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公開番号2025106185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2024199205
出願日2024-11-14
発明の名称複合サイクル発電所の水・蒸気系統を運転前に洗浄する方法、及びこの方法のために構成された複合サイクル発電所
出願人ゼネラルエレクトリックテクノロジーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,General Electric Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類F22B 37/56 20060101AFI20250708BHJP(蒸気発生)
要約【課題】複合サイクル発電所における水・蒸気系統を運転前に洗浄する方法を提供する。
【解決手段】複合サイクル発電所(1)の水・蒸気系統に対して、運転前の初期フラッシング及び化学洗浄を実行すること、ガスタービンエンジン(2)を起動させ試運転すること、ガスタービンエンジンが試運転されている間に蒸気ブロー動作を含む検証用蒸気ブロー手順を実行することであって、HRSG(3)内で蒸気を発生させ蒸気を閉じた流体回路の一部に流してHRSGの蒸気輸送部品とHRSGを蒸気タービンシステム(4)に接続する蒸気ライン(39-51)とを洗浄し、蒸気は一時的な配管を使用することなく運転用バイパスライン(52-54)を経由して蒸気タービンシステムをバイパスし、復水器(6)に排出する検証用蒸気ブロー手順を実行すること、および選択され蒸気がブローされた蒸気ライン(39-54)の洗浄度を監視し検証する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンエンジン（２）、蒸気タービンシステム（４）、復水器（６）、及び熱回収蒸気発生器ＨＲＳＧ（３）を含む複合サイクル発電所（１、１’）における水・蒸気系統を運転前に洗浄する方法であって、前記方法は、
最終的に建設された複合サイクル発電所（１，１’）の水・蒸気系統に対して、運転前の初期フラッシング及び化学洗浄を実行すること、
前記ガスタービンエンジン（２）を起動させ、前記ガスタービンエンジン（２）を試運転すること、
前記ガスタービンエンジン（２）が試運転されている間に、蒸気ブロー動作を含む検証用蒸気ブロー手順を実行することであって、前記ＨＲＳＧ（３）内で蒸気を発生させ、高い流速、温度、および洗浄力比条件で、蒸気を、閉じた流体回路の一部に流して、前記ＨＲＳＧ（３）の蒸気輸送部品と、前記ＨＲＳＧ（３）を蒸気タービンシステム（４）に接続する蒸気ライン（３９－５１）とを洗浄し、前記蒸気は、一時的な配管を使用することなく、運転用バイパスライン（５２－５４）を経由して前記蒸気タービンシステム（４）をバイパスし、復水器（６）に排出される、検証用蒸気ブロー手順を実行すること、および
選択され蒸気がブローされた蒸気ライン（３９－５４）の洗浄度を監視し、検証すること
を含む、方法。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記ガスタービンエンジン（２）がベース負荷で運転されている間に、蒸気ブロー運転が実行され、前記ＨＲＳＧ（３）の蒸気輸送部分、蒸気ライン（３９～５１）、及び蒸気ブローされるバイパスバルブ（５５～５７）を含む運転用バイパスライン（５２～５４）は、少なくとも１．１の洗浄力比ＣＦＲで設計されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＨＲＳＧ（３）は、高圧ＨＰ段（２１）、中圧ＩＰ段（２２）、低圧ＬＰ段（２３）を含む複数の圧力段、及び再熱器（２４）有し、
前記蒸気タービンシステム（４）は、ＨＰ蒸気タービン（１７）、ＩＰ蒸気タービン（１８）、及びＬＰ蒸気タービン（１９）を含み、
前記蒸気ライン（３９－５１）は、前記ＨＲＳＧ（３）のＨＰ段（２１）から前記ＨＰ蒸気タービン（１７）に向けてＨＰ蒸気を供給するためのＨＰ蒸気ライン（４７）と、前記ＨＲＳＧ（３）のＩＰ段（２２）を再熱器（２４）に接続するＩＰ蒸気ライン（４３）と、前記再熱器（２４）からＩＰ蒸気タービン（１８）に向けてＩＰ蒸気を供給するための高温再熱ＨＲＨライン（４９）と、前記ＨＰ蒸気タービン（１７）から使用済みＨＰ蒸気を受け取り、前記使用済みＨＰ蒸気を前記再熱器（２４）に供給するための低温再熱ＣＲＨライン（５１）と、前記ＨＰ蒸気ライン（４７）と前記ＣＲＨライン（５１）との間に配置された運転用ＨＰバイパスライン（５２）と、前記ＨＲＨライン（４９）と前記復水器（６）との間に配置された運転用ＨＲＨバイパスライン（５３）と、前記ＬＰ蒸気ライン（４１）と前記復水器（６）との間に配置された運転用ＬＰバイパスライン（５４）とを含み、
