JP2007163126A

JP2007163126A - 改善された効率の複合サイクル発電システム

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Publication number: JP2007163126A
Application number: JP2006334073A
Authority: JP
Inventors: Raub Warfield Smith; ラウーブ・ウォーフィールド・スミス; Barrett David Gardiner; バレット・デイビッド・ガーディナー; S Can Gulen; エス・キャン・グレン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2007-06-28
Also published as: CN102840575B; EP1857641A3; CN102840575A; CN101012924A; EP1857641A2; EP1857641B1; DE602006014661D1; US7168233B1

Abstract

【課題】水噴霧緩和に関連する気化の潜熱を供給するための高レベル排気エネルギの使用から生じる性能ペナルティをこうむらない、蒸気温度を制御／制限する複合サイクル発電システムを提供すること。
【解決手段】再加熱器回路（１５０）を含む蒸気回路と、少なくとも１つの再加熱器希釈領域（１５５）と、少なくとも１つの再加熱器希釈導管（１７８）と、少なくとも１つの再加熱器希釈領域（１５５）の上流に配置された少なくとも１つの再加熱器供給領域（１４１）であって、少なくとも１つの再加熱器供給領域（１４１）および少なくとも１つの再加熱器希釈領域（１５５）が、再加熱器回路（１５０）および少なくとも１つの再加熱器希釈導管（１７８）を介して関連付けられた、少なくとも１つの再加熱器供給領域（１４１）とを含む、蒸気温度を制御するシステム（１００）。
【選択図】図１

Description

本開示は、全般的には蒸気温度を制御するシステムに関し、具体的には、複合サイクル発電システム内の蒸気温度を制御するシステムに関する。

一般に、複合サイクル発電システムには、ガスタービン、蒸気タービン、蒸気サイクル、および複数圧力複合サイクル排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）が含まれる。ＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気供給は、蒸気温度がＨＲＳＧ、相互接続する蒸気配管、および蒸気タービンの定格温度を超えないように保つために、温度制御されなければならない。蒸気温度を制御し、制限する１つの方法に、最終再加熱器パスおよび過熱器パスの上流（蒸気の流れに関して）に置かれた通常の噴霧加熱低減器（ｓｐｒａｙａｔｔｅｍｐｅｒａｔｏｒ）への水噴霧の噴射が含まれる。水供給源は、通常、ＨＲＳＧ内に配置された少なくとも１つのエコノマイザの上流に置かれた高圧給水ポンプである。
米国特許第５，４２８，９５０号公報米国特許第５，６２８，１７９号公報米国特許第６，３９７，５７５号公報

水噴霧緩和（ｗａｔｅｒｓｐｒａｙａｔｔｅｍｐｅｒａｔｉｏｎ）は、蒸気温度を効果的に制御し、制限するが、この噴霧に使用される水は、ガスタービン／蒸気タービンに損傷を与える汚染物を含む可能性がある。水噴霧緩和は、緩和噴霧水の気化に必要な潜熱に起因する複合サイクルの性能および効率のかなりの低下も引き起こし、この潜熱は、効果的に高レベル排気エネルギによってもたらされる。したがって、水噴霧緩和に関連する気化の潜熱を供給するための高レベル排気エネルギの使用から生じる性能ペナルティをこうむらない、蒸気温度を制御／制限する複合サイクル発電システムが望まれている。

開示されるのは、再加熱器回路を含む蒸気回路と、少なくとも１つの再加熱器希釈領域と、少なくとも１つの再加熱器希釈導管と、少なくとも１つの再加熱器希釈領域の上流に配置された少なくとも１つの再加熱器供給領域であって、少なくとも１つの再加熱器供給領域および少なくとも１つの再加熱器希釈領域が、再加熱器回路および少なくとも１つの再加熱器希釈導管を介して関連付けられた、少なくとも１つの再加熱器供給領域とを含む、蒸気温度を制御するシステムである。

少なくとも１つの希釈領域および少なくとも１つの供給領域を含む蒸気回路と、少なくとも１つの冷却区域と、少なくとも１つの希釈領域を少なくとも１つの供給領域に関連させる少なくとも１つの冷却コイルであって、少なくとも１つの冷却コイルが、少なくとも部分的に少なくとも１つの冷却区域内に配置される、少なくとも１つの冷却コイルとを含む、蒸気温度を制御するシステムも開示される。

さらに、蒸気回路の少なくとも１つの再加熱器希釈領域内の再熱蒸気を、蒸気回路の少なくとも１つの再加熱器供給領域からの蒸気を用いて緩和することを含み、少なくとも１つの再加熱器供給領域が、希釈領域の上流に配置される、蒸気温度を制御する方法が開示される。

