JP2013079580A - Method of operating combined power generating facility and combined power generating facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、コンバインド発電設備の運転方法及びコンバインド発電設備に関
する。
Embodiments described herein relate generally to a method for operating a combined power generation facility and a combined power generation facility.
地球温暖化が世界的に叫ばれる中、大量の化石燃料を使用し、地球温暖化の原因の一つ
である二酸化炭素を多く排出する火力発電設備において、二酸化炭素の排出量を低減する
ことは急務である。この対策の一つとして、既設の蒸気タービン発電設備を、より熱効率
の高いガスタービンと組合せたコンバインド発電設備(以下、コンバインド発電設備とい
う。)に改修することが考えられる。
While global warming is screaming worldwide, reducing the amount of carbon dioxide emissions in a thermal power generation facility that uses a large amount of fossil fuel and emits a large amount of carbon dioxide, which is one of the causes of global warming. There is an urgent need. As one of the countermeasures, it is conceivable to upgrade an existing steam turbine power generation facility to a combined power generation facility (hereinafter referred to as a combined power generation facility) combined with a gas turbine having higher thermal efficiency.
しかし、これには莫大な費用を必要とし、このことが従来の蒸気タービン発電設備をコ
ンバインド発電設備にする際の大きな問題のひとつであった。この対策として、可能限り
、既設の蒸気タービン設備を流用して、その工期や建設費を低減させるという方法がある
。
However, this requires enormous costs, and this is one of the major problems when converting a conventional steam turbine power generation facility into a combined power generation facility. As a countermeasure, there is a method in which existing steam turbine equipment is diverted as much as possible to reduce the construction period and construction cost.
一方、コンバインド発電設備で必要とされる蒸気タービンの定格出力は、ガスタービン
の定格出力に依存して決まり、既存の蒸気タービン設備をコンバインド発電設備に改修す
る場合、既設蒸気タービンが最適な定格出力より大きくなる場合が多い。そのため、既設
の蒸気タービンをそのまま使用すると、蒸気タービンへの主蒸気流量が最適な流量より少
ないことから、蒸気タービン入口圧力が低下し、著しく性能が低下してしまう。
On the other hand, the rated output of the steam turbine required for the combined power generation facility is determined depending on the rated output of the gas turbine, and when the existing steam turbine facility is upgraded to the combined power generation facility, the existing steam turbine has the optimum rated output. Often larger. Therefore, if the existing steam turbine is used as it is, the main steam flow rate to the steam turbine is less than the optimum flow rate, so that the steam turbine inlet pressure is lowered and the performance is significantly lowered.
ここで、蒸気タービン入口圧力を上昇させる方法として、一部の段落、もしくは全部の
段落のノズルの蒸気通路部の一部を物理的に閉止(以下、部分挿入という。)する方法が
ある。しかし、当該方法では、蒸気タービンに流入する蒸気流量が変化した場合は、最適
な蒸気タービン入口圧力とするためのノズル部分挿入率は変化し、これを最適に変更する
場合は、ノズルの構造的な変更が必要となるが、特に調速段ノズルの構造的変更は、他の
段落のノズルと比較してコストが高価である。
Here, as a method of increasing the steam turbine inlet pressure, there is a method of physically closing a part of the steam passage portion of the nozzles in some or all of the paragraphs (hereinafter referred to as partial insertion). However, in this method, when the flow rate of steam flowing into the steam turbine changes, the nozzle partial insertion rate for achieving the optimum steam turbine inlet pressure changes, and when this is optimally changed, the structure of the nozzle is changed. However, the structural change of the governing stage nozzle is more expensive than the nozzles of the other paragraphs.
また、蒸気タービンの最適主蒸気流量を発生させる為に複数台のガスタービン、及び排
熱回収ボイラを設置する解決策もあるが、敷地の制約がある場合が多く、設置可能な場合
でも、工期や建設費用の増加が避けられないという問題があった。
There is also a solution to install multiple gas turbines and exhaust heat recovery boilers to generate the optimal main steam flow rate of the steam turbine, but there are often site restrictions and even if it can be installed, There was a problem that the increase in construction costs was inevitable.
本発明が解決しようとする課題は、調速段ノズルの構造を変更することなく、最小限の
改造により高い熱効率を有する既設蒸気タービンを流用したコンバインド発電設備の運転
方法及びコンバインド発電設備を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is to provide a method for operating a combined power generation facility and a combined power generation facility that uses an existing steam turbine having high thermal efficiency by minimal modification without changing the structure of the governing stage nozzle. That is.
