JP2954754B2

JP2954754B2 - ガスタービンシステムの運転制御装置及び加圧流動床ボイラ発電プラント

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Publication number: JP2954754B2
Application number: JP20461091A
Authority: JP
Inventors: 知佐藤; 了市金子; 純志下村; 和彦川池
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH0526057A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一軸型ガスタービンを
用いた発電用ガスタービンシステムに係り、特に加圧流
動床ボイラ発電プラントに組合せて使用するのに好適な
ガスタービンシステムの運転制御装置及び加圧流動床ボ
イラ発電プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発電用のガスタービンは、図２
に示すように、圧縮機１と燃焼器２及び膨張タービン
３、それに発電機４により構成されている。なお、図２
の(a)は圧縮機１と膨張タービン３が一軸の場合で、同
図(b)は二軸の例を示しだものであり、これらのガスタ
ービンでは、圧縮器１からの燃焼用空気で、燃焼器２内
に供給した燃料を燃焼させ、その高温燃焼ガスから膨張
タービン３でエネルギーを回収し、圧縮機１の動力を賄
うと共に発電機４により発電する。

【０００３】ところで、近年、この発電用ガスタービン
をＰＦＢＣ(加圧流動床)ボイラ発電プラントに組合せて
使用する複合発電プラントが注目されているが、このプ
ラントでは、図３に示すように、図２のガスタービンに
おける燃焼器２が、ＰＦＢＣ発電プラントのボイラと置
換わった構成になる。すなわち、この図３において、８
がＰＦＢＣボイラであるが、これが図２のガスタービン
における燃焼器２に担当することになり、従って、これ
は、燃焼器を外部系として設置した形のガスタービンと
いえる。なお、１８はガスタービンを表わす。

【０００４】図３において、圧縮機１で加圧された空気
はＰＦＢＣボイラ８の圧力容器１０内に供給され、燃料
供給装置９から供給された燃料を火炉２で流動燃焼さ
せ、この流動床に配置されたボイラチューブからなる蒸
気発生器１３で水と熱交換されて蒸気を発生させ、この
蒸気を蒸気タービン１４に供給して発電機１５を駆動さ
せ、電力を得る。そして蒸気タービン１４で仕事をした
蒸気は復水器１６に送られて復水され、再びＰＦＢＣボ
イラ８に循環する。一方、ＰＦＢＣボイラ８の燃焼ガス
はガスタービン１８の膨張タービン３にもどされ、ここ
でエネルギーを回収し、圧縮機１の動力を賄うと共に発
電機４を回し、ここからも電力を得る。

【０００５】ところで、このような複合発電プラントに
おけるガスタービン１８は、このプラントの負荷に対応
して、ＰＦＢＣボイラ８が要求する、所定の条件を持っ
た空気を送気する役割を有し、従って、その条件に合致
するように、このプラントの負荷に応じて制御される必
要がある。通常、このようなＰＧＢＣボイラ８の運用
は、例えば、概略、次の表１及び図４に示すような運転
パターンに従って行なわれており、従って、ガスタービ
ン１８は、この運転パターンに対応して、ＰＦＢＣボイ
ラ１８に対し、連続的に適切な圧縮空気の送気が行なわ
れ、且つ、燃焼ガスの適切な回収が行なわれるように制
御されなければならない。

【０００６】

【表１】

【０００７】一方、通常のガスタービンの場合、前述の
ようにボイラ等の要求に応じて圧縮機の流量を制御し変
化させる必要はない。つまり、起動時には自らが動力的
にバランスし、且つ定格回転数に昇速してゆくに足りる
動力が得られるように、燃焼器へ供給すべき燃料の流量
を調整するだけであり、従って、従来のガスタービンの
運転制御装置では、このような複合複合発電プラントに
適用した場合、ボイラの要求、つまり風量調整に応じよ
うとすると、ガスタービンは動力の自立という条件を自
ら作れなくなり、ついには要求される空気流量の調整も
回転数の変動により不可能になってしまう。

【０００８】また、従来の発電用ガスタービンでは、定
格回転数のもとで電力系統に併入後は、通常、目標とす
る出力に応じて燃料流量を増減させ、燃空比を制御する
ことで燃焼温度を変化させ、ガスタービンの出力を調整
する。しかして、この際には圧縮機の風量は一定であ
り、従って、ボイラの要求に応じて空気流量を調整する
ことはできない。

【０００９】さらに、従来のコンバインドサイクル等に
使用されているＩＧＶ(インレットガイドベーン)可変方
式のガスタービンでも、その空気流量の調整は、定格の
７０％程度までであり、前述したボイラの起動から定格
にかけて必要とする送風量を連続的に調整するという機
能は持っていない。

【００１０】他方、ＰＦＢＣボイラは、送風される燃焼
用空気の流量のみならず、燃焼部圧力の調整も必要とな
る。すなわち、ボイラの起動過程においては、ボイラの
燃焼部である流動床が安定に流動化するよう、流動床に
おけるガスの流速を制御する必要があり、従って、必要
とするガス流速を得る為に要求されている流量の調整他
に、ボイラ圧力容器内の圧力をも調整する必要がある。

【００１１】また、ボイラの負荷運転中には、高い燃焼
効率を得る為に、石炭等の燃料がボイラの燃焼部に対流
する時間をある一定以上に保つことが必要となる。つま
り、この期間中にも、図５に示すように、ガスの流速が
適切な範囲に保たれるよう、流量のみならず圧力の調整
が必要となる。しかるに、通常のガスタービンでは、流
量の調整機構が無いのは勿論、圧力の調整機構も持って
はいないのである。

【００１２】なお、この種の装置として関連する技術と
しては、特開昭６３−２７２９２３号、特開昭６４−６
３６２３号、特開平１−２８５６０８号、それに特開平
２−２５９２９８号の各公報の開示を挙げることができ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、従
来のガスタービンが流量の調整機構や圧力の調整機構が
ない点について配慮がされておらず、ＰＦＢＣ発電プラ
ントとの複合化が困難であるという問題があった。本発
明の目的は、通常発電用に使用されている一軸型ガスタ
ービンを、ＰＦＢＣ発電プラントのボイラ燃焼用空気源
として、ボイラの運転条件に合わせ、ボイラ起動時から
定格運転状態まで連続的に適切な風量と風圧のもとでの
送風が可能で、常に効率的なシステムの運転が得られる
ようにしたガスタービンシステムの運転制御装置と、こ
のガスタービンシステムの運転制御装置を用いたＰＦＢ
Ｃ発電プラントを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明では、ＰＦＢＣボイラ発電プラントに使用す
る可変ＩＧＶを備えた一軸型ガスタービンの圧縮機部入
口吸気系に絞り弁を、圧縮機部の中間段若しくは吐出部
に少なくとも１個の圧縮機抽気弁を夫々設けたものであ
り、また、ガスタービンに連結したモータ発電機により
回転数を変化させ、各項目を組み合わせて動作させＰＦ
ＢＣボイラに送風する空気量が可変できるようにしたも
のであり、さらには、別個に設置したた制御装置によ
り、目標に追従させる制御動作が与えられるようにした
ものである。

【００１５】さらに、本発明では、ガスターンビンのガ
ス流入系に絞り調整機構を設置し、ＰＦＢＣボイラの圧
力が可変できるようにしたものであり、加えて、別個に
設けた制御装置により、目標に追従させる制御動作が与
えられるようにしたものである。

【００１６】

【作用】上記手段は、ガスタービンの圧縮機部での空気
流量と空気圧力の調整が可能になるように働く。従っ
て、ＰＦＢＣボイラが要求する諸条件を容易に満すこと
ができ、起動過程から定格運転状態までのＰＦＢＣプラ
ントを、常に的確な状態で運転することが可能になる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明によるガスタービンシステムの
運転制御装置及び加圧流動床ボイラ発電プラントについ
て、図示のの実施例により詳細に説明する。図１は本発
明の１実施例で、この実施例におけるＰＦＢＣプラント
の主たる構成要素は、ガスタービン１８とＰＦＢＣ(加
圧流動床)ボイラ８と、蒸気タービン１４である。ま
ず、この実施例では、ガスタービン１８の圧縮機１から
ＰＦＢＣボイラ８の燃焼器２に到る通気系に第１の遮断
弁５が、また、この燃焼器２からガスタービン１８のタ
ービン３に到る通気系には第２の遮断弁６が夫々設けら
れていると共に、ガスタービン１８の圧縮機１の吐出部
とタービン３の入力部とを直接結合させるバイパス弁７
が設けられている。さらに、ガスタービン１８の圧縮機
１の吸気系には絞り弁１７が設けられ、且つ、この圧縮
機１には可変機構を備えたＩＧＶ(インレットガイドベ
ーン)１９が設けられており、タービン３のタービン初
段ノズル２１には可変機構が備えられている。

【００１８】次に、この図１の実施例の動作について説
明する。インレットサイレンサのダクト系１１から吸い
込まれた空気は絞り弁１７及び圧縮機１及び遮断弁５を
経て圧力容器１０に導入される。そして、ＰＦＢＣボイ
ラ８の燃焼部２で燃焼ガスとなり、蒸気発生器１３にて
蒸気を発生させた後、遮断弁６を経てタービン３に流入
して動力を発生した後、煙突１２から大気中に放出され
る。一方、蒸気発生器１３で発生した蒸気は蒸気タービ
ン１４に供給され、これにより発電機１５が駆動され、
電力が発生される。そして、蒸気タービン１４から排出
された蒸気は復水器１６に流入し、復水となって再び蒸
気発生器１３に戻される。

【００１９】ＰＦＢＣプラントの出力は、プラント統括
制御装置３０により基本的な制御指令として石炭給量流
量指令、燃焼用流量指令、火炉圧力指令が出力され、こ
れらの信号により調整される。燃料となる石炭は、プラ
ント統括制御装置３０から与えられる石炭給量流量指令
に基づいて石炭供給装置９によって供給されるが、燃焼
用空気流量は、燃焼用空気流量制御装置３６により調整
される。このため、燃焼用空気流量制御装置３６は、プ
ラント統括制御装置３０からの空気流量指令と、オリフ
ィス等の流量測定装置３３、３８により測定された信号
に基づいて変換装置３０’から与えられる出力信号とを
比較器３２で比較し、この比較結果として与えられる偏
差信号に基づき、絞り弁１７の開度、圧縮機ＩＧＶ１９
の開度、検出器３４により検出されたモータ発電機４の
回転数を夫々制御し、これによりＰＦＢＣボイラ８に送
風すべき燃焼用空気量を調整するのである。

【００２０】燃焼器２内の火炉圧力は、圧力調整装置３
１が制御する。このため、この圧力調整装置３１は、プ
ラント統括制御装置３０から与えられる火炉圧力指令
と、検出器３９により測定されたＰＦＢＣボイラ８の圧
力を表わす信号に基づいて変換装置３５から出力される
信号とを比較器３７で比較し、この比較結果として与え
られる偏差信号に基づいてタービ初段ノズル２１の開度
を制御するのであり、これにより燃焼器２内の火炉圧力
が調整される。

【００２１】また、この実施例では、圧縮機１の中間段
及び吐出部の少なくとも一方から抽気を行なう抽気弁２
０が設けてあり、この抽気弁２０は、圧縮機１が部分回
転数運転時で抽気圧力が低い場合に、絞り弁１７と圧縮
機１間に抽気を行なう働きをする。なお、この図１では
図示してないが、この抽気弁２０も燃焼用空気流量制御
装置３６により制御されるようになっている。

【００２２】ここで、この実施例におけるガスタービン
１８によるＰＦＢＣボイラ８への送風制御について説明
する。

【００２３】ガスタービン１８の圧縮機１の流量特性
は、そのパラメータ表示として、次の(1)式として示さ
れる。

【００２４】

【数１】

【００２５】図６に、圧縮機１の一般的な例としての特
性線図を示す。図中、ｎ１〜ｎ５は回転数の違いを表わ
し、ｎ１−ａ、ｎ１−ｂ、ｎ１−ｃは、回転数は同一だ
がＩＧＶ開度が異る場合を示す。また、ラインＤは、圧
縮機の固有の性質であるサージラインを示したもので、
圧縮機はこのラインよりも圧力比が上昇した場合、サー
ジングを起こして運転は不可能となる。そして、この図
で特徴的なのは、Ｐ点又はＱ点のように、圧力比が大幅
に異なる場合においても、修正流量はほとんど一定であ
るということである。つまり運転する修正回転数とＩＧ
Ｖを固定すれば、圧縮機の流量は入口圧力に比例した関
係になることが判る(なお、この場合吸込温度は一定と
する)。

