JP7153498B2 - Combined cycle power plant - Google Patents
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Description
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントに関する。 The present invention relates to combined cycle power plants.
近年、エネルギーをより効率的に利用するために、コンバインドサイクル発電プラントが使用されている。コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン、蒸気タービン、排熱回収ボイラ等を備えており、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせた発電方式を採用するものである。このようなコンバインドサイクル発電プラントでは、ガスタービンにて仕事をした後の排ガスを排熱回収ボイラに導き、排ガスの熱を利用して蒸気を発生させ、その蒸気により蒸気タービンを駆動する。 In recent years, combined cycle power plants have been used to utilize energy more efficiently. A combined cycle power plant is equipped with a gas turbine, a steam turbine, an exhaust heat recovery boiler, etc., and employs a power generation system that combines the gas turbine and the steam turbine. In such a combined cycle power plant, the exhaust gas after working in the gas turbine is led to the heat recovery steam generator, and the heat of the exhaust gas is used to generate steam, which drives the steam turbine.
例えば特許文献1の図9に記載されたコンバインドサイクル発電プラントにおける排熱回収ボイラには、高圧の蒸気を生成する高圧熱交換器および低圧の蒸気を生成する低圧熱交換器が上流側からこの順に設けられている。高圧熱交換器により生成された蒸気および低圧熱交換器により生成された蒸気は、蒸気タービンに送られて回転エネルギーの生成に寄与する。
For example, in the heat recovery boiler in the combined cycle power plant described in FIG. 9 of
特許文献1の蒸気タービンは、高圧蒸気により駆動される高圧蒸気タービンと、高圧蒸気タービンにシャフトにより連結され低圧蒸気により駆動される低圧蒸気タービンを含む二段タイプのものである。しかし、蒸気タービンには、高圧蒸気の膨張過程の途中で低圧蒸気が導入される一段タイプのものもある。
The steam turbine of
ところで、排熱回収ボイラの起動時には、ガスタービンからの排ガスによって高圧熱交換器および低圧熱交換器の順で温められる。そのため、低圧熱交換器から蒸気が生成されるのは、高圧熱交換器から蒸気が生成された後となる。ここで、高圧熱交換器により生成される蒸気および低圧熱交換器により生成される蒸気の両方による仕事によって、蒸気タービンの出力が定格出力に達する。従って、迅速に発電を行う観点から、低圧熱交換器により蒸気が生成されるまでの時間を短縮することが望まれる。 By the way, when the heat recovery boiler is started, the high-pressure heat exchanger and the low-pressure heat exchanger are heated in this order by the exhaust gas from the gas turbine. Therefore, steam is produced from the low pressure heat exchanger after steam is produced from the high pressure heat exchanger. Here, work by both the steam produced by the high pressure heat exchanger and the steam produced by the low pressure heat exchanger brings the power of the steam turbine to its rated power. Therefore, from the viewpoint of quick power generation, it is desired to shorten the time until steam is generated by the low-pressure heat exchanger.
そこで、本発明は、排熱回収ボイラの低圧熱交換器により蒸気が生成されるまでの時間を短縮することができるコンバインドサイクル発電プラントを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a combined cycle power plant capable of shortening the time until steam is generated by a low-pressure heat exchanger of a heat recovery boiler.
本発明のコンバインドサイクル発電プラントは、空気を圧縮し、圧縮途中の空気である第1圧縮空気の出口である抽気口および圧縮終了の空気である第2圧縮空気の出口である吐出口を有する圧縮機と、排気口を有し、燃料と前記第2圧縮空気との燃焼によって生成された燃焼ガスにより駆動され、前記排気口から排ガスを排出するタービンとを有するガスタービンと、前記排ガスから熱を回収して、第1圧力の蒸気を生成する高圧熱交換器、および前記第1圧力よりも低い第2圧力の蒸気を生成し、前記高圧熱交換器の下流側に配置された低圧熱交換器を有する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、一端が前記圧縮機の前記抽気口に接続され、他端が前記排熱回収ボイラ内の前記高圧熱交換器と前記低圧熱交換器との間の領域に配置された第1抽気配管と、前記第1抽気配管に設けられた第1流量調整弁と、一端が前記圧縮機の前記吐出口に接続され、他端が前記第1抽気配管に接続された第2抽気配管と、前記第2抽気配管に設けられた第2流量調整弁と、前記ガスタービンの起動時に、前記第1流量調整弁又は前記第2流量調整弁を開状態とする制御装置とを備えているものである。 The combined cycle power plant of the present invention compresses air and has a bleed port that is an outlet for first compressed air that is air in the process of being compressed and a discharge port that is an outlet for second compressed air that is air after compression. and a turbine driven by combustion gases produced by combustion of fuel and said second compressed air, having an exhaust port, for discharging exhaust gas from said exhaust port, and extracting heat from said exhaust gas. A high pressure heat exchanger recovering to produce steam at a first pressure and a low pressure heat exchanger producing steam at a second pressure lower than said first pressure and located downstream of said high pressure heat exchanger. a steam turbine driven by the steam generated by the heat recovery steam generator, one end of which is connected to the bleed port of the compressor and the other end of which is in the heat recovery steam generator; a first bleed pipe disposed in a region between the high-pressure heat exchanger and the low-pressure heat exchanger; a first flow control valve provided in the first bleed pipe; a second bleed pipe connected to an outlet and having the other end connected to the first bleed pipe; a second flow control valve provided in the second bleed pipe; and a control device for opening the adjustment valve or the second flow rate adjustment valve.
本発明に従えば、ガスタービンの起動時に、圧縮機により生成された第1圧縮空気が第1抽気配管を介して排熱回収ボイラ内の高圧熱交換器と低圧熱交換器との間の領域に送られ、又は、第2圧縮空気が第2抽気配管を介して前記領域に送られる。これにより、低圧熱交換器は第1圧縮空気又は第2圧縮空気によって温められる。これによって、低圧熱交換器により蒸気が生成されるまでの時間を短縮することができる。 According to the present invention, when the gas turbine is started, the first compressed air generated by the compressor passes through the first bleed pipe to the area between the high-pressure heat exchanger and the low-pressure heat exchanger in the heat recovery steam generator. or a second compressed air is sent to said area via a second bleed line. Thereby, the low-pressure heat exchanger is warmed by the first compressed air or the second compressed air. This can shorten the time until steam is produced by the low pressure heat exchanger.
上記発明において、本発明のコンバインドサイクル発電プラントは、前記第1抽気配管において前記第1流量調整弁の下流側に設けられ、前記第1圧縮空気が流入する流入口、前記第1圧縮空気を流出させる第1流出口、および前記第1圧縮空気を前記排熱回収ボイラ内の前記領域に流出させる第2流出口を有する第1三方弁と、前記第1三方弁の前記第1流出口と前記排熱回収ボイラとを接続する第1ボイラ上流側接続配管と、前記第2抽気配管において前記第2流量調整弁の下流側に設けられ、前記第2圧縮空気が流入する流入口、前記第2圧縮空気を流出させる第1流出口、および前記第2圧縮空気を前記第1抽気配管の方に流出させる第2流出口を有する第2三方弁と、前記第2三方弁の前記第1流出口と前記排熱回収ボイラとを接続する第2ボイラ上流側接続配管と、前記領域の雰囲気温度を検出する第1温度センサと、前記第1抽気配管において前記第1流量調整弁よりも上流側に設けられ、前記第1圧縮空気の温度を検出する第2温度センサと、前記第2抽気配管において前記第2流量調整弁よりも上流側に設けられ、前記第2圧縮空気の温度を検出する第3温度センサと、をさらに備え、前記制御装置は、第1処理又は第2処理を行うように構成され、前記第1処理は、前記第2温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が第1所定値よりも高い場合に、前記第1流量調整弁を開状態とすると共に前記第1三方弁の前記第1流出口を閉状態にしかつ前記第1三方弁の前記第2流出口を開状態にし、前記第2温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が前記第1所定値以下になった際に、前記第1三方弁の前記第2流出口を閉状態にしかつ前記第1三方弁の前記第1流出口を開状態にする、又は前記第1流量調整弁を閉状態とすると共に前記第2流量調整弁を開状態にしかつ前記第2三方弁の前記第1流出口を開状態にして前記第2三方弁の前記第2流出口を閉状態にする処理であり、前記第2処理は、前記第3温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が第2所定値よりも高い場合に、前記第2流量調整弁を開状態とすると共に前記第2三方弁の前記第1流出口を閉状態にしかつ前記第2三方弁の前記第2流出口を開状態にし、前記第3温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が前記第2所定値以下になった際に、前記第2三方弁の前記第2流出口を閉状態にしかつ前記第2三方弁の前記第1流出口を開状態にする、又は前記第2流量調整弁を閉状態とすると共に前記第1流量調整弁を開状態にしかつ前記第1三方弁の前記第1流出口を開状態にして前記第1三方弁の前記第2流出口を閉状態にする処理であってもよい。 In the above invention, the combined cycle power plant of the present invention is provided downstream of the first flow control valve in the first bleed pipe, and includes an inlet into which the first compressed air flows and an inlet through which the first compressed air flows out. a first three-way valve having a first outlet for allowing the first compressed air to flow out to the region in the heat recovery steam generator; and the first outlet of the first three-way valve and the a first boiler upstream connection pipe that connects to an exhaust heat recovery boiler; an inlet that is provided downstream of the second flow control valve in the second extraction pipe and into which the second compressed air flows; a second three-way valve having a first outlet through which