JP2001082110A - コンバインドサイクルプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンバインドサイクルプラントにおいてガス
タービンの排ガスを分配し、助燃バーナによりガス温度
を調節して排ガスボイラの高圧過熱器、中圧過熱器およ
び高圧蒸発器に供給することによってプラント効率の改
善を図ること。 【解決手段】 ガスタービン排ガス２０４を３系統に分
岐させる。排ガスボイラの高圧過熱器１１１および第２
の中圧過熱器１０７には、それぞれ助燃バーナ１５，１
７により助燃したガスを供給する。高圧蒸発器１１０に
は分岐させた排ガス２０４をそのまま供給する。第１お
よび第２の燃料コントロールバルブ３２，３７、第１お
よび第２のダンパー４１，４６により、高圧過熱器出口
ガス２２７と中圧過熱器出口ガス２２８と高圧蒸発器入
口ガス２０８が同じ温度となり、かつ高圧蒸気タービン
５および中圧蒸気タービン６にそれぞれ供給される蒸気
３１８，３１２の各温度がそれぞれ所定の設定値となる
ように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンと蒸
気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルプラン
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電力需要の増加に伴い、ガスター
ビンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイク
ルプラントが増えている。図８は、従来における一般的
なコンバインドサイクルプラントの構成を示す概略図で
ある。コンバインドサイクルプラントは、圧縮機（Ａ
Ｃ）１、燃焼器（ＣＣ）２、ガスタービン（ＧＴ）３、
排ガスボイラ４、高圧蒸気タービン（ＨＰ）５、中圧蒸
気タービン（ＩＰ）６、低圧蒸気タービン（ＬＰ）７、
復水器８、低圧ポンプ（ＬＰＰ）９、中圧ポンプ（ＩＰ
Ｐ）１０、高圧ポンプ（ＨＰＰ）１１、ガスタービン発
電器（Ｇ）１２および蒸気タービン発電器（Ｇ）１３に
より構成される。

【０００３】排ガスボイラ４は、高圧過熱器（ＨＰＳ
Ｈ）１１１、第２の中圧過熱器（ＩＰＳＨ２）１０７、
高圧蒸発器（ＨＰＥｖ）１１０、第２の高圧予熱器（Ｈ
ＰＥｃｏ２）１０９、低圧過熱器（ＬＰＳＨ）１０３、
第１の中圧過熱器（ＩＰＳＨ１）１０６、中圧蒸発器
（ＩＰＥｖ）１０５、第１の高圧予熱（ＨＰＥｃｏ１）
器１０８、中圧予熱器（ＩＰＥｃｏ）１０４、低圧蒸発
器（ＬＰＥｖ）１０２および低圧予熱器（ＬＰＥｃｏ）
１０１により構成される。

【０００４】圧縮機１は、吸気空気２０１を圧縮して圧
縮空気２０２を生成する。燃焼器２は、圧縮空気２０２
とガスタービン燃料２１８とを混合し、その混合ガスに
着火して高温高圧の燃焼ガス２０３を生成する。ガスタ
ービン３は、燃焼ガス２０３の膨張仕事により回転す
る。その回転により、ガスタービン３の軸に連結された
ガスタービン発電器１２が駆動され、電力が得られる。

【０００５】熱交換器である高圧過熱器１１１および第
２の中圧過熱器１０７は、排ガスボイラ４内の同一の温
度レベルに並列に配置されて設けられている。これは、
高圧過熱器１１１から高圧蒸気タービン５に供給される
蒸気３１８の温度と、第２の中圧過熱器１０７から中圧
蒸気タービン６に供給される蒸気３１２の温度とを同一
にするためである。

【０００６】ガスタービン３から排出されたガスタービ
ン排ガス２０４は、高圧過熱器１１１および第２の中圧
過熱器１０７のそれぞれの熱交換量に合わせて高圧過熱
器入口ガス２０６と中圧過熱器入口ガス２０７に分配さ
れる。すなわち、高圧過熱器入口ガス２０６および中圧
過熱器入口ガス２０７と蒸気３１８，３１２との熱交換
によって高圧過熱器１１１および第２の中圧過熱器１０
７をそれぞれ通過したガスの温度が降下する。それぞれ
のガスの温度降下量が同一となるように、高圧過熱器入
口ガス２０６と中圧過熱器入口ガス２０７との分配量が
調節される。

