JPS6239653B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンバインドプラント用排ガスボイ
ラの起動・停止時におけるボイラ切替システムに
関する。

高効率発電プラントを目指した、複数台のガス
タービン及びその排ガスを利用した蒸気発生設備
（排ガスボイラ）とそれらの発生蒸気により駆動
される１台の蒸気タービンとの組合せからなるコ
ンバインドプラントにおいては、起動及び停止時
並びに台数切替時に排ガスボイラを順次併入或は
切離す自動切替装置が必須であるが従来これらの
装置は開発されていない。

複数台のガスタービン及びこれらにそれぞれ関
連したガスボイラと１台の蒸気タービンとからな
るコンバインドプラントの起動及び停止並びに台
数切替において燃料の損失を出来るだけ少く、起
動及び停止並びに切替時間を短かく、かつ各種の
制限条件を満しながら起動・停止・切替を行なう
必要がある。特に排ガスボイラが複数台ある為複
雑な操作を安全に確実に更に自動的に行なえる様
にしておくことがコンバインドプラント成否の一
つのキーポイントである。そこで此等の目的を達
成する排ガスボイラ切替システムのうち冷態起
動・停止時のボイラ切替システムを提供すること
を本発明の目的とする。

本発明は、コンバインドプラントの起動及び停
止並びに切替時の所要圧力を得るために、排ガス
ボイラの出口の圧力をプラントの状態に合せて制
御し、蒸気タービンの負荷変化率を予め定められ
た変化率にて行なうため排ガスボイラからの送気
量を調節する目的で排ガスボイラ出口止弁の開閉
速度を制御し、排ガスボイラから送られて来た蒸
気を蒸気タービンへ流入させると共に蒸気タービ
ン加減弁入口の圧力をプラントの状態に合せて制
御し且つ前圧が規定圧力以下とならない様に蒸気
タービン加減弁を制御して、排ガスボイラの併
入・切離しを行なうようにすることを基本として
いる。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例
について詳述する。

第１図は、コンバインドプラントにおいて例え
ば３台の蒸気発生設備（ボイラ）から１台の蒸気
タービンへ送気する蒸気系統及びそれ等を制御す
る制御機器・回路を示している。

蒸気系統において、No.２排ガスボイラ１におい
て発生した蒸気は、ボイラ止弁２及び蒸気タービ
ン加減弁３を通つて、蒸気タービン４に送られ、
復水器５にて復水となる。同じくNo.１及びNo.３ボ
イラ（図示せず）にて発生した蒸気は、ボイラ止
弁６及び７を通つた後、他のボイラの蒸気と合流
の上蒸気タービン４へ送られる。

ボイラ止弁２が閉じているときには、圧力伝送
器８はNo.２ボイラのボイラ圧力を検出し、圧力制
御器９はこのボイラ圧力と設定圧力とを比較制御
し、この出力信号は共通圧力制御器１３からの制
御信号と高信号選択器１０にて比較され選択され
た後、タービンバイパス制御弁１１を制御して、
復水器５へ放出する蒸気量を調節する。これによ
つて、No.２ボイラ１の蒸気圧力が規定値に保たれ
る。

ボイラ止弁２が開いているときは、他のボイラ
の蒸気と合流した後の共通圧力を圧力伝送器１２
によつて検出し、共通圧力制御器１３にて３台の
ボイラの蒸気圧力が共通に制御される。

圧力設定はプラント状態に応じて次のとおり行
なう。

まず、ボイラ止弁２が閉じているとき、ボイラ
圧力を個別に制御しようとする場合は、圧力設定
器１４にて任意に設定し、信号切替器１５を個別
設定信号側に切替える。そうでない場合は、共通
圧力設定器１６にて、３台のボイラ共通に圧力設
定を行ない、信号切替器１５を共通設定側に切替
える。更にボイラ圧力をタービン入口圧力に追従
させる場合は、圧力伝送器１２の信号を信号平滑
器１７にて平滑化した後、バイアス加算器１８に
てバイアスを加算した後に、或は平滑器１７の信
号を直接に信号切替器１９を介して共通圧力設定
器１６に与えて設定圧力を指令する。

