JPH10299509A - ガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御方法及び装置 - Google Patents

ガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御方法及び装置

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JPH10299509A
JPH10299509A JP10592997A JP10592997A JPH10299509A JP H10299509 A JPH10299509 A JP H10299509A JP 10592997 A JP10592997 A JP 10592997A JP 10592997 A JP10592997 A JP 10592997A JP H10299509 A JPH10299509 A JP H10299509A
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JP
Japan
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temperature
steam
gas turbine
outlet
temperature control
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Withdrawn
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JP10592997A
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Yoshiyuki Kita
良之 北
Tomoyoshi Tanaka
知佳 田中
Takashi Sonoda
隆 園田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F01K23/108Regulating means specially adapted therefor

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷変動時においても、高温部品の冷却が安
定して行えるようにしたガスタービンの高温部品出口蒸
気温度制御方法及び装置をえる。 【解決手段】 排熱回収ボイラからコンバインドプラン
トのガスタービンの高温部品部に流す蒸気ラインに設け
られた温度制御弁12、同温度制御弁を介して蒸気ライ
ンの高温部品部の出口部の温度を調節する温度制御手段
とを有するガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御装
置において、ガスタービンの負荷信号を受け蒸気温度静
特性設定値信号を出力する関数手段16、同関数手段の
出力を受け排熱回収ボイラの動特性による補正を行い温
度制御手段への出口蒸気温度設定値信号とする補正手段
18を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンバインドプラ
ント用のガスタービンの燃焼器など高温部品を排熱回収
ボイラの蒸気にて冷却するガスタービンの高温部品出口
蒸気温度制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、ガスタービンの燃焼器など高温
部品の冷却に空気が用いられていたが、燃焼温度の高温
化にともない蒸気にて冷却する方法が開発されている。
【0003】また、燃焼器など高温部品を蒸気にて冷却
するガスタービンをコンバインドプラントに適用し、蒸
気タービンと組合せて高効率な発電プラントが計画され
ている。
【0004】図2に従来のコンバインドプラントのガス
タービン蒸気系統を示す。ガスタービン1の排ガスは排
熱回収ボイラ2へ送られる。排熱回収ボイラ2の高圧ド
ラム5の蒸気は高圧過熱器6を経て高圧蒸気タービン3
へ送られる。また中圧ドラム9の蒸気は中圧過熱器1
0、再熱器7を順次経て中圧蒸気タービン4へ送られ
る。高圧蒸気タービン3の出口蒸気は再熱器7の入口に
合流する。
【0005】また、中圧過熱器10の出口蒸気は分岐し
て温度制御弁12、ガスタービンの燃焼器等の高温部品
(用熱交換器)8を順次経て再熱器7出口の蒸気に合流
する。
【0006】高温部品8の出口蒸気温度検出器15の出
力は温度制御器11を経て温度制御弁12へ送られる。
【0007】以上において、ガスタービン1の排ガス
は、排熱回収ボイラ2に導かれ、高圧蒸気、中圧蒸気、
低圧蒸気を発生する。高圧ドラム5で発生した蒸気は高
圧過熱器6にて過熱蒸気となり、高圧蒸気タービン3に
て仕事をし、高圧排気ラインで中圧蒸気と合流した後、
再熱器7で再過熱され中圧蒸気タービン4に導かれる。
【0008】中圧ドラム9で発生した蒸気は中圧過熱器
10にて過熱された後、ガスタービン1の燃焼器等の高
温部品用熱交換器(高温部品部を直接通る場合もある)
8に必要量導かれ、高温部品8を冷却し、再熱器7の出
口で合流する。余分な蒸気は高圧排気ラインで合流し再
熱器7に導かれる。
【0009】高温部品8を通過した蒸気の温度は、出口
蒸気温度検出器15および温度制御器11の制御信号に
より温度制御弁12にて温度制御される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置におい