実施形態のコンバインド発電設備の運転方法は、ガスタービンの燃焼排ガスを用いて蒸
気を発生させる排熱回収ボイラから排気される蒸気流量に応じて、4つの主蒸気加減弁の
うち、第3の主蒸気加減弁及び第4の主蒸気加減弁の弁を開けず、かつ、第1の主蒸気加
減弁及び第2の主蒸気加減弁の弁開度を制御する工程と、を有する。さらに、当該主蒸気
加減弁の当該第1の蒸気加減弁及び当該第2の蒸気加減弁の弁開度の制御によって調速段
ノズルへ流入する主蒸気の流量を制御する工程と、を有する。また、当該調速段ノズルの
主蒸気の流量に応じて当該蒸気タービンを仕事させる工程と、を有する。さらに、当該蒸
気タービンが行う仕事によって当該発電機を駆動する工程と、を有する。
The operation method of the combined power generation facility according to the embodiment includes a third main steam control valve among the four main steam control valves according to the steam flow rate exhausted from the exhaust heat recovery boiler that generates steam using the combustion exhaust gas of the gas turbine. And a step of controlling the valve opening degree of the first main steam control valve and the second main steam control valve without opening the valves of the steam control valve and the fourth main steam control valve. And a step of controlling the flow rate of the main steam flowing into the governing stage nozzle by controlling the valve opening degree of the first steam control valve and the second steam control valve of the main steam control valve. And a step of causing the steam turbine to work according to the flow rate of the main steam of the governing stage nozzle. And a step of driving the generator by work performed by the steam turbine.
また、実施形態のコンバインド設備は、ガスタービンの燃焼排ガスを用いて蒸気を発生
させる排熱回収ボイラから排気される蒸気流量に応じて、4つの蒸気加減弁のうち、第3
の蒸気加減弁及び第4の蒸気加減弁の弁を開けず、かつ、第1の蒸気加減弁及び第2の蒸
気加減弁の弁開度を制御する手段と、を有する。さらに、当該主蒸気加減弁の当該第1の
蒸気加減弁及び当該第2の蒸気加減弁の弁開度の制御によって調速段ノズルへ流入する主
蒸気の流量を制御する手段と、を有する制御部と、を有する。また、当該調速段ノズルの
主蒸気の流量に応じて蒸気タービンを仕事させる手段と、を有する。さらに、当該蒸気タ
ービンが行う仕事によって発電機を駆動する手段と、を有する。
Moreover, the combined equipment of embodiment is 3rd among four steam control valves according to the steam flow rate exhausted from the exhaust heat recovery boiler which generates steam using the combustion exhaust gas of a gas turbine.
Means for controlling the valve opening degree of the first steam control valve and the second steam control valve without opening the valves of the steam control valve and the fourth steam control valve. And control means for controlling the flow rate of the main steam flowing into the governing stage nozzle by controlling the valve openings of the first steam control valve and the second steam control valve of the main steam control valve. Part. And a means for causing the steam turbine to work in accordance with the flow rate of the main steam of the governing stage nozzle. And a means for driving the generator by work performed by the steam turbine.
以下、実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態の既設蒸気タービンを流用したコンバインド発電設備の運転方法に
ついて、図面を用いて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部
分には同一または類似の符号が付してある。
(First embodiment)
Hereinafter, an operation method of the combined power generation facility using the existing steam turbine of the first embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
まず、第1の実施形態の既設蒸気タービンを流用したコンバインド発電設備の概略につ
いて説明する。図1は、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法の概略図であ
る。
First, an outline of a combined power generation facility using the existing steam turbine of the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of an operation method of the combined power generation facility according to the first embodiment.
図1は、既設蒸気タービンへの主蒸気流量が最適な流量より少ない例として、1台のガ
スタービンとその排熱を利用して蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生させる1台の
排熱回収ボイラと、既設蒸気タービンから構成されるコンバインド発電設備を示している
。
FIG. 1 shows an example in which the main steam flow rate to the existing steam turbine is less than the optimum flow rate, and one exhaust heat generating steam for driving the steam turbine using one gas turbine and its exhaust heat. A combined power generation facility composed of a recovery boiler and an existing steam turbine is shown.
図1に示すように、第1の実施形態のコンバインド発電設備は、ガスタービン10の燃
焼排ガスから蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させる再加熱器を有する排熱回収ボイラ9
と、排熱回収ボイラ9の蒸気により駆動する高圧蒸気タービン1と、再熱器により再加熱
された高圧蒸気タービン1の排気蒸気により駆動する中圧蒸気タービン2と、中圧蒸気タ
ービン2の排気蒸気と排熱回収ボイラ9の低圧混入蒸気により駆動する低圧蒸気タービン
3と、を備える。
As shown in FIG. 1, the combined power generation facility of the first embodiment includes an exhaust
A high
ここで、ガスタービン10は、外部から供給される燃料と空気圧縮機11から供給され
る空気を取り込んで燃焼させて、ガスタービン10の軸と同一の軸である発電機12を駆
動して発電する。また、ガスタービン10は、燃焼した後に発生する排熱を排熱回収ボイ
ラ9に排気する。
Here, the
排熱回収ボイラ9は、ガスタービン10からの排熱と高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タ
ービン2、低圧蒸気タービン3への給水または蒸気とを熱交換し、高圧蒸気タービン1、
中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3を駆動するための蒸気を発生させる。
The exhaust
Steam for driving the intermediate
また、高圧蒸気タービン1は、排熱回収ボイラ9より供給される主蒸気によって、最初
に仕事をして発電機5を駆動する。
The high-
また、中圧蒸気タービン2は、蒸気の流れにおいて、高圧蒸気タービン1と低圧蒸気タ
ービン2の間に位置しており、高圧蒸気タービン1の抽気蒸気を排熱ボイラ9にて再加熱
した再熱蒸気によって仕事をして発電機5を駆動する。
The intermediate
さらに、低圧蒸気タービン3は、蒸気の流れにおいて最後に仕事をし、発電機5を駆動
して発電する。また、その排気は排気を凝縮する復水器4に導入される。また、復水器4
において凝縮された低圧タービン3の排気は、復水器4と復水ポンプ6、グランド蒸気コ
ンデンサ7および給水ポンプ8を介して、排熱回収ボイラ9に供給される。
Furthermore, the low-
The exhaust gas from the low-
なお、第1の実施形態では、既設蒸気タービンとは、既に蒸気タービン発電設備として
建設され、運用もしくは休止・廃止されている蒸気タービンをいう。
In the first embodiment, the existing steam turbine refers to a steam turbine that has already been constructed as a steam turbine power generation facility and has been operated, suspended, or abolished.
