特許 5725913 複合サイクルプラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5725913

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】複合サイクルプラント

(51)【国際特許分類】

   F01K 23/10 20060101AFI20150507BHJP

   F02C 7/224 20060101ALI20150507BHJP

   F01K 9/00 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   F01K23/10 F

   F02C7/224

   F01K9/00 F

   F01K23/10 W

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-49596(P2011-49596)

(22)【出願日】2011年3月7日

(65)【公開番号】特開2012-184735(P2012-184735A)

(43)【公開日】2012年9月27日

【審査請求日】2013年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】村上 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】東 一也

(72)【発明者】

【氏名】中本 行政

【審査官】 寺町 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３２９８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２００８１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ７／２２４

Ｆ０２Ｃ ６／１８

Ｆ０１Ｋ １／００−２７／０２

Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービン（ＧＴ）の排熱を利用して排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）で蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービン（ＳＴ）の駆動源として利用するとともに、該蒸気タービン（ＳＴ）で膨張した蒸気を復水器（Ｃ）で復水させる複合サイクルプラント（ＣＣ）において、
前記排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）で加熱された加熱水（ＨＷ１）を熱源として、前記ガスタービン（ＧＴ）の燃焼器（ＣＢ）に供給される燃料ガス（Ｇ１）を加熱する燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）と、
前記燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過した加熱水（ＨＷ２）が流通し、分岐部（ＤＣ）を介して分岐された一方が、前記排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と前記復水器（Ｃ）とを接続する復水ライン（Ｌ３）に接続された加熱水戻りライン（Ｌ２）と、
該加熱水戻りライン（Ｌ２）における前記分岐部（ＤＣ）を介して分岐された他方に設けられており、前記加熱水（ＨＷ２）をダンプさせるためのダンプ弁（ＤＭＰ）と、
前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の前記分岐部（ＤＣ）より上流側に設けられて、前記燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過した前記加熱水（ＨＷ２）の温度を計測する温度計測手段（Ｔ）と、
該温度計測手段（Ｔ）での計測値に基づき、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を開閉制御する制御手段（１０）と、を備えることを特徴とする複合サイクルプラント。

【請求項2】

前記制御手段（１０）は、前記温度計測手段（Ｔ）で計測される温度に基づき、フラッシュが発生する状態を事前検知した場合、及び燃料供給量が急変する運転状態に移行することを事前検知した場合に前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を「閉」から「開」に開動作させることを特徴とする請求項１に記載の複合サイクルプラント。

【請求項3】

前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の分岐された他方における前記ダンプ弁（ＤＭＰ）の下流側が前記復水器（Ｃ）に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合サイクルプラント。

【請求項4】

前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の分岐された他方における前記ダンプ弁（ＤＭＰ）の下流側に、脱気器（ＤＥＡ）が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合サイクルプラント。

【請求項5】

前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の分岐された一方に減圧弁（ＰＲＶ）が配置されていることにより、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）と前記減圧弁（ＰＲＶ）とが並列に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合サイクルプラント。

【請求項6】

前記制御手段（１０）は、前記燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の起動時に、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を開動作させて温水を流すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合サイクルプラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせた複合サイクルプラントに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の複合サイクルプラントとして、特許文献１に示される公報が知られている。
この特許文献１に示される複合サイクルプラント（ＣＣ）では、ガスタービン（ＧＴ）の燃焼器（ＣＢ）に供給される燃料ガス（例えば、天然ガス等）を予め加熱する燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を備えている。
この燃料ガス加熱装置は、燃料ガス供給装置とガスタービンの燃焼器との間に設けられており、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）内に含まれる中圧エコノマイザ（ＩＥＣ）の出口と接続された伝熱管を内部に有する。これにより、燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスは、中圧エコノマイザから流出し、伝熱管の内部を流通する加熱水（ＨＷ）（約２４０℃程度）から熱を奪って昇温することから、ガスタービンにおける熱効率が向上する。燃料ガス加熱装置を熱源として通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温し、減圧弁（ＰＲＶ）によって減圧された状態で復水ラインや脱気器等に返送される。

