KR20170105028A - 증기 터빈 플랜트, 이것을 구비하고 있는 복합 사이클 플랜트 및 증기 터빈 플랜트의 운전 방법 - Google Patents

증기 터빈 플랜트, 이것을 구비하고 있는 복합 사이클 플랜트 및 증기 터빈 플랜트의 운전 방법 Download PDF

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Abstract

보일러(20)는, 유입된 물을 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 이상으로 가열 유체로 가열하는 하나 이상의 증발기(22, 26)와, 보일러(20)로부터 나온 증기를 가열 유체로 가열하는 하나 이상의 재열기(31)를 갖는다. 저압 증기 터빈(43)에 증기를 공급하는 모든 재열기(31)는, 고압 증발기(26)의 하류측에만 배치되어 있다. 모든 재열기(31)는, 고압 증발기(26)로부터 증기가 공급되는 고압 증기 터빈(41)을 통과한 증기를 포함하고, 또한 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)를 이 정압 비열 극대 온도 미만까지 가열한다.

Description

증기 터빈 플랜트, 이것을 구비하고 있는 복합 사이클 플랜트 및 증기 터빈 플랜트의 운전 방법
본 발명은 증기를 발생시키는 보일러와, 이 보일러로부터의 증기로 구동하는 복수의 증기 터빈을 구비하고 있는 증기 터빈 플랜트, 이것을 구비하고 있는 복합 사이클 플랜트, 및 증기 터빈 플랜트의 운전 방법에 관한 것이다.
이하의 특허문헌 1에 기재된 증기 터빈 플랜트는, 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러와, 복수의 증기 터빈을 구비하고 있다.
이 증기 터빈 플랜트에서는, 복수의 증기 터빈으로서, 고압 증기 터빈과, 고압 증기 터빈으로부터 배기된 증기로 구동하는 중압 증기 터빈과, 중압 증기 터빈으로부터 배기되어 재열된 증기로 구동하는 저압 증기 터빈을 갖는다. 배열 회수 보일러는, 고압 증기 터빈에 공급하는 물을 가열하는 고압 절탄기(HPECO1)와, 고압 절탄기(HPECO1)에서 가열된 물을 가열하여 증기로 하는 고압 증발기(HPEVA)와, 고압 증발기(HPEVA)에서 발생한 증기를 과열하는 하류측 고압 과열기(HPSH2)와, 하류측 고압 과열기(HPSH2)에서 과열된 증기를 더 과열하는 상류측 고압 과열기(HPSH1)와, 중압 증기 터빈으로부터 배기된 증기를 가열하는 하류측 재열기(RH2)와, 하류측 재열기(RH2)에서 가열된 증기를 더 가열하는 상류 재열기(RH1)를 갖는다. 상류측 고압 과열기(HPSH1)에서 과열된 증기는, 고압 증기로서 고압 증기 터빈에 공급된다. 또한, 상류측 재열기(RH1)에서 가열된 증기는, 재열 증기로서 저압 증기 터빈에 공급된다.
하류측 재열기(RH2)는, 배열 회수 보일러 내를 흐르는 배기 가스의 흐름 방향이며, 고압 증발기(HPEVA)보다 하류측에 배치되어 있다. 또한, 상류측 재열기(RH1)는, 배기 가스의 흐름 방향이며, 고압 증발기(HPEVA)보다 상류측에 배치되어 있다. 따라서, 저압 증기 터빈에는, 고압 증발기(HPEVA)보다 하류측에 배치되어 있는 하류측 재열기(RH2)와, 고압 증발기(HPEVA)보다 상류측에 배치되어 있는 상류측 재열기(RH1)에서 가열된 증기가 공급된다.
일본 특허 공개 제2009-92372호 공보
증기 터빈 플랜트에서는, 플랜트 전체에서의 효율을 높일 것이 요망되고 있다.
그래서, 본 발명은 플랜트 전체에서의 효율을 높일 수 있는 증기 터빈 플랜트, 이것을 구비하고 있는 복합 사이클 플랜트, 및 증기 터빈 플랜트의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 형태로서의 증기 터빈 플랜트는,
가열 유체로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 보일러와, 상기 보일러로부터의 증기로 구동하는 증기 터빈을 구비하고, 상기 보일러는, 유입된 물을 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 이상으로 상기 가열 유체로 가열하여, 상기 물을 증기로 하는 하나 이상의 증발기와, 상기 보일러로부터 나온 증기를 상기 가열 유체로 가열하는 하나 이상의 재열기를 갖고, 상기 증기 터빈으로서, 하나 이상의 상기 증발기 중, 유입되는 물의 압력이 가장 높은 고압 증발기로부터 증기가 공급되는 제1 증기 터빈과, 하나 이상의 상기 재열기로 가열된 증기가 공급되는 제2 증기 터빈을 갖고, 상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 상기 재열기는, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여, 상기 가열 유체의 흐름 방향에 있어서의 하류측과 상류측 중 한쪽측에만 배치되고, 상기 모든 재열기가 상기 하류측에만 배치되어 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 증발기에 있어서의 상기 정압 비열 극대 온도인 고압 극대 온도보다 온도가 낮은 재열용 증기를 상기 고압 극대 온도 미만까지 가열하고, 상기 모든 재열기가 상기 상류측에만 배치되어 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 극대 온도보다 온도가 높은 재열용 증기를 가열한다.
복수의 증기 터빈의 집합인 증기 터빈군을 증기가 통과하는 과정에서, 증기의 에너지 낙차가 크면 클수록, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력이 커진다. 증기 터빈 플랜트에서는, 복수의 증기 터빈으로부터 배기된 증기는, 최종적으로 복수기에서 물로 되돌려지고 나서, 보일러로 되돌려진다. 복수기로 유입되는 증기의 온도 및 압력은, 이 복수기에서 증기를 냉각하는 물 등의 온도에 따라 필연적으로 정해진다. 고압 증발기에서 발생하는 증기는 가장 압력이 높고, 복수기에 이르기까지의 동안에 큰 압력비로 팽창하고, 가장 큰 에너지 낙차로 출력을 취출할 수 있다. 따라서, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 유량을 증대시키는 것은 증기 터빈 플랜트의 출력, 효율을 높이기 위해 극히 중요하다. 한편, 고압 증발기에서는 고압 극대 온도 부근의 온도에서의 유체의 비열이 크고, 온도 상승에 많은 열을 필요로 한다. 이 때문에, 고압 증발기에서 이용할 수 있는 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열량으로, 고압 증발기에서 발생 가능한 증기의 유량이 결정된다. 따라서, 고압 증발기에 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열을 많이 투입하고, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 유량을 증대시키는 것은 증기 터빈 플랜트의 출력, 효율을 높이기 위해 극히 중요한 것이다. 그래서, 제2 증기 터빈에 공급하는 재열용 증기의 가열에 가열 유체의 열량을 효율적으로 이용하고, 고압 증발기에 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열을 많이 공급하여, 제1 증기 터빈에 대하여 고온의 증기를 많이 공급한다. 이 결과, 증기가 증기 터빈군을 통과하는 과정에서의 증기의 에너지 낙차가 커지고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력이 높아진다.
당해 증기 터빈 플랜트에서는, 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 재열기가, 고압 증발기를 기준으로 하여, 가열 유체의 흐름 방향에 있어서의 하류측과 상류측 중 한쪽측에만 배치되어 있다. 게다가, 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 재열기에서는, 재열용 증기의 가열 과정에서 고압 증발기에 있어서의 정압 비열 극대 온도인 고압 극대 온도에 이르지 않도록, 재열용 증기를 가열한다.
구체적으로, 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 재열기가, 고압 증발기의 하류측에만 배치되어 있는 경우, 이 재열기를 통과하는 가열 유체의 온도는, 고압 증발기를 통과하는 가열 유체의 온도보다 낮다. 또한, 이 경우, 이 재열기는, 고압 극대 온도에 이르지 않도록, 고압 극대 온도보다 온도가 낮은 재열용 증기를 고압 극대 온도 미만까지 가열한다. 따라서, 이 경우, 고압 증발기에 있어서의 정압 비열 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열량이며, 재열기에서 소비되는 열량을 억제할 수 있으므로, 동일 온도 레벨의 열을 고압 증발기에서 많이 이용하고, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 유량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 이 재열기로 유입되는 증기의 온도와, 이 증기를 가열하는 가열 유체의 온도의 차가 작고, 가열 유체와 증기의 열교환의 효율이 좋아, 이러한 관점에서도 재열기에 있어서의 가열 유체의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 이 경우, 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 재열기가 고압 증발기의 하류측에만 배치되어 있으므로, 재열기의 존재에 의해 고압 증발기를 통과하는 가열 유체의 온도는 저하되지 않는다. 이 때문에, 고압 증발기에 대하여 고온의 가열 유체의 열의 대부분을 공급할 수 있다.
따라서, 이 경우, 제2 증기 터빈에 재열기에서 가열한 증기를 공급하면서도, 제1 증기 터빈에 대하여 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다.
또한, 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 재열기가, 고압 증발기의 상류측에만 배치되어 있는 경우, 이 재열기를 통과하는 가열 유체의 온도는, 고압 증발기를 통과하는 가열 유체의 온도보다 높다. 이 경우, 이 재열기는, 고압 극대 온도에 이르지 않도록, 고압 극대 온도보다 온도가 높은 재열용 증기를 가열한다. 따라서, 이 경우, 고압 증발기에 있어서의 정압 비열 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열량이며, 재열기에서 소비되는 열량을 억제할 수 있으므로, 동일 온도 레벨의 열을 고압 증발기에서 많이 이용하고, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 유량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 이 재열기로 유입되는 증기의 온도와, 이 증기를 가열하는 가열 유체의 온도의 차가 작고, 가열 유체와 증기의 열교환의 효율이 좋아, 이러한 관점에서도 재열기에서의 가열 유체의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
따라서, 이 경우에도, 제2 증기 터빈에 재열기에서 가열한 증기를 공급하면서도, 제1 증기 터빈에 대하여 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다.
여기서, 상기 증기 터빈 플랜트에 있어서, 상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기에는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 전체 증기를 포함하는 상기 재열용 증기를 상기 재열기로 보내는 증기 회수 라인이 접속되어 있어도 된다.
또한, 이상의 어느 상기 증기 터빈 플랜트에 있어서, 상기 재열용 증기로서, 상기 고압 극대 온도보다 낮은 온도인 제1 재열용 증기와, 상기 고압 극대 온도보다 높은 온도인 제2 재열용 증기가 있고, 상기 제2 증기 터빈으로서, 제1 재열 증기 터빈과 제2 재열 증기 터빈을 갖고, 상기 제2 증기 터빈인 상기 제1 재열 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기로서, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여 상기 하류측에만 배치되고, 상기 제1 재열용 증기를 상기 고압 극대 온도 미만의 온도에까지 가열하는 제1 재열기를 갖고, 또한 상기 제2 증기 터빈인 상기 제2 재열 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기로서, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여 상기 상류측에만 배치되고, 상기 제2 재열용 증기를 가열하는 제2 재열기를 가져도 된다.
