JPH1122488A - コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents

コンバインドサイクル発電プラント

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JPH1122488A
JPH1122488A JP9179673A JP17967397A JPH1122488A JP H1122488 A JPH1122488 A JP H1122488A JP 9179673 A JP9179673 A JP 9179673A JP 17967397 A JP17967397 A JP 17967397A JP H1122488 A JPH1122488 A JP H1122488A
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正人 片岡
Taku Ichiyanagi
卓 一柳
Yasushi Fukumizu
靖史 福泉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンの高温被冷却部を蒸気冷却する
コンバインドサイクル発電プラントにおいて、冷却蒸気
の圧力損失が大きくなるのを防止し、かつ効率良く回収
するようにしたものを提供することを課題とする。 【解決手段】 ガスタービンの静翼又は動翼等における
高温被冷却部の冷却蒸気通路を互いに独立した複数の並
列通路で構成したことにより、この並列配置数により冷
却蒸気の圧力損失発生部が分散し、圧力損失全体の合計
を小さくすることができたものである。

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プラン
トと蒸気タービンプラントとを組み合わせたコンバイン
ドサイクル発電プラントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】コンバインドサイクル発電プラントは、
ガスタービンプラントと蒸気タービンプラントを組み合
わせた発電システムであり、熱エネルギーの高温域をガ
スタービンで、また、低温域を蒸気タービンでそれぞれ
分担して受持ち、熱エネルギーを有効に回収し、利用す
るようにしたものであり、近年特に脚光を浴びている発
電システムである。
【0003】このコンバインドサイクル発電プラントで
は、効率向上のための一つのポイントを、ガスタービン
の高温域を何処まで高め得るか、と言う点に置いて研究
開発が進められてきた。
【0004】一方、高温域の形成には、タービン構造体
の耐熱性の面から冷却システムを設けねばならず、この
冷却システムにおける冷却媒体としては従来から空気が
用いられて来た。
【0005】しかし、冷却媒体として空気を用いる限
り、例え高温域を達成し得たとしても、冷却に要した空
気を自らの空気圧縮機で必要圧力迄昇圧するのに要した
動力損失と、また、高温ガスの通過するタービン流路内
に部品の冷却に使用した空気を最終的に混合させる事に
より平均ガス温度を低下させてガスの持つエネルギーを
低下せしめる結果になることとの両方を考慮すると、熱
効率のこれ以上の向上は期待できないところまで来てい
る。
【0006】この問題点を解決し更に効率向上を図るべ
く、ガスタービンの冷却媒体として前記した空気に替え
て、蒸気を採用するものが提案されるに至った。
【0007】一例として挙げれば、特開平05−163
960号公報のものがある。しかしこの特開平05−1
63960号公報に記載されたものは、ガスタービンの
冷却媒体として蒸気を採用するという概念の開示はとも
かくとして、その細部においては工夫し解決しなければ
ならない課題が多数残されている。
【0008】例えば、この公報の開示においても、ガス
タービンの高温被冷却部に供給される冷却蒸気は、一定
の蒸気源から前記被冷却部に導かれ、冷却すべき位置を
通して流れ、一定の仕事をした後所定の回収部へ導かれ
る、と言う基本概念の紹介に止まり、その過程における
冷却蒸気の圧力損失等の問題については、格別気に止め
ておらず、格別の配慮もされていない。
【0009】即ち、この蒸気冷却の技術に関しては、未
だ試行錯誤の段階であり、前記したような細部に亘って
の問題点の追求、工夫、配慮、対応等について、従来技
術はまだまだ未完の域を出ていないと言うのが実状であ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
のものでは、蒸気冷却の基本概念の紹介に止まり、ガス
タービンの高温被冷却部の冷却蒸気通路は、静止系また
は回転系のそれぞれにおいて、被冷却部全体に亘って直
列に連通して形成されている。
【0011】即ち、静止系の高温被冷却部では、第1段
静翼、続いて第2段静翼と連通して冷却蒸気は直列に流
され、所定の冷却を行って加熱され、回収部に至る構成
となっている。
【0012】このような構成によれば、ガスタービンの
高温被冷却部での圧力損失が大きくなり、同高温被冷却
部の上流側、及び下流側で種々の制約が生じ、設計製作
はもとより、操作上も自由度が小さくなるのみならず、
プラント効率の低下に連なることになる。即ち、高温被
冷却部で冷却を行った後の冷却蒸気を回収するに当た
り、同冷却蒸気の圧力が低下していれば、その低下した
分蒸気タービンの出力減となり、ひいてはプラント効率
