JPH1073008A - Combined cycle plant and start-stop method thereof - Google Patents

Combined cycle plant and start-stop method thereof

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JPH1073008A
JPH1073008A JP22985996A JP22985996A JPH1073008A JP H1073008 A JPH1073008 A JP H1073008A JP 22985996 A JP22985996 A JP 22985996A JP 22985996 A JP22985996 A JP 22985996A JP H1073008 A JPH1073008 A JP H1073008A
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JP
Japan
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steam
air
gas turbine
cooling
turbine
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JP22985996A
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Japanese (ja)
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Shigeru Misumi
角 滋 三
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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
    • 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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of drain in a gas turbine during stop by supplying cooling steam from an exhaust heat recovery boiler into the steam cooling part of the gas turbine, leading out gas delivered from the steam cooling part into a steam turbine and a condenser, and leading in air for converting steam into air into a steam cooling part. SOLUTION: Pressurized air from a compressor 2 is led into a combustor 5, operation is carried out by leading in high temperature and high pressure gas which is generated therein into a gas turbine 1, steam is generated by supplying exhaust gas which completes work into an exhaust heat recovery boiler 6, operation is carried out by leading in its steam into a steam turbine 4, and a power generator 3 is driven. When the gas turbine is stopped normally, in the operating condition of non load rated rotational speed, air from the compressor 2 is lead into the steam cooling part 9 of the gas turbine through a first steam air substituting valve 16, remaining steam in the steam cooling part 9 is pushed out through a cooling steam bypass valve 13, and lead out into the condenser 8. After that, a second steam air substituting valve 18 is opened, and steam in a steam cooling system is purged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気を用いてター
ビン部を冷却するガスタービンと、このガスタービンの
排熱を回収する排熱回収ボイラで発生した蒸気によって
作動される蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサ
イクルプラント、及びその起動方法並びに停止方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention combines a gas turbine for cooling a turbine section with steam and a steam turbine operated by steam generated in an exhaust heat recovery boiler for recovering exhaust heat of the gas turbine. The present invention relates to a combined cycle plant and a method for starting and stopping the combined cycle plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、火力発電プラントの高効率化が強
く望まれており、この要望に近づくために新設の火力発
電プラントは勿論のこと既設の通常汽力火力発電プラン
トにおいても、ボイラ燃焼用空気源としたガスタービン
を用い既設蒸気タービンに加えてガスタービンでも発電
を行う、リパワリングによるコンバインドサイクル化が
進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a strong demand for higher efficiency of thermal power plants, and in order to approach this demand, air for boiler combustion is used not only in newly built thermal power plants but also in existing ordinary steam power plants. A combined cycle by repowering, in which a gas turbine used as a source and a gas turbine generates power in addition to an existing steam turbine, is being promoted.

【0003】このコンバインドサイクルプラントは、通
常、燃料を圧縮機から送り出された高圧空気と一緒に燃
焼器に導入して燃焼させ、この燃焼によって得られた高
温高圧ガスでガスタービンを駆動するガスタービン系統
と、このガスタービン系統の排ガスを排熱回収ボイラに
導入して蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービンを駆
動する蒸気タービン系統とで構成されている。そして、
このようなコンバインドサイクルプラントでは熱効率を
一層向上させるためにガスタービンの入口ガス温度を高
める方式が採用されている。
[0003] This combined cycle plant usually introduces fuel into a combustor together with high-pressure air sent from a compressor, burns the fuel, and drives a gas turbine with high-temperature, high-pressure gas obtained by the combustion. The steam turbine system is configured by introducing a flue gas of the gas turbine system into an exhaust heat recovery boiler to generate steam, and driving the steam turbine with the steam. And
In such a combined cycle plant, a method of increasing the gas temperature at the inlet of the gas turbine is employed in order to further improve the thermal efficiency.

【0004】そこで、このタービン入口温度の上昇に伴
ない、ガスタービンの燃焼器や静翼、動翼などの高温ガ
スにさらされる部品には耐熱性超合金材料が用いられて
いる。しかし、これらの材料でもその耐熱温度は800
〜900℃程度であり、一方、最近のガスタービン入口
温度は約1300℃にも達し、材料の限界温度を越えて
いる。したがって、タービン翼を材料の限界温度まで冷
却した冷却翼の使用が必須となっている。
[0004] Accordingly, with the rise of the turbine inlet temperature, heat-resistant superalloy materials are used for components exposed to high-temperature gas such as combustors, stationary blades, and moving blades of gas turbines. However, even with these materials, the heat resistance temperature is 800.
On the other hand, the gas turbine inlet temperature has reached about 1300 ° C., which exceeds the material's limit temperature. Therefore, it is essential to use cooling blades in which turbine blades are cooled to the limit temperature of the material.

【0005】この冷却用の冷却媒体としては、現状では
圧縮機から得られる空気が用いられている。したがっ
て、ガスタービン入口温度が更に上昇した場合、材料を
冷却するために冷却空気流量を増大させる必要があり、
これは圧縮機から抽気される空気の増大につながり、ガ
スタービンの効率低下の要因となるばかりでなく、コン
バインドサイクルプラントの効率低下を招くことにもな
る。
At present, air obtained from a compressor is used as a cooling medium for this cooling. Therefore, if the gas turbine inlet temperature further rises, it is necessary to increase the cooling air flow rate to cool the material,
This leads to an increase in air extracted from the compressor, which not only causes a decrease in the efficiency of the gas turbine, but also causes a decrease in the efficiency of the combined cycle plant.

