JPH11336510A - 一軸コンバインドプラント起動システム - Google Patents

一軸コンバインドプラント起動システム

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JPH11336510A
JPH11336510A JP14127898A JP14127898A JPH11336510A JP H11336510 A JPH11336510 A JP H11336510A JP 14127898 A JP14127898 A JP 14127898A JP 14127898 A JP14127898 A JP 14127898A JP H11336510 A JPH11336510 A JP H11336510A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一軸コンバインドプラント起動システムに関
し、パッケージボイラを用いて起動を可能とする。 【解決手段】 圧縮機１、燃焼器２、ガスタービン３、
発電機４、蒸気タービン５は一軸で連結され、ガスター
ビン３の排ガスは排熱回収ボイラ６へ導かれ、排熱が回
収されて煙突７より放出される。排熱回収ボイラ６から
の蒸気は加減弁２０を介して蒸気タービン５へ導かれ、
仕事をして復水器８で復水し、ポンプ９で排熱回収ボイ
ラ６へ給水される。起動前にはパッケージボイラ１０で
起動に必要な蒸気量を発生させ、開閉弁２１と加減弁２
０を閉じ、圧力調節弁２４を開けて復水器へ回収してお
く。起動時に弁２２を閉じ、弁２０を開いて必要蒸気量
を蒸気タービン５に即時に供給できるので、プラントの
起動が支障なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパッケージボイラに
よる一軸コンバインドプラント起動システムに関し、他
に蒸気発生源のない発電所等においてパッケージボイラ
のみでプラントの起動を可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は一軸コンバインドプラントの代表
的な例を示す系統図である。図において、１は圧縮機、
２は燃焼器、３はガスタービン、４は発電機、５は蒸気
タービンであり、これら１，３，４，５の各機器は一軸
に連結され、ガスタービン３及び蒸気タービン５で軸を
回し、発電機４を駆動している。６は排熱回収ボイラ、
７は煙突であり、ガスタービン３の排ガスを導き、排熱
を回収して排熱回収後のガスは煙突７より大気へ放出さ
れる。８は復水器であり、蒸気タービン５からの排気を
導き、海水等で冷却して復水させ、その復水は給水ポン
プ９で排熱回収ボイラ６へ給水される。２０は蒸気加減
弁であり、排熱回収ボイラ６で発生した蒸気の流量を調
節して蒸気タービン５へ導く弁である。３０は他の蒸気
発生源であり、プラントの起動時に蒸気を蒸気タービン
５へ導き、起動するためのものである。
【０００３】上記構成の一軸コンバインドプラントにお
いて、圧縮機１で圧縮された空気は、燃料と共に燃焼器
２で燃焼し、その燃焼により生じた燃焼ガスはガスター
ビン３に導かれ、膨張して仕事を行いガスタービン３を
回転させ、共通軸で結合されている圧縮機１と発電機４
とを駆動する。ガスタービン３を出た燃焼ガスは、排熱
回収ボイラ６に導びかれ、この排熱回収ボイラ６内で復
水器８からの復水と熱交換した後大気中に煙突７より放
出される。
【０００４】排熱回収ボイラ６で発生した蒸気は加減弁
２０を介して蒸気タービン８へ導びかれ、膨張して仕事
をし、蒸気タービン５を回転させ、圧縮機１と発電機４
とを駆動する。蒸気タービン５を出た蒸気は復水器８へ
導かれ、海水等で冷却されて復水され、その水は給水ポ
ンプ９で加圧されて排熱回収ボイラ６へ圧送される。
【０００５】プラントの起動時においては、起動用モー
タ起動方式もしくはサイリスタ起動方式の場合燃焼ガス
によりガスタービン２が回転し、負荷が上昇し始めても
しばらくの間は排熱回収ボイラ６からは蒸気が発生しな
いため、蒸気タービン５は空転し、風損が生じ、温度が
上昇し、熱応力が発生するので、起動時には排熱回収ボ
イラ６が蒸気を発生するまでの間、他の蒸気発生源３０
