JP2004324513A - Combined cycle power generation plant and its starting method - Google Patents
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントのうち、ガスタービンプラントと排熱回収ボイラとで構成する系列を複数系列にし、この複数系列に対し、蒸気タービンプラントを別軸として組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントおよびその起動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近の火力発電プラントでは、プラント熱効率のより一層の向上を図るため、ガスタービンプラントと排熱回収ボイラとで構成する系列を複数系列にし、この複数系列に対し、1台の蒸気タービンプラントを別軸として組み合わせた、いわゆる多軸コンバインドサイクル発電プラントが出現している。
【0003】
この多軸コンバインドサイクル発電プラントは、蒸気タービンプラントを主体に置き、蒸気タービンプラントの持つ大容量化(高出力化)を巧みに利用するものであり、容量が大きくなっている分だけ定格運転時のプラント熱効率がガスタービンと蒸気タービンとを軸結合させた、いわゆる一軸タイプに較べて高く、有利になっている。
【0004】
このように、定格運転時のプラント熱効率が一軸タイプに較べて高い多軸コンバインドサイクル発電プラントでも、より一層のプラント熱効率の向上を求めてガスタービン入口燃焼ガス温度の高温化が図られている。このガスタービン入口燃焼ガス温度の高温化に対処して多軸コンバインドサイクル発電プラントでは、構成部品の強度保証の点から蒸気による冷却が試行錯誤を繰り返しながら進められており、例えば、特開平10−339109号公報(特許文献1)、特開平11−62515号公報(特許文献2)等、数多くの発明が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−339109号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平11−62515号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
多軸コンバインドサイクル発電プラントは、上述の特許公報に開示されているように、蒸気冷却技術の進展に伴ってガスタービン入口燃焼ガスの高温化を図り、プラント熱効率をより一層向上させることができるものの、それでも幾つかの問題を抱えており、その1つに第1系列の排熱回収ボイラから発生した主蒸気および再熱蒸気のそれぞれに第2系列の排熱回収ボイラから発生した主蒸気および再熱蒸気のそれぞれを合流させて蒸気タービンプラントに供給する際、主蒸気温度の等温化および再熱蒸気温度の等温化がある。
【0008】
従来、例えば、第1系列が運転中であり、第2系列が起動運転または再起動運転に入る場合、多軸コンバインドサイクル発電プラントは、第1系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれと、第2系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれとの間の温度差が大きいと、各機器に過大な熱応力を発生させ、強度低下等の要因になることを考慮して第1系列の負荷(出力)を強制的に低下して待機させ、第2系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度が予め定められた温度差の範囲に収まったとき、第1系列の排熱回収ボイラから発生した主蒸気および再熱蒸気のそれぞれと第2系列の排熱回収ボイラから発生した主蒸気および再熱蒸気のそれぞれとを合流させて蒸気タービンプラントに供給していた。
【0009】
しかし、このような運転手法は、第1系列から発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度を、第2系列から発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度とに合わせる場合に、長時間を要するとともに無駄な熱エネルギを消費する等の不都合があった。
【0010】
また、第1系列から発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度を第2系列から発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度に合わせるために、第1系列の負荷を低下して待機させておくことは、その分だけ熱エネルギを無駄に消費することになり、結局、プラント熱効率低下の要因にもなっていた。
【0011】
このため、多軸コンバインドサイクル発電プラントでは、例えば、第1系列運転中に、例えば、第2系列に起動または再起動運転を開始させる場合、第1系列から発生する主蒸気温度および再熱蒸気温度のそれぞれと、第2系列から発生する主蒸気温度および再熱蒸気温度のそれぞれとが同温になるまでの運転時間をより一層短くする何らかの新たな改善が求められていた。
【0012】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、一方の系列が運転中で、他方の系列が起動する場合、一方の系列から発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度と、他方の系列から発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度とが同温になるまでの運転時間をより一層短くして無駄な熱エネルギの消費を抑制するコンバインドサイクル発電プラントおよびその起動方法を提案することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、ガスタービンプラントと排熱回収ボイラとで構成する系列を複数系列にして備え、これら複数系列に蒸気タービンプラントを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記複数系列のうち、第1系列における第1排熱回収ボイラの第1高圧過熱器を前記蒸気タービンプラントの高圧蒸気タービンに接続させる第1主蒸気系に設けた第1主蒸気減温器と、前記複数系列のうち、第2系列における第2排熱回収ボイラの第2高圧過熱器を前記第1主蒸気系に接続させる第2主蒸気系に設けた第2主蒸気減温器と、前記第1系列における第1排熱回収ボイラの第1再熱器を前記蒸気タービンプラントの中圧蒸気タービンに接続させる第1高温再熱系に設けた第1高温再熱蒸気減温器と、前記第2系列における第2排熱回収ボイラの第2再熱器を前記第1高温再熱系に接続させる第2高温再熱系に設けた第2高温再熱蒸気減温器とを備えたものである。
【0014】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第1主蒸気減温器は、第1排熱回収ボイラの第1高圧給水系に接続する第1主蒸気減温系を設けるとともに、この第1主蒸気減温系に第1主蒸気減温調節弁を備えたものである。
【0015】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第2主蒸気減温器は、第2排熱回収ボイラの第2高圧給水系に接続する第2主蒸気減温系を設けるとともに、この第2主蒸気減温系に第2主蒸気減温調節弁を備えたものである。
