DE112015001364T5 - Kombianlage, Verfahren zur Steuerung derselben und Vorrichtung für die Steuerung derselben - Google Patents

Kombianlage, Verfahren zur Steuerung derselben und Vorrichtung für die Steuerung derselben Download PDF

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Abstract

Eine erste Dampfturbine (31) und eine zweite Dampfturbine (32) einer Kombianlage sind durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung (42) über einen Zwischenüberhitzungsabschnitt (26) eines Abgaswärmerückgewinnungskessels (20) verbunden. Die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung (42) und der Kondensator (36) sind durch eine zweite Umgehungsleitung (52) verbunden. Die Steuervorrichtung (100) umfasst: eine Bestimmungseinheit (111), die feststellt, ob die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine (31) fließt, eine festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht; eine Befehlsausgabeeinheit (112), die nach der Feststellung, dass die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, einen Schließbefehl ausgibt, um ein Lüftungsventil (71), das an der zweiten Umgehungsleitung (52) vorgesehen und geöffnet ist, zu schließen; und eine Schwellenänderungseinheit (114), die den Schwellenwert, mit dem die Bestimmungseinheit feststellt, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, ändert, wobei der Schwellenwert mit einer Temperatur des ersten Dampfes positiv korreliert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kombianlage einschließlich einer Gasturbine und eine Mehrzahl von Dampfturbinen, ein Verfahren zur Steuerung derselben, und eine Vorrichtung für die Steuerung derselben. Diese Anmeldung beansprucht Priorität aufgrund der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-058967 , eingereicht in Japan am 20. März 2014, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist.
  • Stand der Technik
  • Die in dem nachstehend aufgelisteten Patentdokument 1 offenbarte Anlage kann als ein Beispiel einer Anlage, einschließlich einer Mehrzahl von Dampfturbinen, angeführt werden. Diese Anlage umfasst einen Dampf erzeugenden Kessel, eine Mehrzahl von Dampfturbinen, die vom Dampf des Kessels angetrieben werden, und einen Kondensator, der den Dampf, der aus den Dampfturbinen abgegeben wird, zu Wasser kondensiert. Wie die Mehrzahl von Dampfturbinen umfasst die Anlage eine Hochdruck-Dampfturbine, eine Mitteldruck-Dampfturbine und eine Niederdruck-Dampfturbine. Indessen umfasst der Kessel einen Dampfgenerator, der Dampf erzeugt, einen Überhitzer, der den durch den Dampfgenerator erzeugten Dampf überhitzt, und einen Zwischenüberhitzer, der den Dampf erneut erhitzt.
  • Der Überhitzer des Kessels und der Dampfeinlass der Hochdruck-Dampfturbine sind durch eine Hauptdampfleitung verbunden. Ein Hauptdampf-Absperrventil und ein Hauptdampf-Regelventil sind in der Hauptdampfleitung vorgesehen. Ein Dampfauslass der Hochdruck-Dampfturbine und ein Dampfeinlass der Mitteldruck-Dampfturbine sind durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung verbunden, die den Dampf, der von der Hochdruck-Dampfturbine zum Dampfeinlass der Mitteldruck-Dampfturbine über den Zwischenüberhitzer des Kessels abgegeben wird, leitet. Ein Zwischenüberhitzungsdampf-Absperrventil und ein Abfangventil sind in einem Teil der Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung dem Zwischenüberhitzer nachgeschaltet vorgesehen. Ein Dampfauslass der Mitteldruck-Dampfturbine und ein Dampfeinlass der Niederdruck-Dampfturbine sind durch eine Niederdruck-Dampfleitung verbunden. Ein Kondensator, der von der Niederdruck-Dampfturbine abgegebenen Dampf zurück zu Wasser kondensiert, ist in der Niederdruck-Dampfturbine vorgesehen. Der Kondensator und der Boiler sind über eine Speisewasserleitung verbunden.
  • Die Hauptdampfleitung und ein Teil der Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung sind dem Zwischenüberhitzer vorgeschaltet durch eine Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung verbunden. Ein Hochdruck-Umgehungsventil ist in der Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung vorgesehen. Ein Teil der Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung, vom Zwischenüberhitzer vorgeschaltet, und der Kondensator sind durch eine Belüftungsleitung verbunden. Ein Lüftungsventil ist in der Lüftungsleitung vorgesehen.
  • Gemäß dieser Anlage wird beim Start, wenn das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil und das Lüftungsventil in einem offenen Zustand sind, das Hochdruckhauptdampf-Absperrventil geöffnet und das Hochdruckdampf-Regelventil öffnet sich allmählich. Beim Start der Zirkulation in der Hochdruck-Dampfturbine, führt ein Lüftungsverlust der Hochdruck-Dampfturbine dazu, dass die Temperatur des Abdampfes steigt. Dementsprechend wird der Temperaturanstieg des Abdampfes durch Öffnen des Lüftungsventils, durch Verbinden des Kondensators mit dem Dampfauslass der Hochdruck-Dampfturbine und durch Steigern des Druckunterschieds zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Hochdruck-Dampfturbine unterdrückt. Das Lüftungsventil wird, wenn eine Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine fließt, oder mit anderen Worten, eine Last der Hochdruck-Dampfturbine, eine vorher festgelegte Last erreicht, geschlossen.
  • Liste der Patentdokumente
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2005-163628A (4)
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Entsprechend der im oben beschriebenen Patentdokument 1 offenbarten Technik steigt die Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung fließt, plötzlich, wenn das Lüftungsventil, das in einem offenen Zustand war, beim Start geschlossen wird. Folglich besteht ein Risiko, dass ein Steuersystem für die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung vorübergehend instabil wird.
  • Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Technik zu bieten, die verhindern kann, dass ein Steuersystem beim Start instabil wird.
  • Technische Lösung
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist eine Steuervorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Kombianlage. Die Kombianlage umfasst eine Gasturbine, die durch ein Verbrennungsgas angetrieben wird, einen Abgaswärmerückgewinnungskessel, der Dampf unter Verwendung der Wärme des Verbrennungsgases, das von der Gasturbine abgegeben wird, erzeugt, erste und zweite durch den Dampf angetriebene Dampfturbinen, und einen Kondensator, der den Dampf, der von der zweiten Dampfturbine abgegeben wird, zurück zu Wasser kondensiert. Der Abgaswärmerückgewinnungskessel umfasst ein erstes Dampf erzeugendes Teil, das unter Verwendung der Wärme des Verbrennungsgases einen ersten Dampf erzeugt, der die erste Dampfturbine versorgt, und einen Zwischenüberhitzungsabschnitt, der den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, erhitzt. Das erste Dampf erzeugende Teil des Abgaswärmerückgewinnungskessels und die erste Dampfturbine sind durch eine erste Dampfleitung verbunden, die den ersten Dampf zur ersten Dampfturbine leitet. Die erste Dampfturbine und die zweite Dampfturbine sind durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung verbunden, die den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, über einen Zwischenüberhitzungsabschnitt des Abgaswärmerückgewinnungskessels zur zweiten Dampfturbine leitet. Die erste Dampfleitung und die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung sind durch eine erste Umgehungsleitung verbunden. Die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung und der Kondensator sind durch eine zweite Umgehungsleitung verbunden und ein Lüftungsventil, das eine Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der durch die zweite Umgehungsleitung fließt, einstellt, ist in der zweiten Umgehungsleitung vorgesehen. Die Steuervorrichtung umfasst: eine Bestimmungseinheit, die feststellt, ob eine Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, eine vorgeschriebene Fließgeschwindigkeit in einem Vorgang zum Starten der ersten Dampfturbine und der zweiten Dampfturbine erreicht hat oder nicht; eine Befehlsausgabeeinheit, die, wenn die Bestimmungseinheit festlegt, dass die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, einen Schließbefehl ausgibt, um das offene Lüftungsventil zu schließen; und eine Schwellenänderungseinheit, die einen Schwellenwert, mit dem die Bestimmungseinheit feststellt, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, ändert, wobei der Schwellenwert mit einer Temperatur des ersten Dampfes positiv korreliert.
  • Es wird angenommen, dass die Bestimmungseinheit in dieser Steuervorrichtung denselben Schwellenwert für die Feststellung, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, im Fall, in dem eine große Menge des ersten Dampfes erzeugt wird und in einem Fall verwendet, in dem eine geringe Menge des ersten Dampfes erzeugt wird. Mit anderen Worten, es wird davon ausgegangen, dass sogar in dem Fall, in dem eine geringe Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, die Steuervorrichtung feststellt, dass die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, indem derselbe Schwellenwert wie in dem Fall, in dem eine große Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, verwendet wird. Basierend auf dieser Annahme schließt sich das Lüftungsventil sogar in dem Fall, in dem eine geringe Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, wenn die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht, die in dem Fall verwendet wird, in dem eine große Menge des ersten Dampfes erzeugt wird. Basierend auf dieser Annahme ist dementsprechend sogar in dem Fall, in dem eine geringe Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der über das Lüftungsventil in den Kondensator fließt, kurz bevor sich das Lüftungsventil schließt, im Wesentlichen dieselbe als die festgelegte Fließgeschwindigkeit, die in dem Fall, in dem eine große Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, verwendet wird. Ausgehend von dieser Annahme ist die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der über die erste Umgehungsleitung in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung fließt, ferner geringer als die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der, in dem Fall, in dem eine große Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, über die erste Umgehungsleitung in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung fließt. Basierend auf dieser Annahme ist eine Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung fließt, in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil schließt, dementsprechend in dem Fall größer, in dem eine kleine Menge des ersten Dampfes erzeugt wird, als in dem Fall, in dem eine große Menge des ersten Dampfes erzeugt wird. Von daher besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass ein Steuersystem für die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung in dem Fall instabil wird, in dem eine kleine Menge des ersten Dampfes erzeugt wird.
