JP3750519B2 - コンバインドプラント及びその運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの高温部を蒸気冷却するコンバインドプラント及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンの高温部、特に翼の冷却に蒸気を用いるガスタービンシステムに関しては、特開平2−75731号公報に記載の“タービンプラント”が知られている。
【０００３】
このタービンプラントにおいては、ガスタービンの排ガスと給水とを排熱回収ボイラで熱交換を行い、熱交換によって発生した蒸気をガスタービン高温部に供給し、その後燃焼器へ回収する。また、ガスタービン圧縮機の圧縮空気をガスタービン高温部に供給するようになっており、ガスタービンの起動時及び低負荷運転時等には、ガスタービン高温部の冷却を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在の火力プラントの主流はコンバインドサイクルプラントであり、今後益々採用増大の方向にある。このプラントで使用されるガスタービンの入口ガス温度は現状の１３００℃から、１５００℃を越えるものが計画されており、高温化に伴いより一層の高効率化が期待されている。しかるに、入口ガス温度の高温化を実現するには、ガスタービン翼の冷却が不可欠であり、この対策としてガスタービン高温部を空気冷却したでは、ガス温度の上昇にともなう空気量の増加が大きく、そのうえ冷却能力が小さいという問題がある。この点、公知の蒸気冷却方式は冷却能力が大きく、優れている。
【０００５】
しかしながら、公知の“タービンプラント”では、ガスタービン高温部の蒸気冷却後、蒸気を燃焼器に放出しているため、ガスタービンの排ガス温度を著しく低下させ熱効率を低下させてしまうという問題がある。また、ガスタービンの起動時には排熱回収ボイラは蒸気を発生しておらず、ガスタービンを冷却する媒体がないことになる。この点、公知例におけるガスタービン圧縮空気と蒸気の切替使用との思想は有利であるが、前記プラント効率向上という観点からみると、安全性を考慮した運用について十分に考慮する必要がある。この一つとして公知例では、タービンの起動時および低負荷運転時のみ空気供給流路に設けられている制御弁を開いて空気を供給しているが、冷却翼損傷時における冷却空気によるバックアップが不可能であり、損傷の度合いが大きいほど冷却空気が逆流する恐れがある。
【０００６】
本発明の目的は、蒸気タービンから蒸気を抽気して、タービンの冷却部を冷却する冷却系統で、その冷却部における冷却効率を高め、冷却媒体の供給流量を低減することにある。また、本発明の目的は、冷却媒体の温度低減により冷却媒体排出管及び冷却媒体排出弁等の構造部の材料を高級化する必要性が低下して、プラントのコスト低減を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行い、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行い蒸気を得る排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンとからなる蒸気系統を備え、前記ガスタービンシステムの冷却部を前記蒸気タービンから抽気される蒸気で冷却し、冷却後の蒸気を前記蒸気系統に回収するコンバインドプラントにおいて、前記蒸気タービンから抽気された蒸気を前記ガスタービンシステムの冷却部に供給する配管に、該蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させる冷却装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
