特許7185507蒸気タービン設備、蒸気タービン設備の始動方法およびコンバインドサイクルプラント
(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】
(24)【登録日】2022-11-29
(45)【発行日】2022-12-07
(54)【発明の名称】蒸気タービン設備、蒸気タービン設備の始動方法およびコンバインドサイクルプラント
(51)【国際特許分類】
F01K 7/24 20060101AFI20221130BHJP
F01K 23/10 20060101ALI20221130BHJP
【ＦＩ】
F01K7/24 C
F01K23/10 A
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2018224390
(22)【出願日】2018-11-30
(65)【公開番号】P2020084947
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2021-09-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】窪田 充志
(72)【発明者】
【氏名】白濱 康博
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２４０４０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１４３５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５０６３１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００８９０２４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０８３０１８８２（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｄ １９／００
Ｆ０１Ｋ ７／２４
Ｆ０１Ｋ ２３／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１タービンの入口に接続される第１蒸気ラインと、前記第１蒸気ラインに設けられる第１蒸気弁と、
前記第１タービンよりも入口蒸気圧が低い第２タービンの入口に接続される第２蒸気ラインと、
前記第２蒸気ラインに設けられる再熱器と、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第１分岐通路を含み、前記第１タービン、前記再熱器及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第１分岐通路を経由して復水器に至る第１バイパスラインと、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第２分岐通路を含み、前記第１タービン及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第２分岐通路及び前記再熱器を経由して前記復水器に至る第２バイパスラインと、
前記第１分岐通路に設けられた第１バイパス弁と、
前記第２分岐通路に設けられた第２バイパス弁と、
を含む蒸気タービン設備の始動方法であって、
前記第１蒸気弁を閉状態に維持しながら、前記第１バイパス弁又は前記第２バイパス弁の少なくとも一方を用いて前記第１蒸気ラインの圧力制御を行うステップを備え、
前記圧力制御を行うステップでは、前記復水器の冷却流体の入口温度と出口温度の差である温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、前記第１バイパス弁を少なくとも部分的に開いた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力に基づき前記第２バイパス弁の開度を調節することにより前記圧力制御を行う
ことを特徴とする蒸気タービン設備の始動方法。
【請求項2】
前記圧力制御を行うステップでは、前記第２バイパス弁が圧力制御を開始してから規定時間経過後、かつ、前記第２バイパス弁を用いた前記圧力制御の実行中に、前記閉状態に維持されていた前記第１バイパス弁を開く請求項１に記載の蒸気タービン設備の始動方法。
【請求項3】
前記圧力制御を行うステップでは、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第２バイパス弁の開度を制御するとともに、前記温度差ΔＴに基づいて、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン設備の始動方法。
【請求項4】
前記圧力制御を行うステップでは、前記温度差ΔＴが前記許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２を超えたら、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くことを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービン設備の始動方法。
【請求項5】
前記圧力制御を行うステップは、前記第１バイパス弁の開度が規定値Ａ１に到達するまで、前記第２バイパス弁を閉じた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第１バイパス弁を用いて前記圧力制御を行う第１ステップと、
前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記圧力制御を行う弁を前記第１バイパス弁から前記第２バイパス弁へと切り替える第２ステップと、
を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン設備の始動方法。
【請求項6】
前記第２ステップの実行後、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１に維持しながら、前記第２バイパス弁の開度を制御し、前記第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達したら、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１よりも大きくすることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービン設備の始動方法。
【請求項7】
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排ガスの熱を用いて蒸気を生成するように構成されたボイラと、
前記ボイラからの蒸気が供給されるように構成された蒸気タービン設備と、
を含むコンバインドサイクルプラントの始動方法であって、
前記ガスタービンの負荷を規定値まで上昇させた後、請求項１乃至６の何れか一項に記載の始動方法により前記蒸気タービン設備を始動させる
ことを特徴とするコンバインドサイクルプラントの始動方法。
【請求項8】
前記ガスタービンの負荷を高負荷に維持しながら、前記第１蒸気弁を開くことを特徴とする請求項７に記載のコンバインドサイクルプラントの始動方法。
【請求項9】
第１タービンの入口に接続される第１蒸気ラインと、前記第１蒸気ラインに設けられる第１蒸気弁と、
前記第１タービンよりも入口蒸気圧が低い第２タービンの入口に接続される第２蒸気ラインと、
前記第２蒸気ラインに設けられる再熱器と、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第１分岐通路を含み、前記第１タービン、前記再熱器及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第１分岐通路を経由して復水器に至る第１バイパスラインと、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第２分岐通路を含み、前記第１タービン及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第２分岐通路及び前記再熱器を経由して前記復水器に至る第２バイパスラインと、
前記第１分岐通路に設けられた第１バイパス弁と、
前記第２分岐通路に設けられた第２バイパス弁と、
前記第１バイパス弁及び前記第２バイパス弁を制御するための制御装置と、
を含む蒸気タービン設備であって、
前記制御装置は、
前記第１蒸気弁を閉状態に維持しながら、前記第１蒸気ラインの圧力制御を行うように前記第１バイパス弁又は前記第２バイパス弁の少なくとも一方の開度を調節するように構成され、
前記復水器の冷却流体の入口温度と出口温度の差である温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、前記第１バイパス弁を少なくとも部分的に開いた状態で、前記圧力制御を行うように前記第１蒸気ラインの圧力に基づき前記第２バイパス弁の開度を調節するように構成された
ことを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項10】
前記制御装置は、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第２バイパス弁の開度を制御するとともに、前記温度差ΔＴに基づいて、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の蒸気タービン設備。
【請求項11】
前記制御装置は、前記温度差ΔＴが前記許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２を超えたら、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の蒸気タービン設備。
【請求項12】
前記制御装置は、前記第１バイパス弁の開度が規定値Ａ１に到達するまで、前記第２バイパス弁を閉じた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第１バイパス弁の開度を調節し、
前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記圧力制御を行う弁を前記第１バイパス弁から前記第２バイパス弁へと切り替えるように構成された
ことを特徴とする請求項９に記載の蒸気タービン設備。
【請求項13】
前記制御装置は、前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１に維持しながら、前記第２バイパス弁の開度を制御し、前記第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達したら、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１よりも大きくするように構成された
ことを特徴とする請求項１２に記載の蒸気タービン設備。
【請求項14】
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排ガスの熱を用いて蒸気を生成するように構成されたボイラと、
請求項９乃至１３の何れか一項に記載の蒸気タービン設備と、
を備え、
前記蒸気タービン設備は、前記ボイラからの蒸気が供給されるように構成された
ことを特徴とするコンバインドサイクルプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、蒸気タービン設備、蒸気タービン設備の始動方法およびコンバインドサイクルプラントに関する。
【背景技術】
【0002】
典型的な蒸気タービン設備の起動方法では、蒸気タービン設備の始動時、タービンへの蒸気の通気前にタービンをバイパスして蒸気ドラムから復水器に至るバイパスラインを用いて余剰蒸気をダンプ（排出）するようになっている。
【0003】
この点、特許文献１では、高圧ドラムから高圧蒸気タービンおよび再熱器を経由せずに復水器に至る高圧タービンバイパス管と、高圧タービンバイパス管に設けられた高圧タービンバイパス弁を備えた再熱発電プラントの運転方法が開示されている。プラント始動時、高圧ドラムの圧力が上昇し、高圧タービンバイパス弁の前圧が設定圧力に到達すると、高圧タービンバイパス弁が開いて高圧タービンバイパス管を介して、余剰蒸気が復水器にダンプされるようになっている。
また、特許文献１には、余剰蒸気のダンプを目的とするものではないが、再熱系統（低温再熱蒸気管、再熱器及び高温再熱蒸気管）のブローを行うために、高圧ドラムから高圧蒸気タービンを経由せず、低温再熱蒸気管に接続されるブロー高圧蒸気供給管を設けることも記載されている。ブロー高圧蒸気供給管に設けられたブロー高圧蒸気供給弁を開くと、ブロー高圧蒸気供給弁及び再熱器を経由して高温再熱蒸気管から復水器にブロー蒸気が流れる。
また、特許文献１には、余剰蒸気のダンプを目的とするものではないが、再熱系統（低温再熱蒸気管、再熱器及び高温再熱蒸気管）のブローを行うために、高圧ドラムから高圧蒸気タービンを経由せず、低温再熱蒸気管に接続されるブロー高圧蒸気供給管を設けることも記載されている。ブロー高圧蒸気供給管に設けられたブロー高圧蒸気供給弁を開くと、ブロー高圧蒸気供給弁及び再熱器を経由して高温再熱蒸気管から復水器にブロー蒸気が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０００－２４０４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の蒸気タービン設備では、高圧タービンバイパス弁が前圧（即ち、高圧主蒸気管の圧力）を制御するようになっているから、高圧タービンバイパス弁を用いて再熱器を経由せずに高圧タービンをバイパスしてダンプされる蒸気量は、前圧の圧力を制御するために必要十分な量でなければならない。
このため、特許文献１に記載の蒸気タービン設備では、余剰蒸気の復水器へのダンプ時、ブロー高圧蒸気供給弁及び再熱器を経由して高温再熱蒸気管から復水器に流入するブロー蒸気の量が過剰である場合、復水器において蒸気冷却に用いられる冷却流体の出口温度が過度に上昇してしまう。
このため、特許文献１に記載の蒸気タービン設備では、余剰蒸気の復水器へのダンプ時、ブロー高圧蒸気供給弁及び再熱器を経由して高温再熱蒸気管から復水器に流入するブロー蒸気の量が過剰である場合、復水器において蒸気冷却に用いられる冷却流体の出口温度が過度に上昇してしまう。
【0006】
よって、本発明の幾つかの実施形態は、復水器の冷却流体出入り口温度差の増加を抑制する蒸気タービン設備、蒸気タービン設備の始動方法およびコンバインドサイクルプラント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】
【0007】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係わる蒸気タービン設備の始動方法は、
第１タービンの入口に接続される第１蒸気ラインと、
前記第１蒸気ラインに設けられる第１蒸気弁と、
前記第１タービンよりも入口蒸気圧が低い第２タービンの入口に接続される第２蒸気ラインと、
前記第２蒸気ラインに設けられる再熱器と、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第１分岐通路を含み、前記第１タービン、前記再熱器及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第１分岐通路を経由して復水器に至る第１バイパスラインと、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第２分岐通路を含み、前記第１タービン及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第２分岐通路及び前記再熱器を経由して前記復水器に至る第２バイパスラインと、
前記第１分岐通路に設けられた第１バイパス弁と、
前記第２分岐通路に設けられた第２バイパス弁と、
を含む蒸気タービン設備の始動方法であって、
前記第１蒸気弁を閉状態に維持しながら、前記第１バイパス弁又は前記第２バイパス弁の少なくとも一方を用いて前記第１蒸気ラインの圧力制御を行うステップ
を備え、
前記圧力制御を行うステップでは、前記復水器の冷却流体の入口温度と出口温度の差である温度差ΔＴ（以降、「冷却流体温度差ΔＴ」と称する。）が許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、前記第１バイパス弁を少なくとも部分的に開いた状態で、前記第２バイパス弁を用いて前記圧力制御を行う。
第１タービンの入口に接続される第１蒸気ラインと、
前記第１蒸気ラインに設けられる第１蒸気弁と、
前記第１タービンよりも入口蒸気圧が低い第２タービンの入口に接続される第２蒸気ラインと、
前記第２蒸気ラインに設けられる再熱器と、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第１分岐通路を含み、前記第１タービン、前記再熱器及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第１分岐通路を経由して復水器に至る第１バイパスラインと、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第２分岐通路を含み、前記第１タービン及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第２分岐通路及び前記再熱器を経由して前記復水器に至る第２バイパスラインと、
前記第１分岐通路に設けられた第１バイパス弁と、
前記第２分岐通路に設けられた第２バイパス弁と、
を含む蒸気タービン設備の始動方法であって、
前記第１蒸気弁を閉状態に維持しながら、前記第１バイパス弁又は前記第２バイパス弁の少なくとも一方を用いて前記第１蒸気ラインの圧力制御を行うステップ
を備え、
前記圧力制御を行うステップでは、前記復水器の冷却流体の入口温度と出口温度の差である温度差ΔＴ（以降、「冷却流体温度差ΔＴ」と称する。）が許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、前記第１バイパス弁を少なくとも部分的に開いた状態で、前記第２バイパス弁を用いて前記圧力制御を行う。
【0008】
上記（１）の始動方法によれば、第１バイパス弁又は第２バイパス弁を用いた圧力制御により、第１タービン及び第２タービンへの通気前において第１蒸気ラインの圧力を適切に維持可能な適切な量の余剰蒸気が第１バイパス弁又は第２バイパス弁を介して適切に復水器にダンプされる。
一方、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁は、少なくとも部分的に開いた状態となる。この状態において、第１蒸気ラインの圧力を適切に維持するための制御（圧力制御）の役割は第２バイパス弁が担うことから、第１バイパス弁自体は、圧力制御を実行しなければならないという制約から解放されて、第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上する。よって、第１バイパス弁の開度を比較的大きな値に設定することで、第１蒸気ラインからの余剰蒸気のダンプに起因した復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
一方、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁は、少なくとも部分的に開いた状態となる。この状態において、第１蒸気ラインの圧力を適切に維持するための制御（圧力制御）の役割は第２バイパス弁が担うことから、第１バイパス弁自体は、圧力制御を実行しなければならないという制約から解放されて、第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上する。よって、第１バイパス弁の開度を比較的大きな値に設定することで、第１蒸気ラインからの余剰蒸気のダンプに起因した復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0009】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記圧力制御を行うステップでは、前記第２バイパス弁が圧力制御を開始してから規定時間経過後、かつ、前記第２バイパス弁を用いた前記圧力制御の実行中に、前記待機するステップで前記閉状態に維持されていた前記第１バイパス弁を開く。
前記圧力制御を行うステップでは、前記第２バイパス弁が圧力制御を開始してから規定時間経過後、かつ、前記第２バイパス弁を用いた前記圧力制御の実行中に、前記待機するステップで前記閉状態に維持されていた前記第１バイパス弁を開く。
【0010】
蒸気タービン設備の始動時、第１蒸気ラインの圧力がある程度上昇して第２バイパス弁による圧力制御が開始されると、第２バイパスラインを介して復水器に第１蒸気ラインの余剰蒸気が流入し、復水器の冷却流体温度差ΔＴが増加しはじめる。
このため、第２バイパス弁の圧力制御開始から第１バイパス弁を開くまでの時間を適切に設定しておけば、再熱器を経由しない第１バイパスラインを用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
このため、第２バイパス弁の圧力制御開始から第１バイパス弁を開くまでの時間を適切に設定しておけば、再熱器を経由しない第１バイパスラインを用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0011】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記圧力制御を行うステップでは、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第２バイパス弁の開度を制御するとともに、前記温度差ΔＴに基づいて、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開く。
前記圧力制御を行うステップでは、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第２バイパス弁の開度を制御するとともに、前記温度差ΔＴに基づいて、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開く。
【0012】
このように、第２バイパス弁によって第１蒸気ラインの圧力制御を行うことで、第１バイパス弁は圧力制御の役割から解放され、第１蒸気ラインの圧力とは無関係に、復水器の冷却流体温度差ΔＴに基づいて第１バイパス弁の開タイミングを決定することができる。よって、復水器を経由しない第１バイパスラインを用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0013】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の方法において、
前記圧力制御を行うステップでは、前記温度差ΔＴが前記許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２を超えたら、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開く。
前記圧力制御を行うステップでは、前記温度差ΔＴが前記許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２を超えたら、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開く。
【0014】
このように、復水器の冷却流体温度差ΔＴが許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２に到達した時点を第１バイパス弁の開タイミングに設定することで、復水器の冷却流体温度差ΔＴが許容値ΔＴ１を超えて過大となる事態を効果的に防止できる。
【0015】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記圧力制御を行うステップは、
前記第１バイパス弁の開度が規定値Ａ１に到達するまで、前記第２バイパス弁を閉じた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力を目標圧に維持するように前記第１バイパス弁を用いて前記圧力制御を行う第１ステップと、
前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記圧力制御を行う弁を前記第１バイパス弁から前記第２バイパス弁へと切り替える第２ステップと、
を含む。
前記圧力制御を行うステップは、
前記第１バイパス弁の開度が規定値Ａ１に到達するまで、前記第２バイパス弁を閉じた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力を目標圧に維持するように前記第１バイパス弁を用いて前記圧力制御を行う第１ステップと、
前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記圧力制御を行う弁を前記第１バイパス弁から前記第２バイパス弁へと切り替える第２ステップと、
を含む。
【0016】
上記（５）の方法では、第１蒸気ラインからの余剰蒸気のダンプを行う際、最初に第１バイパス弁を開いて第１蒸気ラインの圧力制御を行うとともに（第１ステップ）、最終的には第１蒸気ラインの圧力制御を第２バイパス弁に行わせる。
このように、最終的に第２バイパス弁に第１蒸気ラインの圧力制御を行わせれば、第２ステップの実行中、第１バイパス弁は圧力制御の役割から解放されて第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上するから、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
また、最初に第１バイパス弁による圧力制御を行うことで、第１ステップの実行中、再熱器を経由しない第１バイパスラインを通じて復水器に余剰蒸気がダンプされ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇をより一層抑制することができる。
このように、最終的に第２バイパス弁に第１蒸気ラインの圧力制御を行わせれば、第２ステップの実行中、第１バイパス弁は圧力制御の役割から解放されて第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上するから、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
また、最初に第１バイパス弁による圧力制御を行うことで、第１ステップの実行中、再熱器を経由しない第１バイパスラインを通じて復水器に余剰蒸気がダンプされ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇をより一層抑制することができる。
【0017】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の方法において、
前記第２ステップの実行後、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１に維持しながら、前記第２バイパス弁の開度を制御し、前記第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達したら、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１よりも大きくする。
前記第２ステップの実行後、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１に維持しながら、前記第２バイパス弁の開度を制御し、前記第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達したら、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１よりも大きくする。
【0018】
このように、第２ステップの実行後、第１バイパス弁の開度を急に増加させるのではなく、圧力制御によって第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達するのを待って、第２バイパス弁の開度の調節代を確保した後に第１バイパス弁の開度を増加させるようにしたので、圧力制御を実行する弁の切り替えをスムーズに行うことができる。
【0019】
（７）幾つかの実施形態に係るコンバインドサイクルプラントの始動方法は、
ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を用いて蒸気を生成するように構成されたボイラと、
前記ボイラからの蒸気が供給されるように構成された蒸気タービン設備と、
を含むコンバインドサイクルプラントの始動方法であって、
前記ガスタービンの負荷を規定値まで上昇させた後、前記ガスタービンの負荷を規定値まで上昇させた後、上記（１）～（６）の何れかに記載の始動方法により前記蒸気タービン設備を始動させる。
ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を用いて蒸気を生成するように構成されたボイラと、
前記ボイラからの蒸気が供給されるように構成された蒸気タービン設備と、
を含むコンバインドサイクルプラントの始動方法であって、
前記ガスタービンの負荷を規定値まで上昇させた後、前記ガスタービンの負荷を規定値まで上昇させた後、上記（１）～（６）の何れかに記載の始動方法により前記蒸気タービン設備を始動させる。
【0020】
コンバインドサイクルプラントの起動時間を短縮するために、蒸気タービン設備の通気前にガスタービンを高負荷（例えば、定格負荷近傍）で維持する場合、多量の余剰蒸気を復水器にダンプする必要が生じ、復水器の冷却負荷が過大となるおそれがある。
この点、上記（７）のコンバインドサイクルプラントの始動方法は、上記（１）で述べたとおり、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間に第１バイパス弁が開かれるので、第１バイパス弁の開度設定の自由度を高めて、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。よって、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制しながら、コンバインドサイクルプラントを高速起動することができる。
この点、上記（７）のコンバインドサイクルプラントの始動方法は、上記（１）で述べたとおり、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間に第１バイパス弁が開かれるので、第１バイパス弁の開度設定の自由度を高めて、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。よって、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制しながら、コンバインドサイクルプラントを高速起動することができる。
【0021】
（８）幾つかの実施形態は、上記（７）の方法において、
前記ガスタービンの負荷を高負荷（例えば、定格負荷の９０％）に維持しながら、前記第１蒸気弁を開く。
前記ガスタービンの負荷を高負荷（例えば、定格負荷の９０％）に維持しながら、前記第１蒸気弁を開く。
【0022】
この場合、蒸気タービン設備の始動開始時においてガスタービンが高負荷であるため、ガスタービンの多量の排熱を利用して、蒸気タービン設備の各蒸気ラインの蒸気条件を迅速に成立させることができる。よって、コンバインドサイクルプラントを高速起動することができる。
【0023】
（９）幾つかの実施形態に係る蒸気タービン設備は、
第１タービンの入口に接続される第１蒸気ラインと、
前記第１蒸気ラインに設けられる第１蒸気弁と、
前記第１タービンよりも入口蒸気圧が低い第２タービンの入口に接続される第２蒸気ラインと、
前記第２蒸気ラインに設けられる再熱器と、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第１分岐通路を含み、前記第１タービン、前記再熱器及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第１分岐通路を経由して復水器に至る第１バイパスラインと、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第２分岐通路を含み、前記第１タービン及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第２分岐通路及び前記再熱器を経由して前記復水器に至る第２バイパスラインと、
前記第１分岐通路に設けられた第１バイパス弁と、
前記第２分岐通路に設けられた第２バイパス弁と、
前記第１バイパス弁及び前記第２バイパス弁を制御するための制御装置と、
を含む蒸気タービン設備であって、
前記制御装置は、
前記第１蒸気弁を閉状態に維持しながら、前記第１蒸気ラインの圧力制御を行うように前記第１バイパス弁又は前記第２バイパス弁の少なくとも一方の開度を調節するように構成され、
前記復水器の冷却流体の入口温度と出口温度の差である温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、前記第１バイパス弁を少なくとも部分的に開いた状態で、前記圧力制御を行うように前記第２バイパス弁の開度を調節するように構成される。
第１タービンの入口に接続される第１蒸気ラインと、
前記第１蒸気ラインに設けられる第１蒸気弁と、
前記第１タービンよりも入口蒸気圧が低い第２タービンの入口に接続される第２蒸気ラインと、
前記第２蒸気ラインに設けられる再熱器と、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第１分岐通路を含み、前記第１タービン、前記再熱器及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第１分岐通路を経由して復水器に至る第１バイパスラインと、
前記第１蒸気弁よりも上流側の前記第１蒸気ラインから分岐する第２分岐通路を含み、前記第１タービン及び前記第２タービンを経由せずに、前記第１蒸気ラインから前記第２分岐通路及び前記再熱器を経由して前記復水器に至る第２バイパスラインと、
前記第１分岐通路に設けられた第１バイパス弁と、
前記第２分岐通路に設けられた第２バイパス弁と、
前記第１バイパス弁及び前記第２バイパス弁を制御するための制御装置と、
を含む蒸気タービン設備であって、
前記制御装置は、
前記第１蒸気弁を閉状態に維持しながら、前記第１蒸気ラインの圧力制御を行うように前記第１バイパス弁又は前記第２バイパス弁の少なくとも一方の開度を調節するように構成され、
前記復水器の冷却流体の入口温度と出口温度の差である温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、前記第１バイパス弁を少なくとも部分的に開いた状態で、前記圧力制御を行うように前記第２バイパス弁の開度を調節するように構成される。
【0024】
上記（９）の構成によれば、第１バイパス弁又は第２バイパス弁を用いた圧力制御により、第１タービン及び第２タービンへの通気前において第１蒸気ラインの圧力を維持可能な適切な量の余剰蒸気が第１バイパス弁又は第２バイパス弁を介して適切に復水器にダンプされる。
一方、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁は、少なくとも部分的に開いた状態となる。この状態において、第１蒸気ラインの圧力を適切に維持するための制御（圧力制御）の役割は第２バイパス弁が担うことから、第１バイパス弁自体は、圧力制御を実行しなければならないという制約から解放されて、第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上する。よって、第１バイパス弁の開度を比較的大きな値に設定することで、第１蒸気ラインからの余剰蒸気のダンプに起因した復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
一方、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁は、少なくとも部分的に開いた状態となる。この状態において、第１蒸気ラインの圧力を適切に維持するための制御（圧力制御）の役割は第２バイパス弁が担うことから、第１バイパス弁自体は、圧力制御を実行しなければならないという制約から解放されて、第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上する。よって、第１バイパス弁の開度を比較的大きな値に設定することで、第１蒸気ラインからの余剰蒸気のダンプに起因した復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0025】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記制御装置は、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第２バイパス弁の開度を制御するとともに、前記温度差ΔＴに基づいて、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くように制御を行う。
前記制御装置は、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第２バイパス弁の開度を制御するとともに、前記温度差ΔＴに基づいて、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くように制御を行う。
【0026】
上記（１０）の構成によれば、第２バイパス弁によって第１蒸気ラインの圧力制御を行うことで、第１バイパス弁は圧力制御の役割から解放され、第１蒸気ラインの圧力とは無関係に、復水器の冷却流体温度差ΔＴに基づいて第１バイパス弁の開タイミングを決定することができる。よって、再熱器を経由しない第１バイパスラインを用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0027】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記制御装置は、前記温度差ΔＴが前記許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２を超えたら、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くように制御を行う。
前記制御装置は、前記温度差ΔＴが前記許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２を超えたら、前記閉状態から前記第１バイパス弁を開くように制御を行う。
【0028】
上記（１１）の構成によれば、復水器の冷却流体温度差ΔＴが許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２に到達した時点を第１バイパス弁の開タイミングに設定することで、復水器の冷却流体温度差ΔＴが許容値ΔＴ１を超えて過大となる事態を効果的に防止できる。
【0029】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記制御装置は、前記第１バイパス弁の開度が規定値Ａ１に到達するまで、前記第２バイパス弁を閉じた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第１バイパス弁を用いて前記圧力制御を行い、
前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記圧力制御を行う弁を前記第１バイパス弁から前記第２バイパス弁へと切り替える制御を行う。
前記制御装置は、前記第１バイパス弁の開度が規定値Ａ１に到達するまで、前記第２バイパス弁を閉じた状態で、前記第１蒸気ラインの圧力を目標値に維持するように前記第１バイパス弁を用いて前記圧力制御を行い、
前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記圧力制御を行う弁を前記第１バイパス弁から前記第２バイパス弁へと切り替える制御を行う。
【0030】
上記（１２）の構成によれば、第１蒸気ラインからの余剰蒸気のダンプを行う際、最初に第１バイパス弁を開いて第１蒸気ラインの圧力制御を行うとともに、最終的には第１蒸気ラインの圧力制御を第２バイパス弁に行わせる。
このように、最終的に第２バイパス弁に第１蒸気ラインの圧力制御を行わせれば、第２ステップの実行中、第１バイパス弁は圧力制御の役割から解放されて第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上するから、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
また、最初に第１バイパス弁による圧力制御を行うことで、第１バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、再熱器を経由しない第１バイパスラインを通じて復水器に余剰蒸気がダンプされ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇をより一層抑制することができる。
このように、最終的に第２バイパス弁に第１蒸気ラインの圧力制御を行わせれば、第２ステップの実行中、第１バイパス弁は圧力制御の役割から解放されて第１バイパス弁の開度の設定の自由度が向上するから、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
また、最初に第１バイパス弁による圧力制御を行うことで、第１バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、再熱器を経由しない第１バイパスラインを通じて復水器に余剰蒸気がダンプされ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇をより一層抑制することができる。
【0031】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記制御装置は、前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１に維持しながら、前記第２バイパス弁の開度を制御し、前記第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達したら、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１よりも大きくするように構成される。
前記制御装置は、前記第１バイパス弁の開度が前記規定値Ａ１に到達後、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１に維持しながら、前記第２バイパス弁の開度を制御し、前記第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達したら、前記第１バイパス弁の開度を前記規定値Ａ１よりも大きくするように構成される。
【0032】
上記（１３）の構成によれば、圧力制御を行う弁を第１バイパス弁から第２バイパス弁へと切り替えた後、第１バイパス弁の開度を急に増加させるのではなく、圧力制御によって第２バイパス弁の開度が規定値Ａ２に到達するのを待って、第２バイパス弁の開度の調節代を確保した後に第１バイパス弁の開度を増加させるようにしたので、圧力制御を実行する弁の切り替えをスムーズに行うことができる。
【0033】
（１４）幾つかの実施形態に係るコンバインドサイクルプラントは、
ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を用いて蒸気を生成するように構成されたボイラと、
上記（９）～（１３）の何れかに記載の蒸気タービン設備と、
を備え、
前記蒸気タービン設備は、前記ボイラからの蒸気が供給されるように構成される。
ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排ガスの熱を用いて蒸気を生成するように構成されたボイラと、
上記（９）～（１３）の何れかに記載の蒸気タービン設備と、
を備え、
前記蒸気タービン設備は、前記ボイラからの蒸気が供給されるように構成される。
【0034】
コンバインドサイクルプラントの起動時間を短縮するために、蒸気タービン設備の通気前にガスタービンを高負荷（例えば、定格負荷近傍）で維持する場合、多量の余剰蒸気を復水器にダンプする必要が生じ、復水器の冷却負荷が過大となるおそれがある。
この点、上記（１４）で構成されるコンバインドサイクルプラントは、上記（１）で述べたとおり、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間に第１バイパス弁が開かれるので、第１バイパス弁の開度設定の自由度を高めて、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。よって、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制しながら、コンバインドサイクルプラントを高速起動することができる。
この点、上記（１４）で構成されるコンバインドサイクルプラントは、上記（１）で述べたとおり、第２バイパス弁を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間に第１バイパス弁が開かれるので、第１バイパス弁の開度設定の自由度を高めて、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。よって、復水器の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制しながら、コンバインドサイクルプラントを高速起動することができる。
【発明の効果】
【0035】
本発明の幾つかの実施形態は、復水器の冷却流体出入り口温度差の増加を抑制する蒸気タービン設備、蒸気タービン設備の始動方法およびコンバインドサイクルプラントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】一実施形態に係るガスタービンコンバインドサイクルプラント）の概略図である。
【図2】一実施形態に係る蒸気タービン設備の概略図である。
【図3】第１バイパス弁及び第２バイパス弁の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図4】第１バイパス弁及び第２バイパス弁の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図5】第１バイパス弁及び第２バイパス弁の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図6】ＧＴＣＣプラントの始動手順の一例を示すフローチャートである。
【図7】ＧＴＣＣプラントの起動パターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【0038】
以下、本発明の実施形態に係る蒸気タービン設備を備えたコンバインドサイクルプラントについて説明した後、蒸気タービン設備の詳細について述べる。
なお、本発明の実施形態に係る蒸気タービン設備は、以下で説明するコンバインドサイクルプラント向けの蒸気タービン設備に限定されず、石炭、石油、液化天然ガス、重質油等の燃料を燃焼させるボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動する汽力発電プラント向けの蒸気タービン設備であってもよい。
なお、本発明の実施形態に係る蒸気タービン設備は、以下で説明するコンバインドサイクルプラント向けの蒸気タービン設備に限定されず、石炭、石油、液化天然ガス、重質油等の燃料を燃焼させるボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動する汽力発電プラント向けの蒸気タービン設備であってもよい。
【0039】
図１は、一実施形態に係るガスタービンコンバインドサイクルプラント（以下、ＧＴＣＣプラントと略す。）の概略図である。図１に示すＧＴＣＣプラント１は、蒸気タービン１０、ガスタービン４０、発電機４、および、排熱回収ボイラ５０を備える。
【0040】
蒸気タービン１０は、第１タービン１２、および、第１タービン１２よりも入口蒸気圧が低い第２タービン１４を含む複数のタービンを含む。蒸気タービン１０を構成する複数のタービンのうち入口蒸気圧が最も低いタービンが、復水器１８に接続される低圧タービン１６である。
図１に示す例示的な実施形態では、蒸気タービン１０は、第１タービン１２としての高圧タービン、第２タービン１４としての中圧タービン、および、低圧タービン１６という入口蒸気圧がそれぞれ異なる３種類のタービンを含む。他の実施形態では、低圧タービン１６が第２タービン１４として機能し、蒸気タービン１０は、第１タービン１２および第２タービン１４（即ち、低圧タービン１６）の２種類のタービンを含む。さらに別の実施形態では、蒸気タービン１０は、高圧タービンよりもさらに入口蒸気圧が高い超高圧タービン（ＶＨＰ；Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｕｒｂｉｎｅ）と、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンという入口蒸気圧が異なる４種類のタービンを含み、超高圧タービン又は高圧タービンの何れかが第１タービン１２として機能し、高圧タービン又は中圧タービンの何れかが第２タービン１４として機能する。
なお、各々のタービンの入口には、蒸気弁（第１蒸気弁２２、第２蒸気弁２４及び低圧蒸気弁２６）が設けられており、各蒸気弁（２２、２４、２６）を介して供給される蒸気によって各タービンが駆動されるようになっている。蒸気タービン１０を構成する複数のタービンは、発電機４に連結されており、発電機４を駆動するようになっている。
図１に示す例示的な実施形態では、蒸気タービン１０は、第１タービン１２としての高圧タービン、第２タービン１４としての中圧タービン、および、低圧タービン１６という入口蒸気圧がそれぞれ異なる３種類のタービンを含む。他の実施形態では、低圧タービン１６が第２タービン１４として機能し、蒸気タービン１０は、第１タービン１２および第２タービン１４（即ち、低圧タービン１６）の２種類のタービンを含む。さらに別の実施形態では、蒸気タービン１０は、高圧タービンよりもさらに入口蒸気圧が高い超高圧タービン（ＶＨＰ；Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｕｒｂｉｎｅ）と、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンという入口蒸気圧が異なる４種類のタービンを含み、超高圧タービン又は高圧タービンの何れかが第１タービン１２として機能し、高圧タービン又は中圧タービンの何れかが第２タービン１４として機能する。
なお、各々のタービンの入口には、蒸気弁（第１蒸気弁２２、第２蒸気弁２４及び低圧蒸気弁２６）が設けられており、各蒸気弁（２２、２４、２６）を介して供給される蒸気によって各タービンが駆動されるようになっている。蒸気タービン１０を構成する複数のタービンは、発電機４に連結されており、発電機４を駆動するようになっている。
【0041】
蒸気タービン１０を駆動するための蒸気は、ガスタービン４０の排ガスを熱源として生成される。
ガスタービン４０は、圧縮空気を生成するための圧縮機４２と、圧縮機４２により生成された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器４４と、燃焼器４４からの燃焼ガスによって駆動されるタービン４６と、を備える。タービン４６のロータは、発電機４の入力軸に連結されており、発電機４において、タービン４６から入力される機械的エネルギーが電力に変換される。また、圧縮機４２の回転軸は、タービン４６のロータに接続されており、タービン４６によって圧縮機４２が駆動されるようになっている。
ガスタービン４０は、圧縮空気を生成するための圧縮機４２と、圧縮機４２により生成された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器４４と、燃焼器４４からの燃焼ガスによって駆動されるタービン４６と、を備える。タービン４６のロータは、発電機４の入力軸に連結されており、発電機４において、タービン４６から入力される機械的エネルギーが電力に変換される。また、圧縮機４２の回転軸は、タービン４６のロータに接続されており、タービン４６によって圧縮機４２が駆動されるようになっている。
【0042】
ガスタービン４０において、タービン４６を通過した後の燃焼ガスは、排ガス４８として、排熱回収ボイラ５０に導かれる。
排熱回収ボイラ５０は、蒸気タービン１０を構成する複数種のタービンにそれぞれ対応して設けられる複数のドラム（５２，５４，５６）と、各ドラム（５２，５４，５６）に接続される蒸発器（５３，５５，５７）と、各ドラム（５２，５４，５６）からの蒸気を過熱するための過熱器（６２，６４，６６）と、を含む。図１に示す実施形態では、蒸気タービン１０を構成する第１タービン１２、第２タービン１４及び低圧タービン１６にそれぞれ対応して、第１ドラム５２、第２ドラム５４及び低圧ドラム５６の３種類のドラムが設けられるとともに、各ドラムに対応して３種類の蒸発器（５３、５５、５７）及び３種類の過熱器（６２，６４，６６）が設けられる。
排熱回収ボイラ５０は、蒸気タービン１０を構成する複数種のタービンにそれぞれ対応して設けられる複数のドラム（５２，５４，５６）と、各ドラム（５２，５４，５６）に接続される蒸発器（５３，５５，５７）と、各ドラム（５２，５４，５６）からの蒸気を過熱するための過熱器（６２，６４，６６）と、を含む。図１に示す実施形態では、蒸気タービン１０を構成する第１タービン１２、第２タービン１４及び低圧タービン１６にそれぞれ対応して、第１ドラム５２、第２ドラム５４及び低圧ドラム５６の３種類のドラムが設けられるとともに、各ドラムに対応して３種類の蒸発器（５３、５５、５７）及び３種類の過熱器（６２，６４，６６）が設けられる。
【0043】
また、上記構成の排熱回収ボイラ５０と蒸気タービン１０とは複数の蒸気ラインによって接続される。具体的には、排熱回収ボイラ５０の第１ドラム５２、第２ドラム５４及び低圧ドラム５６から、それぞれ、第１タービン１２、第２タービン１４及び低圧タービン１６に向かう第１蒸気ライン７２、第２蒸気ライン７４及び低圧蒸気ライン７６が設けられる。なお、上述した蒸気弁（第１蒸気弁２２、第２蒸気弁２４及び低圧蒸気弁２６）は、第１蒸気ライン７２、第２蒸気ライン７４及び低圧蒸気ライン７６において、各々のタービンの入口にそれぞれ設けられている。
【0044】
また、第１タービン１２からの排気を再熱器６５に導くための第１蒸気排出ライン７３が設けられている。第１蒸気排出ライン７３は、第１タービン１２の出口に接続される上流端と、第２蒸気ライン７４のうち過熱器６４と再熱器６５との間の部位に接続される下流端と、を有する。
【0045】
さらに、第２タービン１４からの排気を低圧タービン１６に導く第２蒸気排出ライン７５が設けられる。第２蒸気排出ライン７５は、第２タービン１４の出口に接続される上流端と、低圧蒸気ライン７６のうち過熱器６６の下流側かつ低圧蒸気弁２６の下流側に接続される下流端と、を有する。
【0046】
上述した排熱回収ボイラ５０の過熱器（６２，６４，６６）は、それぞれ、各タービン（１２，１４，１６）の入口に通じる蒸気ライン（７２，７４，７６）上に配置される。
また、第２タービン１４としての中圧タービンに連通する第２蒸気ライン７４には、過熱器６４に加えて、過熱器６４の下流側において再熱器６５がさらに設けられる。
また、第２タービン１４としての中圧タービンに連通する第２蒸気ライン７４には、過熱器６４に加えて、過熱器６４の下流側において再熱器６５がさらに設けられる。
【0047】
また、図１に示す例では、排熱回収ボイラ５０には、低圧タービン１６に接続された復水器１８から各ドラム（５２，５４，５６）に給水するための給水ライン７８が接続される。低圧タービン１６を通過後の蒸気は、復水器１８において復水され、給水ライン７８を介して各ドラム（５２，５４，５６）に戻される。
【0048】
上記構成のＧＴＣＣプラント１では、ガスタービン４０の排ガスが排熱回収ボイラ５０に導かれることで、排ガスとの熱交換によって、各ドラム（５２，５４，５６）に接続される蒸発器（５３，５５，５７）において蒸気が生成され、各ドラム（５２，５４，５６）に貯留される。また、各ドラム（５２，５４，５６）からの蒸気は、過熱器（６２，６４，６６）及び再熱器６５により加熱され、蒸気タービン１０を構成する複数のタービン（１２、１４、１６）に供給される。第１タービン１２を通過後の蒸気は、第１蒸気排出ライン７３を介して第２蒸気ライン７４に導かれ、過熱器６４からの蒸気と合流し、再熱器６５を経由して第２タービン１４に導かれる。第２タービン１４を通過後の蒸気は、第２蒸気排出ライン７５を介して低圧蒸気ライン７６に導かれ、過熱器６６からの蒸気と合流し、低圧タービン１６に導かれる。低圧タービン１６を通過後の蒸気は、復水器１８において復水され、上述のとおり、給水ライン７８を介して排熱回収ボイラ５０の各ドラム（５２，５４，５６）に戻される。
【0049】
なお、上述した例のように、蒸気タービン１０およびガスタービン４０が共通の発電機４を駆動する構成の場合、蒸気タービン１０の軸と、ガスタービン４０及び発電機４の軸とをクラッチを介して連結してもよい。他の実施形態では、蒸気タービン１０により駆動される発電機と、ガスタービン４０により駆動される発電機とを別に設けられる。
【0050】
なお、図１では図示しなかったが、蒸気タービン１０を起動する際、各蒸気ライン（７２，７４，７６）を介して各タービン（１２，１４，１６）に供給される蒸気が、所定の条件を満たすまでの間、タービン（１２，１４，１６）をバイパスして、各ドラム（５２，５４，５６）からの余剰蒸気を復水器１８にダンプすることがある。
【0051】
以下、図２～図５を参照して、余剰蒸気の復水器１８へのダンプが可能な本発明の実施形態に係る蒸気タービン設備について詳細に説明する。
なお、以下の説明では、図１を参照して既に説明した構成要素については、図２においても同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、以下の説明では、図１を参照して既に説明した構成要素については、図２においても同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0052】
図２は、一実施形態に係る蒸気タービン設備の概略図である。
同図に示す蒸気タービン設備１００は、第１タービン１２、および、第２タービン１４を含む複数のタービンを含む。複数のタービンのうち最も入口蒸気圧が低い低圧タービン１６には、復水器１８が接続されており、低圧タービン１６からの排気が復水器１８に導かれるようになっている。また、第１タービン１２の入口に接続される第１蒸気ライン７２と、第２タービン１４の入口に接続される第２蒸気ライン７４とが設けられ、第２蒸気ライン７４には再熱器６５が配置される。
同図に示す蒸気タービン設備１００は、第１タービン１２、および、第２タービン１４を含む複数のタービンを含む。複数のタービンのうち最も入口蒸気圧が低い低圧タービン１６には、復水器１８が接続されており、低圧タービン１６からの排気が復水器１８に導かれるようになっている。また、第１タービン１２の入口に接続される第１蒸気ライン７２と、第２タービン１４の入口に接続される第２蒸気ライン７４とが設けられ、第２蒸気ライン７４には再熱器６５が配置される。
【0053】
蒸気タービン設備１００は、第１タービン１２及び再熱器６５をバイパスして、第１蒸気ライン７２を流れる余剰蒸気を復水器１８に導く第１バイパスライン１１０を備える。第１バイパスライン１１０は、第１蒸気弁２２よりも上流側の第１蒸気ライン７２から分岐する第１分岐通路１１２を含む。第１分岐通路１１２には、第１バイパス弁１１４が設けられる。
なお、図２では第１分岐通路１１２が直接、復水器１８に接続された例を示したが、他の実施形態では、第１バイパスライン１１０は、第１分岐通路１１２と復水器１８との間に他のラインを含んでいてもよい。例えば、第１バイパスライン１１０は、第１分岐通路１１２と、後述の第２バイパスライン１２０のうち再熱器６５の下流側の部位又は低圧バイパスライン８０と、を含んでいてもよい。この場合、第１分岐通路１１２の下流端が、第２バイパスライン１２０のうち再熱器６５の下流側の部位又は低圧バイパスライン８０を介して復水器１８に接続される。
なお、図２では第１分岐通路１１２が直接、復水器１８に接続された例を示したが、他の実施形態では、第１バイパスライン１１０は、第１分岐通路１１２と復水器１８との間に他のラインを含んでいてもよい。例えば、第１バイパスライン１１０は、第１分岐通路１１２と、後述の第２バイパスライン１２０のうち再熱器６５の下流側の部位又は低圧バイパスライン８０と、を含んでいてもよい。この場合、第１分岐通路１１２の下流端が、第２バイパスライン１２０のうち再熱器６５の下流側の部位又は低圧バイパスライン８０を介して復水器１８に接続される。
【0054】
また、蒸気タービン設備１００は、第１タービン１２及び第２タービン１４を経由せずに、第１蒸気ライン７２から復水器１８に至る第２バイパスライン１２０を備える。第２バイパスライン１２０は、第１蒸気弁２２よりも上流側の第１蒸気ライン７２から分岐する第２分岐通路１２２を含む。第２バイパスライン１２０は、第１蒸気ライン７２から第２分岐通路１２２及び再熱器６５を経由して復水器１８に至る。第２分岐通路１２２には、第２バイパス弁１２４が設けられる。
図２に示す例では、第２分岐通路１２２の上流端が、第１蒸気ライン７２のうち第１蒸気弁２２の上流側の部位に接続され、第２分岐通路１２２の下流端が第１蒸気排出ライン７３に接続される。また、第２バイパスライン１２０は、第２蒸気ライン７４のうち再熱器６５の下流側かつ第２蒸気弁２４の上流側の部位と復水器１８とを接続する接続ライン１２６を含む。
図２に示す例では、第２分岐通路１２２の上流端が、第１蒸気ライン７２のうち第１蒸気弁２２の上流側の部位に接続され、第２分岐通路１２２の下流端が第１蒸気排出ライン７３に接続される。また、第２バイパスライン１２０は、第２蒸気ライン７４のうち再熱器６５の下流側かつ第２蒸気弁２４の上流側の部位と復水器１８とを接続する接続ライン１２６を含む。
【0055】
蒸気タービン設備１００は、上述した第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度を制御するための制御装置９０を備える。
【0056】
幾つかの実施形態では、制御装置９０には、蒸気タービン設備１００の各種状態を検出するためのセンサの検出信号が入力されてもよい。
図２に示す例において、蒸気タービン設備１００は、第１蒸気ライン７２の圧力を検出するための圧力センサ９２と、復水器１８において低圧タービン１６の排気を復水するために用いられる冷却流体の入口温度及び出口温度を検出するための温度センサ９４，９６と、を備える。例えば、圧力センサ９２又は温度センサ９４，９６の少なくとも一つのセンサの検出信号が制御装置９０に入力され、これらのセンサの検出信号が制御装置９０における制御に用いられてもよい。
図２に示す例において、蒸気タービン設備１００は、第１蒸気ライン７２の圧力を検出するための圧力センサ９２と、復水器１８において低圧タービン１６の排気を復水するために用いられる冷却流体の入口温度及び出口温度を検出するための温度センサ９４，９６と、を備える。例えば、圧力センサ９２又は温度センサ９４，９６の少なくとも一つのセンサの検出信号が制御装置９０に入力され、これらのセンサの検出信号が制御装置９０における制御に用いられてもよい。
【0057】
【0058】
図３は、制御装置９０による制御下での第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の動作の一例を示すタイムチャートである。
図３に示す例では、第２バイパス弁１２４による圧力制御を開始してから規定時間経過後、かつ、第２バイパス弁１２４を用いた圧力制御の実行中に、閉状態に維持されていた第１バイパス弁１１４を開く制御を行っている。
なお、図３に示すタイムチャートは一例に過ぎず、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐ、復水器１８の冷却流体の出入口温度差（冷却流体温度差）ΔＴ、並びに、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度の変化は、蒸気タービン設備１００の仕様によって、図３に示す例と同じにならない場合があり得る。
図３に示す例では、第２バイパス弁１２４による圧力制御を開始してから規定時間経過後、かつ、第２バイパス弁１２４を用いた圧力制御の実行中に、閉状態に維持されていた第１バイパス弁１１４を開く制御を行っている。
なお、図３に示すタイムチャートは一例に過ぎず、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐ、復水器１８の冷却流体の出入口温度差（冷却流体温度差）ΔＴ、並びに、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度の変化は、蒸気タービン設備１００の仕様によって、図３に示す例と同じにならない場合があり得る。
【0059】
ボイラ（排熱回収ボイラ５０）の起動時（時刻ｔ０）、第１蒸気弁２２、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４を含む各種バルブは閉状態となっているため、各々の蒸気ドラム（５２，５４，５６）に生成された蒸気の圧力は次第に上昇する。図３において、時刻ｔ０以降、第１ドラム５２に接続された第１蒸気ライン７２の圧力が徐々に上昇していることが示されている。
【0060】
第１蒸気ライン７２の圧力Ｐがある程度上昇した時刻ｔ１において、制御装置９０は、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持可能な開度指令を第２バイパス弁１２４に与える。これにより、制御装置９０による第２バイパス弁１２４の圧力制御が開始される。
例えば、制御装置９０は、図２に示す圧力センサ９２から得られた第１蒸気ライン７２の圧力検出値と、第１蒸気ライン７２の圧力目標値との偏差に基づき定まるフィードバック指令値を第２バイパス弁１２４に開度指令として与えてもよい。
この圧力制御は、図３の第２バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１～ｔｃに示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
例えば、制御装置９０は、図２に示す圧力センサ９２から得られた第１蒸気ライン７２の圧力検出値と、第１蒸気ライン７２の圧力目標値との偏差に基づき定まるフィードバック指令値を第２バイパス弁１２４に開度指令として与えてもよい。
この圧力制御は、図３の第２バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１～ｔｃに示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
【0061】
第１蒸気ライン７２の圧力目標値は、任意の手法で決定されてよい。例えば、第１蒸気ライン７２の圧力の目標値は、第１蒸気ライン７２の圧力の検出値に基づいて決定されてもよい。また、例えば、第１蒸気ライン７２の圧力の目標値は、規定圧Ｐｃに向けて徐々に増加するようになっていてもよい。
図３においては、時刻ｔ１以降、第２バイパス弁１２４の開度が調節されて、第１蒸気ライン７２の圧力が目標値（図３の例では、目標値は、規定圧Ｐｃに向けて徐々に増加する。）に維持されていることが示されている。
図３においては、時刻ｔ１以降、第２バイパス弁１２４の開度が調節されて、第１蒸気ライン７２の圧力が目標値（図３の例では、目標値は、規定圧Ｐｃに向けて徐々に増加する。）に維持されていることが示されている。
【0062】
時刻ｔ１において、第２バイパス弁１２４による圧力制御が開始され、第２バイパスライン１２０を通って余剰蒸気が復水器１８にダンプされ始めると、図３に示すように、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴが上昇し始める。
【0063】
その後、第２バイパス弁１２４の圧力制御の開始時点（時刻ｔ１）からの規定時間Δｔ経過後の時刻ｔ２において、制御装置９０は、それまで閉状態であった第１バイパス弁１１４に開指令を与える。このとき、時刻ｔ１で開始された第２バイパス弁１２４の圧力制御は継続して実行される。
図３に示す例では、制御装置９０は、時刻ｔ２以降、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐが規定圧Ｐｃ（タービンへの通気に適した圧力）に十分近づく時刻ｔ３まで、第１バイパス弁１１４の開度を規定レートで増大させる。第１バイパス弁１１４が少なくとも部分的に開くことで、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気の一部が、第１バイパスライン１１０を介して、再熱器６５を経由することなく復水器１８に排出される。その結果、図３に示すように、時刻ｔ２以降、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴの上昇は抑制される。
図３に示す例では、制御装置９０は、時刻ｔ２以降、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐが規定圧Ｐｃ（タービンへの通気に適した圧力）に十分近づく時刻ｔ３まで、第１バイパス弁１１４の開度を規定レートで増大させる。第１バイパス弁１１４が少なくとも部分的に開くことで、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気の一部が、第１バイパスライン１１０を介して、再熱器６５を経由することなく復水器１８に排出される。その結果、図３に示すように、時刻ｔ２以降、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴの上昇は抑制される。
【0064】
第２バイパス弁１２４の圧力制御開始時点（時刻ｔ１）から第１バイパス弁１１４の開時点（時刻ｔ２）までの期間（規定時間）Δｔは、蒸気タービン設備１００の仕様（例えば、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気量及び余剰蒸気温度、ならびに、復水器１８の冷却流体の流量）に応じて、余剰蒸気のダンプ開始時点から復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達するまでに要する時間の推定値よりも短い期間に設定されてもよい。この場合、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前に、第２バイパス弁１２４の圧力制御の実行中において、第１バイパス弁１１４を開くことができる。
なお、上述の推定値は、蒸気タービン設備１００の運転実績から求めてもよく、あるいは、蒸気タービン設備１００の諸元から計算によって求めてもよい。
なお、上述の推定値は、蒸気タービン設備１００の運転実績から求めてもよく、あるいは、蒸気タービン設備１００の諸元から計算によって求めてもよい。
【0065】
その後、第１蒸気ライン７２の蒸気がタービンへの通気に適した条件（圧力、温度等）を満たす状態となる時刻ｔｃ以降、第１蒸気弁２２を開いて、第１蒸気ライン７２から第１タービンへの蒸気供給（通気）を開始する。
【0066】
図３に示す実施形態によれば、第２バイパス弁１２４の圧力制御開始から第１バイパス弁１１４を開くまでの時間Δｔを適切に設定しておけば、再熱器６５を経由しない第１バイパスライン１１０を用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0067】
なお、図１に示すＧＴＣＣプラント１の場合、例えば、ガスタービンの着火時点から規定時間経過後、あるいは、ガスタービンに接続された発電機の併入時点から規定時間経過後、かつ、第２バイパス弁１２４を用いた圧力制御の実行中に、閉状態に維持されていた第１バイパス弁１１４を開くようにしてもよい。すなわち、第１バイパス弁１１４を開くタイミングの基準となる規定時間Δｔの起算点（図３の例では第２バイパス弁１２４による圧力制御開始時点）を、ガスタービンの着火時点又は上述の発電機の併入時点としてもよい。
【0068】
所定仕様のＧＴＣＣプラントにおいて、所定の運転条件のもとでは、ガスタービンの着火時点から第２バイパス弁１２４による圧力制御開始時点（図３の時刻ｔ１）までの時間、あるいは、上述の発電機の併入時点から第２バイパス弁１２４による圧力制御開始時点までの時間は、ほぼ一定である。よって、これらの時点を上述の規定時間Δｔとし、Δｔを適切に設定することで、図３を参照して説明したのと同様、再熱器６５を経由しない第１バイパスライン１１０を用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0069】
図４は、制御装置９０による制御下での第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の動作の他の例を示すタイムチャートである。
図４に示す例では、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持するように第２バイパス弁１２４の開度を制御するとともに、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴに基づいて、閉状態の第１バイパス弁を開く制御を行っている。
なお、図４に示すタイムチャートは一例に過ぎず、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐ、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴ、並びに、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度の変化は、蒸気タービン設備１００の仕様によって、図４に示す例と同じにならない場合があり得る。
図４に示す例では、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持するように第２バイパス弁１２４の開度を制御するとともに、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴに基づいて、閉状態の第１バイパス弁を開く制御を行っている。
なお、図４に示すタイムチャートは一例に過ぎず、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐ、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴ、並びに、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度の変化は、蒸気タービン設備１００の仕様によって、図４に示す例と同じにならない場合があり得る。
【0070】
【0071】
時刻ｔ１以降、第２バイパス弁１２４の開度が調節されて、第１蒸気ライン７２の圧力が目標値に維持される。この圧力制御は、図４の第２バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１～ｔｃに示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
なお、図４の例では、目標値は、規定圧Ｐｃに向けて徐々に増加する。時刻ｔ１で第２バイパス弁１２４の圧力制御が開始された後、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気が第２バイパスライン１２０を介して復水器１８に排出されるため、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴは、図４に示すように、時刻ｔ１以降、徐々に増大する。
なお、図４の例では、目標値は、規定圧Ｐｃに向けて徐々に増加する。時刻ｔ１で第２バイパス弁１２４の圧力制御が開始された後、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気が第２バイパスライン１２０を介して復水器１８に排出されるため、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴは、図４に示すように、時刻ｔ１以降、徐々に増大する。
【0072】
そして、冷却流体の出入口温度差ΔＴが許容値ΔＴ１よりも低い規定値ΔＴ２に到達する時刻ｔ４において、制御装置９０は、第１バイパス弁１１４に開指令を与える。例えば、制御装置９０は、図２に示した温度センサ９４及び９６の検出値Ｔｉｎ，Ｔｏｕｔから得られる冷却流体の出入口温度差ΔＴ（＝Ｔｏｕｔ－Ｔｉｎ）と規定値ΔＴ２とを比較し、ΔＴ＞ΔＴ２の条件が成立したときに、第１バイパス弁１１４に開指令を与えてもよい。
図４に示す例では、制御装置９０は、時刻ｔ４以降、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐが規定圧Ｐｃ（タービンへの通気に適した圧力）に十分近づく時刻ｔ５まで、第１バイパス弁１１４の開度を規定レートで増大させる。第１バイパス弁１１４が少なくとも部分的に開くことで、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気の一部が、第１バイパスライン１１０を介して、再熱器６５を経由することなく復水器１８に排出される。その結果、図４に示すように、時刻ｔ４以降、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴの上昇は抑制される。
図４に示す例では、制御装置９０は、時刻ｔ４以降、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐが規定圧Ｐｃ（タービンへの通気に適した圧力）に十分近づく時刻ｔ５まで、第１バイパス弁１１４の開度を規定レートで増大させる。第１バイパス弁１１４が少なくとも部分的に開くことで、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気の一部が、第１バイパスライン１１０を介して、再熱器６５を経由することなく復水器１８に排出される。その結果、図４に示すように、時刻ｔ４以降、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴの上昇は抑制される。
【0073】
その後、第１蒸気ライン７２の蒸気がタービンへの通気に適した条件（圧力、温度等）を満たす状態となる時刻ｔｃ以降、第１蒸気弁２２を開いて、第１蒸気ライン７２から第１タービンへの蒸気供給（通気）を開始する。
【0074】
図４に示す実施形態によれば、第２バイパス弁１２４によって第１蒸気ライン７２の圧力制御を行うことで、第１バイパス弁１１４は圧力制御の役割から解放され、第１蒸気ライン７２の圧力とは無関係に、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴに基づいて第１バイパス弁１１４の開タイミングを決定することができる。よって、復水器１８を経由しない第１バイパスライン１１０を用いた余剰蒸気のダンプを適切なタイミングで開始し、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0075】
図５は、制御装置９０による制御下での第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の動作のさらに別の例を示すタイムチャートである。
図５に示す例では、ボイラの起動時後、まず、第１バイパス弁１１４を用いて圧力制御を行い、その後、第１バイパス弁１１４の開度が規定値に到達したら、圧力制御を行う弁を第１バイパス弁１１４から第２バイパス弁１２４に切り替える制御を行っている。
なお、図５のうち時刻ｔ０～時刻ｔ１の期間については、既に図３を参照して説明したものと同様であるから、ここでは説明を省略する。また、図５に示すタイムチャートは一例に過ぎず、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐ、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴ、並びに、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度の変化は、蒸気タービン設備１００の仕様によって、図５に示す例と同じにならない場合があり得る。
図５に示す例では、ボイラの起動時後、まず、第１バイパス弁１１４を用いて圧力制御を行い、その後、第１バイパス弁１１４の開度が規定値に到達したら、圧力制御を行う弁を第１バイパス弁１１４から第２バイパス弁１２４に切り替える制御を行っている。
なお、図５のうち時刻ｔ０～時刻ｔ１の期間については、既に図３を参照して説明したものと同様であるから、ここでは説明を省略する。また、図５に示すタイムチャートは一例に過ぎず、第１蒸気ライン７２の圧力Ｐ、復水器１８の冷却流体の出入口温度差ΔＴ、並びに、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の弁開度の変化は、蒸気タービン設備１００の仕様によって、図５に示す例と同じにならない場合があり得る。
【0076】
時刻ｔ１において、第１蒸気ライン７２の圧力が規定値に到達すると、制御装置９０は、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持可能な開度指令を第１バイパス弁１１４に与える。これにより、制御装置９０による第１バイパス弁１１４での圧力制御が開始される。なお、図３及び図４の例とは異なり、図５に示す例では、時刻ｔ１以降も第２バイパス弁１２４は閉じたままである。
この圧力制御は、図５の第１バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１～ｔ６に示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
この圧力制御は、図５の第１バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ１～ｔ６に示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
【0077】
例えば、制御装置９０は、図２に示す圧力センサ９２から得られた第１蒸気ライン７２の圧力検出値と、第１蒸気ライン７２の圧力目標値との偏差に基づき定まるフィードバック指令値を第１バイパス弁１１４に開度指令として与えてもよい。
【0078】
図５において、時刻ｔ１以降、第１バイパス弁１１４の開度が調節されて、第１蒸気ライン７２の圧力が目標値に維持されていることが示されている。なお、図５の例では、目標値は、規定圧Ｐｃに向けて徐々に増加する。
【0079】
なお、時刻ｔ１において、第１バイパス弁１１４による圧力制御が開始され、第１バイパスライン１１０を通って余剰蒸気が復水器１８にダンプされ始めると、図５に示すように、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴが上昇し始める。但し、第１バイパスライン１１０は、再熱器６５を経由することなく、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気を復水器１８にダンプ可能であるから、図５における時刻ｔ１以降の第１バイパス弁１１４の圧力制御実行中のΔＴの上昇速度は、図３及び図４における時刻ｔ１以降の第２バイパス弁１２４の圧力制御実行中のΔＴの上昇速度に比べて緩やかである。
【0080】
その後、第１バイパス弁１１４の開度が規定値Ａ１に到達する時刻ｔ６において、制御装置９０は、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持する圧力制御を行う弁を第１バイパス弁１１４から第２バイパス弁１２４に切り替える。
即ち、時刻ｔ６において、制御装置９０は、第１バイパス弁１１４による圧力制御は停止し、第１バイパス弁１１４の開度を規定値Ａ１に維持する。その代わり、制御装置９０は、第２バイパス弁１２４に対して開指令を与え、時刻ｔ６以降は第２バイパス弁１２４による圧力制御を開始する。
この圧力制御は、図５の第２バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ６～ｔｃに示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
即ち、時刻ｔ６において、制御装置９０は、第１バイパス弁１１４による圧力制御は停止し、第１バイパス弁１１４の開度を規定値Ａ１に維持する。その代わり、制御装置９０は、第２バイパス弁１２４に対して開指令を与え、時刻ｔ６以降は第２バイパス弁１２４による圧力制御を開始する。
この圧力制御は、図５の第２バイパス弁開度を示すタイムチャートにおいて、時刻ｔ６～ｔｃに示す波状線で示しており、弁が小刻みに開閉動作をしながら圧力を制御している様子を示している。
【0081】
例えば、制御装置９０は、第２バイパス弁１２４による圧力制御実行中、図２に示す圧力センサ９２から得られた第１蒸気ライン７２の圧力検出値と、第１蒸気ライン７２の圧力目標値との偏差に基づき定まるフィードバック指令値を第２バイパス弁１２４に開度指令として与えてもよい。
【0082】
図５において、時刻ｔ６以降、第１バイパス弁１１４の開度は規定値Ａ１に維持される一方、第２バイパス弁１２４の開度が調節されて、第１蒸気ライン７２の圧力が目標値に維持されていることが示されている。第１バイパス弁１１４の開度の規定値Ａ１は、例えば７０％以上９０％以下であってもよい。
なお、時刻ｔ６以降、第２バイパス弁１２４が開かれるため、再熱器６５を経由する第２バイパスライン１２０を介した比較的高温の余剰蒸気のダンプにより、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴの上昇速度が幾分か大きくなる。
なお、時刻ｔ６以降、第２バイパス弁１２４が開かれるため、再熱器６５を経由する第２バイパスライン１２０を介した比較的高温の余剰蒸気のダンプにより、復水器１８における冷却流体の出入口温度差ΔＴの上昇速度が幾分か大きくなる。
【0083】
第２バイパス弁１２４の圧力制御開始後、第２バイパス弁１２４の開度が規定値Ａ２に到達する時刻ｔ７において、第１バイパス弁１１４の開度を規定値Ａ１よりも大きくする。図５に示す例では、時刻ｔ７において、制御装置９０は、第１バイパス弁１１４の開度を規定レートで全開（１００％開度）に向けて増加させ始める。このように第１バイパス弁１１４が開度を増加させる間（時刻ｔ７からｔ８まで）、制御装置９０による第２バイパス弁１２４の圧力制御は継続される。第２バイパス弁１２４の開度の規定値Ａ２は、例えば２０％以上４０％以下であってもよい。
こうして、最終的には、第１バイパス弁１１４を規定値Ａ１よりも大きい開度（図５に示す例では１００％開度）に維持した状態で、第２バイパス弁１２４の圧力制御が行われることで、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持しながら、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気を第１バイパスライン１１０及び第２バイパスライン１２０を介して復水器１８にダンプすることができる。
こうして、最終的には、第１バイパス弁１１４を規定値Ａ１よりも大きい開度（図５に示す例では１００％開度）に維持した状態で、第２バイパス弁１２４の圧力制御が行われることで、第１蒸気ライン７２の圧力を目標値に維持しながら、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気を第１バイパスライン１１０及び第２バイパスライン１２０を介して復水器１８にダンプすることができる。
【0084】
その後、第１蒸気ライン７２の蒸気がタービンへの通気に適した条件（圧力、温度等）を満たす状態となる時刻ｔｃ以降、第１蒸気弁２２を開いて、第１蒸気ライン７２から第１タービンへの蒸気供給（通気）を開始する。
【0085】
図５に示す実施形態によれば、第１蒸気ライン７２からの余剰蒸気のダンプを行う際、最初に第１バイパス弁１１４を開いて第１蒸気ライン７２の圧力制御を行うとともに、最終的には第１蒸気ライン７２の圧力制御を第２バイパス弁１２４に行わせる。
このように、最終的に第２バイパス弁１２４に第１蒸気ライン７２の圧力制御を行わせれば、その間、第１バイパス弁１１４は圧力制御の役割から解放されて第１バイパス弁１１４の開度の設定の自由度が向上するから、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
また、最初に第１バイパス弁１１４による圧力制御を行うことで、その間、再熱器６５を経由しない第１バイパスライン１１０を通じて復水器１８に余剰蒸気がダンプされ、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇をより一層抑制することができる。
このように、最終的に第２バイパス弁１２４に第１蒸気ライン７２の圧力制御を行わせれば、その間、第１バイパス弁１１４は圧力制御の役割から解放されて第１バイパス弁１１４の開度の設定の自由度が向上するから、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
また、最初に第１バイパス弁１１４による圧力制御を行うことで、その間、再熱器６５を経由しない第１バイパスライン１１０を通じて復水器１８に余剰蒸気がダンプされ、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇をより一層抑制することができる。
【0086】
さらに、第２バイパス弁１２４の圧力制御の実行開始後、第１バイパス弁１１４の開度を急に増加させるのではなく、圧力制御によって第２バイパス弁１２４の開度が規定値Ａ２に到達するのを待って、第２バイパス弁１２４の開度の調節代を確保した後に第１バイパス弁１１４の開度を増加させるようにしたので、圧力制御を実行する弁の切り替えをスムーズに行うことができる。
【0087】
以上、図３～図５を参照して述べたように、幾つかの実施形態において、蒸気タービン設備１００の制御装置９０は、第１蒸気弁２２を閉状態に維持したまま、時刻ｔ１以降、第１蒸気ライン７２の圧力制御を行うように第１バイパス弁１１４又は第２バイパス弁１２４の少なくとも一方の開度を調節するように構成される。また、幾つかの実施形態において、制御装置９０は、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁１１４を少なくとも部分的に開いた状態で、第１蒸気ライン７２の圧力制御を行うように第２バイパス弁１２４の開度を調節するように構成される。
【0088】
上記構成の蒸気タービン設備１００によれば、第１バイパス弁１１４又は第２バイパス弁１２４を用いた圧力制御により、第１タービン１２及び第２タービン１４への通気前において第１蒸気ライン７２の圧力を維持可能な適切な量の余剰蒸気が第２バイパス弁１２４を介して適切に復水器１８にダンプされる。
一方、第２バイパス弁１２４を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁１１４は、少なくとも部分的に開いた状態となる。この状態において、第１蒸気ライン７２の圧力を適切に維持するための制御（圧力制御）の役割は第２バイパス弁１２４が担うことから、第１バイパス弁１１４自体は、圧力制御を実行しなければならないという制約から解放されて、第１バイパス弁１１４の開度の設定の自由度が向上する。よって、第１バイパス弁１１４の開度を比較的大きな値に設定することで、第１蒸気ライン７２からの余剰蒸気のダンプに起因した復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
一方、第２バイパス弁１２４を用いた圧力制御の実行中、かつ、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの許容値ΔＴ１への到達前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁１１４は、少なくとも部分的に開いた状態となる。この状態において、第１蒸気ライン７２の圧力を適切に維持するための制御（圧力制御）の役割は第２バイパス弁１２４が担うことから、第１バイパス弁１１４自体は、圧力制御を実行しなければならないという制約から解放されて、第１バイパス弁１１４の開度の設定の自由度が向上する。よって、第１バイパス弁１１４の開度を比較的大きな値に設定することで、第１蒸気ライン７２からの余剰蒸気のダンプに起因した復水器１８の冷却流体温度差ΔＴの上昇を抑制することができる。
【0089】
次に、図６及び図７を参照しながら、上記構成の蒸気タービン設備１００を含むＧＴＣＣプラント１の始動方法について説明する。なお、以下に説明するＧＴＣＣプラント１の始動方法は、上述の制御装置を用いて行ってもよいし、手動で行ってもよい。
【0090】
【0091】
図６に示すように、最初、ガスタービン４０の燃焼器４４のバーナを着火する（ステップＳ１０）。これにより、燃焼器４４からの燃焼ガスがタービン４６に供給され、図７に示すとおり、ガスタービン４０の回転数２０２が上昇し始める。
【0092】
ガスタービン４０の回転数２０２が定格回転数に到達すると、図７に示すように、ガスタービン４０の回転数２０２が定格回転数に維持された状態で、発電機４が電力系統に併入され、ガスタービン４０の負荷２０４が増加し始める（ステップＳ１２）。
【0093】
その後、ガスタービン４０の負荷２０４を徐々に増大させ（ステップＳ１４）、ガスタービン４０の負荷が規定値Ｂ（例えば、定格負荷の９０％以上の所定負荷）に到達するまで、ガスタービン４０の負荷上昇を継続する（ステップＳ１６のＮＯ判定）。
なお、規定値Ｂは、ガスタービン４０の定格負荷（１００％負荷）であってもよい。
なお、規定値Ｂは、ガスタービン４０の定格負荷（１００％負荷）であってもよい。
【0094】
ガスタービン４０の負荷が規定値Ｂに到達したら（ステップＳ１６のＹＥＳ判定）、ガスタービン４０の負荷を規定値Ｂに維持しながら蒸気タービン１０の蒸気条件が成立するまで待機する。
【0095】
蒸気タービン１０の蒸気条件が成立するまでの間、蒸気タービン１０には通気されていないことから、ガスタービン４０からの排ガスを熱源として排熱回収ボイラ５０で発生した余剰蒸気は、各種バイパスライン（１１０、１２０、８０）を通じて復水器１８にダンプする必要がある。このため、ステップＳ１８において、ガスタービン４０の負荷を規定値Ｂに維持する一方、ステップＳ２０において、第１蒸気ライン７２の余剰蒸気の復水器１８へのダンプを行う。
【0096】
ステップＳ２０の余剰蒸気のダンプは、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４を用いて行われる。具体的には、第１蒸気弁２２を閉状態に維持したまま、第１蒸気ライン７２の圧力がある程度上昇したら、第１バイパス弁１１４又は第２バイパス弁１２４の少なくとも一方を用いて第１蒸気ライン７２の圧力制御を行う。このとき、例えば、図３及び図４に示すように、第２バイパス弁１２４のみを用いて第１蒸気ライン７２の圧力制御を行ってもよいし、あるいは、図５に示すように、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の双方を用いて第１蒸気ライン７２の圧力制御を行ってもよい。第１蒸気ライン７２の圧力制御の実行に際して、復水器１８の冷却流体温度差ΔＴが許容値ΔＴ１に到達する前の少なくとも一部の期間において、第１バイパス弁１１４を少なくとも部分的に開いた状態で、第２バイパス弁１２４を用いて第１蒸気ライン７２の圧力制御が行われる。
なお、ステップ２０の余剰蒸気のダンプ中における、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の詳細な動作については、図３～図５に示したとおりである。
なお、ステップ２０の余剰蒸気のダンプ中における、第１バイパス弁１１４及び第２バイパス弁１２４の詳細な動作については、図３～図５に示したとおりである。
【0097】
蒸気タービン１０の蒸気条件が成立すると（ステップＳ２２のＹＥＳ判定）、蒸気タービン１０への通気が開始される（ステップＳ２４）。その結果、図７に示すとおり、蒸気タービン１０の回転数２１２が定格回転数まで上昇する。蒸気タービン１０の回転数２１２が定格回転数に達したら、蒸気タービン１０の発電機４を電力系統に併入し、蒸気タービン１０の負荷２１４の増加を開始する（ステップＳ２６）。
なお、ガスタービン４０と蒸気タービン１０とが同軸上に配置されて、共通の発電機４の入力軸に連結されている場合、ステップＳ２６に替えて、既に電力系統に併入されている発電機４に蒸気タービン１０からの機械的エネルギーが伝達されるようにクラッチを嵌合させてもよい。
なお、ガスタービン４０と蒸気タービン１０とが同軸上に配置されて、共通の発電機４の入力軸に連結されている場合、ステップＳ２６に替えて、既に電力系統に併入されている発電機４に蒸気タービン１０からの機械的エネルギーが伝達されるようにクラッチを嵌合させてもよい。
【0098】
この後、燃焼器４４への燃料供給量および蒸気タービン１０への蒸気供給量を増加させ、ガスタービン４０及び蒸気タービン１０の負荷を増大させる（ステップＳ２８）。但し、規定値Ｂがガスタービン４０の定格負荷そのものである場合、ステップＳ２８の開始時点において既にガスタービン４０は定格負荷に到達しているから、ガスタービン４０の負荷をそれ以上上昇させる必要はない。
最終的に、ガスタービン４０及び蒸気タービン１０の負荷が定格負荷に到達する（ステップＳ３０）。
このような手順により、ＧＴＣＣプラント１を迅速に起動することができる。
最終的に、ガスタービン４０及び蒸気タービン１０の負荷が定格負荷に到達する（ステップＳ３０）。
このような手順により、ＧＴＣＣプラント１を迅速に起動することができる。
【0099】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0100】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【0101】
１ ＧＴＣＣプラント
４ 発電機
１０ 蒸気タービン
１２ 第１タービン
１４ 第２タービン
１６ 低圧タービン
１８ 復水器
２０ ステップ
２２ 第１蒸気弁
２４ 第２蒸気弁
２６ 低圧蒸気弁
４０ ガスタービン
４２ 圧縮機
４４ 燃焼器
４６ タービン
４８ 排ガス
５０ 排熱回収ボイラ
５２ 第１ドラム
５４ 第２ドラム
５６ 低圧ドラム
６４ 過熱器
６５ 再熱器
６６ 過熱器
７２ 第１蒸気ライン
７３ 第１蒸気排出ライン
７４ 第２蒸気ライン
７５ 第２蒸気排出ライン
７６ 低圧蒸気ライン
７８ 給水ライン
８０ 低圧バイパスライン
９０ 制御装置
９２ 圧力センサ
９４ 温度センサ
９６ 温度センサ
１００ 蒸気タービン設備
１１０ 第１バイパスライン
１１２ 第１分岐通路
１１４ 第１バイパス弁
１２０ 第２バイパスライン
１２２ 第２分岐通路
１２４ 第２バイパス弁
１２６ 接続ライン
２０２ ガスタービンの回転数
２０４ ガスタービンの負荷
２１２ 蒸気タービンの回転数
２１４ 蒸気タービンの負荷
４ 発電機
１０ 蒸気タービン
１２ 第１タービン
１４ 第２タービン
１６ 低圧タービン
１８ 復水器
２０ ステップ
２２ 第１蒸気弁
２４ 第２蒸気弁
２６ 低圧蒸気弁
４０ ガスタービン
４２ 圧縮機
４４ 燃焼器
４６ タービン
４８ 排ガス
５０ 排熱回収ボイラ
５２ 第１ドラム
５４ 第２ドラム
５６ 低圧ドラム
６４ 過熱器
６５ 再熱器
６６ 過熱器
７２ 第１蒸気ライン
７３ 第１蒸気排出ライン
７４ 第２蒸気ライン
７５ 第２蒸気排出ライン
７６ 低圧蒸気ライン
７８ 給水ライン
８０ 低圧バイパスライン
９０ 制御装置
９２ 圧力センサ
９４ 温度センサ
９６ 温度センサ
１００ 蒸気タービン設備
１１０ 第１バイパスライン
１１２ 第１分岐通路
１１４ 第１バイパス弁
１２０ 第２バイパスライン
１２２ 第２分岐通路
１２４ 第２バイパス弁
１２６ 接続ライン
２０２ ガスタービンの回転数
２０４ ガスタービンの負荷
２１２ 蒸気タービンの回転数
２１４ 蒸気タービンの負荷
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】