【0003】

また、この特許文献１の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）内の中圧エコノマイザ（ＩＥＣ）から燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）に加熱水を供給する加熱水供給ライン（Ｌ１）の途中に、開閉弁（ＳＶ）が設けられている。
また、該燃料ガス加熱装置を通過した加熱水を排熱回収ボイラに返送させる加熱水戻りライン（Ｌ２）の途中には、燃料ガス加熱装置の出口側における加熱水の温度を計測する温度計（Ｔ）が設けられており、該温度計の計測値に基づいて前記開閉弁を開閉制御するようにしている。なお、上記説明で示した括弧内の記号は特許文献１中の符号に対応している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１‐３２９８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に示される複合サイクルプラント（ＣＣ）では、ガスタービン（ＧＴ）に急激な負荷変動が発生したり、いわゆるインターロック状態になったりすると、燃焼器（ＣＢ）に対する燃料ガスの供給量を急激に減少させる必要が生じることがある。
そして、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過する燃料ガスの流量が減少した場合、燃料ガスが加熱水から奪う熱量も減少することになり、燃料ガス加熱装置を通過した加熱水（ＨＷ）は高温のまま復水ラインや脱気器等に返送されてしまう。この場合、加熱水戻りライン（Ｌ２）内部や戻りラインと復水ラインや脱気器等との合流部等において、高温の加熱水が飽和圧力まで急激に減圧されて沸騰し、気液二相状態となるフラッシュ現象が発生してしまい、このようなフラッシュ現象で生じた蒸気の気泡が潰れ、さらにその後の再結合による圧力変化により、配管やその他の機器を損傷させてしまう恐れもある。

【0006】

このような不具合を防止するために、特許文献１の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の出口側における加熱水の温度を温度計（Ｔ）にて計測し、該温度計の計測値に基づいて、燃料ガス加熱装置に加熱水を供給する加熱水供給ライン（Ｌ１）途中の開閉弁（ＳＶ）を「閉」位置に制御して、フラッシュ現象の発生を防止するようにしている。
しかしながら、このような加熱水の温度上昇により、加熱水供給ライン途中の開閉弁を「閉」とした場合には、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）での燃料加熱がなくなり、プラント全体での運転効率が低下する。
さらに、このように開閉弁を「閉」とした場合には、その後、燃料ガス加熱装置を通過する燃料ガスの流量が回復して、該開閉弁を「開」とした後の通常運転復帰へも多くの時間が必要となり、全体の運転効率が悪くなるという問題があった。

【0007】

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ガスタービンの燃焼器への燃料ガスの供給量の急激な減少により、燃料ガス加熱装置を通過する加熱水の温度が上昇して、該加熱水にフラッシュが発生の恐れがある場合でも、加熱水戻りラインでの加熱水の流通を遮断することなくフラッシュ現象の発生を防止し、設備全体の運転効率の低下を防止できる複合サイクルプラントの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、ガスタービン（ＧＴ）の排熱を利用して排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）で蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービン（ＳＴ）の駆動源として利用するとともに、該蒸気タービン（ＳＴ）で膨張した蒸気を復水器（Ｃ）で復水させる複合サイクルプラント（ＣＣ）において、前記排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）で加熱された加熱水（ＨＷ１）を熱源として、前記ガスタービン（ＧＴ）の燃焼器（ＣＢ）に供給される燃料ガス（Ｇ１）を加熱する燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）と、前記燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過した加熱水（ＨＷ２）が流通し、分岐部（ＤＣ）を介して分岐された一方が、前記排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と前記復水器（Ｃ）とを接続する復水ライン（Ｌ３）に接続された加熱水戻りライン（Ｌ２）と、該加熱水戻りライン（Ｌ２）における前記分岐部（ＤＣ）を介して分岐された他方に設けられており、前記加熱水（ＨＷ２）をダンプさせるためのダンプ弁（ＤＭＰ）と、前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の前記分岐部（ＤＣ）より上流側に設けられて、前記燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過した加熱水（ＨＷ２）の温度を計測する温度計測手段（Ｔ）と、該温度計測手段（Ｔ）での計測値に基づき、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を開閉制御する制御手段（１０）と、を備えることを特徴とする。

