JP2015048840A5

JP2015048840A5 -

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Publication number: JP2015048840A5
Application number: JP2013183552A
Authority: JP
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2033-09-05

Description

排熱回収ボイラ５２の下流では、ガス精製設備２００を構成する脱塵装置５３により生成ガス２０中の微粒子が除去される。生成ガス２０中の微粒子はチャー４と呼ばれ、その主成分は未反応の炭素分である。

ガスタービン設備３００においては、燃焼用の空気９は、ガスタービン圧縮機６１により加圧され、ガスタービン燃焼器６０に供給される。そして、ガスタービン燃焼器６０で燃料の生成ガス７と燃焼用の空気９とを混合させて燃焼し、ガスタービン燃焼器６０で発生した高温ガスをガスタービン６２に供給して該ガスタービン６２を駆動し、このガスタービン６２に連結された発電機６３を駆動して電力を得ている。

ここで、生成ガス流量測定値としては、図５のガス化発電システムに示すように、ガス精製設備２００を構成する吸収塔５９の入口に設置した流量計８５によって生成ガス流量を測定して用い、同様に、この部位に設置した圧力計８３及び温度計８４により測定した結果を用いて、ガス化炉５０への原料供給が変化してからガスタービン入口で発熱量が変化するまでの時間遅れを計算する時間遅れ計算１２２の演算を行っている。

