JP2020020319A - Combined cycle power generation plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントに関し、特に排熱回収ボイラの配置レイアウトに関する。 The present invention relates to a combined cycle power plant, and more particularly to an arrangement layout of an exhaust heat recovery boiler.
コンバインドサイクル発電プラント(CCPP)は、例えば、圧縮機、燃焼室、及びタービンを有するガスタービンエンジンと、ガスタービンエンジンの排気ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラと、ガスタービンエンジンに接続された蒸気タービンと、各タービンに接続された複数の発電機とを備える。排熱回収ボイラは、例えば特許文献1に開示されるように、ガスタービンエンジンの側方に配置される。
A combined cycle power plant (CCPP) is connected to, for example, a gas turbine engine having a compressor, a combustion chamber, and a turbine, an exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust heat from exhaust gas of the gas turbine engine, and a gas turbine engine. Steam turbine, and a plurality of generators connected to each turbine. The exhaust heat recovery boiler is disposed on a side of the gas turbine engine as disclosed in
コンバインドサイクル発電プラントの運転時には、ガスタービンエンジンが駆動されると共に、ガスタービンエンジンの排ガスから排熱回収ボイラにより排熱を回収しながら蒸気タービンが高効率で駆動され、各発電機において発電がなされる。 During operation of the combined cycle power plant, the gas turbine engine is driven, and the steam turbine is driven with high efficiency while exhaust heat is recovered by the exhaust heat recovery boiler from the exhaust gas of the gas turbine engine, and power is generated in each generator. You.
このようにコンバインドサイクル発電プラントは、複数の機器を備えているため、例えば、限られた敷地内にコンバインドサイクル発電プラントの各機器をコンパクトに配置するレイアウトが提案されている。 As described above, since the combined cycle power plant includes a plurality of devices, for example, a layout has been proposed in which each device of the combined cycle power plant is compactly arranged in a limited site.
しかしながら、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器には比較的大型のものも含まれているため、限られた敷地内に各機器をコンパクトに配置することが困難な場合がある。 However, since each device included in the combined cycle power plant includes a relatively large device, it may be difficult to arrange each device compactly in a limited site.
そこで本発明は、コンバインドサイクル発電プラントが設置された敷地内において、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器をコンパクトに配置可能にすることを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to compactly arrange each device included in a combined cycle power plant in a site where the combined cycle power plant is installed.
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエンジンを収容するエンクロージャと、前記ガスタービンエンジンの排ガスを上下方向に流通させることにより、前記排ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラとを備え、鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、前記エンクロージャの上方に配置されている。 In order to solve the above problems, a combined cycle power plant according to one embodiment of the present invention is a gas turbine engine, an enclosure that houses the gas turbine engine, and an exhaust gas from the gas turbine engine that flows vertically, An exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust heat from the exhaust gas, wherein the exhaust heat recovery boiler is disposed above the enclosure at a position overlapping at least a part of the enclosure when viewed from a vertical direction.
上記構成によれば、排熱回収ボイラが、エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャの上方に配置されているため、例えば、ガスタービンエンジンと排熱回収ボイラとを水平に並べて配置した場合等に比べ、排熱回収ボイラの設置面積を低減できる。よって、プラントが備える機器に比較的大型のものが含まれていても、限られた敷地内に各機器をコンパクトに配置できる。 According to the above configuration, since the exhaust heat recovery boiler is disposed above the enclosure at a position overlapping at least a part of the enclosure, for example, when the gas turbine engine and the exhaust heat recovery boiler are horizontally arranged The installation area of the exhaust heat recovery boiler can be reduced as compared with the above. Therefore, even if the equipment included in the plant includes relatively large equipment, each equipment can be compactly arranged in a limited site.
前記エンクロージャに収容されて前記ガスタービンエンジンにより発電する発電機を更に備え、鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記発電機の少なくとも一部と重なる位置に配置されていてもよい。このように、排熱回収ボイラが、発電機と重なる位置に配置されているため、排熱回収ボイラの設置面積を更に良好に低減できる。 A generator that is housed in the enclosure and generates power by the gas turbine engine may be further provided, and the exhaust heat recovery boiler may be arranged at a position overlapping at least a part of the generator when viewed from a vertical direction. As described above, since the exhaust heat recovery boiler is disposed at a position overlapping with the generator, the installation area of the exhaust heat recovery boiler can be further reduced.
本発明によれば、コンバインドサイクル発電プラントが設置された敷地内において、コンバインドサイクル発電プラントが備える各機器をコンパクトに配置できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the site | part where the combined cycle power plant is installed, each apparatus with which a combined cycle power plant is provided can be arrange | positioned compactly.
以下、実施形態について図を参照しながら説明する。以下に記載する「上流側」とは、空気及び排気ガスの流通方向上流側を指し、「下流側」とは、空気及び排気ガスの流通方向下流側を指す。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The “upstream side” described below refers to the upstream side in the flow direction of air and exhaust gas, and the “downstream side” refers to the downstream side in the flow direction of air and exhaust gas.
図1は、実施形態に係るガスタービンエンジンユニット1の概略図である。図1では、エンクロージャ3を断面で示している。図2は、図1のガスタービンエンジンユニット1の上面図である。図2では、エンクロージャ3内のガスタービンエンジン2を破線で示している。
FIG. 1 is a schematic diagram of a gas
図1及び2に示すガスタービンエンジンユニット1は、コンバインドサイクル発電プラントが少なくとも1つ備えるものである。ガスタービンエンジンユニット1は、ガスタービンエンジン2、エンクロージャ3、排熱回収ボイラ(HRSG)4、上流側ダクト5,下流側ダクト6、ギヤボックス8、及び発電機9を備える。本実施形態のコンバインドサイクル発電プラントは、複数のガスタービンエンジンユニット1と、蒸気タービンと発電機とを有する蒸気タービンユニットとを備える。
The gas
ガスタービンエンジン2は、圧縮機、燃焼室、及びタービンを有し、外部から供給される燃料を空気により燃焼して駆動する。ギヤボックス8は、ガスタービンエンジン2のロータと接続され、ガスタービンエンジン2からの回転駆動力を調整して出力する。発電機9は、ガスタービンエンジン2の駆動力により発電する。発電機9は、ギヤボックス8を介してガスタービンエンジン2と接続されている。
The
エンクロージャ3は、ガスタービンエンジン2、ギヤボックス8、及び発電機9を収容する。エンクロージャ3は、ガスタービンエンジン2、ギヤボックス8、及び発電機9を保護すると共に、ガスタービンエンジンユニット1の運転時において、ガスタービンエンジン2、ギヤボックス8、及び発電機9が発生させる音を外部に対して防音する。一例として、エンクロージャ3は直方体状である。エンクロージャ3は、最大高さ寸法が最大長さ寸法よりも小さい値に設定されている。なお、エンクロージャ3の形状はこれに限定されない。また、発電機9はエンクロージャ3の外に設置されていてもよい。
The
エンクロージャ3内において、ガスタービンエンジン2、ギヤボックス8、及び発電機9は、一例として直線状に配置されている。エンクロージャ3は、ガスタービンエンジン2の長手方向に沿って延びており、長手方向一端に形成された第1貫通口3aと、長手方向他端に形成された第2貫通口3bとを有する。第1貫通口3aと第2貫通口3bとは、エンクロージャ3の上面側に配置されている。
In the
本実施形態では、エンクロージャ3の長手方向中央付近から一端寄りの領域にガスタービンエンジン2が配置され、エンクロージャ3の長手方向中央付近から他端寄り側の領域にギヤボックス8及び発電機9が配置されている。なお第1貫通口3aは、エンクロージャ3の上面側以外の部分に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the
上流側ダクト5は、上流端がエンクロージャ3の第1貫通口3aを貫通して外部に配置されると共に、下流端がガスタービンエンジン2の空気取入口(吸気口)2aと接続されている。上流側ダクト5は、外部から供給される空気をガスタービンエンジン2へ向けて流通させる。
The
下流側ダクト6は、ガスタービンエンジン2の排ガスの排出側部分と接続されてガスタービンエンジン2の後方に延びると共に、排熱回収ボイラ4に接続されて排熱回収ボイラ4に排ガスを供給する。下流側ダクト6は、角度調整部6aとストレート部6bとを有する。
The
角度調整部6aは、ガスタービンエンジン2の排ガスの排出角度を調整する。角度調整部6aは、上流端がガスタービンエンジン2の排ガス排出口2bと接続されると共に、下流端がストレート部6bと接続されている。側面視において、角度調整部6aは、ガスタービンエンジン2の後部から上方に向けて延びている。
The
ストレート部6bは、排ガスを鉛直方向にストレートに流通させる。ストレート部6bは、上下方向を軸方向とする矩形リング状に形成され、角度調整部6aの上方に配置されて第2貫通口3bを貫通している。ストレート部6bの上流端は角度調整部6aに接続され、下流端は排熱回収ボイラ4の導入口4aに接続されている。このように下流側ダクト6が配設されることで、ガスタービンエンジン2の排ガスは、ガスタービンエンジン2の回転軸(ロータ軸)に対して垂直方向にガスタービンエンジン2から排出される。
The
排熱回収ボイラ4は、熱交換器を有し、ガスタービンエンジン2の排ガスを上下方向に流通させることにより、排ガスから排熱を回収する。排熱回収ボイラ4は、ガスタービンエンジン2の排ガスと、外部から供給される水とを熱交換させて蒸気を生成することで排熱回収する。排熱回収ボイラ4は、一例として縦型であり、導入口4aと排出口4bとを有し、鉛直方向に延びている。排熱回収ボイラ4の流路断面積は、導入口4aから上方に向けて増大した後、一定となり、その後、排出口4bに向けて減少している。
The exhaust
ここでガスタービンエンジンユニット1では、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4が、エンクロージャ3の少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャ3の上方に配置されている。また排熱回収ボイラ4は、エンクロージャ3の第2貫通口3bを介してガスタービンエンジン2と接続されると共に、鉛直方向から見て、第2貫通口3bの少なくとも一部(ここでは一例として全部)と重なる位置に配置されている。
Here, in the gas
本実施形態では、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4が、下流側ダクト6の少なくとも一部(ここでは一例としてそれぞれの全部)と重なる位置に配置されている。また鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4が、発電機9の少なくとも一部(ここでは一例として全部)と重なる位置に配置されている。
In the present embodiment, when viewed from the vertical direction, the exhaust
コンバインドサイクル発電プラントの運転時には、外部より供給される空気によりガスタービンエンジン2が駆動され、その駆動力をギヤボックス8介して伝達されることにより、発電機9が発電する。ガスタービンエンジン2から排出される高温の排ガスは、下流側ダクト6を流通して排熱回収ボイラ4に導入される。排熱回収ボイラ4では、排ガスが所定の復水配管により供給される水と熱交換される。これにより、蒸気が発生すると共に排熱回収される。
During operation of the combined cycle power plant, the
排熱回収ボイラ4において発生した蒸気は、所定の蒸気配管を流通して蒸気タービンに供給される。蒸気タービンは、供給された蒸気により駆動され、その駆動力により発電機9が発電する。蒸気タービンから排出された蒸気は、凝縮されて水(復水)となり、復水配管を流通して排熱回収ボイラ4へ再び供給される。
The steam generated in the exhaust
以上説明したように、ガスタービンエンジンユニット1では、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4が、エンクロージャ3の少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャ3の上方に配置されている。
As described above, in the gas
このように、排熱回収ボイラ4が、エンクロージャ3の少なくとも一部と重なる位置で、エンクロージャ3の上方に配置されているため、例えば、ガスタービンエンジンと排熱回収ボイラとを水平に並べて配置した場合等に比べ、排熱回収ボイラ4の設置面積を低減できる。よって、プラントが備える機器に比較的大型のものが含まれていても、限られた敷地内に各機器をコンパクトに配置できる。
As described above, since the exhaust
また、エンクロージャ3は直方体状であり、その上面側に配置された第2貫通口3bを有し、排熱回収ボイラ4は、第2貫通口3bを介してガスタービンエンジン2と接続されると共に、鉛直方向から見て、第2貫通口3bの少なくとも一部と重なる位置に配置されている。これにより、排熱回収ボイラ4とエンクロージャ3との接続部分の長さ寸法を抑制して、排熱回収ボイラ4をコンパクトに配置し易くできる。
