JPH0688601A - 排気再燃型コンバインドプラントとその運転制御方法及びその装置並びにガス加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラの排ガスで復水，給水をガス加熱器で
加熱するときに、プラント負荷の低下にともなって発生
する復水・給水の過熱を防止する。 【構成】 ガス加熱器７の加熱管を、一次加熱管２０
と、これに連続する二次加熱管２１で構成し、一次加熱
管２０の入口，出口を弁２２，２５を介して管路２３
Ａ，２３Ｂに接続し、二次加熱管２１の出口をバイパス
管３１に接続すると共に弁２９を介して管路２３Ｂに接
続する。プラント高負荷時には弁２２から取り込んだ水
を加熱管２０，２１を通し、前段機器６から導入した排
ガスで加熱し、加熱後の水を弁２９を通して管路２３Ｂ
に戻す。プラント負荷が小さいときは、弁２２を通して
取り込んだ水を加熱管２０を通して加熱したあとその一
部を弁２５を通して管路２３Ｂに戻し、残りの水は二次
加熱管２１を通して更に加熱したあとバイパス管３１か
ら他所に供給し、管路２３Ｂには戻さない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気再燃型コンバインド
プラントに係り、特に、ガス加熱器による復水・給水系
統の過熱を防止し安全なプラント運転を行うのに好適な
排気再燃型コンバインドプラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の排気再燃型コンバインド
プラントの構成図である。従来の排気再燃型コンバイン
ドプラントは、発電機４を発電駆動するガスタービン
（圧縮器１，燃焼器２，タービン３）と、このガスター
ビンのタービン３から排出される排ガスが導入され給水
された水を蒸気に変換するボイラ５と、ボイラ５で発生
した蒸気により駆動され発電機１２を発電駆動する高圧
蒸気タービン９と、高圧蒸気タービン９と一軸に連結さ
れ高圧蒸気タービン９の排気蒸気をボイラ５で再熱した
蒸気により駆動される中圧蒸気タービン１０と、中圧蒸
気タービン１０に一軸に連結され中圧蒸気タービン１０
の排気蒸気により駆動される低圧蒸気タービン１１と、
低圧蒸気タービン１１の排気蒸気を復水する復水器１３
と、復水器１３の復水を昇圧して復水・給水系統に吐出
する復水ポンプ１４と、復水ポンプ１４から供給された
復水を低圧蒸気タービン１１の抽気蒸気により加熱する
低圧給水加熱器１５と、低圧給水加熱器１５から供給さ
れた給水を中圧蒸気タービン１０の抽気蒸気により脱気
する脱気器１６と、脱気器１６により脱気された復水を
昇圧して給水系統に吐出する給水ポンプ１７と、給水ポ
ンプ１７を高圧蒸気タービン９の排気蒸気で駆動する給
水ポンプ駆動用タービン１８と、給水ポンプ１７から供
給された給水を高圧蒸気タービン９の排気蒸気により加
熱しボイラ５に給水する高圧給水加熱器１９とを備える
他に、高圧ガス加熱器６と低圧ガス加熱器７とを備え
る。

【０００３】高圧ガス加熱器６は、高圧給水加熱器１９
に並列に設けられ、給水ポンプ１７からの給水を取り込
んで、ボイラ５から排出される排ガスにて熱交換を行い
加熱してからボイラ５に給水するようになっている。低
圧ガス加熱器７は、低圧給水加熱器１５に並列に設けら
れ、復水ポンプ１４からの復水を取り込んで、高圧ガス
加熱器６から排出される排ガスにて熱交換を行い加熱し
てから脱気器１６に送出するようになっている。尚、ガ
ス加熱器６，７を給水加熱器１９，１５に直列に設ける
タイプもある。

【０００４】ガスタービン３から排出される高温の排ガ
スは、重量比で約１５％の酸素を含有しているため、こ
れをボイラ５に導入して燃焼空気として利用し、蒸気タ
ービン駆動用の蒸気を発生させる。しかし、このボイラ
５から排出される排ガスは、いまだ３５０℃と高温なた
め、この３５０℃の排ガスを高圧ガス加熱器６に導入し
て給水と熱交換させて給水の加熱を行い、更に高圧ガス
加熱器６からの排ガスを低圧ガス加熱器７に導入して復
水と熱交換させて復水の加熱を行い、１００℃〜１５０
℃程度に冷却された排ガスを煙突８から大気中に放出す
る構成としている。

【０００５】尚、排気再燃型コンバインドプラントに関
連するものとして、例えば１９９０年１０月社団法人火
力原子力発電協会発行の火力原子力発電ＮＯ．４０９．
ＶＯＬ４１．Ｐ１２６６〜１２７２に記載のものがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】排気再燃型コンバイン
ドプラントは、ボイラの排熱を利用して給水，復水の加
熱を行うため、熱効率が高いという利点がある。しかし
その一方で、排気再燃型コンバインドプラントを低負荷
で運転する場合、次の様な不利な点が生じる。排気再燃
型コンバインドプラントの負荷が低下すると、図２に示
す様に、復水・給水系統を循環する給水の全流量が低下
する。この低下の割合は、タービン負荷「零」で給水流
量が「零」となるような関係でタービン負荷の減少と共
に減少する。しかし、ガスタービンの排ガスの熱容量は
タービン負荷の低下程には低下しない。つまり、ボイラ
の排ガスの熱容量もタービン負荷の低下程には低下せ
ず、このボイラの排ガスを利用するガス加熱器の交換熱
量も、図３に示す様に、プラント負荷の低下程には低下
しない。この結果、プラント起動時や部分負荷運転時，
無負荷運転時等では、少ない給水量に対して過大な熱量
がガス加熱器に導入され、給水が過熱状態になってしま
うという問題がある。従来の排気再燃型コンバインドプ
ラントはこの問題に対してあまり配慮がなく、近年では
プラントのより安全な運転対策上、この問題の解決が要
望されている。

【０００７】本発明の第１の目的は、プラント負荷が小
さいときでもガス加熱器での過熱を発生させずに安全な
プラント運転を可能とする排気再燃型コンバインドプラ
ントを提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、プラント負荷が小
さいときでも過熱を回避し安全なプラント運転を可能と
する排気再燃型コンバインドプラントに用いるガス加熱
器を提供することにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、プラント負荷が小
さいときでもガス加熱器での加熱を発生させずに安全な
プラント運転を可能とする排気再燃型コンバインドプラ
ントの運転制御方法及びその装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、ガス
タービンと、給水された水を前記ガスタービンの排ガス
を利用して蒸気に変換するボイラと、該蒸気により駆動
される蒸気タービンと、前記ボイラから排出される排ガ
スを利用して該ボイラへの前記給水を加熱するガス加熱
器とを備える排気再燃型コンバインドプラントにおい
て、前記ガス加熱器で加熱する給水流量に比べボイラ排
ガスの熱量が大きすぎるときは該ガス加熱器に流入する
給水を前記熱量の一部を利用して加熱してから所要量の
みを前記ボイラ側に給水すると共に残りの給水を更に加
熱してから給水系以外に排出する手段を設けることで、
達成される。

【００１１】上記第２の目的は、加熱管と、該加熱管に
流入する水の量を調整する入口弁と、該加熱管から流出
する水の量を調整する出口弁とを備え、前記加熱管内を
通る水を前段機器の排ガスを導入して熱交換し加熱する
構成のガス加熱器において、前記加熱管の途中に第１分
岐管を設けると共に該分岐管を通る水量を調整する弁を
設け、前記出口弁の入口側に第２分岐管を設けること
で、達成される。

【００１２】上記第３の目的は、ガスタービンと、該ガ
スタービンの排ガスが導入され給水された水を蒸気に変
換するボイラと、該ボイラで発生した蒸気により駆動さ
れる蒸気タービンと、前記ボイラへの給水を前記蒸気タ
ービンの排気蒸気または抽気蒸気により加熱する給水加
熱器と、該給水加熱器上流側の給水を取り込み前記ボイ
ラの排ガスにより加熱して前記ボイラに給水する第１加
熱管経路の他に前記給水加熱器上流側の給水を取り込み
前記ボイラの排ガスの熱量の一部でこの給水を加熱し所
要量の給水のみ前記ボイラに供給すると共に残りの給水
を更に加熱して給水系統以外に排出する第２加熱管経路
を備えるガス加熱器とを備える排気再燃型コンバインド
プラントの運転制御装置であって、プラント起動時，無
負荷運転時，部分負荷運転時のいずれかの時には前記給
水加熱器への給水を遮断すると共に前記第１加熱管経路
に代えて第２加熱管経路にて前記ガス加熱器を動作させ
る手段を設けることで、達成される。

【００１３】

【作用】プラント負荷が小さく給水流量が少ない状態
で、過大な熱量がガス加熱器に導入される場合、ガス加
熱器に流入する給水を所要の温度まで一次加熱管（加熱
管の入口から第１分岐管まで）を通すことで加熱してか
ら所要量のみ給水系に戻し、給水のうち所要量を越える
部分は二次加熱管（第１分岐管の分岐点から加熱管の出
口まで）を通すことで更に加熱し、給水系以外に第２分
岐管を用いて排出するので、ガス加熱器から給水系に戻
される給水は過熱状態にはならない。給水系以外に排出
される給水は、過熱状態になるが、この過熱状態の給水
を蒸気に変換すれば、補助蒸気として利用可能となる。
尚、上記の第１加熱管経路，第２加熱管経路と、ガス加
熱器との構成で、第１加熱管経路は、加熱管の入口から
出口までが対応し、第２加熱管経路は、加熱管の入口か
ら第１分岐管を出口とする経路及び加熱管の入口から第
２分岐管に至る経路に対応する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る排気再燃型コ
ンバインドプラントの要部構成図である。本実施例に係
る排気再燃型コンバインドプラントは、ガスタービン
（図６参照）排ガスを利用してボイラ（図６参照）で蒸
気を発生させ、ボイラ排ガスを高圧ガス加熱器６に導入
してボイラへの給水を加熱し、高圧ガス加熱器６の排ガ
スを低圧ガス加熱器７に導入して脱気器への復水を加熱
し、低圧ガス加熱器７の排ガスを煙突８から大気に放出
するようになっており、図１には、低圧ガス加熱器７の
構成とその復水・給水系統との接続の詳細を示してい
る。

【００１５】図１において、本実施例に係る低圧ガス加
熱器７は、排ガス流路の下流側に設けた低圧一次加熱管
２０と、排ガス流路の上流側に設けた低圧二次加熱管２
１を備え、低圧一次加熱管２０と低圧二次加熱管２１と
は、弁２７を介して接続されている。低圧一次加熱管２
０の入口側端部は入口弁２２を介して復水ポンプ１４の
吐出側管路２３Ａに接続され、前記弁２７に接続される
低圧一次加熱管２０の出口側端部は、第１分岐管を構成
する逆止弁２４および出口弁２５を介して、低圧給水加
熱器１５の出口側管路２３Ｂつまり脱気器１６へ接続す
る管路２３Ｂに接続されている。

【００１６】低圧二次加熱管２１の出口側端部は、逆止
弁２８および出口弁２９を介して低圧給水加熱器１５の
出口側管路２３Ｂに接続されると共に、第２分岐管を構
成するバイパス管３１を介してフラッシュタンク３２に
接続されている。このフラッシュタンク３２は、本実施
例では、脱気器加熱蒸気弁３３を介して脱気器１６に接
続される。低圧給水加熱器１５は、入口側と出口側に夫
々入口弁３４と出口弁３６が設けられている。

【００１７】本実施例では、ガス加熱器７の一次加熱管
２０の出口側給水温度を温度計２６で計測し、二次加熱
管２１の出口側給水温度を温度計３０で計測し、低圧給
水加熱器１５の出口側給水温度を温度計３５で計測し、
脱気器１６に流入する給水温度を温度計３７で計測し、
脱気器１６内の給水温度を温度計４０で計測し、脱気器
１６に流入する復水流量を流量計３８で計測し、これら
の計測値に基づいて詳細は後述するように各弁２２，２
５，２７，２９，３３，３４，３６及び復水ポンプ１４
を制御する。尚、３９は、発電機１２電力量を計測する
電力計である。

【００１８】図４は、本発明の一実施例に係る排気再燃
型コンバインドプラントの運転制御装置のうち低圧ガス
加熱器用の制御装置のブロック構成図である。本実施例
に係る運転制御装置１０１は、図２に示す負荷域パター
ンを格納した記憶手段１０１と、脱気器内温度と脱気器
入口における復水温度との偏差を求める手段１０２と、
低圧給水加熱器出口側復水温度と低圧二次加熱管出口側
復水温度との偏差を求める手段１０３と、低圧二次加熱
管出口側復水温度と目標復水温度との偏差を求める手段
１０４と、低圧一次加熱管出口側復水温度と目標復水温
度との偏差を求める手段１０５と、脱気器に流入する復
水流量と目標復水流入量との偏差を求める手段１０６
と、調整手段１０７，１０８を備える。調整手段１０７
は、制御パターンに基づく制御信号により、低圧二次加
熱管出口弁２９と、低圧二次加熱管入口弁２７と、低圧
一次加熱管出口弁２５と、低圧給水加熱器出口弁３６
と、脱気器加熱蒸気弁３３の夫々の弁開度を制御し、調
整手段１０８は、制御パターンに基づく制御信号によ
り、脱気器加熱蒸気弁３３と低圧一次加熱管入口弁２２
と、低圧給水加熱器入口弁３４の夫々の弁開度を制御す
ると共に、復水ポンプ１４を制御する。調整手段１０８
は、図２に示すパターンの全体の全負荷域パターンに基
づいて各弁，復水ポンプを制御し、調整手段１０７は、
全負荷域パターン及びその部分のパターン（高負荷域パ
ターン，中間負荷域パターン，低負荷域パターン）に基
づいて各弁の制御を行う。本実施例では、各弁のうち低
圧一次加熱管入口弁２２と低圧給水加熱器入口弁３４の
弁開度を調整することで、大まかな温度，流量制御を行
い、低圧二次加熱管出口弁２９，低圧一次加熱管出口弁
２５，低圧給水加熱器出口弁３６の弁開度を調整するこ
とで、微細な温度，流量制御を行う構成としている。

【００１９】本実施例に係る運転制御装置は、プラント
の全負荷域において、実際のプラント負荷（電力量計３
９の計測値）と、脱気器１６に実際に流入する復水流量
（流量計３８の計測値）の目標流量との偏差（手段１０
６の出力）とに応じて、復水ポンプの吐出量が決めら
れ、また、低圧一次加熱管入口弁２４と低圧給水加熱器
入口弁３４の弁開度が決められる。これにより、復水ポ
ンプ１４から吐出された復水は、低圧給水加熱器１５と
低圧ガス加熱器７とへ分配される。

【００２０】プラント負荷が高負荷域にある場合には、
脱気器加熱蒸気弁３３は全閉され、低圧一次加熱管出口
弁２５は全閉され、低圧二次加熱管入口弁２７は全開さ
れる。これにより、低圧ガス加熱管７に流入する復水
は、一次加熱管２０及び二次加熱管２１で連続して加熱
され、低圧給水加熱器１５で加熱された復水と合流して
脱気器１６に送られる。

【００２１】脱気器内の温度と脱気器に流入する復水の
温度との偏差が小さいと、脱気効率が悪くなる。このた
め、この偏差を所要値以上にしなければならないという
第１の要求がある。また、低圧給水加熱器１５から流出
する復水温度と、低圧ガス加熱器７から流出する復水温
度は、これらを合流させるとき同一温度にしなければな
らないという第２の要求がある。従って、図２に示す高
負荷域のパターンにおいてプラント負荷が低下した場
合、全体の復水流量の低下に伴ってガス加熱器７側を流
れる復水流量の割合を増加させ低圧給水加熱器１５側に
流れる復水流量の割合を低下させるように、調整手段１
０８が各入口弁２２，３４の弁開度を調整し、調整手段
１０７が各出口弁２９，３６の弁開度を調整するが、こ
のとき、前記の２つの要求を満足するように弁開度が調
整される。

【００２２】プラント負荷が低下して中間負荷域に入る
と、低圧給水加熱器１５に流れる復水流量は零とされる
ので、復水は低圧ガス加熱器７にのみ流れる。この中間
負荷域において、運転制御装置の調整手段１０７は、低
圧ガス加熱器７から流出する復水温度の目標値との偏差
及び前記第１の要求に係る温度偏差とに応じて、低圧ガ
ス加熱器７の出口弁２９の弁開度を制御する。

