TWI757541B - 蒸氣渦輪系統及複合循環設備 - Google Patents

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上地英之
石黒達男
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日商三菱重工業股份有限公司
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Abstract

本發明之蒸氣渦輪系統(200)具備：蒸氣渦輪(60)，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路(C)；飽和蒸氣生成部(210)，其生成飽和蒸氣。飽和蒸氣生成部(210)經由形成於蒸氣渦輪(60)之靜翼(650)之內部之中空部，將上述飽和蒸氣送入主流路(C)中之上述主蒸氣成為潮濕狀態之潮濕區域(C1)。靜翼(650)具有使上述中空部與主流路(C)連通、且以上述飽和蒸氣之釋出量隨著自翼高度方向之內周側朝向外周側而變多之方式形成之複數個供給口。

Description

蒸氣渦輪系統及複合循環設備
本發明係關於蒸氣渦輪系統及複合循環設備。
本申請案主張2017年8月31日申請之日本專利2017-167820號之優先權，並將其內容援用於此。
於具備渦輪及蒸氣渦輪之複合循環設備中，為了有效利用自該渦輪排出之排放氣體之熱而有連接排熱回收鍋爐之情形。
作為此種複合循環設備，例如有於以下之專利文獻1中記載之設備。於專利文獻1之設備中，作為用於有效利用排放氣體之熱之排熱回收鍋爐，具備排熱回收裝置。該排熱回收裝置具有過熱器、蒸發器、節熱器(economizer，節能器)。於該排熱回收裝置中，藉由對過熱器、蒸發器、節能器依序供給高溫之排放氣體，利用排放氣體之熱生成高溫高壓之蒸氣而供給至蒸氣渦輪。又，於該排熱回收裝置中，由節能器生成之熱水之一部分被供給至閃蒸器並產生低壓蒸氣。由閃蒸器生成之低壓蒸氣被供給至蒸氣渦輪之中段，將其利用於驅動蒸氣渦輪。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-196191號公報
然而，於此種設備中使用之蒸氣渦輪中，壓力隨著靠近其最終段而變得非常低，而於流動於主流路之主蒸氣中產生微細之水滴(冷凝水)。該微細之水滴之多數會與蒸氣一起流動於主流路，但一部分會因慣性附著於翼面而形成液膜。液膜移動至翼之後端後，再次於主流路中成為粗大之水滴而飛散，且水滴會碰撞到高速旋轉之動翼。由此，產生侵蝕翼面之沖蝕(erosion)。因此，於蒸氣渦輪中，有欲抑制此種侵蝕產生之迫切期望。
本發明係提供一種可抑制侵蝕產生之蒸氣渦輪系統及複合循環設備。
本發明之一態樣之蒸氣渦輪系統具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；及飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣，且經由形成於上述蒸氣渦輪之靜翼之內部之中空部，將上述飽和蒸氣送入上述主流路中之上述主蒸氣成為潮濕狀態之潮濕區域；上述靜翼具有形成於上述靜翼之前緣部而使上述中空部與上述主流路連通、向上述主流路釋出上述飽和 蒸氣的複數個供給口，且以上述飽和蒸氣之釋出量隨著自上述靜翼之翼高度方向之內周側朝向外周側而變多之方式形成上述複數個供給口。
藉由設為此種構成，自飽和蒸氣生成部將飽和蒸氣供給至蒸氣渦輪之主流路之潮濕區域。藉由將飽和蒸氣送入潮濕區域，而於潮濕區域內於主蒸氣中混入飽和蒸氣。於潮濕區域內，乾燥度降低因而主蒸氣成為潮濕蒸氣，但藉由混入飽和氣體，使得主蒸氣之乾燥度上升，熱量(焓)變高。其結果，可抑制於潮濕區域或較潮濕區域更下游區域處產生冷凝水。
又，流動於潮濕區域之飽和蒸氣之量，翼高度方向之外周側較內周側更多。其結果，於潮濕區域5之中，尤其是對容易受到沖蝕的影響之動翼之前端，亦重點性地供給飽和蒸氣。因此，可抑制於動翼中，尤其是容易產生沖蝕之前端處產生冷凝水。
於本發明之第二態樣之蒸氣渦輪系統中，如第一態樣，其中亦可形成為上述複數個供給口之孔徑隨著自上述靜翼之翼高度方向之上述內周側朝向上述外周側而變大。
於本發明之第三態樣之蒸氣渦輪系統中，如第一或第二態樣，其中亦可配置為上述複數個供給口之上述翼高度方向之間隔隨著自上述靜翼之翼高度方向之上述內周側朝向上述外周側而變窄。
於本發明之第四態樣之蒸氣渦輪系統中，如第一至第三態樣中任一者，其中亦可為，上述飽和蒸氣生成部生成送入上述潮濕區域之低壓飽和 蒸氣與壓力高於上述低壓飽和蒸氣之高壓飽和蒸氣作為上述飽和蒸氣，且將上述高壓飽和蒸氣送入較上述主流路之上述潮濕區域更上游域。
飽和蒸氣之熱量(焓)低於過熱蒸氣之熱量(焓)。因此，將飽和蒸氣(高壓飽和蒸氣)供給至較潮濕區域更上游域、即主蒸氣成為過熱蒸氣之過熱區域之情形時，主蒸氣之熱量(焓)下降。其結果，即使於蒸氣渦輪主流路之下游側之潮濕區域中乾燥度亦下降，導致沖蝕或蒸氣渦輪之效率降低。於此種情形時，若將低壓飽和蒸氣送入潮濕區域，則潮濕區域中之主蒸氣之乾燥度上升。其結果，抵銷因供給上述之高壓飽和蒸氣所致之乾燥度之減少，可抑制沖蝕或蒸氣渦輪之效率降低。
於本發明之第五態樣之蒸氣渦輪系統中，如第1至第四態樣中任一者，其中亦可為，上述飽和蒸氣生成部係將水一面徐徐降低壓力一面以複數次生成閃蒸蒸氣的多段閃蒸器。
藉由設為此種構成，可將壓力及溫度不同之飽和蒸氣送入蒸氣渦輪。因此，可將與流動於主流路之主蒸氣之壓力對應之飽和蒸氣供給至蒸氣渦輪。藉此，可一方面抑制沖蝕之產生，且亦抑制蒸氣渦輪之效率降低。又，藉由一面降低壓力一面以複數次生成閃蒸蒸氣，可將供給而來之水使用到變成低溫為止。因此，可將生成飽和蒸氣時之水之熱回收到低溫為止，有效地活用作為蒸氣渦輪之熱源，故可提高蒸氣渦輪之輸出及系統之效率。
於本發明之第六態樣之蒸氣渦輪系統中，如第一至第五態樣中任一者，其中亦可為，上述飽和蒸氣生成部自較上述蒸氣渦輪之動翼更上游側向上述動翼之前端將上述飽和蒸氣供給至上述主流路內。
藉由設為此種構成，於動翼之前端附近供給較多的飽和蒸氣。因此，可抑制於動翼中、尤其是容易產生沖蝕之前端處產生冷凝水。
於本發明之第七態樣之蒸氣渦輪系統中，如第一至第六態樣中任一者，其中亦可為，上述飽和蒸氣生成部具有使水減壓而產生閃蒸蒸氣之閃蒸器，且該蒸氣渦輪系統進而具備將由上述閃蒸器產生之凝結水升壓之升壓機構、及加熱由上述升壓機構升壓之上述凝結水之熱源，且將由上述熱源加熱之上述凝結水返送至上述閃蒸器。
本發明之第八態樣之蒸氣渦輪系統具備第一至第七態樣中任一者之蒸氣渦輪系統、燃氣輪機、以自上述燃氣輪機之排放氣體之熱使蒸氣產生之排熱回收鍋爐、及將水供給至上述排熱回收鍋爐之給水系統；且上述蒸氣渦輪係將由上述排熱回收鍋爐產生之蒸氣作為上述主蒸氣而驅動；上述飽和蒸氣生成部係生成使由上述排熱回收鍋爐產生之水閃蒸之閃蒸蒸氣作為上述飽和蒸氣。
藉由設為此種構成，利用排熱回收鍋爐中利用排放氣體予以加熱之溫度較高之水，可獲得飽和蒸氣。又，藉由將高溫之水供給至飽和蒸氣生成部，可容易地產生與不同之壓力即溫度對應之飽和蒸氣。
於本發明之第九態樣之蒸氣渦輪系統中，如第八態樣，其中亦可為，上述排熱回收鍋爐具有：節熱器，其以上述排放氣體將自上述給水系統供給之水加熱；蒸發器，其將由上述節熱器加熱之水以上述排放氣體加熱成蒸氣；過熱器，其以上述排放氣體將由上述蒸發器產生之蒸氣過熱；上述飽和蒸氣生成部使自上述節熱器供給之水閃蒸。
藉由設為此種構成，即使於供給至蒸發器之排放氣體之溫度接近蒸發器內之水之飽和溫度而導致於排熱回收鍋爐內無法充分回收排放氣體之熱之情形時，亦可利用飽和蒸氣生成部進而將排放氣體之熱回收到低溫為止。具體而言，藉由將以節熱器加熱之水由飽和蒸氣生成部變成飽和蒸氣而供給至蒸氣渦輪，而將排放氣體之熱作為蒸氣渦輪之輸出予以回收。因此，可更有效地利用排放氣體所含之熱。
於本發明之第十態樣之複合循環設備中，如第九態樣，其中亦可為，上述排熱回收鍋爐具有：熱交換器，其將自上述給水系統供給之水以通過上述節熱器之上述排放氣體加熱而供給至上述節熱器；且上述飽和蒸氣生成部將藉由使水閃蒸而產生之凝結水與自上述熱交換器供給至上述節熱器之水一起輸送至上述節熱器。
藉由設為此種構成，可防止凝結水返送至熱交換器而使得被供給至熱交換器之水之溫度上升。因此，與將凝結水返送至熱交換器之情形相比，供給至熱交換器之水之溫度變低，可增大熱交換器中之熱交換量。藉 此，可增大熱交換器中之排放氣體所含之熱之回收量，而更有效地加以利用。
於本發明之第十一態樣之複合循環設備中，如第八至第十態樣中任一者，其中亦可具備以上述蒸氣渦輪之驅動進行發電之發電機；且上述燃氣輪機具有：壓縮機，其壓縮空氣；燃燒器，其於由上述壓縮機壓縮之空氣中使燃料燃燒而生成燃燒氣體；及渦輪，其以上述燃燒氣體而驅動；上述給水系統具有：給水管路，其將來自給水源之水輸送至上述排熱回收鍋爐；及給水加熱器，其加熱流動於上述給水管路之水即給水；上述給水加熱器包含以下中之至少一個冷卻器：吸氣冷卻器，其使冷卻上述壓縮機吸入之上述空氣之第一冷卻媒體與上述給水進行熱交換，而冷卻上述第一冷卻媒體並加熱上述給水；燃氣輪機冷卻器，其使冷卻上述燃氣輪機之構成零件之第二冷卻媒體與上述給水進行熱交換，而冷卻上述第二冷卻媒體並加熱上述給水；潤滑油冷卻器，其將來自可旋轉地支持上述蒸氣渦輪之轉子之軸承之潤滑油與上述給進行熱交換，而冷卻上述潤滑油並加熱上述給水，且將經冷卻之上述潤滑油返送至上述軸承；發電機冷卻器，其使冷卻上述發電機之構成零件之第三冷卻媒體與上述給水進行熱交換，而冷卻上述第三冷卻媒體並加熱上述給水；上述飽和蒸氣生成部係將藉由使水閃蒸而產生之凝結水與自上述給水加熱器供給至上述排熱回收鍋爐之水一起輸送至上述排熱回收鍋爐。
藉由設為此種構成，可有效地利用藉由壓縮機吸入之空氣之冷卻而得之熱量、藉由燃氣輪機之構成零件之冷卻而獲得之熱量、藉由潤滑油之 冷卻而獲得之熱量、或藉由發電機之冷卻而獲得之熱量。又，藉由設為此種構成，可防止凝結水返送給水加熱器而使得供給至給水加熱器之水之溫度上升。因此，與將凝結水返送至給水加熱器之情形相比，即使供給至給水加熱器之水之溫度變低、由給水加熱器回收之熱之溫度較低之情形時，亦可有效地回收熱。
於本發明之第十二態樣之複合循環設備中，具備第七態樣之蒸氣渦輪系統及燃氣輪機，且上述熱源係使上述凝結水與上述燃氣輪機之構成零件冷卻之第二冷卻媒體進行熱交換而冷卻上述第二冷卻媒體並加熱上述凝結水之燃氣輪機冷卻器。