て、ガスタービンの燃焼器等高温部品の冷却用に用いる
蒸気の量は、燃焼器等高温部品の出口蒸気温度をあらか
じめ定められた値になるように燃焼器等高温部品入口に
設置された制御弁で制御される。
【0011】この場合、燃焼器等高温部品の出口蒸気温
度が高すぎると、燃焼器等高温部品を十分に冷却できな
い。また、低すぎると蒸気タービンでの効率が低下す
る。つまり、燃焼器等高温部品の出口蒸気温度を適切な
設定値に制御する必要があるが、ガスタービン負荷静定
中の値を設定値としただけでは、負荷変化中などには適
切な値とはならないという問題点があった。
【0012】本発明は、この問題点を解決することを課
題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
【0014】(1) ガスタービンの高温部品を排熱回
収ボイラの蒸気で冷却する際のガスタービンの高温部品
出口蒸気温度制御方法において、上記ガスタービン負荷
静定時の高温部品出口蒸気温度設定値をガスタービン負
荷変化中は上記排熱回収ボイラの動特性に応じて補正す
るガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御方法。
【0015】以上において、ガスタービンの負荷が一定
のときは、負荷静定時の高温部品出口蒸気温度設定値に
なるよう蒸気流量が制御される。
【0016】負荷が変動する場合、排熱回収ボイラの動
特性に応じて上記高温部品出口蒸気温度設定値が補正さ
れる。そしてこの補正された高温部品出口蒸気温度設定
値になるよう蒸気流量が制御される。
【0017】このようにして、負荷変動時においても、
ガスタービンの高温部品は適切な温度に冷却維持され
る。
【0018】(2) ガスタービンの高温部品部に排熱
回収ボイラから流す蒸気ラインに設けられた温度制御弁
と、同温度制御弁を介して上記蒸気ラインの上記高温部
品部の出口部の温度を調節する温度制御手段とを有する
ガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御装置におい
て、上記ガスタービンの負荷信号を受け蒸気温度静特性
設定値信号を出力する関数手段と、同関数手段の出力を
受け上記排熱回収ボイラの動特性による補正を行い上記
温度制御手段への出口蒸気温度設定値信号とする補正手
段とを設ける。
【0019】以上において、関数手段はガスタービンの
負荷信号を受け、蒸気温度静特性設定値信号を出力す
る。ガスタービンの負荷が一定のときは、補正手段は蒸
気温度静特性設定値信号をそのまま出力する。
【0020】したがって、この設定値信号にもとずき、
温度制御手段から制御信号が温度制御弁へ送られる。温
度制御弁は入力に応じて開度調節され、高温部品の出口
部の温度が、設定値になるよう制御される。
【0021】負荷が変動する場合、補正手段は蒸気温度
静特性設定値信号を受け、排熱回収ボイラの動特性、す
なわち応答特性による補正を加えて出力する。この補正
された蒸気温度静特性設定値信号にもとずき、温度制御
手段は制御信号を温度制御弁へ出力する。温度制御弁は
入力に応じて開度調節され、高温部品の出口部の温度が
補正された設定値になるよう制御される。
【0022】このようにして、負荷変動時においても、
ガスタービンの高温部品は適切な温度に冷却維持され
る。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1によ
り説明する。なお、従来例で説明した部分は、同一の番
号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に
説明する。
【0024】高温部品出口蒸気温度検出器15の出力は
減算器20を経て温度制御器11へ送られる。ガスター
ビン1の負荷信号1sは関数器16、補正回路18を順
次経て減算器20へ送られる。ここで温度制御器11と
減算器20が温度制御手段である。
【0025】以上において、関数器16はガスタービン
1の負荷信号1sを受け、蒸気温度静特性設定値信号1
6sを出力する。すなわち、高温部品8出口の蒸気温度
を、再熱器7出口の蒸気温度と略々等しくなるように制
御する。
【0026】したがって、負荷静定中の設定値信号は、
再熱器7出口の蒸気温度となるようにガスタービンの負
荷信号1sの関数として出力する。
【0027】ガスタービンの負荷信号1sが一定のとき
は、補正回路18は蒸気温度静特性設定値信号16sを
そのまま出力する。減算器20はこの設定値信号16s
と出口蒸気温度検出器15の出力を受け、偏差信号を温
度制御器11へ送る。温度制御器11から、制御信号が
作られ、温度制御弁12へ送られる。温度制御弁12は
入力に応じて開度調節され、高温部品8の出口部の蒸気
温度が設定値になるよう制御される。
【0028】負荷が変動する場合、補正回路18は蒸気
温度静特性設定値信号16sを受け、排熱回収ボイラ2
の応答特性による補正を加えて出力する。
【0029】負荷変化中は、再熱器7出口の蒸気温度は
ガスタービン負荷に対しての静特性値とはならない。す
なわち、ガスタービン1への燃料投入量が変化してから
再熱器7で熱吸収があり、再熱器7出口の蒸気温度が変
化するまでには時間的な遅れがある。したがって、この
遅れを補正する必要がある。この補正回路18の構成
は、排熱回収ボイラ2の動特性モデルを有することが理
想的ではあるが、調整方法を簡素化するには、一次遅れ
