JPS5844204A - 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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Publication number
JPS5844204A
JPS5844204A JP14262481A JP14262481A JPS5844204A JP S5844204 A JPS5844204 A JP S5844204A JP 14262481 A JP14262481 A JP 14262481A JP 14262481 A JP14262481 A JP 14262481A JP S5844204 A JPS5844204 A JP S5844204A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
gas
combustion chamber
gas turbine
temperature exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
JP14262481A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Arii
有井 達夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP14262481A priority Critical patent/JPS5844204A/ja
Publication of JPS5844204A publication Critical patent/JPS5844204A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01K23/101Regulating means specially adapted therefor
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを組合わせた
コンバインドサイクル発電プラントに係り、プラントの
起動時においても有効に窒素酸化物の発生を抑えること
のできるコンバインドサイクル発電プラントに関する。
近年、この種の発電プラントに対する一酸化窒素、二酸
化窒素等の窒素酸化物(以下、No、という、)排出規
制が厳しくなって来ている。
この排出規制として総量規制が実施されると、発電プラ
ントの起動から停止までの全期間において、No、の排
出を抑制する必要がある7とζろが、従来の発電プラン
)においては、noxの発生を十分に抑えることかで参
ないという不都合があった。
以下その塩山を説明する。
一般に、NOxはi、ooo”c以上という高温のもと
て空気中の酸素と窒素とが結合することにより発生する
・従って、燃焼時1c NOxの発生を抑制する方法と
しては、燃焼温度を低く抑えてHogの生成反応を鈍化
する方法と、燃焼に寄与せずり、がもNOx発生の要因
となる余剰酸素の量を少なくする方法とが有効である。
更に、 NOxが発生した場合には、還元剤を排ガス中
に混入させ、かつ、ある種の触媒のもとてNOxを窒素
と水とに分解して除去する触媒法が有効である。
従来のコンバインドサイクル発電プラントにおいては、
上記各方法を適宜組合わせる仁とkより脱硝を行なって
いた。
例えば、ガスタービン燃焼室に蒸気あるVhFi水を噴
射して燃焼温度を低くするととも眠燃焼速度を遅くする
ことくより燃焼中に生じるNOxの生成反応を抑制した
り1発生し九NOx K対しては。
ガスタービンの排ガスにアンモニア若しくはヒドラジン
等を噴霧混入させ、かつ、排熱回収ボイ2の適当位置に
設置された触媒によりNOxを窒素ガスと水蒸気とに分
解させて−た。
第1図はこの種の従来の発電プラントの1例を示してお
り、この発電プラントは共通の軸で連結されたガスター
ビン11発電機コ、蒸気タービン3並びにガスタービン
lの圧縮機参と、燃焼室Sと、排熱回収ボイラ基等で形
成されている。
この発電プラントは次のようKして運転される。
先ず、大気aが圧縮機参に吸込まれて圧縮され、燃焼室
Sに送給される。この燃焼室Sでは燃料制御弁りを通し
て適量ずつ送られて来る燃料fが圧縮空気の下で燃焼さ
れ、燃焼ガスgとなうがガスタービンlへ送給される。
