JPH10131718A - 蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸気系統システム - Google Patents

蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸気系統システム

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JPH10131718A
JPH10131718A JP8286633A JP28663396A JPH10131718A JP H10131718 A JPH10131718 A JP H10131718A JP 8286633 A JP8286633 A JP 8286633A JP 28663396 A JP28663396 A JP 28663396A JP H10131718 A JPH10131718 A JP H10131718A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気冷却方式のガスタービンにおいては、冷
却蒸気をボトミングサイクル側から得ることにより、ボ
トミングサイクル側に種々の影響を及ぼすので、ここに
悪影響が出ないことが望まれている。本発明はこのよう
な点に鑑み、ボトミングサイクルを含めて最適条件で作
動する蒸気冷却システムを提供することを課題とする。 【解決手段】 高圧タービンの排気主流と再熱器へ向く
ラインから分岐してガスタービンの高温動、静翼へ冷却
蒸気として供給する一方、この冷却蒸気を再熱器の入口
又は中間へ回収するようにシステム構成することによ
り、ボトミング側と蒸気冷却側とを共に好適な条件で作
動させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンの高温
動翼及び高温静翼を蒸気冷却するようにしたガスタービ
ンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の一般的なガスタービン及び
ボトミングサイクルの概略系統図を示す。
【０００３】ガスタービン５１の高温動翼及び高温静翼
は、圧縮機５２の抽気空気５３により冷却されており、
ボトミングサイクルからの蒸気をガスタービンの動翼及
び／または静翼の冷却に供し、再びボトミングサイクル
系に戻すシステムは未だ実用に供されていない。
【０００４】ボトミングサイクルの高圧タービン５４の
出口蒸気は、全量が再熱器５５に入り、ここで適切な温
度に昇温されて中圧タービンに送気される系統システム
とすることにより高効率化が図られている。
【０００５】なお図中、一点鎖線枠内はボトミングサイ
クル系を示し、５６は中圧タービン、５７は低圧タービ
ン、５８は復水器、５９は給水ポンプ、そして６０は排
ガスボイラを示す。
【０００６】このように現行の設備としては、ガスター
ビンの冷却は空気で行うのが通例であるが、昨今、ガス
タービンの高温化等に伴って、この空気冷却に替えて前
記ボトミングサイクルの蒸気をガスタービンの冷却に用
いようとする考え方が紹介されるようになって来た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、ガス
タービンの蒸気冷却方式が処々に紹介されるに至ったと
はいうものの、これらはいずれも試行錯誤の段階であ
り、実機として登場するには未だ解決しなければならな
い事項が山積している。
【０００８】例えば効率、出力の向上を狙いとしてボト
ミングサイクル側から供給される蒸気によってガスター
ビンの動翼又は静翼を冷却し、この蒸気を回収して再び
ボトミング側に戻す蒸気冷却ガスタービンにおいては、
ガスタービンとボトミングサイクルの間に、従来ボトミ
ング内を流れていた蒸気のかなりの量がガスタービンへ
も流れることとなるため互に大きな影響を受けるという
問題がある。
【０００９】本発明はこのような問題点を解消して、互
いのシステムを最適条件によって起動、運転、停止を可
能とするものを提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ガスタービンプラントと
蒸気タービンプラントを組み合わせ、ガスタービン排熱
を利用して蒸気タービンの駆動蒸気を発生させる排熱回
収ボイラを備えたコンバインド発電プラントにおいて、
高圧タービンの排気主流を再熱器へ行くラインから分岐
してガスタービンの高温動翼及び高温静翼の冷却蒸気と
して供給するとともに、同高温動翼及び高温静翼を冷却
した後の蒸気を再熱器の入口部又は中間部へ導入する蒸
気冷却ガスタービンの冷却蒸気系統システムを提供す
る。
【００１１】このように冷却の対象部をガスタービンの
主要部である高温動翼と高温静翼に特定し、その冷却媒
体は量的に十分である高圧タービン排気主流を採用して
いるので、ガスタービンの主要部を確実に冷却すること
ができ、且つ、この高温部の熱分を冷却蒸気内に十分に
取り込むことができる。
【００１２】しかもこの冷却蒸気は前記高温部を冷却の
後、再熱器の入口部又は中間部へ導入するようにして、
前記冷却蒸気はこの再熱器で加熱調整しうるので、冷却
蒸気の流量増、又は流速減として冷却蒸気の昇温を小さ
