JP2002221007A - Thermal power generation plant - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電プラント
に係り、特に既設のタービンプラントに新設のタービン
を組み合わせた火力発電プラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal power plant, and more particularly, to a thermal power plant in which an existing turbine plant is combined with a new turbine.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近の火力発電プラントでは、エネルギ
を有効に利用して高出力化し、高効率のプラントが求め
られており、これらの要望に対してリパワリングと称し
て既設の蒸気タービンプラント(コンベンショナルプラ
ント)に新設のガスタービンプラントを組み合わせ、排
熱回収式のコンバインドサイクル発電プラントや排熱再
燃式のコンバインドサイクル発電プラントが実用機とし
て運転が行われている。2. Description of the Related Art In recent thermal power generation plants, there is a demand for a high-efficiency plant that effectively utilizes energy to increase the output, and in response to these demands, an existing steam turbine plant (conventional) is called repowering. The plant is combined with a newly installed gas turbine plant, and the combined cycle power plant of the exhaust heat recovery type and the combined cycle power plant of the exhaust heat refueling type are operated as practical units.
【0003】前者の排熱回収式のコンバインドサイクル
発電プラントは、図8に示すように、いわゆるトッピン
グサイクルとして新設のガスタービンプラント1を設置
し、いわゆるボトミングサイクルとして新設の排熱回収
ボイラ2と既設の蒸気タービンプラント3とを設置する
ものである。As shown in FIG. 8, the former exhaust heat recovery type combined cycle power plant is provided with a newly installed gas turbine plant 1 as a so-called topping cycle, and a newly installed waste heat recovery boiler 2 as a so-called bottoming cycle. And a steam turbine plant 3.
【0004】ガスタービンプラント1は、空気圧縮機
4、ガスタービン燃焼器5、ガスタービン6、発電機7
を備え、空気圧縮機4で吸い込んだ空気を圧縮して高圧
化し、その高圧空気とともに燃料をガスタービン燃焼器
5に供給して燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをガ
スタービン6で膨張させ、膨張の際に発生した動力(回
転トルク)で発電機7を駆動する構成になっている。The gas turbine plant 1 comprises an air compressor 4, a gas turbine combustor 5, a gas turbine 6, and a generator 7.
The air sucked by the air compressor 4 is compressed to high pressure, fuel is supplied to the gas turbine combustor 5 together with the high-pressure air to generate combustion gas, and the generated combustion gas is expanded by the gas turbine 6. The generator 7 is driven by the power (rotation torque) generated at the time of expansion.
【0005】また、排熱回収ボイラ2は、ガスタービン
プラント1のガスタービン6から供給される排ガス(ガ
スタービン排気)を熱源とし、蒸気タービンプラント3
から供給される給水を被加熱源として熱交換させ、蒸気
を発生させて蒸気タービンプラント3に供給するように
なっている。The exhaust heat recovery boiler 2 uses the exhaust gas (gas turbine exhaust) supplied from the gas turbine 6 of the gas turbine plant 1 as a heat source, and
Is supplied to the steam turbine plant 3 to perform heat exchange as a heated source to generate steam.
【0006】一方、蒸気タービンプラント3は、高圧タ
ービン8、中圧タービン9、第1低圧タービン10、第
2低圧タービン11、発電機12を備え、高圧タービン
8で排熱回収ボイラ2からの蒸気に膨張仕事をさせた
後、タービン排気として排熱回収ボイラ2の再熱器(図
示せず)に戻して再び熱を加え、再熱蒸気として中圧タ
ービン9に供給して膨張仕事をさせ、膨張仕事後のター
ビン排気を第1低圧タービン10、第2低圧タービン1
1のそれぞれに供給して再び膨張仕事をさせ、膨張仕事
の際に発生した動力で発電機12を駆動するようになっ
ている。なお、第1低圧タービン10および第2低圧タ
ービン11のそれぞれで膨張仕事を終えたタービン排気
は、復水器、給水加熱器等(ともに図示せず)を介して
給水として排熱回収ボイラ2に戻される。On the other hand, the steam turbine plant 3 includes a high-pressure turbine 8, a medium-pressure turbine 9, a first low-pressure turbine 10, a second low-pressure turbine 11, and a generator 12. After performing the expansion work, the heat is returned to the reheater (not shown) of the exhaust heat recovery boiler 2 as turbine exhaust and heat is again applied thereto. The turbine exhaust after the expansion work is supplied to the first low-pressure turbine 10 and the second low-pressure turbine 1.
1 to perform expansion work again, and the generator 12 is driven by power generated during the expansion work. The turbine exhaust that has completed expansion work in each of the first low-pressure turbine 10 and the second low-pressure turbine 11 is supplied to the exhaust heat recovery boiler 2 as feedwater via a condenser, a feedwater heater, or the like (both not shown). Will be returned.