根據本發明，可抑制沖蝕之產生。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F:複合循環設備
10:燃氣輪機
11:壓縮機
13:燃氣輪機轉子
14:第1軸承
15:第1發電機
16:第一發電機冷卻器
17:第一潤滑油冷卻器
20:燃燒器
30:渦輪
40:吸氣冷卻器
41:吸氣熱交換器
42:吸氣冷凍機
50:冷卻用空氣冷卻器
51:第一空氣冷卻器
52:第二空氣冷卻器
53:第三空氣冷卻器
60:蒸氣渦輪
61:蒸氣渦輪轉子
62:轉子軸
63:動翼行
64、64B:蒸氣渦輪外殼
65:靜翼行
66:第二發電機冷卻器
67:第二潤滑油冷卻器
69:飽和蒸氣導入部
69C:飽和蒸氣導入部
70、70A:給水系統
71、71A、71D:給水管路
72:第一給水管路
73:第二給水管路
74:第三給水管路
75:第四給水管路
78:給水加熱器
79:給水泵
80:抽氣冷卻器
81:第一抽氣冷卻器
82:第二抽氣冷卻器
83:第三抽氣冷卻器
100:排熱回收鍋爐
101:鍋爐外框
102:低溫熱交換器
103:低壓節熱器
104、104E:低壓蒸發器
105:低壓過熱器
106:中壓再熱器
107:高壓節炭器
108:高壓蒸發器
109:高壓過熱器
111:第一加熱水管路
112:第二加熱水管路
112a:第一蒸發器給水閥
113:第三加熱水管路
114:第四加熱水管路
114a:第二蒸發器給水閥
115:高壓泵
121:第一蒸氣管路
122:第二蒸氣管路
128:煙道
129:煙囪
131:高壓蒸氣管路
132:高壓排氣管路
133:中壓蒸氣管路
134:中壓排氣管路
135:低壓蒸氣管路
136:低壓排氣管路
141:第一閃蒸器給水管路
141a:第一閃蒸器給水閥
142:第二閃蒸器給水管路
142a:第二閃蒸器給水閥
143:第三閃蒸器給水管路
143a:第三閃蒸器給水閥
144:第四閃蒸器給水管路
144a:第四閃蒸器給水閥
151:第一飽和蒸氣管路
152:第二飽和蒸氣管路
153:第三飽和蒸氣管路
154:第四飽和蒸氣管路
155:凝結水排出管路
155a:凝結水排出泵
155D:凝結水排出管路
161:第一凝結水返送管路
163:第三凝結水返送管路
164:第四凝結水返送管路
171:第一凝結水輸送泵
173:第三凝結水輸送泵
174:第四凝結水輸送泵
200、200B、200C、200D、 200E、200F: 蒸氣渦輪系統
210、210B、201C、210D、210E、210F:飽和蒸氣生成部
211:第一閃蒸器
212:第二閃蒸器
213、213D:第三閃蒸器
214:第四閃蒸器
220:第二軸承
230:第二發電機
240:冷凝器
301:低溫低壓節熱器
302:低溫低壓蒸發器
303:低溫低壓加熱水管路
304:低溫低壓飽和蒸氣管路
305:給水分支管路
305a:分支管路泵
401:低壓飽和蒸氣管路
601:高壓蒸氣渦輪
602:中壓蒸氣渦輪
603、603B、603C:低壓蒸氣渦輪
630:動翼
631:前端
650:靜翼
650C:靜翼
651:中空部
652:供給口
653:前緣部
A:空氣
C:主流路
C1:潮濕區域
圖1係本發明之第一實施形態之複合循環設備之系統圖。
圖2係本發明之第二實施形態之複合循環設備之系統圖。
圖3係說明本發明之第三實施形態之蒸氣渦輪之潮濕區域周邊之要部剖視圖。
圖4係說明本發明之第四實施形態之蒸氣渦輪之潮濕區域周邊之要部剖視圖。
圖5係本發明之第四實施形態之靜翼之剖視圖。
圖6係本發明之第五實施形態之複合循環設備之系統圖。
圖7係本發明之第六實施形態之複合循環設備之系統圖。
圖8係本發明之第七實施形態之複合循環設備之系統圖。
以下，參照圖式，對本發明之實施形態進行說明。
《第一實施形態》
參照圖1，對本發明之複合循環設備1之第一實施形態加以說明。本實施形態之複合循環設備1如圖1所示，具備燃氣輪機10、由燃氣輪機10之驅動進行發電之第一發電機15、排熱回收鍋爐100、將排熱回收鍋爐100之排放氣體向大氣排出之煙囪129、連接排熱回收鍋爐100與煙囪129之煙道128、蒸氣渦輪系統200、及給水系統70。
燃氣輪機10具備：壓縮空氣A之壓縮機11、於由壓縮機11壓縮之空氣A中使燃料燃燒而生成燃燒氣體之燃燒器20、及藉由高溫高壓之燃燒氣體而驅動之渦輪30。
如圖1所示，渦輪30與壓縮機11係配置於同一軸線上，且藉由燃氣輪機轉子13相互連結。於該燃氣輪機轉子13連接有第一發電機15之轉子。燃氣輪機轉子13及第一發電機15之轉子可旋轉地由第一軸承支持。
本實施形態之蒸氣渦輪系統200具有複數個蒸氣渦輪60、由複數個蒸氣渦輪60之驅動進行發電之第二發電機230、將自蒸氣渦輪60排放之蒸氣還原成水之冷凝器240、及飽和蒸氣生成部210。
本實施形態之蒸氣渦輪系統200具有高壓蒸氣渦輪601、中壓蒸氣渦輪602及低壓蒸氣渦輪603作為蒸氣渦輪60。舉低壓蒸氣渦輪603為例，詳述本實施形態之蒸氣渦輪60之構成。
低壓蒸氣渦輪603於內部形成有供主蒸氣流通之主流路C。主流路C係介於蒸氣入口與蒸氣出口之間之低壓蒸氣渦輪603之內部空間。主蒸氣於自蒸氣入口流入主流路C時為過熱蒸氣。過熱蒸氣係溫度為飽和溫度(於大氣壓下為100℃)以上之蒸氣。又，主蒸氣隨著自蒸氣入口朝向蒸氣出口進入下游側，其壓力下降並膨脹。主蒸氣之乾燥度減低而成為乾飽和狀態，進而膨脹成為包含微細之水滴(冷凝水)之潮濕蒸氣。潮濕蒸氣係溫度為飽和溫度且乾燥度超過0%且未達100%之蒸氣。
低壓蒸氣渦輪603具有：以軸線為中心進行旋轉之蒸氣渦輪轉子61、覆蓋該蒸氣渦輪轉子61之蒸氣渦輪外殼64、設置於蒸氣渦輪外殼64之內周面之複數片靜翼行65。複數片靜翼行65於軸線延伸之軸向空出間隔而排列。各靜翼行65均具有於以軸線為中心之周向排列之複數片靜翼650。蒸氣渦輪轉子61具有以軸線為中心於軸向延伸之轉子軸62、及固定於該轉子軸62之外周之複數行動翼行63。複數行動翼行63分別配置於任一靜翼行65之軸向之下游側。各動翼行63均具有於以軸線為中心之周向排列之複數片動翼630。動翼630及靜翼650配置於主流路C。藉由一行動翼列63與於該動翼行63之上游側相鄰之靜翼行65構成一「段」。於低壓蒸氣渦輪603中設置有多數段(於本實施形態中為四段)之動翼行63及靜翼行65。 進而，於低壓蒸氣渦輪603中構成為，動翼630及靜翼650之翼高度(正交於轉子軸62之方向之翼之長度)隨著自主流路C之流通方向之上游側向下游側逐漸變大。
另，高壓蒸氣渦輪601及中壓蒸氣渦輪602亦具有同樣之構成。
高壓蒸氣渦輪601、中壓蒸氣渦輪602及低壓蒸氣渦輪603之蒸氣渦輪轉子配置於同一軸線上，且相互連結，構成一個蒸氣渦輪轉子。於該一個蒸氣渦輪轉子連接有第二發電機230之轉子。蒸氣渦輪轉子及第二發電機230之轉子可旋轉地由第二軸承220支持。
另，於本實施形態中，針對高壓蒸氣渦輪601、中壓蒸氣渦輪602及低壓蒸氣渦輪603之總計3台蒸氣渦輪60設置1台第二發電機230。然而，於蒸氣渦輪系統200中，亦可針對高壓蒸氣渦輪601、中壓蒸氣渦輪602及低壓蒸氣渦輪603分別設置發電機。
本實施形態之冷凝器240係將自低壓蒸氣渦輪603排放之蒸氣還原成水。
飽和蒸氣生成部210自被供給之水生成飽和蒸氣。飽和蒸氣生成部210將飽和蒸氣送入主蒸氣為潮濕狀態之主流路C之潮濕區域C1。於本實施形態之飽和蒸氣生成部210中，自排熱回收鍋爐100供給水。飽和蒸氣生成部210自被供給之水生成飽和蒸氣。
此處，潮濕狀態是指於主流路C內流動之主蒸氣之乾燥度超過0%且未達100%之狀態，主蒸氣為潮濕蒸氣。於本實施形態之低壓蒸氣渦輪603中，流通之主蒸氣之壓力及溫度隨著自蒸氣入口朝向蒸氣出口而降低。其結果，於低壓蒸氣渦輪603中，於最終段附近，主流路C內之溫度成為飽和溫度，乾燥度亦低於100%。該溫度成為飽和溫度，且乾燥度低於100%之主流路C之空間為潮濕區域C1。本實施形態之潮濕區域C1為例如低壓蒸氣渦輪603之主流路C中之最終段附近之空間，且壓力為大氣壓以下，乾燥度小於100%數個百分點之主流路C之空間。
本實施形態之飽和蒸氣生成部210係生成送入潮濕區域C1之低壓飽和蒸氣、與壓力高於低壓飽和蒸氣之高壓飽和蒸氣作為飽和蒸氣。飽和蒸氣生成部210將高壓飽和蒸氣送入位於主流路C之潮濕區域C1更上游側。飽和蒸氣生成部210具有使水減壓而產生閃蒸蒸氣之閃蒸器。於本實施形態中，飽和蒸氣生成部210非具有單段之閃蒸器，而是具有將被供給之水一面徐徐減壓一面以複數次生成閃蒸蒸氣之多段閃蒸器。飽和蒸氣生成部210係供給與送入飽和蒸氣之位置處之低壓蒸氣渦輪603之主流路C內之主蒸氣之壓力對應的壓力之飽和蒸氣。因此，飽和蒸氣生成部210對應於送入飽和蒸氣之位置而供給不同之壓力及溫度之飽和蒸氣。本實施形態之飽和蒸氣生成部210具有第一閃蒸器211、第二閃蒸器212、第三閃蒸器213及第四閃蒸氣214。因此，本實施形態之飽和蒸氣生成部210經過四階段而生成閃蒸氣。
第一閃蒸器211使自後述之低壓節熱器103供給之水閃蒸而生成高壓 飽和蒸氣。第一閃蒸器211將高壓飽和蒸氣供給至潮濕區域C1更上游側。具體而言，第一閃蒸器211將高壓飽和蒸氣供給至低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口。因此，第一閃蒸器211以與供給至低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口之主蒸氣同等之壓力生成成為飽和溫度之第一飽和蒸氣，作為高壓飽和蒸氣。例如，於低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口之主蒸氣為5.2 ata、280℃左右之情形時，於第一閃蒸器211生成之第一飽和蒸氣為5.2 ata、150℃左右。第一閃蒸氣211使來自低壓節熱器103之水閃蒸而產生之凝結水即第一凝結水供給至第二閃蒸器212。
第二閃蒸器212使自第一閃蒸器211供給之第一凝結水閃蒸。第二閃蒸器212生成第二飽和蒸氣作為壓力低於第一飽和蒸氣之低高壓飽和蒸氣。第二閃蒸器212將第二飽和蒸氣供給至較潮濕區域C1更上游域。第二閃蒸器212將第二飽和蒸氣自主流路C中之第一閃蒸器211供給至較供給第一飽和蒸氣之區域更下游域(例如第二段)。因此，第二閃蒸器212以與較低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口更下游域處之主蒸氣同等之壓力，生成成為飽和溫度之第二飽和蒸氣。例如，於低壓蒸氣渦輪603之第二段之主蒸氣為2.7 ata、220℃左右之情形時，由第二閃蒸器212生成之第二飽和蒸氣為2.7 ata、130℃左右。第二閃蒸器212將藉由使第一凝結水閃蒸而產生之凝結水即第二凝結水供給至第三閃蒸器213。
第三閃蒸器213使自第二閃蒸器212供給之第二凝結水閃蒸。第三閃蒸器213生成第三飽和蒸氣作為壓力低於第二飽和蒸氣之高壓飽和蒸氣。第三閃蒸器213將第三飽和蒸氣供給至較潮濕區域C1更上游側域。第三閃 蒸器213將第三飽和蒸氣自主流路C中之第二閃蒸器212供給至較供給第二飽和蒸氣之區域更下游域(例如第三段)。因此，第三閃蒸器213以與主流路C中之供給第二飽和蒸氣之區域更下游域處之主蒸氣同等之壓力，生成成為飽和溫度之第三飽和蒸氣。例如，於低壓蒸氣渦輪603之第三段之主蒸氣為1.1 ata、140℃左右之情形時，由第三閃蒸器213生成之第三飽和蒸氣成為1.1 ata、100℃餘。第三閃蒸器213將藉由使第二凝結水閃蒸而產生之凝結水即第三凝結水供給至第四閃蒸器214。
第四閃蒸器214使自第三閃蒸器213供給之第三凝結水閃蒸。第四閃蒸器214生成第四飽和蒸氣作為壓力低於第三飽和蒸氣之低壓飽和蒸氣。第四閃蒸器214將第四飽和蒸氣供給至潮濕區域C1。第四閃蒸器214將第四飽和蒸氣自主流路C中之第三閃蒸器213供給至較供給第三飽和蒸氣之區域更下游域(於本實施形態中為最終段)。因此，第四閃蒸器214以與潮濕區域C1中之主蒸氣同等之壓力生成成為飽和溫度之第四飽和蒸氣。例如，於低壓蒸氣渦輪603之最終段附近之潮濕區域C1處之主蒸氣為0.4 ata、75℃左右之情形時，由第四閃蒸器214生成之第四飽和蒸氣為0.4 ata、75℃左右。第四閃蒸器214將第四凝結水與自後述之低溫熱交換器102供給至低壓節熱器103之水一起輸送至低壓節熱器103。第四凝結水係藉由使第三凝結水閃蒸而產生之凝結水。
給水系統70將冷凝器(給水源)240內之水作為給水輸送至排熱回收鍋爐100。給水系統70係供給溫度未達排熱回收鍋爐100排出之排放氣體之露點溫度之水。給水系統70具有連接冷凝器240與排熱回收鍋爐100之給 水管路71、及將冷凝器240內之水向排熱回收鍋爐100輸送之給水泵79。給水管路71連接冷凝器240與後述之低溫熱交換器102。於給水管路71上設置有給水泵79。
排熱回收鍋爐100具有鍋爐外框101、低溫熱交換器102、低壓節熱器103、低壓蒸發器104、低壓過熱器105、中壓再熱器106、高壓節熱器107、高壓蒸發器108、及高壓過熱器109。
鍋爐外框101連接於渦輪30之排氣口及煙道128。因此，於鍋爐外框101內，會流入使燃氣輪機轉子13旋轉之燃燒氣體作為排放氣體。該排放氣體通過鍋爐外框101內，經過煙道128及煙囪129向大氣排放。於本實施形態中，將鍋爐外框101之煙囪129側作為排放氣體之流向之下游側，將其相反側即渦輪30側作為上游側。
於本實施形態之排熱回收鍋爐100中，於鍋爐外框101內設置有低壓節熱器103、低壓蒸發器104、低壓過熱器105、中壓再熱器106、高壓節熱器107、高壓蒸發器108及高壓過熱器109。此處，低壓節熱器103、低壓蒸發器104、低壓過熱器105、高壓節熱器107、高壓蒸發器108、高壓過熱器109及中壓再熱器106係按照以上之順序，自排放氣體之下游側朝上游側排列。低溫熱交換器102配置於煙道128內。另，低溫熱交換器102亦可配置於鍋爐外框101內且較低壓節熱器103更下游側。又，該低溫熱交換器102亦可省略。
於低溫熱交換器102，流入來自冷凝器240之給水。於低溫熱交換器102，流入經過低壓節熱器103之排放氣體。低溫熱交換器102使通過煙道128之排放氣體與給水進行熱交換，一方面加熱給水，一方面冷卻排放氣體。低溫熱交換器102將加熱後之給水輸送至低壓節熱器103。低溫熱交換器102與低壓節熱器103係以第一加熱水管路111連接。
於低壓節熱器103流入加熱後之給水。於低壓節熱器103，流入經過低壓蒸發器104之排放氣體。低壓節熱器103使排放氣體與由低溫熱交換器102加熱之給水進行熱交換，將該給水加熱而生成低壓加熱水。低壓節熱器103將生成之低壓加熱水輸送至低壓蒸發器104及高壓節熱器107。
低壓節熱器103與低壓蒸發器104以第二加熱水管路112連接。於第二加熱水管路112設置有第一蒸發器給水閥112a。第一蒸發器給水閥112a將低壓加熱水減壓。低壓節熱器103與高壓節熱器107以第三加熱水管路113連接。於第三加熱水管路113設置有高壓泵115。高壓泵115將低壓加熱水升壓，生成高壓加熱水。高壓泵115將生成之高壓加熱水輸送至高壓節熱器107。
於低壓蒸發器104流入低壓加熱水。於低壓蒸發器104，流入經過低壓過熱器105之排放氣體。低壓蒸發器104使由低壓節熱器103加熱之低壓加熱水與排放氣體進行熱交換，加熱低壓加熱水而生成低壓蒸氣。低壓蒸發器104將生成之低壓蒸氣輸送至低壓過熱器105。低壓蒸發器104與低壓過熱器105以第一蒸氣管路121連接。
於低壓過熱器105流入低壓蒸氣。於低壓過熱器105，流入經過高壓節熱器107之排放氣體。低壓過熱器105使低壓蒸氣與排放氣體進行熱交換，將低壓蒸氣過熱。低壓過熱器105將過熱後之低壓蒸氣作為低壓過熱蒸氣輸送至低壓蒸氣渦輪603。
於高壓節熱器107流入高壓加熱水。於高壓節熱器107，流入經過高壓蒸發器108之排放氣體。高壓節熱器107使高壓加熱水與排放氣體進行熱交換，進而將高壓加熱水加熱。高壓節熱器107將加熱後之高溫加熱水輸送至高壓蒸發器108。高壓節熱器107與高壓蒸發器108以第四加熱水管路114連接。於第四加熱水管路114中設置有第二蒸發器給水閥114a。第二蒸發器給水閥114a將加熱後之高溫加熱水減壓。
於高壓蒸發器108，流入加熱後之高壓加熱水。於高壓蒸發器108，流入經過高壓過熱器109之排放氣體。高壓蒸發器108使由高壓節熱器107加熱之高壓加熱水與排放氣體進行熱交換，加熱高壓加熱水而生成高壓蒸氣。高壓蒸氣108將生成之高壓蒸氣輸送至高壓過熱器109。高壓蒸發器108與高壓過熱器109係以第二蒸氣管路122連接。
於高壓過熱器109流入高壓蒸氣。於高壓過熱器109，流入經過中壓再熱器106之排放氣體。高壓過熱器109使高壓蒸氣與排放氣體進行熱交換，使高壓蒸氣過熱。高壓過熱器109將過熱後之高壓蒸氣作為高壓過熱蒸氣而輸送至高壓蒸氣渦輪601。
於中壓再熱器106，流入自高壓蒸氣渦輪601排放之主蒸氣。於中壓再熱器106，流入自渦輪30排出之排放氣體。中壓再熱器106使自高壓蒸氣渦輪601排放之主蒸氣與排放氣體進行熱交換，將該主蒸氣過熱，作為中壓過熱蒸氣輸送至中壓蒸氣渦輪602。
高壓過熱器109與高壓蒸氣渦輪601之蒸氣入口以高壓蒸氣管路131連接。高壓蒸氣渦輪601之蒸氣出口與中壓再熱器106以高壓排氣管路132連接。中壓再熱器106與中壓蒸氣渦輪602之蒸氣入口以中壓蒸氣管路133連接。中壓蒸氣渦輪602之蒸氣出口與低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口以中壓排氣管路134連接。中壓排氣管路134與低壓過熱器105以低壓蒸氣管路135連接。低壓蒸氣渦輪603之蒸氣出口與冷凝器240以低壓排氣管路136連接。
低壓節熱器103與第一閃蒸器211以第一閃蒸器給水管路141連接。本實施形態之第一閃蒸器給水管路141連接於第二加熱水管路112，且間接連接於低壓節熱器103。於第一閃蒸器給水管路141，設置有控制向第一閃蒸器211之給水狀態之第一閃蒸氣給水閥141a。
第一閃蒸氣211與低壓蒸氣渦輪603以第一飽和蒸氣管路151連接。第一飽和蒸氣管路151於較中壓排氣管路134與低壓蒸氣管路135之連接部更下游側，與中壓排氣管路134連接。
第一閃蒸器211與第二閃蒸器212以第二閃蒸器給水管路142連接。於第二閃蒸器給水管路142，設置有控制向第二閃蒸器212之給水狀態之第二閃蒸器給水閥142a。
第二閃蒸器212與低壓蒸氣渦輪603以第二飽和蒸氣管路152連接。第二飽和蒸氣管路152係以於第二段附近與低壓蒸氣渦輪603之主流路C連通之方式連接。第一實施形態之第二飽和蒸氣管路152係以於動翼630之上游側與主流路C連通之方式連接。
第二閃蒸器212與第三閃蒸器213以第三閃蒸器給水管路143連接。於第三閃蒸器給水管路143，設置有控制向第三閃蒸器213之給水狀態之第三閃蒸器給水閥143a。
第三閃蒸器213與低壓蒸氣渦輪603以第三飽和蒸氣管路153連接。第三飽和蒸氣管路153係以於第三段附近與低壓蒸氣渦輪603之主流路C連通之方式連接。第一實施形態之第三飽和蒸氣管路153係以於動翼630之上游側與主流路C連通之方式連接。
第三閃蒸器213與第四閃蒸器214以第四閃蒸器給水管路144連接。於第四閃蒸器給水管路144，設置有控制向第四閃蒸器214之給水狀態之第四閃蒸器給水閥144a。
第四閃蒸器214與低壓蒸氣渦輪603以第四飽和蒸氣管路154連接。第 四飽和蒸氣管路154係以於最終段附近與低壓蒸氣渦輪603之主流路C連通之方式連接。第一實施形態之第四飽和蒸氣管路154係以於動翼630之上游側與主流路C連通之方式連接。
第四閃蒸器214與低壓節熱器103以凝結水排出管路155連接。凝結水排出管路155與第一加熱水管路111連接，且間接地與低壓節熱器103連接。於凝結水排出管路155設置有凝結水排出泵155a。
其次，對本實施形態之複合循環設備1之動作進行說明。
燃氣輪機10之壓縮機11壓縮空氣A，將經壓縮之空氣A供給至燃燒器20。又，對燃燒器20亦供給燃料。於燃燒器20內，燃料於經壓縮之空氣A中燃燒，生成高溫高壓之燃燒氣體。該燃燒氣體自燃燒器20輸送至渦輪30內之燃燒氣體流路，使燃氣輪機轉子13旋轉。藉由該燃氣輪機轉子13之旋轉，連接於燃氣輪機10之第一發電機15進行發電。
使燃氣輪機轉子13旋轉之燃燒氣體作為排放氣體自渦輪30排出，經由排熱回收鍋爐100及煙道128，自煙囪129向大氣釋出。排熱回收鍋爐100於來自渦輪30之排放氣體通過之過程中，回收該排放氣體中所含之熱。
於排熱回收鍋爐100中，於最下游側(煙囪129側)之低溫熱交換器102，經由給水管路71被供給給水。該給水係自低壓蒸氣渦輪603之蒸氣 出口排出之蒸氣由冷凝器240變成水者。低溫熱交換器102使給水與排放氣體進行熱交換，將給水加熱。由低溫熱交換器102加熱之給水經由第一加熱水管路111被輸送至低壓節熱器103。於低壓節熱器103中，使該給水與排放氣體進行熱交換，生成將該給水進而加熱之低壓加熱水。為了防止於低壓節熱器103中產生沸騰，故保持低壓加熱水之壓力高於低壓蒸發器104之鼓壓。由低壓節熱器103生成之低壓加熱水之一部分係由設置於第二加熱水管路112之第一蒸發器給水閥112a予以減壓，且輸送至低壓蒸發器104。
低壓蒸發器104使低壓加熱水與排放氣體進行熱交換，將低壓加熱水加熱而生成低壓蒸氣。生成之低壓蒸氣經由第一蒸氣管路121被輸送至低壓過熱器105。
低壓過熱器105使低壓蒸氣與排放氣體進行熱交換，將低壓蒸氣過熱而生成低壓過熱蒸氣。生成之低壓過熱蒸氣自低壓蒸氣管路135經由中壓排氣管路134被輸送至低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口。
又，由低壓節熱器103加熱之低壓加熱水之一部分流入第三加熱水管路113。流入第三加熱水管路113之低壓加熱水由高壓泵115升壓而成為高壓加熱水。該高壓加熱水經由第三加熱水管路113被輸送至高壓節熱器107。
於高壓節熱器107中，使高壓加熱水與排放氣體進行熱交換，將高壓 加熱水進而加熱。由高壓節熱器107加熱之高壓加熱水經由第四加熱水管路114被輸送至高壓蒸發器108。為了防止於高壓節熱器107中產生沸騰，故保持加熱後之高壓加熱水之壓力高於高壓蒸發器108之鼓壓。由高壓節熱器107加熱之高壓加熱水係由設置於第四加熱水管路114之第二蒸發器給水閥114a予以減壓，且輸送至高壓蒸發器108。
高壓蒸發器108使由高壓節熱器107加熱之高壓加熱水與排放氣體進行熱交換，將高壓加熱水加熱而生成高壓蒸氣。生成之高壓蒸氣經由第二蒸氣管路122被輸送至高壓過熱器109。
高壓過熱器109使高壓蒸氣與排放氣體進行熱交換，使高壓蒸氣過熱而生成高壓過熱蒸氣。生成之高壓過熱蒸氣經由高壓蒸氣管路131被輸送至高壓蒸氣渦輪601之蒸氣入口。
藉此，高壓蒸氣渦輪601將高壓過熱蒸氣作為主蒸氣而驅動。高壓過熱蒸氣於高壓蒸氣渦輪601內流動之過程中，其壓力及溫度兩者均下降。自高壓蒸氣渦輪601排放之高壓過熱蒸氣經由高壓排氣管路132，流入中壓再熱器106。
於中壓再熱器106中，將壓力及溫度下降後之高壓過熱蒸氣以排放氣體再次加熱。藉此，生成壓力低於由高壓過熱器109生成之高壓過熱蒸氣之中壓過熱蒸氣。此處，生成之中壓過熱蒸氣(再熱蒸氣)之溫度為與高壓過熱蒸氣同等以上。此係由於中壓過熱蒸氣之壓力低於高壓蒸氣，基於配 管或傳熱管等之設備之耐久性之限制，提高中壓過熱蒸氣之溫度較提高高壓過熱蒸氣之溫度更為容易之故。進而，中壓再熱器106自排氣之流通方向觀察位於較高壓過熱器109更上游側，故可將中壓過熱蒸氣之溫度與高壓過熱蒸氣設為同等以上。
中壓過熱蒸氣經由中壓蒸氣管路133被輸送至中壓蒸氣渦輪602之蒸氣入口。藉此，中壓蒸氣渦輪602以中壓過熱蒸氣作為主蒸氣而驅動。中壓過熱蒸氣於中壓蒸氣渦輪602內流動之過程中，其壓力及溫度兩者均下降成與低壓過熱蒸氣相同程度。自中壓蒸氣渦輪602排出之中壓過熱蒸氣、即中壓排氣蒸氣經由中壓排氣管路134，被送往低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口。
又，由低壓節熱器103加熱之低壓加熱水之一部分自第二加熱水管路112流入第一閃蒸器給水管路141。流入第一閃蒸器給水管路141之低壓加熱水經由第一閃蒸器給水閥141a被輸送至第一閃蒸器211。於第一閃蒸器211中，生成與低壓過熱蒸氣同等之壓力之第一飽和蒸氣。第一飽和蒸氣經由第一飽和蒸氣管路151，流入中壓排氣管路134。因此，於低壓蒸氣渦輪603之蒸氣入口，流入自中壓蒸氣渦輪602排出之中壓排氣蒸氣、自低壓過熱器105輸送來之低壓過熱蒸氣、及第一飽和蒸氣。以混合有該等蒸氣的蒸氣為主蒸氣，驅動低壓蒸氣渦輪603。於低壓蒸氣渦輪603之入口，主蒸氣為過熱狀態。
又，藉由生成第一飽和蒸氣而產生之第一凝結水自第一閃蒸器211流 入第二閃蒸氣給水管路142。流入第二閃蒸器給水管路142之第一凝結水經由第二閃蒸器給水閥142a被輸送至第二閃蒸器212。於第二閃蒸器212中，生成第二飽和蒸氣。第二飽和蒸氣經由第二飽和蒸氣管路152被供給至低壓蒸氣渦輪603之第二段。於低壓蒸氣渦輪603中，流動於主流路C之第二段附近之主蒸氣與飽和蒸氣混合。
藉由生成第二飽和蒸氣而產生之第二凝結水自第二閃蒸器212流入第三閃蒸器給水管路143。流入第三閃蒸器給水管路143之第二凝結水經由第三閃蒸器給水閥143a被輸送至第三閃蒸器213。於第三閃蒸器213中，生成第三飽和蒸氣。第三飽和蒸氣經由第三飽和蒸氣管路153被供給至低壓蒸氣渦輪603之第三段。於低壓蒸氣渦輪603中，流動於主流路C之第三段附近之主蒸氣與第但飽和蒸氣混合。
藉由生成第三飽和蒸氣而產生之第三凝結水自第三閃蒸器213流入第四閃蒸器給水管路144。流入第四閃蒸器給水管路144之第三凝結水經由第四閃蒸器給水閥144a被輸送至第四閃蒸器214。於第四閃蒸器214中，生成第四飽和蒸氣。第四飽和蒸氣經由第四飽和蒸氣管路154被供給至低壓蒸氣渦輪603之最終段附近之潮濕區域C1。於低壓蒸氣渦輪603中，流動於主流路C之潮濕區域C1之主蒸氣與第四飽和蒸氣混合。
藉由生成第四飽和蒸氣而產生之第四凝結水自第四閃蒸器214流入凝結水排出管路155。流入凝結水排出管路155之第四凝結水經由凝結水排出泵155a流入第一加熱水管路111。其結果，第四凝結水與由低溫熱交換 器102加熱之給水一起被輸送至低壓節熱器103。
自低壓蒸氣渦輪603之蒸氣出口排出之主蒸氣經由低壓排氣管路136流入冷凝器240。於冷凝器240中，該蒸氣被冷卻並凝結成水。該水經由給水管路71，再次作為給水被輸送至低溫熱交換器102。
根據具備如上述之蒸氣渦輪系統200之複合循環設備1，自第四閃蒸器214將第四飽和蒸氣供給至低壓蒸氣渦輪603之主流路C之潮濕區域C1。藉由將第四飽和蒸氣送入潮濕區域C1，於潮濕區域C1內使第四飽和蒸氣混入主蒸氣。於潮濕區域C1內，乾燥度下降因而主蒸氣成為潮濕蒸氣，但由於混入了第四飽和蒸氣，故主蒸氣之乾燥度上升，熱量(焓)變高。其結果，可抑制於潮濕區域C1或較潮濕區域C1更下游域處產生冷凝水。藉此，可抑制配置於潮濕區域C1或較潮濕區域C1更下游域之動翼630產生沖蝕。
又，於本實施形態中，有效地回收及活用與各壓力之飽和溫度對應之位準之溫度之熱。因此，將壓力高於第四飽和蒸氣之第一飽和蒸氣、第二飽和蒸氣及第三飽和蒸氣被供給至較潮濕區域C1更上游域之主蒸氣為過熱狀態之區域。飽和蒸氣之熱量(焓)低於過熱蒸氣之熱量(焓)。因此，若飽和蒸氣被供給至較潮濕區域C1更上游域、即主蒸氣成為過熱蒸氣之過熱區域之情形時，於分別進行混氣之部位，主蒸氣之熱量(水蒸氣)下降，且在下游之潮濕區域C1其乾燥度亦下降。其結果導致沖蝕或蒸氣渦輪之效率降低。然而，於本實施形態中，因第四飽和蒸氣之混合引起之潮 濕區域C1之乾燥度上升，抵消了因第一飽和蒸氣、第二飽和蒸氣、第三飽和蒸氣之混合引起之潮濕區域C1之乾燥度之下降。其結果，可抑制沖蝕之產生或低壓蒸氣渦輪之效率降低。
進而，第一飽和蒸氣、第二飽和蒸氣、第三飽和蒸氣及第四飽和蒸氣各者與被投入之位置處之主蒸氣之壓力為同等之壓力且成為飽和溫度。因此，藉由供給至低壓蒸氣渦輪603之主流路C，更可抑制低壓蒸氣渦輪603之效率降低。
又，本實施形態之飽和蒸氣生成部210具有按照第一閃蒸器211、第二閃蒸器212、第三閃蒸器213及第四閃蒸器214之順序一面徐徐降低壓力一面以複數次生成閃蒸蒸氣之多段閃蒸器。因此，可生成複數種壓力不同之飽和蒸氣。其結果，可將壓力及溫度不同之飽和蒸氣送入低壓蒸氣渦輪603。因此，可將與流動於主流路C之主蒸氣之壓力對應之飽和蒸氣供給至低壓蒸氣渦輪603。自溫度較高之低壓加熱水生成壓力相對較高之第一飽和蒸氣，自溫度下降後之剩餘之凝結水產生壓力低於第一飽和蒸氣之飽和蒸氣。如此，藉由一面降低壓力及溫度一面依次產生飽和蒸氣，可獲得盡可能高的壓力及溫度之飽和蒸氣，且供給至蒸氣渦輪。其結果，可有效地提高蒸氣渦輪之輸出、系統之效率。又，藉由一面降低壓力一面以複數次生成閃蒸蒸氣，可將供給而來之水使用到變成低溫為止。因此，可將生成飽和蒸氣時之水之熱量回收到低溫為止，可增大蒸氣渦輪之輸出且提高系統之效率。
又，由排熱回收鍋爐100之低壓節熱器103生成之低壓加熱水之一部分經由第一閃蒸器給水管路141被供給至第一閃蒸器211。因此，利用排熱回收鍋爐100中利用排放氣體而加熱之溫度較高之低壓加熱水，可獲得第一飽和蒸氣。進而，可利用生成第一飽和蒸氣後產生之第一凝結水而獲得第二飽和蒸氣。同樣地，亦可獲得第三飽和蒸氣及第四飽和蒸氣。又，由於可自溫度較高之低壓加熱水經過複數個階段而獲得飽和蒸氣，故可容易生成對應於不同之壓力及溫度之飽和蒸氣。
又，於排熱回收鍋爐100之中亦將由低壓節熱器103產生之低壓加熱水供給至第一閃蒸器211。因此，於排熱回收鍋爐100中充分地回收燃氣輪機10之排放氣體之熱之後，可進而利用排放氣體之熱而獲得高溫水。
又，假設被供給至低壓蒸發器104之排放氣體之溫度、與被供給至低壓蒸發器104之低壓加熱水之溫度接近，因而於排熱回收鍋爐100內無法充分回收排放氣體之熱之情形時，亦可回收低溫排熱。具體而言，將由低壓節熱器103生成之低壓過熱水於飽和蒸氣生成部210中複數次生成飽和蒸氣且供給至低壓蒸氣渦輪603。藉此，將排放氣體之熱作為低壓蒸氣渦輪603之輸出而回收。因此，可更有效地利用排放氣體中所含之熱。
又，藉由於第四閃蒸器214中生成第四飽和蒸氣而產生之第四凝結水經由凝結水排出管路155笨輸送至第一加熱水管路111。其結果，第四凝結水與由低溫熱交換器102加熱之給水一起被輸送至低壓節熱器103。因此，可防止第四凝結水直接返送至利用最低溫度之排放氣體之熱加熱給水 之低溫熱交換器102，而導致給水之溫度上升。因此，與將第四凝結水返送至低溫熱交換器102之情形相比，可增大低溫熱交換器102之熱回收量。尤其，如本實施形態般，於供給至低溫熱交換器102之給水之溫度低於排放氣體之露點溫度之情形時，由低溫熱交換器102使排放氣體中之水分一部分凝結，可進而增大低溫熱交換器102中之熱回收量。
《第二實施形態》
其次，針對本發明之複合循環設備之第二實施形態，參照圖2進行說明。於第二實施形態中顯示之複合循環設備1A，例如在進而具備加熱給水之給水加熱器78之點、及不具備低溫熱交換器102之點上與第一實施形態不同。因此，於第二實施形態之說明中，對與第一實施形態相同部分附加相同符號且省略重複說明。
如圖2所示，第二實施形態之複合循環設備1A具備吸氣冷卻器40、冷卻用空氣冷卻器(燃氣輪機冷卻器)50、第一發電機冷卻器16、第一潤滑油冷卻器17、第二發電機冷卻器66及第二潤滑油冷卻器67。
吸氣冷卻器40使將壓縮機11吸入之空氣A加以冷卻之第一冷卻媒體與給水進行熱交換，冷卻第一冷卻媒體並加熱給水。吸氣冷卻器40具有吸氣熱交換器41及吸氣冷凍機42。吸氣熱交換器41使壓縮機11吸入之空氣A與第一冷卻媒體進行熱交換，一方面冷卻空氣A，一方面加熱第一冷卻媒體。吸氣冷凍機42使由吸氣熱交換器41加熱之第一冷卻媒體之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻第一冷卻媒體。
冷卻用空氣冷卻器50使將燃氣輪機10之構成零件加以冷卻之第二冷卻媒體與給水進行熱交換，冷卻第二冷卻媒體且加熱給水。冷卻用空氣冷卻器50係為了冷卻連接於構成燃氣輪機10之零件中與高溫之燃燒氣體接觸之高溫零件，而將空氣冷卻。因此，冷卻用空氣冷卻器50之第二冷卻媒體為壓縮空氣、抽氣空氣等空氣。又，作為構成燃氣輪機10之零件中與高溫燃燒氣體接觸之高溫零件，有燃燒器20之尾筒、渦輪30之靜翼及動翼等。冷卻用空氣冷卻器50具有第一空氣冷卻器51、第二空氣冷卻器52及第三空氣冷卻器53。
第一空氣冷卻器51冷卻由壓縮機11壓縮之壓縮空氣，生成用於冷卻尾筒等之燃燒器20之零件之燃燒器冷卻空氣。第一空氣冷卻器51將生成之燃燒器冷卻空氣輸送至燃燒器20。
第二空氣冷卻器52冷卻由壓縮機11中壓縮之壓縮空氣，生成例如用於冷卻渦輪30之前段之靜翼及動翼之前段冷卻空氣。第二空氣冷卻器52將生成之前段冷卻空氣輸送至渦輪30之前段。
第三空氣冷卻器53冷卻自壓縮機11之中段抽取之抽氣空氣，生成例如用於冷卻渦輪30之後段之靜翼及動翼之後段冷卻空氣。第三空氣冷卻器53將生成之後段冷卻空氣輸送至渦輪30之後段。
第一發電機冷卻器16使冷卻第一發電機15之構成零件之第三冷卻媒 體與給水進行熱交換而冷卻第三冷卻媒體且加熱給水。第一發電機冷卻器16將第一發電機15之轉子及定子以例如氫等第三冷卻媒體加以冷卻。第一發電機冷卻器16設置於第一發電機15。第一發電機冷卻器16將冷卻媒體與給水以熱交換加以冷卻。
第一潤滑油冷卻器17使來自第一軸承14之潤滑油與給水進行熱交換而冷卻潤滑油且加熱給水，且將經冷卻之潤滑油返送至第一軸承14。第一潤滑油冷卻器17使來自第一軸承14之潤滑油與給水進行熱交換而冷卻潤滑油。第一潤滑油冷卻器17將經冷卻之潤滑油返送至第一軸承14。
第二發電機冷卻器66使冷卻第二發電機230之構成零件之第三冷卻媒體與給水進行熱交換而冷卻第三冷卻媒體且加熱給水。第二發電機冷卻器66與第一發電機冷卻器16同樣地，以例如氫等第三冷卻媒體將第二發電機230之轉子及定子冷卻。第二發電機冷卻器66設置於第二發電機230。第二發電機冷卻器66以冷卻媒體與給水之熱交換而將冷卻媒體冷卻。
第二潤滑油冷卻器67使來自第二軸承220之潤滑油與給水進行熱交換而冷卻潤滑油且加熱給水，將經冷卻之潤滑油返送至第二軸承220。第二潤滑油冷卻器67使來自第二軸承220之潤滑油與給水進行熱交換而冷卻潤滑油。第二潤滑油冷卻器67將經冷卻之潤滑油返送至第二軸承220。
又，第二實施形態之給水系統70A具有給水管路71A、給水泵79、及加熱流動於給水管路71A之給水之給水加熱器78。
第二實施形態之給水管路71A具有第一給水管路72、第二給水管路73、第三給水管路74、及第四給水管路75。
第一給水管路72連接冷凝器240與排熱回收鍋爐100之低壓節熱器103。於第一給水管路72設置有給水泵79。於第一給水管路72中較給水泵79更為給水之流量之下游側，依序設置有吸氣冷凍機42、過冷卻器77、第一發電機冷卻器16、第一潤滑油冷卻器17、第三空氣冷卻器53、及第二空氣冷卻器52。
因此，於吸氣冷凍機42中，在與壓縮機11吸入之空氣A之熱交換下經加熱之冷卻媒體之熱會移動至流動於第一給水管路72之給水。其結果，一方面冷卻媒體，一方面加熱給水。又，過冷卻器77冷卻由吸氣冷凍機42加熱之給水。又，於第一發電機冷卻器16中，使由過冷卻器77冷卻之給水與冷卻第一發電機15之冷卻媒體進行熱交換，一方面冷卻冷卻媒體，一方面加熱給水。又，於第一潤滑油冷卻器17中，使由第一發電機冷卻器16加熱之給水與來自第一軸承14之潤滑油進行熱交換，一方面冷卻潤滑油，一方面加熱給水。又，於第三空氣冷卻器53中，使由第一潤滑油冷卻器17加熱之給水與自壓縮機11之中段抽取之抽氣空氣進行熱交換，一方面冷卻抽氣空氣，一方面加熱給水。又，於第二空氣冷卻器52中，使由第三空氣冷卻器53加熱之給水與由壓縮機11壓縮之壓縮空氣進行熱交換，一方面冷卻壓縮空氣，一方面加熱給水。
第二給水管路73於吸氣冷凍機42與過冷卻器77之間自第一給水管路72分支。第二給水管路73連接於低壓排氣管路136。因此，第二給水管路73將由吸氣冷凍機42加熱之給水之一部分再次返送至冷凝器240。
第三給水管路74於第三空氣冷卻器53與第二空氣冷卻器52之間自第一給水管路72分支。第三給水管路74於較第一給水管路72中配置有第二空氣冷卻器52之位置更為給水之流向之下游側，與第一給水管路72再次合流。於第三給水管路74設置有第一空氣冷卻器51。因此，於第一空氣冷卻器51中，流動於第三給水管路74之給水與由壓縮機11壓縮之壓縮空氣進行熱交換，一方面冷卻壓縮空氣，一方面加熱給水。
第四給水管路75於過冷卻器77與第一發電機冷卻器16之間自第一給水管路72分支。第四給水管路75於第一潤滑油冷卻器17與第三空氣冷卻器53之間與第三給水管路74合流。於第四給水管路75設置有第二發電機冷卻器66及第二潤滑油冷卻器67。因此，於第二發電機冷卻器66中，使流動於第四給水管路75之給水與冷卻第二發電機230之冷卻媒體進行熱交換，一方面冷卻冷卻媒體，一方面加熱給水。又，於第二潤滑油冷卻器67中，使由第二發電機冷卻器66加熱之給水與來自第二軸承220之潤滑油進行熱交換，一方面冷卻潤滑油，一方面加熱給水。
給水加熱器78對流動於給水管路71A之水即給水進行加熱。給水加熱器78設置於給水管路71A。本實施形態之給水加熱器78係由吸氣冷卻器40、第一發電機冷卻器16、第一潤滑油冷卻器17、第二發電機冷卻器 66、第二潤滑油冷卻器67、及冷卻用空氣冷卻器50構成。
另，給水加熱器78並未限定於全數包含吸氣冷卻器40、第一發電機冷卻器16、第一潤滑油冷卻器17、第二發電機冷卻器66、第二潤滑油冷卻器67、冷卻用空氣冷卻器50之構成。給水加熱器78只要包含至少任一者即可。
又，第二實施形態之第二飽和蒸氣管路152係以於動翼630之下游側且靜翼650之上游側與主流路C連通之方式連接。即，第二飽和蒸氣管路152並未限定於如第一實施形態般於動翼630之上游側與主流路C連通之情形、或如第二實施形態般於動翼630之下游側與主流路C連通之情形之任一者。第二飽和蒸氣管路152亦能夠以於較第2段附近之靜翼650更上游側與主流路C連通之方式連接。
又，第二實施形態之第三飽和蒸氣管路153係以於動翼630之下游側且靜翼650之上游側與主流路C連通之方式連接。即，第三飽和蒸氣管路153並未限定於如第一實施形態般於動翼630之上游側與主流路C連通之情形或如第二實施形態般於動翼630之下游側與主流路C連通之情形之任一者。第三飽和蒸氣管路153只要以於較第3段附近之靜翼650更上游側與主流路C連通之方式連接即可。
又，第二實施形態之第四飽和蒸氣管路154係以於動翼630之下游側且靜翼650之上游側與主流路C連通之方式連接。即，第四飽和蒸氣管路 154並未限定於如第一實施形態般於動翼630之上游側與主流路C連通之情形、或如第二實施形態般於動翼630之下游側與主流路C連通之情形之任一者。第四飽和蒸氣管路154只要以於較第3段附近之靜翼650更上游側與主流路C連通之方式連接即可。
其次，針對第二實施形態之複合循環設備1A之動作進行說明。
與第一實施形態同樣地，自低壓蒸氣渦輪603排出之主蒸氣流入冷凝器240。於冷凝器240中，主蒸氣冷卻而凝結成水。於冷凝器240中生成之水作為給水，藉由給水泵79壓送於給水管路71A。流動於給水管路71A之給水於給水管路71A中流動之過程中，由給水加熱器78予以加熱。具體而言，該給水係由吸氣冷卻器40、第一發電機冷卻器16、第一潤滑油冷卻器17、第二發電機冷卻器66、第二潤滑油冷卻器67、第一空氣冷卻器51、第二空氣冷卻器52及第三空氣冷卻器53予以加熱。
首先，來自冷凝器240之給水流動於第一給水管路72內且流入吸氣冷凍機42。若壓縮機11吸入之空氣A之溫度變高，則壓縮機11吸入之空氣A之質量流量下降。因此，若壓縮機11吸入之空氣A之溫度變高，則燃氣輪機輸出下降。因此，於本實施形態中，藉由吸氣冷卻器40，使壓縮機11吸入之空氣A之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻空氣A。
由吸氣冷卻器40加熱之給水之一部分流入第二給水管路73。流入第二給水管路73之給水經由低壓排氣管路136再次被輸送至冷凝器240。
又，由吸氣冷卻器40加熱之給水之一部分進而流動於第一給水管路72而被輸送至過冷卻器77。被輸送至過冷卻器77之給水經冷卻而被輸送至第一發電機冷卻器16。被輸送至第一發電機冷卻器16之給水使第三冷卻媒體之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻第三冷卻媒體。
由第一發電機冷卻器16加熱之給水被輸送至第一潤滑油冷卻器17。被輸送至第一潤滑油冷卻器17之給水使潤滑油之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻潤滑油。