【０００７】高圧過熱器１１１および第２の中圧過熱器
１０７をそれぞれ通過したガスは、合流して高圧蒸発器
１１０に送られる。高圧蒸発器１１０を通過したガス
は、第２の高圧予熱器１０９を通過し、並列に配置され
た低圧過熱器１０３および第１の中圧過熱器１０６を通
過し、中圧蒸発器１０５に送られる。中圧蒸発器１０５
を通過したガスは、並列に配置された第１の高圧予熱器
１０８および中圧予熱器１０４を通過し、低圧蒸発器１
０２および低圧予熱器１０１の順で通過し、排ガスボイ
ラ排気ガス２０５として排出される。

【０００８】高圧、中圧および低圧の各蒸気タービン
５，６，７は、それぞれに供給された蒸気３１８，３１
２，３２１により回転する。その回転により、各蒸気タ
ービン５，６，７の軸に連結された蒸気タービン発電器
１３が駆動され、電力が得られる。

【０００９】しかしながら、上述した構成のコンバイン
ドサイクルプラントでは、ガスタービン排ガス２０４を
そのまま利用して排ガスボイラ４で蒸気を発生させてい
るため、蒸気温度がガスタービン排ガス２０４の温度に
より制限されてしまう。そのため、プラント効率が低い
という欠点がある。

【００１０】そこで、ガスタービン排ガス２０４を助燃
することにより、排ガスボイラ４で発生する蒸気温度を
上昇させるようにしたコンバインドサイクルプラントが
ある。図９は、従来のガスタービン排ガス助燃バーナを
１基備えたコンバインドサイクルプラントの構成を示す
概略図である。ガスタービン排ガス２０４の流路に設け
られた助燃バーナ１４は、供給された助燃燃料２２０を
燃焼させてガスタービン排ガス２０４を高温の助燃ガス
２１９にし、排ガスボイラ４に供給する。それによっ
て、排ガスボイラ４で発生する蒸気温度をより高温にし
て蒸気タービンに５，６に供給する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、助燃バ
ーナ１４のコントロールが１系統であるために、高圧過
熱器１１１および第２の中圧過熱器１０７にそれぞれ供
給される高圧過熱器入口ガス２０６および中圧過熱器入
口ガス２０７の温度レベルと蒸気交換熱量とのバランス
が最適にならない。そのため、熱交換ロスが生じ、プラ
ント効率の向上に限界があるという問題点があった。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、ガスタービンの排ガスを分配し、助燃バ
ーナによりガス温度を調節して排ガスボイラの高圧過熱
器、中圧過熱器および高圧蒸発器に供給することによっ
て、プラント効率の改善を図ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかるコンバインドサイクルプラント
は、ガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスを利用
して高圧蒸気を発生させる高圧蒸発器と、前記ガスター
ビンの排ガスを利用して中圧蒸気を発生させる中圧蒸発
器と、前記ガスタービンの排ガスを少なくとも、第１の
系統、第２の系統、および前記高圧蒸発器に供給する第
３の系統に分岐させる手段と、前記第１の系統を流れる
排ガスおよび前記第２の系統を流れる排ガスを助燃する
ための助燃バーナと、前記第１の系統を流れ前記助燃バ
ーナにより助燃された排ガスと前記高圧蒸発器で発生し
た高圧蒸気との熱交換を行う高圧過熱器と、前記第２の
系統を流れ前記助燃バーナにより助燃された排ガスと前
記中圧蒸発器で発生した中圧蒸気との熱交換を行う中圧
過熱器と、前記高圧過熱器を通過した蒸気および前記中
圧過熱器を通過した蒸気を利用して駆動される蒸気ター
ビンと、を具備することを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、高圧過熱器と中圧過熱
器については、排ガスと蒸気との熱交換によって降下す
るガス温度分を予め助燃によって上昇させておくことが
できる。したがって、高圧過熱器を通過して高圧蒸発器
に供給される排ガスの温度と、中圧過熱器を通過して高
圧蒸発器に供給される排ガスの温度と、分岐後高圧蒸発
器に直接供給される排ガスの温度とが同一になるように
助燃バーナを制御することができる。それによって、排
ガス温度と蒸気交換熱量とのバランスを最適にすること
ができるので、プラント効率が向上する。

【００１５】この発明において、前記助燃バーナは、前
記第１の系統を流れる排ガスの流路と、前記第２の系統
を流れる排ガスの流路とに、個別に設けられる構成とな
っていてもよい。そうすれば、高圧過熱器を通過して高
圧蒸発器に供給される排ガスの温度と、中圧過熱器を通
過して高圧蒸発器に供給される排ガスの温度を独立して
精度よく調節することができるので、排ガス温度と蒸気
交換熱量とのバランスを容易かつ高精度で最適にするこ
とができる。