くすることができる。
【００１３】温度上昇幅が小さいことは温度変化に比例
する圧力変化も小さく、いわゆる圧損を小さくすること
ができる。また、冷却翼を冷却する際には、一定の熱量
を奪う必要があることから、この一定の熱量を奪う設計
を前提に冷却蒸気の温度を下げるべく流量増とすると、
そのままでは流速が上がって熱伝達が増加するので流量
面積を大きくとって流路数を減す必要があり、このため
流路長さが短かくなって圧損が減少することとなる。
【００１４】また、本発明は、前記高圧タービンの排気
主流を再熱器へ行くラインから更に分岐して中圧タービ
ン排気へ直接連絡した中圧バイパスラインを設け、起動
時に同中圧バイパスラインを連通可能にした蒸気冷却ガ
スタービンの冷却蒸気系統システムを提供する。
【００１５】システムの起動に際して排熱回収ボイラか
らの蒸気がまだ蒸発していない時点では、蒸気タービン
への蒸気供給は停止されており、高圧タービンから再熱
器を経て後流の中圧タービンへ至る経路も蒸気供給はな
いことになるが、起動時のタービン回転によりタービン
内部で空気かき混ぜによる風損が生じるので、前記中圧
バイパスラインで各タービンの排気をつなぎ、開放空間
として風損を防止する。
【００１６】また、本発明は、前記ガスタービンの高温
動翼及び高温静翼の冷却蒸気供給系統の入口側に補助ボ
イラーの蒸気供給系統を連絡し、起動時に前記補助ボイ
ラーから蒸気を供給する蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸
気系統システムを提供する。
【００１７】即ち、システムの起動に際してボトミング
側の蒸気が充分な条件（流量、圧力、温度等の状態）に
達していない期間、ガスタービン燃焼ガスがガスタービ
ン高温動翼又は静翼やロータ内の蒸気冷却通路内に浸入
するのを防止するために補助ボイラを設けて適切な蒸気
を供給する。
【００１８】また、本発明は、前記ガスタービンの高温
動翼及び高温静翼の冷却蒸気供給系統の入口側に制御空
気またはガスタービン抽気系からの空気供給系統を連絡
し、システムの停止に際して同空気供給系から空気を供
給する蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸気系統システムを
提供する。
【００１９】即ち、システムの停止に際してガスタービ
ン高温動翼又は高温静翼やロータ内の蒸気冷却通路内に
蒸気が残留するのを防止するために、ここに制御空気或
いはガスタービン抽気を供給する。
【００２０】更にまた、本発明は、前記ガスタービンの
高温動翼及び高温静翼の冷却蒸気供給系統の出口側を前
記排熱回収ボイラの排気系へ連通するパージラインを設
け、起動時または停止に際して前記冷却蒸気供給系統の
残渣物をパージする蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸気系
統システムを提供する。
【００２１】即ち、前記したような起動時に蒸気冷却通
路内に残留する空気を追い出すべく注入された補助ボイ
ラ蒸気、及び停止時に蒸気冷却通路内に残留する蒸気を
除去するべく供給された制御空気又はガスタービン抽気
を、パージラインを設けて排熱回収ボイラの排気系へ排
出する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１に基
づいて説明する。
【００２３】冷却蒸気系統は高圧タービン１の排気主流
２を再熱器３に行くラインから分岐してガスタービン４
の高温動翼及び高温静翼の冷却蒸気として使用してい
る。
【００２４】ガスタービン４の高温動翼及び高温静翼の
冷却に使用された回収蒸気は、冷却部で加熱される程度
に応じて再熱器３の入口又は中間（図では中間の例を示
す）に戻され、中圧タービン１０の最適な蒸気温度に調
整されて使用されるようになっている。
【００２５】また上記のシステムの起動の際にボトミン
グ側（一点鎖線内）の蒸気が、流量、圧力、温度状態が
充分な条件に達していない間は、タービンへの蒸気供給
は止められており、このため高圧タービン１にも蒸気は
なく、その排気系の蒸気冷却通路にも蒸気は存在しな
い。
【００２６】従ってこの間に、ガスタービン燃焼ガス等
が、ガスタービン４の高温動翼及び高温静翼やロータ内
の蒸気冷却通路に侵入するのを防止するために、蒸気冷
却通路の入口側に補助ボイラから適切な蒸気を供給する
ライン５が設けられている。
【００２７】また起動前には蒸気冷却通路内には空気が
あり、補助ボイラ蒸気が注入されると蒸気に空気が混入
するため、この蒸気がボトミング側に流入するのを防止
するように蒸気冷却通路出口側にパージライン６が設け
られていて、パージされた空気は排ガスボイラ７の排気
ライン８に排出される。
【００２８】一般に冷却蒸気系統を有するシステムにお
いて、システムの起動に際して排熱回収ボイラ７からの
蒸気がまだ蒸発していない時点では、蒸気タービンへの
蒸気供給は停止されており、高圧タービン１から再熱器
３を経て後流の中圧タービン１０へ至る経路も蒸気供給
はないことになるが、起動時のタービン回転によりター
ビン内部で空気かき混ぜによる風損が生じることにな
る。
【００２９】しかし本実施の形態では、中圧タービン１
