JP2000297610A - 石炭ガス化複合プラント及びその運転制御方法 - Google Patents

石炭ガス化複合プラント及びその運転制御方法

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JP2000297610A JP11104865A JP10486599A JP2000297610A JP 2000297610 A JP2000297610 A JP 2000297610A JP 11104865 A JP11104865 A JP 11104865A JP 10486599 A JP10486599 A JP 10486599A JP 2000297610 A JP2000297610 A JP 2000297610A
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gas
heat recovery
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turbine
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Naoyuki Nagabuchi
尚之 永渕
Masae Takahashi
正衛 高橋
Takeshi Ishida
武司 石田
Fumihiko Kiso
文彦 木曽
Yukinori Katagiri
幸徳 片桐
Kenta Shimauchi
謙太 島内
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プラントに要求される要求付加変化幅が大きい
場合でも、負荷追従性能が優れた石炭ガス化複合プラン
ト及び運転制御方法を提供すること。 【解決手段】石炭ガス化複合プラントで、ガス化設備７
と、熱回収ボイラ８と、ガス精製設備９と、ガスタービ
ン４と、排熱回収装置１０と、蒸気タービン５と、復水
器１１と、負荷変動時にガスタービン出力変動前に前記
蒸気タービンの出力を制御する手段とを備えたことを特
徴とする。 【効果】負荷追従性能が優れた石炭ガス化複合プラント
及び運転制御方法が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化複合プ
ラント及びその運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平5−280373 号公報に記載さ
れているように、石炭ガス化複合プラントの負荷追従
は、プラントの負荷指令とガスタービン及び蒸気タービ
ンとの差に基づいて、ガスタービン流量調整弁開度を操
作している。また、この操作と同時に、圧力設定値と精
製ガス圧力との差に基づいて石炭供給量を調整してい
る。また、特開平5−280373 号公報には、ガス化設備に
石炭を投入後、精製ガスとしてガスタービン燃焼器に供
給されるまでの所要時間の大きさから、精製ガス出口に
ガス溜りを設けて負荷変動に追従させる方式が提案され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、負
荷変動追従のために、新たに、新規な設備として精製ガ
ス出口にガス溜りを設けなければならず、更に、そのガ
ス溜りも大きな容積を必要としていた。また、プラント
に要求される要求付加変化幅が、前述したガス溜り分の
許容負荷変化幅を越える場合には、負荷追従性能が低下
する可能性がある。
【０００４】本発明の目的は、プラントに要求される要
求付加変化幅が大きい場合でも、負荷追従性能が優れた
石炭ガス化複合プラント及び運転制御方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（１）本発明の石炭ガス
化複合プラントは、石炭及び酸化剤によって高温ガスを
発生するガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガ
スを用いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収
ボイラで熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、
該ガス精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して
供給して燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの
排ガスを用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排
熱回収装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービン
と、前記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する
復水器と、負荷変動時にガスタービン出力変動前に前記
蒸気タービンの出力を制御する手段とを備えたことを特
徴とする。
