JP2000220412A - 汽力発電設備のリパワリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部分負荷においてもプラント効率を低下させる
ことなく、ボイラ節炭器内でのスチーミングの発生を防
止することにある。 【解決手段】汽力発電設備にガスタービンプラントを追
設し、ガスタービンの排気をボイラの燃焼用空気として
使用すると共に、ボイラの排ガスを蒸気タービンサイク
ル系の給水を加熱する高圧スタックガスクーラに供給し
て排気再燃型コンバインドサイクルを構成したリパワリ
ングシステムにおいて、ボイラの排ガスで給水を加熱・
蒸発させるボイラ排熱回収蒸気発生器を高圧スタックガ
スクーラに並列に設置し、且つボイラ排熱回収蒸気発生
器と高圧スタックガスクーラへのボイラ排ガスの分配割
合を制御する分配手段およびボイラ排熱回収蒸気発生器
と高圧スタックガスクーラへの給水流量を制御する制御
手段をそれぞれ設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汽力発電設備のリパ
ワリングシステムにおいて、特に部分負荷運転時におい
ても安全に運転することが可能なリパワリングシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の既設汽力発電設備にガスタービン
プラントを追設し、ガスタービンの排気をボイラの燃焼
用空気として使用すると共に、ボイラの排ガスの有する
熱を蒸気タービンサイクル系に回収するようにして排気
再燃型コンバインドサイクルを構成したリパワリングシ
ステムは一般に知られている。そして、この種のリパワ
リングシステムは、以下のような特徴を有している。

【０００３】第１に既設の発電プラントをコンパクト化
することにより、発電効率を向上させることができるこ
と、第２にガスタービンを追設するため、発電所全体と
しての発生電力量を増加させることができること、第３
に既設汽力発電設備の改造部分を少なくできるため、比
較的短期間でリパワリングを行うことができることであ
る。

【０００４】そして、近年の大幅な電力需要の伸び、そ
れに伴う各電力会社の電力予備率の低下、これに対処す
るために新たな発電所を早急に建設することの困難さ等
を考えると、リパワリングシステムは、これらの問題を
解決するための有効な手段の一つと言える。

【０００５】図６は従来の汽力発電設備の一例を示すシ
ステムもので、ボイラ１で発生した蒸気は、主蒸気管２
を通して高圧蒸気タービン３へ導かれる。高圧蒸気ター
ビン３で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気管４を通して
ボイラ１の再熱器５へ至り、この再熱器５で加熱された
蒸気は、高温再熱蒸気管６を通して中圧蒸気タービン７
へ導かれる。

【０００６】この中圧蒸気タービン７で仕事をした蒸気
は、クロスオーバー管８を通して低圧蒸気タービン９へ
導かれる。更にこの低圧蒸気タービン９で仕事をした蒸
気は、復水器１１へ導かれて復水となる。

【０００７】これら高圧蒸気タービン３、中圧蒸気ター
ビン７及び低圧蒸気タービン９は各々直結された回転軸
を介して発電機１０に接続され、この発電機１０を駆動
して電気エネルギを発生させる。

【０００８】上記復水器１１で凝縮された復水は、復水
ポンプ１２によって加圧され、復水管１３を通して低圧
給水加熱器１４ａ、１４ｂ、１４ｃに順に送られ、ここ
で加熱された後、脱気器１５へ至る。

【０００９】この脱気器１５にて脱気された復水は、給
水管１６を通して給水ポンプ１７に案内され、ここで更
に加圧された給水は高圧給水加熱器１８ａ、１８ｂ、１
８ｃによって順次加熱されてボイラ１に戻り、前述のサ
イクルを繰り返しながら発電を行う。

【００１０】一方、１９はボイラ１の燃焼効率を高める
ために設置された空気予熱器であり、ボイラ１から排出
される高温の排ガス（一点鎖線で示す）でボイラ燃焼用
空気を加熱する熱交換器である。

【００１１】図７は上記のような構成の汽力発電設備に
ガスタービンプラントを追設し、排気再燃型コンバイン
ドサイクルを構成した従来のリパワリングシステムの一
例を示すものである。

【００１２】このリパワリングシステムは、従来の汽力
発電設備に、圧縮機２０、燃焼器２１、ガスタービン２
２、ガスタービン発電機２３、ガスダンパー２４等で構
成されるガスタービンプラントが追設したものである。
更に、ガスタービン２２の排気をボイラ１の燃焼用空気
として利用するため、空気予熱器は不要となる。さら
に、ボイラ１より排出される高温の排ガスを有効利用す
るため、また高温の排ガスをそのまま煙突から放出する
ことができないため、排ガスの温度を下げる目的で、高
圧スタックガスクーラ２６が追設している。

【００１３】この高圧スタックガスクーラ２６は、給水
管１６より分岐して得られる水とボイラ１の排ガスとの
熱交換を行って給水を加熱し、昇温した給水を再び蒸気
タービンサイクル系に戻している。

【００１４】図８は従来のリパワリングシステムの他の
例を示すもので、図７に示すリパワリングシステムに、
高圧スタックガスクーラ２６で熱交換した後のボイラ１
の排ガスが供給される高圧スタックガスクーラ２７を追
設したものである。

【００１５】この高圧スタックガスクーラ２７は、復水
管１３より分岐して得られる水と前段の高圧スタックガ
スクーラ２６を通して流入するボイラ１の排ガスとの熱
交換を行って復水を加熱し、昇温した復水を再び蒸気タ
ービンサイクル系に戻している。

【００１６】図９は従来のリパワリングシステムの他の
例を示すもので、図７に示すリパワリングシステムに、
ボイラ１に入る前のガスタービン２２の排ガスが供給さ
れるガスタービン排ガスクーラ２８を追設したものであ
る。

