JP2642954B2 - 再熱型コンバインドプラントの起動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスタービン、発電機及び蒸気タービンを
一軸上に連結構成した再熱型コンバインドプラントの起
動方法に関し、より詳細にはその蒸気タービンの起動方
法に関する。

従来の技術 発電効率を高めるために蒸気サイクルを再熱式とした
再熱型コンバインドプラントが従来から開発されている
が、その一例を第２図に示す。

第２図において、ガスタービン１と、低圧タービン
２、中圧タービン３及び高圧タービン４からなる蒸気タ
ービンと、発電機５とは一軸上に連結されている。

また、ガースタービン１からの高温排ガス６が保有す
る熱を回収するための排熱回収装置７が設けられてい
る。

この排熱回収装置７において、排ガス６の上流側から
二次過熱器８、高圧蒸発器９、高圧エコノマイザ10、一
時過熱器11、中圧蒸発器12、中圧エコノマイザ13、低圧
蒸発器14及び低圧エコノマイザ15の順で配置され、また
二次過熱器８の下には再熱器16が配置されている。

そして、この排熱回収装置７の二次過熱器８からの高
圧蒸気（主蒸気）が、ライン17及びこのライン17の途中
に設けられた排熱回収装置高圧部出口止め弁18と高圧蒸
気止め弁19を経て、高圧タービン４に流入し、これによ
り高圧タービン４を駆動する。

この高圧タービン４の排気が、それから、ライン20及
びこのライン20の途中に設けられた逆止弁21を通して流
れ、混合器22で排熱回収装置７の一次過熱器11からライ
ン23を通して送られてくる中圧蒸気と混合した後、ライ
ン24を通して再熱器16に流入する。

再熱器16で過熱された蒸気は、それから、ライン25,2
6及びライン26の途中に設けられた排熱回数装置再熱部
出口止め弁27と再熱蒸気止め弁28を経て中圧タービン３
に流入して、中圧タービン３を駆動する。

その後、この中圧タービン３の排気が、ライン29を通
して流れ、排熱回収装置７の低圧蒸発ドラム30からライ
ン31,32及びライン32の途中に設けられた低圧蒸気止め
弁33を経て送られてくる低圧蒸気と混合した後、ライン
34を通して低圧タービン２に流入し、低圧タービン２で
仕事した後、復水器35で凝縮されて復水となる。

そして、この復水器35内の復水が、復水ポンプ36によ
りライン37を通して排熱回収装置７の低圧エコノマイザ
15へ送られる。また、中圧エコノマイザ13には、低圧蒸
気ドラム30内の水がポンプ38により送られる。更に、高
圧エコノマイザ10には、中圧蒸気ドラム39内の水がポン
プ40により送られる。

なお、41は高圧蒸気ドラム、42は脱気器である。

一方、低圧、中圧、及び高圧タービン2,3及び４には
それぞれタービンバイパスライン43,44及び45が設けら
れ、タービンバイパスライン43,44は復水器35に至り、
またタービンバイパスライン45はライン24の途中部分に
至るように接続されている。そして、各タービンバイパ
スラインの途中にはそれぞれタービンバイパス弁46,47
及び48が設けられている。

発明が解決しようとする課題 第２図に示したように、蒸気サイクルを再熱式として
発電効率を高めるようにした再熱型コンバインドプラン
トにおいては、しかし、その蒸気タービンの起動方法に
次に述べるような問題があるものである。

すなわち、再熱サイクルの採用により、蒸気タービン
の起動にあたっては、ロータ寿命消費の観点から、高圧
部ロータと再熱部ロータとに過大な熱応力作用しないよ
うに、蒸気タービンに流入する蒸気の温度が適正となる
よう十分な配慮が必要である。

