CN106368817A - 复合循环发电成套设备及其启动方法 - Google Patents

复合循环发电成套设备及其启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复合循环发电成套设备及其启动方法，能够使高压蒸汽轮机和中压蒸汽轮机一起在使热影响量接近限制值的状态下进行运转，并能够谋求缩短启动时间。复合循环发电成套设备具备：余热回收锅炉，其具有将燃气轮机的排气作为热源进行利用，将高压蒸汽进行过热后提供给高压蒸汽轮机的高压过热器、以及将高压蒸汽轮机的排出蒸汽进行再加热后提供给中压蒸汽轮机的再加热器；旁路配管，其使蒸汽绕过高压过热器以及再加热器；旁路阀，其调节旁路配管的蒸汽流量；旁路控制装置，其控制旁路阀，以使高压蒸汽轮机的热影响量余量度和中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差变小。

Description

复合循环发电成套设备及其启动方法
技术领域
本发明涉及一种复合循环发电成套设备及其启动方法。
背景技术
在复合循环发电成套设备中，向余热回收锅炉导入在燃气轮机中进行做功后的排气，利用该排气来产生蒸汽，并利用该蒸汽来驱动蒸汽轮机。因为在使用以风力发电或太阳能发电为代表的可再生能源的发电成套设备中发电量大幅变动，所以应该抑制电力系统的不稳定，并谋求缩短复合循环发电成套设备的启动时间。
因此，在复合循环发电成套设备启动时，急剧提高向蒸汽轮机供给的蒸汽温度或流量。但是，结果，涡轮机转子的表面与内部相比急剧升温，半径方向的温度梯度变大从而热应力增大。过大的热应力可能会缩短涡轮机转子的寿命。另外，在蒸汽的温度变化大时，涡轮机转子与壳体间由于热容量的不同而产生热膨胀差。在该热膨胀差变大时，旋转的涡轮机转子与静止的壳体有可能接触而产生损伤。因此，需要适当地控制启动时的蒸汽温度或流量等，以使热应力或热膨胀差不超过限制值。
在此，关于蒸汽轮机的启动控制，已知以下的技术：预测计算当前时刻之前的一定期间的热应力和热膨胀差，对蒸汽轮机进行高速启动从而将热应力和热膨胀差的预测值抑制在限制值内(参照专利文献1等)。在专利文献1中，基于成套设备状态量的测量值(详细来说，例如蒸汽轮机的入口蒸汽的温度或压力等)来预测计算热应力和热膨胀差，决定成套设备操作量从而将这些预测值抑制在限制值内。
在复合循环发电成套设备中，为了谋求输出增大和高效率化，多采用以下的再加热方式：在使用余热回收锅炉产生的高压蒸汽(主蒸汽)来驱动高压蒸汽轮机后，使从高压蒸汽轮机排出的蒸汽返回到余热回收锅炉，使用再度加热后的蒸汽(再加热蒸汽)来驱动中压蒸汽轮机。
在再加热方式的复合循环发电成套设备中，如图9所示，在高压蒸汽轮机和中压蒸汽轮机中热应力等热影响量的举动不同，因此在针对限制值的余量度中产生差异。因此，基于高压蒸汽轮机的热影响量余量度和中压蒸汽轮机的热影响量余量度中的小的一方来决定成套设备操作量。此时，对于高压蒸汽轮机和中压蒸汽轮机中的余量度小的一方，能够在使热影响量接近限制值的状态下进行运转，但是对于余量度大的一方无法在使热影响量接近限制值的状态下进行运转。因此，在谋求缩短启动时间这点上还有改善的余地。
专利文献1：日本特开2009-281248号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种能够使高压蒸汽轮机以及中压蒸汽轮机一同在使热影响量接近限制值的状态下进行运转，并且能够谋求缩短启动时间的复合循环发电成套设备。
为了解决上述目的，本发明的复合循环发电成套设备具备：燃气轮机，其通过使用燃料气体产生的高温气体进行驱动；高压蒸汽轮机以及中压蒸汽轮机，其通过蒸汽进行驱动；发电机，其将所述燃气轮机、所述高压蒸汽轮机以及所述中压蒸汽轮机的旋转动力转换为电力；余热回收锅炉，其具有将所述燃气轮机的排气作为热源来使用，将高压蒸汽进行过热来提供给所述高压蒸汽轮机的高压过热器、以及将所述高压蒸汽轮机的排出蒸汽进行再加热来提供给所述中压蒸汽轮机的再加热器；多个旁路路径，其使蒸汽或排气分别绕过所述高压过热器以及所述再加热器；多个旁路流量调节器，其调节分别在所述多个旁路路径中流动的蒸汽或排气的流量；旁路控制装置，其控制所述多个旁路流量调节器，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度和所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差变小。
