JP2003129859A - Composite power generation system - Google Patents

Composite power generation system

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JP2003129859A
JP2003129859A JP2001324843A JP2001324843A JP2003129859A JP 2003129859 A JP2003129859 A JP 2003129859A JP 2001324843 A JP2001324843 A JP 2001324843A JP 2001324843 A JP2001324843 A JP 2001324843A JP 2003129859 A JP2003129859 A JP 2003129859A
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Japan
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turbine generator
fluidized bed
combustion
gas turbine
oxygen concentration
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JP2001324843A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Okada
大輔 岡田
Tetsuya Iwase
徹哉 岩瀬
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control the output of a gas turbine generator independently of a steam turbine generator in a composite power generation system. SOLUTION: The composite power generation system is provided with: a pressurized fluidized bed boiler 5 which burns a fuel while fluidizing it using a combustion air 2 supplied from a compressor 1 as the air for fluidization and combustion, and has a steam heat transfer tube 17 and an overheating heat transfer tube 18 therein; a steam turbine generator 20 driven by the steam generated in the boiler 5; and a gas turbine generator 11 driven by a combustion gas 7 discharged from the boiler 5. In this system, there is provided a control means 28 for controlling an amount of the air for fluidization and combustion to regulate the output of the gas turbine generator 11 to a target value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層燃焼炉と蒸
気タービン発電機とガスタービン発電機を備えた複合発
電システムに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a combined power generation system including a fluidized bed combustion furnace, a steam turbine generator and a gas turbine generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の複合発電システムは、空気供給機
から供給される空気を流動化及び燃焼用空気として燃料
を流動させながら燃焼する流動層燃焼炉と、流動層燃焼
炉内に設置された伝熱管を有するボイラと、ボイラで発
生する蒸気で駆動される蒸気タービン発電機と、流動層
燃焼炉から排出される燃焼ガスで駆動されるガスタービ
ン発電機とを備えたものが知られている。また、流動層
燃焼炉として、燃焼炉全体を加圧する加圧流動層燃焼炉
を用いることも知られている。
2. Description of the Related Art A conventional combined power generation system is installed in a fluidized bed combustion furnace for combusting air supplied from an air supply machine as fluidizing and combustion air while burning fuel while flowing the fuel. There is known a boiler including a heat transfer tube, a steam turbine generator driven by steam generated in the boiler, and a gas turbine generator driven by combustion gas discharged from a fluidized bed combustion furnace. . It is also known to use a pressurized fluidized bed combustion furnace that pressurizes the entire combustion furnace as the fluidized bed combustion furnace.

【0003】このように構成される複合発電システム
は、流動層燃焼炉において燃料である例えば微粉炭を燃
焼し、その燃焼熱でボイラを加熱して、蒸気を発生し、
その蒸気によって蒸気タービン発電機を駆動して電力を
出力する。一方、燃焼ガスによってガスタービン発電機
を駆動して電力を出力するようになっている。通常、流
動層内に伝熱管を配置したボイラの場合、蒸気タービン
発電機の出力がガスタービン発電機の出力の例えば2.
8倍の比になっている。
In the combined power generation system thus constructed, fuel such as pulverized coal is combusted in the fluidized bed combustion furnace, the boiler is heated by the combustion heat, and steam is generated.
The steam drives a steam turbine generator to output electric power. On the other hand, the combustion gas drives a gas turbine generator to output electric power. Usually, in the case of a boiler in which a heat transfer tube is arranged in a fluidized bed, the output of the steam turbine generator is, for example, 2.
The ratio is 8 times.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスタービ
ン発電機へ通流する燃焼ガスの温度は、流動層に埋没し
ていない部分のボイラ伝熱管で熱回収されるから、流動
層の温度を一定に保持しても、伝熱管の埋没面積に応じ
て変化する。その結果、ガスタービン発電機出力も変化
する。例えば、流動層高を上昇させて流動層に埋没して
いる伝熱管の部分を増加させると、燃焼ガスの温度が上
昇しガスタービン発電機の出力は大きくなる。逆に、流
動層高を低くすると、ガスタービン発電機の出力は小さ
くなる。一般には、蒸気タービン発電機の出力を一定の
目標値に保持するように運転されるために、燃料供給量
と流動層高を調整することが行われている。そのため、
流動層に埋没する伝熱管の面積が増減し、ガスタービン
発電機出力が変動する。 つまり、ガスタービン発電機
出力は成り行きとなっている。
By the way, since the temperature of the combustion gas flowing to the gas turbine generator is recovered by the boiler heat transfer tube which is not buried in the fluidized bed, the temperature of the fluidized bed is kept constant. Even if held at, it changes according to the buried area of the heat transfer tube. As a result, the gas turbine generator output also changes. For example, if the height of the fluidized bed is increased to increase the portion of the heat transfer tube buried in the fluidized bed, the temperature of the combustion gas rises and the output of the gas turbine generator increases. On the contrary, when the height of the fluidized bed is lowered, the output of the gas turbine generator becomes smaller. Generally, the fuel supply amount and the fluidized bed height are adjusted so that the output of the steam turbine generator is maintained at a constant target value. for that reason,
The area of the heat transfer tube buried in the fluidized bed increases or decreases, and the output of the gas turbine generator fluctuates. In other words, the output of the gas turbine generator is a natural result.

