
| DE19702830C1 (de) * | 1997-01-27 | 1998-05-14 | Siemens Ag | Kombinierte Gas- und Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zu deren Betrieb |
| DE69832573T2 (de) | 1997-04-15 | 2006-08-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas- dampfkraftwerk und verfahren um die gasturbine mit kühlgas zu versehen |
| JPH1122419A (ja) * | 1997-07-02 | 1999-01-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コンバインドサイクル発電プラント |
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