複合サイクル発電プラント始動方法及び装置
【課題】複合サイクル発電プラントの始動システムを改善する。
【解決手段】本システムは、蒸気タービン１２とＨＲＳＧ１４と復水器１６とバイパスシステム２０とを含む。蒸気タービン１２はタービンセクション１８を含む。排熱回収ボイラ１４は、蒸気タービン１２に蒸気を供給するため蒸気タービン１２に接続できる。ＨＲＳＧ１４は再熱器１５を含む。バイパスシステム２０は、再熱器１５の下流の蒸気を復水器１６に送って再熱器１５の下流の蒸気圧力を調整するよう構成できる。バイパスシステム２０は、１以上のバイパスライン２１と、該バイパスライン２１に接続した１以上の制御バルブ２２と、再熱器１５の下流の蒸気圧力を監視する圧力ゲージ２４と、圧力ゲージ２４と通信して１以上の制御バルブ２２を作動させるコントローラ２３とを含む。
【解決手段】本システムは、蒸気タービン１２とＨＲＳＧ１４と復水器１６とバイパスシステム２０とを含む。蒸気タービン１２はタービンセクション１８を含む。排熱回収ボイラ１４は、蒸気タービン１２に蒸気を供給するため蒸気タービン１２に接続できる。ＨＲＳＧ１４は再熱器１５を含む。バイパスシステム２０は、再熱器１５の下流の蒸気を復水器１６に送って再熱器１５の下流の蒸気圧力を調整するよう構成できる。バイパスシステム２０は、１以上のバイパスライン２１と、該バイパスライン２１に接続した１以上の制御バルブ２２と、再熱器１５の下流の蒸気圧力を監視する圧力ゲージ２４と、圧力ゲージ２４と通信して１以上の制御バルブ２２を作動させるコントローラ２３とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、全体的に、複合サイクル発電プラントに関し、より詳細には、複合サイクル発電プラントの始動方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合サイクル発電プラントは、一般に、１以上のガスタービン、排熱回収ボイラ（「ＨＲＳＧ」）、及び蒸気タービンを含む。ガスタービンが高負荷又は全負荷で運転しているときに発生する過剰な蒸気圧力は、蒸気タービン始動時に蒸気タービン構成要素に応力を加える可能性があるので、従来の複合サイクル発電プラントの始動手法では、ガスタービンを低負荷状態に保持してガスタービン負荷速度を制限し、蒸気タービン始動中の蒸気圧力を制御することが必要とされる。
【０００３】
このような保持及び制限は、始動時のガスタービンの高排出エミッション、始動及び負荷運転時間の増大、及び燃料消費量の増加の一因となる。従って、ガスタービンを低負荷及び低い負荷速度に保持することにより、ガスタービンは、蒸気タービン始動及び負荷運転中に高排出エミッションを伴う低効率な運転を余儀なくされる。更に、ガスタービンの負荷及び負荷速度が低いことにより、蒸気タービン始動及び負荷運転中に複合サイクル発電プラントが得る収益が少なくなる。
【０００４】
当該技術分野において、蒸気タービン始動及び負荷運転中にガスタービン及びＨＲＳＧを正常な動作条件で作動可能にする複合サイクル発電プラント始動方法を提供する種々の方式が知られている。例えば、１つの方式は、複合サイクル発電プラントに追加の配管及びバルブを含めて、復水器のような蒸気を収容するよう設計された機器に過剰蒸気を送ることにより蒸気タービンに流入する前の蒸気圧力を下げることである。しかしながら、複合サイクル発電プラントに配管を追加するには費用がかかる。加えて、複合サイクル発電プラントにおいて追加の配管に利用可能なスペースは制限される場合があり、追加の配管の設置が困難である可能性が高い。更に、複合サイクル発電プラントにおける追加の配管の構成は、制御できない大きな圧力低下を引き起こす恐れがあり、発電プラントに損傷を与える場合もある。
【０００５】
従って、当該技術分野において、複合サイクル発電プラントの始動システム及び方法を改善することが望ましい。例えば、ガスタービン及びＨＲＳＧを正常な動作条件で作動可能にしながら、蒸気タービン始動及び負荷運転中に蒸気流を送って蒸気タービンに流入する前の蒸気圧力を下げるシステム及び方法が有利となる。加えて、既存の発電プラントの配管を利用する複合サイクル発電プラント始動システムが望ましいとすることができる。更に、安価で、設置が容易であり、全発電プラント作動条件下で制御可能な複合サイクル発電プラント始動システムが当該技術分野で受け入れられることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４２０１９２４号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はその説明から自明なものとすることができ、或いは本発明を実施することにより知ることができる。
【０００８】
１つの実施形態において、蒸気タービン、ＨＲＳＧ、復水器、及びバイパスシステムを含む複合サイクル発電プラント始動システムが提供される。蒸気タービンは、タービンセクションを含むことができる。ＨＲＳＧは、蒸気タービンに動作可能に接続され、蒸気を蒸気タービンに提供することができる。ＨＲＳＧは再熱器を含むことができる。バイパスシステムは、再熱器の下流側の蒸気を復水器に送ることにより再熱器の下流の蒸気圧力を調整するよう構成することができる。バイパスシステムは、少なくとも１つのバイパスラインと、少なくとも１つのバイパスラインに動作可能に接続された少なくとも１つの制御バルブと、再熱器の下流側の蒸気圧力を監視するよう構成された圧力ゲージと、圧力ゲージと通信し、少なくとも１つの制御バルブを作動させるよう構成されたコントローラと、を含むことができる。従って、蒸気圧力は、タービンセクションに流入するのに好適な圧力範囲に調整することができる。
【０００９】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１０】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の複合サイクル発電プラント始動システムの１つの実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、その実施例を図面に示した本発明の実施形態について詳細に説明する。各実施例は、本発明の限定ではなく例証として提供される。実際に、当業者であれば、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正及び変形を本発明において実施できる点は理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１３】
図１は、複合サイクル発電プラント始動システム１０の１つの実施形態の概略図である。システム１０は、ガスタービン（図示せず）、蒸気タービン１２、排熱回収ボイラ（「ＨＲＳＧ」）１４、及び復水器１６を含むことができる。例えば、ＨＲＳＧ１４及び復水器１６は、蒸気タービン１２に作動可能に接続することができる。更に、本システム１０は、１つよりも多いガスタービン、蒸気タービン１２、ＨＲＳＧ１４、及び復水器１６を含むことができる。
【００１４】
蒸気タービン１２は、タービンセクション１８を含むことができる。例えば、１つの実施形態において、タービンセクション１８は、中圧タービンとすることができる。蒸気タービン１２は更に、例えば、タービンセクション１７及び１９など、他のタービンセクションを含むことができる。例えば、１つの実施形態において、タービンセクション１７は低圧タービンとすることができる。１つの実施形態において、タービンセクション１９は高圧タービンとすることができる。蒸気タービン１２は更に、他のタービンセクションを含むことができる。本開示のタービンセクション１７、１８、及び１９は、限定ではないが、低圧、中圧、及び高圧タービンであるが、蒸気タービンにおいて作動可能な何らかのタービン、タービンセクション、又はタービン構成要素とすることができる点は理解されたい。
【００１５】
ＨＲＳＧ１４は、第１のドラムセクション４１、第２のドラムセクション４２、及び再熱器１５を含むことができる。第１のドラムセクション４１及び第２のドラムセクション４２は、システム１０の種々の構成要素に蒸気を提供するよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、第１のドラムセクション４１は、下流側過熱器セクション（図示せず）と結合することができる高圧ドラムセクションとすることができる。高圧ドラムセクション及び過熱器セクションは、高圧の過熱蒸気を供給することができる。第１のドラムセクション４１により供給される蒸気は、タービンセクション１９など、タービンセクションに送ることができる。制御バルブ４６は、タービンセクション１９への蒸気の供給を制御するよう構成することができる。更に、蒸気は、例えば、タービンセクション１９がオフラインであるときにはバイパスシステム４５に送ることができる。タービンセクション１９及びバイパスシステム４５を通過した後、蒸気は再熱器１５に送ることができる。
