JP3089108B2 - 排気再燃サイクルの排気装置 - Google Patents

排気再燃サイクルの排気装置

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JP3089108B2 JP04211087A JP21108792A JP3089108B2 JP 3089108 B2 JP3089108 B2 JP 3089108B2 JP 04211087 A JP04211087 A JP 04211087A JP 21108792 A JP21108792 A JP 21108792A JP 3089108 B2 JP3089108 B2 JP 3089108B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの排気再
燃サイクルにおいて、煙突前排ガスの過熱、脱硝装置前
排ガスの過熱、並びにボイラ給水の過熱が防止された排
気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のガスタービン排気再燃サイクルに
おける排気装置の系統を、図7に示す。 図において、
符号1はガスタービン、2はガスタービン排気ダクト、
3はガスタービン排ガスクーラー、4はガスタービン排
ガスボイラバイパスダンパ、5は押込み通風機、6は押
込み空気配管、7は空気予熱器、8は脱硝装置、9はガ
ス給水加熱器(高圧)、10はガス給水加熱器(低
圧)、11は復水配管、12は給水配管、13は誘引通
風機、14は煙突をそれぞれ示す。
【0003】図に示すように、ガスタービン1の排ガス
は、ガスタービン排気ダクト2に導かれ、ガスタービン
排ガスクーラー3において冷却される。そして、この排
ガスは、通常運転時において、押込み通風機5によって
昇圧され空気予熱器7でボイラ排ガスと熱交換して予熱
された押込み空気と、押込み空気配管6内で合流し、燃
焼用空気としてボイラへ送られる。
【0004】また、ボイラ排ガスは前記した空気予熱器
7の上流で分岐され、脱硝装置8、ガス給水加熱器(高
圧)9およびガス給水加熱器(低圧)10を順に通った
後、前記空気予熱器7を通った排ガスと合流し、誘引通
風機13により煙突14へ送られ大気へ放出される。
【0005】そして、ガス給水加熱器(高圧)9におい
ては、ボイラ給水ポンプから送られた給水が加熱され、
加熱された給水は、前記ガスタービン排ガスクーラー3
へ送られ、ここでガスタービン排ガスと熱交換した後給
水配管12によりボイラへ送られる。また、ガス給水加
熱器(低圧)10においては、復水ポンプから送られた
復水が加熱され、加熱された復水は、復水配管11によ
り脱気器へ送られて脱気された後、前記ボイラ給水ポン
プへ導かれる。
【0006】一方、プラントの起動時あるいは部分負荷
運転時においては、ボイラが必要とする空気量が少ない
ため、ガスタービン排ガスボイラバイパスダンパ4が開
き、ガスタービン排ガスはボイラをバイパスするように
構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の排気装置においては、プラントの起動時あるいは部分
負荷運転時において、ガスタービン排ガスがボイラをバ
イパスする場合に、この排ガスの温度が高温であるた
め、以下に示すような種々の問題があった。すなわち、 1)脱硝装置8において、排ガス中の窒素酸化物を除去
する脱硝効率が低下する。2)ガス給水加熱器9、10
へ供給される給水あるいは復水の量が比較的少ないた
め、ボイラ節炭器における給水の温度が高くなり、スチ
ーミングが起きる。 3)煙突14入口の排ガス温度が高くなり、リパワリン
グ等の既設機器改造において、煙突14の制限温度を越
えてしまう。などの問題があった。
【0008】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたもので、ガスタービン排気再燃サイクルの排気装
置において、プラントの起動時あるいは部分負荷運転時
に高温のガスタービン排ガスがボイラをバイパスする場
合に、この排ガスを適切に冷却し、プラントを安全に運
行することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の排気再燃サイク
ルの排気装置は、ガスタービンと、前記ガスタービンの
排ガスと押込み通風機から供給される空気とを燃焼用空
気として用いるボイラと、前記ボイラから発生する蒸気
により駆動される蒸気タービンと、ボイラ出口煙道から
排ガスにより前記ボイラへの給水を加熱する給水加熱
器と、前記ガスタービンの排ガスを前記ボイラ出口煙道
導き、該ボイラをバイパスさせてなるバイパス煙道と
を備えた排気再燃サイクルにおいて、前記押込み通風機
