JP3079298B2 - 複合発電プラント及びその起動方法 - Google Patents
複合発電プラント及びその起動方法Info
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複合発電プラント及び
その起動方法に係り、特に、発電プラントの起動時に発
生する廃棄熱量を利用し、ガスタービン出力を制御する
複合発電プラント及びその起動方法に関する。
その起動方法に係り、特に、発電プラントの起動時に発
生する廃棄熱量を利用し、ガスタービン出力を制御する
複合発電プラント及びその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複合発電プラントの起動に関する
装置として、複合発電プラントのタービンバイパス制御
装置（特開昭５５−１１４８２１号公報）と、タービン
バイパス制御装置（特開昭６１−２９４１０５号公報）
がある。これらの装置は、タービンバイパスを制御する
ことにより、プラント全体の起動時間の短縮を図り、ま
た、排熱回収ボイラ等のプラント運用の効率を図るもの
であり、タービンバイパスから廃棄される排熱の利用に
ついては考慮されていない。そのため、タービンバイパ
スからの排熱は全てプラントの系外へ廃棄される。
装置として、複合発電プラントのタービンバイパス制御
装置（特開昭５５−１１４８２１号公報）と、タービン
バイパス制御装置（特開昭６１−２９４１０５号公報）
がある。これらの装置は、タービンバイパスを制御する
ことにより、プラント全体の起動時間の短縮を図り、ま
た、排熱回収ボイラ等のプラント運用の効率を図るもの
であり、タービンバイパスから廃棄される排熱の利用に
ついては考慮されていない。そのため、タービンバイパ
スからの排熱は全てプラントの系外へ廃棄される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、前記の
ようにタービンバイパスからの排熱は全てプラントの系
外へ廃棄されているため、複合発電プラントの起動時に
おいては、ガスタービンからの排熱を有効に利用するこ
とができなかった。この廃棄されていた熱量は、数［Ｇ
ｃａｌ］という大量なものであり、温度レベルでいえ
ば、大気温度＋数［℃］程度の熱源に相当する。これ
は、プラントのエネルギー利用効率上問題である。本発
明の目的は、複合発電プラントの起動時に、蒸気タービ
ン入口設定圧力の昇圧過程で、蒸気タービンバイパスに
よって復水器に廃棄される熱量を回収してプラントの出
力を増加させることにある。
ようにタービンバイパスからの排熱は全てプラントの系
外へ廃棄されているため、複合発電プラントの起動時に
おいては、ガスタービンからの排熱を有効に利用するこ
とができなかった。この廃棄されていた熱量は、数［Ｇ
ｃａｌ］という大量なものであり、温度レベルでいえ
ば、大気温度＋数［℃］程度の熱源に相当する。これ
は、プラントのエネルギー利用効率上問題である。本発
明の目的は、複合発電プラントの起動時に、蒸気タービ
ン入口設定圧力の昇圧過程で、蒸気タービンバイパスに
よって復水器に廃棄される熱量を回収してプラントの出
力を増加させることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、通常の複合発電プラントの構成の他に、起動時、蒸
気タービン入口設定圧力が昇圧過程にあるとき、蒸気タ
ービンバイパスによって復水器に廃棄される蒸気タービ
ン蒸気通気条件前の比較的低温、低圧な蒸気タービンバ
イパス蒸気の熱量を利用し、前記熱量を作動熱源として
冷熱を発生する吸収式あるいは圧縮式冷凍機と、この冷
凍機によって発生した冷熱によってガスタービンの圧縮
機吸気温度を低下するための熱交換器と、前記冷凍機か
らの発生冷熱量を任意に調整可能な制御装置を設ける。
また、前記冷凍機の必要熱量と蒸気タービンバイパス熱
量の大小関係から熱交換器の熱交換器冷却水流量あるい
は海水等の冷却水流量を調整するための制御装置を設け
る。さらに、前記冷凍機の消費電力とタービンの駆動に
よって発電する発電機出力の大小関係から冷凍機の運転
あるいは停止するための制御装置を設ける。
に、通常の複合発電プラントの構成の他に、起動時、蒸
気タービン入口設定圧力が昇圧過程にあるとき、蒸気タ
ービンバイパスによって復水器に廃棄される蒸気タービ
ン蒸気通気条件前の比較的低温、低圧な蒸気タービンバ
イパス蒸気の熱量を利用し、前記熱量を作動熱源として
冷熱を発生する吸収式あるいは圧縮式冷凍機と、この冷
凍機によって発生した冷熱によってガスタービンの圧縮
機吸気温度を低下するための熱交換器と、前記冷凍機か
らの発生冷熱量を任意に調整可能な制御装置を設ける。
また、前記冷凍機の必要熱量と蒸気タービンバイパス熱
