JP3732016B2 - 発電設備およびその制御方法 - Google Patents

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電設備およびその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ガスタービン・コンバインド発電設備は、ガスタービンの排熱を回収する熱回収ボイラーと、熱回収ボイラーに蒸気導管を介して接続される蒸気タービンと、蒸気タービンと熱回収ボイラーを接続する戻し管の途中に設けられる復水器および脱気器と備えている。
【0003】
上記発電設備において、ガスタービンの起動によって発生した排ガスによって熱回収ボイラーで蒸気を発生させ、この蒸気は、蒸気導管から蒸気タービンに供給され、これにより蒸気タービンの構成材料の温度が上昇して蒸気タービンを作動させ、蒸気は、その後復水器、脱気器を通り熱回収ボイラーに戻される。
【0004】
前記ガスタービンを起動させるに当たっては、例えば初期にその負荷を10%程度とし、その後一定の負荷率(メーカーにより決められた値)で100%まで上昇させている。しかし、この一定の負荷率により発生する蒸気量は、蒸気タービンの構成材料を、歪なく温度上昇させるのには多過ぎる。このため、蒸気導管と復水器とをバイパス管で接続し、蒸気タービンの構成材料の温度上昇に過剰な蒸気をバイパス管に流し、復水器に供給するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記発電設備では、蒸気タービンの構成材料の温度上昇に過剰な蒸気をバイパス管に流し、復水器に供給するようにしているが、このために処理能力の大きな復水器を必要としていた。
【0006】
そこで、本発明は、上記課題を解決し得る発電設備およびその制御方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明における課題解決手段は、熱回収ボイラーに対し熱を供給するガスタービンと、前記熱回収ボイラーに蒸気導管を介して接続される蒸気タービンと、この蒸気タービンと熱回収ボイラーを接続する戻し管の途中に設けられる復水器と、蒸気タービンの作動に過剰な蒸気を前記蒸気導管から復水器へバイパスするバイパス管とを備え、前記蒸気導管に供給される蒸気量を検出するための第一流量計と、蒸気タービンに供給される蒸気量を検出するための第二流量計と、これら第一流量計および第二流量計からの検出量に基づいて前記ガスタービンの駆動を制御する制御装置とが設けられ、この制御装置は、ガスタービン起動後に第一流量計の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とする機能と、ガスタービンの出力をホールド状態とした後、第一流量計と第二流量計の検出量の差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除する機能とを有している。
【0008】
上記構成において、ガスタービンの駆動に伴って発生する熱を熱回収ボイラーに供給して熱回収ボイラーで蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気導管を介して蒸気タービンに供給し、蒸気タービンに供給した後の蒸気を復水器を介して熱回収ボイラーに戻すようにし、熱回収ボイラーで発生した蒸気を蒸気導管を介して蒸気タービンに供給する一方で、蒸気タービンの作動に過剰な蒸気をバイパス管を介して復水器に供給するようにし、ガスタービン起動後に、蒸気導管に供給される蒸気量を検出する第一流量計の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とし、ガスタービンの出力をホールド状態とした後、第一流量計と蒸気タービンに供給される蒸気量を検出する第二流量計の検出量との差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除することで、蒸気のバイパス量が低減されて、復水器の能力を小さくすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1に示すように、本発明の実施の形態に係る発電設備(ガスタービン・コンバインドサイクル発電システムが用いられる)1は、回転数制御装置Mを備えたガスタービンGが設けられ、このガスタービンGの駆動によって発生する排熱を回収する熱回収ボイラー2の本体3に、高圧蒸気発生部4および低圧蒸気発生部5が設けられ、前記高圧蒸気発生部4、低圧蒸気発生部5がそれぞれ高圧蒸気導管6の分岐管9、低圧蒸気導管8を介して蒸気タービン10の入口側に接続され、高圧蒸気発生部4および低圧蒸気発生部5は、接続管18を介して接続されている。
【0010】
また、この蒸気タービン10の出口側は復水器11の入口側に接続管11aを介して接続され、高圧蒸気導管6に、前記蒸気タービン10の作動に過剰な蒸気を前記高圧蒸気導管6から復水器11へバイパスするバイパス管7が接続されている。また、低圧蒸気導管8の分岐管13が脱気器14の入口側に接続されるとともに、復水器11の出口側が復水管11bを介して脱気器14の入口側に接続されている。そして、脱気器14の出口側は、戻し管15を介して前記低圧蒸気発生部5に接続されている。なお、前記高圧蒸気導管6の分岐管9およびバイパス管7の途中には、蒸気流量調節バルブ21が取付けられている。
【0011】
そして、高圧蒸気導管6の途中に、これに供給される蒸気量(主蒸気量ともいう)を検出するための第一流量計12が接続され、高圧蒸気導管6の分岐管9に蒸気タービン10に供給される蒸気量を検出するための第二流量計17が接続され、第一流量計12および第二流量計17と前記ガスタービンGの回転数制御装置Mと回線19を介して接続されている。
【0012】
また、第一流量計12および第二流量計17からの検出量に基づいて前記ガスタービンGの駆動を制御する制御装置(図示せず)が設けられ、この制御装置は、ガスタービン起動後に第一流量計12の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とする機能と、ガスタービンGの出力をホールド状態とした後、第一流量計12と第二流量計17の検出量の差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除する機能とを有している。
【0013】
上記構成において、ガスタービンGを初期起動時にその負荷を10%程度とし、その後一定の負荷率で上昇させると、熱回収ボイラー2がガスタービンGの排熱を回収して高圧蒸気発生部4で蒸気を発生し、遅延して低圧蒸気発生部5で蒸気が発生し、蒸気が蒸気タービン10に供給されてその構成材料の温度を上昇させて蒸気タービン10を立上げる。蒸気タービン10の作動に過剰な蒸気は、高圧蒸気導管6からバイパス管7によって復水器11へバイパスされる。そして、蒸気は復水器11で復水となり、脱気器14に至って脱気され、低圧蒸気発生部5に戻される。
【0014】
ところで、第一流量計12によって高圧蒸気導管6に供給される蒸気量を検出しており、第二流量計17によって蒸気タービン10に供給される蒸気量を検出している。ここで、点火時から高圧蒸気導管6に供給される蒸気量、すなわち第一流量計12が例えば40(t/h)を検出した時点で、制御装置は、ガスタービンGの出力をホールド状態とする。そして、経時的に第一流量計12が検出する流量と、第二流量計17が検出する流量の差が10(t/h)になった時点で、前記負荷上昇率で上昇させ、次に制御装置は、第一流量計12が例えば70(t/h)を検出した時点で、ガスタービンGの出力を再びホールド状態とする。そして、経時的に第一流量計12が検出する流量と、第二流量計17が検出する流量の差が10(t/h)になった時点で前記負荷上昇率で再び上昇させ、ガスタービンGを定格の出力とする。こうすることにより、蒸気タービン10の作動に過剰な蒸気は、高圧蒸気導管6からバイパス管7から復水器11へバイパスされるので、蒸気のバイパス量を低減させることができる。
【0015】
このように、ガスタービン起動後に、高圧蒸気導管6に供給される蒸気量を検出する第一流量計12の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とし、ガスタービンGの出力をホールド状態とした後、第一流量計12と蒸気タービン10に供給される蒸気量を検出する第二流量計17の検出量との差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除するといった動作を繰り返すことで蒸気のバイパス量を低減させることができ、これにより復水器11の能力を小さくすることができる。
【0016】
図2および図3は上記本発明の実施の形態に係るもので、図4および図5は従来例を示す。図2および図4は、横軸を点火時からの経過時間(min)とし、縦軸を蒸気量(kg/h)としたグラフ図、図3および図5は横軸を点火時からの経過時間(min)とし、縦軸をガスタービン出力(%)としたグラフ図である。
【0017】
図2および図3から、ガスタービン出力を段階的に変化させることで、高圧蒸気導管6に供給される蒸気量(主蒸気量)も段階的に変化し、蒸気タービン10に供給される蒸気量が緩やかに変化し、また、図4で示した場合と比較して、蒸気のバイパス量が低減しているのが分かる。
【0018】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、蒸気導管に供給される蒸気量を検出するための第一流量計と、蒸気タービンに供給される蒸気量を検出するための第二流量計と、これら第一流量計および第二流量計からの検出量に基づいてガスタービンの駆動を制御する制御装置とが設けられ、この制御装置は、ガスタービン起動後に、蒸気導管に供給される蒸気量を検出する第一流量計の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とし、ガスタービンの出力をホールド状態とした後、第一流量計と蒸気タービンに供給される蒸気量を検出する第二流量計の検出量との差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除するので、蒸気のバイパス量を低減させることができ、これにより復水器の能力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す発電設備の全体構成図である。
【図2】同じく点火時からの経過時間と蒸気量との関係を示したグラフ図である。
【図3】同じく点火時からの経過時間とガスタービン出力との関係を示したグラフ図である。
【図4】従来の発電設備における点火時からの経過時間と蒸気量との関係を示したグラフ図である。
【図5】同じく点火時からの経過時間とガスタービン出力との関係を示したグラフ図である。
【符号の説明】
1 発電設備
2 熱回収ボイラー
4 高圧蒸気発生部
5 低圧蒸気発生部
6 高圧蒸気導管
7 バイパス管
8 低圧蒸気導管
10 蒸気タービン
11 復水器
12 第一流量計
14 脱気器
17 第二流量計
21 蒸気流量調節バルブ
G ガスタービン
M 回転数制御装置

