JP2020176557A - Power generation plant and heat exchange system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態は、発電プラントおよび熱交換システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to power plants and heat exchange systems.
従来からガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンおよび発電機を用いるコンバインドサイクル発電プラントが知られている。この発電プラントにおいて、圧縮機で空気が圧縮されて圧縮空気が生成され、燃焼器で圧縮空気を用いて燃料ガスが燃焼されて燃焼ガスが生成され、燃焼ガスによりガスタービンが駆動される。ガスタービンには高温の燃焼ガスが供給されるため、ガスタービンを構成するガスタービンロータや動翼、静翼などのガスタービン部品も高温化し得る。 Conventionally, a combined cycle power plant using a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler, a steam turbine, and a generator has been known. In this power plant, air is compressed by a compressor to generate compressed air, fuel gas is burned by a combustor using compressed air to generate combustion gas, and the combustion gas drives a gas turbine. Since high-temperature combustion gas is supplied to the gas turbine, the temperature of gas turbine parts such as the gas turbine rotor, moving blades, and stationary blades constituting the gas turbine can also be increased.
高温化したガスタービン部品を冷却するために、圧縮機で生成された圧縮空気が冷却空気として用いられる場合がある。この場合、圧縮機で生成された圧縮空気は、冷却空気としてガスタービンに供給される。圧縮空気は、圧縮機で圧縮されて温度が上昇していることから、熱交換器によって冷却されて、その後、ガスタービンに供給される。このようにして、ガスタービン部品が効果的に冷却される。 Compressed air generated by the compressor may be used as cooling air to cool the heated gas turbine components. In this case, the compressed air generated by the compressor is supplied to the gas turbine as cooling air. Since the compressed air is compressed by the compressor and the temperature rises, it is cooled by the heat exchanger and then supplied to the gas turbine. In this way, the gas turbine components are effectively cooled.
更に、圧縮空気(冷却空気)の冷却時に発生する排熱を回収して利用することで、プラント性能を向上させるシステムが知られている。例えば、上述した熱交換器において、冷却空気の低温熱源として、排熱回収ボイラで生成された蒸気を用いるシステムが知られている。この場合、熱交換器において、上述した排熱を利用して蒸気は加熱される。加熱された蒸気は、排熱回収ボイラに戻され、蒸気タービンを駆動させる動力として利用される。 Further, there is known a system that improves plant performance by recovering and utilizing exhaust heat generated when compressed air (cooling air) is cooled. For example, in the above-mentioned heat exchanger, a system using steam generated by an exhaust heat recovery boiler as a low-temperature heat source for cooling air is known. In this case, in the heat exchanger, the steam is heated by utilizing the exhaust heat described above. The heated steam is returned to the exhaust heat recovery boiler and used as power to drive the steam turbine.
しかしながら、冷却空気と蒸気とを熱交換させる場合、気体同士の熱交換になり、熱伝達率が低くなる。このことにより、熱交換効率が低下する。このため、効率的に排熱を回収することができず、プラント性能の向上が抑制されるおそれがある。 However, when the cooling air and the steam are exchanged for heat, the gases are exchanged with each other, and the heat transfer coefficient is lowered. This reduces the heat exchange efficiency. Therefore, the exhaust heat cannot be recovered efficiently, and the improvement of the plant performance may be suppressed.
本発明は、上記に鑑み、ガスタービン用の冷却空気の冷却時に発生する排熱を効率的に回収して利用し、プラント性能を向上させることができる発電プラントおよび熱交換システムを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a power plant and a heat exchange system capable of efficiently recovering and utilizing exhaust heat generated when cooling cooling air for a gas turbine to improve plant performance. The purpose.
実施の形態による発電プラントは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、圧縮空気を冷却空気としてガスタービンに供給する冷却空気ラインと、を備える。また、発電プラントは、冷却空気ラインを流れる冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第1液媒体とを熱交換する第1熱交換器と、第1対象流体を加熱するように当該第1対象流体と第1液媒体とを熱交換する第2熱交換器と、第1液媒体が第1熱交換器および第2熱交換器を通過して循環して流れる第1循環ラインと、を備える。 The power plant according to the embodiment is a compressor that compresses air to generate compressed air, a combustor that burns fuel gas using compressed air to generate combustion gas, and a gas turbine driven by the combustion gas. And a cooling air line that supplies compressed air as cooling air to the gas turbine. Further, the power plant has a first heat exchanger that exchanges heat between the cooling air and the first liquid medium so as to cool the cooling air flowing through the cooling air line, and the first heat exchanger so as to heat the first target fluid. A second heat exchanger that exchanges heat between the target fluid and the first liquid medium, and a first circulation line in which the first liquid medium circulates and flows through the first heat exchanger and the second heat exchanger. Be prepared.
また、実施の形態による熱交換システムは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、圧縮空気を冷却空気としてガスタービンに供給する冷却空気ラインと、を備える発電プラントにおいて用いられる。熱交換システムは、冷却空気ラインを流れる冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第1液媒体とを熱交換する第1熱交換器と、第1対象流体を加熱するように当該第1対象流体と第1液媒体とを熱交換する第2熱交換器と、第1液媒体が第1熱交換器および第2熱交換器を通過して循環して流れる第1循環ラインと、を備える。 Further, the heat exchange system according to the embodiment is driven by a compressor that compresses air to generate compressed air, a combustor that burns fuel gas using compressed air to generate combustion gas, and combustion gas. It is used in a power plant equipped with a gas turbine and a cooling air line that supplies compressed air as cooling air to the gas turbine. The heat exchange system includes a first heat exchanger that exchanges heat between the cooling air and the first liquid medium so as to cool the cooling air flowing through the cooling air line, and the first target so as to heat the first target fluid. It includes a second heat exchanger that exchanges heat between the fluid and the first liquid medium, and a first circulation line in which the first liquid medium circulates and flows through the first heat exchanger and the second heat exchanger. ..
本実施の形態によれば、ガスタービン用の冷却空気の冷却時に発生する排熱を効率的に回収して利用し、プラント性能を向上させることができる。 According to this embodiment, it is possible to efficiently recover and utilize the exhaust heat generated when the cooling air for the gas turbine is cooled, and improve the plant performance.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態による発電プラントおよび熱交換システムについて説明する。 Hereinafter, the power plant and the heat exchange system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
まずは、図1を参照して、第1の実施の形態による発電プラントについて説明する。本実施の形態による発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンとを用いて発電を行うコンバインドサイクル発電プラントである。
(First Embodiment)
First, the power plant according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The power plant according to the present embodiment is a combined cycle power plant that generates power using a gas turbine and a steam turbine.