  • Im Übrigen weisen beim Startvorgang der Anlage die Temperatur des ersten Dampfes vom ersten Dampf erzeugenden Teil und die Menge des ersten Dampfes, der erzeugt wird, eine positive Korrelation. Mit anderen Worten wird beim Startvorgang der Anlage beim Ansteigen der Temperatur des ersten Dampfes vom ersten Dampf erzeugenden Teil eine größere Menge des ersten Dampfes erzeugt, während beim Absinken der Temperatur des ersten Dampfes vom ersten Dampf erzeugenden Teil eine kleinere Menge des ersten Dampfes erzeugt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es notwendig ist, das erste Dampf erzeugenden Teil mit einem Abgas mit einem hohen Energiegrad zu versorgen, um die Temperatur des ersten Dampfes zu erhöhen und folglich wird unvermeidlich eine größere Menge an erstem Dampf erzeugt. Beim Startvorgang der Anlage steigt ferner die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der die erste Dampfturbine versorgt, während die Temperatur des ersten Dampfes steigt. Dementsprechend haben beim Startvorgang der Anlage die Temperatur des ersten Dampfes und die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der die erste Dampfturbine versorgt, eine positive Korrelation. Dies ist darauf zurückzuführen, dass wenn die Temperatur des ersten Dampfes ansteigt, eine größere Dampfmenge erforderlich ist, um einen Anstieg der Abgastemperatur von einem Auslass einer Hochdruck-Dampfturbine zu unterdrücken.
  • Gemäß der Steuervorrichtung wird folglich der Schwellenwert, mit dem die Bestimmungseinheit feststellt, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, mit dem Schwellenwert, der mit der Temperatur des ersten Dampfes positiv korreliert, geändert. Entsprechend der Steuervorrichtung sinkt von daher die festgelegte Fließgeschwindigkeit, wenn die Menge des vom ersten Dampf erzeugenden Teil erzeugten Dampfes gering ist, und die Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil schließt, fließt, kann reduziert werden.
  • Hier kann die Steuervorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Aspekt ferner eine Startmodus-Erkennungseinheit umfassen, die erkennt, ob ein Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels zumindest ein Kaltmodus oder ein Heißmodus ist, und die Schwellenänderungseinheit kann den Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur, die der erste Dampf im Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit erkannt wird, vermutlich aufweist, ändern.
  • Ferner kann in der Steuervorrichtung, die die Startmodus-Erkennungseinheit beinhaltet, die Startmodus-Erkennungseinheit den Startmodus in Übereinstimmung mit einer Temperatur eines Dampfkontaktstücks der ersten Dampfturbine, die durch ein Thermometer erfasst wird, erkennen.
  • Ferner kann in der Steuervorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Aspekt die Schwellenänderungseinheit den Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur des ersten Dampfes, die von einem Thermometer erfasst wird, ändern.
  • Ferner kann der Schwellenwert in allen oben beschriebenen Steuervorrichtungen ein Wert in Bezug auf einen Druck des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, sein und die Bestimmungseinheit kann feststellen, ob die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, basierend darauf, ob der von einem Druckmesser erfasste Druck des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, den Schwellenwert erreicht hat.
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, kann eine Kombianlage gemäß einem Aspekt der Erfindung eines der oben beschriebenen Steuervorrichtungen, die Gasturbine, den Abgaswärmerückgewinnungskessel, die erste Dampfturbine, die zweite Dampfturbine und den Kondensator umfassen.
  • Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist ein Steuerverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Steuerverfahren für eine Kombianlage. Die Kombianlage umfasst eine Gasturbine, die durch ein Verbrennungsgas angetrieben wird, einen Abgaswärmerückgewinnungskessel, der Dampf unter Verwendung der Wärme des Verbrennungsgases, das von der Gasturbine abgegeben wird, erzeugt, erste und zweite durch den Dampf angetriebene Dampfturbinen, und einen Kondensator, der Dampf, der von der zweiten Dampfturbine abgegeben wird, zurück zu Wasser kondensiert. Der Abgaswärmerückgewinnungskessel umfasst ein erstes Dampf erzeugendes Teil, das unter Verwendung der Wärme des Verbrennungsgases einen ersten Dampf erzeugt, der die erste Dampfturbine versorgt, und einen Zwischenüberhitzungsabschnitt, der den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, erhitzt. Das erste Dampf erzeugende Teil des Abgaswärmerückgewinnungskessels und die erste Dampfturbine sind durch eine erste Dampfleitung verbunden, die den ersten Dampf zur ersten Dampfturbine leitet. Die erste Dampfturbine und die zweite Dampfturbine sind durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung verbunden, die den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, über einen Zwischenüberhitzungsabschnitt des Abgaswärmerückgewinnungskessels zur zweiten Dampfturbine leitet. Die erste Dampfleitung und die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung sind durch eine erste Umgehungsleitung verbunden. Die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung und der Kondensator sind durch eine zweite Umgehungsleitung verbunden und ein Lüftungsventil, das eine Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der durch die zweite Umgehungsleitung fließt, einstellt, ist in der zweiten Umgehungsleitung vorgesehen. Das Steuerverfahren umfasst die folgenden Schritte: Feststellen, ob eine Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, eine festgelegte Fließgeschwindigkeit in einem Vorgang zum Starten der ersten Dampfturbine und der zweiten Dampfturbine erreicht hat oder nicht; nach dem Feststellen im Feststellungsschritt, dass die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, Ausgeben eines Schließbefehls, um das offene Lüftungsventil zu schließen; und Ändern eines Schwellenwerts, mit dem die Feststellung im Feststellungsschritt, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, erfolgt, wobei der Schwellenwert mit einer Temperatur des ersten Dampfes positiv korreliert.
  • Auf dieselbe Weise, wie die oben beschriebene Steuervorrichtung gemäß diesem Steuerverfahren, kann die Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung fließt, in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil schließt, reduziert werden.
  • Hier kann das Steuerverfahren gemäß dem oben beschriebenen Aspekt ferner einen Erkennungsschritt enthalten, ob ein Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels zumindest ein Kaltmodus oder ein Heißmodus ist, und im Änderungsschritt eines Schwellenwertes kann der Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur, die der erste Dampf im Startmodus, der im Erkennungsschritt eines Startmodus erkannt wurde, vermutlich aufweist, geändert werden.
  • Ferner kann im Steuerverfahren, das den Erkennungsschritt eines Startmodus umfasst, im Erkennungsschritt eines Startmodus der Startmodus in Übereinstimmung mit einer Temperatur eines Dampfkontaktstücks der ersten Dampfturbine, die durch ein Thermometer erfasst wird, erkannt werden.
  • Ferner kann im Steuerverfahren gemäß dem oben beschriebenen Aspekt beim Änderungsschritt eines Schwellenwerts der Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur des ersten Dampfes, die von einem Thermometer erfasst wird, geändert werden.
  • Ferner kann der Schwellenwert bei allen oben beschriebenen Steuerverfahren ein Wert in Bezug auf einen Druck des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, sein und im Feststellungsschritt, ob die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, kann basierend darauf, ob der von einem Druckmesser erfasste Druck des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, den Schwellenwert erreicht hat oder nicht, festgestellt werden.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann beim Startvorgang einer Dampfturbine eine Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung fließt, in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil schließt, reduziert werden. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann von daher verhindert werden, dass ein Steuersystem für die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung vorübergehend instabil wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Anlagendiagramm, das eine Kombianlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Änderungen im Verlauf der Zeit der Ausgaben und Ventiloperationen anzeigt, in dem Fall, in dem ein Startmodus ein Heißmodus in der Kombianlage gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Änderungen im Verlauf der Zeit in Ausgaben und Ventiloperationen anzeigt, in dem Fall, in dem der Startmodus ein Kaltmodus in der Kombianlage gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • Beschreibung der Ausführungsform
  • Eine Ausführungsform einer Kombianlage gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst die Kombianlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: eine Gasturbine 10; Abgaswärmerückgewinnungskessel 20, der Dampf unter Verwendung des Abdampfes von einem Verbrennungsgas, das von der Gasturbine 10 abgegeben wird, erzeugt; eine Hochdruck-Dampfturbine (erste Dampfturbine) 31, eine Mitteldruck-Dampfturbine (zweite Dampfturbine) 32 und eine Niederdruck-Dampfturbine 33, die vom Dampf vom Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 angetrieben wird; einen Generator 34, der Strom erzeugt, indem er durch die Turbinen 10, 31, 32 und 33 angetrieben wird; einen Kondensator 36, der Dampf, der durch die Niederdruck-Dampfturbine 33 abgegeben wird, zurück zu Wasser kondensiert; eine Speisewasserpumpe 37, die Wasser vom Kondensator 36 zum Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 liefert; und eine Steuervorrichtung 100, die diese Elemente steuert. Für den Zweck der folgenden Beschreibungen wird davon ausgegangen, dass der Nenndruck der Hochdruck-Dampfturbine 31 12 MPa, der Nenndruck der Mitteldruck-Dampfturbine 32 4 MPa und der Nenndruck der Niederdruck-Dampfturbine 33 1 MPa beträgt.