【００１７】このガスタービン排ガスクーラ２８は、高
圧スタックガスクーラ２６より流出する給水とガスター
ビン２２の排ガスとの熱交換を行って給水を加熱し、昇
温した給水を再び蒸気タービンサイクル系に戻してい
る。

【００１８】これによりボイラ１に入るガスタービン２
２の排ガス温度を下げることができるため、ボイラ１の
改造範囲が少なくなる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ガスタービン２２は常
に一定回転をしているため、圧縮機２０で圧縮される空
気量は、部分負荷においてもさほど変化はない。従っ
て、ガスタービン２２よりボイラ１へ排出される排ガス
量（２点鎖線で示す）およびボイラ１より高圧スタック
ガスクーラ２６へ排出される排ガス量（一点鎖線で示
す）は、部分負荷時においても定格運転時と比べてさほ
ど変化しない。

【００２０】一方、蒸気タービンサイクル系を見てみる
と、部分負荷になると、蒸気タービンサイクルでは負荷
に応じて復水管１３や給水管１６を流れる水の量は減少
してくる。また、蒸気タービンの抽気圧力も負荷ととも
に下がってくるため、各低圧給水加熱器１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、脱気器１５、高圧給水加熱器１８ａ、１８
ｂ、１８ｃの器内圧力も低下する。

【００２１】この結果、部分負荷時ではボイラ１の節炭
器入口の給水温度が上がりすぎ、ボイラ１の節炭器内で
スチーミングが発生するおそれがある。また、従来の設
備において、ボイラ１の節炭器入口の給水温度が上がり
すぎないようにすると、ボイラ１の排ガスの一部をその
まま煙突から放出せざるを得ず、プラント効率が悪くな
るという問題がある。

【００２２】本発明は上記した事情を考慮してなされた
もので、部分負荷においてもプラント効率を低下させる
ことなく、ボイラ節炭器内でのスチーミングの発生を防
止することができる汽力発電設備のリパワリングシステ
ムを提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により汽力発電設備のリパ
ワリングシステムを構成するものである。

【００２４】請求項１に対応する発明は、汽力発電設備
にガスタービンプラントを追設し、ガスタービンの排気
をボイラの燃焼用空気として使用すると共に、ボイラの
排ガスを蒸気タービンサイクル系の給水を加熱する高圧
スタックガスクーラに供給して排気再燃型コンバインド
サイクルを構成したリパワリングシステムにおいて、前
記ボイラの排ガスで給水を加熱して蒸発させるボイラ排
熱回収蒸気発生器を前記高圧スタックガスクーラに並列
に配置し、このボイラ排熱回収蒸気発生器の出口側に前
記ガスタービンの排ガスで蒸気を加熱させるガスタービ
ン排熱回収蒸気発生器を設置し、且つ前記ボイラ排熱回
収蒸気発生器と前記高圧スタックガスクーラへのボイラ
排ガスの分配割合を制御する排ガス分配手段、前記ボイ
ラ排熱回収蒸気発生器と高圧スタックガスクーラへの給
水流量を制御する制御手段およびガスタービン排熱回収
熱交換器への前記ガスタービンの排ガス流入量を制御す
る制御手段を備えたものである。

【００２５】上記請求項１に対応する発明の汽力発電設
備のリパワリングシステムにあっては、部分負荷になっ
て給水量が減り、ボイラ入口の給水温度が予定値Ｔ1以
上にあるいは予定の温度上昇率以上に高まると、排ガス
分配手段が作動して高圧スタックガスクーラへのボイラ
排ガス分配割合を減少させることにより、ボイラ入口の
給水温度の上昇を抑制させる。これと同時に、ボイラ排
熱回収蒸気発生器へのボイラ排ガス分配割合を増大させ
るとともに、ガスタービン排熱回収熱交換器へガスター
ビン排ガスを流入させ、これに合わせて制御手段により
給水流量が制御される。

【００２６】請求項２に対応する発明は、汽力発電設備
にガスタービンプラントを追設し、ガスタービンの排気
を給水を加熱するガスタービン排ガスクーラにて減温し
た後、ボイラの燃焼用空気として使用すると共に、ボイ
ラの排ガスを蒸気タービンサイクル系の給水を加熱する
高圧スタックガスクーラに供給して排気再燃型コンバイ
ンドサイクルを構成したリパワリングシステムにおい
て、前記ガスタービンの排ガスで給水を加熱して蒸発さ
せるガスタービン排熱回収蒸気発生器を前記ガスタービ
ン排ガスクーラに並列に設置し、且つ前記ガスタービン
排熱回収蒸気発生器と前記ガスタービン排ガスクーラへ
の排ガスの分配割合を制御する排ガス分配手段、前記ガ
スタービン排熱回収蒸気発生器と前記ガスタービン排ガ
スクーラへの給水流量を制御する制御手段を備えたもの
である。

【００２７】請求項２に対応する発明の汽力発電設備の
リパワリングシステムにあっては、部分負荷になって給
水量が減り、ボイラ入口の給水温度が上昇し始めると、
分配手段が作動してガスタービン排ガスクーラへのガス
タービンの排ガス分配割合が減少し、ボイラ入口の給水
温度の上昇が抑制される。これと同時に、ガスタービン
排熱回収蒸気発生器へのガスタービン排ガス分配割合が
増大すると共に、これに合わせて制御手段により給水流
量が制御される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００２９】図１は本発明による汽力発電設備のリパワ
リングシステムの第１の実施の形態を示す構成図であ
り、従来例の図７と同一構成要素には同一符号を付して
説明する。

