JP2001289009A

JP2001289009A - 一軸式コンバインドタービン設備

Info

Publication number: JP2001289009A
Application number: JP2000103221A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hashimoto; 安弘橋本; Yuji Nakajima; 祐治中島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2001-10-19
Anticipated expiration: 2020-04-05
Also published as: JP4295415B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧タービン６のメタル温度を適正にする。【解決手段】第２蒸気導入経路３１からの起動用蒸気
を高圧タービン６及び中圧タービン７に導入して起動を
行うようにし、低圧タービン８の温度上昇を抑えて主に
中圧タービン７で起動用の仕事を行うと共に高圧タービ
ン６の冷却を行い、起動運転後に自缶蒸気が導入された
際における温度差を少なくして高圧タービン６のメタル
温度を適正にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン及び
高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に
連結して構成される一軸式コンバインドタービン設備に
関し、起動時における蒸気タービン温度の最適化を企図
したものである。

【０００２】

【従来の技術】エネルギー資源の有効利用と経済性の観
点から、発電プラントでは様々な高効率化が図られてい
る。ガスタービンと高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気
タービンからなる蒸気タービンとを一軸上に連結し、同
軸上に配された発電機を駆動する一軸式コンバインドタ
ービン設備もその一つである。

【０００３】一軸式コンバインドタービン設備では、ガ
スタービンからの排気ガスが排熱回収装置（排ガスボイ
ラー）に送られ、排ガスボイラー内で加熱ユニットを介
して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに送
って蒸気タービンで仕事をするようになっている。ま
た、高圧側蒸気タービンから排出された蒸気が排ガスボ
イラーで昇温された後に低圧側蒸気タービンに送られて
仕事をするようになっている。

【０００４】一軸式コンバインドタービン設備を駆動す
る場合、電動機や内燃機関等でガスタービンをある程度
回転させ、ガスタービンに付設された圧縮機からガスタ
ービンに所要の圧縮空気が供給されるようになってから
ガスタービンの燃焼器に点火するようにしている。この
場合、起動用の電動機や内燃機関等が必要になり、設備
が大型化してしまう。そこで、従来から、一軸式コンバ
インドタービン設備を駆動する場合、起動時に蒸気ター
ビンに起動用蒸気を導入することで、蒸気タービンを回
転させてガスタービンを回転させ、設備の起動を行って
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一軸式コンバインドタ
ービン設備の起動を行う場合、高圧側蒸気タービンロー
タと低圧側蒸気タービンのロータとに過大な熱応力が作
用しないようにロータメタル温度にマッチングした温度
の起動用蒸気を導入するすることが重要である。しか
し、一軸式コンバインドタービン設備の蒸気タービン
は、高圧側蒸気タービン及び低圧側蒸気タービン（再熱
側）を一軸上に備えた再熱式であるため、高圧側蒸気タ
ービンと低圧側蒸気タービンとのロータメタル温度が異
なっている。このため、起動用蒸気を適正に導入するこ
とが困難であった。

【０００６】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、起動用蒸気を適正に導入することができる一軸式コ
ンバインドタービン設備を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービ
ン及び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガス
タービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装
置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸
気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸
気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸
気とを前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を
備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動
時に第２蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する第２
蒸気導入経路を設けたことを特徴とする。

【０００８】また、上記目的を達成するための本発明の
構成は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧
側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの
排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、
前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービン
に導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービン
からの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記
低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸
式コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸
気を前記高圧側蒸気タービン及び前記低圧側蒸気タービ
ンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】そして、前記第２蒸気導入経路は流量調整
経路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調
整経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通し
ていることを特徴とする。また、前記第２蒸気導入経路
は流量調整導入路と温度調整導入路とが設けられ、前記
流量調整導入路と前記温度調整導入路とのそれぞれに複
数の並列経路を設け、前記並列経路のそれぞれに流路面
積が異なるオリフィスを設けると共に前記並列経路のそ
れぞれに開閉弁を設けたことを特徴とする。

【００１０】また、前記低圧側蒸気タービンの排出側に
は復水器が備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高
圧側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を前記復
水器に導入する復水経路を備えたことを特徴とする。ま
た、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービン
に導入されて仕事をした蒸気を前記低圧側蒸気タービン
側に導入する回収経路を備えたことを特徴とする。

【００１１】また、一軸式コンバインドタービン設備が
複数備えられ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前
記第２蒸気導入経路に導入する導入他缶経路を備えたこ
とを特徴とする。また、一軸式コンバインドタービン設
備が複数備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧
側蒸気タービンに導入されて仕事をした蒸気を他の設備
における排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えた
ことを特徴とする。また、一軸式コンバインドタービン
設備が複数備えられ、他の設備からの蒸気を第２蒸気と
して前記第２蒸気導入経路に導入する導入他缶経路を備
えると共に、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気
タービンに導入されて仕事をした蒸気を他の設備におけ
る排熱回収装置に排出する排出他缶経路を備えたことを
特徴とする。

