JP5618336B2 - Combined cycle power plant and operation method - Google Patents
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Description
本発明は、コンバインドサイクル型発電プラントおよび運転方法に関する。 The present invention relates to a combined cycle power plant and an operation method.
従来、コンバインドサイクル型発電プラント(以下、C/C発電プラントと称する)は、特許文献1、2に記載されるように、1台の蒸気タービンと、1台以上のガスタービンと、それに付随する補機類(再熱器、蒸気発生器等)を含んで構成される。
そして、C/C発電プラントはガスタービンの運転で生じる排熱で発生する蒸気が蒸気タービンに供給されるように構成される。
このようなC/C発電プラントにおいて、ガスタービンを単独負荷運転するときには、再熱器の温度上昇を抑制するために再熱器に戻り蒸気を供給することが必要になる。
特許文献1に開示される多軸型コンバインドサイクルプラント(C/C発電プラント)は蒸気タービンの停止時に、高圧タービンバイパス管を介して再熱器に戻り蒸気を流し込んでガスタービンの単独負荷運転を可能とするように構成される。
Conventionally, a combined cycle type power plant (hereinafter referred to as a C / C power plant) includes one steam turbine, one or more gas turbines, and an associated one, as described in Patent Documents 1 and 2. It includes auxiliary equipment (reheater, steam generator, etc.).
The C / C power plant is configured such that steam generated by exhaust heat generated by the operation of the gas turbine is supplied to the steam turbine.
In such a C / C power plant, when the gas turbine is operated with a single load, it is necessary to supply the return steam to the reheater in order to suppress the temperature rise of the reheater.
The multi-shaft combined cycle plant (C / C power generation plant) disclosed in Patent Document 1 performs single load operation of a gas turbine by returning steam to a reheater via a high-pressure turbine bypass pipe when the steam turbine is stopped. Configured to allow.
特許文献1に開示される多軸型コンバインドサイクルプラントのように、ガスタービンを単独負荷運転するためには、再熱器に戻り蒸気を流し込むための高圧タービンバイパス管が必要になる。
また、特許文献2に開示されるようにガスタービンの排熱で発生する蒸気が高圧タービンバイパス管(タービンバイパス回路)を介して直接、復水器に流れ込む構成のコンバインドサイクル発電プラントでは、ガスタービンの単独負荷運転時にガスタービンの排熱で発生する蒸気を戻り蒸気として再熱器に戻すことができない。したがって、このように構成されるコンバインドサイクル発電プラントでは、再熱器が耐熱許容値を超えて高温になる場合があるためガスタービンの単独負荷運転は実施されない。
As in the multi-shaft combined cycle plant disclosed in Patent Document 1, in order to operate the gas turbine with a single load, a high-pressure turbine bypass pipe for returning steam to the reheater is required.
Further, as disclosed in Patent Document 2, in a combined cycle power plant in which steam generated by exhaust heat of a gas turbine flows directly into a condenser via a high-pressure turbine bypass pipe (turbine bypass circuit), the gas turbine During the single load operation, the steam generated by the exhaust heat of the gas turbine cannot be returned to the reheater as return steam. Therefore, in the combined cycle power plant configured in this way, the reheater may reach a high temperature exceeding the allowable heat resistance value, so that the single load operation of the gas turbine is not performed.
そこで、本発明は、ガスタービンの排熱で発生する蒸気が再熱器に戻らずに復水器に流れ込む構成であってもガスタービンを単独で運転可能なコンバインドサイクル型発電プラントおよび運転方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a combined cycle type power plant and an operation method capable of operating a gas turbine independently even if steam generated by exhaust heat of the gas turbine flows into the condenser without returning to the reheater. The issue is to provide.
前記課題を解決するため本発明は、ガスタービンと、前記ガスタービンの排気ガスに含まれる排熱を利用して発生する高圧主蒸気で駆動する高圧タービン、前記排熱を利用して発生する中圧主蒸気で駆動する中圧タービン、および、前記排熱を利用して発生する低圧主蒸気で駆動する低圧タービンを含んでなる蒸気タービンと、前記高圧タービンから排出される前記高圧主蒸気を凝縮して復水を発生する復水器と、前記復水器で発生する前記復水を前記排熱で過熱する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで過熱された前記復水で前記高圧主蒸気を発生する高圧ドラムと、前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記高圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する高圧タービンバイパス管および当該高圧タービンバイパス管における前記高圧主蒸気の圧力を調節して前記高圧主蒸気を前記復水器へ導入する高圧主蒸気圧力調節手段と、を含んで構成され、前記排熱回収ボイラに、前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記排熱で過熱する高圧過熱器と、前記高圧タービンから排気される前記高圧主蒸気を前記排熱で過熱する再熱器と、が、前記排気ガスの流れに対する上流からこの順に配置されるコンバインドサイクル型発電プラントおよびその運転方法とする。そして、前記蒸気タービンが停止したときに、前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記高圧タービンバイパス管で前記復水器に導入し、前記高圧主蒸気圧力調節手段で前記高圧主蒸気を減圧することで、当該高圧ドラムの蒸発量を増やして前記高圧過熱器における前記排熱の吸熱量を増やすとともに、前記高圧ドラムの蒸発量が当該高圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記高圧タービンバイパス管における前記高圧主蒸気の圧力を調節し、さらに、前記高圧過熱器で吸熱された後の前記排気ガスに含まれる前記排熱で前記再熱器が耐熱許容値を超えて高温にならないように前記ガスタービンの運転負荷を調節して前記ガスタービンを単独で運転可能であること、を特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention relates to a gas turbine, a high-pressure turbine driven by high-pressure main steam generated using exhaust heat contained in the exhaust gas of the gas turbine, and a medium generated using the exhaust heat. A steam turbine comprising an intermediate pressure turbine driven by pressure main steam, a low pressure turbine driven by low pressure main steam generated using the exhaust heat, and the high pressure main steam discharged from the high pressure turbine is condensed The condenser that generates condensate, the exhaust heat recovery boiler that superheats the condensate generated in the condenser with the exhaust heat, and the high pressure in the condensate that is overheated with the exhaust heat recovery boiler A high-pressure drum that generates main steam, a high-pressure turbine bypass pipe that bypasses the high-pressure turbine and introduces the high-pressure main steam generated in the high-pressure drum into the condenser, and the high-pressure turbine bypass pipe High pressure main steam pressure adjusting means for adjusting the pressure of the high pressure main steam and introducing the high pressure main steam into the condenser, and is generated in the exhaust heat recovery boiler by the high pressure drum. A high-pressure superheater that superheats the high-pressure main steam with the exhaust heat, and a reheater that superheats the high-pressure main steam exhausted from the high-pressure turbine with the exhaust heat, in this order from the upstream with respect to the flow of the exhaust gas. The combined cycle power plant to be arranged and the operation method thereof are provided. Then, when the steam turbine is stopped, the high-pressure main steam generated in the high-pressure drum is introduced into the condenser through the high-pressure turbine bypass pipe, and the high-pressure main steam pressure adjusting means depressurizes the high-pressure main steam. By increasing the evaporation amount of the high-pressure drum to increase the heat absorption amount of the exhaust heat in the high-pressure superheater, the high-pressure drum evaporation amount does not exceed the allowable maximum evaporation amount of the high-pressure drum. The pressure of the high-pressure main steam in the turbine bypass pipe is adjusted, and the reheater does not exceed a heat-resistant allowable value due to the exhaust heat contained in the exhaust gas after being absorbed by the high-pressure superheater. As described above, the gas turbine can be operated independently by adjusting the operation load of the gas turbine.
本発明によると、ガスタービンの排熱で発生する蒸気が再熱器に戻らずに復水器に流れ込む構成であってもガスタービンを単独で運転可能なコンバインドサイクル型発電プラントおよび運転方法を提供できる。 According to the present invention, there is provided a combined cycle type power plant and an operation method capable of operating the gas turbine independently even when the steam generated by the exhaust heat of the gas turbine flows into the condenser without returning to the reheater. it can.
