JPH06264763A - コンバインドプラントシステム - Google Patents

コンバインドプラントシステム

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JPH06264763A
JPH06264763A JP5050368A JP5036893A JPH06264763A JP H06264763 A JPH06264763 A JP H06264763A JP 5050368 A JP5050368 A JP 5050368A JP 5036893 A JP5036893 A JP 5036893A JP H06264763 A JPH06264763 A JP H06264763A
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steam
combined plant
gas turbine
turbine
combined
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Application number
JP5050368A
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English (en)
Inventor
Narihisa Sugita
成久 杉田
Shozo Nakamura
昭三 中村
Nobuhiro Seiki
信宏 清木
Shinichi Hoizumi
信一 保泉
Toshihiko Sasaki
俊彦 佐々木
Yoshiki Noguchi
芳樹 野口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F01K23/108—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のコンバインドプラント起動時においても
タービンメタル高温部を冷却する冷却蒸気を確保できる
コンバインドプラントシステムを提供することにある。 【構成】ガスタービンと、排熱回収ボイラと、蒸気ター
ビンとから成るコンバインドプラントを複数台有するコ
ンバインドプラントシステムにおいて、第１のコンバイ
ンドプラントのタービンメタル高温部に、第２のコンバ
インドプラントの排熱回収ボイラで発生した蒸気を供給
するための配管を設け、第１のコンバインドプラントの
起動時に蒸気を供給する。そして、冷却後の蒸気を第２
のコンバインドプラントの蒸気タービンに回収する。 【効果】複数のコンバインドプラント起動時においても
タービンメタル高温部を冷却する冷却蒸気を確保できる
コンバインドプラントシステムを提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン及びガス
タービンからの排熱を利用して得られる蒸気により駆動
される原動機とを有するコンバインドプラントシステム
及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンバインドプラントシステムにおいて
は、ガスタービン動翼等ガスタービンの高温部を冷却す
る必要がある。ガスタービン高温部の冷却に蒸気を用い
るコンバインドプラントシステムに関しては、特開平4
−148035 号公報に記載の“蒸気冷却ガスタービンシス
テム”が知られている。
【０００３】この蒸気冷却ガスタービンシステムにおい
ては、排熱回収ボイラによって、ガスタービンの排ガス
と給水との間で熱交換を行い、発生した蒸気をガスター
ビン高温部に供給して該高温部を冷却した後、蒸気ター
ビンを駆動させる。また、排熱回収ボイラで蒸気が発生
していない起動時及び停止時等にはガスタービンの圧縮
機の圧縮空気をガスタービン高温部に供給することによ
り、ガスタービンメタル高温部の冷却を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例は１台のコンバインドプラントにおける冷却に
ついて記載されているのみであり、複数のコンバインド
プラントを有したコンバインドプラントシステムにおけ
る蒸気冷却系統に関しては何等記載されていない。
【０００５】本発明の目的は、複数のコンバインドプラ
ントを有するコンバインドプラントシステムの起動時に
おいて、コンバインドプラントによって発生された蒸気
をガスタービン高温部を冷却する冷却蒸気として有効に
使用できるコンバインドプラントシステム及びその運転
方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、ガスタービンと、排熱回収ボイラと、
蒸気タービンとを有するコンバインドプラントを複数台
有するコンバインドプラントシステムにおいて、第１の
コンバインドプラントのガスタービン高温部に、第２の
コンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生した蒸気
を供給する配管を設け、第１のコンバインドプラントの
起動時に第２のコンバインドプラントで発生した蒸気を
供給するようにした点に特徴がある。
【０００７】
【作用】本発明によれば、複数のコンバインドプラント
を有するコンバインドプラントシステムにおいて、上記
記載の冷却系統を備えることにより、２番目以降に起動
されるコンバインドプラントの冷却用蒸気として、それ
以前に起動されたコンバインドプラントで発生した蒸気
を用いることができるので、システム全体として見たと
きに冷却効率の良い蒸気冷却を最大限に利用することが
可能となり、コンバインドプラントシステムを効率よく
運転することできる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。
