WO2016103382A1 - コンバインドサイクルプラント - Google Patents

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WO2016103382A1
WO2016103382A1 PCT/JP2014/084253 JP2014084253W WO2016103382A1 WO 2016103382 A1 WO2016103382 A1 WO 2016103382A1 JP 2014084253 W JP2014084253 W JP 2014084253W WO 2016103382 A1 WO2016103382 A1 WO 2016103382A1
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steam
heat recovery
turbine
recovery boiler
exhaust heat
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Inventor
小林　雅博
英樹 永尾
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Definitions

  • the present invention relates to a combined cycle plant having a gas turbine unit including a gas turbine and a steam turbine unit including a steam turbine and an exhaust heat recovery boiler.
  • a gas turbine unit air compressed using an air compressor is sent to a combustor and heated together with fuel supplied to the combustor, and in the turbine, high-temperature and high-pressure gas generated in the combustor is expanded. The power of the first generator connected to the turbine is generated. At this time, high-temperature (for example, 600 ° C.) exhaust gas is discharged from the gas turbine unit.
  • high-temperature for example, 600 ° C.
  • the exhaust gas is used to generate steam in the exhaust heat recovery boiler and supply the steam to the steam turbine, thereby generating power for the second generator connected to the steam turbine.
  • the steam is discharged from the steam turbine.
  • the steam discharged from the steam turbine is guided to the heat exchange section of the condenser, where it is cooled and condensed by cooling water such as seawater, and is led to the water supply system to the exhaust heat recovery boiler as condensate. It is burned.
  • a first compressor is used instead of the first generator, and a plant (factory) is used instead of the second generator. May be used.
  • the second compressor driven by the steam turbine is often used in different steps in a series of processes of the plant. If even one unit cannot drive the second compressor, Cannot operate (plant shuts down). Therefore, when a plurality of second compressors compress process gas in different processes in a series of processes, when the exhaust heat recovery boiler stops due to a failure, the exhaust gas recovery boiler compresses the process gas with the compressor that has failed. It becomes difficult.
  • the present invention can suppress a production stoppage of a product in a plant connected to the compressor by operating the compressor connected to the steam turbine even when the exhaust heat recovery boiler fails. Provide combined cycle plant.
  • the combined cycle plant uses a gas turbine, a first compressor driven by power obtained by the gas turbine, and high-temperature exhaust gas discharged from the gas turbine to supply water.
  • a gas turbine unit including an exhaust heat recovery boiler to be steamed, a steam turbine to which the steam is supplied, and a second compression that is driven by power obtained by the steam turbine and contributes to the compression of process gas in the factory
  • a plurality of turbine apparatuses each including a steam turbine unit including a compressor, a steam supply line connected to the exhaust heat recovery boiler and the steam turbine, and supplying the steam to the steam turbine, and the plurality of turbine apparatuses
  • one of the exhaust heat recovery boilers constituting the plurality of gas turbine units fails, and steam is generated in the steam turbine of the turbine apparatus including the failed exhaust heat recovery boiler. Even if it becomes impossible to supply the steam, a part of the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler that has not failed is supplied to the steam turbine of the turbine device including the failed exhaust heat recovery boiler via the connection line. Is possible. As a result, it becomes possible to drive the evaporation turbine of the turbine apparatus including the failed exhaust heat recovery boiler to obtain power, so that the second compressor connected to the evaporation turbine can be operated.
  • the second compressor when the second compressor is used for compressing the process gas in a series of processes in the factory, other apparatuses in the factory (apparatus including manufacturing apparatus and processing apparatus) are continuously used (operated). Therefore, the production stoppage of the factory can be suppressed.
  • the exhaust heat recovery boiler is supplied with the high-temperature exhaust gas, and supplies the steam supplied through the evaporator and the drum and the high-temperature exhaust gas.
  • the second superheater is supplied with the exhaust gas and the steam supplied from the first superheater, exchanges heat between the exhaust gas and the steam, and leads the steam after the heat exchange into the steam supply line. You may have.
  • the exhaust heat recovery boiler is normal, provided in the steam supply line located between the connection position with the connection line and the exhaust heat recovery boiler.
  • a detection unit that acquires data for determining whether or not the engine is operating, and when the numerical value of the data falls below a preset threshold value, the data is supplied to the auxiliary combustion devices constituting the plurality of turbine devices And a control device that controls to increase the amount of fuel.
  • control device performs an operation of the exhaust heat recovery boiler connected to the steam supply line in which the numerical value of the data is lower than a preset threshold value. It may be stopped.
  • the detection unit detects a temperature in the steam supply line located on the outlet side of the exhaust heat recovery boiler, and the exhaust heat recovery A flow rate detector for detecting the flow rate of the steam flowing in the steam supply line located on the outlet side of the boiler, and a pressure detector for detecting the pressure in the steam supply line located on the outlet side of the exhaust heat recovery boiler Among these, you may comprise at least 1 type.
  • the detection unit determines whether or not the exhaust heat recovery boiler is operating normally. Data for determination can be acquired.
  • the compressor connected to the steam turbine can be operated even when the exhaust heat recovery boiler fails.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a combined cycle plant according to an embodiment of the present invention.
  • A is an exhaust heat recovery boiler and a region surrounding the exhaust heat recovery boiler (hereinafter referred to as “region A”)
  • B is inflow air (hereinafter referred to as “inflow air B”)
  • C is a manufacturing apparatus, a processing apparatus, and the like.
  • factory C including the device is shown.
  • FIG. 1 only two turbine devices 11 are illustrated for the sake of space.
  • a combined cycle plant 10 includes a plurality of turbine apparatuses 11 (two turbine apparatuses 11 in the case of the present embodiment), a connection line 12, a temperature detection unit 13A, A pressure detection unit 13B, a flow rate detection unit 13C, and a control device 14 are included.
  • the turbine device 11 includes a gas turbine unit 15, a steam supply line 16, and a steam turbine unit 17.
  • the gas turbine unit 15 includes a gas turbine 21, a first compressor 22, an exhaust gas supply line 23, a fuel supply source 24, a first fuel supply line 25, automatic valves 27 and 29, a second A fuel supply line 28, an exhaust heat recovery boiler 32, a water supply source 34, a water supply line 35, a first exhaust line 36, an exhaust switching valve 37 (three-way valve), and a second exhaust line 38 Have.
  • the gas turbine 21 is connected to the first compressor 22 in a state where power can be supplied to the first compressor 22.
  • the gas turbine 21 is configured to include, for example, a compressor, a combustor, a turbine, and the like that are not illustrated.
  • a turbine (not shown) is connected to one end of the exhaust gas supply line 23.
  • the gas turbine 21 compresses the inflow air B with a compressor (not shown), injects fuel into the compressed high-pressure air in a combustor (not shown), and burns it. Then, the air made into the high temperature high pressure rotates a turbine (not shown), and takes out motive power as a rotational force. At this time, exhaust gas is discharged from a turbine (not shown).
  • a combustor (not shown) is connected to the other end of the first fuel supply line 25. Fuel is supplied to the combustor (not shown) from the fuel supply source 24 via the first fuel supply line 25.
  • the first compressor 22 is connected to the gas turbine 21.
  • the first compressor 22 is a compressor that is driven by power obtained from the gas turbine 21.
  • the other end of the exhaust gas supply line 23 is connected to an exhaust gas switching valve 37 (three-way valve).
  • the exhaust gas switching valve 37 is a valve for switching the flow of exhaust gas in two directions (in other words, switching to two lines).
  • One line connected to the exhaust gas switching valve 37 is connected to the exhaust heat recovery boiler 32 (specifically, a first superheater 45 described later).
  • a second exhaust line 38 is connected as the other line.
  • the exhaust gas supply line 23 is a line for supplying exhaust gas discharged from a turbine (not shown) constituting the gas turbine 21 to the first superheater 45 constituting the exhaust heat recovery boiler 32.
  • the fuel supply source 24 is connected to one end of the first fuel supply line 25 and one end of the second fuel supply line 28.
  • the fuel supply source 24 supplies fuel to a combustor (not shown) constituting the gas turbine 21 via the first fuel supply line 25 and exhaust heat via the second fuel supply line 28.
  • Fuel is supplied to the recovery boiler 32.
  • the other end of the second fuel supply line 25 is connected to a later-described auxiliary combustion device 46 constituting the exhaust heat recovery boiler 32.
  • the automatic valve 27 is provided in the first fuel supply line 25.