【０００６】（２）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントは、石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生する
ガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用い
て蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラで
熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス精
製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給して
燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを
用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収装
置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前記
蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
と、前記熱回収ボイラに供給する給水量を制御する給水
量調整装置と、前記排熱回収装置から前記蒸気タービン
に供給する蒸気量を制御する第一の蒸気量調整装置と、
前記排熱回収装置から前記復水器に供給する蒸気量を制
御する第二の蒸気量調整装置とを備え、負荷変動時に、
前記給水調整装置による給水調整するとともに、前記第
一及び第二の蒸気量調整装置のうち少なくとも第一の蒸
気量調整装置により蒸気量を調整する手段を設けたこと
を特徴とする。
【０００７】（３）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントは、石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生する
ガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用い
て蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラで
熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス精
製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給して
燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガスを
用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収装
置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前記
蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
と、前記ガス化設備に供給する石炭量を制御する石炭供
給量調整装置と、前記熱回収ボイラに供給する給水量を
制御する給水量調整装置と、前記排熱回収装置から前記
蒸気タービンに供給する蒸気量を制御する第一の蒸気量
調整装置と、前記排熱回収装置から前記復水器に供給す
る蒸気量を制御する第二の蒸気量調整装置と、前記ガス
精製設備で精製された精製ガスの供給量を制御する精製
ガス供給量調整装置とを備え、負荷変動時に、前記精製
ガスの供給量を調整する前に、前記第一の蒸気量調整装
置により蒸気量を調整する手段を設けたことを特徴とす
る。
【０００８】（４）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントの運転制御方法は、石炭及び酸化剤によって高温
ガスを発生するガス化設備と、該ガス化設備で発生した
高温ガスを用いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該
熱回収ボイラで熱回収されたガスを精製するガス精製設
備と、該ガス精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を
介して供給して燃料とするガスタービンと、該ガスター
ビンの排ガスを用いて蒸気を発生させる排熱回収装置
と、該排熱回収装置からの蒸気より動力を回収する蒸気
タービンと、前記蒸気タービンからの排気された蒸気を
復水する復水器とを備えた石炭ガス化複合プラントの運
転制御方法であって、負荷変動時に、前記熱回収ボイラ
に供給する給水量を制御すると同時に、前記排熱回収装
置から前記蒸気タービンに供給する蒸気量を制御する第
一の蒸気量調整装置及び前記排熱回収装置から前記復水
器に供給する蒸気量を制御する第二の蒸気量調整装置の
うち少なくとも第一の蒸気量調整装置により蒸気量を調
整することを特徴とする。
【０００９】（５）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントの運転制御方法は、石炭及び酸化剤によって高温
ガスを発生するガス化設備と、該ガス化設備で発生した
