JPH02308905A

JPH02308905A - 発電プラントの制御方法

Info

Publication number: JPH02308905A
Application number: JP12871389A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishikawa; 正西川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1990-12-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］〈産業上の利用分野）本発明は石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラント
の制御方法に関する。

（従来の技術）近年、石炭の有効利用、脱硫の簡易性および環境対策の
優位性などの点から石炭をガス化し、このガスを燃料と
してガスタービンを駆動して発電機を運転すると共に、
このガスタービンの排カスから熱を回収し、この熱によ
って発生させた蒸気で蒸気タービンを駆動して発電機を
運転する石炭ガス化コンバインドサイクルが発電プラン
トとして注目されている。

第３図は従来の石炭ガス化コンバインドサイクル発電プ
ラントの一例として空気吹湿式プランｌへの概略構成を
示す。

図において、燃料の石炭流は石炭流最調整弁１を介して
ガス化炉２に流入する。また、空気は空気圧縮機３がら
空気流量調整弁４を介してガス化炉２に流入し、ざらに
蒸気は蒸気流量調整弁５を介してガス化炉２に流入する
。ガス化炉２内で石炭、空気、蒸気は混合しガス化反応
を起こし、ガスを発生する。

ガス化炉２を出た粗ガスは、ガスクーラ６で脱硫可能な
温度まで温度を下げられた後、脱硫装置７に流入して精
製される。この精製されたガスは、ガスヒータ８で昇温
されてから燃料圧力調整弁９を介して燃焼器１０内に噴
射され、圧縮機１１より送給される圧縮空気と混合して
燃焼する。この燃焼ガスはガスタービン１２を駆動し、
発電機１３を回転させる。

ガスクーラ６にはガスクーラドラム１４が付設されてお
り、このガスクーラドラム１４より流出する冷却水はカ
スクーラ６内で高温の粗ガスと熱交換して蒸気となり、
ガスヒータ８を経てガスクーラドラム１４内に戻る。

一方、ガスタービン１２から排出される排ガスは排熱回
収ボイラ１５へ導かれ、それに内蔵されたスーパヒータ
１６．エバポレータ１７およびエコノマイザ１８で順次
熱交換をして冷却された後、大気中に放出される。

排熱回収ボイラ１５のエバポレータ１７には蒸気ドラム
１９が接続されてあり、エバポｌソータ１７で発生した
蒸気は蒸気ドラム１９内に貯えられる。

また蒸気ドラム１９はガスクーラドラム１４に接続され
ており、ガスクーラドラム１４および蒸気トラム１９内
に貯えられた蒸気はスーパヒータ１６で加熱された後、
蒸気加減弁２０を介して蒸気タービン２１に流入し、こ
れを駆動して発電機２２を回転させる。

蒸気タービン２１で仕事を終えた蒸気は復水器２３で復
水化され、給水加熱器２４．脱気器２５を通って加熱、
脱気され、排熱回収ボイラ１５のエコノマイザ１８で再
過熱された後、カスクーラドラム１４と蒸気ドラム１９
に環流する。

上述のように構成した石炭ガス化］ンバインドサイクル
発電プランｉ〜において、蒸気タービン２１の出力はガ
スタービン１２から排出される排ガスエネルギによって
決まるので、この発電プラント全体の負荷量はガスター
ビン１２に流入する燃料流量によって左右されることに
なる。

ところで、上記した石炭ガス化コンバインドサイクル発
電プラントの制御方法としては、ガス化炉主導モード制
御方法とガスタービン主導モード制御方法の２つの制御
方法が用いられている。

次に、これら制御方法のうちガス化炉主導モード制御方
法を第４図のブロック図を参照して説明をする。

図に示すように、従来のガス化炉主導モード制御方法で
はプラントの発電出力の変化は、ガス化炉２の燃料生成
量を変更することにより始められ、続いてガスタービン
１２の燃料圧力を調整することによって行なわれる。プ
ラント負荷指令３０は周波数補正信＠３１およびプラン
ト出力３２とともにプラント負荷コントローラ３３に入
力され、ガス化炉燃料流量指令３４を出力する。即ち、
ガス化炉燃料流量指令３４はプラン］へ負荷指令３０と
実際のプラント出力３２（蒸気タービン出力子ガスター
ビン出力）との偏差に、周波数補正信具３１が加算され
た信号をもとにプラント負荷コントローラ３３により設
定されるもので、この信号によってガス化炉燃料コント
ローラ３３からプラン］へ負荷指令３０に見合ったガス
化炉燃料流量指令が石炭流量調整弁１、空気流量調整弁
４および蒸気流量調整弁５に向けて出力される。

従って、ガス化炉燃料流量指令３４の変化によってガス
化炉２のガス生成量が変化する。ガス化炉２をでた粗ガ
スはガスクーラ６で脱硫可能の温度まで下げられた後、
脱硫装置７に流入して精製される。そして、この生成ガ
スを脱硫して得られたクリーンガスの圧力変動は脱硫装
置７の下流側に設けたクリーンガス圧力検出器３６によ
って検出される。

一方、ガスタービン燃料コントローラ３７にはクリーン
ガス圧力検出器３６からの信号とプラント圧力設定値３
８が入力され、それらの偏差により、燃料圧力調整弁９
を制御する。この制御部ではクリーンガス圧力検出器３
６が設けられている部分の圧力が一定に保持されるよう
に動作する。

即ち、高負荷のときには燃料流量調整弁９の開度を大き
く保ち、逆に負荷が低いときには開度を小ざくし、この
ようにして弁開度の調節により燃焼器１０に流入する燃
料流量を制御している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のようにガス化炉内圧を負荷の大き
さに関係なく一定に保持すると、低負荷の場合にガス流
量が減少するためガス流速が遅くなり、このためガス化
炉内にあけるガス化に必要な流動層高さおよび脱硫装置
にお（プる流動層高さがともに確保出来なくなり、ガス
化反応および脱硫反応の効率が低下するという不具合が
おる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は低
負荷の場合にも高い効率を維持してプラントの運転を行
うことができる石炭ガス化コンバインドサイクル発電プ
ラントの制御方法を提供することにおる。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を構成するために、本発明は石炭をガス化し、
このガスを燃料としてガスタービンを駆動して発電機を
運転すると共に、前記ガスタービンの排ガスから熱を回
収しこの熱によって発生させた蒸気で蒸気タービンを駆
動して発電機を運転する石炭ガス化コンバインドサイク
ル発電プラントにおいて、ガス化炉主導モード制御時に
プラント負荷指令をプラント出力信号と共にプラント負
荷コン１−ローラに入力し得られたガス化炉燃料流量指
令に導いて蒸気流量調整弁２石炭流量調整弁および空気
流量調整弁を調整するとともにプラント出力信号に基い
た信号をプラント圧力設定値とし、クリーンガス圧力検
出器の出力信号及び前記圧力設定値と共にガスタービン
燃料コントローラによってガスタービンの燃料圧力調整
弁を制御することを特徴とする。

（作　用）本発明の発電プラントの制御方法によると、プラント出
力に応じて可変に設定される圧力は関数発生器等により
当該プラントに適するように設定され、さらに、ガス化
炉圧力はプラント負荷指令に応じて変化することになり
、タービンが低負荷の場合にもプラン］へを高い効率で
運転することができる。

（実施例）本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図であり、図
はガス化炉主動モード制御方法を示したものである。す
なわち、この制御方法ではプラントの発電出力の変化は
、ガス化炉２の燃料生成量を変更することにより始めら
れ、続いてガスタービン１２の燃料圧力を調整すること
によって行なわれる。プランｌへ負荷指令３０は周波数
補正信具３１およびプラント出力３２とともにプラント
負荷コントローラ３３に入力され、ガス化炉燃料流量指
令３４を出力する。即ち、ガス化炉燃料流量指令３４は
プランｌへ負荷指令３０と実際のプラント出力３２（蒸
気タービン出力士ガスタービン出力〉との偏差に、周波
数補正信具３１が加算された信号をもとにプランｌ−負
荷コントローラ３３により設定されるもので、−〇　− この信号によってガス化炉燃料コントローラ３３からプ
ラント負荷指令３０に見合ったガス化炉燃料流量指令が
石炭流量調整弁１、空気流量調整弁４および蒸気流量調
整弁５に向けて出力される。

従って、ガス化炉燃料流量指令３４の変化によってガス
化炉２のガス生成量が変化する。ガス化炉２をでた粗ガ
スはガスクーラ６で脱硫可能の温度まで下げられた後、
１凭硫装置７に流入して精製される。そして、この生成
ガスを脱硫して得られたクリーンガスの圧力変動は脱硫
装置７の下流側に設けたクリーンガス圧力検出器３６に
よって検出される。

本実施例のガス化炉主動モード制御方法が第４図の従来
例と異なるところは燃料圧力調整弁９の制御部でおる。

すなわち、プラント出力３２の信号を関数発生器４１を
通してガスタービン燃料コントローラ３７に、またクリ
ーンガス圧力検出器３６の出力をガスタービン燃料コン
トローラ３７の出力により燃料圧力調整弁９の開閉を行
う。

次に、本実施例の作用を説明する。

今、プラント負荷指令３０の値を上げ方向に変更すると
、プラント負荷コントローラ３３の出力でおるガス化炉
燃料流量指令３４は増方向で動作する。

この指令３４に基づいてガス化炉燃料コントローラ３５
から各流量調整弁Ｌ　４＋　５に制御信号が出力され、
石炭、空気および蒸気の供給量が制御される。これによ
りガス化炉２の内圧は圧力が高くなりガスクーラ６およ
び脱硫装置７へのガスの流量が増加する。次にクリーン
ガス圧力検出器３６の検出値は高くなるがプラント出力
３２の値はまだ変化しないため、ガスタービン燃料コン
トローラ３７の出力に＠差信号が出力され、燃料圧力調
整弁９は開方向に動作する。これによりタービン１２は
出力を増加し、従ってプラント出力３２が増加する。プ
ラント負荷コントローラ３３はこのプラント出力３２が
プラント負荷指令３０とつり合うまでガス化炉燃料流量
指令３４を出しつづける。

一方、燃料圧力調整弁９の制御側はプラント出力３２の
信号が関数発生器４１に入力され圧力制御に使用される
。関数発生器４１の特性カーブを第２図に示す。横軸に
プラント出力、縦軸に圧力設定値がとっである。即ち、
この特性カーブから分るように、プランミル出力３２の
信号は変圧運転のための圧力設定値として使われ１、ク
リーンガス圧力検出器３６からの信号と圧力設定値とが
つり合いがとれるまでカスタービン燃料コントローラ３
７は燃料調整弁９を調節する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明はプラント負荷指令に応じ
てカス化炉圧力を可変にしているため、低負荷において
も高い効率で運転を持続することのできる石炭ガス化コ
ンバインド発電プラントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック構成図、第２図は関
数発生器の特性図、第３図は本発明が適用される石炭ガ
ス化コンバインドナイクル発電プラントの系統構成図、
第４図は従来のガス化炉主導モード制御のブロック構成
図である。１・・・石炭流量調整弁２・・・ガス化炉３′・・・空気圧縮機４・・・空気流量調整弁５・・・蒸気流量調整弁６・・・ガスクーラ７・・・脱硫装置８・・・ガスヒータ９・・・燃料圧力調整弁１０・・・燃焼器１１・・・圧縮機１２・・・ガスタービン１３・・・発電機１４・・・ガスクーラドラム１５・・・排熱回収ドラム１６・・・スーパヒータ１７・・・エバポレータ１８・・・エコノマイザ１９・・・蒸気ドラム２０・・・蒸気加減弁２１・・・蒸気タービン３０・・・プラント負荷指令３１・・・周波数補正信具３２・・・プラント出力３３・・・プラント負荷コントローラ３４・・・ガス化炉燃料流量指令３５・・・ガス化炉燃料コントローラ３６・・・クリーンガス圧力検出器３７・・・ガスタービン燃料コン１〜ローラ３８・・・
プラント圧力設定値４１・・・関数発生器４２・・・プラント圧力設定値代理人　弁理士　則　近　憲　佑代理人　弁理士　第　子　丸　　健第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭をガス化した燃料で駆動されるガスタービン
発電機と、前記ガスタービンの排ガスから回収した熱に
より駆動される蒸気タービン発電機とから構成される石
炭ガス化コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
ガス化炉主導モード制御時にプラント負荷指令をプラン
ト出力信号と共にプラント負荷コントローラに入力し、
得られたガス化炉燃料流量指令に導いて蒸気流量調整弁
、石炭流量調整弁及び空気流量調整弁を調整するととも
に、プラント出力信号に基いた信号をプラント圧力設定
値とし、クリーンガス圧力検出器の出力信号及び前記圧
力設定値と共にガスタービン燃料コントローラによって
ガスタービンの燃料圧力調整弁を制御することを特徴と
する発電プラントの制御方法。
（２）請求項１のプラント負荷コントローラに更に周波
数補正信具を入力したことを特徴とする発電プラントの
制御方法。