以下、適宜図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るコンバインドサイクル型発電プラント(C/C発電プラント1)は、ガスタービン11と、蒸気タービン10(高圧タービン12、中圧タービン13、低圧タービン14)と、制御装置2と、を有して構成され、ガスタービン11と蒸気タービン10の出力軸のそれぞれに発電機Gが接続される多軸型の発電プラントである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 1, a combined cycle power plant (C / C power plant 1) according to the present embodiment includes a gas turbine 11 and a steam turbine 10 (a high pressure turbine 12, an
ガスタービン11と蒸気タービン10がともに運転される通常運転の場合、ガスタービン11の排気側に設置される排熱回収ボイラ54に備わる高圧ドラム22で発生した蒸気は、高圧過熱器54j、高圧主蒸気管45を流通して高圧タービン12に流入する。高圧タービン12で仕事をした蒸気(低温蒸気)は、低温再熱蒸気管46を流通して排熱回収ボイラ54に備わる再熱器54iに流入し、ガスタービン11から排気される排気ガスに含まれる熱量(以下、タービン排熱と称する)で加熱された後に高温再熱蒸気管47、インターセプト弁83を流通して中圧タービン13に流入する。そして、中圧タービン13で仕事をした蒸気はクロスオーバ管81を流通して低圧タービン14に流入する。
In the normal operation in which both the gas turbine 11 and the
なお、高圧主蒸気管45から、高圧主蒸気の圧力を調節する高圧タービンバイパス弁23(高圧主蒸気圧力調節手段)および減温器88が備わる高圧タービンバイパス管51aが分岐し、高圧主蒸気管45は高圧タービンバイパス管51aを介して復水器15と接続され、高圧ドラム22で発生する高圧主蒸気を復水器15に高圧タービン12をバイパスして導入可能に、かつ、高圧主蒸気の圧力を調節可能に構成される。
また、高圧主蒸気管45と高圧タービンバイパス管51aの分岐点と高圧タービン12の間で高圧主蒸気管45に高圧加減弁82が備わる。
さらに、高圧主蒸気管45に備わる高圧タービン入口圧力検出器26によって、高圧主蒸気管45を流通する蒸気の圧力(高圧主蒸気圧力)が検出され、高圧主蒸気管45に備わる高圧流量検出器401によって、高圧主蒸気管45を流通する蒸気の流量(高圧主蒸気流量)が検出される。
The high pressure
The high pressure
Further, the pressure of the steam (high pressure main steam pressure) flowing through the high pressure
低圧タービン14から排出された蒸気は復水器15で復水に凝縮され、低圧給水ポンプ16で加圧されて給水管50を流通し、グランド蒸気復水器18を経由して排熱回収ボイラ54の低圧節炭器54aに流入し、低圧節炭器54aを流通する間にタービン排熱で加熱されて低圧ドラム20に流入する。また、給水管50を流通する復水の一部は高中圧給水ポンプ19で加圧されて排熱回収ボイラ54の中圧節炭器54cと高圧節炭器54fに流れ込んでタービン排熱で加熱され、それぞれ中圧ドラム21、高圧ドラム22に流入する。
なお、高中圧給水ポンプ19で加圧された復水の一部は、減温器88に導入されて高圧タービンバイパス管51aを流通する高圧主蒸気の減温に利用され、気化して復水器15に流入する。また、低圧給水ポンプ16で加圧された復水の一部は、減温器89に導入されて中圧タービンバイパス管52aを流通する中圧主蒸気の減温に利用され、気化して復水器15に流入する。
Steam discharged from the low-
A part of the condensate pressurized by the high / medium-pressure
低圧ドラム20に流入した復水は低圧蒸発器54bで加熱され高温の復水となって低圧ドラム20に戻り、その一部が蒸気(飽和蒸気)となって低圧過熱器入口連絡管を経由して低圧過熱器54dに流入する。そして、低圧過熱器54dで加熱された蒸気は低圧主蒸気管48によって中圧タービン13の最終段に導かれクロスオーバ管81を流通して低圧タービン14に流入する。
なお、低圧主蒸気管48から、低圧主蒸気の圧力を調節する低圧タービンバイパス弁25(低圧主蒸気圧力調節手段)が備わる低圧タービンバイパス管53が分岐し、低圧主蒸気管48は低圧タービンバイパス管53を介して復水器15と接続される。そして、低圧ドラム20で発生する低圧主蒸気を復水器15に直接導入可能に、かつ、低圧主蒸気の圧力を調節可能に構成される。
また、低圧主蒸気管48と低圧タービンバイパス管53の分岐点と中圧タービン13の間で低圧主蒸気管48に低圧加減弁84が備わる。
さらに、低圧主蒸気管48に備わる低圧タービン入口圧力検出器28によって、低圧主蒸気管48を流通する蒸気の圧力(低圧主蒸気圧力)が検出され、低圧主蒸気管48に備わる低圧流量検出器201によって、低圧主蒸気管48を流通する蒸気の流量(低圧主蒸気流量)が検出される。
The condensate flowing into the low-
A low-pressure
Further, the low pressure
Further, the pressure of the steam (low pressure main steam pressure) flowing through the low pressure
また、中圧ドラム21に流入した復水は中圧蒸発器54eで加熱され高温の復水となって中圧ドラム21に戻り、その一部が飽和蒸気となって中圧過熱器入口連絡管を経由して中圧過熱器54gに流入する。そして、中圧過熱器54gで加熱された蒸気は中圧主蒸気管39によって低温再熱蒸気管46に流入する。
また、中圧主蒸気管39から、中圧主蒸気の圧力を調節する中圧タービンバイパス弁24(中圧主蒸気圧力調節手段)および減温器89が備わる中圧タービンバイパス管52aが分岐し、中圧主蒸気管39は中圧タービンバイパス管52aを介して復水器15と接続される。そして、中圧ドラム21で発生する中圧主蒸気を復水器15に直接導入可能に、かつ、中圧主蒸気の圧力を調節可能に構成される。
また、中圧主蒸気管39と中圧タービンバイパス管52aの分岐点と低温再熱蒸気管46の間で中圧主蒸気管39に中圧主蒸気遮断弁91が備わる。
中圧主蒸気遮断弁91は、蒸気タービン10とガスタービン11がともに運転される通常運転のときに開弁し、中圧ドラム21で発生する中圧主蒸気を再熱器54iを介して中圧タービン13に供給する。また、蒸気タービン10が停止してガスタービン11が単独負荷運転するとき、中圧主蒸気遮断弁91は閉弁する。
Further, the condensate flowing into the
An intermediate pressure
Further, an intermediate pressure main
The intermediate pressure main
さらに、中圧主蒸気管39に備わる中圧タービン入口圧力検出器27によって、中圧主蒸気管39を流通する蒸気の圧力(中圧主蒸気圧力)が検出され、中圧主蒸気管39に備わる中圧流量検出器301によって、中圧主蒸気管39を流通する蒸気の流量(中圧主蒸気流量)が検出される。
Further, the pressure of the steam flowing through the intermediate pressure main steam pipe 39 (intermediate pressure main steam pressure) is detected by the intermediate pressure turbine
また、高圧ドラム22に流入した復水は高圧蒸発器54hで加熱され高温の復水となって高圧ドラム22に戻り、その一部が飽和蒸気となって高圧過熱器入口連絡管を経由して高圧過熱器54jに流入し、前記したように高圧主蒸気管45を流通して高圧タービン12に流入する。
Further, the condensate flowing into the high-
なお、排熱回収ボイラ54には脱硝装置92が備わり、ガスタービン11から排出されるガスに含まれる窒素酸化物が窒素と水蒸気に分解されるように構成される。
また、符号90は高圧タービン12の初段後圧力を検出する高圧タービン初段後圧力検出器である。
The exhaust
以上のように構成されるC/C発電プラント1は、蒸気タービン10(高圧タービン12、中圧タービン13、低圧タービン14)を停止してガスタービン11を単独負荷運転する場合、高圧加減弁82、インターセプト弁83、および、低圧加減弁84を閉弁して蒸気タービン10(高圧タービン12、中圧タービン13、低圧タービン14)への蒸気の供給を遮断するように制御される。
When the C / C power plant 1 configured as described above stops the steam turbine 10 (the high-pressure turbine 12, the intermediate-
しかしながら、ガスタービン11を単独負荷運転する場合に再熱器54iに蒸気が流入しないとガスタービン11から排気される排気ガスに含まれるタービン排熱によって再熱器54iの温度が上昇し、設計温度を超えると再熱器54iが破損するなどの問題が発生する。
そこで、本実施形態の制御装置2は、ガスタービン11の単独負荷運転の時に再熱器54iにおけるタービン排熱の熱量を下げるようにC/C発電プラント1を制御する。
However, when the gas turbine 11 is operated with a single load, if the steam does not flow into the reheater 54i, the temperature of the reheater 54i rises due to the turbine exhaust heat contained in the exhaust gas exhausted from the gas turbine 11, and the design temperature Exceeding this causes problems such as breakage of the reheater 54i.
Therefore, the control device 2 of the present embodiment controls the C / C power plant 1 so as to reduce the amount of turbine exhaust heat in the reheater 54 i when the gas turbine 11 is operated with a single load.
