CN112384679B - 复合发电设备及复合发电设备的控制方法 - Google Patents

复合发电设备及复合发电设备的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112384679B
CN112384679B CN201980046101.3A CN201980046101A CN112384679B CN 112384679 B CN112384679 B CN 112384679B CN 201980046101 A CN201980046101 A CN 201980046101A CN 112384679 B CN112384679 B CN 112384679B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat recovery
recovery boiler
water
operation mode
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980046101.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112384679A (zh
Inventor
林智弥
田口淳
松尾悟
森山慧
田村宪
中村健太郎
太田裕二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN112384679A publication Critical patent/CN112384679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112384679B publication Critical patent/CN112384679B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D5/00—Controlling water feed or water level; Automatic water feeding or water-level regulators
    • F22D5/26—Automatic feed-control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2260/00—Recuperating heat from exhaust gases of combustion engines and heat from cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/606—Bypassing the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明的目的在于能够提高整个设备的能量效率。煤气化复合发电设备具备：供水供给管路(72)，将通过冷凝器(73)冷凝的供水供给至废热回收锅炉；冷凝泵(39)及中压供水泵(40)，使供水流通；供给调整阀，调整供给至废热回收锅炉的供水的流量；涡轮机旁通管路(32)，旁通蒸汽涡轮机而向冷凝器(73)供给蒸汽；及喷水管路(76)，向涡轮机旁通流路(32)供给供水。并且，煤气化复合发电设备具有通常运行模式及旁通运行模式，控制装置(80)在旁通运行模式下，向涡轮机旁通管路(32)供给供水，并且进行第1开度控制，所述第1开度控制中，以使供给至废热回收锅炉的供水量比通常运行模式时少的方式控制供给调整阀的开度。

Description

复合发电设备及复合发电设备的控制方法
技术领域
本发明涉及一种复合发电设备及复合发电设备的控制方法。
背景技术
以往，作为复合发电设备，已知有利用来自发电用内燃机的废热在废热回收锅炉中生成蒸汽，并通过该蒸汽驱动蒸汽涡轮机的复合发电设备。这种复合发电设备中，在通常运行时进行水及蒸汽的循环，即，利用冷凝器对驱动蒸汽涡轮机之后的蒸汽进行冷凝来制成供水，并供给至废热回收锅炉来使其再次成为蒸汽。
作为这种复合发电设备，有在成为与通常运行不同的运行状态时，进行与通常运行不同的工作的复合发电设备。
例如，专利文献1中，设置涡轮机旁通管，若在设备中产生负荷切断，则设置于涡轮机入口的主蒸汽截止阀关闭，与此同时，设置于涡轮机旁通管的涡轮机旁通阀全开，将在蒸发器中生成的蒸汽供给至冷凝器而释放。并且，专利文献2中，若燃气涡轮机的燃烧器失火，则使废热回收锅炉的蒸汽锅筒内的水位设定值以恒定比例减小。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-281905号公报
专利文献2：日本特开平4-325703号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如上所述，复合发电设备中，在通常运行时，将在废热回收锅炉中生成的蒸汽供给至蒸汽涡轮机，通过冷凝器对驱动蒸汽涡轮机之后的蒸汽进行冷凝来制成供水，经由供水流路向废热回收锅炉供给供水。此时，通过冷凝器冷凝而成的供水通过设置于供水流路的泵的驱动力而供给至废热回收锅炉。
另一方面，复合发电设备中具备涡轮机旁通流路，所述涡轮机旁通流路为用于将在废热回收锅炉中生成的蒸汽不经由蒸汽涡轮机而供给至冷凝器的流路，在设备跳闸时等，为了不使蒸汽在蒸汽涡轮机系统流通，经由涡轮机旁通流路将蒸汽引导至冷凝器(以下，将这种运行称为“旁通运行”)。
旁通运行时，高温蒸汽在涡轮机旁通流路流通，因此有时向涡轮机旁通流路供给在供水流路流通的供水，从而使在涡轮机旁通流路流通的蒸汽的温度降低至规定的温度以下。因此，在这种情况下，旁通运行时，将供水供给至废热回收锅炉并且还供给至涡轮机旁通流路，因此与不向涡轮机旁通流路供给供水的通常运行时相比，使用大量的供水。
因此，对设置于供水流路的泵，以能够适当地吐出旁通运行时使用的量(供给至废热回收锅炉的供水量和供给至涡轮机旁通流路的供水量的总计量)的供水的方式设计容量及总扬程。
通常，泵的吐出量越少于设计容量，总扬程越高。因此，根据旁通运行时使用的供水量设计了泵时，在供水量比旁通运行时少的通常运行时，泵的总扬程高于所需总扬程。因此，在通常运行模式下，泵的吐出压力高于所需压力，过度发挥泵的驱动力。
并且，通常，泵的吐出量越少于设计容量，泵效率越下降。因此，根据旁通运行时使用的供水量设计了泵时，在供水量比旁通运行时少的通常运行时，泵效率下降。
专利文献1及专利文献2并不是在与通常运行时不同的运行时考虑了泵的总扬程和泵效率的发明。因此，专利文献1及专利文献2的结构中，在通常运行时，会引起泵的驱动力过度发挥的问题和泵效率下降的问题，其结果，有可能导致整个设备的能量效率降低。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够提高整个设备的能量效率的复合发电设备及复合发电设备的控制方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，本发明的复合发电设备及复合发电设备的控制方法采用以下手段。