この燃焼ガスgFiガスタービンlを回転させた後、排
ガスeとなって排熱回収ボイラ6内に流入する。この排
熱回収ボイラ6内を流通する排ガスeは、過熱器t、蒸
蒸発49筒 炭器10では給水fを加熱して温水としてドラムl/に
流入させ、蒸発器!では循環ポンプ/2によりて送給さ
れる温水を加熱して水蒸気としてドラム/J内へ電流さ
せ、過熱器tではドラムノコから送られて来る水蒸気を
再に加熱して蒸気8tとする.この蒸気8tは蒸気ター
ビン3に送られる.蒸気タービン3はこの蒸気針並びに
他の専用の蒸気等により回転させられる。しかして、発
電機コはガスタービンIおよび蒸気タービン3により回
転駆動され、発電を行なう。
この従来プラントにおいては、運竺中に燃焼機5内に蒸
気噴射制御弁13を通1,て蒸気81を噴射させて燃焼
温度を低減させてNowの発生を抑制するとともに,排
熱回収ボイラ6の入口部分においてアンモニア注入装置
/44からアンそニアを排ガメe’WK注入し、そして
排ガス温度が約sso − 参so℃となる位置に設置
された触媒isと混合ガスとを反応させてMowを窒素
と水蒸気とに分解して脱硝を行なうように形成てれて−
る。
ところが、上記従来プラントにおいては、燃焼室S内に
噴射される蒸気s1は蒸気タービン3から抽気したり、
排熱回収ボイラ6によって生成され゛た蒸気針の一部を
用−て−るものであるから、プラントの起動時にお−で
は上記蒸気81は得られなりため燃焼ガス温度を低減す
ることができず、NOxの発生を抑制する仁とができな
かった。また、プラントの起動時にお−では排ガスeの
温度が低く、触媒/3が還元反応に適し九温度に達成し
ていないので、その還元反応を促進させることができず
、発生したN(hがほとんど大気中に放出されるという
不都合があった。
本発明社これらの点に鑑みてたてれたものであり、プラ
ントの起動時にお埴てもNOxの発生を有効に抑えるこ
とのできるコンバインドサイクル発電プラントを提供す
ることを目的とする。
本発明の上記目的は、コンバインドサイクル発電プラン
トを、ガスタービン燃焼室から送られて来る燃焼ガスに
よって回転させられるガスタービンと、このガスタービ
ンから排出石れる排ガスを熱源とする排熱回収ボイラと
、蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび蒸気タービ
ンによって回転駆動式れる発電機とを有するコンバイン
ドサイクル発電プラン)において、前記排熱回収ボイラ
から低温排ガスを抽出し前記ガスタービン燃焼室内に送
給する低温排ガス再循環装置を設けて形成することによ
り達成される。
以下、本発明を第2〜3図に示す実施例について説明す
る。
同図において、従来と同一部分には同一符号を付しであ
る。
第2図は本発明の一実施例を示!5.排熱回収ボイラ6
と燃焼室Sとの間K、低温排ガスを排熱回収ボイラ4か
ら燃焼室sVc再循環させる低温排ガス再循環装置/6
を設けて形成されている。この低温排ガス再循環量[/
4は、排熱回収ボイラ6の節炭機IOの下流側から導出
され燃焼室3に接続でれた再循環路17と、この再循環
路17にその下流方向に向けて順に設けられた止め弁I
t、再循堀ポンプ/9、流量制御弁に、逆止弁ν等とか
ら形成されている。
この低温排ガス再循環装置16によって燃焼室5内に送
給される低温排ガスG1の流量制御は流量制御弁Iおよ
び止め弁1zricよって行なわれるが、この流量制御
弁Xの弁開度を自動調整するものとして演算調節器−を
設けると良%A7この演算調節器u K it 、プラ
ントの運転状態に応じて各弁It 、 aの弁開度を調
節するために、燃焼室Sへ供給ブれる燃料fの流量を検
出する燃料流量測定器力、燃焼室S内の燃焼状態を検出
する火炎監視装置J。
排熱回収ボイラ6の出口に取付けられて排ガス中のNO
xの濃度を検出する1iox濃度検、出器コ、アンモニ
アの注入量を検出するアンモニア流量検出器1等がそれ
ぞれ設けられている。
次に%本実施例の作用を説明する。
プラントの起動時KFi、排ガス・の温度が低温であり
、NOxも多′1kK含まれている。
とのWA、本実施例においては低温排ガス再循環装置1
4の止め弁IIと流量制御弁Xとを開くことKより、排
熱回収ボイラ6内の低温排ガスを再循環路l)内に抽出
するとともに、再循環ポンプ/9により約/3”l/c
dK加圧して燃焼室S内に送給する。
これKより、NOxを含んだ低温排ガスは排熱回収ボイ
ラ6から大気中に放散てれることなく、燃焼室S内に再
循璋石れる。
この低温排ガスG1の再循環量は、演算調節器nにより
自動的に決定される。即ち、燃料流量測定器−により検
出石れる燃焼室!への燃料での供給量と、NOx濃度検
出装置jVcよって検出されたNO!濃度との関数とし
て演算調節器nにより演算石れ良問度信号コアをもって
流量調節弁Xを開閉させ、排熱回収ボイラ1内の約全体
の低温排ガスG1を燃焼室Sへ再循環させるようKして
決定される。
また、燃焼室INKおける点火直後においては、燃焼状
態が不安定なので、火炎監視装置薯で燃焼状態を監視し
、燃焼か不安定となって失火しそうKなったら、演算調
節器nによって流量制御弁3の弁開度を絞るか若しくは
全閉として、低温排ガスG1の再循環量を減少ぢせて失
火を防止するように運転される。
そして、燃焼状態が安定した後、また演算調節器nから
の開度信号コアによりて、流量制御弁Xは開閉調節され
る。
これにより、総を含んだ低温排ガスは排熱回収ボイラ4
から大気中に排出式れることなく、燃焼室S内に再循環
される。
その後、ガスタービンの負荷が上昇して排ガスeの温度
がアンそニア還元法を行なうに十分な高温になると、ア
ンモニア注入制御弁コを開弁して、アンモニア注入装置
/4Lから、アンモニアを排ガス6P3に注入する。こ
れにより、排ガスe中に含まれるNoIは触媒isのs
4+において還元除去される。
そして、アンモニア注入と同時に、このアンモニア注入
をアンモニア流量検出器易により検出し、演算調節器u
Kより止め弁/Iおよび流量制御弁mを全閉にし、排ガ
スの再循環を停止する。これは、再循環される低温排ガ
スGi中にアンモニアが含有されて埴ると、そのアンモ
ニアが燃焼室S内でのNOx発生の原因となるからであ
る。
また、再循環停止後、演算調節器−から開弁信号コ9が
蒸気噴射制御弁/3に送られ、蒸気81が燃料室S内に
供給され、燃焼ガメ゛温度の低減を図り、NOxの発生
を防止するようKされる。
なお、触媒15は、過熱器tと蒸発器tの間に設置する
ほかに、ガスタービンlの容量や排熱回収ボイラの性能
等により適正な反応温度の位置に設置される。例えば、
蒸発器!を上下に二分割してその中間位置に設けたり、
蒸発器9と節炭器ioとの間に設けたりしてもよい。
第3図は本発明の他の実施例を示し、ヒドラジン触媒法
を行なうように形成されている。前記実施例と同一部分
には同一符号を付l−である。
ヒドラジン触媒法による脱硝の反応温度は100℃以下
が適しているので、ヒドラジン注入装置Xおよび触媒3
1は節炭器10の流入側に設けられている。そして、低
温排ガス再循環装置16の再循環路17は節炭器ioと
ヒドラジン注入装置30との中間□位置から導出されて
いる。
プランFの起動時における低温排ガスの再循環は上記実
施例と同様にして行なわれる。
そして、排ガスeの(温度がヒドラジン触媒法を行なう
に十分な高温−なりた際に、ヒドラジン注入制御弁3コ
を開弁じて、ヒドラジンが排熱回収ボイラ1内に注入さ
れ、触媒J/にで排ガス中のNOxが還元除去される。
本実施例においては、ヒドラジン触媒反応が再循環路1
7より下流側の排熱回収ボイラ6内!行なわれてφる九
め、ヒドラジンが再循環されて燃焼室S内に流入するこ
とがな%A、従って、ヒドラジン注入開始後に$−いて
も、低温排ガスG1の再循環を継続して行なうことがで
き、燃焼室S内への蒸気81の噴射が不要である。これ
にLす、蒸気81に用いられている蒸気タービンからの
抽気蒸気を総て蒸気タービンの駆動に用いることができ
、プラント全体の熱効率も向上させることができる。
このように本発明のコンノ(インドサイクル発電プラン
トは低温排ガスを再循環させるように構成したから、排
ガスの温度が低いため燃焼ガス温度低減用の蒸気81が
得られず、かつアンモニア、並びに:にドラジンの還元
反応も十分に行なわれない起動時においても、燃焼室内
での燃焼温度を低減させることができ、数発生の一因と
なる燃焼に寄与しない酸素供給量を減少させて、 No
wの発生を抑えることができる。また、演算調節器を用
いることによ匂、低温排ガスの再循環量を自動的に適正
量に調節することかできる。%また、排ガス温度が十分
に高くなった後は、触媒法により、moxを除去するこ
ともできる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
g/図は従来のコンバインドサイクル発電プラントを示
す系統図、第二図は本発明の発電プラントの一実施例を
示す系統図、第3図は本発明の他の実施例を示す系統図
である。 !・・・ガスタービン、コ・・・発電機、3・・・蒸気
タービン%S・・・燃焼室、ト・・排熱回収ボイラ、1
6・・・低温排ガス再循環装置Jl〕・・・再循環路、
 itr・・・止め弁、it・・・再循環ポンプ、I・
・・流量制御弁、コト・・逆止弁、U−−・演算調節器
、力・・・燃料流量測定器、メ・・・火炎被視装置、j
・・・110x濃度検出器。 出願人代理人   猪 股    清 も I 図 三 妬 2 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガスタービン燃焼室から送られて来る燃焼ガ・スに
    よって回転させられるガスタービンと、このガスタービ
    ンから排出される排ガスを熱源とする排熱回収ボイラと
    、蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび蒸気タービ
    ンによって回転駆動される発電機とを有するプンバイン
    ドサイクル発電プツン)Kお−で、前記排熱回収ボイラ
    から低温排ガスを抽出し前記ガスタービス燃焼室内に送
    給する低温排ガス再循環装置を設け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。 1、低温排ガス再循環装置は、排熱回収ポーラとガスタ
    ービン燃焼室とを接続する再循環路と、この再循環路に
    下流方向へ順に設けられた止め弁。 再循環ポンプ、流量制御弁および逆止弁とからなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のコンバインド
    サイクル発電プラント。 3、ガスタービン燃焼室から送られて来る燃焼ガスによ
    って回転させられるガスタービンと、このガスタービン
    から排出される排ガスを熱源とする排熱回収ボイラと、
    蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび蒸気タービン
    によりで回転駆動される発電機とを有するフンパイン蒼
    サイクル発電プラントにおいて、前記排熱回収ボイラか
    ら低温排ガスを抽出し前記ガスタービン燃焼室内に送給
    する低温排ガス再循環装置を設け、この低温排ガス再循
    環装置Kti前゛記低温排ガスの送給量を制御する流量
    制御弁を設け、この流量制御弁にはその弁開度をプラン
    ト各部の運転状態に応じて制御する演算調節器を設は九
    ことを特徴とするフンバインドサイクル発電プラント。 参、演算調節器は、流量制御弁の弁開度を決定する条件
    を検出する九めに、燃焼室への燃料流量を検出する燃料
    流量測定器、前記燃焼室の燃焼状態を監視する火炎監視
    装置、Thよび排熱回収ボイラの出口部分の排ガス中に
    含まれる窒素酸化物の濃度を測定するNOx濃度検出装
    置を有することを特徴とする特許請求の範囲第3項紀載
    のコンバインドサイクル発電プラント。
JP14262481A 1981-09-10 1981-09-10 コンバインドサイクル発電プラント Pending JPS5844204A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0317110A2 (en) * 1987-11-18 1989-05-24 Radian Corporation Low NOx cogeneration process
JP2010241405A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Katsuyuki Satake タイヤ交換補助装置
CN106894853A (zh) * 2017-01-24 2017-06-27 国家电网公司 凝汽式汽轮机冷端节能诊断方法

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