JP4287981B2 - Combined cycle plant - Google Patents
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせた複合サイクルプラントに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような分野に属する技術としては、特開平11−117712号公報、及び、特開平11−117714号公報によって開示されたものが知られている。これらの公報に記載された従来の複合サイクルプラントは、ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガス(例えば、天然ガス等)を予め加熱する燃料ガス加熱器を備える。この燃料ガス加熱器は、燃料ガス供給装置と燃焼器との間に設けられており、排熱回収ボイラに含まれる中圧エコノマイザの出口と接続された伝熱管を有する。これにより、燃料ガス加熱器を通過する燃料ガスは、中圧エコノマイザから流出し、伝熱管の内部を流通する加熱水(約240℃程度)から熱を奪って昇温することから、ガスタービンにおける熱効率が向上する。燃料ガス加熱器を熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温し、減圧弁によって減圧された状態で脱気器等に返送される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように構成された従来の複合サイクルプラントには、次のような問題点が存在していた。
【0004】
すなわち、複合サイクルプラントを構成するガスタービンに急激な負荷変動が発生したり、いわゆるインターロック状態になったりすると、燃焼器に対する燃料ガスの供給量を急激に減少させる必要が生じることがある。そして、燃料ガス加熱器を通過する燃料ガスの流量が減少した場合、燃料ガスが加熱水から奪う熱量も減少することになり、燃料ガス加熱器を通過した加熱水は高温のまま脱気器等に返送されてしまう。この場合、加熱水の戻りライン内部や戻りラインと脱気器等との合流部等において、高温の加熱水が飽和圧力まで急激に減圧されて沸騰し、気液二相状態となるフラッシュ現象が発生してしまう。フラッシュ現象が発生した場合、生じた蒸気の気泡が潰れることにより、配管や器内を損傷させてしまうおそれもある。
【0005】
そこで、本発明は、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源とした場合に、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる複合サイクルプラントの提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源としてガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、燃料ガス加熱装置と排熱回収ボイラとを結ぶ流路を開閉可能な流路開閉手段と、加熱水戻りラインに設けられており、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段と、温度計測手段の計測値に基づいて流路開閉手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
この複合サイクルプラントは、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置を備えており、この燃料ガス加熱装置によって燃料ガス供給装置からガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスが加熱される。燃料ガス加熱装置は、排熱回収ボイラ(例えば、中圧エコノマイザ)で加熱された加熱水を熱源としており、燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスは、加熱水から熱を奪って昇温する。一方、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温し、減圧弁等によって減圧された状態で加熱水戻りラインを介して排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送される。
【0008】
ここで、このように構成された複合サイクルプラントでは、ガスタービンの負荷変動等によって燃焼器に対する燃料ガスの供給量を急激に減少させた場合、燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することになる。この場合、燃料ガス加熱装置を通過した加熱水は高温のまま脱気器等に返送されてしまうことから、燃焼器の熱効率が低下するのに加えて、加熱水の戻りライン内部や、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等において、フラッシュ現象が発生してしまう。そして、フラッシュ現象が発生すると、加熱水戻りラインや復水ライン等を損傷させてしまうおそれもある。
【0009】
これを踏まえて、この複合サイクルプラントでは、燃料ガス加熱装置と排熱回収ボイラとを結ぶ流路に、遠隔操作式の開閉弁等からなる流路開閉手段が設けられている。また、加熱水戻りラインには、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段が設けられており、流路開閉手段は、制御手段により温度計測手段の計測値に応じて開閉制御される。すなわち、制御手段は、燃料ガス加熱装置の出口における加熱水の温度が所定の基準温度を上回った際に流路開閉手段を閉鎖させる。これにより、ガスタービンの負荷変動時等に燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が減少させられた場合のように、燃料ガス加熱装置において加熱水の熱量を燃料ガスによって十分に回収しきれなくなった際には、排熱回収ボイラから燃料ガス加熱装置への加熱水の供給が停止されることになる。
【0010】
この結果、高温の加熱水が加熱水戻りラインや復水ラインに返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水の戻りライン内部や、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。そして、複合サイクルプラントに既設されている弁や温度計を利用すると共に、ソフトウェア変更を施すことにより、このような流路開閉手段、温度計測手段、及び、制御手段を容易かつ低コストで装備可能となる。従って、この複合サイクルプラントによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【0011】
本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源としてガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、加熱水戻りライン上に設けられており、復水ラインを流通する復水と加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器とを備えることを特徴とする。
【0012】
この複合サイクルプラントも、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置を備えており、この燃料ガス加熱装置は、排熱回収ボイラ(例えば、中圧エコノマイザ)で加熱された加熱水を熱源としており、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は加熱水戻りラインを介して排熱回収ボイラと復水器とを結ぶ復水ラインに返送される。そして、加熱水戻りライン上には、復水ラインを流通する復水と加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器が設けられている。
【0013】
すなわち、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した後、加熱水戻りラインを流通する加熱水は、復水ラインに流れ込む前に、復水ラインを流通する復水と熱交換を行う。そして、当該加熱水は、復水ラインを流通する復水に熱を与えて降温した状態で復水ラインに流れ込むことになる。この結果、この複合サイクルプラントでは、ガスタービンの負荷変動時等に燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が減少させられたこと等に起因して、燃料ガス加熱装置の出口における加熱水の温度が上昇したような場合であっても、加熱水戻りライン内の加熱水は、常に、復水ラインの手前で冷却されることになる。
【0014】
これにより、高温の加熱水が復水ラインに返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水の戻りライン内部や、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【0015】
この場合、熱交換器の下流側に位置するように、加熱水戻りライン上に設けられており、復水ラインに返送される加熱水を減圧させる減圧弁を更に備えると好ましい。
【0016】
このような構成を採用すれば、復水ラインに返送される加熱水は、常に熱交換器で降温させられた後に減圧されることになるので、加熱水戻りラインと復水ラインとの合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。
【0017】
本発明による複合サイクルプラントは、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用すると共に当該蒸気タービンで膨張した蒸気を復水器で復水させる複合サイクルプラントにおいて、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源としてガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を復水器に返送させるための加熱水戻りラインと、加熱水戻りライン上に設けられており、復水器に返送される加熱水を気液分離させるフラッシュタンクとを備えることを特徴とする。
