JPH09112292A - 蒸気冷却式ガスタービンを備えた複合サイクル・システム - Google Patents
蒸気冷却式ガスタービンを備えた複合サイクル・システムInfo
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- JPH09112292A JPH09112292A JP8119405A JP11940596A JPH09112292A JP H09112292 A JPH09112292 A JP H09112292A JP 8119405 A JP8119405 A JP 8119405A JP 11940596 A JP11940596 A JP 11940596A JP H09112292 A JPH09112292 A JP H09112292A
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- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ガスタービン、蒸気タービン及び多圧熱回収
蒸気発生器を含む複合サイクル・システムにおいて、ガ
スタービン冷却方式を提供する。 【解決手段】 高圧蒸気タービン２２から並びに多圧熱
回収蒸気発生器３６内の中圧蒸発器からガスタービン冷
却用蒸気を供給し、このガスタービン冷却用蒸気をガス
タービン１４に導いてガスタービンの高温部品を冷却
し、その後、ガスタービン冷却用蒸気を中圧蒸気タービ
ン２４に戻す。始動手順では、多圧熱回収蒸気発生器内
の高圧過熱器の最初のパス５２から蒸気を抽出し、この
蒸気を高圧過熱器の吐出部８０の蒸気と混合して、ガス
タービン冷却システムに供給する。同じ始動手順で、ガ
スタービン冷却用蒸気は中圧蒸気タービンを側路してシ
ステムの復水器に戻される。
蒸気発生器を含む複合サイクル・システムにおいて、ガ
スタービン冷却方式を提供する。 【解決手段】 高圧蒸気タービン２２から並びに多圧熱
回収蒸気発生器３６内の中圧蒸発器からガスタービン冷
却用蒸気を供給し、このガスタービン冷却用蒸気をガス
タービン１４に導いてガスタービンの高温部品を冷却
し、その後、ガスタービン冷却用蒸気を中圧蒸気タービ
ン２４に戻す。始動手順では、多圧熱回収蒸気発生器内
の高圧過熱器の最初のパス５２から蒸気を抽出し、この
蒸気を高圧過熱器の吐出部８０の蒸気と混合して、ガス
タービン冷却システムに供給する。同じ始動手順で、ガ
スタービン冷却用蒸気は中圧蒸気タービンを側路してシ
ステムの復水器に戻される。
Description
【０００１】
【関連出願】本出願は、１９９３年１１月４日出願の米
国特許出願第０８／１４５，６３３号、１９９３年１２
月３日出願の米国特許出願第０８／１６１，０７０号及
び１９９５年４月５日出願の米国特許出願第０８／４１
７，４２６号に関連を有している。
国特許出願第０８／１４５，６３３号、１９９３年１２
月３日出願の米国特許出願第０８／１６１，０７０号及
び１９９５年４月５日出願の米国特許出願第０８／４１
７，４２６号に関連を有している。
【０００２】
【発明の分野】本発明はガスタービンからの排ガスを無
燃焼式の多圧熱回収蒸気発生器で回収し、蒸気タービン
の排出蒸気並びに熱回収蒸気発生器の中圧蒸発器からの
蒸気を利用して、ガスタービンの段１及び２のノズル及
びバケットを冷却する複合サイクル・システムに関す
る。
燃焼式の多圧熱回収蒸気発生器で回収し、蒸気タービン
の排出蒸気並びに熱回収蒸気発生器の中圧蒸発器からの
蒸気を利用して、ガスタービンの段１及び２のノズル及
びバケットを冷却する複合サイクル・システムに関す
る。
【０００３】
【背景の従来技術】典型的な複合サイクル発電システム
では、ガスタービンの高温部品の冷却並びにそれに伴う
蒸気サイクルは次に述べる形式であるのが普通である。 （１）空冷式ガスタービン： ガスタービンの高温部品
が、サイクル内の他の部品から抽出された又は導かれた
空気によって冷却される。蒸気サイクル及びガスタービ
ンの冷却材の流れは統合されない。
では、ガスタービンの高温部品の冷却並びにそれに伴う
蒸気サイクルは次に述べる形式であるのが普通である。 （１）空冷式ガスタービン： ガスタービンの高温部品
が、サイクル内の他の部品から抽出された又は導かれた
空気によって冷却される。蒸気サイクル及びガスタービ
ンの冷却材の流れは統合されない。
【０００４】（２）水冷式ガスタービン： ガスタービ
ンの高温部品が液相の水を用いて冷却される。ガスター
ビンの高温部品から抽出した熱が複合サイクル蒸気ボト
ミング・サイクルと統合される。ガスタービンの高温部
分から抽出されたエネルギが蒸気サイクルの低温部分に
運ばれて、水を液相に保ち、こうしてサイクルの熱効率
を犠牲にしている。
ンの高温部品が液相の水を用いて冷却される。ガスター
ビンの高温部品から抽出した熱が複合サイクル蒸気ボト
ミング・サイクルと統合される。ガスタービンの高温部
分から抽出されたエネルギが蒸気サイクルの低温部分に
運ばれて、水を液相に保ち、こうしてサイクルの熱効率
を犠牲にしている。
【０００５】（３）多圧力の複合サイクルに統合された
蒸気冷却式ガスタービン： このサイクルは多圧複合サ
イクルの低圧部分からの蒸気を用いて、ガスタービンの
高温部品を冷却し、ガスタービンから抽出したエネルギ
を蒸気サイクルの低圧部分に戻す。こう云うシステムが