【0009】

そして、上記のような複合サイクルプラント（ＣＣ）では、加熱水戻りライン（Ｌ２）に、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過した加熱水（ＨＷ２）をダンプさせるためのダンプ弁（ＤＭＰ）を設け、このダンプ弁（ＤＭＰ）を、該ダンプ弁（ＤＭＰ）より上流側に位置する温度計測手段（Ｔ）での加熱水（ＨＷ２）の計測値に基づき開閉制御するようにした。これにより制御手段（１０）において、温度計測手段（Ｔ）で計測される温度に基づき、フラッシュが発生する状態を事前検知した場合、及び運転状態として負荷遮断等で燃料供給量が急変する運転状態に移行することを事前検知した場合に、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を「閉」から「開」に開動作させれば、ガスタービン（ＧＴ）の燃焼器（ＣＢ）への燃料ガスの供給量の急激な減少により、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過する加熱水（ＨＷ２）の温度が上昇した場合であっても、該加熱水（ＨＷ２）の流通を遮断することなくフラッシュ現象の発生を防止することができ、設備全体の運転効率の低下を防止することが可能となる。

【0010】

また、本発明の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、前記制御手段（１０）は、フラッシュが発生する状態を事前検知した場合に、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を「閉」から「開」に開動作させることを特徴とすることを特徴とする。

【0011】

そして、上記のような複合サイクルプラント（ＣＣ）では、制御手段（１０）において、フラッシュが発生する状態を事前検知した場合に、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を「閉」から「開」に開動作させるようにしたので、ガスタービン（ＧＴ）の燃焼器（ＣＢ）への燃料ガスの供給量の急激な減少により、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過する加熱水（ＨＷ２）の温度が上昇した場合であっても、該加熱水（ＨＷ２）の流通を遮断することなくフラッシュ現象の発生を防止することができ、設備全体の運転効率の低下を防止できる。

【0012】

また、本発明の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の分岐された他方における前記ダンプ弁（ＤＭＰ）の下流側が前記復水器（Ｃ）に接続されていることを特徴とする。

【0013】

そして、上記のような複合サイクルプラント（ＣＣ）では、ダンプ弁（ＤＭＰ）の下流側には復水器（Ｃ）が配置されているので、該ダンプ弁（ＤＭＰ）で減圧された加熱水（ＨＷ２）をそのまま復水器（Ｃ）に送ることができる。

【0014】

また、本発明の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の分岐された他方における前記ダンプ弁（ＤＭＰ）の下流側に、脱気器（ＤＥＡ）が配置されていることを特徴とする。

【0015】

そして、上記のような複合サイクルプラント（ＣＣ）では、ダンプ弁（ＤＭＰ）の下流側には脱気器（ＤＥＡ）が配置されているので、該ダンプ弁（ＤＭＰ）で減圧された加熱水（ＨＷ２）から気泡を除去して、加熱水を液相のみにすることができる。これによりその後の排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）での加熱水からの熱回収を効率良く行うことができる。

【0016】

また、本発明の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、前記加熱水戻りライン（Ｌ２）の分岐された一方に減圧弁（ＰＲＶ）が配置されていることにより、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）と前記減圧弁（ＰＲＶ）とが並列に配置されていることを特徴とする。

