JP2699797B2 - 加圧流動床ボイラ複合発電プラントの制御方法及び装置 - Google Patents
加圧流動床ボイラ複合発電プラントの制御方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラ（貫
流ベンソン型）複合発電設備において、異常なプラント
過渡変化事象発生時の運転に好適な加圧流動床ボイラ複
合発電プラントの制御方法及び制御装置に関する。
流ベンソン型）複合発電設備において、異常なプラント
過渡変化事象発生時の運転に好適な加圧流動床ボイラ複
合発電プラントの制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の微粉炭焚きボイラ設備では、ボイ
ラトリップ、すなわちマスターフューエルトリップ（Ｍ
ＦＴと呼ばれる）がかけられるとバーナへの燃料供給が
しゃ断され、この結果として火炉内の燃焼はただちに停
止する。
ラトリップ、すなわちマスターフューエルトリップ（Ｍ
ＦＴと呼ばれる）がかけられるとバーナへの燃料供給が
しゃ断され、この結果として火炉内の燃焼はただちに停
止する。
【０００３】これに対し、特開平3−286909 号公報等で
公知の加圧流動床ボイラでは、ボイラトリップ時に燃料
供給をしゃ断しても、火炉内で流動しているベッド材及
び未燃焼分燃料が残っており、残留熱及び残炭燃焼が存
在する点が従来の微粉炭焚きボイラ設備と大きく異な
る。
公知の加圧流動床ボイラでは、ボイラトリップ時に燃料
供給をしゃ断しても、火炉内で流動しているベッド材及
び未燃焼分燃料が残っており、残留熱及び残炭燃焼が存
在する点が従来の微粉炭焚きボイラ設備と大きく異な
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、加圧流動床ボ
イラ複合発電プラントにおいては、ボイラトリップ後の
火炉の残留熱及び残炭燃焼を考慮した運転制御方式を確
立することが必要となる。
イラ複合発電プラントにおいては、ボイラトリップ後の
火炉の残留熱及び残炭燃焼を考慮した運転制御方式を確
立することが必要となる。
【０００５】以上のことから、本発明においては、ボイ
ラトリップ時の火炉の残留熱及び残炭燃焼を考慮した運
転制御方式を提供することを目的とする。
ラトリップ時の火炉の残留熱及び残炭燃焼を考慮した運
転制御方式を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、加圧流動床
ボイラ複合発電プラントにおいて、蒸気タービンおよび
発電機のトリップまたはボイラ給炭設備の異常によるボ
イラトリップ事象を自動検出する手段と、ボイラトリッ
プ時の火炉残留熱及び火炉内未燃焼分燃料の燃焼による
ボイラ出力を模擬する手段と、前記異常事象検出時のボ
イラ制御アルゴリズを有し、前記異常検出で前記ボイラ
模擬出力を発生させるとともに、前記制御アルゴリズム
に切替え、該模擬信号に基づき、ボイラの給水流量を制
御し、制御された給水流量信号に基づき、主蒸気圧力，
空気流量及び火炉層高を制御する。
ボイラ複合発電プラントにおいて、蒸気タービンおよび
発電機のトリップまたはボイラ給炭設備の異常によるボ
イラトリップ事象を自動検出する手段と、ボイラトリッ
プ時の火炉残留熱及び火炉内未燃焼分燃料の燃焼による
ボイラ出力を模擬する手段と、前記異常事象検出時のボ
イラ制御アルゴリズを有し、前記異常検出で前記ボイラ
模擬出力を発生させるとともに、前記制御アルゴリズム
に切替え、該模擬信号に基づき、ボイラの給水流量を制
御し、制御された給水流量信号に基づき、主蒸気圧力，
空気流量及び火炉層高を制御する。
【０００７】
【作用】火炉残留熱及び火炉内未燃焼分燃料の燃焼を模
擬し、これを冷却するに適切な量の給水を決定し、給水
に応じて他の緒量が決定されるために、ボイラ冷却に適
した運転を実現できる。
擬し、これを冷却するに適切な量の給水を決定し、給水
に応じて他の緒量が決定されるために、ボイラ冷却に適
した運転を実現できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【０００９】図１は、本発明が適用される加圧流動床ボ
イラ複合発電設備の全体構成を示す。火炉２は圧力容器
１の中に設置され、火炉２内の流動床５は火炉下方から
流入する加圧空気により流動しており、流動床５内にボ
イラ伝熱管３が配置されている。燃料（石炭・水ペース
ト）は給炭ポンプ６により火炉内に供給され、給水は給
水ポンプ１４及び給水流量調節弁１５を介して供給され
る。一方、圧力容器１への空気の供給は空気圧縮機７に
て行われ、その吐出量は例えば空気圧縮機入口案内翼１
６の角度を操作することにより調整される。
イラ複合発電設備の全体構成を示す。火炉２は圧力容器