量の大小関係から熱交換器の熱交換器冷却水流量あるい
は海水等の冷却水流量を調整するための制御装置を設け
る。さらに、前記冷凍機の消費電力とタービンの駆動に
よって発電する発電機出力の大小関係から冷凍機の運転
あるいは停止するための制御装置を設ける。
【０００５】
【作用】複合発電プラントの起動時、蒸気タービン入口
設定圧力が昇圧過程にあるとき、蒸気タービン蒸気通気
条件前の比較的低温、低圧な蒸気タービンバイパス蒸気
の熱量を作動熱源として冷凍機によって発生した冷熱を
ガスタービンの圧縮機吸気部分に設けた熱交換器に導
き、前記ガスタービンの圧縮機吸気温度を低下させる。
これにより圧縮機の効率が向上し、プラントの出力が増
加する。また、制御装置によって、ガスタービンの圧縮
機吸気温度を任意に設定し、冷凍機からの発生冷熱量を
最適に制御する。これによって、外気の状況に影響され
ることなく、プラント出力の最高出力を維持する。ま
た、制御装置によって、冷凍機の消費電力がタービンの
駆動によって発電する発電機出力の出力増加分よりも大
きくなった場合、前記冷凍機の運転を停止することによ
って、プラント全体を高効率で運用する。
設定圧力が昇圧過程にあるとき、蒸気タービン蒸気通気
条件前の比較的低温、低圧な蒸気タービンバイパス蒸気
の熱量を作動熱源として冷凍機によって発生した冷熱を
ガスタービンの圧縮機吸気部分に設けた熱交換器に導
き、前記ガスタービンの圧縮機吸気温度を低下させる。
これにより圧縮機の効率が向上し、プラントの出力が増
加する。また、制御装置によって、ガスタービンの圧縮
機吸気温度を任意に設定し、冷凍機からの発生冷熱量を
最適に制御する。これによって、外気の状況に影響され
ることなく、プラント出力の最高出力を維持する。ま
た、制御装置によって、冷凍機の消費電力がタービンの
駆動によって発電する発電機出力の出力増加分よりも大
きくなった場合、前記冷凍機の運転を停止することによ
って、プラント全体を高効率で運用する。
【０００６】
【実施例】以下、図１に、本発明の実施例として、複合
発電プラントの系統図を示し、説明する。図１におい
て、複合発電プラントは、空気を圧縮する圧縮機１と、
圧縮機１によって圧縮された空気とＬＮＧ等の気化燃料
を混合させ燃焼したガスによって駆動する膨脹機２と、
膨脹機２と連結されている発電機３と、膨脹機２から排
出される高温の排ガスによって蒸気を発生する排熱回収
ボイラ４と、排熱回収ボイラ４からの発生蒸気によって
駆動する蒸気タービン５、蒸気タービン５に連結されて
いる発電機６と、排熱回収ボイラ４の発生蒸気条件が蒸
気タービン５の入口蒸気設定条件に達するまで直接復水
器１０へ発生蒸気を導く蒸気タービンバイパス７と、蒸
気タービンバイパス７に設置されている蒸気タービンバ
イパス弁８と、蒸気タービン５の蒸気入口に設置されて
いる蒸気タービン加減弁９と、蒸気タービン５からの蒸
気を復水する復水器１０と、復水器１０へ廃棄される熱
量を作動熱源とする圧縮式冷凍機１１と、圧縮式冷凍機
１１を駆動させるための圧縮式冷凍機駆動用電動機２２
と、復水器１０及び圧縮式冷凍機１１に利用される熱量
の残熱を海水等のプラント系外へ放出する熱交換器１２
と、海水温度を検知するための海水温度検知器１９と、
海水流量を調節するための海水ポンプ２０と、冷却水流
量を調節するための冷却水ポンプ２１と、圧縮式冷凍機
１１で発生する冷熱によって圧縮機１の入口空気を冷却
する空気冷却用熱交換器１３と、大気温度を検知する大
気温度検知器１８と、膨脹機２と連結した発電機３及び
蒸気タービン５に連結した発電機６の出力と圧縮式冷凍
機１１の消費電力を検出する検知器１４と、検知器１４
からの信号を入力として圧縮式冷凍機１１の運転を制御
する冷凍機運転制御装置Ａ１５と、大気温度検知器１８
により検知した大気温度を入力し、あらかじめ設定した
ガスタービン圧縮機設定温度とから圧縮式冷凍機１１を
制御し、同時に圧縮式冷凍機１１の冷凍機必要熱量を出
力する冷凍機制御装置Ｂ１６と、圧縮式冷凍機１１の冷
凍機必要熱量及び蒸気タービンバイパス７と海水温度及
び熱交換器１２の冷却水温度を入力し、熱交換器海水流
量の制御指令及び熱交換器冷却水流量の制御指令を出力
して、海水ポンプ２０及び冷却水ポンプ２１を調節し、
熱交換器１２を制御する熱交換器制御装置Ｃ１７によ
り、構成される。
発電プラントの系統図を示し、説明する。図１におい
て、複合発電プラントは、空気を圧縮する圧縮機１と、
圧縮機１によって圧縮された空気とＬＮＧ等の気化燃料
を混合させ燃焼したガスによって駆動する膨脹機２と、
膨脹機２と連結されている発電機３と、膨脹機２から排
出される高温の排ガスによって蒸気を発生する排熱回収
ボイラ４と、排熱回収ボイラ４からの発生蒸気によって