【００１６】
１つの実施形態の例示的な態様において、第２のドラムセクション４２は中圧ドラムセクションとすることができ、中圧ドラムセクションは、中圧の蒸気を供給することができる。第２のドラムセクション４２により供給される蒸気は、再熱器１５に送ることができる。更に、１つの実施形態において、第２のドラムセクション４２により供給される蒸気は、再熱器１５に流入する前にタービンセクション１９及びバイパスシステム４５の下流側の蒸気と組み合わせることができる。
【００１７】
再熱器１５は、蒸気がタービンセクション１８に流入する前にシステム１０の種々の構成要素によって供給される蒸気を加熱するよう構成することができる。例えば、第１のドラムセクション４１、タービンセクション１９、バイパスシステム４５、及び第２のドラムセクション４２の下流側の蒸気は、再熱器入口１５．１を通って再熱器１５に流入することができる。この蒸気は、タービンセクション１８に流入する前に高温の再熱蒸気温度までなど、再熱器１５において加熱することができる。制御バルブ４７は、タービンセクション１８への蒸気の供給を制御するよう構成することができる。
【００１８】
従って、ある実施形態の例示的な態様において、正常作動条件下でのＨＲＳＧ１４の第１のドラムセクション４１は、蒸気を蒸気タービン１２のタービンセクション１９に供給することができる。蒸気は比較的高圧になることができ、第１のドラムセクション４１及びタービンセクション１９は、それぞれ、高圧ドラムセクション及び高圧タービンとすることができる。例えば、１つの実施形態において、蒸気は、およそ１８００からおよそ２５００ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）までの範囲又はこれらの間の何れかの部分範囲で第１のドラムセクションから供給することができる。
【００１９】
タービンセクション１９によりエネルギーが蒸気から抽出された後、蒸気は、再熱器１５に供給されて再熱することができる。１つの実施形態において、蒸気が再熱器入口１５．１を通って再熱器１５に入る前に、蒸気は、ＨＲＳＧ１４の第２のドラムセクション４２により供給される蒸気と組み合わせることができる。第２のドラムセクション４２により供給される蒸気は比較的中圧とすることができ、第２のドラムセクション４２は、中圧ドラムセクションとすることができる。例えば、１つの実施形態において、蒸気は、およそ１００からおよそ３８０ｐｓｉａの範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲で第２のドラムセクションから供給することができる。
【００２０】
次に、第１のドラムセクション４１、タービンセクション１９、バイパスシステム４５、及び第２のドラムセクション４２の下流側の蒸気は、再熱器入口１５．１を通って再熱器１５に入ることができる。再熱器１５は、蒸気がタービンセクション１８に流入する前に蒸気を高温の再熱蒸気温度までなど加熱することができる。正常作動条件下では、再熱器１５により蒸気が加熱された後、タービンセクション１８に供給することができる。再熱器１５の下流側の蒸気は、比較的中圧にすることができ、タービンセクション１８は、中圧タービンとすることができる。１つの実施形態において、再熱器１５の下流側の蒸気は、１２０ｐｓｉａを超える圧力で再熱器１５から供給することができる。例えば、正常作動条件下では、再熱器１５の下流側の蒸気は、およそ２５０からおよそ３８０ｐｓｉａの範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲で再熱器１５から供給することができる。
【００２１】
タービンセクション１８においてエネルギーが蒸気から抽出された後、蒸気は、タービンセクション１７に供給することができる。タービンセクション１８により供給される蒸気は、比較的低圧とすることができ、タービンセクション１７は低圧タービンとすることができる。例えば、１つの実施形態において、蒸気は、およそ１５からおよそ６０ｐｓｉａの範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲でタービンセクション１８からタービンセクション１７に供給することができる。
【００２２】
タービンセクション１７においてエネルギーが蒸気から抽出された後、蒸気は、復水器１６に供給することができる。復水器１６は、蒸気を凝縮するよう作動することができ、該蒸気はシステム１０に供給し戻すことができる。
【００２３】
タービンセクション１７、１８、１９、第１及び第２のドラムセクション４１、４２、及び再熱器１５の正常作動条件において開示された圧力範囲は、複合サイクル発電プラントの正常作動条件の例示に過ぎない点は理解されたい。タービンセクション１７、１８、１９、第１及び第２のドラムセクション４１、４２、及び再熱器１５の作動は、開示されるこれらの圧力範囲に限定されるものではない。むしろ、タービンセクション１７、１８、１９、第１及び第２のドラムセクション４１、４２、及び再熱器１５は、蒸気タービンの技術分野で公知の何れかの圧力範囲で作動することができる。
【００２４】
システム１０は更に、過熱低減器４８、４９を含むことができる。１つの実施形態において、過熱低減器４８は、蒸気がバイパスシステム４５から出るときに該蒸気を冷却するよう構成することができる。１つの実施形態において、過熱低減器４９は、蒸気が復水器１６に流入するときに該蒸気を冷却するよう構成することができる。
【００２５】
システム１０は更に、第１のバイパスシステム２０を含むことができる。第１のバイパスシステム２０は、再熱器１５の下流側の蒸気を復水器１６に送ることにより再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整するよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、第１のバイパスシステム２０は、中圧バイパスシステムとすることができる。再熱器１５の下流側の蒸気を復水器１６に送ることにより、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８に流入させるのに好適な圧力範囲まで調整することができる。
【００２６】
ある実施形態の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８の始動に好適な圧力範囲まで調整するよう構成することができる。ある実施形態の別の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８の運転停止に好適な圧力範囲まで調整するよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、タービンセクション１８の始動及び運転停止に好適な圧力範囲は同じである。別の実施形態において、タービンセクション１８の始動に好適な圧力範囲は、タービンセクション１８の運転停止に好適な圧力範囲とは異なる。１つの実施形態において、タービンセクション１８の始動又は運転停止は、ガスタービン及びＨＲＳＧ１４が正常作動条件で作動している間に行うことができる。
【００２７】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、タービンセクション１８は中圧タービンとすることができる。例えば、中圧タービンの始動及び運転停止など、中圧タービンへの流入に好適とすることができる蒸気の圧力範囲は、およそ９０からおよそ１２０ｐｓｉａ、又はこれらの間の何れかの部分範囲とすることができる。再熱器１５の下流側の蒸気の圧力は、例えば、１２０ｐｓｉａを超えることができる。例えば、正常作動条件下では、再熱器１５の下流側の蒸気は、およそ２５０からおよそ３８０ｐｓｉａ、又はこれらの間の何れかの部分範囲で再熱器１５から供給することができる。従って、第１のバイパスシステム２０では、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を、１２０ｐｓｉａを上回る圧力から、中圧タービンの始動及び運転停止に好適な圧力範囲とすることができるおよそ９０からおよそ１２０ｐｓｉａの範囲に調整するよう構成することができる。しかしながら、タービンセクション１８に流入するのに好適な蒸気圧力範囲は、９０から１２０ｐｓｉａの範囲に限定されず、タービンセクション１８、蒸気タービン１２、又はシステム１０において所望される何れかの蒸気圧力範囲とすることができる点は理解されたい。
【００２８】