【００１２】また、上記目的を達成するための本発明の
構成は、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸
気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前
記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱
回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高
圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧
蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの
蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を
備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動
時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する第２蒸
気導入経路を設けたことを特徴とする。

【００１３】また、上記目的を達成するための本発明の
構成は、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧蒸
気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、前
記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱
回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高
圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧
蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの
蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路を
備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起動
時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービン及び前記中圧蒸気
タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特
徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１には本発明の第１実施形態例
に係る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成
を示してある。また、図２には起動時におけるタービン
軸回転速度と起動用蒸気量との経時変化を示してあり、
図２(a) にはタービン軸回転速度の経時変化、図２(b)
には中圧タービンに導入される起動用蒸気の経時変化、
図２(c) には高圧タービンに導入される起動用蒸気の経
時変化を示してある。

【００１５】図１に示すように、圧縮機１及び燃焼器２
及びタービン３を有するガスタービン４が備えられ、ガ
スタービン４と同軸上に蒸気タービン５が連結されてい
る。蒸気タービン５は、高圧側蒸気タービンとしての高
圧タービン６と、低圧側蒸気タービンとしての中圧ター
ビン７と、低圧タービン８とが一軸に連結されて構成さ
れている。ガスタービン４からの排気ガスが排熱回収装
置としての排ガスボイラー９に送られるようになってお
り、排ガスボイラー９には高圧過熱器１０、中圧過熱器
１１及び低圧加熱器１２が備えられている。また、排ガ
スボイラー９の高圧過熱器１０の下流側には再熱器１３
が備えられている。尚、図示は省略したが、排ガスボイ
ラー９には、高・中・低圧用それぞれのドラムや蒸発器
等が備えられている。

【００１６】排ガスボイラー９の高圧過熱器１０で発生
した高圧蒸気は高圧側経路としての高圧蒸気ライン１５
により高圧タービン６に送られ、高圧タービン６から排
出された蒸気は再熱ライン１６により再熱器１３に送ら
れる。再熱器１３で過熱された蒸気は低圧側経路として
の中圧蒸気ライン１７により中圧タービン７に送られ、
低圧タービン８を経て復水器１８に送られる。また、排
ガスボイラー９の中圧過熱器１１で発生した中圧蒸気は
中圧ライン１９から再熱器１３に送られ、中圧蒸気ライ
ン１７により中圧タービン７に送られる。更に、排ガス
ボイラー９の低圧過熱器１２で発生した低圧蒸気は低圧
蒸気ライン２０により低圧タービン８に送られる。

【００１７】従って、排ガスボイラー９でガスタービン
４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー
９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気ター
ビン５で仕事が行われるようになっている。

【００１８】高圧蒸気ライン１５から分岐して高圧バイ
パスライン２１が設けられ、高圧バイパスライン２１は
再熱ライン１６につながっている。高圧バイパスライン
２１はHP-TB 弁２２の開閉によって蒸気の流通が制御さ
れている。また、中圧蒸気ライン１７から分岐して中圧
バイパスライン２３が設けられ、中圧バイパスライン２
３復水器１８の中圧部位につながっている。中圧バイパ
スライン２３はIP-TB弁２４の開閉によって蒸気の流通
が制御されている。更に、低圧蒸気ライン２０から分岐
して低圧バイパスライン２５が設けられ、低圧バイパス
ライン２５は復水器１８の低圧部位につながっている。
低圧バイパスライン２５はLP-TB 弁２６の開閉によって
蒸気の流通が制御されている。HP-TB 弁２２，IP-TB 弁
２４及びLP-TB 弁２６は図示しない制御装置の指令によ
り開閉制御され、蒸気の流通状況や図示しないドラムの
水位状態等が調節される。

【００１９】図中の符号で、２７は発電機、２８は燃料
圧縮機であり、燃料圧縮機２８で燃料が加圧されてガス
タービン４の燃焼器２に送られる。また、高圧タービン
６の入口側における高圧蒸気ライン１５には高圧流量調
整弁２９が設けられ、中圧タービン７の入口側における
中圧蒸気ライン１７には中圧流量調整弁３０が設けられ
ている。高圧流量調整弁２９、中圧流量調整弁３０は設
備の運転状況により適宜開閉制御される。

【００２０】一方、一軸式コンバインドタービン設備の
起動時に第２蒸気である起動用蒸気を高圧タービン６及
び中圧タービン７に導入する第２蒸気導入経路３１が設
けられている。第２蒸気導入経路３１は温度調整経路と
しての高温蒸気ライン３２及び流量調整経路としての低
温蒸気ライン３３から構成され、高温蒸気ライン３２と
低温蒸気ライン３３とが合流して第２蒸気ライン３４が
形成されている。高温蒸気ライン３２には高温流量調整
弁３５が設けられ、低温蒸気ライン３３には低温流量調
整弁３６が設けられている。