ここで、制御部22は、図1の点線矢印に示すように、高圧蒸気タービン1、中圧蒸気
タービン2、低圧蒸気タービン3の主蒸気量を常に計測している。さらに、制御部22は
、図1の点線矢印に示すように、高圧蒸気タービン1の後述する主蒸気加減弁20の第1
弁乃至第4弁の弁開度を計測するとともに、当該主蒸気加減弁20の第1弁乃至第4弁の
制御する制御信号を高圧蒸気タービン1に送信している。
Here, the
The valve opening degree of the valve to the fourth valve is measured, and a control signal controlled by the first valve to the fourth valve of the main steam control valve 20 is transmitted to the high-
ここで、第1の実施形態のように、既設蒸気タービン発電設備を用いてコンバインド発
電設備にする場合には、排熱回収ボイラ9から蒸気タービンを駆動するために、高圧蒸気
タービン1に供給される主蒸気流量が最適な流量より少なくなっている。第1の実施形態
では、例えば、最適流量の1/2であったとする。このような高圧蒸気タービン1への主
蒸気流量では、高圧蒸気タービン1の、後述する調速ノズル21の入口圧力が大きく低下
してしまい、蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タ
ービン3の仕事量が低下してしまう。
Here, when the existing steam turbine power generation facility is used as the combined power generation facility as in the first embodiment, the exhaust
次に、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法について、説明する。図2は
、第1の実施形態のコンバインド発電設備の高圧蒸気タービンのノズルガバニング調速方
式を示す概略図であり、図3は、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法の主
蒸気加減弁の弁開度を示すグラフである。
Next, a method for operating the combined power generation facility according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a nozzle governing speed control method for the high-pressure steam turbine of the combined power generation facility according to the first embodiment, and FIG. 3 is a main steam of the operation method of the combined power generation facility according to the first embodiment. It is a graph which shows the valve opening degree of an adjustment valve.
まず、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法は、コンバインド発電設備に
改造を行うノズルガバニング調速方式を有する既設蒸気タービン発電設備を対象とする。
First, the operation method of the combined power generation facility according to the first embodiment is intended for an existing steam turbine power generation facility having a nozzle governing speed control system that modifies the combined power generation facility.
ここで、図2に示すように、ノズルガバニング調速方式とは、高圧蒸気タービン1の主
蒸気加減弁20と、蒸気タービンの主蒸気流れの最も上流であって主蒸気が最初に流入す
る調速段ノズル21を用いて、主蒸気流量を主蒸気加減弁20の開弁数と各弁の弁開度に
よって調整する方式である。
Here, as shown in FIG. 2, the nozzle governing speed control system is the main steam control valve 20 of the high-
具体的には、図2に示すように、高圧蒸気タービン1の主蒸気加減弁20は、それぞれ
2つの弁を持っている。例えば、主蒸気加減弁20は、図面右から左方向に、第1弁、第
2弁、第3弁、第4弁を備えている。主蒸気加減弁20を介して流れてくる主蒸気は、高
圧蒸気タービン1の調速段ノズル21に流れ込む。
Specifically, as shown in FIG. 2, the main steam control valve 20 of the high-
ここで、高圧蒸気タービン1の調速段ノズル21の入り口は、主蒸気加減弁20の弁数
に対応するように、4つの入り口に区切られている。高圧蒸気タービン1の調速段ノズル
21の入り口の番号は、高圧蒸気タービン1の主蒸気加減弁20の第1弁から第4弁まで
の番号に対応しており、反時計回りに、主蒸気加減弁20の第1弁から第4弁へ流れ込む
主蒸気の流れを受け入れる。
Here, the inlet of the governing stage nozzle 21 of the high-
さらに、主蒸気の流れの方向によって、高圧蒸気タービン1の調速段ノズル21には、
高圧蒸気タービン1の主蒸気加減弁20の第1弁に対応する入り口GV#1では、図面左
下の矢印方向に蒸気による力が発生し、高圧蒸気タービン1の主蒸気加減弁20の第2弁
に対する入り口GV#2では、図面右下の矢印方向に蒸気による力が発生することとなる
。同様に、高圧蒸気タービン1の主蒸気加減弁20の第3弁に対応する入り口GV#3で
は、図面右上の矢印方向に蒸気による力が発生し、高圧蒸気タービン1の主蒸気加減弁2
0の第4弁に対する入り口GV#4では、図面左上の矢印方向に蒸気による力が発生する
こととなる。
Furthermore, depending on the flow direction of the main steam, the governing stage nozzle 21 of the high-
At the
At the
ここで、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法は、高圧蒸気タービン1の
入口の圧力を上昇させる方法として、調速段ノズル21を部分挿入とすることとした。こ
こで、部分挿入とは、高圧蒸気タービン1の蒸気通路部を構成する調速段ノズル21の蒸
気が流れる部分の一部を閉止することである。
Here, in the operation method of the combined power generation facility of the first embodiment, as the method for increasing the pressure at the inlet of the high-
また、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法は、調速段ノズル21を部分
挿入する方法として、全4弁から構成される主蒸気加減弁20及び第2主蒸気加減弁21
のアドミッションにより、部分挿入することとした。ここで、アドミッションとは、主蒸
気加減弁20の開弁パターンを意味する。
Moreover, the operating method of the combined power generation equipment of 1st Embodiment is the main steam control valve 20 and the 2nd main steam control valve 21 which consist of all four valves as a method of inserting the speed control stage nozzle 21 partially.
It was decided to insert part by admission. Here, the admission means a valve opening pattern of the main steam control valve 20.
ここで、図3、図4を参照して、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法の
主蒸気加減弁の弁開度の制御を示す。図3は、第1の実施形態のコンバインド発電設備の
運転方法の主蒸気加減弁の弁開度を示すグラフ、図4は、第1の実施形態のコンバインド
発電設備の運転方法の主蒸気加減弁の制御を示すフローチャート図である。
Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, control of the valve opening degree of the main steam control valve of the operation method of the combined power generation facility of the first embodiment is shown. FIG. 3 is a graph showing the valve opening of the main steam control valve of the combined power generation facility operating method of the first embodiment, and FIG. 4 is the main steam control valve of the combined power generation facility operating method of the first embodiment. It is a flowchart figure which shows this control.
図3に示すように、図3の縦軸は、主蒸気加減弁20である主蒸気加減弁の弁開度を表
し、横軸は、コンバインド化改修後の既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧
蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3の負荷を表している。
As shown in FIG. 3, the vertical axis in FIG. 3 represents the valve opening of the main steam control valve that is the main steam control valve 20, and the horizontal axis is the high-
ここで、図3では、主蒸気加減弁20の弁開度は、ガスタービン10とその燃焼排ガス
を用いて蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラ9からの蒸気流量に併せて
、制御部22によって、最適な弁開度パターンを選定・固定して、蒸気タービンである高
圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3の効率の良い運転を行うよ
うに制御される。ここで、図3では、例えば、最適な弁開度数が2弁であることから、全
4弁中4つの弁の弁開度を制御する制御方式から、全4弁中2つの弁の弁開度を同時に制
御する制御方式に改修して運転する場合について、以下説明する。
Here, in FIG. 3, the valve opening degree of the main steam control valve 20 is controlled in accordance with the steam flow rate from the exhaust
図3、図4に示すように、主蒸気加減弁20のうち、主蒸気加減弁20の第1弁及び第
2弁の弁開度について、制御部22は、コンバインド化改修後の既設蒸気タービンである
高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3への主蒸気流量が大きく
なるにつれて(図4のステップ1のYes)、徐々に弁開度を大きくしていき、既設蒸気タ
ービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3への主蒸気
流量が最大のときに(図4のステップ2のYes)、主蒸気加減弁20の第3弁及び第4弁
の弁は開けず、かつ、主蒸気加減弁20の第1弁及び第2弁の弁開度が100%となるよ
うに制御する(図4のステップS3)。つまり、図2に示す蒸気加減弁20の第1弁、第2
弁に対応する入り口GV#1、GV#2に主蒸気が流れ込むことになり、蒸気加減弁20
の第3弁、第4弁に対応する入り口GV#3、GV#4には主蒸気が流れ込まないことと
なる。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, among the main steam control valves 20, the
The main steam flows into the
The main steam does not flow into the
ここで、主蒸気加減弁20の第1弁及び第2弁を同時に制御するのは、主蒸気の流れに
よって発生する力によって、高圧蒸気タービン1が振動を起こさないようにするためであ
る。
Here, the reason why the first valve and the second valve of the main steam control valve 20 are simultaneously controlled is to prevent the high-
なお、主蒸気加減弁20の第3弁及び第4弁の弁を開けない制御を行うことにより、こ
れまで、主蒸気流量に合わせて、全4弁の弁開度を制御する制御方式であったものが、主
蒸気加減弁20の第3弁及び第4弁の弁は開かないように制御され、主蒸気加減弁20の
第1弁及び第2弁のみの弁開度を制御する制御方式となる。
In addition, by performing control that does not open the third valve and the fourth valve of the main steam control valve 20, a control method for controlling the valve openings of all four valves according to the main steam flow has been used so far. However, the third and fourth valves of the main steam control valve 20 are controlled not to open, and the control system controls the valve openings of only the first and second valves of the main steam control valve 20. It becomes.
また、蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービ
ン3の回転数が変動した場合の制御としては、制御部21は、調速段ノズル21の部分挿
入においては、主蒸気加減弁20の第1弁から第4弁の弁開度を適正に制御する。
In addition, as a control when the rotation speeds of the high
以上から、第1の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法では、従来、主蒸気加減
弁20の全4弁の弁開度を制御する制御方式であったものが、主蒸気加減弁20の第3弁
及び第4弁の弁は開かないように制御して、図2に示す蒸気加減弁20の第3弁、第4弁
に対応する入り口GV#3、GV#4には主蒸気が流れ込まないようにするとともに、主
蒸気加減弁20の第1弁及び第2弁のみの弁開度を制御して、図2に示す蒸気加減弁20
の第1弁、第2弁に対応する入り口GV#1、GV#2には主蒸気が流れ込む制御方式に
して運転することで、高圧蒸気タービン1の入口圧力を高圧にすることが可能となる。よ
って、既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気ター
ビン3の性能を向上させることができる。
From the above, in the operation method of the combined power generation facility of the first embodiment, the control method for controlling the valve opening degree of all four valves of the main steam control valve 20 in the related art is the first of the main steam control valves 20. The main valves flow into the
It is possible to increase the inlet pressure of the high-
なお、第1の実施形態に挙げたガスタービン10、排熱回収ボイラ9の台数は、あくま
でも、既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気ター
ビン3への流入主蒸気流量が最適流量よりも少ない場合の例であり、各機器の数はこの限
りではない。
The number of
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法について、図面を用いて説明す
る。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号
が付してある。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the operation method of the combined power generation facility of 2nd Embodiment is demonstrated using drawing. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、ガスタービン15、空気圧縮機16、
発電機17、排熱回収ボイラ14、給水ポンプ13をさらに有している点であり、ガスタ
ービン15、空気圧縮機16、発電機17、排熱回収ボイラ14、給水ポンプ13の表記
以外は第1の実施形態と同じであるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。
The second embodiment differs from the first embodiment in that the
The
図5は、第2の実施形態のコンバインド発電設備の概略図である。図5は、既設蒸気タ
ービンへの流入主蒸気流量が最適である例として、2台のガスタービン10、15とその
排熱を利用して蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生させる2台の排熱回収ボイラ9
、14と、既設蒸気タービンから構成されるコンバインド発電設備である。
FIG. 5 is a schematic diagram of the combined power generation facility of the second embodiment. FIG. 5 shows an example in which the flow rate of the main steam flowing into the existing steam turbine is optimal. Two
, 14 and a combined power generation facility composed of existing steam turbines.
ここで、図5に示すように、第2の実施形態のコンバインド発電設備は、ガスタービン
10、15の燃焼排ガスから蒸気タービン駆動用の蒸気を発生させる再加熱器を有する排
熱回収ボイラ9、14と、排熱回収ボイラ9、14の主蒸気により駆動する高圧蒸気ター
ビン1と、再熱器により再加熱された高圧蒸気タービン1の排気により駆動する中圧蒸気
タービン2と、中圧蒸気タービン2の排気蒸気と排熱回収ボイラ9、14の低圧混入蒸気
により駆動する低圧蒸気タービン3と、を備える。
Here, as shown in FIG. 5, the combined power generation facility of the second embodiment includes an exhaust
ここで、ガスタービン10、15は、外部から供給される燃料と空気圧縮機11、16
から供給される空気を取り込んで燃焼させて、ガスタービン10、15の軸とはそれぞれ
同一の軸である発電機12、17を駆動して発電する。また、ガスタービン10、15は
、燃焼した後に発生する排熱を排熱回収ボイラ9、14に排気する。
Here, the
The air supplied from the engine is taken in and burned, and the
排熱回収ボイラ9、14は、ガスタービン10、15からの排熱と高圧蒸気タービン1
、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3への給水または蒸気とを熱交換し、高圧蒸気
タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3を駆動するための蒸気を発生させ
る。
The exhaust
The intermediate
また、高圧蒸気タービン1は、排熱回収ボイラ9、14より供給される主蒸気によって
最初に仕事をして発電機5を駆動する。
Further, the high-
また、中圧蒸気タービン2は、蒸気の流れにおいて、高圧蒸気タービン1と低圧蒸気タ
ービン2の間に位置しており、高圧蒸気タービン1の抽気蒸気を排熱ボイラ9にて再加熱
した再熱蒸気によって仕事をして発電機5を駆動する。
The intermediate
さらに、低圧蒸気タービン3は、蒸気の流れにおいて最後に仕事をし、発電機5を駆動
して発電する。また、その排気は排気を凝縮する復水器4に導入される。また、復水器4
において凝縮された低圧蒸気タービン3の排気は、復水器4と復水ポンプ6、グランド蒸
気コンデンサ7および給水ポンプ8、給水ポンプ13を介して、排熱回収ボイラ9、14
に供給される。
Furthermore, the low-
The exhaust gas from the low-
To be supplied.
