JPH08121112A - 一軸型複合サイクル発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統事故による所内単独運転時にも十分
な低圧タービンの冷却蒸気を得ること。 【構成】 電力系統事故による所内単独運転時に低圧蒸
気タービンに冷却蒸気を供給する軸補助蒸気系統３６
に、その系統圧力より高い圧力の蒸気タービンバイパス
管４３から蒸気を供給する軸補助蒸気バックアップ蒸気
管４７を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に電力系統事故によ
る所内単独運転時に軸補助蒸気母管の圧力を一定に保
ち、低圧蒸気タービンの冷却蒸気を確保できるようにし
た一軸型複合サイクル発電設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の一軸型複合サイクル発電
設備の概略構成を示す系統図であって、高圧タービン
１，中圧タービン２，低圧タービン３及び発電機４を互
いに連結した軸５にはガスタービン６が連結されてお
り、そのガスタービン６から排出される排ガスが蒸気発
生装置７に供給されるように構成されている。

【０００３】上記蒸気発生装置７には、その上流の高温
側から、高圧過熱器８、再熱器９、高圧蒸発器１０、中
圧過熱器１１、高圧第３節炭器１２、低圧過熱器１３、
中圧蒸発器１４、中圧第２節炭器１５、高圧第２節炭器
１６、低圧蒸発器１７、中・低圧節炭器１８、及び高圧
第１節炭器１９が順次配設されており、上記高圧蒸発器
１０等を流通される給水が前記ガスタービン６からの排
ガスと熱交換し、蒸気が発生される。

【０００４】すなわち、復水器２０で凝縮された復水
は、復水ポンプ２１で加圧された後、低圧給水ポンプ２
２によって中・低圧節炭器１８に供給され、そこで加熱
された給水が低圧蒸発器１７に付設された低圧ドラム２
３に供給される。

【０００５】上記低圧ドラム２３に供給された給水は、
低圧蒸発器１７で加熱され、そこで発生した蒸気は低圧
過熱器１３に導入される。一方、前記中・低圧節炭器１
８を経た給水の一部は中圧第２節炭器１５を介して中圧
蒸発器１４に付設された中圧ドラム２４に供給され、上
記中圧蒸発器１４で発生した蒸気は中圧過熱器１１に供
給される。

【０００６】また、前記低圧給水ポンプ２２で加圧され
た給水の一部は、高圧給水ポンプ２５でさらに加圧され
た後、高圧第１節炭器１９、高圧第２節炭器１６、高圧
第３節炭器１２を順次通り、高圧蒸発器１０に付設され
た高圧ドラム２６に供給され、高圧蒸発器１０で発生し
た高圧蒸気が高圧過熱器８で過熱された後、主蒸気加減
弁２７を経て高圧タービン１に供給される。

【０００７】高圧タービン１で仕事を行なった蒸気は再
熱器９に導入され、そこで再熱され、再熱蒸気加減弁２
８を介して中圧タービン２に供給される。そして、中圧
タービン２で仕事を行なった蒸気は、前記低圧過熱器１
３から出た過熱蒸気とともに低圧タービン３に導入さ
れ、そこで仕事を行なった蒸気は復水器２０で復水され
る。

【０００８】ところで、このような一軸型複合サイクル
発電設備においては、電力系統事故による所内単独運転
時等においては、低圧タービンに冷却蒸気を供給する必
要がある。

【０００９】図５は、低圧タービン冷却蒸気を供給する
軸補助蒸気供給系統の系統図であり、高圧タービン１の
排気側に接続された低温再熱蒸気管３０には、系列補助
蒸気母管（図示せず）に接続される補助蒸気供給管３１
が分岐されており、その補助蒸気供給管３１から軸補助
蒸気供給管３２が分岐導出され、その軸補助蒸気供給管
３２が、軸補助蒸気圧力調節弁３３、軸補助蒸気減温器
３４及び軸補助蒸気気水分離器３５を介して軸補助蒸気
母管３６に接続されている。

【００１０】上記軸補助蒸気母管３６には、蒸気タービ
ングランド蒸気供給管３７、及び他系統への蒸気供給管
３８とともに低圧タービン冷却蒸気管３９が接続されて
いる。そして、この低圧タービン冷却蒸気管３９が低圧
タービン冷却蒸気流量計４０、低圧タービン冷却蒸気流
量調節弁４１等を介して低圧主蒸気加減弁４２の上流側
に接続されている。

