JP2729010B2 - コンバインドプラント - Google Patents

コンバインドプラント

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JP2729010B2
JP2729010B2 JP4174586A JP17458692A JP2729010B2 JP 2729010 B2 JP2729010 B2 JP 2729010B2 JP 4174586 A JP4174586 A JP 4174586A JP 17458692 A JP17458692 A JP 17458692A JP 2729010 B2 JP2729010 B2 JP 2729010B2
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章弘 川内
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンバインドプラント
に関するもので、特に、蒸気タービンプラントの給水加
熱器をウオーミングさせるガス給水加熱器を備えた排気
再燃のためのコンバインドプラントに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の排気再燃を行うコンバインドプラ
ントは、ボイラー蒸気タービンプラントにガスタービン
設備を併設し、ガスタービンまたはボイラ排ガスを蒸気
タービンプラントの給水系に熱回収するシステム構成が
採用されており、ガスタービン設備の保守・点検時等
も、ボイラー蒸気タービンプラント単独でプラント運転
を可能とするように、ガス給水加熱器と蒸気タービンプ
ラントの給水加熱器は並列に接続されている。
【0003】図7はそのような従来の排気再燃のための
コンバインドプラントの給水系統構成を示すものであ
る。本図では、特に高圧給水加熱器周囲系統を対象とし
て示すが、低圧給水加熱器周囲系統においても同様の系
統構成となる。図7において、脱気器01から給水ポン
プ02により高圧給水加熱器03(03a〜03c)を
通過して昇温された給水が給水管05を通してボイラへ
給水される(以下給水系統という)。
【0004】排気再燃コンバインドプラントでは、ボイ
ラまたはガスタービン排ガス08の熱量を給水系統に回
収するため、給水系統から分岐してガス給水加熱器04
を設置し、該ガス給水加熱器04を通過し昇温した給水
を、ガス給水加熱器給水管06を通して給水系統に戻す
ように構成されている。そして、給水加熱器03を通過
して昇温した給水に混合させて給水管07にてボイラへ
給水するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のような排気再燃
コンバインドプラントでは、以下に述べるような問題が
生じる。 (1)ガスタービンまたはボイラ排ガスと給水系統の熱
交換により、ガス給水加熱器04の通水量が増加し、蒸
気タービンプラントの給水加熱器03の通水量が減少す
る。そして、蒸気タービンの給水加熱器抽気系統09か
らの抽気量の減少とともに、給水加熱器07出口の給水
管05での給水温度とガス給水加熱器04出口のガス給
水加熱器給水管06での給水温度との間に温度差が発生
し、給水配管05及び06の合流部に熱応力が発生する
ため、頻繁な負荷変化運用に対する寿命消費量(低サイ
クルの疲労)が増加する。 (2)このようにして、蒸気タービンプラントの給水加
熱器03の通水量が減少し、ついにはボイラ給水の全量
をガス給水加熱器04側に通水することになる。したが
って、蒸気タービンプラントの給水加熱器03はヒータ
カット運転相当の運転となり、そのため次回負荷上昇時
に給水加熱器03のウオーミングが必要となり、給水加
熱負荷変化時間に給水加熱器03の切替時間を含めなけ
ればならないため運用性が低下する。 (3)さらに、負荷遮断時に、蒸気タービンの給水加熱
器抽気系統09からの抽気が遮断されるため、蒸気ター
ビンプラントの給水加熱器03出口の給水管05での給
水温度が低下し、ガス給水加熱器04出口のガス給水加
熱器給水管06での給水温度との温度差が発生し、給水
配管05及び06の合流部に熱応力が発生する。
【0006】本発明は、上記問題点(1)〜(3)に鑑
みてなされたもので、その目的は、給水加熱器とガス給
水加熱器の給水配管合流部の熱応力発生を低減するとと
もに、プラント運用性を向上させることのできるガス給
水加熱器装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のコンバインドプラントは、排ガスを蒸気タ
ービンプラントのボイラ燃焼用空気として利用するガス
タービンと、前記蒸気タービンプラントに設置された給
水加熱器と該給水加熱器に抽気を行う給水加熱器抽気系
統とからなる蒸気タービンプラントの給水系統と、前記
給水系統の前記給水加熱器の上流で分岐した給水を前記
ガスタービンまたはボイラ排ガスと熱交換させるガス給
水加熱器に導くと共に、該ガス給水加熱器からの給水を
前記給水系統の給水加熱器の下流側へ合流させるガス加
熱給水系統とを備え、前記ガス給水加熱器の下流側に設
けた給水止弁の入口から分岐した給水を、前記給水系統
の分岐後の前記給水加熱器の最上流側に通水する系統を
備えたことを特徴とするものであり、その結果として、
前記コンバイントプラントが、前記ガス給水加熱器と前
記給水加熱器とを直列配置した系統を備えることにな
る。
【0008】上記コンバインドプラントの構成に加え、
本発明は、前記ガス給水加熱器が分割され、該分割され
たガス給水加熱器の各々の出口から分岐した給水を、前
記給水系統の分岐後の前記給水加熱器の最上流側に通水
する系統を備えたことを特徴とする。更に、本発明の他
の態様としては、前記給水系統の分岐後の前記給水加熱
器の最上流側に給水止弁を設け、前記ガス給水加熱器の
下流側に設けた給水止弁の入口から分岐した給水を、前
記給水加熱器の最上流側に設けた前記給水止弁の出口に
通水する系統を備えたことを特徴とする。
【0009】
【作用】ガス給水加熱器と給水加熱器とを直列配置とし
ているので、給水加熱器にウオーミング水(給水)を通
水可能となり、蒸気タービンプラントの給水加熱器を常
時ウオーミング状態に保つことができる。また、このと
きの蒸気タービン抽気は、停止させておいても差支えな
いが、ウオーミング手段により少量の抽気を流せる構成
としておけば、高負荷時の抽気運用に際して、抽気切替
時間が短縮され、プラント運用性が向上する。
【0010】
【実施例】以下図面により本発明の実施例1〜4を示
す。以下の各実施例では、特に高圧給水加熱器周囲系統
を対象として示すが、低圧給水加熱器周囲系統において
も同様の系統構成となる。なお、実施例を説明するため
の全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
し、重複説明は省略する。
【0011】図1に、本発明の実施例1を示す。本実施
例1では、脱気器1からの給水は、給水ポンプ2により
給水止弁14をして高圧給水加熱器3(3a〜3b)を
通過して給水管5と給水管7とを介してボイラーに給水
される給水系統と、前記給水系統の前記給水止弁14の
入口から分岐した給水をガスタービンまたはボイラ排ガ
ス8と熱交換させる高圧ガス給水加熱器4の出口の給水
管6に導き、給水止弁15を介して前記高圧給水加熱器
3(3a〜3b)の最下流側の給水管5に合流させるガ
ス加熱給水系統とを備え、給水管6に設置された給水止
弁15入口から分岐して前記給水系統の分岐後の高圧給
水加熱器3の最上流側に設けた前記給水止弁14の出口
にガス給水加熱器連絡管13を接続し、全量通水か又は
一部通水させることによる高圧給水加熱器3をウオーミ
ング可能としている。本実施例1では、高圧給水加熱器
3入口給水止弁14は閉運用としている。このように本
実施例1においては、ガス給水加熱器4出口給水温度の
給水が給水加熱器3に供給されるので、蒸気タービンプ
ラントの給水加熱器3は、高負荷時の給水温度相当にウ
オーミングされる。したがって、給水加熱器を常時50%
負荷以上の温度にウオーミング可能であり、負荷変化対
応が容易となる。
【0012】図2に、本発明の実施例2を示す。本実施
例2においては、高圧ガス給水加熱器4を分割し(4
a,4b)、各々の高圧給水加熱器給水管の出口から、
ガス給水加熱器連絡管18、19を取出し、弁17(本
実施例2においては止弁を示したが、アナログ的に制御
可能な弁でもよい)を介して接続するとともに、前記給
