蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法
【課題】冷却媒体源（１３２）と共に使用する蒸気タービン発電システム（２００）を提供する。
【解決手段】本発電システムは、第１の高圧タービン組立体（１１６）、第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体（１２０）、及び第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器（４１２）を含む第１の蒸気タービン系列（４００）と、第２の高圧タービン組立体、第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器（５１２）を含む第２の蒸気タービン系列（５００）と、第１の復水器及び第２の復水器に結合されかつ冷却媒体を冷却媒体源（１３２）から第１の復水器を通して、第１の復水器から第２の復水器を通して、また第２の復水器から冷却媒体源に戻すように導くように構成された冷却チューブ（１３０）とを含む。
【解決手段】本発電システムは、第１の高圧タービン組立体（１１６）、第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体（１２０）、及び第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器（４１２）を含む第１の蒸気タービン系列（４００）と、第２の高圧タービン組立体、第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器（５１２）を含む第２の蒸気タービン系列（５００）と、第１の復水器及び第２の復水器に結合されかつ冷却媒体を冷却媒体源（１３２）から第１の復水器を通して、第１の復水器から第２の復水器を通して、また第２の復水器から冷却媒体源に戻すように導くように構成された冷却チューブ（１３０）とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術分野は、総括的には蒸気タービンに関し、より具体的には、蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知の蒸気タービン発電システムは、少なくとも１つの蒸気タービン系列を含み、この蒸気タービン系列は、復水器を利用して排出蒸気を凝縮して該系列を通して再循環させるための液体水にする。具体的には、少なくとも幾つかの公知蒸気タービン発電システムは、複数の独立した蒸気タービン系列を利用しており、各系列は、その他の系列の復水器と並列状態で冷却されるそれ自体の復水器を備えている。
【０００３】
しかしながら、複数の独立した蒸気タービン系列が並列状態で冷却される場合に、独立した復水器間の復水器圧力差は、最小になる（つまり、それらの系列は、ほぼ同一の効率を有する傾向がある）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５５８１９９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、複数の独立した蒸気タービン系列の少なくとも１つにおける復水器圧力を低下させ、それによって発電システムの全体効率を増大させることができる蒸気タービン発電システムを有することは、有益であると言える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、冷却媒体源を有する蒸気タービン発電システムを組立てる方法を提供する。本方法は、第１の高圧タービン組立体、第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体、及び第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器を備えた第１の蒸気タービン系列を準備するステップを含む。本方法はまた、第２の高圧タービン組立体、第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器を備えた第２の蒸気タービン系列を準備するステップを含む。本方法はさらに、第１の復水器及び第２の復水器に冷却チューブを結合して、該冷却チューブが、冷却媒体を冷却媒体源から第１の復水器を通して、第１の復水器から第２の復水器を通して、また第２の復水器から冷却媒体源に戻すように導くように構成するステップを含む。
【０００７】
別の態様では、冷却媒体源と共に使用する蒸気タービン発電システムを提供する。本システムは、第１の高圧タービン組立体、第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体、及び第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器を備えた第１の蒸気タービン系列を含む。本システムはまた、第２の高圧タービン組立体、第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器を備えた第２の蒸気タービン系列を含む。本システムはさらに、第１の復水器及び第２の復水器に結合されかつ冷却媒体を冷却媒体源から第１の復水器を通して、第１の復水器から第２の復水器を通して、また第２の復水器から冷却媒体源に戻すように導くように構成された冷却チューブを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】蒸気タービン系列の流れ線図。
【図２】図１に示す蒸気タービン系列を利用した発電システムの流れ線図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法を限定ではなくて例示として説明している。この説明により、当業者は本開示を作製しかつ使用することが可能になり、また本説明は、現時点で本開示を実施する最良の形態であると思われるものを含む本開示の幾つかの実施形態について説明している。本明細書では、好ましい実施形態つまり複合サイクル発電システムに適用されるものとして、本開示を説明している。しかしながら、本開示は、複合サイクル発電システム以外の広範囲のシステム及び多様な用途における蒸気タービンに対して広く適用することを意図している。
【００１０】
図１は、例示的な蒸気タービン系列１００を示している。この例示的な実施形態では、系列１００は、熱源組立体１０２、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）組立体１０４、蒸気タービン組立体１０６、復水器組立体１０８及び原動機組立体１１０（例えば、少なくとも１つの発電機、ポンプ、プロペラなど）を含む。熱源組立体１０２には、それに限定されないが核熱源、石炭燃焼熱源、ガスタービン熱源、及び／又は系列１００が本明細書に説明したように機能することを可能にするあらゆるその他の熱源のようなあらゆる適当な熱源を含むことができる。この例示的な実施形態では、ＨＲＳＧ組立体１０４は、作動流体（例えば、液体水）を収容するためのリザーバを備えた複数圧力のＨＲＳＧを含むことができる。その他の実施形態では、ＨＲＳＧ組立体１０４は、系列１００が本明細書に説明したように機能することを可能にするあらゆる適当なタイプのあらゆる適当な数のＨＲＳＧを含むことができる。この例示的な実施形態では、ＨＲＳＧ組立体１０４は、熱を熱源組立体１０２から該ＨＲＳＧ組立体１０４に送ることのできる少なくとも１つの熱移送管路１１２を介して該熱源組立体１０２に結合される。ＨＲＳＧ組立体１０４はまた、蒸気を該ＨＲＳＧ組立体１０４から蒸気タービン組立体１０６に送ることのできる少なくとも１つの蒸気導管１１４を介して該蒸気タービン組立体１０６と流体連通して結合される。
【００１１】
