JP2013144948A - コンバインドサイクル発電プラント及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンバインドサイクル発電プラント1であって、高圧ドラム23からの高圧蒸気を冷却蒸気としてガスタービン2の燃焼器5側に導く冷却蒸気ライン31と、冷却蒸気ラインに設けられた制御弁32と、制御弁をバイパスするバイパスライン35と、バイパスラインに設けられ、冷却蒸気ライン31の配管放散熱量に相当する流量の高圧蒸気を通過させるオリフィス36と、バイパスラインよりも下流側の冷却蒸気ラインに設けられ、高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段33と、中圧ドラム22からの中圧蒸気を冷却蒸気として用い、高圧蒸気によって冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、制御弁32を閉じるとともに、冷却水噴霧手段33からの冷却水の噴霧を停止する制御手段45とを備える。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、ガスタービンを蒸気で冷却するようにしたコンバインドサイクル発電プラントが開示されている。この発電プラントは、ガスタービンの高温被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、このシステムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させる構成となっている。
一方、ウォーミングに使用された蒸気は高圧蒸気のリークとしてシステムの損失となるので、プラント効率が低下してしまうという問題もあった。特に、スプレーによって減温制御を行う場合、高いエネルギーを保有する高圧蒸気を冷却することになるので、エネルギー損失は大きく、可能な限りウォーミング蒸気を少なくすることが望まれていた。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、配管をウォーミングする場合に、プラント効率を高く維持しながら、配管温度を適正な保温温度に保つことができるコンバインドサイクル発電プラント及びその制御方法を提供することを目的とする。
このように、バイパス流量調整弁を、冷却蒸気ラインの配管温度が高圧蒸気の飽和温度以上となるように制御することで、高圧蒸気が配管内で凝縮することを抑制し、ドレンの発生を防止できる。一方、配管温度が配管設計温度以下となるように制御することで、配管が高温腐食したり損傷したりすることを防止できる。
このように、ドレン排出手段よりも下流側において、高圧蒸気を一旦上方に抜き出すことで、高圧蒸気に含まれるドレンの下流側への持ち越しを防止できる。
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラント(以下、発電プラントと称する)1の構成を説明する。
図1に示すように、発電プラント1は、主に、ガスタービン2と、蒸気タービン10と、排熱回収ボイラ20と、冷却系統30とを備えている。
冷却系統30は、主に、冷却蒸気ライン31と、制御弁32と、スプレー33と、バイパスライン35と、オリフィス36と、ドレントラップ37と、主冷却蒸気ライン42と、制御装置45とを備える。
次に第2実施形態に係る発電プラントについて説明する。なお、本第2実施形態では、第1実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
2 ガスタービン
3 空気圧縮機
4 タービン
5 燃焼器
8 発電機
10 蒸気タービン
11 高圧タービン
12 中圧タービン
13 低圧タービン
20 排熱回収ボイラ
21 低圧ドラム
22 中圧ドラム
23 高圧ドラム
24 低圧蒸発器
25 中圧蒸発器
26 高圧蒸発器
27 再熱器
31 冷却蒸気ライン
32 制御弁
33 スプレー
35 バイパスライン
36、51 オリフィス
37 ドレントラップ
41 逆止弁
42 主冷却蒸気ライン
45、55 制御装置
52 バイパス流量調整弁
53 温度センサ
Claims (6)
- ガスタービンと、少なくとも高圧ドラム及び中圧ドラムを有し、前記ガスタービンの排熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記蒸気により駆動される蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気として前記ガスタービンの燃焼器側に導く冷却蒸気ラインと、
前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、
前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスと、
前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインに設けられ、前記高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段と、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水噴霧手段からの前記冷却水の噴霧を停止する制御手段とを備え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。 - ガスタービンと、少なくとも高圧ドラムを有し、前記ガスタービンの排熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記蒸気により駆動される蒸気タービンとを備えるコンバインドサイクル発電プラントであって、
前記高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気として前記ガスタービンの燃焼器側に導く冷却蒸気ラインと、
前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、
前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられたオリフィスと、
前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインに設けられ、前記高圧蒸気に冷却水を噴霧する冷却水噴霧手段と、
前記バイパスラインの前記オリフィスよりも下流側に設けられたバイパス流量調整弁と、
前記冷却蒸気ラインの配管温度を計測する温度センサとを備え、
前記制御手段は、前記温度センサの計測結果に基づいて、前記バイパス流量調整弁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。 - 前記制御手段は、前記冷却蒸気ラインの配管温度が前記高圧蒸気の飽和温度以上かつ配管設計温度以下となるように前記バイパス流量調整弁を制御することを特徴とする請求項2に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
- 前記冷却蒸気ラインの前記冷却水噴霧手段よりも下流側に設けられ、前記冷却蒸気ラインに溜まったドレンを排出するドレン排出手段をさらに備え、
前記冷却蒸気ラインは、前記ドレン排出手段よりも下流側において、前記高圧蒸気を一旦上方に抜き出して、前記高圧蒸気に含まれるドレンの下流側への持ち越しを防止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコンバインドサイクル発電プラント。 - 高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気としてガスタービンの燃焼器側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスとを有するコンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、
前記高圧蒸気を中圧ドラムからの中圧蒸気のバックアップとして用いる場合、前記制御弁を開けるとともに、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインで前記高圧蒸気に前記冷却水を噴霧し、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記制御弁を閉じるとともに、前記冷却水の噴霧を停止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の制御方法。 - 高圧ドラムからの高圧蒸気の少なくとも一部を冷却蒸気としてガスタービンの燃焼器側に導く冷却蒸気ラインと、前記冷却蒸気ラインに設けられた制御弁と、前記制御弁をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、前記冷却蒸気ラインの配管放散熱量に相当する流量の前記高圧蒸気を通過させるオリフィスと、前記バイパスラインの前記オリフィスよりも下流側に設けられたバイパス流量調整弁とを有するコンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、
前記高圧蒸気を中圧ドラムからの中圧蒸気のバックアップとして用いる場合、前記制御弁を開けるとともに、前記バイパスラインよりも下流側の前記冷却蒸気ラインで前記高圧蒸気に前記冷却水を噴霧し、
前記中圧ドラムからの中圧蒸気の少なくとも一部を前記冷却蒸気として用い、前記高圧蒸気によって前記冷却蒸気ラインのウォーミングを行う場合、前記冷却蒸気ラインの配管温度を計測する温度センサの計測結果に基づいて、前記バイパス流量調整弁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の制御方法。
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