JPS63309731A - タ−ビンプラント - Google Patents
タ−ビンプラントInfo
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- JPS63309731A JPS63309731A JP14402787A JP14402787A JPS63309731A JP S63309731 A JPS63309731 A JP S63309731A JP 14402787 A JP14402787 A JP 14402787A JP 14402787 A JP14402787 A JP 14402787A JP S63309731 A JPS63309731 A JP S63309731A
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- JP
- Japan
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- steam
- turbine
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- exhaust
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
- F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、タービンプラント、殊にタービン排気の保有
熱を回収する排熱回収ボイラを備えているタービンプラ
ントに関する。
熱を回収する排熱回収ボイラを備えているタービンプラ
ントに関する。
従来の技術
このような従来のタービンプラントにおいては、タービ
ン排熱回収ボイラで得た蒸気を燃焼器に投入して燃焼ガ
スと混合し、この混合体をタービン作動流体としている
。また、タービン翼冷却は空気冷却としており、空気圧
縮機から燃焼器へ供給される燃焼用の空気の一部をター
ビン翼冷却用媒体として使用している。
ン排熱回収ボイラで得た蒸気を燃焼器に投入して燃焼ガ
スと混合し、この混合体をタービン作動流体としている
。また、タービン翼冷却は空気冷却としており、空気圧
縮機から燃焼器へ供給される燃焼用の空気の一部をター
ビン翼冷却用媒体として使用している。
発明が解決しようとする問題点
従来のタービンプラントにおいては、しかし、タービン
排熱回収ボイラでの蒸気条件（流量と温度との組合せ）
が必ずしも最適でないことから、燃焼器へ投入される蒸
気は達成可能な最高温度まで過熱されておらず、またタ
ービン翼を空気冷却としていることから、タービン入口
温度はタービン翼メタル温度の過上昇防止のために相対
的に低い温度に制限されている。したがって、これらの
ことから、タービンプラント効率は理論的に達成され得
る値よりもかなり低いものとなっている問題点を解決す
るための手段 本発明は、このような従来の問題点を解決するために、
空気圧縮機で圧縮した空気を燃焼器へ導入して燃料を燃
焼させるとともに、この燃焼器にはタービン排熱回収ボ
イラで達成可能な最高温度にまで過熱された蒸気を投入
して燃焼ガスと混合させ、また前記タービン排熱回収ボ
イラで得た低温の蒸気をタービン翼冷却用媒体としてタ
ービンへ供給するようにしたものである。
排熱回収ボイラでの蒸気条件（流量と温度との組合せ）
が必ずしも最適でないことから、燃焼器へ投入される蒸
気は達成可能な最高温度まで過熱されておらず、またタ
ービン翼を空気冷却としていることから、タービン入口
温度はタービン翼メタル温度の過上昇防止のために相対
的に低い温度に制限されている。したがって、これらの
ことから、タービンプラント効率は理論的に達成され得
る値よりもかなり低いものとなっている問題点を解決す
るための手段 本発明は、このような従来の問題点を解決するために、
空気圧縮機で圧縮した空気を燃焼器へ導入して燃料を燃
焼させるとともに、この燃焼器にはタービン排熱回収ボ
イラで達成可能な最高温度にまで過熱された蒸気を投入
して燃焼ガスと混合させ、また前記タービン排熱回収ボ
イラで得た低温の蒸気をタービン翼冷却用媒体としてタ
ービンへ供給するようにしたものである。
作用
このような手段によれば、したがって、タービン排気温
