JPH10159584A - 蒸気冷却ガスタービンシステム - Google Patents
蒸気冷却ガスタービンシステムInfo
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- JPH10159584A JPH10159584A JP8319454A JP31945496A JPH10159584A JP H10159584 A JPH10159584 A JP H10159584A JP 8319454 A JP8319454 A JP 8319454A JP 31945496 A JP31945496 A JP 31945496A JP H10159584 A JPH10159584 A JP H10159584A
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- cooling
- turbine
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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
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05B2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterised by the cooling medium
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蒸気冷却方式のガスタービンとしてタービン
翼を冷却するものは散見されるが、燃焼器尾筒を冷却す
るものは見当らない。本発明は燃焼器尾筒を蒸気冷却
し、しかも熱効率の向上を図ると共にＮＯｘ低減を達成
するようにした蒸気冷却ガスタービンシステムを提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 排熱回収ボイラの中圧蒸気、又は高圧タ
ービンの出口抽気により燃焼器尾筒を冷却し、同冷却蒸
気を中圧タービン又は排熱回収ボイラの再熱器中間部へ
回収するようにしたもの。
翼を冷却するものは散見されるが、燃焼器尾筒を冷却す
るものは見当らない。本発明は燃焼器尾筒を蒸気冷却
し、しかも熱効率の向上を図ると共にＮＯｘ低減を達成
するようにした蒸気冷却ガスタービンシステムを提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 排熱回収ボイラの中圧蒸気、又は高圧タ
ービンの出口抽気により燃焼器尾筒を冷却し、同冷却蒸
気を中圧タービン又は排熱回収ボイラの再熱器中間部へ
回収するようにしたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンの燃焼
器尾筒及びガスタービン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。
器尾筒及びガスタービン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４に基づいて従来のものについて説明
する。
する。
【０００３】図４に示すように、ガスタービン４の翼冷
却に蒸気を用いるものにおいては、冷却蒸気は高圧ター
ビン７の出口より抽気され、ガスタービン４の翼を冷却
の後中圧タービン８の入口へ回収していた。また燃焼器
６の尾筒に対しては、蒸気冷却は行われておらず、圧縮
空気による空気冷却だった。
却に蒸気を用いるものにおいては、冷却蒸気は高圧ター
ビン７の出口より抽気され、ガスタービン４の翼を冷却
の後中圧タービン８の入口へ回収していた。また燃焼器
６の尾筒に対しては、蒸気冷却は行われておらず、圧縮
空気による空気冷却だった。
【０００４】その他の系統は、一般に用いられているガ
スタービンコンバインドサイクルプラントと同じ系統図
であり、０１はガスタービンシステム、０２は排熱回収
ボイラ、７は高圧タービン、８は中圧タービン、９は低
圧タービンであり、圧縮機５により、大気を吸い込み、
所定の圧力まで圧縮後燃焼器６において、タービン４の
入口で所定の温度になるように調整された燃料と圧縮機
５により加圧された空気を混合して燃焼させている。
スタービンコンバインドサイクルプラントと同じ系統図
であり、０１はガスタービンシステム、０２は排熱回収