米国特許第４，４２４，６６８号に記載されている。し
かし、このシステムによって達成し得る熱効率は、本発
明によって達成し得る熱効率より劣る。これは、この米
国特許のシステムでは、熱エネルギを動力に変換する為
に、エネルギがサイクルの高温部分からサイクルの低温
部分に運ばれるからである。
蒸気冷却式ガスタービン： このサイクルは多圧複合サ
イクルの低圧部分からの蒸気を用いて、ガスタービンの
高温部品を冷却し、ガスタービンから抽出したエネルギ
を蒸気サイクルの低圧部分に戻す。こう云うシステムが
米国特許第４，４２４，６６８号に記載されている。し
かし、このシステムによって達成し得る熱効率は、本発
明によって達成し得る熱効率より劣る。これは、この米
国特許のシステムでは、熱エネルギを動力に変換する為
に、エネルギがサイクルの高温部分からサイクルの低温
部分に運ばれるからである。
【０００６】
【発明の開示】本発明は閉回路蒸気冷却式の６０Ｈｚ及
び５０Ｈｚガスタービンに関する最新技術を、最新技術
の蒸気タービン、並びに無燃焼式多圧再熱形熱回収蒸気
発生器（ＨＲＳＧ）を用いた信頼性のある蒸気サイクル
と統合する。好ましい構成では、複合サイクル・システ
ムのガスタービン部分が、一般的に、圧縮機、燃焼装置
及びガスタービンを含む。また蒸気タービン・システム
部分が一般的に蒸気タービン及び復水器を含み、蒸気タ
ービンは発電機を駆動して、この発電機により電力を発
生させる。この好ましい構成では、ガスタービン及び蒸
気タービンが１本の軸で縦続的に発電機に結合されてい
る。
び５０Ｈｚガスタービンに関する最新技術を、最新技術
の蒸気タービン、並びに無燃焼式多圧再熱形熱回収蒸気
発生器（ＨＲＳＧ）を用いた信頼性のある蒸気サイクル
と統合する。好ましい構成では、複合サイクル・システ
ムのガスタービン部分が、一般的に、圧縮機、燃焼装置
及びガスタービンを含む。また蒸気タービン・システム
部分が一般的に蒸気タービン及び復水器を含み、蒸気タ
ービンは発電機を駆動して、この発電機により電力を発
生させる。この好ましい構成では、ガスタービン及び蒸
気タービンが１本の軸で縦続的に発電機に結合されてい
る。
【０００７】本願ではガスタービン冷却システムが蒸気
タービン・システムに統合されて、ガスタービンの段１
及び２のノズル及びバケットを冷却する閉回路システム
に蒸気が高圧（ＨＰ）蒸気タービンの排出部及びＨＲＳ
Ｇの中圧（ＩＰ）蒸発器から供給される。この冷却蒸気
は高温再熱配管を通って蒸気サイクルに戻される。従っ
て、冷却システムはＨＲＳＧ再熱器と並列に動作する。
タービン・システムに統合されて、ガスタービンの段１
及び２のノズル及びバケットを冷却する閉回路システム
に蒸気が高圧（ＨＰ）蒸気タービンの排出部及びＨＲＳ
Ｇの中圧（ＩＰ）蒸発器から供給される。この冷却蒸気
は高温再熱配管を通って蒸気サイクルに戻される。従っ
て、冷却システムはＨＲＳＧ再熱器と並列に動作する。
【０００８】更に具体的に云うと、ＨＰ蒸気タービン排
出部及びＨＲＳＧ中圧蒸発器のドラムから供給される冷
却蒸気が、ケーシングの接続部を介してガスタービンの
不動部分に送り出されると共に、ラビリンス封じ及び適
切な漏れ止めを持つ普通のパッキンを介して、回転子に
送り出される。その後、冷却蒸気は高温の再熱配管で蒸
気サイクルに戻され、そこからＩＰ蒸気タービンに進入
する。
出部及びＨＲＳＧ中圧蒸発器のドラムから供給される冷
却蒸気が、ケーシングの接続部を介してガスタービンの
不動部分に送り出されると共に、ラビリンス封じ及び適
切な漏れ止めを持つ普通のパッキンを介して、回転子に
送り出される。その後、冷却蒸気は高温の再熱配管で蒸
気サイクルに戻され、そこからＩＰ蒸気タービンに進入
する。
【０００９】ＨＰ過熱器の最初のパスの後から抽出した
蒸気を、該過熱器の吐出部からの蒸気と混合して、冷却
システムに所要の温度の蒸気を供給する始動時蒸気供給
システムも設けられる。ＩＰドラムからの蒸気も使われ
る。ガスタービンが始動時蒸気供給状態で運転されてい
る時、冷却蒸気をＩＰ蒸気タービンに進入させずに、そ
の代わりにＩＰ側路弁及び温度調整器（ａｔｔｅｍｐｅ
ｒａｔｏｒ）を介して復水器へ側路する。ＩＰ側路弁
は、冷却蒸気中へのガスの漏れ、従って蒸気サイクルへ
のガスの漏れを防止する為に、冷却蒸気の圧力をガスタ
ービンの圧縮機吐出圧力より高く保つ様に調整される。
蒸気を、該過熱器の吐出部からの蒸気と混合して、冷却
システムに所要の温度の蒸気を供給する始動時蒸気供給
システムも設けられる。ＩＰドラムからの蒸気も使われ
る。ガスタービンが始動時蒸気供給状態で運転されてい
る時、冷却蒸気をＩＰ蒸気タービンに進入させずに、そ
の代わりにＩＰ側路弁及び温度調整器（ａｔｔｅｍｐｅ
ｒａｔｏｒ）を介して復水器へ側路する。ＩＰ側路弁
は、冷却蒸気中へのガスの漏れ、従って蒸気サイクルへ
のガスの漏れを防止する為に、冷却蒸気の圧力をガスタ
ービンの圧縮機吐出圧力より高く保つ様に調整される。
【００１０】ガスタービンの始動、定格速度までの加速
及び低負荷での運転の間、ガスタービンは圧縮機の吐出
部から抽出された空気によって冷却される。この空気は
フィルタに通してからガスタービン冷却システムに供給
される。ガスタービン冷却システムからの冷却空気はガ
スタービンの排気部に吐出される。空気冷却状態で運転
している間、適当な締切り弁によって冷却システムは蒸