具体的に制御装置2は、ガスタービン11の排気ガスの流れにおいて再熱器54iの上流に配置される高圧過熱器54jでの交換熱量(タービン排熱の吸収熱量)を増やして再熱器54iにおけるタービン排熱の熱量を下げる。
そのため制御装置2は、高圧タービンバイパス弁23を開いて高圧主蒸気管45、および、高圧タービンバイパス管51aの蒸気を真空状態の復水器15に導入して高圧主蒸気を減圧する。このことによって高圧ドラム22における飽和蒸気温度が低下して高圧ドラム22での蒸発量が増え、高圧過熱器54jを流れる蒸気流量が増えることによって高圧過熱器54jでの交換熱量が増える。この結果、再熱器54iの過熱が抑制される。
Specifically, the control device 2 increases the exchange heat amount (absorption heat amount of the turbine exhaust heat) in the high-pressure superheater 54j disposed upstream of the reheater 54i in the exhaust gas flow of the gas turbine 11, thereby increasing the reheater 54i. Reduce the amount of turbine exhaust heat.
Therefore, the control device 2 opens the high-pressure
しかしながら、高圧ドラム22には許容最大蒸発量が設計値として設定されているため、この許容最大蒸発量を超えないように蒸発量が設定されることが好ましい。高圧ドラム22の蒸発量は内部の蒸気圧によって決まり、高圧ドラム22の内部の蒸気圧は高圧タービンバイパス弁23の開度によって決定される。
つまり、高圧ドラム22の蒸発量が許容最大蒸発量を超えないように高圧タービンバイパス弁23の開度が設定されることが要求される。
However, since the allowable maximum evaporation amount is set as a design value for the high-
That is, the opening degree of the high-pressure
本実施形態において制御装置2は、以下のようにガスタービン11の運転負荷、高圧タービンバイパス弁23の開度、中圧タービンバイパス弁24の開度、および、低圧タービンバイパス弁25の開度を設定してガスタービン11を単独負荷運転する。
In the present embodiment, the control device 2 determines the operating load of the gas turbine 11, the opening of the high pressure
《ガスタービン11の運転負荷の設定》
制御装置2は、C/C発電プラント1の蒸気タービン10を停止してガスタービン11の単独負荷運転に切り替える場合にガスタービン11の運転負荷を決定するが、このとき制御装置2は、高圧ドラム22の蒸発量が変化しない状態(つまり、高圧過熱器54jでの交換熱量が変化しない状態)で排気ガスの温度が再熱器54iの耐熱温度以下となるガスタービン11の運転負荷の最大値をガスタービン11の運転負荷に決定する。
<< Setting of Operation Load of Gas Turbine 11 >>
The control device 2 determines the operation load of the gas turbine 11 when the
この運転負荷は再熱器54iの耐熱温度、高圧ドラム22の蒸発量に応じて決定される値である。例えば、高圧ドラム22の蒸発量と、高圧過熱器54jを通過した排気ガスの温度と、ガスタービン11の運転負荷と、の関係を示すマップ形式のデータが予め設定されている構成とすれば、制御装置2は高圧ドラム22の蒸発量に基づいて当該マップ形式のデータを参照することによって、排気ガスの温度が再熱器54iの耐熱温度以下となるガスタービン11の運転負荷を決定できる。なお、排気ガスの温度と運転負荷がマップ形式のデータで設定されることは一例であり、制御装置2が参照できる形態であればマップ形式に限定されるものではない。
This operating load is a value determined according to the heat resistance temperature of the reheater 54 i and the evaporation amount of the high-
《低圧タービンバイパス弁25の開度設定》
制御装置2は、蒸気タービン10を停止すると、低圧タービンバイパス弁25の開度を調節して低圧主蒸気圧力を制御する。低圧タービンバイパス弁25が開弁すると低圧ドラム20は低圧過熱器54dを介して復水器15と連通して内部が減圧する。低圧ドラム20では減圧にともなって飽和温度が低下して蒸発量が増える。
制御装置2は、低圧ドラム20の蒸発量が予め設定される許容値(許容最大蒸発量)を超えない範囲で最大の蒸発量となるような低圧主蒸気圧力の初期値(低圧圧力初期値)を設定し、低圧タービンバイパス弁25の開度は、低圧タービンバイパス管53の低圧主蒸気圧力が低圧圧力初期値となるように制御される。この低圧圧力初期値は予め決定されている値であってもよい。
<< Opening setting of low-pressure
When the
The control device 2 sets the initial value (low pressure initial value) of the low pressure main steam pressure so that the evaporation amount of the
《中圧タービンバイパス弁24の開度設定》
制御装置2は、蒸気タービン10を停止すると、中圧タービンバイパス弁24の開度を調節して中圧ドラム21の蒸発量を設定する。低圧ドラム20と同様に中圧タービンバイパス弁24が開弁すると中圧ドラム21は中圧過熱器54gを介して復水器15と連通し、内部が減圧する。中圧ドラム21では減圧にともなって飽和温度が低下して蒸発量が増える。
制御装置2は、中圧ドラム21の蒸発量が予め設定される許容値(許容最大蒸発量)を超えない範囲で最大の蒸発量となるような中圧主蒸気圧力の初期値(中圧圧力初期値)を設定し、中圧タービンバイパス弁24の開度は、中圧タービンバイパス管52aの中圧主蒸気圧力が中圧圧力初期値となるように制御される。この中圧圧力初期値は予め決定されている値であってもよい。
<< Opening setting of intermediate pressure
When the
The control device 2 determines the initial value (intermediate pressure pressure) of the intermediate pressure main steam pressure so that the evaporation amount of the
《高圧タービンバイパス弁23の開度設定》
また、制御装置2は、蒸気タービン10を停止すると、高圧タービンバイパス弁23の開度を調節して高圧ドラム22の蒸発量を設定する。低圧ドラム20と同様に高圧タービンバイパス弁23が開弁すると高圧ドラム22は高圧過熱器54jを介して復水器15と連通し、内部が減圧する。高圧ドラム22では減圧にともなって飽和温度が低下して蒸発量が増える。
制御装置2は、高圧ドラム22の蒸発量が予め設定される許容値(許容最大蒸発量)を超えない範囲で最大の蒸発量となるような高圧主蒸気圧力の初期値(高圧圧力初期値)を設定し、高圧タービンバイパス弁23の開度は、高圧タービンバイパス管51aの高圧主蒸気圧力が高圧圧力初期値となるように制御される。この高圧圧力初期値は予め決定されている値であってもよい。
<< Opening setting of high-pressure
Further, when the
The control device 2 sets the initial value (high pressure initial value) of the high-pressure main steam pressure so that the evaporation amount of the high-
制御装置2は蒸気タービン10を停止したとき、前記のように、ガスタービン11の運転負荷、高圧圧力初期値、中圧圧力初期値、および、低圧圧力初期値を設定する。そして、制御装置2はガスタービン11を単独負荷運転する間、ガスタービン11の運転負荷、高圧タービンバイパス弁23の開度、中圧タービンバイパス弁24の開度、および、低圧タービンバイパス弁25の開度を以下のように連続して制御(調節)する。
When the
《低圧タービンバイパス弁25の開度調節》
制御装置2は、図2に示す機能ブロックを含んで構成され、低圧タービンバイパス弁25を制御する。図2に示すように制御装置2は、低圧タービン入口圧力検出器28の検出値を低圧主蒸気管48における低圧主蒸気の圧力(低圧主蒸気圧力)の実測値とし、低圧主蒸気管48に許容される最大値(低圧主蒸気許容最大圧力値)から、低圧主蒸気圧力の実測値を減算器100bで減算した偏差(低圧主蒸気圧偏差ΔPL)を演算する。そして制御装置2は、例えば、PI動作器100cでのPI動作(比例・積分動作)によって低圧主蒸気圧偏差ΔPLをゼロとするように低圧タービンバイパス弁25の開度を調節する。
<< Opening degree adjustment of low-pressure
The control device 2 includes the functional blocks shown in FIG. 2 and controls the low pressure
低圧主蒸気圧偏差ΔPLが正のとき、低圧主蒸気圧力の実測値を高くするため制御装置2は低圧タービンバイパス弁25を閉じる方向に調節し、低圧主蒸気圧偏差ΔPLが負のとき、低圧主蒸気圧力の実測値を低くするため制御装置2は低圧タービンバイパス弁25を開く方向に調節する。
なお、蒸気タービン10が停止していないとき(つまり、蒸気タービン10とガスタービン11がともに運転される通常運転のとき)、制御装置2は、低圧主蒸気許容最大圧力値に替えて、予め設定される低圧設定値を選択器100aで選択する。この低圧設定値は、通常運転のときに低圧タービン14に設定される固定値であってC/C発電プラント1(図1参照)の特性値として決定される。
When the low-pressure main steam pressure deviation ΔPL is positive, the control device 2 adjusts the low-pressure
Note that when the
制御装置2は減算器100bで、選択した低圧設定値から低圧主蒸気圧力の実測値を減算して低圧主蒸気圧偏差ΔPLを演算し、低圧主蒸気圧偏差ΔPLをゼロとするように低圧タービンバイパス弁25を制御する。
以上のような手順で制御装置2は、低圧タービンバイパス弁25を制御して開度を調節し、低圧タービンバイパス管53における低圧主蒸気の圧力を調節する。
The control device 2 is a subtractor 100b that calculates the low-pressure main steam pressure deviation ΔPL by subtracting the actual measurement value of the low-pressure main steam pressure from the selected low-pressure set value, so that the low-pressure main steam pressure deviation ΔPL is zero. The
The control device 2 controls the low-pressure
《中圧タービンバイパス弁24の開度調節》
制御装置2は、図3に示す機能ブロックを含んで構成され、低圧主蒸気管48(図1参照)における低圧主蒸気の蒸気流量が低圧許容最大流量未満となるように中圧タービンバイパス弁24を制御する。図3に示すように制御装置2は、低圧主蒸気管48に備わる低圧流量検出器201の検出値を低圧主蒸気管48における低圧主蒸気流量の実測値とし、低圧主蒸気管48に許容される低圧許容最大流量から実測値を減算器200aで減算(低圧許容最大流量−実測値)して低圧流量偏差ΔFLを算出する。
また、制御装置2は、ガスタービン11の運転負荷と、現在設定されている中圧主蒸気圧力目標値に対応する低圧主蒸気管48の流量(低圧主蒸気流量)を流量予測器200bで予測する。本実施形態において制御装置2は、図4に示す特性線図(中圧特性線図)に基づいて低圧主蒸気流量を予測する。
さらに制御装置2は、算出した低圧流量偏差ΔFLがゼロとなるように、予測した低圧主蒸気流量を変化させるために必要な中圧主蒸気圧力目標値を演算する。
<< Adjustment of Opening of Intermediate Pressure
The control device 2 is configured to include the functional blocks shown in FIG. 3, and the intermediate pressure
Further, the control device 2 predicts the flow rate (low pressure main steam flow rate) of the low pressure
Further, the control device 2 calculates the intermediate pressure main steam pressure target value necessary for changing the predicted low pressure main steam flow so that the calculated low pressure flow deviation ΔFL becomes zero.