또한, 이상의 어느 상기 증기 터빈 플랜트에 있어서, 상기 보일러는, 상기 고압 증발기로 유입되는 물의 압력을 임계압보다 압력이 높은 초임계압으로 하는 펌프를 구비하고 있어도 된다.
당해 증기 터빈 플랜트에서는, 고압 증발기는, 초임계압에 있어서의 의임계 온도 이상으로 물을 가열한다. 이 때문에, 당해 증기 터빈 플랜트에서는, 복수의 증기 터빈 중에서 가장 압력이 높은 증기가 공급되는 제1 증기 터빈에, 고온이면서도 고압인 증기를 공급할 수 있다. 또한, 고압 증발기로 유입되는 물의 압력이 임계압보다 높은 경우에는, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 압력도 높고, 복수기에 이르기까지의 동안에 특히 큰 압력비로 팽창하고, 증기 터빈의 에너지 낙차가 크다. 따라서, 재열기에 있어서의 온도 상승 폭도 커지고, 재열기에 있어서의 고압 극대 온도 부근의 열량의 소비도 크다. 따라서, 본 발명을 적용하여, 재열기에서 고압 극대 온도에 이르지 않도록 증기를 재열하고, 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열의 소비를 억제하고, 고압 증발기에 공급하는 동일 온도 레벨의 열량을 증대시킨다. 이와 같이, 고압 증발기의 발생 증기 유량을 증대시킴으로써, 증기 터빈군 전체로부터의 출력을 증대시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 형태로서의 복합 사이클 플랜트는,
이상의 어느 상기 증기 터빈 플랜트와, 가스 터빈을 구비하고, 상기 보일러는, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스를 상기 가열 유체로 하는 배열 회수 보일러이다.
당해 복합 사이클 플랜트에서는, 상기 증기 터빈 플랜트를 구비하고 있으므로, 당해 복합 사이클 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 형태로서의 증기 터빈 플랜트의 운전 방법은,
가열 유체로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 보일러와, 상기 보일러로부터의 증기로 구동하는 증기 터빈을 구비하고, 상기 보일러는, 유입된 물을 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 이상으로 상기 가열 유체로 가열하여, 상기 물을 증기로 하는 하나 이상의 증발기와, 상기 보일러로부터 나온 증기를 상기 가열 유체로 가열하는 하나 이상의 재열기를 갖고, 상기 증기 터빈으로서, 하나 이상의 상기 증발기 중, 유입되는 물의 압력이 가장 높은 고압 증발기로부터의 증기가 공급되는 제1 증기 터빈과, 하나 이상의 상기 재열기로 가열된 증기가 공급되는 제2 증기 터빈을 갖는 증기 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서,
상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 상기 재열기를, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여, 상기 가열 유체의 흐름 방향에 있어서의 하류측과 상류측 중 한쪽측에만 배치해 두고, 상기 모든 재열기를 상기 하류측에만 배치하고 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 증발기에 있어서의 상기 정압 비열 극대 온도인 고압 극대 온도보다 온도가 낮은 재열용 증기를 상기 고압 극대 온도 미만까지 가열하고, 상기 모든 재열기를 상기 상류측에만 배치하고 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 극대 온도보다 온도가 높은 재열용 증기를 가열한다.
당해 운전 방법으로도, 앞서 설명한 증기 터빈 플랜트와 마찬가지로, 제2 증기 터빈에 재열기에서 가열한 증기를 공급하면서도, 제1 증기 터빈에 대하여 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다.
여기서, 상기 증기 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기에는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 전체 증기를 포함하는 상기 재열용 증기를 공급해도 된다.
또한, 이상의 어느 상기 증기 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 고압 증발기에는, 초임계압으로 의임계 온도 미만의 물을 공급하고, 상기 물을 상기 의임계 온도보다 높은 온도에까지 가열해도 된다.
본 발명의 일 형태에서는, 제2 증기 터빈에 재열기에서 가열한 증기를 공급하면서도, 제1 증기 터빈에 대하여 고온의 증기를 많이 공급할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있고, 증기 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 제1 실시 형태에 있어서의 증기 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 2는, 본 발명에 관한 제1 실시 형태에 있어서의 보일러에서의 배기 가스 및 물(증기를 포함함)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 나타내는 TQ선도이다.
도 3은, 비교예에 있어서의 보일러에서의 배기 가스 및 물(증기를 포함함)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 나타내는 TQ선도이다.
도 4는, 본 발명에 관한 제2 실시 형태에 있어서의 증기 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 5는, 본 발명에 관한 제2 실시 형태에 있어서의 보일러에서의 배기 가스 및 물(증기를 포함함)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 나타내는 TQ선도이다.
도 6은, 본 발명에 관한 제1 변형예에 있어서의 증기 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 7은, 본 발명에 관한 제2 변형예에 있어서의 증기 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 8은, 본 발명에 관한 변형예에 있어서의 증기 터빈의 단면도이다.
도 9는, 온도와 물의 정압 비열의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 관한 증기 터빈 플랜트의 각종 실시 형태 및 변형예에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다.
「증기 터빈 플랜트의 제1 실시 형태」
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 관한 증기 터빈 플랜트의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(10)으로부터의 배기 가스(EG)(가열 유체)의 열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러(20)와, 배열 회수 보일러(20)에서 발생한 증기로 구동하는 증기 터빈(41, 43)과, 증기 터빈(41, 43)의 구동으로 발전하는 발전기(61, 63)와, 증기 터빈(41, 43)을 구동시킨 증기를 물로 되돌리는 복수기(51)와, 복수기(51) 내의 물을 배열 회수 보일러(20)로 되돌리는 급수 펌프(53)와, 배열 회수 보일러(20)를 통과한 배기 가스(EG)를 대기로 방출하는 굴뚝(39)을 구비하고 있다. 또한, 여기서는, 가스 터빈(10)과 증기 터빈 플랜트(STP1)로 복합 사이클 플랜트를 구성하고 있다.
가스 터빈(10)은, 공기를 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)에서 압축된 공기 중에서 연료(F)를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 복수의 연소기(12)와, 고온 고압의 연소 가스에 의해 구동하는 터빈(13)을 구비하고 있다. 터빈(13)의 터빈 로터와 압축기(11)의 압축기 로터는, 동일한 축선을 중심으로 하여 회전하는 것이며, 서로 연결되어, 가스 터빈 로터(14)를 이루고 있다. 이 가스 터빈 로터(14)에는, 예를 들어 발전기(65)의 발전기 로터가 접속되어 있다. 터빈(13)으로부터 배기된 연소 가스는, 배기 가스(EG)로서 배열 회수 보일러(20)에 공급된다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP1)는, 증기 터빈으로서 고압 증기 터빈(41)(제1 증기 터빈)과 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈)을 구비하고 있다. 고압 증기 터빈(41)의 터빈 로터, 저압 증기 터빈(43)의 터빈 로터에는, 각각 발전기(61, 63)의 로터가 접속되어 있다.
배열 회수 보일러(20)는, 급수 펌프(53)에 의해 보내져 온 물을 가열하는 저압 절탄기(ECO-LP)(21)와, 저압 절탄기(21)에서 가열된 물을 증기로 하는 저압 증발기(EVA-LP)(22)와, 저압 절탄기(21)에서 가열된 물을 승압하는 고압 펌프(23)와, 고압 펌프(23)에서 승압된 물인 고압수(HW)를 가열하는 고압 절탄기(ECO-HP)(25)와, 고압 절탄기(25)에서 가열된 고압수(HW)를 증기로 하는 고압 증발기(EVA-HP)(26)와, 고압 증발기(26)에서 발생한 증기를 과열하여 고압 증기(HS)를 생성하는 고압 과열기(SH-HP)(27)와, 고압 증기 터빈(41)으로부터 배기된 고압 증기를 포함하는 재열용 증기(FRHS)를 가열하는 재열기(RH-LP)(31)를 갖고 있다.
여기서, 배열 회수 보일러(20) 내를 흐르는 배기 가스(EG)의 흐름 방향이며, 가스 터빈(10)을 기준으로 하여 굴뚝(39)이 존재하는 측을 하류측, 그 반대측을 상류측으로 한다. 저압 절탄기(21), 저압 증발기(22), 재열기(31) 및 고압 절탄기(25), 고압 증발기(26), 고압 과열기(27)는, 배열 회수 보일러(20)의 하류측으로부터 상류측을 향하여, 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 배기 가스(EG)의 흐름 방향에 있어서의 재열기(31)의 위치와 고압 절탄기(25)의 위치는, 실질적으로 동일하다.
복수기(51)와 저압 절탄기(21)는, 급수 라인(77)에서 접속되어 있다. 이 급수 라인(77)에는, 전술한 급수 펌프(53)가 설치되어 있다. 저압 절탄기(21)에는, 이 저압 절탄기(21)에서 가열된 물을 저압 증발기(22)로 보내는 제1 저압수 라인(78)과, 이 저압 절탄기(21)에서 가열된 물을 고압 절탄기(25)로 보내는 제2 저압수 라인(79)이 접속되어 있다. 제2 저압수 라인(79)에는, 전술한 고압 펌프(23)가 설치되어 있다. 고압 과열기(27)의 증기 출구와 고압 증기 터빈(41)의 증기 입구는, 고압 과열기(27)에서 과열된 증기인 고압 증기(HS)를 고압 증기 터빈(41)에 공급하는 고압 증기 공급 라인(71)에서 접속되어 있다. 또한, 고압 증기 터빈(41)의 증기 출구와 재열기(31)의 증기 입구는, 고압 증기 회수 라인(72)에서 접속되어 있다. 이 고압 증기 회수 라인(72)에는, 저압 증발기(22)에서 발생한 증기를 재열기(31)로 보내기 위한 저압 증기 라인(75)이 접속되어 있다. 재열기(31)의 증기 출구와 저압 증기 터빈(43)의 증기 입구는, 재열기(31)에서 가열된 증기인 재열 증기(RHS)를 저압 증기 터빈(43)에 공급하는 재열 증기 공급 라인(76)에서 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(43)의 증기 출구와 복수기(51)는, 저압 증기 터빈(43)으로부터 배기된 증기가 복수기(51)에 공급되도록 서로 접속되어 있다.
이어서, 이상에서 설명한 복합 사이클 플랜트의 동작에 대하여 설명한다.
가스 터빈(10)의 압축기(11)는, 대기 중의 공기(A)를 압축하고, 압축한 공기(A)를 연소기(12)에 공급한다. 또한, 연소기(12)에는, 연료 공급원으로부터의 연료(F)도 공급된다. 연소기(12)에서는, 압축된 공기(A) 중에서 연료(F)가 연소되어, 고온 고압의 연소 가스가 생성된다. 이 연소 가스는, 터빈(13) 내로 보내져, 이 터빈(13)의 터빈 로터를 회전시킨다. 이 터빈 로터의 회전으로, 가스 터빈(10)에 접속되어 있는 발전기(65)는 발전한다.
터빈(13)의 터빈 로터를 회전시킨 연소 가스는, 배기 가스(EG)로서 가스 터빈(10)으로부터 배기된다. 이 배기 가스(EG)는, 배열 회수 보일러(20) 내를 통과한 후, 굴뚝(39)으로부터 대기로 방출된다. 배열 회수 보일러(20)는, 이 배기 가스(EG)의 열을 이용하여 물을 증기로 한다.
배열 회수 보일러(20) 중에서, 가장 하류측의 저압 절탄기(21)에는, 복수기(51)로부터의 물이 급수 라인(77)을 통하여 공급된다. 저압 절탄기(21)는, 이 물을 배기 가스(EG)와 열교환시켜 가열한다. 저압 절탄기(21)에서 가열된 물의 일부는, 제1 저압수 라인(78)을 통하여 저압 증발기(22)로 보내지고, 여기서 더 가열되어 증기로 된다. 이 증기는, 저압 증기 라인(75) 및 고압 증기 회수 라인(72)을 통하여 재열기(31)로 보내진다. 또한, 저압 절탄기(21)에서 가열된 남은 물은, 고압 펌프(23)에서 승압되어, 고압수(HW)로서 고압 절탄기(25)로 보내진다. 고압 절탄기(25)는, 고압수(HW)를 배기 가스(EG)와 열교환시켜 가열한다. 고압 절탄기(25)에서 가열된 고압수(HW)는, 고압 증발기(26)에서 더 가열되어 증기로 된다. 이 증기는, 고압 과열기(27)에서 더 과열되어 고압 증기(HS)로 된다. 이 고압 증기(HS)는, 고압 증기 공급 라인(71)을 통하여 고압 증기 터빈(41)(제1 증기 터빈)에 공급된다.
고압 증기 터빈(41)에 공급된 고압 증기(HS)는, 이 고압 증기 터빈(41)의 터빈 로터를 회전시킨다. 이 터빈 로터의 회전으로, 고압 증기 터빈(41)에 접속되어 있는 발전기(61)는 발전한다. 고압 증기 터빈(41)(제1 증기 터빈)을 통과한 고압 증기는, 고압 증기 회수 라인(72)을 통하여 재열기(31)로 보내진다. 또한, 전술한 바와 같이, 저압 증발기(22)에서 발생한 증기도, 저압 증기 라인(75) 및 고압 증기 회수 라인(72)을 통하여 재열기(31)로 보내진다. 즉, 고압 증기 터빈(41)을 통과한 고압 증기 및 저압 증발기(22)에서 발생한 증기는, 서로 합류하여 재열용 증기(FRHS)로서 재열기(31)로 유입된다. 재열용 증기(FRHS)는, 재열기(31)에서 가열된다. 재열기(31)에서 가열된 재열용 증기(FRHS)는, 재열 증기(RHS)로서, 재열 증기 공급 라인(76)을 통하여 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈)에 공급된다.
저압 증기 터빈(43)에 공급된 재열 증기(RHS)는, 이 저압 증기 터빈(43)의 터빈 로터를 회전시킨다. 이 터빈 로터의 회전으로, 저압 증기 터빈(43)에 접속되어 있는 발전기(63)는 발전한다. 저압 증기 터빈(43)을 통과한 재열 증기는, 복수기(51)로 유입되고, 이 복수기(51)에서 물로 되돌려진다. 복수기(51) 내의 물은, 급수 펌프(53)에 의해, 전술한 바와 같이 저압 절탄기(21)에 공급된다.
여기서, 본 실시 형태의 고압 증발기(26)는, 도 9에 도시하는, 소정의 압력에서의 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 Tmax 이하의 온도의 물을, 이 정압 비열 극대 온도 Tmax 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 구체적으로, 고압 증발기(26)에서 가열되는 물의 압력이 임계압인 경우, 고압 증발기(26)는, 임계압에 있어서 정압 비열이 극대로 되는 온도, 즉 임계 온도 Tmax1(정압 비열 극대 온도 Tmax) 이하의 온도의 물을 임계 온도 Tmax1 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 고압 증발기(26)에서 가열되는 물의 압력이 임계압보다 높은 경우, 고압 증발기(26)는, 고압 증발기(26)에서 가열되는 물의 압력에 있어서 정압 비열이 극대로 되는 온도, 즉 의임계 온도 Tmax2(정압 비열 극대 온도 Tmax) 이하의 온도의 물을 의임계 온도 Tmax2 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 고압 증발기(26)에서 가열되는 물의 압력이 임계압보다 낮은 경우, 고압 증발기(26)는, 고압 증발기(26)에서 가열되는 물의 압력에 있어서 정압 비열이 극대로 되는 온도, 즉 포화 온도 Tmax3(정압 비열 극대 온도 Tmax) 이하의 온도의 물을 포화 온도 Tmax3 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 따라서, 이상 및 이하의 설명에서, 고압 증발기(26)에서 생성되는 증기란, 임계압에 있어서, 임계 온도 Tmax1 이하의 온도의 물이 임계 온도 Tmax1 이상의 온도로 된 유체, 또는 초임계압에 있어서, 의임계 온도 Tmax2 이하의 온도의 물이 의임계 온도 Tmax2 이상의 온도로 된 유체, 아임계압에 있어서, 포화 온도 Tmax3 이하의 온도의 물이 포화 온도 Tmax3 이상의 온도로 된 유체이다. 또한, 고압 펌프(23)는, 저압 절탄기(21)에서 가열된 물의 압력을 임계압, 초임계압, 아임계압까지 승압하는 펌프이다. 또한, 도 9에 도시한 의임계 온도 Tmax2, 포화 온도 Tmax3은 예이며, 의임계 온도 Tmax2, 포화 온도 Tmax3은 고압 증발기(26)에서 가열되는 물의 압력에 따라 변화하는 것에 주의하기 바란다. 또한, 여기서는 정압 비열이 무한대로 되는 경우도 포함시켜 극대라고 칭하기로 한다.
또한, 본 실시 형태의 재열기(31)에는, 배열 회수 보일러(20)가 구비하고 있는 복수의 증발기(22, 26) 중, 유입되는 물의 압력이 가장 높은 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)가 유입된다. 즉, 고압 증발기(26)에 임계압의 물이 공급되는 경우, 재열기(31)에는 임계 온도 Tmax1보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)가 유입된다. 또한, 고압 증발기(26)에 초임계압의 물이 공급되는 경우, 재열기(31)에는 고압 증발기(26)에 공급되는 물의 압력에 있어서의 의임계 온도 Tmax2보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)가 유입된다. 또한, 고압 증발기(26)에 아임계압의 물이 공급되는 경우, 재열기(31)에는 고압 증발기(26)에 공급되는 물의 압력에 있어서의 포화 온도 Tmax3보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)가 유입된다. 재열기(31)는, 이 재열용 증기(FRHS)를 이 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 미만의 온도에까지 가열한다. 따라서, 재열기(31)는, 이 재열기(31)를 통과하는 배기 가스(EG)의 온도, 이 재열기(31)로 유입되는 증기의 온도 및 유량에 대하여, 재열기(31)로부터 유출되는 증기의 온도를, 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 미만으로까지 높이는, 전열 면적에 설정되어 있다.
도 2에, 본 실시 형태에 있어서의 배기 가스(EG) 및 물(증기를 포함함)(HW/HS)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 나타내는 TQ선도를 도시한다. 이 TQ선도는, 배기 가스(EG)의 흐름 방향이며, 도 1에 도시하는 바와 같이, 배열 회수 보일러(20) 중에서 최상류에 위치하고 있는 고압 과열기(SH-HP)(27)로부터 재열기(RH-LP)(31) 및 고압 절탄기(ECO-HP)(25)까지의 사이(D)의 TQ선도이다. 또한, 도 2 중, 실선은 고압 증기 터빈(41)에 공급되는 물(증기를 포함함)(HW/HS)의 TQ선을 나타내고, 점선은 배기 가스(EG)의 TQ선을 나타내고, 일점쇄선은 재열용 증기(FRHS)의 TQ선을 나타낸다. 또한, 이 TQ선도는, 배기 가스(EG) 및 물(증기를 포함함)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 정성적으로 나타내는 것이며, 정량적으로 나타내는 것은 아니다. 또한, 도 2에서는 예로서 고압 증발기(26)에서 가열되는 물이 초임계압인 경우를 도시한다.
배기 가스(EG)는, 하류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 저하됨과 함께 열량이 적어진다. 한편, 고압 증기 터빈(41)에 공급되는 물(증기를 포함함)(HW/HS)은, 배기 가스(EG)와의 열교환으로, 상류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 구체적으로, 고압 절탄기(ECO-HP)(25)로 유입된 고압수(HS)는, 이 고압 절탄기(ECO-HP)(25)를 통과하는 과정에서 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 이 고압 절탄기(ECO-HP)(25)에서는, 고압수(HS)는 의임계 온도 Tmax2보다 낮은 온도에까지 가열된다. 고압 절탄기(ECO-HP)(25)로부터 유출되고, 이 고압 절탄기(ECO-HP)(25)보다 상류측에 배치되어 있는 고압 증발기(EVA-HP)(26)로 유입된 물도, 이 고압 증발기(EVA-HP)(26)를 통과하는 과정에서 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 이 고압 증발기(EVA-HP)(26)에서는, 물은 의임계 온도 Tmax2보다 낮은 온도로부터 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도에까지 가열되어, 증기로 된다. 물 또는 증기(HW/HS)의 열량 변화에 대한 온도 변화는, 의임계 온도 Tmax2의 근방에서 작고, 이 온도의 근방의 주위에서 커진다. 이 고압 증발기(EVA-HP)(26)로부터 유출되고, 이 고압 증발기(EVA-HP)(26)보다 상류측에 배치되어 있는 고압 과열기(SH-HP)(27)로 유입된 증기도, 이 고압 과열기(SH-HP)(27)를 통과하는 과정에서 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아지고, 고압 증기(HS)로 된다. 이 고압 증기(HS)는, 고압 증기 터빈(41)에 공급된다.
재열기(RH-LP)(31)에는, 전술한 바와 같이, 의임계 온도 Tmax2(초임계압인 경우)보다 낮은 온도의 재열용 증기(FRHS)가 유입된다. 또한, 이 재열기(RH-LP)(31)에는, 배기 가스(EG)의 흐름 방향이며 재열기(RH-LP)(31)와 실질적으로 동일한 위치에 배치되어 있는 고압 절탄기(ECO-HP)(25)를 통과하는 배기 가스(EG)의 온도와 동일한 온도의 배기 가스(EG)가 통과한다. 재열용 증기(FRHS)는, 배기 가스(EG)와의 열교환으로, 재열기(RH-LP)(31)를 통과하는 과정에서 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 단, 이 재열용 증기(FRHS)는, 전술한 바와 같이, 의임계 온도 Tmax2(초임계압인 경우) 미만의 온도에까지밖에 가열되지 않는다. 따라서, 재열기(RH-LP)(31)에 있어서의 의임계 온도 Tmax2(초임계압인 경우) 부근의 온도 레벨의 열의 소비를 억제하고, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에서 이용하는 열량을 증대시킬 수 있다. 이 재열용 증기(FRHS)는, 재열기(RH-LP)(31)에서 가열되면, 재열 증기(RHS)로서, 저압 증기 터빈(43)에 공급된다.
여기서, 「배경기술」란에서 설명한 증기 터빈 플랜트를 비교예로 하여, 이 비교예에 있어서의 배기 가스(EG) 및 물(증기를 포함함)(HW/HS)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계에 대하여, 도 3의 TQ선도를 사용하여 설명한다. 이 TQ선도도, 도 2의 TQ선도와 마찬가지로, 배기 가스(EG) 및 물(증기를 포함함)(HW/HS)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 정성적으로 나타내는 것이며, 정량적으로 나타내는 것은 아니다.
비교예의 증기 터빈 플랜트에서도, 배기 가스(EG)(점선으로 나타냄)는, 하류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 저하됨과 함께 열량이 적어진다. 한편, 고압 증기 터빈에 공급되는 물(증기를 포함함)(HW/HS)은, 배기 가스(EG)와의 열교환으로, 상류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 구체적으로, 하류측의 고압 절탄기(HPECO1)로 유입된 물은, 이 고압 절탄기(HPECO1), 고압 증발기(HPEVA), 하류측 고압 과열기(HPSH2), 상류측 고압 과열기(HPSH1)로 상류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 고압 증기 터빈에 공급되는 물(증기를 포함함)(HW/HS)은, 고압 증발기(HPEVA)를 통과하는 과정에서, 의임계 온도 Tmax2보다 낮은 온도로부터 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도로 가열된다.
하류측 재열기(RH2)에는, 중압 증기 터빈으로부터 배기된 증기(FRHS)가 유입된다. 이 증기(FRHS)는, 하류측 재열기(RH2)를 통과하는 과정에서, 배기 가스(EG)와 열교환하여, 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 이 증기(FRHS)는, 하류측 재열기(RH2)에서, 임계 온도보다 낮은 온도로부터 의임계 온도 Tmax2보다 낮은 온도에까지 가열된다. 하류측 재열기(RH2)에서 가열된 증기(FRHS)는, 상류측 재열기(RH1)를 통과하는 과정에서, 배기 가스(EG)와 열교환하여, 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 이 증기(FRHS)는, 상류측 재열기(RH1)에서, 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도에까지 가열된다. 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도에까지 가열된 증기(FRHS)는, 재열 증기로서 저압 증기 터빈에 공급된다. 즉, 비교예에서는, 저압 증기 터빈에, 하류측 재열기(RH2) 및 상류측 재열기(RH1)에 의해, 임계 온도보다 낮은 온도로부터 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도에까지 가열된 재열 증기(RHS)가 공급된다.
이상과 같이, 비교예의 증기 터빈 플랜트에서는, 저압 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 재열기인 하류측 재열기(RH2) 및 상류측 재열기(RH1)로 구성되는 재열기군은, 의임계 온도 Tmax2보다 낮은 온도의 증기(FRHS)를 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도에까지 가열한다. 따라서, 비교예의 재열기군으로 유입되는 증기(FRHS)의 온도와, 이 재열기군으로부터 유출되는 증기(FRHS)의 온도의 차가 크고, 의임계 온도 Tmax2 부근의 온도 레벨의 열량 소비가 많다. 따라서, 고압 증발기(HPEVA)에서 이용 가능한 동일 온도 레벨의 열량은 적고, 고압 증발기(HPEVA)에서 발생 가능한 증기 유량은 적다. 게다가, 재열기군 중의 상류측 재열기(RH1)로 유입되는 증기(FRHS)의 온도가 의임계 온도 Tmax2보다 낮은 온도의 증기이다. 한편으로, 상류측 재열기(RH1) 내의 증기를 가열하는 배기 가스(EG)의 온도는, 상류측 재열기(RH1)가 고압 증발기(HPEVA)의 상류측에 배치되어 있는 관계상, 의임계 온도 Tmax2보다 높은 온도이다. 이 때문에, 비교예에서는, 재열기군 중의 상류측 재열기(RH1)로 유입되는 증기(FRHS)의 온도와 이 증기(FRHS)를 가열하는 배기 가스(EG)의 온도의 차 ΔT가 크다. 이 때문에, 배기 가스(EG)와 증기(FRHS)의 열교환의 효율이 낮아, 이러한 관점에서도 이 재열기군에 있어서의 배기 가스(EG)의 열량 소비가 많다.
또한, 비교예에서는, 배기 가스(EG)와 증기(FRHS)의 열교환의 효율이 낮고 배기 가스(EG)의 열량 소비가 많은 상류측 재열기(RH1)가, 고압 증발기(HPEVA)보다 상류측에 배치되어 있기 때문에, 상류측 재열기(RH1)를 거쳐 고압 증발기(HPEVA)에 이른 시점에서, 배기 가스(EG)의 온도가 낮게 되어 있다.
일반적으로, 복수의 증기 터빈의 집합인 증기 터빈군을 증기가 통과하는 과정에서, 이 증기의 에너지 낙차가 크면 클수록, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력이 커진다. 증기 터빈 플랜트에서는, 복수의 증기 터빈으로부터 배기된 증기는, 최종적으로 복수기에서 물로 되돌려지고 나서, 보일러로 되돌려진다. 복수기로 유입되는 증기의 온도 및 압력은, 이 복수기에서 증기를 냉각하는 물 등의 온도에 따라 필연적으로 정해진다. 고압 증발기에서 발생하는 증기는, 가장 압력이 높고, 복수기에 이르기까지의 동안에 큰 압력비로 팽창하고, 가장 큰 에너지 낙차로 출력을 취출할 수 있다. 따라서, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 유량을 증대시키는 것은 증기 터빈 플랜트의 출력, 효율을 높이기 위해 극히 중요하다. 한편, 고압 증발기에서는, 고압 극대 온도 부근의 온도에서의 유체의 비열이 크고, 온도 상승에 많은 열을 필요로 한다. 이 때문에, 고압 증발기에서 이용할 수 있는 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열량으로, 고압 증발기에서 발생 가능한 증기의 유량이 결정된다. 따라서, 고압 증발기에 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열을 많이 투입하고, 고압 증발기에서 발생하는 증기의 유량을 증대시키는 것은 증기 터빈 플랜트의 출력, 효율을 높이기 위해 극히 중요한 것이다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈)에 공급하는 재열용 증기의 가열에 가열 유체의 열량을 효율적으로 이용하고, 고압 증발기(26)에 고압 극대 온도 부근의 온도 레벨의 열을 많이 공급하여, 고압 증기 터빈(41)(제1 증기 터빈)에 대하여 고온의 증기를 많이 공급한다. 이 결과, 증기가 증기 터빈군을 통과하는 과정에서의 증기의 에너지 낙차가 커지고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력이 높아진다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP1)에서는, 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈)에 재열 증기(RHS)를 공급하는 모든 재열기(31)(본 실시 형태에서는 1기의 재열기(31))가, 고압 증발기(26)를 기준으로 하여, 배기 가스(EG)(가열 유체)의 흐름 방향에 있어서의 하류측에만 배치되어 있다. 게다가, 저압 증기 터빈(43)에 재열 증기(RHS)를 공급하는 모든 재열기(31)에서는, 재열용 증기(FRHS)의 가열 과정에서, 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax인 고압 극대 온도 Tmax-HP에 이르지 않도록, 재열용 증기(FRHS)를 가열한다.
구체적으로, 본 실시 형태에서는, 저압 증기 터빈(43)에 재열 증기(RHS)를 공급하는 모든 재열기(31)를 통과하는 배기 가스(EG)의 온도는, 고압 증발기(26)를 통과하는 배기 가스(EG)의 온도보다 낮다. 또한, 본 실시 형태의 모든 재열기(31)에는, 고압 극대 온도 Tmax-HP(임계 온도 Tmax1(임계압인 경우), 의임계 온도 Tmax2(초임계압인 경우), 포화 온도 Tmax3(아임계압인 경우))보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)가 유입된다. 본 실시 형태의 모든 재열기(31)는, 고압 극대 온도 Tmax-HP에 이르지 않도록, 고압 극대 온도 Tmax-HP보다 온도가 낮은 재열용 증기(FRHS)를 고압 극대 온도 Tmax-HP 미만까지 가열한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 고압 증발기(26)에 있어서의 고압 극대 온도 Tmax-HP 부근의 온도 레벨의 열량이며, 재열기에서 소비되는 열량을 억제할 수 있으므로, 동일 온도 레벨의 열을 고압 증발기(26)에서 많이 이용하고, 고압 증발기(26)에서 발생하는 증기의 유량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 도 2에 도시하는 바와 같이, 재열기(RH-LP)(31)로 유입되는 재열용 증기(FRHS)의 온도와, 이 재열용 증기(FRHS)를 가열하는 배기 가스(EG)의 온도의 차 ΔT1이 비교예의 상류측 재열기(RH1)에 있어서의 온도차 ΔT(도 3 참조)보다 작고, 배기 가스(EG)와 재열용 증기(FRHS)의 열교환의 효율이 좋아, 이러한 관점에서도 재열기(31)에 있어서의 배기 가스(EG)의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 저압 증기 터빈(43)에 증기를 공급하는 모든 재열기(31)가 고압 증발기(26)의 하류측에만 배치되어 있으므로, 재열기(31)의 존재에 의해 고압 증발기(26)를 통과하는 배기 가스(가열 유체)의 온도는 저하되지 않는다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 고압 증발기(26)에 대하여, 비교예보다 고온의 배기 가스를 통과시킬 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 저압 증기 터빈(43)에 재열기(31)에서 가열한 증기를 공급하면서도, 고압 증기 터빈(41)에 대하여 효율적으로 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 증기 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
「증기 터빈 플랜트의 제2 실시 형태」
이어서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 관한 증기 터빈 플랜트의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 도 4에 도시하는 바와 같이, 배열 회수 보일러(20a), 증기 터빈(41, 42, 43), 발전기(61, 62, 63), 복수기(51), 급수 펌프(53) 및 굴뚝(39)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 가스 터빈(10)과 증기 터빈 플랜트(STP2)로 복합 사이클 플랜트를 구성하고 있다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)는, 증기 터빈으로서, 고압 증기 터빈(41)(제1 증기 터빈)과, 중압 증기 터빈(42)(제2 증기 터빈, 제2 재열 증기 터빈)과, 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈, 제1 재열 증기 터빈)을 구비하고 있다. 고압 증기 터빈(41)의 터빈 로터, 중압 증기 터빈(42)의 터빈 로터, 저압 증기 터빈(43)의 터빈 로터에는, 각각 발전기(61, 62, 63)의 로터가 접속되어 있다.
배열 회수 보일러(20a)는, 급수 펌프(53)에 의해 보내져 온 물을 가열하는 저압 절탄기(ECO-LP)(21)과, 저압 절탄기(21)에서 가열된 물을 증기하는 저압 증발기(EVA-LP)(22)와, 저압 절탄기(21)에서 가열된 물을 승압하는 고압 펌프(23)와, 고압 펌프(23)에서 승압된 물인 고압수(HW)를 가열하는 고압 절탄기(ECO-HP)(25)와, 고압 절탄기(25)에서 가열된 고압수를 증기로 하는 고압 증발기(EVA-HP)(26)와, 고압 증발기(26)에서 발생한 증기를 과열하는 제1 고압 과열기(SH1-HP)(27)와, 제1 고압 과열기(27)에서 과열된 증기를 더 과열하여 고압 증기(HS)로 하는 제2 고압 과열기(SH2-HP)(28)와, 고압 증기 터빈(41)으로부터 배기된 증기를 재열용 중압 증기(FRHS2)(제2 재열용 증기)로서 가열하는 중압 재열기(RH-IP)(32)와, 중압 증기 터빈(42)으로부터 배기된 증기를 포함하는 재열용 저압 증기(FRHS1)(제1 재열용 증기)를 가열하는 저압 재열기(RH-LP)(31)를 갖고 있다.
저압 절탄기(21), 저압 증발기(22), 저압 재열기(31) 및 고압 절탄기(25), 고압 증발기(26), 제1 고압 과열기(27), 중압 재열기(32), 제2 고압 과열기(28)는, 배열 회수 보일러(20a)의 하류측으로부터 상류측을 향하여, 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 배기 가스(EG)의 흐름 방향에 있어서의 저압 재열기(31)의 위치와 고압 절탄기(25)의 위치는, 실질적으로 동일하다.
제2 고압 과열기(28)의 증기 출구와 고압 증기 터빈(41)의 증기 입구는, 제2 고압 과열기(28)에서 과열된 증기인 고압 증기(HS)를 고압 증기 터빈(41)에 공급하는 고압 증기 공급 라인(71)에서 접속되어 있다. 또한, 고압 증기 터빈(41)의 증기 출구와 중압 재열기(32)의 증기 입구는, 고압 증기 회수 라인(72a)에서 접속되어 있다. 중압 재열기(32)의 증기 출구와 중압 증기 터빈(42)의 증기 입구는, 중압 재열기(32)에서 가열된 증기인 재열 중압 증기(RHS2)를 중압 증기 터빈(42)에 공급하는 재열 중압 증기 공급 라인(73)에서 접속되어 있다. 중압 증기 터빈(42)의 증기 출구와 저압 재열기(31)의 증기 입구는, 중압 증기 회수 라인(74)에서 접속되어 있다. 이 중압 증기 회수 라인(74)에는, 저압 증발기(22)에서 발생한 증기를 저압 재열기(31)로 보내기 위한 저압 증기 라인(75)이 접속되어 있다. 저압 재열기(31)의 증기 출구와 저압 증기 터빈(43)의 증기 입구는, 저압 재열기(31)에서 가열된 증기인 재열 저압 증기(RHS1)를 저압 증기 터빈(43)에 공급하는 재열 저압 증기 공급 라인(76)에서 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(43)의 증기 출구와 복수기(51)는, 저압 증기 터빈(43)으로부터 배기된 증기가 복수기(51)에 공급되도록 서로 접속되어 있다.
본 실시 형태의 고압 증발기(26)도, 제1 실시 형태의 고압 증발기(26)와 마찬가지로, 소정의 압력(임계압, 초임계압, 아임계압)에서의 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 Tmax(임계 온도 Tmax1(임계압인 경우), 의임계 온도 Tmax2(초임계압인 경우), 포화 온도 Tmax3(아임계압인 경우))보다 낮은 온도의 물을, 이 정압 비열 극대 온도 Tmax보다 높은 온도로 가열하는 장치이다. 또한, 고압 펌프(23)도, 제1 실시 형태의 고압 펌프(23)와 마찬가지로, 저압 절탄기(21)에서 가열된 물의 압력을 임계압, 초임계압 또는 아임계압까지 승압하는 펌프이다.
이어서, 이상에서 설명한 복합 사이클 플랜트의 동작에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태와 마찬가지로, 가스 터빈(10)으로부터의 배기 가스(EG)는, 배열 회수 보일러(20a)를 통하여 굴뚝(39)으로부터 대기로 방출된다.
배열 회수 보일러(20a) 중에서, 가장 하류측의 저압 절탄기(21)에는, 복수기(51)로부터의 물이 급수 라인(77)을 통하여 공급된다. 저압 절탄기(21)는, 이 물을 배기 가스(EG)와 열교환시켜 가열한다. 저압 절탄기(21)에서 가열된 물의 일부는, 저압 증발기(22)에서 더 가열되어 증기로 된다. 이 증기는, 제1 저압수 라인(78) 및 중압 증기 회수 라인(74)을 통하여 저압 재열기(31)로 보내진다. 또한, 저압 절탄기(21)에서 가열된 남은 물은, 고압 펌프(23)에서 임계압, 초임계압 또는 아임계압으로 승압되어, 고압수(HW)로서 고압 절탄기(25)로 보내진다. 고압 절탄기(25)는, 고압수(HW)를 배기 가스(EG)와 열교환시켜 가열한다. 고압 절탄기(25)에서 가열된 고압수(HW)는, 고압 증발기(26)에서 더 가열되어 증기로 된다. 이 증기는, 제1 고압 과열기(27) 및 제2 고압 과열기(28)에서 더 과열되어 고압 증기(HS)로 된다. 이 고압 증기(HS)는, 고압 증기 공급 라인(71)을 통하여 고압 증기 터빈(41)에 공급된다.
고압 증기 터빈(41)에 공급된 고압 증기(HS)는, 이 고압 증기 터빈(41)의 터빈 로터를 회전시킨다. 이 터빈 로터의 회전으로, 고압 증기 터빈(41)에 접속되어 있는 발전기(61)는 발전한다. 고압 증기 터빈(41)을 통과한 고압 증기(HS)는, 재열용 중압 증기(FRHS2)(제2 재열용 증기)로서, 고압 증기 회수 라인(72a)을 통하여 중압 재열기(32)(제2 재열기)로 보내진다.
재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도는, 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 높다. 즉, 고압 증발기(26)에 임계압의 물이 공급되는 경우, 재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도는 임계 온도 Tmax1보다 높고, 고압 증발기(26)에 초임계압의 물이 공급되는 경우, 재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도는 고압 증발기(26)에 공급되는 물의 압력에 있어서의 의임계 온도 Tmax2보다 높다. 또한, 고압 증발기(26)에 아임계압의 물이 공급되는 경우, 재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도는 고압 증발기(26)에 공급되는 물의 압력에 있어서의 포화 온도 Tmax3보다 높다. 중압 재열기(32)는, 이 재열용 중압 증기(FRHS2)를 가열한다. 중압 재열기(32)에서 가열된 재열용 중압 증기(FRHS2)는, 재열 중압 증기(RHS2)로서, 재열 중압 증기 공급 라인(73)을 통하여 중압 증기 터빈(42)(제2 증기 터빈, 제2 재열 증기 터빈)에 공급된다.
중압 증기 터빈(42)에 공급된 재열 중압 증기(RHS2)는, 이 중압 증기 터빈(42)의 터빈 로터를 회전시킨다. 이 터빈 로터의 회전으로, 중압 증기 터빈(42)에 접속되어 있는 발전기(62)는 발전한다. 중압 증기 터빈(42)을 통과한 재열 중압 증기(RHS2)는, 중압 증기 회수 라인(74)을 통하여 저압 재열기(31)로 보내진다. 전술한 바와 같이, 저압 증발기(22)에서 발생한 증기도, 저압 증기 라인(75) 및 중압 증기 회수 라인(74)을 통하여 저압 재열기(31)로 보내진다. 즉, 중압 증기 터빈(42)을 통과한 재열 중압 증기 및 저압 증발기(22)에서 발생한 증기는, 서로 합류하여 재열용 저압 증기(FRHS1)(제1 재열용 증기)로서 저압 재열기(31)(제1 재열기)로 유입된다.
재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도는, 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 낮다. 즉, 고압 증발기(26)에 임계압의 물이 공급되는 경우, 재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도는 임계 온도 Tmax1보다 낮고, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 초임계압의 물이 공급되는 경우, 재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도는 고압 증발기(26)에 공급되는 물의 압력에 있어서의 의임계 온도 Tmax2보다 낮다. 또한, 고압 증발기(26)에 아임계압의 물이 공급되는 경우, 재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도는 고압 증발기(26)에 공급되는 물의 압력에 있어서의 포화 온도 Tmax3보다 낮다. 저압 재열기(31)는, 이 재열용 저압 증기(FRHS1)를 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 미만의 온도에까지 가열한다. 따라서, 저압 재열기(31)는, 이 저압 재열기(31)를 통과하는 배기 가스(EG)의 온도, 이 저압 재열기(31)로 유입되는 재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도 및 유량에 대하여, 저압 재열기(31)로부터 유출되는 재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도를, 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 미만으로까지 승온하는, 전열 면적에 설정되어 있다. 저압 재열기(31)에서 가열된 재열용 저압 증기(FRHS1)는, 재열 저압 증기(RHS1)로서, 재열 저압 증기 공급 라인(76)을 통하여 저압 증기 터빈(제2 증기 터빈, 제1 재열 증기 터빈)(43)에 공급된다.
저압 증기 터빈(43)에 공급된 재열 저압 증기(RHS1)는, 이 저압 증기 터빈(43)의 터빈 로터를 회전시킨다. 이 터빈 로터의 회전으로, 저압 증기 터빈(43)에 접속되어 있는 발전기(63)는 발전한다. 저압 증기 터빈(43)을 통과한 재열 저압 증기는, 복수기(51)로 유입되고, 이 복수기(51)에서 물로 되돌려진다. 복수기(51) 내의 물은, 급수 펌프(53)에 의해, 전술한 바와 같이 저압 절탄기(21)에 공급된다.
이어서, 본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)에 있어서의 배기 가스(EG) 및 물(증기를 포함함)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계에 대하여, 도 5의 TQ선도를 사용하여 설명한다. 이 TQ선도는, 배기 가스(EG)의 흐름 방향이며, 도 4에 도시하는 바와 같이, 배열 회수 보일러(20a) 중에서 최상류에 위치하고 있는 제2 고압 과열기(SH2-HP)(28)로부터 저압 재열기(RH-LP)(31) 및 고압 절탄기(ECO-HP)(25)까지의 사이(D)의 TQ선도이다. 또한, 이 TQ선도도, 도 2 및 도 3의 TQ선도와 마찬가지로, 배기 가스(EG) 및 물(증기를 포함함)의 흐름에 따른 각각의 열량과 온도의 관계를 정성적으로 나타내는 것이며, 정량적으로 나타내는 것은 아니다. 또한, 도 5에서는 예로서 고압 증발기(26)에서 가열되는 물이 초임계압인 경우를 도시한다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)에서도, 배기 가스(EG)(점선으로 나타냄)는, 하류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 저하됨과 함께 열량이 적어진다. 한편, 고압 증기 터빈(41)에 공급되는 물(증기를 포함함)(HW/HS)은, 배기 가스(EG)와의 열교환으로, 상류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 구체적으로, 하류측의 고압 절탄기(ECO-HP)(25)로 유입된 물은, 이 고압 절탄기(ECO-HP)(25), 고압 증발기(EVA-HP)(26), 제1 고압 과열기(SH-HP)(27), 제2 고압 과열기(SH2-HP)(28)로 상류측으로 흐름에 따라 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 고압 증기 터빈(41)에 공급되는 물(증기를 포함함)(HW/HS)은, 고압 증발기(EVA-HP)(26)를 통과하는 과정에서, 이 물에 따른 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 높은 온도로 가열된다.
저압 재열기(RH-LP)(31)에는, 전술한 바와 같이, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 낮은 온도의 재열용 저압 증기(FRHS1)가 유입된다. 또한, 이 저압 재열기(RH-LP)(31)에는, 배기 가스(EG)의 흐름 방향이며 저압 재열기(RH-LP)(31)와 실질적으로 동일한 위치에 배치되어 있는 고압 절탄기(ECO-HP)(25)를 통과하는 배기 가스(EG)의 온도와 동일한 온도의 배기 가스(EG)가 통과한다. 재열용 저압 증기(FRHS1)는, 배기 가스(EG)와의 열교환으로, 저압 재열기(RH-LP)(31)를 통과하는 과정에서 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 단, 이 재열용 저압 증기(FRHS1)는, 전술한 바와 같이, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 미만의 온도에까지밖에 가열되지 않는다. 이 재열용 저압 증기(FRHS1)는, 저압 재열기(RH-LP)(31)에서 가열되면, 재열 저압 증기(RHS1)로서, 저압 증기 터빈(43)에 공급된다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)에서도, 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈)에 재열 저압 증기(RHS1)를 공급하는 모든 재열기(본 실시 형태에서는 1기의 저압 재열기(RH-LP)(31))가, 고압 증발기(EVA-HP)(26)를 기준으로 하여, 배기 가스(EG)(가열 유체)의 흐름 방향에 있어서의 하류측에만 배치되어 있다. 게다가, 저압 증기 터빈(43)에 재열 저압 증기(RHS1)를 공급하는 모든 저압 재열기(RH-LP)(31)에서는, 재열 저압 증기(RHS1)로 되는 재열용 저압 증기(FRHS1)의 가열 과정에서 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)에 이르지 않도록, 재열용 증기(FRHS)를 가열한다.
따라서, 본 실시 형태에서도, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 부근의 온도 레벨의 열량이며, 저압 재열기(RH-LP)(31)에서 소비되는 열량을 억제할 수 있으므로, 동일 온도 레벨의 열을 고압 증발기(EVA-HP)(26)에서 많이 이용하고, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에서 발생하는 증기의 유량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 저압 재열기(RH-LP)(31)로 유입되는 재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도와, 이 재열용 저압 증기(FRHS1)를 가열하는 배기 가스(EG)의 온도의 차 ΔT1이 작고, 배기 가스(EG)와 재열용 저압 증기(FRHS1)의 열교환의 효율이 좋아, 이러한 관점에서도 저압 재열기(RH-LP)(31)에 있어서의 배기 가스(EG)의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
중압 재열기(RH-IP)(32)에는, 전술한 바와 같이, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 높은 온도의 재열용 중압 증기(FRHS2)가 유입된다. 재열용 중압 증기(FRHS2)는, 배기 가스(EG)와의 열교환으로, 중압 재열기(RH-IP)(32)를 통과하는 과정에서 점차 온도가 상승함과 함께 열량이 많아진다. 이 재열용 중압 증기(FRHS2)는, 중압 재열기(RH-IP)(32)에서 가열되면, 재열 중압 증기(RHS2)로서, 중압 증기 터빈(42)에 공급된다.
본 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)에서는, 중압 증기 터빈(42)(제2 증기 터빈)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 재열기(본 실시 형태에서는 1기의 중압 재열기(RH-IP)(32))가, 고압 증발기(EVA-HP)(26)를 기준으로 하여, 배기 가스(EG)(가열 유체)의 흐름 방향에 있어서의 상류측에만 배치되어 있다. 게다가, 중압 증기 터빈(42)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 중압 재열기(RH-IP)(32)는, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 높은 온도의 재열용 중압 증기(FRHS2)를 가열한다. 즉, 중압 증기 터빈(42)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 중압 재열기(RH-IP)(32)에 의한 재열용 중압 증기(FRHS2)의 가열 과정에서, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)에 이르지 않는다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 부근의 온도 레벨의 열량이며, 중압 재열기(RH-IP)(32)에서 소비되는 열량을 억제할 수 있으므로, 동일 온도 레벨의 열을 고압 증발기(EVA-HP)(26)에서 많이 이용하고, 고압 증발기(EVA-HP)(26)에서 발생하는 증기의 유량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 중압 재열기(RH-IP)(32)로 유입되는 재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도와, 이 재열용 중압 증기(FRHS2)를 가열하는 배기 가스(EG)의 온도의 차 ΔT2가 작고, 배기 가스(EG)와 재열용 중압 증기(FRHS2)의 열교환의 효율이 좋아, 이러한 관점에서도 중압 재열기(RH-IP)(32)에 있어서의 배기 가스(EG)의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 저압 증기 터빈(43)에 저압 재열기(31)에서 가열한 증기를 공급하고, 또한 중압 증기 터빈(42)에 중압 재열기(32)에서 가열한 증기를 공급하면서도, 고압 증기 터빈(41)에 대하여 효율적으로 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 증기 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
「증기 터빈 플랜트의 제1 변형예」
이어서, 도 6을 참조하여, 증기 터빈 플랜트의 제1 변형예에 대하여 설명한다.
본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP3)는, 제2 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)의 변형예이며, 제2 실시 형태의 중압 재열기(RH-IP)(32)를 제1 중압 재열기(RH1-IP)(32b)와 이 제1 중압 재열기(32b)보다 상류측의 제2 중압 재열기(RH2-IP)(33b)로 구성한 것이며, 다른 구성에 관해서는, 기본적으로 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
제1 중압 재열기(32b)는, 제2 실시 형태의 중압 재열기(32)와 마찬가지로, 배열 회수 보일러(20b)에 있어서의 배기 가스(EG)가 흐르는 방향이며, 제1 고압 과열기(27)와 제2 고압 과열기(28b)의 사이에 배치되어 있다. 제2 중압 재열기(33b)는, 배기 가스(EG)가 흐르는 방향이며, 제1 중압 재열기(32b)의 상류측에 배치되어 있는 제2 고압 과열기(28b)와 실질적으로 동일한 위치에 배치되어 있다. 제1 중압 재열기(32b)의 증기 입구는, 제2 실시 형태의 중압 재열기(32)와 마찬가지로, 고압 증기 터빈(41)의 증기 출구와 고압 증기 회수 라인(72a)에서 접속되어 있다. 또한, 제2 중압 재열기(33b)의 증기 출구는, 제2 실시 형태의 중압 재열기(32)와 마찬가지로, 중압 증기 터빈(42)의 증기 입구와 재열 중압 증기 공급 라인(73)에서 접속되어 있다.
본 변형예에서는, 이상에서 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태의 중압 재열기(32)를 제1 중압 재열기(32b)와 제2 중압 재열기(33b)의 2기의 중압 재열기로 구성하고 있다. 그러나, 중압 증기 터빈(42)(제2 증기 터빈)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 재열기인 제1 중압 재열기(32b) 및 제2 중압 재열기(33b)는, 모두 고압 증발기(26)를 기준으로 하여, 배기 가스(EG)(가열 유체)의 흐름 방향에 있어서의 상류측에만 배치되어 있다. 게다가, 중압 증기 터빈(42)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 재열기(32b, 33b)는, 높은 온도의 배기 가스(EG)에 의해, 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 높은 온도의 재열용 중압 증기(FRHS2)를 가열한다.
따라서, 본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP3)에서도, 제2 실시 형태의 증기 터빈 플랜트(STP2)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 어느 증기 터빈에 재열 증기를 공급하는 재열기는, 복수기 있어도, 이들 모든 재열기가 고압 증발기(26)의 상류측에만 또는 하류측에만 배치되고, 또한 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)에 이르지 않도록 재열용 증기를 가열하는 것이라면, 이상의 각 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 변형예에서는, 고압 증발기(26)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 부근의 온도 레벨의 열량이며, 이들 모든 재열기에서 소비되는 열량을 억제할 수 있으므로, 동일 온도 레벨의 열을 고압 증발기(26)에서 많이 이용하고, 고압 증발기(26)에서 발생하는 증기의 유량을 증대시킬 수 있다. 따라서, 고압 증기 터빈(41)에 대하여 효율적으로 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다. 이 때문에, 본 변형예에서는 증기 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
또한, 여기서는, 어떠한 증기 터빈에 재열 증기를 공급하는 복수의 재열기는 직렬로 접속되어 있지만, 병렬로 접속되어 있어도 된다.
「증기 터빈 플랜트의 제2 변형예」
이어서, 도 7을 참조하여, 증기 터빈 플랜트의 제2 변형예에 대하여 설명한다.
본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)도, 이상의 각 실시 형태 및 제1 변형예의 증기 터빈 플랜트와 마찬가지로, 보일러(20c)와, 보일러(20c)에서 발생한 증기로 구동하는 증기 터빈(41, 42, 43)을 구비하고 있다.
본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)는, 증기 터빈으로서, 고압 증기 터빈(41)과, 중압 증기 터빈(42)과, 저압 증기 터빈(43)을 구비하고 있다. 고압 증기 터빈(41)의 터빈 로터, 중압 증기 터빈(42)의 터빈 로터, 저압 증기 터빈(43)의 터빈 로터에는, 각각 발전기(61, 62, 63)의 로터가 접속되어 있다.
이상의 각 실시 형태 및 제1 변형예의 증기 터빈 플랜트에 있어서의 보일러는, 화로를 갖지 않으며, 가스 터빈(10)으로부터의 배기 가스(EG)의 열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러(20, 20a, 20b)이다. 한편, 본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)에 있어서의 보일러는, 화로(38c)를 갖는 보일러(20c)이다. 이 보일러(20c) 내에는, 화로(38c)에서 발생한 연소 가스가 흐른다. 보일러(20c)는, 이 연소 가스에 의해 물 등을 가열하고, 증기를 생성한다. 보일러(20c)로부터 배기된 연소 가스는, 굴뚝(39)을 경유하여 대기로 방출된다.
본 변형예의 보일러(20c)는, 기름이나 가스 등의 연료를 연소시키는 화로(38c)와, 물을 가열하는 절탄기(21c)와, 절탄기(21c)에서 가열된 물을 증기로 하는 증발기(22c)와, 증발기(22c)에서 발생한 열을 과열하여 고압 증기(HS)를 생성하는 과열기(27c)와, 고압 증기 터빈(41)으로부터 배기된 증기를 재열용 중압 증기(FRHS2)로서 가열하는 중압 재열기(32c)와, 중압 증기 터빈(42)으로부터 배기된 증기를 포함하는 재열용 저압 증기(FRHS1)를 가열하는 저압 재열기(31c)를 갖고 있다.
여기서, 보일러(20c) 내를 흐르는 연소 가스의 흐름 방향이며, 화로(38c)를 기준으로 하여 굴뚝(39)이 존재하는 측을 하류측, 그 반대측을 상류측으로 한다. 절탄기(21c), 저압 재열기(31c), 증발기(22c), 중압 재열기(32c), 과열기(27c), 화로(38c)는, 보일러(20c)의 하류측으로부터 상류측을 향하여, 이 순서로 배치되어 있다.
본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)는, 또한 저압 증기 터빈(43)으로부터 배기된 증기를 물로 되돌리는 복수기(51)와, 복수기(51)로부터의 물을 승압하는 복수 펌프(54)와, 복수 펌프(54)에서 승압된 물을 더 승압하여 보일러(20c)로 보내는 급수 펌프(53c)와, 복수기(51)로부터의 물을 가열하는 급수 가열기(81, 82, 83)를 구비하고 있다.
급수 가열기(81, 82, 83)에는, 복수기(51)로부터의 물을 1차 가열하는 1차 급수 가열기(81)와, 1차 급수 가열기(81)에서 가열된 물을 더 가열하는 2차 급수 가열기(82)와, 2차 급수 가열기(82)에서 가열된 물을 더 가열하는 3차 급수 가열기(83)가 있다. 급수 펌프(53c)는, 1차 급수 가열기(81)와 2차 급수 가열기(82)의 사이에 배치되고, 1차 급수 가열기(81)에서 가열된 물을 승압하고, 이 물을 2차 급수 가열기(82) 및 3차 급수 가열기(83)를 통하여 보일러(20c)로 보낸다.
과열기(27c)의 증기 출구와 고압 증기 터빈(41)의 증기 입구는, 과열기(27c)에서 과열된 증기인 고압 증기(HS)를 고압 증기 터빈(41)에 공급하는 고압 증기 공급 라인(71)에서 접속되어 있다. 고압 증기 터빈(41)의 증기 출구와 중압 재열기(32c)의 증기 입구는, 고압 증기 회수 라인(72a)에서 접속되어 있다. 중압 재열기(32c)의 증기 출구와 중압 증기 터빈(42)의 증기 입구는, 중압 재열기(32c)에서 가열된 증기인 재열 중압 증기(RHS2)를 중압 증기 터빈(42)에 공급하는 재열 중압 증기 공급 라인(73)에서 접속되어 있다. 중압 증기 터빈(42)의 증기 출구와 저압 재열기(31c)의 증기 입구는, 중압 증기 회수 라인(74)에서 접속되어 있다. 저압 재열기(31c)의 증기 출구와 저압 증기 터빈(43)의 증기 입구는, 저압 재열기(31c)에서 가열된 증기인 재열 저압 증기(RHS1)를 저압 증기 터빈(43)에 공급하는 재열 저압 증기 공급 라인(76)에서 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(43)의 증기 출구와 복수기(51)는, 저압 증기 터빈(43)으로부터 배기된 증기가 복수기(51)에 공급되도록 서로 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(43)의 증기 추기구와 1차 급수 가열기(81)는, 이 증기 추기구로부터 추기된 증기를, 1차 급수 가열기(81)에서의 열원으로서 1차 급수 가열기(81)로 보내는 저압 추기 라인(85)에서 접속되어 있다. 중압 증기 터빈(42)의 증기 추기구와 2차 급수 가열기(82)는, 이 증기 추기구로부터 추기된 증기를, 2차 급수 가열기(82)에서의 열원으로서 2차 급수 가열기(82)로 보내는 중압 추기 라인(86)에서 접속되어 있다. 고압 증기 터빈(41)의 증기 추기구와 3차 급수 가열기(83)는, 이 증기 추기구로부터 추기된 증기를, 3차 급수 가열기(83)에서의 열원으로서 3차 급수 가열기(83)로 보내는 고압 추기 라인(87)에서 접속되어 있다.
본 변형예의 증발기(22c)는, 이상의 각 실시 형태 및 제1 변형예의 고압 증발기(26)와 마찬가지로, 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 낮은 온도의 물을, 이 정압 비열 극대 온도 Tmax보다 높은 온도로 가열하는 장치이다. 또한, 본 변형예의 급수 펌프(53c)는, 이상의 각 실시 형태 및 제1 변형예의 고압 펌프(23)와 마찬가지로, 물의 압력을 임계압, 초임계압 또는 아임계압까지 승압하는 펌프이다.
이어서, 본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)의 동작에 대하여 설명한다.
보일러(20c) 중에서, 가장 하류측의 절탄기(21c)에는, 복수의 급수 가열기(81, 82, 83)에서 가열된 물이 공급된다. 절탄기(21c)는, 이 물을 연소 가스와 열교환시켜 가열한다. 절탄기(21c)에서 가열된 물은, 화로(38c)에 설치되어 있는 수관 등을 경유하여 증발기(22c)로 보내진다. 증발기(22c)에서는, 이 물을 더 가열하여 증기로 한다. 이 증기는, 화로(38c)에 설치되어 있는 수관 등을 경유하여 과열기(27c)로 보내진다. 과열기(27c)에서는, 이 증기를 과열하여 고압 증기(HS)로 한다. 이 고압 증기(HS)는, 고압 증기 공급 라인(71)을 통하여 고압 증기 터빈(41)에 공급된다.
고압 증기 터빈(41)을 통과한 고압 증기(HS)는, 재열용 중압 증기(FRHS2)로서, 고압 증기 회수 라인(72a)을 통하여 중압 재열기(32c)로 보내진다. 재열용 중압 증기(FRHS2)의 온도는, 증발기(22c)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 높다. 중압 재열기(32c)는, 이 재열용 중압 증기(FRHS2)를 가열한다. 중압 재열기(32c)에서 가열된 재열용 중압 증기(FRHS2)는, 재열 중압 증기(RHS2)로서, 재열 중압 증기 공급 라인(73)을 통하여 중압 증기 터빈(42)에 공급된다.
중압 증기 터빈(42)을 통과한 재열 중압 증기(RHS2)는, 재열용 저압 증기(FRHS1)로서, 중압 증기 회수 라인(74)을 통하여 저압 재열기(31c)로 보내진다. 재열용 저압 증기(FRHS1)의 온도는, 증발기(22c)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)보다 낮다. 저압 재열기(31c)는, 이 재열용 저압 증기(FRHS1)를 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP) 미만의 온도에까지 가열한다. 저압 재열기(31c)에서 가열된 재열용 저압 증기(FRHS1)는, 재열 저압 증기(RHS1)로서, 재열 저압 증기 공급 라인(76)을 통하여 저압 증기 터빈(43)에 공급된다.
저압 증기 터빈(43)을 통과한 재열 저압 증기(RHS1)는, 복수기(51)로 유입되고, 이 복수기(51)에서 물로 되돌려진다. 복수기(51) 내의 물은, 복수 펌프(54)에 의해, 1차 급수 가열기(81)로 보내진다. 1차 급수 가열기(81)에서는, 저압 증기 터빈(43)으로부터 추기된 증기와의 열교환에 의해 가열된다. 1차 급수 가열기(81)에서 가열된 물은, 급수 펌프(53c)에서 승압된 후, 2차 급수 가열기(82)로 보내진다. 2차 급수 가열기(82)에서는, 중압 증기 터빈(42)으로부터 추기된 증기와의 열교환에 의해 가열된다. 2차 급수 가열기(82)에서 가열된 물은, 3차 급수 가열기(83)로 보내진다. 3차 급수 가열기(83)에서는, 고압 증기 터빈(41)으로부터 추기된 증기와의 열교환에 의해 가열된다. 3차 급수 가열기(83)에서 가열된 물은, 보일러(20c)의 절탄기(21c)로 보내진다.
본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)에서도, 저압 증기 터빈(43)(제2 증기 터빈)에 재열 저압 증기(RHS1)를 공급하는 모든 재열기(본 변형예에서는 1기의 저압 재열기(31c))가, 증발기(22c)를 기준으로 하여, 연소 가스(가열 유체)의 흐름 방향에 있어서의 하류측에만 배치되어 있다. 게다가, 저압 증기 터빈(43)에 재열 저압 증기(RHS1)를 공급하는 모든 저압 재열기(31c)에서는, 재열용 저압 증기(FRHS1)의 가열 과정에서 증발기(22c)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax(고압 극대 온도 Tmax-HP)에 이르지 않도록, 재열용 증기(FRHS)를 가열한다.
또한, 본 변형예의 증기 터빈 플랜트(STP4)에서도, 중압 증기 터빈(42)(제2 증기 터빈)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 재열기(본 변형예에서는 1기의 중압 재열기(32c))가, 증발기(22c)를 기준으로 하여, 연소 가스의 흐름 방향에 있어서의 상류측에만 배치되어 있다. 게다가, 중압 증기 터빈(42)에 재열 중압 증기(RHS2)를 공급하는 모든 중압 재열기(32c)에서는, 증발기(22c)에 있어서의 정압 비열 극대 온도 Tmax보다 높은 온도의 재열용 중압 증기(FRHS2)를 가열한다.
따라서, 본 변형예에서도, 저압 증기 터빈(43)에 저압 재열기(31c)에서 가열한 증기를 공급하고, 또한 중압 증기 터빈(42)에 중압 재열기(32c)에서 가열한 증기를 공급하면서도, 고압 증기 터빈(41)에 대하여 효율적으로 고온의 증기를 많이 공급할 수 있고, 증기 터빈군 전체로부터 얻어지는 출력을 높일 수 있다. 이 때문에, 본 변형예에서도 증기 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이, 증기를 발생시키는 보일러는, 가스 터빈(10)으로부터의 배기 가스(EG)의 열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러가 아니어도 되며, 예를 들어 본 변형예와 같이 화로(38c)를 갖는 보일러(20c)여도 된다. 또한, 배열 회수 보일러는, 가스 터빈(10)으로부터의 배기 가스(EG)를 이용하는 것이 아니라, 예를 들어 시멘트 플랜트, 용광로 등으로부터의 배기 가스(EG)를 이용하는 것이어도 된다.
또한, 이상의 각 실시 형태 및 각 변형예에서, 가장 고압의 물이 유입되는 증발기에는, 임계압 또는 초임계압의 물이며, 또한 임계 온도(임계 온도인 경우) 또는 의임계 온도(초임계압인 경우)보다 온도가 낮은 물이 유입되고, 이 증발기는, 이 물을 임계 온도(임계 온도인 경우) 또는 의임계 온도(초임계압인 경우)보다 높은 온도로 가열하는 것이면 바람직하다. 이것은, 증발기로부터 고압 증기 터빈에 공급되는 증기의 온도 및 압력이 높아져, 증기 터빈군을 증기가 통과하는 과정에서의 증기의 에너지 낙차를 크게 할 수 있기 때문이다. 또한, 재열기로부터 유출되는 재열 증기의 온도 및 압력이 높아지기 때문이다.
「증기 터빈의 변형예」
이어서, 도 8을 참조하여, 증기 터빈의 변형예에 대하여 설명한다.
이상의 각 실시 형태 및 각 변형예의 증기 터빈 플랜트가 구비하고 있는 복수의 증기 터빈은, 모두 증기 터빈마다 터빈 로터를 갖고 있다. 그러나, 하나의 증기 터빈은, 다른 증기 터빈과 공유하는 터빈 로터를 가져도 된다. 즉, 복수의 증기 터빈은, 터빈 로터를 서로 공유하는 컴파운드형 증기 터빈이어도 된다.
본 변형예의 증기 터빈은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 2기의 증기 터빈(41a, 43b)이 서로 터빈 로터(46)를 공유하는 컴파운드형 증기 터빈(45)이다. 이 컴파운드형 증기 터빈(45)을 구성하는 2기의 증기 터빈(41a, 43b) 중, 1기의 증기 터빈은 예를 들어 고압 증기 터빈(41a)이고, 남은 1기의 증기 터빈은 예를 들어 저압 증기 터빈(43b)이다.
이 컴파운드형 증기 터빈(45)은, 터빈 로터(46)와 터빈 케이싱(47)을 갖는다. 터빈 로터(46)는, 그 축 방향의 일방측이 고압 로터부(46a)를 이루고, 타방측이 저압 로터부(46b)를 이룬다. 터빈 케이싱(47)은, 터빈 로터(46)의 고압 로터부(46a)를 덮는 고압 케이싱부(47a)와, 터빈 로터(46)의 저압 로터부(46b)를 덮는 저압 케이싱부(47b)를 갖는다. 고압 증기 터빈(41a)은, 고압 로터부(46a)와 고압 케이싱부(47a)를 갖는다. 저압 증기 터빈(43b)은, 저압 로터부(46b)와 저압 케이싱부(47b)를 갖는다. 이 컴파운드형 증기 터빈(45)의 터빈 로터(46)에는, 1기의 발전기가 접속되어 있다. 즉, 복수의 증기 터빈을 컴파운드화한 경우, 이상의 각 실시 형태 및 각 변형예와 같이, 복수의 증기 터빈마다 발전기를 접속할 필요는 없다.
고압 케이싱부(47a)에는, 고압 케이싱부(47a) 내로 증기를 유도하는 고압 증기 입구(48a)와, 고압 케이싱부(47a) 내의 증기를 터빈 케이싱(47) 밖으로 배기하는 고압 증기 출구(49a)가 형성되어 있다. 또한, 저압 케이싱부(47b)에는, 저압 케이싱부(47b) 내로 증기를 유도하는 저압 증기 입구(48b)와, 저압 케이싱부(47b) 내의 증기를 터빈 케이싱(47) 밖으로 배기하는 저압 증기 출구(49b)가 형성되어 있다.
고압 증기 터빈(41a)의 고압 증기 입구(48a)는, 예를 들어 제1 실시 형태의 고압 증기 터빈(41)의 증기 입구와 마찬가지로, 고압 과열기(27)의 증기 출구와 접속된다. 고압 증기 터빈(41a)의 고압 증기 출구(49a)는, 예를 들어 제1 실시 형태의 고압 증기 터빈(41)의 증기 출구와 마찬가지로, 재열기(31)의 증기 입구와 접속된다. 저압 증기 터빈(43b)의 저압 증기 입구(48b)는, 예를 들어 제1 실시 형태의 저압 증기 터빈(43)의 증기 입구와 마찬가지로, 재열기(31)의 증기 출구와 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(43)의 저압 증기 출구(49b)는, 예를 들어 제1 실시 형태의 저압 증기 터빈(43)의 증기 출구와 마찬가지로 복수기(51)에 접속된다.
또한, 이상에서는, 고압 증기 터빈과 저압 증기 터빈을 컴파운드화한 예이지만, 고압 증기 터빈, 중압 증기 터빈 및 저압 증기 터빈을 컴파운드화해도 된다. 고압 증기 터빈, 중압 증기 터빈 및 저압 증기 터빈에 대한 컴파운드형으로서는, 하나의 터빈 로터를 고압 증기 터빈, 중압 증기 터빈 및 저압 증기 터빈에서 공유하는 탠덤 컴파운드형과, 2개의 터빈 로터 중, 한쪽의 터빈 로터만을 어느 2기의 증기 터빈에서 공유하는 크로스 컴파운드형이 있다. 탠덤 컴파운드형과 크로스 컴파운드형 중 어느 것을 채용할지는, 설치 조건, 운용 조건, 보수 조건 등에 따라 정해진다.
「그 밖의 변형예」
이상의 각 실시 형태 및 각 변형예의 증기 터빈이나 가스 터빈의 구동 대상은, 모두 발전기이다. 그러나, 증기 터빈이나 가스 터빈의 구동 대상은, 발전기가 아니어도 되며, 예를 들어 펌프 등의 회전 기계여도 된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명의 일 형태에 따르면, 증기 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
10: 가스 터빈
20, 20a, 20b: 배열 회수 보일러(보일러)
20c: 보일러
21: 저압 절탄기
21c: 절탄기
22: 저압 증발기
22c: 증발기
23: 고압 펌프
25: 고압 절탄기
26: 고압 증발기
27: (제1) 고압 과열기
27c: 과열기
28, 28b: 제2 고압 과열기
31, 31c: 저압 재열기(제1 재열기)
32, 32c: 중압 재열기(제2 재열기)
32b: 제1 중압 재열기(제2 재열기)
33b: 제2 중압 재열기(제2 재열기)
39: 굴뚝
41, 41a: 고압 증기 터빈
42: 중압 증기 터빈(제2 증기 터빈, 제2 재열 증기 터빈)
43, 43b: 저압 증기 터빈(제2 증기 터빈, 제1 재열 증기 터빈)
45: 컴파운드형 증기 터빈
51: 복수기
53, 53c: 급수 펌프
54: 복수 펌프
61, 62, 63, 65: 발전기
71: 고압 증기 공급 라인
72, 72a: 고압 증기 회수 라인
73: 재열 중압 증기 공급 라인
74: 중압 증기 회수 라인
76: 재열(저압) 증기 공급 라인
77: 급수 라인
STP1, STP2, STP3, STP4: 증기 터빈 플랜트
EG: 배기 가스(가열 유체)
HS: 고압 증기
RHS: 재열 증기
RHS1: 재열 저압 증기
RHS2: 재열 중압 증기
FRHS: 재열용 증기
FRHS1: 재열용 저압 증기(제1 재열용 증기)
FRHS2: 재열용 중압 증기(제2 재열용 증기)

Claims (8)

  1. 가열 유체로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 보일러와, 상기 보일러로부터의 증기로 구동하는 증기 터빈을 구비하고,
    상기 보일러는, 유입된 물을 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 이상으로 상기 가열 유체로 가열하여, 상기 물을 증기로 하는 하나 이상의 증발기와, 상기 보일러로부터 나온 증기를 상기 가열 유체로 가열하는 하나 이상의 재열기를 갖고,
    상기 증기 터빈으로서, 하나 이상의 상기 증발기 중, 유입되는 물의 압력이 가장 높은 고압 증발기로부터 증기가 공급되는 제1 증기 터빈과, 하나 이상의 상기 재열기로 가열된 증기가 공급되는 제2 증기 터빈을 갖고,
    상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 상기 재열기는, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여, 상기 가열 유체의 흐름 방향에 있어서의 하류측과 상류측 중 한쪽측에만 배치되고,
    상기 모든 재열기가 상기 하류측에만 배치되어 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 증발기에 있어서의 상기 정압 비열 극대 온도인 고압 극대 온도보다 온도가 낮은 재열용 증기를 상기 고압 극대 온도 미만까지 가열하고, 상기 모든 재열기가 상기 상류측에만 배치되어 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 극대 온도보다 온도가 높은 재열용 증기를 가열하는, 증기 터빈 플랜트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기에는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 전체 증기를 포함하는 상기 재열용 증기를 상기 재열기로 보내는 증기 회수 라인이 접속되어 있는, 증기 터빈 플랜트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재열용 증기로서, 상기 고압 극대 온도보다 낮은 온도인 제1 재열용 증기와, 상기 고압 극대 온도보다 높은 온도인 제2 재열용 증기가 있고,
    상기 제2 증기 터빈으로서, 제1 재열 증기 터빈과 제2 재열 증기 터빈을 갖고,
    상기 제2 증기 터빈인 상기 제1 재열 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기로서, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여 상기 하류측에만 배치되고, 상기 제1 재열용 증기를 상기 고압 극대 온도 미만의 온도에까지 가열하는 제1 재열기를 갖고,
    또한, 상기 제2 증기 터빈인 상기 제2 재열 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기로서, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여 상기 상류측에만 배치되고, 상기 제2 재열용 증기를 가열하는 제2 재열기를 갖는, 증기 터빈 플랜트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보일러는, 상기 고압 증발기로 유입되는 물의 압력을 임계압보다 압력이 높은 초임계압으로 하는 펌프를 구비하고 있는, 증기 터빈 플랜트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 증기 터빈 플랜트와, 가스 터빈을 구비하고,
    상기 보일러는, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스를 상기 가열 유체로 하는 배열 회수 보일러인, 복합 사이클 플랜트.
  6. 가열 유체로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 보일러와, 상기 보일러로부터의 증기로 구동하는 증기 터빈을 구비하고,
    상기 보일러는, 유입된 물을 정압 비열이 극대로 되는 정압 비열 극대 온도 이상으로 상기 가열 유체로 가열하여, 상기 물을 증기로 하는 하나 이상의 증발기와, 상기 보일러로부터 나온 증기를 상기 가열 유체로 가열하는 하나 이상의 재열기를 갖고,
    상기 증기 터빈으로서, 하나 이상의 상기 증발기 중, 유입되는 물의 압력이 가장 높은 고압 증발기로부터의 증기가 공급되는 제1 증기 터빈과, 하나 이상의 상기 재열기로 가열된 증기가 공급되는 제2 증기 터빈을 갖는 증기 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서,
    상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 모든 상기 재열기를, 상기 고압 증발기를 기준으로 하여, 상기 가열 유체의 흐름 방향에 있어서의 하류측과 상류측 중 한쪽측에만 배치해 두고,
    상기 모든 재열기를 상기 하류측에만 배치하고 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 증발기에 있어서의 상기 정압 비열 극대 온도인 고압 극대 온도보다 온도가 낮은 재열용 증기를 상기 고압 극대 온도 미만까지 가열하고,
    상기 모든 재열기를 상기 상류측에만 배치하고 있는 경우, 상기 모든 재열기는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 증기를 적어도 포함하고, 또한 상기 고압 극대 온도보다 온도가 높은 재열용 증기를 가열하는, 증기 터빈 플랜트의 운전 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 증기 터빈에 증기를 공급하는 상기 모든 재열기에는, 상기 제1 증기 터빈을 통과한 전체 증기를 포함하는 상기 재열용 증기를 공급하는, 증기 터빈 플랜트의 운전 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 고압 증발기에는, 초임계압으로 의임계 온도 미만의 물을 공급하고,
    상기 고압 증발기는, 상기 물을 상기 의임계 온도보다 높은 온도에까지 가열하는, 증기 터빈 플랜트의 운전 방법.
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