JPH074605A - 複合発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排熱回収熱交換器に収納され且つガスタービ
ンからの排ガスにより蒸気を再熱させる再熱器の伝熱面
積を小さくすると共に前記再熱器から送出される蒸気の
温度を制御することなく中低圧蒸気タービンへ導入され
る蒸気の温度を所定の温度に制御する。 【構成】 ガスタービン２８からの排ガス３８を再熱器
３１が収納された排熱回収熱交換器３３へ送給し得るよ
うにし、再熱器３１からの蒸気をボイラ本体３内の二次
再熱器７ｂ入口へ導入し得るようにし、再熱器３１へ送
給される蒸気１１の流量を制御弁３４により調整するこ
とにより、二次再熱器７ｂから送出される蒸気１４の温
度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合発電設備に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ボイラと蒸気タービンを備えた汽
力発電設備とガスタービン発電設備を組み合せた複合発
電設備を並設することにより、設備全体としての出力増
大を図ると共に、ガスタービン発電設備で発生した排ガ
スの熱を利用してボイラ発電設備の蒸気を再熱させるこ
とにより、設備全体としての熱効率の向上を図るように
した複合発電設備が提案されている。

【０００３】図２は、現在提案されている複合発電設備
の一例を示しており、１は汽力発電設備、２はガスター
ビン発電設備である。

【０００４】汽力発電設備１は、ボイラ本体３内に節炭
器４及び蒸発器５並に過熱器６が直列接続されて格納さ
れると共に再熱器７が格納され且つ燃料８を噴射するた
めのバーナ９が設置されたボイラ１０と、過熱器６から
送給された蒸気１１により駆動されると共に発電機１２
を駆動し得るようにした高圧蒸気タービン１３と、高圧
蒸気タービン１３から抽気され且つボイラ本体３内の再
熱器７により再熱されて送給された蒸気１４により駆動
されると共に発電機１５を駆動するようにした中低圧蒸
気タービン１６と、中低圧蒸気タービン１６から排気さ
れた蒸気が図示しない復水器で冷却されることにより生
成された水１７をボイラ本体３内の節炭器４へ送給する
ための給水ポンプ１８を備えており、過熱器６出口と高
圧蒸気タービン１３入口は蒸気１１が流通し得るように
した蒸気管１９により接続され、高圧蒸気タービン１３
出口と再熱器７入口は、中途部に制御弁２０を備え且つ
高圧蒸気タービン１３から抽気された蒸気１１が流通し
得るようにした蒸気戻り管２１により接続され、再熱器
７出口と中低圧蒸気タービン１６入口は、中途部に温度
指示調節計２２が取付けられ且つ蒸気１４が流通し得る
ようにした蒸気管２３により夫々接続されている。

【０００５】ガスタービン発電設備２は燃焼器２４によ
り生成されて送給された燃焼ガス２５により駆動され且
つ発電機２６及び圧縮機２７を駆動するようにしたガス
タービン２８を備えており、圧縮機２７により吸入され
て生成された圧縮空気２９は前記燃焼器２４へ導入され
別系統から供給された燃料３０と混合して燃焼し、燃焼
ガス２５が生成されるようになっている。

【０００６】ガスタービン発電設備２のガスタービン２
８と汽力発電設備１のボイラ本体３との間には、内部に
再熱器３１及び他の伝熱面３２が格納された排熱回収熱
交換器３３が配置されている。而して排熱回収熱交換器
３３の再熱器３１入口と蒸気戻り管２１の制御弁２０入
側とは、中途部に制御弁３４を備えた蒸気戻り管３５に
より接続され、再熱器３１出口と蒸気管２３の温度指示
調節計２２接続部よりも上流側は、中途部に温度指示調
節計３６が取付けられ且つ再熱された蒸気が流通し得る
ようにした蒸気管３７により接続されている。