Claims (2)

  1. 熱回収ボイラーに対し熱を供給するガスタービンと、前記熱回収ボイラーに蒸気導管を介して接続される蒸気タービンと、この蒸気タービンと熱回収ボイラーを接続する戻し管の途中に設けられる復水器と、蒸気タービンの作動に過剰な蒸気を前記蒸気導管から復水器へバイパスするバイパス管とを備えた発電設備であって、前記蒸気導管に供給される蒸気量を検出するための第一流量計と、蒸気タービンに供給される蒸気量を検出するための第二流量計と、これら第一流量計および第二流量計からの検出量に基づいて前記ガスタービンの駆動を制御する制御装置とが設けられ、この制御装置は、ガスタービン起動後に第一流量計の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とする機能と、ガスタービンの出力をホールド状態とした後、第一流量計と第二流量計の検出量の差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除する機能とを有したことを特徴とする発電設備。
  2. ガスタービンの駆動に伴って発生する熱を熱回収ボイラーに供給して熱回収ボイラーで蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気導管を介して蒸気タービンに供給し、蒸気タービンに供給した後の蒸気を復水器を介して熱回収ボイラーに戻すようにし、熱回収ボイラーで発生した蒸気を蒸気導管を介して蒸気タービンに供給する一方で、蒸気タービンの作動に過剰な蒸気をバイパス管を介して復水器に供給するようにした発電設備の制御方法であって、ガスタービン起動後に、蒸気導管に供給される蒸気量を検出する第一流量計の検出量が所定値まで上昇した際にガスタービン出力をホールド状態とし、ガスタービンの出力をホールド状態とした後、第一流量計と蒸気タービンに供給される蒸気量を検出する第二流量計の検出量との差が所定値に達した際にガスタービン出力のホールド状態を解除することを特徴とする発電設備の制御方法。
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