The
またガスタービンエンジンユニット1は、ガスタービンエンジン2の排ガスの排出側部分と接続されてガスタービンエンジン2の後方に延びると共に、排熱回収ボイラ4に接続されて排熱回収ボイラ4に排ガスを供給する下流側ダクト6を備え、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4が、下流側ダクト6の少なくとも一部と重なる位置に配置されている。このように、下流側ダクト6を用いることにより、排熱回収ボイラ4の配置自由度を向上できると共に、下流側ダクト6の長さ寸法を抑制して、排熱回収ボイラ4をコンパクトに配置し易くできる。
The gas
またガスタービンエンジンユニット1は、エンクロージャ3に収容されてガスタービンエンジン2により発電する発電機9を備え、鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4が、発電機9の少なくとも一部と重なる位置に配置されている。このように、排熱回収ボイラ4が発電機9と重なる位置に配置されているため、排熱回収ボイラ4の設置面積を更に良好に低減できる。
Further, the gas
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。鉛直方向から見て、排熱回収ボイラ4がエンクロージャ3と重なる部分の面積は、排熱回収ボイラ4がエンクロージャ3と重ならない部分の面積よりも大きいことが望ましい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and its configuration can be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present invention. When viewed from the vertical direction, the area of the portion where the exhaust
このように排熱回収ボイラ4を配置することで、側面視において排熱回収ボイラ4がエンクロージャ3よりも側方に突出する突出寸法を低減できると共に、例えばエンクロージャ3を跨ぐように配置された架台、又はエンクロージャ3により、排熱回収ボイラ4を支持し易くすることができる。
By arranging the exhaust
また下流側ダクト6は、ガスタービンエンジン2の長手方向に延びた後、ガスタービンエンジン2の上方へ延びていてもよい。またガスタービンエンジンユニット1は、エンクロージャ3の上方で排熱回収ボイラ4を支持するための少なくとも1つの支持部材を備えていてもよい。この場合、支持部材は、例えばエンクロージャ3と排熱回収ボイラ4との両方に連結されるように設けることができる。
The
2 ガスタービンエンジン
3 エンクロージャ
4 排熱回収ボイラ
9 発電機
2
Claims (2)
前記ガスタービンエンジンを収容するエンクロージャと、
前記ガスタービンエンジンの排ガスを上下方向に流通させることにより、前記排ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラとを備え、
鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記エンクロージャの少なくとも一部と重なる位置で、前記エンクロージャの上方に配置されている、コンバインドサイクル発電プラント。 A gas turbine engine,
An enclosure containing the gas turbine engine;
An exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust heat from the exhaust gas by allowing exhaust gas of the gas turbine engine to flow vertically.
A combined cycle power plant, wherein the exhaust heat recovery boiler is disposed above the enclosure at a position overlapping at least a part of the enclosure when viewed from a vertical direction.
鉛直方向から見て、前記排熱回収ボイラが、前記発電機の少なくとも一部と重なる位置に配置されている、請求項1に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
A generator that is housed in the enclosure and generates power by the gas turbine engine;
2. The combined cycle power plant according to claim 1, wherein the exhaust heat recovery boiler is arranged at a position overlapping at least a part of the generator as viewed from a vertical direction. 3.
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