気サイクルから隔離される。
及び低負荷での運転の間、ガスタービンは圧縮機の吐出
部から抽出された空気によって冷却される。この空気は
フィルタに通してからガスタービン冷却システムに供給
される。ガスタービン冷却システムからの冷却空気はガ
スタービンの排気部に吐出される。空気冷却状態で運転
している間、適当な締切り弁によって冷却システムは蒸
気サイクルから隔離される。
【００１１】冷却蒸気回路には、蒸気締切り弁の直ぐ上
流側に側路が設けられる。この側路は、冷却システムに
蒸気を取り込む前の始動の間、始動時蒸気供給システム
からの蒸気が蒸気配管を通って、ＩＰ側路弁を介して復
水器に吐出する様にし、これにより蒸気配管を温めて蒸
気システムを安定にする。冷却蒸気締切り弁は流体圧で
作動されるものであって、トリップ回路内に設けられて
いて、通常の運転停止又は非常時の運転停止の際に直ち
にシステムを空気冷却に切換えて、冷却システムから蒸
気を駆逐する様になっている。
流側に側路が設けられる。この側路は、冷却システムに
蒸気を取り込む前の始動の間、始動時蒸気供給システム
からの蒸気が蒸気配管を通って、ＩＰ側路弁を介して復
水器に吐出する様にし、これにより蒸気配管を温めて蒸
気システムを安定にする。冷却蒸気締切り弁は流体圧で
作動されるものであって、トリップ回路内に設けられて
いて、通常の運転停止又は非常時の運転停止の際に直ち
にシステムを空気冷却に切換えて、冷却システムから蒸
気を駆逐する様になっている。
【００１２】このシステムは、強制循環又は自然循環の
蒸発器の何れを用いても構成することが出来るが、自然
循環蒸発器の方が好ましい。こゝで説明する実施例のＨ
ＲＳＧは、複合サイクルに普通に用いられる典型的な３
圧力の再熱形ＨＲＳＧである。これは、本明細書で説明
する蒸気冷却システムに合う様に以下の特徴を含んでい
る。
蒸発器の何れを用いても構成することが出来るが、自然
循環蒸発器の方が好ましい。こゝで説明する実施例のＨ
ＲＳＧは、複合サイクルに普通に用いられる典型的な３
圧力の再熱形ＨＲＳＧである。これは、本明細書で説明
する蒸気冷却システムに合う様に以下の特徴を含んでい
る。
【００１３】（１）再熱の一部分がガスタービン冷却シ
ステムによって行われるので、再熱器の寸法が縮小す
る。 （２）再熱器はＨＰ過熱器の高温部分より下流側のガス
通路内に設けられる。高温過熱器に十分な熱を伝達して
再熱器に入るガス温度を下げることにより、過渡状態又
はその他の普通でない運転状態の間に全部の再熱蒸気が
ガスタービン冷却システムに転流されても、再熱器が蒸
気の流れなしに運転できる様にする。
ステムによって行われるので、再熱器の寸法が縮小す
る。 （２）再熱器はＨＰ過熱器の高温部分より下流側のガス
通路内に設けられる。高温過熱器に十分な熱を伝達して
再熱器に入るガス温度を下げることにより、過渡状態又
はその他の普通でない運転状態の間に全部の再熱蒸気が
ガスタービン冷却システムに転流されても、再熱器が蒸
気の流れなしに運転できる様にする。
【００１４】（３）ＨＰ蒸気温度の制御が、ＨＰ過熱器
の一部分を側路する蒸気温度調整システムによって行わ
れる。このシステムは、給水による温度調整の場合に起
こり得る様な、蒸気中への汚染物の混入の惧れをなく
す。温度調整用蒸気は、蒸気制御弁での小さな圧力降下
の後にそれが乾いていることを保証する為に、過熱器内
の１回のパスを通った後に抽出される。一旦ガスタービ
ン冷却システムがＩＰ蒸発器及びＨＰ蒸気タービン排気
部から冷却蒸気の供給を受ける通常モードで運転される
と、ＨＰ蒸気の全部が過熱器の高温部分を通過して、再
熱器に入るガスの温度を制限する。
の一部分を側路する蒸気温度調整システムによって行わ
れる。このシステムは、給水による温度調整の場合に起
こり得る様な、蒸気中への汚染物の混入の惧れをなく
す。温度調整用蒸気は、蒸気制御弁での小さな圧力降下
の後にそれが乾いていることを保証する為に、過熱器内
の１回のパスを通った後に抽出される。一旦ガスタービ
ン冷却システムがＩＰ蒸発器及びＨＰ蒸気タービン排気
部から冷却蒸気の供給を受ける通常モードで運転される
と、ＨＰ蒸気の全部が過熱器の高温部分を通過して、再
熱器に入るガスの温度を制限する。
【００１５】（４）第１のパスより下流側のＨＰ過熱器
から、始動時に冷却システムに供給するための蒸気を抽
出する手段を設ける。ガスタービン冷却システムに高純
度の蒸気を供給することが、本発明の重要な特徴であ
る。この目的を達成する為にこのシステムに取り入れた
特徴は次の通りである。
から、始動時に冷却システムに供給するための蒸気を抽
出する手段を設ける。ガスタービン冷却システムに高純
度の蒸気を供給することが、本発明の重要な特徴であ
る。この目的を達成する為にこのシステムに取り入れた
特徴は次の通りである。
【００１６】（１）全ての冷却蒸気が蒸気ドラムに於け
る蒸発によって純化される。 （２）ＨＰ蒸気温度が蒸気温度調整によって制御され
る。 （３）完全な流れの濾過及び給水の脱塩を行う。 （４）腐食を防止する為に、待機期間中、全ての配管を
ＨＰ及び冷却蒸気システムに挿入する。このシステム
は、ＨＲＳＧに対して通常設けられる窒素ブランケット
・システムの延長である。
る蒸発によって純化される。 （２）ＨＰ蒸気温度が蒸気温度調整によって制御され
る。 （３）完全な流れの濾過及び給水の脱塩を行う。 （４）腐食を防止する為に、待機期間中、全ての配管を
