JPS63201327A - 石炭ガス化発電プラント - 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】 〔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
ービンの安定燃焼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。

〔従来の技術〕

従来１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−缶に対し、ガスタービン発電設
備−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ィードバック、若しくはガ
スタービン燃料流量信号へのフィードバック、及び、そ
れらを組み合わせた協調制御系へのフィードバックとい
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１例えば、米国特許第１９８０５９号（特開昭５７−
９７０２３号公報）が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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τ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化する可能性があるという
根本的な問題があった。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った径とする
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った。

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。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、まず１石炭ガス化炉を多缶（炉）構成とし
、ガス化炉出口を共有ヘッダ配管で連絡することで各ガ
ス化炉出力をその圧力１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、催告より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
ヘッダ配管部圧力としては催告と同じ圧力となるような
系統構成とし、ヘッ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、共有ヘッダ部の圧力とその設定値、及び各圧力調
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、ヘッダ部圧力
を調整することでも達成される。

〔作用〕

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
蒸気の温度、圧力のように均質性を持ったものになりに
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ッダで連絡するこ
とにより、個々の変動を伸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催告より高くシ、その後流
に設けられた圧力調整弁での圧力損失を、通常時に催告
との圧力偏差分だけ設定しておき、共有ヘッダ部圧力が
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、共有ヘッ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、共有ヘッ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、共有ヘッ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１
、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、共有ヘッダ圧力の逸脱方向と同方
向に逸脱したガス化炉出Ｅ１圧力調整弁を選ぶ、即ち、
共有ヘッダ圧力が上昇し、弁動作開始点に達した場合、
は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、圧力調整弁を開方向に操
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、規定共有ヘッダ圧力値に近い値に
設定する。

このように系統を楕成し、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１組成の各面で均質化される。

〔実施例〕

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で精製され共有ヘッダ配管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ット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
力を催告より高く設定し、ガス化炉の後流で共有ヘッダ
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、共有ヘッダ部圧力を催告と同一の値として
いる。この弁３の調整機能は、共有ヘッダ若しくは共有
ヘッ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、共有ヘッダ部圧力をガ
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Ｐ′ｌ及びＰｚ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、圧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を経て共有ヘッダ配管９
に連絡し、ガスターピン入口圧力調整弁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、共有ヘッ
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図の点Ｑのよ
うに共有ヘッ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ＰＯ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、Ｐｏ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、それ自身の回復機能を待ち、もし、回
復を待つ間に共有ヘッダ圧が制御範囲外となる可能性が
出た時には、催告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、共有ヘッダ部圧力の時
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、共有ヘッダ
部圧力Ｐｏ　、各ガス化炉出口の圧力Ｐｉ。

Ｐｚ　、Ｐａ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１１で
共有ヘッ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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、石炭ガス化発電プラン１−における石
炭ガス化炉の燃焼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。

【図面の簡単な説明】

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側口、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址調幣弁、６・・・ガスタービ
ンユニット、７及び８・・・圧力発イ４器、９・・・共
有ヘッダ配Ｖ＋　　図 竿　２図 時間 ０　　　　　　　　　、＋開 ｖ　Ｓ　図 ”　　　　Ｐ２　　　　Ｐ３　　　　　Ｐ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、炉出口を共有ヘッダ
   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。