この例示的な実施形態では、蒸気タービン組立体１０６は、直列流れ配置で高圧（ＨＰ）タービン組立体１１６、中圧（ＩＰ）タービン組立体１１８及び低圧（ＬＰ）タービン組立体１２０を含む。幾つかの実施形態では、ＬＰタービン組立体１２０は、あらゆる数のＬＰタービンセクション（例えば、デュアルフローＬＰタービンセクション）に適当に分割することができる。任意選択的に、蒸気タービン組立体１０６は、ＩＰタービン組立体１１８を含まなくて、ＨＰタービン組立体１１６及びＬＰタービン組立体１２０が互いに直接流体連通して結合される。この例示的な実施形態では、ＬＰタービン組立体１２０は、少なくとも１つの排出導管１２２を介して復水器組立体１０８と流体連通して結合され、また蒸気タービン組立体１０６は、少なくとも１つの駆動シャフト１２４を介して原動機組立体１１０に対して作動結合される。復水器組立体１０８は、少なくとも１つの復水移送管路１２６を介してＨＲＳＧ組立体１０４と流体連通して結合されて、あらゆる適当なポンプ１２８によって復水を復水器組立体１０８からＨＲＳＧ組立体１０４にポンプ圧送することができる。この例示的な実施形態では、復水器組立体１０８は、それを貫通して延びるあらゆる適当な数の冷却チューブ１３０を備えた液体対空気熱交換器を含み、各冷却チューブ１３０は、以下に詳細に説明するようにポンプ１３８によってあらゆる適当な冷却媒体（例えば、液体、気体など）を冷却媒体源１３２（例えば、湖、冷却塔など）から復水器組立体１０８を通して送る。
【００１２】
運転中に、熱源組立体１０２が熱を発生し、この熱は、熱移送管路１１２を介してＨＲＳＧ組立体１０４に導かれ、それによってＨＲＳＧ組立体１０４内の作動流体（例えば、液体水）を加熱して該ＨＲＳＧ組立体内で蒸気を発生させる。この蒸気は、蒸気導管１１４を介してＨＲＳＧ組立体１０４から蒸気タービン組立体１０６内に導かれて、該蒸気が順次にＨＰタービン組立体１１６、ＩＰタービン組立体１１８及びＬＰタービン組立体１２０を通して送られて、それぞれＨＰタービン組立体１１６、ＩＰタービン組立体１１８及びＬＰタービン組立体１２０を駆動しかつ駆動シャフト１２４を介して原動機組立体１１０を駆動して発電できるようにする。幾つかの実施形態では、ＨＰタービン組立体１１６から流出した蒸気は、第１の再熱導管１３４を介して該ＨＰタービン組立体１１６からＨＲＳＧ組立体１０４内に戻るように導いて該ＨＲＳＧ組立体１０４内で再加熱することができ、次に第２の再熱導管１３６を介してＨＲＳＧ組立体１０４からＩＰタービン組立体１１８内に導いて、蒸気タービン組立体１０６の作動効率を改善することができる（つまり、蒸気タービン組立体１０６は、少なくとも１つの「再熱サイクル」を有することができる）。蒸気は、ＬＰタービン組立体１２０を通って流れた後に排出導管１２２を介して復水器組立体１０８内に排出され、復水器組立体１０８内において、熱が蒸気から冷却チューブ１３０内を通って流れる冷却媒体に伝達され、それによって復水器組立体１０８内の蒸気を凝縮して該復水器組立体１０８内で復水（例えば、液体水）を生成する。復水は次に、ポンプ１２８により復水移送管路１２６を通して圧送されてＨＲＳＧ組立体１０４に戻って該ＨＲＳＧ組立体１０４内で再加熱され、また系列１００を通して再循環される。
【００１３】
図２は、第１の蒸気タービン系列４００及び第２の蒸気タービン系列５００を含む発電システム２００の１つの実施形態を示しており、これらの系列４００、５００は、図１に示す系列１００とほぼ同様であって、同様な構成要素は、図１で使用しているのと同じ参照符号を用いて表している。その他の実施形態では、発電システム２００は、該発電システム２００が本明細書に説明したように機能することを可能にするあらゆる適当な数の蒸気タービン系列（例えば、３つの系列、４つの系列、５つの系列など）を含むことができる。
【００１４】
第１の系列４００の例示的な実施形態では、熱源組立体１０２は、第１のガスタービン４０２及び第２のガスタービン４０４を含み（つまり、第１の系列４００は、複合サイクル構成として配置されている）、またＨＲＳＧ組立体１０４は、第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８を含む。その他の実施形態では、第１の系列４００は、あらゆる適当な数のガスタービン及び／又はあらゆるその他の適当な熱源によって加熱されるあらゆる適当な数のＨＲＳＧを含むことができる。この例示的な実施形態では、第１のガスタービン４０２は、第１の駆動シャフト４１６を介して第１の発電機４１４に対して作動結合され、かつ第１の熱移送管路４１８を介して第１のＨＲＳＧ４０６と流体連通して結合される。第２のガスタービン４０４は、第２の駆動シャフト４２２を介して第２の発電機４２０に対して作動結合され、かつ第２の熱移送管路４２４を介して第２のＨＲＳＧ４０８と流体連通して結合される。第１の系列４００の幾つかの実施形態では、第１のガスタービン４０２及び／又は第２のガスタービン４０４のいずれか又は両方は、蒸気タービン組立体１０６と共に、原動機組立体１１０に対して作動結合して、第１のガスタービン４０２、第２のガスタービン４０４及び／又は蒸気タービン組立体１０６が、原動機組立体１１０を協働して駆動することができる（例えば、第１の系列４００は、「直結形複合サイクル」構成とすることができる）。それに代えて、第１のガスタービン４０２及び／又は第２のガスタービン４０４は、それぞれ第１の駆動シャフト４１６及び／又は第２の駆動シャフト４２２を介してあらゆる適当な装置（例えば、ポンプ、プロペラ、圧縮機などのような機械的駆動装置）に対して作動結合することができる。
【００１５】
この例示的な実施形態では、第１の系列４００の蒸気タービン組立体１０６は、第１の蒸気タービン４１０を含み、また第１の系列４００の復水器組立体１０８は、第１の復水器４１２を含む。第１の蒸気タービン４１０のＨＰタービン組立体１１６は、第１のＨＰタービンセクション４３０を含み、また第１の蒸気タービン４１０のＩＰタービン組立体１１８は、第１のＩＰタービンセクション４３２を含む。第１の蒸気タービン４１０のＬＰタービン組立体１２０は、第１のＬＰタービンセクション４３４及び第２のＬＰタービンセクション４３６を含む。その他の実施形態では、第１の蒸気タービン４１０のＬＰタービン組立体１２０は、あらゆる適当な数のＬＰタービンセクションを有することができる。この例示的な実施形態では、第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８は、それぞれ第１の蒸気導管４２６及び第２の蒸気導管４２８を介して第１の蒸気タービン４１０と流体連通して結合され、また第１の復水器４１２は、それぞれ第１の復水移送管路４４０及び第２の復水移送管路４４２を介して第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８と流体連通して結合される。
【００１６】
第２の系列５００の例示的な実施形態では、熱源組立体１０２は、第３のガスタービン５０２及び第４のガスタービン５０４を含み（つまり、第２の系列５００は、複合サイクル構成として配置される）、またＨＲＳＧ組立体１０４は、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８を含む。その他の実施形態では、第２の系列５００は、あらゆる適当な数のガスタービン及び／又はあらゆるその他の適当な熱源によって加熱されるあらゆる適当な数のＨＲＳＧを含むことができる。この例示的な実施形態では、第３のガスタービン５０２は、第３の駆動シャフト５１６を介して第３の発電機５１４に対して作動結合され、かつ第３の熱移送管路５１８を介して第３のＨＲＳＧ５０６と流体連通して結合される。第４のガスタービン５０４は、第４の駆動シャフト５２２を介して第４の発電機５２０に対して作動結合され、かつ第４の熱移送管路５２４を介して第４のＨＲＳＧ５０８と流体連通して結合される。第２の系列５００の幾つかの実施形態では、第３のガスタービン５０２及び／又は第４のガスタービン５０４のいずれか又は両方は、蒸気タービン組立体１０６と共に、原動機組立体１１０に対して作動結合して、第３のガスタービン５０２、第４のガスタービン５０４及び／又は蒸気タービン組立体１０６が、原動機組立体１１０を協働して駆動することができる（例えば、第２の系列５００は、「直結形複合サイクル」構成とすることができる）。それに代えて、第３のガスタービン５０２及び／又は第４のガスタービン５０４は、それぞれ第３の駆動シャフト５１６及び／又は第４の駆動シャフト５２２を介してあらゆる適当な装置（例えば、ポンプ、プロペラ、圧縮機などのような機械的駆動装置）に対して作動結合することができる。
【００１７】