【0006】そこで、冷却媒体を蒸気とするガスタービ
ンの冷却方法も提案されている。これは冷却媒体を従来
用いられている空気から比熱が約2倍で冷却特性が優れ
た蒸気に変えることにより、空気よりも少ない冷却蒸気
で翼有効部、内外エンドウォールを冷却し、冷却空気流
量を低減させることができ、ガスタービンの高効率化、
或は1300℃以上のさらなる高温化を実現できるよう
になり、コンバインドサイクルプラントの熱効率を向上
させることができる。
Accordingly, a method of cooling a gas turbine using steam as a cooling medium has been proposed. This is because the cooling medium is changed from the conventionally used air to steam that has a specific heat of about 2 times and has excellent cooling characteristics by using a specific heat of about 2 times. Can be reduced, and the efficiency of the gas turbine can be improved,
Alternatively, a higher temperature of 1300 ° C. or higher can be realized, and the thermal efficiency of the combined cycle plant can be improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ガスタービ
ンの蒸気冷却を行うには蒸気をガスタービン内部に導入
する必要があり、ガスタービンの停止時にはガスタービ
ン内部及び蒸気冷却系配管内の残存蒸気がドレンとなり
残留することになる。そして、このようなドレンがガス
タービン内部等に残留すると、このドレンがガスタービ
ン内部の錆の原因となるばかりでなく、蒸気冷却系内の
ドレンが水滴のままガスタービン内部に進入してきた場
合、ドレンが蒸発する際の潜熱により熱応力を発生させ
て材料の疲労の原因となる等の問題がある。
However, in order to perform steam cooling of the gas turbine, it is necessary to introduce steam into the gas turbine. When the gas turbine is stopped, residual steam in the gas turbine and in the steam cooling system piping is reduced. It becomes drain and remains. If such a drain remains inside the gas turbine or the like, not only does this drain cause rust inside the gas turbine, but also if the drain in the steam cooling system enters the gas turbine as water droplets, There is a problem that the latent heat generated when the drain evaporates generates thermal stress and causes fatigue of the material.

【0008】本発明はこのような点に鑑み、蒸気冷却ガ
スタービンを用いたコンバインドサイクルプラントにお
いて停止中にガスタービン内部にドレンが発生すること
を防止し得るコンバインドサイクルプラント及びその起
動方法並びに停止方法を得ることを目的とする。
In view of the foregoing, the present invention has been made in view of the above circumstances, and in a combined cycle plant using a steam-cooled gas turbine, a combined cycle plant capable of preventing generation of drain inside the gas turbine during shutdown and a method for starting and stopping the combined cycle plant The purpose is to obtain.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、タービン
部を蒸気によって冷却するようにしたガスタービンと、
そのガスタービンの排熱を回収することにより発生した
蒸気によって作動される蒸気タービンからなるコンバイ
ンドサイクルプラントにおいて、上記ガスタービンの排
熱を回収する排熱回収ボイラからガスタービンの蒸気冷
却部に冷却用蒸気を供給する冷却蒸気供給管と、上記蒸
気冷却部から排出された気体を蒸気タービン及び復水器
に選択的に導出する排気管と、上記蒸気冷却部に第1の
蒸気空気置換弁を介して蒸気空気置換用の空気を導入す
る置換空気供給管とを有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas turbine in which a turbine section is cooled by steam.
In a combined cycle plant consisting of a steam turbine operated by steam generated by recovering the exhaust heat of the gas turbine, cooling is performed from a waste heat recovery boiler for recovering the exhaust heat of the gas turbine to a steam cooling section of the gas turbine. A cooling steam supply pipe for supplying steam, an exhaust pipe for selectively leading gas discharged from the steam cooling section to a steam turbine and a condenser, and a first steam-air replacement valve for the steam cooling section. And a replacement air supply pipe for introducing air for replacing steam air.

【0010】第2の発明は、第1の発明において、ガス
タービンの蒸気冷却部から排出される排気を導出する排
気管が第2の蒸気空気置換弁を介してガスタービン排気
ダクトに接続されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an exhaust pipe for leading exhaust discharged from a steam cooling section of the gas turbine is connected to a gas turbine exhaust duct via a second steam-air displacement valve. It is characterized by being.

【0011】第3の発明は、またガスタービンの蒸気冷
却部から排出される排気を導出する排気管が第2の蒸気
空気置換弁を介して大気中に開放されていることを特徴
とする。
A third aspect of the present invention is characterized in that an exhaust pipe from which the exhaust gas discharged from the steam cooling unit of the gas turbine is led is opened to the atmosphere through a second steam-air displacement valve.

【0012】第4の発明は、またガスタービンの蒸気冷
却部から排出される排気を導出する排気管が、排熱回収
ボイラに接続されているブローダウンタンクに第2の蒸
気空気置換弁を介して接続されていることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, an exhaust pipe for discharging exhaust gas discharged from a steam cooling section of a gas turbine is connected to a blowdown tank connected to an exhaust heat recovery boiler via a second steam-air replacement valve. And are connected.

【0013】第5の発明は、第1の発明において、蒸気
空気置換用の空気がガスタービンの圧縮機によって供給
されることを特徴とする。
According to a fifth aspect, in the first aspect, the air for replacing steam air is supplied by a compressor of a gas turbine.

【0014】第6の発明は、また蒸気空気置換用の空気
は別置送風装置によって供給されることを特徴とする。
A sixth invention is characterized in that the air for replacing steam air is supplied by a separate blower.

【0015】また、第7の発明は、タービン部を蒸気に
よって冷却するようにしたガスタービンと、そのガスタ
ービンの排熱を回収する排熱回収ボイラで発生した蒸気
によって作動される蒸気タービンからなるコンバインド
サイクルプラントの起動方法において、蒸気空気置換用
の空気をガスタービンの蒸気冷却部に送給するととも
に、その蒸気冷却部から排出された気体を復水器に導出
し、プラント停止中に蒸気冷却系内に残存した蒸気或は
ドレンをパージする工程と、そのパージ工程後に、ガス
タービンの冷却部を蒸気冷却し、冷却後の蒸気を蒸気タ
ービンに導入する工程とを有することを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention comprises a gas turbine having a turbine section cooled by steam, and a steam turbine operated by steam generated in an exhaust heat recovery boiler for recovering exhaust heat of the gas turbine. In the startup method of the combined cycle plant, the air for replacing the steam air is supplied to the steam cooling section of the gas turbine, and the gas discharged from the steam cooling section is led out to the condenser, and the steam cooling is performed while the plant is stopped. The method includes a step of purging steam or drain remaining in the system, and a step of cooling the cooling section of the gas turbine by steam after the purging step and introducing the cooled steam to the steam turbine.

【0016】さらに、第8の発明は、タービン部を蒸気
によって冷却するようにしたガスタービンと、そのガス
タービンの排熱を回収する排熱回収ボイラで発生した蒸
気によって作動される蒸気タービンからなるコンバイン
ドサイクルプラントの停止方法において、ガスタービン
の蒸気冷却部通過後の蒸気の回収先を蒸気タービンから
復水器へ変更する工程と、冷却前の冷却用蒸気の導入先
を蒸気冷却部から復水器へと徐々に変更する工程と、上
記蒸気冷却部に蒸気空気置換用の空気を導入し、ガスタ
ービン蒸気冷却部を上記空気で置換し、置換空気は排気
系に排気する工程を有することを特徴とする。
Further, an eighth invention comprises a gas turbine in which a turbine section is cooled by steam, and a steam turbine operated by steam generated in an exhaust heat recovery boiler for recovering exhaust heat of the gas turbine. In the method of stopping the combined cycle plant, the process of changing the recovery destination of the steam after passing through the steam cooling section of the gas turbine from the steam turbine to the condenser, and the introduction destination of the cooling steam before cooling from the steam cooling section to the condensing section A step of gradually changing the steam turbine to a steam cooler, introducing steam-air replacement air into the steam cooling unit, replacing the gas turbine steam cooling unit with the air, and exhausting the replacement air to an exhaust system. Features.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1は、本発明の第1の実施の形態の概略
系統図であり、ガスタービン1、圧縮機2、発電機3及
び蒸気タービン4が同一軸上に連結されている。そこ
で、圧縮機2で加圧された空気は燃焼器5に導入され、
その燃焼器5に供給された燃料とともに燃焼して高温高
圧のガスとなってガスタービン1に導入され、そこで仕
事を行う。
FIG. 1 is a schematic system diagram of a first embodiment of the present invention, in which a gas turbine 1, a compressor 2, a generator 3 and a steam turbine 4 are connected on the same shaft. Then, the air pressurized by the compressor 2 is introduced into the combustor 5,
The fuel is burned together with the fuel supplied to the combustor 5 to form a high-temperature and high-pressure gas, which is introduced into the gas turbine 1, and performs work there.

【0019】このようにしてガスタービン1で仕事を行
った排ガスは排熱回収ボイラ6に送られ、ここで上記排
ガス中の排熱によって蒸気が発生される。この発生蒸気
は主蒸気止め弁7を介して蒸気タービン4に導入され、
その蒸気タービン4を駆動し、前記ガスタービン1とと
もに発電機3を駆動して発電が行われる。そして、上記
蒸気タービン4で仕事を行った蒸気は復水器8で復水さ
れ、排熱回収ボイラ6に給水として還流される。
The exhaust gas thus worked by the gas turbine 1 is sent to the exhaust heat recovery boiler 6, where steam is generated by the exhaust heat in the exhaust gas. This generated steam is introduced into the steam turbine 4 through the main steam stop valve 7,
The steam turbine 4 is driven, and the generator 3 is driven together with the gas turbine 1 to generate power. The steam that has performed the work in the steam turbine 4 is condensed in the condenser 8 and is returned to the exhaust heat recovery boiler 6 as feed water.

【0020】上記ガスタービン1にはそのタービン翼等
の冷却を行う蒸気冷却部9が設けられており、この蒸気
冷却部9の蒸気入口部には前記排熱回収ボイラ6に接続
された冷却蒸気供給管10が接続されている。また、上
記蒸気冷却部9の蒸気出口部には排気管11が接続さ
れ、その排気管11の先端部が冷却蒸気止め弁12を介
して前記主蒸気止め弁7の下流側に接続されている。
The gas turbine 1 is provided with a steam cooling section 9 for cooling the turbine blades and the like. A cooling steam connected to the exhaust heat recovery boiler 6 is provided at a steam inlet of the steam cooling section 9. The supply pipe 10 is connected. An exhaust pipe 11 is connected to a steam outlet of the steam cooling unit 9, and a distal end of the exhaust pipe 11 is connected to a downstream side of the main steam stop valve 7 via a cooling steam stop valve 12. .

【0021】上記排気管11には上記冷却蒸気止め弁1
2の上流側から冷却蒸気バイパス弁13を有する冷却蒸
気バイパス管14が分岐導出され、復水器8に接続され
ている。
The exhaust pipe 11 is provided with the cooling steam stop valve 1.
A cooling steam bypass pipe 14 having a cooling steam bypass valve 13 is branched out from the upstream side of the pipe 2 and connected to the condenser 8.

【0022】前記冷却蒸気供給管10には冷却蒸気入口
弁15が設けられており、その冷却蒸気入口弁15の下
流側に、圧縮機2から吐出された空気の一部を供給する
第1の蒸気空気置換弁16を有する置換空気供給管17
が接続されている。また、前記冷却蒸気バイパス管14
には冷却蒸気バイパス弁13の上流側から第2の蒸気空
気置換弁18を有する置換空気排出管19が分岐導出さ
れ、その置換空気排出管19がガスタービン排気ダクト
20に接続されている。
The cooling steam supply pipe 10 is provided with a cooling steam inlet valve 15, and a first portion for supplying a part of the air discharged from the compressor 2 to the downstream side of the cooling steam inlet valve 15. Replacement air supply pipe 17 having steam-air replacement valve 16
Is connected. The cooling steam bypass pipe 14
A replacement air discharge pipe 19 having a second steam-air replacement valve 18 branches out from the upstream side of the cooling steam bypass valve 13, and the replacement air discharge pipe 19 is connected to a gas turbine exhaust duct 20.

【0023】また、上記冷却蒸気供給管10は冷却蒸気
入口弁15の上流側が冷却蒸気止め弁21を介して復水
器8に接続されている。なお、図中符号22は主蒸気止
め弁7の上流側と復水器8とを連通する主蒸気バイパス
管であり、23はその主蒸気バイパス管22に設けられ
ている主蒸気バイパス弁である。
The cooling steam supply pipe 10 is connected to the condenser 8 via a cooling steam stop valve 21 on the upstream side of the cooling steam inlet valve 15. Reference numeral 22 in the figure denotes a main steam bypass pipe connecting the upstream side of the main steam stop valve 7 and the condenser 8, and reference numeral 23 denotes a main steam bypass valve provided in the main steam bypass pipe 22. .

【0024】しかして、プラントの稼動中においては、
排熱回収ボイラ6で発生した蒸気の一部が冷却蒸気供給
管10を経てガスタービン1の蒸気冷却部9に送給さ
れ、ガスタービンの蒸気冷却部の冷却が行われる。そし
て、蒸気冷却部を冷却した高温の蒸気は蒸気タービン4
に送られ動力発生に利用される。
However, during operation of the plant,
A part of the steam generated in the exhaust heat recovery boiler 6 is sent to the steam cooling unit 9 of the gas turbine 1 via the cooling steam supply pipe 10 to cool the steam cooling unit of the gas turbine. Then, the high-temperature steam that has cooled the steam cooling unit is supplied to the steam turbine 4.
To be used for power generation.

【0025】ガスタービンの通常起動方法は起動モータ
によりターニングを行い、排気系内の残存未燃分をパー
ジした後着火し、その後は自力で回転上昇していく。そ
して回転数が定格回転に達した後、発電系統に併入し、
その後負荷上昇から定格負荷運転へと移っていく。
In a normal starting method of a gas turbine, turning is performed by a starting motor, ignition is performed after purging residual unburned components in an exhaust system, and thereafter, the gas turbine is rotated by itself. And after the rotation speed reaches the rated rotation, it is incorporated into the power generation system,
After that, it shifts from load increase to rated load operation.

【0026】ところで、ガスタービンの蒸気による冷却
を行う場合には、上記パージ運転中に第1の蒸気空気置
換弁16及び第2の蒸気空気置換弁18を開き、冷却蒸
気止め弁12及び冷却蒸気入口弁15を閉じて、第1の
蒸気空気置換弁16を介して圧縮機2の吐出空気をガス
タービン1の蒸気冷却部9に導き、蒸気冷却系内の残存
蒸気とドレンを第2の蒸気空気置換弁18を介してガス
タービン排気ダクト20へパージする。
When the gas turbine is cooled by the steam, the first steam-air replacement valve 16 and the second steam-air replacement valve 18 are opened during the purge operation, and the cooling steam stop valve 12 and the cooling steam are stopped. The inlet valve 15 is closed, and the discharge air of the compressor 2 is guided to the steam cooling section 9 of the gas turbine 1 via the first steam-air replacement valve 16, and the remaining steam and the drain in the steam cooling system are converted to the second steam. Purge into the gas turbine exhaust duct 20 via the air displacement valve 18.