【００１６】また、前記第３の系統を流れる排ガスを助
燃するための助燃バーナをさらに有する構成となってい
てもよい。そうすれば、蒸気タービンに供給される蒸気
の温度を上昇させることができるので、プラント効率が
向上する。

【００１７】また、この発明において、前記高圧過熱器
を通過して前記高圧蒸発器に供給されるガスの温度、前
記中圧過熱器を通過して前記高圧蒸発器に供給されるガ
スの温度、前記高圧蒸発器に直接供給されるガスの温
度、前記高圧過熱器を通過して前記蒸気タービンへ供給
される蒸気の温度、および前記中圧過熱器を通過して前
記蒸気タービンへ供給される蒸気の温度に基づいて、前
記助燃バーナへの燃料供給量、前記第１の系統と前記第
２の系統と前記第３の系統への排ガスの分配量、および
前記高圧蒸気と前記中圧蒸気との流量の割合を制御する
構成となっていてもよい。

【００１８】そうすれば、高圧過熱器を通過して高圧蒸
発器に供給されるガスと、中圧過熱器を通過して高圧蒸
発器に供給されるガスと、高圧過熱器および中圧過熱器
を経由しないで高圧蒸発器に直接供給されるガスを同一
の温度にし、かつ高圧過熱器から供給される蒸気と中圧
過熱器から供給される蒸気の温度をそれぞれ所定の設定
値にすることができる。

【００１９】また、この発明において、前記高圧過熱器
および前記中圧過熱器は筒状体の内側に配設されてお
り、前記高圧過熱器は前記筒状体の一側部に沿って設け
られ、一方、前記中圧加熱器は前記筒状体の反対側の側
部に沿って設けられ、前記高圧過熱器と前記中圧過熱器
との間は、前記第３の系統を流れる排ガスの流路となっ
ていてもよい。そうすれば、高圧過熱器と中圧過熱器に
対する配管の引き回しが容易となる。なお、前記筒状体
の断面形状は円形であってもよいし、多角形であっても
よい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるコンバイ
ンドサイクルプラントの実施の形態について図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００２１】（実施の形態１）図１は、本発明にかかる
コンバインドサイクルプラントの実施の形態１の構成を
示す概略図である。そして、図２は、そのコンバインド
サイクルプラントの要部を示す部分拡大図である。実施
の形態１のコンバインドサイクルプラントは、給気空気
２０１を圧縮する圧縮機１、その圧縮機１から排出され
た圧縮空気２０２をガスタービン燃料２１８に混合させ
て燃焼させる燃焼器２、その燃焼器２で得られた燃焼ガ
ス２０３の膨張仕事により回転するガスタービン３、そ
のガスタービン３の回転により駆動されて電力を発生す
るガスタービン発電器１２を備えている。

【００２２】また、実施の形態１のコンバインドサイク
ルプラントは排ガスボイラ４を備えている。排ガスボイ
ラ４内には、高圧過熱器１１１および第２の中圧過熱器
１０７が同一の温度レベルに並列に配置されて設けられ
ている。それら高圧過熱器１１１および第２の中圧過熱
器１０７の下流には高圧蒸発器１１０が設けられてい
る。実施の形態１のコンバインドサイクルプラントは、
ガスタービン３が排出するガスタービン排ガス２０４を
３系統に分岐させて高圧過熱器１１１、第２の中圧過熱
器１０７および高圧蒸発器１１０に供給する構成となっ
ている。

【００２３】ガスタービン３と高圧過熱器１１１との間
には高圧過熱器助燃バーナ１５が設けられている。高圧
過熱器助燃バーナ１５は、ガスタービン排ガス２０４か
ら分岐された高圧過熱器助燃バーナ入口ガス２２１を助
燃する。高圧過熱器助燃バーナ１５には、高圧過熱器助
燃燃料２２９が供給される。また、ガスタービン３と第
２の中圧過熱器１０７との間には中圧過熱器助燃バーナ
１７が設けられている。中圧過熱器助燃バーナ１７は、
ガスタービン排ガス２０４から分岐された中圧過熱器助
燃バーナ入口ガス２２２を助燃する。中圧過熱器助燃バ
ーナ１７には、中圧過熱器助燃燃料２３０が供給され
る。