第１のバイパスシステム２０は、少なくとも１つのバイパスライン２１及び少なくとも１つの制御バルブ２２を含むことができる。更に、１つの実施形態において、少なくとも１つのバイパスライン２１は、複数のバイパスライン２１であってもよく、少なくとも１つの制御バルブ２２は、複数の制御バルブ２２であってもよい。制御バルブ２２は、バイパスライン２１に動作可能に接続することができる。
【００２９】
第１のバイパスシステム２０は更に、コントローラ２３及び圧力ゲージ２４を含むことができる。圧力ゲージ２４は、コントローラ２３に動作可能に接続することができる。圧力ゲージ２４は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を監視するよう構成することができる。コントローラ２３は、圧力ゲージ２４と通信して制御バルブ２２を作動させ、第１のバイパスシステム２０が、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８に流入するのに好適な圧力範囲に調整する働きをするように構成することができる。
【００３０】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、コントローラ２３は、制御バルブ２２を順次作動させるよう構成することができる。ある実施形態の別の例示的な態様において、コントローラ２３は、制御バルブ２２を縦一列の形態で作動させるよう構成することができる。しかしながら、制御バルブ２２を作動させるコントローラ２３の構成は、順次的又は縦一列の形態の制御バルブ２２の作動に限定されるものではなく、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整するよう設計された何れかの構成とすることができる点は理解されたい。
【００３１】
ある実施形態の例示的な態様において、コントローラ２３は、制御バルブ２２を順次的に作動させるよう構成することができる。例えば、制御バルブ２２の順次的作動は、再熱器１５の下流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに制御バルブ２２を開放し、第１の制御バルブ２２．１を自動制御に設定し、第１の制御バルブ２２．１が固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブ２２．２を自動制御に設定することを含む。１つの実施形態において、制御バルブ２２を開放するステップは、最小ストローク設定で制御バルブ２２を設定することを含むことができる。１つの実施形態において、制御バルブ２２を自動制御に設定するステップは、制御バルブ２２を調整可能なストローク設定に設定することを含むことができ、制御バルブ２２のストロークを自動的に調整して、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８への流入に好適な圧力範囲に調整又は維持するようにする。更に、第１の制御バルブが固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブを自動制御に設定するステップは、複数の制御バルブ２２について順次的に繰り返すことができる。制御バルブ２２は、第１の制御バルブ２２．１及び第２の制御バルブ２２．２に限定されず、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整するのに必要なあらゆる数の制御バルブ２２を含むことができる点は理解されたい。
【００３２】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０の圧力ゲージ２４は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力が固定圧力限界を超える圧力であることを検知することができる。圧力ゲージ２４は、この状態をコントローラ２３に伝達することができる。コントローラ２３は、制御バルブ２２を最小ストローク設定まで開放し、第１の制御バルブ２２．１を自動制御に設定することにより制御バルブ２２を作動させることができる。従って、第１の制御バルブ２２．１のストロークを自動的に調整し、第１の制御バルブ２２．１のストロークが固定バルブストローク限度に達するまで、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８に流入するのに好適な圧力範囲内に調整又は維持することができるようにする。第１の制御バルブ２２．１が固定バルブストローク限度に達すると、コントローラ２３は、第２の制御バルブ２２．２を自動制御に設定するよう作動することができる。第２の制御バルブ２２．２が固定バルブストローク限度に達すると、コントローラ２３は、別の制御バルブ２２を自動制御に設定するよう作動することができ、このシーケンスは、複数の制御バルブ２２について繰り返すことができる。この手法に続いて、タービンセクション１８の始動又は運転停止に好適な圧力範囲までなど、タービンセクション１８に流入するのに好適な圧力範囲に再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整することができる。
【００３３】
１つの実施形態において、固定圧力限界は１２０ｐｓｉａとすることができる。１つの実施形態において、固定バルブストローク限度は９０％とすることができる。別の実施形態において、固定バルブストローク限度は１００％であってもよい。更に別の実施形態において、固定バルブストローク限度は、９０％から１００％の範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲とすることができる。
【００３４】
ある実施形態の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０は、既存の複合サイクル発電プラント機器から少なくとも部分的に構成することができる。例えば、既存の複合サイクル発電プラント構成要素は、第１のバイパスシステム２０を構成するよう経路変更、転換、又は修正することができる。１つの実施形態において、第１のバイパスシステム２０の種々のバイパスライン２１及び制御バルブ２２は、既存の複合サイクル発電プラント機器から構成することができる。１つの実施形態において、制御バルブ２２．１、関連のバイパスライン２１、及びコントローラ２３は、既存の複合サイクル発電プラント機器から構成することができる。例えば、制御バルブ２２．１、関連のバイパスライン２１、及びコントローラ２３は、第１のバイパスシステム２０で使用するために経路変更、転換、又は修正することができる。既存の機器を使用することで第１のバイパスシステム２０の設置が安価になり、限られたスペース要件内に第１のバイパスシステム２０を設置できるので、既存の機器を用いて第１のバイパスシステム２０を構成することは有利とすることができる。更に、追加の配管の使用を制限することにより、例えば、発電プラントに損傷を与える可能性がある大きな制御できない圧力低下を阻止することができる。本発明の既存の複合サイクル発電プラント機器は、バイパスバルブ２１又は制御バルブ２２に限定されず、バイパスシステム２０を構成するのに用いることができる何れかの複合サイクル発電プラント機器であってもよい点は理解されたい。
【００３５】
１つの実施形態において、複合サイクル発電プラント始動システム１０は、第２のバイパスシステム３０を含むことができる。第２のバイパスシステム３０は、再熱器１５の上流側の蒸気を第１のバイパスシステム２０に送ることによって再熱器１５の上流側の蒸気の圧力を調整するよう構成することができる。１つの実施形態において、第２のバイパスシステム３０は、第１のドラムセクション４１から第１のバイパスシステム２０に蒸気を送るよう構成することができる。１つの実施形態において、第２のバイパスシステム３０は、第１のバイパスシステム２０を通して復水器１６に蒸気を送るよう構成することができる。ある実施形態の例示的な態様において、第２のバイパスシステム３０は高圧バイパスシステムとすることができる。
【００３６】
例えば、再熱器１５の上流側の蒸気を第１のバイパスシステム２０に送ることにより、再熱器入口１５．１において蒸気圧力を調整することができる。再熱器入口１５．１での蒸気圧力を調整することにより、タービンセクション１９から出る蒸気の温度を調整することができる。例えば、再熱器入口１５．１での蒸気圧力が下がると、タービンセクション１９から出る蒸気の温度を低下させることができる。タービンセクション１９から出る蒸気の温度を調整することにより、システム１０にかかる歪みを低減することができる。
【００３７】
更に、再熱器１５の上流側の蒸気を第１のバイパスシステム２０に送ることにより、タービンセクション１９及び制御バルブ４６の上流側の蒸気圧力を調整することができる。タービンセクション１９及び制御バルブ４６の上流側の蒸気圧力を調整することにより、制御バルブ４６前後の圧力低下を調整することができる。例えば、タービンセクション１９及び制御バルブ４６の上流側の蒸気圧力が下がると、制御バルブ４６前後の圧力低下を減少させることができる。制御バルブ４６前後の圧力低下を調整することで、制御バルブ４６の信頼性が向上し、寿命を延ばすことができる。
