JPH0343609A

JPH0343609A - 発電プラントの制御方法

Info

Publication number: JPH0343609A
Application number: JP17403889A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishikawa; 正西川; Yasuo Goshima; 安生五嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1991-02-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は主として石炭ガス化コンバインドサイクル方式
の発電プラントの制御方法に関するものである。

（従来の技術）近年、石炭の有効利用、脱硫の簡易性、環境対策の優位
性などの点から石炭をガス化し、このガスを燃料として
ガスタービンを駆動して発電機を運転すると共に、ガス
タービンの排ガスから熱を回収し、この熱によって発生
させた蒸気で蒸気タービンを駆動して他の発電機を運転
する石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラントが注
目されている。

第４図はコンバインドサイクル発電プラントの一例を示
すもので、燃料の石炭流は石炭流量調整弁１を介してガ
ス化炉２に流入し、空気圧縮機３から空気流量調整弁４
を介してガス化炉２に流入する空気および蒸気流量調整
弁５を介してガス化炉２に流入する蒸気とガス化炉２内
で反応しガスを発生する。

ガス化炉２を出た粗ガスはガスクーラ６で脱硫可能な温
度まで温度を下げられ、脱硫装置７に流入して精製され
、精製されたガスはガスヒータ８で昇温されてから燃料
圧力調節弁９を介して燃焼器１０内に噴射され、圧縮機
１１によって送給される圧縮空気と混合して燃焼し、こ
の燃焼ガスがガスタービン１２を駆動して発電機１３を
回転させる。

ガスクーラ６にはガスクーラドラム１４が付設されてお
り、ガスクーラドラム１４より流出する冷却水はガスク
ーラ６内で高温の粗ガスと熱交換して蒸気となり、ガス
ヒータ８を経てガスクーラドラム１４に戻される。

一方、ガスタービン１２から排出される排ガスは排熱回
収ボイラ１５へ導かれ、それに内蔵されたスーパヒータ
１６、エバポレータ１７およびエコノマイザ１８で順次
熱交換をして冷却された後、大気中に放出される。

排熱回収ボイラ１５のエバポレータ１７には蒸気ドラム
１９が接続されており、エバポレータ１７で発生した蒸
気は蒸気ドラム１９内に貯えられる。

蒸気ドラム１９はガスクーラドラム１４に接続されてお
り、ガスクーラドラム１４および蒸気ドラム１９内に貯
えられた蒸気はスーパヒータ１６で加熱された後、蒸気
加減弁２０を介して蒸気タービン２１に流入し、これを
駆動してもう１つの発電機２２を回転させる。

蒸気タービン２１で仕事を終えた蒸気は復水器２３で復
水され、給水加熱器２４、脱気器２５を通って加熱、脱
気され、排熱回収ボイラ１５内のエコノマイザ１８で再
加熱された後、ガスクーラドラム１４と蒸気ドラム１９
に還流される。

上述のように構成された石炭ガス化コンバインドサイク
ル発電プラントでは、蒸気タービン２１の出力はガスタ
ービン１２から排出される排ガスエネルギによって決ま
るので、この発電プラント全体の負荷量はガスタービン
１２に流入する燃料流量によって左右される。

上記石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラントの制
御方法としては、ガス化炉主導モード制御とガスタービ
ン主導モード制御の２つの方法がある。

第５図は従来のガス化炉主導モード制御方法の一例を示
すもので、プラントの発電出力の変化はガス化炉２の燃
料生成量を変更すると共に、ガスタービン１２の燃料圧
力を調整することによって行われる。

すなわちプラント負荷指令３０は周波数補正信号３１お
よびプラント出力３２と共にプラント負荷コントローラ
３３に入力され、プラント負荷指令３０と実際のプラン
ト出力３２（蒸気タービン出力＋ガスタービン出力）と
の偏差に周波数補正信号３１を加算した信号に基づいて
ガス化炉燃料流量指令３４が設定され、この信号に従っ
てガス化炉燃料コントローラ３５からプラント負荷指令
３０に見合ったガス化炉燃料流量指令３４が石炭流量調
整弁１．空気流量Ｗｓ整弁４、および蒸気流量調整弁５
に出力される。

ガス化炉燃料流量指令３４の変化によってガス化炉２の
ガス生成量が変化し、この生成ガスを脱硫して得られた
クリーンガスの圧力変動は脱硫装置７の下流側に設けた
クリーンガス圧力検出器３６によって検出される。

一方、ガスタービン燃料コントローラ３７にはクリーン
ガス圧力検出器３６からの信号とプラント圧力設定値３
８が入力され、両者の偏差に従って燃料圧力ＷＲ整弁９
が制御され、これによってクリーンガス圧力検出器が設
けられている部分の圧力が一定に保持される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら第５図に示す従来のシステムでは、プラン
ト負荷指令３０を下げると、第６図に示すようにプラン
ト出力がアンダシュートするという不具合があり、この
アンダシュートによってガス化炉の投入石炭量が規定値
以下に低下すると。

ガス化炉内の温度が低下してスラグが多量に堆積すると
いう問題がある。

さらにガスタービン側でも投入する石炭量が少なくなる
ことによって火炎が不安定となり、排ガス中のＣＯ濃度
が高くなるという問題がある。

本発明は上記の問題点を考慮してなされたもので、プラ
ント負荷指令を最低負荷近辺まで降下させた場合でもア
ンダシュートすることなく最低負荷を維持し、これによ
って安定したプラント運転を可能とする石炭ガス化コン
バインドサイクルなどによる合理的な発電プラント制御
方法を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）本発明の発電プラント制御方法は石炭をガス化し、この
ガスを燃料としてガスタービンを駆動して発電機を運転
すると共に、ガスタービンの排ガスから熱を回収し、こ
の熱によって発生させた蒸気で蒸気タービンを駆動して
他の発電機を運転する石炭ガス化コンバインドサイクル
発電プラントにおいて、ガス化炉主導モード制御時にプ
ラント負荷指令を低下させるときに、最低負荷に近い所
定値以下で変化率制限値を小さくシ、これによってプラ
ント負荷指令を低下させたときのアンダシュートを抑制
して最低負荷を維持し、安定なプラントの運転ができる
ようにしたものである。

（実施例）本発明による発電プラントの制御方法の一実施例を第１
図に示す。

第１図は従来の第５図に対して変化率制限要素４１が追
加されており、その他は従来の第５図と同じである。ま
た４２は最低負荷制限値、４３は変化率制限後のプラン
ト負荷指令であり、第２図は変化率制限要素４１の詳細
を示している。

第２図において、４１Ａは加え合せ点、４１Ｂは負入力
カット要素、４１Ｃは１次遅れ要素、４１０は加え合せ
点であり、加え合せ点４１Ａで最低負荷制限値４２から
プラント負荷指令３０を減算した信号Ａが負入力カット
要素４１Ｂに入力され、ここで負入力はカットされ正入
力のみに対する出力Ｂが出力される。

負入力カット要素４１Ｂの出力Ｂは１次遅れ要素４１Ｃ
に入力されると共に加え合せ点４１０にも直接に入力さ
れる。

１次遅れ要素４１Ｃの出力Ｃは加え合せ点４１０に入力
され、上記直接に入力された出力Ｂとプラント負荷指令
３０との和から減算され、変化率制限後のプラント負荷
指令４３として出力される。

従ってプラント負荷指令３０が最低制限値４２より高い
所で変化する場合と低い所で変化する場合とで変化率制
限後のプラント負荷指令４３の過渡的な変化が違ってく
る。

すなわち最低負荷制限値４２より高い所での変化は負入
力カット要素４１Ｂでカットされて出力されないので、
プラント負荷指令３０と変化率制限後の実際のプラント
負荷指令４３は定常時および過渡時も同じ値となるが、
最低負荷制限値４２より低い所での変化は負入力要素４
１Ｂでカットされずに出力され、１次遅れ要素４１Ｇか
らの出力との差分がプラント負荷指令３０に過渡時のみ
加算される。なお定常時はプラント負荷指令３０と変化
率制限後のプラント負荷指令４３とは同じ値になる。

