JP2017503105A - ロータ空気冷却に適用するための圧力選択式ケトル型ボイラ - Google Patents

Abstract

ガスタービン（１８，２２）及び蒸気タービン（１４）を備えるコンバインドサイクル発電プラントにおいて使用するためのシステムは、ただ１つのケトル型ボイラ（４０）と弁システム（６４，６２，６６，６８）とを有している。弁システムは、所定の動作条件中、第１の給水源（３２）からの給水がケトル型ボイラへ供給される一方、別の動作条件中、第２の給水源（３４）からの給水がケトル型ボイラへ供給されように操作され、ただし第１の給水源と第２の給水源は、それぞれ異なる圧力におかれている。ガスタービンの圧縮機セクション（１８）から取り出されたロータ冷却空気が、ケトル型ボイラ内の給水によって冷却され、この給水の少なくとも一部分は、ロータ冷却空気から給水へ伝達された熱により、ケトル型ボイラ内で蒸発して、蒸気が発生する。この場合、弁システムは、動作条件に応じて、第１又は第２の蒸気受け取りユニット（４６，４８）へ蒸気が選択的に供給されるように操作される。

Description

本発明は、第１の圧力（例えば低圧）と第２の圧力（例えば中圧）の双方と連通した、ただ１つのケトル型ボイラと、発電プラントの種々の運転モード中、ケトル型ボイラに選択的に給水を供給する給水源と、を備えるコンバインドサイクル発電プラントに関する。

コンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）は、化石燃料を熱エネルギー、機械エネルギー及び／又は電気エネルギーに変換するための効率的な手段として知られている。この種のシステムの例として、米国特許第４，９３２，２０４号、第５，２５５，５０５号、第５，３５７，７４６号、第５，４３１，００７号、第５，６９７，２０８号、及び第６，１４５，２９５号を挙げておく。これらの文献の開示内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

典型的なＣＣＰＰは、種々の圧力、例えば低圧及び中圧（ＬＰ及びＩＰ）が加えられた複数の給水源を備えており、各給水源にはそれらに固有のケトル型ボイラが対応づけられている。

本発明の第１の観点によれば、ガスタービンと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において使用するためのシステムが提供される。このシステムは、ただ１つのケトル型ボイラと弁システムとを備えている。ケトル型ボイラは、第１の給水源と第２の給水源の双方から選択的に給水を受け取り、この場合、第１の給水源における給水の圧力は、第２の給水源における給水の圧力よりも低い。弁システムは、第１の入口弁及び第２の入口弁と、第１の出口弁及び第２の出口弁とを有している。第１の入口弁及び第２の入口弁は、ケトル型ボイラの上流に配置され、それぞれ第１の給水源及び第２の給水源からケトル型ボイラへ、給水を選択的に供給し、第１の出口弁及び第２の出口弁は、ケトル型ボイラの下流に配置され、ケトル型ボイラからそれぞれ第１の蒸気受け取りユニット及び第２の蒸気受け取りユニットへ、蒸気を選択的に供給する。
コンバインドサイクル発電プラントの第１の運転モード中、第１の入口弁は開放され、且つ、第２の入口弁は閉鎖されて、第１の給水源からの給水はケトル型ボイラへ供給されるが、第２の給水源からの給水はケトル型ボイラへは供給されず、ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気が、第１の給水源からケトル型ボイラへの給水によって冷却され、ガスタービンのタービンセクションへ供給されて戻され、第１の給水源からの給水の少なくとも一部分は、ロータ冷却空気から給水へ伝達された熱により、ケトル型ボイラ内で蒸発して、第１の蒸気が発生し、第１の出口弁は開放され、且つ、第２の出口弁は閉鎖されて、第１の蒸気は、ケトル型ボイラから第１の蒸気受け取りユニットへ供給されるが、第２の蒸気受け取りユニットへは供給されない。
コンバインドサイクル発電プラントの第２の運転モード中、第１の入口弁は閉鎖され、且つ、第２の入口弁は開放されて、第２の給水源からの給水はケトル型ボイラへ供給されるが、第１の給水源からの給水はケトル型ボイラには供給されず、ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気は、第２の給水源からケトル型ボイラへの給水によって冷却され、ガスタービンのタービンセクションへ供給されて戻され、第２の給水源からの給水の少なくとも一部分は、ロータ冷却空気から給水へ伝達された熱により、ケトル型ボイラ内で蒸発して、第２の蒸気が発生し、第１の出口弁は閉鎖され、且つ、第２の出口弁は開放されて、第２の蒸気は、ケトル型ボイラから第２の蒸気受け取りユニットへ供給されるが、第１の蒸気受け取りユニットへは供給されない。