例えば、図4に示すように、ガスタービン11の運転負荷が「W1」で、現在設定されている中圧主蒸気圧力目標値が「PM1」のとき、制御装置2は中圧特性線図に基づいて、低圧主蒸気流量を「FL1」と予測する。
さらに、制御装置2は、低圧流量偏差ΔFLが正の場合(つまり、低圧主蒸気流量の実測値が低圧許容最大流量より小さい場合)、低圧主蒸気流量の予測値である「FL1」よりもΔFLだけ高い「FL3」を低圧主蒸気流量とし、「FL3」に対応する中圧主蒸気圧力「PM3」を中圧主蒸気圧力目標値とする。一方、低圧流量偏差ΔFLが負の場合(つまり、低圧主蒸気流量の実測値が低圧許容最大流量より大きい場合)、制御装置2は、低圧主蒸気流量の予測値である「FL1」よりもΔFLだけ低い「FL2」を低圧主蒸気流量とし、「FL2」に対応する中圧主蒸気圧力「PM2」を中圧主蒸気圧力目標値とする。
For example, as shown in FIG. 4, when the operation load of the gas turbine 11 is “W1” and the currently set intermediate pressure main steam pressure target value is “PM1”, the control device 2 displays an intermediate pressure characteristic diagram. Based on this, the low-pressure main steam flow rate is predicted as “FL1”.
Further, when the low-pressure flow deviation ΔFL is positive (that is, when the measured value of the low-pressure main steam flow is smaller than the low-pressure allowable maximum flow), the control device 2 is more than ΔFL than “FL1” that is the predicted value of the low-pressure main steam flow. “FL3”, which is higher than that, is set as the low-pressure main steam flow rate, and the intermediate-pressure main steam pressure “PM3” corresponding to “FL3” is set as the intermediate-pressure main steam pressure target value. On the other hand, when the low-pressure flow deviation ΔFL is negative (that is, when the measured value of the low-pressure main steam flow is larger than the low-pressure allowable maximum flow), the control device 2 is more than ΔFL than “FL1” that is the predicted value of the low-pressure main steam flow. “FL2”, which is lower than this, is set as the low-pressure main steam flow rate, and the intermediate-pressure main steam pressure “PM2” corresponding to “FL2” is set as the intermediate-pressure main steam pressure target value.
また制御装置2は、図3に示すローモニタ207で、中圧主蒸気管39に許容される中圧許容最大流量から中圧流量検出器301が検出する中圧主蒸気流量の実測値を減算した値を監視する。ローモニタ207は、中圧許容最大流量から中圧主蒸気流量の実測値を減算した値が正のとき、すなわち、中圧主蒸気流量が中圧許容最大流量の実測値よりも小さいときは、流量予測器200bで予測する中圧主蒸気圧力目標値を出力するように選択器200cの出力を切り替える。一方、中圧許容最大流量の実測値から中圧主蒸気流量を減算した値が負のとき、すなわち、中圧主蒸気流量が中圧許容最大流量の実測値よりも大きいとき、ローモニタ207は出力を保持するように選択器200cの出力を切り替える。
Further, the control device 2 subtracts the actual measurement value of the intermediate pressure main steam flow detected by the intermediate
制御装置2は、選択器200cから選択器200dを経由して出力される中圧主蒸気圧力目標値から中圧タービン入口圧力検出器27が検出する中圧主蒸気圧力の実測値を減算器200eで減算(中圧主蒸気圧力目標値−実測値)して中圧主蒸気圧偏差ΔPMを算出する。そして制御装置2は、例えば、PI動作器200fでのPI動作によって中圧主蒸気圧偏差ΔPMをゼロとするように中圧タービンバイパス弁24の開度を調節する。
中圧主蒸気圧偏差ΔPMが正のとき、中圧主蒸気圧力を高くするため制御装置2は中圧タービンバイパス弁24を閉じる方向に調節し、中圧主蒸気圧偏差ΔPMが負のとき、中圧主蒸気圧力を低くするため制御装置2は中圧タービンバイパス弁24を開く方向に調節する。
The control device 2 subtracts the actual measured value of the intermediate pressure main steam pressure detected by the intermediate pressure turbine
When the intermediate pressure main steam pressure deviation ΔPM is positive, the control device 2 adjusts the intermediate pressure
なお、蒸気タービン10が停止していない場合に制御装置2は、演算した中圧主蒸気圧力目標値に替えて、高圧タービン初段後圧力検出器90が検出する高圧タービン12の初段後圧力に応じて関数発生器200gで決定される目標圧力を選択器200dで選択して中圧主蒸気圧力目標値とする。蒸気タービン10が停止していない場合(つまり、ガスタービン11と蒸気タービン10がともに運転される通常運転の場合)、関数発生器200gで決定される目標圧力は中圧タービンバイパス弁24が閉弁するように決定される。
なお、中圧特性線図は、マップ形式であってもテーブル形式であっても関数形式であってもよく、制御装置2が参照できる形式であれば、そのデータ形式は限定されない。
When the
The intermediate pressure characteristic diagram may be a map format, a table format, or a function format, and the data format is not limited as long as the control device 2 can refer to it.
以上のような手順で制御装置2は、中圧タービンバイパス弁24を制御して開度を調節し、中圧タービンバイパス管52aにおける中圧主蒸気の圧力を調節する。
図1に示す中圧タービンバイパス弁24の開度が変化すると中圧ドラム21の蒸発量が変化し、中圧過熱器54gでの交換熱量(タービン排熱からの吸熱量)が変化する。それによって、中圧過熱器54gの下流に備わる低圧蒸発器54bを通過する排気ガスに含まれるタービン排熱の熱量が変化して低圧ドラム20における復水の温度が変化し、これによって低圧ドラム20の蒸発量が変化する。したがって、中圧タービンバイパス弁24の開度を調節することによって低圧主蒸気管48における低圧主蒸気流量を調節できる。
The control device 2 controls the intermediate pressure
When the opening degree of the intermediate pressure
《高圧タービンバイパス弁23の開度調節》
制御装置2は、図5に示す機能ブロックを含んで構成され、中圧主蒸気管39(図1参照)における中圧主蒸気の蒸気流量が中圧許容最大流量未満となるように高圧タービンバイパス弁23を制御する。図5に示すように制御装置2は、中圧主蒸気管39に備わる中圧流量検出器301の検出値を中圧主蒸気管39における中圧主蒸気流量の実測値とし、中圧主蒸気管39に許容される中圧許容最大流量から実測値を減算器300aで減算(中圧許容最大流量−実測値)して中圧流量偏差ΔFMを算出する。さらに制御装置2は、選択器200d(図3参照)で選択される中圧主蒸気圧力目標値で、予め設定される中圧設定値を除算器300bで除算して補正係数kを算出する。そして制御装置2は、算出した補正係数kを中圧流量偏差ΔFMに乗算器300cで乗算して中圧流量偏差ΔFMを補正する。予め設定される中圧設定値は、後記する高圧特性線図を設定する条件となる固定値であり、C/C発電プラント1の構成によって決定される特性値である。
<< Adjustment of opening degree of high-pressure
The control device 2 is configured to include the functional blocks shown in FIG. 5, and the high pressure turbine bypass so that the steam flow rate of the intermediate pressure main steam in the intermediate pressure main steam pipe 39 (see FIG. 1) is less than the maximum allowable intermediate pressure flow rate. The
また、制御装置2は圧力演算器300dで、ガスタービン11の運転負荷と現在設定されている高圧主蒸気圧力目標値に対応する中圧主蒸気管39の流量(中圧主蒸気流量)を予測し、算出した中圧流量偏差ΔFMに補正係数kを乗算した中圧流量偏差補正値kΔFMがゼロとなるように中圧主蒸気流量を変化させるための高圧主蒸気圧力目標値を演算する。
制御装置2は、図6に示す、予め設定される中圧主蒸気圧力における特性線図(高圧特性線図)に基づいて高圧主蒸気圧力目標値を演算する。
中圧流量偏差ΔFMに乗算する補正係数kは、前記したように、予め設定される中圧設定値と中圧主蒸気圧力目標値との比であり、制御装置2は、補正係数kを中圧流量偏差ΔFMに乗算することによって、予め設定される中圧主蒸気圧力における高圧特性線図上の偏差を演算する。
Further, the control device 2 predicts the flow rate of the intermediate pressure
The control device 2 calculates a high-pressure main steam pressure target value based on a characteristic diagram (high-pressure characteristic diagram) at a preset intermediate-pressure main steam pressure shown in FIG.