高温ガスを用いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該
熱回収ボイラで熱回収されたガスを精製するガス精製設
備と、該ガス精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を
介して供給して燃料とするガスタービンと、該ガスター
ビンの排ガスを用いて蒸気を発生させる排熱回収装置
と、該排熱回収装置からの蒸気より動力を回収する蒸気
タービンと、前記蒸気タービンからの排気された蒸気を
復水する復水器とを備えた石炭ガス化複合プラントの運
転制御方法であって、負荷変動時にガスタービン出力変
動前に前記蒸気タービンの出力を制御することを特徴と
する。
【００１０】（６）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントの運転制御方法は、石炭及び酸化剤によって高温
ガスを発生するガス化設備と、該ガス化設備で発生した
高温ガスを用いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該
熱回収ボイラで熱回収されたガスを精製するガス精製設
備と、該ガス精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を
介して供給して燃料とするガスタービンと、該ガスター
ビンの排ガスを用いて蒸気を発生させる排熱回収装置
と、該排熱回収装置からの蒸気より動力を回収する蒸気
タービンと、前記蒸気タービンからの排気された蒸気を
復水する復水器とを備えた石炭ガス化複合プラントの運
転制御方法であって、前記ガス化設備に供給する石炭量
を制御する工程と、前記熱回収ボイラに供給する給水量
を制御する工程、前記排熱回収装置から前記蒸気タービ
ンに供給する蒸気量を制御する第一の蒸気量調整工程
と、前記排熱回収装置から前記復水器に供給する蒸気量
を制御する第二の蒸気量調整工程と、前記ガス精製設備
で精製された精製ガスの供給量を制御する工程とを含
み、プラント負荷変動時に、前記精製ガスの供給量を調
整する前に、前記第一の蒸気量調整工程で蒸気量を調整
することを特徴とする。
【００１１】（７）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントの運転制御方法は、石炭及び酸化剤によって高温
ガスを発生するガス化設備と、該ガス化設備で発生した
高温ガスを用いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該
熱回収ボイラで熱回収されたガスを精製するガス精製設
備と、該ガス精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を
介して供給して燃料とするガスタービンと、該ガスター
ビンの排ガスを用いて蒸気を発生させる排熱回収装置
と、該排熱回収装置からの蒸気より動力を回収する蒸気
タービンと、前記蒸気タービンからの排気された蒸気を
復水する復水器とを備えた石炭ガス化複合プラントの運
転制御方法であって、プラント負荷上昇時に、前記ガス
化設備に供給する石炭量及び前記熱回収ボイラに供給す
る給水量を増加し、前記排熱回収装置から前記蒸気ター
ビンに供給する蒸気量を増加し、前記ガス化設備で発生
する高温ガス量が安定した後に、前記ガス精製設備で精
製された精製ガスの供給量を増加するとともに前記排熱
回収装置から前記蒸気タービンに供給する蒸気量を調整
することを特徴とする。
【００１２】（８）或いは、本発明の石炭ガス化複合プ
ラントの運転制御方法は、石炭及び酸化剤によって高温
ガスを発生するガス化設備と、該ガス化設備で発生した
高温ガスを用いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該
熱回収ボイラで熱回収されたガスを精製するガス精製設
備と、該ガス精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を
介して供給して燃料とするガスタービンと、該ガスター
ビンの排ガスを用いて蒸気を発生させる排熱回収装置
と、該排熱回収装置からの蒸気より動力を回収する蒸気
タービンと、前記蒸気タービンからの排気された蒸気を
復水する復水器とを備えた石炭ガス化複合プラントの運
転制御方法であって、プラント負荷下降時に、前記ガス
化設備に供給する石炭量を減少するとともに前記排熱回
収装置から前記蒸気タービンに供給する蒸気を停止して
前記排熱回収装置から前記復水器に蒸気を供給し、前記
熱回収ボイラに供給する給水量を減少し、前記ガス化設
備で発生する高温ガス量が安定した後に、前記ガス精製
設備で精製された精製ガスの供給量を停止し、前記排熱
回収装置から前記蒸気タービンに供給する蒸気量を調整
するとともに前記排熱回収装置から前記復水器に供給す
る蒸気を停止することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【００１４】図１に、本発明の一実施例である石炭ガス
化複合プラントの系統図を示す。
【００１５】本実施例の石炭ガス化複合プラントは、主