【0005】また、ガスタービン発電機の出力は、燃焼
ガス流量や燃焼ガス温度だけではなく、大気温度や圧縮
機の経年劣化などの要因によって変動する。
Further, the output of the gas turbine generator fluctuates depending on not only the combustion gas flow rate and the combustion gas temperature but also factors such as atmospheric temperature and deterioration of the compressor over time.

【0006】しかし、発電システムにおいて発電量が不
安定なことは望ましくない。そこで、上記のような複合
発電システムにおいて、蒸気タービン発電機の出力の制
御とは独立して、ガスタービン発電機出力を調整するこ
とが要望されている。
However, it is not desirable that the amount of power generation is unstable in the power generation system. Therefore, in the combined power generation system as described above, it is desired to adjust the output of the gas turbine generator independently of the control of the output of the steam turbine generator.

【0007】本発明は、複合発電システムにおいて、ガ
スタービン発電機の出力を蒸気タービン発電機とは独立
して調整することを課題とする。
An object of the present invention is to adjust the output of a gas turbine generator in a combined power generation system independently of the steam turbine generator.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題は、空気供給機
から供給される空気を流動化及び燃焼用空気として燃料
を流動させながら燃焼する流動層燃焼炉と、該流動層燃
焼炉内に設置された伝熱管を有するボイラと、該ボイラ
で発生する蒸気により駆動される蒸気タービン発電機
と、前記流動層燃焼炉から排出される燃焼ガスで駆動さ
れるガスタービン発電機とを備えた流動層燃焼装置にお
いて、前記流動化及び燃焼用空気量を制御して、前記ガ
スタービン発電機出力を目標値に調整する制御手段を設
けたことで解決できる。このようにすることにより、ガ
スタービンへ通流する燃焼ガスの主として量を調整で
き、蒸気タービン発電機と独立してガスタービン発電機
の出力を安定に制御することができる。
The above object is to provide a fluidized bed combustion furnace which combusts air supplied from an air supply machine as fluidizing and combustion air while flowing fuel, and a fluidized bed combustion furnace installed in the fluidized bed combustion furnace. Fluidized bed provided with a boiler having an improved heat transfer tube, a steam turbine generator driven by steam generated in the boiler, and a gas turbine generator driven by combustion gas discharged from the fluidized bed combustion furnace. This can be solved by providing control means for controlling the fluidization and combustion air amounts in the combustion apparatus to adjust the gas turbine generator output to a target value. By doing so, the amount of the combustion gas flowing to the gas turbine can be adjusted mainly, and the output of the gas turbine generator can be stably controlled independently of the steam turbine generator.

【0009】この場合において、流動層燃焼炉の燃料は
微粉炭を用いることができる。
In this case, pulverized coal can be used as the fuel of the fluidized bed combustion furnace.

【0010】また、流動層燃焼炉の燃焼ガスの酸素濃度
を測定する酸素濃度計を設け、上記制御手段は流動化及
び燃焼用空気量を測定された酸素濃度を設定範囲内に抑
えるように調整することが好ましい。このようにすれ
ば、燃焼ガス中の酸素濃度を設定範囲内に抑えることが
でき、流動層燃焼炉の燃焼で発生する一酸化炭素の量を
抑えるなど、燃焼を制御することができる。
Further, an oxygen concentration meter for measuring the oxygen concentration of the combustion gas of the fluidized bed combustion furnace is provided, and the control means adjusts the amount of air for fluidization and combustion to keep the measured oxygen concentration within the set range. Preferably. By doing so, the oxygen concentration in the combustion gas can be suppressed within the set range, and the combustion can be controlled by suppressing the amount of carbon monoxide generated in the combustion of the fluidized bed combustion furnace.

【0011】ここで、制御手段は、ガスタービン発電機
の出力とガスタービン発電機の出力の目標値の偏差から
酸素濃度の補正値を算出し、その補正値で酸素濃度の設
定値を補正する。このように、酸素濃度の設定値を補正
してガスタービン発電機の出力を目標値になるように調
整できるため、ガスタービン発電機の出力を安定に保持
することができる。
Here, the control means calculates a correction value of the oxygen concentration from the deviation between the output of the gas turbine generator and the target value of the output of the gas turbine generator, and corrects the set value of the oxygen concentration with the correction value. . In this way, since the set value of the oxygen concentration can be corrected and the output of the gas turbine generator can be adjusted to the target value, the output of the gas turbine generator can be stably maintained.

