JPH076402B2 - 石炭ガス化発電プラント - Google Patents
石炭ガス化発電プラントInfo
- Publication number
- JPH076402B2 JPH076402B2 JP3334087A JP3334087A JPH076402B2 JP H076402 B2 JPH076402 B2 JP H076402B2 JP 3334087 A JP3334087 A JP 3334087A JP 3334087 A JP3334087 A JP 3334087A JP H076402 B2 JPH076402 B2 JP H076402B2
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- Japan
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- pressure
- valve
- gas turbine
- gas
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭ガス化発電プラントに係り、特に、ガスタ
ービンの安定燃料を確保するのに好適な石炭ガス化発電
プラントに関する。
ービンの安定燃料を確保するのに好適な石炭ガス化発電
プラントに関する。
従来、石炭ガス化発電プラントでは、その一般的な設備
構成として、ガス化炉一缶に対し、ガスタービン発電設
備一機という一機一缶方式であり、その負荷制御法とし
ては、所望の発電出力値に対する実出力値の偏差をガス
化炉の燃料流量信号系へのフイードバツク、若しくはガ
スタービン燃料流量信号へのフイードバツク、及び、そ
れらを組み合わせた協調制御系へのフイードバツクとい
う、既に確立された制御手法を適用した場合の検討がな
されている。なお、この種の装置として関連するものに
は、例えば、米国特許第198059号（特開昭57−97023号
公報）が挙げられる。
構成として、ガス化炉一缶に対し、ガスタービン発電設
備一機という一機一缶方式であり、その負荷制御法とし
ては、所望の発電出力値に対する実出力値の偏差をガス
化炉の燃料流量信号系へのフイードバツク、若しくはガ
スタービン燃料流量信号へのフイードバツク、及び、そ
れらを組み合わせた協調制御系へのフイードバツクとい
う、既に確立された制御手法を適用した場合の検討がな
されている。なお、この種の装置として関連するものに
は、例えば、米国特許第198059号（特開昭57−97023号
公報）が挙げられる。
上記従来技術では、ガスタービン燃料としての石炭ガス
の圧力変動抑制法は、単に一機一缶方式における圧力調
整弁の制御に委ねられているのみで、特に、系統上の工
夫による圧力調整，カロリー調整という観点からの考慮
がされておらず、例えば、ガスタービンリードのモード
での運転中にガス化炉での燃焼状態が不安定になり、燃
料ガス圧力が上昇した場合、ガスタービン入口圧力調整
弁を絞り込んで圧力損失を持たせようとしても、圧力調
整弁の調整範囲外に逸脱してしまう程の大きな変動とな
り得ること、また同時にガス化炉での燃焼不安定化によ
り、ガス化ガス中の組成割合が変化し、単位ガス流量の
保有する熱量が変動し、ガスタービン燃焼器での燃焼状
態の変動の結果、ガスタービン出力も大きく変動する可
能性があるという根本的な問題があつた。更に石炭ガス
をガスタービン燃料とする場合、従来のLNG燃料等に比
べ、発熱量で十分の一程度であるため、燃料ガス流量を
十倍程度にする必要があり、燃料ガス配管径もそれに見
合つた径とする必要があるため、圧力調整弁，燃料流量
調整弁の弁ストロークが非常に大きくなるという欠点が
あつた。
の圧力変動抑制法は、単に一機一缶方式における圧力調
整弁の制御に委ねられているのみで、特に、系統上の工
夫による圧力調整，カロリー調整という観点からの考慮
がされておらず、例えば、ガスタービンリードのモード
での運転中にガス化炉での燃焼状態が不安定になり、燃
料ガス圧力が上昇した場合、ガスタービン入口圧力調整
弁を絞り込んで圧力損失を持たせようとしても、圧力調
整弁の調整範囲外に逸脱してしまう程の大きな変動とな
り得ること、また同時にガス化炉での燃焼不安定化によ
り、ガス化ガス中の組成割合が変化し、単位ガス流量の
保有する熱量が変動し、ガスタービン燃焼器での燃焼状
