JP2016211551A

JP2016211551A - 追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温蒸気タービンの起動方法

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Publication number: JP2016211551A
Application number: JP2016085648A
Authority: JP
Inventors: ブルース・チャールズ・マーティンデール; Charles Martindale Bruce
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2036-04-22
Also published as: US9732635B2; JP6749780B2; EP3098400B1; US20160319702A1; EP3098400A1; CN106089341A; CN106089341B

Abstract

【課題】追い焚き単一又はマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温又は中温蒸気タービンの起動方法を提供する。
【解決手段】追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラント１０の改良された低温（又は中温）蒸気タービン２６の起動方法が開示される。通常、プラントのガスタービン１２が最大負荷となる場合に蒸気流を増加させるために使用されるボイラ追い焚き機能は、部分的に負荷がかかる温度追従型ガスタービンでの蒸気生成を増補するために使用される。排熱蒸気発生器／ボイラ２４の追い焚きバーナ２９に点火し、ガスタービンの排気流からのガスタービン負荷及び関連する蒸気生産容量が必要とされる蒸気温度に一致させる及び／又はガスタービンの排出量を低く維持する必要性によって制限されている場合に、十分な蒸気を加えて適切な温度において良好な低温又は中温蒸気タービンの起動を確保することに役立つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンバインドサイクル発電プラントに関し、より具体的には、低温蒸気タービンの改良されたコンバインドサイクルプラントの起動方法に関する。

発電において、コンバインドサイクルは、同じ熱源を用いて協働する熱機関のアセンブリであり、熱の熱エネルギーを機械的エネルギーに変換し、これは１つ以上の発電機を駆動するために使用される。コンバインドサイクルでは、作動流体が第１の熱機関においてそのサイクルを完了した後、作動流体のエントロピーは、第２の次の熱機関も第１の熱機関の作動流体の廃熱エネルギーからエネルギーを抽出することができるほどに十分に低いままである。ワークのこれらの複数の流れを発電機（複数化）を回転させる機械軸（複数化）に組合せることにより、このようなシステム全体での正味効率を実質的に向上させることができる。

コンバインドサイクル発電プラントにおける共通の組合せは、その高温排気が発電機を駆動するランキンサイクル蒸気タービン（ＳＴ）発電プラントに電力を供給するブレイトンサイクルガスタービン（ＧＴ）である。これは、コンバインドサイクルガスタービン（ＣＣＧＴ）プラントと呼ばれている。コンバインドサイクル発電プラントでは、ガスタービンの排気の熱は、高温ガス流から熱を回収するエネルギー回収熱交換器である排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に通過させることにより蒸気を生成するために使用される。それは、蒸気タービンを駆動するために使用できる蒸気を生成する。ＨＲＳＧは通常、以下の構成要素、すなわち、エコノマイザ、蒸発器、再熱器及び過熱器を含む。付加的な蒸気タービン電力が、ボイラにおいて追い焚き又は「ダクト」バーナで全体的な蒸気流を増加させることによって得ることができる。

追い焚き機能を有する多軸コンバインドサイクルプラント内の蒸気タービンは、存在する複数のＨＲＳＧユニット毎のバーナからの付加的な蒸気流により、非常に大型になる可能性がある。したがって、これらの蒸気タービンは、蒸気タービンの起動を成功させて最小の安定した負荷に到達するために、はるかに大きく最小限の蒸気流を必要とする場合がある。場合によっては、蒸気タービンのロータイナーシャが単純に設計要件のために高く、これも起動が困難となる場合がある。低温（又は中温）蒸気タービンの起動は、応力制御のために低温蒸気を必要とする。したがって、ガスタービンユニットは、必要な蒸気条件を発生させるために低負荷で設置しなければならない。しかし、低負荷の蒸気では発生が制限され、蒸気タービンの起動には不十分な場合がある。本発明によれば、ボイラの追い焚き機能は、設備寿命及び低排出量を維持したまま必要な蒸気流を追加するために使用することができる。

（Ｎ個の）複数の追い焚きボイラ用の大きさにされた蒸気タービンは、プラントの運転及び保守の必要性により、単一の（又はＮ−１個の）ガスタービンからの蒸気で起動可能でなければならない。単一のガスタービンは、低温蒸気タービンユニットの起動に必要な蒸気流を生成するのに必要とされる排気エネルギーを有していなくてもよい。したがって、この様式ではいくつかの蒸気タービンユニットの起動が困難であることがある。