ボイラ、７は高圧タービン、８は中圧タービン、９は低
圧タービンであり、圧縮機５により、大気を吸い込み、
所定の圧力まで圧縮後燃焼器６において、タービン４の
入口で所定の温度になるように調整された燃料と圧縮機
５により加圧された空気を混合して燃焼させている。
【０００５】この燃焼器６の尾筒部分は圧縮機５の吐出
空気により冷却を行うタイプのものである。即ち、ター
ビン４の入口では、燃焼器６で発生した高温高圧の燃焼
ガスを膨張させ、出力を発生し、発電機１８により発電
を行う。仕事を終えた排ガスは、排ガスダクト１０から
排熱回収ボイラ０２へ供給される。
空気により冷却を行うタイプのものである。即ち、ター
ビン４の入口では、燃焼器６で発生した高温高圧の燃焼
ガスを膨張させ、出力を発生し、発電機１８により発電
を行う。仕事を終えた排ガスは、排ガスダクト１０から
排熱回収ボイラ０２へ供給される。
【０００６】タービン４のタービン静翼および動翼は、
高圧タービン７の出口から翼冷却蒸気供給配管１１を介
して供給される蒸気で冷却され、冷却後の加温された蒸
気は、翼冷却蒸気回収配管１２を介して中圧タービン８
の入口へ回収される。
高圧タービン７の出口から翼冷却蒸気供給配管１１を介
して供給される蒸気で冷却され、冷却後の加温された蒸
気は、翼冷却蒸気回収配管１２を介して中圧タービン８
の入口へ回収される。
【０００７】一方、排熱回収ボイラ０２では、低圧ドラ
ム１、中圧ドラム２、高圧ドラム３で過熱蒸気を発生さ
せ、高圧ドラム３で発生した蒸気は高圧蒸気配管１３に
より高圧タービン７に導かれ、高圧タービン７で膨張し
て出力を発生する。
ム１、中圧ドラム２、高圧ドラム３で過熱蒸気を発生さ
せ、高圧ドラム３で発生した蒸気は高圧蒸気配管１３に
より高圧タービン７に導かれ、高圧タービン７で膨張し
て出力を発生する。
【０００８】高圧タービン７の出口蒸気は、翼冷却蒸気
供給配管１１によってガスタービン０１のタービン静翼
および動翼の冷却部に導かれるものと、排熱回収ボイラ
０２の再熱器に導かれるものとに分岐される。
供給配管１１によってガスタービン０１のタービン静翼
および動翼の冷却部に導かれるものと、排熱回収ボイラ
０２の再熱器に導かれるものとに分岐される。
【０００９】中圧ドラム２で発生した蒸気は、中圧蒸気
配管１４を介して再熱器の入口で高圧タービン７の出口
蒸気と混合した後再熱器に導入され、その後同再熱器で
加温され、翼冷却蒸気回収配管１２によって導かれた翼
冷却蒸気と混合して中圧タービン８の入口へ供給され
る。
配管１４を介して再熱器の入口で高圧タービン７の出口
蒸気と混合した後再熱器に導入され、その後同再熱器で
加温され、翼冷却蒸気回収配管１２によって導かれた翼
冷却蒸気と混合して中圧タービン８の入口へ供給され
る。
【００１０】その後この蒸気は中圧タービン８で膨張さ
れ、出力を発生した後低圧ドラム１で発生して低圧蒸気
配管１５を介して供給された過熱蒸気と混合し、低圧タ
ービン９の入口へ供給される。
れ、出力を発生した後低圧ドラム１で発生して低圧蒸気
配管１５を介して供給された過熱蒸気と混合し、低圧タ
ービン９の入口へ供給される。
【００１１】低圧タービン９の入口へ供給された蒸気は
低圧タービン９により膨張し、発電機１９への出力を発
生する。その後復水器２０により蒸気を復水させ、加圧
ポンプ２１により所定の圧力まで加圧した後、給水配管
２２を経て排熱回収ボイラ０２に復水した水を供給す
る。
低圧タービン９により膨張し、発電機１９への出力を発
生する。その後復水器２０により蒸気を復水させ、加圧
ポンプ２１により所定の圧力まで加圧した後、給水配管
２２を経て排熱回収ボイラ０２に復水した水を供給す
る。
【００１２】
【発明を解決しようとする課題】前記したように従来の
蒸気冷却ガスタービンシステムでは、高圧タービン７の
出口蒸気は翼冷却に使用するのみであった。また、回収
先は中圧タービン８の入口であった。そして燃焼器６の
尾筒冷却は蒸気ではなく、圧縮機５の出口空気によって
行われていた。
蒸気冷却ガスタービンシステムでは、高圧タービン７の
出口蒸気は翼冷却に使用するのみであった。また、回収
先は中圧タービン８の入口であった。そして燃焼器６の
尾筒冷却は蒸気ではなく、圧縮機５の出口空気によって
行われていた。
【００１３】このようなガスタービンシステムでは、更
なる熱効率の向上のためにはタービン４の入口温度を上
昇させることが一般的な手法である。しかし、タービン
