JPH10141089A - ガスタービン発電システム - Google Patents

ガスタービン発電システム

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JPH10141089A
JPH10141089A JP30145696A JP30145696A JPH10141089A JP H10141089 A JPH10141089 A JP H10141089A JP 30145696 A JP30145696 A JP 30145696A JP 30145696 A JP30145696 A JP 30145696A JP H10141089 A JPH10141089 A JP H10141089A
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JP
Japan
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steam
gas turbine
gas
heat recovery
boiler
Prior art date
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Pending
Application number
JP30145696A
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English (en)
Inventor
Fumio Oshiba
文雄 大柴
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.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP30145696A priority Critical patent/JPH10141089A/ja
Publication of JPH10141089A publication Critical patent/JPH10141089A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラで熱回
収して蒸気を発生させ、この蒸気をガスタービンの入口
側に戻し、燃焼器の燃焼ガスと混合して二流体とするこ
とによりタービン出力を増加させる従来のガスタービン
発電システムでは、熱電比可変システムにおいて熱電比
を変更する場合や、負荷移行する場合に蒸気の発生に時
間がかかるため、起動時間又は負荷変化速度(負荷移行
速度)に制限がある。 【解決手段】そこで、本発明では、排熱回収ボイラ6に
加えて、燃焼によるボイラ11や、地域冷暖房や隣接す
る工場等の、他の蒸気発生源11を設け、後者のボイラ
からの蒸気を排熱回収ボイラからの蒸気に加えて燃焼器
5において燃焼ガスと混合して二流体とする構成のガス
タービン発電システムを提案する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン発電シ
ステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガスタービン発電システムでは、ガスタ
ービンの排ガスを排熱回収ボイラで熱回収して蒸気を発
生させ、この蒸気をガスタービンの入口側に戻し、燃焼
器の燃焼ガスと混合して二流体とすることによりタービ
ン出力を増加させるシステムが従来から存在している。
【0003】図2は、このようなシステムの構成例を示
す系統図である。符号1,2,3は同一回転軸4上に構
成した夫々発電機、圧縮機、タービンであり、符号5は
燃焼器、6は排熱回収ボイラ、7は煙突である。燃焼器
5には、燃料と、圧縮機2を経て圧縮された空気と、排
熱回収ボイラ6からの過熱蒸気が供給され、燃焼ガスと
過熱蒸気が混合された二流体としてガスタービン3に供
給される。そしてガスタービン3からの排ガスは排熱回
収ボイラ6を経て煙突7から排気される。排熱回収ボイ
ラ6では、給水部から給水された水が、給水予熱部8を
経て蒸気発生部9に至り、蒸気発生部9において発生し
た飽和蒸気の一部がプロセス蒸気としてプロセス等に送
気される。一方、飽和蒸気の他の一部は、過熱部10を
経て更に加熱されて過熱蒸気となり、上述したとおり燃
焼器5に供給されて二流体の要素として利用される。以
上のシステムにおいては、プロセス蒸気の量と発電出力
の比を自由に変えられる、いわゆる熱電比可変システム
を実現できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のシステムでは、次のような課題がある。a.タ
ービン出力を増加させる蒸気は、自己の排熱を排熱回収
ボイラにおいて回収して発生させる蒸気であるため、排
ガス中の熱量の少ない起動時には、所定の蒸気が発生す
るまでに時間がかかる。b.従って、熱電比可変システ
ムにおいて熱電比を変更する場合や、負荷移行する場合
に蒸気の発生に時間がかかるため、起動時間又は負荷変
