JP3776564B2

JP3776564B2 - Combined cycle power generation system

Info

Publication number: JP3776564B2
Application number: JP14258397A
Authority: JP
Inventors: 友文雄大; 田裕二中; 角滋三; 沼唯士田; 藤岩太郎佐
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10331610A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン系統と蒸気タービン系統とを組み合わせたコンバインドサイクル発電システムに係り、特に、蒸気タービンの起動前にウォーミングおよび空気−蒸気置換するコンバインドサイクル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コンバインドサイクル発電システム化が進められている。
【０００３】
図１１には代表的なコンバインドサイクル発電システムの系統図が示されている。このコンバインドサイクル発電システムは、ガスタービン系統と、このガスタービン系統の排熱エネルギで駆動される蒸気タービン系統とで構成されている。
【０００４】
ガスタービン系統は、ガスタービン３と、このガスタービン３に軸を介して連結された圧縮機１と、この圧縮機１から送り出された高圧空気（通路８）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（通路９）でガスタービン３を駆動する燃焼器２とで構成されている。
【０００５】
圧縮機１は、大気から通路を介して導かれた常温空気を圧縮する。圧縮機１から送り出された高圧圧縮空気は、一部がガスタービン３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２へ導かれる。燃焼器２は高圧空気燃焼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する。燃焼によって得られた高温ガスは、通路９を介してガスタービン３に供給され、膨脹してガスタービン３に駆動力を与えた後に通路１０へと流れる。
【０００６】
一方、蒸気タービン系統は、蒸気タービン５と、軸を介して蒸気タービン５に連結された発電機７と、前述したガスタービン系統の排熱で蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン５を駆動する蒸気サイクルとで構成されている。なお、図１１では蒸気タービン５のロータとガスタービン３のロータとは連結されず、２軸で構成されているのが示されているが、蒸気タービン５のロータとガスタービン３のロータとが１軸に連結されて構成される場合もある。
【０００７】
蒸気サイクルは、通路１０を介して導かれたガスタービン３の排ガスから熱を回収して蒸気タービン５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４を備えている。排熱回収ボイラ４を通った排ガスは、煙道１１を介して大気中に排出される。
【０００８】
排熱回収ボイラ４内には上流側から下流側にかけて蒸発管１３が設けられてあり、蒸発管１３と蒸気タービン５とが次のような関係に接続されて蒸気サイクルを形成している。すなわち、蒸気タービン５から排出された蒸気を、通路１８を介して復水器６へ導き、この復水器６で常温水に戻す。この戻された常温水を図示しない循環ポンプと通路１２を介して蒸発管１３に導入し、ここで高温高圧の過熱水蒸気を発生させ、主蒸気管１５を介して蒸気タービン５に供給するようにしている。
【０００９】
さらに蒸発管１３からはガスタービン３内の翼の一部を蒸気冷却するための分岐通路１４が設けられており、ガスタービン翼冷却部１６が蒸気によって冷却される。冷却後の蒸気はガスタービン５外へ回収され、蒸気回収管１７を介して蒸気タービン５の中間段に戻され、膨脹して仕事をすることにより熱回収が行われる。
【００１０】
ところで、このようなコンバインドサイクル発電システムでは、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２や、ガスタービン３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。
【００１１】
しかし、ガスタービン用材料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℃までである。
【００１２】
一方、最近のガスタービンにおける入口温度は約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、何等かの手段でガスタービン３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、特にタービン入口温度が１３００℃超級のガスタービンでは、通常、圧縮機１から吐出された空気の一部で翼を冷却する空冷方式に替え、上述のような蒸気冷却ガスタービンを採用したコンバインドサイクル発電システムが使用されるようになってきている。
【００１３】
これは、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ためである。また、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こともあり、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ない。よって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ガスタービンに供給される主流ガスとが混合して主流ガスの温度が低下し、燃焼器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、高温度場では低ＮＯｘ型の新たな燃焼器の開発も要求されるようになる。しかも燃焼器で消費される空気と燃料の増加を免れ得ないようになってきているためでもある。
【００１４】
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、これが原因してコンバインドサイクル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まりの生じる恐れがあるため適用できない問題もあった。
【００１５】
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流通されて翼を冷却し、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。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
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コンバインドサイクル発電システムにあっては、高出力のシステムになるにしたがってシステムの定格出力までの起動時間が長くなる傾向にあることが問題となっている。このため、起動時間短縮化がシステムの経済的運用、ダイナミックな運転対応の面で重要になってきている。
【００１７】
従来では、蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をするために、主蒸気が生成される蒸気サイクルにおいて、主蒸気が生成される以前に生成される蒸気の生成を待ち、この蒸気を使用して蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をしていた。すなわち、蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体を専用的に生成することは行われず、主蒸気を生成することが延長線上にあるやり方で、ウォーミングまたは空気−蒸気置換に必要な蒸気の生成が行われていた。
【００１８】
上述の如く、従来のコンバインドサイクル発電システムでは、ガスタービン単体での運転とは異なり、蒸気サイクル系統で起動から定格出力までの起動時間が出力の増加に伴って長くなるという問題があった。
【００１９】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体を主蒸気供給系統に対し分岐または独立して生成するようにし、発電効率を損なうことなく蒸気タービンの起動時間の短縮化を図ったコンバインドサイクル発電システムを提供することである。
【００２０】
【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サイクル発電システムは、圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機で生成された圧縮空気と燃料とが供給され燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンから排出されるガスタービン排ガスの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにおいて生成される蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラにおいて生成される蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気供給系統と、前記蒸気供給系統に対し分岐または独立して設けられ、前記蒸気タービンを駆動する蒸気が前記排熱回収ボイラ内にて生成される前に、前記蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体を生成して前記蒸気タービンの上流側の入口あるいはウォーミング部位へ供給させる加熱手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
上述の発明において、前記加熱手段は、前記排熱回収ボイラ内に送られる蒸気または水を、前記排熱回収ボイラにおいて加熱して蒸気を生成し、この蒸気を前記蒸気タービンへ供給する補助蒸気生成手段であることを特徴とする。
【００２２】
また、前記加熱手段は、前記補助蒸気生成手段で生成される蒸気を、前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービン内を空気から蒸気へ置換した後にはガスタービン冷却要素の冷却用冷却媒体として供給するように切換える補助蒸気切換手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、前記加熱媒体は、ガスタービン冷却要素を冷却する冷却用冷却媒体が前記ガスタービン冷却要素で加熱されて生成された高温冷却媒体であることを特徴とする。
【００２４】
また、前記冷却用冷却媒体は、前記蒸気タービンを駆動させる蒸気を生成する前記排熱回収ボイラから分岐された蒸気、または前記圧縮機で圧縮された圧縮空気であることを特徴とする。
【００２５】
また、前記加熱手段は、前記冷却用冷却媒体が蒸気または圧縮空気のうちの蒸気である場合にこの蒸気を前記蒸気タービン内に供給された空気と置換するように前記蒸気タービンへ送るためのガスタービン冷却媒体回収通路切換手段を、有することを特徴とする。
【００２６】
また、前記加熱手段は、前記排熱回収ボイラと前記蒸気タービンとを循環する前記蒸気供給系統に対し独立してコンバインドサイクル発電システムにおける高温部と前記蒸気タービンとの間に設けられた閉循環配管と、この閉循環配管内に充填された予備加熱用流体を圧送し、前記高温部と前記蒸気タービンとの間を循環させる圧送手段と、を有することを特徴とする。
【００２７】
また、前記高温部は、前記ガスタービンまたは前記排熱回収ボイラであることを特徴とする。
【００２８】
また、前記ガスタービンから排出され前記排熱回収ボイラへ送られるガスタービン排ガスの一部を、前記蒸気タービンに供給する高温排ガス用配管を有することを特徴とする。
【００２９】
また、前記加熱手段は、空気を吸入し圧送する送風手段と、この送風手段で吸入された吸入空気を前記ガスタービンから排出されるガスタービン排ガスとの間で熱交換させて高温化し、前記加熱媒体を生成する吸入空気熱交換手段と、を有することを特徴とする。
【００３０】
また、前記加熱手段は、前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービンを空気から蒸気へ置換することに寄与した加熱媒体を、コンバインドサイクル発電システム外部へ排出するためまたはコンバインドサイクル発電システム内部で再利用するために、所定部へ案内する案内配管を有することを特徴とする。
【００３１】
また、前記所定部は、大気中、前記排熱回収ボイラの煙道中、あるいは前記蒸気タービンと前記排熱回収ボイラとの間に設けられる復水器であることを特徴とする。
【００３２】
また、前記加熱手段は、前記加熱媒体の温度や圧力や流量等の物理量を検出するための物理量検出手段と、この物理量検出手段により検出した検出値が前記加熱媒体を、前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービン内を空気から蒸気へ置換することに適する所望値と一致するように、前記加熱媒体の物理量を制御する物理量制御手段とを有することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明のコンバインドサイクル発電システムは、圧縮空気を生成する圧縮機と、燃料と前記圧縮機で生成された圧縮空気とが供給され燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成した燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、前記ガスタービンから排出されるガスタービン排ガスの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにおいて生成される蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラにおいて生成される蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気供給系統と、前記蒸気供給系統に対し分岐または独立して設けられ、前記蒸気タービンを駆動させる蒸気が生成される前に、前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービン内を空気から蒸気へ置換する加熱媒体を生成する加熱手段と、を備え、前記加熱媒体は、前記ガスタービン中のガスタービン冷却要素を冷却する冷却用冷却媒体が前記ガスタービン冷却要素で加熱されて生成された高温冷却媒体であり、前記冷却用冷却媒体は、前記蒸気タービンを駆動させる蒸気を生成する前記排熱回収ボイラから分岐された蒸気または前記圧縮機で圧縮された圧縮空気であり、前記加熱手段は、前記蒸気タービンを駆動させる蒸気を生成する前記排熱回収ボイラから分岐された蒸気と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気とのいずれを、前記ガスタービン冷却要素を冷却する冷却用冷却媒体として通流させるかを切り換える第１切換手段と、前記ガスタービン冷却要素で加熱されて生成された前記高温冷却媒体を、前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービン内を空気から蒸気へ置換をするための加熱媒体として前記蒸気タービンへ供給するか、前記蒸気タービンの起動後に、前記蒸気タービンと前記排熱回収ボイラとの間に形成される蒸気サイクルへ供給するかを切り換える第２切換手段と、前記高温冷却媒体が前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービン内の空気を蒸気へ置換するための加熱媒体として、前記蒸気タービンへ供給された後に前記蒸気タービンから排出される空気、蒸気またはこれらの混合ガスを、大気中か前排熱回収ボイラの煙道中か前記蒸気タービンと前記排熱回収ボイラとの間に形成される蒸気サイクル中かのいずれへ排出するかを切り換える第３切換手段と、を有することを特徴とする。
【００３４】
上述の発明において、前記第１切換手段は、前記排熱回収ボイラ管で前記ガスタービン冷却要素を冷却する前記冷却用冷却媒体が生成されるまでの間は、前記冷却用冷却媒体として前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を通流させ、前記排熱回収ボイラで前記ガスタービン冷却要素を冷却する前記冷却用冷却媒体が生成された後は、前記冷却用冷却媒体として前記排熱回収ボイラから分岐された蒸気を通流させ、前記第２切換手段は、前記蒸気タービンを駆動させる蒸気が生成される前であって、前記蒸気タービンの起動前には、前記ガスタービン冷却要素で加熱されて生成された前記高温冷却媒体を前記蒸気タービンのウォーミングまたは前記蒸気タービン内の空気を蒸気に置換するための加熱媒体として前記蒸気タービンへ供給し、前記蒸気タービンを駆動させる蒸気が生成された後であって、前記蒸気タービンの起動後には、前記ガスタービン冷却要素で加熱されて生成された前記高温冷却媒体を前記蒸気タービンと前記排熱回収ボイラとの間に形成される蒸気サイクルへ供給する、ことを特徴とする。
【００３５】
本発明においては、蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体として、主蒸気が生成されるまでの過程において主蒸気供給系統において生成される蒸気を用いることをせず、主蒸気供給系統に対し分岐または独立し主蒸気の生成過程とは無関係に、蒸気タービンのウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体を短時間に生成し、蒸気タービンの起動時間の短縮化を図ることができる。
【００３６】
本発明は、上記のように構成したことにより、コンバインドサイクル発電システムの蒸気サイクル系統で、特に蒸気タービンの起動前ウォーミングおよび空気−蒸気置換作業を効率的に行うことにより、発電効率を損なうことなく、コンバインドサイクル発電システムの起動から定格出力までの起動時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
また、この発明では、排熱回収ボイラ内に上記蒸気タービン用ウォーミングおよび空気−蒸気置換用の専用補助蒸気発生器（予備加熱手段）を設置しているため、主蒸気発生前に上記ウォーミング、作業媒体置換作業が行える。
【００３８】
またこの発明では、上記のウォーミングおよび置換作業終了後、通路を切り替えることにより、ガスタービン冷却要素の冷却媒体として使用できるのでシステム構成の簡素化が可能となる。
【００３９】
またこの発明では、排熱回収ボイラで発生する主蒸気が生成される前に、ガスタービン冷却要素を通過した高温の冷却媒体を上記蒸気タービンの起動前ウォーミングに使用することができるので上記ウォーミングまたは置換作業が迅速に行える。
【００４０】
またこの発明では、主蒸気系統と補助蒸気系統とを切り替えることができるため、補助蒸気系統で行う上記ウォーミングまたは置換作業工程から、主蒸気系統で行う膨脹仕事への切り替えが効果的に行える。
【００４１】
またこの発明では、システムの高温部位と蒸気タービン部間に循環通路を設けてあるため、蒸気タービン起動前の局所ウォーミングを短時間で行うことが可能である。
【００４２】
またこの発明では、ガスタービン排ガスの一部を蒸気タービンの起動前ウォーミングに用いることができるので、例えば上記補助蒸気発生器から発生する蒸気供給を待たずに、または上記補助蒸気発生器がなくても、蒸気タービン起動前ウォーミングを短時間かつ有効的に行うことが可能になる。
【００４３】
またこの発明では、上記ウォーミング、置換作業後の作動媒体をガス成分が多い場合は直接大気または排熱回収ボイラ煙道へ、また水分を多く含む復水器等の蒸気サイクルに戻すことにより、作動媒体からの水分回収を効果的に行える。またこの発明では上記蒸気タービンウォーミングのため系外に別置きの送風機を設置し、ここから送風される空気とガスタービン排ガス間との間接熱交換させて高温空気を生成させ、これを上記蒸気タービンの起動前ウォーミングに使用できるため、コンバインドサイクル発電システムの起動から定格運転までの起動時間を短縮することができる。
【００４４】
またこの発明では上記手段を適宜組み合わせて使用することにより、コンバインドサイクル発電システムの蒸気サイクル系統で、特に蒸気タービンの起動前ウォーミングおよび空気−蒸気置換作業をより効率的に行うことができ、発電効率を損なうことなく、コンバインドサイクル発電システムの起動から定格出力までの起動時間を大幅に短縮することができる。
【００４５】
またこの発明では、上記蒸気タービンのウォーミング用媒体の供給状態量を検出し、必要に応じてガスタービン圧縮機吐出空気の一部を抽気して上記ウォーミング用媒体に混合させる制御手段を有しているため、ウォーミング用媒体を目的とする状態量に容易に設定可能となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４７】