ボイラ止弁２が開いているときは、上記の共通
圧力設定或は追従設定の他、タービン入口圧力を
圧力伝送器３７にて検出し、この信号（即ちター
ビン負荷）を基にプログラム圧力設定器２０の設
定圧力によつてボイラ設定圧力をプログラム設定
することが出来る。即ち最終的には、プログラム
設定値と追従又は共通設定及び最低圧力設定（最
低圧力設定器２１による設定）のうちの高信号が
高信号選択器２２にて選択され、次に、最高圧力
設定（最高圧力設定器２３にて設定）と比較さ
れ、低信号が低信号選択器２４にて選択されて、
個別圧力制御器９或は共通圧力制御器１３に設定
圧力を与える。

ボイラ止弁２，６及び７は、高速開閉制御器２
５或は低速開閉制御器２６からの制御信号のうち
信号切替器２７にていずれかの信号を選択し、こ
の信号によつて開閉される。

このときの保護として、タービン入口圧力の変
化率（即ちタービン負荷変化率）は制限値以内に
保たれる。これには、タービン入口圧力を圧力伝
送器３７にて検出し、変化率検出器２８にてその
変化率を検知し、その値が制限値を越えると信号
制限器２９が作動し、開閉制御器２５及び２６の
開閉動作を一時保留する。同様にボイラの圧力変
化率を圧力伝送器８、変化率検出器３０及び信号
制限器３１によつて監視する。この他ボイラ圧力
はその最低圧力に制限があるため、信号制限器３
２にて最低圧力も監視し、同様に作動させる。

タービン入口蒸気圧力は、圧力伝送器１２にて
検出した圧力を圧力設定器３３にて設定した圧力
になるよう圧力制御器３４によつて蒸気タービン
加減弁を制御することにより加減される。圧力設
定器３３の圧力設定には、圧力設定器３３が直接
圧力を設定する直接圧力設定と、信号切替器３５
を作動させて実際の蒸気タービン加減弁３の入口
圧力を圧力伝送器１２で検出しこれを信号平滑器
に通したものを設定圧力とするようにして圧力設
定をタービン入口圧力に追従させた追従圧力設定
と、信号切替器３５により目標圧力設定器３６を
選択させて目標とする設定圧力を予め定めた変化
率にて上昇・降下させるランプ圧力設定とがあ
る。

本発明によるシステムの作用について説明す
る。

コンバインドプラントの冷態起動及び停止曲線
の一例を第２図及び第３図に示す。これに対応し
た排ガスボイラ切替システムの作動を説明する。
コンバインドプラントに於いても冷態起動及び停
止と温態起動及び停止の区別は蒸気タービンロー
タ温度により決定され、冷態起動の場合、蒸気タ
ービンロータに熱衝撃を与えないようにゆつくり
と蒸気を流してやる複雑な操作が必要である反面
発電プラントとしての使命である要求発電量に早
く到達させる必要がある。更に出来るだけ燃料損
失がない様な起動が必要である。これらを満した
起動方法の一例が第２図である。停止の場合も、
短時間にかつ、燃料損失を少なくする停止方法が
望ましい。その一例を第３図に示す。

冷態起動に於いて、No.１ガスタービン（図面に
＃1G／Ｔと略示）は蒸気タービン（Ｓ／Ｔと略
示）のヒートソークの為に早目に起動し、No.１ボ
イラから蒸気を発生させる。この場合は、No.１ボ
イラ出口止弁６は既に全開となつて居り、No.１タ
ービンバイパス制御弁（図示せず）は規定圧とな
る様にタービン入口蒸気圧力を制御している。蒸
気タービンの負荷が上昇し、且つNo.２排ガスボイ
ラの蒸気が追加可能な状態に到達したら、No.２の
ガスタービンを起動させ、No.２ボイラから蒸気を
発生させ、混入可能な条件が整なつたら蒸気を蒸
気タービンに追加送気する。

この追加送気する方法を、冷態起動に於ける切
替と呼ぶ。

その切替要領を第１図に従いながら説明する。
まずNo.２ボイラ出口圧力を個別圧力制御から、タ
ービンバイパス制御弁１１、圧力伝送器８、圧力
制御器９を使い、圧力設定を信号切替器１９によ
り追従モードに切替え、圧力設定器１６を作動さ
せて、タービン入口圧力と同じ圧力になる様制御
する。これはNo.２ボイラ１の蒸気を混入したと
き、タービン入口蒸気圧力が変動しない様にする
ためである。

