JPH1113488A - 蒸気冷却型ガスタービンを用いた排気再燃コンバインドプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】再熱蒸気系統の圧力損失を上昇させることな
く、プラントの効率を向上させることができる蒸気冷却
型ガスタービンを用いた排気再燃コンバインドプラント
を提供する。 【解決手段】翼が蒸気により冷却されるガスタービン１
と、ボイラ２により得られた蒸気を動力源とする蒸気タ
ービンと、復水器８からの復水を前記蒸気タービンから
の抽気で昇温する給水加熱器１０とを備えた排気再燃コ
ンバインドプラントにおいて、前記翼を冷却する蒸気と
して高圧蒸気タービン排気蒸気または蒸気タービン抽気
またはボイラ発生蒸気または補助ボイラ発生蒸気を用い
るとともに、その冷却蒸気を前記ガスタービン翼部へ供
給する系統４３と、ガスタービン翼部より冷却蒸気を前
記給水加熱器１０へ回収する系統４４とを設け、ガスタ
ービン冷却の際に加熱された冷却蒸気を給水加熱器へ回
収させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの高
温部を蒸気にて冷却するガスタービンを用いた排気再燃
コンバインドプラント（以下「プラント」という）に係
り、特にプラントにおけるガスタービンの冷却蒸気の供
給および回収系統の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に採用されているこの種のプラ
ントは、ガスタービンより排出される高温の排ガスをボ
イラ燃焼用空気の一部もしくはその全量としてボイラに
供給するように形成されており、また、このボイラ排ガ
スを既設の給水加熱器に対して並列もしくは直列に設置
したガス給水加熱器にて給復水を加熱させるようにして
いる。また、復給水の加熱には蒸気タービン抽気を用い
るようにしている。

【０００３】既設ボイラにガスタービンを追設してプラ
ントを構成する場合、ボイラ燃焼用空気に高温のガスタ
ービンの排ガスを利用するため、ボイラ燃焼用空気の加
熱に用いていたボイラ排ガスの熱量を給復水の加熱に利
用することができ、これによる給復水の加熱のために蒸
気タービン抽気を減少させることができる。

【０００４】その結果、蒸気タービン後続段落の圧力が
上昇し、また、タービン抽気の減少により蒸気タービン
を流れる蒸気流量が増加することにより復水器熱負荷が
増加し、復水器冷却用の海水量が増加するので、蒸気タ
ービン，復水器および循環水ポンプの容量アップ改造も
しくは取替が必要となる。

【０００５】一方、ガスタービンの高温部を蒸気にて冷
却する蒸気冷却型のガスタービンを適用した排熱回収コ
ンバインドプラントに関しては、ガスタービンは排ガス
をＨＲＳＧに供給するだけでなく、さらにガスタービン
側の許容圧力および温度の観点から冷却蒸気は低温再熱
蒸気管から供給され、冷却により加熱された冷却蒸気を
高温再熱蒸気管へ回収させるようにしたものも知られて
いる。なお、この種プラントに関連するものとしては、
例えば米国特許第５５７７３７７号明細書が挙げられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
プラントの場合、高圧蒸気タービン排気蒸気はＨＲＳＧ
の再熱器とガスタービン高温部を平行して流れるため
に、ＨＲＳＧの再熱器を通過する再熱蒸気系統の圧力損
失（約１２％）をガスタービンの高温部を通過する蒸気
の圧力損失（約３０％）にあわせる必要があり、ＨＲＳ
Ｇ側の再熱蒸気系統の圧力損失は約１８％増加すること
になる。

【０００７】このように排熱回収コンバインドプラント
と同様にガスタービンの冷却蒸気として低温再熱蒸気を
供給し、高温再熱蒸気系統に回収する場合、再熱蒸気系
統の圧力損失が約１８％増加することになり、プラント
効率は相対値で約２％低下する問題があった。

【０００８】また、既設ボイラにガスタービンを追設し
てプラントを構成する場合、ボイラ排ガスの熱量による
給復水の加熱により、蒸気タービンからの抽気を減少で
き、ボイラにおける発生蒸気量が減少し、ボイラの必要
燃料消費量は減少する。しかし、蒸気タービンからの抽
気も減少するため、蒸気タービン後続段落流量が増加し
て、段落圧力も増加するためにタービン翼の強度・応力
の確認が必要になる。それに対応した蒸気タービン翼の
改造や、さらに、復水器熱負荷増加のために復水器出入
口の冷却水温度差が大きくなり環境に悪影響を及ぼすた
め、それに対応した復水器の改造および循環水ポンプの
改造が必要となる問題があった。

【０００９】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、排気再燃コンバインドプラントに
蒸気冷却型ガスタ−ビンを適用した場合であっても、再
熱蒸気系統の圧力損失を上昇させることなく、プラント
の効率を向上させる冷却蒸気の供給・回収の系統構成を
有するプラントを提供することにある。また、既設汽力
プラントにガスタービンを追設してプラントを構成する
場合であっても、蒸気タービン，復水器および循環水ポ
ンプの改造を不要とすることが可能な蒸気冷却型ガスタ
ービンを用いた排気再燃コンバインドプラントを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、翼が
蒸気により冷却されるガスタービンと、このガスタービ
ンからの排ガスを燃焼用空気として利用するボイラと、
このボイラにより得られた蒸気を動力源とする蒸気ター
ビンと、この蒸気タービンにより駆動される発電機と、
前記蒸気タービンで仕事をし終えた蒸気を復水する復水
器と、この復水器からの復水を前記蒸気タービンからの
抽気で昇温する給水加熱器とを備えた排気再燃コンバイ
ンドプラントにおいて、前記翼を冷却するための蒸気と
して高圧蒸気タービン排気蒸気または蒸気タービン抽気
またはボイラ発生蒸気または補助ボイラ発生蒸気を用い
るとともに、その冷却蒸気を前記ガスタービン翼部へ供
給する系統と、ガスタービン翼部より冷却蒸気を前記給
水加熱器へ回収する系統とを備え、ガスタービン冷却の
際に加熱された冷却蒸気を給水加熱器へ回収させるよう
にし所期の目的を達成するようにしたものである。

【００１１】なお、冷却蒸気の供給は、上記の各蒸気を
それぞれ利用して、ガスタービン高温部の冷却に適した
圧力および温度に制御することが好ましい。さらに、冷
却蒸気の給水加熱器への回収は、減温器などを用いて加
熱された冷却蒸気を適当な温度に減温することが好まし
い。

【００１２】このように形成されたプラントであると、
高圧蒸気タービンから排出された蒸気がボイラの再熱器
において過熱されて中圧蒸気タービンへ導かれるが、ガ
スタービン冷却蒸気は給水加熱器へ回収されるため、再
熱蒸気系統の圧力損失は、所定圧力損失（約８％）とな
り、再熱器とガスタービン高温部を平行して通過しない
ため、再熱蒸気系統の圧力上昇に起因するプラント効率
の低下を防ぐことが可能となるのである。

【００１３】また、本発明は、特に既設汽力プラントに
蒸気冷却型のガスタービンを追設してプラントを構成す
る場合、ガスタービンの高温部翼を冷却する蒸気を、ボ
イラから供給し、冷却に使われて加熱された蒸気を給水
加熱器へ回収させるようにしたものである。

【００１４】なお、冷却蒸気の供給は、ボイラを構成す
る各蒸気発生器から発生する各圧力および温度を持つ蒸
気を利用して、ガスタービン高温部の冷却に適した圧力
および温度に制御することが好ましい。さらに冷却蒸気
の給水加熱器への回収は、減温器などを用いて加熱され
た冷却蒸気を適当な温度に減温することが好ましい。

【００１５】このように形成されたプラントであると、
上記同様ガスタービン冷却蒸気は給水加熱器へ回収され
るため、再熱蒸気系統の圧力損失は、所定圧力損失（約
８％）となり、再熱器とガスタービン高温部を平行して
通過しないため、再熱蒸気系統の圧力上昇に起因するプ
ラント効率の低下を防ぐことが可能となるのである。ま
た、ボイラが発生する蒸気をガスタービン高温部の冷却
に使用することにより、蒸気タービンに導かれる蒸気流
量が減少する一方、給復水を加熱するための蒸気タービ
ン抽気が不要となることにより、ガスタービンの追設の
前後における蒸気タービン通過流量および復水器熱負荷
の変化は小さくなり、蒸気タービン翼、復水器や循環水
ポンプの改造が不要となるのである。

【００１６】また、本発明は、ガスタービンを冷却する
蒸気を、高圧蒸気タービン抽気を用いて供給し、ガスタ
ービンを冷却して過熱された蒸気を中圧蒸気タービンへ
回収するようにしたものである。なおこの場合、冷却蒸
気の供給は、高圧蒸気タービン抽気段落からの蒸気を用
いて、ガスタービン高温部の冷却に適した圧力および温
度に制御することが好ましい。

【００１７】このように形成されたプラントであると、
高圧蒸気タービンから排出された蒸気がボイラの再熱器
において過熱されて中圧蒸気タービンへ導かれるが、ガ
スタービン冷却蒸気は高圧蒸気タービン抽気段落から供
給され、中圧蒸気タービンへ回収されるため、再熱蒸気
系統の圧力損失は、所定圧力損失（約８％）となり、再
熱器とガスタービン高温部を平行して通過しないため、
再熱蒸気系統の圧力上昇に起因するプラント効率の低下
を防ぐことが可能となる。

【００１８】また本発明は、ガスタービンを冷却する蒸
気を、中圧蒸気タービン抽気を用いて供給し、ガスター
ビンを冷却して加熱された蒸気を低圧蒸気として低圧蒸
気タービンへ混入させるようにしたものである。なおこ
の場合、冷却蒸気の供給は、中圧蒸気タービン抽気段落
からの蒸気を用いて、ガスタービン高温部の冷却に適し
た圧力および温度に制御することが好ましい。

