JPH08189308A - 一軸型コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents

一軸型コンバインドサイクル発電プラント

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JPH08189308A
JPH08189308A JP164695A JP164695A JPH08189308A JP H08189308 A JPH08189308 A JP H08189308A JP 164695 A JP164695 A JP 164695A JP 164695 A JP164695 A JP 164695A JP H08189308 A JPH08189308 A JP H08189308A
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JP
Japan
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steam
pressure
unit
auxiliary
combined cycle
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Pending
Application number
JP164695A
Other languages
English (en)
Inventor
Madoka Saito
円 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH08189308A publication Critical patent/JPH08189308A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 起動する蒸気タービンの昇速および無負荷運
転時のタービン構成部材の過熱を防止すると共に、途中
回転数での保持時間を省略して起動時間を短縮する。 【構成】 コンバインドサイクル発電プラントの系列は
ユニットU1 ,U2 ,U3 ,U4 から構成されている。
ユニットU1 ,U2 ,U3 ,U4 は共通の補助蒸気母管
26と補助蒸気供給管27を介して連絡している。この経路
には補助蒸気止め弁28、圧力調節弁29および逆止弁30を
介装している。さらに、各U1 ,U2 ,U3 ,U4 は共
通の補助蒸気母管26と抽気管31を介して連絡している。
この経路には抽気止め弁32、圧力調節弁33および逆止弁
34を介装している。

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と蒸気ター
ビンが一軸に結合された複数台のコンバインドサイクル
発電装置から構成される発電プラントに係わり、特にユ
ニット起動時の昇速及び無負荷運転に伴って発生する蒸
気タービンの風損による過熱を防止するのに好適な一軸
型コンバインドサイクル発電プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の一軸型コンバインドサ
イクルプラントは、ガスタービンと蒸気タービンが同時
に起動昇速できるため、ガスタービンと蒸気タービンが
別軸となった多軸型コンバインドサイクルプラントに比
較して起動時間を短縮でき、これを複数軸として1系列
を構成することにより負荷調整を各軸の起動・停止によ
って行うために高効率を維持したまま迅速な負荷要求に
応えられる長所がある。
【0003】しかしながら、その反面、蒸気タービンへ
の通気はガスタービンの起動・昇速によって排ガス温度
が十分上昇し、その排ガスを熱源とする排熱回収ボイラ
が十分な蒸気を発生するまではできないため、通気まで
の間、蒸気タービン内部を真空に保つと共に、低圧部の
長翼が風損で過熱されて材料強度が低下することを防ぐ
ために冷却用蒸気を供給する必要がある。従って、各軸
の起動時においては蒸気タービン高圧部入り口に設けた
蒸気制御手段(以下、高圧蒸気加減弁と称する)は閉止
したままで、蒸気タービン低圧部入り口に設けた蒸気制
御手段(以下、低圧蒸気加減弁と称する)を昇速途中か
ら微開して冷却蒸気を受け入れた後、負荷運転によって
排熱回収ボイラに十分な蒸気が発生するのに伴って徐々
に高圧および低圧蒸気加減弁を全開にもっていく運転方
法が好ましく、多くのプラントがこの起動方法を採用し
ている。
【0004】しかし、このようなプラントでは各軸の蒸
気タービン低圧部の冷却蒸気供給源は各軸自前の排熱回
収ボイラであるため必然的に、十分な冷却蒸気を供給で
きる状態までドラム圧力が上昇するまでは蒸気タービン
の昇速ができないということになる。一方、一般に、こ
のような排熱回収ボイラでは一回の負荷運転を行って停
止した場合、ボイラ出口隔離弁を閉止して保管しておく
ことにより、失われる熱を少なくすることが可能で、次
の起動までの停止時間が短ければ、この残存熱エネルギ
ーを次の起動時に蒸気タービン低圧部長翼の冷却用蒸気
として利用することができる。このため、従来の起動の
仕方は排熱回収ボイラのドラム圧力から判断して、仮
に、軸起動時に十分な圧力が確立されていれば、そのま
まスムーズな昇速に移行させ、そのとき十分な圧力が確