【００３０】図１において、１はボイラであり、このボ
イラ１より発生した蒸気は主蒸気管２を通して高圧蒸気
タービン３に導かれ、この高圧蒸気タービン３で仕事を
した蒸気は低温再熱蒸気管４を通してボイラ１の再熱器
５に導かれる。

【００３１】この再熱器５で加熱された蒸気は図１に示
すように、高温再熱蒸気管６を通して中圧蒸気タービン
７に導かれ、この中圧蒸気タービン７で仕事をした蒸気
はクロスオーバー管８を通して低圧蒸気タービン９に導
かれ、さらにこの低圧蒸気タービン９で仕事をした蒸気
は復水器１１に導かれて復水される。

【００３２】これら各蒸気タービン３、７、９は図示す
るように、その回転軸が直結されて発電機１０に接続さ
れており、この発電機１０を駆動させて電気エネルギを
発生させるようになっている。

【００３３】一方、前記復水器１１で凝縮された復水
は、復水ポンプ１２によって加圧されると共に、復水管
１３を通して低圧給水加熱器１４ａ，１４ｂ，１４ｃに
順に送られて加熱されるようになっており、この加熱さ
れた復水は脱気器１５によって脱気される。そして、脱
気された復水は給水管１６を通して給水ポンプ１７によ
り加圧されることにより、高圧給水加熱器１８ａ、１８
ｂ、１８ｃに順次送られ、そこで加熱された後、ボイラ
１に送られるようになっている。

【００３４】このような構成の汽力発電設備に、圧縮機
２０、燃焼器２１、ガスタービン２２、ガスタービン発
電機２３およびガスダンパー２４等からなるガスタービ
ンプラントを追設する。

【００３５】上記ガスタービン２２から排気された高温
の排ガスはボイラ１の燃焼用空気として使用されるが、
前記ガスダンパ２４の手前（上流）に設けられたダンパ
２５により排ガスの一部または全量をガスタービン排熱
回収熱交換器２９に流入させる。また、ボイラ１から排
気された高温の排ガスは、ダンパ３１を経由して相互間
が並列に接続された高圧スタックガスクーラ２６とボイ
ラ排熱回収蒸気発生器３０とにそれぞれ供給されるよう
になっている。

【００３６】また上記高圧スタックガスクーラ２６は、
給水管１６から分岐して得られる水をダンパ３１を経由
して得られたボイラ１の排ガスによって加熱し、昇温し
た給水を再び蒸気タービンサイクル系に戻すようになっ
ている。

【００３７】さらに、上記ボイラ排熱回収蒸気発生器３
０は、節炭器３０ａ、ドラム３０ｂ、蒸発器３０ｃおよ
び加熱器３０ｄを備えており、前記高圧スタックガスク
ーラ２６の手前で分岐した復水とボイラ１の排ガスとの
熱交換を行って給水を加熱・蒸発させるようになってい
る。

【００３８】また、上記ガスタービン排熱回収熱交換器
２９は、過熱器２９ａを備え、この加熱器２９ａによっ
てボイラ排熱回収蒸気発生器３０にて発生した蒸気を加
熱し、この加熱された蒸気を逆止弁３２を有する蒸気管
３３を通して蒸気タービンに供給するようになってい
る。

【００３９】さらに、上記ダンパ３１は、高圧スタック
ガスクーラ２６とボイラ排熱回収蒸気発生器３０とに供
給されるボイラ１の排ガスの分配割合を制御する分配手
段として機能し、このダンパ３１は前記高温給水加熱器
１８ｃの出口側の給水温度ｔ1に基づき制御されるよう
になっている。そして、このダンパ３１により分配され
たボイラ１の排ガスは高圧スタックガスクーラ２６およ
びボイラ排熱回収蒸気発生器３０で熱交換を行った後、
合流して煙突（図示せず）から排出される。

【００４０】また、ガスタービン２２の出口側に設けて
ある上記ダンパ２５は、ガスタービン排熱回収熱交換器
２９に供給されるガスタービン排ガス量を調節する手段
として機能し、このダンパ２５はガスタービン排熱回収
熱交換器２９の出口側の蒸気温度Ｔ２に基づき制御され
るようになっている。そして、このガスタービン排熱回
収熱交換器２９で熱交換を行ったガスタービン排ガス
は、ダンパ２５の出口側に戻され、ボイラ１の燃焼用空
気として使用される。

【００４１】前記給水管１６の給水ポンプ１７出側は、
高圧給水加熱器１８ａ、１８ｂ、１８ｃ側と高圧スタッ
クガスクーラ２６側およびボイラ排熱回収蒸気発生器側
とに分岐され、給水加熱器側には給水流量を制御する調
節弁３４を、一方ボイラ排熱回収蒸気発生器３０側には
給水流量を制御する調節弁３５がそれぞれ設けられてい
る。前記調節弁３４はスタックガスクーラ２６の排ガス
出口温度Ｔ３により制御されると共に、調節弁３５はボ
イラ排熱回収蒸気発生器３０のドラム３０ｂの水位Ｌ１
により制御されるようになっている。

【００４２】次にこのように構成された汽力発電設備の
リパワリングシステムの作用について説明する。

【００４３】定格負荷運転時においては、ダンパ２５は
ガスタービン２２の排ガスのガスタービン排熱回収熱交
換器２９への流入量を零とするよう開度制御されてい
る。また、ダンパ３１はボイラ１の排ガスの全量を高圧
スタックガスクーラ２６へ流入させ、ボイラ排熱回収蒸
気発生器３０での熱交換量を零とするよう開度制御され
ている。更に調節弁３５を全閉にする。