吐出と前記給水加熱器入口煙道とを結ぶ冷却空気配管
と、この冷却空気配管の途中に前記冷却空気配管内を流
れる空気量を調節する冷却空気調節ダンパを設け、プラ
ントの起動時もしくは部分負荷運転時に、脱気器入口復
水温度もしくはボイラ入口の給水温度を調節するため
に、前記押込み通風機から前記冷却空気配管に供給され
る空気量を調節し前記給水加熱器に導かれる排ガスを
冷却してなることを特徴とする。
【0010】また、ガスタービンと、前記ガスタービン
の排ガスと押込み通風機から供給される空気とを燃焼用
空気として用いるボイラと、前記ボイラから発生する蒸
気により駆動される蒸気タービンと、排ガスにより前記
ボイラへの給水を加熱する給水加熱器と、前記ガスター
ビンの排ガスをボイラ出口煙道へ導き、該ボイラをバイ
パスさせてなるバイパス煙道と、前記ボイラ出口煙道か
らの排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置とを備え
た排気再燃サイクルにおいて、前記押込み通風機吐出と
前記脱硝装置入口煙道とを結ぶ冷却空気配管と、この冷
却空気配管の途中に前記冷却空気配管内を流れる空気量
を調節する冷却空気調節ダンパを設け、プラントの起動
時もしくは部分負荷運転時に、前記脱硝装置入口煙道で
の排ガス温度により、前記押込み通風機から前記冷却空
気配管に供給される空気量を調節し前記脱硝装置に導
かれる排ガスを冷却してなることを特徴とする。
【0011】さらに、本発明の排気再燃サイクルの排気
装置は、ガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスと
押込み通風機から供給される空気とを燃焼用空気として
用いるボイラと、前記ボイラから発生する蒸気により駆
動される蒸気タービンと、排ガスにより前記ボイラへの
給水を加熱する給水加熱器と、前記ガスタービンの排ガ
スをボイラ出口煙道へ導き、該ボイラをバイパスさせて
なるバイパス煙道と、前記ボイラ出口煙道からの排ガス
を大気に放出する煙突とを備えた排気再燃サイクルにお
いて、前記押込み通風機吐出と前記煙突入口とを結ぶ冷
却空気配管と、この冷却空気配管の途中に前記冷却空気
配管内を流れる空気量を調節する冷却空気調節ダンパ
設け、プラントの起動時もしくは部分負荷運転時に、前
記煙突入口での排ガス温度により、前記押込み通風機か
前記冷却用空気配管に供給される空気量を調節し
煙突に導かれる排ガスを冷却してなることを特徴とす
る。
【0012】
【作用】本発明においては、プラントの起動時あるいは
部分負荷運転時に、ガスタービン排ガスがボイラをバイ
パスする場合に、押込み通風機から供給される空気が分
流されて、脱硝装置、または給水加熱器、あるいは煙突
に通るガスタービン排ガスに導かれ、この空気により排
ガスが冷却される。その結果、以下に示すような作用が
なされる。 1)脱硝装置入口の排ガス温度が最適温度に保たれ、そ
れにより脱硝効率が向上する。 2)給水加熱器入口の排ガス温度が適切に調節され、そ
れにより節炭器におけるスチーミングが防止される。 3)煙突入口の排ガス温度が、制限温度以下に保たれ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明に係わる排気再燃サイクルの排気
装置の一実施例を示す系統図である。
【0014】実施例の排気装置は、ガスタービン1、ガ
スタービン排気ダクト2、ガスタービン排ガスクーラー
3、ガスタービン排ガスボイラバイパスダンパ4、押込
み通風機5、押込み空気配管6、空気予熱器7、脱硝装
置8、ガス給水加熱器(高圧)9、ガス給水加熱器(低
圧)10、復水配管11、給水配管12、誘引通風機1
3、煙突14、脱硝入口排ガス冷却空気配管15、およ
び脱硝入口排ガス温度調節ダンパ16により構成され
る。
【0015】そして実施例の排気装置においては、プラ
ントの起動時あるいは部分負荷運転時において、ボイラ
の指令によりガスタービン排ガスボイラバイパスダンパ
4が開した場合、脱硝装置8入口で計測した排ガス温度
により、図2に示した操作ロジックに従い、脱硝入口排
ガス温度調節ダンパ16が動作する。その結果、押込み
通風機5吐出から送り出され、脱硝入口排ガス冷却空気
配管15によって脱硝装置8入口煙道へ導かれる冷却空
気の量が調節される。
【0016】このように実施例の排気装置によれば、プ
ラントの起動時あるいは部分負荷運転時に、ガスタービ
ン排ガスがボイラをバイパスして直接脱硝装置8に導か
れた場合でも、排ガスの温度を脱硝の最適温度に冷却す
ることが可能となり、効果的な脱硝が可能となる。ちな
みに、現状の火力発電設備において使用されている選択
型触媒還元法による脱硝装置では、排ガスの最適温度が
三百数十度である。これに対して、ガスタービン排ガス
温度は五百数十度から六百数十度であるので、十分な冷
却が必要である。次に、本発明の他の実施例について説
明する。
【0017】この実施例の排気装置は、図3に示すよう
に、ガスタービン1、ガスタービン排気ダクト2、ガス
タービン排ガスクーラー3、ガスタービン排ガスボイラ
バイパスダンパ4、押込み通風機5、押込み空気配管
6、空気予熱器7、脱硝装置8、ガス給水加熱器(高
圧)9、ガス給水加熱器(低圧)10、復水配管11、
給水配管12、誘引通風機13、煙突14、ガス給水加
熱器入口排ガス冷却空気配管17、ガス給水加熱器(高
圧)入口排ガス冷却空気調節ダンパ18、およびガス給
水加熱器(低圧)入口排ガス冷却空気調節ダンパ19に
より構成される。
【0018】そして実施例の排気装置においては、プラ
ントの起動時あるいは部分負荷運転時において、ボイラ
の指令によりガスタービン排ガスボイラバイパスダンパ
4が開した場合、脱気器器内温度により、図4に示した
操作ロジックに従い、ガス給水加熱器(低圧)入口排ガ
ス冷却空気調節ダンパ19が動作する。そして、押込み
通風機5吐出からガス給水加熱器入口排ガス冷却空気配
管17によってガス給水加熱器(低圧)10入口煙道へ
導かれる冷却空気の量が調節され、結果として、脱気器
入口復水温度が調節される。また、節炭器入口の給水圧
力に対応する飽和温度により、同じく図4に示した操作
ロジックに従い、ガス給水加熱器(高圧)入口排ガス冷
却空気調節ダンパ18が動作し、ガス給水加熱器入口排
ガス冷却配管17によってガス給水加熱器(高圧)9入
口煙道へ導かれる冷却空気量が調節され、結果として、
ボイラ入口の給水温度が調節される。
【0019】このように実施例の排気装置によれば、プ
ラントの起動時あるいは部分負荷運転時に、ガスタービ
ン排ガスがボイラをバイパスして高温のままガス給水加
熱器に導かれた場合でも、排ガスの温度を給水側の条件
に従い冷却することが可能となり、節炭器におけるスチ
ーミングの発生等を防止することが可能となる。ちなみ
に、通常運転時のガス給水加熱器(高圧)9入口の排ガ
ス温度が、三百数十度であるのに対して、ガスタービン
1出口の排ガス温度は五百数十度から六百数十度である
ので、十分な冷却が必要である。さらに、別の実施例の
排気装置を図5に示す。
【0020】この実施例の排気装置は、ガスタービン
1、ガスタービン排気ダクト2、ガスタービン排ガスク
ーラー3、ガスタービン排ガスボイラバイパスダンパ
4、押込み通風機5、押込み空気配管6、空気予熱器
7、脱硝装置8、ガス給水加熱器(高圧)9、ガス給水
加熱器(低圧)10、復水配管11、給水配管12、誘
引通風機13、煙突14、煙突入口排ガス冷却空気配管
20、および煙突入口排ガス冷却空気調節ダンパ21に
より構成される。
【0021】そしてこの実施例の排気装置においては、
プラントの起動時あるいは部分負荷運転時において、ボ
イラの指令によりガスタービン排ガスボイラバイパスダ
ンパ4が開した場合、煙突14入口排ガス温度の制限値
により、図6に示した操作ロジックに従い、煙突入口排
ガス冷却空気調節ダンパ21が動作し、煙突入口排ガス
冷却空気配管20によって導かれる冷却空気の量が調節
され、結果として、煙突14入口の排ガス温度がその制
限値以下に冷却される。
【0022】このように実施例の排気装置によれば、プ
ラントの起動時あるいは部分負荷運転時に、ガスタービ
ン排ガスがボイラをバイパスして高温のまま煙突14入
口に導かれた場合でも、排ガスの温度を煙突14入口排
ガス温度制限値に従って冷却することが可能となる。ち
なみに、通常煙突14入口の排ガス温度の制限値が百数
十度であるのに対して、ガスタービン出口1の排ガス温
度は五百数十度から六百数十度であるので、十分な冷却
が必要である。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の排気再燃サイクルの排気装置によれば、プラントの起
動時あるいは部分負荷運転時において、高温のガスター
ビン排ガスがボイラをバイパスして脱硝装置、または給
水加熱器、あるいは煙突に導かれた場合においても、こ
の排ガスを適切な温度まで冷却することができ、したが
ってプラントの安全な運行が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気再燃サイクルの排気装置の一実施
例を示す系統図。
【図2】実施例の排気装置の操作ロジックを示すブロッ
ク図。
【図3】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図4】他の実施例の操作ロジックを示すブロック図。
【図5】本発明の別の実施例を示す系統図。
【図6】別の実施例の操作ロジックを示すブロック図。
【図7】従来の排気再燃サイクルの排気装置を示す系統
図。
【符号の説明】
1………ガスタービン 2………ガスタービン排気ダクト 3………ガスタービン排ガスクーラー 4………ガスタービン排ガスボイラバイパスダンパ 5………押込み通風機 6………押込み空気配管 7………空気予熱器 8………脱硝装置 9………ガス給水加熱器(高圧) 10………ガス給水加熱器(低圧) 11………復水配管 12………給水配管 13………誘引通風機 14………煙突 15………脱硝入口排ガス冷却空気配管 16………脱硝入口排ガス温度調節ダンパ 17………ガス給水加熱器入口排ガス冷却空気配管 18………ガス給水加熱器(高圧)入口排ガス冷却空気
調節ダンパ 19………ガス給水加熱器(低圧)入口排ガス冷却空気
調節ダンパ 20………煙突入口排ガス冷却空気配管 21………煙突入口排ガス冷却空気調節ダンパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01K 23/10 F02C 6/18 F22D 11/00 F23L 17/00 F23C 6/00 F23C 9/00 F23J 15/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスタービンと、前記ガスタービンの排ガ
    スと押込み通風機から供給される空気とを燃焼用空気と
    して用いるボイラと、前記ボイラから発生する蒸気によ
    り駆動される蒸気タービンと、ボイラ出口煙道からの
    ガスにより前記ボイラへの給水を加熱する給水加熱器
    と、前記ガスタービンの排ガスを前記ボイラ出口煙道へ
    導き、該ボイラをバイパスさせてなるバイパス煙道とを
    備えた排気再燃サイクルにおいて、 前記押込み通風機吐出と前記給水加熱器入口煙道とを結
    ぶ冷却空気配管と、この冷却空気配管の途中に前記冷却
    空気配管内を流れる空気量を調節する冷却空気調節ダン
    を設け、プラントの起動時もしくは部分負荷運転時
    に、脱気器入口復水温度もしくはボイラ入口の給水温度
    を調節するために、前記押込み通風機から前記冷却空気
    配管に供給される空気量を調節し前記給水加熱器に導
    かれる排ガスを冷却してなることを特徴とする排気再燃
    サイクルの排気装置。
  2. 【請求項2】ガスタービンと、前記ガスタービンの排ガ
    スと押込み通風機から供給される空気とを燃焼用空気と
    して用いるボイラと、前記ボイラから発生する蒸気によ
    り駆動される蒸気タービンと、排ガスにより前記ボイラ
    への給水を加熱する給水加熱器と、前記ガスタービンの
    排ガスをボイラ出口煙道へ導き、該ボイラをバイパスさ
    せてなるバイパス煙道と、前記ボイラ出口煙道からの
    ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置とを備えた排気
    再燃サイクルにおいて、 前記押込み通風機吐出と前記脱硝装置入口煙道とを結ぶ
    冷却空気配管と、この冷却空気配管の途中に前記冷却空
    気配管内を流れる空気量を調節する冷却空気調節ダンパ
    を設け、プラントの起動時もしくは部分負荷運転時に、
    前記脱硝装置入口煙道での排ガス温度により、前記押込
    み通風機から前記冷却空気配管に供給される空気量を調
    節し前記脱硝装置に導かれる排ガスを冷却してなるこ
    とを特徴とする排気再燃サイクルの排気装置。
  3. 【請求項3】ガスタービンと、前記ガスタービンの排ガ
    スと押込み通風機から供給される空気とを燃焼用空気と
    して用いるボイラと、前記ボイラから発生する蒸気によ
    り駆動される蒸気タービンと、排ガスにより前記ボイラ
    への給水を加熱する給水加熱器と、前記ガスタービンの
    排ガスをボイラ出口煙道へ導き、該ボイラをバイパスさ
    せてなるバイパス煙道と、前記ボイラ出口煙道からの
    ガスを大気に放出する煙突とを備えた排気再燃サイクル
    において、 前記押込み通風機吐出と前記煙突入口とを結ぶ冷却空気
    配管と、この冷却空気配管の途中に前記冷却空気配管内
    を流れる空気量を調節する冷却空気調節ダンパを設け、
    プラントの起動時もしくは部分負荷運転時に、前記煙突
    入口での排ガス温度により、前記押込み通風機から前記
    冷却用空気配管に供給される空気量を調節し前記煙突
    に導かれる排ガスを冷却してなることを特徴とする排気
    再燃サイクルの排気装置。
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