ＨＰ及び冷却蒸気システムに挿入する。このシステム
は、ＨＲＳＧに対して通常設けられる窒素ブランケット
・システムの延長である。
【００１７】（５）冷却蒸気締切り弁の下流側にある配
管、フィルタ及び装置に非腐食性材料を適用する。 （６）完全な流れの蒸気の濾過を行う。 従って、広義に見ると、本発明は、ガスタービン、蒸気
タービン及び多圧熱回収蒸気発生器を含む複合サイクル
・システムを運転する方法として、（ａ）蒸気タービン
の高圧部分から並びに多圧熱回収蒸気発生器内の中圧蒸
発器からガスタービン冷却用蒸気を供給し、（ｂ）ガス
タービンの高温部品を冷却する為にガスタービン冷却用
蒸気をガスタービンに導き、（ｃ）ガスタービン冷却用
蒸気を蒸気タービンの中圧部分に戻す工程を含む方法を
提供する。
管、フィルタ及び装置に非腐食性材料を適用する。 （６）完全な流れの蒸気の濾過を行う。 従って、広義に見ると、本発明は、ガスタービン、蒸気
タービン及び多圧熱回収蒸気発生器を含む複合サイクル
・システムを運転する方法として、（ａ）蒸気タービン
の高圧部分から並びに多圧熱回収蒸気発生器内の中圧蒸
発器からガスタービン冷却用蒸気を供給し、（ｂ）ガス
タービンの高温部品を冷却する為にガスタービン冷却用
蒸気をガスタービンに導き、（ｃ）ガスタービン冷却用
蒸気を蒸気タービンの中圧部分に戻す工程を含む方法を
提供する。
【００１８】別の一面では、本発明は、ガスタービン、
蒸気タービン及び多圧熱回収蒸気発生器を含む複合サイ
クル・システムにおいて、蒸気タービンの高圧部分から
並びに多圧熱回収蒸気発生器内の中圧蒸発器からガスタ
ービン冷却用蒸気を供給する手段と、ガスタービンの高
温部品を冷却する為にガスタービン冷却用蒸気をガスタ
ービンに導く手段と、ガスタービン冷却用蒸気を蒸気タ
ービンの中圧部分に戻す手段とを設ける。
蒸気タービン及び多圧熱回収蒸気発生器を含む複合サイ
クル・システムにおいて、蒸気タービンの高圧部分から
並びに多圧熱回収蒸気発生器内の中圧蒸発器からガスタ
ービン冷却用蒸気を供給する手段と、ガスタービンの高
温部品を冷却する為にガスタービン冷却用蒸気をガスタ
ービンに導く手段と、ガスタービン冷却用蒸気を蒸気タ
ービンの中圧部分に戻す手段とを設ける。
【００１９】更に別の一面では、本発明は、ガスタービ
ン、蒸気タービン及び多圧熱回収蒸気発生器を含む複合
サイクル・システムにおいて、（ａ）始動時、低負荷時
並びにユニットトリップ後に、圧縮機吐出空気を用い
て、ガスタービンの高温ガス通路部品（不動の部品及び
回転部品）を冷却する手段と、（ｂ）空気冷却と、蒸気
供給配管を予め温めると共にガスタービンの高温ガス通
路部品を冷却するための始動時蒸気冷却との間の切換え
を行う手段であって、始動時蒸気冷却ではＨＰ過熱器の
吐出蒸気、ＨＰ過熱器の抽出蒸気及びＩＰ蒸発器の蒸気
の混合物が用いられる手段と、（ｃ）始動時蒸気冷却の
後に利用されて、ＩＰ蒸発器及びＨＰタービンの排気部
から通常モード冷却蒸気を供給する手段と、（ｄ）始動
時冷却蒸気の供給から通常モード冷却蒸気の供給へ切換
える手段と、（ｅ）始動時冷却蒸気を復水器に戻し、通
常モード冷却蒸気を蒸気タービンの中圧部分へ戻す手段
とを設ける。
ン、蒸気タービン及び多圧熱回収蒸気発生器を含む複合
サイクル・システムにおいて、（ａ）始動時、低負荷時
並びにユニットトリップ後に、圧縮機吐出空気を用い
て、ガスタービンの高温ガス通路部品（不動の部品及び
回転部品）を冷却する手段と、（ｂ）空気冷却と、蒸気
供給配管を予め温めると共にガスタービンの高温ガス通
路部品を冷却するための始動時蒸気冷却との間の切換え
を行う手段であって、始動時蒸気冷却ではＨＰ過熱器の
吐出蒸気、ＨＰ過熱器の抽出蒸気及びＩＰ蒸発器の蒸気
の混合物が用いられる手段と、（ｃ）始動時蒸気冷却の
後に利用されて、ＩＰ蒸発器及びＨＰタービンの排気部
から通常モード冷却蒸気を供給する手段と、（ｄ）始動
時冷却蒸気の供給から通常モード冷却蒸気の供給へ切換
える手段と、（ｅ）始動時冷却蒸気を復水器に戻し、通
常モード冷却蒸気を蒸気タービンの中圧部分へ戻す手段
とを設ける。
【００２０】本発明のこの他の目的及び利点は、以下の
詳しい説明から明らかになろう。
詳しい説明から明らかになろう。
【００２１】
【発明を実施する最善の形態】図２及び３について説明
すると、本発明を用いた多圧再熱複合サイクル発電シス
テム１０を示す。好ましい実施例では、ガスタービン．
システム１２が圧縮機１８、燃焼装置１６及びガスター
ビン１４で構成されている。蒸気タービン・システム２
０が高圧蒸気タービン部分２２、中圧蒸気タービン部分
２４及び１つ以上の低圧蒸気タービン部分２６を含み、
相異なる圧力の所に多数の蒸気進入箇所がある。低圧蒸
気タービン部分２６が復水器２８に排出する。蒸気ター
ビンが発電機３０を駆動し、この発電機が電力を発生す
る。ガスタービン１２、蒸気タービン２０及び発電機３
０が１本の軸３２上で縦続的に配置されている。
すると、本発明を用いた多圧再熱複合サイクル発電シス
テム１０を示す。好ましい実施例では、ガスタービン．
システム１２が圧縮機１８、燃焼装置１６及びガスター
ビン１４で構成されている。蒸気タービン・システム２
０が高圧蒸気タービン部分２２、中圧蒸気タービン部分
２４及び１つ以上の低圧蒸気タービン部分２６を含み、
相異なる圧力の所に多数の蒸気進入箇所がある。低圧蒸