また、制御部22は、図5の点線矢印に示すように、高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タ
ービン2、低圧蒸気タービン3の主蒸気量を常に計測している。さらに、制御部22は、
図5の点線矢印に示すように、高圧蒸気タービン1の後述する主蒸気加減弁20の第1弁
乃至第4弁の弁開度を計測するとともに、当該主蒸気加減弁20の第1弁乃至第4弁の弁
開度を制御する制御信号を高圧蒸気タービン1に送信している。また、制御部22は、図
5の点線矢印に示すように、排熱回収ボイラ9、14からの蒸気流量を常に計測している
。
Further, the
As shown by the dotted line arrows in FIG. 5, the valve openings of the first to fourth valves of the main steam control valve 20, which will be described later, of the high-
ここで、第2の実施形態の既設蒸気タービン発電設備を用いたコンバインド発電設備で
は、高圧蒸気タービン1への主蒸気流量が最適な流量とする。このような主蒸気条件では
、第1の実施形態の既設蒸気タービンを流用したコンバインド発電設備の運転方法では、
特に、高圧蒸気タービン1の入口圧力が過剰に高くなり、許容圧力を超えて、機器の損傷
を招く可能性がある。
Here, in the combined power generation facility using the existing steam turbine power generation facility of the second embodiment, the main steam flow rate to the high-
In particular, the inlet pressure of the high-
次に、第2の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法について、説明する。図6は
、第2の実施形態の既設蒸気タービンを流用したコンバインド発電設備の運転方法の主蒸
気加減弁の弁開度を示すグラフ、図7は、第2の実施形態のコンバインド発電設備の運転
方法の主蒸気加減弁の制御を示すフローチャート図である。
Next, a method for operating the combined power generation facility according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is a graph showing the valve opening of the main steam control valve in the operation method of the combined power generation facility using the existing steam turbine of the second embodiment, and FIG. 7 is the operation of the combined power generation facility of the second embodiment. It is a flowchart figure which shows control of the main steam control valve of a method.
図6、図7を参照して、第2の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法の主蒸気加
減弁の弁開度の制御を示す。図6の縦軸は、主蒸気加減弁20である主蒸気加減弁の弁開
度を表し、横軸は、コンバインド化改修後の既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1
、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3の負荷を表している。
With reference to FIG. 6, FIG. 7, control of the valve opening degree of the main steam control valve of the operation method of the combined power generation equipment of 2nd Embodiment is shown. The vertical axis of FIG. 6 represents the valve opening degree of the main steam control valve, which is the main steam control valve 20, and the horizontal axis represents the high-
, The loads of the intermediate
ここで、図6では、主蒸気加減弁20の弁開度は、ガスタービン10、15とその燃焼
排ガスを用いて蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラ9、14からの蒸気
流量に併せて、制御部22によって、最適な弁開度パターンに選定・固定して、蒸気ター
ビンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3の効率の良い
運転を行うように制御される。ここで、図6では、例えば、全4弁中4つの弁の弁開度を
制御する制御方式に改修する場合について、以下説明する。
Here, in FIG. 6, the valve opening degree of the main steam control valve 20 is the steam flow rate from the exhaust
図6、図7に示すように、制御部22は、主蒸気加減弁20のうち、主蒸気加減弁20
の第1弁及び第2弁の弁開度について、コンバインド化改修後の既設蒸気タービンである
高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3への主蒸気流量が大きく
なるにつれて(図7のステップS11のYes)、徐々に弁開度を大きくしていき、排熱回
収ボイラ9、14のうち1台からの供給蒸気量が定格流量になったときに(図7のステッ
プS12のYes)、主蒸気加減弁20の第1弁及び第2弁の弁開度が100%となるよ
うに制御する(図7のステップS13)。つまり、図2に示す蒸気加減弁20の第1弁、第
2弁に対応する入り口GV#1、GV#2に主蒸気が流れ込むことになる。ここで、主蒸
気加減弁20の第1弁及び第2弁を同時に制御するのは、主蒸気の流れによって発生する
力によって、高圧蒸気タービン1が振動を起こさないようにするためである。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
As for the valve opening degree of the first valve and the second valve, as the main steam flow rate to the high-
さらに、制御部22は、主蒸気加減弁20の第3弁及び第4弁の弁開度については、主
蒸気加減弁20の第1弁及び第2弁の弁開度が全開近くになった後、徐々に弁開度を大き
くしていき、排熱回収ボイラ9、14の2台からの供給蒸気量が定格流量になったときに
(図7のステップS14のYes)、主蒸気加減弁20の第3弁及び第4弁の弁開度が、各
々100%近傍となるように制御する(図7のステップS15)。つまり、図2に示す蒸気
加減弁20の第3弁、第4弁に対応する入り口GV#3、GV#4に主蒸気が流れ込むこ
とになる。
Furthermore, regarding the valve opening degrees of the third valve and the fourth valve of the main steam control valve 20, the
(Yes in step S14 in FIG. 7), the third valve and the fourth valve of the main steam control valve 20 are controlled to be close to 100% (step S15 in FIG. 7). That is, the main steam flows into the
以上から、第2の実施形態のコンバインド発電設備の運転方法では、第1の実施形態と
比較して、ガスタービン15、排熱回収ボイラ14をさらに備えることで、主蒸気加減弁
20の全4弁の弁開度を制御する制御方式にして定格出力での運用を行うことで、高圧蒸
気タービン1の入口圧力を高圧にすることが可能であるとともに、高圧蒸気タービン1の
入口圧力が過剰に高くなり、許容圧力を超えて、機器の損傷を招くことを防止することが
できる。このような弁開度の制御方式によって、高圧蒸気タービン1の調速ノズル21へ
の主蒸気量が最適な流量となり、既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気
タービン2、低圧蒸気タービン3の性能を向上させることができる。
From the above, in the operation method of the combined power generation facility of the second embodiment, as compared with the first embodiment, the
なお、第2の実施形態に挙げたガスタービン10、15、排熱回収ボイラ9、14の台
数は、あくまでも、既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、
低圧蒸気タービン3への流入主蒸気流量が最適流量よりも少ない場合の例であり、各機器
の数はこの限りではない。
The numbers of the
This is an example in which the main steam flow rate flowing into the low-
以上説明した少なくとも一つの実施形態のコンバインド発電設備の運転方法及びコンバ
インド発電設備によれば、主蒸気加減弁20の弁開度の改良により、調速段ノズル21の
部分挿入を行なうことにより、調速段ノズル21の構造的な改造を必要とせず、既設蒸気
タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タービン3へ流入す
る蒸気流量が最適な流量より少ない条件、最適な条件において、高圧蒸気タービン1の調
速段ノズル22における主蒸気量を最適とすることが可能となる。
According to the operation method and the combined power generation facility of the combined power generation facility of at least one embodiment described above, by adjusting the valve opening of the main steam control valve 20, the speed control stage nozzle 21 is partially inserted, thereby adjusting the speed. The structural change of the high speed nozzle 21 is not required, and the conditions for the flow rate of the steam flowing into the existing steam turbine, the high
さらに、以上説明した少なくとも一つの実施形態のコンバインド発電設備の運転方法及
びコンバインド発電設備によれば、改修コストを抑えた最小限の改造により、高い熱効率
を有する既設蒸気タービンである高圧蒸気タービン1、中圧蒸気タービン2、低圧蒸気タ
ービン3を流用したコンバインド発電設備を提供することができる。
Furthermore, according to the operation method and combined power generation facility of the combined power generation facility of at least one embodiment described above, the high-
なお、本発明は、上記した各実施の形態には限定されず、種々変形して実施できること
は言うまでもない。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented with various modifications.
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では
その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に
開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の形態を形成できる。例えば
、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異な
る実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
In short, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various forms can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…高圧蒸気タービン
2…中圧蒸気タービン
3…低圧蒸気タービン
4…復水器
5…発電機
6…復水ポンプ
7…グランド蒸気コンデンサ
8…給水ポンプ
9…排熱回収ボイラ
10…ガスタービン
11…空気圧縮機
12…発電機
13…給水ポンプ
14…排熱回収ボイラ
15…ガスタービン
16…空気圧縮機
17…発電機
20…主蒸気加減弁
21…調速段ノズル
22…制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
気流量に応じて、4つの蒸気加減弁のうち、第3の蒸気加減弁及び第4の蒸気加減弁の弁
を開けず、かつ、第1の蒸気加減弁及び第2の蒸気加減弁の弁開度を制御する工程と、
前記主蒸気加減弁の前記第1の蒸気加減弁及び前記第2の蒸気加減弁の弁開度の制御によ
って調速段ノズルへ流入する主蒸気の流量を制御する工程と、
前記調速段ノズルの主蒸気の流量に応じて蒸気タービンを仕事させる工程と、
前記蒸気タービンが行う仕事によって発電機を駆動する工程と、
を具備するコンバインド発電設備の運転方法。 Of the four steam control valves, the third steam control valve and the fourth steam control valve are selected according to the flow rate of steam exhausted from the exhaust heat recovery boiler that generates steam using the combustion exhaust gas of the gas turbine. Not opening and controlling the valve opening of the first steam control valve and the second steam control valve;
Controlling the flow rate of the main steam flowing into the governing stage nozzle by controlling the valve opening of the first steam control valve and the second steam control valve of the main steam control valve;
Working the steam turbine according to the flow rate of the main steam of the governing stage nozzle;
Driving the generator by work performed by the steam turbine;
A method for operating a combined power generation facility comprising:
から排気される蒸気流量に応じて、4つの主蒸気加減弁のうち、第1の蒸気加減弁乃至第
4の蒸気加減弁の弁開度を制御する工程と、
前記主蒸気加減弁の前記第1の蒸気加減弁乃至前記第4の蒸気加減弁の弁開度の制御によ
って調速段ノズルへ流入する主蒸気の流量を制御する工程と、
前記調速段ノズルの主蒸気の流量に応じて蒸気タービンを仕事させる工程と、
前記蒸気タービンが行う仕事によって発電機を駆動する工程と、
を具備するコンバインド発電設備の運転方法。 Of the four main steam control valves, the first steam control valve to the fourth steam control valve are used in accordance with the flow rate of steam exhausted from the plurality of exhaust heat recovery boilers that generate steam using the combustion exhaust gas of the plurality of gas turbines. Controlling the valve opening of the steam control valve of
Controlling the flow rate of the main steam flowing into the governing stage nozzle by controlling the valve opening of the first steam control valve to the fourth steam control valve of the main steam control valve;
Working the steam turbine according to the flow rate of the main steam of the governing stage nozzle;
Driving the generator by work performed by the steam turbine;
A method for operating a combined power generation facility comprising:
求項1、2記載のコンバインド発電設備の運転方法。 The operation method of the combined power generation facility according to claim 1, wherein the main steam control valve is provided in a high-pressure steam turbine among the steam turbines.
制御する請求項1、2記載のコンバインド発電設備の運転方法。 The method of operating a combined power generation facility according to claim 1 or 2, wherein the first steam control valve and the second steam control valve of the main steam control valve are simultaneously controlled.
主蒸気加減弁の弁開度を変更する請求項1乃至4のいずれか1項記載のコンバインド発電
設備の運転方法。 The operating method of the combined power generation facility according to any one of claims 1 to 4, wherein when the flow rate of steam generated from the gas turbine and the exhaust heat recovery boiler changes, the valve opening degree of the main steam control valve is changed. .
から前記第4の蒸気加減弁まで、反時計回りにて分けられている請求項1乃至5のいずれ
か1項に記載のコンバインド発電設備の運転方法。 6. The inlet corresponding to the valve of the main steam control valve of the governing stage nozzle is divided counterclockwise from the first steam control valve to the fourth steam control valve. The operation method of the combined power generation facility of any one of these.
気流量に応じて、4つの蒸気加減弁のうち、第3の蒸気加減弁及び第4の蒸気加減弁の弁
を開けず、かつ、第1の蒸気加減弁及び第2の蒸気加減弁の弁開度を制御する手段と、
前記主蒸気加減弁の前記第1の蒸気加減弁及び前記第2の蒸気加減弁の弁開度の制御によ
って調速段ノズルへ流入する主蒸気の流量を制御する手段と、を有する制御部と、
前記調速段ノズルの主蒸気の流量に応じて蒸気タービンを仕事させる手段と、
前記蒸気タービンが行う仕事によって発電機を駆動する手段と、
を具備するコンバインド発電設備。 Of the four steam control valves, the third steam control valve and the fourth steam control valve are selected according to the flow rate of steam exhausted from the exhaust heat recovery boiler that generates steam using the combustion exhaust gas of the gas turbine. Means for controlling the valve openings of the first steam control valve and the second steam control valve;
Means for controlling the flow rate of the main steam flowing into the governing stage nozzle by controlling the valve openings of the first steam control valve and the second steam control valve of the main steam control valve; ,
Means for causing the steam turbine to work according to the flow rate of the main steam of the governing stage nozzle;
Means for driving a generator by work performed by the steam turbine;
Combined power generation facility equipped with.
から排気される蒸気流量に応じて、4つの主蒸気加減弁のうち、第1の蒸気加減弁乃至第
4の蒸気加減弁の弁開度を制御する手段と、
前記主蒸気加減弁の前記第1の蒸気加減弁乃至前記第4の蒸気加減弁の弁開度の制御によ
って調速段ノズルへ流入する主蒸気の流量を制御する手段と、を有する制御部と、
前記調速段ノズルの主蒸気の流量に応じて蒸気タービンを仕事させる手段と、
前記蒸気タービンが行う仕事によって発電機を駆動する手段と、
を具備するコンバインド発電設備。 Of the four main steam control valves, the first steam control valve to the fourth steam control valve are used in accordance with the flow rate of steam exhausted from the plurality of exhaust heat recovery boilers that generate steam using the combustion exhaust gas of the plurality of gas turbines. Means for controlling the valve opening of the steam control valve of
Means for controlling the flow rate of the main steam flowing into the governing stage nozzle by controlling the valve opening of the first steam control valve to the fourth steam control valve of the main steam control valve; ,
Means for causing the steam turbine to work according to the flow rate of the main steam of the governing stage nozzle;
Means for driving a generator by work performed by the steam turbine;
Combined power generation facility equipped with.
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