JPH03115707A - 複合発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、既設の蒸気タービン発電設備及び既設の復水
器用循環水系を流用し、且つガスタービン段歯およびそ
の排熱回収ボイラを追設して植成される複合発電プラン
トに関するもので、既設蒸気タービン段歯の温排水規制
値を満足しながら且つ高い発電効率を得ることのできる
複合発電プラントに関する。

［従来の技術］ 従来、特開昭５７−８４９０３号に記載のように、ガス
タービン、排熱回収ボイラおよび蒸気タービンから成る
複合発電プラントを構成するすべての設備を新設する場
合については、プラント効率の向上を図るシステム構成
及び運転方法が検討されていた。

しかし、既設蒸気タービンを流用し、且つガスタービン
設備およびその排熱回収ボイラを追設して複合発電プラ
ントを構成する場合については。

高い発電効率を得る為の既設蒸気タービン及び給水加熱
装置の改造態様、あるいは、プラント制御の改造態様に
関して下記に示す程度の公知例しか見出されない。すな
わち、既設蒸気タービンプラントを用いた複合発電プラ
ントについて、ＥＰＲＩレポート八Ｐ５へ９０　（１９
８６）に米国の電力会社が検討した例が掲載されている
。この検討例では、既設蒸気タービンプラン１−にガス
タービン及び排熱回収ボイラを追設し、排熱回収ボイラ
発生蒸気を蒸気タービンの高温再熱蒸気管あるいは低温
再熱蒸気管へ供給している例が紹介されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の公知例では、追設できるガスタービンの出力比が
小さいため、複合発電プラントとしての発電効率の向上
値が比較的小さい反面、既設蒸気タービン設備の配管、
弁の改造が複雑になるので、出力の増加あるいは改造に
要する費用が比較的大きいという問題がある。また上記
公知例には、既設蒸気タービン設備を流用して複合発電
プラントを構成する場合のプラント効率の向上、改造内
容の簡素化及びコスト低減、環境対策についての配慮が
七分示されておらず、既設蒸気タービンを用いた複合発
電設備への改造が限定的にしか行なえないという問題が
ある。

本発明は、既設の蒸気タービン設備、取放水設備、及び
循環水設備を流用し、これにガスタービン及び排熱回収
ボイラを追設して複合発電プラントを構成する場合にお
いて、温排水排水量が既設蒸気タービン発電設備の排出
規準を満足し、かつ発電効率が高い複合発電プラントを
得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 既設蒸気タービンを流用し、これにガスタービン及び排
熱回収ボイラを追設して、排熱回収ボイラの発生蒸気で
該蒸気タービンを駆動し、その復水器から排熱回収ボイ
ラへ給水する様にした複合発電プラントを構成する。こ
の場合、本発明では。

既設蒸気タービン設備の給水加熱器装置及び抽気配管の
少なくとも一部を撤去し、既設蒸気タービンの抽気ノズ
ルの少なくとも一部を閉止し、排熱回収ボイラへ復水器
から直接に、もしくは上記給水加熱器のうち撤去しなか
ったものを通して、給水を行なう。この事により、排熱
回収ボイラへの給水温度を低くすることができるので、
排熱回収ボイラにてガスタービン排ガスの持つ熱量を低
域まで回収することができ、発電効率が向上する。

また本発明では、上記の如く既設蒸気タービンの抽気ノ
ズルの少くとも一部を閉止しても蒸気タービン排気流量
が既設蒸気タービン設備の計画値を上回らない様に、蒸
気タービンへの主蒸気流量は既設蒸気タービン設備での
それよりも減少させる。すなわち、その様にガスタービ
ン容量、ガスタービン台数、排熱回収ボイラ容量、台数
を選定する。これにより、復水器用の既設取放水路及び
循環水設備を改造なしに流用し、温排水′排出量を既設
蒸気タービン発電プラントの温排水排出量規制値と同等
又はそれ以下となし得る。

なお、主蒸気流量の上記減少にもか）わらず高い発電効
率を達成するためには、本発明では蒸気タービン負荷制
御装置の加減弁開度信号を、蒸気タービン負荷に関係な
く少なくとも１つのノズルが締切り運転となるよう補正
することにより、主蒸気流量の減少に合おせて蒸気ター
ビンのノズルを通過する蒸気の体積流量をほぼ一定に保
つ様になし、以て主蒸気流量の減少量に比べてタービン
内部効率の低下を少なくすることを可能ならしめ、発電
効率の向上を図る。

［作　　　用コ 既設蒸気タービン発電設備においては、蒸気発生装置は
ボイラであり、その加熱源の温度レベルが１０００℃以
上と高温であるため、蒸気サイクルは再生サイクルとな
して発電効率向上を図っているのが一般であり、またボ
イラ排ガスの熱回収については、ボイラへ供給される燃
焼用空気がほぼ常温であることから、空気予熱器でボイ
ラへ供給する空気とボイラ排ガスを熱交換することによ
って比較的低温までボイラの排ガスの熱を回収する構成
としているのが一般的である。