  • Die Gasturbine 10 umfasst einen Kompressor 11, der Außenluft komprimiert, um Druckluft zu erzeugen, eine Brennkammer 12, die die Druckluft mit einem Brenngas vermischt und die Mischung verbrennt, um ein Hochttemperaturverbrennungsgas zu erzeugen, eine Turbine 13, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, und ein Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil 76, das die Fließgeschwindigkeit des von der Brennkammer 12 gelieferten Kraftstoffs einstellt.
  • Eine Kraftstoffleitung, durch die der Kraftstoff die Brennkammer 12 der Gasturbine 10 von einer Kraftstoffversorgungsquelle versorgt, ist mit der Brennkammer 12 verbunden. Das zuvor beschriebene Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil 76 ist in dieser Kraftstoffleitung vorgesehen. Ein Abgasanschluss der Turbine 13 der Gasturbine 10 ist mit dem Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 verbunden.
  • Ein Kompressorrotor des Kompressors 11 und ein Turbinenrotor der Turbine 13 sind miteinander auf derselben Achsenlinie verbunden und sie drehen sich gemeinsam als ein Gasturbinenrotor. In der vorliegenden Ausführungsform sind ein Gasturbinenrotor, ein Turbinenrotor der Hochdruck-Dampfturbine 31, ein Turbinenrotor der Mitteldruck-Dampfturbine 32, ein Turbinenrotor der Niederdruck-Dampfturbine 33 und ein Generatorrotor des Generators 34 auf derselben Achsenlinie miteinander verbunden und drehen sich gemeinsam. Dementsprechend ist die Kombianlage der vorliegenden Ausführungsform eine Einwellen-Kombianlage.
  • Der Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 umfasst ein Hochdruckdampf erzeugendes Teil (erstes dampferzeugendes Teil) 21, das einen Hochdruckdampf (ersten Dampf) erzeugt, der die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt, ein Mitteldruckdampf erzeugendes Teil 23, das einen Mitteldruckdampf erzeugt, der die Mitteldruck-Dampfturbine 32 versorgt, und ein Niederdruckdampf erzeugendes Teil 27, das die Niederdruck-Dampfturbine 33 versorgt, sowie einen Zwischenüberhitzungsabschnitt 26, der den von der Hochdruck-Dampfturbine 31 abgegebenen Dampf erneut erhitzt. Das Hochdruckdampf erzeugende Teil 21 umfasst eine Hochdrucktrommel 22a, die Dampf erzeugt, und einen Hochdruck-Überhitzer 22b, der den durch die Hochdrucktrommel 22a erzeugten Dampf überhitzt. Das Mitteldruckdampf erzeugende Teil 23 umfasst eine Mitteldrucktrommel 24a, die den Mitteldruckdampf erzeugt, und einen Mitteldruck-Überhitzer 24b, der den durch die Mitteldrucktrommel 24a erzeugten Mitteldruckdampf überhitzt. Ein Hochdrucktrommel-Druckmesser 87, der einen Druck P5 in der Mitteldrucktrommel 24a erfasst, ist in der Mitteldrucktrommel 24a vorgesehen. Das Niederdruckdampf erzeugende Teil 27 umfasst eine Niederdrucktrommel 28a, die Dampf erzeugt, und einen Niederdruck-Überhitzer 28b, der den durch die Niederdrucktrommel 28a erzeugten Dampf überhitzt.
  • Der Hochdruck-Überhitzer 22b des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 und der Dampfeinlass der Hochdruck-Dampfturbine 31 sind durch eine Hauptdampfleitung (erste Dampfleitung) 41 verbunden, die den Hochdruckdampf vom Hochdruck-Überhitzer 22b zur Hochdruck-Dampfturbine 31 leitet. Ein Dampfauslass der Hochdruck-Dampfturbine 31 und ein Dampfeinlass der Mitteldruck-Dampfturbine 32 sind durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42 verbunden, die den Dampf, der von der Hochdruck-Dampfturbine 31 zum Dampfeinlass der Mitteldruck-Dampfturbine 32 über den Zwischenüberhitzungsabschnitt 26 des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 abgegeben wird, leitet. Hier wird ein Teil der Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42 zwischen dem Dampfauslass der Hochdruck-Dampfturbine 31 und dem Zwischenüberhitzungsabschnitt 26 als eine Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a herangezogen, und ein Teil der Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42 zwischen dem Zwischenüberhitzungsabschnitt 26 und dem Dampfeinlass der Mitteldruck-Dampfturbine 32 wird als eine Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b herangezogen. Der Niederdruck-Überhitzer 28b des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 und ein Dampfeinlass der Niederdruck-Dampfturbine 33 sind durch eine Niederdruckdampfleitung 43 verbunden, die den Niederdruckdampf zur Niederdruck-Dampfturbine 33 leitet.
  • Ein Dampfauslass der Mitteldruck-Dampfturbine 32 und ein Dampfeinlass der Niederdruck-Dampfturbine 33 sind durch eine Mitteldruck-Turbinenabgasleitung 56 verbunden. Der Kondensator 36 ist mit dem Dampfauslass der Niederdruck-Dampfturbine 33 verbunden. Eine Speisewasserleitung 44, die Kondenswasser zum Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 leitet, ist mit dem Kondensator 36 verbunden. Die zuvor erwähnte Speisewasserpumpe 37 ist auf dieser Speisewasserleitung 44 vorgesehen.
  • Ein Mitteldruck-Überhitzer 24b des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 und der Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a sind durch eine Mitteldruck-Dampfleitung 55 verbunden. Die Hauptdampfleitung 41 und die Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a sind durch eine Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung (erste Umgehungsleitung) 51 verbunden. Die Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a und der Kondensator 36 sind durch eine Lüftungsleitung (zweite Umgehungsleitung) 52 verbunden. Beachten Sie, dass eine Stelle der Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a, an der die Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 verbunden ist, nachgeschaltet (in Richtung des Zwischenüberhitzungsabschnitts 26) von der Stelle ist, an der die Belüftungsleitung 52 verbunden ist. Weiters ist eine Stelle der Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a, an der die Mitteldruck-Dampfleitung 55 verbunden ist, nachgeschaltet (in Richtung des Zwischenüberhitzungsabschnitts 26) von der Stelle, an der die Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 verbunden ist. Die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b und der Kondensator 36 sind durch eine Mitteldruck-Turbinenumgehungsleitung 53 verbunden und der Kondensator 36 und die Niederdruck-Dampfleitung 43 sind durch eine Niederdruck-Turbinenumgehungsleitung 54 verbunden.
  • Ein Hochdruckdampf-Druckmesser 81, der einen Druck P2 des Hochdruckdampfes vom Hochdruck-Überhitzer 22b erfasst, ein Hauptdampf-Absperrventil 61, ein Hauptdampf-Regelventil 62 und ein Einströmdampf-Druckmesser 82 sind in dieser Reihenfolge in der nachgeschalteten Richtung, in einem Teil der Hauptdampfleitung 41, nachgeschaltet (in Richtung der Hochdruck-Dampfturbine 31) von der Stelle, an der die Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 angeschlossen ist, vorgesehen. Der Hochdruckdampf-Druckmesser 81 erfasst den Druck P2 des Hochdruckdampfes vom Hochdruck-Überhitzer 22b, vom Hauptdampf-Absperrventil 61 vorgeschaltet (in Richtung des Hochdruckdampf erzeugenden Teils 21). Der Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst einen Druck P1 des Hochdruckdampfes, nachgeschaltet vom Hauptdampf-Regelventil 62. Mit anderen Worten, der Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst den Druck P1 des Hochdruckdampfes kurz bevor der Hochdruckdampf in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt.
  • Ein Thermometer 83, das eine Temperatur eines erststufigen Schaufelrings (Dampfkontaktstück) der Hochdruck-Dampfturbine 31 erfasst, ist im erststufigen Schaufelring vorgesehen.
  • Ein Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 und ein Enthitzer 69 sind in der Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 vorgesehen. Ein Mitteldrucktrommeldruck-Einstellventil 74, das einen Druck in der Mitteldrucktrommel 24a einstellt, und ein Kontrollventil 75, das verhindert, dass Dampf von der Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a in die Mitteldrucktrommel 24a fließt, sind in der Mitteldruck-Dampfleitung 55 vorgesehen.
  • Ein Kontrollventil 63 ist in einem Teil der Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a, nachgeschaltet (in Richtung des Zwischenüberhitzungsabschnittes 26) von der Stelle, an der die Lüftungsleitung 52 verbunden ist, vorgesehen. Dieses Kontrollventil 63 verhindert, dass Dampf, der in die Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a über die Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 oder die Mitteldruck-Dampfleitung 55 geflossen ist, in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt. Ein Lüftungsventil 71 ist in der Lüftungsleitung 52 vorgesehen.
  • Ein Zwischenüberhitzungsdampfmesser 84, ein Zwischenüberhitzungsdampf-Absperrventil 64, ein Zwischenüberhitzungsdampf-Regelventil 65 sind in dieser Reihenfolge in der nachgeschalteten Richtung, in einem Teil der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b, nachgeschaltet (in Richtung der Mitteldruck-Dampfturbine 32) von der Stelle, an der die Mitteldruck-Turbinenumgehungsleitung 53 angeschlossen ist, vorgesehen. Ein Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 ist in der Mitteldruck-Turbinenumgehungsleitung 53 vorgesehen.