この例示的な実施形態では、第２の系列５００の蒸気タービン組立体１０６は、第２の蒸気タービン５１０を含み、また第２の系列５００の復水器組立体１０８は、第２の復水器５１２を含む。第２の蒸気タービン５１０のＨＰタービン組立体１１６は、第２のＨＰタービンセクション５３０を含み、また第２の蒸気タービン５１０のＩＰタービン組立体１１８は、第２のＩＰタービンセクション５３２を含む。第２の蒸気タービン５１０のＬＰタービン組立体１２０は、第３のＬＰタービンセクション５３４及び第４のＬＰタービンセクション５３６を含む。その他の実施形態では、第２の蒸気タービン５１０のＬＰタービン組立体１２０は、あらゆる適当な数のＬＰタービンセクションを有することができる。この例示的な実施形態では、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８は、それぞれ第３の蒸気導管５２６及び第４の蒸気導管５２８を介して第２の蒸気タービン５１０と流体連通して結合され、また第２の復水器５１２は、それぞれ第３の復水移送管路５４０及び第４の復水移送管路５４２を介して第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８と流体連通して結合される。この例示的な実施形態では、冷却チューブ１３０は、冷却媒体源１３２から復水器４１２を通して、復水器４１２から復水器５１２を通して、また復水器５１２から冷却媒体源１３２に戻るように延びて、ポンプ１３８により直列に冷却媒体を冷却媒体源１３２から復水器４１２及び復水器５１２を通して給送することができる。
【００１８】
発電システム２００が運転されている時、第１のガスタービン４０２、第２のガスタービン４０４、第３のガスタービン５０２及び第４のガスタービン５０４は、それぞれ第１の駆動シャフト４１６、第２の駆動シャフト４２２、第３の駆動シャフト５１６及び第４の駆動シャフト５２２を介して、それぞれ第１の発電機４１４、第２の発電機４２０、第３の発電機５１４及び第４の発電機５２０を同時に作動させる。第１のガスタービン４０２は、第１の熱移送管路４１８を介して高温ガスを第１のＨＲＳＧ４０６内に放出し、また第２のガスタービン４０４は、第２の熱移送管路４２４を介して高温ガスを第２のＨＲＳＧ４０８内に放出する。第３のガスタービン５０２は、第３の熱移送管路５１８を介して高温ガスを第３のＨＲＳＧ５０６内に放出し、また第４のガスタービン５０４は、第４の熱移送管路５２４を介して高温ガスを第４のＨＲＳＧ５０８内に放出する。従って、第１のＨＲＳＧ４０６、第２のＨＲＳＧ４０８、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８は、それらの中に収容している作動流体（例えば、液体水）を同時に加熱して蒸気を発生させる。
【００１９】
第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８は、蒸気を発生させ、この蒸気は、それぞれ第１の蒸気導管４２６及び第２の蒸気導管４２８を介して第１の蒸気タービン４１０内に送られる。具体的には、第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８内で発生した蒸気は、第１のＨＰタービンセクション４３０及び第１のＩＰタービンセクション４３２を通して送られ、その後第１のＬＰタービンセクション４３４を通して送られる蒸気の第１の部分と、第２のＬＰタービンセクション４３６を通して送られる蒸気の第２の部分とに分割され、それによって駆動シャフト１２４により系列４００の原動機組立体１１０を作動させて発電する。その他の実施形態では、第１の系列４００は、図１に示しかつ上述したように、少なくとも１つの再熱サイクルを有することができる。この例示的な実施形態では、蒸気の第１及び第２の部分は次に、それぞれ第１のＬＰタービンセクション４３４及び第２のＬＰタービンセクション４３６から系列４００の排出導管１２２を介して第１の復水器４１２内に排出される。第１の復水器４１２内で、熱が蒸気から冷却チューブ１３０を通って流れる冷却媒体に伝達されて、蒸気が凝縮して復水（例えば、液体水）を生成する。復水は、第１の系列４００のポンプ１２８によってそれぞれ第１の復水移送管路４４０及び第２の復水移送管路４４２を通して第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８に戻るように圧送されて、第１の系列４００内を再循環する。
【００２０】
第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８は、蒸気を発生させ、この蒸気は、それぞれ第３の蒸気導管５２６及び第４の蒸気導管５２８を介して第２の蒸気タービン５１０内に送られる。具体的には、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８内で発生した蒸気は、第２のＨＰタービンセクション５３０及び第２のＩＰタービンセクション５３２を通して送られ、その後第３のＬＰタービンセクション５３４を通して送られる蒸気の第１の部分と、第４のＬＰタービンセクション５３６を通して送られる蒸気の第２の部分とに分割され、それによって駆動シャフト１２４により系列５００の原動機組立体１１０を作動させて発電する。その他の実施形態では、第２の系列５００は、図１に示しかつ上述したように、少なくとも１つの再熱サイクルを有することができる。この例示的な実施形態では、蒸気の第１及び第２の部分は次に、それぞれ第３のＬＰタービンセクション５３４及び第４のＬＰタービンセクション５３６から系列５００の排出導管１２２を介して第２の復水器５１２内に排出される。第２の復水器５１２内で、熱が蒸気から冷却チューブ１３０を通って流れる冷却媒体に伝達されて、蒸気が凝縮して復水（例えば、液体水）を生成する。復水は、第２の系列５００のポンプ１２８によってそれぞれ第３の復水移送管路５４０及び第４の復水移送管路５４２を通して第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８に戻るように圧送されて、第２の系列５００内を再循環する。
【００２１】
この例示的な実施形態では、冷却媒体は、冷却媒体源１３２から冷却チューブ１３０を介して流れ方向Ｆ′に復水器４１２、５１２を通して送られる。具体的には、冷却媒体は、冷却媒体源１３２から第１の復水器４１２を通して、第１の復水器４１２から第２の復水器５１２を通して、また第２の復水器５１２から冷却媒体源１３２に戻るように送られて、復水器４１２、５１２は、互いに直列的に冷却媒体源１３２から冷却媒体を受ける。その他の実施形態では、冷却媒体は、第２の復水器５１２を通して送られた（流れた）後に、第１の復水器４１２を通して送る（つまり、流れ方向Ｆ′とは逆方向に）ことができる。それに代えて、発電システム２００が２つよりも多い系列及び／又は２つよりも多い復水器を含む場合には、冷却媒体は、あらゆる適当な順序でそれらの系列の復水器を通して送ることができる。
【００２２】
冷却媒体が直列に第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２を通して送られる（つまり、最初に第１の復水器４１２を通り、その後第２の復水器５１２を通って流れる）場合には、復水器４１２、５１２の各々内で異なる圧力を得ることが可能になる。具体的には、第２の復水器５１２（つまり、冷却媒体が後から流入する復水器）内よりも第１の復水器４１２（つまり、冷却媒体が最初に流入する復水器）内でより低い圧力を得ることが可能になる。１つの実施形態では、例えば、第１の復水器４１２内で約１．１ＨｇＡの圧力を、また第２の復水器５１２内で約１．３ＨｇＡの圧力を得ることが可能になる。発電システム２００が第３の復水器を有する第３の系列を含むその他の実施形態では、冷却媒体が第１の復水器４１２を通して、次に第２の復水器５１２を通して、その後第３の復水器を通して送られる場合には、第３の復水器内で約１．５ＨｇＡの圧力を得ることが可能になる。
【００２３】
さらに、冷却媒体を第１の復水器４１２を通して循環させた後に第２の復水器５１２を通して送る場合には、冷却媒体の対数平均温度を第１の復水器４１２内で低下させることが可能になり、それによって第１の復水器４１２をより低い復水器圧力になるように設計することが可能になる。従って、第１の復水器４１２内における復水器圧力がより低い場合には、第１の蒸気タービン４１０をより低い背圧を有するように設計し、それによって同じ性能レベル（例えば、熱供給レベル）におけるより大きな出力及び／又は上昇した正味複合サイクル効率（例えば、幾つかの用途では約０．２％の上昇）を得ることが可能になる。加えて、第１の復水器４１２内における復水器圧力がより低い場合には、第１の蒸気タービン４１０をより大きな最終段バケット（ＬＳＢ）長さを有するように設計することが可能になる。幾つかの実施形態では、第１の復水器４１２内の圧力の低下を補償するために、第１の系列４００のポンプ１２８は、より大きい吐出圧力を有するように設計することができ、かつ／又は第１の復水器４１２は、より大きい表面積を有するように設計して、復水器４１２、５１２間の対数平均温度差（ＬＭＴＤ）の減少を補償する。