【0016】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第1高温再熱蒸気減温器は、第1排熱回収ボイラの第1高圧給水系に接続する第1主蒸気減温系から分岐して第1高温再熱蒸気減温系を設けるとともに、この第1高温再熱蒸気減温系に第1高温再熱蒸気減温調節弁を備えたものである。
【0017】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第2高温再熱蒸気減温器、第2排熱回収ボイラの第2高圧給水系に接続する第2主蒸気減温系から分岐して第2高温再熱蒸気減温系を設けるとともに、この第2高温再熱蒸気減温系に第2高温再熱蒸気減温調節弁を備えたものである。
【0018】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第1主蒸気減温調節弁は、第1主蒸気系を流れる主蒸気の温度と、前記第1主蒸気系を流れる主蒸気と第2主蒸気系を流れる主蒸気との合流主蒸気の温度とに基づいて弁開閉信号を演算する第1主蒸気制御装置を備えたものである。
【0019】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第2主蒸気減温調節弁は、第2主蒸気系を流れる主蒸気の温度と、前記第2主蒸気系を流れる主蒸気と第1主蒸気系を流れる主蒸気との合流主蒸気の温度とに基づいて弁開閉信号を演算する第2主蒸気制御装置を備えたものである。
【0020】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第1高温再熱蒸気減温調節弁は、第1高温再熱系を流れる高温再熱蒸気と、前記第1高温再熱系を流れる高温再熱蒸気と第2高温再熱系を流れる高温再熱蒸気との合流再熱蒸気の温度とに基づいて弁開閉信号を演算する第1高温再熱蒸気制御装置を備えたものである。
【0021】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントは、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、第2高温再熱蒸気減温調節弁は、第2高温再熱系を流れる高温再熱蒸気と、前記第2高温再熱系を流れる高温再熱蒸気と第1高温再熱系を流れる高温再熱蒸気との合流再熱蒸気の温度とに基づいて弁開閉信号を演算する第2高温再熱蒸気制御装置を備えたものである。
【0022】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの起動方法は、上述の目的を達成するために、請求項10に記載したように、ガスタービンプラントと排熱回収ボイラとで構成する系列を複数系列にして備え、これら複数系列に蒸気タービンプラントを組み合わせるとともに、前記複数系列のうち、第1系列が運転中で、第2系列を起動させるコンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、前記第1系列における第1排熱回収ボイラの第1高圧過熱器からの主蒸気に、前記第2系列における第2排熱回収ボイラの第2高圧過熱器からの主蒸気を合流させて前記蒸気タービンプラントの高圧蒸気タービンに供給する一方、前記第1系列における前記第1排熱回収ボイラの第1再熱器からの高温再熱蒸気に、前記第2系列における前記第2排熱回収ボイラの第2再熱器からの高温再熱蒸気を合流させて前記蒸気タービンプラントの中圧蒸気タービンに供給するとき、前記第1高圧過熱器の下流側に設けた第1主蒸気減温器に冷却媒体を供給し、前記第1主蒸気減温器からの主蒸気と、前記第1主蒸気減温器からの主蒸気と前記第2高圧過熱器からの主蒸気との合流主蒸気の温度差が予め定められた温度差の範囲に入ったとき、前記第1主蒸気減温器に供給する冷却媒体を断つとともに、前記第1再熱器の下流側に設けた第1高温再熱蒸気減温器に冷却媒体を供給し、前記第1高温再熱蒸気減温器からの高温再熱蒸気と、前記第1高温再熱蒸気減温器からの高温再熱蒸気と前記第2再熱器からの高温再熱蒸気との合流再熱蒸気の温度差とが予め定められた温度差の範囲に入ったとき、前記第1高温再熱蒸気減温器に供給する冷却媒体を断つ方法である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントおよびその起動方法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。
【0024】
図1は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントおよびその起動方法を多軸型に適用した実施形態を示す概略系統図である。
【0025】
なお、本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントは、蒸気タービンプラントを、ガスタービンプラントおよび排熱回収ボイラで構成する系列に組み合わせた例示として表わしている。
【0026】
本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントは、第1ガスタービンプラント1aと、第1排熱回収ボイラ2aを備える第1系列A0と、第1系列A0から切り離して別軸とする蒸気タービンプラント3と、さらに蒸気タービンプラント3から切り離して別軸とする第2ガスタービンプラント1bと、第2排熱回収ボイラ2bとを備える第2系列B0とで構成される。
【0027】
第1ガスタービンプラント1aは、発電機4a、空気圧縮機5a、ガスタービン燃焼器6a、ガスタービン7aを備え、空気圧縮機5aで吸い込んだ空気を圧縮して高圧化し、その高圧空気をガスタービン燃焼器6aに供給し、ここで高圧空気とともに燃料を加えて燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン7aに供給して膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機4aを回転駆動するとともに、膨張仕事を終えたガスタービン排気(排熱)を第1排熱回収ボイラ2aに供給し、蒸気発生の熱源として使用している。
【0028】
なお、第2ガスタービンプラント1bは、各構成部品が第1ガスタービンプラント1aのそれと同一なので、部品に同一番号を付した部品番号に添字bを付し、その重複説明を省略する。
【0029】
また、第1排熱回収ボイラ2aは、例えば横長筒状のケーシング8a内を流れるガスタービン7aからの排ガスの流れに沿って順に、第1高圧過熱器9a、第1再熱器10a、第1高圧ドラム11aに接続する第1高圧蒸発器12a、第1中圧過熱器13a、第1高圧節炭器14a、第1低圧過熱器15a、第1中圧ドラム16aに接続する第1中圧蒸発器17a、第1中圧節炭器18a、第1低圧ドラム19aに接続する第1低圧蒸発器20a、第1低圧節炭器21aを収容し、高,中,低の各蒸発器12a,17a,20aで蒸発した飽和蒸気を高,中,低の各ドラム11a,16a,19aで気液分離を行った後、第1高圧過熱器9aで過熱蒸気にして蒸気タービンプラント3に供給している。
【0030】
なお、第2排熱回収ボイラ2bは、各構成部品が第1排熱回収ボイラ1bのそれと同一なので、部品に同一番号を付した構成部品番号に添字bを付し、その重複説明を省略する。