１の中に設置され、火炉２内の流動床５は火炉下方から
流入する加圧空気により流動しており、流動床５内にボ
イラ伝熱管３が配置されている。燃料（石炭・水ペース
ト）は給炭ポンプ６により火炉内に供給され、給水は給
水ポンプ１４及び給水流量調節弁１５を介して供給され
る。一方、圧力容器１への空気の供給は空気圧縮機７に
て行われ、その吐出量は例えば空気圧縮機入口案内翼１
６の角度を操作することにより調整される。
【００１０】火炉内の伝熱管３で発生した蒸気は、ガバ
ナ１０を介して蒸気タービン１１に送られる、主蒸気圧
力はガバナ１０及びタービンバイパス弁１７で制御され
る。火炉２からの高温高圧の排気ガスはガスタービン８
に導かれ、空気圧縮機７及びガスタービン電動発電機９
を駆動する。ガスタービン電動発電機９は、空気圧縮機
７の起動時は電動機として働き、火炉２からの排ガスエ
ネルギーが大きくなるとガスタービン８による軸動力が
大きくなり、発電機として働く。
ナ１０を介して蒸気タービン１１に送られる、主蒸気圧
力はガバナ１０及びタービンバイパス弁１７で制御され
る。火炉２からの高温高圧の排気ガスはガスタービン８
に導かれ、空気圧縮機７及びガスタービン電動発電機９
を駆動する。ガスタービン電動発電機９は、空気圧縮機
７の起動時は電動機として働き、火炉２からの排ガスエ
ネルギーが大きくなるとガスタービン８による軸動力が
大きくなり、発電機として働く。
【００１１】加圧流動床ボイラ複合発電設備は以上のよ
うに構成されており、この出力の調整は、プラント出力
制御装置１９により行われる。具体的には、ボイラの出
力制御は、流動床５の平均温度を一定制御し、その層高
を調整し、流動床５内の伝熱管３の伝熱面積を変化させ
ることにより行い、出力に見合った給炭，給水，燃焼用
空気を供給する。層高制御は、火炉２とベッド材貯蔵タ
ンク４の間でベッド材を供給あるいは抜出すことにより
行う。ベッド材の移送は圧縮空気を流量調整弁１８を調
整し行う。
うに構成されており、この出力の調整は、プラント出力
制御装置１９により行われる。具体的には、ボイラの出
力制御は、流動床５の平均温度を一定制御し、その層高
を調整し、流動床５内の伝熱管３の伝熱面積を変化させ
ることにより行い、出力に見合った給炭，給水，燃焼用
空気を供給する。層高制御は、火炉２とベッド材貯蔵タ
ンク４の間でベッド材を供給あるいは抜出すことにより
行う。ベッド材の移送は圧縮空気を流量調整弁１８を調
整し行う。
【００１２】プラント出力制御装置１９は、蒸気緒量を
適切に制御するために、負荷設定に応じて、タービンガ
バナ制御信号３１，タービンバイパス弁制御信号３２，
給水流量制御信号３８，給炭ポンプ制御信号５０，空気
圧縮機入口案内翼制御信号６１，層高制御信号６８を制
御演算し、それぞれの操作端を制御する。
適切に制御するために、負荷設定に応じて、タービンガ
バナ制御信号３１，タービンバイパス弁制御信号３２，
給水流量制御信号３８，給炭ポンプ制御信号５０，空気
圧縮機入口案内翼制御信号６１，層高制御信号６８を制
御演算し、それぞれの操作端を制御する。
【００１３】図２は、加圧流動床ボイラ複合発電設備の
ボイラ制御に係わる通常運転時の制御フロー説明図であ
る。本例においては、ユニット負荷制御として演算され
るボイラ入力指令（ブロック１０１）に基づき、給水流
量（ブロック１０２），主蒸気圧力（ブロック１０
３），給炭量（ブロック１０４），層高(ブロック１０
６)の各制御が協調的に実行され、空気流量（ブロック
１０５）は給炭量（ブロック１０４）に見合って制御さ
れる。
ボイラ制御に係わる通常運転時の制御フロー説明図であ
る。本例においては、ユニット負荷制御として演算され
るボイラ入力指令（ブロック１０１）に基づき、給水流
量（ブロック１０２），主蒸気圧力（ブロック１０
３），給炭量（ブロック１０４），層高(ブロック１０
６)の各制御が協調的に実行され、空気流量（ブロック
１０５）は給炭量（ブロック１０４）に見合って制御さ
れる。
【００１４】図３は、本発明の実施例としての残炭燃焼
運転時の制御フロー説明図である。本発明においては、
ボイラトリップ時に、残炭燃焼時の出力を模擬（ブロッ
ク１００）し、これに応じて給水流量（ブロック１０
２）を決定する。この異常時には、主蒸気圧力（ブロッ
ク１０３），空気流量（ブロック１０５），層高（ブロ
ック１０６）の各制御が給水流量（ブロック１０２）に
見合って制御される点において、通常運転時とは相違す
る。
運転時の制御フロー説明図である。本発明においては、
ボイラトリップ時に、残炭燃焼時の出力を模擬（ブロッ
ク１００）し、これに応じて給水流量（ブロック１０
２）を決定する。この異常時には、主蒸気圧力（ブロッ
ク１０３），空気流量（ブロック１０５），層高（ブロ
ック１０６）の各制御が給水流量（ブロック１０２）に
見合って制御される点において、通常運転時とは相違す
る。
【００１５】本発明は、基本概念的には上記の様に行う
ものであるが、ボイラトリップの原因に応じて、ボイラ
以外の機器の運転状態を変更する。あるいは、これら緒
量を操作するための操作端を変更することも可能であ
る。具体的には、蒸気タービン・発電機セットに発生し
た異常の場合、蒸気タービン・発電機セットを停止した
状態で、給水流量，主蒸気圧力，空気流量，層高の各制
御をバランスさせるべく適宜の操作端を操作するが、他
方ボイラ給炭設備異常によるボイラトリップ時には、蒸
気タービン・発電機セットを運転したままで、上記緒量
をバランスさせるべく適宜の操作端を操作する。係る運
転機器及び操作端は、ボイラトリップの原因に応じて、
適宜選択される。但し、本発明では、上記いずれの場合
も、図３に示す残炭燃焼運転時の制御フローに従ってボ
イラを制御する。
ものであるが、ボイラトリップの原因に応じて、ボイラ
以外の機器の運転状態を変更する。あるいは、これら緒
量を操作するための操作端を変更することも可能であ
る。具体的には、蒸気タービン・発電機セットに発生し
た異常の場合、蒸気タービン・発電機セットを停止した
状態で、給水流量，主蒸気圧力，空気流量，層高の各制
御をバランスさせるべく適宜の操作端を操作するが、他
方ボイラ給炭設備異常によるボイラトリップ時には、蒸
気タービン・発電機セットを運転したままで、上記緒量
をバランスさせるべく適宜の操作端を操作する。係る運
転機器及び操作端は、ボイラトリップの原因に応じて、
適宜選択される。但し、本発明では、上記いずれの場合
も、図３に示す残炭燃焼運転時の制御フローに従ってボ
イラを制御する。
【００１６】具体的には、上記のボイラトリップの原因
を判定し、蒸気タービン１１がトリップしている場合に
は、主蒸気圧力制御はタービンバイパス弁１７で制御
し、ボイラ給炭設備異常の場合は、蒸気タービン１１及
び蒸気タービン発電機１２は運転を継続中であるので、
主蒸気圧力は蒸気タービンガバナ１０で制御するという
ように運転機器と操作端が変更される。
を判定し、蒸気タービン１１がトリップしている場合に
は、主蒸気圧力制御はタービンバイパス弁１７で制御
し、ボイラ給炭設備異常の場合は、蒸気タービン１１及
び蒸気タービン発電機１２は運転を継続中であるので、
主蒸気圧力は蒸気タービンガバナ１０で制御するという
ように運転機器と操作端が変更される。
【００１７】図４は、本発明を適用したプラント出力制
御系の制御ブロック図の一例を示すものである。この制
御系において、通常運転モード時には接点２４は端子ａ
側に閉じており、残炭燃焼運転モードでは接点２４は端
子ｂ側に閉じる。この接点は、プラント異常検出ロジッ
ク３９が動作したとき、通常運転モードから残炭燃焼運
転モードに自動的に切替えられる。
御系の制御ブロック図の一例を示すものである。この制
御系において、通常運転モード時には接点２４は端子ａ
側に閉じており、残炭燃焼運転モードでは接点２４は端
子ｂ側に閉じる。この接点は、プラント異常検出ロジッ
ク３９が動作したとき、通常運転モードから残炭燃焼運
転モードに自動的に切替えられる。
【００１８】この図で、まず通常運転モードの制御動作
を簡単に説明する。ユニット負荷制御部２０は、負荷誤
定２１と発電機負荷（蒸気タービン発電機負荷とガスタ
ービン発電機負荷の合計値）２２の両信号からボイラ入
力指令２３を演算し、出力する。この回路部分が、図２
のブロック１０１に相当する。
を簡単に説明する。ユニット負荷制御部２０は、負荷誤
定２１と発電機負荷（蒸気タービン発電機負荷とガスタ
ービン発電機負荷の合計値）２２の両信号からボイラ入
力指令２３を演算し、出力する。この回路部分が、図２
のブロック１０１に相当する。
【００１９】タービンガバナ制御信号３１及びタービン
バイパス弁制御信号３２はボイラ入力指令２３，主蒸気
圧力信号３３に基づき、図示の関数発生器２５，加減算
演算器２８，２９，３０，制御器２６，２７で構成され
る圧力制御部で演算される。この回路部分が、図２，図
３のブロック１０３に相当する。
バイパス弁制御信号３２はボイラ入力指令２３，主蒸気
圧力信号３３に基づき、図示の関数発生器２５，加減算
演算器２８，２９，３０，制御器２６，２７で構成され
る圧力制御部で演算される。この回路部分が、図２，図
３のブロック１０３に相当する。
【００２０】給水流量制御信号３８は、ボイラ入力指令
２３及び給水流量信号３４に基づき、図示の関数発生器
３５，加減算演算器３７，制御器３６より構成される給
水流量制御部で演算される。この回路部分が、図２，図
３のブロック１０２に相当する。
２３及び給水流量信号３４に基づき、図示の関数発生器
３５，加減算演算器３７，制御器３６より構成される給
水流量制御部で演算される。この回路部分が、図２，図
３のブロック１０２に相当する。
【００２１】給炭ポンプ制御信号５０は、ボイラ入力指
令２３，火炉平均温度信号５４，給炭量信号５５に基づ
き、図示の関数発生器４６，５１，加減算演算器４７，
５２，制御器４９，５３より構成される火炉温度／給炭
制御部で演算される。この回路部分が、図２のブロック
１０４に相当する。
令２３，火炉平均温度信号５４，給炭量信号５５に基づ
き、図示の関数発生器４６，５１，加減算演算器４７，
５２，制御器４９，５３より構成される火炉温度／給炭
制御部で演算される。この回路部分が、図２のブロック
１０４に相当する。
【００２２】空気圧縮機入口案内翼制御信号６１は、給
炭量信号５５，圧力容器圧力信号６２及び圧縮機吐出空
気流量信号６４に基づいて、図示の関数発生器５６，６
３，加減算演算器５７，５９，制御器５８，６０より構
成される燃焼用空気制御部で演算される。この回路部分
が、図２，図３のブロック１０５に相当する。この回路
部分のみは、ボイラ入力指令２３を入力せず、代わりに
給炭量信号５５を入力している。給炭量信号５５は、前
記の火炉温度／給炭制御部で演算制御された結果を反映
したものであり、従って通常運転時には空気流量は給炭
量に応じて制御されることになる。
炭量信号５５，圧力容器圧力信号６２及び圧縮機吐出空
気流量信号６４に基づいて、図示の関数発生器５６，６
３，加減算演算器５７，５９，制御器５８，６０より構
成される燃焼用空気制御部で演算される。この回路部分
が、図２，図３のブロック１０５に相当する。この回路
部分のみは、ボイラ入力指令２３を入力せず、代わりに
給炭量信号５５を入力している。給炭量信号５５は、前
記の火炉温度／給炭制御部で演算制御された結果を反映
したものであり、従って通常運転時には空気流量は給炭
量に応じて制御されることになる。
【００２３】また、層高制御信号６８は、ボイラ入力指
令２３及び火炉流動床層高信号６９に基づき、関数発生
器６５，加減算演算器６６及び層高制御装置６７より構
成される層高制御部で演算される。この回路部分が、図
２，図３のブロック１０６に相当する。通常運転モード
においては、上記のように、ボイラ入力指令２３に基づ
き、各操作端を協調的に制御する。
令２３及び火炉流動床層高信号６９に基づき、関数発生
器６５，加減算演算器６６及び層高制御装置６７より構
成される層高制御部で演算される。この回路部分が、図
２，図３のブロック１０６に相当する。通常運転モード
においては、上記のように、ボイラ入力指令２３に基づ
き、各操作端を協調的に制御する。
【００２４】次に、残炭燃焼運転モードでの制御動作を
説明する。プラント異常検出ロジック３９は、蒸気ター
ビン１１及び蒸気タービン発電機１２のトリップが発生
し、これに伴って、ボイラトリップが発生した場合、ま
たは、給炭系統の異常によりボイラトリップが発生し、
これに伴って、蒸気タービン及び蒸気タービン発電機が
トリップした場合に、運転モード切替信号６９を出力す
る。
説明する。プラント異常検出ロジック３９は、蒸気ター
ビン１１及び蒸気タービン発電機１２のトリップが発生
し、これに伴って、ボイラトリップが発生した場合、ま
たは、給炭系統の異常によりボイラトリップが発生し、
これに伴って、蒸気タービン及び蒸気タービン発電機が
トリップした場合に、運転モード切替信号６９を出力す
る。
【００２５】運転モード切替信号により、タイマー（タ
イムディレイドロップアウト）４０，アナログメモリ４
１，関数発生器４３，スイッチ４４，一次遅れ演算器４
５より構成される残炭燃焼及び残留熱出力模擬回路部に
て、模擬信号７０を発生する。この回路部分が、図３の
ブロック１００に相当する。ここで、接点４２は通常運
転時に閉成しており、従ってアナログメモリ４１には異
常発生時点直前の給水流量が記憶され、この値が一次遅
れ演算器４５に入力されている。また、関数発生器４３
からは、異常発生時にタイマー４０で定まる遅れ時間後
に給水量０％を示す信号が一次遅れ演算器４５に入力さ
れる。
イムディレイドロップアウト）４０，アナログメモリ４
１，関数発生器４３，スイッチ４４，一次遅れ演算器４
５より構成される残炭燃焼及び残留熱出力模擬回路部に
て、模擬信号７０を発生する。この回路部分が、図３の
ブロック１００に相当する。ここで、接点４２は通常運
転時に閉成しており、従ってアナログメモリ４１には異
常発生時点直前の給水流量が記憶され、この値が一次遅
れ演算器４５に入力されている。また、関数発生器４３
からは、異常発生時にタイマー４０で定まる遅れ時間後
に給水量０％を示す信号が一次遅れ演算器４５に入力さ
れる。
【００２６】従って、一次遅れ演算器４５からは、異常
発生から一定時間後に減少し始める信号が給水流量制御
信号と与えられる。このことは、ボイラの遅れ時間と残
炭燃焼についての特性（何分程度燃焼しつづけるか）を
予め決定して、タイマー４０あるいは一次遅れ演算器４
５の遅れ時間あるいは、一次遅れ特性に反映しておけ
ば、残炭燃焼及び残留熱に適した給水流量を過渡的に与
えることができることを意味する。具体的には、給炭量
を変化してから燃焼出力が整定するまで、約１分のむだ
時間と約８分の一次遅れの直列モデルで近似される燃焼
特性を有する。従って、給炭しゃ断後の火炉燃焼出力も
上記のむだ時間と一次遅れの直列系として模擬できる。
発生から一定時間後に減少し始める信号が給水流量制御
信号と与えられる。このことは、ボイラの遅れ時間と残
炭燃焼についての特性（何分程度燃焼しつづけるか）を
予め決定して、タイマー４０あるいは一次遅れ演算器４
５の遅れ時間あるいは、一次遅れ特性に反映しておけ
ば、残炭燃焼及び残留熱に適した給水流量を過渡的に与
えることができることを意味する。具体的には、給炭量
を変化してから燃焼出力が整定するまで、約１分のむだ
時間と約８分の一次遅れの直列モデルで近似される燃焼
特性を有する。従って、給炭しゃ断後の火炉燃焼出力も
上記のむだ時間と一次遅れの直列系として模擬できる。
【００２７】この制御結果は、給水流量信号３４に反映
されている。しかるに同図において、主蒸気圧力，空気
流量，層高制御の入力信号は、運転モード切替信号６９
により、モード切替スイッチ２４が「ａ」位置から
「ｂ」位置に自動的に切替わっており、よって、以後の
制御は図３のブロック１００からの制御模擬信号７０を
基準として得られた給水流量制御信号３８に従い決定さ
れることが明らかである。以上説明した動作により、残
炭燃焼及び残留熱出力に応じて、給水流量，主蒸気圧
力，燃焼用空気流量，火炉層高が協調的に制御され、火
炉は流動床を維持しながら、通常のボイラ停止状態へと
導かれる。
されている。しかるに同図において、主蒸気圧力，空気
流量，層高制御の入力信号は、運転モード切替信号６９
により、モード切替スイッチ２４が「ａ」位置から
「ｂ」位置に自動的に切替わっており、よって、以後の
制御は図３のブロック１００からの制御模擬信号７０を
基準として得られた給水流量制御信号３８に従い決定さ
れることが明らかである。以上説明した動作により、残
炭燃焼及び残留熱出力に応じて、給水流量，主蒸気圧
力，燃焼用空気流量，火炉層高が協調的に制御され、火
炉は流動床を維持しながら、通常のボイラ停止状態へと
導かれる。
【００２８】なお、給炭機異常の場合は、プラント異常
検出ロジック３９により、給炭系統異常によるボイラト
リップ発生を検出し、運転モード切替信号６９が出力さ
れる。上記事象を検出した場合、ボイラトリップによる
蒸気タービン及び蒸気タービン発電機トリップの相互イ
ンターロックは自動バイパスされる。この場合にも運転
モード切替信号６９により、制御系は上記と同じ残炭燃
焼運転モードに入り、残炭燃焼及び残留熱出力に応じ
て、給水流量，主蒸気圧力，燃焼用空気流量，火炉層高
が協調的に制御され、主蒸気流量に見合って蒸気タービ
ン，発電機出力が得られるが、主蒸気圧力はタービンガ
バナで制御される点が相違する。
検出ロジック３９により、給炭系統異常によるボイラト
リップ発生を検出し、運転モード切替信号６９が出力さ
れる。上記事象を検出した場合、ボイラトリップによる
蒸気タービン及び蒸気タービン発電機トリップの相互イ
ンターロックは自動バイパスされる。この場合にも運転
モード切替信号６９により、制御系は上記と同じ残炭燃
焼運転モードに入り、残炭燃焼及び残留熱出力に応じ
て、給水流量，主蒸気圧力，燃焼用空気流量，火炉層高
が協調的に制御され、主蒸気流量に見合って蒸気タービ
ン，発電機出力が得られるが、主蒸気圧力はタービンガ
バナで制御される点が相違する。
【００２９】図５は本発明を適用した加圧流動床ボイラ
複合発電設備において、プラントが１００％定格出力運
転中にボイラトリップが発生し、残炭燃焼運転モードに
移行した場合の、残炭燃焼及び残留熱出力模擬信号７
０，給水流量信号３４，主蒸気圧力３３，圧力容器圧力
信号６２，圧縮機吐出空気流量６４，火炉流動床層高６
９の時間的変化を示す。
複合発電設備において、プラントが１００％定格出力運
転中にボイラトリップが発生し、残炭燃焼運転モードに
移行した場合の、残炭燃焼及び残留熱出力模擬信号７
０，給水流量信号３４，主蒸気圧力３３，圧力容器圧力
信号６２，圧縮機吐出空気流量６４，火炉流動床層高６
９の時間的変化を示す。
【００３０】残炭燃焼及び残留熱出力模擬信号７０は、
図示（ａ）のように、むだ時間と一次遅れ要素で近似さ
れており、給水流量制御として使用される。従って、給
水流量３４は、図示（ｂ）のように制御される。
図示（ａ）のように、むだ時間と一次遅れ要素で近似さ
れており、給水流量制御として使用される。従って、給
水流量３４は、図示（ｂ）のように制御される。
【００３１】主蒸気圧力は、図４に示すようにボイラ出
力相当の給水流量信号３４を入力とした関数発生器２５
でプログラムされた設定値に従って、図５の（ｃ）に示
したように低下してゆく。
力相当の給水流量信号３４を入力とした関数発生器２５
でプログラムされた設定値に従って、図５の（ｃ）に示
したように低下してゆく。
【００３２】圧縮機吐出空気流量６４，火炉流動床層高
６９も上記と同様に給水流量信号３４を入力として、そ
れぞれ関数発生器５６，６５で設定値が作成され、図５
の（ｄ)，(ｅ）のような応答となる。
６９も上記と同様に給水流量信号３４を入力として、そ
れぞれ関数発生器５６，６５で設定値が作成され、図５
の（ｄ)，(ｅ）のような応答となる。
【００３３】すなわち、本発明によると、上記したプラ
ント異常発生でボイラトリップとなったとき、火炉流動
床の残留熱を最適に除去しながら、残炭も流動状態で最
適に燃焼させるとともに、ボイラを通常の停止と同等
に、減圧，冷却することができる。
ント異常発生でボイラトリップとなったとき、火炉流動
床の残留熱を最適に除去しながら、残炭も流動状態で最
適に燃焼させるとともに、ボイラを通常の停止と同等
に、減圧，冷却することができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば加圧流動床複合発電プラ
ンにおいて、ボイラの緊急給炭停止が発生した場合等に
おいて、火炉の流動状態を維持しながら、残炭を通常の
負荷運転時と同等に燃焼させながら、その燃焼熱及び流
動床ベッド材の残留熱を水−蒸気系統で冷却してゆき、
圧力容器圧力及び火炉層高を通常停止運転過程と同様
に、自動的に下げてゆくことができる。
ンにおいて、ボイラの緊急給炭停止が発生した場合等に
おいて、火炉の流動状態を維持しながら、残炭を通常の
負荷運転時と同等に燃焼させながら、その燃焼熱及び流
動床ベッド材の残留熱を水−蒸気系統で冷却してゆき、
圧力容器圧力及び火炉層高を通常停止運転過程と同様
に、自動的に下げてゆくことができる。
【００３５】なお、本発明を適用しない場合は、ボイラ
トリップと同時にガスタービン系もトリップし、火炉の
流動を停止させることになり、流動の停止したベッド材
及び残炭により局部的ヒートスポットが生じる可能性等
で伝熱管に与える熱的ストレスが大きくなる。
トリップと同時にガスタービン系もトリップし、火炉の
流動を停止させることになり、流動の停止したベッド材
及び残炭により局部的ヒートスポットが生じる可能性等
で伝熱管に与える熱的ストレスが大きくなる。
【００３６】更に、水−蒸気系による火炉の冷却は、流
動が停止しているため、その効率が悪く、長時間を要す
ることになる。また、ボイラの再起動のためには、ベッ
ド材の規定量までの抜出し、圧力容器の減圧が必要であ
り、火炉冷却完了後、ガスタービンの再起動等の複雑な
運転操作と長時間を要する。
動が停止しているため、その効率が悪く、長時間を要す
ることになる。また、ボイラの再起動のためには、ベッ
ド材の規定量までの抜出し、圧力容器の減圧が必要であ
り、火炉冷却完了後、ガスタービンの再起動等の複雑な
運転操作と長時間を要する。
【００３７】なお、蒸気タービン発電機の運転継続をす
る場合には、加圧流動床ボイラ複合発電設備において、
火炉の残留熱及び残炭燃焼出力を利用して、１０分程度
のコーストダウン運転（発電状態）が可能となる。
る場合には、加圧流動床ボイラ複合発電設備において、
火炉の残留熱及び残炭燃焼出力を利用して、１０分程度
のコーストダウン運転（発電状態）が可能となる。
【図１】本発明を適用する加圧流動床ボイラ複合発電プ
ラントの原理的構成図である。
ラントの原理的構成図である。
【図２】本発明を適用する加圧流動床ボイラの通常運転
時の制御フロー説明図である。
時の制御フロー説明図である。
【図３】本発明の実施例のボイラの基本制御フロー説明
図である。
図である。
【図４】本発明を適用したプラント出力制御系の制御系
統図である。
統図である。
【図５】本発明を適用した場合の加圧流動床ボイラ複合
発電プラントの主要パラメータの時間的挙動を示す図で
ある。
発電プラントの主要パラメータの時間的挙動を示す図で
ある。
１…圧力容器、２…火炉、３…ボイラ伝熱管、４…ベッ
ド材貯蔵タンク、５…流動床、６…給炭ポンプ、７…空
気圧縮機、８…ガスタービン、９…ガスタービン電動発
電機、１０…蒸気タービンガバナ、１１…蒸気タービ
ン、１２…蒸気タービン発電機、１４…給水ポンプ、１
５…給水調節弁、１６…空気圧縮機入口案内翼、１７…
タービンバイパス弁、１８…層高制御用圧縮空気流量調
節弁、１９…プラント出力制御装置、２０…ユニット負
荷制御部、２１…負荷設定信号、２２…発電機負荷信
号、２３…ボイラ入力指令、２４…モード切替スイッ
チ、２５，３５，４６，５１，５６，６３，６５…関数
発生器、２６，２７，３６，５３，５８，６０…制御
器、２８，２９，３０，３７，４７，４８，５２，５
７，５９，６６…加減算演算器、３１…タービンガバナ
制御信号、３２…タービンバイパス弁制御信号、３３…
主蒸気圧力信号、３４…給水流量信号、３８…給水流量
制御信号、３９…プラント異常検出ロジック、４０…タ
イマー、４１…アナログメモリ、４３…信号発生器、４
５…一次遅れ演算器、５０…給炭ポンプ制御信号、５４
…火炉平均温度信号、５５…給炭量信号、６１…空気圧
縮機入口案内翼制御信号、６２…圧力容器圧力信号、６
４…圧縮機吐出空気流量信号、６７…層高制御設備、６
８…層高制御信号、６９…火炉流動床層高信号。
ド材貯蔵タンク、５…流動床、６…給炭ポンプ、７…空
気圧縮機、８…ガスタービン、９…ガスタービン電動発
電機、１０…蒸気タービンガバナ、１１…蒸気タービ
ン、１２…蒸気タービン発電機、１４…給水ポンプ、１
５…給水調節弁、１６…空気圧縮機入口案内翼、１７…
タービンバイパス弁、１８…層高制御用圧縮空気流量調
節弁、１９…プラント出力制御装置、２０…ユニット負
荷制御部、２１…負荷設定信号、２２…発電機負荷信
号、２３…ボイラ入力指令、２４…モード切替スイッ
チ、２５，３５，４６，５１，５６，６３，６５…関数
発生器、２６，２７，３６，５３，５８，６０…制御
器、２８，２９，３０，３７，４７，４８，５２，５
７，５９，６６…加減算演算器、３１…タービンガバナ
制御信号、３２…タービンバイパス弁制御信号、３３…
主蒸気圧力信号、３４…給水流量信号、３８…給水流量
制御信号、３９…プラント異常検出ロジック、４０…タ
イマー、４１…アナログメモリ、４３…信号発生器、４
５…一次遅れ演算器、５０…給炭ポンプ制御信号、５４
…火炉平均温度信号、５５…給炭量信号、６１…空気圧
縮機入口案内翼制御信号、６２…圧力容器圧力信号、６
４…圧縮機吐出空気流量信号、６７…層高制御設備、６
８…層高制御信号、６９…火炉流動床層高信号。
Claims (7)
- 【請求項１】要求される負荷設定に見合うよう、蒸気タ
ービン発電機負荷とガスタービン発電機負荷とを合計し
た発電機負荷に関連するプロセス量を制御する加圧流動
床複合ボイラ発電プラントの制御方法において、 加圧流動床ボイラへの燃料停止時に、加圧流動床ボイラ
内の火炉が保有する熱量に応じて加圧流動床ボイラの伝
熱管への給水流量を制御し、制御された給水流量に応じ
て前記プロセス量を制御することを特徴とする加圧流動
床ボイラ複合発電プラントの制御方法。 - 【請求項２】要求される負荷設定に見合うよう、蒸気タ
ービン発電機負荷とガスタービン発電機負荷とを合計し
た発電機負荷に関連するプロセス量を制御する加圧流動
床ボイラ複合発電プラントの制御方法において、当該プラント機器の異常を検出し、前記プラント機器の
異常が検出された時、加圧流動床ボイラ内の火炉が保有
する熱量に応じて加圧流動床ボイラの伝熱管への給水流
量を制御し、制御された給水流量に応じて前記プロセス
量を制御すること を特徴とする加圧流動床ボイラ複合発
電プラントの制御方法。 - 【請求項３】要求される負荷設定に見合うよう、蒸気タ
ービン発電機負荷とガスタービン発電機負荷とを合計し
た発電機負荷に関連するプロセス量を制御する加圧流動
床ボイラ複合発電プラントの制御方法において、当該プラント機器の異常を検出し、前記プラント機器の
異常が検出された時、加圧流動床ボイラの出力を模擬
し、模擬された加圧流動床ボイラの出力に応じて加圧流
動床ボイラの伝熱管への給水流量を制御し、制御された
給水流量に応じて前記プロセス量を制御することを特徴
とする加圧流動床ボイラ複合発電プラントの制御方法。 - 【請求項４】給水の流動する伝熱管の少なくとも一部が
流動材に接して熱交換を行う加圧流動床ボイラと、前記
伝熱管から得られる蒸気により駆動される蒸気タービン
発電機と、前記加圧流動床ボイラに高圧空気を供給する
ガスタービンと、前記加圧流動床ボイラに燃料を供給す
る燃料供給手段とを備える加圧流動床ボイラ複合発電プ
ラントの制御装置において、加圧流動床ボイラ内の燃料が燃焼する火炉が保有する熱
量 に応じて前記伝熱管への給水流量を決定する模擬回路
と、前記給水流量に応じて加圧流動床ボイラの他のプロ
セス量を制御する制御回路と、加圧流動床ボイラへの燃
料停止時に前記模擬回路の出力信号による前記制御回路
の作動を有効にする作動有効回路とを備える加圧流動床
ボイラ複合発電プラントの制御装置。 - 【請求項５】要求される負荷設定に見合うよう、蒸気タ
ービン発電機負荷とガスタービン発電機負荷とを合計し
た発電機負荷に関連するプロセス量を制御する加圧流動
床複合発電プラントの制御装置において、当該プラント機器の異常を検出する異常検出手段と、加
圧流動床ボイラ内の火炉が保有する熱量に応じて加圧流
動床ボイラの伝熱管への給水流量を制御する給水流量制
御手段と、制御された給水流量に応じて前記プロセス量
を制御するプロセス量制御手段とを有することを特徴と
する 加圧流動床複合発電プラントの制御装置。 - 【請求項６】要求される負荷設定に見合うよう、蒸気タ
ービン発電機負荷とガスタービン発電機負荷とを合計し
た発電機負荷に関連するプロセス量を制御する加圧流動
床複合発電プラントの制御装置において、 当該発電プラントの異常を検出する異常検出手段と、加
圧流動床ボイラの出力を模擬する模擬手段と、模擬され
た加圧流動床ボイラの出力に応じて加圧流動床ボイラの
伝熱管への給水流量を制御する給水流量制御手段と、制
御された給水流量に応じて前記プロセス量を制御するプ
ロセス量制御手段とを有することを特徴とする加圧流動
床複合発電プラントの制御装置。 - 【請求項７】請求項６に記載の加圧流動床複合発電プラ
ントの制御装置において、 前記プロセス量制御手段は、異常となった発電プラント
に応じて、前記プロセ ス量を制御する操作端への制御信
号を特定することを特徴とする加圧流動床複合発電プラ
ントの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4485093A JP2699797B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 加圧流動床ボイラ複合発電プラントの制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4485093A JP2699797B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 加圧流動床ボイラ複合発電プラントの制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257415A JPH06257415A (ja) | 1994-09-13 |
| JP2699797B2 true JP2699797B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=12702959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4485093A Expired - Lifetime JP2699797B2 (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 加圧流動床ボイラ複合発電プラントの制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699797B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4554440B2 (ja) * | 2005-06-02 | 2010-09-29 | 日揮株式会社 | ガス化複合発電設備およびその制御方法 |
| CN103486574B (zh) * | 2013-09-10 | 2016-01-20 | 章礼道 | 大型低一次风功耗超临界循环流化床锅炉 |
| CN106382616A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-08 | 浦北县科学技术开发中心 | 煤炭发电锅炉进水控制系统 |
| CN114776406B (zh) * | 2022-04-20 | 2024-01-26 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 基于深度调峰工况的供热旁路故障减负荷方法及装置 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP4485093A patent/JP2699797B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257415A (ja) | 1994-09-13 |
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Legal Events
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