特開 2022-161839 直列熱交換器を有する複合サイクル発電プラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161839

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】直列熱交換器を有する複合サイクル発電プラント

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/224 20060101AFI20221014BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20221014BHJP

   F02C 6/08 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

F02C7/224

F02C7/18 Z

F02C6/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022046454

(22)【出願日】2022-03-23

(31)【優先権主張番号】21315061

(32)【優先日】2021-04-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】17/403,101

(32)【優先日】2021-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(72)【発明者】

【氏名】ポール・ピエール・アントワーヌ・ドルーヴォ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・エム．・ギャラガー

(72)【発明者】

【氏名】ダグラス・エフ．・ビーディ

(57)【要約】

【課題】燃料を加熱し圧縮空気を冷却する熱交換器を有するガスタービンシステムを提供する。
【解決手段】ガスタービン（１２）は、圧縮機セクション（２０）、タービンセクション（１６）、および燃焼器セクション（１８）を有する。水回路（１０８）は、第１の給水供給部（６８）と戻り水ライン（３７）との間に延びる第１の水ライン（１０９）を備える。抽出空気ラインは、圧縮機セクション（２０）上の入口ポート（１２０）と出口ポート（１１６）との間に延びる。第１の熱交換器（１２４）は、熱を抽出空気ライン内の抽出空気の流れから水回路（１０８）内の水の流れに伝達するために、第１の水ライン（１０９）を抽出空気ラインに熱的に結合する。第２の熱交換器（１２６）は、熱を水回路（１０８）内の水の流れから燃料（１０６）供給ライン内の燃料の流れ（１０６）に伝達するために、第１の水ライン（１０９）を燃料（１０６）供給ラインに熱的に結合する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービン（１２）システム（１００、３００）であって、
圧縮機セクション（２０）、タービンセクション（１６）、および前記圧縮機セクション（２０）の下流かつ前記タービンセクション（１６）の上流に配置された燃焼器セクション（１８）を有するガスタービン（１２）であって、前記燃焼器セクション（１８）は、燃料（１０６）供給ライン（１０４）を介して燃料（１０６）供給部（１０２）と流体連通しているガスタービン（１２）と、
第１の給水供給部（６８）および戻り水ライン（３７）に流体結合され、それらの間に延びる水回路（１０８）であって、前記水回路（１０８）は、前記第１の給水供給部（６８）と前記戻り水ライン（３７）との間に延びる第１の水ライン（１０９）を備える水回路（１０８）と、
前記圧縮機セクション（２０）上の入口ポート（１２０）と出口ポート（１１６）との間に延びる抽出空気ライン（１１４）と、
熱を前記抽出空気ライン（１１４）内の抽出空気の流れ（１２２）から前記水回路（１０８）内の水の流れ（１１０、３０６、３０８）に伝達するために、前記第１の水ライン（１０９）を前記抽出空気ライン（１１４）に熱的に結合する第１の熱交換器（１２４）と、
熱を前記水回路（１０８）内の前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）から前記燃料（１０６）供給ライン（１０４）内の燃料の流れ（１０６）に伝達するために、前記第１の水ライン（１０９）を前記燃料（１０６）供給ライン（１０４）に熱的に結合する第２の熱交換器（１２６）と
を備える、ガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項2】

前記第２の熱交換器（１２６）は、前記水回路（１０８）内の前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）に対して前記第１の熱交換器（１２４）の下流に配置される、請求項１に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項3】

前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）に対して前記第１の熱交換器（１２４）の上流で前記水回路（１０８）に流体結合された冷却水供給ライン（６９）をさらに備える、請求項１に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項4】

前記水回路（１０８）は、前記戻り水ライン（３７）の上流で前記水回路（１０８）に流体結合された第２の給水供給ライン（７０）をさらに備える、請求項１に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項5】

第２の水ライン（３０２）は、前記第２の給水供給ライン（７０）と前記戻り水ライン（３７）との間に延びる、請求項４に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項6】

第３の熱交換器（１２８）は、熱を前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）から前記燃料（１０６）に伝達するために、前記水回路（１０８）を前記燃料（１０６）供給ライン（１０４）に熱的に結合する、請求項５に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項7】

前記第１の水ライン（１０９）は、前記水回路（１０８）内の前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）に対して前記第３の熱交換器（１２８）の上流で前記第２の水ライン（３０２）に流体結合される、請求項６に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項8】

前記第３の熱交換器（１２８）は、前記燃料の流れ（１０６）に対して前記第２の熱交換器（１２６）の上流に配置される、請求項６に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項9】

前記水回路（１０８）および前記抽出空気ライン（１１４）は各々、バイパスライン（１１１、１１５）を含む、請求項１に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項10】

前記水回路（１０８）は、コントローラ（２００）によって閉位置と開位置との間で作動可能な１つまたは複数の弁（７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０）を含む、請求項１に記載のガスタービン（１２）システム（１００、３００）。

【請求項11】

複合サイクル発電プラント（１０）（ＣＣＰＰ（１０））であって、
ガスタービン（１２）システム（１００、３００）、蒸気タービン（２２）、および熱回収蒸気発生器（３２）（ＨＲＳＧ（３２））を備え、前記ＨＲＳＧ（３２）は、高圧エコノマイザ（４８）（ＨＰＥＣＯＮ（４８））を含み、第１の給水供給部（６８）は、前記ＨＰＥＣＯＮ（４８）の出口から前記ＨＲＳＧ（３２）の外に延び、前記ガスタービン（１２）システム（１００、３００）は、
圧縮機セクション（２０）、タービンセクション（１６）、および前記圧縮機セクション（２０）の下流かつ前記タービンセクション（１６）の上流に配置された燃焼器セクション（１８）を有するガスタービン（１２）であって、前記燃焼器セクション（１８）は、燃料（１０６）供給ライン（１０４）を介して燃料（１０６）供給部（１０２）と流体連通しているガスタービン（１２）と、
前記第１の給水供給部（６８）および戻り水ライン（３７）に流体結合され、それらの間に延びる水回路（１０８）であって、前記水回路（１０８）は、前記第１の給水供給部（６８）と前記戻り水ライン（３７）との間に延びる第１の水ライン（１０９）を備える水回路（１０８）と、
前記圧縮機セクション（２０）上の入口ポート（１２０）と前記タービンセクション（１６）上の出口ポート（１１６）との間に延びる抽出空気ライン（１１４）と、
前記第１の水ライン（１０９）を前記抽出空気ライン（１１４）に熱的に結合し、熱を前記抽出空気ライン（１１４）内の抽出空気の流れ（１２２）から前記水回路（１０８）内の水の流れ（１１０、３０６、３０８）に伝達する第１の熱交換器（１２４）と、
熱を前記水回路（１０８）内の前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）から前記燃料（１０６）供給ライン（１０４）内の燃料の流れ（１０６）に伝達するために、前記第１の水ライン（１０９）を前記燃料（１０６）供給ライン（１０４）に熱的に結合する第２の熱交換器（１２６）と
を備える、
ＣＣＰＰ（１０）。

【請求項12】

前記第２の熱交換器（１２６）は、前記水回路（１０８）内の前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）に対して前記第１の熱交換器（１２４）の下流に配置される、請求項１１に記載のＣＣＰＰ（１０）。

【請求項13】

前記水の流れ（１１０、３０６、３０８）に対して前記第１の熱交換器（１２４）の上流で前記水回路（１０８）に流体結合された冷却水供給ライン（６９）をさらに備える、請求項１１に記載のＣＣＰＰ（１０）。

【請求項14】

前記ＨＲＳＧ（３２）は、中圧エコノマイザ（４４）（ＩＰＥＣＯＮ（４４））をさらに備え、第２の給水供給ライン（７０）は、前記ＩＰＥＣＯＮ（４４）の出口から前記ＨＲＳＧ（３２）の外に延び、前記第２の給水供給ライン（７０）は、前記戻り水ライン（３７）の上流の前記水回路（１０８）に流体結合される、請求項１１に記載のＣＣＰＰ（１０）。

【請求項15】

第２の水ライン（３０２）は、前記第２の給水供給ライン（７０）と前記戻り水ライン（３７）との間に延びる、請求項１４に記載のＣＣＰＰ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、ガスタービンシステムの流体熱交換器に関する。特に、本開示は、燃料を加熱し圧縮空気を冷却する熱交換器を有するガスタービンシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）などのガスタービン発電プラントは、一般に、圧縮機セクション、燃焼器セクション、タービンセクション、タービンの下流に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）、およびＨＲＳＧと流体連通する少なくとも１つの蒸気タービンを有するガスタービンを含む。動作中、空気は、入口システムを介して圧縮機に入り、燃焼器を少なくとも部分的に囲む圧縮機吐出部またはディフューザケーシングに向かって送られるにつれて徐々に圧縮される。圧縮空気の少なくとも一部は、燃料と混合され、燃焼器内に画定された燃焼チャンバ内で燃焼され、それによって高温高圧の燃焼ガスを生成する。

【0003】

燃焼ガスは、燃焼器からタービンを通る高温ガス経路に沿って送られ、そこでロータシャフトに結合された静止ベーンおよび回転可能なタービンブレードの交互の段を横切って流れるにつれて徐々に膨張する。運動エネルギーは、燃焼ガスからタービンブレードに伝達され、したがってロータシャフトを回転させる。ロータシャフトの回転エネルギーは、発電機を介して電気エネルギーに変換することができる。燃焼ガスは排気ガスとしてタービンを出て、排気ガスはＨＲＳＧに入る。排気ガスからの熱エネルギーは、ＨＲＳＧの１つまたは複数の熱交換器を通って流れる水に伝達され、それによって過熱蒸気を発生する。次いで、過熱蒸気は、追加の電気を生成するために使用することができる蒸気タービンに送られ、したがって全体的な発電プラント効率を向上させる。

【0004】

圧縮空気と混合する前に燃料を予熱するために１つまたは複数の熱交換器を使用することができ、タービンセクション内により多くのエネルギーを生成することが可能な高温の燃焼ガスをもたらす。加えて、燃焼ガスの高温のために、比較的低温の空気が圧縮機セクションから抽出され、タービンセクションの様々な高温ガス経路構成要素を冷却するためにタービンセクションに送られることが多い。理解されるように、燃料が燃焼器セクションに導入される前に高温であるほど、かつ抽出空気がタービンセクションで使用される前に低温であるほど、ガスタービンシステムはより効率的になる。

【0005】

したがって、当技術分野では、より低温の抽出圧縮空気およびより高温の燃料を有利に提供する改善されたガスタービンシステムが望まれている。

【発明の概要】

【0006】

本開示によるガスタービンシステムおよび複合サイクル発電プラントの態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本技術の実践を通して学ぶことができる。

【0007】

一実施形態によれば、ガスタービンシステムが提供される。ガスタービンシステムは、圧縮機セクション、タービンセクション、および燃焼器セクションを含む。燃焼器セクションは、圧縮機セクションの下流かつタービンセクションの上流に配置される。燃焼器セクションは、燃料供給ラインを介して燃料供給部と流体連通している。ガスタービンシステムは、第１の給水供給ラインおよび戻り水ラインに流体結合され、それらの間に延びる水回路をさらに含む。水回路は、第１の給水供給ラインと戻り水ラインとの間に延びる第１の水ラインを含む。ガスタービンシステムは、圧縮機セクション上の入口ポートとタービンセクション上の出口ポートとの間に延びる抽出空気ラインをさらに含む。第１の熱交換器は、熱を抽出空気ライン内の抽出空気の流れから水回路内の水の流れに伝達するために、第１の水ラインを抽出空気ラインに熱的に結合する。第２の熱交換器は、熱を水回路内の水の流れから燃料供給ライン内の燃料の流れに伝達するために、第１の水ラインを燃料供給ラインに熱的に結合する。

【0008】

別の実施形態によれば、複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）が提供される。ＣＣＰＰは、ガスタービンシステム、少なくとも１つの蒸気タービン、および熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を含む。ＨＲＳＧは、高圧エコノマイザ（ＨＰＥＣＯＮ）を含み、第１の給水供給ラインは、ＨＰＥＣＯＮの出口からＨＲＳＧの外に延びる。ガスタービンシステムは、圧縮機セクション、タービンセクション、および燃焼器セクションを含む。燃焼器セクションは、圧縮機セクションの下流かつタービンセクションの上流に配置される。燃焼器セクションは、燃料供給ラインを介して燃料供給部と流体連通している。ガスタービンシステムは、第１の給水供給ラインおよび戻り水ラインに流体結合され、それらの間に延びる水回路をさらに含む。水回路は、第１の給水供給ラインと戻り水ラインとの間に延びる第１の水ラインを含む。ガスタービンシステムは、圧縮機セクション上の入口ポートとタービンセクション上の出口ポートとの間に延びる抽出空気ラインをさらに含む。第１の熱交換器は、熱を抽出空気ライン内の抽出空気の流れから水回路内の水の流れに伝達するために、第１の水ラインを抽出空気ラインに熱的に結合する。第２の熱交換器は、熱を水回路内の水の流れから燃料供給ライン内の燃料の流れに伝達するために、第１の水ラインを燃料供給ラインに熱的に結合する。

【0009】

本ガスタービンシステムおよび複合サイクル発電プラントのこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、明細書における説明と併せて本技術の原理を説明するのに役立つ。

【0010】

当業者へと向けられた本システムおよび方法の作製および使用の最良の態様を含む、本ガスタービンシステムおよび複合サイクル発電プラントの完全かつ実施可能な開示が、添付の図を参照する本明細書に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施形態による、複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）の概略図である。

【図2】本開示の実施形態による、ガスタービンシステムの概略図である。

【図3】本開示の実施形態による、ガスタービンシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

ここで、本ガスタービンシステムおよび複合サイクル発電プラントの実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、特許請求される技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することを意図している。

【0013】

詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指すために使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。

【0014】

本明細書で使用する場合、「上流」（または「前方」）、および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行であり、かつ／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りに延びる相対的な方向を指す。「概して」、「ほぼ」、「実質的に」、または「約」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０パーセントの範囲内の値を含む。角度または方向の文脈で使用されるとき、そのような用語は、記載された角度または方向のプラスマイナス１０度の範囲を含む。例えば、「概して垂直」は、任意の方向、例えば、時計回りまたは反時計回りの垂直から１０度の範囲内の方向を含む。

【0015】

図１は、複合サイクル発電システムまたは複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）１０の一実施形態の概略フロー図である。ＣＣＰＰ１０は、第１の負荷１４を駆動するためのガスタービン１２を含むことができる。第１の負荷１４は、例えば、電力を発生するための発電機であってもよい。ガスタービン１２は、タービンセクション１６と、燃焼セクションまたは燃焼チャンバ１８と、圧縮機セクション２０とを含むことができる。タービンセクション１６および圧縮機セクションは、１つまたは複数のシャフト２１によって接続することができる。

【0016】

動作中、空気などの作動流体が圧縮機セクション２０に流入し、そこで空気が徐々に圧縮され、したがって圧縮空気が燃焼セクション１８に提供される。圧縮空気は燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼されて燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは、高温ガス経路を通って燃焼セクション１８からタービンセクション１６に流入し、ここでエネルギー（運動エネルギーおよび／または熱エネルギー）が燃焼ガスからロータブレードに伝達されることにより、１つまたは複数のシャフト２１が回転する。機械的回転エネルギーは、その後、圧縮機セクション２０への動力供給および／または発電に使用することができる。次いで、タービンセクション１６を出る加熱された排気ガス３４は、排気セクションを介してガスタービン１２から排気することができる。

【0017】

ＣＣＰＰ１０はまた、第２の負荷２４を駆動するための蒸気タービン２２を含むことができる。第２の負荷２４は、電力を生成するための発電機であってもよい。しかし、第１および第２の負荷１４、２４の両方は、ガスタービン１２および蒸気タービン２２によって駆動することが可能な他のタイプの負荷であってもよい。加えて、ガスタービン１２および蒸気タービン２２は、図示の実施形態に示すように、別々の負荷１４および２４を駆動することができるが、ガスタービン１２および蒸気タービン２２はまた、単一のシャフトを介して単一の負荷を駆動するためにタンデムで利用することもできる。図示の実施形態では、蒸気タービン２２は、１つの低圧セクション２６（ＬＰ ＳＴ）と、１つの中圧セクション２８（ＩＰ ＳＴ）と、１つの高圧セクション３０（ＨＰ ＳＴ）とを含むことができる。しかし、蒸気タービン２２ならびにガスタービン１２の特定の構成は、実装固有であってもよく、セクションの任意の組み合わせを含んでもよい。

【0018】

ＣＣＰＰ１０はまた、多段ＨＲＳＧ３２を含むことができる。図示の実施形態におけるＨＲＳＧ３２の構成要素は、ＨＲＳＧ３２の簡略化された図であり、限定することを意図するものではない。むしろ、図示のＨＲＳＧ３２は、そのようなＨＲＳＧシステムの一般的な動作を伝えるために示されている。ガスタービン１２からの加熱された排気ガス３４は、ＨＲＳＧ３２に輸送され、蒸気タービン２２に動力を供給するために使用される蒸気を加熱するために使用することができる。蒸気タービン２２の低圧セクション２６からの排気は、凝縮器３６に導くことができる。凝縮器３６からの凝縮物は、次に、凝縮物ポンプ３８を用いてＨＲＳＧ３２の低圧セクションに導くことができる。

【0019】

次いで、凝縮物は、ガスで給水を加熱するように構成された装置である低圧エコノマイザ４０（ＬＰＥＣＯＮ）を通って流れることができ、凝縮物を加熱するために使用することができる。低圧エコノマイザ４０から、凝縮物は、低圧蒸発器４２（ＬＰＥＶＡＰ）に、または／およびポンプ３９に向けて導かれてもよい。ポンプ３９は、異なる圧力でＬＰＥＶＡＰからの凝縮物を中圧エコノマイザ４４（ＩＰＥＣＯＮ）または高圧エコノマイザ４８（ＨＰＥＣＯＮ）のいずれかまたは両方に向けて導くように動作可能であり得る。加えて、後述するように、ポンプ３９は、給水供給ライン６９を介して、凝縮物の一部をＬＰＥＣＯＮ４０からガスタービンシステム１００の水回路１０８に向かって導くように動作可能とすることができる。低圧蒸発器４２からの蒸気は、低圧過熱器５１に導かれ、最終的に蒸気タービン２２の低圧セクション２６に送られてもよい。同様に、中圧エコノマイザ４４から、凝縮物は、中圧蒸発器４６（ＩＰＥＶＡＰ）に導かれてもよい。加えて、中圧エコノマイザ４４からの水は、１つまたは複数の燃料熱交換器に送ることができ、ここでは水がガスタービン１２の燃焼セクション１８で使用するための燃料ガスを加熱するために使用され得る。中圧蒸発器４６を出る蒸気は、中圧過熱器５３に導かれ、続いて一次再加熱器５８および二次再加熱器６０に導かれ得、そこで蒸気は過熱され、最終的に蒸気タービンの中圧セクション２８に送られる。ここでも、図示の実施形態は本実施形態の固有の態様を採用することができるＨＲＳＧシステムの一般的な動作の単なる例示であるため、エコノマイザ、蒸発器、および蒸気タービン２２の間の接続は、実施態様にわたって変化してもよい。

【0020】

最後に、高圧エコノマイザ４８からの凝縮物は、高圧蒸発器５０（ＨＰＥＶＡＰ）に導くことができる。高圧蒸発器５０を出る蒸気は、一次高圧過熱器５２および仕上げ高圧過熱器５４に導かれ得、そこで蒸気は過熱され、最終的に蒸気タービン２２の高圧セクション３０に送られる。次に、蒸気タービン２２の高圧セクション３０からの排気は、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に導くことができ、蒸気タービン２２の中圧セクション２８からの排気は、蒸気タービン２２の低圧セクション２６に導くことができる。

【0021】

段間過熱防止装置５６は、一次高圧過熱器５２と仕上げ高圧過熱器５４との間に位置させることができる。段間過熱防止装置５６は、仕上げ高圧過熱器５４からの蒸気の排気温度のより堅牢な制御を可能にすることができる。具体的には、段間過熱防止装置５６は、仕上げ高圧過熱器５４を出る蒸気の排気温度が所定の値を超えるたび、より低温の給水噴霧を仕上げ高圧過熱器５４の上流の過熱蒸気に注入することによって、仕上げ高圧過熱器５４を出る蒸気の温度を制御するように構成されてもよい。

【0022】

加えて、蒸気タービン２２の高圧セクション３０からの排気は、一次再加熱器５８および二次再加熱器６０に導くことができ、そこで排気は蒸気タービン２２の中圧セクション２８に導かれる前に再加熱することができる。一次再加熱器５８および二次再加熱器６０はまた、再加熱器からの排気蒸気温度を制御するための段間過熱防止装置６２に関連付けられてもよい。具体的には、段間過熱防止装置６２は、二次再加熱器６０を出る蒸気の排気温度が所定の値を超えるたび、より低温の給水噴霧を二次再加熱器６０の上流の過熱蒸気に注入することによって、二次再加熱器６０を出る蒸気の温度を制御するように構成されてもよい。

【0023】

ＣＣＰＰ１０などの複合サイクルシステムでは、高温排気がガスタービン１２から流れてＨＲＳＧ３２を通過することができ、高圧高温蒸気ならびに高温水を生成するために使用することができる。次いで、ＨＲＳＧ３２によって発生された蒸気は、発電のために蒸気タービン２２を通過することができる。加えて、発生された蒸気は、過熱蒸気が使用され得る任意の他のプロセスに供給されてもよい。

【0024】

ガスタービン１２の生成サイクルは、しばしば「トッピングサイクル」と呼ばれ、蒸気タービン２２の生成サイクルは、しばしば「ボトミングサイクル」と呼ばれる。図１に示されるようにこれら２つのサイクルを組み合わせることにより、複合サイクル発電プラント１０は、両方のサイクルにおいてより高い効率をもたらすことができる。特に、トッピングサイクルからの排気熱を捕捉し、それを使用してボトミングサイクルで使用するための蒸気を生成することができる。

【0025】

ＣＣＰＰ１０は、ＨＲＳＧ３２を使用することによって、加熱された排気ガス３４から熱を有利に再捕捉する。図１に示されるように、ガスタービン１２およびＨＲＳＧ３２の構成要素は、個別の機能ユニットに分離することができる。言い換えれば、ガスタービン１２は、加熱された排気ガス３４を生成し、加熱された排気ガス３４をＨＲＳＧ３２に向けて導くことができ、ＨＲＳＧ３２は、過熱蒸気を生成することによって加熱された排気ガス３４から熱を再捕捉することに主に関与し得る。次に、過熱蒸気は、動力源として蒸気タービン２２によって使用することができる。加熱された排気ガス３４は、ＣＣＰＰ１０の特定の設計に基づいて変化し得る一連のダクトワーク通してＨＲＳＧ３２に伝達することができる。

【0026】

本明細書で開示されるＣＣＰＰ１０の一態様は、ＨＲＳＧ３２からの高温水（または場合によっては蒸気）を利用して、ガスタービンシステム１００内のガスタービン１２の全体的な効率を改善し、それによってＣＣＰＰ１０全体の効率を高めることである。例えば、例示的な実施形態では、図１に示すように、第１の給水供給ライン６８は、ＨＰＥＣＯＮ４８の出口からＨＲＳＧ３２の外に延びてもよく、ガスタービンシステム１００の水回路１０８（図２および図３）に流体結合されてもよい。追加的または代替的に、他の実施形態（図示せず）では、給水供給ラインは、ＩＰＥＣＯＮ４４および／またはＬＰＥＣＯＮの出口から延びてもよく、水回路１０８に流体結合されてもよい。特に、第１の給水供給ライン６８は、第１の圧力および第１の温度における第１の水の流れ１１０をガスタービンシステム１００で使用するために水回路１０８（図２および図３）に提供することができる。第１の水の流れ１１０は、圧縮機抽出空気を冷却して燃料を加熱するために、１つまたは複数の熱交換器で使用されてもよい。同様に、第２の給水供給ライン７０は、ＩＰＥＣＯＮ４４の出口からＨＲＳＧ３２の外に延びてもよく、ガスタービンシステム１００の水回路１０８（図２および図３）に流体結合されてもよい。特に、第２の給水供給ライン７０は、第２の圧力および第２の温度における第２の水の流れ３０６をガスタービンシステム１００で使用するために水回路１０８（図２および図３）に提供することができる。多くの実施形態では、第２の水の流れ３０６は、第１の水の流れ１１０とは異なる温度および圧力であってもよい。第２の水の流れ３０６は、燃焼セクション１８に入る前に燃料をさらに加熱するために、１つまたは複数の熱交換器で使用することができる。

【0027】

いくつかの実施形態（図示せず）では、第３の給水供給ラインは、第１および第２の給水供給ライン６８、７０と同じ方式でＬＰＥＣＯＮ４０から延びてもよい。第３の給水供給ラインはまた、水回路１０８に結合されてもよく、第３の温度および圧力における第３の水の流れを水回路１０８に提供することができ、これは第１および第２の水の流れ１１０、３０６とは異なり得る。

【0028】

図２は、本開示の実施形態による、例示的なガスタービンシステム１００の概略図を示している。図示のように、ガスタービンシステム１００は、圧縮機セクション２０、タービンセクション１６、および燃焼器セクション１８を有するガスタービン１２を含む。燃焼器セクション１８は、ガスタービン１２内の圧縮空気１５および／または燃焼ガス１７の流れに対して圧縮機セクション２０の下流かつタービンセクション１６の上流に配置される。

【0029】

燃焼器セクション１８は、燃料供給ライン１０４を介して燃料供給部１０２と流体連通することができる。例えば、燃焼セクション１８は、燃料供給ライン１０４からの燃料１０６（気体燃料および／または液体燃料など）および圧縮機セクション２０からの圧縮空気１５の流れを受け取ることができ、これらは燃焼セクション１８内で互いに混合されて燃焼され、タービンセクション１６に動力を供給する燃焼ガス１７を発生する。理解され得るように、燃焼セクション１８に入る前に燃料の流れ１０６を予熱することにより、燃料１０６の燃料質量流量が低下し、それによってタービンセクション１６およびガスタービンシステム１００全体の効率が高められる。本明細書で使用する場合、「ライン」という用語は、流体を運ぶために使用されるホース、配管、および／またはチューブを指すことができる。

【0030】

ガスタービンシステム１００は、圧縮機セクション２０上の入口ポート１２０とタービンセクション１６上の出口ポート１１６との間に延びる抽出空気ライン１１４をさらに含むことができる。代替的または追加的に、抽出空気ライン１１４は、抽出空気１２２が最大動作圧力にあるように、圧縮機セクション２０の出口から直接延びてもよい。いくつかの実施形態では、出口ポート１１６は、シャフト２１もしくは／およびタービンセクション１６内の構成要素に結合することができ、それにより抽出空気の流れ１２２を使用してシャフト２１もしくは／およびタービン１６内の構成要素、またはガスタービン１２内の１つまたは複数の構成要素を冷却することができる。例示的な実施形態では、抽出空気ライン１１４は、タービンセクション１６の様々な高温ガス経路構成要素（ガスタービンロータ、タービンロータブレード、ステータベーン、または他の高温ガス経路構成要素など）を冷却するために、抽出空気の流れ１２２を圧縮機セクション２０からタービンセクション１６に提供することができる。理解されるように、抽出空気１２２が低温であるほど（および圧力が高いほど）、タービンセクション１６の様々な高温ガス経路構成要素を冷却するのにより効果的である。