  • Ein Niederdruckdampfmesser 85, ein Niederdruckdampf-Absperrventil 66 und ein Niederdruckdampf-Regelventil 67 sind in dieser Reihenfolge in der nachgeschalteten Richtung, in einem Teil der Niederdruck-Dampfleitung 43, nachgeschaltet (in Richtung der Niederdruck-Dampfturbine 33) von der Stelle, an der die Niederdruck-Turbinenumgehungsleitung 54 angeschlossen ist, vorgesehen. Ein Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 ist in der Niederdruck-Turbinenumgehungsleitung 54 vorgesehen.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst die Steuervorrichtung 100 eine Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitssteuerung 101, die die Operationen des Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventils 76 steuert, eine Hauptdampf-Absperrventilsteuerung 102, die die Operationen des Hauptdampf-Absperrventils 61 steuert, eine Hauptdampf-Regelventilsteuerung 103, die die Operationen des Hauptdampf-Regelventils 62 steuert, eine Hochdruck-Turbinenumgehungsventilsteuerung 104, die die Operationen des Hochdruck-Turbinenumgehungsventils 68 steuert, und eine Lüftungsventilsteuerung 110, die die Operationen des Lüftungsventils 71 steuert. Neben den zuvor Genannten, umfasst die Steuervorrichtung 100 Steuerungen und dergleichen, die die Operationen des Zwischenüberhitzungsdampf-Absperrventils 64, des Zwischenüberhitzungsdampf-Regelventils 65, des Niederdruckdampf-Absperrventils 66, des Niederdruckdampf-Regelventils 67, des Mitteldruck-Turbinenumgehungsventils 72, des Niederdruck-Turbinenumgehungsventils 73 und des Mitteldrucktrommeldruck-Einstellventils 74 steuern.
  • Die Lüftungsventilsteuerung 110 umfasst eine Bestimmungseinheit 111, welche feststellt, ob der Druck P1 des Hochdruckdampfes, der vom Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, einen Schwellenwert erreicht hat oder nicht, eine Befehlsausgabeeinheit 112, die einen Schließbefehl an das Lüftungsventil 71 ausgibt, wenn die Bestimmungseinheit 111 feststellt, dass der Druck P1 des Hochdruckdampfes den Schwellenwert erreicht hat, eine Startmodus-Erkennungseinheit 113, die einen Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 durch die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31, die vom Thermometer 83 erfasst wird, erkennt, und eine Schwellenänderungseinheit 114, die den Schwellenwert für die Bestimmungseinheit 111 in Übereinstimmung mit dem Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit 113 erkannt wurde, ändert.
  • Der Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 umfasst beispielsweise einen Heißmodus, der einem Start der Hochdruck-Dampfturbine 31 in einem Hochtemperaturzustand entspricht, und einen Kaltmodus, der einem Start der Hochdruck-Dampfturbine 31 in einem Tieftemperaturzustand entspricht. Die Startmodus-Erkennungseinheit 113 erkennt, dass es sich bei dem Modus um den Heißmodus handelt, wenn die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31, die vom Thermometer 83 erfasst wird, höher als oder gleich 400°C ist, zum Beispiel kurz bevor der Dampf die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt. Unterdessen erkennt die Startmodus-Erkennungseinheit 113, dass es sich bei dem Modus um den Kaltmodus handelt, wenn die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31, die vom Thermometer 83 erfasst wird, geringer als oder gleich 400°C ist, zum Beispiel kurz bevor der Dampf die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt.
  • Die Steuervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem Computer, und die von den Einheiten der Steuervorrichtung 100 ausgeführten Prozesse erfolgen durch eine externe Speichervorrichtung, einschließlich einer externen Speichervorrichtung, wie eine Festplattenlaufwerkvorrichtung, sowie einen Speicher und eine ZE, die ein Programm ausführt, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist.
  • Nachstehend werden Operationen beschrieben, die während des Startvorgangs der Kombianlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden.
  • Nach dem Erhalt eines Startbefehls von außen, gibt die Steuervorrichtung 100 einen Startbefehl an ein Startgerät (nicht dargestellt) aus, um die Startvorrichtung zu starten. Nach dem Start der Startvorrichtung beginnen sich der Kompressorrotor und der Turbinenrotor der Gasturbine 10 zu drehen. Wenn sich der Kompressorrotor dreht, beginnt die Druckluft vom Kompressor 11 die Brennkammer 12 zu versorgen. Wenn der Kompressorrotor und der Turbinenrotor beispielsweise eine vorher festgelegte Drehgeschwindigkeit erreichen, gibt die Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitssteuerung 101 dem Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil 76 einen Öffnungsbefehl aus. Folglich beginnt der Kraftstoff von der Kraftstoffleitung über das Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil 76 in die Brennkammer 12 zu fließen. Dieser Kraftstoff wird in der Druckluft, die vom Kompressor 11 in die Brennkammer 12 befördert wird, verbrannt. Das erzeugte Verbrennungsgas vom Kompressor 12 fließt in die Turbine 13 und treibt dadurch den Turbinenrotor an.
  • Beim Startvorgang der Gasturbine 10 gibt die Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitssteuerung 101 einen Öffnungsbefehl aus, der auf ein Anheben hindeutet, basierend auf einem vorher festgelegten Muster entsprechend jenem sich das Kraftstoff-Fließgeschwindigkeitseinstellventil 76 zunehmend im Laufe der Zeit öffnet. Von daher steigt auch die Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffes, der die Brennkammer 12 versorgt, zunehmend, und wie in 3 dargestellt, steigt auch die Drehgeschwindigkeit des Turbinenrotors zunehmend. Sobald die Turbine die vorher festgelegte Drehgeschwindigkeit erreicht, beendet die Startvorrichtung die Unterstützung bei der Drehung des Turbinenrotors. Sobald die Drehgeschwindigkeit des Turbinenrotors dann eine Nenndrehgeschwindigkeit erreicht, wie beispielsweise 3.600 U/min, wird der Generator 34 mit einer Systemstromversorgung verbunden, und die Drehgeschwindigkeiten des Turbinenrotors und des Generator 34-Rotors werden auf der Nenndrehgeschwindigkeit gehalten.
  • Das Verbrennungsgas, das die Turbine 13 durchlaufen hat, wird als Abgas zum Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 geleitet. In den Dampf erzeugenden Teilen 21, 23 und 27 des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 tritt ein Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Wasser auf, das in den Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 fließt, wobei das Wasser zur Erzeugung von Dampf erhitzt wird. Der vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 erzeugte Hochdruckdampf fließt in die Hauptdampfleitung 41. Der vom Mitteldruckdampf erzeugenden Teil 23 erzeugte Mitteldruckdampf fließt in die Mitteldruck-Dampfleitung 55. Der vom Niederdruckdampf erzeugenden Teil 27 erzeugte Niederdruckdampf fließt in die Niederdruck-Dampfleitung 43.
  • Bevor mit der Dampferzeugung begonnen wird, werden der Abgaswärmerückgewinnungskessel 20, das Hauptdampf-Absperrventil 61, das Hauptdampf-Regelventil 62, das Zwischenüberhitzungsdampf-Absperrventil 64, das Zwischenüberhitzungsdampf-Regelventil 65, das Niederdruckdampf-Absperrventil 66, das Niederdruckdampf-Regelventil 67, das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68, das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72, das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 und das Mitteldrucktrommeldruck-Einstellventil 74 geschlossen. Aber das Lüftungsventil 71 ist offen, bevor die Dampferzeugung vom Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 gestartet wird.
  • Beim Startvorgang der Anlage wird das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 durch die Steuervorrichtung 100 gesteuert, derart, dass ein Druck P4 der Niederdruck-Dampfleitung 43 beispielsweise auf 0,5 MPa gehalten wird, was geringer als der Nenndruck von 1 MPa der Niederdruck-Dampfturbine 33 ist. Von daher bleibt das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 geschlossen, bis der vom Niederdruckdampf-Druckmesser 85 erfasste Druck P4 des Niederdruckdampfes 0,5 MPa erreicht. Wenn die Menge des vom Niederdruckdampf erzeugenden Teil 27 erzeugte Niederdruckdampfes auf einen Punkt ansteigt, bei dem der Druck P4 der Niederdruck-Dampfleitung 43 größer als oder gleich 0,5 MPa ist, öffnet sich das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 und der Niederdruckdampf vom Niederdruckdampf erzeugenden Teil 27 fließt über die Niederdruck-Turbinenumgehungsleitung 54 in den Kondensator 36.
  • Die Steuervorrichtung 100 steuert das Mitteldrucktrommel-Druckeinstellventil 74, derart, dass die Mitteldrucktrommel 24a auf einem vorher festgelegten Druck gehalten wird, zum Beispiel ein Druck, der geringfügig höher als der Nenndruck von 4 MPa der Mitteldruck-Dampfturbine 32 ist. Wenn dementsprechend der Druck in der Mitteldrucktrommel 24a größer als oder gleich dem zu haltenden Druck wird, öffnet sich das Mitteldrucktrommeldruck-Einstellventil 74 und der Mitteldruckdampf, der durch die Mitteldrucktrommel 24a erzeugt wird, fließt über die Mitteldruck-Dampfleitung 55 in die Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42a.