  • the automatic valve 27 is a valve for adjusting the flow rate of the fuel supplied to the gas turbine 21.
  • the automatic valve 29 is provided in the second fuel supply line 28.
  • the automatic valve 29 is a valve for adjusting the flow rate of fuel supplied to the auxiliary combustion device 46 constituting the exhaust heat recovery boiler 32.
  • the exhaust gas switching valve 37 is a valve for switching the flow of exhaust gas.
  • the automatic valves 27 and 29 and the exhaust gas switching valve 37 are electrically connected to the control device 14.
  • the opening degree of the automatic valves 27 and 29 is automatically adjusted by the control device 14.
  • the exhaust switching valve 37 has its exhaust direction automatically adjusted by the control device 14.
  • the automatic valves 27 and 29 are electrically connected to the control device 14, and the opening degree is automatically adjusted by the control device 14.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a region A in FIG. 1 and is a diagram for explaining an internal configuration of the exhaust heat recovery boiler. 2, the same components as those in the structure shown in FIG.
  • D is high-temperature exhaust gas (hereinafter referred to as “exhaust gas D”) discharged from the gas turbine 21
  • E is fuel supplied to the auxiliary combustion device 46 (hereinafter referred to as “fuel E”)
  • F is exhaust heat.
  • Steam generated by the recovery boiler 32 hereinafter referred to as “steam F”) and G respectively indicate water (hereinafter referred to as “water G”) supplied to an economizer 51 (to be described later) constituting the exhaust heat recovery boiler 32.
  • I indicates the moving direction of the exhaust gas D (hereinafter referred to as “I direction”)
  • J indicates the moving direction of the water G
  • K indicates the moving direction of the steam (in other words, the evaporated water G). ing.
  • the exhaust heat recovery boiler 32 includes a first superheater 45, an auxiliary combustion device 46, a second superheater 47, an evaporator 48, a drum 49, and an economizer 51.
  • the first superheater 45 is connected to the other end of the exhaust gas supply line 23.
  • High temperature (for example, about 500 ° C.) exhaust gas D is supplied from the gas turbine 21 to the first superheater 45 via the exhaust gas supply line 23.
  • Steam that is water G evaporated by the evaporator 48 is supplied to the first superheater 45 through the drum 49.
  • the first superheater 45 supplies the heated steam to the second superheater 47 by exchanging heat between the exhaust gas D and the steam supplied from the drum 49. By this heat exchange, the temperature of the exhaust gas D is lower than the temperature when it is supplied from the gas turbine 21 (for example, it is reduced to a temperature of about 350 ° C.).
  • a heat exchanger can be used as the first superheater 45.
  • the auxiliary combustion device 46 is connected in a state where the exhaust gas D derived from the first superheater 45 can be introduced, and the exhaust gas D derived from the auxiliary combustion device 46 can be supplied to the second superheater 47.
  • the second superheater 47 is connected.
  • Fuel E for driving the auxiliary combustion device 46 is supplied to the auxiliary combustion device 46 via the second fuel supply line 28.
  • the fuel E may be the same as the fuel supplied to the gas turbine 21. Thereby, since only one fuel supply source 24 needs to be provided, the configuration of the gas turbine unit 15 can be simplified.
  • the auxiliary combustion device 46 is a device for heating the exhaust gas D whose temperature has decreased.
  • the exhaust gas D that has been heated to a high temperature (for example, 800 ° C.) by being heated by the auxiliary combustion device 46 is supplied to the second superheater 47.
  • a duct burner can be used as the auxiliary combustion device 46 configured as described above.
  • the second superheater 47 is connected to one end of a first portion 55 described later that constitutes the steam supply line 16.
  • the second superheater 47 is supplied with the exhaust gas D that has been brought to a high temperature (for example, about 800 ° C.) by the auxiliary combustion device 46.
  • the 2nd superheater 47 is set as the structure (structure which has sufficient heat resistance) which can endure the exhaust gas D made into the said high temperature.
  • the second superheater 47 heat exchange is performed between the exhaust gas D heated to high temperature by the auxiliary combustion device 46 and the steam supplied from the first superheater 45. As a result, the temperature of the steam rises and the temperature of the exhaust gas D falls.
  • the steam F derived from the second superheater 47 is guided to the steam supply line 16 (specifically, the first portion 55). Further, the exhaust gas D derived from the second superheater 47 is supplied to the evaporator 48.
  • the auxiliary combustion device 46 described above is disposed between the first superheater 45 and the second superheater 47 as viewed from the moving direction (I direction) of the exhaust gas D.
  • the auxiliary combustion device 46 is provided in the exhaust gas supply line 23 located in the front stage of the first superheater 45, the high temperature exhaust gas D supplied from the gas turbine 21 is further heated by the auxiliary combustion device 46.
  • the first superheater 45 needs to have a structure having sufficient heat resistance like the second superheater 47. However, if this is done, the material cost of the first superheater 45 and the like will increase, so the cost of the exhaust heat recovery boiler 32 will increase.
  • the auxiliary combustion device 46 when the auxiliary combustion device 46 is provided in the exhaust gas supply line 23 located in the front stage of the first superheater 45, the exhaust gas D which is led out from the first superheater 45 and whose temperature is lowered is directly supplied to the second superheater 47. Therefore, in the second superheater 47, it is difficult to perform sufficient heat exchange. As described above, it is preferable that the auxiliary combustion device 46 be disposed between the first superheater 45 and the second superheater 47 when viewed from the moving direction (I direction) of the exhaust gas D.
  • the evaporator 48 is connected to the economizer 51 in a state where the water G (heated water G) derived from the economizer 51 can be introduced, and the exhaust gas D derived from the evaporator 48 can be supplied to the economizer 51. Connected to the economizer 51. The evaporator 48 evaporates the heated water G supplied from the economizer 51. At this time, the water G is evaporated using the heat of the exhaust gas D. The evaporator 48 supplies the water G evaporated to the drum 49. The evaporated water G contains water G and steam that have not evaporated. Further, the evaporator 48 supplies the exhaust gas D having a lowered temperature to the economizer 51 by generating steam.
  • the drum 49 is connected to the first superheater 45 in a state where steam can be supplied to the first superheater 45.
  • the drum 49 separates the non-evaporated water G and the steam contained in the evaporated water G supplied from the evaporator 48.
  • the steam separated by the drum 49 is supplied to the first superheater 45.
  • the economizer 51 is connected to the other end of the water supply line 35 connected to the water supply source 34. Water G is supplied from the water supply source 34 to the economizer 51 through the water supply line 35. In the economizer 51, the water G is heated using the exhaust gas D supplied from the evaporator 48. The water G heated by the economizer 51 is supplied to the evaporator 48. The economizer 51 is connected to one end of the first exhaust line 36. The exhaust gas D used in the economizer 51 is exhausted to the outside of the exhaust heat recovery boiler 32 via the first exhaust line 36.
  • the exhaust heat recovery boiler 32 is supplied with the high-temperature exhaust gas D, and the evaporator 48 and the first superheater for exchanging heat between the steam supplied via the drum 49 and the high-temperature exhaust gas D.
  • an auxiliary combustion device 46 for heating the exhaust gas D supplied from the first superheater 45 and having a temperature lower than that of the high temperature exhaust gas D using the fuel E, an exhaust gas D heated by the auxiliary combustion device 46, and
  • the second superheater 47 is supplied with the steam supplied from the first superheater 45, exchanges heat between the exhaust gas D and the steam, and leads the steam after the heat exchange into the steam supply line 16.
  • a failure occurs in a steam turbine 61 (a steam turbine described later) that constitutes a turbine device (in this case, the turbine device 11 or the turbine device 12) including the failed exhaust heat recovery boiler 32 via a connection line 12 described later.
  • a part of the steam F generated by the waste heat recovery boiler 32 that has not been used can be supplied.
  • the water supply source 34 is connected to one end of a water supply line 35 and is connected to a condenser 63 described later in a state where water can be recovered from the condenser 63 described later.
  • the water supply source 34 supplies water G necessary for generating steam to the economizer 51 via the water supply line 35. Further, the water supply source 34 reuses the water collected from the condenser 63 as the water G.
  • the first exhaust line 36 is a line for exhausting the exhaust gas D used in the economizer 51 to the outside of the exhaust heat recovery boiler 32.
  • the steam supply line 16 has a first portion 55 and a second portion 56. One end of the first portion 55 is connected to the second superheater 47, and the other end is connected to the connecting line 12. The first portion 55 introduces the steam F led out from the second superheater 47 into the connection line 12.