水系統の分岐後の高圧給水加熱器3の最上流入口にガス
給水加熱器連絡管16を接続して、高圧給水加熱器3を
ウオーミング可能な構成としている。
【0013】このように本実施例2においては、ガス給
水加熱器4出口の給水温度が、蒸気タービンプラントの
給水加熱器の通常運転温度に対して高すぎる場合に、ガ
ス給水加熱器を分割して、適切な給水温度を得られる部
位から給水を蒸気タービンプラントの給水加熱器に供給
することにより、給水加熱器をウオーミングすることが
できる。したがって、給水加熱器使用温度域に適合した
温度の給水を供給可能であり、さらにプラント運用性が
向上する。図3に、本発明の実施例3を示す。本実施例
3おいては、図1に示した実施例1に加え、さらに給水
加熱器3を積極的にウオーミングするため、給水加熱器
3の給水加熱器抽気系統9に対して、小容量抽気を可能
としたウオーミング手段21(21a,21b,21
c)を設置したものである。
【0014】図4に、本発明の実施例4を示す。図2に
示した実施例2に加え、さらに給水加熱器3を積極的に
ウオーミングするため、給水加熱器3の給水加熱器抽気
系統9に対して、小容量抽気を可能としたウオーミング
手段22(22a,22b,22c)を設置したもので
ある。以上、本発明の一実施例を詳述したが、本発明
は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【0015】たとえば、実施例2における止弁17を、
前述したようにアナログ的に制御可能な弁に置き換える
ことも可能である。また、同実施例2において、ガス給
水加熱器4は、給水加熱器3のウオーミング温度に応じ
て分割することや、ガスタービンあるいはボイラ排ガス
用のガス給水加熱器が別置されている形式の設備や、一
つのガス給水加熱器の中で適当な2ヶ所以上の部位から
ガス給水加熱器連絡管を取り出す設備のいずれの方法に
おいても可能である。
【0016】図5及び図6は、本発明の前記実施例1〜
4と同様に、給水加熱器とガス給水加熱器との給水配管
合流部の熱応力を低減させるための給水加熱器のウオー
ミングを可能としたコンバインドプラントの参考例を示
したものである。図5の参考例1について説明する。図
5において、脱気器1から給水ポンプ2により高圧給水
加熱器3(3a〜3b)を通過して昇温された給水は、
高圧給水加熱器3c出口の給水管5に設置された給水止
弁11入口からガス高圧給水加熱器4入口にガス給水加熱
器連結管10が接続されている。そして、ガス高圧給水
加熱器4を通過して昇温された給水は、ガス給水加熱器
給水管6を通して給水管7からボイラへ給水されるよう
な構成となっている。なお、本実施例では高圧ガス給水
加熱器4入口給水止弁12は閉運用としている。
【0017】従来のコンバインドプラントにおいては、
ヒータカット運転状態で給水及び抽気を停止した状態で
は、高圧給水加熱器3及び配管の放熱により、高圧給水
加熱器3では脱気器1内飽和水温度以下に冷却されてし
まい最終的には周囲温度40℃以下まで低下する可能性が
ある。しかしながら、上記のような構成とすることによ
り、常時脱気器1飽和水温度の給水が供給される。した
がって、高圧給水加熱器3のウオーミングが可能とな
る。
【0018】このように、参考例1によれば、高圧給水
加熱器3に抽気しない場合でも、脱気各飽和水温度程度
(130 ℃〜200 ℃程度)に常時ウオーミング可能であ
り、次回起動時のウオーミングを必要としないので、ウ
オーミング時間の低減に伴うプラント運用性の向上を図
ることができる。
【0019】図6に、参考例2を示す。この参考例2に
おいては、図5に示した参考例1に加え、さらに給水加
熱器3を積極的にウオーミングするため、給水加熱器3
の給水加熱器抽気系統9に対して、少容量抽気を可能と
したウオーミング手段20(20a,20b,20c)
を設置したものである。すなわちウオーミング手段20
は、図に示すように、規定の温度に維持させるのに必要
な抽気蒸気量を流せるバイパス系統を設け、該系統に流
量を調整する手段としての弁を備えている。
【0020】このように、参考例2においては、蒸気タ
ービンプラントの給水加熱器3に対し給水加熱器抽気系
統9にウオーミング手段20をバイパスさせて設置する