本发明的一方式所涉及的复合发电设备是一种利用来自发电用内燃机的废热在废热回收锅炉中生成蒸汽，并通过在该废热回收锅炉中生成的蒸汽驱动蒸汽涡轮机的复合发电设备，其具备：冷凝器，对驱动所述蒸汽涡轮机之后的蒸汽进行冷凝来制成供水；供水流路，将通过所述冷凝器冷凝而成的供水供给至所述废热回收锅炉；泵，设置于所述供水流路，使供水在所述供水流路内流通；流量调整阀，设置于所述供水流路，调整供给至所述废热回收锅炉的供水的流量；涡轮机旁通流路，使在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽旁通所述蒸汽涡轮机而供给至所述冷凝器；抽水流路，从所述供水流路分支而与所述涡轮机旁通流路连接；及控制部，具有通常运行模式及旁通运行模式，在所述通常运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽供给至所述蒸汽涡轮机，在所述旁通运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽经由所述涡轮机旁通流路供给至所述冷凝器，所述控制部在所述旁通运行模式下，经由所述抽水流路向所述涡轮机旁通流路供给供水，并且进行第1开度控制，所述第1开度控制中，以使供给至所述废热回收锅炉的供水量比所述通常运行模式时少的方式控制所述流量调整阀的开度。
上述结构中，在旁通运行模式下，以使供给至废热回收锅炉的供水量比通常运行模式时少的方式控制流量调整阀的开度。由此，与即使在旁通运行模式下也对废热回收锅炉供给与通常运行时相同量的供水的结构相比，能够减少在旁通运行模式下由泵吐出的供水量。因此，能够减小泵的最大容量，因此能够实现泵的小容量化。
并且，上述结构中，能够减少旁通运行模式下的泵的吐出量，因此能够减小旁通运行模式下的泵的吐出量与通常运行模式下的泵的吐出量之差。因此，能够抑制通常运行模式下的泵效率的下降。
并且，上述结构中，能够减小旁通运行模式下的泵的吐出量与通常运行模式下的泵的吐出量之差，因此能够抑制通常运行模式下的泵的总扬程必要以上变高。因此，能够抑制泵的驱动力过度发挥的情况。
如上所述，上述结构中，能够实现泵的小容量化，并且能够在通常运行时抑制泵效率的下降，使泵的驱动力难以过度发挥，因此能够提高整个设备的能量效率。
并且，本发明的一方式所涉及的复合发电设备也可以如下，即，所述控制部在所述第1开度控制中，以使供给至所述涡轮机旁通流路的供水量和供给至所述废热回收锅炉的供水量的总计成为所述通常运行模式下的供给至所述废热回收锅炉的供水量以下的方式，控制所述流量调整阀的开度。
上述结构中，以使旁通运行模式下的供给至涡轮机旁通流路的供水量和供给至废热回收锅炉的供水量的总计成为通常运行模式下的供给至废热回收锅炉的供水量以下的方式，控制流量调整阀的开度。
由此，旁通运行模式下的泵的吐出量成为通常运行模式下的泵的吐出量以下。因此，能够将泵的最大容量设定为通常运行模式下的吐出量。因此，能够将泵的大小设为与通常运行模式下的吐出量(即，不向涡轮机旁通流路供给供水的吐出量)相对应的大小，因此能够使泵更加小容量化。
并且，通常运行模式下的吐出量成为旁通运行模式下的吐出量以上，因此能够以在通常运行模式下的吐出量使泵效率成为最大效率的方式设定泵。因此，能够提高通常运行模式下的泵效率。
并且，通常运行模式下的吐出量成为旁通运行模式下的吐出量以上，因此能够以在通常运行模式下的吐出量中成为所希望的总扬程的方式设定泵。因此，能够以使通常运行模式下的泵的总扬程成为适当的总扬程的方式设定泵。因此，能够在通常运行模式下防止泵的总扬程必要以上变高。
如上所述，在上述结构中，能够实现泵的小容量化，并且能够在通常运行时提高泵效率，防止泵的驱动力过度发挥的情况本身，因此能够更加提高整个设备的能量效率。
并且，本发明的一方式所涉及的复合发电设备也可以如下，即，所述控制部在所述旁通运行模式下，在进行所述第1开度控制之后，以使所述废热回收锅炉所保有的供水量维持规定流量的方式控制所述流量调整阀的开度。
上述结构中，在进行第1开度控制之后，以使废热回收锅炉所保有的供水量维持规定流量的方式控制流量调整阀的开度。由此，不会出现废热回收锅炉内的供水量不足的情况。因此，能够避免废热回收锅炉内的供水量减少引起的不良情况。关于废热回收锅炉内的供水量减少引起的不良情况，例如可举出伴随水量下降引起的温度上升的废热回收锅炉的受损等。
本发明的一方式所涉及的复合发电设备的控制方法是一种通过在利用来自发电用内燃机的废热的废热回收锅炉生成的蒸汽来驱动蒸汽涡轮机的复合发电设备的控制方法，其中，所述复合发电设备具有：冷凝器，对驱动所述蒸汽涡轮机之后的蒸汽进行冷凝来制成供水；供水流路，将通过所述冷凝器冷凝而成的供水供给至所述废热回收锅炉；泵，设置于所述供水流路，使供水在所述供水流路内流通；流量调整阀，设置于所述供水流路，调整供给至所述废热回收锅炉的供水的流量；涡轮机旁通流路，使在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽旁通所述蒸汽涡轮机而供给至所述冷凝器；抽水流路，从所述供水流路分支而与所述涡轮机旁通流路连接；及控制部，具有通常运行模式及旁通运行模式，在所述通常运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽供给至所述蒸汽涡轮机，在所述旁通运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽经由所述涡轮机旁通流路供给至所述冷凝器，所述复合发电设备的控制方法包括：供水抽水工序，在所述旁通运行模式下，经由所述抽水流路向所述涡轮机旁通流路供给供水；及第1开度控制工序，在所述旁通运行模式下，以使供给至所述废热回收锅炉的供水量比所述通常运行模式时少的方式，控制所述流量调整阀的开度。
并且，本发明的一方式所涉及的复合发电设备的控制方法也可以如下，即，所述第1开度控制工序中，以使供给至所述涡轮机旁通流路的供水量和供给至所述废热回收锅炉的供水量的总计成为所述通常运行模式下的供给至所述废热回收锅炉的供水量以下的方式，控制所述流量调整阀的开度。
并且，本发明的一方式所涉及的复合发电设备的控制方法也可以如下，即，具备第2开度控制工序，在所述旁通运行模式下，在所述第1开度控制工序之后，以使所述废热回收锅炉所保有的供水量维持规定流量的方式控制所述流量调整阀的开度。
发明效果
根据本发明，能够提高整个设备的能量效率。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的煤气化复合发电设备的概略结构图。
图2是表示图1的主要部分的概略结构图。
图3是表示各系统的供水量与时间之间的关系的曲线图。
图4是表示各供给调整阀的开度与各锅筒的水位之间的关系的曲线图。
图5是表示泵的吐出量与泵效率及总扬程之间的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明所涉及的复合发电设备及复合发电设备的控制方法的一实施方式进行说明。
[煤气化复合发电设备]
图1是适用了本发明的一实施方式所涉及的复合发电设备的煤气化复合发电设备的概略结构图。
适用本实施方式所涉及的复合发电设备的煤气化复合发电设备(IGCC：Integrated Coal Gasification Combined Cycle)10将空气或者氧用作氧化剂，在煤气化炉设备14中，采用从燃料生成可燃气体(生成气体)的空气燃烧方式。并且，煤气化复合发电设备10利用气体精制设备16对在煤气化炉设备14中生成的生成气体进行精制来制成气体燃料之后，供给至发电用燃气涡轮机(内燃机关)17来进行发电。即，本实施方式的煤气化复合发电设备10为空气燃烧方式(吹送空气)的发电设备。作为供给至煤气化炉设备14的燃料，例如使用煤等含碳固体燃料。
如图1所示，煤气化复合发电设备(复合发电设备)10具备供煤设备11、煤气化炉设备14、煤渣回收设备15、气体精制设备16、燃气涡轮机17、蒸汽涡轮机18、发电机19、废热回收锅炉(HRSG：Heat Recovery Steam Generator)20。