に、石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生するガス化
設備７と、ガス化設備７で発生した高温ガスを用いて蒸
気を発生させる熱回収ボイラ８と、熱回収ボイラ８で熱
回収されたガスを精製するガス精製設備９と、ガス精製
設備９で精製された精製ガスを燃焼器３を介して供給し
て燃料とするタービン４と、タービン４の排ガスを用い
て蒸気を発生させる排熱回収装置１０と、排熱回収装置
１０からの蒸気より動力を回収する蒸気タービン５と、
蒸気タービン５からの排気された蒸気を復水する復水器
１１と、圧縮機２と、発電機１２とを備えている。
【００１６】本発明では、石炭投入後に、まず最初に状
態量が変化するガス化設備７内に着目し、タービン４に
用いる燃料である精製ガス発生の遅れを補償するため
に、蒸気タービン５の制御を適切に行うものである。特
に、負荷変動時にガスタービン出力変動前に前記蒸気タ
ービンの出力を制御することで、負荷追従性能の向上を
図っている。
【００１７】ガス化設備７には、石炭の供給系と、酸化
剤の供給系とが設けられている。石炭の供給系は、ガス
化設備７に供給する石炭量を制御する石炭供給量調整装
置である石炭供給弁２０の調整によって、微粉状の石炭
をバンカー６からガス化設備７に供給するものである。
石炭供給弁２０の後流側、石炭供給弁２０とガス化設備
７との間には、石炭供給量検出器２２が配置され、石炭
の供給量を検出することができる。また、酸化剤の供給
系は、酸化剤供給弁２１の調整によって酸化剤をガス化
設備７に供給するものである。酸化剤供給弁２１の後流
側、酸化剤供給弁２１とガス化設備７との間には、酸化
物供給量検出器２３が配置され、酸化物である酸化剤の
供給量を検出することができる。
【００１８】ガス化設備７では、供給された石炭と酸化
剤とが燃焼反応をおこす。その燃焼反応で、水素，一酸
化炭素及び二酸化炭素を含む高温ガスが発生する。この
ガス化設備７で発生した高温ガスは、ガス化設備７から
熱回収ボイラ８に供給される。
【００１９】熱回収ボイラ８には、熱交換器が備えられ
ており、ガス化設備７から供給される高温ガスによって
蒸気を発生させる。その発生した蒸気は、熱回収ボイラ
８から気水分離器１３に供給される。冷却されたガスの
一部は、熱回収ボイラ８からガス精製設備９に供給され
る。そして、熱回収ボイラ８とガス精製設備９との間の
ガス流路に発生ガス量検出器２４が配置され、発生ガス
量を検出することができる。また冷却されたガスの一部
は、ガス化設備７に戻される。なお、熱回収ボイラ８に
供給する給水量を制御する給水量調整装置である給水ポ
ンプ１４によって、気水分離器１３から熱回収ボイラ８
に水を供給することができる。
【００２０】ガス精製設備９では、冷却されたガスが、
熱回収ボイラ８から供給されて精製される。つまり、ガ
ス精製設備９では、ガス中の塵芥及び不純物を除去す
る。そして、その精製されたガスは、ガス精製設備９か
ら圧力調整弁１５及び流量調整弁１６を経て、燃焼器３
に精製ガスとして供給される。そして、このガス精製設
備９からの精製ガスは、燃焼器３を介してタービン４に
供給される。また、圧力調整弁１５や流量調整弁１６に
よって、精製ガスの圧力や流量を調整して精製ガスが燃
焼器３に送り込まれる。つまり、ガス精製設備９で精製
された精製ガスの供給量を制御する精製ガス供給量調整
装置である流量調整弁１６によって、燃焼器３を介して
タービン４に供給される供給量を調整することができ
る。
【００２１】一方、圧縮機２では、高圧空気が生成さ
れ、その高圧空気を燃焼器３に供給する。つまり、圧縮
機２の入側案内翼１から空気を導入し、入側案内翼１に
よって空気流量を調整して、圧縮機２によって空気を圧
縮して燃焼器３に供給するための高圧空気を生成する。
【００２２】燃焼器３では、圧縮機２から高圧空気が供
給され、ガス精製設備９から精製ガスが供給される。そ
して、圧縮機２から供給される高圧空気と、ガス精製設
備９から供給される精製ガスとが燃焼反応をおこす。こ
の燃焼反応によって高温ガスを発生させ、この高温ガス
を燃焼器３からタービン４に供給する。
【００２３】タービン４では、ガス精製設備９からの精
製ガスが燃焼器３を介して供給される。つまり、燃焼器
３から高温ガスが供給される。この高温ガスはタービン
４内で動力回収され、排ガスとして排熱回収装置１０に
送られる。タービン４には発電機１２が接続される。
【００２４】排熱回収装置１０からその排ガスは大気へ
放出される。排熱回収装置１０には、熱交換器が備えら
れており、熱交換器により前記排ガスの熱にて蒸気を発
生させる。その発生した蒸気は、排熱回収装置１０から
蒸気タービン５に供給する蒸気量を制御する主蒸気弁１
７によって流量が調整され、蒸気タービン５に送り込ま
れる。また、蒸気タービン５への流路中で、主蒸気弁１
７と排熱回収装置１０との間に、主蒸気圧力検出器を設
けている。また、主蒸気弁１７とは別に、排熱回収装置
１０から復水器１１に供給する蒸気量を制御するバイパ
ス弁１８を設けている。このバイパス弁１８によって、
蒸気タービン５を介さずにバイパスして、排熱回収装置
１０から復水器１１に蒸気を送り込むことができる。
【００２５】蒸気タービン５では、排熱回収装置１０か
ら蒸気が供給され、その蒸気は蒸気タービン５内で動力
回収される。動力回収された蒸気は復水器１１に送られ
る。蒸気タービン５には発電機１２が接続される。
【００２６】復水器１１では、蒸気タービン５から供給
される蒸気を復水する。復水された水は、給水ポンプ１
９によって排熱回収装置１０に送られる。
【００２７】次に、プラントを起動する場合、プラント
の負荷を上昇する場合及びプラントの負荷を降下する場
合の各々のプラント運転操作方法を以下に説明する。
【００２８】プラントを起動する場合、まず、石炭供給
弁２０の調整によってバンカー６からガス化設備７に供
給する石炭量を増加する。この供給する石炭量の増加に
よりガス化設備７での高温ガスの発生量を増加させるこ
とができる。次に、給水ポンプ１４によって気水分離器
１３から熱回収ボイラ８に水を供給し、蒸気を発生さ
せ、その発生した蒸気を気水分離器１３に供給する。こ
の蒸気を排熱回収装置１０を介して蒸気タービン５に送
り込む。その際、主蒸気弁１７の開度を大きくして、蒸
気タービン５への蒸気の供給量を増加させる。そして、
蒸気タービン５内では、供給された蒸気が通気し、スチ
ームロールを実施する。このような動作により、プラン
トの起動を行うことができる。
【００２９】プラント負荷を上昇する場合には、まず、
石炭供給弁２０の調整によってバンカー６からガス化設
備７に供給する石炭量を増加する。この供給する石炭量
の増加によりガス化設備７での高温ガスの発生量を増加
させることができる。次に、給水ポンプ１４によって気
水分離器１３から熱回収ボイラ８に供給する水量を増加
させる。つまり、気水分離器１３での発生蒸気量を増加
させる。この増加した蒸気を排熱回収装置１０からの蒸
気と合流させ、蒸気タービン５に送り込むとともに、主
蒸気弁１７の開度を大きくして、蒸気タービン５への蒸
気の供給量を更に増加させる。つまり、蒸気タービン５
での動力回収量を増加させる。そして、ガス化設備７か
らの高温ガスの発生量が安定した後に、ガス精製設備９
から燃焼器３への精製ガスの供給量を流量調整弁１６に
よって増加する。この精製ガスの増加とともに、主蒸気
弁１７の開度を調整して、排熱回収装置１０から蒸気タ
ービン５に供給する蒸気量を調整し、プラントへの負荷
指令に追従させる。このような動作により、プラントの
負荷を上昇させることができ、また、プラント負荷上昇
時の負荷追従を行うことができる。
【００３０】プラント負荷を降下する場合には、まず、
石炭供給弁２０の調整によってバンカー６からガス化設
備７に供給する石炭量を減少する。この供給する石炭量
の減少によりガス化設備７での高温ガスの発生量を減少
させることができる。前記石炭量の減少と同時に、主蒸
気弁１７を閉操作して、蒸気タービン５への蒸気の供給
を停止する。そして、主蒸気弁１７を閉操作した後にバ
イパス弁１８を開操作し、排熱回収装置１０からの蒸気
を復水器１１に供給する。次に、熱回収ボイラ８への水
の供給量を減少させる。ガス化設備７からの高温ガスの
発生量が安定した後に、ガス精製設備９から燃焼器３へ
の精製ガスの供給量を流量調整弁１６の閉操作によって
停止する。これとともに、主蒸気弁１７の開度を調整し
て、バイパス弁１８を閉操作し、排熱回収装置１０から
蒸気タービン５に供給する蒸気量を調整し、プラントへ
の負荷指令に追従させる。このような動作により、プラ
ントの負荷を降下させることができ、また、プラント負
荷降下時の負荷追従を行うことができる。
【００３１】次に、図２を用いて前述した操作に適用す
る制御装置及び制御方法について、説明する。ここで
は、プラントへの負荷指令値（ＭＷＤ）を蒸気タービン
出力分とガスタービン出力分に分配している。
【００３２】第一に、蒸気タービン出力に係わる制御装
置及び制御方法について、説明する。プラントへの負荷
指令値（ＭＷＤ）は、蒸気タービン出力設定器２８によ
り蒸気タービン出力分に変換される。そして、演算器２
９により蒸気タービン出力検出器２７からの信号との差
としてスイッチ３３に送られる。同時にその信号は加算
器３１にて定数設定器３２の補正値と加算後、前記スイ
ッチ３３へ送られる。一方、負荷指令（ＭＷＤ）は、微
分器４１により負荷変化率に変換される。その後、負荷
上昇時には比較器４２により信号が発生し、負荷下降時
には比較器４３により信号１が発生する。スイッチ３３
では比較器４２からの信号により、この信号が１の場
合、Ｘ１の入力信号を選択して、出力する。この出力
は、更に、スイッチ３６に送られる。減算器２９の信号
は、減算器３４にて定数設定器３５の補正値と減算す
る。その後、スイッチ３６に送られる。スイッチ３６で
は比較器４３からの信号により、この信号が１の場合、
Ｘ１の入力信号を選択して、出力する。この信号はＰＩ
コントローラ３７に送られ、変化率設定器３８及び変化
率設定器３９を介してスイッチ４０に送られる。比較器
４２及び比較器４３の信号は、論理和器４４に送られ、
負可変化時には信号１を出力する。この信号は、スイッ
チ４０に送られ、負荷変化時には蒸気タービン出力変化
を大きくする変化率が設定されたＸ１の信号を選択し、
主蒸気弁１７の開度信号として出力される。つまり、本
制御装置は、蒸気タービンの入口主蒸気圧力と蒸気ター
ビン負荷指令値を引数とする設定値との差を０とするよ
うに蒸気タービンの主蒸気弁開度を調整する手段を備
え、主蒸気弁１７の開度を調整することができる。
【００３３】蒸気タービン出力検出器２８からの信号
は、主蒸気圧力設定器３０により主蒸気圧力に変換後、
減算器４５により主蒸気圧力出力検出器２５からの信号
との差としてスイッチ４８に送られる。同時に、この信
号は加算器４６にて定数設定器４７の補正値と加算後、
スイッチ４８に送られる。スイッチ４８では比較器４２
からの信号により、この信号が１の場合、Ｘ１の入力信
号を選択し、出力する。この出力は更にスイッチ５１に
送られる。減算器４５の信号は、減算器４９にて定数設
定器５０の補正値と減算後、スイッチ５１に送られる。
スイッチ５１では、比較器４３からの信号により、信号
が１の場合、Ｘ１の入力信号を選択し、出力する。この
出力は更にスイッチ５１に送られる。この信号はＰＩコ
ントローラ５２に送られ、変化率設定器５３及び変化率
設定器５４を介してスイッチ５５に送られる。スイッチ
５５では、論理和器４４からの信号が入力され、該信号
が１の場合、即ち、負荷上昇時には熱回収ボイラ８の給
水ポンプ１４の給水信号として出力される。つまり、本
制御装置は、ガス化設備の後段（下流側）に設置された
熱回収ボイラ８への給水量を調整する手段を備え、熱回
収ボイラ８の給水ポンプ１４の給水量を調整することが
できる。
【００３４】さらに、スイッチ４０の出力とスイッチ５
５との出力は、減算器５６によって余剰蒸気量に変換
後、ＰＩコントローラ５７を介してスイッチ５９に送ら
れる。スイッチ５９では、比較器４３の信号により負荷
下降時には、Ｘ１の入力信号を選択し、負荷上昇時には
定数設定器５８に設定された全閉信号を選択し、変化率
設定器６０を介してバイパス弁１８の開度信号として出
力される。つまり、本制御装置は、蒸気タービンの入口
主蒸気圧力と蒸気タービン負荷指令値を引数とする設定
値との差を０とするようにバイパス弁１８を調整する手
段を備え、バイパス弁１８の開度を調整することができ
る。
【００３５】このような操作により、主蒸気弁１７，熱
回収ボイラ８の給水ポンプ１４、及びバイパス弁１８の
制御動作を実施することができる、つまり、蒸気タービ
ン出力に関する制御動作を実施することができる。
【００３６】第二に、ガスタービン出力に係わる制御装
置及び制御方法について、説明する。負荷指令（ＭＷ
Ｄ）と蒸気タービン出力検出器２７の信号は、減算器６
１によりガスタービン出力分に変換後、減算器６２によ
りガスタービン出力検出器２６からの信号との差として
ＰＩコントローラ６４に送られる。このＰＩコントロー
ラ６４の出力は、変化率設定値６５を介してガスタービ
ン燃料の流量調整弁１６の開度として出力される。つま
り、本制御装置は、ガスタービンの実出力とガスタービ
ン負荷指令値を引数とする設定値との差を０とするよう
にガスタービン燃料流量を調整する手段を備え、ガスタ
ービン燃料の流量調整弁１６の開度を調整することがで
きる。
【００３７】更に、負荷指令（ＭＷＤ）は、ガス化設備
出口流量設定器６３により発生ガス量に変換後、減算器
６６より発生ガス量検出器２４からの信号との差とし
て、ＰＩコントローラ６７に送られる。この信号は、更
に、石炭供給量設定器６８により石炭量に変換後、減算
器６９により石炭供給量検出器２２からの信号との差と
してＰＩコントローラ７０に送られる。この信号は、変
化率設定器７１を介して石炭供給弁２０の開度信号とし
て出力される。
【００３８】一方、この出力は、減算器７３を介して酸
化物供給量検出器２３からの信号との差として、ＰＩコ
ントローラ７４に送られる。この信号は変化率設定器７
５を介して酸化剤供給弁２１の開度信号として出力され
る。
【００３９】このような操作により、ガスタービン燃料
の流量調整弁１６，石炭供給弁２０、及び酸化剤供給弁
２１の制御動作を実施することができる、つまり、ガス
タービン出力に関する制御動作を実施することができ
る。
【００４０】前述した実施形態により、図３及び図４に
示すように、負荷追従が可能となる。図３には、負荷上
昇時の操作端動作特性を示す。つまり、横軸に時間をと
って、負荷変化開始、ガス化炉定常到達点（ガスタービ
ン運転定常到達点）を経過する際の種々の動作特性を示
したものである。ＭＤＷ及びプラント出力の上昇におい
て、石炭供給量の増加，ＨＲＢ給水量（熱回収ボイラへ
の給水量）の増加及び調整、ＳＴ主蒸気弁開度の増加及
び調整に伴い、ＳＴ出力(蒸気タービン出力)，ＧＴ出力
（ガスタービン出力）が変動する。ＨＲＢ給水量（熱回
収ボイラへの給水量）及びＳＴ主蒸気弁開度は、一旦上
昇し安定するように調整される。それに伴いＳＴ出力
（蒸気タービン出力）も一旦上昇し安定する。特に、負
荷上昇時には熱回収ボイラへの給水量を増加すると同時
に主蒸気弁開度を操作することで、プラントへの新規要
素の追加の必要なく、プラントへの要求負荷変化幅及び
変化率が大きい場合でも、負荷追従性能を向上すること
