特許 6596320 プラント設備、プラント設備の運転方法及びプラント設備の制御装置

(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】6596320

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】プラント設備、プラント設備の運転方法及びプラント設備の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01K 23/10 20060101AFI20191010BHJP

   F02C 7/224 20060101ALI20191010BHJP

   F02C 6/18 20060101ALI20191010BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20191010BHJP

   F02C 7/22 20060101ALI20191010BHJP

   F22B 1/18 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   F01K23/10 W

   F02C7/224

   F02C6/18 A

   F02C7/18 Z

   F02C7/22 B

   F01K23/10 T

   F01K23/10 F

   F22B1/18 E

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-244497(P2015-244497)

(22)【出願日】2015年12月15日

(65)【公開番号】特開2017-110532(P2017-110532A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2018年9月12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】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤田 和徳

【審査官】 齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５０９９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６１４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９９９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３４０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５０３２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６８３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｋ ２３／１０

Ｆ０２Ｃ ６／１８

Ｆ０２Ｃ ７／１８

Ｆ０２Ｃ ７／２２

Ｆ０２Ｃ ７／２２４

Ｆ２２Ｂ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、
前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環し、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備え、
前記戻りラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記空気冷却器の下流側かつ前記燃料ガス加熱器の上流側の部分に接続される
プラント設備。

【請求項2】

空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、
前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環し、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備え、
前記給水ラインには、前記第１熱媒体を加熱する熱交換器が設けられ、
前記供給ラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の上流側の部分に接続され、
前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の下流側の部分に接続されるプラント設備。

【請求項3】

前記戻りラインは、前記圧縮空気の熱を回収した状態の前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する請求項１又は２に記載のプラント設備。

【請求項4】

前記供給ラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記空気冷却器の上流側かつ前記燃料ガス加熱器の下流側の部分に接続される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラント設備。

【請求項5】

前記給水ラインには、前記第１熱媒体を加熱する熱交換器が設けられ、
前記供給ラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の上流側の部分に接続され、
前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の下流側の部分に接続される請求項４に記載のプラント設備。

【請求項6】

前記給水ラインは、所定圧力の前記第１熱媒体が流通する低圧側流通部と、前記所定圧力よりも高圧の前記第１熱媒体が流通する高圧側流通部とを有し、
前記供給ライン及び前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記高圧側流通部に接続される請求項５に記載のプラント設備。

【請求項7】

前記循環ラインは、前記第２熱媒体を冷却する予備冷却器を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプラント設備。

【請求項8】

前記予備冷却器は、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記燃料ガス加熱器の下流側かつ前記空気冷却器の上流側の部分に配置される請求項７に記載のプラント設備。

【請求項9】

前記供給ラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記予備冷却器の上流側に接続される請求項７又は請求項８に記載のプラント設備。

【請求項10】

前記循環ラインは、前記燃料ガス加熱器を迂回するように前記第２熱媒体の流通方向において前記燃料ガス加熱器の上流側と下流側とを接続するバイパスラインを有し、
前記燃料ガスが前記燃焼器に供給されるときには前記バイパスラインに前記第２熱媒体が流通することを制限した状態とし、前記燃料ガスが前記燃焼器に供給されないときには前記バイパスラインを開放した状態とする流通制御部を備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のプラント設備。

【請求項11】

空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、
前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環して設けられ、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備え、
前記戻りラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記空気冷却器の下流側かつ前記燃料ガス加熱器の上流側の部分に接続されるプラント設備の運転方法であって、
前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを閉じた状態として前記ガスタービンを運転させる第１運転ステップと、
前記給水ラインにおいて前記第１熱媒体を流通させ、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを開いた状態として、前記ガスタービン及び前記排熱回収ボイラを運転させる第２運転ステップと、
前記第１運転ステップと前記第２運転ステップとを切り替える切替ステップと、を含むプラント設備の運転方法。

【請求項12】

空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、
前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環し、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備え、
前記給水ラインには、前記第１熱媒体を加熱する熱交換器が設けられ、
前記供給ラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の上流側の部分に接続され、
前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の下流側の部分に接続されるプラント設備の運転方法であって、
前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを閉じた状態として前記ガスタービンを運転させる第１運転ステップと、
前記給水ラインにおいて前記第１熱媒体を流通させ、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを開いた状態として、前記ガスタービン及び前記排熱回収ボイラを運転させる第２運転ステップと、
前記第１運転ステップと前記第２運転ステップとを切り替える切替ステップと、を含むプラント設備の運転方法。

【請求項13】

前記循環ラインは、前記第２熱媒体を冷却する予備冷却器を有し、
前記切替ステップにおいて、前記予備冷却器を作動させる請求項１１又は請求項１２に記載のプラント設備の運転方法。

【請求項14】

空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、
前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環して設けられ、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備え、
前記戻りラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記空気冷却器の下流側かつ前記燃料ガス加熱器の上流側の部分に接続されるプラント設備の制御装置であって、
前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを閉じた状態として前記ガスタービンを運転させる第１運転と、
前記給水ラインにおいて前記第１熱媒体を流通させ、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを開いた状態として、前記ガスタービン及び前記排熱回収ボイラを運転させる第２運転と、
前記第１運転と前記第２運転とを切り替える切替動作と、を行わせるプラント設備の制御装置。

【請求項15】

空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、
前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環し、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、
前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備え、
前記給水ラインには、前記第１熱媒体を加熱する熱交換器が設けられ、
前記供給ラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の上流側の部分に接続され、
前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の下流側の部分に接続されるプラント設備の制御装置であって、
前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを閉じた状態として前記ガスタービンを運転させる第１運転と、
前記給水ラインにおいて前記第１熱媒体を流通させ、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを開いた状態として、前記ガスタービン及び前記排熱回収ボイラを運転させる第２運転と、
前記第１運転と前記第２運転とを切り替える切替動作と、を行わせるプラント設備の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラント設備、プラント設備の運転方法及びプラント設備の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを有している。圧縮機は、空気を取り込んで圧縮し、高温高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させる。タービンは、圧縮空気の燃焼により発生した高温高圧の燃焼ガスによって回転する。タービンの回転により、熱エネルギーが回転エネルギーに変換される。