態の変動の結果、ガスタービン出力も大きく変動する可
能性があるという根本的な問題があつた。更に石炭ガス
をガスタービン燃料とする場合、従来のLNG燃料等に比
べ、発熱量で十分の一程度であるため、燃料ガス流量を
十倍程度にする必要があり、燃料ガス配管径もそれに見
合つた径とする必要があるため、圧力調整弁，燃料流量
調整弁の弁ストロークが非常に大きくなるという欠点が
あつた。
本発明の目的は、上記不具合を解消、若しくは、極力避
けることにある。
けることにある。
上記目的は、まず、石炭ガス化炉を多缶（炉）構成と
し、ガス化炉出口を共有ヘツダ配管で連絡することで各
ガス化炉出力をその圧力，組成のなまし効果を得ること
により達成される。
し、ガス化炉出口を共有ヘツダ配管で連絡することで各
ガス化炉出力をその圧力，組成のなまし効果を得ること
により達成される。
次に、多缶構成のガス化炉の一部のガス化炉出口圧力設
定を、他缶よりΔＰだけ高く設定しておき、ガス化炉出
口にΔＰだけの圧損を持たせた圧力調整弁を設け、共有
ヘツダ配管部圧力としては他缶と同じ圧力となるような
系統構成とし、ヘツダ部圧力調整を圧力調整弁で行わ
せ、ガスタービン入口圧力を調整範囲から逸脱させない
ようにすることで達成される。
定を、他缶よりΔＰだけ高く設定しておき、ガス化炉出
口にΔＰだけの圧損を持たせた圧力調整弁を設け、共有
ヘツダ配管部圧力としては他缶と同じ圧力となるような
系統構成とし、ヘツダ部圧力調整を圧力調整弁で行わ
せ、ガスタービン入口圧力を調整範囲から逸脱させない
ようにすることで達成される。
また、多缶構成のガス化炉各々の出口部に圧力調整弁を
設け、共有ヘツダ部の圧力とその設定値、及び各圧力の
調整弁の前圧により、圧力調整弁を制御し、ガスタービ
ン入口の圧力調整弁の制御範囲に入るよう、ヘツダ部圧
力を調整することでも達成される。
設け、共有ヘツダ部の圧力とその設定値、及び各圧力の
調整弁の前圧により、圧力調整弁を制御し、ガスタービ
ン入口の圧力調整弁の制御範囲に入るよう、ヘツダ部圧
力を調整することでも達成される。
ガス化炉の多缶構成にすることは、その個々のガス化炉
単体の出力の、通常の汽力発電所のボイラから発生する
上記の温度，蒸気のように均質性を持つたものになりに
くいという不安定要因を極力排するために考案したもの
であり、個々のガス化炉出口を共有ヘツダで連絡するこ
とにより、個々の変動を抑性するなまし効果を得ること
ができる。このなまし効果は、圧力と石炭ガスの熱量の
両方に表われ、ガスタービン入口燃料性状が均質化され
る。
単体の出力の、通常の汽力発電所のボイラから発生する
上記の温度，蒸気のように均質性を持つたものになりに
くいという不安定要因を極力排するために考案したもの
であり、個々のガス化炉出口を共有ヘツダで連絡するこ
とにより、個々の変動を抑性するなまし効果を得ること
ができる。このなまし効果は、圧力と石炭ガスの熱量の
両方に表われ、ガスタービン入口燃料性状が均質化され
る。
次に、このなまし効果に加え、多缶構成のガス化炉の一
部のガス化炉の出口設定圧を他缶より高くし、その後流
に設けられた圧力調整弁での圧力損失を、通常時に他缶
との圧力偏差分だけ設定しておき、共有ヘツダ部圧力が
低下した時には、圧力調整弁を開方向に、上昇時には、
閉方向に、その弁の絞りを調整することで、ガスタービ
ン入口の圧力調整弁の制御範囲に収めるようにする。こ
れは、共有ヘツダ部圧力の設定値からの偏差をガス化炉
への燃料供給信号に反映させた結果の応答時間遅れが大
きいことへの対策でもある。この方法による具体的な制
御方法として、まず、ガスタービン入口圧力調整弁の制
御範囲を規定圧力設定値からの偏差の値と単位時間当た
りの増減、即ち、圧力変化率により規定し、その規定値
に達する以前に弁動作の開始点を設けておく。その后の
圧力値の回復による弁操作終了点としては、弁動作開始
時の圧力、若しくは、更に、規定圧力値に近い値として
おき、弁のハンチングを防ぐ等の処置を施す。
部のガス化炉の出口設定圧を他缶より高くし、その後流
に設けられた圧力調整弁での圧力損失を、通常時に他缶
との圧力偏差分だけ設定しておき、共有ヘツダ部圧力が
低下した時には、圧力調整弁を開方向に、上昇時には、
閉方向に、その弁の絞りを調整することで、ガスタービ
ン入口の圧力調整弁の制御範囲に収めるようにする。こ
れは、共有ヘツダ部圧力の設定値からの偏差をガス化炉
への燃料供給信号に反映させた結果の応答時間遅れが大
きいことへの対策でもある。この方法による具体的な制
御方法として、まず、ガスタービン入口圧力調整弁の制
御範囲を規定圧力設定値からの偏差の値と単位時間当た
りの増減、即ち、圧力変化率により規定し、その規定値
に達する以前に弁動作の開始点を設けておく。その后の
圧力値の回復による弁操作終了点としては、弁動作開始
時の圧力、若しくは、更に、規定圧力値に近い値として
おき、弁のハンチングを防ぐ等の処置を施す。
また、なまし効果に加え、多缶構成のガス化炉の各々の
出口に圧力調整弁を設け、共有ヘツダ部の実圧とその設
定圧との偏差、及び、各圧力調整弁前圧とから圧力調整
弁を制御し、共有ヘツダ部圧力をガスタービン入口圧力
調整弁の制御範囲に収める方法では、多缶構成のガス化
炉の各々は同一仕様となり、その出口圧力調整弁の具体
的な制御方法としては、まず、ガスタービン入口圧力調
整弁の制御範囲を、前記と同様に、規定圧力設定値から
の偏差の値と圧力変化率により規定し、その規定値に達
する以前に弁動作の開始点を設けておく。その時に操作
する弁の選択は、共有ヘツダ圧力の逸脱方向と同方向に
逸脱したガス化炉出口圧力調整弁を選ぶ。即ち、共有ヘ
ツダ圧力が上昇し、弁動作開始点に達した場合、ほとん
ど時間遅れなく、弁動作開始点相当圧力に達しているガ
ス化炉出口圧が存在し、圧力調整弁を閉方向に操作す
る。弁操作終了点は、前述と同様に、弁操作開始点圧力
若しくは、更に、規定共有ヘヅタ圧力値に近い値に設定
する。
出口に圧力調整弁を設け、共有ヘツダ部の実圧とその設
定圧との偏差、及び、各圧力調整弁前圧とから圧力調整
弁を制御し、共有ヘツダ部圧力をガスタービン入口圧力
調整弁の制御範囲に収める方法では、多缶構成のガス化
炉の各々は同一仕様となり、その出口圧力調整弁の具体
的な制御方法としては、まず、ガスタービン入口圧力調
整弁の制御範囲を、前記と同様に、規定圧力設定値から
の偏差の値と圧力変化率により規定し、その規定値に達
する以前に弁動作の開始点を設けておく。その時に操作
する弁の選択は、共有ヘツダ圧力の逸脱方向と同方向に
逸脱したガス化炉出口圧力調整弁を選ぶ。即ち、共有ヘ
ツダ圧力が上昇し、弁動作開始点に達した場合、ほとん
ど時間遅れなく、弁動作開始点相当圧力に達しているガ
ス化炉出口圧が存在し、圧力調整弁を閉方向に操作す
る。弁操作終了点は、前述と同様に、弁操作開始点圧力
若しくは、更に、規定共有ヘヅタ圧力値に近い値に設定
する。
このように系統を構成し、更に、圧力調整弁を操作する
事により、少しずつ異なる性状で出てくる石炭ガスが温
度，圧力，組成の各面で均質化される。
事により、少しずつ異なる性状で出てくる石炭ガスが温
度，圧力，組成の各面で均質化される。
第１図において、石炭ガス化炉１で発生した石炭ガス
は、ガス精製装置２で精製され共有ヘツダ配管９に導か
れる。その後、ガスタービン入口圧力調整弁４及び燃料
流量調整弁５を経てガスタービンユニツト６で燃焼し、
燃焼ガスによりタービン発電機を駆動する。本実施例で
は、多缶構成のガス化炉１のうち一部のガス化炉の出口
圧力を他缶より高く設定し、ガス化炉の後流で共有ヘツ
ダ配管前に圧力調整弁３を設け、通常時はその弁での圧
力損失により、共有ヘツダ部圧力を他缶と同一の値とし
ている。この弁３の調整機能は、共有ヘツダ若しくは共
有ヘツダ後でガスタービン入口圧力調整弁４の前の圧力
発信器８により検出した圧力値により制御装置10を介
し、圧力調整弁３を操作する。この弁の操作法として
は、第３図及び第４図に示すように、共有ヘツダ部圧力
をガスタービン入口圧力調整弁４の制御範囲に収めるべ
く制御する。即ち、ガスタービン入口圧力調整弁４の制
御可能範囲として、上限値P3と下限値P4を設定し、その
範囲内に圧力調整弁３の操作開始点P1及びP2を設定す
る。また、ガスタービン入口圧力調整弁４のもう一つの
制御可能範囲として圧力の時間微分値による制限動作を
設ける。これは、第４図に示すように、愛力の突変的変
化でガスタービン入口圧力調整弁の機能を阻害すること
を防止するための弁操作である。
は、ガス精製装置２で精製され共有ヘツダ配管９に導か
れる。その後、ガスタービン入口圧力調整弁４及び燃料
流量調整弁５を経てガスタービンユニツト６で燃焼し、
燃焼ガスによりタービン発電機を駆動する。本実施例で