第１の蒸気受け取りユニット及び第２の蒸気受け取りユニットは、ケトル型ボイラからそれぞれ第１の蒸気及び第２の蒸気を受け取るドラムを備えることができ、第１の蒸気受け取りユニット及び第２の蒸気受け取りユニット各々はさらに、過熱器を備えることができ、この過熱器によって、第１の蒸気及び第２の蒸気に付加的な熱を供給して、過熱された蒸気を発生させ、過熱された蒸気は、蒸気タービンを駆動して電力を発生させるために供給される。

第１の運転モードを、全負荷運転よりも小さい負荷による運転とすることができ、第２の運転モードを、全負荷運転とすることができる。

さらに、このシステムは、ロータ冷却空気温度設定値に基づき、入口弁及び出口弁を選択的に開放及び閉鎖するように弁システムを操作するコントローラを備えてもよい。

全負荷運転中、ロータ冷却空気温度設定値を、全負荷運転よりも小さい負荷による運転中よりも高くしてもよい。

コンバインドサイクル発電プラントが、第１の運転モードと第２の運転モードとの間で移行するときに、ケトル型ボイラ内の圧力に変化が生じるよう、ケトル型ボイラに流体を供給するために、このシステムはさらに、ケトル型ボイラと連通した少なくとも１つの注入口を備えてもよい。この少なくとも１つの注入口は、少なくとも１つの水注入口と、少なくとも１つの蒸気注入口とを含んでよい。この場合、コンバインドサイクル発電プラントが、第２の運転モードから第１の運転モードへ移行するときに、ケトル型ボイラ内の圧力を低下させるために、少なくとも１つの水注入口を介して、ケトル型ボイラに水を注入することができる。また、コンバインドサイクル発電プラントが第１の運転モードから第２の運転モードへ移行するときに、ケトル型ボイラ内の圧力を上昇させるために、少なくとも１つの蒸気注入口を介して、ケトル型ボイラへ蒸気を注入することができる。

ただ１つのケトル型ボイラは、好ましくは、第１の運転モード中及び第２の運転モード中、いかなる付加的なケトル型ボイラも迂回することなく、コンバインドサイクル発電プラントの運転が実施されるように、コンバインドサイクル発電プラント内に設けられた単独のケトル型ボイラである。

本発明の第２の観点によれば、ガスタービンと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の作動方法が提供される。コンバインドサイクル発電プラントの第１の運転モード中、第１の給水源からケトル型ボイラへ給水が供給されるが、第２の給水源からケトル型ボイラへは給水が供給されず、この場合、第１の給水源及び第２の給水源は、第１の入口弁及び第２の入口弁を介して、ケトル型ボイラと連通しており、ただし、第１の給水源における給水の圧力は、第２の給水源における給水の圧力よりも低い。ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気は、第１の給水源からケトル型ボイラへの給水によって冷却され、その際、第１の給水源からの給水の少なくとも一部分は、ロータ冷却空気から給水へ伝達された熱により、ケトル型ボイラ内で蒸発して、第１の蒸気が発生する。冷却されたロータ冷却空気は、ガスタービンのタービンセクションへ供給されて戻され、第１の蒸気は、ケトル型ボイラから第１の蒸気受け取りユニットへ供給されるが、第２の蒸気受け取りユニットへは供給されず、この場合、第１の蒸気受け取りユニット及び第２の蒸気受け取りユニットは、第１の出口弁及び第２の出口弁を介して、ケトル型ボイラと連通している。コンバインドサイクル発電プラントの第２の運転モード中、第２の給水源からの給水はケトル型ボイラへ供給されるが、第１の給水源からの給水はケトル型ボイラへ供給されない。ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気は、第２の給水源からケトル型ボイラへの給水によって冷却され、その際、第２の給水源からの給水の少なくとも一部分は、ロータ冷却空気から給水へ伝達された熱により、ケトル型ボイラ内で蒸発して、第２の蒸気が発生する。冷却されたロータ冷却空気は、ガスタービンのタービンセクションへ供給されて戻され、第２の蒸気は、ケトル型ボイラから第２の蒸気受け取りユニットへ供給されるが、第１の蒸気受け取りユニットへは供給されない。