【0003】

また、このようなガスタービンを備えるプラント設備として、例えばガスタービンコンバインドサイクル（Gas Turbine Combined Cycle：ＧＴＣＣ）発電プラントが知られている（例えば、特許文献１参照）。ＧＴＣＣ発電プラントは、ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで生成された蒸気により回転する蒸気タービンとを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１９９９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のプラント設備は、燃焼器の燃料として例えばガス状の燃料（燃料ガス）が供給される構成であり、燃焼器における燃料消費量を削減するため燃料ガスを加熱してから燃焼器に供給する燃料ガス加熱器を備えている。また、このプラント設備は、ガスタービンのタービンロータを冷却するため、圧縮機から抽気される圧縮空気を冷却してタービンに供給する空気冷却器を備えている。そして、このプラント設備は、燃料ガス加熱器と空気冷却器との間で熱交換を行う、つまり、圧縮空気の熱を回収して燃料ガスを加熱することにより、プラント効率の向上を図る構成となっている。

【0006】

ＧＴＣＣ発電プラントのようなプラント設備は、プラント効率を向上させることが求められており、例えば特許文献１に記載のようなプラント設備においても、更なるプラント効率の向上が求められている。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、プラント効率の向上を図ることが可能なプラント設備、プラント設備の運転方法及びプラント設備の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るプラント設備は、空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環し、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備える。

【0009】

本発明によれば、給水ラインから循環ラインに第１熱媒体が供給され、循環ラインから給水ラインに第２熱媒体が戻されるため、例えば循環ラインの熱を回収した状態の第２熱媒体が給水ラインに戻されることで、循環ラインの熱を給水ラインで利用することができる。これにより、プラント全体で熱を有効に利用することができるため、プラント効率の向上を図ることができる。

【0010】

また、前記戻りラインは、前記圧縮空気の熱を回収した状態の前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する。

【0011】

従って、圧縮空気の熱を給水ラインで利用することができる。これにより、プラント全体で熱を有効に利用することができるため、プラント効率の向上を図ることができる。

【0012】

また、前記供給ラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記空気冷却器の上流側かつ前記燃料ガス加熱器の下流側の部分に接続され、前記戻りラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記空気冷却器の下流側かつ前記燃料ガス加熱器の上流側の部分に接続される。

【0013】

従って、供給ラインから循環ラインに供給された第１熱媒体が空気冷却器において圧縮空気の熱を回収し、当該熱を回収した状態で戻りラインから給水ラインに戻されるため、圧縮空気の熱を給水ラインにおいて有効に利用することができる。

【0014】

また、前記給水ラインには、前記第１熱媒体を加熱する熱交換器が設けられ、前記供給ラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の上流側の部分に接続され、前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記第１熱媒体の流通方向において前記熱交換器の下流側の部分に接続される。

【0015】

従って、給水ラインでは、供給ラインから循環ラインに供給された第１熱媒体が圧縮空気の熱を回収した状態で熱交換器の下流側に戻されるため、排熱回収ボイラで消費される熱の分配特性を改善することができる。これにより、プラント効率の向上を図ることができる。

【0016】

また、前記給水ラインは、所定圧力の前記第１熱媒体が流通する低圧側流通部と、前記所定圧力よりも高圧の前記第１熱媒体が流通する高圧側流通部とを有し、前記供給ライン及び前記戻りラインは、前記給水ラインのうち前記高圧側流通部に接続される。

【0017】

従って、高圧側流通部を流れる第１熱媒体において、熱を有効に利用することができる。

【0018】

また、前記循環ラインは、前記第２熱媒体を冷却する予備冷却器を有する。

【0019】

従って、燃料ガス加熱器の動作が停止する場合であっても、第２熱媒体を確実に冷却することができる。

【0020】

また、前記予備冷却器は、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記燃料ガス加熱器の下流側かつ前記空気冷却器の上流側の部分に配置される。

【0021】

従って、空気冷却器に供給される第１熱媒体を確実に冷却した状態にすることができる。

【0022】

また、前記供給ラインは、前記循環ラインのうち前記第２熱媒体の流通方向において前記予備冷却器の上流側に接続される。

【0023】

従って、供給ラインから循環ラインに供給される第１熱媒体が予備冷却器で冷却可能となるため、空気冷却器に供給される第２熱媒体の温度を適切に維持することができる。

【0024】

また、前記循環ラインは、前記燃料ガス加熱器を迂回するように前記第２熱媒体の流通方向において前記燃料ガス加熱器の上流側と下流側とを接続するバイパスラインを有し、前記燃料ガスが前記燃焼器に供給されるときには前記バイパスラインに前記第２熱媒体が流通することを制限した状態とし、前記燃料ガスが前記燃焼器に供給されないときには前記バイパスラインを開放した状態とする流通制御部を備える。

【0025】

従って、例えば液体燃料など、燃料ガスとは異なる燃料が用いられる場合においても、給水ライン及び循環ラインにおいて熱を有効に利用することができる。

【0026】

本発明に係るプラント設備の運転方法は、空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環して設けられ、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備えるプラント設備の運転方法であって、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを閉じた状態として前記ガスタービンを運転させる第１運転ステップと、前記給水ラインにおいて前記第１熱媒体を流通させ、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを開いた状態として、前記ガスタービン及び前記排熱回収ボイラを運転させる第２運転ステップと、前記第１運転ステップと前記第２運転ステップとを切り替える切替ステップと、を含む。

【0027】

従って、給水ラインと循環ラインとの間で第１熱媒体及び第２熱媒体を供給し合うことができるため、例えば給水ラインの熱を循環ラインで利用することができ、また循環ラインの熱を給水ラインで利用することができる。これにより、給水ライン及び循環ラインにおいて熱を有効に利用することができるため、プラント効率の向上を図ることができる。また、ガスタービンの運転を止めることなく、第１運転ステップと第２運転ステップとを切り替えることができる。これにより、ガスタービンの運用性及びプラント効率の向上を図ることができる。

【0028】

また、前記循環ラインは、前記第２熱媒体を冷却する予備冷却器を有し、前記切替ステップにおいて、前記予備冷却器を作動させる。または、前記予備冷却器が作動可能なように待機させた状態で前記切替ステップを行う。

【0029】

従って、第１運転ステップと第２運転ステップとを切り替える場合に、循環ラインにおいて第２熱媒体を確実に冷却することができる。これにより、プラント設備を安定的に運転することができる。

【0030】

本発明に係るプラント設備の制御装置は、空気を圧縮する圧縮機と、燃料として少なくとも燃料ガスが供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記圧縮機から抽気される前記圧縮空気を冷却して前記タービンに供給する空気冷却器と、を有するガスタービンと、前記ガスタービンから排出される排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにおいて前記排ガスの熱を回収する第１熱媒体が流通する給水ラインと、前記空気冷却器と前記燃料ガス加熱器との間を循環して設けられ、前記空気冷却器において前記圧縮空気の熱を回収し前記燃料ガス加熱器において前記燃料ガスに対して前記熱を供給する第２熱媒体が流通する循環ラインと、前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記給水ラインの前記第１熱媒体を前記循環ラインに供給する供給ラインと、前記給水ラインと前記循環ラインとを接続し、前記循環ラインの前記第２熱媒体を前記給水ラインに供給する戻りラインと、を備えるプラント設備の制御装置であって、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを閉じた状態として前記ガスタービンを運転させる第１運転と、前記給水ラインにおいて前記第１熱媒体を流通させ、前記循環ラインにおいて前記第２熱媒体を流通させ、前記供給ライン及び前記戻りラインを開いた状態として、前記ガスタービン及び前記排熱回収ボイラを運転させる第２運転と、前記第１運転と前記第２運転とを切り替える切替動作と、を行わせる。

【0031】

従って、給水ラインと循環ラインとの間で第１熱媒体及び第２熱媒体を供給し合うことができるため、例えば給水ラインの熱を循環ラインで利用することができ、また循環ラインの熱を給水ラインで利用することができる。これにより、給水ライン及び循環ラインにおいて熱を有効に利用することができるため、プラント効率の向上を図ることができる。また、ガスタービンの運転を止めることなく、第１運転と第２運転とを切り替えることができる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、プラント効率の向上を図ることが可能なプラント設備、プラント設備の運転方法及びプラント設備の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、本実施形態に係るプラント設備の一例を示す図である。

【図2】図２は、プラント設備のうち熱媒体の流路の構成を模式的に示す図である。

【図3】図３は、制御装置の一例を示すブロック図である。

【図4】図４は、プラント設備の運転方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、プラント設備１００の運転動作の一形態を示す図である。

【図6】図６は、プラント設備１００の運転動作の一形態を示す図である。

【図7】図７は、プラント設備１００の運転動作の一形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明に係るプラント設備の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0035】

図１は、本実施形態に係るプラント設備１００の一例を示す図である。図１に示すように、プラント設備１００は、ガスタービン１０と、排熱回収ボイラ２０と、給水ライン３０と、循環ライン４０と、供給ライン５０と、戻りライン６０と、制御装置７０とを備えている。プラント設備１００は、例えばガスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ）発電プラントである。

【0036】

ガスタービン１０は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３とを有している。圧縮機１１は、空気導入ラインＬａから空気を取り込んで圧縮し、高温高圧の圧縮空気とする。

【0037】

燃焼器１２は、圧縮機１１から圧縮空気供給ラインＬｂを経由して供給される圧縮空気に対して燃料ガスを供給して燃焼させる。燃料ガス供給ラインＬｄは、燃焼器１２に接続されている。燃料ガス供給ラインＬｄは、燃焼器１２に燃料ガスを供給する。燃料ガス供給ラインＬｄには、燃料ガス加熱器１６が設けられている。燃料ガス加熱器１６は、燃料ガス供給ラインＬｄを流れる燃料ガスを加熱する。

【0038】

タービン１３は、燃焼器１２から燃料ガス供給ラインＬｃを経由して供給される高温高圧の燃焼ガスによって回転する。タービン１３は、ロータ１４及び駆動軸１５に連結されている。ロータ１４及び駆動軸１５は、タービン１３の回転によって回転する。駆動軸１５は、発電機Ｇに接続されている。発電機Ｇは、駆動軸１５の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。発電機Ｇは、出力値（負荷）を制御装置７０に送信する。また、タービン１３は、回転に用いた燃焼ガス（排ガス）を排ガスラインＬｆに排出する。

【0039】

また、ガスタービン１０には、空気冷却器１７が設けられている。空気冷却器１７は、圧縮機１１から抽気されて空気冷却ラインＬｅを流れる圧縮空気を冷却し、タービン１３に供給する。

【0040】

排熱回収ボイラ２０は、排ガスラインＬｆに設置され、排ガスラインＬｆを流れる排ガスと熱交換を行い、排ガスの熱を回収して蒸気を生成する。排熱回収ボイラ２０は、当該熱交換を行うための蒸発器として、例えば低圧蒸発器２１、中圧蒸発器２２及び高圧蒸発器２３を有している。各蒸発器で生成される蒸気は、例えば蒸気タービン２４に送られて回転エネルギーに変換される。蒸気タービン２４から排出された蒸気は、例えば復水器２５によって水に戻され、後述の給水ライン３０の配管３１に供給される。

【0041】

図２は、プラント設備１００のうち熱媒体の流路（給水ライン３０と、循環ライン４０と、供給ライン５０と、戻りライン６０）の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、給水ライン３０は、排熱回収ボイラ２０において排ガスの熱を回収する第１熱媒体Ｍ１が流通する。第１熱媒体Ｍ１としては、例えば水を用いることができる。給水ライン３０は、配管３１、３２、３３及び３４と、節炭器（熱交換器）３５、３６及び３７と、高中圧給水ポンプ３８とを有している。

【0042】

配管３１は、低圧ドラムＬＤに接続されている。配管３１では、ポンプ３９等により、第１熱媒体Ｍ１が低圧ドラムＬＤ側に流通する。したがって、低圧ドラムＬＤは、配管３１のうち第１熱媒体Ｍ１の流通方向の下流側端部に接続されている。低圧ドラムＬＤは、排熱回収ボイラ２０の低圧蒸発器２１に接続されている。

【0043】

配管３２は、低圧ドラムＬＤと高中圧給水ポンプ３８とを接続する。配管３２では、低圧ドラムＬＤから高中圧給水ポンプ３８に第１熱媒体Ｍ１が流通する。配管３３は、高中圧給水ポンプ３８と中圧ドラムＩＤとを接続する。配管３３では、高中圧給水ポンプ３８から中圧ドラムＩＤに第１熱媒体Ｍ１が流通する。中圧ドラムＩＤは、排熱回収ボイラ２０の中圧蒸発器２２に接続されている。

【0044】

配管３４は、高中圧給水ポンプ３８と高圧ドラムＨＤとを接続する。配管３４では、高中圧給水ポンプ３８から高圧ドラムＨＤに第１熱媒体Ｍ１が流通する。高圧ドラムＨＤは、排熱回収ボイラ２０の高圧蒸発器２３に接続されている。

【0045】

節炭器３５は、配管３１に設けられ、当該配管３１を流れる第１熱媒体Ｍ１との間で熱交換を行う。節炭器３６は、配管３３に設けられ、当該配管３３を流れる第１熱媒体Ｍ１との間で熱交換を行う。節炭器３７は、配管３４に設けられ、当該配管３４を流れる第１熱媒体Ｍ１との間で熱交換を行う。高中圧給水ポンプ３８は、第１熱媒体Ｍ１を配管３３及び配管３４に圧送する。高中圧給水ポンプ３８は、配管３１を流れる第１熱媒体Ｍ１の圧力（所定の圧力：低圧）よりも高い圧力である中圧の第１熱媒体Ｍ１を配管３３に供給する。また、高中圧給水ポンプ３８は、配管３３を流れる第１熱媒体Ｍ１の圧力（中圧）よりも高い圧力である高圧の第１熱媒体Ｍ１を配管３４に供給する。なお、高中圧給水ポンプ３８の動作は、制御装置７０のポンプ制御部７４によって制御可能である。

【0046】

循環ライン４０は、燃料ガス加熱器１６と空気冷却器１７との間を循環して設けられている。循環ライン４０は、燃料ガス加熱器１６において圧縮空気の熱を回収し、空気冷却器１７において燃料ガスに対して熱を供給する第２熱媒体が流通する。第２熱媒体Ｍ２としては、例えば水を用いることができる。循環ライン４０は、配管４１と、ポンプ４２と、予備冷却器４３とを有している。

【0047】

配管４１は、無端状に形成され、燃料ガス加熱器１６と、予備冷却器４３と、空気冷却器１７とを通過するように配置されている。配管４１は、ポンプ４２により、第２熱媒体Ｍ２が図２の時計回りの方向に流通する。したがって、循環ライン４０において、例えばポンプ４２を起点とすると、第２熱媒体Ｍ２は、空気冷却器１７と、燃料ガス加熱器１６と、予備冷却器４３とを順に経由してポンプ４２に戻るように流れる。なお、ポンプ４２の動作は、制御装置７０のポンプ制御部７４によって制御可能である。以下、配管４１の任意の位置を基準位置とした場合、当該基準位置に対して第２熱媒体Ｍ２の流れる方向の先側を配管４１の下流側と表記し、元側を配管４１の上流側と表記する。

【0048】

配管４１には、バルブ４４及び４５が設けられている。バルブ４４は、配管４１のうち空気冷却器１７の下流側に配置されており、後述の制御装置７０のバルブ制御部７３によって開閉可能に設けられる。バルブ４４が開状態である場合、第２熱媒体Ｍ２が当該空気冷却器１７の下流側に流れる。バルブ４４が閉状態である場合、第２熱媒体Ｍ２は、当該空気冷却器１７の下流側には流れない。

【0049】

バルブ４５は、配管４１のうちバルブ４４の下流側かつ燃料ガス加熱器１６の上流側に配置されており、後述のバルブ制御部７３によって開閉可能に設けられる。バルブ４５が開状態である場合、第２熱媒体Ｍ２が燃料ガス加熱器１６に流れる。バルブ４５が閉状態である場合、第２熱媒体Ｍ２は燃料ガス加熱器１６には流れない。

【0050】

予備冷却器４３は、循環ライン４０を流通する第２熱媒体Ｍ２を冷却する。予備冷却器４３は、予備冷却ライン９０を有している。予備冷却ライン９０は、第２熱媒体Ｍ２との間で熱交換を行う第３熱媒体Ｍ３が流通する。第３熱媒体Ｍ３としては、例えば水を用いることができる。

【0051】

予備冷却ライン９０は、配管９１及び９２と、三方バルブ９３と、放熱部９４と、ポンプ９５とを有している。配管９１は、無端状に形成され、予備冷却器４３と放熱部９４とを通過するように配置されている。配管９１は、ポンプ９５により、第３熱媒体Ｍ３が図中の時計回りに流通する。ポンプ９５の動作は、制御装置７０のポンプ制御部７４によって制御可能である。以下、配管９１の任意の位置を基準位置とした場合、当該基準位置に対して第３熱媒体Ｍ３の流れる方向の先側を配管９１の下流側と表記し、元側を配管９１の上流側と表記する。

【0052】

配管９２は、配管９１に対して、予備冷却器４３を迂回するように設けられている。配管９２は、配管９１のうち予備冷却器４３の上流側と下流側とを接続する。三方バルブ９３は、配管９１と配管９２との合流部のうち、予備冷却器４３の上流側に設けられている。三方バルブ９３は、放熱部９４の下流側の接続先を、予備冷却器４３と配管９２とで切り替え可能となっている。三方バルブ９３の動作は、制御装置７０のバルブ制御部７３によって制御可能である。なお、放熱部９４の下流側の接続先を予備冷却器４３と配管９２とで切り替え可能な構成としては、三方バルブ９３に限定するものではない。例えば予備冷却器４３側の配管９１の開閉を切り替える制御弁と、配管９２の開閉を切り替える制御弁とをそれぞれ設け、この２つの制御弁の開閉を切り替えることで、放熱部９４の下流側の接続先を予備冷却器４３と配管９２とで切り替えるようにしてもよい。放熱部９４は、第３熱媒体Ｍ３の熱を放出して当該第３熱媒体Ｍ３を冷却する。放熱部９４は、例えば大気冷却により第３熱媒体Ｍ３を冷却する構成であってもよいし、外部の冷却水等を用いて第３熱媒体Ｍ３を冷却する構成であってもよい。また、第３熱媒体Ｍ３を冷却する冷却媒体については、上記の大気や外部の冷却水等に限定するものではなく、他の冷却媒体であってもよい。放熱部９４は、例えば予備冷却器４３から離れた位置に設けることが可能であるため、予備冷却ライン９０の配置等の設計を柔軟に行うことができる。

【0053】

供給ライン５０は、給水ライン３０と循環ライン４０とを接続し、給水ライン３０の第１熱媒体Ｍ１を循環ライン４０に供給する。循環ライン４０に供給された第１熱媒体Ｍ１は、循環ライン４０を流通する。なお、第１熱媒体Ｍ１及び第２熱媒体Ｍ２として共に水が用いられる場合、循環ライン４０に供給された第１熱媒体Ｍ１は、第２熱媒体Ｍ２の一部となって循環ライン４０を流通する。

【0054】

供給ライン５０は、配管５１を有する。配管５１は、給水ライン３０のうち配管３４の第１部分３４ａと、循環ライン４０のうち配管４１の第１部分４１ａとを接続する。第１部分３４ａは、配管３４のうち、高中圧給水ポンプ３８の下流側かつ節炭器３７の上流側に配置される。また、第１部分４１ａは、配管４１のうち、空気冷却器１７の上流側かつ燃料ガス加熱器１６の下流側に配置される。本実施形態では、第１部分４１ａは、予備冷却器４３の上流側に配置されているが、これに限定するものではなく、予備冷却器４３の下流側に配置されてもよい。

【0055】

配管５１には、バルブ５２が設けられている。バルブ５２は、後述のバルブ制御部７３によって開閉可能に設けられる。バルブ５２が開状態である場合、第１熱媒体Ｍ１が第１部分３４ａから配管５１を介して第１部分４１ａに流れる。バルブ５２が閉状態である場合、第１熱媒体Ｍ１は配管５１には流れない。

【0056】

戻りライン６０は、給水ライン３０と循環ライン４０とを接続し、循環ライン４０の第２熱媒体Ｍ２を給水ライン３０に供給する。給水ライン３０に供給された第２熱媒体Ｍ２は、給水ライン３０を流通する。なお、第１熱媒体Ｍ１及び第２熱媒体Ｍ２として共に水が用いられる場合、給水ライン３０に供給された第２熱媒体Ｍ２は、第１熱媒体Ｍ１の一部となって給水ライン３０を流通する。

【0057】

戻りライン６０は、配管６１を有する。配管６１は、循環ライン４０のうち配管４１の第２部分４１ｂと、給水ライン３０のうち配管３４の第２部分３４ｂとを接続する。第２部分４１ｂは、配管４１のうち、空気冷却器１７の下流側かつ燃料ガス加熱器１６の上流側に配置される。本実施形態では、第２部分４１ｂは、バルブ４４の上流側に配置される。また、第２部分３４ｂは、配管３４のうち、節炭器３７の下流側に配置される。

【0058】

配管６１には、バルブ６２が設けられている。バルブ６２は、後述のバルブ制御部７３によって開閉可能に設けられる。バルブ６２が開状態である場合、第２熱媒体Ｍ２が第２部分４１ｂから配管６１を介して第２部分３４ｂに流れる。バルブ６２が閉状態である場合、第２熱媒体Ｍ２は配管６１には流れない。

【0059】

また、上記の循環ライン４０には、バイパスライン８０が設けられている。バイパスライン８０は、循環ライン４０に対して、燃料ガス加熱器１６を迂回するように設けられている。バイパスライン８０は、循環ライン４０のうち燃料ガス加熱器１６の上流側と下流側とを接続する。バイパスライン８０は、配管８１を有している。配管８１は、配管４１のうち、燃料ガス加熱器１６の上流側の第３部分４１ｃと下流側の第４部分４１ｄとを接続する。第３部分４１ｃは、配管４１のうちバルブ４４の下流側かつバルブ４５の上流側に配置される。また、第４部分４１ｄは、例えば配管４１のうち第１部分４１ａの上流側に配置することができるが、これに限定するものではなく、第１部分４１ａの下流側に配置されてもよい。

【0060】

配管８１には、バルブ８２が設けられている。バルブ８２は、後述のバルブ制御部７３によって開閉可能に設けられる。バルブ８２が開状態である場合、第２熱媒体Ｍ２が第３部分４１ｃから配管８１を介して第４部分４１ｄに流れる。バルブ８２が閉状態である場合、第２熱媒体Ｍ２は配管８１には流れない。

【0061】

図３は、制御装置７０の一例を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置７０は、ガスタービン制御部７１と、ボイラ制御部７２と、バルブ制御部７３と、ポンプ制御部７４とを有している。ガスタービン制御部７１は、ガスタービン１０の動作を制御する。ボイラ制御部７２は、排熱回収ボイラ２０の動作を制御する。

【0062】

バルブ制御部７３は、循環ライン４０のバルブ４４及び４５と、供給ライン５０のバルブ５２と、戻りライン６０のバルブ６２と、バイパスライン８０のバルブ８２と、について、それぞれ開閉動作を制御する。また、バルブ制御部７３は、予備冷却ライン９０の三方バルブ９３の接続を制御する。ポンプ制御部７４は、プラント設備１００に設けられる、高中圧給水ポンプ３８、ポンプ４２、及びポンプ９５等の各ポンプを制御する。

【0063】

次に、図５及び図６を参照して、上記のように構成されたプラント設備１００の動作を説明する。図５及び図６は、プラント設備１００の運転動作の一形態を示す図である。プラント設備１００は、制御装置７０により、例えば以下に説明する第１運転と第２運転とを切り替えて行うことが可能となっている。

【0064】

まず、第１運転について説明する。第１運転は、排熱回収ボイラ２０を停止させた状態で、給水ライン３０において第１熱媒体Ｍ１の流通を停止させ、循環ライン４０において第２熱媒体Ｍ２を流通させ、供給ライン５０及び戻りライン６０を閉じた状態として、ガスタービン１０を運転させるものである（シンプルサイクル運転）。

【0065】

第１運転において、ポンプ制御部７４は、給水ライン３０のポンプ３９及び高中圧給水ポンプ３８を作動させることなく、循環ライン４０のポンプ４２を作動させて第２熱媒体Ｍ２を流通させる。また、ポンプ制御部７４は、予備冷却ライン９０のポンプ９５を作動させて第３熱媒体Ｍ３を流通させる。

【0066】

また、バルブ制御部７３は、循環ライン４０のバルブ４４及び４５を開状態とし、供給ライン５０のバルブ５２及び戻りライン６０のバルブ６２を閉状態とする。また、バルブ制御部７３は、三方バルブ９３を制御し、予備冷却ライン９０において放熱部９４の下流側の接続先が予備冷却器４３となるようにする。

【0067】

この動作により、図５に示すように、循環ライン４０においては、第２熱媒体Ｍ２が配管４１を図中の時計回りに流通する。この第２熱媒体Ｍ２は、空気冷却器１７の内部を流通する際、圧縮空気の熱を回収する。一方、空気冷却ラインＬｅにおいては、圧縮空気が空気冷却器１７の内部を流通する際、第２熱媒体Ｍ２に熱を奪われて温度が低下する。そして、当該温度が低下した状態の圧縮空気がタービン１３に送られる。

【0068】

また、循環ライン４０においては、圧縮空気の熱を回収した状態の第２熱媒体Ｍ２がバルブ４４及びバルブ４５を通過して燃料ガス加熱器１６に流れる。この第２熱媒体Ｍ２は、燃料ガス加熱器１６の内部を流通する際、燃料ガスに対して熱を供給する。一方、燃料ガス供給ラインＬｄにおいては、燃料ガスが燃料ガス加熱器１６の内部を流通する際、第２熱媒体Ｍ２から熱を回収する。このため、燃料ガスの温度が上昇する。そして、温度が上昇した状態の燃料ガスが燃焼器１２に送られる。

【0069】

また、循環ライン４０においては、燃料ガスに熱を供給した状態の第２熱媒体Ｍ２が予備冷却器４３に送られる。この第２熱媒体Ｍ２は、予備冷却器４３の内部を流通する際、第３熱媒体Ｍ３に熱を供給する。そして、第３熱媒体Ｍ３に熱を供給した状態の第２熱媒体Ｍ２が空気冷却器１７に送られる。一方、予備冷却ライン９０においては、第３熱媒体Ｍ３が予備冷却器４３の内部を流通する際、第２熱媒体Ｍ２から熱を回収する。そして、第２熱媒体Ｍ２の熱を回収した状態の第３熱媒体Ｍ３は、放熱部９４に送られて熱を放出し、再度予備冷却器４３に供給され、第２熱媒体Ｍ２の熱を回収する。

【0070】

続いて、第２運転について説明する。第２運転は、給水ライン３０において第１熱媒体Ｍ１を流通させ、循環ライン４０において第２熱媒体Ｍ２を流通させ、供給ライン５０及び戻りライン６０を開いた状態として、ガスタービン１０及び排熱回収ボイラ２０を運転させるものである。

【0071】

第２運転においては、ポンプ制御部７４は、給水ライン３０のポンプ３９及び高中圧給水ポンプ３８を作動させて第１熱媒体Ｍ１を流通させる。また、ポンプ制御部７４は、循環ライン４０のポンプ４２を作動させて第２熱媒体Ｍ２を流通させる。また、ポンプ制御部７４は、予備冷却ライン９０のポンプ９５を作動させて第３熱媒体Ｍ３を流通させる。

【0072】

バルブ制御部７３は、循環ライン４０のバルブ４４及び４５と、供給ライン５０のバルブ５２と、戻りライン６０のバルブ６２とを開状態とする。また、バルブ制御部７３は、三方バルブ９３を制御し、予備冷却ライン９０において放熱部９４の下流側の接続先が配管９２となるようにする。

【0073】

この動作により、図６に示すように、給水ライン３０においては、第１熱媒体Ｍ１が配管３１を流通し、節炭器３５で熱交換が行われた後、低圧ドラムＬＤに供給される。また、低圧ドラムＬＤに供給された第１熱媒体Ｍ１は、配管３２を流通し、高中圧給水ポンプ３８によって配管３３及び配管３４に供給される。配管３３に供給された第１熱媒体Ｍ１は、節炭器３６で加熱され、中圧ドラムＩＤに供給される。配管３４に供給された第１熱媒体Ｍ１は、節炭器３７で加熱され、高圧ドラムＨＤに供給される。

【0074】

また、供給ライン５０のバルブ５２が開状態となっているため、配管３４に供給された第１熱媒体Ｍ１は、第１部分３４ａから供給ライン５０の配管５１にも供給される。配管５１に供給された第１熱媒体Ｍ１は、循環ライン４０の配管４１の第１部分４１ａに供給され、第２熱媒体Ｍ２として配管４１を流通する。

【0075】

循環ライン４０において、第２熱媒体Ｍ２は、空気冷却器１７の内部を流通する際、圧縮空気の熱を回収して温度が上昇する。このとき、第２熱媒体Ｍ２は、例えば配管３４において節炭器３７で加熱される第１熱媒体Ｍ１とほぼ等しい温度に加熱される。なお、第２熱媒体Ｍ２の温度は、節炭器３７で加熱される第１熱媒体Ｍ１とほぼ等しい温度に限定するものではなく、当該第１熱媒体Ｍ１よりも高い温度であってもよいし、低い温度であってもよい。

【0076】

また、戻りライン６０のバルブ６２が開状態となっているため、圧縮空気の熱を回収した第２熱媒体Ｍ２は、配管４１の第２部分４１ｂから戻りライン６０の配管６１にも供給される。配管６１に供給された第２熱媒体Ｍ２は、給水ライン３０の配管３４の第２部分３４ｂに供給され、第１熱媒体Ｍ１として配管３４を流通する。第２部分３４ｂでは、圧力がほぼ同一の第１熱媒体Ｍ１と第２熱媒体Ｍ２とが合流する。

【0077】

このように、第２運転では、空気冷却器１７で圧縮空気の熱を回収した第２熱媒体Ｍ２が戻りライン６０から給水ライン３０に供給される。このため、循環ライン４０で回収された圧縮空気の熱が給水ライン３０で用いられる。第１運転においては、当該圧縮空気の熱の一部は、予備冷却ライン９０によって外部に放出される。これに対して、第２運転においては、循環ライン４０で回収される熱の一部が、高圧の配管３４を流通する第１熱媒体Ｍ１の加熱に用いられることになる。したがって、第１運転において予備冷却器４３及び放熱部９４を介して外部に放出されていた熱の少なくとも一部が、第２運転では第１熱媒体Ｍ１の加熱に用いられることになる。これにより、プラント設備１００内の熱が有効に利用される。

【0078】

次に、プラント設備１００の運転方法を説明する。図４は、プラント設備１００の運転方法の一例を示すフローチャートである。プラント設備１００の各部は、制御装置７０の指示に基づいて各部の制御を行う。図４に示すように、まず制御装置７０は、ガスタービン１０を起動させる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、ガスタービン１０は、圧縮機１１が空気を圧縮し、燃焼器１２において圧縮空気と燃料とが燃焼され、燃焼ガスによってタービン１３が回転する。発電機Ｇは、タービン１３の回転によって発電を開始する。

【0079】

ガスタービン１０を起動した場合、制御装置７０は、まずプラント設備１００に第１運転を行わせる（ステップＳ２０）。第１運転では、上記のように排熱回収ボイラ２０、給水ライン３０、供給ライン５０及び戻りライン６０の動作を停止させ、ガスタービン１０及び循環ライン４０を運転させる。

【0080】

この状態において、制御装置７０は、プラント設備１００の運転を第１運転から第２運転に切り替えるか否かの判断を行う（ステップＳ３０）。制御装置７０は、予め設定された運転切替のタイミングが到達した場合や、プラント設備１００のオペレータにより運転切り替えの指令が入力された場合等、所定の場合にプラント設備１００の運転の切替動作行う（ステップＳ３０のＹＥＳ）。

【0081】

制御装置７０は、ガスタービン１０の運転を維持した状態で切替動作を行わせる。まず、ポンプ制御部７４は、給水ライン３０のポンプ３９及び高中圧給水ポンプ３８を駆動させ、排熱回収ボイラ２０を作動させる。この動作により、給水ライン３０に第１熱媒体Ｍ１が流通する。そして、バルブ制御部７３は、供給ライン５０のバルブ５２及び戻りライン６０のバルブ６２を開状態とする。この動作により、第１熱媒体Ｍ１が配管３４の第１部分３４ａから供給ライン５０の配管５１を経由して循環ライン４０の配管４１に供給される。また、第２熱媒体Ｍ２が配管４１の第２部分４１ｂから戻りライン６０の配管６１を経由して給水ライン３０の配管３１に供給される。以上の切替動作を行った後、バルブ制御部７３は、予備冷却ライン９０の三方バルブ９３を制御し、予備冷却ライン９０において放熱部９４の下流側の接続先が配管９２となるようにする。この動作により、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２の冷却が行われない状態となる。以上の切替動作により、プラント設備１００は、第２運転に切り替わる（ステップＳ４０）。この切替動作を行う間、プラント設備１００は、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２の冷却が行われるため、安定的な運転となる。

【0082】

その後、制御装置７０は、プラント設備１００の運転を終了させるか否かの判断を行い（ステップＳ５０）、運転を終了させる判断を行うまで、例えば第２運転を継続して行わせる（ステップＳ５０のＮｏ）。制御装置７０は、運転を終了させると判断した場合には、ガスタービン１０、排熱回収ボイラ２０、給水ライン３０、循環ライン４０、供給ライン５０及び戻りライン６０の各部の動作を所定の手順で停止させる（ステップＳ５０のＹｅｓ）。

【0083】

なお、制御装置７０は、プラント設備１００に第２運転を行わせている場合に、第２運転から第１運転に切り替える切替動作を行わせてもよい。この場合、まず、バルブ制御部７３は、予備冷却ライン９０の三方バルブ９３を制御し、予備冷却ライン９０において放熱部９４の下流側の接続先が予備冷却器４３となるようにする。この動作により、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２が冷却される。

【0084】

その後、バルブ制御部７３は、供給ライン５０のバルブ５２及び戻りライン６０のバルブ６２を閉状態とする。そして、ポンプ制御部７４は、給水ライン３０のポンプ３９及び高中圧給水ポンプ３８を停止させ、排熱回収ボイラ２０を停止させる。この動作により、給水ライン３０において第１熱媒体Ｍ１の流通が停止する。以上の動作により、プラント設備１００は、第１運転に切り替わる。したがって、第２運転から第１運転への切替動作を行う間についても、プラント設備１００は、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２の冷却が行われるため、安定的な運転となる。

【0085】

また、予備冷却器４３は第２熱媒体Ｍ２の冷却量を調整する機能を有する。一例として挙げると、予備冷却ライン９０の三方バルブ９３を制御することによって、予備冷却器４３の内部へ流通する第３熱媒体Ｍ３の流通量が調整される。したがって、第２運転から第１運転へ、及び、第１運転から第２運転への切替動作を行う間に、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２の冷却量を調整し、必要な量の冷却を行うことができるので、安定的で効率の良い運転をすることができる。また、第１運転の間、及び、第２運転の間においても、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２の冷却量を調整することができる。

【0086】

以上のように、本実施形態に係るプラント設備１００は、給水ライン３０から循環ライン４０に第１熱媒体Ｍ１が供給され、循環ライン４０から給水ライン３０に第２熱媒体Ｍ２が戻されるため、例えば循環ライン４０の熱を回収した状態の第２熱媒体Ｍ２が給水ライン３０に戻されることで、循環ライン４０の熱を給水ライン３０で利用することができる。これにより、プラント設備１００全体で熱を有効に利用することができるため、プラント効率の向上を図ることができる。

【0087】

また、本実施形態に係るプラント設備１００は、供給ライン５０から循環ライン４０に供給された第１熱媒体Ｍ１が空気冷却器１７において圧縮空気の熱を回収し、当該熱を回収した状態で戻りライン６０から給水ライン３０に戻されるため、圧縮空気の熱を給水ライン３０において有効に利用することができる。

【0088】

また、本実施形態に係るプラント設備１００は、給水ライン３０では、供給ライン５０から循環ライン４０に供給された第１熱媒体Ｍ１が圧縮空気の熱を回収した状態で節炭器３７の下流側に戻されるため、高圧蒸発器２３で所定の蒸発量を確保するための熱の消費量を低減することができる。これにより、プラント効率の向上を図ることができる。

【0089】

また、本実施形態に係るプラント設備１００は、ガスタービン１０の運転を止めることなく、第１運転と第２運転とを切り替えることができる。これにより、ガスタービン１０の運転効率が向上するため、プラント設備１００全体としての効率向上を図ることができる。また、ガスタービン１０が単体で設けられた状態から供給ライン５０及び戻りライン６０等を取り付けてプラント設備１００を製造する場合においては、ガスタービン１０が運転している状態であっても、当該ガスタービン１０の運転を止めることなく供給ライン５０及び戻りライン６０の取り付け工事を行うことができる。

【0090】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、ガスタービン１０の燃焼器１２で用いられる燃料として、燃料ガスを例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、燃料ガスと、液体燃料とが切り替えて用いられる構成であってもよい。

【0091】

燃焼器１２において液体燃料が用いられる場合、燃料ガス加熱器１６を用いる必要が無い。そこで、制御装置７０は、循環ライン４０のバイパスライン８０を開放し、第２熱媒体Ｍ２がバイパスライン８０を流通するようにしてもよい。

【0092】

図７は、プラント設備１００の運転動作の一形態を示す図である。図７では、プラント設備１００が第２運転を行う場合の動作例を示している。図７に示すように、第２熱媒体Ｍ２をバイパスライン８０に流通させる場合、バルブ制御部７３は、バルブ８２を開状態とする。また、バルブ制御部７３は、バルブ４５を閉状態又は全開状態に対して開度を低下させた状態とする。このように、バルブ制御部７３は、バイパスライン８０の配管８１を開放した状態とし、配管４１の第３部分４１ｃの下流側への第２熱媒体Ｍ２の流通を制限した状態とする。これにより、第３部分４１ｃにおいて第２熱媒体Ｍ２の少なくとも一部が配管８１側に供給される。そして、配管８１に供給された第２熱媒体Ｍ２は、第４部分４１ｄに供給され、配管４１を予備冷却器４３側に流通する。

【0093】

ここで、バイパスライン８０を流れる第２熱媒体Ｍ２は、燃料ガス加熱器１６を通過しない。このため、空気冷却器１７において熱を回収した状態となっている。このため、第２熱媒体Ｍ２をバイパスライン８０に流通させる場合、バルブ制御部７３は、予備冷却ライン９０の三方バルブ９３を制御し、予備冷却ライン９０において放熱部９４の下流側の接続先が予備冷却器４３となるようにする。この動作により、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２が冷却される。これにより、プラント設備１００を安定的に運転することができる。

【0094】

また、図７に示す運転状態において、燃焼器１２で用いられる燃料が燃料ガスに切り替わる場合、制御装置７０は、第２熱媒体Ｍ２が燃料ガス加熱器１６を通過するように切り替える。この場合、バルブ制御部７３は、バルブ４５を開状態とし、バルブ８２を閉状態とする。これにより、配管４１の第３部分４１ｃの下流側が開放され、バイパスライン８０の配管８１が閉塞される。このため、第３部分４１ｃにおいて第２熱媒体Ｍ２が燃料ガス加熱器１６側に供給される。そして、第２熱媒体Ｍ２の流れが切り替わった後、バルブ制御部７３は、三方バルブ９３を制御し、予備冷却ライン９０において放熱部９４の下流側の接続先が配管９２となるようにする。この場合においても、第２熱媒体Ｍ２の流れを切り替える間、プラント設備１００は、予備冷却器４３において第２熱媒体Ｍ２の冷却が行われるため、安定的な運転となる。

【0095】

なお、プラント設備１００が第１運転を行っているときに燃焼器１２の燃料が液体燃料に切り替わった場合には、バルブ制御部７３は、放熱部９４の下流側の接続先を予備冷却器４３としたまま変更せず、バルブ４５及びバルブ８２の開閉制御を行えばよい。

【0096】

また、上記実施形態では、供給ライン５０の下流側の接続先が循環ライン４０のうち予備冷却器４３の上流側である構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、供給ライン５０の下流側の接続先が予備冷却器４３の下流側であってもよい。

【0097】

また、上記実施形態のプラント設備１００は、排熱回収ボイラ２０が低圧蒸発器、中圧蒸発器及び高圧蒸発器を有し、給水ライン３０が低圧ドラムＬＤ、中圧ドラムＩＤ及び高圧ドラムＨＤを有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、プラント設備１００が、低圧蒸発器及び低圧ドラムＬＤと、高圧蒸発器及び高圧ドラムＨＤとを有し、中圧蒸発器及び中圧ドラムＩＤが省略された構成であってもよい。この場合、供給ライン５０の上流側端部及び戻りライン６０の下流側端部は、それぞれ高圧ドラムＨＤに第１熱媒体Ｍ１を供給する配管に接続される。

【符号の説明】

【0098】

Ｇ 発電機
Ｍ１ 第１熱媒体
Ｍ２ 第２熱媒体
Ｍ３ 第３熱媒体
ＨＤ 高圧ドラム
ＩＤ 中圧ドラム
ＬＤ 低圧ドラム
Ｌａ 空気導入ライン
Ｌｂ 圧縮空気供給ライン
Ｌｃ 燃焼ガス供給ライン
Ｌｄ 燃料ガス供給ライン
Ｌｅ 空気冷却ライン
Ｌｆ 排ガスライン
１０ ガスタービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４ ロータ
１５ 駆動軸
１６ 燃料ガス加熱器
１７ 空気冷却器
２０ 排熱回収ボイラ
２１ 低圧蒸発器
２２ 中圧蒸発器
２３ 高圧蒸発器
２４ 蒸気タービン
２５ 復水器
３０ 給水ライン
３１，３２，３３，３４，４１，５１，６１，８１，９１，９２ 配管
３４ａ，４１ａ 第１部分
３４ｂ，４１ｂ 第２部分
３５，３６，３７ 節炭器
３８ 高中圧給水ポンプ
３９，４２，９５ ポンプ
４０ 循環ライン
４１ｃ 第３部分
４１ｄ 第４部分
４３ 予備冷却器
４４，４５，５２，６２，８２ バルブ
５０ 供給ライン
６０ 戻りライン
７０ 制御装置
７１ ガスタービン制御部
７２ ボイラ制御部
７３ バルブ制御部
７４ ポンプ制御部
８０ バイパスライン
９０ 予備冷却ライン
９３ 三方バルブ
９４ 放熱部
１００ プラント設備

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】