【0027】パージ後は、第1及び第2の蒸気空気置換
弁16,18を閉じて蒸気を置換した空気は蒸気冷却系
内に閉じ込める。そこで燃焼器が着火され、排熱回収ボ
イラ6で蒸気が発生し始めると、冷却蒸気止め弁21が
開かれ、排熱回収ボイラ6で発生した蒸気が復水器8に
落され、その間にその蒸気によって冷却蒸気入口弁15
までの冷却蒸気供給管10のウォーミングアップが行わ
れる。また、蒸気タービン主蒸気系統の初期蒸気は主蒸
気バイパス弁23を開くことによって復水器8に落され
る。
After purging, the first and second steam-air replacement valves 16 and 18 are closed to replace the steam-replaced air in the steam cooling system. Then, when the combustor is ignited and steam starts to be generated in the waste heat recovery boiler 6, the cooling steam stop valve 21 is opened, and the steam generated in the waste heat recovery boiler 6 is dropped into the condenser 8, and during that time, Steam cooling valve 15 by steam
Until the cooling steam supply pipe 10 is warmed up. The initial steam of the steam turbine main steam system is dropped to the condenser 8 by opening the main steam bypass valve 23.

【0028】そこで、このプラントを発電系統に併入す
る場合には、主蒸気バイパス弁23を閉とするとともに
主蒸気止め弁7が開とされ、蒸気タービン4に主蒸気が
供給され、蒸気タービン4が作動される。
Therefore, when this plant is incorporated into the power generation system, the main steam bypass valve 23 is closed and the main steam stop valve 7 is opened, so that the main steam is supplied to the steam turbine 4, 4 is activated.

【0029】負荷上昇過程でガスタービンの燃焼ガス温
度が翼の限界メタル温度に近づくと、冷却蒸気止め弁2
1が閉、冷却蒸気入口弁15及び第2の蒸気空気置換弁
18が開とされる。したがって、排熱回収ボイラ6で発
生した蒸気の一部が冷却蒸気供給管10を経てガスター
ビンの蒸気冷却部9に導入され、上記蒸気冷却部9内に
閉じ込められていた空気が置換空気排出管19を通って
ガスタービン排気ダクト20に排出され、ガスタービン
の蒸気冷却が開始される。
When the combustion gas temperature of the gas turbine approaches the critical metal temperature of the blades during the load increase process, the cooling steam stop valve 2
1 is closed, and the cooling steam inlet valve 15 and the second steam-air displacement valve 18 are opened. Therefore, part of the steam generated in the exhaust heat recovery boiler 6 is introduced into the steam cooling unit 9 of the gas turbine via the cooling steam supply pipe 10, and the air trapped in the steam cooling unit 9 is replaced with the replacement air discharge pipe. The gas is discharged to the gas turbine exhaust duct 20 through 19 and steam cooling of the gas turbine is started.

【0030】その後、第2の蒸気空気置換弁18が閉、
冷却蒸気バイパス弁13が開とされ、ガスタービンの蒸
気冷却部9から排出される空気が混入している可能性が
ある蒸気が復水器8に導入され、そこで脱気される。そ
して、蒸気冷却部を含む蒸気冷却系内が完全に蒸気に置
換されたところで冷却蒸気バイパス弁13が閉、冷却蒸
気止め弁12が開とされ、蒸気冷却部9を冷却後の高温
蒸気は蒸気タービン4に導入され、その後負荷が上昇さ
れ定格負荷運転へと移行される。
Thereafter, the second steam-air displacement valve 18 is closed,
The cooling steam bypass valve 13 is opened, and steam which may be mixed with air discharged from the steam cooling unit 9 of the gas turbine is introduced into the condenser 8 and degassed there. Then, when the inside of the steam cooling system including the steam cooling unit is completely replaced with steam, the cooling steam bypass valve 13 is closed, the cooling steam stop valve 12 is opened, and the high-temperature steam after cooling the steam cooling unit 9 is steam. After being introduced into the turbine 4, the load is increased and the operation is shifted to the rated load operation.

【0031】一方、ガスタービンの通常停止を行う場合
には、定格負荷運転から燃料を絞ることにより負荷降下
が始められ、負荷が零になるところで発電系統から解列
され、無負荷定格回転数の運転状態になると、さらに燃
料が絞られ、回転数が降下され、その後燃料を切り消火
することにより停止される。
On the other hand, when performing normal shutdown of the gas turbine, load reduction is started by reducing the fuel from the rated load operation, and the gas turbine is disconnected from the power generation system when the load becomes zero, and the no-load rated speed is reduced. In the operating state, the fuel is further throttled, the number of revolutions is reduced, and then the fuel is stopped to extinguish the fire and stop.

【0032】ところで、前述のようにガスタービンの蒸
気冷却を行っている場合には、停止時に蒸気冷却系から
冷却蒸気をパージして蒸気冷却系内の蒸気を空気で置換
することが行われる。
By the way, when the steam cooling of the gas turbine is performed as described above, at the time of stoppage, the cooling steam is purged from the steam cooling system to replace the steam in the steam cooling system with air.