ことで、給水加熱器3及び給水加熱器抽気系統9の両者
を同時にウオーミングすることができる。さらに給水加
熱器運用の切替時の温度差の軽減を図り、プラント運用
性が向上する。
【0021】また、参考例2のウオーミング手段20の
流量を調整する手段として、弁に代えてオリフィスを設
置することも可能である。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、タービンプラントの給水加熱器をウオーミン
グし、給水加熱器とガス給水加熱器の合流部の温度差を
小さくすることにより、給水加熱器とガス給水加熱器の
給水配管合流部の熱応力発生を低減することができる。
【0023】また、脱気各飽和水温度程度に常時ウオー
ミング可能であり、次回起動時のウオーミングを必要と
しないので、ウオーミング時間の低減に伴うプラント運
用性の向上が図れる。プラント運用性を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のコンバインドプラントの実施例1の
系統構成図。
【図2】 本発明のコンバインドプラントの実施例2の
系統構成図。
【図3】 本発明のコンバインドプラントの実施例3の
系統構成図。
【図4】 本発明のコンバインドプラントの実施例4の
系統構成図。
【図5】 参考例1のコンバインドプラントの系統構成
図。
【図6】 参考例2のコンバインドプラントの系統構成
図。
【図7】 従来技術の系統構成図。
【符号の説明】
1…脱気器、2…給水ポンプ、3…高圧給水加熱器、4
…ガス給水加熱器、5…給水管、6…ガス給水加熱器給
水管、7…給水管 8…排ガス 9…給水加熱器抽気系
統、10,13,16,18,19…ガス給水加熱器連結管、11,
12,14,15,17…給水止弁、20,21,22…抽気ウオーミ
ング手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排ガスを蒸気タービンプラントのボイラ燃
    焼用空気として利用するガスタービンと、前記蒸気ター
    ビンプラントに設置された給水加熱器と該給水加熱器に
    抽気を行う給水加熱器抽気系統とからなる蒸気タービン
    プラントの給水系統と、前記給水系統の前記給水加熱器
    の上流で分岐した給水を前記ガスタービンまたはボイラ
    排ガスと熱交換させるガス給水加熱器に導くと共に、該
    ガス給水加熱器からの給水を前記給水系統の給水加熱器
    の下流側へ合流させるガス加熱給水系統とを備えたコン
    バインドプラントにおいて、 前記ガス給水加熱器の下流側に設けた給水止弁の入口か
    ら分岐した給水を、前記給水系統の分岐後の前記給水加
    熱器の最上流側に通水する系統を備えたことを特徴とす
    るコンバインドプラント。
  2. 【請求項2】排ガスを蒸気タービンプラントのボイラ燃
    焼用空気として利用するガスタービンと、前記蒸気ター
    ビンプラントに設置された給水加熱器と該給水加熱器に
    抽気を行う給水加熱器抽気系統とからなる蒸気タービン
    プラントの給水系統と、前記給水系統の前記給水加熱器
    の上流で分岐した給水を前記ガスタービンまたはボイラ
    排ガスと熱交換させるガス給水加熱器に導くと共に、該
    ガス給水加熱器からの給水を前記給水系統の給水加熱器
    の下流側へ合流させるガス加熱給水系統とを備えたコン
    バインドプラントにおいて、 前記給水系統の分岐後の前記給水加熱器の最上流側に給
    水止弁を設け、前記ガス給水加熱器の下流側に設けた給
    水止弁の入口から分岐した給水を、前記給水加熱器の最
    上流側に設けた前記給水止弁の出口に通水する系統を備
    えたことを特徴とするコンバインドプラント。
  3. 【請求項3】前記ガス給水加熱器は分割され、該分割さ
    れたガス給水加熱器の各々の出口から分岐した給水を、
    前記給水系統の分岐後の前記給水加熱器の最上流側に通
    水する系統を備えたことを特徴とする請求項1又は2に
    記載のコンバインドプラント。
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