JP3068348B2 - 複合発電システム - Google Patents
複合発電システムInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン系統と蒸
気タービン系統とを組合せた複合発電システムに関す
る。
気タービン系統とを組合せた複合発電システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、火力発電システムの高効率化が強
く望まれている。そして、この要望に近づくために、新
設の火力発電所は勿論のこと、既設の火力発電所におい
てもリパワリングによる複合サイクル化が進められてい
る。
く望まれている。そして、この要望に近づくために、新
設の火力発電所は勿論のこと、既設の火力発電所におい
てもリパワリングによる複合サイクル化が進められてい
る。
【０００３】図４には代表的な複合発電システムの系統
図が示されている。この複合発電システムは、ガスター
ビン系統１と、このガスタービン系統１の排熱エネルギ
で駆動される蒸気タービン系統２とで構成されている。
図が示されている。この複合発電システムは、ガスター
ビン系統１と、このガスタービン系統１の排熱エネルギ
で駆動される蒸気タービン系統２とで構成されている。
【０００４】ガスタービン系統１は、ガスタービン１１
と、このガスタービン１１に軸１２を介して連結された
圧縮機１３と、この圧縮機１３から送り出された高圧空
気と燃料とを導入して燃焼させ、この燃焼によって得ら
れた高温高圧ガスでガスタービン１１を駆動する燃焼器
１４とで構成されている。すなわち、圧縮機１３は、通
路１５を介して導かれた常温空気を圧縮する。圧縮機１
３から送り出された高圧空気は、一部がガスタービン１
１内の翼の冷却や回転部のシール用として使用され、残
りが燃焼器１４へ導かれる。燃焼器１４は高圧空気を支
燃ガスとして図示しない燃料供給系統から供給された燃
料を燃焼させる。燃焼によって得られた高温ガスは、通
路１６を介してガスタービン１１に供給され、膨脹して
ガスタービン１１に駆動力を与えた後に通路１７へと流
れる。
と、このガスタービン１１に軸１２を介して連結された
圧縮機１３と、この圧縮機１３から送り出された高圧空
気と燃料とを導入して燃焼させ、この燃焼によって得ら
れた高温高圧ガスでガスタービン１１を駆動する燃焼器
１４とで構成されている。すなわち、圧縮機１３は、通
路１５を介して導かれた常温空気を圧縮する。圧縮機１
３から送り出された高圧空気は、一部がガスタービン１
１内の翼の冷却や回転部のシール用として使用され、残
りが燃焼器１４へ導かれる。燃焼器１４は高圧空気を支
燃ガスとして図示しない燃料供給系統から供給された燃
料を燃焼させる。燃焼によって得られた高温ガスは、通
路１６を介してガスタービン１１に供給され、膨脹して
ガスタービン１１に駆動力を与えた後に通路１７へと流
れる。
【０００５】一方、蒸気タービン系統２は、蒸気タービ
ン１８と、軸１９を介して蒸気タービン１８に連結され
た発電機２０と、前述したガスタービン系統１の排熱で
蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン１８を駆動す
る蒸気サイクル２１とで構成されている。なお、この図
では蒸気タービン１８のロータとガスタービン１１のロ
ータとが軸２２で連結されている例が示されている。
ン１８と、軸１９を介して蒸気タービン１８に連結され
た発電機２０と、前述したガスタービン系統１の排熱で
蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン１８を駆動す
る蒸気サイクル２１とで構成されている。なお、この図
では蒸気タービン１８のロータとガスタービン１１のロ
ータとが軸２２で連結されている例が示されている。
【０００６】蒸気サイクル２１は、通路１７を介して導
かれたガスタービン１１の排ガスから熱を回収して蒸気
タービン１８の駆動に必要な高温高圧蒸気を発生させる
排熱回収ボイラ２３を備えている。排熱回収ボイラ２３
を通った排ガスは、煙道２７を介して大気中へ排出され
る。
かれたガスタービン１１の排ガスから熱を回収して蒸気
タービン１８の駆動に必要な高温高圧蒸気を発生させる
排熱回収ボイラ２３を備えている。排熱回収ボイラ２３
を通った排ガスは、煙道２７を介して大気中へ排出され
る。
【０００７】排熱回収ボイラ２３内には上流側から下流
側にかけて順に高圧加熱器２４，高圧蒸発器２５，高圧
予熱器２６が設けてあり、これらと蒸気タービン１８と
が次のような関係に接続されて蒸気サイクル２１が形成
されている。すなわち、蒸気タービン１８から排出され
