JP2010285564A5

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Publication number: JP2010285564A5
Application number: JP2009141564A
Authority: JP
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2029-06-12

Description

本発明は、石炭と圧縮機から供給される供給空気とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉において、前記石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、前記供給空気の供給量を略一定として、前記石炭の供給量を調整することによって前記発熱量を略一定に維持することを特徴とする石炭ガス化炉を提供する。

このような構成によれば、石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、供給空気の供給量を略一定とし、石炭の供給量を調整することによって発熱量を略一定に維持する。
例えば、石炭種や石炭の性状が変化すると、石炭ガス化ガスの発熱量が変化する。この場合に、発熱量を一定に維持するために石炭の供給量だけでなく空気量をも変化させると、空気を供給する圧縮機の運転点が変化して効率的な運転が実現されず、場合によっては圧縮機の不安定運転を招くおそれがある。そこで、本発明では、供給空気の供給量を略一定としたうえで、石炭の供給量を調整することによって発熱量を略一定に維持することとした。これにより、圧縮機の効率的な安定運転を維持しつつ、所望の発熱量の石炭ガス化ガスを得ることができる。
本発明の石炭ガス化炉は、後述する石炭ガス化複合発電装置に用いることができ、あるいは、所望の組成の石炭ガス化ガスを得ることを目的としたガス生成装置としても用いることができる。

例えば、発熱量が減っても石炭量だけを変化させるので、圧縮機からの抽気空気量は変わらず、石炭ガス化複合発電装置を安定して運転することができる。

本発明は、石炭と圧縮機から供給される供給空気とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉の制御方法において、前記石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、前記供給空気の供給量を略一定として、前記石炭の供給量を調整することによって前記発熱量を略一定に維持する石炭ガス化炉の制御方法を提供する。

本発明は、石炭と圧縮機から供給される供給空気とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉の制御プログラムにおいて、前記石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、前記供給空気の供給量を略一定として、前記石炭の供給量を調整することによって前記発熱量を略一定に維持することをコンピュータに実行させるための石炭ガス化炉の制御プログラムを提供する。

ガス化炉制御部５３は、システムガスの発熱量が変化した場合に、供給空気の供給量を略一定として、発熱量を略一定に維持するべく石炭の供給量を調整する。具体的には、システムガスの発熱量の変化は、圧力センサＰＴから計測されるシステムガスの圧力とシステムガスの目標圧力との差に基づいて算出する。

このように、システムガスの発熱量が変化した場合であっても、石炭ガス化炉３に投入される負荷のうち、供給空気（酸化剤）の供給量を略一定とし、石炭の供給量だけを調整することによって発熱量を略一定に維持する。
これにより、圧縮機５ｃから抽気される空気は増加させないので、圧縮機５ｃの運転点は変わらず、圧縮機５ｃは効率的な運転ができる。また、石炭ガス化複合発電装置の場合、圧縮機５ｃとガスタービン設備５は連動しているため、圧縮機５ｃからの抽気空気量が増えるとガスタービン設備５の出力が低下し、ガスタービン設備５に接続された発電機の発電量に影響を及ぼすことになる。しかし、本実施形態においては、圧縮機５ｃからの抽気空気量を略変化させないので、ガスタービン５ｂに接続された発電機の発電量に影響を及ぼさない。したがって、所望の発電量を出力すること可能となる。

図４は、横軸は時刻、縦軸は各値（システムガス発熱量、システムガス圧力、ガス化炉入力指令、石炭投入量）の大きさを示しており、時刻ｔ０からｔ１は、正常な運転状態であることとする。
図４の時刻ｔ１からｔ２に示されるように、システムガスの発熱量が低下すると、ガスタービンに流入される石炭ガス化ガス量が増加し、システムガスの圧力が低下する。この圧力低下を回復させ、所望の入熱を供給するために、ガス化炉入力指令が増加されることによって、石炭ガス化炉３に供給される石炭投入量と空気量とが増加する。時刻ｔ２からｔ３においてもシステムガス発熱量が低下している場合には、さらにガス化炉入力指令が増加し、石炭投入量と空気量とが増加される。時刻ｔ３以降において、システムガス発熱量が低下していても、ガス化炉入力指令が上限値に到達すると、それ以上ガス化炉入力指令が増加させることができない。このため、ガス化炉入力指令が上限値に到達した時点（時刻ｔ３）で、石炭投入量は一定となり、システムガス圧力は低下し続ける（ケースａ）。

なお、図５に示されるように、システムガスの発熱量が時刻ｔ２のときの値で静定した場合、ガスタービンに流入させるシステムガスの流量も時刻ｔ２の値で静定し、システムガス圧力は時刻ｔ２の圧力で静定する。この場合、ガス化炉入力指令は、システムガスの圧力を回復させるために上昇し、システムガスの圧力が回復できたところで静定する（ケースｂ）。ガス化炉入力指令が上限値に到達すると、それ以上ガス化炉入力指令が増加させることができない。このため、ガス化炉入力指令が上限値に到達した時点（時刻ｔ３）で、石炭投入量は一定となり、システムガス圧力はそれ以上回復することができない。

図６に示されるように、本実施形態に係るＩＧＣＣ１の制御装置５０では、時刻ｔ１からｔ２において、システムガスの発熱量が低下するとシステムガスの圧力が低下する。また、システムガスの圧力が低下するとシステムガスの目標圧力との偏差が大きくなるので、この偏差を補正するようにガス化炉入力指令が増加する。また、ＧＴ発電機出力指令は一定に制御されるので、ガス化炉入力指令が増加すると、ガス化炉入力指令とガスタービン発電機の出力指令値とに基づいて決定される補正係数は増加する。結果として、ガス化炉入力指令と補正係数とを乗算して算出される石炭投入量は、補正係数を用いない場合よりも速やかに増加する。

このように、石炭種や石炭の性状が変化することによってシステムガスの発熱量が変化した場合であっても、ガス化炉入力指令が所定の範囲を逸脱しないように石炭投入量が調整される。また、ガス化炉に投入する空気量は略一定とし、石炭量だけを調整するので、圧縮機５ｃから抽気される空気量は略一定となる。これにより、圧縮機５ｃの効率的な安定運転を維持しつつ、所望の発熱量の石炭ガス化ガスを得ることができる。

Claims

石炭と圧縮機から供給される供給空気とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉において、
前記石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、前記供給空気の供給量を略一定として、前記石炭の供給量を調整することによって前記発熱量を略一定に維持することを特徴とする石炭ガス化炉。
請求項１に記載の石炭ガス化炉と、
請求項１に記載の圧縮機と、
前記石炭ガス化炉にて生成された石炭ガス化ガスを前記圧縮機から供給された供給空気によって燃焼させる燃焼器と、
該燃焼器によって生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
該タービンによって駆動されるとともに発電する発電機と、
を備えている石炭ガス化複合発電装置。
石炭と圧縮機から供給される供給空気とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉の制御方法において、
前記石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、前記供給空気の供給量を略一定として、前記石炭の供給量を調整することによって前記発熱量を略一定に維持する石炭ガス化炉の制御方法。
石炭と圧縮機から供給される供給空気とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する石炭ガス化炉の制御プログラムにおいて、
前記石炭ガス化ガスの発熱量が変化した場合に、前記供給空気の供給量を略一定として、前記石炭の供給量を調整することによって前記発熱量を略一定に維持することをコンピュータに実行させるための石炭ガス化炉の制御プログラム。