JP2656352B2 - Coal gasification power plant - Google Patents

Coal gasification power plant

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JP2656352B2 JP15571589A JP15571589A JP2656352B2 JP 2656352 B2 JP2656352 B2 JP 2656352B2 JP 15571589 A JP15571589 A JP 15571589A JP 15571589 A JP15571589 A JP 15571589A JP 2656352 B2 JP2656352 B2 JP 2656352B2
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    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は石炭ガス化発電プラントに係り、特にプラン
ト制御装置の改良により運転の安定化を図った石炭ガス
化発電プラントに関する。
The present invention relates to a coal gasification power generation plant, and more particularly to a coal gasification power generation plant whose operation is stabilized by improving a plant control device. .

(従来の技術) 石炭ガス化発電プラントは、石炭をガス燃料化し、そ
のガスを作動流体源としてガスタービンならびに圧縮機
を回転駆動させるとともに、発電機を回転駆動させるも
のであって、エネルギー有効活用、公害問題の優位性な
どの点で注目をあびている。
(Prior art) A coal gasification power generation plant turns coal into gaseous fuel, and uses the gas as a working fluid source to rotationally drive a gas turbine and a compressor, and also to rotationally drive a generator, which makes effective use of energy. , Attention has been paid to the superiority of pollution issues.

この発電プラントのうち石炭ガス化複合発電プラント
は、ガスタービンの排熱をボイラに導き、排熱による熱
交換で得た蒸気と、ガス化炉の熱交換器(冷却器)で得
られた蒸気とを、蒸気タービンに導いて発電を行なうも
ので、熱回収能力が極めて高いという大きな特徴を有す
る。
Among the power plants, the integrated coal gasification combined cycle power plant leads the exhaust heat of the gas turbine to the boiler, and the steam obtained by heat exchange by the exhaust heat and the steam obtained by the heat exchanger (cooler) of the gasification furnace. Are conducted to a steam turbine to generate power, and have a great feature that the heat recovery capability is extremely high.

第2図はこのような石炭ガス化複合発電プラントシス
テムを示す概略系統図である。
FIG. 2 is a schematic system diagram showing such an integrated coal gasification combined cycle power plant system.

粗ガスを作り出すためのガス化炉1に、石炭量調整装
置2を経て石炭が送られるとともに、酸化剤量調整装置
3を経て空気等の酸化剤が送り込まれる。
Coal is sent to a gasification furnace 1 for producing a crude gas through a coal amount adjusting device 2 and an oxidant such as air is sent through an oxidant amount adjusting device 3.

ガス化炉1で作り出された粗ガスは、ガスクーラ4を
経てガス精製装置5に送り込まれ、ここで燃料ガスが精
製される。燃料ガスは、燃料圧力調整弁6および燃料流
量調整弁7を経て燃焼器8に送られ、圧縮機9で昇圧さ
れた空気により燃焼される。この燃焼ガスによってガス
タービン10を駆動し、発電機11により発電を行なう。な
お、圧縮機9により昇圧された空気は、電動機13によっ
て駆動される昇圧圧縮機12でさらに昇圧され、酸化剤流
量調整装置3へ供給される。
The crude gas produced in the gasification furnace 1 is sent to a gas purifier 5 via a gas cooler 4, where the fuel gas is refined. The fuel gas is sent to the combustor 8 via the fuel pressure regulating valve 6 and the fuel flow regulating valve 7, and is burned by the air pressurized by the compressor 9. The gas turbine 10 is driven by the combustion gas, and power is generated by the generator 11. The air pressurized by the compressor 9 is further pressurized by the pressurized compressor 12 driven by the electric motor 13 and supplied to the oxidizing agent flow control device 3.

一方、燃焼ガスはガスタービン10を駆動した後に、ガ
スタービン10の排ガスとして排熱回収ボイラ15に送り出
される。この排熱回収ボイラ15は、排ガスの流れに対し
て上流から順に、スーパヒータ16,エバポレータ17、エ
コノマイザ18を有しており、ここで排ガスの熱エネルギ
ー回収がなされ、これらの熱交換器によって蒸気が発生
する。つまり、エコノマイザ18によって加熱された給水
の一部が、ガスクーラドラム14に送られ、残りは蒸気ド
ラム19に送られる。ガスクーラドラム14に送られた給水
は、ガスクーラ4を経てガスクーラドラム14に循環し、
この間で発生する蒸気はガスクーラドラム14からスーパ
ーヒータ16に送られる。蒸気ドラム19に送られた給水
は、エバポレータ17を経て再び蒸気ドラム19に戻され、
この間で発生する蒸気もスーパヒータ16に送られる。
On the other hand, after driving the gas turbine 10, the combustion gas is sent to the exhaust heat recovery boiler 15 as exhaust gas of the gas turbine 10. The exhaust heat recovery boiler 15 has a super heater 16, an evaporator 17, and an economizer 18 in order from the upstream with respect to the flow of the exhaust gas, where heat energy of the exhaust gas is recovered, and steam is generated by these heat exchangers. Occur. That is, a part of the supply water heated by the economizer 18 is sent to the gas cooler drum 14, and the rest is sent to the steam drum 19. The feedwater sent to the gas cooler drum 14 circulates through the gas cooler 4 to the gas cooler drum 14,
The steam generated during this time is sent from the gas cooler drum 14 to the super heater 16. The feed water sent to the steam drum 19 is returned to the steam drum 19 again via the evaporator 17,
The steam generated during this time is also sent to the superheater 16.

