JPH11210411A - ガスタービン蒸気冷却システム - Google Patents

ガスタービン蒸気冷却システム

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JPH11210411A
JPH11210411A JP1681198A JP1681198A JPH11210411A JP H11210411 A JPH11210411 A JP H11210411A JP 1681198 A JP1681198 A JP 1681198A JP 1681198 A JP1681198 A JP 1681198A JP H11210411 A JPH11210411 A JP H11210411A
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cooling
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良之 北
Tomoyoshi Tanaka
知佳 田中
Yasuhiro Hashimoto
安弘 橋本
Masayuki Takahama
正幸 高浜
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却用蒸気の圧力をガスタービンの車室圧力
より低下させることなく高温部品出口蒸気温度を所定値
に保てるように構成したガスタービン蒸気冷却システム
を提供する。 【解決手段】 ガスタービンの高温部品8には、排熱回
収ボイラ2の中圧過熱器10からの蒸気が導かれて蒸気
冷却されている。高温部品8の出口の冷却蒸気温度が燃
焼器等高温部品出口蒸気温度検出器15で検出され、そ
の信号は温度制御器11を介して低値選択器19へ送ら
れる。一方、ガスタービンの車室圧力がガスタービン車
室圧力検出器17で検出されるとともに高温部品8の出
口における冷却蒸気の圧力が燃焼器等高温部品出口蒸気
圧力検出器16で検出され、これらの信号の差が圧力制
御器18へ与えられる。温度制御器11からの信号と圧
力制御器18からの信号が低値選択器19へ入力され、
その低値により温度制御弁12が開閉制御される。

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
ントにおけるガスタービンの燃焼器等高温部品を排熱回
収ボイラの蒸気によって冷却するように構成したガスタ
ービンの高温部品冷却システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、ガスタービンの燃焼器等高温部
品の冷却には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よって冷却する方法が開発されてい
る。また、燃焼器等高温部品を蒸気によって冷却するガ
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とする事が計画さ
れている。
【0003】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。図2において、1はガスター
ビン、2はその排熱回収ボイラ、3は高圧蒸気タービ
ン、4は中圧蒸気タービンである。排熱回収ボイラ2
は、高圧ドラム5、高圧過熱器6、再熱器7、中圧ドラ
ム9、中圧過熱器10等を有している。
【0004】8はガスタービンの燃焼器等高温部品(用
熱交換器)を示し、これは蒸気によって冷却される。1
2は温度制御弁で、温度制御器11によって制御され
る。13は再熱器出口蒸気温度検出器、15は燃焼器等
高温部品出口蒸気温度検出器をそれぞれ示している。
【0005】図2のガスタービン蒸気系統において、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10、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。
【0006】一方、中圧過熱器10の出口蒸気は再熱器
7へ行くものから分岐して温度制御弁12、ガスタービ
ンの燃焼器等高温部品(用熱交換器)8を順次経て再熱
器7の出口蒸気に合流し中圧蒸気タービン4へ送られ
る。高温部品(用熱交換器)8の出口に設けられた高温
部品出口蒸気温度検出器15の出力は温度制御器11を
経て高温部品入口側の蒸気ラインに設置された温度制御
弁12へ送られる。
【0007】以上の構成をもつ図2のガスタービン蒸気
系統において、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で過
熱蒸気となり、高圧蒸気タービン3で仕事をし、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で過熱された後、ガスタービン1の燃焼器等高温部
品(用熱交換器)8(高温部品部を直接通る場合もあ
る)の冷却に必要な量が導かれ、高温部品8を冷却し、
そのあと再熱器7の出口で合流する。余分な蒸気は高圧
蒸気タービン3からの蒸気と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、高温部品出口側の蒸気ラインに設置された温度制
御弁12を制御することにより蒸気の流量を調節して温
度制御される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の蒸気冷
却システムでは、ガスタービンの燃焼器等高温部品8の
冷却に用いる蒸気の量を、燃焼器等高温部品8の出口温
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8の入口に設置された温度制御弁12で制御するシ
ステムである。
【0011】この場合、ガスタービン1の車室圧力(ガ
スタービン空気圧縮器の吐出圧力)より冷却用蒸気の圧
力が低下すると、燃焼ガスが蒸気系統に流入し、蒸気系
統が焼損する等の問題が発生する恐れがある。
【0012】すなわち、温度制御弁12が、燃焼器等高
温部品8の入口に設置される従来の方式では、燃焼器等
高温部品8の出口温度の上昇を抑制する制御を行なうこ
とはできるが、冷却用蒸気の圧力が車室圧力(ガスター
ビン空気圧縮器の吐出圧力)より低下することに対して
は、制御することはできないという問題点があった。
【0013】本発明は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ようにした従来のガスタービ
ン蒸気冷却システムにおけるこの問題点を解決し、冷却
用蒸気の圧力をガスタービンの車室圧力より低下させる
ことなく、高温部品出口蒸気温度の上昇を極力抑えるよ
うに構成したガスタービン蒸気冷却システムを提供する
ことを課題としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、ガスタービンの高温部品からの冷却蒸気出口
に温度制御弁を設け、同温度制御弁は前記高温部品から
出る冷却蒸気温度が設定値になるよう冷却蒸気温度制御
をおこなうとともに、前記高温部品から出る冷却蒸気圧
力をガスタービン車室圧力より低下させないよう前記蒸
気温度制御に優先した冷却蒸気圧力制御をおこなうよう
構成したガスタービン蒸気冷却システムを提供する。
【0015】本発明のこのガスタービン蒸気冷却システ
ムにおいては、冷却蒸気圧力がガスタービンの車室圧力
(ガスタービン空気圧縮機の吐出圧力)より低下する場
合には、高温部品出口蒸気温度が設定値を上回る場合で
も、冷却蒸気圧力制御が優先されていて高温部品出口に
設置された温度制御弁はその時の開度以上に開くことは
ないので、冷却蒸気圧力は、それ以下に低下することは
なくガスタービンの車室圧力(ガスタービン空気圧縮機
の吐出圧力)以上に維持される。
【0016】前記した本発明のガスタービン蒸気冷却シ
ステムは、ガスタービンの高温部からの冷却蒸気出口の
冷却蒸気温度が設定値になるように前記温度制御弁を制
御する冷却蒸気温度制御系と、前記冷却蒸気出口の冷却
蒸気圧力がガスタービンの車室圧力以下にならないよう
に前記温度制御弁を制御する冷却蒸気圧力制御系とを設
け、これら温度制御系と圧力制御系の制御信号のうち低
値によって前記温度制御弁を作動させるようにした構成
とすることができる。
【0017】このように構成したガスタービン蒸気冷却
システムにおいては、冷却蒸気圧力がガスタービンの車
室圧力(ガスタービン空気圧縮機の吐出圧力)より低下
する場合、高温部品からの冷却蒸気出口に設置された制
御弁は、2つの制御信号のうち低値によって制御される
ので高温部品出口蒸気温度が設定値を上回る場合でも、
温度制御弁はその時の開度以上に開くことはなく、冷却
蒸気圧力がそれ以下に低下することはない。
【0018】こうして冷却蒸気圧力は、ガスタービンの
車室圧力(ガスタービン空気圧縮機の吐出圧力)以上に
維持され、ガスタービンの車室圧力より低下させない範
囲で高温部品を所定温度に冷却することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるガスタービン
蒸気冷却システムについて図1に示した実施の形態に基
づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態にお
いて、図2に示した従来の装置と同じ構成の部分には説
明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【0020】図1において、温度制御弁12は、燃焼器
等高温部品8からの冷却蒸気の出口側に設けられてい
る。16は燃焼器等高温部品出口蒸気圧力検出器であ
り、17はガスタービン車室圧力検出器である。これら
の圧力検出器16,17からの信号は減算器20へ与え
られるように構成されている。
【0021】18は圧力制御器で、減算器20からの出
力信号を受ける。19は低値選択器を示し、温度制御器
11と圧力制御器18からの信号を受け、その低値を選
択する。その他の構成は図2に示したガスタービン蒸気
冷却システムと実質同一でありその説明を省略する。
【0022】以上のように構成された図1のガスタービ
ン蒸気冷却システムにおいて、高温部品出口蒸気温度検
出器15で検出された冷却蒸気の温度を示す信号は温度
制御器11に送られ、高温部品出口蒸気温度が予じめ設
定された設定値になるように温度制御弁12を調節す
る。
【0023】すなわち、温度制御器11は、高温部品8
の出口における冷却蒸気温度が設定値以上の時は温度制
御弁12を開く方向に動作させて冷却蒸気の流量を増加
させ、逆に高温部品8の出口における冷却蒸気温度が設
定値以下の時は温度制御弁12を閉め冷却蒸気の流量を
減少させる方向に動作させる信号を出す。
【0024】一方、高温部品8の出口における冷却蒸気
圧力は圧力検出器16、ガスタービンの車室圧力(ガス
タービン空気圧縮機の吐出圧力)は圧力検出器17によ
ってそれぞれ計測され、計測された圧力を示すそれぞれ
の信号は、減算器20に入力され、この減算器20で引
き算され、冷却蒸気圧力が車室圧力よりも低下する傾向
が認められた場合、圧力制御器18が温度制御弁12を
閉める方向に動作させる信号を出す。
【0025】温度制御器11と圧力制御器18からそれ
ぞれ出力された信号は低値選択器19に入力され、ここ
でその大きさが比較され、低値が選択されて温度制御弁
12を動かす信号として出力される。低値選択器19で
温度制御器11と圧力制御器18の信号を選択すること
で、燃焼器等高温部品8の出口蒸気圧力がガスタービン
車室圧力を下回らない範囲で、温度制御器11は高温部
品8の出口における冷却蒸気温度の上昇を極力抑える制
御を行なうことができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン蒸気冷却システムでは、ガスタービンの高温部品か
らの冷却蒸気出口に温度制御弁を設け、この温度制御弁
によって高温部品から出る冷却蒸気温度が設定値になる
よう冷却蒸気温度制御を行うとともに、高温部品から出
る冷却蒸気圧力をガスタービン車室圧力よりも低下させ
ないよう前記した蒸気温度に優先して冷却蒸気圧力を制
御するように構成している。
【0027】このガスタービン蒸気冷却システムによれ
ば、ガスタービンの車室圧力よりも冷却蒸気圧力を低下
させない範囲でガスタービンの高温部品より流出する冷
却蒸気の温度を所定温度以上にならないように蒸気冷却
をおこなうことができる。
【0028】また、本発明により、ガスタービンの高温
部品冷却蒸気出口の冷却蒸気温度が設定値になるように
温度制御弁を制御する冷却蒸気温度制御系と、冷却蒸気
出口の冷却蒸気圧力がガスタービンの車室圧力以下にな
らないように温度制御弁を制御する冷却蒸気圧力制御系
とを設け、この2つの制御系の制御信号の低値によって
温度制御弁を作動するように構成したシステムとしたも
のでは、簡単な構成によりガスタービンの高温部品出口
の蒸気温度制御に優先して冷却蒸気圧力をガスタービン
車室圧力以上に確実に維持する装置とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態によるガスタービン蒸気
冷却システムの構成を示す系統図。
【図2】従来のガスタービン蒸気冷却システムの構成を
示す系統図。
【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 燃焼器等高温部品出口蒸気温度検出器 16 燃焼器等高温部品出口蒸気圧力検出器 17 ガスタービン車室圧力検出器 18 圧力制御器 19 低値選択器 20 減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高浜 正幸 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

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ようにしたガスタービン蒸気冷却シ
    ステムにおいて、前記高温部品からの冷却蒸気出口に温
    度制御弁を設け、同温度制御弁は前記高温部品から出る
    冷却蒸気温度が設定値になるよう冷却蒸気温度制御をお
    こなうとともに、前記高温部品から出る冷却蒸気圧力を
    ガスタービン車室圧力より低下させないよう前記蒸気温
    度制御に優先した冷却蒸気圧力制御をおこなうよう構成
    したことを特徴とするガスタービン蒸気冷却システム。
  2. 【請求項2】 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ようにしたガスタービン蒸気冷却シ
    ステムにおいて、前記高温部品からの冷却蒸気出口に設
    けられた温度制御弁と、前記冷却蒸気出口の冷却蒸気温
    度が設定値になるように前記温度制御弁を制御する冷却
    蒸気温度制御系と、前記冷却蒸気出口の冷却蒸気圧力が
    ガスタービンの車室圧力以下にならないように前記温度
    制御弁を制御する冷却蒸気圧力制御系とを有し、前記温
    度制御系と圧力制御系の制御信号のうち低値によって前
    記温度制御弁を作動させるように構成したことを特徴と
    するガスタービン蒸気冷却システム。
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DE69931413T DE69931413T2 (de) 1998-01-29 1999-01-22 Gekühltes System in einer Kraftanlage mit kombiniertem Kreislauf
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DE69930557T DE69930557T2 (de) 1998-01-29 1999-01-22 Auslassstromüberwachungssystem in einer dampfgekühlten Gasturbine
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002004807A (ja) * 2000-04-18 2002-01-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービンの蒸気制御装置
US6978623B2 (en) 2001-09-13 2005-12-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd Gas turbine, driving method thereof and gas turbine combined electric power generation plant

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002004807A (ja) * 2000-04-18 2002-01-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービンの蒸気制御装置
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