JPH0370804A - 複合サイクルプラントの蒸気サイクル起動方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は複合サイクルプラントにおいて蒸気サイクルの
起動条件に適するガスタービン負荷を求め最適起動する
複合サイクルプラントの蒸気サイクル起動方法に関する
。

（従来の技術） 一般に、この種の複合サイクルプラントは、ガスタービ
ンからの高温ガスを排熱回収ボイラに導入して蒸気を発
生させ、この発生蒸気によって蒸気タービンを駆動する
ように構成したもので、省エネルギー効率の高いことか
ら最近広く採用されている。

この複合サイクルプラントは、機器の構成にょって次の
２種に大別される。（１）ガスタービン。

発電機、蒸気タービンが一軸で直結されている一軸型と
、■ガスタービンと蒸気タービンとは別軸で各々個別の
発電機を有する多軸型とがある。

この多軸型の複合サイクルプラントでは、ガスタービン
と蒸気タービンが別軸で構成されるため。

ガスタービン単独で運転出来る特徴を有している。

第２図に従来の多軸型の複合サイクルプラントの構成例
を示す。ガスタービンｌはガスタービン発電機２を直結
し、蒸気タービン３は蒸気タービン発電機４を直結した
多軸型の複合サイクルプラントを構成している。ガスタ
ービン１の排ガスは排気ダクト５を通りバイパススタッ
ク６又は排熱回収ボイラ７へ導かれる。排熱回収ボイラ
７は過熱器８．蒸発器９９節炭器ＩＯと蒸気ドラム１１
から構成され排熱回収ボイラ７へ導入された高温ガスは
、上記過熱器８．蒸発器９及び節炭器１０の熱交換用管
体内を流れる蒸気又は水と熱交換し得るようになってい
る。

一方、後述する復水器１２からの復水は、上記節炭器１
０及び上記蒸発器９から蒸気ドラム１１へ流入し、上記
過熱器８で過熱された後、蒸気タービン３に導入して蒸
気タービン発電機４を駆動させる。

蒸気タービン３にて仕事のおえた蒸気は、次の復水器１
２に導入されて復水となり、給水ポンプ１３で昇圧され
、これを上記排熱回収ボイラ７の節炭器１０へ再び還流
するようになっている。

又は、ガスタービン１の排ガスダクト５内には。

バイパススタック６と排熱回収ボイラ７の分岐点に排熱
回収ボイラダンパ（以下ＨＲ５Ｇダンパと称する）　１
４が設けて有り、ガスタービンｌとガスタービン発電機
２の単独運転を行う時は、ＨＲ５Ｇダンパ１４を全閉に
し、排熱回収ボイラ７への排ガスの流通をしゃ断して、
ガスタービン１の排ガスをバイパススタック６から逃す
様にしている。

一方、排熱回収ボイラ７及び蒸気タービン３を含む蒸気
サイクル系を起動させる時は、前記ＨＲ３Ｇダンパ１４
を全開し、バイパススタック６への排ガスの流通をしゃ
断して、ガスタービン１の高温ガスを排熱回収ボイラ７
へ導入して行なわれる。

この従来型の複合サイクルプラントにおける蒸気サイク
ルの起動操作は以下の手順による。まず、ガスタービン
１の起動を開始してガスタービン速度を定格速度まで上
昇する。ガスタービン速度が定格速度に到達後にガスタ
ービン発電機２を電力系統に併スし、定められた負荷上
昇レートで定格負荷迄上昇する。この際、ＨＲ５Ｇバイ
パスダンパ１４は全開状態にあり、ガスタービン１の排
ガスはバイパススタック６から逃す様になっている。

即ち、この複合サイクルプラントにおいても他の発電プ
ラントと同様に高速起動とすることが要求されているこ
と。又、ガスタービンはいかなる熱状態においても高速
起動が可能な事の特徴を生かし、最初はガスタービンｌ
とガスタービン発電機２の単独運転より開始される。

次にＨＲ５ＧダンパＩ４を除々に全開してガスタービン
■からの高温ガスをバイパススタック６への流通をしゃ
断し、排熱回収ボイラ７へ導入して蒸気サイクル系の起
動を開始する。蒸気サイクル系の起動に関しては前記に
述べるように、排熱回収ボイラ７にて導入された高温ガ
スにより蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気タービン
３及び蒸気タービン発電機４を駆動させて複合サイクル
運転となる。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したように、従来技術に係る多軸型複合サイク
ルプラントにおける蒸気サイクルの起動については次に
述べる様な問題が生じている。