４の入口温度を上昇させると燃焼器６の尾筒冷却用空気
が多量に必要となり、そのために供給源を同一とする燃
焼用空気が減少することとなってこの燃焼用空気に対す
る燃料の当量比が低下し、不安定燃焼に連なるという問
題が生じる可能性がある。
なる熱効率の向上のためにはタービン４の入口温度を上
昇させることが一般的な手法である。しかし、タービン
４の入口温度を上昇させると燃焼器６の尾筒冷却用空気
が多量に必要となり、そのために供給源を同一とする燃
焼用空気が減少することとなってこの燃焼用空気に対す
る燃料の当量比が低下し、不安定燃焼に連なるという問
題が生じる可能性がある。
【００１４】また、前記した燃焼器６の冷却用空気量の
増加により、燃焼温度を更に高める必要からＮＯｘの発
生量の増加に連なるという問題や、タービン４の入口で
の半径方向の温度分布が大きくなることから同タービン
４の効率を低下させるという問題がある。
増加により、燃焼温度を更に高める必要からＮＯｘの発
生量の増加に連なるという問題や、タービン４の入口で
の半径方向の温度分布が大きくなることから同タービン
４の効率を低下させるという問題がある。
【００１５】本発明は従来のものの種々の問題点を解消
し、より効果的な蒸気冷却を行うようにしたものを提供
することを課題とするものである。
し、より効果的な蒸気冷却を行うようにしたものを提供
することを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決するべくなされたもので、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、排熱回収ボイラの中圧発生蒸気を燃焼器尾筒の冷却
蒸気として用い、冷却後昇温した冷却蒸気を中圧タービ
ンへ回収する蒸気冷却ガスタービンシステムを提供し、
中圧発生蒸気を燃焼器尾筒の冷却に使用することによ
り、この位置では燃焼器冷却用空気は不要となってその
分を燃焼用空気として用いることができ、燃焼域におけ
る空気の当量比を十分に大きくできるので、これにより
燃焼器の安定燃焼を確保することができるものである。
を解決するべくなされたもので、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、排熱回収ボイラの中圧発生蒸気を燃焼器尾筒の冷却
蒸気として用い、冷却後昇温した冷却蒸気を中圧タービ
ンへ回収する蒸気冷却ガスタービンシステムを提供し、
中圧発生蒸気を燃焼器尾筒の冷却に使用することによ
り、この位置では燃焼器冷却用空気は不要となってその
分を燃焼用空気として用いることができ、燃焼域におけ
る空気の当量比を十分に大きくできるので、これにより
燃焼器の安定燃焼を確保することができるものである。
【００１７】そしてこのような燃焼器尾筒位置で冷却用
空気をなくすると、燃焼ガスがタービン入口に達するま
でに燃焼温度の低下が少なくなるので、一定のタービン
入口温度を基準として空気冷却の場合と比較すると、蒸
気冷却の方が燃焼温度が低くても前記一定のタービン入
口温度を維持することができることとなり、ＮＯｘの発
生量を低下させることができるものである。
空気をなくすると、燃焼ガスがタービン入口に達するま
でに燃焼温度の低下が少なくなるので、一定のタービン
入口温度を基準として空気冷却の場合と比較すると、蒸
気冷却の方が燃焼温度が低くても前記一定のタービン入
口温度を維持することができることとなり、ＮＯｘの発
生量を低下させることができるものである。
【００１８】また本発明は、前記排熱回収ボイラの中圧
発生蒸気に替えて、高圧タービン出口より抽気した蒸気
を用いて燃焼器尾筒を冷却する蒸気冷却ガスタービンシ
ステムを提供し、燃焼器の尾筒冷却蒸気は中圧ドラムの
発生蒸気を使用するのではなく、量的に余裕のある高圧
タービンの出口蒸気を抽気して使用することにより、中
圧発生蒸気流量の制約がなくなると共に、燃焼器の尾筒
冷却用蒸気量を確保するために、高圧ドラムのピンチポ
イント温度差を大きくして全体効率の低下をまねく可能
性がなくなるものである。
発生蒸気に替えて、高圧タービン出口より抽気した蒸気
を用いて燃焼器尾筒を冷却する蒸気冷却ガスタービンシ
ステムを提供し、燃焼器の尾筒冷却蒸気は中圧ドラムの
発生蒸気を使用するのではなく、量的に余裕のある高圧
タービンの出口蒸気を抽気して使用することにより、中
圧発生蒸気流量の制約がなくなると共に、燃焼器の尾筒
冷却用蒸気量を確保するために、高圧ドラムのピンチポ