或いは、圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行い、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行い蒸気を得る排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンとからなる蒸気系統を備え、前記ガスタービンシステムの冷却部を前記蒸気タービンから抽気される蒸気で冷却し、冷却後の蒸気を前記蒸気系統に回収するコンバインドプラントの運転方法において、前記蒸気タービンから蒸気を抽気し、該蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させた後に、前記ガスタービンシステムの冷却部に供給することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は上記のような系統を採用することにより、蒸気タービンから蒸気を抽気して、タービンの冷却部を冷却する冷却系統で、その冷却部における冷却効率を高め、冷却媒体の供給流量を低減することができる。
【００１０】
（実施例）
以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する。
【００１１】
図１のコンバインドプラントは、ガスタービン部分，排熱回収ボイラ部分，蒸気タービン部分，ガスタービン冷却系統から構成されている。
【００１２】
このうち、ガスタービン部分は、空気４０を圧縮する圧縮機１と、燃料４１と圧縮空気を用いて燃焼する燃焼器２と、燃焼空気により駆動されるガスタービン３と、ガスタービン３により駆動される発電機４から構成される。
【００１３】
排熱回収ボイラ部分は、ガスタービン３からの排ガスを熱源として蒸気を発生するもので、排ガス上流から過熱器１５，再熱器１６，高圧蒸発器１４（高圧ドラム８），高圧エコノマイザー１３，中圧蒸発器１２（中圧ドラム７），中圧エコノマイザー１１，低圧蒸発器１０（低圧ドラム６），低圧エコノマイザー９の順に配置され、その後ガス４３は大気に放出される。排熱回収ボイラ部分には復水器２３から給水ポンプ２４を介して給水２５が供給されており、給水は低圧エコノマイザー９から低圧蒸発器１０（低圧ドラム６）へ、中圧エコノマイザー１１から中圧蒸発器１２（中圧ドラム７）へ、高圧エコノマイザー１３から高圧蒸発器１４（高圧ドラム８）に送られ、それぞれ低圧蒸気，中圧蒸気，高圧蒸気を得る。なお、１７，１８はそれぞれ中圧加圧ポンプ，高圧加圧ポンプである。
【００１４】
蒸気タービン部分は、高圧蒸気タービン１９と、再熱蒸気タービン２０と、低圧蒸気タービン２１とから構成される。高圧蒸気タービン１９には前記の高圧蒸発器１４（高圧ドラム８）からの高圧蒸気が供給され、再熱蒸気タービン２０には中圧蒸発器１２（中圧ドラム７）からの蒸気と高圧蒸気タービン１９から高圧蒸気排出管２８を介して排熱回収ボイラ５に送られる蒸気とが合流されて再熱器１６で再熱され、再熱蒸気供給管２７を介して再熱蒸気が供給される。低圧蒸気タービン２１には低圧蒸発器１０（低圧ドラム６）からの低圧蒸気が供給される。
【００１５】
ガスタービン冷却系統は、ガスタービン２の高温部特に動翼部分を冷却する系統であり、空気冷却系統と蒸気冷却系統からなる。このうち、空気冷却系統はガスタービン圧縮機１の圧縮空気の一部を抽気し、冷却空気供給管３３，逆止弁３８，合流部３００を介して圧縮空気をガスタービン１のガスタービン冷却部３０に供給し、これを冷却する。また、蒸気冷却系統は、再熱蒸気タービン２０の蒸気の一部を抽気し、冷却蒸気供給管３１，冷却蒸気供給弁３７，合流部300を介して抽気蒸気をガスタービン１のガスタービン冷却部３０に供給し、これを冷却する。ガスタービン冷却部３０を冷却したあとの空気又は蒸気は冷却媒体排出管３４，冷却媒体排出弁３５を経由して大気に放出され、あるいは冷却蒸気戻り管３２，冷却蒸気戻り弁３６を経由して再熱蒸気タービン２０あるいは低圧蒸気タービン２１に戻される。
【００１６】
コンバインドプラントは、概略以上のように構成されており、本発明は図示のガスタービン冷却系統を備えた点に特徴を有する。そして、ガスタービン冷却系統の冷却蒸気供給弁３７，冷却媒体排出弁３５，冷却蒸気戻り弁３６は、ガスタービン冷却系統制御装置１４０により制御される。この制御のために、ガスタービン冷却系統制御装置１４０は各部の温度検出器１４７乃至１４９，圧力検出器１４１乃至１４４，流量検出器１４５，１４６，１５０からの信号を入力し、冷却媒体排出弁３５，冷却蒸気戻り弁３６，冷却蒸気供給弁３７に対して制御信号ａ，ｂ，ｃを送り、これを制御する。
【００１７】
