JP2023087391A - 排熱回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能な排熱回収システムを説明する。【解決手段】排熱回収システムは、排ガスが流れるように構成されたダクトと、ダクトの延在方向に沿って延びると共に、ダクトの内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画するように構成された仕切部と、仕切部よりも排ガスの流通方向下流側に位置するようにダクト内に配置された蒸発器と、第１の空間内で且つ蒸発器よりも排ガスの流通方向上流側に配置された過熱器と、蒸発器よりも排ガスの流通方向下流側に位置するようにダクト内に配置された節炭器と、第１の空間内で且つ過熱器よりも排ガスの流通方向上流側に配置された助燃バーナと、第１の空間における排ガスの流量を調節可能に構成された流量調節部と、第１の空間における排ガスの流量の、流量調節部による調節量を制御するように構成された制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、排熱回収システムに関する。

コジェネレーションシステムやコンバインド発電システム等の排熱回収ボイラは、排熱を利用して、蒸気を回収したり、得られた蒸気で蒸気タービンを運転することによって電気を回収するように構成されている。これにより、熱エネルギーを有効活用することができ、エネルギー利用の高効率化が図られる。特許文献１，２は、ガスタービン発電システム及び蒸気タービン発電システムを含むコジェネレーションシステムの一例を開示している。

特開２０００－１１０５１１号公報 特開２０００－０５４８０８号公報

本開示は、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能な排熱回収システムを説明する。

例１．排熱回収システムの一例は、排ガスの熱を利用してボイラ給水を加熱して蒸気を発生させる排熱回収システムであって、排ガスが流れるように構成されたダクトと、ダクトの延在方向に沿って延びると共に、ダクトの内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画するように構成された仕切部と、仕切部よりも排ガスの流通方向下流側に位置するようにダクト内に配置されると共に、ボイラ給水から蒸気を生成するように構成された蒸発器と、第１の空間内で且つ蒸発器よりも排ガスの流通方向上流側に配置されていると共に、蒸発器から供給される蒸気を第１の空間を流れる排ガスによってさらに加熱して過熱蒸気を生成するように構成された過熱器と、蒸発器よりも排ガスの流通方向下流側に位置するようにダクト内に配置されると共に、ボイラ給水を予熱して蒸発器に供給するように構成された節炭器と、第１の空間内で且つ過熱器よりも排ガスの流通方向上流側に配置されていると共に、第１の空間を流れる排ガスを加熱するように構成された助燃バーナと、第１の空間における排ガスの流量を調節可能に構成された流量調節部と、流量調節部による調節量を制御するように構成された制御部とを備えていてもよい。

ところで、過熱器で生成しようとする過熱蒸気の生成条件（例えば、過熱蒸気の温度、蒸気量など）よっては、排ガスを助燃バーナによって予め加熱して、温度が上昇した排ガスを過熱器に作用させる場合がある。このとき、例１のシステムのように、ダクト内が仕切部によって第１及び第２の空間に区画されていないと、ダクトに導入された排ガスの全量を助燃バーナで加熱する必要があり、追い焚き燃料を多量に消費することとなるので、エネルギー効率が低下してしまう。しかしながら、例１のシステムでは、仕切部によってダクトの内部が第１の空間と第２の空間とに区画され、第１の空間内に助燃バーナ及び過熱器が配置されていると共に、第１の空間を流れる排ガスの流量が流量調整部によって調節されている。そのため、ダクトに導入された排ガスの一部が、第１の空間を流れて助燃バーナで加熱され、その後、過熱器において蒸気を加熱する。したがって、過熱蒸気の生成条件に応じて、適切な量の排ガスを、助燃バーナによって適切な温度まで加熱することができる。その結果、助燃バーナにおける追い焚き燃料の消費が抑制されるので、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能となる。また、例１のシステムにおいて、仕切部は、ダクトの延在方向に沿って延びるようにダクト内に配置されている。そのため、仕切部が存在しない形態と比較して、第１の空間内を流通する排ガスの流速の低下が抑制される。したがって、第１の空間内において排ガスが乱流となりやすく、温度境界層が薄くなるので、排ガスと過熱器との間での熱交換効率を高めることができる。その結果、過熱器のコンパクト化を図ることが可能となる。なお、例えば既設の排熱回収システムに対しては、ダクトの内部に仕切部を追加するという極めて簡単な改造工事により、上記の効果を得ることが可能となる。

例２．例１のシステムは、仕切部の内部を延びるように設けられると共に、仕切部の内部を流通した後のボイラ給水を蒸発器又は節炭器に供給するように構成された伝熱管をさらに備えていてもよい。この場合、仕切部においても排ガスから熱を回収して、ボイラ給水の加熱に利用することができる。そのため、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能となる。

例３．例１又は例２のシステムにおいて、過熱器は第２の空間には配置されていなくてもよい。この場合、例１の作用効果がより顕著に得られる。

例４．例１～例３のいずれかのシステムは、第１の空間内で且つ助燃バーナよりも排ガスの流通方向上流側に配置されていると共に、助燃バーナに向かう排ガスの流れを整流するするように構成された整流部材をさらに備えていてもよい。この場合、整流部材によって排ガスが助燃バーナに向けて流れやすくなる。そのため、排ガスを助燃バーナで効果的に加熱することが可能となる。

例５．例１～例４のいずれかのシステムは、燃焼ガスの燃焼により発電すると共に、燃焼後のガスを排ガスとして前記ダクトの入口に導入するように構成されたガスタービンをさらに備えていてもよい。この場合、ガスタービンにおいて発電に用いられたガスを、排熱回収システムにおいて過熱蒸気の生成のためにさらに用いることができる。そのため、システム全体としてのエネルギー効率をより向上させることが可能となる。

例６．例１～例５のいずれかのシステムは、ボイラ給水を過熱器に供給するように構成された供給部をさらに備え、制御部は、供給部による過熱器へのボイラ給水の供給量に基づいて流量調節部による調節量の目標値を算出する処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、供給部による過熱器へのボイラ給水の供給量が比較的少なくなると、生成された過熱蒸気の温度変動が生ずる懸念があるので、ボイラ給水の供給量の目標値に合うように、第１の空間における排ガスの流量が増加する方向に流量調節部による調整量の目標値が設定される。一方、供給部による過熱器へのボイラ給水の供給量が比較的多くなると、蒸発器及び節炭器での熱交換量が減少し、助燃バーナにおける追い焚き燃料の消費量が増加するので、第１の空間における排ガスの流量が低下する方向に流量調節部による調整量の目標値が設定される。このように、供給部による過熱器へのボイラ給水の供給量が変動したときに、ボイラ給水の供給量の目標値に合うように、流量調節部による調整量の目標値も変動するので、ボイラ給水の供給量の変動が抑制される。そのため、例えば、ボイラ給水の供給量を少量で且つ略一定量に保持したまま、過熱蒸気を生成することができる。したがって、助燃バーナにおける追い焚き燃料の消費量を抑制することが可能となる。