【0033】すなわち、解列後の無負荷定格回転数の運
転状態で冷却蒸気入口弁15、及び冷却蒸気止め弁12
が閉、第1の蒸気空気置換弁16、冷却蒸気バイパス弁
13及び冷却蒸気止め弁21が開とされる。したがっ
て、圧縮機2から吐出された空気が第1の蒸気空気置換
弁16を経てガスタービンの蒸気冷却部9内に導入さ
れ、その蒸気冷却部9内に溜っていた蒸気は冷却蒸気バ
イパス弁13を経て復水器8に落される。そしてその
後、冷却蒸気バイパス弁13が閉、第2の蒸気空気置換
弁18が開とされ、冷却蒸気が混入している可能性があ
る置換空気がガスタービン排気ダクト20へパージされ
る。
That is, the cooling steam inlet valve 15 and the cooling steam stop valve 12
Is closed, and the first steam-air replacement valve 16, the cooling steam bypass valve 13, and the cooling steam stop valve 21 are opened. Therefore, the air discharged from the compressor 2 is introduced into the steam cooling section 9 of the gas turbine via the first steam-air replacement valve 16, and the steam accumulated in the steam cooling section 9 is cooled by the cooling steam bypass valve 13. Through the condenser 8. After that, the cooling steam bypass valve 13 is closed, the second steam-air replacement valve 18 is opened, and the replacement air possibly containing the cooling steam is purged to the gas turbine exhaust duct 20.

【0034】このように、本発明においては、ガスター
ビンの起動時及び停止時には圧縮機から吐出された空気
をガスタービンの蒸気冷却部に導入し、蒸気と置換する
ので、起動時においては蒸気冷却系内のドレンをパージ
し、またウォーミングアップ中のドレン化する可能性が
ある蒸気の進入を防止することができ、さらに停止時に
は蒸気冷却系内に蒸気が残存することを防止することが
できる。したがって、起動中においては疲労の原因とな
るドレン蒸発の潜熱によって生じる余計な熱応力が発生
せず、停止中は蒸気冷却系内の錆の原因となるドレンが
発生することがなく、蒸気冷却系の劣化が防止され、プ
ラントの信頼性が向上される。
As described above, according to the present invention, when the gas turbine is started and stopped, the air discharged from the compressor is introduced into the steam cooling section of the gas turbine and is replaced with steam. It is possible to purge the drain in the system, prevent the entry of steam that may be drained during the warm-up, and prevent the steam from remaining in the steam cooling system during shutdown. Therefore, during start-up, no unnecessary thermal stress is generated due to the latent heat of drain evaporation which causes fatigue, and during stoppage, drain which causes rust in the steam cooling system is not generated. Is prevented, and the reliability of the plant is improved.

【0035】図2は本発明の他の実施の形態を示す図で
あり、置換空気排出管19が排熱回収ボイラ6に設けて
あるブローダウンタンク24に接続されており、その置
換空気排出管19には第2の蒸気空気置換弁18の下流
側に逆止弁25が設けられている。
FIG. 2 is a view showing another embodiment of the present invention. A replacement air discharge pipe 19 is connected to a blowdown tank 24 provided in the exhaust heat recovery boiler 6, and the replacement air discharge pipe is provided. 19 is provided with a check valve 25 downstream of the second steam-air displacement valve 18.

【0036】しかして、起動時において蒸気冷却部9か
ら排出される空気、或は停止時において冷却蒸気が混入
している可能性がある置換空気は上記ブローダウンタン
ク24に排出される。したがって、弁の開閉タイミング
を選定して蒸気冷却系内の空気が蒸気に置換されるまで
ブローダウンタンク24にパージし続ければ、復水器8
に混入する空気量を減少することができ、速やかに負荷
上昇を行うことができる。さらに、図1に示すプラント
では蒸気の混入した置換空気をガスタービン排気ダクト
にパージしているため、蒸気がガスタービン排気ダクト
に与える影響を考慮する必要があるけれども、この図2
に示すプラントでは上述のように置換空気等がブローダ
ウンタンク24に排出されるため、蒸気がガスタービン
排気ダクトに与える影響を考慮する必要はない。
Thus, the air discharged from the steam cooling section 9 at the time of startup or the replacement air possibly containing cooling steam at the time of stoppage is discharged to the blowdown tank 24. Therefore, if the blowdown tank 24 is continuously purged until the air in the steam cooling system is replaced with steam by selecting the opening / closing timing of the valve, the condenser 8
, The amount of air mixed in the air can be reduced, and the load can be increased quickly. Further, in the plant shown in FIG. 1, the replacement air containing the steam is purged into the gas turbine exhaust duct, so it is necessary to consider the effect of the steam on the gas turbine exhaust duct.
As described above, since the replacement air and the like are discharged to the blowdown tank 24 in the plant described above, it is not necessary to consider the effect of steam on the gas turbine exhaust duct.

【0037】また、図3はさらに他の実施の形態を示す
図であり、置換空気排出管19が大気中に開口されてい
る。しかして、この場合は、図1のプラントにおいてガ
スタービン排気ダクトにパージしていた置換蒸気或は置
換空気は大気中にパージされる。
FIG. 3 is a view showing still another embodiment, in which a replacement air discharge pipe 19 is opened to the atmosphere. Thus, in this case, the replacement steam or the replacement air that has been purged to the gas turbine exhaust duct in the plant of FIG. 1 is purged into the atmosphere.

【0038】ところで、このプラントでは系統中の蒸気
を大気中に解放してしまうため、起動、停止動作中に給
水しなければならない等の不利が生じるけれども、弁の
開閉タイミングを選定することによって蒸気冷却系内の
空気が蒸気に置換されるまで大気中にパージし続けれ
ば、復水器に混入する空気量を減少させることができ
る。
In this plant, since the steam in the system is released to the atmosphere, there is a disadvantage that water must be supplied during the start and stop operations. However, by selecting the valve opening / closing timing, the steam is selected. If the air in the cooling system is continuously purged into the atmosphere until the air is replaced with steam, the amount of air mixed into the condenser can be reduced.

【0039】さらに、図4は本発明の他の実施の形態を
示す図であり、冷却蒸気供給管10には第1の蒸気空気
置換弁16を介して別置きの送風装置26が接続してあ
る。しかして、この場合には、蒸気冷却系内の蒸気を空
気で置換する際に、適正な置換空気量を圧縮機から得る
ための制御をガスタービン負荷変動中に行う必要がなく
なり、起動停止の制御が容易となる。
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the present invention. A separate blower 26 is connected to the cooling steam supply pipe 10 via a first steam-air replacement valve 16. is there. Therefore, in this case, when replacing the steam in the steam cooling system with air, it is not necessary to perform control for obtaining an appropriate replacement air amount from the compressor during a change in the load of the gas turbine. Control becomes easy.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、空
気冷却に比べて高い冷却効率を有する蒸気冷却を行うこ
とができるばかりでなく、その蒸気冷却に伴なう蒸気冷
却系内の錆や起動時の熱応力の原因となるドレンの発生
を確実に防止することができ、蒸気冷却系の劣化を防止
することができる。
Since the present invention is constructed as described above, it is possible not only to perform steam cooling having a higher cooling efficiency than air cooling, but also to reduce rust in the steam cooling system accompanying the steam cooling. In addition, it is possible to reliably prevent the occurrence of drain that causes thermal stress at the time of starting, and to prevent deterioration of the steam cooling system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のコンバインドサイクルプラントの概略
系統図。
FIG. 1 is a schematic system diagram of a combined cycle plant of the present invention.

【図2】本発明の他の実施の形態の概略系統図。FIG. 2 is a schematic system diagram of another embodiment of the present invention.

【図3】本発明のさらに他の実施の形態の概略系統図。FIG. 3 is a schematic system diagram of still another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態の概略系統図。FIG. 4 is a schematic system diagram of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガスタービン 2 圧縮機 3 発電機 4 蒸気タービン 6 排熱回収ボイラ 7 主蒸気止め弁 8 復水器 9 蒸気冷却部 10 冷却蒸気供給管 12,21 冷却蒸気止め弁 13 冷却蒸気バイパス弁 15 冷却蒸気入口弁 16 第1の蒸気空気置換弁 17 置換空気供給管 18 第2の蒸気空気置換弁 20 ガスタービン排気ダクト 23 主蒸気バイパス弁 24 ブローダウンタンク 26 別置きの送風装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Compressor 3 Generator 4 Steam turbine 6 Exhaust heat recovery boiler 7 Main steam stop valve 8 Condenser 9 Steam cooling unit 10 Cooling steam supply pipe 12, 21 Cooling steam stop valve 13 Cooling steam bypass valve 15 Cooling steam Inlet valve 16 First steam-air replacement valve 17 Replacement air supply pipe 18 Second steam-air replacement valve 20 Gas turbine exhaust duct 23 Main steam bypass valve 24 Blow-down tank 26 Separate blower