  • Beim Startvorgang der Anlage wird das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 durch die Steuervorrichtung 100 gesteuert, derart, dass ein Druck P3 der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b beispielsweise auf 2 MPa gehalten wird, was geringer als der Nenndruck von 4 MPa der Mitteldruck-Dampfturbine 32 ist. Von daher bleibt das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 geschlossen, bis der vom Zwischenüberhitzungsdampfmesser 84 erfasste Druck P3 des erneut erhitzten (Mitteldruck) Dampfes 2 MPa erreicht. Sobald die Menge des vom Mitteldruckdampf erzeugenden Teil 23 erzeugten Mitteldruckdampfes, die Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der über die Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 eingeht, und dergleichen steigt und der Druck P3 der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b größer als oder gleich 2,0 MPa wird, öffnet sich das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 und der Dampf, der durch die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, fließt über die Mitteldruck-Turbinenumgehungsleitung 53 in den Kondensator 36.
  • Beim Startvorgang der Anlage wird das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 durch die Hochdruck-Turbinenumgehungsventilsteuerung 104 der Steuervorrichtung 100 gesteuert, derart, dass der Druck P2 der Hauptdampfleitung 41 beispielsweise auf 5 MPa gehalten wird, was geringer als der Nenndruck von 12 MPa der Hochdruck-Dampfturbine 31 ist. Dementsprechend, wie in 3 dargestellt, bleibt das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 geschlossen, bis der vom Hochdruckdampf-Druckmesser 81 erfasste Druck P2 des Hochdruckdampfes 5 MPa erreicht. Wenn die Menge des vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 erzeugte Hochdruckdampf steigt und der Druck P2 der Hauptdampfleitung 41 größer als oder gleich 5 MPa wird, öffnet sich das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 und der Hochdruckdampf vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 fließt über die Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung 51 in die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42.
  • Wenn beim Startvorgang der Anlage erkannt wird, dass die Bedingung für den Versorgungsstart der Dämpfe, die jede der Dampfturbinen 31, 32 und 33 versorgen, erfüllt ist, öffnet die Steuervorrichtung 100 die Dampfabsperrventile 61, 64 und 66 und die Dampfregelventile 62, 65 und 67 der Dampfturbinen 31, 32 und 33. Die vom Thermometer 83, das in der Hochdruck-Dampfturbine 31 angebracht ist, erfasste Temperatur, die eine vorher festgelegte Temperatur erreicht, kann als ein Beispiel der Bedingung für den Start der Dampfversorgung angeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt öffnen sich die Dampfregelventile 62, 65 und 67 allmählich in Übereinstimmung mit den vorher festgelegten Hubmustern. Folglich beginnen die Dämpfe, wie in 3 dargestellt, jede einzelne der Dampfturbinen 31, 32 und 33 zu versorgen, und eine Dampfturbinenabgabe (eine Gesamtabgabe der Hochdruck-Dampfturbine 31, der Mitteldruck-Dampfturbine 32 und der Niederdruck-Dampfturbine 33) steigt allmählich.
  • Beachten Sie hier, dass die vom Thermometer 83, das in der Hochdruck-Dampfturbine 31 angebracht ist, erfasste Temperatur, die eine vorher festgelegte Temperatur erreicht, als die Bedingung für den Start der Dampfversorgung verwendet wird. Aber die vom Thermometer 83, das in der Hochdruck-Dampfturbine 31 angebracht ist, erfasste Temperatur, die eine vorher festgelegte Temperatur erreicht, und die von einem Thermometer, das in der Mitteldruck-Dampfturbine 32 angebracht ist, erfasste Temperatur, die eine vorher festgelegte Temperatur erreicht, kann als die Bedingung für den Start der Dampfversorgung herangezogen werden.
  • Nach dem Öffnen des Niederdruckdampf-Absperrventils 66 und des Niederdruckdampf-Regelventils 67 und nachdem der Niederdruckdampf beginnt, die Niederdruck-Dampfturbine 33 zu versorgen, sinkt der Druck P4 der Niederdruckdampfleitung 43. Dementsprechend schließt die Steuervorrichtung 100 das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 allmählich, um den Druck P4 der Niederdruck-Dampfleitung 43 zu halten.
  • Nach dem Öffnen des Zwischenüberhitzungsdampf-Absperrventils 64 und des Zwischenüberhitzungsdampf-Regelventils 65 und nachdem der Dampf beginnt, die Mitteldruck-Dampfturbine 32 zu versorgen, sinkt der Druck P3 der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b. Dementsprechend schließt die Steuervorrichtung 100 das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 allmählich, um den Druck P3 der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b zu halten.
  • Nach dem Öffnen des Hauptdampf-Absperrventils 61 und des Hauptdampf-Regelventils 62 und nachdem der Hochdruckdampf beginnt, die Hochdruck-Dampfturbine 31 zu versorgen, sinkt der Druck P2 der Hauptdampfleitung 41. Dementsprechend, wie in 3 dargestellt wird, schließt die Hochdruck-Turbinenumgehungsventilsteuerung 104 das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 allmählich, um den Druck P2 der Hauptdampfleitung 41 zu halten.
  • Wenn dann erkannt wird, dass eine Schaltbedingung für den Dampf, der an die Dampfturbinen 31, 32 und 33 geleitet wird, erfüllt wird, ändert die Steuervorrichtung 100 die Drücke, die in den Dampfleitungen gehalten werden, indem Dampf die Dampfturbinen 31, 32 und 33 versorgt. Insbesondere steuert die Steuervorrichtung 100 das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 derart, dass der Druck P4 in der Niederdruck-Dampfleitung 43 auf einem Druck von beispielsweise 1,1 MPa gehalten wird, was geringfügig höher als der Nenndruck von 1 MPa der Niederdruck-Dampfturbine 33 ist. Wenn von daher die oben beschriebene Schaltbedingung erfüllt wurde, öffnet sich das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 nicht, so lange der Druck P4 in der Niederdruck-Dampfleitung 43 nicht größer als oder gleich 1,1 MPa ist. Nach Erkennung, dass die oben beschriebene Schaltbedingung erfüllt wurde, steuert die Steuervorrichtung 100 das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 ferner derart, dass der Druck P3 in der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b auf einem Druck von 4,1 MPa gehalten wird, was geringfügig höher als der Nenndruck von 4 MPa der Mitteldruck-Dampfturbine 32 ist. Wenn von daher die oben beschriebene Schaltbedingung erfüllt wurde, öffnet sich das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 nicht, so lange der Druck P3 in der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b nicht größer als oder gleich 4,1 MPa ist. Nach Erkennung, dass die oben beschriebene Schaltbedingung erfüllt wurde, steuert die Hochdruck-Turbinenumgehungsventilsteuerung 104 der Steuervorrichtung 100 das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 ferner derart, dass der Druck P2 in der Hauptdampfleitung 41 auf einem Druck von beispielsweise 12,1 MPa gehalten wird, was geringfügig höher als der Nenndruck von 12 MPa der Hochdruck-Dampfturbine 31 ist. Wenn von daher die oben beschriebene Schaltbedingung erfüllt wurde, öffnet sich das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 nicht, so lange der Druck P2 in der Hauptdampfleitung 41 nicht größer als oder gleich 12,1 MPa ist.
  • Wie zuvor beschrieben, steigt die Temperatur des Dampfes, der von der Hochdruck-Dampfturbine 31 abgegeben wird, aufgrund des Lüftungsverlustes während des allmählichen Öffnungsvorgangs des Hauptdampf-Regelventils 62 und während der Hochdruckdampf die Hochdruck-Dampfturbine 31 allmählich zu versorgen beginnt. Von daher ist in der vorliegenden Ausführungsform beim Startvorgang der Hochdruck-Dampfmaschine 31 das Lüftungsventil 71 geöffnet und der Dampf, der von der Hochdruck-Dampfturbine 31 abgegeben wird, wird über die Belüftungsleitung 52 zum Kondensator 36 gesendet, wie in 3 dargestellt wird. Daher steigt in der vorliegenden Ausführungsform ein Druckunterschied zwischen den Drücken beim Dampfeinlass und dem Dampfauslass der Hochdruck-Dampfturbine 31, und die Arbeitslast des Dampfes in der Hochdruck-Dampfturbine 31 steigt, wobei ein Anstieg der Temperatur des Dampfes, der von der Hochdruck-Dampfturbine 31 abgegeben wird, dadurch minimiert wird.
  • Das Lüftungsventil 71 schließt sich, wenn die Bestimmungseinheit 111 der Lüftungsventilsteuerung 110 festgestellt hat, dass die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt, eine festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat. Insbesondere stellt die Bestimmungseinheit 111 der Lüftungsventilsteuerung 110 fest, ob die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit, basierend auf dem Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 (ein Feststellungsschritt) erfasst wurde, erreicht hat oder nicht. Die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt, und der Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, haben eine positive Korrelation. Wenn von daher der Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, auf einen Druck, der der festgelegten Fließgeschwindigkeit für die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes entspricht, als Schwellenwert eingestellt wird, kann die Bestimmungseinheit 111 feststellen, ob die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, indem festgestellt wird, ob der Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, den Schwellenwert erreicht hat oder nicht.