【0007】後者の排気再燃式のコンバインドサイクル
発電プラントは、図9に示すように、ガスタービンプラ
ント1のガスタービン6からの排ガスをボイラ13に供
給する際、ガスタービン6を強制通風機(FDF)とし
て利用するとともに、ボイラ13に燃料を加えてガスタ
ービン6からの排ガスを再燃させ、その一部の燃焼ガス
を高圧ガス給水加熱器24、低圧ガス給水加熱器23に
供給して給水を加熱するものである。すなわち、このタ
イプの発電プラントは、新設のガスタービンプラント
1、高圧ガス給水加熱器24、低圧ガス給水加熱器2
3、煙突25と、既設のボイラ13、再熱器14、蒸気
タービンプラント3の高圧タービン8、中圧タービン
9、低圧タービン15、発電機16、復水器17、復水
ポンプ18、低圧給水加熱器19、脱気器20、給水ポ
ンプ21、高圧給水加熱器22とを組み合わせたもので
ある。[0007] As shown in FIG. 9, when the exhaust gas from the gas turbine 6 of the gas turbine plant 1 is supplied to the boiler 13, the latter combined-cycle power generation plant of the exhaust gas recirculation type uses a forced air blower (FDF). ), Fuel is added to the boiler 13 to reburn the exhaust gas from the gas turbine 6, and a part of the combustion gas is supplied to the high-pressure gas feed water heater 24 and the low-pressure gas feed water heater 23 to heat the feed water. Is what you do. That is, this type of power plant includes a newly-installed gas turbine plant 1, a high-pressure gas feed water heater 24, and a low-pressure gas feed water heater 2
3. Chimney 25, existing boiler 13, reheater 14, high-pressure turbine 8, medium-pressure turbine 9, low-pressure turbine 15, generator 16, condenser 17, condensate pump 18, low-pressure water supply of steam turbine plant 3 This is a combination of a heater 19, a deaerator 20, a water supply pump 21, and a high-pressure water heater 22.
【0008】このような構成を備えた排気再燃式のコン
バインドサイクル発電プラントは、新設のガスタービン
プラント1のガスタービン6から既設のボイラ13へ供
給する排ガスに燃料を加えて助燃し、一部を蒸気の発生
用に、また残りを給水の加熱用に利用される。[0008] The combined cycle power plant of the exhaust gas reburning type having such a configuration assists the combustion by adding fuel to the exhaust gas supplied from the gas turbine 6 of the newly installed gas turbine plant 1 to the existing boiler 13, and a part thereof is assisted. It is used for generating steam and the rest for heating feedwater.
【0009】ボイラ13から発生した蒸気は、高圧ター
ビン8で膨張仕事をした後、タービン排気として再熱器
14で加熱され、再熱蒸気として中圧タービン9、低圧
タービン15にそれぞれ供給されて膨張仕事をし、膨張
仕事で発生した動力で発電機16を駆動する。The steam generated from the boiler 13 performs expansion work in the high-pressure turbine 8, is heated as turbine exhaust by the reheater 14, and is supplied as reheated steam to the medium-pressure turbine 9 and the low-pressure turbine 15, respectively, for expansion. It does work and drives the generator 16 with the power generated by the expansion work.
【0010】低圧タービン15を出たタービン排気は、
復水器17で凝縮させて復水にし、その復水を復水ポン
プ18で昇圧させ、昇圧後、給水として低圧給水加熱器
19、低圧ガス給水加熱器23、脱気器20、給水ポン
プ21、高圧給水加熱器22、高圧ガス給水加熱器24
に順次供給し、脱気、予熱(再生)した後、ボイラ13
に戻すようになっている。なお、高圧給水加熱器22、
低圧給水加熱器19の熱源は、中圧タービン9からの抽
気蒸気が用いられ、高圧ガス給水加熱器24、低圧ガス
給水加熱器23は、ガスタービン6からの排ガスをボイ
ラ13で助燃した燃焼ガスが熱源として用いられ、給水
を予熱後、煙突25から大気に放出される。The turbine exhaust leaving the low pressure turbine 15 is:
The condensed water is condensed by the condenser 17 to be condensed water, and the condensed water is pressurized by the condensate pump 18. , High pressure feed water heater 22, high pressure gas feed water heater 24
To the boiler 13 after deaeration and preheating (regeneration).
To return to. In addition, the high pressure feed water heater 22,
As the heat source of the low-pressure feed water heater 19, extracted steam from the medium-pressure turbine 9 is used, and the high-pressure gas feed water heater 24 and the low-pressure gas feed water heater 23 use combustion gas obtained by burning the exhaust gas from the gas turbine 6 with the boiler 13. Is used as a heat source, and after preheating the feed water, it is discharged from the chimney 25 to the atmosphere.