化速度(負荷移行速度)に制限がある。従って、本発明
はこのような課題を解決することを目的とするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明では、ガスタービンの排ガス排熱回収ボイ
ララに供給して発生させた蒸気をガスタービンの入口側
に戻し、燃焼器の燃焼ガスと混合して二流体としてガス
タービンに供給する構成としたガスタービ発電システム
置において、排熱回収ボイラに加えて他の蒸気発生源を
設け、他の蒸気発生源からの蒸気を排熱回収ボイラから
の蒸気に加えて燃焼ガスと混合する構成としたガスター
ビ発電システム置を提案する。
【0006】以上の構成において、本発明では、他の蒸
気発生源は、燃焼によるボイラや、地域冷暖房、隣接す
る工場等とすることができる。
【0007】また本発明では、上記の構成において、排
熱回収ボイラから燃焼器に至る過熱蒸気ラインと、他の
蒸気発生源から燃焼器に至る過熱蒸気ラインの夫々に流
量制御用二方弁と流量計を設け、夫々の流量制御用二方
弁をフイードバック制御して燃焼器に供給する蒸気量を
目標制御することを提案する。
【0008】本発明によれば、燃焼器の燃焼ガスと混合
して二流体としてガスタービンに供給する蒸気は、燃焼
によるボイラにおいて発生させる蒸気や、地域冷暖房や
隣接する工場等の蒸気を利用することにより、迅速に燃
焼器に供給することができるので、起動時間を短縮し、
負荷変化速度を速くすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図を参
照して説明する。図1は本発明によるガスタービン発電
システムの実施の形態を示す系統図であり、上述した図
2の構成要素と同様な構成要素には同一の符号を付して
重複する説明は省略する。図1において、符号11はボ
イラであり、このボイラ11は上記排熱回収ボイラ6と
は異なり、燃焼により過熱蒸気を発生させる構成であ
る。このボイラ11の過熱蒸気ライン12は、排熱回収
ボイラ6の過熱部10から燃焼器5に至る過熱蒸気ライ
ン13と合流させており、夫々の過熱蒸気ライン12,
13に、流量制御用二方弁14,15と流量計16,1
7を設けている。符号18,19は夫々流量計16,1
7の流量信号を示すものであり、この流量信号は制御手
段20に入力する。また符号21は発電出力信号を示す
ものであり、この発電出力信号も上記制御手段20に入
力する。制御手段20は蒸気流量設定部を備えており、
この蒸気流量設定部に設定された蒸気流量を目標値とし
て、流量制御用二方弁14,15と流量計16,17に
より、夫々の過熱蒸気ライン12,13の過熱蒸気の流
量をフイードバック制御する。この際、蒸気流量の目標
値は、発電出力信号に応じて調節する。また蒸気流量設
定部には、発電装置の起動時と、負荷を急速に移行させ
る時の各モードに応じた蒸気流量を設定する構成とし、
そのモードは、モード選択器22により切り換える構成
としている。
【0010】以上のシステムの動作例を次に説明する。
図3は起動時における動作を経時的に示すもので、
(a)は本発明方法と従来方法における蒸気量の経時的
推移を示す説明図、(b)は本発明方法と従来方法にお
ける負荷の経時的推移を示す説明図である。尚、図中横
軸の目盛間隔は5分である。
【0011】まず従来方法においては、(b)に示すよ
うにガスタービン3を起動して、所定時間、即ち、図中
5分経過後に同期投入して初期負荷に対応した出力を発
生する。しかし、この時点では排熱回収ボイラ6に供給
された熱量が未だ少ないため、蒸気の圧力が低く、
(b)に示すように蒸気量が少ないため、この蒸気を二
流体の要素として有効利用することはできない。また、
配管の暖管が必要である。従って、図中破線で示すよう
に、暫くは出力を初期負荷以上に上昇させることはでき
ない。ガスタービン3の起動から所定時間(16分)が
経過するころまでには蒸気の圧力が上昇し、更に所定時
間(10分)が経過すると暖管が終了し、蒸気量が増え
て排熱回収ボイラ6の蒸気を二流体の要素として利用す
ることができるようになる。即ち、蒸気発生部9で発生
した飽和蒸気を過熱部10で更に過熱して過熱蒸気とし
た後、これを過熱蒸気ライン13を経て燃焼器5に送
り、燃焼ガスと混合して二流体としてガスタービン3に
供給することにより、ガスタービン3の出力を急速に上
昇して最大負荷に対応する出力を発生することができ
る。
【0012】以上の説明に示すように、従来方法では、
ガスタービン3を起動してから最大負荷に対応する出力
を発生するまでに、ガスタービン起動〜同期投入(5
分)+〜初期負荷取り(1分)+〜ボイラ圧力上昇(1
0分)+〜暖管終了(10分)+〜最大負荷(5分)の
各所要時間を合計した所要時間T1(31分)が必要と
なる。
【0013】次に、本発明方法においては、ガスタービ
ン3を起動する所定時間(10分)前にボイラ11のみ
を起動する。このためガスタービン3を起動して所定時
間(5分)が経過し、同期投入を行う時点では、従来と