図1に示すように、発電プラント1は、ガスタービン発電システム2と、蒸気タービン発電システム3と、熱交換システム4と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
まず、ガスタービン発電システム2について説明する。ガスタービン発電システム2は、圧縮機11と、燃焼器12と、ガスタービン13と、発電機14と、を備えている。
First, the gas turbine
圧縮機11には、空気aを吸い込む吸込空気ライン21が連結されている。圧縮機11は、吸込空気ライン21から吸い込んだ空気aを圧縮して圧縮空気bを生成するように構成されている。より具体的には、圧縮機11は、後述するガスタービンロータ15の回転によって空気aを圧縮するように構成されている。圧縮機11には、吐出空気ライン22が連結されており、生成された圧縮空気bは、吐出空気ライン22を通って燃焼器12に供給される。また、圧縮機11には、冷却空気ライン23が連結されており、生成された圧縮空気bの一部は、冷却空気cとして冷却空気ライン23を通ってガスタービン13にも供給される。
A
燃焼器12には、燃料ガスdが供給される燃料ガス供給ライン24が連結されている。燃焼器12は、上述した吐出空気ライン22から供給された圧縮空気bを用いて、燃料ガス供給ライン24から供給された燃料ガスdを燃焼して燃焼ガスeを生成するように構成されている。燃焼器12には、燃焼ガス供給ライン25が連結されており、生成された燃焼ガスeは、燃焼ガス供給ライン25を通ってガスタービン13に供給される。
A fuel
ガスタービン13は、上述した燃焼ガス供給ライン25から供給された燃焼ガスeにより駆動されるように構成されている。ガスタービン13は、ガスタービンロータ15を有している。ガスタービン13は、燃焼ガス供給ライン25から供給された燃焼ガスeの流体エネルギを、不図示の動翼と静翼とでガスタービンロータ15の回転エネルギに変換する。ガスタービンロータ15の回転エネルギは、発電機14に伝達される。また、ガスタービン13には、上述した冷却空気ライン23から冷却空気cが供給され、ガスタービン部品が冷却される。ガスタービン部品の冷却についての詳細は後述する。また、ガスタービン13には、ガスタービン排ガスライン26が連結されており、ガスタービン13に供給された燃焼ガスeは、排ガスfとしてガスタービン排ガスライン26を通って排熱回収ボイラ31に供給される。
The
発電機14には、上述したガスタービンロータ15が連結されている。発電機14は、ガスタービンロータ15から伝達された回転エネルギを電気エネルギに変換することで発電を行うように構成されている。
The
次に、蒸気タービン発電システム3について説明する。蒸気タービン発電システム3は、排熱回収ボイラ31と、蒸気タービン32と、発電機33と、復水器34と、を備えている。
Next, the steam turbine
排熱回収ボイラ31は、ガスタービン13から排出された排ガスfを用いて、給水を加熱して蒸気を生成するように構成されている。排熱回収ボイラ31は、低圧蒸気生成部35と、中圧蒸気生成部36と、高圧蒸気生成部37と、を有している。
The exhaust
低圧蒸気生成部35は、復水器34から供給された給水を加熱する低圧節炭器35aと、低圧節炭器35aにより加熱された給水を更に加熱する低圧蒸発器35bと、低圧節炭器35aおよび低圧蒸発器35bにより加熱された給水から蒸気を分離する低圧ドラム35cと、低圧ドラム35cにより分離された蒸気を過熱する低圧過熱器35dと、を含んでいる。給水の一部は、低圧ドラム35cから給水ポンプ38bにより中圧蒸気生成部36に供給される。また、給水の一部は、低圧ドラム35cから給水ポンプ38cにより高圧蒸気生成部37に供給される。
The low-
中圧蒸気生成部36は、低圧ドラム35cから供給された給水を加熱する中圧節炭器36aと、中圧節炭器36aにより加熱された給水を更に加熱する中圧蒸発器36bと、中圧節炭器36aおよび中圧蒸発器36bにより加熱された給水から蒸気を分離する中圧ドラム36cと、中圧ドラム36cにより分離された蒸気を過熱する中圧過熱器36dと、を含んでいる。
The medium-
高圧蒸気生成部37は、低圧ドラム35cから供給された給水を加熱する高圧節炭器37aと、高圧節炭器37aにより加熱された給水を更に加熱する高圧蒸発器37bと、高圧節炭器37aおよび高圧蒸発器37bにより加熱された給水から蒸気を分離する高圧ドラム37cと、高圧ドラム37cにより分離された蒸気を過熱する高圧過熱器37dと、を含んでいる。
The high-
低圧蒸気生成部35の低圧過熱器35d、中圧蒸気生成部36の中圧過熱器36dおよび高圧蒸気生成部37の高圧過熱器37dで過熱された蒸気は、それぞれ蒸気タービン32に供給される。
The steam superheated by the low-
蒸気タービン32は、排熱回収ボイラ31で生成された蒸気により駆動されるように構成されている。蒸気タービン32は、蒸気タービンロータ39を有している。蒸気タービン32は、排熱回収ボイラ31から供給された蒸気の流体エネルギを、不図示の動翼と静翼とで蒸気タービンロータ39の回転エネルギに変換することで、蒸気タービンロータ39を回転させる。蒸気タービンロータ39の回転エネルギは、発電機33に伝達される。一方、蒸気タービン32から排出された蒸気は、復水器34に供給される。
The
発電機33には、上述した蒸気タービンロータ39が連結されている。発電機33は、蒸気タービンロータ39から伝達された回転エネルギを電気エネルギに変換することで発電を行うように構成されている。なお、図1においては、この蒸気タービン発電システム3の発電機33は、上述したガスタービン発電システム2の発電機14と別々に示しているように別々に構成されていてもよい。しかしながら、発電機33と発電機14は、一体に構成される、すなわち、ガスタービンロータ15と蒸気タービンロータ39が同軸上で連結されて単一の発電機に連結されていてもよい。
The
復水器34は、蒸気タービン32から排出された蒸気を冷却し凝縮して復水を生成するように構成されている。復水は、給水ポンプ38aにより、給水として給水ライン30を通って排熱回収ボイラ31に供給される。
The
このような発電プラント1において、ガスタービン13には高温の燃焼ガスeが供給されるため、ガスタービン13を構成するガスタービンロータ15や動翼、静翼(不図示)などのガスタービン部品も高温化し得る。このため、上述したように、圧縮機11で生成された圧縮空気bの一部を、冷却空気cとして冷却空気ライン23を通ってガスタービン13に供給するようにしている。ガスタービン部品を効果的に冷却するため、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cは、熱交換システム4によってガスタービン13に供給される前に冷却される。
In such a
以下に、熱交換システム4について説明する。熱交換システム4は、冷却空気cと液媒体g1(第1液媒体)とを熱交換する第1熱交換器51と、燃料ガスd(第1対象流体)と液媒体g1とを熱交換する第2熱交換器52と、液媒体g1が第1熱交換器51および第2熱交換器52を通過して循環して流れる循環ライン60(第1循環ライン)と、を備えている。本実施の形態では、液媒体g1は、図1に示す時計回りの方向に流れ、第1熱交換器51を通過した後に第2熱交換器52に供給される例について説明する。しかしながら、このことに限定されず、液媒体g1は、図1に示す反時計回りの方向に流れてもよい。
The
第1熱交換器51は、循環ライン60に配置されており、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cと循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該冷却空気cを冷却するように構成されている。第1熱交換器51には、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cが通過するとともに、循環ライン60を流れる液媒体g1が通過する。第1熱交換器51に供給される液媒体g1の温度は、第1熱交換器51に供給される冷却空気cの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気cと液媒体g1とで熱交換が行われると、冷却空気cが冷却されるとともに液媒体g1が加熱される。
The
循環ライン60において第1熱交換器51の下流側(液媒体g1が図1に示す反時計回りの方向に流れる場合には、熱交換器51の上流側)に、第2熱交換器52が配置されている。第2熱交換器52は、燃料ガスdと循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、燃料ガスdを加熱するように構成されている。第2熱交換器52には、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdが通過するとともに、循環ライン60を流れる液媒体g1が通過する。第2熱交換器52に供給される液媒体g1は、第1熱交換器51を通過した後の液媒体g1であり、第1熱交換器51において加熱されている。このため、当該液媒体g1の温度は、第2熱交換器52に供給される燃料ガスdの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスdと液媒体g1とで熱交換が行われると、燃料ガスdが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。
In the