駆動する蒸気タービン５、蒸気タービン５に連結されて
いる発電機６と、排熱回収ボイラ４の発生蒸気条件が蒸
気タービン５の入口蒸気設定条件に達するまで直接復水
器１０へ発生蒸気を導く蒸気タービンバイパス７と、蒸
気タービンバイパス７に設置されている蒸気タービンバ
イパス弁８と、蒸気タービン５の蒸気入口に設置されて
いる蒸気タービン加減弁９と、蒸気タービン５からの蒸
気を復水する復水器１０と、復水器１０へ廃棄される熱
量を作動熱源とする圧縮式冷凍機１１と、圧縮式冷凍機
１１を駆動させるための圧縮式冷凍機駆動用電動機２２
と、復水器１０及び圧縮式冷凍機１１に利用される熱量
の残熱を海水等のプラント系外へ放出する熱交換器１２
と、海水温度を検知するための海水温度検知器１９と、
海水流量を調節するための海水ポンプ２０と、冷却水流
量を調節するための冷却水ポンプ２１と、圧縮式冷凍機
１１で発生する冷熱によって圧縮機１の入口空気を冷却
する空気冷却用熱交換器１３と、大気温度を検知する大
気温度検知器１８と、膨脹機２と連結した発電機３及び
蒸気タービン５に連結した発電機６の出力と圧縮式冷凍
機１１の消費電力を検出する検知器１４と、検知器１４
からの信号を入力として圧縮式冷凍機１１の運転を制御
する冷凍機運転制御装置Ａ１５と、大気温度検知器１８
により検知した大気温度を入力し、あらかじめ設定した
ガスタービン圧縮機設定温度とから圧縮式冷凍機１１を
制御し、同時に圧縮式冷凍機１１の冷凍機必要熱量を出
力する冷凍機制御装置Ｂ１６と、圧縮式冷凍機１１の冷
凍機必要熱量及び蒸気タービンバイパス７と海水温度及
び熱交換器１２の冷却水温度を入力し、熱交換器海水流
量の制御指令及び熱交換器冷却水流量の制御指令を出力
して、海水ポンプ２０及び冷却水ポンプ２１を調節し、
熱交換器１２を制御する熱交換器制御装置Ｃ１７によ
り、構成される。
【０００７】次に、この複合発電プラントの動作を説明
する。圧縮機１には、空気冷却用熱交換器１３によって
冷却され、温度が低下して密度が大きくなった空気が導
入され、圧縮機１において、この導入された空気が加
圧、圧縮されてＬＮＧ等の気化燃料と混合燃焼し、１０
００℃前後の高温、高圧のガスとなる。このガスは膨脹
機２を駆動し、この膨脹機２に連結されている発電機３
は回転し、発電する。膨脹機２を駆動したガスは、５０
０℃前後の比較的低温となり、排熱回収ボイラ４へ導入
され、内部に設置されている伝熱管内の水を気化させた
後、１００℃前後の温度となり、大気へ放出される。排
熱回収ボイラ４で発生した蒸気は、蒸気タービン５の入
口設定条件になるまでは、蒸気タービンバイパス７を通
って復水器１０へ導かれ、復水された後、排熱回収ボイ
ラ４へ戻る。一方、蒸気タービン５の入口設定条件にな
ると、排熱回収ボイラ４で発生した蒸気は、蒸気タービ
ン５へ導入され、蒸気タービン５を駆動する。そして、
この蒸気タービン５に連結されている発電機６は回転
し、発電する。蒸気タービン５を駆動して低温、低圧に
なった蒸気は、復水器１０へ導かれ、復水された後、排
熱回収ボイラ４へ戻る。蒸気タービンバイパス７または
蒸気タービン５からの排熱は、復水器１０の冷却水の温
度を上昇させ、熱交換器１２または圧縮式冷凍機１１へ
熱量を与える。圧縮式冷凍機１１が復水器１０から与え
られた熱量は、作動熱源として利用され、冷熱を発生さ
せる。発生した冷熱は、空気冷却用熱交換器１３へ導か
れ、圧縮機１の入口空気を冷却する。復水器１０の冷却
水が受け取った熱量と圧縮式冷凍機１１の作動熱源とし
て利用する熱量の差分は熱交換器１２の海水等の冷却水
によってプラント系外へ放出される。
する。圧縮機１には、空気冷却用熱交換器１３によって
冷却され、温度が低下して密度が大きくなった空気が導
入され、圧縮機１において、この導入された空気が加
圧、圧縮されてＬＮＧ等の気化燃料と混合燃焼し、１０
００℃前後の高温、高圧のガスとなる。このガスは膨脹
機２を駆動し、この膨脹機２に連結されている発電機３
は回転し、発電する。膨脹機２を駆動したガスは、５０
０℃前後の比較的低温となり、排熱回収ボイラ４へ導入
され、内部に設置されている伝熱管内の水を気化させた
後、１００℃前後の温度となり、大気へ放出される。排
熱回収ボイラ４で発生した蒸気は、蒸気タービン５の入
口設定条件になるまでは、蒸気タービンバイパス７を通
って復水器１０へ導かれ、復水された後、排熱回収ボイ
ラ４へ戻る。一方、蒸気タービン５の入口設定条件にな
ると、排熱回収ボイラ４で発生した蒸気は、蒸気タービ
ン５へ導入され、蒸気タービン５を駆動する。そして、
この蒸気タービン５に連結されている発電機６は回転
し、発電する。蒸気タービン５を駆動して低温、低圧に
なった蒸気は、復水器１０へ導かれ、復水された後、排
熱回収ボイラ４へ戻る。蒸気タービンバイパス７または
