JP2000303855A - ガス化複合発電プラントの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス化プラントの停止時等に混焼運転を行い
つつ、負荷制御ができる。 【解決手段】 統括負荷制御装置30は、負荷設定値aと
ガス化複合発電プラントの総出力信号eとに基づいて、
補助燃料の割合を含む制御するための負荷制御信号h-1,
h-2を各ガスタービン制御装置50-1,50-2へ出力すると共
に、圧力設定値fとガス圧力gに基づいて、ガスタービン
9への燃料供給流量を制御する圧力制御信号nを各ガスタ
ービン制御装置50-1,50-2に出力する。ガスタービン制
御装置50-1,50-2は、統括負荷制御装置30からの負荷制
御信号h-1,h-2と、圧力制御信号ｎに基づいて、燃料流
量制御弁8の開度を制御する制御信号uと補助燃料流量制
御弁7の開度を制御する制御信号tをガスタービン装置80
-1,80-2に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化プラントと
複合発電プラントとを組み合わせたガス化複合発電プラ
ントの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エネルギー資源の有効利用・多様化を背
景に、特に資源量供給の安定性、経済性の観点から、石
炭を燃料とする火力発電に大きな期待が寄せられてい
る。中でも、近年、複合発電プラントと組み合わせたガ
ス化複合発電プラント（以下、従来の技術の項の説明で
「ＩＧＣＣ」と呼ぶ）が、その高い発電効率、環境適合
性の面から注目され、近い将来の実用化を目指して開発
中である。ＩＧＣＣの特徴はその環境適合性と広範囲の
炭種適合性であるが、最近のガスタービンの高温化によ
る発電効率の向上により、更に現実性を帯びてきてお
り、将来の石炭利用発電の最も有望な発電形態として期
待されている。

【０００３】ＩＧＣＣは、石炭ガス化、ガス精製、複合
発電プラント（ガスタービン・ＨＲＳＧ・蒸気タービン
から構成される）から構成される大規模かつ複雑なシス
テムであるが、ミドル火力運用として高速、かつ、確実
な負荷応答性が要求されている。

【０００４】ＩＧＣＣは、使用されるガス化炉の形式、
脱塵装置と脱硫装置から成るガス精製システムの方式に
より、様々なシステムが考えられるが、ここではその一
例として、石炭スラリまたは残さ油等の液体のガス化燃
料供給を取り上げ、ガス化剤としては酸素を使用した、
中カロリーガス化を行うガス化炉のものについて纏め
た。

【０００５】図１９は、ＩＧＣＣの一般的な系統全体構
成の一例を示すものであって、大別してガス化設備２８
と複合発電設備２５となっている。ガス化炉１はガス化
ガス（精製ガスに対して粗ガスと呼ばれる）を発生する
設備である。ガス化炉１では、ガス化炉燃料制御弁２
（可変速の燃料チャージポンプの場合もあるが説明の簡
略化のために「制御弁」として以下記載している）を経
てガス化燃料が投入され、又、酸素流量制御弁３を経て
ガス化剤である酸素ガスが投入されガス化炉１内での水
性ガス化反応により、可燃性ガスであるＣＯ，Ｈ_２を含
む高温の粗ガス（約１０００度Ｃ）が生成される。

【０００６】ガス化炉１で生成された粗ガスは、スクラ
バー等で構成される脱塵装置４に入り、ここでガス中に
含まれる灰等の微粒子が取り除かれ、次に後段の脱硫装
置６の入口許容温度迄、ガスクーラ５で冷却され、脱硫装
置６に送り込まれる。ガス化燃料には、多いもので約数
％の硫黄が含まれ、この粗ガス中の硫黄分は脱硫装置６
で脱硫される。この脱硫後のガス化ガスは、きれいな精
製されたガス（精製ガス）として、複合発電設備２５へ
送られる。

【０００７】複合発電設備２５へは、燃料流量制御弁８
を経てガスタービン設備の燃焼器１０に送られる。ここ
でガスタービンの圧縮機１１で大気から昇圧された空気
により燃焼し、この燃焼ガスはガスタービン９に送り込
まれ、ガスタービン９の駆動により発電機２２で発電す
る。

【０００８】ガスタービン９を駆動後の燃焼ガスは、高
温（約６００度Ｃ）であるため、排熱回収ボイラ（以下
「ＨＲＳＧ」と呼ぶ）１５に送り出され、ここで熱回収
され、煙突２４から低温の排ガス（約１００度Ｃ）とし
て大気に放出される。排熱回収ボイラ１５は、排ガスの
流れに従って、スーパヒータ１６、リヒータ２６、エバ
ポレータ１８、エコノマイザ１７と呼ばれる水または蒸
気の熱交換器が順次配置され、ガスタービン９の排ガス
エネルギの熱回収がなされる。

【０００９】エバポレータ１８によって熱回収により発
生した蒸気は蒸気ドラム１９からスーパヒータ１６を介し
て、過熱蒸気（乾き蒸気の状態で）となって、蒸気ター
ビン２１に送られる。この乾き蒸気は、蒸気加減弁２０
を介して蒸気タービン２１に入り、蒸気タービン２１を
駆動し発電機２２を駆動する。

【００１０】一方、蒸気タービン２１で仕事をした低圧
の湿り蒸気は、復水器２３で水となり、前述のエコノマ
イザ１７に送られ、再度蒸気となるサイクルを繰り返
す。

【００１１】以上の様なＩＧＣＣにおいて、発電はガス
タービン９と蒸気タービン２１で駆動される発電機２２
によって行われ、この出力調整はガスタービン９の燃料
流量制御弁８及び蒸気タービン２１の蒸気加減弁２０で
行われる。更に、ガス化炉１のガス化燃料制御弁２の調
節によってガス発生量を調節して、ガス圧力を上昇さ
せ、２次的にガスタービン９への燃料流量を増加させて
もガスタービン９の出力を加減することもできる。

【００１２】これら３つの操作端の内、蒸気タービン２
１の蒸気加減弁２０は、排熱回収ボイラ１５でのエネル
ギ伝達の応答遅れが大きいこと、蒸気加減弁２０を全開
にして変圧運用とした方が全体効率も良いことから開度
一定の運用が行なわれ、全体の負荷運用は、ガスタービ
ン９の燃料流量制御弁８とガス化炉１のガス化燃料制御
弁２の２つが主たるプラント全体負荷制御の操作端とな
る。尚、酸素流量制御弁３は、ガス化燃料制御弁２への
指令に対応して自動制御されている。

【００１３】プラント全体としての負荷運用の良否は、
負荷応答をいかに高速に、かつ安定に、更に、大きな負
荷変化巾でも安定に負荷追従ができることである。この
負荷変化の過程で、機器の制限にかからない様にプラン
トのパラメータを適正範囲内に納めながら負荷変化を行
うことが極めて重要である。

【００１４】即ち、プラント全体の負荷変化は、ガスタ
ービン９の燃料流量制御弁８とガス化炉１のガス化燃料
制御弁２を操作端として制御を行なう。制御目標は発電
電力とガス圧力である。ガス圧力の安定とは、ガス化炉
１からの発生ガス量とガスタービン設備での消費ガス量
とがアンバランスとなった際に生ずる圧力の上昇または
下降を制限内に抑えること、即ちガス圧力を一定に制御
することである。この様にＩＧＣＣの制御においては負
荷指令に基ずきガスタービン９の燃料流量、またはガス
化炉１のガス発生量をガス圧力（図１９に示すガス圧力
検出器２７での検出圧力）の変動を許容範囲内に抑えな
がら制御することが重要となる。

【００１５】ガス圧力には上限と下限の制限があり、制
御不調時、あるいは、過大な負荷変化要求等によりガス
圧力が制御し切れなくなった場合は、次の様に処置され
ている。