【0011】このように、排熱回収式のコンバインドサ
イクル発電プラントといい、排気再燃式のコンバインド
サイクル発電プラントといい、いずれもガスタービンプ
ラント1から出る排ガスをあますところなく巧みに利用
し、出力を増加させ、プラント熱効率を増加させてい
た。また、この種の発電プラントは、NOx等の公害問
題を考慮して良質の燃料、例えば液化天然ガス(LN
G)を使用している。As described above, an exhaust heat recovery type combined cycle power generation plant and an exhaust gas reburning type combined cycle power generation plant are used. And the thermal efficiency of the plant was increased. In addition, this type of power plant has a high quality fuel such as liquefied natural gas (LN) in consideration of pollution problems such as NOx.
G) is used.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】図8および図9に示し
た既設の蒸気タービンプラント3は、例えば圧力250
kg/cm2以上、温度538℃以上の超臨界の蒸気状
態量を取り扱うことをベースに設計されている。The existing steam turbine plant 3 shown in FIG. 8 and FIG.
It is designed based on handling supercritical vapor state quantities of kg / cm 2 or more and temperature of 538 ° C. or more.
【0013】しかし、新設のガスタービンプラント1か
ら出る排ガスは、温度が600℃〜700℃前後であ
る。このため、排熱回収ボイラ2から発生する蒸気の状
態量は、既設の蒸気タービンプラント3の設計計画値と
大幅にずれており、既設の蒸気タービンプラント3の性
能を設計値通りに発揮させることが難しい。However, the temperature of the exhaust gas discharged from the newly installed gas turbine plant 1 is about 600 ° C. to 700 ° C. For this reason, the state quantity of the steam generated from the exhaust heat recovery boiler 2 is significantly different from the design plan value of the existing steam turbine plant 3, and the performance of the existing steam turbine plant 3 is exhibited as designed. Is difficult.
【0014】また、既設の蒸気タービンプラント3に新
設のガスタービンプラント1を組み合わせる場合、既設
のボイラ13や給水用の純水装置(図示せず)等を撤去
し、それ等に代わってガスタービンプラント1や制御装
置等の新設の装置を設置しなければならず、現場の作業
者にとって多くの労力が強いられる。When a new gas turbine plant 1 is combined with an existing steam turbine plant 3, the existing boiler 13 and a pure water device (not shown) for supplying water are removed, and the gas turbine is replaced with a gas turbine. It is necessary to install new equipment such as the plant 1 and the control device, so that much labor is required for workers at the site.
【0015】また、既設のボイラ13は、燃料として石
炭や重油等を使用していたが、新設のガスタービンプラ
ント1を設置すると、良質の燃料、例えばLNGが必要
となり、燃料コストが増加する。The existing boiler 13 uses coal, heavy oil, or the like as a fuel. However, if a new gas turbine plant 1 is installed, a high-quality fuel, for example, LNG is required, and the fuel cost increases.
【0016】本発明は、このような事情に照らしてなさ
れたもので、既設の蒸気タービンプラントに設計条件で
ある超臨界に相当する状態量の蒸気が供給できるように
新設の蒸気タービンを前置タービンとして選定し、高出
力化、高プラント熱効率化の向上を図った火力発電プラ
ントを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a new steam turbine is installed in front of an existing steam turbine plant so that a steam of a state quantity corresponding to a supercritical condition which is a design condition can be supplied to an existing steam turbine plant. It is an object of the present invention to provide a thermal power plant that is selected as a turbine and that achieves higher output and higher plant thermal efficiency.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明に係る火力発電プ
ラントは、上述の目的を達成するために、請求項1に記
載したように、既設の蒸気タービンプラントを設置する
とともに、前記蒸気タービンプラントの高圧タービンに
この高圧タービンの入口蒸気条件を満足させる高温、高
圧の蒸気を供給できる蒸気タービンを前記下プラントの
上流側に新たに設置したものである。In order to achieve the above object, a thermal power plant according to the present invention has an existing steam turbine plant installed therein, and the steam turbine plant has the same structure as the steam turbine plant. The steam turbine capable of supplying high-temperature, high-pressure steam that satisfies the inlet steam condition of the high-pressure turbine is newly installed on the upstream side of the lower plant.
【0018】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項2に記載したよう
に、新設の蒸気タービンは、背圧タービンであることを
特徴とするものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, the newly installed steam turbine is a back pressure turbine, as described in claim 2.
【0019】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項3に記載したよう
に、背圧タービンは、第1背圧タービンと第2背圧ター
ビンとに分けて設置したものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above-mentioned object, as described in claim 3, the back pressure turbine is installed separately in a first back pressure turbine and a second back pressure turbine.
【0020】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項4に記載したよう
に、背圧タービンは、初段落部をカーチス段に構成する
とともに、残りを通常段落部に構成したものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 4, in the back pressure turbine, the first stage is configured as a Curtis stage, and the rest is configured as a normal stage.