この時、蒸気タービン４は所要の負荷変化率で
増負荷となる様負荷制御装置（図示せず）によつ
て蒸気タービン加減弁３を制御している。この状
態においてタービン４の増負荷に見合つた蒸気を
No.２ボイラから送気する為に、No.２ボイラ出口の
ボイラ止弁２を信号切替器２７が低速開閉制御器
２６を選択することにより序々に開いて行く。ボ
イラ止弁２が全開となればタービン入口蒸気圧力
はNo.１ボイラ及びNo.２ボイラ共通に共通圧力制御
器１３によつて制御される。

タービンの負荷上昇に伴ないタービンバイパス
制御弁１１は序々に閉じる。この間、ボイラ圧力
及びタービン入口圧力は夫々監視制御されている
ことは前述した通りである。

No.３のボイラ側にもNo.２と同じタービンバイパ
ス制御部とボイラ出口止弁制御部を有しており、
同じ要領にて、蒸気は蒸気タービンに送気され
る。蒸気タービンの負荷が更に上昇し、ボイラに
て発生した蒸気を全量、消費する様になれば、全
てのバイパス制御弁１１が全閉し、起動完了とな
る。

これに伴ないタービン加減弁３は全開される。
この状態になつたら、タービン入口蒸気圧力が充
分に高くなり、圧力伝送器３７、プログラム圧力
設定器２０が作動し、実質上、ボイラ圧力を設定
し、タービンバイパス制御弁１２は先行安全弁の
機能となり系統の安全を保つ如く作動する。

次に長期停止を目的とした停止において、燃料
損失を小さく、かつ短時間に行なう停止方法の一
例を第３図に示す。この場合も３台のガスタービ
ン（３台の排ガスボイラ）と１台の蒸気タービン
とのコンバインドプラントの例を示す。蒸気ター
ビン４に蒸気温度の外乱を与えないためボイラの
蒸気温度が規定値を保てる処まで３台のガスター
ビン負荷を下げ燃料を節約する。この負荷におい
てNo.１ボイラを切離す（＃1S／Ｇ切離し）が、
このときの蒸気タービン加減弁３の前圧力は冷態
起動の場合とは異なる。更にNo.２のボイラを切離
す場合の圧力もNo.１ボイラの切離しの圧力と異な
る。

従つてタービンバイパス制御弁１１の圧力設定
値はプラントの状態に合せて設定した方が制御上
非常に容易となる。

切替要領を第１図に従いながら説明する。まず
ガスタービン負荷を下げ、ボイラの切離し可能時
期となれば切替指令により、信号切替器１９を作
動させ、共通圧力設定器１６を追従モードとし、
蒸気タービン加減弁３の前圧力に＋α^Kした圧力
に設定する。タービンバイパス制御弁１１は圧力
制御器９と共通圧力設定器１６によりタービン入
口圧力に追従した圧力となる様に制御される。同
時にボイラ止弁２を蒸気タービンの負荷変化率に
見合う様に信号切替器２７を作動させて高速開閉
制御器２５を選択して高速にて閉じる。これによ
つて余つた蒸気タービンバイパス制御弁１１によ
り復水器５へダンプされる。ボイラ止弁２が全閉
したら、圧力設定器１４を信号切替器１５にて選
択し、共通圧力制御から個別圧力制御に切替え
る。その後更にガスタービン負荷が下りNo.２ボイ
ラの停止時期になつたら同じ要領にて夫々ボイラ
を切替える。

No.３ボイラはガスタービン停止と共に停止させ
て、停止完了となる。

前述のボイラ切替装置を必要な時間に起動、停
止させるのは特に図示していないがプラント側の
運転操作は運転員或は電算機等により行れる。更
に切替完了すれば各制御回路は必要に応じて除外
されるのは勿論である。

複数台のガスタービン及び排ガスボイラと１台
の蒸気タービンとが複合されたコンバインドプラ
ントでは、その起動停止時に順序よく安全、確実
にガスタービン及び排ガスボイラを起動停止させ
る必要があり、この起動・停止が従来のプラント
よりも容易に且つ安全確実に行なえることが、こ
のコンバインドプラントの成否の一つの重要なキ
ーポイントであるが、本発明によれば上述した如
く、自動的に複数台の排ガスボイラを順序よく安
全確実に冷態起動・停止を行なうことが出来、即
ち、タービンバイパス制御系、ボイラ止弁制御系
を互に協調させることによつて上記を達成するこ
とが出来たのである。

以上本発明をその好適な実施例について詳述し
たが、本発明はこの特定の実施例に限定されるこ
となく本発明の精神を逸脱しない範囲で幾多の変
化変形が可能である。例えば、本例ではボイラ止
弁２の開閉速度を高速、低速と記述してあるが、
これは操作されるボイラ１の台数、蒸気タービン
の所要速度に応じて、更に細分の上設け得るもの
である。また特に同時に操作するボイラ１の台数
が変更される恐れがあるときは、蒸気タービンの
負荷変化率に与える影響を同一とするため、感度
補正を行なえる様にすることも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による排ガスボイラ切替システ
ムを示す系統図、第２図は冷態起動曲線を示す
図、第３図は通常停止曲線を示す図である。 １……ボイラ、２，６，７……ボイラ止弁、３
……蒸気タービン加減弁、４……蒸気タービン、
５……復水器、８，１２，３７……圧力伝送器、
９，１３，３４……圧力制御器、１０，２２……
高信号選択器、１１……タービンバイパス制御
弁、１４，１６，３３，３６……圧力設定器、１
５，１９，２７，３５……信号切替器、１７……
信号平滑器、１８……バイアス加算器、２０……
プログラム圧力設定器、２１……最低圧力設定
器、２３……最高圧力設定器、２４……低信号選
択器、２５……高速開閉制御器、２６……低速開
閉制御器、２８，３０……変化率検出器、２９，
３１，３２……信号制限器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数台のガスタービン、同ガスタービンから
   の排ガスを利用して蒸気を発生させる複数台の排
   ガスボイラ及び１台の蒸気タービンから成る複合
   コンバインドプラントにあつて、各排ガスボイラ
   の出口に、蒸気圧力をダンプさせてボイラ出口圧
   力を制御するタービンバイパス制御弁とボイラ止
   弁とを備え、これらのボイラ止弁の出口で合流し
   た後の蒸気を前記蒸気タービンへ供給するものに
   於いて、各タービンバイパス制御弁を個別に制御
   する複数の個別圧力制御器及びこの制御弁全てを
   同時に制御する共通圧力制御器とを有し個別圧力
   制御器の圧力設定に個別圧力設定を関連させこの
   個別圧力制御器及び共通圧力制御器には共通圧力
   設定及び追従圧力設定を関連させたタービンバイ
   パス制御弁制御装置と、前記ボイラ止弁を低速で
   開け高速で閉じるボイラ止弁制御装置とを備え、
   プラント起動時に、第１のボイラ止弁を全開とし
   て第１の排ガスボイラを個別圧力設定により最低
   圧力に制御し、第２の排ガスボイラの追加送気条
   件が満足されたとき前記設定圧力を追従圧力設定
   として第１及び第２のタービンバイパス制御弁を
   制御し、ボイラ出口圧力とタービン入口圧力とが
   同じになると第２のボイラ止弁を低速で開け、こ
   の第２の止弁が全開になると第３のボイラ切替を
   開始させるようにして全てのボイラ止弁を全開と
   しかつ全てのタービンバイパス制御弁を全閉とす
   るようにし、プラント停止時には、全てのガスタ
   ービン負荷が規定値まで下げられたときいずれか
   １つのボイラ止弁を高速で閉じ、前記設定圧力を
   追従圧力設定としてボイラ出口圧力をタービン入
   口圧力より少し大きな値になるよう制御しながら
   蒸気タービンの負荷変化率に応じてボイラ止弁を
   順次高速で閉じるようにしたことを特徴とするコ
   ンバインドプラント冷態起動・停止時のボイラ切
   替システム。