JPH08177409A - 蒸気タービンプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力需要に対応して部分負荷又は低負荷の運
転時の効率を向上し得るようにすること。 【構成】 複数の低圧タービンを有する蒸気タービンプ
ラントにおいて、低圧タービン８ｂの入口部に速度制御
用の蒸気加減弁２７を設けるとともに、その低圧タービ
ンと他のタービンによって駆動される発電機９とを切り
離し機構２９を介して連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力の需要に対応して
運用される蒸気タービンプラントに係り、特に部分負荷
及び低負荷での運転時に効率向上を達成し得るようにし
た蒸気タービンプラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービンプラントにおいて
は、電力需要に対応し各発電所の運転を停止したり、部
分負荷又は低負荷で運転することがある。したがって、
この場合部分負荷又は低負荷の運転時には設計点よりず
れた点での運転となり、プラント効率が低下した運転と
なる。

【０００３】図１１は、従来の一般的なクロスコンパウ
ンド形式の蒸気タービンプラントの系統図であって、ボ
イラ１で発生した蒸気は主蒸気止め弁２、蒸気加減弁３
を経て高圧タービン４に導入される。高圧タービン４で
仕事をした蒸気はボイラ１で再熱された後、インターセ
プト弁５を経て中圧タービン６に導入されそこで仕事を
行い高圧タービン４とともに同軸的に連結された発電機
７を駆動する。上記中圧タービン６で仕事を行った蒸気
はクロスオーバー管７ａ，７ｂを経て低圧タービン８
ａ，８ｂに導入され、その低圧タービン８ａ，８ｂで仕
事を行い発電機９を駆動する。そして、低圧タービン８
ａ，８ｂからの排気は復水器１０ａ，１０ｂで復水され
た後、復水ポンプ１１、脱気器１２及び給水ポンプ１３
を経てボイラ１に還流される。

【０００４】一方、上述の如き蒸気タービンプラントに
ガスタービンプラントを追設し、ガスタービンの排気
を、ボイラの燃焼用空気として使用するとともに、ボイ
ラの排ガスの有する熱を、蒸気タービンサイクル系に回
収するようにして排気再燃型コンパインドサイクルを構
成したリパワリングシステムも一般に知られている。そ
して、この種のリパワリングシステムは、以下のような
特長を有している。

【０００５】第１に、既設の発電プラントをコンパイン
ド化することにより、発電効率を向上させることができ
る。第２に、ガスタービンを追設するため、発電所全体
としての発生電力量を増加させることができる。第３
に、既設蒸気タービンプラントの改造部分を少なくでき
るため、比較的短時間でリパワリングを行うことができ
る。そして、近年の大幅な電力需要の伸び、それに伴な
う各電力会社の電力予備率の低下、これに対処するため
に新たな発電所を早急に建設することの困難さ等を考え
ると、リパワリングシステムは、これらの問題を解決す
るための有効な手段の一つである。

【０００６】図１２は、蒸気タービンプラントにガスタ
ービンプラントを追設し、排気再燃型コンバインドサイ
クルを構成した従来のリパワリングシステムの一例を示
すものである。このリパワリングシステムは、従来の蒸
気ターブンプラントに、圧縮機２０、燃焼器２１、ガス
タービン２２、ガスタービン発電機２３、ガスダンパー
２４等で構成されるガスタービンプラントが追設されて
いる。また、ガスタービン２２の排気をボイラ１の燃焼
用空気として利用するため、空気予熱器は不要となる。
さらに、ボイラ１の高温の排ガスを有効利用するため、
また高温の排ガスをそのまま煙突から放出することが出
来ないため、排ガスの温度を下げる目的で、高圧スタッ
クガスクーラー２５が追設されている。なお、図中、符
号１４ａ，１４ｂ，１４ｃは低圧給水加熱器、１５ａ，
１５ｂ，１５ｃは高圧給水加熱器である。

【０００７】この高圧スタックガスクーラー２５は、給
水管１６から分岐した水とボイラ１の排ガスとの熱交換
を行って給水を加熱し、昇温した給水を再び蒸気タービ
ンサイクル系に戻している。