か＼る既設の蒸気タービン設儂にガスタービン及び排熱
回収ボイラを追設して複合発電設備化をする場合に、既
設の蒸気サイクルをそのまま流用してその給水加熱器を
経た給水を排熱回収ボイラへ供給すると、給水温度が高
くなりすぎて排熱回収ボイラでガスタービン排ガスの熱
を回収できなくなる。また、ガスタービンは圧縮機で１
ｏ〜’　５　ｋｇ　／　ａＪ　ｇに加圧された３００〜
４００℃の高温の空気を燃焼用に用いるので、排熱回収
ボイラにおいては、既設蒸気タービン設備のボイラにお
ける如き燃焼用空気との熱交換を行なうサイクルを構成
することによってガスタービン排ガスの熱回収をするこ
とはできない。

よって、本発明では、既設蒸気タービン設備での再生蒸
気サイクルの給水加熱器及び抽気配管の少なくとも一部
を撤去し蒸気タービンの抽気ノズルの少なくとも一部を
閉止する。この事により、排熱回収ボイラの給水温度を
低くすることができるので、ガスタービン排ガスの持つ
熱量を排熱回収ボイラで低温まで回収でき、発電効率の
向上を図ることができる。

一方、上記の如く蒸気タービン抽気系統の少なくとも一
部を撤去した結果、抽気を止めた蒸気流量に相当する蒸
気流量が蒸気タービン排気へ供給されることになるから
、復水器用の既設取放水段歯及び循環水設備をそのまシ
流用して温排水排出量を規制値以下とするためには、蒸
気タービン排気量が既設蒸気タービン設備での排気量と
同等またはそれ以下となるように、排熱回収ボイラ発生
蒸気流量つまり蒸気タービンへの主蒸気流量を少なくと
も抽気蒸気流量の減少に合わせて既設蒸気タービン設備
での主蒸気流量よりも減少させることが必要となるため
、そのようにガスタービン及び排熱回収ボイラの容量・
台数を選定する。この場合、蒸気タービン負荷制御装置
の加減弁開度信号を補正することによって上記の主蒸気
流量の減少に合わせて主蒸気圧力を減少させることによ
り、蒸気タービンを通過する蒸気の体積流量を増加させ
る（つまり既設蒸気タービン設備でのそれと同じにする
）ことができるとともに、排熱回収ボイラ発生蒸気量も
増加させることができるので、蒸気タービンの運転点を
既設蒸気タービン設備での運転状態とほぼ同じに保つこ
とができ、主蒸気圧力を既設蒸気タービン設備での運転
圧力とした場合に比べ、蒸気タービンの内部効率を大き
く向上することができる。

以上述べたように１本発明では、既設蒸気タービン設営
の抽気系統を撤去し、蒸気タービンの抽気ノズルを閉止
することにより、排熱回収ボイラへ供給する給水温度を
既設の蒸気タービン設備の給水温度に比べて低下させ、
以て排熱回収ボイラでの熱回収を良好ならしめることに
より、抽気系統を撤去しない場合に比べて発電効率を向
上させることができる。第９同はこの点に関する図であ
り、排熱回収ボイラ出口ガス温度とプラント効率（相対
値）の関係を示す。既設蒸気タービン発電プラントの給
水温度は、一般的には約２５０℃程度であるのに対し、
蒸気タービン抽気系統を撤去し、蒸気タービンの抽気ノ
ズルを閉止することにより、排熱回収ボイラ入口給水温
度を約６０℃とすることができるので、抽気系統を撤去
しない場合に比べて８％程度複合発電設備へ改造した場
合の効率向」二を図ることができる。

また、本発明では、蒸気タービン排気流量が既設蒸気タ
ービン設備での排気流量計画値と同等又はそれ以下とな
るようにガスタービン台数及び容量、排熱回収ボイラ台
数及び容量を選定することにより、復水器用の循環水量
を既設計画値と同等又はそれ以下とすることができるの
で、取放水設備、循環水設備の改造なしに、また温排水
量の排出量の規制を満足しながら、比較的低コスト（約
５〜１０％改造コスト低減）にて既設蒸気タービン発電
設備を複合発電プラントへ改造することが可能である。

また本発明では、既設蒸気タービン発電プラン１〜の排
気流量に合わせて主蒸気流量を減少させることに伴い、
蒸気タービンのノズルを通過する体積流量が一定となる
ように主蒸気圧力を低下させるべくプラント負荷制御装
置の加減弁開度信号を補正して、プラント全負荷で４個
設置されている加減弁のうち２個全閉・２個全開の開度
で固定することにより、−宗主蒸気圧力で運転する場合
に比べ蒸気タービンの内部効率の低下の程度を少なくす
ることができるので、発電効率を向上させることができ
る。これに関して第１０図を示す。