【０００９】尚、実施例では説明を簡単にするため、コ
ンバインドプラントを２組用いて説明する。また、図上
部に示すコンバインドプラント（以下、第１のコンバイ
ンドプラントという）については、図下部のコンバイン
ドプラント（以下、第２のコンバインドプラントとい
う）と構成，作用がほぼ同様であるので、第２のコンバ
インドプラントに用いた符号に、夫々５００を加筆した
符号を用いている。
【００１０】図１に示したコンバインドプラントシステ
ムは、夫々ガスタービン部分，排熱回収ボイラ，蒸気タ
ービン部分，ガスタービン冷却系統部分から構成されて
いる。
【００１１】このうち、ガスタービン部分は、空気を圧
縮する圧縮機１と、この圧縮空気と燃料を用いて燃焼す
る燃焼器２と、この燃焼器で得られた燃焼ガスを駆動源
とするガスタービン３と、ガスタービンによって駆動さ
れる発電機４とから構成されている。
【００１２】排熱回収ボイラ５は、ガスタービンの排ガ
ス２６と給水とを熱交換するものであって、排ガスの上
流側から加熱器１５，再熱器１６，高圧蒸発器１４（高
圧ドラム５），高圧エコノマイザ１３，中圧蒸発器１２
（中圧ドラム７），中圧エコノマイザ１１，低圧蒸発器
１０（低圧ドラム６），低圧エコノマイザ９の順に配置
されている。排熱回収ボイラ５には復水器２３から給水
ポンプ２４を介して給水されており、低圧エコノマイザ
９から低圧蒸発器１０（低圧ドラム６）へ、中圧エコノ
マイザ１１から中圧蒸発器１２（中圧ドラム７）へ、高
圧エコノマイザ１３から高圧蒸発器１４（高圧ドラム
５）へ夫々送られ、低圧蒸気，中圧蒸気，高圧蒸気を得
る。尚、１７は中圧加圧ポンプ、１８は高圧加圧ポンプ
である。
【００１３】蒸気タービン部分は、高圧蒸気タービン１
９と、再熱蒸気タービン２０と、低圧蒸気タービン２１
から構成されている。尚、発電機４は、ガスタービン部
分と共通に直結されている。
【００１４】ガスタービン冷却系統は、ガスタービンの
メタル高温部を冷却する系統であり、冷却する媒体とし
て蒸気を用いたものである。この蒸気冷却系統は、第２
のコンバインドプラントの排熱回収ボイラ５で発生した
蒸気（ここでは、再熱器１６で再熱された蒸気）を、冷
却蒸気供給管５２７を介して第１のコンバインドプラン
トのガスタービン５０３に供給しメタル高温部５２６を
冷却する。そして、冷却後の蒸気を冷却蒸気戻り管５２
８を介して第１のコンバインドプラントの蒸気タービン
（ここでは、再熱蒸気タービン２０）に回収するように
なっている。尚、第２のコンバインドプラントのガスタ
ービンメタル高温部の冷却は、例えば、圧縮機１の空気
を用いて冷却する空気冷却などを用いる。コンバインド
プラントシステムは概略以上のように構成されており、
本発明は、第１のコンバインドプラントのタービンメタ
ル高温部に、第２のコンバインドプラントの排熱回収ボ
イラで発生した蒸気を供給するための配管と、冷却後の
蒸気を第２のコンバインドプラントの蒸気タービンに回
収するための配管を設けた蒸気冷却系統を具備したこと
を特徴としている。
【００１５】次に、本実施例の動作について説明する。
【００１６】第１のコンバインドプラントは、起動時に
おける冷却蒸気がないため空気冷却を採用している第２
のコンバインドプラントが初めに起動される。その後、
第２のコンバインドプラントにおいて蒸気が確立する
と、この蒸気の一部が第１のコンバインドプラントのガ
スタービンメタル高温部に供給される。これにより、第
１のコンバインドプラントが起動される。具体的には、
まず、第２のコンバインドプラントを起動するために、
圧縮機１で圧縮した圧縮空気と、燃料とを燃焼器２で燃
焼し、得られた燃焼ガスによりガスタービン３を起動す
る。このガスタービン３のメタル高温部の冷却は、前述
しているように圧縮機１の空気を用いて冷却する空気冷
却などを用いる。ガスタービン３を駆動した燃焼ガスは
排ガス２６として排熱回収ボイラ５に供給され、給水ポ
ンプ２４からの給水と熱交換を行い、夫々、高圧蒸発器
１４（高圧ドラム８），中圧蒸発器１２（中圧ドラム
７），低圧蒸発器１０（低圧ドラム６）にて高圧蒸気，
中圧蒸気，低圧蒸気を発生させる。このうち、高圧蒸気
は高圧蒸気タービン１９に供給されタービンを駆動す
る。中圧蒸気は、高圧蒸気タービン１９の排気とともに
再熱器１６にて再熱され、第１のコンバインドプラント
のガスタービン５０３に供給されメタル高温部を冷却す
る（蒸気冷却の具体的説明は後述する）。冷却後蒸気は
再熱蒸気タービン２０に供給されタービンを駆動し、低
圧蒸気とともに低圧蒸気タービン２１に供給されタービ
ンを駆動する。その後、排気は復水器２３で復水され給
水ポンプ２４を介して排熱回収ボイラ５に供給される。
以上のように第２のコンバインドプラントは起動され
る。
【００１７】一方、第１のコンバインドプラントでは、
第２のコンバインドプラントの起動後、確立した蒸気の
一部が、ガスタービン５０３のメタル高温部５２６に供
給されている。これにより、第１のコンバインドプラン
トは起動される（起動過程は第２のコンバインドプラン
トと同じなので省略する）。つまり、第２のコンバイン
ドプラントの起動後、排熱回収ボイラ５の再熱器１６で
再熱した再熱蒸気が冷却蒸気供給管５２７を介して第１
のコンバインドプラントのガスタービン５０３に供給さ
れる。これによりガスタービン５０３のメタル高温部５
２６は冷却され、第１のコンバインドプラントが起動さ
れる。尚、現状タービンのメタル高温部材の最大許容温
度は約９００℃で、これを冷却する蒸気温度（再熱蒸気
温度）が、仮に、実用的最大蒸気温度（５９３℃）だと
すると、燃焼温度の低い起動時における冷却は十分であ
るが、将来ガスタービンの高温化に伴い燃焼温度が上昇