【００２４】
１つの実施形態では、第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２間で冷却チューブ１３０に対してバイパスチューブ６４２を結合して、該第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２間を流れる冷却媒体の一部分を冷却媒体源１３２に分流させる（例えば、バイパスチューブ６４２に沿って配置した弁を開くことによって）こと及び／又は該第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２間で流れる冷却媒体を冷却媒体源１３２からの付加的冷却媒体で補足する（例えば、バイパスチューブ６４２に沿って配置したポンプ６４４を作動させることによって）ことのいずれか又は両方を可能にして、第１の系列４００及び第２の系列５００間のＬＳＢアニュラス速度及び／又はＬＢＳ排出損失における差を得て、それによって発電システム２００のあらゆる所定の運転負荷（つまり、ベース負荷時、部分負荷時など）の間にオペレータが該発電システム２００における平均ＬＳＢ排出損失を最少にしかつ該発電システム２００の平均運転効率を高めることができる。
【００２５】
本明細書に説明した方法及びシステムは、蒸気タービン系列内でより低い復水器圧力を得ることを可能にする。具体的には、本明細書に説明した方法及びシステムは、蒸気タービン系列の少なくとも１つにおける復水器圧力を低下させることによって複数の独立した復水式蒸気タービン系列の少なくとも１つ内でより低い背圧を得ることを可能にする。従って、本明細書に説明した方法及びシステムは、より大型の発電システムの出力及び効率能力を高めることができる。
【００２６】
以上、蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法の例示的な実施形態について、詳細に説明している。本明細書に説明した方法及びシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本方法及びシステムの構成要素は、本明細書に記載したその他の構成要素とは独立してかつ別個に利用することができる。例えば、本明細書に説明した方法及びシステムは、本明細書に記載したような複合サイクル発電システムでの実施に限定されないその他の用途を有することができる。むしろ、本明細書に説明した方法及びシステムは、様々なその他の発電システムと関連して実施及び利用することができる。
【００２７】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【符号の説明】
【００２８】
１００ 系列
１０２ 熱源組立体
１０４ 熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）組立体
１０６ 蒸気タービン組立体
１０８ 復水器組立体
１１０ 原動機組立体
１１２ 熱移送管路
１１４ 蒸気導管
１１６ 高圧（ＨＰ）タービン組立体
１１８ 中圧（ＩＰ）タービン組立体
１２０ 低圧（ＬＰ）タービン組立体
１２２ 排出導管
１２４ 駆動シャフト
１２６ 復水移送管路
１２８ ポンプ
１３０ 冷却チューブ
１３２ 冷却媒体源
１３４ 第１の再熱導管
１３６ 第２の再熱導管
１３８ ポンプ
２００ 発電システム
４００ 第１の系列
４０２ 第１のガスタービン
４０４ 第２のガスタービン
４０６ 第１のＨＲＳＧ
４０８ 第２のＨＲＳＧ
４１０ 第１の蒸気タービン
４１２ 第１の復水器
４１４ 第１の発電機
４１６ 第１の駆動シャフト
４１８ 第１の熱移送管路
４２０ 第２の発電機
４２２ 第２の駆動シャフト
４２４ 第２の熱移送管路
４２６ 第１の蒸気導管
４２８ 第２の蒸気導管
４３０ 第１のＨＰタービンセクション
４３２ 第１のＩＰタービンセクション
４３４ 第１のＬＰタービンセクション
４３６ 第２のＬＰタービンセクション
４４０ 第１の復水移送管路
４４２ 第２の復水移送管路
５００ 第２の系列
５０２ 第３のガスタービン
５０４ 第４のガスタービン
５０６ 第３のＨＲＳＧ
５０８ 第４のＨＲＳＧ
５１０ 第２の蒸気タービン
５１２ 第２の復水器
５１４ 第３の発電機
５１６ 第３の駆動シャフト
５１８ 第３の熱移送管路
５２０ 第４の発電機
５２２ 第４の駆動シャフト
５２４ 第４の熱移送管路
５２６ 第３の蒸気導管
５２８ 第４の蒸気導管
５３０ 第２のＨＰタービンセクション
５３２ 第２のＩＰタービンセクション
５３４ 第３のＬＰタービンセクション
５３６ 第４のＬＰタービンセクション
５４０ 第３の復水移送管路
５４２ 第４の復水移送管路
６４２ バイパスチューブ
６４４ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術分野は、総括的には蒸気タービンに関し、より具体的には、蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知の蒸気タービン発電システムは、少なくとも１つの蒸気タービン系列を含み、この蒸気タービン系列は、復水器を利用して排出蒸気を凝縮して該系列を通して再循環させるための液体水にする。具体的には、少なくとも幾つかの公知蒸気タービン発電システムは、複数の独立した蒸気タービン系列を利用しており、各系列は、その他の系列の復水器と並列状態で冷却されるそれ自体の復水器を備えている。
【０００３】
しかしながら、複数の独立した蒸気タービン系列が並列状態で冷却される場合に、独立した復水器間の復水器圧力差は、最小になる（つまり、それらの系列は、ほぼ同一の効率を有する傾向がある）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５５８１９９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、複数の独立した蒸気タービン系列の少なくとも１つにおける復水器圧力を低下させ、それによって発電システムの全体効率を増大させることができる蒸気タービン発電システムを有することは、有益であると言える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、冷却媒体源を有する蒸気タービン発電システムを組立てる方法を提供する。本方法は、第１の高圧タービン組立体、第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体、及び第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器を備えた第１の蒸気タービン系列を準備するステップを含む。本方法はまた、第２の高圧タービン組立体、第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器を備えた第２の蒸気タービン系列を準備するステップを含む。本方法はさらに、第１の復水器及び第２の復水器に冷却チューブを結合して、該冷却チューブが、冷却媒体を冷却媒体源から第１の復水器を通して、第１の復水器から第２の復水器を通して、また第２の復水器から冷却媒体源に戻すように導くように構成するステップを含む。
【０００７】
別の態様では、冷却媒体源と共に使用する蒸気タービン発電システムを提供する。本システムは、第１の高圧タービン組立体、第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体、及び第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器を備えた第１の蒸気タービン系列を含む。本システムはまた、第２の高圧タービン組立体、第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器を備えた第２の蒸気タービン系列を含む。本システムはさらに、第１の復水器及び第２の復水器に結合されかつ冷却媒体を冷却媒体源から第１の復水器を通して、第１の復水器から第２の復水器を通して、また第２の復水器から冷却媒体源に戻すように導くように構成された冷却チューブを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】蒸気タービン系列の流れ線図。