As described above, the correction coefficient k by which the intermediate pressure flow rate deviation ΔFM is multiplied is the ratio between the preset intermediate pressure setting value and the intermediate pressure main steam pressure target value, and the control device 2 sets the correction coefficient k to the intermediate correction coefficient k. By multiplying the pressure flow deviation ΔFM, the deviation on the high pressure characteristic diagram at the preset intermediate pressure main steam pressure is calculated.
例えば、図6に示すように、ガスタービン11の運転負荷が「W1」で、現在設定されている高圧主蒸気圧力目標値が「PH1」のとき、制御装置2は高圧特性線図に基づいて中圧主蒸気流量を「FM1」と予測する。
さらに、制御装置2は、中圧流量偏差補正値kΔFMが正の場合(つまり、中圧主蒸気流量の実測値が中圧許容最大流量より小さい場合)、中圧主蒸気流量の予測値である「FM1」よりもkΔFMだけ高い「FM3」を中圧主蒸気流量とし、「FM3」に対応する高圧主蒸気圧力「PH3」を高圧主蒸気圧力目標値とする。一方、中圧流量偏差補正値kΔFMが負の場合(つまり、中圧主蒸気流量の実測値が中圧許容最大流量より大きい場合)、制御装置2は、中圧主蒸気流量の予測値である「FM1」よりもkΔFMだけ低い「FM2」を中圧主蒸気流量とし、「FM2」に対応する高圧主蒸気圧力「PH2」を高圧主蒸気圧力目標値とする。
なお、高圧特性線図は、マップ形式であってもテーブル形式であっても関数形式であってもよく、制御装置2が参照できる形式であれば、そのデータ形式は限定されない。
For example, as shown in FIG. 6, when the operation load of the gas turbine 11 is “W1” and the currently set high-pressure main steam pressure target value is “PH1”, the control device 2 is based on the high-pressure characteristic diagram. The medium-pressure main steam flow rate is predicted as “FM1”.
Further, the control device 2 is the predicted value of the intermediate pressure main steam flow rate when the intermediate pressure flow rate deviation correction value kΔFM is positive (that is, when the measured value of the intermediate pressure main steam flow rate is smaller than the allowable intermediate pressure maximum flow rate). “FM3”, which is higher than “FM1” by kΔFM, is the medium-pressure main steam flow rate, and the high-pressure main steam pressure “PH3” corresponding to “FM3” is the high-pressure main steam pressure target value. On the other hand, when the intermediate pressure flow rate deviation correction value kΔFM is negative (that is, when the actual measurement value of the intermediate pressure main steam flow rate is larger than the intermediate pressure allowable maximum flow rate), the control device 2 is the predicted value of the intermediate pressure main steam flow rate. “FM2”, which is lower than “FM1” by kΔFM, is the medium-pressure main steam flow rate, and the high-pressure main steam pressure “PH2” corresponding to “FM2” is the high-pressure main steam pressure target value.
The high-voltage characteristic diagram may be a map format, a table format, or a function format, and the data format is not limited as long as the control device 2 can refer to it.
また、図5に示すように制御装置2は、高圧タービン入口圧力検出器26が検出する高圧主蒸気圧力の実測値を、演算した高圧主蒸気圧力目標値から、減算器300fで減算(高圧主蒸気圧力目標値−実測値)して高圧主蒸気圧偏差ΔPHを算出する。そして制御装置2は、例えば、PI動作器300gでのPI動作によって、高圧主蒸気圧偏差ΔPHをゼロとするように高圧タービンバイパス弁23の開度を調節する。
高圧主蒸気圧偏差ΔPHが正のとき、高圧主蒸気圧力を高くするため制御装置2は高圧タービンバイパス弁23を閉じる方向に調節し、高圧主蒸気圧偏差ΔPHが負のとき、高圧主蒸気圧力を低くするため制御装置2は高圧タービンバイパス弁23を開く方向に調節する。
なお、蒸気タービン10が停止していない場合、制御装置2は、圧力演算器300dで演算した高圧主蒸気圧力目標値に替えて、予め設定される高圧主蒸気設定圧力を選択器300eで選択し、高圧主蒸気設定圧力を高圧主蒸気圧力目標値とする。
Further, as shown in FIG. 5, the control device 2 subtracts the measured value of the high-pressure main steam pressure detected by the high-pressure turbine
When the high-pressure main steam pressure deviation ΔPH is positive, the controller 2 adjusts the high-pressure
When the
以上のような手順で制御装置2は、高圧タービンバイパス弁23を制御して開度を調節し、高圧タービンバイパス管51aにおける高圧主蒸気の圧力を調節する。
図1に示す高圧タービンバイパス弁23の開度が変化すると高圧ドラム22の蒸発量が変化し、高圧過熱器54jでの交換熱量(タービン排熱からの吸熱量)が変化する。これによって、高圧過熱器54jの下流に備わる中圧蒸発器54eを通過する排気ガスに含まれるタービン排熱の熱量が変化して中圧ドラム21における復水の温度が変化し、これによって中圧ドラム21の蒸発量が変化する。したがって、高圧タービンバイパス弁23の開度を調節することによって中圧主蒸気管39における中圧主蒸気流量を調節できる。
The control device 2 controls the high-pressure
When the opening degree of the high-pressure
《ガスタービン11の運転負荷の調節》
制御装置2は、図7に示す機能ブロックを含んで構成されてガスタービン11を制御する。図7に示すように制御装置2は、高圧主蒸気管45(図1参照)に備わる高圧流量検出器401の検出値を高圧主蒸気管45の高圧主蒸気流量の実測値とし、高圧主蒸気管45に許容される高圧許容最大流量から高圧主蒸気流量の実測値を減算器400aで減算(高圧許容最大流量−実測値)して高圧流量偏差ΔFHを算出する。
<< Adjustment of operation load of gas turbine 11 >>
The control device 2 is configured to include the functional blocks shown in FIG. 7 and controls the gas turbine 11. As shown in FIG. 7, the control device 2 uses the detected value of the high-
また制御装置2は負荷演算器400bで、選択器300e(図5参照)で選択される高圧主蒸気圧力目標値と、現在のガスタービン11の運転負荷と、に基づいて図8に示す特性線図(タービン負荷特性線図)を参照し、高圧主蒸気圧力とガスタービン11の運転負荷に対応する高圧主蒸気流量を予測する。
さらに制御装置2は負荷演算器400bで、算出した高圧流量偏差ΔFHがゼロとなるように、タービン負荷特性線図の特性線上でガスタービン11の運転負荷を変更する。
Further, the control device 2 is a
Further, the control device 2 uses the
例えば図8に示すように、高圧主蒸気圧力目標値が「PH1」でガスタービン11の運転負荷が「W1」の場合、タービン負荷特性線図に基づいて高圧主蒸気流量「FH1」が予測される。この場合に高圧流量偏差ΔFHが負のとき(すなわち、高圧主蒸気流量の実測値が高圧許容最大流量を超えているとき)、制御装置2は、高圧主蒸気流量が高圧流量偏差ΔFHに相当する量だけ「FH1」から低下した「FH2」と、高圧主蒸気圧力「PH1」を示す直線と、の交点となる運転負荷「W2」をガスタービン11の運転負荷に設定する。一方、高圧流量偏差ΔFHが正のとき(すなわち、高圧主蒸気流量の実測値が高圧許容最大流量より低いとき)、制御装置2は、高圧主蒸気流量が高圧流量偏差ΔFHに相当する量だけ「FH1」から増加した「FH3」と、高圧主蒸気圧力「PH1」を示す直線と、の交点となる運転負荷「W3」をガスタービン11の運転負荷に設定する。
制御装置2は、このように設定される運転負荷でガスタービン11を運転することによって、算出した高圧流量偏差ΔFHをゼロにすることができる。なお、図6に示すように高圧主蒸気圧力が「PH2」または「PH3」になる場合、制御装置2は、「PH2」または「PH3」に対応するタービン負荷特性とするため、図8に示すようにタービン負荷特性線図を適宜変更する。
For example, as shown in FIG. 8, when the high pressure main steam pressure target value is “PH1” and the operation load of the gas turbine 11 is “W1”, the high pressure main steam flow rate “FH1” is predicted based on the turbine load characteristic diagram. The In this case, when the high-pressure flow deviation ΔFH is negative (that is, when the measured value of the high-pressure main steam flow exceeds the high-pressure allowable maximum flow rate), the control device 2 indicates that the high-pressure main steam flow corresponds to the high-pressure flow deviation ΔFH. The operating load “W2” that is the intersection of “FH2” that has decreased from “FH1” by the amount and the straight line that indicates the high-pressure main steam pressure “PH1” is set as the operating load of the gas turbine 11. On the other hand, when the high-pressure flow deviation ΔFH is positive (that is, when the actual measured value of the high-pressure main steam flow is lower than the high-pressure allowable maximum flow), the controller 2 determines that the high-pressure main steam flow is equal to the high-pressure flow deviation ΔFH. The operating load “W3” that is the intersection of “FH3” increased from “FH1” and the straight line indicating the high-pressure main steam pressure “PH1” is set as the operating load of the gas turbine 11.
The control device 2 can make the calculated high-pressure flow deviation ΔFH zero by operating the gas turbine 11 with the operation load set in this way. As shown in FIG. 6, when the high-pressure main steam pressure is “PH2” or “PH3”, the control device 2 has a turbine load characteristic corresponding to “PH2” or “PH3”. Thus, the turbine load characteristic diagram is appropriately changed.
さらに制御装置2は、現在の運転負荷(現在値)から、設定したガスタービン11の運転負荷(設定値)を図7に示す減算器400cで減算した偏差(負荷偏差ΔW)を演算し、選択器400dから出力する。このとき、制御装置2は蒸気タービン10が停止していない場合(つまり、ガスタービン11と蒸気タービン10がともに運転される通常運転の場合)、減算器400cで演算する負荷偏差ΔWに替えてゼロを選択器400dで選択し、負荷偏差ΔWをゼロとする。
そして、制御装置2は、選択器400dから出力される負荷偏差ΔWをガスタービン11の運転負荷に対する負荷増減指令としてガスタービン11の運転負荷を調節する。
Further, the control device 2 calculates and selects a deviation (load deviation ΔW) obtained by subtracting the set operating load (set value) of the gas turbine 11 by the subtractor 400c shown in FIG. 7 from the current operating load (current value). Output from the device 400d. At this time, when the
Then, the control device 2 adjusts the operation load of the gas turbine 11 using the load deviation ΔW output from the selector 400d as a load increase / decrease command for the operation load of the gas turbine 11.
以上のように本実施形態に係る制御装置2(図1参照)は、ガスタービン11(図1参照)を単独負荷運転する場合に、低圧タービンバイパス弁25(図1参照)、中圧タービンバイパス弁24(図1参照)、および、高圧タービンバイパス弁23(図1参照)の弁開度と、ガスタービン11の運転負荷と、を調節しながらC/C発電プラント1(図1参照)を運転する。 As described above, the control device 2 (see FIG. 1) according to the present embodiment performs the low-pressure turbine bypass valve 25 (see FIG. 1) and the intermediate-pressure turbine bypass when the gas turbine 11 (see FIG. 1) is operated with a single load. The C / C power plant 1 (see FIG. 1) is adjusted while adjusting the valve opening degree of the valve 24 (see FIG. 1) and the high-pressure turbine bypass valve 23 (see FIG. 1) and the operation load of the gas turbine 11. drive.
図9に示すように、本実施形態に係るガスタービン11(図1参照)は、蒸気タービン10(図1参照)が運転されている通常運転のときに第1負荷で運転される。そして、蒸気タービン10の運転が停止してガスタービン11が単独負荷運転する場合、蒸気タービン10停止後の第1段階では排気ガスの温度が再熱器54i(図1参照)の耐熱温度を超えないように第2負荷が設定される。さらに第2段階として、低圧ドラム20(図1参照)、中圧ドラム21(図1参照)、および、高圧ドラム22(図1参照)での蒸発量が、それぞれの許容最大蒸発量を超えないように第3負荷が調節される。
As shown in FIG. 9, the gas turbine 11 (see FIG. 1) according to the present embodiment is operated with the first load during the normal operation in which the steam turbine 10 (see FIG. 1) is operated. When the operation of the
このように本実施形態のC/C発電プラント1(図1参照)は、ガスタービン11(図1参照)を単独負荷運転する場合に、図9に示すように運転負荷を段階的に切り替えることによって、蒸気が流入しない状態の再熱器54i(図1参照)が耐熱温度を超えて温度上昇することを防ぐとともに、低圧ドラム20(図1参照)、中圧ドラム21(図1参照)、および、高圧ドラム22(図1参照)の蒸発量がそれぞれの許容最大蒸発量を超えることを防ぎ、さらに、可能な範囲で最大の運転負荷でガスタービン11を単独負荷運転できる。 As described above, the C / C power plant 1 (see FIG. 1) of the present embodiment switches the operation load stepwise as shown in FIG. 9 when the gas turbine 11 (see FIG. 1) is operated with a single load. Prevents the reheater 54i (see FIG. 1) in the state where steam does not flow in from exceeding the heat-resistant temperature, and the low pressure drum 20 (see FIG. 1), the intermediate pressure drum 21 (see FIG. 1), In addition, it is possible to prevent the evaporation amount of the high-pressure drum 22 (see FIG. 1) from exceeding the allowable maximum evaporation amount, and further, the gas turbine 11 can be operated in a single load with the maximum operation load as much as possible.
また、高圧過熱器54j(図1参照)から排出される蒸気を、蒸気タービン10(図1参照)を通ることなく再熱器54i(図1参照)に戻り蒸気として戻す配管がない構成のC/C発電プラント1(図1参照)であっても、ガスタービン11(図1参照)が単独負荷運転する場合の再熱器54iの温度上昇を耐熱温度以下に抑えることができる。したがって、戻り蒸気が再熱器54iに流入しない構造のC/C発電プラント1であってもガスタービン11を可能な範囲で最大の運転負荷で単独負荷運転できる。
そして、例えば新興国など、電力不足が懸念される地域において蒸気タービン10が停止したときに可能な範囲で最大の運転負荷でガスタービン11を単独負荷運転することによって、安定して電力を供給できる。
さらに、排熱回収ボイラ54に脱硝装置92が備わる構成によって、環境負荷低減や排熱回収ボイラ54での熱回収による蒸気タービン10の起動時間短縮を図ることができる。
Further, there is no pipe for returning the steam discharged from the high-pressure superheater 54j (see FIG. 1) to the reheater 54i (see FIG. 1) as steam without passing through the steam turbine 10 (see FIG. 1). Even in the case of the / C power plant 1 (see FIG. 1), the temperature rise of the reheater 54i when the gas turbine 11 (see FIG. 1) is operated with a single load can be suppressed to the heat resistant temperature or lower. Therefore, even in the C / C power plant 1 having a structure in which the return steam does not flow into the reheater 54i, the gas turbine 11 can be operated with a single load with the maximum operating load as much as possible.
And, for example, in an emerging country such as an emerging country, when the
Furthermore, the configuration in which the exhaust
なお、排熱回収ボイラ54をバイパスするようにバイパススタック(図示せず)および排気ガス切替ダンパ(図示せず)を備え、排気ガス切替ダンパをバイパススタック側に切り替えることでガスタービン11(図1参照)の排気ガスを大気に放出してガスタービン11を単独負荷運転する構成も考えられる。しかしながら、このような構成では、ガスタービン11の排気ガスが大気に放出されて周囲環境に影響をおよぼすという問題がある。
本実施形態に係るC/C発電プラント1(図1参照)においては、ガスタービン11の排気ガスは排熱回収ボイラ54(図1参照)に取り込まれるため大気に放出されない。したがって周囲環境に影響をおよぼすことなくガスタービン11を単独負荷運転できる。
A bypass stack (not shown) and an exhaust gas switching damper (not shown) are provided so as to bypass the exhaust
In the C / C power plant 1 (see FIG. 1) according to the present embodiment, the exhaust gas of the gas turbine 11 is taken into the exhaust heat recovery boiler 54 (see FIG. 1) and is not released to the atmosphere. Therefore, the gas turbine 11 can be operated with a single load without affecting the surrounding environment.