通过本发明，能够使高压蒸汽轮机以及中压蒸汽轮机一同在使热影响量接近限制值的状态下进行运转，并能够谋求缩短启动时间。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的复合循环发电成套设备的结构的概要图。
图2是表示本发明的第一实施方式的预测计算装置的功能性结构的框图。
图3是用于说明本发明的第一实施方式的复合循环发电成套设备的启动控制的时序图。
图4是表示本发明的第二实施方式的复合循环发电成套设备的结构的概要图。
图5表示本发明的第二实施方式的高压过热器以及挡板的结构。
图6用于说明本发明的第二实施方式的挡板的动作，表示挡板打开的状态。
图7用于说明本发明的第二实施方式的挡板的动作，表示挡板关闭的状态。
图8是表示本发明的第三实施方式的复合循环发电成套设备的结构的概要图。
图9表示现有的复合循环发电成套设备启动时的高压蒸汽轮机的热影响量和中压蒸汽轮机的热影响量的举动。
符号说明
10：燃气轮机
20：余热回收锅炉
21a、21b：高压过热器
22：再加热器
26：旁路配管(旁路路径)
27：旁路配管(旁路路径)
28：旁路路径
29：旁路路径
31：高压蒸汽轮机
32：中压蒸汽轮机
40：发电机
102：燃料气体调节阀
103：流量计
104：旁路阀(旁路流量调节器)
105：旁路阀(旁路流量调节器)
106：主蒸汽调汽阀
107：压力计
108：温度计
109：压力计
110：温度计
111：温度计
112：热膨胀差计
113：温度计
114：热膨胀差计
131：挡板(旁路流量调节器)
132：挡板(旁路流量调节器)
151：旁路管路(旁路路径)
152：管路挡板(旁路流量调节器)
153：送风机
154：旁路管路(旁路路径)
155：管路挡板(旁路流量调节器)
156：送风机
202：预测计算装置
203：预测计算装置
204：热影响量余量度计算装置
205：负载控制装置
206：旁路控制装置
306：旁路控制装置
406：旁路控制装置
具体实施方式
一边参照附图一边说明本发明的第一实施方式。
图1是表示本实施方式的复合循环发电成套设备的结构的概要图。
本实施方式的复合循环发电成套设备具备燃气轮机10、余热回收锅炉20、蒸汽轮机30、发电机40以及启动控制装置201。蒸汽轮机30具备高压蒸汽轮机31以及中压蒸汽轮机32。
燃气轮机10具备压缩机11、燃烧器12以及涡轮机13。压缩机11吸入大气条件的空气来对其进行加压，将生成的压缩空气输送给燃烧器12。燃烧器12将来自压缩机11的压缩空气(燃烧用空气)与燃料气体混合燃烧，将生成的高温高压的燃烧气体输送给涡轮机13。涡轮机13通过来自燃烧器12的燃烧气体被驱动，从而驱动同轴连接的压缩机11。另外，驱动与高压蒸汽轮机31和中压蒸汽轮机32一同同轴连接的发电机40。发电机40将涡轮机13、高压蒸汽轮机31以及中压蒸汽轮机32的旋转动力转换为电力。把在涡轮机13中做功后的排气输送到余热回收锅炉20。
在针对燃气轮机10的燃烧器12的燃料气体的供给路径中设置了燃料气体调节阀102，通过该燃料气体调节阀102调整燃料气体的供给量。燃料气体调节阀102具有用于调整复合循环发电成套设备的成套设备负载的调整装置的功能。另外，在燃料气体的供给路径中的燃料气体调节阀102的下游侧设置了流量计103，通过该流量计103测量燃料气体的供给流量。
余热回收锅炉20生成用于将来自涡轮机13的排气作为热源来驱动蒸汽轮机30的蒸汽，具备高压过热器21a和21b、再加热器22、高压蒸发器23、高压节煤器24、以及高压蒸汽罐25。输送到余热回收锅炉20的排气按照高压过热器21a、再加热器22、高压过热器21b、高压蒸发器23、高压节煤器24的顺序进行经过从而被回收热量由此温度降低，并从未图示的烟囱排放到大气中。
另一方面，向余热回收锅炉20供给的高压水在通过高压节煤器24加热后，经由高压蒸汽罐25被输送到高压蒸发器23，通过高压蒸发器23转换为高压蒸汽。将通过高压蒸发器23得到的高压蒸汽经由高压蒸汽罐25输送到高压过热器21b进行过热，并进一步输送到高压过热器21a进行过热。将通过高压过热器21a过热后的高压蒸汽(主蒸汽)经由主蒸汽配管33提供给高压蒸汽轮机31。由此高压蒸汽轮机31进行驱动。