【0021】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項5に記載したよう
に、カーチス段は、理論蒸気速度をCとし、翼の周速を
Uとするとき、速度比U/Cを、0.2≦U/C≦0.
4の範囲に設定したものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as set forth in claim 5, the Curtiss stage has a speed ratio U / C of 0.2 ≦ C, where C is the theoretical steam speed and U is the peripheral speed of the blade. U / C ≦ 0.
4 is set.
【0022】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項6に記載したよう
に、通常段落部は、理論蒸気速度をCとし、翼の周速を
Uとするとき、速度比U/Cを、0.4≦U/C≦0.
6の範囲に設定したものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above-mentioned object, as described in claim 6, the normal paragraph section has a speed ratio U / C of 0.4 when the theoretical steam speed is C and the peripheral speed of the blade is U. ≦ U / C ≦ 0.
6 is set.
【0023】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項7に記載したよう
に、背圧タービンは、タービン部品にNiの含有率が3
5%以上のNi基合金鋼を用いるものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 7, the back pressure turbine has a Ni content of 3 in a turbine component.
5% or more of the Ni-based alloy steel is used.
【0024】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項8に記載したよう
に、新設の蒸気タービンは、高速蒸気タービンであるこ
とを特徴とするものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, the newly installed steam turbine is a high-speed steam turbine.
【0025】また、本発明に係る火力発電プラントは、
上述の目的を達成するために、請求項9に記載したよう
に、既設の蒸気タービンプラントを設置するとともに、
前記蒸気タービンプラントの高圧タービンにこの高圧タ
ービンの入口蒸気条件を満足させる高温、高圧の蒸気を
供給できる背圧タービンを前記下プラントの上流側に新
たに設置する一方、前記高圧タービンのタービン排気と
前記背圧タービンのタービン排気とを合流させて加熱
し、再熱蒸気として前記蒸気タービンプラントの中圧タ
ービンに供給する再熱器を備えたものである。Further, the thermal power plant according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, an existing steam turbine plant is installed as described in claim 9,
A high-pressure, high-pressure, high-pressure steam that satisfies the inlet steam conditions of the high-pressure turbine is installed in the high-pressure turbine of the steam turbine plant. The steam turbine plant further includes a reheater that joins and heats the turbine exhaust of the back-pressure turbine and heats the combined heat to supply the reheated steam to a medium-pressure turbine of the steam turbine plant.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る火力発電プラ
ントの実施形態を図面および図面に付した符号を引用し
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a thermal power plant according to the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.
【0027】図1は、本発明に係る火力発電プラントの
第1実施形態を示す概略系統図である。FIG. 1 is a schematic system diagram showing a first embodiment of a thermal power plant according to the present invention.
【0028】本実施形態に係る火力発電プラントは、既
設の蒸気タービンプラント(コンベンショナルタービ
ン)26のリパワリングとして、既設のタービンである
蒸気タービンプラント26の上流側に入口蒸気条件が既
設の蒸気タービンプラント26よりもさらに高温、高圧
で、かつこのタービン排気条件が既設の蒸気タービンプ
ラント26の入口蒸気条件と一致させる背圧タービン2
7を新設タービンとして発電機28とともに設置したも
のである。In the thermal power plant according to the present embodiment, as a repowering of the existing steam turbine plant (conventional turbine) 26, the steam turbine plant 26 with the inlet steam condition upstream of the existing steam turbine plant 26 is used. Back pressure turbine 2 at a higher temperature and pressure higher than the above and the turbine exhaust conditions are matched with the inlet steam conditions of the existing steam turbine plant 26.
7 is installed together with the generator 28 as a new turbine.
【0029】既設のタービンである蒸気タービンプラン
ト26は、高圧タービン29、中圧タービン30、再熱
器31、第1低圧タービン32、第2低圧タービン3
3、発電機34を備えた構成になっている。A steam turbine plant 26 as an existing turbine includes a high-pressure turbine 29, a medium-pressure turbine 30, a reheater 31, a first low-pressure turbine 32, and a second low-pressure turbine 3
3. A configuration including a generator 34 is provided.
【0030】このような構成を備えた火力発電プラント
において、ボイラ35で発生した高温・高圧の蒸気は、
背圧タービン27で膨張仕事をし、膨張仕事中に発生し
た動力(回転トルク)で発電機28を駆動する。In the thermal power plant having such a configuration, the high-temperature and high-pressure steam generated in the boiler 35 is
The back pressure turbine 27 performs expansion work, and the power generator 28 is driven by power (rotation torque) generated during the expansion work.
【0031】また、背圧タービン27を出たタービン排
気は、既設のタービンとしての蒸気タービンプラント2
6の高圧タービン29が必要とする高温・高圧の蒸気条
件となって流入する。Turbine exhaust from the back pressure turbine 27 is supplied to a steam turbine plant 2 as an existing turbine.