イント温度差を大きくして全体効率の低下をまねく可能
性がなくなるものである。
【００１９】また本発明は前記冷却蒸気を中圧タービン
へ回収するのに替えて、排熱回収ボイラの再熱器の中間
部へ回収する蒸気冷却ガスタービンシステムを提供し、
冷却蒸気を直接中圧タービンへ回収するのではなく、こ
れを排熱回収ボイラの再熱器中間部へ回収するので、回
収された冷却蒸気は、この再熱器中間部以降において温
度調整してから中圧タービン入口部へ送られることとな
り、中圧タービン入口部との温度関係において尾筒での
温度上昇を考慮する必要はなく、同尾筒での温度上昇が
小さく設定することもできることとなり、尾筒冷却に用
いる冷却構造を簡素化し、冷却蒸気の圧力損失を小さく
することができ、これによりコンバインド効率を高くで
きるものである。
へ回収するのに替えて、排熱回収ボイラの再熱器の中間
部へ回収する蒸気冷却ガスタービンシステムを提供し、
冷却蒸気を直接中圧タービンへ回収するのではなく、こ
れを排熱回収ボイラの再熱器中間部へ回収するので、回
収された冷却蒸気は、この再熱器中間部以降において温
度調整してから中圧タービン入口部へ送られることとな
り、中圧タービン入口部との温度関係において尾筒での
温度上昇を考慮する必要はなく、同尾筒での温度上昇が
小さく設定することもできることとなり、尾筒冷却に用
いる冷却構造を簡素化し、冷却蒸気の圧力損失を小さく
することができ、これによりコンバインド効率を高くで
きるものである。
【００２０】更にまた本発明は高圧タービン出口より抽
気した蒸気を用いてガスタービン翼を冷却し、冷却後昇
温した冷却蒸気を排熱回収ボイラの再熱器の中間部へ回
収する行程を含めた蒸気冷却ガスタービンシステムを提
供し、冷却対象部分は燃焼器の尾筒だけでなく、ガスタ
ービンの翼を含めて冷却し、このガスタービン翼を冷却
する蒸気も量的に十分な高圧タービン出口よりの抽気を
用い、かつ、冷却後の蒸気は再熱器の中間部へ回収する
ことにより後流の例えば中圧タービンでの必要温度を冷
却部と無関係に調整し得るものである。
気した蒸気を用いてガスタービン翼を冷却し、冷却後昇
温した冷却蒸気を排熱回収ボイラの再熱器の中間部へ回
収する行程を含めた蒸気冷却ガスタービンシステムを提
供し、冷却対象部分は燃焼器の尾筒だけでなく、ガスタ
ービンの翼を含めて冷却し、このガスタービン翼を冷却
する蒸気も量的に十分な高圧タービン出口よりの抽気を
用い、かつ、冷却後の蒸気は再熱器の中間部へ回収する
ことにより後流の例えば中圧タービンでの必要温度を冷
却部と無関係に調整し得るものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１に基づいて本発明の実施の第
１形態について説明する。なお、前記した従来のものと
同一の部分については図中同一の符号を付して示し、重
複する説明は省略する。
１形態について説明する。なお、前記した従来のものと
同一の部分については図中同一の符号を付して示し、重
複する説明は省略する。
【００２２】本実施の形態は図１に示すように、燃焼器
６の尾筒の冷却を従来の空気冷却方式ではなく、中圧ド
ラム２で発生した蒸気を用いた蒸気冷却方式を採用した
ものである。即ち燃焼器６の尾筒冷却蒸気は、尾筒冷却
蒸気配管１６により中圧ドラム２で発生した蒸気を導
き、燃焼器６の尾筒へ供給する。
６の尾筒の冷却を従来の空気冷却方式ではなく、中圧ド
ラム２で発生した蒸気を用いた蒸気冷却方式を採用した
ものである。即ち燃焼器６の尾筒冷却蒸気は、尾筒冷却
蒸気配管１６により中圧ドラム２で発生した蒸気を導
き、燃焼器６の尾筒へ供給する。
【００２３】この冷却蒸気供給温度はこの中圧ドラム２
の圧力の飽和温度より少し高い温度の蒸気を用いること
とする。これにより、燃焼器６の尾筒冷却配管１６内の
ドレンの発生量を極力小さくすることができる。
の圧力の飽和温度より少し高い温度の蒸気を用いること
とする。これにより、燃焼器６の尾筒冷却配管１６内の
ドレンの発生量を極力小さくすることができる。
【００２４】また、燃焼器６の尾筒で加温された蒸気
は、排熱回収ボイラ２の再熱器ＲＨで発生する蒸気とほ
ぼ同じ温度まで加温され、尾筒冷却蒸気回収配管１７を
通じて混合する。混合後の蒸気は、中圧タービン８に供
給され同中圧タービン８で動力を回収する。
は、排熱回収ボイラ２の再熱器ＲＨで発生する蒸気とほ
ぼ同じ温度まで加温され、尾筒冷却蒸気回収配管１７を