度に近い高温過熱蒸気が燃焼器へ投入されるのでタービ
ン排気保有熱損失を低減し、また冷却用媒体として空気
よりも優れている低温蒸気でタービン翼を冷却するので
タービン入口温度を高くすることができ、よってタービ
ンプラント効率を向上させることができる。
度に近い高温過熱蒸気が燃焼器へ投入されるのでタービ
ン排気保有熱損失を低減し、また冷却用媒体として空気
よりも優れている低温蒸気でタービン翼を冷却するので
タービン入口温度を高くすることができ、よってタービ
ンプラント効率を向上させることができる。
実施例
以下図面を参照して本発明の実施例について詳述する。
第１図は、本発明の第１実施例を示す。
第１図において、吸入ダクト１により吸込まれた空気は
空気圧縮機２て圧縮されて燃焼器３へ導入されるととも
に、この燃焼器３には燃料が燃料制御弁４による制御の
下で燃料供給管５を通して導入され、これにより燃料が
燃焼する。また同時に、この燃焼器３には、タービン６
の排気保有熱を回収するために設置している排熱回収ボ
イラ７の高温過熱器出口管寄せ８から抽出した蒸気が投
入蒸気管９を通して投入されて、燃焼ガスと均一に混合
される。そして、この燃焼ガスと蒸気との混合体は、タ
ービン６へ供給されてタービン６を駆動し、このタービ
ンで膨張し仕事を終えた後、排気ダクト１０を通して排
熱回収ボイラ７に流入する。
空気圧縮機２て圧縮されて燃焼器３へ導入されるととも
に、この燃焼器３には燃料が燃料制御弁４による制御の
下で燃料供給管５を通して導入され、これにより燃料が
燃焼する。また同時に、この燃焼器３には、タービン６
の排気保有熱を回収するために設置している排熱回収ボ
イラ７の高温過熱器出口管寄せ８から抽出した蒸気が投
入蒸気管９を通して投入されて、燃焼ガスと均一に混合
される。そして、この燃焼ガスと蒸気との混合体は、タ
ービン６へ供給されてタービン６を駆動し、このタービ
ンで膨張し仕事を終えた後、排気ダクト１０を通して排
熱回収ボイラ７に流入する。
この排熱回収ボイラ７は高温過熱器１１、低温過熱器１
２、蒸発器１３及び給水加熱器１４により構成されてい
る。ボイラ給水は、給水制御弁１５による制御の下で給
水管１６及び給水加熱器入口管寄ｕ゛１７を通して給水
加熱器１４へ供給されて、略飽和温度近傍まで加熱され
、その後蒸気ドラム１８へ供給される。また、蒸発器１
３で発生した飽和蒸気も蒸気ドラム１８へ供給され、こ
の蒸気ドラム１８内の蒸気の一部が補助蒸気制御弁１９
による制御の下で補助法＝３− 気供給ライン２０を通して供給され、残りの蒸気は低温
過熱器１２へ供給される。そして、この低温過熱器１２
の出口管寄せ２１から蒸気の一部が抽出され冷却蒸気制
御弁２２による制御の下で冷却蒸気管２３を通してター
ビン６にタービン翼冷却用媒体として供給され、残りの
蒸気は高温過熱器１１へ供給されて加熱された後前述し
た如く高温過熱器出口管寄せ８から投入蒸気管９を通し
て燃焼器３へ投入される。
２、蒸発器１３及び給水加熱器１４により構成されてい
る。ボイラ給水は、給水制御弁１５による制御の下で給
水管１６及び給水加熱器入口管寄ｕ゛１７を通して給水
加熱器１４へ供給されて、略飽和温度近傍まで加熱され
、その後蒸気ドラム１８へ供給される。また、蒸発器１
３で発生した飽和蒸気も蒸気ドラム１８へ供給され、こ
の蒸気ドラム１８内の蒸気の一部が補助蒸気制御弁１９
による制御の下で補助法＝３− 気供給ライン２０を通して供給され、残りの蒸気は低温
過熱器１２へ供給される。そして、この低温過熱器１２
の出口管寄せ２１から蒸気の一部が抽出され冷却蒸気制
御弁２２による制御の下で冷却蒸気管２３を通してター
ビン６にタービン翼冷却用媒体として供給され、残りの
蒸気は高温過熱器１１へ供給されて加熱された後前述し
た如く高温過熱器出口管寄せ８から投入蒸気管９を通し
て燃焼器３へ投入される。
なお、タービン翼冷却蒸気は、低温過熱器出口管寄せ２
１でなくても、排熱回収ボイラ蒸発部のピンチポイント
温度差が最小（１０〜１５°Ｃ）になるような他の位置
例えば蒸気トラム１８から抽出することもてきる。
１でなくても、排熱回収ボイラ蒸発部のピンチポイント
温度差が最小（１０〜１５°Ｃ）になるような他の位置
例えば蒸気トラム１８から抽出することもてきる。