ガスタービンプラントが２つあれば、低温蒸気タービンを起動するのに必要な蒸気流を提供することができる。しかし、２つのガスタービンプラントは、必ずしも蒸気タービンを起動するために利用可能な２つのガスタービンを有していないことがあり、したがって蒸気タービンは運転を防止される可能性がある。プラントの所有者は、少ない数のガスタービン、すなわち、Ｎ−１個（又はそれ以上）のガスタービンユニットで起動させる性能を必要としている（ここで、Ｎはガスタービンユニットの総数である）。起動容量は、ユニットの利用可能性、保守の必要性、グリッド条件、排出量の限度によって、又は単に所有者の利便性を図るために削減することができる。

本発明は、追い焚き単一又はマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温又は中温蒸気タービンの起動方法に関する。

本発明の第１の例示的な実施形態では、１以上のガスタービンと、蒸気タービンと、排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の入口ダクトに１以上のダクトバーナを含む１以上のＨＲＳＧとを含む追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの低温又は中温蒸気タービンの起動方法は、ガスタービンを起動して最高速度まで加速させ、次にガスタービンの排出量を承認された排出量レベルに減少させる負荷レベルにガスタービンを同期させることと、ガスタービンからの排気をＨＲＳＧに導いてＨＲＳＧが蒸気流を生成するようにＨＲＳＧを加熱することと、ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を廃熱シンクに導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルにまで低下する場合にダクトバーナを点火して稼働させることと、蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整し、次いで蒸気流を蒸気タービンに流入させて蒸気タービンの運転を起動させることと、蒸気タービンの起動運転が完了した場合、一定のガスタービン負荷のガスタービンの気流を所定の低下した流れレベルに低下させることにより蒸気流の温度を所定の増加温度レベルにまで上昇させてガスタービンの排気温度を所定の上昇温度レベルにまで上昇させることと、蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることによりガスタービンを稼働させることと、蒸気流がその定格温度に到達する際にダクトバーナを停止することと、ガスタービンを最終的な所定の電力生産レベルに稼働させることと、ガスタービンが最終的な所定の電力生産レベルに到達する際にダクトバーナを再点火して稼働させ、蒸気流を最終的な所定の電力生産レベルに増加させて蒸気タービンの電力レベルにすることと、これにより、ガスタービンの負荷レベル及び関連するＨＲＳＧの蒸気生産容量が蒸気タービンの起動のために必要とされる蒸気流及び温度を満たすことに限定されている場合、低温又は中温蒸気タービンの起動が始まることと、を含む。

本発明の別の例示的な実施形態では、複数のガスタービンと、蒸気タービンと、排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の入口ダクトの１以上のダクトバーナ及び１以上の蒸気ドラムを含む１以上のＨＲＳＧとを含む追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温又は中温蒸気タービンの起動方法は、ガスタービンを起動して最高速度まで加速させ、次にガスタービンの排出量を承認された排出量レベルに減少させる負荷レベルにガスタービンを同期させることと、ガスタービンからの排気をＨＲＳＧに導いてＨＲＳＧが蒸気流を生成するようにＨＲＳＧを加熱することと、ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を凝縮器に導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルにまで低下する場合にダクトバーナを点火して稼働させることと、蒸気ドラムの圧力及びダクトバーナの燃料入力の少なくとも１つを調整して蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整し、次いで蒸気流を蒸気タービンに流入させて蒸気タービンの運転を起動させることと、蒸気タービンの起動運転が完了した場合、一定のガスタービン負荷のガスタービンの気流を所定の低下した流量レベルに低下させてガスタービン排気温度を所定の上昇した温度レベルにまで上昇させることにより蒸気流温度を所定の上昇した温度レベルにまで上昇させることと、蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることによりガスタービンを通常運転に戻してガスタービンを稼働させることと、蒸気流がその定格温度に到達する際にダクトバーナを停止することと、ガスタービンを最終的な所定の電力生産レベルに稼働させることと、ガスタービンが所定の電力生産レベルに到達する際にダクトバーナを再点火して稼働させ、蒸気流を増加させて全体的な蒸気タービンの電力レベルにすることと、これにより、ガスタービンの負荷レベル及び関連するＨＲＳＧの蒸気生産容量が蒸気タービンの起動のために必要とされる蒸気流及び温度を満たすことに限定されている場合、低温又は中温蒸気タービンの起動が始まることと、を含む。