  • Dieser Schwellenwert wird durch die Schwellenänderungseinheit 114 der Lüftungsventilsteuerung 110 in Übereinstimmung mit dem Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 geändert. Kurz bevor die Hochdruck-Dampfturbine 31 mit Dampf versorgt wird, wenn die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31, die vom Thermometer 83, das in der Hochdruck-Dampfturbine 31 vorgesehen ist, erfasst wird, beispielsweise höher als oder gleich 400°C ist, erkennt die Startmodus-Erkennungseinheit 113, dass der Startmodus der Heißmodus ist, während wenn die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31, die vom Thermometer 83 erfasst wird, beispielsweise geringer als 400°C ist, erkennt die Startmodus-Erkennungseinheit 113, dass der Startmodus der Kaltmodus ist (ein Erkennungsschritt des Startmodus). Die Schwellenänderungseinheit 114 legt den Schwellenwert beispielsweise auf 4 MPa fest, wenn der Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit 113 erkannt wird, der Heißmodus ist. Andererseits legt die Schwellenänderungseinheit 114 den Schwellenwert beispielsweise auf 2 MPa fest, wenn der Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit 113 erkannt wird, der Kaltmodus ist (ein Änderungsschritt des Schwellenwerts).
  • Wenn die Bestimmungseinheit 111 feststellt, dass die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht, oder mit anderen Worten, dass der Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, den Schwellenwert erreicht hat, gibt die Befehlsausgabeeinheit 112 der Lüftungsventilsteuerung 110 dem Lüftungsventil 71 den Schließbefehl (ein Befehlsausgabeschritt) aus. Der Schließbefehl umfasst einen Parameter für die Einstellung einer Hubänderungsgeschwindigkeit, wobei es sich um einen Hubänderungsbetrag pro Einheitszeit des Lüftungsventils 71 auf eine vorher festgelegte Hubänderungsgeschwindigkeit handelt. Nach Erhalt des Schließbefehls schließt sich das Lüftungsventil 71 allmählich mit der vorher festgelegten Hubänderungsgeschwindigkeit.
  • Hier werden Unterschiede der Zeitpunkte der Operationen der Ventile zwischen dem Fall, in dem der Startmodus der Heißmodus ist, und dem Fall, in dem der Startmodus der Kaltmodus ist, mit Hilfe der 3 und 4 beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm für den Fall, in dem der Startmodus der Heißmodus ist und 4 ist ein Ablaufdiagramm für den Fall, in dem der Startmodus der Kaltmodus ist.
  • Wenn die Ausgabe der Gasturbine 10 zum ersten Mal erhalten wird, ist ein Zeitpunkt t1 im Wesentlichen im Heißmodus und im Kaltmodus derselbe. Aber eine Zeitdauer, bis die Ausgabe der Gasturbine 10 eine Nennausgabe erreicht, ist im Kaltmodus länger als im Heißmodus.
  • Die Bedingungen für das Öffnen der Dampfabsperrventile 61, 64 und 66 und der Dampfregelventile 62, 65 und 67 der Dampfturbinen 31, 32 und 33, oder mit anderen Worten, die Bedingungen für den Versorgungsstart des Dampfes zu den Dampfturbinen 31, 32 und 33 sind im Heißmodus und im Kaltmodus dieselben. Aber im Kaltmodus ist die Temperatur des Wassers, das im Abgaswärmerückgewinnungskessel 20 zurückbehalten wird, und die Temperaturen der Metalle der Dampfturbinen 31, 32 und 33 geringer als im Heißmodus und folglich sind die Zeitpunkte, zu denen die Bedingungen für den Versorgungsstart des Dampfes an die Dampfturbinen 31, 32 und 33 erfüllt werden, später als im Heißmodus. Dementsprechend sind die Zeitpunkte im Kaltmodus, zu denen sich die Dampfabsperrventile 61, 64 und 66 und die Dampfregelventile 62, 65 und 67 der Dampfturbinen 31, 32 und 33 öffnen, und folglich ein Zeitpunkt t2(c), zu dem die Ausgaben der Dampfturbinen 31, 32 und 33 zum ersten Mal erhalten werden, später als der entsprechende Zeitpunkt t2(h) im Heißmodus.
  • Ferner sind Hubänderungsgeschwindigkeiten, wobei es sich um Hubänderungsbeträge pro Einheitszeit handelt, der Dampfregelventile 62, 65 und 67 der Dampfturbinen 31, 32 und 33 im Kaltmodus geringer als im Heißmodus. Anders ausgedrückt öffnen sich die Dampfregelventile 62, 65 und 67 der Dampfturbinen 31, 32 und 33 im Kaltmodus langsamer als im Heißmodus. Dementsprechend steigen die Ausgaben der Dampfturbinen 31, 32 und 33 im Kaltmodus langsamer als im Heißmodus.
  • Die Drücke, die in den jeweiligen Dampfleitungen beim Startvorgang der Anlage gehalten werden, sind im Heißmodus und im Kaltmodus dieselben. Mit anderen Worten, wird im Heißmodus und im Kaltmodus beim Startvorgang der Anlage das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 gesteuert, derart, dass der Druck P2 in der Hauptdampfleitung 41 auf 5 MPa gehalten wird. Weiters wird das Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil 72 derart gesteuert, dass der Druck P3 in der Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b auf 2 MPa gehalten wird, und das Niederdruck-Turbinenumgehungsventil 73 wird derart gesteuert, dass der Druck P4 in der Niederdruck-Dampfleitung 43 auf 0,5 MPa gehalten wird.
  • Beim Startvorgang im Heißmodus ist die Temperatur des erststufigen Schaufelrings in der Hochdruck-Dampfturbine 31 höher als oder gleich 400°C. Dementsprechend erkennt die Startmodus-Erkennungseinheit 113 der Lüftungsventilsteuerung 110 während des Startvorgangs im Heißmodus, dass der Startmodus der Heißmodus ist. Wie zuvor beschrieben, legt die Schwellenänderungseinheit 114 den Schwellenwert beispielsweise auf 4 MPa fest, wenn der Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit 113 erkannt wird, der Heißmodus ist. Während des Startvorgangs im Heißmodus stellt die Bestimmungseinheit 111 dementsprechend fest, dass die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, wenn der Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, 4 MPa erreicht. Die Befehlsausgabeeinheit 112 der Lüftungsventilsteuerung 110 gibt dem Lüftungsventil 71 einen Schließbefehl aus, wenn die Bestimmungseinheit 111 festgestellt hat, dass die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde. Wie in 3 dargestellt, schließt sich das Lüftungsventil 71 nach Erhalt des Schließbefehls mit der vorher festgelegten Hubänderungsgeschwindigkeit (t3(h)).
  • Unterdessen ist beim Startvorgang im Kaltmodus die Temperatur des erststufigen Schaufelrings in der Hochdruck-Dampfturbine 31 geringer als 400°C. Dementsprechend erkennt die Startmodus-Erkennungseinheit 113 der Lüftungsventilsteuerung 110 während des Startvorgangs im Kaltmodus, dass der Startmodus der Kaltmodus ist. Wie zuvor beschrieben, legt die Schwellenänderungseinheit 114 den Schwellenwert beispielsweise auf 2 MPa fest, wenn der Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit 113 erkannt wird, der Kaltmodus ist. Während des Startvorgangs im Kaltmodus stellt die Bestimmungseinheit 111 dementsprechend fest, dass die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, wenn der Druck P1, der durch den Einströmdampf-Druckmesser 82 erfasst wurde, 2 MPa erreicht. Die Befehlsausgabeeinheit 112 der Lüftungsventilsteuerung 110 gibt dem Lüftungsventil 71 einen Schließbefehl aus, wenn die Bestimmungseinheit 111 festgestellt hat, dass die festgelegte Fließgeschwindigkeit, wie zuvor beschrieben, erreicht wurde. Wie in 4 dargestellt, schließt sich das Lüftungsventil 71 nach Erhalt des Schließbefehls mit der vorher festgelegten Hubänderungsgeschwindigkeit (t3(c)).
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Menge des vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 erzeugten Hochdruckdampfes im Heißmodus, kurz bevor sich das Lüftungsventil 71 zu schließen beginnt, 200 t/h ist. Weiters wird angenommen, dass bei diesem Hochdruckdampf, die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der durch das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 und den Zwischenüberhitzungsabschnitt 26 des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, 100 t/h beträgt, und die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der über das Lüftungsventil 71 in den Kondensator 36 fließt, beträgt 100 t/h. Bei Außerachtlassen des Mitteldruckdampfes, der vom Mitteldruckdampf erzeugenden Teil 23 erzeugt wird, ändert sich in diesem Fall die Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, von 100 t/h zu 200 t/h in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil 71 schließt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird weiters davon ausgegangen, dass die Menge des vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 erzeugten Hochdruckdampfes im Kaltmodus, kurz bevor sich das Lüftungsventil 71 zu schließen beginnt, 150 t/h ist. Weiters wird angenommen, dass bei diesem Hochdruckdampf, die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der durch das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 und den Zwischenüberhitzungsabschnitt 26 des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, 100 t/h beträgt, und die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der über das Lüftungsventil 71 in den Kondensator 36 fließt, beträgt 50 t/h. Bei Außerachtlassen des Mitteldruckdampfes, der vom Mitteldruckdampf erzeugenden Teil 23 erzeugt wird, ändert sich in diesem Fall, wie zuvor beschrieben, die Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, von 100 t/h zu 150 t/h in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil 71 schließt.