将从高压蒸汽轮机31排出的蒸汽经由排出蒸汽配管34输送到再加热器22。将通过再加热器22过热后的蒸汽(再加热蒸汽)经由再加热蒸汽配管35提供给中压蒸汽轮机32。由此中压蒸汽轮机32进行驱动。
在此，作为本实施方式的一个特征，设置了用于使蒸汽绕过高压过热器21a的旁路配管26(旁路路径)，并在该旁路配管26中设置了旁路阀104(旁路流量调节器)。另外，设置了用于使蒸汽绕过再加热器22的旁路配管27(旁路路径)，并在该旁路配管27中设置了旁路阀105(旁路流量调节器)。旁路阀104、105调节在旁路配管26、27中流动的蒸汽的流量。
在主蒸汽配管33中设置了主蒸汽调汽阀106。其调整向蒸汽轮机30提供的蒸汽流量，能够作为调整蒸汽轮机30的负载的调整装置发挥功能。在主蒸汽配管33中的主蒸汽调汽阀106的上游侧设置了压力计107以及温度计108。压力计107以及温度计108分别测量在主蒸汽配管33中流动的主蒸汽的压力以及温度。同样，在再加热蒸汽配管35中设置了压力计109以及温度计110。压力计109以及温度计110分别测量在再加热蒸汽配管35中流动的再加热蒸汽的压力以及温度。
在高压蒸汽轮机31中设置了温度计111以及热膨胀差计112。温度计111测量高压蒸汽轮机31的初级壳体等的金属温度，热膨胀差计112测量高压蒸汽轮机31的转子与壳体之间的轴向的热膨胀差。同样，在中压蒸汽轮机32中设置了温度计113以及热膨胀差计114。温度计113测量中压蒸汽轮机32的初级壳体等的金属温度，热膨胀差计114测量转子和壳体之间的轴向的热膨胀差。
作为测量值数据在启动控制装置201中输入表示成套设备的状态量的各种测量值。详细来说，例如是通过流量计103测量到的燃料气体的供给流量、通过压力计107以及温度计108测量到的主蒸汽的压力以及温度、通过压力计109以及温度计110测量到的再加热蒸汽的压力以及温度、通过温度计111测量到的高压蒸汽轮机31的初级的金属温度、通过热膨胀差计112测量到的高压蒸汽轮机31的热膨胀差、通过温度计113测量到的中压蒸汽轮机32的初级的金属温度、通过热膨胀差计114测量到的中压蒸汽轮机32的热膨胀差等。也可以向启动控制装置201输入上述以外的状态量。例如，可以在针对燃气轮机10的压缩机11的空气供给路径中设置流量计，测量空气的供给量来输入给启动控制装置201。此时，也可以在空气的供给路径中设置入口导叶(IGV)，来作为调整空气的供给量的结构。
启动控制装置201包含以下各要素：预测计算装置202和203、热影响量余量度计算装置204、负载控制装置205以及旁路控制装置206。
预测计算装置202、203基于输入的测量值数据，预测计算从当前时刻到未来的一定期间的热影响量。热影响量是指包含在复合循环发电成套设备启动运转时对蒸汽轮机30的涡轮机转子施加的热应力、涡轮机转子与收纳该涡轮机转子的壳体之间的轴向的热膨胀差等，由于启动时的蒸汽温度或蒸汽压力等的急剧上升而进行变化的蒸汽轮机30的状态量。在本说明书中，在简单地称为“热影响量”时，意味着热应力以及热膨胀差。另外，在简单称为“热应力”时，是指对蒸汽轮机30的涡轮机转子施加的热应力，在简单称为“热膨胀差”时，是指涡轮机转子和收纳该涡轮机转子的蒸汽轮机30的壳体之间的轴向的热膨胀差。预测计算装置202预测计算针对高压蒸汽轮机31的热影响量，预测计算装置203预测计算针对中压蒸汽轮机32的热影响量。
热影响量余量度计算装置204根据由预测计算装置202、203计算出的高压蒸汽轮机31的热影响量的预测值以及中压蒸汽轮机32的热影响量的预测值，计算高压蒸汽轮机31的热影响量余量度以及中压蒸汽轮机32的热影响量余量度。在这里，所谓热影响量余量度是指热影响量的预测值与预先设定的限制值之间的偏差。
负载控制装置205根据由热影响量余量度计算装置204计算出的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，计算并输出向燃料气体调节阀102以及主蒸汽调汽阀106的指令值，以使高压蒸汽轮机31的热影响量和中压蒸汽轮机32的热影响量不超过限制值。由此，例如通过PID控制来调整燃料气体调节阀102以及主蒸汽调汽阀106的开度。