【0031】
また、蒸気タービンプラント3は、互いを軸結合させた高圧蒸気タービン22、中圧蒸気タービン23、低圧蒸気タービン24、発電機25を備え、第1排熱回収ボイラ1aの第1高圧過熱器9aから第1主蒸気系26aを介して供給される過熱蒸気に、第2排熱回収ボイラ1bの第1高圧過熱器9bから第2主蒸気系26bを介して供給される過熱蒸気を点Aで合流させ、合流させた過熱蒸気を合流主蒸気系26の高圧加減弁27を介して高圧蒸気タービン22に供給し、ここで膨張仕事をさせている。
【0032】
また、蒸気タービンプラント3は、第1排熱回収ボイラ2aの第1再熱器10aに接続する第1低温再熱系29aと第2排熱回収ボイラ2bの第2再熱器10bに接続する第2低温再熱系29bとのそれぞれを備え、高圧蒸気タービン22で膨張仕事を終えたタービン排気を共用低温再熱系29の点Bで分流させ、分流させた一方のタービン排気を第1低温再熱系29aを介して第1排熱器10aに供給し、ここで再び過熱させて再熱蒸気にし、その再熱蒸気を第1高温再熱系30aと第2高温再熱系30bとの合流点Cで第2再熱器10bからの再熱蒸気と合流させ、その合流再熱蒸気を合流高温再熱系30のインターセプト弁28を介して中圧蒸気タービン23に供給している。
【0033】
中圧蒸気タービン23は、合流再熱蒸気に膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えたタービン排気を中圧蒸気タービン排気系31を介して低圧蒸気タービン24に供給している。
【0034】
低圧蒸気タービン24は、第1排熱回収ボイラ2aの第1低圧過熱器15aに接続する第1低圧蒸気系32aと第2排熱回収ボイラ2bの第2低圧過熱器15bに接続する第2低圧蒸気系32bとのそれぞれを備え、点Dで第1低圧過熱器15aからの低圧蒸気を第2低圧過熱器15bからの低圧蒸気に合流させ、その合流低圧蒸気を低圧加減弁33を介して点Eで再び中圧蒸気タービン排気系31からのタービン排気に合流させた後、その合流蒸気に膨張仕事をさせている。
【0035】
また、低圧蒸気タービン24は、復水器34、低圧給水ポンプ35を備える共用低圧給水系36、点Fで給水を分流させ、分流させた一方の給水を第1排熱回収ボイラ2aの第1低圧節炭器21aに供給する第1低圧給水系36aと、分流させた他方の給水を第2排熱回収ボイラ2bの第2低圧節炭器21bに供給する第2低圧給水系36bとを備え、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器34で凝縮して復水にし、低圧給水ポンプ35で昇圧して給水にし、その給水を共用低圧給水系36の点Fで分流させ、分流させた給水の一方を第1低圧節炭器21aに供給するとともに、分流させた給水の残りを第2低圧節炭器21bに供給している。
【0036】
第1低圧節炭器21aは、第1低圧給水系36aから供給された給水を第1ガスタービンプラント1aからの排ガスを熱源として加熱させた後、第1低圧ドラム19aから第1中圧給水ポンプ37aを備える第1中圧給水系38aを介して第1中圧節炭器18aに供給するとともに、第1高圧給水ポンプ39aを備える第1高圧給水系40aを介して第1高圧節炭器14aにそれぞれ供給している。
【0037】
なお、第2低圧節炭器21bも、第1低圧節炭器21aと同様の系統を備えているので、系統を構成する部品に同一番号を付した部品番号に添字bを付し、その重複説明を省略する。
【0038】
一方、第1主蒸気系26aは、第1主蒸気減温器41a、第1主蒸気逆止弁42a、第1主蒸気止め弁43aを備えて第2主蒸気系26bの点Aに接続するとともに、第1主蒸気減温器41aの出口から分岐し、途中に第1高圧タービンバイパス弁44aを介装して第1低温再熱系29aに接続する第1高圧タービンバイパス系45aを備え、定格運転時、第1排熱回収ボイラ2aの第1高圧過熱器9aから出る過熱蒸気(主蒸気)を第1主蒸気減温器41aで適温、適圧にして、蒸気タービンプラント3の高圧加減弁27を介して高圧蒸気タービン22に供給する一方、起動運転時、第1高圧過熱器9aから出る蒸気の温度・圧力が予め定められた設定値よりも低いとき、第1高圧タービンバイパス系45aの第1高圧タービンバイパス弁44aを介して第1低温再熱系29aに供給している。
【0039】
また、第1主蒸気減温器41aは、途中に第1主蒸気減温調節弁46aを介装する第1主蒸気減温系47aを備え、この第1主蒸気減温系47aを第1排熱回収ボイラ2aにおける第1高圧給水系40aの第1高圧給水ポンプ39aの出口側に接続し、第1主蒸気系26aの過熱蒸気(主蒸気)の減温・減圧を行っている。
【0040】
なお、第2主蒸気系26bも第1主蒸気系26aと同様の系統を備えているので、系統を構成する部品に同一番号を付した部品番号に添字bを付し、その重複説明を省略する。
【0041】
他方、蒸気タービンプラント3の高圧蒸気タービン22の出口から共用低温再熱系29、第1低温再熱蒸気止め弁48aおよび第1低温再熱逆止弁49aを備えた第1低温再熱系29aを介して接続する第1排熱回収ボイラ2aの第1再熱器10aは、第1高温再熱系30a、第1高温再熱蒸気減温器50a、第1高温再熱逆止弁51a、第1高温再熱蒸気止め弁52a、点Cで第2高温再熱系30bからの再熱蒸気と合流させる合流高温再熱系30、インターセプト弁28を介して中圧蒸気タービン23に接続している。
【0042】
また、第1高温再熱蒸気減温器50aは、途中に第1高温再熱蒸気減温調節弁53aを介装する第1主蒸気減温系47aから分岐する第1高温再熱蒸気減温系54aを備えている。
【0043】
また、第1高温再熱蒸気減温器50aは、その出口側から分岐し、途中に第1高温再熱蒸気タービンバイパス弁55aを介して蒸気タービンプラント3の復水器34に接続する第1高温再熱蒸気タービンバイパス系56aを備えている。
【0044】
なお、第2高温再熱蒸気減温器50bも、第1高温再熱蒸気減温器50aと同様の系統を備えているので、系統を構成する部品に同一番号を付した部品番号に添字bを付し、その重複説明を省略する。
【0045】
図2は、第1排熱回収ボイラ2aの第1主蒸気系26aに設けた第1主蒸気減温器41aに第1主蒸気減温系47aの第1主蒸気減温調節弁46aから供給される冷却媒体(給水)と、第2排熱回収ボイラ2bの第2主蒸気系26bに設けた第2主蒸気減温器41bに第2主蒸気減温系47bの第2主蒸気減温調節弁46bから供給される冷却媒体(給水)とのそれぞれを制御する制御系統図である。
【0046】
本実施形態は、第1主蒸気系26aの第1主蒸気減温器41aの下流側に第1主蒸気温度センサ57aと第1主蒸気圧力センサ58aとを備えるとともに、点Aで第1主蒸気系26aからの主蒸気に第2主蒸気系26bからの主蒸気を合流させ、その合流主蒸気を高圧加減弁27に供給する合流主蒸気系26に合流主蒸気温度センサ59と合流主蒸気圧力センサ60とを備える一方、第1主蒸気温度センサ57aから検出する温度信号と合流主蒸気温度センサ59aから検出する温度信号とに基づいて第1主蒸気減温器41aに第1主蒸気減温系47aからの冷却媒体を供給する第1主蒸気減温調節弁46aの弁開閉信号を演算する第1主蒸気制御装置61aを備えている。
【0047】