  • connection line 12 located in the vicinity of the connection position (connection position) of the first portion 55, and the other end of the second portion 56 constitutes the turbine device 11, which will be described later. Connected with. Steam F is introduced into the second portion 56 via the connection line 12. The steam F introduced into the second portion 56 is supplied to the steam turbine 61 constituting the turbine device 11.
  • the steam supply line 16 which comprises the some turbine apparatus 11 is connected with the same connection line 12 in a different position. Therefore, the steam F derived from the gas turbine units 15 of the plurality of turbine apparatuses 11 is supplied to the connection line 12.
  • the steam turbine unit 17 includes a steam turbine 61, a second compressor 62, and a condenser 63.
  • the steam turbine 61 generates power by rotating blades (not shown) constituting the steam turbine 61 by the steam F supplied via the connection line 12 and the second portion 56.
  • the steam turbine 61 is connected to the second compressor 62 in a state where the generated power can be supplied to the second compressor 62.
  • the second compressor 62 is a compressor that supplies process gas to an apparatus in the factory C (specifically, for example, an apparatus that includes a manufacturing apparatus that manufactures a product, a processing apparatus that processes the process gas, or the like). Use. That is, the second compressor 62 is a compressor that contributes to the compression of process gas in the factory. As described above, the second compressor 62 is provided, and the process gas is supplied to the apparatus in the factory C by using the second compressor 62, thereby processing the apparatus (manufacturing apparatus and process gas) in the factory C. Apparatus (including a processing apparatus or the like) that can be used (operated) can be prevented, and production stoppage of products in the factory C can be suppressed.
  • an apparatus in the factory C specifically, for example, an apparatus that includes a manufacturing apparatus that manufactures a product, a processing apparatus that processes the process gas, or the like.
  • the condenser 63 is connected to the steam turbine 61 and the water supply source 34.
  • the condenser 63 collects the steam F used when the steam turbine 61 generates power and turns it into water G.
  • the condenser 63 reuses the water G by returning the water G to the water supply source 34.
  • connection line 12 is disposed between the steam supply lines 16 constituting the plurality of turbine apparatuses 11 and is disposed so as to connect the plurality of steam supply lines 16.
  • the connection line 12 has a function of collecting the steam F supplied from each exhaust heat recovery boiler 32 constituting the plurality of turbine apparatuses 11 and supplying the steam F to each steam turbine 61 constituting the plurality of turbine apparatuses 11.
  • connection line 12 that connects the plurality of steam supply lines 16
  • one of the exhaust heat recovery boilers 32 provided in the plurality of gas turbine units 15 fails, and the failed exhaust heat is lost.
  • the steam F cannot be supplied to the steam turbine 61 connected to the recovery boiler 32
  • a part of the steam F supplied from the exhaust heat recovery boiler 32 that has not failed has failed via the connection line 12.
  • the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C are provided with the first portion 55 (in other words, the connection position with the connection line 12 and the exhaust heat recovery boiler 32) located in the vicinity of the exhaust heat recovery boiler 32. In the steam supply line 16) located between the two.
  • the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C are detection units that acquire data for determining whether or not the exhaust heat recovery boiler 32 is operating normally.
  • the temperature detector 13 ⁇ / b> A is a detector that detects the temperature in the steam supply line 55 (in other words, in the first portion 55) located on the outlet side of the exhaust heat recovery boiler 32. During the operation of the exhaust heat recovery boiler 32, the temperature detection unit 13 ⁇ / b> A continuously transmits data regarding the detected temperature to the control device 14. For example, a thermocouple can be used as the temperature detection unit 13A.
  • the pressure detector 13B is a detector that detects the pressure in the steam supply line 55 (in other words, in the first portion 55) located on the outlet side of the exhaust heat recovery boiler 32. During the operation of the exhaust heat recovery boiler 32, the pressure detection unit 13B continuously transmits data regarding the detected pressure to the control device 14.
  • a pressure sensor or a pressure gauge can be used as the pressure detection unit 13B.
  • the flow rate detector 13 ⁇ / b> C is a detector that detects the flow rate of the steam F flowing in the steam supply line 55 (in other words, in the first portion 55) located on the outlet side of the exhaust heat recovery boiler 32.
  • the flow rate detection unit 13 ⁇ / b> C continuously transmits data regarding the detected flow rate of the steam F to the control device 14.
  • a flow meter specifically, for example, a digital vortex flow meter
  • the flow rate detection unit 13C can be used as the flow rate detection unit 13C.
  • the exhaust heat recovery boiler 32 is operating normally by providing the detection unit including the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C described above in the first portion 55. Data for determining whether or not can be obtained.
  • FIG. 1 as a detection unit that acquires data for determining whether or not the exhaust heat recovery boiler 32 is operating normally, three detection units, a temperature detection unit 13A, a pressure detection unit 13B, and Although the case where the flow rate detection unit 13C is provided has been described as an example, the detection unit may be configured by at least one of the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C. .
  • the detection unit is one of the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C, or the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C. You may comprise with two detection parts. Also in these cases, the detection unit can acquire data for determining whether or not the exhaust heat recovery boiler 32 is operating normally.
  • the control device 14 includes a storage unit 66 and a control unit 67.
  • the storage unit 66 includes a program for controlling the combined cycle plant 10, a lower limit temperature threshold that is a threshold related to the temperature of the steam F in the first portion 55, and a lower limit that is a threshold related to the pressure in the first portion 55.
  • a program for comparing with the numerical values of the data detected by the detection unit 13B and the flow rate detection unit 13C is stored.
  • the control unit 67 performs overall control of the combined cycle plant 10 based on a program stored in the storage unit 66. Further, the control unit 67 determines whether or not the data detected by the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C is below the above-described thresholds, and the three detection units detect the data. When the numerical value of at least one of the data falls below the preset threshold value, the operation of the exhaust heat recovery boiler 32 is determined to be abnormal (failure), and the exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred is determined. Stop.
  • control unit 67 closes the automatic valve 29 constituting the turbine device 11 having the exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred, and switches the exhaust switching valve 37 to the second exhaust line 38.
  • the exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred in other words, the failed exhaust heat recovery boiler 32
  • the safety of the worker can be ensured by stopping the exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred. Further, the failed exhaust heat recovery boiler 32 can be inspected and repaired.
  • the controller 67 increases the opening degree of the automatic valve 29 of the turbine apparatus 11 having the exhaust heat recovery boiler 32 in which the abnormality of the exhaust heat recovery boiler 32 has not occurred.
  • the automatic valve 29 is controlled.
  • FIG. 3 is a flowchart showing processing performed by the control device when an abnormality (failure) occurs in some of the exhaust heat recovery boilers among some of the exhaust heat recovery boilers.
  • STEP 3 in STEP1, the operation of the combined cycle plant 10 shown in FIG. 1 is started.
  • STEP 2 the state of steam (specifically, the first portion 55) derived from the plurality of exhaust heat recovery boilers 32 by the detection units (temperature detection unit 13A, pressure detection unit 13B, and flow rate detection unit 13C).
  • the detection units temperature detection unit 13A, pressure detection unit 13B, and flow rate detection unit 13C.
  • the flow rate of the steam F led to the first portion 55), and transmitted to the detected data control device.
  • StepEP 3 If it is determined in STEP 3 that there is an exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred (determined as Yes), the process proceeds to STEP 4. In STEP 3, if it is determined that there is no exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred (determined No), the process proceeds to STEP 5, the operation of the combined cycle plant 10 is continued, and the process proceeds to STEP 2. Return.
  • control device 14 stops the abnormal (failed) exhaust heat recovery boiler 32 and increases the supply of fuel to other exhaust heat recovery boilers 32 in which no abnormality has occurred.
  • one of the exhaust heat recovery boilers 32 constituting the plurality of gas turbine units 15 fails, and the steam turbine connected to the failed exhaust heat recovery boiler 32. Even when the steam F can no longer be supplied to 61, a part of the steam F supplied from the non-failed exhaust heat recovery boiler 32 is connected to the failed exhaust heat recovery boiler 32 via the connection line 12.
  • the steam turbine 61 can be supplied. As a result, power can be obtained by driving the evaporation turbine 61 that constitutes the turbine apparatus 11 including the failed exhaust heat recovery boiler 32, so that the second compressor 62 connected to the evaporation turbine 61 is removed. It can be operated.