前記ＨＲＳＧ（３）の蒸気輸送部品と、蒸気ライン（３９～５１）と、バイパスバルブ（５５～５７）を含む運転用バイパスライン（５２～５４）との設計には、洗浄力比ＣＦＲが少なくとも１．１になるように、少なくとも、ＨＰ蒸気ライン、ＩＰ蒸気ライン、ＨＲＨライン、ＣＲＨライン、及びＬＰ蒸気ライン（４７、４３、４９、５１、４１）、並びにＨＰバイパスライン、ＨＲＨバイパスライン、及びＬＰバイパスライン（５２、５３、５４）のサイズを定めること及びこれらのラインの配置を定めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
単一のＨＲＳＧプラント構成では少なくとも１．２の洗浄力比がサポートされ、マルチＨＲＳＧプラント構成では少なくとも１．０３の洗浄力比ＣＦＲがサポートされるように、運転用のＨＰバイパスライン、ＨＲＨバイパスライン、及びＬＰバイパスライン（５２、５３、５４）のＨＰバイパスバルブ、ＨＲＨバイパスバルブ、及びＬＰバイパスバルブ（５５、５６、５７）のうちの少なくとも一部のバイパスバルブに、バイパスバルブ（５５、５６、５７）の流量係数ＣＶの性能を増加させるように設計された調整可能犠牲トリムを備えることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
運転用のＨＰバイパスライン、ＨＲＨバイパスライン、及びＬＰバイパスライン（５２、５３、５４）の分離接続部を、ＨＰ蒸気タービン、ＩＰ蒸気タービン、及びＬＰ蒸気タービン（１７、１８、１９）の制御及び遮断用のバルブアセンブリ（６３、６４、６５）のすぐ近くの位置であって、そのアセンブリの直ぐ上流の位置において、可能な限り蒸気タービンシステムに近い位置に配置すること、および
ＣＲＨライン（５１）の逆止めバルブ（６６）と、ＣＲＨライン（５１）に対するＨＰバイパスライン（５２）の下流接続部を、可能な限りＨＰ蒸気タービン（４）の近くに設置すること
を更に含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
好ましくは高研磨鋼板の形態のターゲットインサート（６７、６８）を、ＨＲＨライン（４９）及びＬＰ蒸気ライン（４１）に設置することをさらに含み、前記ターゲットインサート（６７、６８）は、検証用ブロー手順中の蒸気の温度と圧力の運転条件下で、オンラインでのターゲット検査と蒸気ブローされた蒸気ライン（３９～５７）の洗浄度の監視ができるように構成され、配置される、請求項３～５のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ＨＲＳＧ（３）の蒸気輸送部品、蒸気ライン（３９～５１）、及び運転用バイパスライン（５２～５４）の関連部分に蒸気流量計を設置すること、及び
前記検証ブロー手順の間の前記蒸気流量計の蒸気流量測定値に基づいて、関連部分のＣＦＲを計算すること
をさらに含む、請求項２～６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記蒸気ライン（４７、４１、４９、５１）の蒸気ブローが実行されない部分（６９～７２）に検査ポート／洗浄ポートを設けること、及び、
検証ブロー手順が完了した後、蒸気ブローが実行されない部分（６９～７２）を検査し、洗浄すること
をさらに含む、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ＨＰバイパスライン、ＨＲＨバイパスライン、及びＬＰバイパスライン（５２、５３、５４）の複数の分岐接続部のうちの少なくとも一部の分岐接続部は、それぞれの蒸気タービン部（１７、１８、１９）の上流側のデッドレグにおけるデブリの蓄積を低減するために、それぞれのバイパスラインに対して直線的であるが、それぞれの蒸気タービン部（１７、１８、１９）に対しては直線的ではないＴ接続部を設けることを更に含む、請求項３～８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記複合サイクル発電所（１’）は、単一の蒸気タービンシステム（４）と、第１のＨＲＳＧ（３ａ）及び第１のガスタービンエンジン（２ａ）を含む第１のユニット（７３）と、第２のＨＲＳＧ（３ｂ）及び第２のガスタービンエンジン（２ｂ）を含む第２のユニット（７４）とを含むマルチユニット構成を有し、前記方法は、第１及び第２のユニット（７３、７４）の間で独立して検証ブロー手順を実行することを含む、請求項１～９のうちのいずれか一項に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合サイクル発電所の新品の部品又は修復された部品の運転前洗浄に関し、より詳細には、複合サイクル発電所の水及び蒸気を利用するシステムの運転前洗浄方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
複合サイクル発電所では、ガスタービンエンジンと蒸気タービンエンジンを組み合わせて使用し、発電する。複合サイクル発電所では、ガスタービンエンジンは、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を通じて蒸気タービンエンジンに熱的に接続されている。ＨＲＳＧは非接触型の熱交換器であり、蒸気発生プロセス用の給水を、ガスタービンエンジンの本来は廃棄される排気ガスによって加熱することができる。ＨＲＳＧは、チューブバンドルが配置された大きなダクトであり、チューブバンドルを流れる水が、ダクトを流れる排気ガスによって加熱され蒸気になる。