【０００７】ガスタービン発電設備２のガスタービン２
８出口と排熱回収熱交換器３３のガス入口はガスタービ
ン２８から排出された排ガス３８を排熱回収熱交換器３
３へ送給し得るようにした排ガス管３９により接続さ
れ、排熱回収熱交換器３３のガス出口とボイラ本体３の
ガス入口は、排熱回収熱交換器３３から排出された排ガ
ス３８をボイラ本体３内へ送給し得るようにした排ガス
管４０により接続されている。

【０００８】ボイラ本体３のガス出口に接続された排ガ
ス管４１には、給水加熱器４２が接続され、前記給水ポ
ンプ１８からボイラ本体３内の節炭器４へ送給される水
１７は、ボイラ本体３から排出されて排ガス管４１を流
れる排ガス４３により加熱し得るようになっている。

【０００９】上記複合発電設備においては、ガスタービ
ン発電設備２のガスタービン２８に燃焼器２４から燃焼
ガス２５が導入されることによりガスタービン２８が駆
動され、ガスタービン２８により発電機２６が駆動され
て発電が行われると共に圧縮機２７が駆動されて圧縮空
気２９が生成され、生成された圧縮空気２９は燃焼器２
４へ送給されて別系統から供給された燃料３０と混合
し、燃焼して燃焼ガス２５が得られ、ガスタービン２８
へ導入される。

【００１０】ガスタービン２８を駆動した後排ガス管３
９に排出された排ガス３８は、排ガス管３９から排熱回
収熱交換器３３へ導入されて伝熱面３２に導入された流
体を加熱すると共に再熱器３１に導入された蒸気１１を
再熱し、排熱回収熱交換器３３から排ガス管４０を通っ
てボイラ１０のボイラ本体３内へ導入され、バーナ９か
らボイラ本体３内へ噴射される燃料８と混合し、燃料８
が燃焼することにより生成された燃焼ガスは節炭器４や
蒸発器５内を流れる水を加熱すると共に過熱器６内を流
れる蒸気を過熱し、排ガス４３としてボイラ本体３から
排ガス管４１へ排出され、給水加熱器４２で水１７を加
熱して後工程へ送られる。

【００１１】一方、給水ポンプ１８により加圧され且つ
給水加熱器４２で加熱された水１７は、汽力発電設備１
におけるボイラ１０のボイラ本体３内に格納された節炭
器４において加熱され、次いで蒸発器５で加熱されるこ
とにより蒸発して蒸気となり、該蒸気は過熱器６で過熱
される。而して、過熱器６から送出された蒸気１１は、
蒸気管１９から高圧蒸気タービン１３へ導入されて高圧
蒸気タービン１３を駆動し、高圧蒸気タービン１３から
蒸気戻り管２１へ抽気される。又高圧蒸気タービン１３
により発電機１２が駆動され、発電が行われる。

【００１２】蒸気戻り管２１を送給される蒸気１１の一
部は、蒸気戻り管２１からボイラ本体３内の再熱器７へ
流入し、再熱器７で再熱されて蒸気管２３へ送出され、
蒸気戻り管２１を送給される残りの蒸気１１は、蒸気戻
り管２１から蒸気戻り管３５へ分岐、流入し、蒸気戻り
管３５を経て排熱回収熱交換器３３の再熱器３１へ導入
され、再熱器３１で再熱されて蒸気管３７へ送出され、
蒸気管３７から蒸気管２３へ送給される。

【００１３】このため、蒸気管２３では再熱器７からの
蒸気と再熱器３１からの蒸気が合流し、合流した蒸気１
４は蒸気管２３を送給されて中低圧蒸気タービン１６へ
導入され、中低圧蒸気タービン１６を駆動することによ
り発電機１５を駆動し、中低圧蒸気タービン１６から排
気された蒸気は図示してない復水器において冷却され水
１７に戻り、水１７は給水ポンプ１８に吸込まれたうえ
吐出されて給水加熱器４２に送給され、給水加熱器４２
で加熱されたうえボイラ本体３内の節炭器４へ導入され
る。

【００１４】又、上述の複合発電設備では、中低圧蒸気
タービン１６へ導入される蒸気１４の温度を所定の温度
に保つため、温度指示調節計２２で検出した蒸気管２３
内の蒸気１４の温度及び温度指示調節計３６で検出した
蒸気管３７内の蒸気の温度を基に制御弁２０，３４の開
度調整が行われる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
複合発電設備では、 ｉ） 排熱回収熱交換器３３の再熱器３１で再熱された
蒸気は、ボイラ本体３内の再熱器７の下流へ合流させ、
中低圧蒸気タービン１６へ送給される蒸気１４の温度を
調整するようにしているため、再熱器３１で再熱されて
蒸気管３７へ送出される蒸気の温度を略排ガス３８の温
度に達するほど高くしなければならず、従って、再熱器
３１の伝熱面積を大きくする必要があり、排熱回収熱交
換器３３の伝熱面計画が制約を受ける、 ｉｉ） 中低圧蒸気タービン１６へ送給される蒸気１４
の温度を制御する場合に、再熱器３１から送出される蒸
気の温度をも制御する必要があるため蒸気温度制御が複
雑となる、 等の問題がある。

【００１６】本発明は上述の実情に鑑み、排熱回収熱交
換器３３内の再熱器３１の伝熱面積を小さくすると共に
再熱器３１で再熱された蒸気の温度を制御することな
く、中低圧蒸気タービン１６へ送給される蒸気１４を所
定の温度に制御し得るようにすることを目的としてなし
たものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、汽力発電設備
１とガスタービン発電設備２と排熱回収熱交換器３３と
を備え、汽力発電設備１は、少なくとも過熱器６及び再
熱器７を有するボイラ１０と、ボイラ１０の過熱器６か
ら送給された蒸気１１により駆動されると共に発電機１
２を駆動する高圧蒸気タービン１３と、高圧蒸気タービ
ン１３から抽気された蒸気１１をボイラ１０の再熱器７
へ送給するための蒸気戻り管２１と、ボイラ１０の再熱
器７から送給された蒸気１４により駆動されると共に発
電機１２を駆動し得るようにした中低圧蒸気タービン１
６とを備え、ガスタービン発電設備２は発電機２６を駆
動するためのガスタービン２８を備え、排熱回収熱交換
器３３は、前記蒸気戻り管２１から分岐した蒸気戻り管
３５を介し送給された一部の蒸気１１をガスタービン２
８からの排ガス３８により再熱させ且つ前記ボイラ１０
の再熱器７の蒸気流通方向中途部へ送給し得るようにし
た再熱器３１を備えたものである。

【００１８】又、本発明は、ボイラ１０の再熱器７出口
から中低圧蒸気タービン１６入口へ至る蒸気管２３に接
続され且つ蒸気管２３を流通する蒸気１４の温度を検出
し設定温度との差を求め、その差に対応した弁開閉指令
信号４４を出力し得るようにした温度指示調節計３６
と、蒸気戻り管３５に接続され且つ前記温度指示調節計
３６からの弁開閉指令信号４４に対応して開閉される制
御弁３４を備えるようにしても良い。

【００１９】

【作用】本発明では、高圧蒸気タービン１３から抽気さ
れた蒸気１１の一部はボイラ１０の再熱器７へ送給され
て再熱されるが、残りの蒸気１１は、排熱回収熱交換器
３３の再熱器３１で再熱されたうえ、再熱器７の蒸気流
通方向中途部へ導入されるため、再熱器３１で再熱され
た蒸気は、再熱器７で更に再熱されることになり、再熱
器３１の伝熱面積は小さくて良い。

【００２０】又再熱器７から送出された蒸気１４の温度
は、温度指示調節計３６により検出された蒸気１４の温
度を基に、制御弁３４の開度を調整することにより制御
されるが、再熱器３１から送出され再熱器７の中途部へ
導入される前の蒸気の温度は制御する必要がないため、
中低圧蒸気タービン１６へ送給される蒸気１４の温度制
御が容易になる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照しつつ説
明する。