【００１６】ガスタービン９の入口部には、ガス圧力の
異常上昇時の保護用として、圧力逃しラインがある。ガ
ス圧力検出器２７の圧力検出信号がフレア圧力上限設定
値をオーバするときは、フレア圧力コントローラ１４に
より、フレア弁１３を介してフレアスタック１２へ余剰
のガスを逃がし、ガス圧力の上昇を防止し、機器の保護
をする。

【００１７】上記とは逆に、ガス圧力が低下した時は、
ガスタービン９側に制限がある。ガスタービン９の燃焼
器１０には、補助燃料ラインが接続されており、ガス圧
力がガスタービン９の燃料切り替え下限値を下回る場合
には、ガスタービン９への燃料供給が燃料流量制御弁８
による精製ガスから補助燃料流量制御弁７の補助燃料に
自動的に切り替えられ、補助燃料でのガスタービン運転
となる。この時は、燃料流量制御弁８は全閉とする。

【００１８】このような圧力過大、過小は、負荷制御に
より圧力を最適に制御することにより防止することがで
き、これが円滑な負荷運用には重要なことである。

【００１９】一般の火力発電所の場合には、発電電力と
蒸気圧力が主要な被制御量として制御されており、蒸気
タービンの加減弁及びボイラへの燃料投入量へのフィー
ドバックの掛け方で、タービンフォロ方式とタービンリ
ードの方式がある。ＩＧＣＣの場合にも、被制御量であ
る発電出力とガス圧力を操作量であるガス化炉１へのガ
ス化燃料流量（ガス化燃料に伴い酸素流量が制御され
る）とガスタービン９への燃料流量へどの様にフィード
バックするかにより、図２０乃至図２２に示す基本的な
制御方式が提案されている。なお、図２０乃至図２２の
ガス化設備２８と複合発電設備２５は、図１９とほぼ同
様となっている。

【００２０】図２０は、ガス化炉リード方式と呼ばれ、
一般火力のタービンフォロ方式に対応して、図１９に示
すと同様の発電機出力３１によってガス化炉燃料制御弁
２を制御してガス化炉１へ燃料投入量を操作する。そし
て、これに伴い変化するガス圧力をガス圧力検出器２７
によって検出して、図１９に示すと同様のガスタービン
９の燃料流量制御弁８によってガスタービン９でのガス
消費量を調節して行なう方式である。

【００２１】図２１は、ガスタービンリード方式と呼ば
れ、一般火力のタービンリード方式に対応しており、発
電機出力３１によって燃料流量制御弁８を制御しガスタ
ービン９の燃料消費量を調節する。一方、ガス圧力をガ
ス圧力検出器２７によって検出し、ガス化炉燃料制御弁
２を制御してガス化炉１へのガス化燃料流量の供給量指
令値の調節で行う方式である。

【００２２】これらの制御方式には、それぞれ特徴があ
る。即ち、図２０のガス化炉リード方式は出力指令の変
化によりガス化炉１への燃料の投入量が増えるため、系
内のガス圧力は上昇するが、ガスタービン入口での圧力
の変化には大きな遅れがあり、このため出力指令に対す
る追従は遅い。しかし、ガス化炉燃料制御弁２の動作が
速いため、ガス圧力は、安定に（ほぼ目標値通りに）制
御される。

【００２３】一方、図２１のガスタービンリード方式
は、出力指令の変化により、まず、ガスタービン９での
ガス消費量を増やし、出力は出力指令に対して高速で追
従する。しかし、系内のガス圧力は大きく変動する。ガ
ス化炉１への燃料の増加に対して、ガス化、ガス精製系
の大きな体積による遅れにより、ガス圧力の変化は出力
指令の負荷変化巾に比例して大きくなる。

【００２４】更に、上記ガスタービンリード方式とガス
化炉リード方式に加えて協調制御方式というモードがあ
る。

【００２５】これは図２２に示された制御方式であっ
て、この方式は、ガスタービンリード方式に加えて、ガ
ス化炉制御へ負荷目標値をもとにして作成したフィード
フォワード信号を与えて、ガス化炉１の応答を早めるこ
とにより、ガスタービンリード方式の欠点である、圧力
の応答性の悪さを改善したものである。この協調制御方
式は、現在最も優れたＩＧＣＣの負荷制御方式として、
今後のＩＧＣＣでの通常運転時の制御方式として使われ
て行くものと思われる。

【００２６】さて、以上、従来技術のＩＧＣＣの構成と
基本的な制御方式について説明したが、これまでのＩＧ
ＣＣは、ガス化炉１、脱硫装置６、複合発電設備２５、
それぞれが、１設備で構成されたＩＧＣＣであるが、近
年、１プラントの出力の増大要求により複数台の複合発
電プラントで１つのプラントを構成することが一般化し
てきている。

【００２７】一方、ガス化炉１、脱硫装置６は単機容量
の限界、又は、１基で大量のガス精製が可能な場合があ
る等で必ずしも１つの複合発電設備に対して、１基のガ
ス化炉１、１基の脱硫装置６の組み合わせではなくなっ
てきている。すなわち、プラントの全体コストの最適化
の観点から、たとえば、脱硫装置６のみを経済性の観点
から一系列または二系列として、残りのガス化炉１、ガ
スタービン９等を複数系列で構成して、脱硫装置６の入
り口をガスヘッダーで合流させ、又、脱硫装置６の出口
で複数台のガスタービン９にガス経路を分岐する、等の
多系列のＩＧＣＣで一つのプラントを構成するものが計
画される様になってきた。

【００２８】このような多系列のＩＧＣＣは、ガス化炉
１、脱硫装置６等の各構成設備の一設備の故障で系列全
体が使用不能となってしまうという従来の一系列のＩＧ
ＣＣの不具合も解消できる利点がある。即ち、ヘッダー
で接続しているため、故障した設備を切り離して、残さ
れた設備でプラントとしての電気出力は低下するが運転
を継続することができる。

【００２９】図２３は、ガス化炉１を有するガス化設備
２８を３基、脱硫装置６を２基、複合発電設備２５が２
基から成る多系列のＩＧＣＣの例を示している。

【００３０】この多系列のガス化発電プラントにおい
て、例えば、通常運転中に３基のガス化炉１のうち１基
がトリップする等のガス生成能力の喪失等、定格出力を
得るのに十分なガス化燃料をガス化設備２８より確保で
きなくなった場合、複合発電設備２５への燃料としてガ
ス化燃料から補助燃料に自動的に切り替える、又は、不
足の燃料を補助燃料でまかなう混焼運転に切り替えるこ
とによって、定格出力の発電を継続する必要がある。

【００３１】３基のガス化炉１のうち１基がトリップす
ると、ガス化設備２８の性能が２／３になるため、ガス
化設備２８からのガス化燃料のみでは、最高出力が通常
運転時の２／３までしか対応できないが、残りの燃料の
不足分を補助燃料を用いて、混焼運転をすることによ
り、総発電出力を維持する必要がある。

【００３２】また、例えば、２系列のガス化炉１の１系
列が保守点検に入った場合など、ガス化燃料のみで要求
される発電出力が確保できない場合は、補助燃料との混
焼により総発電出力を維持する必要がある。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス化複合発電プラントは、ガス化設備２８が何らかの
理由でトリップすると、ガス圧力検出器２７で検出され
るガス圧力低下により、自動的に補助燃料に切り替わっ
てしまい、かつ、コントロールできないため、出力の低
下と、負荷運転の継続が望めないという不具合がある。

【００３４】または、ガス化炉１が１台保守点検等で、
通常のガス発生能力以下の状態で、ガスタービンを混焼
運転にしながら、かつ、負荷運転を行うということが困
難であった。