【０００３】
現行の複合サイクル発電所は多圧ＨＲＳＧを使用しており、多圧ＨＲＳＧは、３つの異なる動作圧力（高圧、中圧、低圧）を有しており、様々な圧力と温度で蒸気を発生させる部品を備えている。ＨＲＳＧは、例えば、低圧部、中圧部、高圧部を含み、低圧部、中圧部、高圧部の各々は、一般に１つ又は複数のエコノマイザ、蒸発器、および／又は過熱器を含むことができる。それぞれの圧力の蒸気は、蒸気タービンシステムの対応する段に供給される蒸気として使用される。ガスタービンシステムおよび蒸気タービンシステムは、電力を生成する１つ又は２つの発電機を駆動する。
【０００４】
蒸気タービンシステムからの使用済み蒸気は復水器に排気され、復水器で蒸気が凝縮し、次に、凝縮物は、復水ポンプによって、復水器から、１つ又は複数の導管を経由してＨＲＳＧに戻る。
【０００５】
発電所の運転において蒸気の純度は、厳しい要件を満たさなければならない。粒子状のデブリが蒸気中に取り込まれ、発電所の運転に支障をきたしたり、発電所の部品に損傷を与えたりするような状況を避けることが重要である。例えば、粒子状デブリは蒸気スクリーンを詰まらせたり、狭い蒸気通路を詰まらせたりする。粒子状デブリは、蒸気タービンの固定部品や回転部品に浸食や衝撃による損傷を与える恐れがあり、また、蒸気の流れを制御するために使用される蒸気弁の内面を詰まらせたり損傷させたりする恐れもある。
【０００６】
複合サイクル発電所を製造し、建設している間、汚染物質（溶接スパッタ、切粉、溶接電極残渣、泥、砂、粉塵などの）は、あらゆる注意を払っても、システム内に残留することがある。汚染物質は、除去しやすい形態で存在することもあれば、発電所の部品の内壁に付着することもある。
【０００７】
従って、新しく改修された蒸気タービン発電機設備を始動させる典型的な先行技術の方法では、蒸気輸送機器及び配管（例えば、ＨＲＳＧ領域、ＨＲＳＧと蒸気タービンシステムとの間の蒸気ライン、復水器につながる蒸気ライン、及び制御弁）の内面から粒子状汚染を除去するために多数の方法が採用されてきた。一般に、このような蒸気輸送部品は、ガスタービンエンジンを試運転する前に、及び蒸気タービンシステムに最初の蒸気パルスを送るたびに、その最初の蒸気パルスの前に、汚染物が吹き飛ばされ又は洗い流され、始動前に粒子状汚染物質が確実に存在しないようにする。
【０００８】
当技術分野の運転前洗浄方法には、処理水と化学洗浄手順（高温アルカリ脱脂、酸洗浄、パッシベーション、すすぎ及び／又はエアブロー洗浄を含む）で蒸気・水系統の構成要素を洗浄すること、その後に、ドラム及び低点ヘッダを検査し、ドラム及び低点ヘッダの堆積物を手作業で洗浄する又はすすぐことと、を含む。その後に初めて、ガスタービンエンジンおよび複合サイクル発電所の全体が稼働する。
【０００９】
蒸気タービンの隔離弁と制御弁に設置された一時的な配管とサイレンサを経由して大気に排出される蒸気を使用して蒸気発生器と関連蒸気ラインを送風により清掃する蒸気ブロー手順を実行することも知られている。蒸気ブローは、連続的又は不連続的（パルスブロー）に行うことができ、所望の攪乱係数に到達するように一般に低負荷および低排気圧力下で実行される。他の一部の方法としては、一時的な配管を通じて、大気と復水器への蒸気負荷を組み合わせる方法がある。高い擾乱係数に達することなく、また洗浄された水・蒸気系統の構成要素の目標検証を行うことなく、通常のバイパス運転で復水器に蒸気を排出することも行われているが、要求とされる効率よりも低い。
【００１０】
ＵＳ２００９／０１０７５３２Ａ１には、発電所のプラント部品の運転前洗浄のための方法が開示されており、この方法は、洗浄すべき１つ又は複数のプラント部品を媒体が流れるように閉流路回路に媒体を連続的に供給することと、運転中のプラント部品の純度を測定するために媒体を試験することとを含んでいる。蒸気は蒸気ボイラ装置から抽出され、復水器で蒸気から得られた液体は運転中のプラント部品に供給され、蒸気によってプラント部品を洗浄するために閉流路回路に送られる。蒸気タービンユニットの高圧段を迂回するために、一時的な蒸気ラインシステムおよびブローアウトインサートと、ブローアウトインサートの間に配置された測定装置とを備えた一時的な洗浄設備に、高圧蒸気ラインからの分岐部が設けられる。測定装置は研磨された金属バッフルプレートであり、このプレートは、流れ方向に対して横方向に蒸気ラインに設置され、ブローアウト動作中にバッフルプレートに衝突する粒子衝撃によって媒体の純度を視覚的に観察し、判定することができる。この方法には、蒸気ブロー手順を実行するために一時的に蒸気ラインシステムの設置が必要である。一時的な蒸気ラインシステムと一時的なブローアウト設備は、発電所の通常運転時には撤去しなければならない。このため、運転前の洗浄に必要な作業量、費用、時間が増加する。
（【００１１】以降は省略されています）

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