旁路控制装置206根据由热影响量余量度计算装置204计算出的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，计算并输出向旁路阀104、105的指令值，以使上述热影响量余量度之间的差小于预先设定的预定值。由此，例如通过PID控制来调整旁路阀104、105的开度。
接着，对预测计算装置202的详细内容进行说明。图2是表示本实施方式的预测计算装置202的功能性结构的框图。此外，关于预测计算装置203，因为与预测计算装置202的结构相同，因此省略说明。
预测计算装置202包含以下各要素：涡轮机入口蒸汽条件预测计算部211、第一级蒸汽条件预测计算部212、第一级转子半径方向温度分布预测计算部213、热应力预测计算部214、级部蒸汽条件预测计算部215、转子轴向温度分布预测计算部216、壳体蒸汽条件预测计算部217、壳体轴向温度分布预测计算部218、以及热膨胀差预测计算部219。
涡轮机入口蒸汽条件预测计算部211基于由流量计103测量出的燃料气体的供给流量，来计算从燃气轮机10经由余热回收锅炉20到高压蒸汽轮机31的热和物质的传播过程。然后，基于该计算结果来预测计算高压蒸汽轮机31的入口蒸汽的条件(具体为流量、压力以及温度)。
第一级蒸汽条件预测计算部212基于涡轮机入口蒸汽条件预测计算部211的计算结果，考虑在高压蒸汽轮机31的第一级部中的压力下降，预测计算高压蒸汽轮机31的第一级部的蒸汽(第一级蒸汽)的条件(具体为流量、压力、温度以及传热系数)。
第一级转子半径方向温度分布预测计算部213基于第一级蒸汽条件预测计算部212的计算结果，通过从第一级蒸汽向涡轮机转子的传热计算来预测计算高压蒸汽轮机31的涡轮机转子的半径方向的温度分布。
热应力预测计算部214基于第一级转子半径方向温度分布预测计算部213的计算结果，通过使用了涡轮机转子的线膨胀率、杨氏模量、泊松比等的材料力学计算来预测计算高压蒸汽轮机31中的涡轮机转子的热应力。并且，使用测量值数据来修正热应力的计算值。
级部蒸汽条件预测计算部215基于涡轮机入口蒸汽条件预测计算部211的计算结果，考虑在高压蒸汽轮机31的各级部的压力下降，预测计算高压蒸汽轮机31的各级部的蒸汽(各级蒸汽)的条件(具体为流量、压力、温度、以及传热系数)。
转子轴向温度分布预测计算部216基于级部蒸汽条件预测计算部215的计算结果，通过从各级蒸汽向涡轮机转子的传热计算来预测计算高压蒸汽轮机31中的涡轮机转子的轴向的温度分布。
壳体蒸汽条件预测计算部217基于涡轮机入口蒸汽条件预测计算部211的计算结果，考虑涡轮机壳体中的压力下降，预测计算壳体蒸汽的条件(具体为流量、压力、温度以及传热系数)。
壳体轴向温度分布预测计算部218基于壳体蒸汽条件预测计算部217的计算结果，通过从壳体蒸汽向壳体的传热计算来预测计算高压蒸汽轮机31中的壳体的轴向的温度分布。
热膨胀差预测计算部219基于转子轴向温度分布预测计算部216和壳体轴向温度分布预测计算部218的计算结果，通过使用了涡轮机转子和壳体的线膨胀率的材料力学计算来计算高压蒸汽轮机31中的涡轮机转子的热膨胀量和壳体的热膨胀量。然后，通过取两者的差来预测计算热膨胀差。并且，使用测量值数据来修正热膨胀差的预测值。
接着，对复合循环发电成套设备的启动控制进行说明。图3是用于说明本实施方式的复合循环发电成套设备的启动控制的时序图。
从时刻t0开始到当前时刻t1(其中，t0＜t1)为止的燃料气体的流量，例如如图3中的第一级的虚线所示那样进行推移。在预测计算装置202、203中，基于在当前时刻t1由流量计103测量出的燃料气体的流量，预测计算从时刻t1开始到时刻t3(其中，t1＜t3)为止的预测期间中的燃料气体的流量(参照图3中第一级的实线)。在此为了减少计算量来确保速度，假设预测期间中的燃料气体的流量以时刻t1的变化率进行推移，将燃料气体的流量计算为线型。
接下来，在预测计算装置202中，基于预测期间中的燃料气体的流量的预测推移，预测计算该期间中的针对高压蒸汽轮机31的热应力以及热膨胀差的推移(参照图3中第二级以及第三级的实线)。同样地，在预测计算装置203中，基于预测期间中的燃料气体的流量的预测推移，预测计算该期间中的针对中压蒸汽轮机32的热应力以及热膨胀差的推移(参照图3中第四级以及第五级的实线)。在此，预测期间是响应延迟时间或比响应延迟时间长地设定的期间，响应延迟时间是从燃气轮机10产生的热量发生变化后开始直到热应力以及热膨胀差开始出现变化为止的期间。设为响应延迟时间是从理论上或经验上获得的值。