蒸気タービン５からの排熱は、復水器１０の冷却水の温
度を上昇させ、熱交換器１２または圧縮式冷凍機１１へ
熱量を与える。圧縮式冷凍機１１が復水器１０から与え
られた熱量は、作動熱源として利用され、冷熱を発生さ
せる。発生した冷熱は、空気冷却用熱交換器１３へ導か
れ、圧縮機１の入口空気を冷却する。復水器１０の冷却
水が受け取った熱量と圧縮式冷凍機１１の作動熱源とし
て利用する熱量の差分は熱交換器１２の海水等の冷却水
によってプラント系外へ放出される。
【０００８】次に、冷凍機運転制御装置Ａ、冷凍機制御
装置Ｂ、熱交換器制御装置Ｃの制御機能について説明す
る。図２は、冷凍機運転制御装置Ａ１５の制御ブロック
であり、１００及び１０１は偏差演算器、１０２はアナ
ログ／デジタル変換器を示す。図１の発電機３及び発電
機６の出力の和から算出されるプラント出力信号と、あ
らかじめプラント設計時に設定されているプラント出力
設定値を偏差演算器１００に入力し、プラント増分電力
を得る。このプラント増分電力と図１の圧縮式冷凍機１
１の消費電力を偏差演算器１０１へ入力し、さらに偏差
演算器１０１の出力をアナログ／デジタル変換器１０２
に入力し、正ならば１、負ならば０を出力し、出力値が
１の場合は圧縮式冷凍機１１を作動させ、出力値が０の
場合は圧縮式冷凍機１１を停止するような冷凍機運転指
令を冷凍機駆動用電動機２２へ出力し、圧縮式冷凍機１
１を運転制御する。図３は、冷凍機制御装置Ｂ１６の制
御ブロックであり、２００は偏差演算器、２０１及び２
０２は関数発生器を示す。大気温度検知器１８により検
知した大気温度と、あらかじめ設定したガスタービン圧
縮機設定温度を偏差演算器２００に入力し、吸収温度を
得る。この吸収温度を関数発生器２０１に入力し、冷凍
機制御指令を得て、図１の冷凍機駆動用電動機２２へ出
力し、圧縮式冷凍機１１から発生する冷熱量を制御す
る。また、関数発生器２０１の出力を関数発生器２０２
へ入力し、冷凍機必要熱量を得る。この冷凍機必要熱量
は熱交換器制御装置Ｃ１７に入力される。なお、図３の
関数発生器２０１の関数は冷凍機性能曲線として、ま
た、関数発生器２０２の関数は冷凍機熱量曲線として、
いずれも周知の曲線を使用する。図４は、熱交換器制御
装置Ｃ１７の制御ブロックであり、３００、３０１及び
３０４は偏差演算器、３０２及び３０５は積分器、３０
３及び３０６は除算器を示す。図１の圧縮式冷凍機１１
の冷凍機必要熱量（制御装置Ｂ１６の関数発生器２０２
の出力）と図１の蒸気タービンバイパス７からの蒸気タ
ービンバイパス熱量を偏差演算器３００に入力し、図１
の復水器１０への排出熱量を得る。一方、熱交換器１２
の海水入口温度（海水温度検知器１９で検知した海水温
度）と海水出口温度（図示せず）を偏差演算器３０１に
入力し、海水の偏差温度を得、積算器３０２においてこ
の海水の偏差温度に海水熱容量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）
を積算し、積算値を得る。除算器３０３において排出熱
量を積算値で除算し、熱交換器１２の海水流量を計算
し、熱交換器海水流量の制御指令を出力し、図１の復水
器１０の海水ポンプ２０を制御する。また、熱交換器１
２の冷却水入口温度（図示せず）と冷却水出口温度（図
示せず）を偏差演算器３０４に入力し、冷却水の偏差温
度を得、積算器３０５においてこの冷却水の偏差温度に
冷却水熱容量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）を積算し、積算値
を得る。除算器３０６において冷凍機必要熱量を積算値
で除算し、熱交換器１２の冷却水流量を計算し、熱交換
器冷却水流量の制御指令を出力し、図１の復水器１０の
冷却水ポンプ２１を制御する。
装置Ｂ、熱交換器制御装置Ｃの制御機能について説明す
る。図２は、冷凍機運転制御装置Ａ１５の制御ブロック
であり、１００及び１０１は偏差演算器、１０２はアナ
ログ／デジタル変換器を示す。図１の発電機３及び発電
機６の出力の和から算出されるプラント出力信号と、あ
らかじめプラント設計時に設定されているプラント出力
設定値を偏差演算器１００に入力し、プラント増分電力
を得る。このプラント増分電力と図１の圧縮式冷凍機１
１の消費電力を偏差演算器１０１へ入力し、さらに偏差
演算器１０１の出力をアナログ／デジタル変換器１０２
に入力し、正ならば１、負ならば０を出力し、出力値が
１の場合は圧縮式冷凍機１１を作動させ、出力値が０の
場合は圧縮式冷凍機１１を停止するような冷凍機運転指
令を冷凍機駆動用電動機２２へ出力し、圧縮式冷凍機１
１を運転制御する。図３は、冷凍機制御装置Ｂ１６の制
御ブロックであり、２００は偏差演算器、２０１及び２
０２は関数発生器を示す。大気温度検知器１８により検