【００２３】プラント負荷が更に低下して低負荷域に入
ると、ガス加熱器７に流入する復水の全部を排ガスの全
熱量で加熱してから脱気器１６に供給すると、脱気器１
６入口でスチーミングが発生し、また、低圧ガス加熱器
７が過熱状態になる虞がある。そこで、本実施例では、
低負荷領域に入るときに低圧一次加熱管出口弁２５を開
弁し、低圧二次加熱管出口弁２９を閉弁し、脱気器加熱
蒸気弁３３の開弁を開始する。

【００２４】この結果、低圧ガス加熱器７に流入した復
水は、まず、排ガス流路の下流側に配設された一次加熱
管２０の中を通ることで、昇温される。そして、一次加
熱管２０を通って昇温した復水の内の一部は、低圧一次
加熱管出口弁２５を通って管路２３Ｂから脱気器１６に
供給される。一次加熱管２０を通って昇温した復水のう
ちの残りは二次加熱管２１を通り、排ガスと熱交換して
更に加熱され、バイパス３１を通ってフラッシュタンク
３２内で蒸気となる。この蒸気が蒸気弁３３を通って脱
気器１６に脱気用蒸気として供給され、脱気器１６に管
路２３Ｂから供給された復水を加熱してその中の溶存空
気を除去する。このように本実施例では二次加熱管２１
で加熱した復水を脱気用蒸気として利用するので、脱気
用蒸気として利用する中圧蒸気タービン１０からの抽気
量を少なくすることができる。

【００２５】本実施例によれば、脱気器１６に供給され
る復水は、ガス加熱器７の排ガス流路上流側に配設され
た二次加熱管内の復水と熱交換して低温となった排ガス
と熱交換するため、加熱されても過熱状態にはならな
い。従って、脱気器１６の入口でスチーミングは発生し
ない。また、脱気器１６に供給された残りの復水は、二
次加熱管２１で高温の排ガスと熱交換して更に加熱さ
れ、プラントの他所で利用するため、排ガスの熱を有効
利用できると共に排ガスの温度を低下させることがで
き、高温の排ガスを大気中に放出することがなく、環境
に対する悪影響も抑制することができる。

【００２６】尚、本実施例では、フラッシュタンク３２
で発生させた蒸気を脱気用蒸気として利用したが、この
例に限定されるものではなく、重油加熱器の加熱蒸気と
して利用しても、プラントの冷暖房用として利用しても
よく、また、単に復水器に戻すだけでもよいことはいう
までもない。

【００２７】上述した実施例は、低圧給水加熱器に並列
に接続した低圧ガス加熱器についてのものであるが、同
様に、高圧給水加熱器に並列に接続した高圧ガス加熱器
についても適用することができる。これを図５で説明す
る。尚、給水加熱器に並列に設ける場合に限るものでは
なく、直列に設けてもよいことは勿論である。

【００２８】図５において、本実施例に係る高圧ガス加
熱器６は、排ガス流路の下流側に設けた高圧一次加熱管
４１と、排ガス流路の上流側に設けた高圧二次加熱管４
２を備え、高圧一次加熱管４１と高圧二次加熱管４２と
は、弁４８を介して接続されている。高圧一次加熱管４
１の入口側端部は入口弁４３を介して給水ポンプ１７の
吐出側管路４４Ａに接続され、前記弁４８に接続される
高圧一次加熱管４１の出口側端部は、第１分岐管を構成
する逆止弁４５および出口弁４６を介して、高圧給水加
熱器１９の出口側管路４４Ｂつまりボイラ５へ接続する
管路４４Ｂに接続されている。

【００２９】高圧二次加熱管４２の出口側端部は、逆止
弁４９および出口弁５０を介して高圧給水加熱器１９の
出口側管路４４Ｂに接続されると共に、第２分岐管を構
成するバイパス管５２を介してフラッシュタンク５３に
接続されている。このフラッシュタンク５３は、本実施
例では、高圧蒸気止弁５４を介して給水ポンプ駆動用タ
ービン１８に接続される。高圧給水加熱器１９は、入口
側と出口側に夫々入口弁５６と出口弁５８が設けられて
いる。

【００３０】本実施例では、ガス加熱器６の一次加熱管
４１の出口側給水温度を温度計４７で計測し、二次加熱
管４２の出口側給水温度を温度計５１で計測し、高圧給
水加熱器１９の出口側給水温度を温度計５７で計測し、
ボイラ５に流入する給水温度を温度計５９で計測し、ボ
イラ５に流入する給水流量を流量計６０で計測し、これ
らの計測値に基づいて、各弁４３，４６，４８，５０，
５４，５６，５８及び給水ポンプ１７を制御する。

【００３１】排気再燃型コンバインドプラントの運転制
御装置のうち高圧ガス加熱器用制御装置の構成は、図４
に示す低圧ガス加熱器用制御装置とその構成は同様であ
るため、図示は省略する。

【００３２】本実施例に係る高圧ガス加熱器用の運転制
御装置は、プラントの全負荷域において、実際のプラン
ト負荷（電力量計３９の計測値）と、ボイラ５に実際に
流入する給水流量（流量計６０の計測値）の目標流量と
の偏差とに応じて、給水ポンプの吐出量が決められ、ま
た、高圧一次加熱管入口弁４３と高圧給水加熱器入口弁
５６の弁開度が決められる。これにより、給水ポンプ１
７から吐出された給水は、高圧給水加熱器１５と高圧ガ
ス加熱器６とへ分配される。