compressed air flows out and a second outlet through which the second compressed air flows out toward the first bleed pipe; and the first outlet of the second three-way valve. and the exhaust heat recovery boiler, a second boiler upstream connecting pipe, a first temperature sensor for detecting the ambient temperature of the region, and the first bleed pipe on the upstream side of the first flow control valve a second temperature sensor provided to detect the temperature of the first compressed air; and a second temperature sensor provided upstream of the second flow control valve in the second bleed pipe to detect the temperature of the second compressed air. and 3 temperature sensors, wherein the control device is configured to perform a first process or a second process, wherein the first process is the temperature detected by the second temperature sensor and the temperature detected by the first temperature sensor is higher than a first predetermined value, the first flow control valve is opened, the first outlet of the first three-way valve is closed, and the first When the second outlet of the three-way valve is opened and the difference between the temperature detected by the second temperature sensor and the temperature detected by the first temperature sensor becomes equal to or less than the first predetermined value, closing the second outflow port of the first three-way valve and opening the first outflow port of the first three-way valve, or closing the first flow control valve and the second flow rate; a process of opening a regulating valve, opening the first outlet of the second three-way valve, and closing the second outlet of the second three-way valve; When the difference between the temperature detected by the third temperature sensor and the temperature detected by the first temperature sensor is higher than a second predetermined value, the second flow control valve is opened and the second three-way closing the first outlet of the valve and opening the second outlet of the second three-way valve; 1 When the difference from the temperature detected by the temperature sensor becomes equal to or less than the second predetermined value, the second outlet of the second three-way valve is closed and the first flow of the second three-way valve is opened. The outlet is opened, or the second flow rate adjustment valve is closed, the first flow rate adjustment valve is opened, and the first outflow port of the first three-way valve is opened, and the first flow rate adjustment valve is opened. The processing may include closing the second outflow port of the three-way valve.