する場合には冷却蒸気温度を低下させる必要がある。こ
の場合、図示していないが、冷却蒸気供給管５２７に冷
却装置を設け、給水系統からの温水を冷却蒸気にスプレ
ーすることにより冷却蒸気の温度を低下させることがで
きる。
【００１８】その後、ガスタービン５０３のメタル高温
部５２６を冷却した蒸気は、冷却蒸気戻り管５２８を介
して第２のコンバインドプラントの再熱蒸気タービン２
０に回収され、タービンを駆動する。
【００１９】以上、本実施例では上記のように、第２の
コンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生した蒸気
を第１のコンバインドプラントのガスタービンのメタル
高温部に供給するための冷却蒸気供給管を設けたことに
より、コンバインドプラントの起動時に必要な冷却蒸気
を得ることができる。また、ガスタービンのメタル高温
部を冷却した後の蒸気が第２のコンバインドプラントの
蒸気タービンに回収されるので、冷却熱をボトミングと
して最大の蒸気条件で回収することができ、効率を大幅
に高めることができる。
【００２０】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。
【００２１】尚、図２は図１と構成，作用がほぼ同様で
あるので図１と異なる点のみ説明する。
【００２２】図２に示すコンバインドプラントシステム
は、第２のコンバインドプラントの蒸気タービン部分が
高圧蒸気タービン１９のみであり、また、排熱回収ボイ
ラ５の低圧蒸発器１０（低圧ドラム６）で発生した蒸気
が低圧蒸気供給配管３０から冷却蒸気戻り管５５２を介
して第２のコンバインドプラントの低圧蒸気タービン５
２１および冷却蒸気排出管５５０を介して第２のコンバ
インドプラントの復水器５２３に供給されるようになっ
ている。尚、５５１は冷却蒸気排出弁、５５３冷却蒸気
戻り弁である。
【００２３】初め、空気冷却を採用している第２のコン
バインドプラントが起動される。起動後、第２のコンバ
インドプラントにおいて蒸気が確立すると、この一部の
蒸気が蒸気冷却供給管５２７を介して、第１のコンバイ
ンドプラントのガスタービン５０３に供給されメタル高
温部５２６を冷却される。しかし、第１のコンバインド
プラントではまだ起動準備が整っていないので、メタル
高温部５２６冷却後蒸気は、低圧蒸気供給配管３０から
冷却蒸気排出管５５０を介して復水器５２３に排出す
る。これにより、ガスタービン５０３のメタル高温部５
２６は予熱される。その後、第１のコンバインドプラン
トの起動準備が整ったら、冷却蒸気戻り弁５５３を開，
冷却蒸気排出弁５５１を閉として、ガスタービン５０３
のメタル高温部５２６に供給された冷却蒸気を冷却蒸気
戻り管５５２を介して低圧蒸気タービン５２１に供給し
タービンを駆動する。この駆動により、発電機５０４を
介して直結しているガスタービンシステムが起動され、
第１のコンバインドプラントが起動される。
【００２４】以上、本実施例では上記のように、第２の
コンバインドプラントの蒸気タービン部分を高圧蒸気タ
ービンのみとしたことにより、蒸気タービン部分の構成
が簡単となり、その分建設費が減少する。また、第１の
コンバインドプラント起動時、ガスタービンメタル高温
部に供給した冷却蒸気を用いて蒸気タービンを駆動さ
せ、直結しているガスタービンシステムを起動させるの
で、ガスタービンシステムを起動させる起動装置が必要
としない。
【００２５】次に、図３を用いて他の実施例について説
明する。
【００２６】尚、図３に示すコンバインドプラントシス
テムは、いずれもガスタービンのメタル高温部を蒸気で
冷却する蒸気冷却系統を有するものであり、図１で示し
た第１のコンバインドプラントと同様の構成，作用を有
する。ここでは、説明を簡単にするために図下部に示し
たコンバンイドプラント（以下、第２のコンバインドプ
ラントという）で確立した蒸気の一部を、図上部に示し
たコンバインドプラント（以下、第２のコンバインドプ
ラントという）のガスタービンのメタル高温部に蒸気を
供給するようにしているが、実際には同じ機能を両者に
持たせても構わない。
【００２７】第２のコンバインドプラントの蒸気冷却系
統は、排熱回収ボイラ６０５内の高圧蒸発器６１４（高
圧ドラム６０８）で発生した高圧蒸気によって駆動され
る高圧蒸気タービン６１９の排気の一部を抽気し、ガス
タービン６０３のメタル高温部６２６を冷却する。ま
た、冷却後の冷却蒸気は、低圧蒸気タービン６２１に供
給され、タービンを駆動するようになっている。
【００２８】他方、第１のコンバインドプラントの蒸気
冷却系統も、第２のコンバインドプラントと同様に、排
熱回収ボイラ５０５内の高圧蒸発器５１４(高圧ドラム5
08）で発生した高圧蒸気によって駆動される高圧蒸気タ
ービン５１９の排気の一部を抽気し、ガスタービン５０
３のメタル高温部５２６を冷却する。また、冷却後の蒸
気は、低圧蒸気タービン５２１に供給され、タービンを
駆動するようになっている。
【００２９】また、第２のコンバインドプラントの排熱
回収ボイラ６で発生した蒸気（ここでは再熱器６１６で
再熱された蒸気）を、第２のコンバインドプラントのガ
スタービン５０３に冷却蒸気供給バイパス管６２７を介
して供給し、メタル高温部５２６を冷却するようになっ
ている。なお、６３０は冷却蒸気バイパス弁、639は冷
却蒸気供給弁である。
【００３０】次に、このコンバインドプラントシステム
の動作について説明する。但し、この場合、既に第２の
コンバインドプラントが起動され、蒸気が確立している
ものとする。
【００３１】第１のコンバインドプラントの起動準備が
整ったら、ガスタービン部分を起動する。起動当初は、
ガスタービンメタル高温部の温度が低く、この状態で冷
却蒸気を供給すると凝縮するので、冷却蒸気の導入なし
で起動する。その後、メタル高温部５２６の温度が設定
値を超えたならば、冷却蒸気供給バイパス弁６３０を開
いて、第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラ６
０５の再熱器６１６の再熱蒸気を冷却蒸気供給バイパス
管６２７を介してガスタービン５０３に供給しメタル高
温部５２６を冷却する。その後、第１のコンバインドプ
ラントの排熱回収ボイラ５０５においても蒸気が発生
し、この発生した蒸気によって蒸気タービンが駆動され
る。そして、この蒸気が冷却蒸気としての条件を満たし
ておれば冷却蒸気供給弁６３９を徐々に開き（冷却蒸気
供給バイパス弁６３０を徐々に閉じる）、高圧蒸気ター
ビン５１９の排気を冷却蒸気供給管６２９を介してガス
タービン５０３に供給しメタル高温部５２６を冷却す
る。
【００３２】この一連の冷却蒸気の流れを表したのが図
１２にであり、縦軸に温度および流量を示し、横軸に時
間を示す。ガスタービンの起動時、前述したようにター
ビンメタル高温部における冷却蒸気の凝縮を防止するた
めに冷却蒸気の供給なしに起動する。その後、タービン
メタル高温部は燃焼ガスにより予熱され徐々に温度が上
昇していき、燃焼ガスの温度がタービンメタル高温部の
最大許容温度超える手前、即ちＡ点（メタル高温部の温
度が最大許容温度以下で、かつ冷却蒸気が凝縮しない温
度）で、第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラ
６０５の再熱器６１６から、第１のコンバインドプラン
トのガスタービン５０３のメタル高温部５２６に冷却蒸
気供給バイパス管６２７を介して冷却蒸気が供給され
る。燃焼温度が定格温度に達し、燃焼器出口温度が一定
になり、第１のコンバインドプラントにおいて蒸気が確
立し、かつこの蒸気が冷却蒸気としての条件を満たす、
即ちＢ点に達したならば、冷却蒸気供給弁６３９を徐々
に開き（冷却蒸気供給バイパス弁６３０を徐々に閉じ
る）、冷却蒸気供給管６２９を介して高圧蒸気タービン
５１９の排気をガスタービン５０３に供給しメタル高温
部５２６を冷却する。
【００３３】また、図４に示すように、第１のコンバイ
ンドプラントのガスタービ５０３に供給する冷却蒸気
を、第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラ６０
５の再熱器６１６で再熱された再熱蒸気ではなく、過熱
器６１５で過熱された過熱蒸気を冷却蒸気供給減圧弁６
３２により減圧し冷却蒸気供給バイパス管６３１を介し
てガスタービン５０３に供給しメタル高温部５２６を冷
却することもできる。
【００３４】以上、本実施例では上記のように、第１の
コンバインドプラント起動時に第２のコンバインドプラ
ントの排熱回収ボイラで発生した蒸気を第１のコンバイ
ンドプラントのガスタービンメタル高温部に供給し冷却
し、かつ第１のコンバインドプラントで蒸気が確立した
ならばこの蒸気をガスタービンに供給しメタル高温部を
冷却するので、起動時における冷却蒸気が確保できるの
は勿論のこと、一部のコンバインドプラントの効率を下
げることがない。また、起動当初冷却蒸気の導入なしで
起動するので、冷却蒸気の凝縮を防止することができ
る。
【００３５】次に、図５を用いて他の実施例を説明す
る。
【００３６】図５に示すコンバインドプラントシステム
は、各コンバインドプラント共通に高圧蒸気ヘッダ６３
５を設け、このヘッダに各コンバインドプラントの排熱
回収ボイラの高圧蒸発器(高圧ドラム)で発生した高圧蒸
気を、高圧蒸気回収管６３６を介して回収する。そし
て、高圧蒸気ヘッダ６３５に回収した高圧蒸気は冷却蒸
気減圧弁６３４で減圧され、冷却蒸気供給管６３３を介
して、ガスタービン503のメタル高温部５２６に供給す
るようになっている。尚、６３７はドレン配管で、６３
８は高圧蒸気回収弁である。
【００３７】プラント停止後の排熱回収ボイラ内に発生
した蒸気は、熱容量が高いため温度が低下しにくい。そ
こで、プラントを停止し、短時間内で再起動するホット
スタートに最適である。従って、起動時における新たな
燃料消費なしに冷却蒸気を発生することができるので、
燃料の節約になる。
【００３８】次に、図６乃至図１０を用いて、図３に示
したコンバインドプラントシステムの制御装置について
説明する。
【００３９】図６及び図７は、第１のコンバインドプラ
ントの起動時、ガスタ−ビン５０３のメタル高温部５２
６に第１のコンバインドプラント起動によって確立した
蒸気の一部を供給し、その後、第１のコンバインドプラ
ントで確立した蒸気を用いてガスタービン５０３のメタ
ル高温部５２６を冷却する際に行われる冷却蒸気の切替
えに関する制御装置である。
【００４０】図６において、６０はガスタービン５０３
の排ガス温度を検出する温度検出器で、６２は高圧蒸気
タービン５１９の排気温度を検出する温度検出器で、６
１は冷却蒸気供給バイパス管６２７を介してガスタービ
ン５０３のメタル高温部526に供給される冷却蒸気の温
度を検出する温度検出器である。６５は冷却蒸気供給弁
６３９を駆動する駆動装置であり、６４は冷却蒸気バイ
パス弁６３０を駆動する駆動装置である。６３は温度検
出器６０，６１，６２の信号を入力演算し、駆動装置６
４，６５に指令信号を与える制御装置である。制御装置
６３の構成と、動作については図７を用いて後述するこ
とにし、その前に、この蒸気の切替えについて詳述す
る。第１のコンバインドプラントのガスタービン５０３
の起動当初は冷却蒸気の凝縮を防止するために冷却蒸気
の導入なしで起動する。この起動により、ガスタービン
５０３のメタル高温部５２６の温度は、燃焼ガス温度の
上昇に伴い徐々に高くなり、メタル高温部５２６の温度