気タービン部分２６が復水器２８に排出する。蒸気ター
ビンが発電機３０を駆動し、この発電機が電力を発生す
る。ガスタービン１２、蒸気タービン２０及び発電機３
０が１本の軸３２上で縦続的に配置されている。
【００２２】こゝで説明する複合サイクル・システムは
多圧熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）３６を含む。これ
は、低圧（ＬＰ）エコノマイザ３８、ＬＰ蒸発器４０、
ＨＰ及びＩＰエコノマイザ４２、低圧過熱器４４、ＩＰ
蒸発器４６、ＨＰエコノマイザ４８、ＨＰ蒸発器５０、
最初のＨＰ過熱器部分５２、少なくとも１つの中間ＨＰ
過熱器部分５４、ＩＰ再熱器５６及び最終のＨＰ過熱器
部分５８を含み、これらの全ては前掲米国特許出願第０
８／１６１，０７０号に記載されている通りに配置され
ている。
多圧熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）３６を含む。これ
は、低圧（ＬＰ）エコノマイザ３８、ＬＰ蒸発器４０、
ＨＰ及びＩＰエコノマイザ４２、低圧過熱器４４、ＩＰ
蒸発器４６、ＨＰエコノマイザ４８、ＨＰ蒸発器５０、
最初のＨＰ過熱器部分５２、少なくとも１つの中間ＨＰ
過熱器部分５４、ＩＰ再熱器５６及び最終のＨＰ過熱器
部分５８を含み、これらの全ては前掲米国特許出願第０
８／１６１，０７０号に記載されている通りに配置され
ている。
【００２３】ポンプ６２の助けを借りて、復水が復水器
２８から導管６０を介してＨＲＳＧ３６に送られる。こ
の後、復水はＬＰエコノマイザ３８を通って、ＬＰ蒸発
器４０に入る。ＬＰ蒸発器４０からの蒸気が導管６４を
介してＬＰ過熱器４４に送られ、その後導管６６及び適
当なＬＰ蒸気進入停止／制御弁（図面に示してない）を
介して低圧蒸気タービン部分２６に戻される。
２８から導管６０を介してＨＲＳＧ３６に送られる。こ
の後、復水はＬＰエコノマイザ３８を通って、ＬＰ蒸発
器４０に入る。ＬＰ蒸発器４０からの蒸気が導管６４を
介してＬＰ過熱器４４に送られ、その後導管６６及び適
当なＬＰ蒸気進入停止／制御弁（図面に示してない）を
介して低圧蒸気タービン部分２６に戻される。
【００２４】給水がポンプ６８、６９の助けにより、導
管７０、７１を介してＨＰ及びＩＰエコノマイザ４２を
通過し、その後導管７２を介して最終ＨＰエコノマイザ
４８へ送られる。同時に、ＩＰ蒸発器４６からの蒸気
が、これから詳しく説明する様に、導管７４を介してＨ
ＲＳＧ３６から閉回路ガスタービン冷却システムへ出て
行く。
管７０、７１を介してＨＰ及びＩＰエコノマイザ４２を
通過し、その後導管７２を介して最終ＨＰエコノマイザ
４８へ送られる。同時に、ＩＰ蒸発器４６からの蒸気
が、これから詳しく説明する様に、導管７４を介してＨ
ＲＳＧ３６から閉回路ガスタービン冷却システムへ出て
行く。
【００２５】その一方、最終ＨＰエコノマイザ４８内の
復水が導管７６を介してＨＰ蒸発器５０に送られる。Ｈ
Ｐ蒸発器５０から導管７８を介して過熱器部分５２、５
４、５８へと蒸気が出て行き、その後導管８０、８２を
介してＨＰ蒸気タービン部分２２に戻される。ガスター
ビン２２からの排ガスが導管８４を介してＨＲＳＧ３６
に導入されることにより、ＨＲＳＧ３６に熱が供給さ
れ、この排ガスは導管８６を介して煙道（図に示してな
い）を通ってＨＲＳＧ３６を出て行く。導管８８を介し
てＨＲＳＧ３６に随意選択により燃料を追加することが
出来る。
復水が導管７６を介してＨＰ蒸発器５０に送られる。Ｈ
Ｐ蒸発器５０から導管７８を介して過熱器部分５２、５
４、５８へと蒸気が出て行き、その後導管８０、８２を
介してＨＰ蒸気タービン部分２２に戻される。ガスター
ビン２２からの排ガスが導管８４を介してＨＲＳＧ３６
に導入されることにより、ＨＲＳＧ３６に熱が供給さ
れ、この排ガスは導管８６を介して煙道（図に示してな
い）を通ってＨＲＳＧ３６を出て行く。導管８８を介し
てＨＲＳＧ３６に随意選択により燃料を追加することが
出来る。
【００２６】冷却蒸気の通常の供給は、ＨＰ蒸気タービ
ン２２の排気部から導管９０を介して、並びにＨＲＳＧ
のＩＰドラム４６から導管７４を介して行われる。ＨＲ
ＳＧのＩＰドラム４６及びＨＰ蒸気タービン２２の排気
部からの冷却蒸気が導管９２で一緒になり、ケーシング
の接続部を介してガスタービン１４に送り出され、また
ラビリンス封じ及び適当な漏れ止め（図に示してない）
を持つ普通のパッキンを介してガスタービン回転子に送
られる。ガスタービンの冷却を行うことによって加熱さ
れた冷却蒸気は、この後、導管９４、９６を介してＩＰ
蒸気タービンの入口に直接的に通される。好ましい実施
例では、（この時加熱されている）冷却蒸気は、ＩＰ蒸
気タービン部分２４に進入する前に、導管９８を介して
再熱器５６から来る蒸気と混合される。パッキン漏れ止
め導管１００は、ガスタービン回転子パッキンからの極
く少量の蒸気を蒸気タービン２０のＩＰ蒸気タービン部
分２４の排気部に戻すことが出来る様にする。
ン２２の排気部から導管９０を介して、並びにＨＲＳＧ
のＩＰドラム４６から導管７４を介して行われる。ＨＲ
ＳＧのＩＰドラム４６及びＨＰ蒸気タービン２２の排気
部からの冷却蒸気が導管９２で一緒になり、ケーシング
の接続部を介してガスタービン１４に送り出され、また
ラビリンス封じ及び適当な漏れ止め（図に示してない）
を持つ普通のパッキンを介してガスタービン回転子に送