上記構成に従えば、低圧熱交換器が第1圧縮空気又は第2圧縮空気により温まった際には、排熱回収ボイラ内に第1圧縮空気又は第2圧縮空気が抽気される。これにより、ガスタービンの起動時にはサージを防止することができ、ガスタービンの運転時には低NOx運転を行うことができる。 According to the above configuration, when the low-pressure heat exchanger is warmed by the first compressed air or the second compressed air, the first compressed air or the second compressed air is bled into the heat recovery steam generator. As a result, a surge can be prevented when the gas turbine is started, and a low NOx operation can be performed when the gas turbine is in operation.
本発明によれば、排熱回収ボイラの低圧熱交換器により蒸気が生成されるまでの時間を短縮することができる。 According to the present invention, it is possible to shorten the time until steam is generated by the low-pressure heat exchanger of the heat recovery boiler.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る実施形態のコンバインドサイクル発電プラント(CCPP:Combined Cycle Power Plant)について図面を参照して説明する。以下に説明するコンバインドサイクル発電プラントは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
(First embodiment)
Hereinafter, a combined cycle power plant (CCPP) of an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. The combined cycle power plant described below is but one embodiment of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments, and additions, deletions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラント1は、図示しない発電機に接続されたガスタービン2と、排ガスから熱を回収して蒸気を生成する竪型構造の排熱回収ボイラ3と、ダクト4と、抽気配管5,26と、ボイラ上流側接続配管8,17と、三方弁6,16と、流量調整弁9,19と、温度センサ10,11,18と、制御装置12と、蒸気タービン50とを備えている。制御装置12は、例えばROMやRAMなどのメモリおよびCPUを有するコンピュータであり、ROMに格納されたプログラムがCPUにより実行される。
As shown in FIG. 1, a combined
ガスタービン2は、圧縮機21、図示しない燃焼器、および排気口23が設けられたタービン22を備えている。圧縮機21は、圧縮途中の空気(圧縮機途中段の空気)である第1圧縮空気の出口である抽気口24、および圧縮終了の空気である第2圧縮空気の出口である吐出口25を有している。
The
ガスタービン2においては、圧縮機21で生成された第2圧縮空気と燃料とを上記燃焼器で混合燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービン22へ供給してタービン22の羽根を回転させることにより、燃焼ガスの熱エネルギーを回転運動エネルギーに変換する。タービン22からの排ガス(燃焼ガス)は排気口23から排出される。なお、ガスタービン2の燃料として、LNG(天然ガス)、水素ガス、副生ガス、および液体燃料等が挙げられる。
In the
ダクト4の一端は排気口23に接続されており、ダクト4の他端は排熱回収ボイラ3の下部に接続されている。排気口23から排出された排ガスはダクト4を通じて排熱回収ボイラ3内に流入される。
One end of the
また、コンバインドサイクル発電プラント1は、ダクト4に接続されガスタービン2からの排ガスを大気中に放出する煙管13と、ダクト4に設けられた排気バイパスダンパ41とをさらに備えている。
The combined
排気バイパスダンパ41は、制御装置12の制御によって、排ガスを煙管13に流入させると共に排熱回収ボイラ3への排ガスの流入を遮断する第1位置P1又は排熱回収ボイラ3へ排ガスを流入させると共に煙管13への排ガスの流入を遮断する第2位置P2に位置される。排気バイパスダンパ41が第1位置P1に位置される場合とは、排ガスが排熱回収ボイラ3内に流入しないため、排熱回収ボイラ3による蒸気の生成が行われない場合である。即ち、蒸気タービン50に接続された図示しない発電機による発電が行われない場合である。これに対して、排気バイパスダンパ41が第2位置P2に位置される場合とは、排ガスが排熱回収ボイラ3内に流入するため、ガスタービン2に接続された図示しない発電機による発電と蒸気タービン50に接続された上記発電機による発電とが複合されて行われる場合である。なお、図1では、排気バイパスダンパ41が第1位置P1に位置された状態が実線により図示され、排気バイパスダンパ41が第2位置P2に位置された状態が二点鎖線により図示されている。
Under the control of the
排熱回収ボイラ3は、高圧熱交換器31および低圧熱交換器32を有している。高圧熱交換器31は、排ガスと、水および蒸気の一方又は両方との間で熱交換を行うことにより第1圧力(高圧)の蒸気を生成する。また、低圧熱交換器32は、高圧熱交換器31の下流側に配置されており、排ガスと、水および蒸気の一方又は両方との間で熱交換を行うことにより第1圧力よりも低い第2圧力(低圧)の蒸気を生成する。
The heat recovery boiler 3 has a high