  • the second compressor 62 for compressing the process gas in a series of processes in the factory C (plant), other apparatuses in the factory C (including manufacturing apparatuses and processing apparatuses) are continued. Since it can be used (operated), production stop of the factory C can be suppressed.
  • At least one of the three data acquired by the temperature detection unit 13A, the pressure detection unit 13B, and the flow rate detection unit 13C has a preset threshold value.
  • the present invention is limited to this. Not.
  • the exhaust heat recovery boiler 32 determined to be abnormal when the numerical values of the two data acquired by the two detection units fall below the preset threshold values.
  • the operation may be stopped, and the fuel E supplied to the auxiliary combustion device 46 of the normal exhaust heat recovery boiler 32 may be increased.
  • the operation of the exhaust heat recovery boiler 32 determined to be abnormal is stopped when the numerical value of data acquired by one detection unit falls below each preset threshold value.
  • the fuel E supplied to the auxiliary combustion device 46 of the normal exhaust heat recovery boiler 32 may be increased.
  • connection line 12 is provided so as to connect the steam supply lines 16 of the two turbine apparatuses 11
  • the turbine connected to the connection line 12 is described.
  • the number of the apparatuses 11 should just be plural (two or more), and is not limited to the number (two) of the turbine apparatuses 11 shown in FIG.
  • connection line 12 If possible, more turbine devices 11 may be connected to the connection line 12. As a result, the steam F to be generated by the exhaust heat recovery boiler 32 in which an abnormality has occurred can be sufficiently supplemented by the normal exhaust heat recovery boiler 32 supplied with a large amount of fuel E.
  • the case where the abnormality (failure) of the exhaust heat recovery boiler 32 is determined by monitoring the state of the steam F derived from the exhaust heat recovery boiler 32 has been described as an example.
  • the level of water in the drum 49 constituting the exhaust heat recovery boiler 32 is monitored by a water level sensor or the like, and an abnormality (failure) of the exhaust heat recovery boiler 32 is determined based on data on the water level detected by the water level sensor. Also good.
  • an automatic valve (not shown) electrically connected to the control device 14 is provided in each of the second portions 56 provided in the plurality of turbine apparatuses 11, and an abnormality (failure) occurs in the exhaust heat recovery boiler 32.
  • the amount of steam F supplied to each steam turbine 61 may be made equal by controlling a plurality of automatic valves (not shown).
  • a pressure gauge (not shown) electrically connected to the control device 14 is provided at the discharge port of the compressor, and the plurality of pressure gauges May be controlled so that the pressures indicated by are equal.
  • the combined cycle plant of the present invention is applicable to a combined cycle plant having a gas turbine unit including a gas turbine and a steam turbine unit including a steam turbine and an exhaust heat recovery boiler.

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Abstract

ガスタービン(21)、第１の圧縮機(22)、及び排熱回収ボイラ(32)を含むガスタービンユニット(15)と、蒸気タービン(61)、及び蒸気タービン(61)により得られた動力により駆動され、工場(C)内でのプロセスガスの圧縮に寄与する第２の圧縮機(62)を含む蒸気タービンユニット(17)と、排熱回収ボイラ(32)から導出された蒸気を蒸気タービン(61)に供給する蒸気供給ライン(16)と、をそれぞれ備えた複数のタービン装置(11)と、複数のタービン装置(11)を構成する蒸気供給ライン(16)間に配置され、複数の蒸気供給ライン(16)を連結する連結ライン(12)と、を有する。

Description

コンバインドサイクルプラント
　本発明は、ガスタービンを含むガスタービンユニットと、蒸気タービン及び排熱回収ボイラを含む蒸気タービンユニットと、を有するコンバインドサイクルプラントに関する。
　従来、圧縮機、燃焼器、タービンを含むガスタービンを備えたガスタービンユニットと、蒸気タービン及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）を備えた蒸気タービンユニットと、を含むコンバインドサイクルプラントが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
　ガスタービンユニットでは、空気圧縮機を用いて圧縮した空気を燃焼器に送り、燃焼器に供給された燃料と一緒に加熱し、タービンにおいて、燃焼器で生成された高温高圧ガスを膨張させることで、タービンと接続された第１の発電機の動力を生み出す。このとき、ガスタービンユニットからは、高温（例えば、６００℃）の排気ガスが排出される。
　蒸気タービンユニットでは、上記排気ガスを利用して、排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給することにより、蒸気タービンと接続された第２の発電機の動力を生み出すとともに、蒸気タービンから蒸気を排出する。