【００４４】この状態で、ボイラ排熱回収蒸気発生器３
０およびガスタービン排熱回収熱交換器２９を有しない
従来のリパワリングシステムと同一構成となり、同一の
性能が得られる。

【００４５】なお、高圧スタックガスクーラ２６は、こ
の状態で最高の性能が得られるように設計されている。

【００４６】一方、部分負荷になって給水量が減り、ボ
イラ１入口の給水温度が予定値ｔ1以上にすると、温度
検出器Ｔ1が動作し、ダンパ３１を作動させる。ダンパ
３１は高圧スタックガスクーラ２６へのボイラ排ガス流
入量を減らして、高圧給水加熱器１８ｃ出口側の給水温
度の温度上昇を抑える。これと共に、残り即ち減らされ
た分のボイラ排ガスはボイラ排熱回収蒸気発生器３０に
導かれて熱交換に供せられる。

【００４７】また、前記ボイラ排熱回収蒸気発生器３０
下流に設けられたガスタービン排熱回収熱交換器２９の
出口温度がボイラ１の出口温度の予定値ｔ2よりも低い
場合には、温度検出器Ｔ２が動作し、ダンパ２５を作動
させ、ガスタービン排気を前記ガスタービン排熱回収熱
交換器２９へ導入し、熱交換に供する。

【００４８】ボイラ排熱回収蒸気発生器３０にボイラ排
ガスが供給されると、そのドラム３０ｂの器内圧が上昇
し、その圧力が蒸気タービン途中段階の圧力よりも上昇
すると、逆止弁３２が開いて発生蒸気が高圧蒸気タービ
ン３に供給される。この発生蒸気の温度調節はダンパ２
５によってガスタービン排熱回収熱交換器２９に流入す
るガスタービン排気量を調節することによって行う。

【００４９】この蒸気の供給によりドラム３０ｂ内の水
位Ｌ１が低下すると、調節弁３５が開き、ボイラ排熱回
収蒸気発生器３０へ給水が供給される。

【００５０】なお、ボイラ排熱回収蒸気発生器３０の節
炭器３０ａは、排ガス出口温度を極力下げて熱交換する
よう設計される。

【００５１】このように第１の実施の形態の汽力発電設
備のリパワリングシステムによれば、給水温度ｔ1の上
昇を抑えることができると共に、ボイラ排熱回収蒸気発
生器３０へのボイラ１の排ガス供給およびガスタービン
排熱回収熱交換器２９へのガスタービン排ガス供給によ
り高温の蒸気を発生させ、蒸気タービンに導いて発電に
供することができ、プラント効率の向上が図れる。

【００５２】図２は本発明による汽力発電設備のリパワ
リングシステムの第２の実施の形態を示す構成図であ
り、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。

【００５３】第２の実施の形態では、図２に示すように
高圧スタックガスクーラ２６とは別途に高圧スタックガ
スクーラ２７を追設し、熱回収およびプラントの効率を
さらに高めるようにしたものである。

【００５４】すなわち、復水管１３の低圧給水加熱器１
４ａの出口側を分岐して得られる復水は、熱交換器３６
および調節弁３７を介して高圧スタックガスクーラ２７
に供給され、この復水は高圧スタックガスクーラ２６お
よびボイラ排熱回収蒸気発生器３０から排出された排ガ
スとの間で熱交換を行って昇温し、復水管１３の低圧給
水加熱器１４ｃの出口側に戻される。

【００５５】前記熱交換器３６には、ガスタ−ビン排熱
回収熱交換器２９より流出した発生蒸気の一部が調節弁
３８を介して供給され、復水を加熱することにより復水
温度Ｔ５を必要な温度まで高めることが可能になってい
る。

【００５６】また、前記調節弁３７は、ボイラ１の排ガ
ス出口温度ｔ4が適切な温度になるよう流量制御するも
のである。

【００５７】次にこのように構成された汽力発電設備の
リパワリングシステムの作用について説明する。

【００５８】定格負荷時においては、前述した第１の実
施の形態の場合と同様にボイラ排熱回収蒸気発生器３０
へのボイラ排ガスおよびガスタービン排熱回収熱交換器
２９へのガスタービン排ガスの供給は零で、ボイラ１の
排ガスは高圧スタックガスクーラ２６で給水と熱交換を
行った後、さらに高圧スタックガスクーラ２７で復水と
熱交換を行い、その後図示しない煙突から排出される。

【００５９】なお、高圧スタックガスクーラ２７は、こ
の際のボイラ排ガス出口温度ｔ4をなるべく下げて熱回
収できるよう設計されている。

【００６０】ここで、復水を復水ポンプ１２の出口側か
らではなく、低圧給水加熱器１４ａの出口側を分岐して
得ているのは復水温度が低すぎると、高圧スタックガス
クーラ２７の伝熱管外面にボイラ１の排ガス中の硫黄分
が付着して腐食が生じ易くなるからである。

【００６１】また、部分負荷時においては前述した第１
の実施の形態の場合と同様にダンパ３１の制御により、
給水温度ｔ1が上がりすぎないよう高圧スタックガスク
ーラ２６へ流れ込むボイラ１の排ガス量を減らし、この
減った分の排ガスをボイラ排熱回収蒸気発生器３０に流
入させて蒸気を発生させる。

【００６２】この場合、前記ボイラ排熱回収蒸気発生器
３０下流に設けられたガスタービン排熱回収熱交換器２
９の出口温度がボイラ１の出口温度の予定値ｔ2よりも
低いときには、温度検出器Ｔ２が動作し、ダンパ２５を
作動させ、ガスタービン排気を前記ガスタービン排熱回
収熱交換器２９へ導入し、熱交換に供する。このガスタ
ービン排熱回収熱交換器２９を出た蒸気は、蒸気タービ
ンへ流入し、発電に供せられる。