【図２】図１に示す蒸気タービン系列を利用した発電システムの流れ線図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法を限定ではなくて例示として説明している。この説明により、当業者は本開示を作製しかつ使用することが可能になり、また本説明は、現時点で本開示を実施する最良の形態であると思われるものを含む本開示の幾つかの実施形態について説明している。本明細書では、好ましい実施形態つまり複合サイクル発電システムに適用されるものとして、本開示を説明している。しかしながら、本開示は、複合サイクル発電システム以外の広範囲のシステム及び多様な用途における蒸気タービンに対して広く適用することを意図している。
【００１０】
図１は、例示的な蒸気タービン系列１００を示している。この例示的な実施形態では、系列１００は、熱源組立体１０２、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）組立体１０４、蒸気タービン組立体１０６、復水器組立体１０８及び原動機組立体１１０（例えば、少なくとも１つの発電機、ポンプ、プロペラなど）を含む。熱源組立体１０２には、それに限定されないが核熱源、石炭燃焼熱源、ガスタービン熱源、及び／又は系列１００が本明細書に説明したように機能することを可能にするあらゆるその他の熱源のようなあらゆる適当な熱源を含むことができる。この例示的な実施形態では、ＨＲＳＧ組立体１０４は、作動流体（例えば、液体水）を収容するためのリザーバを備えた複数圧力のＨＲＳＧを含むことができる。その他の実施形態では、ＨＲＳＧ組立体１０４は、系列１００が本明細書に説明したように機能することを可能にするあらゆる適当なタイプのあらゆる適当な数のＨＲＳＧを含むことができる。この例示的な実施形態では、ＨＲＳＧ組立体１０４は、熱を熱源組立体１０２から該ＨＲＳＧ組立体１０４に送ることのできる少なくとも１つの熱移送管路１１２を介して該熱源組立体１０２に結合される。ＨＲＳＧ組立体１０４はまた、蒸気を該ＨＲＳＧ組立体１０４から蒸気タービン組立体１０６に送ることのできる少なくとも１つの蒸気導管１１４を介して該蒸気タービン組立体１０６と流体連通して結合される。
【００１１】
この例示的な実施形態では、蒸気タービン組立体１０６は、直列流れ配置で高圧（ＨＰ）タービン組立体１１６、中圧（ＩＰ）タービン組立体１１８及び低圧（ＬＰ）タービン組立体１２０を含む。幾つかの実施形態では、ＬＰタービン組立体１２０は、あらゆる数のＬＰタービンセクション（例えば、デュアルフローＬＰタービンセクション）に適当に分割することができる。任意選択的に、蒸気タービン組立体１０６は、ＩＰタービン組立体１１８を含まなくて、ＨＰタービン組立体１１６及びＬＰタービン組立体１２０が互いに直接流体連通して結合される。この例示的な実施形態では、ＬＰタービン組立体１２０は、少なくとも１つの排出導管１２２を介して復水器組立体１０８と流体連通して結合され、また蒸気タービン組立体１０６は、少なくとも１つの駆動シャフト１２４を介して原動機組立体１１０に対して作動結合される。復水器組立体１０８は、少なくとも１つの復水移送管路１２６を介してＨＲＳＧ組立体１０４と流体連通して結合されて、あらゆる適当なポンプ１２８によって復水を復水器組立体１０８からＨＲＳＧ組立体１０４にポンプ圧送することができる。この例示的な実施形態では、復水器組立体１０８は、それを貫通して延びるあらゆる適当な数の冷却チューブ１３０を備えた液体対空気熱交換器を含み、各冷却チューブ１３０は、以下に詳細に説明するようにポンプ１３８によってあらゆる適当な冷却媒体（例えば、液体、気体など）を冷却媒体源１３２（例えば、湖、冷却塔など）から復水器組立体１０８を通して送る。
【００１２】
運転中に、熱源組立体１０２が熱を発生し、この熱は、熱移送管路１１２を介してＨＲＳＧ組立体１０４に導かれ、それによってＨＲＳＧ組立体１０４内の作動流体（例えば、液体水）を加熱して該ＨＲＳＧ組立体内で蒸気を発生させる。この蒸気は、蒸気導管１１４を介してＨＲＳＧ組立体１０４から蒸気タービン組立体１０６内に導かれて、該蒸気が順次にＨＰタービン組立体１１６、ＩＰタービン組立体１１８及びＬＰタービン組立体１２０を通して送られて、それぞれＨＰタービン組立体１１６、ＩＰタービン組立体１１８及びＬＰタービン組立体１２０を駆動しかつ駆動シャフト１２４を介して原動機組立体１１０を駆動して発電できるようにする。幾つかの実施形態では、ＨＰタービン組立体１１６から流出した蒸気は、第１の再熱導管１３４を介して該ＨＰタービン組立体１１６からＨＲＳＧ組立体１０４内に戻るように導いて該ＨＲＳＧ組立体１０４内で再加熱することができ、次に第２の再熱導管１３６を介してＨＲＳＧ組立体１０４からＩＰタービン組立体１１８内に導いて、蒸気タービン組立体１０６の作動効率を改善することができる（つまり、蒸気タービン組立体１０６は、少なくとも１つの「再熱サイクル」を有することができる）。蒸気は、ＬＰタービン組立体１２０を通って流れた後に排出導管１２２を介して復水器組立体１０８内に排出され、復水器組立体１０８内において、熱が蒸気から冷却チューブ１３０内を通って流れる冷却媒体に伝達され、それによって復水器組立体１０８内の蒸気を凝縮して該復水器組立体１０８内で復水（例えば、液体水）を生成する。復水は次に、ポンプ１２８により復水移送管路１２６を通して圧送されてＨＲＳＧ組立体１０４に戻って該ＨＲＳＧ組立体１０４内で再加熱され、また系列１００を通して再循環される。
【００１３】
図２は、第１の蒸気タービン系列４００及び第２の蒸気タービン系列５００を含む発電システム２００の１つの実施形態を示しており、これらの系列４００、５００は、図１に示す系列１００とほぼ同様であって、同様な構成要素は、図１で使用しているのと同じ参照符号を用いて表している。その他の実施形態では、発電システム２００は、該発電システム２００が本明細書に説明したように機能することを可能にするあらゆる適当な数の蒸気タービン系列（例えば、３つの系列、４つの系列、５つの系列など）を含むことができる。
【００１４】
第１の系列４００の例示的な実施形態では、熱源組立体１０２は、第１のガスタービン４０２及び第２のガスタービン４０４を含み（つまり、第１の系列４００は、複合サイクル構成として配置されている）、またＨＲＳＧ組立体１０４は、第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８を含む。その他の実施形態では、第１の系列４００は、あらゆる適当な数のガスタービン及び／又はあらゆるその他の適当な熱源によって加熱されるあらゆる適当な数のＨＲＳＧを含むことができる。この例示的な実施形態では、第１のガスタービン４０２は、第１の駆動シャフト４１６を介して第１の発電機４１４に対して作動結合され、かつ第１の熱移送管路４１８を介して第１のＨＲＳＧ４０６と流体連通して結合される。第２のガスタービン４０４は、第２の駆動シャフト４２２を介して第２の発電機４２０に対して作動結合され、かつ第２の熱移送管路４２４を介して第２のＨＲＳＧ４０８と流体連通して結合される。第１の系列４００の幾つかの実施形態では、第１のガスタービン４０２及び／又は第２のガスタービン４０４のいずれか又は両方は、蒸気タービン組立体１０６と共に、原動機組立体１１０に対して作動結合して、第１のガスタービン４０２、第２のガスタービン４０４及び／又は蒸気タービン組立体１０６が、原動機組立体１１０を協働して駆動することができる（例えば、第１の系列４００は、「直結形複合サイクル」構成とすることができる）。それに代えて、第１のガスタービン４０２及び／又は第２のガスタービン４０４は、それぞれ第１の駆動シャフト４１６及び／又は第２の駆動シャフト４２２を介してあらゆる適当な装置（例えば、ポンプ、プロペラ、圧縮機などのような機械的駆動装置）に対して作動結合することができる。
【００１５】
この例示的な実施形態では、第１の系列４００の蒸気タービン組立体１０６は、第１の蒸気タービン４１０を含み、また第１の系列４００の復水器組立体１０８は、第１の復水器４１２を含む。第１の蒸気タービン４１０のＨＰタービン組立体１１６は、第１のＨＰタービンセクション４３０を含み、また第１の蒸気タービン４１０のＩＰタービン組立体１１８は、第１のＩＰタービンセクション４３２を含む。第１の蒸気タービン４１０のＬＰタービン組立体１２０は、第１のＬＰタービンセクション４３４及び第２のＬＰタービンセクション４３６を含む。その他の実施形態では、第１の蒸気タービン４１０のＬＰタービン組立体１２０は、あらゆる適当な数のＬＰタービンセクションを有することができる。この例示的な実施形態では、第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８は、それぞれ第１の蒸気導管４２６及び第２の蒸気導管４２８を介して第１の蒸気タービン４１０と流体連通して結合され、また第１の復水器４１２は、それぞれ第１の復水移送管路４４０及び第２の復水移送管路４４２を介して第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８と流体連通して結合される。
【００１６】
第２の系列５００の例示的な実施形態では、熱源組立体１０２は、第３のガスタービン５０２及び第４のガスタービン５０４を含み（つまり、第２の系列５００は、複合サイクル構成として配置される）、またＨＲＳＧ組立体１０４は、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８を含む。その他の実施形態では、第２の系列５００は、あらゆる適当な数のガスタービン及び／又はあらゆるその他の適当な熱源によって加熱されるあらゆる適当な数のＨＲＳＧを含むことができる。この例示的な実施形態では、第３のガスタービン５０２は、第３の駆動シャフト５１６を介して第３の発電機５１４に対して作動結合され、かつ第３の熱移送管路５１８を介して第３のＨＲＳＧ５０６と流体連通して結合される。第４のガスタービン５０４は、第４の駆動シャフト５２２を介して第４の発電機５２０に対して作動結合され、かつ第４の熱移送管路５２４を介して第４のＨＲＳＧ５０８と流体連通して結合される。第２の系列５００の幾つかの実施形態では、第３のガスタービン５０２及び／又は第４のガスタービン５０４のいずれか又は両方は、蒸気タービン組立体１０６と共に、原動機組立体１１０に対して作動結合して、第３のガスタービン５０２、第４のガスタービン５０４及び／又は蒸気タービン組立体１０６が、原動機組立体１１０を協働して駆動することができる（例えば、第２の系列５００は、「直結形複合サイクル」構成とすることができる）。それに代えて、第３のガスタービン５０２及び／又は第４のガスタービン５０４は、それぞれ第３の駆動シャフト５１６及び／又は第４の駆動シャフト５２２を介してあらゆる適当な装置（例えば、ポンプ、プロペラ、圧縮機などのような機械的駆動装置）に対して作動結合することができる。
【００１７】
この例示的な実施形態では、第２の系列５００の蒸気タービン組立体１０６は、第２の蒸気タービン５１０を含み、また第２の系列５００の復水器組立体１０８は、第２の復水器５１２を含む。第２の蒸気タービン５１０のＨＰタービン組立体１１６は、第２のＨＰタービンセクション５３０を含み、また第２の蒸気タービン５１０のＩＰタービン組立体１１８は、第２のＩＰタービンセクション５３２を含む。第２の蒸気タービン５１０のＬＰタービン組立体１２０は、第３のＬＰタービンセクション５３４及び第４のＬＰタービンセクション５３６を含む。その他の実施形態では、第２の蒸気タービン５１０のＬＰタービン組立体１２０は、あらゆる適当な数のＬＰタービンセクションを有することができる。この例示的な実施形態では、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８は、それぞれ第３の蒸気導管５２６及び第４の蒸気導管５２８を介して第２の蒸気タービン５１０と流体連通して結合され、また第２の復水器５１２は、それぞれ第３の復水移送管路５４０及び第４の復水移送管路５４２を介して第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８と流体連通して結合される。この例示的な実施形態では、冷却チューブ１３０は、冷却媒体源１３２から復水器４１２を通して、復水器４１２から復水器５１２を通して、また復水器５１２から冷却媒体源１３２に戻るように延びて、ポンプ１３８により直列に冷却媒体を冷却媒体源１３２から復水器４１２及び復水器５１２を通して給送することができる。
【００１８】
発電システム２００が運転されている時、第１のガスタービン４０２、第２のガスタービン４０４、第３のガスタービン５０２及び第４のガスタービン５０４は、それぞれ第１の駆動シャフト４１６、第２の駆動シャフト４２２、第３の駆動シャフト５１６及び第４の駆動シャフト５２２を介して、それぞれ第１の発電機４１４、第２の発電機４２０、第３の発電機５１４及び第４の発電機５２０を同時に作動させる。第１のガスタービン４０２は、第１の熱移送管路４１８を介して高温ガスを第１のＨＲＳＧ４０６内に放出し、また第２のガスタービン４０４は、第２の熱移送管路４２４を介して高温ガスを第２のＨＲＳＧ４０８内に放出する。第３のガスタービン５０２は、第３の熱移送管路５１８を介して高温ガスを第３のＨＲＳＧ５０６内に放出し、また第４のガスタービン５０４は、第４の熱移送管路５２４を介して高温ガスを第４のＨＲＳＧ５０８内に放出する。従って、第１のＨＲＳＧ４０６、第２のＨＲＳＧ４０８、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８は、それらの中に収容している作動流体（例えば、液体水）を同時に加熱して蒸気を発生させる。
【００１９】
第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８は、蒸気を発生させ、この蒸気は、それぞれ第１の蒸気導管４２６及び第２の蒸気導管４２８を介して第１の蒸気タービン４１０内に送られる。具体的には、第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８内で発生した蒸気は、第１のＨＰタービンセクション４３０及び第１のＩＰタービンセクション４３２を通して送られ、その後第１のＬＰタービンセクション４３４を通して送られる蒸気の第１の部分と、第２のＬＰタービンセクション４３６を通して送られる蒸気の第２の部分とに分割され、それによって駆動シャフト１２４により系列４００の原動機組立体１１０を作動させて発電する。その他の実施形態では、第１の系列４００は、図１に示しかつ上述したように、少なくとも１つの再熱サイクルを有することができる。この例示的な実施形態では、蒸気の第１及び第２の部分は次に、それぞれ第１のＬＰタービンセクション４３４及び第２のＬＰタービンセクション４３６から系列４００の排出導管１２２を介して第１の復水器４１２内に排出される。第１の復水器４１２内で、熱が蒸気から冷却チューブ１３０を通って流れる冷却媒体に伝達されて、蒸気が凝縮して復水（例えば、液体水）を生成する。復水は、第１の系列４００のポンプ１２８によってそれぞれ第１の復水移送管路４４０及び第２の復水移送管路４４２を通して第１のＨＲＳＧ４０６及び第２のＨＲＳＧ４０８に戻るように圧送されて、第１の系列４００内を再循環する。
【００２０】
第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８は、蒸気を発生させ、この蒸気は、それぞれ第３の蒸気導管５２６及び第４の蒸気導管５２８を介して第２の蒸気タービン５１０内に送られる。具体的には、第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８内で発生した蒸気は、第２のＨＰタービンセクション５３０及び第２のＩＰタービンセクション５３２を通して送られ、その後第３のＬＰタービンセクション５３４を通して送られる蒸気の第１の部分と、第４のＬＰタービンセクション５３６を通して送られる蒸気の第２の部分とに分割され、それによって駆動シャフト１２４により系列５００の原動機組立体１１０を作動させて発電する。その他の実施形態では、第２の系列５００は、図１に示しかつ上述したように、少なくとも１つの再熱サイクルを有することができる。この例示的な実施形態では、蒸気の第１及び第２の部分は次に、それぞれ第３のＬＰタービンセクション５３４及び第４のＬＰタービンセクション５３６から系列５００の排出導管１２２を介して第２の復水器５１２内に排出される。第２の復水器５１２内で、熱が蒸気から冷却チューブ１３０を通って流れる冷却媒体に伝達されて、蒸気が凝縮して復水（例えば、液体水）を生成する。復水は、第２の系列５００のポンプ１２８によってそれぞれ第３の復水移送管路５４０及び第４の復水移送管路５４２を通して第３のＨＲＳＧ５０６及び第４のＨＲＳＧ５０８に戻るように圧送されて、第２の系列５００内を再循環する。
【００２１】
この例示的な実施形態では、冷却媒体は、冷却媒体源１３２から冷却チューブ１３０を介して流れ方向Ｆ′に復水器４１２、５１２を通して送られる。具体的には、冷却媒体は、冷却媒体源１３２から第１の復水器４１２を通して、第１の復水器４１２から第２の復水器５１２を通して、また第２の復水器５１２から冷却媒体源１３２に戻るように送られて、復水器４１２、５１２は、互いに直列的に冷却媒体源１３２から冷却媒体を受ける。その他の実施形態では、冷却媒体は、第２の復水器５１２を通して送られた（流れた）後に、第１の復水器４１２を通して送る（つまり、流れ方向Ｆ′とは逆方向に）ことができる。それに代えて、発電システム２００が２つよりも多い系列及び／又は２つよりも多い復水器を含む場合には、冷却媒体は、あらゆる適当な順序でそれらの系列の復水器を通して送ることができる。
【００２２】
冷却媒体が直列に第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２を通して送られる（つまり、最初に第１の復水器４１２を通り、その後第２の復水器５１２を通って流れる）場合には、復水器４１２、５１２の各々内で異なる圧力を得ることが可能になる。具体的には、第２の復水器５１２（つまり、冷却媒体が後から流入する復水器）内よりも第１の復水器４１２（つまり、冷却媒体が最初に流入する復水器）内でより低い圧力を得ることが可能になる。１つの実施形態では、例えば、第１の復水器４１２内で約１．１ＨｇＡの圧力を、また第２の復水器５１２内で約１．３ＨｇＡの圧力を得ることが可能になる。発電システム２００が第３の復水器を有する第３の系列を含むその他の実施形態では、冷却媒体が第１の復水器４１２を通して、次に第２の復水器５１２を通して、その後第３の復水器を通して送られる場合には、第３の復水器内で約１．５ＨｇＡの圧力を得ることが可能になる。
【００２３】
さらに、冷却媒体を第１の復水器４１２を通して循環させた後に第２の復水器５１２を通して送る場合には、冷却媒体の対数平均温度を第１の復水器４１２内で低下させることが可能になり、それによって第１の復水器４１２をより低い復水器圧力になるように設計することが可能になる。従って、第１の復水器４１２内における復水器圧力がより低い場合には、第１の蒸気タービン４１０をより低い背圧を有するように設計し、それによって同じ性能レベル（例えば、熱供給レベル）におけるより大きな出力及び／又は上昇した正味複合サイクル効率（例えば、幾つかの用途では約０．２％の上昇）を得ることが可能になる。加えて、第１の復水器４１２内における復水器圧力がより低い場合には、第１の蒸気タービン４１０をより大きな最終段バケット（ＬＳＢ）長さを有するように設計することが可能になる。幾つかの実施形態では、第１の復水器４１２内の圧力の低下を補償するために、第１の系列４００のポンプ１２８は、より大きい吐出圧力を有するように設計することができ、かつ／又は第１の復水器４１２は、より大きい表面積を有するように設計して、復水器４１２、５１２間の対数平均温度差（ＬＭＴＤ）の減少を補償する。
【００２４】
１つの実施形態では、第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２間で冷却チューブ１３０に対してバイパスチューブ６４２を結合して、該第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２間を流れる冷却媒体の一部分を冷却媒体源１３２に分流させる（例えば、バイパスチューブ６４２に沿って配置した弁を開くことによって）こと及び／又は該第１の復水器４１２及び第２の復水器５１２間で流れる冷却媒体を冷却媒体源１３２からの付加的冷却媒体で補足する（例えば、バイパスチューブ６４２に沿って配置したポンプ６４４を作動させることによって）ことのいずれか又は両方を可能にして、第１の系列４００及び第２の系列５００間のＬＳＢアニュラス速度及び／又はＬＢＳ排出損失における差を得て、それによって発電システム２００のあらゆる所定の運転負荷（つまり、ベース負荷時、部分負荷時など）の間にオペレータが該発電システム２００における平均ＬＳＢ排出損失を最少にしかつ該発電システム２００の平均運転効率を高めることができる。
【００２５】
本明細書に説明した方法及びシステムは、蒸気タービン系列内でより低い復水器圧力を得ることを可能にする。具体的には、本明細書に説明した方法及びシステムは、蒸気タービン系列の少なくとも１つにおける復水器圧力を低下させることによって複数の独立した復水式蒸気タービン系列の少なくとも１つ内でより低い背圧を得ることを可能にする。従って、本明細書に説明した方法及びシステムは、より大型の発電システムの出力及び効率能力を高めることができる。
【００２６】
以上、蒸気タービン発電システム及びそれを組立てる方法の例示的な実施形態について、詳細に説明している。本明細書に説明した方法及びシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本方法及びシステムの構成要素は、本明細書に記載したその他の構成要素とは独立してかつ別個に利用することができる。例えば、本明細書に説明した方法及びシステムは、本明細書に記載したような複合サイクル発電システムでの実施に限定されないその他の用途を有することができる。むしろ、本明細書に説明した方法及びシステムは、様々なその他の発電システムと関連して実施及び利用することができる。
【００２７】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【符号の説明】
【００２８】
１００ 系列
１０２ 熱源組立体
１０４ 熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）組立体
１０６ 蒸気タービン組立体
１０８ 復水器組立体
１１０ 原動機組立体
１１２ 熱移送管路
１１４ 蒸気導管
１１６ 高圧（ＨＰ）タービン組立体
１１８ 中圧（ＩＰ）タービン組立体
１２０ 低圧（ＬＰ）タービン組立体
１２２ 排出導管
１２４ 駆動シャフト
１２６ 復水移送管路
１２８ ポンプ
１３０ 冷却チューブ
１３２ 冷却媒体源
１３４ 第１の再熱導管
１３６ 第２の再熱導管
１３８ ポンプ
２００ 発電システム
４００ 第１の系列
４０２ 第１のガスタービン
４０４ 第２のガスタービン
４０６ 第１のＨＲＳＧ
４０８ 第２のＨＲＳＧ
４１０ 第１の蒸気タービン
４１２ 第１の復水器
４１４ 第１の発電機
４１６ 第１の駆動シャフト
４１８ 第１の熱移送管路
４２０ 第２の発電機
４２２ 第２の駆動シャフト
４２４ 第２の熱移送管路
４２６ 第１の蒸気導管
４２８ 第２の蒸気導管
４３０ 第１のＨＰタービンセクション
４３２ 第１のＩＰタービンセクション
４３４ 第１のＬＰタービンセクション
４３６ 第２のＬＰタービンセクション
４４０ 第１の復水移送管路
４４２ 第２の復水移送管路
５００ 第２の系列
５０２ 第３のガスタービン
５０４ 第４のガスタービン
５０６ 第３のＨＲＳＧ
５０８ 第４のＨＲＳＧ
５１０ 第２の蒸気タービン
５１２ 第２の復水器
５１４ 第３の発電機
５１６ 第３の駆動シャフト
５１８ 第３の熱移送管路
５２０ 第４の発電機
５２２ 第４の駆動シャフト
５２４ 第４の熱移送管路
５２６ 第３の蒸気導管
５２８ 第４の蒸気導管
５３０ 第２のＨＰタービンセクション
５３２ 第２のＩＰタービンセクション
５３４ 第３のＬＰタービンセクション
５３６ 第４のＬＰタービンセクション
５４０ 第３の復水移送管路
５４２ 第４の復水移送管路
６４２ バイパスチューブ
６４４ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体源（１３２）と共に使用する蒸気タービン発電システム（２００）であって、
第１の高圧タービン組立体（１１６）、前記第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体（１２０）、及び前記第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器（４１２）を含む第１の蒸気タービン系列（４００）と、