また、本実施形態は、第1主蒸気系26aの構成と同様に、第2主蒸気系26bの第2主蒸気減温器41bの後流側に第2主蒸気温度センサ57bと第1主蒸気圧力センサ58bとを備えるとともに、第2主蒸気温度センサ57bから検出する温度信号と合流主蒸気温度センサ59bから検出する温度信号とに基づいて第2主蒸気減温器41bに第2主蒸気減温系47bからの冷却媒体を供給する第2主蒸気減温調節弁46bの弁開閉信号を演算する第2主蒸気制御装置61bを備えている。
【0048】
なお、第1高温再熱系30aおよび第2高温再熱系30bも第1主蒸気系26aおよび第2主蒸気系26bの構成と同一なので、図1に示した部品番号と同一番号を採るとともに括弧内の部品番号に添字aまたはbを付すだけにとどめ、その重複説明を省略する。
【0049】
次に、上述の構成を備えるコンバインドサイクル発電プラントの起動方法を説明する。
【0050】
本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントの起動方法は、例えば、第1ガスタービンプラント1aと第1排熱回収ボイラ2aとで構成される第1系列A0が定格運転中で、例えば、第2ガスタービンプラント1bと第2排熱回収ボイラ2bとで構成される第2系列B0が起動または再起動を開始する例示として説明する。
【0051】
第2系列B0は、第2排熱回収ボイラ2bの起動または再起動に先立ち、まず、第2高圧タービンバイパス系45bの第2高圧タービンバイパス弁44bと第2高温再熱蒸気タービンバイパス系56bの第2高温再熱蒸気タービンバイパス弁55bとを開弁させている。
【0052】
次に、第2系列B0は、第2排熱回収ボイラ2bの第2高圧過熱器9bから発生する蒸気の圧力が高まってくると、図2に示す第1主蒸気圧力センサ58a、第1高温再熱圧力センサ63aのそれぞれから検出する圧力と、第2主蒸気圧力センサ58b、第2高温再熱圧力センサ63bのそれぞれから検出する圧力とが予め定められた圧力差の範囲内に入ると、図1および図2に示す第2主蒸気系26bの第2主蒸気止め弁43b、第2高圧再熱系30bの第2高温再熱蒸気止め弁52b、第2低温再熱系29bの第2低温再熱蒸気止め弁48bを開弁させ、第2高圧タービンバイパス弁44b、第2高温再熱蒸気タービンバイパス弁55bを閉弁させる。
【0053】
第2高圧タービンバイパス弁44b、第2高温再熱蒸気タービンバイパス弁55bが閉弁すると、第1系列A0の第1主蒸気制御装置61aは、図2に示すように、第1主蒸気系26aの第1主蒸気温度センサ57aで検出した主蒸気温度信号と合流主蒸気温度センサ59aで検出した合流主蒸気温度信号とに基づいて弁開閉信号を演算し、主蒸気温度信号と合流主蒸気温度信号とが予め定められた温度差の範囲に入ったとき、その演算信号を第1主蒸気減温系47aの第1主蒸気減温調節弁46aに与えて第1主蒸気減温調節弁46aを開弁させる。
【0054】
また、同時に、第1系列A0の第1高温再熱制御装置64aは、第1高温再熱系30aの第1高温再熱温度センサ62aで検出した主蒸気温度信号と合流再熱蒸気温度センサ59bで検出した合流再熱蒸気温度信号とに基づいて弁開閉信号を演算し、再熱蒸気温度信号と合流再熱蒸気温度信号とが予め定められた温度差の範囲に入ったとき、その演算信号を第1高温再熱蒸気減温系54aの第1高温再熱蒸気減温調節弁53aに与えて第1高温再熱蒸気減温調節弁53aを開弁させる。
【0055】
第1主蒸気減温系47aの第1主蒸気減温調節弁46aを開弁させ、図1に示す第1高圧給水系40aから抽水し、第1主蒸気減温系47aの第1主蒸気減温調節弁46aを介して第1主蒸気減温器41aに供給される冷却媒体は、ここで第1主蒸気系26aからの主蒸気(過熱蒸気)を減温、減圧し、高圧加減弁27を介して高圧蒸気タービン22に供給される。
【0056】
第1主蒸気減温器41aで減温、減圧させた主蒸気を、第2主蒸気系26bからの主蒸気に点Aで合流させ、その合流主蒸気を合流主蒸気系26を介して高圧蒸気タービン22に流している間、第1主蒸気系26aからの主蒸気と第2主蒸気系26bからの主蒸気とが同温になると、第1系列A0の第1主蒸気制御装置61aは、第1主蒸気温度センサ57aからの温度信号と合流主蒸気系26の合流主蒸気温度センサ59aからの温度信号とに基づいて弁開閉信号を演算し、その演算信号を第1主蒸気減温調節弁46aに与えて第1主蒸気減温調節弁46aを閉弁させる。
【0057】
また、第1高温再熱蒸気減温器50aで減温、減圧させた再熱蒸気を、第2高温再熱系30bからの再熱蒸気に点Cで合流させ、その合流再熱蒸気を合流高温再熱系30を介して中圧蒸気タービン23に流している間に、第1高温再熱系30aからの再熱蒸気と第2高温再熱系30bからの再熱蒸気とが同温になると、第1系列A0の第1高温再熱蒸気制御装置64aは、第1高温再熱蒸気温度センサ62aからの温度信号と合流高温再熱系30の合流再熱蒸気センサ59bからの温度信号とに基づいて弁開閉信号を演算し、その演算信号を第1高温再熱蒸気減温調節弁53aに与えて第1高温再熱蒸気減温調節弁53aを閉弁させる。
【0058】
このように、本実施形態は、例えば、第1系列A0の第1排熱回収ボイラ2aが運転中で、第2系列B0の第2排熱回収ボイラ2bが起動または再起動の運転を開始させる際、第1排熱回収ボイラ2aから発生する主蒸気と再熱蒸気とのそれぞれが第2排熱回収ボイラ2bから発生する主蒸気と再熱蒸気とのそれぞれとほぼ同温になるまで第1排熱回収ボイラ2aから発生する主蒸気と再熱蒸気とのそれぞれを減温・減圧させるので、従来のように第1系列A0の負荷(出力)を強制的に低下させてエネルギを無駄に使用することもなく、従来に較べてより一層高いプラント熱効率を維持させることができる。
【0059】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントおよびその起動方法は、複数系列のうち、一方の系列の排熱回収ボイラが運転中で、他方の系列の排熱回収ボイラを起動または再起動の運転を開始させる際、一方の系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれに一方の系列の排熱回収ボイラにおける高圧給水系から抽水する冷却媒体を加えて減温・減圧させ、他方の系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度が一方の系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度と予め定められ温度差範囲内に入ったとき、一方の系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの減温・減圧を停止させるので、従来のように一方の系列の排熱回収ボイラの負荷(出力)を強制的に低下させて一方の系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度を他方の系列の排熱回収ボイラから発生する主蒸気および再熱蒸気のそれぞれの温度とほぼ同温になるまで待機させて無駄なエネルギを消費することがなく、プラント熱効率を高く維持させた運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの実施形態を示す概略系統図。
【図2】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントおよびその起動方法の実施形態を示す制御系統図。
【符号の説明】