スーパヒータ16によって生成された乾き蒸気は、蒸気
加減弁20を経て蒸気タービン21に送られ、発電機22の駆
動つまり発電に供される。蒸気タービン21を駆動するこ
とによりエネルギを失った蒸気は復水器23に送られ、こ
こで冷却水と間接熱交換がなされ、ほぼ常温化されて水
に戻る。この水は、給水加熱器24、脱気器25を経てエコ
ノマイザ18に送られ、再度蒸気化がなされる。
The dry steam generated by the superheater 16 is sent to a steam turbine 21 via a steam control valve 20, and is used for driving a generator 22, that is, power generation. The steam that has lost energy by driving the steam turbine 21 is sent to a condenser 23 where indirect heat exchange is performed with the cooling water, where the steam is returned to water at almost normal temperature. This water is sent to the economizer 18 via the feed water heater 24 and the deaerator 25, and is again vaporized.

ところで、プラント全体の運用には公知の如く、ガス
タービン追従モードと、ガス化炉追従モードとが行なわ
れており、目的に応じてこのいずれかのモードが選択さ
れる。
By the way, as is well known in the operation of the entire plant, a gas turbine following mode and a gasifier following mode are performed, and any one of these modes is selected according to the purpose.

ガスタービン追従モードは、ガス化炉1、石炭量調節
装置2および酸化剤量調整装置3等からなるガス化炉設
備が負荷制御を行い、燃焼器8、圧縮機9、ガスタービ
ン10、発電気11、燃料圧力調整弁6、燃料流量調整弁7
等からなるガスタービン設備が、ガスタービン入口ガス
圧力(またはガス精製設備入口ガス圧力)を制御するモ
ードである。
In the gas turbine follow-up mode, the gasification furnace equipment including the gasification furnace 1, the coal amount adjusting device 2, the oxidizing agent amount adjusting device 3 and the like performs load control, and the combustor 8, the compressor 9, the gas turbine 10, the electricity generation 11, fuel pressure control valve 6, fuel flow control valve 7
This is a mode in which the gas turbine equipment configured as described above controls the gas pressure at the gas turbine inlet (or the gas pressure at the gas purification equipment inlet).

また、ガス化炉追従モードは、ガスタービン設備が負
荷制御を行い、ガス化炉設備がガスタービン入口ガス圧
力を制御するモードである。
The gasification furnace follow-up mode is a mode in which the gas turbine equipment controls the load and the gasification equipment controls the gas pressure at the gas turbine inlet.

一般的に、ガス化炉追従モードは、要求発電量に対し
て大きな遅れがなく発電を行える利点があるが、ガス化
炉1から供給されるガス圧力が、大きな遅れを伴ってい
るため、特に負荷変化時にガス圧力が大きく変動する欠
点がある。
Generally, the gasification furnace follow-up mode has an advantage that power generation can be performed without a large delay with respect to a required power generation amount. However, since the gas pressure supplied from the gasification furnace 1 is accompanied by a large delay, There is a disadvantage that the gas pressure fluctuates greatly when the load changes.

一方、ガスタービン追従モードは、ガス化炉追従モー
ドとは逆に、負荷変化時等においても、ガス圧力の大き
な変動もなく、安定状態を保つという利点があるが、発
電出力は発生するガスの遅れに伴って変化するため、負
荷変化時には、大きく制御が遅延するという欠点があ
る。
On the other hand, the gas turbine follow-up mode has the advantage of maintaining a stable state without a large change in the gas pressure even when the load changes, etc. There is a drawback that when the load changes, the control is greatly delayed because it changes with the delay.

即ち、負荷要求の見地からは、ガス化炉追従モードに
利点があり、システムの安定運転、つまり機器の消耗防
止の見地からは、ガスタービン追従モードに利点があ
る。
That is, there is an advantage in the gasifier follow-up mode from the viewpoint of load demand, and there is an advantage in the gas turbine follow-up mode from the viewpoint of stable operation of the system, that is, prevention of equipment consumption.

石炭ガス化発電プラントは、ガス化炉内温度が1400〜
1600℃という高温となるため一般の金属材料では対応で
きず、レンガ等を用いて対処しているが、炉内温度など
の炉内環境の急変は、レンガの消耗を加速させる要因と
なる。しかるに、運用形態としては、システムのより安
定な運用を望むため、ガスタービン追従モードでの運用
が多く用いられる。
The coal gasification power plant has a gasifier temperature of 1400 ~
Since the temperature is as high as 1600 ° C., general metal materials cannot cope with the problem, and bricks and the like are used. However, sudden changes in the furnace environment such as the furnace temperature accelerate the consumption of bricks. However, as the operation mode, the operation in the gas turbine following mode is often used in order to operate the system more stably.

第3図はガスタービン追従モードによる従来の制御回
路の一例を示すものである。
FIG. 3 shows an example of a conventional control circuit in a gas turbine following mode.

図には、ガス化炉1、石炭量調整装置2および酸化剤
量調整装置3からなるガス化炉設備と、燃焼器8、圧縮
機9、ガスタービン10、発電気11、燃料圧力調整弁6お
よび燃料流量調整弁7からなるガスタービン設備とが示
されている。
FIG. 1 shows a gasifier facility including a gasifier 1, a coal amount controller 2 and an oxidizer amount controller 3, a combustor 8, a compressor 9, a gas turbine 10, a power generator 11, and a fuel pressure control valve 6. And a gas turbine facility comprising a fuel flow control valve 7.

ガスタービン設備の発電機11の発電機出力検出器26が
設けられ、また燃料圧力調整弁6の上流側に入口圧力検
出器27が設けられ、さらに燃料流量調整弁7の上流側に
入口圧力検出器28が設けられている。これら発電機出力
検出器26および各入口圧力検出器27、28からの検出信号
101、102、103が、それぞれプラント制御装置29に入力
されるようになっている。
A generator output detector 26 of the generator 11 of the gas turbine equipment is provided, an inlet pressure detector 27 is provided upstream of the fuel pressure regulating valve 6, and an inlet pressure detector is provided upstream of the fuel flow regulating valve 7. A vessel 28 is provided. Detection signals from the generator output detector 26 and the inlet pressure detectors 27 and 28
101, 102, and 103 are input to the plant control device 29, respectively.

プラント制御装置29は、ガス化炉制御部30、ガスター
ビン制御部31、負荷制御部32および圧力制御部33より構
成されている。
The plant control device 29 includes a gasification furnace control unit 30, a gas turbine control unit 31, a load control unit 32, and a pressure control unit 33.

負荷制御部32では、増操作器34または減操作器35によ
って操作される負荷設定器36から負荷設定信号104が出
力され、負荷変化率制限器37へ入力される。この負荷変
化率制限器37においては、予め選定された変化率の値で
負荷設定信号104が増加または減少された後、出力信号1
05として出力される。そして、その出力信号105と、プ
ラント制御装置29へ入力された発電機出力検出器26の出
力信号101とが、減算器38において減算処理され、得ら
れた偏差信号106が比例積分要素39に入力され、比例積
分演算がなされる。比例積分処理後の値はガス化炉制御
指令信号107としてガス化炉制御部30へ入力され、この
ガス化炉制御指令信号107に基づいて、石炭と酸化剤そ
れぞれの投入量が制御演算され、その後石炭量調整装置
2の制御指令信号108および酸化剤量調整装置3の制御
指令信号109として出力される。
In the load control unit 32, a load setting signal 104 is output from the load setting device 36 operated by the increasing operation device 34 or the decreasing operation device 35, and is input to the load change rate limiter 37. In the load change rate limiter 37, after the load setting signal 104 is increased or decreased by a value of a change rate selected in advance, the output signal 1
Output as 05. Then, the output signal 105 and the output signal 101 of the generator output detector 26 input to the plant control device 29 are subjected to subtraction processing in the subtractor 38, and the obtained deviation signal 106 is input to the proportional integration element 39. Then, a proportional integral calculation is performed. The value after the proportional integration process is input to the gasifier control unit 30 as a gasifier control command signal 107, and based on the gasifier control command signal 107, the input amounts of the coal and the oxidizer are controlled and calculated, Thereafter, it is output as a control command signal 108 of the coal amount adjusting device 2 and a control command signal 109 of the oxidizing agent amount adjusting device 3.

一方、圧力制御部33では、増操作器40または減操作器
41によって操作される圧力設定器42から圧力設定信号11
0が出力され、圧力変化率制限器43へ入力される。圧力
変化率制限器43においては、予め設定された変化率の値
で圧力設定信号110が増加または減少された後、出力信
号111として出力される。そして、この出力信号111と、
プラント制御装置29へ入力された燃料圧力調節弁6の入
口圧力検出器27からの出力信号102とが、減算器44にお
いて減算処理され、ここで得られた偏差信号112が比例
積分要素45に入力され、比例積分演算がなされる。比例
積分処理後の値は、ガスタービン制御指令信号113とし
てガスタービン制御部31へ入力され、このガスタービン
制御指令信号113に基づいて燃料ガス流量が制御演算さ
れた後、燃料流量調整弁7に制御指令信号114として出
力される。
On the other hand, in the pressure control unit 33, the increasing operation device 40 or the decreasing operation device
Pressure setting signal 11 from pressure setter 42 operated by 41
0 is output and input to the pressure change rate limiter 43. In the pressure change rate limiter 43, after the pressure setting signal 110 is increased or decreased by a value of the change rate set in advance, it is output as an output signal 111. And this output signal 111,
The output signal 102 from the inlet pressure detector 27 of the fuel pressure control valve 6 input to the plant control device 29 is subjected to subtraction processing in the subtractor 44, and the deviation signal 112 obtained here is input to the proportional integration element 45. Then, a proportional integral calculation is performed. The value after the proportional integration process is input to the gas turbine control unit 31 as a gas turbine control command signal 113. After the fuel gas flow rate is control-calculated based on the gas turbine control command signal 113, the value is supplied to the fuel flow control valve 7. It is output as a control command signal 114.

なお、燃料流量調整弁7のガス入口圧力検出器28から
の信号103はガスタービン制御部31に入力される。ガス
タービン制御部31での演算結果により制御信号115が燃
料圧力調整弁6に出力され、この制御信号115によって
燃料圧力調整弁6が燃料流量調整弁7のガス入口圧力を
常に一定となるように保つとともに、異常時等に燃料を
急激に遮断するように制御される。
The signal 103 from the gas inlet pressure detector 28 of the fuel flow control valve 7 is input to the gas turbine controller 31. The control signal 115 is output to the fuel pressure regulating valve 6 based on the calculation result in the gas turbine control unit 31, and the control signal 115 causes the fuel pressure regulating valve 6 to always keep the gas inlet pressure of the fuel flow regulating valve 7 constant. It is controlled so that the fuel is cut off suddenly in the event of an abnormality or the like.

以上のプラント制御装置29の構成により、ガス化炉設
備が負荷制御を、またガスタービン設備が圧力制御を行
うため、要求負荷を得るとともに、ガス系内圧力を所望
の値にすることが可能となる。
With the configuration of the plant control device 29 described above, the gasifier facility performs load control, and the gas turbine facility performs pressure control, so that the required load can be obtained and the gas system pressure can be set to a desired value. Become.

(発明が解決しようとする課題) 近年、ガスタービン入口温度の上限値に関しては、タ
ービン翼および燃焼器等の冷却技術の向上が目ざまし
く、1300〜1400℃程度を設計点としたガスタービンが実
用化されるようになり、さらには、セラミックによるタ
ービン翼、燃焼器の開発も進んでおり、タービン入口温
度設計定格点は、今後益々上昇していくものと思われ
る。特に石炭ガス化発電プラントにおいては、ガスター
ビン入口温度が1300℃程度で運用されるガスタービンを
用いて、蒸気タービンとの複合発電を行った場合、蒸気
タービンか、またはそれ以上の熱効率が得られるとの試
算もあり、ガスタービン入口温度の高温化に関しては、
特に関心の置かれる部分でもある。
(Problems to be Solved by the Invention) In recent years, regarding the upper limit value of the gas turbine inlet temperature, the cooling technology of turbine blades and combustors has been remarkably improved. As turbine blades and combustors made of ceramics are being developed, the turbine inlet temperature design rated point is expected to increase further in the future. Especially in a coal gasification power plant, when using a gas turbine operated at a gas turbine inlet temperature of about 1300 ° C and performing combined power generation with a steam turbine, a steam turbine or higher thermal efficiency can be obtained. According to the trial calculation, regarding the increase of the gas turbine inlet temperature,
It is also of particular interest.

しかし、ガスタービン設備は公知のごとく、圧縮機9
での吸込流量を一定とした場合、燃料投入量の増加に伴
って得られる発電機出力が増加するとともに、燃焼器8
内温度は増加する。そのため、設計点の温度を逸脱する
燃料の増加要求に対しては、ガスタービンを保護するた
めに燃料の増加を制限しなければならず、その制限を行
うための制御回路が、ガスタービン制御部31内に設けら
ている。
However, as is well known, gas turbine equipment has a compressor 9.
When the suction flow rate in the fuel cell is constant, the generator output obtained with an increase in the fuel input increases and the combustor 8
The internal temperature increases. Therefore, in response to a demand for increasing the fuel that deviates from the temperature at the design point, the increase in the fuel must be limited in order to protect the gas turbine. It is provided in 31.

一般に発電用ガスタービンは大気温度15℃、ガスター
ビン入口温度が定格点温度において定格負荷が得られる
ように設計される。そのため、夏場等のように大気温度
が上昇した場合には、空気の密度が軽くなり、またガス
タービンに大気から吸収される空気の体積流量が一定で
あるため、その空気の質量流量は減少する。このため、
ガスタービン入口温度を設計点温度で運用すると、得ら
れる発電電力量が定格点より減少してしまう。したがっ
て、大気温度上昇時の負荷要求信号が定格点であった場
合、ガスタービン制御部31は、定格点ガス流量を得るべ
く、圧力制御部33からの信号に基づいて、燃料流量調整
弁7を開操作するが、ガスタービン入口温度が定格点と
なった時点では、それ以上の燃料増加が行われないよう
に、図示しない制限制御系により、燃料流量調整弁7の
弁開度を制限し、ガスタービンが安全に運用できるよう
にされている。
Generally, a gas turbine for power generation is designed so that a rated load can be obtained at an ambient temperature of 15 ° C. and a gas turbine inlet temperature at a rated point temperature. Therefore, when the atmospheric temperature rises, such as in summer, the density of the air becomes lighter, and the volume flow rate of the air absorbed from the atmosphere by the gas turbine is constant, so the mass flow rate of the air decreases. . For this reason,
If the gas turbine inlet temperature is operated at the design point temperature, the amount of generated power obtained will be lower than the rated point. Therefore, when the load request signal when the atmospheric temperature rises is the rated point, the gas turbine control unit 31 operates the fuel flow control valve 7 based on the signal from the pressure control unit 33 to obtain the rated point gas flow rate. Although the opening operation is performed, when the gas turbine inlet temperature reaches the rated point, the valve opening of the fuel flow control valve 7 is limited by a limit control system (not shown) so that the fuel is not further increased. The gas turbine is designed to operate safely.

ところが、石炭ガス化発電プラントにおけるガスター
ビン制御部31での制限制御動作は、ガスタービン制御部
31への制御指令信号113の非選択を意味する。即ち、ガ
スタービン追従モードにおいては、発生ガス圧力が、ま
たガス化炉追従モードにおいては発生電力が、それぞれ
制御非選択状態となってしまう。特にガスタービン追従
モードにおいては、発生ガス圧力が制御されず、その結
果、ガス圧力は上昇または下降してしまい、本運転モー
ドの運用目的であるシステムの安定な運用がなされなく
なってしまう。
However, the restriction control operation of the gas turbine controller 31 in the coal gasification power plant is based on the gas turbine controller.
This means non-selection of the control command signal 113 to 31. That is, in the gas turbine following mode, the generated gas pressure and in the gasification furnace following mode, the generated power are each in a control non-selection state. In particular, in the gas turbine following mode, the generated gas pressure is not controlled, and as a result, the gas pressure rises or falls, and the stable operation of the system, which is the operation purpose of the present operation mode, is not performed.

本発明はこのような事情な鑑みてなされたもので、ガ
スタービンの制限制御時においても発生ガス圧力が異常
に変動することなく、安定したシステムの運用が行える
石炭ガス化発電プラントを提供するものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a coal gasification power generation plant capable of operating a stable system without abnormal fluctuation of generated gas pressure even during gas turbine limit control. It is.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、石炭をガス化するガス化炉設備と、このガ
ス化炉設備で発生した石炭ガスを燃料とするガスタービ
ン設備と、ガスタービン排ガスによる熱を用いる蒸気タ
ービン設備と、前記各タービン設備に設けられる発電機
と、前記ガス化炉設備およびガスタービン設備を制御す
るプラント制御装置とを有する石炭ガス化発電プラント
において、前記プラント制御装置は、ガス化炉から供給
されるガス圧力の検出値に基づいてそのガス圧力を要求
値に設定する圧力制御部と、この圧力制御部からの出力
信号に基づいて前記ガスタービン設備を制御するガスタ
ービン制御部と、前記発電機の出力を検出してその出力
を要求値に設定する負荷制御部と、この負荷制御部から
の出力信号に基づいて前記ガス化炉設備を制御するガス
化炉制御部と、ガスタービン追従モード下で前記ガスタ
ービン設備がガスタービン圧力制御非選択となった場合
に前記圧力制御部での偏差信号を取出す切替器と、この
偏差信号を参照信号として入力しその圧力偏差の大きさ
に応じた減少負荷を設定する関数発生器と、この関数発
生器の出力信号に基づいて前記負荷制御部の負荷設定値
を増あるいは減設定する増減設定器とを有することを特
徴とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention uses gasifier equipment for gasifying coal, gas turbine equipment using coal gas generated by the gasifier as fuel, and heat generated by gas turbine exhaust gas. In a coal gasification and power generation plant having a steam turbine facility, a generator provided in each of the turbine facilities, and a plant control device for controlling the gasification furnace facility and the gas turbine facility, the plant control apparatus includes a gasifier A pressure control unit that sets a gas pressure to a required value based on a detected value of a gas pressure supplied from a gas turbine control unit that controls the gas turbine equipment based on an output signal from the pressure control unit, A load control unit for detecting an output of the generator and setting the output to a required value; and controlling the gasification furnace equipment based on an output signal from the load control unit. A gasifier control unit to be controlled, a switch for taking out a deviation signal in the pressure control unit when the gas turbine equipment is not selected for gas turbine pressure control in a gas turbine following mode, and refer to the deviation signal. A function generator that is input as a signal and sets a reduced load according to the magnitude of the pressure deviation; and a changer setter that increases or decreases the load set value of the load controller based on the output signal of the function generator. And characterized in that:

(作用) 本発明によれば、石炭ガス化発電プラントがガスター
ビン追従モードで運用されている際に、ガスタービン制
御部で制限制御状態となった場合、切替器において圧力
制御部での圧力偏差信号が選択され、圧力偏差の大きさ
に基づいて、負荷設定値に増または減方向のランバック
(引き戻し)操作がなされる。
(Operation) According to the present invention, when the coal gasification power generation plant is operated in the gas turbine following mode, when the gas turbine control unit is in the limit control state, the pressure deviation in the pressure control unit in the switching unit. A signal is selected and a run-back (pull-back) operation is performed to increase or decrease the load set value based on the magnitude of the pressure deviation.

したがって、負荷が自動的に所望の燃料ガス圧力を得
る値となるように作用する。
Therefore, the load acts so as to automatically obtain a desired fuel gas pressure.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図を参照して説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

なお、本実施例の制御対象である石炭ガス化複合発電
プラントについては、第2図に示したものと同一である
から、第2図もそのまま本実施例の説明として使用す
る。
The integrated coal gasification combined cycle power plant to be controlled in the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2, so that FIG. 2 is used as it is for the description of the present embodiment.

図には、ガス化炉1、石炭量調整装置2および酸化剤
量調整装置3からなるガス化炉設備と、燃焼器8、圧縮
機9、ガスタービン10、発電機11、燃料圧力調整弁6お
よび燃料流量調整弁7からなるガスタービン設備とが示
されている。
FIG. 1 shows a gasifier facility including a gasifier 1, a coal amount adjusting device 2, and an oxidizing agent amount adjusting device 3, a combustor 8, a compressor 9, a gas turbine 10, a generator 11, and a fuel pressure adjusting valve 6. And a gas turbine facility comprising a fuel flow control valve 7.

ガスタービン設備の発電機11の発電機出力検出器26が
設けられ、また燃料圧力調整弁6の上流側に入口圧力検
出器27が設けられ、さらに燃料流量調整弁7の上流側に
入口圧力検出器28が設けられている。これら発電機出力
検出器26および各入口圧力検出器27、28からの検出信号
201、202、203が、それぞれプラント制御装置63に入力
されるようになっている。
A generator output detector 26 of the generator 11 of the gas turbine equipment is provided, an inlet pressure detector 27 is provided upstream of the fuel pressure regulating valve 6, and an inlet pressure detector is provided upstream of the fuel flow regulating valve 7. A vessel 28 is provided. Detection signals from the generator output detector 26 and the inlet pressure detectors 27 and 28
201, 202, and 203 are input to the plant control device 63, respectively.

プラント制御装置63は、ガス化炉制御部64、ガスター
ビン制御部65、負荷制御部66および圧力制御部67より構
成されている。
The plant control device 63 includes a gasifier control unit 64, a gas turbine control unit 65, a load control unit 66, and a pressure control unit 67.

負荷制御部66では、増操作器68または減操作器69によ
って操作される負荷設定器70から負荷設定信号204が出
力され、負荷変化率制限器71へ入力される。この負荷変
化率制限器71においては、予め選定された変化率の値で
負荷設定信号204が増加または減少された後、出力信号2
05として出力される。そして、その出力信号205と、プ
ラント制御装置63へ入力された発電機出力検出器26の出
力信号201とが、減算器72において減算処理され、得ら
れた偏差信号206が比例積分要素79に入力され、比例積
分演算がなされる。比例積分処理後の値はガス化炉制御
指令信号207としてガス化炉制御部64へ入力され、この
ガス化炉制御指令信号207に基づいて、石炭と酸化剤そ
れぞれの投入量が制御演算され、その後石炭量調整装置
2の制御指令信号208および酸化剤量調整装置3の制御
指令信号209として出力される。
In the load control unit 66, the load setting signal 204 is output from the load setting device 70 operated by the increasing operation device 68 or the decreasing operation device 69, and is input to the load change rate limiter 71. In the load change rate limiter 71, after the load setting signal 204 is increased or decreased by a value of a change rate selected in advance, the output signal 2
Output as 05. Then, the output signal 205 and the output signal 201 of the generator output detector 26 input to the plant control device 63 are subjected to subtraction processing in the subtractor 72, and the obtained deviation signal 206 is input to the proportional integration element 79. Then, a proportional integral calculation is performed. The value after the proportional integration process is input to the gasifier control unit 64 as a gasifier control command signal 207, and based on the gasifier control command signal 207, the input amounts of the coal and the oxidizer are controlled and calculated, Thereafter, it is output as a control command signal 208 of the coal amount adjusting device 2 and a control command signal 209 of the oxidizing agent amount adjusting device 3.

一方、圧力制御部67では、増操作器74または減操作器
75によって操作される圧力設定器76から圧力設定信号21
0が出力され、圧力変化率制限器77へ入力される。圧力
変化率制限器77においては、予め設定された変化率の値
で圧力設定信号210が増加または減少された後、出力信
号211として出力される。そして、この出力信号211と、
プラント制御装置63へ入力された燃料圧力調節弁6の入
口圧力検出器27からの出力信号202とが、減算器78にお
いて減算処理され、ここで得られた偏差信号212が比例
積分要素79に入力され、比例積分演算がなされる。比例
積分処理後の値は、ガスタービン制御指令信号213とし
てガスタービン制御部65へ入力され、このガスタービン
制御指令信号213に基づいて燃料ガス流量が制御演算さ
れた後、燃料流量調整弁7に制御指令信号215として出
力される。
On the other hand, in the pressure control section 67, the increasing operation device 74 or the decreasing operation device
Pressure setting signal 21 from pressure setter 76 operated by 75
0 is output and input to the pressure change rate limiter 77. In the pressure change rate limiter 77, the pressure setting signal 210 is increased or decreased by a value of a preset change rate, and then output as an output signal 211. And this output signal 211,
The output signal 202 from the inlet pressure detector 27 of the fuel pressure control valve 6 input to the plant control device 63 is subjected to subtraction processing in a subtractor 78, and the deviation signal 212 obtained here is input to a proportional integration element 79. Then, a proportional integral calculation is performed. The value after the proportional integration process is input to the gas turbine control unit 65 as a gas turbine control command signal 213, and the fuel gas flow rate is controlled and calculated based on the gas turbine control command signal 213. It is output as a control command signal 215.

なお、燃料流量調整弁7のガス入口圧力検出器28から
の信号203はガスタービン制御部65に入力される。ガス
タービン制御部65での演算結果により制御信号214が燃
料圧力調整弁6に出力され、この制御信号214によって
燃料圧力調整弁6が燃料流量調整弁7のガス入口圧力を
常に一定となるように保つとともに、異常時等に燃料を
急激に遮断するように制御される。
The signal 203 from the gas inlet pressure detector 28 of the fuel flow control valve 7 is input to the gas turbine controller 65. The control signal 214 is output to the fuel pressure regulating valve 6 based on the calculation result in the gas turbine control unit 65, and the control signal 214 causes the fuel pressure regulating valve 6 to always keep the gas inlet pressure of the fuel flow regulating valve 7 constant. It is controlled so that the fuel is cut off suddenly in the event of an abnormality or the like.

このものにおいて、負荷制御部66と圧力制御部67との
間に、切換器80、関数発生器81および増減設定器として
の減算器82が設けられている。
In this embodiment, a switch 80, a function generator 81, and a subtractor 82 as an increase / decrease setter are provided between a load control unit 66 and a pressure control unit 67.

切換器80には、零信号216もしくは圧力制御部67の減
算器78からの出力信号212が入力される。この切換器80
では、通常は零信号216の入力が選択されるが、圧力制
御部67からの制御信号213が、ガスタービン制御部65に
おいて非選択状態となった場合、即ち他の制限制御系に
よってガスタービン制御部65が制御され、かつガスター
ビン追従モードで運用されている状態となった場合に、
零信号216から、圧力制御部67の減算器78出力信号212に
入力が切替わるようになっている。
The switch 80 receives the zero signal 216 or the output signal 212 from the subtractor 78 of the pressure controller 67. This switch 80
In this case, normally, the input of the zero signal 216 is selected, but when the control signal 213 from the pressure control unit 67 is in the non-selected state in the gas turbine control unit 65, that is, the gas turbine control is performed by another restriction control system. When the unit 65 is controlled and is in a state of being operated in the gas turbine following mode,
The input is switched from the zero signal 216 to the output signal 212 of the subtractor 78 of the pressure controller 67.

この切換器80からの出力信号217は、参照信号として
関数発生器81へ入力される。関数発生器81では、出力信
号217として偏差信号である圧力制御部67の減算器78か
らの出力信号212が入力された場合、圧力偏差の大きさ
に応じた減少負荷が設定され、減少負荷信号218が出力
される。
The output signal 217 from the switch 80 is input to the function generator 81 as a reference signal. In the function generator 81, when the output signal 212 from the subtractor 78 of the pressure control unit 67, which is a deviation signal, is input as the output signal 217, a reduction load according to the magnitude of the pressure deviation is set, and the reduction load signal 218 is output.

そして、関数発生器81から出力された減少負荷信号21
8と、負荷制御部66の負荷設定器70出力信号204とが、減
算器82へ入力され、この減算器82において減算処理が行
なわれる。そして、減算器82からの出力信号219は負荷
設定器70に入力される。
Then, the reduced load signal 21 output from the function generator 81
8 and the output signal 204 of the load setting unit 70 of the load control unit 66 are input to a subtractor 82, which performs a subtraction process. Then, the output signal 219 from the subtractor 82 is input to the load setting device 70.

負荷設定器70では出力信号219に基づいて、負荷設定
値に増または減方向のランバック(引戻し)操作がなさ
れることにより、負荷が自動的に所望の燃料ガス圧力を
得る値に変化する。
The load setter 70 performs a run-back (pull-back) operation to increase or decrease the load set value based on the output signal 219, so that the load automatically changes to a value at which a desired fuel gas pressure is obtained.

このような実施例によれば、石炭ガス化発電プラント
がガスタービン追従モードで運用している際に、ガスタ
ービン制御部で制限制御状態となった場合、ガスタービ
ン制御部65で非選択状態となった圧力偏差信号212が切
換器において圧力制御部67へ送られる。そして、その信
号212の圧力偏差の大きさに基づいて、負荷設定値に増
または減方向のランバック(引き戻し)操作が成される
ために最適な負荷が設定される。この最適な負荷によっ
て、発生ガス圧力が一定に保たれ、所望の燃料ガス圧力
が得られるようになる。
According to such an embodiment, when the coal gasification power plant is operating in the gas turbine following mode, when the gas turbine control unit enters the limit control state, the gas turbine control unit 65 sets the non-selection state. The changed pressure deviation signal 212 is sent to the pressure controller 67 in the switch. Then, based on the magnitude of the pressure deviation of the signal 212, an optimal load is set for performing a run-back (pull-back) operation in the increasing or decreasing direction to the load set value. With this optimum load, the generated gas pressure is kept constant, and a desired fuel gas pressure can be obtained.

なお、ガスタービンの制限制御は、ガスタービン入口
温度の上昇にともなう制限制御のみならず、圧力制御部
からの制御指令値を非選択とする制限制御すべてに対応
できるものである。
In addition, the restriction control of the gas turbine can cope with not only the restriction control according to the rise in the gas turbine inlet temperature but also all the restriction control in which the control command value from the pressure control unit is not selected.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明に係る石炭ガス化発電プラント
によれば、発生する燃料ガス圧力の制御設定値に対する
制御偏差量の大きさに応じて負荷設定を増または減操作
するようにしたので、ガスタービン追従モードにおい
て、ガス化炉からの発生燃料ガス増に伴う燃料ガス消費
量増等によって、ガスタービン入口温度制限制御値到達
等によるガスタービン制限制御状態になったような場合
においても、ガスタービンが安全に制限値内で運用を行
なうことが可能となり、しかも、最適な負荷運用と圧力
運用を行なうことが可能となる等の効果が奏される。
As described above, according to the coal gasification power plant according to the present invention, the load setting is increased or decreased according to the magnitude of the control deviation amount with respect to the control set value of the generated fuel gas pressure. In the gas turbine follow-up mode, even if the fuel gas consumption increases due to the increase in the fuel gas generated from the gasification furnace, the gas turbine inlet temperature limit control value is reached and the gas turbine limit control state is reached. The effect that the turbine can safely operate within the limit value, and that the optimum load operation and pressure operation can be performed is exhibited.

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

第1図は本発明に係る石炭ガス化発電プラントの一実施
例を示す制御系統のブロック図、第2図は石炭ガス化発
電プラントのシステム全体を示す系統図、第3図は従来
例を示すブロック図である。 1……石炭ガス化炉(ガス化炉設備)、2……石炭量調
整装置(ガス化炉設備)、3……酸化剤量調整装置(ガ
ス化炉設備)、7……燃料流量調整弁(ガスタービン設
備)、8……燃焼器(ガスタービン設備)、10……ガス
タービン(ガスタービン設備)、26……発電機出力検出
器、27……圧力検出器、63……プラント制御装置、64…
…ガス化炉制御部、65……ガスタービン制御部、66……
負荷制御部、67……圧力制御部、70……負荷設定器、76
……圧力設定器、80……切換器、81……関数発生器、82
……減算器(増減設定器)。
FIG. 1 is a block diagram of a control system showing an embodiment of a coal gasification power plant according to the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing the entire system of the coal gasification power plant, and FIG. 3 shows a conventional example. It is a block diagram. 1 ... Coal gasifier (gasifier facility), 2 ... Coal amount controller (gasifier facility), 3 ... Oxidizer amount controller (gasifier facility), 7 ... Fuel flow control valve (Gas turbine equipment), 8: Combustor (gas turbine equipment), 10: Gas turbine (gas turbine equipment), 26: Generator output detector, 27: Pressure detector, 63: Plant control device , 64 ...
... Gasification furnace control section, 65 ... Gas turbine control section, 66 ...
Load control unit, 67 ... Pressure control unit, 70 ... Load setting unit, 76
…… Pressure setting device, 80 …… Switching device, 81 …… Function generator, 82
...... Subtractor (increase / decrease setter).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】石炭をガス化するガス化炉設備と、このガ
ス化炉設備で発生した石炭ガスを燃料とするガスタービ
ン設備と、ガスタービン排ガスによる熱を用いる蒸気タ
ービン設備と、前記各タービン設備に設けられる発電機
と、前記ガス化炉設備およびガスタービン設備を制御す
るプラント制御装置とを有する石炭ガス化発電プラント
において、前記プラント制御装置は、ガス化炉から供給
されるガス圧力の検出値に基づいてそのガス圧力を要求
値に設定する圧力制御部と、この圧力制御部からの出力
信号に基づいて前記ガスタービン設備を制御するガスタ
ービン制御部と、前記発電機の出力を検出してその出力
を要求値に設定する負荷制御部と、この負荷制御部から
の出力信号に基づいて前記ガス化炉設備を制御するガス
化炉制御部と、ガスタービン追従モード下で前記ガスタ
ービン設備がガスタービン圧力制御非選択となった場合
に前記圧力制御部での偏差信号を取出す切替器と、この
偏差信号を参照信号として入力しその圧力偏差の大きさ
に応じた減少負荷を設定する関数発生器と、この関数発
生器の出力信号に基づいて前記負荷制御部の負荷設定値
を増あるいは減設定する増減設定器とを有することを特
徴とする石炭ガス化発電プラント。
1. A gasifier facility for gasifying coal, a gas turbine facility using coal gas generated in the gasifier facility as a fuel, a steam turbine facility using heat from gas turbine exhaust gas, and each of the turbines In a coal gasification power generation plant having a generator provided in a facility and a plant control device for controlling the gasification furnace equipment and the gas turbine equipment, the plant control apparatus detects a gas pressure supplied from the gasification furnace. A pressure control unit that sets the gas pressure to a required value based on the value, a gas turbine control unit that controls the gas turbine equipment based on an output signal from the pressure control unit, and detects an output of the generator. A load control unit for setting the output to a required value, a gasification furnace control unit for controlling the gasification furnace equipment based on an output signal from the load control unit, A switch for taking out a deviation signal in the pressure control unit when the gas turbine equipment is deselected in a gas turbine pressure control under a turbine following mode; and a magnitude of the pressure deviation by inputting the deviation signal as a reference signal. Coal gas, comprising: a function generator that sets a reduced load according to the following equation; and a changer setter that increases or decreases a load set value of the load control unit based on an output signal of the function generator. Chemical power plant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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