本明細書に続いて最後に特許請求の範囲が記載されており、これは本発明を明確に表すものであり、その権利範囲をはっきりと主張しているが、添付の図面を参照した以下の説明からも、本発明の理解が深まるはずである。なお、図中、同様の部材には同じ参照符号が付されている。

本発明の１つの実施形態によるコンバインドサイクル発電プラントを示す概略図である。 図１に示したコンバインドサイクル発電プラントの熱回収蒸気発生器に含まれるシステムであって、圧力選択式ケトル型ボイラを備えたシステムを示す概略図である。

有利な実施形態に関する以下の詳細な説明では、それらの実施形態の一部を成す添付の図面を参照するが、図面には、限定のためではなく例示のために、本発明を実施可能な特別な有利な実施形態が示されている。なお、自明の通り、他の実施形態を採用してもよく、本発明の着想及び範囲を逸脱することなく、変更を行うことができる。

まずは図１を参照すると、この図にはコンバインドサイクル発電プラント（以下では「ＣＣＰＰ」と称する）１０が示されている。このプラントには一般的に、ガスタービン１２と蒸気タービン１４と熱回収蒸気発生器（以下では「ＨＲＳＧ」と称する）１６とが含まれている。ガスタービン１２には、ガスタービン１２へ供給される空気を圧縮する圧縮機セクション（以下では「ＧＴ圧縮機」と称する）１８と、ＧＴ圧縮機１８からの圧縮空気と燃料とを発火させて高温作動ガスを規定する高温燃焼生成物を発生させる燃焼セクション２０と、燃焼セクション２０からの高温作動ガスを膨張させてガスタービンロータ２４を駆動するタービンセクション（以下では「ＧＴタービン」と称する）２２とが含まれている。蒸気タービン１４は、慣用のコンポーネントを備えることができ、当業者に明らかなように、それらのコンポーネントには例えば、高圧／中圧タービン及び低圧タービンが含まれる。

次いで図２を参照すると、この図には、図１に示したＨＲＳＧ１６のシステム３０が示されており、次にこのシステムについて説明する。図２に示されているシステム３０には、第１の圧力を有する第１の給水源３２と、第１の圧力よりも高い第２の圧力を有する第２の給水源３４が含まれている。ここでは、第１の給水源３２を低圧（以下「ＬＰ」）給水源３２とも称し、第２の給水源３４を中圧（以下「ＩＰ」）給水源３４とも称する。ＬＰ給水源３２及びＩＰ給水源３４は例えば、１つ又は複数の凝縮水供給部、凝縮水予熱器、エコノマイザ、及びポンプなど、慣用のコンポーネントを備えることができる。ＨＲＳＧ１６は、１つ又は複数の付加的な給水源を備えていてもよく、例えば高圧給水源から成る第３の給水源などを備えていてもよい。したがって、本発明は、図２に示した２つの給水源３２，３４のみしか備えないＨＲＳＧ１６に限定されることを意図したものではない。

システム３０にはさらに、ただ１つのケトル型ボイラ４０も含まれており、以下で説明するようにこのボイラは、ＬＰ給水源３２及びＩＰ給水源３４の双方から、選択的に給水を受け取る。ただ１つのケトル型ボイラ４０が、ＬＰ給水源３２とＩＰ給水源３４の双方のために用いられるので、ＬＰ給水源３２とＩＰ給水源３４のために、それぞれ別個のケトル型ボイラを設ける必要はない。

ケトル型ボイラ４０は例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器を含むことができ、当業者に明らかなようにこの熱交換器は、チューブ側において圧縮空気を有し、シェル側において水／蒸気を有する。図２に示されているように、システム３０には、流体即ち水及び蒸気をケトル型ボイラ４０にそれぞれ供給するために、ケトル型ボイラ４０と連通した水注入口４２及び蒸気注入口４４も含まれており、以下で詳しく説明するように、これによってケトル型ボイラ４０内部の圧力及び／又は温度を変化させる。