1a…第1ガスタービンプラント、1b…第2ガスタービンプラント、2a…第1排熱回収ボイラ、2b…第2排熱回収ボイラ、3…蒸気タービンプラント、4a,4b…発電機、5a,5b…空気圧縮機、6a,6b…ガスタービン燃焼器、7a,7b…ガスタービン、8a,8b…ケーシング、9a…第1高圧過熱器、9b…第2高圧過熱器、10a…第1再熱器、10b…第2再熱器、11a…第1高圧ドラム、11b…第2高圧ドラム、12a…第1高圧蒸発器、12b…第2高圧蒸発器、13a…第1中圧過熱器、13b…第2中圧過熱器、14a…第1高圧節炭器、14b…第2高圧節炭器、15ab…第1低圧過熱器、15b…第2低圧過熱器、16a…第1中圧ドラム、16b…第2中圧ドラム、17a…第1中圧蒸発器、17b…第2中圧蒸発器、18a…第1中圧節炭器、18b…第2中圧節炭器、19a…第1低圧ドラム、19b…第2低圧ドラム、20a…第1低圧蒸発器、20b…第2低圧蒸発器、21a…第1低圧節炭器、21b…第2低圧節炭器、22…高圧蒸気タービン、23…中圧蒸気タービン、24…低圧蒸気タービン、25…発電機、26a,26b…合流主蒸気系、27…高圧加減弁、28…インターセプト弁、29…共用低温再熱系、29a…第1低温再熱系、29b…第2低温再熱系、30…合流高温再熱系、30a…第1合流高温再熱系、30b…第2合流高温再熱系、31…中圧蒸気タービン排気系、32a…第1低圧蒸気系、32b…第2低圧蒸気系、33…低圧加減弁、34…復水器、35…低圧給水ポンプ、36a…第1共用低圧給水系、36b…第2共用低圧給水系、37b…第1中圧給水ポンプ、37b…第2中圧給水ポンプ、38a…第1中圧給水系、38b…第2中圧給水系、39a…第1高圧給水ポンプ、39b…第2高圧給水ポンプ、40a…第1高圧給水系、40b…第2高圧給水系、41a…第1主蒸気減温器、41b…第2主蒸気減温器、42a…第1主蒸気逆止弁、42b…第2主蒸気逆止弁、43a…第1主蒸気止め弁、43b…第2主蒸気止め弁、44a…第1高圧タービンバイパス弁、44b…第2高圧タービンバイパス弁、45a…第1高圧タービンバイパス弁、45b…第2高圧タービンバイパス弁、46a…第1主蒸気減温調節弁、46b…第2主蒸気減温調節弁、47a…第1主蒸気減温系、47b…第2主蒸気減温系、48a…第1低温再熱蒸気止め弁、48b…第2低温再熱蒸気止め弁、49a…第1低温再熱逆止弁、49b…第2低温再熱逆止弁、50a…第1高温再熱蒸気減温器、50b…第2高温再熱蒸気減温器、51a…第1高温再熱逆止弁、51b…第2高温再熱逆止弁、52a…第1高温再熱蒸気止め弁、52b…第2高温再熱蒸気止め弁、53a…第1高温再熱蒸気減温調節弁、53b…第2高温再熱蒸気減温調節弁、54a…第1高温再熱蒸気減温系、54b…第2高温再熱蒸気減温系、55a…第1高温再熱蒸気タービンバイパス弁、55b…第2高温再熱蒸気タービンバイパス弁、56a…第1高温再熱蒸気タービンバイパス系、56b…第2高温再熱蒸気タービンバイパス系、57a…第1主蒸気温度センサ、57b…第2主蒸気温度センサ、58a…第1主蒸気圧力センサ、58b…第2主蒸気圧力センサ、59a…合流主蒸気温度センサ、59b…合流再熱蒸気温度センサ、60a…合流主蒸気圧力センサ、60b…合流主蒸気圧力センサ、61a…第1主蒸気制御装置、61b…第2主蒸気制御装置、62a…第1高温再熱蒸気温度センサ、62b…第2高温再熱蒸気温度センサ、63a…第1高温再熱蒸気圧力センサ、63b…第2高温再熱蒸気圧力センサ、64a…第1高温再熱蒸気制御装置、64b…第2高温再熱蒸気制御装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a combined cycle power plant in which a gas turbine plant and an exhaust heat recovery boiler are combined into a plurality of series, and the combined cycle power plant is combined with a steam turbine plant as a separate axis. Regarding how to start.
[0002]
[Prior art]
In recent thermal power plants, in order to further improve plant thermal efficiency, a gas turbine plant and a waste heat recovery boiler are divided into multiple lines, and one steam turbine plant is separated from the multiple lines. So-called multi-shaft combined cycle power plants combined as shafts have emerged.
[0003]
This multi-shaft combined cycle power plant mainly uses a steam turbine plant and skillfully utilizes the large capacity (high output) of the steam turbine plant. Is higher and more advantageous than a so-called single-shaft type in which a gas turbine and a steam turbine are axially connected.
[0004]
As described above, even in a multi-shaft combined cycle power generation plant in which the plant thermal efficiency at the time of rated operation is higher than that of the single-shaft type, the combustion gas temperature at the inlet of the gas turbine has been increased in order to further improve the thermal efficiency of the plant. In order to cope with the increase in the combustion gas temperature at the inlet of the gas turbine, in a multi-shaft combined cycle power plant, cooling with steam is being performed by trial and error in order to guarantee the strength of components. Many inventions have been disclosed, such as 339109 (Patent Document 1) and JP-A-11-62515 (Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-339109