在热影响量余量度计算装置204中，基于由预测计算装置202计算出的高压蒸汽轮机31的热应力的预测推移，计算热应力的预测峰值和限制值之间的偏差(热应力余量度)。另外，基于由预测计算装置202计算出的高压蒸汽轮机31的热膨胀差的预测推移，计算热膨胀差的预测峰值和限制值之间的偏差(热膨胀差余量度)。另外，基于由预测计算装置203计算出的中压蒸汽轮机32的热应力的预测推移，计算热应力的预测峰值和限制值之间的偏差(热应力余量度)。另外，基于由预测计算装置203计算出的中压蒸汽轮机32的热膨胀差的预测推移，计算热膨胀差的预测峰值和限制值之间的偏差(热膨胀差余量度)。
在负载控制装置205中，基于由热影响量余量度计算装置204计算出的高压蒸汽轮机31的热应力余量度以及热膨胀差余量度和中压蒸汽轮机32的热应力余量度以及热膨胀差余量度(详细地说，还考虑通过控制后述的旁路阀104、105，调整热应力余量度以及热膨胀差余量度)，计算并输出从时刻t1开始到时刻t2(其中，t1＜t2＜t3)为止的操作量更新期间内的向燃料气体调节阀102以及主蒸汽调汽阀106的指令值(参照图3中第六级的实线)，以使高压蒸汽轮机31的热应力以及热膨胀差和中压蒸汽轮机32的热应力以及热膨胀差不超过限制值。
在旁路控制装置206中，基于由热影响量余量度计算装置204计算出的高压蒸汽轮机31的热应力余量度以及热膨胀差余量度和中压蒸汽轮机32的热应力余量度以及热膨胀差余量度，计算并输出从时刻t1开始到时刻t2为止的操作量更新期间内的向高压过热器用旁路阀104以及再加热器用旁路阀105的指令值(参照图3中第七级的实线)，以使高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度的差小于预定值。
说明高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度之间的差与旁路阀104、105的开度的关系。当增大旁路阀104的开度来增加绕过高压过热器21a的蒸汽的流量时，经过高压过热器21a的蒸汽流量减少，从而从排气向高压过热器21a的热移动量减少。由此，向高压蒸汽轮机31供给的主蒸汽的温度降低，从而高压蒸汽轮机31的热影响量减少，热影响量余量度增大。此外，流入再加热器22的排气的热量增大，从排气向再加热器22的热移动量增加。由此，向中压蒸汽轮机32供给的再加热蒸汽的温度上升，中压蒸汽轮机32的热影响量增大，热影响量余量度减小。
另一方面，当增大旁路阀105的开度来增加绕过再加热器22的蒸汽的流量时，经过再加热器22的蒸汽的流量减小，从而从排气向再加热器22的热移动量减小。由此，向中压蒸汽轮机32供给的再加热蒸汽的温度降低，中压蒸汽轮机32的热影响量减少，热影响量余量度增大。另外，流入高压过热器21b的排气热量增大，从排气向高压过热器21b的热移动量增加。由此，向高压蒸汽轮机31供给的主蒸汽的温度升高，高压蒸汽轮机31的热影响量增大，热影响量余量度减小。
因此，在中压蒸汽轮机32的热影响量余量度大于高压蒸汽轮机31的热影响量余量度时，通过增大高压过热器用旁路阀104的开度，并减小再加热器用旁路阀105的开度，能够减小两者的热影响量余量度的差。反之，在高压蒸汽轮机31的热影响量余量度大于中压蒸汽轮机32的热影响量余量度时，通过增大再加热器用旁路阀105的开度，并减小高压过热器用旁路阀104的开度，能够减小两者的热影响量余量度的差。
预测计算装置202和203、热影响量余量度计算装置204、负载控制装置205以及旁路控制装置206在复合循环发电成套设备的启动完成之前，重复上述的步骤。在图3中表示了从时刻t0开始到时刻t2为止，重复三次上述步骤的情况。
在以上那样的本实施方式中，控制旁路阀104、105来进行调整，以使高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度的差变小，基于这样调整后的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，控制燃料气体调节阀102以及主蒸汽调汽阀106。因此，能够使高压蒸汽轮机31以及中压蒸汽轮机32一起在热影响量接近限制值的状态下进行运转，能够谋求缩短启动时间。
使用图4～图7来说明本发明的第二实施方式。