【0017】

そして、上記のような複合サイクルプラント（ＣＣ）では、加熱水戻りライン（Ｌ２）には、分岐部（ＤＣ）を介してダンプ弁（ＤＭＰ）と並列するように減圧弁（ＰＲＶ）が配置されているので、通常運転時に加熱水（ＨＷ２）が減圧弁（ＰＲＶ）を経由するラインとし、フラッシュが発生しそうな場合の非常時にダンプ弁（ＤＭＰ）を経由するラインを開通することができる。すなわち、通常時と、異常時のラインをそれぞれ設けることで、複合サイクルプラント運転の信頼性を向上させることができる。

【0018】

また、本発明の複合サイクルプラント（ＣＣ）では、制御手段（１０）は、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の起動時に、ダンプ弁（ＤＭＰ）を開動作させて温水を流すことを特徴とする。
そして、上記のような複合サイクルプラント（ＣＣ）では、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の起動時に、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を急速暖気して燃料ガスの加熱を迅速に行うことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、加熱水戻りライン（Ｌ２）に、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過した加熱水（ＨＷ２）をダンプさせるためのダンプ弁（ＤＭＰ）を設け、このダンプ弁（ＤＭＰ）を、該ダンプ弁（ＤＭＰ）より上流側に位置する温度計測手段（Ｔ）での加熱水（ＨＷ２）の計測値に基づき開閉制御するようにした。これにより制御手段（１０）において、温度計測手段（Ｔ）で計測される温度に基づき、フラッシュが発生する状態を事前検知した場合、及び運転状態として負荷遮断等で燃料供給量が急変する運転状態に移行することを事前検知した場合に、前記ダンプ弁（ＤＭＰ）を「閉」から「開」に開動作させれば、ガスタービン（ＧＴ）の燃焼器（ＣＢ）への燃料ガスの供給量の急激な減少により、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）を通過する加熱水（ＨＷ２）の温度が上昇した場合であっても、該加熱水（ＨＷ２）の流通を遮断することなくフラッシュ現象の発生を防止することができ、設備全体の運転効率の低下を防止することが可能となる。
また、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）が冷機状態から起動の際に、ダンプ弁（ＤＭＰ）を用いて大量の温水を流すことで燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の急速暖気が可能となり、燃料ガス加熱を迅速に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係わる複合サイクルプラントＣＣの配管図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係わる複合サイクルプラントＣＣの配管図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。
図１は、本発明に係る複合サイクルプラントＣＣの第１実施形態を示す系統図である。同図に示す複合サイクルプラントＣＣは、主として、ガスタービンＧＴ、排熱回収ボイラＨＲＳＧ及び蒸気タービンＳＴから構成される。ガスタービンＧＴは、圧縮機ＡＣで昇圧させると共に燃焼器ＣＢで燃焼させた作動流体をタービンＡＴで膨張させて発電機ＥＧ１を駆動する。ガスタービンＧＴのタービンＡＴから排出される排ガスは、複圧式の排熱回収ボイラＨＲＳＧに導入され、蒸気を発生するための熱源として利用される。排熱回収ボイラＨＲＳＧで発生した蒸気は、蒸気タービンＳＴに駆動源として供給される。

【0022】

蒸気タービンＳＴは、高圧タービンＨＴ、中圧タービンＩＴ及び低圧タービンＬＴからなり、発電機ＥＧ２を駆動する。高圧タービンＨＴには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの高圧過熱器ＨＳＨから過熱蒸気が供給される。高圧タービンＨＴで膨張してエネルギを回収された蒸気は、排熱回収ボイラＨＲＳＧの再熱器ＲＨで再加熱され、中圧タービンＩＴに供給される。また、低圧タービンＬＴには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの低圧過熱器ＬＳＨで過熱された蒸気と、中圧タービンＩＴを通過した蒸気とが供給される。低圧タービンＬＴで膨張してエネルギを回収された蒸気は、復水器Ｃに導入され、冷却・復水させられる。

【0023】

復水器Ｃで回収された復水は、復水ポンプＰＣによって圧送され、グランド復水器ＧＣを介して、排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨに導入される。排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨで予熱された水は、低圧給水ポンプＰＬによって低圧エコノマイザＬＥＣに、中圧給水ポンプＰＩによって中圧エコノマイザＩＥＣに、高圧給水ポンプＰＨによって高圧エコノマイザＨＥＣに供給される。

【0024】

低圧エコノマイザＬＥＣで加熱された水は、低圧蒸発器ＬＥＶで蒸発し、低圧ドラムＬＤを介して低圧過熱器ＬＳＨに送られ、低圧過熱器ＬＳＨで過熱される。また、中圧エコノマイザＩＥＣで加熱された水は、中圧蒸発器ＩＥＶで蒸発し、中圧ドラムＩＤを介して中圧過熱器ＩＳＨに送られ、中圧過熱器ＩＳＨで過熱される。同様に、高圧エコノマイザＨＥＣで加熱された水は、高圧蒸発器ＨＥＶで蒸発し、高圧ドラムＨＤを介して高圧過熱器ＨＳＨに送られ、高圧過熱器ＨＳＨで過熱される。

【0025】

また、この複合サイクルプラントＣＣには、図１に示すように、ガスタービンＧＴの燃焼器ＣＢにおける熱効率を向上させる観点から、燃焼器ＣＢと図示しない燃料ガス供給装置との間に、燃料ガス加熱装置ＦＧＨが設けられている。燃料ガス加熱装置ＦＧＨは、図示しないタービン冷却空気ユニット（ＴＣＡクーラ）を含むと共に、加熱水供給ラインＬ１を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣの出口と接続された伝熱管を有する。
燃料ガス加熱装置ＦＧＨを構成する伝熱管の出口には、加熱水戻りラインＬ２の一端が接続されている。そして、前記加熱水供給ラインＬ１を通じて、排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣから加熱水ＨＷ１が供給され、また、前記加熱水戻りラインＬ２を通じて、燃料ガス加熱装置ＦＧＨで熱交換された後の加熱水ＨＷ２が供給される。
また、加熱水戻りラインＬ２は、分岐部ＤＣを介して分岐した後、排熱回収ボイラＨＲＳＧと復水器Ｃとを結ぶ復水ラインＬ３（排熱回収ボイラＨＲＳＧの予熱器ＰＨの入口へのラインも含む）と、復水器Ｃに直接至る復水ラインＬ３´とに接続されている。
また、加熱水戻りラインＬ２の途中には、加熱水ＨＷ２の温度を計測するための温度計Ｔ（後述する）、加熱水ＨＷ２を輸送するためのポンプＰ（後述する）が接続されている。

【0026】

更に、燃料ガス加熱装置ＦＧＨと図示しない燃料ガス供給装置とを結ぶガス供給ラインには、バイパス弁ＢＶが備えられており、このバイパス弁ＢＶの分岐ポートには、燃焼器ＣＢの燃料ガス入口に連なるバイパスラインが接続されている。バイパス弁ＢＶは、制御装置１０に接続されており、制御装置１０を介してバイパス弁ＢＶをバイパスライン側に切り換えれば、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由させることなく、燃料ガスを燃焼器ＣＢに直接供給することができる。

【0027】

これにより、複合サイクルプラントＣＣの運転中、燃料ガス加熱装置ＦＧＨには、排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣで加熱された加熱水ＨＷ１（例えば、約２４０℃）が熱源として供給される。従って、バイパス弁ＢＶを燃料ガス加熱装置ＦＧＨ側に切り換えておけば、天然ガス等の燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する際に、排熱回収ボイラＨＲＳＧ側から供給される加熱水ＨＷ１から熱を奪って昇温する。

【0028】

前記加熱水戻りラインＬ２は分岐部ＤＣを介して分岐され、分岐された一方の加熱水戻りラインＬ２には減圧弁ＰＲＶ、他方の加熱水戻りラインＬ２にはダンプ弁ＤＭＰが配置されている。すなわち、加熱水戻りラインＬ２途中の分岐部ＤＣを介して、ダンプ弁ＤＭＰと減圧弁ＰＲＶとが並列に配置されている。
そして、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを熱源として通過した加熱水ＨＷ２は燃料ガスに熱を与えて降温した後、分岐部ＤＣで分岐した一方の加熱水戻りラインＬ２途中に配置された減圧弁ＰＲＶによって所定の圧力まで減圧された後、復水ラインＬ３に返送される。また、前記加熱水ＨＷ２は、分岐部ＤＣで分岐した他方の加熱水戻りラインＬ２の途中に配置されたダンプ弁ＤＭＰで減圧された後、復水ラインＬ３´に返送される。

【0029】

ここで、このように構成された複合サイクルプラントＣＣでは、ガスタービンＧＴの負荷変動等によって燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量を急激に減少させた場合、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することになる。この場合、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過した加熱水は高温のまま復水ラインＬ３に返送されてしまうことになる。従って、何らかの対策を施さなければ、燃焼器の熱効率が低下してしまうと共に、加熱水戻りラインＬ２の内部や、加熱水戻りラインＬ２と復水ラインＬ３との合流部等において、フラッシュ現象が発生してしまう。

【0030】

これを踏まえて、この複合サイクルプラントＣＣには、燃料ガス加熱装置ＦＧＨと排熱回収ボイラＨＲＳＧとを結ぶ流路である加熱水供給ラインＬ１の途中には、加熱水ＨＷ１の流量を検出するための流量計Ｆ、及び電磁弁等からなる遠隔操作式の開閉弁ＳＶが設けられ、一方、分岐部ＤＣの下流の加熱水戻りラインＬ２途中には、減圧弁ＰＲＶ、ダンプ弁ＤＭＰが設けられている。
そして、これら減圧弁ＰＲＶ、ダンプ弁ＤＭＰ、開閉弁ＳＶ及び前述した減圧弁ＰＲＶ、ポンプＰは、加熱水ＨＷ１の流量を検出するための流量計Ｆ、及び加熱水ＨＷ２の温度を計測するための温度計Ｔでの計測値に基づき、制御装置１０にて開閉動作が制御される。

【0031】

具体的には、制御装置１０において、
（１）ガスタービンＧＴの燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量が正常であり、温度計Ｔで計測される加熱水ＨＷ２の温度が正常範囲である場合には、開閉弁ＳＶを「開」、ダンプ弁ＤＭＰを「閉」とし、さらに流量計Ｆ及び温度計Ｔでの計測値に基づき、減圧弁ＰＲＶの開度を最適値に設定する。また、このとき、流量計Ｆでの計測値に基づきポンプＰによる加熱水ＨＷ２の吐出量を最適値に設定する。これにより燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由した加熱水ＨＷ２が、フラッシュを発生することなく減圧弁ＰＲＶにて減圧された後、復水ラインＬ３に供給される。

【0032】

（２）ガスタービンＧＴの燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量が減少して、温度計Ｔで計測される加熱水ＨＷ２の温度が正常範囲を越えた場合に、該温度計Ｔでの計測値に基づき、フラッシュが発生する状態であるか否かを判定する。そして、ここでフラッシュ発生の危険性があると判定した場合には、減圧弁ＰＲＶを「閉」とし、かつダンプ弁ＤＭＰを「開」として（このとき開閉弁ＳＶも「開」）、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由した加熱水ＨＷ２をダンプ弁ＤＭＰ側に導くことで、フラッシュ現象の発生を回避する。その後、ダンプ弁ＤＭＰを経由した加熱水ＨＷ２は、復水ラインＬ３´を経由して直接、復水器Ｃに供給される。
なお、ここでフラッシュが発生する状態であるか否かは、温度計Ｔでの計測値とともに、図示しない圧力センサからの計測値も加入することで計算した加熱水ＨＷ２の飽和温度に基づき判定しても良い。また、この（２）での制御は、ガスタービンＧＴの燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量が減少する異常時とともに、ガスタービンＧＴの負荷が上らない装置起動時にも行ってもよい。

【0033】

（３）上記（２）によるダンプ弁ＤＭＰの「開」制御を行わない場合には、開閉弁ＳＶを「閉」として、燃料ガス加熱装置ＦＧＨへの加熱水ＨＷ１の供給を遮断する選択をしても良い。これによっても燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由した加熱水ＨＷ２のフラッシュ現象の発生を未然に防止することができる。

【0034】

次に、上述した複合サイクルプラントＣＣの動作について説明する。
複合サイクルプラントＣＣが稼働を開始すると、ガスタービンＧＴによって発電機ＥＧ１が駆動され、蒸気タービンＳＴによって発電機ＥＧ２が駆動される。この際、バイパス弁ＢＶは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨ側に切り換えられており、燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由して燃焼器ＣＢに供給される。そして、燃料ガス加熱装置ＦＧＨには、加熱水供給ラインＬ１を介して排熱回収ボイラＨＲＳＧの中圧エコノマイザＩＥＣで加熱された加熱水（例えば、約２４０℃）が供給される。燃料ガスは、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する際に加熱水から熱を奪って昇温する一方、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過した加熱水は燃料ガスに熱を与えて降温した後、減圧弁ＰＲＶによって所定の圧力まで減圧され、加熱水戻りラインＬ２を介して復水ラインＬ３に返送される。この間、加熱水ＨＷ１の流量を検出する流量計Ｆ、及び加熱水ＨＷ２の温度を計測する温度計Ｔは、燃料ガス加熱装置出口における加熱水の温度を計測し、計測値を示す信号を制御装置１０に対して送出する。

【0035】

このように定常運転されている複合サイクルプラントＣＣにおいて、ガスタービンＧＴの負荷変動等が発生すると、燃焼器ＣＢに対する燃料ガスの供給量は急激に減少させられる。この場合、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する燃料ガスの流量が減少するのに起因して、燃料ガスによって奪われる加熱水の熱量も減少することから、温度計Ｔによって計測される加熱水の温度も上昇する。
ここで、制御装置１０は、温度計Ｔで計測される加熱水ＨＷ２の温度が正常範囲を越えた場合には、該温度計Ｔでの計測値に基づき、フラッシュが発生する状態であるか否かを判定する。そして、ここでフラッシュ発生の危険性があると判定した場合には、減圧弁ＰＲＶを「閉」とし、かつダンプ弁ＤＭＰを「開」として（このとき開閉弁ＳＶも「開」）、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを経由した加熱水ＨＷ２をダンプ弁ＤＭＰ側に導くことで、フラッシュ現象の発生を回避する。

【0036】

以上詳細に説明したように本実施形態に示される複合サイクルプラントＣＣでは、加熱水戻りラインＬ２に、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過した加熱水ＨＷ２をダンプさせるためのダンプ弁ＤＭＰを設け、このダンプ弁ＤＭＰを、該ダンプ弁ＤＭＰより上流側に位置する温度計Ｔでの加熱水ＨＷ２の計測値に基づき開閉制御するようにした。具体的には、制御装置１０（制御手段）において、温度計Ｔで計測される温度に基づき、フラッシュが発生する状態を事前検知した場合、及び運転状態として負荷遮断等で燃料供給量が急変する運転状態に移行することを事前検知した場合に、ダンプ弁ＤＭＰを「閉」から「開」に開動作させることで、ガスタービンＧＴの燃焼器ＣＢへの燃料ガスの供給量の急激な減少により、燃料ガス加熱装置ＦＧＨを通過する加熱水ＨＷ２の温度が上昇した場合であっても、該加熱水ＨＷ２の流通を遮断することなくフラッシュ現象の発生を防止することができ、設備全体の運転効率の低下を防止することが可能となる。

【0037】

また、本実施形態に示される複合サイクルプラントＣＣでは、ダンプ弁ＤＭＰの下流側には復水ラインＬ３´を介して復水器Ｃが配置されているので、該ダンプ弁ＤＭＰで減圧された加熱水ＨＷ２をそのまま復水器Ｃに送ることができる。

【0038】

また、本実施形態に示される複合サイクルプラントＣＣでは、加熱水戻りラインＬ２には、分岐部ＤＣを介してダンプ弁ＤＭＰと並列するように減圧弁ＰＲＶが配置されているので、通常運転時に加熱水ＨＷ２が減圧弁ＰＲＶを経由するラインとし、フラッシュが発生しそうな場合の非常時にダンプ弁ＤＭＰを経由するラインを開通することができる。すなわち、通常時と、異常時のラインをそれぞれ設けることで、複合サイクルプラント運転の信頼性を向上させることができる。

【0039】

また、本実施形態に示される複合サイクルプラントＣＣにおいては、制御手段（１０）により、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の起動時にダンプ弁（ＤＭＰ）を開動作させて温水を流すようにすれば、燃料ガス加熱装置（ＦＧＨ）の急速暖気が可能となり、燃料ガス加熱を迅速に行うことが可能となる。

【0040】

〔第２実施形態〕
第２実施形態で示される複合サイクルプラントＣＣが第１実施形態と異なる点は、ダンプ弁ＤＭＰからの復水ラインＬ３´が直接、復水器Ｃに至らず、別途設けた脱気器ＤＥＡを経て排熱回収ボイラＨＲＳＧ内の低圧エコノマイザＬＥＣ、中圧エコノマイザＩＥＣ、高圧エコノマイザＨＥＣ、に至るようにした配管経路にある。
この脱気器ＤＥＡには、ダンプ弁ＤＭＰからの復水ラインＬ３´とともに、本来の復水ラインＬ３上にある予熱器ＰＨ及び低圧過熱器ＬＳＨからのライン（符号Ｌ‐ＰＨ、Ｌ‐ＬＳＨで示す）が接続されており、該脱気器ＤＥＡにおいて、各ラインから供給された加熱水中の気相成分が脱気される。そして、脱気後の加熱水は、ラインＬ‐ＤＥＡを経て、排熱回収ボイラＨＲＳＧ内の低圧エコノマイザＬＥＣ、中圧エコノマイザＩＥＣ、高圧エコノマイザＨＥＣに供給される。

【0041】

そして、上記のように構成された第２実施形態に示される複合サイクルプラントＣＣでは、ダンプ弁ＤＭＰの下流側には脱気器ＤＥＡが配置されることで、該ダンプ弁ＤＭＰで減圧された加熱水ＨＷ２から気泡を除去して、加熱水を液相のみにすることができる。これによりその後の排熱回収ボイラＨＲＳＧでの加熱水からの熱回収を効率良く行うことができる。

【0042】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせた複合サイクルプラントに関する。

【符号の説明】

【0044】

ＣＣ 複合サイクルプラント
Ｃ 復水器
ＣＢ 燃焼器
ＤＥＡ 脱気器
ＤＭＰ ダンプ弁
Ｇ１ 燃焼ガス
ＧＴ ガスタービン
ＨＲＳＧ 排熱回収ボイラ
ＨＷ１ 加熱水
ＨＷ２ 加熱水
Ｔ 温度計（温度計測手段）
ＦＧＨ 燃料ガス加熱装置
Ｌ１ 加熱水供給ライン
Ｌ２ 加熱水戻りライン
Ｌ３ 復水ライン
Ｌ３´ 復水ライン
ＰＲＶ 減圧弁
ＳＶ 開閉弁
ＳＴ 蒸気タービン
ＤＣ 分岐部
１０ 制御装置（制御手段）

【図1】

【図2】