本発明の別の例示的な実施形態では、所定のＮ個のガスタービンと、発電機を駆動する蒸気タービンと、排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の入口ダクトに１以上の入口バーナを含む１以上のＨＲＳＧとを含む追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温又は中温蒸気タービンの起動方法は、Ｎ個のガスタービンの少なくとも１つを点火して最高速度まで加速させ、次にガスタービンの排出量を承認された排出量レベルに減少させる負荷レベルにガスタービンを同期させることと、ガスタービンからの排気をＨＲＳＧに導いてＨＲＳＧが蒸気流の生成を開始するようにＨＲＳＧを暖機することと、ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を廃熱シンクに導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルにまで低下する場合にダクトバーナを点火して稼働させることと、ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を廃熱シンクに導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、ドラムの圧力設定及びバーナの燃料入力を調整して蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整し、次いで蒸気流を蒸気タービンの中圧セクションに流入させて蒸気タービンの起動運転を開始することと、蒸気タービンが発電機が取り付けられる送電網と同期するように加速して最小のブレーカーの閉鎖負荷を確立する場合、蒸気流を蒸気タービンの高圧セクションに流入させることと、その後、蒸気流を蒸気タービンの低圧セクションに流入させて蒸気タービンの起動運転を完了することと、蒸気タービンの起動運転が完了した場合、一定のガスタービン負荷のガスタービンの気流を所定の低下した流れレベルに低下させることにより蒸気流の温度を所定の増加温度レベルにまで上昇させてガスタービンの排気温度を所定の上昇温度レベルにまで上昇させることと、蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることによりガスタービンを通常運転制御曲線に戻してガスタービンを稼働させることと、蒸気流がその定格温度に到達する際にダクトバーナを止めることと、ガスタービンを最終的な所定の電力生産レベルに稼働させ、それにより蒸気タービンの負荷がガスタービンからの排気ガス熱が高いほどより蒸気を生成するようにさせることと、ガスタービンが最高負荷に到達した際にダクトバーナを再点火して稼働させ、全体的な蒸気タービンの電力レベルを増加させることと、これにより、ガスタービンの負荷レベル及び関連するＨＲＳＧの蒸気生産容量が蒸気タービンの起動のために必要とされる蒸気流及び温度を満たすことに限定されている場合、低温又は中温蒸気タービンの起動が始まることと、を含む。

ガスタービン（ＧＴ）の高温排気が石炭からの天然ガス又は合成ガスを燃焼させることにより蒸気を生成して蒸気タービン（ＳＴ）発電プラントに電力を供給する、コンバインドサイクルガスタービン（ＣＣＧＴ）発電プラントの概略図である。

本発明は、追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温蒸気タービンの起動方法に関する。

ボイラ追い焚き機能（通常、ガスタービンが最大負荷となる場合に蒸気流を増加させるために使用される）は現在、部分的に負荷がかかる温度追従型ガスタービンでの蒸気生成を増補するために使用されている。これは、低温蒸気タービンの起動のために最低限必要な流量を満たすために行われる。

通常、ガスタービンが高負荷である状態で蒸気流を増加させるために使用されるボイラ追い焚き機能（ＳＦ）は、低負荷の温度追従型ガスタービンでの蒸気生成を増補するために使用される。これは、起動モードにおいてガスタービンユニットの数を減らした低温蒸気タービンの起動のために最低限必要な流量を満たすために行われる。追い焚き機能を有するプラント内の蒸気タービンユニットは、起動が難しい場合がある。

ボイラの追い焚きバーナに点火し、それらを最小又は低熱負荷に設定することは、ガスタービン負荷が必要とされる蒸気温度に一致するように制限されている場合に、十分な蒸気を加えて適切な温度において良好な低温又は中温蒸気タービンの起動を確保することに役立つ。本発明の方法は、蒸気タービンを起動させるためにプラントのすべてのガスタービンユニットを点火する必要を無くす。本発明の方法はまた、高負荷のガスタービンと比較して著しく低い煙突排出量を可能にする。蒸気流に必要な高負荷のガスタービンはまた、蒸気温度と一致させることができないことがあり、特定の顧客の環境排出量許可を超える場合もあることに留意されたい。

本発明の方法は具体的に、処理フローを補う通常の目的とは対照的に、低温（又は中温）蒸気タービンの起動、又は最高のガスタービン負荷での最大の蒸気タービン電力のために使用される。本発明の方法はまた、さらなるにコストや影響がなく既存のプラント設備を工夫して使用するが、サイクルプラントの使用において起動の際の排出量は著しく低い。本方法は、少ない数のガスタービンユニットで良好な蒸気タービンの起動を確保する。本方法は、著しい量の煙突排出量を出さず、高負荷のガスタービンは、一酸化炭素（ＣＯ）の増加も全くない。したがって、本方法は蒸気タービンを起動するための高負荷のガスタービンの使用又は２つのガスタービンの使用と比較して著しく低い煙突排出量であるので、プラントのオペレータは厳しい起動時の排出量許可を満たすことができる。

上述したように、図１は、ガスタービン１２からの高温排気が石炭からの天然ガス又は合成ガスを燃焼させることにより蒸気タービン発電プラントに電力を供給する、コンバインドサイクルガスタービン（ＣＣＧＴ）発電プラント１０の概略図である。この「ガスバーナ」（ガスタービン１２）は、圧縮機１８と、燃焼器１６と、燃焼タービン１４とを含み、これは燃焼タービン１４により回転される機械軸２２によって発電機２０を駆動する。

ガスタービンの排気ガス２５からの熱は、ガスタービンの排気ガス２５中の利用可能な廃熱を回収するエネルギー回収熱交換器である排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）２４を通過させることで蒸気を生成するために使用される。「ラージボイラ」（ＨＲＳＧ２４）は、熱交換器の表面で占められており、それにより排気ガス２５から回収された廃熱を使用して高圧高温で蒸気を生成することができるようになっている。この蒸気は次に、図１に示す蒸気タービン／発電機発電プラント２６で使用され、蒸気タービン内で回転機械的エネルギーを生成して発電機を駆動する。

発電プラント１０で使用した蒸気タービン２６は、異なる圧力及び温度レベルで運転する３つの別個のタービンモジュールを含む。これらのタービンモジュールは、高圧（ＨＰ）タービンモジュール２８と、機械軸４０によって高圧タービンモジュール２８に結合された中圧（ＩＰ）タービンモジュール３０と、２つの低圧（ＬＰ）タービンモジュール３２及び３４とを含む。最後から２番目の低圧タービンモジュール３２は、第２の機械軸４２によって中圧タービンモジュール３０に結合される。そして最後の低圧タービンモジュール３４は、電力を生成する発電機３６を回転する第３の機械軸３８によって発電機３６に直接結合される。

ガスタービン１２の端部から排出された排気ガス２５は、ＨＲＳＧ２４内の様々な構成要素を通過して煙突（図示せず）を介して大気中に流出する。ガスタービン１２の排気ガス２５は、ＨＲＳＧ２４の入口ダクト２７によってＨＲＳＧ２４の構成要素に向けられる。

図１に示すＨＲＳＧ２４は、３つ（３倍圧力）の蒸気ドラムを用いた多段圧ＨＲＳＧである。したがって、３倍圧力のＨＲＳＧ２４は、３つのセクション、すなわち低圧（ＬＰ）セクション、再熱／中圧（ＩＰ）セクション、及び高圧（ＨＰ）セクションから構成されている。各セクションは、水が蒸気に変換される蒸気ドラム及び蒸発器セクションを有する。この蒸気は次いで、過熱器及び／又は再熱器を通過して蒸気の温度を上昇させる。したがって、ＨＲＳＧ２４は、以下に説明する３つの圧力セクションに一連のエコノマイザ（プレヒータ、ＥＣ）、蒸発器（ＥＶ）、再熱器（ＲＨ）及び過熱器（ＳＨ）を有する。ＨＲＳＧ２４はまた、ガス温度及び質量流量を上昇させるダクトバーナ２９の形態のダクト２７内に追い焚き機能を有する。排気ガス２５は、通常高圧過熱器セクション５３と再熱器セクション５８との間に位置するダクトバーナ２９を通って流れる。

ＨＲＳＧ２４の低圧、再熱／中圧及び高圧セクションは共に、その機能が水温を上昇させて蒸気を生成することである高圧５０、中圧４８及び低圧４６のエコノマイザを含む。ＨＲＳＧ２４のこれらのセクションはまた、蒸気の純度制御のための蒸気／水分離器、貯蔵タンク及び水処理場として機能する高圧４７、中圧４９及び低圧５１の蒸気ドラムを含む。これらのセクションはさらに、沸騰工程又は蒸気生成が行われる高圧５２、中圧５４、及び低圧５６の蒸発器セクションを含む。排気ガス流からの熱エネルギーが水によって吸収されるので、水温は上昇する。水が沸点又は飽和温度に到達すると、水の一部が蒸発又は気化して蒸気を出す。蒸気は、運転圧力に関連する飽和温度で生成される。

最後に、ＨＲＳＧ２４の低圧、再熱／中圧及び高圧セクションは、高圧５３、中圧５５及び低圧５７の過熱器セクションを含み、再熱／中圧セクションはまた、その機能が蒸気温度を上昇させることである再熱器５８を含む。高い蒸気温度は、蒸気タービンへの液体としての水の導入を最小限にし、蒸気サイクル効率を向上させる。過熱器及び再熱器は、ガスタービン１２からの排気ガス２５から熱エネルギーを吸収し、この熱エネルギーを蒸発器セクション５２、５４及び５６からの蒸気に伝達する。蒸気の過熱エネルギーのレベルは、蒸発器セクションで達成される蒸気温度を越えた蒸気温度の増加分として測定される。高圧過熱器５３は、−６５０°Ｆ〜１，０５０°Ｆの温度からの蒸気を加熱して、高圧蒸気タービン２８へ供給する蒸気６２を生成する。高圧過熱器５３及び再熱器５８はまた、その機能が蒸気タービン２８、３０、３２及び３４のような配管及び下流の設備に可能性のある熱損傷を防止するための最終的な蒸気の温度制御である、減温器６０を備える。

