CN108699920B - 联合循环设备及其最低输出降低方法及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置(100)具有接收示出联合循环设备的将来的负载的负载时间表(LS)的接收部(101)、对流入蒸汽涡轮(30)的蒸汽的温度进行控制的蒸汽温度控制部(103)、以及对向燃气涡轮10供给的燃料流量进行控制的燃料控制部(104)。蒸汽温度控制部(103)在比负载时间表(LS)中的负载下降的负载降低时刻早的时刻，对蒸汽温度调节器(26、28)输出表示使蒸汽的温度降低的操作量的指令。

Description

联合循环设备及其最低输出降低方法及其控制装置
技术领域
本发明涉及联合循环设备及其最低输出降低方法及其控制装置。
本申请要求基于2016年2月25日在日本申请的日本特愿 2016-034230号的优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
联合循环设备具备由燃烧气体驱动的燃气涡轮、通过从燃气涡轮排出的废气的热量来产生蒸汽的废热回收锅炉、以及由蒸汽驱动的蒸汽涡轮。
在以下的专利文献1中公开了一种火力发电设备，该火力发电设备具备产生蒸汽的锅炉、由蒸汽驱动的蒸汽涡轮、以及通过蒸汽涡轮的驱动来发电的发电机。在该火力发电设备中，以按照来自外部的发电时间表(负载时间表)来改变发电机的输出的方式对火力发电设备的各种操作器进行操作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-262617号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
期待联合循环设备的能够运行的输出范围(负载范围)变大。因此，在使联合循环设备的输出降低时，期待尽可能使最低输出(最低负载)降低。
本发明的目的在于提供能够降低在使联合循环设备的输出降低时的能够运行的最低输出的联合循环设备及其最低输出降低方法及其控制装置。
用于解决课题的方案
在用于实现上述目的的发明的第一方式的联合循环设备的最低输出降低方法中，所述联合循环设备具备由燃烧气体驱动的燃气涡轮、通过从所述燃气涡轮排出的废气的热量来产生蒸汽的废热回收锅炉、以及由所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮，其中，所述联合循环设备的最低输出降低方法执行：接收工序，接收示出所述联合循环设备的负载的负载时间表；降低时刻设定工序，参照在所述接收工序中接收的所述负载时间表来识别负载下降的负载降低时刻，并将比所述负载降低时刻早的时刻确定为使向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度降低的温度降低时刻；温度降低工序，在所述温度降低时刻使向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度降低；以及燃气涡轮输出降低工序，从所述负载降低时刻起减少向所述燃气涡轮的燃料供给量。
若向蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度急剧降低，则蒸汽涡轮的涡轮转子等中产生的热应力变高，会缩短涡轮转子等的寿命。因此，在蒸汽涡轮的运行方面，规定了蒸汽温度的单位时间的降低量即温度降低率。另外，对接受设备输出的需求者而言，期待从设备输出的降低开始直至设备输出成为目标输出为止的时间为短时间。因而，基于以上的观点，使设备输出降低的情况下的运行最低输出被确定为规定的输出。
在该最低输出降低方法中，在使设备输出降低时，在使燃气涡轮输出降低之前，使蒸汽温度降低。因此，根据该最低输出降低方法，与在使燃气涡轮输出降低之前不使蒸汽温度降低的情况相比，即使蒸汽的温度降低率相同，也能够使蒸汽温度更低。从而，在该最低输出降低方法中，与在使燃气涡轮输出降低之前不使主蒸汽温度降低的情况下的运行最低输出相比，能够使设备的运行最低输出更低。
用于实现上述目的的发明的第二方式的联合循环设备的最低输出降低方法以所述第一方式的所述联合循环设备的最低输出降低方法为基础，其中，在所述降低时刻设定工序中，将比所述负载降低时刻早预先设定的固定时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
用于实现上述目的的发明的第三方式的联合循环设备的最低输出降低方法以所述第一方式的所述联合循环设备的最低输出降低方法为基础，其中，在所述降低时刻设定工序中，将比所述负载降低时刻早与所述负载时间表示出的负载的降低量相应的时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
用于实现上述目的的发明的第四方式的联合循环设备的最低输出降低方法以所述第一方式至所述第三方式中的任一方式的所述联合循环设备的最低输出降低方法为基础，其中，在所述温度降低工序中，以所述蒸汽的温度的单位时间变化量即变化率处于预先设定的范围内的方式使所述蒸汽的温度降低。