【００２４】高圧過熱器１１１には高圧過熱器助燃ガス
２２４が供給される。第２の中圧過熱器１０７には中圧
過熱器助燃ガス２２６が供給される。高圧蒸発器１１０
には、ガスタービン排ガス２０４から分岐された高圧蒸
発器入口ガス２０８が直接供給されるとともに、高圧過
熱器出口ガス２２７および中圧過熱器出口ガス２２８が
供給される。

【００２５】また、排ガスボイラ４は、さらに下流に第
２の高圧予熱器１０９、低圧過熱器１０３、第１の中圧
過熱器１０６、中圧蒸発器１０５、第１の高圧予熱器１
０８、中圧予熱器１０４、低圧蒸発器１０２および低圧
予熱器１０１を備えている。低圧過熱器１０３および第
１の中圧過熱器１０６は同一の温度レベルに並列に配置
されている。第１の高圧予熱器１０８および中圧予熱器
１０４は同一の温度レベルに並列に配置されている。

【００２６】第２の高圧予熱器１０９には、高圧蒸発器
１１０を通過した高圧予熱器入口ガス２０９が供給され
る。低圧過熱器１０３および第１の中圧過熱器１０６に
は、第２の高圧予熱器１０９を通過したガスが、低圧過
熱器入口ガス２１０と中圧過熱器入口ガス２１１に分配
されてそれぞれ供給される。中圧蒸発器１０５には、低
圧過熱器１０３および第１の中圧過熱器１０６を通過し
たガスが中圧蒸発器入口ガス２１２として供給される。

【００２７】第１の高圧予熱器１０８および中圧予熱器
１０４には、中圧蒸発器１０５を通過したガスが、高圧
予熱器入口ガス２１３と中圧予熱器入口ガス２１４に分
配されてそれぞれ供給される。低圧蒸発器１０２には、
第１の高圧予熱器１０８および中圧予熱器１０４を通過
したガスが低圧蒸発器入口ガス２１５として供給され
る。低圧予熱器１０１には、低圧蒸発器１０２を通過し
た低圧予熱器入口ガス２１６が供給される。低圧予熱器
１０１を通過したガスは、排ガスボイラ排気ガス２０５
として排出される。

【００２８】また、実施の形態１のコンバインドサイク
ルプラントは、高圧蒸気タービン５、中圧蒸気タービン
６、低圧蒸気タービン７、復水器８、低圧ポンプ９、中
圧ポンプ１０、高圧ポンプ１１、および蒸気タービン発
電器１３を備えている。高圧、中圧および低圧の各蒸気
タービン５，６，７の回転により、各蒸気タービン５，
６，７の軸に連結された蒸気タービン発電器１３が駆動
され、そして、電力が得られる。

【００２９】復水器８は、復水器出口水３２３を低圧ポ
ンプ９を介して、低圧予熱器入口水３０１として低圧予
熱器１０１に供給する。低圧予熱器１０１は、低圧予熱
器出口水３０２を低圧蒸発器入口水３０３、中圧ポンプ
入口水３０６および高圧ポンプ入口水３１３に分岐させ
て供給する。低圧蒸発器１０２は低圧過熱器１０３に低
圧蒸発器出口蒸気３０４を供給する。中圧ポンプ１０を
通過した中圧予熱器入口水３０７は中圧予熱器１０４に
供給される。高圧ポンプ１１を通過した高圧予熱器入口
水３１４は第１の高圧予熱器１０８に供給される。

【００３０】第１の高圧予熱器１０８は第２の高圧予熱
器１０９に高圧予熱器入口水３１５を供給する。第２の
高圧予熱器１０９は高圧蒸発器１１０に高圧蒸発器入口
水３１６を供給する。高圧蒸発器１１０は高圧過熱器１
１１に高圧蒸発器出口蒸気３１７を供給する。

【００３１】中圧予熱器１０４は中圧蒸発器１０５に中
圧蒸発器入口水３０８を供給する。中圧蒸発器１０５は
第１の中圧過熱器１０６に中圧蒸発器入口蒸気３０９を
供給する。第１の中圧過熱器１０６は第２の中圧過熱器
１０７に中圧蒸発器出口蒸気３１０を供給する。

【００３２】高圧蒸気タービン５には、高圧過熱器１１
１から高圧蒸気タービン入口蒸気３１８が供給される。
高圧蒸気タービン５は、高圧蒸気タービン出口蒸気３１
９を中圧蒸発器出口蒸気３１０とともに中圧過熱器入口
蒸気３１１として第２の中圧過熱器１０７に供給する。
第２の中圧過熱器１０７は中圧蒸気タービン６に中圧蒸
気タービン入口蒸気３１２を供給する。

【００３３】ここで、高圧過熱器１１１は排ガスボイラ
４内の一側部に沿って配置されており、一方、第２の中
圧過熱器１０７は排ガスボイラ４内の反対側の側部に沿
って配置されている。したがって、高圧蒸発器出口蒸気
３１７、高圧蒸気タービン入口蒸気３１８、中圧過熱器
入口蒸気３１１および中圧蒸気タービン入口蒸気３１２
のそれぞれの配管の引き回しが容易となる。

【００３４】中圧蒸気タービン６は低圧蒸気タービン７
に中圧蒸気タービン出口蒸気３２０を供給する。また、
低圧過熱器１０３も低圧蒸気タービン７に低圧過熱器出
口蒸気３０５を供給する。中圧蒸気タービン出口蒸気３
２０および低圧過熱器出口蒸気３０５は低圧蒸気タービ
ン入口蒸気３２１となる。そして、低圧蒸気タービン７
から復水器８に低圧蒸気タービン出口蒸気３２２が戻
る。

【００３５】上記構成のコンバインドサイクルプラント
では、プラント効率を向上させるため、高圧過熱器１１
１を通過した高圧過熱器出口ガス２２７、第２の中圧過
熱器１０７を通過した中圧過熱器出口ガス２２８、およ
び高圧蒸発器入口ガス２０８の各ガス温度レベルが同一
になるように制御される。

【００３６】図３は、そのガス温度レベルの制御機構の
一例を示す概略図である。排ガスボイラ４の内部には、
ガスタービン排ガス２０４の温度Ｔｇ１を計測する第１
の温度計２１、高圧過熱器出口ガス２２７の温度Ｔｇ２
を計測する第２の温度計２２、中圧過熱器出口ガス２２
８の温度Ｔｇ３を計測する第３の温度計２３が設けられ
ている。

【００３７】また、高圧過熱器１１１から高圧蒸気ター
ビン５に供給される高圧蒸気タービン入口蒸気３１８の
温度Ｔｓ１を計測する第４の温度計２４、および第２の
中圧過熱器１０７から中圧蒸気タービン６に供給される
中圧蒸気タービン入口蒸気３１２の温度Ｔｓ２を計測す
る第５の温度計２５がそれぞれ設けられている。

【００３８】高圧過熱器助燃燃料２２９の流路には、第
１のコントローラ３１により燃料の供給量を０〜１００
％の間で可変させるための第１の燃料コントロールバル
ブ３２が設けられている。第１のコントローラ３１は、
ガスタービン排ガス２０４の温度Ｔｇ１、高圧過熱器出
口ガス２２７の温度Ｔｇ２および高圧蒸気タービン入口
蒸気３１８の温度Ｔｓ１に基づいて、燃料コントロール
バルブ３２の開閉量を制御する。

【００３９】中圧過熱器助燃燃料２３０の流路には、第
２のコントローラ３６により燃料の供給量を０〜１００
％の間で可変させるための第２の燃料コントロールバル
ブ３７が設けられている。第２のコントローラ３６は、
ガスタービン排ガス２０４の温度Ｔｇ１、中圧過熱器出
口ガス２２８の温度Ｔｇ３および中圧蒸気タービン入口
蒸気３１２の温度Ｔｓ２に基づいて、燃料コントロール
バルブ３７の開閉量を制御する。

【００４０】また、ガスタービン排ガス２０４が３系統
に分岐する部分に、高圧過熱器助燃バーナ入口ガス２２
１と高圧蒸発器入口ガス２０８との分配量を調節するた
めの第１のダンパー４１、および中圧過熱器助燃バーナ
入口ガス２２２と高圧蒸発器入口ガス２０８との分配量
を調節するための第２のダンパー４６が設けられてい
る。これらダンパー４１，４６は、それぞれ、たとえば
可動ロッド４２，４７を介してモータ（Ｍ）４３，４８
により駆動される。

【００４１】また、第２の高圧予熱器１０９と高圧蒸発
器１１０との間の水路には、高圧蒸発器入口水３１６の
流量を調節するためのポンプ３１６Ｐおよびバルブ３１
６Ｖが設けられている。高圧蒸発器入口水３１６の流量
を調節することによって、高圧過熱器１１１から高圧蒸
気タービン５へ供給される高圧蒸気タービン入口蒸気３
１８の流量を、第２の中圧加熱器１０７から中圧蒸気タ
ービン６へ供給される中圧蒸気タービン入口蒸気３１２
の流量に対して、相対的に変化させることができる。

【００４２】第１の燃料コントロールバルブ３２、第２
の燃料コントロールバルブ３７、第１のダンパー４１お
よび第２のダンパー４６、並びにポンプ３１６Ｐおよび
バルブ３１６Ｖによる蒸気流量の相対的な変化量は、第
１のコントローラ３１および第２のコントローラ３６に
よりフィードバック制御される。その際、高圧過熱器出
口ガス２２７の温度Ｔｇ２、中圧過熱器出口ガス２２８
の温度Ｔｇ３および高圧蒸発器入口ガス２０８の温度Ｔ
ｇ４（すなわちＴｇ１）が同一の温度となり、かつ高圧
蒸気タービン入口蒸気３１８の温度Ｔｓ１および中圧蒸
気タービン入口蒸気３１２の温度Ｔｓ２がそれぞれ所定
の設定値となるように制御される。

【００４３】上述した実施の形態１によれば、ガスター
ビン排ガス２０４が３系統に分岐され、排ガスボイラの
高圧過熱器１１１および第２の中圧過熱器１０７には、
それぞれ助燃バーナ１５，１７により助燃したガスが供
給されるとともに、高圧蒸発器１１０には分岐したガス
タービン排ガス２０４がそのまま供給される。そして、
第１および第２の燃料コントロールバルブ３２，３７、
第１および第２のダンパー４１，４６、高圧蒸気と中圧
蒸気の相対的な流量の調節により、高圧過熱器出口ガス
２２７、中圧過熱器出口ガス２２８および高圧蒸発器入
口ガス２０８の各温度が同じ温度となり、かつ高圧蒸気
タービン５および中圧蒸気タービン６にそれぞれ供給さ
れる蒸気３１８，３１２の各温度がそれぞれ所定の設定
値となるように制御される。

【００４４】したがって、実施の形態１によれば、高圧
過熱器１１１および第２の中圧過熱器１０７にそれぞれ
供給される高圧過熱器助燃ガス２２４および中圧過熱器
助燃ガス２２６の温度レベルと蒸気交換熱量とのバラン
スを最適にすることができるので、プラント効率が向上
する。

【００４５】また、実施の形態１によれば、たとえば図
４に示すように、ガスタービン３が低負荷の時に助燃バ
ーナ１５，１７により助燃を行うことによって、助燃を
行わない場合（破線で示す）に比べてプラントの起動に
要する時間を短縮させることができる。

【００４６】すなわち、一般にコンバインドサイクルプ
ラントでは、ガスタービン３が熱源であるため、ガスタ
ービン３が完全に起動しないと蒸気タービン５，６，７
の出力が上昇しない。したがって、助燃を行わない場合
には、蒸気タービン５，６，７の負荷が上昇するのを待
ちながらプラントを立ち上げなければならないため、時
間がかかる。それに対して、実施の形態１では、助燃を
行うことによってガスタービン３の負荷が低くても蒸気
タービン５，６，７の負荷を上昇させることができるの
で、起動時間が短縮される。

【００４７】この場合、高圧過熱器１１１から高圧蒸気
タービン５に供給される高圧蒸気タービン入口蒸気３１
８の温度、および第２の中圧過熱器１０７から中圧蒸気
タービン６に供給される中圧蒸気タービン入口蒸気３１
２の温度を制御することによって、各バーナ１５，１７
の助燃量を制御するとよい。

【００４８】また、プラントの起動時に、ダンパー４
１，４６の開閉量を適宜制御するなどの手段により、中
圧蒸気タービン入口蒸気３１２の温度を高くするとよ
い。そうすれば、中圧蒸気タービン６の暖気時間を短縮
させて、高圧蒸気タービン５の暖気時間に近づけさせる
ことができる。

【００４９】また、実施の形態１によれば、高圧蒸発器
１１０から下流側では、排ガスボイラ４内の排ガスは分
岐させられずに下流に向かって流れる構成となってい
る。そのため、熱交換ロスが抑えられ、プラントの効率
が向上する。それに対して、ガスタービン排ガス２０４
が排ガスボイラ４の上流で分岐されたまま下流へ流れる
構造の場合には、下流側の熱交換器で温度と流量のむら
ができてしまい、熱交換ロスが増えるので、プラント効
率はあまり改善されない。

【００５０】（実施の形態２）図５は、本発明にかかる
コンバインドサイクルプラントの実施の形態２の構成を
示す概略図である。図６は、そのコンバインドサイクル
プラントの要部を示す部分拡大図である。実施の形態２
が実施の形態１と異なるのは、第１に、ガスタービン３
と高圧蒸発器１１０との間に高圧蒸発器助燃バーナ１６
が設けられている点である。この高圧蒸発器助燃バーナ
１６には、高圧蒸発器助燃燃料２３１が供給される。高
圧蒸発器助燃バーナ１６は、ガスタービン排ガス２０４
から分岐された高圧蒸発器助燃バーナ入口ガス２２３を
助燃し、その高圧蒸発器助燃ガス２２５を高圧蒸発器１
１０に供給する。

【００５１】実施の形態１との相違点の第２番目は、特
に図示しないが、第１の温度計２１が、高圧蒸発器助燃
バーナ１６と高圧蒸発器１１０との間で、高圧蒸発器助
燃ガス２２５の温度を計測することができる位置に設置
された構成となっている点である。その他の構成につい
ては、実施の形態１と同じであるので、同一の構成につ
いては実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略す
る。

【００５２】実施の形態２のコンバインドサイクルプラ
ントでは、実施の形態１と同様に、高圧過熱器出口ガス
２２７と中圧過熱器出口ガス２２８と高圧蒸発器助燃ガ
ス２２５の全ての温度が等しくなり、かつ高圧蒸気ター
ビン入口蒸気３１８の温度と中圧蒸気タービン入口蒸気
３１２の温度がそれぞれ所定の設定値となるようにフィ
ードバック制御される。したがって、実施の形態２によ
れば、実施の形態１に比べて助燃バーナ１６が増えた
分、やや構成が複雑になるが、高圧過熱器１１１、第２
の中圧過熱器１０７および高圧蒸発器１１０にそれぞれ
供給される高圧過熱器助燃ガス２２４、中圧過熱器助燃
ガス２２６および高圧蒸発器助燃ガス２２５の温度レベ
ルと蒸気交換熱量とのバランスをより精度よく最適にす
ることができるので、プラント効率が向上する。

【００５３】（実施の形態３）図７は、本発明にかかる
コンバインドサイクルプラントの実施の形態３の要部を
示す部分拡大図である。実施の形態３が実施の形態１と
異なるのは、高圧過熱器助燃バーナ１５および中圧過熱
器助燃バーナ１７の代わりに、単一の助燃バーナ１４が
設けられている点である。この助燃バーナ１４により助
燃されたガスは、高圧過熱器助燃ガス２２４および中圧
過熱器助燃ガス２２６として高圧過熱器１１１および第
２の中圧過熱器１０７に供給される。実施の形態３で
は、助燃バーナ１４が一つであるため、配管の引き回し
が複雑になるが、高圧過熱器１１１と第２の中圧過熱器
１０７は排ガスボイラ４内で隣接して配置される。

【００５４】実施の形態３のコンバインドサイクルプラ
ントでは、実施の形態１と同様に、高圧過熱器出口ガス
２２７と中圧過熱器出口ガス２２８と高圧蒸発器入口ガ
ス２０８の全ての温度が等しくなるようにフィードバッ
ク制御される。助燃バーナ１４が一つであるため、高圧
蒸気タービン入口蒸気３１８の温度と中圧蒸気タービン
入口蒸気３１２の温度は同じになる。したがって、実施
の形態３によれば、実施の形態１と同様にプラント効率
が向上する。また、助燃バーナ１４が一つであるため、
システムの構成および制御が簡素化される。

【００５５】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明にかかる
コンバインドサイクルプラントによれば、高圧過熱器お
よび中圧過熱器に対して、排ガスと蒸気との熱交換によ
って降下するガス温度分を予め助燃バーナを用いて上昇
させておくことによって、高圧過熱器を通過して高圧蒸
発器に供給される排ガスの温度と、中圧過熱器を通過し
て高圧蒸発器に供給される排ガスの温度と、分岐後高圧
蒸発器に直接供給される排ガスの温度とを同一にするこ
とができる。それによって、排ガス温度と蒸気交換熱量
とのバランスを最適にすることができるので、プラント
効率が向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコンバインドサイクルプラント
の実施の形態１の構成を示す概略図である。

