KR102173416B1 - 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트 - Google Patents

플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트 Download PDF

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Abstract

일 실시형태에 따르면, 플랜트 제어 장치는, 가스 터빈과, 가스 터빈에 의해 구동되는 발전기와, 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용하여 제1 증기를 생성하는 배열(排熱) 회수 보일러와, 제1 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 가스 터빈 및 발전기와 접속된 제1축과, 증기 터빈과 접속된 제2축을 결합하는 클러치를 구비하는 발전 플랜트를 제어한다. 당해 장치는, 클러치가 이탈해 있을 때에, 증기 터빈을 정지시킨 채 가스 터빈 및 발전기를 기동(起動)하는 기동부를 구비한다. 당해 장치는 또한, 클러치가 이탈해 있을 때에, 가스 터빈 및 발전기의 기동과 병행하여, 배열 회수 보일러와 다른 설비로부터의 제2 증기를 증기 터빈에 공급하여 증기 터빈을 워밍하는 워밍부를 구비한다.

Description

플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트{PLANT CONTROL APPARATUS, PLANT CONTROL METHOD, AND POWER GENERATION PLANT}
본 발명의 실시형태는 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트에 관한 것이다.
가스 터빈과, 배열(排熱) 회수 보일러와, 증기 터빈을 조합하여 구성하는 컴바인드 사이클 발전 플랜트가 알려져 있다. 배열 회수 보일러는, 가스 터빈의 배기 가스로부터 열회수하여 증기를 생성한다. 증기 터빈은, 배열 회수 보일러가 생성하는 증기에 의해 구동된다.
이러한 것으로서, 일본국의 공개특허공보, 특개평4-148002호 공보(이하, 특허문헌 1이라고 함) 및 동일하게 일본국의 공개특허공보, 특개평2-308903호 공보(이하, 특허문헌 2라고 함)가 있다.
일반적으로, 증기 터빈의 콜드 기동(起動)을 행하면, 증기 터빈의 로터는 극저온인 것에 반하여, 이것을 구동하는 증기는 고온이므로 큰 온도차를 발생시키고, 이것에 기인하여 기동 중에 큰 열응력이 발생한다. 이 열응력을 경감하는 방법으로서, 프리워밍(prewarming)이 알려져 있다. 전통적인 프리워밍은, 증기 터빈을 기동하기 전의 터닝 운전 중에, 고압 터빈 배기부로부터 보조 증기를 송입(送入)하여 고압 로터를 워밍하는 것이다. 기동시의 열응력은, 대용량이고 구성 부재가 두꺼워지는 대형 증기 터빈에 있어서 보다 엄격하므로, 프리워밍은 주로 기력(汽力) 발전 플랜트나 다축형 컴바인드 발전 플랜트 등에 이용되는 대용량 증기 터빈에 적용되어 왔다. 그러나 근래의 가스 터빈의 대형화·고성능화에 수반하여, 일축형 컴바인드 발전 플랜트의 증기 터빈도 대용량화되어, 프리워밍이 적용되도록 되어 왔다.
원래 프리워밍은 3시간 내지 5시간 정도의 장시간을 요하는 것이며, 플랜트 기동의 조기화의 관점에서, 장시간의 프리워밍은 문제였다. 기동 시간의 지연에 비교적 관대한 기력 발전 플랜트에 비하여, 컴바인드 사이클 발전 플랜트는, 고효율과 함께 기동 시간의 빠름을 이점으로 하기 때문에, 프리워밍에 의해 기동 시간이 지연되는 것은 바람직하지 못하다. 프리워밍 시간을 단축하는 시도도 여러 가지로 되어 있지만, 그 단축에는 한계가 있다.
한편, 클러치 결합 타입의 일축형 컴바인드 발전 플랜트가 근래 도입되도록 되어 왔다. 클러치 결합 타입의 플랜트에서는, 가스 터빈과 증기 터빈이 구동될 때에, 한쪽의 터빈이 다른쪽의 터빈으로부터 받는 스러스트력(축방향으로 작용하는 힘)을 클러치가 완화하므로, 설계면에서 부담 경감이 초래되는 등의 다양한 메리트가 지적되고 있다. 그 때문에, 클러치 결합 타입의 플랜트는, 금후의 일축형 컴바인드 발전 플랜트의 주류가 된다고도 보여지고 있으며, 클러치 결합 타입의 플랜트에도 적합하게 적용 가능한 프리워밍의 니즈가 높아진다고 생각할 수 있다.
그래서, 본 발명의 실시형태는, 가스 터빈과 증기 터빈을 구비하는 발전 플랜트의 워밍과 조기 기동을 양립하는 것이 가능한 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트를 제공하는 것을 과제로 한다.
일 실시형태에 따르면, 플랜트 제어 장치는, 가스 터빈과, 상기 가스 터빈에 의해 구동되는 발전기와, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용하여 제1 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와, 상기 제1 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기와 접속된 제1축과, 상기 증기 터빈과 접속된 제2축을 결합하는 클러치를 구비하는 발전 플랜트를 제어한다. 상기 장치는, 상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 증기 터빈을 정지시킨 채 상기 가스 터빈 및 상기 발전기를 기동하는 기동부를 구비한다. 상기 장치는 또한, 상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기의 기동과 병행하여, 상기 배열 회수 보일러와 다른 설비로부터의 제2 증기를 상기 증기 터빈에 공급하여 상기 증기 터빈을 워밍하는 워밍부를 구비한다.
도 1은 제1 실시형태의 발전 플랜트의 구성을 나타내는 모식도.
도 2a는 제1 실시형태의 발전 플랜트의 동작을 나타내는 플로우 차트(1／2).
도 2b는 제1 실시형태의 발전 플랜트의 동작을 나타내는 플로우 차트(2／2).
도 3a는 제2 실시형태의 발전 플랜트의 동작을 나타내는 플로우 차트(1／2).
도 3b는 제2 실시형태의 발전 플랜트의 동작을 나타내는 플로우 차트(2／2).
도 4는 제3 실시형태의 발전 플랜트의 구성을 나타내는 모식도.
도 5는 제1 실시형태와 제1 비교예를 비교하기 위한 차트.
도 6은 제2 실시형태와 제4 비교예를 비교하기 위한 차트.
도 7은 제3 실시형태와 제5 비교예를 비교하기 위한 차트.
도 8은 제1 비교예의 발전 플랜트의 구성을 나타내는 모식도.
도 9a는 제1 비교예의 발전 플랜트의 동작을 나타내는 플로우 차트(1／2).
도 9b는 제1 비교예의 발전 플랜트의 동작을 나타내는 플로우 차트(2／2).
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1∼도 9b에서는, 동일 또는 유사한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
(제1 실시형태)
이하, 제1 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 설명 중에서, 제1 내지 제3 비교예에 대해서도 설명한다.
(1) 제1 비교예의 플랜트 구성
도 8은, 제1 비교예의 발전 플랜트(100)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 8의 발전 플랜트(100)는, 일축형 컴바인드 사이클(C／C) 발전 플랜트이다.
도 8의 발전 플랜트(100)는, 발전 플랜트(100)의 동작을 제어하는 플랜트 제어 장치(101)를 구비하고, 더욱이는, 가스 터빈(GT)(102)과, 증기 터빈(ST)(103)과, 배열 회수 보일러(104)와, MCV 밸브(고압 가감 밸브)(105)와, 연료 조절 밸브(106)와, 압축기(107)와, 연소기(108)와, 증발기(109)와, 드럼(110)과, 과열기(111)와, 재열기(再熱器)(112)와, 복수기(復水器)(113)와, 순환수 펌프(114)와, 해수(海水)(115)의 도입부 및 배출부와, 연료(116)의 공급부와, 발전기(117)와, ICV 밸브(인터셉트 밸브)(118)와, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)와, LPCV 밸브(저압 가감 밸브)(120)와, 저온 재열관(121)과, 고온 재열관(122)과, 송기(送氣) 배관(123)과, 보조 보일러(124)와, 워밍 밸브(125)와, 고압 터빈 배기관(126)과, 검출용 기어(127)와, 재열 드레인 밸브(128 및 129)와, 케이싱 드레인 밸브(130)를 구비하고 있다.
증기 터빈(103)은, 고압 터빈(103a)과, 중압／저압 터빈(103b)과, 고압 로터(103c)를 구비하고 있다. 발전 플랜트(100)는 또한, 제1단 내면 메탈 온도 센서(TS1)와, ST 회전 수 검출기(SP1)와, 화염 검출기(FD1)를 구비하고 있다.
연료 조절 밸브(106)는, 연료 배관에 마련되어 있다. 연료 조절 밸브(106)를 밸브 개방하면, 연료 배관으로부터 연소기(108)에 연료(116)가 공급된다. 압축기(107)는, 그 입구로부터 공기를 도입하여, 연소기(108)에 압축 공기를 공급한다. 연소기(108)는, 연료(116)를 압축 공기 중의 산소와 함께 연소시켜, 고온·고압의 연소 가스를 발생시킨다. 화염 검출기(FD1)는, 연소기(108) 내의 화염을 검출하고, 화염의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(101)에 출력한다.
본 비교예에서는, 가스 터빈(102), 증기 터빈(103), 및 발전기(117)가 같은 회전축(로터)에 고정되어 있다. 가스 터빈(102)은, 연소 가스에 의해 회전 구동됨으로써, 회전축을 회전시킨다. 발전기(117)는, 회전축에 접속되어 있으며, 회전축의 회전을 이용하여 발전을 행한다. 이와 같이, 발전기(117)는, 가스 터빈(102)에 의해 구동된다. 가스 터빈(102)으로부터 배출된 가스 터빈 배기 가스(A1)는, 배열 회수 보일러(104)로 보내진다. 배열 회수 보일러(104)는, 후술하는 바와 같이, 가스 터빈 배기 가스(A1)의 열을 이용하여 주(主)증기(A2)를 생성한다.
증발기(109), 드럼(110), 과열기(111), 및 재열기(112)는, 배열 회수 보일러(104) 내에 마련되어 있고, 배열 회수 보일러(104)의 일부를 구성하고 있다. 드럼(110) 내의 물은, 증발기(109)로 보내지고, 증발기(109) 내에서 가스 터빈 배기 가스(A1)에 의해 가열됨으로써 포화 증기가 된다. 포화 증기는, 과열기(111)로 보내지고, 과열기(111) 내에서 가스 터빈 배기 가스(A1)에 의해 과열됨으로써 과열 증기가 된다. 배열 회수 보일러(104)에 의해 생성된 과열 증기는, 주증기(A2)로서 증기 배관에 배출된다.
증기 배관은, 주배관과 바이패스 배관으로 분기(分岐)되어 있다. 주배관은 고압 터빈(103a)에 접속되어 있고, 바이패스 배관은 복수기(113)에 접속되어 있다. MCV 밸브(105)는, 주배관에 마련되어 있다. 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)는, 바이패스 배관에 마련되어 있다.
MCV 밸브(105)를 밸브 개방하면, 주배관으로부터의 주증기(A2)가 고압 터빈(103a)에 공급된다. 고압 터빈(103a)은, 주증기(A2)에 의해 회전 구동됨으로써, 가스 터빈(102)과 함께 회전축을 회전시킨다. 그 결과, 발전기(117)는, 가스 터빈(102)과 고압 터빈(103a)에 의해 구동된다. 고압 로터(103c)는, 회전축에 있어서의 고압 터빈(103a) 내의 부분이다. 고압 터빈(103a)의 배기구(고압 터빈 배기부)로부터 배출된 주증기(A2)(배기 증기)는, 고압 터빈 배기관(126)과 저온 재열관(121)을 통해 재열기(112)에 공급된다. 제1단 내면 메탈 온도 센서(TS1)는, 고압 터빈(103a)의 제1단 내면의 메탈 온도를 검출하고, 메탈 온도의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(101)에 출력한다. 케이싱 드레인 밸브(130)는, 고압 터빈(103a)에 접속된 배관에 마련되어 있고, 고압 터빈(103a) 내에서 발생한 드레인수를 배출하기 위해 사용된다.
한편, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)를 밸브 개방하면, 바이패스 배관으로부터의 주증기(A2)가, 고압 터빈(103a)이나 중압／저압 터빈(103b)을 바이패스하여 복수기(113)로 보내진다.
재열기(112)의 일단(一端)(이하 「제1단」이라고 함)은 저온 재열관(121)에 접속되고, 재열기(112)의 타단(他端)(이하 「제2단」이라고 함)은 고온 재열관(122)에 접속되어 있다. 본 비교예의 재열기(112)는, 고압 터빈(103a)으로부터의 주증기(A2)(배기 증기)를 제1단으로부터 도입하고, 이 주증기(A2)를 제2단으로부터 배출한다.
예를 들면, 재열기(112)는, 고압 터빈(103a)으로부터의 주증기(A2)를 제1단으로부터 도입하고, 주증기(A2)를 가스 터빈 배기 가스(A1)에 의해 가열하여 재열 증기(A4)를 생성한다. 즉, 주증기(A2)가 가열되어 재열 증기(A4)가 된다. 재열기(112)는, 이 재열 증기(A4)를 제2단으로부터 고온 재열관(122)에 배출한다. 재열 드레인 밸브(128)는, 제1단 부근에서 저온 재열관(121)으로부터 분기된 관에 마련되어 있고, 재열기(112)에서 발생한 드레인수를 배출하기 위해 사용된다. 한편, 재열 드레인 밸브(129)는, 제2단 부근에서 고온 재열관(122)으로부터 분기된 관에 마련되어 있고, 재열기(112)에서 발생한 드레인수를 배출하기 위해 사용된다.
고온 재열관(122)은 ICV 밸브(118)에 접속되어 있다. ICV 밸브(118)를 밸브 개방하면, 고온 재열관(122)으로부터의 재열 증기(A4)가 중압／저압 터빈(103b)에 공급된다. 중압／저압 터빈(103b)은, 중압 터빈과 저압 터빈을 포함하고, 재열 증기(A4)에 의해 회전 구동됨으로써, 가스 터빈(102)이나 고압 터빈(103a)과 함께 회전축을 회전시킨다. 그 결과, 발전기(117)는, 가스 터빈(102), 고압 터빈(103a), 및 중압／저압 터빈(103b)에 의해 구동된다. 중압／저압 터빈(103b)으로부터 배출된 재열 증기(A4)(배기 증기)는, 복수기(113)로 보내진다.
복수기(113)는, 재열 증기(A4)를 해수(115)에 의해 냉각하고, 재열 증기(A4)를 해수(115)로 되돌린다. 순환수 펌프(114)는, 해수(115)를 바다로부터 도입하여, 복수기(113)에 공급한다.