さらに、蒸気回路の少なくとも１つの希釈領域内の蒸気を、少なくとも１つの冷却液コイルからの蒸気を用いて緩和することを含み、少なくとも１つの冷却コイルが、少なくとも部分的に少なくとも１つの冷却区域内に配置される、蒸気温度を制御する方法が開示される。

本発明の前述のおよび他の特徴および利点は、添付図面と共に解釈される例示的実施形態の次の詳細な説明からより十分に理解されなければならず、添付図面では、類似する要素に、複数の図面で同様の符号が付けられている。

図１を参照すると、蒸気温度を制御するシステム１００の第１実施形態が示されており、システム１００は、ガスタービン１０２および蒸気タービン１０４を含む。ガスタービン１０２は、圧縮器１０６、燃焼区域１０８、およびタービン１１０を含む。蒸気タービン１０４は、少なくとも１つの高圧区画１１２、少なくとも１つの中圧区画１１４、および少なくとも１つの低圧区画１１６を含むことができ、少なくとも１つの低圧区画１１６は、復水器１１８に排出することができる。蒸気タービン１０４は、発電機１２０も駆動し、発電機１２０は、電力（または他の負荷）を作る。ガスタービン１０２および蒸気タービン１０４は、単一のシャフト１２２を介して縦一列になって連結し、シャフト１２２は、単一の発電機１２０を駆動するが、ガスタービン１０２および蒸気タービン１０４のそれぞれが、その代わりに別々の負荷を駆動することができる。

ガスタービン１０２および蒸気タービン１０４は、さらに、複数圧力排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１２４に関連付けられ、ＨＲＳＧ１２４には、高圧（ＨＰ）領域１３３、中圧（ＩＰ）領域１３１、および低圧（ＬＰ）領域１２９が含まれる。ＨＲＳＧ１２４には、蒸気回路も含まれ、この蒸気回路は、蒸気および水を輸送する。この蒸気回路は、この図の中で単独の構造として指定するには広大すぎ、複雑すぎ、したがって、下では、解体して命名し、番号を付ける。ＨＲＳＧ１２４は、排ガス導管１５６を介してガスタービン１０２に関連付けられ、排ガス導管１５６は、加熱されたガスをＨＲＳＧ１２４に輸送し、ＨＲＳＧ１２４は、蒸気回路を介して蒸気タービン１０４に関連付けられている。

蒸気回路には、少なくとも１つのエコノマイザ（ＨＲＳＧ全体を通じて１３２に図示）、少なくとも１つの蒸発器（ＨＰ蒸発器１４０、ＩＰ蒸発器１３９、およびＬＰ蒸発器１３８として図示）、少なくとも１つの過熱器１４２、および再加熱器回路１５０が含まれる。詳細に述べる少なくとも１つの過熱器１４２は、高圧（ＨＲＳＧ１２４内での位置決めに関して、今後はＨＰと示す）過熱器回路１４４であり、これは、第１ＨＰ過熱器区画１４６、第２ＨＰ過熱器区画１４８、および第３ＨＰ過熱器区画１４９を含むものとして図示されているが、蒸気温度制御は、単一（１パス回路）の過熱器区画を用いて達成することができる。第１ＨＰ過熱器区画１４６、第２ＨＰ過熱器区画１４８、および第３ＨＰ過熱器区画１４９は、ＨＰ過熱器回路１４４内で、蒸気が第１ＨＰ過熱器区画１４６から第２ＨＰ過熱器区画１４８を介して第３ＨＰ過熱器区画１４９へ下流に流れることを可能にする形で互いに関連付けられている。

ＨＰ過熱器１４４には、さらに、過熱器供給領域１６４として図示され、下ではそのように称する少なくとも１つの過熱器供給領域と、過熱器希釈領域１６６として図示され、下ではそのように称する少なくとも１つの過熱器希釈領域とが含まれる。過熱器希釈領域１６６は、過熱器供給領域１６４の下流に（蒸気の流れの方向に関して）配置され、過熱器希釈導管１７６として図示され、下ではそのように称する少なくとも１つの過熱器希釈導管を介して前記過熱器供給領域１６４に関連付けられ、ＨＰ過熱器回路１４４（または、この図に示されているように第２ＨＰ過熱器区画１４８）に関連付けられている。過熱器希釈導管１７６を介する関連は、第２ＨＰ過熱器区画１４８からの下流蒸気の（蒸気の流れに関する）、上流の過熱器供給領域１６４からのより冷たい蒸気による希釈を可能にする。

上で述べたように、この蒸気回路には、再加熱器回路１５０が含まれる。再加熱器回路１５０は、第１再加熱器区画１５２および第２再加熱器区画１５４を含んで図示されているが、再加熱器回路１５０内の蒸気温度制御は、単一（１パス回路）の過熱器区画を用いて達成することができる。第１再加熱器区画１５２および第２再加熱器区画１５４は、再加熱器回路１５０内で、蒸気が第１再加熱器区画１５２から第２再加熱器区画１５４に下流に流れることを可能にする形で配置される。