　蒸気タービンから排出された蒸気は、復水器の熱交換部に導かれ、該熱交換部において海水等の冷却水で冷却されて凝縮され、復水として排熱回収ボイラへの給水系統に導かれる。
特開平１１－１１７７１２号公報
　ところで、特許文献１に開示されたガスタービンコンバインドプラント（コンバインドサイクルプラント）において、第１の発電機に替えて、第１の圧縮機を用い、第２の発電機に替えて、プラント（工場）と接続された圧縮機を用いる場合がある。
　この場合、蒸気タービンで駆動される第２の圧縮機は、プラントの一連のプロセスにおいて、それぞれ異なる工程で使用されることが多く、一台でも第２の圧縮機が駆動できないと、該プラントが運転できなくなる（プラントが停止する）。
　したがって、一連のプロセスにおいて複数の第２の圧縮機がそれぞれ異なるプロセスでプロセスガスを圧縮する場合、故障により排熱回収ボイラが停止すると、排熱回収ボイラが故障した圧縮機によりプロセスガスを圧縮することが困難となる。これにより、工場内の他の装置（製造装置や処理装置等を含む装置）も動作できなくなるため、プラントでの製品の生産ができなくなるという問題があった。
　この問題は、第１及び第２の発電機を用いた場合と比較して、非常に大きな問題となる。
　そこで、本発明は、排熱回収ボイラが故障した場合でも蒸気タービンと接続された圧縮機を動作させることで、該圧縮機と接続されたプラントでの製品の生産停止を抑制することの可能なコンバインドサイクルプラントを提供する。
　本発明の第１の態様に係るコンバインドサイクルプラントは、ガスタービン、該ガスタービンにより得られた動力により駆動する第１の圧縮機、及び該ガスタービンから排出される高温の排ガスを用いて水を蒸気にする排熱回収ボイラを含むガスタービンユニットと、前記蒸気が供給される蒸気タービン、及び該蒸気タービンにより得られた動力により駆動され、工場内のプロセスガスの圧縮に寄与する第２の圧縮機を含む蒸気タービンユニットと、前記排熱回収ボイラ及び前記蒸気タービンと接続され、前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気供給ラインと、をそれぞれ備えた複数のタービン装置と、前記複数のタービン装置を構成する前記蒸気供給ライン間に配置され、複数の前記蒸気供給ラインを連結する連結ラインと、を有する。
　このような構成とされたコンバインドサイクルプラントは、複数のガスタービンユニットを構成する排熱回収ボイラのうち、どれかが故障して、故障した排熱回収ボイラを含んだタービン装置の蒸気タービンに蒸気を供給できなくなった場合でも、故障していない排熱回収ボイラから供給される蒸気の一部を、連結ラインを介して、故障した排熱回収ボイラを含んだタービン装置の蒸気タービンに供給することが可能となる。
　これにより、故障した排熱回収ボイラを含んだタービン装置の蒸発タービンを駆動させて動力を得ることが可能となるので、該蒸発タービンと接続された第２の圧縮機を動作させることができる。
　したがって、工場内の一連のプロセスでのプロセスガスの圧縮に第２の圧縮機を用いる場合、工場内の他の装置（製造装置や処理装置等を含む装置）を継続使用する（動作させる）ことが可能となるので、工場の生産停止を抑制することができる。
　また、本発明の第２の態様に係るコンバインドサイクルプラントにおいて、前記排熱回収ボイラは、前記高温の排ガスが供給され、蒸発器、及びドラムを介して供給された蒸気と該高温の排ガスとを熱交換させる第１の過熱器と、燃料を用いて、前記第１の過熱器から供給され、前記高温の排ガスよりも温度が低下した前記排ガスを加熱する助燃装置と、前記助燃装置により加熱された排ガス、及び前記第１の過熱器から供給された蒸気が供給され、該排ガスと該蒸気とを熱交換させ、熱交換後の該蒸気を前記蒸気供給ライン内に導出する第２の過熱器と、を有してもよい。
　このような構成とすることで、複数の排熱回収ボイラのうち、いずれかの排熱回収ボイラが故障した際、故障していない排熱回収ボイラの助燃装置に供給する燃料を増加させて、故障していない排熱回収ボイラから多くの蒸気を発生させることが可能となる。
　これにより、故障した排熱回収ボイラを含んだタービン装置を構成する蒸気タービンに、故障していない排熱回収ボイラで生成された蒸気の一部を供給することができる。
　また、本発明の第４の態様に係るコンバインドサイクルプラントにおいて、前記連結ラインとの連結位置と前記排熱回収ボイラとの間に位置する前記蒸気供給ラインに設けられ、前記排熱回収ボイラが正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得する検出部と、前記データの数値が予め設定した閾値よりも下回った際、前記複数のタービン装置を構成する前記助燃装置に供給する前記燃料の量を増加させるように制御する制御装置と、を有してもよい。
　このような検出部及び制御装置を有することで、複数の排熱回収ボイラのうち、いずれかの排熱回収ボイラが故障した際、故障していない排熱回収ボイラの助燃装置に供給する燃料を増加させる制御を行うことが可能となる。
　これにより、故障していない排熱回収ボイラから多くの蒸気を発生させて、故障した排熱回収ボイラから生成されるべき蒸気を他の排熱回収ボイラで補うことができる。
　また、本発明の第５の態様に係るコンバインドサイクルプラントにおいて、前記制御装置は、前記データの数値が予め設定した閾値よりも下回った前記蒸気供給ラインと接続された前記排熱回収ボイラの動作を停止させてもよい。
　これにより、故障した排熱回収ボイラの他の部分が故障することを抑制可能となる。また、故障した排熱回収ボイラを停止させることで、作業者の安全を確保することができる。また、故障した排熱回収ボイラを点検・修理することができる。
　また、本発明の第６の態様に係るコンバインドサイクルプラントにおいて、前記検出部は、前記排熱回収ボイラの導出側に位置する前記蒸気供給ライン内の温度を検出する温度検出部、前記排熱回収ボイラの導出側に位置する前記蒸気供給ライン内を流れる前記蒸気の流量を検出する流量検出部、及び前記排熱回収ボイラの導出側に位置する前記蒸気供給ライン内の圧力を検出する圧力検出部のうち、少なくとも１種で構成してもよい。
　このように、温度検出部、流量検出部、及び圧力検出部のうち、少なくとも１種で検出部を構成することで、該検出部により、排熱回収ボイラが正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得することができる。
　本発明によれば、排熱回収ボイラが故障した場合でも蒸気タービンと接続された圧縮機を動作させることができる。
本発明の実施の形態に係るコンバインドサイクルプラントの概略構成を模式的に示す図である。 図１の領域Ａで囲まれた部分を拡大した図であり、排熱回収ボイラの内部構成を説明するための図である。 複数の排熱回収ボイラのうち、一部の排熱回収ボイラに異常（故障）が発生した際に制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
〔実施の形態〕
　図１は、本発明の実施の形態に係るコンバインドサイクルプラントの概略構成を模式的に示す図である。
　図１において、Ａは排熱回収ボイラ及びその周囲を囲む領域（以下、「領域Ａ」という）、Ｂは流入空気（以下、「流入空気Ｂ」という）、Ｃは製造装置や処理装置等の装置を含む工場（以下、「工場Ｃ」という）をそれぞれ示している。なお、図１では、紙面の都合上、２つのタービン装置１１のみを図示する。
　図１を参照するに、本実施の形態のコンバインドサイクルプラント１０は、複数のタービン装置１１（本実施の形態の場合、２つのタービン装置１１）と、連結ライン１２と、温度検出部１３Ａと、圧力検出部１３Ｂと、流量検出部１３Ｃと、制御装置１４と、を有する。
　タービン装置１１は、ガスタービンユニット１５と、蒸気供給ライン１６と、蒸気タービンユニット１７と、を有する。
　ガスタービンユニット１５は、ガスタービン２１と、第１の圧縮機２２と、排ガス供給ライン２３と、燃料供給源２４と、第１の燃料供給ライン２５と、自動弁２７，２９と、第２の燃料供給ライン２８と、排熱回収ボイラ３２と、水供給源３４と、水供給ライン３５と、第１の排気ライン３６と、排気切換え弁３７（三方弁）と、第２の排気ライン３８と、を有する。
　ガスタービン２１は、動力を第１の圧縮機２２に供給可能な状態で、第１の圧縮機２２と接続されている。ガスタービン２１は、例えば、図示してはいない圧縮機、燃焼器、タービン等を有した構成とされている。タービン（図示せず）は、排ガス供給ライン２３の一端と接続されている。
　上記構成の場合、ガスタービン２１は、流入空気Ｂを圧縮機（図示せず）で圧縮し、燃焼器（図示せず）において、圧縮された高圧の空気に燃料を噴射させて、燃焼させ、その後、高温高圧とされた空気がタービン（図示せず）を回転させることで、動力を回転力として取り出す。このとき、タービン（図示せず）から排ガスが排出される。
　燃焼器（図示せず）は、第１の燃料供給ライン２５の他端と接続されている。燃焼器（図示せず）には、第１の燃料供給ライン２５を介して、燃料供給源２４から燃料が供給される。
　第１の圧縮機２２は、ガスタービン２１と接続されている。第１の圧縮機２２は、ガスタービン２１から得られた動力により駆動される圧縮機である。
　排ガス供給ライン２３の他端は、排気切換え弁３７（三方弁）と接続されている。排気切換え弁３７は、排気の流れを２方向に切り替える（言い換えれば、２つのラインに切り替える）ための弁である。
　排気切換え弁３７と接続された一方のラインは、排熱回収ボイラ３２（具体的には、後述する第１の過熱器４５）と接続されている。また、他方のラインとして、第２の排気ライン３８が接続されている。排ガス供給ライン２３は、ガスタービン２１を構成するタービン（図示せず）から排出された排ガスを、排熱回収ボイラ３２を構成する第１の過熱器４５に供給するためのラインである。
　燃料供給源２４は、第１の燃料供給ライン２５の一端、及び第２の燃料供給ライン２８の一端と接続されている。燃料供給源２４は、第１の燃料供給ライン２５を介して、ガスタービン２１を構成する燃焼器（図示せず）に燃料を供給するとともに、第２の燃料供給ライン２８を介して、排熱回収ボイラ３２に燃料を供給する。第２の燃料供給ライン２５の他端は、排熱回収ボイラ３２を構成する後述する助燃装置４６と接続されている。
　自動弁２７は、第１の燃料供給ライン２５に設けられている。自動弁２７は、ガスタービン２１に供給する燃料の流量を調節するための弁である。
　自動弁２９は、第２の燃料供給ライン２８に設けられている。自動弁２９は、排熱回収ボイラ３２を構成する助燃装置４６に供給する燃料の流量を調節するための弁である。
　排気切換え弁３７は、排気ガスの流れを切り替えるための弁である。
　自動弁２７，２９、及び排気切換え弁３７は、制御装置１４と電気的に接続されている。自動弁２７，２９は、制御装置１４により、その開度が自動で調整される。排気切換え弁３７は、制御装置１４により、その排気方向が自動で調節される。
　自動弁２７，２９は、制御装置１４と電気的に接続されており、制御装置１４により、その開度が自動で調節される。
　図２は、図１の領域Ａで囲まれた部分を拡大した図であり、排熱回収ボイラの内部構成を説明するための図である。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
　図２において、Ｄはガスタービン２１から排出された高温の排ガス（以下、「排ガスＤ」という）、Ｅは助燃装置４６に供給される燃料（以下、「燃料Ｅ」という）、Ｆは排熱回収ボイラ３２により生成された蒸気（以下、「蒸気Ｆ」という）、Ｇは排熱回収ボイラ３２を構成する後述するエコノマイザ５１に供給される水（以下、「水Ｇ」という）をそれぞれ示している。
　また、図２において、Ｉは排ガスＤの移動方向（以下、「Ｉ方向」という）、Ｊは水Ｇの移動方向、Ｋは蒸気（言い換えれば、蒸発させられた水Ｇ）の移動方向を示している。
　次に、図１及び図２を参照して、排熱回収ボイラ３２について説明する。
　排熱回収ボイラ３２は、第１の過熱器４５と、助燃装置４６と、第２の過熱器４７と、蒸発器４８と、ドラム４９と、エコノマイザ５１と、を有する。
　第１の過熱器４５は、排ガス供給ライン２３の他端と接続されている。第１の過熱器４５には、排ガス供給ライン２３を介して、ガスタービン２１から高温（例えば、５００℃程度）の排ガスＤが供給される。
　第１の過熱器４５には、ドラム４９を介して、蒸発器４８により蒸発させられた水Ｇである蒸気が供給される。
　第１の過熱器４５は、排ガスＤとドラム４９から供給された蒸気とを熱交換させることで、加熱した蒸気を第２の過熱器４７に供給する。この熱交換により、排ガスＤの温度は、ガスタービン２１から供給されたときの温度よりも低下する（例えば、３５０℃程度の温度まで低下する）。
　上記第１の過熱器４５としては、例えば、熱交換器を用いることができる。
　助燃装置４６は、第１の過熱器４５から導出された排ガスＤを導入可能な状態で接続されるとともに、助燃装置４６から導出された排ガスＤを第２の過熱器４７に供給可能な状態で第２の過熱器４７と接続されている。
　助燃装置４６には、第２の燃料供給ライン２８を介して、助燃装置４６を駆動させるための燃料Ｅが供給される。この燃料Ｅは、ガスタービン２１に供給する燃料と同じものを用いるとよい。これにより、１つの燃料供給源２４のみを設ければよいため、ガスタービンユニット１５の構成を簡略化することができる。
　助燃装置４６は、温度が低下した排ガスＤを加熱するための装置である。助燃装置４６に加熱されることで、高温（例えば、８００℃）とされた排ガスＤは、第２の過熱器４７に供給される。
　上記構成とされた助燃装置４６としては、例えば、ダクトバーナーを用いることができる。
　第２の過熱器４７は、蒸気供給ライン１６を構成する後述する第１の部分５５の一端と接続されている。
　第２の過熱器４７は、助燃装置４６により高温（例えば、８００℃程度）とされた排ガスＤが供給される。このため、第２の過熱器４７は、上記高温とされた排ガスＤに耐えうるような構造（十分な耐熱性を有する構造）とされている。
　第２の過熱器４７では、助燃装置４６により高温とされた排ガスＤと第１の過熱器４５から供給された蒸気とを熱交換させる。これにより、蒸気の温度が上昇するとともに、排ガスＤの温度が低下する。
　第２の過熱器４７から導出された蒸気Ｆは、蒸気供給ライン１６（具体的には、第１の部分５５）に導出される。また、第２の過熱器４７から導出された排ガスＤは、蒸発器４８に供給される。
　ここで、排ガスＤの移動方向（Ｉ方向）からみて、上述した助燃装置４６を、第１の過熱器４５と第２の過熱器４７との間に配置させた理由について説明する。
　例えば、第１の過熱器４５の前段に位置する排ガス供給ライン２３に助燃装置４６を設けた場合、助燃装置４６により、ガスタービン２１から供給される高温の排ガスＤがさらに加熱されてしまうため、第１の過熱器４５を第２の過熱器４７のように十分な耐熱性を有する構造にする必要がある。
　しかし、これを行うと、第１の過熱器４５の材料費等が上昇するため、排熱回収ボイラ３２のコストが増加してしまう。
　また、第１の過熱器４５の前段に位置する排ガス供給ライン２３に助燃装置４６を設けると、第１の過熱器４５から導出され、温度が低下した排ガスＤがそのまま第２の過熱器４７に導入されてしまうため、第２の過熱器４７において、十分な熱交換を行うことが困難となる。
　以上、説明したような理由により、排ガスＤの移動方向（Ｉ方向）からみて、助燃装置４６は、第１の過熱器４５と第２の過熱器４７との間に配置させることが好ましい。
　蒸発器４８は、エコノマイザ５１から導出された水Ｇ（加熱された水Ｇ）を導入可能な状態でエコノマイザ５１と接続されるとともに、蒸発器４８から導出した排ガスＤをエコノマイザ５１に供給可能な状態でエコノマイザ５１と接続されている。
　蒸発器４８は、エコノマイザ５１から供給され、かつ加熱された水Ｇを蒸発させる。このとき、排ガスＤの熱を利用して、水Ｇを蒸発させる。蒸発器４８は、ドラム４９に蒸発させた水Ｇを供給する。この蒸発させた水Ｇには、蒸発していない水Ｇと蒸気とが含まれている。
　また、蒸発器４８は、エコノマイザ５１に、蒸気を生成することで、温度が低下した排ガスＤを供給する。
　ドラム４９は、第１の過熱器４５に蒸気を供給可能な状態で第１の過熱器４５と接続されている。ドラム４９は、蒸発器４８から供給された蒸発させた水Ｇに含まれる蒸発していない水Ｇと蒸気とを分離する。ドラム４９により分離された蒸気は、第１の過熱器４５に供給される。
　エコノマイザ５１は、水供給源３４と接続された水供給ライン３５の他端と接続されている。エコノマイザ５１には、水供給ライン３５を介して、水供給源３４から水Ｇが供給される。
　エコノマイザ５１では、蒸発器４８から供給された排ガスＤを用いて、水Ｇを加熱する。エコノマイザ５１により加熱された水Ｇは、蒸発器４８に供給される。
　また、エコノマイザ５１は、第１の排気ライン３６の一端と接続されている。エコノマイザ５１で使用された排ガスＤは、第１の排気ライン３６を介して、排熱回収ボイラ３２の外部に排気される。
　上記説明したように、排熱回収ボイラ３２は、高温の排ガスＤが供給され、蒸発器４８、及びドラム４９を介して供給された蒸気と高温の排ガスＤとを熱交換させる第１の過熱器４５と、第１の過熱器４５から供給され、高温の排ガスＤよりも温度が低下した排ガスＤを、燃料Ｅを用いて加熱する助燃装置４６と、助燃装置４６により加熱された排ガスＤ、及び第１の過熱器４５から供給された蒸気が供給され、排ガスＤと蒸気とを熱交換させ、熱交換後の蒸気を蒸気供給ライン１６内に導出する第２の過熱器４７と、を有する。
　このような構成とすることで、タービン装置１１を構成する排熱回収ボイラ３２（複数の排熱回収ボイラ）のうち、いずれかの排熱回収ボイラ３２が故障した際、故障していない排熱回収ボイラ３２の助燃装置４６に供給する燃料Ｅを増加させて、故障していない排熱回収ボイラ３２から多くの蒸気を発生させることが可能となる。
　これにより、後述する連結ライン１２を介して、故障した排熱回収ボイラ３２を含むタービン装置（この場合、タービン装置１１またはタービン装置１２）を構成する蒸気タービン６１（後述する蒸気タービン）に、故障していない排熱回収ボイラ３２で生成された蒸気Ｆの一部を供給することができる。
　水供給源３４は、水供給ライン３５の一端と接続されるとともに、後述する復水器６３から水を回収可能な状態で後述する復水器６３と接続されている。
　水供給源３４は、水供給ライン３５を介して、エコノマイザ５１に蒸気を生成する際に必要な水Ｇを供給する。また、水供給源３４は、復水器６３から回収した水を水Ｇとして再利用する。
　第１の排気ライン３６は、エコノマイザ５１で使用された排ガスＤを排熱回収ボイラ３２の外部に排気するためのラインである。