由第一潤滑油冷卻器17加熱之給水之一部分進而流經第一給水管路72而被輸送至第三空氣冷卻器53。被輸送至第三空氣冷卻器53之給水使抽氣空氣之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻抽氣。
由第三空氣冷卻器53加熱之給水被輸送至第二空氣冷卻器52。被輸送至第二空氣冷卻器52之給水使壓縮空氣之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻壓縮空氣。由第二空氣冷卻器52加熱之給水進而流經第一給水管路72且與第四凝結水合流而被輸送至低壓節熱器103。
又，由過冷卻器77冷卻之給水之一部分流入第四給水管路75。流入第四給水管路75之給水被輸送至第二發電機冷卻器66。輸送至第二發電機冷卻器66之給水使第三冷卻媒體之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻第三冷卻媒體。
由第二發電機冷卻器66加熱之給水被輸送至第二潤滑油冷卻器67。被輸送至第二潤滑油冷卻器67之給水使潤滑油之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻潤滑油。如此，由第二發電機冷卻器66及第二潤滑油冷卻器67加熱之給水於第一給水管路72再次合流，藉此與由第一潤滑油冷卻器17加熱之給水合流後，被輸送至第三空氣冷卻器53。
又，由第三空氣冷卻器53加熱之給水之一部分經由第三給水管路74被輸送至第一空氣冷卻器51。被輸送至第一空氣冷卻器51之給水使壓縮空氣之熱移動至給水，一方面加熱給水，一方面冷卻壓縮空氣。如此，由第一空氣冷卻器51加熱之給水於第一給水管路72再次合流，藉此與由第二空氣冷卻器52加熱之給水合流後，與第四凝結水合流而被輸送至低壓節熱器103。
根據具備如上述之蒸氣渦輪系統200之複合循環設備1A，作為藉由給水加熱器78加熱給水之熱源，可有效地利用藉由壓縮機11吸入之空氣A之冷卻而獲得之熱、藉由冷卻燃氣輪機10之構成零件之壓縮空氣及抽氣空氣之冷卻而獲得之熱、藉由潤滑油之冷卻而獲得之熱、及藉由發電機之冷卻而獲得之熱。因此，於第二實施形態中，可有效利用冷卻該等冷卻對象之排熱，可提高作為複合循環設備1A之效率。
進而，於第二實施形態中，使第四凝結水與將該等冷卻對象全數冷卻而溫度上升之給水合流。因此，與先將使第四凝結水合流之給水輸送至吸氣冷卻器40、冷卻用空氣冷卻器50、第一發電機冷卻器16、第一潤滑 油冷卻器17、第二發電機冷卻器66及第二潤滑油冷卻器67之情形相比，可將用於冷卻之給水之溫度保持為較低。因此，可使各冷卻器中之熱交換量增大。因此，可抑制各機器之冷卻效率下降，提高可靠性，且可增大冷卻時排熱回收量，提高蒸氣渦輪之輸出及系統之效率。
《第三實施形態》
其次，針對本發明之複合循環設備之第三實施形態，參照圖3進行說明。第三實施形態所示之複合循環設備1B於潮濕區域C1中供給飽和蒸氣之位置，與第一實施形態及第二實施形態不同。因此，於第3實施形態之說明中，對與第一實施形態及第二實施形態相同之部分附加相同符號而省略重複說明。
如圖3所示，於第三實施形態之複合循環設備1B之蒸氣渦輪系統200B中，飽和蒸氣生成部210B於潮濕區域C1中，自靜翼650與動翼630之間供給第四飽和蒸氣。具體而言，第三實施形態之低壓蒸氣渦輪603B具有飽和蒸氣導入部69。飽和蒸氣導入部69使第四飽和蒸氣管路154與主流路C連通。飽和蒸氣導入部69以貫通蒸氣渦輪外殼64B之方式設置。飽和蒸氣導入部69於最終段之動翼630與靜翼650之間，於動翼630之前端631側附近開口。藉此，第三實施形態之飽和蒸氣生成部210B自較低壓蒸氣渦輪603B之最終段之動翼630更上游側位置朝向動翼630之前端631向主流路C內供給由第四閃蒸器214生成之第四飽和蒸氣。
根據具備如上述之蒸氣渦輪系統200B之複合循環設備1B，由第四閃 蒸器214生成之第四飽和蒸氣經由第四飽和蒸氣管路154流入飽和蒸氣導入部69。將流入飽和蒸氣導入部69之第四飽和蒸氣自面對主流路C之蒸氣渦輪外殼64B之開口供給至潮濕區域C1。於潮濕區域C1中，第四飽和蒸氣自較配置於最終段之動翼630之上游側之正前面之靜翼650更下游側被供給至動翼630之前端631附近。藉此，於潮濕區域C1之中，尤其是對容易受到沖蝕之影響之動翼630，亦重點性地供給第四飽和蒸氣。進而，飽和蒸氣導入部69於蒸氣渦輪外殼64B之動翼630之前端631側附近開口。藉此，於動翼630之中、尤其是容易受到沖蝕之影響之前端631附近供給較多的第四飽和蒸氣。因此，可抑制於動翼630中、尤其是容易產生沖蝕之前端631處產生冷凝水。
《第四實施形態》
其次，針對本發明之複合循環設備之第四實施形態，參照圖4及圖5進行說明。第四實施形態所示之複合循環設備1C於潮濕區域C1中供給飽和蒸氣之位置，與第一實施形態至第三實施形態不同。因此，於第四實施形態之說明中，對與第一實施形態至第三實施形態相同之部分附加相同符號進行說明且省略重複說明。
如圖4所示，於第四實施形態之複合循環設備1C中，飽和蒸氣生成部210C將第四飽和蒸氣供給至中空部651。中空部651形成於配置於低壓蒸氣渦輪603C之潮濕區域C1之靜翼650C之內部。具體而言，第四實施形態之低壓蒸氣渦輪603C具有飽和蒸氣導入部69C。飽和蒸氣導入部69C使第四飽和蒸氣管路154與中空部651連通。飽和蒸氣導入部69C以貫通蒸氣渦 輪外殼64之方式設置。
第四實施形態之靜翼650C具有中空部651及複數個供給口652。
中空部651係如圖5所示，為形成於靜翼650C之內部之貫通孔。中空部651自靜翼650C之翼高度方向之內周側(轉子軸62側)遍至外周側(蒸氣渦輪外殼64側)而延伸。中空部651於翼型剖面中，形成於靠近前緣部653之位置。中空部651之外周側之開口與飽和蒸氣導入部69C相連。本實施形態之中空部651僅形成於配置於潮濕區域C1即最終段之靜翼650C之內部。
供給口652係以使中空部651與主流路C連通之方式於靜翼650C之前緣部653形成有複數個。供給口652將供給至中空部651內之第四飽和蒸氣向主流路C釋出。供給口652於翼型剖面中於前緣部653形成有複數個(於本實施形態中為3個)。又，複數個供給口652係如圖4所示，亦於翼高度方向分開形成有複數個(於本實施形態中為7個)。複數個供給口652係以第四飽和蒸氣之釋出量隨著自翼高度方向之內周側朝向外周側而變多之方式形成。具體而言，複數個供給口652亦可為孔徑隨著自翼高度方向之內周側朝向外周側變大。又，複數個供給口652亦可配置為翼方向之間隔隨著自翼高度方向之內周側朝向外周側而變窄。
根據具備如上述之蒸氣渦輪系統200C之複合循環設備1C，由第四閃蒸器214生成之第四飽和蒸氣經由第四飽和蒸氣管路154流入飽和蒸氣導入部69C。流入飽和蒸氣導入部69C之第四飽和蒸氣流入中空部651。流入中空部651之第四飽和蒸氣一面於中空部651內自外周側朝內周側流動， 一面自複數個供給口652向潮濕區域C1釋出。自供給口652釋出之第四飽和蒸氣自靜翼650C之前緣部653向上游側釋出之後向下游側流動。自供給口652釋出之第四飽和蒸氣之量隨著自翼高度方向之內周側朝向外周側而變多。因此，流動於潮濕區域C1之第四飽和蒸氣之量，在翼高度方向之外周側較內周側更多。其結果，於潮濕區域C1之中，尤其是容易受到沖蝕之影響之動翼630之前端631，亦重點性地供給第四飽和蒸氣。因此，可抑制於動翼630中、尤其是容易產生沖蝕之前端631處產生冷凝水。
《第五實施形態》
其次，針對本發明之複合循環設備之第五實施形態，參照圖6進行說明。第五實施形態中所示之複合循環設備1D其飽和蒸氣生成部210D之構成，與第一實施形態至第四實施形態不同。因此，於第五實施形態之說明中，對與第一實施形態至第四實施形態相同之部分附加相同符號且省略重複說明。
如圖6所示，於第五實施形態之複合循環設備1D之蒸氣渦輪系統200D中，供給至潮濕區域C1之飽和蒸氣之供給源並非多段閃蒸器而是其他裝置。複合循環設備1D進而具有低溫低壓節熱器301及低溫低壓蒸發器302。
低溫低壓節熱器301配置於低溫熱交換器102與煙囪129之間。於低溫低壓節熱器301連接有給水管路71D，流入來自冷凝器240之給水。
低溫低壓節熱器301係供經過低溫低壓蒸發器302之排放氣體流入。低溫低壓節熱器301使通過煙道128之排放氣體與給水進行熱交換，加熱該給水而生成低溫低壓加熱水。低溫低壓加熱水較由低壓節熱器103生成之低壓加熱水更為低溫及低壓。低溫低壓節熱器301將生成之低溫低壓加熱水輸送至低溫低壓蒸發器302及低溫熱交換器102。低溫低熱節熱器301與低溫低壓蒸發器302以低溫低壓加熱水管路303連接。又，低溫低壓節熱器301與低溫熱交換器102以給水分支管路305連接。於給水分支管路305設置有升壓用之分支管路泵305a。經過低溫低壓節熱器301之排放氣體自煙囪129向大氣釋出。
於低溫低壓蒸發器302中流入低溫低壓加熱水之一部分。於低溫低壓蒸發器302流入經過低溫熱交換器102之排放氣體。低溫低壓蒸發器302使低溫低壓加熱水與排放氣體進行熱交換。低溫低壓蒸發器302加熱低溫低壓加熱水，生成低溫低壓飽和蒸氣。低溫低壓飽和蒸氣與第四飽和蒸氣同樣為以與潮濕區域C1中之主蒸氣同等之壓力成為飽和溫度之低壓飽和蒸氣。低溫低壓蒸發器302將生成之低溫低壓飽和蒸氣輸送至低壓蒸氣渦輪603之潮濕區域C1。
低溫低壓蒸發器302與低壓蒸氣渦輪603以低溫低壓飽和蒸氣管路304連接。低溫低壓飽和蒸氣管路304係以於最終段附近與低壓蒸氣渦輪603之主流路C連通之方式連接。
又，低溫低壓加熱水之一部分由分支管路泵305a升壓而流入低溫熱 交換器102。低溫熱交換器102使通過煙道128之排放氣體與經升壓之低溫低壓加熱水進行熱交換，一方面加熱低溫低壓加熱水，一方面冷卻排放氣體。
第五實施形態之飽和蒸氣生成部210D係由第一閃蒸器211、第二閃蒸器212、第三閃蒸器213D、低溫低壓蒸發器302構成。因此，於第五實施形態中使用之多段閃蒸器為三段，不具有第四閃蒸器214。
第五實施形態之第三閃蒸器213D將藉由使水閃蒸而產生之凝結水即第三凝結水供給至低壓節熱器103。因此，第五實施形態之凝結水排出管路155D連接第三閃蒸器213D與低壓節熱器103。凝結水排出管路155D與第一加熱水管路111連接。凝結水排出管路155D設置有凝結水排出泵155a。
即使為具備如上述之蒸氣渦輪系統200D之複合循環設備1D，亦可使潮濕區域C1內之主蒸氣之乾燥度上升。其結果，可抑制於潮濕區域C1或較潮濕區域C1更下游側處產生冷凝水。藉此，可抑制於潮濕區域C1或配置於較潮濕區域C1更下游側之動翼630產生沖蝕。
《第六實施形態》
其次，針對本發明之複合循環設備之第六實施形態，參照圖7進行說明。第六實施形態所示之複合循環設備1E其飽和蒸氣生成部210E之構成與第一實施形態至第五實施形態不同。因此，於第六實施形態之說明中， 對與第一實施形態至第五實施形態相同之部分附加相同符號且省略重複說明。
如圖7所示，於第六實施形態之複合循環設備1E之蒸氣渦輪系統200E中，與第五實施形態同樣地，供給至潮濕區域C1之飽和蒸氣之供給源並非多段閃蒸器而是其他裝置。將低壓蒸氣自低壓蒸發器104E作為飽和蒸氣而供給至潮濕區域C1。因此，第六實施形態之飽和蒸氣生成部210E係由第一閃蒸器211、第二閃蒸器212、第三閃蒸器213、及低壓蒸發器104E構成。因此，第六實施形態之飽和蒸氣生成部210E亦與第三實施形態同樣地不具有第四閃蒸器214。
第六實施形態之低壓蒸發器104E將生成之低壓蒸氣之一部分作為低壓飽和蒸氣輸送至低壓蒸氣渦輪603之潮濕區域C1。低壓蒸發器104E與低壓蒸氣渦輪603係以低壓飽和蒸氣管路401連接。低壓飽和蒸氣管路401與第一蒸氣管路121連接。低溫低壓飽和蒸氣管路304係以於最終段附近與低壓蒸氣渦輪603之主流路C連通之方式連接。
即使為具備如上述之蒸氣渦輪系統200E之複合循環設備1E，亦可使潮濕區域C1內之主蒸氣之乾燥度上升。其結果，可抑制於潮濕區域C1或較潮濕區域C1更下游側處產生冷凝水。藉此，可抑制於潮濕區域C1或配置於潮濕區域C1更下游側之動翼630產生沖蝕。
進而，如第五實施形態般，由於無需設置低溫低壓節熱器301及低溫 低壓蒸發器302，故可以較第五實施形態更簡單之設備將飽和蒸氣供給至潮濕區域C1。
《第七實施形態》
其次，針對本發明之複合循環設備之第七實施形態，參照圖8進行說明。第七實施形態所示之複合循環設備1F其飽和蒸氣生成部210F之構成與第一實施形態至第六實施形態不同。因此，於第七實施形態之說明中，對與第1實施形態至第六實施形態相同之部分附加相同符號且省略重複說明。
如圖8所示，於第七實施形態之複合循環設備1F之蒸氣渦輪系統200F中，於飽和蒸氣生成部210F之多段閃蒸器中，設為可進而回收燃氣輪機10之排熱之構成。具體而言，第七實施形態之飽和蒸氣生成部210F係回收將自壓縮機11之中間段抽取之抽氣空氣加以冷卻之抽氣冷卻器80中之排熱。
第七實施形態之複合循環設備1F具有將自壓縮機11抽取之抽氣空氣冷卻後輸送至渦輪30而冷卻渦輪30之構成零件之抽氣冷卻器80。抽氣冷卻器80具有第一抽氣冷卻器81、第二抽氣冷卻器82及第三抽氣冷卻器83。
第一抽氣冷卻器81冷卻自壓縮機11之後段抽出之抽氣空氣，生成例如用於冷卻渦輪30之前段之靜翼及動翼之前段冷卻空氣。第一抽氣冷卻器 81將生成之前段冷卻空氣輸送至渦輪30之前段。
第二抽氣冷卻器82於較第一抽氣冷卻器81更上游側自壓縮機11抽氣。第二抽氣冷卻器82將冷卻後之抽氣空氣輸送至較第一抽氣冷卻器81更下游側之渦輪30。因此，第二抽氣冷卻器82例如將自壓縮機11之中段抽取之抽氣空氣冷卻，生成用於冷卻渦輪30之中段之靜翼及動翼之中段冷卻空氣。第二抽氣冷卻器82將生成之中段冷卻空氣輸送至渦輪30之中段。
第三抽氣冷卻器82於較第二抽氣冷卻器82更上游側自壓縮機11抽氣。第三抽氣冷卻器83於較第二抽氣冷卻器82更下游側將冷卻後之抽氣空氣輸送至渦輪30。因此，第三抽氣冷卻器83例如將自壓縮機11之前段抽取之抽氣空氣冷卻，生成用於冷卻渦輪30之後段之靜翼及動翼之後段冷卻空氣。第三抽氣冷卻器83將生成之後段冷卻空氣輸送至渦輪30之後段。
又，第七實施形態之第一閃蒸器211將第一凝結水之一部分輸送至第二閃蒸器給水管路142，且輸送至第一凝結水返送管路161。第一凝結水返送管路161於加熱第一凝結水後，將其輸送至第一閃蒸器給水管路141。第一凝結水返送管路161連接第一閃蒸器211與第一閃蒸器給水管路141。第一凝結水返送管路161於較第一閃蒸器給水閥141a更上游側與第一閃蒸器給水管路141連接。於第一凝結水返送管路161設置有第一凝結水輸送泵171。第一凝結水輸送泵171為將由第一閃蒸器211產生之第一凝 結水升壓之升壓機構。於第一凝結水返送管路161，於較第一凝結水輸送泵171更下游側設置有第一抽氣冷卻器81。於第一抽氣冷卻器81中，藉由第一凝結水輸送泵171壓送第一凝結水返送管路161而來之第一凝結水、與自壓縮機11之後段抽取之抽氣空氣進行熱交換。其結果，冷卻抽氣空氣且加熱第一凝結水。因此，第一抽氣冷卻器81亦發揮作為加熱第一凝結水之熱源之作用。
第七實施形態之第三閃蒸器213將第三凝結水之一部分輸送至第四閃蒸器給水管路144，且輸送至第三凝結水返送管路163。第三凝結水返送管路163於加熱第三凝結水後，輸送至第三閃蒸器給水管路143。第三凝結水返送管路163連接第三閃蒸器213與第三閃蒸器給水管路143。第三凝結水返送管路163於較第三閃蒸器給水閥143a更上游側與第三閃蒸器給水管路143連接。於第三凝結水返送管路163設置有第三凝結水輸送泵173。第三凝結水輸送泵173為將由第三閃蒸器213產生之第三凝結水升壓之升壓機構。於第三凝結水返送管路163，於較第三凝結水輸送泵173更下游側設置有第二抽氣冷卻器82。因此，於第二抽氣冷卻器82中，藉由第三凝結水輸送泵173壓送第三凝結水返送管路163而來之第三凝結水、與自壓縮機11之中段抽取之抽氣空氣進行熱交換。其結果，冷卻抽氣空氣且加熱第三凝結水。因此，第二抽氣冷卻器82亦發揮作為加熱第三凝結水之熱源之作用。
第七實施形態之第四閃蒸器214將第四凝結水之一部分輸送至凝結水排出管路155，且輸送至第四凝結水返送管路164。第四凝結水返送管路 164於加熱第四凝結水後，將其輸送至第四閃蒸器給水管路144。第四凝結水返送管路164連接第四閃蒸器214與第四閃蒸器給水管路144。第四凝結水返送管路164於較第四閃蒸器給水閥144a更上游側與第四閃蒸器給水管路144連接。於第四凝結水返送管路164設置有第四凝結水輸送泵174。第四凝結水輸送泵174為將由第四閃蒸器214產生之第四凝結水升壓之升壓機構。於第四凝結水返送管路164，於較第四凝結水輸送泵174更下游側設置有第二抽氣冷卻器83。因此，於第三抽氣冷卻器83中，藉由第四凝結水輸送泵174壓送第四凝結水返送管路164而來之第四凝結水、與自壓縮機11之前段抽取之抽氣空氣進行熱交換。其結果，冷卻抽氣空氣且加熱第四凝結水。因此，第三抽氣冷卻器83亦發揮作為加熱第四凝結水之熱源之作用。
根據具備如上述之蒸氣渦輪系統200F之複合循環設備1F，藉由第一抽氣冷卻器81，利用來自壓縮機11之抽氣空氣加熱第一凝結水。藉由加熱之第一凝結水與在第一閃蒸器給水管路流動之低壓加熱水混合，則供給至第一閃蒸器211之低壓加熱水之流量增大，且溫度上升。同樣地，即使於第二抽氣冷卻器82及第三抽氣冷卻器83，利用來自壓縮機11之抽氣空氣之熱加熱第三凝結水即及第四凝結水而返送上游。藉此，供給至第三閃蒸器213及第四閃蒸器214之水之流量增大，且溫度上升。藉此，可有效利用來自第一抽氣冷卻器81、第二抽氣冷卻器82及第三抽氣冷卻器83之排熱，可使作為複合循環設備1F之效率提高。
(實施形態之其他之變化例)
以上，對本發明之實施形態參照圖式進行詳述，但各實施形態之各構成及該等之組合等為一例，可於不脫離本發明之主旨之範圍內，進行構成之附加、省略、置換及其他變更。又，本發明並非由實施形態限定，而僅由專利申請範圍限定。
因此，如組合第一實施形態之構成與第二實施形態之構成等般，本發明之實施形態之構成並不僅限定於第一實施形態至第七實施形態之任一者。
又，飽和蒸氣生成部係如本實施形態般，並不限定於將由閃蒸器生成之閃蒸蒸氣作為飽和蒸氣而供給之構成、或利用排熱回收鍋爐100供給飽和蒸氣之構成。飽和蒸氣生成部210只要為可向潮濕區域C1送入飽和蒸氣之構成即可。
又，飽和蒸氣生成部並不限定於如本實施形態之多段閃蒸器般可供給複數種條件不同之飽和蒸氣之構成。飽和蒸氣生成部亦可為僅生成送入潮濕區域C1之飽和蒸氣之構成。
又，排熱回收鍋爐100並未限定於本實施形態之構成。因此，排熱回收鍋爐100可進而具有其他節熱器、蒸發器、過熱器、再熱器，反之亦可不具有一部分之節熱器、蒸發器、過熱器、再熱器。
[產業上之利用可能性]
根據本發明，可抑制沖蝕之產生。
1:複合循環設備
10:燃氣輪機
11:壓縮機
13:燃氣輪機轉子
14:第1軸承
15:第1發電機
20:燃燒器
30:渦輪
60:蒸氣渦輪
61:蒸氣渦輪轉子
62:轉子軸
63:動翼行
64:蒸氣渦輪外殼
65:靜翼行
70:閃蒸器系統
71:給水管路
79:給水泵
100:排熱回收鍋爐
101:鍋爐外框
102:低溫熱交換器
103:低壓節熱器
104:低壓蒸發器
105:低壓過熱器
106:中壓再熱器
107:高壓節炭器
108:高壓蒸發器
109:高壓過熱器
111:第一加熱水管路
112:第二加熱水管路
112a:第一蒸發器給水閥
113:第三加熱水管路
114:第四加熱水管路
114a:第二蒸發器給水閥
115:高壓泵
121:第一蒸氣管路
122:第二蒸氣管路
128:煙道
129:煙囪
131:高壓蒸氣管路
132:高壓排氣管路
133:中壓蒸氣管路
134:中壓排氣管路
135:低壓蒸氣管路
136:低壓排氣管路
141:第一閃蒸器給水管路
141a:第一閃蒸器給水閥
142:第二閃蒸器給水管路
142a:第二閃蒸器給水閥
143:第三閃蒸器給水管路
143a:第三閃蒸器給水閥
144:第四閃蒸器給水管路
144a:第四閃蒸器給水閥
151:第一飽和蒸氣管路
152:第二飽和蒸氣管路
153:第三飽和蒸氣管路
154:第四飽和蒸氣管路
155:凝結水排出管路
155a:凝結水排出泵
200:蒸氣渦輪系統
210:飽和蒸氣生成部
211:第一閃蒸器
212:第二閃蒸器
213:第三閃蒸器
214:第四閃蒸器
220:第二軸承
230:第二發電機
240:冷凝器
601:高壓蒸氣渦輪
602:中壓蒸氣渦輪
603:低壓蒸氣渦輪
630:動翼
650:靜翼
A:空氣
C1:潮濕區域

Claims (26)