ができる。
【００４１】また、図４には、負荷下降時の操作端動作
特性を示す。図３と同様に、横軸に時間をとって、負荷
変化開始、ガス化炉定常到達点（ガスタービン運転定常
到達点）を経過する際の種々の動作特性を示したもので
ある。ＭＤＷ及びプラント出力の下降において、石炭供
給量の減少，ＨＲＢ給水量(熱回収ボイラへの給水量)の
減少及び調整，ＳＴ主蒸気弁開度の減少及び調整，バイ
パス弁開度の増加及び調整に伴い、ＳＴ出力（蒸気ター
ビン出力），ＧＴ出力（ガスタービン出力）が変動す
る。ＨＲＢ給水量（熱回収ボイラへの給水量）及びＳＴ
主蒸気弁開度は、一旦下降し安定するように調整され
る。また、バイパス弁開度一旦大きくその後調整され
る。これらに伴いＳＴ出力（蒸気タービン出力）も一旦
下降し安定する。特に、負荷下降時には熱回収ボイラへ
の給水量を減少すると同時に主蒸気弁及びバイパス弁開
度を操作することによって、プラントへの新規要素の追
加の必要なく、プラントへの要求負荷変化幅及び変化率
が大きい場合でも、負荷追従性能を向上することができ
る。
【００４２】
【発明の効果】本発明によると、プラントに要求される
要求付加変化幅が大きい場合でも、負荷追従性能が優れ
た石炭ガス化複合プラントの運転制御装置及び運転制御
方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石炭ガス化複合発電プラントへの適用
形態図を示す。
【図２】本発明の一実施例である制御装置内容図を示
す。
【図３】本発明の負荷上昇時の各操作端動作特性図を示
す。
【図４】本発明の負荷下降時の各操作端動作特性図を示
す。
【符号の説明】
１…入側案内翼、２…圧縮機、３…燃焼器、４…タービ
ン、５…蒸気タービン、６…バンカー、７…ガス化設
備、８…熱回収ボイラ、９…ガス精製設備、１０…排熱
回収装置、１１…復水器、１２…発電機、１３…気水分
離器、１４，１９…給水ポンプ、１５…圧力調整弁、１
６…流量調整弁、１７…主蒸気弁、１８…バイパス弁、
２０…石炭供給弁、２１…酸化剤供給弁、２２…石炭供
給量検出器、２３…酸化物供給量検出器、２４…発生ガ
ス量検出器、２５…主蒸気圧力出力検出器、２６…ガス
タービン出力検出器、２７…蒸気タービン出力検出器、
２８…蒸気タービン出力設定器、２９，３４，４５，４
９，５６，６１，６２，６６，６９，７３…減算器、３
０…主蒸気圧力設定器、３１，４６…加算器、３２，３
５，４７，５０，５８…定数設定器、３３，３６，４
０，４８，５１，５５，５９…スイッチ、３７，５２，
５７，６４，６７，７０，７４…ＰＩコントローラ、３
８，３９，５３，５４，６０，７１，７５…変化率設定
器、４１…微分器、４２，４３…比較器、４４…論理和
器、６３…ガス化設備出口流量設定器、６５…変化率設
定値、６８…石炭供給量設定器、７２…酸化剤供給量設
定器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｊ Ｌ Ｆ０１Ｋ 23/12 Ｆ０１Ｋ 23/12 23/16 23/16 Ｆ０２Ｃ 3/28 Ｆ０２Ｃ 3/28 6/18 6/18 Ｂ Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｅ 35/00 35/00 Ａ Ｆ Ｊ Ｋ (72)発明者 石田 武司 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 木曽 文彦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 片桐 幸徳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 島内 謙太 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA13 BA16 BB00 BC00 BC07 BD00 DA03 DA04 DA06 DA12 DA22 DA27 3L021 AA03 BA01 CA06 DA04 DA07 DA26 FA03 FA05 FA12 FA13

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    と、負荷変動時にガスタービン出力変動前に前記蒸気タ
    ービンの出力を制御する手段とを備えたことを特徴とす
    る石炭ガス化複合プラント。
  2. 【請求項２】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    と、前記熱回収ボイラに供給する給水量を制御する給水
    量調整装置と、前記排熱回収装置から前記蒸気タービン
    に供給する蒸気量を制御する第一の蒸気量調整装置と、
    前記排熱回収装置から前記復水器に供給する蒸気量を制
    御する第二の蒸気量調整装置とを備え、負荷変動時に、
    前記給水調整装置による給水調整するとともに、前記第
    一及び第二の蒸気量調整装置のうち少なくとも第一の蒸
    気量調整装置により蒸気量を調整する手段を設けたこと
    を特徴とする石炭ガス化複合プラント。
  3. 【請求項３】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    と、前記ガス化設備に供給する石炭量を制御する石炭供
    給量調整装置と、前記熱回収ボイラに供給する給水量を
    制御する給水量調整装置と、前記排熱回収装置から前記
    蒸気タービンに供給する蒸気量を制御する第一の蒸気量
    調整装置と、前記排熱回収装置から前記復水器に供給す
    る蒸気量を制御する第二の蒸気量調整装置と、前記ガス
    精製設備で精製された精製ガスの供給量を制御する精製
    ガス供給量調整装置とを備え、負荷変動時に、前記精製
    ガスの供給量を調整する前に、前記第一の蒸気量調整装
    置により蒸気量を調整する手段を設けたことを特徴とす
    る石炭ガス化複合プラント。
  4. 【請求項４】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    とを備えた石炭ガス化複合プラントの運転制御方法であ
    って、負荷変動時にガスタービン出力変動前に前記蒸気
    タービンの出力を制御することを特徴とする石炭ガス化
    複合プラントの運転制御方法。
  5. 【請求項５】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    とを備えた石炭ガス化複合プラントの運転制御方法であ
    って、負荷変動時に、前記熱回収ボイラに供給する給水
    量を制御すると同時に、前記排熱回収装置から前記蒸気
    タービンに供給する蒸気量を制御する第一の蒸気量調整
    装置及び前記排熱回収装置から前記復水器に供給する蒸
    気量を制御する第二の蒸気量調整装置のうち少なくとも
    第一の蒸気量調整装置により蒸気量を調整することを特
    徴とする石炭ガス化複合プラントの運転制御方法。
  6. 【請求項６】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    とを備えた石炭ガス化複合プラントの運転制御方法であ
    って、前記ガス化設備に供給する石炭量を制御する工程
    と、前記熱回収ボイラに供給する給水量を制御する工
    程、前記排熱回収装置から前記蒸気タービンに供給する
    蒸気量を制御する第一の蒸気量調整工程と、前記排熱回
    収装置から前記復水器に供給する蒸気量を制御する第二
    の蒸気量調整工程と、前記ガス精製設備で精製された精
    製ガスの供給量を制御する工程とを含み、プラント負荷
    変動時に、前記精製ガスの供給量を調整する前に、前記
    第一の蒸気量調整工程で蒸気量を調整することを特徴と
    する石炭ガス化複合プラントの運転制御方法。
  7. 【請求項７】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    とを備えた石炭ガス化複合プラントの運転制御方法であ
    って、 プラント負荷上昇時に、前記ガス化設備に供給する石炭
    量及び前記熱回収ボイラに供給する給水量を増加し、前
    記排熱回収装置から前記蒸気タービンに供給する蒸気量
    を増加し、前記ガス化設備で発生する高温ガス量が安定
    した後に、前記ガス精製設備で精製された精製ガスの供
    給量を増加するとともに前記排熱回収装置から前記蒸気
    タービンに供給する蒸気量を調整することを特徴とする
    石炭ガス化複合プラントの運転制御方法。
  8. 【請求項８】石炭及び酸化剤によって高温ガスを発生す
    るガス化設備と、該ガス化設備で発生した高温ガスを用
    いて蒸気を発生させる熱回収ボイラと、該熱回収ボイラ
    で熱回収されたガスを精製するガス精製設備と、該ガス
    精製設備で精製された精製ガスを燃焼器を介して供給し
    て燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
    を用いて蒸気を発生させる排熱回収装置と、該排熱回収
    装置からの蒸気より動力を回収する蒸気タービンと、前
    記蒸気タービンからの排気された蒸気を復水する復水器
    とを備えた石炭ガス化複合プラントの運転制御方法であ
    って、 プラント負荷下降時に、前記ガス化設備に供給する石炭
    量を減少するとともに前記排熱回収装置から前記蒸気タ
    ービンに供給する蒸気を停止して前記排熱回収装置から
    前記復水器に蒸気を供給し、前記熱回収ボイラに供給す
    る給水量を減少し、前記ガス化設備で発生する高温ガス
    量が安定した後に、前記ガス精製設備で精製された精製
    ガスの供給量を停止し、前記排熱回収装置から前記蒸気
    タービンに供給する蒸気量を調整するとともに前記排熱
    回収装置から前記復水器に供給する蒸気を停止すること
    を特徴とする石炭ガス化複合プラントの運転制御方法。
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