これらの弁の具体的な制御回路構成については、図３を用いて後述することとし、その前に図２によりガスタービン冷却系統の起動時，停止時，異常発生時の処理手順を説明する。
【００１８】
図２の左側の一連のブロック図２（ａ）はガスタービン冷却系統の起動手順を示している。ガスタービン起動時には、排熱回収ボイラー５での蒸気の発生がないことから、ガスタービンの冷却はガスタービン圧縮機１の圧縮空気の一部を抽気して使用する。このため、起動準備として冷却蒸気供給弁３７及び冷却蒸気戻り弁３６を閉じ、冷却媒体排出弁３５を開く(ブロック１６０，１６１，１６２)。ガスタービンが起動され（ブロック１６３）、燃料供給管４１より燃焼器２に供給された燃料に着火，燃焼（ブロック１６４）される。これにより、冷却空気供給管３３，逆止弁３８，合流部３００を介して圧縮空気をガスタービン１のガスタービン冷却部３０に供給し、その後、圧縮空気は冷却媒体排出管３４，冷却媒体排出弁３５を介して大気中に放出される。その後、ガスタービン回転数が上昇（ブロック１６５）し、定格回転数に達する（ブロック１６６）と、ガスタービン発電機４が電力系統に接続されガスタービン負荷が増大（ブロック１６７）する。排熱回収ボイラ５へ供給されたガスタービン排ガスは、高圧蒸発器１４（高圧ドラム８），中圧蒸発器１２（中圧ドラム７），低圧蒸発器１０（低圧ドラム６）等での熱交換により蒸気を発生する（ブロック１６８）。発生した高圧蒸気，中圧蒸気，低圧蒸気は夫々高圧蒸気タービン１９，再熱蒸気タービン２０，低圧蒸気タービン２１に供給（ブロック１６９）され、各蒸気タービンを駆動する。タービンの駆動蒸気は徐々に圧力を高め、冷却蒸気として供給できる圧力に到達（ブロック１７０）したら、冷却蒸気供給弁３７を開き、冷却蒸気をガスタービン３に供給し（ブロック１７１）、以後のガスタービン３の冷却は蒸気を冷却媒体として行なう。ガスタービン３の冷却がガスタービン圧縮機１からの抽気を冷却媒体として行なわれている状態をモードＩとし、このモードＩでの冷却媒体の制御は冷却媒体排出弁３５の開度制御により実現される。
【００１９】
次の段階として、再熱蒸気タービン２０から抽気された冷却蒸気は、冷却蒸気供給弁３７，合流部３００を介してガスタービン抽気と共にガスタービン冷却部３０に供給され、冷却媒体排出管３４，冷却媒体排出弁３５を介して大気に放出される。ガスタービン３の冷却がガスタービン圧縮機１からの抽気と冷却蒸気の混合気体により行なわれている状態をモードIIとし、このモードIIでの冷却媒体の制御は冷却媒体排出弁３５の開度制御により実現される（ブロック１７２）。
【００２０】
その後、冷却蒸気の圧力が設定圧力に達する（ブロック１７３）と、ガスタービン抽気圧力は冷却蒸気圧力よりも低くなり、逆止弁３８の作用により冷却蒸気のみが冷却蒸気供給管３１に供給される（ブロック１７４）。この後、冷却媒体排出弁３５を閉じ（ブロック１７５）、冷却蒸気戻り弁３６を開く（ブロック１７６）。これにより、冷却蒸気の全量が蒸気タービンに回収され（ブロック１７７）、通常運転（ブロック１７８）に入る。通常運転状態では、冷却蒸気は冷却蒸気供給管３１，冷却蒸気供給弁３７，合流部３００を介してガスタービン冷却部３０に供給され、冷却蒸気戻り弁３６を介して、冷却蒸気戻り管３２から再熱蒸気タービン２０に回収されることになる。ガスタービン３の冷却が冷却蒸気により行なわれている状態をモードIIIとし、このモードIIIでの冷却媒体の制御は冷却蒸気戻り弁３６の開度制御により実現される。
【００２１】
次に、ガスタービン冷却系統の停止手順について図２（ｂ）を用いて説明する。停止時には、ガスタービンに供給する燃料等を減少させてガスタービン負荷を減少（ブロック１７９）させ、これにともない排熱回収ボイラ５の蒸気発生量も減少（ブロック１８０）する。その後、排熱回収ボイラ５から蒸気タービンへの蒸気供給が停止（ブロック１８１）される。蒸気発生量の減少によりガスタービン冷却部３０に供給する冷却蒸気の圧力が低下（ブロック１８２）すると、冷却蒸気供給弁３７は閉（ブロック１８３）される。また冷却蒸気の圧力低下に伴い、ガスタービン抽気圧力が冷却蒸気圧力よりも高くなると、逆止弁３８の作用によりガスタービン抽気のみがガスタービン冷却部３０に供給される（ブロック１８４）。ガスタービン抽気による冷却状態になると、冷却蒸気戻り弁３６が閉じられ、冷却媒体排出弁３５が開かれる（ブロック１８５，１８６）。その後、ガスタービンは停止される（ブロック１８７）。