通常、蒸気タービン２６は大型であり、それにより大きくなることがある夏の電気需要を満たすのに十分な大きさの発電機３６と共に使用することができるようになっている。通常、ガスタービン１２と同様に２つ以上のガスバーナが存在し、それらは蒸気タービン２６のような大型蒸気タービンを回転させるのに十分な蒸気を生成するために使用される、廃熱を回収することができる排気ガスを生成するコンバインドサイクルガスタービン発電プラント１０に存在する。追い焚き機能を有するプラント内の蒸気タービンユニットは、起動が難しい場合がある。上述したように、２つのガスバーナプラントは、必ずしも大型の蒸気タービンを起動するために利用可能な２つのガスタービンを有していないことがあり、したがって蒸気タービンは運転を防止される可能性がある。

したがって、本発明は、追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温蒸気タービンの起動方法に関する。本発明の方法によれば、通常、ガスタービンが高負荷である状態で蒸気流を増加させるために使用されるボイラ追い焚き機能（ＳＦ）は、低負荷の温度追従型ガスタービン１２でのＨＲＳＧ２４の蒸気生成を増補するために使用される。これは、起動モードにおいてガスタービンユニットの数を減らした低温蒸気タービンの起動のために最低限必要な蒸気流を満たすために行われる。ボイラ追い焚き機能は、ダクトバーナ２９を用いて達成される。

ＨＲＳＧボイラ２４の追い焚きバーナ２９に点火し、それらを最小又は低熱負荷に設定することは、ガスタービン負荷が必要とされる蒸気温度に一致するように限定されている場合に、十分な蒸気を加えて適切な温度において良好な低温又は中温蒸気タービンの起動を確保することに役立つ。

本発明の方法は、蒸気タービンを起動させるためにプラントのすべてのガスタービンユニットを点火する必要を無くす。本発明の方法はまた、高負荷のガスタービンと比較して著しく低い煙突排出量を可能にする。蒸気流に必要な高負荷のガスタービンはまた、蒸気温度と一致させることができないことがあることに留意されたい。

本発明の方法は具体的に、処理フローを補足することとは対照的に、低温（又は中温）蒸気タービンの起動、又は最高のガスタービン負荷での最大の蒸気タービン電力のために使用される。本発明の方法はまた、さらなるにコストや影響がなく既存のプラント設備を工夫して使用するが、サイクルプラントの使用において起動の際の排出量は著しく低い。本方法は、少ない数のガスタービンユニットで良好な蒸気タービンの起動を確保する。本方法は、著しい量の煙突排出量を出さず、高負荷のガスタービンは、一酸化炭素（ＣＯ）の増加も全くない。したがって、本方法は蒸気タービンを起動するための高負荷のガスタービンの使用又は２つのガスタービンの使用と比較して著しく低い煙突排出量であるので、プラントのオペレータは厳しい起動時の排出量許可を満たすことができる。