通じて混合する。混合後の蒸気は、中圧タービン８に供
給され同中圧タービン８で動力を回収する。
【００２５】このように本実施の形態では、燃焼器６の
尾筒を冷却するのに蒸気冷却方式を採用したことによ
り、従来の空気冷却方式において尾筒部分に供給してい
た空気が不要となり、これを燃焼器６の燃焼空気に振り
向けて用いることができるので、安定燃焼に必要な燃焼
空気の当量比を大きくして安定燃焼を達成することがで
きる。
尾筒を冷却するのに蒸気冷却方式を採用したことによ
り、従来の空気冷却方式において尾筒部分に供給してい
た空気が不要となり、これを燃焼器６の燃焼空気に振り
向けて用いることができるので、安定燃焼に必要な燃焼
空気の当量比を大きくして安定燃焼を達成することがで
きる。
【００２６】また、前記したように尾筒部分に冷却用の
空気がなくなることは燃焼ガスがタービンの入り口に達
成するまでに燃焼ガスの温度低下が少なくなるので、従
来の空気冷却方式に比べて燃焼温度を低く設定できるこ
ととなり、ＮＯｘの発生量を低下させることができる。
空気がなくなることは燃焼ガスがタービンの入り口に達
成するまでに燃焼ガスの温度低下が少なくなるので、従
来の空気冷却方式に比べて燃焼温度を低く設定できるこ
ととなり、ＮＯｘの発生量を低下させることができる。
【００２７】次に図２に基づいて本発明の実施の第２形
態について説明する。なお前記した従来のもの及び実施
の第１形態と同一の部分については図中同一の符号を付
して示し、重複する説明は省略する。
態について説明する。なお前記した従来のもの及び実施
の第１形態と同一の部分については図中同一の符号を付
して示し、重複する説明は省略する。
【００２８】本実施の形態は燃焼器６の尾筒冷却蒸気に
中圧ドラム２の発生蒸気を使用するのではなく、高圧タ
ービン７の出口蒸気を抽気して使用するシステムとした
ものであり、その他の系統は、図１に示した実施の第１
形態のものと同じである。
中圧ドラム２の発生蒸気を使用するのではなく、高圧タ
ービン７の出口蒸気を抽気して使用するシステムとした
ものであり、その他の系統は、図１に示した実施の第１
形態のものと同じである。
【００２９】これにより中圧ドラム２での中圧発生蒸気
流量の制約はなくなるので、燃焼器６の尾筒冷却用蒸気
量を確保するために高圧ドラム３のピンチポイント温度
差を大きくする必要がなくなり、ピンチポイント温度差
の設定の自由度が大きくなる。
流量の制約はなくなるので、燃焼器６の尾筒冷却用蒸気
量を確保するために高圧ドラム３のピンチポイント温度
差を大きくする必要がなくなり、ピンチポイント温度差
の設定の自由度が大きくなる。
【００３０】この関係を更に詳細に説明すると、本実施
の形態のように燃焼器６の尾筒冷却に中圧発生蒸気を使
用するものでは、熱効率を高く設定するためには、尾筒
蒸気冷却後の蒸気温度は中圧タービン８の入り口温度と
同じ温度になることが望ましい。
の形態のように燃焼器６の尾筒冷却に中圧発生蒸気を使
用するものでは、熱効率を高く設定するためには、尾筒
蒸気冷却後の蒸気温度は中圧タービン８の入り口温度と
同じ温度になることが望ましい。
【００３１】これはもし尾筒冷却後の蒸気温度が所定の
中圧タービン８入り口温度より低い温度となった場合に
は、中圧タービン８の入り口温度を低めてしまうためで
ある。また、尾筒での蒸気冷却により、この冷却蒸気に
与えられた熱量を中圧発生蒸気で吸収する場合に冷却蒸
気の冷却後の温度は上記により決められているので、必
要冷却蒸気量が決まる。
中圧タービン８入り口温度より低い温度となった場合に
は、中圧タービン８の入り口温度を低めてしまうためで
ある。また、尾筒での蒸気冷却により、この冷却蒸気に
与えられた熱量を中圧発生蒸気で吸収する場合に冷却蒸
気の冷却後の温度は上記により決められているので、必
要冷却蒸気量が決まる。
【００３２】以上より高圧および中圧のピンチポイント
温度差を例えば１５℃と一定に決めた場合には、尾筒冷
却蒸気は任意に設定することはできず、むしろ中圧発生
蒸気流量ではまかないきれないので、高圧のピンチポイ
ント温度差を大きく設定して中圧発生蒸気量を必要な分
確保することが必要となる。
温度差を例えば１５℃と一定に決めた場合には、尾筒冷
却蒸気は任意に設定することはできず、むしろ中圧発生
蒸気流量ではまかないきれないので、高圧のピンチポイ
ント温度差を大きく設定して中圧発生蒸気量を必要な分
確保することが必要となる。
【００３３】一方、熱効率を高くするためには、高圧の