【００３５】具体的には、協調制御方式のガス化複合発
電プラントにおいて、１軸ガス化プラントが停止し、２
軸ガス化プラント、３軸ガス化プラントが運転可能で、
７５％の負荷設定値である場合に、ガス化プラントから
のガス化燃料だけでは、約６７％の負荷までしか対応で
きないため、ガス化プラントの総出力を増やそうとガス
化燃料制御弁８を開方向に動作させる。しかし、ガス化
プラントからのガス化燃料をさらに増加させることはで
きないため、ガス圧力検出器で検出されるガス圧力は低
下する。制御装置内の運転方法の切り替え機能が、この
ガス圧力低下により、自動的に補助燃料運転に移行させ
る。このときに、ガス化複合発電プラントの総出力信号
によって、ガス化燃料と補助燃料の比率を決定すること
が困難で、できなかった。そのため、混合燃焼運転をし
ながら、かつ、負荷運転を行うことが困難であった。

【００３６】そこで、本発明の第１の目的は、ガス発生
能力の低下やガス化系の一系列保守点検等の場合でもプ
ラントの運転状態に応じた混焼比率で効率よく安定した
ガス化複合発電プラントの負荷を得ることにある。ま
た、ガス化燃料のみで負荷運転中にガス化炉のトリップ
などのガス発生能力低下の事象をとらえ、ガスタービン
を自動的に混焼運転とし、負荷運転を安全かつ安定に継
続させることにある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、燃料
をガス化したガス化燃料をガス化炉燃料流量制御手段を
介して取り込み前記ガス化燃料を燃焼させてガス化ガス
を生成するガス化炉を有するガス化プラントとこのガス
化プラントによって生成されたガス化ガスを取り込み脱
硫する脱硫装置と、この脱硫装置によって脱硫された精
製ガスを燃料流量制御弁を介して取り込み、前記精製ガ
スの燃焼による燃焼ガスによってタービン軸を回転させ
る一方、必要に応じて補助燃料を補助燃料制御弁を介し
て取り込み前記精製ガスと前記補助燃料を混合燃焼させ
て前記タービン軸を回転させるガスタービン装置と、前
記燃焼ガスの排ガスによって蒸気を発生させる排熱回収
ボイラと、この排熱回収ボイラによって発生した蒸気に
よって前記タービン軸を回転させて発電機の出力を得る
蒸気タービンとからなる複合発電プラントの前記ガス化
プラント、前記脱硫装置、前記複合発電プラントを一以
上適宜組み合わせてなるガス化複合発電プラントの前記
混合燃焼運転を制御可能とするガス化複合発電プラント
の制御装置において、前記ガス化燃料の圧力とプラント
の出力とを協調させて必要時に前記ガスタービン装置の
混合燃焼の運転を行いつつ、負荷制御を行うための統括
負荷制御信号及び圧力制御信号を出力する統括負荷制御
装置と、この統括負荷制御装置に出力される統括負荷制
御信号及び圧力制御信号によって、前記燃料流量制御弁
及び前記補助燃料流量制御弁とを協調して開閉させ制御
する１以上のガスタービン装置に対応させて設けるガス
タービン制御装置とを備えることを特徴とする。この手
段によれば、ガス化燃料の圧力とプラントの出力とが協
調させた制御を行って、ガス化プラントの異常等の必要
時に各ガスタービン装置において、ガス化燃料とガス化
燃料の不足を補う補助燃料との混合燃焼が行われると共
に、負荷制御が継続される。従って、従来のようにガス
化プラントの異常等の必要時にガス化燃料から一括して
補助燃料へ切替わってしまい、負荷制御の継続が停止す
るという事態が回避できる。

【００３８】請求項２の発明は、請求項１記載のガス化
複合発電プラントの制御装置において、前記統括負荷制
御装置は、ガス化燃料の圧力が所定の圧力設定値となる
ように圧力制御信号を出力する統括圧力制御部と、発電
プラントの総出力が負荷設定値となるように統括負荷制
御信号を出力する統括負荷制御部とを備えることを特徴
とする。この手段によれば、ガス化炉等が異常や停止中
でガス化燃料のみでプラント出力を確保できない場合に
も、混焼率を上げるための統括負荷制御信号を出力する
ことができる。また、発電プラントの総出力に変動が発
生し、ガス圧力変動が生じても、圧力制御信号を増減さ
せて燃料供給流量を調節してガス圧力を所定値に保つこ
とができる。

【００３９】請求項３の発明は、請求項１記載のガス化
複合発電プラントの制御装置において、前記ガスタービ
ン制御装置は、ガスタービン装置に対応するタービン出
力が前記圧力制御信号となるように燃料供給流量を信号
を出力するガスタービン制御部と、前記統括負荷制御信
号と前記燃料供給流量信号とに基づいて前記ガス化燃料
と補助燃料との供給比率である混焼率を演算して前記燃
料流量制御弁の開度を制御信号及び前記補助燃料流量制
御弁の開度を制御する制御信号を出力する混焼率制御部
とを備えることを特徴とする。この手段によれば、各ガ
スタービン出力がガス圧力に基づいて圧力制御信号とな
るように燃料供給流量信号が出力されるので、ガス圧力
が低下した場合、燃料供給流量を減少させガス圧力の低
下を抑止できる。また、各ガスタービン出力が低下した
場合、燃料供給流量を増加させ、各ガスタービンの出力
の低下を阻止し、出力を確保することができる。また、
統括負荷制御信号に基づいて混焼率が演算され、この混
焼率に基づいて燃料流量制御弁及び補助燃料流量制御弁
の各制御信号が出力されるので、ガス化プラント等の異
常や停止時にガス化燃料の不足分に応じて補助燃料を増
減させることによって混合燃焼を円滑に行うことができ
る。

【００４０】請求項４の発明は、請求項２記載のガス化
複合発電プラントの制御装置において、前記統括負荷制
御装置は、前記統括負荷制御信号に基づいて、ガス化プ
ラントの運転台数に応じて予め定める混合率制御関数に
従って演算して各負荷制御信号を出力する一方、前記統
括負荷制御信号に基づいて、前記ガス化プラントの運転
台数に応じて予め定めるガス化炉制御関数に従って演算
して、各ガス化炉制御信号を出力するように切り替える
切替制御部を備えることを特徴とする。この手段によれ
ば、運転中のガス化炉へ台数に応じてガス化炉制御信号
が予め定める関数に従って演算出力されるので、ガス化
燃料のみでプラントの総出力が確保できる場合の低負荷
の運転にきめ細かに対応できる。

【００４１】請求項５の発明は、請求項３記載のガス化
複合発電プラントの制御装置において、前記混焼率制御
部は、前記統括負荷制御信号に基づいてガス化炉プラン
トの運転台数に応じて予め定める混焼率の関数に従って
演算して得られる前記運転台数に応じた混焼率を演算出
力する手段と、この手段から出力される混焼率と前記燃
料流量供給信号とに基づいて、前記燃料流量制御弁を開
閉させる第１制御信号を演算出力する一方、前記補助燃
料流量制御弁を開閉させる第２制御信号を演算出力する
手段とを備えることを特徴とする。この手段によれば、
ガス化炉プラントの運転台数に応じた混焼率が演算出力
され、燃料供給流量信号と混焼率とに基づいて得られた
各制御信号によって燃料流量制御弁と補助燃料流量制御
弁とが開閉制御される。これにより、ガス化プラントの
運転状況に応じた的確なガス化燃料と補助燃料との割合
が定められ、効率的な運転ができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００４３】図１は、本発明の第１実施の形態を示すガ
ス化複合発電プラントの構成図である。

【００４４】図１において、ガス化複合発電プラント
は、ガス化炉を備えた２台のガス化プラント２８−１，
２８−２と２台の混焼可能なガスタービン装置８０−
１，８０−２と１台の蒸気タービン２１とガス化プラン
ト２８−１，２８−２とガスタービン装置８０−１，８
０−２の間にガス圧力検出器２７とを備えると共に、さ
らに、２台のガス化炉制御装置７０−１，７０−２と２
台のガスタービン制御装置５０−１，５０−２と１台の
統括負荷制御装置３０とを備えている。

【００４５】ここで、統括負荷制御装置３０は、負荷設
定値ａとガス化複合発電プラントの総出力信号ｅとに基
づいて、補助燃料の割合を含む制御するための負荷制御
信号ｈ−１，ｈ−２を各ガスタービン制御装置５０−
１，５０−２へ出力すると共に、圧力設定値ｆとガス圧
力ｇに基づいて、ガスタービン９への燃料供給流量を制
御する圧力制御信号ｎを各ガスタービン制御装置５０−
１，５０−２に出力するものである。

【００４６】また、ガスタービン制御装置５０−１，５
０−２は、統括負荷制御装置３０からの負荷制御信号ｈ
−１，ｈ−２と、圧力制御信号ｎに基づいて、燃料流量
制御弁８の開度を制御する制御信号ｕと補助燃料流量制
御弁７の開度を制御する制御信号ｔをガスタービン装置
８０−１，８０−２に出力するものである。

【００４７】以上の構成で、混焼運転時にガス化複合発
電プラントの総出力信号ｅが低下した場合、統括負荷制
御装置３０によって各ガスタービン制御装置５０−１，
５０−２への負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２を増加させ、
補助燃料の割合を多くする。

【００４８】一方、混焼運転時にガス化炉１が停止し
て、例えば、ガス化プラント２８−１（図示×印）が故
障して、ガス圧力ｇが低下した場合には、圧力設定値ｆ
よりも小さくなるので、各ガスタービン制御装置５０−
１，５０−２への圧力制御信号ｎを減少させ、各ガスタ
ービン制御装置５０−１，５０−２において燃料供給流
量を減少させ、燃料流量制御弁８、補助燃料流量制御弁
７を閉方向へ動作させて、ガス圧力ｇを上昇させる。

【００４９】このように本発明の第１実施の形態によれ
ば、ガス化炉の異常時やガス化炉保守点検等で停止した
場合にガス化燃料と補助燃料との混焼運転を行うことに
よって、ガス化燃料の不足分を補うことにより発電を継
続し、プラント全体の負荷を統括的に制御することによ
り、混焼運転をしながら、かつ、負荷運転を行うことが
できる。

【００５０】図２は、本発明の第２実施の形態を示すガ
ス化複合発電プラントの構成図である。

【００５１】図２のガス化複合発電プラントは、ガス化
炉を備えた２台のガス化プラント２８−１，２８−２と
２台の混焼可能なガスタービン装置８０−１，８０−２
と１台の蒸気タービン２１とガス化プラント２８−１，
２８−２とガスタービン装置８０−１，８０−２の間に
ガス圧力検出器２７とを備えると共に、２台の図示しな
いガス化炉制御装置７０−１，７０−２と２台のガスタ
ービン制御装置５０−１，５０−２と１台の統括負荷制
御装置３０とを備えて構成している。

【００５２】統括負荷制御装置３０は、負荷設定値ａに
基づいてガス化複合発電プラントの総出力を制御する機
能として、統括負荷制御部３２を備え、この統括負荷制
御部３２は、各ガスタービン出力信号ｂ，ｃと、蒸気タ
ービン出力信号ｄとをフィードバック信号として与え、
統括負荷制御部３２は、負荷設定値ａと各ガスタービン
出力信号ｂ，ｃ、蒸気タービン出力信号ｄより、ガス化
燃料と補助燃料の比率である混焼率を制御するための統
括負荷制御信号ｈを演算し、各ガスタービン制御装置５
０−１，５０−２へ負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２として
出力するものである。

【００５３】また、統括負荷制御装置３０は、圧力設定
値ｆに基づいてガス圧力を制御する機能として、統括圧
力制御部３１を備え、統括圧力制御部３１は圧力設定値
ｆとガス圧力ｇとより圧力制御信号ｎを演算し、各ガス
タービン制御装置５０−１，５０−２に出力するもので
ある。

【００５４】以上の構成で、混焼運転時に各ガスタービ
ン出力信号ｂ，ｃや蒸気タービン出力ｄが低下した場
合、例えば、図２のガス化プラント２８−１が故障した
場合、（図示×印は故障を意味する）負荷設定値ａにま
でプラントの出力を上げるために、統括負荷制御信号ｈ
を増加させ、各ガスタービン制御装置５０−１，５０−
２へ出力される負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が増加す
る。燃料供給流量のうち補助燃料の割合が大きくなるこ
とによって、各ガスタービン出力ｂ，ｃの低下を防ぎ、
さらには、蒸気タービン出力ｄの低下を防ぎ、負荷設定
値ａの出力を維持することができる。

【００５５】このように第２実施の形態によれば、１プ
ラントとして与えられる負荷設定値に対して複数台のガ
スタービン装置がそれぞれ相応の出力を受け持つことが
できる。また、ガス圧力を圧力設定値に従い一定した値
に保ち、、総出力信号を負荷設定値に保つことが可能と
なる。

【００５６】図３は、本発明の第２実施の形態の他の実
施の形態を示す統括負荷制御装置の構成図である。

【００５７】図３において、統括負荷制御装置３０の統
括圧力制御部３１は、減算器３５と統括圧力コントロー
ラ３４を備えている。減算器３５は、圧力設定値ｆとガ
ス圧力ｇとの偏差を演算し、統括圧力コントローラ３４
は、その偏差が零となるように圧力制御信号ｎを各ガス
タービン制御装置５０−１，５０−２に出力する。

【００５８】以上の構成で、混焼運転時にガス化複合発
電プラントのガス圧力ｇが低下した場合、減算器３５で
出力されるガス圧力ｇと圧力設定値ｆの差が負になり、
統括圧力コントローラ３４から出力される圧力制御信号
ｎが減少する。これに応じて、図２に示すガスタービン
制御部５１−１，５０−２において、燃料供給流量Ｄが
減少し、燃料流量制御弁８と補助燃料流量制御弁７の両
方が閉方向へ動作する。これにより、ガス圧力ｇが上昇
する。

【００５９】また、図３において統括負荷制御装置３０
の統括負荷制御部３２は、加算器３８と減算器３７と統
括負荷コントローラ３６を備えている。

【００６０】加算器３８は、各ガスタービン出力ｂ，ｃ
と蒸気タービン出力ｄとを入力し、ガス化複合発電プラ
ントの総出力信号ｅを出力する。減算器３７は、負荷設
定値ａとガス化複合発電プラントの総出力信号ｅとを入
力し、その偏差を出力する。統括負荷コントローラ３６
は、前記偏差を入力し、その偏差を零とするように統括
負荷制御信号ｈを出力する。

【００６１】以上の構成で、混焼運転時に各ガスタービ
ン出力ｂ，ｃや蒸気タービン出力ｄが低下した場合、加
算器３８からの出力であるガス化複合発電プラントの総
出力信号ｅが減少するため、減算器３７から出力される
負荷設定値ａとの偏差は増加する。前記偏差が増加する
と、統括負荷制御コントローラ３６において、前記偏差
を零にしようと、出力される統括負荷制御信号ｈを増加
させる。

【００６２】統括負荷制御信号ｈが各ガスタービン制御
装置５０−１，５０−２へ負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２
として出力され、各ガスタービン制御装置５０−１，５
０−２において、入力される負荷制御信号ｈ−１，ｈ−
２が増加するので、燃料供給流量のうち補助燃料の割合
を増加させる。

【００６３】この結果、燃料流量制御弁８の開度が閉方
向に動作するので、ガス圧力ｇが増加する。ガス圧力ｇ
が増加すると、圧力制御信号ｎが増加するので、燃料供
給流量Ｄが増加する。これにより、各ガスタービン出力
ｂ，ｃが増加し、さらに蒸気タービン出力ｄも増加し、
加算器３８からの出力であるガス化複合発電プラントの
総出力信号ｅも増加する。最終的には、ガス化複合発電
プラントの総出力信号ｅが負荷設定値ａに等しくなった
ところで、静定する。