【００２６】なお、このパラメータに関する詳しい説明
は、例えば、コロナ社発行、浜島操著 “ガスタービ
ン” の３７頁に示されている。

【００２７】次に、図７に、圧縮機１のＩＧＶ１９の開
度が変化したときの修正流量の変化を示すが、ここで特
徴的なのは、開度が１００％に近づくにつれ修正流量の
変化量が緩やかになることである。なお、ＩＧＶが全閉
したとき、つまり流路が完全に閉そくされた場合には、
流量はゼロになるが、ここで、ＩＧＶは流体的に流れの
方向を変えることにより圧縮機の流量を変化させる機構
であり、従ってＩＧＶを適正な範囲を越えて大きく閉じ
たような場合には流体的な損失が増加し、圧縮機の効率
が著しく低下して好ましくない為、通常は７０％程度の
流量まで、このＩＧＶの開度可変機構により調整する
が、それ以下の領域では使用しない。

【００２８】また、図８は、圧縮機の修正回転数が変化
したときの修正流量の変化を示したもので、ここで特徴
的なのは、回転数のほぼ２乗に比例した形で修正流量が
変化することである。修正回転数が０のとき、つまり圧
縮機が停止したとき修正流量は０であり、従って、この
停止した状態から１００％修正回転数に到るラインま
で、修正流量は０から１００％まで連続的に変化し、結
局、空気量も０から１００％まで変化することになる
が、しかし圧縮機には、その機械固有の危険速度や部分
回転数における旋回失速があり、従って、一般的には、
運転可能な回転数範囲は必ずしも連続的ではない。

【００２９】ところで、図１の実施例では、絞り弁１７
が設けてあり、これにより空気流量を調整するようにな
っている。しかしながら、このような絞り弁による流量
調整方法では、圧縮機の修正流量一定のもとで絞り弁の
圧損分圧縮機の前圧が低下した分、吸い込み重量流量が
比例して変化する。そして、この実施例では、本来圧縮
すべき空気を一旦減圧してから再度圧縮することにな
り、過度に絞ることによる流量調整は圧縮動力の増加に
つながり好ましくない。

【００３０】これを図９により説明すると、この図は、
圧縮機の段数と圧力比について示したものであるが、入
口での圧力が絞りにより低下して抽気段での圧力が大気
圧等の必要圧に満たない場合、つまり抽気段位置Ｂにお
いては、入口でのラインａからラインｂにまで圧力比は
上昇しているが、ここでの絶対圧が大気圧等より低くな
る。そこで、この場合には、抽気を圧縮機入口の減圧さ
れた部分に連通させてやる必要がある。

【００３１】そこで、図１の実施例では、圧縮機抽気弁
２０が設けてあり、これにより圧縮機１の中間段若しく
は吐出部から、圧縮機１に吸い込んだ空気を全て送風す
るのではなく、別の経路に分岐することによりＰＦＢＣ
ボイラ８に送風される空気を調整するようになってい
る。しかして、この場合、すでに動力を使用して圧縮し
た空気を系外に捨てることになり、損失が大きくなる。

【００３２】一方、この圧縮機抽気弁２０を使用する方
法に比較して、上記入口での絞り弁１７を使用する方法
では、減圧を伴う為、圧縮機１の圧力比は高くなり、圧
縮機１のサージラインに、より近に使用方法である。し
かしながら、一般に、このような圧縮機では、その使用
に伴い、圧縮機の翼に塵埃などの付着がおこり、これに
よりサージラインの低下が起こる。そこで、この実施例
では、このような場合での機械の安全確保の為、圧縮機
損失の増加を伴うにしても、両方の方法を併用するよう
になっている。

【００３３】次に、図１０に示すように、ＰＦＢＣボイ
ラ８の流量目標値がＧＡからＧＢに減少方向に変化し、
これに応じてマッチング圧力比がＡ点からＢ点に変化し
た場合について考えてみる。まず、このとき、流量目標
値が比較的ゆっくりとした変化の場合には、マッチング
圧力比はラインＥに示すように、正確に追従変化する。
しかして、変化が急速に生じた場合には、ラインＦに示
すように、火炉の圧力は遅れを伴い、低下する。これ
は、ボイラの圧力容器は、相対的に大きな容積を持って
いる為、供給する空気量が急変しても容器内の圧力は急
には変化せず、遅れて変化するのである。従って、ＩＧ
Ｖを閉止する、もしくは入口絞り弁を閉じる方向では、
ラインＦに示すように、サージラインＤに近づき、危険
となる。

【００３４】そこで、ＩＧＶを閉塞する方向での制御
や、圧縮機の回転数を低下させる方向での制御、或いは
絞り弁を使用する方向での制御などを使用するのではな
く、圧縮機抽気弁２０を使用することにより送風量を減
少させ、ＩＧＶ、絞り弁開度を一定としたまま、つまり
動作のパラメータを一定とし、サージラインＤとの距離
を保ったまま送風空気量を変化させるのが圧縮機の安全
の為好適であることが判る。

【００３５】ところで、以上に述べた全ての方法は、０
％から１００％の流量調整範囲を満たす性質を有してい
るが、前述の如く、単一の制御方法にては制御範囲が狭
いという欠点があり、各々組み合わせて使用し、流量調
整を行うことが有効であり、ぜひ必要となる。

【００３６】次に、加圧流動床ボイラの圧力を決定づけ
る機構について説明する。まず、図１１(a)に示す様
に、圧縮機１からＰＦＢＣボイラ８に送風された空気
は、炉内で燃焼したガスになり、遮断弁６を通りタービ
ン３に流入するが、この遮断弁６及びタービン３がＰＦ
ＢＣボイラ８の圧力を決定づける絞りとなっている。そ
して、前述の様に、ボイラ８よりも上流の要素について
は、送風する空気量を決める要因ではあるが、圧力に関
しては決定する要因とはなっていない。つまり、前記の
遮断弁６及びタービン３からなる絞りを調整すること
で、始めてＰＦＢＣボイラ８の燃焼器内圧力を変化し得
るのである。なお、図中、２２はタービン初段固定翼で
ある。

【００３７】一般に、タービンの入口における流量特性
は、次の(2)式で表わされる。

【００３８】

【数２】

【００３９】なお、このタービン修正流量に関する詳し
い説明も、上記したコロナ社発行の文献に示されてい
る。

【００４０】次に、この(2)式は、温度Ｔ及びスロート
面積Ａが一定の場合、次の(3)式のようになり、圧力Ｐ
と流量Ｇとは単純に比例関係になる。

【００４１】

【数３】

【００４２】ここで、図１１(b)に示す様に、タービン
初段ノズル(静翼)２１の角度を調整する場合、図示の
(＋)方向に動かしたときにはスロート面積Ａは広がり、
(−)方向に動かしたときには、その逆にスロート面積Ａ
は狭まる。そこで、(3)式において、スロート面積Ａを
変化させた場合、スロート面積の大小に応じて同一流量
となる圧力は、各々圧力低、圧力高となることは明白で
ある。つまり図１１(c)に示す様に、スロート面積Ａを
広げたときはＰＦＢＣボイラ８の圧力は低下し、逆では
上昇する。

【００４３】従って、図１２において、ラインｂを基準
とすれば、ラインａはスロート面積Ａを狭めた場合、ラ
インｃは広げたときのマッチング圧力を示すことにな
り、この結果、絞り要素であるタービン初段ノズル２１
の角度、すなわち、スロート面積Ａを可変とすることで
ボイラ圧力を調整することができる。

【００４４】次に、図１の実施例におけるガスタービン
１８の制御状態を、図１３により説明する。この図１３
は、回転数Ｎをパラメータとして、上の図は絞り弁１７
の変化に対する空気流量の変化を示し、下の図はガスタ
ービン１８の出力の変化を示したものであり、図の中
で、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５は夫々異なったター
ビンの回転数を表わす。そして、ここで、Ｎ１が１００
％回転数で、Ｎ２からＮ５は、順に低い回転数を表わし
ており、この場合には、下の図において、ａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅを結ぶラインＡを通る。但し、ここで、ａ〜ｂ間
は、入口絞り弁１７は全開状態で、ＩＧＶ２１を開閉し
て流量を調整している範囲であり、また、Ｇ１点は、最
小流量である火炉のパージ風量を示す。

【００４５】そして、このラインＡ上で動作するよう
に、圧縮機１の風量を調整するのが最も効率がよく、ガ
スタービン１８の出力が大きく得られ、ラインＢの下側
になるので、モータ発電機２６がモータとして動作して
いるときの範囲は狭く、又、入力が少なくて済む。そし
て、前述の様に、連続して回転数を変化させる制御には
制限がある為、実際には、入口絞り弁を使用したライン
を使うのである。ここで、領域ＣはＩＧＶ１９の制御だ
けで流量を可変させた範囲、領域Ｄは回転数制御と絞り
弁１７の制御とを組合せて使用した方が好適な範囲を示
す。そして、Ｎ１、つまり１００％回転数を使用した場
合には、上図において絞りが最大で開度が最も小さくな
り、従って、モータ入力が大きくなる。

【００４６】例えば、図において、ａ、ｂ、ｇ、ｈ、ｉ
を結ぶラインを使用した場合、回転数はＮ１及びＮ２の
２種を定常的に一定として使用する。このとき、絞りは
点ｇより点ｌ(エル)に到る部分になり、従って、絞りの
度合いは少なく、その分、モータ入力は少なくて済むこ
とになる。

【００４７】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。まず、図１４は、圧縮機１の吐出部にも抽気弁２０
を設け、これもＰＦＢＣボイラ８への送風空気量調整に
使用した場合の一実施例である。また、図１５は、ＰＦ
ＢＣボイラ８の圧力調整用の絞り調整機構として、ガス
放風弁２３と絞り弁２４を設けた場合の一実施例である
。

【００４８】さらに、図１６には、ガス流入系の遮断弁
６を省略し、これの機能を絞り弁２４にて共通化した一
実施例を示したものである。

【００４９】図１７は、ＰＦＢＣボイラ８の圧力調整用
の絞り調整機構として、ガス放風弁２３を採用した一実
施例を示してある。図１８には、ＰＦＢＣボイラ８の圧
力調整用の絞り調整機構として、絞り弁２４を採用した
一実施例を示してある。図１９は、複数基、例えば２基
のＰＦＢＣボイラ８に対して、各々１台のガスタービン
１８を組合せ、各々燃焼用空気を供給するようにし、各
ボイラ８からの蒸気をへッダ２９によりまとめ、１台の
蒸気タービン１４により動力を発生させるように構成し
た本発明の一実施例を示したものである。

【００５０】そして、図２０は、１基のＰＦＢＣボイラ
８に対して複数台、例えば２台のガスタービン１８を組
合せ、各ガスタービン１８の圧縮機１から吐出される送
風空気を空気ヘッダ２７によってまとめてＰＦＢＣボイ
ラ８に導入すると共に、ＰＦＢＣボイラ８で発生した燃
焼ガスをヘッダ２８に導き、ここから各々のガスタービ
ン１８へ分配するように構成した本発明の一実施例を示
したものである。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、加圧型流動床ボイラに
一軸型ガスタービンを構成要素としたＰＦＢＣプラント
において、ボイラの起動から定格運転状態に至るすべて
の領域で、ボイラが要求する全ての条件を満足させるの
に必要な空気流量及び必要とされる圧力を連続的に、且
つ安定して供給することができる。また、上記の状態を
維持し、且つ起動時に必要となるガスタービンへのモー
タ動力の入力を常に最小にすることができ、高い運転効
率を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガスタービンシステムの運転制御
装置及び加圧流動床ボイラ発電プラントの第１の実施例
を示す構成図である。

【図２】一般的なガスタービンシステムの例を示す構成
図である。

【図３】一軸型ガスタービンを使用したＰＦＢＣプラン
トの従来例を示す構成図である。

【図４】一軸型ガスタービンを使用したＰＦＢＣプラン
トにおけるボイラの空気流量要求の時間変化を示す特性
図である。

【図５】一軸型ガスタービンを使用したＰＦＢＣプラン
トにおけるボイラのガス平均流速を示す特性図である。

【図６】ガスタービンの圧縮機の第１の動作状態を示す
特性図である。

【図７】ガスタービンの圧縮機の第２の動作状態を示す
特性図である。

【図８】ガスタービンの圧縮機の第３の動作状態を示す
特性図である。

【図９】ガスタービンの圧縮機の第４の動作状態を示す
特性図である。

【図１０】ガスタービンの圧縮機の第５の動作状態を示
す特性図である。

【図１１】ガスタービンのガス系での絞り要素の動作例
を示す説明図である。

【図１２】本発明の一実施例におけるボイラの動作を説
明する特性図である。

【図１３】本発明の一実施例におけるガスタービンの動
作を説明する特性図である。

【図１４】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図１５】本発明の第３の実施例を示す構成図である。

【図１６】本発明の第４の実施例を示す構成図である。

【図１７】本発明の第５の実施例を示す構成図である。

【図１８】本発明の第６の実施例を示す構成図である。

【図１９】本発明の第７の実施例を示す構成図である。

【図２０】本発明の第８の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ガスタービン圧縮機２燃焼器３タービン４発電機５、６遮断弁７バイパス弁８加圧流動床ボイラ９石炭供給装置１０圧力容器１７絞り弁１９圧縮機インレットガイドベーン２０圧縮機抽気弁２１タービン初段ノズル２３放風弁２６モータ発電機３０プラント統括制御装置３１ＰＦＢＣボイラ圧力制御装置３６燃焼用空気流量制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川池和彦茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (56)参考文献特開昭57−179337（ＪＰ，Ａ) 特開平１−219371（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−34322（ＪＰ，Ａ) 実開平３−49340（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02C 9/00 F02C 3/28 F02C 7/042 F02C 7/057

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機部に可変インレットガイドベーン
機構を有する一軸型ガスタービンと、このガスタービン
に直接又は変速手段を介して連結したモータ発電機を備
えたガスタービンシステムにおいて、上記圧縮機部の吸気系に設置した絞り弁と、上記圧縮機部の中間段と吐出部の少なくとも一方に設置
した抽気弁と、上記モータ発電機のトルクを制御することにより上記圧
縮機部の回転速度を制御する回転速度制御手段とを設
け、これら絞り弁と抽気弁及び上記可変インレットガイドベ
ーン機構の連携制御に上記ガスタービンの回転速度制御
を併用して上記圧縮機部の送風空気量と送風圧力の双方
を制御するように構成したことを特徴とするガスタービ
ンシステムの運転制御装置。
【請求項２】請求項１の発明において、上記ガスタービンのガスタービン部のガス流入系に絞り
調整機構を設け、この絞り調整機構により上記ガスタービンの圧縮機部の
送風圧力を制御するように構成したことを特徴とするガ
スタービンシステムの運転制御装置。
【請求項３】請求項２の発明において、上記絞り調整機構が、可変角度型タービン部の初段静翼
可変機構、又はタービン部とは別個に設置された絞り弁
機構、或いはタービン部に流入するガスを大気中に放出
する放風弁機構の何れかで構成されていることを特徴と
するガスタービンシステムの運転制御装置。
【請求項４】請求項１の発明において、上記ガスタービンの燃焼部の送気通路と燃焼ガス通路の
夫々に設置した遮断弁と、上記燃焼部を通らずに直接、上記ガスタービンの圧縮部
の出口とタービン部の入口とを連通するバイパス弁とを
設け、上記遮断弁は緊急時に急閉遮断し、上記バイパス弁は緊
急時に急開するように構成されていることを特徴とする
ガスタービンシステムの運転制御装置。
【請求項５】燃焼部が加圧流動床ボイラの燃焼部で構
成され、圧縮機部に可変インレットガイドベーン機構を
有する一軸型ガスタービンと、このガスタービンにより
駆動されるモータ発電機を備えた加圧流動床ボイラ発電
プラントにおいて、上記圧縮機部の吸気系に設置した絞り弁と、上記圧縮機部の中間段と吐出部の少なくとも一方に設置
した抽気弁と、上記モータ発電機のトルクを制御することにより上記圧
縮機部の回転速度を制御する回転速度制御手段とを設
け、これら絞り弁と抽気弁及び上記可変インレットガイドベ
ーン機構の連携制御に上記ガスタービンの回転速度制御
を併用して上記圧縮機部の送風空気量と送風圧力を制御
するように構成したことを特徴とする加圧流動床ボイラ
発電プラント。