０以降の風損を防止するべく高圧タービン１の排気と中
圧タービン１０の排気側を直接つなぐ中圧バイパスライ
ン９が設けられ、各タービンの排気を開放して風損を防
止するようにしている。
【００３０】また上記のような冷却蒸気系統を有する本
実施の形態の停止においては、ガスタービンの高温動翼
及び高温静翼や、ロータ内の蒸気冷却通路内に蒸気が残
留するのを防止するため、同蒸気冷却通路内に制御空気
又はガスタービン抽気を供給するエアライン６ａ，６ｂ
が設けられている。
【００３１】以上のような起動及び停止時に及んでの配
慮がされた本実施の形態のものでは、それぞれ単独に実
施しても効果はあるが、組合せシステムとした場合に
は、ガスタービンの高効率及び高出力により大きな効果
を期待することができる。
【００３２】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】以上本発明になる蒸気冷却ガスタービン
の冷却蒸気系統システムによれば、蒸気冷却ガスタービ
ンへの冷却蒸気が適切で充分な量が確保される。また回
収蒸気を再熱器に戻すので、中圧タービンに適温の蒸気
を供給することができると共に圧損を小さくすることが
できたものである。
【００３４】また、請求項２の発明によれば、中圧バイ
パスラインで高圧、中圧タービンの排気をつなぎ、開放
空間とすることにより起動時における風損の発生を防止
することができるものである。
【００３５】また、請求項３の発明によれば、起動時に
補助ボイラから冷却蒸気供給系統に蒸気を供給し、冷却
蒸気供給系統の安全を確保することができるものであ
る。
【００３６】また、請求項４の発明によれば、システム
の停止に際して制御空気又はガスタービン抽気を利用し
て冷却蒸気供給系統に残存する空気を追い出し、これら
残存蒸気による錆の発生等を防止するようにしたもので
ある。
【００３７】更にまた、請求項５の発明によれば、前記
した冷却蒸気供給系統へ供給される補助ボイラからの供
給蒸気もしくは制御空気又はガスタービン抽気等のその
後の処理をパージラインを経て排熱回収ボイラの排気系
へ送り込むことで行い、システムの安全と安定性を一段
と向上するようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却ガスター
ビンの冷却蒸気の系統図。
【図２】従来のガスタービンの冷却系統図。
【符号の説明】
１ 高圧タービン ２ 排気主流系 ３ 再熱器 ４ ガスタービン ５ 補助蒸気ライン ６ パージライン ７ 排熱回収ガスボイラ ８ 排気ライン ９ 中圧バイパスライン １０ 中圧タービン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 7/18 Ｆ０２Ｃ 7/18 Ｅ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンプラントと蒸気タービンプ
    ラントを組み合わせ、ガスタービン排熱を利用して蒸気
    タービンの駆動蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備え
    たコンバインド発電プラントにおいて、高圧タービンの
    排気主流を再熱器へ行くラインから分岐してガスタービ
    ンの高温動翼及び高温静翼の冷却蒸気として供給すると
    ともに、同高温動翼及び高温静翼を冷却した後の蒸気を
    再熱器の入口部又は中間部へ導入することを特徴とする
    蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸気系統システム。
  2. 【請求項２】 前記高圧タービンの排気主流を再熱器へ
    行くラインから更に分岐して中圧タービン排気へ直接連
    絡した中圧バイパスラインを設け、起動時に同中圧バイ
    パスラインを連通可能にしたことを特徴とする請求項１
    に記載の蒸気冷却ガスタービンの冷却蒸気系統システ
    ム。
  3. 【請求項３】 前記ガスタービンの高温動翼及び高温静
    翼の冷却蒸気供給系統の入口側に補助ボイラーの蒸気供
    給系統を連絡し、起動時に前記補助ボイラーから蒸気を
    供給することを特徴とする請求項１に記載の蒸気冷却ガ
    スタービンの冷却蒸気系統システム。
  4. 【請求項４】 前記ガスタービンの高温動翼及び高温静
    翼の冷却蒸気供給系統の入口側に制御空気またはガスタ
    ービン抽気系からの空気供給系統を連絡し、システムの
    停止に際して同空気供給系から空気を供給することを特
    徴とする請求項１に記載の蒸気冷却ガスタービンの冷却
    蒸気系統システム。
  5. 【請求項５】 前記ガスタービンの高温動翼及び高温静
    翼の冷却蒸気供給系統の出口側を前記排熱回収ボイラの
    排気系へ連通するパージラインを設け、起動時または停
    止に際して前記冷却蒸気供給系統の残渣物をパージする
    ことを特徴とする請求項３または４に記載の蒸気冷却ガ
    スタービンの冷却蒸気系統システム。
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