【００２１】第２蒸気ライン３４には温度検出手段３７
が設けられ、温度検出手段３７の検出情報に応じて高温
流量調整弁３５が開閉制御される。これにより、高温蒸
気の流量が制御されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気
の温度が適切に制御される。第２蒸気ライン３４には圧
力検出手段３８が設けられ、圧力検出手段３８の検出情
報に応じて低温流量調整弁３６が開閉制御される。これ
により、低温蒸気の流量が制御されて第２蒸気ライン３
４の起動用蒸気の量が適切に制御される。

【００２２】第２蒸気ライン３４は、中圧流量調整弁３
０の上流側における中圧蒸気ライン１７に連通する中圧
第２蒸気ライン４１と、高圧流量調整弁２９の下流側に
おける高圧蒸気ライン１５に連通する高圧第２蒸気ライ
ン４２とに分岐している。中圧第２蒸気ライン４１の連
通部の上流側における中圧蒸気ライン１７には中圧電動
開閉弁４３が設けられ、高圧第２蒸気ライン４２には高
圧電動開閉弁４４が設けられている。更に、再熱ライン
１６から分岐して復水経路としてのバイパスライン４５
が設けられ、バイパスライン４５には開閉弁４６が設け
られている。バイパスライン４５は復水器１８に連通し
ている。第２蒸気導入経路３１から起動用蒸気が高圧タ
ービン６に送られた際に、高圧タービン６から排出され
る蒸気がバイパスライン４５から復水器１８に送られ
る。

【００２３】上記構成の一軸式コンバインドタービン設
備では、ガスタービン４の排気ガスが排ガスボイラー９
に送られ、排ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が
回収されて蒸気を発生させ、排ガスボイラー９で発生し
た蒸気が蒸気タービン５に送られて蒸気タービン５で仕
事が行われる。

【００２４】即ち、排ガスボイラー９の高圧過熱器１０
から高圧タービン６に蒸気が導入され、高圧タービン６
で仕事をした蒸気は再熱ライン１６から再熱器１３に送
られて過熱され、中圧蒸気ライン１７から中圧タービン
７に導入される。中圧タービン７に導入された蒸気は中
圧タービン７で仕事をして低圧タービン８に送られる一
方、低圧タービン８には低圧過熱器１２から蒸気が導入
される。低圧タービン８で仕事をした蒸気は復水器１８
に送られる

【００２５】この時、中圧電動開閉弁４３が開状態にさ
れ、高温流量調整弁３５、低温流量調整弁３６、高圧電
動開閉弁４４及び開閉弁が閉状態にされ、HP-TB 弁２
２、IP-TB 弁２４、LP-TB 弁２６、高圧流量調整弁２９
及び中圧流量調整弁３０の開度が適宜調整される。

【００２６】一軸式コンバインドタービン設備の起動時
は、第２蒸気導入ライン３１から起動用蒸気を導入して
タービン回転速度が上昇した後、失火が起きない状態に
して燃焼器２を着火してガスタービン４を駆動させる。
タービン回転速度が所定速度に達した後、第２蒸気導入
ライン３１からの起動用蒸気の導入を停止して排ガスボ
イラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気タービン５
を駆動させる。

【００２７】即ち、起動時には、中圧電動開閉弁４３及
び高圧流量調整弁２９を閉じると共に高圧電動開閉弁４
４を開き、第２蒸気導入経路３１から起動用蒸気を導入
する。起動用蒸気は、温度検出手段３７による高温蒸気
ライン３２の高温流量調整弁３５の調整、及び、圧力検
出手段３８による低温蒸気ライン３３の低温流用調整弁
３６の調整により、導入温度及び導入量が制御される。

【００２８】中圧流量調整弁３０及び高圧電動開閉弁４
４の開閉制御により、中圧第２蒸気ライン４１から中圧
タービン７に導入される蒸気量、及び、高圧第２蒸気ラ
イン４２から高圧タービン６に導入される蒸気量が調整
される。例えば、図２に示す状態のように、回転前の起
動時に高圧タービン６及び中圧タービン７にＳton の起
動用蒸気を導入し、回転が開始して着火するまでの回転
開始時に中圧タービン７の起動用蒸気の量のみを一時的
にＴton （例えば、Ｔ＝５Ｓ）に増加し、燃焼器２の着
火後回転が安定するまでの間高圧タービン６及び中圧タ
ービン７にＳton の起動用蒸気を導入する。尚、起動用
蒸気の量は、蒸気タービン５の規模や高圧タービン６及
び中圧タービン７の動力割合に応じて適宜設定される。

【００２９】燃焼器２が着火され十分にタービン軸の回
転速度が上昇して所定回転速度に達したら、中圧電動開
閉弁４３及び高圧流量調整弁２９を開くと共に高圧電動
開閉弁４４を閉じて起動用蒸気の導入を終了し、排ガス
ボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導入す
る。

【００３０】尚、高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライ
ン３３は、専用の蒸気ラインを設けることが可能であ
る。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備え
られたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）
を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２及
び低温蒸気ライン３３としたり、仕事をして復水器１８
に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装
置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。

【００３１】上述した一軸式コンバインドタービン設備
では、起動用蒸気を高圧タービン６及び中圧タービン７
に導入して起動を行うようにしたので、低圧タービン８
の温度上昇を抑えて主に中圧タービン７で起動用の仕事
が行える。このため、起動用の電動機や内燃機関等が不
要になり、設備の大型化を回避することが可能になる。
また、同時に高圧タービン６に起動用蒸気を導入してい
るので、高圧タービン６の冷却が行え、起動運転後に自
缶蒸気が導入された際における温度差を少なくすること
ができ、高圧タービン６のメタル温度を適正にすること
ができる。

【００３２】図３、図４に基づいて本発明の第２実施形
態例を説明する。図３には本発明の第２実施形態例に係
る一軸式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示
してある。また、図４には起動時におけるタービン軸回
転速度と起動用蒸気量との経時変化を示してあり、図４
(a) にはタービン軸回転速度の経時変化、図４(b) には
起動用蒸気の導入量の経時変化を示してある。尚、図１
に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する
説明は省略してある。

【００３３】図３に示した一軸式コンバインドタービン
設備は、高圧バイパスライン２１の分岐部の上流側にお
ける高圧蒸気ライン１５に第２蒸気ライン３４を連通し
てある。そして、第２蒸気ライン３４の連通部の上流側
における高圧蒸気ライン１５に高圧電動開閉弁４４を設
けてある。つまり、起動用蒸気は、第２蒸気ライン３４
から高圧蒸気ライン１５に送られ、高圧タービン６にの
み導入される。また、再熱ライン１６から分岐して回収
経路としての回収ライン５１が設けられ、回収ライン５
１は低圧タービン７の入口側の中圧蒸気ライン１７に連
通している。つまり、高圧タービン６に導入された起動
用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後回収ライン５１
及び中圧蒸気ライン１７から中圧タービン７に導入され
る。

【００３４】上記構成の一軸式コンバインドタービン設
備では、第１実施形態例と同様に、ガスタービン４の排
気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排ガスボイラー９
でガスタービン４の排熱が回収されて蒸気を発生させ、
排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気タービン５に送
られて蒸気タービン５で仕事が行われる。この時、高圧
電動開閉弁４４が開状態にされ、高温流量調整弁３５及
び低温流量調整弁３６が閉状態にされ、HP-TB 弁２２、
IP-TB 弁２４、LP-TB 弁２６、高圧流量調整弁２９及び
中圧流量調整弁３０の開度が適宜調整される。

【００３５】起動時は、高圧電動開閉弁４４及び中圧電
動開閉弁４３を閉じて、導入温度及び導入量が制御され
た起動用蒸気が第２蒸気導入経路３１から導入される。
タービン回転速度が上昇した後、失火が起きない状態に
して燃焼器２を着火してガスタービン４を駆動させ、タ
ービン回転速度が所定速度に達した後、第２蒸気導入ラ
イン３１からの起動用蒸気の導入を停止して排ガスボイ
ラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気タービン５を
駆動させる。

【００３６】高圧流量調整弁２９の開閉制御により、第
２蒸気ライン３４から高圧タービン６に導入される蒸気
量が調整される。例えば、図４に示す状態のように、回
転前の起動時に高圧タービン６にＳton の起動用蒸気を
導入し、回転が開始して着火するまでの回転開始時に一
時的にＴton （例えば、Ｔ＝５Ｓ）に起動用蒸気を増加
し、燃焼器２の着火後回転が安定するまでの間高圧ター
ビン６にＳton の起動用蒸気を導入する。また、着火時
にも一時的に起動用蒸気を増加する。尚、起動用蒸気の
量は、蒸気タービン５の規模等に応じて適宜設定され
る。

【００３７】燃焼器２が着火され十分にタービン軸の回
転速度が上昇して所定回転速度に達したら、高圧電動開
閉弁４４及び中圧電動開閉弁４３を開き起動用蒸気の導
入を終了し、排ガスボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タ
ービン５に導入する。

【００３８】上述した一軸式コンバインドタービン設備
では、起動用蒸気を高圧タービン６に導入し、高圧ター
ビン６からの排出蒸気を中圧タービン７に導入して起動
を行うようにしたので、低圧タービン８の温度上昇を抑
えて高圧タービン６及び中圧タービン７で起動用の仕事
が行える。このため、起動用の電動機や内燃機関等が不
要になり、設備の大型化を回避することが可能になり、
しかも、全段に起動用蒸気が流通するので、起動運転後
に自缶蒸気が導入された際における温度差を極めて少な
くすることができ、蒸気タービン５のメタル温度を適正
にすることができる。

【００３９】尚、高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ライ
ン３３は、専用の蒸気ラインを設けることが可能であ
る。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備え
られたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）
を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２及
び低温蒸気ライン３３とすることが可能である。

【００４０】図５に基づいて本発明の第３実施形態例を
説明する。図５には本発明の第３実施形態例に係る一軸
式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してあ
る。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付
して重複する説明は省略してある。

【００４１】図５に示した一軸式コンバインドタービン
設備は、高圧バイパスライン２１の分岐部の上流側にお
ける高圧蒸気ライン１５に第２蒸気ライン３４を連通し
てある。そして、第２蒸気ライン３４の連通部の上流側
における高圧蒸気ライン１５に高圧電動開閉弁４４を設
けてある。また、第２蒸気ライン３４は高圧蒸気ライン
３２のみで構成され、起動用蒸気の導入量は、圧力検出
手段３８の検出情報に基づく高温流量調整弁３５の開閉
で制御される。つまり、起動用蒸気は、第２蒸気ライン
３４から高圧蒸気ライン１５に送られ、高圧タービン６
にのみに導入される。また、高圧タービン６に導入され
た起動用蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパス
ライン４５から復水器１８に送られる。

【００４２】上記構成の一軸式コンバインドタービン設
備では、通常運転時は、第１実施形態例と同様に、ガス
タービン４の排気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排
ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸
気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気
タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われ
る。

【００４３】起動時は、高圧電動開閉弁４４を閉じて、
導入量が制御された起動用蒸気が第２蒸気導入経路３１
から導入される。タービン回転速度が上昇した後、失火
が起きない状態にして燃焼器２を着火してガスタービン
４を駆動させ、タービン回転速度が所定速度に達した
後、第２蒸気導入ライン３１からの起動用蒸気の導入を
停止して排ガスボイラー９からの蒸気（自缶蒸気）によ
り蒸気タービン５を駆動させる。この時のタービン回転
速度と導入される起動用蒸気の経時変化は、例えば、図
４に示した状態になる。燃焼器２が着火され十分にター
ビン軸の回転速度が上昇して所定回転速度に達したら、
高圧電動開閉弁４４を開き起動用蒸気の導入を終了し、
排ガスボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導
入する。

【００４４】起動時における蒸気タービン５は、停止時
間によりメタル温度が変化し、高圧タービン６、中圧タ
ービン７及び低圧タービン８の入口温度もそれに応じて
変化している。上述した一軸式コンバインドタービン設
備では、起動用蒸気を高圧タービン６にのみ導入してい
るので、起動用蒸気の温度制御は必要なく、高圧蒸気ラ
イン３２からの起動用蒸気のみを流量制御して導入する
ことができる。このため、第２蒸気導入経路３１を高圧
蒸気ライン３２でのみ構成することが可能になり、設備
及び制御の一層の簡素化が図れる。

【００４５】尚、高温蒸気ライン３２は、専用の蒸気ラ
インを設けることが可能である。また、一軸式コンバイ
ンドタービン設備が複数備えられたプラントであれば、
他の設備の蒸気（他缶蒸気）を導入する導入他缶経路を
備えて高温蒸気ライン３２としたり、仕事をして復水器
１８に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回
収装置に排出する排出他缶経路を備えることが可能であ
る。

【００４６】図６に基づいて本発明の第４実施形態例を
説明する。図６には本発明の第４実施形態例に係る一軸
式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してあ
る。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付
して重複する説明は省略してある。

【００４７】図６に示した一軸式コンバインドタービン
設備は、第２蒸気導入経路３１として、高圧蒸気ライン
３２と低圧蒸気ライン３３が独立して設けられ、それぞ
れ第２蒸気ライン３４を構成している。高圧蒸気ライン
３２には高温流量調整弁３５及び温度検出手段３７が設
けられ、低圧蒸気ライン３３には低温流量調整弁３６及
び圧力検出手段３８が設けられている。高圧蒸気ライン
３２で構成される第２蒸気ライン３４及び低圧蒸気ライ
ン３３で構成される第２蒸気ライン３４は、それぞれ高
圧バイパスライン２１の分岐部の上流側における高圧蒸
気ライン１５に連通している。また、第２蒸気ライン３
４の連通部の上流側における高圧蒸気ライン１５に高圧
電動開閉弁４４を設けてある。

【００４８】起動用蒸気の温度は、温度検出手段３７の
検出情報に基づく高温流量調整弁３５の開閉で高圧蒸気
ライン３２側で制御され、起動用蒸気の導入量は、圧力
検出手段３８の検出情報に基づく低温流量調整弁３６の
開閉で低圧蒸気ライン３３側で制御される。つまり、起
動用蒸気は、独立した第２蒸気ライン３４からそれぞれ
高圧蒸気ライン１５に送られ、高圧タービン６にのみに
導入される。また、高圧タービン６に導入された起動用
蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４
５から復水器１８に送られる。

【００４９】上記構成の一軸式コンバインドタービン設
備では、通常運転時は、第１実施形態例と同様に、ガス
タービン４の排気ガスが排ガスボイラー９に送られ、排
ガスボイラー９でガスタービン４の排熱が回収されて蒸
気を発生させ、排ガスボイラー９で発生した蒸気が蒸気
タービン５に送られて蒸気タービン５で仕事が行われ
る。

【００５０】起動時は、高圧電動開閉弁４４を閉じて、
温度が制御された起動用蒸気が高圧蒸気ライン３２側の
第２蒸気ライン３４から高圧蒸気ライン１５を通って高
圧タービン６に導入される。同時に、導入量が制御され
た起動用蒸気が低圧蒸気ライン３３側の第２蒸気ライン
３４から高圧蒸気ライン１５を通って高圧タービン６に
導入される。タービン回転速度が上昇した後、失火が起
きない状態にして燃焼器２を着火してガスタービン４を
駆動させ、タービン回転速度が所定速度に達した後、第
２蒸気導入ライン３１からの起動用蒸気の導入を停止し
て排ガスボイラー９からの蒸気（自缶蒸気）により蒸気
タービン５を駆動させる。この時のタービン回転速度と
導入される起動用蒸気の経時変化は、例えば、図４に示
した状態になる。燃焼器２が着火され十分にタービン軸
の回転速度が上昇して所定回転速度に達したら、高圧電
動開閉弁４４を開き起動用蒸気の導入を終了し、排ガス
ボイラー９からの自缶蒸気を蒸気タービン５に導入す
る。

【００５１】上述した一軸式コンバインドタービン設備
では、高圧蒸気ライン３２及び低圧蒸気ライン３３から
起動用蒸気を個別に高圧タービン６に導入しているの
で、起動用蒸気の温度を独立して調整することができ、
起動後であっても高温流量調整弁３５及び高圧電動開閉
弁４４を調整することにより、自缶蒸気の状態に応じて
高圧タービン６に導入される蒸気の温度を最適に制御す
ることができる。

【００５２】尚、上述した実施形態例では、高圧蒸気ラ
イン３２及び低圧蒸気ライン３３から起動用蒸気を個別
に高圧タービン６に導入しているが、起動用蒸気を個別
に高圧タービン６及び中圧タービン７に導入することも
可能である。また、高圧タービン６に導入された起動用
蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４
５から復水器１８に送られるようになっているが、高圧
タービン６から排出された蒸気を中圧タービン７に導入
してもよい。

【００５３】また、高温蒸気ライン３２及び低温蒸気ラ
イン３３は、専用の蒸気ラインを設けることが可能であ
る。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備え
られたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）
を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン３２及
び低温蒸気ライン３３としたり、仕事をして復水器１８
に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装
置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。

【００５４】図７に基づいて本発明の第５実施形態例を
説明する。図７には本発明の第５実施形態例に係る一軸
式コンバインドタービン設備の概略系統構成を示してあ
る。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付
して重複する説明は省略してある。

【００５５】図７に示した一軸式コンバインドタービン
設備は、図１に示した第１実施形態例の設備に対し、第
２蒸気導入経路３１だけが異なっている。その他の構成
及び作用は同一である。第５実施形態例に係る一軸式コ
ンバインドタービン設備における第２蒸気導入経路５５
は、高温蒸気ライン５６及び低温蒸気ライン５７が備え
られている。高温蒸気ライン５６には３本の（複数の）
並列経路56a,56b,56cが設けられ、低温蒸気ライン５７
には３本の（複数の）並列経路57a,57b,57c が設けられ
ている。並列経路56a,56b,56c にはそれぞれ流路面積が
異なるオリフィス58a,58b,58c 及びオン・オフ制御開閉
弁59a,59b,59c が設けられ、並列経路57a,57b,57c には
それぞれ流路面積が異なるオリフィス60a,60b,60c 及び
オン・オフ制御開閉弁61a,61b,61c が設けられている。
並列経路の後流側で高温蒸気ライン５６と低温蒸気ライ
ン５７が合流して第２蒸気ライン３４が構成されてい
る。