【００６３】高圧スタックガスクーラ２６あるいはボイ
ラ排熱回収蒸気発生器３０で熱交換して温度の下がった
排ガスは、高圧スタックガスクーラ２７に導かれる。

【００６４】このときの排ガス出口温度ｔ3は、高圧ス
タックガスクーラ２６と高圧スタックガスクーラ２７と
の負荷分担が適切になるよう選定され、調整弁３４で高
圧スタックガスクーラ２６へ給水量を制御することによ
り調整される。また、高圧スタックガスクーラ２７で熱
交換した後の排ガス出口温度ｔ4も同様に、最適となる
よう調整弁３７で高圧スタックガスクーラ２７への復水
量を制御することにより調整される。

【００６５】なお、部分負荷時においては、低圧給水加
熱器１４ａ出口の復水温度が定格負荷時よりも低くなる
ため、高圧スタックガスクーラ２７の伝熱管外面にボイ
ラ１の排ガス中の硫黄分が付着しないように復水温度Ｔ
５を調整する必要がある。

【００６６】そこで、本実施の形態ではボイラ排熱回収
蒸気発生器３０で発生した蒸気の一部を熱交換器３６に
送って復水との間で熱交換を行わせ、復水温度Ｔ５を必
要な温度まで高めるようにしている。

【００６７】また、復水温度ｔ5の調整は調整弁３８で
加熱蒸気量を制御することにより行われ、また熱交換後
の加熱蒸気またはドレンは脱機器１５に回収して再利用
される。

【００６８】このように第２の実施の形態の汽力発電設
備のリパワリングシステムによれば、高圧スタックガス
クーラ２７でも熱交換が行われるので、前述した第１の
実施の形態の場合よりも熱回収効率およびプラント効率
を向上させることができる。

【００６９】図３は本発明による汽力発電設備のリパワ
リングシステムの第３の実施の形態を示す構成図であ
り、汽力発電設備については図１と同一構成なので、該
当する部分には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる部分を述べる。

【００７０】第３の実施の形態では、図３に示すように
汽力発電設備に、圧縮機２０、燃焼器２１、ガスタービ
ン２２、ガスタービン発電機２３およびガスダンパー２
４等からなるガスタービンプラントが追設される。

【００７１】上記ガスタービン２２の高温の排ガスは相
互間が並列に接続されたガスタービン排ガスクーラ２８
とガスタービン排熱回収蒸気発生器３９とに、ダンパ２
５を介してそれぞれ供給された後に合流し、ボイラ１の
燃焼用空気として使用されるようになっている。また、
ボイラ１の高温の排ガスは高圧スタックガスクーラ２６
に供給される。

【００７２】前記高圧スタックガスクーラ２６は、給水
管１６を分岐して得られる水とボイラ１の排ガスとの熱
交換を行って給水を加熱し、昇温した給水は前記ガスタ
ービン排ガスクーラ２８へ供給される。

【００７３】また、上記ガスタービン排ガスクーラ２８
は、前記高圧スタックガスクーラ２６を出た給水とガス
タービン２２の排ガスとの熱交換を行って給水を加熱
し、昇温した給水を再び蒸気タービンサイクル系に戻す
ようになっている。

【００７４】さらに、上記ガスタービン排熱回収蒸気発
生器３９は、節炭器３９ａ、ドラム３９ｂ、蒸発器３９
ｃおよび過熱器３９ｄを備えており、前記ガスタービン
排ガスクーラ２８から分岐して得られる水とガスタービ
ン２２の排ガスとの熱交換を行って給水を加熱・蒸発さ
せるようになっている。

【００７５】この発生した蒸気は、逆止弁３２を有する
蒸気管３３を介して蒸気タービンに供給される。

【００７６】また、前記ダンパ２５は、ガスタービン排
ガスクーラ２８とガスタービン排熱回収蒸気発生器３９
とに供給されるガスタービン２２の排ガスの分配割合を
制御する分配手段として機能し、このダンパ２５は給水
温度ｔ1に基づき制御されるものである。そして、この
ダンパ２５により分配されたガスタービン２２の排ガス
は、ガスタービン排ガスクーラ２８およびガスタービン
排熱回収蒸気発生器３９で熱交換を行った後、合流して
ボイラ１の燃焼用空気として使用される。

【００７７】さらに、上記給水ポンプ１７の出口側の位
置には、制御手段として高圧給水加熱器１８ａ、１８
ｂ、１８ｃ側と高圧スタックガスクーラ２６側とに分配
される給水流量を制御する調節弁３４が設けられ、この
調節弁３４は排ガス出口温度ｔ3により制御されるよう
になっている。

【００７８】また、前記高圧スタックガスクーラ２６の
出口側の位置には、制御手段としてガスタービン排ガス
クーラ２８側とガスタービン排熱回収蒸気発生器３９側
とに分配される給水流量を制御する調節弁４０が設けら
れる。この調節弁４０はガスタービン排熱回収蒸気発生
器３９のドラム３９ｂの水位Ｌ２により制御されるよう
になっている。

【００７９】次にこのように構成された汽力発電設備の
リパワリングシステムの作用について説明する。

【００８０】定格負荷運転時において、ダンパ２５はガ
スタービン２２の排ガスの全量をガスタービン排ガスク
ーラ２８へ流入させ、ガスタービン排熱回収蒸気発生器
３９での熱交換量を零となるよう開度制御されている。