【0012】さらに、制御手段は、補正された酸素濃度
の設定値を設定範囲内に抑えるリミッタを有することを
特徴とする。これにより、補正された酸素濃度を設定範
囲内に収めることができ、流動層燃焼炉の燃焼で発生す
る一酸化炭素の量を抑えるなど、燃焼を制御することが
できる。
Further, the control means is characterized by having a limiter for suppressing the corrected set value of the oxygen concentration within the set range. As a result, the corrected oxygen concentration can be kept within the set range, and the combustion can be controlled by suppressing the amount of carbon monoxide generated in the combustion of the fluidized bed combustion furnace.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態である
加圧流動層ボイラ複合発電システムの系統図を示してい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram of a pressurized fluidized bed boiler combined power generation system according to an embodiment of the present invention.

【0014】図1に示すように、加圧流動層ボイラ複合
発電プラントは、圧縮機1から供給される燃焼空気2は流
動化及び燃焼用空気として利用され、その燃焼空気2で
燃料を流動させながら燃焼する加圧流動層燃焼炉を圧力
容器3に格納した加圧流動層ボイラ5が備えられている。
流動層ボイラ5内には、蒸発伝熱管17と過熱伝熱管18が
設けられている。加圧流動層ボイラ5で発生する蒸気に
より蒸気タービン発電機20を駆動するようになってい
る。また、加圧流動層ボイラ5から排出される燃焼ガス7
でガスタービン発電機11を駆動するようになっている。
また、酸素濃度計27で燃焼ガス7の酸素濃度を計測し、
この酸素濃度とガスタービン発電機11の出力を制御信号
として、燃焼空気2の流量を制御する制御装置28が設け
られている。
As shown in FIG. 1, in the pressurized fluidized bed boiler combined cycle power plant, the combustion air 2 supplied from the compressor 1 is used as fluidization and combustion air, and the combustion air 2 causes the fuel to flow. A pressurized fluidized bed boiler 5 in which a pressurized fluidized bed combustion furnace that burns while being stored in a pressure vessel 3 is provided.
An evaporation heat transfer tube 17 and a superheat transfer tube 18 are provided in the fluidized bed boiler 5. The steam turbine generator 20 is driven by the steam generated in the pressurized fluidized bed boiler 5. In addition, combustion gas 7 discharged from the pressurized fluidized bed boiler 5
The gas turbine generator 11 is driven by.
Moreover, the oxygen concentration of the combustion gas 7 is measured by the oxygen concentration meter 27,
A control device 28 for controlling the flow rate of the combustion air 2 is provided using the oxygen concentration and the output of the gas turbine generator 11 as control signals.

【0015】このように構成される実施形態の動作を次
に説明する。起動時に、圧縮機1で圧縮された燃焼空気2
を起動用熱風炉4で加熱して、加圧流動層ボイラ5内の流
動媒体6を微粉炭が着火する温度以上に昇温した後、燃
料である微粉炭を燃料供給機(図示せず)から加圧流動
層ボイラ5に供給する。これにより、微粉炭は燃焼空気2
を流動化及び燃焼用空気として流動層を形成しながら燃
焼し、燃焼ガス7を発生する。燃焼ガス7は加圧流動層ボ
イラ5の上部に設置された煙道8を通って脱塵装置9で除
塵された後、ガスタービン10に導入されて、ガスタービ
ン10を回転させる。ガスタービン10は、圧縮機1を回転
させるとともに、ガスタービン発電機11を駆動して電力
を出力する。ガスタービン10で仕事をした燃焼ガス7
は、脱硝装置12で有害成分が除去され、さらにガス給水
加熱器14に導入されて、給水と熱交換る。これにより、
低温排ガスとなって煙突16から大気に放出される。一
方、ガス給水加熱器14で昇温された給水は、ボイラ給水
ポンプ24で加圧流動層ボイラ5内に設置された蒸気発生
用の蒸気伝熱管17に通流する。蒸気伝熱管17で発生した
蒸気は、汽水分離器25で蒸気中の包含水分を分離除去さ
れ、蒸気のみが蒸気過熱用の過熱伝熱管18に通流され
る。一方、水分はボイラ循環ポンプ26で蒸気発生用の蒸
気伝熱管に循環供給される。過熱伝熱管18を通流する蒸
気は高温の過熱蒸気となり、蒸気タービン19に導入され
蒸気タービン発電機20を駆動して電力を発生させる。蒸
気タービン19で仕事をした蒸気は低温低圧となって復水
器21に送られ、蒸気は保有している残エネルギーを回収
され復水となる。この復水は復水ポンプ22でガス給水加
熱器15に給水され、ガスタービン10の出口からの燃焼ガ
ス7との熱交換で予熱され、脱気器23で気体不純物が除
去され、加圧流動層ボイラ5の蒸気伝熱管17に再び供給
される。
The operation of the embodiment thus configured will be described below. Combustion air 2 compressed by compressor 1 at startup
Is heated in a hot air stove 4 for start-up, and the temperature of the fluidized medium 6 in the pressurized fluidized bed boiler 5 is raised to a temperature at which the pulverized coal is ignited or higher, and then the pulverized coal which is the fuel is supplied to a fuel feeder (not shown) To the pressurized fluidized bed boiler 5. As a result, pulverized coal is
Is combusted as air for fluidization and combustion to form a fluidized bed to generate combustion gas 7. The combustion gas 7 passes through a flue 8 installed above the pressurized fluidized bed boiler 5 to remove dust by a dust remover 9, and then is introduced into a gas turbine 10 to rotate the gas turbine 10. The gas turbine 10 rotates the compressor 1 and drives the gas turbine generator 11 to output electric power. Combustion gas 7 that worked in the gas turbine 10
The harmful components are removed by the denitration device 12, and are introduced into the gas feed water heater 14 to exchange heat with the feed water. This allows
It becomes low-temperature exhaust gas and is emitted from the chimney 16 to the atmosphere. On the other hand, the feed water whose temperature has been raised by the gas feed water heater 14 flows through a steam feed pipe 24 to a steam heat transfer pipe 17 for steam generation installed in the pressurized fluidized bed boiler 5. The steam generated in the steam heat transfer tube 17 is separated and removed by the brackish water separator 25 from the water contained therein, and only the steam is passed through the superheat transfer tube 18 for steam heating. On the other hand, the water is circulated and supplied to the steam heat transfer tube for steam generation by the boiler circulation pump 26. The steam flowing through the superheated heat transfer tube 18 becomes high-temperature superheated steam and is introduced into the steam turbine 19 to drive the steam turbine generator 20 to generate electric power. The steam that has worked in the steam turbine 19 becomes low temperature and low pressure and is sent to the condenser 21, and the steam recovers the residual energy that it has and becomes condensed water. This condensate is supplied to the gas feed water heater 15 by the condensate pump 22, preheated by heat exchange with the combustion gas 7 from the outlet of the gas turbine 10, and gas impurities are removed by the deaerator 23 and pressurized flow. It is supplied again to the steam heat transfer tube 17 of the layer boiler 5.

【0016】一方、加圧流動層ボイラ複合発電システム
の運転中において、流動媒体6の温度は微粉炭の着火温
度以上に維持されており、起動用熱風炉4を消火して
も、微粉炭の供給量の増加に伴い流動媒体6の温度が
(以下、層温度と記す)上昇し、加圧流動層ボイラ5か
ら出る燃焼ガス7の流量と温度が上昇するため、ガスタ
ービン10の出力は上昇する。このとき、加圧流動層ボイ
ラ5は微粉炭の安定した流動燃焼を維持できる層温度で
ある約800℃を確保するため、微粉炭の供給量が少な
い起動時と低負荷時には流動媒体6の量を減らして流動
層高を低くすることで、流動媒体に埋没する蒸気伝熱管
17と過熱伝熱管18の面積を調整して蒸気タービン発電機
の出力を調整する。例えば、加圧流動層ボイラ5の負荷
を上昇させるためには、微粉炭の供給量を増加させる。
その微粉炭の供給量の増加に伴い層温度が上昇するので
流動媒体6を供給すると、流動媒体に埋没する蒸気伝熱
管17と過熱伝熱管18の面積が増加することになり、燃焼
ガス7の温度を回収する面積が減少する。よって、流動
層の層温度を燃焼に適した一定温度以上に維持しながら
発生蒸気量すなわち蒸気タービン19の負荷を増加するこ
とができる。図1には流動媒体6の量を増減する系統設
備の図示は省略してある。
On the other hand, during operation of the pressurized fluidized bed boiler combined cycle power generation system, the temperature of the fluidized medium 6 is maintained above the ignition temperature of the pulverized coal, and even if the hot-air stove 4 for starting is extinguished, As the supply amount increases, the temperature of the fluidized medium 6 (hereinafter, referred to as bed temperature) rises, and the flow rate and temperature of the combustion gas 7 emitted from the pressurized fluidized bed boiler 5 rises, so that the output of the gas turbine 10 rises. To do. At this time, since the pressurized fluidized bed boiler 5 secures a bed temperature of about 800 ° C. that can maintain stable fluidized combustion of pulverized coal, the amount of the fluidized medium 6 is small at the time of start-up and low load when the pulverized coal supply amount is small. To reduce the height of the fluidized bed and reduce the fluidized bed height
The output of the steam turbine generator is adjusted by adjusting the areas of 17 and the superheat transfer tube 18. For example, in order to increase the load of the pressurized fluidized bed boiler 5, the supply amount of pulverized coal is increased.
Since the bed temperature rises with an increase in the supply amount of the pulverized coal, supplying the fluidized medium 6 results in an increase in the areas of the steam heat transfer pipe 17 and the superheated heat transfer pipe 18 buried in the fluidized medium. The area to recover temperature is reduced. Therefore, the amount of generated steam, that is, the load on the steam turbine 19 can be increased while maintaining the bed temperature of the fluidized bed at or above a certain temperature suitable for combustion. In FIG. 1, illustration of system equipment for increasing or decreasing the amount of the fluid medium 6 is omitted.

【0017】また、加圧流動層ボイラ5の燃焼空気2は、
微粉炭の供給量に対して一定の過剰率で供給される。燃
焼空気2の過剰率は流動層ボイラ5の出口に設置するガス
分析計27によって燃焼ガス7の酸素濃度を計測して酸素
濃度が一定範囲内の値となるように制御される。燃焼ガ
ス7は、流動層の層面から流動媒体6に埋没していない蒸
気伝熱管17と過熱伝熱管18を通過して、加圧流動層ボイ
ラ5の出口から脱塵装置9で除塵された後、ガスタービン
10へ通気する。層温度がほぼ一定であっても、流動媒体
6に埋没していない、すなわち流動層の層面より上に位
置している蒸気伝熱管17と過熱伝熱管18で熱交換され、
燃焼ガス7の温度は低下することになる。加圧流動層ボ
イラ5の負荷の上昇に伴い、流動層高が上昇して流動層
の層面より上に露出している蒸気伝熱管17と過熱伝熱管
18の面積が減少すると、燃焼ガス7の流量と温度は上昇
しガスタービン10負荷も増加する。
Further, the combustion air 2 of the pressurized fluidized bed boiler 5 is
It is supplied at a certain excess rate with respect to the supply amount of pulverized coal. The excess ratio of the combustion air 2 is controlled so that the oxygen concentration of the combustion gas 7 is measured by the gas analyzer 27 installed at the outlet of the fluidized bed boiler 5 so that the oxygen concentration falls within a certain range. The combustion gas 7 passes through the steam heat transfer tube 17 and the superheat transfer heat transfer tube 18 which are not buried in the fluidized medium 6 from the layer surface of the fluidized bed, and after the dust removal device 9 removes dust from the outlet of the pressurized fluidized bed boiler 5. ,gas turbine
Vent to 10. Even if the bed temperature is almost constant, the fluid medium
Heat is exchanged by the steam heat transfer tube 17 and the superheat heat transfer tube 18 which are not buried in 6, that is, located above the layer surface of the fluidized bed,
The temperature of the combustion gas 7 will drop. As the load of the pressurized fluidized bed boiler 5 increases, the height of the fluidized bed rises and the steam heat transfer tube 17 and the superheated heat transfer tube exposed above the bed surface of the fluidized bed
When the area of 18 decreases, the flow rate and temperature of the combustion gas 7 increase and the load of the gas turbine 10 also increases.

【0018】ここで、本発明の特徴に係る燃焼空気2の
流量を制御し、ガスタービン発電機11の出力を目標値に
調整する制御手段について説明する。ガスタービン発電
機11の出力は、燃焼ガス7の流量や温度だけでなく、大
気温度や圧縮機1の経年劣化などの要因によって変動す
る。そこで、本実施形態では、ガスタービン発電機11の
そのような出力の変動とガスタービン発電機11の目標値
の偏差に応じて、燃焼空気2の流量を増減補正すること
により、ガスタービン発電機11の出力を目標値に調整で
きるようにしたのである。
The control means for controlling the flow rate of the combustion air 2 and adjusting the output of the gas turbine generator 11 to the target value according to the features of the present invention will now be described. The output of the gas turbine generator 11 varies depending on not only the flow rate and temperature of the combustion gas 7, but also factors such as atmospheric temperature and deterioration of the compressor 1 over time. Therefore, in the present embodiment, the gas turbine generator 11 is increased or decreased by correcting the flow rate of the combustion air 2 in accordance with the variation of the output of the gas turbine generator 11 and the deviation of the target value of the gas turbine generator 11. The output of 11 can be adjusted to the target value.

【0019】図2に、燃焼空気2の流量を増減補正し、
ガスタービン発電機11の出力を調整する制御装置28の一
実施形態を示す。基本的に燃焼空気2の流量は、加圧流
動層ボイラ5に供給された微粉炭の供給量で決められ
る。微粉炭の供給量Xから制御器IIは必要な燃焼空気流
量Y1を算出し、算出された値に基づいて燃焼空気流量
制御弁13を制御して、燃焼空気2の流量を調整する。
In FIG. 2, the flow rate of the combustion air 2 is increased / decreased,
1 shows an embodiment of a control device 28 that adjusts the output of the gas turbine generator 11. Basically, the flow rate of the combustion air 2 is determined by the amount of pulverized coal supplied to the pressurized fluidized bed boiler 5. The controller II calculates the required combustion air flow rate Y1 from the supply amount X of pulverized coal, controls the combustion air flow rate control valve 13 based on the calculated value, and adjusts the flow rate of the combustion air 2.

【0020】次に、このように調整される燃焼空気2の
流量を、ガスタービン発電機11の変動した出力を目標値
に調整でき、かつ燃焼ガス7の酸素濃度が設定範囲内に
収まるように、微調整する制御について説明する。
Next, the flow rate of the combustion air 2 thus adjusted can be adjusted to the target value of the fluctuating output of the gas turbine generator 11, and the oxygen concentration of the combustion gas 7 is set within the set range. The control for fine adjustment will be described.

【0021】まず、図2に示すように、ガスタービン発
電機11の出力の目標値W0と検出されたガスタービン発電
機11の出力値Wとの偏差ΔWを制御器IIIに入力して、酸
素濃度補正値S2を算出する。算出された酸素濃度補正値
S2によりあらかじめ決められた酸素濃度設定値SSを調整
する。調整された酸素濃度設定値S3がリミッタに入力さ
れ、酸素濃度設定値S3が設定範囲内に収まるように制御
される。リミッタから出力された酸素濃度補正値S4と燃
焼ガス7の酸素濃度S1は加算され、制御器Iによって、燃
焼空気2の流量の補正値Y2が算出される。燃焼空気2の流
量の補正値Y2と、微粉炭の燃料供給量Xに対する関数で
設定される燃焼空気2の流量Y1とを加算し、その値に基
づいて燃焼空気流量制御弁13を制御し、燃焼空気2の流
量を増減補正する。
First, as shown in FIG. 2, the deviation ΔW between the target value W0 of the output of the gas turbine generator 11 and the detected output value W of the gas turbine generator 11 is input to the controller III, and the oxygen The density correction value S2 is calculated. Calculated oxygen concentration correction value
Adjust the oxygen concentration set value SS determined in advance by S2. The adjusted oxygen concentration set value S3 is input to the limiter, and is controlled so that the oxygen concentration set value S3 falls within the set range. The oxygen concentration correction value S4 output from the limiter and the oxygen concentration S1 of the combustion gas 7 are added, and the controller I calculates the correction value Y2 of the flow rate of the combustion air 2. The correction value Y2 of the flow rate of the combustion air 2 and the flow rate Y1 of the combustion air 2 set by a function for the fuel supply amount X of pulverized coal are added, and the combustion air flow rate control valve 13 is controlled based on the value, Increase or decrease the flow rate of combustion air 2.

【0022】このように、燃焼空気2の流量を適切に調
整することで、燃焼ガス7の流量や温度だけでなく、大
気温度や圧縮機1の経年劣化などの人為的に操作できな
い要因に係わらず、燃焼ガス7の酸素濃度を設定範囲内
に収めながら、ガスタービン発電機11の出力を目標値に
保持できるようになる。すなわち、ガスタービン発電機
11の出力を蒸気タービン発電機20とは独立して調整する
ことができ、加圧式流動層ボイラ複合発電システムの発
電量が安定する。
By properly adjusting the flow rate of the combustion air 2 as described above, not only the flow rate and the temperature of the combustion gas 7 but also the factors such as the atmospheric temperature and the aging deterioration of the compressor 1 which are artificially uncontrollable. Instead, the output of the gas turbine generator 11 can be maintained at the target value while keeping the oxygen concentration of the combustion gas 7 within the set range. That is, the gas turbine generator
The output of 11 can be adjusted independently of the steam turbine generator 20, and the power generation amount of the pressurized fluidized bed boiler combined cycle power generation system is stabilized.

【0023】例えば、蒸気タービン発電機20の出力が一
定条件下においても大気温度の低い夜間と、大気温度の
高い日中ではガスタービン発電機20の出力は変動する。
大気温度の日中と夜間の温度差は約10℃とすると、ガ
スタービン発電機11の出力は約±3%変動する。ここ
で、ガスタービン発電機11の出力変動の約±3%相当する
燃焼ガス7の流量は97%〜103%であるが、これは
加圧式流動層ボイラ5の出口における酸素濃度±1%の
変動に相当する。従って、加圧式流動層ボイラ5の出口
における酸素濃度の設定値、例えば3.5%を±1%の
範囲で調整可能にしておけば、日中と夜間で大気温度が
変動しても、ガスタービン発電機11の出力の変動に応じ
て燃焼空気2の流量を増減補正し、ガスタービン発電機1
1の出力を目標値に調整できる。
For example, even when the output of the steam turbine generator 20 is constant, the output of the gas turbine generator 20 varies at night when the atmospheric temperature is low and during the day when the atmospheric temperature is high.
If the difference in atmospheric temperature between daytime and nighttime is about 10 ° C., the output of the gas turbine generator 11 fluctuates by about ± 3%. Here, the flow rate of the combustion gas 7, which corresponds to about ± 3% of the output fluctuation of the gas turbine generator 11, is 97% to 103%, which means that the oxygen concentration at the outlet of the pressurized fluidized bed boiler 5 is ± 1%. Equivalent to fluctuation. Therefore, if the set value of the oxygen concentration at the outlet of the pressurized fluidized bed boiler 5, for example 3.5%, can be adjusted within a range of ± 1%, even if the atmospheric temperature fluctuates during the day and night, the gas The flow rate of the combustion air 2 is increased or decreased according to the fluctuation of the output of the turbine generator 11, and the gas turbine generator 1
The output of 1 can be adjusted to the target value.

【0024】図3に、加圧式流動層ボイラ5に供給する
燃料量に対する燃焼空気2の流量の関係を示している。
横軸は加圧式流動層ボイラ5に供給する燃料量であり、
縦軸は加圧式流動層ボイラ5に通流される燃焼空気2の流
量である。従来では、燃料量と燃焼空気流量は一定の割
合で供給されていたが、本実施形態では一定の割合に補
正できる運用幅を設けることで、燃焼空気2の流量を微
調整できるようにしている。このように運用幅を設ける
ことで、燃焼ガス7の酸素濃度が一定範囲に収まるよう
に調整しながら、ガスタービン発電機出力11を蒸気ター
ビン発電機20とは独立して調整できるようになる。
FIG. 3 shows the relationship between the flow rate of the combustion air 2 and the amount of fuel supplied to the pressurized fluidized bed boiler 5.
The horizontal axis is the amount of fuel supplied to the pressurized fluidized bed boiler 5,
The vertical axis represents the flow rate of the combustion air 2 flowing through the pressurized fluidized bed boiler 5. Conventionally, the fuel amount and the combustion air flow rate were supplied at a fixed ratio, but in the present embodiment, the flow rate of the combustion air 2 can be finely adjusted by providing an operation width that can be corrected to a fixed ratio. . By providing the operation width in this way, the gas turbine generator output 11 can be adjusted independently of the steam turbine generator 20 while adjusting the oxygen concentration of the combustion gas 7 to fall within a certain range.

【0025】以上、図1の実施形態に基づいて本発明を
説明したが、本発明に係る複合発電システムの構成はこ
れに限るものではない。例えば、図1に示した実施形態
では、加圧流動層ボイラ5で構成された複合発電システ
ムを説明したが、本発明はこれに限られるものではな
く、加圧しない流動層ボイラにも適応できる。
Although the present invention has been described based on the embodiment of FIG. 1, the configuration of the combined power generation system according to the present invention is not limited to this. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, the combined power generation system including the pressurized fluidized bed boiler 5 has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a fluidized bed boiler that is not pressurized. .

【0026】また、本実施形態では、微粉炭を燃料とし
たが、本発明はこれに限られるものではない。要は、流
動層を形成しながら燃焼できる燃料であればよい。
Although pulverized coal is used as the fuel in the present embodiment, the present invention is not limited to this. In short, any fuel can be used as long as it can burn while forming a fluidized bed.

【0027】さらに、図1の実施形態では、ガスタービ
ン10は圧縮機1を同時に駆動する一軸型としたが、本発
明はこれに限られるものではなく、例えば圧縮機を別の
駆動機で駆動するようにしてもよい。
Further, in the embodiment of FIG. 1, the gas turbine 10 is of the single-shaft type that drives the compressor 1 at the same time, but the present invention is not limited to this, and the compressor is driven by another drive machine, for example. You may do it.

【0028】上述したように、本発明の実施の形態によ
れば、従来の技術に比べてガスタービン発電機11の出力
を蒸気タービン発電機20の出力とは独立して調整でき
る。よって、ガスタービン発電機11の出力を安定に保持
することが可能となり、複合発電システムを安定に運用
できる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the output of the gas turbine generator 11 can be adjusted independently of the output of the steam turbine generator 20, as compared with the conventional technique. Therefore, the output of the gas turbine generator 11 can be stably maintained, and the combined power generation system can be stably operated.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上述べたとおり、本発明によれば、複
合発電システムにおいてガスタービン発電機の出力を蒸
気タービン発電機とは独立して調整することができる。
As described above, according to the present invention, the output of the gas turbine generator in the combined power generation system can be adjusted independently of the steam turbine generator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を加圧式流動層ボイラ複合発電システム
に適応した一実施形態の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a pressurized fluidized bed boiler combined power generation system.

【図2】本発明の実施形態で利用した制御装置の詳細を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing details of a control device used in an embodiment of the present invention.

【図3】本実施形態における加圧式流動層ボイラに供給
する燃料量と燃焼空気の流量の関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of fuel supplied to the pressurized fluidized bed boiler and the flow rate of combustion air in the present embodiment.

【符号の説明】 1 圧縮機 2 燃焼空気 5 加圧流動層ボイラ 6 流動媒体 7 燃焼ガス 11 ガスタービン発電機 13 燃焼空気流量調整弁 17 蒸発伝熱管 18 過熱伝熱管 20 蒸気タービン発電機 27 酸素濃度計 28 制御装置[Explanation of symbols] 1 compressor 2 Combustion air 5 Pressurized fluidized bed boiler 6 Fluid medium 7 Combustion gas 11 gas turbine generator 13 Combustion air flow control valve 17 Evaporative heat transfer tube 18 Overheated heat transfer tube 20 steam turbine generator 27 Oxygen meter 28 Control device

───────────────────────────────────────────────────── 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) H02P 9/04 H02P 9/04 P Fターム(参考) 3G071 AB01 BA04 FA01 HA02 JA03 3G081 BA02 BA11 BB00 BC05 DA22 5H590 AA08 AA21 CA01 CA08 CA29 CC01 EA14 EB14 FA01 GA06 HA06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H02P 9/04 H02P 9/04 PF term (reference) 3G071 AB01 BA04 FA01 HA02 JA03 3G081 BA02 BA11 BB00 BC05 DA22 5H590 AA08 AA21 CA01 CA08 CA29 CC01 EA14 EB14 FA01 GA06 HA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項 1】 空気供給機から供給される空気を流動
化及び燃焼用空気として燃料を流動させながら燃焼する
流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉内に設置された伝熱管
を有するボイラと、該ボイラで発生する蒸気により駆動
される蒸気タービン発電機と、前記流動層燃焼炉から排
出される燃焼ガスで駆動されるガスタービン発電機とを
備えた流動層燃焼装置において、前記流動化及び燃焼用
空気量を制御して、前記ガスタービン発電機出力を目標
値に調整する制御手段を設けたことを特徴とする複合発
電システム。
1. A fluidized bed combustion furnace for combusting air supplied from an air supply machine as fluidizing and combustion air while flowing fuel, and a boiler having a heat transfer tube installed in the fluidized bed combustion furnace. A fluidized bed combustion apparatus comprising a steam turbine generator driven by steam generated in the boiler and a gas turbine generator driven by combustion gas discharged from the fluidized bed combustion furnace, A combined power generation system comprising a control means for controlling the amount of combustion air to adjust the output of the gas turbine generator to a target value.
【請求項 2】 前記流動層燃焼炉の燃焼ガス中の酸素
濃度を測定する酸素濃度計を設け、前記制御手段は前記
酸素濃度を設定範囲内に抑えるように前記流動化及び燃
焼用空気量を調整することを特徴とする請求項1に記載
の複合発電システム。
2. An oxygen concentration meter for measuring the oxygen concentration in the combustion gas of the fluidized bed combustion furnace is provided, and the control means controls the fluidization and combustion air amounts so as to keep the oxygen concentration within a set range. The combined power generation system according to claim 1, wherein the combined power generation system is adjusted.
【請求項 3】 前記制御手段は、前記ガスタービン発
電機出力とガスタービン発電機出力の目標値の偏差から
前記酸素濃度の補正値を算出し、該補正値で前記酸素濃
度の設定値を補正することを特徴とする請求項2に記載
の複合発電システム。
3. The control means calculates a correction value of the oxygen concentration from a deviation between the target values of the gas turbine generator output and the gas turbine generator output, and corrects the set value of the oxygen concentration with the correction value. The combined power generation system according to claim 2, wherein
【請求項 4】 前記制御手段は、前記補正された酸素
濃度の設定値を設定範囲内に抑えるリミッタを有するこ
とを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
4. The control device according to claim 3, wherein the control unit has a limiter for suppressing the corrected set value of the oxygen concentration within a set range.
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