は、多缶構成のガス化炉１のうち一部のガス化炉の出口
圧力を他缶より高く設定し、ガス化炉の後流で共有ヘツ
ダ配管前に圧力調整弁３を設け、通常時はその弁での圧
力損失により、共有ヘツダ部圧力を他缶と同一の値とし
ている。この弁３の調整機能は、共有ヘツダ若しくは共
有ヘツダ後でガスタービン入口圧力調整弁４の前の圧力
発信器８により検出した圧力値により制御装置10を介
し、圧力調整弁３を操作する。この弁の操作法として
は、第３図及び第４図に示すように、共有ヘツダ部圧力
をガスタービン入口圧力調整弁４の制御範囲に収めるべ
く制御する。即ち、ガスタービン入口圧力調整弁４の制
御可能範囲として、上限値P3と下限値P4を設定し、その
範囲内に圧力調整弁３の操作開始点P1及びP2を設定す
る。また、ガスタービン入口圧力調整弁４のもう一つの
制御可能範囲として圧力の時間微分値による制限動作を
設ける。これは、第４図に示すように、愛力の突変的変
化でガスタービン入口圧力調整弁の機能を阻害すること
を防止するための弁操作である。
次に、第２図の場合について述べる。これは、第１図と
同様に、ガス化炉１で発生した石炭ガスを精製装置２で
精製し、圧力調整弁３を経て共有ヘツダ配管９に連絡
し、ガスタービン入口圧力調整弁4,燃料流量調整弁５を
介し、ガスタービンで燃焼させる系統構成であるが、各
ガス化炉出口に圧力調整弁３を持ち、共有ヘツダまでの
系統は互いに同一仕様である。ここでの圧力調整弁３の
操作方法としては、例えば、第３の点Ｑのように共有ヘ
ツダ圧力が圧力調整弁の開方向操作開始圧力P2まで低下
した場合、各ガス化炉出口に設けられた圧力発信器７の
検出値のうちP0からの逸脱方向に寄与している圧力調整
弁３を開方向に操作する。ただし、この時の圧力発信器
７の検出値が圧力調整弁の制御範囲外、即ち、弁最大開
度としても、ガスタービン入口圧力回復の機能を発揮で
きない時は、圧力発信器７の検出値のうち、P0からの逸
脱方向に寄与していない調整弁３を開方向に操作する。
この制御の意図は、変動したガス化炉出力に対しては、
それ自信の回復機能を持ち、もし、回復を待つ間に共有
ヘツダ圧が制御範囲外となる可能性が出た時には、他缶
が後備的に制御を行うということである。また、第４図
に示すように、共有ヘツダ部圧力の時間微分値による制
御も、上述した第３図による制御と同様の弁操作を行
う。第２図の系統構成とした場合の概略の制御移統図を
第５図に示す。第５図では、共有ヘツダ部圧力P0、各ガ
ス化炉出口の圧力P1,P2,P3より、それらの検出値を基に
第２図における圧力調整弁３の操作までの制御信号の流
れを模式的に表わす。操作弁の選択回路９の働きについ
ては、上述したとおりである。
同様に、ガス化炉１で発生した石炭ガスを精製装置２で
精製し、圧力調整弁３を経て共有ヘツダ配管９に連絡
し、ガスタービン入口圧力調整弁4,燃料流量調整弁５を
介し、ガスタービンで燃焼させる系統構成であるが、各
ガス化炉出口に圧力調整弁３を持ち、共有ヘツダまでの
系統は互いに同一仕様である。ここでの圧力調整弁３の
操作方法としては、例えば、第３の点Ｑのように共有ヘ
ツダ圧力が圧力調整弁の開方向操作開始圧力P2まで低下
した場合、各ガス化炉出口に設けられた圧力発信器７の
検出値のうちP0からの逸脱方向に寄与している圧力調整
弁３を開方向に操作する。ただし、この時の圧力発信器
７の検出値が圧力調整弁の制御範囲外、即ち、弁最大開
度としても、ガスタービン入口圧力回復の機能を発揮で
きない時は、圧力発信器７の検出値のうち、P0からの逸
脱方向に寄与していない調整弁３を開方向に操作する。
この制御の意図は、変動したガス化炉出力に対しては、
それ自信の回復機能を持ち、もし、回復を待つ間に共有
ヘツダ圧が制御範囲外となる可能性が出た時には、他缶
が後備的に制御を行うということである。また、第４図
に示すように、共有ヘツダ部圧力の時間微分値による制
御も、上述した第３図による制御と同様の弁操作を行
う。第２図の系統構成とした場合の概略の制御移統図を
第５図に示す。第５図では、共有ヘツダ部圧力P0、各ガ
ス化炉出口の圧力P1,P2,P3より、それらの検出値を基に
第２図における圧力調整弁３の操作までの制御信号の流
れを模式的に表わす。操作弁の選択回路９の働きについ
ては、上述したとおりである。
本実施例によれば、多缶構成の石炭ガス化炉の出口で共
有ヘツダで連絡することにより、各ガス化炉からの石炭
ガスが混合され、均圧，均熱化されることで、ガスター
ビン燃料の均質化が図れ、更に、圧力調整弁３を追加
し、ガス圧力の制御を行うことで、ガスタービンの制御
性が向上する。
有ヘツダで連絡することにより、各ガス化炉からの石炭
ガスが混合され、均圧，均熱化されることで、ガスター
ビン燃料の均質化が図れ、更に、圧力調整弁３を追加
し、ガス圧力の制御を行うことで、ガスタービンの制御
性が向上する。
本発明によれば、石炭ガス化発電プラントにおける石炭
ガス化炉の燃料不安定性に基づく石炭ガス性状の均質化
を図ることができる。
ガス化炉の燃料不安定性に基づく石炭ガス性状の均質化
を図ることができる。
第１図，第２図は本発明の一実施例の系統図、第３図は
第１図及び第２図の系統構成の場合の石炭ガス圧力の変
動と各設定値との関係を示す図、第４図は第１図及び第
２図の系統構成の場合の石炭ガス圧力の時間微分値の変
動と各設定値の関係を示す例図、第５図は第２図の系統
構成の場合の制御系の概要を示す図である。 １……ガス化炉、２……ガス精製装置、３……圧力調整
弁、４……ガスタービン入口圧力調整弁、５……ガスタ
ービン燃料流量調整弁、６……ガスタービンユニツト、
７及び８……圧力発信器、９……共有ヘツダ配管、10…
…制御装置（以上第１図及び第２図）。
第１図及び第２図の系統構成の場合の石炭ガス圧力の変
動と各設定値との関係を示す図、第４図は第１図及び第
２図の系統構成の場合の石炭ガス圧力の時間微分値の変
動と各設定値の関係を示す例図、第５図は第２図の系統
構成の場合の制御系の概要を示す図である。 １……ガス化炉、２……ガス精製装置、３……圧力調整
弁、４……ガスタービン入口圧力調整弁、５……ガスタ
ービン燃料流量調整弁、６……ガスタービンユニツト、
７及び８……圧力発信器、９……共有ヘツダ配管、10…
…制御装置（以上第１図及び第２図）。
Claims (1)
- 【請求項１】石炭ガス化炉からの石炭ガスを主燃料とす
るガスタービン発電プラントにおいて、 前記石炭ガス化炉を多缶構成とし、炉出口を共有ヘツダ
配管で連絡したことを特徴とする石炭ガス化発電プラン
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334087A JPH076402B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 石炭ガス化発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334087A JPH076402B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 石炭ガス化発電プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63201327A JPS63201327A (ja) | 1988-08-19 |
| JPH076402B2 true JPH076402B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12383836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3334087A Expired - Fee Related JPH076402B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 石炭ガス化発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076402B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6408296B2 (ja) * | 2014-08-13 | 2018-10-17 | 出光興産株式会社 | 石炭ガス化複合システム及びその制御方法 |
-
1987
- 1987-02-18 JP JP3334087A patent/JPH076402B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63201327A (ja) | 1988-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |