JPH11173111A - 火力発電プラント - Google Patents

火力発電プラント

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JPH11173111A
JPH11173111A JP34020797A JP34020797A JPH11173111A JP H11173111 A JPH11173111 A JP H11173111A JP 34020797 A JP34020797 A JP 34020797A JP 34020797 A JP34020797 A JP 34020797A JP H11173111 A JPH11173111 A JP H11173111A
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唯士 田沼
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    • 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
    • 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
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プラント運転中に発生する熱エネルギを活用
し、プラント熱効率の向上を図った火力発電プラントを
提供する。 【解決手段】本発明に係る火力発電プラントは、空気圧
縮機５から抽気した高圧空気を加熱源として排熱回収ボ
イラ３の節炭器１６および過熱器１３の少なくとも一方
から分流させた給水および蒸気のうち少なくとも一方を
加熱させて節炭器１６および過熱器１３の少なくとも一
方に戻す高圧空気熱利用部１９を設けるとともに、高圧
空気熱利用部１９を出た高圧空気をガスタービン７の高
温部２１に冷却用として供給する冷却空気供給系２０を
設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの運転中
に発生する熱エネルギを無駄にすることなく再び活用し
てプラント熱効率の向上を図った火力発電プラントに関
する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電プラント、特に事業用発電プラ
ントには、ガスタービンの駆動力で発電機を回転駆動す
るガスタービン（オープンサイクルガスタービン）や、
蒸気タービンの駆動力で発電機を回転駆動させる蒸気タ
ービンプラントや、ガスタービンプラントに蒸気タービ
ンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合せて発電機を
回転駆動させるコンバインドサイクル発電プラントなど
がある。このうち、ガスタービンプラントは、単体で約
３５％のプラント熱効率であり、また蒸気タービンプラ
ントは、単体で約４６％のプラント熱効率であるのに対
し、コンバインドサイクル発電プラントは、約４８％〜
５０％のプラント熱効率に達する高効率になっている。
このため、最近の火力発電プラントでは、高効率のコン
バインドサイクル発電プラントが要望され、主として数
多く営業運転が行われている。
【０００３】このように、最近の火力発電プラントで
は、コンバインドサイクル発電プラントが主流を占めつ
つあるが、高効率のコンバインドサイクル発電プラント
であっても、プラント熱効率をより一層の向上が望まれ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】プラント熱効率は、入
熱と出熱との比率、具体的にはガスタービン燃焼器に投
入する燃料流量と発電機の出力との比率で表わされてい
る。このプラント熱効率をより一層向上させるには、発
電機の出力を設計値に維持させてガスタービン燃焼器に
投入する燃料流量を少なくさせるか、あるいは燃料の投
入量を設計値に維持させてガスタービンの軸出力を増加
させるかの手段がある。
【０００５】発電機の出力を設計値に維持させて燃料流
量を少なくさせる手段には、例えば特許第２５４０６４
６号公報がある。この技術は、排熱回収ボイラの節炭器
で予熱させた給水で燃料を加熱させ、燃料の内部エネル
ギを高め、結果として燃料流量の消費を少なくさせたも
のである。
【０００６】しかし、排熱回収ボイラの節炭器で予熱さ
せた給水は、比較的温度が低いので、燃料流量の消費を
少なくさせることに自ずと限界がある。このため、燃料
を加熱させる際、別の加熱源の検討が必要とされる。
【０００７】また、燃料の投入量を設計値に維持させて
ガスタービンの軸出力を増加させるには、ガスタービン
の入口燃焼ガス温度を上昇させる手段がある。ガスター
ビンの入口燃焼ガス温度を上昇させると、ガスタービン
の高温部、例えばタービン静翼やタービン動翼等は、許
容温度（７００℃〜９００℃）を超えるので、その強度
を高い状態に維持させるためには冷却手段が必要とされ
る。この冷却手段には、例えば特開平５−８６９０１号
公報、特開平７−１８９７４０号公報、特開平９−６０
５３１号公報がある。これらの技術は、ともに、ガスタ
ービンプラントの空気圧縮機で圧縮した高圧空気をガス
タービン燃焼器に供給する際、その一部を抽気してター
ビン静翼やタービン動翼等を冷却させ、冷却後の高圧空
気をガスタービン燃焼器に燃焼用空気として回収させた
ものである。
【０００８】しかし、最近の空気圧縮機では、技術開発
の進展に伴って圧縮した高圧空気の温度が約４００℃に
まで上昇させることができるようになっている。このよ
うに、高圧空気の温度が高温化してくると、タービン静
翼やタービン動翼等は、冷却の際、燃焼ガス（ガスター
ビン駆動ガス）の温度との間にミスマッチが出、必ずし
も効果的な冷却ができない不安ある。
【０００９】最近の火力発電プラントでは、空気圧縮機
で高温化した高圧空気の有効活用が見直され、高温化し
た高圧空気を用いて如何にしてプラント熱効率を向上さ
せるかの検討が加えられ、その成果が注目されている。
【００１０】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、プラント運転中に発生する熱エネルギを無