も上昇する。そこで、ガスタービン５０３の排ガス温度
を温度検出器６０で検出し、メタル高温部５２６に相当
する温度を求め、この温度が設定値（メタル高音部の温
度が最大許容温度以下で、かつ冷却蒸気が凝縮しない温
度、即ち図１２で示したＡ点）を超えると、制御装置６
３は冷却蒸気供給バイパス弁６３０（駆動装置６４）に
指令を与え冷却蒸気を供給する。その後、第１のコンバ
インドプラントで蒸気が確立し蒸気タービンが駆動され
ると、高圧蒸気タービン５１９の排気温度（温度検出器
６２）と、第２のコンバインドプラントから供給されて
いる冷却蒸気温度（温度検出器６１）を比較し、一致し
た時点若しくは排気温度が冷却蒸気温度を超えた時点で
制御装置６３は、高圧蒸気タービン５１９の排気を冷却
蒸気供給弁６３９（駆動装置６５）に指令を与え、該排
気をメタル高温部５２６に供給する。これと同時に、冷
却蒸気供給バイパス弁６３０（駆動装置６４）に指令を
与え第２のコンバインドプラントからの蒸気供給を停止
する。
【００４１】次に、制御装置６３の構成と動作について
図７を用いて説明する。
【００４２】冷却蒸気供給バイパス弁６３０は、第２の
コンバインドプラントの起動によって確立した蒸気を第
１のコンバインドプラントのガスタービンメタル高温部
に供給する場合と、冷却蒸気の供給を止める場合に開閉
制御される。そして、この制御のために、排ガス温度検
出器６０，冷却蒸気温度検出器６１，高圧蒸気タービン
排気温度検出器６２の検出値を入力信号として使用す
る。
【００４３】まず、冷却蒸気供給バイパス弁６３０の開
閉制御は、ガスタービン５０３の排ガス温度を検出する
検出器６０の検出信号を関数発生器１０１に取込み、ガ
スタービン５０３のメタル高温部５２６の温度に相当す
る温度を発生させる。そして、設定値１０２（ガスター
ビンのメタル高温部の最大許容温度以下で、かつ冷却蒸
気が凝縮しない温度、即ち図１２に示したＡ点）と、減
算器１０３において偏差をとる。この偏差値がプラス、
即ちメタル高温部の温度が設定値１０２よりも高くなっ
たならば、比例＋積分（比例積分器１０４）を行い、最
小ゲート１０５を介して冷却蒸気供給バイパス弁６３０
の駆動装置６４に制御信号が与えられ冷却蒸気供給バイ
パス弁６３０が開く。これにより、第２のコンバインド
プラントの排熱回収ボイラで発生した蒸気が、冷却蒸気
供給バイパス管６２７を介して第２のコンバインドプラ
ントのガスタービン５０３のメタル高温部５２６に供給
される。その後、第１のコンバインドプラントで蒸気が
確立し蒸気タービンが駆動されると、第２のコンバイン
ドプラントから冷却蒸気の供給を止め、第１のコンバイ
ンドプラントで確立した蒸気をガスタービン５０３に供
給する。この場合、冷却蒸気バイパス弁６３０は、冷却
蒸気供給バイパス管６２７を介して供給される冷却蒸気
の温度（検出器６１）と、高圧蒸気タービン５１９の排
気温度（検出器６２）の検出信号により制御される。入
力された検出信号は減算器１０６にて偏差をとり、両者
の温度が一致若しくは排気温度が冷却蒸気温度を超えた
ならば関数発生器１０７にて閉指令信号を発生させ、最
小ゲート１０５を介して冷却蒸気供給バイパス弁６３０
（駆動装置６４）に指令を与える。これにより、第２の
コンバインドプラントから冷却蒸気の供給は停止され
る。
【００４４】一方、冷却蒸気供給弁６３１は、第１のコ
ンバインドプラントの蒸気タービンの排気を第１のコン
バインドプラントのガスタービン５０３に供給する場合
に開度制御される。そして、この制御のために、冷却蒸
気温度検出器６１と、高圧蒸気タービン排気温度検出器
６２の検出信号を入力信号として使用する。
【００４５】第１のコンバインドプラントの起動により
蒸気が確立し蒸気タービンが駆動されると、高圧蒸気タ
ービン５１９の排気がガスタービン５０３に供給されメ
タル高温部５２６を冷却する。この場合、冷却蒸気供給
弁５３９の開度制御は、冷却蒸気供給バイパス管６２７
を流れる冷却蒸気温度（温度検出器６１）と、高圧蒸気
タービン５１９の排気温度（温度検出器６２）の検出信
号を減算器１０６に入力し偏差をとり、両者の温度が一
致若しくは排気温度が冷却蒸気温度を超えたならば関数
発生器１０７にて開指令信号を発生させ、冷却蒸気供給
弁６３１（駆動装置６５）に指令を与える。これによ
り、冷却蒸気供給弁６３１は開かれ、ガスタービン５０
３のメタル高温部５２６には、高圧蒸気タービン５１９
の排気が冷却蒸気として供給される。ここでは、冷却蒸
気供給弁６３１と、冷却蒸気供給バイパス弁６３０の開
閉制御を別々に記したが、冷却蒸気切替え時の開度制御
は同時に行われる。また、図８に示しているように発電
機５０４に設けた負荷検出器７０によって検出した検出
値を用いて、冷却蒸気供給バイパス弁６３０を開度制御
することもできる。
【００４６】一方図９には、第２のコンバインドプラン
ト側（即ち蒸気を他のコンバインドプラントに供給する
コンバインドプラント）に設けられた制御装置であっ
て、特に再熱蒸気タービンに供給される蒸気の圧力制御
に関する制御装置である。
【００４７】８３は再熱器６１６で再熱された蒸気の圧
力を検出する検出器で、８２は再熱蒸気供給圧力弁８１
を駆動する駆動装置である。８４は圧力検出器８３の検
出値を入力演算し、駆動装置８２に指令信号を与える制
御装置である。
【００４８】第１のコンバインドプラントの起動時に必
要な蒸気、即ちガスタービン５０３のメタル高温部５２
６を冷却する蒸気を、第２のコンバインドプラントの排
熱回収ボイラ６０５の発生蒸気を冷却蒸気供給バイパス
管６２７を介して供給しているが、その反面、冷却蒸気
として供給した分、再熱蒸気タービン６２０に供給され
る蒸気量が減少する。このため、再熱蒸気タービン５２
０の入り口圧力が減少し、これにより高圧蒸気タービン