高圧熱交換器31と蒸気タービン50とは配管51により接続されている。また、低圧熱交換器32と蒸気タービン50とは、蒸気タービン50において下流端が配管51の下流端よりも下流側に配置された配管52により接続されている。高圧熱交換器31により生成された蒸気は配管51により蒸気タービン50に送られ、低圧熱交換器32により生成された蒸気は配管52により蒸気タービン50に送られる。
The high
抽気配管5の一端は圧縮機21の抽気口24に接続され、その他端は排熱回収ボイラ3内の高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間の領域に配置されている。本実施形態では、抽気配管5のうち、他端を含め排熱回収ボイラ3内に配置された部分(以下、予熱部分と記載)は低圧熱交換器32の図示しない管群のガス上流側全面を後述の圧縮空気によって覆えるように配置されている。上記の予熱部分には、低圧熱交換器32に向けて開口された複数の図示しない孔部が設けられており、この孔部から流出した第1圧縮空気又は後述の第2圧縮空気が低圧熱交換器32に向けて供給されるようになっている。これによって、低圧熱交換器32は第1圧縮空気又は第2圧縮空気により温められる。
One end of the
流量調整弁19は、抽気配管5に設けられており、抽気配管5内を流れる第1圧縮空気の量を制御する。流量調整弁19の動作は制御装置12により制御される。
The
三方弁16は、抽気配管5において流量調整弁19よりも下流側の位置に設けられている。この三方弁16は、第1圧縮空気が流入する流入口16a、第1圧縮空気を流出させる第1流出口16b、および第1圧縮空気を排熱回収ボイラ3内の上記領域に流出させる第2流出口16cを有している。三方弁16の動作は制御装置12により制御される。ボイラ上流側接続配管17は、三方弁16の第1流出口16bとダクト4の排気バイパスダンパ41よりも上流側の部分とを接続している。
The three-
抽気配管26の一端は圧縮機21の吐出口25に接続され、その他端は抽気配管5のうち三方弁16よりも下流側の部分に接続されている。この構成により、圧縮機21からの第2圧縮空気が抽気配管26,5を介して排熱回収ボイラ3内の高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間の領域に供給されるようになっている。
One end of the
流量調整弁9は、抽気配管26に設けられており、抽気配管26内を流れる第2圧縮空気の量を制御する。流量調整弁9の動作は制御装置12により制御される。
The
三方弁6は、抽気配管26において流量調整弁9よりも下流側の位置に設けられている。この三方弁6は、第2圧縮空気が流入する流入口6a、第2圧縮空気を流出させる第1流出口6b、および第2圧縮空気を排熱回収ボイラ3内の上記領域に流出させる第2流出口6cを有している。三方弁6の動作は制御装置12により制御される。ボイラ上流側接続配管8は、三方弁6の第1流出口6bとダクト4の排気バイパスダンパ41よりも上流側の部分とを接続する。
The three-
温度センサ10は、排熱回収ボイラ3内の上記領域の排ガス温度を検出し、その検出結果の信号を制御装置12に出力する。温度センサ18は、抽気配管5において流量調整弁19の上流側に配置され、抽気配管5内を流れる第1圧縮空気の温度を検出し、その検出結果の信号を制御装置12に出力する。温度センサ11は、抽気配管26において流量調整弁9の上流側に配置され、抽気配管26内を流れる第2圧縮空気の温度を検出し、その検出結果の信号を制御装置12に出力する。
The temperature sensor 10 detects the exhaust gas temperature in the above-mentioned region inside the heat recovery boiler 3 and outputs a signal of the detection result to the
このような構成において、ガスタービン2の起動時、即ち温度センサ18により検出された温度と温度センサ10により検出された温度との差が所定値(第1所定値)よりも高い場合に、制御装置12は、抽気配管5を開放するように流量調整弁19を開状態とすると共に三方弁16の第1流出口16bを閉状態にしかつ第2流出口16cを開状態にする(第1予熱処理)。これにより、圧縮機21からの第1圧縮空気が抽気配管5を通じて排熱回収ボイラ3内の高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間の領域に送られる。これによって、低圧熱交換器32は第1圧縮空気により温められる。なお、第1予熱処理および後述の第2予熱処理は、排気バイパスダンパ41が第2位置P2に位置する場合に行われる。
In such a configuration, when the
その後、制御装置12は、温度センサ18により検出された温度と温度センサ10により検出された温度との差が所定値以下になった際には、流量調整弁19の開状態を維持すると共に三方弁16の第2流出口16cを閉状態にしかつ第1流出口16bを開状態にする。これにより、圧縮機21からの第1圧縮空気は、ボイラ上流側接続配管17を通じて排熱回収ボイラ3内に流入する。このことによって、ガスタービン2の起動時のサージを防止することができる。
After that, when the difference between the temperature detected by the
ここで、制御装置12は、上記の第1予熱処理の代わりに、以下の第2予熱処理を行ってもよい。制御装置12は、温度センサ11により検出された温度と温度センサ10により検出された温度との差が所定値(第2所定値)よりも高い場合に、制御装置12は、抽気配管26を開放するように流量調整弁9を開状態とすると共に三方弁6の第1流出口6bを閉状態にしかつ第2流出口6cを開状態にする。これにより、圧縮機21からの第2圧縮空気が抽気配管26,5を通じて排熱回収ボイラ3内の高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間の領域に送られる。これによって、低圧熱交換器32は第2圧縮空気により温められる。その後、制御装置12は、温度センサ11により検出された温度と温度センサ10により検出された温度との差が所定値以下になった際には、流量調整弁9の開状態を維持すると共に三方弁6の第2流出口6cを閉状態にしかつ第1流出口6bを開状態にする。これにより、圧縮機21からの第2圧縮空気は、ボイラ上流側接続配管8を通じて排熱回収ボイラ3内に流入する。このことによって、ガスタービン2の低NOx運転を行うことができる。
Here, the
続いて、制御装置12による制御方法について説明する。図2は制御装置12による上述の第1予熱処理の流れを示すフローチャートである。
Next, a control method by the
制御装置12は、抽気配管5を開放するように流量調整弁19を開状態とすると共に三方弁16の第1流出口16bを閉状態にしかつ第2流出口16cを開状態にする(ステップS1)。これにより、圧縮機21からの第1圧縮空気が抽気配管5を通じて排熱回収ボイラ3内の高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間の領域に流入する。これによって、低圧熱交換器32は第1圧縮空気により温められる。
The
続いて、制御装置12は、温度センサ18により検出された温度(図2ではT2と記載)と温度センサ10により検出された温度(図2ではT1と記載)との差が所定値よりも高いか否かを判別する(ステップS2)。上記差が所定値よりも高い場合には(ステップS2でYES)、ステップS3に進み、上記差が所定値以下である場合には(ステップS2でNO)、ステップS2の処理を繰り返す。
Subsequently, the
ステップS3では、制御装置12は、流量調整弁19の開状態を維持すると共に三方弁16の第2流出口16cを閉状態にしかつ第1流出口16bを開状態にする。これにより、圧縮機21からの第1圧縮空気はボイラ上流側接続配管17を通じて排熱回収ボイラ3内に流入する。
In step S3, the
以上説明したように、本実施形態のコンバインドサイクル発電プラント1においては、圧縮機21からの第1圧縮空気又は第2圧縮空気が排熱回収ボイラ3内の高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間の領域に送られる。これにより、低圧熱交換器32は第1圧縮空気又は第2圧縮空気によって温められる。これによって、低圧熱交換器32により蒸気が生成されるまでの時間を短縮することができる。
As described above, in the combined
また、制御装置12による上述の第1予熱処理が終了した後、第1圧縮空気がボイラ上流側接続配管17を介して排熱回収ボイラ3内に送られる。或いは、制御装置12による上述の第2予熱処理が終了した後、第2圧縮空気がボイラ上流側接続配管18を介して排熱回収ボイラ3内に送られる。このような構成によって、ガスタービン2の起動時にはサージを防止することができ、ガスタービン2の運転時には低NOx運転を行うことができる。
Further, after the above-described first preheat treatment by the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラント1aについて図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、上述の第1実施形態と同一の構成部材には同一の符号を付与し、その説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a combined
図3に示すように、第2実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラント1aは、排熱回収ボイラ3内において、高圧熱交換器31と低圧熱交換器32との間に中圧熱交換器33を備えている。中圧熱交換器33は、上述した第1圧力と第2圧力との間の圧力の蒸気を生成する。中圧熱交換器33と蒸気タービン50とは、蒸気タービン50において下流端が配管51の下流端よりも下流側であってかつ配管52の下流端よりも上流側に配置された配管53により接続されている。中圧熱交換器33により生成された蒸気は配管53により蒸気タービン50に送られる。
As shown in FIG. 3, the combined
抽気配管5の一端は、第1実施形態と同様に圧縮機21の抽気口24に接続され、その他端は排熱回収ボイラ3内の中圧熱交換器33と低圧熱交換器32との間の領域に配置されている。抽気配管5のうち、他端を含め排熱回収ボイラ3内に配置された部分(予熱部分)は低圧熱交換器32の図示しない管群のガス上流側全面を圧縮空気によって覆えるように配置されている。上記の予熱部分には、低圧熱交換器32に向けて開口された複数の図示しない孔部が設けられており、この孔部から流出した第1圧縮空気又は第2圧縮空気が低圧熱交換器32に向けて供給される。これによって、低圧熱交換器32は温められる。
One end of the
第2実施形態のコンバインドサイクル発電プラント1aにおいても、第1実施形態のコンバインドサイクル発電プラント1と同様に、ガスタービン2の起動時に、圧縮機21からの第1圧縮空気又は第2圧縮空気が排熱回収ボイラ3内の中圧熱交換器33と低圧熱交換器32との間の領域に送られる。これにより、低圧熱交換器32は温められる。これによって、低圧熱交換器32により蒸気が生成されるまでの時間を短縮することができる。また、ガスタービン2の起動時にはサージを防止することができ、ガスタービン2の運転時には低NOx運転を行うことができるという効果も第1実施形態と同様に奏される。
Also in the combined
(他の実施形態)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば以下の通りである。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. For example:
上記第1および第2実施形態では、竪型構造の排熱回収ボイラ3を採用したが、これに限らず、横型構造の排熱回収ボイラを採用してもよい。 In the above-described first and second embodiments, the exhaust heat recovery boiler 3 having a vertical structure is adopted.