さらに、この蒸気回路に沿って配置されているのが、再加熱器希釈領域１５５として図示され、下ではそのように称する少なくとも１つの再加熱器希釈領域と、再加熱器供給領域１４１として図示され、下ではそのように称する少なくとも１つの再加熱器供給領域とである。再加熱器供給領域１４１は、再加熱器希釈領域１５５の上流（この蒸気回路を通る蒸気の流れに関して）に配置され、再加熱器供給領域１４１および再加熱器希釈領域１５５は、再加熱器回路１５０（または、この図に示されているように第１再加熱器区画１５２）ならびに、再加熱器希釈導管１７８として図示され、下ではそのように称する少なくとも１つの再加熱器希釈導管を介して関連付けられている。再加熱器希釈導管１７８は、蒸気が第１再加熱器区画１５２をバイパスし、再加熱器希釈領域１５５内の再加熱された蒸気を再加熱器供給領域１４１からのより冷たい蒸気によって希釈することを可能にする。しかし、再加熱器希釈領域１５５が多重パス／区画再加熱器回路内に図示されているが、再加熱器希釈領域１５５を単一パス／区画再加熱器回路の下流に配置することもでき、この場合に、希釈導管が、この再加熱器回路全体をバイパスすることを諒解されたい。さらに、少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスが、前記再加熱器回路１５０および前記ＨＰ過熱器回路１４４に関連付けられ、ここで、この少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスを、少なくとも１つの過熱器希釈弁１７７および少なくとも１つの再加熱器希釈弁１７９として図示された少なくとも１つの制御弁などであるがこれに限定されないデバイスとすることができることを諒解されたい。

システム１００の構成要素（いくつかの図示された蒸気回路区画およびポンプを除く）を紹介したので、これらの構成要素が相互作用する形を、これから述べる。凝縮液が、復水器１１８から少なくとも１つの凝縮液配管１２８（蒸気回路の区画）を介してＨＲＳＧ１２４のＬＰ領域１２９に、凝縮液ポンプ１５８の助けによって供給される。この凝縮液は、その後、過熱され、少なくとも１つの低圧導管１２８ａ（蒸気回路の区画）を介して蒸気タービン１０４の少なくとも１つの低圧区画１１６に戻される前に、少なくとも１つのエコノマイザ１３２およびＬＰ蒸発器１３８を通り抜ける。

ポンプ１６０の助けによって、給水は、ＨＲＳＧ１２４のＬＰ領域１２９にも進み、ここで、給水は、少なくとも１つのエコノマイザに進み、ＩＰ蒸発器１３９およびＨＰ蒸発器１４０に進む。したがって、ＨＰ蒸発器１４０は、給水をＨＰ蒸気に変換する潜熱を供給するのに必要な排気エネルギを回復する。ＨＰ蒸発器１４０から出る蒸気は、蒸気導管１２８ｂ（蒸気回路の区画）を介してＨＰ過熱器回路１４４に輸送される。同様に、ＩＰ蒸発器１３９は、給水をＩＰ蒸気に変換する潜熱を供給するのに必要な排気エネルギをも回復し、ここで、蒸気は、ＩＰ蒸発器１３９から少なくとも１つの蒸気導管１２８ｃ（蒸気回路の区画）およびおそらくは再加熱器供給領域１４１を介して再加熱器回路１５０に輸送される。

ＨＰ蒸発器１４０から進む蒸気は、ＨＰ過熱器回路１４４に入り、第１ＨＰ過熱器区画１４６を介して過熱器供給領域１６４に進む。過熱器供給領域１６４から、この蒸気の少なくとも一部が、少なくとも１つの過熱器希釈弁１７７の助けにより、第２ＨＰ過熱器区画１４８および過熱器希釈導管１７６のうちの少なくとも１つに進むことができる。

第２ＨＰ過熱器区画１４８に入った蒸気は、加熱され、最終的に過熱器供給領域１６４に入る。しかし、過熱器希釈導管１７６に入った（少なくとも１つの過熱器希釈弁１７７の制御の下で）蒸気も、過熱器供給領域１６４から過熱器希釈領域１６６に進み、第２ＨＰ過熱器区画１４８内で加熱されずにこれを行う。したがって、過熱器希釈導管１７６からの蒸気は、第２ＨＰ過熱器区画１４８を通り抜け、そこで加熱された蒸気を、水噴霧緩和の使用なしで希釈し、冷却する。水噴霧緩和の除去は、さらに、完全に水飽和温度より熱い排気エネルギを用いて水噴霧の気化の潜熱を供給することに関連する性能ペナルティを除去する。これによって、サイクル効率が改善される。しかし、上で短く述べたように、所望の希釈を達成するためには、１つの加熱器パスだけが必要であることを諒解されたい。過熱器希釈導管は、過熱蒸気を希釈するために、１パス／区画ＨＰ過熱器回路の上流の任意の場所の供給区域から、過熱器出口の下流（またはそのすぐ近く）の任意の場所に配置された希釈区域に希釈蒸気を輸送することができる。しかし、（図示のように）運転性およびコストを改善するために、通常は複数の区画が使用される。