特に、ガスタービンと蒸気タービンとが一軸上に連結
されているプラントにおいて、蒸気タービンの起動を行
う場合、その駆動用補助蒸気の温度と、蒸気タービンの
高圧部及び再熱部の各ロータメタル温度とのマッチング
をさせることが重要であるが、一つの蒸気源で２ヶ所の
メタルマッチングを行うためには何らかの工夫が必要で
ある。

このように、再熱型蒸気タービンでは、高圧部と中圧
部との２つの高温部があり、起動時には各々のメタル温
度になるべく近い蒸気を導入して、両者のメタルマッチ
ングを行うことが熱応力の点から要求されるものであ
る。

しかるに、蒸気タービン駆動用補助蒸気を高圧タービ
ンに導入して起動した場合には、高圧タービンにて蒸気
は仕事をして温度が低下し、一方ガスタービンは着火さ
れていないことから、高圧タービンを出た蒸気は再熱器
に導かれても加熱されることなく中圧タービンに導入さ
れることとなる。

したがって、中圧タービンのメタル温度より低い蒸気
が導入されるので、熱応力的に望ましくない状態とな
り、それ故高圧タービン及び中圧タービンの両者のメタ
ルマッチングを満足させることはほとんど不可能であ
る。

そこで、これを解決する方法として、蒸気タービン駆
動用補助蒸気を高圧タービン及び中圧タービンの各々に
導入し、高圧タービンの排気は再熱器に送らず直接復水
器へ戻す方法が考えられる。

この方法は、前述したメタルマッチングの点からは除
かしいものであるが、しかし、高圧タービンのみで仕事
をした多量の蒸気が復水器へ捨てられるので、エネルギ
の無駄使いとなる問題がある。

課題を解決するための手段 本発明は、このような従来技術の課題を解決するため
に、ガスタービン、発電機及び蒸気タービンを一軸上に
連結構成した再熱型コンバインドプラントを起動するに
あたり、蒸気タービン駆動用補助蒸気を再熱蒸気止め弁
の入口側に導入し、再熱蒸気により駆動される蒸気ター
ビンを前記補助蒸気により駆動させてプラントを起動す
るようにしたものである。

作用 このような手段によれば、蒸気タービン駆動用補助蒸
気を再熱蒸気により駆動される蒸気タービン、すなわち
中圧タービンに導入して起動するので、この中圧タービ
ンのみのメタルマッチングに配慮を払って起動すること
ができる。そして、高圧タービンには、その最終段冷却
のための必要最小限の補助蒸気を導入するだけですむ。

実施例 以下第１図を参照して、本発明の好適な実施例につい
て詳述する。なお、第１図において、第２図に示したも
のと同一の部分には同一の符号を付して、その詳細な説
明は省略する。

しかして、本実施例によれば、蒸気タービン駆動用補
助蒸気源例えば補助蒸気ヘッダ（図示せず）から延びる
ライン50が再熱蒸気止め弁28の入口側のライン26の部分
に接続され、このライン50の途中には補助蒸気止め弁51
が設けられている。

また、同じく、補助蒸気ヘッダから延びるライン52が
高圧蒸気止め弁19の入口側のライン17の部分に接続さ
れ、このライン52の途中には補助蒸気止め弁53が設けら
れている。

更に、高圧タービン４の排気が流れるライン20の途中
からライン54が分岐されて、復水器35に接続され、この
ライン54の途中にはベンチレータ弁55が設けられてい
る。

次に、その作用について説明する。

蒸気タービンの起動時において、排熱回収装置再熱部
出口止め弁27は閉じられ、また中圧タービン用補助蒸気
止め弁51は開かれる。

したがって、蒸気タービン駆動用補助蒸気が、補助蒸
気ヘッダから再熱部ロータの回転力に必要な量でもって
ライン50の通して供給され、それからライン26及び再熱
蒸気止め弁28を経て中圧タービン３に流入して仕事を行
い、それからライン29,34を通して低圧タービン２に流
入して仕事を行い、それから復水器35で復水となり、そ
の後復水ポンプ36により回収ライン56を通して補給水タ
ンク（図示せず）へ戻される。