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】タービン部を蒸気によって冷却するように
したガスタービンと、そのガスタービンの排熱を回収す
ることにより発生した蒸気によって作動される蒸気ター
ビンからなるコンバインドサイクルプラントにおいて、
上記ガスタービンの排熱を回収する排熱回収ボイラから
ガスタービンの蒸気冷却部に冷却用蒸気を供給する冷却
蒸気供給管と、上記蒸気冷却部から排出された気体を蒸
気タービン及び復水器に選択的に導出する排気管と、上
記蒸気冷却部に第1の蒸気空気置換弁を介して蒸気空気
置換用の空気を導入する置換空気供給管とを有すること
を特徴とするコンバインドサイクルプラント。
1. A combined cycle plant comprising a gas turbine having a turbine section cooled by steam and a steam turbine operated by steam generated by recovering exhaust heat of the gas turbine.
A cooling steam supply pipe for supplying cooling steam from a waste heat recovery boiler for recovering waste heat of the gas turbine to a steam cooling part of the gas turbine, and a gas discharged from the steam cooling part to a steam turbine and a condenser. A combined cycle plant comprising: an exhaust pipe that is selectively led out; and a replacement air supply pipe that introduces steam-air replacement air into the steam cooling unit via a first steam-air replacement valve.
【請求項2】ガスタービンの蒸気冷却部から排出される
排気を導出する排気管が第2の蒸気空気置換弁を介して
ガスタービン排気ダクトに接続されていることを特徴と
する、請求項1記載のコンバインドサイクルプラント。
2. An exhaust pipe for guiding exhaust gas discharged from a steam cooling section of a gas turbine is connected to a gas turbine exhaust duct via a second steam-air displacement valve. The combined cycle plant as described.
【請求項3】ガスタービンの蒸気冷却部から排出される
排気を導出する排気管が第2の蒸気空気置換弁を介して
大気中に開放されていることを特徴とする、請求項1記
載のコンバインドサイクルプラント。
3. The gas turbine according to claim 1, wherein an exhaust pipe for guiding exhaust gas discharged from the steam cooling section of the gas turbine is opened to the atmosphere via a second steam-air displacement valve. Combined cycle plant.
【請求項4】ガスタービンの蒸気冷却部から排出される
排気を導出する排気管が、排熱回収ボイラに接続されて
いるブローダウンタンクに第2の蒸気空気置換弁を介し
て接続されていることを特徴とする、請求項1記載のコ
ンバインドサイクルプラント。
4. An exhaust pipe for discharging exhaust gas discharged from a steam cooling section of a gas turbine is connected to a blowdown tank connected to an exhaust heat recovery boiler via a second steam-air replacement valve. The combined cycle plant according to claim 1, wherein:
【請求項5】蒸気空気置換用の空気はガスタービンの圧
縮機によって供給されることを特徴とする、請求項1乃
至4のいずれかに記載のコンバインドサイクルプラン
ト。
5. The combined cycle plant according to claim 1, wherein the air for steam-air replacement is supplied by a compressor of a gas turbine.
【請求項6】蒸気空気置換用の空気は別置送風装置によ
って供給されることを特徴とする、請求項1乃至4のい
ずれかに記載のコンバインドサイクルプラント。
6. The combined cycle plant according to claim 1, wherein the air for replacing steam air is supplied by a separate blower.
【請求項7】タービン部を蒸気によって冷却するように
したガスタービンと、そのガスタービンの排熱を回収す
る排熱回収ボイラで発生した蒸気によって作動される蒸
気タービンからなるコンバインドサイクルプラントの起
動方法において、蒸気空気置換用の空気をガスタービン
の蒸気冷却部に送給するとともに、その蒸気冷却部から
排出された気体を復水器に導出し、プラント停止中に蒸
気冷却系内に残存した蒸気或はドレンをパージする工程
と、そのパージ工程後に、ガスタービンの冷却部を蒸気
冷却し、冷却後の蒸気を蒸気タービンに導入する工程と
を有することを特徴とする、コンバインドサイクルプラ
ント。
7. A method of starting a combined cycle plant comprising a gas turbine having a turbine section cooled by steam and a steam turbine operated by steam generated by an exhaust heat recovery boiler for recovering exhaust heat of the gas turbine. At the same time, the air for replacing steam air is supplied to the steam cooling section of the gas turbine, and the gas discharged from the steam cooling section is led out to the condenser, and the steam remaining in the steam cooling system while the plant is stopped A combined cycle plant comprising: a step of purging a drain; and, after the purging step, a step of steam-cooling a cooling section of the gas turbine and introducing the cooled steam to the steam turbine.
【請求項8】プラント停止中に蒸気冷却系内に残存した
蒸気或はドレンをパージした後、ガスタービンの蒸気冷
却部内にパージ空気を閉じ込める工程と、その後ガスタ
ービンの蒸気冷却部内に閉じ込められていた空気を冷却
用蒸気により復水器に排出する工程とを有することを特
徴とする、請求項7記載のコンバインドサイクルプラン
ト。
8. A process for purging steam or drain remaining in a steam cooling system during a plant stoppage and then trapping purge air in a steam cooling section of the gas turbine, and thereafter trapping purge air in a steam cooling section of the gas turbine. Discharging the discharged air to a condenser by cooling steam. The combined cycle plant according to claim 7, wherein
【請求項9】タービン部を蒸気によって冷却するように
したガスタービンと、そのガスタービンの排熱を回収す
る排熱回収ボイラで発生した蒸気によって作動される蒸
気タービンからなるコンバインドサイクルプラントの停
止方法において、ガスタービンの蒸気冷却部通過後の蒸
気の回収先を蒸気タービンから復水器へ変更する工程
と、冷却前の冷却用蒸気の導入先を蒸気冷却部から復水
器へと徐々に変更する工程と、上記蒸気冷却部に蒸気空
気置換用の空気を導入し、ガスタービン蒸気冷却部を上
記空気で置換し、置換空気は排気系に排気する工程を有
することを特徴とする、コンバインドサイクルプラント
の停止方法。
9. A method for stopping a combined cycle plant comprising a gas turbine in which a turbine section is cooled by steam and a steam turbine operated by steam generated in an exhaust heat recovery boiler for recovering exhaust heat of the gas turbine. In the process of changing the recovery destination of the steam after passing through the steam cooling section of the gas turbine from the steam turbine to the condenser, and gradually changing the introduction destination of the cooling steam before cooling from the steam cooling section to the condenser And a process of introducing steam-air replacement air into the steam cooling unit, replacing the gas turbine steam cooling unit with the air, and exhausting the replacement air to an exhaust system. How to stop the plant.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2392787A3 (en) * 2009-03-31 2012-05-23 General Electric Company Combined Cycle Power Plant Including a Heat Recovery Steam Generator
US8534038B2 (en) 2007-03-29 2013-09-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combined power plant
EP2664749A1 (en) * 2011-10-27 2013-11-20 General Electric Company Combined Cycle Power Plant Including a Heat Recovery Steam Generator
US8984892B2 (en) 2009-03-31 2015-03-24 General Electric Company Combined cycle power plant including a heat recovery steam generator

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