駄なく活用し、プラント熱効率の向上を図った火力発電
プラントを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る火力発電プ
ラントは、上記目的を達成するために、請求項１に記載
したように、ガスタービンプラント、蒸気タービンプラ
ントおよび排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガス
タービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気を
加熱源として上記排熱回収ボイラから一部または全量を
分流した給水および蒸気のうち、少なくとも一方を加熱
させて再び上記排熱回収ボイラに戻す高圧空気熱利用部
と、この高圧空気熱利用部を介して上記高圧空気を上記
ガスタービンプラントのガスタービン高温部に供給する
冷却空気供給系とを設けたものである。
【００１２】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項２に記載したように、高圧
空気熱利用部は、給水予熱部および蒸気過熱部のうち少
なくとも一方を収容したものである。
【００１３】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項３に記載したように、給水
予熱部は、排熱回収ボイラの節炭器から分流した給水を
加熱させるものである。
【００１４】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項４に記載したように、蒸気
過熱部は、排熱回収ボイラの過熱器から分流した蒸気を
加熱させるものである。
【００１５】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項５に記載したように、ガス
タービンプラント、蒸気タービンプラントおよび排熱回
収ボイラを備えるとともに、上記ガスタービンプラント
の空気圧縮機から抽気した高圧空気を加熱源として上記
排熱回収ボイラから一部または全量を分流した給水を過
熱蒸気にして上記排熱回収ボイラおよび蒸気蒸気タービ
ンプラントの蒸気タービンのうち、少なくとも一方に供
給する高圧空気熱利用部と、この高圧空気熱利用部を介
して上記高圧空気を上記ガスタービンプラントのガスタ
ービン高温部に供給する冷却空気供給系とを設けたもの
である。
【００１６】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項６に記載したように、高圧
空気熱利用部は、空気圧縮機から抽気した高圧空気の流
れに沿って順に蒸気過熱部、蒸気ドラムを備えた蒸発
部、給水予熱部を収容したものである。
【００１７】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項７に記載したように、ガス
タービンプラント、蒸気タービンプラントおよび排熱回
収ボイラを備えるとともに、上記ガスタービンプラント
の空気圧縮機から抽気した高圧空気を加熱源として上記
排熱回収ボイラから一部または全量を分流した給水を過
熱蒸気にして上記排熱回収ボイラの再熱器に供給する高
圧空気熱利用部と、この高圧空気熱利用部を介して上記
高圧空気を上記ガスタービンプラントのガスタービン高
温部に供給する冷却空気供給系とを設けものである。
【００１８】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項８に記載したように、ガス
タービンプラント、蒸気タービンプラントおよび排熱回
収ボイラを備えるとともに、上記ガスタービンプラント
の空気圧縮機から抽気した高圧空気を加熱源として上記
排熱回収ボイラから一部または全量を分流した給水を過
熱蒸気にして上記排熱回収ボイラに供給する高圧空気熱
利用部を設け、この高圧空気熱利用部に上記高圧空気の
流れに沿って順に、上記排熱回収ボイラに設けた蒸気ド
ラムの出口側から分流した蒸気を過熱蒸気にする蒸気過
熱部と、上記蒸気ドラムから分流した蒸気を加熱させて
再び上記蒸気ドラムに戻す蒸発部と、上記排熱回収ボイ
ラに収容した節炭器から分流した給水を加熱して上記蒸
気ドラムの入口側に戻す給水予熱部を収容し、上記蒸発
ドラムを上記排熱回収ボイラと上記高圧空気熱利用部と
で共有化する一方、上記高圧空気熱利用部を介して上記
高圧空気を上記ガスタービンプラントのガスタービン高
温部に供給する冷却空気供給系とを設けたものである。
【００１９】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項９に記載したように、ガス
タービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気を
高圧空気熱利用部を介してガスタービンプラントのガス
タービン高温部に供給する冷却空気供給系は、昇圧機を
備えたものである。
【００２０】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１０に記載したように、ガ
スタービン高温部は、冷却空気供給系からの高圧空気の
一部または全量をガスタービンプラントの空気圧縮機に
回収させる高圧空気回収系を備えたものである。
【００２１】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１１に記載したように、ガ
スタービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気
を高圧空気熱利用部に供給する高圧空気抽気系は、上記
ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に燃料を供
給する燃料系に設けた燃料加熱部を備えたものである。
【００２２】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１２に記載したように、燃
料系に設けた燃料加熱部は、ガスタービンプラントの空
気圧縮機から抽気した高圧空気を加熱源として排熱回収
ボイラから一部または全量を分流した給水および蒸気の
うち、少なくとも一方を加熱させて再び上記排熱回収ボ
イラに戻す高圧空気熱利用部内に設置したものである。
