JP2011247265A5

JP2011247265A5 -

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Publication number: JP2011247265A5
Application number: JP2011117927A
Authority: JP
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2031-05-26

Description

より高い再循環率は、ＣＯ₂濃度を高めるだけでなく、ＣＯ₂捕捉システムを流過する煙道ガス質量及び体積流量の減少にもつながる。より低い流量は、システムの圧力降下をも低減し、このことは、全体の性能にとって有利であるか又はより小さな、よりコストの低い機器の使用を許容する。設計条件下でのベース負荷において、煙道ガス再循環率は最大化される。煙道ガス再循環率は、ガスタービンの運転のために必要とされる最大酸素濃度によって制限される。典型的な再循環率は、ベース負荷運転の場合に３０％〜５０％のオーダである。

ＨＲＳＧからの煙道ガス１９の第１の部分流２１は、ガスタービン６の圧縮機１の入口へ再循環させられ、この入口において、第１の部分流２１は周囲空気２と混合される。第１の部分流２１は、周囲空気２と混合される前に再循環煙道ガス冷却器２７において冷却される。

ＨＲＳＧからの煙道ガス１９の第２の部分流２０は、ダンパ２９によって煙突３２へ送られる。煙道ガス流を高めるために、及び再循環率を制御するために、煙突３２への変速煙道ガスブロワ１０が、ダンパ２９と煙突３２との間に装備されている。さらに、再循環のための変速煙道ガスブロワ１１が、煙道ガスの再循環された第１の部分流２１を周囲空気２と混合する前に、再循環煙道ガス冷却器２７の下流に装備されている。

ＨＲＳＧ１９からの煙道ガスの第１の部分流２１は、ガスタービン６の圧縮機１の入口へ再循環され、この入口において、第１の部分流２１は周囲空気２と混合される。第１の部分流２１は、周囲空気２と混合される前に、再循環煙道ガス冷却器２７において冷却される。

ＨＲＳＧ１９からの煙道ガスの第２の部分流２０は、ダンパ２９によってＣＯ₂捕捉システム１８へ送られる。ＣＯ₂捕捉システム１８の上流の煙道ガス冷却器２３はこの第２の部分流２０を冷却する。煙道ガス流を高めるために、及び再循環率を制御するために、ＣＯ₂捕捉システム１０への変速煙道ガスブロワが、煙道ガス冷却器２３とＣＯ₂捕捉システム１８との間に装備されている。再循環１１のための変速煙道ガスブロワは、煙道ガスの再循環された第１の部分流２１を周囲空気２と混合する前に、再循環煙道ガス冷却器２７の下流に装備されている。

再循環質量流量を制御し、再循環煙道ガス再冷却器２７の後の温度を制御し、周囲空気の温度と、圧縮機１の入口質量流量とを考慮することによって、圧縮機１の入口温度を制御することができる。

ベース負荷において、再冷却温度は、通常、再循環煙道ガス再冷却器２７の能力によって制限され、利用可能なヒートシンクに依存する。河川又は海からの冷却水を用いる冷却水冷却器の場合、水温が、可能な再冷却温度を支配する。空気冷却器の場合、最低再冷却温度は、通常、周囲温度より５〜１０℃高い温度である。再循環率に応じて、圧縮機入口温度の温度上昇は、より小さくなる。

特定の部分負荷電力出力がＣＣＰＰから要求される場合、タービン入口温度又は高温ガス温度が低下させられ、可変入口案内羽根が、運転コンセプトに従って、目標電力が達成されるまで閉鎖される。両者は、相対的な負荷低減に比例した、プラント効率の低減につながる。圧縮機入口温度を制御することによって、プラントのベース負荷電力を制御することができる。特に、圧縮機入口温度の上昇は、ベース負荷電力の減少につながる。その結果、上記の特定の電力出力は、ベース負荷において又は増大した相対電力において達せられる。増大した相対負荷での運転による効率増加が、増大した入口温度での運転による効率損失よりも大きい限り、圧縮機入口温度を高めることは、全体効率を高めることができる。プラント特定最適圧縮機入口温度を、全ての負荷設定点のために決定することができる。最適圧縮機入口温度と、周囲空気２の温度と、負荷特定ガスタービン再循環率ｒ_GTとに基づき、最適な再冷却温度Ｔ_recoolを決定することができる。ベース負荷において、再冷却温度は、再冷却器の冷却能力によって制限される。より低い負荷では、再冷却温度Ｔ_recoolを、周囲空気と再冷却された煙道ガスとの混合物が許容可能な最大圧縮機入口温度に達するまで、高めることができる。この例では、最大許容圧縮機入口温度は、固定値である。しかしながら、ガスタービン再循環率は負荷に応じて変化するので、一定の混合温度を得るために必要とされる再冷却温度Ｔ_recoolも負荷に応じて変化する。

１圧縮機
２周囲空気
３圧縮機入口ガス
４燃焼器
５ＧＴのための煙道ガス
６ガスタービンＧＴ
７タービン
８ガスタービンからの高温煙道ガス
９ＨＲＳＧ（熱回収蒸気発生器）
１０（ＣＯ₂捕捉システムへの）第２の部分流のための煙道ガスブロワ
１１第１の部分流のための煙道ガスブロワ（煙道ガス再循環）
１２バイパスフラップ又は弁
１３蒸気タービン
１４凝縮器
１５ＣＯ₂捕捉のための蒸気抽出部
１６給水部
１７凝縮物戻しライン
１８ＣＯ₂捕捉システム
１９ＨＲＳＧからの煙道ガス
２０第２の部分流（ＣＯ₂捕捉システムへの煙道ガスライン）
２１第１の部分流（煙道ガス再循環）
２２ＣＯ₂除去された煙道ガス
２３（第２の部分流のための）煙道ガス冷却器
２４煙突への煙道ガスバイパス
２５第１の発電機
２６第２の発電機
２７（第１の部分流のための）再循環煙道ガス再冷却器
２８圧縮機出口圧力又は出口温度測定装置
２９煙道ガス分割装置
３０生蒸気
３１捕捉されたＣＯ₂
３２煙突
３３高圧タービン
３４第２の燃焼器
３５低圧タービン
３６入口空気ＣＯ₂及び／又はＯ₂測定装置
３７ガスタービン煙道ガスＣＯ₂及び／又はＯ₂測定装置
３８ＨＲＳＧ煙道ガスＣＯ₂及び／又はＯ₂測定装置
３９マニホールド
４０燃料分配システム
４１主燃料制御弁
４５，４６，４７制御弁
５１旋回ボディ
５２包囲空気
５３バーナ長手方向軸線
５５第１の供給導管
５６出口開口の第１のグループ
５７第２の供給導管
５８出口開口の第２のグループ
５９燃料ランス
６０燃料供給部
６１第１のバーナグループのためのマニホールド
６２第２のバーナグループのためのマニホールド
６３第１のバーナグループのための燃料制御弁
６４第２のバーナグループのための燃料制御弁
６５単一バーナ制御弁
６６バーナ
ＣＣＰＰコンバインドサイクル発電プラント
Ｆ０合計燃料量
Ｆ１，Ｆ２燃料量
ＦＰパイロット燃料量
ｎ₁ 第１のグループにおける出口開口の数
ｎ₂ 第２のグループにおける出口開口の数
ｐ_k2 圧縮機出口圧力
ｒ_FRG 煙道ガス再循環率
ｒ_i 課された燃焼不均一性比
ｒ_T 目標再循環率
ｒ_min 最小再循環率
ｒ_max 最大再循環率
Ｔ_hot 高温ガス温度

Claims

ガスタービン（６）と、煙道ガス再循環システムを備えた熱回収蒸気発生器（９）とを有するコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）を運転する方法において、煙道ガス再循環システムによってガスタービン（６）の圧縮機入口ガス（３）に再循環される煙道ガスの煙道ガス再循環率（ｒ_FRG）に関連して、課された燃焼不均一性比（ｒ_i）を制御することを特徴とする、コンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）を運転する方法。
前記課された燃焼不均一性比（ｒ_i）をさらに、燃焼器における高温ガス温度（Ｔ_hot）に関連して制御しかつ／又は燃焼圧力（ｐ_k2）に関連して制御する、請求項１記載の方法。
より高い煙道ガス再循環率（ｒ_FRG）を許容するためにガスタービン（６）のガスタービン圧縮機（１）の圧縮機入口ガス（３）及び／又はガスタービン（６）の燃焼器（４）に酸素又は酸素富化空気を混合する、請求項１又は２記載の方法。
圧縮機入口ガス（３）における目標酸素濃度を、課された燃焼不均一性比（ｒ_i）に関連して与え、圧縮機入口ガスにおける酸素濃度を、煙道ガス再循環率（ｒ_FRG）の変化及び／又は酸素又は酸素富化空気の混合によって制御する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
課された燃焼不均一性比（ｒ_i）及び／又は酸素又は酸素富化空気の混合を、測定されたＣＯ及び／又は未燃炭化水素排出量に関連して調節する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
課された燃焼不均一性比（ｒ_i）を、測定された燃焼器脈動に関連して調節する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
ＣＯ₂捕捉システム（１８）を通る所要の最小流量を保証するために煙道ガス再循環率（ｒ_FRG）を最大値よりも低く維持する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
ガスタービン（６）の目標圧縮機入口温度を、相対負荷に関連して与え、圧縮機入口温度を、ガスタービン（６）の圧縮機入口ガス（３）へ再循環させられる、冷却された煙道ガスの再冷却温度（Ｔ_recool）を調節することによって制御する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
請求項１から８までのいずれか１項記載の運転方法のために設計されたコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）において、ガスタービン（６）と、熱回収蒸気発生器（９）と、蒸気タービン（１３）と、再循環煙道ガス再冷却器（２７）を備えた煙道ガス再循環ラインと、少なくとも１つの圧縮機出口圧力及び／又は圧縮機出口温度測定装置と、再循環される煙道ガスと周囲空気との混合箇所とガスタービン（６）の圧縮機（１）との間の少なくとも１つの酸素及び／又はＣＯ₂測定装置（３６）、及び／又はガスタービン（６）及び燃焼器（４，３４）の下流に設けられた少なくとも１つの酸素及び／又はＣＯ₂測定装置（３７，３８）及び／又は少なくとも１つのＣＯ及び／又は未燃炭化水素測定装置と、制御された燃焼不均一性を課すために構成された燃料分配システムを有することを特徴とする、コンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。
少なくとも１つの燃焼器（４，３４）におけるパイロット段及び／又は多段予混合ガス噴射を備えたガスタービン（６）が設けられている、請求項９記載のコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。
多段バーナグループを備えた少なくとも１つの燃焼器（４，３４）を備えたガスタービン（６）が設けられている、請求項９または１０記載のコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。
２６よりも大きな設計圧縮機圧力比を備えるガスタービン（６）が設けられている、請求項９から１１までのいずれか１項記載のコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。
１５ｂａｒａよりも大きな第２の燃焼器（３４）の設計圧力を備える、順次燃焼ガスタービン（６）が設けられている、請求項９から１２までのいずれか１項記載のコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。
再循環のための変速煙道ガスブロワ（１１）及び／又はＣＯ₂捕捉システム（１８）が設けられており、再循環率の制御のためのＣＯ₂捕捉システム（１８）に送られる煙道ガスのためのＣＯ₂捕捉システム（１０）への変速煙道ガスブロワが設けられている、請求項９から１３までのいずれか１項記載のコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。
圧縮機（１）の圧縮機入口ガス（３）及び／又は燃焼器（４，３４）又は圧縮機プレナムに酸素又は酸素富化空気を噴射するための噴射ポートが設けられている、請求項９から１４までのいずれか１項記載のコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）。