立されていない場合は、ガスタービン着火後に適当な回
転数で保持して排熱回収ボイラの蒸気発生によってドラ
ム圧力が確立されるまで待つという起動方法が採用され
ている。一般に、この待ち時間は軸の停止から次の起動
までの停止時間によって左右され、停止時間にほぼ比例
して長くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の一軸型
コンバインドサイクル発電プラントの起動方法には次の
ような問題がある。すなわち、一回の負荷運転後の停止
から次の起動まで間があいた場合、排熱回収ボイラの残
存熱エネルギが失われるため、次の起動過程において、
ガスタービン着火後の昇速途中回転数で排熱回収ボイラ
のドラム圧力確立を待つ保持時間が必要となり、一軸型
の特徴である起動時間が短いという利点が失われ、また
迅速な負荷要求にも応じられなくなる。
【0006】さらに、一般に、途中回転数を保持する場
合、保持回転数の選択には軸系の危険速度並びにガスタ
ービンおよび蒸気タービンの長翼の固有振動数との共振
点からの離調と共に、圧縮機のサージングや旋回失速な
どの特性も考慮する必要があり、回転数スイングなどの
複雑な制御が要求されるのみならず、燃焼器に供給され
る燃料が少ない状態での運転を強いられるため、安定し
た燃焼状態が得にくく、失火の危険性が高まる等の問題
が生じる。
【0007】本発明の目的は蒸気タービンの昇速および
無負荷運転時のタービン構成部材の過熱を防止すると共
に、途中回転数での保持時間を省略して起動時間を短縮
することを可能とした一軸型コンバインドサイクル発電
プラントを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は系統内の各ユニットに運転中の系列内の一の
ユニットで生じた蒸気を起動しようとする他のユニット
の蒸気タービンに冷却蒸気として供給する補助蒸気供給
装置を設けたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】コンバインドサイクル発電プラントは複数のユ
ニットで構成されており、各ユニットに対して補助蒸気
を送るたとえば連絡管をそれぞれ接続する。運転してい
るユニットから抽出される適当な温度の蒸気が連絡管を
通じて他のユニットの蒸気タービンの低圧部に供給でき
るように構成することで、他のユニットの排熱回収ボイ
ラのドラム圧力にかかわらず、蒸気タービンの低圧部に
冷却蒸気を送ることができる。
【0010】この起動操作によれば、排熱回収ボイラの
ドラム圧力の確立を待って蒸気タービンに冷却蒸気を供
給する起動操作を経る必要がなくなり、他のユニットの
起動時間を大幅に短縮することができる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。図1において、起動装置1、圧縮機2、ガスタービ
ン4、発電機5および蒸気タービン6が一軸に結合され
ており、ガスタービン圧縮機2で圧縮された空気は燃焼
器3で燃料ガスと共に混合して燃焼して高温高圧ガスと
なり、ガスタービン4に流入する。ガスタービン4でこ
のエネルギーを回転エネルギーに変換した後、仕事をし
た高温排ガスは後記の熱回収ボイラに加熱流体として導
かれて熱交換した後、煙突7から外部へ排出される。
【0012】排熱回収ボイラ8は節炭器9と低圧蒸発器
10及び低圧ドラム11からなる低圧主蒸気系統と、高圧蒸
発器12と高圧ドラム13及び過熱器14からなる高圧主蒸気
系統とからなる。また、低圧主蒸気系統と高圧主蒸気系
統との間には高圧給水ポンプ15が設けられ、給水が循環
する。高圧主蒸気は過熱器出口止め弁16を出て高圧主蒸
気配管17を通った後、高圧主蒸気止め弁18、高圧蒸気加
減弁19を経て蒸気タービン6の高圧部へ流入し、低圧主
蒸気は低圧ドラム出口止め弁20を出て低圧主蒸気配管21
を通った後低圧主蒸気止め弁22と低圧蒸気加減弁23をへ
て蒸気タービン6の低圧部へ流入する。蒸気タービン6
で仕事をした蒸気は復水器24で凝縮して復水となり、こ
の後、低圧給水ポンプ25で抽出されて熱回収ボイラ8の
節炭器9に送られる。
【0013】単一ユニットの構成は上記のとおりである
が、コンバインドサイクル発電プラントはこのユニット
1 と、これに隣接する他のユニットU2 ,U3 ,U4
とからなる。
【0014】図に示すように各ユニットU1 ,U2 ,U
3 ,U4 は共通の補助蒸気母管26と補助蒸気供給管27を
介して連絡している。ユニットの低圧主蒸気系統と結ぶ
補助蒸気供給管27の経路には補助蒸気止め弁28、圧力調
節弁29および逆止弁30を介装している。さらに、各ユニ
ットU1 ,U2 ,U3 ,U4 は共通の補助蒸気母管26と
抽気管31を介して連絡している。ユニットの蒸気タービ
ン26と結ぶ抽気管31の経路には抽気止め弁32、圧力調節
弁33および逆止弁34を介装している。
【0015】圧力調整弁29の設定圧力は蒸気タービン6
の低圧部の冷却に適した圧力となるように補助蒸気母管
26圧力より減圧して設定されるが、これは通常低圧ドラ
ム11の定格負荷での圧力よりも低い値で十分であるた
め、これを考慮して定格負荷での低圧ドラム11圧力より