【００１９】このプラントであると、高圧蒸気タービン
から排出された蒸気がボイラの再熱器において過熱され
て中圧蒸気タービンへ導かれるが、ガスタービン冷却蒸
気は中圧蒸気タービン抽気段落から供給され、低圧蒸気
タービンへ回収されるため、再熱蒸気系統の圧力損失
は、所定圧力損失（約８％）となり、再熱器とガスター
ビン高温部を平行して通過しないため、再熱蒸気系統の
圧力上昇に起因するプラント効率の低下を防ぐことが可
能となるのである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはその蒸気冷却型ガスタ
ービンを用いた排気再燃コンバインドプラントの一例が
系統図で示されている。この図はガスタービン１とガス
タービン発電機６とボイラ２と高圧蒸気タービン３と中
圧蒸気タービン４と低圧蒸気タービン５と蒸気タービン
発電機７を各１台有する排気再燃コンバインドプラント
の例である。

【００２１】ガスタービン装置では、空気圧縮機３５に
て空気３２が圧縮され、圧縮された吐出空気は燃焼器３
３へ導入される。そしてこの燃焼器３３内で、燃料供給
系統３４から供給された例えば天然ガス等の燃料と吐出
空気とが燃焼され、高温の燃焼ガスとなる。

【００２２】この高温の燃焼ガスはガスタービン３６へ
供給され、ガスタービン３６、空気圧縮機３５と同軸上
に設けられたガスタービン発電機６を駆動する。ガスタ
ービン３６からの排気ガス３７の一部は、ボイラ２の燃
焼用空気として利用される。ボイラ２で発生した高温高
圧の蒸気は、主蒸気管２７を経て高圧蒸気タービン３に
送られて仕事をし、その仕事をし終えた蒸気は再び低温
再熱蒸気管４０を経てボイラ２に戻されて再熱器１８で
再熱される。

【００２３】再熱器１８で再熱された蒸気は、高温再熱
蒸気管２８を経て中圧蒸気タービン４に送られて仕事を
し、その仕事をし終えた蒸気は低圧蒸気タービン５に送
られて仕事をする。蒸気タービン発電機７は高圧蒸気タ
ービン３、中圧蒸気タービン４、低圧蒸気タービン５に
より駆動される。

【００２４】蒸気タービンで仕事をし終えた蒸気は復水
器８で復水となる。この時、蒸気の持つ熱量は復水器を
冷却する循環水５１を昇温させ、加熱された循環水がプ
ラント系外に排出されることにより、蒸気は復水され
る。復水は、低圧給水加熱器１０、高圧給水加熱器１４
およびそれぞれの給水加熱器に並列に設置したガス低圧
給水加熱器５４、ガス高圧給水加熱器５３により昇温さ
れてボイラ２に給水される。尚、低圧給水加熱器１０と
高圧給水加熱器１４はそれぞれ複数台あっても良い。

【００２５】一方、ボイラ２では給水を節炭器４１で昇
温し、蒸発器４２で飽和蒸気を発生させる。さらに飽和
蒸気を一次過熱器２６、過熱器１７で過熱して、ボイラ
から過熱蒸気を取り出す。過熱蒸気は主蒸気管２７を経
て、高圧蒸気タービン３へ供給され、高圧蒸気タービン
３を回転駆動し、蒸気タービン発電機７を駆動し、電気
出力を発生させる。高圧蒸気タービン３で蒸気タービン
を回転駆動した蒸気は低温再熱蒸気となり、低温再熱蒸
気管４０を経て、再熱器１８へ供給される。

【００２６】本実施例は、ガスタービンの高温部を冷却
するために、高圧蒸気タービン３から排出された蒸気の
一部または全部が低温再熱蒸気管４０から分岐し、逆止
弁２１、調整弁２２、ガスタービン高温部入口管４３を
経て蒸気がガスタービン高温部３８へ供給される。

【００２７】また、主蒸気管２７から分岐して調整弁１
９を備えた高圧蒸気バイパス管２９および一次過熱器２
６から調整弁２０を備えた一次過熱器蒸気バイパス管３
１、高圧蒸気タービン３から調整弁２５を備えた抽気管
２４が合流して、さらにガスタービン高温部入口管４３
へ合流する系統を備えている。なお、抽気管は複数本あ
っても良い。さらに、また、冷却蒸気の減温用にガスタ
ービン高温部入口管上に熱交換器５０を設置しても良
い。

【００２８】この時、ガスタービン１を冷却するに際
し、高圧蒸気タービン出口蒸気４０と、高圧蒸気タービ
ン抽気２４と、主蒸気２７と、一次過熱器出口蒸気３１
の少なくとも１箇所以上の蒸気を用いることで、水滴を
含まない高純度の蒸気を、ガスタービン高温部３８の冷
却に必要な圧力および温度、例えばガスタービンの全負
荷運転においては３６〜４１ataおよび３３０〜３８０
℃の冷却蒸気を供給することが可能となる。

【００２９】また、ボイラ２を蒸気タービンよりも先行
起動および先行負荷上昇させれば、ガスタービン１の起
動および停止を含む全ての運転において高温部３８を冷
却する蒸気を必ず確保することができる。

【００３０】ガスタービン高温部３８へ供給されて過熱
された蒸気は、遮断弁２３を備えたガスタービン高温部
出口管４４を経て低圧給水過熱器１０、高圧給水過熱器
１４へ導かれ、給復水を加熱する。この時、減温器１
１、１５を用いて過熱された冷却蒸気を適当な温度に減
温することが好ましい。

【００３１】この時、高圧蒸気タービン３から排出され
た蒸気がボイラ２の再熱器１８で過熱されて中圧蒸気タ
ービン４へ導かれるが、高圧蒸気タービン３から排出さ
れた蒸気が再熱器１８とガスタービン高温部３８を平行
して通過しないため、再熱蒸気系統の圧力損失は所定の
圧力損失に抑えることができ、再熱蒸気系統の圧力上昇
に起因するプラント効率の低下を防ぐことが可能とな
る。

【００３２】また、蒸気タービンからの抽気を蒸気ター
ビン抽気管４５および４６により前記給水加熱器へ導く
が、この時、ガスタービン冷却蒸気を供給しているた
め、蒸気タービン３、４、５を通過する蒸気流量が減少
し、ボイラ発生蒸発量も減少するため、ボイラに供給さ
れる燃料を減少させる効果が大きいので、プラント効率
は向上する。

【００３３】一方、本発明では、ガスタービン１を冷却
して加熱された蒸気を低圧給水加熱器１０および高圧給
水加熱器１４へ回収させるため、給復水加熱のための蒸
気タービン抽気管４５および４６を流れるタービン抽気
流量を減少または不要とすることができる。

【００３４】次に、第２の発明の実施例を図２を用いて
説明する。この図はガスタービン１とガスタービン発電
機６とボイラ２と高圧蒸気タービン３と中圧蒸気タービ
ン４と低圧蒸気タービン５と蒸気タービン発電機７を各
１台有する排気再燃コンバインドプラントの一例であ
る。

【００３５】前述実施例同様ガスタービン装置では、空
気圧縮機３５にて空気３２が圧縮され、圧縮された吐出
空気は燃焼器３３へ導入される。燃料供給系統３４から
供給された例えば天然ガス等の燃料と吐出空気とを燃焼
することにより、高温の燃焼ガスが得られる。

【００３６】この高温の燃焼ガスはガスタービン３６へ
供給され、ガスタービン３６、空気圧縮機３５と同軸上
に設けられたガスタービン発電機６を駆動する。ガスタ
ービン３６からの排気ガス３７の一部は、ボイラ２の燃
焼用空気として利用される。ボイラ２で発生した高温高
圧の蒸気は主蒸気管２７を経て高圧蒸気タービン３に送
られて仕事をし、その仕事をし終えた蒸気は再び低温再
熱蒸気管４０を経てボイラ２に戻されて再熱器１８で再
熱される。

【００３７】再熱器１８で再熱された蒸気は、高温再熱
蒸気管２８を経て中圧蒸気タービン４に送られて仕事を
し、その仕事をし終えた蒸気は低圧蒸気タービン５に送
られて仕事をする。蒸気タービン発電機７は高圧蒸気タ
ービン３、中圧蒸気タービン４、低圧蒸気タービン５に
より駆動される。蒸気タービンで仕事をし終えた蒸気は
復水器８で復水となる。

【００３８】この時、蒸気の持つ熱量は復水器を冷却す
る循環水５１を昇温させ、加熱された循環水がプラント
系外に排出されることにより、蒸気は復水される。復水
は、低圧給水加熱器１０、高圧給水加熱器１４およびそ
れぞれの給水加熱器に並列に設置したガス低圧給水加熱
器５４、ガス高圧給水加熱器５３により昇温されてボイ
ラ２に給水される。尚、低圧給水加熱器１０と高圧給水
加熱器１４はそれぞれ複数台あっても良い。

【００３９】一方、ボイラ２では給水を節炭器４１で昇
温し、蒸発器４２で飽和蒸気を発生させる。さらに飽和
蒸気を一次過熱器２６、過熱器１７で過熱して、ボイラ
から過熱蒸気を発生する。過熱蒸気は主蒸気管２７を経
て、高圧蒸気タービン３へ供給され、高圧蒸気タービン
３を回転駆動し、蒸気タービン発電機７を駆動し、電気
出力を発生させる。高圧蒸気タービン３で蒸気タービン
を回転駆動した蒸気は低温再熱蒸気となり、低温再熱蒸
気管４０を経て、再熱器１８へ供給される。

【００４０】本実施例は、図２が、ボイラ２と、蒸気タ
ービン３、４および５と、蒸気タービン発電機７と、復
水器８等から構成される既設の汽力プラントに、蒸気冷
却型のガスタービン１を追設させたプラントである場合
を考える。本実施例は、ガスタービンの高温部３８を冷
却するために、主蒸気管２７から分岐して調整弁１９を
備えた高圧蒸気バイパス管２９を経て蒸気がガスタービ
ン高温部３８へ供給される。

【００４１】また、一次過熱器２６から調整弁２０を備
えた一次過熱器蒸気バイパス管３１および二次過熱器４
７から調整弁４９を備えた二次過熱器蒸気バイパス管４
８が高圧蒸気バイパス管２９へ合流する系統を備えてい
る。また、冷却蒸気の減温用にガスタービン高温部入口
管上に熱交換器５０を設置しても良い。

【００４２】この時、ガスタービン１を冷却するに際
し、主蒸気と、一次過熱器出口蒸気と、二次過熱器出口
蒸気の少なくとも１箇所以上の蒸気を用いることで、水
滴を含まない高純度の蒸気を、ガスタービン高温部３８
の冷却に必要な圧力および温度、例えばガスタービンの
全負荷運転においては３６〜４１ataおよび３３０〜３
８０℃の冷却蒸気を供給することが可能となる。

【００４３】また、ボイラ２を蒸気タービンよりも先行
起動および先行負荷上昇させれば、ガスタービン１の起
動および停止を含む全ての運転においてガスタービン高
温部３８を冷却する蒸気を必ず確保することができる。

【００４４】ガスタービン高温部３８へ供給されて過熱
された蒸気は、遮断弁２３を備えたガスタービン高温部
出口管４４を経て低圧給水過熱器１０、高圧給水過熱器
１４へ導かれ、給復水を加熱する。この時、減温器１
１、１５を用いて過熱された冷却蒸気を適当な温度に減
温することが好ましい。

【００４５】この時、高圧蒸気タービン３から排出され
た蒸気がボイラ２の再熱器１８において過熱されて中圧
蒸気タービン４へ導かれるが、高圧蒸気タービン３から
排出された蒸気が再熱器１８とガスタービン高温部３８
を平行して通過しないため、再熱蒸気系統の圧力損失は
所定の圧力損失に抑えることができ、再熱蒸気系統の圧
力上昇に起因するプラント効率の低下を防ぐことが可能
となる。

【００４６】一方、本発明では、ガスタービン１を冷却
して過熱された蒸気を低圧給水加熱器１０および高圧給
水加熱器１４へ回収させるため、給復水加熱のための蒸
気タービン抽気管４５および４６を流れるタービン抽気
流量を減少または不要とすることができる。このため、
ガスタービン１の追設前に較べ、高圧蒸気タービン３お
よび中圧蒸気タービン４および低圧蒸気タービン５を通
過する蒸気流量は蒸気タービン後続段落へ移る毎に増加
する。

【００４７】この時、従来のガスタービンの追設におい
ては、あわせて蒸気タービンを通過する蒸気圧力も増加
するため、タービン翼およびタービンケーシングの強
度、応力などの確認が必要となる。さらに、低圧蒸気タ
ービン５で仕事をして復水器８へ流入する蒸気も増加す
るため、復水器熱負荷が増加し、復水器冷却水量も増加
するため、あわせて復水器および循環水ポンプの改造が
必要となる。

【００４８】一方、本発明では、ガスタービン１の高温
部３８を冷却する蒸気を、ボイラ発生蒸気より供給する
ため、高圧蒸気タービン３に導かれる蒸気流量はガスタ
ービンの追設前に較べ減少する。この時、高圧蒸気ター
ビン３に導かれる蒸気の減少と、給復水加熱のためのタ
ービン抽気の減少または廃止による蒸気タービン後続段
落を通過する蒸気流量の増加が相殺され、したがってガ
スタービン追設前後における蒸気タービン通過蒸気流量
の変化が小さくなり、蒸気タービン翼および復水器、循
環水ポンプの改造が不要となる。

【００４９】次に、第３の発明の実施例を図３を用いて
説明する。この図はガスタービン１とガスタービン発電
機６とボイラ２と高圧蒸気タービン３と中圧蒸気タービ
ン４と低圧蒸気タービン５と蒸気タービン発電機７を各
１台有する排気再燃コンバインドプラントの一例であ
る。

【００５０】ガスタービン装置では、空気圧縮機３５に
て空気３２が圧縮され、圧縮された吐出空気は燃焼器３
３へ導入される。燃料供給系統３４から供給された例え
ば天然ガス等の燃料と吐出空気とを燃焼することによ
り、高温の燃焼ガスが得られる。この高温の燃焼ガスは
ガスタービン３６へ供給され、ガスタービン３６、空気
圧縮機３５と同軸上に設けられたガスタービン発電機６
を駆動する。

【００５１】ガスタービン３６からの排気ガス３７の一
部は、ボイラ２の燃焼用空気として利用される。ボイラ
２で発生した高温高圧の蒸気は主蒸気管２７を経て高圧
蒸気タービン３に送られて仕事をし、その仕事をし終え
た蒸気は再び低温再熱蒸気管４０を経てボイラ２に戻さ
れて再熱器１８で再熱され、その再熱された蒸気は高温
再熱蒸気管２８を経て中圧蒸気タービン４に送られて仕
事をし、その仕事をし終えた蒸気は低圧蒸気タービン５
に送られて仕事をする。

【００５２】蒸気タービン発電機７は高圧蒸気タービン
３、中圧蒸気タービン４、低圧蒸気タービン５により駆
動される。蒸気タービンで仕事をし終えた蒸気は復水器
８で復水となる。この時、蒸気の持つ熱量は復水器を冷
却する循環水５１を昇温させ、加熱された循環水がプラ
ント系外に排出されることにより、蒸気は復水される。
復水は、低圧給水加熱器１０、高圧給水加熱器１４およ
びそれぞれの給水加熱器に並列に設置したガス低圧給水
加熱器５４、ガス高圧給水加熱器５３により昇温されて
ボイラ２に給水される。尚、低圧給水加熱器１０と高圧
給水加熱器１４はそれぞれ複数台あっても良い。

【００５３】一方、ボイラ２では給水を節炭器４１で昇
温し、蒸発器４２で飽和蒸気を発生させる。さらに飽和
蒸気を一次過熱器２６、過熱器１７で過熱して、ボイラ
から過熱蒸気を発生する。過熱蒸気は主蒸気管２７を経
て、高圧蒸気タービン３へ供給され、高圧蒸気タービン
３を回転駆動し、蒸気タービン発電機７を駆動し、電気
出力を発生させる。高圧蒸気タービン３で仕事した蒸気
は低温再熱蒸気管４０を経て、再熱器１８へ供給され
る。

【００５４】本実施例は、ガスタービン１の高温部３８
を冷却するために、高圧蒸気タービン３からの抽気が調
整弁２５を有する高圧蒸気タービン抽気管２４および調
整弁５６を有する高圧蒸気タービン抽気管５５およびガ
スタービン高温部入口管４３を経てガスタービン高温部
３８へ供給される。

【００５５】尚、抽気管はさらに複数本あっても良い。
さらに、また、冷却蒸気の減温用にガスタービン高温部
入口管上に熱交換器５０を設置しても良い。

【００５６】この時、ガスタービンを冷却するに際し、
高圧蒸気タービン抽気段落からの抽気を抽気管２４およ
び５５などを用いることで、水滴を含まない高純度の蒸
気を、ガスタービン高温部３８の冷却に必要な圧力およ
び温度、例えばガスタービンの全負荷運転においては３
６〜４１ataおよび３３０〜３８０℃にの冷却蒸気を供
給することが可能となる。また、ボイラ２を蒸気タービ
ンよりも先行起動および先行負荷上昇させるれば、ガス
タービン１の起動および停止を含む全ての運転において
高温部３８を冷却する蒸気を必ず確保することができ
る。

【００５７】ガスタービン高温部３８へ供給されて加熱
された蒸気は、遮断弁２３を備えたガスタービン高温部
出口管４４を経て中圧蒸気タービンへ導かれる。この
時、高圧蒸気タービンから排出された蒸気はボイラ２の
再熱器３８において過熱されて中圧蒸気タービン４へ導
かれるが、高圧蒸気タービン３から排出された蒸気が再
熱器１８とガスタービン高温部３８を平行して通過しな
いため、再熱蒸気系統の圧力損失を所定の圧力損失に抑
えることができ、再熱蒸気系統の圧力上昇に起因するプ
ラント効率の低下を防ぐことが可能となる。

【００５８】第４の発明の実施例を図４を用いて説明す
る。図４はガスタービン１とガスタービン発電機６とボ
イラ２と高圧蒸気タービン３と中圧蒸気タービン４と低
圧蒸気タービン５と蒸気タービン発電機７を各１台有す
る排気再燃再熱コンバインドプラントの一例である。

【００５９】ガスタービン装置では、空気圧縮機３５に
て空気３２が圧縮され、圧縮された吐出空気は燃焼器３
３へ導入される。燃料供給系統３４から供給された例え
ば天然ガス等の燃料と吐出空気とを燃焼することによ
り、高温の燃焼ガスが得られる。この高温の燃焼ガスは
ガスタービン３６へ供給され、ガスタービン３６、空気
圧縮機３５と同軸上に設けられたガスタービン発電機６
を駆動する。

【００６０】ガスタービン３６からの排気ガス３７の一
部は、ボイラ２の燃焼用空気として利用される。ボイラ
２で発生した高温高圧の蒸気は主蒸気管２７を経て高圧
蒸気タービン３に送られて仕事をし、その仕事をし終え
た蒸気は再び低温再熱蒸気管４０を経てボイラ２に戻さ
れて再熱器１８で再熱され、その再熱された蒸気は高温
再熱蒸気管２８を経て中圧蒸気タービン４に送られて仕
事をし、その仕事をし終えた蒸気は低圧蒸気タービン５
に送られて仕事をする。

【００６１】蒸気タービン発電機７は高圧蒸気タービン
３、中圧蒸気タービン４、低圧蒸気タービン５により駆
動される。蒸気タービンで仕事をし終えた蒸気は復水器
８で復水となる。この時、蒸気の持つ熱量は復水器を冷
却する循環水５１を昇温させ、加熱された循環水がプラ
ント系外に排出されることにより、蒸気は復水される。

【００６２】復水は、低圧給水加熱器１０、高圧給水加
熱器１４およびそれぞれの給水加熱器に並列に設置した
ガス低圧給水加熱器５４、ガス高圧給水加熱器５３によ
り昇温されてボイラ２に給水される。尚、低圧給水加熱
器１０と高圧給水加熱器１４はそれぞれ複数台あっても
良い。

【００６３】一方、ボイラ２では給水を節炭器４１で昇
温し、蒸発器４２で飽和蒸気を発生させる。さらに飽和
蒸気を一次過熱器２６、過熱器１７で過熱して、ボイラ
から過熱蒸気を発生する。過熱蒸気は主蒸気管２７を経
て、高圧蒸気タービン３へ供給され、高圧蒸気タービン
３を回転駆動し、蒸気タービン発電機７を駆動し、電気
出力を発生させる。高圧蒸気タービン３で仕事した蒸気
は低温再熱蒸気管４０を経て、再熱器１８へ供給され
る。

【００６４】本実施例は、ガスタービン１の高温部３８
を冷却するために、中圧蒸気タービン４からの抽気が調
整弁５８を有する中圧蒸気タービン抽気管５７および調
整弁６０を有する中圧蒸気タービン抽気管５９およびガ
スタービン高温部入口管４３を経てガスタービン高温部
３８へ供給される。なお、抽気管はさらに複数本あって
も良い。さらに、また、冷却蒸気の減温用にガスタービ
ン高温部入口管上に熱交換器５０を設置しても良い。

【００６５】この時、ガスタービン１を冷却するに際
し、複数の高圧蒸気タービン抽気段落からの抽気を抽気
管５７および５９などを用いることで、水滴を含まない
高純度の蒸気を、ガスタービン高温部３８の冷却に必要
な圧力および温度、例えばガスタービンの全負荷運転に
おいては３６〜４１ataおよび３３０〜３８０℃の冷却
蒸気を供給することが可能となる。

【００６６】また、ボイラ２を蒸気タービンよりも先行
起動および先行負荷上昇させることで、ガスタービン１
の起動および停止を含む全ての運転においてガスタービ
ン高温部３８を冷却する蒸気を必ず確保することができ
る。

【００６７】ガスタービン高温部３８へ供給されて加熱
された蒸気は、遮断弁２３を備えたガスタービン高温部
出口管４４を経て低圧蒸気タービンへ導かれる。この
時、高圧蒸気タービンから排出された蒸気はボイラ２の
再熱器１８において過熱されて中圧蒸気タービン４へ導
かれるが、高圧蒸気タービン３から排出された蒸気が再
熱器１８とガスタービン高温部３８を平行して通過しな
いため、再熱蒸気系統の圧力損失は所定の圧力損失に抑
えることができ、再熱蒸気系統の圧力上昇に起因するプ
ラント効率の低下を防ぐことが可能となる。

【００６８】以上説明してきたようにこのように形成さ
れたコンバインドプラントであると、ガスタービン冷却
蒸気の供給を主蒸気、ボイラ１次／２次過熱器蒸気、蒸
気タービン抽気などとし、回収先を給水加熱器、中圧蒸
気タービン、低圧蒸気タービンなどにすることにより、
低温再熱蒸気が再熱器とガスタービン高温部を平行して
通過しないため、再熱蒸気系統の圧力損失を所定の圧力
損失に抑えることを可能とし、再熱蒸気系統の圧力上昇
に起因するプラント効率の低下を防ぐことが可能とな
る。

【００６９】また、既設汽力プラントに蒸気冷却型ガス
タービンを追設する場合、ボイラより発生する蒸気を用
いてガスタービンを冷却して、加熱された冷却蒸気を給
水加熱器へ導くことで、蒸気タービンに導かれる蒸気流
量が減少することと、給復水加熱のための蒸気タービン
抽気が不要もしくは減少になることより、蒸気タービン
の改造を不要とすることができ、さらに復水器および循
環水ポンプの改造も不要とすることができるのである。

【００７０】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、再熱蒸気系統の圧力損失を上昇させることなく、プ
ラントの効率を向上させることができ、また、既設汽力
プラントにガスタービンを追設してプラントを構成する
場合であっても、蒸気タービン，復水器および循環水ポ
ンプの改造を不要とすることが可能なこの種の蒸気冷却
型ガスタービンを用いた排気再燃コンバインドプラント
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸気冷却型ガスタービンを用いた排気
再燃コンバインドプラントの一実施例を示す系統図であ
る。

【図２】本発明の蒸気冷却型ガスタービンを用いた排気
再燃コンバインドプラントの他の実施例を示す系統図で
ある。

【図３】本発明の蒸気冷却型ガスタービンを用いた排気
再燃コンバインドプラントの他の実施例を示す系統図で
ある。

【図４】本発明の蒸気冷却型ガスタービンを用いた排気
再燃コンバインドプラントの他の実施例を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

１…ガスタービン、２…ボイラ、３…高圧蒸気タービ
ン、４…中圧蒸気タービン、５…低圧蒸気タービン、６
…ガスタービン発電機、７…蒸気タービン発電機、８…
復水器、９…復水ポンプ、１０…低圧給水加熱器、１１
…減温器、１２…脱気器、１３…給水ポンプ、１４…高
圧給水加熱器、１５…減温器、１６…煙突、１７…過熱
器、１８…再熱器、１９…高圧蒸気バイパス調整弁、２
０…高圧蒸気バイパス調整弁、２１…ガスタービン高温
部入口管逆止弁、２２…ガスタービン高温部入口管遮断
弁、２３…ガスタービン高温部出口管遮断弁、２４…高
圧蒸気タービン抽気管、２５…抽気管調整弁、２６…一
次過熱器、２７…主蒸気管、２８…高温再熱蒸気管、２
９…高圧蒸気バイパス管、３０…中圧蒸気バイパス管、
３１…高圧蒸気バイパス管、３２…大気、３３…燃焼
器、３４…燃料、３５…空気圧縮機、３６…ガスタービ
ン、３７…ガスタービン排気、３８…ガスタービン高温
部、３９…排ガス、４０…低温再熱蒸気管、４１…節炭
器、４２…蒸発器、４３…ガスタービン高温部入口管、
４４…ガスタービン高温部出口管、４５…抽気管、４６
…抽気管、４７…二次過熱器、４８…高圧バイパス管、
４９…高圧蒸気バイパス調整弁、５０…熱交換器、５１
…循環水、５２…圧力調整弁、５３…ガス高圧給水加熱
器、５４…ガス低圧給水加熱器、５５…高圧蒸気タービ
ン抽気管、５６…抽気管調整弁、５７…中圧蒸気タービ
ン抽気管、５８…抽気管調整弁、５９…中圧蒸気タービ
ン抽気管、６０…抽気管調整弁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 翼が蒸気により冷却されるガスタービン
   と、このガスタービンからの排ガスを燃焼用空気として
   利用するボイラと、このボイラにより得られた蒸気を動
   力源とする蒸気タービンと、その蒸気タービンにより駆
   動される発電機と、前記蒸気タービンで仕事をし終えた
   蒸気を復水する復水器と、この復水器からの復水を前記
   蒸気タービンからの抽気で昇温する給水加熱器とを備え
   た排気再燃コンバインドプラントにおいて、 前記翼を冷却するための蒸気として高圧蒸気タービン排
   気蒸気または蒸気タービン抽気またはボイラ発生蒸気ま
   たは補助ボイラ発生蒸気を用いるとともに、その冷却蒸
   気を前記ガスタービン翼部へ供給する系統と、ガスター
   ビン翼部より冷却蒸気を前記給水加熱器へ回収する系統
   とを備え、ガスタービン冷却の際に加熱された冷却蒸気
   を給水加熱器へ回収させるようにしたことを特徴とする
   排気再燃コンバインドプラント。
2. 【請求項２】 ボイラと、そのボイラにより得られた蒸
   気を動力源とする蒸気タービンと、その蒸気タービンに
   より駆動される発電機と、前記蒸気タービンで仕事をし
   終えた蒸気を復水する復水器と、復水器からの復水を蒸
   気タービンからの抽気で昇温する給水加熱器を有する既
   設汽力プラントに、動翼と静翼を有し、動翼もしくは静
   翼の一部もしくは全部を蒸気もしくは空気により冷却す
   るガスタービンを追設し、前記給水加熱器と並列もしく
   は直列に設置し、ボイラ排ガスで給復水を加熱するガス
   給水加熱器を有する排気再燃コンバインドプラントにお
   いて、 前記ガスタービンの動翼もしくは静翼の一部もしくは全
   部を冷却するために、ボイラ発生蒸気の一部を用いて冷
   却蒸気を供給し、ガスタービン翼冷却の際に加熱された
   冷却蒸気を前記給水加熱器へ回収させる系統を備え、ガ
   スタービン冷却の際に加熱された冷却蒸気を給水加熱器
   へ回収させるようにしたことを特徴とする排気再燃コン
   バインドプラント。
3. 【請求項３】 動翼と静翼を有し、動翼もしくは静翼の
   一部もしくは全部を蒸気もしくは空気により冷却するガ
   スタービンと、そのガスタービンからの排ガスを燃焼用
   空気として利用するボイラと、そのボイラにより得られ
   た蒸気を動力源とする蒸気タービンと、その蒸気タービ
   ンにより駆動される発電機と、前記蒸気タービンで仕事
   をし終えた蒸気を復水する復水器と、復水器からの復水
   を蒸気タービンからの抽気で昇温する給水加熱器とその
   給水加熱器と並列もしくは直列に設置され、ボイラ排ガ
   スで給復水を加熱するガス給水加熱器を有する排気再燃
   コンバインドプラントにおいて、 前記ガスタービンの動翼もしくは静翼の一部もしくは全
   部を冷却するために、高圧蒸気タービン抽気を用いて冷
   却蒸気を供給し、かつガスタービン冷却の際に加熱され
   た冷却蒸気を中圧蒸気タービンへ回収させる系統を設け
   たことを特徴とする排気再燃コンバインドプラント。
4. 【請求項４】 動翼と静翼を有し、動翼もしくは静翼の
   一部もしくは全部を蒸気もしくは空気により冷却するガ
   スタービンと、そのガスタービンからの排ガスを燃焼用
   空気として利用するボイラと、そのボイラにより得られ
   た蒸気を動力源とする蒸気タービンと、その蒸気タービ
   ンにより駆動される発電機と、前記蒸気タービンで仕事
   をし終えた蒸気を復水する復水器と、復水器からの復水
   を蒸気タービンからの抽気で昇温する給水加熱器とその
   給水加熱器と並列もしくは直列に設置され、ボイラ排ガ
   スで給復水を加熱するガス給水加熱器を有する排気再燃
   コンバインドプラントにおいて、 ガスタービンの動翼もしくは静翼の一部もしくは全部を
   冷却するために、中圧蒸気タービン抽気を用いて冷却蒸
   気を供給し、かつガスタービン冷却の際に加熱された冷
   却蒸気を低圧蒸気タービンへ回収させる系統を設けたこ
   とを特徴とする排気再燃コンバインドプラント。