の低下となる。
【0013】他方、この圧力損失が生じることを予め織
り込んだ上、蒸気タービンで常時所定の圧力を得ようと
すると、必要以上に大きな容量の制御弁を必要とするこ
とになり、設計製作のコストを引き上げる事となるばか
りでなく、この様な大容量の制御弁の採用は現実的では
ない。
【0014】本発明はこれらの諸点に鑑み、ガスタービ
ンの高温被冷却部において圧力損失が大きくなるのを防
止し、冷却蒸気を効率良く回収するようにしたものを提
供することを課題とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するべくなされたもので、ガスタービンプラントと蒸
気タービンプラントとを組合せ、ガスタービンからの排
熱を利用して蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱
回収ボイラを備えるとともに、前記ガスタービンの高温
被冷却部を蒸気で冷却する蒸気冷却システムを設け、こ
の蒸気冷却システムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回
収させるように構成したコンバインドサイクル発電プラ
ントにおいて、前記高温被冷却部の冷却蒸気通路は互い
に独立した複数の通路を並列に配置して構成したコンバ
インドサイクル発電プラントを提供し、冷却蒸気通路を
並列に構成したことにより、この並列配置数により冷却
蒸気の圧力損失発生部が分散し、圧力損失全体の合計を
小さくすることができるものである。
【0016】また、本発明は、前記並列通路を第1段静
翼の冷却蒸気通路と第2段静翼の冷却蒸気通路で構成し
たコンバインドサイクル発電プラントを提供し、静翼段
落の高温被冷却部を第1段静翼と第2段静翼で互いに独
立した冷却蒸気通路とすることにより、同冷却蒸気通路
での圧力損失を分散し、同圧力損失の合計を小さくする
ことができるものである。
【0017】また、本発明は、前記並列通路を第1段動
翼の冷却蒸気通路と第2段動翼の冷却蒸気通路で構成し
たコンバインドサイクル発電プラントを提供し、動翼段
落の高温被冷却部を第1段動翼と第2動静翼で互いに独
立した冷却蒸気通路とすることにより、同冷却蒸気通路
での圧力損失を分散し、同圧力損失の合計を小さくする
ことができるものである。
【0018】また、本発明は、前記並列通路を同一段内
の複数の静翼間または動翼間を区分して通る複数系統の
冷却蒸気通路で構成したコンバインドサイクル発電プラ
ントを提供し、静翼または動翼の同一段内で周方向に複
数区分され、互いに独立した冷却蒸気通路としたことに
より、冷却蒸気通路での圧力損失を分散し、同圧力損失
の合計を小さくすることができるものである。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
に基づいて説明する。なお、図1は説明の便宜を考慮し
て、本実施の形態の要部を抜粋して極く略式に示す概略
図である。
【0020】1は第1段静翼、2は第2段静翼、また3
は第1段動翼、4は第2動静翼である。5は冷却蒸気の
供給経路で、途中で分岐して第1段静翼の冷却蒸気通路
5aと第2段静翼の冷却蒸気通路5bとに通じている。
【0021】各冷却蒸気通路5a、5bは、それぞれ第
1、第2段静翼1、2の被冷却部を経て第1段静翼の回
収通路6a、および第2段静翼の回収通路6bへ通じ、
その後流でこの回収通路6a、6bは蒸気回収通路6へ
合流している。
【0022】即ち、前記冷却蒸気通路5a、5bは、第
1、第2段静翼1、2の位置において、互いに独立した
並列の通路を構成し、またこれに通じる回収通路6a、
6bも同様に並列の通路を構成している。
【0023】一方、動翼側についてみると、前記静翼側
と対称に、7は冷却蒸気の供給経路で、途中で分岐して
第1段動翼の冷却蒸気通路7aと第2段動翼の冷却蒸気
通路7bとに通じている。
【0024】そして各冷却蒸気通路7a、7bは、それ
ぞれ第1、第2段動翼3、4の被冷却部を経て第1段動
翼の回収通路8a、および第2段動翼の回収通路8bへ
通じ、その後流でこの回収通路8a、8bは蒸気回収通
路8へ合流している。
【0025】即ち前記静翼側と同様に、前記冷却蒸気通
路7a、7bは、第1、第2段動翼3、4の位置におい
て、互いに独立した並列の通路を構成し、またこれに通
じる回収通路8a、8bも同様に並列の通路を構成して
いる。
【0026】本実施の形態のものは、前記の様に構成さ
れているので、先ず静翼側についてみると、図示省略し
た外部の冷却蒸気源から供給される冷却蒸気は、冷却蒸
気の供給経路5から導入されて冷却蒸気通路5a、5b
に並列に分岐し、第1段静翼1および第2段静翼2へ直
接導入され、同第1段静翼1および第2段静翼2の高温
被冷却部を冷却することにより自身は加熱され、その後
それぞれ独立の回収通路6a、6bを経て蒸気回収通路
6へ合流し、図示省略の蒸気タービン等で熱回収され
る。
【0027】この場合、冷却蒸気通路5aを流れる冷却
蒸気は、冷却蒸気通路5bによる圧力損失には無関係で
あり、反対に冷却蒸気通路5bを流れる冷却蒸気は、冷
却蒸気通路5aによる圧力損失には無関係であるので、
全体としての圧力損失は大幅に低減されることとあな
る。
【0028】一方、動翼側については、前記静翼側と全
く同様に圧力損失を抑えた上で蒸気回収通路8を経て図
示省略の蒸気タービン等で熱回収されるものであること
は、重ねて説明するまでもなく容易に理解されるであろ
う。
【0029】次に本発明の第2の実施の形態について図
2に基づいて説明する。図2も前記図1と同様に説明の
便宜を考慮して、本実施の形態の要部を抜粋して極く略
式に示す概略図である。
【0030】10は静翼または動翼の全周に亘る翼群を
イメージとして示し、同翼群10はここでは6つのグル
ープに区分され、各グループごとに独立した冷却蒸気通
路で結ばれ、周方向で並列の系統を構成している。
【0031】即ち、第1の翼群の冷却蒸気通路11は、
供給経路11aと蒸気回収通路11bを有し、また第2
の翼群の冷却蒸気通路12は、供給経路12aと蒸気回
収通路12bを有し、以下同様に第3、4、5、6の翼
群の冷却蒸気通路13、14、15、16は、それぞれ
供給経路13a,14a,15a,16aと蒸気回収通
路13b,14b,15b,16bを有して形成され、
互いに並列となる6組の系統を構成している。
【0032】そして本実施の形態においても、前記のよ
うに冷却蒸気通路を周方向で並列に分散させることによ
り、前記第1の実施の形態と同様に圧力損失を抑えた上
で図示省略の蒸気タービン等で熱回収されるものであ
る。
【0033】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【0034】
【発明の効果】以上本発明によれば、冷却蒸気はそれぞ
れ独立した並列の通路を分流するので、全ての冷却蒸気
が共通の圧力損失発生部を重複してひっきりなしに流
れ、圧力損失が積み上げられて大きくなるというもので
はなく、無駄も無理もなく、後流の各種機器に不要なト
ラブルを持ち込むこともない、圧損発生を抑えた効果的
な装置を得ることができたものである。
【0035】また、請求項2の発明によれば、連続する
第1、第2段の静翼段を並行して冷却し、熱回収を行う
ようにした構造を採用して、圧損発生を抑えた効果的な
装置を得ることができたものである。
【0036】また、請求項3の発明によれば、連続する
第1、第2段の動翼段を並行して冷却し、熱回収を行う
ようにした形式の装置に適用して、圧損抑制に特に効果
を発揮することができたものである。
【0037】更にまた、請求項4の発明によれば、静翼
または動翼の特定の同一段落内で並行して冷却し、熱回
収を行うようにした形式の装置に適用して、圧損抑制に
特に効果を発揮することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係わるガスタービン
冷却部の要部を抜粋し、軸方向断面を略式に示す概略図
である。
【図2】本発明の実施の第2形態に係わるガスタービン
冷却部の要部を抜粋し、半径方向断面を略式に示す概略
図である。
【符号の説明】
1 第1段静翼 2 第2段静翼 3 第1段動翼 4 第2段動翼 5 冷却蒸気の供給経路 5a 冷却蒸気通路 5b 冷却蒸気通路 6 蒸気回収通路 6a 回収通路 6b 回収通路 7 冷却蒸気の供給経路 7a 冷却蒸気通路 7b 冷却蒸気通路 8 蒸気回収通路 8a 回収通路 8b 回収通路 10 翼群 11 冷却蒸気通路 11a 供給経路 11b 蒸気回収通路 12 冷却蒸気通路 12a 供給経路 12b 蒸気回収通路 13 冷却蒸気通路 13a 供給経路 13b 蒸気回収通路 14 冷却蒸気通路 14a 供給経路 14b 蒸気回収通路 15 冷却蒸気通路 15a 供給経路 15b 蒸気回収通路 16 冷却蒸気通路 16a 供給経路 16b 蒸気回収通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01K 23/10 F01K 23/10 X F02C 3/30 F02C 3/30 Z 6/18 6/18 A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンプラントと蒸気タービンプ
    ラントとを組合せ、ガスタービンからの排熱を利用して
    蒸気タービン駆動用蒸気を発生させる排熱回収ボイラを
    備えるとともに、前記ガスタービンの高温被冷却部を蒸
    気で冷却する蒸気冷却システムを設け、この蒸気冷却シ
    ステムからの過熱蒸気を蒸気タービンに回収させるよう
    に構成したコンバインドサイクル発電プラントにおい
    て、前記高温被冷却部の冷却蒸気通路は互いに独立した
    複数の通路を並列に配置して構成したことを特徴とする
    コンバインドサイクル発電プラント。
  2. 【請求項2】 前記並列通路を第1段静翼の冷却蒸気通
    路と第2段静翼の冷却蒸気通路で構成したことを特徴と
    する請求項1に記載のコンバインドサイクル発電プラン
    ト。
  3. 【請求項3】 前記並列通路を第1段動翼の冷却蒸気通
    路と第2段動翼の冷却蒸気通路で構成したことを特徴と
    する請求項1に記載のコンバインドサイクル発電プラン
    ト。
  4. 【請求項4】 前記並列通路を同一段内の複数の静翼間
    または動翼間を区分して通る複数系統の冷却蒸気通路で
    構成したことを特徴とする請求項1に記載のコンバイン
    ドサイクル発電プラント。
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