The high-pressure turbine 29 flows into the high-temperature and high-pressure steam conditions required by the high-pressure turbine 29.
【0032】高圧タービン29で膨張仕事を終えたター
ビン排気は、再熱器31で加熱させ、その再熱蒸気を中
圧タービン30で膨張仕事をさせた後、第1低圧タービ
ン32および第2低圧タービン33でも膨張仕事をさ
せ、その際に発生させた動力で発電機34を駆動する。The turbine exhaust having completed the expansion work in the high-pressure turbine 29 is heated in the reheater 31 and the reheated steam is expanded in the medium-pressure turbine 30, and then the first low-pressure turbine 32 and the second low-pressure turbine The turbine 33 also performs expansion work, and the generator 34 is driven by the power generated at that time.
【0033】このように本実施形態は、既設のタービン
としての蒸気タービンプラント26に新設のタービンと
しての背圧タービン27を設置し、ボイラ35で発生し
た従来よりもさらに高温・高圧の蒸気を新設の背圧ター
ビン27で膨張仕事をさせて発電機28を駆動するとと
もに、新設の背圧タービン27から出た高温・高圧のタ
ービン排気を既設のタービンとしての蒸気タービンプラ
ント26に供給して膨張仕事をさせたので、既設の蒸気
タービンプラント26に高温・高圧の蒸気を供給するこ
とができ、既設の蒸気タービンプラント26に最高効率
点で運転させ、高出力、高プラント熱効率の運転を実現
させることができる。As described above, in the present embodiment, the back pressure turbine 27 as a new turbine is installed in the steam turbine plant 26 as an existing turbine, and steam of higher temperature and pressure generated in the boiler 35 than the conventional one is newly installed. The expansion work is performed by the back pressure turbine 27 to drive the generator 28, and the high-temperature and high-pressure turbine exhaust from the newly installed back pressure turbine 27 is supplied to the existing steam turbine plant 26 as the turbine to perform the expansion work. As a result, high-temperature and high-pressure steam can be supplied to the existing steam turbine plant 26, and the existing steam turbine plant 26 can be operated at the highest efficiency point to realize operation with high output and high plant thermal efficiency. Can be.
【0034】図2は、本発明に係る火力発電プラントの
第2実施形態を示す概略系統図である。FIG. 2 is a schematic system diagram showing a second embodiment of the thermal power plant according to the present invention.
【0035】本実施形態に係る火力発電プラントは、新
設のタービンとして設置した背圧タービン27からのタ
ービン排気と既設のタービンとしての蒸気タービンプラ
ント26における高圧タービン29からのタービン排気
を加熱して再熱蒸気として中圧タービン30に供給する
再熱器31を備えたものである。The thermal power plant according to this embodiment heats the turbine exhaust from the back-pressure turbine 27 installed as a new turbine and the turbine exhaust from the high-pressure turbine 29 in the steam turbine plant 26 as an existing turbine, and reheats it. It is provided with a reheater 31 for supplying the intermediate pressure turbine 30 as hot steam.
【0036】このように、本実施形態は、新設の前置タ
ービンとしての背圧タービン27のタービン排気と既設
のタービンとしての蒸気タービンプラント26における
高圧タービン29のタービン排気とを合流させ、この合
流したタービン排気を再び加熱して再熱蒸気として中圧
タービン30に供給する再熱器36を備えたので、既設
のタービンとしての蒸気タービンプラント26に高温・
高圧の蒸気を供給することができ、既設の蒸気タービン
プラント26に最高効率点で運転させ、高出力、高プラ
ント熱効率の運転を実現させることができる。As described above, in the present embodiment, the turbine exhaust of the back pressure turbine 27 as the newly installed front turbine and the turbine exhaust of the high pressure turbine 29 in the steam turbine plant 26 as the existing turbine are merged. Since the reheater 36 is provided to reheat the turbine exhaust thus heated and supply the reheated steam to the intermediate pressure turbine 30, the steam turbine plant 26 as an existing turbine has a high temperature
High-pressure steam can be supplied, and the existing steam turbine plant 26 can be operated at the highest efficiency point to realize high output and high plant thermal efficiency.
【0037】なお、既設のタービンとしての蒸気タービ
ンプラント26に流入する蒸気条件が600℃程度の高
温で、かつ新設のタービンとしての背圧タービン27に
流入する蒸気条件がさらに高温の場合、背圧タービン2
7は、ノズル、ロータ、タービン翼等のタービン部品に
Niの含有率が35%以上のNi基合金鋼を使用するこ
とが必要とされる。Niの含有率が35%以上のNi基
合金鋼は、図6に示すように、従来材の耐熱鋼に較べて
高い高温クリープ強度を確保することができることに基
づく。If the steam condition flowing into the existing steam turbine plant 26 is a high temperature of about 600 ° C. and the steam condition flowing into the back pressure turbine 27 as the new turbine is even higher, the back pressure Turbine 2
No. 7 requires the use of Ni-based alloy steel having a Ni content of 35% or more for turbine components such as nozzles, rotors, and turbine blades. As shown in FIG. 6, the Ni-based alloy steel having a Ni content of 35% or more is based on the fact that a high-temperature creep strength higher than that of a conventional heat-resistant steel can be secured.