【００８１】この状態で調節弁４０を全閉とすれば、ガ
スタービン排熱回収蒸気発生器３９を有しない従来のリ
パワリングシステムと同一構成となり、同一の性能が得
られる。

【００８２】なお、ガスタービン排ガスクーラ２８は、
この状態で最高の性能が得られるように設計されてい
る。

【００８３】一方、部分負荷になって給水量が減り、ボ
イラ１の入口側の給水温度ｔ1が上昇し始めると、ダン
パ２５が作動する。すると、ガスタービン排ガスクーラ
２８へのガスタービン排ガス流入量が減らされて、給水
温度ｔ1の温度上昇が抑えられると共に、排ガスクーラ
２８で減った分のガスタービン排ガスは、ガスタービン
排熱回収蒸気発生器３９に導かれて熱交換に供せられ
る。

【００８４】ガスタービン排熱回収蒸気発生器３９にガ
スタービン排ガスが供給されると、そのドラム３９ｂの
器内圧が上昇し、その圧力が蒸気タービン途中段落の圧
力よりも上昇すると、逆止弁３２が開いて発生蒸気が蒸
気タービンに供給される。この蒸気の供給によりドラム
３９ｂ内の水位Ｌ２が低下すると、調節弁４０が開き、
ガスタービン排熱回収蒸気発生器３９へ給水が供給され
る。

【００８５】なお、ガスタービン排熱回収蒸気発生器３
９の過熱器３９ｄは、蒸気供給先の蒸気タービンの途中
段落の温度とのミスマッチが可及的に少なくなるよう設
計される。

【００８６】このように第３の実施の形態の汽力発電設
備のリパワリングシステムによれば、給水温度ｔ1の上
昇を抑えることができると共に、ガスタービン排熱回収
蒸気発生器３９へのガスタービン排ガスの供給により蒸
気を発生させ、蒸気タービンに導いて発電に供すること
ができる。

【００８７】図４は本発明による汽力発電設備のリパワ
リングシステムの第４の実施の形態を示す構成図で、図
３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる点について述べる。

【００８８】第４の実施の形態では、高圧スタックガス
クーラ２６とは別途に高圧スタックガスクーラ２７を追
設して、熱回収およびプラントの効率をさらに高めるよ
うにしたものである。

【００８９】すなわち、復水管１３の低圧給水加熱器１
４ａの出口側を分岐して得られる復水を図４に示すよう
に熱交換器３６および調節弁３７を介して高圧スタック
ガスクーラ２７に供給するものであり、この復水は高圧
スタックガスクーラ２６から排出された排ガスとの間で
熱交換を行って昇温し、復水管１３の低圧給水加熱器１
４ｃの出口側に戻すようにしてある。

【００９０】上記熱交換器３６には、ガスタービン排熱
回収蒸気発生器を出た発生蒸気の一部が調節弁３８を介
して供給され、復水を加熱することにより復水温度ｔ5
を必要な温度まで高めることが可能になっている。

【００９１】また、上記調節弁３７は、図４に示すよう
にボイラ１の排ガスの出口温度ｔ4が適切な温度になる
よう流量制御するものである。

【００９２】次にこのように構成された汽力発電設備の
リパワリングシステムの作用について説明する。

【００９３】定格負荷時においては、前述した第３の実
施の形態の場合と同様に、ガスタービン排熱回収蒸気発
生器３９へのガスタービン排ガスの供給は零で、ボイラ
１の排ガスは高圧スタックガスクーラ２６で給水と熱交
換を行った後、さらに高圧スタックガスクーラ２７で復
水と熱交換を行い、その後図示しない煙突から排出され
る。

【００９４】なお、高圧スタックガスクーラ２７はこの
際のボイラ１の排ガス出口側の温度ｔ4をなるべく下げ
て熱回収できるよう設計されている。

【００９５】ここで、復水を復水ポンプ１２の出口側か
らではなく、低圧給水加熱器１４ａの出口側を分岐して
いるのは、復水温度が低すぎると、高圧スタックガスク
ーラ２７の伝熱管外面にボイラ１の排ガス中の硫黄分が
付着して腐食が生じ易くなるからである。

【００９６】部分負荷時においては、前述した第３の実
施の形態の場合と同様にダンパ２５の制御により、給水
温度ｔ1が上がり過ぎないようにガスタービン排ガスク
ーラ２８へのガスタービン２２の排ガス量が減り、残り
のガスタービンの排ガスはガスタービン排熱回収蒸気発
生器３９に流入して蒸気が発生する。

【００９７】このガスタービン排熱回収蒸気発生器３９
を出た蒸気は、蒸気タービンへ流入し、発電に供せられ
る。

【００９８】高圧スタックガスクーラ２６で熱交換して
温度の下がったボイラ排ガスは、高圧スタックガスクー
ラ２７に導かれる。

【００９９】このときの排ガス出口温度ｔ3は、高圧ス
タックガスクーラ２６と高圧スタックガスクーラ２７と
の負荷分担が適切になるよう選定され、調整弁３４で高
圧スタックガスクーラ２６へ給水量を制御することによ
り調整される。また、高圧スタックガスクーラ２７で熱
交換した後の排ガス出口温度ｔ1も同様に、最適となる
よう調整弁３７で高圧スタックガスクーラ２７への復水
量を制御することにより調整される。

【０１００】なお、部分負荷時においては、低圧給水加
熱器１４ａ出口の復水温度は、定格負荷時よりも低くな
るため、高圧スタックガスクーラ２７の伝熱管外面にボ
イラ１の排ガス中の硫黄分が付着しないように、復水温
度ｔ5を調整する必要がある。