作为原煤对供煤设备11供给含碳固体燃料即煤，通过利用磨煤机(省略图示)等对煤进行粉碎来制造粉碎成细微粒子状的微粉煤。利用供煤设备11制造的微粉煤在供煤管路11a出口被作为从后述的空气分离设备(ASU)42供给的输送用惰性气体的氮气加压，从而供给向煤气化炉设备14。惰性气体是含氧率约为5体积％以下的不活性气体，氮气或二氧化碳气体或氩气等为代表例，但并非必须限制在约5％以下。
对煤气化炉设备14供给利用给供煤设备11制造的微粉煤，并且利用煤渣回收设备15回收的煤渣(煤的未反应成分和灰分)返回而可再利用地供给至煤气化炉设备14。
并且，在煤气化炉设备14连接有来自燃气涡轮机17(压缩机61)的压缩空气供给管路41，利用燃气涡轮机17压缩的一部分压缩空气能够供给至煤气化炉设备14。空气分离设备42从大气中的空气分离生成氮气和氧气，通过第1氮气供给管路43连接空气分离设备42和煤气化炉设备14。并且，在该第1氮气供给管路43连接有来自供煤设备11的供煤管路11a。并且，从第1氮气供给管路43分支的第2氮气供给管路45也连接于煤气化炉设备14，在该第2氮气供给管路45连接有来自煤渣回收设备15的煤渣返回管路46。而且，空气分离设备42通过氧气供给管路47与压缩空气供给管路41连接。并且，通过空气分离设备42分离的氮气在第1氮气供给管路43及第2氮气供给管路45流通，由此用作煤或煤渣的输送用气体。并且，通过空气分离设备42分离的氧气在氧气供给管路47及压缩空气供给管路41流通，由此在煤气化炉设备14用作氧化剂。
煤气化炉设备14例如具备两级气流床形式的煤气化炉101。煤气化炉设备14使供给至内部的煤(微粉煤)及煤渣通过氧化剂(空气、氧气)部分燃烧而气化，由此制成生成气体。另外，煤气化炉设备14中设置有去除混入到微粉煤的异物(炉渣)的异物去除设备48。并且，在该煤气化炉设备14连接有朝向煤渣回收设备15供给生成气体的生成气体管路49，能够排放包含煤渣的生成气体。并且，通过在煤气化炉101内设置合成气冷却器102(气体冷却器)，将生成气体冷却至规定温度之后供给至气体精制设备16。另外，冷却生成气体的结构并不限定于合成气冷却器102。例如，也可以是利用骤冷气体或水来冷却生成气体的结构。
煤渣回收设备15具备集尘设备51及供给料斗52。此时，集尘设备51由1个或多个旋风分离器或多孔过滤器构成，能够分离利用煤气化炉设备14生成的生成气体中含有的煤渣。并且，已分离出煤渣的生成气体通过气体排放管路53被输送至气体精制设备16。供给料斗52储存利用集尘设备51从生成气体分离的煤渣。另外，也可以构成为在集尘设备51与供给料斗52之间配置料仓，并在该料仓连接多个供给料斗52。并且，来自供给料斗52的煤渣返回管路46连接于第2氮气供给管路45。
另外，也可以省略煤渣回收设备15，设置直接连接煤气化炉101和气体精制设备16的流路。
气体精制设备16对已通过煤渣回收设备15分离出煤渣的生成气体去除硫磺化合物或氮化合物等杂质，由此进行气体精制。并且，气体精制设备16对生成气体进行精制来制造气体燃料，并将此供给至燃气涡轮机17。另外，已分离出煤渣的生成气体中仍包含硫磺成分(H2S等)，因此在该气体精制设备16中通过胺吸收液等去除回收硫磺成分来有效利用。
燃气涡轮机17具备压缩机61、燃烧器62、涡轮机63，压缩机61和涡轮机63通过旋转轴64连结。在燃烧器62连接有来自压缩机61的压缩空气供给管路65，并且连接有来自气体精制设备16的气体燃料供给管路66，并且连接有朝向涡轮机63延伸的燃烧气体供给管路67。并且，在燃气涡轮机17设置有从压缩机61向煤气化炉设备14延伸的压缩空气供给管路41。因此，在燃烧器62中，混合从压缩机61供给的压缩空气的一部分和从气体精制设备16供给的气体燃料的至少一部分并使其燃烧，由此产生燃烧气体，并朝向涡轮机63供给所产生的燃烧气体。并且，涡轮机63通过被供给的燃烧气体旋转驱动旋转轴64，由此旋转驱动发电机19。
蒸汽涡轮机18具备与燃气涡轮机17的旋转轴64连结的涡轮机69，发电机19与该旋转轴64的基端部连结。在废热回收锅炉20连接有来自燃气涡轮机17(涡轮机63)的废气管路70，通过在供水与涡轮机63的废气之间进行热交换来生成蒸汽。并且，在废热回收锅炉20与蒸汽涡轮机18的涡轮机69之间设置有向蒸汽涡轮机18供给蒸汽的蒸汽供给管路71，并且设置有连接使驱动蒸汽涡轮机18之后的蒸汽冷凝来制成供水的冷凝器73和废热回收锅炉20的供水供给管路72。并且，在废热回收锅炉20中生成的蒸汽中也可以包含在煤气化炉101的合成气冷却器102中与生成气体进行热交换来生成的蒸汽。因此，在蒸汽涡轮机18中，涡轮机69通过从废热回收锅炉20供给的蒸汽旋转驱动，通过使旋转轴64旋转来旋转驱动发电机19。另外，对于蒸汽及水所循环的流路等的详细内容将在后面进行叙述。
另外，关于蒸汽涡轮机18的涡轮机69，对与燃气涡轮机17的旋转轴64连结的例进行了说明，但本发明并不限定于此。即，也可以不将蒸汽涡轮机18和燃气涡轮机17设置于一个轴，而是分别与不同轴连结。例如，也可以在涡轮机69连结与旋转轴64不同的轴，并经由连结部件等连结该轴和旋转轴64。
并且，在废热回收锅炉20设置有气体净化设备(省略图示)。利用气体净化设备净化的废气经由连接废热回收锅炉20和烟囱75的流路引导至烟囱75。
在此，对本实施方式的煤气化复合发电设备10的工作进行说明。
在本实施方式的煤气化复合发电设备10中，若对供煤设备11供给原煤(煤)，则煤通过在供煤设备11中粉碎成细微粒子状而成为微粉煤。利用供煤设备11制造的微粉煤通过从空气分离设备42供给的氮气在第1氮气供给管路43流通而供给至煤气化炉设备14。并且，利用后述的煤渣回收设备15回收的煤渣通过从空气分离设备42供给的氮气在第2氮气供给管路45流通而供给至煤气化炉设备14。而且，压缩空气与从空气分离设备42供给的氧气一同通过压缩空气供给管路41而供给至煤气化炉设备14。
在煤气化炉设备14中，被供给的微粉煤及煤渣通过压缩空气(氧气)部分燃烧，微粉煤及煤渣气化，由此生成生成气体。并且，该生成气体从煤气化炉设备14通过生成气体管路49排放并被输送至煤渣回收设备15。
通过该煤渣回收设备15，生成气体首先供给至集尘设备51，由此分离出生成气体中含有的微粒的煤渣。并且，已分离出煤渣的生成气体通过气体排放管路53被输送至气体精制设备16。另一方面，从生成气体分离的微粒的煤渣累积在供给料斗52，通过煤渣返回管路46返回煤气化炉设备14而再循环。
已通过煤渣回收设备15分离出煤渣的生成气体通过气体精制设备16去除硫磺化合物或氮化合物等杂质而被气体精制，制造气体燃料。压缩机61生成压缩空气并供给至燃烧器62。该燃烧器62混合从压缩机61供给的压缩空气和从气体精制设备16供给的气体燃料并燃烧，由此生成燃烧气体。通过该燃烧气体旋转驱动涡轮机63，由此经由旋转轴64旋转驱动压缩机61及发电机19。通过如此，燃气涡轮机17能够进行发电。
并且，废热回收锅炉20通过利用从燃气涡轮机17中的涡轮机63排放的废气和供水进行热交换来生成蒸汽，并将该生成的蒸汽供给至蒸汽涡轮机18。在蒸汽涡轮机18中，通过从废热回收锅炉20供给的蒸汽旋转驱动涡轮机69，由此能够经由旋转轴64旋转驱动发电机19来进行发电。
另外，也可以不将燃气涡轮机17和蒸汽涡轮机18设为相同轴来旋转驱动1个发电机19，而是设为不同轴来旋转驱动多个发电机。
之后，在气体净化设备中去除从废热回收锅炉20排放的废气的有害物质，所净化的废气从烟囱75排放到大气中。
接着，对上述煤气化复合发电设备10中的煤气化炉设备14进行详细说明。
煤气化炉设备14具备煤气化炉101及合成气冷却器102。
煤气化炉101沿铅垂方向延伸而形成，向铅垂方向的下方侧供给微粉煤及氧气，使其部分燃烧而气化的生成气体从铅垂方向的下方侧朝向上方侧流通。
合成气冷却器102为热交换器，从铅垂方向的下方侧(生成气体的流通方向的上游侧)依次配置有蒸发器(汽化器)131、过热器(超级加热器)132、省煤器(节约器)134。这些合成气冷却器102通过与在煤气化炉101内(更详细而言，减压部(省略图示))生成的生成气体进行热交换来冷却生成气体。并且，蒸发器(汽化器)131、过热器(超级加热器)132、省煤器(节约器)134并不限定图中记载的其数量。
另外，各热交换器的配置顺序为一例，但并不限定于此。
接着，参考图2，对与上述煤气化复合发电设备10中的水及蒸汽的循环相关的结构进行详细说明。图2是表示图1的煤气化复合发电设备10的水·蒸汽系统的概略结构图。
如上所述，在废热回收锅炉20中，利用来自燃气涡轮机17的废气的热生成蒸汽。详细而言，如图2所述，本实施方式所涉及的废热回收锅炉20由高压系统废热回收锅炉21及中压系统废热回收锅炉22构成，从供给至废热回收锅炉20的废气的流通方向的上游侧朝向下游侧，依次配置有高压系统废热回收锅炉21、中压系统废热回收锅炉22。
另外，废热回收锅炉20的结构为一例，并不限定于此。例如，也可以从废气的流通方向的上游侧朝向下游侧依次配置中压系统废热回收锅炉、高压系统废热回收锅炉。并且，也可以分别设置多个中压系统的锅炉及高压系统的锅炉，从废气的流通方向的上游侧朝向下游侧依次配置高压系统蒸发器、中压系统过热器、高压系统二次过热器、中压系统蒸发器。
供给有在废热回收锅炉20中生成的蒸汽的蒸汽涡轮机18通过被供给的蒸汽驱动并进行发电。详细而言，如图2所示，本实施方式所涉及的蒸汽涡轮机18由高压蒸汽涡轮机23、中压蒸汽涡轮机24及低压蒸汽涡轮机25构成。
废热回收锅炉20和蒸汽涡轮机18通过蒸汽供给管路71连接。详细而言，蒸汽供给管路71由连接高压系统废热回收锅炉21的出口和高压蒸汽涡轮机23的入口的高压蒸汽供给管路26及连接中压系统废热回收锅炉22的出口和中压蒸汽涡轮机24的入口的中压蒸汽供给管路27构成。
高压蒸汽供给管路26将在高压系统废热回收锅炉21中生成的蒸汽供给至高压蒸汽涡轮机23。并且，在高压蒸汽供给管路26的中途位置设置有高压蒸汽阀26a。中压蒸汽供给管路27将在中压系统废热回收锅炉22中生成的蒸汽供给至中压蒸汽涡轮机24。并且，在中压蒸汽供给管路27的中途位置设置有中压蒸汽阀27a。另外，高压蒸汽阀26a及中压蒸汽阀27a可以是流量调整阀，并且也可以是开闭阀。
并且，高压蒸汽涡轮机23的出口和中压系统废热回收锅炉22通过再热蒸汽管路30连接。再热蒸汽管路30将已驱动高压蒸汽涡轮机23的蒸汽引导至中压系统废热回收锅炉22。并且，中压蒸汽涡轮机24的出口和低压蒸汽涡轮机25的入口通过蒸汽流路31连接。蒸汽流路31将已驱动中压蒸汽涡轮机24之后的蒸汽引导至低压蒸汽涡轮机25。并且，已驱动低压蒸汽涡轮机25的蒸汽直接供给至冷凝器73。
冷凝器73通过冷却被供给的蒸汽来进行冷凝并制成供水。具体而言，对已驱动低压蒸汽涡轮机25的蒸汽及来自后述的中压旁通管路34的蒸汽进行冷凝。
并且，在煤气化复合发电设备10设置有涡轮机旁通管路(涡轮机旁通流路)32，该涡轮机旁通管路32将在废热回收锅炉20中生成的蒸汽旁通蒸汽涡轮机18而供给至冷凝器73。详细而言，涡轮机旁通管路32具备连接高压蒸汽供给管路26上的比高压蒸汽阀26a更靠上的上游侧和再热蒸汽管路30的高压旁通管路33及连接中压蒸汽供给管路27上的比中压蒸汽阀27a更靠上的上游侧和冷凝器73的中压旁通管路34。
在高压旁通管路33设置有高压旁通阀33a及对在内部流通的蒸汽喷射供水的第1喷射部28。并且，高压旁通管路33能够将在高压蒸汽供给管路26流通的蒸汽供给至再热蒸汽管路30。在中压旁通管路34设置有中压旁通阀34a及对在内部流通的蒸汽喷射供水的第2喷射部29。并且，中压旁通管路34能够将在中压蒸汽供给管路27流通的蒸汽供给至冷凝器73。另外，高压旁通阀33a及中压旁通阀34a可以是流量调整阀，并且也可以是开闭阀。
供水供给管路72利用冷凝器73进行冷凝来制成供水，并将供水供给至废热回收锅炉20。详细而言，供水供给管路72由连接冷凝器73和中压系统废热回收锅炉22的中压供水供给管路(供水流路)36及从中压供水供给管路36分支而连接于高压系统废热回收锅炉21的高压供水供给管路(供水流路)37构成。
在中压供水供给管路36设置有中压供水泵40。中压供水泵40在供水的流通方向上设置于比高压供水供给管路37的分支部分更靠上游侧的位置。中压供水供给管路36内的供水通过冷凝泵(泵)39及中压供水泵(泵)40的驱动力流通。另外，在本实施方式中，冷凝泵39及中压供水泵40设计成如下，即，在后述的通常运行模式下，冷凝泵39及中压供水泵40成为额定运行。
并且，中压供水供给管路36中，从中压供水泵40的下游侧且高压供水供给管路37的分支部分的上游侧分支有喷水管路(抽水流路)76。并且，在中压供水供给管路36，在高压供水供给管路37的分支部分的下游侧设置有中压供给调整阀(流量调整阀)36a。中压供给调整阀36a为调整在中压供水供给管路36的内部流过的供水的流量的流量调整阀。即，中压供给调整阀36a调整供给至中压系统废热回收锅炉22的供水的流量。
喷水管路76在中途位置分支为连接于第1喷射部28的第1喷水管路77和连接于第2喷射部29的第2喷水管路78。在第1喷水管路77设置有第1喷射水阀77a。并且，在第2喷水管路78设置有第2喷射水阀78a。另外，第1喷射水阀77a及第2喷射水阀78a可以是流量调整阀，并且也可以是开闭阀。
在高压供水供给管路37设置有高压供水泵79。高压供水供给管路37内的供水通过冷凝泵39及中压供水泵40的驱动力以及高压供水泵79的驱动力而流通。
并且，在高压供水供给管路37，在高压供水泵79的下游侧设置有高压供给调整阀(流量调整阀)37a。高压供给调整阀37a为调整在高压供水供给管路37的内部流过的供水的流量的流量调整阀。即，高压供给调整阀37a调整供给至高压系统废热回收锅炉21的供水的流量。并且，高压供水供给管路37中，从高压供水泵79的下游侧且高压供给调整阀37a的上游侧分支有合成气冷却器供水供给管路38。
合成气冷却器供水供给管路38将供水供给至合成气冷却器102。并且，在合成气冷却器供水供给管路38设置有合成气冷却器供给调整阀38a。合成气冷却器供给调整阀38a为调整在合成气冷却器供水供给管路38的内部流过的供水的流量的流量调整阀。即，合成气冷却器供给调整阀38a调整供给至合成气冷却器102的供水的流量。并且，合成气冷却器供水供给管路38内的供水通过冷凝泵39、中压供水泵40及高压供水泵79的驱动力而流通。
并且，在煤气化复合发电设备10设置有控制设置于煤气化复合发电设备10的各阀的控制装置(控制部)80。
控制装置80例如由CPU(中央处理单元，Central Processing Unit)、RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)、ROM(只读存储器，Read Only Memory)及计算机可读取的存储介质等构成。并且，关于用于实现各种功能的一系列处理，作为一例，以程序形式存储于存储介质等，由CPU将该程序读出到RAM等并执行信息加工·运算处理，由此实现各种功能。另外，程序可以适用预先安装于ROM或其他存储介质的方式、或以存储于计算机可读取的存储介质的状态提供的方式、经由基于有线或无线的通信机构进行通信的方式等。计算机可读取的存储介质为磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。
并且，控制装置80通过控制各种阀等，执行作为煤气化复合发电设备10的运行模式的通常运行模式和旁通运行模式。