【００３３】プラント負荷が高負荷域にある場合には、
高圧蒸気止弁５４は全閉され、高圧一次加熱管出口弁４
６は全閉され、高圧二次加熱管入口弁４８は全開され
る。これにより、高圧ガス加熱管６に流入する給水は、
一次加熱管４１及び二次加熱管４２で連続して加熱さ
れ、高圧給水加熱器１９で加熱された給水と合流してボ
イラ５に送られる。

【００３４】高圧給水加熱器１５から流出する給水温度
と、高圧ガス加熱器７から流出する給水温度は、これら
を合流させるとき同一温度にしなければならない。従っ
て、図２に示す高負荷域のパターンにおいてプラント負
荷が低下した場合、全体の給水流量の低下に伴ってガス
加熱器７側を流れる給水流量の割合を増加させ高圧給水
加熱器１５側に流れる給水流量の割合を低下させるよう
に、各入口弁４３，５６の弁開度を調整し、各出口弁５
０，５８の弁開度を調整する。

【００３５】プラント負荷が低下して中間負荷域に入る
と、高圧給水加熱器１９に流れる給水流量は零とされる
ので、給水は高圧ガス加熱器６にのみ流れる。

【００３６】プラント負荷が更に低下して低負荷域に入
ると、ガス加熱器６に流入する給水の全部を排ガスの全
熱量で加熱してからボイラ５に供給すると、ボイラ５の
入口でスチーミングが発生し、また、高圧ガス加熱器６
が過熱状態になる虞がある。そこで、本実施例では、低
負荷領域に入るときに高圧一次加熱管出口弁４６を開弁
し、高圧二次加熱管出口弁５０を閉弁し、高圧蒸気止弁
５４の開弁を開始する。

【００３７】この結果、高圧ガス加熱器６に流入した給
水は、まず、排ガス流路の下流側に配設された一次加熱
管４１の中を通ることで、昇温される。そして、一次加
熱管４１を通って昇温した給水の内の一部は、高圧一次
加熱管出口弁４６を通って管路４４Ｂからボイラ５に供
給される。一次加熱管４１を通って昇温した給水のうち
の残りは二次加熱管４２を通り、高温の排ガスと熱交換
して更に加熱され、バイパス５２を通ってフラッシュタ
ンク５３内で蒸気となる。この蒸気が高圧蒸気止弁５４
を通ってタービン１８に供給され、給水ポンプ１７が駆
動される。この結果、タービン１８の駆動用蒸気である
高圧蒸気タービン９の排気蒸気を取り込む弁５５を絞る
ことができる。

【００３８】本実施例によれば、ボイラ５に供給される
給水は、ガス加熱器６の排ガス流路上流側に配設された
二次加熱管内の給水と熱交換して低温となった排ガスと
熱交換するため、加熱されても過熱状態にはならない。
従って、ボイラ５の入口でスチーミングは発生しない。
また、ボイラ５に供給された残りの給水は、二次加熱管
４２で高温の排ガスと熱交換して更に加熱され、プラン
トの他所で利用するため、排ガスの熱を有効利用できる
と共に排ガスの温度を低下させることができ、高温の排
ガスを低圧ガス加熱器７に供給して復水を過熱状態にす
ることが避けられる。

【００３９】尚、本実施例では、フラッシュタンク５３
で発生させた蒸気を給水ポンプ駆動用タービンの駆動蒸
気として利用したが、この例に限定されるものではな
く、ボイラ５のバーナアトマイズ蒸気，蒸気式空気抽出
器の駆動蒸気，ガスタービンの燃焼室への噴射蒸気，ア
キュムレータへの蓄熱蓄圧等に利用しても、また、単に
復水器に戻すだけでもよいことはいうまでもない。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、プラント負荷の小さい
ときにガス加熱器の加熱による復水，給水の過熱状態及
びガス加熱器自体の過熱状態を防止でき、プラントの運
転のより一層の安全性が高まり、運転の信頼性が向上す
るという効果がある。また、ガス加熱器を通すことで発
生させた蒸気を補助蒸気として利用することが可能とな
り、しかも、熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る排気再燃型コンバイン
ドプラントのうちの低圧ガス加熱器回りの構成図であ
る。

【図２】蒸気タービン負荷に対する給水・復水流特性を
示す図である。

【図３】蒸気タービン負荷に対するガス加熱器交換熱量
特性を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る運転制御装置のうちの
低圧ガス加熱器用制御装置の構成図である。

【図５】本発明の一実施例に係る排気再燃型コンバイン
ドプラントのうちの高圧ガス加熱器回りの構成図であ
る。

【図６】従来の排気再燃型コンバインドプラントの構成
図である。

【符号の説明】

１…圧縮機，２…燃焼器，３…ガスタービン，４，１２
…発電機，５…ボイラ，６…高圧ガス加熱器，７…低圧
ガス加熱器，９…高圧蒸気タービン，１０…中圧蒸気タ
ービン，１１…低圧蒸気タービン，１３…復水器，１４
…復水ポンプ，１５…低圧給水加熱器，１６…脱気器，
１７…ボイラ給水ポンプ，１８…給水ポンプ駆動用蒸気
タービン，１９…高圧給水加熱器，２０…低圧一次加熱
管，２１…低圧二次加熱管，２２…低圧給水加熱管入口
弁，２３…管路（復水管），２４…低圧一次加熱管用逆
止弁，２５…低圧一次加熱管出口弁，２６…低圧一次加
熱管出口温度計，２７…低圧二次加熱管入口弁，２８…
低圧二次加熱管用逆止弁，２９…低圧二次加熱管出口
弁，３０…低圧二次加熱管出口温度計，３１，５２…バ
イパス菅，３２，５３…フラッシュタンク，３３…脱気
器蒸気弁，３４…低圧給水加熱器入口弁，３５…低圧給
水加熱器出口温度計，３６…低圧給水加熱器出口弁，３
７…復水温度計，３８…復水流量計，３９…電力量計，
４０…脱気器内温度計，４１…高圧一次加熱管，４２…
高圧二次加熱管，４３…高圧一次加熱管入口弁，４４…
管路（給水管），４５…高圧一次加熱管用逆止弁，４６
…高圧一次加熱管出口弁，４７…高圧一次加熱管出口温
度計，４８…高圧二次加熱管入口弁，４９…高圧二次加
熱管用逆止弁，５０…高圧二次加熱管出口弁，５１…高
圧二次加熱管出口温度計，５４…高圧蒸気止弁，５５…
低圧蒸気止弁，５６…高圧給水加熱器入口弁，５７…高
圧給水加熱器出口温度計，５８…高圧給水加熱器出口
弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 秀明 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 (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンと、給水された水を前記ガ
   スタービンの排ガスを利用して蒸気に変換するボイラ
   と、該ボイラで発生された蒸気により駆動される蒸気タ
   ービンと、給水された水を前記ボイラから排出される排
   ガスを利用して加熱するガス加熱器であって加熱した後
   の水を当該ガス加熱器より下流側の復水・給水系統に戻
   すガス加熱器とを備える排気再燃型コンバインドプラン
   トにおいて、前記ガス加熱器に、プラント負荷減少時に
   は給水された水のうち規定量だけを前記復水・給水系統
   に戻し該規定量を越える残りの水は前記復水・給水系統
   以外に排出する手段を設けたことを特徴とする排気再燃
   型コンバインドプラント。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記復水・給水系統
   以外に排出するとき排出する水を前記ボイラの排ガスを
   利用して更に加熱してから排出する手段を設けたことを
   特徴とする排気再燃型コンバインドプラント。
3. 【請求項３】 ガスタービンと、給水された水を前記ガ
   スタービンの排ガスを利用して蒸気に変換するボイラ
   と、該ボイラで発生された蒸気により駆動される蒸気タ
   ービンと、給水された水を前記ボイラから排出される排
   ガスを利用して加熱するガス加熱器であって加熱した後
   の水を当該ガス加熱器より下流側の復水・給水系統に戻
   すガス加熱器とを備える排気再燃型コンバインドプラン
   トにおいて、前記ガス加熱器で加熱する給水流量に比べ
   ボイラ排ガスの熱量が大きすぎるときは該ガス加熱器に
   流入する給水を前記熱量の一部を利用し加熱してから所
   要量のみを前記復水・給水系統に戻し残りの水は更に加
   熱してから前記復水・給水系統以外に排出する手段を設
   けたことを特徴とする排気再燃型コンバインドプラン
   ト。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
   て、排出する先を復水器としたことを特徴とする排気再
   燃型コンバインドプラント。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
   て、排出した水をフラッシュタンクで蒸気に変換した後
   に蒸気利用機器に供給する排出系統を設けたことを特徴
   とする排気再燃型コンバインドプラント。
6. 【請求項６】 加熱管と、該加熱管に流入する水の量を
   調整する入口弁と、該加熱管から流出する水の量を調整
   する出口弁とを備え、前記加熱管内を通る水を前段機器
   の排ガスを導入して熱交換し加熱する構成のガス加熱器
   において、前記加熱管の途中に第１分岐管を設けると共
   に該分岐管を通る水量を調整する弁を設け、前記出口弁
   の入口側に第２分岐管を設けたことを特徴とするガス加
   熱器。
7. 【請求項７】 ガスタービンと、給水された水を前記ガ
   スタービンの排ガスを利用して蒸気に変換するボイラ
   と、該ボイラで発生された蒸気により駆動される蒸気タ
   ービンと、給水された水を前記ボイラから排出される排
   ガスを利用して加熱するガス加熱器であって加熱した後
   の水を当該ガス加熱器より下流側の復水・給水系統に戻
   すガス加熱器とを備える排気再燃型コンバインドプラン
   トにおいて、プラント負荷減少時には、前記ガス加熱器
   に給水された水のうち、規定量だけを前記復水・給水系
   統に戻し、該規定量を越える残りの水は前記復水・給水
   系統以外に排出することを特徴とする排気再燃型コンバ
   インドプラントの運転制御方法。
8. 【請求項８】 ガスタービンと、給水された水を前記ガ
   スタービンの排ガスを利用して蒸気に変換するボイラ
   と、該ボイラで発生された蒸気により駆動される蒸気タ
   ービンと、給水された水を前記ボイラから排出される排
   ガスを利用して加熱するガス加熱器であって加熱した後
   の水を当該ガス加熱器より下流側の復水・給水系統に戻
   すガス加熱器とを備える排気再燃型コンバインドプラン
   トにおいて、前記ガス加熱器で加熱する給水流量に比べ
   ボイラ排ガスの熱量が大きすぎるときは、該ガス加熱器
   に流入する給水を前記熱量の一部を利用し加熱してから
   所要量のみを前記復水・給水系統に戻し、残りの水は前
   記ボイラ排ガスで更に加熱してから前記復水・給水系統
   以外に排出することを特徴とする排気再燃型コンバイン
   ドプラントの運転制御方法。
9. 【請求項９】 ガスタービンと、該ガスタービンの排ガ
   スが導入され給水された水を蒸気に変換するボイラと、
   該ボイラで発生した蒸気により駆動される高圧蒸気ター
   ビンと、該高圧蒸気タービンの排気蒸気を前記ボイラで
   再熱した蒸気により駆動される中圧蒸気タービンと、該
   中圧蒸気タービンの排気蒸気により駆動される低圧蒸気
   タービンと、該低圧蒸気タービンの排気蒸気を復水する
   復水器と、該復水を昇圧して復水・給水系統に吐出する
   復水ポンプと、該復水ポンプから供給された復水を前記
   低圧蒸気タービンの抽気蒸気により加熱する低圧給水加
   熱器と、該低圧給水加熱器から供給された給水を前記中
   圧蒸気タービンの抽気蒸気により脱気する脱気器と、該
   脱気器により脱気された復水を昇圧して給水系統に吐出
   する給水ポンプと、該給水ポンプを前記高圧蒸気タービ
   ンの排気蒸気で駆動する給水ポンプ駆動用タービンと、
   前記給水ポンプから供給された給水を前記高圧蒸気ター
   ビンの排気蒸気により加熱し前記ボイラに給水する高圧
   給水加熱器とを備えるコンバインドプラントにおいて、
   前記給水ポンプから吐出される給水を取り込み前記ボイ
   ラの排ガスにより加熱して前記ボイラに給水する加熱管
   経路の他に、プラント負荷が小さく復水・給水系統を循
   環する給水流量が少ないときに前記ボイラの排ガスの熱
   量の一部で前記取り込んだ給水を加熱し所要量の給水の
   み前記ボイラに供給すると共に残りの給水を更に加熱し
   蒸気に変換したあと前記給水ポンプ駆動用タービンに供
   給する加熱管経路を備える高圧ガス加熱器を設けたこと
   を特徴とする排気再燃型コンバインドプラント。
10. 【請求項１０】 ガスタービンと、該ガスタービンの排
    ガスが導入され給水された水を蒸気に変換するボイラ
    と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される高圧蒸気
    タービンと、該高圧蒸気タービンの排気蒸気を前記ボイ
    ラで再熱した蒸気により駆動される中圧蒸気タービン
    と、該中圧蒸気タービンの排気蒸気により駆動される低
    圧蒸気タービンと、該低圧蒸気タービンの排気蒸気を復
    水する復水器と、該復水を昇圧して復水・給水系統に吐
    出する復水ポンプと、該復水ポンプから供給された復水
    を前記低圧蒸気タービンの抽気蒸気により加熱する低圧
    給水加熱器と、該低圧給水加熱器から供給された給水を
    前記中圧蒸気タービンの抽気蒸気により脱気する脱気器
    と、該脱気器により脱気された復水を昇圧して給水系統
    に吐出する給水ポンプと、該給水ポンプを前記高圧蒸気
    タービンの排気蒸気で駆動する給水ポンプ駆動用タービ
    ンと、前記給水ポンプから供給された給水を前記高圧蒸
    気タービンの排気蒸気により加熱し前記ボイラに給水す
    る高圧給水加熱器とを備えるコンバインドプラントにお
    いて、前記復水ポンプから吐出される復水を取り込み前
    記ボイラの排ガスにより加熱して前記脱気器に送出する
    加熱管経路の他に、プラント負荷が小さく復水・給水系
    統を循環する給水流量が少ないときに前記ボイラの排ガ
    スの熱量の一部で前記取り込んだ給水を加熱し所要量の
    給水のみ前記脱気器に送出すると共に残りの給水を残り
    の前記熱量にて更に加熱し蒸気に変換したあと脱気器の
    脱気用蒸気として供給する加熱管経路を備える低圧ガス
    加熱器を設けたことを特徴とする排気再燃型コンバイン
    ドプラント。
11. 【請求項１１】 ガスタービンと、該ガスタービンの排
    ガスが導入され給水された水を蒸気に変換するボイラ
    と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される高圧蒸気
    タービンと、該高圧蒸気タービンの排気蒸気を前記ボイ
    ラで再熱した蒸気により駆動される中圧蒸気タービン
    と、該中圧蒸気タービンの排気蒸気により駆動される低
    圧蒸気タービンと、該低圧蒸気タービンの排気蒸気を復
    水する復水器と、該復水を昇圧して復水・給水系統に吐
    出する復水ポンプと、該復水ポンプから供給された復水
    を前記低圧蒸気タービンの抽気蒸気により加熱する低圧
    給水加熱器と、該低圧給水加熱器から供給された給水を
    前記中圧蒸気タービンの抽気蒸気により脱気する脱気器
    と、該脱気器により脱気された復水を昇圧して給水系統
    に吐出する給水ポンプと、該給水ポンプを前記高圧蒸気
    タービンの排気蒸気で駆動する給水ポンプ駆動用タービ
    ンと、前記給水ポンプから供給された給水を前記高圧蒸
    気タービンの排気蒸気により加熱し前記ボイラに給水す
    る高圧給水加熱器とを備えるコンバインドプラントにお
    いて、前記給水ポンプから吐出される給水を取り込み前
    記ボイラの排ガスにより加熱して前記ボイラに給水する
    加熱管経路の他に、プラント負荷が小さく復水・給水系
    統を循環する給水流量が少ないときに前記ボイラの排ガ
    スの熱量の一部で前記取り込んだ給水を加熱し所要量の
    給水のみ前記ボイラに供給すると共に残りの給水を更に
    加熱し蒸気に変換したあと前記給水ポンプ駆動用タービ
    ンに供給する加熱管経路を備える高圧ガス加熱器と、前
    記復水ポンプから吐出される復水を取り込み前記高圧ガ
    ス加熱器からの排ガスにより加熱して前記脱気器に供給
    する加熱管経路の他に、プラント負荷が小さく復水・給
    水系統を循環する給水流量が少ないときに前記高圧ガス
    加熱器からの排ガスの熱量の一部で前記取り込んだ給水
    を加熱し所要量の給水のみ前記脱気器に送出すると共に
    残りの給水を更に加熱し蒸気に変換したあと脱気器の脱
    気用蒸気として供給する加熱管経路を備える低圧ガス加
    熱器とを設けたことを特徴とする排気再燃型コンバイン
    ドプラント。
12. 【請求項１２】 ガスタービンと、該ガスタービンの排
    ガスが導入され給水された水を蒸気に変換するボイラ
    と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気ター
    ビンと、前記ボイラへの給水を前記蒸気タービンの排気
    蒸気または抽気蒸気により加熱する給水加熱器と、該給
    水加熱器上流側の給水を取り込み前記ボイラの排ガスに
    より加熱して前記ボイラに給水する第１加熱管経路の他
    に前記給水加熱器上流側の給水を取り込み前記ボイラの
    排ガスの熱量の一部でこの給水を加熱し所要量の給水の
    み前記ボイラに供給すると共に残りの給水を前記ボイラ
    の排ガスで更に加熱して給水系統以外に排出する第２加
    熱管経路を備えるガス加熱器とを備える排気再燃型コン
    バインドプラントの運転制御装置であって、プラント起
    動時，無負荷運転時，部分負荷運転時のいずれかの時に
    は前記給水加熱器への給水を遮断すると共に前記第１加
    熱管経路に代えて第２加熱管経路にて前記ガス加熱器を
    動作させる手段を備えることを特徴とする排気再燃型コ
    ンバインドプラントの運転制御装置。
13. 【請求項１３】 ガスタービンと、該ガスタービンの排
    ガスが導入され給水された水を蒸気に変換するボイラ
    と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気ター
    ビンと、該蒸気タービンの排気蒸気を復水する復水器
    と、該復水を前記蒸気タービンの排気蒸気または抽気蒸
    気により加熱して脱気器に送出する給水加熱器と、該給
    水加熱器上流側の給水を取り込み前記ボイラの排ガスに
    より加熱して前記脱気器に送出する第１加熱管経路の他
    に前記給水加熱器上流側の給水を取り込み前記ボイラの
    排ガスの熱量の一部でこの給水を加熱し所要量の給水の
    み前記脱気器に送出すると共に残りの給水を前記ボイラ
    の排ガスで更に加熱して給水系統以外に排出する第２加
    熱管経路を備えるガス加熱器とを備える排気再燃型コン
    バインドプラントの運転制御装置であって、プラント起
    動時，無負荷運転時，部分負荷運転時のいずれかの時に
    は前記給水加熱器への給水を遮断すると共に前記第１加
    熱管経路に代えて第２加熱管経路にて前記ガス加熱器を
    動作させる手段を備えることを特徴とする排気再燃型コ
    ンバインドプラントの運転制御装置。
14. 【請求項１４】 ガスタービンと、該ガスタービンの排
    ガスが導入され給水された水を蒸気に変換するボイラ
    と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される高圧蒸気
    タービンと、該高圧蒸気タービンの排気蒸気を前記ボイ
    ラで再熱した蒸気により駆動される中圧蒸気タービン
    と、該中圧蒸気タービンの排気蒸気により駆動される低
    圧蒸気タービンと、該低圧蒸気タービンの排気蒸気を復
    水する復水器と、該復水を昇圧して復水・給水系統に吐
    出する復水ポンプと、該復水ポンプから供給された復水
    を前記低圧蒸気タービンの抽気蒸気により加熱する低圧
    給水加熱器と、該低圧給水加熱器から供給された給水を
    前記中圧蒸気タービンの抽気蒸気により脱気する脱気器
    と、該脱気器により脱気された復水を昇圧して給水系統
    に吐出する給水ポンプと、該給水ポンプを前記高圧蒸気
    タービンの排気蒸気で駆動する給水ポンプ駆動用タービ
    ンと、前記給水ポンプから供給された給水を前記高圧蒸
    気タービンの排気蒸気により加熱し前記ボイラに給水す
    る高圧給水加熱器と、前記給水ポンプから吐出される給
    水を取り込み前記ボイラの排ガスにより加熱して前記ボ
    イラに給水する第１加熱管経路の他に前記ボイラの排ガ
    スの熱量の一部で前記取り込んだ給水を加熱し所要量の
    給水のみ前記ボイラに供給すると共に残りの給水を更に
    加熱し給水系統以外に排出する第２加熱管経路を備える
    高圧ガス加熱器と、前記復水ポンプから吐出される復水
    を取り込み前記高圧ガス加熱器からの排ガスにより加熱
    して前記脱気器に供給する第３加熱管経路の他に前記高
    圧ガス加熱器からの排ガスの熱量の一部で前記取り込ん
    だ給水を加熱し所要量の給水のみ前記脱気器に送出する
    と共に残りの給水を更に加熱し給水系統以外に排出する
    第４加熱管経路を備える低圧ガス加熱器とを備える排気
    再燃型コンバインドプラントの運転制御装置であって、
    プラント起動時，無負荷運転時，部分負荷運転時のいず
    れかの時には前記高圧給水加熱器及び低圧給水加熱器へ
    の給水を遮断すると共に前記第１加熱管経路に代えて第
    ２加熱管経路にて前記高圧ガス加熱器を動作させる手段
    と、前記第３加熱管経路に代えて第４加熱管経路にて前
    記低圧ガス加熱器を動作させる手段とを備えることを特
    徴とする排気再燃型コンバインドプラントの運転制御装
    置。