【0018】
この複合サイクルプラントも、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置を備えており、この燃料ガス加熱装置は、排熱回収ボイラ(例えば、中圧エコノマイザ)で加熱された加熱水を熱源としており、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は加熱水戻りラインを介して復水器に返送される。そして、加熱水戻りライン上には、加熱水を気液分離させるためのフラッシュタンクが設けられている。従って、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した後、加熱水戻りラインを流通する加熱水は、復水器に流れ込む前に、フラッシュタンクに流れ込み、このフラッシュタンク内で気液分離される。
【0019】
これにより、各種配管の内部や器内でフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。なお、この場合は、フラッシュタンクに液面計を備えると共に、液面計の計測値に応じてフラッシュタンク内の水を復水器に返送させるとよい。また、フラッシュタンク内で発生した水蒸気は、給水加熱器等の熱源として利用すると好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による複合サイクルプラントの好適な実施形態について詳細に説明する。
【0021】
〔第1実施形態〕
図1は、本発明による複合サイクルプラントの第1実施形態を示す系統図である。同図に示す複合サイクルプラントCCは、主として、ガスタービンGT、排熱回収ボイラHRSG、及び、蒸気タービンSTとから構成される。ガスタービンGTは、圧縮機ACで昇圧させると共に燃焼器CBで燃焼させた作動流体をタービンATで膨張させて発電機EG1を駆動する。ガスタービンGTのタービンATから排出される排ガスは、複圧式の排熱回収ボイラHRSGに導入され、蒸気を発生するための熱源として利用される。排熱回収ボイラHRSGで発生した蒸気は、蒸気タービンSTに駆動源として供給される。
【0022】
蒸気タービンSTは、高圧タービンHT、中圧タービンIT、及び、低圧タービンLTとからなり、発電機EG2を駆動する。高圧タービンHTには、排熱回収ボイラHRSGの高圧過熱器HSHから過熱蒸気が供給される。高圧タービンHTで膨張してエネルギを失った飽和蒸気は、排熱回収ボイラHRSGの再熱器RHで再加熱され、中圧タービンITに供給される。また、低圧タービンLTには、排熱回収ボイラHRSGの低圧過熱器LSHで過熱された蒸気と、中圧タービンITを通過した蒸気とが供給される。低圧タービンLTで膨張してエネルギを失った蒸気は、復水器Cに導入され、冷却・復水させられる。
【0023】
復水器Cで回収された復水は、復水ポンプPCによって圧送され、グランド復水器GC、及び、給水加熱器FWHを介して、排熱回収ボイラHRSGの予熱器PHに導入される。なお、給水加熱器FWHの熱源としては、低圧過熱器LSH(低圧過熱器LSHが設けられていない場合は、低圧蒸発器LEV)から抽気された蒸気が用いられる。排熱回収ボイラHRSGの予熱器PHで予熱された水は、低圧給水ポンプPLによって低圧エコノマイザLECに、中圧給水ポンプPIによって中圧エコノマイザIECに、高圧給水ポンプPHによって高圧エコノマイザHECに供給される。
【0024】
低圧エコノマイザLECで加熱された水は、低圧蒸発器LEVで蒸発し、低圧ドラムLDを介して低圧過熱器LSHに送られ、低圧過熱器LSHで過熱される。また、中圧エコノマイザIECで加熱された水は、中圧蒸発器IEVで蒸発し、中圧ドラムIDを介して中圧過熱器ISHに送られ、中圧過熱器ISHで過熱される。同様に、高圧エコノマイザHECで加熱された水は、高圧蒸発器HEVで蒸発し、高圧ドラムHDを介して高圧過熱器HSHに送られ、高圧過熱器HSHで過熱される。
【0025】
また、この複合サイクルプラントCCには、図1に示すように、ガスタービンGTの燃焼器CBにおける熱効率を向上させる観点から、燃焼器CBと図示しない燃料ガス供給装置との間に、燃料ガス加熱装置FGHが設けられている。燃料ガス加熱装置FGHは、図示しないタービン冷却空気ユニット(TCAクーラ)を含むと共に、加熱水供給ラインL1を介して排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECの出口と接続された伝熱管を有する。燃料ガス加熱装置FGHを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインL2の一端が接続されており、加熱水戻りラインL2の中途には、流量計F1の計測値に応じて開度調整される減圧弁PRVが組み込まれている。そして、加熱水戻りラインL2の他端は、排熱回収ボイラHRSGと復水器Cとを結ぶ復水ラインL3(排熱回収ボイラHRSGの予熱器PHの入口)に接続されている。
【0026】
更に、燃料ガス加熱装置FGHと図示しない燃料ガス供給装置とを結ぶガス供給ラインには、バイパス弁BVが備えられており、このバイパス弁BVの分岐ポートには、燃焼器CBの燃料ガス入口に連なるバイパスラインが接続されている。バイパス弁BVは、制御装置10に接続されており、制御装置10を介してバイパス弁BVをバイパスライン側に切り換えれば、燃料ガス加熱装置FGHを経由させることなく、燃料ガスを燃焼器CBに直接供給することができる。
【0027】
これにより、複合サイクルプラントCCの運転中、燃料ガス加熱装置FGHには、排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECで加熱された加熱水(例えば、約240℃)が熱源として供給される。従って、バイパス弁BVを燃料ガス加熱装置FGH側に切り換えておけば、天然ガス等の燃料ガスは、燃料ガス加熱装置FGHを通過する際に、排熱回収ボイラHRSG側から供給される加熱水から熱を奪って昇温する。一方、燃料ガス加熱装置FGHを熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温した後、減圧弁PRVによって所定の圧力まで減圧され、加熱水戻りラインL2を介して復水ラインL3に返送される。
【0028】
ここで、このように構成された複合サイクルプラントCCでは、ガスタービンGTの負荷変動等によって燃焼器CBに対する燃料ガスの供給量を急激に減少させた場合、燃料ガス加熱装置FGHを通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することになる。この場合、燃料ガス加熱装置FGHを通過した加熱水は高温のまま復水ラインL3に返送されてしまうことになる。従って、何らかの対策を施さなければ、燃焼器の熱効率が低下してしまうと共に、加熱水戻りラインL2の内部や、加熱水戻りラインL2と復水ラインL3との合流部等において、フラッシュ現象が発生してしまう。
【0029】
これを踏まえて、この複合サイクルプラントCCには、燃料ガス加熱装置FGHと排熱回収ボイラHRSGとを結ぶ流路である加熱水供給ラインL1の中途に、電磁弁等からなる遠隔操作式の開閉弁SV(流路開閉手段)が設けられており、この開閉弁SVは制御装置10に接続されている。また、燃料ガス加熱装置FGHと復水ラインL3とを結ぶ加熱水戻りラインL2には、制御装置10に接続された温度計Tが設けられており、温度計Tは燃料ガス加熱装置FGHの出口側における加熱水の温度を計測し、計測値を示す信号を制御装置10に与える。
【0030】
図2は、複合サイクルプラントCCに含まれる制御装置10のブロック構成図である。同図に示すように、制御装置10には、第1ORゲート11、第2ORゲート12、及び、第1ORゲート11及び第2ORゲート12の出力端と接続されたANDゲート15が含まれる。また、第2ORゲート12の出力端には、更に、FGHトリップ信号生成部16が接続されており、ANDゲート15の出力端には、GT負荷低下信号生成部17(GTランバック信号生成部)が接続されている。
【0031】
第1ORゲート11の一の入力端には、上述した温度計Tからの信号ラインが判定回路18を介して接続されている。判定回路18は、温度計Tから受け取った検出信号に基づき、加熱水戻りラインL2を流通する加熱水の燃料ガス加熱装置出口における温度が予め定められた基準温度を上回っているか否かを判定する。そして、燃料ガス加熱装置出口における加熱水の温度が予め定められた基準温度を上回っている際には、判定回路18から第1ORゲート11にゲート信号が送出される。また、第1ORゲート11の他の入力端は、図示しないバルブ異常検出回路と接続されており、バルブ異常検出回路は、開閉弁SV、バイパス弁BV等に異常が発生した場合に、第1ORゲート11に対してバルブ異常信号を送出する。
【0032】
一方、第2ORゲート12の入力端には、図示しないガバナからの信号ラインが接続されている。そして、複合サイクルプラントCCの発電機EG1,EG2、ガスタービンGT、排熱回収ボイラHRSG等に何らかの異常等が発生すると、ガバナ側からは、電力供給停止信号(GT発電機遮断機開信号、送電停止信号等)、GT/HRSGトリップ信号が制御装置10の第2ORゲート12に対して送出される。また、第2ORゲート12は、判定回路19を介してガバナのGT出力信号生成部と接続されている。判定回路19は、ガバナ側から送出されるGT出力信号に基づき、ガスタービンGTの出力が予め定められた基準値を下回った際に第1ORゲート11に対してゲート信号を送出する。更に、第2ORゲート12の一の入力端は、第1ORゲート11の出力端と信号ラインを介して接続されている。
【0033】
第1ORゲート11は、判定回路18からのゲート信号、又は、バルブ異常信号を受け取ると第2ORゲート12及びANDゲート15に対してゲート信号を送出する。第2ORゲート12は、ガバナ側からの電力供給停止信号、GT/HRSGトリップ信号、判定回路19からのゲート信号、第1ORゲート11からのゲート信号の何れかを受け取ると、ANDゲート15に対してゲート信号を送出すると共に、FGHトリップ信号生成部16に対して動作信号を送出する。
【0034】
制御装置10のFGHトリップ信号生成部16は、上述した開閉弁SV及びバイパス弁BVの各アクチュエータ部と接続されている。そして、FGHトリップ信号生成部16は、第2ORゲート12から動作信号を受け取ると、開閉弁SV及び減圧弁PRVを閉鎖させ、バイパス弁BVをバイパスライン側に切り換えるための信号を、開閉弁SV、減圧弁PRV、及び、バイパス弁BVに対して送出する。また、ANDゲート15は、第1ORゲート11及び第2ORゲート12からゲート信号を受け取ると、GT負荷低下信号生成部17に動作信号を与える。ANDゲート15から動作信号を受け取った負荷低下信号生成部17は、ガスタービンGTの負荷を低下させるための信号をガスタービンGT側に送出する。
【0035】
次に、上述した複合サイクルプラントCCの動作について説明する。
【0036】
複合サイクルプラントCCが稼働を開始すると、ガスタービンGTによって発電機EG1が駆動され、蒸気タービンSTによって発電機EG2が駆動される。この際、バイパス弁BVは、燃料ガス加熱装置FGH側に切り換えられており、燃料ガスは、燃料ガス加熱装置FGHを経由して燃焼器CBに供給される。そして、燃料ガス加熱装置FGHには、加熱水供給ラインL1を介して排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECで加熱された加熱水(例えば、約240℃)が供給される。燃料ガスは、燃料ガス加熱装置FGHを通過する際に加熱水から熱を奪って昇温する一方、燃料ガス加熱装置FGHを通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温した後、減圧弁PRVによって所定の圧力まで減圧され、加熱水戻りラインL2を介して復水ラインL3に返送される。この間、加熱水戻りラインL2に設けられている温度計Tは、燃料ガス加熱装置出口における加熱水の温度を計測し、計測値を示す信号を制御装置10の判定回路18に対して送出する。
【0037】
このように定常運転されている複合サイクルプラントCCにおいて、ガスタービンGTの負荷変動等が発生すると、燃焼器CBに対する燃料ガスの供給量は急激に減少させられる。この場合、燃料ガス加熱装置FGHを通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することから、温度計Tによって計測される加熱水の温度も上昇する。そして、制御装置10の判定回路18は、温度計Tから受け取った信号に基づいて、加熱水戻りラインL2における加熱水の温度が予め定められた基準温度を上回ったと判断すると、第1ORゲート11にゲート信号を送出し、第1ORゲート11は、FGHトリップ信号生成部16に動作信号を送出する。FGHトリップ信号生成部16は、第1ORゲート11から動作信号を受け取ると、加熱水供給ラインL1に設けられている開閉弁SV、減圧弁PRV、及び、バイパス弁BVに対して、所定の動作信号を与える。これにより、開閉弁SVと減圧弁PRVとが閉鎖されると共に、バイパス弁BVがバイパスライン側に切り換えられる。
【0038】
このように、この複合サイクルプラントCCでは、燃料ガス加熱装置FGHにおいて加熱水の熱量を燃料ガスによって十分に回収しきれないような場合には、排熱回収ボイラHRSG(中圧エコノマイザIEC)から燃料ガス加熱装置FGHへの加熱水の供給が停止されることになる。同時に、燃料ガスは、燃料ガス加熱装置FGHを経由することなく、燃焼器CBに直接供給されることになる。この結果、高温の加熱水が加熱水戻りラインL2や復水ラインL3に返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水戻りラインL2の内部や、加熱水戻りラインL2と復水ラインL3との合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。
【0039】
また、このような開閉弁SV、温度計T、及び、制御装置10等は、複合サイクルプラントに既設されている弁や温度計を利用すると共に、ソフトウェア変更を施すことによって容易かつ低コストで装備可能である。従って、この複合サイクルプラントCCによれば、排熱回収ボイラHRSGで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置FGHの熱源としても、ガスタービンGTの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【0040】
更に、この複合サイクルプラントCCでは、上述したように、制御装置10は図示しないガバナと接続されている。従って、ガバナ側から電力供給停止信号やGT/HRSG停止信号が発せられた際、又は、ガバナ側から送出されるGT出力信号に基づいて判定回路19がガスタービンGTの出力の異常低下等を検知した際にも、第1ORゲート11にゲート信号が送出され、第1ORゲート11からFGHトリップ信号生成部16に動作信号が送出される。FGHトリップ信号生成部16は、第1ORゲート11から動作信号を受け取ると、加熱水供給ラインL1に設けられている開閉弁SV、減圧弁PRV、及び、バイパス弁BVに対して、所定の動作信号を与える。この場合も、開閉弁SVと減圧弁PRVとが閉鎖されると共に、バイパス弁BVがバイパスライン側に切り換えられる。
【0041】
なお、図1に示すように、中圧給水ポンプPIと中圧エコノマイザIECとを結ぶ給水ライン上に流量計F2を設けると共に、流量計F2を制御装置10に接続し、流量計F2の計測値に基づいてバイパス弁BVのボートを切り換え制御すると好ましい。このような構成を採用すれば、中圧給水ポンプPIと中圧エコノマイザIECとを結ぶ給水ライン内部の流量が不十分な場合は、燃料ガス供給装置から燃焼器CBに燃料ガスを直接供給し、上記給水ライン内部の流量が十分に増加した段階から燃料ガス加熱装置FGHにおける燃料ガスの加熱を開始することが可能となる。また、開閉弁SVの代わりに流量調整弁を用いてもよい。
【0042】
〔第2実施形態〕
図3は、本発明による複合サイクルプラントCCの第2実施形態を示す系統図である。
【0043】
同図に示す複合サイクルプラントCCXも、ガスタービンGTの排熱を利用して排熱回収ボイラHRSGで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンSTの駆動源として利用するものである。また、蒸気タービンSTで膨張した蒸気は、復水器Cで復水させられる。そして、複合サイクルプラントCCXも、ガスタービンGTにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置FGHを備えており、燃料ガス加熱装置FGHは、排熱回収ボイラHRSG(中圧エコノマイザIEC)で加熱された加熱水を熱源とする。
【0044】
図3に示すように、燃料ガス加熱装置FGHは、加熱水供給ラインL1を介して排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECの出口と接続された伝熱管を有する。また、燃料ガス加熱装置FGHを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインL2の一端が接続されている。この加熱水戻りラインL2は、中途に熱交換器(アフタクーラ)AFCを有し、この熱交換器AFCは、排熱回収ボイラHRSGと復水器Cとを結ぶ復水ラインL3を流通する復水を熱源とする。そして、加熱水戻りラインL2は、熱交換器AFCの下流側に設けられた減圧弁PRVを介して、排熱回収ボイラHRSGと復水器Cとを結ぶ復水ラインL3(排熱回収ボイラHRSGの予熱器PHの入口)に接続されている。
【0045】
このように構成された複合サイクルプラントCCXでは、燃料ガス加熱装置FGHを熱源として通過した後、加熱水戻りラインL2を流通する加熱水は、復水ラインL3に流れ込む前に、熱交換器AFCで復水ラインL3を流通する復水と熱交換を行うことになる。従って、通過した加熱水は、熱交換器AFCで復水ラインL3を流通する復水に熱を与えて降温した状態で復水ラインL3に流れ込むことになる。この結果、この複合サイクルプラントCCXでは、ガスタービンGTの負荷変動時等に燃料ガス加熱装置FGHを通過する燃料ガスの流量が減少させられたことに起因して、燃料ガス加熱装置FGHの出口における加熱水の温度が上昇したとしても、加熱水戻りラインL2内の加熱水は、常に、復水ラインL3の手前で冷却されることになる。
【0046】
これにより、高温の加熱水が復水ラインL3に返送されてしまうことを防止可能となるので、加熱水戻りラインL2内部や、加熱水戻りラインL2と復水ラインL3との合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントCCXによれば、排熱回収ボイラHRSGで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置FGHの熱源としても、ガスタービンGTの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【0047】
また、複合サイクルプラントCCXでは、減圧弁PRVが熱交換器AFCの下流側に位置するように加熱水戻りラインL2上に設けられているので、復水ラインL3に返送される加熱水は、常に熱交換器AFCで降温させられた後に減圧されることになる。この結果、加熱水戻りラインL2と復水ラインL3との合流部等においてフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することが可能となる。
【0048】
〔第3実施形態〕
図4は、本発明による複合サイクルプラントの第3実施形態の要部を模式的に示す系統図である。
【0049】
同図に示す複合サイクルプラントCCYも、ガスタービンの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンの駆動源として利用するものである(何れも図示省略)。また、蒸気タービンで膨張した蒸気は、復水器Cで復水させられる。そして、複合サイクルプラントCCYも、ガスタービンにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置FGHを備えており、燃料ガス加熱装置FGHは、加熱水供給ラインを介して排熱回収ボイラの中圧エコノマイザの出口と接続された伝熱管を有し、排熱回収ボイラ(中圧エコノマイザ)で加熱された加熱水を熱源とする。
【0050】
一方、第3実施形態に係る複合サイクルプラントCCYでは、燃料ガス加熱装置FGHを構成する伝熱管の出口と接続される加熱水戻りラインL2は、図4に示すように、減圧弁PRVを介してフラッシュタンクFTに接続されている。フラッシュタンクFTは、その内部で加熱水を気液分離(フラッシュ)させるためのものであり、その上部には、蒸気排出ラインL4が接続されている。この蒸気排出ラインL4は、低圧過熱器LSH(若しくは低圧蒸発器LEV)から熱源としての蒸気を給水加熱器FWHに供給するための蒸気ラインL5に接続されている。すなわち、フラッシュタンクFT内で発生した水蒸気は、蒸気排出ラインL4を介して蒸気ラインL5に流れ込み、給水加熱器FWHの熱源として再利用される。
【0051】
また、フラッシュタンクFTの下部には、中途に遠隔操作弁(仕切弁又は流量調整弁)RVを備えると共に復水器Cに接続された復水返送ラインL6が接続されている。更に、フラッシュタンクFTには、遠隔操作弁RVと接続された液面計20が設けられており、遠隔操作弁RVは、液面計20の計測値に応じて制御(開閉制御、又は、流量調整制御)される。これにより、燃料ガス加熱装置FGHを熱源として通過した加熱水は、フラッシュタンク内で気液分離された後、復水器Cに返送され、フラッシュタンクFT内の水位は所定範囲内に保たれる。
【0052】
このように構成された複合サイクルプラントCCYでは、燃料ガス加熱装置FGHを熱源として通過した後、加熱水戻りラインL2を流通する加熱水は、復水器Cに流れ込む前に、フラッシュタンクFTに流れ込み、このフラッシュタンクFT内で気液分離される。これにより、各種配管の内部や器内でフラッシュ現象が発生することを極めて効果的に防止することができる。従って、この複合サイクルプラントCCYによれば、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置FGHの熱源としても、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。なお、給水加熱器FWHを熱源として通過した蒸気は、低圧タービンLTに供給されるが、給水加熱器FWHで生じた水は、図4に示すように、フラッシュタンクFT内に導入し、気液分離された加熱水と共に復水器Cに返送するとよい。
【0053】
〔第4実施形態〕
図5は、本発明による複合サイクルプラントの第4実施形態を示す系統図である。
【0054】
同図に示す複合サイクルプラントCCZも、ガスタービンGTの排熱を利用して排熱回収ボイラHRSGで蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンSTの駆動源として利用するものである。また、蒸気タービンSTで膨張した蒸気は、復水器Cで復水させられる。そして、複合サイクルプラントCCXも、ガスタービンGTにおける熱効率を向上させるための燃料ガス加熱装置FGHを備えており、燃料ガス加熱装置FGHは、排熱回収ボイラHRSG(中圧エコノマイザIEC)で加熱された加熱水を熱源とする。
【0055】
図3に示すように、燃料ガス加熱装置FGHは、加熱水供給ラインL1を介して排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECの出口と接続された伝熱管を有する。また、燃料ガス加熱装置FGHを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインL2の一端が接続されている。この加熱水戻りラインL2は、中途に返送ポンプPRを有し、その他端は、排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECの水入口に接続されている。
【0056】
このように構成された複合サイクルプラントCCZでは、燃料ガス加熱装置FGHを熱源として通過した加熱水は、比較的圧力の高い排熱回収ボイラHRSGの中圧エコノマイザIECの水入口に返送されることから、フラッシュすることはない。従って、この複合サイクルプラントCCZによれば、排熱回収ボイラHRSGで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置FGHの熱源としても、ガスタービンGTの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明による複合サイクルプラントは、以上説明したように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、本発明では、第1に、燃料ガス加熱装置と排熱回収ボイラとを結ぶ流路を開閉可能な流路開閉手段と、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段とを設け、温度計測手段の計測値に基づいて流路開閉手段を制御する。第2に、復水ラインを流通する復水と加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器を加熱水戻りライン上に設けている。第3に、燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を復水器に返送させるための加熱水戻りラインに加熱水を気液分離させるフラッシュタンクを設けている。これらの構成を採用することにより、排熱回収ボイラで加熱された加熱水を燃料ガス加熱装置の熱源とした場合に、ガスタービンの負荷変動時等に発生するトラブルを簡易かつ低コストで解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による複合サイクルプラントの第1実施形態を示す系統図である。
【図2】図1の複合サイクルプラントに含まれる制御装置のブロック構成図である。
【図3】本発明による複合サイクルプラントの第2実施形態を示す系統図である。
【図4】本発明による複合サイクルプラントの第3実施形態の要部を模式的に示す系統図である。
【図5】本発明による複合サイクルプラントの第4実施形態を示す系統図である。
【符号の説明】
CC,CCX,CCY,CCZ…複合サイクルプラント、C…復水器、CB…燃焼器、FWH…給水加熱器、GT…ガスタービン、HRSG…排熱回収ボイラ、IEC…中圧エコノマイザ、ST…蒸気タービン、AFC…熱交換器、BV…バイパス弁、F1,F2…流量計、FGH…燃料ガス加熱装置、FT…フラッシュタンク、L1…加熱水供給ライン、L2…加熱水戻りライン、L3…復水ライン、L4…蒸気排出ライン、L5…蒸気ライン、L6…復水返送ライン、PR…返送ポンプ、PRV…減圧弁、RV…遠隔操作弁、SV…開閉弁、T…温度計、10…制御装置、11…第1ORゲート、12…第2ORゲート、15…ANDゲート、16…FGHトリップ信号生成部、17…負荷低下信号生成部、18,19…判定回路、20…液面計。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combined cycle plant that combines a gas turbine and a steam turbine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as techniques belonging to such a field, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-117712 and 11-117714 are known. The conventional combined cycle plant described in these publications includes a fuel gas heater that preheats a fuel gas (for example, natural gas) supplied to a combustor of a gas turbine. This fuel gas heater is provided between the fuel gas supply device and the combustor, and has a heat transfer tube connected to an outlet of an intermediate pressure economizer included in the exhaust heat recovery boiler. As a result, the fuel gas that passes through the fuel gas heater flows out of the medium pressure economizer and takes up heat from the heated water (about 240 ° C.) that circulates inside the heat transfer tube. Thermal efficiency is improved. The heated water that has passed through the fuel gas heater as a heat source gives heat to the fuel gas to lower the temperature, and is returned to a deaerator or the like while being decompressed by a pressure reducing valve.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional combined cycle plant configured as described above has the following problems.
[0004]
That is, when a sudden load fluctuation occurs in the gas turbine constituting the combined cycle plant, or when a so-called interlock state occurs, it may be necessary to rapidly reduce the amount of fuel gas supplied to the combustor. When the flow rate of the fuel gas passing through the fuel gas heater decreases, the amount of heat taken by the fuel gas from the heated water also decreases, and the heated water passing through the fuel gas heater remains at a high temperature, such as a deaerator. Will be returned. In this case, there is a flash phenomenon in which the high-temperature heated water is rapidly reduced to the saturation pressure and boiled in the return line of the heated water or at the junction between the return line and the deaerator, etc. Will occur. When the flash phenomenon occurs, the bubbles of the generated steam may be crushed, which may damage the piping and the inside of the vessel.
[0005]
Therefore, the present invention can easily and cost-effectively solve the trouble that occurs when the load of the gas turbine fluctuates when the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler is used as the heat source of the fuel gas heating device. The purpose is to provide a combined cycle plant.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Book The combined cycle plant according to the invention uses the exhaust heat of the gas turbine to generate steam in the exhaust heat recovery boiler, uses the generated steam as a drive source of the steam turbine, and condenses the steam expanded in the steam turbine. In a combined cycle plant that condenses water, the fuel gas heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor of the gas turbine using the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler as the heat source, and passes through the fuel gas heating device as the heat source A heated water return line for returning the heated water to a condensate line connecting the exhaust heat recovery boiler and the condenser, and a channel opening / closing means capable of opening and closing a channel connecting the fuel gas heating device and the exhaust heat recovery boiler Provided in the heating water return line, temperature measuring means for measuring the temperature of the heating water on the outlet side of the fuel gas heating device, and flow based on the measured value of the temperature measuring means. And a controlling means for controlling the opening and closing means.
[0007]
This combined cycle plant includes a fuel gas heating device for improving the thermal efficiency of the gas turbine, and the fuel gas supplied from the fuel gas supply device to the combustor of the gas turbine is heated by the fuel gas heating device. . The fuel gas heating device uses heated water heated by an exhaust heat recovery boiler (for example, an intermediate pressure economizer) as a heat source, and the fuel gas passing through the fuel gas heating device takes heat from the heated water and rises in temperature. On the other hand, the heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source gives heat to the fuel gas, drops in temperature, and is reduced in pressure by a pressure reducing valve or the like, and is connected to the exhaust heat recovery boiler and condenser via the heated water return line. Returned to the condensate line.
[0008]
Here, in the combined cycle plant configured as described above, when the supply amount of the fuel gas to the combustor is sharply reduced due to a load fluctuation of the gas turbine, the flow rate of the fuel gas passing through the fuel gas heating device decreases. As a result, the amount of heat of the heated water taken away by the fuel gas is also reduced. In this case, since the heated water that has passed through the fuel gas heating device is returned to the deaerator and the like at a high temperature, in addition to the decrease in the thermal efficiency of the combustor, the heated water return line and the heated water A flush phenomenon occurs at the junction between the return line and the condensate line. When the flash phenomenon occurs, the heated water return line, the condensate line, and the like may be damaged.
[0009]
Based on this, in this combined cycle plant, a channel opening / closing means including a remotely operated on / off valve is provided in the channel connecting the fuel gas heating device and the exhaust heat recovery boiler. The heating water return line is provided with temperature measuring means for measuring the temperature of the heating water at the outlet side of the fuel gas heating device, and the flow path opening / closing means is controlled by the control means according to the measured value of the temperature measuring means. Open / close controlled. That is, the control means closes the flow path opening / closing means when the temperature of the heated water at the outlet of the fuel gas heating device exceeds a predetermined reference temperature. As a result, the heat amount of the heating water can be sufficiently recovered by the fuel gas in the fuel gas heating device, such as when the flow rate of the fuel gas passing through the fuel gas heating device is reduced when the load of the gas turbine changes. When it runs out, the supply of heated water from the exhaust heat recovery boiler to the fuel gas heating device is stopped.
[0010]
As a result, it is possible to prevent high-temperature heated water from being returned to the heated water return line or condensate line, so the inside of the heated water return line, the junction between the heated water return line and the condensate line, etc. It is possible to prevent the flash phenomenon from occurring very effectively. And by using the valves and thermometers already installed in the combined cycle plant and changing the software, it is possible to equip such flow path opening / closing means, temperature measuring means, and control means easily and at low cost. It becomes. Therefore, according to this combined cycle plant, even if the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler is used as the heat source of the fuel gas heating device, troubles that occur when the load of the gas turbine fluctuates can be solved easily and at low cost. Can do.
[0011]
Book The combined cycle plant according to the invention uses the exhaust heat of the gas turbine to generate steam in the exhaust heat recovery boiler, uses the generated steam as a drive source of the steam turbine, and condenses the steam expanded in the steam turbine. In a combined cycle plant that condenses water, the fuel gas heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor of the gas turbine using the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler as the heat source, and passes through the fuel gas heating device as the heat source The heated water return line that returns the heated water to the condensate line that connects the exhaust heat recovery boiler and the condenser, and the condensate that flows through the condensate line and the heated water return It is provided with the heat exchanger which performs heat exchange between the heating water which distribute | circulates a line.
[0012]
This combined cycle plant also includes a fuel gas heating device for improving the thermal efficiency of the gas turbine, and this fuel gas heating device uses heated water heated by an exhaust heat recovery boiler (for example, an intermediate pressure economizer) as a heat source. The heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source is returned to the condensate line connecting the exhaust heat recovery boiler and the condenser via the heated water return line. And on the heating water return line, the heat exchanger which performs heat exchange between the condensate which distribute | circulates a condensate line, and the heating water which distribute | circulates a heating water return line is provided.
[0013]
That is, after passing through the fuel gas heating device as a heat source, the heated water flowing through the heated water return line exchanges heat with the condensed water flowing through the condensate line before flowing into the condensate line. And the said heating water will flow into a condensate line in the state which gave heat to the condensate which distribute | circulates a condensate line, and fell. As a result, in this combined cycle plant, the heating water at the outlet of the fuel gas heating device is reduced due to a decrease in the flow rate of the fuel gas that passes through the fuel gas heating device when the load of the gas turbine changes. Even when the temperature rises, the heated water in the heated water return line is always cooled before the condensate line.
[0014]
As a result, it is possible to prevent high-temperature heated water from being returned to the condensate line, so a flash phenomenon occurs inside the heated water return line or at the junction of the heated water return line and the condensate line. This can be prevented very effectively. Therefore, according to this combined cycle plant, even if the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler is used as the heat source of the fuel gas heating device, troubles that occur when the load of the gas turbine fluctuates can be solved easily and at low cost. Can do.
[0015]
In this case, it is preferable to further include a pressure reducing valve that is provided on the heating water return line so as to be positioned downstream of the heat exchanger and depressurizes the heating water returned to the condensate line.
[0016]
If such a configuration is adopted, the heated water returned to the condensate line is always depressurized after being cooled down by the heat exchanger, so the junction between the heated water return line and the condensate line For example, the flash phenomenon can be effectively prevented.
[0017]
Book The combined cycle plant according to the invention uses the exhaust heat of the gas turbine to generate steam in the exhaust heat recovery boiler, uses the generated steam as a drive source of the steam turbine, and condenses the steam expanded in the steam turbine. In a combined cycle plant that condenses water, the fuel gas heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor of the gas turbine using the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler as the heat source, and passes through the fuel gas heating device as the heat source A heating water return line for returning the heated water to the condenser, and a flash tank provided on the heating water return line for gas-liquid separation of the heating water returned to the condenser. Features.
[0018]
This combined cycle plant also includes a fuel gas heating device for improving the thermal efficiency of the gas turbine, and this fuel gas heating device uses heated water heated by an exhaust heat recovery boiler (for example, an intermediate pressure economizer) as a heat source. The heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source is returned to the condenser via the heated water return line. On the heating water return line, a flash tank is provided for gas-liquid separation of the heating water. Therefore, after passing through the fuel gas heating device as a heat source, the heated water flowing through the heated water return line flows into the flash tank and is separated into gas and liquid in the flash tank before flowing into the condenser.
[0019]
Thereby, it is possible to extremely effectively prevent the flash phenomenon from occurring in various pipes and inside the vessel. Therefore, according to this combined cycle plant, even if the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler is used as the heat source of the fuel gas heating device, troubles that occur when the load of the gas turbine fluctuates can be solved easily and at low cost. Can do. In this case, the flash tank may be provided with a liquid level gauge, and the water in the flash tank may be returned to the condenser according to the measurement value of the liquid level gauge. Moreover, it is preferable to use the water vapor | steam generate | occur | produced in the flash tank as heat sources, such as a feed water heater.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a combined cycle plant according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a combined cycle plant according to the present invention. The combined cycle plant CC shown in the figure mainly includes a gas turbine GT, an exhaust heat recovery boiler HRSG, and a steam turbine ST. The gas turbine GT drives the generator EG1 by increasing the pressure of the compressor AC and expanding the working fluid combusted by the combustor CB by the turbine AT. The exhaust gas discharged from the turbine AT of the gas turbine GT is introduced into a multi-pressure exhaust heat recovery boiler HRSG and used as a heat source for generating steam. The steam generated in the exhaust heat recovery boiler HRSG is supplied to the steam turbine ST as a drive source.
[0022]
The steam turbine ST includes a high-pressure turbine HT, an intermediate-pressure turbine IT, and a low-pressure turbine LT, and drives the generator EG2. The high pressure turbine HT is supplied with superheated steam from the high pressure superheater HSH of the exhaust heat recovery boiler HRSG. The saturated steam that has lost its energy due to expansion by the high-pressure turbine HT is reheated by the reheater RH of the exhaust heat recovery boiler HRSG and supplied to the intermediate pressure turbine IT. The low pressure turbine LT is supplied with steam superheated by the low pressure superheater LSH of the exhaust heat recovery boiler HRSG and steam that has passed through the intermediate pressure turbine IT. The steam that has been expanded by the low-pressure turbine LT and has lost its energy is introduced into the condenser C, where it is cooled and condensed.
[0023]
The condensate recovered by the condenser C is pumped by the condensate pump PC and introduced into the preheater PH of the exhaust heat recovery boiler HRSG via the ground condenser GC and the feed water heater FWH. Note that steam extracted from the low pressure superheater LSH (or the low pressure evaporator LEV when the low pressure superheater LSH is not provided) is used as the heat source of the feed water heater FWH. The water preheated by the preheater PH of the exhaust heat recovery boiler HRSG is supplied to the low pressure economizer LEC by the low pressure feed pump PL, to the medium pressure economizer IEC by the medium pressure feed pump PI, and to the high pressure economizer HEC by the high pressure feed pump PH. .
[0024]
The water heated by the low pressure economizer LEC is evaporated by the low pressure evaporator LEV, sent to the low pressure superheater LSH via the low pressure drum LD, and superheated by the low pressure superheater LSH. The water heated by the medium pressure economizer IEC evaporates by the medium pressure evaporator IEV, is sent to the medium pressure superheater ISH via the medium pressure drum ID, and is heated by the medium pressure superheater ISH. Similarly, water heated by the high pressure economizer HEC is evaporated by the high pressure evaporator HEV, sent to the high pressure superheater HSH via the high pressure drum HD, and superheated by the high pressure superheater HSH.
[0025]
Further, in this combined cycle plant CC, as shown in FIG. 1, from the viewpoint of improving the thermal efficiency in the combustor CB of the gas turbine GT, fuel gas heating is performed between the combustor CB and a fuel gas supply device (not shown). A device FGH is provided. The fuel gas heating device FGH includes a turbine cooling air unit (TCA cooler) (not shown), and has a heat transfer tube connected to the outlet of the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG via the heating water supply line L1. One end of the heating water return line L2 is connected to the outlet of the heat transfer tube constituting the fuel gas heating device FGH, and the opening degree is adjusted in the middle of the heating water return line L2 according to the measured value of the flow meter F1. The pressure reducing valve PRV to be used is incorporated. The other end of the heating water return line L2 is connected to a condensate line L3 (an inlet of the preheater PH of the exhaust heat recovery boiler HRSG) that connects the exhaust heat recovery boiler HRSG and the condenser C.
[0026]
Further, a gas supply line connecting the fuel gas heating device FGH and a fuel gas supply device (not shown) is provided with a bypass valve BV. A branch port of the bypass valve BV is connected to a fuel gas inlet of the combustor CB. A series of bypass lines are connected. The bypass valve BV is connected to the
[0027]
Thereby, during operation of the combined cycle plant CC, the heated water (for example, about 240 ° C.) heated by the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG is supplied to the fuel gas heating device FGH as a heat source. Therefore, if the bypass valve BV is switched to the fuel gas heating device FGH side, the fuel gas such as natural gas is supplied from the heated water supplied from the exhaust heat recovery boiler HRSG side when passing through the fuel gas heating device FGH. Deprives of heat and raises temperature. On the other hand, the heated water that has passed through the fuel gas heating device FGH as a heat source gives the fuel gas heat and drops the temperature, and then is depressurized to a predetermined pressure by the pressure reducing valve PRV, and then enters the condensate line L3 via the heated water return line L2. Will be returned.
[0028]
Here, in the combined cycle plant CC configured as described above, when the supply amount of the fuel gas to the combustor CB is rapidly decreased due to the load fluctuation of the gas turbine GT, the fuel gas that passes through the fuel gas heating device FGH. As a result, the amount of heat of the heated water taken away by the fuel gas also decreases. In this case, the heated water that has passed through the fuel gas heating device FGH is returned to the condensate line L3 at a high temperature. Therefore, if some measures are not taken, the thermal efficiency of the combustor will decrease, and a flash phenomenon will occur inside the heated water return line L2 or at the junction of the heated water return line L2 and the condensate line L3. Resulting in.
[0029]
Based on this, this combined cycle plant CC has a remote operation type opening / closing operation comprising a solenoid valve or the like in the middle of the heating water supply line L1, which is a flow path connecting the fuel gas heating device FGH and the exhaust heat recovery boiler HRSG. A valve SV (flow path opening / closing means) is provided, and the opening / closing valve SV is connected to the
[0030]
FIG. 2 is a block configuration diagram of the
[0031]
A signal line from the thermometer T described above is connected to one input terminal of the first OR
[0032]
On the other hand, a signal line from a governor (not shown) is connected to the input terminal of the second OR
[0033]
When the first OR
[0034]
The FGH trip
[0035]
Next, the operation of the above-described combined cycle plant CC will be described.
[0036]
When the combined cycle plant CC starts operation, the generator EG1 is driven by the gas turbine GT, and the generator EG2 is driven by the steam turbine ST. At this time, the bypass valve BV is switched to the fuel gas heating device FGH side, and the fuel gas is supplied to the combustor CB via the fuel gas heating device FGH. Then, heated water (for example, about 240 ° C.) heated by the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG is supplied to the fuel gas heating device FGH via the heated water supply line L1. When the fuel gas passes through the fuel gas heating device FGH, it takes heat from the heated water and raises the temperature. On the other hand, the heated water that passes through the fuel gas heating device FGH gives the heat to the fuel gas and then drops the temperature. The pressure is reduced to a predetermined pressure by PRV and returned to the condensate line L3 through the heated water return line L2. During this time, the thermometer T provided in the heating water return line L2 measures the temperature of the heating water at the outlet of the fuel gas heating device, and sends a signal indicating the measured value to the
[0037]
When the load fluctuation of the gas turbine GT occurs in the combined cycle plant CC that is normally operated in this way, the amount of fuel gas supplied to the combustor CB is rapidly reduced. In this case, since the amount of heat of the heated water taken away by the fuel gas also decreases due to a decrease in the flow rate of the fuel gas passing through the fuel gas heating device FGH, the temperature of the heated water measured by the thermometer T Also rises. When the
[0038]
As described above, in this combined cycle plant CC, when the heat amount of the heated water cannot be sufficiently recovered by the fuel gas in the fuel gas heating device FGH, the fuel is recovered from the exhaust heat recovery boiler HRSG (medium pressure economizer IEC). The supply of heated water to the gas heating device FGH is stopped. At the same time, the fuel gas is directly supplied to the combustor CB without going through the fuel gas heating device FGH. As a result, it is possible to prevent high-temperature heated water from being returned to the heated water return line L2 and the condensate line L3, so that the inside of the heated water return line L2 and the heated water return line L2 and the condensate line L3. It is possible to effectively prevent the flash phenomenon from occurring at the junction with the
[0039]
In addition, such on-off valve SV, thermometer T,
[0040]
Further, in the combined cycle plant CC, as described above, the
[0041]
In addition, as shown in FIG. 1, while providing the flowmeter F2 on the water supply line which connects the intermediate pressure water supply pump PI and the intermediate pressure economizer IEC, the flowmeter F2 is connected to the
[0042]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the combined cycle plant CC according to the present invention.
[0043]
The combined cycle plant CCX shown in the figure also uses the exhaust heat of the gas turbine GT to generate steam in the exhaust heat recovery boiler HRSG, and uses the generated steam as a drive source for the steam turbine ST. The steam expanded by the steam turbine ST is condensed by the condenser C. The combined cycle plant CCX also includes a fuel gas heating device FGH for improving the thermal efficiency of the gas turbine GT, and the fuel gas heating device FGH is heated by the exhaust heat recovery boiler HRSG (medium pressure economizer IEC). Use heated water as the heat source.
[0044]
As shown in FIG. 3, the fuel gas heating device FGH has a heat transfer tube connected to the outlet of the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG via the heating water supply line L1. Further, one end of the heating water return line L2 is connected to the outlet of the heat transfer tube constituting the fuel gas heating device FGH. This heating water return line L2 has a heat exchanger (aftercooler) AFC in the middle, and this heat exchanger AFC is a condensate flowing through a condensate line L3 connecting the exhaust heat recovery boiler HRSG and the condenser C. As a heat source. The heating water return line L2 is connected to a condensate line L3 (exhaust heat recovery boiler HRSG) connecting the exhaust heat recovery boiler HRSG and the condenser C via a pressure reducing valve PRV provided on the downstream side of the heat exchanger AFC. Connected to the inlet of the preheater PH.
[0045]
In the combined cycle plant CCX configured as described above, after passing through the fuel gas heating device FGH as a heat source, the heated water flowing through the heated water return line L2 is passed through the heat exchanger AFC before flowing into the condensate line L3. Heat exchange is performed with the condensate flowing through the condensate line L3. Accordingly, the heated water that has passed through the heat exchanger AFC flows into the condensate line L3 in a state where the heat is supplied to the condensate flowing through the condensate line L3 to lower the temperature. As a result, in this combined cycle plant CCX, the flow rate of the fuel gas passing through the fuel gas heating device FGH is reduced at the time of load fluctuation of the gas turbine GT, etc., so that at the outlet of the fuel gas heating device FGH. Even if the temperature of the heated water rises, the heated water in the heated water return line L2 is always cooled before the condensate line L3.
[0046]
As a result, it is possible to prevent high-temperature heated water from being returned to the condensate line L3, so that flushing is performed in the heated water return line L2 or at the junction of the heated water return line L2 and the condensate line L3. The occurrence of the phenomenon can be extremely effectively prevented. Therefore, according to this combined cycle plant CCX, even if the heating water heated by the exhaust heat recovery boiler HRSG is used as the heat source of the fuel gas heating device FGH, troubles that occur when the load of the gas turbine GT fluctuates and the like are simple and low cost. Can be solved.
[0047]
In the combined cycle plant CCX, since the pressure reducing valve PRV is provided on the heating water return line L2 so as to be located downstream of the heat exchanger AFC, the heating water returned to the condensate line L3 is always After the temperature is lowered by the heat exchanger AFC, the pressure is reduced. As a result, it is possible to extremely effectively prevent the flash phenomenon from occurring at the junction of the heated water return line L2 and the condensate line L3.
[0048]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a system diagram schematically showing a main part of a third embodiment of the combined cycle plant according to the present invention.
[0049]
The combined cycle plant CCY shown in the figure also uses the exhaust heat of the gas turbine to generate steam in the exhaust heat recovery boiler, and uses the generated steam as a drive source for the steam turbine (all not shown). . The steam expanded by the steam turbine is condensed by the condenser C. The combined cycle plant CCY also includes a fuel gas heating device FGH for improving the thermal efficiency of the gas turbine, and the fuel gas heating device FGH is an intermediate pressure economizer of the exhaust heat recovery boiler via the heating water supply line. It has a heat transfer tube connected to the outlet, and uses heated water heated by an exhaust heat recovery boiler (medium pressure economizer) as a heat source.
[0050]
On the other hand, in the combined cycle plant CCY according to the third embodiment, the heating water return line L2 connected to the outlet of the heat transfer tube constituting the fuel gas heating device FGH is connected via a pressure reducing valve PRV as shown in FIG. It is connected to the flash tank FT. The flash tank FT is used for gas-liquid separation (flushing) of the heated water therein, and a steam discharge line L4 is connected to the upper part thereof. The steam discharge line L4 is connected to a steam line L5 for supplying steam as a heat source from the low pressure superheater LSH (or low pressure evaporator LEV) to the feed water heater FWH. That is, the water vapor generated in the flash tank FT flows into the steam line L5 via the steam discharge line L4 and is reused as a heat source for the feed water heater FWH.
[0051]
In addition, a condensate return line L6 connected to the condenser C and a remote control valve (gate valve or flow rate adjusting valve) RV is connected to the lower part of the flash tank FT. Further, the flush tank FT is provided with a
[0052]
In the combined cycle plant CCY configured as described above, after passing through the fuel gas heating device FGH as a heat source, the heated water flowing through the heated water return line L2 flows into the flash tank FT before flowing into the condenser C. The gas and liquid are separated in the flash tank FT. Thereby, it is possible to extremely effectively prevent the flash phenomenon from occurring in various pipes and inside the vessel. Therefore, according to this combined cycle plant CCY, even if the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler is used as the heat source of the fuel gas heating device FGH, troubles that occur when the load of the gas turbine fluctuates can be solved easily and at low cost. can do. The steam that has passed through the feed water heater FWH as a heat source is supplied to the low-pressure turbine LT, but the water generated in the feed water heater FWH is introduced into the flash tank FT as shown in FIG. It is good to return to the condenser C with the separated heating water.
[0053]
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a system diagram showing a fourth embodiment of the combined cycle plant according to the present invention.
[0054]
The combined cycle plant CCZ shown in the figure also uses the exhaust heat of the gas turbine GT to generate steam in the exhaust heat recovery boiler HRSG, and uses the generated steam as a drive source for the steam turbine ST. The steam expanded by the steam turbine ST is condensed by the condenser C. The combined cycle plant CCX also includes a fuel gas heating device FGH for improving the thermal efficiency in the gas turbine GT, and the fuel gas heating device FGH is heated by the exhaust heat recovery boiler HRSG (medium pressure economizer IEC). Use heated water as the heat source.
[0055]
As shown in FIG. 3, the fuel gas heating device FGH has a heat transfer tube connected to the outlet of the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG via the heating water supply line L1. Further, one end of the heating water return line L2 is connected to the outlet of the heat transfer tube constituting the fuel gas heating device FGH. This heating water return line L2 has a return pump PR in the middle, and the other end is connected to the water inlet of the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG.
[0056]
In the combined cycle plant CCZ configured in this way, the heated water that has passed through the fuel gas heating device FGH as a heat source is returned to the water inlet of the medium pressure economizer IEC of the exhaust heat recovery boiler HRSG having a relatively high pressure. , Never flash. Therefore, according to this combined cycle plant CCZ, even if the heating water heated by the exhaust heat recovery boiler HRSG is used as the heat source of the fuel gas heating device FGH, troubles that occur when the load of the gas turbine GT fluctuates and the like are simple and low cost. Can be solved.
[0057]
【The invention's effect】
Since the combined cycle plant according to the present invention is configured as described above, the following effects are obtained. That is, in the present invention, firstly, a channel opening / closing means capable of opening and closing a channel connecting the fuel gas heating device and the exhaust heat recovery boiler, and a temperature for measuring the temperature of the heated water at the outlet side of the fuel gas heating device Measuring means, and controlling the channel opening and closing means based on the measured value of the temperature measuring means. 2ndly, the heat exchanger which performs heat exchange between the condensate which distribute | circulates a condensate line, and the heating water which distribute | circulates a heating water return line is provided on the heating water return line. Third, a flash tank for separating the heated water into gas and liquid is provided in the heated water return line for returning the heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source to the condenser. By adopting these configurations, when heated water heated by the exhaust heat recovery boiler is used as the heat source of the fuel gas heating device, troubles that occur when the load of the gas turbine fluctuates can be solved easily and at low cost. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a combined cycle plant according to the present invention.
FIG. 2 is a block configuration diagram of a control device included in the combined cycle plant of FIG. 1;
FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the combined cycle plant according to the present invention.
FIG. 4 is a system diagram schematically showing a main part of a third embodiment of the combined cycle plant according to the present invention.
FIG. 5 is a system diagram showing a fourth embodiment of the combined cycle plant according to the present invention.
[Explanation of symbols]
CC, CCX, CCY, CCZ ... Combined cycle plant, C ... Condenser, CB ... Combustor, FWH ... Feed water heater, GT ... Gas turbine, HRSG ... Waste heat recovery boiler, IEC ... Medium pressure economizer, ST ... Steam Turbine, AFC ... heat exchanger, BV ... bypass valve, F1, F2 ... flow meter, FGH ... fuel gas heating device, FT ... flash tank, L1 ... heated water supply line, L2 ... heated water return line, L3 ... condensate Line, L4 ... Steam discharge line, L5 ... Steam line, L6 ... Condensate return line, PR ... Return pump, PRV ... Pressure reducing valve, RV ... Remote control valve, SV ... Open / close valve, T ... Thermometer, 10 ... Control device , 11 ... 1st OR gate, 12 ... 2nd OR gate, 15 ... AND gate, 16 ... FGH trip signal generation part, 17 ... Load reduction signal generation part, 18, 19 ... Determination circuit, 20 Liquid level gauge.
Claims (3)
前記排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源として前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、
前記燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を前記排熱回収ボイラと前記復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、
前記燃料ガス加熱装置と前記排熱回収ボイラとを結ぶ流路を開閉可能な流路開閉手段と、
前記加熱水戻りラインに設けられており、前記燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計測手段と、
前記温度計測手段の計測値に基づいて前記流路開閉手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする複合サイクルプラント。A combined cycle plant that uses exhaust heat from a gas turbine to generate steam in an exhaust heat recovery boiler, uses the generated steam as a drive source for the steam turbine, and condenses the steam expanded in the steam turbine with a condenser. In
A fuel gas heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor of the gas turbine using the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler as a heat source;
A heated water return line for returning heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source to a condensate line connecting the exhaust heat recovery boiler and the condenser;
Channel opening and closing means capable of opening and closing a channel connecting the fuel gas heating device and the exhaust heat recovery boiler;
Provided in the heating water return line, temperature measuring means for measuring the temperature of the heating water on the outlet side of the fuel gas heating device;
A combined cycle plant comprising: control means for controlling the flow path opening and closing means based on a measurement value of the temperature measuring means.
前記排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源として前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、
前記燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を前記排熱回収ボイラと前記復水器とを結ぶ復水ラインに返送させる加熱水戻りラインと、
前記加熱水戻りライン上に設けられており、前記復水ラインを流通する復水と前記加熱水戻りラインを流通する加熱水との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に位置するように、前記加熱水戻りライン上に設けられており、前記復水ラインに返送される加熱水を減圧させる減圧弁とを備えることを特徴とする複合サイクルプラント。A combined cycle plant that uses exhaust heat from a gas turbine to generate steam in an exhaust heat recovery boiler, uses the generated steam as a drive source for the steam turbine, and condenses the steam expanded in the steam turbine with a condenser. In
A fuel gas heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor of the gas turbine using the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler as a heat source;
A heated water return line for returning heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source to a condensate line connecting the exhaust heat recovery boiler and the condenser;
A heat exchanger that is provided on the heating water return line and that exchanges heat between the condensate flowing through the condensate line and the heating water flowing through the heating water return line ;
A combined cycle comprising a pressure reducing valve that is provided on the heating water return line so as to be located downstream of the heat exchanger and depressurizes the heating water returned to the condensate line. plant.
前記排熱回収ボイラで加熱された加熱水を熱源として前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置と、
前記燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水を前記復水器に返送させるための加熱水戻りラインと、
前記加熱水戻りライン上に設けられており、前記復水器に返送される加熱水を気液分離させるフラッシュタンクとを備えることを特徴とする複合サイクルプラント。A combined cycle plant that uses exhaust heat from a gas turbine to generate steam in an exhaust heat recovery boiler, uses the generated steam as a drive source for the steam turbine, and condenses the steam expanded in the steam turbine with a condenser. In
A fuel gas heating device that heats the fuel gas supplied to the combustor of the gas turbine using the heated water heated by the exhaust heat recovery boiler as a heat source;
A heating water return line for returning the heated water that has passed through the fuel gas heating device as a heat source to the condenser;
A combined cycle plant, comprising: a flash tank provided on the heating water return line and gas-liquid separating the heating water returned to the condenser.
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