【０００８】図１３は、従来のリパワリングシステムの
他の例を示すもので、図１２に示すリパワリングシステ
ムに、高圧スタックガスクーラー２５で熱交換を行った
ボイラ１の排ガスが供給される低圧スタックガスクーラ
ー２６が追設されている。この低圧スタックガスクーラ
ー２６は、復水管から分岐した水とボイラ１の排ガスと
の熱交換を行って復水を加熱し、昇温した復水を再び蒸
気タービンサイクル系に戻している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に電
力需要は季節により増減し、また１日の間でも増減す
る。周知の如く我国の電源設備は主に火力発電、原子力
発電及び水力発電からなっており、この中で水力発電は
燃料が無料であり、原子力は負荷の頻繁な変動には向か
ないため、１日の負荷の増減は通常の蒸気タービンプラ
ントで調整するのが一般的である。そして、電力需要は
昼間のワーキングアワーに増加し、深夜には需要は減少
する。従って蒸気タービンプラントに要求される給電指
令は一般的に一日の半分は５０％又はそれ以下の負荷で
運転される。

【００１０】一方、蒸気タービンの効率に大きな影響を
与える要因の一つに排気損失がある。この排気損失は図
１４に示すような傾向を示す。つまり１００％負荷（図
中（ロ）の点）時に損失が最低のポイントのやや右側に
なるような最終段翼長を選定するが、５０％時には図中
（イ）のポイントとなり排気損失は大きくなる。つまり
１日の半分ほどを効率の悪い状態で運転されることにな
る。

【００１１】さらに、我国の電力系統は中部電力以西の
地域においては６０Ｈｚであり東京電力以北は５０Ｈｚ
の周波数を適用している。そして電力需要に対して両地
域間で電力の融通が必要となったときには周波数変換器
を介して５０／６０Ｈｚの変換を行い融通している。一
方、蒸気タービンは５０Ｈｚ地区用の蒸気タービン、６
０Ｈｚ地区用の蒸気タービンがそれぞれ開発されてきて
おり実用に供されているが大容量タービンにおいて５０
／６０Ｈｚ共用の蒸気タービンは実用化されていない。
蒸気タービンは５０Ｈｚ地区においては１５００ｒｐｍ
または３０００ｒｐｍの回転数で運転され、６０Ｈｚ地
区では１８００ｒｐｍまたは３６００ｒｐｍの速度で運
転される。５０／６０Ｈｚ共用タービンが実現化しない
要因はそれぞれの最終段落動翼の振動特性である。最終
段動翼に要求される特性は高い流体性能と信頼性であ
り、信頼性の中でも当該動翼の固有振動数が回転同期と
いかに離調しているかが重要である。大容量蒸気タービ
ンに使用される長翼は５０／６０Ｈｚの両方に十分離調
しているものは無く、特に低圧タービンを５０／６０Ｈ
ｚ共用にする事は極めて困難である。

【００１２】一方、図１２および図１３に示す従来のリ
パワリングシステムにおいては、ガスタービン２２は、
常に一定回転をしているため、圧縮機で圧縮される空気
量は、部分負荷においてもさほど変化はない。したがっ
て、ボイラ１より高圧スタックガスクーラー２５へ排出
される部分負荷時の排ガス量は、定格運転時とさほど変
化はなくなる。

【００１３】一方、蒸気タービンサイクル系を見てみる
と、部分負荷になると、蒸気タービンサクイルでは、負
荷に応じて復水管や給水管１６を流れる水の量は減少し
てくる。

【００１４】この結果、部分負荷では、高圧スタックガ
スクーラー２５の出口給水温度が上がり過ぎ、ボイラ１
の節炭器内でスチーミングが発生するおそれがある。

【００１５】そこで、従来のリパワリングシステムの運
転においては、高圧スタックガスクーラー２５の出口給
水温度がスチーミング限界を越えない負荷までを連続運
転負荷とするため、最低負荷が５０％以上と、かなり高
くなり、夜間等の電力需要の低い期間等には対応でき
ず、運用性を損なうという問題があった。あるいはま
た、最低負荷を引下げるために、高圧スタックガスクー
ラー出口から分岐して復水器へつなぐ配管及び調整弁を
新たに設け、低負荷においては、高圧ガスクーラー出口
から復水器へ給水の一部を再循環させる事により、高圧
ガスクーラーでの給水量を増加させ、高圧ガスクーラー
出口給水温度を下げる方策もとられているが、復水器へ
の配管及び調整弁が追加となるため、設備費が増大する
他、復水器へ高温の給水が連続的に長時間流入するた
め、復水器の信頼性が低下する、ないしは復水器保護の
ための改造が必要になるという問題がある。

【００１６】本発明は、このような点に鑑み、電力需要
に対応して部分負荷又は低負荷の運転時の効率を向上す
るとともに、５０Ｈｚ，６０Ｈｚ地域への切替え送電を
可能として発電設備の効率的な運用を行うことができる
ようにした蒸気タービンプラントを得ることを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数の低
圧タービンを有する蒸気タービンプラントにおいて、上
記低圧タービンの入口部に速度制御用の蒸気加減弁を設
けるとともに、その低圧タービンと他のタービンによっ
て駆動される発電機とを切り離し機構を介して連結した
ことを特徴とする。

【００１８】第２の発明は、複数の低圧タービンを有す
る蒸気タービンプラントにおいて、上記低圧タービンの
入口部に速度制御用の蒸気加減弁を設けるとともに、低
圧タービンを多軸化したことを特徴とする。

【００１９】第３の発明は、高圧タービンと低圧タービ
ンでプライマー機、中圧タービンと低圧タービンでセコ
ンダリー機を構成しているクロスコンパウンド形の蒸気
タービンプラントにおいて、高温再熱蒸気管とプライマ
リー機の低圧タービンとを流量調整弁及び止め弁を有す
る蒸気導管によって接続するとともに、そのプライマリ
ー機の低圧タービンと中圧タービンとを接続するクロス
オーバー管に逆流防止装置を設けたことを特徴とする。

【００２０】第４の発明は、ガスタービンの排ガスを加
熱源とする排ガスクーラー及び上記排ガスを燃焼用空気
とするボイラを有するコンバインドサイクル形の蒸気タ
ービンプラントにおいて、押込みフアンによる送風を、
上記排ガスクーラー及びボイラの入口部に選択的に供給
し得るようにしたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】第１及び第２の発明においては、部分負荷運転
時に排気損失が最低となるような低圧タービンを選択し
て運転し、他の低圧タービンへの蒸気流量を最低限に
し、或は切り離し機構によりその低圧タービンを切り離
し、又は所定軸の低圧タービンへの蒸気の供給を停止し
てその低圧タービンを停止させる。これによって部分負
荷又は低負荷の運転時の効率を向上させることができ
る。

【００２２】また、第３の発明においては、部分負荷又
は低負荷運転時においては、高温再熱蒸気管からの蒸気
がプライマリー機の低圧タービンに導入され、蒸気はセ
コンダリー機側のタービンには流入しなくなり、セコン
ダリー機を停止させることができる。

【００２３】また、第４の発明においては、プラント出
力低下時或は蒸気タービンの単独運転時等において、押
込みフアンによる送風を排ガスクーラー或はボイラの入
口に選択的に供給することによって、給水温度の低下或
はボイラの燃焼用空気の確保を図ることができ、高効率
での運転が可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、図１乃至図１０を参照して本発明の実
施例について説明する。

【００２５】図１は本発明の蒸気タービンプラントの一
実施例を示す系統図であって、高圧タービン４、中圧タ
ービン６、及び発電機７が一軸に連結され、他の軸上に
は発電機９の両側にそれぞれ低圧タービン８ａ，８ｂが
連結されている。

【００２６】しかして、ボイラ１で発生した蒸気が主蒸
気止め弁２及び蒸気加減弁３を経て高圧タービン４に導
入される。高圧タービン４で仕事をした蒸気はボイラ１
で再熱された後中圧タービン６に導入され、その後クロ
スオーバー管７ａ，７ｂを経て低圧タービン８ａ，８ｂ
に導入される。そして、この低圧タービン８ａ，８ｂか
ら排出された蒸気は復水器１０ａ，１０ｂで復水された
後復水ポンプ１１、脱気器１２及び給水ポンプ１３を経
てボイラ１に還流される。一方、高圧タービン４及び中
圧タービン６によって発電機７が駆動され、低圧タービ
ン８ａ，８ｂによって発電機９が駆動される。

【００２７】ところで、クロスオーバー管７ｂには低圧
タービン８ｂの入口部に速度調整用の蒸気加減弁２７が
設けられており、その低圧タービン８ｂに設けられた速
度検出器２８により検出された速度信号により上記蒸気
加減弁２７の開度制御を行うようにしてある。そして、
上記低圧タービン８ｂと発電機９とがクラッチ２９によ
って切り離し可能に連結されている。