如前述那样，在蒸汽涡轮的运行方面，规定了向蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度降低率。在该最低输出降低方法中，将温度降低工序的蒸汽的温度的降低率设为该运行方面的温度降低率以下。其结果是，在该最低输出降低方法中，能够延长涡轮转子等的寿命。
用于实现上述目的的发明的第五方式的联合循环设备的最低输出降低方法以所述第一方式至所述第四方式中的任一方式的所述联合循环设备的最低输出降低方法为基础，其中，在所述温度降低工序中，向所述蒸汽中喷射水。
用于实现上述目的的发明的第六方式的联合循环设备的最低输出降低方法以所述第五方式的所述联合循环设备的最低输出降低方法为基础，其中，在所述温度降低工序中，使所述水的喷射量随着时间经过而逐渐降低。
在该最低输出降低方法中，能够防止向蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度过度降低而使蒸汽涡轮的输出过度降低的情况。
用于实现上述目的的发明的第七方式的联合循环设备的控制装置具备由燃烧气体驱动的燃气涡轮、对向所述燃气涡轮供给的燃料流量进行调节的燃料调节器、通过从所述燃气涡轮排出的废气的热量来产生蒸汽的废热回收锅炉、由所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮、以及对所述蒸汽的温度进行调节的蒸汽温度调节器，其中，所述联合循环设备的控制装置具备：接收部，其接收示出所述联合循环设备的负载的负载时间表；蒸汽温度控制部，其在比所述负载时间表中负载下降的负载降低时刻早的时刻，向所述蒸汽温度调节器输出表示使所述蒸汽的温度降低的操作量的指令；以及燃料控制部，其从所述负载降低时刻起向所述燃料调节器输出表示减少燃料供给量的操作量的指令。
在该控制装置中，也能够与前述的最低输出降低方法同样地降低设备的运行最低输出。
用于实现上述目的的发明的第八方式的联合循环设备的控制装置以所述第七方式的所述联合循环设备的控制装置为基础，其中，所述联合循环设备的控制装置具备温度降低时刻指示部，所述温度降低时刻指示部从所述接收部接收的所述负载时间表识别负载下降的负载降低时刻，确定在比所述负载降低时刻早的时刻使所述蒸汽的温度降低的温度降低时刻，从所述温度降低时刻起使所述蒸汽温度控制部向所述蒸汽温度调节器输出所述指令。
用于实现上述目的的发明的第九方式的联合循环设备的控制装置以所述第八方式的所述联合循环设备的控制装置为基础，其中，所述温度降低时刻指示部存储有预先设定的规定时间，并将比所述负载降低时刻早所述规定时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
用于实现上述目的的发明的第十方式的联合循环设备的控制装置以所述第八方式的所述联合循环设备的控制装置为基础，其中，所述温度降低时刻指示部存储负载的降低量与提前时间之间的关系，利用所述关系确定与所述负载时间表示出的负载的降低量相应的提前时间，将比所述负载降低时刻早所述提前时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
用于实现上述目的的发明的第十一方式的联合循环设备的控制装置以所述第八方式至所述第十方式中的任一方式的所述联合循环设备的控制装置为基础，其中，所述蒸汽温度控制部以所述蒸汽的温度的单位时间变化量即变化率处于预先设定的范围内的方式确定所述蒸汽温度调节器的操作量。
用于实现上述目的的发明的第十二方式的联合循环设备的控制装置以所述第八方式至所述第十一方式中的任一方式的所述联合循环设备的控制装置为基础，其中，所述蒸汽温度控制部使所述蒸汽温度调节器的操作量随着时间经过而逐渐变小。
用于实现上述目的的发明的第十三方式的联合循环设备的控制装置以所述第七方式的所述联合循环设备的控制装置为基础，其中，所述联合循环设备的控制装置具备：输出部，其输出所述接收部接收的所述负载时间表；以及操作端，其向所述蒸汽温度控制部发出所述蒸汽温度调节器的操作量的指示。
用于实现上述目的的发明的第十四方式的联合循环设备具备：所述第七方式至所述第十三方式中的任一方式的所述联合循环设备的控制装置；所述燃气涡轮；所述燃料调节器；所述废热回收锅炉；所述蒸汽涡轮；以及所述蒸汽温度调节器。
用于实现上述目的的发明的第十五方式的联合循环设备以所述第十四方式的所述联合循环设备为基础，其中，所述联合循环设备具备供向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽流动的蒸汽路线，所述蒸汽温度调节器具有向所述蒸汽路线中喷射水的喷嘴、以及对向所述喷嘴供给的水的流量进行调节的喷射水调节器。
用于实现上述目的的发明的第十六方式的联合循环设备以所述第十五方式的所述联合循环设备为基础，其中，所述废热回收锅炉具有使蒸汽过热的多个过热器，多个所述过热器相互由蒸汽路线连接，所述喷嘴设置于将多个所述过热器相互连接的蒸汽路线、以及将最靠蒸汽流的下游侧的过热器与所述蒸汽涡轮连接的蒸汽路线中的任一蒸汽路线。
用于实现上述目的的发明的第十七方式的联合循环设备以所述第十六方式的所述联合循环设备为基础，其中，在将多个所述过热器中的、最靠蒸汽流的下游侧的最下游过热器与比所述最下游过热器靠蒸汽流的上游侧的次下游过热器连接的蒸汽路线中设置有所述喷嘴。