通常运行模式是在通过燃气涡轮机17及蒸汽涡轮机18的驱动力发电时运行的运行模式。通常运行模式为反复进行水及蒸汽系统的循环的运行模式，水及蒸汽系统的循环中，将在废热回收锅炉20(高压系统废热回收锅炉21及中压系统废热回收锅炉22)中生成的蒸汽供给至蒸汽涡轮机18来驱动蒸汽涡轮机18，从而进行发电，并且利用冷凝器73对已驱动蒸汽涡轮机18的蒸汽进行冷凝来制成供水，并将供水供给至废热回收锅炉20(高压系统废热回收锅炉21及中压系统废热回收锅炉22)及合成气冷却器102来制成蒸汽。即，在通常运行模式下，控制装置80将高压蒸汽阀26a、中压蒸汽阀27a、中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a设为打开状态，将高压旁通阀33a、中压旁通阀34a、第1喷射水阀77a及第2喷射水阀78a设为关闭状态。另外，在通常运行模式下，控制装置80以使分别设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的锅筒(省略图示)的水位维持恒定水位的方式，控制中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度。
旁通运行模式为在煤气化复合发电设备10的启动时蒸汽条件确立之前或煤气化复合发电设备10的跳闸时运行的运行模式。旁通运行模式是将在废热回收锅炉20(高压系统废热回收锅炉21及中压系统废热回收锅炉22)中生成的蒸汽经由涡轮机旁通管路32供给至冷凝器73的运行模式。即，在旁通运行模式下，在废热回收锅炉20中生成的蒸汽不经由蒸汽涡轮机18而供给至冷凝器73。并且，在旁通运行模式下，来自冷凝器73的供水供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102，并且经由喷水管路76将规定量的供水供给至第1喷射部28及第2喷射部29(供水抽水工序)。即，在旁通运行模式下，控制装置80进行如下控制：将高压蒸汽阀26a、中压蒸汽阀27a设为关闭状态，将中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a、合成气冷却器供给调整阀38a、高压旁通阀33a、中压旁通阀34a、第1喷射水阀77a及第2喷射水阀78a设为打开状态。
并且，控制装置80在旁通运行模式下进行第1开度控制(第1开度控制工序)，所述第1开度控制中，以使供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量比通常运行模式时少的方式，调整(在本实施方式中，是减小开度的调整)中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度。更优选控制装置80在第1开度控制中，以使经由第1喷射部28及第2喷射部29供给至中压旁通管路34及高压旁通管路33的供水量和供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量的总计成为通常运行模式下的供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量以下的方式，将中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度控制为较小。换言之，控制装置80在第1开度控制中进行如下控制，即，以使旁通运行模式下的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量成为通常运行模式下的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量以下的方式，减小中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度。
另外，在本实施方式中，在相同时刻同样地进行中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度调整。
另外，关于中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度调整，可以如上述那样同样地进行，并且也可以以根据各阀成为不同开度的方式进行。
并且，控制装置80在旁通运行模式下进行第2开度控制(第2开度控制工序)，所述第2开度控制中，在进行第1开度控制后经过规定时间之后，以使分别设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的各锅筒的水位维持规定的水位的方式(即，以使中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102所保有的供水量维持规定流量的方式)，控制中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度。
利用图3，对旁通运行模式下的各系统的供水量进行详细说明。图3中，纵轴表示供水量，横轴表示时间。并且，横轴的A表示旁通运行模式开始时(即，第1开度控制开始时)，横轴的B表示第2开度控制开始时。
并且，图3中的双点划线表示供给至第1喷射部28及第2喷射部29的供水量的变化。虚线表示供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量的变化。实线表示供给至第1喷射部28及第2喷射部29的供水量和供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量的总计供水量(即，冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量)的变化。并且，单点划线是为了参考而示出的线，表示通常运行时的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量。
在旁通运行模式开始之前，以通常运行模式运行，因此恒定的供水量供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器。并且，第1喷射水阀77a及第2喷射水阀78a设为关闭状态，因此供给至第1喷射部28及第2喷射部29的供水量为零。
若开始旁通运行模式，则如以双点划线表示，供给至第1喷射部28及第2喷射部29的供水量增加。这是因为，通过开始旁通运行模式，控制装置80将第1喷射水阀77a及第2喷射水阀78a设为打开状态。
并且，若开始旁通运行模式，则如以虚线表示，供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量减少。这是因为，通过开始旁通运行模式，控制装置80进行第1开度控制，进行了减小中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度的控制。并且，若进行第2开度控制，则供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量增加。这是因为，为了使设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的各锅筒的水位恢复到规定的水位，进行了加大中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度的控制。
