[发明专利]复合循环发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用燃气涡轮的废热将从蒸汽涡轮的高压室排出的蒸汽再次加热，并将该再热后的蒸汽导入中压室，而驱动所述蒸汽涡轮的复合循环发电装置，尤其是涉及一种能够有效地对所述中压涡轮的涡轮转子进行冷却的复合循环发电装置。

背景技术

以往，已知有一种将燃气涡轮与蒸汽涡轮组合而成的复合循环发电装置。将燃气涡轮与蒸汽涡轮组合的复合循环发电装置利用燃气涡轮的废热来驱动蒸汽涡轮，由此能够高效地发电，因此燃料消耗少，排出CO₂也少，因此近年来的需要扩大。

所述复合循环发电装置利用燃气涡轮的废热，对从蒸汽涡轮的高压室排出的蒸汽进行再次加热，并将该再热后的蒸汽(再热蒸汽)导入中压室，由此来驱动所述蒸汽涡轮。

在前述的将燃气涡轮与蒸汽涡轮组合的复合循环发电装置中，向高压涡轮导入的主蒸汽与向中压涡轮导入的再热蒸汽的温度大致相同，但由于中压涡轮比高压涡轮使用的叶片的叶片直径大，因此与蒸汽涡轮的驱动相伴的叶片的离心力大，尤其是中压涡轮的蒸汽入口部附近的涡轮转子或叶片根部在蠕变强度方面残留有课题。因此，复合循环发电装置的中压涡轮需要对涡轮转子进行冷却。

图4是以往的复合循环发电装置的中压涡轮的涡轮转子的冷却的说明图，表示构成复合循环发电装置的蒸汽涡轮系统的高压涡轮入口部周边及中压涡轮入口部周边。

蒸汽涡轮系统03具有中压涡轮2及高压涡轮4。中压涡轮2具有：由多个静叶片24a、24b、24c……构成的静叶片列；对第一级的静叶片24a的叶片根23a及前端23b进行支承并对第二级以后的静叶片24b、24c……的叶片根进行支承的中压机室22；由多个动叶片26a、26b、26c……构成的动叶片列。而且，高压涡轮4具有：由多个静叶片44a、44b、44c……构成的静叶片列；对第一级的静叶片44a的叶片根43a及前端43b进行支承并对第二级以后的静叶片44b、44c……的叶片根进行支承的高压机室42；由多个动叶片46a、46b、46c……构成的动叶片列。

另外，设有向中压涡轮2导入再热蒸汽的再热蒸汽入口3和向高压涡轮4导入主蒸汽的主蒸汽入口5，中压涡轮2的蒸汽入口与高压涡轮4的蒸汽入口配置在对置的方向。而且，在中压涡轮2与高压涡轮4之间，设有用于与由中压涡轮2产生的推力之间取得平衡的中压虚设部6和用于与由高压涡轮4产生的推力之间取得平衡的高压虚设部7，在中压虚设部6与高压虚设部7之间设有空间部8。

在图4所示的蒸汽涡轮系统03中，从高压涡轮4的第一级的静叶片44a与第一级的动叶片44b之间，抽出由第一级的静叶片44a减压后的主蒸汽的一部分作为冷却蒸汽，经由高压虚设部7及低压虚设部6，向中压室4导入，由此对中压涡轮2内的涡轮转子28进行冷却。需要说明的是，图4中的C所示的涂黑的箭头表示所述冷却蒸汽的流动，该冷却蒸汽的一部分用于涡轮转子28的冷却，一部分经由空间部8而与高压涡轮4的排气合流，由再热器(未图示)再次加热而成为再热蒸汽的一部分。

然而，近年来，在图4所示的复合循环发电装置中，伴随着燃气涡轮的高温化技术开发的进展，向高压涡轮导入的主蒸汽温度和由燃气涡轮的废热进行再次加热而向中压涡轮导入的再热蒸汽温度发生高温化。此外，为了复合循环发电装置整体的循环的效率化而在高压涡轮中使用的叶片的动叶片相反化不断发展，与以往的使用冲击叶片的情况相比，所述冷却蒸汽温度存在变高的倾向。因此，在图4所示的技术中，中压涡轮的涡轮转子28的冷却效果可能不充分。

另外，在复合循环发电装置中，作为能够对中压涡轮的涡轮转子28进行冷却的其他的技术，在专利文献1中公开了如下的技术：一种复合发电设备，其具备燃气涡轮设备和废热回收锅炉，该燃气涡轮设备包括压缩机、燃烧器、燃气涡轮，该废热回收锅炉将包含高压涡轮、中压涡轮、低压涡轮在内的蒸汽涡轮设备组合，利用燃气涡轮废热来产生驱动所述各蒸汽涡轮的高压蒸汽、中压蒸汽、低压蒸汽，在所述复合发电设备中，使用废热回收锅炉的中压产生蒸汽即中压锅筒的比饱和温度高的温度的蒸汽作为燃烧器尾管的冷却蒸汽，将冷却后升温的冷却蒸汽向中压涡轮回收，并使用由高压涡轮出口抽取的蒸汽，对燃气涡轮叶片进行冷却，将冷却后升温的冷却蒸汽向废热回收锅炉的再热器的中间部回收。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利第3500020号公报

发明内容

【发明的概要】

【发明要解决的课题】