发明效果
根据发明的一方式，能够降低在使联合循环设备的输出降低时的能够运行的最低输出。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的联合循环设备的系统图。
图2是示出本发明的第一实施方式的控制装置的动作的流程图。
图3示出本发明的第一实施方式的随着时间经过的各种参数的变化。该图的(a)是示出随着时间经过的负载指令或负载时间示出的负载的变化的图表。该图的(b)是示出随着时间经过的水喷射量的变化的图表。该图的(c)是示出随着时间经过的主蒸汽温度的变化的图表。该图的(d) 是示出随着时间经过的设备输出的变化的图表。该图的(e)是示出随着时间经过的燃料流量的变化的图表。该图的(f)是示出随着时间经过的 IGV开度的变化的图表。
图4是示出本发明的第一实施方式的设备输出与主蒸汽温度或废气温度之间的关系的图表。
图5是本发明的第二实施方式的联合循环设备的系统图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的联合循环设备的各种实施方式详细地进行说明。
[第一实施方式]
参照图1～图4对本发明的联合循环设备的第一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的联合循环设备具备：燃气涡轮10、通过从燃气涡轮10排出的废气的热量产生蒸汽的废热回收锅炉20、由来自废热回收锅炉20的蒸汽驱动的蒸汽涡轮30、通过各涡轮10、30的驱动来发电的发电机40、使从蒸汽涡轮30排出的蒸汽恢复为水的冷凝器35、将来自冷凝器35的水送往废热回收锅炉20的供水泵36、以及对上述机构进行控制的控制装置100。
燃气涡轮10具备对外部空气A进行压缩而生成压缩空气的压缩机 11、在压缩空气中使燃料F燃烧而生成高温的燃烧气体的燃烧器15、以及通过燃烧气体驱动的涡轮16。
压缩机11具有以轴线为中心而旋转的压缩机转子12、覆盖该压缩机转子12的压缩机壳体13、以及对外部空气A的进气流量进行调节的进气量调节器14。进气量调节器14具有在压缩机壳体13的吸入口内设置的 IGV(inlet guide vane)14a、以及驱动该IGV14a而对IGV14a的开度进行调节的驱动器14b。
在燃烧器15连接有将来自燃料供给源的燃料F向燃烧器15供给的燃料路线51。在该燃料路线51设置有对流入燃烧器15的燃料F的流量进行调节的燃料调节阀(燃料调节器)52。
涡轮16具有通过来自燃烧器15的燃烧气体以轴线为中心而旋转的涡轮转子17、以及覆盖该涡轮转子17的涡轮壳体18。涡轮转子17与压缩机转子12以同一轴线为中心而一体旋转。涡轮转子17与压缩机转子12 相互连结，构成燃气涡轮转子19。涡轮16的排气口与废热回收锅炉20 连接。因而，从涡轮16排出的废气EG被引导至废热回收锅炉20。
废热回收锅炉20具有对水进行加热的节煤器21、使由节煤器21加热后的水成为蒸汽的蒸发器22、以及使由蒸发器22产生的蒸汽过热的过热器23。过热器23具有第一过热器23a和第二过热器23b。第二过热器 (最下游过热器)23b、第一过热器(次下游过热器)23a、蒸发器22以及节煤器21依次朝向从涡轮16朝向烟囱59的废气EG的下游侧而设置。节煤器21与蒸发器22由加热水路线24连接。蒸发器22与第一过热器 23a由第一蒸汽路线25a连接。第一过热器23a与第二过热器23b由第二蒸汽路线25b连接。在第二蒸汽路线25b设置有向该第二蒸汽路线25b 内喷射水的喷嘴26。在喷嘴26连接有喷射水路线27。在该喷射水路线 27设置有喷射水调节阀28。在第二过热器23b连接有将在此被过热了的蒸汽向蒸汽涡轮30引导的主蒸汽路线29。需要说明的是，在本实施方式中，由喷嘴26和喷射水调节阀28构成蒸汽温度调节器。
蒸汽涡轮30具有涡轮转子32、以及覆盖该涡轮转子32的涡轮壳体 33。主蒸汽路线29与该涡轮壳体33连接。在主蒸汽路线29设置有使蒸汽流入蒸汽涡轮30的主蒸汽阀34。
在蒸汽涡轮30的蒸汽出口设置有冷凝器35。该冷凝器35与废热回收锅炉20的节煤器21由供水路线37连接。在该供水路线37设置有前述的供水泵36。前述的喷射水路线27例如与该供水泵36的排出侧连接。
发电机40具有以轴线为中心而旋转的发电机转子42、以及覆盖该发电机转子42的发电机壳体43。
燃气涡轮转子19、蒸汽涡轮转子32以及发电机转子42沿同一轴线排列并相互连结而一体旋转。因而，本实施方式的联合循环设备是单轴式的联合循环设备。需要说明的是，虽然本实施方式的联合循环设备为单轴式，但本发明不限定于此。例如，燃气涡轮转子19与蒸汽涡轮转子32 也可以不连结。具体而言，也可以是燃气涡轮转子19与第一发电机的转子连结、且蒸汽涡轮转子32与第二发电机的转子连结的多轴式。
控制装置100具有从外部接收信息的接收部101、对流入蒸汽涡轮30 的主蒸汽的温度进行控制的蒸汽温度控制部103、向蒸汽温度控制部103 指示使主蒸汽的温度下降的时刻的温度降低时刻指示部102、对燃料流量进行控制的燃料控制部104、以及对燃气涡轮10的进气量进行控制的IGV 控制部105。