【００３８】
第２のバイパスシステム３０は、少なくとも１つのバイパスライン３１及び少なくとも１つの制御バルブ３２を含むことができる。更に、１つの実施形態において、少なくとも１つのバイパスライン３１は、複数のバイパスライン３１とすることができ、少なくとも１つの制御バルブ３２は、複数の制御バルブ３２とすることができる。制御バルブ３２は、バイパスライン３１に動作可能に接続することができる。
【００３９】
第２のバイパスシステム３０は更に、コントローラ３３及び圧力ゲージ３４を含むことができる。圧力ゲージ３４は、コントローラ３３に動作可能に接続することができる。圧力ゲージ３４は、再熱器１５の上流側の蒸気圧力を監視するよう構成することができる。コントローラ３３は、圧力ゲージ３４と通信して制御バルブ３２を作動させ、第２のバイパスシステム３０が、再熱器１５の上流側の蒸気の圧力を調整する働きをするように構成することができる。例えば、１つの実施形態において、コントローラ３３は、再熱器１５の上流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに、例えば、第１のバイパスシステム２０に関して上記で検討したように制御バルブ３２を縦一列又は順次的に作動させるなど、制御バルブ３２を作動させるよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、コントローラ３３は、第１のバイパスシステム２０に関して上記で検討したように、制御バルブ３２を最小ストローク設定まで開放し、次いで、制御バルブ３２が固定バルブストローク限度に達したときに制御バルブ３２を自動制御に設定することによって制御バルブ３２を作動させることができる。１つの実施形態において、コントローラ３３は、再熱器入口１５．１の直ぐ上流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに制御バルブ３２を作動させるよう構成することができる。
【００４０】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、圧力ゲージ３４は、再熱器１５の上流側（再熱器入口１５．１の直ぐ上流側など）の蒸気の圧力が固定圧力限界を超える圧力であることを検知することができる。圧力ゲージ３４は、この状態をコントローラ３３に伝達することができる。次いで、コントローラ３３は、第１のバイパスシステム２０に関して上記で検討したように、制御バルブ３２を開放し、次いで、制御バルブ３２を自動制御に設定するよう機能することができる。
【００４１】
１つの実施形態において、とすることができる。１つの実施形態において、固定バルブストローク限度は９０％とすることができる。別の実施形態において、固定バルブストローク限度は１００％であってもよい。更に別の実施形態において、固定バルブストローク限度は、９０％から１００％の範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲とすることができる。
【００４２】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 複合サイクル発電プラント始動システム
１２ 蒸気タービン
１４ 排熱回収ボイラ
１５ 再熱器
１５．１ 再熱器入口
１６ 復水器
１７ タービンセクション
１８ タービンセクション
１９ タービンセクション
２０ 第１のバイパスシステム
２１ バイパスライン
２２ 制御バルブ
２２．１ 第１の制御バルブ
２２．２ 第２の制御バルブ
２３ コントローラ
２４ 圧力ゲージ
３０ 第２のバイパスシステム
３１ バイパスライン
３２ 制御バルブ
３３ コントローラ
３４ 圧力ゲージ
４１ 第１のドラムセクション
４２ 第２のドラムセクション
４５ バイパスシステム
４６ 制御バルブ
４７ 制御バルブ
４８ 過熱低減器
４９ 過熱低減器
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、全体的に、複合サイクル発電プラントに関し、より詳細には、複合サイクル発電プラントの始動方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合サイクル発電プラントは、一般に、１以上のガスタービン、排熱回収ボイラ（「ＨＲＳＧ」）、及び蒸気タービンを含む。ガスタービンが高負荷又は全負荷で運転しているときに発生する過剰な蒸気圧力は、蒸気タービン始動時に蒸気タービン構成要素に応力を加える可能性があるので、従来の複合サイクル発電プラントの始動手法では、ガスタービンを低負荷状態に保持してガスタービン負荷速度を制限し、蒸気タービン始動中の蒸気圧力を制御することが必要とされる。
【０００３】
このような保持及び制限は、始動時のガスタービンの高排出エミッション、始動及び負荷運転時間の増大、及び燃料消費量の増加の一因となる。従って、ガスタービンを低負荷及び低い負荷速度に保持することにより、ガスタービンは、蒸気タービン始動及び負荷運転中に高排出エミッションを伴う低効率な運転を余儀なくされる。更に、ガスタービンの負荷及び負荷速度が低いことにより、蒸気タービン始動及び負荷運転中に複合サイクル発電プラントが得る収益が少なくなる。
【０００４】
当該技術分野において、蒸気タービン始動及び負荷運転中にガスタービン及びＨＲＳＧを正常な動作条件で作動可能にする複合サイクル発電プラント始動方法を提供する種々の方式が知られている。例えば、１つの方式は、複合サイクル発電プラントに追加の配管及びバルブを含めて、復水器のような蒸気を収容するよう設計された機器に過剰蒸気を送ることにより蒸気タービンに流入する前の蒸気圧力を下げることである。しかしながら、複合サイクル発電プラントに配管を追加するには費用がかかる。加えて、複合サイクル発電プラントにおいて追加の配管に利用可能なスペースは制限される場合があり、追加の配管の設置が困難である可能性が高い。更に、複合サイクル発電プラントにおける追加の配管の構成は、制御できない大きな圧力低下を引き起こす恐れがあり、発電プラントに損傷を与える場合もある。
【０００５】
従って、当該技術分野において、複合サイクル発電プラントの始動システム及び方法を改善することが望ましい。例えば、ガスタービン及びＨＲＳＧを正常な動作条件で作動可能にしながら、蒸気タービン始動及び負荷運転中に蒸気流を送って蒸気タービンに流入する前の蒸気圧力を下げるシステム及び方法が有利となる。加えて、既存の発電プラントの配管を利用する複合サイクル発電プラント始動システムが望ましいとすることができる。更に、安価で、設置が容易であり、全発電プラント作動条件下で制御可能な複合サイクル発電プラント始動システムが当該技術分野で受け入れられることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４２０１９２４号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はその説明から自明なものとすることができ、或いは本発明を実施することにより知ることができる。
【０００８】
１つの実施形態において、蒸気タービン、ＨＲＳＧ、復水器、及びバイパスシステムを含む複合サイクル発電プラント始動システムが提供される。蒸気タービンは、タービンセクションを含むことができる。ＨＲＳＧは、蒸気タービンに動作可能に接続され、蒸気を蒸気タービンに提供することができる。ＨＲＳＧは再熱器を含むことができる。バイパスシステムは、再熱器の下流側の蒸気を復水器に送ることにより再熱器の下流の蒸気圧力を調整するよう構成することができる。バイパスシステムは、少なくとも１つのバイパスラインと、少なくとも１つのバイパスラインに動作可能に接続された少なくとも１つの制御バルブと、再熱器の下流側の蒸気圧力を監視するよう構成された圧力ゲージと、圧力ゲージと通信し、少なくとも１つの制御バルブを作動させるよう構成されたコントローラと、を含むことができる。従って、蒸気圧力は、タービンセクションに流入するのに好適な圧力範囲に調整することができる。
【０００９】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１０】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の複合サイクル発電プラント始動システムの１つの実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、その実施例を図面に示した本発明の実施形態について詳細に説明する。各実施例は、本発明の限定ではなく例証として提供される。実際に、当業者であれば、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正及び変形を本発明において実施できる点は理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１３】
図１は、複合サイクル発電プラント始動システム１０の１つの実施形態の概略図である。システム１０は、ガスタービン（図示せず）、蒸気タービン１２、排熱回収ボイラ（「ＨＲＳＧ」）１４、及び復水器１６を含むことができる。例えば、ＨＲＳＧ１４及び復水器１６は、蒸気タービン１２に作動可能に接続することができる。更に、本システム１０は、１つよりも多いガスタービン、蒸気タービン１２、ＨＲＳＧ１４、及び復水器１６を含むことができる。
【００１４】
蒸気タービン１２は、タービンセクション１８を含むことができる。例えば、１つの実施形態において、タービンセクション１８は、中圧タービンとすることができる。蒸気タービン１２は更に、例えば、タービンセクション１７及び１９など、他のタービンセクションを含むことができる。例えば、１つの実施形態において、タービンセクション１７は低圧タービンとすることができる。１つの実施形態において、タービンセクション１９は高圧タービンとすることができる。蒸気タービン１２は更に、他のタービンセクションを含むことができる。本開示のタービンセクション１７、１８、及び１９は、限定ではないが、低圧、中圧、及び高圧タービンであるが、蒸気タービンにおいて作動可能な何らかのタービン、タービンセクション、又はタービン構成要素とすることができる点は理解されたい。
【００１５】
ＨＲＳＧ１４は、第１のドラムセクション４１、第２のドラムセクション４２、及び再熱器１５を含むことができる。第１のドラムセクション４１及び第２のドラムセクション４２は、システム１０の種々の構成要素に蒸気を提供するよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、第１のドラムセクション４１は、下流側過熱器セクション（図示せず）と結合することができる高圧ドラムセクションとすることができる。高圧ドラムセクション及び過熱器セクションは、高圧の過熱蒸気を供給することができる。第１のドラムセクション４１により供給される蒸気は、タービンセクション１９など、タービンセクションに送ることができる。制御バルブ４６は、タービンセクション１９への蒸気の供給を制御するよう構成することができる。更に、蒸気は、例えば、タービンセクション１９がオフラインであるときにはバイパスシステム４５に送ることができる。タービンセクション１９及びバイパスシステム４５を通過した後、蒸気は再熱器１５に送ることができる。
【００１６】
１つの実施形態の例示的な態様において、第２のドラムセクション４２は中圧ドラムセクションとすることができ、中圧ドラムセクションは、中圧の蒸気を供給することができる。第２のドラムセクション４２により供給される蒸気は、再熱器１５に送ることができる。更に、１つの実施形態において、第２のドラムセクション４２により供給される蒸気は、再熱器１５に流入する前にタービンセクション１９及びバイパスシステム４５の下流側の蒸気と組み合わせることができる。
【００１７】
再熱器１５は、蒸気がタービンセクション１８に流入する前にシステム１０の種々の構成要素によって供給される蒸気を加熱するよう構成することができる。例えば、第１のドラムセクション４１、タービンセクション１９、バイパスシステム４５、及び第２のドラムセクション４２の下流側の蒸気は、再熱器入口１５．１を通って再熱器１５に流入することができる。この蒸気は、タービンセクション１８に流入する前に高温の再熱蒸気温度までなど、再熱器１５において加熱することができる。制御バルブ４７は、タービンセクション１８への蒸気の供給を制御するよう構成することができる。
【００１８】
従って、ある実施形態の例示的な態様において、正常作動条件下でのＨＲＳＧ１４の第１のドラムセクション４１は、蒸気を蒸気タービン１２のタービンセクション１９に供給することができる。蒸気は比較的高圧になることができ、第１のドラムセクション４１及びタービンセクション１９は、それぞれ、高圧ドラムセクション及び高圧タービンとすることができる。例えば、１つの実施形態において、蒸気は、およそ１８００からおよそ２５００ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）までの範囲又はこれらの間の何れかの部分範囲で第１のドラムセクションから供給することができる。
【００１９】
タービンセクション１９によりエネルギーが蒸気から抽出された後、蒸気は、再熱器１５に供給されて再熱することができる。１つの実施形態において、蒸気が再熱器入口１５．１を通って再熱器１５に入る前に、蒸気は、ＨＲＳＧ１４の第２のドラムセクション４２により供給される蒸気と組み合わせることができる。第２のドラムセクション４２により供給される蒸気は比較的中圧とすることができ、第２のドラムセクション４２は、中圧ドラムセクションとすることができる。例えば、１つの実施形態において、蒸気は、およそ１００からおよそ３８０ｐｓｉａの範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲で第２のドラムセクションから供給することができる。
【００２０】
次に、第１のドラムセクション４１、タービンセクション１９、バイパスシステム４５、及び第２のドラムセクション４２の下流側の蒸気は、再熱器入口１５．１を通って再熱器１５に入ることができる。再熱器１５は、蒸気がタービンセクション１８に流入する前に蒸気を高温の再熱蒸気温度までなど加熱することができる。正常作動条件下では、再熱器１５により蒸気が加熱された後、タービンセクション１８に供給することができる。再熱器１５の下流側の蒸気は、比較的中圧にすることができ、タービンセクション１８は、中圧タービンとすることができる。１つの実施形態において、再熱器１５の下流側の蒸気は、１２０ｐｓｉａを超える圧力で再熱器１５から供給することができる。例えば、正常作動条件下では、再熱器１５の下流側の蒸気は、およそ２５０からおよそ３８０ｐｓｉａの範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲で再熱器１５から供給することができる。
【００２１】
タービンセクション１８においてエネルギーが蒸気から抽出された後、蒸気は、タービンセクション１７に供給することができる。タービンセクション１８により供給される蒸気は、比較的低圧とすることができ、タービンセクション１７は低圧タービンとすることができる。例えば、１つの実施形態において、蒸気は、およそ１５からおよそ６０ｐｓｉａの範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲でタービンセクション１８からタービンセクション１７に供給することができる。
【００２２】
タービンセクション１７においてエネルギーが蒸気から抽出された後、蒸気は、復水器１６に供給することができる。復水器１６は、蒸気を凝縮するよう作動することができ、該蒸気はシステム１０に供給し戻すことができる。
【００２３】
タービンセクション１７、１８、１９、第１及び第２のドラムセクション４１、４２、及び再熱器１５の正常作動条件において開示された圧力範囲は、複合サイクル発電プラントの正常作動条件の例示に過ぎない点は理解されたい。タービンセクション１７、１８、１９、第１及び第２のドラムセクション４１、４２、及び再熱器１５の作動は、開示されるこれらの圧力範囲に限定されるものではない。むしろ、タービンセクション１７、１８、１９、第１及び第２のドラムセクション４１、４２、及び再熱器１５は、蒸気タービンの技術分野で公知の何れかの圧力範囲で作動することができる。
【００２４】
システム１０は更に、過熱低減器４８、４９を含むことができる。１つの実施形態において、過熱低減器４８は、蒸気がバイパスシステム４５から出るときに該蒸気を冷却するよう構成することができる。１つの実施形態において、過熱低減器４９は、蒸気が復水器１６に流入するときに該蒸気を冷却するよう構成することができる。
【００２５】
システム１０は更に、第１のバイパスシステム２０を含むことができる。第１のバイパスシステム２０は、再熱器１５の下流側の蒸気を復水器１６に送ることにより再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整するよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、第１のバイパスシステム２０は、中圧バイパスシステムとすることができる。再熱器１５の下流側の蒸気を復水器１６に送ることにより、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８に流入させるのに好適な圧力範囲まで調整することができる。
【００２６】
ある実施形態の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８の始動に好適な圧力範囲まで調整するよう構成することができる。ある実施形態の別の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８の運転停止に好適な圧力範囲まで調整するよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、タービンセクション１８の始動及び運転停止に好適な圧力範囲は同じである。別の実施形態において、タービンセクション１８の始動に好適な圧力範囲は、タービンセクション１８の運転停止に好適な圧力範囲とは異なる。１つの実施形態において、タービンセクション１８の始動又は運転停止は、ガスタービン及びＨＲＳＧ１４が正常作動条件で作動している間に行うことができる。
【００２７】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、タービンセクション１８は中圧タービンとすることができる。例えば、中圧タービンの始動及び運転停止など、中圧タービンへの流入に好適とすることができる蒸気の圧力範囲は、およそ９０からおよそ１２０ｐｓｉａ、又はこれらの間の何れかの部分範囲とすることができる。再熱器１５の下流側の蒸気の圧力は、例えば、１２０ｐｓｉａを超えることができる。例えば、正常作動条件下では、再熱器１５の下流側の蒸気は、およそ２５０からおよそ３８０ｐｓｉａ、又はこれらの間の何れかの部分範囲で再熱器１５から供給することができる。従って、第１のバイパスシステム２０では、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を、１２０ｐｓｉａを上回る圧力から、中圧タービンの始動及び運転停止に好適な圧力範囲とすることができるおよそ９０からおよそ１２０ｐｓｉａの範囲に調整するよう構成することができる。しかしながら、タービンセクション１８に流入するのに好適な蒸気圧力範囲は、９０から１２０ｐｓｉａの範囲に限定されず、タービンセクション１８、蒸気タービン１２、又はシステム１０において所望される何れかの蒸気圧力範囲とすることができる点は理解されたい。
【００２８】
第１のバイパスシステム２０は、少なくとも１つのバイパスライン２１及び少なくとも１つの制御バルブ２２を含むことができる。更に、１つの実施形態において、少なくとも１つのバイパスライン２１は、複数のバイパスライン２１であってもよく、少なくとも１つの制御バルブ２２は、複数の制御バルブ２２であってもよい。制御バルブ２２は、バイパスライン２１に動作可能に接続することができる。
【００２９】
第１のバイパスシステム２０は更に、コントローラ２３及び圧力ゲージ２４を含むことができる。圧力ゲージ２４は、コントローラ２３に動作可能に接続することができる。圧力ゲージ２４は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を監視するよう構成することができる。コントローラ２３は、圧力ゲージ２４と通信して制御バルブ２２を作動させ、第１のバイパスシステム２０が、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８に流入するのに好適な圧力範囲に調整する働きをするように構成することができる。
【００３０】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、コントローラ２３は、制御バルブ２２を順次作動させるよう構成することができる。ある実施形態の別の例示的な態様において、コントローラ２３は、制御バルブ２２を縦一列の形態で作動させるよう構成することができる。しかしながら、制御バルブ２２を作動させるコントローラ２３の構成は、順次的又は縦一列の形態の制御バルブ２２の作動に限定されるものではなく、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整するよう設計された何れかの構成とすることができる点は理解されたい。
【００３１】
ある実施形態の例示的な態様において、コントローラ２３は、制御バルブ２２を順次的に作動させるよう構成することができる。例えば、制御バルブ２２の順次的作動は、再熱器１５の下流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに制御バルブ２２を開放し、第１の制御バルブ２２．１を自動制御に設定し、第１の制御バルブ２２．１が固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブ２２．２を自動制御に設定することを含む。１つの実施形態において、制御バルブ２２を開放するステップは、最小ストローク設定で制御バルブ２２を設定することを含むことができる。１つの実施形態において、制御バルブ２２を自動制御に設定するステップは、制御バルブ２２を調整可能なストローク設定に設定することを含むことができ、制御バルブ２２のストロークを自動的に調整して、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８への流入に好適な圧力範囲に調整又は維持するようにする。更に、第１の制御バルブが固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブを自動制御に設定するステップは、複数の制御バルブ２２について順次的に繰り返すことができる。制御バルブ２２は、第１の制御バルブ２２．１及び第２の制御バルブ２２．２に限定されず、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整するのに必要なあらゆる数の制御バルブ２２を含むことができる点は理解されたい。
【００３２】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０の圧力ゲージ２４は、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力が固定圧力限界を超える圧力であることを検知することができる。圧力ゲージ２４は、この状態をコントローラ２３に伝達することができる。コントローラ２３は、制御バルブ２２を最小ストローク設定まで開放し、第１の制御バルブ２２．１を自動制御に設定することにより制御バルブ２２を作動させることができる。従って、第１の制御バルブ２２．１のストロークを自動的に調整し、第１の制御バルブ２２．１のストロークが固定バルブストローク限度に達するまで、再熱器１５の下流側の蒸気の圧力をタービンセクション１８に流入するのに好適な圧力範囲内に調整又は維持することができるようにする。第１の制御バルブ２２．１が固定バルブストローク限度に達すると、コントローラ２３は、第２の制御バルブ２２．２を自動制御に設定するよう作動することができる。第２の制御バルブ２２．２が固定バルブストローク限度に達すると、コントローラ２３は、別の制御バルブ２２を自動制御に設定するよう作動することができ、このシーケンスは、複数の制御バルブ２２について繰り返すことができる。この手法に続いて、タービンセクション１８の始動又は運転停止に好適な圧力範囲までなど、タービンセクション１８に流入するのに好適な圧力範囲に再熱器１５の下流側の蒸気の圧力を調整することができる。
【００３３】
１つの実施形態において、固定圧力限界は１２０ｐｓｉａとすることができる。１つの実施形態において、固定バルブストローク限度は９０％とすることができる。別の実施形態において、固定バルブストローク限度は１００％であってもよい。更に別の実施形態において、固定バルブストローク限度は、９０％から１００％の範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲とすることができる。
【００３４】
ある実施形態の例示的な態様において、第１のバイパスシステム２０は、既存の複合サイクル発電プラント機器から少なくとも部分的に構成することができる。例えば、既存の複合サイクル発電プラント構成要素は、第１のバイパスシステム２０を構成するよう経路変更、転換、又は修正することができる。１つの実施形態において、第１のバイパスシステム２０の種々のバイパスライン２１及び制御バルブ２２は、既存の複合サイクル発電プラント機器から構成することができる。１つの実施形態において、制御バルブ２２．１、関連のバイパスライン２１、及びコントローラ２３は、既存の複合サイクル発電プラント機器から構成することができる。例えば、制御バルブ２２．１、関連のバイパスライン２１、及びコントローラ２３は、第１のバイパスシステム２０で使用するために経路変更、転換、又は修正することができる。既存の機器を使用することで第１のバイパスシステム２０の設置が安価になり、限られたスペース要件内に第１のバイパスシステム２０を設置できるので、既存の機器を用いて第１のバイパスシステム２０を構成することは有利とすることができる。更に、追加の配管の使用を制限することにより、例えば、発電プラントに損傷を与える可能性がある大きな制御できない圧力低下を阻止することができる。本発明の既存の複合サイクル発電プラント機器は、バイパスバルブ２１又は制御バルブ２２に限定されず、バイパスシステム２０を構成するのに用いることができる何れかの複合サイクル発電プラント機器であってもよい点は理解されたい。
【００３５】
１つの実施形態において、複合サイクル発電プラント始動システム１０は、第２のバイパスシステム３０を含むことができる。第２のバイパスシステム３０は、再熱器１５の上流側の蒸気を第１のバイパスシステム２０に送ることによって再熱器１５の上流側の蒸気の圧力を調整するよう構成することができる。１つの実施形態において、第２のバイパスシステム３０は、第１のドラムセクション４１から第１のバイパスシステム２０に蒸気を送るよう構成することができる。１つの実施形態において、第２のバイパスシステム３０は、第１のバイパスシステム２０を通して復水器１６に蒸気を送るよう構成することができる。ある実施形態の例示的な態様において、第２のバイパスシステム３０は高圧バイパスシステムとすることができる。
【００３６】
例えば、再熱器１５の上流側の蒸気を第１のバイパスシステム２０に送ることにより、再熱器入口１５．１において蒸気圧力を調整することができる。再熱器入口１５．１での蒸気圧力を調整することにより、タービンセクション１９から出る蒸気の温度を調整することができる。例えば、再熱器入口１５．１での蒸気圧力が下がると、タービンセクション１９から出る蒸気の温度を低下させることができる。タービンセクション１９から出る蒸気の温度を調整することにより、システム１０にかかる歪みを低減することができる。
【００３７】
更に、再熱器１５の上流側の蒸気を第１のバイパスシステム２０に送ることにより、タービンセクション１９及び制御バルブ４６の上流側の蒸気圧力を調整することができる。タービンセクション１９及び制御バルブ４６の上流側の蒸気圧力を調整することにより、制御バルブ４６前後の圧力低下を調整することができる。例えば、タービンセクション１９及び制御バルブ４６の上流側の蒸気圧力が下がると、制御バルブ４６前後の圧力低下を減少させることができる。制御バルブ４６前後の圧力低下を調整することで、制御バルブ４６の信頼性が向上し、寿命を延ばすことができる。
【００３８】
第２のバイパスシステム３０は、少なくとも１つのバイパスライン３１及び少なくとも１つの制御バルブ３２を含むことができる。更に、１つの実施形態において、少なくとも１つのバイパスライン３１は、複数のバイパスライン３１とすることができ、少なくとも１つの制御バルブ３２は、複数の制御バルブ３２とすることができる。制御バルブ３２は、バイパスライン３１に動作可能に接続することができる。
【００３９】
第２のバイパスシステム３０は更に、コントローラ３３及び圧力ゲージ３４を含むことができる。圧力ゲージ３４は、コントローラ３３に動作可能に接続することができる。圧力ゲージ３４は、再熱器１５の上流側の蒸気圧力を監視するよう構成することができる。コントローラ３３は、圧力ゲージ３４と通信して制御バルブ３２を作動させ、第２のバイパスシステム３０が、再熱器１５の上流側の蒸気の圧力を調整する働きをするように構成することができる。例えば、１つの実施形態において、コントローラ３３は、再熱器１５の上流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに、例えば、第１のバイパスシステム２０に関して上記で検討したように制御バルブ３２を縦一列又は順次的に作動させるなど、制御バルブ３２を作動させるよう構成することができる。例えば、１つの実施形態において、コントローラ３３は、第１のバイパスシステム２０に関して上記で検討したように、制御バルブ３２を最小ストローク設定まで開放し、次いで、制御バルブ３２が固定バルブストローク限度に達したときに制御バルブ３２を自動制御に設定することによって制御バルブ３２を作動させることができる。１つの実施形態において、コントローラ３３は、再熱器入口１５．１の直ぐ上流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに制御バルブ３２を作動させるよう構成することができる。
【００４０】
例えば、ある実施形態の例示的な態様において、圧力ゲージ３４は、再熱器１５の上流側（再熱器入口１５．１の直ぐ上流側など）の蒸気の圧力が固定圧力限界を超える圧力であることを検知することができる。圧力ゲージ３４は、この状態をコントローラ３３に伝達することができる。次いで、コントローラ３３は、第１のバイパスシステム２０に関して上記で検討したように、制御バルブ３２を開放し、次いで、制御バルブ３２を自動制御に設定するよう機能することができる。
【００４１】
１つの実施形態において、とすることができる。１つの実施形態において、固定バルブストローク限度は９０％とすることができる。別の実施形態において、固定バルブストローク限度は１００％であってもよい。更に別の実施形態において、固定バルブストローク限度は、９０％から１００％の範囲、又はこれらの間の何れかの部分範囲とすることができる。
【００４２】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 複合サイクル発電プラント始動システム
１２ 蒸気タービン
１４ 排熱回収ボイラ
１５ 再熱器
１５．１ 再熱器入口
１６ 復水器
１７ タービンセクション
１８ タービンセクション
１９ タービンセクション
２０ 第１のバイパスシステム
２１ バイパスライン
２２ 制御バルブ
２２．１ 第１の制御バルブ
２２．２ 第２の制御バルブ
２３ コントローラ
２４ 圧力ゲージ
３０ 第２のバイパスシステム
３１ バイパスライン
３２ 制御バルブ
３３ コントローラ
３４ 圧力ゲージ
４１ 第１のドラムセクション
４２ 第２のドラムセクション
４５ バイパスシステム
４６ 制御バルブ
４７ 制御バルブ
４８ 過熱低減器
４９ 過熱低減器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクル発電プラント始動システム（１０）であって、
タービンセクション（１８）を含む蒸気タービン（１２）と、
前記蒸気タービン（１２）に蒸気を提供するために該蒸気タービン（１２）に動作可能に接続された、再熱器（１５）を含む排熱回収ボイラ（１４）と、
復水器（１６）と、
前記再熱器（１５）の下流側の蒸気を前記復水器（１６）に送ることにより前記再熱器（１５）の下流側の蒸気圧力を調整するよう構成されたバイパスシステム（２０）と、
を備え、
前記バイパスシステム（２０）が、
少なくとも１つのバイパスライン（２１）と、
前記少なくとも１つのバイパスライン（２１）に動作可能に接続された少なくとも１つの制御バルブ（２２）と、
前記再熱器（１５）の下流側の蒸気圧力を監視するよう構成された圧力ゲージ（２４）と、
前記圧力ゲージ（２４）と通信し、前記少なくとも１つの制御バルブ（２２）を作動させるよう構成されたコントローラ（２３）と、
を含み、前記蒸気圧力が前記タービンセクション（１８）に流入するのに好適な圧力範囲に調整されるようにする、
複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバイパスライン（２１）が複数のバイパスライン（２１）であり、前記少なくとも１つの制御バルブ（２２）が、複数の制御バルブ（２２）であり、前記コントローラ（２３）が、前記圧力ゲージ（２４）と通信し、前記複数の制御バルブ（２２）を順次的に作動させるよう構成されている、請求項１記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項３】
前記複数の制御バルブ（２２）を順次的に作動させることが、前記再熱器（１５）の下流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに複数の制御バルブ（２２）を開放し、第１の制御バルブ（２２．１）を自動制御に設定し、前記第１の制御バルブ（２２．１）が固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブ（２２．２）を自動制御に設定することを含む、請求項２記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項４】
前記固定圧力限界が約１２０ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）であり、前記固定バルブストローク限度が約９０％である、請求項３記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項５】
前記蒸気圧力が、前記タービンセクション（１８）の始動に好適な圧力範囲に調整される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項６】
前記圧力範囲が、約９０から約１２０ポンド毎平方インチ絶対圧である、請求項５記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項７】
前記バイパスシステム（２０）が第１のバイパスシステム（２０）であり、前記複合サイクル発電プラント始動システム（１０）が、前記再熱器（１５）の上流側の蒸気を前記第１のバイパスシステム（２０）に送ることによって前記再熱器（１５）の上流側の蒸気圧力を調整するよう構成された第２のバイパスシステム（３０）を更に備え、
前記第２のバイパスシステム（３０）が、
少なくとも１つのバイパスライン（３１）と、
前記少なくとも１つのバイパスライン（３１）に動作可能に接続された少なくとも１つの制御バルブ（３２）と、
前記再熱器（１５）の上流側の蒸気圧力を監視するよう構成された圧力ゲージ（３４）と、
前記圧力ゲージ（３４）と通信し、前記少なくとも１つの制御バルブ（３２）を調節するよう構成されたコントローラ（３３）と
を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバイパスライン（３１）が複数のバイパスライン（３１）であり、前記少なくとも１つの制御バルブ（３２）が、複数の制御バルブ（３２）であり、前記コントローラ（３３）が、前記圧力ゲージ（３４）と通信し、前記複数の制御バルブ（３２）を順次的に作動させるよう構成されている、請求項７記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項９】
前記複数の制御バルブ（３２）を順次的に作動させることは、前記再熱器（１５）の上流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに複数の制御バルブ（３２）を開放し、第１の制御バルブ（３２）を自動制御に設定し、更に前記制御バルブ（３２）が固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブ（３２）を自動制御に設定することを含む、請求項８記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項１０】
前記固定圧力限界が約１３０ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）であり、前記固定バルブストローク限度が約９０％である、請求項９記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項１】
複合サイクル発電プラント始動システム（１０）であって、
タービンセクション（１８）を含む蒸気タービン（１２）と、
前記蒸気タービン（１２）に蒸気を提供するために該蒸気タービン（１２）に動作可能に接続された、再熱器（１５）を含む排熱回収ボイラ（１４）と、
復水器（１６）と、
前記再熱器（１５）の下流側の蒸気を前記復水器（１６）に送ることにより前記再熱器（１５）の下流側の蒸気圧力を調整するよう構成されたバイパスシステム（２０）と、
を備え、
前記バイパスシステム（２０）が、
少なくとも１つのバイパスライン（２１）と、
前記少なくとも１つのバイパスライン（２１）に動作可能に接続された少なくとも１つの制御バルブ（２２）と、
前記再熱器（１５）の下流側の蒸気圧力を監視するよう構成された圧力ゲージ（２４）と、
前記圧力ゲージ（２４）と通信し、前記少なくとも１つの制御バルブ（２２）を作動させるよう構成されたコントローラ（２３）と、
を含み、前記蒸気圧力が前記タービンセクション（１８）に流入するのに好適な圧力範囲に調整されるようにする、
複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバイパスライン（２１）が複数のバイパスライン（２１）であり、前記少なくとも１つの制御バルブ（２２）が、複数の制御バルブ（２２）であり、前記コントローラ（２３）が、前記圧力ゲージ（２４）と通信し、前記複数の制御バルブ（２２）を順次的に作動させるよう構成されている、請求項１記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項３】
前記複数の制御バルブ（２２）を順次的に作動させることが、前記再熱器（１５）の下流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに複数の制御バルブ（２２）を開放し、第１の制御バルブ（２２．１）を自動制御に設定し、前記第１の制御バルブ（２２．１）が固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブ（２２．２）を自動制御に設定することを含む、請求項２記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項４】
前記固定圧力限界が約１２０ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）であり、前記固定バルブストローク限度が約９０％である、請求項３記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項５】
前記蒸気圧力が、前記タービンセクション（１８）の始動に好適な圧力範囲に調整される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項６】
前記圧力範囲が、約９０から約１２０ポンド毎平方インチ絶対圧である、請求項５記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項７】
前記バイパスシステム（２０）が第１のバイパスシステム（２０）であり、前記複合サイクル発電プラント始動システム（１０）が、前記再熱器（１５）の上流側の蒸気を前記第１のバイパスシステム（２０）に送ることによって前記再熱器（１５）の上流側の蒸気圧力を調整するよう構成された第２のバイパスシステム（３０）を更に備え、
前記第２のバイパスシステム（３０）が、
少なくとも１つのバイパスライン（３１）と、
前記少なくとも１つのバイパスライン（３１）に動作可能に接続された少なくとも１つの制御バルブ（３２）と、
前記再熱器（１５）の上流側の蒸気圧力を監視するよう構成された圧力ゲージ（３４）と、
前記圧力ゲージ（３４）と通信し、前記少なくとも１つの制御バルブ（３２）を調節するよう構成されたコントローラ（３３）と
を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバイパスライン（３１）が複数のバイパスライン（３１）であり、前記少なくとも１つの制御バルブ（３２）が、複数の制御バルブ（３２）であり、前記コントローラ（３３）が、前記圧力ゲージ（３４）と通信し、前記複数の制御バルブ（３２）を順次的に作動させるよう構成されている、請求項７記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項９】
前記複数の制御バルブ（３２）を順次的に作動させることは、前記再熱器（１５）の上流側の蒸気が固定圧力限界に達したときに複数の制御バルブ（３２）を開放し、第１の制御バルブ（３２）を自動制御に設定し、更に前記制御バルブ（３２）が固定バルブストローク限度に達したときに第２の制御バルブ（３２）を自動制御に設定することを含む、請求項８記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【請求項１０】
前記固定圧力限界が約１３０ポンド毎平方インチ絶対圧（ｐｓｉａ）であり、前記固定バルブストローク限度が約９０％である、請求項９記載の複合サイクル発電プラント始動システム（１０）。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１５７９６６（Ｐ２０１１−１５７９６６Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５１６（Ｐ２０１１−１３５１６）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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