【００６４】図４は、本発明の第３実施の形態を示すガ
ス化複合発電プラントの構成図である。

【００６５】図４のガス化複合発電プラントは、ガス化
炉を備えた２台のガス化プラント２８−１，２８−２と
２台の混焼可能なガスタービン装置８０−１，８０−２
と１台の蒸気タービン２１とガス化プラント２８−１，
２８−２とガスタービン装置８０−１，８０−２の間に
ガス圧力検出器２７とを備え、２台のガス化炉制御装置
７０−１，７０−２と２台のガスタービン制御装置５０
−１，５０−２、１台の統括負荷制御装置３０とを備え
て構成している。

【００６６】図４においてガスタービン制御装置５０の
ガスタービン制御部５１では、ガスタービン出力ｂをフ
ィードバック信号として入力して、ガスタービンの燃料
供給流量Ｄを出力する。

【００６７】また、ガスタービン制御装置５０の混焼率
制御部５２は、統括負荷制御装置３０の統括負荷制御部
３２からの負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２と燃料供給流量
Ｄに基づいて、燃料流量制御弁８の開度を制御する制御
信号ｕと、補助燃料流量制御弁７の開度を制御する制御
信号ｔを制御するもので、この混焼率制御部５２は、負
荷制御信号ｈ−１、またはｈ−２と、燃料供給流量Ｄを
入力し、補助燃料流量制御弁７の開度を制御する制御信
号ｔと燃料流量制御弁８の開度を制御する制御信号ｕを
出力し負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が増加すると、補助
燃料の割合を多くなるような制御信号ｕ，ｔを出力し、
負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が減少すると、ガス化燃料
の割合が多くなるような制御信号ｕ，ｔを出力する。

【００６８】以上の構成で、混焼運転時にガス化複合発
電プラントの総出力が低下した場合、ガス化複合発電プ
ラントの総出力を上げようとして、統括負荷制御装置３
０からの負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が増加する。これ
に伴って、混焼率制御部５２において、補助燃料の割合
を増加させて、補助燃料流量制御弁７の開度を制御する
制御信号ｔを増加させ、燃料流量制御弁８の開度を制御
する制御信号ｕを減少させる。この場合、燃料流量制御
弁８が閉方向に動作すると、ガス圧力検出器２７で検出
されるガス圧力が上昇するため、統括負荷制御装置３０
へのフィードバック信号のガス圧力ｇが上昇する。

【００６９】これにより、ガスタービン制御部５１の入
力である圧力制御信号ｎが増加するので、ガスタービン
制御部５１からの出力である燃料供給流量Ｄが増加す
る。燃料供給流量Ｄが増加すると、燃料流量制御弁８の
開度を制御する制御信号ｕと補助燃料流量制御弁７の開
度を制御する制御信号ｔが増加するので、燃料流量制御
弁８の開度も補助燃料流量制御弁７の開度も開方向に動
作し、ガス圧力は下降する。このようにして、最終的に
は、ガス化複合発電プラントの総出力が負荷設定値ａに
等しくなったところで静定する。

【００７０】図５は、本発明の第３実施の形態の他の実
施の形態を示すガスタービン制御装置５０の詳細を示し
たものである。

【００７１】図５において、ガスタービン制御装置５０
はガスタービン制御部５１を備え、ガスタービン制御部
５１は減算器５４とガスタービンコントローラ５３と低
値優先回路５５を備えている。

【００７２】減算器５４は、統括負荷制御装置３０から
の圧力制御信号ｎと各ガスタービン出力ｂ、またはｃと
を入力し、その偏差を出力する。ガスタービンコントロ
ーラ５３は、前記偏差を入力し、この偏差を零とする制
御信号の速度負荷制御信号ｐを出力する。低値優先回路
５５は、前記速度負荷制御信号ｐと、温度制御や起動停
止制御等の他の制御系からの信号ｑ，ｒ，ｓを入力し、
これらを比較し、最も小さな値を燃料供給流量信号Ｄと
して混焼率制御部５２へ出力する。

【００７３】以上の構成で、混焼運転時にガス化複合発
電プラントのガス圧力ｇが低下した場合、統括負荷制御
装置３０からの圧力制御信号ｎが減少し、各タービン出
力ｂ，ｃを引いた減算器５４からの出力、すなわち速度
負荷制御信号ｐが減少する。速度負荷制御信号ｐが減少
すると、低値優先回路５５において最も低い値として速
度負荷制御信号ｐが選択され、ガスタービン制御部５１
から出力される燃料供給流量Ｄが減少する。

【００７４】次に、燃料供給流量Ｄが減少すると、燃料
流量制御弁８の開度を制御する制御信号ｕと補助燃料流
量制御弁７の開度を制御する制御信号ｔが減少するた
め、ガス圧力検出器２７で検出されるガス圧力ｇが上昇
する。この結果、燃料供給流量Ｄが減少すると、各ガス
タービン出力ｂ，ｃや蒸気タービン出力ｄが低下するの
で、負荷を増加させるために負荷制御信号ｈ−１，ｈ−
２が増加する。負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が増加する
と、混焼率制御部５２において補助燃料の割合を増加さ
せる。

【００７５】このように燃料流量制御弁８の開度を制御
する制御信号ｕを減少させ、補助燃料流量制御弁７の開
度を制御する制御信号ｔを増加させる。燃料流量制御弁
８が閉方向に動作することにより、ガス圧力検出器２７
で検出されるガス圧力ｇがさらに上昇する。最終的に
は、ガス圧力ｇが圧力設定値ｆに等しくなったところ
で、静定する。

【００７６】図６は、本発明の第３実施の形態の他の実
施の形態を示すガスタービン制御装置の詳細を示したも
のである。

【００７７】図６において、ガスタービン制御装置５０
は混焼率制御部５２を備え、混焼率制御部５２は変化率
制限器５６、積分器５７、乗算器５８、減算器５９、乗
算器６０を備えている。

【００７８】変化率制限器５６は、統括負荷制御装置３
０からの負荷制御信号ｈ−１またはｈ−２を入力し、そ
の出力を積分器５７に入力する。積分器５７は混焼率ｋ
を出力する。乗算器５８は混焼率ｋとガスタービン制御
部５１からの燃料供給流量Ｄを入力し、補助燃料流量制
御弁７の開度を制御する制御信号ｔを出力する。減算器
５９は定数１．０と混焼率ｋとを入力し、燃料供給流量
Ｄにおけるガス化燃料の比率（１．０−ｋ）を出力す
る。乗算器６０は、ガス化燃料の比率（１．０−ｋ）と
燃料供給流量Ｄを入力し、燃料流量制御弁８の開度を制
御する制御信号ｕを出力する。

【００７９】以上の構成で、混焼運転時に各ガスタービ
ン出力ｂ，ｃや蒸気タービン出力ｄが低下した場合、統
括負荷制御装置３０からの負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２
が増加するので、変化率制限器５６の変化率制限以下に
おいては積分器５７への入力が増加する。これに応じて
積分器５７の出力である混焼率ｋが増加する。乗算器５
８において補助燃料流量制御弁７の開度を制御する制御
信号ｔが増加する。また、混焼率ｋが増加するので、減
算器５９から出力されるガス化燃料の比率（１．０−
ｋ）が減少する。このため、乗算器６０において燃料流
量制御弁８を制御する制御信号ｕが減少する。

【００８０】これにより、補助燃料流量制御弁７が開方
向に動作し、燃料流量制御弁８が閉方向に動作する。燃
料流量制御弁８が閉方向に動作するので、ガス圧力検出
器２７で検出されるガス圧力ｇが上昇し、統括負荷制御
装置３０において、圧力制御信号ｎが増加する。

【００８１】続いて、ガスタービン制御部５１へ入力さ
れる圧力制御信号ｎが増加するので、燃料供給流量Ｄが
増加する。燃料供給流量Ｄが増加すると、乗算器５８に
おいて補助燃料流量制御弁７の開度を制御する制御信号
ｔが増加し、乗算器６０において燃料流量制御弁８の開
度を制御する制御信号ｕが増加する。つまり、補助燃料
流量制御弁７も燃料流量制御弁８も開方向に動作する。
この結果、各ガスタービン出力ｂ，ｃと蒸気タービン出
力ｄが増加する。最終的には、各ガスタービン出力ｂ，
ｃと蒸気タービン出力ｄの和が負荷設定値ａに等しくな
ったところで、静定する。

【００８２】図７は、本発明の第４実施の形態を示すガ
ス化複合発電プラントの構成図である。

【００８３】図７において、ガス化複合発電プラント
は、ガス化炉を備えた２台のガス化プラント２８−１，
２８−２と２台の混焼可能なガスタービン装置８０−
１，８０−２と１台の蒸気タービン２１とガス化プラン
ト２８−１，２８−２とガスタービン装置８０−１，８
０−２の間にガス圧力検出器２７を備え、２台のガス化
炉制御装置７０−１，７０−２と２台のガスタービン制
御装置５０−１，５０−２と１台の統括負荷制御装置３
０とを備え構成している。

【００８４】統括負荷制御装置３０は、切替制御部３３
を備え、切替制御部３３は、複数台のガス化炉の運転台
数に応じて、ガス化燃料と補助燃料のガスタービンへの
供給比率である混焼率を決定する負荷制御信号ｈ−１，
ｈ−２と、ガス化炉燃料制御弁２の開度を制御する制御
信号の演算方法の切り替えるための制御信号ｌ−１．ｌ
−２を出力し、また、切替制御部３３は、統括負荷制御
信号ｈを入力し、各ガスタービン制御装置５０−１，５
０−２へ負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２を出力する。

【００８５】以上の構成で、通常運転中には切替制御部
３３において、統括負荷制御信号ｈに基づいて、通常運
転用の演算を行い、各ガスタービン制御装置５０−１，
５０−２へ負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２を出力し、各ガ
ス化炉制御装置７０−１，７０−２へガス化炉制御弁２
を制御する制御信号ｌ−１，ｌ−２を出力する。

【００８６】ここで、２台のガス化プラント２８−１，
２８−２のうち１台のガス化プラント２８−１がトリッ
プした場合（図示×印）、切替制御部３３において、統
括負荷制御信号ｈに基づいて、ガス化プラントの１系が
停止した場合の演算を行い、各ガスタービン制御装置５
０−１，５０−２へ負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２を出力
し、ガス化炉制御装置７０−２へガス化炉制御弁２を制
御する制御信号ｌ−２を出力する。これにより、ガス化
プラント２８−１，２８−２が異常や保守等で停止した
場合でも、圧力と負荷の変動を小さくすることができ
る。

【００８７】図８は、本発明の第４実施の形態の他の実
施の形態を示す統括負荷制御装置の詳細を示したもので
ある。

【００８８】図８において、統括負荷制御装置３０は切
替制御部３３を備え、切替制御部３３は統括負荷制御部
３２からの統括負荷制御信号ｈに基づいて、負荷制御信
号ｈ−１，ｈ−２と、ガス化炉燃料制御弁２の開度を制
御する制御信号ｌ−１，ｌ−２を制御する機能として、
混焼率制御関数・ガス化炉制御関数を発生する関数発生
器３９を備えている。また、切替制御部３３は、ガス化
プラント２８−１，２８−２の運転状況によって、前記
混焼率制御関数・ガス化炉制御関数の関数発生器３９を
切り替える機能として、スイッチ機能４０を備えてい
る。

【００８９】スイッチ機能４０は、１系ガス化プラント
２８−１が通常運転中にはＡ−１にオフを入力し、停止
中にはオンを入力する。スイッチ機能４０は、同様に２
系ガス化プラント２８−２が通常運転中にはＡ−２にオ
フを入力し、停止中にはオンを入力する。スイッチ機能
４０は、ガス化プラント２８−１，２８−２の運転状況
によってスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のどれか一つをオン
し、関数発生器３９は、スイッチ機能４０の識別子によ
って、関数を選択する。関数発生器３９は統括負荷制御
信号ｈを入力し、各ガスタービン制御装置５０−１，５
０−２へ負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２を出力し、各ガス
化炉制御装置７０−１，７０−２へガス化炉燃料制御弁
２の開度を制御するガス化炉制御信号ｌ−１，ｌ−２を
出力する。

【００９０】以上の構成で、２基のガス化プラント２８
−１，２８−２が通常運転中であるとき、スイッチ機能
４０のＡ−１、Ａ−２ともにオフが入力されている。こ
のとき、スイッチ機能４０のＳＷ１のみオンとなり、こ
のＳＷ１オンにより、混焼率制御関数・ガス化炉制御関
数を発生する関数発生器３９において、図９の（Ａ）の
場合のようにＦ（ｘ）１−１，Ｆ（ｘ）１−２，Ｆ
（ｘ）１−３，Ｆ（ｘ）１−４が選択される。統括負荷
制御部３２からの統括負荷制御信号ｈは出力が０で一定
の関数Ｆ（ｘ）１−１へ入力され、１軸ガスタービン制
御装置５０−１へ負荷制御信号ｈ−１＝０を出力する。

【００９１】これにより、１軸のガスタービン制御装置
５０−１では補助燃料流量制御弁７を全閉にし、燃料流
量制御弁８のみを開くようになる。さらに、統括負荷制
御信号ｈが出力が０で一定の関数Ｆ（ｘ）１−２へ入力
され、、２軸ガスタービン制御装置５０−２へ負荷制御
信号ｈ−２＝０を出力する。

【００９２】次に、統括負荷制御信号ｈが入力＝出力の
関数Ｆ（ｘ）１−３へ入力され、１軸ガス化炉制御装置
７０−１へガス化炉制御信号ｌ−１を出力する。さら
に、統括負荷制御信号ｈが入力＝出力の関数Ｆ（ｘ）１
−４へ入力され、２系のガス化炉制御装置７０−２へガ
ス化炉制御信号ｌ−２を出力する。この状態において
は、発電運転をガス化燃料のみで行い、補助燃料を使用
しない運転をする。

【００９３】ここで、１系のガス化プラント２８−１が
停止すると、Ａ−１にオンが入力され、Ａ−２にはオフ
のままで入力は変化しない。これにより、スイッチ機能
４０において、ＳＷ２がオンとなり、このＳＷ２オンに
より、混焼率制御関数・ガス化炉制御関数を発生する関
数発生器３９において、図１０の（Ｂ）のようにＦ
（ｘ）２−１，Ｆ（ｘ）２−２，Ｆ（ｘ）２−４が選択
される。この結果、統括負荷制御部３２からの統括負荷
制御信号ｈがＦ（ｘ）２−１に入力され、１軸ガスター
ビン制御装置５０−１へ負荷制御信号ｈ−１を出力す
る。ここで、Ｆ（ｘ）２−１は統括負荷制御信号ｈが０
％〜５０％のときには０を出力し、５０％〜１００％の
ときにはｈ−５０を出力する。また、統括負荷制御信号
ｈがＦ（ｘ）２−２に入力され、２軸のガスタービン制
御装置５０−２へ負荷制御信号ｈ−２を出力する。ここ
で、Ｆ（ｘ）２−２は統括負荷制御信号ｈが０％〜５０
％のときには０を出力し、５０％〜１００％のときには
ｈ−５０を出力する。

【００９４】さらに、統括負荷制御信号ｈがＦ（ｘ）２
−４へ入力され、２軸のガス化炉制御装置７０−２へガ
ス化炉制御信号ｌ−２を出力する。ここで、Ｆ（ｘ）２
−４は統括負荷制御信号ｈが０％〜５０％のときには２
×ｈを出力し、５０％〜１００％のときには１００％を
出力する。これにより、０％〜５０％の低負荷運転時に
はガス化燃料のみで運転を行い、５０％〜１００％の負
荷運転時にはガス化燃料と補助燃料の両方で混焼運転を
行う。なお、図９の（Ｃ）は、２系のガス化プラント２
８−２か停止した場合、図９の（Ｄ）は、１系のガス化
プラント２８−１と２系のガス化プラント２８−２の双
方が停止した場合に選択する信号を示している。

【００９５】図１０は、本発明の第５実施の形態を示す
ガス化複合発電プラントの構成図である。

【００９６】図１０において、ガス化複合発電プラント
は、ガス化炉１を備えた２台のガス化プラント２８−
１，２８−２と２台の混焼可能なガスタービン装置８０
−１，８０−２と１台の蒸気タービン２１とガス化プラ
ント２８−１，２８−２とガスタービン装置８０−１，
８０−２の間にガス圧力検出器２７とを備え、２台の図
示しないガス化炉制御装置７０−１，７０−２と２台の
ガスタービン制御装置５０−１，５０−２と１台の統括
負荷制御装置３０とを備えて構成している。

【００９７】ガスタービン制御装置５０−１，５０−２
は、混焼率制御部６１を備え、この混焼率制御部６１
は、負荷制御信号ｈ−１、またはｈ−２と、燃料供給流
量Ｄを入力し、補助燃料流量制御弁７の開度を制御する
制御信号ｔと燃料流量制御弁８の開度を制御する制御信
号ｕを出力し、負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が増加する
と、補助燃料の割合を多くなるような制御信号ｕ，ｔを
出力し、負荷制御信号ｈ−１，ｈ−２が減少すると、ガ
ス化燃料の割合が多くするような制御信号ｕ，ｔを出力
する。

【００９８】具体的には、混焼率制御部６１は、図１１
に示すように構成され、混焼率制御部６１は混焼率関数
発生器６２を備え、この混焼率関数発生器６２は、ガス
化プラント２８−１，２８−２の運転状況に応じて、負
荷制御信号ｈ−１，ｈ−２を後述する記関数Ｆ（ｘ）
ａ，Ｆ（ｘ）ｂ，Ｆ（ｘ）ｃのいずれかに入力し、後述
する記乗算器５８と減算器５９へ混焼率ｋを出力する。

【００９９】また、混焼率制御部６１は乗算器５８、減
算器５９、乗算器６０を備えている。乗算器５８はガス
タービン制御部５１からの燃料供給流量Ｄと前記混焼率
関数発生器６２からの混焼率ｋを入力し、補助燃料流量
制御弁７の開度を制御する制御信号ｔを出力する。減算
器５９は１．０と混焼率ｋを入力し、後述する乗算器６
０へガス化燃料の比率（１．０−ｋ）を出力する。乗算
器６０は前記ガス化燃料の比率（１．０−ｋ）とガスタ
ービン制御部５１からの燃料供給流量Ｄとを入力し、燃
料流量制御弁８を制御する制御信号ｕを出力する。

【０１００】図１２乃至図１８は、混焼率関数発生器６
２内の関数Ｆ（ｘ）ａ，Ｆ（ｘ）ｂ，Ｆ（ｘ）ｃの詳細
を示している。

【０１０１】図１２及び図１３に示すＦ１とＦ２の関数
Ｆ（ｘ）ａは、２基のガス化プラント２８が通常運転を
行っている場合に選択され、負荷制御信号ｈ−１または
ｈ−２の入力に対して、定数０を出力する。

【０１０２】図１４及び図１５に示すＦ３とＦ４の関数
Ｆ（ｘ）ｂは、２基のガス化プラント２８のうち１基が
停止中の場合に選択される。ここで、負荷制御信号ｈ−
１またはｈ−２とガス化燃料・補助燃料の２種類の燃料
の関係は図１８に示すスプリット関数となるように求め
ると負荷制御信号−混焼率ｋの関数が図１５に示すＦ４
の関数Ｆ（ｘ）ｂとなる。この関数Ｆ（ｘ）ｂは、負荷
制御信号ｈ−１またはｈ−２の入力が０％〜５０％の場
合には、ガス化燃料が入力に等しく０％〜５０％とな
り、補助燃料が０％一定となるように、混焼率ｋを計算
し、出力する。負荷制御信号ｈ−１またはｈ−２の入力
が５０％〜１００％の場合にはガス化燃料が５０％一定
となり、補助燃料が入力に等しく０％〜５０％となるよ
うに、混焼率ｋを計算し、出力する。

【０１０３】図１６及び図１７に示すＦ５とＦ６の関数
Ｆ（ｘ）ｃは、２基のガス化プラント２８のうち２基と
も停止中の場合に選択され、負荷制御信号ｈ−１または
ｈ−２の入力０％〜１００％に対して、定数１．０を出
力する。

【０１０４】以上の構成で、負荷設定値ａが７５％で、
２基のガス化プラント２８が通常運転中であるときに１
基が停止した場合について述べる。

【０１０５】まず、図１１に示す混焼率関数発生器６２
において、図１３及び図１４のＦ１とＦ２の関数Ｆ
（ｘ）ａが選択され、この関数Ｆ（ｘ）ａに統括負荷制
御装置３０からの負荷制御信号ｈ−１またはｈ−２が入
力される。関数Ｆ（ｘ）ａからの出力は０なので、混焼
率関数関数発生器６２からの出力である混焼率ｋが０と
なる。この結果、ガスタービン制御部５１から出力され
る燃料供給流量Ｄと前記混焼率ｋ＝０が乗算器５８に入
力され、補助燃料流量制御弁７の開度を制御する制御信
号ｔが０となって出力される。

【０１０６】また、混焼率ｋ＝０は減算器５９において
ガス化燃料の比率（１−ｋ）が１となり、積分器６０に
出力される。ガスタービン制御部５１からの燃料供給流
量信号Ｄと混焼率ｋ＝１が積分器６０に入力され、燃料
流量制御弁８を制御する制御信号ｕがＤとなって出力さ
れる。２基のガス化プラント２８が通常運転中の場合、
ガス化燃料のみで発電運転を行い、ガスタービン制御部
５１からの燃料供給流量Ｄによってガス化燃料の流量が
制御され、補助燃料はガスタービン装置８０へ供給され
ない。

【０１０７】次に、２基のガス化プラント２８のうち１
基が停止したとすると、図１１に示す混焼率関数発生器
６２において、関数Ｆ（ｘ）ｂが選択され、統括負荷制
御装置３０からの負荷制御信号ｈ−１またはｈ−２が入
力される。負荷制御信号ｈ−１またはｈ−２は約７５％
なので、関数Ｆ（ｘ）ｂからの出力は図１５のグラフか
ら求まる値となり、これが混焼率ｋとして、混焼率関数
発生器６２から出力される。混焼率ｋは０より大きい値
となるので、乗算器５８から出力される補助燃料流量制
御弁７を制御する制御信号ｔは０より大きな値となる。

【０１０８】また、減算器５９から出力されるガス化燃
料の比率（１−ｋ）は１より小さな値となり、乗算器６
０から出力される燃料流量制御弁８を制御する制御信号
ｕはそれまでの通常運転中の値よりも小さくなる。

【０１０９】これにより、ガス化燃料と補助燃料の両方
を使用して、発電運転を行う。以上のようにして、２基
のガス化プラント２８が通常運転中に１基が停止する
と、それまでのガス化燃料のみによる発電運転が、ガス
化燃料と補助燃料の両方を使用する混焼運転に自動的に
切り替わる。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラントの総出力により混焼率を決定し、燃料供給流量を
ガス圧力によって決定し、それら燃料供給流量と混焼率
により燃料流量制御弁と補助燃料流量制御弁の開度を求
めるので、ガス化プラントの停止時等において混焼運転
を行いつつ、負荷制御ができる。また、運転状況に応じ
て、自動的に混焼運転に切り替えることができ、さら
に、低負荷設定時の発電運転にも対応した制御ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示すガス化複合発電
プラントの制御装置のブロック図である。

【図２】本発明の第２実施の形態を示すガス化複合発電
プラントの制御装置のブロック図である。

【図３】本発明の第２実施の形態の他実施の形態を示す
ガス化複合発電プラントの制御装置のブロック図であ
る。

【図４】本発明の第３実施の形態を示すガス化複合発電
プラントの制御装置のブロック図である。

【図５】本発明の第３実施の形態の他実施の形態を示す
ガスタービン制御装置のブロック図である。

【図６】本発明の第３実施の形態のさらに別の実施の形
態を示すガスタービン制御装置のブロック図である。

【図７】本発明の第４実施の形態を示すガス化複合発電
プラントの制御装置のブロック図である。

【図８】本発明の第４実施の形態の他実施の形態を示す
統括負荷制御装置のブロック図である。

【図９】図８の混焼率関数・ガス化炉制御関数の関数発
生器の詳細を示す図である。

【図１０】本発明の第５実施の形態を示すガス化複合発
電プラントの制御装置のブロック図である。

【図１１】図１０の混焼率制御部の詳細を示す図であ
る。

【図１２】図１１の関数Ｆ（ｘ）ａの詳細を示す第１の
説明図である。

【図１３】図１１の関数Ｆ（ｘ）ａの詳細を示す第２の
説明図である。

【図１４】図１１の関数Ｆ（ｘ）ｂの詳細を示す第１の
説明図である。

【図１５】図１１の関数Ｆ（ｘ）ｂの詳細を示す第２の
説明図である。

【図１６】図１１の関数Ｆ（ｘ）ｃの詳細を示す第１の
説明図である。

【図１７】図１１の関数Ｆ（ｘ）ｃの詳細を示す第２の
説明図である。

【図１８】図１５の関数Ｆ（ｘ）ｂが選択される場合の
ＭＷ要求と２種類の燃料の関係を示す図である。

【図１９】一般的なガス化複合発電プラントの全体構成
例を示すブロック図である。

【図２０】ガス化複合発電プラントのガス化炉リード方
式を示すブロック図である。

【図２１】ガス化複合発電プラントのガスタービンリー
ド方式を示すブロック図である。

【図２２】ガス化複合発電プラントの協調制御方式を示
すブロック図である。

【図２３】従来技術の多系列ガス化複合発電プラントの
系統構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ガス化炉 ２ ガス化炉燃料制御弁 ３ 酸素流量制御弁 ４ 脱塵装置 ５ ガスクーラ ６ 脱硫装置 ７ 補助燃料流量制御弁 ８ 燃料流量制御弁 ９ ガスタービン １０ 燃焼器 １１ ガスタービンの圧縮機 １２ レアスタック １３ フレア弁 １４ フレア圧力コントローラ １５ 排熱回収ボイラ １６ スーパヒータ １７ エコノマイザ １８ エバポレータ １９ 蒸気ドラム ２０ 蒸気加減弁 ２１ 蒸気タービン ２２ 発電機 ２３ 復水器 ２４ 煙突 ２５ 複合発電設備 ２６ リヒータ ２７ ガス圧力検出器 ２８ ガス化設備 ２８−１ １軸ガス化プラント ２８−２ ２軸ガス化プラント ２９ 発電機出力 ３０ 統括負荷制御装置 ３１ 統括圧力制御部 ３２ 統括負荷制御部 ３３ 切替制御部 ３４ 統括圧力コントローラ ３５ 減算器 ３６ 統括負荷コントローラ ３７ 減算器 ３８ 加算器 ３９ 関数発生器 ４０ スイッチ機能 ５０ ガスタービン制御装置 ５０−１ １軸ガスタービン制御装置 ５０−２ ２軸ガスタービン制御装置 ５１ ガスタービン制御部 ５２ 混焼率制御部 ５３ ガスタービンコントローラ ５４ 減算器 ５５ 低値優先回路 ５６ 変化率制限器 ５７ 積分器 ５８ 乗算器 ５９ 減算器 ６０ 乗算器 ６１ 混焼率制御部 ６２ 混焼率関数発生器 ７０−１ １軸ガス化炉制御装置 ７０−２ ２軸ガス化炉制御装置 ８０−１ １軸ガスタービン装置 ８０−２ ２軸ガスタービン装置

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｃ 9/40 Ｆ０２Ｃ 9/40 Ａ (72)発明者 永田 一衛 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 犬伏 裕之 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 日野 史郎 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 中本 政志 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 3G081 BA13 BB00 BC07 BD00 DA22 DA26

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料をガス化したガス化燃料をガス化炉
   燃料流量制御手段を介して取り込み前記ガス化燃料を燃
   焼させてガス化ガスを生成するガス化炉を有するガス化
   プラントとこのガス化プラントによって生成されたガス
   化ガスを取り込み脱硫する脱硫装置と、この脱硫装置に
   よって脱硫された精製ガスを燃料流量制御弁を介して取
   り込み、前記精製ガスの燃焼による燃焼ガスによってタ
   ービン軸を回転させる一方、必要に応じて補助燃料を補
   助燃料制御弁を介して取り込み前記精製ガスと前記補助
   燃料を混合燃焼させて前記タービン軸を回転させるガス
   タービン装置と、前記燃焼ガスの排ガスによって蒸気を
   発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラによ
   って発生した蒸気によって前記タービン軸を回転させて
   発電機の出力を得る蒸気タービンとからなる複合発電プ
   ラントの前記ガス化プラント、前記脱硫装置、前記複合
   発電プラントを一以上適宜組み合わせてなるガス化複合
   発電プラントの前記混合燃焼運転を制御可能とするガス
   化複合発電プラントの制御装置において、 前記ガス化燃料の圧力とプラントの出力とを協調させて
   必要時に前記ガスタービン装置の混合燃焼の運転を行い
   つつ、負荷制御を行うための統括負荷制御信号及び圧力
   制御信号を出力する統括負荷制御装置と、 この統括負荷制御装置に出力される統括負荷制御信号及
   び圧力制御信号によって、前記燃料流量制御弁及び前記
   補助燃料流量制御弁とを協調して開閉させ制御する１以
   上のガスタービン装置に対応させて設けるガスタービン
   制御装置とを備えることを特徴とするガス化複合発電プ
   ラントの制御装置。
2. 【請求項２】 前記統括負荷制御装置は、ガス化燃料の
   圧力が所定の圧力設定値となるように圧力制御信号を出
   力する統括圧力制御部と、 発電プラントの総出力が負荷設定値となるように統括負
   荷制御信号を出力する統括負荷制御部とを備えることを
   特徴とする請求項１記載のガス化複合発電プラントの制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記ガスタービン制御装置は、ガスター
   ビン装置に対応するタービン出力が前記圧力制御信号と
   なるように燃料供給流量を信号を出力するガスタービン
   制御部と、 前記統括負荷制御信号と前記燃料供給流量信号とに基づ
   いて前記ガス化燃料と補助燃料との供給比率である混焼
   率を演算して前記燃料流量制御弁の開度を制御する制御
   信号及び前記補助燃料流量制御弁の開度を制御する制御
   信号を出力する混焼率制御部とを備えることを特徴とす
   る請求項１記載のガス化複合発電プラントの制御装置。
4. 【請求項４】 前記統括負荷制御装置は、前記統括負荷
   制御信号に基づいて、ガス化プラントの運転台数に応じ
   て予め定める混合率制御関数に従って演算して各負荷制
   御信号を出力する一方、前記統括負荷制御信号に基づい
   て、前記ガス化プラントの運転台数に応じて予め定める
   ガス化炉制御関数に従って演算して、各ガス化炉制御信
   号を出力するように切り替える切替制御部を備えること
   を特徴とする請求項２記載のガス化複合発電プラントの
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記混焼率制御部は、前記統括負荷制御
   信号に基づいてガス化炉プラントの運転台数に応じて予
   め定める混焼率の関数に従って演算して得られる前記運
   転台数に応じた混焼率を演算出力する手段と、 この手段から出力される混焼率と前記燃料流量供給信号
   とに基づいて、前記燃料流量制御弁を開閉させる第１制
   御信号を演算出力する一方、前記補助燃料流量制御弁を
   開閉させる第２制御信号を演算出力する手段とを備える
   ことを特徴とする請求項３記載のガス化複合発電プラン
   トの制御装置。