接收部101借助通信网N而从外部接收负载指令LC以及负载时间表 LS。负载指令LC是指示出当前时刻所需的电力负载的指令，换言之，是指表示当前时刻所需的设备输出的指令。另外，负载时间表LS表示在将来的各时刻所需的电力负载。另外，此处的设备输出是指将燃气涡轮输出与蒸汽涡轮输出合并的输出。换言之，设备输出是指发电机输出。负载指令LC以及负载时间表LS例如从电力供给公司等借助通信网N而送来。接收部101除了负载指令LC等以外，还接收来自在联合循环设备的各设备设置的计测器等的计测信号等。
燃料控制部104以输出与负载指令LC表示的负载对应的设备输出的方式确定向燃烧器15供给的燃料流量。燃料控制部104向燃料调节阀52 输出与该燃料流量对应的阀开度指令(表示操作量的指令)。
IGV控制部105确定能够得到与燃料控制部104确定的燃料流量对应的进气量的IGV开度。IGV控制部105向进气量调节器14的驱动器 14b输出表示该IGV开度的IGV开度指令。IGV控制部105具有示出燃料流量(∝燃气涡轮输出)与IGV开度之间的关系的映射表等。IGV控制部105参照该映射表等来确定与燃料流量(∝燃气涡轮输出)对应的 IGV开度。该映射表等例如在燃气涡轮输出为0～50％时示出恒定的最小开度，在燃气涡轮输出为50％以上时示出伴随着燃气涡轮输出的增加而增加的开度。即，在燃气涡轮输出例如为50％以上的情况下，IGV开度的变化相对于燃料流量(∝燃气涡轮输出)的变化具有正的相关性。
温度降低时刻指示部102参照接收部101接收到的负载时间表LS来识别负载下降的负载降低时刻。温度降低时刻指示部102将比负载降低时刻早的时刻作为使向蒸汽涡轮30供给的主蒸汽的温度降低的温度降低时刻。温度降低时刻指示部102例如存储预先设定的规定时间，将比负载降低时刻早该规定时间的时刻确定为温度降低时刻。温度降低时刻指示部 102向蒸汽温度控制部103发出指示以使得在温度降低时刻使主蒸汽的温度下降。
蒸汽温度控制部103执行温度差降低模式和输出降低时模式。在蒸汽涡轮30中，若流入蒸汽涡轮30的主蒸汽的温度与该蒸汽涡轮30的涡轮转子等构件的温度差大，则涡轮转子等中产生热应力，会缩短涡轮转子等的寿命。因此，在蒸汽涡轮30的起动时等，主蒸汽的温度比涡轮转子等的温度高、且两温度的温度差大的情况下，优选降低主蒸汽温度。蒸汽温度控制部103在蒸汽涡轮30的起动时等情况下成为温度差降低模式。蒸汽温度控制部103在该温度差降低模式下，在主蒸汽的温度比涡轮转子等的温度高、且两温度的温度差大于预先设定的值的情况下，根据该温度差来确定喷射水调节阀28的阀开度。另外，蒸汽温度控制部103在由温度降低时刻指示部102指示了使主蒸汽的温度下降的时刻的情况下，成为输出降低时模式。蒸汽温度控制部103在该输出降低时模式下，按照预先设定的规则来确定喷射水调节阀28的阀开度。蒸汽温度控制部103在任一模式的情况下，均向喷射水调节阀28输出表示自身确定的阀开度的阀开度指令(表示操作量的指令)。在蒸汽温度控制部103例如存储有成为输出降低时模式时的固定阀开度。并且，在蒸汽温度控制部103也存储有在成为输出降低时模式后的随着时间经过的开度变化规则。因而，蒸汽温度控制部103在成为输出降低时模式时，对喷射水调节阀28输出表示固定阀开度的阀开度指令，然后，输出表示按照开度变化规则的阀开度的阀开度指令。
接下来，按照图2所示的流程图对联合循环设备的动作进行说明。
控制装置100的接收部101从外部随时接收负载时间表LS(S1：负载时间表接收工序)。如前述那样，温度降低时刻指示部102参照接收部 101接收到的负载时间表LS来识别负载下降的负载降低时刻。如图3的 (a)以及(b)所示，温度降低时刻指示部102将比负载降低时刻t1早自身所存储的规定时间ΔT的时刻t0确定为温度降低时刻(S2：温度降低时刻设定工序)。
温度降低时刻指示部102在确定温度降低时刻t0后，向蒸汽温度控制部103发出指示以使得在该温度降低时刻t0使主蒸汽的温度下降。蒸汽温度控制部103在收到该指示后，成为输出降低时模式。蒸汽温度控制部103在成为该输出降低时模式后，按照预先设定的规则来确定喷射水调节阀28的阀开度。然后，蒸汽温度控制部103在温度降低时刻t0向喷射水调节阀28输出表示该阀开度的阀开度指令(表示操作量的指令)。因此，喷射水调节阀28的阀开度成为该阀开度指令表示的阀开度，水经过喷射水路线27以及喷嘴26而向第二蒸汽路线25b中喷射(S3：蒸汽温度降低工序)。其结果是，如图3的(b)所示，在温度降低时刻t0开始水向第二蒸汽路线25b的喷射。
如前述那样，温度降低时刻t0的喷射水调节阀28的开度例如为的固定阀开度。蒸汽温度控制部103例如基于负载时间表LS示出的负载降低时刻t1，推断设备输出成为目标的输出、即与负载指令LC表示的负载对应的输出的时刻t3。蒸汽温度控制部103从温度降低时刻t0起随着时间的经过而逐渐减小阀开度指令表示的阀开度，以使得水喷射量在该时刻t3变为0。因此，如图3的(b)所示，向第二蒸汽路线25b的水喷射量从温度降低时刻t0起逐渐变少，在设备输出成为目标的输出的时刻t3而实质上变为0。
如图3的(c)中的虚线所示，向第二蒸汽路线25b中喷射水时(t0)，流经该第二蒸汽路线25b的过热蒸汽的温度降低，其结果是，流入蒸汽涡轮30的主蒸汽的温度也降低。因此，蒸汽涡轮输出降低，如图3的(d) 中的虚线所示，即使假设燃气涡轮输出恒定，设备输出也降低。
然而，若主蒸汽的温度急剧降低，则蒸汽涡轮30的涡轮转子等中产生的热应力变高，会缩短涡轮转子等的寿命。因此，在蒸汽涡轮30的运行方面，规定了主蒸汽的温度的单位时间的降低量即温度降低率。在本实施方式中，例如，以通过向第二蒸汽路线25b中喷射水而使主蒸汽温度降低时的温度降低率不大于在运行方面规定的温度降低率的方式确定温度降低时刻t0的喷射水调节阀28的固定阀开度。另外，在本实施方式中，为了防止主蒸汽温度过度降低从而蒸汽涡轮30的输出过度降低的情况，随着时间的经过而逐渐减小水喷射量。
然后，控制装置100的接收部101在负载时间表LS示出的负载降低时刻t1从外部接收表示负载降低的负载指令LC(S4：负载指令接收工序)。燃料控制部104基于该负载指令LC来确定向燃烧器15供给的燃料流量。燃料控制部104向燃料调节阀52输出与该燃料流量对应的阀开度指令(表示操作量的指令)。在使燃气涡轮输出降低的情况下，随着时间经过的输出降低率预先设定。因此，燃料控制部104在从接收部101接收到表示负载降低的负载指令LC时，向燃料调节阀52输出阀开度随着时间经过而以一定的比例逐渐变小的阀开度指令(S5：燃气涡轮输出降低工序)。
其结果是，如图3的(e)所示，向燃烧器15供给的燃料流量从负载降低时刻t1起以一定的比例逐渐变小。
向IGV控制部105输入燃料控制部104确定的燃料流量。如前述那样，IGV控制部105参照映射表等来确定与燃料流量对应的IGV开度。 IGV控制部105向进气量调节器14的驱动器14b输出表示该IGV开度的 IGV开度指令。如前述那样，在燃气涡轮输出例如为50％以上的情况下，由映射表等确定的IGV开度的变化相对于燃料流量(∝燃气涡轮输出) 的变化具有正的相关性。因此，在燃气涡轮输出例如为50％以上的情况下，如图3的(f)所示，在燃料流量从负载降低时刻t1起逐渐变小时， IGV开度与此相伴地逐渐变小。
在IGV开度变小时，燃气涡轮10的进气量变少。因而，进气量也伴随着燃料流量的减少而减少，因此即使燃料流量减少，从燃气涡轮10排出的废气EG的温度也保持为大致恒定。主蒸汽温度的变化相对于废气 EG的温度的变化具有较高的正相关性。因此，如图3的(c)所示，即使燃料流量变少，主蒸汽温度也基本上恒定。
燃气涡轮输出在负载降低时刻t1后的时刻t2例如成为50％时，如图 3的(f)所示，即使燃气涡轮输出进一步降低，IGV开度也继续维持最小IGV开度。因此，在时刻t2以后，在燃料流量减少时，从燃气涡轮10 排出的废气EG的温度随着燃料流量减少而降低。因而，如图3的(e) 以及(c)所示，在时刻t2以后，在燃料流量减少时，主蒸汽温度与废气 EG的温度同样地随着燃料流量减少而降低。
在时刻t2之前，虽然燃气涡轮输出随着燃料流量的降低而降低，但主蒸汽温度大致恒定，因此蒸汽涡轮输出大致恒定。另一方面，在时刻 t2以后，燃气涡轮输出随着燃料流量的减少而降低，并且蒸汽涡轮输出也随着主蒸汽温度降低而降低。因此，如图3的(d)所示，与时刻t2之前相比，设备输出的降低率在时刻t2以后变大。
如图3的(e)以及(d)所示，在燃料流量成为目标流量时，设备输出成为目标输出(t3)。另外，如前述那样，在设备输出成为目标输出时 (t3)，如图3的(b)所示，向第二蒸汽路线25b的水喷射量实质上为0。并且，如图3的(c)所示，主蒸汽温度恒定。
本实施方式的控制装置100借助通信网N而从外部接收负载指令 LC。因此，即使与在外部侧之前发送的负载时间表LS示出的负载降低的时刻相匹配地发送表示负载降低的负载指令LC，但根据通信网N的状态等，控制装置100也不限于在与负载时间表LS示出的负载降低的时刻完全一致的时刻接收该负载指令LC。于是，在本实施方式的控制装置100 中，在以负载时间表LS示出的负载降低的时刻为基准而在几秒钟的范围内接收到表示负载降低的负载指令LC的情况下，作为接收到与负载时间表LS示出的负载降低相关的负载指令LC的情况而进行处理。另一方面，在本实施方式的控制装置100中，在以负载时间表LS示出的负载降低的时刻为基准而在几秒钟的范围内未接收到表示负载降低的负载指令LC 的情况下，判断为负载时间表LS发生了变更。在该情况下，只要之后接收到的负载时间表LS未预定从之前接收到的负载时间表LS示出的负载降低的时刻起在例如几十分钟以内进行负载降低，则控制装置100中止向第二蒸汽路线25b的水喷射。
在此，参照图4对设备输出与主蒸汽温度之间的关系进行说明。需要说明的是，在图4中虚线示出比负载降低时刻t1早的时刻t0起向第二蒸汽路线25b中喷射水的情况，实线示出不向第二蒸汽路线25b中喷射水的情况。
在联合循环设备中，为了提高设备效率，以即使设备输出发生变动，主蒸汽温度也基本上恒定的方式进行运行。具体而言，例如，在从设备输出为100％的状态起使设备输出下降的情况下，如前述那样，减少燃料流量，并且减少IGV开度使得进气量也减少，从而将主蒸汽温度保持为恒定。然而，在IGV开度成为最小开度以后，即使燃料流量减少，进气量也不减少。即，在IGV开度成为最小开度以后，进气量相对于燃料流量的比例变大。因此，如图4的实线所示，在IGV开度成为最小开度Vmin 以后，随着燃料流量以一定的比例变少，废气温度以及主蒸汽温度也以一定的比例变低。