【0038】また、既設のタービンとしての蒸気タービ
ンプラント26に流入する蒸気条件が600℃程度の高
温で、かつ新設のタービンとしての背圧タービン27に
流入する蒸気条件がさらに高温の場合、例えば、図3に
示すように新設のタービンとしての背圧タービン27を
第1発電機28aを備えた第1背圧タービン27aと、
第2発電機28bを備えた第2背圧タービン27bとの
2台にして設置してもよい。When the steam condition flowing into the existing steam turbine plant 26 is a high temperature of about 600 ° C. and the steam condition flowing into the back pressure turbine 27 as the new turbine is even higher, for example, As shown in FIG. 3, a back pressure turbine 27 as a newly installed turbine is provided with a first back pressure turbine 27a having a first generator 28a,
The second back pressure turbine 27b provided with the second generator 28b may be installed as two units.
【0039】図4は、本発明に係る火力発電プラントの
第3実施形態を示す概略系統図である。FIG. 4 is a schematic system diagram showing a third embodiment of the thermal power plant according to the present invention.
【0040】本実施形態に係る火力発電プラントは、新
設のタービンとして背圧タービン27を設置し、既設の
タービンとして蒸気タービンプラント26を設置すると
ともに、新設のタービンとしての背圧タービン27の初
段落部ST1をカーチス段(高負荷翼段落)とし、残り
を通常段落部ST2に構成したものである。In the thermal power plant according to the present embodiment, a back pressure turbine 27 is installed as a new turbine, a steam turbine plant 26 is installed as an existing turbine, and the first stage of the back pressure turbine 27 as a new turbine is installed. The section ST1 is a Curtiss stage (high-load blade section), and the rest is a normal paragraph section ST2.
【0041】カーチス段(高負荷翼段落)は、理論蒸気
速度をCとし、翼の周速をUとするとき、速度比U/C
を、図5に示すように、0.2≦U/C≦0.4の範囲
に設定される。また、残りの通常段落部ST2は、速度
比U/Cを、図5に示すように、0.4≦U/C≦0.
6の範囲に設定される。新設の背圧タービン27の初段
落部ST1をカーチス段(高負荷翼段落)としたのは、
熱落差をHRとするとき、理論蒸気速度CがC=91.
5√(HR)であるから、翼周速が同じであれば熱落差
HRが大きくとれることに基づく。In the Curtiss stage (high-load blade stage), when the theoretical steam speed is C and the peripheral speed of the blade is U, the speed ratio U / C
Is set in the range of 0.2 ≦ U / C ≦ 0.4, as shown in FIG. The remaining normal paragraph ST2 sets the speed ratio U / C to 0.4 ≦ U / C ≦ 0,0 as shown in FIG.
6 is set. The reason why the first stage section ST1 of the newly installed back pressure turbine 27 is a Curtiss stage (high-load blade stage) is as follows.
Assuming that the thermal head is HR, the theoretical steam velocity C is C = 91.
Since it is 5 ° (HR), it is based on the fact that the thermal head HR can be increased if the blade peripheral speed is the same.
【0042】このように、本実施形態は、新設のタービ
ンとして設置した背圧タービン27の初段落部ST1を
カーチス段とし、残りを通常段落部ST2に構成し、初
段落部ST1の速度比速度比U/Cを、0.2≦U/C
≦0.4の範囲に設定するとともに、残りの通常段落部
ST2の速度比U/Cを、0.4≦U/C≦0.6の範
囲に設定してタービン段落数を少なくさせたので、既設
の蒸気タービンプラント26に高温・高圧の蒸気にして
供給することができ、既設の蒸気タービンプラント26
に高い効率点で運転させ、高出力、高プラント熱効率の
運転を実現させることができる。As described above, in this embodiment, the first stage ST1 of the back pressure turbine 27 installed as a newly installed turbine is a Curtis stage, and the rest is a normal stage ST2. When the ratio U / C is 0.2 ≦ U / C
≦ 0.4, and the speed ratio U / C of the remaining normal paragraph ST2 was set within the range of 0.4 ≦ U / C ≦ 0.6 to reduce the number of turbine stages. , High-temperature and high-pressure steam can be supplied to the existing steam turbine plant 26.
At a high efficiency point to achieve high output and high plant thermal efficiency.
【0043】図7は、本発明に係る火力発電プラントの
第4実施形態を示す概略系統図である。FIG. 7 is a schematic system diagram showing a fourth embodiment of the thermal power plant according to the present invention.