また、上記第1および第2実施形態では、煙管13が設けられたコンバインドサイクル発電プラント1、1aについて説明したが、煙管13が設けられていないコンバインドサイクル発電プラントについても本発明を同様に適用することができる。
Further, in the first and second embodiments, the combined
また、上記第1および第2実施形態では、高圧蒸気の膨張過程の途中で低圧蒸気が導入される一段タイプの蒸気タービン50について例を挙げて説明したが、蒸気タービン50の構成はこれに限定されるものではなく、高圧蒸気により駆動される高圧蒸気タービンと、高圧蒸気タービンにシャフトにより連結され低圧蒸気により駆動される低圧蒸気タービンを含む二段タイプのものを採用してもよい。
In addition, in the above-described first and second embodiments, the single-
また、上記第1および第2実施形態では、三方弁6,16を採用したが、これに限定されるものではなく、三方弁6の代わりに、ボイラ上流側接続配管8に開閉弁を設けかつ抽気配管26の下流端の上流側に開閉弁を設けてもよい。また、三方弁16の代わりに、ボイラ上流側接続配管17に開閉弁を設けかつ抽気配管5の下流側部分に開閉弁を設けてもよい。
In addition, although the three-
また、上記第1および第2実施形態では、第1圧縮空気により低圧熱交換器32を温めた後、その第1圧縮空気を排熱回収ボイラ3内に抽気するようにしたが、第2圧縮空気を排熱回収ボイラ3内に抽気してもよい。また、第2圧縮空気により低圧熱交換器32を温めた後、その第2圧縮空気を排熱回収ボイラ3内に抽気するようにしたが、第1圧縮空気を排熱回収ボイラ3内に抽気してもよい。
Further, in the first and second embodiments, after the low-
さらに、上記第1および第2実施形態では、三方弁6,16および流量調整弁9,19を制御装置12により制御するように構成したが、これらを別個独立して制御する各制御装置を設けてもよい。
Furthermore, in the above-described first and second embodiments, the three-
1 コンバインドサイクル発電プラント
2 ガスタービン
3 排熱回収ボイラ
4 ダクト
5 抽気配管(第1抽気配管)
6 三方弁(第2三方弁)
6a,16a 流入口
6b,16b 第1流出口
6c,16c 第2流出口
8 ボイラ上流側接続配管(第2ボイラ上流側接続配管)
9 流量調整弁(第2流量調整弁)
10 温度センサ(第1温度センサ)
11 温度センサ(第3温度センサ)
12 制御装置
16 三方弁(第1三方弁)
17 ボイラ上流側接続配管(第1ボイラ上流側接続配管)
18 温度センサ(第2温度センサ)
19 流量調整弁(第1流量調整弁)
21 圧縮機
22 タービン
23 排気口
24 抽気口
25 吐出口
31 高圧熱交換器
32 低圧熱交換器
50 蒸気タービン
1 combined
6 three-way valve (second three-way valve)
6a,
9 flow control valve (second flow control valve)
10 temperature sensor (first temperature sensor)
11 temperature sensor (third temperature sensor)
12
17 Boiler upstream connection pipe (1st boiler upstream connection pipe)
18 temperature sensor (second temperature sensor)
19 flow control valve (first flow control valve)
21
Claims (2)
前記排ガスから熱を回収して、第1圧力の蒸気を生成する高圧熱交換器、および前記第1圧力よりも低い第2圧力の蒸気を生成し、前記高圧熱交換器の下流側に配置された低圧熱交換器を有する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
一端が前記圧縮機の前記抽気口に接続され、他端が前記排熱回収ボイラ内の前記高圧熱交換器と前記低圧熱交換器との間の領域に配置された第1抽気配管と、
前記第1抽気配管に設けられた第1流量調整弁と、
一端が前記圧縮機の前記吐出口に接続され、他端が前記第1抽気配管に接続された第2抽気配管と、
前記第2抽気配管に設けられた第2流量調整弁と、
前記ガスタービンの起動時に、前記第1流量調整弁又は前記第2流量調整弁を開状態とする制御装置とを備えている、コンバインドサイクル発電プラント。 A compressor that compresses air and has a bleed port that is an outlet for first compressed air that is air in the process of being compressed and a discharge port that is an outlet for second compressed air that is air that has been compressed; a gas turbine driven by combustion gases produced by combustion of the fuel and the second compressed air and exhausting exhaust gases from the exhaust port;
a high pressure heat exchanger for recovering heat from the exhaust gas to produce steam at a first pressure; and a high pressure heat exchanger for producing steam at a second pressure lower than the first pressure and positioned downstream of the high pressure heat exchanger. a heat recovery steam generator having a low pressure heat exchanger;
a steam turbine driven by the steam generated by the heat recovery steam generator;
a first bleed pipe having one end connected to the bleed port of the compressor and the other end arranged in a region between the high pressure heat exchanger and the low pressure heat exchanger in the heat recovery boiler;
a first flow control valve provided in the first extraction pipe;
a second bleed pipe having one end connected to the discharge port of the compressor and the other end connected to the first bleed pipe;
a second flow control valve provided in the second extraction pipe;
and a control device that opens the first flow control valve or the second flow control valve when the gas turbine is started.