【００２２】
異常発生時における運転手順を図２（ｃ）を参照して説明する。定常運転時（冷却蒸気供給管３１−冷却蒸気供給弁３７−合流部３００−ガスタービン冷却部３０−冷却蒸気戻り弁３６−冷却蒸気戻り管３２−再熱蒸気タービン２０の蒸気冷却系統にて蒸気を供給，回収する運転状態）において、例えば蒸気漏洩等の蒸気冷却系統の異常を検出（ブロック１８８）すると、冷却蒸気供給弁３７が閉じられる（ブロック１８９）。この結果、ガスタービンの冷却は逆止弁３８の作用によりガスタービン圧縮機１の圧縮空気に切り替わり、空気冷却が開始（ブロック１９０）される。この場合に圧縮空気が蒸気系統に入ることを避けて運転継続するために冷却蒸気戻り弁３６が閉じられ（ブロック１９１）、冷却媒体排出弁３５が開かれる（１９２）。この切替により冷却空気は、タービン冷却部３０及び冷却蒸気排出管３４を通って大気４３に放出される。なお、冷却蒸気供給管３１，タービン冷却部３０及び冷却蒸気排出管３４を空気が通過することによって、管内の蒸気は空気に置換され、管内に蒸気が残留せず凝縮を起こす心配がない。
【００２３】
次に、図３に示すガスタービン冷却系統制御装置１４０の具体的回路構成とその動作について説明する。
【００２４】
まず、冷却媒体排出弁３５は、図２を参照して説明したように、ガスタービン３の冷却がガスタービン圧縮機１からの抽気を冷却媒体として行なわれている状態（モードＩ）と、抽気蒸気の混合体を冷却蒸気とする状態（モードII）において開度制御される。このモードＩの状態では、冷却蒸気戻り弁３６と冷却蒸気供給弁３７が閉じられており、ガスタービン抽気は、タービン冷却部３０，冷却蒸気排出管３４を通って大気４３に放出されている。モードIIの状態では、冷却蒸気供給弁３７が開放され、混合体はタービン冷却部３０，冷却蒸気排出管３４を通って大気４３に放出されている。これらの状態での冷却媒体排出弁３５の制御のために、ガスタービン圧縮器１の入口圧力検出器１４１，ガスタービン燃焼器２の入口圧力検出器１４２，ガスタービン排気温度検出器１４９，冷却蒸気流量検出器１４５，冷却空気流量検出器１４６，冷却媒体排気圧力検出器１４４の検出信号が入力信号として使用される。
【００２５】
冷却媒体排出弁３５の起動時における制御（制御信号（ａ））は、ガスタービンの排ガス温度（温度検出器１４９），ガスタービン圧縮機入口圧力（圧力検出器１４１），ガスタービン圧縮機１出口圧力（圧力検出器１４２）の検出信号を関数発生器２００に取り込み、これらから燃焼器出口温度を算出し、冷却に必要な空気流量に相当する信号を発生させる。一方、冷却空気供給管３３を流れる冷却空気流量（流量検出器１４６）信号と、冷却蒸気供給管３１を流れる冷却蒸気流量（流量検出器１４５）信号を関数発生器２０１で冷却空気流量信号に換算した信号を加算器２０９で加算する。なお、言うまでもないことであるが、モードＩにおいては冷却空気流量（流量検出器１４６）信号のみが加算器２０９に入力され、モードIIにおいては冷却空気流量（流量検出器１４６）信号と冷却蒸気流量（流量検出器１４５）信号を関数発生器２０１で冷却空気流量信号に換算した信号が加算器２０９に入力される。次に、ガスタービン入口温度信号（関数発生器２００の出力）とガスタービン冷却空気流量信号（加算器２０９の出力）とから減算器２１０で偏差をとる。そして、比例＋積分（比例積分器２１３）を行ない、最小値ゲート２１５，最大値ゲート２２０を介し、制御信号（ａ）として比例積分器２１３の出力により冷却媒体排出弁３５の駆動装置２２１に伝える。これにより、前記モードＩ，モードIIを実行し、ガスタービン入口温度に相当する冷却媒体流量を確保する。その後、逆止弁３８の作用により抽気空気が阻止され、冷却蒸気供給管３３に流れる冷却媒体が冷却蒸気のみになると、加算器２０９の出力は減少し、この結果として比例積分器２１３の出力が増大するために、冷却空気供給管３３を流れる冷却空気流量（流量検出器１４６）信号のほうが、比例積分器２１３の出力よりも小さくなり、最小値ゲート２１５は関数発生器205の出力を選択する。