【図２】実施の形態１のコンバインドサイクルプラント
の要部を示す部分拡大図である。

【図３】実施の形態１のコンバインドサイクルプラント
におけるガス温度レベルの制御機構の一例を示す概略図
である。

【図４】実施の形態１のコンバインドサイクルプラント
の起動時における負荷の変化の様子を示すグラフであ
る。

【図５】本発明にかかるコンバインドサイクルプラント
の実施の形態２の構成を示す概略図である。

【図６】実施の形態１のコンバインドサイクルプラント
の要部を示す部分拡大図である。

【図７】本発明にかかるコンバインドサイクルプラント
の実施の形態３の要部を示す部分拡大図である。

【図８】従来における一般的なコンバインドサイクルプ
ラントの構成を示す概略図である。

【図９】従来におけるガスタービン排ガス助燃バーナを
１基備えたコンバインドサイクルプラントの構成を示す
概略図である。

【符号の説明】

３ ガスタービン ４ 排ガスボイラ ５ 高圧蒸気タービン ６ 中圧蒸気タービン ７ 低圧蒸気タービン １４ 助燃バーナ １５ 高圧過熱器助燃バーナ １６ 高圧蒸発器助燃バーナ １７ 中圧過熱器助燃バーナ ３１，３６ コントローラ ３２，３７，３１６Ｖ バルブ ４１，４６ ダンパー １０５ 中圧蒸発器 １０７ 第２の中圧過熱器 １１０ 高圧蒸発器 １１１ 高圧過熱器 ２０４ ガスタービン排ガス ２２９，２３０ 助燃燃料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 秀隆 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 藤原 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンと、 前記ガスタービンの排ガスを利用して高圧蒸気を発生さ
   せる高圧蒸発器と、 前記ガスタービンの排ガスを利用して中圧蒸気を発生さ
   せる中圧蒸発器と、 前記ガスタービンの排ガスを少なくとも、第１の系統、
   第２の系統、および前記高圧蒸発器に供給する第３の系
   統に分岐させる手段と、 前記第１の系統を流れる排ガスおよび前記第２の系統を
   流れる排ガスを助燃するための助燃バーナと、 前記第１の系統を流れ前記助燃バーナにより助燃された
   排ガスと前記高圧蒸発器で発生した高圧蒸気との熱交換
   を行う高圧過熱器と、 前記第２の系統を流れ前記助燃バーナにより助燃された
   排ガスと前記中圧蒸発器で発生した中圧蒸気との熱交換
   を行う中圧過熱器と、 前記高圧過熱器を通過した蒸気および前記中圧過熱器を
   通過した蒸気を利用して駆動される蒸気タービンと、 を具備することを特徴とするコンバインドサイクルプラ
   ント。
2. 【請求項２】 前記助燃バーナは、前記第１の系統を流
   れる排ガスの流路と、前記第２の系統を流れる排ガスの
   流路とに、個別に設けられているをことを特徴とする請
   求項１に記載のコンバインドサイクルプラント。
3. 【請求項３】 前記第３の系統を流れる排ガスを助燃す
   るための助燃バーナをさらに有することを特徴とする請
   求項１または２に記載のコンバインドサイクルプラン
   ト。
4. 【請求項４】 前記高圧過熱器を通過して前記高圧蒸発
   器に供給されるガスの温度、前記中圧過熱器を通過して
   前記高圧蒸発器に供給されるガスの温度、前記高圧蒸発
   器に直接供給されるガスの温度、前記高圧過熱器を通過
   して前記蒸気タービンへ供給される蒸気の温度、および
   前記中圧過熱器を通過して前記蒸気タービンへ供給され
   る蒸気の温度に基づいて、前記助燃バーナへの燃料供給
   量、前記第１の系統と前記第２の系統と前記第３の系統
   への排ガスの分配量、および前記高圧蒸気と前記中圧蒸
   気との流量の割合を制御することを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか一つに記載のコンバインドサイクルプラ
   ント。
5. 【請求項５】 前記高圧過熱器および前記中圧過熱器は
   筒状体の内側に配設されており、前記高圧過熱器は前記
   筒状体の一側部に沿って設けられ、一方、前記中圧加熱
   器は前記筒状体の反対側の側部に沿って設けられ、前記
   高圧過熱器と前記中圧過熱器との間は、前記第３の系統
   を流れる排ガスの流路となっていることを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか一つに記載のコンバインドサイク
   ルプラント。