本発明の方法によるプラント１０の運転及び使用は、以下の通りである。起動されるドラムレベル及びポンプなどのプラント１０の起動条件は、正常に満たされている。環境排出量を最小にするために、ガスタービン１２が点火されて最高速度まで加速され、約３０ＭＷまでの負荷に同期させる。ガスタービン１２の負荷を上昇させることで、高レベルの一酸化炭素を生成しなくなる。ガスタービンの排気ガス２５は、ボイラ／ＨＲＳＧ２４を暖機し、ＨＲＳＧ２４によって生成されたすべての蒸気は、プラントの蒸気配管システムを加圧して暖機する。ボイラの圧力設定点を維持するために必要とされる以上のすべての蒸気流は、蒸気バイパスシステムを介して凝縮器（廃熱シンク）に分流される。蒸気タービン２６を起動するには温度が高すぎ、流れが小さすぎるので、この蒸気はこの時点では蒸気タービン用途には適さない。この時点で、プラントコントローラがガスタービンの気流を変化（増大）し始め、ガスタービンの排気温度を一定のガスタービン負荷で低下させる。これは、必要とされる蒸気タービンの金属温度調節信号を満たすように行われる。蒸気温度が、低下する。次に必要とされる温度を満たすが、流れは完全な蒸気タービンの起動には小さいままであるので、流れが凝縮器に分流される。蒸気タービン２６が低温であり、ガスタービンの電力が３０ＭＷ以下であることを考慮すると、ダクトバーナ２９の起動認可が満たされ、パイロット及びメインバーナであるダクトバーナ２９がここで点火される。蒸気温度は最初に上昇し得るが、下流の蒸発器セクションに到達する熱がさらに蒸気流を生成し、これが温度を低下させる。ドラムの圧力設定及びバーナの燃料入力は、システム性能を調整するために使用され得る。適切な蒸気条件（増加した流れ、適切な圧力、及び低下した温度）が存在する状態で、中圧タービン制御弁は開いて蒸気タービン２６を起動する。バイパスシステムの弁は、システムの圧力を維持するためにわずかに閉じる。蒸気タービン２６は加速して送電網に同期し、最小のブレーカーの閉鎖負荷を確立する。次に流れは、起動を完了するために高圧セクションに流入する。蒸気温度は、始動のために抑制されたままである。すべてのタービンセクションが蒸気流を受けている状態で、次に蒸気温度をガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で減少させることによって上昇させることができる（これにより、温度調節を終えることになる）。ガスタービンの排気温度は、蒸気タービンコントローラに許容可能な割合で上昇させる。ガスタービンが、通常運転制御曲線に戻る。燃料流量を増加させることにより、ガスタービン１２の稼働が、ここで蒸気を定格温度に到達させる。ダクトバーナ２９は、この期間の間、一定の負荷に保たれている。保護システムが、過剰なシステム温度を注意して監視する。蒸気が定格温度に到達すると、バーナ２９が止められる。次にガスタービン１２は、最終的な所望の電力生産レベルへと稼働される。蒸気タービンの負荷が、排気熱が高いほどより蒸気を生成するようにさせる。ガスタービン１２が最高負荷に到達すると、次にダクトバーナ２９が再点火され、全体的な蒸気タービンの電力レベルを増加させるために稼働される。蒸気タービンの電力を低下させるために、バーナは、ガスタービン１２が完全負荷からの稼働を止める前に稼働が止められ、停止される。高温アラームが発生する場合、保護システムはガス弁をさらに開口したままで保持する。Ｈｉ−Ｈｉ（２つの（２）Ｈｉ）温度アラームは、バーナのガス流を最小限に低減し、Ｈｉ−Ｈｉ−Ｈｉ（３つの（３）Ｈｉ）温度アラームは、バーナのガス流を止める。動作中のバーナを有するガスタービン１２の稼働を止めることで、それらは止まる。

本発明の方法は、低温の蒸気タービンを起動するために利用可能な増加した高圧高温の再熱蒸気流を生成することに留意されたい。その結果は、約５ＭＷとすることができる増加した蒸気タービンの電力であり、一方でガスタービンの電力は変化しないままである。本発明の方法は、ガスタービン負荷（及びそれに関連する蒸気生産容量）が必要な蒸気温度に一致するように限定されている場合、良好な低温及び中温蒸気タービンの起動を確保する。

本発明を、最も実用的で好適な実施形態であると現在考えられるものに関連して説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、反対に、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に含まれる様々な改変及び等価な配置に及ぶことが意図されていることが理解されるべきである。

１０コンバインドサイクルガスタービン（ＣＣＧＴ）発電プラント
１２ガスタービン
１４燃焼タービン
１６燃焼器
１８圧縮機
２０発電機
２２機械軸
２４排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
２５排気ガス
２６蒸気タービン、発電機発電プラント
２７入口ダクト
２８高圧（ＨＰ）タービンモジュール、蒸気タービン
２９ダクトバーナ、追い焚きバーナ
３０中圧（ＩＰ）タービンモジュール、蒸気タービン
３２低圧（ＬＰ）タービンモジュール、蒸気タービン
３４低圧（ＬＰ）タービンモジュール、蒸気タービン
３６発電機
３８第３の機械軸
４０機械軸
４２第２の機械軸
４６低圧エコノマイザ
４７高圧蒸気ドラム
４８中圧エコノマイザ
４９中圧蒸気ドラム
５０高圧エコノマイザ
５１低圧蒸気ドラム
５２高圧蒸発器セクション
５３高圧過熱器セクション
５４中圧蒸発器セクション
５５中圧過熱器セクション
５６低圧蒸発器セクション
５７低圧過熱器セクション
５８再熱器セクション
６０減温器
６２蒸気

Claims

１以上のガスタービンと、蒸気タービンと、１以上の排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の入口ダクトに１以上のダクトバーナを含む１以上のＨＲＳＧとを含む追い焚き単一又はマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの低温又は中温蒸気タービンの起動方法であって、当該方法が、
ガスタービンを起動して最高速度まで加速させ、次にガスタービンの排出量を承認された排出量レベルに減少させる負荷レベルにガスタービンを同期させることと、
ガスタービンからの排気をＨＲＳＧに導いてＨＲＳＧが蒸気流を生成するようにＨＲＳＧを加熱することと、
ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を廃熱シンクに導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、
蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルにまで低下する場合にダクトバーナを点火して稼働させることと、
蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整し、次いで蒸気流を蒸気タービンに流入させて蒸気タービンの運転を起動させることと、
蒸気タービンの起動運転が完了した場合、一定のガスタービン負荷のガスタービンの気流を所定の低下した流れレベルに低下させることにより蒸気流の温度を所定の増加温度レベルにまで上昇させてガスタービンの排気温度を所定の上昇温度レベルにまで上昇させることと、
蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることによりガスタービンを稼働させることと、
蒸気流がその定格温度に到達する際にダクトバーナを停止することと、
ガスタービンを最終的な所定の電力生産レベルに稼働させることと、
ガスタービンが最終的な所定の電力生産レベルに到達する際にダクトバーナを再点火して稼働させ、蒸気流を最終的な所定の電力生産レベルに増加させて蒸気タービンの電力レベルにすることを含み、
これにより、ガスタービンの負荷レベル及び関連するＨＲＳＧの蒸気生産容量が蒸気タービンの起動のために必要とされる蒸気流及び温度を満たすことに限定されている場合、低温又は中温蒸気タービンの起動が始まる方法。
１以上のガスタービンが、複数のガスタービンを含み、複数のガスタービンの１つのみが、低温蒸気タービンの起動に使用される請求項１に記載の方法。
１以上のガスタービンが、Ｎ個のガスタービンを含み、Ｎ個のガスタービンのＮ−１個が、低温蒸気タービンの起動に使用される請求項１に記載の方法。
廃熱シンクが凝縮器である請求項１に記載の方法。
ガスタービンが、蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることにより稼働されているガスタービンに関連して通常運転に戻される請求項１に記載の方法。
蒸気タービンが、複数の異なる圧力及び温度レベルで運転する複数の別個のタービンモジュールを含む請求項１に記載の方法。
蒸気タービンが、高圧（ＨＰ）タービンモジュールと、高圧タービンモジュールに結合された中圧（ＩＰ）タービンモジュールと、２つの低圧（ＬＰ）タービンモジュールとを含み、第１の低圧タービンモジュールが、中圧タービンモジュールに結合され、第２の低圧タービンモジュールが、発電機に結合されている請求項１に記載の方法。
２つの低圧タービンモジュールが、第２の機械軸によって中圧タービンモジュールに結合された第１の低圧タービンモジュールと、電力を生成する発電機を回転する第３の機械軸によって発電機に直接結合される第２の低圧タービンモジュールとを含む請求項１に記載の方法。
ＨＲＳＧが、低圧（ＬＰ）セクション、再熱／中圧（ＩＰ）セクション、及び高圧（ＨＰ）セクションから構成されている請求項１に記載の方法。
１以上のＨＲＳＧが、各々がＨＲＳＧの入口ダクトに１以上のダクトバーナを含む複数のＨＲＳＧである請求項１に記載の方法。
ＨＲＳＧの入口ダクトの１以上のダクトバーナが、ＨＲＳＧの入口ダクトの複数のダクトバーナである請求項１に記載の方法。
ＨＲＳＧがまた、１以上の蒸気ドラムを含み、蒸気ドラムの圧力及びダクトバーナの燃料入力の少なくとも１つが、蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整するために調整される請求項１に記載の方法。
複数のガスタービンと、蒸気タービンと、１以上の排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の入口ダクトの１以上のダクトバーナ及び１以上の蒸気ドラムを含む１以上のＨＲＳＧとを含む追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温又は中温蒸気タービンの起動方法であって、方法は、
ガスタービンを起動して最高速度まで加速させ、次にガスタービンの排出量を承認された排出量レベルに減少させる負荷レベルにガスタービンを同期させることと、
ガスタービンからの排気をＨＲＳＧに導いてＨＲＳＧが蒸気流を生成するようにＨＲＳＧを加熱することと、
ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を凝縮器に導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、
蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルにまで低下する場合にダクトバーナを点火して稼働させることと、
蒸気ドラムの圧力及びダクトバーナの燃料入力の少なくとも１つを調整して蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整し、次いで蒸気流を蒸気タービンに流入させて蒸気タービンの運転を起動させることと、
蒸気タービンの起動運転が完了した場合、一定のガスタービン負荷のガスタービンの気流を所定の低下した流れレベルに低下させることにより蒸気流の温度を所定の増加温度レベルにまで上昇させてガスタービンの排気温度を所定の上昇温度レベルにまで上昇させることと、
蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることによりガスタービンを通常運転に戻してガスタービンを稼働させることと、
蒸気流がその定格温度に到達する際にダクトバーナを停止することと、
ガスタービンを最終的な所定の電力生産レベルに稼働させることと、
ガスタービンが所定の電力生産レベルに到達する際にダクトバーナを再点火して稼働させ、蒸気流を増加させて全体的な蒸気タービンの電力レベルにすることを含み、
これにより、ガスタービンの負荷レベル及び関連するＨＲＳＧの蒸気生産容量が蒸気タービンの起動のために必要とされる蒸気流及び温度を満たすことに限定されている場合、低温又は中温蒸気タービンの起動が始まることと、を含む。
複数のガスタービンが、Ｎ個のガスタービンを含み、Ｎ個のガスタービンのＮ−１個が、低温蒸気タービンの起動に使用される請求項１３に記載の方法。
ガスタービンが、蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることにより稼働されているガスタービンに関連して通常運転に戻される請求項１３に記載の方法。
蒸気タービンが、複数の異なる圧力及び温度レベルで運転する複数の別個のタービンモジュールを含む請求項１３に記載の方法。
２つの低圧タービンモジュールが、第２の機械軸によって中圧タービンモジュールに結合された第１の低圧タービンモジュールと、電力を生成する発電機を回転する第３の機械軸によって発電機に直接結合される第２の低圧タービンモジュールとを含む請求項１３に記載の方法。
ＨＲＳＧが、低圧（ＬＰ）セクション、再熱／中圧（ＩＰ）セクション、及び高圧（ＨＰ）セクションから構成されている請求項１３に記載の方法。
蒸気が複数の異なる圧力及び温度レベルで運転する複数の別個のタービンモジュールの各々に流れる場合に、蒸気タービンの起動運転が完了する請求項１３に記載の方法。
所定のＮ個のガスタービンと、発電機を駆動する蒸気タービンと、１以上の排熱蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の入口ダクトに１以上の入口バーナを含む１以上のＨＲＳＧとを含む追い焚きマルチガスタービンコンバインドサイクルプラントの改良された低温又は中温蒸気タービンの起動方法であって、方法は、
Ｎ個のガスタービンの少なくとも１つを点火して最高速度まで加速させ、次にガスタービンの排出量を承認された排出量レベルに減少させる負荷レベルにガスタービンを同期させることと、
ガスタービンからの排気をＨＲＳＧに導いてＨＲＳＧが蒸気流の生成を開始するようにＨＲＳＧを暖機することと、
ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を廃熱シンクに導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、
蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルにまで低下する場合にダクトバーナを点火して稼働させることと、
ＨＲＳＧからの蒸気流がＨＲＳＧを所定の圧力レベルで維持するのに必要な流れレベルを超える場合、余分の蒸気流を廃熱シンクに導いてガスタービンの気流を一定のガスタービン負荷で増加させることにより、蒸気流の温度が蒸気タービンの金属温度レベルに低下するようにガスタービンの排気温度を低下させることと、
ドラムの圧力設定及びバーナの燃料入力を調製して蒸気流を所定の増加流れレベル、所定の圧力レベル、及び所定の低下温度レベルに調整し、次いで蒸気流を蒸気タービンの中圧セクションに流入させて蒸気タービンの起動運転を開始することと、
蒸気タービンが発電機が取り付けられる送電網と同期するように加速して最小のブレーカーの閉鎖負荷を確立する場合、蒸気流を蒸気タービンの高圧セクションに流入させることと、
その後、蒸気流を蒸気タービンの低圧セクションに流入させて蒸気タービンの起動運転を完了することと、
蒸気タービンの起動運転が完了した場合、一定のガスタービン負荷のガスタービンの気流を所定の低下した流れレベルに低下させることにより蒸気流の温度を所定の増加温度レベルにまで上昇させてガスタービンの排気温度を所定の上昇温度レベルにまで上昇させることと、
蒸気流がその定格温度に到達するように燃料流量を増加させることによりガスタービンを通常運転制御曲線に戻してガスタービンを稼働させることと、
蒸気流がその定格温度に到達する際にダクトバーナを止めることと、
ガスタービンを最終的な所定の電力生産レベルに稼働させ、それにより蒸気タービンの負荷がガスタービンからの排気ガス熱が高いほどより蒸気を生成するようにさせることと、
ガスタービンが最高負荷に到達した際にダクトバーナを再点火して稼働させ、全体的な蒸気タービン電力レベルを増加させることを含み、
これにより、ガスタービンの負荷レベル及び関連するＨＲＳＧの蒸気生産容量が蒸気タービンの起動のために必要とされる蒸気流及び温度を満たすことに限定されている場合、低温又は中温蒸気タービンの起動が始まることと、を含む。