【０１０１】そこで、本実施の形態ではガスタービン排
熱回収蒸気発生器３９で発生した蒸気の一部を熱交換器
３６に送って復水との間で熱交換を行わせ、復水温度Ｔ
５を必要な温度まで高めるようにしている。

【０１０２】さらに、復水温度ｔ5の調整は調整弁３８
で加熱蒸気量を制御することにより行われ、また熱交換
後の加熱蒸気またはドレンは脱気器１５に回収して再利
用される。

【０１０３】このように第４の実施の形態の汽力発電設
備のリパワリングシステムによれば、高圧スタックガス
クーラ２７でも熱交換が行われるので、前述した第３の
実施の形態の場合よりも、熱回収効率およびプラント効
率を向上させることができる。

【０１０４】図５は本発明による汽力発電設備のリパワ
リングシステムの第５の実施の形態を示す構成図で、図
３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる点について述べる。

【０１０５】第５の実施の形態では、図５に示すように
汽力発電設備に、圧縮機２０、燃焼器２１、ガスタービ
ン２２、ガスタービン発電機２３およびガスダンパー２
４等からなるガスタービンプラントが追設される。

【０１０６】上記ガスタービン２２の高温の排ガスは相
互間が並列に接続されたガスタービン排ガスクーラ２８
とガスタービン排熱回収蒸気発生器３９とに、ダンパ２
５を介してそれぞれ供給された後に合流し、ボイラ１の
燃焼用空気として使用されるようになっている。また、
ボイラ１の高温の排ガスは高圧スタックガスクーラ２６
に供給される。

【０１０７】前記高圧スタックガスクーラ２６は、給水
管１６を分岐して得られる水とボイラ１の排ガスとの熱
交換を行って給水を加熱し、昇温した給水を再び蒸気タ
ービンサイクル系に戻すようになっている。

【０１０８】また、上記ガスタービン排ガスクーラ２８
は、前記高圧給水加熱器１８ｃと前記高圧スタックガス
クーラ２６とからの給水が合流した地点の下流側に設置
され、給水とガスタービン２２の排ガスとの熱交換を行
って給水を加熱し、昇温した給水はボイラ１に送られる
ようになっている。

【０１０９】さらに、上記ガスタービン排熱回収蒸気発
生器３９は、節炭器３９ａ、ドラム３９ｂ、蒸発器３９
ｃおよび過熱器３９ｄを備え、前記ガスタービン排ガス
クーラ２８から分岐して得られる水とガスタービン２２
の排ガスとの熱交換を行って給水を加熱して蒸発させる
ようになっている。この発生した蒸気は、逆止弁３２を
有する蒸気管３３を介して蒸気タービンに供給される。

【０１１０】また、上記ダンパは２５は、図５に示すよ
うにガスタービン排ガスクーラ２８とガスタービン排熱
回収蒸気発生器３９とに供給されるガスタービン２２の
排ガスの分配割合を制御する分配手段として機能し、こ
のダンパ２５は給水温度ｔ1に基づき制御されるように
なっている。そして、このダンパ２５により分配された
ガスタービン２２の排ガスは、ガスタービン排ガスクー
ラ２８およびガスタービン排熱回収蒸気発生器３９で熱
交換を行った後、合流してボイラ１の燃焼用空気として
使用される。

【０１１１】上記ガスタービン排熱回収蒸気発生器３９
の入口側には、図５に示すように制御手段としてガスタ
ービン排ガスクーラ２８側とガスタービン排熱回収蒸気
発生器３９側とに分配される給水流量を制御する調節弁
４０が設けられ、この調節弁４０はガスタービン排熱回
収蒸気発生器３９のドラム３９ｂの水位Ｌ２により制御
されるようになっている。

【０１１２】次にこのように構成された汽力発電設備の
リパワリングシステムの作用について説明する。

【０１１３】定格負荷運転時において、ダンパ２５はガ
スタービン２２の排ガスの全量をガスタービン排ガスク
ーラ２８へ流入させ、ガスタービン排熱回収蒸気発生器
３９での熱交換量を零とするよう開度制御されている。

【０１１４】この状態で調節弁４０を全開とすれば、ガ
スタービン排熱回収蒸気発生器３９を有しない従来のリ
パワリングシステムと同一構成となり、同一の性能が得
られる。

【０１１５】なお、ガスタービン排ガスクーラ２８は、
この状態で最高の性能が得られるように設計されてい
る。

【０１１６】一方、部分負荷になって給水量が減り、ボ
イラ１の入口側の給水温度ｔ1が上昇し始めると、ダン
パ２５が作動し、ガスタービン排ガスクーラ２８へのガ
スタービン排ガス流入量が減らされて、給水温度ｔ1の
温度上昇が抑えられると共に、残りのガスタービン排ガ
スは、ガスタービン排熱回収蒸気発生器３９に導かれて
熱交換に供せられる。

【０１１７】ガスタービン排熱回収蒸気発生器３９にガ
スタービン排ガスが供給されると、そのドラム３９ｂの
器内圧が上昇し、その圧力が蒸気タービン途中段落の圧
力よりも上昇すると、逆止弁３２が開いて発生蒸気が蒸
気タービンに供給される。この蒸気の供給によりドラム
３９ｂ内の水位Ｌ２が低下すると、調節弁４０が開き、
ガスタービン排熱回収蒸気発生器３９へ給水が供給され
る。

【０１１８】なお、ガスタービン排熱回収蒸気発生器３
９の過熱器３９ｄは、蒸気供給先の蒸気タービンの途中
段落の温度とのミスマッチが可及的に少なくなるように
設計される。

【０１１９】このように第５の実施の形態の汽力発電設
備のリパワリングシステムによれば、給水温度ｔ1の上
昇を抑えることができると共に、ガスタービン排熱回収
蒸気発生器３９へのガスタービン排ガス供給により蒸気
を発生させ、蒸気タービンに導いて発電に供することが
できる。

【０１２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明による汽力発電
設備のリパワリングシステムによれば、ボイラの排ガス
で給水を加熱・蒸発させるボイラ排熱回収蒸気発生器
を、高圧スタックガスクーラに並列に設置し、且つボイ
ラ排熱回収蒸気発生器と高圧スタックガスクーラへのボ
イラ排ガスの分配割合を制御する分配手段およびボイラ
排熱回収蒸気発生器と高圧スタックガスクーラへの給水
流量を制御する制御手段をそれぞれ設けることにより、
部分負荷時に、高圧スタックガスクーラに供給されるボ
イラ排ガス量を減らすことが可能となり、ボイラ節炭器
内でのスチーミングの発生を防止することができる。そ
して、残りのボイラ排ガスをボイラ排熱回収蒸気発生器
に供給して蒸気を発生させ、ボイラ排熱回収蒸気発生器
の後流に設けたガスタービン排熱回収熱交換器で更に加
熱した蒸気を蒸気タービンサイクル系で使用することに
より、プラント効率を向上させることができる。

【０１２１】また、ガスタービン排熱回収蒸気発生器と
ガスタービンの排ガスクーラへのガスタービン排ガス分
配割合を制御する分配手段およびガスタービン排熱回収
蒸気発生器とガスタービンの排ガスクーラへの給水流量
を制御する制御手段をそれぞれ設けることにより、部分
負荷時に、ガスタービン排ガスクーラへ供給されるガス
タービン排ガス量を減らすことが可能となり、ボイラ節
炭器内でのスチーミングの発生を防止することができ
る。そして、残りのガスタービンの排ガスをガスタービ
ン排熱回収蒸気発生器に供給して蒸気を発生させ、この
蒸気を蒸気タービンサイクル系で使用することにより、
プラント効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による汽力発電設備のリパワリングシス
テムの第１の実施の形態を示す系統構成図。

【図２】本発明による汽力発電設備のリパワリングシス
テムの第２の実施の形態を示す系統構成図。

【図３】本発明による汽力発電設備のリパワリングシス
テムの第３の実施の形態を示す系統構成図。

【図４】本発明による汽力発電設備のリパワリングシス
テムの第４の実施の形態を示す系統構成図。

【図５】本発明による汽力発電設備のリパワリングシス
テムの第５の実施の形態を示す系統構成図。

【図６】従来の汽力発電設備の一例を示す系統構成図。

【図７】既設汽力発電設備にガスタービンプラントを追
設した従来のリパワリングシステムの一例を示す系統構
成図。

【図８】図７のシステムに低圧スタックガスクーラを追
設した従来のリパワリングシステムの一例を示す系統構
成図。

【図９】図７のシステムにガスタービン排ガスクーラを
追設した従来のリパワリングシステムの一例を示す系統
構成図。

【符号の説明】

１……ボイラ ３……高圧タービン ７……中圧タービン ９……低圧タービン １０……発電機 １１……復水器 ２２……ガスタービン ２３……ガスタービン発電機 ２６……高圧スタックガスクーラ ２７……低圧スタックガスクーラ ２９……ガスタービン排熱回収熱交換器 ３０、３９……ボイラ排熱回収蒸気発生器 ２５、３１……ダンパ ３５、３７……調整弁 ３６……熱交換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汽力発電設備にガスタービンプラントを
   追設し、ガスタービンの排気をボイラの燃焼用空気とし
   て使用すると共に、ボイラの排ガスを蒸気タービンサイ
   クル系の給水を加熱する高圧スタックガスクーラに供給
   して排気再燃型コンバインドサイクルを構成したリパワ
   リングシステムにおいて、前記ボイラの排ガスで給水を
   加熱して蒸発させるボイラ排熱回収蒸気発生器を前記高
   圧スタックガスクーラに並列に配置し、このボイラ排熱
   回収蒸気発生器の出口側に前記ガスタービンの排ガスで
   蒸気を加熱させるガスタービン排熱回収蒸気発生器を設
   置し、且つ前記ボイラ排熱回収蒸気発生器と前記高圧ス
   タックガスクーラへのボイラ排ガスの分配割合を制御す
   る排ガス分配手段、前記ボイラ排熱回収蒸気発生器と高
   圧スタックガスクーラへの給水流量を制御する制御手段
   およびガスタービン排熱回収熱交換器への前記ガスター
   ビンの排ガス流入量を制御する制御手段を備えたことを
   特徴とする汽力発電設備のパワリングシステム。
2. 【請求項２】 汽力発電設備にガスタービンプラントを
   追設し、ガスタービンの排気を、給水を加熱するガスタ
   ービン排ガスクーラにて減温した後、ボイラの燃焼用空
   気として使用すると共に、ボイラの排ガスを蒸気タービ
   ンサイクル系の給水を加熱する高圧スタックガスクーラ
   に供給して排気再燃型コンバインドサイクルを構成した
   リパワリングシステムにおいて、前記ガスタービンの排
   ガスで給水を加熱して蒸発させるガスタービン排熱回収
   蒸気発生器を前記ガスタービン排ガスクーラに並列に設
   置し、且つ前記ガスタービン排熱回収蒸気発生器と前記
   ガスタービン排ガスクーラへの排ガスの分配割合を制御
   する排ガス分配手段、前記ガスタービン排熱回収蒸気発
   生器と前記ガスタービン排ガスクーラへの給水流量を制
   御する制御手段を備えたことを特徴とする汽力発電設備
   のリパワリングシステム。