【００２８】しかして、例えば蒸気タービンプラントを
５０％負荷以下の運用を行う場合には、上記クラッチ２
９を切り離すとともに蒸気加減弁２７を全閉することに
よって低圧タービン８ｂの運転が止められる。したがっ
て、発電機９は他の低圧タービン８ａのみによって駆動
されるようになり、排気損失は図１５の（ロ）のポイン
ト近傍に移動され、プラント全体の運転効率を向上させ
ることができる。

【００２９】すなわち、１００％負荷近傍で運転してい
るときに５０％負荷への減少指令がでた時には蒸気加減
弁３を絞ることにより主蒸気流量を５０％負荷相当まで
減少させる。次に低圧タービン速度調整用の蒸気加減弁
２７を徐々に絞っていき低圧タービン８ｂを定格速度で
回転させるエネルギーに等しい蒸気量になったときにク
ラッチ２９を動作させ、次いで蒸気加減弁２７を全閉す
る。

【００３０】逆に給電指令により５０％負荷から１００
％負荷へ増加させるときにはまずクラッチ２９は開いた
まま低圧タービン速度調整用の蒸気加減弁２７を開いて
いく。その時の速度上昇率は速度検出器２８の指示値と
予め設定されている速度との偏差を最少にするべく制御
される。定格速度に達したときに一定の時間保持し、し
かる後クラッチ２９を投入しその後蒸気加減弁１６を徐
々に開いていき全開にまで至る。次に蒸気加減弁３を開
いていき１００％負荷に至る。

【００３１】図２は、本発明の他の実施例を示す図であ
って、高圧タービン４、中圧タービン６及び発電機７を
その順に連結するとともに、その発電機７に中圧タービ
ン６と反対側においてクラッチ２９を介して低圧タービ
ン８ａ，８ｂが連結されている。そして他の低圧タービ
ン８ｃ，８ｄが発電機９とともに別軸上に設けられてい
る。しかも、この場合低圧タービン８ａ，８ｂの最終段
には例えば４２インチ翼を用い、低圧タービン８ｃ，８
ｄの最終段にはそれより短い例えば２３インチ翼が用い
られている。

【００３２】しかして、１００％負荷運転時においては
蒸気加減弁２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを全開して
おく。一方７５％負荷近傍においは低圧タービン８ｃ，
８ｄの蒸気加減弁２７ｃ，２７ｄを全閉し、第２軸側の
タービンを停止させる。したがって、この場合の排気損
失は、図４に示すように、４２インチ翼における最低の
（イ）近傍となる。また５０％負荷近傍においては、両
低圧タービン８ａ，８ｃの蒸気加減弁２７ａ，２７ｃを
全閉し、低圧タービン８ｂ，８ｄにのみ蒸気を流して作
動させる。しかしてこの場合の排気損失は、図４におい
て、４２インチ翼及び２３インチ翼における最低点
（イ）、（ロ）近傍となる。さらに２５％負荷近傍にお
いては蒸気加減弁２７ａ，２７ｂを全閉するとともにク
ラッチ２９を切り離し、低圧タービン８ａ，８ｂを停止
させる。したがって、この場合には別軸の低圧タービン
８ｃ，８ｄのみが駆動され、このときの排気損失は図４
において２３インチ翼における最低点（ロ）近傍とな
る。

【００３３】また、図３は本発明のさらに他の実施例で
あって、高圧タービン４等と別軸に、低圧タービン８
ｂ，８ｃを設けるとともに、高圧タービン４と同軸に設
けた低圧タービン８ａの最終段には例えば４２インチ翼
を用い、低圧タービン８ｂ，８ｃの最終段にはそれより
短い例えば２３インチ翼が用いられている。

【００３４】しかして、この場合には、１００％負荷運
転時においては図２の場合と同様に、低圧タービン速度
調整用の蒸気加減弁２７ａ，２７ｂ，２７ｃを全開して
運転を行う。７５％負荷近傍では低圧タービン８ｂの蒸
気加減弁２７ｂを全閉してその低圧タービン８ｂの運転
を止める。したがって、この時の排気損失は図４におい
て４２インチ翼及び２３インチ翼における最低点
（イ）、（ロ）近傍となる。一方５０％負荷近傍におい
ては、蒸気加減弁２７ａを全閉する。しかして、低圧タ
ービンは高圧タービン４とは別軸の低圧タービン８ｂ，
８ｃのみが運転され、このときの排気損失は図４におけ
る２３インチ翼の最低点（ロ）近傍となる。また２５％
負荷近傍においては蒸気加減弁２７ｂ，２７ｃを全閉
し、第２軸側のタービンを停止させる。したがって、こ
のときの排気損失は図４において４２インチ翼における
最低点（イ）近傍となる。

【００３５】このように、図２、図３に示す実施例にお
いては、部分負荷運転において排気損失が最低となる最
終段翼を有する低圧タービンに他の低圧タービンに必要
な冷却蒸気を除いた蒸気を流すことにより、部分負荷に
おいても、従来の技術と比較して、排気損失カーブにお
ける損失が最低のポイント近傍にて運転することにな
り、高効率で運転可能となり、また機械損失を減少させ
ることもできる。

【００３６】図５は、図２に示したものの他の実施例で
あり、低圧タービン８ｃ，８ｄが高圧タービン４にクラ
ッチ３０を介して連結してある。その他の点は図２のも
のと同一である。しかして、低圧タービン８ｃ，８ｄの
運転を止める場合にはクラッチ３０を切り離し、高圧タ
ービン４と分離することができ、図２に示すものと同様
な作用効果を奏する。

【００３７】図６に本発明の他の実施例を示す。高圧タ
ービン４及び中圧タービン６と発電機７とを軸継手で剛
体接続しその両側にクラッチ２９ａ，２９ｂを介して５
０Ｈｚ用低圧タービン８ａと６０Ｈｚ用低圧タービン８
ｂとが一軸でつながれている。中圧タービン６から５０
Ｈｚ用低圧タービン８ａと６０Ｈｚ用低圧タービン８ｂ
へと蒸気を導入する蒸気管７ａ，７ｂの途中には低圧蒸
気加減弁２７ａ，２７ｂが設けられ低圧タービンへの蒸
気量が加減される。

【００３８】図７は本発明のさらに他の実施例であっ
て、高圧タービン４及び中圧タービン６と発電機７とが
軸継手で剛体接続され１軸を構成しており、他軸には発
電機９を中心にしてクラッチ２９ａ，２９ｂを介して５
０Ｈｚ用低圧タービン８ａと６０Ｈｚ用低圧タービン８
ｂが接続され軸を構成している。他の構成は図６と同じ
である。

【００３９】しかして、図６において、ボイラ１を出た
蒸気は主蒸気管、主蒸気止め弁２、蒸気加減弁３を経て
高圧タービン４に導入される。そこで仕事をした蒸気は
再熱蒸気管を経てボイラ１で再熱され中圧タービン６に
導入される。そして中圧タービン６で仕事をした蒸気は
蒸気管７ａ，７ｂ、低圧蒸気加減弁２７ａまたは２７ｂ
を経由して５０Ｈｚ用低圧タービン８ａまたは６０Ｈｚ
用低圧タービン８ｂに導入され、仕事を終えた蒸気は復
水器１０ａまたは１０ｂで凝縮され水となり復水ポンプ
１１により昇圧され図には示されていない給水加熱器、
脱気器及びボイラ給水ポンプを経てボイラに至る。

【００４０】ところで、いま５０Ｈｚにて運用してい
て、６０Ｈｚ運用に切り替える操作を行う場合、５０Ｈ
ｚ運用の状態は低圧蒸気加減弁２７ｂは全閉しておりク
ラッチ２９ｂは切り離しの状態になっている。従って６
０Ｈｚ用低圧タービン８ｂは停止の状態になる。給電指
令により６０Ｈｚ運用に切り替える必要が生じるとまず
負荷を下げ所定の低負荷になったときに５０Ｈｚ側の系
統と遮断器により切り離す。この時は高圧タービン４及
び中圧タービン６、５０Ｈｚ用低圧タービン８ａそして
発電機７は無負荷定格速度で回転を継続している。主蒸
気止め弁２は全開で、蒸気加減弁３は微開状態である。
ここで低圧蒸気加減弁２７ａを全閉しタービンバイパス
弁３１を開する事により高圧タービン４及び中圧タービ
ン６と発電機７は無負荷定格速度運転を継続するが５０
Ｈｚ用低圧タービン８ａは速度が降下し始め、クラッチ
２９ａは切り離し状態となりついで５０Ｈｚ用低圧ター
ビン８ａは完全に停止する。次に６０Ｈｚ運用とするた
め高圧タービン４及び中圧タービン６の速度制御の設定
値を変更し６０Ｈｚの定格速度（１８００ｒｐｍまたは
３６００ｒｐｍ）まで速度上昇し６０Ｈｚの定格速度に
達した段階で６０Ｈｚ側の系統と遮断器を投入する事に
より接続する。次に低圧蒸気加減弁２７ｂを開方向にし
６０Ｈｚ用低圧タービン８ｂの昇速を開始する。６０Ｈ
ｚ用低圧タービン８ｂが定格速度に達すると自動的にク
ラッチ２７ｂはつながり、発電機に動力を伝える様にな
る。しかる後に給電指令に見合った負荷まで上昇してい
く。比較的起動性の悪い高圧タービン４及び中圧タービ
ン６は運転を継続しているため比較的短期間に周波数の
切り替えが可能となる。６０Ｈｚ運用から５０Ｈｚ運用
へ切り替える方法は前述の方法を逆にたどれば良い事は
容易に理解できる。

【００４１】図７は前述のように５０Ｈｚ用低圧タービ
ン８ａと６０Ｈｚ用低圧タービン８ｂを他軸としたクロ
スコンパウンド型蒸気タービンの配列を示すが、作用は
図６のものと同様である。

【００４２】図８は、さらに他の実施例を示す図であ
り、高圧タービン４、低圧タービン８ａ及び発電機７で
プライマリー側が構成されており、中圧タービン６、低
圧タービン８ｂ及び発電機９でセコンダリー側が構成さ
れている。

【００４３】ところで、再熱器で再熱された蒸気を中圧
タービン６に導入する高温再熱蒸気管３２には、再熱蒸
気制御弁３３及びインターセプト弁５が設けられてお
り、その再熱蒸気制御弁３３とインターセプト弁５の間
から、低圧タービン８ａに接続する連絡配管３４が分岐
導出され、その連絡配管３４には止め弁３５が設けられ
ている。また、中圧タービン６の排気を低圧タービン８
ａに導入するクロスオーバー管７ａには低圧タービン８
ａ側から中圧タービン４側に蒸気が逆流することを防止
する逆止弁３６が設けられている。

【００４４】しかして、低負荷又は部分負荷運転時にお
いては、インターセプト弁５を全閉するとともに連絡配
管３４に設けられた止め弁３５を全開することにより、
セコンダリー機を止め、プライマリー機のみによって低
負荷を負うようにすることができる。したがって、この
場合排気流数が半減し、低負荷時の排気流速が増加し
て、排気損失が減少し、タービン効率が改善される。

【００４５】なお、上記実施例においては、再熱蒸気制
御弁３３の下流側から連絡配管３４を分岐導出したもの
を示したが、図９に示すように、その上流側から分岐導
出してもよい。この場合には連絡配管３４に制御弁３７
を設ける。またクロスオーバー管７ａには逆止弁３６の
代りに仕切り弁３８を設けてもよい。

【００４６】図１０は、蒸気タービンとガスタービンと
を組合わせたコンバインドサイクルプラントの例であっ
て、ボイラ１から出た蒸気は蒸気タービン４０に送ら
れ、復水器１０で復水され、その後ボイラ１に還流され
る。上記復水器１０からボイラ１に復水及び給水を還流
する給水系統には、従来の給水加熱器１５ａ，１５ｂと
並列に、排ガスクーラー４１及び４２が設けられてい
る。

【００４７】一方、ガスタービン２２の燃焼用空気は、
ガスタービン排気となって排ガスクーラー４２に送ら
れ、その後ボイラ燃焼空気としてボイラ１に送られる。
また、ボイラ１で発生した排ガスは排ガスクーラー４１
に送られボイラ１への給水に熱を与えた後煙突４３から
大気中に放出される。

【００４８】上記排ガスクーラー４２の上流側及び下流
側には、押込みフアン４４によって送風される送風管が
接続されている。すなわち、押込みフアン４４が設けら
れている送風管４５は二つに分岐され、各分岐送風管４
５ａ，４５ｂが排ガスクーラー４２の上流側及び下流側
に接続され、両分岐送風管４５ａ，４５ｂにはそれぞれ
制御弁４６ａ，４６ｂが設けられている。したがって、
上記制御弁４６ａ，４６ｂの制御によって空気を任意に
排ガスクーラー４２の上流側又は下流側に必要に応じて
送給することができる。

【００４９】また、ボイラ１の給水入口部には給水温度
検出器４７が設けられており、その出力信号が制御装置
４８ａに入力され、その制御装置４８ａから、押込みフ
アン４４及び制御弁４６ａ，４６ｂに制御信号が出力さ
れるようにしてある。

【００５０】一方、排ガスクーラー４１にはこれと並列
に再循環管路４９が設けられており、この再循環管路４
９には制御弁５０及び再循環ポンプ５１が設けられてい
る。そして、上記排ガスクーラー４１の出口部に排ガス
温度センサ５２が設けられ、その排ガス温度に応じて制
御装置４８ｂを介して上記制御弁５０が制御されるよう
にしてある。

【００５１】しかして、ガスタービン１００％負荷、蒸
気タービン１００％負荷からプラント出力を低くしてい
く場合には、ガスタービン及び蒸気タービンの出力を同
時に下げていくが、ボイラ１の入口での給水温度が高く
なったとき、それまで停止されていた押込みフアン４４
が稼動され、制御弁４６ｂを閉じたままで制御弁４６ａ
が開かれる。したがって、押込みフアン４４で送給され
た空気がガスタービン２２の排ガスと混合される。その
ため排ガスクーラー４２の入口ガス温度が低下し、ボイ
ラ給水温度が下がり、ボイラ１でのスチーミングが防止
される。

【００５２】このとき、煙突４３に送られるボイラ排気
温度に制限がある場合には、排ガス温度センサ５２によ
る検出信号に応じて制御装置４８ｂを介して制御弁５０
及び再循環ポンプ５１が制御され、排ガスクーラー４１
を流通する給水が循環され、排ガスクーラー４１の収熱
量が増加されるとともに、排ガス温度が低下される。一
方、排ガスクーラー４１の出口給水温度が上昇し、その
結果ボイラ給水温度が上昇し、その温度の上昇を防ぐた
めさらに押込みフアン４４からの空気送量が増大され
る。

【００５３】一方、ガスタービンの排熱量は、排ガスク
ーラー４１，４２における収熱量と煙突４３から出る排
熱量との和となる。そこで、煙突入口での制限温度を下
まわるよう或一定温度に煙突排気温度を定めれば、煙突
排熱量は煙突の排気温度とその流量とその比熱との積と
なるため、押込みフアン４４によりボイラ燃焼空気を増
加させると煙突出口温度は一定のまま煙突排熱量が増加
し、排ガスクーラー４１，４２での回収熱量が減少し、
その結果ボイラ給水温度が低下する。

【００５４】また、蒸気タービンの単独運転または蒸気
タービン単独運転からガスタービンの立上げ時等、蒸気
タービン出力がガスタービン出力に比べて十分大きく、
その結果ガスタービン排気だけではボイラ１の燃焼用空
気が不足する場合には、押込みフアン４４を稼動し、制
御弁４６ａを閉じた状態で制御弁４６ｂが開けられる。
したがって、上記押込みフアン４４によって空気がボイ
ラ１の入口に送られ、正常なボイラ燃焼を行うことがで
きる。

【００５５】ガスタービン及び蒸気タービンがともに１
００％時等、ボイラ給水温度もスチーミングを起こす危
険もなく、ボイラ燃焼用空気としてガスタービン排気が
十分に存在する場合は、押込みフアン４４は停止され、
制御弁４６ａ，４６ｂが閉じることでプラントの最高効
率が得られる。

【００５６】以上、このプラントの制御方法において
は、ボイラ給水温度がスチーミングを起こす制限値を越
えた場合、及びボイラ１の燃焼空気が不足の場合に、押
込みフアン４４を稼動し、その際ボイラ給水温度が制限
値以上のときは、制御弁４６ｂを閉じ、制御弁４６ａを
開け、制限値以内のときは制御弁４６ｂを開け、制御弁
４６ａを閉じる。このとき、押込みフアン４４の風量は
ボイラ燃焼用空気を満たし、ボイラ給水の温度が制限温
度を越えないようになるまで増加させる。

【００５７】このとき、排ガスクーラー４１の再循環ラ
インを作動させ、給水の再循環を行ってもよい。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
電力需要に対応して部分負荷又は低負荷で運転する場合
における蒸気タービンプラントの効率を向上させること
ができ、燃料代の節約、有害排気ガス等の公害要因とな
る排ガス量を減少させることができる。

【００５９】また、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ両用の蒸気ター
ビンを設けた場合には、各電力系統の電力需要に対応し
てプラントを最適に運用するとともに異なる周波数の電
力系統へ容易に効率よく電力を送ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸気タービンプラントの一実施例の系
統図。

【図２】本発明の他の実施例を示す系統図。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す系統図。

【図４】最終段翼の翼長の違いによる排気流量に対する
排気損失変化線図。

【図５】図２に示すものの変形例を示す図。

【図６】５０Ｈｚ用低圧タービン及び６０Ｈｚ用低圧タ
ービンを設けた蒸気タービンプラントの一実施例を示す
系統図。

【図７】図６に示すものの他の実施例を示す図。

【図８】中圧タービン及び低圧タービンからなるセコン
ダリー側を運転停止状態とし得るようにした蒸気タービ
ンプラントの一例を示す系統図。

【図９】図８の他の実施例を示す図。

【図１０】本発明における蒸気タービンにガスタービン
を組合わせたプラントの概略系統を示す図。

【図１１】一般的な蒸気タービンプラントの系統図。

【図１２】従来のコンバインドサイクルプラントの系統
図。

【図１３】従来のコンバインドサイクルプラントの他の
例を示す系統図。

【図１４】排気速度に対する排気損失変化線図。

【符号の説明】

１ ボイラ ４ 高圧タービン ６ 中圧タービン ７，９ 発電機 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 低圧タービン １０ａ，１０ｂ 復水器 ２０ 圧縮機 ２２ ガスタービン ２７，２７ａ，２７ｂ 低圧蒸気加減弁 ２９，２９ａ，２９ｂ，３０ クラッチ ３２ 高温再熱蒸気管 ３３ 再熱蒸気制御弁 ３４ 連絡配管 ３５ 止め弁 ４１，４２ 排ガスクーラー ４４ 押込みフアン ４６ａ，４６ｂ 制御弁 ５１ 再循環ポンプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の低圧タービンを有する蒸気タービン
   プラントにおいて、上記低圧タービンの入口部に速度制
   御用の蒸気加減弁を設けるとともに、その低圧タービン
   と他のタービンによって駆動される発電機とを切り離し
   機構を介して連結したことを特徴とする、蒸気タービン
   プラント。
2. 【請求項２】複数の低圧タービンを有する蒸気タービン
   プラントにおいて、上記低圧タービンの入口部に速度制
   御用の蒸気加減弁を設けるとともに、低圧タービンを多
   軸化したことを特徴とする、蒸気タービンプラント。
3. 【請求項３】複数の低圧タービンの少なくとも一つの低
   圧タービンは、他の低圧タービンと互いに翼長が異なる
   最終段翼を有することを特徴とする、請求項１または２
   記載の蒸気タービンプラント。
4. 【請求項４】５０Ｈｚの定格速度で運転することができ
   る低圧タービンと６０Ｈｚの定格速度で運転することが
   できる低圧タービン、及び５０Ｈｚの定格速度でも６０
   Ｈｚの定格速度でも運転できる高中圧タービンを一本の
   軸として連結したことを特徴とする、請求項１記載の蒸
   気タービンプラント。
5. 【請求項５】５０Ｈｚの定格速度で運転することができ
   る低圧タービンと６０Ｈｚの定格速度で運転できる低圧
   タービンとで一軸を構成し、５０Ｈｚの定格速度でも６
   ０Ｈｚの定格速度でも運転することができる高中圧ター
   ビンを他軸として構成したことを特徴とする請求項１記
   載の蒸気タービンプラント。
6. 【請求項６】高圧タービンと低圧タービンでプライマー
   機、中圧タービンと低圧タービンでセコンダリー機を構
   成しているクロスコンパウンド形の蒸気タービンプラン
   トにおいて、高温再熱蒸気管とプライマリー機の低圧タ
   ービンとを流量調整弁及び止め弁を介して接続するとと
   もに、そのプライマリー機の低圧タービンと中圧タービ
   ンとを接続するクロスオーバー管に逆流防止装置を設け
   たことを特徴とする、蒸気タービンプラント。
7. 【請求項７】ガスタービンの排ガスを加熱源とする排ガ
   スクーラー及び上記排ガスを燃焼用空気とするボイラを
   有するコンバインドサイクル形の蒸気タービンプラント
   において、押込みフアンによる送風を、上記排ガスクー
   ラー及びボイラの入口部に選択的に供給し得るようにし
   たことを特徴とする、蒸気タービンプラント。