【００２２】本発明の実施例に示す複合発電設備では、
ボイラ本体３内の再熱器７は一次再熱器７ａ及び二次再
熱器７ｂが直列接続された構成となっており、排熱回収
熱交換器３３の再熱器３１出口に接続された蒸気管３７
の先端は、再熱器７の蒸気流通方向中途部である一次再
熱器７ａと二次再熱器７ｂとの間に接続されている。又
図２の複合発電設備に示す温度指示調節計３６及び制御
弁２０は本実施例においては設けられてはおらず、温度
指示調節計２２により検出した蒸気１４の温度を基に制
御弁３４の開度を調整し、中低圧蒸気タービン１６に導
入される蒸気１４の温度を所定の温度に制御し得るよう
になっている。

【００２３】本実施例においては、上述した構成以外は
図２に示す従来の複合発電設備の構成と同じであるの
で、同一構成部分については説明は省略する。なお、図
１中、４４は温度指示調節計２２から制御弁３４へ与え
られる弁開閉指令信号であり、図２と同一のものには同
一の符号が付してある。

【００２４】本実施例の複合発電設備においても、図２
に示す従来の複合発電設備と同様、発電機１２，１５，
２６が駆動されて発電が行われるが、この際、排熱回収
熱交換器３３の再熱器３１で再熱された蒸気は、蒸気管
３７により送給されて、ボイラ本体３内の一次再熱器７
ａと二次再熱器７ｂの間に導入され、一次再熱器７ａで
再熱された蒸気と合流し、合流した蒸気は二次再熱器７
ｂで更に再熱されたうえ、蒸気１４として蒸気管２３か
ら中低圧蒸気タービン１６へ導入され、中低圧蒸気ター
ビン１６の駆動に供される。

【００２５】蒸気管２３を流通する蒸気１４の温度は温
度指示調節計２２により検出され、検出された温度と設
定された蒸気温度に差がある場合には、その差に対応し
た弁開閉指令信号４４が制御弁３４に与えられ、制御弁
３４の開度が調整される。このため、再熱器３１で再熱
されて蒸気管３７から二次再熱器７ｂの上流側へ導入さ
れる蒸気の流量が調整される結果、二次再熱器７ｂで再
熱されて蒸気管２３を流れる蒸気１４の温度は所定の温
度に制御される。

【００２６】例えば、蒸気１４の温度が所定の値よりも
高い場合は、制御弁３４は開き、再熱器３１へ導入され
る蒸気１１の流量は増加するが、再熱器３１の伝熱面積
は図２に示す従来の複合発電設備の再熱器３１の伝熱面
積より小さくできるため、再熱器３１ではそれ程蒸気温
度は上昇せず、二次再熱器７ｂ入口で合流した蒸気の温
度もそれ程高くはならない。従って二次再熱器７ｂで再
熱された後の蒸気１４の温度は下降して所定の温度にな
る。

【００２７】蒸気１４の温度が所定の温度よりも低い場
合は制御弁３４は絞られ、再熱器３１へ導入される蒸気
１１の流量は減少する結果、再熱器３１での蒸気温度の
上昇は大きくなる。このため二次再熱器７ｂ入口で合流
した蒸気の温度は高くなり、二次再熱器７ｂで更に再熱
されることにより、蒸気１４は上昇して所定の温度にな
る。

【００２８】本実施例の複合発電設備においては、排熱
回収熱交換器３３の再熱器３１で再熱された蒸気は、ボ
イラ本体３内の二次再熱器７ｂの入口に導入されて一次
再熱器７ａで再熱された蒸気と合流したうえ、更に二次
再熱器７ｂで再熱されるため、排熱回収熱交換器３３内
の再熱器３１から送出される蒸気の温度はそれ程高くす
る必要がない。従って再熱器３１の伝熱面積を小さくす
ることができ、排熱回収熱交換器３３の伝熱面計画の制
約が減少して設計の自在性が向上する。

【００２９】又、再熱器３１から送出されて蒸気管３７
を送給される蒸気の温度を制御しなくとも中低圧蒸気タ
ービン１６へ導入される蒸気１４の温度を所定の温度に
制御することができるため、蒸気温度制御が容易とな
る。