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-11-62515
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As disclosed in the above-mentioned patent publication, the multi-shaft combined cycle power plant can increase the temperature of the combustion gas at the gas turbine inlet with the progress of steam cooling technology, and can further improve the plant thermal efficiency. However, there are still some problems, one of which is that the main steam and the reheat steam generated from the first series of waste heat recovery boilers are respectively replaced with the main steam generated from the second series of heat recovery steam generators and the reheat steam. When each of the hot steams is combined and supplied to the steam turbine plant, there are isothermal main steam temperatures and reheat steam temperatures.
[0008]
Conventionally, for example, when the first series is in operation and the second series enters the start-up operation or the restart operation, the multi-shaft combined cycle power plant uses the main steam generated from the exhaust heat recovery boiler of the first series and the recycle steam. If the temperature difference between each of the hot steam and each of the main steam and the reheat steam generated from the second series of waste heat recovery boiler is large, excessive heat stress is generated in each device, and the strength is reduced. Considering becoming a factor, the load (output) of the first series is forcibly reduced and put on standby, and the temperatures of the main steam and the reheat steam generated from the exhaust heat recovery boiler of the second series are predetermined. The main steam and the reheat steam generated from the first series of exhaust heat recovery boilers and the main steam and the reheat steam generated from the second series of exhaust heat recovery boilers, respectively, when the temperature falls within the range of the set temperature difference. And merge It was supplied to the steam turbine plant.
[0009]
However, such an operation method requires a long time when the respective temperatures of the main steam and the reheat steam generated from the first series are matched with the respective temperatures of the main steam and the reheat steam generated from the second series. There are inconveniences such as the time required and wasteful heat energy being consumed.
[0010]
Further, in order to match the respective temperatures of the main steam and the reheat steam generated from the first stream with the respective temperatures of the main steam and the reheat steam generated from the second stream, the load of the first stream is reduced and the standby is performed. Leaving it unnecessarily consumes thermal energy, and eventually causes a reduction in plant thermal efficiency.
[0011]
For this reason, in the multi-shaft combined cycle power plant, for example, when starting or restarting the second line during the first line operation, for example, the main steam temperature and the reheat steam temperature generated from the first line And some new improvements have been required to further shorten the operation time until the main steam temperature and the reheat steam temperature generated from the second series become the same.