【0044】本実施形態に係る火力発電プラントは、新
設のタービンとして高速蒸気タービン37を設置し、既
設のタービンとして蒸気タービンプラント26を設置す
るとともに、新設のタービンとしての高速蒸気タービン
37を回転数が5000〜6300rpmの範囲に設定
し、発電機28との間に減速機38を設けたものであ
る。In the thermal power plant according to the present embodiment, the high-speed steam turbine 37 is installed as a new turbine, the steam turbine plant 26 is installed as an existing turbine, and the high-speed steam turbine 37 as the new turbine is rotated at a rotational speed. Is set in the range of 5000 to 6300 rpm, and a speed reducer 38 is provided between the power generator 28 and the generator 28.
【0045】このように、本実施形態は、新設のタービ
ンとして高速蒸気タービン37を設置し、高速蒸気ター
ビン37の回転数を5000〜6300rpmの範囲に
設定し、タービン段落数を少なくさせたので、既設の蒸
気タービンプラント26に高温・高圧の蒸気にして供給
することができ、既設の蒸気タービンプラント26に高
い効率点で運転させ、高出力、高プラント熱効率の運転
を実現させることができる。As described above, in this embodiment, the high-speed steam turbine 37 is installed as a new turbine, the rotation speed of the high-speed steam turbine 37 is set in the range of 5000 to 6300 rpm, and the number of turbine stages is reduced. High-temperature and high-pressure steam can be supplied to the existing steam turbine plant 26, and the existing steam turbine plant 26 can be operated at a high efficiency point to achieve high output and high plant thermal efficiency.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る火力
発電プラントは、既設のタービンとしての蒸気タービン
プラントに高温・高圧の蒸気を供給できるように、新設
のタービンとしての蒸気タービンを選定したので、既設
の蒸気タービンプラントに高い効率点で運転させ、高出
力、高プラント熱効率の運転を実現させることができ
る。As described above, in the thermal power plant according to the present invention, a steam turbine as a newly installed turbine is selected so that high-temperature and high-pressure steam can be supplied to an existing steam turbine plant. Therefore, the existing steam turbine plant can be operated at a high efficiency point, and an operation with high output and high plant thermal efficiency can be realized.
【図1】本発明に係る火力発電プラントの第1実施形態
を示す概略系統図。FIG. 1 is a schematic system diagram showing a first embodiment of a thermal power plant according to the present invention.
【図2】本発明に係る火力発電プラントの第2実施形態
を示す概略系統図。FIG. 2 is a schematic system diagram showing a second embodiment of the thermal power plant according to the present invention.
【図3】本発明に係る火力発電プラントの第2実施形態
における変形例を示す概略系統図。FIG. 3 is a schematic system diagram showing a modification of the second embodiment of the thermal power plant according to the present invention.
【図4】本発明に係る火力発電プラントの第3実施形態
を示す概略系統図。FIG. 4 is a schematic system diagram showing a third embodiment of the thermal power plant according to the present invention.
【図5】タービン段落部効率と速度比との関係を示す翼
効率のグラフ。FIG. 5 is a graph of blade efficiency showing the relationship between turbine stage efficiency and speed ratio.
【図6】クリープ破断応力と温度との関係を示す従来材
の耐熱鋼とNi基合金鋼との強度を対比させたグラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between creep rupture stress and temperature, comparing the strength of a conventional heat-resistant steel with that of a Ni-based alloy steel.
【図7】本発明に係る火力発電プラントの第4実施形態
を示す概略系統図。FIG. 7 is a schematic system diagram showing a fourth embodiment of a thermal power plant according to the present invention.
【図8】従来のコンバインドサイクル発電プラントを示
す概略系統図。FIG. 8 is a schematic system diagram showing a conventional combined cycle power plant.
【図9】従来の他のコンバインドサイクル発電プラント
を示す概略系統図。FIG. 9 is a schematic system diagram showing another conventional combined cycle power plant.