知した大気温度と、あらかじめ設定したガスタービン圧
縮機設定温度を偏差演算器２００に入力し、吸収温度を
得る。この吸収温度を関数発生器２０１に入力し、冷凍
機制御指令を得て、図１の冷凍機駆動用電動機２２へ出
力し、圧縮式冷凍機１１から発生する冷熱量を制御す
る。また、関数発生器２０１の出力を関数発生器２０２
へ入力し、冷凍機必要熱量を得る。この冷凍機必要熱量
は熱交換器制御装置Ｃ１７に入力される。なお、図３の
関数発生器２０１の関数は冷凍機性能曲線として、ま
た、関数発生器２０２の関数は冷凍機熱量曲線として、
いずれも周知の曲線を使用する。図４は、熱交換器制御
装置Ｃ１７の制御ブロックであり、３００、３０１及び
３０４は偏差演算器、３０２及び３０５は積分器、３０
３及び３０６は除算器を示す。図１の圧縮式冷凍機１１
の冷凍機必要熱量（制御装置Ｂ１６の関数発生器２０２
の出力）と図１の蒸気タービンバイパス７からの蒸気タ
ービンバイパス熱量を偏差演算器３００に入力し、図１
の復水器１０への排出熱量を得る。一方、熱交換器１２
の海水入口温度（海水温度検知器１９で検知した海水温
度）と海水出口温度（図示せず）を偏差演算器３０１に
入力し、海水の偏差温度を得、積算器３０２においてこ
の海水の偏差温度に海水熱容量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）
を積算し、積算値を得る。除算器３０３において排出熱
量を積算値で除算し、熱交換器１２の海水流量を計算
し、熱交換器海水流量の制御指令を出力し、図１の復水
器１０の海水ポンプ２０を制御する。また、熱交換器１
２の冷却水入口温度（図示せず）と冷却水出口温度（図
示せず）を偏差演算器３０４に入力し、冷却水の偏差温
度を得、積算器３０５においてこの冷却水の偏差温度に
冷却水熱容量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）を積算し、積算値
を得る。除算器３０６において冷凍機必要熱量を積算値
で除算し、熱交換器１２の冷却水流量を計算し、熱交換
器冷却水流量の制御指令を出力し、図１の復水器１０の
冷却水ポンプ２１を制御する。
【０００９】さらに、具体的な運転方法について説明す
る。いま、発電機３及び発電機６の出力の和から算出さ
れるプラント出力信号と、あらかじめプラント設計時に
設定されているプラント出力設定値の偏差、つまりプラ
ント増分電力が圧縮式冷凍機１１の消費電力より大き
く、正であるとすると、冷凍機運転制御装置Ａ１５が冷
凍機運転指令を発して冷凍機駆動用電動機２２を作動
し、圧縮式冷凍機１１を運転状態に制御する。この運転
状態において、冷凍機制御装置Ｂ１６は、大気温度検知
器１８により検知した大気温度と、あらかじめ設定した
ガスタービン圧縮機設定温度の偏差、つまり吸収温度を
得、この吸収温度に対応する冷凍機制御指令を発し、冷
凍機駆動用電動機２２を駆動し、圧縮式冷凍機１１から
発生する冷熱量を制御する。同時に、冷凍機必要熱量を
得、この冷凍機必要熱量を熱交換器制御装置Ｃ１７に入
力する。ここで、ガスタービン圧縮機設定温度を任意に
設定し、圧縮式冷凍機１１の発生冷熱量を最適に制御す
ることにより、圧縮機１の吸気温度を大気温度にかかわ
らず任意の温度に保つことができ、常にプラント出力の
最高出力を維持することが可能となる。熱交換器制御装
置Ｃ１７は、圧縮式冷凍機１１の冷凍機必要熱量と、蒸
気タービンバイパス７からの蒸気タービンバイパス熱量
の偏差、つまり復水器１０への排出熱量を得、一方、熱
交換器１２の海水入口温度と海水出口温度の偏差、つま
り海水の偏差温度を得、この海水の偏差温度に海水熱容
量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）を積算し、この積算値により
排出熱量を除算して、熱交換器１２の海水流量の制御指
令を発し、復水器１０の海水ポンプ２０を制御する。ま
た、熱交換器１２の冷却水入口温度と冷却水出口温度の
偏差、つまり冷却水の偏差温度を得、この冷却水の偏差
温度に冷却水熱容量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）を積算し、
この積算値により冷凍機必要熱量を除算し、熱交換器１
２の冷却水流量の制御指令を発し、復水器１０の冷却水
ポンプ２１を制御する。この結果、冷凍機必要熱量と蒸
気タービンバイパス熱量の偏差分が海水により処理さ
れ、熱交換器１２から排出熱量がプラント系外に放出さ
れ、また、冷凍機必要熱量に相当するように加熱された
冷却水が圧縮式冷凍機１１に供給される。ここで、蒸気
タービンバイパス７から廃棄される熱量は、復水器１０
においてこの復水器１０の冷却水を加熱することから、