ピンチポイント温度差を小さく設定することが必要十分
条件となるので、前記したような中圧発生蒸気に依存す
るのは好ましくなく、むしろ中圧発生蒸気が十分確保で
きない場合にあっては、中圧発生蒸気を尾筒冷却に使用
することはこの熱効率向上の観点からさけるべきであ
る。
ピンチポイント温度差を小さく設定することが必要十分
条件となるので、前記したような中圧発生蒸気に依存す
るのは好ましくなく、むしろ中圧発生蒸気が十分確保で
きない場合にあっては、中圧発生蒸気を尾筒冷却に使用
することはこの熱効率向上の観点からさけるべきであ
る。
【００３４】そこで本実施の形態では、尾筒冷却用の蒸
気として高圧タービン７の出口抽気を使用することによ
って、尾筒用冷却蒸気を十分確保することができたもの
である。
気として高圧タービン７の出口抽気を使用することによ
って、尾筒用冷却蒸気を十分確保することができたもの
である。
【００３５】なお、前記したピンチポイント温度差、即
ち高圧、中圧、低圧それぞれのドラムでの排ガス温度と
飽和水温度との差は、これが各ドラムでの発生蒸気流量
を決める値となる。
ち高圧、中圧、低圧それぞれのドラムでの排ガス温度と
飽和水温度との差は、これが各ドラムでの発生蒸気流量
を決める値となる。
【００３６】この値が小さければ小さいほどドラムでの
熱吸収量が多くなるので、発生蒸気量が多くなり、これ
は熱効率を向上させることになる。一方、そのインパク
トとして、排熱回収ボイラの伝熱面積が大きくなること
によりコスト高となるので、その設計製作に際してはコ
ストと性能の兼ね合いでピンチポイント温度差を約１０
〜１５℃程度としているのが一般的である。
熱吸収量が多くなるので、発生蒸気量が多くなり、これ
は熱効率を向上させることになる。一方、そのインパク
トとして、排熱回収ボイラの伝熱面積が大きくなること
によりコスト高となるので、その設計製作に際してはコ
ストと性能の兼ね合いでピンチポイント温度差を約１０
〜１５℃程度としているのが一般的である。
【００３７】従って本実施の形態では、中圧発生蒸気流
量の制約がなくなり、同中圧発生蒸気流量が確保されれ
ば高圧のピンチポイント温度差を大きく設定する必要が
なくなり、同高圧のピンチポイント温度差を１５℃一定
に設定することができるので、全体の熱効率の低下をま
ねく可能性もなくなるものである。
量の制約がなくなり、同中圧発生蒸気流量が確保されれ
ば高圧のピンチポイント温度差を大きく設定する必要が
なくなり、同高圧のピンチポイント温度差を１５℃一定
に設定することができるので、全体の熱効率の低下をま
ねく可能性もなくなるものである。
【００３８】次に本発明の実施の第３形態を図３に基づ
いて説明する。なお、前記同様、前記した従来の技術、
実施の第１形態及び実施の第２形態のものと同一の部分
については図中同一の符号を付して示し、重複する説明
は省略する。
いて説明する。なお、前記同様、前記した従来の技術、
実施の第１形態及び実施の第２形態のものと同一の部分
については図中同一の符号を付して示し、重複する説明
は省略する。
【００３９】本実施の形態では、燃焼器６の尾筒冷却蒸
気の温度上昇を小さく設定し、排熱回収ボイラ０２のリ
ヒータ入口に冷却蒸気を回収するのではなく、リヒータ
途中に冷却蒸気を回収するシステムとする。その他の系
統は図２に示す実施の第２形態と同一のものである。
気の温度上昇を小さく設定し、排熱回収ボイラ０２のリ
ヒータ入口に冷却蒸気を回収するのではなく、リヒータ
途中に冷却蒸気を回収するシステムとする。その他の系
統は図２に示す実施の第２形態と同一のものである。
【００４０】尾筒冷却において、中圧タービン８の入り
口に冷却蒸気を回収するものにあっては、同冷却蒸気の
温度を所定の中圧タービン８の入り口温度と同じ温度に
することが熱効率を高く設定するために必要であるが、
本実施の形態では尾筒冷却蒸気を再熱器ＲＨの途中に回
収することにより、尾筒での冷却蒸気の温度上昇はいか
ほどであっても中圧タービン８の入り口温度には影響し
なくなるので全体効率へ与える影響はなくなり、これに
より、燃焼器６の尾筒冷却時の温度上昇を小さく設定で
きるため、尾筒冷却に用いる冷却構造を簡素化し、冷却
蒸気の圧力損失を小さくすることができ、中圧タービン
８の入口圧力をその分高く設定できることにより、コン
バインド効率の向上に効果がある。
口に冷却蒸気を回収するものにあっては、同冷却蒸気の
温度を所定の中圧タービン８の入り口温度と同じ温度に
することが熱効率を高く設定するために必要であるが、
本実施の形態では尾筒冷却蒸気を再熱器ＲＨの途中に回
収することにより、尾筒での冷却蒸気の温度上昇はいか
ほどであっても中圧タービン８の入り口温度には影響し
なくなるので全体効率へ与える影響はなくなり、これに
より、燃焼器６の尾筒冷却時の温度上昇を小さく設定で
きるため、尾筒冷却に用いる冷却構造を簡素化し、冷却
蒸気の圧力損失を小さくすることができ、中圧タービン
８の入口圧力をその分高く設定できることにより、コン
バインド効率の向上に効果がある。
【００４１】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。
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。
【００４２】
【発明の効果】以上本発明によれば、中圧発生蒸気を用
いて燃焼器尾筒冷却を行い、その冷却蒸気を中圧タービ
ンへ回収することにより、 燃焼器冷却用空気を減らすことができ、安定燃焼の
ための当量比を十分に大きくできる， 燃焼温度を低下させることができるのでＮＯｘの発
生量を低下させることができる， タービン入口での半径方向の温度分布も平均化でき
る，という効果を奏するものである。
いて燃焼器尾筒冷却を行い、その冷却蒸気を中圧タービ
ンへ回収することにより、 燃焼器冷却用空気を減らすことができ、安定燃焼の
ための当量比を十分に大きくできる， 燃焼温度を低下させることができるのでＮＯｘの発
生量を低下させることができる， タービン入口での半径方向の温度分布も平均化でき
る，という効果を奏するものである。
【００４３】また、請求項２の発明によれば、高圧ター
ビン出口からの抽気を用いて燃焼器尾筒冷却を行い、そ
の冷却蒸気を中圧タービンへ回収することにより、 中圧発生蒸気量を任意（全体性能が一番高い）条件
に設定することができるため、燃焼器尾筒冷却用蒸気量
を確保するために、高圧ドラムのピンチポイント温度差
を大きくして全体効率の低下をまねく可能性がなくな
る，という効果を奏するものである。
ビン出口からの抽気を用いて燃焼器尾筒冷却を行い、そ
の冷却蒸気を中圧タービンへ回収することにより、 中圧発生蒸気量を任意（全体性能が一番高い）条件
に設定することができるため、燃焼器尾筒冷却用蒸気量
を確保するために、高圧ドラムのピンチポイント温度差
を大きくして全体効率の低下をまねく可能性がなくな
る，という効果を奏するものである。
【００４４】また、請求項３の発明によれば、燃焼器尾
筒冷却後の蒸気を再熱器の中間へ回収することにより 燃焼器尾筒冷却蒸気の温度上昇を小さく設定し、冷
却蒸気の圧力損失を小さくし、全体性能を向上させる，
という効果を奏するものである。
筒冷却後の蒸気を再熱器の中間へ回収することにより 燃焼器尾筒冷却蒸気の温度上昇を小さく設定し、冷
却蒸気の圧力損失を小さくし、全体性能を向上させる，
という効果を奏するものである。
【００４５】更にまた請求項４の発明によれば、高圧タ
ービン出口からの抽気を用いて燃焼器尾筒に加えてガス
タービン翼を併せ冷却し、その冷却蒸気を前記燃焼器尾
筒冷却蒸気と共に再熱器の中間部へ回収することによ
り， 蒸気タービンの高熱部分から全て熱回収し、しかも
後流の中圧タービン等での必要温度に前記各冷却部の熱
回収とは無関係に調整し得る，という効果を奏するもの
である。
ービン出口からの抽気を用いて燃焼器尾筒に加えてガス
タービン翼を併せ冷却し、その冷却蒸気を前記燃焼器尾
筒冷却蒸気と共に再熱器の中間部へ回収することによ
り， 蒸気タービンの高熱部分から全て熱回収し、しかも
後流の中圧タービン等での必要温度に前記各冷却部の熱
回収とは無関係に調整し得る，という効果を奏するもの
である。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る蒸気冷却ガスタ
ービンシステムの系統図。
ービンシステムの系統図。
【図２】本発明の実施の第２形態に係る蒸気冷却ガスタ
ービンシステムの系統図。
ービンシステムの系統図。
【図３】本発明の実施の第３形態に係る蒸気冷却ガスタ
ービンシステムの系統図。
ービンシステムの系統図。
【図４】従来の空気冷却及び蒸気冷却を併用したガスタ
ービンシステムの系統図。
ービンシステムの系統図。