例７．例１～例６のいずれかのシステムは、第１の空間において助燃バーナと過熱器との間を流れる排ガスの温度を測定するように構成された測定部をさらに備え、制御部は、測定部によって測定された温度が所定の閾値を超えたと判断した場合に、第１の空間における排ガスの流量が大きくなるように流量調節部による調節量の目標値を算出する処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、測定部によって測定された温度が所定の閾値を超えると、ダクトに導入される排ガスの多くが第１の空間を流れ、助燃バーナによって加熱されるので、第１の空間を流れる排ガスの温度が上がりにくくなる。そのため、例えば、ダクトや助燃バーナの耐熱温度を超えて排ガスが高温になるといった事態を、制御により自動で防止することが可能となる。

例８．例１～例７のいずれかのシステムは、燃焼ガスの燃焼により発電すると共に、燃焼後のガスを排ガスとしてダクトの入口に導入するように構成されたガスタービンをさらに備え、制御部は、ガスタービンの負荷率に基づいて流量調節部による調節量の目標値を算出する処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、例５と同様の作用効果が得られる。ところで、ガスタービンの負荷率が小さくなると、ダクトに導入される排ガスの流量が少なくなるので、排ガスが助燃バーナによって過度に加熱されてしまい、排ガスが高温になりすぎることがある。しかしながら、例８の場合、ガスタービンの負荷率に基づいて目標値が算出される。例えば、ガスタービンの負荷率が比較的小さい場合には、第１の空間における排ガスの流量が増加する方向に目標値が設定される。一方、ガスタービンの負荷率が比較的大きい場合には、第１の空間における排ガスの流量が減少する方向に目標値が設定される。そのため、ガスタービンの負荷率の変動があっても、第１の空間を流れる排ガスの温度の変動が抑制される。したがって、過熱蒸気の生成条件に適合した過熱蒸気を生成することができる。また、例えば、停電等によってガスタービンの負荷率が急激に低下して、ダクトや助燃バーナの耐熱温度を超えて排ガスが高温になるといった事態を、制御により自動で防止することが可能となる。

例９．例８のシステムにおいて、ガスタービンの負荷率に基づいて目標値を算出する処理は、第１の空間における排ガスの流量が、ガスタービンの負荷率に応じて予め算出された推定流量となるように、目標値を設定することを含んでいてもよい。この場合、例えば、ガスタービンの負荷率が２５％、５０％、７５％、１００％などの条件下での流量調節部による推定調節量を、伝熱計算により予め算出しておくことで、センサ等の装置を付加することなく目標値を設定することができる。そのため、コストを抑制しつつ、フィードフォワード制御により、第１の空間を流れる排ガスの温度の変動を抑制することが可能となる。

例１０．例６～例９のいずれかのシステムにおいて、制御部は、複数の要素に基づいてそれぞれ算出した目標値のうち最小値を用いて、流量調節部による調節量を調節する処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、例えば、第１の空間における排ガスの流量がもっとも増加する値が目標値として選択される。そのため、第１の空間における排ガスの温度が急上昇してしまうような事態を、制御により自動で防止することが可能となる。

例１１．例１０のシステムにおいて、制御部は、複数の要素のうち目標値が最小値とならない残余の要素について、積分演算を停止する処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、当該残余の要素に基づいて算出される目標値には偏差が時間的に蓄積されないので、当該目標値が時間的に大きく変動しなくなる。そのため、最小値として選択された当初の目標値が時間の経過に伴って大きくなった際に、最小値となる目標値が適切なタイミングで切り替わる。したがって、第１の空間における排ガスの温度をより緻密に制御することが可能となる。

例１２．例６～例１１のいずれかのシステムにおいて、制御部は、算出した目標値となるまで流量調節部による調節量を徐々に変化させる処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、目標値が緩やかに変化するので、第１の空間における排ガスの温度変化も緩やかとなる。そのため、第１の空間における排ガスの温度が急激に変化することにより、ダクト等に熱応力が発生してしまうような事態を防止することが可能となる。

例１３．例１～例５のいずれかのシステムは、ボイラ給水を過熱器に供給するように構成された供給部と、第１の空間において助燃バーナと過熱器との間を流れる排ガスの温度を測定するように構成された測定部と、燃焼ガスの燃焼により発電すると共に、燃焼後のガスを排ガスとしてダクトの入口に導入するように構成されたガスタービンとをさらに備え、制御部は、ガスタービンの負荷率に基づいて流量調節部による調節量の第１の目標値を算出する第１の処理と、測定部によって測定された温度が所定の閾値を超えたと判断した場合に、第１の空間における排ガスの流量が大きくなるように流量調節部による調節量の第２の目標値を算出する第２の処理と、供給部による過熱器へのボイラ給水の供給量に基づいて流量調節部による調節量の第３の目標値を算出する第３の処理と、第１の目標値～第３の目標値のうち最小値を用いて、流量調節部による調節量を調節する第４の処理とを実行するように構成されていてもよい。この場合、例５～例８及び例１０と同様の作用効果が得られる。

例１４．例１３のシステムにおいて、第３の処理は、第１の空間における排ガスの流量が、ガスタービンの負荷率に応じて予め算出された推定流量となるように、流量調節部による調節量の目標値を設定することを含んでいてもよい。この場合、例９と同様の作用効果が得られる。

例１５．例１３又は例１４のシステムにおいて、制御部は、第１～第３の処理のうち最小値を示さない目標値を算出した処理について、積分演算を停止する第５の処理をさらに実行するように構成されていてもよい。この場合、例１１と同様の作用効果が得られる。

例１６．例１３～例１５のいずれかのシステムにおいて、制御部は、最小値となるまで流量調節部による調節量を徐々に変化させる処理を実行するように構成されていてもよい。この場合、例１２と同様の作用効果が得られる。

例１７．例１～例１６のいずれかのシステムにおいて、流量調節部は、第２の空間に配置されたダンパであり、流量調節部による調節量は、ダンパの開度であってもよい。この場合、第１の空間における排ガスの流量の調整を、簡易な構成で簡便に実現することが可能となる。

本開示に係る排熱回収システムによれば、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能となる。

図１は、排熱回収システムの一例を示す概略図である。 図２は、コントローラのハードウェア構成を中心に示す概略図である。 図３は、排熱回収システムの一例を示すブロック図である。 図４は、ガスタービンの負荷率とダンパの開度との対応関係の一例を示す図である。 図５は、排熱回収システムの他の例を部分的に示す概略図である。

以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、本明細書において、図の上、下、右、左というときは、図中の符号の向きを基準とすることとする。

排熱回収システム１は、図１に例示されるように、例えばコンバインド発電システムであり、ガスタービン発電システム１０と、蒸気タービン発電システム２０と、コントローラＣｔｒ（制御部）を備える。