要素とするだけでもその目的を十分達成できる。補正回
路18から、補正された蒸気温度静特性設定値信号18
sが減算器20へ送られる。温度制御器11は減算器2
0からの偏差信号を受け、制御信号を温度制御弁12へ
出力する。温度制御弁12は入力に応じて開度調節さ
れ、高温部品8の出口部の蒸気温度が補正された設定値
になるよう制御される。
【0030】このようにして、負荷変動時においても、
ガスタービンの高温部品は適切な温度に冷却維持され
る。
【0031】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は次の効果
を奏する。
【0032】(1) 発明1:ガスタービン負荷変動中
は排熱回収ボイラの動特性に応じて、ガスタービン負荷
静定時の高温部品出口蒸気温度設定値を補正する。この
補正された高温部品出口蒸気温度設定値にもとずき高温
部品出口蒸気温度制御が行われる。
【0033】したがって、負荷変動時においても、ガス
タービンの高温部品は適切な温度に冷却維持される。
【0034】(2) 発明2:ガスタービンの負荷信号
を受け蒸気温度静特性設定値信号を出力する関数手段、
同関数手段の出力を受け排熱回収ボイラの応答特性によ
る補正を行い温度制御手段への出口蒸気温度設定値信号
とする補正手段を設けたので、負荷整定時は、蒸気温度
静特性設定値信号にもとずき温度制御手段から制御信号
が出力され制御される。
【0035】また負荷変動時は、補正手段からの補正さ
れた出口蒸気温度設定値信号にもとずき温度制御手段か
ら制御信号が出力され制御される。
【0036】したがって、高温部品の出口蒸気温度が、
負荷静定中、負荷変化中ともに適切な設定値に制御され
るため、プラントにとって、安全で且つ高効率な運転が
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の構成系統図である。
【図2】従来例の構成系統図である。
【符号の説明】
1 ガスタービン 2 排熱回収ボイラ 3 高圧蒸気タービン 4 中圧蒸気タービン 5 高圧ドラム 6 高圧過熱器 7 再熱器 8 燃焼器等高温部品 9 中圧ドラム 10 中圧過熱器 11 温度制御器 12 温度制御弁 15 高温部品出口温度検出器 16 関数器 18 補正回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02C 6/18 F02C 6/18 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンの高温部品を排熱回収ボイ
    ラの蒸気で冷却する際のガスタービンの高温部品出口蒸
    気温度制御方法において、上記ガスタービン負荷静定時
    の高温部品出口蒸気温度設定値をガスタービン負荷変化
    中は上記排熱回収ボイラの動特性に応じて補正すること
    を特徴とするガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御
    方法。
  2. 【請求項2】 ガスタービンの高温部品部に排熱回収ボ
    イラから流す蒸気ラインに設けられた温度制御弁と、同
    温度制御弁を介して上記蒸気ラインの上記高温部品部の
    出口部の温度を調節する温度制御手段とを有するガスタ
    ービンの高温部品出口蒸気温度制御装置において、上記
    ガスタービンの負荷信号を受け蒸気温度静特性設定値信
    号を出力する関数手段と、同関数手段の出力を受け上記
    排熱回収ボイラの動特性による補正を行い上記温度制御
    手段への出口蒸気温度設定値信号とする補正手段とを備
    えてなることを特徴とするガスタービンの高温部品出口
    蒸気温度制御装置。
JP10592997A 1997-04-23 1997-04-23 ガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御方法及び装置 Withdrawn JPH10299509A (ja)

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JP10592997A JPH10299509A (ja) 1997-04-23 1997-04-23 ガスタービンの高温部品出口蒸気温度制御方法及び装置
US09/308,241 US6279308B1 (en) 1997-04-23 1998-06-29 Cooling steam control method for combined cycle power generation plants

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1209325A2 (en) * 2000-11-28 2002-05-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Steam cooling apparatus for gas turbine
JP2013245604A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン高温部の冷却システム

Cited By (3)

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Effective date: 20040706