Claims

ガス化炉で炭素系燃料を酸化剤によってガス化して生成ガスを生成するガス化設備と、前記ガス化炉で生成した生成ガス中の硫黄化合物などを除去して精製した生成ガスを得るガス精製設備と、前記ガス精製設備で得られた精製された生成ガスを燃料として燃焼して発電するガスタービン設備を備えたガス化発電システムの制御方法において、
前記ガス化設備のガス化炉へ供給した炭素系燃料の性状及び供給量と、炭素系燃料のガス化炉への搬送に用いる窒素あるいは水の流量と、ガス化炉へ供給した酸化剤の性状及び供給量からガス化炉出口の生成ガス発熱量及び生成ガス量を推定し、
前記ガス化設備のガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器あるいは配管からサンプルした生成ガスを分析し、このサンプルした生成ガスの分析値を用いて前記生成ガス発熱量の推定値を補正し、
前記生成ガス量の推定値と、前記ガス化設備のガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器や配管の容積、前記機器や配管内の生成ガスの温度及び圧力とから、前記ガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量が変化してからガスタービン設備の入口で生成ガス発熱量が変化するまでの時間遅れを推定し、
前記ガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量から推定した前記生成ガス発熱量を、前記時間遅れ後のガスタービン設備の制御に用いる生成ガス発熱量として設定して前記ガスタービン設備を制御することを特徴とするガス化発電システムの制御方法。
ガス化炉で炭素系燃料を酸化剤によってガス化して生成ガスを生成するガス化設備と、前記ガス化炉で生成した生成ガス中の硫黄化合物などを除去して精製した生成ガスを得るガス精製設備と、前記ガス精製設備で得られた精製された生成ガスを燃料として燃焼して発電するガスタービン設備を備えたガス化発電システムの制御方法において、
前記ガス化設備のガス化炉へ供給する炭素系燃料の供給量と酸化剤の供給量の比が一定の条件で、ガス化炉へ供給する炭素系燃料の供給量とガス化炉出口の生成ガス発熱量の関係を示した第一の関数を用いて、ガス化炉へ供給する炭素系燃料の供給量からガス化炉出口の生成ガス発熱量を推定し、
前記第一の関数を作成した炭素系燃料の供給量と酸化剤の供給量の比が変化した場合のガス化炉出口の生成ガス発熱量の変化量を示した第二の関数を用いて、前記ガス化炉出口の生成ガス発熱量を補正し、
前記ガス化設備のガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器あるいは配管からサンプルした生成ガスを分析し、このサンプルした生成ガスの分析値を用いて前記生成ガス発熱量の推定値を補正し、
前記ガス化設備のガス化炉からガスタービン設備に至るまでの間の機器と機器をつなぐ配管に設置されたガス流量計により測定した生成ガス量と、前記ガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器や配管の容積と、前記機器や配管内のガスの温度及び圧力とから、前記ガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量が変化してからガスタービン設備の入口で発熱量が変化するまでの時間遅れを推定し、
前記ガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量から推定した前記生成ガス発熱量を、前記時間遅れ後のガスタービン設備の制御に用いる生成ガス発熱量として設定して前記ガスタービン設備を制御することを特徴とするガス化発電システムの制御方法。
請求項１又は請求項２に記載のガス化発電システムの制御方法において、
前記ガス化設備のガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器あるいは配管からサンプルした生成ガス中の成分のうち、一酸化炭素、水素、メタンのうちの少なくとも１種類以上の濃度を測定し、測定して得られた前記生成ガス中の成分の濃度の値を用いて生成ガス発熱量を推定することを特徴とするガス化発電システムの制御方法。
請求項１又は請求項２に記載のガス化発電システムの制御方法において、
前記ガス化設備のガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器あるいは配管からサンプルした生成ガス中の成分のうち、一酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度を測定し、
測定して得られた生成ガス中の一酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度の比を用いて生成ガス発熱量を推定することを特徴とするガス化発電システムの制御方法。
請求項１又は請求項２に記載のガス化システムの制御方法において、
ガスタービン設備の発電出力を一定で運転している状態で、前記ガス化炉へ供給した炭素系燃料の性状及び供給量と、炭素系燃料のガス化炉への搬送に用いる窒素あるいは水の流量と、ガス化炉へ供給した酸化剤の性状及び供給量から推定したガス化炉出口の生成ガス発熱量の推定値が、ガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器あるいは配管からサンプルした生成ガスの分析値から計算した生成ガス発熱量と異なった場合に、前記ガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量から推定した生成ガス発熱量と、前記生成ガスの分析値から計算した生成ガス発熱量が等しくなるように、前記ガス化炉へ供給する窒素量の補正値を求め、
ガスタービン設備の発電出力を変化させる運転時に、前記窒素量の補正値を用いてガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量から生成ガス発熱量と生成ガス流量を推定することを特徴とするガス化発電システムの制御方法。
請求項１又は請求項２に記載のガス化発電システムの制御方法において、
前記ガス化設備のガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量から推定した生成ガス発熱量を、生成ガス量、ガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器や配管の容積、機器や配管内のガスの温度及び圧力から推定した時間遅れ後のガスタービン設備入口の生成ガス発熱量として設定し、
前記ガス化炉へ供給した炭素系燃料の性状及び供給量と、炭素系燃料のガス化炉への炭素系燃料の搬送などに用いる窒素あるいは水の流量と、ガス化炉へ供給した酸化剤の性状及び供給量からガス化炉出口の生成ガス発熱量を推定した経時変化を記憶し、
ガスタービン入口の配管からサンプルした生成ガスの分析値を用いて生成ガス発熱量の経時変化を求め、
この経時変化と前記生成ガス発熱量の推定値の経時変化が等しくなるように、前記生成ガス発熱量の推定値の経時変化を遅らせる時間遅れを求め、
この時間遅れから、前記生成ガス量、ガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器や配管の容積、機器や配管内のガスの温度及び圧力から推定した時間遅れを引いた値を時間遅れ補正値として、前記ガスタービン設備の発電出力を変化させる運転時に、前記生成ガス量、ガス化炉からガスタービン設備に至るまでの機器や配管の容積、及び、機器や配管内のガスの温度及び圧力から推定した時間遅れを、ガス化炉に供給する炭素系燃料の供給量が変化してからガスタービン設備の入口で生成ガス発熱量が変化するまでの時間遅れとして用いて前記ガスタービン設備を制御することを特徴とするガス化発電システムの制御方法。