【0031】

抽出空気ライン１１４の入口ポート１２０は、圧縮機セクション２０の外側ケーシングに沿って配置されてもよい。多くの実施形態では、入口ポート１２０は、圧縮機セクション２０の１つまたは複数の段（図示せず）と流体連通してもよい。抽出空気の流れ１２２の所望の圧力および／または温度に応じて、入口ポート１２０は、圧縮機セクション２０の前段または後段と流体連通することができる。例えば、様々な実施形態において、入口ポート１２０は、より低い圧力およびより低温の流れの抽出空気１２２を抽出するために圧縮機セクション２０の入口２３の近くに付勢または位置決めされてもよく、または入口ポート１２０は、比較的高い圧力および温度における抽出空気の流れ１２２のために燃焼セクション１８の近くに付勢または位置決めされてもよい。

【0032】

図２および図３に示すように、抽出空気ライン１１４は、バイパスライン１１５と、バイパスライン１１５上に配置された制御弁７３と、抽出空気ライン上に配置された制御弁７５とをさらに含んでもよい。バイパスライン１１５は、第１の熱交換器１２４の両側の抽出空気ライン１１４上に各々画定された入口と出口との間に延びてもよい。制御弁７３は、バイパスライン１１５上に配置され得、バイパスライン１１５を通る流れを選択的に制限するように動作可能であり得る。同様に、制御弁７５は、抽出空気ライン１１４（例えば、バイパスライン１１５の入口の下流かつ第１の熱交換器１２４の上流）上に配置され得、抽出空気ライン１１４を通る空気の流れを選択的に制限するように動作可能であり得る。制御弁７３および７５の両方は、通過する空気の流れが制限されない全開位置と、通過する空気の流れが完全に制限される全閉位置との間で作動可能であってもよい。このようにして、制御弁７３、７５およびバイパスライン１１５は、抽出空気１２２が必要に応じて第１の熱交換器１２４をバイパスするための手段を有利に提供する。例えば、制御弁７３を開き、制御弁７５を閉じると、抽出空気１２２のすべてがバイパスライン１１５を通して送られ、それによって必要に応じて第１の熱交換器１２４をバイパスすることができる。

【0033】

例示的な実施形態では、ガスタービンシステム１００は、第１の給水供給ライン６８、冷却水供給ライン６９、および戻り水ライン３７に流体結合され、それらの間に延びる水回路１０８をさらに含むことができる。例示的な実施形態では、水回路１０８は、複合サイクル発電プラント１０のＨＲＳＧ３２に流体結合することができる。例えば、図１および図２にまとめて示すように、第１の給水供給ライン６８は、ＨＰＥＣＯＮ４８の出口から水回路１０８に流体的に延びてもよい。そのような実施形態では、戻り水ライン３７は、水回路１０８および凝縮器３６から流体的に延びることができる。代替的または追加的に、戻り水ライン３７は、凝縮物ポンプ３８の下流の主凝縮物ライン４１に流体結合することができる（例えば、図１の凝縮物ポンプ３８とＬＰＥＣＯＮ４０との間）。本明細書で使用する場合、「第１の構成要素から第２の構成要素に流体的に延びる」とは、第１の構成要素から第２の構成要素に延び、第１および第２の構成要素の両方と流体連通するライン、パイプ、またはホースを指すことができる。

【0034】

様々な実施形態において、冷却水供給ライン６９は、ポンプ３９から延びてもよく、ＬＰＥＶＡＰ４２から水の流れを水回路１０８に供給するように動作可能であり得る。冷却水供給ライン６９からの水は、第１の水供給ライン６８から送達される水よりも低い温度であってもよく、水回路１０８に導入される水１１０の温度を制御するために使用されてもよい。例えば、制御弁７１は、水回路１０８に送達される冷却水の量を制御することができる。冷却水供給ライン６９および制御弁７１は、第１の熱交換器１２４に送達される水１１０が飽和温度未満（例えば、沸点未満）のままであることを有利に確実にし、それによって第１の熱交換器１２４における蒸気の生成を防止する。

【0035】

他の実施形態では、図２に示すガスタービンシステム１００は、システム１００が図１に示すＣＣＰＰ１０に結合されないように、独立型システムであってもよい。そのような実施形態では、第１の給水供給ライン６８は、独立した給水供給部に結合されてもよく、戻り水ライン３７は、独立した水戻りタンクまたは凝縮器に結合されてもよい。

【0036】

図２に示すように、水回路１０８は、第１の給水供給ライン６８と戻り水ライン３７との間に延びる第１の水ライン１０９を含むことができる。図示のように、第１の水の流れ１１０は、第１の給水供給部６８から、１つまたは複数の熱交換器１２４、１２６を通って戻り水ライン３７に流れることができる。ガスタービンシステム１００が図１に示され上述のＣＣＰＰ１０に実装される特定の実施形態では、第１の水ライン１０９は、第１の給水供給ライン６８、第１の水ライン１０９、および戻り水ライン３７がＣＣＰＰ１０との１つの連続回路であるように、ＨＰＥＶＡＰ５０の出口から凝縮器３６に連続的に延びることができる。

【0037】

例示的な実施形態では、ガスタービンシステム１００は、熱を抽出空気ライン１１４内の抽出空気の流れ１２２から水回路１０８内の第１の水の流れ１１０に伝達するために、第１の水ライン１０９を抽出空気ライン１１４に熱的に結合する第１の熱交換器１２４をさらに含むことができる。例えば、抽出空気ライン１１４と第１の水ライン１０９の両方は、熱が抽出空気１２２から第１の水の流れ１１０に伝達されるように、第１の熱交換器１２４を通って延びてもよい。このようにして、第１の水の流れ１１０の温度は、第１の熱交換器１２４を出るときに上昇され得、抽出空気１２２の温度は、第１の熱交換器１２４を出るときに低下され得る。この熱交換は、抽出空気１２２がタービンセクション１６の高温ガス経路構成要素をより効果的に冷却することを可能にし、水の流れ１１０が燃料１０６をより効果的に予熱することを可能にするため、有利であり得る。

【0038】

様々な実施形態において、第１の水の流れ１１０は、第１の熱交換器１２４に入るときに約６５０°Ｆ（約３４５℃）～約６７０°Ｆ（約３５５℃）の温度を有してもよい。第１の熱交換器１２４を出ると、第１の水の流れ１１０は、約６８０°Ｆ（約３６０℃）～約７００°Ｆ（約３７０℃）の温度を有し得る。これは、第１の水の流れ１１０が燃料予熱に使用される前に温度を上昇させるため、従来の設計に対する改善であり得る。例えば、第１の熱交換器１２４は、水１１０の温度を約１％～約１０％上昇させてもよい。他の実施形態では、第１の熱交換器１２４は、水１１０の温度を約１％～約５％上昇させてもよい。特定の実施形態では、第１の熱交換器１２４は、水１１０の温度を約１％～約３％上昇させてもよい。

【0039】

特定の実施形態では、第１の熱交換器１２４は、第１の水ライン１０９と抽出空気ライン１１４の両方に結合されてもよい。例えば、第１の熱交換器１２４は、第１の水の流れ１１０がＨＰＥＣＯＮ４８から出てライン６８、１０９の少なくとも一部を通って第１の熱交換器１２４に入るように、第１の水の流れ１１０に対して第１の給水供給ライン６８の下流の第１の水ライン１０９上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の熱交換器１２６は、第１の水の流れ１１０に対して第１の熱交換器１２４のすぐ下流に配置されてもよい。特定の実施形態では、第１の水の流れ１１０のすべては、第１の熱交換器１２４を通って流れる。

【0040】

多くの実施形態では、図示のように、第１の熱交換器１２４は、入口ポート１２０と出口ポート１１６との間の場所で抽出空気ライン１１４上に配置されてもよい。特定の実施形態では、第１の熱交換器１２４は、抽出空気の流れ１２２に対して入口ポート１２０のすぐ下流かつ出口ポート１１６のすぐ上流で抽出空気ライン１１４上に配置されてもよい。このようにして、抽出空気１２２のすべてが第１の熱交換器１２４を通って流れることができる。

【0041】

ガスタービンシステム１００は、熱を水回路１０８内の第１の水の流れ１１０から燃料供給ライン１０４内の燃料の流れ１０６に伝達するために、第１の水ライン１０９を燃料供給ライン１０４に熱的に結合する第２の熱交換器１２６をさらに含むことができる。例えば、第１の水ライン１０９と燃料供給ライン１０４の両方は、熱が第１の水の流れ１１０から燃料の流れ１０６に伝達されるように、第２の熱交換器１２６を通って延びてもよい。このようにして、燃料の流れ１０６の温度は、第２の熱交換器１２６を出るときに上昇され得、第１の水の流れ１１０の温度は、第２の熱交換器１２６を出るときに低下され得る。

【0042】

特定の実施形態では、第１の水の流れ１１０は、第２の熱交換器１２６に入るときに約６８０°Ｆ（約３６０℃）～約７００°Ｆ（約３７０℃）の温度を有してもよい。第２の熱交換器１２６を出ると、第１の水の流れ１１０は、約４５０°Ｆ（約２３０℃）～約５２０°Ｆ（約２７０℃）の温度を有し得る。これは、第１の熱交換器１２４が上流に位置決めされているために第１の水の流れ１１０の温度が上昇するため、従来の設計に対する改善であり得る。

【0043】

第２の熱交換器１２６は、第１の水ライン１０９と燃料供給ライン１０４の両方に結合されてもよい。例えば、第２の熱交換器１２６は、第１の水ライン１０９内の水の流れ１１０に対して第１の熱交換器１２４の下流の第１の水ライン１０９上に配置されてもよい。より具体的には、第２の熱交換器１２６は、水１１０が第１の熱交換器１２４を出て、第１の水ライン１０９の一部を通って進んで第２の熱交換器１２６に入るように、水の流れ１１０に対して第１の熱交換器１２４のすぐ下流にあってもよい。

【0044】

任意選択の実施形態では、水回路１０８は、バイパスライン１１１と、１つまたは複数の弁１３６、１３８、１４０とを含むことができる。バイパスライン１１１は、入口１３２と出口１３４との間に延びてもよく、その各々は２つの異なる場所で第１の水ライン１０９に流体結合されている。例えば、バイパスライン１１１の入口１３２は、第２の熱交換器１２６のすぐ上流で第１の水ライン１０９に流体結合されてもよく、バイパスライン１１１の出口１３４は、第２の熱交換器１２６のすぐ下流で第１の水ライン１０９に流体結合されてもよい。

【0045】

１つまたは複数の弁１３６、１３８、１４０は、バイパス弁１３６と、第１の水ライン弁１３８と、第２の水ライン弁１４０（図３）とを含むことができる。バイパス弁１３６は、バイパスライン１１１の入口１３２のすぐ下流のバイパスライン１１１上に配置され、バイパスライン１１１と流体連通してもよい。第１の水ライン弁１３８は、第２の熱交換器１２６のすぐ下流の第１の水ライン１０９上に配置され、第１の水ライン１０９と流体連通してもよい。第２の水ライン弁１４０は、全開位置と全閉位置との間で第２の水ライン弁１４０を作動させることにより、第３の熱交換器１２８を通過する水の量を制御するように、戻り水ライン３７のすぐ上流に位置決めされてもよい。

【0046】

バイパス弁１３６を選択的に作動させ（例えば、全開位置と全閉位置との間で）、第１の熱交換器１２４を通って流れる水１１０の量を制御してもよい。このようにして、バイパス弁１３６は、バイパス弁１３６を作動させ、それによって第１の熱交換器１２４を通る質量流量を変化させることによって、抽出空気１２２から伝達される熱の量を制御するように動作可能であり得る。

【0047】

同様に、第１の水ライン弁１３８を選択的に作動させ（例えば、全開位置と全閉位置との間で）、第２の熱交換器１２６を通って流れる水１１０の量を制御してもよい。このようにして、第１の水ライン弁１３８は、第１の水ライン弁１３８を作動させ、それによって熱交換器１２６を通る質量流量を変化させることによって、燃料１０６に伝達される熱の量を制御するように動作可能であり得る。

【0048】

例示的な実施形態では、本明細書に記載の弁（弁７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０など）は各々、コントローラ２００によって開位置と閉位置との間で選択的に作動させることができる。例えば、弁７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０が閉位置にあるとき、通過する流体の流れは、制限あるいは防止される。特に、弁７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０の１つまたは複数は制御弁であってもよく、それによりコントローラ２００からの信号によって指示されるように流路のサイズを変えることによって流体の流れを制御するように動作可能である。そのような実施形態では、弁７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０は、通過する流体の流れを部分的に制限するように動作可能であり得る。例えば、コントローラ２００は、ガスタービンシステム１００の様々な弁７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０を動作させることができる。特に、コントローラ２００は、弁、例えば、制御弁７１、制御弁７３、制御弁７５、バイパス弁１３６、第１の水ライン弁１３８、および第２の水ライン弁１４０の各々と（例えば、電気通信または無線通信において）動作可能に結合されてもよい。したがって、コントローラ２００は、前記弁７１、７３、７５、１３６、１３８、１４０を選択的に作動および動作させることができる。

【0049】

図３は、本開示の実施形態による、ガスタービンシステム３００の別の例示的な実施形態の概略図を示している。図示のように、第２の給水供給ライン７０は、水回路１０８に流体結合されてもよく、それにより水回路１０８は、第１の給水供給ライン６８、第２の給水供給ライン７０、および戻り水ライン３７に流体結合され、それらの間に延びる。例示的な実施形態では、水回路１０８は、複合サイクル発電プラント１０のＨＲＳＧ３２に流体結合することができる。例えば、図１および図２にまとめて示すように、第１の給水供給ライン６８は、ＨＰＥＣＯＮ４８の出口から水回路１０８に流体的に延びてもよい。同様に、第２の給水供給ライン７０は、ＩＰＥＣＯＮ４４の出口から水回路１０８に流体的に延びてもよい。そのような実施形態では、戻り水ライン３７は、水回路１０８から凝縮器３６に流体的に延びることができる。

【0050】

他の実施形態では、図３に示すガスタービンシステム３００は、システム３００が図１に示すＣＣＰＰ１０に結合されないように、独立型システムであってもよい。そのような実施形態では、第１の給水供給ライン６８は、第１の独立した給水供給部（加圧貯蔵タンクなど）に結合されてもよく、第２の給水供給ライン７０は、第２の独立した給水供給部（加圧貯蔵タンクなど）に結合されてもよく、戻り水ライン３７は、独立した水戻りタンクまたは凝縮器に結合されてもよい。

【0051】

図３に示す実施形態では、ガスタービンシステム３００は、第２の給水供給ライン７０と戻り水ライン３７との間に延びる第２の水ライン３０２を含むことができる。そのような実施形態では、第１の水ライン１０９の出口３０４は、第２の給水供給ライン７０の下流（例えば、すぐ下流）で第２の水ライン３０２に流体結合されてもよい。他の実施形態（図示せず）では、第１の水ライン１０９および第２の水供給ライン３０２は、互いに流体的に隔離されてもよく、それによりそれらは戻り水ライン３７に別々に流体結合する。

【0052】

図３に示すように、第２の給水供給ライン７０は、第２の温度および第２の圧力で第２の水の流れ３０６（例えば、図１に示すＩＰＥＣＯＮ４４の出口から）を供給することができる。給水供給ライン７０を出ると、第２の水の流れ３０６は、第１の給水供給ライン６８を出るときの第１の水の流れ１１０とは異なる温度および圧力であってもよい。例えば、第１の水の流れ１１０は、それぞれの給水供給部６８、７０を出ると、第２の水の流れ３０６よりも高い温度および圧力であってもよい。図３に示すように、第１の水の流れ１１０および第２の水の流れ３０６は、第１の水ライン１０９の出口３０４で一緒に混合し、第３の水の流れ３０８を形成することができる。

【0053】

例示的な実施形態では、図３に示すように、第３の熱交換器１２８は、熱を水から燃料に伝達するために、第２の水ライン３０２を燃料供給ライン１０４に熱的に結合することができる。例えば、第２の水ライン３０２と燃料供給ライン１０４の両方は、熱が第３の水の流れ３０８から燃料の流れ１０６に伝達されるように、第３の熱交換器１２８を通って延びてもよい。このようにして、燃料の流れ１０６の温度は、第３の熱交換器１２８を出るときに上昇され得、第３の水の流れ３０８の温度は、第３の熱交換器１２８を出るときに低下され得る。

【0054】

特定の実施形態では、第３の水の流れ３０８は、第３の熱交換器１２８に入るときに約４５０°Ｆ（約２３０℃）～約５００°Ｆ（約２６０℃）の温度を有してもよい。第２の熱交換器１２６を出ると、第１の水の流れ１１０は、約１２０°Ｆ（約５０℃）～約１６０°Ｆ（約７０℃）の温度を有し得る。これは、第１の熱交換器１２４が上流に位置決めされているために（第１の熱交換器が抽出空気１２２から熱エネルギーを抽出するために）第３の水の流れ３０８の温度が上昇するため、従来の設計に対する改善であり得る。

【0055】

図３に示すように、第３の熱交換器１２８は、水回路１０８を通る水の流れに対して第１および第２の熱交換器１２４、１２６の下流に配置されてもよい。例えば、第３の熱交換器１２８は、第１の水ライン１０９の出口３０４のすぐ下流かつ戻り水ライン３７のすぐ上流に配置され得る。図３に示す実施形態では、第２の水ライン弁１４０は、第２の水ライン３０２上に位置決めされ得る。さらに、第３の熱交換器１２８は、燃料供給ライン１０４内の燃料の流れ１０６に対して第２の熱交換器１２６の上流に位置決めされてもよい。このようにして、第３の熱交換器１２８は、通過する水の流れに対して水回路１０８に結合された最下流の熱交換器であってもよく、第３の熱交換器１２８は、通過する燃料の流れ１０６に対して燃料供給ライン１０４に結合された最上流の熱交換器であってもよい。

【0056】

図１～図３に示す実施形態では、水回路１０８、燃料供給ライン１０４、および抽出空気１１４は各々、互いに流体的に隔離されてもよいが、様々な熱交換器１２４、１２６、１２８を介して互いに熱的に連通してもよい。例えば、本明細書に記載の熱交換器１２４、１２６、１２８は、流体を互いに物理的に接触させることなく、様々な流体間で熱を伝達することができる。特に、本明細書に記載の熱交換器１２４、１２６、１２８は、並流および／もしくは向流熱交換器、フィン付きおよび／もしくはフィンなし管状熱交換器、プレートアンドフレーム熱交換器、プレートフィン熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、または他の適切なタイプの熱交換器であってもよい。

【0057】

動作中、本明細書に記載のガスタービンシステム１００、３００および熱交換器１２４、１２６、１２８の位置決めは、複合サイクル発電プラント１０全体の動作効率を有利に高めることができる。例えば、熱交換器１２４、１２６、１２８は、抽出空気１２２を有利に冷却して燃料１０６を予熱することができ、これによりガスタービン１２およびＣＣＰＰ１０の効率が高められる。

【0058】

本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するために、またいかなる当業者も、任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差異を有さない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【0059】

本発明のさらなる態様は、以下の条項の主題によって提供される。

【0060】

ガスタービンシステムであって、圧縮機セクション、タービンセクション、および前記圧縮機セクションの下流かつ前記タービンセクションの上流に配置された燃焼器セクションを有するガスタービンであって、前記燃焼器セクションは、燃料供給ラインを介して燃料供給部と流体連通しているガスタービンと、第１の給水供給ラインおよび戻り水ラインに流体結合され、それらの間に延びる水回路であって、前記水回路は、前記第１の給水供給ラインと前記戻り水ラインとの間に延びる第１の水ラインを備える水回路と、前記圧縮機セクション上の入口ポートと出口ポートとの間に延びる抽出空気ラインと、熱を前記抽出空気ライン内の抽出空気の流れから前記水回路内の水の流れに伝達するために、前記第１の水ラインを前記抽出空気ラインに熱的に結合する第１の熱交換器と、熱を前記水回路内の前記水の流れから前記燃料供給ライン内の燃料の流れに伝達するために、前記第１の水ラインを前記燃料供給ラインに熱的に結合する第２の熱交換器とを備える、ガスタービンシステム。

【0061】

前記第２の熱交換器は、前記水回路内の前記水の流れに対して前記第１の熱交換器の下流に配置される、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0062】

前記水の流れに対して前記第１の熱交換器の上流で前記水回路に流体結合された冷却水供給ラインをさらに備える、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0063】

前記水回路は、前記戻り水ラインの上流で前記水回路に流体結合された第２の給水供給ラインをさらに備える、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0064】

第２の水ラインは、前記第２の給水供給ラインと前記戻り水ラインとの間に延びる、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0065】

第３の熱交換器は、熱を前記水から前記燃料に伝達するために、前記水回路を前記燃料供給ラインに熱的に結合する、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0066】

前記第１の水ラインは、前記水回路内の前記水の流れに対して前記第３の熱交換器の上流で前記第２の水ラインに流体結合される、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0067】

前記第３の熱交換器は、前記燃料の流れに対して前記第２の熱交換器の上流に配置される、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0068】

前記水回路および前記抽出空気ラインは各々、バイパスラインを含む、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0069】

前記水回路は、コントローラによって閉位置と開位置との間で作動可能な１つまたは複数の弁を含む、これらの条項の１つまたは複数に記載のガスタービンシステム。

【0070】

複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）であって、ガスタービンシステム、蒸気タービン、および熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を備え、前記ＨＲＳＧは、高圧エコノマイザ（ＨＰＥＣＯＮ）を含み、第１の給水供給ラインは、前記ＨＰＥＣＯＮの出口から前記ＨＲＳＧの外に延び、前記ガスタービンシステムは、圧縮機セクション、タービンセクション、および前記圧縮機セクションの下流かつ前記タービンセクションの上流に配置された燃焼器セクションを有するガスタービンであって、前記燃焼器セクションは、燃料供給ラインを介して燃料供給部と流体連通しているガスタービンと、前記第１の給水供給ラインおよび戻り水ラインに流体結合され、それらの間に延びる水回路であって、前記水回路は、前記第１の給水供給ラインと前記戻り水ラインとの間に延びる第１の水ラインを備える水回路と、前記圧縮機セクション上の入口ポートと前記タービンセクション上の出口ポートとの間に延びる抽出空気ラインと、前記第１の水ラインを前記抽出空気ラインに熱的に結合し、熱を前記抽出空気ライン内の抽出空気の流れから前記水回路内の水の流れに伝達する第１の熱交換器と、熱を前記水回路内の前記水の流れから前記燃料供給ライン内の燃料の流れに伝達するために、前記第１の水ラインを前記燃料供給ラインに熱的に結合する第２の熱交換器とを備える、ＣＣＰＰ。

【0071】

前記第２の熱交換器は、前記水回路内の前記水の流れに対して前記第１の熱交換器の下流に配置される、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0072】

前記水の流れに対して前記第１の熱交換器の上流で前記水回路に流体結合された冷却水供給ラインをさらに備える、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0073】

前記ＨＲＳＧは、中圧エコノマイザ（ＩＰＥＣＯＮ）をさらに備え、第２の給水供給ラインは、前記ＩＰＥＣＯＮの出口から前記ＨＲＳＧの外に延び、前記第２の給水供給ラインは、前記戻り水ラインの上流の前記水回路に流体結合される、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0074】

第２の水ラインは、前記第２の給水供給ラインと前記戻り水ラインとの間に延びる、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0075】

第３の熱交換器は、熱を前記水から前記燃料に伝達するために、前記水回路を前記燃料供給ラインに熱的に結合する、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0076】

前記第１の水ラインは、前記水回路内の前記水の流れに対して前記第３の熱交換器の上流で前記第２の水ラインに流体結合される、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0077】

前記第３の熱交換器は、前記燃料の流れに対して前記第２の熱交換器の上流に配置される、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0078】

前記水回路および前記抽出空気ラインは各々、バイパスラインを含む、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【0079】

前記水回路は、コントローラによって閉位置と開位置との間で作動可能な１つまたは複数の弁を含む、これらの条項の１つまたは複数に記載のＣＣＰＰ。

【符号の説明】

【0080】

１０ 複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）
１２ ガスタービン
１４ 第１の負荷
１５ 圧縮空気
１６ タービンセクション、タービン
１７ 燃焼ガス
１８ 燃焼セクション、燃焼器セクション、燃焼チャンバ
２０ 圧縮機セクション
２１ シャフト
２２ 蒸気タービン
２３ 入口
２４ 第２の負荷
２６ 低圧セクション（ＬＰ ＳＴ）
２８ 中圧セクション（ＩＰ ＳＴ）
３０ 高圧セクション（ＨＰ ＳＴ）
３２ 熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
３４ 排気ガス
３６ 凝縮器
３７ 戻り水ライン
３８ 凝縮物ポンプ
３９ ポンプ
４０ 低圧エコノマイザ（ＬＰＥＣＯＮ）
４１ 主凝縮物ライン
４２ 低圧蒸発器（ＬＰＥＶＡＰ）
４４ 中圧エコノマイザ（ＩＰＥＣＯＮ）
４６ 中圧蒸発器（ＩＰＥＶＡＰ）
４８ 高圧エコノマイザ（ＨＰＥＣＯＮ）
５０ 高圧蒸発器（ＨＰＥＶＡＰ）
５１ 低圧過熱器
５２ 一次高圧過熱器
５３ 中圧過熱器
５４ 仕上げ高圧過熱器
５６ 段間過熱防止装置
５８ 一次再加熱器
６０ 二次再加熱器
６２ 段間過熱防止装置
６８ 第１の給水供給ライン、第１の水供給ライン、第１の給水供給部
６９ 給水供給ライン、冷却水供給ライン
７０ 第２の給水供給ライン、給水供給部
７１ 制御弁
７３ 制御弁
７５ 制御弁
１００ ガスタービンシステム
１０２ 燃料供給部
１０４ 燃料供給ライン
１０６ 燃料、燃料の流れ
１０８ 水回路
１０９ 第１の水ライン
１１０ 第１の水の流れ、水
１１１ バイパスライン
１１４ 抽出空気ライン、抽出空気
１１５ バイパスライン
１１６ 出口ポート
１２０ 入口ポート
１２２ 抽出空気、抽出空気の流れ
１２４ 第１の熱交換器
１２６ 第２の熱交換器
１２８ 第３の熱交換器
１３２ 入口
１３４ 出口
１３６ バイパス弁
１３８ 第１の水ライン弁
１４０ 第２の水ライン弁
２００ コントローラ
３００ ガスタービンシステム
３０２ 第２の水ライン、第２の水供給ライン
３０４ 出口
３０６ 第２の水の流れ
３０８ 第３の水の流れ

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】