ここで再加熱器回路１５０を参照すると、蒸気タービン１０４およびＩＰ蒸発器１３９のうちの少なくとも１つからの蒸気が、再加熱器供給領域１４１に入るように図示されている（再加熱器供給領域を、再加熱器希釈領域１５５の上流のどこにでも配置することができるが）。再加熱器供給領域１４１から、この蒸気の少なくとも一部が、少なくとも１つの再加熱器希釈弁１７９の制御の下で、第１再加熱器区画１５２および再加熱器希釈導管１７８のうちの少なくとも１つに進む。第１再加熱器区画１５２は、再加熱器回路１５０のうちで再加熱器供給領域１４１と再加熱器希釈領域１５５とを関連付ける部分として働くが、この第１再加熱器区画１５２に入った蒸気は、加熱され、再加熱器希釈領域１５５に渡され、最終的に第２再加熱器区画１５４に渡される。しかし、再加熱器希釈導管１７８に入った（少なくとも１つの再加熱器希釈弁１７９の制御の下で）蒸気も、再加熱器供給領域１４１から再加熱器希釈領域１５５に進み、第１再加熱器区画１５２内で加熱されずにそれを行う。この、少なくとも１つの再加熱器希釈導管１７８からの、より冷たい蒸気は、第１再加熱器区画１５２を通り抜けた、そこで加熱された蒸気を希釈し、したがって冷却し／制御し、水噴霧緩和の使用なしで、再加熱器回路１５０内の蒸気が、ＨＲＳＧ１２４、ＩＰ蒸気タービン１０４、および／または蒸気回路の定格温度を超えないようにする。水噴射緩和の除去は、さらに、完全に水飽和温度より熱い排気エネルギを用いて水噴霧の気化の潜熱を供給することに関連する性能ペナルティを除去し、複合サイクル効率を改善する。過熱器と同様に、所望の希釈を達成するためには、１つの再加熱器パスだけが必要であることを諒解されたい。

システム１００を、複合サイクルシステムおよび直接燃焼（ｄｉｒｅｃｔｆｉｒｅｄ）蒸気サイクルなどであるがこれらに限定されない蒸気温度制御を用いる応用例に使用できることを諒解されたい。

図２を参照すると、蒸気温度を制御するシステム２００の第２実施形態が示されており、このシステム２００には、ガスタービン２０２および蒸気タービン２０４が含まれる。ガスタービン２０２は、圧縮器２０６、燃焼区域２０８、およびタービン２１０を含む。蒸気タービン２０４は、少なくとも１つの高圧区域２１２、少なくとも１つの中圧区域２１４、および少なくとも１つの低圧区域２１６を含み、少なくとも１つの低圧区域２１６は、復水器２１８に排出することができる。蒸気タービン２０４は、発電機２２０も駆動し、発電機２２０は、電力（または他の負荷）を作る。ガスタービン２０２および蒸気タービン２０４は、単一のシャフト２２２を介して縦一列になって関連付けられ、シャフト２２２は、単一の発電機２２０を駆動するが、ガスタービン２０２および蒸気タービン２０４のそれぞれが、その代わりに別々の負荷を駆動することができる。

ガスタービン２０２および蒸気タービン２０４は、さらに、複数圧力排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２２４に関連付けられ、ＨＲＳＧ２２４には、高圧（ＨＰ）領域２３３、中圧（ＩＰ）領域２３１、および低圧（ＬＰ）領域２２９が含まれる。ＨＲＳＧ２２４には、蒸気回路も含まれ、この蒸気回路は、蒸気および水を輸送する。この蒸気回路は、この図の中で単独の構造として指定するには広大すぎ、複雑すぎ、したがって、下では、解体して命名し、番号を付ける。ＨＲＳＧ２２４は、排ガス導管２５６を介してガスタービン２０２に関連付けられ、排ガス導管２５６は、加熱されたガスをＨＲＳＧ２２４に輸送し、ＨＲＳＧ２２４は、蒸気回路を介して蒸気タービン２０４に関連付けられている。

蒸気回路には、少なくとも１つの過熱器２４５が含まれる。詳細に述べる少なくとも１つの過熱器２４５は、高圧（ＨＲＳＧ２２４内での位置決めに関して、今後はＨＰと示す）過熱器回路２４４であり、これは、第１ＨＰ過熱器区画２４６、第２ＨＰ過熱器区画２４８、および第３ＨＰ過熱器区画２４９を含むものとして図示されているが、蒸気温度制御は、単一（１パス回路）の過熱器区画を用いて達成することができる。第１ＨＰ過熱器区画２４６、第２ＨＰ過熱器区画２４８、および第３ＨＰ過熱器区画２４９は、ＨＰ過熱器２４４内で、蒸気が第１ＨＰ過熱器区画２４６から第２ＨＰ過熱器区画２４８を介して第３ＨＰ過熱器区画２４９に下流に流れることを可能にする形で互いに関連付けられている。ＨＲＳＧ２２４のＬＰ領域２２９およびＩＰ領域２３１は、適宜、ＬＰ過熱器２４２およびＩＰ過熱器２４３を含むことができる。

この蒸気回路には、再加熱器回路２５０も含まれ、再加熱器回路２５０は、第１再加熱器区画２５２および第２再加熱器区画２５４を含んで図示されているが、蒸気温度制御は、単一（１パス回路）の再加熱器区画を用いて達成することができる。第１再加熱器区画２５２および第２再加熱器区画２５４は、再加熱器回路２５０内で、蒸気が第１再加熱器区画２５２から第２再加熱器区画２５４に下流に流れることを可能にする形で互いに関連付けられている。

この蒸気回路には、さらに、少なくとも１つの希釈領域および少なくとも１つの供給領域が含まれ、ここで、少なくとも１つの希釈領域は、過熱器希釈領域２６６および再加熱器希釈領域２７２として図示され、少なくとも１つの供給領域は、過熱器供給領域２６４および再加熱器供給領域２７１として図示されている。少なくとも１つの希釈領域および少なくとも１つの供給領域は、少なくとも１つの冷却コイルを介して関連付けられ、ここで、少なくとも１つの冷却コイルは、過熱器冷却コイル２７６および再加熱器冷却コイル２７８として図示されている。少なくとも１つの冷却コイルは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの冷却ドラムによって画定される少なくとも１つの冷却空洞などの少なくとも１つの冷却区域内に配置され、この冷却区域は、下で詳細に説明する。

もう一度蒸気回路を参照すると、少なくとも１つのエコノマイザ（あまねく２３２に図示）および少なくとも１つの蒸発器も含まれる。少なくとも１つの蒸発器に、ＬＰ蒸発器２３８、ＩＰ蒸発器２３９、およびＨＰ蒸発器２４０を含めることができ、ここで、ＬＰ蒸発器２３８、ＩＰ蒸発器２３９、およびＨＰ蒸発器２４０のうちの少なくとも１つに、上で短く述べた、図２ではＨＰ蒸発器２４０に含まれるＨＰ冷却ドラム２４１として図示された、少なくとも１つの冷却ドラムを含めることができる。

ＨＰ冷却ドラム２４１は、やはり上で述べた冷却空洞２８０を画定し、冷却空洞２８０は、液体２８１を含む。ＨＰ冷却ドラム２４１は、過熱器コイル入口開口２８２、過熱器コイル出口開口２８４、再加熱器コイル入口開口２８６、および再加熱器コイル出口開口２８８をも画定する。過熱器コイル入口開口２８２および過熱器コイル出口開口２８４は、過熱器冷却コイル２７６が冷却空洞２８０に入り、出ることを可能にするように配置される。同様に、再加熱器コイル入口開口２８６および再加熱器コイル出口開口２８８は、再加熱器冷却コイル２７８も冷却空洞２８０に入り、出ることを可能にするように配置される。過熱器冷却コイル２７６と再加熱器冷却コイル２７８の両方の、冷却空洞２８０内に含まれる部分（各コイルの少なくとも一部）は、含む液体２８１（水）の中に沈められて、これらのコイル内の蒸気の冷却プロセスをもたらす。

もう一度蒸気回路を参照して、この蒸気回路に沿って配置された少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスが含まれ、この少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスを、少なくとも１つの過熱器コイル弁２７７および少なくとも１つの再加熱器コイル弁２７９として図示された少なくとも１つの弁などのデバイスとすることができることを諒解されたい。

システム２００の構成要素（いくつかの図示された蒸気回路区画およびポンプを除く）を紹介したので、これらの構成要素が相互作用する形を、これから述べる。凝縮液が、復水器２１８から少なくとも１つの凝縮液配管２２８（蒸気回路の区画）を介してＨＲＳＧ２２４のＬＰ領域２２９に、凝縮液ポンプ２５８の助けによって供給される。この凝縮液は、その後、過熱され、少なくとも１つの低圧導管２２８ａ（蒸気回路の区画）を介して蒸気タービン２０４の少なくとも１つの低圧区画２１６に戻される前に、少なくとも１つのエコノマイザ２３２およびＬＰ蒸発器２３８を通り抜ける。

ポンプ２６０の助けによって、給水は、ＨＲＳＧ２２４のＬＰ領域２２９に進み、ここで、給水は、少なくとも１つのエコノマイザ２３２に進み、ＩＰ蒸発器２３９およびＨＰ蒸発器２４０に進む。したがって、ＨＰ蒸発器２４０は、給水をＨＰ蒸気に変換する潜熱を供給するのに必要な排気エネルギを回復する。ＨＰ蒸発器２４０から出る蒸気は、蒸気導管２２８ｂ（蒸気回路の区画）を介してＨＰ過熱器回路２４４に輸送される。同様に、ＩＰ蒸発器２３９は、給水をＩＰ蒸気に変換する潜熱を供給するのに必要な排気エネルギをも回復し、ここで、蒸気は、ＩＰ蒸発器２３９から少なくとも１つの蒸気導管２２８ｃ（蒸気回路の区画）を介して再加熱器回路２５０に輸送される。

ＨＰ蒸発器２４０から進む蒸気は、ＨＰ過熱器回路２４４に入り、第１ＨＰ過熱器区画２４６および第２ＨＰ過熱器区画２４８を介して進む。第２ＨＰ過熱器区画２４８から、この蒸気の少なくとも一部が、少なくとも１つの過熱器コイル弁２７７の助けによって、第３ＨＰ過熱器区画２４９および過熱器冷却コイル２７６のうちの少なくとも１つに進む。蒸気のいずれかの部分が過熱器冷却コイル２７６に進む場合に、その部分は、過熱器供給領域２６４から第２ＨＰ過熱器区画２４８を出ることによってそれを行う。

少なくとも１つの過熱器冷却コイル２７６に進む蒸気は、ＨＰ冷却ドラム２４１の冷却空洞２８０内に含まれる部分を含めて少なくとも１つの過熱器冷却コイル２７６を通り抜け、ここで、冷却空洞２８０内の液体２８１が、少なくとも１つの過熱器冷却コイル２７６内の蒸気を冷却する。次に、少なくとも１つの過熱器コイル弁２７７は、少なくとも１つの過熱器冷却コイル２７６からの冷却された蒸気が、少なくとも１つの過熱器希釈領域２６６に進むことを可能にすることができ、ここで、過熱器冷却コイル２７６からの冷却された蒸気は、水噴霧緩和の使用なしで、第２ＨＰ過熱器区画２４８から第３ＨＰ過熱器区画２４９に進む蒸気を希釈し、これを冷却し／その温度を制御することができる。水噴霧緩和の除去は、さらに、完全に水飽和温度より熱い排気エネルギを用いて水噴霧の気化の潜熱を供給することに関連する性能ペナルティを除去し、複合サイクル効率を改善する。希釈されるか否かにかかわりなく、第３ＨＰ過熱器区画２４９に進む蒸気は、第３ＨＰ過熱器区画２４９を通り抜け、第３ＨＰ過熱器区画２４９およびＨＰ過熱器回路２４４全体から出る。

ここで再加熱器回路２５０を参照すると、蒸気タービン２０４およびＩＰ過熱器２４３のうちの少なくとも１つからの蒸気は、再加熱器回路２５０に入り、第１再加熱器区画２５２を通って進む。第１再加熱器区画２５２から、この蒸気の少なくとも一部が、少なくとも１つの再加熱器コイル弁２７９の助けによって、第２再加熱器区画２５４および再加熱器冷却コイル２７８のうちの少なくとも１つに進む。蒸気のいずれかの部分が少なくとも１つの再加熱器冷却コイル２７８に進む場合に、その部分は、再加熱器供給領域２７１から第１再加熱器区画２５２を出ることによってそれを行う。

再加熱器冷却コイル２７８に進む蒸気は、ＨＰ冷却ドラム２４１の冷却空洞２８０内に含まれる部分を含めて再加熱器冷却コイル２７８を通り抜け、ここで、冷却空洞２８０内の液体２８１が、再加熱器冷却コイル２７８内の蒸気を冷却する。次に、少なくとも１つの再加熱器コイル弁２７９は、再加熱器冷却コイル２７８からの冷却された蒸気が、少なくとも１つの再加熱器希釈領域２７２に進むことを可能にすることができ、ここで、再加熱器冷却コイル２７８からの冷却された蒸気は、水噴霧緩和の使用なしで、第１再加熱器区画２５２を通り抜けた、そこで加熱された蒸気を希釈し、したがって冷却し／制御し、再加熱器回路２５０内の蒸気が、ＨＲＳＧ２２４、ＩＰ蒸気タービン２０４、および／または蒸気回路の定格温度を超えないようにする。水噴霧緩和の除去は、さらに、完全に水飽和温度より熱い排気エネルギを用いて水噴霧の気化の潜熱を供給することに関連する性能ペナルティを除去し、複合サイクル効率を改善する。

希釈されるか否かにかかわりなく、第２過熱器区画２４８に進む蒸気は、第２再加熱器区画２５４を通り抜け、第２再加熱器区画２５４および再加熱器２５０全体から出る。

上で短く述べたように、過熱器回路内および再加熱器回路内の蒸気の所望の希釈を達成するためには、１つの過熱器パスおよび再加熱器パスだけが必要であることを諒解されたい。これは、めいめいの希釈領域を、過熱器回路出口および再加熱器回路出口の下流（またはそのすぐ近く）に配置することによって達成することができる。しかし、（図示のように）運転性およびコストを改善するために、通常は複数の区画が使用される。さらに、過熱器供給領域２６４および再加熱器供給領域２７１は、それぞれ過熱器希釈領域２６６および再加熱器希釈領域２７２の上流に図示されているが、この位置決めは、システム２００に必要ではない。例えば、供給領域に、対応する希釈領域内に含まれる蒸気より熱い過熱蒸気または再加熱された蒸気を含めることができる。というのは、そのより熱い蒸気が、対応する希釈領域に達する前に冷却コイル内で冷却されるからである。

図３を参照すると、蒸気温度を制御する方法３００が示されており、この方法３００には、動作ブロック３０２に示されているように、蒸気回路の少なくとも１つの再加熱器供給領域１４１からの蒸気を用いて蒸気回路の少なくとも１つの再加熱器希釈領域１５５内の再加熱蒸気を緩和することが含まれ、ここで、少なくとも１つの再加熱器供給領域１４１は、希釈領域１５５の上流に（蒸気の流れに関して）配置される。緩和は、再加熱器希釈導管１７８を介して行われ、再加熱器希釈導管１７８は、再加熱器回路１５０と共に、少なくとも１つの再加熱器供給領域１４１を少なくとも１つの再加熱器希釈領域１５５に関連させる。

図４を参照すると、蒸気温度を制御する方法４００が示されており、この方法４００には、動作ブロック４０２に示されているように、少なくとも１つの冷却液コイルからの蒸気を用いて、蒸気回路２２８の少なくとも１つの希釈領域内の蒸気を緩和することが含まれ、ここで、少なくとも１つの冷却液コイルは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの冷却区域内に配置される。方法４００には、さらに、少なくとも１つの希釈領域を、少なくとも１つの冷却コイルを介して少なくとも１つの供給領域に関連させることが含まれる。この方法は、再加熱器回路２５０および／またはＨＰ過熱器回路２４４などの過熱器回路に適用することができる。

例示的実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに、様々な変更を行うことができ、同等物をその要素と置換できることを理解するに違いない。さらに、本発明の範囲から逸脱せずに、本発明の教示に対して様々な修正を行って、特定の状況または物質に適合させることができる。したがって、本発明が、本発明を実行するために企図された最良の態様として開示されたこの特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明が、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが重要である。さらに、具体的に述べられない限り、用語第１、第２などのすべての使用は、順序または重要性を表すのではなく、用語第１、第２などは、ある要素を別の要素から区別するのに使用されている。

システムが第１実施形態によるものである、水緩和またはそれからの性能ペナルティがない、蒸気温度を制御するシステムを示す概略流れ図である。システムが第２実施形態によるものである、水緩和またはそれからの性能ペナルティがない、蒸気温度を制御するシステムを示す概略流れ図である。水緩和に関連する気化の潜熱がない、蒸気温度を制御する第１の方法を示すブロック図である。水緩和に関連する気化の潜熱がない、蒸気温度を制御する第２の方法を示すブロック図である。

符号の説明

１００蒸気温度を制御するシステム
１０２ガスタービン
１０４蒸気タービン
１０６圧縮器
１０８燃焼区域
１１０タービン
１１２高圧区画
１１４中圧区画
１１６低圧区画
１１８復水器
１２０発電機
１２２シャフト
１２４排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１２８凝縮液配管
１２８ｂ蒸気導管
１２８ｃ蒸気導管
１２９低圧（ＬＰ）領域
１３１中圧（ＩＰ）領域
１３２エコノマイザ
１３３高圧領域
１３８ＬＰ蒸発器
１３９ＩＰ蒸発器
１４０ＨＰ蒸発器
１４１再加熱器供給領域
１４２過熱器
１４４ＨＰ過熱器回路
１４６ＨＰ過熱器区画
１４８ＨＰ過熱器区画
１４９ＨＰ過熱器区画
１５０再加熱器回路
１５２再加熱器区画
１５４再加熱器区画
１５５再加熱器希釈領域
１５６排ガス導管
１５８凝縮液ポンプ
１６０ポンプ
１６４過熱器供給領域
１６６過熱器希釈領域
１７６過熱器希釈導管
１７７過熱器希釈弁
１７８再加熱器希釈導管
１７９再加熱器希釈弁
２００蒸気温度を制御するシステム
２０２ガスタービン
２０４蒸気タービン
２０６圧縮器
２０８燃焼区域
２１０タービン
２１２高圧区域
２１４中圧区域
２１６低圧区域
２１８復水器
２２０発電機
２２２シャフト
２２４排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
２２８凝縮液配管
２２８ａ低圧導管
２２８ｂ蒸気導管
２２８ｃ蒸気導管
２２９低圧（ＬＰ）領域
２３１中圧（ＩＰ）領域
２３２エコノマイザ
２３３高圧（ＨＰ）領域
２３８ＬＰ蒸発器
２３９ＩＰ蒸発器
２４０ＨＰ蒸発器
２４１ＨＰ冷却ドラム
２４２ＬＰ過熱器
２４３ＩＰ過熱器
２４４ＨＰ過熱器回路
２４５過熱器
２４６ＨＰ過熱器区画
２４８ＨＰ過熱器区画
２４９ＨＰ過熱器区画
２５０再加熱器回路
２５２再加熱器区画
２５４再加熱器区画
２５６排ガス導管
２５８凝縮液ポンプ
２６０ポンプ
２６４過熱器供給領域
２６６過熱器希釈領域
２７１再加熱器供給領域
２７２再加熱器希釈領域
２７６過熱器冷却コイル
２７７過熱器コイル弁
２７８再加熱器冷却コイル
２７９再加熱器コイル弁
２８０冷却空洞
２８１液体
２８２過熱器コイル入口開口
２８４過熱器コイル出口開口
２８６再加熱器コイル入口開口
２８８再加熱器コイル出口開口
３００蒸気温度を制御する方法
３０２動作ブロック
４００蒸気温度を制御する方法
４０２動作ブロック

Claims

再加熱器回路（１５０）を含む蒸気回路と、
少なくとも１つの再加熱器希釈領域（１５５）と、
少なくとも１つの再加熱器希釈導管（１７８）と、
前記少なくとも１つの希釈領域（１５５）の上流に配置された少なくとも１つの再加熱器供給領域（１４１）とを含み、
前記少なくとも１つの供給領域（１４１）および前記少なくとも１つの希釈領域（１５５）が、前記再加熱器回路（１５０）および前記少なくとも１つの希釈導管（１７８）を介して関連付けられている、蒸気温度を制御するシステム（１００）。
前記再加熱器回路（１５０）に関連付けられた少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスをさらに含む、請求項１記載の蒸気温度を制御するシステム（１００）。
少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスが、少なくとも１つの弁を含む、請求項２記載の蒸気温度を制御するシステム（１００）。
少なくとも１つの希釈領域および少なくとも１つの供給領域を含む蒸気回路と、
少なくとも１つの冷却区域と、
前記少なくとも１つの希釈領域を前記少なくとも１つの供給領域に関連させる少なくとも１つの冷却コイルとを含み、
前記少なくとも１つの冷却コイルが、少なくとも部分的に前記少なくとも１つの冷却区域内に配置される、蒸気温度を制御するシステム（２００）。
前記少なくとも１つの冷却区域が、冷却空洞（２８０）を画定する少なくとも１つの冷却ドラム（２４１）である、請求項４記載の蒸気温度を制御するシステム（２００）。
前記蒸気回路に沿って配置された少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスをさらに含む、請求項４記載の蒸気温度を制御するシステム（２００）。
少なくとも１つの蒸気流れ制御デバイスが、少なくとも１つの弁を含む、請求項６記載の蒸気温度を制御するシステム（２００）。
前記蒸気回路が、高圧過熱器回路（２４４）、過熱器希釈領域（２６６）、および過熱器冷却コイル（２７６）を含む、請求項４記載の蒸気温度を制御するシステム（２００）。
前記蒸気回路が、再加熱器回路（２５０）、再加熱器希釈領域（２７２）、および再加熱器冷却コイル（２７８）を含む、請求項４記載の蒸気温度を制御するシステム（２００）。
前記冷却空洞（２８０）が、液体（２８１）を含み、前記少なくとも１つの冷却コイルが、少なくとも部分的に前記液体（２８１）内に沈められる、請求項５記載の蒸気温度を制御するシステム（２００）。