如前述那样，在蒸汽涡轮30的运行方面，规定了主蒸汽的温度的单位时间的降低量即温度降低率。另外，对接受设备输出的需求者而言，期待从设备输出的降低开始直至设备输出成为目标输出为止的时间为短时间。因而，基于以上的观点，使设备输出降低的情况下的运行最低输出被确定为规定的输出。假设将未向第二蒸汽路线25b中喷射水的情况下的设备的运行最低输出设为a％。
在本实施方式中，在假设从设备输出为100％的状态起使设备输出降低的情况下，如图4的虚线所示，从比负载降低时刻t1早的时刻t0起向第二蒸汽路线25b中喷射水，因此主蒸汽温度从比负载降低时刻t1早的时刻t0起下降。因此，在本实施方式中，即使在设备输出接近100％的状态下，与未向第二蒸汽路线25b中喷射水的情况相比，主蒸汽温度也低。然后，随着燃料流量以一定的比例变小，设备输出也下降。但是，在IGV 开度成为最小开度Vmin之前，即使设备输出降低，主蒸汽温度也维持为大致恒定。在本实施方式中，IGV开度成为最小开度Vmin以后，随着燃料流量以一定的比例变少，废气温度以及主蒸汽温度也以一定的比例变低。
需要说明的是，在本实施方式中，与未向第二蒸汽路线25b中喷射水的情况(实线)相比，IGV开度成为最小开度Vmin时的设备输出更低。例如，IGV开度设为在燃气涡轮输出为50％时成为最小开度Vmin。在本实施方式中，在使燃气涡轮输出降低之前，使主蒸汽温度降低。因此，在本实施方式中，在使燃气涡轮输出降低之前起使蒸汽涡轮输出以及设备输出降低。因而，在本实施方式中，与不使主蒸汽温度降低的情况相比，即使燃气涡轮输出相同，设备输出也低。因此，在本实施方式中，与不使主蒸汽温度降低的情况相比，燃气涡轮输出成为50％时、即IGV开度成为最小开度Vmin时的设备输出更低。
在本实施方式中，在使设备输出降低时，在使燃气涡轮输出降低之前，使主蒸汽温度降低。因此，在本实施方式中，与在使燃气涡轮输出降低之前不使主蒸汽温度降低的情况相比，即使主蒸汽的温度降低率相同，也能够使主蒸汽温度更低。从而，本实施方式的设备的运行最低输出为比在使燃气涡轮输出降低之前不使主蒸汽温度降低的情况下的a％低的b％。即，在本实施方式中，能够增大降低设备输出时的设备输出的降低量。换言之，在本实施方式中，能够增大运行输出范围(运行负载范围)。
作为使设备的运行最低输出降低的方法，可以考虑在使设备输出降低时，从预定的负载降低时刻t1之前起减少燃料流量，并且使进气量的减少量比燃料流量的减少量少，由此使主蒸汽温度降低的方法。根据该方法，燃气涡轮输出与蒸汽涡轮输出一起从予定的负载降低时刻t1之前起降低。另一方面，在本实施方式中，虽然蒸汽涡轮输出从予定的负载降低时刻t1之前起降低，但燃气涡轮输出不降低。因而，在本实施方式中，与该方法相比，能够减小预定的负载降低时刻t1之前的设备输出的降低量。
[第二实施方式]
参照图5对本发明的联合循环设备的第二实施方式进行说明。
本实施方式的联合循环设备与上述第一实施方式的联合循环设备相比，仅控制装置不同。因此，以下，主要对本实施方式的联合循环设备的控制装置100a进行说明。
本实施方式的控制装置100a具有控制装置主体110、经由通信网N 而从外部接收负载时间表LS的接收装置107、以及对该接收装置107接收到的负载时间表LS进行显示的显示装置108。
控制装置主体110与上述第一实施方式的控制装置100同样地具有接收部101a、蒸汽温度控制部103a、燃料控制部104以及IGV控制部105。但是，控制装置主体110不具有上述第一实施方式的控制装置100的温度降低时刻指示部102。取而代之地，控制装置主体110具有操作端106，该操作端106对蒸汽温度控制部103a发出蒸汽温度调节器即喷射水调节阀28的操作量的指示。另外，在本实施方式的控制装置100a中，由于接收装置107接收负载时间表LS，从而控制装置主体110的接收部101a不接收负载时间表LS。
在本实施方式中，在图2所示的流程图中，接收装置(接收部)107 从外部接收负载时间表LS后(S1：负载时间表接收工序)，显示装置108 显示该负载时间表LS。操作员观察该负载时间表LS来识别负载下降的负载降低时刻。操作员将比该负载降低时刻早的时刻确定为温度降低时刻 (S2：温度降低时刻设定工序)。然后，在成为温度降低时刻时，操作员对操作端106进行操作从而向蒸汽温度控制部103a发出喷射水调节阀28 的操作量(阀开度)的指示。蒸汽温度控制部103a将表示与该指示相应的阀开度的阀开度指令向喷射水调节阀28输出。然后，操作员也对操作端106进行操作从而向蒸汽温度控制部103a在该时刻发出合适的喷射水调节阀28的操作量的指示。以后，控制装置100a进行与上述第一实施方式基本相同的动作。
在上述第一实施方式中，控制装置100的温度降低时刻指示部102 执行负载降低时刻的识别、温度降低时刻的设定、以及向蒸汽温度控制部 103的指示。另一方面，在本实施方式中，操作员执行负载降低时刻的识别、温度降低时刻的设定、以及向蒸汽温度控制部103a的指示。