た蒸気を、通路２８を介して復水器２９へ導き、この復
水器２９で常温水に戻す。この戻された常温水を循環ポ
ンプ３０，通路３１を介して高圧予熱器２６に導いて予
熱した後、通路３２を介して高圧ドラム３２に導入す
る。そして、高圧ドラム３２内の高圧水を、循環ポンプ
３４，通路３５を介して高圧蒸発器２５に導いて蒸発さ
せ、この蒸発によって生成された高圧高温の蒸気を通路
３６を介して高圧ドラム３２の上部空間に戻す。この戻
された蒸気を通路３７を介して高圧加熱器２４に導き、
ここで再加熱した後に通路３８を介して蒸気タービン１
８に供給するようにしている。
側にかけて順に高圧加熱器２４，高圧蒸発器２５，高圧
予熱器２６が設けてあり、これらと蒸気タービン１８と
が次のような関係に接続されて蒸気サイクル２１が形成
されている。すなわち、蒸気タービン１８から排出され
た蒸気を、通路２８を介して復水器２９へ導き、この復
水器２９で常温水に戻す。この戻された常温水を循環ポ
ンプ３０，通路３１を介して高圧予熱器２６に導いて予
熱した後、通路３２を介して高圧ドラム３２に導入す
る。そして、高圧ドラム３２内の高圧水を、循環ポンプ
３４，通路３５を介して高圧蒸発器２５に導いて蒸発さ
せ、この蒸発によって生成された高圧高温の蒸気を通路
３６を介して高圧ドラム３２の上部空間に戻す。この戻
された蒸気を通路３７を介して高圧加熱器２４に導き、
ここで再加熱した後に通路３８を介して蒸気タービン１
８に供給するようにしている。
【０００８】ところで、このような複合発電システムで
は、熱効率を一層向上させるためにガスタービン１１の
入口ガス温度を高めることが望まれる。このガスタービ
ン１１の入口ガス温度の上昇に伴い、燃焼器１４や、ガ
スタービン１１の静翼，動翼を高温に耐え得る材料で形
成する必要がある。
は、熱効率を一層向上させるためにガスタービン１１の
入口ガス温度を高めることが望まれる。このガスタービ
ン１１の入口ガス温度の上昇に伴い、燃焼器１４や、ガ
スタービン１１の静翼，動翼を高温に耐え得る材料で形
成する必要がある。
【０００９】しかし、タービン用部材として使用できる
耐熱性超合金材料の限界温度は、現在のところ８００〜
９００℃である。一方、最近のガスタービンにおけるタ
ービン入口温度は約１３００℃にも達しており、耐熱性
超合金材料の限界温度を遥かに越えている。したがっ
て、何等かの手段でタービン１１の翼を耐熱性超合金材
料の限界温度まで冷却する必要があり、タービン入口温
度が１３００℃級のガスタービンでは、通常、圧縮機１
３から吐出された空気の一部で翼を冷却する空冷方式を
採用している。
耐熱性超合金材料の限界温度は、現在のところ８００〜
９００℃である。一方、最近のガスタービンにおけるタ
ービン入口温度は約１３００℃にも達しており、耐熱性
超合金材料の限界温度を遥かに越えている。したがっ
て、何等かの手段でタービン１１の翼を耐熱性超合金材
料の限界温度まで冷却する必要があり、タービン入口温
度が１３００℃級のガスタービンでは、通常、圧縮機１
３から吐出された空気の一部で翼を冷却する空冷方式を
採用している。
【００１０】しかしながら、冷却媒体として空気を使う
空冷方式は本質的に冷却特性が低い。このため、ガスタ
ービン入口温度が１３００℃を越えるものでは翼の冷却
に必要な冷却空気流量が著しく増大する。しかも翼内部
での対流冷却だけでは十分な冷却効果が得られず、翼有
効部の翼表面に形成した小孔から翼外に向けて冷却用空
気を吹出すフィルム冷却方式を併用せざるを得ない。こ
のフィルム冷却方式を採用すると、吹出された冷却空気
と主流ガスとが混合するため、主流ガスの温度が低下す
る。このため、燃焼器１４の出口温度をより高い温度に
するための設計を余儀なくされるばかりか、高温度場で
も低ＮＯｘ型の新たな燃焼器１４の開発が要求され、し
かも燃焼器１４で消費される空気と燃料の増加を免れ得
ない。
空冷方式は本質的に冷却特性が低い。このため、ガスタ
ービン入口温度が１３００℃を越えるものでは翼の冷却
に必要な冷却空気流量が著しく増大する。しかも翼内部
での対流冷却だけでは十分な冷却効果が得られず、翼有
効部の翼表面に形成した小孔から翼外に向けて冷却用空
気を吹出すフィルム冷却方式を併用せざるを得ない。こ
のフィルム冷却方式を採用すると、吹出された冷却空気
と主流ガスとが混合するため、主流ガスの温度が低下す
る。このため、燃焼器１４の出口温度をより高い温度に
するための設計を余儀なくされるばかりか、高温度場で
も低ＮＯｘ型の新たな燃焼器１４の開発が要求され、し
かも燃焼器１４で消費される空気と燃料の増加を免れ得
ない。
【００１１】このように、タービンの翼を空気冷却する
方式では、ガスタービンの熱効率の低下を招き、これが
原因して複合発電システム全体の熱効率の低下を招く問
題があった。また、不純物が混在するような粗悪燃料に
対しては、翼表面に形成した小孔に目詰りの生じる恐れ
があるため適用できない問題もあった。
方式では、ガスタービンの熱効率の低下を招き、これが
原因して複合発電システム全体の熱効率の低下を招く問
題があった。また、不純物が混在するような粗悪燃料に
対しては、翼表面に形成した小孔に目詰りの生じる恐れ
があるため適用できない問題もあった。
【００１２】そこで、このような不具合を解消するため
に、最近、特公昭６３−４０２４４号公報や、特開平４
−１２４４１４号公報に示されているように、空気に較
べて比熱が約２倍と大きい蒸気を冷却媒体として使用す
ることが考えられている。すなわち、蒸気タービン系で
用いる蒸気の一部をガスタービンの翼に設けられている
冷却通路に通流させて翼を冷却し、冷却に供された蒸気
を残りの蒸気と一緒に蒸気タービンに供給するようにし
ている。
に、最近、特公昭６３−４０２４４号公報や、特開平４
−１２４４１４号公報に示されているように、空気に較
べて比熱が約２倍と大きい蒸気を冷却媒体として使用す
ることが考えられている。すなわち、蒸気タービン系で
用いる蒸気の一部をガスタービンの翼に設けられている
冷却通路に通流させて翼を冷却し、冷却に供された蒸気
を残りの蒸気と一緒に蒸気タービンに供給するようにし
ている。
【００１３】このような複合発電システムでは、空気よ
り少ない量の蒸気を使い、しかもこの蒸気を翼外に吹出
さずに翼を良好に冷却でき、そのうえ翼の冷却に用いた
蒸気を回収して蒸気タービンに送込むことができる。し
たがって、この方式を採用すると、主流ガスの温度を低
下させることがなく、燃焼器での燃料および空気の増加
を抑制できるので熱効率を向上でき、しかも粗悪燃料に
も対応できる。
り少ない量の蒸気を使い、しかもこの蒸気を翼外に吹出
さずに翼を良好に冷却でき、そのうえ翼の冷却に用いた
蒸気を回収して蒸気タービンに送込むことができる。し
たがって、この方式を採用すると、主流ガスの温度を低
下させることがなく、燃焼器での燃料および空気の増加
を抑制できるので熱効率を向上でき、しかも粗悪燃料に
も対応できる。
【００１４】しかし、ガスタービンの翼を蒸気で冷却す
るようにした従来の複合発電システムにあっては、蒸気
タービン系統で用いる蒸気の一部をガスタービンの翼に
設けられた冷却通路に通流させ、この冷却通路に通流さ
せた後の蒸気と残りの蒸気とを蒸気タービンの入口にお
いて合流させ、この合流蒸気を蒸気タービンに供給する
ようにしているので、蒸気タービンの入口における蒸気
流量，蒸気圧、蒸気温度を目標値に合せることが困難
で、制御性に劣り、これが原因して最大の熱効率で運転
することが困難であった。
るようにした従来の複合発電システムにあっては、蒸気
タービン系統で用いる蒸気の一部をガスタービンの翼に
設けられた冷却通路に通流させ、この冷却通路に通流さ
せた後の蒸気と残りの蒸気とを蒸気タービンの入口にお
いて合流させ、この合流蒸気を蒸気タービンに供給する
ようにしているので、蒸気タービンの入口における蒸気
流量，蒸気圧、蒸気温度を目標値に合せることが困難
で、制御性に劣り、これが原因して最大の熱効率で運転
することが困難であった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の複
合発電システム、特にガスタービンの翼を蒸気で冷却す
る方式を採用したものにあっては、蒸気タービンを最大
の熱効率で運転することが困難で、これが原因して総合
熱効率を目標通りに上げることが困難であった。そこで
本発明は、蒸気冷却方式の特徴を損なうことなく、総合
熱効率の向上を図れる複合発電システムを提供すること
を目的としている。
合発電システム、特にガスタービンの翼を蒸気で冷却す
る方式を採用したものにあっては、蒸気タービンを最大
の熱効率で運転することが困難で、これが原因して総合
熱効率を目標通りに上げることが困難であった。そこで
本発明は、蒸気冷却方式の特徴を損なうことなく、総合
熱効率の向上を図れる複合発電システムを提供すること
を目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ガスタービン系統と、このガスタービン
系統の排熱を排熱回収ボイラで回収して得た蒸気タービ
ンを駆動する蒸気サイクルを備えた蒸気タービン系統
と、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気の一部を前記ガ
スタービンの翼に設けられた冷却通路を経由させて前記
蒸気サイクルへ戻すガスタービン翼冷却系統とを備えた
複合発電システムにおいて、前記冷却通路を通った蒸気
を全量回収して前記排熱回収ボイラにて得られた蒸気の
残部と混合した後に前記蒸気サイクルの加熱過程領域へ
戻し、加熱して前記タービンへ導くように前記ガスター
ビン翼冷却系統が構成されている。
に、本発明は、ガスタービン系統と、このガスタービン
系統の排熱を排熱回収ボイラで回収して得た蒸気タービ
ンを駆動する蒸気サイクルを備えた蒸気タービン系統
と、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気の一部を前記ガ
スタービンの翼に設けられた冷却通路を経由させて前記
蒸気サイクルへ戻すガスタービン翼冷却系統とを備えた
複合発電システムにおいて、前記冷却通路を通った蒸気
を全量回収して前記排熱回収ボイラにて得られた蒸気の
残部と混合した後に前記蒸気サイクルの加熱過程領域へ
戻し、加熱して前記タービンへ導くように前記ガスター
ビン翼冷却系統が構成されている。
【００１７】
【作用】ガスタービンの翼を冷却した後の蒸気を蒸気サ
イクルの加熱過程領域へ戻すようにガスタービン翼冷却
系統が構成されているので、ガスタービンの翼を冷却し
た後の蒸気は、蒸気サイクルの加熱過程領域において残
りの蒸気と合流し、この合流蒸気が加熱過程領域で再加
熱された後に蒸気タービンに供給されることになる。し
たがって、蒸気タービンの入口における蒸気流量，蒸気
圧力，蒸気温度を目標値に合せることが容易となり、結
局、最大の熱効率で運転することが可能となる。
イクルの加熱過程領域へ戻すようにガスタービン翼冷却
系統が構成されているので、ガスタービンの翼を冷却し
た後の蒸気は、蒸気サイクルの加熱過程領域において残
りの蒸気と合流し、この合流蒸気が加熱過程領域で再加
熱された後に蒸気タービンに供給されることになる。し
たがって、蒸気タービンの入口における蒸気流量，蒸気
圧力，蒸気温度を目標値に合せることが容易となり、結
局、最大の熱効率で運転することが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。
る。
【００１９】図１には本発明の一実施例に係る複合発電
システムの系統図が示されている。この複合発電システ
ムは、ガスタービン系統４１と、このガスタービン系統
４１の排熱エネルギで駆動される蒸気タービン系統４２
と、この蒸気タービン系統４２の蒸気の一部を使用して
ガスタービンの翼を冷却するガスタービン翼冷却系統４
３とで構成されている。
システムの系統図が示されている。この複合発電システ
ムは、ガスタービン系統４１と、このガスタービン系統
４１の排熱エネルギで駆動される蒸気タービン系統４２
と、この蒸気タービン系統４２の蒸気の一部を使用して
ガスタービンの翼を冷却するガスタービン翼冷却系統４
３とで構成されている。
【００２０】ガスタービン系統４１は、ガスタービン１
１１と、このガスタービン１１１に軸１１２を介して連
結された圧縮機１１３と、この圧縮機１１３から送り出
された高圧空気と燃料とを導入して燃焼させ、この燃焼
によって得られた高温高圧ガスでガスタービン１１１を
駆動する燃焼器１１４とで構成されている。
１１と、このガスタービン１１１に軸１１２を介して連
結された圧縮機１１３と、この圧縮機１１３から送り出
された高圧空気と燃料とを導入して燃焼させ、この燃焼
によって得られた高温高圧ガスでガスタービン１１１を
駆動する燃焼器１１４とで構成されている。
【００２１】圧縮機１１３は、通路１１５を介して導か
れた常温空気を圧縮する。圧縮機１１３から送り出され
た高圧空気は、燃焼器１１４へ導かれる。燃焼器１１４
は高圧空気を支燃ガスとして図示しない燃料供給系統か
ら供給された燃料を燃焼させる。燃焼によって得られた
高温ガスは、通路１１６を介してガスタービン１１１に
供給され、膨脹してガスタービン１１１に駆動力を与え
た後に通路１１７へと流れる。
れた常温空気を圧縮する。圧縮機１１３から送り出され
た高圧空気は、燃焼器１１４へ導かれる。燃焼器１１４
は高圧空気を支燃ガスとして図示しない燃料供給系統か
ら供給された燃料を燃焼させる。燃焼によって得られた
高温ガスは、通路１１６を介してガスタービン１１１に
供給され、膨脹してガスタービン１１１に駆動力を与え
た後に通路１１７へと流れる。
【００２２】蒸気タービン系統４２は、蒸気タービン１
１８と、軸１１９を介して蒸気タービン１１８に連結さ
れた発電機１２０と、前述したガスタービン系統４１の
排熱で蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン１１８
を駆動する蒸気サイクル１２１とで構成されている。な
お、この図では蒸気タービン１１８のロータとガスター
ビン１１１のロータとが軸１２２で連結されている例が
示されている。
１８と、軸１１９を介して蒸気タービン１１８に連結さ
れた発電機１２０と、前述したガスタービン系統４１の
排熱で蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン１１８
を駆動する蒸気サイクル１２１とで構成されている。な
お、この図では蒸気タービン１１８のロータとガスター
ビン１１１のロータとが軸１２２で連結されている例が
示されている。
【００２３】蒸気サイクル１２１は、通路１１７を介し
て導かれたガスタービン１１１の排ガスから熱を回収し
て蒸気タービン１１８の駆動に必要な高温高圧蒸気を発
生させる排熱回収ボイラ１２３を備えている。排熱回収
ボイラ１２３を通った排ガスは、煙道１２４を介して大
気中へ排出される。排熱回収ボイラ１２３内には上流側
から下流側にかけて順に高圧加熱器１２５，第２の高圧
蒸発器１２６，第１の高圧蒸発器１２７，高圧予熱器１
２８が設けてあり、これらと蒸気タービン１１８とが次
のような関係に接続されて蒸気サイクル１２１が形成さ
れている。
て導かれたガスタービン１１１の排ガスから熱を回収し
て蒸気タービン１１８の駆動に必要な高温高圧蒸気を発
生させる排熱回収ボイラ１２３を備えている。排熱回収
ボイラ１２３を通った排ガスは、煙道１２４を介して大
気中へ排出される。排熱回収ボイラ１２３内には上流側
から下流側にかけて順に高圧加熱器１２５，第２の高圧
蒸発器１２６，第１の高圧蒸発器１２７，高圧予熱器１
２８が設けてあり、これらと蒸気タービン１１８とが次
のような関係に接続されて蒸気サイクル１２１が形成さ
れている。
【００２４】すなわち、蒸気タービン１１８から排出さ
れた蒸気を、通路１２９を介して復水器１３０へ供給
し、この復水器１３０で常温水に戻す。この戻された常
温水を循環ポンプ１３１，通路１３２を介して高圧予熱
器１２８に導いて予熱した後、通路１３３を介して第１
の高圧ドラム１３４に導入する。そして、第１の高圧ド
ラム１３４内の高圧水を、循環ポンプ１３５を介して第
１の高圧蒸発器１２７に導いて蒸発させ、この蒸発によ
って生成された高圧高温の蒸気を通路１３６を介して第
１の高圧ドラム１３４の上部空間に戻す。この戻された
蒸気を通路１３７，合流点１３８，通路１３９を介して
高圧加熱器１２５に導き、ここで再加熱した後に通路１
４０を介して蒸気タービン１１８に供給するようにして
いる。
れた蒸気を、通路１２９を介して復水器１３０へ供給
し、この復水器１３０で常温水に戻す。この戻された常
温水を循環ポンプ１３１，通路１３２を介して高圧予熱
器１２８に導いて予熱した後、通路１３３を介して第１
の高圧ドラム１３４に導入する。そして、第１の高圧ド
ラム１３４内の高圧水を、循環ポンプ１３５を介して第
１の高圧蒸発器１２７に導いて蒸発させ、この蒸発によ
って生成された高圧高温の蒸気を通路１３６を介して第
１の高圧ドラム１３４の上部空間に戻す。この戻された
蒸気を通路１３７，合流点１３８，通路１３９を介して
高圧加熱器１２５に導き、ここで再加熱した後に通路１
４０を介して蒸気タービン１１８に供給するようにして
いる。
【００２５】一方、ガスタービン翼冷却系統４３は、次
のように構成されている。すなわち、第１の高圧ドラム
１３４内に存在する高圧水の一部をポンプ１４１，通路
１４２を介して第２の高圧ドラム１４３に導き、この第
２の高圧ドラム１４３内の高圧水を、循環ポンプ１４
４，通路１４５を介して第２の高圧蒸発器１２６に導い
て蒸発させ、この蒸発によって生成された高圧高温の蒸
気を通路１４６を介して第２の高圧ドラム１４３の上部
空間に戻す。この戻された蒸気を通路１４７，流量調節
弁１４８を介してガスタービンの翼１４９に形成されて
いる冷却通路１５０に供給する。この冷却通路１５０
は、主流ガスの通路とは完全に分離された構成となって
いる。そして、冷却通路１５０を通った蒸気を通路１５
１を介して合流点１３８で第１の高圧ドラム１３４側か
ら案内された蒸気と合流させるようにしている。なお、
図中１５２はバイパス弁を示している。
のように構成されている。すなわち、第１の高圧ドラム
１３４内に存在する高圧水の一部をポンプ１４１，通路
１４２を介して第２の高圧ドラム１４３に導き、この第
２の高圧ドラム１４３内の高圧水を、循環ポンプ１４
４，通路１４５を介して第２の高圧蒸発器１２６に導い
て蒸発させ、この蒸発によって生成された高圧高温の蒸
気を通路１４６を介して第２の高圧ドラム１４３の上部
空間に戻す。この戻された蒸気を通路１４７，流量調節
弁１４８を介してガスタービンの翼１４９に形成されて
いる冷却通路１５０に供給する。この冷却通路１５０
は、主流ガスの通路とは完全に分離された構成となって
いる。そして、冷却通路１５０を通った蒸気を通路１５
１を介して合流点１３８で第１の高圧ドラム１３４側か
ら案内された蒸気と合流させるようにしている。なお、
図中１５２はバイパス弁を示している。
【００２６】このような構成であると、通路１４７を介
して案内された蒸気は流量調整弁１４８を介してガスタ
ービン１１１の翼１４９に形成されている冷却通路１５
０内を流れて翼１４９の冷却に供される。冷却通路１５
０は、外部に対して解放されていない。したがって、冷
却通路１５０を通流する蒸気は主流ガスに混入すること
がなく、主流ガスの温度を低下させることがないので、
燃焼器１１４での燃料および空気の増加を抑制でき、熱
効率の向上を図ることができる。しかも粗悪燃料にも対
応できる。
して案内された蒸気は流量調整弁１４８を介してガスタ
ービン１１１の翼１４９に形成されている冷却通路１５
０内を流れて翼１４９の冷却に供される。冷却通路１５
０は、外部に対して解放されていない。したがって、冷
却通路１５０を通流する蒸気は主流ガスに混入すること
がなく、主流ガスの温度を低下させることがないので、
燃焼器１１４での燃料および空気の増加を抑制でき、熱
効率の向上を図ることができる。しかも粗悪燃料にも対
応できる。
【００２７】そして、特にこの例においては、冷却通路
１５０を通った蒸気を通路１５１を介して合流点１３
８、つまり蒸気サイクル１２１の加熱過程領域において
第１の高圧ドラム１３４側から案内された蒸気と合流さ
せ、この合流蒸気を高圧加熱器１２５で再加熱した後に
蒸気タービン１１８に供給するようにしているので、ガ
スタービン翼冷却系統４３の影響を受けずに蒸気タービ
ン１１８の入口における蒸気流量、蒸気圧力，蒸気温度
を目標値に容易に合せることができ、結局、最大の熱効
率で運転することが可能となる。
１５０を通った蒸気を通路１５１を介して合流点１３
８、つまり蒸気サイクル１２１の加熱過程領域において
第１の高圧ドラム１３４側から案内された蒸気と合流さ
せ、この合流蒸気を高圧加熱器１２５で再加熱した後に
蒸気タービン１１８に供給するようにしているので、ガ
スタービン翼冷却系統４３の影響を受けずに蒸気タービ
ン１１８の入口における蒸気流量、蒸気圧力，蒸気温度
を目標値に容易に合せることができ、結局、最大の熱効
率で運転することが可能となる。
【００２８】図３には本発明に係る複合発電システムの
総合効率と従来のシステムのそれとが示されている。こ
の図から判るように、本発明に係る複合発電システムで
は蒸気タービン側の効率を向上させることができるの
で、特にガスタービン入口温度の高い領域において総合
効率を大幅に向上させることができる。
総合効率と従来のシステムのそれとが示されている。こ
の図から判るように、本発明に係る複合発電システムで
は蒸気タービン側の効率を向上させることができるの
で、特にガスタービン入口温度の高い領域において総合
効率を大幅に向上させることができる。
【００２９】図２には本発明の他の実施例に係る複合発
電システムの系統図が示されている。この図では図１と
同一部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。
電システムの系統図が示されている。この図では図１と
同一部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。
【００３０】この実施例に係るシステムが図１に示すも
のと異なる点は、ガスタービン翼冷却系統４３ａの構成
にある。すなわち、このガスタービン翼冷却系統４３ａ
では、流量調整弁１４８と冷却通路１５０との間に位置
する通路を流量調整弁１５３を介して圧縮機１１３の出
口に接続可能にするとともに、バイパス弁１５２と合流
点１３８との間に位置する通路に弁１５４を介在させ、
さらにバイパス弁１５２と弁１５４との間に位置する通
路を弁１５５を介して通路１１７に接続可能としてい
る。
のと異なる点は、ガスタービン翼冷却系統４３ａの構成
にある。すなわち、このガスタービン翼冷却系統４３ａ
では、流量調整弁１４８と冷却通路１５０との間に位置
する通路を流量調整弁１５３を介して圧縮機１１３の出
口に接続可能にするとともに、バイパス弁１５２と合流
点１３８との間に位置する通路に弁１５４を介在させ、
さらにバイパス弁１５２と弁１５４との間に位置する通
路を弁１５５を介して通路１１７に接続可能としてい
る。
【００３１】このような構成であると、図１に示した実
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、タービ
ンの起動・停止時や部分負荷運転時のように、第２の高
圧ドラム１４３から翼冷却用の蒸気を供給することが著
しく困難なときに、蒸気に代えて圧縮機１１３から吐出
された空気の一部を冷却通路１５０に通流させて翼１４
９を空気冷却することができる。すなわち、流量調節弁
１４８，バイパス弁１５２，弁１５４を“閉”に制御す
るとともに、流量調節弁１５３，弁１５５を“開”に制
御すると、圧縮機１１３から吐出された高圧空気の一部
を流量調節弁１５３〜冷却通路１５０〜弁１５５〜通路
１１７の経路で通流させることができ、蒸気経路を完全
に切り離して翼１４９を空気冷却することができる。
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、タービ
ンの起動・停止時や部分負荷運転時のように、第２の高
圧ドラム１４３から翼冷却用の蒸気を供給することが著
しく困難なときに、蒸気に代えて圧縮機１１３から吐出
された空気の一部を冷却通路１５０に通流させて翼１４
９を空気冷却することができる。すなわち、流量調節弁
１４８，バイパス弁１５２，弁１５４を“閉”に制御す
るとともに、流量調節弁１５３，弁１５５を“開”に制
御すると、圧縮機１１３から吐出された高圧空気の一部
を流量調節弁１５３〜冷却通路１５０〜弁１５５〜通路
１１７の経路で通流させることができ、蒸気経路を完全
に切り離して翼１４９を空気冷却することができる。
【００３２】したがって、上記のように構成するするこ
とによって、タービンの起動・停止時、部分負荷運転
時、定常運転時のいかなる運転状況においても、ガスタ
ービン１１１の翼１４９を良好に冷却することができ
る。
とによって、タービンの起動・停止時、部分負荷運転
時、定常運転時のいかなる運転状況においても、ガスタ
ービン１１１の翼１４９を良好に冷却することができ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蒸気タービン系統で用いる蒸気の一部を使用してガスタ
ービンの翼を冷却する方式の特徴を損なうことなく、蒸
気タービンの入口における蒸気流量、圧力、温度を容易
に制御できるので、蒸気タービンの熱効率向上に寄与で
き、もって総合熱効率を一層向上させることができる。
蒸気タービン系統で用いる蒸気の一部を使用してガスタ
ービンの翼を冷却する方式の特徴を損なうことなく、蒸
気タービンの入口における蒸気流量、圧力、温度を容易
に制御できるので、蒸気タービンの熱効率向上に寄与で
き、もって総合熱効率を一層向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る複合発電システムの系
統図
統図
【図２】本発明の他の実施例に係る複合発電システムの
系統図
系統図
【図３】本発明に係る複合発電システムの総合熱効率と
従来の複合発電システムのそれとを示す図
従来の複合発電システムのそれとを示す図
【図４】従来の複合発電システムの系統図
４１…ガスタービン系統 ４２…蒸気タ
ービン系統 ４３，４３ａ…ガスタービン翼冷却系統 １１１…ガス
タービン １１３…圧縮機 １１４…燃焼
器 １１８…蒸気タービン １２０…発電
機 １２１…蒸気サイクル １２３…排熱
回収ボイラ １２５…高圧加熱器 １２６…第２
の高圧蒸発器 １２７…第１の高圧蒸発器 １２８…高圧
予熱器 １３０…復水器 １３４…第１
の高圧ドラム １３８…合流点 １４３…第２
の高圧ドラム １４８，１５３…流量調整弁 １５２…バイ
パス弁 １５４，１５５…弁
ービン系統 ４３，４３ａ…ガスタービン翼冷却系統 １１１…ガス
タービン １１３…圧縮機 １１４…燃焼
器 １１８…蒸気タービン １２０…発電
機 １２１…蒸気サイクル １２３…排熱
回収ボイラ １２５…高圧加熱器 １２６…第２
の高圧蒸発器 １２７…第１の高圧蒸発器 １２８…高圧
予熱器 １３０…復水器 １３４…第１
の高圧ドラム １３８…合流点 １４３…第２
の高圧ドラム １４８，１５３…流量調整弁 １５２…バイ
パス弁 １５４，１５５…弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−179992（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148035（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−75133（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 F02C 7/16
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスタービン系統と、このガスタービン
系統の排熱を排熱回収ボイラで回収して得た蒸気タービ
ンを駆動する蒸気サイクルを備えた蒸気タービン系統
と、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気の一部を前記ガ
スタービンの翼に設けられた冷却通路を経由させて前記
蒸気サイクルへ戻すガスタービン翼冷却系統とを備えた
複合発電システムにおいて、前記ガスタービン翼冷却系
統は、前記冷却通路を通った蒸気を全量回収して前記排
熱回収ボイラにて得られた蒸気の残部と混合した後に前
記蒸気サイクルの加熱過程領域へ戻し、加熱して前記タ
ービンへ導くように構成されていることを特徴とする複
合発電システム。 - 【請求項２】前記ガスタービン翼冷却系統は、前記蒸気
サイクルから前記冷却通路を切離し、この状態で前記ガ
スタービン系統で発生した高圧空気の一部を上記冷却通
路に通流可能とする切換手段を備えていることを特徴と
する請求項１に記載の複合発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4241842A JP3068348B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 複合発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4241842A JP3068348B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 複合発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693810A JPH0693810A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3068348B2 true JP3068348B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=17080318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4241842A Expired - Fee Related JP3068348B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 複合発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068348B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1184541B1 (en) * | 1995-09-22 | 2004-12-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Combined cycle power plant |
| JPH1193618A (ja) * | 1997-09-22 | 1999-04-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン蒸気冷却系統の蒸気圧制御方法 |
| US6279308B1 (en) | 1997-04-23 | 2001-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cooling steam control method for combined cycle power generation plants |
| US6125623A (en) * | 1998-03-03 | 2000-10-03 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Heat exchanger for operating with a combustion turbine in either a simple cycle or a combined cycle |
| JP4457778B2 (ja) | 2004-06-30 | 2010-04-28 | 株式会社日立製作所 | 高湿分ガスタービン発電プラント |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP4241842A patent/JP3068348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693810A (ja) | 1994-04-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |