【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを個別に配置し、ガスタービンの排熱により発生させた蒸気を蒸気タービンに導き蒸気タービンを駆動する多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントの中には、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせたコンバインドサイクルプラントがある。コンバインドサイクルプラントは、ガスタービンで仕事を終えた排熱を用いて排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンに導き蒸気タービンを駆動するように構成されている。
【０００３】
このようなコンバインドサイクルプラントは、従来のコンベンショナルプラントと比較して、ガスタービンの排熱を利用することから熱効率が格段に向上している。そのため、国内および海外を問わず、幅広く採用されている。
【０００４】
コンバインドサイクルプラントには、一軸型コンバインドサイクルプラントと多軸型コンバインドサイクルプラントとがある。一軸型コンバインドサイクルプラントは、ガスタービンと蒸気タービンとを一軸に連結したコンバインドサイクルプラントであり、多軸型コンバインドサイクルプラントは、ガスタービンと蒸気タービンとを個別に別軸に配置したコンバインドサイクルプラントである。
【０００５】
図３は、多軸型コンバインドサイクルプラントの蒸気タービン廻りの概略系統図である。一般に、多軸型コンバインドサイクルプラントは１台の蒸気タービンに対して２台以上のガスタービンにて構成される。図３では、説明の簡略化のために１台の蒸気タービンに対して２台のガスタービン１１ａ、１１ｂを有する３圧再熱式のコンバインドサイクルプラントを示しており、ガスタービン１１ａ、１１ｂの排熱回収ボイラはそれぞれ高圧ドラム２４ａ、２４ｂ、中圧ドラム２５ａ、２５ｂ、低圧ドラム２７ａ、２７ｂを有している。また、１台の蒸気タービンは、高圧蒸気タービン１２Ａ、中圧蒸気タービン１２Ｂ、低圧蒸気タービン１２Ｃから構成されている。
【０００６】
以下、通常運転時における蒸気系統の運用について説明する。図中の各弁の動作状態は、以下の通りである。白抜きの場合は弁が全開状態、塗りつぶしの場合は弁が全閉状態、半分が白抜きで半分が塗りつぶしの場合は弁が中間開度または制御中状態であることを示している。
【０００７】
通常運転中においては、高圧タービンバイパス弁１３ａ、１３ｂ、中圧蒸気タービンバイパス弁１４ａ、１４ｂ、低圧タービンバイパス弁１５ａ、１５ｂは、全閉状態であり、高圧アイソレーション弁１７ａ、１７ｂ、低温再熱アイソレーション弁１８ａ、１８ｂ、高温再熱アイソレーション弁１９ａ、１９ｂ、低圧アイソレーション弁２０ａ、２０ｂ、インターセプト弁２１ａ、２１ｂは全開状態であり、排ガスボイラ中圧調節弁１６ａ、１６ｂ、排ガスボイラ高圧調節弁２２、排ガスボイラ低圧調節弁２３は中間開度または制御中状態である。
【０００８】
ガスタービン１１ａ、１１ｂで仕事を終えた排熱は、図示省略の排熱回収ボイラに導かれ、排熱回収ボイラにて蒸気を発生させる。排熱回収ボイラの高圧ドラム２４ａ、２４ｂで発生した高圧過熱蒸気は、それぞれの高圧アイソレーション弁１７ａ、１７ｂを通り合流後、排ガスボイラ高圧調節弁２２を経て高圧蒸気タービン１２Ａに流入する。
【０００９】
高圧蒸気タービン１２Ａで仕事をした蒸気は再び分岐し、それぞれ低温再熱アイソレーション弁１８ａ、１８ｂを経て、排ガスボイラ中圧調節弁１６ａ、１６ｂを通った排熱回収ボイラの中圧ドラム２５ａ、２５ｂからの蒸気と合流する。
【００１０】
その後、排熱回収ボイラの再熱器２６ａ、２６ｂで再熱され、再熱された蒸気は、高温再熱アイソレーション弁１９ａ、１９ｂを経て再び合流する。合流した蒸気はインターセプト弁２１ａ、２１ｂを経て中圧蒸気タービン１２Ｂに流入する。
【００１１】
一方、排熱回収ボイラの低圧ドラム２７ａ、２７ｂからの低圧過熱蒸気は、低圧アイソレーション弁２０ａ、２０ｂを経て合流後、排ガスボイラ低圧調節弁２３を通り、中圧蒸気タービン１２Ｂの排気蒸気と合流し、低圧蒸気タービン１２Ｃに流入する。
【００１２】
前述のように、通常運転状態では高圧タービンバイパス弁１３ａ、１３ｂ、中圧蒸気タービンバイパス弁１４ａ、１４ｂ、低圧タービンバイパス弁１５ａ、１５ｂは全て全閉状態であり、これらのバイパス弁は起動時および停止時にのみに使用される。
【００１３】
次に、一方のガスタービン１１ａが運転状態にあり、他方のガスタービン１１ｂが停止状態から起動状態に移行する場合の蒸気系統の運用について説明する。ガスタービン１１ｂを起動するにあたっては、後から起動するガスタービン１１ｂ側の蒸気条件が確立してから既に起動して運転中のガスタービン１１ａ側に蒸気を挿入することになる。
【００１４】
一方のガスタービン１１ａが運転状態にあり、他方のガスタービン１１ｂが停止状態のときは、高圧アイソレーション弁１７ａ、１７ｂ、低温再熱アイソレーション弁１８ａ、１８ｂ、高温再熱アイソレーション弁１９ａ、１９ｂ、低圧アイソレーション弁２０ａ、２０ｂは、全閉状態にある。従って、ガスタービン１１ｂを起動したときにはガスタービン１１ｂ側から蒸気タービン１２側には蒸気は流れない。
【００１５】
後から起動されたガスタービン１１ｂ側の高圧ドラム２４ｂで発生した蒸気は、蒸気条件が確立するまで、高圧タービンバイパス弁１３ｂを通って、排ガスボイラ中圧調節弁１６ｂを介して得られる中圧ドラム２５ｂからの蒸気と合流し、中圧蒸気タービンバイパス弁１４ｂを通って復水器に流入される。また、低圧ドラム２７ｂからの蒸気は低圧タービンバイパス弁１５ｂを通って復水器に流入される。
【００１６】
つまり、挿入側のガスタービン１１ｂ側の中圧蒸気タービンバイパス弁１４ｂ、低圧タービンバイパス弁１５ｂによる挿入側蒸気の圧力制御により、主蒸気側蒸気とマッチングを行う。そして、主蒸気側の蒸気条件とマッチングがとれると、中圧蒸気タービンバイパス弁１４ｂ、低圧タービンバイパス弁１５ｂを全閉にし、図３に示すように通常の運転状態とするようにしている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような蒸気系統の運用では、後から起動するガスタービン１１ｂ側で調整するために、このガスタービン１１ｂの蒸気条件が整うまで通常運転状態に移行することができない。この蒸気条件の調整の間は、先行軸であるガスタービン１１ａ側は、何も蒸気条件の確立のための調整をしないので起動時間が遅れる。また、復水器に蒸気を流入するだけであるのでエネルギーの損失も大きくなり好ましくない。
【００１８】
すなわち、最初に起動したガスタービンが運転することにより発生した蒸気が蒸気タービンに供給されているとき、他の軸のガスタービンからの蒸気を後からアドミッションさせるためには、先行して蒸気タービンに入っている蒸気と新たに挿入する蒸気との間で温度マッチングをさせることが必要となるが、いかに早く温度マッチングさせるかが、多軸型コンバインドサイクルプラントの起動時間やエネルギーの損失の改善のために非常に重要となっている。
【００１９】
本発明の目的は、既に起動されているガスタービンでの蒸気条件と後から起動されるガスタービンでの蒸気条件とのマッチングを適正に取り、起動時間やエネルギーの損失を改善できる多軸型コンバインドサイクルプラントを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法は、複数台のガスタービンにそれぞれ設けられた排熱回収ボイラの少なくとも１台の排熱回収ボイラからの蒸気で蒸気タービンを駆動し、少なくとも１台のガスタービンが運転状態であるときに、追加して起動したガスタービンの蒸気系統の蒸気を既に起動されているガスタービンの蒸気系統の主蒸気に対して挿入蒸気として挿入して起動する多軸型コンバインドサイクルプラント起動方法において、前記主蒸気温度が前記挿入蒸気温度にマッチングするように既に起動されているガスタービンの蒸気系統における前記蒸気タービンの中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンに供給する主蒸気圧力を制御し、前記挿入蒸気温度が前記主蒸気温度にマッチングするように追加して起動したガスタービンの蒸気系統の中圧蒸気タービンバイパス弁および低圧タービンバイパス弁の開度を調節して復水器に供給される挿入蒸気圧力を制御し、前記挿入蒸気の蒸気条件が前記主蒸気の蒸気条件となったとき追加して起動したガスタービンの蒸気系統から前記蒸気タービンに蒸気を供給するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１の発明に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法においては、複数台のガスタービンの少なくとも１台のガスタービンが運転状態であるときに他のガスタービンを追加して起動し、追加して起動したガスタービンの蒸気系統の蒸気を既に起動されているガスタービンの蒸気系統の主蒸気に挿入蒸気として挿入する際に、既に起動しているガスタービンの蒸気系統における主蒸気温度が、追加して起動したガスタービンの蒸気系統における挿入蒸気温度にマッチングするように、蒸気タービンの中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンに供給する蒸気圧力を制御する。また、挿入蒸気温度が主蒸気温度にマッチングするように中圧蒸気タービンバイパス弁および低圧タービンバイパス弁の開度を調節して復水器に供給される挿入蒸気を制御する。そして、挿入蒸気の蒸気条件が主蒸気の蒸気条件となったとき、追加して起動したガスタービンの蒸気系統から蒸気タービンに蒸気を供給する。
【００２２】
請求項２の発明に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法は、複数台のガスタービンにそれぞれ設けられた排熱回収ボイラの少なくとも１台の排熱回収ボイラからの蒸気で蒸気タービンを駆動し、少なくとも１台のガスタービンが運転状態であるときに、追加して起動したガスタービンの蒸気系統の蒸気を既に起動されているガスタービンの蒸気系統の主蒸気に対して挿入蒸気として挿入して起動する多軸型コンバインドサイクルプラント起動方法において、既に起動されているガスタービンの負荷を下げ、前記主蒸気温度が前記挿入蒸気温度にマッチングするように既に起動されているガスタービンの蒸気系統における前記蒸気タービンの中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンに供給する主蒸気圧力を制御し、前記挿入蒸気温度が前記主蒸気温度にマッチングするように追加して起動したガスタービンの蒸気系統の中圧蒸気タービンバイパス弁および低圧タービンバイパス弁の開度を調節して復水器に供給される挿入蒸気圧力を制御し、
前記挿入蒸気の蒸気条件が前記主蒸気の蒸気条件となったとき追加して起動したガスタービンの蒸気系統から前記蒸気タービンに蒸気を供給するようにしたことを特徴とする。
【００２３】
請求項２の発明に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法においては、複数台のガスタービンの少なくとも１台のガスタービンが運転状態であるときに他のガスタービンを追加して起動し、追加して起動したガスタービンの蒸気系統の蒸気を既に起動されているガスタービンの蒸気系統の主蒸気に挿入蒸気として挿入する際に、既に起動されているガスタービンの負荷を下げる。そして、既に起動しているガスタービンの蒸気系統における主蒸気温度が、追加して起動したガスタービンの蒸気系統における挿入蒸気温度にマッチングするように、蒸気タービンの中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンに供給する蒸気圧力を制御する。また、挿入蒸気温度が主蒸気温度にマッチングするように中圧蒸気タービンバイパス弁および低圧タービンバイパス弁の開度を調節して復水器に供給される挿入蒸気を制御する。そして、挿入蒸気の蒸気条件が主蒸気の蒸気条件となったとき、追加して起動したガスタービンの蒸気系統から蒸気タービンに蒸気を供給する。ガスタービンの負荷を下げてから主蒸気温度と挿入蒸気温度とのマッチングをとるので、マッチングがやり易くなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法を適用した場合の蒸気温度マッチング前の蒸気タービン廻りの概略系統図である。
【００２５】
図１では、図３の場合と同様に、１台の蒸気タービンに対して２台のガスタービン１１ａ、１１ｂを有する３圧再熱式のコンバインドサイクルプラントを示しており、ガスタービン１１ａ、１１ｂの排熱回収ボイラはそれぞれ高圧ドラム２４ａ、２４ｂ、中圧ドラム２５ａ、２５ｂ、低圧ドラム２７ａ、２７ｂを有している。また、１台の蒸気タービンは、高圧蒸気タービン１２Ａ、中圧蒸気タービン１２Ｂ、低圧蒸気タービン１２Ｃから構成されている。図１中の各弁の動作状態は、白抜きの場合は弁が全開状態、塗りつぶしの場合は弁が全閉状態、半分が白抜きで半分が塗りつぶしの場合は弁が中間開度または制御中状態であることを示している。
【００２６】
いま、ガスタービン１１ａが運転状態にあり、ガスタービン１１ｂが停止状態から起動状態に移行する場合について説明する。ガスタービン１１ａは既に起動され運転されている状態であるので、ガスタービン１１ａの蒸気系統における高圧タービンバイパス弁１３ａ、中圧タービンバイパス弁１４ａ、低圧タービンバイパス弁１５ａは全閉状態にあり、高圧アイソレーション弁１７ａ、低温再熱アイソレーション弁１８ａ、高温再熱アイソレーション弁１９ａ、低圧アイソレーション弁２０ａは全開状態にある。
【００２７】
ガスタービン１１ａ側の高圧ドラム２４ａからの蒸気は、高圧アイソレーション弁１７ａを介して排ガスボイラ高圧調節弁２２で調節され高圧タービン１２Ａに流入される。高圧タービンで仕事を終えた蒸気は低温再熱アイソレーション弁１８ａを介して再熱器２６ａで再熱される。再熱器２６ａには中圧ドラム２５ａからの蒸気も排ガスボイラ中圧調節弁１６ａを介して流入される。
【００２８】
再熱器２６ａで再熱された蒸気は高温再熱アイソレーション弁１９ａを介してインターセプト弁２１ａで調節され中圧タービン１２Ｂに流入される。そして、中圧タービン１２Ｂで仕事を終えた蒸気は低圧タービン１２Ｃに流入される。一方、低圧タービン１２Ｃには低圧ドラム２７ａからの蒸気も流入される。すなわち、低圧ドラム２７ａからの蒸気は低圧アイソレーション弁２０ａを介して排ガスボイラ低圧調節弁２３で調整され低圧タービン１２Ｃに流入される。
【００２９】
そして、１台のガスタービン１１ａが運転状態であるときに、後から追加してガスタービン１１ｂを起動する場合には、後から起動するガスタービン１１ｂ側の蒸気条件が確立してから既に起動して運転中のガスタービン１１ａ側に蒸気を挿入することになる。
【００３０】
その場合、中圧タービン系統、低圧タービン系統の挿入蒸気温度と主蒸気温度とをマッチングさせるために、後から起動するガスタービン１１ｂ側の挿入蒸気圧力を中圧タービンバイパス弁１４ｂおよび低圧タービンバイパス弁１５ｂによって制御すると共に、既に運転しているガスタービン１１ａ側でも挿入蒸気が主蒸気にマッチングしやすいように、主蒸気圧力をインターセプト弁２１ａおよび排ガスボイラ低圧調節弁２３の開度によって制御する。
【００３１】
ガスタービン１１ｂが起動されると、ガスタービン１１ｂの蒸気系統では、高圧ドラム２４ｂからの蒸気が高圧タービンバイパス弁１３ｂで調節されて再熱器２６ｂに流入される。また、中圧ドラム２５ｂからの蒸気も排ガスボイラ中圧調節弁１６ｂを介して再熱器２６ｂに流入される。そして、中圧タービンバイパス弁１４ｂを介して復水器に流入される。つまり、蒸気圧力の制御を行い蒸気温度がガスタービン１１ａ側の主蒸気温度とマッチングがとれるまで復水器に蒸気を流す。
【００３２】
同様に、低圧ドラム２７ｂからの蒸気についても、低圧タービンバイパス弁１５ｂで蒸気圧力の制御を行い、その蒸気温度がガスタービン１１ａ側の主蒸気温度とマッチングがとれるまで復水器に蒸気を流す。
【００３３】
このように、後から追加して起動するガスタービン１１ｂ側では、既に運転しているガスタービン１１ａ側の主蒸気温度とマッチングをするために、追加して起動するガスタービン１１ｂ側の挿入蒸気圧力を中圧タービンバイパス弁１４ｂおよび低圧タービンバイパス弁１５ｂによって制御する。
【００３４】
このとき、既に運転しているガスタービン１１ａ側の蒸気系統においても、中圧タービン１２Ｂへの蒸気を制御するインターセプト弁２１ａおよび低圧タービン１２Ｃへの蒸気を制御する排ガスボイラ低圧調節弁２３により、各主蒸気圧力を制御する。この場合の制御値は、中圧ドラム２５ａおよび低圧ドラム２７ａの各ドラムレベルが不安定にならず各主蒸気流量が適正に確保でき、挿入側の蒸気温度とのマッチングがし易い値とする。
【００３５】
図２は、中圧タービン系統、低圧タービン系統における挿入蒸気温度が主蒸気温度にマッチングした直後の蒸気タービン廻りの概略系統図である。図２に示すように、挿入蒸気温度と主蒸気温度とのマッチングがとれると、
追加して起動したガスタービン１１ｂの蒸気系統における高圧タービンバイパス弁１３ｂ、中圧タービンバイパス弁１４ｂ、低圧タービンバイパス弁１５ｂを全閉状態とすると共に、高圧アイソレーション弁１７ｂ、低温再熱アイソレーション弁１８ｂ、高温再熱アイソレーション弁１９ｂ、低圧アイソレーション弁２０ｂを全開状態にする。
【００３６】
これにより、高圧ドラム２４ａ、２４ｂで発生した蒸気は、それぞれの高圧アイソレーション弁１７ａ、１７ｂを通って合流し、排ガスボイラ高圧調節弁２２で調節されて高圧蒸気タービン１２Ａに流入する。高圧蒸気タービン１２Ａで仕事をした蒸気は再び分岐し、それぞれ低温再熱アイソレーション弁１８ａ、１８ｂを経て再熱器２６ａ、２６ｂに供給される。再熱器２６ａ、２６ｂには、排ガスボイラ中圧調節弁１６ａ、１６ｂを通った中圧ドラム２５ａ、２５ｂからの蒸気も供給される。
【００３７】
そして、再熱器２６ａ、２６ｂで再熱され、再熱された蒸気は、高温再熱アイソレーション弁１９ａ、１９ｂを経て再び合流する。合流した蒸気はインターセプト弁２１ａ、２１ｂで調節されて中圧蒸気タービン１２Ｂに流入する。
【００３８】
一方、低圧ドラム２７ａ、２７ｂからの低圧過熱蒸気は、低圧アイソレーション弁２０ａ、２０ｂを経て合流し、排ガスボイラ低圧調節弁２３で調節されて、中圧蒸気タービン１２Ｂの排気蒸気と合流し、低圧蒸気タービン１２Ｃに流入する。
【００３９】
以上のように、中圧タービン１２Ｂに流入させる蒸気と低圧タービン１２Ｃに流入させる蒸気について、既に起動しているガスタービン１１ａの蒸気系統における主蒸気温度と、追加して起動したガスタービン１１ｂの蒸気系統における挿入蒸気温度とをマッチングさせるにあたり、挿入蒸気圧力を各々の中圧タービンバイパス弁１４ｂおよび低圧タービンバイパス弁１５ｂによって制御すると共に、既に起動しているガスタービン１１ａ側でも挿入蒸気がマッチングし易いように、主蒸気圧力をインターセプト弁２１ａ、排ガスボイラ低圧調節弁２３の開度によって制御する。従って、蒸気条件のマッチングが早く達成され、復水器に流出させる蒸気流量も軽減できるので、多軸型コンバインドサイクルプラントの起動損失を改善できる。
【００４０】
さらに、挿入蒸気が温度マッチングし易いように、蒸気タービンに蒸気を供給している側のガスタービン１１ａの負荷を下げ、挿入する側の蒸気の温度マッチングをし易くするようにしても良い。
【００４１】
既に運転中であるガスタービン１１ａの負荷を下げるので、主蒸気条件が緩和され、その主蒸気圧力および主蒸気温度は低い条件となる。従って、追加して起動するガスタービン１１ｂの挿入蒸気が、その緩和された蒸気条件により早く近づくことができる。
【００４２】
以上の説明では、２台のガスタービン１１ａ、１１ｂを備えた多軸型コンバインドサイクルプラントについて説明したが、２台以上のガスタービン１１ａ〜１１ｎを備えた多軸型コンバインドサイクルプラントについても適用できる。
【００４３】
２台のガスタービン１１ａ、１１ｂを備えた２系列の場合は１系列毎に他のガスタービンを追加して起動し、ｎ台のガスタービン１１ａ〜１１ｎを備えたｎ系列の場合は、１系列または選ばれたｍ系列を並行制御し追加起動する。その選択は運転状況に応じて適宜行なわれる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、複数台のガスタービンを有し、排熱回収ボイラに３圧式を用いる多軸型コンバインドサイクルプラントの起動時において、後から起動するガスタービンの蒸気系統における挿入蒸気圧力をその蒸気系統の各々タービンバイパス弁によって制御するだけでなく、既に起動しているガスタービンの蒸気系統でも挿入蒸気が主蒸気にマッチングし易いように、主蒸気圧力を制御するので、蒸気を挿入する場合の温度マッチングのために要する時間が短縮され、起動損失の改善が図れる。また、温度や圧力の低い蒸気条件での合流が可能となり、合流配管に発生する熱応力を低減し、当該配管の長寿命化を実現できる。
【００４５】
また、先行して起動しているガスタービンの負荷を下げてから温度マッチングの制御を行うようにした場合には、さらに主蒸気の蒸気条件が緩和されるので、温度マッチングのために要する時間がさらに短縮され、合流配管に発生する熱応力もさらに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法を適用した場合の蒸気温度マッチング前の蒸気タービン廻りの概略系統図。
【図２】本発明の実施の形態に係る多軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法により、中圧タービン系統、低圧タービン系統における挿入蒸気温度が主蒸気温度にマッチングした直後の蒸気タービン廻りの概略系統図。
【図３】多軸型コンバインドサイクルプラントの通常運転時の蒸気タービン廻りの概略系統図。
【符号の説明】
１１…ガスタービン、１２…蒸気タービン、１３…高圧タービンバイパス弁、１４…中圧蒸気タービンバイパス弁、１５…低圧蒸気タービンバイパス弁、１６…排ガスボイラ中圧調節弁、１７…、１８…、１９…高温再熱アイソレーション弁、２０…低圧アイソレーション弁、２１…インターセプト弁、２２…排ガスボイラ高圧調節弁、２３…排ガスボイラ低圧調節弁、２４…高圧ドラム、２５…中圧ドラム、２６…再熱器、２７…低圧ドラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for starting a multi-shaft combined cycle plant in which a gas turbine and a steam turbine are separately arranged, and steam generated by exhaust heat of the gas turbine is guided to the steam turbine to drive the steam turbine.
[0002]
[Prior art]
Among thermal power plants, there is a combined cycle plant combining a gas turbine and a steam turbine. The combined cycle plant is configured to generate steam in an exhaust heat recovery boiler using exhaust heat that has completed work in a gas turbine, guide the steam to a steam turbine, and drive the steam turbine.
[0003]
Such a combined cycle plant uses the exhaust heat of a gas turbine as compared with a conventional conventional plant, so that the thermal efficiency is remarkably improved. Therefore, it has been widely used both in Japan and overseas.
[0004]
The combined cycle plant includes a single-shaft combined cycle plant and a multi-shaft combined cycle plant. A single-shaft combined cycle plant is a combined cycle plant in which a gas turbine and a steam turbine are connected to a single shaft, and a multi-shaft combined cycle plant is a combined cycle plant in which a gas turbine and a steam turbine are individually arranged on separate shafts. is there.
[0005]
FIG. 3 is a schematic system diagram around a steam turbine of a multi-shaft combined cycle plant. In general, a multi-shaft combined cycle plant includes two or more gas turbines for one steam turbine. FIG. 3 shows a three-pressure reheat-type combined cycle plant having two gas turbines 11a and 11b for one steam turbine for simplification of description, and the exhaust gas of the gas turbines 11a and 11b is shown. The heat recovery boiler has high pressure drums 24a and 24b, medium pressure drums 25a and 25b, and low pressure drums 27a and 27b, respectively. One steam turbine includes a high-pressure steam turbine 12A, a medium-pressure steam turbine 12B, and a low-pressure steam turbine 12C.
[0006]
Hereinafter, operation of the steam system during normal operation will be described. The operating state of each valve in the figure is as follows. In the case of white, the valve is in the fully open state, in the case of filling, the valve is in the fully closed state, and in the case of half being white and half being filled, it indicates that the valve is in the middle opening degree or in the control state.
[0007]
During normal operation, the high-pressure turbine bypass valves 13a and 13b, the medium-pressure steam turbine bypass valves 14a and 14b, and the low-pressure turbine bypass valves 15a and 15b are fully closed, and the high-pressure isolation valves 17a and 17b and the low-temperature reheat. The isolation valves 18a and 18b, the high-temperature reheat isolation valves 19a and 19b, the low-pressure isolation valves 20a and 20b, and the intercept valves 21a and 21b are fully open, and the exhaust gas boiler medium pressure control valves 16a and 16b and the exhaust gas boiler high pressure control are provided. The valve 22 and the exhaust gas boiler low pressure control valve 23 are in the intermediate opening degree or in the control state.
[0008]
Exhaust heat that has completed work in the gas turbines 11a and 11b is led to an exhaust heat recovery boiler (not shown), and generates steam in the exhaust heat recovery boiler. The high-pressure superheated steam generated in the high-pressure drums 24a and 24b of the exhaust heat recovery boiler passes through the respective high-pressure isolation valves 17a and 17b, and then flows into the high-pressure steam turbine 12A via the exhaust gas boiler high-pressure control valve 22.
[0009]
The steam that has worked in the high-pressure steam turbine 12A branches again, passes through the low-temperature reheat isolation valves 18a and 18b, and passes through the exhaust heat boiler medium-pressure drums 25a and 25b through the exhaust gas boiler medium-pressure control valves 16a and 16b, respectively. Merge with steam from.
[0010]
Thereafter, the reheated steam is reheated by the reheaters 26a and 26b of the exhaust heat recovery boiler, and re-joins via the high temperature reheat isolation valves 19a and 19b. The combined steam flows into the intermediate-pressure steam turbine 12B via the intercept valves 21a and 21b.
[0011]
On the other hand, the low-pressure superheated steam from the low-pressure drums 27a and 27b of the exhaust heat recovery boiler joins through the low-pressure isolation valves 20a and 20b, passes through the exhaust gas boiler low-pressure control valve 23, and joins with the exhaust steam of the medium-pressure steam turbine 12B. Then, it flows into the low-pressure steam turbine 12C.
[0012]
As described above, in the normal operation state, the high-pressure turbine bypass valves 13a and 13b, the medium-pressure steam turbine bypass valves 14a and 14b, and the low-pressure turbine bypass valves 15a and 15b are all in a fully-closed state. Used only when stopped.
[0013]
Next, the operation of the steam system when one gas turbine 11a is in the operating state and the other gas turbine 11b shifts from the stopped state to the activated state will be described. When starting the gas turbine 11b, steam is inserted into the gas turbine 11a that has already been started and is operating after the steam conditions on the gas turbine 11b that is started later are established.
[0014]
When one gas turbine 11a is operating and the other gas turbine 11b is stopped, the high-pressure isolation valves 17a and 17b, the low-temperature reheat isolation valves 18a and 18b, and the high-temperature reheat isolation valves 19a and 19b are provided. , The low pressure isolation valves 20a and 20b are in a fully closed state. Therefore, when the gas turbine 11b is started, no steam flows from the gas turbine 11b side to the steam turbine 12 side.
[0015]
The steam generated in the high-pressure drum 24b on the gas turbine 11b side started later passes through the high-pressure turbine bypass valve 13b, and is obtained through the exhaust gas boiler medium pressure control valve 16b until the steam condition is established. It merges with the steam from 25b and flows into the condenser through the intermediate-pressure steam turbine bypass valve 14b. The steam from the low-pressure drum 27b flows into the condenser through the low-pressure turbine bypass valve 15b.
[0016]
That is, matching with the main steam side steam is performed by the pressure control of the insertion side steam by the medium pressure steam turbine bypass valve 14b and the low pressure turbine bypass valve 15b side of the insertion side gas turbine 11b. Then, when matching with the steam conditions on the main steam side is achieved, the intermediate-pressure steam turbine bypass valve 14b and the low-pressure turbine bypass valve 15b are fully closed, and a normal operation state is set as shown in FIG.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the operation of such a steam system, since the gas turbine 11b started later is adjusted, it is not possible to shift to the normal operation state until the steam conditions of the gas turbine 11b are satisfied. During the adjustment of the steam condition, the start time of the gas turbine 11a, which is the leading shaft, is delayed because no adjustment is made for establishing the steam condition. In addition, since only steam flows into the condenser, energy loss is undesirably increased.
[0018]
That is, when steam generated by the operation of the gas turbine started first is supplied to the steam turbine, in order to admit steam from the gas turbine of another shaft later, the steam turbine It is necessary to match the temperature between the steam contained in the steam and the steam to be newly inserted.However, how quickly the temperature matching is performed can improve the startup time and energy loss of a multi-shaft combined cycle plant. Has become very important for.
[0019]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to properly match a steam condition in a gas turbine that has already been started with a steam condition in a gas turbine that will be started later, and to improve the startup time and energy loss of a multi-shaft combined. It is to provide a cycle plant.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The method for starting a multi-shaft combined cycle plant according to the invention of claim 1 drives the steam turbine with steam from at least one of the exhaust heat recovery boilers provided in each of the plurality of gas turbines. When at least one gas turbine is in operation, the steam of the steam system of the gas turbine additionally started is inserted as insertion steam with respect to the main steam of the steam system of the gas turbine already started. In the multi-shaft combined cycle plant starting method for starting, the medium-pressure steam turbine and the low-pressure steam turbine of the steam turbine in a gas turbine steam system that has already been started so that the main steam temperature matches the insertion steam temperature. Controlling the main steam pressure to be supplied so that the inserted steam temperature matches the main steam temperature. In addition, the opening degree of the intermediate-pressure steam turbine bypass valve and the low-pressure turbine bypass valve of the steam system of the gas turbine started and adjusted is controlled to control the inserted steam pressure supplied to the condenser, and the steam condition of the inserted steam is adjusted. When the steam condition of the main steam is satisfied, steam is supplied to the steam turbine from a steam system of the gas turbine additionally started.
[0021]
In the method of starting a multi-shaft combined cycle plant according to the invention of claim 1, when at least one of the plurality of gas turbines is in operation, another gas turbine is added and started, and the additional gas turbine is started. When the steam of the steam system of the gas turbine that has been started and inserted as the inserted steam into the main steam of the steam system of the gas turbine that has already been started, the main steam temperature in the steam system of the gas turbine that has already been started, The steam pressure supplied to the medium-pressure steam turbine and the low-pressure steam turbine of the steam turbine is controlled so as to match the inserted steam temperature in the steam system of the additionally activated gas turbine. Also, the opening degrees of the intermediate-pressure steam turbine bypass valve and the low-pressure turbine bypass valve are adjusted so that the inserted steam temperature matches the main steam temperature, and the inserted steam supplied to the condenser is controlled. Then, when the steam condition of the inserted steam becomes the steam condition of the main steam, the steam is supplied to the steam turbine from the steam system of the gas turbine additionally started.
[0022]
The method for starting a multi-shaft combined cycle plant according to the invention of claim 2 drives the steam turbine with steam from at least one of the exhaust heat recovery boilers provided in each of the plurality of gas turbines. When at least one gas turbine is in operation, the steam of the steam system of the gas turbine additionally started is inserted as insertion steam with respect to the main steam of the steam system of the gas turbine already started. In the multi-shaft combined cycle plant starting method to be started, the load of the already started gas turbine is reduced, and the main steam temperature in the steam system of the already started gas turbine is matched so as to match the inserted steam temperature. The main steam pressure supplied to the medium-pressure steam turbine and the low-pressure steam turbine of the steam turbine is controlled, and The inserted steam pressure supplied to the condenser by adjusting the opening degree of the medium-pressure steam turbine bypass valve and the low-pressure turbine bypass valve of the steam system of the gas turbine additionally started so that the temperature matches the main steam temperature Control the
When the steam condition of the inserted steam becomes the steam condition of the main steam, steam is supplied to the steam turbine from a steam system of the gas turbine additionally started.
[0023]
In the method for starting a multi-shaft combined cycle plant according to the invention of claim 2, when at least one of the plurality of gas turbines is in operation, another gas turbine is added and started, and the additional gas turbine is started. When the steam of the steam system of the gas turbine that has been started up is inserted as the inserted steam into the main steam of the steam system of the gas turbine that has already been started, the load on the gas turbine that has already been started is reduced. Then, the medium-pressure steam turbine and the low-pressure steam turbine of the steam turbine are operated so that the main steam temperature in the steam system of the gas turbine that has already been started matches the inserted steam temperature in the steam system of the additionally started gas turbine. Control the supplied steam pressure. Also, the opening degrees of the intermediate-pressure steam turbine bypass valve and the low-pressure turbine bypass valve are adjusted so that the inserted steam temperature matches the main steam temperature, and the inserted steam supplied to the condenser is controlled. Then, when the steam condition of the inserted steam becomes the steam condition of the main steam, the steam is supplied to the steam turbine from the steam system of the gas turbine additionally started. Since the main steam temperature and the inserted steam temperature are matched after the load of the gas turbine is reduced, the matching is facilitated.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic system diagram around a steam turbine before steam temperature matching when a startup method for a multi-shaft combined cycle plant according to an embodiment of the present invention is applied.
[0025]
FIG. 1 shows a three-pressure reheat-type combined cycle plant having two gas turbines 11a and 11b for one steam turbine, as in the case of FIG. The exhaust heat recovery boiler has high pressure drums 24a and 24b, medium pressure drums 25a and 25b, and low pressure drums 27a and 27b, respectively. One steam turbine includes a high-pressure steam turbine 12A, a medium-pressure steam turbine 12B, and a low-pressure steam turbine 12C. The operating state of each valve in FIG. 1 is as follows: when white, the valve is fully open; when filled, the valve is fully closed; when half is white and half is filled, the valve is in the middle opening or under control. It is in the state.
[0026]
Now, the case where the gas turbine 11a is in the operating state and the gas turbine 11b shifts from the stopped state to the activated state will be described. Since the gas turbine 11a has already been started and operated, the high-pressure turbine bypass valve 13a, the intermediate-pressure turbine bypass valve 14a, and the low-pressure turbine bypass valve 15a in the steam system of the gas turbine 11a are fully closed, and The isolation valve 17a, the low temperature reheat isolation valve 18a, the high temperature reheat isolation valve 19a, and the low pressure isolation valve 20a are fully open.
[0027]
Steam from the high-pressure drum 24a on the gas turbine 11a side is adjusted by the exhaust gas boiler high-pressure control valve 22 via the high-pressure isolation valve 17a and flows into the high-pressure turbine 12A. The steam that has finished its work in the high-pressure turbine is reheated in the reheater 26a through the low-temperature reheat isolation valve 18a. Steam from the medium pressure drum 25a also flows into the reheater 26a via the exhaust gas boiler medium pressure control valve 16a.
[0028]
The steam reheated by the reheater 26a is adjusted by the intercept valve 21a via the high-temperature reheat isolation valve 19a and flows into the intermediate pressure turbine 12B. Then, the steam that has completed the work in the intermediate pressure turbine 12B flows into the low pressure turbine 12C. On the other hand, steam from the low-pressure drum 27a also flows into the low-pressure turbine 12C. That is, the steam from the low pressure drum 27a is adjusted by the exhaust gas boiler low pressure control valve 23 via the low pressure isolation valve 20a and flows into the low pressure turbine 12C.
[0029]
When one gas turbine 11a is in operation and the gas turbine 11b is to be started later, the gas turbine 11b is started after the steam conditions on the gas turbine 11b to be started later are established. Thus, steam is inserted into the gas turbine 11a during operation.
[0030]
In this case, in order to match the inserted steam temperature of the medium-pressure turbine system and the low-pressure turbine system with the main steam temperature, the inserted steam pressure of the gas turbine 11b which is started later is changed to the medium-pressure turbine bypass valve 14b and the low-pressure turbine bypass valve. In addition to the control by 15b, the main steam pressure is controlled by the opening degree of the intercept valve 21a and the exhaust gas boiler low pressure control valve 23 so that the inserted steam is easily matched with the main steam even on the gas turbine 11a side already operating.
[0031]
When the gas turbine 11b is started, in the steam system of the gas turbine 11b, the steam from the high-pressure drum 24b is adjusted by the high-pressure turbine bypass valve 13b and flows into the reheater 26b. Further, steam from the intermediate pressure drum 25b also flows into the reheater 26b via the exhaust gas boiler intermediate pressure control valve 16b. Then, it flows into the condenser through the intermediate pressure turbine bypass valve 14b. That is, the steam pressure is controlled, and the steam is allowed to flow through the condenser until the steam temperature matches the main steam temperature on the gas turbine 11a side.
[0032]
Similarly, for the steam from the low-pressure drum 27b, the steam pressure is controlled by the low-pressure turbine bypass valve 15b, and the steam flows to the condenser until the steam temperature matches the main steam temperature on the gas turbine 11a side.
[0033]
As described above, on the gas turbine 11b side that is additionally started up later, the inserted steam pressure on the gas turbine 11b side that is additionally started up, in order to match the main steam temperature of the gas turbine 11a that is already operating. Is controlled by the intermediate pressure turbine bypass valve 14b and the low pressure turbine bypass valve 15b.
[0034]
At this time, also in the steam system on the gas turbine 11a side which has already been operated, each of the intercept valve 21a for controlling steam to the intermediate pressure turbine 12B and the exhaust gas boiler low pressure control valve 23 for controlling steam to the low pressure turbine 12C are controlled by each valve. Controls main steam pressure. In this case, the control value is set to a value at which the drum levels of the medium-pressure drum 25a and the low-pressure drum 27a do not become unstable, the respective main steam flow rates can be appropriately secured, and the matching with the insertion-side steam temperature is easy.
[0035]
FIG. 2 is a schematic system diagram around the steam turbine immediately after the inserted steam temperature in the medium-pressure turbine system and the low-pressure turbine system matches the main steam temperature. As shown in FIG. 2, when the insertion steam temperature and the main steam temperature are matched,
The high-pressure turbine bypass valve 13b, the medium-pressure turbine bypass valve 14b, and the low-pressure turbine bypass valve 15b in the steam system of the gas turbine 11b additionally started up are fully closed, and the high-pressure isolation valve 17b and the low-temperature reheat isolation valve are set. 18b, the high temperature reheat isolation valve 19b and the low pressure isolation valve 20b are fully opened.
[0036]
Thereby, the steam generated in the high-pressure drums 24a and 24b merges through the respective high-pressure isolation valves 17a and 17b, is adjusted by the exhaust gas boiler high-pressure control valve 22, and flows into the high-pressure steam turbine 12A. The steam that has worked in the high-pressure steam turbine 12A branches again and is supplied to the reheaters 26a and 26b via the low-temperature reheat isolation valves 18a and 18b, respectively. The reheaters 26a and 26b are also supplied with steam from the medium pressure drums 25a and 25b passing through the exhaust gas boiler medium pressure control valves 16a and 16b.
[0037]
Then, the reheated steam in the reheaters 26a and 26b, and the reheated steam merge again through the high-temperature reheat isolation valves 19a and 19b. The combined steam is adjusted by the intercept valves 21a and 21b and flows into the intermediate-pressure steam turbine 12B.
[0038]
On the other hand, the low-pressure superheated steam from the low-pressure drums 27a and 27b merges through the low-pressure isolation valves 20a and 20b, is adjusted by the exhaust gas boiler low-pressure control valve 23, merges with the exhaust steam of the medium-pressure steam turbine 12B, and The steam flows into the steam turbine 12C.
[0039]
As described above, regarding the steam flowing into the medium-pressure turbine 12B and the steam flowing into the low-pressure turbine 12C, the main steam temperature in the steam system of the gas turbine 11a already started and the steam of the gas turbine 11b additionally started In matching the inserted steam temperature in the system, the inserted steam pressure is controlled by each of the medium-pressure turbine bypass valve 14b and the low-pressure turbine bypass valve 15b, and the inserted steam is easily matched even on the already activated gas turbine 11a side. In this way, the main steam pressure is controlled by the opening degree of the intercept valve 21a and the exhaust gas boiler low pressure control valve 23. Therefore, the matching of the steam conditions is quickly achieved, and the flow rate of the steam flowing out to the condenser can be reduced, so that the startup loss of the multi-shaft combined cycle plant can be improved.
[0040]
Further, the load on the gas turbine 11a that supplies steam to the steam turbine may be reduced so that the temperature of the steam to be inserted can be easily matched so that the temperature of the inserted steam is easily matched.
[0041]
Since the load on the gas turbine 11a that is already operating is reduced, the main steam conditions are relaxed, and the main steam pressure and the main steam temperature are low. Therefore, the inserted steam of the additionally activated gas turbine 11b can approach the relaxed steam condition more quickly.
[0042]
In the above description, a multi-shaft combined cycle plant including two gas turbines 11a and 11b has been described, but the present invention is also applicable to a multi-shaft combined cycle plant including two or more gas turbines 11a to 11n.
[0043]
In the case of two systems including two gas turbines 11a and 11b, another gas turbine is added and activated for each system, and in the case of an n system including n gas turbines 11a to 11n, one system is used. Alternatively, the selected m-sequence is controlled in parallel and additionally activated. The selection is appropriately made according to the driving situation.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when starting up a multi-shaft combined cycle plant that has a plurality of gas turbines and uses a three-pressure system for the exhaust heat recovery boiler, the steam system of the gas turbine that starts up later In addition to controlling the inserted steam pressure in each of the steam systems by the turbine bypass valve, the main steam pressure is controlled so that the inserted steam is easily matched with the main steam even in the steam system of the gas turbine already started. In addition, the time required for temperature matching when steam is inserted is reduced, and the startup loss can be improved. Also, merging can be performed under steam conditions with low temperature and pressure, so that thermal stress generated in the merging pipe can be reduced, and the life of the pipe can be extended.
[0045]
In addition, if the temperature matching control is performed after the load of the gas turbine that has been started in advance is reduced, the steam condition of the main steam is further relaxed, so that the time required for the temperature matching is reduced. It is further shortened, and the thermal stress generated in the junction pipe can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram around a steam turbine before steam temperature matching when a startup method for a multi-shaft combined cycle plant according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a system around a steam turbine immediately after an inserted steam temperature in a medium-pressure turbine system and a low-pressure turbine system matches a main steam temperature by a method for starting a multi-shaft combined cycle plant according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a schematic system diagram around a steam turbine during normal operation of a multi-shaft combined cycle plant.
[Explanation of symbols]
11 ... Gas turbine, 12 ... Steam turbine, 13 ... High pressure turbine bypass valve, 14 ... Medium pressure steam turbine bypass valve, 15 ... Low pressure steam turbine bypass valve, 16 ... Exhaust gas boiler medium pressure control valve, 17 ..., 18 ..., 19 ... High temperature reheat isolation valve, 20 ... Low pressure isolation valve, 21 ... Intercept valve, 22 ... Exhaust gas boiler high pressure control valve, 23 ... Exhaust gas boiler low pressure control valve, 24 ... High pressure drum, 25 ... Medium pressure drum, 26 ... Heater, 27 ... low pressure drum