さらに図２を参照すると、システム３０には付加的に、第１の蒸気受け取りユニット４６及び第２の蒸気受け取りユニット４８も含まれており、これらは以下では、ＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８とも称する。図２に示されているＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８は、ＬＰ及びＩＰの水／蒸気の個々の部分を保持する個々のドラム５０，５２と、ＬＰ及びＩＰの蒸気の個々の部分を加熱して、ＬＰ及びＩＰの過熱蒸気（以下では第１及び第２の蒸気とも称する）を発生させるための、過熱器５４，５６とを備えており、次いでこれらの過熱蒸気を蒸気タービン１４へ搬送することができる。これについては後にさらに詳しく説明する。ＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８には、これらに加えて、本発明の範囲及び着想を逸脱することなく、他の慣用のコンポーネントを備えていてもよい。ＨＲＳＧ１６は、１つ又は複数の付加的な受け取りユニットを備えてもよく、例えば高圧ドラム及び対応する過熱器から成る第３の蒸気受け取りユニットを備えてもよい。したがって、ＨＲＳＧ１６は給水源と同じ個数の蒸気受け取りユニットを備えるのが好ましいとはいえ、２つの蒸気受け取りユニット４６，４８だけしか備えないＨＲＳＧ１６に限定されることを意図するものではない。

システム３０にはさらに、システム３０の弁システム６０の動作を制御するコントローラ５８が備えられている。弁システム６０は、ケトル型ボイラ４０の上流に、第１の入口弁６２と第２の入口弁６４を有しており、これらの入口弁６２，６４は、ＬＰ給水源３２及びＩＰ給水源３４からケトル型ボイラ４０へ、選択的に給水を供給する。弁システム６０はさらに、ケトル型ボイラ４０の下流に、第１の出口弁６６と第２の出口弁６８を有しており、これらの出口弁６６，６８は、ケトル型ボイラ４０からＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８へ、選択的に蒸気を供給する。これに関連して述べておくと、ケトル型ボイラ４０からＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８へ供給される蒸気を、対応するドラム５０，５２に直接供給し、次いで対応する過熱器５４，５６へ供給してもよいし、又は、蒸気を直接、対応する過熱器５４，５６へ供給し、次いで対応するドラム５０，５２へ供給してもよいし、又は、蒸気を個々のドラム５０，５２又は過熱器５４，５６へ供給し、次いでオプションとしてＣＣＰＰ１０の他のコンポーネントへ供給してもよく、この場合には、その後でドラム５０，５２又は過熱器５４，５６のうち他方へ供給されることはない。ＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８における蒸気を、その後、ＣＣＰＰ１０の他のコンポーネントへ供給することができ、当業者に明らかなように、例えば蒸気タービン１４の適切なセクションへ供給することができる。

コントローラ５８は、水注入口４２及び蒸気注入口４４の動作も制御することができ、さらにケトル型ボイラバイパス弁７０の動作も制御することができる。これについては以下で詳しく説明する。

次に、ＣＣＰＰ１０の動作について説明する。なお、システム３０には関係しないＣＣＰＰ１０の各コンポーネントの動作は、当業者にはそれらのコンポーネントの動作が明らかであるため、ここでは特に説明しない。

第１の運転モード中（以下では全負荷運転よりも小さい負荷による運転、又は部分負荷運転とも称する）、コントローラ５８は弁システム６０を制御して、第１の入口弁６２が開放され、且つ、第２の入口弁６４が閉鎖されるようにする。この場合、ＬＰ給水源３２からの給水はケトル型ボイラ４０へ供給されるが、ＩＰ給水源３４からの給水は、ケトル型ボイラ４０には供給されない。ガスタービン１２の圧縮機セクション１８（ＧＴ圧縮機１８）から取り出されたロータ冷却空気が、ケトル型ボイラ４０へ供給され、ＬＰ給水源３２からケトル型ボイラ４０へ供給される給水によって冷却される。冷却されたロータ冷却空気は、次いでガスタービン１２のタービンセクション２２（ＧＴタービン２２）へ戻され、そこでこの冷却空気を使用して、タービンセクション２２内のコンポーネント、例えば静翼、動翼（図示せず）及び／又はロータ２４を冷却することができる。ロータ冷却空気からケトル型ボイラ４０内のＬＰ給水へ熱が伝達された結果、ＬＰ給水の少なくとも一部分がケトル型ボイラ４０内で蒸発して、第１の蒸気（以下ではＬＰ蒸気とも称する）が発生する。

次いでＬＰ蒸気がケトル型ボイラ４０から送出され、第１の運転モード中、コントローラ５８が弁システム６０を制御して、第１の出口弁６６が開放され、且つ、第２の出口弁６８が閉鎖されるようにする。この場合、ＬＰ蒸気がケトル型ボイラ４０からＬＰ蒸気受け取りユニット４６へ供給されるが、ＩＰ蒸気受け取りユニット４８へは供給されない。上述のように、ＬＰ蒸気を対応するドラム５０又は過熱器５４へ供給することができ、次いでＬＰ蒸気を、対応するドラム５０又は過熱器５４のうち他方へ搬送してもよいし、又はＣＣＰＰ１０の他のコンポーネントへ供給してもよい。例えばＬＰ蒸気が、ドラム５０へ供給後、供給前、又は供給せずに、過熱器５４へ供給されるならば、ＬＰ蒸気はさらに過熱器５４において付加的な熱で過熱されて、過熱されたＬＰ蒸気が発生し、この蒸気を蒸気タービン１４へ供給することができる。そこでこの蒸気を使用して、蒸気タービン１４のコンポーネント例えば低圧タービンを駆動することができ、これによって当業者に明らかな手法で電力を発生させることができる。

第２の運転モード中（以下では全負荷運転またはベースロード運転とも称する）、コントローラ５８は弁システム６０を制御して、第１の入口弁６２が閉鎖され、且つ、第２の入口弁６４が開放されるようにする。この場合、ＩＰ給水源３４からの給水はケトル型ボイラ４０へ供給されるが、ＬＰ給水源３２からの給水は、ケトル型ボイラ４０には供給されない。ガスタービン１２の圧縮機セクション１８から取り出されたロータ冷却空気が、ケトル型ボイラ４０へ供給され、ＩＰ給水源３４からケトル型ボイラ４０へ供給される給水によって冷却される。冷却されたロータ冷却空気は、次いでガスタービン１２のタービンセクション２２へ戻され、そこでこの冷却空気を使用して、タービンセクション２２内のコンポーネントを冷却することができる。ロータ冷却空気からケトル型ボイラ４０内のＩＰ給水へ熱が伝達された結果、ＩＰ給水の少なくとも一部分がケトル型ボイラ４０内で蒸発して、第２の蒸気（以下ではＩＰ蒸気とも称する）が発生する。

次いでＩＰ給水がケトル型ボイラ４０から送出され、第２の運転モード中、コントローラ５８が弁システム６０を制御して、第１の出口弁６６が閉鎖され、且つ、第２の出口弁６８が開放されるようにする。この場合、ＩＰ蒸気がケトル型ボイラ４０からＩＰ蒸気受け取りユニット４８へ供給されるが、ＬＰ蒸気受け取りユニット４６へは供給されない。上述のように、ＩＰ蒸気を対応するドラム５２又は過熱器５６へ供給することができ、次いでＩＰ蒸気を、対応するドラム５２又は過熱器５６のうち他方へ搬送してもよいし、又はＣＣＰＰ１０の他のコンポーネントへ供給してもよい。例えばＩＰ蒸気が、ドラム５２へ供給後、供給前、又は供給せずに、過熱器５６へ供給されるならば、ＩＰ蒸気はさらに過熱器５６において付加的な熱で過熱されて、過熱されたＩＰ蒸気が発生し、この蒸気を蒸気タービン１４へ供給することができる。そこでこの蒸気を使用して、蒸気タービン１４のコンポーネント例えば高圧／中圧蒸気タービンを駆動することができ、これによって当業者に明らかな手法で電力を発生させることができる。

本発明の１つの観点によれば、コントローラ５８は、典型的にはＣＣＰＰ１０の運転モードに依存して選択されるロータ冷却空気温度設定値に基づき、入口弁及び出口弁６２，６４，６６，６８を選択的に開放及び閉鎖させるように、弁システム６０の動作を制御することができる。例えば、全負荷運転よりも小さい負荷による運転中は、即ち上述の第１の運転モード中は、全負荷運転中よりも、即ち上述の第２の運転モード中よりも、ロータ冷却空気温度設定値を低くすることができる。したがって、冷却空気温度設定値が低減される期間である、全負荷運転よりも小さい負荷による運転中、ＬＰ給水をケトル型ボイラ４０へ供給して、ロータ冷却空気を第１の温度まで冷却することができる。ただし、第１の温度は第２の温度よりも低く、冷却空気温度設定値が高められる期間である全負荷運転中は、この第２の温度まで、ケトル型ボイラ４０へ供給されるＩＰ給水によって、ロータ冷却空気を冷却することができる。

コントローラ５８は、ケトル型ボイラ４０内の圧力及び／又は温度を要求通りに調節するために、水注入口４２及び蒸気注入口４４の動作を制御することもできる。例えば、ケトル型ボイラ４０内の圧力及び／又は温度の低減が望まれるならば、コントローラ５８によって、水注入口４２からケトル型ボイラ４０へ水を注入することができ、これによってケトル型ボイラ４０内の圧力及び／又は温度が低減される。このことは、ＣＣＰＰ１０が全負荷運転からそれよりも小さい負荷による運転へと移行する場合に、望ましいものとなる可能性がある。他の例を挙げると、ケトル型ボイラ４０内の圧力及び／又は温度の上昇が望まれるならば、コントローラ５８によって、蒸気注入口４４からケトル型ボイラ４０へ蒸気を注入することができ、これによってケトル型ボイラ４０内の圧力及び／又は温度が上昇する。このことは、ＣＣＰＰ１０が全負荷運転よりも小さい負荷による運転から全負荷運転へと移行する場合に、望ましいものとなる可能性がある。

さらにコントローラ５８は、ボイラバイパス弁７０の動作を制御することができ、これによれば、ＧＴ圧縮機１８からのロータ冷却空気の一部又はすべてが、ケトル型ボイラ４０を迂回し、ケトル型ボイラ４０において冷却されることなく、ＧＴタービン２２へ戻されるようになる。このことは、タービンセクション２２内のコンポーネントの冷却を微調整するために、及び／又は、ガスタービン１２のパフォーマンスを微調整するために、望ましいものとなる可能性がある。例えば、ロータ冷却空気の温度を調整することによって、タービンセクション２２を通過する高温作動ガスの温度を制御することができる。その理由は例えば、タービンセクション２２へ導入されるロータ冷却空気の少なくとも一部分が、最終的には高温作動ガスと混合し、そのことによって、ロータ冷却空気はその冷却機能を果たした後、高温作動ガスを冷却するからであり、この場合、高温作動ガスの温度はガスタービン１２の効率に直接、影響を及ぼすからである。

本発明による別の観点によれば、ただ１つのケトル型ボイラ４０は、一例として示されているＣＣＰＰ１０内に設けられた単独のケトル型ボイラ４０であり、このただ１つのケトル型ボイラ４０は、ＬＰ給水源３２及びＩＰ給水源３４と、ＬＰ蒸気受け取りユニット４６及びＩＰ蒸気受け取りユニット４８の双方のために、全負荷運転中及び全負荷よりも小さい負荷による運転中、ＣＣＰＰ１０の動作を提供し、これは何らかの付加的なケトル型ボイラを迂回することなく実施される。複数のケトル型ボイラ間の切り替えは、複雑になりコストがかかる可能性があることから、ケトル型ボイラの迂回によって生じる可能性があるこのような問題点が、本発明によるシステム３０によって回避される。

これまで本発明の特定の実施形態について例示し説明してきたが、当業者に明らかなように、本発明の着想及び範囲から逸脱することなく、これとは異なる様々な変更及び変形を行ってもよい。したがって以下の特許請求の範囲では、本発明の範囲内にあるこのような変更及び変形すべてをカバーすることを意図している。

Claims (20)

1. ガスタービンと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において使用するためのシステムであって、
   当該システムは、ただ１つのケトル型ボイラと、弁システムとを備え、
   前記ケトル型ボイラは、第１の給水源と第２の給水源の双方から、選択的に給水を受け取り、前記第１の給水源における給水の圧力は、前記第２の給水源における給水の圧力よりも低く、
   前記弁システムは、
   前記ケトル型ボイラの上流に配置され、それぞれ前記第１の給水源及び前記第２の給水源から前記ケトル型ボイラへ選択的に給水を供給する、第１の入口弁及び第２の入口弁と、
   前記ケトル型ボイラの下流に配置され、前記ケトル型ボイラからそれぞれ第１の蒸気受け取りユニット及び第２の蒸気受け取りユニットへ選択的に蒸気を供給する、第１の出口弁及び第２の出口弁と
   を備え、
   前記コンバインドサイクル発電プラントの第１の運転モード中、
   前記第１の入口弁は開放され、且つ、前記第２の入口弁は閉鎖されて、前記第１の給水源からの給水は前記ケトル型ボイラへ供給されるが、前記第２の給水源からの給水は前記ケトル型ボイラへは供給されず、
   前記ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気が、前記第１の給水源から前記ケトル型ボイラへの給水によって冷却され、前記ガスタービンのタービンセクションへ供給されて戻され、前記第１の給水源からの給水の少なくとも一部分は、前記ロータ冷却空気から前記給水へ伝達された熱により、前記ケトル型ボイラ内で蒸発して、第１の蒸気が発生し、
   前記第１の出口弁は開放され、且つ、前記第２の出口弁は閉鎖されて、前記第１の蒸気は、前記ケトル型ボイラから前記第１の蒸気受け取りユニットへ供給されるが、前記第２の蒸気受け取りユニットへは供給されず、
   前記コンバインドサイクル発電プラントの第２の運転モード中、
   前記第１の入口弁は閉鎖され、且つ、前記第２の入口弁は開放されて、前記第２の給水源からの給水は前記ケトル型ボイラへ供給されるが、前記第１の給水源からの給水は前記ケトル型ボイラには供給されず、
   前記ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気は、前記第２の給水源から前記ケトル型ボイラへの給水によって冷却され、前記ガスタービンの前記タービンセクションへ供給されて戻され、前記第２の給水源からの給水の少なくとも一部分は、前記ロータ冷却空気から前記給水へ伝達された熱により、前記ケトル型ボイラ内で蒸発して、第２の蒸気が発生し、
   前記第１の出口弁は閉鎖され、且つ、前記第２の出口弁は開放されて、前記第２の蒸気は、前記ケトル型ボイラから前記第２の蒸気受け取りユニットへ供給されるが、前記第１の蒸気受け取りユニットへは供給されない
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記第１の蒸気受け取りユニット及び前記第２の蒸気受け取りユニット各々は、それぞれ前記第１の蒸気及び前記第２の蒸気を前記ケトル型ボイラから受け取るドラムを備えている、請求項１記載のシステム。
3. 前記第１の蒸気受け取りユニットと、前記第２の蒸気受け取りユニット各々はさらに、過熱器を備え、該過熱器によって、前記第１の蒸気及び前記第２の蒸気に付加的な熱を供給して、過熱された蒸気を発生させ、該過熱された蒸気は、前記蒸気タービンを駆動して電力を発生させるために供給される、請求項２記載のシステム。
4. 前記第１の運転モードは、全負荷運転よりも小さい負荷による運転であり、前記第２の運転モードは全負荷運転である、請求項１記載のシステム。
5. ロータ冷却空気温度設定値に基づき、前記入口弁及び前記出口弁を選択的に開放及び閉鎖するように前記弁システムを操作するコントローラが設けられている、請求項４記載のシステム。
6. 前記ロータ冷却空気温度設定値は、全負荷運転中、該全負荷運転よりも小さい負荷による運転中よりも高い、請求項５記載のシステム。
7. 前記コンバインドサイクル発電プラントが、前記第１の運転モードと前記第２の運転モードとの間で移行するときに、前記ケトル型ボイラ内の圧力に変化が生じるよう、前記ケトル型ボイラに流体を供給するために、前記ケトル型ボイラと連通した少なくとも１つの注入口が設けられている、請求項１記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの注入口は、少なくとも１つの水注入口と少なくとも１つの蒸気注入口とを含む、請求項７記載のシステム。
9. 前記コンバインドサイクル発電プラントが、前記第２の運転モードから前記第１の運転モードへ移行するとき、前記ケトル型ボイラ内の圧力を低下させるため、前記少なくとも１つの水注入口を介して、前記ケトル型ボイラに水が注入され、
   前記コンバインドサイクル発電プラントが、前記第１の運転モードから前記第２の運転モードへ移行するとき、前記ケトル型ボイラ内の圧力を上昇させるため、前記少なくとも１つの蒸気注入口を介して、前記ケトル型ボイラに蒸気が注入される、請求項８記載のシステム。
10. 前記ただ１つのケトル型ボイラは、前記コンバインドサイクル発電プラント内に設けられた単独のケトル型ボイラであり、前記第１の運転モード中及び前記第２の運転モード中、いかなる付加的なケトル型ボイラも迂回することなく、前記コンバインドサイクル発電プラントの運転が実施される、請求項１記載のシステム。
11. ガスタービンと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の作動方法において、
    前記コンバインドサイクル発電プラントの第１の運転モード中、
    第１の給水源からケトル型ボイラへ給水を供給するが、第２の給水源から前記ケトル型ボイラへは給水を供給せず、前記第１の給水源と前記第２の給水源は、第１の入口弁及び第２の入口弁を介して前記ケトル型ボイラと連通しており、前記第１の給水源内の給水の圧力は、前記第２の給水源内の給水の圧力よりも低く、
    前記第１の給水源から前記ケトル型ボイラへの給水により、前記ガスタービンの圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気を冷却し、前記第１の給水源からの給水の少なくとも一部分を、前記ロータ冷却空気から前記給水に伝達された熱により前記ケトル型ボイラ内で蒸発させて、第１の蒸気を発生させ、
    冷却された前記ロータ冷却空気を、前記ガスタービンのタービンセクションへ供給して戻し、
    前記第１の蒸気を、前記ケトル型ボイラから第１の蒸気受け取りユニットへ供給するが、第２の蒸気受け取りユニットへは供給せず、前記第１の蒸気受け取りユニット及び前記第２の蒸気受け取りユニットは、第１の出口弁及び第２の出口弁を介して、前記ケトル型ボイラと連通しており、
    前記コンバインドサイクル発電プラントの第２の運転モード中、
    前記第２の給水源から前記ケトル型ボイラへ給水を供給するが、前記第１の給水源から前記ケトル型ボイラへは給水を供給せず、
    前記第２の給水源から前記ケトル型ボイラへの給水により、前記ガスタービンの前記圧縮機セクションから取り出されたロータ冷却空気を冷却し、前記第２の給水源からの給水の少なくとも一部分を、前記ロータ冷却空気から前記給水へ伝達された熱により、前記ケトル型ボイラ内で蒸発させて、第２の蒸気を発生させ、
    冷却された前記ロータ冷却空気を、前記ガスタービンの前記タービンセクションへ供給して戻し、
    前記第２の蒸気を、前記ケトル型ボイラから前記第２の蒸気受け取りユニットへ供給するが、前記第１の蒸気受け取りユニットへは供給しない
    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作動方法。
12. 前記第１の蒸気受け取りユニットと前記第２の蒸気受け取りユニットは各々、過熱器を備え、個々の過熱器を使用して、前記第１の蒸気と前記第２の蒸気をさらに過熱して、過熱された蒸気を発生させる、請求項１１記載の方法。
13. 前記過熱された蒸気を前記蒸気タービンへ供給し、該蒸気タービンを駆動して電力を発生させる、請求項１２記載の方法。
14. ロータ冷却空気温度設定値に基づき、前記入口弁及び前記出口弁を選択的に操作する、請求項１１記載の方法。
15. 前記第１の運転モードは、全負荷運転よりも小さい負荷による運転であり、前記第２の運転モードは全負荷運転である、請求項１４記載の方法。
16. 前記ロータ冷却空気温度設定値は、全負荷運転中、該全負荷運転よりも小さい負荷による運転中よりも高い、請求項１５記載の方法。
17. 前記コンバインドサイクル発電プラントを、全負荷運転と、該全負荷運転よりも小さい負荷による運転との間で移行させるときに、前記ケトル型ボイラ内の圧力に変化が生じるように、該ケトル型ボイラに流体を注入する、請求項１６記載の方法。
18. 少なくとも１つの注入口は、少なくとも１つの水注入口と少なくとも１つの蒸気注入口とを含む、請求項１７記載の方法。
19. 前記コンバインドサイクル発電プラントを、全負荷運転から該全負荷運転よりも小さい負荷による運転に移行させるときに、前記ケトル型ボイラ内の圧力を低下させるため、前記少なくとも１つの水注入口を介して、前記ケトル型ボイラに水を注入し、
    前記コンバインドサイクル発電プラントを、全負荷運転よりも小さい負荷による運転から全負荷運転に移行させるときに、前記ケトル型ボイラ内の圧力を上昇させるため、前記少なくとも１つの蒸気注入口を介して、前記ケトル型ボイラに蒸気を注入する、請求項１８記載の方法。
20. 前記ただ１つのケトル型ボイラは、前記コンバインドサイクル発電プラント内の単独のケトル型ボイラであり、全負荷運転中及び該全負荷よりも小さい負荷による運転中、いかなる付加的なケトル型ボイラも迂回することなく、前記コンバインドサイクル発電プラントの運転が実施される、請求項１５記載の方法。

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