同様に排熱回収ボイラ6からの過熱蒸気の供給はできな
いものの、(a)に示すようにボイラ11から過熱蒸気
ライン12を経て燃焼器5への過熱蒸気の供給が可能で
あるため、この過熱蒸気を燃焼ガスと混合して二流体と
してガスタービン3に供給することにより、ガスタービ
ン3の出力を急速に上昇して最大負荷に対応する出力を
発生することができる。
【0014】このため本発明方法では、ガスタービン3
を起動してから最大負荷に対応する出力を発生するまで
に、同期投入〜ボイラ圧力上昇(10分)+〜暖管終了
(10分)の時間が不要となり、ガスタービン起動〜同
期投入(5分)+〜初期負荷取り(1分)+〜最大負荷
(5分)の各所要時間を合計した所要時間T2(11
分)が必要のみとなり、ΔT(20分)の短縮となる。
一方、ボイラ11の起動から起算すると、10分の短縮
となる。
【0015】このようにしてボイラ11からの過熱蒸気
によりガスタービン3の出力を上昇させて運転している
間に、排熱回収ボイラ6からの過熱蒸気の供給が可能と
なった場合には、その分、過熱蒸気ライン12を通る過
熱蒸気量を低減して運転を行うことができる。
【0016】かかる運転において、過熱蒸気ライン12
を通る過熱蒸気量は、迅速に変化させることができるの
で、負荷が変化した場合において、ガスタービン3の出
力を迅速に変化した負荷に対応させることができる。同
様に、熱電比可変システムにおいて熱電比を変える場合
にも迅速に対応させることができる。
【0017】以上の実施の形態では、他の蒸気発生源は
燃焼によるボイラ11であるが、本発明に適用できる蒸
気発生源は、上述したとおり、地域冷暖房、隣接する工
場等とすることができる。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので、次の
ような効果がある。 a.ガスタービン発電システムの起動特性を改善するこ
とができる。 b.ガスタービン発電システムの負荷変化速度を改善す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるガスタービン発電システムの構
成例を示す系統図である。
【図2】 従来のガスタービン発電システムの構成例を
示す系統図である。
【図3】 本発明と従来のガスタービン発電システムの
動作を比較するための説明図である。
【符号の説明】
1 発電機 2 圧縮機 3 タービン 4 回転軸 5 燃焼器 6 排熱回収ボイラ 7 煙突 8 給水予熱部 9 蒸気発生部 10 過熱部 11 ボイラ 12,13 過熱蒸気ライン 14,15 流量制御用二方弁 16,17 流量計 18,19 流量信号 20 制御手段 21 発電出力信号 22 モード選択器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンからの排ガスを排熱回収ボ
    イラに供給して発生させた蒸気をガスタービンの入口側
    に戻し、燃焼器の燃焼ガスと混合して二流体としてガス
    タービンに供給する構成としたガスタービン発電システ
    ムにおいて、排熱回収ボイラに加えて他の蒸気発生源を
    設け、他の蒸気発生源からの蒸気を排熱回収ボイラから
    の蒸気に加えて燃焼ガスと混合する構成としたことを特
    徴とするガスタービン発電システム
  2. 【請求項2】 他の蒸気発生源は、燃焼によるボイラで
    あることを特徴とする請求項1記載のガスタービン発電
    システム
  3. 【請求項3】 他の蒸気発生源は、地域冷暖房や隣接す
    る工場等であることを特徴とする請求項1記載のガスタ
    ービン発電システム
  4. 【請求項4】 排熱回収ボイラから燃焼器に至る過熱蒸
    気ラインと、他の蒸気発生源から燃焼器に至る過熱蒸気
    ラインの夫々に流量制御用二方弁と流量計を設け、夫々
    の流量制御用二方弁をフイードバック制御して燃焼器に
    供給する蒸気量を目標制御することを特徴とする請求項
    1記載のガスタービン発電システム
JP30145696A 1996-11-13 1996-11-13 ガスタービン発電システム Pending JPH10141089A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112334636A (zh) * 2018-06-29 2021-02-05 三菱动力株式会社 复合发电设备及其运用方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112334636A (zh) * 2018-06-29 2021-02-05 三菱动力株式会社 复合发电设备及其运用方法
CN112334636B (zh) * 2018-06-29 2022-10-28 三菱重工业株式会社 复合发电设备及其运用方法

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