圧縮式冷凍機１１の作動熱源として利用されることにな
る。圧縮式冷凍機１１においては、この作動熱源に基づ
いて冷熱を発生し、この冷熱を空気冷却用熱交換器１３
に導入し、圧縮機１の吸気温度を低下させる。これは、
空気密度を増大し、圧縮機１の仕事量を減少させ、これ
により、膨脹機２の正味出力が増大し、結果として、プ
ラント起動時の出力を増大させることになる。
る。いま、発電機３及び発電機６の出力の和から算出さ
れるプラント出力信号と、あらかじめプラント設計時に
設定されているプラント出力設定値の偏差、つまりプラ
ント増分電力が圧縮式冷凍機１１の消費電力より大き
く、正であるとすると、冷凍機運転制御装置Ａ１５が冷
凍機運転指令を発して冷凍機駆動用電動機２２を作動
し、圧縮式冷凍機１１を運転状態に制御する。この運転
状態において、冷凍機制御装置Ｂ１６は、大気温度検知
器１８により検知した大気温度と、あらかじめ設定した
ガスタービン圧縮機設定温度の偏差、つまり吸収温度を
得、この吸収温度に対応する冷凍機制御指令を発し、冷
凍機駆動用電動機２２を駆動し、圧縮式冷凍機１１から
発生する冷熱量を制御する。同時に、冷凍機必要熱量を
得、この冷凍機必要熱量を熱交換器制御装置Ｃ１７に入
力する。ここで、ガスタービン圧縮機設定温度を任意に
設定し、圧縮式冷凍機１１の発生冷熱量を最適に制御す
ることにより、圧縮機１の吸気温度を大気温度にかかわ
らず任意の温度に保つことができ、常にプラント出力の
最高出力を維持することが可能となる。熱交換器制御装
置Ｃ１７は、圧縮式冷凍機１１の冷凍機必要熱量と、蒸
気タービンバイパス７からの蒸気タービンバイパス熱量
の偏差、つまり復水器１０への排出熱量を得、一方、熱
交換器１２の海水入口温度と海水出口温度の偏差、つま
り海水の偏差温度を得、この海水の偏差温度に海水熱容
量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）を積算し、この積算値により
排出熱量を除算して、熱交換器１２の海水流量の制御指
令を発し、復水器１０の海水ポンプ２０を制御する。ま
た、熱交換器１２の冷却水入口温度と冷却水出口温度の
偏差、つまり冷却水の偏差温度を得、この冷却水の偏差
温度に冷却水熱容量（Ｋｃａｌ／ｋｇ°ｃ）を積算し、
この積算値により冷凍機必要熱量を除算し、熱交換器１
２の冷却水流量の制御指令を発し、復水器１０の冷却水
ポンプ２１を制御する。この結果、冷凍機必要熱量と蒸
気タービンバイパス熱量の偏差分が海水により処理さ
れ、熱交換器１２から排出熱量がプラント系外に放出さ
れ、また、冷凍機必要熱量に相当するように加熱された
冷却水が圧縮式冷凍機１１に供給される。ここで、蒸気
タービンバイパス７から廃棄される熱量は、復水器１０
においてこの復水器１０の冷却水を加熱することから、
圧縮式冷凍機１１の作動熱源として利用されることにな
る。圧縮式冷凍機１１においては、この作動熱源に基づ
いて冷熱を発生し、この冷熱を空気冷却用熱交換器１３
に導入し、圧縮機１の吸気温度を低下させる。これは、
空気密度を増大し、圧縮機１の仕事量を減少させ、これ
により、膨脹機２の正味出力が増大し、結果として、プ
ラント起動時の出力を増大させることになる。
【００１０】以上、発電機３及び発電機６の出力の和か
ら算出されるプラント出力信号と、あらかじめプラント
設計時に設定されているプラント出力設定値の偏差、つ
まりプラント増分電力が圧縮式冷凍機１１の消費電力よ
り大きく、正である場合について説明したが、制御装置
Ａ１５は、このプラント出力増加分が圧縮式冷凍機１１
の消費電力よりも小さく、負ならば、圧縮式冷凍機１１
の運転を停止する。これにより、プラント全体の効率を
低下させることなく、運用することができる。また、制
御装置Ｂ１６は、圧縮式冷凍機１１の発生冷熱量を最適
に制御する。これにより、圧縮機１の吸気温度を大気温
度にかかわらず任意の温度に保ち、常にプラント出力の
最高出力を維持することが可能となる。さらに、制御装
置Ｃ１７は、蒸気タービンバイパス７の熱量と圧縮式冷
凍機１１の必要熱量を比較し、過大な蒸気タービンバイ
パス７の熱量をプラント系外へ廃棄するよう最適に制御
するので、プラント全体のエネルギーバランスを最適に
保つことができる。なお、本実施例の圧縮式冷凍機に替
えて吸収式冷凍機を用いても同様に機能する。
ら算出されるプラント出力信号と、あらかじめプラント
設計時に設定されているプラント出力設定値の偏差、つ
まりプラント増分電力が圧縮式冷凍機１１の消費電力よ
り大きく、正である場合について説明したが、制御装置
Ａ１５は、このプラント出力増加分が圧縮式冷凍機１１
の消費電力よりも小さく、負ならば、圧縮式冷凍機１１
の運転を停止する。これにより、プラント全体の効率を