【００２６】
ところで、関数発生器２０５の出力はその入力増大にともない減少するために、冷却媒体排出弁３５を閉じる信号（最小値）を発生し、時間遅れ回路２１８，最小値ゲート２１５，最大値ゲート２２０を介して駆動装置２２１を駆動する。
【００２７】
これにより、冷却媒体排出弁３５は閉じられるが、関数発生器２０５から出力される信号は、時間遅れ回路２１８を介しているので、冷却媒体排出管３４の残留冷却空気をパージした後に閉じられる。なお、停止時及び異常発生時には、冷却蒸気排出管３４内の圧力（圧力検出器１４４）信号から関数発生器２０２が冷却媒体排出弁３５を開く信号（最大値）を発生し、最大値ゲート２２０を介して駆動装置２２１に入力される。この制御により冷却媒体排出弁３５は開かれ、冷却蒸気と冷却空気は大気に放出される。
【００２８】
冷却蒸気供給弁３７はモードII（蒸気とガスタービン圧縮器抽気の混合体による冷却運転状態）において開放され、モードIII(蒸気による冷却運転状態）まで継続して使用される。この段階での制御のために、冷却蒸気供給弁３７は、冷却蒸気温度検出器１４７，冷却媒体排気温度検出器１４８，冷却蒸気流量検出器１４５，冷却蒸気圧力検出器１４３，冷却媒体排気流量検出器１５０の検出信号を入力として開度制御される。この起動時における制御（制御信号（ｃ））は、冷却蒸気供給管３１を流れる冷却蒸気流量（流量検出器１４５），冷却蒸気供給管３１を流れる冷却蒸気温度（温度検出器１４７），タービン冷却部３０出口の冷却媒体温度（温度検出器１４８）の信号を関数発生器２０３に取り込み、タービン冷却部３０の推定温度を算出し冷却蒸気冷却能力相当流量信号を出力する。
【００２９】
出力された信号は、減算器２１１で、冷却蒸気供給管３１を流れる冷却蒸気流量（流量検出器１４５）信号と減算し、比例＋積分（比例積分器２１４）を行ない、最小値ゲート２１７を介して冷却蒸気供給弁３６の駆動装置２２３に入力する。これにより、冷却蒸気供給弁３６は開かれ、冷却蒸気がタービン冷却部３０に供給される。また、停止時には、冷却蒸気供給管３１を流れる冷却蒸気圧力（圧力検出器１４３）信号から関数発生器２０４が設定圧力以下になると冷却蒸気供給弁３７を閉じる信号を駆動装置２２３に入力する。異状発生時には、冷却蒸気供給管３１を流れる冷却蒸気流量（流量検出器１４５），冷却媒体排出管３４を流れる冷却媒体の温度（温度検出器１５０）信号を減算器２１２で減算する。
【００３０】
そして、関数発生器２０８が設定値以上に大きい場合には冷却蒸気供給弁３７を閉じる信号を駆動装置２２３に入力する。これにより、冷却蒸気供給弁３７は閉じられ、自動的に空気冷却によるバックアップに切替ることができる。
【００３１】
冷却蒸気戻り弁３６は、冷却空気流量検出器１４６の検出信号を入力として、開度制御される。冷却蒸気戻り弁３６の起動時における制御（制御信号（ｂ））は、冷却空気供給管３３を流れる冷却ガス流量（流量検出器１４６）信号から関数発生器２０６が、冷却ガス流量が停止した相当の信号を発生し、冷却蒸気と冷却ガスとの混合冷却媒体を完全に排出するために時間遅れ器２１９，最小値ゲート２１６を介して冷却蒸気戻り弁３６の駆動装置２２２に入力される。これにより、冷却蒸気戻り弁３６が開かれ、モードIII を実行する。また、停止時及び異常発生時には、冷却空気供給管３３を流れる冷却ガス流量（流量検出器１４６）信号から関数発生器２０７が、冷却蒸気戻り弁３６を閉じる信号を発生し、これにより、冷却蒸気戻り弁３６を閉じる。従って、冷却蒸気回収系統に冷却空気が混入することはない。
【００３２】
以下、本発明の他の実施例を説明する（ただし、図１と同じ部分は説明せず、違う部分のみ説明する）。
【００３３】
図４に示すコンバインドプラントは、冷却蒸気排出管３４から復水器２３にかけて冷却蒸気バイパス管４５を設け、冷却蒸気バイパス管には、冷却蒸気バイパス弁４６を備えたことを特徴としている。冷却空気から冷却用蒸気へ置換される場合、完全に蒸気と置換された後でなければ冷却蒸気戻り弁３６を開き冷却蒸気戻り管３２を介して蒸気タービン系に冷却蒸気を回収することはできない。従って、完全に冷却空気から冷却蒸気に置換されるまでは、蒸気の損失となる。そのため本発明では、冷却空気と冷却蒸気が混合している状態においては、冷却蒸気バイパス弁４６を開いて復水器２３に流し、蒸気の回収を行うようにする。復水器２３に流れ込んだ冷却空気と冷却蒸気の混合冷却媒体のうち、冷却空気は復水器２３に付属されている抽出機によって復水器２３から外部に排出され、冷却蒸気は復水器によって復水される。
【００３４】
従って、冷却空気と冷却蒸気の冷却混合媒体を回収することにより、プラントの効率が向上し、かつ、冷却蒸気戻り管３２，冷却蒸気戻り弁３６等の蒸気回収系に異常が発生しても冷却蒸気バイパス４５に蒸気を通して復水器２３に蒸気を回収することができる。
【００３５】
図５に示すコンバインドプラントは、冷却蒸気供給管３１に冷却装置４８を設け、冷却装置４８には、復水器２３からの復水を供給し冷却媒体を冷却することを特徴としている。冷却装置４８は、冷却蒸気供給管３１に復水器２３からの復水をスプレーさせ、タービン冷却部３０に入る冷却媒体の温度を低下させる。これにより、蒸気タービンから抽気される冷却蒸気（通常過熱蒸気）は、冷却装置４８でスプレーすることにより飽和温度近くまで低下させることができる。従って、タービン冷却部３０における冷却効率を高め冷却媒体の供給流量を低減できる。また、冷却空気の温度低減により冷却媒体排出管及び冷却媒体排出弁等の構造部の材料を高級化する必要がなくプラントのコスト低減の効果がある。
【００３６】
図６に示すコンバインドプラントは、冷却媒体排出管３４に膨張タービン７０を設置したことを特徴としている。冷却媒体排出管３４を流れる冷却媒体は高い圧力を有しており、そのまま燃焼ガス排出管路４３に放出することはエネルギーの損失となる。従って、本発明は、冷却媒体排出管３４に膨張タービン７０を設置し運転させることにより冷却媒体の高い圧力を有効に利用し、そのエネルギーを回収できるので効率を向上させることができる。
【００３７】
また、図７に示すコンバインドプラントのように、冷却媒体排出管３４に設けた膨張タービン７０の排気を、ガスタービン空気圧縮機１の入口側に戻してやることもできる。
【００３８】
図８に示すコンバインドプラントは、冷却空気供給装置として補助ガスタービン系統を設けたことを特徴としている。補助ガスタービン系統は、空気圧縮機９０，ガスタービン９１，燃焼器９３及び電動発電機９２から構成されている。
【００３９】
また、冷却系統は、ガスタービン空気圧縮機９０の空気の一部を抽気し、冷却空気供給管９７，逆止弁３８，合流部３００を介してガスタービン冷却部３０に供給するようになっており、起動時，停止時，異常発生時には冷却空気を冷却蒸気供給管３１に供給するようになっている。
【００４０】
次に、図２を併用して補助ガスタービン系統の動作を説明する。ガスタービン起動時（ブロック１６３乃至１７０）は、電動発電機９２により空気圧縮機９０を駆動し、圧縮空気供給弁９６の開と共に燃焼器９３に圧縮空気が供給され、燃料９４と燃焼される。燃焼された圧縮空気は燃焼ガスとしてガスタービン９１を駆動し、発電機として発電を行なう。一方、圧縮空気の一部は空気圧縮機９０から冷却空気供給管９７，逆止弁３８，合流部３００を介してガスタービン冷却部３０に供給される。その後、冷却空気は、冷却媒体排出管３４，冷却媒体排出弁３５を介して燃焼器９４に供給される。その後、冷却空気が冷却蒸気に置換（ブロック１７４）されると、補助ガスタービン系統は独立に運転に入り、負荷運転，蒸気冷却系のバックアップできる状態を保つ。
【００４１】
本実施例によれば、空気冷却時にガスタービン圧縮機１から空気を抽気しなくてすみ、ガスタービンの動力を低減させることなく、バックアップとして信頼性を向上できる効果がある。
【００４２】
また、図１０（冷却空気補助圧縮機１１１），図１１（冷却空気貯蔵タンク１２１），図１２（冷却ガス貯蔵タンク１３１）に示すように、ガス供給装置を設けてもよい。
【００４３】
図９に示すコンバインドプラントは、冷却蒸気排出管３４から冷却空気をガスタービン圧縮器１に戻すことを特徴としており、そのために、冷却空気戻り管１００，圧縮器１０１，冷却空気戻り弁１０２を設置したものである。
【００４４】
空気冷却時には、ガスタービン圧縮機１より多量の冷却空気として圧縮空気を抽気し、ガスタービン冷却部３０に供給するので、蒸気冷却時と比べて燃焼器２及びガスタービン３を通過する空気流量が減少する。これにより、ガスタービンで発生する動力が減少したり、燃焼器２出口温度が上昇してしまう。従って、本発明は、空気冷却時に冷却空気戻り弁１０２を開き、冷却空気戻り管１００，圧縮器１０１を介してガスタービン圧縮機１出口に戻すことにより、圧縮空気流量を変化させずに、円滑な空気冷却が行える。
【００４５】
本発明の実施例においては、ガスタービン３の高温部３０に供給した圧縮空気を直接大気へ排出し、蒸気を直接再熱蒸気タービン２０に回収しているが、この限りではない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、蒸気タービンから蒸気を抽気して、タービンの冷却部を冷却する冷却系統で、その冷却部における冷却効率を高め、冷却媒体の供給流量を低減することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、冷却媒体の温度低減により冷却媒体排出管及び冷却媒体排出弁等の構造部の材料を高級化する必要性が低下して、プラントのコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蒸気冷却ガスタービンシステムの基本系統図。
【図２】蒸気冷却ガスタービンシステムの運転フロー図。
【図３】蒸気冷却ガスタービンシステムの制御系統。
【図４】冷却媒体排出管から復水器の間にバイパス管及びバイパス弁を設けた系統図。
【図５】冷却蒸気供給管に冷却媒体冷却装置を設けた系統図。
【図６】冷却媒体排出管に膨張タービンを設けた系統図。
【図７】冷却媒体排出管に設けた膨張タービンの排気をガスタービン空気圧縮機に戻す系統図。
【図８】冷却媒体排出管に設けた膨張タービンをガス供給装置とする系統図。
【図９】冷却ガスをガスタービン空気圧縮機に回収する系統図。
【図１０】ガス供給装置として別置の補助圧縮機を用いた系統図。
【図１１】ガス供給装置として別置の冷却空気貯蔵タンクを用いた系統図。
【図１２】ガス供給装置として別置の冷却ガス貯蔵タンクを用いた系統図。
【符号の説明】
１…ガスタービン圧縮機、３…ガスタービン、３０…タービン冷却部、３１…冷却蒸気供給管、３２…冷却蒸気戻り管、３３…冷却空気供給管、３４…冷却媒体排出管、３５…冷却媒体蒸気排出弁、３６…冷却蒸気戻り弁、３７…冷却蒸気供給弁。

Claims (2)

1. 圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行ない、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行ない、蒸気を得る排熱回収ボイラシステムと、該排熱回収ボイラシステムからの蒸気により駆動される蒸気タービンシステムとを備え、前記ガスタービンシステムのタービンはその金属部分を冷却媒体により冷却する冷却部を備えるコンバインドプラントにおいて、
   前記蒸気タービンから抽気された蒸気を冷却媒体として前記タービンの冷却部に供給する蒸気供給配管と、前記タービンの冷却部から該蒸気を蒸気系統に回収する蒸気回収配管とを備え、前記蒸気供給配管に前記蒸気タービンから抽気された蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させる冷却装置を設けたことを特徴とするコンバインドプラント。
2. 圧縮機で圧縮した圧縮空気を用いて燃焼器で燃焼を行い、この燃焼ガスでタービンを駆動するガスタービンシステムと、該ガスタービンシステムからの排出ガスと給水との熱交換を行い蒸気を得る排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンとからなる蒸気系統を備え、前記ガスタービンシステムの冷却部を前記蒸気タービンから抽気される蒸気で冷却し、冷却後の蒸気を前記蒸気系統に回収するコンバインドプラントの運転方法において、
   前記蒸気タービンから蒸気を抽気し、該蒸気を冷却し飽和温度近くまで低下させた後に、前記ガスタービンシステムの冷却部に供給することを特徴とするコンバインドプラントの運転方法。

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