６１９の背圧も減少してしまい、圧力比が高くなるとと
もに負荷も高まることからタービンに損傷が生じる。そ
こで、圧力検出器８３で、再熱器６１６から供給される
圧力値を検出し、この検出値に基づいて再熱蒸気供給圧
力弁８１を制御するものである。
【００４９】次に、制御装置８４の構成と動作について
図１０を用いて説明する。
【００５０】再熱蒸気供給圧力弁８１は、第２のコンバ
インドプラントの排熱回収ボイラ６０５の発生蒸気を第
２のコンバインドプラントのガスタービン５０３に供給
し、かつ再熱蒸気タービン６２０に供給する場合に、再
熱蒸気タービン６２０の入口圧力が減少しないように開
度制御される。そして、この制御のために、再熱器６１
６の出口側に設けられた再熱蒸気圧力検出器８３の検出
信号を入力信号とする。
【００５１】圧力検出器８３で検出した再熱蒸気圧力
は、設定値１１１とともに関数発生器１１２に入力さ
れ、この入力された信号から関数発生器１１２は再熱蒸
気供給圧力弁８１を開度制御する信号を発生し、比例＋
積分（比例積分器１１３）を行い、再熱蒸気供給圧力弁
８１（駆動装置８２）に指令を与える。これにより、再
熱蒸気タービン６２０の入口圧力は減少することがな
い。
【００５２】以上、本実施例では、上記のような制御装
置を導入したことにより、冷却蒸気の温度が変化するこ
とがなく、ガスタービンのメタル高温部の温度変化を抑
えることができる。また、第２のコンバインドプラント
の蒸気を、第１のコンバインドプラントに供給しても、
蒸気タービンの圧力を減少させることのない信頼性の高
い運転をすることができる。
【００５３】次に、図１１を用いて他の実施例について
説明する。
【００５４】図１１に示すコンバインドプラントシステ
ムは、ガスタービン，排熱回収ボイラを有するコンバイ
ンドプラントを複数台有し、蒸気タービン部分を一つに
したコンバインドプラントシステムである。
【００５５】図において、２５，９０１，９０３，９０
５はガスタービン、５，９０２，９０４，９０６は排熱
回収ボイラで、以下、ガスタービン２５，排熱回収ボイ
ラ５を有するコンバインドプラントを第１のコンバイン
ドプラント，ガスタービン９０１，排熱回収ボイラ９０
２を有するコンバインドプラントを第２のコンバインド
プラント，ガスタービン９０３，排熱回収ボイラ９０４
を有するコンバインドプラントを第３のコンバインドプ
ラント，ガスタービン９０５，排熱回収ボイラ９０６を
有するコンバインドプラントを第４のコンバインドプラ
ントという。蒸気タービン部分は、高圧蒸気タービン９
０７と，再熱蒸気タービン９０８と，低圧蒸気タービン
９０９と，冷却蒸気用蒸気タービン９１０と，発電機９
１１とから成っている。
【００５６】なお、９１２は復水器、９１３は給水ポン
プ、９１４は給水ヘッダ、９１８は低圧蒸気ヘッダ、９
１７は再熱蒸気ヘッダ、９１５は高圧蒸気ヘッダ、９２
３は冷却蒸気ヘッダ、９１６は排気ヘッダ、９１９は冷
却蒸気供給ヘッダである。
【００５７】初め、第１のコンバインドプラントが起動
される（起動過程は省略する）。第１のコンバインドプ
ラント起動後、蒸気が確立すると、この蒸気は冷却蒸気
供給ヘッダ９１９に供給され、冷却蒸気供給管を介して
第２，第３，第４のコンバインドプラントのガスタービ
ン９０１，９０３，９０５に供給され、メタル高温部９
２０，９２１，９２２を冷却する。これにより、第２，
第３，第４のコンバインドプラントは順次起動される。
また、この起動により、第２，第３，第４のコンバイン
ドプラントの排熱回収ボイラ９０２，９０４，９０６に
て高圧蒸気，中圧蒸気，低圧蒸気が発生し、夫々高圧蒸
気ヘッダ９１５，再熱蒸気ヘッダ９１７，低圧蒸気ヘッ
ダ９１８を介して、高圧蒸気タービン９０７，再熱蒸気
タービン９０８，低圧蒸気タービン９０９に供給され、
夫々タービンを駆動する。
【００５８】その後、ガスタービン９０１，９０３，９
０５のメタル高温部９２０，９２１，９２２を冷却した
蒸気は、冷却蒸気ヘッダ９２３を介して、冷却蒸気専用
タービン９１０に供給され、タービンを駆動する。そし
て、低圧蒸気タービン９０９の排気と、冷却蒸気専用タ
ービン９１０の排気は復水器９１２によって復水され、
給水ポンプ９１３，給水ヘッダ９１４を介して排熱回収
ボイラ５，９０２，９０４，９０６に供給される。
【００５９】以上、本実施例によれば、上記のように、
第１のコンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生し
た蒸気を冷却蒸気供給ヘッッダを介して、第２，第３，
第４のコンバインドプラントのガスタービンに供給し、
冷却後の蒸気を冷却蒸気ヘッダを介して冷却蒸気専用タ
ービンに供給しタービンを駆動するので、冷却蒸気系統
の圧力制御を、ガスタービンの運転条件に合わせて制御
することができる。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、複数のコンバインドプ
ラントを有するコンバインドプラントシステムの起動時
においてタービンメタル高温部を効率良く冷却すること
ができるコンバインドプラントシステムを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンバインドプラントシステムの冷却系統図
１。
【図２】コンバインドプラントシステムの冷却系統図
２。
【図３】コンバインドプラントシステムの冷却系統図
３。
【図４】コンバインドプラントシステムの冷却系統図
４。
【図５】コンバインドプラントシステムの冷却系統図
５。
【図６】コンバインドプラントシステムの冷却系統の制
御系統図１。
【図７】制御装置の構成図１。
【図８】コンバインドプラントシステムの冷却系統の制
御系統図２。
【図９】コンバインドプラントシステムの冷却系統の制
御系統図３。
【図１０】制御装置の構成図２。
【図１１】コンバインドプラントシステムの冷却系統図
６。
【図１２】冷却蒸気供給，切替えのポイント表した図。
【符号の説明】
１，５０１…空気圧縮機、２，５０２…燃焼器、３，５
０３…ガスタービン、５，５０５…排熱回収ボイラ、１
９，５１９…高圧蒸気タービン、２０，５２０…再熱蒸
気タービン、２１，５２１…低圧蒸気８タービン、２
３，５２３…復水器、２４，５２４…給水ポンプ、５２
６…メタル高温部、５２７…冷却蒸気供給管、５２８…
冷却蒸気戻り管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保泉 信一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐々木 俊彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 野口 芳樹 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用いて
    燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動す
    るガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出さ
    れた排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排熱
    回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆動
    源とする蒸気タービンとを有するコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムにおい
    て、 第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に、
    第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生し
    た蒸気を供給するための配管を設けたことを特徴とする
    コンバインドプラントシステム。
  2. 【請求項２】第１のコンバインドプラントの起動時に、
    第２のコンバインドプラントから蒸気を供給することを
    特徴とする請求項１記載のコンバインドプラントシステ
    ム。
  3. 【請求項３】第１のコンバインドプラントのガスタービ
    ン高温部冷却後の蒸気により、第２のコンバインドプラ
    ントの蒸気タービンを駆動することを特徴とする請求項
    １記載のコンバインドプラントシステム。
  4. 【請求項４】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用いて
    燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動す
    るガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出さ
    れた排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排熱
    回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆動
    源とする蒸気タービンとから成るコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムにおい
    て、 第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に、
    第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生し
    た蒸気を供給するための配管を設け、第１のコンバイン
    ドプラントの起動時に前記発生蒸気を供給するととも
    に、ガスタービンメタル高温部冷却後の蒸気により、第
    １のコンバインドプラントの蒸気タービンを駆動するこ
    とを特徴とするコンバインドプラントシステム。
  5. 【請求項５】第１のコンバインドプラントにおいて蒸気
    が発生した後、該蒸気を前記第１のコンバインドプラン
    トのガスタービン高温部に供給することを特徴とする請
    求項４記載のコンバインドプラントシステム。
  6. 【請求項６】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用いて
    燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動す
    るガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出さ
    れた排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排熱
    回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆動
    源とする蒸気タービンとから成るコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムにおい
    て、 第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に、
    第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生し
    た蒸気を供給するための第１の配管と、第１のコンバイ
    ンドプラントにおいて蒸気が発生した後、該蒸気を前記
    第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に供
    給するための第２の配管を設け、第１のコンバインドプ
    ラントの起動時に前記第１の配管から蒸気を供給すると
    ともに、第１のコンバインドプラントの蒸気温度が、所
    定の値に達したならば、前記第２の配管から蒸気を前記
    第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に供
    給することを特徴とするコンバインドプラントシステ
    ム。
  7. 【請求項７】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用いて
    燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動す
    るガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出さ
    れた排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排熱
    回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆動
    源とする蒸気タービンとから成るコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムにおい
    て、 複数のコンバインドプラントに共通の蒸気ヘッダを設
    け、該蒸気ヘッダに複数のコンバインドプラントの排熱
    回収ボイラで発生した蒸気を供給するとともに、該蒸気
    をいずれか１台のコンバインドプラントのガスタービン
    高温部に供給することを特徴とするコンバインドプラン
    トシステム。
  8. 【請求項８】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用いて
    燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動す
    るガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出さ
    れた排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排熱
    回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆動
    源とする蒸気タービンとから成るコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムにおい
    て、 第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に、
    第２のコンバインドプラントの排熱回収ボイラで発生し
    た蒸気を供給するための第１の配管と、該蒸気を第２の
    コンバインドプラントの蒸気タービンに供給するための
    第２の配管を設け、第１のコンバインドプラントの起動
    時に前記第１の配管から蒸気を供給するとともに、前記
    蒸気の圧力に応じて前記第２の配管から蒸気を供給する
    ことを特徴とするコンバインドプラントシステム。
  9. 【請求項９】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用いて
    燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動す
    るガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出さ
    れた排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排熱
    回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆動
    源とする蒸気タービンとを有するコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムの運転方
    法において、 第１のコンバインドプラント起動時に、第１のコンバイ
    ンドプラントより先に起動されている第２のコンバイン
    ドプラントの排熱回収ボイラで発生した蒸気を前記第１
    のコンバインドプラントのガスタービン高温部に供給し
    前記高温部を冷却することを特徴とするコンバインドプ
    ラントシステムの運転方法。
  10. 【請求項１０】圧縮機で圧縮した空気と、燃料とを用い
    て燃焼を行い、得られた燃焼ガスでガスタービンを駆動
    するガスタービンシステムと、該ガスタービンから排出
    された排ガスと給水とを熱交換し、蒸気を発生させる排
    熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気を駆
    動源とする蒸気タービンを有するコンバインドプラント
    を複数台有するコンバインドプラントシステムにおい
    て、 第１のコンバインドプラントのガスタービン高温部に供
    給される蒸気を、第１のコンバインドプラントで確立し
    た蒸気により切替えることを特徴とするコンバインドプ
    ラントシステム。
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