低く設定する。起動前に低圧ドラム11に前回運転時の残
圧が残っていない場合は、起動昇速から無負荷運転時の
間は補助蒸気側から蒸気タービン6の低圧部へ冷却蒸気
を供給し、その後負荷上昇と共に低圧ドラム11の圧力が
上昇するのに伴って逆止弁30が閉じ、正規の低圧ドラム
11側からの蒸気供給に切り替える。
【0016】本実施例では低圧ドラム出口止め弁20、高
圧主蒸気止め弁18、高圧蒸気加減弁19、低圧主蒸気止め
弁22、低圧蒸気加減弁23および補助蒸気止め弁28を制御
する統括制御装置35を設けて適切なタイミングで開閉す
る。
【0017】図2に高圧主蒸気止め弁18、高圧蒸気加減
弁19、低圧主蒸気止め弁22および低圧蒸気加減弁23の制
御方法を示す。また、図3は本発明による制御方法の適
用によりユニット起動時間が大きく短縮される様子を示
したもので、軸回転数が 3.000r.p.m に達する時間は実
線S1で示す本発明の起動時間が点線S2 で示す従来の
起動時間と比較して格段に早くなっていることが判る。
これは、従来、ドラム圧力の確立を待つために保持時間
を取る起動操作を強いられていたのに対し、本発明にお
いては補助蒸気の供給によって早い段階から蒸気タービ
ン6の運転に入る操作方法が可能になるためである。な
お、図中、実線L1 は本発明の定格負荷到達までの推移
を表わし、一点鎖線L2 が従来技術によるものである。
【0018】また、図4は本発明の他の実施例を示して
いる。本実施例では図1に示される低圧ドラム出口止め
弁20に代えて逆止弁36を使用する。これは統括制御装置
35による制御対象から除いて制御方法を簡略化するもの
である。本実施例も、上記実施例と同様な起動操作を取
ることで、起動時間を大幅に短縮することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は系列内の各
ユニットに運転中の系列内の一のユニットで生じた蒸気
を起動しようとする他のユニットの蒸気タービンに冷却
蒸気として供給する補助蒸気供給装置を設けているの
で、起動に入るユニットで排熱回収ボイラの発生蒸気が
安定するのを待つ保持時間が不必要となり、起動時間を
大幅に短縮することができ、迅速な負荷要求に応えるこ
とが可能になる。また、安定した蒸気タービンの冷却蒸
気の確保が可能となり、熱歪みおよび局部加熱等による
ラビングの発生を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一軸型コンバインドサイクル発電
プラントを示す系統図。
【図2】本発明による主要な弁の開閉制御方法を示す
図。
【図3】本発明による起動時間を従来技術と比較して示
すグラフ。
【図4】本発明の他の実施例を示す系統図。
【符号の説明】
6 蒸気タービン 8 排熱回収ボイラ 17 高圧主蒸気配管 21 低圧主蒸気配管 26 補助蒸気母管 27 補助蒸気供給管 31 抽気管 35 統括制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系列内の各ユニットに運転中の該系列内
    の一のユニットで生じた蒸気を起動しようとする他のユ
    ニットの蒸気タービンに冷却蒸気として供給する補助蒸
    気供給装置を設けたことを特徴とする一軸型コンバイン
    ドサイクル発電プラント。
  2. 【請求項2】 前記補助蒸気供給装置が該系列内の各ユ
    ニットにわたるように設けられる補助蒸気母管と、前記
    各ユニットの蒸気タービンから前記補助蒸気母管にかけ
    て蒸気を導く抽気装置と、前記補助蒸気母管から前記各
    ユニットの蒸気タービン低圧部にかけて蒸気を送る補助
    蒸気供給装置とを備えることを特徴とする請求項1記載
    の一軸型コンバインドサイクル発電プラント。
JP164695A 1995-01-10 1995-01-10 一軸型コンバインドサイクル発電プラント Pending JPH08189308A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007255389A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Chugoku Electric Power Co Inc:The 補助蒸気供給装置
JP2014514481A (ja) * 2011-03-01 2014-06-19 アルストム テクノロジー リミテッド コンバインドサイクル発電プラント
US11661867B2 (en) 2019-03-07 2023-05-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine exhaust heat recovery plant

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US9677430B2 (en) 2011-03-01 2017-06-13 General Electric Technology Gmbh Combined cycle power plant
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