ガスタービン発電システム１０は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、ガスタービン１３と、発電機１４と、負荷率センサＳＥ１とを含む。

圧縮機１１は、吸入した空気を圧縮して、その圧縮空気を燃焼器１２に供給するように構成されている。圧縮機１１は、シャフト１５を介してガスタービン１３及び発電機１４と接続されている。燃焼器１２は、バルブ１６を介して供給された燃料を圧縮空気に噴射して燃焼させ、これによって得られた高温高圧の燃焼ガスをガスタービン１３に供給するように構成されている。

ガスタービン１３は、燃焼器１２から供給された燃焼ガスによって回転し、シャフト１５を通じて圧縮機１１及び発電機１４を回転させる。これにより、発電機１４において発電が行われると共に、圧縮機１１において連続的に吸気及び圧縮を行える。ガスタービン１３から排出される高温の排ガスは、後述の排熱回収設備１００に供給される。

負荷率センサＳＥ１は、例えば発電機１４の出力に基づいて、ガスタービン１３の負荷率を検出するように構成されている。負荷率センサＳＥ１は、検出した負荷率の測定値ＰＶ１をコントローラＣｔｒに送信するように構成されている。

蒸気タービン発電システム２０は、蒸気タービン２１と、発電機２２と、復水器２３と、ポンプ２４と、給水タンク２５と、ポンプ２６と、煙突２７と、排熱回収設備１００とを含む。

蒸気タービン２１は、シャフト２８を介して発電機２２と接続されている。蒸気タービン２１は、排熱回収設備１００において排ガスとの熱交換によって生じた蒸気によって回転し、シャフト２８を通じて発電機２２を回転させる。これにより、発電機２２において発電が行われる。

復水器２３は、蒸気タービン２１から排出される蒸気を冷却して水に凝縮させる。ポンプ２４は、復水器２３内に貯留されている水を給水タンク２５に送り出すように構成されている。ポンプ２６は、給水タンク２５内に貯留されている水をボイラ給水として排熱回収設備１００に向けて送り出すように構成されている。煙突２７は、排熱回収設備１００と接続されており、排熱回収設備１００においてボイラ給水との間で熱交換された後の排ガスを大気に放出する。なお、給水タンク２５は、復水器２３からの水に加えて、他の水源から補給される補給水を貯留するようにしてもよい。

排熱回収設備１００は、ダクト１１０と、仕切部１２０と、ダンパ１３０（流量調節部）と、節炭器１４０と、蒸発器１５０と、過熱器１６０と、バルブ１７０（供給部）と、助燃バーナ１８０と、温度センサＳＥ２（測定部）と、流量センサＳＥ３と、温度センサＳＥ４、流量センサＳＥ５とを含む。

ダクト１１０は、ガスタービン１３と煙突２７とを流体的に接続する躯体である。ダクト１１０は、ガスタービン１３から排出される高温の排ガスが煙突２７に向けて流通するように構成されている。図１に示される例では、ダクト１１０は水平方向に沿って延びているが、鉛直方向に沿って延びていてもよいし、斜め方向に沿って延びていてもよい。

仕切部１２０は、ダクト１１０内に配置されており、例えば、ダクト１１０のうち排ガスの流通方向上流側（以下、単に「上流側」という。）に位置している。仕切部１２０は、例えば、ダクト１１０の延在方向に沿って延びる箱状の部材であってもよい。図１に示される例では、仕切部１２０は、上下方向においてダクト１１０の内部空間Ｖを区画している。すなわち、仕切部１２０は、ダクト１１０の内部空間Ｖのうち上流側の領域を、上側の空間Ｖ１（第１の空間）と、下側の空間Ｖ２（第２の空間）とに区画している。仕切部１２０は、例えば、水平方向においてダクト１１０の内部空間Ｖを区画していてもよいし、排ガスの流通方向に対して交差する方向においてダクト１１０の内部空間Ｖを区画していてもよい。

ダンパ１３０は、図１に例示されるように、空間Ｖ２内に配置されている。ダンパ１３０は、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて動作し、空間Ｖ２を流体的に開放又は閉塞させるように構成されている。ダンパ１３０の開度が小さいほど、空間Ｖ２を流れる排ガスの流量が少なくなり、それにより空間Ｖ１を流れる排ガスの流量が多くなる。一方、ダンパ１３０の開度が大きいほど、空間Ｖ２を流れる排ガスの流量が多くなり、それにより空間Ｖ１を流れる排ガスの流量が少なくなる。すなわち、ダンパ１３０の開度に応じて、空間Ｖ１における排ガスの流量が調整可能である。

節炭器１４０は、ダクト１１０内に配置された伝熱管を含んでおり、仕切部１２０よりも排ガスの流通方向下流側（以下、単に「下流側」という。）に位置している。節炭器１４０は、当該伝熱管を流れるボイラ給水がダクト１１０を流れる排ガスとの間で熱交換することにより、ポンプ２６によって給水タンク２５から供給されるボイラ給水を沸点に至らない温度まで加熱するように構成されている。

蒸発器１５０は、ダクト１１０内に配置された伝熱管を含んでおり、仕切部１２０と節炭器１４０との間に位置している。蒸発器１５０は、当該伝熱管を流れるボイラ給水がダクト１１０を流れる排ガスとの間で熱交換することにより、節炭器１４０から供給されるボイラ給水を加熱し、蒸気を生成するように構成されている。なお、図１において、蒸発器１５０のボイラドラムの図示を省略している。

過熱器１６０は、空間Ｖ１内に配置された伝熱管を含んでおり、仕切部１２０と蒸発器１５０との間に位置している。すなわち、節炭器１４０、蒸発器１５０及び過熱器１６０は、ダクト１１０内の上流側から下流側にかけて、この順に並んでいる。過熱器１６０は、当該伝熱管を流れるボイラ給水の蒸気が空間Ｖ１を流れる排ガスとの間で熱交換することにより、蒸発器１５０から供給される蒸気をさらに加熱し、過熱蒸気を生成するように構成されている。過熱器１６０によって生成された過熱蒸気は、蒸気タービン２１に供給される。こうして、ボイラ給水は、給水タンク２５から、ポンプ２６、節炭器１４０、蒸発器１５０、過熱器１６０、蒸気タービン２１、復水器２３、ポンプ２４の順に、その形態を液体及び気体の間で相変化しながら流れ、循環する。

バルブ１７０は、節炭器１４０の入口側と過熱器１６０とを接続するバイパス流路１７１（供給部）に配置されている。バルブ１７０は、コントローラＣｔｒからの指示に基づいて動作し、バイパス流路１７１に流れるボイラ給水の流量を調節可能に構成されている。そのため、バルブ１７０の開閉に応じて、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が調節される。

助燃バーナ１８０は、空間Ｖ１内に配置されており、過熱器１６０の上流側に位置している。助燃バーナ１８０は、バルブ１８１を介して供給された燃料の燃焼により、空間Ｖ１を流れる排ガスを加熱するように構成されている。図１に例示されるように、助燃バーナ１８０への燃料の供給源は、燃焼器１２への燃料の供給源と同じであってもよい。あるいは、燃焼器１２に供給される燃料と同じ又は異なる燃料が、別の供給源から助燃バーナ１８０にも供給されてもよい。

温度センサＳＥ２は、空間Ｖ１において助燃バーナ１８０と過熱器１６０との間を流れる排ガスの温度を測定するように構成されている。温度センサＳＥ２は、検出した温度の測定値ＰＶ２をコントローラＣｔｒに送信するように構成されている。

流量センサＳＥ３は、バイパス流路１７１を流れるボイラ給水の流量を検出するように構成されている。流量センサＳＥ３は、検出した流量の測定値ＰＶ３をコントローラＣｔｒに送信するように構成されている。

温度センサＳＥ４は、過熱器１６０から蒸気タービン２１へと流れる過熱蒸気の温度を測定するように構成されている。温度センサＳＥ４は、検出した温度の測定値ＰＶ４をコントローラＣｔｒに送信するように構成されている。

流量センサＳＥ５は、過熱器１６０から蒸気タービン２１へと流れる過熱蒸気の流量を検出するように構成されている。流量センサＳＥ５は、検出した流量の測定値ＰＶ５をコントローラＣｔｒに送信するように構成されている。

コントローラＣｔｒは、負荷率センサＳＥ１、温度センサＳＥ２，ＳＥ４及び流量センサＳＥ３，ＳＥ５から受信したデータを処理して、ダンパ１３０の開度及びバルブ１７０の開度を制御するように構成されている。

コントローラＣｔｒのハードウェアは、例えば一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成される。コントローラＣｔｒは、ハードウェア上の構成として、例えば図２に示されるように、プロセッサＣｔｒ１（演算部）と、メモリＣｔｒ２（記憶部）と、入力ポートＣｔｒ３（入力部）と、出力ポートＣｔｒ４（出力部）とを含む。コントローラＣｔｒは、電気回路要素（circuitry）で構成されていてもよい。

プロセッサＣｔｒ１は、メモリＣｔｒ２と協働してプログラムを実行し、入力ポートＣｔｒ３及び出力ポートＣｔｒ４を介した信号の入出力を実行することで、後述する各機能モジュールを構成する。すなわち、プロセッサＣｔｒ１は、各センサＳＥ１～ＳＥ５からの入力信号に基づいて、ダンパ１３０及びバルブ１７０，１８１を駆動するための出力信号を生成するように構成されている。メモリＣｔｒ２は、プログラム、入力信号、出力信号等を記憶するように構成されている。入力ポートＣｔｒ３は、各センサＳＥ１～ＳＥ５からの入力信号をプロセッサＣｔｒ１に送信するように構成されている。出力ポートＣｔｒ４は、プロセッサＣｔｒ１で生成された出力信号をダンパ１３０及びバルブ１７０，１８１に送信するように構成されている。

コントローラＣｔｒは、図３に示されるように、機能モジュールとして、関数部Ｍ１と、計算部Ｍ２と、ＰＩＤ制御部Ｍ３と、計算部Ｍ４と、ＰＩＤ制御部Ｍ５と、最小値選択部Ｍ６と、積分停止部Ｍ７と、可変操作部Ｍ８と、計算部Ｍ９と、ＰＩＤ制御部Ｍ１０と、計算部Ｍ１１と、ＰＩＤ制御部Ｍ１２とを含む。これらの機能モジュールは、コントローラＣｔｒの機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、コントローラＣｔｒを構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られず、専用の電気回路（例えば論理回路）、又は、これを集積した集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）により実現されるものであってもよい。

関数部Ｍ１は、負荷率センサＳＥ１が検出したガスタービン１３の負荷率の測定値ＰＶ１と、予め設定された関数とに基づいて、ダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ１（第１の目標値）を算出するように構成されている。当該関数は、図４に例示されるように、ガスタービン１３の負荷率と、ダンパ１３０の開度との対応関係を示すものである。すなわち、関数部Ｍ１は、測定値ＰＶ１が入力されると、当該測定値ＰＶ１に対応するダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ１を目標値として算出する。関数部Ｍ１は、算出した操作量ＭＶ１を最小値選択部Ｍ６に出力するように構成されている。

ところで、ガスタービン１３の負荷率が小さくなると、ダクト１１０に導入される排ガスの流量が少なくなるので、排ガスが助燃バーナ１８０によって過度に加熱されてしまい、排ガスが比較的高温となる傾向にある。この場合、ダンパ１３０の開度を小さくして、空間Ｖ１を流れる排ガスの流量を増加させることにより、空間Ｖ１内における排ガスの温度上昇が抑制される。これとは逆に、ガスタービン１３の負荷率が大きくなると、ダクト１１０に導入される排ガスの流量が多くなるので、助燃バーナ１８０によって排ガスが加熱され難くなり、排ガスが比較的低温となる傾向にある。この場合、ダンパ１３０の開度を大きくして、空間Ｖ１を流れる排ガスの流量を低下させることにより、空間Ｖ１内における排ガスの温度低下が抑制される。すなわち、ガスタービン１３の負荷率に応じて、ダンパ１３０の開度を調節すれば、空間Ｖ１内における排ガスの温度を制御することができる。このように、ガスタービン１３の負荷率とダンパ１３０の開度（空間Ｖ１内における排ガスの流量）とは対応関係にあり、当該対応関係は、シミュレーション（伝熱計算）によって予め推定することができる。関数部Ｍ１の関数は、例えば、ガスタービン１３の負荷率が２５％、５０％、７５％、１００％などの条件下でのダンパ１３０の推定開度（空間Ｖ１内における排ガスの推定流量）を、伝熱計算により予め算出することにより、得られたものであってもよい。

ガスタービン１３の負荷率に応じたダンパ１３０の推定開度は、外部条件に応じて異なる値となり得る。そのため、関数部Ｍ１は、当該外部条件に応じた複数の関数を保持していてもよい。ダンパ１３０の推定開度を計算する際には、関数部Ｍ１は、その時点の外部条件に最も適合する関数を選択してもよい。外部条件としては、例えば、ガスタービン１３の種類（機種）、ガスタービン１３の吸気温度、蒸気タービン２１の蒸気条件、伝熱管の配列態様などが挙げられる。

計算部Ｍ２は、空間Ｖ１を流れる排ガスの温度の閾値Ｔｔｈと、温度センサＳＥ２が検出した排ガスの温度の測定値ＰＶ２との偏差ＰＶ２－Ｔｔｈを計算するように構成されている。計算部Ｍ２は、算出した値をＰＩＤ制御部Ｍ３に出力するように構成されている。閾値Ｔｔｈは、作業者によって予め入力される任意の値であってもよい。閾値Ｔｔｈは、例えば８００℃程度であってもよい。

計算部Ｍ２は、当該偏差が負の場合には０を出力し、当該偏差が０以上の場合には、当該偏差をＰＩＤ制御部Ｍ３に出力するように構成されていてもよい。すなわち、計算部Ｍ２は、測定値ＰＶ２が所定の閾値Ｔｔｈを超えたか否かを判断するように構成されていてもよい。閾値Ｔｔｈは、排熱回収設備１００（例えば、ダクト１１０、助燃バーナ１８０など）の耐熱温度に応じた値に設定されていてもよい。

ＰＩＤ制御部Ｍ３は、計算部Ｍ２からの出力をＰＩＤ演算し、ダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ２（第２の目標値）を算出するように構成されている。ＰＩＤ制御部Ｍ３は、算出した操作量ＭＶ２を最小値選択部Ｍ６に出力するように構成されている。

ところで、計算部Ｍ２から０が出力された場合には、空間Ｖ１内における排ガスによって排熱回収設備１００が影響を受けない。この場合、ＰＩＤ制御部Ｍ３は、現在のダンパ１３０の開度を変更しない値を操作量ＭＶ２として算出する。これにより、現在のダンパ１３０の開度が維持される。

一方、計算部Ｍ２から正の値の偏差が出力された場合には、空間Ｖ１内における排ガスの熱によって排熱回収設備１００が熱歪みなどの影響を受ける可能性が生ずる。この場合、ＰＩＤ制御部Ｍ３は、当該偏差に応じてダンパ１３０の開度が小さくなるような大きさの操作量ＭＶ２を算出する。これにより、空間Ｖ１内の排ガスの流量が増加して空間Ｖ１内の温度が低下するので、空間Ｖ１内における排ガスの熱による排熱回収設備１００への影響が抑制される。すなわち、ＰＩＤ制御部Ｍ３は、温度センサＳＥ２によって測定された測定値ＰＶ２が閾値Ｔｔｈを超えたと判断したときに、空間Ｖ１内の排ガスの流量を大きくするように構成されていてもよい。

計算部Ｍ４は、所定の目標値ＳＶ１と、流量センサＳＥ３が検出したボイラ給水の流量の測定値ＰＶ３との偏差ＳＶ１－ＰＶ３を計算するように構成されている。計算部Ｍ４は、算出した値をＰＩＤ制御部Ｍ５に出力するように構成されている。目標値ＳＶ１は、作業者によって予め入力される任意の値であってもよい。目標値ＳＶ１は、例えば１トン／ｈ程度であってもよい。

ＰＩＤ制御部Ｍ５は、計算部Ｍ４からの出力をＰＩＤ演算し、ダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ３（第３の目標値）を算出するように構成されている。ＰＩＤ制御部Ｍ５は、算出した操作量ＭＶ３を最小値選択部Ｍ６に出力するように構成されている。

例えば、測定値ＰＶ３が目標値ＳＶ１以下である場合（偏差が０以上の場合）には、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が比較的少なくなっており、過熱器１６０を流れる蒸気の温度変動が生ずる懸念がある。そこで、ダンパ１３０の開度が小さくなるような操作量ＭＶ３が算出される。こうして算出された操作量ＭＶ３に基づいてダンパ１３０の開度が制御されると、空間Ｖ１内の排ガスの流量が増加して、空間Ｖ１内の排ガスと過熱器１６０を流れる蒸気との熱交換量が多くなるので、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が多くなる。一方、測定値ＰＶ３が目標値ＳＶ１より大きい場合（偏差が負である場合）には、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が比較的多くなっており、蒸発器１５０及び節炭器１４０での熱交換量が減少し、助燃バーナ１８０における追い焚き燃料の消費量が増加する。そこで、ダンパ１３０の開度が大きくなるような操作量ＭＶ３が算出される。こうして算出された操作量ＭＶ３に基づいてダンパ１３０の開度が制御されると、空間Ｖ１内の排ガスの流量が低下して、空間Ｖ１内の排ガスと過熱器１６０を流れる蒸気との熱交換量が減少するので、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が少なくなる。すなわち、ＰＩＤ制御部Ｍ５は、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量の目標値に基づいて、操作量ＭＶ３を算出するように構成されていてもよい。

最小値選択部Ｍ６は、関数部Ｍ１において算出された操作量ＭＶ１と、ＰＩＤ制御部Ｍ３において算出された操作量ＭＶ２と、ＰＩＤ制御部Ｍ５において算出された操作量ＭＶ３とのうちから、最小の操作量を最小値ＭＶｍｉｎとして選択するように構成されている。最小値選択部Ｍ６は、選択した最小値ＭＶｍｉｎを可変操作部Ｍ８に出力するように構成されている。最小値選択部Ｍ６は、関数部Ｍ１、ＰＩＤ制御部Ｍ３及びＰＩＤ制御部Ｍ５のうち最小値ＭＶｍｉｎを示さない操作量を算出した要素（以下、「残余の要素」という。）を特定し、その情報を積分停止部Ｍ７に出力するように構成されている。

積分停止部Ｍ７は、最小値選択部Ｍ６から出力された情報に基づいて、残余の要素における積分演算を停止させるように構成されている。例えば、最小値選択部Ｍ６において操作量ＭＶ１が最小値ＭＶｍｉｎとして選択された場合、積分停止部Ｍ７は、積分演算を含んでいるＰＩＤ制御部Ｍ３，５に対して積分演算の停止信号を出力してもよい。最小値選択部Ｍ６において操作量ＭＶ２が最小値ＭＶｍｉｎとして選択された場合、積分停止部Ｍ７は、積分演算を含んでいるＰＩＤ制御部Ｍ５に対して積分演算の停止信号を出力してもよい。最小値選択部Ｍ６において操作量ＭＶ３が最小値ＭＶｍｉｎとして選択された場合、積分停止部Ｍ７は、積分演算を含んでいるＰＩＤ制御部Ｍ３に対して積分演算の停止信号を出力してもよい。

ここで、積分停止部Ｍ７が存在しない場合（積分演算の停止が行われない場合）に、例えば、操作量ＭＶ１が６０％、操作量ＭＶ２が４５％、操作量ＭＶ３が５０％として算出され、最小値選択部Ｍ６において操作量ＭＶ２が最小値ＭＶｍｉｎとして選択された状況を仮定する。このとき、ＰＩＤ制御部Ｍ５においては、偏差ＳＶ１－ＰＶ３が残ったまま積分演算が継続されるので、ＰＩＤ制御部Ｍ５において算出される操作量ＭＶ３は、時間の経過に伴い５０％から上昇していく。そのため、最小値選択部Ｍ６は、上昇後の操作量ＭＶ３の大きさを操作量ＭＶ２が追い越すまで、操作量ＭＶ２を最小値ＭＶｍｉｎとして選択し続けることとなる。一方、ＰＩＤ制御部Ｍ５の積分演算が積分停止部Ｍ７によって停止されている場合には、ＰＩＤ制御部Ｍ５において算出される操作量ＭＶ３は、時間が経過しても５０％のままとなる。そのため、最小値選択部Ｍ６は、操作量ＭＶ２が５０％を超えたタイミングで、操作量ＭＶ３を最小値ＭＶｍｉｎとして選択する。

可変操作部Ｍ８は、最小値選択部Ｍ６において選択された最小値ＭＶｍｉｎを補正して補正操作量ＭＶを算出するように構成されている。可変操作部Ｍ８は、算出した補正操作量ＭＶに基づいてダンパ１３０の開度を調節するように構成されている。

可変操作部Ｍ８は、例えば、ダンパ１３０の開度が最小値ＭＶｍｉｎとなるまで徐々に変化するように、補正操作量ＭＶを算出してもよい。一つの例として、可変操作部Ｍ８は、最小値ＭＶｍｉｎとなるまで１分間にα％（例えば１０％）の変化量で連続的に又は間欠的にダンパ１３０の開度を変化させるように、補正操作量ＭＶを算出してもよい。可変操作部Ｍ８は、例えば、ダンパ１３０の現在の開度が最小値ＭＶｍｉｎよりも大きい場合、すなわち、ダンパ１３０の開度が小さくなるようにダンパ１３０の開度が調節される場合に限り、ダンパ１３０の開度を可変操作してもよい。

計算部Ｍ９は、所定の目標値ＳＶ２と、温度センサＳＥ４が検出した過熱蒸気の温度の測定値ＰＶ４との偏差ＳＶ２－ＰＶ４を計算するように構成されている。計算部Ｍ９は、算出した値をＰＩＤ制御部Ｍ１０に出力するように構成されている。目標値ＳＶ２は、蒸気タービン２１の蒸気条件に応じて設定される任意の値であってもよい。目標値ＳＶ２は、例えば、５４０℃～５５０℃程度であってもよい。

ＰＩＤ制御部Ｍ１０は、計算部Ｍ９からの出力をＰＩＤ演算し、バルブ１７０の開度の操作量ＭＶ４を算出するように構成されている。ＰＩＤ制御部Ｍ１０は、算出した操作量ＭＶ４に基づいてバルブ１７０の開度を調節するように構成されている。

例えば、測定値ＰＶ４が目標値ＳＶ２以下である場合（偏差が０以上の場合）には、バルブ１７０の開度が小さくなるような操作量ＭＶ４が算出される。これにより、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が減り、過熱蒸気がボイラ給水によって冷却され難くなるので、過熱蒸気の温度上昇が促進される。一方、測定値ＰＶ４が目標値ＳＶ２より大きい場合（偏差が負である場合）には、バルブ１７０の開度が大きくなるような操作量ＭＶ４が算出される。これにより、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が増え、過熱蒸気がボイラ給水によって冷却されやすくなるので、過熱蒸気の温度低下が促進される。

計算部Ｍ１１は、所定の目標値ＳＶ３と、流量センサＳＥ５が検出した過熱蒸気の流量の測定値ＰＶ５との偏差ＳＶ３－ＰＶ５を計算するように構成されている。計算部Ｍ１１は、算出した値をＰＩＤ制御部Ｍ１２に出力するように構成されている。目標値ＳＶ３は、蒸気タービン２１の蒸気条件に応じて設定される任意の値であってもよい。目標値ＳＶ３は、例えば、７０トン／ｈ～１００トン／ｈ程度であってもよい。

ＰＩＤ制御部Ｍ１２は、計算部Ｍ１１からの出力をＰＩＤ演算し、バルブ１８１の開度の操作量ＭＶ５を算出するように構成されている。ＰＩＤ制御部Ｍ１２は、算出した操作量ＭＶ５に基づいてバルブ１８１の開度を調節するように構成されている。

例えば、測定値ＰＶ５が目標値ＳＶ３以下である場合（偏差が０以上の場合）には、バルブ１８１の開度が大きくなるような操作量ＭＶ５が算出される。これにより、助燃バーナ１８０への燃料の供給量が増加するので、排熱回収設備１００においてより多くの過熱蒸気が生成される。一方、測定値ＰＶ５が目標値ＳＶ３より大きい場合（偏差が負である場合）には、バルブ１８１の開度が小さくなるような操作量ＭＶ５が算出される。これにより、助燃バーナ１８０への燃料の供給量が少なくなるので、排熱回収設備１００における過熱蒸気の生成量が抑制される。

［作用］
以上の例によれば、仕切部１２０によってダクト１１０の内部が空間Ｖ１と空間Ｖ２とに区画され、空間Ｖ１内に助燃バーナ１８０及び過熱器１６０が配置されていると共に、空間Ｖ１を流れる排ガスの流量がダンパ１３０によって調節されている。そのため、ダクト１１０に導入された排ガスの一部が、空間Ｖ１を流れて助燃バーナ１８０で加熱され、その後、過熱器１６０において蒸気を加熱する。したがって、過熱蒸気の生成条件に応じて、適切な量の排ガスを、助燃バーナ１８０によって適切な温度まで加熱することができる。その結果、助燃バーナ１８０における追い焚き燃料の消費が抑制されるので、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能となる。

以上の例によれば、仕切部１２０は、ダクト１１０の延在方向に沿って延びるようにダクト１１０内に配置されている。そのため、仕切部１２０が存在しない形態と比較して、空間Ｖ１内を流通する排ガスの流速の低下が抑制される。したがって、空間Ｖ１内において排ガスが乱流となりやすく、温度境界層が薄くなるので、排ガスと過熱器１６０との間での熱交換効率を高めることができる。その結果、過熱器１６０のコンパクト化を図ることが可能となる。

以上の例によれば、ガスタービン１３において発電に用いられたガスを、排熱回収設備１００において過熱蒸気の生成のためにさらに用いることができる。そのため、排熱回収システム１全体としてのエネルギー効率をより向上させることが可能となる。

以上の例によれば、過熱器１６０で生成された過熱蒸気の温度が変動したときに、それに合わせてバルブ１７０の開度が調節され、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量が変動する。そして、ＰＩＤ制御部Ｍ５は、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量に基づいて、操作量ＭＶ３を算出するように構成されうる。この場合、過熱器１６０へのボイラ給水の供給量の変動が抑制されうる。そのため、例えば、当該供給量を少量で且つ略一定量に保持したまま、過熱蒸気を生成することができる。したがって、助燃バーナ１８０における追い焚き燃料の消費量を抑制することが可能となる。

以上の例によれば、ＰＩＤ制御部Ｍ３は、温度センサＳＥ２によって測定された測定値ＰＶ２が閾値Ｔｔｈを超えたと判断したときに、空間Ｖ１内の排ガスの流量を大きくするように構成されうる。この場合、この場合、温度センサＳＥ２によって測定された測定値ＰＶ２が閾値Ｔｔｈを超えると、ダクト１１０に導入される排ガスの多くが空間Ｖ１を流れ、助燃バーナ１８０によって加熱されるので、空間Ｖ１を流れる排ガスの温度が上がりにくくなる。そのため、例えば、ダクト１１０や助燃バーナ１８０の耐熱温度を超えて排ガスが高温になるといった事態を、制御により自動で防止することが可能となる。

以上の例によれば、ダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ１は、負荷率センサＳＥ１が検出したガスタービン１３の負荷率の測定値ＰＶ１に基づいて設定されうる。そのため、ガスタービン１３の負荷率の変動があっても、空間Ｖ１を流れる排ガスの温度の変動が抑制される。したがって、蒸気条件に適合した過熱蒸気を生成することができる。また、例えば、停電等によってガスタービン１３の負荷率が急激に低下して、ダクト１１０や助燃バーナ１８０の耐熱温度を超えて排ガスが高温になるといった事態を、制御により自動で防止することが可能となる。

以上の例によれば、ダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ１は、負荷率センサＳＥ１が検出したガスタービン１３の負荷率の測定値ＰＶ１と、予め設定された関数とに基づいて、算出されうる。この場合、例えば、ガスタービン１３の負荷率とダンパ１３０の開度（空間Ｖ１内における排ガスの流量）との対応関係を、シミュレーション（伝熱計算）によって予め推定しておくことにより、センサ等の装置を付加することなく、ダンパ１３０の開度の操作量ＭＶ１を設定することができる。そのため、コストを抑制しつつ、フィードフォワード制御により、空間Ｖ１を流れる排ガスの温度の変動を抑制することが可能となる。

以上の例によれば、最小値選択部Ｍ６は、操作量ＭＶ１～ＭＶ３のうちから最小の操作量を最小値ＭＶｍｉｎとして選択するように構成されうる。この場合、例えば、空間Ｖ１における排ガスの流量がもっとも増加する値が最小値ＭＶｍｉｎとして選択される。そのため、空間Ｖ１における排ガスの温度が急上昇してしまうような事態を、制御により自動で防止することが可能となる。

以上の例によれば、積分停止部Ｍ７は、最小値選択部Ｍ６から出力された情報に基づいて、残余の要素における積分演算を停止させるように構成されうる。この場合、当該残余の要素に基づいて算出される操作量（操作量ＭＶ２又は操作量ＭＶ３）には偏差が時間的に蓄積されないので、当該操作量が時間的に大きく変動しなくなる。そのため、最小値ＭＶｍｉｎとして選択された当初の操作量が時間の経過に伴って大きくなった際に、最小の値をとる操作量が適切なタイミングで切り替わる。したがって、空間Ｖ１における排ガスの温度をより緻密に制御することが可能となる。

以上の例によれば、可変操作部Ｍ８は、ダンパ１３０の開度が最小値ＭＶｍｉｎとなるまで徐々に変化するように、補正操作量ＭＶを算出しうる。この場合、補正操作量ＭＶが緩やかに変化するので、空間Ｖ１における排ガスの温度変化も緩やかとなる。そのため、空間Ｖ１における排ガスの温度が急激に変化することにより、ダクト１１０等に熱応力が発生してしまうような事態を防止することが可能となる。

以上の例によれば、空間Ｖ１における排ガスの流量を調節するために、空間Ｖ２に配置されたダンパ１３０の開度を調節している。この場合、空間Ｖ１における排ガスの流量の調整を、簡易な構成で簡便に実現することが可能となる。

［変形例］
本明細書における開示はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特許請求の範囲及びその要旨を逸脱しない範囲において、以上の例に対して種々の省略、置換、変更などが行われてもよい。

（１）仕切部１２０は、新規の排熱回収設備１００の建設時にダクト１１０内に設置されてもよい。あるいは、仕切部１２０を備えていない既設の排熱回収設備のダクト１１０内に、仕切部１２０を追加することにより、本開示に係る排熱回収設備１００が構成されてもよい。後者の場合、ダクト１１０の内部に仕切部１２０を追加するという極めて簡単な改造工事により、本開示に係る排熱回収設備１００の各効果を得ることが可能となる。

（２）空間Ｖ１における排ガスの流量が調整可能であれば、ダンパ１３０は、空間Ｖ１に配置されていてもよいし、空間Ｖ２に配置されていてもよいし、空間Ｖ１，Ｖ２の双方に配置されていてもよい。また、空間Ｖ１における排ガスの流量が調整可能であれば、ダンパ１３０に代えて又はダンパ１３０と共に、他の手段（例えば、バルブ）が採用されてもよい。

（３）上記の例のように、過熱器１６０は、空間Ｖ２に配置されていなくてもよい。この場合、本開示に係る排熱回収設備１００の各効果がより顕著に得られる。あるいは、過熱器１６０の一部が空間Ｖ２にも配置されていてもよい。

（４）バイパス流路１７１は、過熱器１６０の中途に代えて、過熱器１６０の入口に接続されていてもよいし、過熱器１６０の出口に接続されていてもよい。

（５）図１及び図５に例示されるように、ダクト１１０のうち上流側の端部は、上流側から下流側に向かうにつれて流路が拡大する拡大部となっていてもよい。この場合、図５に例示されるように、仕切部１２０が拡大部にも配置されていてもよい。あるいは、ダクト１１０は、当該拡大部を有していなくてもよい。すなわち、ダクト１１０の延在方向において、ダクト１１０の流路断面積が略一定とされていてもよい。

（６）図５に例示されるように、仕切部１２０の内部を延びる伝熱管１２１が仕切部１２０の内部に配置されていてもよい。伝熱管１２１の一端は、給水タンク２５に流体的に接続されており、伝熱管１２１の他端は、節炭器１４０又は蒸発器１５０に流体的に接続されていてもよい。この場合、給水タンク２５から供給されるボイラ給水は、伝熱管１２１を流れる際にガスタービン１３からの排ガスと熱交換し、節炭器１４０又は蒸発器１５０に供給される。そのため、仕切部１２０においても排ガスから熱を回収して、ボイラ給水の加熱に利用することができる。したがって、排熱をエネルギーとしてより効率的に回収することが可能となる。

（７）図５に例示されるように、空間Ｖ１内で且つ助燃バーナ１８０よりも上流側に少なくとも一つの整流部材１９０が配置されていてもよい。整流部材１９０は、助燃バーナ１８０に向かう排ガスの流れを整流するように構成されている。この場合、整流部材１９０によって排ガスが助燃バーナ１８０に向けて流れやすくなる。そのため、排ガスを助燃バーナ１８０で効果的に加熱することが可能となる。

複数の整流部材１９０が空間Ｖ１内に配置される場合には、複数の整流部材１９０は、排ガスの流通方向に交差する交差方向に沿って並んでいてもよい。複数の整流部材１９０は、当該交差方向において略等間隔で並んでいてもよいし、異なる間隔で並んでいてもよい。

（８）図５に例示されるように、助燃バーナ１８０が複数のノズル１８２を有している場合には、複数のノズル１８２は、排ガスの流通方向に交差する交差方向に沿って並んでいてもよい。複数のノズル１８２は、当該交差方向において略等間隔で並んでいてもよいし、異なる間隔で並んでいてもよい。

１…排熱回収システム、１０…ガスタービン発電システム、１３…ガスタービン、２０…蒸気タービン発電システム、１００…排熱回収設備、１１０…ダクト、１２０…仕切部、１２１…伝熱管、１３０…ダンパ（流量調節部）、１４０…節炭器、１５０…蒸発器、１６０…過熱器、１７０…バルブ（供給部）、１７１…バイパス流路（供給部）、１８０…助燃バーナ、１８１…バルブ、１９０…整流部材、Ｃｔｒ…コントローラ（制御部）、Ｍ１…関数部、Ｍ２…計算部、Ｍ４…計算部、Ｍ６…最小値選択部、Ｍ７…積分停止部、Ｍ８…可変操作部、ＭＶ１…操作量（第１の目標値）、ＭＶ２…操作量（第２の目標値）、ＭＶ３…操作量（第３の目標値）、ＳＥ１…負荷率センサ、ＳＥ２…温度センサ（測定部）、ＳＥ３…流量センサ、Ｖ…内部空間、Ｖ１…空間（第１の空間）、Ｖ２…空間（第２の空間）。

Claims (17)

1. 排ガスの熱を利用してボイラ給水を加熱して蒸気を発生させる排熱回収システムであって、
   前記排ガスが流れるように構成されたダクトと、
   前記ダクトの延在方向に沿って延びると共に、前記ダクトの内部空間を第１の空間と第２の空間とに区画するように構成された仕切部と、
   前記仕切部よりも前記排ガスの流通方向下流側に位置するように前記ダクト内に配置されると共に、ボイラ給水から蒸気を生成するように構成された蒸発器と、
   前記第１の空間内で且つ前記蒸発器よりも前記排ガスの流通方向上流側に配置されていると共に、前記蒸発器から供給される蒸気を前記第１の空間を流れる前記排ガスによってさらに加熱して過熱蒸気を生成するように構成された過熱器と、
   前記蒸発器よりも前記排ガスの流通方向下流側に位置するように前記ダクト内に配置されると共に、前記ボイラ給水を予熱して前記蒸発器に供給するように構成された節炭器と、
   前記第１の空間内で且つ前記過熱器よりも前記排ガスの流通方向上流側に配置されていると共に、前記第１の空間を流れる前記排ガスを加熱するように構成された助燃バーナと、
   前記第１の空間における前記排ガスの流量を調節可能に構成された流量調節部と、
   前記流量調節部による調節量を制御するように構成された制御部とを備える、排熱回収システム。
2. 前記仕切部の内部を延びるように設けられると共に、前記仕切部の内部を流通した後のボイラ給水を前記蒸発器又は前記節炭器に供給するように構成された伝熱管をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記過熱器は前記第２の空間には配置されていない、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１の空間内で且つ前記助燃バーナよりも前記排ガスの流通方向上流側に配置されていると共に、前記助燃バーナに向かう前記排ガスの流れを整流するするように構成された整流部材をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 燃焼ガスの燃焼により発電すると共に、燃焼後のガスを前記排ガスとして前記ダクトの入口に導入するように構成されたガスタービンをさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
6. ボイラ給水を前記過熱器に供給するように構成された供給部をさらに備え、
   前記制御部は、前記供給部による前記過熱器へのボイラ給水の供給量に基づいて前記流量調節部による調節量の目標値を算出する処理を実行するように構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記第１の空間において前記助燃バーナと前記過熱器との間を流れる前記排ガスの温度を測定するように構成された測定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記測定部によって測定された温度が所定の閾値を超えたと判断した場合に、前記第１の空間における前記排ガスの流量が大きくなるように前記流量調節部による調節量の目標値を算出する処理を実行するように構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 燃焼ガスの燃焼により発電すると共に、燃焼後のガスを前記排ガスとして前記ダクトの入口に導入するように構成されたガスタービンをさらに備え、
   前記制御部は、前記ガスタービンの負荷率に基づいて前記流量調節部による調節量の目標値を算出する処理を実行するように構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記ガスタービンの負荷率に基づいて前記目標値を算出する前記処理は、前記第１の空間における前記排ガスの流量が、前記ガスタービンの負荷率に応じて予め算出された推定流量となるように、前記目標値を設定することを含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記制御部は、複数の要素に基づいてそれぞれ算出した前記目標値のうち最小値を用いて、前記流量調節部による調節量を調節する処理を実行するように構成されている、請求項６～９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記制御部は、前記複数の要素のうち前記目標値が前記最小値を示さない残余の要素について、積分演算を停止する処理を実行するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記制御部は、算出した前記目標値となるまで前記流量調節部による調節量を徐々に変化させる処理を実行するように構成されている、請求項６～１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. ボイラ給水を前記過熱器に供給するように構成された供給部と、
    前記第１の空間において前記助燃バーナと前記過熱器との間を流れる前記排ガスの温度を測定するように構成された測定部と、
    燃焼ガスの燃焼により発電すると共に、燃焼後のガスを前記排ガスとして前記ダクトの入口に導入するように構成されたガスタービンとをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記ガスタービンの負荷率に基づいて前記流量調節部による調節量の第１の目標値を算出する第１の処理と、
    前記測定部によって測定された温度が所定の閾値を超えたと判断した場合に、前記第１の空間における前記排ガスの流量が大きくなるように前記流量調節部による調節量の第２の目標値を算出する第２の処理と、
    前記供給部による前記過熱器へのボイラ給水の供給量に基づいて前記流量調節部による調節量の第２の目標値を算出する第３の処理と、
    前記第１～第３の目標値のうち最小値を用いて、前記流量調節部による調節量を調節する第４の処理とを実行するように構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記第１の処理は、前記第１の空間における前記排ガスの流量が、前記ガスタービンの負荷率に応じて予め算出された推定流量となるように、前記流量調節部による調節量の目標値を設定することを含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記制御部は、前記第１～第３の処理のうち前記最小値を示さない目標値を算出した処理について、積分演算を停止する第５の処理をさらに実行するように構成されている、請求項１３又は１４に記載のシステム。
16. 前記制御部は、前記最小値となるまで前記流量調節部による調節量を徐々に変化させる処理を実行するように構成されている、請求項１３～１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記流量調節部は、前記第２の空間に配置されたダンパであり、
    前記流量調節部による調節量は、前記ダンパの開度である、請求項１～１６のいずれか一項に記載のシステム。

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