循環ライン60は、クローズドサイクルとして構成されており、水などの液媒体g1が循環して流れるように構成されている。循環ライン60には、循環ポンプ61が配置されている。循環ポンプ61が駆動されることにより、液媒体g1が循環ライン60を強制的に循環して流れるようになっている。なお、循環ライン60は、液媒体g1が循環して流れるように構成されていればよく、循環ポンプ61が設けられていなくてもよい。
The
循環ライン60には、上述した第1熱交換器51および第2熱交換器52が配置されている。循環ライン60を流れる液媒体g1は、第1熱交換器51と第2熱交換器52とを交互に通過する。上述したように、液媒体g1は、第1熱交換器51において、冷却空気cと熱交換され加熱される。また、第2熱交換器52において、燃料ガスdと熱交換され冷却される。このように、液媒体g1は、第1熱交換器51における加熱と、第2熱交換器52における冷却とを繰り返しながら、循環ライン60を循環して流れるようになっている。液媒体g1は、循環ライン60に配置される熱交換器によって設定される温度範囲において常に液体の状態に維持されていてもよく、そのような液体として、例えば水を用いることができる。
The
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
発電プラント1が稼働すると、吸込空気ライン21から吸い込まれた空気aが、圧縮機11により圧縮されて圧縮空気bが生成される。圧縮空気bは、吐出空気ライン22を通って燃焼器12に供給される。また、圧縮空気bの一部は、ガスタービン部品を冷却するための冷却空気cとして冷却空気ライン23を通ってガスタービン13にも供給される。
When the
また、燃料ガス供給ライン24から燃焼器12に燃料ガスdが供給され、燃焼器12において圧縮空気bを用いて燃料ガスdが燃焼されて燃焼ガスeが生成される。燃焼ガスeは、燃焼ガス供給ライン25を通ってガスタービン13に供給される。
Further, the fuel gas d is supplied from the fuel
燃焼ガスeがガスタービン13に供給されると、ガスタービンロータ15が回転し、回転エネルギが、発電機14に伝達される。回転エネルギが発電機14に伝達されると、発電機14による発電が行われる。
When the combustion gas e is supplied to the
また、ガスタービン13からの排ガスfは、ガスタービン排ガスライン26を通って排熱回収ボイラ31に供給される。排熱回収ボイラ31では、ガスタービン13からの排ガスfを用いて給水が加熱され、蒸気が生成される。
Further, the exhaust gas f from the
より具体的には、低圧蒸気生成部35において、給水が、低圧節炭器35aおよび低圧蒸発器35bにより加熱されて蒸気が生成され、低圧ドラム35cにより分離された蒸気が、低圧過熱器35dにより過熱されて、蒸気タービン32に供給される。また、中圧蒸気生成部36において、低圧ドラム35cから給水ポンプ38bにより供給された給水が、中圧節炭器36aおよび中圧蒸発器36bにより加熱されて蒸気が生成され、中圧ドラム36cにより分離された蒸気が、中圧過熱器36dにより過熱されて、蒸気タービン32に供給される。また、高圧蒸気生成部37において、低圧ドラム35cから給水ポンプ38cにより供給された給水が、高圧節炭器37aおよび高圧蒸発器37bにより加熱されて蒸気が生成され、高圧ドラム37cにより分離された蒸気が、高圧過熱器37dにより過熱されて、蒸気タービン32に供給される。
More specifically, in the low-
蒸気が蒸気タービン32に供給されると、蒸気タービンロータ39が回転し、回転エネルギが、発電機33に伝達される。回転エネルギが発電機33に伝達されると、発電機33による発電が行われる。
When steam is supplied to the
また、蒸気タービン32から排出された蒸気は、復水器34で冷却され凝縮されて復水になる。復水は、給水として給水ライン30を通って排熱回収ボイラ31に供給される。
Further, the steam discharged from the
一方、熱交換システム4においては、循環ポンプ61が駆動され、循環ライン60を液媒体g1が循環して流れる。循環ライン60を流れる液媒体g1は、第1熱交換器51と第2熱交換器52とを交互に通過する。
On the other hand, in the
第1熱交換器51においては、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cと循環ライン60を流れる液媒体g1とで熱交換が行われる。第1熱交換器51に供給される液媒体g1の温度は、第1熱交換器51に供給される冷却空気cの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気cが冷却されるとともに液媒体g1が加熱される。ここで、冷却空気cは気体であり、液媒体g1は液体であるため、この熱交換は気体と液体との間での熱交換となる。気体と液体との間での熱交換は、気体同士での熱交換に比べて熱伝達率を高くすることができる。このため、効率良く熱交換を行うことができる。冷却された冷却空気cは、ガスタービン13に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
In the
第2熱交換器52においては、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと循環ライン60を流れる液媒体g1とで熱交換が行われる。第2熱交換器52に供給される液媒体g1は、第1熱交換器51において加熱されている。このため、当該液媒体g1の温度は、第2熱交換器52に供給される燃料ガスdの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスdが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。ここで、燃料ガスdは気体であり、液媒体g1は液体であるため、この熱交換は気体と液体との間での熱交換となる。気体と液体との間での熱交換は、気体同士での熱交換に比べて熱伝達率を高くすることができる。このため、効率良く熱交換を行うことができる。加熱された燃料ガスdは、燃料ガス供給ライン24を通って燃焼器12に供給される。
In the
第2熱交換器52を通過した後、液媒体g1は、再び第1熱交換器51に供給される。このように、液媒体g1は、第1熱交換器51における加熱と、第2熱交換器52における冷却とを繰り返しながら、循環ライン60を液体の状態で循環して流れる。
After passing through the
このように本実施の形態によれば、第1熱交換器51において、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cと液媒体g1とを熱交換して、当該冷却空気cを冷却している。このことにより、冷却空気cの冷却を気体と液体との間での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、効率的な排熱の回収を行うことができ、プラント性能を向上させることができる。また、冷却空気cの冷却効率を向上させることができる。この結果、例えば冷却空気cを冷却するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
また、本実施の形態によれば、第2熱交換器52に第1熱交換器51を通過した液媒体g1が供給され、第2熱交換器52において、燃焼器12に供給される燃料ガスdと液媒体g1とを熱交換して、当該燃料ガスdを加熱している。このことにより、冷却空気cの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、燃焼器12に供給される前の燃料ガスdを加熱することができ、ガスタービン発電システム2の熱効率を向上させることができる。このため、プラント性能を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the liquid medium g1 that has passed through the
また、本実施の形態によれば、第2熱交換器52において、燃料ガスdの加熱を気体と液体との間での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、燃料ガスdの加熱効率を向上させることができる。この結果、例えば燃料ガスdを加熱するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, in the
また、本実施の形態によれば、循環ライン60において、液媒体g1が第1熱交換器51および第2熱交換器52を通過して循環して流れる。このことにより、液媒体g1が、第1熱交換器51における加熱と、第2熱交換器52における冷却とを繰り返しながら、循環ライン60を液体の状態で安定して流れることができる。このため、液媒体g1の温度のばらつきを抑制することができ、第1熱交換器51を通過する液媒体g1の温度を所望の温度に維持することができる。この結果、第1熱交換器51において、冷却用液体cを安定的に冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, in the
(第2の実施の形態)
次に、図2を参照して、第2の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 2, the power plant according to the second embodiment will be described.
図2に示す第2の実施の形態においては、第2熱交換器において加熱される第1対象流体が、圧縮機に供給される空気である点が主に異なり、他の構成は、図1に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図2において、図1に示す第1の実施の形態と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 shown in FIG. 2 is mainly different in that the first target fluid heated in the second heat exchanger is air supplied to the compressor, and the other configurations are shown in FIG. It is substantially the same as the first embodiment shown in. In FIG. 2, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本実施の形態では、図2に示すように、第2熱交換器52は、吸込空気ライン21を流れる空気a(第1対象流体)と循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該空気aを加熱するように構成されている。第2熱交換器52には、吸込空気ライン21を流れる空気aが通過するとともに、循環ライン60を流れる液媒体g1が通過する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
循環ライン60を流れる液媒体g1は、まず、第1熱交換器51に供給され、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cと熱交換される。第1熱交換器51に供給される液媒体g1の温度は、第1熱交換器51に供給される冷却空気cの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気cが冷却されるとともに液媒体g1が加熱される。冷却された冷却空気cは、ガスタービン13に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
The liquid medium g1 flowing through the
次に、液媒体g1は、第2熱交換器52に供給され、吸込空気ライン21を流れる空気aと熱交換される。第2熱交換器52に供給される液媒体g1は、第1熱交換器51において加熱されている。このため、当該液媒体g1の温度は、第2熱交換器52に供給される空気aの温度よりも高くなっている。このため、吸込空気ライン21を流れる空気aが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。加熱された空気aは、吸込空気ライン21を通って圧縮機11に供給される。
Next, the liquid medium g1 is supplied to the
このように本実施の形態によれば、冷却空気cの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、吸込空気ライン21を流れる空気aを加熱している。このことにより、当該空気aが膨張し、圧縮機11に供給される空気aの量を低減することができる。このため、ガスタービン13へ供給される燃焼ガスeの量も低減できる。従って、発電プラント1の出力を抑制することができる。ガスタービン発電システム2において、電力需要が少ないとき、発電プラント1の出力を抑制した部分負荷運転がなされる場合がある。しかしながら、一般に、部分負荷運転時の熱効率は、ベースロード運転時の熱効率に比べて低下する。本実施の形態によれば、発電プラント1の出力を抑制した運転を行う場合にも、ベースロード運転またはベースロード運転に近い運転を行うことができる。このため、ガスタービン発電システム2の熱効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the exhaust heat generated when the cooling air c is cooled is recovered and used to heat the air a flowing through the
また、本実施の形態によれば、第2熱交換器52において、吸込空気ライン21を流れる空気aの加熱を気体と液体との間での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、圧縮機11に供給される空気aの加熱効率を向上させることができる。この結果、例えば当該空気aを加熱するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, in the
(第3の実施の形態)
次に、図3を参照して、第3の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(Third Embodiment)
Next, the power plant according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
図3に示す第3の実施の形態においては、第2熱交換器において加熱される第1対象流体が、排熱回収ボイラから抽出されて抽出ラインを流れる抽出給水である点が主に異なり、他の構成は、図1に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図3において、図1に示す第1の実施の形態と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 third embodiment shown in FIG. 3 is mainly different in that the first target fluid heated in the second heat exchanger is the extraction water that is extracted from the exhaust heat recovery boiler and flows through the extraction line. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 3, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図3に示すように、本実施の形態においては、排熱回収ボイラ31から延びて第2熱交換器52を通過して排熱回収ボイラ31に戻る抽出ライン40が設けられている。図示された例においては、抽出ライン40は、高圧蒸気生成部37の高圧節炭器37aから延びて第2熱交換器52を通過して高圧ドラム37cに戻るように構成されている。抽出ライン40には、抽出ポンプ41が設けられている。抽出ポンプ41は、排熱回収ボイラ31から給水を抽出して第2熱交換器52に供給するように構成されている。また、抽出ポンプ41は、第2熱交換器52に供給される給水の流量を調整することができる。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, an
本実施の形態では、図3に示すように、第2熱交換器52は、抽出ライン40を流れる抽出給水h(第1対象流体)と循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該抽出給水hを加熱するように構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
循環ライン60を流れる液媒体g1は、まず、第1熱交換器51に供給され、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cと熱交換される。第1熱交換器51に供給される液媒体g1の温度は、第1熱交換器51に供給される冷却空気cの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気cが冷却されるとともに液媒体g1が加熱される。冷却された冷却空気cは、ガスタービン13に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
The liquid medium g1 flowing through the
次に、液媒体g1は、第2熱交換器52に供給され、排熱回収ボイラ31の高圧節炭器37aから抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hと熱交換される。第2熱交換器52に供給される液媒体g1は、第1熱交換器51において加熱されている。このため、当該液媒体g1の温度は、第2熱交換器52に供給される抽出給水hの温度よりも高くなっている。このため、抽出給水hが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。加熱された抽出給水hは、抽出ライン40を通って排熱回収ボイラ31の高圧ドラム37cに戻される。
Next, the liquid medium g1 is supplied to the
このように本実施の形態によれば、冷却空気cの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、排熱回収ボイラ31から抽出した抽出給水hを加熱して、排熱回収ボイラ31に戻している。このことにより、排熱回収ボイラ31において、蒸気の生成効率を向上させることができる。このため、プラント性能を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the exhaust heat generated when the cooling air c is cooled is collected and used, and the extracted water supply h extracted from the exhaust
また、本実施の形態によれば、第2熱交換器52において、抽出給水hの加熱を液体同士での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、抽出給水hの加熱効率を向上させることができる。この結果、例えば抽出給水hを加熱するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, in the
また、本実施の形態によれば、抽出ポンプ41により第2熱交換器52に供給される給水の流量を調整することで、循環ライン60を流れる液媒体g1の温度を容易に調整することができる。このことにより、液媒体g1の温度のばらつきを抑制することができ、第1熱交換器51に供給される液媒体g1の温度を所望の温度に維持することができる。このため、第1熱交換器51において、冷却用液体を安定的に冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, the temperature of the liquid medium g1 flowing through the
なお、上述した実施の形態においては、抽出ライン40は、高圧節炭器37aから延びて高圧ドラム37cに戻るように構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、抽出ライン40は、排熱回収ボイラ31の任意の部分から延びて任意の部分に戻るように構成されていてもよい。例えば、高圧節炭器37aから延びて高圧蒸発器37bに戻るように構成されていてもよい。また、抽出ライン40は、例えば、高圧ドラム37cから延びて高圧過熱器37dに戻るように構成されていてもよく、抽出ライン40に蒸気が流れるように構成されていてもよい。更には、抽出ライン40は、高圧蒸気生成部37に連結されていることに限られることはなく、低圧蒸気生成部35に連結されていてもよく、あるいは中圧蒸気生成部36に連結されていてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
(第4の実施の形態)
次に、図4を参照して、第4の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, with reference to FIG. 4, the power plant according to the fourth embodiment will be described.