第１０図は主蒸気流量比と蒸気タービン効率の関係を示
す図である。

主蒸気圧力を確保しながら主蒸気流量を減少させる場合
には、第１０図の８１の曲線に沿って蒸気タービンの効
率は低下する。

第１０図中の８０は加減弁の絞りがゼロの状態を示す。

第１０図の８２の点までノズルを徐々に閉じていき、第
４ノズルを閉め切った点が８２となり、加減弁の絞り損
失がゼロの状態となる。

プラント制御装置の弁開度信号を負荷によらず例えば８
２の状態で固定するよう補正することにより、主蒸気流
量の減少にしたがって主蒸気圧力を低下させ、蒸気ター
ビンノズルを通過する体積流量を一定に保つことができ
るので、タービン内部効率は８２の点で維持できる。

一例として、主蒸気流量が６０％となる場合には、−宗
主蒸気圧力とすると、蒸気タービン内部効率は約７８％
となるが、主蒸気圧力を低下させた場合には約８３％と
なり、約６％蒸気タービン効率が向上する。高圧蒸気タ
ービンの出力比く高圧蒸気タービンの出力が蒸気タービ
ン全体の出力に占める割合）は約２０％で、蒸気タービ
ンがプラント全体に占める出力比が約４０％であるので
。

プラント効率は相対値で約０．５％向上することになる
。

［実　施　例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。。本
実施例は、既設３５０ＭＷ再熱蒸気タービン発電プラン
トのうちボイラ設備を撤去し、再熱蒸気タービン設備を
流用し、出力２００ＭＩ／級のガスタービン発電設備２
基及び排熱回収ボイラ設備２基を追設し、複合発電化を
図ったプラントの例である。

ガスタービン圧縮機１によって空気４は圧縮され高圧の
空気となり、燃焼器２へ送られる。燃焼器２へ送られた
高圧の空気は燃料５と混合し、燃焼器２で燃焼し高温・
高圧のガスとなる。高温・高圧のガスは、ガスタービン
３にて膨張し仕事をする。ガスタービン３はガスタービ
ン発電機７を駆動して電気出力を得る。ガスタービン３
で仕事をし終えたガスタービン排ガス６は、その後流側
に設置された排熱回収ボイラ１０へ送られ、こ＼でガス
タービン排ガス６の保有する熱エネルギー（顕然）を回
収すべく水及び蒸気との熱交換が行なわれ、低温の排ガ
ス１８となって煙突１９から人気へ放出される。

一方、排熱回収ボイラ１０へ供給される給水１４はガス
タービン排ガス６の顕熱を回収して、高温・高圧の主蒸
気１５と高温・中圧の再熱蒸気１６を発生し蒸気タービ
ンへ送られる。

すなわち、給水１４は、まず排熱回収ボイラ１０の低温
部に組み込まれた脱気器（給水中の酸素を除去する機器
）１３に通水される。脱気器１３内の保有水は、ガスタ
ービン排ガス６を熱回収して自然循環が行なわれ、順次
加熱脱気される。

脱気後の給水は、排熱回収ボイラ１０の出口排ガスの熱
を更に回収すべく、再熱蒸気１６の補充用蒸気を発生す
るための中圧ドラム１２へ一部送水され、その他は、主
蒸気１５発生用の高圧ドラム１１へ送水される。高圧ド
ラム１１より発生した蒸気は、さらに熱回収して高温・
高圧の主蒸気１５となり、既設の蒸気タービン設置の残
置部（撤去しないで残して置いた部分）へと導入される
。

既設の蒸気タービン設備の残置部は、高圧蒸気タービン
２１．中圧蒸気タービン２２．低圧蒸気タービン２３、
復水器２５、及び発電機２６から構成されている。

排熱回収ボイラ１０より発生した主蒸気１５は高圧蒸気
タービン２１へ導入される。高圧蒸気タービン２１の入
口には主蒸気流量調整用の加減弁２９が設けられ、負荷
に応じた所定の開度に設定されている。

高圧蒸気タービン２１では高温・高圧の主蒸気１５は順
次仕事をして中温・中圧の蒸気である低温再熱蒸気１７
となって排出される。この低温再熱蒸気１７は、排熱回
収ボイラ１０へ導入され、ガスタービン排ガス６の熱を
回収して、高温・中圧の高温再熱蒸気１６となって中圧
蒸気タービン２２へ導入されるが、このタービン２２の
入口部には蒸気流量調整用の加減弁は設置されていない
。

中圧蒸気タービン２２内にて仕事をし終えた蒸気は、比
較的低温・低圧の低圧蒸気２４となって中圧タービン２
２より排出される。低圧蒸気２４は、排熱回収ボイラ１
０にて熱回収を受けることなく、低圧蒸気タービン２３
へ導入される。低圧蒸気タービン２３で仕事をし終えた
蒸気は、復水器２５で海水と熱交換され、凝縮して復水
となり。