図１には本発明の第１の実施の形態に係るコンバインドサイクル発電システムの系統図が示されている。
【００４８】
このコンバインドサイクル発電システムは、ガスタービン系統と、このガスタービン系統の排熱エネルギで駆動される蒸気タービン系統とで構成されている。
【００４９】
ガスタービン系統は、ガスタービン３と、このガスタービン３に軸を介して連結された圧縮機１と、この圧縮機１から送り出された高圧空気（通路８）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（通路９）でガスタービン３を駆動する燃焼器２とで構成されている。圧縮機１は、大気から通路を介して導かれた常温空気を圧縮する。圧縮機１から送り出された高圧圧縮空気は、一部がガスタービン３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２へ導かれる。燃焼器２は高圧空気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する。燃焼によって得られた高温ガスは、通路９を介してガスタービン３に供給され、膨脹してガスタービン３に駆動力を与えた後に通路１０へと流れる。
【００５０】
一方、蒸気タービン系統は、蒸気タービン５と、軸を介して蒸気タービン５に連結された発電機７と、前述したガスタービン系統の排熱で蒸気を発生させこの蒸気で蒸気タービン５を駆動する蒸気サイクルと、で構成されている。なお、図１では蒸気タービン５のロータとガスタービン３のロータとは１軸で連結構成されている場合が示されているが、蒸気タービン５のロータとガスタービン３のロータとは２軸で連結された構成であってもよい。
【００５１】
蒸気サイクルは、通路１０を介して導かれたガスタービン３の排ガスから熱を回収して蒸気タービン５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４を備えている。排熱回収ボイラ４を通った排ガスは、煙道１１を介して大気中に排出される。
【００５２】
排熱回収ボイラ４内には上流側から下流側にかけて蒸発管１３が設けられている。主蒸気を蒸気タービン５へ供給する主蒸気供給系統は、蒸発管１３と主蒸気供給通路１５等から構成されている。
【００５３】
蒸発管１３と蒸気タービン５とは、次のような関係に接続されて蒸気サイクルを形成している。すなわち、蒸気タービン５から排出された蒸気を通路１８を介して復水器６へ導き、この復水器６で常温水に戻す。この戻された常温水を図示しない循環ポンプによって通路１２を介して蒸発管１３に導入し、ここで高温高圧の過熱水蒸気を発生させ、主蒸気管１５と供給通路切り替え器２０１とを介して蒸気タービン５に供給するようにしている。
【００５４】
さらに、本実施の形態では、主蒸気が蒸発管１３で生成される前に蒸気タービン５のウォーミングまたは空気−蒸気置換をするために、補助蒸気を生成し蒸気タービン５へ供給する加熱手段が主蒸気供給系統に対し分岐または独立して配設されている。この加熱手段は、補助蒸気生成手段としての蒸気補助ボイラ１０１を有している。蒸気補助ボイラ１０１は分岐通路１０２に繋がれている。分岐通路１０２は、排熱回収ボイラ４内で蒸発管１３から分岐した通路あるいは蒸発管１３と独立した通路である。また、蒸気補助ボイラ１０１は、切り替え器２０１を介して主蒸気供給通路１５′に連通されている。
【００５５】
このような構成の場合、主蒸気通路１５を介して主蒸気が発生するまでは、ガスタービン３の排ガスによってある程度加熱されて発生した蒸気は、さらに蒸気補助ボイラ１０１で加熱される。蒸気補助ボイラ１０１で発生する蒸気の通路を切り替え器２０１で確保して蒸気補助ボイラ１０１で発生する蒸気を蒸気タービン５へ供給することができる。この結果、蒸気管１３等の主蒸気供給系統においてウォーミングまたは空気−蒸気置換のために使用する補助蒸気が生成されることを待つ必要がなくなり、蒸気補助ボイラ１０１で発生する蒸気を用いて、蒸気タービン５の起動前ウォーミングや蒸気タービン５を空気から蒸気へ置換する作業を迅速に行うことができる。
【００５６】
また、蒸気タービンの蒸気等の排出側と復水器６との間には、切り替え器２０２が配設されている。これによって、ウォーミングまたは置換作業を終えた蒸気を、蒸気排気通路１８および切り替え器２０２を介して通路１０４からガスタービン３の排ガス通路１０へ合流させるか、または蒸気通路１８′から蒸気サイクルの復水器６へ供給させるかを、戻り蒸気の成分形態により適宜選択可能になる。つまり、戻り蒸気に空気などのガス成分を多く含む場合には、ウォーミングまたは置換作業を終えた蒸気を、蒸気排気通路１８および切り替え器２０２を介して通路１０４からガスタービン３の排ガス通路１０へ合流させる。また、水蒸気分が多い場合は、蒸気通路１８′から蒸気サイクルの復水器６へ供給させるように通路を選択する。このように、戻り蒸気の成分形態により、通路を適宜選択することにより、復水器６への負担を極力抑えることができる。
【００５７】
さらに、ウォーミングおよび置換作業の完了後には、切り替え器２０１を切り替え、補助ボイラ１０１で発生する蒸気を通路１０３と切り替え器２０１を介して確保した蒸気冷却通路１０５に連通させ、この補助蒸気によってガスタービン３の冷却要素１６を冷却するための冷却媒体として用いることもできる。これによって、システムの簡素化を図ることができる。
【００５８】
また、当然ながらサイクルの熱効率向上を目的としてガスタービン３の冷却要素１６を冷却した蒸気は、回収通路１７を介して蒸気サイクルの蒸気タービン５の中間段に戻され熱回収される。なお、この蒸気戻し位置は特に限定されるものではなく、蒸気サイクルのどの位置に戻しても良く、システム設計上有利な位置に戻すことが可能である。
【００５９】
次に、図２を参照して、第２の実施形態について説明する。
【００６０】
図２には本発明の第２の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの系統図が示されている。
【００６１】
コンバインドサイクル発電システムは、ガスタービン系統とこのガスタービン系統の排熱エネルギで駆動される蒸気タービン系統とで構成されている。定格運転時の基本的な構成は図１１に示す従来型と同一であり、その説明はここでは省略するが、従来型と異なる点はシステム起動時および蒸気タービン５のウォーミングならびに空気−蒸気置換する手段を追加したことにある。
【００６２】
蒸発管１３の分岐部に、ガスタービン３を冷却するための冷却蒸気が生成されるが、蒸発管１３の分岐部にガスタービン３を冷却するための冷却蒸気が発生するのは、蒸気タービン５のウォーミング等が徐々に進行した後である。ここでは、ガスタービン３を冷却するための冷却蒸気が、蒸発管１３の分岐部に生成されるまでの間は、ガスタービン３を冷却媒体として圧縮機１からの圧縮空気の一部を使用するようにする。そして、ガスタービン３を冷却するための冷却蒸気が蒸発管１３の分岐部に生成された後は、蒸発管１３の分岐部に生成された冷却蒸気をガスタービン３を冷却媒体として使用するようにする。このために、切り替え器２０４が設けられている。
【００６３】
ガスタービン３の冷却要素１６の冷却に供した冷却媒体は、高温冷却媒体となり、ウォーミングまたは空気−蒸気置換のための加熱媒体として使用される。
【００６４】
以下に、さらに具体的に説明する。
【００６５】
以下の説明において、切り替え器２０４は、主蒸気を生成するための蒸気サイクルにおける蒸発管１３から分岐して得られる蒸気と、圧縮機１で圧縮された圧縮空気とのいずれを、ガスタービン冷却要素１６を冷却する冷却用冷却媒体として採用するかを切り換える本願発明における第１切換手段に相当する。
【００６６】
また、切り替え器２０３は、ガスタービン冷却要素１６で加熱されて生成された高温冷却媒体を、蒸気タービン５のウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体として蒸気タービン５へ供給するか、蒸気タービン５の起動後に蒸気タービン５の蒸気サイクルへ供給するかを切り換える本願発明における第２切換手段に相当する。
【００６７】
通路１４には圧縮機１の吐出空気通路８から分岐する分岐通路３０２が形成されており、分岐通路３０２と切り替え器２０４を介して確保される冷却通路１０５に圧縮機１の抽気空気が供給され、ガスタービン３の冷却要素１６の冷却に供するようになっている。ここで高温になった高温空気は、回収通路１０６と切り替え器２０３によって確保される蒸気タービン５のウォーミング媒体供給通路１０６′を介して蒸気タービン５のウォーミング部位３０１に供給される。
【００６８】
ウォーミング部位３０１を通過した空気は通路１０７を介してガスタービン３排ガス通路１０に合流するように構成される。
【００６９】
さらにガスタービン３の冷却用の冷却蒸気が蒸発管１３の分岐部に生成されて通路１４から供給され始めたら切り替え器２０４により、圧縮機１の吐出空気分岐通路３０２からの空気供給を止め、蒸気通路１４を通過する蒸気を切り替え器２０４および冷却通路１０５を介してガスタービン３の冷却要素１６に供給する。冷却を終えた蒸気は回収され、回収通路１０６を通過し、切り替え器２０３およびウォーミング媒体供給通路１０６′より蒸気タービン５のウォーミング部位３０１に供給されウォーミングを継続する。
【００７０】
このウォーミング終了後は、通路１０６からの蒸気は、蒸気切り替え器２０３により通路１７に蒸気流れを方向変更され、蒸気タービン５の中間段に供給される。
【００７１】
以上のような運転方法を採用することにより、従来行われてきた主蒸気によるウォーミング法に比べて飛躍的にウォーミング時間を短縮することができるようになった。
【００７２】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムを示し、ガスタービン系統と蒸気タービン系統が１軸で連結構成された場合の実施例を示す。基本的には図２で説明した内容と同一であり、同様の効果を示すが、一軸によりコンパクトにできる。
【００７３】
図４は、本発明の第４の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムを示し、図４は基本的には図２、図３で説明した内容と同一であって同様の効果が得られるが、図２、図３のガスタービン冷却要素１６に替わり、ガスタービン３の燃焼器２の冷却部位１６′を冷却したものに適用した例である。この様な構成により燃焼器２の過度な加熱から燃焼器２を保護し、長時間に亘って安定した動作を行うことができる。
【００７４】
図５、６には本発明の第５の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの系統図が示されている。
【００７５】
図５では、ガスタービン３の排ガスが通過する排熱回収ボイラ４内の空間部と蒸気タービン５のウォーミング部位３０１と間を、排ガス供給通路１０８と排ガス戻り通路１０９とで連絡して閉循環経路を設け、ウォーミングを行うものである。排ガス供給通路１０８と排ガス戻り通路１０９とを連絡する閉循環経路には、ポンプ等の圧送手段３２０が配設されており、この圧送手段３２０により閉循環経路内に充填された加熱媒体が循環させられる。この加熱媒体は、排熱回収ボイラ４内を通るときに加熱され、ウォーミング部位３０１を通過するときに冷却される。これによって、主蒸気発生前にガスタービン排ガスによりウォーミングを終了させることが可能になる。
【００７６】
また図６では専用の別置き送風機４０１を設け、ここから送風される空気を通路１１０とガスタービン排ガス通路１０間に設置した間接熱交換器４０２で高温空気を生成し通路１１１を介して蒸気タービン５に供給してウォーミングを行う。ウォーミングを終えた空気は切り替え器２０２を介して排気通路１１２から大気に排出される。ウォーミング作業終了後は送風通路を閉じ、また、蒸気タービン５の排気は切り替え器２０２を介して排気通路１８に切り替えられ復水器６に連通される。このような構成によっても、主蒸気発生前にガスタービン排ガスによりウォーミングを終了させることが可能になる。なお、送風機４０１は、図６に示す場合と異なり、閉循環経路を用いず流入される空気として圧縮空気等を用いる場合には、省略することが可能である。
【００７７】
ここで、切り替え器２０２は、高温冷却媒体が蒸気タービン５のウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体として、蒸気タービン５へ供給された後に蒸気タービン５から排出される空気、蒸気またはこれらの混合ガスを、大気中か排熱回収ボイラ４の煙道中か蒸気タービン５の蒸気サイクル中かのいずれへ排出するかを切り換える本願発明における第３切換手段に相当する。
【００７８】
図７、８には本発明の第６の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの系統図が示されている。
【００７９】
ここでは図２、３で示した実施形態をさらに改良したもので、蒸気タービン５のウォーミングから蒸気タービン５内の空気を蒸気へ置換する作業をも併行して実施できるようにしたものである。
【００８０】
図７、８に示す実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムにおいては、圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料と圧縮機１で生成された圧縮空気とが供給され燃焼ガスを生成する燃焼器２と、燃焼器２で生成した燃焼ガスによって駆動されるガスタービン３と、ガスタービン５から排出されるガタービン排ガスの排熱を利用して駆動される蒸気タービン５と、蒸気タービン５から排出される水または蒸気を加熱し、加熱された蒸気によって蒸気タービン５を駆動する主蒸気を生成する排熱回収ボイラ４と、排熱回収ボイラ４において生成される主蒸気を蒸気タービン５に供給する主蒸気供給管１５等を有する主蒸気供給系統と、主蒸気供給系統に対し分岐または独立して配設され蒸気タービン５のウォーミングまたは空気−蒸気置換をするための加熱媒体を蒸気タービン５に導入される主蒸気が生成される以前に、蒸気タービン５へ供給するためのガスタービン冷却蒸気供給通路１０５等を有する予備加熱手段と、を備えている。
【００８１】
そして、蒸気タービン５の定格運転時に蒸気サイクルから供給される蒸気の少なくても一部をガスタービン３の冷却に用いたシステムにあってはシステム起動時にガスタービン冷却用蒸気が蒸気サイクルで生成されるまで圧縮機１からの吐出空気の一部をガスタービン３の蒸気冷却要素１６を冷却する冷却通路１０６に切り替えて供給し、冷却後の高温空気の少なくとも一部は回収して蒸気タービン５のウォーミングに供し、ウォーミング後の高温空気は大気または排熱回収ボイラ４の排気煙道に排出させる。
【００８２】
蒸気サイクルで蒸気が発生し始めたら上記空気供給系統を閉じて、ガスタービン冷却要素通路１０６にこの発生蒸気を供給して蒸気冷却を行うようにする。さらにガスタービン３の冷却後の少なくとも一部の高温蒸気は回収して蒸気タービン５のウォーミングを継続するとともに、蒸気通路部の空気−蒸気置換を平行して行い、ここでの空気および蒸気混合ガスは大気または上記排熱回収ボイラ４煙道に連通させてなり、空気−蒸気置換工程中または終了時までには大気または蒸気排熱回収ボイラ４煙道への連絡通路を閉じて蒸気サイクルの一部に切り替えて連通させると共に、蒸気タービン５のウォーミングおよび空気−蒸気置換の作業終了後または排熱回収ボイラ４からの主蒸気供給開始時点までにはガスタービン３の冷却後の回収高温蒸気通路連絡通路と蒸気タービン５間を閉止すると同時に、この回収高温蒸気通路連絡先を蒸気サイクルの一部に戻すように構成してなる。
【００８３】
ウォーミングおよび置換蒸気は切り替え器２０３を介して通路１０６′より蒸気タービン５入口部の主蒸気通路１５に合流するようにして構成されている。
【００８４】
当然ながらウォーミング蒸気供給中は主蒸気発生まで主蒸気通路部に設けた図示しない主蒸気止め弁は閉じられている。
【００８５】
またウォーミング、空気−蒸気置換中は作動媒体の成分に応じて切り替え器２０２から排気通路１１２を介して大気に放出したり、排気通路１０４を介して排ガス通路１０に合流させたり、排気通路１８′を介して復水器６に戻すようにすることができる。すなわち、蒸気タービン排気の主成分が空気の場合は大気へ、おおむね空気を多く含む空気−蒸気混合ガスの場合は排熱回収ボイラ排気通路１１へ、おおむね蒸気を多く含む空気−蒸気混合ガスの場合は復水器６へと排気を戻すことにより、復水器６に設けられる図示しない減圧ポンプの仕事の軽減化が図られる。
【００８６】
また、ウォーミング、蒸気置換作業終了後は、蒸気通路１０６を通過する蒸気は切り替え器２０３を介して確保される蒸気通路１７から蒸気タービン５中間段に供給され膨脹仕事に供される。なお、本実施例のように冷却蒸気供給位置、戻し位置等は特に限定するものではなく、システムの目的に応じて任意の蒸気サイクルのどこでも構わない。
【００８７】
また排熱回収ボイラについても単に１圧式ボイラ−だけでなく、復圧式構成でもよい。さらに、ガスタービン、蒸気タービン共単機で構成しても、複数で構成しても構わない。
【００８８】
本実施の形態によれば、上述のように構成することにより、コンバインドサイクル発電システムの蒸気サイクル系統で、特に蒸気タービン５の起動前ウォーミングおよび空気−蒸気置換作業をより効率的に行うことができ、発電効率を損なうことなく、コンバインドサイクル発電システムの起動から定格出力までの起動時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００８９】
図９、図１０には本発明の第７の実施形態に係るコンバインドサイクル発電システムの系統図が示されている。
【００９０】
図９は図７で示した実施形態をさらに改良したもので、蒸気タービン５のウォーミング用供給蒸気の状態量、例えば温度などを検出するセンサーを信号線５０１を介して検出器５０２に伝え、所定の状態量を得るため制御信号５０３を流量調節弁５０４に伝送することにより、圧縮機１より分岐した分岐通路３０３を通過する空気流量を調節して、空気通路３０４を介して回収通路１０６に合流させる構成になっている。
【００９１】
このような構成をとることにより、必要に応じてガスタービン圧縮機吐出空気の一部を抽気してウォーミング用媒体に混合させる制御手段を有しているため、ウォーミング用媒体を、所望の状態量に容易に設定することができる。なお、状態量検知は温度、圧力、流量等任意の物理量でよい。
【００９２】
図１０は図９と同様の実施形態を有しており、その作用効果は同一であり、その説明は省略するが、ガスタービン３の冷却要素１０６に供給される冷却蒸気取り出し位置が図９の実施形態と異なっており、ここでは排熱回収ボイラ４から冷却蒸気を取り出しすのではなく、蒸気タービン５′の中間段出口より通路１１４、冷却通路１１５を介して（一部は通路１１６を介して蒸気タービン低圧段５″に供される）冷却蒸気がガスタービン３冷却部に供給されるようなコンバインドサイクル発電システムに適用した例であり、本提案は多種のシステム構成に柔軟に対応できる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、発電効率を損なうことなく、コンバインドサイクル発電システムの起動から定格出力までの起動時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第１の実施形態を示す系統図。
【図２】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第２の実施形態を示す系統図。
【図３】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第３の実施形態を示す系統図。
【図４】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第４の実施形態を示す系統図。
【図５】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第５の実施形態を示す系統図。
【図６】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第５の実施形態の変形例を示す系統図。
【図７】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第６の実施形態を示す系統図。
【図８】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第６の実施形態の変形例を示す系統図。
【図９】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第７の実施形態を示す系統図。
【図１０】本発明によるコンバインドサイクル発電システムの第７の実施形態の変形例を示す系統図。
【図１１】従来の蒸気冷却ガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電システムを示す系統図。
【符号の説明】
１圧縮機
２燃焼器
３ガスタービン
４排熱回収ボイラ
５蒸気タービン
６復水器
７発電機
８高圧空気通路
９高温燃焼空気通路
１０ガスタービン排ガス通路
１１排熱回収ボイラ排気煙道
１２排熱回収ボイラ給水通路
１３蒸発管
１４ガスタービン蒸気冷却通路
１５主蒸気供給管通路
１６ガスタービン冷却要素（翼冷却）
１６′ ガスタービン冷却要素（燃焼器）
１７ガスタービン冷却蒸気回収管
１８蒸気タービン排気通路
１８′ 蒸気タービン排気（復水器）通路
１０５ガスタービン冷却蒸気供給通路
１０６ガスタービン冷却媒体回収通路
１０６′ 蒸気タービンウォーミング媒体供給通路
１０８排ガス供給通路
１０９排ガス戻り（回収）通路
１１０送風機吐出空気通路
１１１送風機吐出し高温空気通路
１１２蒸気タービンウォーミング媒体大気排出通路
１１３蒸気タービンウォーミング媒体（復水器）戻り通路
２０１蒸気通路切り替え器
２０２蒸気タービン排気通路切り替え器
２０３ガスタービン冷却媒体回収通路切り替え器
２０４ガスタービン冷却媒体（空気−蒸気）供給通路切り替え器
３０１蒸気タービンウォーミング部位
３０２圧縮機吐出空気分岐通路
３０３圧縮機吐出空気分岐通路
３０４空気通路
４０１送風機
４０２熱交換器
５０１物理量検出信号
５０２物理量検知器
５０３流量調節制御信号
５０４流量調節弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combined cycle power generation system in which a gas turbine system and a steam turbine system are combined, and more particularly, to a combined cycle power generation system that performs warming and air-steam replacement before starting a steam turbine.
[0002]
[Prior art]
Recently, high efficiency of thermal power generation systems is strongly desired. In order to approach this demand, not only new thermal power plants, but also existing thermal power plants are being developed as combined cycle power generation systems by repowering.
[0003]
FIG. 11 shows a system diagram of a typical combined cycle power generation system. This combined cycle power generation system includes a gas turbine system and a steam turbine system driven by the exhaust heat energy of the gas turbine system.
[0004]
The gas turbine system introduces and burns a gas turbine 3, a compressor 1 connected to the gas turbine 3 via a shaft, high-pressure air (passage 8) sent from the compressor 1, and fuel. The combustor 2 drives the gas turbine 3 with the high-temperature and high-pressure gas (passage 9) obtained by the combustion.
[0005]
The compressor 1 compresses normal temperature air guided from the atmosphere through a passage. A part of the high-pressure compressed air sent out from the compressor 1 is used for cooling the blades in the gas turbine 3 and sealing the rotating part, and the rest is guided to the combustor 2. The combustor 2 burns fuel supplied from a fuel supply system (not shown) as high-pressure air combustion gas. The hot gas obtained by the combustion is supplied to the gas turbine 3 through the passage 9, expands and gives a driving force to the gas turbine 3, and then flows into the passage 10.
[0006]
On the other hand, the steam turbine system generates steam by the exhaust heat of the steam turbine 5, the generator 7 connected to the steam turbine 5 via the shaft, and the gas turbine system described above, and drives the steam turbine 5 with this steam. And the steam cycle. In FIG. 11, the rotor of the steam turbine 5 and the rotor of the gas turbine 3 are not connected to each other but are constituted by two shafts, but the rotor of the steam turbine 5 and the rotor of the gas turbine 3 are In some cases, it is configured to be connected to one shaft.
[0007]
The steam cycle includes an exhaust heat recovery boiler 4 that recovers heat from the exhaust gas of the gas turbine 3 guided through the passage 10 and generates high-temperature and high-pressure steam necessary for driving the steam turbine 5. The exhaust gas that has passed through the exhaust heat recovery boiler 4 is discharged into the atmosphere through the flue 11.
[0008]
An evaporation pipe 13 is provided in the exhaust heat recovery boiler 4 from the upstream side to the downstream side, and the evaporation pipe 13 and the steam turbine 5 are connected in the following relationship to form a steam cycle. That is, the steam discharged from the steam turbine 5 is guided to the condenser 6 through the passage 18, and is returned to room temperature water by the condenser 6. The returned normal temperature water is introduced into the evaporation pipe 13 through a circulation pump (not shown) and the passage 12, where high-temperature and high-pressure superheated steam is generated and supplied to the steam turbine 5 through the main steam pipe 15. ing.
[0009]
Further, a branch passage 14 for steam cooling a part of blades in the gas turbine 3 is provided from the evaporation pipe 13, and the gas turbine blade cooling unit 16 is cooled by steam. The cooled steam is recovered to the outside of the gas turbine 5, returned to the intermediate stage of the steam turbine 5 through the steam recovery pipe 17, and expanded to work to recover heat.
[0010]
By the way, in such a combined cycle power generation system, it is desired to increase the inlet gas temperature of the gas turbine 11 in order to further improve the thermal efficiency. As the inlet gas temperature of the gas turbine 11 rises, it is necessary to form the combustor 2 and the stationary blades and rotor blades of the gas turbine 3 with materials that can withstand high temperatures.
[0011]
However, the limit temperature of the heat-resistant superalloy material that can be used as the gas turbine material is currently 800 to 900 ° C.
[0012]
On the other hand, the inlet temperature in recent gas turbines has reached about 1300 ° C., far exceeding the limit temperature of the heat-resistant superalloy material. Therefore, it is necessary to cool the blades of the gas turbine 3 to the limit temperature of the heat-resistant superalloy material by some means. In particular, in a gas turbine having a turbine inlet temperature exceeding 1300 ° C., the blades are usually discharged from the compressor 1. Instead of the air cooling method in which the blades are cooled by a part of the air, a combined cycle power generation system employing the steam-cooled gas turbine as described above has been used.
[0013]
This is because an air cooling method using air as a cooling medium has essentially low cooling characteristics. Further, when the gas turbine inlet temperature exceeds 1300 ° C., the cooling air flow rate required for cooling the blades may remarkably increase, and a sufficient cooling effect cannot be obtained only by convection cooling inside the blades. Therefore, it is necessary to use a film cooling method in which cooling air is blown out from the small holes formed on the blade surface of the blade effective portion toward the outside of the blade. When this film cooling method is adopted, the cooling air blown out and the mainstream gas supplied to the gas turbine are mixed to lower the temperature of the mainstream gas, which necessitates a design to make the combustor outlet temperature higher. In addition, in the high temperature field, development of a new low NOx type combustor is required. Moreover, it is because the increase in air and fuel consumed in the combustor cannot be avoided.
[0014]
As described above, the method of air-cooling the blades of the turbine causes a decrease in the thermal efficiency of the gas turbine, which causes a problem of a decrease in the thermal efficiency of the entire combined cycle power generation system. In addition, there is a problem that it cannot be applied to poor fuel in which impurities are mixed because clogging may occur in small holes formed on the blade surface.
[0015]
Therefore, in order to solve such a problem, as shown in Japanese Patent Publication No. 63-40244 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-124414, steam having a specific heat approximately twice as large as that of air is recently disclosed. Is considered to be used as a cooling medium. That is, a part of the steam used in the steam turbine system is distributed to the cooling passage provided in the blades of the gas turbine to cool the blades, and the steam used for cooling is supplied to the steam turbine together with the remaining steam. I am doing so.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional combined cycle power generation system in which the blades of the gas turbine are cooled with steam, the problem is that the start-up time until the rated output of the system tends to become longer as the system becomes higher in power. It has become. For this reason, shortening the start-up time has become important in terms of economical operation of the system and dynamic operation response.
[0017]
Conventionally, in order to warm the steam turbine or to perform air-steam replacement, in the steam cycle in which the main steam is generated, the steam generated before the main steam is generated is waited for and used. Steam turbine warming or air-steam replacement. That is, there is no dedicated heating medium for steam turbine warming or air-steam replacement, and warming or air-steam replacement is performed in a way that main steam is on the extension. The steam required for this was generated.
[0018]
As described above, the conventional combined cycle power generation system has a problem that the start-up time from the start to the rated output in the steam cycle system becomes longer as the output increases, unlike the operation of the gas turbine alone.
[0019]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and generate a heating medium for warming or air-steam replacement of a steam turbine with respect to the main steam supply system or independently. An object of the present invention is to provide a combined cycle power generation system that shortens the startup time of a steam turbine without impairing power generation efficiency.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a combined cycle power generation system of the present invention includes a compressor that generates compressed air, and compressed air generated by the compressor. And fuel Is generated by using the exhaust heat of the gas turbine exhaust gas discharged from the gas turbine and the gas turbine driven by the combustion gas generated in the combustor. Exhaust heat recovery boiler, and the exhaust heat Recovery A steam turbine driven by steam generated in the boiler, a steam supply system for supplying steam generated in the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine, and a branch or independent to the steam supply system, Drives the steam turbine In the exhaust heat recovery boiler Living Before being formed, a heating medium for warming or air-steam replacement of the steam turbine is generated and supplied to an upstream inlet or warming site of the steam turbine. Heating means When It is characterized by providing.
[0021]
In the above-described invention, the heating means generates steam by heating the steam or water sent into the exhaust heat recovery boiler in the exhaust heat recovery boiler, and supplies the steam to the steam turbine. It is a means.
[0022]
The heating means supplies the steam generated by the auxiliary steam generating means as a cooling medium for cooling the gas turbine cooling element after the warming of the steam turbine or after replacing the steam turbine with air to steam. Auxiliary steam switching means for switching is provided.
[0023]
The heating medium may be a high-temperature cooling medium generated by heating a cooling medium for cooling the gas turbine cooling element by the gas turbine cooling element.
[0024]
The cooling medium may be steam branched from the exhaust heat recovery boiler that generates steam for driving the steam turbine, or compressed air compressed by the compressor.
[0025]
Further, the heating means is a gas for sending the steam to the steam turbine so that the steam is replaced with air supplied into the steam turbine when the cooling medium is steam or steam of compressed air. Turbine coolant recovery passage switching means is provided.
[0026]
In addition, the heating means is a closed circulation pipe provided between the high temperature section and the steam turbine in the combined cycle power generation system independently of the steam supply system that circulates the exhaust heat recovery boiler and the steam turbine. And a pumping means for pumping the preheating fluid filled in the closed circulation pipe and circulating between the high temperature section and the steam turbine.
[0027]
Further, the high temperature part is the gas turbine or the exhaust heat recovery boiler.
[0028]
Moreover, it has the piping for high temperature exhaust gas which supplies a part of gas turbine exhaust gas discharged | emitted from the said gas turbine and sent to the said waste heat recovery boiler to the said steam turbine.
[0029]
In addition, the heating means heats the intake air sucked by the air blowing means and the air sucked by the air blowing means and heats the gas turbine exhaust gas discharged from the gas turbine to increase the temperature, and the heating And intake air heat exchange means for generating a medium.
[0030]
In addition, the heating means discharges the heating medium that contributed to warming of the steam turbine or replacing the steam turbine from air to steam to the outside of the combined cycle power generation system or reused inside the combined cycle power generation system. In order to do so, it has a guide pipe for guiding to a predetermined part.
[0031]
Further, the predetermined portion is a condenser provided in the atmosphere, in a flue of the exhaust heat recovery boiler, or between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler.
[0032]
Further, the heating means includes a physical quantity detection means for detecting a physical quantity such as temperature, pressure, and flow rate of the heating medium, and a detection value detected by the physical quantity detection means designates the heating medium as a warming of the steam turbine. Or it has physical quantity control means for controlling the physical quantity of the heating medium so as to coincide with a desired value suitable for replacing the inside of the steam turbine from air to steam.
[0033]
Further, the combined cycle power generation system of the present invention is generated by a compressor that generates compressed air, a combustor that is supplied with fuel and compressed air generated by the compressor and generates combustion gas, and the combustor. A gas turbine driven by combustion gas, an exhaust heat recovery boiler that generates steam using exhaust heat of the gas turbine exhaust gas discharged from the gas turbine, and driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler A steam turbine, a steam supply system that supplies steam generated in the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine, and a steam that is branched or independent from the steam supply system to drive the steam turbine. Before heating, to generate a heating medium that warms the steam turbine or replaces the interior of the steam turbine from air to steam Heating means, and the heating medium is a high-temperature cooling medium generated by heating a cooling cooling medium for cooling a gas turbine cooling element in the gas turbine by the gas turbine cooling element, and the heating medium The cooling medium is steam branched from the exhaust heat recovery boiler that generates steam for driving the steam turbine or compressed air compressed by the compressor, and the heating means converts the steam for driving the steam turbine. A first switch that switches between the steam branched from the generated exhaust heat recovery boiler and the compressed air compressed by the compressor as a cooling coolant for cooling the gas turbine cooling element. Means and the high temperature cooling medium generated by heating with the gas turbine cooling element, warming the steam turbine or the steam turbine Is supplied to the steam turbine as a heating medium for replacing air with steam, or is supplied to a steam cycle formed between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler after the steam turbine is started And a second switching means for switching between the steam turbine and the high-temperature cooling medium after being supplied to the steam turbine as a heating medium for warming the steam turbine or replacing the air in the steam turbine with steam. Discharged air, steam or a mixture of these into the atmosphere, in the flue of a prior exhaust heat recovery boiler, or in a steam cycle formed between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler And a third switching means for switching between.
[0034]
In the above-mentioned invention, the first switching means is the compressor as the cooling cooling medium until the cooling cooling medium for cooling the gas turbine cooling element is generated by the exhaust heat recovery boiler pipe. After the cooling cooling medium for cooling the gas turbine cooling element in the exhaust heat recovery boiler is generated by passing the compressed air compressed in step 1, the branching from the exhaust heat recovery boiler is performed as the cooling cooling medium. The second switching means is heated by the gas turbine cooling element and generated before the steam for driving the steam turbine is generated, and before the steam turbine is started. Supplying the steam turbine as a heating medium for warming the steam turbine or replacing the air in the steam turbine with steam; After the steam for driving the bin is generated and after the steam turbine is started, the high-temperature cooling medium generated by being heated by the gas turbine cooling element is transferred between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler. It supplies to the steam cycle formed between.
[0035]
In the present invention, the steam generated in the main steam supply system in the process until the main steam is generated is not used as the heating medium for warming or air-steam replacement of the steam turbine. Regardless of the main steam generation process, which is branched or independent from the steam supply system, a heating medium for warming up the steam turbine or performing air-steam replacement is generated in a short time, thereby shortening the startup time of the steam turbine. Can be achieved.
[0036]
By configuring as described above, the present invention impairs power generation efficiency in the steam cycle system of the combined cycle power generation system, particularly by efficiently performing warming and air-steam replacement work before starting the steam turbine. In addition, the start-up time from the start of the combined cycle power generation system to the rated output can be greatly shortened.
[0037]
In the present invention, since the steam turbine warming and the dedicated auxiliary steam generator (preheating means) for air-steam replacement are installed in the exhaust heat recovery boiler, the warming is performed before the main steam is generated. , Work medium replacement work can be performed.
[0038]
Further, according to the present invention, the system configuration can be simplified because it can be used as a cooling medium for the gas turbine cooling element by switching the passage after the warming and replacement work.
[0039]
Further, in the present invention, before the main steam generated in the exhaust heat recovery boiler is generated, the high-temperature cooling medium that has passed through the gas turbine cooling element can be used for warming before starting the steam turbine. Speeds up or replaces.
[0040]
Further, in the present invention, since the main steam system and the auxiliary steam system can be switched, the above-described warming or replacement work process performed in the auxiliary steam system can be effectively switched to the expansion work performed in the main steam system.
[0041]
Moreover, in this invention, since the circulation path is provided between the high temperature part of the system and the steam turbine section, it is possible to perform local warming before starting the steam turbine in a short time.
[0042]
Further, in the present invention, a part of the gas turbine exhaust gas can be used for warming before the start of the steam turbine. Therefore, for example, without waiting for the steam supply generated from the auxiliary steam generator, or without the auxiliary steam generator. However, it becomes possible to perform warming before steam turbine starting for a short time and effectively.
[0043]
Further, in the present invention, when the working medium after the warming and replacement work has a large amount of gas components, it is directly returned to the atmosphere or the exhaust heat recovery boiler flue, or to a steam cycle such as a condenser containing a lot of water, It is possible to effectively recover water from the working medium. Further, in the present invention, a separate blower is installed outside the system for the steam turbine warming, and high-temperature air is generated by indirect heat exchange between the air blown from here and the gas turbine exhaust gas. Since it can be used for warming-up before the start of the turbine, the start-up time from the start of the combined cycle power generation system to the rated operation can be shortened.
[0044]
Further, in the present invention, by appropriately combining the above means, it is possible to more efficiently perform warming and air-steam replacement work before starting the steam turbine, particularly in the steam cycle system of the combined cycle power generation system. The start-up time from the start-up of the combined cycle power generation system to the rated output can be greatly shortened without impairing the efficiency.
[0045]
Further, the present invention has a control means for detecting the supply state amount of the warming medium of the steam turbine and extracting a part of the gas turbine compressor discharge air and mixing it with the warming medium as necessary. Therefore, the warming medium can be easily set to the target state quantity.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0047]
FIG. 1 shows a system diagram of a combined cycle power generation system according to a first embodiment of the present invention.
[0048]
This combined cycle power generation system includes a gas turbine system and a steam turbine system driven by the exhaust heat energy of the gas turbine system.
[0049]
The gas turbine system introduces and burns a gas turbine 3, a compressor 1 connected to the gas turbine 3 via a shaft, high-pressure air (passage 8) sent from the compressor 1, and fuel. It is comprised with the combustor 2 which drives the gas turbine 3 with the high temperature / high pressure gas (passage 9) obtained by this combustion. The compressor 1 compresses normal temperature air guided from the atmosphere through a passage. A part of the high-pressure compressed air sent out from the compressor 1 is used for cooling the blades in the gas turbine 3 and sealing the rotating part, and the rest is guided to the combustor 2. The combustor 2 burns fuel supplied from a fuel supply system (not shown) as a high-pressure air support gas. The hot gas obtained by the combustion is supplied to the gas turbine 3 through the passage 9, expands and gives a driving force to the gas turbine 3, and then flows into the passage 10.
[0050]
On the other hand, the steam turbine system generates steam by the exhaust heat of the steam turbine 5, the generator 7 connected to the steam turbine 5 via the shaft, and the gas turbine system described above, and drives the steam turbine 5 with this steam. And a steam cycle. FIG. 1 shows a case where the rotor of the steam turbine 5 and the rotor of the gas turbine 3 are connected to each other by one axis, but the rotor of the steam turbine 5 and the rotor of the gas turbine 3 are two axes. A connected configuration may be used.
[0051]
The steam cycle includes an exhaust heat recovery boiler 4 that recovers heat from the exhaust gas of the gas turbine 3 guided through the passage 10 and generates high-temperature and high-pressure steam necessary for driving the steam turbine 5. The exhaust gas that has passed through the exhaust heat recovery boiler 4 is discharged into the atmosphere through the flue 11.
[0052]
An evaporation pipe 13 is provided in the exhaust heat recovery boiler 4 from the upstream side to the downstream side. A main steam supply system for supplying main steam to the steam turbine 5 includes an evaporation pipe 13 and a main steam supply passage 15.
[0053]
The evaporation pipe 13 and the steam turbine 5 are connected in the following relationship to form a steam cycle. That is, the steam discharged from the steam turbine 5 is guided to the condenser 6 through the passage 18, and is returned to normal temperature water by the condenser 6. This returned normal temperature water is introduced into the evaporation pipe 13 through the passage 12 by a circulation pump (not shown), where high-temperature and high-pressure superheated steam is generated, and the steam is supplied through the main steam pipe 15 and the supply passage switch 201. The turbine 5 is supplied.
[0054]
Furthermore, in the present embodiment, there is a heating means that generates auxiliary steam and supplies it to the steam turbine 5 in order to warm the steam turbine 5 or perform air-steam replacement before the main steam is generated in the evaporation pipe 13. It is branched or independent from the main steam supply system. This heating means has a steam auxiliary boiler 101 as auxiliary steam generating means. The steam auxiliary boiler 101 is connected to the branch passage 102. The branch passage 102 is a passage branched from the evaporation pipe 13 in the exhaust heat recovery boiler 4 or a passage independent of the evaporation pipe 13. Further, the steam auxiliary boiler 101 is communicated with the main steam supply passage 15 ′ via the switch 201.
[0055]
In such a configuration, until the main steam is generated via the main steam passage 15, the steam generated by being heated to some extent by the exhaust gas of the gas turbine 3 is further heated by the steam auxiliary boiler 101. The steam generated in the steam auxiliary boiler 101 can be secured by the switcher 201 and the steam generated in the steam auxiliary boiler 101 can be supplied to the steam turbine 5. As a result, it is not necessary to wait for auxiliary steam to be used for warming or air-steam replacement in the main steam supply system such as the steam pipe 13, and using the steam generated in the steam auxiliary boiler 101, Warming before activation of the steam turbine 5 and work for replacing the steam turbine 5 from air to steam can be performed quickly.
[0056]
Further, a switcher 202 is disposed between the steam turbine discharge side and the condenser 6. As a result, the steam that has finished the warming or replacement operation is joined from the passage 104 to the exhaust gas passage 10 of the gas turbine 3 via the steam exhaust passage 18 and the switch 202, or the steam cycle is restored from the steam passage 18 '. Whether to supply to the water vessel 6 can be appropriately selected depending on the component form of the return steam. That is, when the return steam contains a large amount of gas components such as air, the steam that has been warmed or replaced is transferred from the passage 104 to the exhaust gas passage 10 of the gas turbine 3 via the steam exhaust passage 18 and the switch 202. Merge. Further, when the water vapor content is high, the passage is selected so as to be supplied from the steam passage 18 'to the condenser 6 of the steam cycle. Thus, the burden on the condenser 6 can be suppressed as much as possible by appropriately selecting the passage according to the component form of the return steam.
[0057]
Further, after the warming and replacement work is completed, the switcher 201 is switched, and the steam generated in the auxiliary boiler 101 is communicated with the steam cooling passage 105 secured through the passage 103 and the switcher 201, and gas is generated by this auxiliary steam. It can also be used as a cooling medium for cooling the cooling element 16 of the turbine 3. As a result, the system can be simplified.
[0058]
Naturally, the steam that has cooled the cooling element 16 of the gas turbine 3 for the purpose of improving the thermal efficiency of the cycle is returned to the intermediate stage of the steam turbine 5 of the steam cycle through the recovery passage 17 and is recovered. The steam return position is not particularly limited, and can be returned to any position in the steam cycle, and can be returned to a position advantageous in terms of system design.
[0059]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
[0060]
FIG. 2 is a system diagram of a combined cycle power generation system according to the second embodiment of the present invention.
[0061]
The combined cycle power generation system includes a gas turbine system and a steam turbine system driven by exhaust heat energy of the gas turbine system. The basic configuration at the rated operation is the same as that of the conventional type shown in FIG. 11 and the description thereof is omitted here. The difference from the conventional type is that the system is started, the warming of the steam turbine 5 and the air-steam replacement. It is in having added the means to do.
[0062]
Although the cooling steam for cooling the gas turbine 3 is generated at the branch portion of the evaporation pipe 13, the cooling steam for cooling the gas turbine 3 is generated at the branch portion of the evaporation pipe 13. After warming up gradually. Here, part of the compressed air from the compressor 1 is used with the gas turbine 3 as a cooling medium until the cooling steam for cooling the gas turbine 3 is generated in the branch portion of the evaporation pipe 13. Like that. Then, after the cooling steam for cooling the gas turbine 3 is generated in the branch portion of the evaporation pipe 13, the cooling steam generated in the branch portion of the evaporation pipe 13 is used as the cooling medium. To do. For this purpose, a switch 204 is provided.
[0063]
The cooling medium used for cooling the cooling element 16 of the gas turbine 3 becomes a high-temperature cooling medium and is used as a heating medium for warming or air-steam replacement.
[0064]
More specific description will be given below.
[0065]
In the following description, the switch 204 uses either the steam obtained by branching from the evaporation pipe 13 in the steam cycle for generating main steam or the compressed air compressed by the compressor 1 as a gas turbine cooling element. This corresponds to the first switching means in the present invention for switching whether the cooling medium 16 is used as a cooling medium for cooling.
[0066]
Further, the switch 203 supplies the steam turbine 5 with the high-temperature coolant generated by being heated by the gas turbine cooling element 16 as a heating medium for warming or air-steam replacement of the steam turbine 5, or This corresponds to the second switching means in the present invention for switching whether to supply to the steam cycle of the steam turbine 5 after the start of the steam turbine 5.
[0067]
A branch passage 302 branched from the discharge air passage 8 of the compressor 1 is formed in the passage 14, and the extracted air of the compressor 1 is supplied to the cooling passage 105 secured via the branch passage 302 and the switch 204. The cooling element 16 of the gas turbine 3 is used for cooling. The high-temperature air that has become hot here is supplied to the warming portion 301 of the steam turbine 5 through the warming medium supply passage 106 ′ of the steam turbine 5 secured by the recovery passage 106 and the switch 203.
[0068]
The air that has passed through the warming region 301 is configured to merge with the gas turbine 3 exhaust gas passage 10 via the passage 107.
[0069]
Further, when the cooling steam for cooling the gas turbine 3 is generated in the branch portion of the evaporation pipe 13 and starts to be supplied from the passage 14, the air supply from the discharge air branch passage 302 of the compressor 1 is stopped by the switch 204, and the steam Steam passing through the passage 14 is supplied to the cooling element 16 of the gas turbine 3 via the switch 204 and the cooling passage 105. The steam that has finished cooling is recovered, passes through the recovery passage 106, is supplied to the warming portion 301 of the steam turbine 5 from the switch 203 and the warming medium supply passage 106 ', and continues warming.
[0070]
After the warming is completed, the steam from the passage 106 is redirected to the passage 17 by the steam switch 203 and supplied to the intermediate stage of the steam turbine 5.
[0071]
By adopting the operation method as described above, the warming time can be drastically shortened as compared with the conventional warming method using main steam.
[0072]
FIG. 3 shows a combined cycle power generation system according to the third embodiment of the present invention, and shows an example in which a gas turbine system and a steam turbine system are connected and configured on one shaft. Basically, it is the same as the contents described in FIG. 2 and shows the same effect, but it can be made compact by one axis.
[0073]
FIG. 4 shows a combined cycle power generation system according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4 is basically the same as the contents described in FIGS. It is the example applied to what cooled the cooling part 16 'of the combustor 2 of the gas turbine 3 instead of the gas turbine cooling element 16 of FIG. 2, FIG. With such a configuration, the combustor 2 can be protected from excessive heating of the combustor 2, and a stable operation can be performed for a long time.
[0074]
5 and 6 show system diagrams of a combined cycle power generation system according to a fifth embodiment of the present invention.
[0075]
In FIG. 5, the space in the exhaust heat recovery boiler 4 through which the exhaust gas of the gas turbine 3 passes and the warming part 301 of the steam turbine 5 are connected by the exhaust gas supply passage 108 and the exhaust gas return passage 109 to be closed and circulated. A route is provided and warming is performed. The closed circulation path that connects the exhaust gas supply passage 108 and the exhaust gas return passage 109 is provided with a pressure feeding means 320 such as a pump, and the heating medium filled in the closed circulation path is circulated by the pressure feeding means 320. It is done. This heating medium is heated when passing through the exhaust heat recovery boiler 4 and cooled when passing through the warming part 301. This makes it possible to end the warming with the gas turbine exhaust gas before the main steam is generated.
[0076]
Further, in FIG. 6, a dedicated separate blower 401 is provided, and high-temperature air is generated by the indirect heat exchanger 402 in which the air blown from here is installed between the passage 110 and the gas turbine exhaust gas passage 10, and the steam turbine is passed through the passage 111. 5 to warm up. The air that has finished warming is discharged from the exhaust passage 112 to the atmosphere via the switch 202. After the warming operation is completed, the air passage is closed, and the exhaust of the steam turbine 5 is switched to the exhaust passage 18 via the switch 202 and communicated with the condenser 6. Even with such a configuration, the warming can be terminated by the gas turbine exhaust gas before the main steam is generated. Unlike the case shown in FIG. 6, the blower 401 can be omitted when compressed air or the like is used as the inflow air without using the closed circulation path.
[0077]
Here, the switcher 202 is configured so that the high-temperature cooling medium is supplied to the steam turbine 5 as a heating medium for warming or air-steam replacement of the steam turbine 5 and then discharged from the steam turbine 5. The mixed gas corresponds to the third switching means in the present invention for switching whether the mixed gas is discharged into the atmosphere, the flue of the exhaust heat recovery boiler 4 or the steam cycle of the steam turbine 5.
[0078]
7 and 8 show system diagrams of a combined cycle power generation system according to the sixth embodiment of the present invention.
[0079]
Here, the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 is further improved, and the operation of replacing the air in the steam turbine 5 with the steam from the warming of the steam turbine 5 can be performed in parallel. .
[0080]
In the combined cycle power generation system according to the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, a compressor 1 that generates compressed air, and a combustor 2 that is supplied with fuel and compressed air generated by the compressor 1 to generate combustion gas. And the gas turbine 3 driven by the combustion gas generated in the combustor 2, the steam turbine 5 driven using exhaust heat of the gas turbine exhaust gas discharged from the gas turbine 5, and the steam turbine 5 Exhaust heat recovery boiler 4 that heats water or steam and generates main steam that drives steam turbine 5 with the heated steam, and main steam that supplies main steam generated in exhaust heat recovery boiler 4 to steam turbine 5 A main steam supply system having a supply pipe 15 and the like, and a branching or independent arrangement with respect to the main steam supply system for warming or air-steam replacement of the steam turbine 5 The order of the heating medium prior to the main steam introduced into the steam turbine 5 is generated, and a, and preliminary heating means comprising a gas turbine cooling steam supply passage 105 or the like to be supplied to the steam turbine 5.
[0081]
In a system in which at least a part of the steam supplied from the steam cycle during rated operation of the steam turbine 5 is used for cooling the gas turbine 3, steam for cooling the gas turbine is generated in the steam cycle when the system is started. Until a part of the air discharged from the compressor 1 is switched to the cooling passage 106 for cooling the steam cooling element 16 of the gas turbine 3 and at least a part of the high-temperature air after cooling is recovered and supplied to the steam turbine 5. The warm air after warming is discharged to the air or the exhaust flue of the exhaust heat recovery boiler 4 for warming.
[0082]
When steam starts to be generated in the steam cycle, the air supply system is closed, and the generated steam is supplied to the gas turbine cooling element passage 106 to perform steam cooling. Further, at least a part of the high-temperature steam after the cooling of the gas turbine 3 is recovered and the warming of the steam turbine 5 is continued, and air-steam replacement in the steam passage is performed in parallel, and the air and steam mixing here is performed. The gas is communicated with the atmosphere or the exhaust heat recovery boiler 4 flue, and the communication path to the atmosphere or the steam exhaust heat recovery boiler 4 flue is closed during the air-steam replacement process or by the end of the steam cycle. The high temperature steam recovered after the cooling of the gas turbine 3 is switched to a part of the steam turbine 5 and after the warming and air-steam replacement work of the steam turbine 5 is completed or until the main steam supply from the exhaust heat recovery boiler 4 is started. At the same time that the passage communication passage and the steam turbine 5 are closed, the recovered high temperature steam passage contact is returned to a part of the steam cycle.
[0083]
The warming and replacement steam is configured to join the main steam passage 15 at the inlet portion of the steam turbine 5 from the passage 106 ′ via the switch 203.
[0084]
Of course, during the warming steam supply, the main steam stop valve (not shown) provided in the main steam passage is closed until the main steam is generated.
[0085]
During warming and air-steam replacement, the switch 202 is discharged to the atmosphere via the exhaust passage 112 according to the components of the working medium, merged with the exhaust gas passage 10 via the exhaust passage 104, or the exhaust passage 18. It can be made to return to the condenser 6 via '. That is, when the main component of the steam turbine exhaust is air, it is into the atmosphere. In the case of an air-steam mixed gas containing a large amount of air, the exhaust heat recovery boiler exhaust passage 11 is used. In the case of an air-steam mixed gas containing a large amount of steam. By returning the exhaust gas to the condenser 6, work of a decompression pump (not shown) provided in the condenser 6 can be reduced.
[0086]
Further, after the warming and steam replacement operations are completed, the steam passing through the steam passage 106 is supplied to the intermediate stage of the steam turbine 5 from the steam passage 17 secured via the switch 203 and used for expansion work. Note that the cooling steam supply position, the return position, and the like are not particularly limited as in this embodiment, and may be anywhere in any steam cycle depending on the purpose of the system.
[0087]
Further, the exhaust heat recovery boiler is not limited to a single pressure boiler, but may be of a recuperation type. Further, the gas turbine and the steam turbine may be constituted by a single machine or a plurality of machines.
[0088]
According to the present embodiment, by configuring as described above, it is possible to more efficiently perform the warming and air-steam replacement work before the start of the steam turbine 5 in the steam cycle system of the combined cycle power generation system. Thus, the start-up time from the start of the combined cycle power generation system to the rated output can be greatly shortened without impairing the power generation efficiency.
[0089]
9 and 10 show system diagrams of a combined cycle power generation system according to the seventh embodiment of the present invention.
[0090]
FIG. 9 is a further improvement of the embodiment shown in FIG. 7, in which a sensor for detecting a state quantity of warming supply steam of the steam turbine 5, such as temperature, is transmitted to the detector 502 via a signal line 501. By transmitting a control signal 503 to the flow rate adjustment valve 504 in order to obtain a predetermined state quantity, the flow rate of air passing through the branch passage 303 branched from the compressor 1 is adjusted, and the recovery passageway 106 is passed through the air passage 304. It is configured to merge.
[0091]
By adopting such a configuration, it has a control means for extracting a part of the gas turbine compressor discharge air and mixing it with the warming medium as required. The state quantity can be easily set. The state quantity detection may be any physical quantity such as temperature, pressure, and flow rate.
[0092]
FIG. 10 has the same embodiment as FIG. 9, and the operation and effect thereof are the same, and the description thereof is omitted. However, the position of taking out the cooling steam supplied to the cooling element 106 of the gas turbine 3 is shown in FIG. 9. Unlike the embodiment, here, the cooling steam is not taken out from the exhaust heat recovery boiler 4, but from the intermediate stage outlet of the steam turbine 5 'via the passage 114 and the cooling passage 115 (partially via the passage 116). This is an example applied to a combined cycle power generation system in which cooling steam supplied to the steam turbine low-pressure stage 5 ″ is supplied to the cooling portion of the gas turbine 3, and this proposal can flexibly cope with various system configurations.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the start-up time from the start of the combined cycle power generation system to the rated output can be significantly shortened without impairing the power generation efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 3 is a system diagram showing a third embodiment of a combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 4 is a system diagram showing a fourth embodiment of a combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 5 is a system diagram showing a fifth embodiment of a combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 6 is a system diagram showing a modification of the fifth embodiment of the combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 7 is a system diagram showing a sixth embodiment of the combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 8 is a system diagram showing a modification of the sixth embodiment of the combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 9 is a system diagram showing a seventh embodiment of a combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 10 is a system diagram showing a modification of the seventh embodiment of the combined cycle power generation system according to the present invention.
FIG. 11 is a system diagram showing a combined cycle power generation system using a conventional steam-cooled gas turbine.
[Explanation of symbols]
1 Compressor
2 Combustor
3 Gas turbine
4 Waste heat recovery boiler
5 Steam turbine
6 condenser
7 Generator
8 High-pressure air passage
9 High-temperature combustion air passage
10 Gas turbine exhaust gas passage
11 Exhaust heat recovery boiler exhaust flue
12 Waste heat recovery boiler water supply passage
13 Evaporation tube
14 Gas turbine steam cooling passage
15 Main steam supply pipe passage
16 Gas turbine cooling element (blade cooling)
16 'Gas turbine cooling element (combustor)
17 Gas turbine cooling steam recovery pipe
18 Steam turbine exhaust passage
18 'Steam turbine exhaust (condenser) passage
105 Gas turbine cooling steam supply passage
106 Gas turbine cooling medium recovery passage
106 'Steam turbine warming medium supply passage
108 Exhaust gas supply passage
109 Exhaust gas return (recovery) passage
110 Blower discharge air passage
111 Blower discharge high temperature air passage
112 Steam turbine warming medium air discharge passage
113 Steam turbine warming medium (condenser) return passage
201 Steam passage changer
202 Steam turbine exhaust passage switcher
203 Gas turbine cooling medium recovery passage switcher
204 Gas turbine cooling medium (air-steam) supply passage switcher
301 Steam turbine warming part
302 Compressor discharge air branch passage
303 Compressor discharge air branch passage
304 Air passage
401 Blower
402 heat exchanger
501 Physical quantity detection signal
502 Physical quantity detector
503 Flow control signal
504 Flow control valve

Claims

A compressor for generating compressed air;
A combustor that is supplied with compressed air and fuel generated by the compressor and generates combustion gas;
A gas turbine driven by the combustion gas generated in the combustor;
An exhaust heat recovery boiler that generates steam using exhaust heat of the gas turbine exhaust gas discharged from the gas turbine;
A steam turbine driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler;
A steam supply system for supplying steam generated in the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine;
Provided branched or independently relative to the steam supply system before the steam for driving the steam turbine are made live by the exhaust heat recovery in the boiler, warming or air of the steam turbine - the vapor substituted combined cycle power generation system characterized in that it comprises generating a heating means for supplying to the inlet or warming site upstream side of the steam turbine to <br/> heating medium for.

The heating means is auxiliary steam generation means for generating steam by heating steam or water sent into the exhaust heat recovery boiler in the exhaust heat recovery boiler and supplying the steam to the steam turbine. The combined cycle power generation system according to claim 1, wherein:

The heating means supplies the steam generated by the auxiliary steam generating means as a cooling medium for cooling the gas turbine cooling element after the warming of the steam turbine or after replacing the inside of the steam turbine from air to steam. The combined cycle power generation system according to claim 2, further comprising an auxiliary steam switching means for switching to the above.

2. The combined cycle power generation system according to claim 1, wherein the heating medium is a high-temperature cooling medium generated by heating a cooling cooling medium for cooling a gas turbine cooling element by the gas turbine cooling element.

The cooling medium for cooling is steam branched from the exhaust heat recovery boiler that generates steam for driving the steam turbine, or compressed air compressed by the compressor. Combined cycle power generation system.

The heating means is a gas turbine cooling system for sending the steam to the steam turbine to replace the steam supplied to the steam turbine when the cooling medium is steam or steam of compressed air. The combined cycle power generation system according to claim 4, further comprising a medium recovery passage switching unit.

The heating means is a closed circulation pipe provided between the steam turbine and the high temperature section in the combined cycle power generation system independently for the steam supply system circulating through the exhaust heat recovery boiler and the steam turbine; 2. The combined cycle power generation according to claim 1, further comprising: a pumping unit that pumps the preheating fluid filled in the closed circulation pipe and circulates between the high temperature portion and the steam turbine. system.

The combined cycle power generation system according to claim 7, wherein the high temperature part is the gas turbine or the exhaust heat recovery boiler.

The said heating means has the piping for high temperature exhaust gas which supplies a part of gas turbine exhaust gas discharged | emitted from the said gas turbine and sent to the said waste heat recovery boiler to the said steam turbine. Combined cycle power generation system.

The heating means heats the intake medium sucked in by air and heats the intake air sucked in by the blower means and heats the gas turbine exhaust gas discharged from the gas turbine to increase the temperature of the heating medium. The combined cycle power generation system according to claim 1, further comprising: an intake air heat exchange unit that generates the combined cycle heat generation unit.

The heating means is for exhausting the heating medium contributing to warming of the steam turbine or replacing the steam turbine from air to steam to the outside of the combined cycle power generation system or for reuse within the combined cycle power generation system. The combined cycle power generation system according to claim 1, further comprising a guide pipe for guiding to a predetermined part.

The combined unit according to claim 11, wherein the predetermined portion is a condenser provided in the atmosphere, in a flue of the exhaust heat recovery boiler, or between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler. Cycle power generation system.

The heating means includes a physical quantity detection means for detecting a physical quantity such as temperature, pressure, and flow rate of the heating medium, and a detection value detected by the physical quantity detection means determines the heating medium as the warming of the steam turbine or the The combined cycle power generation system according to claim 1, further comprising physical quantity control means for controlling a physical quantity of the heating medium so as to coincide with a desired value suitable for replacing the inside of the steam turbine from air to steam. .

In the combined cycle power generation system according to claim 1,
The heating medium is a high temperature cooling medium generated by heating a cooling cooling medium for cooling a gas turbine cooling element in the gas turbine by the gas turbine cooling element,
The cooling coolant is steam branched from the exhaust heat recovery boiler that generates steam for driving the steam turbine or compressed air compressed by the compressor,
The heating means cools the gas turbine cooling element with either the steam branched from the exhaust heat recovery boiler that generates steam for driving the steam turbine or the compressed air compressed by the compressor. First switching means for switching whether to flow as a cooling medium for use;
Supplying the high-temperature cooling medium generated by being heated by the gas turbine cooling element to the steam turbine as a heating medium for warming the steam turbine or replacing the inside of the steam turbine from air to steam, or A second switching means for switching whether to supply to a steam cycle formed between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler after activation of the steam turbine;
The high-temperature cooling medium is supplied to the steam turbine as a heating medium for warming the steam turbine or replacing the air in the steam turbine with steam. A third switching means for switching whether the mixed gas is discharged into the atmosphere or in the flue of the previous exhaust heat recovery boiler or in the steam cycle formed between the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler; A combined cycle power generation system characterized by comprising:

The first switching means includes
Until the cooling coolant for cooling the gas turbine cooling element is generated in the exhaust heat recovery boiler pipe, compressed air compressed by the compressor is passed as the cooling coolant,
After the cooling coolant for cooling the gas turbine cooling element is generated in the exhaust heat recovery boiler, the steam branched from the exhaust heat recovery boiler is passed as the cooling coolant,
The second switching means includes
Before the steam for driving the steam turbine is generated and before the steam turbine is started, the high-temperature cooling medium generated by heating by the gas turbine cooling element is warmed by the steam turbine or the Supplying the steam turbine as a heating medium for replacing air in the steam turbine with steam;
After the steam for driving the steam turbine is generated and after the steam turbine is started, the high-temperature cooling medium generated by heating by the gas turbine cooling element is used as the steam turbine and the exhaust heat recovery boiler. The combined cycle power generation system according to claim 14, wherein the combined cycle power generation system is supplied to a steam cycle formed between the two.