第２の高圧タービン組立体、前記第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び前記第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器（５１２）を含む第２の蒸気タービン系列（５００）と、
前記第１の復水器及び第２の復水器に結合されかつ冷却媒体を前記冷却媒体源（１３２）から前記第１の復水器を通して、前記第１の復水器から前記第２の復水器を通して、また前記第２の復水器から前記冷却媒体源に戻すように導くように構成された冷却チューブ（１３０）と
を含むシステム（２００）。
【請求項２】
前記第１の復水器（４１２）及び第２の復水器（５１２）間で前記冷却チューブ（１３０）に結合したバイパスチューブ（６４２）をさらに含み、前記バイパスチューブが、前記第１の復水器及び第２の復水器間を流れる前記冷却媒体の一部分を前記冷却媒体源（１３２）に分流させるように構成される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項３】
前記第１の復水器（４１２）及び第２の復水器（５１２）間で前記冷却チューブ（１３０）に結合したバイパスチューブ（６４２）をさらに含み、前記バイパスチューブが、前記第１の復水器及び第２の復水器間を流れる前記冷却媒体を前記冷却媒体源（１３２）からの付加的冷却媒体で補足するように構成される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項４】
前記第１の蒸気タービン系列（４００）が、前記第１の高圧タービン組立体（１１６）及び第１の低圧タービン組立体（１２０）の少なくとも１つに対して作動結合した第１の原動機組立体（１１０）を含む、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項５】
前記第１の低圧タービン組立体（１２０）が、第１の低圧タービンセクション（４３４）及び第２の低圧タービンセクション（４３６）を含み、前記第１の低圧タービンセクション及び第２の低圧タービンセクションが、前記第１の復水器（４１２）と流体連通して結合される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項６】
前記第１の蒸気タービン系列（４００）が、第１の熱回収蒸気発生器組立体（４０６）及び第１の熱源組立体（１０２）を含み、前記第１の熱回収蒸気発生器組立体が、前記第１の高圧タービン組立体（１１６）及び第１の低圧タービン組立体（１２０）と流体連通して結合され、前記第１の熱源組立体が、前記第１の熱回収蒸気発生器組立体と流体連通して結合される、請求項４記載のシステム（２００）。
【請求項７】
前記第２の蒸気タービン系列（５００）が、前記第２の高圧タービン組立体及び第２の低圧タービン組立体の少なくとも１つに対して作動結合した第２の原動機組立体を含む、請求項４記載のシステム（２００）。
【請求項８】
前記第１の熱源組立体（１０２）が、第１のガスタービン（４０２）を含み、
前記第１のガスタービンが、前記第１の熱回収蒸気発生器組立体（４０６）と流体連通して結合されて、該第１のガスタービンからの排気を該第１の熱回収蒸気発生器組立体に導くことができる、請求項６記載のシステム（２００）。
【請求項９】
前記第１のガスタービン（４０２）に対して作動結合した発電機（４１４）及び機械的駆動装置の少なくとも１つをさらに含む、請求項８記載のシステム（２００）。
【請求項１０】
前記第１のガスタービン（４０２）が、前記第１の原動機組立体（１１０）に対して作動結合される、請求項８記載のシステム（２００）。
【請求項１】
冷却媒体源（１３２）と共に使用する蒸気タービン発電システム（２００）であって、
第１の高圧タービン組立体（１１６）、前記第１の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の低圧タービン組立体（１２０）、及び前記第１の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第１の復水器（４１２）を含む第１の蒸気タービン系列（４００）と、
第２の高圧タービン組立体、前記第２の高圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の低圧タービン組立体、及び前記第２の低圧タービン組立体と流体連通して結合した第２の復水器（５１２）を含む第２の蒸気タービン系列（５００）と、
前記第１の復水器及び第２の復水器に結合されかつ冷却媒体を前記冷却媒体源（１３２）から前記第１の復水器を通して、前記第１の復水器から前記第２の復水器を通して、また前記第２の復水器から前記冷却媒体源に戻すように導くように構成された冷却チューブ（１３０）と
を含むシステム（２００）。
【請求項２】
前記第１の復水器（４１２）及び第２の復水器（５１２）間で前記冷却チューブ（１３０）に結合したバイパスチューブ（６４２）をさらに含み、前記バイパスチューブが、前記第１の復水器及び第２の復水器間を流れる前記冷却媒体の一部分を前記冷却媒体源（１３２）に分流させるように構成される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項３】
前記第１の復水器（４１２）及び第２の復水器（５１２）間で前記冷却チューブ（１３０）に結合したバイパスチューブ（６４２）をさらに含み、前記バイパスチューブが、前記第１の復水器及び第２の復水器間を流れる前記冷却媒体を前記冷却媒体源（１３２）からの付加的冷却媒体で補足するように構成される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項４】
前記第１の蒸気タービン系列（４００）が、前記第１の高圧タービン組立体（１１６）及び第１の低圧タービン組立体（１２０）の少なくとも１つに対して作動結合した第１の原動機組立体（１１０）を含む、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項５】
前記第１の低圧タービン組立体（１２０）が、第１の低圧タービンセクション（４３４）及び第２の低圧タービンセクション（４３６）を含み、前記第１の低圧タービンセクション及び第２の低圧タービンセクションが、前記第１の復水器（４１２）と流体連通して結合される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項６】
前記第１の蒸気タービン系列（４００）が、第１の熱回収蒸気発生器組立体（４０６）及び第１の熱源組立体（１０２）を含み、前記第１の熱回収蒸気発生器組立体が、前記第１の高圧タービン組立体（１１６）及び第１の低圧タービン組立体（１２０）と流体連通して結合され、前記第１の熱源組立体が、前記第１の熱回収蒸気発生器組立体と流体連通して結合される、請求項４記載のシステム（２００）。
【請求項７】
前記第２の蒸気タービン系列（５００）が、前記第２の高圧タービン組立体及び第２の低圧タービン組立体の少なくとも１つに対して作動結合した第２の原動機組立体を含む、請求項４記載のシステム（２００）。
【請求項８】
前記第１の熱源組立体（１０２）が、第１のガスタービン（４０２）を含み、
前記第１のガスタービンが、前記第１の熱回収蒸気発生器組立体（４０６）と流体連通して結合されて、該第１のガスタービンからの排気を該第１の熱回収蒸気発生器組立体に導くことができる、請求項６記載のシステム（２００）。
【請求項９】
前記第１のガスタービン（４０２）に対して作動結合した発電機（４１４）及び機械的駆動装置の少なくとも１つをさらに含む、請求項８記載のシステム（２００）。
【請求項１０】
前記第１のガスタービン（４０２）が、前記第１の原動機組立体（１１０）に対して作動結合される、請求項８記載のシステム（２００）。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２６１４４４（Ｐ２０１０−２６１４４４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１０１５６０（Ｐ２０１０−１０１５６０）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１５６０（Ｐ２０１０−１０１５６０）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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