上記の構成を用いると、前述の第６図の場合と同じプラ
ント負荷指令３０の変化をあたえた場合のプラント出力
の変化は第３図のようになる。

すなわち第３図に示すように、プラント負荷指令３０を
低下させると最初はプラント負荷指令３０がそのまま実
際のプラント負荷指令４３としてプラント負荷コントロ
ーラ３３に入力されるが、プラント負荷指令３０が最低
負荷制限値４２を下回ると変化率制限要素４１が作動し
て実際のプラント負荷指令４３は図示のようにその変化
率が緩慢になり、この緩慢な信号である変化率制限後の
プラント負荷指令４３がプラント負荷コントローラ３３
に入力される。

これによってプラント出力３２は第３図に示すようにプ
ラント負荷指令３０に対してアンダシュートすることな
く追従でき、プラント負荷指令を急激に低下させても変
化率を抑制できるので、安定した運転が可能となる。

なお上記実施例では遅れ要素として１次遅れ要素４１．
Ｃを用いているが２次遅れ要素を用いることも可能であ
り、適切な定数を選択することによってプラント出力の
アンダシュートを効果的に抑えることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によればプラント負荷コント
ローラへのプラント負荷指令を変化率制限要素を用いて
制限しているのでプラント出力のアンダシュートが抑制
され、これによってガス化炉内では投入石炭量を規定値
以上に保持して温度低下によるスラグの堆積を防止でき
ると共に、ガスタービンでは投入石炭量を規定値以上に
維持して火炎を安定させ、排ガス中のＣＯ濃度を低く抑
えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における変化率制限要素の内部構成を示す図、第
３図は本発明の詳細な説明するための図、第４図は石炭
ガス化コンバインドサイクル発電プラントの概略構成を
示す系統図、第５図は従来のガス化炉主導モードによる
発電プラント制御方法の一例を示すブロック図、第６図
は従来方式の動作を示す図である。１・・・石炭流量調整弁　　２・・・ガス化炉３・・・
空気圧縮機　　　　４・・・空気流量調整弁５・・・蒸
気流量調整弁　　６・・・ガスクーラ７・・・脱硫装置
　　　　　８・・・ガスヒータ９・・・燃料圧力調節弁
　　ｌＯ・・・燃焼器１１・・・圧縮機　　　　　　１
２・・・ガスタービン１３．２２・・・発電機　　　　
　１４・・・ガスクーラドラム１５・・・排熱回収ドラ
ム　　１６・・・スーパヒータ１７・・・エバポレータ
　　　１８・・・エコノマイザ１９・・・蒸気ドラム　
　　　２ｏ・・・蒸気加減弁２１・・・蒸気タービン　
　　２３・・・復水器２４・・・給水加熱器　　　　２
５・・・脱気器３０・・・プラント負荷指令　３１・・
・周波数補正信号３２・・・プラント出力３３・・・プラント負荷コントローラ３４・・・ガス化炉燃料流量指令３５・・・ガス化炉燃料コントローラ３６・・・クリーンガス圧力検出器３７・・・ガスタービン燃料コントローラ３８・・・プ
ラント圧力設定値４１・・・変化率制限要素　　４２・・・最低負荷制限
値４３・・・変化率制限後のプラント負荷指令４１Ａ、
４１０・・・加え合せ点　４１Ｂ・・・負入力カット４
１Ｃ・・・１次遅れ要素

Claims

【特許請求の範囲】

プラント負荷指令とプラント出力信号とをプラント負荷
コントローラに入力し、その偏差に応じて得られたガス
化炉燃料流量指令をガス化炉燃料コントローラに入力し
て石炭流量調整弁、蒸気流量調整弁および空気流量調整
弁を調整する主として石炭ガス化コンバインドサイクル
方式の発電プラントの制御方法において、上記プラント
負荷指令値が所定値以下のとき所定の時定数でプラント
負荷指令値の変化を遅らせる変化率制限要素を介してプ
ラント負荷指令をプラント負荷コントローラに入力する
ことを特徴とする発電プラントの制御方法。