また、本実施形態に係るC/C発電プラント1は図1に示すように、低圧ドラム20、中圧ドラム21、および高圧ドラム22の3つの蒸気ドラムを有する「三重圧排熱回収ボイラ」を含んで構成されるが、この構成に限定されない。1つ、または2つの蒸気ドラムを有するC/C発電プラントに本発明を適用することも可能であるし、4つ以上の蒸気ドラムを有するC/C発電プラントに本発明を適用することも可能である。
また、図1に示す多軸型のC/C発電プラント1に限定されず、ガスタービン11と蒸気タービン10とが1つの軸で直列に連結される発電プラントに本発明を適用することもできる。この場合、蒸気タービン10に不具合が発生していない状態でガスタービン11を単独負荷運転できる。
Further, as shown in FIG. 1, the C / C power plant 1 according to the present embodiment includes a “triple pressure exhaust heat recovery boiler” having three steam drums, a
Further, the present invention is not limited to the multi-shaft type C / C power plant 1 shown in FIG. 1, and the present invention can also be applied to a power plant in which a gas turbine 11 and a
また、ガスタービン11(図1参照)の排気ガスの温度は、大気温度の変動に応じて変化することから、例えば、ガスタービン11の出力が同じであっても夏季と冬季とでは発生蒸気流量に差異が生じる。そこで、各タービンバイパス弁(高圧タービンバイパス弁23(図1参照)、中圧タービンバイパス弁24(図1参照)、低圧タービンバイパス弁25(図1参照))を、蒸気流量ではなく大気温度に基づいて補正する構成としてもよい。 Further, since the temperature of the exhaust gas of the gas turbine 11 (see FIG. 1) changes according to the change in the atmospheric temperature, for example, even if the output of the gas turbine 11 is the same, the generated steam flow rate in summer and winter There will be a difference. Therefore, each turbine bypass valve (the high pressure turbine bypass valve 23 (see FIG. 1), the intermediate pressure turbine bypass valve 24 (see FIG. 1), and the low pressure turbine bypass valve 25 (see FIG. 1)) is set to the atmospheric temperature instead of the steam flow rate. It is good also as a structure correct | amended based on.
また、ガスタービン11(図1参照)の運転負荷の目標値と、この目標値に基づいて熱バランス計算によって求められた各タービンバイパス弁の設定値と、を固定値とする構成としてもよい。この場合、ガスタービン11の運転負荷の目標値は低めに設定されることが好ましい。 Moreover, it is good also as a structure which makes the fixed value the target value of the operation load of the gas turbine 11 (refer FIG. 1), and the setting value of each turbine bypass valve calculated | required by heat balance calculation based on this target value. In this case, the target value of the operation load of the gas turbine 11 is preferably set to be low.
1 C/C発電プラント(コンバインドサイクル型発電プラント)
10 蒸気タービン
11 ガスタービン
12 高圧タービン
13 中圧タービン
14 低圧タービン
15 復水器
20 低圧ドラム
21 中圧ドラム
22 高圧ドラム
23 高圧タービンバイパス弁(高圧主蒸気圧力調節手段)
24 中圧タービンバイパス弁(中圧主蒸気圧力調節手段)
25 低圧タービンバイパス弁(低圧主蒸気圧力調節手段)
51a 高圧タービンバイパス管
52a 中圧タービンバイパス管
53 低圧タービンバイパス管
54 排熱回収ボイラ
54i 再熱器
54j 高圧過熱器
1 C / C power plant (combined cycle power plant)
DESCRIPTION OF
24 Medium pressure turbine bypass valve (Medium pressure main steam pressure adjusting means)
25 Low pressure turbine bypass valve (Low pressure main steam pressure adjusting means)
51a High-pressure
Claims (4)
前記ガスタービンの排気ガスに含まれる排熱を利用して発生する高圧主蒸気で駆動する高圧タービン、前記排熱を利用して発生する中圧主蒸気で駆動する中圧タービン、および、前記排熱を利用して発生する低圧主蒸気で駆動する低圧タービンを含んでなる蒸気タービンと、
前記高圧タービンから排出される前記高圧主蒸気を凝縮して復水を発生する復水器と、
前記復水器で発生する前記復水を前記排熱で過熱する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで過熱された前記復水で前記高圧主蒸気を発生する高圧ドラムと、
前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記高圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する高圧タービンバイパス管および当該高圧タービンバイパス管における前記高圧主蒸気の圧力を調節して前記高圧主蒸気を前記復水器へ導入する高圧主蒸気圧力調節手段と、を含んで構成され、
前記排熱回収ボイラに、
前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記排熱で過熱する高圧過熱器と、
前記高圧タービンから排気される前記高圧主蒸気を前記排熱で過熱する再熱器と、が、前記排気ガスの流れに対する上流からこの順に配置されるコンバインドサイクル型発電プラントであって、
前記蒸気タービンが停止したときに、
前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記高圧タービンバイパス管で前記復水器に導入し、前記高圧主蒸気圧力調節手段で前記高圧主蒸気を減圧することで、当該高圧ドラムの蒸発量を増やして前記高圧過熱器における前記排熱の吸熱量を増やすとともに、
前記高圧ドラムの蒸発量が当該高圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記高圧タービンバイパス管における前記高圧主蒸気の圧力を調節し、
さらに、前記高圧過熱器で吸熱された後の前記排気ガスに含まれる前記排熱で前記再熱器が耐熱許容値を超えて高温にならないように前記ガスタービンの運転負荷を調節して前記ガスタービンを単独で運転可能であること、を特徴とするコンバインドサイクル型発電プラント。 A gas turbine,
A high-pressure turbine driven by high-pressure main steam generated using exhaust heat contained in the exhaust gas of the gas turbine, an intermediate-pressure turbine driven by medium-pressure main steam generated using the exhaust heat, and the exhaust A steam turbine comprising a low pressure turbine driven by low pressure main steam generated using heat;
A condenser for condensing the high-pressure main steam discharged from the high-pressure turbine to generate condensate;
An exhaust heat recovery boiler that superheats the condensate generated in the condenser with the exhaust heat;
A high-pressure drum that generates the high-pressure main steam from the condensate superheated by the exhaust heat recovery boiler;
The high-pressure main steam generated in the high-pressure drum bypasses the high-pressure turbine and is introduced into the condenser, and the pressure of the high-pressure main steam in the high-pressure turbine bypass pipe is adjusted to adjust the high-pressure main steam. High pressure main steam pressure adjusting means for introducing the gas into the condenser,
In the exhaust heat recovery boiler,
A high-pressure superheater that superheats the high-pressure main steam generated in the high-pressure drum with the exhaust heat;
A reheater that superheats the high-pressure main steam exhausted from the high-pressure turbine with the exhaust heat, is a combined cycle type power plant arranged in this order from the upstream with respect to the flow of the exhaust gas,
When the steam turbine stops,
The high-pressure main steam generated in the high-pressure drum is introduced into the condenser through the high-pressure turbine bypass pipe, and the high-pressure main steam pressure is reduced by the high-pressure main steam pressure adjusting means, thereby reducing the evaporation amount of the high-pressure drum. While increasing the heat absorption amount of the exhaust heat in the high-pressure superheater,
Adjusting the pressure of the high-pressure main steam in the high-pressure turbine bypass pipe so that the evaporation amount of the high-pressure drum does not exceed the allowable maximum evaporation amount of the high-pressure drum,
Further, the gas turbine is adjusted by adjusting an operation load of the gas turbine so that the exhaust heat contained in the exhaust gas after being absorbed by the high-pressure superheater does not exceed a heat-resistant allowable value and does not reach a high temperature. A combined cycle power plant characterized by being capable of operating a turbine alone.
