JPS5993907A - コンバインドサイクル発電プラントの急速起動装置 - Google Patents

コンバインドサイクル発電プラントの急速起動装置

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JPS5993907A
JPS5993907A JP20358782A JP20358782A JPS5993907A JP S5993907 A JPS5993907 A JP S5993907A JP 20358782 A JP20358782 A JP 20358782A JP 20358782 A JP20358782 A JP 20358782A JP S5993907 A JPS5993907 A JP S5993907A
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JP
Japan
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steam
temperature
gas
turbine
high temperature
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JP20358782A
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English (en)
Inventor
Masahiko Takahashi
正彦 高橋
Tetsuya Yoshida
吉田 徹哉
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Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS5993907A publication Critical patent/JPS5993907A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01K23/106Plants 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 with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • 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]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Control Of Turbines (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】 〔発明の技術分野〕 本発明はガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンの
駆動蒸気を発生させ、かつ、ガスタービンと混圧蒸気タ
ービンが1台の発電機を挾んで共通の軸で連結された1
軸形コンバインドサイクル発電プラントの急速起動装置
に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第1図は従来の1軸形コンバインドサイクル発電プラン
トの系統図であって、空気圧縮機1.ガスタービン29
発電機8.および蒸気タービン4は同一の駆動軸で結合
されている。また給気管5を介して空気圧縮機1に導入
された空気は、空気圧縮機1によって圧縮され、燃焼器
6に導かれて燃料制御弁7を介して、燃料供給管8から
供給される燃料と混合されて燃焼する。燃焼器6で発生
した燃焼ガスは、連絡管9を介してガスタービン2に入
シ、そこで膨張して仕事をして排ガスとなシ、排ガス管
10を介して排熱回収熱交換器11に送られる。ここで
排ガスは復水ポンプ12によシ抽出され、給水管18を
通して送シ込まれる給水を加熱して、蒸気を発生させた
後、煙突14を介して大気へ放出される。排熱回収熱交
換器11には高圧蒸気ドラム15および低圧蒸気・ドラ
#16の2つの蒸気ドラムがあシ、それぞれ高圧蒸気と
低圧蒸気を発生して、ここから高圧蒸気止め弁17およ
び高圧蒸気加減弁18を有する高圧蒸気管19、ならび
に低圧蒸気止め弁20、および低圧蒸気加減弁21を備
えた低圧蒸気管22をそれぞれ介して蒸気タービン4に
送気している。蒸気タービン4ではこの高圧蒸気、およ
び低圧蒸気が各段落を通過して膨張し、所定の仕事をな
して後、復水器23へ排出される。この排出蒸気は復水
器23にて凝縮され復水とな夛、その後復水ポンプ12
によ)抽出されて排熱回収ボイラ11へ送られる。
しかして、このようなコンバインドサイクル発電プラン
トの特徴として、通常の火力発電プラントに比べて、起
動時間を短縮できる点があげられている。ところがプラ
ントの停止後また直ちにプラントを再起動する、いわゆ
るホットスタート時には、蒸気タービン4にとって、か
なシ苛酷な運転が強いられることになる。すなわち、プ
ラントを停止すると蒸気タービン4のケーシングは、そ
の熱容量が比較的大きいために、なかなか冷却されずホ
ットスタート時においては定格出力における温度に近い
温度に加熱されている。一方排熱回収ボイラ11はプラ
ントの停止による温度降下が早い。また発生する蒸気の
温度は、ガスタービン2の排気ガス温度によって決まる
が、この排気ガス温度はガスタービン2の負荷上昇につ
れて上昇するという特徴を有するため、起動時には温度
の低い蒸気しか得ることができない。
第2図はこのよ5な蒸気タービン4のケーシングメタル
温度と、蒸気温度の違いを示した因であシ、縦軸は温度
、横軸はケーシングの軸方向の位置を示す。1軸形コン
バインドサイクル発電プラントにお、いては、一般に単
流の混圧式蒸気タービンが用いられる。この場合A点で
示す高温蒸気入口附近が最も温度が高く、B点で示す低
圧蒸気入口附近は、これよシ低く、さらに図の右側、す
なわち蒸気タービン4の排気口に近づくにしたがい温度
はさらに低下する。一方、第2図において破線Cで示し
たのは、ホットスタート時における高圧蒸気の温度レベ
ルである。図から明らかなように、ホットスタート時に
おいては、ケーシングメタル温度よシも蒸気温度が低い
状態(高温蒸気入口附近でΔtの差)があシ、このよう
な場合におけるプラント起動は蒸気タービン4のケーシ
ングが急激に冷却され、大きな熱応力が発生する。例え
ば、あるコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
ホットスタート時のA点でのメタル温度が400C,B
点でのメタル温度が165cであるのに対して、高圧蒸
気の温度は約260Cである。
従来、このようなケーシングのメタル温度と、蒸気温度
のミスマツチという問題を解消するために次に述べるタ
ービンバイパス運転を併用した運転方法が採用されてい
る。すなわち、第1図に示すように、高圧蒸気ドラム1
5、および低圧蒸気ドラム16と復水器28の間を高圧
バイパス弁24を備えた高圧バイパス管25、および低
圧バイパス弁26を有する低圧バイパス管27にょ夛そ
れぞれ接続し、プラントの起動時ケーシングメタル温度
と蒸気温度との差が熱応力上許容し得る温度差以内に入
るまで、つま)蒸気温度が上昇しであるレベルに到達す
るまで、相対的に冷たい温度の蒸気が、蒸気タービン4
内に流入するのを防止するようになっている。
しかしながら、かかるタービンバイパス運転を併用する
方法では、上述したように蒸気温度があるレベルに到達
するまで蒸気タービン4の運転は見合わせることが要求
され、プラント起動時間がこの蒸気タービン4の運転待
機時間に比例して長引くという欠点がある。
一方、このようなタービンバイパス運転中は、1軸形コ
ンバインドサイクル発電プラントの宿命としてガスター
ビン2が回れば同一駆動軸上にある蒸気タービン4も同
じように回転する。このため蒸気タービン4は蒸気の流
れが全くないなかで回転することにな)、かき回しによ
る損失(風損)が発生し、蒸気タービン4の内部温度が
上昇する。
この場合、最終段落付近では応力的にみて極めて厳しい
状態になるものと考えられ、ケーシング等の構成部品に
クラックを生じるか、また発生しないまでもその懸念に
ついて常に心配しなければならないという問題がある。
過大な熱応力の発生に対しては許容応力の高い材料を適
用することも考えられるが、現状の技術では極めて高価
なものとなるのみならず、新材料を用いることに附随す
る他の技術的な問題の発生も予想され、簡単には変更で
きない。
〔発明の目的〕
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、ホット
スタート時ケーシングメタル温度に見合う温度の蒸気を
蒸気タービンに速やかに流し、ふって蒸気タービンの起
動時間を大幅に短縮することのできるコンバインドサイ
クル発電プラントの急速起動装置を提供することを目的
とする。
〔発明の概要〕
本発明はガスタービンの高温ガスを段落の途中が抽出し
、この高温ガスと高圧蒸気ドラムから抽出される缶水と
を熱交換させて発生した蒸気を蒸気タービンに導き、こ
れによシブラントのホットスタート時には通常の主蒸気
よシも高い温度の蒸気を蒸気タービンに送給するように
構成したことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下第3図を参照して、本発明の一実施例について説明
する。なお、第1・図に示される部分と同一部分につい
ては、同一符号を付しその説明を省略する。
第8図において、本発明においてはガスタービン2の入
口側に近い任意の段落で高温ガスを抽出するためのガス
抽出管28を設ける。このガス抽出管28は調節弁29
を介して排熱回収熱交換器11の最上流点と連絡させて
いる。一方、高圧蒸気ドラム15よシ移送ポンプ30を
介して抽出される缶水の一部を排熱回収熱交換器11に
導くための供給管81が循環水管82から分岐される。
この供給管81の他端は排熱回収熱交換器11内に導か
れ、そこで補助蒸発器38と連絡させている。この補助
蒸発器88は上述したガス抽出管28によって導かれる
高温ガスの放出点にあシ、その他端は開閉弁34を備え
た第1高温蒸気管85を介して気水分離器86と結ばれ
ている。この気水分離器36からは蒸気を蒸気タービン
4に導くための第2高温蒸気管37と、ドレンを高圧蒸
気ドラム15に送給するドレン管88とがそれぞれ引き
出され、第2高温蒸気管37は開閉弁89を介して高圧
蒸気管19に、またドレン管88は回収ポンプ40を介
して高圧蒸気ドラム15に各々連絡させている。なお、
符号41は蒸気元弁である。
本発明は上述のように構成されておシ、コンバインドサ
イクル発電プラントのホットスタート時においては、蒸
気タービン4のケーシングメタル温度を調べ、ある温度
以上になっていることを確認して後、ガス抽出管28の
調節を「閉」弁29を「開」、第1高温蒸気管85の開
閉弁84を「開」、高圧蒸気管19の蒸気元弁41.第
2高温蒸気管37の開閉弁39を「開」とすれば補助蒸
発器33で発生した高温の蒸気を蒸気タービン4に送給
することができる。
一方、通常の熱交換にょシ発生された主蒸気の温度とケ
ーシングメタル温度との差がある値以上になった時点で
は、調節弁29は「閉」、開閉弁84は「閉」蒸気元弁
41は「開」、開閉弁39は「閉」、として主蒸気を通
常の運転方法で供給するものである。
したがって本発明はホットスタート時、主蒸気の温度が
低くてもこれと無関係にプラントの起動に伴なって発生
する高温ガスをガスタービン2よシ抽出し、この高温の
ガスによってケーシングメタル温度に見合う温度の蒸気
を発生せしめ、この蒸気を蒸気ターピ/4に流入させる
ようにしているので、プラント起動時間を大幅に短縮す
ることが可能である。
また、本発明はホットスタート時冷たい温度の蒸気を流
入させず、相対的に温度差の少ない蒸気を蒸気タービン
4に送給するようにしているので、ケーシング等の構成
部品における熱応力の発生が著しく低減されるものであ
る。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、ホットスタート時プ
ラントの起動に伴なって発生する高温ガスをガスタービ
ンよシ抽出し、この高温ガスによってケーシングメタル
温度に見合う温度の蒸気を得てこれを蒸気タービンに送
給するようにしているので、プラント起動時間を大幅に
短縮できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術によるところのコンバインドサイクル
発電プラントの系統図、第2図は蒸気タービンの主蒸気
温度とケーシングメタル温度との関係を示す線図、第3
図は本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントの
急速起動装置の一実施例を示す構成図である。 2・・・ガスタービン  4・・・蒸気タービン11・
・・排熱回収熱交換器 15・・・高圧蒸気ドラム16
・・・低圧蒸気ドラム 19・・・高圧蒸気管22・・
・低圧蒸気管   28・・・ガス抽出管81・・・供
給管     82・・・循゛項水管83・・・補助蒸
発器  85・・・第1高温蒸気管36・・・気水分離
器  87・・・第2高温蒸気管(7817)代理人 
弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1図 第2図 グーシン7°上のイ受l

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高温ガスによって駆動されるガスタービンと、このガス
    タービンから排出される高温ガスと系内に封じられた系
    統給水とを熱交換せしめて高温蒸気を得る排熱回収熱交
    換器と、この排熱回収熱交換器から送られる高温蒸気を
    取入れて駆動される蒸気タービンとを備えたものにおい
    て、前記排熱回収熱交換器内に前記ガスタービンよシ抽
    出される膨張途上の高温ガスと系内に封じられた系統給
    水とを熱交換せしめて高温蒸気を得る補助蒸発器を設け
    、プラント起動時この補助蒸発器からの高温蒸気を必要
    に応じて前記蒸気タービンに送給するようにしたことを
    特徴とするコンバインドサイクル発電プラントの急速起
    動装置。
JP20358782A 1982-11-22 1982-11-22 コンバインドサイクル発電プラントの急速起動装置 Pending JPS5993907A (ja)

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