这样，在本实施方式中，与上述第一实施方式相比，操作员的负担变多。然而，在本实施方式中，即使在利用已有的控制装置执行上述第一实施方式的最低输出降低方法的情况下，也能够将控制装置的改造抑制为最小限度。
需要说明的是，在本实施方式中，输出负载时间表LS的装置为显示装置108。然而，也可以代替该显示装置108而设置印刷装置。
[各种变形例]
在上述实施方式中，向蒸汽流经的路线中的第二蒸汽路线25b中喷射水。然而，也可以向主蒸汽路线29中喷射水。这样，若向主蒸汽路线29 中喷射水，则能够准确且容易地管理流入蒸汽涡轮30的主蒸汽的温度。但是，为了防止喷射入主蒸汽路线29中的水不气化地流入蒸汽涡轮30，优选向主蒸汽路线29中的远离蒸汽涡轮30且接近过热器的位置喷射水。
上述实施方式的废热回收锅炉20具有两个过热器23a、23b。然而，过热器也可以为一个。在该情况下，在蒸汽流经的路线中，可以以过热器为基准而向蒸汽流的上游侧喷射水，也可以如前述那样向下游侧喷射水。另外，过热器也可以为三个以上。在该情况下，在蒸汽流经的路线中，可以向三个以上的过热器中的相邻的任两个过热器之间喷射水，也可以向三个以上的过热器的下游侧喷射水。需要说明的是，在向三个以上的过热器中的相邻的任两个过热器之间喷射水的情况下，优选向将最下游的过热器与同该过热器的上游侧相邻的次下游过热器之间连接的路线中喷射水。
在上述实施方式中，将比负载降低时刻t1早规定时间ΔT的时刻t0 设为温度降低时刻t0。然而，也可以将比负载降低时刻t1早与负载时间表LS示出的负载的降低量相应的提前时间的时刻设为温度降低时刻t0。即，若负载的降低量大，则也可以将比负载降低时刻t1早更长时间的时刻设为温度降低时刻t0。在由控制装置100执行该动作的情况下，温度降低时刻指示部102存储负载的降低量与提前时间之间的关系，并利用该关系确定与负载时间表LS示出的负载的降低量相应的提前时间。
在上述实施方式中，在输出降低时模式时，在温度降低时刻t0对喷射水调节阀28输出表示预先设定的固定阀开度的阀开度指令。然而，温度降低时刻t0的喷射水调节阀28的阀开度也可以不为固定阀开度。温度降低时刻t0的喷射水调节阀28的阀开度例如也可以为与主蒸汽温度相应的阀开度。但是，在该情况下，以通过向第二蒸汽路线25b中喷射水而主蒸汽温度降低时的温度降低率不会大于在运行方面规定的温度降低率为前提，来确定此时的阀开度。
在上述实施方式中，使输出降低时模式的喷射水调节阀28的阀开度变化的规则是，阀开度从温度降低时刻t0时起随着时间经过而逐渐减小且阀开度在时刻t3为0的规则。然而，该规则也可以是其他规则。例如，也可以是阀开度在负载降低时刻t1、时刻t2为0的规则。另外，该规则也可以是将当初的固定阀开度维持规定时间后，将阀开度逐渐减小的规则。
在上述实施方式中，输出降低时模式的喷射水调节阀28的阀开度的控制，换言之，主蒸汽温度的控制是所谓的前馈控制。然而，该控制也可以是反馈控制。在该情况下，设置对主蒸汽温度进行检测的温度计，控制喷射水调节阀28的开度，以使得由该温度计检测的主蒸汽温度成为目标温度。但是，在像这样进行反馈控制的情况下，优选为，以主蒸汽温度的温度降低率不会大于在运行方面规定的温度降低率的方式预先确定控制增益。
在上述实施方式中，向蒸汽中喷射液体的水，从而使主蒸汽的温度下降。然而，使主蒸汽的温度下降的方法并不限定于此。例如，也可以设置使蒸汽与冷却介质进行热交换的热交换器，通过调节冷却介质的流量来使主蒸汽的温度下降。即，也可以通过使蒸汽与冷却介质热交换的热交换器以及对流入该热交换器的冷却介质的流量进行调节的调节阀来构成蒸汽温度调节器。
产业上的可利用性
根据发明的一方式，能够降低在使联合循环设备的输出降低时的能够运行的最低输出。
附图标记说明
10：燃气涡轮
11：压缩机
14：进气量调节器
15：燃烧器
16：涡轮
19：燃气涡轮转子
20：废热回收锅炉
21：节煤器
22：蒸发器
23：过热器
23a：第一过热器(次下游过热器)
23b：第二过热器(最下游过热器)
25a：第一蒸汽路线
25b：第二蒸汽路线
26：喷嘴(蒸汽温度调节器)
27：喷射水路线
28：喷射水调节阀(蒸汽温度调节器)
29：主蒸汽路线
30：蒸汽涡轮
34：主蒸汽阀
35：冷凝器
36：供水泵
37：供水路线
40：发电机
51：燃料路线
52：燃料调节阀
100、100a：控制装置
101、101a：接收部
102：温度降低时刻指示部
103、103a：蒸汽温度控制部
104：燃料控制部
105：IGV控制部
107：接收装置(接收部)
108：显示装置(输出部)
110：控制装置主体。

Claims (17)

1.一种联合循环设备的最低输出降低方法，所述联合循环设备具备由燃烧气体驱动的燃气涡轮、通过从所述燃气涡轮排出的废气的热量来产生蒸汽的废热回收锅炉、以及由所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮，其中，
所述联合循环设备的最低输出降低方法执行：
接收工序，接收示出所述联合循环设备的负载的负载时间表；
降低时刻设定工序，参照在所述接收工序中接收的所述负载时间表来识别负载下降的负载降低时刻，并将比所述负载降低时刻早的时刻确定为使向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度降低的温度降低时刻；
温度降低工序，在所述温度降低时刻使向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的温度降低；以及
燃气涡轮输出降低工序，从所述负载降低时刻起减少向所述燃气涡轮的燃料供给量。
2.根据权利要求1所述的联合循环设备的最低输出降低方法，其中，
在所述降低时刻设定工序中，将比所述负载降低时刻早预先设定的固定时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
3.根据权利要求1所述的联合循环设备的最低输出降低方法，其中，
在所述降低时刻设定工序中，将比所述负载降低时刻早与所述负载时间表示出的负载的降低量相应的时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的联合循环设备的最低输出降低方法，其中，
在所述温度降低工序中，以所述蒸汽的温度的单位时间变化量即变化率处于预先设定的范围内的方式使所述蒸汽的温度降低。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的联合循环设备的最低输出降低方法，其中，
在所述温度降低工序中，向所述蒸汽中喷射水。
6.根据权利要求5所述的联合循环设备的最低输出降低方法，其中，
在所述温度降低工序中，使所述水的喷射量随着时间经过而逐渐降低。
7.一种联合循环设备的控制装置，所述联合循环设备具备由燃烧气体驱动的燃气涡轮、对向所述燃气涡轮供给的燃料流量进行调节的燃料调节器、通过从所述燃气涡轮排出的废气的热量来产生蒸汽的废热回收锅炉、由所述蒸汽驱动的蒸汽涡轮、以及对所述蒸汽的温度进行调节的蒸汽温度调节器，其中，
所述联合循环设备的控制装置具备：
接收部，其接收示出所述联合循环设备的负载的负载时间表；
蒸汽温度控制部，其在比所述负载时间表中负载下降的负载降低时刻早的时刻，向所述蒸汽温度调节器输出表示使所述蒸汽的温度降低的操作量的指令；以及
燃料控制部，其从所述负载降低时刻起向所述燃料调节器输出表示减少燃料供给量的操作量的指令。
8.根据权利要求7所述的联合循环设备的控制装置，其中，
所述联合循环设备的控制装置具备温度降低时刻指示部，所述温度降低时刻指示部从所述接收部接收的所述负载时间表识别负载下降的负载降低时刻，确定在比所述负载降低时刻早的时刻使所述蒸汽的温度降低的温度降低时刻，从所述温度降低时刻起使所述蒸汽温度控制部向所述蒸汽温度调节器输出所述指令。
9.根据权利要求8所述的联合循环设备的控制装置，其中，
所述温度降低时刻指示部存储有预先设定的规定时间，并将比所述负载降低时刻早所述规定时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
10.根据权利要求8所述的联合循环设备的控制装置，其中，
所述温度降低时刻指示部存储负载的降低量与提前时间之间的关系，利用所述关系确定与所述负载时间表示出的负载的降低量相应的提前时间，将比所述负载降低时刻早所述提前时间的时刻确定为所述温度降低时刻。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的联合循环设备的控制装置，其中，
所述蒸汽温度控制部以所述蒸汽的温度的单位时间变化量即变化率处于预先设定的范围内的方式确定所述蒸汽温度调节器的操作量。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的联合循环设备的控制装置，其中，
所述蒸汽温度控制部使所述蒸汽温度调节器的操作量随着时间经过而逐渐变小。
13.根据权利要求7所述的联合循环设备的控制装置，其中，
所述联合循环设备的控制装置具备：
输出部，其输出所述接收部接收的所述负载时间表；以及
操作端，其向所述蒸汽温度控制部发出所述蒸汽温度调节器的操作量的指示。
14.一种联合循环设备，具备：
权利要求7至13中任一项所述的联合循环设备的控制装置；
所述燃气涡轮；
所述燃料调节器；
所述废热回收锅炉；
所述蒸汽涡轮；以及
所述蒸汽温度调节器。
15.根据权利要求14所述的联合循环设备，其中，
所述联合循环设备具备供向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽流动的蒸汽路线，
所述蒸汽温度调节器具有向所述蒸汽路线中喷射水的喷嘴、以及对向所述喷嘴供给的水的流量进行调节的喷射水调节器。
16.根据权利要求15所述的联合循环设备，其中，
所述废热回收锅炉具有使蒸汽过热的多个过热器，
多个所述过热器相互由蒸汽路线连接，
所述喷嘴设置于将多个所述过热器相互连接的蒸汽路线、以及将最靠蒸汽流的下游侧的过热器与所述蒸汽涡轮连接的蒸汽路线中的任一蒸汽路线。
17.根据权利要求16所述的联合循环设备，其中，
在将多个所述过热器中的、最靠蒸汽流的下游侧的最下游过热器与比所述最下游过热器靠蒸汽流的上游侧的次下游过热器连接的蒸汽路线中设置有所述喷嘴。
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