  • Ein Beispiel, in dem der Schwellenwert für die Feststellung, ob die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, im Kaltmodus derselbe wie im Heißmodus ist, wird hier als ein Vergleichsbeispiel beschrieben. Wie im Kaltmodus in der vorliegenden Ausführungsform wird in diesem Vergleichsbeispiel davon ausgegangen, dass die Menge des vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 erzeugten Hochdruckdampfes im Kaltmodus, kurz bevor sich das Lüftungsventil 71 zu schließen beginnt, 150 t/h ist. Gemäß diesem Vergleichsbeispiel ist der Schwellenwert für die Feststellung, ob die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit (4 MPa, entsprechend einer Fließgeschwindigkeit von 100 t/h) erreicht hat oder nicht, im Kaltmodus und im Heißmodus derselbe, und folglich ist die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der über das Lüftungsventil 71, kurz bevor sich das Lüftungsventil 71 zu schließen beginnt, in den Kondensator 36 fließt, 100 t/h. Anders ausgedrückt ist, wie in 4 dargestellt, ein Zeitpunkt t3(cc), wenn sich das Lüftungsventil 71 schließt, im Vergleichsbeispiel später als der Zeitpunkt t3(c), bei dem sich das Lüftungsventil 71 in der vorliegenden Ausführungsform schließt. Folglich wird die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der durch das Hochdruck-Turbinenumgehungsventil 68 und den Zwischenüberhitzungsabschnitt 26 des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, von der Menge des Hochdruckdampfes, der durch das Hochdruckdampf erzeugende Teil 21 erzeugt wird, 50 t/h (= 150 t/h – 100 t/h). Bei Außerachtlassen des Mitteldruckdampfes, der vom Mitteldruckdampf erzeugenden Teil 23 erzeugt wird, ändert sich in diesem Vergleichsbeispiel dementsprechend die Fließgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, von 50 t/h zu 150 t/h in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil 71 im Kaltmodus schließt.
  • Dementsprechend ist die Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil 71 schließt, im Kaltmodus entsprechend dem Vergleichsbeispiel größer, als im Kaltmodus und dem Heißmodus entsprechend der vorliegenden Ausführungsform. Von daher besteht im Kaltmodus entsprechend dem Vergleichsbeispiel eine größere Wahrscheinlichkeit, dass ein Steuersystem für die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42 und insbesondere ein Steuersystem, das basierend auf einer Zustandsgröße des Dampfes, der durch die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, steuert, instabil wird.
  • Aber wie zuvor beschrieben und gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist der Schwellenwert für die Feststellung, ob die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, auf 4 MPa (entsprechend einer festgelegten Fließgeschwindigkeit von 100 t/h) im Heißmodus und auf 2 MPa (entsprechend einer festgelegten Fließgeschwindigkeit von 50 t/h) im Kaltmodus festgelegt. Folglich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform sogar im Kaltmodus die Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b fließt, in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil 71 schließt, vergleichsweise niedrig gehalten werden, gleich wie im Heißmodus, wodurch verhindert werden kann, dass das Steuersystem für die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42 instabil wird.
  • Beim Startvorgang der Anlage weisen die Temperatur des Hochdruckdampfes vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 und die Menge des Hochdruckdampfes eine positive Korrelation auf. Mit anderen Worten wird beim Startvorgang der Anlage beim Ansteigen der Temperatur des Hochdruckdampfes vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 eine größere Menge des Hochdruckdampfes erzeugt, während beim Absinken der Temperatur des Hochdruckdampfes vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 eine kleinere Menge des Hochdruckdampfes erzeugt wird. Beim Startvorgang der Anlage steigt ferner die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt, während die Temperatur des Hochdruckdampfes steigt. Dementsprechend haben beim Startvorgang der Anlage die Temperatur des Hochdruckdampfes und die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der die Hochdruck-Dampfturbine 31 versorgt, eine positive Korrelation. Der Erfinder hat den Schwerpunkt auf diese Punkte gelegt und in der vorliegenden Ausführungsform wird der Schwellenwert, mit dem die Bestimmungseinheit 111 feststellt, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, mit dem Schwellenwert, der mit der Temperatur des Hochdruckdampfes positiv korreliert, geändert. Von daher sinkt die festgelegte Fließgeschwindigkeit gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Menge des vom Hochdruckdampf erzeugenden Teil 21 erzeugten Hochdruckdampfes klein ist, und die Fließänderungsgeschwindigkeit des Dampfes, der in die Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung 42b in der Zwischenzeit bevor und nachdem sich das Lüftungsventil 71 schließt, fließt, kann reduziert werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 in Übereinstimmung mit der Temperatur, die vom Thermometer 83, das in der Hochdruck-Dampfturbine 31 vorgesehen ist, erfasst, erkannt. Aber der Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 kann als der Heißmodus erkannt werden, wenn der derzeitige Start der Gasturbine 10 innerhalb einer vorher festgelegten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt, zu dem die Gasturbine 10 zuvor gestoppt wurde, liegt, und der Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 kann als der Kaltmodus erkannt werden, wenn die vorher festgelegte Zeitdauer überschritten wird.
  • Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der Schwellenwert in Übereinstimmung mit dem Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 geändert. Aber wie von der imaginäre Linie in 1 dargestellt wird, kann ein Thermometer 89 in der Hauptdampfleitung 41 vorgesehen werden und der Schwellenwert kann in Übereinstimmung mit der Temperatur des Hochdruckdampfes, die vom Thermometer 89 erfasst wird, geändert werden. In diesem Fall wird der Schwellenwert erhöht, wenn die Temperatur des Hochdruckdampfes hoch ist und der Schwellenwert wird verringert, wenn die Temperatur des Hochdruckdampfes gering ist. Mit anderen Worten, in dem Fall, in dem die Lüftungsventilsteuerung 110 den Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 nicht erkennt.
  • Obwohl ferner zwei Schwellenwerte vorstehend als Schwellenwerte verwendet werden, können mehr als zwei Werte verwendet werden. Nehmen wir beispielsweise an, dass die Startmodi des Abgaswärmerückgewinnungskessels 20 einen Heißmodus, in dem die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31 höher als oder gleich 450°C ist, einen Warmmodus, in dem die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31 geringer als 450°C und höher als oder gleich 350°C ist, und einen Kaltmodus, in dem die Temperatur der Hochdruck-Dampfturbine 31 geringer als 350°C ist, umfassen. In diesem Fall kann der Schwellenwert im Heißmodus auf 4 MPa, der Schwellenwert im Warmmodus auf 3 MPa und der Schwellenwert im Kaltmodus auf 2 MPa eingestellt werden.
  • Vorstehend wird ein spezifischer Druck des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, als Schwellenwert herangezogen, der von der Bestimmungseinheit 111 verwendet wird, um festzustellen, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht. Aber ein Durchflussmesser, der die Fließgeschwindigkeit des Hochdruckdampfes, der in die Hochdruck-Dampfturbine 31 fließt, erfasst, kann vorgesehen werden, und eine spezifische Fließgeschwindigkeit, die vom Durchflussmesser erfasst wird, kann als der Schwellenwert herangezogen werden, der von der Bestimmungseinheit 111 verwendet wird, um festzustellen, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht.
  • Ferner umfasst der Schließbefehl im Vorstehenden, der an ein Lüftungsventil 71 ausgegeben wird, einen Parameter für die Einstellung einer Hubänderungsgeschwindigkeit, wobei es sich um einen Hubänderungsbetrag pro Einheitszeit des Lüftungsventils 71 auf eine vorher festgelegte Hubänderungsgeschwindigkeit handelt. Dementsprechend kann diese Hubänderungsgeschwindigkeit mit der Hubänderungsgeschwindigkeit, die mit der Temperatur des Hochdruckdampfes positiv korreliert, geändert werden. Mit anderen Worten, die Hubänderungsgeschwindigkeit kann in dem Fall erhöht werden, in dem die Temperatur des Hochdruckdampfes hoch ist, und die Hubänderungsgeschwindigkeit kann in dem Fall reduziert werden, in dem die Temperatur des Hochdruckdampfes gering ist.
  • Ferner umfasst die Kombianlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform drei Dampfturbinen, d. h. die Hochdruck-Dampfturbine 31, die Mitteltemperatur-Dampfturbine 32 und die Niederdruck-Dampfturbine 33. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch in dem Fall angewendet werden, in dem eine erste Dampfturbine, die der Hochdruck-Dampfturbine 31 der vorliegenden Ausführungsform entspricht, und eine zweite Dampfturbine, die der Mitteldruck-Dampfturbine 32 der vorliegenden Ausführungsform entspricht, beinhaltet sind, aber eine Dampfturbine, die der Niederdruck-Dampfturbine 33 der vorliegenden Ausführungsform entspricht, nicht beinhaltet ist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann verhindert werden, dass ein Steuersystem für eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung vorübergehend instabil wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Gasturbine
    11
    Kompressor
    12
    Brennkammer
    20
    Abgaswärmerückgewinnungskessel
    21
    Hochdruckdampf erzeugendes Teil (erstes dampferzeugende Teil)
    23
    Mitteldruckdampf erzeugendes Teil
    26
    Zwischenüberhitzungsabschnitt
    27
    Niederdruckdampf erzeugendes Teil
    31
    Hochdruck-Dampfturbine (erste Dampfturbine)
    32
    Mitteldruck-Dampfturbine (zweite Dampfturbine)
    33
    Niederdruck-Dampfturbine
    34
    Generator
    36
    Kondensator
    41
    Hauptdampfleitung (erste Dampfleitung)
    42
    Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung
    42a
    Vor-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung
    42b
    Nach-Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung
    43
    Niederdruck-Dampfleitung
    44
    Speisewasserleitung
    51
    Hochdruck-Turbinenumgehungsleitung (erste Umgehungsleitung)
    52
    Lüftungsleitung (zweite Umgehungsleitung)
    53
    Mitteldruck-Turbinenumgehungsleitung
    54
    Niederdruck-Turbinenumgehungsleitung
    61
    Hauptdampf-Absperrventil
    62
    Hauptdampf-Regelventil
    64
    Zwischenüberhitzungsdampf-Absperrventil
    65
    Zwischenüberhitzungsdampf-Regelventil
    66
    Niederdruckdampf-Absperrventil
    67
    Niederdruckdampf-Regelventil
    68
    Hochdruck-Turbinenumgehungsventil
    71
    Lüftungsventil
    72
    Mitteldruck-Turbinenumgehungsventil
    73
    Niederdruck-Turbinenumgehungsventil
    81
    Hochdruckdampf-Druckmesser
    82
    Einströmdampf-Druckmesser
    83, 89
    Thermometer
    84
    Zwischenüberhitzungsdampfmesser
    85
    Niederdruckdampf-Druckmesser
    86
    Leistungsmesser
    100
    Steuervorrichtung
    110
    Lüftungsventilsteuerung
    111
    Bestimmungseinheit
    112
    Befehlsausgabeeinheit
    113
    Startmodus-Erkennungseinheit
    114
    Schwellenänderungseinheit

Claims (11)

  1. Steuervorrichtung für eine Kombianlage, wobei die Kombianlage eine Gasturbine, die durch ein Verbrennungsgas angetrieben wird, einen Abgaswärmerückgewinnungskessel, der Dampf unter Verwendung von Wärme des Verbrennungsgases, das von der Gasturbine abgegeben wird, erzeugt, eine erste und eine zweite Dampfturbine, die durch den Dampf angetrieben werden, und einen Kondensator umfasst, der den Dampf, der von der zweiten Dampfturbine abgegeben wird, zurück zu Wasser kondensiert, wobei der Abgaswärmerückgewinnungskessel ein erstes Dampf erzeugendes Teil, das unter Verwendung der Wärme des Verbrennungsgases einen ersten Dampf erzeugt, der die erste Turbine versorgt, und einen Zwischenüberhitzungsabschnitt umfasst, der den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, erhitzt, wobei das erste Dampf erzeugende Teil des Abgaswärmerückgewinnungskessels und die erste Dampfturbine durch eine erste Dampfleitung verbunden sind, die den ersten Dampf zur ersten Dampfturbine leitet, wobei die erste Dampfturbine und die zweite Dampfturbine durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung verbunden sind, die den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, über den Zwischenüberhitzungsabschnitt des Abgaswärmerückgewinnungskessels zur zweiten Dampfturbine leitet, wobei die erste Dampfleitung und die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung über eine erste Umgehungsleitung verbunden sind, wobei die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung und der Kondensator durch eine zweite Umgehungsleitung verbunden sind, und wobei ein Lüftungsventil, das eine Fließgeschwindigkeit des Dampfes einstellt, der die zweite Umgehungsleitung passiert, in der zweiten Umgehungsleitung vorgesehen ist, und wobei die Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Bestimmungseinheit, die feststellt, ob eine Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, eine festgelegte Fließgeschwindigkeit in einem Vorgang zum Starten der ersten Dampfturbine und der zweiten Dampfturbine erreicht hat oder nicht; eine Befehlsausgabeeinheit, die, wenn die Bestimmungseinheit feststellt, dass die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, einen Schließbefehl ausgibt, um das offene Lüftungsventil zu schließen; und eine Schwellenänderungseinheit, die einen Schwellenwert, mit dem die Bestimmungseinheit feststellt, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, ändert, wobei der Schwellenwert mit einer Temperatur des ersten Dampfes positiv korreliert.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Startmodus-Erkennungseinheit, die erkennt, ob ein Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels zumindest ein Kaltmodus oder ein Heißmodus ist, wobei die Schwellenänderungseinheit den Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer Temperatur ändert, die der erste Dampf im Startmodus, der von der Startmodus-Erkennungseinheit erkannt wird, vermutlich aufweist.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Startmodus-Erkennungseinheit den Startmodus in Übereinstimmung mit einer Temperatur eines Dampfkontaktstücks der ersten Dampfturbine, die durch ein Thermometer erfasst wird, erkennt.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schwellenänderungseinheit den Schwellenwert in Übereinstimmung mit der Temperatur des ersten Dampfes, die durch ein Thermometer erfasst wird, ändert.
  5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schwellenwert ein Wert in Bezug auf einen Druck des ersten Dampfes ist, der in die erste Dampfturbine fließt, und wobei die Bestimmungseinheit feststellt, ob die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, basierend darauf, ob der von einem Druckmesser erfasste Druck des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, den Schwellenwert erreicht hat oder nicht.
  6. Kombianlage, umfassend: die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; die Gasturbine; den Abgaswärmerückgewinnungskessel; die erste Dampfturbine; die zweite Dampfturbine; und den Kondensator.
  7. Steuerverfahren für eine Kombianlage, wobei die Kombianlage eine Gasturbine, die durch ein Verbrennungsgas angetrieben wird, einen Abgaswärmerückgewinnungskessel, der Dampf unter Verwendung von Wärme des Verbrennungsgases, das von der Gasturbine abgegeben wird, erzeugt, eine erste und eine zweite Dampfturbine, die durch den Dampf angetrieben werden, und einen Kondensator umfasst, der den Dampf, der von der zweiten Dampfturbine abgegeben wird, zurück zu Wasser kondensiert, wobei der Abgaswärmerückgewinnungskessel ein erstes Dampf erzeugendes Teil, das unter Verwendung der Wärme des Verbrennungsgases den ersten Dampf erzeugt, der die erste Turbine versorgt, und einen Zwischenüberhitzungsabschnitt umfasst, der den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, erhitzt, wobei das erste Dampf erzeugende Teil des Abgaswärmerückgewinnungskessels und die erste Dampfturbine durch eine erste Dampfleitung verbunden sind, die den ersten Dampf zur ersten Dampfturbine leitet, wobei die erste Dampfturbine und die zweite Dampfturbine durch eine Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung verbunden sind, die den Dampf, der von der ersten Dampfturbine abgegeben wird, über den Zwischenüberhitzungsabschnitt des Abgaswärmerückgewinnungskessels zur zweiten Dampfturbine leitet, wobei die erste Dampfleitung und die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung über eine erste Umgehungsleitung verbunden sind, wobei die Zwischenüberhitzungs-Dampfleitung und der Kondensator durch eine zweite Umgehungsleitung verbunden sind, und wobei ein Lüftungsventil, das eine Fließgeschwindigkeit des Dampfes einstellt, der die zweite Umgehungsleitung passiert, in der zweiten Umgehungsleitung vorgesehen ist, und wobei das Steuerverfahren die folgenden Schritte umfasst: Feststellen, ob die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, eine festgelegte Fließgeschwindigkeit in einem Vorgang zum Starten der ersten Dampfturbine und der zweiten Dampfturbine erreicht hat oder nicht; nach dem Feststellen im Feststellungsschritt, dass die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat, Ausgeben eines Schließbefehls, um das offene Lüftungsventil zu schließen; und Ändern eines Schwellenwerts, mit dem im Feststellungsschritt festgestellt wird, ob die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht wurde oder nicht, wobei der Schwellenwert mit einer Temperatur des ersten Dampfes positiv korreliert.
  8. Steuerverfahren für eine Kombianlage nach Anspruch 7, ferner folgenden Schritt umfassend: Erkennen, ob ein Startmodus des Abgaswärmerückgewinnungskessels zumindest ein Kaltmodus oder ein Heißmodus ist, wobei der Schwellenwert im Änderungsschritt des Schwellenwerts in Übereinstimmung mit einer Temperatur geändert wird, die der erste Dampf im Startmodus, der im Erkennungsschritt eines Startmodus erkannt wird, vermutlich aufweist.
  9. Steuerverfahren für eine Kombianlage nach Anspruch 8, wobei im Erkennungsschritt eines Startmodus der Startmodus in Übereinstimmung mit einer Temperatur eines Dampfkontaktstücks der ersten Dampfturbine, die durch ein Thermometer erfasst wird, erkannt wird.
  10. Steuerverfahren für eine Kombianlage nach Anspruch 7, wobei im Änderungsschritt eines Schwellenwerts der Schwellenwert in Übereinstimmung mit der Temperatur des ersten Dampfes, die durch ein Thermometer erfasst wird, geändert wird.
  11. Steuerverfahren für eine Kombianlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Schwellenwert ein Wert in Bezug auf einen Druck des ersten Dampfes ist, der in die erste Dampfturbine fließt, und wobei im Feststellungsschritt festgestellt wird, ob die Fließgeschwindigkeit des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, die festgelegte Fließgeschwindigkeit erreicht hat oder nicht, basierend darauf, ob der von einem Druckmesser erfasste Druck des ersten Dampfes, der in die erste Dampfturbine fließt, den Schwellenwert erreicht hat oder nicht.
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