られる。ガスタービンの冷却を行うことによって加熱さ
れた冷却蒸気は、この後、導管９４、９６を介してＩＰ
蒸気タービンの入口に直接的に通される。好ましい実施
例では、（この時加熱されている）冷却蒸気は、ＩＰ蒸
気タービン部分２４に進入する前に、導管９８を介して
再熱器５６から来る蒸気と混合される。パッキン漏れ止
め導管１００は、ガスタービン回転子パッキンからの極
く少量の蒸気を蒸気タービン２０のＩＰ蒸気タービン部
分２４の排気部に戻すことが出来る様にする。
【００２７】蒸気の温度を制御する為に過熱器の第１の
パス５２より下流側に設けられた温度調整器に導入する
水スプレイにより、過熱器５６の前側の部分５８の蒸気
温度を制御するのが常套手段であった。しかし、水が不
純物を含んでいる場合、例えば（前掲米国特許出願第０
８／１６１，０７０号の図４の構成と同様な）給水ポン
プ６８からの水を温度調整器へのスプレイに用いること
は、問題があることが判った。その結果、蒸気ドラムで
純化された蒸気を用いることが、従来の水スプレイに代
わる魅力的な方法であると決定された。
パス５２より下流側に設けられた温度調整器に導入する
水スプレイにより、過熱器５６の前側の部分５８の蒸気
温度を制御するのが常套手段であった。しかし、水が不
純物を含んでいる場合、例えば（前掲米国特許出願第０
８／１６１，０７０号の図４の構成と同様な）給水ポン
プ６８からの水を温度調整器へのスプレイに用いること
は、問題があることが判った。その結果、蒸気ドラムで
純化された蒸気を用いることが、従来の水スプレイに代
わる魅力的な方法であると決定された。
【００２８】従って、本発明は、過熱器の１端から、す
なわち過熱器部分５２内のパスからの蒸気を利用して、
他端にある過熱器部分５８内の過熱蒸気の温度を制御
（すなわち冷却）する。この為、図示の様に、導管１０
２が過熱器部分５２の最初のパスからの過熱蒸気を、再
熱器５６より手前で且つ最終パス又はその近くの所にあ
る過熱器５８の蒸気入口へ運ぶ。この温度調整用蒸気
は、弁１０４及び１１０の制御のもとに、ガスタービン
の排ガスに露出されることがない様にＨＲＳＧの外側に
取り出される。云い換えれば、導管１０２を介して抽出
された過熱蒸気は、前側の過熱器部分５８にある過熱蒸
気よりも一層低温である。その結果、過熱器部分５８に
入る過熱蒸気は一層低温であり、これにより過熱器部分
５８で過熱蒸気に吸収される熱が増加するので、ガスタ
ービンの排ガス温度を一層大きく低下させることが出来
る。これによって、過熱器及び再熱器５６の両方の温度
制御がなされる。
なわち過熱器部分５２内のパスからの蒸気を利用して、
他端にある過熱器部分５８内の過熱蒸気の温度を制御
（すなわち冷却）する。この為、図示の様に、導管１０
２が過熱器部分５２の最初のパスからの過熱蒸気を、再
熱器５６より手前で且つ最終パス又はその近くの所にあ
る過熱器５８の蒸気入口へ運ぶ。この温度調整用蒸気
は、弁１０４及び１１０の制御のもとに、ガスタービン
の排ガスに露出されることがない様にＨＲＳＧの外側に
取り出される。云い換えれば、導管１０２を介して抽出
された過熱蒸気は、前側の過熱器部分５８にある過熱蒸
気よりも一層低温である。その結果、過熱器部分５８に
入る過熱蒸気は一層低温であり、これにより過熱器部分
５８で過熱蒸気に吸収される熱が増加するので、ガスタ
ービンの排ガス温度を一層大きく低下させることが出来
る。これによって、過熱器及び再熱器５６の両方の温度
制御がなされる。
【００２９】湿気（２相）領域に入らずにドラム蒸気を
絞ることの出来る位に低い圧力で運転されている蒸気シ
ステムでは、随意選択により、過熱器の最初のパスでは
なく、蒸気ドラムから直接的に温度調整用蒸気を取り出
すことが出来る。このことが導管１０６及び弁１０８に
よって示されており、この場合、これらの導管及び弁は
導管１０２及び弁１０４に代わるものである。
絞ることの出来る位に低い圧力で運転されている蒸気シ
ステムでは、随意選択により、過熱器の最初のパスでは
なく、蒸気ドラムから直接的に温度調整用蒸気を取り出
すことが出来る。このことが導管１０６及び弁１０８に
よって示されており、この場合、これらの導管及び弁は
導管１０２及び弁１０４に代わるものである。
【００３０】導管１０２を介して過熱器５２から取り出
される蒸気は、高圧蒸発器５０のドラム内で実質的に純
化されているので、従来の温度調整器に伴う汚染の問題
が実質的になくなっていることが理解されよう。図４に
は始動時蒸気供給回路が示されている。この場合、蒸気
がＨＰ過熱器５２から最初のパスの後に導管１０２、１
１６を介して抽出され、温度制御弁１１８及び流量制御
弁１２０によって過熱器の吐出導管８０からの蒸気と混
合されて、所要の温度の蒸気を導管９０を介してガスタ
ービン冷却システムに供給する。ＩＰドラム４６からの
蒸気は（導管７４を介して）、前に述べた様にガスター
ビン冷却システムにも利用される。過熱器部分５８から
のＨＰ蒸気の残りの部分は、始動時には、導管１２８及
び側路弁１３０を介して温度調整器１３２に送り、その
後導管１３４を介して復水器２８に戻すことが出来る。
される蒸気は、高圧蒸発器５０のドラム内で実質的に純
化されているので、従来の温度調整器に伴う汚染の問題
が実質的になくなっていることが理解されよう。図４に
は始動時蒸気供給回路が示されている。この場合、蒸気
がＨＰ過熱器５２から最初のパスの後に導管１０２、１