　蒸気供給ライン１６は、第１の部分５５と、第２の部分５６と、を有する。第１の部分５５は、その一端が第２の過熱器４７と接続されており、他端が連結ライン１２と接続されている。第１の部分５５は、第２の過熱器４７から導出された蒸気Ｆを連結ライン１２に導入させる。
　第２の部分５６は、その一端が第１の部分５５の接続位置（連結位置）の近傍に位置する連結ライン１２と接続されており、他端がタービン装置１１を構成する後述する蒸気タービン６１と接続されている。
　第２の部分５６には、連結ライン１２を介して、蒸気Ｆが導入される。第２の部分５６に導入された蒸気Ｆは、タービン装置１１を構成する蒸気タービン６１に供給される。
　なお、複数のタービン装置１１を構成する蒸気供給ライン１６は、異なる位置において、同一の連結ライン１２と接続されている。したがって、連結ライン１２には、複数のタービン装置１１のガスタービンユニット１５から導出された蒸気Ｆが供給される。
　蒸気タービンユニット１７は、蒸気タービン６１と、第２の圧縮機６２と、復水器６３と、を有する。蒸気タービン６１は、連結ライン１２及び第２の部分５６を介して供給される蒸気Ｆにより、蒸気タービン６１を構成する羽根（図示せず）を回転させることで、動力を生み出す。
　蒸気タービン６１は、生み出した動力を第２の圧縮機６２に供給可能な状態で、第２の圧縮機６２と接続されている。
　第２の圧縮機６２としては、工場Ｃ内の装置（具体的には、例えば、製品を製造する製造装置やプロセスガスを処理する処理装置等を含む装置）にプロセスガスを供給する圧縮機を用いる。つまり、第２の圧縮機６２は、工場内のプロセスガスの圧縮に寄与する圧縮機である。
　このように、第２の圧縮機６２を設け、第２の圧縮機６２を用いて、工場Ｃ内の装置にプロセスガスを供給することで、工場Ｃ内の装置（製造装置やプロセスガスを処理する処理装置等の含む装置）を使用する（動作させる）ことが可能となるので、工場Ｃの製品の生産停止を抑制することができる。
　復水器６３は、蒸気タービン６１及び水供給源３４と接続されている。復水器６３は、蒸気タービン６１が動力を生み出す際に使用した蒸気Ｆを回収し、水Ｇにする。復水器６３は、水Ｇを水供給源３４に戻すことで、水Ｇを再利用する。
　連結ライン１２は、複数のタービン装置１１を構成する蒸気供給ライン１６間に配置され、複数の蒸気供給ライン１６を連結するように配置されている。
　連結ライン１２は、複数のタービン装置１１を構成する各排熱回収ボイラ３２から供給された蒸気Ｆを一度まとめて、複数のタービン装置１１を構成する各蒸気タービン６１に供給する機能を有する。
　このように、複数の蒸気供給ライン１６を連結する連結ライン１２を設けることで、複数のガスタービンユニット１５に設けられた排熱回収ボイラ３２のうち、どちらかが故障して、故障した排熱回収ボイラ３２と接続された蒸気タービン６１に蒸気Ｆを供給できなくなった場合でも、故障していない排熱回収ボイラ３２から供給される蒸気Ｆの一部を、連結ライン１２を介して、故障した排熱回収ボイラ３２を含んだタービン装置１１の蒸気タービン６１に供給することが可能となる。
　これにより、故障した排熱回収ボイラ３２を含んだタービン装置１１の蒸発タービン６１を駆動させて動力を得ることが可能となるので、第２の圧縮機６２を動作させることができる。
　温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃは、排熱回収ボイラ３２の近傍に位置する第１の部分５５（言い換えれば、連結ライン１２との連結位置と排熱回収ボイラ３２との間に位置する蒸気供給ライン１６）に設けられている。
　温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃは、排熱回収ボイラ３２が正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得する検出部である。
　温度検出部１３Ａは、排熱回収ボイラ３２の導出側に位置する蒸気供給ライン５５内（言い換えれば、第１の部分５５内）の温度を検出する検出部である。
　排熱回収ボイラ３２の動作時において、温度検出部１３Ａは、検出した温度に関するデータを連続的に制御装置１４に送信する。温度検出部１３Ａとしては、例えば、熱電対を用いることができる。
　圧力検出部１３Ｂは、排熱回収ボイラ３２の導出側に位置する蒸気供給ライン５５内（言い換えれば、第１の部分５５内）の圧力を検出する検出部である。
　排熱回収ボイラ３２の動作時において、圧力検出部１３Ｂは、検出した圧力に関するデータを連続的に制御装置１４に送信する。圧力検出部１３Ｂとしては、例えば、圧力センサや圧力計等を用いることができる。
　流量検出部１３Ｃは、排熱回収ボイラ３２の導出側に位置する蒸気供給ライン５５内（言い換えれば、第１の部分５５内）を流れる蒸気Ｆの流量を検出する検出部である。
　排熱回収ボイラ３２の動作時において、流量検出部１３Ｃは、検出した蒸気Ｆの流量に関するデータを連続的に制御装置１４に送信する。流量検出部１３Ｃとしては、例えば、流量計（具体的には、例えば、デジタル渦流量計）を用いることができる。
　上記説明した温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃよりなる検出部を第１の部分５５に設けることで、該検出部により、排熱回収ボイラ３２が正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得することができる。
　なお、図１では、排熱回収ボイラ３２が正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得する検出部として、３つの検出部である温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃを設けた場合を例に挙げて説明したが、上記検出部は、温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃのうち、少なくとも１種で構成されていればよい。
　つまり、上記検出部は、温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃのうちの１つの検出部、或いは、温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃのうちの２つの検出部で構成してもよい。
　これらの場合も上記検出部により、排熱回収ボイラ３２が正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得することができる。
　制御装置１４は、記憶部６６と、制御部６７と、を有する。記憶部６６には、コンバインドサイクルプラント１０の制御を行うためのプログラムや、第１の部分５５における蒸気Ｆの温度に関する閾値である下限温度閾値、第１の部分５５内における圧力に関する閾値である下限圧力閾値、第１の部分５５における蒸気Ｆの流量に関する閾値である下限流量閾値、上述した各閾値（予め設定された下限温度閾値、下限圧力閾値、及び下限流量閾値）と温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃが検出するデータの数値との比較を行うプログラム等が格納されている。
　制御部６７は、記憶部６６に格納されたプログラムに基づいて、コンバインドサイクルプラント１０の制御全般を行う。
　また、制御部６７は、温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃが検出するデータが、上述した各閾値を下回ったか否かの判定を行い、上記３つの検出部が検出したデータのうち、少なくとも１つのデータの数値が、予め設定された上記閾値を下回った際には、排熱回収ボイラ３２の動作が異常（故障）と判定し、異常が発生した排熱回収ボイラ３２を停止させる。
　具体的には、制御部６７は、異常が発生した排熱回収ボイラ３２を有するタービン装置１１を構成する自動弁２９を閉じて、かつ、排気切換え弁３７を第２の排気ライン３８に切り替えて排気ガスを排熱回収ボイラ３２に導入させないことで、異常が発生した排熱回収ボイラ３２（言い換えれば、故障した排熱回収ボイラ３２）を停止させる。
　このように、異常が発生した排熱回収ボイラ３２を停止させることで、作業者の安全を確保することができる。また、故障した排熱回収ボイラ３２を点検・修理することができる。
　また、制御部６７は、排熱回収ボイラ３２の異常が発生した際、排熱回収ボイラ３２の異常が発生していない排熱回収ボイラ３２を有するタービン装置１１の自動弁２９の開度が大きくなるように、自動弁２９を制御する。
　このような制御を行うことで、異常が発生していない排熱回収ボイラ３２に、より多くの燃料Ｅが供給されるため、該排熱回収ボイラ３２の処理能力を向上させることが可能となる。
　これにより、異常が発生していない排熱回収ボイラ３２から多くの蒸気Ｆを発生させて、故障した排熱回収ボイラ３２から生成されるべき蒸気Ｆを、異常が発生していない排熱回収ボイラ３２で補うことができる。
　図３は、複数の排熱回収ボイラのうち、一部の排熱回収ボイラに異常（故障）が発生した際に制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
　ここで、図１及び図３を参照して、複数の排熱回収ボイラ３２のうち、一部の排熱回収ボイラ３２に異常（故障）が発生した際に制御装置１４が行う処理について説明する。
　図３において、ＳＴＥＰ１では、図１に示すコンバインドサイクルプラント１０の運転が開始される。
　次いで、ＳＴＥＰ２では、検出部（温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃ）による複数の排熱回収ボイラ３２から導出される蒸気の状態（具体的には、第１の部分５５内の温度、第１の部分５５内の圧力、第１の部分５５に導出された蒸気Ｆの流量）の検出し、検出したデータ制御装置に送信する。
　次いで、ＳＴＥＰ３では、制御装置１４により、検出部が取得するデータの数値が予め設定した閾値（具体的には、上述した下限温度閾値、下限圧力閾値、及び下限流量閾値）を下回ったかどうかの判定が行われる。つまり、異常が発生した排熱回収ボイラ３２があったか否かの判定が行われる。
　ＳＴＥＰ３において、異常が発生した排熱回収ボイラ３２があったと判定（Ｙｅｓと判定）されると、処理は、ＳＴＥＰ４へと進む。
　また、ＳＴＥＰ３において、異常が発生した排熱回収ボイラ３２が無いと判定（Ｎｏと判定）されると処理は、ＳＴＥＰ５へと進み、コンバインドサイクルプラント１０の運転が継続され、処理は、ＳＴＥＰ２へと戻る。
　ＳＴＥＰ４では、制御装置１４により、異常（故障）した排熱回収ボイラ３２を停止させ、異常が発生していない他の排熱回収ボイラ３２への燃料の供給を増加させる。
　本実施の形態のコンバインドサイクルプラント１０によれば、複数のガスタービンユニット１５を構成する排熱回収ボイラ３２のうち、どれかが故障して、故障した排熱回収ボイラ３２と接続された蒸気タービン６１に蒸気Ｆを供給できなくなった場合でも、故障していない排熱回収ボイラ３２から供給される蒸気Ｆの一部を、連結ライン１２を介して、故障した排熱回収ボイラ３２と接続された蒸気タービン６１に供給することが可能となる。
　これにより、故障した排熱回収ボイラ３２を含むタービン装置１１を構成する蒸発タービン６１を駆動させて動力を得ることが可能となるので、該蒸発タービン６１と接続された第２の圧縮機６２を動作させることができる。
　したがって、工場Ｃ（プラント）内の一連のプロセスでのプロセスガスの圧縮に第２の圧縮機６２を用いることで、工場Ｃ内の他の装置（製造装置や処理装置等を含む装置）を継続使用する（動作させる）ことが可能となるので、工場Ｃの生産停止を抑制することができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、本実施の形態における各構成及びこれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。　また、本発明は、上述した実施の形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
　例えば、本実施の形態では、一例として、温度検出部１３Ａ、圧力検出部１３Ｂ、及び流量検出部１３Ｃが取得する３つのデータのうち、少なくとも１つのデータの数値が、予め設定された上記閾値を下回った際に、排熱回収ボイラ３２の動作が異常（故障）と判定し、異常が発生した排熱回収ボイラ３２を停止させる場合を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されない。
　例えば、種類の異なる２つの検出部を設ける場合には、２つの検出部が取得する２つのデータの数値が予め設定した各閾値を下回った際に、異常と判定された排熱回収ボイラ３２の動作を停止させ、正常な排熱回収ボイラ３２の助燃装置４６に供給する燃料Ｅを増加させてもよい。
　また、例えば、１つの検出部を設ける場合には、１つの検出部が取得するデータの数値が予め設定した各閾値を下回った際に、異常と判定された排熱回収ボイラ３２の動作を停止させ、正常な排熱回収ボイラ３２の助燃装置４６に供給する燃料Ｅを増加させてもよい。
　また、本実施の形態では、一例として、２つのタービン装置１１の蒸気供給ライン１６間を繋ぐように、連結ライン１２を設けた場合を例に挙げて説明したが、連結ライン１２と接続させるタービン装置１１の数は、複数（２つ以上）であればよく、図１に示すタービン装置１１の数（２つ）に限定されない。
　また、可能であれば、より多くのタービン装置１１を連結ライン１２と接続させるとよい。これにより、異常が発生した排熱回収ボイラ３２が生成すべき蒸気Ｆを、燃料Ｅが多めに供給された正常な排熱回収ボイラ３２で十分に補うことができる。
　本実施の形態では、排熱回収ボイラ３２から導出される蒸気Ｆの状態をモニターすることで、排熱回収ボイラ３２の異常（故障）を判定した場合を例に挙げて説明したが、例えば、排熱回収ボイラ３２を構成するドラム４９内の水のレベルを水位センサ等で監視し、該水位センサが検出する水位に関するデータに基づいて、排熱回収ボイラ３２の異常（故障）を判定してもよい。
　また、複数のタービン装置１１に設けられた第２の部分５６に、制御装置１４と電気的に接続された自動弁（図示せず）をそれぞれ設け、排熱回収ボイラ３２に異常（故障）が発生した際、複数の該自動弁（図示せず）を制御することで、各蒸気タービン６１に供給される蒸気Ｆの量を等しくしてもよい。
　さらに、複数の第２の圧縮機６２が圧縮機の場合には、該圧縮機の吐出口に、制御装置１４と電気的に接続された圧力計（図示せず）を設け、複数の圧力計が示す圧力が等しくなるように、制御してもよい。
　本発明のコンバインドサイクルプラントは、ガスタービンを含むガスタービンユニットと、蒸気タービン及び排熱回収ボイラを含む蒸気タービンユニットと、を有するコンバインドサイクルプラントに適用可能である。
　１０　　コンバインドサイクルプラント
　１１　　タービン装置
　１２　　連結ライン
　１３Ａ　温度検出部
　１３Ｂ　圧力検出部
　１３Ｃ　流量検出部
　１４　　制御装置
　１５　　ガスタービンユニット
　１６　　蒸気供給ライン
　１７　　蒸気タービンユニット
　２１　　ガスタービン
　２２　　第１の圧縮機
　２３　　排ガス供給ライン
　２４　　燃料供給源
　２５　　第１の燃料供給ライン
　２７、２９　　自動弁
　２８　　第２の燃料供給ライン
　３２　　排熱回収ボイラ
　３４　　水供給源
　３５　　水供給ライン
　３６　　第１の排気ライン
　３７　排気切換え弁
　３８　第２の排気ライン
　４５　　第１の過熱器
　４６　　助燃装置
　４７　　第２の過熱器
　４８　　蒸発器
　４９　　ドラム
　５１　　エコノマイザ
　５５　　第１の部分
　５６　　第２の部分
　６１　　蒸気タービン
　６２　　第２の圧縮機
　６３　　復水器
　６６　　記憶部
　６７　　演算部
　Ａ　　　領域
　Ｂ　　　流入空気
　Ｃ　　　工場
　Ｄ　　　排ガス
　Ｅ　　　燃料
　Ｆ　　　蒸気
　Ｇ　　　水

Claims (5)

  1. 　ガスタービン、該ガスタービンにより得られた動力により駆動する第１の圧縮機、及び該ガスタービンから排出される高温の排ガスを用いて水を蒸気にする排熱回収ボイラを含むガスタービンユニットと、
    　前記蒸気が供給される蒸気タービン、及び該蒸気タービンにより得られた動力により駆動され、工場内でのプロセスガスの圧縮に寄与する第２の圧縮機を含む蒸気タービンユニットと、
    　前記排熱回収ボイラ及び前記蒸気タービンと接続され、前記蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気供給ラインと、
    をそれぞれ備えた複数のタービン装置と、
    　前記複数のタービン装置を構成する前記蒸気供給ライン間に配置され、複数の前記蒸気供給ラインを連結する連結ラインと、
    　を有することを特徴とするコンバインドサイクルプラント。
  2. 　前記排熱回収ボイラは、前記高温の排ガスが供給され、蒸発器、及びドラムを介して供給された蒸気と該高温の排ガスとを熱交換させる第１の過熱器と、
    　燃料を用いて、前記第１の過熱器から供給され、前記高温の排ガスよりも温度が低下した前記排ガスを加熱する助燃装置と、
    　前記助燃装置により加熱された排ガス、及び前記第１の過熱器から供給された蒸気が供給され、該排ガスと該蒸気とを熱交換させ、熱交換後の該蒸気を前記蒸気供給ライン内に導出する第２の過熱器と、
    　を有することを特徴とする請求項１記載のコンバインドサイクルプラント。
  3. 　前記連結ラインとの連結位置と前記排熱回収ボイラとの間に位置する前記蒸気供給ラインに設けられ、前記排熱回収ボイラが正常に動作しているか否かを判定するためのデータを取得する検出部と、
    　前記データの数値が予め設定した閾値よりも下回った際、前記複数のタービン装置を構成する前記助燃装置に供給する前記燃料の量を増加させるように制御する制御装置と、
    　を有することを特徴とする請求項２記載のコンバインドサイクルプラント。
  4. 　前記制御装置は、前記データの数値が予め設定した閾値よりも下回った前記蒸気供給ラインと接続された前記排熱回収ボイラの動作を停止させることを特徴とする請求項３記載のコンバインドサイクルプラント。
  5. 　前記検出部は、前記排熱回収ボイラの導出側に位置する前記蒸気供給ライン内の温度を検出する温度検出部、前記排熱回収ボイラの導出側に位置する前記蒸気供給ライン内を流れる前記蒸気の流量を検出する流量検出部、及び前記排熱回収ボイラの導出側に位置する前記蒸気供給ライン内の圧力を検出する圧力検出部のうち、少なくとも１種で構成されていることを特徴とする請求項３または４記載のコンバインドサイクルプラント。
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