一方、高圧タービン４には蒸気タービン駆動用補助蒸
気が流れないため、高圧ラービン最終段の過熱現象が発
生し、正常な運転が確保できない事態が生じる場合もあ
る。

そこで、この対策として、補助蒸気ヘッダからの補助
蒸気の一部が、高圧タービン最終段冷却用として、ライ
ン52及び高圧タービン用補助蒸気止め弁53を通して供給
され、それからライン17及び高圧蒸気止め弁19を経て高
圧タービン４に導入される。

この高圧タービン最終段を冷却するのに必要な最小源
の蒸気の量は非常に少ないために、たとえ温度差があっ
ても高圧部ロータの熱応力を過大にすることはない。

そして、高圧タービン４を出たこの冷却用補助蒸気
は、排熱回収装置７に供給されないで、回収ライン54及
びベンチレータ弁55を得て復水器35へ送られて、復水と
なる。この間、排熱回収装置高圧部出口止め弁18は閉じ
られている。

なお、第１図に示した構成においては、ガスタービン
１、蒸気タービン2,3,4及び発電機５の順で配列されて
いるが、本発明はこの配設方式に限定されるものではな
く、ガスタービン、発電機及び蒸気タービンの順とした
配列方式、又は蒸気タービン、発電機及びガスタービン
の順とした配列方式などであっても、何ら差しつかえな
いものである。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、ガスタービン、
発電機及び蒸気タービンを一軸上に連結構成した再熱型
コンバイドプラントにおいて、蒸気タービン駆動用補助
蒸気を中圧タービンに導入して起動するよういにしたの
で、起動時（回転上昇時）における蒸気タービンのメタ
ルマッチング対象が中圧タービン（再熱部）の１ヶ所に
限られる。したがってこの中圧タービンのメタルマッチ
ングに主眼をおいて蒸気タービンを起動することがで
き、よって温度制御を簡略化して、起動操作を容易にす
ることができる。

また、このように蒸気タービンのメタルマッチングが
容易となることから、ロータで発生する熱応力を限りな
く小さくすることが可能となる。

更に、蒸気タービン駆動用補助蒸気は、中圧タービン
及び低圧タービンの両者で仕事をするため、大きな熱落
差が得られる。

そして、高圧タービンには、その最終段冷却のための
必要最小限の補助蒸気を導入するだけですみ、その量も
非常に少ないことから、使用する補助蒸気量が少なく、
それ故復水器へ捨てられるエネルギも少なくすることが
できる。

この点、高圧タービン起動の場合には、低圧タービン
最終段冷却用の補助蒸気が別途必要となるが、その量は
高圧タービン最終段冷却の場合に比べて非常に多くなる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による再熱型コンバインドプラントの起
動方法の一例を示す系統図、第２図は従来例を示す図で
ある。 １……ガスタービン、２……低圧タービン、３……中圧
タービン、４……高圧タービン、５……発電機、６……
排ガス、７……排熱回収装置、19……高圧蒸気止め弁、
28……再熱蒸気止め弁、35……復水器、50……蒸気ター
ビン駆動用補助蒸気供給ライン、51……駆動用補助蒸気
止め弁、52……冷却用補助蒸気供給ライン、53……冷却
用補助蒸気止め弁、54……冷却用補助蒸気回収ライン、
55……ベンチレータ弁、56……復水回収ライン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービン、発電機及び蒸気タービンを
   一軸上に連結構成した再熱型コンバインドプラントを起
   動するにあたり、蒸気タービンを駆動用補助蒸気を再熱
   蒸気止め弁の入口側に導入し、再熱蒸気により駆動され
   る蒸気タービンを前記補助蒸気により駆動させてプラン
   トを起動することを特徴とする再熱型コンバインドプラ
   ントの起動方法。