１６を介して抽出され、温度制御弁１１８及び流量制御
弁１２０によって過熱器の吐出導管８０からの蒸気と混
合されて、所要の温度の蒸気を導管９０を介してガスタ
ービン冷却システムに供給する。ＩＰドラム４６からの
蒸気は（導管７４を介して）、前に述べた様にガスター
ビン冷却システムにも利用される。過熱器部分５８から
のＨＰ蒸気の残りの部分は、始動時には、導管１２８及
び側路弁１３０を介して温度調整器１３２に送り、その
後導管１３４を介して復水器２８に戻すことが出来る。
【００３１】始動時蒸気供給状態で運転されている時、
戻り冷却蒸気はＩＰ蒸気タービン２４に進入させない。
その代わりに、導管９４の戻り冷却蒸気はＩＰ側路弁１
２２及び温度調整器１２４及び導管１２６を介して、復
水器２８に側路される。ＩＰ側路弁１２２は、蒸気サイ
クルへのガスの漏れを防止する為に、冷却蒸気の圧力を
ガスタービンの圧縮機吐出圧力より高く保つ様に調整さ
れる。冷却蒸気回路には、蒸気締切り弁１４０の直ぐ上
流側に側路１４１も設けられる。この側路は、冷却シス
テムに蒸気を取り込む前の始動時に、蒸気配管を温め
て、蒸気システムを安定化する。この点について云う
と、冷却蒸気締切り弁が流体圧で作動され、トリップ回
路内に含まれていて、通常の運転停止又は非常時の運転
停止の時に、直ちにシステムを空気冷却に切換えて、冷
却システムから蒸気を駆逐する様になっている。
戻り冷却蒸気はＩＰ蒸気タービン２４に進入させない。
その代わりに、導管９４の戻り冷却蒸気はＩＰ側路弁１
２２及び温度調整器１２４及び導管１２６を介して、復
水器２８に側路される。ＩＰ側路弁１２２は、蒸気サイ
クルへのガスの漏れを防止する為に、冷却蒸気の圧力を
ガスタービンの圧縮機吐出圧力より高く保つ様に調整さ
れる。冷却蒸気回路には、蒸気締切り弁１４０の直ぐ上
流側に側路１４１も設けられる。この側路は、冷却シス
テムに蒸気を取り込む前の始動時に、蒸気配管を温め
て、蒸気システムを安定化する。この点について云う
と、冷却蒸気締切り弁が流体圧で作動され、トリップ回
路内に含まれていて、通常の運転停止又は非常時の運転
停止の時に、直ちにシステムを空気冷却に切換えて、冷
却システムから蒸気を駆逐する様になっている。
【００３２】ガスタービンの始動、定格速度までの加速
及び低負荷での運転の間、ガスタービン１２は導管１３
６を介して圧縮機の吐出部から抽出された空気によって
冷却される。この空気は、フィルタ１３８に通してから
冷却システムに供給される。その後、冷却空気はガスタ
ービンから導管１３７を介してガスタービン排気部に吐
出される。空気冷却状態で運転されている間、適当な締
切り弁が冷却システムを蒸気サイクルから隔離する。
及び低負荷での運転の間、ガスタービン１２は導管１３
６を介して圧縮機の吐出部から抽出された空気によって
冷却される。この空気は、フィルタ１３８に通してから
冷却システムに供給される。その後、冷却空気はガスタ
ービンから導管１３７を介してガスタービン排気部に吐
出される。空気冷却状態で運転されている間、適当な締
切り弁が冷却システムを蒸気サイクルから隔離する。
【００３３】本発明を現在最も実用的で好ましい実施例
と考えられるものについて説明したが、本発明がこゝに
開示した実施例に制限されるものではなく、特許請求の
範囲に含まれる種々の変更及び均等物を含むものである
ことを承知されたい。
と考えられるものについて説明したが、本発明がこゝに
開示した実施例に制限されるものではなく、特許請求の
範囲に含まれる種々の変更及び均等物を含むものである
ことを承知されたい。
【図１】図２と図３と結合の仕方を配置図。
【図２】本発明による蒸気冷却式ガスタービンを持つ多
圧再熱複合サイクル・システムの流れ図の一部分を示す
線図。
圧再熱複合サイクル・システムの流れ図の一部分を示す
線図。
【図３】本発明による蒸気冷却式ガスタービンを持つ多
圧再熱複合サイクル・システムの流れ図の残りの部分の
線図。
圧再熱複合サイクル・システムの流れ図の残りの部分の
線図。
【図４】始動回路を示す様に変更された、図２に示した
のと同様な流れ図。
のと同様な流れ図。
１０ 多圧再熱複合サイクル発電システム １２ ガスタービン・システム １４ ガスタービン １６ 燃焼装置 １８ 圧縮機 ２０ 蒸気タービン・システム ２２ 高圧蒸気タービン部分 ２４ 中圧蒸気タービン部分 ２６ 低圧蒸気タービン部分 ２８ 復水器 ３０ 発電機 ３６ 熱回収蒸気発生器 ４６ 中圧蒸発器 ５２ 最初のＨＰ過熱器部分 ５４ 中間のＨＰ過熱器部分 ５６ ＩＰ再熱器 ５８ 最終のＨＰ過熱器部分 １２２ ＩＰ側路弁 １２４ 温度調整器 １３０ 側路弁 １３２ 温度調整器 １４０ 締切り弁 １４１ 側路
Claims (13)
- 【請求項１】 ガスタービン、蒸気タービン及び多圧熱
回収蒸気発生器を含み、蒸気タービンからの蒸気を再熱
する為にガスタービンの排気を熱回収蒸気発生器で使用
する複合サイクル・システムを運転する方法に於て、前
記蒸気タービンの高圧部分から並びに前記多圧熱回収蒸
気発生器内の中圧蒸発器からガスタービン冷却用蒸気を
供給し、前記ガスタービンの高温部品を冷却する為に前
記ガスタービン冷却用蒸気を前記ガスタービンに導き、
その後前記ガスタービン冷却用蒸気を前記蒸気タービン
の中圧部分に戻す工程を含む方法。 - 【請求項２】 冷却蒸気が利用出来る様になる前の始動
の際の早期に、濾過した圧縮機吐出空気を用いて前記ガ
スタービンの高温の不動部分及び回転部分を冷却する工
程を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 始動の際、始動時冷却蒸気が生じるにつ
れて、この始動時冷却蒸気をＩＰ側路配管に側路して配
管及び弁を温める工程を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 始動の際、前記多圧熱回収蒸気発生器内
の高圧過熱器の第１のパスから蒸気を抽出し、この蒸気
を前記高圧過熱器から吐出された蒸気と混合して、ガス
タービン冷却システムに供給する工程を含む請求項１記
載の方法。 - 【請求項５】 始動の際、前記ガスタービン冷却用蒸気
を、前記蒸気タービンの中圧部分を側路して復水器に戻
す工程を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記熱回収蒸気発生器が高圧過熱器を含
み、前記方法が更に、高圧過熱器内の温度を制御する工
程を含み、この工程が、前記高圧過熱器の第１のパスか
ら過熱蒸気を抽出し、この抽出した蒸気を前記熱回収蒸
気発生器の外側に導き、次いで前記抽出した蒸気を最終
高圧過熱器部分の入口に再び導入し、この導入が他の全
てのＨＲＳＧ伝熱面より前でガス通路内で最初に生じる
様にすることを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記ガスタービン冷却用蒸気が、前記蒸
気タービンの中圧部分より上流側にある前記熱回収蒸気
発生器内の再熱器からの蒸気と混合される請求項１記載
の方法。 - 【請求項８】 ガスタービン、蒸気タービン及び多圧熱
回収蒸気発生器を含む複合サイクル・システムに於て、
前記蒸気タービンの高圧部分から並びに前記多圧熱回収
蒸気発生器内の中圧蒸発器からガスタービン冷却用蒸気
を供給する手段と、該ガスタービン冷却用蒸気を前記ガ
スタービンの高温部品の冷却の為に前記ガスタービンに
導く手段と、前記ガスタービン冷却用蒸気を前記蒸気タ
ービンの中圧部分に戻す手段とを含んでいる複合サイク
ル・システム。 - 【請求項９】 更に、前記多圧熱回収蒸気発生器内の高
圧過熱器の第１のパスから蒸気を抽出する手段、抽出し
た蒸気を前記高圧過熱器から吐出された蒸気と混合する
手段、及び混合した蒸気をガスタービン冷却システムに
供給する手段を含む始動回路を設けた請求項８記載の複
合サイクル・システム。 - 【請求項１０】 前記熱回収蒸気発生器が多重パス過熱
器を含み、更に、該過熱器の第１のパスから蒸気を抽出
し、この抽出した蒸気を熱回収蒸気発生器の外側に導
き、次いで抽出した蒸気を最終過熱器部分の入口端に再
び導入することによって、前記過熱器内の温度を制御す
る手段を設けた請求項８記載の複合サイクル・システ
ム。 - 【請求項１１】 ガスタービン、蒸気タービン及び熱回
収蒸気発生器を含み、蒸気タービンに対する蒸気を再熱
する為にガスタービンの排気を熱回収蒸気発生器で使用
する複合サイクル・システムに於て、前記蒸気タービン
の高圧部分からガスタービン冷却用蒸気を供給して、前
記ガスタービンの高温部品を冷却する為に前記ガスター
ビン冷却用蒸気を前記ガスタービンに導く手段と、前記
ガスタービン冷却用蒸気を前記蒸気タービンの中圧部分
に戻す手段とを含む複合サイクル・システム。 - 【請求項１２】 ガスタービン、蒸気タービン及び熱回
収蒸気発生器を含み、蒸気タービンに対する蒸気を再熱
する為にガスタービンの排気を熱回収蒸気発生器で使用
する複合サイクル・システムで、ガスタービンを冷却す
る方法に於て、（ａ）前記蒸気タービンの高圧部分から
少なくとも一部の蒸気を取り出して、この取り出した蒸
気を前記ガスタービンの高温部品の冷却の為に前記ガス
タービンに導き、（ｂ）前記取り出した蒸気を前記蒸気
タービンの中圧部分に戻す工程を含む方法。 - 【請求項１３】 ガスタービン及び蒸気タービンを含む
と共に、蒸気発生手段及び高圧過熱器を有する熱回収蒸
気発生器を含み、蒸気タービンに対する蒸気を再熱する
為にガスタービンの排気を熱回収蒸気発生器で使用する
複合サイクル・システムに於て、前記熱回収蒸気発生器
の高圧過熱器から蒸気圧力が最も高い蒸気を抽出して、
前記ガスタービンの高温部品を冷却する為に前記抽出し
た蒸気を前記ガスタービンに導く手段と、前記抽出した
蒸気を前記蒸気タービンの高圧部分に送り出す手段とを
含む複合サイクル・システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/442,583 US5577377A (en) | 1993-11-04 | 1995-05-16 | Combined cycle with steam cooled gas turbine |
| US08/442583 | 1995-05-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09112292A true JPH09112292A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=23757358
Family Applications (1)
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