【００１１】しかして、低圧タービン３への冷却蒸気は
低温再熱蒸気管３０から、補助蒸気供給管３１及び軸補
助蒸気供給管３２を通り、この軸補助蒸気供給管３２に
設けられている軸補助蒸気圧力調節弁３３で減圧され、
さらに軸補助蒸気減温器３４によって減温された後、軸
補助蒸気気水分離器３５で気水分離され軸補助蒸気母管
３６へ導かれる。そして、この軸補助蒸気母管３６に接
続されている低圧タービン冷却蒸気管３９を経、低圧主
蒸気加減弁４２を介して低圧タービン３に供給される。
この場合、冷却蒸気の供給量は低圧タービン冷却蒸気流
量調節弁４１により調節される。

【００１２】また、中圧ドラム２４に接続されている中
圧過熱器１１に接続されている中圧タービンバイパス管
４３にはグランド蒸気バックアップ蒸気管４４が分岐導
出されており、負荷しゃ断等のように蒸気タービンへの
蒸気の流入がなくなるような場合には、グランド蒸気の
確保のため、上記グランド蒸気バックアップ蒸気管４
４、及びそのグランド蒸気バックアップ蒸気管４４に設
けられている蒸気圧力調節弁４５を介して中圧ドラム２
４からの蒸気が蒸気タービングランドに供給される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年の蒸気
タービン最終段の長翼化並びにチタン合金翼の採用によ
り必要冷却蒸気量は増加の傾向にある。また、一軸型複
合サイクル発電設備においては、通常の起動停止時にお
いてもガスタービンと蒸気タービンが一軸で結合されて
いるため定格回転速度であっても蒸気タービンへの通気
がされておらず、最終段においては風損による温度上昇
を防止するために冷却蒸気の確保は重要な課題である。

【００１４】図６は、チタン合金の温度に対する水素吸
収量の変化を示すグラフであり、チタン合金は温度の上
昇により急激に水素吸収量が増大する傾向があり、上述
のように温度が上昇する場合には水素脆化が問題とな
り、これを防止するためにも多量の冷却蒸気を必要とす
る。

【００１５】さらに、電力系統事故による所内単独運転
時には冷却蒸気源である補助蒸気系統への他の発電設備
からのバックアップは望めず、自系統内でまかなう必要
がある。

【００１６】このようなことから、従来の一軸型複合サ
イクル発電設備においては、最終段の長翼化並びにチタ
ン合金翼の採用において、電力系統事故による所内単独
運転時に十分な低圧タービンの冷却蒸気を確保できない
等の問題があった。

【００１７】本発明はこのような点に鑑み蒸気タービン
における最終段の長翼化並びにチタン合金翼の採用にあ
たって、電力系統事故による所内単独運転時にも十分な
低圧タービンの冷却蒸気を確保できる一軸型複合サイク
ル発電設備を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電力系統事故
による所内単独運転時に低圧蒸気タービンに冷却蒸気を
供給する軸補助蒸気系統に、その系統圧力より高い圧力
の蒸気タービンバイパス管から蒸気を供給する軸補助蒸
気バックアップ蒸気管を接続したことを特徴とする。

【００１９】また、上記軸補助蒸気バックアップ蒸気管
には、上記軸補助蒸気系統の母管の圧力を一定に保つ圧
力調節弁が設けられていることを特徴とする。

【００２０】

【作用】電力系統事故による所内単独運転移行時におい
て、軸補助蒸気母管の圧力が低下すると、系統圧力より
も高い圧力の蒸気タービンバイパス管から蒸気が供給さ
れ、低圧タービンへの冷却蒸気を確保することができ
る。これにより風損による蒸気タービンの最終段におけ
る温度上昇を防止することができる。

【００２１】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の実施
例について説明する。なお、図中、図３、図４と同一部
分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。

【００２２】中圧ドラム２４と連通する中圧過熱器１１
を復水器２０に接続する中圧タービンバイパス管４３に
は、中圧バイパス弁４６（図４）より上流側において、
軸補助蒸気バックアップ蒸気管４７が分岐導出されてい
る。この軸補助蒸気バックアップ蒸気管４７には逆止弁
４８及び軸補助蒸気バックアップ蒸気圧力調節弁４９が
設けられており、その蒸気管の先端が軸補助蒸気供給管
３２に軸補助蒸気圧力調節弁３３と軸補助蒸気減温器３
４との間に接続されている。なお、図１において符号５
０は軸補助蒸気止め弁、５１は低圧タービン冷却蒸気管
止め弁、５２は低圧タービン３に導入される低圧主蒸気
の流量を測る低圧主蒸気流量計である。

【００２３】しかして、電力系統事故による所内単独運
転へ移行する場合には、主蒸気加減弁２７及び再熱蒸気
加減弁２８が急速に全閉されるとともに中圧タービンバ
イパス弁４６が開し、前圧が制御される。一方、低圧蒸
気加減弁４２は通常運転時と同様に圧力を制御し、低圧
ドラム２３からの残圧による発生蒸気が低圧タービンへ
導入されるが、高圧タービン１及び中圧タービン２から
の蒸気がなくなるため十分な冷却蒸気は得られなくな
る。