復水器２５へ回収される。蒸気タービンは発電機２６を
開動して電気出力を得る。

復水器２５の復水は、復水ポンプ２７で排熱回収ボイラ
１０へ給水１４として送水される。

本実施例は、既設蒸気タービン発電プラントのうち前記
残置部は撤去しないで残し、既設蒸気タービンプラント
のボイラ、給水加熱器及び抽気蒸気配管を撤去し、蒸気
タービンの抽気ノズルを閉止するよう改造することによ
って、第１図に示す構成としたものである。この改造に
より、排熱回収ボイラ給水１４の給水温度を約６０℃と
なし、排熱回収ボイラ出口排ガス１８の温度を約１００
℃とすることができるので、高い複合発電効率を得るこ
とができる。

ところで、既設蒸気タービン設備の抽気系統を撤去した
ことにより、既設蒸気タービンプラン１〜において抽気
蒸気として蒸気タービンから取り出されていた蒸気が蒸
気タービンの後流段へ供給されることになるため、もし
仮りに主蒸気流量を既設蒸気プラントでの計画値と同一
とすると、蒸気タービン排気流量は既設蒸気タービンプ
ラントでの計画値よりも増加することになる。蒸気ター
ビン排気流量が既設蒸気タービンプラントでの計画値よ
りも増加すれば、復水器のための仮数水路を含む循環水
設備の改造が必要となるばかりでなく、温排水排出量が
環境規制協定値を超えてしまう。

本実施例では、既設蒸気タービンプラン１−における復
水器のための仮数水路を含む＠環水設備を改造なしにそ
のまＳ利用し、しかも温排水排出量が環境規制協定値を
超えないようにする。このために、本実施例では、蒸気
タービン排気流量が既設蒸気タービンプラントのそれと
同等又はそれ以下となるように蒸気タービンへの主蒸気
流量を制限しており、そのようにガスタービン容量、ガ
スタービン台数、排熱回収ボイラ容量、台数を選定して
いる。本実施例では、排熱回収ボイラの出口排ガス温度
を低域まで回収するために中圧ドラム１２を具えた中圧
蒸発器を設置しているが、この中圧蒸気の供給流量をも
考慮して、抽気系統の撤去に起因する蒸気タービン排気
流量の増加を防ぎ、蒸気タービン排気流量が既設蒸気タ
ービン設備のタービン排気流量と同等またはそれ以下と
なるように、主蒸気流量を制限している。

本実施例では、既設の３５０ＭＩｌｌ再熱蒸気タービン
プラントの一部を流用して、２００１１級ガスタービン
２台および排熱回収ボイラ２台を設置することにより、
蒸気タービンの排気流量を既設蒸気タービンプラントで
の蒸気タービン排気流量（約８００７／Ｈ）よりも少い
約７００Ｔ／Ｈとしている。

蒸気タービン排気流量を既設蒸気タービンプラントでの
計画値と同等またはそれ以下とするためには、主蒸気流
量を既設蒸気タービンプラントのそれの６０％程度まで
減少させる必要が有るが、単に減少させたのみでは蒸気
タービン内部効率が低下する。そこで本実施例では、主
蒸気流量の減少に合わせて主蒸気圧力を低下させること
によって、蒸気タービンのノズルを通過する蒸気の体積
流量をほぼ一定とすることにより、蒸気タービンの内部
効率の低下を最少限にとどめるように配慮している。

そのように主蒸気流量の減少に合わせて主蒸気圧力を低
下させる方法として、本実施例では、既設蒸気タービン
設備では負荷に応じ第２図のように加減弁２９の開度信
号設定していたのを、第３図のように変更する。

本実施例では、第３図の如く、蒸気タービンに４個設置
されているノズルに対する各加減弁Ｎα１゜Ｎα２．Ｎ
α３．Ｎα４のうち２個を全開とし、２個を開度一定と
するように、プラント負荷制御装置の加減弁開度信号を
補正することにより主蒸気圧力を低下させるようにして
いる。

これに関して下記に更に説明を加える。

第２図は、定圧運転モードを行う既設蒸気タービンプラ
ントでの加減弁開度とそれに対する主蒸気圧力を示す。

この図では１部分負荷へ移行するに従がい、蒸気タービ
ンに４個設置されているノズルの各上流にある加減弁を
操作して、主蒸気圧力を一定に保っている。すなわち、
ボイラ並びに蒸気タービン負荷の降下に従がい、Ｎ（１
４，Ｎα３加減弁を順次全閉状態とし、さらにその後の
負荷降下に従がい、Ｎａｌ、Ｎα２加減弁も全閉方向に
操作し、主蒸気圧力を一定にしている。

一方、第３図には本発明実施例による変圧運転モードで
の加減弁開度とそれに対する主蒸気圧力を示す。本図で
は、負荷約７５％以下、つまり、Ｎα４．Ｎα３加減弁
全閉状態からの変圧化を示している。第２図とは異なり
、Ｎｏ、１．Ｎｃｉ２加減弁全開状態でボイラ負荷降下
制御を行なうために、主蒸気圧力は降下し、主蒸気の体
積流量が一定に保たわ、蒸気タービン内部効率を部分負
荷時においても高く保持することができる。