1 ガスタービンプラント 2 排熱回収ボイラ 3 蒸気タービンプラント 4 空気圧縮機 5 ガスタービン燃焼器 6 ガスタービン 7 発電機 8 高圧タービン 9 中圧タービン 10 第1低圧タービン 11 第2低圧タービン 12 発電機 13 ボイラ 14 再熱器 15 低圧タービン 16 発電機 17 復水器 18 復水ポンプ 19 低圧給水加熱器 20 脱気器 21 給水ポンプ 22 高圧給水加熱器 23 低圧ガス給水加熱器 24 高圧ガス給水加熱器 25 煙突 26 蒸気タービンプラント 27 背圧タービン 27a 第1背圧タービン 27b 第2背圧タービン 28 発電機 28a 第1発電機 28b 第2発電機 29 高圧タービン 30 中圧タービン 31 再熱器 32 第1低圧タービン 33 第2低圧タービン 34 発電機 35 ボイラ 37 高速蒸気タービン 38 減速機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine plant 2 Exhaust heat recovery boiler 3 Steam turbine plant 4 Air compressor 5 Gas turbine combustor 6 Gas turbine 7 Generator 8 High pressure turbine 9 Medium pressure turbine 10 First low pressure turbine 11 Second low pressure turbine 12 Generator 13 Boiler 14 Reheater 15 Low-pressure turbine 16 Generator 17 Condenser 18 Condenser pump 19 Low-pressure feedwater heater 20 Deaerator 21 Feedwater pump 22 High-pressure feedwater heater 23 Low-pressure gas feedwater heater 24 High-pressure gas feedwater heater 25 Chimney 26 Steam turbine plant 27 Back pressure turbine 27a First back pressure turbine 27b Second back pressure turbine 28 Generator 28a First generator 28b Second generator 29 High pressure turbine 30 Medium pressure turbine 31 Reheater 32 First low pressure turbine 33 2 Low-pressure turbine 34 Generator 35 Boiler 37 High-speed steam Turbine 38 speed reducer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01K 7/10 F01K 7/10 13/02 13/02 G ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01K 7/10 F01K 7/10 13/02 13/02 G
Claims (9)
とともに、前記蒸気タービンプラントの高圧タービンに
この高圧タービンの入口蒸気条件を満足させる高温、高
圧の蒸気を供給できる蒸気タービンを前記蒸気タービン
プラントの上流側に新たに設置したことを特徴とする火
力発電プラント。1. An existing steam turbine plant is installed, and a steam turbine capable of supplying high-temperature, high-pressure steam satisfying inlet steam conditions of the high-pressure turbine to a high-pressure turbine of the steam turbine plant is provided upstream of the steam turbine plant. A thermal power plant that is newly installed on the side.
あることを特徴とする請求項1記載の火力発電プラン
ト。2. The thermal power plant according to claim 1, wherein the newly installed steam turbine is a back pressure turbine.
2背圧タービンとに分けて設置したことを特徴とする請
求項2記載の火力発電プラント。3. The thermal power plant according to claim 2, wherein the back pressure turbine is divided into a first back pressure turbine and a second back pressure turbine.
に構成するとともに、残りを通常段落部に構成したこと
を特徴とする請求項2記載の火力発電プラント。4. The thermal power plant according to claim 2, wherein the first stage of the back pressure turbine is formed in the Curtiss stage, and the rest is formed in the ordinary stage.
翼の周速をUとするとき、速度比U/Cを、0.2≦U
/C≦0.4の範囲に設定したことを特徴とする請求項
4記載の火力発電プラント。5. The Curtis stage has a theoretical steam velocity of C,
When the peripheral speed of the wing is U, the speed ratio U / C is 0.2 ≦ U
The thermal power plant according to claim 4, wherein / C is set in a range of 0.4 or less.
翼の周速をUとするとき、速度比U/Cを、0.4≦U
/C≦0.6の範囲に設定したことを特徴とする請求項
4記載の火力発電プラント。6. The normal paragraph section is defined as a theoretical vapor velocity of C,
When the peripheral speed of the blade is U, the speed ratio U / C is 0.4 ≦ U
5. The thermal power plant according to claim 4, wherein /C≦0.6.
含有率が35%以上のNi基合金鋼を用いることを特徴
とする請求項2記載の火力発電プラント。7. The thermal power plant according to claim 2, wherein the back pressure turbine uses a Ni-based alloy steel having a Ni content of 35% or more for a turbine component.
ンであることを特徴とする請求項1記載の火力発電プラ
ント。8. The thermal power plant according to claim 1, wherein the newly installed steam turbine is a high-speed steam turbine.
とともに、前記蒸気タービンプラントの高圧タービンに
この高圧タービンの入口蒸気条件を満足させる高温、高
圧の蒸気を供給できる背圧タービンを前記下プラントの
上流側に新たに設置する一方、前記高圧タービンのター
ビン排気と前記背圧タービンのタービン排気とを合流さ
せて加熱し、再熱蒸気として前記蒸気タービンプラント
の中圧タービンに供給する再熱器を備えたことを特徴と
する火力発電プラント。9. An existing steam turbine plant is installed, and a back-pressure turbine capable of supplying high-temperature, high-pressure steam satisfying the inlet steam condition of the high-pressure turbine to the high-pressure turbine of the steam turbine plant is provided upstream of the lower plant. A reheater that combines and heats the turbine exhaust of the high-pressure turbine and the turbine exhaust of the back-pressure turbine, and supplies it as reheated steam to the medium-pressure turbine of the steam turbine plant. A thermal power plant.
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2001
- 2001-01-23 JP JP2001014575A patent/JP2002221007A/en active Pending
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