一方、排熱回収ボイラ７に流入してそれらの熱交換区域
１１〜１４を横切り、熱交換により低温となった燃焼カ
スど蒸気との混合体は、排気凝縮器２４に導入され、こ
こで冷却水により燃焼生成湿分のみ含有する場合の露点
温度以下に冷却される。すなわち、投入蒸気及び冷却蒸
気相当量は全て凝縮し、燃焼生成湿分の一部も凝縮する
。この凝縮水はろ過器２５にて異物を除去された後ドレ
ンタンク２Ｇに集められ、このドレンタンク２６の水位
はドレン水位制御弁２７により制御される。この場合、
排熱回収ボイラ７側で必要な給水量を排気凝縮器２４て
回収し得ないときには、系外からの補給水がドレンタン
ク２６に供給される。そして、ドレンタンク２６から出
たボイラ給水は、水処理装置２８を経た後、ボイラ給水
ポンプ２９で所定圧まで昇圧され、それから前述した如
く給水管１６を通して給水加熱器入口管寄せ１７へ導入
される。
１１〜１４を横切り、熱交換により低温となった燃焼カ
スど蒸気との混合体は、排気凝縮器２４に導入され、こ
こで冷却水により燃焼生成湿分のみ含有する場合の露点
温度以下に冷却される。すなわち、投入蒸気及び冷却蒸
気相当量は全て凝縮し、燃焼生成湿分の一部も凝縮する
。この凝縮水はろ過器２５にて異物を除去された後ドレ
ンタンク２Ｇに集められ、このドレンタンク２６の水位
はドレン水位制御弁２７により制御される。この場合、
排熱回収ボイラ７側で必要な給水量を排気凝縮器２４て
回収し得ないときには、系外からの補給水がドレンタン
ク２６に供給される。そして、ドレンタンク２６から出
たボイラ給水は、水処理装置２８を経た後、ボイラ給水
ポンプ２９で所定圧まで昇圧され、それから前述した如
く給水管１６を通して給水加熱器入口管寄せ１７へ導入
される。
なお、３０は発電機、３１は冷却水供給管、３２は冷却
水戻り管、３３（Ｊ排気排出ライン、３４はドレン排出
ラインを示す。
水戻り管、３３（Ｊ排気排出ライン、３４はドレン排出
ラインを示す。
しかして、以上述べたタービンプラン）・において、排
熱回収ボイラ７から燃焼器３へ投入される蒸気は、この
排熱回収ボイラで達成可能な最高温度すなわちタービン
出口排気温度−過熱器終端温度差になるように、高温過
熱器１１及び／又は低温過熱器１２を通過する蒸気量を
給水制御弁１５及び／又は補助蒸気制御弁１９により制
御される。
熱回収ボイラ７から燃焼器３へ投入される蒸気は、この
排熱回収ボイラで達成可能な最高温度すなわちタービン
出口排気温度−過熱器終端温度差になるように、高温過
熱器１１及び／又は低温過熱器１２を通過する蒸気量を
給水制御弁１５及び／又は補助蒸気制御弁１９により制
御される。
この点につき更に詳述すれば、第３図は従来例による排
熱回収ボイラ設計における温度特性を示し、ピンチポイ
ント温度ΔＰＰは小さく、発生蒸気量は多いが過熱度が
小さくなっている。これに対し、第４図においては、過
熱器出口終端温度差ΔＴＤを最小とした設計で（ただし
、タービン翼空気冷却方式を採用）、この場合ΔＰＰは
最小値以」−となる。また、第５図は、タービン翼蒸気
冷却方式の下で、ΔＴＤを最小にし、かつタービン翼冷
却蒸気を必要量の蒸気が得られる過熱器中間又は蒸発部
より抽出し、その分だけ過熱器又は蒸発部の熱吸収型を
増大して蒸発部ΔＰＰも最小となるボイラ設計とした場
合を示す。このような設計にして、最高蒸気温度の最大
蒸気量を発生させ、タービン作動流体としての燃焼ガス
量すなわち燃焼空気量を減少することができる。
熱回収ボイラ設計における温度特性を示し、ピンチポイ
ント温度ΔＰＰは小さく、発生蒸気量は多いが過熱度が
小さくなっている。これに対し、第４図においては、過
熱器出口終端温度差ΔＴＤを最小とした設計で（ただし
、タービン翼空気冷却方式を採用）、この場合ΔＰＰは
最小値以」−となる。また、第５図は、タービン翼蒸気
冷却方式の下で、ΔＴＤを最小にし、かつタービン翼冷
却蒸気を必要量の蒸気が得られる過熱器中間又は蒸発部
より抽出し、その分だけ過熱器又は蒸発部の熱吸収型を
増大して蒸発部ΔＰＰも最小となるボイラ設計とした場
合を示す。このような設計にして、最高蒸気温度の最大
蒸気量を発生させ、タービン作動流体としての燃焼ガス
量すなわち燃焼空気量を減少することができる。
また、以上述べたタービンプラントにおいては、タービ
ン翼を冷却するのに排熱回収ボイラで得た低温の蒸気を
使用しているので、冷却空気量を減比熱が約２倍と大き
く、熱伝達率も高いので冷却用媒体として優れており、
したがって少量の冷却蒸気で大きな冷却効果が得られる
。
ン翼を冷却するのに排熱回収ボイラで得た低温の蒸気を
使用しているので、冷却空気量を減比熱が約２倍と大き
く、熱伝達率も高いので冷却用媒体として優れており、
したがって少量の冷却蒸気で大きな冷却効果が得られる
。
第２図は本発明の第２実施例を示し、第１図に示した第
１実施例における空気圧縮機２を分割して中間冷却器４
０を設け、この中間冷却器で発生した蒸気をライン４１
を通してタービン翼冷却蒸気として及び／又はライン４
２を通して補助蒸気として使用できるようにしたもので
ある。
１実施例における空気圧縮機２を分割して中間冷却器４
０を設け、この中間冷却器で発生した蒸気をライン４１
を通してタービン翼冷却蒸気として及び／又はライン４
２を通して補助蒸気として使用できるようにしたもので
ある。
なお、４３は冷却蒸気制御弁であり、その他の構成は第
１図のものと同じであるので、同一の部分には同一の符
号を付して、その詳細な説明は省略する。
１図のものと同じであるので、同一の部分には同一の符
号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、この第２図に示すものでもタービン翼冷却蒸気量
が不足する場合には、その不足分を補うために、圧縮機
出口空気をタービン翼冷却蒸気に混入して冷却用媒体と
して使用することもできる。
が不足する場合には、その不足分を補うために、圧縮機
出口空気をタービン翼冷却蒸気に混入して冷却用媒体と
して使用することもできる。
発明の効果
一７＝
タービン排熱回収ボイラで発生した蒸気を燃焼器に投入
してタービン作動流体とすることにより、圧縮空気量を
減少して空気圧縮機の消費動力を減少するとともに、タ
ービン作動流体の比熱が大きくなることなどから、ター
ビンプラント効率が相対値で５０％以上も改善されて、
ガスタービン−蒸気タービン複合発電プラントと同等と
なるものであるが、以上述べた本発明の如き蒸気の発生
及び投入方式とすることによりタービンプラントの一層
の高効率が達成できる。
してタービン作動流体とすることにより、圧縮空気量を
減少して空気圧縮機の消費動力を減少するとともに、タ
ービン作動流体の比熱が大きくなることなどから、ター
ビンプラント効率が相対値で５０％以上も改善されて、
ガスタービン−蒸気タービン複合発電プラントと同等と
なるものであるが、以上述べた本発明の如き蒸気の発生
及び投入方式とすることによりタービンプラントの一層
の高効率が達成できる。
すなわち、本発明によれば、前述した如く、燃焼器へ投
入する蒸気として、タービン排気温度に近い高温加熱蒸
気をタービン排熱回収ボイラで発生さぜるようにしてい
るので、投入蒸気の排気保有熱損失の増加が少なく、燃
焼器へ供給される燃料熱が有効に（１００％に近い）利
用される。
入する蒸気として、タービン排気温度に近い高温加熱蒸
気をタービン排熱回収ボイラで発生さぜるようにしてい
るので、投入蒸気の排気保有熱損失の増加が少なく、燃
焼器へ供給される燃料熱が有効に（１００％に近い）利
用される。
そして、本発明によれば、また、前述した如く、タービ
ン翼冷却用媒体として空気よりも優れている低温蒸気を
使用しているので、タービン入口温度を高温化してもタ
ービン翼のメタル温度を所定８一 温度に保つことができる。
ン翼冷却用媒体として空気よりも優れている低温蒸気を
使用しているので、タービン入口温度を高温化してもタ
ービン翼のメタル温度を所定８一 温度に保つことができる。
このように、本発明によれば、タービン排気損失の低減
とタービン入口温度の」−昇により、より高いタービン
プラント効率を達成することができる（第６図及び第７
図参照）。
とタービン入口温度の」−昇により、より高いタービン
プラント効率を達成することができる（第６図及び第７
図参照）。
第１図は本発明によるタービンプラントの一例を示す系
統図、第２図はその変形例を示す図、第３図、第４図及
び第５図はタービン排熱回収ボイラにおける温度線の三
個を示す図、第６図はタービン排熱回収ボイラにおける
発生蒸気量、蒸気温度と熱効率との関係を示す図、第７
図はタービン入口温度と熱効率との関係を示す図である
。 ２・・空気圧縮機、３・・燃焼器、６・・タービン、７
・・排熱回収ボイラ、９・・投入蒸気管、１１・・高温
過熱器、１２・・低温過熱器、１３・・蒸発器、１４・
・給水加熱器、２３・・冷却蒸気管、４Ｑ・・中間冷却
器。 （は７Ｊ’ ｌγ」す −・− 樹・づ 第５図 ４１トえさ［ｌηり２丁・イライ去イレスイｂ第す図 収入０幣生）Ｓ気量 第７図 曙 ／ 外ビ／入口温水
統図、第２図はその変形例を示す図、第３図、第４図及
び第５図はタービン排熱回収ボイラにおける温度線の三
個を示す図、第６図はタービン排熱回収ボイラにおける
発生蒸気量、蒸気温度と熱効率との関係を示す図、第７
図はタービン入口温度と熱効率との関係を示す図である
。 ２・・空気圧縮機、３・・燃焼器、６・・タービン、７
・・排熱回収ボイラ、９・・投入蒸気管、１１・・高温
過熱器、１２・・低温過熱器、１３・・蒸発器、１４・
・給水加熱器、２３・・冷却蒸気管、４Ｑ・・中間冷却
器。 （は７Ｊ’ ｌγ」す −・− 樹・づ 第５図 ４１トえさ［ｌηり２丁・イライ去イレスイｂ第す図 収入０幣生）Ｓ気量 第７図 曙 ／ 外ビ／入口温水
Claims (1)
- 空気圧縮機で圧縮した空気を燃焼器へ導入して燃料を燃
焼させるとともに、この燃焼器にはタービン排熱回収ボ
イラで達成可能な最高温度にまで過熱された蒸気を投入
して燃焼ガスと混合させ、また前記タービン排熱回収ボ
イラで得た低温の蒸気をタービン翼冷却用媒体としてタ
ービンへ供給するようにしたことを特徴とするタービン
プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14402787A JPS63309731A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | タ−ビンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14402787A JPS63309731A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | タ−ビンプラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63309731A true JPS63309731A (ja) | 1988-12-16 |
Family
ID=15352620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14402787A Pending JPS63309731A (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | タ−ビンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63309731A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019605A1 (de) * | 2003-08-13 | 2005-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betrieb einer turbinenanlage, turbinenanlage sowie verwendung einer gasturbine |
-
1987
- 1987-06-11 JP JP14402787A patent/JPS63309731A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019605A1 (de) * | 2003-08-13 | 2005-03-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betrieb einer turbinenanlage, turbinenanlage sowie verwendung einer gasturbine |
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