低下させることなく、運用することができる。また、制
御装置Ｂ１６は、圧縮式冷凍機１１の発生冷熱量を最適
に制御する。これにより、圧縮機１の吸気温度を大気温
度にかかわらず任意の温度に保ち、常にプラント出力の
最高出力を維持することが可能となる。さらに、制御装
置Ｃ１７は、蒸気タービンバイパス７の熱量と圧縮式冷
凍機１１の必要熱量を比較し、過大な蒸気タービンバイ
パス７の熱量をプラント系外へ廃棄するよう最適に制御
するので、プラント全体のエネルギーバランスを最適に
保つことができる。なお、本実施例の圧縮式冷凍機に替
えて吸収式冷凍機を用いても同様に機能する。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスタービンと蒸気タービンからなる複合発電プラント
の起動時において、蒸気タービン入口設定圧力の昇圧過
程で蒸気タービンバイパスによって復水器に廃棄される
蒸気タービン蒸気通気条件前の比較的低温、低圧な蒸気
タービンバイパス蒸気の熱量を有効に利用するので、プ
ラントの出力を増加することができる。また、復水器に
廃棄される蒸気タービン蒸気通気条件前の比較的低温、
低圧な蒸気タービンバイパス蒸気の熱量を動作熱源とし
て冷熱を発生し、発生した冷熱によってガスタービンの
圧縮機吸気温度を低下させるので、圧縮機の効率を向上
させることができる。また、複合発電プラントにおい
て、ガスタービンの圧縮機吸気温度を任意の温度に設定
し、冷凍機からの発生冷熱量を最適に制御するので、外
気の状況に影響されることなく、常にプラント出力の最
高出力を維持することが可能である。また、複合発電プ
ラントにおいて、冷凍機の消費電力が発電機から出力さ
れるプラントの増分出力よりも大きくなった場合、冷凍
機の運転を停止するので、プラント全体の効率を低下さ
せることなく、運用することができる。また、蒸気ター
ビンバイパス熱量と冷凍機必要熱量及び海水等の冷却水
を用いて、過大な蒸気タービンバイパス熱量を排出する
ようにしたので、制御効率を向上させることができる。
ガスタービンと蒸気タービンからなる複合発電プラント
の起動時において、蒸気タービン入口設定圧力の昇圧過
程で蒸気タービンバイパスによって復水器に廃棄される
蒸気タービン蒸気通気条件前の比較的低温、低圧な蒸気
タービンバイパス蒸気の熱量を有効に利用するので、プ
ラントの出力を増加することができる。また、復水器に
廃棄される蒸気タービン蒸気通気条件前の比較的低温、
低圧な蒸気タービンバイパス蒸気の熱量を動作熱源とし
て冷熱を発生し、発生した冷熱によってガスタービンの
圧縮機吸気温度を低下させるので、圧縮機の効率を向上
させることができる。また、複合発電プラントにおい
て、ガスタービンの圧縮機吸気温度を任意の温度に設定
し、冷凍機からの発生冷熱量を最適に制御するので、外
気の状況に影響されることなく、常にプラント出力の最
高出力を維持することが可能である。また、複合発電プ
ラントにおいて、冷凍機の消費電力が発電機から出力さ
れるプラントの増分出力よりも大きくなった場合、冷凍
機の運転を停止するので、プラント全体の効率を低下さ
せることなく、運用することができる。また、蒸気ター
ビンバイパス熱量と冷凍機必要熱量及び海水等の冷却水
を用いて、過大な蒸気タービンバイパス熱量を排出する
ようにしたので、制御効率を向上させることができる。
【図１】複合発電プラントの系統図
【図２】冷凍機運転制御装置のブロック図
【図３】冷凍機制御装置のブロック図
【図４】熱交換器制御装置のブロック
１ 空気を圧縮する圧縮機 ２ 膨脹機 ３ 発電機 ４ 排熱回収ボイラ４ ５ 蒸気タービン ６ 発電機 ７ 蒸気タービンバイパス７ ８ 蒸気タービンバイパス弁 ９ 蒸気タービン加減弁 １０ 復水器 １１ 圧縮式冷凍機 １２ 熱交換器 １３ 空気冷却用熱交換器 １４ 検知器 １５ 冷凍機運転制御装置Ａ １６ 冷凍機制御装置Ｂ １７ 熱交換器制御装置Ｃ １８ 大気温度検知器１８ １９ 海水温度検知器 ２０ 海水ポンプ ２１ 冷却水ポンプ ２２ 冷凍機駆動用電動機
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−370303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−247804（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−125923（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 F02C 7/143 F01K 9/04 F01K 13/02
Claims (5)
- 【請求項１】 ガスタービンと蒸気タービンからなる複
合発電プラントにおいて、起動時、前記蒸気タービン入
口設定圧力が昇圧過程にあるとき、蒸気タービンバイパ
スによって復水器に廃棄される蒸気タービン蒸気通気条
件前の比較的低温、低圧な蒸気タービンバイパス蒸気の
熱量を利用し、前記熱量を作動熱源として冷熱を発生す
る吸収式あるいは圧縮式冷凍機と、前記冷凍機によって
発生した冷熱によって前記ガスタービンの圧縮機吸気温
度を低下するための空気冷却用熱交換器と、前記冷凍機
からの発生冷熱量を任意に調整制御する第１の制御装置
を有すると共に、復水器及び前記冷凍機に利用される熱
量の残熱を海水等のプラント系外へ放出する熱交換器
と、前記冷凍機の必要熱量と蒸気タービンバイパス熱量
の大小関係から前記熱交換器の熱交換器冷却水流量ある
いは海水等の冷却水流量を調整制御する第２の制御装置
を設けることを特徴とする複合発電プラント。 - 【請求項２】 請求項１において、第２の制御装置は、
冷凍機の冷凍機必要熱量及び蒸気タービンバイパスの蒸
気タービンバイパス熱量と、海水温度及び熱交換器の冷
却水温度を入力し、熱交換器海水流量の制御指令及び熱
交換器冷却水流量の制御指令を出力することを特徴とす
る複合発電プラント。 - 【請求項３】 請求項１において、冷凍機の消費電力と
タービンの駆動によって発電する発電機出力の大小関係
から冷凍機を運転あるいは停止する制御装置を設けるこ
とを特徴とする複合発電プラント。 - 【請求項４】 請求項３において、制御装置は、冷凍機
の消費電力とタービンの駆動によって発電する発電機出
力を入力し、冷凍機の運転あるいは停止する冷凍機運転
制御指令を出力することを特徴とする複合発電プラン
ト。 - 【請求項５】 ガススタービンと蒸気タービンからなる
複合発電プラントにおいて、起動時、前記蒸気タービン
入口設定圧力が昇圧過程にあるとき、蒸気タービンバイ
パスによって復水器に廃棄される蒸気タービン蒸気通気
条件前の比較的低温、低圧な蒸気タービンバイパス蒸気
の熱量を利用し、前記熱量を動作熱源として吸収式ある
いは圧縮式冷凍機に冷熱を発生させ、発生した冷熱によ
って前記ガスタービンの圧縮機吸気温度を低下させると
共に、大気温度と任意に設定したガスタービンの圧縮機
吸気温度を比較して冷凍機必要熱量を得、前記冷凍機必
要熱量と蒸気タービンバイパス熱量とを比較して海水流
量と熱交換器冷却水流量を制御し、過大な前記蒸気ター
ビンバイパス熱量を排出することを特徴とする複合発電
プラントの起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05082536A JP3079298B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 複合発電プラント及びその起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05082536A JP3079298B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 複合発電プラント及びその起動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06272512A JPH06272512A (ja) | 1994-09-27 |
| JP3079298B2 true JP3079298B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=13777235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05082536A Expired - Fee Related JP3079298B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 複合発電プラント及びその起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079298B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6209419B2 (ja) * | 2013-10-24 | 2017-10-04 | 康之 池上 | 発電プラント |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP05082536A patent/JP3079298B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06272512A (ja) | 1994-09-27 |
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