【００２３】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１３に記載したように、燃
料系に設けた燃料加熱部は、ガスタービンプラントの空
気圧縮機から抽気した高圧空気を加熱源として排熱回収
ボイラから一部または全量を分流した給水および蒸気の
うち、少なくとも一方を加熱させて再び上記排熱回収ボ
イラに戻す高圧空気熱利用部に設置したＵ字状の給水予
熱部内に収容させたものである。
【００２４】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１４に記載したように、燃
料系に設けた燃料加熱部は、燃料加熱源として蒸気ター
ビンプラントの蒸気タービンの中間段落から抽気したタ
ービン抽気を案内する蒸気加熱系と、燃料加熱後のター
ビン抽気を上記蒸気タービンプラントの復水器に回収さ
せる蒸気回収系とを備えたものである。
【００２５】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１５に記載したように、燃
料系に設けた燃料加熱部は、燃料加熱源としてガスター
ビンプラントの発電機から発生する加熱媒体を循環させ
る循環系を備えたものである。
【００２６】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１６に記載したように、燃
料系に設けた燃料加熱部は、燃料加熱源として蒸気ター
ビンプラントの軸シール部からのシール蒸気を案内する
蒸気加熱系と、燃料加熱後のシール蒸気を上記蒸気ター
ビンプラントの復水器に回収させる蒸気回収系とを備え
たものである。
【００２７】本発明に係る火力発電プラントは、上記目
的を達成するために、請求項１７に記載したように、空
気圧縮機、ガスタービン燃焼器およびガスタービンを備
えるとともに、上記空気圧縮機とガスタービンとを軸結
合させたタービン軸を軸支する軸受に潤滑油を供給する
油タンクと、上記ガスタービン燃焼器に燃料を供給する
燃料系に設けた燃料加熱部と、この燃料加熱部に燃料加
熱源として上記軸受の潤滑油を供給する潤滑油供給系と
を備えたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る火力発電プラ
ントの実施の形態を添付図面および図中に付した符号を
引用して説明する。
【００２９】図１は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態を示す概略系統図である。
【００３０】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービンプラント１に別置きに設置
した蒸気タービンプラント２および排熱回収ボイラ３を
組み合せた構成になっている。
【００３１】ガスタービンプラント１は、発電機４、空
気圧縮機５、ガスタービン燃焼器６、ガスタービン７を
備え、空気圧縮機５で吸い込んだ大気ＡＲを圧縮して高
圧空気にし、高圧空気をガスタービン燃焼器６に供給す
る際、燃料Ｆを加えて燃焼ガスを生成し、燃焼ガス（ガ
スタービン駆動ガス）をガスタービン７に案内し、ガス
タービン７で膨張仕事をさせて発電機４を回転駆動する
ようになっている。
【００３２】また、蒸気タービンプラント２は、発電機
８、蒸気タービン９、復水器１０、復水ポンプ１１、給
水ポンプ１２を備え、排熱回収ボイラ３から供給された
蒸気ＳＴを蒸気タービン９で膨張仕事をさせて発電機８
を回転駆動するようになっている。また、蒸気タービン
プラント２は、蒸気タービン９で膨張仕事後のタービン
排気を、復水器１０で凝縮して復水にし、復水を復水ポ
ンプ１１で昇圧し、給水として給水ポンプ１２で再び昇
圧させて排熱回収ボイラ３に還流させるようになってい
る。
【００３３】また、排熱回収ボイラ３は、ガスタービン
７で膨張仕事をした排ガス（排熱）ＦＧの流れに沿って
順に、過熱器１３、蒸気ドラム１４を備えた蒸発器１
５、節炭器１６を設置し、排ガス（ＦＧ）を加熱源とし
て上述給水ポンプ１２から節炭器１６に供給された給水
を予熱し、予熱給水を調整弁１７を介して蒸気ドラム１
４に案内し、蒸発器１５で給水の重力差を利用して自然
循環させ、気液分離を行い、気液分離後の蒸気を過熱器
１３で再び加熱させ、過熱蒸気として蒸気タービン９に
供給するようになっている。
【００３４】さらに、ガスタービンプラント１は、高圧
空気抽気系１８、高圧空気熱利用部１９、冷却空気供給
系２０を備え、空気圧縮機５で圧縮した高圧空気をガス
タービン燃焼器６に供給する際に高圧空気抽気系１８で
一部を抽気し、抽気した高圧空気を加熱源として排熱回
収ボイラ３の節炭器１６および過熱器１３から一部また
は全量を分流させた給水および蒸気を高圧空気熱利用部
１９で加熱させ、加熱後、比較的温度が低く、冷却する
に適温になった高圧空気で冷却空気供給系２０を介して
ガスタービン７の高温部２１、例えばガスタービン静
翼、ガスタービン動翼を冷却する構成になっている。な
お、高圧空気熱利用部１９は、長筒状に形成し、蒸気過
熱部２２と給水予熱部２３とを収容させ、これらを別個
に区分けしている。
【００３５】このような構成を備えたコンバインドサイ
クル発電プラントにおいて、高圧空気抽気系８１は、運
転中、空気圧縮機５から抽気した高温の高圧空気を高圧
空気熱利用部１９に供給し、高圧空気熱利用部１９の蒸
気過熱部２２で排熱回収ボイラ３の過熱器１３から一部
または全量の分流させた蒸気を過熱蒸気にする。過熱蒸
気は、調整弁２４で流量コントロールして過熱器１３の
出口側に戻される。高圧空気は、蒸気過熱部２２で排熱
回収ボイラ３の過熱器１３の入口側から分流させた一部
または全量の蒸気を過熱蒸気にさせた後、再び給水予熱
部２３に案内され、ここで排熱回収ボイラ３の節炭器１
６の入口側から分流した一部または全量の給水を予熱さ
せる。予熱後の給水は、調整弁２５で流量コントロール
し節炭器１６の出口側に戻される。
【００３６】高圧空気利用部１９で熱を失い比較的温度
の低くなった高圧空気は、冷却空気供給系２０を介して
ガスタービン７の高温部２１に供給され、高温部２１を
冷却させた後、燃焼ガス（ガスタービン駆動ガス）に合
流する。
【００３７】このように、本実施形態は、空気圧縮機５
で圧縮した高圧空気を、高圧空気抽気系１８を介して高
圧空気熱利用部１９で蒸気を加熱させて過熱蒸気にし、
さらに給水を予熱させ、冷却に必要な適温の高圧空気に
してガスタービン７の高温部２１に供給する冷却空気供
給系２０を設けたので、ガスタービン７の高温部２１を
良好に冷却することができる。
【００３８】したがって、本実施形態では、空気圧縮機
５からの高圧空気を、高圧空気熱利用部１９で過熱器１
３からの蒸気を加熱させ、さらに給水を予熱させ、適温
にしてからガスタービン７の高温部２１に冷却用として
供給したので、ガスタービン７の高温部２１を良好に冷
却でき、これに伴ってガスタービン７の入口燃焼ガスを
高温化させて軸出力の増加によりプラント熱効率をより
一層向上させることができる。
【００３９】図２は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第１変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００４０】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、高圧空気熱利用部１９に、排熱回収ボイ
ラ３の節炭器１６の入口側から分流させた予熱給水を、
さらに加熱させる給水予熱部２３と、給水予熱部２３で
加熱させた給水を調整弁２６で流量コントロールした
後、飽和蒸気にする蒸気ドラム２７を備えた蒸発部２８
と、蒸気ドラム２７からの飽和蒸気を過熱蒸気にし、調
整弁２４を介して排熱回収ボイラ３の過熱器１３に供給
する蒸気過熱部２２とを収容したものである。なお、他
の構成は、図１で示した第１実施形態と同じである。
【００４１】このように、本実施形態は、高圧空気熱利
用部１９に、給水予熱部２３、蒸気ドラム２７を備えた
蒸発部２８、蒸気過熱部２２を収容させ、高圧空気熱利
用部１９に高圧空気抽気系１８を介して空気圧縮機５で
圧縮した高圧空気の熱を供給したので、蒸気タービン９
により多くの過熱蒸気を供給することができる。
【００４２】したがって、本実施形態では、蒸気タービ
ン９により多くの過熱蒸気を供給し、蒸気タービン９に
より多くの膨張仕事をさせたので、空気圧縮機５から発
生する高圧空気の熱の有効活用の下、プラント熱効率を
より一層向上させることができる。
【００４３】図３は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第２変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００４４】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、高圧空気熱利用部１９の蒸気過熱部２２
から発生する過熱蒸気を調整弁２４を介して蒸気タービ
ンプラント２の蒸気タービン９の中間段落に供給する蒸
気供給系２９を設けたものである。なお、他の構成は、
図１で示した第１実施形態と同じである。
【００４５】このように、本実施形態は、高圧空気熱利
用部１９の蒸気過熱部２２からの過熱蒸気を蒸気タービ
ンプラント２の蒸気タービン９の中間段落に供給する蒸
気供給系２９を設け、蒸気タービン９の中間段落で熱エ
ネルギを失った蒸気に過熱蒸気を加えてより一層多くの
膨張仕事をさせたので、空気圧縮機５から発生する高圧
空気の熱の有効活用の下、プラント熱効率をより一層向
上させることができる。
【００４６】図４は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第３変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００４７】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、蒸気タービンプラント２に蒸気タービン
９と再熱タービン３０を組み合せるとともに、これに対
応させて排熱回収ボイラ３に過熱器１３と再熱器３１を
収容させたものである。なお他の構成は、図１で示した
第１実施形態と同じである。
【００４８】一般に、蒸気タービンプラント２は、ター
ビン駆動蒸気の温度・圧力が高い程、より多くの膨張仕
事をすることがよく知られている。
【００４９】本実施形態は、このような点に着目したも
ので、蒸気タービンプラント２に蒸気タービン９と再熱
タービン３０を組み合せるとともに、排熱回収ボイラ３
に過熱器１３と再熱器３１を収容させ、蒸気ドラム１４
から発生した飽和蒸気を過熱器１３で過熱蒸気にし、過
熱蒸気を蒸気タービン９に供給して膨張仕事をさせ、膨
張仕事後のタービン排気を再熱器３１に供給し、ここで
高圧空気熱利用部１９の蒸気過熱部２２からの過熱蒸気
を合流させ、合流蒸気を再熱タービン３０に供給してよ
り多くの膨張仕事をさせたものである。
【００５０】このように、本実施例は、蒸気タービンプ
ラント２に蒸気タービン９と再熱タービン３０を組み合
せるとともに、排熱回収ボイラ３に過熱器１３と再熱器
３１を収容させ、さらに高圧空気熱利用部１９の蒸気過
熱部２からの過熱蒸気を再熱器３１に供給し、蒸気ター
ビンプラント２により多くの膨張仕事をさせたので、空
気圧縮機５から発生する高圧空気の熱の有効活用の下、
プラント熱効率をより一層向上させることができる。
【００５１】図５は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第４変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００５２】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、排熱回収ボイラ３に収容した節炭器１６
の入口側から分流させた給水を、高圧空気熱利用部１９
に収容した給水予熱部２３に供給し、給水予熱部２３で
予熱した予熱給水を調整弁２６を介して排熱回収ボイラ
３の蒸気ドラム１４の入口側に供給する予熱給水系３２
と、蒸気ドラム１４の飽和蒸気を降水管３３を介して高
圧空気熱利用部１９で再び蒸発させる蒸発部２８と、蒸
発部２８で蒸発した飽和蒸気を再び蒸気ドラム１４に還
流させる上昇管３４と、蒸気ドラム１４で発生した飽和
蒸気の一部を高圧空気熱利用部１９の蒸気過熱部２２に