검출용 기어(127)는, 고압 터빈(103a)과 중압／저압 터빈(103b) 사이에 있어서 회전축에 마련되어 있다. ST 회전 수 검출기(SP1)는, 검출용 기어(127)를 이용함으로써 회전축의 회전 수(회전 속도)를 검출하고, 회전 수의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(101)에 출력한다.
보조 보일러(124)는, 배열 회수 보일러(104)를 이용하지 않고 증기(보조 증기(A3))를 생성하기 위해 발전 플랜트(100) 내에 설치되어 있다. 보조 보일러(124)에 의해 생성된 보조 증기(A3)는, 워밍 밸브(125)를 밸브 개방함으로써, 고압 터빈 배기관(126)을 통해 고압 터빈(103a)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 고압 터빈(103a)을 보조 증기(A3)에 의해 워밍할 수 있다. 이 워밍은, 고압 터빈(103a)의 프리워밍으로서 실시된다.
송기 배관(123)은, 중압／저압 터빈(103b)과 보조 보일러(124) 사이에 마련되어 있다. LPCV 밸브(120)는, 송기 배관(123)에 마련되어 있다. 본 실시형태의 보조 증기(A3)는, LPCV 밸브(120)를 밸브 개방함으로써, 중압／저압 터빈(103b)에 공급할 수 있다.
플랜트 제어 장치(101)는, 발전 플랜트(100)의 각종 동작을 제어한다. 예를 들면, 플랜트 제어 장치(101)는, MCV 밸브(105), 연료 조절 밸브(106), ICV 밸브(118), 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119), LPCV 밸브(120), 워밍 밸브(125), 재열 드레인 밸브(128 및 129), 케이싱 드레인 밸브(130)의 개폐나, 배열 회수 보일러(104), 압축기(107), 연소기(108), 복수기(113), 순환수 펌프(114), 보조 보일러(124)의 동작 등을 제어한다.
본 비교예의 발전 플랜트(100)에서는, 가스 터빈(102)과 증기 터빈(103)이 같은 축에 고정되어 있다. 이 타입의 발전 플랜트를 「리지드 결합의 일축형 컴바인드 사이클 발전 플랜트」 또는 간략화하여 「리지드 결합 C／C」라고 하기로 한다. 이하, 본 비교예의 발전 플랜트(100)(리지드 결합 C／C)의 플랜트 기동에 대해서 설명한다.
(2) 제1 비교예의 프리워밍
도 8은, 리지드 결합 C／C의 발전 플랜트(100)의 프리워밍을 실시하고 있는 상태를 나타내고 있다. 본 도면 중에 나타내는 각 밸브의 개폐 상태는 전체 검은색으로 칠해져 있는 것은 「전체 폐쇄」, 전체 흰색으로 칠이 빠져 있는 것은 「전체 개방」, 절반 검은색으로 칠하고 절반 흰색으로 칠이 빠져 있는 것은 「중간 개도(開度)」에 있다.
리지드 결합 C／C의 발전 플랜트(100)의 프리워밍은, 가스 터빈(102)도 증기 터빈(103)도 정지 중일 때에, 보조 증기(A3)를 고압 터빈(103a)에 송기하여 고압 로터(103c)를 소정의 온도로 워밍하는 조작이다. 이때 보조 증기(A3)는, 고압 터빈(103a)에 더하여 재열기(112)에도 송기되어 재열기(112)의 워밍도 실시한다. 환언하면, 고압 터빈(103a)의 프리워밍과 재열기(112)의 프리워밍은 동시 진행된다. 이하, 이것을 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)의 계통에 관련하여 기재한다.
발전 플랜트(100)에 있어서의 터빈 바이패스 계통과 재열기의 배치는, 캐스케이드 바이패스 계통이 아니다. 발전 플랜트(100)에서는, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)는 복수기(113)에 접속되어 있고, 드럼(110)으로부터 발생하는 주증기(A2)는, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)를 경유하여 재열기(112)에 유입(流入)하지 않고 복수기(113)에 직접 배출된다. 이후, 이 구성의 터빈 바이패스 계통을 「패러렐 바이패스 계통」이라고 한다. 이 호칭의 유래는, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)와 도시되지 않은 중압 터빈 바이패스 조절 밸브(드럼(110)과는 다른 도시되지 않은 중압(中壓) 드럼에 접속)가, 복수기(113)에서 볼 때 패러렐에 접속되어 있는 것에 의한다. 패러렐 바이패스 계통은, 컴바인드 사이클 발전 플랜트뿐만 아니라, 드럼형 기력 발전 플랜트 등에 이용되고 있다.
프리워밍의 관점에서 본 양(兩)바이패스 계통의 차이를 이하에 정리한다.
캐스케이드 바이패스 계통은, 후술하는 제3 실시형태에서도 채용되는 것으로, 저온 재열관(121) 상에 주증기(A2)의 역류를 방지하는 역지(逆止) 밸브(133)가 존재한다. 그리고, 역지 밸브(133)를 강제적으로 밸브 폐쇄(강제 폐지)함으로써, 고압 터빈(103a)과 재열기(112)의 프리워밍을 분리하는 것이 가능해진다. 또한, 최초에는 고압 터빈(103a) 단독의 워밍을 진행시키고, 그 후에 고압 터빈(103a)과 재열기(112)의 워밍을 동시 진행(병행 워밍)하도록 전환하는 것이 가능해진다.
한편, 패러렐 바이패스 계통에서는, 그러한 역지 밸브는 설치되지 않는다. 그러므로, 상술한 바와 같이, 고압 터빈(103a)과 재열기(112)의 프리워밍은 항상 동시 진행(병행 워밍)이 된다. 제1 실시형태에서는, 이러한 패러렐 바이패스 계통 에 대해서 설명한다.
발전 플랜트(100)는 리지드 결합 C／C으므로, 증기 터빈(103)은 가스 터빈(102)의 기동과 동시에 회전 상승하고, 이때 저압 터빈(103b)의 회전 날개(moving vane)에는 풍손(風損)이 발생한다. 이 때문에 저압 터빈(103b)을 냉각할 필요가 있으므로, 보조 보일러(124)의 출구로부터 송기 배관(123)을 분기하여, 송기 배관(123)을 저압 터빈(103b)에 접속하고 있다. 그리고, 송기 배관(123)에는 LPCV 밸브(120)가 설치되어 있고, 이 LPCV 밸브(120)를 밸브 개방함으로써 보조 증기(A3)를 저압 터빈(103b)에 송기하고, 저압 터빈(103b)을 쿨링(cooling)한다. 이하, 이 쿨링 조작을 「저압 쿨링」이라고 호칭한다.
(3) 제1 비교예의 기동 플로우 차트
도 9a와 도 9b는, 제1 비교예의 발전 플랜트(100)의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트를 실현하는 것은, 플랜트 제어 장치(101)의 내부에 수납되는 소프트웨어이다. 또한, 이하의 설명 중에 사용되는 구체적인 수치는, 용이한 이해를 위해 기재하는 일례이다.
발전 플랜트(100)의 기동 준비는, 최초에 증기 터빈(103)의 터닝 운전으로부터 개시된다(스텝 S101). 증기 터빈(103)은, 터닝 운전에 의해 약 4RPM 내지 10RPM 정도의 극저회전으로 유지되고, 이 운전 상태에서 다음의 복수기 진공 상승이 가능해진다.
복수기(113)의 진공 상승이 행해지면(스텝 S102), 복수기(113) 내는 거의 진공 상태가 된다. 이에 더하여, 패러렐 바이패스 계통의 재열기(112)는, 재열 드레인 밸브(128 및 129)를 통해 복수기(113)에 접속되어 있다. 재열기(112) 내에 잔류하는 불응축성 가스(대표적으로는 공기나 질소 봉입되었을 경우에는 질소 가스)는, 복수기(113) 내가 진공이 됨에 따라서 복수기(113)에 배출되어, 재열기(112)의 내부도 거의 진공이 된다. 이 진공 상태를 유지함으로써, 나중에 보조 증기(A3)가 프리워밍 때문에 송기되었을 때에, 고압 터빈(103a) 내나 재열기(112) 내에서 발생하는 드레인수가 각각의 드레인 밸브로부터 복수기(113)에 적절히 배수(排水)된다.
다음으로 프리워밍을 실시한다. 프리워밍에서는 우선, 워밍 밸브(125)를 밸브 개방하여(스텝 S103), 보조 보일러(124)가 공급하는 보조 증기(A3)를 고압 터빈(103a)과 재열기(112)에 송기한다(스텝 S104). 이에 따라, 고압 터빈(103a)의 워밍(난기(暖氣))이 개시되고, 점차로 로터(103c)는 워밍되어 간다.
고압 터빈(103a) 내에서는, 보조 증기(A3)의 일부가 응축하여 드레인수가 된다. 이 드레인수는, 케이싱 드레인 밸브(130)에 의해 복수기(113)에 배수된다. 이 공정과 병행하여 재열기(112)의 워밍이 개시되고, 마찬가지로 재열기(112)의 내부에서는 보조 증기(A3)의 일부가 응축하여 드레인수가 되고, 이 드레인수는 재열 드레인 밸브(128 및 129)에 의해 복수기(113)에 배수된다. 또한, 도 8은, 드레인 밸브로서, 고압 터빈(103a) 내의 케이싱 드레인 밸브(130)와, 재열기(112) 주위의 재열 드레인 밸브(128 및 129)만을 대표적으로 나타내고 있지만, 실제로는 도시되지 않은 다수의 드레인 밸브가 설치된다.
온도 센서(TS1)는, 로터(103c)의 구성 요소인 제1단 쉘 내면 메탈의 온도를 계측한다(스텝 S105). 이 제1단 쉘 내면 메탈 온도는, 로터(103c)의 온도를 대표하는 지표이며, 로터(103c)가 냉기 상태인지 워밍 상태인지를 판단하는 지표가 된다. 송기된 보조 증기(A3)는, 처음에는 응축하여 드레인수가 되는 것에 더하여, 로터(103c)는 매우 큰 열용량을 가지므로, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 완만하게 상승한다.
그리고 플랜트 제어 장치(101)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되었는지의 여부를 판정하여(스텝 S106), 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되었을 때 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하여(스텝 S107), 프리워밍을 종료한다. 또한 설명의 편의상, 제1 실시형태와 제1 비교예는, 워밍 밸브(125)를 밸브 개방하고 나서 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 될 때까지 3시간을 요하는 프리워밍의 기동예로 한다. 이와 같이 하여, 일단 150℃까지 워밍된 제1단 쉘 내면 메탈은 그 후에도 식지 않고, 증기 터빈(103)의 통기(通氣) 개시(스텝 S125)까지 150℃ 또는 그 근방의 온도는 유지된다.
프리워밍이 종료된 후, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인(스텝 S108)을 행한다. 이 배열 회수 보일러(104)의 서비스인에서는, 배열 회수 보일러(104)에 부속하는 급수 펌프(도시 생략)를 기동함으로써, 급수 펌프로부터 드럼(110)으로 급수하고, 드럼(110)의 수위(水位)를 소정의 값으로 확립시킨다. 이와 같이 하여, 배열 회수 보일러(104)가 가스 터빈 배기 가스(A1)를 받아들일 준비가 행해진다.
이 급수 펌프는 고압의 드럼(110)에 다량의 급수를 공급하는 펌프이므로, 이 급수 펌프를 구동하기 위한 보기(補機) 동력은 큰 전력을 요한다. 그러므로, 상용 발전을 행하지 않는 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 되도록 단시간에 종료하도록 배려된다. 예를 들면 메인터넌스나 청소를 위해 배열 회수 보일러(104)의 전체 관 블로우를 행했을 경우에는, 발전 플랜트(100)의 기동 준비에 들어가기 전에, 관수 워터링 조작을 끝내 두는 등의 처치가 취해진다. 제1 비교예나 제1 실시형태 등은, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인에 10분을 요하는 기동예로 한다.
배열 회수 보일러의 서비스인이 종료되면, 가스 터빈(102)을 기동한다(스텝 S109). 가스 터빈(102)을 기동하면, 우선 퍼지 운전이 10분간 행해지고(스텝 S111), 그 후, 연료 조절 밸브(106)를 밸브 개방하여 착화(着火) 및 승속(昇速)의 과정(스텝 S112)을 거쳐 정격 속도의 3000RPM에 도달하고, FSNL(무부하 정격(定格) 회전)에 도달한다(스텝 S113).
증기 터빈(103)은, 가스 터빈(102)의 기동(스텝 S109)과 동시에 회전 상승을 개시한다(스텝 S121). 플랜트 제어 장치(101)는, ST 회전 수 검출기(SP1)로부터의 신호를 계측하여(스텝 S122), 증기 터빈(103)의 회전 수가 1500RPM 이상이 되었음을 판단하면(스텝 S123 YES), LPCV 밸브(120)를 밸브 개방하여 저압 쿨링을 개시한다(스텝 S124). 이에 따라, 보조 증기(A3)는 저압 터빈(103b)에 송기되고, 저압 터빈(103b)의 쿨링이 행해진다. 이 저압 쿨링은 그 후, 증기 터빈(103)의 통기 개시(스텝 S125)가 행해지기까지 계속되고, 통기된 후에 LPCV 밸브(120)를 밸브 폐쇄 한다(스텝 S127).
발전기(117)의 병렬 허가 조건이 성립하면(스텝 S114 YES), 발전기(117)가 병렬된다(스텝 S115). 병렬 허가 조건의 일례로서, 가스 터빈 배기 가스(A1)에 포함되는 NOx(질소 산화물)을 암모니아 주입으로 환원하기 위한 촉매의 온도 조건 등이 있다.
발전기(117)를 병렬한 후, 가스 터빈(102)의 출력을 20％ 부하로 상승시킨다(스텝 S116). 가스 터빈(102)의 출력이 20％ 부하에 도달하면(스텝 S117 YES), 거기에서 가스 터빈(102)은 부하 유지 운전에 들어간다. 또한, 가스 터빈(102)의 20％ 부하는, 증기 터빈(103)의 통기가 개시되기 전에 허용되는 최대 출력의 일례이다. 예를 들면, 이 최대 출력은, 복수기(113)의 냉각수인 해수의 출입구 온도차가 7℃를 초과하지 않는 운전이 가능한 최대 출력으로서 주어지는 것이다.
스텝 S112에서 가스 터빈(102)의 착화가 행해진 이후에는, 배열 회수 보일러(104)에 가스 터빈 배기 가스(A1)가 유입하여, 증발기(109)에서는 증발이 개시되어 주증기(A2)가 생성된다. 가스 터빈(102)의 출력이 20％ 부하로 상승함에 따라서, 가스 터빈 배기 가스(A1)의 열량(온도, 유량)도 증가하고, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립한다(스텝 S118 YES). 이 통기 조건의 주요한 구성 요소는, 주증기(A2)의 압력 조건, 유량 조건, 및 온도 조건이며, 이들 모두가 소정의 값에 도달했을 때에 통기 조건은 성립한다. 소정의 값의 예는, 주증기(A2)가 고압 터빈(103a)을 구동 가능한 값이다. 또한 설명의 편의상, 제1 비교예와 제1 실시형태는, 가스 터빈(102)의 기동 개시로부터 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립할 때까지 40분을 요하는 기동예로 한다.
플랜트 제어 장치(101)는, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립했음(스텝 S118 YES)을 판단하여, 증기 터빈(103)의 통기를 개시하고(스텝 S125), MCV 밸브(105)와 ICV 밸브(118)는 밸브 개방을 개시한다. 주증기(A2)는, MCV 밸브(105)를 경유하여 고압 터빈(103a)에 유입하고, 고압 터빈(103a)을 구동한다. 주증기(A2)는 그 후, 고압 터빈(103a)으로부터 배기되어 고압 터빈 배기관(126)으로부터 저온 재열관(121)을 거쳐 재열기(112)에 유입하고, 다시 가열되어 재열 증기(A4)가 되고, ICV 밸브(118)를 경유하여 중압 터빈(103b)에 유입하고, 중압 터빈(103b)을 구동한다. 또한, 패러렐 바이패스 계통에 있어서는 통기 이후에 재열기(112)에 증기가 유입하지만, 이미 재열기(112)는 고압 터빈(103a)과 함께 프리워밍을 종료시키고 있으므로, 재열기(112)에 다량의 드레인수가 발생할 문제는 없다.
증기 터빈(103)은, 통기 개시의 시점에서 정격 속도의 3000RPM으로 회전 중이며, 승속은 필요로 하지 않는다. 그래서, 플랜트 제어 장치(101)는, 통기 개시 후에 MCV 밸브(105)와 ICV 밸브(118)의 개도를 늘려, 초기 부하 열간 유지 운전을 개시한다(스텝 S126). 초기 부하 열간 유지 운전 중에는, 예를 들면 압축기(107)의 입구 안내 날개를 제어한다. 그 후, 초기 부하 열간 유지 종료 후의 기동 공정이 행해진다.
(4) 제1 실시형태의 플랜트 구성
도 1은, 제1 실시형태의 발전 플랜트(100a)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1의 발전 플랜트(100a)는, 일축형 C／C 발전 플랜트이다.
도 1의 발전 플랜트(100a)는, 발전 플랜트(100a)의 동작을 제어하는 플랜트 제어 장치(101b)를 구비하고, 더욱이는, 도 8에 나타내는 구성 요소에 더하여, 클러치(131)와, 갭 센서(클러치 감합 검출기)(GS1)를 구비하고 있다.
플랜트 제어 장치(101a)는, 상술한 플랜트 제어 장치(101)와 마찬가지의 기능을 갖고 있지만, 플랜트 제어 장치(101)와는 다른 기능도 갖고 있다. 예를 들면, 플랜트 제어 장치(101a)는, 클러치(131)의 동작을 제어하는 것이나, 클러치(131)의 감합의 검출 결과를 갭 센서(GS1)로부터 수신하는 것이 가능하다. 플랜트 제어 장치(101a)의 그 밖의 기능에 대해서는, 후술한다.
본 실시형태의 발전 플랜트(100a)에서는, 가스 터빈(102)과 증기 터빈(103)이 클러치(131)에 의해 결합되어 있다. 이 타입의 발전 플랜트를 「클러치 결합의 일축형 컴바인드 사이클 발전 플랜트」 또는 간략화하여 「클러치 결합 C／C」라고 하기로 한다. 클러치(131)는, 가스 터빈(102) 및 발전기(117)와 접속된 제1 회전축과, 고압 증기 터빈(103a) 및 중압／저압 터빈(103b)과 접속된 제2 회전축을 결합하는 것이나, 제1 회전축과 제2 회전축을 분리하는 것이 가능하다. 검출용 기어(127)는, 고압 터빈(103a)과 중압／저압 터빈(103b) 사이에 있어서 제2 회전축에 마련되어 있고, ST 회전 수 검출기(SP1)는, 검출용 기어(127)를 이용함으로써 제2 회전축의 회전 수를 검출한다.
도 1의 발전 플랜트(100a)와 도 8의 발전 플랜트(100)는, 이 클러치(131)의 유무의 점에서 상이하다. 클러치(131)의 실제의 구조는 복잡하며, 도 1은 이것을 모식화하여 도시하고 있다. 발전 플랜트(100a)가 기동을 개시한 시점에서는, 클러치(131)는 이탈 상태이며, 가스 터빈(102)과 발전기(117)는 선행 기동이 행해진다. 이때, 증기 터빈(103)은 정지 상태에 있다. 그리고, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립했을 때, 증기 터빈(103)은 자력(自力)으로 승속 기동을 행하고, 정격 회전 수의 근방에까지 승속했을 때 클러치(131)는 원심력의 작용으로 자동적으로 감합한다. 이와 같이 클러치(131)가 감합한 후, 즉, 플랜트 기동 공정의 나머지 후반과 통상 운전 중은, 가스 터빈(102)과 증기 터빈(103)으로 발전기(117)를 구동하여 발전이 행해진다. 이것은, 리지드 결합 C／C인 도 8의 발전 플랜트(100)의 경우와 같은 발전 양식이다.
클러치 결합 C／C의 메리트는 이하와 같이 생각할 수 있다. 클러치 결합 C／C에서는, 클러치(131)가 이탈해 있을 때에 가스 터빈(102)과 발전기(117)가 선행 기동하고, 그때 증기 터빈(103)은 정지 또는 극저회전의 상태이므로, 가스 터빈(102)의 기동 중의 프리워밍이 가능해진다. 이 점을 활용하면, 효율적이고 적합한 프리워밍을 실현할 수 있다. 또한 증기 터빈(103)은 자력 승속이므로, 리지드 결합 C／C와 같이 저압 터빈의 풍손 발생은 없어 저압 쿨링도 불필요하다. 그러므로, 프리워밍시에, 보조 증기(A3)의 사용면에서 구속을 받는다는 불편함을 억제할 수 있다.
이와 같이, 클러치 결합 C／C에서는 가스 터빈(102)의 기동 후에도 프리워밍이 가능하다. 그래서, 제1 실시형태에서는, 장시간을 요하는 프리워밍 도중에, 프리워밍의 종료를 기다리지 않고 가스 터빈(102)의 기동을 개시하고, 발전 플랜트(100a)의 기동의 조기화를 도모한다. 구체적으로는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도에 따라 가스 터빈(102)의 기동을 개시한다. 그때에, 프리워밍의 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 조건 성립의 타이밍을 일치시키도록 제1단 쉘 내면 메탈 온도를 선정하여, 가스 터빈(102)을 기동한다. 플랜트 제어 장치(101a)가 프리워밍을 제어하는 기능은, 워밍부의 일례이다. 또한, 플랜트 제어 장치(101a)가 가스 터빈(102) 등의 기동을 제어하는 기능은, 기동부의 일례이다.
원래 프리워밍은, 고압 터빈(103a)이 정지 또는 극저회전 상태일 때에만 허용되는 조작이다. 그러나, 클러치 결합 C／C에서는, 가스 터빈(102)의 기동 후여도 프리워밍이 가능하다. 이것은, 가스 터빈(102)의 선행 기동시에 증기 터빈(103)은 정지 상태와 같은 기동 공정에 의해 초래되는 것이다.
그리고, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립했을 때, 증기 터빈(103)은 자력으로 승속 기동을 행하고, 정격 회전 수의 근방에까지 승속했을 때 클러치(131)는 원심력의 작용으로 자동적으로 감합한다. 이와 같이, 증기 터빈(103)은 통기하여 자력 승속하므로, 리지드 결합 C／C와 같은 저압 터빈(103b)의 풍손 문제는 없고, 저압 쿨링도 불필요하다. 따라서, 저압 쿨링을 위해 도 8의 발전 플랜트(100)에 마련된 송기 배관(123)은, 도 1의 발전 플랜트(100a)에서는 존재하지 않는다. 또한, LPCV 밸브(120)는, 본 실시형태와는 직접 관련되지 않으므로 도 1에서는 생략되어 있다. 그 이외의 구성은, 패러렐 바이패스인 계통상의 특징을 포함하며, 도 1의 발전 플랜트(100a)는 도 8의 발전 플랜트(100)와 같다.
(5) 제1 실시형태의 기동 시간
제1 실시형태와 제1 비교예는, 프리워밍에 3시간을 요하는 기동예이다. 그리고 제1 실시형태는, 프리워밍의 종료를 기다리지 않고, 가스 터빈(103)의 기동을 앞당겨 개시하고, 프리워밍과 가스 터빈(103)의 기동을 병행적으로 진행시킨다. 그리고 그 병행 진행에서는, 프리워밍의 종료와 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건의 성립의 양타이밍을 일치시키도록, 가스 터빈(103)의 기동 개시의 시점을 선정한다.
이 상세 설명에 들어가기 전에, (ⅰ) 증기 터빈의 통기 조건 성립에 요하는 시간과, (ⅱ) 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트를 다음과 같이 정리한다.
우선 (ⅰ)에 관한 것으로서, 비교예 1과 동일하게, 가스 터빈(102)의 기동으로부터 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립할 때까지 40분을 요하는 기동예로 한다. 여기에서, 본 실시형태의 통기 허가 조건이란, 주증기(A2)의 압력, 유량, 및 온도 모두가 소정의 값에 도달하는 조건이다.
다음으로 (ⅱ)에 관한 것으로서, 로터(103c)는 매우 큰 열용량을 갖는다. 그러므로, 보조 증기(A3)는 로터(103c)의 표면을 워밍하지만, 그 열은 로터(103c)의 내부에 열전달되어 버린다. 그 때문에, 프리워밍 중의 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트는 완만하다. 설명의 편의상, 제1 실시형태는, 이 승온 레이트가 0.2℃／분이며, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 이 승온 레이트로 온도 상승한다는 기동예로 한다. 덧붙여서 이 0.2℃／분은, 동(同)메탈 온도가 130℃ 내지 150℃ 근방의 대역에서의 승온 레이트이다. 예를 들면, 이것보다 낮은 온도 대역에서는, 보조 증기(A3)의 온도와 동메탈 온도와의 사이의 온도차(ΔT)가 크므로, 이 승온 레이트는 빨라진다. 또한, 프리워밍의 개시 직후 등의 더욱 찬 냉기 상태에서는, 보조 증기(A3)는 다량의 드레인수로 응축하므로, 이 승온 레이트는 극단적으로 지연된다.
이와 같이, (ⅱ)의 승온 레이트를 상정함으로써, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 상승을 마치 시간의 경과와 동일하게 취급하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 가스 터빈(102)의 기동으로부터 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립할 때까지의 40분을, 제1단 쉘 내면 메탈 온도로 환산하는 것이 가능해진다.
이것을 이용하여, 다음과 같이 가스 터빈(102)의 기동 개시의 시점을 선정한다. 즉, 본 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 142℃로 상승했을 때에, 가스 터빈(102)을 기동한다(142℃＝150℃-40분×0.2℃／분). 이와 같이 하면, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃로 승온하여 프리워밍 종료가 되는 시점과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 시점을 일치시킬 수 있다. 그리고 가스 터빈(102)이 동메탈 온도 142℃에서 기동하기 위해서는, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인도 앞당겨, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 140℃로 상승했을 때에 개시한다.
(6) 제1 실시형태의 기동 플로우 차트
도 2a와 도 2b는, 제1 실시형태의 발전 플랜트(100a)의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트를 실현하는 것은, 플랜트 제어 장치(101a)의 내부에 수납되는 소프트웨어이다. 이하의 설명 중에 사용되는 구체적인 수치는, 용이한 이해를 위해 기재하는 일례이다.
발전 플랜트(100a)의 기동 준비는, 최초에 증기 터빈(103)의 터닝 운전으로부터 개시된다(스텝 S101). 증기 터빈(103)은, 터닝 운전에 의해 약 4RPM 내지 10RPM 정도의 극저회전으로 유지되고, 이 운전 상태에서 복수기(113)의 진공 상승이 가능해진다.
복수기(113)의 진공 상승이 행해지면(스텝 S102), 복수기(113) 내는 거의 진공 상태가 된다. 이에 더하여, 패러렐 바이패스 계통의 재열기(112)는, 재열 드레인 밸브(128 및 129)를 통해 복수기(113)에 접속되어 있다. 재열기(112) 내에 잔류하는 불응축성 가스는, 복수기(113) 내가 진공이 됨에 따라서 복수기(113)에 배출되어, 재열기(112)도 진공이 된다. 이 진공 상태를 유지함으로써, 나중에 보조 증기(A3)가 프리워밍 때문에 송기되었을 때에, 고압 터빈(103a) 내나 재열기(112) 내에서 발생하는 드레인수가 각각의 드레인 밸브로부터 복수기(113)에 적절히 배수된다. 즉, 이것이 종료되지 않으면 프리워밍을 할 수 없으므로, 후술하는 배열 회수 보일러(104)의 서비스인과는 달리, 복수기(113)의 진공 상승은 프리워밍과의 병행 조작·진행이 가능하지 않다. 여기까지의 기동 공정은, 제1 비교예와 같다.
다음으로 프리워밍을 실시한다. 프리워밍에서는, 우선 워밍 밸브(125)를 밸브 개방하여(스텝 S103), 보조 보일러(124)가 공급하는 보조 증기(A3)를, 고압 터빈(103a)과 재열기(112)의 양쪽에 송기한다(스텝 S104). 이에 따라, 고압 터빈(103a)의 워밍(난기)이 개시되고, 점차로 로터(103c)는 워밍되어 간다. 고압 터빈(103a)은 증기 터빈의 일례이며, 중압／저압 터빈(103b)은 재열 터빈의 일례이며, 보조 보일러(124)는, 배열 회수 보일러(104)와 다른 설비의 일례이다. 또한, 주증기(A2)와 보조 증기(A3)는 각각, 제1 증기와 제2 증기의 예이다.
고압 터빈(103a) 내에서는, 보조 증기(A3)의 일부가 응축하여 드레인수가 된다. 이 드레인수는, 케이싱 드레인 밸브(130)에 의해 복수기(113)에 배수된다. 이 공정과 병행하여 재열기(112)의 워밍이 개시되고, 재열기(112) 내에서는 보조 증기(A3)의 일부가 응축하여 드레인수가 되고, 이 드레인수는 재열 드레인 밸브(128 및 129)에 의해 복수기(113)에 배수된다. 또한, 본 실시형태는 보조 증기원으로서 보조 보일러(124)를 사용하는 예로 했지만, 발전 플랜트(100a) 이외에 다른 발전 플랜트가 인접 설치될 경우에는, 당해 타(他)발전 플랜트가 생성한 증기의 일부를 발전 플랜트(100a)가 받아서 이것을 보조 증기원으로 할 경우도 있다.
온도 센서(TS1)는, 로터(103c)의 구성 요소인 제1단 쉘 내면 메탈의 온도를 계측한다(스텝 S105). 플랜트 제어 장치(101a)는, 계측된 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 140℃ 이상이 되었는지의 여부를 판정하여, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 140℃ 이상이 되었을 때(스텝 S201 YES)에 배열 회수 보일러(104)의 서비스인(스텝 S108)을 행한다. 이 서비스인에서는, 배열 회수 보일러(104)에 부속하는 급수 펌프를 기동함으로써, 급수 펌프로부터 드럼(110)에 급수하고, 드럼(110)의 수위를 소정의 값으로 확립시킨다. 이와 같이 하여, 배열 회수 보일러(104)가 가스 터빈 배기 가스(A1)를 받아들일 준비가 행해진다. 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 10분을 요하는 기동 공정이다.
제1 실시형태에서는, 프리워밍 종료를 기다리지 않고 앞당겨 가스 터빈(102)의 기동을 개시하는 것은 이미 기술했다. 이에 더하여, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인도 프리워밍 종료를 기다리지 않고 개시한다. 그 이유는, 가스 터빈(102)의 기동은, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인이 종료되지 않으면 허용되지 않으므로, 이 앞당김이 없으면 가스 터빈(102)의 기동의 앞당김도 허용되지 않기 때문이다. 또한, 이것이 가능해지는 것은, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인의 기동 공정 자체는 보조 증기(A3)를 소비하지 않으므로, 보조 증기(A3)의 사용면에서의 구속이 없이 프리워밍과의 병행 조작이 가능해지기 때문이다.
가스 터빈(102)의 기동은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 142℃까지 상승했을 때에 개시할 예정으로 되어 있다. 이것에 배열 회수 보일러(104)의 서비스인에 요하는 시간인 10분을 감안하면, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 140℃가 되었을 때에, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인을 개시하면 된다(140℃＝142℃-10분×0.2℃／분). 이에 따라, 제1 비교예에서는 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃가 되었을 때(프리워밍이 종료됐을 때)에 서비스인을 개시하는 것에 대해, 본 실시형태의 서비스인은 50분 일찍 개시된다. 후술하는 도 5는, 본 실시형태와 제1 비교예의 배열 회수 보일러(104)의 서비스인에 50분의 기동 시각의 차가 있는 것을 도시하고 있다.
그 후, 10분이 경과하면 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은 종료한다. 이것과 동시에, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 142℃에 도달한다. 플랜트 제어 장치(101a)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 142℃ 이상이 되었음을 확인하고(스텝 S202 YES), 만약을 위해 AND 게이트 처리(스텝 S203)에 의해 배열 회수 보일러(104)의 서비스인도 종료되어 있음을 확인하여, 가스 터빈(102)을 기동한다(스텝 S109). 이 142℃라는 온도는, 소정 온도의 일례이다.
가스 터빈(102)을 기동하면, 우선 퍼지 운전이 10분간 행해진다(스텝 S111). 그 후, 연료 조절 밸브(106)를 밸브 개방하여 착화 및 승속의 과정(스텝 S112)을 거쳐 정격 속도의 3000RPM에 도달하고, FSNL(무부하 정격 회전)에 도달한다(스텝 S113). 이 일련의 기동 공정에 있어서 클러치(131)는 이탈 상태이므로, 가스 터빈(102) 및 발전기(117)의 기동 후에도 증기 터빈(103)은 정지 상태에 있다.
제1 비교예에서는, 가스 터빈(102)의 기동과 동시에, 증기 터빈(103)은 회전 상승을 개시하므로, 프리워밍을 종료시켜 워밍 밸브(125)를 전체 폐쇄시킨 후에 가스 터빈(102)의 기동을 행한다. 한편, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이 프리워밍을 계속시키면서 가스 터빈(102)의 기동을 행하는 것이 가능하다. 도 5는, 이 가스 터빈 기동과 프리워밍의 병행 진행에 의해, 제1 비교예의 가스 터빈(102)의 기동에 비하여, 본 실시형태의 가스 터빈(102)의 기동이 50분의 조기화를 실현하고 있음을 나타내고 있다. 또한, 제1 비교예에서는 증기 터빈(103)의 회전 상승에 수반하여 필요해지는 저압 쿨링(보조 증기(A3)를 다량으로 소비함)도, 본 실시형태에서는 불필요하다. 이것도, 본 실시형태에서 보조 보일러(124)의 부담면에서 가스 터빈 기동과 프리워밍의 병행 진행을 용이하게 하는 요인이다.
그 대신, 증기 터빈(103)은, 「동시 회전」에 의한 100RPM 내지 300RPM 정도에서의 공회전 현상을 일으키는 것이 유의해야 한다. 이하, 이 「동시 회전」에 대해서 설명한다.
가스 터빈(102)의 기동시에는 클러치(131)는 이탈 상태이며, 이때 증기 터빈(103)은 정지 상태에 있다고 이미 설명했다. 그러나, 엄밀하게 증기 터빈(103)의 거동을 묘사하면, 정지 상태(통기되어 있지 않은 상태)에 있으면서 가스 터빈(102)측에서 구동된 윤활유가 클러치(131)에 유입함으로써, 증기 터빈(103)측으로 토크가 전달된다. 그러므로, 가스 터빈(102)이 승속 기동하면, 그것에 영향을 받아서 증기 터빈(103)도 100RPM 내지 300RPM의 회전 수로 공회전한다. 이 현상을 동시 회전이라고 한다. 프리워밍은, 고압 터빈(103a)이 정지 또는 저회전 상태일 때에만 허용되는 조작이지만, 이 관점에서는, 100RPM 내지 300RPM의 회전 중에 보조 증기(A3)가 송기되어도, 문제가 될 정도의 심각한 마찰열은 생기지 않는다. 환언하면 300RPM 정도의 회전 수는 프리워밍을 허용하는 충분히 저회전의 범주이므로, 동시 회전의 상태에서 프리워밍을 행해도 문제는 생기지 않는다.
그러나 어떠한 원인에 의해, 증기 터빈(103)의 회전 수가 상정되는 300RPM을 초과하는 회전 수가 되었을 때에 대비해서, 플랜트 제어 장치(101a)는, ST 회전 수 검출기(SP1)로부터의 신호를 계측한다(스텝 S122). 그리고, 플랜트 제어 장치(101a)는, 계측된 증기 터빈(103)의 회전 수가 350RPM 이상임을 판단했을 경우에는(스텝 S204 YES), 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하고(스텝 S205), 프리워밍을 중단한다. 이 350RPM이라는 회전 수는, 상술한 300RPM에 대하여 50RPM의 마진을 부여한 것이며, 소정의 회전 수의 일례이다.
그리고 발전기(117)의 병렬 허가 조건이 성립하면(스텝 S114 YES), 발전기(117)가 병렬된다(스텝 S115). 병렬 허가 조건의 예로서, 가스 터빈 배기 가스(A1)에 포함되는 NOx(질소 산화물)을 암모니아 주입으로 환원하기 위한 촉매의 온도 조건 등이 있다.
발전기(117)를 병렬한 후, 가스 터빈(102)의 출력을 20％ 부하로 상승시킨다(스텝 S116). 가스 터빈(102)의 출력이 20％ 부하에 도달하면(스텝 S117 YES), 가스 터빈(102)은 부하 유지 운전에 들어간다. 가스 터빈(102)의 20％ 부하는, 증기 터빈(103)의 통기가 개시되기 전에 허용되는 최대 출력의 일례이며, 예를 들면, 복수기(113)의 냉각수인 해수의 출입구 온도차가 7℃를 초과하지 않는 운전이 가능한 최대 출력으로서 주어지는 것이다. 또한, 클러치 결합 C／C의 가스 터빈(102)을 선행 기동시켜, 가스 터빈(102)을 정격 출력(100％ 부하)으로 한 상태에서 증기 터빈(103)을 후발 기동시키는 것도 생각되지만, 환경 보호의 면에서 복수기(113)의 출입구 해수 온도차에 규제가 마련되는 발전 플랜트(100a)에서는 일반적으로 이 기동법은 채용하기 어렵다.
스텝 S109에서 가스 터빈(102)이 기동한 후, 40분을 경과한 시점에서 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립한다(스텝 S118 YES). 본 실시형태의 통기 조건의 주요한 구성 요소는, 주증기(A2)의 압력 조건, 유량 조건, 및 온도 조건이며, 이들 모두가 소정의 값에 도달했을 때에 통기 조건은 성립한다. 소정의 값의 예는, 주증기(A2)가 고압 터빈(103a)을 구동 가능한 값이다. 또한, 본 실시형태의 통기 조건은, 주증기(A2)의 압력, 유량, 및 온도의 일부가 소정의 값에 도달했을 때에 성립하도록 설정하는 것도 생각할 수 있다.
이와 동시에 가스 터빈(102)이 기동했을 때에 142℃였던 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 40분을 경과한 시점에서 150℃에 도달한다. 플랜트 제어 장치(101a)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되었음을 확인하고(스텝 S106 YES), 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하여(스텝 S107), 프리워밍을 종료한다. 이 150℃라는 온도는, 소정 온도의 일례이다.
즉, 본 실시형태에서는, 프리워밍 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 조건이 성립하여 증기 터빈(103)에의 통기가 가능해지는 타이밍이 일치한다. 그러므로, 증기 터빈(103)의 통기(스텝 S125)가, 이 타이밍에 신속히 개시되게 된다.
또한, 발전 플랜트(100a)에 의해서는, 보다 확실한 워밍을 담보하는 목적에서, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 된 후, 소정 시간이 경과한 시점에서 프리워밍을 종료할 경우도 있다. 후술하는 제2 실시형태는 이 케이스를 취급하는 기동법이다.
플랜트 제어 장치(101a)는, AND 게이트 처리(스텝 S207)에 의해, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립한 것(스텝 S118 YES)과, 워밍 밸브(125)가 전체 폐쇄한 것(스텝 S206 YES)의 양쪽이 성립했음을 판단한다. 그리고, 플랜트 제어 장치(101a)는, 이들 양쪽이 성립했을 경우에, 증기 터빈(103)의 통기를 개시하고(스텝 S125), MCV 밸브(105)와 ICV 밸브(118)를 밸브 개방한다. 이와 같이 하여, 증기 터빈(103)이 기동된다. 도 5에 비추어 보면, 제1 비교예의 증기 터빈 통기 개시에 비하여, 본 실시형태의 통기 개시는 50분의 조기화를 실현하고 있음을 알 수 있다.
통기가 개시되면, 주증기(A2)는, MCV 밸브(105)를 경유하여 고압 터빈(103a)에 유입하고, 고압 터빈(103a)을 구동한다. 주증기(A2)는 그 후, 고압 터빈(103a)으로부터 배기되어, 고압 터빈 배기관(126)으로부터 저온 재열관(121)을 거쳐 재열기(112)에 유입하고, 다시 가열되어 재열 증기(A4)가 되고, ICV 밸브(118)를 경유하여 중압 터빈(103b)에 유입하고, 중압 터빈(103b)을 구동한다. 플랜트 제어 장치(101a)는, 통기 개시 후에 MCV 밸브(105)와 ICV 밸브(118)의 개도를 제어하여 증기 터빈(103)을 승속하고(스텝 S211), 증기 터빈(103)의 회전 수는 정격 속도(3000RPM)를 향하여 상승한다.
증기 터빈(103)의 회전 수가 이 정격 속도의 근방까지 상승했을 때(스텝 S212 YES), 클러치(131)는 원심력의 작용으로 자동적으로 감합한다(스텝 S213). 이 감합은 어디까지나 클러치(131) 자체가 갖는 메커니컬한 기서(機序)에 의해 행해지는 것으로, 플랜트 제어 장치(101a)에 의한 제어의 작용이 아니다. 클러치(131)가 감합한 후에는, 가스 터빈(102)과 증기 터빈(103)에서 발전기(117)를 구동하여 발전이 행해지고, 이 이후는 리지드 결합 C／C와 같은 발전 양식이 된다.
갭 센서(GS1)는, 클러치(131)가 감합해 있는지의 여부를 검지하는 감합 검출기이다. 플랜트 제어 장치(101a)는, 갭 센서(GS1)로부터의 신호를 입력하여 클러치(131)가 감합했음을 판단하면(스텝 S214 YES), MCV 밸브(105)와 ICV 밸브(118)의 개도를 늘려, 증기 터빈(103)의 초기 부하 열간 유지 운전을 개시한다(스텝 S126). 초기 부하 열간 유지 운전 중에는, 예를 들면 압축기(107)의 입구 안내 날개를 제어한다. 그 후, 초기 부하 열간 유지 종료 후의 기동 공정이 행해진다.
(7) 제1 실시형태의 효과 그 1
제1 실시형태에서는, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인(스텝 S108), 가스 터빈(102)의 기동(스텝 S109), 증기 터빈(103)의 통기 개시(스텝 S125)를 각각, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 측정값이 140℃, 142℃, 150℃에 도달한 시점에서 개시한다. 이에 따라, 제1 실시형태에서는, 제1 비교예에 비하여 모두 50분의 조기화를 실현하고 있다. 그리고 이들 3개의 조기화 중, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인과 가스 터빈(102)의 기동의 조기화는, 증기 터빈(103)의 통기 개시를 조기화하기 위해 필요해지는 요건이라고도 할 수 있다. 그 때문에, 플랜트 기동 조기화의 관점에서는, 본 실시형태의 효과는 증기 터빈(103)의 통기 개시의 조기화라는 것으로 집약할 수 있다.
도 5는, 제1 실시형태와 제1 비교예를 비교하기 위한 차트이며, 이상에 기재한 증기 터빈(103)의 통기 개시의 조기화를 보다 직절(直截)하게 가시화(可視化)하기 위해 준비된 도면이다.
도 5에서는, 프리워밍(PW)이 기준이 되어 시간이 정리되어 있음을 염두에 두는 것이 이해의 도움이 된다(부호 S1을 참조). 구체적으로는, 제1 비교예와 제1 실시형태에 있어서 프리워밍의 개시 시각 및 종료 시각은 같은 시각이며, 그러므로, 증기 터빈(103)의 통기 개시가 프리워밍 종료에 대하여 얼마만큼 지연되는지와 같은 시점에서의 비교가 가능해진다(부호 S4를 참조).
도 5에 의하면, 제1 비교예에서는 프리워밍 종료의 50분 후에 증기 터빈(103)의 통기가 개시되는 것에 대해, 제1 실시형태에서는 프리워밍 종료와 동시에 증기 터빈(103)의 통기가 개시된다. 즉, 제1 실시형태는, 제1 비교예에 대하여 50분의 플랜트 기동 조기화를 달성하고 있다. 이것이 가능해지는 것은, 본 실시형태에서는 클러치 결합 C／C의 메리트를 살려, 프리워밍과 병행적으로 가스 터빈(102)의 기동과 배열 회수 보일러(104)의 서비스인의 공정을 진행시키기 때문이다(부호 S2, S3을 참조).
또한 주목해야 할 것은, 제1 비교예에 대한 50분의 플랜트 기동 조기화란, 제1 비교예에 있어서 180분(3시간)을 요하고 있었던 프리워밍을, 130분으로 단축했을 경우의 효과와 동등하다. 상술한 바와 같이, 프리워밍 시간을 단축하는 시도는 여러 가지로 검토되고 있지만, 현실적으로는 어렵다. 실제로, 도 5에서도 제1 비교예와 제1 실시형태의 프리워밍 공정은 같은 3시간을 요하고, 프리워밍 자체는 양자에서 마찬가지로 실행되고 있다. 그러나 본 실시형태에 따르면, 프리워밍과 병행적으로 가스 터빈(102)의 기동과 배열 회수 보일러(104)의 서비스인의 공정을 진행시킴으로써, 사실상 프리워밍에 관련하는 시간을 72％로 단축할 수 있다(72〔％〕＝ 130분÷180분).
(8) 제1 실시형태의 효과 그 2
또한 제1 실시형태에서는, 프리워밍과 가스 터빈(102)의 기동을 병행적으로 진행시킬 때에, 프리워밍 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 타이밍을 일치시키도록, 가스 터빈(102)의 기동 개시의 시점을 선정한다. 이하, 이에 따라 얻어지는 효과를 고찰한다.
그 고찰 어프로치로서, 본 실시형태와 같은 병행 진행을 행하지만, 상기의 양타이밍이 일치하지 않는 2개의 기동법(제2 및 제3 비교예)을 본 실시형태와 비교한다. 또한, 도 5에서 프리워밍의 개시 시각과 종료 시각이 본 실시형태와 제1 비교예 사이에서 일치하고 있는 것과 마찬가지로, 제2 및 제3 비교예의 프리워밍의 개시 시각과 종료 시각도 본 실시형태와 같다고 한다. 그러므로, 증기 터빈(103)의 통기 개시가 프리워밍 종료에 대하여 얼마만큼 빠른지 느린지와 같은 시점에서, 제1 실시형태와 제2 및 제3 비교예를 비교하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 제1 실시형태는 프리워밍 종료와 동시에 증기 터빈(103)의 통기 개시가 행해진다고 기술할 수 있다.
(9) 제2 비교예
제2 비교예는, 프리워밍 종료보다도, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건의 성립(통기 허가 성립)이 지연되도록 한 기동법이다. 설명상의 편의를 위해, 제2 비교예는, 스텝 S202에 있어서 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 임계값을, 제1 실시형태의 142℃로부터, 보다 높은 온도(예를 들면 145℃)로 바꾼 기동예로 한다. 그러므로, 제2 비교예에서는, 동메탈 온도가 145℃가 되었을 때에, 가스 터빈(102)의 기동(스텝 S109)이 개시된다.
이에 따라, 제2 비교예에서는, 제1 실시형태에 대해 가스 터빈(102)의 기동이 15분 늦게 개시되므로, 통기 허가 성립도 15분 지연된다(15분＝〔145℃-142℃〕÷0.2℃／분). 따라서, 제2 비교예에서는, 프리워밍 종료의 15분 후에 증기 터빈(103)의 통기 개시가 행해진다. 이것은, 제1 실시형태에 대해 플랜트 기동이 15분 지연하는 것이며, 제2 비교예에서는, 플랜트 기동 조기화의 이득이 15분 줄어들고 있음을 의미한다.
(10) 제3 비교예
제3 비교예는, 프리워밍 종료보다도, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건의 성립(통기 허가 성립)이 빨라지도록 한 기동법이다. 설명상의 편의를 위해, 제3 비교예는, 스텝 S202에 있어서 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 임계값을, 제1 실시형태의 142℃로부터, 보다 낮은 온도(예를 들면 139℃)로 바꾼 기동예로 한다. 그러므로, 제3 비교예에서는, 동메탈 온도가 139℃가 되었을 때에, 가스 터빈(102)의 기동(스텝 S109)이 개시된다.
이에 따라, 제3 비교예에서는, 제1 실시형태에 대해 가스 터빈(102)의 기동이 15분 빨리 개시되므로, 통기 허가 성립도 15분 빨라진다(15분＝〔142℃-139℃〕÷0.2℃／분). 그러나, 프리워밍이 종료하지 않으면 증기 터빈(103)의 통기 개시는 가능해지지 않으므로, 결국, 제3 비교예에서는, 프리워밍 종료와 동시에 증기 터빈(103)의 통기 개시가 행해진다. 이것은, 제1 실시형태와 같은 플랜트 기동이며, 플랜트 기동 조기화의 이득으로서는 제1 실시형태와 같다.
그러나 상용 발전 플랜트로서의 경제성의 관점에서는, 제3 비교예는 추장되는 기동법이 아니다. 그 이유는, 통기 허가 성립 후에도 가스 터빈(102)의 출력을 20％ 부하로 유지하면서 프리워밍이 종료하는 것을 15분간 기다리게 되기 때문이다. 이것은, 플랜트 열효율이 나쁜 파셜 로드(가스 터빈 부분 부하 운전)를, 불필요하게 15분 길게 강요당하는 것을 의미한다.
이상에 의해, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건의 성립과 프리워밍 종료는, 어느 것이 빨라도 느려도 최적의 기동법은 되지 않는다. 제1 실시형태는, 플랜트 기동 조기화나 상용기에 요구되는 경제성의 관점에서 볼 때, 이들의 타이밍을 일치시킴으로써 클러치 결합 C／C에 의한 병행 진행이 초래하는 메리트를 최대한으로 향수(享受)하는 기동법이라고 할 수 있다.
(11) 제1 실시형태가 적용 가능한 플랜트
제1 실시형태의 발전 플랜트(100a)는, 패러렐 바이패스를 갖는 클러치 결합 C／C의 일축형 컴바인드 발전 플랜트이지만, 본 실시형태는 그 외 방식의 컴바인드 사이클 발전 플랜트에도 적용 가능하다. 상술한 바와 같이, 프리워밍은, 고압 터빈(103a)이 정지해 있을 때나, 보조 증기(A3)에 의한 마찰열이 문제가 되지 않는 저회전 상태에 있을 때에만 허용되는 조작이다.
한편, 다축형 컴바인드 사이클 발전 플랜트는, 서로 다른 회전축에 마련된 복수대의 가스 터빈과, 이들 회전축과 다른 회전축에 마련된 1대의 증기 터빈을 구비하고 있다. 이러한 구성으로부터, 이들 가스 터빈 기동 후에도, 증기 터빈을 정지 중으로 할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태의 기동 처리는, 다축형 컴바인드 사이클 발전 플랜트에도 적용할 수 있다.
또한, 서로 다른 회전축에 마련된 1대의 가스 터빈과 1대의 증기 터빈을 구비하는 발전 플랜트도 알려져 있다. 이 발전 플랜트에서도, 가스 터빈 기동 후에 증기 터빈을 정지 중으로 할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태의 기동 처리는, 이 발전 플랜트에도 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 기동 처리는, 리지드 결합 C／C에 적용하는 것도 생각할 수 있다. 예를 들면, 프리워밍과 병행적으로 배열 회수 보일러의 서비스인만을 진행시키는 기동법을 생각할 수 있다. 그리고, 프리워밍 종료와 가스 터빈 기동 개시의 타이밍을 일치시키도록, 배열 회수 보일러의 서비스인을 개시하는 시점을 선정한다. 그러나, 배열 회수 보일러의 서비스인에 요하는 시간은 10분 정도이므로, 이 기동법을 통해서 얻어지는 플랜트 기동 조기화의 이득은 10분 정도이다. 그러므로, 10분 정도여도 플랜트 기동 조기화가 요망될 경우에는, 본 실시형태의 기동 처리를 리지드 결합 C／C에 적용하는 것이 바람직하다.
(12) 제1 실시형태와 BOP 설비
제1 실시형태에서는, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인과, 가스 터빈(102)의 기동을 각각, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 140℃ 및 142℃에 도달한 시점에서 개시하고, 프리워밍과 이들 2공정을 병행적으로 진행시킨다. 본 실시형태에서는 또한, 그 밖의 경우에 이러한 병행 진행을 적용해도 된다. 이하, 이러한 병행 진행의 예를 설명한다.
도 1에 나타내는 가스 터빈(102)이나 배열 회수 보일러(104)는, 발전 플랜트(100a)의 대표적인 구성 요소이다. 그러나, 실제의 컴바인드 사이클 발전 플랜트는 또한, BOP(Balance of Plant) 설비라고 하는 잡다한 기기나 설비를 구비하는 것이 많다. 그리고, 플랜트 제어 장치(101a)는, 가스 터빈(102)의 기동 전이나 기동 후에 BOP 설비도 기동(또는 조작)할 필요가 있다.
예를 들면, 스택 댐퍼는, 굴뚝과 배열 회수 보일러(104)를 연통(連通)하기 위해 개방 조작된다. 또한, 발전기(117)의 단로기(斷路器)는, 발전기(117)가 생성하는 전력을 송전(送電)하는 송전 라인의 준비를 위해 폐로(閉路)된다. 통상, 이들 BOP 설비는, 가스 터빈(102)의 기동이나 배열 회수 보일러(104)의 서비스인과 연동시켜 기동된다. 예를 들면, 본체에 상당하는 가스 터빈(102)이 기동한 것을 플랜트 제어 장치(101a)가 판단하여, 별체의 BOP 설비를 본체와 연쇄(인터로크)하도록 해서 기동한다.
대신에, 본 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도에 따라 이들 BOP 설비를 기동해도 된다. 여기에서는 그 일례로서, EHC(Electric Hydraulic Control) 제어유(油) 펌프를 다룬다.
예를 들면, 플랜트 제어 장치(101a)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 138℃에 도달했음을 판단하여, EHC 제어유 펌프를 기동한다. 이 경우에는, 가스 터빈(102)의 기동 개시의 20분 전에 EHC 제어유 펌프가 기동된다(20분 ＝〔142℃-138℃〕÷0.2℃／분). 이 20분간에, EHC 제어유 펌프는, 제어유를 탱크 내에서 교반함으로써 제어유의 온도를 적절한 온도로까지 승온하고, 적합한 점도를 확보하면서 가스 터빈(102)의 기동을 맞이할 수 있다. 제어유의 온도나 점도를 트리트먼트하기 위해서는 20분의 펌프 운전으로 충분하므로, 20분 이상 운전해도 동(同)유 펌프의 모터 동력은 낭비이며, 또한 기기 수명을 손모시킬 뿐이다. 그래서, 본 실시형태의 기동 처리를 EHC 제어유 펌프의 기동에 적용하면, 메탈 온도를 지표로 해서 미래의 기동 공정(여기에서는 가스 터빈(102)의 기동이 언제 개시되는 것인지)을 예측할 수 있으므로, EHC 제어유의 기동 타이밍을 최적화하는 것이 가능해진다.
(13) 제1 실시형태의 효과와 과제
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 고압 터빈(103a) 등을 프리워밍에 의해 워밍하고 있는 동안에, 가스 터빈(102) 등의 기동을 개시한다. 그러므로, 본 실시형태에 따르면, 가스 터빈(102)과 고압 터빈(103a)을 구비하는 발전 플랜트(100a)의 워밍과 조기 기동을 양립하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트를 상정함으로써(예를 들면 0.2℃／분), 제1단 쉘 내면 메탈 온도에 따라 발전 플랜트(100a)의 제(諸)설비를 최적의 타이밍에 기동하는 것이 가능해진다.
제1 실시형태에서는, 이 승온 레이트의 정밀도를 높이는 것이 바람직하다. 예를 들면, 실제의 승온 레이트가 상정하고 있었던 0.2℃／분보다 빠를 경우에는, 제2 비교예와 같이 프리워밍 종료로부터 통기 허가 성립이 지연된다. 한편, 실제의 승온 레이트가 상정하고 있었던 0.2℃／분보다 느릴 경우에는, 제3 비교예와 같이 프리워밍 종료로부터 증기 터빈의 통기 허가 조건 성립이 빨라진다. 이 과제에의 대처는, 예를 들면 후술하는 제2 실시형태에 의해 가능해진다.
(제2 실시형태)
이하, 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 설명 중에서, 제4 비교예에 대해서도 설명한다.
(1) 제2 실시형태의 프리워밍
제1 실시형태와 제1 비교예의 프리워밍은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되었을 때에 종료한다. 한편, 제2 실시형태의 프리워밍은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 소정 시간만큼 계속된 시점에서 종료된다.
본 실시형태에서 소정 시간의 대기 시간이 경과한 후에 프리워밍을 종료로 하는 것은, 다음과 같은 이유에 따른다. 제1단 쉘 내면 메탈 온도는, 온도 센서(TS1)가 계측하는 온도이지만, 온도 센서(TS1)가 계측하는 것은, 보조 증기(A3)에 접촉하는 로터(103c)의 표면의 온도이며, 프리워밍 중은 비교적 신속히 승온한다. 한편으로, 보조 증기(A3)에 직접 접촉하지 않는 로터(103c)의 내부는 표면으로부터의 열전달에 의해 완만하게 승온하므로, 제1단 쉘 내면 메탈 온도(로터 표면)가 150℃에 도달해도, 아직 로터 내부는 150℃ 미만의 저온 상태이다.
그리고, 상기의 대기 시간은, 로터 내부까지가 150℃에 도달하는 것을 기다리기 위한 시간이다. 이 대기 시간은, 플랜트 조기 기동과 배반(背反)의 관계에 있지만, 로터 내부까지 충분히 워밍하여 고압 터빈(103a)의 기동에 만전을 기한다는 사고 방식이 중시될 경우의 쪽이 많다. 그러므로, 제1 실시형태와 같이 대기 시간 없이 프리워밍을 종료하기보다도, 제2 실시형태와 같이 대기 시간을 갖고 프리워밍을 종료하는 쪽이 많다.
이 대기 시간은, 고압 터빈(103a)의 크기(용량)나 소재에 따라 다르지만, 일반적으로는 1시간 내지 3시간 사이에서 선택되는 경우가 많다. 설명의 편의상, 제2 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 1시간(60분)만큼 계속된 시점에서, 프리워밍을 종료하는 것으로 한다.
(2) 제2 실시형태의 기동 시간
제2 실시형태는, 도 1의 발전 플랜트(100a)에 적용된다. 따라서, 플랜트 기동에 요하는 시간은 제1 실시형태와 같으며, 가스 터빈(102)의 기동으로부터 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립할 때까지 40분을 요하는 기동예로 한다.
단, 제2 실시형태는 프리워밍에 4시간을 요하는 기동예이다. 그 내역은 프리워밍 개시로부터 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃에 도달할 때까지 3시간을 요하고, 거기에서 상술한 대기 시간인 1시간을 기다려, 합계 4시간이 된다.
(3) 제2 실시형태의 개요
제1 실시형태로부터 제2 실시형태로의 변경점은, 이하와 같다.
제1 실시형태의 가스 터빈(102)은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 142℃ 이상이 되면 기동된다. 한편, 제2 실시형태의 가스 터빈(102)은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 소정 시간(예를 들면 20분) 계속된 시점에서 기동된다.
제2 실시형태의 프리워밍은, 이 40분 후에 종료된다(60분-20분). 그 때문에, 이 타이밍에 가스 터빈(102)을 기동하면, 프리워밍 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립(가스 터빈(102)의 기동으로부터 40분 후에 성립)하는 타이밍은 일치한다.
또한, 제1 실시형태의 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 140℃ 이상이 되면 개시된다. 한편, 제2 실시형태의 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 소정 시간(예를 들면 10분) 계속된 시점에서 개시된다.
(4) 제2 실시형태의 기동 플로우 차트
도 3a와 도 3b는, 제2 실시형태의 발전 플랜트(100a)의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트를 실현하는 것은, 플랜트 제어 장치(101a)의 내부에 수납되는 소프트웨어이다. 이하의 설명 중에 사용되는 구체적인 수치는, 용이한 이해를 위해 기재하는 일례이다.
도 2a의 스텝 S201, S202, 및 S106은 각각, 도 3a의 스텝 S301, S302, 및 S303으로 변경되어 있다. 도 3a와 도 3b는, 도 2a와 도 2b에 대하여 이 3개 스텝이 다르고, 그 밖의 스텝은 같다. 따라서, 이하에서는 스텝 S301, S302, S303을 중심으로 설명한다.
복수기(113)의 진공 상승이 행해진 후(스텝 S102), 프리워밍이 개시된다. 프리워밍에서는, 워밍 밸브(125)를 밸브 개방하여(스텝 S103), 보조 보일러(124)가 공급하는 보조 증기(A3)를, 고압 터빈(103a)과 재열기(112)에 송기한다(스텝 S104). 온도 센서(TS1)는, 로터(103c)의 구성 요소인 제1단 쉘 내면 메탈의 온도를 계측한다(스텝 S105).
프리워밍 개시로부터 3시간 후에, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 150℃에 도달한다. 본 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃에 도달한 후에도 보조 증기(A3)가 계속해서 고압 터빈(103a)에 송기되므로, 동메탈 온도는 0.2℃／분 정도의 승온 레이트로 승온해 가고, 150℃의 도달로부터 1시간을 경과한 시점에서는 162℃ 근방이 된다. 또한, 보조 증기(A3)에 직접 접촉하지 않는 로터(103c)의 내부도 표면으로부터의 열전달에 의해 승온하여, 점차로 로터(103c)는 내부도 포함하여 보다 균일한 온도가 되어 간다.
본 실시형태에서는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 프리워밍 종료를 기다리지 않고 배열 회수 보일러(104)의 서비스인을 개시한다. 단, 본 실시형태의 가스 터빈(102)의 기동은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되고 나서 20분 경과했을 때에 개시하는 예정으로 되어 있다. 이것에 배열 회수 보일러(104)의 서비스인에 요하는 시간인 10분을 감안하면, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되고 나서 10분 경과했을 때에 배열 회수 보일러(104)의 서비스인을 개시하면 된다.
플랜트 제어 장치(101a)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되고 나서 10분 경과했을 때(스텝 S301 YES)에, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인(스텝 S108)을 행한다. 이 서비스인에서는, 배열 회수 보일러(104)에 부속하는 급수 펌프를 기동하고, 드럼(110)의 수위를 소정의 값으로 확립시킨다. 이와 같이 하여, 배열 회수 보일러(104)가 가스 터빈 배기 가스(A1)를 받아들일 준비가 행해진다. 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 10분을 요하는 기동 공정이다.
이 10분이 경과하면, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은 종료한다. 플랜트 제어 장치(101a)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되고 나서 20분이 경과했음을 확인하고(스텝 S302 YES), 만약을 위해 AND 게이트 처리(스텝 S203)에 의해 배열 회수 보일러(104)의 서비스인도 종료되어 있음도 확인하여, 가스 터빈(102)을 기동한다(스텝 S109).
스텝 S109에서 가스 터빈(102)이 기동한 후, 40분을 경과한 시점에서 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립한다(스텝 S118 YES). 본 실시형태의 통기 조건의 주요한 구성 요소는, 주증기(A2)의 압력 조건, 유량 조건, 및 온도 조건이며, 이들 모두가 소정의 값에 도달했을 때에 통기 조건은 성립한다.
이와 동시에, 플랜트 제어 장치(101a)는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되고 나서 60분 경과했음을 확인하고(스텝 S303 YES), 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하여(스텝 S107), 프리워밍을 종료한다. 그러므로, 본 실시형태에서도, 프리워밍 종료의 타이밍과 증기 터빈(103)의 통기 조건이 성립하는 타이밍이 일치하고, 이하의 증기 터빈(103)의 통기(스텝 S125)가 이 시점에서 신속히 개시된다.
플랜트 제어 장치(101a)는, AND 게이트 처리(스텝 S207)에 의해, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립한 것(스텝 S118 YES)과, 워밍 밸브(125)가 전체 폐쇄한 것(스텝 S206 YES)의 양쪽이 성립했음을 판단하여, 증기 터빈(103)의 통기를 개시한다(스텝 S125). 이 이후의 기동 공정은 제1 실시형태와 동일하며, 설명은 생략한다.
(5) 제2 실시형태의 효과
도 6은, 제2 실시형태와 제4 비교예를 비교하기 위한 차트이며, 제2 실시형태의 효과를 직절하게 가시화하기 위한 도면이다.
제4 비교예는, 제1 비교예와 같은 리지드 결합 C／C의 기동 처리에 관한 것이지만, 제1 비교예의 프리워밍 시간이 3시간인 것에 비하여, 제4 비교예의 프리워밍 시간은 상기의 대기 시간의 1시간을 포함하여 4시간이다. 도 5와 마찬가지로, 제2 실시형태와 제4 비교예의 프리워밍의 개시 시각 및 종료 시각은 같다. 그러므로, 증기 터빈(103)의 통기 개시가 프리워밍 종료에 대하여 얼마만큼 지연될까라는 시점에서, 제2 실시형태와 제4 비교예를 비교하는 것이 가능해진다.
도 6에 의하면, 제4 비교예에서는 프리워밍 종료의 50분 후에 증기 터빈(103)의 통기가 개시되는 것에 대해, 제2 실시형태에서는 프리워밍 종료와 동시에 증기 터빈(103)의 통기가 개시된다. 즉, 제2 실시형태는, 제4 비교예에 대하여 50분의 플랜트 기동 조기화를 달성하고 있다.
또한, 제4 비교예에 대한 50분의 플랜트 기동 조기화란, 제4 비교예에 있어서 240분(4시간)을 요하고 있었던 프리워밍을, 190분으로 단축했을 경우의 효과와 동등하다. 즉, 본 실시형태에 따르면, 사실상 프리워밍에 관련하는 시간을 79％로 단축할 수 있다(79〔％〕＝ 190분÷240분).
단축 시간으로서는, 제1 실시형태의 72％보다 줄어들어 있다. 그러나, 그 대가로서, 제1 실시형태가 갖고 있었던 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 상정 승온 레이트(예를 들면 0.2℃／분)의 정밀도에 의존하는 오차를 저감할 수 있어, 프리워밍 종료의 타이밍과 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 타이밍을 일치시키는 것이 보다 용이해진다.
이것이 성립하는 요건으로서, 대기 시간(1시간)의 길이와 플랜트 기동 시간의 길이와의 관계가 있다. 본 실시형태에서는, 가스 터빈의 기동으로부터 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립할 때까지의 시간이 40분이며, 대기 시간의 1시간보다도 짧기 때문에, 상기의 것이 성립 가능해진다. 다행히도, 실제의 프리워밍의 대기 시간은 1시간에서 3시간 사이에서 선택되는 것이 일반적이기 때문에, 통상은 대기 시간 쪽이 여유를 가진 장시간이 된다. 이 점에서, 제2 실시형태의 실용성은 담보되어 있다고 해도 된다.
단, 예외적으로 BOP 설비 등에서, 상술한 EHC 제어유 펌프 등보다 훨씬 초기 단계의 시각에 기동을 행하는 설비에 대해서는, 대기 시간이 부족하여 제2 실시형태에서는 대응할 수 없는 사례도 있다. 이러한 BOP 설비에는 제1 실시형태를 적용하여 예를 들면 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 130℃에 도달하면 기동하고, 한편, 그 후의 가스 터빈(102)과 배열 회수 보일러(103)의 서비스인에는 제2 실시형태를 적용해도 된다.
(제3 실시형태)
이하, 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 설명 중에서, 제5 비교예에 대해서도 설명한다.
(1) 제3 실시형태의 플랜트 구성
도 4는, 제3 실시형태의 발전 플랜트(100b)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 4의 발전 플랜트(100b)는, 일축형 C／C 발전 플랜트이다.
도 4의 발전 플랜트(100b)는, 발전 플랜트(100b)의 동작을 제어하는 플랜트 제어 장치(101b)를 구비하고, 더욱이는, 도 1에 나타내는 구성 요소에 더하여, 중압 터빈 바이패스 조절 밸브(132)와, 역지 밸브(133)를 구비하고 있다.
플랜트 제어 장치(101b)는, 상술한 플랜트 제어 장치(101a)와 마찬가지의 기능을 갖고 있지만, 플랜트 제어 장치(101a)와는 다른 기능도 갖고 있다. 예를 들면, 플랜트 제어 장치(101b)는, 중압 터빈 바이패스 조절 밸브(132)나 역지 밸브(133)의 개폐를 제어하는 것이 가능하다. 플랜트 제어 장치(101b)의 그 밖의 기능에 대해서는, 후술한다.
배열 회수 보일러(104)에 의해 생성된 과열 증기는, 주증기(A2)로서 증기 배관에 배출된다. 증기 배관은, 주배관과 바이패스 배관으로 분기되어 있다. 주배관은 고압 터빈(103a)에 접속되어 있고, 바이패스 배관은 여기에서는 저온 재열관(121)에 접속되어 있다. MCV 밸브(105)는, 주배관에 마련되어 있다. 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)는, 바이패스 배관과 저온 재열관(121)과의 접속부에 마련되어 있다.
MCV 밸브(105)를 밸브 개방하면, 주배관으로부터의 주증기(A2)가 고압 터빈(103a)에 공급된다. 한편, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)를 밸브 개방하면, 바이패스 배관으로부터의 주증기(A2)가 고압 터빈(103a)을 바이패스하여 저온 재열관(121)으로 보내진다. 바이패스 배관으로부터의 주증기(A2)는, 저온 재열관(121)을 통해 재열기(112)에 공급된다.
역지 밸브(133)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 저온 재열관(121)에 마련되어 있다. 역지 밸브(133)는, 밸브 개방 상태에 있어서, 고압 터빈(103a)으로부터 재열기(112)로의 주증기(A2)(배기 증기)의 흐름은 허용하지만, 재열기(112)나 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)로부터 고압 터빈(103a)으로의 주증기(A2)의 흐름은 차단한다. 한편, 역지 밸브(133)는, 밸브 폐쇄 상태에 있어서는, 어느 주증기(A2)의 흐름도 차단한다.
상술한 바와 같이 MCV 밸브(105)를 밸브 개방할 경우에는, 역지 밸브(133)도 밸브 개방된다. 이에 따라, 고압 터빈(103a)으로부터의 주증기(A2)(배기 증기)는, 역지 밸브(133)를 통과하여 재열기(112)에 공급된다. 한편, 상술한 바와 같이 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)를 밸브 개방할 경우에는, 역지 밸브(133)가 밸브 개방해 있어도 밸브 폐쇄해 있어도, 바이패스 배관으로부터의 주증기(A2)는, 역지 밸브(133)에 의해 차단되어 고압 터빈(103a)에 공급되지 않는다. 이 경우, 바이패스 배관으로부터의 주증기(A2)는, 재열기(112)에 공급된다.
재열기(112)의 제1단은 저온 재열관(121)에 접속되고, 재열기(112)의 제2단은 고온 재열관(122)에 접속되어 있다. 본 실시형태의 재열기(112)는, 고압 터빈(103a) 또는 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)로부터의 주증기(A2)를 제1단으로부터 도입하고, 이 주증기(A2)를 제2단으로부터 배출한다.
예를 들면, 재열기(112)는, 고압 터빈(103a)으로부터의 주증기(A2)(배기 증기)를 제1단으로부터 도입하고, 주증기(A2)를 가스 터빈 배기 가스(A1)에 의해 가열하여 재열 증기(A4)를 생성한다. 즉, 주증기(A2)가 가열되어 재열 증기(A4)가 된다. 재열기(112)는, 이 재열 증기(A4)를 제2단으로부터 고온 재열관(122)으로 배출한다.
고온 재열관(122)은, 제1 배관과 제2 배관으로 분기되어 있다. 제1 배관은 ICV 밸브(118)에 접속되고, 제2 배관은 중압 터빈 바이패스 조절 밸브(120)에 접속되어 있다. ICV 밸브(118)를 밸브 개방하면, 제1 배관으로부터의 재열 증기(A4)가 중압／저압 터빈(103b)에 공급된다. 한편, 중압 터빈 바이패스 조절 밸브(120)를 밸브 개방하면, 제2 배관으로부터의 재열 증기(A4)가 중압／저압 터빈(103b)을 바이패스하여 복수기(113)로 보내진다.
제3 실시형태는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 캐스케이드 바이패스 계통의 컴바인드 사이클 발전 플랜트를 대상으로 하고 있다. 도 9에서는, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)가, 재열기(112)의 상류부에 해당하는 저온 재열관(121)에 접속되어 있고, 중압 터빈 바이패스 조절 밸브(132)가, 재열기(112)의 하류부에 해당하는 고온 재열관(122)에 접속되어 있다. 이 캐스케이드 바이패스 계통의 발전 플랜트(100b)에서는, 역지 밸브(133)의 설치가 필요해진다.
(2) 제5 비교예
도 7은, 제3 실시형태와 제5 비교예를 비교하기 위한 차트이며, 제3 실시형태의 효과를 직절하게 가시화하기 위한 도면이다.
제5 비교예는, 캐스케이드 바이패스 계통의 클러치 결합 C／C의 플랜트 기동법에 관한 것이다. 도 5나 도 6에서는, 클러치 결합 C／C(제1 및 제2 실시형태)와, 리지드 결합 C／C(제1 및 제4 비교예)를 비교하고 있었지만, 도 7에서는, 클러치 결합 C／C끼리를 비교하고 있다. 제5 비교예의 플랜트 구성은, 도 4에 나타내는 바와 같으며, 제3 실시형태의 플랜트 구성과 같다.
이하, 도 7에 있어서의 제5 비교예의 플랜트 기동법을 간단하게 설명한다. 도 7에는, 제1 프리워밍과 제2 프리워밍(부호 S1과 S5를 참조)에 더하여, 이들과 밀접하게 관련하는 역지 밸브(133)의 상태도 도시되어 있다. 본 비교예나 제3 및 제4 실시형태에서, 제1 프리워밍은, 플랜트 기동 처리에 있어서 제1회째에 개시되는 프리워밍이며, 한편, 제2 프리워밍은, 플랜트 기동 처리에 있어서 제2회째에 개시되는 프리워밍이며, 제1 프리워밍보다도 나중에 개시된다.
제1 프리워밍에서는, 워밍 밸브(125)를 밸브 개방하여 보조 증기(A3)를 고압 터빈(103a)에만 송기하고, 고압 터빈(103a)을 워밍한다. 이때, 역지 밸브(133)는 강제 폐지(무여자(無勵磁))하므로, 재열기(112)에는 보조 증기(A3)가 송기되지 않는다. 제1 프리워밍 개시에 수반하여 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 승온하고, 제1 프리워밍의 개시로부터 3시간 후에 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 150℃에 도달한다. 이 시점에서 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하여, 제1 프리워밍은 종료한다.
그 후, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인에 10분을 요하고, 이것이 종료되면 가스 터빈(102)의 기동이 개시된다. 가스 터빈(102)의 기동으로부터 10분 후에, 가스 터빈(102)은 착화한다. 가스 터빈 착화의 시점에서 역지 밸브(133)를 여자하여 강제 폐지를 해제하며, 또한, 워밍 밸브(125)를 다시 밸브 개방한다. 이와 같이 하여, 가스 터빈(102)의 기동 공정과 병행 조작으로 제2 프리워밍이 개시된다. 클러치 결합 C／C이기 때문에 이것이 가능해진다.
제2 프리워밍에서는, 고압 터빈(103a)에 더하여 재열기(112)에도 보조 증기(A3)가 송기되어, 재열기(112)의 워밍과 불응축성 가스의 퍼지를 개시한다. 이때 재열기(112)는, 가스 터빈 배기 가스(A1)의 열에 의해 외표면으로부터도 워밍되므로, 효과적인 워밍이 가능해진다. 가스 터빈(102)의 착화로부터 30분 후에 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)는 10％로 밸브 개방하고, 이 시점에서 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하여, 제2 프리워밍은 종료한다. 즉, 제2 프리워밍은 30분간 행해진다.
그리고, 가스 터빈(102)의 기동 개시로부터 50분 후에, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건(구체적으로는, 주증기(A2)의 압력, 유량, 및 온도 모두가 소정의 값에 도달하는 조건)이 성립하고, 증기 터빈(103)은 통기를 개시한다.
(3) 제3 실시형태의 개요
제5 비교예에서는, 클러치 결합 C／C의 특성을 이용하여, 가스 터빈(102)의 기동과 제2 프리워밍의 병행 조작이 채용되고 있다. 이에 비하여, 제3 실시형태에서는, 플랜트 기동의 조기화를 목적으로, 가스 터빈(102)의 기동과 제1 프리워밍과 제2 프리워밍과의 병행 조작을 행한다. 본 실시형태의 제1 및 제2 프리워밍은 각각, 제1 및 제2 워밍의 예이다.
그러나 이 경우, 제2 프리워밍은, 가스 터빈(102)의 착화시(가스 터빈(102)의 기동의 10분 후)에 개시되고, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)의 10％ 밸브 개방시(가스 터빈(102)의 기동의 40분 후)에 종료한다. 이것은, 제2 프리워밍은, 가스 터빈(102)의 기동 공정에 구속되어, 임의의 타이밍에 개시 및 종료할 수 있는 자유도가 없음을 의미한다. 예를 들면, 제1단 쉘 내면 메탈 온도에 따라 제2 프리워밍을 개시하는 등의 플랜트 기동법은 허용되지 않는다. 따라서, 본 실시형태에서는, 가스 터빈(102)의 기동, 제1 프리워밍, 및 제2 프리워밍이 병행 조작의 대상이지만, 실질적으로는 제1 실시형태와 마찬가지로 가스 터빈(102)의 기동과 제1 프리워밍이 병행 조작의 대상이 된다.
그리고, 본 실시형태에서는, 제1 프리워밍 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 타이밍을 일치시키도록 하면, 최적의 플랜트 기동을 실현할 수 있다. 단, 제1 프리워밍과 제2 프리워밍은 30분간 병행적으로 진행되므로, 이 30분간의 취급은 신중을 요한다.
예를 들면, 제1 프리워밍과 병행적으로 진행되는 기동 공정은, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인이나, 저압 쿨링이 없는 가스 터빈(102)의 기동이다. 이들 기동 공정은, 그 자체로 보조 증기(A3)를 소비하지 않으므로, 제1 프리워밍과의 병행 조작이 가능해진다. 그러나 제2 프리워밍은 보조 증기(A3)를 소비하므로, 이 면에서 제1 프리워밍과는 경합 관계에 있어, 이하의 기동 시간의 정리가 필요해진다.
(4) 제3 실시형태의 기동 시간
제3 실시형태의 상세 설명에 들어가기 전에, (ⅰ) 증기 터빈(103)의 통기 조건 성립에 요하는 시간과, (ⅱ) 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트와, (iii) 제1 프리워밍에 요하는 시간을 다음과 같이 정리한다.
우선 (ⅰ)에 관한 것으로서, 제5 비교예와 마찬가지로, 가스 터빈(102)의 기동으로부터 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건(구체적으로는, 주증기(A2)의 압력, 유량, 및 온도 모두가 소정의 값에 도달하는 조건)이 성립할 때까지, 50분을 요하는 기동예로 한다.
다음으로 (ⅱ)에 관한 것으로서, 제1 프리워밍에 있어서의 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트를, 설명의 편의상, 0.25℃／분으로 상정한다. 단, 제1 프리워밍과 제2 프리워밍이 병행적으로 진행되는 30분간의 승온 레이트는, 이하의 이유에 의해 0.2℃／분으로 한다. 제1 프리워밍은 고압 터빈(103a)에만 보조 증기(A3)를 송기하여 워밍하므로, 재열기(112)에 보조 증기(A3)의 열량이 수탈되지 않고 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 제1 실시형태보다도 빠르게 승온한다. 그러나, 제1 및 제2 프리워밍이 병행적으로 진행되는 30분간은, 보조 증기(A3)의 열량은 고압 터빈(103a)과 재열기(112)의 쌍방의 워밍에 사용되므로, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트는 당해 30분간 이외의 기간보다도 지연된다. 그 때문에, 당해 30분간의 승온 레이트는, 제1 실시형태와 마찬가지로 0.2℃／분으로 상정한다.
다음으로 (iii)에 관한 것으로서, 제5 비교예에서는 제1 프리워밍에 3시간을 요한다. 한편, 제3 실시형태에서는 제1 프리워밍에 이보다 6분 긴 3시간 6분을 요한다. 이 이유는, 상술한 (ⅱ)에서 기술한 제1 및 제2 프리워밍이 병행적으로 진행되는 30분간에, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온이 지연되기 때문이다. 그리고, 이 6분의 지연은 다음과 같이 산출된다. 당해 30분간에 생기는 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온의 지연은, 1.5℃이다(1.5℃＝30분×〔0.25℃／분-0.2℃／분〕). 그리고, 제2 프리워밍이 종료된 후, 승온 레이트는 다시 0.25℃／분으로 돌아간다. 이 지연분의 1.5℃를 0.25℃／분의 승온 레이트로 온도 상승시키기 위해서는, 6분을 요하게 된다(6분＝1.5℃÷0.25℃／분).
이상과 같이 기동 시간을 정리한 다음에, 제1 프리워밍과 가스 터빈(102)의 기동을 병행적으로 진행시켜, 제1 프리워밍 종료의 타이밍과 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 타이밍을 일치시키도록 한다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 제1 프리워밍 중에 있어서 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 139℃로 상승했을 때에 가스 터빈(102)을 기동한다(139℃＝150℃-〔50분-30분〕×0.25℃／분-30분×0.2℃／분). 이에 따라, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃로 승온하여 제1 프리워밍이 종료되는 시점과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 시점을 일치시키는 것이 가능해진다. 그리고, 이에 늦지 않도록, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 136.5℃가 되었을 때에, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인을 개시한다(136.5℃＝139℃-10분×0.25℃／분).
이하, 도 7에 있어서의 제3 실시형태를 상세히 설명한다.
제1 프리워밍에서는, 워밍 밸브(125)를 밸브 개방하여 보조 증기(A3)를 고압 터빈(103a)에만 송기하여, 고압 터빈(103a)을 워밍한다. 이때 역지 밸브(133)는 강제 폐지(무여자)하므로, 재열기(112)에는 보조 증기(A3)가 송기되지 않는다.
제1 프리워밍이 개시되면, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 승온한다(이때 승온 레이트는 0.25℃／분). 동메탈 온도가 136.5℃에 도달했을 때에, 배열 회수 보일러(104)의 서비스인을 개시한다. 그 후, 10분이 경과하면 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은 종료한다. 이와 동시에 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 139℃에 도달한다. 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 139℃가 되었음을 확인하여, 가스 터빈(102)의 기동을 개시한다.
가스 터빈(102)의 기동으로부터 10분 후에 가스 터빈(102)은 착화한다. 가스 터빈(102)의 착화의 시점에서, 역지 밸브(133)를 여자하여 강제 폐지를 해제한다. 이때, 워밍 밸브(125)는 이미 밸브 개방해 있으므로, 보조 증기(A3)는 그때까지의 고압 터빈(103a)에 더하여, 재열기(112)에도 송기되어 제2 프리워밍이 개시된다. 이에 따라, 제1 프리워밍과 제2 프리워밍이 병행적으로 진행된다(이때 승온 레이트는 0.2℃／분으로 지연된다). 제2 프리워밍에 의해, 재열기(112)의 워밍과 불응축성 가스의 퍼지가 개시된다.
그리고, 가스 터빈(102)의 기동으로부터 40분 후(가스 터빈(102)의 착화로부터 30분 후)에, 고압 터빈 바이패스 조절 밸브(119)는 10％로 밸브 개방하고, 이 시점에서 제2 프리워밍은 종료한다. 이때, 본 실시형태에서는 역지 밸브(133)를 강제 폐지(무여자)로 하여, 재열기(112)에의 보조 증기(A3)의 송기를 차단하고, 제2 프리워밍을 종료시킨다. 상술한 바와 같이, 제5 비교예에서는, 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄함으로써 제2 프리워밍을 종료시킨다. 한편, 본 실시형태에서는, 제2 프리워밍의 종료 후에도 고압 터빈(103a)의 워밍을 계속시키기 위해 워밍 밸브(125)의 밸브 개방 유지가 필요해져, 그 대신 역지 밸브(133)를 강제 폐지한다.
제2 프리워밍을 종료 후에도, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 승온을 계속한다(이때 승온 레이트는 0.25℃／분으로 돌아감). 그리고, 가스 터빈(102)의 기동으로부터 50분 후에, 제1단 쉘 내면 메탈 온도는 150℃에 도달하고, 워밍 밸브(125)를 밸브 폐쇄하여 제1 프리워밍은 종료된다. 이와 동시에 증기 터빈의 통기 허가 조건(구체적으로는, 주증기(A2)의 압력, 유량, 및 온도 모두가 소정의 값에 도달하는 조건)이 성립하고, 증기 터빈(103)은 통기를 개시한다. 또한, 통기 후에 고압 터빈(103a)으로부터 배출되는 배기 증기를 재열기(112)에 송기하기 위해, 역지 밸브(133)는 통기 개시 직전에 다시 여자한다.
(5) 제3 실시형태의 효과
도 7의 제3 실시형태와 제5 비교예에 있어서는, 제1 프리워밍의 개시는 동일 시각이다(단 그 종료 시각은 다름). 그래서, 제3 실시형태와 제5 비교예를 비교할 때에는, 제1 프리워밍의 개시 시각을 기준으로 비교를 행한다.
제5 비교예에서는, 제1 프리워밍 개시로부터 240분(4시간) 후에 증기 터빈(103)의 통기가 개시된다. 이에 비하여, 제3 실시형태에서는, 제1 프리워밍 개시로부터 186분(3시간 6분) 후에 증기 터빈(103)의 통기가 개시된다. 즉, 제3 실시형태는, 제5 비교예에 대하여 54분의 플랜트 기동 조기화를 달성하고 있다.
또한, 제5 비교예에 대한 54분의 플랜트 기동 조기화란, 제5 비교예에 있어서 180분(3시간)을 요하고 있었던 제1 프리워밍을, 126분으로 단축했을 경우의 효과와 동등하다. 즉, 본 실시형태에 따르면, 사실상 제1 프리워밍에 관련하는 시간을 70％로 단축할 수 있다(70〔％〕＝ 126분÷180분).
(6) 제3 실시형태와 병행 워밍
제3 실시형태에서는, 제1 프리워밍과 제2 프리워밍과의 병행 조작을 행하지만, 이때 고압 터빈(103a)과 재열기(112)의 쌍방을 병행적으로 워밍하는 병행 워밍이 행해진다. 이 병행 워밍에 대해서 보충한다.
종래의 캐스케이드 바이패스를 이용한 리지드 결합 C／C의 플랜트 기동에서는, 프리워밍 전에 역지 밸브를 무여자로 해서 강제 폐지로 하여, 재열기에의 보조 증기의 유입을 차단함으로써 병행 워밍은 회피되고 있었다. 그 목적은, 고압 터빈의 프리워밍을 효율적이며 또한 단시간에 종료시키기 위함이다. 그러나, 제3 실시형태는, 이와 같이 경원(敬遠)되어 온 병행 워밍을 채용하여, 플랜트 기동의 조기화를 도모하는 기동법이다.
제3 실시형태의 효과는, 제5 비교예에 대하여 54분의 플랜트 기동 조기화를 실현할 수 있는 것이라고 이미 기술했다. 이 54분의 이득은, 병행 워밍을 위해 제1 프리워밍에 6분을 불필요하게 요하기 때문에, 60분의 이득으로부터 줄어든 이득이다. 그러므로, 이 병행 워밍이 없으면, 기대되는 효과로서는 60분의 플랜트 기동 조기화를 요망할 수 있다. 그러나, 제3 실시형태는, 이득의 감소분이 6분이라는 짧은 시간에 들어간다는 점에서 적합하다고 할 수 있다. 이것에 관련하여, 본 실시형태는, 병행 워밍의 디메리트를 배제 또는 완화하는 다음의 특성을 갖는다.
첫째, 제1 프리워밍에 요하는 3시간 6분 중, 병행 워밍(제2 프리워밍)이 행해지는 것은 30분의 단시간에 지나지 않고, 이 단시간에도 재열기(112)의 충분한 워밍이 가능하다. 그리고, 왜 이 단시간에 재열기(112)의 충분한 워밍이 가능한가와 같은 이유는, 가스 터빈 배기 가스(A1)의 열원(熱源)도 이용하여 재열기(112)를 효율적으로 워밍하기 때문이다. 또한, 이 배기 가스 열원에 의한 워밍이 가능해지는 것은, 제3 실시형태도 클러치 결합을 채용하고 있기 때문이다.
둘째, 병행 워밍(제2 프리워밍)은, 제1 프리워밍이 140분간이나 진행된 후에 개시되고, 그때의 제1단 쉘 내면 메탈 온도는, 이미 140℃ 전후에까지 워밍되어 있다. 더이상 이 시점에서 고압 터빈(103a)에 다량의 드레인수가 발생하는 상황은 아니다. 제2 프리워밍을 행하면, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온 레이트가 0.25℃／분으로부터 0.2℃／분으로 지연되지만, 그 감소량은 0.05℃／분으로 경미하다. 이 경미한 감소가 30분이라는 단시간밖에 계속되지 않으므로, 제3 실시형태의 제1 프리워밍의 종료에는 불과 6분의 지연이 생길뿐이다.
한편, 병행 워밍을 빨리 개시하여, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 아직 낮은 상태에서 가스 터빈 배기 가스(A1)의 열원도 없는 상태에서 병행 워밍을 실시했을 경우를 상정한다. 이 경우, 송기된 보조 증기(A3)는 저온의 메탈에 접촉하여 응축하고, 다량의 드레인수를 발생시켜 버린다. 그 결과, 제1단 쉘 내면 메탈 온도의 승온은 크게 지연되어, 제1 프리워밍 종료는 예를 들면 1시간이나 2시간의 지연이 생겨 버린다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 프리워밍을 적합하게 병행 실시하는 것이 가능해진다.
(제4 실시형태)
이하, 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 설명 중에서, 제4 비교예에 대해서도 설명한다.
제3 실시형태의 제1 프리워밍은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되었을 때에 종료한다. 한편, 제4 실시형태의 제1 프리워밍은, 제2 실시형태의 프리워밍과 마찬가지로, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 소정 시간만큼 계속된 시점에서 종료된다. 제4 실시형태의 기동법은, 도 4에 나타내는 발전 플랜트(100b)에 있어서 실행 가능하다.
제2 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 1시간(60분)만큼 계속된 시점에서, 프리워밍을 종료하는 케이스를 상정했다. 한편, 제4 실시형태에서는, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 90분만큼 계속된 시점에서, 제1 프리워밍을 종료하는 케이스를 상정한다.
제3 실시형태로부터 제4 실시형태로의 변경점은, 이하와 같다.
제3 실시형태의 가스 터빈(102)은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 139℃ 이상이 되면 기동된다. 한편, 제4 실시형태의 가스 터빈(102)은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 소정 시간(예를 들면 40분) 계속된 시점에서 기동된다.
제4 실시형태의 제1 프리워밍은, 이 50분 후에 종료된다(90분-40분). 그 때문에, 이 타이밍에 가스 터빈(102)을 기동하면, 제1 프리워밍 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 타이밍은 일치한다.
또한, 제3 실시형태의 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 136.5℃ 이상이 되면 개시된다. 한편, 제4 실시형태의 배열 회수 보일러(104)의 서비스인은, 제1단 쉘 내면 메탈 온도가 150℃ 이상이 되며, 또한, 동메탈 온도가 150℃ 이상인 상태가 소정 시간(예를 들면 30분) 계속된 시점에서 개시된다.
이와 같이 하면, 제4 실시형태에서, 제1 프리워밍 종료의 타이밍과, 증기 터빈(103)의 통기 허가 조건이 성립하는 타이밍이 일치하는 플랜트 기동 처리를 실현할 수 있다.
이상과 같이, 제1 내지 제4 실시형태에서는, 클러치(131)가 이탈해 있을 때에, 가스 터빈(102)과 발전기(117)의 선행 기동을 허용한다. 그때, 증기 터빈(103)은 정지 또는 극저회전의 상태이므로, 가스 터빈(102)의 기동 중의 프리워밍이나 제1 프리워밍이 가능해진다. 제1 내지 제4 실시형태에서는, 프리워밍이나 제1 프리워밍의 종료 전에 제1단 쉘 내면 메탈 온도에 따라 가스 터빈(102)의 기동을 개시하므로, 프리워밍이나 제1 프리워밍의 종료와 동시에 증기 터빈(103)에 통기할 수 있는 플랜트 기동 조기화가 가능해진다. 제1 내지 제4 실시형태에 따르면 예를 들면, 기존의 프리워밍 방법을 채용하면서, 프리워밍 시간을 단축했을 경우와 동등한 플랜트 기동 조기화를 실현하는 것이 가능해진다.
이상, 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서만 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도한 것이 아니다. 본 명세서에서 설명한 신규의 장치, 방법, 및 플랜트는, 그 밖의 다양한 형태로 실시할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명한 장치, 방법, 및 플랜트의 형태에 대해, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 첨부한 특허청구범위 및 이것에 균등한 범위는, 발명의 범위나 요지에 포함되는 이러한 형태나 변형예를 포함하도록 의도되어 있다.
100, 100a, 100b: 컴바인드 사이클 발전 플랜트
101, 101a, 101b: 플랜트 제어 장치
102: 가스 터빈 103: 증기 터빈
103a: 고압 터빈 103b: 중압／저압 터빈
103c: 고압 로터 104: 배열 회수 보일러
105: MCV 밸브(고압 가감 밸브) 106: 연료 조절 밸브
107: 압축기 108: 연소기
109: 증발기 110: 드럼
111: 과열기 112: 재열기
113: 복수기 114: 순환수 펌프
115: 해수 116: 연료
117: 발전기 118: ICV 밸브(인터셉트 밸브)
119: 고압 터빈 바이패스 조절 밸브
120: LPCV 밸브(저압 가감 밸브) 121: 저온 재열관
122: 고온 재열관 123: 송기 배관
124: 보조 보일러 125: 워밍 밸브
126: 고압 터빈 배기관 127: 검출용 기어
128: 재열 드레인 밸브 129: 재열 드레인 밸브
130: 케이싱 드레인 밸브 131: 클러치
132: 중압 터빈 바이패스 조절 밸브
133: 역지 밸브 A1: 가스 터빈 배기 가스
A2: 주증기 A3: 보조 증기
A4: 재열 증기 TS1: 제1단 내면 메탈 온도 센서
SP1: ST 회전 수 검출기 GS1: 갭 센서(클러치 감합 검출기)
FD1: 화염 검출기

Claims (14)

  1. 가스 터빈과, 상기 가스 터빈에 의해 구동되는 발전기와, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용하여 제1 증기를 생성하는 배열(排熱) 회수 보일러와, 상기 제1 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기와 접속된 제1축과, 상기 증기 터빈과 접속된 제2축을 결합하는 클러치를 구비하는 발전 플랜트를 제어하는 플랜트 제어 장치로서,
    상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 증기 터빈을 정지시킨 채 상기 가스 터빈 및 상기 발전기를 기동(起動)하는 기동부와,
    상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기의 기동과 병행하여, 상기 배열 회수 보일러와 다른 설비로부터의 제2 증기를 상기 증기 터빈에 공급하여 상기 증기 터빈을 워밍(warming)하는 워밍부를 구비하고,
    상기 워밍부는, 상기 증기 터빈의 메탈 온도가 소정 온도에 도달했을 경우, 또는 상기 소정 온도에 도달하고 나서 소정 시간이 경과했을 경우에, 상기 증기 터빈의 워밍을 종료하고,
    상기 기동부는, 상기 메탈 온도가 소정 온도에 도달했을 경우, 또는 상기 소정 온도에 도달하고 나서 상기 소정 시간이 경과했을 경우에, 상기 가스 터빈의 기동을 개시하는, 플랜트 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 온도는, 상기 증기 터빈의 제1단 쉘(shell) 내면 메탈의 온도인 플랜트 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배열 회수 보일러는, 드럼으로부터 공급된 물로부터 증기를 발생시키는 증발기와, 상기 드럼에 상기 물을 공급하는 펌프를 구비하고,
    상기 기동부는, 상기 증기 터빈을 상기 제2 증기에 의해 워밍하고 있는 동안에, 상기 펌프를 기동하여, 상기 드럼의 수위(水位)를 소정값에 도달시키는 플랜트 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기동부는, 상기 증기 터빈의 워밍이 종료되는 시점과, 상기 증기 터빈에의 통기(通氣)가 가능한 상태에 상기 제1 증기가 도달하는 시점이 일치하도록, 상기 가스 터빈을 기동하는 플랜트 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증기 터빈에의 통기가 가능한 상태에 상기 제1 증기가 도달하는 시점이란, 상기 제1 증기의 온도, 압력, 및 유량의 전부 또는 일부가, 상기 증기 터빈을 구동 가능한 상태에 도달하는 시점인 플랜트 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 워밍부는, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기가 기동되고, 정지 중인 상기 증기 터빈이 공회전으로 회전하고 있을 때에, 상기 증기 터빈을 상기 제2 증기에 의해 워밍하는 플랜트 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 워밍부는, 상기 증기 터빈의 회전 수가 소정의 회전 수 이상일 때, 상기 제2 증기에 의한 상기 증기 터빈의 워밍을 중단하는 플랜트 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소정의 회전 수는, 상기 증기 터빈에 상기 제2 증기가 유입(流入)했을 때에 상기 증기 터빈에 생기는 마찰열에 의거하여 설정된 회전 수인 플랜트 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발전 플랜트는,
    상기 배열 회수 보일러에 마련되고, 상기 증기 터빈으로부터의 배기 증기를 상기 배기 가스에 의해 가열하여 재열(再熱) 증기를 생성하는 재열기와,
    상기 재열 증기에 의해 구동되는 재열 터빈을 더 구비하고,
    상기 워밍부는, 상기 증기 터빈을 상기 제2 증기에 의해 워밍하는 제1 워밍과, 상기 재열기를 상기 제2 증기에 의해 워밍하는 제2 워밍을 실행하고, 상기 제1 워밍의 실행 중에 상기 가스 터빈의 기동을 개시하고, 상기 가스 터빈이 착화(着火)했을 경우에 상기 제2 워밍을 개시하는 플랜트 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 워밍부는, 상기 증기 터빈의 메탈 온도에 의거하여, 상기 제1 워밍을 종료하고,
    상기 기동부는, 상기 메탈 온도에 의거하여, 상기 가스 터빈의 기동을 개시하는 플랜트 제어 장치.
  11. 가스 터빈과, 상기 가스 터빈에 의해 구동되는 발전기와, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용하여 제1 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와, 상기 제1 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기와 접속된 제1축과, 상기 증기 터빈과 접속된 제2축을 결합하는 클러치를 구비하는 발전 플랜트를 제어하는 플랜트 제어 방법으로서,
    상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 증기 터빈을 정지시킨 채 상기 가스 터빈 및 상기 발전기를 기동하고,
    상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기의 기동과 병행하여, 상기 배열 회수 보일러와 다른 설비로부터의 제2 증기를 상기 증기 터빈에 공급하여 상기 증기 터빈을 워밍하고,
    상기 증기 터빈의 메탈 온도가 소정 온도에 도달했을 경우, 또는 상기 소정 온도에 도달하고 나서 소정 시간이 경과했을 경우에, 상기 증기 터빈의 워밍을 종료하고,
    상기 메탈 온도가 소정 온도에 도달했을 경우, 또는 상기 소정 온도에 도달하고 나서 상기 소정 시간이 경과했을 경우에, 상기 가스 터빈의 기동을 개시하는는 것을 포함하는, 플랜트 제어 방법.
  12. 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈에 의해 구동되는 발전기와,
    상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용하여 제1 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와,
    상기 제1 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
    상기 가스 터빈 및 상기 발전기와 접속된 제1축과, 상기 증기 터빈과 접속된 제2축을 결합하는 클러치와,
    상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 증기 터빈을 정지시킨 채 상기 가스 터빈 및 상기 발전기를 기동하는 기동부와,
    상기 클러치가 이탈해 있을 때에, 상기 가스 터빈 및 상기 발전기의 기동과 병행하여, 상기 배열 회수 보일러와 다른 설비로부터의 제2 증기를 상기 증기 터빈에 공급하여 상기 증기 터빈을 워밍하는 워밍부를 구비하고,
    상기 워밍부는, 상기 증기 터빈의 메탈 온도가 소정 온도에 도달했을 경우, 또는 상기 소정 온도에 도달하고 나서 소정 시간이 경과했을 경우에, 상기 증기 터빈의 워밍을 종료하고,
    상기 기동부는, 상기 메탈 온도가 소정 온도에 도달했을 경우, 또는 상기 소정 온도에 도달하고 나서 상기 소정 시간이 경과했을 경우에, 상기 가스 터빈의 기동을 개시하는, 발전 플랜트.
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