【００５６】高温蒸気ライン５６の並列経路56a,56b,56
c のオン・オフ制御開閉弁59a,59b,59c をそれぞれ個別
に開閉することで、蒸気が通過するオリフィス58a,58b,
58cに応じて（開かれた通路に応じて）高温蒸気ライン
５６を流れる高温蒸気の量が設定され、蒸気温度が調整
されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気の温度が適切に
制御される。また、低温蒸気ライン５７の並列経路57a,
57b,57c のオン・オフ制御開閉弁61a,61b,61c をそれぞ
れ個別に開閉することで、蒸気が通過するオリフィス60
a,60b,60c に応じて（開かれた通路に応じて）低温蒸気
ライン５７を流れる低温蒸気の量が設定され、蒸気流量
が調整されて第２蒸気ライン３４の起動用蒸気の流量が
適切に制御される。

【００５７】上述した一軸式コンバインドタービン設備
では、開閉弁59a,59b,59c 及び開閉弁61a,61b,61c のオ
ン・オフにより、高価な制御弁を用いることなく起動用
蒸気の温度及び流量を設定することができ、簡単な制御
で起動用蒸気の管理が可能になる。

【００５８】尚、高温蒸気ライン５６と低温蒸気ライン
５７を合流させず、起動用蒸気を個別に高圧タービン６
及び中圧タービン７に導入することも可能である。ま
た、高圧タービン６にのみ起動用蒸気を導入することも
可能である。また、高圧タービン６に導入された起動用
蒸気は高圧タービン６で仕事をした後バイパスライン４
５から復水器１８に送られるようになっているが、高圧
タービン６から排出された蒸気を中圧タービン７側に導
入してもよい。

【００５９】また、高温蒸気ライン５６及び低温蒸気ラ
イン５７は、専用の蒸気ラインを設けることが可能であ
る。また、一軸式コンバインドタービン設備が複数備え
られたプラントであれば、他の設備の蒸気（他缶蒸気）
を導入する導入他缶経路を備えて高温蒸気ライン５６及
び低温蒸気ライン５７としたり、仕事をして復水器１８
に回収される起動用蒸気を他の設備における排熱回収装
置に排出する排出他缶経路を備えることが可能である。

【００６０】

【発明の効果】本発明の一軸式コンバインドタービン設
備は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低圧側
蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービンの排
熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備え、前
記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タービンに
導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タービンか
らの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを前記低
圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた一軸式
コンバインドタービン設備において、起動時に第２蒸気
を前記高圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路
を設けたので、起動用蒸気を適正に導入することが可能
になる。

【００６１】また、本発明の一軸式コンバインドタービ
ン設備は、ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及び低
圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスタービン
の排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を備
え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気ター
ビンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気ター
ビンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気とを
前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備えた
一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に第
２蒸気を前記高圧側蒸気タービン及び前記低圧側蒸気タ
ービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたので、起動
用蒸気を適正に導入することが可能になる。

【００６２】また、前記第２蒸気導入経路は流量調整経
路と温度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整
経路及び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通して
いるので、起動用蒸気の温度を独立して調整することが
でき、起動後であっても自缶蒸気の状態に応じて導入側
に導入される蒸気の温度を最適に制御することができ
る。

【００６３】また、前記第２蒸気導入経路は流量調整導
入路と温度調整導入路とが設けられ、前記流量調整導入
路と前記温度調整導入路とのそれぞれに複数の並列経路
を設け、前記並列経路のそれぞれに流路面積が異なるオ
リフィスを設けると共に前記並列経路のそれぞれに開閉
弁を設けたので、高価な制御弁を用いることなく起動用
蒸気の温度及び流量を設定することができ、簡単な制御
で起動用蒸気の管理が可能になる。

【００６４】また、本発明の一軸式コンバインドタービ
ン設備は、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧
蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、
前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排
熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記
高圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高
圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置から
の蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路
を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起
動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービンに導入する第２
蒸気導入経路を設けたので、起動用蒸気を適正に導入す
ることが可能になる。

【００６５】また、本発明の一軸式コンバインドタービ
ン設備は、ガスタービン及び高圧蒸気タービン及び中圧
蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連結し、
前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させる排
熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記
高圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、前記高
圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置から
の蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧側経路
を備えた一軸式コンバインドタービン設備において、起
動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービン及び前記中圧蒸
気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたので、
起動用蒸気を適正に導入することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態例に係る一軸式コンバイ
ンドタービン設備の概略系統構成図。

【図２】起動時のタービン軸回転速度と起動用蒸気量と
の経時変化を表すグラフ。

【図３】本発明の第２実施形態例に係る一軸式コンバイ
ンドタービン設備の概略系統構成図。

【図４】起動時のタービン軸回転速度と起動用蒸気量と
の経時変化を表すグラフ。

【図５】本発明の第３実施形態例に係る一軸式コンバイ
ンドタービン設備の概略系統構成図。

【図６】本発明の第４実施形態例に係る一軸式コンバイ
ンドタービン設備の概略系統構成図。

【図７】本発明の第５実施形態例に係る一軸式コンバイ
ンドタービン設備の概略系統構成図。

【符号の説明】

４ガスタービン５蒸気タービン６高圧タービン７中圧タービン８低圧タービン９排ガスボイラー１０高圧過熱器１１中圧過熱器１３再熱器１５高圧蒸気ライン１６再熱ライン１７中圧蒸気ライン１８復水器２９高圧流量調整弁３０中圧流量調整弁３１第２蒸気導入経路３２，５６高温蒸気ライン３３，５７低温蒸気ライン３４第２蒸気ライン３５高温流量調整弁３６低温流量調整弁３７温度検出手段３８圧力検出手段４１中圧第２蒸気ライン４２高圧第２蒸気ライン４３中圧電動開閉弁４４高圧電動開閉弁４５バイパスライン４６開閉弁５１回収ライン５８，６０オリフィス５９，６１オン・オフ制御開閉弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及
び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスター
ビンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を
備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タ
ービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タ
ービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気と
を前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備え
た一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に
第２蒸気を前記高圧側蒸気タービンに導入する第２蒸気
導入経路を設けたことを特徴とする一軸式コンバインド
タービン設備。
【請求項２】ガスタービン及び高圧側蒸気タービン及
び低圧側蒸気タービンを一軸上に連結し、前記ガスター
ビンの排熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収装置を
備え、前記排熱回収装置からの蒸気を前記高圧側蒸気タ
ービンに導入する高圧側経路を備え、前記高圧側蒸気タ
ービンからの排出蒸気と前記排熱回収装置からの蒸気と
を前記低圧側蒸気タービンに導入する低圧側経路を備え
た一軸式コンバインドタービン設備において、起動時に
第２蒸気を前記高圧側蒸気タービン及び前記低圧側蒸気
タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けたことを特
徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項３】請求項１もしくは請求項２のいずれか一
項において、前記第２蒸気導入経路は流量調整経路と温
度調整経路とが独立して設けられ、前記流量調整経路及
び前記温度調整経路がそれぞれ導入側に連通しているこ
とを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項４】請求項１もしくは請求項２のいずれか一
項において、前記第２蒸気導入経路は流量調整導入路と
温度調整導入路とが設けられ、前記流量調整導入路と前
記温度調整導入路とのそれぞれに複数の並列経路を設
け、前記並列経路のそれぞれに流路面積が異なるオリフ
ィスを設けると共に前記並列経路のそれぞれに開閉弁を
設けたことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設
備。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
おいて、前記低圧側蒸気タービンの排出側には復水器が
備えられ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タ
ービンに導入されて仕事をした蒸気を前記復水器に導入
する復水経路を備えたことを特徴とする一軸式コンバイ
ンドタービン設備。
【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
おいて、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気ター
ビンに導入されて仕事をした蒸気を前記低圧側蒸気ター
ビン側に導入する回収経路を備えたことを特徴とする一
軸式コンバインドタービン設備。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一項に
おいて、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えら
れ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前記第２蒸気
導入経路に導入する導入他缶経路を備えたことを特徴と
する一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項８】請求項１乃至請求項６のいずれか一項に
おいて、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えら
れ、前記第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービン
に導入されて仕事をした蒸気を他の設備における排熱回
収装置に排出する排出他缶経路を備えたことを特徴とす
る一軸式コンバインドタービン設備。
【請求項９】請求項１乃至請求項８のいずれか一項に
おいて、一軸式コンバインドタービン設備が複数備えら
れ、他の設備からの蒸気を第２蒸気として前記第２蒸気
導入経路に導入する導入他缶経路を備えると共に、前記
第２蒸気導入経路から前記高圧側蒸気タービンに導入さ
れて仕事をした蒸気を他の設備における排熱回収装置に
排出する排出他缶経路を備えたことを特徴とする一軸式
コンバインドタービン設備。
【請求項１０】ガスタービン及び高圧蒸気タービン及
び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連
結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生さ
せる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気
を前記高圧側蒸気タービンに導入する高圧側経路を備
え、前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回
収装置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する
低圧側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備に
おいて、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービンに導
入する第２蒸気導入経路を設けたことを特徴とする一軸
式コンバインドタービン設備。
【請求項１１】ガスタービン及び高圧蒸気タービン及
び中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを一軸上に連
結し、前記ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生さ
せる排熱回収装置を備え、前記排熱回収装置からの蒸気
を前記高圧蒸気タービンに導入する高圧側経路を備え、
前記高圧蒸気タービンからの排出蒸気と前記排熱回収装
置からの蒸気とを前記中圧蒸気タービンに導入する低圧
側経路を備えた一軸式コンバインドタービン設備におい
て、起動時に第２蒸気を前記高圧蒸気タービン及び前記
中圧蒸気タービンに導入する第２蒸気導入経路を設けた
ことを特徴とする一軸式コンバインドタービン設備。