即ち、ガスタービン１とガスタービン発電機２の単独運
転より蒸気サイクル系の起動が開始されるため、排熱回
収ボイラ７及び蒸気タービン３の熱状態に関係なく、常
に高温なガスが排熱回収ボイラ７へ導入され、これによ
り蒸気タービン３へ導入される蒸気条件も高温となる。

これにより蒸気サイクルの熱状態によっては、排熱回収
ボイラ７の過熱器８．蒸気ドラム１１のメタル及び蒸気
タービン３のロータに過大な熱応力が発生するという問
題がある。

本発明の目的は、多軸型複合サイクルプラントにおいて
１問題なく蒸気サイクル系を起動できる複合サイクルプ
ラントの蒸気サイクル起動方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の複合サイクルプラントの蒸気サイクル起動方法
は、ガスタービン発電機と、この排ガスにより蒸気を発
生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラで発生
した蒸気により駆動される蒸気タービン発電機とを備え
、そのガスタービン発電機と蒸気タービン発電機とが別
軸で構成された複合サイクルプラントにおいて、前記排
熱回収ボイラの熱状態を計測するために蒸気ドラムの圧
力検出器を設け、さらに蒸気タービンの熱状態を計測す
るために蒸気タービンの第１段内面メタル温度を計測す
る温度検出器を設け、前記蒸気サイクル系の起動に際し
、前記圧力検出器で計測された蒸気ドラム圧力から排熱
回収ボイラの許容排ガス温度を計算し、又前記温度検出
器で計測されて第１段の内面メタル温度から蒸気タービ
ンの許容主蒸気温度を計算し、この主蒸気温度から排熱
回収ボイラで必要な排ガス温度を計算し、前記各々の排
ガス温度の低い方を選択してこの排ガス温度からガスタ
ービン負荷を求め、このガスタービン負荷を基に蒸気サ
イクル起動時のガスタービン負荷を制御することを特徴
とするものである。

（作　用） 本発明においては、ガスタービンとガスタービン発電機
の単独運転から蒸気サイクル系を起動する複合サイクル
運転に移行する場合は、蒸気サイクルの熱状態に応じて
ガスタービン負荷が制限される事になる。

即ち、蒸気サイクル系の熱状態がコールドの場合では、
蒸気タービンへ導入される蒸気条件又、排熱回収ボイラ
７へ導入される排ガス条件を低くおさえる事によって過
大な熱応力を防止する事が出来る。

このため、蒸気タービンの許容できる蒸気温度。

又は排熱回収ボイラが許容出来る排ガス温度になる様、
ガスタービン負荷を低くおさえ制御する。

又、蒸気サイクル系の熱状態がホットの場合では蒸気タ
ービンへ導入する蒸気条件又、排熱回収ボイラへ導入す
る排ガス条件が高く許容されるためガスタービン負荷も
高い負荷で制御出来る事となる。

（実施例） 以下、本発明の複合サイクルプラントの蒸気サイクル起
動方法を施行する第１図の実施例を参照して説明する。

第１図において第２図と同一符号は同一部分を示すもの
であるからその説明を省略する。第工図において、排熱
回収ボイラ７の熱状態を計測するために、蒸気ドラム１
１に圧力検出器１５が設けられである。又、蒸気タービ
ン３の熱状態を計測するために蒸気タービン３の第１段
メタル温度を計測する温度検出器１６が設けられている
。

この圧力検出器１５からの信号Ｓ□と温度検出器１６か
らの信号Ｓ２は、蒸気サイクル起動装置１７へ入力され
ている。この蒸気サイクル起動装置１７では、蒸気サイ
クル起動時のガスタービン負荷を計算し、この計算結果
を既存のガスタービン制御装置１８へ出力する。ガスタ
ービン制御装置１８では。

蒸気サイクル起動装置１７で計算されたガスタービン負
荷になるようにガスタービン燃料調節弁１９を制御する
。

この蒸気サイクル起動装置１７におけるガスタービン負
荷の計算について第３図を用いて説明する。

第３図において、圧力検出器１５により計測された蒸気
ドラム１１の圧力の信号Ｓ工は、蒸気サイクル起動装置
１７内の関数発生器２０に入力される。この関数発生器
２０では、第３図に示すように入力された蒸気ドラム圧
力を基に排熱回収ボイラ７の許容排ガス温度を算出する
。

又、温度検出器１６により計測された蒸気タービン第１
段内面メタル温度の信号Ｓ２は蒸気サイクル起動装置１
７内の関数発生器２１に入力される。この関数発生器２
１では入力された蒸気タービン第工段内面メタル温度を
基に蒸気タービンの許容主蒸気温度を算出する。関数発
生器２１で計算された蒸気タービン主蒸気温度は、関数
発生器２２に入力される。関数発生器２２では、入力さ
れた蒸気タービン主蒸気温度に相当する排熱回収ボイラ
の排ガス温度を算出し、低値優先回路２３に出力する。

この低値優先回路２３には、関数発生器２０で計算され
た排ガス温度と、関数発生器２２で計算された排ガス温
度の２つの信号が入力され、どちらか低い側の排ガス温
度を関数発生器２４へ出力する。関数発生器２４では、
入力された排ガス温度に相当するガスタービン負荷を算
出する。この算出されたガスタービン負荷が蒸気サイク
ル起動時のガスタービン負荷となって、蒸気サイクル起
動装置１７よリガスタービン制御装置１８へ出力される
。

この様に、本発明では、複合サイクルプラントにおける
蒸気サイクルの起動時に、排熱回収ボイラ７の熱状態及
び蒸気タービンの熱状態に応じたガスタービン排ガス温
度となる様にガスタービン負荷を制御することが出来る
。従って、排熱回収ボイラ７及び蒸気タービン３の熱応
力制限を逸脱することなく蒸気サイクルを起動すること
が出来る。

尚、本発明の実施例として、排熱回収ボイラの熱状態の
計測を蒸気ドラムの圧力を用いたが、排熱回収ボイラの
過熱器の熱交換用管体（チューブ）表面メタル温度を使
用しても可能である。この場合、蒸気サイクル起動装置
１７内の関数発生器２０が過熱器熱交換用管体（チュー
ブ）の表面メタル温度に基づいた排熱回収ボイラの許容
排ガス温度を算出する関数発生器に替えれば良い。一方
、蒸気サイクル起動装置１７内の計算処理は計算機等の
起動プログラム処理の一部としてもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明によれば、ガスタービンの単
独運転から蒸気サイクルを含む複合サイクル運転に移行
する際に、移行前の排熱回収ボイラと蒸気タービンの熱
状態を考慮してガスタービンの負荷が制御され、結果的
には、蒸気サイクルにかかる過大な熱応力を防止し、排
熱回収ボイラ及び蒸気タービンの熱劣化防止を図ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による複合サイクルプラントの蒸気サイ
クル起動方法を施行する起動装置の一実施例を示す系統
構成図、第２図は従来の複合サイクルプラントを示す構
成図、第３図は蒸気サイクル起動時のガスタービン負荷
を決定する蒸気サイクル起動装置内の計算フォロー図で
ある。 １・・・ガスタービン　　２・・・ガスタービン発電機
３・・・蒸気タービン　　４・・・蒸気タービン発電機
５・・・排ガスダクト　　６・・・バイパススタック７
・・・排熱回収ボイラ　１１・・・蒸気ドラム１２・・
・復水器　　　　　１４・・・ＨＲ３Ｇダンパ１５・・
・圧力検出器　　　１６・・・温度検出器１７・・・蒸
気サイクル起動装置 １８・・・ガスタービン制御装置 １９・・・燃料調節弁 ２０、２１．２２．２４・・・関数発生器２３・・・低
値優先回路 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービン発電機と、この排ガスにより蒸気を発生さ
   せる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラで発生した
   蒸気により駆動される蒸気タービン発電機とを備え、そ
   のガスタービン発電機と蒸気タービン発電機とが別軸で
   構成された複合サイクルプラントにおいて、前記排熱回
   収ボイラの熱状態を計測するために蒸気ドラムの圧力検
   出器を設け、さらに蒸気タービンの熱状態を計測するた
   めに蒸気タービンの第１段内面メタル温度を計測する温
   度検出器を設け、前記蒸気サイクル系の起動に際し、前
   記圧力検出器で計測された蒸気ドラム圧力から排熱回収
   ボイラの許容排ガス温度を計算し、又前記温度検出器で
   計測されて第１段の内面メタル温度から蒸気タービンの
   許容主蒸気温度を計算し、この主蒸気温度から排熱回収
   ボイラで必要な排ガス温度を計算し、前記各々の排ガス
   温度の低い方を選択してこの排ガス温度からガスタービ
   ン負荷を求め、このガスタービン負荷を基に蒸気サイク
   ル起動時のガスタービン負荷を制御することを特徴とす
   る複合サイクルプラントの蒸気サイクル起動方法。