  1. 一種蒸氣渦輪系統，其具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；及飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣，且經由形成於上述蒸氣渦輪之靜翼之內部之中空部，將上述飽和蒸氣送入上述主流路中之上述主蒸氣成為潮濕狀態之潮濕區域；上述靜翼：具有複數個供給口，其等形成於上述靜翼之前緣部而使上述中空部與上述主流路連通，向上述主流路釋出上述飽和蒸氣，且以上述飽和蒸氣之釋出量隨著自上述靜翼之翼高度方向之內周側朝向外周側而變多之方式，形成上述複數個供給口。
  2. 如請求項1之蒸氣渦輪系統，其中形成為上述複數個供給口之孔徑隨著自上述靜翼之翼高度方向之上述內周側朝向上述外周側而變大。
  3. 如請求項1或2之蒸氣渦輪系統，其中配置為上述複數個供給口之上述翼高度方向之間隔隨著自上述靜翼之翼高度方向之上述內周側朝向上述外周側而變窄。
  4. 如請求項1或請求項2之蒸氣渦輪系統，其中上述飽和蒸氣生成部係生成送入上述潮濕區域之低壓飽和蒸氣與壓 力高於上述低壓飽和蒸氣之高壓飽和蒸氣作為上述飽和蒸氣，且將上述高壓飽和蒸氣送入較上述主流路之上述潮濕區域更上游域。
  5. 如請求項1或請求項2之蒸氣渦輪系統，其中上述飽和蒸氣生成部係將水一面徐徐降低壓力一面以複數次生成閃蒸蒸氣的多段閃蒸器。
  6. 如請求項1或請求項2之蒸氣渦輪系統，其中上述飽和蒸氣生成部係自較上述蒸氣渦輪之動翼更上游側朝向上述動翼之前端將上述飽和蒸氣供給至上述主流路內。
  7. 如請求項1或請求項2之蒸氣渦輪系統，其中上述飽和蒸氣生成部具有使水減壓而產生閃蒸蒸氣之閃蒸器；且該蒸氣渦輪系統進而具備：升壓機構，其將由上述閃蒸器產生之凝結水升壓；及熱源，其加熱由上述升壓機構升壓之上述凝結水；且將由上述熱源加熱之上述凝結水返送至上述閃蒸器。
  8. 一種排熱回收設備，其具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣；以排放氣體之熱使蒸氣產生之排熱回收鍋爐；及將水供給至上述排熱回收鍋爐之給水系統， 且上述飽和蒸氣生成部，將上述飽和蒸氣送入上述主流路中之上述主蒸氣成為潮濕狀態之潮濕區域；且上述蒸氣渦輪係將由上述排熱回收鍋爐產生之蒸氣作為上述主蒸氣而驅動；上述飽和蒸氣生成部係生成使由上述排熱回收鍋爐產生之水蒸發之蒸氣作為上述飽和蒸氣。
  9. 如請求項8之排熱回收設備，其中上述飽和蒸氣生成部係生成送入上述潮濕區域之低壓飽和蒸氣與壓力高於上述低壓飽和蒸氣之高壓飽和蒸氣作為上述飽和蒸氣，且將上述高壓飽和蒸氣送入較上述主流路之上述潮濕區域更上游域。
  10. 如請求項8或請求項9之排熱回收設備，其中上述飽和蒸氣生成部係將水一面徐徐降低壓力一面以複數次生成閃蒸蒸氣的多段閃蒸器。
  11. 如請求項8之排熱回收設備，其中上述排熱回收鍋爐具有：節熱器，其以上述排放氣體將自上述給水系統供給之水加熱；蒸發器，其將由上述節熱器加熱之水以上述排放氣體加熱成蒸氣；過熱器，其以上述排放氣體將由上述蒸發器產生之蒸氣過熱；且上述飽和蒸氣生成部使自上述節熱器供給之水閃蒸。
  12. 如請求項11之排熱回收設備，其中上述排熱回收鍋爐具有：熱交換器，其將自上述給水系統供給之水以通過上述節熱器之上述排放氣體加熱而供給至上述節熱器；上述飽和蒸氣生成部將藉由使水閃蒸而產生之凝結水與自上述熱交換器供給至上述節熱器之水一起輸送至上述節熱器。
  13. 一種複合循環設備，其具備：如請求項8或請求項9之排熱回收設備；及燃氣輪機；且上述燃氣輪機之排放氣體被供給至上述排熱回收設備之上述排熱回收鍋爐；且上述排熱回收鍋爐係以上述燃氣輪機之上述排放氣體之熱使蒸氣產生。
  14. 一種排熱回收設備，其具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；及飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣，且經由形成於上述蒸氣渦輪之靜翼之內部之中空部，將上述飽和蒸氣送入上述主流路中之上述主蒸氣成為潮濕狀態之潮濕區域；及以排放氣體之熱使蒸氣產生之排熱回收鍋爐；及將水供給至上述排熱回收鍋爐之給水系統；且 上述蒸氣渦輪係將由上述排熱回收鍋爐產生之蒸氣作為上述主蒸氣而驅動；且上述飽和蒸氣生成部係生成使由上述排熱回收鍋爐產生之水閃蒸之閃蒸蒸氣作為上述飽和蒸氣；且流動於上述給水系統之水或藉由使水閃蒸而產生之凝結水之中，至少將其中一方以上述排放氣體以外之熱源加熱；且上述靜翼：具有複數個供給口，其等形成於上述靜翼之前緣部而使上述中空部與上述主流路連通，向上述主流路釋出上述飽和蒸氣，且以上述飽和蒸氣之釋出量隨著自上述靜翼之翼高度方向之內周側朝向外周側而變多之方式，形成上述複數個供給口。
  15. 如請求項14之排熱回收設備，其中藉由潤滑油之冷卻而獲得之熱、及藉由發電機之冷卻而獲得之熱之任一者被用以作為上述排放氣體以外之熱源。
  16. 一種複合循環設備，其具備：如請求項15之排熱回收設備及燃氣輪機；且上述燃氣輪機之排放氣體被供給至上述排熱回收設備之上述排熱回收鍋爐；且上述排熱回收鍋爐係以上述燃氣輪機之上述排放氣體之熱使蒸氣產生。
  17. 一種複合循環設備，其具備：如請求項14之排熱回收設備；及燃氣輪機；且上述燃氣輪機之排放氣體被供給至上述排熱回收設備之上述排熱回收鍋爐；且上述排熱回收鍋爐係以上述燃氣輪機之上述排放氣體之熱使蒸氣產生。
  18. 如請求項17之複合循環設備，其中藉由上述燃氣輪機吸入之空氣之冷卻而獲得之熱、藉由冷卻上述燃氣輪機之構成零件之壓縮空氣或抽氣空氣之冷卻而獲得之熱、藉由潤滑油之冷卻而獲得之熱、及藉由發電機之冷卻而獲得之熱之任一者被用以作為上述排放氣體以外之熱源。
  19. 如請求項17之複合循環設備，其具備：以上述蒸氣渦輪之驅動進行發電之發電機；且上述燃氣輪機具有：壓縮機，其壓縮空氣；燃燒器，其於由上述壓縮機壓縮之空氣中使燃料燃燒而生成燃燒氣體；及渦輪，其以上述燃燒氣體驅動；上述給水系統具有：給水管路，其將來自給水源之水輸送至上述排熱回收鍋爐；及給水加熱器，其加熱流動於上述給水管路之水即給水；上述給水加熱器包含以下中之至少一個冷卻器： 吸氣冷卻器，其使冷卻上述壓縮機吸入之上述空氣之第一冷卻媒體與上述給水進行熱交換，而冷卻上述第一冷卻媒體並加熱上述給水；燃氣輪機冷卻器，其使冷卻上述燃氣輪機之構成零件之第二冷卻媒體與上述給水進行熱交換，而冷卻上述第二冷卻媒體並加熱上述給水；潤滑油冷卻器，其將來自可旋轉地支持上述蒸氣渦輪之轉子之軸承之潤滑油與上述給水進行熱交換，而冷卻上述潤滑油並加熱上述給水，且將經冷卻之上述潤滑油返送至上述軸承；發電機冷卻器，其使冷卻上述發電機之構成零件之第三冷卻媒體與上述給水進行熱交換，而冷卻上述第三冷卻媒體並加熱上述給水；上述飽和蒸氣生成部係將藉由使上述水閃蒸而產生之凝結水與自上述給水加熱器供給至上述排熱回收鍋爐之水一起輸送至上述排熱回收鍋爐。
  20. 如請求項17或19之複合循環設備，其中上述熱源係使上述凝結水與冷卻上述燃氣輪機之構成零件之第二冷卻媒體進行熱交換而冷卻上述第二冷卻媒體並加熱上述凝結水之燃氣輪機冷卻器。
  21. 一種排熱回收設備，其具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；及飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣；及排放氣體之熱使蒸氣產生之排熱回收鍋爐；及將水供給至上述排熱回收鍋爐之給水系統；且 上述蒸氣渦輪係將由上述排熱回收鍋爐產生之蒸氣作為上述主蒸氣而驅動；且上述飽和蒸氣生成部係生成使由上述排熱回收鍋爐產生之水閃蒸之閃蒸蒸氣作為上述飽和蒸氣；且上述給水系統係供給溫度未達上述排熱回收鍋爐排出之排放氣體之露點溫度之水；上述排熱回收鍋爐具備低溫熱交換器；且上述低溫熱交換器係使排放氣體中之水分一部分凝結，進而增大熱回收量。
  22. 一種複合循環設備：其具備如請求項21之排熱回收設備；及燃氣輪機；且上述燃氣輪機之排放氣體被供給至上述排熱回收設備。
  23. 一種排熱回收設備，其具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；及飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣；及排熱回收鍋爐，其以排放氣體之熱使蒸氣產生；及給水系統，其將水供給至上述排熱回收鍋爐；及熱交換器；且上述蒸氣渦輪係將由上述排熱回收鍋爐產生之蒸氣作為上述主蒸氣而驅動；且 上述飽和蒸氣生成部係生成使由上述排熱回收鍋爐產生之水閃蒸之閃蒸蒸氣作為上述飽和蒸氣；且上述熱交換器係將水以上述排放氣體以外之熱源加熱後輸送至上述排熱回收鍋爐；且上述排熱回收鍋爐係使自上述熱交換器所收到之上述水與上述排放氣體進行熱交換而加熱；且將其中一部分作為由上述排熱回收鍋爐產生之水輸送至上述飽和蒸氣生成部。
  24. 一種複合循環設備：其具備如請求項23之排熱回收設備；及燃氣輪機；且上述燃氣輪機之排放氣體被供給至上述排熱回收設備之上述排熱回收鍋爐；且上述排熱回收鍋爐係以上述燃氣輪機之上述排放氣體之熱使蒸氣產生。
  25. 一種排熱回收設備，其具備：蒸氣渦輪，其形成有於內部流通主蒸氣之主流路；及飽和蒸氣生成部，其生成飽和蒸氣；及排熱回收鍋爐，其以排放氣體之熱使蒸氣產生；及給水系統，其將水供給至上述排熱回收鍋爐；且上述蒸氣渦輪係將由上述排熱回收鍋爐產生之蒸氣作為上述主蒸氣而驅動；且 上述飽和蒸氣生成部係生成使由上述排熱回收鍋爐產生之水閃蒸之閃蒸蒸氣作為上述飽和蒸氣，且進一步具備將流動於上述給水系統之水以上述排放氣體以外之熱源加熱之給水加熱器；且上述飽和蒸氣生成部係將藉由使上述水閃蒸而產生之凝結水輸送至上述給水系統；且上述給水系統係將上述凝結水與以上述給水加熱器加熱後之上述水一併輸送至上述排熱回收鍋爐。
  26. 一種複合循環設備：其具備如請求項25之排熱回收設備；及燃氣輪機；且上述燃氣輪機之排放氣體被供給至上述排熱回收設備之上述排熱回收鍋爐；且上述排熱回收鍋爐係以上述燃氣輪機之上述排放氣體之熱使蒸氣產生。
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