０１ ガスタービン ０２ 排熱回収ボイラ １ 低圧ドラム ２ 中圧ドラム ３ 高圧ドラム ４ タービン ５ 圧縮機 ６ 燃焼器 ７ 高圧タービン ８ 中圧タービン ９ 低圧タービン １０ 排ガスダクト １１ 翼冷却蒸気供給配管 １２ 翼冷却蒸気回収配管 １３ 高圧蒸気配管 １４ 中圧蒸気配管 １５ 低圧蒸気配管 １６ 尾筒冷却蒸気配管 １７ 尾筒冷却蒸気回収配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｋ 23/10 Ｆ０１Ｋ 23/10 Ｘ
Claims (4)
- 【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、排熱回収ボイラ
の中圧発生蒸気を燃焼器尾筒の冷却蒸気として用い、冷
却後昇温した冷却蒸気を中圧タービンへ回収することを
特徴とする蒸気冷却ガスタービンシステム。 - 【請求項２】 前記排熱回収ボイラの中圧発生蒸気に替
えて、高圧タービン出口より抽気した蒸気を用いて燃焼
器尾筒を冷却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システム。 - 【請求項３】 前記冷却蒸気を中圧タービンへ回収する
のに替えて、排熱回収ボイラの再熱器の中間部へ回収す
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気冷却ガ
スタービンシステム。 - 【請求項４】 高圧タービン出口より抽気した蒸気を用
いてガスタービン翼を冷却し、冷却後昇温した冷却蒸気
を排熱回収ボイラの再熱器の中間部へ回収する行程を含
めたことを特徴とする請求項１ないし３に記載の蒸気冷
却ガスタービンシステム。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP31945496A JP3500020B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 蒸気冷却ガスタービンシステム |
| CA002230347A CA2230347C (en) | 1996-11-29 | 1998-02-24 | Steam cooled gas turbine system |
| EP98103389A EP0939203A1 (en) | 1996-11-29 | 1998-02-26 | Steam cooled gas turbine system |
| US09/031,677 US6109019A (en) | 1996-11-29 | 1998-02-27 | Steam cooled gas turbine system |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31945496A JP3500020B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 蒸気冷却ガスタービンシステム |
| CA002230347A CA2230347C (en) | 1996-11-29 | 1998-02-24 | Steam cooled gas turbine system |
| EP98103389A EP0939203A1 (en) | 1996-11-29 | 1998-02-26 | Steam cooled gas turbine system |
| US09/031,677 US6109019A (en) | 1996-11-29 | 1998-02-27 | Steam cooled gas turbine system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10159584A true JPH10159584A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3500020B2 JP3500020B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=33033172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP0939203A1 (ja) |
| JP (1) | JP3500020B2 (ja) |
| CA (1) | CA2230347C (ja) |
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