[0012]
The present invention has been made based on such circumstances, and when one system is in operation and the other system is started, the respective temperatures of main steam and reheat steam generated from one system, A combined cycle power plant that suppresses wasteful heat energy consumption by further shortening the operation time until the respective temperatures of the main steam and the reheat steam generated from the other series become the same temperature, and a start-up method thereof The purpose is to propose.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the combined cycle power plant according to the present invention includes, as described in
[0014]
Further, in the combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 2, the first main steam desuperheater is provided with the first high-pressure feedwater of the first exhaust heat recovery boiler. A first main steam cooling system connected to the system is provided, and the first main steam cooling system is provided with a first main steam cooling control valve.
[0015]
Further, in the combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 3, the second main steam desuperheater is provided with a second high-pressure feedwater of the second exhaust heat recovery boiler. The system is provided with a second main steam cooling system connected to the system, and the second main steam cooling system is provided with a second main steam cooling control valve.
[0016]
Further, in order to achieve the above object, the combined cycle power plant according to the present invention is configured such that the first high-temperature reheat steam desuperheater is provided with the first exhaust heat recovery boiler. A first high-temperature reheat steam decooling system is provided by branching from the first main steam deheater connected to the high-pressure water supply system, and the first high-temperature reheat steam deheater is provided in the first high-temperature reheat steam deheater. It is equipped with a valve.
[0017]
Further, in order to achieve the above object, the combined cycle power plant according to the present invention, as described in claim 5, has a second high-temperature reheat steam desuperheater and a second high-pressure reheat steam generator. A second high-temperature reheat steam decooling system is provided branching from a second main steam deheater connected to the water supply system, and a second high-temperature reheat steam deheat control valve is provided in the second high-temperature reheat steam deheater. It is provided with.
[0018]
Further, in the combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 6, the first main steam deceleration control valve is provided with a main steam degassing control valve for the main steam flowing through the first main steam system. A first main steam control device for calculating a valve opening / closing signal based on a temperature and a temperature of a combined main steam of the main steam flowing through the first main steam system and the main steam flowing through the second main steam system It is.
[0019]
Further, in the combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in claim 7, the second main steam deceleration control valve is configured to control the main steam flowing through the second main steam system. A second main steam control device for calculating a valve opening / closing signal based on a temperature and a temperature of a combined main steam of the main steam flowing through the second main steam system and the main steam flowing through the first main steam system It is.
[0020]
Further, in the combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above-described object, as described in claim 8, the first high-temperature reheat steam deceleration control valve flows through the first high-temperature reheat system. A valve opening / closing signal is calculated based on the high-temperature reheat steam and the temperature of the combined reheat steam of the high-temperature reheat steam flowing through the first high-temperature reheat system and the high-temperature reheat steam flowing through the second high-temperature reheat system. It has a first high-temperature reheat steam control device.
[0021]
Further, in the combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 9, the second high-temperature reheat steam deceleration control valve flows through the second high-temperature reheat system. A valve opening / closing signal is calculated based on the high-temperature reheat steam and the temperature of the combined reheat steam of the high-temperature reheat steam flowing through the second high-temperature reheat system and the high-temperature reheat steam flowing through the first high-temperature reheat system. A second high-temperature reheat steam control device is provided.
[0022]
In addition, in order to achieve the above-described object, the method for starting a combined cycle power plant according to the present invention includes, as described in claim 10, dividing a gas turbine plant and a waste heat recovery boiler into a plurality of systems. A steam turbine plant is combined with the plurality of lines, and the first line of the plurality of lines is in operation, and the start-up method of the combined cycle power generation plant for starting the second line is the first line in the first line. The main steam from the second high-pressure superheater of the second exhaust heat recovery boiler in the second series is combined with the main steam from the first high-pressure superheater of the exhaust heat recovery boiler to form a high-pressure steam turbine of the steam turbine plant. In the second series, high-temperature reheat steam from the first reheater of the first exhaust heat recovery boiler in the first series is supplied to the high-temperature reheat steam in the second series. When the high-temperature reheated steam from the second reheater of the second exhaust heat recovery boiler is combined and supplied to the medium-pressure steam turbine of the steam turbine plant, a second reheater is provided downstream of the first high-pressure superheater. A cooling medium is supplied to the first main steam desuperheater, the main steam from the first main steam desuperheater, the main steam from the first main steam desuperheater, and the main steam from the second high-pressure superheater When the temperature difference of the main steam merged with the temperature falls within a predetermined temperature difference range, the cooling medium to be supplied to the first main steam desuperheater is cut off, and the cooling medium is provided downstream of the first reheater. Supplying a cooling medium to the first high-temperature reheat steam desuperheater, the high-temperature reheat steam from the first high-temperature reheat steam deheater, and the high-temperature reheat from the first high-temperature reheat steam deheater. The temperature difference between the combined reheated steam and the high-temperature reheated steam from the second reheater falls within a predetermined temperature difference range. When Tsu, a method of cutting off the cooling medium supplied to the first high-temperature reheat steam desuperheater.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a combined cycle power plant and a method for starting the same according to the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment in which a combined cycle power plant according to the present invention and a startup method thereof are applied to a multi-shaft type.
[0025]
In addition, the combined cycle power plant according to the present embodiment is illustrated as an example in which a steam turbine plant is combined with a system including a gas turbine plant and an exhaust heat recovery boiler.
[0026]
The combined cycle power plant according to the present embodiment is a first series A including a first gas turbine plant 1a and a first exhaust
[0027]
The first gas turbine plant 1a includes a
[0028]
In the second gas turbine plant 1b, since each component is the same as that of the first gas turbine plant 1a, a subscript "b" is added to a component number having the same number assigned to the component, and the overlapping description is omitted.
[0029]
Further, the first exhaust
[0030]
In addition, since each component of the second heat
[0031]
Further, the steam turbine plant 3 includes a high-
[0032]
Further, the steam turbine plant 3 is connected to a first low-
[0033]
The medium-
[0034]
The low-
[0035]
Further, the low-
[0036]
The first low-
[0037]
Since the second low-
[0038]
On the other hand, the first
[0039]
Further, the first
[0040]
Since the second
[0041]
On the other hand, a common low-
[0042]
Further, the first high-temperature
[0043]
The first high-temperature
[0044]
The second high-temperature
[0045]
FIG. 2 shows a state in which the first
[0046]
In the present embodiment, a first main
[0047]
Further, in the present embodiment, similarly to the configuration of the first
[0048]
Note that the first high-
[0049]
Next, a starting method of the combined cycle power plant having the above-described configuration will be described.
[0050]
The method for starting up the combined cycle power plant according to the present embodiment includes, for example, a first system A including a first gas turbine plant 1a and a first exhaust
[0051]
Second series B 0 Before starting or restarting the second exhaust
[0052]
Next, the second series B 0 When the pressure of the steam generated from the second high-
[0053]
When the second high-pressure
[0054]
At the same time, the first series A 0 The first high-temperature
[0055]
The first main
[0056]
The main steam whose temperature has been reduced and decompressed by the first
[0057]
Further, the reheat steam whose temperature has been reduced and reduced by the first high temperature
[0058]
As described above, in the present embodiment, for example, the first stream A 0 Of the first exhaust
[0059]
【The invention's effect】
As described above, the combined cycle power plant and the method for starting the same according to the present invention provide a method for starting or restarting the exhaust heat recovery boiler of one of the multiple systems while the other system is operating. At the start of operation, the cooling medium extracted from the high-pressure water supply system in the waste heat recovery boiler of one series is added to each of the main steam and reheat steam generated from the waste heat recovery boiler of one series to reduce the temperature and pressure. The temperature of the main steam and the reheat steam generated from the waste heat recovery boiler of the other series is set to the predetermined temperature of the main steam and the reheat steam generated from the waste heat recovery boiler of the one series. When the temperature falls within the difference range, the temperature reduction and decompression of the main steam and the reheat steam generated from the exhaust heat recovery boiler of one system are stopped. The load (output) of the waste heat recovery boiler is forcibly reduced, and the temperatures of the main steam and the reheat steam generated from one of the waste heat recovery boilers are generated from the other heat recovery steam generator. It is possible to perform operation while maintaining high plant thermal efficiency without waiting until the temperature of the main steam and the reheated steam becomes substantially the same as each other, and consuming unnecessary energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment of a combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 2 is a control system diagram showing an embodiment of a combined cycle power plant and a start-up method thereof according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1a: First gas turbine plant, 1b: Second gas turbine plant, 2a: First heat recovery steam generator, 2b: Second heat recovery steam generator, 3 ... Steam turbine plant, 4a, 4b ... Generator, 5a, 5b ... air compressor, 6a, 6b ... gas turbine combustor, 7a, 7b ... gas turbine, 8a, 8b ... casing, 9a ... 1st high pressure superheater, 9b ... 2nd high pressure superheater, 10a ... 1st reheater 10b: second reheater, 11a: first high-pressure drum, 11b: second high-pressure drum, 12a: first high-pressure evaporator, 12b: second high-pressure evaporator, 13a: first medium-pressure superheater, 13b ... 2nd medium pressure superheater, 14a: 1st high pressure economizer, 14b ... 2nd high pressure economizer, 15ab ... 1st low pressure superheater, 15b ... 2nd low pressure superheater, 16a ... 1st intermediate pressure drum, 16b ... a second medium pressure drum, 17a ... a first medium pressure evaporator, 7b: 2nd medium pressure evaporator, 18a: 1st medium pressure economizer, 18b: 2nd medium pressure economizer, 19a: 1st low pressure drum, 19b: 2nd low pressure drum, 20a: 1st low pressure evaporator , 20b: second low-pressure evaporator, 21a: first low-pressure economizer, 21b: second low-pressure economizer, 22: high-pressure steam turbine, 23: medium-pressure steam turbine, 24: low-pressure steam turbine, 25: generator 26a, 26b ... main steam system, 27 ... high pressure control valve, 28 ... intercept valve, 29 ... common low temperature reheating system, 29a ... first low temperature reheating system, 29b ... second low temperature reheating system, 30 ... confluence High temperature reheating system, 30a: first combined high temperature reheating system, 30b: second combined high temperature reheating system, 31: medium pressure steam turbine exhaust system, 32a: first low pressure steam system, 32b: second low pressure steam system, 33 ... Low pressure control valve, 34 ... Condenser, 35 ... Low pressure feed pump, 36a ... First Low-pressure water supply system, 36b: second common low-pressure water supply system, 37b: first medium-pressure water supply pump, 37b: second medium-pressure water supply pump, 38a: first medium-pressure water supply system, 38b: second medium-pressure water supply system, 39a: first high-pressure water supply pump, 39b: second high-pressure water supply pump, 40a: first high-pressure water supply system, 40b: second high-pressure water supply system, 41a: first main steam cooler, 41b: second main steam cooler , 42a ... first main steam check valve, 42b ... second main steam check valve, 43a ... first main steam stop valve, 43b ... second main steam stop valve, 44a ... first high pressure turbine bypass valve, 44b ... second high-pressure turbine bypass valve, 45a ... first high-pressure turbine bypass valve, 45b ... second high-pressure turbine bypass valve, 46a ... first main steam de-cooling control valve, 46b ... second main steam de-cooling control valve, 47a ... First main steam cooling system, 47b... Second main steam cooling system, 48 a ... first low temperature reheat steam stop valve, 48b ... second low temperature reheat steam stop valve, 49a ... first low temperature reheat check valve, 49b ... second low temperature reheat check valve, 50a ... first high temperature reheat valve Hot steam desuperheater, 50b: second high temperature reheat steam deheater, 51a: first high temperature reheat check valve, 51b: second high temperature reheat check valve, 52a: first high temperature reheat
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