JPH02308924A - ガス化炉の空気流量制御装置 - Google Patents

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、石炭をガス化して燃焼させるガスタービンを
用いた複合発電設備におけるガス化炉の空気流量制御装
置に関するものである。

（従来の技術） 石炭ガス化複合発電設備におけるガス化炉の空気流量制
御装置の従来の一例を第３図に示す。

第３図において、ガス化炉１は石炭と空気からガスを生
成し、生成されたガスは精製設備２で脱硫・脱塵され、
燃料調節弁３を通ってガスタービン４の燃焼器５へ送ら
れ、空気圧縮機６から供給される空気と混合されて燃焼
し、発生したエネルギーはガスタービン４を駆動した後
排熱回収ボイラへ導かれる。

ガスタービン４は空気圧縮機６および発電機７と同軸と
なっており、ガスタービン４の回転エネルギーは空気圧
縮機６と発電機７とに伝達され、さらに空気圧縮機６の
出力空気の一部は抽出されて昇圧圧縮機８へ導びかれ、
昇圧された後に空圧流量調節弁９を通ってガス化炉１へ
供給される。

一方、ガス化炉１の出口圧力および発電機７の出力はそ
れぞれ圧力検出器］０および電力検出器１１によって電
気信号として検出され、負荷デマンＩ〜と共に配分演算
器１２に入力され、配分演算によって石炭デマンドおよ
び空気流量デマンドが決定される。

空気流量デマンドＱ’ｉ±空気流量検器１３からフィー
ドバックされる空気流量信号Ｑと減算器１４で突合わさ
れ、調節器１５を通って操作信号を発生し、これを用い
て空気流量調節弁９の開度調節を行い、これによって空
気流量を制御している。

（発明が解決しようとする課題） このように従来は、空気流量調節弁９による開度調節に
よって空気流量を調節しているので、発電負荷の大小に
かかわらず昇圧圧縮機８の出口圧力は常に充分な高さに
維持されており、このため昇圧圧縮機８の駆動用電動機
］６の回転数は常に高い値に保持され、電力消費が大き
くなり、特に発電負荷が小さいときは昇圧圧縮機８の消
！ｉｋ電力のほとんどが空気流量調節弁９の圧力損失と
なる。

第４図はこの場合の昇圧圧縮機８の運転特性を示したも
ので、空気流量調節弁９を全開とし回転数を変化させて
必要空気流量を確保するように理想的に圧力を変化させ
た場合、すなわち抵抗曲線Ｂに沿った運転をした場合に
比べて、回転数一定運転は曲線Ａに示すように大きな損
失を発生することが分る。

本発明は、空気流量調節弁９による損失を極力減少させ
ると共に、低負荷時にも安定した空気流量を確保できる
合理的なガス化炉の空気流量制御装置を提供することを
目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は、低負荷時の空気流量制御回路と通常負荷時の
制御回路を別々に設け、低負荷時の制御回路では、従来
通り空気流量調節弁９を操作し、通常負荷時の制御回路
では昇圧圧縮機８駆動用電動機１６の回転数を制御する
よう構成し、さらに両方の空気流量制御回路が自動的か
つ連続的に切換わるように、それぞれのフィードバック
信号と操作出力信号に上限または下限の制限器を設（づ
ている。

すなわち低負荷のときは、通常負荷時の制御回路の出力
の下方制限器によって昇圧圧縮機８の回転数を下限値に
保持すると共に、低負荷時制御回路で空気流量調節弁９
を操作して空気流量の制御を行う。

また通常負荷のときは、低負荷時制御回路の出力が上限
に達して空気流量調節弁９が全開に保たれると共に、通
常負荷時制御回路で昇圧圧縮機８０回転数を制御して空
気流量の制御を行う。

さらに低負荷から通常負荷への移行時は、両方の制御回
路が動作して制御回路の切換えをスムーズに行うもので
ある。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。第１図の中で従来の
第３図と同じ部分には同一符号を付け、その説明は省略
している。

第１図において、空気流量検出器Ｉ３からフィードバッ
クされる空気流量信号Ｑは、下方入力制限器１７を通り
減算器］８で空気流量デマンドＱ木と突合わされ、低負
荷時に対する調節器１９を通って操作信号となり、上方
出力制限器２０を通って空気流量調節弁９の開度調節を
行う。

一方、上記空気流量信号Ｑは下方入力制限器２１を通り
減算器２２で空気流量デマンドＱ＊と突合わされ、通常
負荷時に対する調節器２３を通って操作信号となり、下
方出力制限器２４を通って昇圧圧縮機８の駆動用電動機
１６の回転数制御装置２５の回転数設定値を調節する。

本発明における昇圧圧縮機８の運転状態を第２図に示す
。

第２図において、低負荷領域（ａ）では空気流量検出器
１３からフィードバックされる空気流量信号Ｑは、下方
入力制限器２１により下限設定値に押上げられて減算器
２２に入力される。

空気流量信号が下方制限器２１で押上げられると減算器
２２の出力する制御偏差は負となり、通常負荷時の調節
器２３の出力する操作信号は下方出力制限器２４の下限
設定値と等しくなる。

この結果、回転数制御装置２５へは下限回転数設定値が
出力され、昇圧圧縮機８の回転数は下限値に保持される
。

このとき、低負荷時制御回路は何ら制限を受けず、空気
流量調節弁９を操作して空気流量制御を行う。

次に、負荷の増加と共に空気流量デマンドが増加して領
域（ｂ）に入ると、空気流量調節弁９の開度が大きくな
り、空気流量信号Ｑも増加方向へ動く。

これによって空気流量信号Ｑは下方入力制限器２］によ
る制限を脱して空気流量デマンドとほぼ等しくなり、や
がて空気流量デマンドの方が高くなって制御偏差は正に
反転する。

これによって通常負荷時の調節器２３の出力が増加して
下方出力制限器２４の下限設定値を脱し、回転数制御装
置２５への回転数設定値を上昇させる。

これによって通常負荷時制御回路が制限を受けることな
く昇圧圧縮機８の回転数制御を開始し、低負荷時制御回
路による流量調節弁の弁開度制御と共動して空気流量Ｑ
を制御する。

さらに負荷が増加して、空気流量テマンドが増加して領
域（ｃ）に入ると、空気流量信号Ｑは上方入力制限器１
７によって上限設定値に押下げられて減算器１８に入力
され、増加を続ける空気流量デマンドＱ＊どの偏差、す
なわち減算器１８の出方は急激に正方向に増大し、低負
荷時の調節器１９の出力は上方出力制限器２０によって
上限設定値となり、空気流量調節弁９を全開させる。

これ以降、空気流量デマンドＱ）ｋがさら増加してゆく
と、空気流量調節弁９が全開のままで昇圧圧縮機８の回
転数が上昇し、回転数変化による空気流量制御が行われ
る。

上記領域（ａ）、　（ｂ）、（ｃ）の動作によって、空
気流量Ｑと空気圧力Ｐとの関係は第２図の矢印で示した
曲線であたえられ、これによって空気流量調節弁の圧力
損失は大幅に低減される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、低負荷のときは昇
圧圧縮機の回転数を下限に保持した状態で空気流量調節
弁によって空気流量を制御でき、また通常負荷のときは
空気流量調節弁を全開にした状態で昇圧圧縮機の回転数
の制御によって空気流量を制御でき、さらに」二記の弁
開度制御と回転数制御とをスムーズに切換えることがで
きるので、空気流量調節弁の絞りによる圧力損失を極ノ
」＼にした効率のよい空気流量制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は本発
明における運転特性を示す図、第３図は従来の空気流量
制御装置の一例を示す系統図、第４図は従来装置におけ
る運転特性を示す図である。 １・・・ガス化炉　　　　　４・・・ガスタービン６・
・空気圧縮機　　　　７・・発電機８・・・昇圧圧縮機
　　　　９・・空気流量調節弁１２・配分演算器　　　
　１３・・空気流量検出器１５・・調節器　　　　　　
１６・駆動用電動機１７・・上方入力制限器　　１９・
・低置荷時調節器２０・・上方出力制限器　　２１・・
下方入力制限器２３・・・通常負荷時調節器　２４・・
下方出力制限器２５・・回転数制御装置 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービンで駆動される空気圧縮機から抽出され、昇
   圧圧縮機で昇圧され、空気流量調節弁を介してガス化炉
   に供給される空気の流量を空気流量デマンドに対応して
   制御するガス化炉の空気流量制御装置において、空気流
   量の検出値を上方制限して空気流量デマンドと調整器に
   よって比較演算し、その演算出力を上方制限して空気流
   量調節弁の開度の設定値とする調節弁開度制御回路と、
   空気流量の検出値を下方制限して空気流量デマンドと調
   節器によって比較演算し、その演算出力を下方制限して
   昇圧圧縮機の回転数の設定値とする昇圧圧縮機回転数制
   御回路を備えたことを特徴とするガス化炉の空気流量制
   御装置。