から蒸気を供給しなければならない。又、蒸気タービン
起動方式の場合、ガスタービンの点火に必要な回転数ま
で昇速させるために必要なトルクと点火後もしばらくの
間は排熱回収ボイラからは蒸気が発生しないため、ガス
タービンの自力昇速が可能となる回転数までに必要なト
ルクを得るため、蒸気タービンに蒸気を他の蒸気発生源
から供給しなければならない。この他の蒸気発生源３０
からの蒸気はプラントの起動時にはグランドシール用蒸
気や起動用蒸気冷却蒸気、等すべての起動用蒸気を供給
しなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように一軸コン
バインドプラントの起動時には他の蒸気発生源３０が必
要であり、一軸コンバインドプラントの建設場所は、他
に蒸気発生源のある発電所でないと建設できない。この
ような場所に建設する場合には、パッケージボイラ等の
補助蒸気用のボイラを別途設ける必要がある。このよう
なパッケージボイラの蒸気発生量の変化レートは運転安
定の上で変化レートが規定されており、起動時の必要時
に急激に供給量を上昇して供給することができず、規定
された変化レートで蒸気を発生させて必要蒸気量を確保
して運転するために立上りまでの時間を要し、この間に
起動用モータ起動方式もしくはサイリスタ起動方式であ
れば、蒸気タービンの風損による温度上昇をまねいてし
まい、蒸気タービン起動であれば規定時間内での回転上
昇ができないため、翼の共振による損傷等をまねいてし
まう。そのために起動時での必要蒸気量が直ちに得られ
るような対策が望まれていた。
【０００７】そこで本発明は、一軸コンバインドプラン
トの起動に必要な蒸気量をすべてパッケージボイラで供
給するようにし、ガスタービンの起動と同時に必要蒸気
量のすべてを蒸気タービンに供給し、蒸気タービンの起
動時の運転に支障がないようにスムーズに起動を可能と
する一軸コンバインドプラントの起動システムを提供す
ることを課題としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００９】（１）圧縮機、ガスタービン、発電機及び
蒸気タービンを一軸に連結し、ガスタービンの排気を排
熱回収ボイラに導いて排熱を回収し、その排熱で加熱さ
れた蒸気を蒸気タービンに導いて仕事をさせ、同蒸気タ
ービンの排気を復水器へ導いて復水させ、同復水を前記
排熱回収ボイラへ給水する一軸コンバインドプラントに
おいて、起動時に前記蒸気タービンに起動用蒸気を供給
するパッケージボイラを備え、同パッケージボイラは前
記ガスタービンの起動前に前記蒸気タービンの起動に必
要な蒸気量を発生させ、この発生した蒸気は大気に放出
させておき、前記ガスタービン起動時に前記発生蒸気量
を大気に放出する系路から前記蒸気タービンに切替えて
同蒸気タービンに供給可能とすることを特徴とする一軸
コンバインドプラント起動システム。
【００１０】（２）上記と同じ圧縮機、ガスタービン、
発電機、蒸気タービン、排熱回収ボイラ、復水器からな
る一軸コンバインドプラントにおいて、起動時に前記蒸
気タービンに起動用蒸気を供給するパッケージボイラを
備え、同パッケージボイラは前記ガスタービンの起動前
に前記蒸気タービンの起動に必要な蒸気量を発生させ、
この発生した蒸気は前記復水器へ接続する系路より同復
水器へ投入しておき、前記ガスタービン起動時に前記発
生蒸気量を前記復水器への系路から前記蒸気タービンに
切替えて同蒸気タービンに供給可能とすることを特徴と
する一軸コンバインドプラント起動システム。
【００１１】本発明の（１）の起動システムにおいて
は、プラントの起動前にはパッケージボイラを運転し、
起動時に必要な蒸気量を発生させ、これを大気に放出し
ておく。パッケージボイラの蒸気発生量のレートは運転
を安定して行うためにその変化レートが規定されてお
り、即時に必要蒸気量を増加させて、これを供給するこ
とができない。そこで予め必要な蒸気量を予め起動前に
発生して増加させておき、これを起動時まで大気に放出
しておく。
【００１２】ガスタービンの起動時には、この大気に放
出していた蒸気を切替えて蒸気タービン側に接続し、必
要蒸気量の全量を即時にパッケージボイラから蒸気ター
ビンに供給し、安全な起動を行う。この間に排熱回収ボ
イラが徐々に立上り、排熱回収ボイラが完全に立上る
と、パッケージボイラから排熱回収ボイラの蒸気に切替
え、通常運転に入る。
【００１３】本発明の（２）では、パッケージボイラで
発生した起動に必要な蒸気量を大気に放出する代りに、
その発生した蒸気量を復水器に投入し、回収する。起動
時には、この復水器に投入する系統から蒸気タービンに
切替えてパッケージボイラから発生した蒸気を蒸気ター
ビンに供給し、上記（１）と同様にプラントの起動が行
なわれる。本発明の（２）では、起動するまでにパッケ
ージボイラで発生した蒸気量はすべて復水器に回収され
るので、純水の無駄がなくなり、又大気に放出する際の
白煙の発生もなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１形態に係る一軸コンバインドプラント起動シス
テムの系統図である。図において符号１乃至９及び２０
は図４に示す従来の系統図における機器と同じであるの
で、詳しい説明は省略し、そのまま引用して説明する
が、本発明の特徴部分は符号１０，１１，２１乃至２３
の部分であり以下に詳しく説明する。
【００１５】図１において、１０はパッケージボイラ、
１１はサイレンサである。２２は流量調節弁であり、パ
ッケージボイラ１０からの蒸気の流量を調節するもので
ある。２３は開閉弁であり、起動時にパッケージボイラ
１０からの蒸気を開閉する。
【００１６】上記構成の一軸コンバインドプラントでは
起動時には、従来例でも説明したように起動用モータ起
動方式もしくはサイリスタ起動方式ではガスタービン２
が燃焼ガスにより回転し、しばらくの間は排熱回収ボイ
ラ６からは蒸気が発生しないため、蒸気タービン５は空
転し、風損により温度が上昇し、熱応力が発生するの
で、この起動時にはパッケージボイラ１０から蒸気を供
給する。又、蒸気タービン起動方式では、規定時間内に
圧縮機、ガスタービン、発電機の回転数を上昇させるた
め、パッケージボイラからの蒸気を供給する。
【００１７】パッケージボイラ１０からの蒸気供給は、
後述するようにパッケージボイラ１０を運転して行う
が、流量調節弁２２を閉じ、開閉弁２３を開放し、開閉
弁２１を閉じ、加減弁２０を開いて排熱回収ボイラ６が
充分立上り、蒸気を発生するまでの間パッケージボイラ
１０から蒸気タービン５へ蒸気を供給し、排熱回収ボイ
ラ６が立上り、蒸気タービン５を運転するに充分な蒸気
発生量となると、開閉弁２３を閉じ、開閉弁２１を開い
て排熱回収ボイラ６からの蒸気を蒸気タービン５へ導
き、通常の運転を開始する。
【００１８】プラントが起動される前には、パッケージ
ボイラ１０の運転を先に行っておき、発生した蒸気は流
量調節弁２２を調節して発生した蒸気のうち、グランド
シール用蒸気等を除いた全量の蒸気をサイレンサ１１を
通して大気に放出しておく。従って起動に必要な全蒸気
量はすべて大気に放出した状態となっている。
【００１９】ガスタービン３の起動時には、蒸気タービ
ン５で必要な蒸気量は、流量調節弁２２を閉じることに
より全量が即時に導入され、排熱回収ボイラ６が立上る
まで供給され、排熱回収ボイラ６が蒸気を充分発生する
ようになると開閉弁２３を閉じ、開閉弁２１を開いて排
熱回収ボイラ６から蒸気を蒸気タービン５へ導き、通常
運転に入る。通常運転に入ると、パッケージボイラ１０
の運転は次回の起動時まで停止する。
【００２０】図２は上記に説明の実施の第１形態の起動
時のタイミングを説明する図であり、図において、
（ａ）はコンバインドプラントの運転、（ｂ）はパッケ
ージボイラの運転のタイミングを示しており、（ａ）に
示すように一軸コンバインドプラントは時刻ｔ3 におい
てガスタービン３が起動し、その回転数は（ＧＴＮ）で
示すように上昇し、定格回転数に達する。又蒸気タービ
ン５の負荷は時刻ｔ5 の蒸気切替開始時点より（ＳＴ
Ｌ）のように増加する。
【００２１】（ｂ）において、ガスタービンの起動時ｔ
3 の前ｔ1 において、パッケージボイラ１０を起動し、
排熱回収ボイラ６がｔ2 において起動する。パッケージ
ボイラ１０の蒸気圧力（ＰＢＰ）はｔ1 〜ｔ2 間で徐々
に上昇し、その後一定圧力となるが、パッケージボイラ
１０の蒸気流量（ＰＢＶ）はｔ2 からガスタービン３の
起動時ｔ3 まで安全上規定された蒸発量の変化率、例え
ば２５％定格／５分程度のレートで上昇し、ｔ3 時点に
おいて１００％の定格の蒸気量を発生する。
【００２２】ガスタービンはｔ3 に起動し、ｔ4 に着火
するが、着火と同時にガスタービン３はその燃焼ガスに
より回転数が上昇してゆくが、起動用モータ起動方式も
しくはサイリスタ起動方式でこの時点より蒸気タービン
５へパッケージボイラ１０の蒸気発生量（ＰＢＶ）のう
ち必要量、もしくは全量を流す必要があり、排熱回収ボ
イラ蒸気圧力（ＨＲＰ）が充分に立上るｔ6 時点まで供
給される。又、蒸気タービン起動方式では、ガスタービ
ン起動の際に蒸気タービンへパッケージボイラの蒸気発
生量のうち必要量もしくは全量を流し、回転数を上昇さ
せる。
【００２３】上記のパッケージボイラ１０から蒸気ター
ビン５への蒸気供給は、ｔ1 〜ｔ4の間で発生する蒸気
はすべて図１で説明したように、流量調節弁２２を開い
てサイレンサ１１を通して大気に放出しておき、ｔ3 時
点において流量調節弁２２を調節して必要量を蒸気ター
ビン５へ供給する。この場合の開閉弁２１は排熱回収ボ
イラ６が立上るまで閉じておく。
【００２４】ｔ3 〜ｔ5 間はこのようにしてパッケージ
ボイラ１０から蒸気タービン５へ蒸気を供給し、時刻ｔ
5 において、開閉弁２１を開いて排熱回収ボイラ６で発
生した蒸気を徐々に導入し、排熱回収ボイラ蒸気圧力
（ＨＲＰ）が充分に立上るｔ6時点までに開閉弁２３を
閉じてパッケージボイラ１０からの蒸気を閉じ、排熱回
収ボイラ６から発生する蒸気のみで蒸気タービンを運転
し、通常の運転に入る。
【００２５】図３は本発明の実施の第２形態に係る一軸
コンバインドプラント起動システムの系統図である。図
において符号１乃至１０，２０，２３は図１に示す実施
の第１形態のものと同じであり、本実施の第２形態で
は、第１形態でのサイレンサ１１、流量調節弁２２をな
くし、その代り、圧力調節弁２４、配管２５を設け、パ
ッケージボイラ１０で発生する蒸気を大気に放出する分
をすべて復水器８に回収するようにしたものである。
【００２６】上記の実施の第２形態によれば、起動時の
前にパッケージボイラ１０を運転しておき、起動時にガ
スタービンの起動時点ｔ3 において蒸気タービン５へ蒸
気を供給するまでの間は発生する蒸気は、開閉弁２１及
び加減弁２０を閉じ、圧力調節弁２４を開けて全量を復
水器８に流入させて回収する。ガスタービン５の起動時
点ｔ3 において加減弁２０を開き、圧力調節弁２４調節
して必要蒸気量を蒸気タービン５へ流入させ、起動を行
う。なお開閉弁２１は実施の第１形態と同様に排熱回収
ボイラ６が立上るまでは閉じておく。その他の作用は実
施の第１形態と同じである。
【００２７】以上説明の実施の第１形態においては、パ
ッケージボイラ１０を設け、一軸コンバインドプラント
の起動前に運転しておき、発生した蒸気を大気に放出し
ておく。パッケージボイラ１０は規定された蒸気発生量
の変化レートで蒸気を増加させ、必要蒸気量を確保し、
ガスタービン５の起動時に必要蒸気量を蒸気タービン５
に即時に供給するようにしたので、パッケージボイラ１
０のみでプラントの起動が蒸気タービン５に支障をきた
すことなく可能となる。
【００２８】本発明の実施の第２形態においては、大気
に放出していたパッケージボイラ１０の発生蒸気を圧力
調節弁２４、配管２５を設けて復水器８に回収するよう
にしたので、水をすべて回収できて無駄がなくなり、
又、実施の第１形態において必要とした大形のサイレン
サ１１も不要となり、白煙の放出もなくなるものであ
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明の（１）の一軸コンバインドプラ
ント起動システムは、圧縮機、ガスタービン、発電機及
び蒸気タービンを一軸に連結し、ガスタービンの排気を
排熱回収ボイラに導いて排熱を回収し、その排熱で加熱
された蒸気を蒸気タービンに導いて仕事をさせ、同蒸気
タービンの排気を復水器へ導いて復水させ、同復水を前
記排熱回収ボイラへ給水する一軸コンバインドプラント
において、起動時に前記蒸気タービンに起動用蒸気を供
給するパッケージボイラを備え、同パッケージボイラは
前記ガスタービンの起動前に前記蒸気タービンの起動に
必要な蒸気量を発生させ、この発生した蒸気は大気に放
出させておき、前記ガスタービン起動時に前記発生蒸気
量を大気に放出する系路から前記蒸気タービンに切替え
て同蒸気タービンに供給可能とすることを特徴としてい
る。このような構成により、起動時には必要な蒸気量の
すべてが即時に蒸気タービンに供給することができ、蒸
気タービンを安全に起動し、立上らせることができる。
【００３０】本発明の（２）では、一軸コンバインドプ
ラントにおいて、起動時に前記蒸気タービンに起動用蒸
気を供給するパッケージボイラを備え、同パッケージボ
イラは前記ガスタービンの、起動前に前記蒸気タービン
の起動に必要な蒸気量を発生させ、この発生した蒸気は
前記復水器へ接続する系路より同復水器へ投入してお
き、前記ガスタービン起動時に前記発生蒸気量を前記復
水器への系路から前記蒸気タービンに切替えて同蒸気タ
ービンに供給可能とする構成である。このような構成に
より、起動までに発生した必要蒸気量は、大気に放出す
ることなく、すべて復水器に回収されるので、無駄がな
くなり、又、蒸気を大気に放出する時に生ずる白煙もな
くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る一軸コンバイン
ドプラント起動システムの系統図である。
【図２】本発明の実施の第１形態に係る一軸コンバイン
ドプラント起動システムの起動時のタイミングを説明す
る図である。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る一軸コンバイン
ドプラント起動システムの系統図である。
【図４】従来の代表的な一軸コンバインドプラントの系
統図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機 ２ 燃焼器 ３ ガスタービン ４ 発電機 ５ 蒸気タービン ６ 排熱回収ボイラ ７ 煙突 ８ 復水器 ９ 給水ポンプ １０ パッケージボイラ １１ サイレンサ ２０ 加減弁 ２１，２３，２４ 開閉弁 ２２ 流量調節弁 ２４ 圧力調節弁 ２５ 配管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機、ガスタービン、発電機及び蒸気
    タービンを一軸に連結し、ガスタービンの排気を排熱回
    収ボイラに導いて排熱を回収し、その排熱で加熱された
    蒸気を蒸気タービンに導いて仕事をさせ、同蒸気タービ
    ンの排気を復水器へ導いて復水させ、同復水を前記排熱
    回収ボイラへ給水する一軸コンバインドプラントにおい
    て、起動時に前記蒸気タービンに起動用蒸気を供給する
    パッケージボイラを備え、同パッケージボイラは前記ガ
    スタービンの起動前に前記蒸気タービンの起動に必要な
    蒸気量を発生させ、この発生した蒸気は大気に放出させ
    ておき、前記ガスタービン起動時に前記発生蒸気量を大
    気に放出する系路から前記蒸気タービンに切替えて同蒸
    気タービンに供給可能とすることを特徴とする一軸コン
    バインドプラント起動システム。
  2. 【請求項２】 圧縮機、ガスタービン、発電機及び蒸気
    タービンを一軸に連結し、ガスタービンの排気を排熱回
    収ボイラに導いて排熱を回収し、その排熱で加熱された
    蒸気を蒸気タービンに導いて仕事をさせ、同蒸気タービ
    ンの排気を復水器へ導いて復水させ、同復水を前記排熱
    回収ボイラへ給水する一軸コンバインドプラントにおい
    て、起動時に前記蒸気タービンに起動用蒸気を供給する
    パッケージボイラを備え、同パッケージボイラは前記ガ
    スタービンの起動前に前記蒸気タービンの起動に必要な
    蒸気量を発生させ、この発生した蒸気は前記復水器へ接
    続する系路より同復水器へ投入しておき、前記ガスター
    ビン起動時に前記発生蒸気量を前記復水器への系路から
    前記蒸気タービンに切替えて同蒸気タービンに供給可能
    とすることを特徴とする一軸コンバインドプラント起動
    システム。
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