供給し、ここで過熱蒸気にし、調整弁２４を介して排熱
回収ボイラ３の過熱器１３に供給する飽和蒸気供給系３
５を設けたものである。なお、他の構成は、図１で示し
た第１実施形態と同じである。
【００５３】このように、本実施形態は、排熱回収ボイ
ラ３に収容する蒸発器１５の蒸気ドラム１４を、高圧空
気熱利用部１９に収容する蒸発部２８と共用化させると
ともに、排熱回収ボイラ３の蒸気ドラム１４で発生する
飽和蒸気を飽和蒸気供給系３５を介して高圧空気熱利用
部１９の蒸気過熱部２２に供給し、蒸気過熱部２２の過
熱蒸気を排熱回収ボイラ３の過熱器１３で発生する過熱
蒸気を加えてより多くの過熱蒸気を蒸気タービン９に供
給したので、蒸気タービン９により多くの膨張仕事をさ
せることができ、これに伴ってプラント熱効率を向上さ
せることができる。
【００５４】また、本実施形態は、排熱回収ボイラ３に
収容する蒸発器１５の蒸気ドラムを、高圧空気熱利用部
１９の蒸発部３１と共用化させたので、設備のコンパク
ト化を図ることができる。
【００５５】図６は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第５変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００５６】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービンプラント１の空気圧縮機５
で圧縮した高圧空気の一部を抽気し、抽気した高圧空気
を高圧空気抽気系１８を介して高圧空気熱利用部１９に
供給し、高圧空気熱利用部１９の蒸気過熱部２２、蒸発
部２８、給水予熱部２３を通過し、熱を失って冷却に必
要な適温になった高圧空気をガスタービン７の高温部２
１に供給する冷却空気供給系２０に昇圧機３６を設ける
とともに、高温部２１を冷却させた高圧空気を空気圧縮
機５に回収させる高圧空気回収系３７を設けたものであ
る。
【００５７】このように、本実施形態は、冷却空気器系
２０に昇圧機３６を設けて高圧空気の圧力を高くしてガ
スタービン７の高温部２１に供給したので、高圧空気を
高温部２１に確実に供給することができ、高温部２１を
良好に冷却することができる。
【００５８】また、本実施形態は、高温部２１を冷却さ
せた高圧空気を、空気圧縮機５に回収させる高圧空気回
収系３７を設けたので、高圧空気のガスタービン７を駆
動する燃焼ガスに合流させることがなく、その燃焼ガス
に乱れを与えることがなく、さらに燃焼ガスの温度を低
くさせることがなく、ガスタービン７に、より多くのの
膨張仕事をさせることができ、プラント熱効率を向上さ
せることができる。
【００５９】図７は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第６変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００６０】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービン燃焼器６に燃料Ｆを供給す
る燃料系３８に設けた燃料加熱部３９に、空気圧縮機５
から抽気した高圧空気を加熱源として燃料加熱部３９に
供給する高圧空気抽気系１８を設け、燃料加熱部３９で
燃料Ｆを加熱された高圧空気を高圧空気熱利用部１９に
供給し、排熱回収ボイラ３からの給水を過熱蒸気にして
再熱器３１に供給し、さらに高圧空気熱利用部１９で熱
を失い冷却用として適温になった高圧空気をガスタービ
ン７の高温部２１に供給し、高温部２１を冷却させたも
のである。なお、他の構成は、図６で示した第１実施形
態における第５変形例と同じである。
【００６１】このように、本実施形態は、空気圧縮機５
から高圧空気抽気系１８を介して抽気した高圧空気を、
燃料加熱部３９に供給して燃料Ｆを加熱させて燃料Ｆの
内部エネルギを高めるとともに、高圧空気熱利用部１９
に供給して過熱蒸気を発生させ、さらにガスタービン７
の高温部２１に供給して高温部２１を冷却させた高圧空
気の熱エネルギをあますことなく有効に活用したりの
で、燃料Ｆの内部エネルギの増加に伴って燃料Ｆの消費
を少なくさせることができる。
【００６２】また、本実施形態は、燃料Ｆの消費を少な
くさせたことと相俟ってガスタービン７の高温部２１を
冷却させたので、これに伴って燃焼ガス（ガスタービン
駆動ガス）をより一層高温化させることができ、プラン
ト熱効率をより一層向上させることができる。
【００６３】図８は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第７変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００６４】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービン燃焼器６に燃料Ｆを供給す
る燃料系３８に設けた燃料加熱部３９に、空気圧縮機５
から抽気した高圧空気を加熱源として燃料加熱部３９に
供給する高圧空気抽気系１８を設け、燃料加熱部３９で
燃料Ｆを加熱させた高圧空気を高圧空気熱利用部１９に
供給し、排熱回収ボイラ３からの給水を過熱蒸気にして
再熱器３１に供給し、さら高圧空気熱利用部１９で熱を
失い冷却用として適温になった高圧空気をガスタービン
７の高温部２１に供給する冷却空気供給系２０に昇圧機
３６を設けるとともに、ガスタービン７の高温部２１を
冷却させた高圧空気をガスタービン燃焼器６の燃焼用空
気として空気圧縮機５に回収させる高圧空気回収系３７
を設けたものである。なお、他の構成は、図６で示した
第１実施形態における第５変形例と同じである。
【００６５】このように、本実施形態は、冷却空気供給
系２０に昇圧機３６を設け、昇圧機３６で昇圧させた高
圧空気をガスタービン７の高温部２１に冷却用として供
給したので、その高温部２１を確実に冷却させることが
できる。
【００６６】また、本実施形態は、ガスタービン７の高
温部２１を冷却させた高圧空気を空気圧縮機５に燃焼用
空気として回収させる高圧空気回収系３７を設けたの
で、高圧空気の熱エネルギを有効に回収することがで
き、高圧空気の有効回収と相俟って燃焼ガス（ガスター
ビン駆動ガス）の温度を低くすることがなく、燃焼ガス
の流れを乱すことがなく、プラント熱効率を向上させる
ことができる。
【００６７】図９は、コンバインドサイクル発電プラン
トを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１実
施形態における第８変形例を示す概略系統図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
【００６８】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービン燃焼器６に燃料Ｆを供給す
る燃料系３８に設けた燃料加熱部３９を高圧空気熱利用
部１９に収容させたものである。また、高圧空気熱利用
部１９に収容した燃料加熱部３９は、給水予熱部２３と
並列状に設置している。なお、他の構成は、図６で示し
た第１実施形態における第５変形例と同じである。
【００６９】このように、本実施形態は、燃料Ｆを加熱
する燃料加熱部３９を高圧空気熱利用部１９の給水予熱
部２３に並列状に設置したので、設備のコンパクト化を
図ることができ、設置面積を有効に活用することができ
る。
【００７０】図１０は、図９で示した燃料加熱部３９の
変形例を示す概略図である。
【００７１】本実施形態は、高圧空気熱利用部１９に設
置したＵ字状の給水予熱部２３に管状の燃料加熱部３９
を収容したものである。
【００７２】このように、本実施形態は、Ｕ字状の給水
予熱部２３に管状の燃料加熱部３９を収容し、空気圧縮
機５から抽気した高圧空気の熱で排熱回収ボイラ３の節
炭器１６から分流した給水を予熱させ、さらに予熱給水
の熱で燃料Ｆを加熱させたので、燃料Ｆを安定状態で加
熱させることができる。なお、燃料加熱部３９は、給水
予熱部２３内に収容させたが、高圧空気熱利用部１９の
上流側に設置した蒸気過熱部２２に収容させてもよい。
【００７３】図１１は、コンバインドサイクル発電プラ
ントを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１
実施形態における第９変形例を示す概略系統図である。
なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号
を付す。
【００７４】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービン燃焼器６に燃料Ｆを供給す
る燃料系３８に設けた燃料加熱部３９に、再熱タービン
３０の中間段落から抽気したタービン抽気を燃料Ｆの加
熱源として供給する蒸気加熱系４０と、燃料Ｆを加熱後
の蒸気を復水器１０の入口側に回収させる蒸気回収系４
１とを設けたものである。なお、他の構成は、図６で示
した第１実施形態における第５変形例と同じである。
【００７５】このように、本実施形態は、再熱タービン
３０の中間段落から抽気したタービン抽気で燃料Ｆを加
熱させる蒸気加熱系４０を燃料加熱部３９に接続すると
ともに、燃料Ｆの加熱後の蒸気を復水器１０の入口側に
回収させる蒸気回収系４１を設けたので、燃料Ｆを安定
状態で加熱させることができ、燃料Ｆの内部エネルギを
高めて燃料Ｆの消費量を少なくさせてプラント熱効率を
より一層向上させることができる。
【００７６】図１２は、コンバインドサイクル発電プラ
ントを例示とする本発明に係る火力発電プラントの第１
実施形態における第１０変形例を示す概略系統図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付す。
【００７７】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービン燃焼器６に燃料Ｆを供給す
る燃料系３８に第１燃料加熱部３９ａと第２燃料加熱部
３９ｂとを直列状に設けるとともに、第１燃料加熱部３
９ａに燃料Ｆを加熱させる加熱媒体、例えば空気を発電
機４の高温部４２から供給し、燃料Ｆの加熱後の加熱媒
体を発電機４の高温部４２に回収させる循環系４３と、
第２燃料加熱部３９ｂに第１燃料加熱部３９ａから供給
される燃料Ｆを加熱させる蒸気を、蒸気タービンプラン
ト２の軸シール部４４から抽出した蒸気加熱系４５と、
燃料Ｆの加熱後の蒸気を復水器１０の入口側に回収させ
る蒸気回収系４６とを設けたものである。なお、他の構
成は、図６で示した第１実施形態における第５変形例と
同じである。
【００７８】このように、本実施形態は、燃料系３８に
第１燃料加熱部３９ａと第２燃料加熱部３９ｂとの複数
の燃料加熱部３９を直列状に設けるとともに、第１燃料
加熱部３９ａに発電機４の高温部４２から発生する加熱
媒体を供給して燃料Ｆを加熱させ、燃料Ｆの加熱後の加
熱媒体を発電機４の高温部４２に回収させる循環系４３
と、第２燃料加熱部３９ｂに軸シール部４４からのシー
ル蒸気を供給して燃料Ｆを加熱させる蒸気加熱系４５
と、燃料Ｆの加熱後のシール蒸気を復水器１０の入口側
に回収させる蒸気回収系４６とを設けたので、通常、捨
てられる熱の有効利用下、燃料Ｆの内部エネルギを高め
て燃料Ｆの消費を少なくすることができ、プラント熱効
率を向上させることができる。
【００７９】図１３は、ガスタービンプラント単体を例
示とする本発明に係る火力発電プラントの第２実施形態
を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部
分と同一部分には同一符号を付す。
【００８０】本実施形態に係るガスタービンプラント１
は、油タンク４９からポンプ５０を介してタービン軸４
７を軸支する軸受４８に潤滑油を供給する際、潤滑油を
加熱源として燃料系３８に受けた燃料加熱部３９に供給
し、燃料Ｆを加熱させる潤滑油供給系５１を設けたもの
である。
【００８１】本実施形態は、潤滑油が軸受４８を通る
際、高温になることに着目したもので、高温の潤滑油を
潤滑油供給系５１を介して燃料加熱部３９に供給し、燃
料Ｆを加熱させ、燃料Ｆの内部エネルギを高めるように
なっている。
【００８２】このように、本実施形態は、燃料加熱部３
９に軸受４８からの潤滑油を供給する潤滑油供給系５１
を設け、潤滑油の熱を利用して燃料Ｆを加熱させてその
内部エネルギを高めたので、燃料の消費を少なくしてプ
ラント熱効率を向上させることができる。
【００８３】
【発明の効果】以上の説明の通り、本発明に係る火力発
電プラントは、空気圧縮機で圧縮した高圧空気の一部を
抽気し、抽気した高圧空気を加熱源として予熱給水や蒸
気をさらに加熱させる高圧空気熱利用部を設けるととも
に、高圧空気熱利用部で熱を失い比較的温度の低くなっ
た高圧空気を、さらにガスタービンの高温部に供給して
その高温部を冷却させ、熱エネルギをあますことなく利
用したので、熱エネルギの有効活用の下、プラント熱効
率をより一層向上させることができる。
【００８４】また、本発明に係る火力発電プラントは、
ガスタービン燃焼器に燃料を供給する燃料系に燃料加熱
部を設け、燃料を加熱させてその内部エネルギを高める
加熱源を空気圧縮機から抽気した高圧空気、蒸気タービ
ンプラントから抽気したタービン抽気、蒸気タービンプ
ラントの軸シール部からのシール蒸気、または発電機か
らの加熱媒体を用いたので、燃料を容易に加熱すること
ができ、同一のタービン軸出力に対して燃料の消費量を
少なくさせることができ、プラント熱効率を向上させる
ことができる。
【００８５】また、本発明に係る火力発電プラントは、
タービン軸の軸受に供給する潤滑油の熱を利用して燃料
を加熱させ、その内部エネルギを高めたので、同一のタ
ービン軸出力に対し、燃料を従来に較べて少なくさせて
運転をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態を示す
概略系統図。
【図２】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第１変形例を示す概略系統図。
【図３】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第２変形例を示す概略系統図。
【図４】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第３変形例を示す概略系統図。
【図５】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第４変形例を示す概略系統図。
【図６】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第５変形例を示す概略系統図。
【図７】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第６変形例を示す概略系統図。
【図８】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第７変形例を示す概略系統図。
【図９】コンバインドサイクル発電プラントを例示とす
る本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態におけ
る第８変形例を示す概略系統図。
【図１０】図９で示した燃料加熱部の変形例を示す概略
図。
【図１１】コンバインドサイクル発電プラントを例示と
する本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態にお
ける第９変形例を示す概略系統図。
【図１２】コンバインドサイクル発電プラントを例示と
する本発明に係る火力発電プラントの第１実施形態にお
ける第１０変形例を示す概略系統図。
【図１３】ガスタービンプラント単体を例示とする本発
明に係る火力発電プラントの第２実施形態を示す概略系
統図。
【符号の説明】
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 発電機 ５ 空気圧縮機 ６ ガスタービン燃焼器 ７ ガスタービン ８ 発電機 ９ 蒸気タービン １０ 復水器 １１ 復水ポンプ １２ 給水ポンプ １３ 過熱器 １４ 蒸気ドラム １５ 蒸発器 １６ 節炭器 １７ 調整弁 １８ 高圧空気抽気系 １９ 高圧空気熱利用部 ２０ 冷却空気供給系 ２１ 高温部 ２２ 蒸気過熱部 ２３ 給水予熱部 ２４，２５，２６ 調整弁 ２７ 蒸気ドラム ２８ 蒸発部 ２９ 蒸気供給系 ３０ 再熱タービン ３１ 再熱器 ３２ 予熱給水系 ３３ 降水管 ３４ 上昇管 ３５ 飽和蒸気供給系 ３６ 昇圧機 ３８ 高圧空気回収系 ３８ 燃料系 ３９ 燃料過熱部 ４０ 蒸気加熱系 ４１ 蒸気回収系 ４２ 高温部 ４３ 循環系 ４４ 軸シール部 ４５ 蒸気加熱系 ４６ 蒸気回収系 ４７ タービン軸 ４８ 軸受 ４９ 油タンク ５０ ポンプ ５１ 潤滑油供給系

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンプラント、蒸気タービンプ
    ラントおよび排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガ
    スタービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気
    を加熱源として上記排熱回収ボイラから一部または全量
    を分流した給水および蒸気のうち、少なくとも一方を加
    熱させて再び上記排熱回収ボイラに戻す高圧空気熱利用
    部と、この高圧空気熱利用部を介して上記高圧空気を上
    記ガスタービンプラントのガスタービン高温部に供給す
    る冷却空気供給系とを設けたことを特徴とする火力発電
    プラント。
  2. 【請求項２】 高圧空気熱利用部は、給水予熱部および
    蒸気過熱部のうち少なくとも一方を収容したことを特徴
    とする請求項１記載の火力発電プラント。
  3. 【請求項３】 給水予熱部は、排熱回収ボイラの節炭器
    から分流した給水を加熱させることを特徴とする請求項
    ２記載の火力発電プラント。
  4. 【請求項４】 蒸気過熱部は、排熱回収ボイラの過熱器
    から分流した蒸気を加熱させることを特徴とする請求項
    ２記載の火力発電プラント。
  5. 【請求項５】 ガスタービンプラント、蒸気タービンプ
    ラントおよび排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガ
    スタービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気
    を加熱源として上記排熱回収ボイラから一部または全量
    を分流した給水を過熱蒸気にして上記排熱回収ボイラお
    よび蒸気蒸気タービンプラントの蒸気タービンのうち、
    少なくとも一方に供給する高圧空気熱利用部と、この高
    圧空気熱利用部を介して上記高圧空気を上記ガスタービ
    ンプラントのガスタービン高温部に供給する冷却空気供
    給系とを設けたことを特徴とする火力発電プラント。
  6. 【請求項６】 高圧空気熱利用部は、空気圧縮機から抽
    気した高圧空気の流れに沿って順に蒸気過熱部、蒸気ド
    ラムを備えた蒸発部、給水予熱部を収容したことを特徴
    とする請求項５記載の火力発電プラント。
  7. 【請求項７】 ガスタービンプラント、蒸気タービンプ
    ラントおよび排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガ
    スタービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気
    を加熱源として上記排熱回収ボイラから一部または全量
    を分流した給水を過熱蒸気にして上記排熱回収ボイラの
    再熱器に供給する高圧空気熱利用部と、この高圧空気熱
    利用部を介して上記高圧空気を上記ガスタービンプラン
    トのガスタービン高温部に供給する冷却空気供給系とを
    設けたことを特徴とする火力発電プラント。
  8. 【請求項８】 ガスタービンプラント、蒸気タービンプ
    ラントおよび排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガ
    スタービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気
    を加熱源として上記排熱回収ボイラから一部または全量
    を分流した給水を過熱蒸気にして上記排熱回収ボイラに
    供給する高圧空気熱利用部を設け、この高圧空気熱利用
    部に上記高圧空気の流れに沿って順に、上記排熱回収ボ
    イラに設けた蒸気ドラムの出口側から分流した蒸気を過
    熱蒸気にする蒸気過熱部と、上記蒸気ドラムから分流し
    た蒸気を加熱させて再び上記蒸気ドラムに戻す蒸発部
    と、上記排熱回収ボイラに収容した節炭器から分流した
    給水を加熱して上記蒸気ドラムの入口側に戻す給水予熱
    部を収容し、上記蒸発ドラムを上記排熱回収ボイラと上
    記高圧空気熱利用部とで共有化する一方、上記高圧空気
    熱利用部を介して上記高圧空気を上記ガスタービンプラ
    ントのガスタービン高温部に供給する冷却空気供給系と
    を設けたことを特徴とする火力発電プラント。
  9. 【請求項９】 ガスタービンプラントの空気圧縮機から
    抽気した高圧空気を高圧空気熱利用部を介してガスター
    ビンプラントのガスタービン高温部に供給する冷却空気
    供給系は、昇圧機を備えたことを特徴とする請求項１，
    ５，７または８に記載の火力発電プラント。
  10. 【請求項１０】 ガスタービン高温部は、冷却空気供給
    系からの高圧空気の一部または全量をガスタービンプラ
    ントの空気圧縮機に回収させる高圧空気回収系を備えた
    ことを特徴とする請求項１，５，７または８に記載の火
    力発電プラント。
  11. 【請求項１１】 ガスタービンプラントの空気圧縮機か
    ら抽気した高圧空気を高圧空気熱利用部に供給する高圧
    空気抽気系は、上記ガスタービンプラントのガスタービ
    ン燃焼器に燃料を供給する燃料系に設けた燃料加熱部を
    備えたことを特徴とする請求項１，５，７または８に記
    載の火力発電プラント。
  12. 【請求項１２】 燃料系に設けた燃料加熱部は、ガスタ
    ービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気を加
    熱源として排熱回収ボイラから一部または全量を分流し
    た給水および蒸気のうち、少なくとも一方を加熱させて
    再び上記排熱回収ボイラに戻す高圧空気熱利用部内に設
    置したことを特徴とする火力発電プラント。
  13. 【請求項１３】 燃料系に設けた燃料加熱部は、ガスタ
    ービンプラントの空気圧縮機から抽気した高圧空気を加
    熱源として排熱回収ボイラから一部または全量を分流し
    た給水および蒸気のうち、少なくとも一方を加熱させて
    再び上記排熱回収ボイラに戻す高圧空気熱利用部に設置
    したＵ字状の給水予熱部内に収容させたことを特徴とす
    る火力発電プラント。
  14. 【請求項１４】 燃料系に設けた燃料加熱部は、燃料加
    熱源として蒸気タービンプラントの蒸気タービンの中間
    段落から抽気したタービン抽気を案内する蒸気加熱系
    と、燃料加熱後のタービン抽気を上記蒸気タービンプラ
    ントの復水器に回収させる蒸気回収系とを備えたことを
    特徴とする火力発電プラント。
  15. 【請求項１５】 燃料系に設けた燃料加熱部は、燃料加
    熱源としてガスタービンプラントの発電機から発生する
    加熱媒体を循環させる循環系を備えたことを特徴とする
    火力発電プラント。
  16. 【請求項１６】 燃料系に設けた燃料加熱部は、燃料加
    熱源として蒸気タービンプラントの軸シール部からのシ
    ール蒸気を案内する蒸気加熱系と、燃料加熱後のシール
    蒸気を上記蒸気タービンプラントの復水器に回収させる
    蒸気回収系とを備えたことを特徴とする火力発電プラン
    ト。
  17. 【請求項１７】 空気圧縮機、ガスタービン燃焼器およ
    びガスタービンを備えるとともに、上記空気圧縮機とガ
    スタービンとを軸結合させたタービン軸を軸支する軸受
    に潤滑油を供給する油タンクと、上記ガスタービン燃焼
    器に燃料を供給する燃料系に設けた燃料加熱部と、この
    燃料加熱部に燃料加熱源として上記軸受の潤滑油を供給
    する潤滑油供給系とを備えたことを特徴とする火力発電
    プラント。
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