前記第1三方弁の前記第1流出口と前記排熱回収ボイラとを接続する第1ボイラ上流側接続配管と、
前記第2抽気配管において前記第2流量調整弁の下流側に設けられ、前記第2圧縮空気が流入する流入口、前記第2圧縮空気を流出させる第1流出口、および前記第2圧縮空気を前記第1抽気配管の方に流出させる第2流出口を有する第2三方弁と、
前記第2三方弁の前記第1流出口と前記排熱回収ボイラとを接続する第2ボイラ上流側接続配管と、
前記領域の雰囲気温度を検出する第1温度センサと、
前記第1抽気配管において前記第1流量調整弁よりも上流側に設けられ、前記第1圧縮空気の温度を検出する第2温度センサと、
前記第2抽気配管において前記第2流量調整弁よりも上流側に設けられ、前記第2圧縮空気の温度を検出する第3温度センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、第1処理又は第2処理を行うように構成され、
前記第1処理は、前記第2温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が第1所定値よりも高い場合に、前記第1流量調整弁を開状態とすると共に前記第1三方弁の前記第1流出口を閉状態にしかつ前記第1三方弁の前記第2流出口を開状態にし、前記第2温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が前記第1所定値以下になった際に、前記第1三方弁の前記第2流出口を閉状態にしかつ前記第1三方弁の前記第1流出口を開状態にする、又は前記第1流量調整弁を閉状態とすると共に前記第2流量調整弁を開状態にしかつ前記第2三方弁の前記第1流出口を開状態にして前記第2三方弁の前記第2流出口を閉状態にする処理であり、
前記第2処理は、前記第3温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が第2所定値よりも高い場合に、前記第2流量調整弁を開状態とすると共に前記第2三方弁の前記第1流出口を閉状態にしかつ前記第2三方弁の前記第2流出口を開状態にし、前記第3温度センサにより検出された温度と前記第1温度センサにより検出された温度との差が前記第2所定値以下になった際に、前記第2三方弁の前記第2流出口を閉状態にしかつ前記第2三方弁の前記第1流出口を開状態にする、又は前記第2流量調整弁を閉状態とすると共に前記第1流量調整弁を開状態にしかつ前記第1三方弁の前記第1流出口を開状態にして前記第1三方弁の前記第2流出口を閉状態にする処理である、請求項1に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
The first bleed pipe is provided on the downstream side of the first flow rate control valve, and includes an inlet into which the first compressed air flows, a first outlet through which the first compressed air flows out, and the first compressed air. a first three-way valve having a second outlet for flowing out to the region in the heat recovery steam generator;
a first boiler upstream connection pipe that connects the first outflow port of the first three-way valve and the heat recovery boiler;
An inflow port provided downstream of the second flow control valve in the second bleed pipe, into which the second compressed air flows, a first outflow port from which the second compressed air flows out, and the second compressed air. a second three-way valve having a second outlet for flowing out toward the first bleed pipe;
a second boiler upstream connection pipe that connects the first outlet of the second three-way valve and the heat recovery boiler;
a first temperature sensor that detects the ambient temperature of the region;
a second temperature sensor provided upstream of the first flow control valve in the first bleed pipe and detecting the temperature of the first compressed air;
a third temperature sensor provided upstream of the second flow control valve in the second bleed pipe and detecting the temperature of the second compressed air;
The control device is configured to perform a first process or a second process,
The first process includes opening the first flow control valve when a difference between the temperature detected by the second temperature sensor and the temperature detected by the first temperature sensor is higher than a first predetermined value. and closing the first outlet of the first three-way valve and opening the second outlet of the first three-way valve, the temperature detected by the second temperature sensor and the first temperature When the difference from the temperature detected by the sensor becomes equal to or less than the first predetermined value, the second outlet of the first three-way valve is closed and the first outlet of the first three-way valve is closed. The second three-way valve is opened, or the first flow rate adjustment valve is closed, the second flow rate adjustment valve is opened, and the first outflow port of the second three-way valve is opened. A process of closing the second outlet of
In the second process, when a difference between the temperature detected by the third temperature sensor and the temperature detected by the first temperature sensor is higher than a second predetermined value, the second flow control valve is opened. and closing the first outlet of the second three-way valve and opening the second outlet of the second three-way valve, the temperature detected by the third temperature sensor and the first temperature When the difference from the temperature detected by the sensor becomes equal to or less than the second predetermined value, the second outflow port of the second three-way valve is closed and the first outflow port of the second three-way valve is closed. The first three-way valve is opened, or the second flow rate adjustment valve is closed, the first flow rate adjustment valve is opened, and the first outflow port of the first three-way valve is opened. 2. The combined cycle power plant according to claim 1, wherein the process is to close said second outlet of .
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