以上述べたように、本実施例では、既設蒸気タービン設
備の抽気系統を撤去し、蒸気タービンの抽気ノズルを閉
止することにより、排熱回収ボイラへ供給する給水温度
を低下させることができる。

この事により既設の蒸気タービン発電設備の給水温度を
２７０Ｔ：とした場合に比べて、約２００℃だけ給水温
度を低下させることができるので、発電効率は抽気系統
を撤去しない場合に比べ約８〜１０％程度向上する。

また、蒸気タービン排気流量が既設蒸気タービン設備で
の排気流量計画値と同等またはそれ以下となすべく主蒸
気流量を減少させるようにガスタービン容量及び台数な
らびに排熱回収ボイラ容量および台数を選定することに
より、復水器用の循環水量は既設発電設備の計画値と同
等又はそれ以下とすることができるので、仮数水設備及
び循環水段歯を改造することなく、且つ温排水の排出量
の規制値を満足して、比較的低コストで既設蒸気タービ
ン発電設備を複合発電プラントへ改造することが可能で
ある。

この場合、本実施例では蒸気タービン排気流量が既設蒸
気タービン発電プランｊ−の排気流量と同等又はそれ以
下となるように主蒸気流量を減少させるに伴い、蒸気タ
ービンのノズル部を通過する体積流量が一定となるよう
にプラント負荷制御装置の加減弁開度信号を補正するこ
とにより、主蒸気圧力を低下させる。このため、４個設
置されている加減弁のうち、プラント定格負荷で２個全
開、２個全開の状態で固定し、主蒸気圧力を低下させる
ようにしている。これにより、一定圧力で運転する場合
に約１０％である蒸気タービンの内部効率の低下は約３
％となり、一定圧力で運転する場合に比べて蒸気タービ
ン内部効率が約７％向上するので、発電効率は約２％向
上させることができる。

本実施例により３５０Ｍす既設蒸気タービンと１３００
℃級ガスタービン２台と排熱回収ボイラ２台を組み合わ
せた複合発電プラントの熱効率は約４６％（旧＋Ｖ）と
なり、既設蒸気タービン発電プラントの熱効率３８％に
比べて、（４６／３８−１）Ｘ１００＝２１％向上する
。

第４図は本発明の第２の実施例を示す。本実施例は、既
設蒸気タービン設備のうちの最低圧給水加熱器３１及び
この最低圧給水加熱器３１の加熱用の抽気系統３ｏを流
用し、この給水加熱器３１を経た給水１４を排熱回収ボ
イラ１０に供給している点が前記第１の実施例と異なる
。最低圧以外の給水加熱器及びその為の抽気系統を撤去
し、蒸気タービンのそれらの抽気ノズルを閉止している
点は前記第１の実施例と同一である。

第４図に示されるように既設蒸気タービン設値の給水加
熱系統の少なくとも一部を流用することにより、排熱回
収ボイラ１ｏの入口給水１４の温度を所定の温度まで上
昇させることができる。

第４図に示す実施例では、排熱回収ボイラ内に脱気器１
３を内蔵しているが、前記の如く給水１４を所定の温度
まで上昇させることにより、脱気器用蒸発器の伝熱面積
を低減させることが可能となり、その結果、排熱回収ボ
イラのコスト低減が図れる。

排熱回収ボイラ入口給水温度は、ガスタービン排ガス中
の硫黄分濃度に応じて異ならしめることが必要で、硫黄
分濃度が高い場合は排熱回収ボイラ入口給水温度を高く
する必要がある。第４図に示す本実施例は、排熱回収ボ
イラ入口給水温度を第１の実施例より高くすることがで
きるので、ガスタービン排ガス中の硫黄分濃度が高い場
合、すなわちガスタービン燃料が油である場合に最も適
している。

第５図は本発明の第３の実施例を示す。本実施例では、
排熱回収ボイラに設置される脱気器の蒸発器がなく、こ
れに代えて既設蒸気タービンの抽気系のうちの１系統を
流用している点が第１の実施例と異なる。他の点は第１
の実施例と同じである。　第１の実施例では脱気器の脱
気用蒸気を専用の蒸発器から供給しているが、水弟３の
実施例では、蒸気タービンの抽気を脱気器の脱気用蒸気
として供給している。脱気器へ蒸気を供給する該抽気系
以外の抽気系統及び全ての給水加熱器が撤去されている
事は第１の実施例と同一である。本実施例では、脱気器
の専用蒸発器は不要となるので、排熱回収ボイラがコン
パクトになり、コストの低減を図ることができる。

第６図に本発明の第４の実施例を示す。本実施例は、既
設の再熱蒸気タービン発電プラントのボイラ設備、蒸気
タービン設備及び給水加熱設備をすべて流用し、ガスタ
ービン発電機設備（６１゜６２．６３．６７等）及び排
熱回収ボイラ設備７０を追設して構成されている。本実
施例では既設蒸気タービン発電プラントの既設ボイラ８
０で発生した蒸気および再熱蒸気で再熱蒸気タービンを
即動すると共に、既設蒸気タービン発電プラントの最高
圧抽気蒸気の一部を減少させ、排熱回収ボイラ７０の発
生する高圧蒸気７５を高圧給水加熱器８１又は８２へ供
給することによって、既設ボイラ設備へ供給する給水８
４の温度を所定の給水温度まで上昇させている。排熱回
収ボイラ７０Δの給水８５は復水器２５から給水加熱器
を経ずに供給している。

本実施例では、３５０ＭＷ既設蒸気タービン発電プラン
トに出力２５ＭＷのガスタービン発電機１台及び排熱回
収ボイラ１台を増設している。排熱回収ボイラの発生蒸
気量は約５０Ｔ／Ｈであり、既設蒸気タービン設備の最
高圧給水加熱器用抽気流量は約７０Ｔ／Ｈであるので、
蒸気タービン抽気を２０Ｔ／ｌ（に減少させ、排熱回収
ボイラの発生蒸気５０Ｔ／＋１を追加することにより、
既設ボイラへの給水温度は既設プラントとほぼ同等に保
つことができる。

既設の蒸気タービン発電プラントに、ガスタービン発電
機設備及び排熱回収ボイラを追設し、プラント効率を向
上させるシステムとしては、従来、高温再熱蒸気管又は
低温再熱蒸気管へ排熱回収ボイラ発生蒸気を供給する方
法が提案されているが、しかし、この従来方法では排熱
回収ボイラから既設蒸気タービン発電プラン１〜へ供給
する蒸気は、高温再熱蒸気管へ供給する場合はボイラ設
備へ、又、低温再熱蒸気管へ供給する場合は蒸気タービ
ンへ逆流する可能性があるので、蒸気タービンあるいは
ボイラ設備の保護のため逆止弁の追加が必要となると同
時に、蒸気タービン及びボイラ廻りの複雑な既設配管と
干渉しないよう改造を行うことが必要となるので、改造
費が割高になる。

これに対し、本第４の実施例では給水加熱器の加熱源と
して抽気系統蒸気を供給する方式としている為、抽気系
統には主として蒸気タービントリップ時の蒸気逆流防止
のための逆止弁が既設されていることから、新たに逆止
弁を追設する必要はない。また、排熱回収ボイラからの
蒸気も比１校的長い抽気管の任意の位置に供給すること
ができるので、比較的改造が容易である。

また、排熱回収ボイラから発生する蒸気を高温再熱蒸気
管へ供給する前記従来の提案の場合においては、既設ボ
イラから蒸気タービンへ送られる蒸気は一定の温度に制
御されるため負荷が変わっても蒸気温度は変化しないの
に対し、排熱回収ボイラから発生する蒸気は温度制御が
できないためガスタービン定格負荷では５６６℃であっ
ても、ガスタービン５０％負荷では約４５０”Ｃ程度ま
で低下する。従って、蒸気管の熱応力等の問題から。

低い負荷では排熱回収ボイラから発生する蒸気を高温再
熱蒸気管へ供給できないという問題がある。

さらに、排熱回収ボイラから発生する蒸気を低温再熱蒸
気管へ供給する前記従来の提案の場合においても、高温
再熱蒸気管へ供給する場合と同様に、ガスタービン低負
荷では既設ボイラから蒸気タービンへ供給される蒸気と
排熱回収ボイラから供給される蒸気との温度差が大とな
り、低温再熱蒸気管へ供給できないという問題がある。

これに対して１本第４の実施例のように排熱回収ボイラ
から発生する蒸気を抽気系統へ供給する構成とした場合
は、供給先の抽気系統を切換えることにより、前記の温
度差の問題を解決することが可能である。この点を更に
敷桁説明する。プラント負荷の変化に対して、抽気系統
の温度は例えば１００％負荷と５０％負荷では１０〜２
０’Ｃ程度しか変化せず、はぼ一定となっている。一方
、排熱回収ボイラから発生する蒸気の温度をガスタービ
ン１００％負荷で約４００℃として最高圧給水加熱器８
１へ供給する場合、ガスタービンが５０％負荷となった
ときは排熱回収ボイラから発生する蒸気の温度は約３１
０’Ｃ程度となるので。

排熱回収ボイラから発生する蒸気の供給先を第二高圧給
水加熱器８２へ切換ることにより、排熱回収ボイラから
発生する蒸気と供給先の抽気との温度差を低減すること
ができる。また、最高圧給水加熱器８１と第二高圧給水
加熱器８２は比較的近い位置に配置されている為、配管
の引き廻しも容易である。このように本実施例では排熱
回収ボイラから発生する蒸気を供給する抽気系統を切換
えることにより、任意に蒸気条件を選べるので、ガスタ
ービンが任意に運転できるという利点がある。

本第４の実施例における蒸気タービンプラントの運転制
御は従来と全く同一であり、蒸気タービンプラン１へと
ガスタービンプラントは比較的独立に運転制御すること
が可能である。従来の蒸気タービンプラントは、蒸気タ
ービンの出力と回転数が所定の値となるように、加減弁
の制御を行い蒸気量を調整する。本実施例の既設ボイラ
設がａは、蒸気タービン入口蒸気圧力及び温度が所定の
値となるように、燃料流量及び給水流量を制御しており
、従来の制御と全く同一である。また、ガスタービンは
蒸気タービンプラン１〜と独立に負荷を設定できるので
、要求された負荷信号に応じた出力となるよう燃料流量
が制御される。ガスタービン負荷が変化すると排熱回収
ボイラから発生する蒸気の量が変化し、従って排熱回収
ボイラから抽気系統へ供給される蒸気の量が変化するが
、給水加熱器で必要とされる加熱蒸気の量はある所定の
値とする必要がある為、排熱回収ボイラの発生蒸気量に
応じて蒸気タービンからの抽気量が制御される。

第７図に本発明の第５の実施例を示す。本実施例では、
第４の実施例と同様、既設の蒸気タービン発電プラント
のボイラ設備、蒸気タービン設備及び給水加熱設備をす
へて流用し、ガスタービン発電設備（６１，６２，６３
，６７等）及び排熱回収ボイラ設（ｉｌ　７０を追設し
ている。排熱回収ボイラ７ｏは、高圧蒸気７５と低圧蒸
気７６を発生する複圧式である。

本実施例は、前記第４の実施例と比べると、蒸気タービ
ン９！雷ブラントの最高圧抽気蒸気の一部を減少させ、
排熱回収ボイラ７０の高温・高圧の発生蒸気７５を給水
加熱器８１へ供給し、既設ボイラ設備へ供給する給水温
度を所定の給水温度まで上昇させることの他に、さらに
、排熱回収ボイラの比較的低温・低圧の発生蒸気７６を
既設の脱気器７６１へ回収し、蒸気タービンから抽気さ
れる脱気器７６１加熱用蒸気を減少させている点に特徴
がある。これ以外の点は前記第４の実施例と同しである
。

蒸気量は、高圧蒸気７５が５０Ｔ／＋１、低圧蒸気７６
が６Ｔ／Ｉ＋である。本実施例は、ガスタービンの排ガ
ス６６の熱を最大限に回収すべく、排熱回収ボイラ７０
に低圧蒸気発生器を追設して、その蒸気を既設プラント
の回収可能な低圧・低温域へ有効に回収している点で第
４の実施例と異なる。

第８図は第７図に示した第５の実施例の部分負荷時の対
応について示したものである。部分負荷時には、蒸気タ
ービン発電プラントでの給水温度は低下の傾向にある。

一方、排熱回収ボイラ発生蒸気の圧力・温度も同様に低
下の傾向にある。よって、前記第７図では、高圧蒸気７
５を最高圧抽気系の給水加熱器８１へ回収していたもの
を、第８図では次段の低域である給水加熱器８２又は８
３へｊ、４次切換えて回収する。これにより、既設プラ
ントの給水条件と排熱回収ボイラ発生蒸気条件とのマツ
チングを図ることができる。また、これは、ガスタービ
ンの負荷調整によって所望の蒸気条件を得ることを可能
とする。

［発明の効果］ 既設蒸気発電プラントの少なくとも蒸気タービ惟 ン設備、復水器、復水器仮数水設鑓および究環水設儂を
流用し、ガスタービンおよび排熱回収ボイラを追設した
複合発電プンラントにおいて、排熱回収ボイラでの熱回
収を良好充分に行なうことが出来、既設蒸気タービン発
電プラントの温排水の排出基準をそのまま満足すること
が出来、プラント改造の構造複雑化やコスト増を招くこ
とが比較的少なく、蒸気タービンの効率低下を防止し、
発電効率の高い複合発電プラントの構成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は既設
蒸気タービンプラントでの加減弁開度と主蒸気圧力を示
す図、男３図は上記実施例での加減弁開度と主蒸気圧力
を示す図、第４図は本発明の第２の実施例を示す図、第
５図は第３の実施例を示す図、第６図は第４の実施例を
示す図、第７図および第８図は第５の実施例の負荷の異
なる場合を夫々示す図、第９図は排熱回収ボイラ出に排
ガス温度とプラント効率の関係を示す図、第１０図は主
蒸気流量と蒸気タービン効率の関係を示す図である。 １・・・ガスタービン圧縮機 ２・・燃焼器　　　　　　３・・・ガスタービン４・・
空気　　　　　　　５・・・燃料６・・・ガスタービン
排ガス ７・・・ガスタービン発電機 １０・・・排熱回収ボイラ　１１・・・高圧ドラム１２
・・中圧ドラム　　　１３・・・脱気器１４・・・給水
　　　　　　１５・・主蒸気１６・・・高温再熱蒸気　
　１７・・・低温再熱蒸気１８・・・排熱回収ボイラ排
ガス １９・・・煙突　　　　　　２１・・・高圧蒸気タービ
ン２２・・中圧蒸気タービン ２３・・・低圧蒸気タービン ２４・・・クロスオーバ管　２５・・・復水器２６・・
・蒸気タービン発電機 ２７・・・復水ポンプ　　　２８・・主蒸気止弁２９・
・・加減弁　　　　　３０・・抽気３１・・・給水加熱
器　　　３２・・・抽気６１・・・ガスタービン圧縮機 ６２・・・燃焼器　　　　　６３・・ガスタービン６４
・・・空気　　　　　　６５・・燃料６６・・・ガスタ
ービン排ガス ６７・・・ガスタービン発電機 ７ｏ・・・排熱回収ボイラ　７５・・・高圧蒸気７６・
・・低圧蒸気　　　　７６１・・・脱気器７８・・・排
熱回収ボイラ排ガス ７９・・・煙突　　　　　　８０・・既設ボイラ８１．
８２．８３・・・給水加熱器 ８４・・・既設ボイラ給水 ８５・・・排熱回収ボイラ給水 （他１名） 第 ２ 図 第 図 負荷（％） 第 図 排熱回収ボイラ出口 排ガス温度（°Ｃ） ２５　　　５０　　　７５ 主蒸気流量（％） Ｑ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　既設の蒸気タービン発電プラントのうちの蒸気ター
   ビン発電設備、復水器、復水器用取放水設備および循環
   水設備を流用し、ガスタービン発電設備およびその排熱
   回収ボイラを追設した複合発電プラントにおいて、既設
   蒸気タービン発電設備の給水加熱器およびそれへの蒸気
   タービン抽気系の全部を撤去し、もしくは一部を残して
   他を撤去し、撤去した抽気系に対する蒸気タービン抽気
   ノズルを閉止し、前記復水器から直接もしくは非撤去給
   水加熱器を経て排熱回収ボイラへの給水を行なうと共に
   、排熱回収ボイラからの蒸気で既設蒸気タービンを駆動
   する様に構成し、前記抽気ノズル閉止下の蒸気タービン
   排気流量が既設蒸気タービン排気流量計画値と同等もし
   くはそれ以下となる様に蒸気タービン主蒸流量を既設蒸
   気タービ設備でのそれよりも減少させ、これに合せてガ
   スタービンおよび排熱回収ボイラ夫々の台数および容量
   を選定したことを特徴とする複合発電プラント。 ２　蒸気タービン負荷に関係なく蒸気タービンの複数の
   ノズルに対する加減弁の少なくとも１つが常に全閉とな
   り残りのものが全開となる様にプラント負荷制御装置の
   加減弁開度信号を補正する様にした請求項１記載の複合
   発電プラント。 ３　既設蒸気タービンの非閉止の抽気ノズルからの抽気
   を排熱回収ボイラの脱気器へ脱気用蒸気として供給する
   様にした請求項１又は２記載の複合発電プラント。 ４　既設蒸気タービン発電プラントのボイラ、蒸気ター
   ビン発電設備、復水器、給水加熱器、復水用取放水設備
   および循環水設備を全て流用し、ガスタービン発電設備
   およびその排熱回収ボイラを追設し、前記既設ボイラか
   らの蒸気で既設蒸気タービンを駆動し、前記復水器から
   前記給水加熱器を経て既設ボイラへ給水する様にした複
   合発電プラントにおいて、排熱回収ボイラへの給水を前
   記復水器から直接行ない、既設蒸気タービンの高圧給水
   加熱器への少なくとも１抽気系統の抽気流量を減少させ
   、該減少分に相当する排熱回収ボイラ発生蒸気を上記給
   水加熱器へ供給する様になし、その様に排熱回収ボイラ
   およびガスタービンの容量、台数を選定したことを特徴
   とする複合発電プラント。 ５　排熱回収ボイラの発生蒸気を、負荷に応じ、その温
   度に見合った給水温度の給水加熱器に切替え供給する様
   にした請求項４記載の複合発電プラント。 ６　排熱回収ボイラは発生蒸気圧力の異なる少なくとも
   ２つの蒸発器を有し、それらの発生蒸気を夫々給水加熱
   器内圧力の異なる複数の給水加熱器へ供給する様にした
   請求項４記載の複合発電プラント。 ７　排熱回収ボイラの前記各蒸発器の発生蒸気を、負荷
   に応じ、その温度に見合った給水温度の給水加熱器に切
   替え供給する様にした請求項６記載の複合発電プラント
   。