前記中圧ドラムで発生する前記中圧主蒸気を前記中圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する中圧タービンバイパス管および当該中圧タービンバイパス管における前記中圧主蒸気の圧力を調節して前記中圧主蒸気を前記復水器へ導入する中圧主蒸気圧力調節手段と、
前記低圧主蒸気を発生する低圧ドラムと、
前記低圧ドラムで発生する前記低圧主蒸気を前記低圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する低圧タービンバイパス管および当該低圧タービンバイパス管における前記低圧主蒸気の圧力を調節して前記低圧主蒸気を前記復水器へ導入する低圧主蒸気圧力調節手段と、をさらに備え、
前記蒸気タービンが停止したときに、
前記中圧ドラムで発生する前記中圧主蒸気を前記中圧タービンバイパス管で前記復水器に導入し、前記中圧主蒸気圧力調節手段で前記中圧主蒸気を減圧することで、当該中圧ドラムの蒸発量を増やすとともに、前記中圧ドラムの蒸発量が当該中圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記中圧タービンバイパス管における前記中圧主蒸気の圧力を調節し、
前記低圧ドラムで発生する前記低圧主蒸気を前記低圧タービンバイパス管で前記復水器に導入し、前記低圧主蒸気圧力調節手段で前記低圧主蒸気を減圧することで、当該低圧ドラムの蒸発量を増やすとともに、前記低圧ドラムの蒸発量が当該低圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記低圧タービンバイパス管における前記低圧主蒸気の圧力を調節することを特徴とする請求項1に記載のコンバインドサイクル型発電プラント。 An intermediate pressure drum for generating the intermediate pressure main steam;
An intermediate pressure turbine bypass pipe for introducing the intermediate pressure main steam generated in the intermediate pressure drum into the condenser bypassing the intermediate pressure turbine, and adjusting the pressure of the intermediate pressure main steam in the intermediate pressure turbine bypass pipe Medium pressure main steam pressure adjusting means for introducing the medium pressure main steam into the condenser;
A low-pressure drum that generates the low-pressure main steam;
The low-pressure main steam generated in the low-pressure drum bypasses the low-pressure turbine and is introduced into the condenser, and the pressure of the low-pressure main steam in the low-pressure turbine bypass pipe is adjusted to adjust the low-pressure main steam. And a low-pressure main steam pressure adjusting means for introducing into the condenser,
When the steam turbine stops,
The intermediate pressure main steam generated in the intermediate pressure drum is introduced into the condenser through the intermediate pressure turbine bypass pipe, and the intermediate pressure main steam is reduced by the intermediate pressure main steam pressure adjusting means. While increasing the evaporation amount of the pressure drum, adjusting the pressure of the intermediate pressure main steam in the intermediate pressure turbine bypass pipe so that the evaporation amount of the intermediate pressure drum does not exceed the allowable maximum evaporation amount of the intermediate pressure drum,
The low-pressure main steam generated in the low-pressure drum is introduced into the condenser through the low-pressure turbine bypass pipe, and the low-pressure main steam pressure adjusting means depressurizes the low-pressure main steam, thereby reducing the evaporation amount of the low-pressure drum. The combined pressure according to claim 1, wherein the pressure of the low-pressure main steam in the low-pressure turbine bypass pipe is adjusted so that the evaporation amount of the low-pressure drum does not exceed an allowable maximum evaporation amount of the low-pressure drum. Cycle power plant.
前記ガスタービンの排気ガスに含まれる排熱を利用して発生する高圧主蒸気で駆動する高圧タービン、前記排熱を利用して発生する中圧主蒸気で駆動する中圧タービン、および、前記排熱を利用して発生する低圧主蒸気で駆動する低圧タービンを含んでなる蒸気タービンと、
前記高圧タービンから排出される前記高圧主蒸気を凝縮して復水を発生する復水器と、
前記復水器で発生する前記復水を前記排熱で過熱する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで過熱された前記復水で前記高圧主蒸気を発生する高圧ドラムと、
前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を前記高圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する高圧タービンバイパス管および当該高圧タービンバイパス管における前記高圧主蒸気の圧力を調節して前記高圧主蒸気を前記復水器へ導入する高圧主蒸気圧力調節手段と、を含んで構成され、
前記排熱回収ボイラに、
前記高圧ドラムで発生する前記高圧主蒸気を過熱する高圧過熱器と、
前記高圧タービンから排気される前記高圧主蒸気を前記排熱で過熱する再熱器と、が、前記排気ガスの流れに対する上流からこの順に配置されるコンバインドサイクル型発電プラントで前記ガスタービンを単独で運転する運転方法であって、
前記高圧過熱器における前記排熱の吸熱量を増やすために前記高圧ドラムの蒸発量を増やすとともに、前記高圧ドラムの蒸発量が当該高圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記高圧主蒸気圧力調節手段を介して前記高圧タービンバイパス管における前記高圧主蒸気の圧力を調節する手順と、
前記高圧過熱器で吸熱された後の前記排気ガスに含まれる前記排熱で前記再熱器が耐熱許容値を超えて高温にならないように前記ガスタービンの運転負荷を調節する手順と、を有することを特徴とする運転方法。 A gas turbine,
A high-pressure turbine driven by high-pressure main steam generated using exhaust heat contained in the exhaust gas of the gas turbine, an intermediate-pressure turbine driven by medium-pressure main steam generated using the exhaust heat, and the exhaust A steam turbine comprising a low pressure turbine driven by low pressure main steam generated using heat;
A condenser for condensing the high-pressure main steam discharged from the high-pressure turbine to generate condensate;
An exhaust heat recovery boiler that superheats the condensate generated in the condenser with the exhaust heat;
A high-pressure drum that generates the high-pressure main steam from the condensate superheated by the exhaust heat recovery boiler;
The high-pressure main steam generated in the high-pressure drum bypasses the high-pressure turbine and is introduced into the condenser, and the pressure of the high-pressure main steam in the high-pressure turbine bypass pipe is adjusted to adjust the high-pressure main steam. High pressure main steam pressure adjusting means for introducing the gas into the condenser,
In the exhaust heat recovery boiler,
A high-pressure superheater that superheats the high-pressure main steam generated in the high-pressure drum;
A reheater that superheats the high-pressure main steam exhausted from the high-pressure turbine with the exhaust heat, and the gas turbine alone in a combined cycle power plant arranged in this order from the upstream with respect to the flow of the exhaust gas. A driving method for driving,
The high pressure main steam pressure is increased so that the amount of evaporation of the high pressure drum is increased in order to increase the heat absorption amount of the exhaust heat in the high pressure superheater, and the amount of evaporation of the high pressure drum does not exceed the allowable maximum amount of evaporation of the high pressure drum. Adjusting the pressure of the high-pressure main steam in the high-pressure turbine bypass pipe via adjusting means;
Adjusting the operating load of the gas turbine so that the reheater does not exceed a heat-resistant allowable value due to the exhaust heat contained in the exhaust gas after being absorbed by the high-pressure superheater. A driving method characterized by that.
前記中圧ドラムで発生する前記中圧主蒸気を前記中圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する中圧タービンバイパス管および当該中圧タービンバイパス管における前記中圧主蒸気の圧力を調節して前記中圧主蒸気を前記復水器へ導入する中圧主蒸気圧力調節手段と、
前記低圧主蒸気を発生する低圧ドラムと、
前記低圧ドラムで発生する前記低圧主蒸気を前記低圧タービンをバイパスして前記復水器に導入する低圧タービンバイパス管および当該低圧タービンバイパス管における前記低圧主蒸気の圧力を調節して前記低圧主蒸気を前記復水器へ導入する低圧主蒸気圧力調節手段と、が備わる前記コンバインドサイクル型発電プラントにおいて、
前記中圧ドラムの蒸発量が当該中圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記中圧主蒸気圧力調節手段を介して前記中圧タービンバイパス管における前記中圧主蒸気の圧力を調節する手順と、
前記低圧ドラムの蒸発量が当該低圧ドラムの許容最大蒸発量を超えないように前記低圧主蒸気圧力調節手段を介して前記低圧タービンバイパス管における前記低圧主蒸気の圧力を調節する手順と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の運転方法。 An intermediate pressure drum for generating the intermediate pressure main steam;
An intermediate pressure turbine bypass pipe for introducing the intermediate pressure main steam generated in the intermediate pressure drum into the condenser bypassing the intermediate pressure turbine, and adjusting the pressure of the intermediate pressure main steam in the intermediate pressure turbine bypass pipe Medium pressure main steam pressure adjusting means for introducing the medium pressure main steam into the condenser;
A low-pressure drum that generates the low-pressure main steam;
The low-pressure main steam generated in the low-pressure drum bypasses the low-pressure turbine and is introduced into the condenser, and the pressure of the low-pressure main steam in the low-pressure turbine bypass pipe is adjusted to adjust the low-pressure main steam. In the combined cycle type power plant, comprising a low-pressure main steam pressure adjusting means for introducing the water into the condenser,
The pressure of the intermediate pressure main steam in the intermediate pressure turbine bypass pipe is adjusted via the intermediate pressure main steam pressure adjusting means so that the evaporation amount of the intermediate pressure drum does not exceed the allowable maximum evaporation amount of the intermediate pressure drum. Procedure and
Adjusting the pressure of the low-pressure main steam in the low-pressure turbine bypass pipe via the low-pressure main steam pressure adjusting means so that the evaporation amount of the low-pressure drum does not exceed the allowable maximum evaporation amount of the low-pressure drum;
The operation method according to claim 3, further comprising:
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