图4是表示本实施方式的复合循环发电成套设备的结构的概要图。图5(a)表示本实施方式的高压过热器以及挡板的结构，图5(b)是从图5(a)中排气的流动方向的上游侧观察的图。图6(a)以及图6(b)分别相当于图5(a)以及图5(b)，表示挡板打开的状态。图7(a)以及图7(b)分别相当于图5(a)以及图5(b)，表示挡板关闭的状态。在本实施方式中，对与第一实施方式相同的部分赋予相同的符号并省略说明。
在本实施方式中，在相对于余热回收锅炉20的高压过热器21a的排气流动方向的上游侧设置了挡板131(旁路流量调节器)。由此，形成了使排气绕过高压过热器21a的旁路路径28。挡板131调节在旁路路径28中流动的排气的流量。由此，能够调节从排气向高压过热器21a的热移动量。
详细来说，高压过热器21a具备连接管141a和141b、集管142a和142b、以及多个传热管143。在来自高压过热器21b的蒸汽经由连接管141a导入集管142a后，分流到多个传热管143中。在传热管143中，通过热从排气向蒸汽移动，蒸汽的温度升高。进行过热后的蒸汽在集管142b中进行合流，并经由连接管141b导入主蒸汽配管33。
挡板131配置在传热管143的两端侧(换而言之，配置在集管142a侧以及集管142b侧)。由此，排气不会通过传热管143，形成排气在集管142a侧以及集管142b侧流动的旁路路径28。然后，如图6(a)以及图6(b)所示，在打开挡板131的状态下(开度大)，经过传热管143的排气的流量变大(换而言之，在旁路路径28中流动的排气的流量变小)，从排气向蒸汽移动的热量变大。另一方面，如图7(a)以及图7(b)所示，在关闭挡板131的状态下(开度小)，经过传热管143的排气流量变小(换而言之，在旁路路径18中流动的排气的流量变大)，从排气向蒸汽移动的热量变小。
在相对于余热回收锅炉20的再加热器22的排气流动方向的上游侧设置了挡板132(旁路流量调节器)。由此，形成了使排气绕过再加热器22的旁路路径29。挡板132调节在旁路路径29中流动的排气流量。由此，能够调节从排气向再加热器22的热移动量。此外，再加热器22以及挡板132由于与上述的高压过热器21a以及挡板131为基本同样的结构，因此省略详细的说明。
旁路控制装置306根据由热影响量余量度计算装置204计算出的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，计算并输出向挡板131、132的指令值，以使高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度之间的差小于预先设定的预定值。由此，例如通过PID控制来调节挡板131、132的开度。
然后，在中压蒸汽轮机32的热影响量余量度大于高压蒸汽轮机31的热影响量余量度时，通过增大高压过热器挡板131的开度，并减小再加热器挡板132的开度，能够减小两者的热影响量余量度的差。反之，在高压蒸汽轮机31的热影响量余量度大于中压蒸汽轮机32的热影响量余量度时，通过增大再加热器挡板132的开度，并减小高压过热器挡板131的开度，能够减小两者的热影响量余量度的差。
在以上的本实施方式中，控制挡板131、132来进行调整，以使高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度的差变小，基于这样调整后的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，控制燃料气体调节阀102以及主蒸汽调汽阀106。因此，能够使高压蒸汽轮机31以及中压蒸汽轮机32一起在使热影响量接近限制值的状态下进行运转，能够谋求缩短启动时间。
使用图8来说明本发明的第三实施方式。
图8是表示本实施方式中的复合循环发电成套设备的结构的概要图。此外，在本实施方式中，对与第一以及第二实施方式相同的部分赋予相同的符号来省略说明。
在本实施方式中，设置有用于使排气绕过余热回收锅炉20的高压过热器21a的旁路管路151(旁路路径)。在旁路管路151中设置了送风机153以及管路挡板152(旁路流量调节器)。管路挡板152调节在旁路管路151中流动的排气的流量。由此，能够调节从排气向高压过热器21a的热移动量。
设置了用于使排气绕过余热回收锅炉20的再加热器22的旁路管路154(旁路路径)。在旁路管路154中设置了送风机156以及管路挡板155(旁路流量调节器)。管路挡板155调节在旁路管路151中流动的排气的流量。由此，能够调节从排气向再加热器22的热移动量。
旁路控制装置406基于由热影响量余量度计算装置204计算出的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，计算并输出向管路挡板152、155的指令值，以使高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度的差小于预先设定的预定值。由此，例如通过PID控制来调节管路挡板152、155的开度。
然后，在中压蒸汽轮机32的热影响量余量度大于高压蒸汽轮机31的热影响量余量度时，通过增大高压过热器旁路管路挡板152的开度，并减小再加热器旁路管路挡板155的开度，能够减小两者的热影响量余量度的差。反之，在高压蒸汽轮机31的热影响量余量度大于中压蒸汽轮机32的热影响量余量度时，通过增大再加热器旁路管路挡板155的开度，并减小高压过热器旁路管路挡板152的开度，能够减小两者的热影响量余量度的差。
在以上的本实施方式中，控制管路挡板152、155来进行调整，以使高压蒸汽轮机31的热影响量余量度与中压蒸汽轮机32的热影响量余量度的差变小，基于这样调整后的高压蒸汽轮机31的热影响量余量度和中压蒸汽轮机32的热影响量余量度，控制燃料气体调节阀102以及主蒸汽调汽阀106。因此，能够使高压蒸汽轮机31以及中压蒸汽轮机32一起在使热影响量接近限制值的状态下进行运转，能够谋求缩短启动时间。
说明了为了使高压蒸汽轮机的热影响量余量度与中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差变小，在第一实施方式中控制旁路阀104、105的情况、在第二实施方式中控制挡板131、132的情况、以及在第三实施方式中控制管路挡板152、155的情况，但是也可以将第一实施方式～第三实施方式中的任意一个进行组合。
另外，在第一实施方式～第三实施方式中，以通过单一轴连接燃气轮机10和蒸汽轮机30的单轴型的情况为例进行了说明，但是并不限于此，也可以为将燃气轮机10和蒸汽轮机30与单个的轴连接的多轴型。

Claims (7)

1.一种复合循环发电成套设备，其特征在于，具备：
燃气轮机，其通过使用燃料气体产生的高温气体进行驱动；
高压蒸汽轮机以及中压蒸汽轮机，其通过蒸汽进行驱动；
发电机，其将所述燃气轮机、所述高压蒸汽轮机以及所述中压蒸汽轮机的旋转动力转换为电力；
余热回收锅炉，其具有高压过热器以及再加热器，所述高压过热器使用所述燃气轮机的排气作为热源来将高压蒸汽进行过热后提供给所述高压蒸汽轮机，所述再加热器将所述高压蒸汽轮机的排出蒸汽进行再加热后提供给所述中压蒸汽轮机；
多个旁路路径，其使蒸汽或排气分别绕过所述高压过热器以及所述再加热器；
多个旁路流量调节器，其调节分别在所述多个旁路路径中流动的蒸汽或排气的流量；以及
旁路控制装置，其控制所述多个旁路流量调节器，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度和所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差小于预先设定的预定值。
2.根据权利要求1所述的复合循环发电成套设备，其特征在于，
具备：
燃料气体调节阀以及主蒸汽调汽阀，其调节成套设备负载；
负载控制装置，其控制所述燃料气体调节阀以及所述主蒸汽调汽阀；
测量仪，其测量成套设备状态量；
预测计算装置，其基于所述测量仪测量出的成套设备状态量，来计算所述高压蒸汽轮机的热影响量的预测值以及所述中压蒸汽轮机的热影响量的预测值；以及
热影响量余量度计算装置，其基于所述预测计算装置计算出的所述高压蒸汽轮机的热影响量的预测值以及所述中压蒸汽轮机的热影响量的预测值，来计算所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度，
所述旁路控制装置基于所述热影响量余量度计算装置计算出的所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度控制所述多个旁路流量调节器，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差小于所述预定值，
所述负载控制装置基于通过所述多个旁路流量调节器的控制而调整后的所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度，控制所述燃料气体调节阀以及所述主蒸汽调汽阀。
3.根据权利要求2所述的复合循环发电成套设备，其特征在于，
具备：
第一旁路配管，其使蒸汽绕过所述高压过热器；
第一旁路阀，其调节在所述第一旁路配管中流动的蒸汽的流量；
第二旁路配管，其使蒸汽绕过所述再加热器；以及
第二旁路阀，其调节在所述第二旁路配管中流动的蒸汽的流量，
所述旁路控制装置控制所述第一旁路阀以及第二旁路阀，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差小于所述预定值。
4.根据权利要求2所述的复合循环发电成套设备，其特征在于，
具备：
第一旁路路径，其使排气绕过所述高压过热器；
第一挡板，其调节在所述第一旁路路径中流动的排气的流量；
第二旁路路径，其使排气绕过所述再加热器；
第二挡板，其调节在所述第二旁路路径中流动的排气的流量，
所述旁路控制装置控制所述第一挡板以及第二挡板，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差变小。
5.根据权利要求2所述的复合循环发电成套设备，其特征在于，
具备：
第一旁路管路，其使排气绕过所述高压过热器；
第一送风机，其设置在所述第一旁路管路中；
第一管路挡板，其调节在所述第一旁路管路中流动的排气的流量；
第二旁路管路，其使排气绕过所述再加热器；
第二送风机，其设置在所述第二旁路管路中；
第二管路挡板，其调节在所述第二旁路管路中流动的排气的流量，
所述旁路控制装置控制所述第一管路挡板以及第二管路挡板，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差小于所述预定值。
6.一种复合循环发电成套设备的启动方法，该复合循环发电成套设备具备：
燃气轮机，其通过使用燃料气体产生的高温气体进行驱动；
高压蒸汽轮机以及中压蒸汽轮机，其通过蒸汽进行驱动；
发电机，其将所述燃气轮机、所述高压蒸汽轮机以及所述中压蒸汽轮机的旋转动力转换为电力；
余热回收锅炉，其具有高压过热器以及再加热器，所述高压过热器使用所述燃气轮机的排气作为热源来将高压蒸汽进行过热后提供给所述高压蒸汽轮机，上述再加热器将所述高压蒸汽轮机的排出蒸汽进行再加热后提供给所述中压蒸汽轮机；
多个旁路路径，其使蒸汽或排气分别绕过所述高压过热器以及所述再加热器；以及
多个旁路流量调节器，其调节分别在所述多个旁路路径中流动的蒸汽或排气的流量，
所述启动方法的特征在于，
控制所述多个旁路流量调节器，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度和所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度之间的差小于预先设定的预定值。
7.根据权利要求6所述的复合循环发电成套设备的启动方法，其特征在于，
基于由测量仪测量出的成套设备状态量，计算所述高压蒸汽轮机的热影响量的预测值以及所述中压蒸汽轮机的热影响量的预测值，
基于所述高压蒸汽轮机的热影响量的预测值以及所述中压蒸汽轮机的热影响量的预测值，来计算所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度，
基于所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度和所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度控制所述多个旁路流量调节器，以使所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度和所述中压蒸汽轮机的热影响量余量之间的差小于所述预定值，
基于通过所述多个旁路流量调节器的控制而调整后的所述高压蒸汽轮机的热影响量余量度以及所述中压蒸汽轮机的热影响量余量度，控制所述燃料气体调节阀以及所述主蒸汽调汽阀，从而来调节成套设备负载。
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