【００２４】また、主蒸気加減弁２７により低温再熱蒸
気管３０へ蒸気は供給されなくなるので、軸補助蒸気母
管３６の圧力が低下する。そこで、所内単独運転への移
行信号により先行的に軸補助蒸気止め弁５０が全閉され
系列補助蒸気母管への逆流が防止される。

【００２５】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は所内単独運
転への移行（ＦＣＢ）時の軸補助蒸気系統の動作ロジッ
クを示す図であり、上述のように軸補助蒸気止め弁５０
が全閉され、軸補助蒸気母管３６の圧力が低下して規定
値以下となると、軸補助蒸気バックアップ蒸気圧力調節
弁４９が開かれる。したがって、中圧ドラム２４から中
圧過熱器１１を経た蒸気が軸補助蒸気供給管３２を介し
て軸補助蒸気母管３６に供給され、軸補助蒸気母管３６
内の圧力が所定値に維持される。

【００２６】一方、上記所内単独運転への移行信号によ
って同時に低圧タービン冷却蒸気管止め弁５１が全開と
され、これにより軸補助蒸気母管３６から冷却蒸気が供
給可能な状態となる。

【００２７】そこで、低圧タービン３に流入する低圧主
蒸気流量が必要冷却蒸気流量以下となると、軸補助蒸気
バックアップ蒸気圧力調節弁４１が開方向に制御され
る。すなわち、低圧主蒸気流量計５２による流量信号
と、低圧タービン冷却蒸気流量計４０による流量信号と
の和が冷却蒸気の必要量になるように軸補助蒸気バック
アップ蒸気圧力調節弁４１の開度が制御され、バックア
ップ蒸気量が調整される。図３に所内単独運転以降時に
おける軸補助蒸気母管圧力Ａ、軸補助蒸気バックアップ
蒸気流量Ｂ、低圧タービン冷却蒸気流量ｃ、低圧タービ
ン流入蒸気流量Ｄの変化の一例を示す。

【００２８】このようにして、電力系統事故による所内
単独運転時においても十分な低圧タービン冷却蒸気を確
保することができ、安全に所内単独運転の続行が可能と
なる。この場合、上記所内単独運転は電力系統の復旧を
待ち迅速に再負荷上昇をするための過渡的な状態であ
り、数十分の運転であることから中圧ドラムの残圧によ
るバックアップで十分である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、電
力系統事故による所内単独運転時においても十分な低圧
タービン冷却蒸気を確保することができ、安全に所内単
独運転の続行を可能とすることができる。したがって、
蒸気タービンの最終段へのチタン合金翼の採用、長翼化
が可能となり、蒸気タービンのコンパクト化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一軸型複合サイクル発電設備における
低圧タービン冷却蒸気供給系統の系統図。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施例の
動作ロジック。

【図３】所内単独運転移行時における軸補助蒸気バック
アップ蒸気流量等の変化の一例を示す図。

【図４】従来の一軸型複合サイクル発電設備の概略構成
を示す系統図。

【図５】従来の低圧タービン冷却蒸気供給系統の系統
図。

【図６】チタン合金の水素吸収量のグラフ。

【符号の説明】

１ 高圧タービン ２ 中圧タービン ３ 低圧タービン ７ 蒸気発生装置 ２３ 低圧ドラム ２４ 中圧ドラム ３０ 低温再熱蒸気管 ３２ 軸補助蒸気供給管 ３６ 軸補助蒸気母管 ３９ 低圧タービン冷却蒸気管 ４１ 低圧タービン冷却蒸気流量調節弁 ４３ 中圧タービンバイパス管 ４７ 軸補助蒸気バックアップ蒸気管 ４９ 軸補助蒸気バックアップ蒸気圧力調節弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統事故による所内単独運転時に低圧
   蒸気タービンに冷却蒸気を供給する軸補助蒸気系統に、
   その系統圧力より高い圧力の蒸気タービンバイパス管か
   ら蒸気を供給する軸補助蒸気バックアップ蒸気管を接続
   したことを特徴とする、一軸型複合サイクル発電設備。
2. 【請求項２】軸補助蒸気バックアップ蒸気管には、上記
   軸補助蒸気系統の母管の圧力を一定に保つ圧力調節弁が
   設けられていることを特徴とする、請求項１記載の一軸
   型複合サイクル発電設備。
3. 【請求項３】軸補助蒸気バックアップ蒸気管には、中圧
   ドラムからの蒸気を軸補助蒸気系統に供給することを特
   徴とする、請求項１記載の一軸型複合サイクル発電設
   備。