并且，若开始旁通运行模式，则如以实线表示，冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量也减少。这是因为，进行了减小中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度的控制，以使旁通运行模式下的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量成为通常运行模式下的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量以下。
接着，利用图4，对旁通运行模式下的、中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度与设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的各锅筒的水位之间的关系进行说明。图4中，纵轴表示锅筒的水位或阀的开度，横轴表示时间。并且，横轴的A表示旁通运行模式开始时(即，第1开度控制开始时)，横轴的B表示第2开度控制开始时。并且，图4中的实线表示设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的锅筒内的供水的水位。并且，虚线表示中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度。
在开始旁通运行模式之前，以通常运行模式运行。在通常运行模式下，控制装置80以使设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的各锅筒的水位维持规定的水位的方式控制中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a，因此水位保持为恒定。
若开始旁通运行模式，则控制装置80进行第1开度控制，因此中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度减小。即使在第1开度控制中，在中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102中也进行蒸汽的生成，因此在旁通运行模式中，供水的水位逐渐下降。并且，若控制装置80进行第2开度控制，则为了使设置于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的各锅筒的水位恢复到规定的水位，进行了加大中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度的控制，因此各供给调整阀的开度变大。伴随于此，中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的水位逐渐上升。
根据本实施方式，可发挥以下作用效果。
上述结构中，控制装置80在第1开度控制中，以使经由第1喷射部28及第2喷射部29供给至中压旁通管路34及高压旁通管路33的供水量和供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量的总计成为通常运行模式下的供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量以下的方式，将中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度控制为较小。
由此，旁通运行模式下的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量成为通常运行模式下的冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量以下。因此，能够将冷凝泵39及中压供水泵40的最大容量设定为通常运行模式下的吐出量。因此，能够将冷凝泵39及中压供水泵40的大小设为与通常运行模式下的吐出量(即，不向第1喷射部28及第2喷射部29供给供水的吐出量)相对应的大小，因此能够实现冷凝泵39及中压供水泵40的小容量化。
并且，如图5所示，通常，泵的吐出量越少于设计容量，泵效率越下降。因此，旁通运行模式下的泵的吐出量与通常运行模式下的泵的吐出量之差越大，通常运行模式下的泵效率越下降。具体而言，如以图5的单点划线表示，旁通运行模式下的吐出量α与通常运行模式下的吐出量β之间存在差时，通常运行模式下的泵效率比旁通运行模式下的泵效率更降低。
在本实施方式中，将通常运行模式下的吐出量设为旁通运行模式下的吐出量以上时，能够以在通常运行模式下的吐出量使泵效率成为最大效率的方式设定泵。具体而言，例如如图5所示，将通常运行模式下的吐出量β设为旁通运行模式下的吐出量α’以上时，如以图5的实线P表示，能够以在通常运行模式下的吐出量β下泵效率成为最大的方式设定冷凝泵39及中压供水泵40。因此，能够提高通常运行模式下的泵效率。
并且，如图5所示，通常，泵的吐出量越少于设计容量，总扬程越增加。因此，旁通运行模式下的泵的吐出量与通常运行模式下的泵的吐出量之差越大，通常运行模式下的总扬程越增加。因此，在通常运行模式下，以必要以上高的压力吐出供水。具体而言，如以图5的虚线表示，在设定为旁通运行模式下的吐出量α与通常运行模式下的吐出量β之间存在差，且在吐出量α下成为所需总扬程时，通常运行模式下的泵的总扬程比旁通运行模式下的泵的总扬程高。因此，在通常运行模式下，以必要以上高的压力吐出供水。
在本实施方式中，将通常运行模式下的吐出量设为旁通运行模式下的吐出量以上时，能够以在通常运行模式下的吐出量中成为所希望的总扬程的方式设定泵。具体而言，例如如图5所示，将通常运行模式下的吐出量β设为旁通运行模式下的吐出量α’以上时，如以图5的实线F表示，能够以在通常运行模式下的吐出量β下成为所需总扬程的方式设定冷凝泵39及中压供水泵40。如此，能够以使通常运行模式下的泵的总扬程成为适当的总扬程的方式设定泵，因此能够防止在通常运行模式下泵的总扬程必要以上变高。
如上所述，在本实施方式中，能够实现冷凝泵39及中压供水泵40的小容量化，并且能够在通常运行时提高泵效率，防止冷凝泵39及中压供水泵40的驱动力过度发挥的情况，因此能够提高煤气化复合发电设备10整体的能量效率。
并且，在本实施方式中，在进行第1开度控制之后进行了第2开度控制。由此，不存在中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102内的供水量变得不足的情况。因此，能够避免中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102内的供水量减少引起的不良情况。关于中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102内的供水量减少引起的不良情况，例如可举出伴随水量下降引起的温度上升的废热回收锅炉20的受损等。
另外，本发明并不限定于上述实施方式所涉及的发明，能够在不脱离其宗旨的范围内进行适当变形。
例如，在上述实施方式中，对将本发明所涉及的复合发电系统适用于煤气化复合发电设备10的例进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，可以将本发明所涉及的复合发电系统适用于将液化天然气作为燃料的燃气轮机联合循环(GTCC：Gas Turbine CombinedCycle)。
并且，在上述实施方式中，在第1开度控制中，对在相同时刻同样地进行中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度调整的例进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，可以在进行减小中压供给调整阀36a及高压供给调整阀37a的开度的控制之后，进行减小合成气冷却器供给调整阀38a的开度的控制。通过如此，能够防止设置于合成气冷却器102的循环泵的气蚀。
并且，当存在连通高压系统废热回收锅炉21的蒸汽锅筒和中压系统废热回收锅炉22的蒸汽锅筒的连通管时，可以进行先于高压供给调整阀37a减小中压供给调整阀36a的开度的控制。通过如此构成，假设即使在先减小了开度的中压系统废热回收锅炉22的蒸汽锅筒内没有了水时，水也会经由连通管从高压系统废热回收锅炉21的蒸汽锅筒流入到中压系统废热回收锅炉22的蒸汽锅筒，因此能够防止各锅炉的锅筒内没有水的情况。
并且，上述实施方式中，如图3所示，对如下例进行了说明，即，在第1开度控制中，以使冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量比通常运行时(即，各泵的额定运行时)少的方式，减小中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度，但本发明并不限于此。例如，可以在第1开度控制中，以使冷凝泵39及中压供水泵40的吐出量成为与通常运行时相同的吐出量的方式，减小中压供给调整阀36a、高压供给调整阀37a及合成气冷却器供给调整阀38a的开度。即，可以以使供给至中压系统废热回收锅炉22、高压系统废热回收锅炉21及合成气冷却器102的供水量比通常运行模式减少相当于供给至第1喷射部28及第2喷射部29的供水量的量的方式，减小各供给调整阀的开度。通过如此，即使在旁通运行模式中，也能够将冷凝泵39及中压供水泵40设为额定运行。
并且，在第1开度控制，并非必须设为通常运行模式的吐出量以下。可以通过减小各供给调整阀的开度，减少旁通运行模式下的吐出量，仅减小通常运行模式的吐出量与旁通运行模式的吐出量之差。仅通过这样的操作，能够实现冷凝泵39及中压供水泵40的小容量化，并且能够在通常运行时抑制泵效率的下降，使冷凝泵39及中压供水泵40的驱动力难以过度发挥，因此能够提高煤气化复合发电设备10整体的能量效率。
符号说明
10-煤气化复合发电设备(复合发电设备)，18-蒸汽涡轮机，20-废热回收锅炉，32-涡轮机旁通管路(涡轮机旁通流路)，36-中压供水供给管路(供水流路)，36a-中压供给调整阀(流量调整阀)，37-高压供水供给管路(供水流路)，37a-高压供给调整阀(流量调整阀)，39-冷凝泵(泵)，40-中压供水泵(泵)，72-供水供给管路(供水流路)，73-冷凝器，76-喷水管路(抽水流路)，80-控制装置(控制部)。

Claims (6)

1.一种复合发电设备，其利用来自发电用内燃机的废热在废热回收锅炉中生成蒸汽，并通过在该废热回收锅炉中生成的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，所述复合发电设备具备：
冷凝器，对驱动所述蒸汽涡轮机之后的蒸汽进行冷凝来制成供水；
供水流路，将通过所述冷凝器冷凝而成的供水供给至所述废热回收锅炉；
泵，设置于所述供水流路，使供水在所述供水流路内流通；
流量调整阀，设置于所述供水流路，调整供给至所述废热回收锅炉的供水的流量；
涡轮机旁通流路，使在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽旁通所述蒸汽涡轮机而供给至所述冷凝器；
抽水流路，从所述供水流路分支而与所述涡轮机旁通流路连接；及
控制部，具有通常运行模式及旁通运行模式，在所述通常运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽供给至所述蒸汽涡轮机，在所述旁通运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽经由所述涡轮机旁通流路供给至所述冷凝器，
所述控制部在所述通常运行模式下通过所述泵而使供水在所述供水流路内流通，在所述旁通运行模式下，通过与所述通常运行模式相同的所述泵而经由所述抽水流路向所述涡轮机旁通流路供给供水，并且进行第1开度控制，所述第1开度控制中，以使供给至所述废热回收锅炉的供水量比所述通常运行模式时少的方式控制所述流量调整阀的开度。
2.根据权利要求1所述的复合发电设备，其中，
所述控制部在所述第1开度控制中，以使供给至所述涡轮机旁通流路的供水量和供给至所述废热回收锅炉的供水量的总计成为所述通常运行模式下的供给至所述废热回收锅炉的供水量以下的方式，控制所述流量调整阀的开度。
3.根据权利要求1或2所述的复合发电设备，其中，
所述控制部在所述旁通运行模式下进行所述第1开度控制之后，进行第2开度控制，所述第2开度控制中，以使所述废热回收锅炉所保有的供水量维持规定流量的方式控制所述流量调整阀的开度。
4.一种复合发电设备的控制方法，其所述复合发电设备为通过在利用来自发电用内燃机的废热的废热回收锅炉中生成的蒸汽来驱动蒸汽涡轮机，所述控制方法中，
所述复合发电设备具有：
冷凝器，对驱动所述蒸汽涡轮机之后的蒸汽进行冷凝来制成供水；
供水流路，将通过所述冷凝器冷凝而成的供水供给至所述废热回收锅炉；
泵，设置于所述供水流路，使供水在所述供水流路内流通；
流量调整阀，设置于所述供水流路，调整供给至所述废热回收锅炉的供水的流量；
涡轮机旁通流路，使在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽旁通所述蒸汽涡轮机而供给至所述冷凝器；
抽水流路，从所述供水流路分支而与所述涡轮机旁通流路连接；及
控制部，具有通常运行模式及旁通运行模式，在所述通常运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽供给至所述蒸汽涡轮机并且通过所述泵而使供水在所述供水流路内流通，在所述旁通运行模式下，将在所述废热回收锅炉中生成的蒸汽经由所述涡轮机旁通流路供给至所述冷凝器，
所述复合发电设备的控制方法包括：
供水抽水工序，在所述旁通运行模式下，通过与所述通常运行模式相同的所述泵而经由所述抽水流路向所述涡轮机旁通流路供给供水；及
第1开度控制工序，在所述旁通运行模式下，以使供给至所述废热回收锅炉的供水量比所述通常运行模式时少的方式，控制所述流量调整阀的开度。
5.根据权利要求4所述的复合发电设备的控制方法，其中，
所述第1开度控制工序中，以使供给至所述涡轮机旁通流路的供水量和供给至所述废热回收锅炉的供水量的总计成为所述通常运行模式下的供给至所述废热回收锅炉的供水量以下的方式，控制所述流量调整阀的开度。
6.根据权利要求4或5所述的复合发电设备的控制方法，其包括：
在所述旁通运行模式下，在所述第1开度控制工序之后，以使所述废热回收锅炉所保有的供水量维持规定流量的方式控制所述流量调整阀的开度的第2开度控制工序。
CN201980046101.3A 2018-07-13 2019-07-12 复合发电设备及复合发电设备的控制方法 Active CN112384679B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018133155A JP7158931B2 (ja) 2018-07-13 2018-07-13 複合発電プラント及び複合発電プラントの制御方法
JP2018-133155 2018-07-13
PCT/JP2019/027666 WO2020013309A1 (ja) 2018-07-13 2019-07-12 複合発電プラント及び複合発電プラントの制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112384679A CN112384679A (zh) 2021-02-19
CN112384679B true CN112384679B (zh) 2023-03-24

Family

ID=69141985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980046101.3A Active CN112384679B (zh) 2018-07-13 2019-07-12 复合发电设备及复合发电设备的控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11415078B2 (zh)
JP (1) JP7158931B2 (zh)
CN (1) CN112384679B (zh)
WO (1) WO2020013309A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114961908B (zh) * 2022-06-07 2023-05-05 华能国际电力股份有限公司 一种太阳能燃煤耦合发电系统及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58161108U (ja) * 1982-04-23 1983-10-27 株式会社東芝 減温器の冷却水供給装置
JPS59110811A (ja) * 1982-12-15 1984-06-26 Toshiba Corp 蒸気タ−ビンプラント
JPH03281905A (ja) 1990-03-30 1991-12-12 Toshiba Corp 再熱形コンバインドサイクル発電プラント
JP2955383B2 (ja) 1991-04-25 1999-10-04 株式会社東芝 コンバインドサイクル発電プラントの給水制御装置
JPH09112809A (ja) * 1995-10-17 1997-05-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 発電設備
JPH09112801A (ja) * 1995-10-20 1997-05-02 Hitachi Ltd 加圧流動層ボイラ発電システム
JP4090584B2 (ja) * 1998-07-27 2008-05-28 株式会社東芝 コンバインドサイクル発電プラント
CN104975887B (zh) * 2015-07-14 2017-02-22 山西漳泽电力股份有限公司电力技术研究中心 一种用于火力发电厂的复合式给水泵汽轮机及热力系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020012386A (ja) 2020-01-23
US20210285396A1 (en) 2021-09-16
WO2020013309A1 (ja) 2020-01-16
JP7158931B2 (ja) 2022-10-24
CN112384679A (zh) 2021-02-19
US11415078B2 (en) 2022-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7934383B2 (en) Power generation system incorporating multiple Rankine cycles
CA1235580A (en) Medium-load power-generating plant with integrated coal gasification plant
RU2433339C2 (ru) Способ выработки энергии в энергетической установке посредством сжигания углеродсодержащего топлива в, по существу, чистом кислороде, энергетическая установка для выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива в, по существу, чистом кислороде, способ модификации процесса выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива от сжигания топлива в воздухе до сжигания топлива в, по существу, чистом кислороде
JP3973772B2 (ja) 石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラント
JP2008545945A (ja) 蒸気発生設備および蒸気発生設備の運転方法とその追加装備方法
EP2431579B1 (en) Multipurpose thermal power plant system
US20110139047A1 (en) Integrated coal gasification combined cycle power generation system
JP5791616B2 (ja) 発電装置、捕捉対応発電装置およびその運転方法
JP5840024B2 (ja) 湿潤燃料を用いて複合発電を行うプラント及びその燃料乾燥方法
JP6307238B2 (ja) Ｃｏシフト反応装置及び該ｃｏシフト反応装置の運転方法
CN112384679B (zh) 复合发电设备及复合发电设备的控制方法
JP2021143347A (ja) ガス化炉設備及びその運転方法
AU2010241232A1 (en) System and method for improving performance of an IGCC power plant
KR101644236B1 (ko) 석탄 가스화 복합발전 시스템
KR101592766B1 (ko) 복합화력발전 시스템
JPH07279621A (ja) 石炭焚複合発電設備
JP7334092B2 (ja) ガス化複合発電設備及びその運転方法
KR101592765B1 (ko) 복합화력발전 시스템
CN106662013B (zh) 煤气化复合发电设备及煤气化复合发电设备的运行方法
JP6890982B2 (ja) ガス化炉設備、ガス化複合発電設備及びガス化炉設備の起動方法
US20230151766A1 (en) Integrated gasification combined cycle and operation method thereof
US9429043B2 (en) Gasification power generation plant
JP2021055867A (ja) 排熱回収ボイラ、蒸気タービン設備及びガス化設備
KR20170136138A (ko) 복합발전 시스템
KR101704877B1 (ko) 석탄 가스화 복합발전 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220822

Address after: Tokyo

Applicant after: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Ltd.

Address before: Kanagawa

Applicant before: Mitsubishi Power Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant