JPS6172807A - 複合発電プラント - Google Patents

複合発電プラント

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JPS6172807A
JPS6172807A JP19392684A JP19392684A JPS6172807A JP S6172807 A JPS6172807 A JP S6172807A JP 19392684 A JP19392684 A JP 19392684A JP 19392684 A JP19392684 A JP 19392684A JP S6172807 A JPS6172807 A JP S6172807A
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steam
turbine
power generation
generator
shaft
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Hitoshi Isa
伊佐 均
Yasushi Kawada
河田 安司
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    • 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
    • F01K23/12Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled
    • F01K23/16Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled all the engines being turbines
    • 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)
  • 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】 、1 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガスタービンの排ガスに含まれている熱を排
ガスボイラで回収して蒸気を発生させ、この蒸気によっ
て蒸気タービンを駆動する方式の複合発電プラントに関
するものでおる。
〔発明の背景〕
発電プラントの効率向上の観点より、近年ガスタービン
と蒸気タービンの複合発電プラント(コンバインドサイ
クル発電プラント)が採用されている。これはガスター
ビンの排気熱を利用17蒸気を発生させるとともにその
蒸気による蒸気タービン発電を行う方法である。すでに
多数のプラントが運転に入っており、またこれに関する
数多くの文献が発表されている。(就中、電気学会雑誌
103巻10号 p55〜p61 1983−10に詳
しい)。
似合発電プラントの代表的な構成として(a)  −軸
形コンバインドサイクル(第2図)(b)  多軸形コ
ンバインドサイクル(第3図)の2形式があり、これを
第2.第3図に示す。
−軸形コンバインドサイクルは、ガスタービンla、発
電桜2.蒸気タービン3aを一軸に直結させた構成であ
る。ガスタービン1aの排ガスは排気ダクト4aを通り
、排ガスボイラー5aに導かれて排ガスボイラー5aで
熱交換され、発生した蒸気は主蒸気ライン6aを通シ、
蒸気タービン3aに流入する。更に蒸気タービン3aで
仕事を終了した蒸気はコンデンサー73で凝縮され水と
ガる。この水は、給水ライン8aをAh再び排ガスボイ
ラー5aに戻る。実際には以上のプラント構成を複数ユ
ニット設置して発電所を構成する。
この−軸形コンバインドサイクルは、低負荷プラントの
効率の商い発電システムとなっており、毎日起動停止に
適している。
一方、多軸形コンバインドサイクル(第3図)は、橡数
個のガスタービンib、lc、ld、ガスタービン発電
機9a、9b、9c、及び排ガスボイラー5b、5C,
5dと1個の蒸気タービン3bと蒸気タービン発’[機
10よ多構成される。
この形式の特徴はガスタービン1b、1c、1dと蒸気
タービン3bが別軸となっておシ、複数のガスタービン
に対して1基の蒸気タービンが設置されることである。
本方式は、高負荷プラントの効率が良いため、比較的負
荷率が連続的な運転に適している。
しかし力から、今後、大型ガスタービンの開発に伴い、
その形式も変化する事が予想される。すなわち、単機ガ
スタービン出力の増加によシ、大型蒸気タービンの採用
が考えられる。
本発明者らは、複合発電プラントに課されている産業界
の要望に応えるべく、その改良について種々研究、実験
を重ねた結果、前記のよう力技術的問題が有ることを発
見した。
前述の1軸形、多軸形コンバインドサイクルの長所短所
に鑑み、低負荷効率が高くてしかも起動停止の頻繁な大
形複合発電プラントを、従来技術によって構成しようと
すると勢い1軸形を採らざるを得ない。
ところが、大形の複合発電プラントを1軸形で構成する
と、その軸長が著しく長くカシ、振動に対する軸系の安
定性低下や、長大な軸を整列させることの現場技術面で
の困難ガど種々の障害に直面する。
〔発明の目的〕
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、軸長を長
大ならしめる虞れ無く、シかもガスタービン軸と蒸気タ
ービン軸とを直結した構造で、低負荷効率の高い稼働条
件にも適合し、その上、起動停止の頻繁な条件にも適す
る複合発電プラントの構成を提供し、ガスタービンの大
形化に伴う技術的困難の解消に貢献しようとするもので
ある。
〔発明の概要〕
次に、先ず本発明の複合発電プラントの基本的原理につ
いて略述する。
本発明は、1つの軸にガスタービン、発電機。
蒸気タービン高圧部を配し、隣接する他の軸へ、ガスタ
ービン、発電機、蒸気タービン低圧部を、配し、この2
軸に対し、各1基の排ガスボイラーで1ユニツトを構成
させることにより、1軸abの軸長増加を防止しようと
するものである。
上記の原理に基づいて前記の目的を達成する為、本発明
の複合発電プラントは、ガスタービンの排ガスに含まれ
ている熱を排ガスボイラで回収し、発生した蒸気で蒸気
タービンを駆動する複合発電プラントにおいて、ガスタ
ービンと、蒸気タービン高圧部と、発電機Aとを一軸に
直結するとともに、ガスタービンと、蒸気タービン低圧
部と、発電mBとを、上記と異なる一軸に直結し、上記
の発電機Aを含む一軸に直結した機器群と、発電機Bを
含む一軸に直結した機器群との2軸構成よシなることを
特徴とする。
また、本発明の、推奨される実施例においては、前記の
蒸気タービン高圧部と、蒸気タービン低圧部との間に接
続配管(クロスオーバ管)を設けるとともに、クロスオ
ーバ管からコンデンサーに接続するライン、また排ガス
ボイラー低圧部より、クロスオーバ管に接続する低圧主
蒸気ラインを設け、更にタービン高圧部へ蒸気を流入さ
せる高圧主蒸気ライン及び当該低圧主蒸気ラインよ多分
岐しコンデンサーに接続する各バイパスラインを設ける
ことにより、2軸それぞれのグループに区分して設置し
だ2グループの系統を、必要に応じて併行運転すること
も、各軸毎に個別運転するとともできる。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明の一実施例を示す。第1軸にはガスター
ピンA211発i!機A22.蒸気タービン高圧部23
.がカップリング24で直結される。
−力筒2軸には、ガスターヒフ8511発電機B32.
蒸気タービン低圧部33が同様に直結される。各軸に対
し、1基の排ガスボイラー25゜35が設置される。以
上の機益で1ユニツトが構成される。
ガスタービンA21.B31の排気ガスは、各軸の排気
ダク)29.39を通シ、排ガスボイラー25.35に
それぞれ導かれ、ここで水との熱交換が終了後、煙突(
図示せず)を経て、大気へ排出される。一方排ガスを熱
源として排ガスボイラー25.35において発生した蒸
気は、排ガスボイラー出口弁26.36を有する各主蒸
気分岐ライン41.42よシ主蒸気ライン43.43’
を流れ、組合せ制御弁52を経て蒸気タービン高圧部2
3へ流入する。ここで仕事を終えた蒸気はクロスオーバ
ライン44を通って、蒸気タービン低圧部33に流入し
、低圧段での仕事を終了した蒸気はコンデンサー50に
導かれ凝縮され水となる。
上記の水は給水ポンプ51で加圧され、給水ライン45
を通って排ガスボイラー人口弁27゜37を経て、排ガ
スボイラー25.35へ給水として供給される。
このようにして、ガスタービンA21と蒸気タービン高
圧部23とによって発電機A22を駆動して発電せしめ
るとともに、ガスタービンB31と蒸気タービン低圧部
33とによって発電機B32を駆動して発電せしめる。
また、主蒸気ライン43.43’から高圧バイパス弁6
1を介して分岐せしめた高圧バイパスライン62をコン
デンサー50に接続する。一方、排ガスボイラー+25
.35の低温低圧部から制御弁C63を介して分岐せし
めた低圧主蒸気ライン44を設け、更に上記低圧主蒸気
ライン44から低圧バイパス弁65を介して分岐せしめ
た低圧バイパスライン66をコンデンサー50に接続す
る。
蒸気タービン高圧部23の蒸気流出口から蒸気タービン
低圧部33の蒸気流入口に至るクロスオーバライン44
を設けるとともに、該クロスオーバライン44に制御弁
A69を設け、かつ、該クロスオーバライン44から制
御弁B67を介して分岐せしめたクロスオーババイパス
ライン68をコンデンサー50に接続する。
以上のように構成した複合発電プラントは、2軸構成で
あるため、それぞれのグループの軸長け1軸形のものに
比して数10%の短縮が可能となシ、軸長の長大化を回
避している。その上、次記のようにして第1軸(発電機
A22のグループ)、又は第2軸(発電機B32のグル
ープ)をそれぞれ独立して個別に運転することもでき、
両軸のグループを併行して運転することもできる。
(イ)第1軸(発電機A)の独立運転駆動運用第4図に
、本運用時の系統を示す。黒塗り弁は弁の閉状態を、白
抜き弁は弁の開状態を、半分黒塗シの弁は、設定圧にセ
ットした状態の弁を示す。
制御弁A69.制御弁C63,低圧バイパス弁65、排
ガスボイラー人口弁37.出口弁36は閉とする。排ガ
スボイラー35で発生た蒸気性、組合せ制御弁52を通
シ蒸気タービン高圧部23に流入し、排出後クロスオー
バパイパスライン68、制御弁B67を経てコンデンサ
ー50に流れる。なお、高圧バイパス弁61は圧力調整
弁によって構成し、その設定圧力を定格主蒸気圧力より
も若干高くしておく、これによυ主蒸気圧が異常に上昇
したとき主蒸気の一部をコンデンサー50にバイパスし
て安全弁の役目が果たされる。
(ロ)第2軸(発電機B)の独立運転駆動運用第5図に
、第2軸独立運用時の系統を示す。制御弁A69.制御
弁B67組合せ制御弁52.高圧バイパス弁61.排ガ
スボイラー出入弁26゜36、排ガスボイラー人口弁2
7を閉とする。
排ガスボイラー35の低温低圧部で発生した蒸気は、低
圧バイパスライン64を通シ蒸気タービン低圧部33に
流入し、コンデンサー50で凝縮された水は給水ライン
45を経て再び排ガスボイラー35に戻る。
低圧バイパスライン66に設置された低圧バイパス弁は
、設定圧にセットされる。
(→ 第1軸、第2軸混圧運転運用 第1軸、2細則時運用で、通常運用型であるが、低圧バ
イパスラインを利用した蒸気タービン低圧部混圧運転で
ある。
第6図に本第1軸、2軸混圧運転運用時の系統を示す。
高圧バイパス弁61.低圧バイパス弁65は設定圧にセ
ットされ、制御弁B67以外はすべて開状態となる。
重連用は基本的には、通常運転運用と同一であるが、低
圧バイパスライン64よシ、低温、低圧蒸気がクロスオ
ーバライン44に合流する事に特徴があ如、変則混圧方
式となっている。この場合蒸気タービン高圧部は、いわ
ゆる背圧タービンとなる。制御弁B67は、低圧パイパ
スライン圧力に設定する事で、高圧部と低圧パイパスラ
イン圧力の調整を行う。
以上が本2軸配置における特殊運用方法の基本パターン
でアシ、起動時、トリップ時1機器故障時等、その状況
に応じて、各運用を選択する事ができる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の複合発電プラントは、大
形ガスタービンを用いる場合においても1軸当シの軸長
増大を防止でき、振動的に安定した軸系が得られるとと
もに、アライメントのしゃすいロータ系を得る事ができ
、その上、従来技術においては一軸形コンバインドサイ
クルでしか得られなかった低負荷効率が高いという効果
をも奏することができ、更に、前述の如く補助的な系統
を付加することによって、多様なプラント運用も可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における配置及び系統を示
す系統図でおる。第2図は、従来の一軸形コンパインド
サイクルの構成を示す系統図である。第3図は、従来の
多軸形コ/バインドサイクルの構成を示す系統図でるる
。第4図は、前記の実施例の第1軸独立運用時の系統を
示す説明図である。第5図は前記の実施例の第2軸独立
運用時の系統を示す説明図である。第6図は前記の実施
例の第1軸、第2軸混圧運転運用時の系統を示す説明図
である。 1 a、lb、Ic、ld+−+ガスタービン、2・・
・発電機、3a、3b・・・蒸気タービン、4a・・・
排気ダクト、5a、5b、5c、5d・・−排ガスボイ
ラー、6a・・・主蒸気ライン+78・・・コンデンサ
ー、8a・・・給水ライン、9a、9b、9C・・・ガ
スタービン発電機、10・・・蒸気タービン発ilt機
、21・・・ガスタービンA122・・・発電機A、2
3・・・蒸気タービン高圧部、24・・・カップリング
、25.35・・・排ガスボイラー、26.36・・・
排ガスボイラー出口弁弁、27.37・・・排ガスボイ
ラー人口弁、29゜39・・・排気ダクト、31・・・
ガスタービンB132・・・発電機B133・・・蒸気
タービン低圧部、41゜42・・・主蒸気分岐ライン、
43・・・主蒸気ライン、44・・・クロスオーバライ
ン、45・・・給水ライ/、50・・・コンデンサー、
51・・・給水ポンプ、61・・・高圧バイパス弁、6
2・・・高圧パイパスライン、63・・・制御弁C16
4・・・低圧主蒸気ライン、65・・・低圧バイパス弁
、66・・・低圧バイパスライン、67・・・制御41
B、6s・・・りpスオーババイパスライン、69・・
・制御弁A0

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガスタービンの排ガスに含まれている熱を排ガスボ
    イラで回収し、発生した蒸気で蒸気タービンを駆動する
    複合発電プラントにおいて、ガスタービンと、蒸気ター
    ビン高圧部と、発電機Aとを一軸に直結するとともに、
    上記と別体のガスタービンと、蒸気タービン低圧部と、
    発電機Bとを、上記と異なる一軸に直結し、上記の発電
    機Aを含む一軸に直結した機器群と、発電機Bを含む一
    軸に直結した機器群との2軸構成よりなることを特徴と
    する複合発電プラント。 2、前記の発電機Aを含む一軸に直結された機器群と、
    発電機Bを含む他の一軸に直結された機器群とによって
    1発電ユニットを構成し、上記の発電ユニットを複数組
    設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    複合発電 3、前記の蒸気タービン高圧部の出口蒸気管と、蒸気タ
    ービン低圧部の入口蒸気管とを接続する蒸気配管を設け
    て、前記発電機Aと発電機Bとの同時発電を行い得るよ
    うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の複合発電 4、前記の蒸気タービン高圧部は、その入口蒸気配管か
    ら分岐せしめてコンデンサに接続した蒸気配管を有し、
    かつ、前記の蒸気タービン低圧部はその入口蒸気配管か
    ら分岐せしめてコンデンサに接続した蒸気配管を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の複合発
    電 5、前記の、入口蒸気配管から分岐せしめてコンデンサ
    に接続した蒸気配管は、1個以上の弁を設けたものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の複合
    発電 6、前記の蒸気タービン高圧部出口と同低圧部入口とを
    接続した蒸気配管は、該配管から分岐してコンデンサに
    接続した蒸気配管を備えたものとし、かつ、高圧部出口
    と低圧部入口とを接続した上記の蒸気配管は制御弁を設
    けたものとし、上記の制御弁を閉弁して発電機Aを含む
    1軸に属する機器のみの稼動を行い得るように構成した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の複合発
    電プラント。 7、前記の蒸気タービン高圧部は、その入口蒸気管およ
    び出口蒸気管にそれぞれ制御弁を設けたものとし、上記
    双方の弁を閉弁して発電機Bを含む1軸に属する機器の
    みを稼動せしめ得るように構成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第5項に記載の複合発電プラント。 8、前記の蒸気タービン高圧部出口と同低圧部入口とを
    接続した蒸気配管は圧力調整弁を備えたものとし、前記
    タービン高圧部からタービン低圧部に供給される蒸気の
    圧力と、低圧蒸気源からタービン低圧部に供給される蒸
    気の圧力とを整合し得るように構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項に記載の複合発電プラント。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002038907A (ja) * 2000-07-28 2002-02-06 Toshiba Corp コンバインドサイクル発電プラント

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JPS5841209A (ja) * 1981-09-03 1983-03-10 Toshiba Corp コンバインドサイクルの発電プラント
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