図4に示す第4の実施の形態においては、循環ラインにおいて第2熱交換器の下流側に、第2対象流体を加熱するように当該第2対象流体と第1液媒体とを熱交換する第3熱交換器が更に設けられ、第2対象流体は、燃焼器に供給される燃料ガスである点が主に異なり、他の構成は、図2に示す第2の実施の形態と略同一である。なお、図4において、図2に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the fourth embodiment shown in FIG. 4, heat exchange between the second target fluid and the first liquid medium is performed on the downstream side of the second heat exchanger in the circulation line so as to heat the second target fluid. A third heat exchanger is further provided, and the second target fluid is mainly a fuel gas supplied to the combustor, and the other configurations are substantially the same as those of the second embodiment shown in FIG. Is. In FIG. 4, the same parts as those of the second embodiment shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図4に示すように、本実施の形態においては、圧縮機11に供給される空気a(第1対象流体)と液媒体g1とを熱交換する第2熱交換器52に加えて、循環ライン60における第2熱交換器52の下流側(液媒体g1が図4に示す反時計回りの方向に流れる場合には、第2熱交換器52の上流側)に、燃焼器12に供給される燃料ガスd(第2対象流体)と液媒体g1とを熱交換する第3熱交換器53が更に設けられている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, in addition to the
すなわち、図4に示すように、第2熱交換器52は、吸込空気ライン21を流れる空気aと循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該空気aを加熱するように構成されている。また、第3熱交換器53は、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該燃料ガスdを加熱するように構成されている。
That is, as shown in FIG. 4, the
循環ライン60を流れる液媒体g1は、まず、第1熱交換器51に供給され、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cと熱交換される。第1熱交換器51に供給される液媒体g1の温度は、第1熱交換器51に供給される冷却空気cの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気cが冷却されるとともに液媒体g1が加熱される。冷却された冷却空気cは、ガスタービン13に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
The liquid medium g1 flowing through the
次に、液媒体g1は、第2熱交換器52に供給され、吸込空気ライン21を流れる空気aと熱交換される。第2熱交換器52に供給される液媒体g1は、第1熱交換器51において加熱されている。このため、当該液媒体g1の温度は、第2熱交換器52に供給される空気aの温度よりも高くなっている。このため、吸込空気ライン21を流れる空気aが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。加熱された空気aは、吸込空気ライン21を通って圧縮機11に供給される。
Next, the liquid medium g1 is supplied to the
続いて、液媒体g1は、第3熱交換器53に供給され、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと熱交換される。第3熱交換器53に供給される液媒体g1の温度は、第3熱交換器53に供給される燃料ガスdの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスdが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。加熱された燃料ガスdは、燃料ガス供給ライン24を通って燃焼器12に供給される。
Subsequently, the liquid medium g1 is supplied to the
このように本実施の形態によれば、冷却空気cの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、第2熱交換器52において、吸込空気ライン21を流れる空気aを加熱するとともに、第3熱交換器53において、燃焼器12に供給される燃料ガスdを加熱することができる。このことにより、燃焼器12に供給される前の燃料ガスdを加熱することができ、ガスタービン発電システム2の熱効率を向上させることができる。また、発電プラント1の出力を抑制した運転を行う場合に、ベースロード運転またはベースロード運転に近い運転を行うことができ、ガスタービン発電システム2の熱効率をより一層向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the exhaust heat generated when the cooling air c is cooled is recovered and used to heat the air a flowing through the
また、本実施の形態によれば、循環ライン60を流れる液媒体g1を、第2熱交換器52および第3熱交換器53の2つの熱交換器52、53を用いて冷却している。このことにより、第1熱交換器51における液媒体g1の冷却能力を向上させることができる。また、2つの熱交換器52、53を用いることにより、液媒体g1の温度調整の自由度を増加させることができる。このことにより、液媒体g1の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができる。このため、第1熱交換器51において、冷却用液体をより一層安定的に冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, the liquid medium g1 flowing through the
なお、上述した実施の形態においては、第3熱交換器53において加熱される第2対象流体が、燃焼器12に供給される燃料ガスdである例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、第2対象流体は、排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hを含んでいてもよい。すなわち、第3熱交換器53が、第3の実施の形態で説明したような、排熱回収ボイラ31から延びて排熱回収ボイラ31に戻る抽出ライン40に配置されていてもよい。この場合、第3熱交換器53は、排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hと循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該抽出給水hを加熱するように構成されていてもよい。この場合には、排熱回収ボイラ31において、蒸気の生成効率を向上させることができ、プラント性能を向上させることができる。なお、第3熱交換器53が、抽出ライン40を流れる抽出給水hを加熱する場合、第2熱交換器52は、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdを加熱するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the second target fluid heated in the
(第5の実施の形態)
次に、図5を参照して、第5の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(Fifth Embodiment)
Next, with reference to FIG. 5, the power plant according to the fifth embodiment will be described.
図5に示す第5の実施の形態においては、循環ラインにおいて第3熱交換器の下流側に、第3対象流体を加熱するように当該第3対象流体と第1液媒体とを熱交換する第4熱交換器が更に設けられ、第3対象流体は、排熱回収ボイラから抽出されて抽出ラインを流れる抽出給水である点が主に異なり、他の構成は、図4に示す第4の実施の形態と略同一である。なお、図5において、図4に示す第4の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the fifth embodiment shown in FIG. 5, heat exchange between the third target fluid and the first liquid medium is performed on the downstream side of the third heat exchanger in the circulation line so as to heat the third target fluid. A fourth heat exchanger is further provided, and the third target fluid is mainly extracted water that is extracted from the exhaust heat recovery boiler and flows through the extraction line. The other configuration is the fourth shown in FIG. It is substantially the same as the embodiment. In FIG. 5, the same parts as those in the fourth embodiment shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図5に示すように、本実施の形態においては、上述した第2熱交換器52および第3熱交換器53に加えて、循環ライン60における第3熱交換器53の下流側(液媒体g1が図5に示す反時計回りの方向に流れる場合には、第3熱交換器53の上流側)に、抽出給水h(第3対象流体)と液媒体と熱交換する第4熱交換器54が更に設けられている。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, in addition to the above-mentioned
すなわち、図5に示すように、排熱回収ボイラ31から延びて第4熱交換器54を通過して排熱回収ボイラ31に戻る抽出ライン40が設けられている。そして、第4熱交換器54は、排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hと循環ライン60を流れる液媒体g1とを熱交換して、当該抽出給水hを加熱するように構成されている。
That is, as shown in FIG. 5, an
循環ライン60を流れる液媒体g1は、第1熱交換器51、第2熱交換器52および第3熱交換器53を通過した後、第4熱交換器54に供給される。第4熱交換器54において、液媒体g1は、排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hと熱交換される。第4熱交換器54に供給される液媒体g1の温度は、第4熱交換器54に供給される抽出給水hの温度よりも高くなっている。このため、抽出給水hが加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。加熱された抽出給水hは、抽出ライン40を通って排熱回収ボイラ31に戻される。
The liquid medium g1 flowing through the
このように本実施の形態によれば、冷却空気cの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、第2熱交換器52において、吸込空気ライン21を流れる空気aを加熱するとともに、第3熱交換器53において、燃焼器12に供給される燃料ガスdを加熱し、更には、第4熱交換器54において、排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hを加熱することができる。このため、プラント性能をより一層向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the exhaust heat generated when the cooling air c is cooled is recovered and used to heat the air a flowing through the
また、本実施の形態によれば、循環ライン60を流れる液媒体g1を、第2熱交換器52、第3熱交換器53および第4熱交換器54の3つの熱交換器52、53、54を用いて冷却している。このことにより、液媒体g1の冷却能力をより一層向上させることができる。また、3つの熱交換器52、53、54を用いることにより、液媒体g1の温度調整の自由度を更に増加させることができる。このことにより、液媒体g1の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができる。このため、第1熱交換器51において、冷却用液体をより一層安定的に冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, the liquid medium g1 flowing through the
なお、上述した実施の形態においては、液媒体g1を、3つの熱交換器52、53、54を用いて冷却している例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、4つ以上の熱交換器を用いて液媒体g1を冷却するようにしてもよい。また、この場合、各熱交換器は、任意の対象流体を加熱するように構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the liquid medium g1 is cooled by using three
(第6の実施の形態)
次に、図6を参照して、第6の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(Sixth Embodiment)
Next, with reference to FIG. 6, the power plant according to the sixth embodiment will be described.
図6に示す第6の実施の形態においては、燃焼器に供給される燃料ガスを加熱媒体で加熱する加熱装置と、加熱装置に供給される加熱媒体の流量を調整する流量調整部と、が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図1に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図6において、図1に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the sixth embodiment shown in FIG. 6, a heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor with a heating medium and a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the heating medium supplied to the heating device are used. The main difference is that they are provided, and the other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 6, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本実施の形態では、燃料ガス供給ライン24において第2熱交換器52の上流側に、加熱装置59が設けられている。加熱装置59は、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdを加熱媒体で加熱するように構成されている。本実施の形態においては、加熱装置59は熱交換器であり、加熱媒体は、排熱回収ボイラ31から抽出される給水である。
In the present embodiment, the
すなわち、図6に示すように、排熱回収ボイラ31から延びて加熱装置59を通過して給水ライン30に戻る抽出ライン42が設けられている。図示された例においては、抽出ライン42は、高圧蒸気生成部37の高圧節炭器37aから延びている。抽出ライン42には、抽出ポンプ43(流量調整部)が設けられている。抽出ポンプ43は、給水を排熱回収ボイラ31から抽出して加熱装置59に供給するように構成されている。抽出ポンプ43は、加熱装置59に供給される給水の流量を調整することができる。そして、加熱装置59は、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと抽出ライン42を流れる給水とを熱交換して、当該燃料ガスdを加熱するように構成されている。なお、抽出ライン42には、抽出ポンプ43に代えて、または加えて、流量調整弁が設けられていてもよい。流量調整弁によって、加熱装置59に供給される給水の流量を調整することもできる。
That is, as shown in FIG. 6, an
発電プラント1が稼働すると、抽出ポンプ43が駆動され、給水が排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン42を通って加熱装置59に供給される。また、燃料ガスdが燃料ガス供給ライン24を通って加熱装置59に供給される。加熱装置59においては、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと抽出ライン42を流れる給水とで熱交換が行われる。加熱装置59に供給される燃料ガスdの温度は、加熱装置59に供給される給水の温度よりも低くなっている。このため、燃料ガスdが加熱されるとともに給水が冷却される。冷却された給水は、給水ライン30に戻され、再び排熱回収ボイラ31に供給されて加熱される。
When the
次に、加熱された燃料ガスdは、第2熱交換器52に供給される。また、循環ライン60において、第1熱交換器51から排出された液媒体g1が、第2熱交換器52に供給される。第2熱交換器52においては、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと循環ライン60を流れる液媒体g1とで熱交換が行われる。第2熱交換器52に供給される液媒体g1の温度は、第2熱交換器52に供給される燃料ガスdの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスdが更に加熱されるとともに液媒体g1が冷却される。加熱された燃料ガスdは、燃料ガス供給ライン24を通って燃焼器12に供給される。
Next, the heated fuel gas d is supplied to the
このように本実施の形態によれば、燃焼器12に供給される燃料ガスdを加熱する加熱装置59が設けられている。このことにより、燃料ガスdは、加熱装置59および第2熱交換器52により加熱されることができる。また、加熱装置59を通過した給水は、給水ライン30に戻され、排熱回収ボイラ31において再び加熱される。このことにより、ガスタービンから排出される排ガスfの熱を用いて、燃料ガスdを加熱することができ、ガスタービン発電システム2の熱効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、抽出ポンプ43(または流量調整弁)によって加熱装置59に供給される給水の流量を調整することができる。このことにより、循環ライン60を流れる液媒体g1の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができる。例えば、加熱装置59に供給される給水の流量を減少させた場合、燃料ガスdの温度の上昇を抑制することができる。この場合、第2熱交換器52に供給される燃料ガスdの温度を低くすることができるため、第2熱交換器52における液媒体g1の冷却能力を増大させることができる。一方、加熱装置59に供給される給水の流量を増加させた場合、燃料ガスdの温度の上昇を増大することができる。この場合、第2熱交換器52に供給される燃料ガスdの温度を高くすることができるため、第2熱交換器52における液媒体g1の冷却能力を低下させることができる。このように、加熱装置59に供給される給水の流量を調整することで、循環ライン60を流れる液媒体g1の温度を容易に調整することができる。このため、液媒体g1の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができ、第1熱交換器51において、より一層安定的に冷却用液体を冷却することができる。
Further, according to the present embodiment, the flow rate of the supply water supplied to the
なお、上述した実施の形態においては、燃料ガス供給ライン24において第2熱交換器52の上流側に、加熱装置59が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、燃料ガス供給ライン24において第2熱交換器52の下流側に、加熱装置59が設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
(第7の実施の形態)
次に、図7を参照して、第7の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(7th Embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the power plant according to the seventh embodiment will be described.
図7に示す第7の実施の形態においては、循環ライン60が、液媒体が第2熱交換器をバイパスして流れる第1バイパスラインと、液媒体が第3熱交換器をバイパスして流れる第2バイパスラインとを有している点が主に異なり、他の構成は、図4に示す第4の実施の形態と略同一である。なお、図7において、図4に示す第4の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
In the seventh embodiment shown in FIG. 7, the
図7に示すように、本実施の形態では、循環ライン60は、液媒体g1が第2熱交換器52をバイパスして流れる第1バイパスライン70と、液媒体g1が第3熱交換器53をバイパスして流れる第2バイパスライン71とを有している。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the
循環ライン60のうち、第1バイパスライン70の分岐点と第2熱交換器52との間の位置に、第1流量調節弁72が設けられている。また、循環ライン60のうち、第2熱交換器52と、第1バイパスライン70の合流点との間の位置に、第1逆止弁73が設けられている。第1バイパスライン70には、第1バイパス弁74が設けられている。
A first flow
循環ライン60のうち、第2バイパスライン71の分岐点と第3熱交換器53との間の位置に、第2流量調節弁75が設けられている。また、循環ライン60のうち、第3熱交換器53と、第2バイパスライン71の合流点との間の位置に、第2逆止弁76が設けられている。第2バイパスライン71には、第2バイパス弁77が設けられている。
A second flow
本実施の形態では、第1流量調節弁72および第1バイパス弁74を制御することにより、第2熱交換器52に供給される液媒体g1の流量を調整することができる。また、第2流量調節弁75および第2バイパス弁77を制御することにより、第3熱交換器53に供給される液媒体g1の流量を調整することができる。
In the present embodiment, the flow rate of the liquid medium g1 supplied to the
例えば、第1バイパス弁74を開状態にし、第1流量調節弁72の開度を変えることによって、第2熱交換器52に供給される液媒体g1の流量を調整することができる。同様に、第2バイパス弁77を開状態にし、第2流量調節弁75の開度を変えることによって、第3熱交換器53に供給される液媒体g1の流量を調整することができる。
For example, the flow rate of the liquid medium g1 supplied to the
また、熱交換器52,53の点検時には、バイパス弁74,77を開状態にし、流量調整弁72,75を閉状態にすることで、液媒体g1をバイパスライン70,71に流すことができる。このことにより、プラント運転を継続しながら、熱交換器52,53を点検することも可能となる。
Further, when inspecting the
このように本実施の形態によれば、循環ライン60は、液媒体g1が第2熱交換器52をバイパスして流れる第1バイパスライン70と、液媒体g1が第3熱交換器53をバイパスして流れる第2バイパスライン71と、を有している。このことにより、液媒体を、第2熱交換器52を通過させずに循環ライン60で循環させることができる。また、液媒体を、第3熱交換器53を通過させずに循環ライン60で循環させることができる。このため、循環ライン60を流れる液媒体g1の温度や、圧縮機11に供給される空気aの温度、および燃焼器12に供給される燃料ガスdの温度を容易に調整することができる。例えば、電力需要が多い場合には、発電プラント1の出力を抑制しなくてもよく、圧縮機11に供給される空気aは加熱しなくてもよい。この場合、液媒体を、第2熱交換器52を通過させずに第1バイパスライン70を通って循環させることで、圧縮機11に供給される空気aの加熱を回避することができる。このように、熱交換システム4の自由度の高い運用が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in the
なお、上述した実施の形態においては、循環ライン60が、第1バイパスライン70および第2バイパスライン71の両方を有している例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、循環ライン60が、第1バイパスライン70および第2バイパスライン71のいずれか一方を有し、他方を有していなくてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
また、上述した実施の形態においては、循環ライン60に、第1熱交換器51、第2熱交換器52および第3熱交換器53が配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、循環ライン60には、第5の実施の形態で説明したような、第3対象流体と液媒体g1とを熱交換する第4熱交換器54(図5参照)が更に配置されていてもよい。この場合、循環ライン60は、液媒体g1が第4熱交換器54をバイパスして流れる不図示の第3バイパスラインを有していてもよい。更には、循環ライン60に、5つ以上の熱交換器が配置されていてもよく、各熱交換器には、必要に応じてバイパスラインを設けてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
(第8の実施の形態)
次に、図8を参照して、第8の実施の形態による発電プラントについて説明する。
(8th Embodiment)
Next, with reference to FIG. 8, the power plant according to the eighth embodiment will be described.
図8に示す第8の実施の形態においては、第2液媒体が第5熱交換器および第6熱交換器を通過して循環して流れる第2循環ラインが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図2に示す第2の実施の形態と略同一である。なお、図8において、図2に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the eighth embodiment shown in FIG. 8, the main point is that a second circulation line is provided in which the second liquid medium circulates and flows through the fifth heat exchanger and the sixth heat exchanger. Unlike the other configurations, they are substantially the same as the second embodiment shown in FIG. In FIG. 8, the same parts as those of the second embodiment shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図8に示すように、本実施の形態における発電プラント1は、第1液媒体g1が第1熱交換器51および第2熱交換器52を通過して循環して流れる第1循環ライン60に加えて、第2液媒体g2が第5熱交換器55および第6熱交換器56を通過して循環して流れる第2循環ライン62を更に備えている。本実施の形態では、液媒体g2は、図8に示す時計回りの方向に流れ、第5熱交換器55を通過した後に第6熱交換器56に供給される例について説明する。しかしながら、このことに限定されず、液媒体g2は、図8に示す反時計回りの方向に流れてもよい。
As shown in FIG. 8, in the
本実施の形態では、冷却空気ライン23において第1熱交換器51の下流側に、第5熱交換器55が設けられている。第5熱交換器55は、第1熱交換器51で冷却された冷却空気と第2液媒体g2とを熱交換して、冷却空気cを更に冷却するように構成されている。第5熱交換器55には、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cが通過するとともに、第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2が通過する。
In the present embodiment, the
また、第2循環ライン62において第5熱交換器55の下流側(液媒体g2が図8に示す反時計回りの方向に流れる場合には、第5熱交換器55の上流側)に、第6熱交換器56が配置されている。第6熱交換器56は、燃料ガスd(第4対象流体)と第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2とを熱交換して、燃料ガスdを加熱するように構成されている。第6熱交換器56には、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdが通過するとともに、第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2が通過する。
Further, in the
第2循環ライン62は、クローズドサイクルとして構成されており、水などの第2液媒体g2が循環して流れるように構成されている。第2循環ライン62には、循環ポンプ63が配置されている。循環ポンプ63が駆動されることにより、第2液媒体g2が第2循環ライン62を強制的に循環して流れるようになっている。なお、第2循環ライン62は、第2液媒体g2が循環して流れるように構成されていればよく、循環ポンプ63が設けられていなくてもよい。
The
第2循環ライン62には、上述した第5熱交換器55および第6熱交換器56が配置されている。第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2は、第5熱交換器55と第6熱交換器56とを交互に通過する。上述したように、第2液媒体g2は、第5熱交換器55において、冷却空気cと熱交換され加熱される。また、第6熱交換器56において、燃料ガスdと熱交換され冷却される。このように、第2液媒体g2は、第5熱交換器55における加熱と、第6熱交換器56における冷却とを繰り返しながら、第2循環ライン62を循環して流れるようになっている。第2液媒体g2は、第2循環ライン62において常に液体の状態に維持されていてもよく、そのような液体として、例えば水を用いることができる。
The
発電プラント1が稼働すると、熱交換システム4において、循環ポンプ61が駆動されるとともに循環ポンプ63が駆動される。これにより、第2循環ライン62を第2液媒体g2が循環して流れる。第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2は、第5熱交換器55と第6熱交換器56とを交互に通過する。
When the
第5熱交換器55においては、第1熱交換器51により冷却された冷却空気cと第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2とで熱交換が行われる。第5熱交換器55に供給される第2液媒体g2の温度は、第5熱交換器55に供給される冷却空気cの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気cが更に冷却されるとともに第2液媒体g2が加熱される。冷却された冷却空気cは、ガスタービン13に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
In the
第6熱交換器56においては、燃料ガス供給ライン24を流れる燃料ガスdと第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2とで熱交換が行われる。ここで、第6熱交換器56に供給される第2液媒体g2の温度は、第5熱交換器55において加熱されているため、第6熱交換器56に供給される燃料ガスdの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスdが加熱されるとともに第2液媒体g2が冷却される。加熱された燃料ガスdは、燃料ガス供給ライン24を通って燃焼器12に供給される。
In the
第6熱交換器56を通過した後、第2液媒体g2は、再び第5熱交換器55に供給される。このように、第2液媒体g2は、第5熱交換器55における加熱と、第6熱交換器56における冷却とを繰り返しながら、第2循環ライン62を液体の状態で循環して流れる。
After passing through the
このように本実施の形態によれば、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cが、第1熱交換器51において、第1循環ライン60を流れる第1液媒体g1と熱交換されて冷却されるとともに、第5熱交換器55において、第2循環ライン62を流れる第2液媒体g2と熱交換されて更に冷却される。このように、2つの循環ライン60、62を流れるそれぞれの液媒体g1、g2によって冷却空気cを冷却することで、冷却空気cの冷却能力をより一層向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the cooling air c flowing through the cooling
また、本実施の形態によれば、2つの循環ライン60、62を有することにより、冷却空気ライン23を流れる冷却空気cの温度や、圧縮機11に供給される空気aの温度、および燃焼器12に供給される燃料ガスdの温度を容易に調整することができる。例えば、電力需要が多い場合には、発電プラント1の出力を抑制しなくてもよく、圧縮機11に供給される空気aは加熱しなくてもよい。この場合、循環ポンプ61の駆動を停止する。それによって第1循環ライン60における第1液媒体g1の循環を停止することができ、圧縮機11に供給される空気aの加熱を回避することができる。このように、熱交換システム4の自由度の高い運用が可能となる。
Further, according to the present embodiment, by having the two
なお、上述した実施の形態においては、第2熱交換器52において加熱される第1対象流体が、圧縮機11に供給される空気aであり、第6熱交換器56において加熱される第4対象流体が、燃焼器12に供給される燃料ガスdである例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、第1対象流体が、燃焼器12に供給される燃料ガスdであり、第4対象流体が、圧縮機11に供給される空気aであってもよい。また、第1対象流体または第4対象流体が、第3の実施の形態で説明したような、排熱回収ボイラ31から抽出されて抽出ライン40を流れる抽出給水hであってもよい。
In the above-described embodiment, the first target fluid to be heated in the
また、上述した実施の形態においては、2つの循環ラインが設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、3つ以上の循環ラインが設けられていてもよい。この場合、熱交換器も任意の部分に設けられていてもよく、任意の対象流体を加熱するように構成されていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which two circulation lines are provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more circulation lines may be provided. In this case, the heat exchanger may also be provided in an arbitrary portion, or may be configured to heat an arbitrary target fluid.
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1:発電プラント、4:熱交換システム、11:圧縮機、12:燃焼器、13:ガスタービン、23:冷却空気ライン、31:排熱回収ボイラ、32:蒸気タービン、40:抽出ライン、43:抽出ポンプ、51:第1熱交換器、52:第2熱交換器、53:第3熱交換器、54:第4熱交換器、55:第5熱交換器、56:第6熱交換器、59:加熱装置、60:第1循環ライン、62:第2循環ライン、70:第1バイパスライン、71:第2バイパスライン、a:空気、b:圧縮空気、c:冷却空気、d:燃料ガス、e:燃焼ガス、f:排ガス、g1:第1液媒体、g2:第2液媒体、h:抽出給水 1: Power plant, 4: Heat exchange system, 11: Compressor, 12: Combustor, 13: Gas turbine, 23: Cooling air line, 31: Exhaust heat recovery boiler, 32: Steam turbine, 40: Extraction line, 43 : Extraction pump, 51: 1st heat exchanger, 52: 2nd heat exchanger, 53: 3rd heat exchanger, 54: 4th heat exchanger, 55: 5th heat exchanger, 56: 6th heat exchange Vessel, 59: heating device, 60: first circulation line, 62: second circulation line, 70: first bypass line, 71: second bypass line, a: air, b: compressed air, c: cooling air, d : Fuel gas, e: combustion gas, f: exhaust gas, g1: first liquid medium, g2: second liquid medium, h: extraction water supply
Claims (14)
前記圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記圧縮空気を冷却空気として前記ガスタービンに供給する冷却空気ラインと、
前記冷却空気ラインを流れる前記冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第1液媒体とを熱交換する第1熱交換器と、
第1対象流体を加熱するように当該第1対象流体と前記第1液媒体とを熱交換する第2熱交換器と、
前記第1液媒体が前記第1熱交換器および前記第2熱交換器を通過して循環して流れる第1循環ラインと、を備える、発電プラント。 A compressor that compresses air to generate compressed air,
A combustor that burns fuel gas using the compressed air to generate combustion gas,
A gas turbine driven by the combustion gas and
A cooling air line that supplies the compressed air as cooling air to the gas turbine,
A first heat exchanger that exchanges heat between the cooling air and the first liquid medium so as to cool the cooling air flowing through the cooling air line.
A second heat exchanger that exchanges heat between the first target fluid and the first liquid medium so as to heat the first target fluid.
A power plant comprising the first heat exchanger and a first circulation line in which the first liquid medium circulates and flows through the second heat exchanger.
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第2熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第1対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項1に記載の発電プラント。 An exhaust heat recovery boiler that uses the exhaust gas discharged from the gas turbine to heat the water supply to generate steam.
A steam turbine driven by the steam generated by the exhaust heat recovery boiler, and
Further comprising an extraction line extending from the exhaust heat recovery boiler, passing through the second heat exchanger and returning to the exhaust heat recovery boiler.
The power plant according to claim 1, wherein the first target fluid is extracted water that is extracted from the exhaust heat recovery boiler and flows through the extraction line.
前記第2対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、請求項5に記載の発電プラント。 The first target fluid is air supplied to the compressor.
The power plant according to claim 5, wherein the second target fluid is a fuel gas supplied to the combustor.
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第3熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第1対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、
前記第2対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項5に記載の発電プラント。 An exhaust heat recovery boiler that uses the exhaust gas discharged from the gas turbine to heat the water supply to generate steam.
A steam turbine driven by the steam generated by the exhaust heat recovery boiler, and
An extraction line extending from the exhaust heat recovery boiler, passing through the third heat exchanger, and returning to the exhaust heat recovery boiler is further provided.
The first target fluid is air supplied to the compressor.
The power generation plant according to claim 5, wherein the second target fluid is extracted water that is extracted from the exhaust heat recovery boiler and flows through the extraction line.
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第3熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第1対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、
前記第2対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項5に記載の発電プラント。 An exhaust heat recovery boiler that uses the exhaust gas discharged from the gas turbine to heat the water supply to generate steam.
A steam turbine driven by the steam generated by the exhaust heat recovery boiler, and
An extraction line extending from the exhaust heat recovery boiler, passing through the third heat exchanger, and returning to the exhaust heat recovery boiler is further provided.
The first target fluid is a fuel gas supplied to the combustor.
The power generation plant according to claim 5, wherein the second target fluid is extracted water that is extracted from the exhaust heat recovery boiler and flows through the extraction line.
前記ガスタービンから排出された排ガスを用いて給水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第4熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第1対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、
前記第2対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、
前記第3対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項5に記載の発電プラント。 A fourth heat exchanger through which the first liquid medium flowing through the first circulation line passes, and is provided on the downstream side of the third heat exchanger so as to heat the third target fluid. A fourth heat exchanger that exchanges heat between the fluid and the first liquid medium,
An exhaust heat recovery boiler that uses the exhaust gas discharged from the gas turbine to heat the water supply to generate steam.
A steam turbine driven by the steam generated by the exhaust heat recovery boiler, and
An extraction line extending from the exhaust heat recovery boiler, passing through the fourth heat exchanger and returning to the exhaust heat recovery boiler is further provided.
The first target fluid is air supplied to the compressor.
The second target fluid is a fuel gas supplied to the combustor.
The power generation plant according to claim 5, wherein the third target fluid is extracted water that is extracted from the exhaust heat recovery boiler and flows through the extraction line.
第4対象流体を加熱するように当該第4対象流体と前記第2液媒体とを熱交換する第6熱交換器と、
前記第2液媒体が前記第5熱交換器および前記第6熱交換器を通過して循環して流れる第2循環ラインと、を備える、請求項1に記載の発電プラント。 A fifth heat exchanger provided on the downstream side of the first heat exchanger in the cooling air line and exchanging heat between the cooling air and the second liquid medium so as to cool the cooling air flowing through the cooling air line. When,
A sixth heat exchanger that exchanges heat between the fourth target fluid and the second liquid medium so as to heat the fourth target fluid.
The power plant according to claim 1, further comprising a second circulation line in which the second liquid medium circulates and flows through the fifth heat exchanger and the sixth heat exchanger.
前記第4対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、請求項11に記載の発電プラント。 The first target fluid is air supplied to the compressor.
The fourth target fluid is a fuel gas supplied to the combustor, and the power plant according to claim 11.
前記加熱装置に供給される前記加熱媒体の流量を調整する流量調整部と、を更に備える、請求項2、6、8、9および12のいずれか一項に記載の発電プラント。 A heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor with a heating medium,
The power plant according to any one of claims 2, 6, 8, 9 and 12, further comprising a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the heating medium supplied to the heating device.
前記冷却空気ラインを流れる前記冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第1液媒体とを熱交換する第1熱交換器と、
第1対象流体を加熱するように当該第1対象流体と前記第1液媒体とを熱交換する第2熱交換器と、
前記第1液媒体が前記第1熱交換器および前記第2熱交換器を通過して循環して流れる第1循環ラインと、を備える、熱交換システム。 A compressor that compresses air to generate compressed air, a combustor that burns fuel gas using the compressed air to generate combustion gas, a gas turbine driven by the combustion gas, and the compressed air. A heat exchange system used in a power generation plant including a cooling air line for supplying cooling air to the gas turbine.
A first heat exchanger that exchanges heat between the cooling air and the first liquid medium so as to cool the cooling air flowing through the cooling air line.
A second heat exchanger that exchanges heat between the first target fluid and the first liquid medium so as to heat the first target fluid.
A heat exchange system comprising a first circulation line in which the first liquid medium circulates and flows through the first heat exchanger and the second heat exchanger.
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