【００３０】なお、本発明の実施例においては、複合発
電設備が、ガスタービン２８からの排ガス３８を排熱回
収熱交換器３３を通したうえボイラ１０へ導入して燃焼
用空気として用いるいわゆる排気再熱形コンバインドサ
イクル式である場合について説明したが、ガスタービン
２８からの排ガス３８を排熱回収熱交換器３３及びガス
給水加熱器へ通し、ボイラ１０へ導入することのないい
わゆる排熱回収形コンバインドサイクル式の複合発電設
備であっても良いこと、排熱回収熱交換器３３の再熱器
３１により再熱された蒸気はボイラ本体３内の一次再熱
器７ａと二次再熱器７ｂの間へ送給する場合について説
明したが、ボイラ本体３内の再熱器７の蒸気流れ方向中
途位置であればどの位置へ送給するようにしても良いこ
と、発電機１２と発電機１５は一体としても良いこと、
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を
加え得ること、等は勿論である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の複合発電設備によれば、請求項
１、２の何れにおいても排熱回収熱交換器３３の再熱器
３１で再熱された蒸気はボイラ本体３内の再熱器７でも
再熱されるため、再熱器３１の伝熱面積を小さくでき、
従って排熱回収熱交換器３３の伝熱面計画が制約を受け
ることがなく、設計の自在性が向上し、又請求項２にお
いては、中低圧蒸気タービン１６へ導入される蒸気１４
の温度制御を行う際に再熱器３１で再熱される蒸気の温
度制御は行う必要がないため、温度制御を容易に行うこ
とができる、等、種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合発電設備の一実施例のフロー系統
図である。

【図２】従来の複合発電設備の一例のフロー系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 汽力発電設備 ２ ガスタービン発電設備 ６ 過熱器 ７ 再熱器 １０ ボイラ １１ 蒸気 １２ 発電機 １３ 高圧蒸気タービン １４ 蒸気 １５ 発電機 １６ 中低圧蒸気タービン ２１ 蒸気戻り管 ２２ 温度指示調節計 ２３ 蒸気管 ２６ 発電機 ２８ ガスタービン ３１ 再熱器 ３３ 排熱回収熱交換器 ３４ 制御弁 ３５ 蒸気戻り管 ３８ 排ガス ４４ 弁開閉指令信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汽力発電設備１とガスタービン発電設備
   ２と排熱回収熱交換器３３とを備え、汽力発電設備１
   は、少なくとも過熱器６及び再熱器７を有するボイラ１
   ０と、ボイラ１０の過熱器６から送給された蒸気１１に
   より駆動されると共に発電機１２を駆動する高圧蒸気タ
   ービン１３と、高圧蒸気タービン１３から抽気された蒸
   気１１をボイラ１０の再熱器７へ送給するための蒸気戻
   り管２１と、ボイラ１０の再熱器７から送給された蒸気
   １４により駆動されると共に発電機１５を駆動し得るよ
   うにした中低圧蒸気タービン１６とを備え、ガスタービ
   ン発電設備２は発電機２６を駆動するためのガスタービ
   ン２８を備え、排熱回収熱交換器３３は、前記蒸気戻り
   管２１から分岐した蒸気戻り管３５を介し送給された一
   部の蒸気１１をガスタービン２８からの排ガス３８によ
   り再熱させ且つ前記ボイラ１０の再熱器７の蒸気流通方
   向中途部へ送給し得るようにした再熱器３１を備えたこ
   とを特徴とする複合発電設備。
2. 【請求項２】 ボイラ１０の再熱器７出口から中低圧蒸
   気タービン１６入口へ至る蒸気管２３に接続され且つ蒸
   気管２３を流通する蒸気１４の温度を検出し設定温度と
   の差を求め、その差に対応した弁開閉指令信号４４を出
   力し得るようにした温度指示調節計２２と、蒸気戻り管
   ３５に接続され且つ前記温度指示調節計２２からの弁開
   閉指令信号４４に対応して開閉される制御弁３４を備え
   て成る請求項１に記載の複合発電設備。