JPH08210601A - 加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装置 - Google Patents
加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装置Info
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- JPH08210601A JPH08210601A JP1666495A JP1666495A JPH08210601A JP H08210601 A JPH08210601 A JP H08210601A JP 1666495 A JP1666495 A JP 1666495A JP 1666495 A JP1666495 A JP 1666495A JP H08210601 A JPH08210601 A JP H08210601A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、PFBCプラントの経年劣化等によ
るタービンノズル,配管系詰りによる圧縮機吐出圧力比
の上昇を防止し、圧縮機のサージマージンを減少するこ
となくプラント運転を継続する制御装置を提供するこ
と。 【構成】圧縮機6の入口及び出口の圧力比が、前記圧縮
機6のサージングに関する制限値を超えたときに、前記
圧縮機の圧力比を減少せしめる手段(演算器44)を設
けた。 【効果】PFBCプラントの運転上の経年変化に伴う灰
の堆積による圧縮機圧力比の増加を防止し、サージマー
ジンを適性値に保つことができ、信頼性の高い運用を実
施可能ならしめることができる。
るタービンノズル,配管系詰りによる圧縮機吐出圧力比
の上昇を防止し、圧縮機のサージマージンを減少するこ
となくプラント運転を継続する制御装置を提供するこ
と。 【構成】圧縮機6の入口及び出口の圧力比が、前記圧縮
機6のサージングに関する制限値を超えたときに、前記
圧縮機の圧力比を減少せしめる手段(演算器44)を設
けた。 【効果】PFBCプラントの運転上の経年変化に伴う灰
の堆積による圧縮機圧力比の増加を防止し、サージマー
ジンを適性値に保つことができ、信頼性の高い運用を実
施可能ならしめることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラを備
える発電プラントの制御装置に係り、特に加圧流動層ボ
イラを収納する圧力容器に加圧流動床ボイラの燃焼用空
気を供給するための圧縮機のサージングを防止する制御
装置に関する。
える発電プラントの制御装置に係り、特に加圧流動層ボ
イラを収納する圧力容器に加圧流動床ボイラの燃焼用空
気を供給するための圧縮機のサージングを防止する制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】加圧流動床ボイラを備える発電プラント
(以下PFBCプラントと略す)の構成は、例えば特開
昭63−230927号公報、及び特開昭62−178731号公報に示
されている。一般に、PFBCプラントは図2に示すよ
うに、石炭の燃焼により蒸気を発生するボイラ部1,石
炭をボイラ部1に供給する給炭装置3,ボイラ1部によ
り発生される蒸気により動力を発生する蒸気タービン
4,蒸気タービン4用の発電機5,圧縮機インレットダ
クト14より吸い込んだ空気を圧縮して、ボイラ1部に
燃焼用空気として供給する圧縮機6,ボイラ1にて燃焼
したガスを膨張させ動力を発生するガスエキスパンダタ
ービン7,ガスエキスパンダタービン7用のモータ発電
機8,ガスエキスパンダタービン7の排ガスの熱を熱交
換により回収して給水を加熱する排熱回収装置9から構
成される。また、前記ボイラ部1は、石炭を燃料として
燃焼ガスを発生する流動床燃焼炉10,該流動床燃焼炉
10を収納する圧力容器2,該圧力容器内の燃焼用空気
を流動床燃焼炉10に吹き込む燃焼空気ノズル11から
構成される。
(以下PFBCプラントと略す)の構成は、例えば特開
昭63−230927号公報、及び特開昭62−178731号公報に示
されている。一般に、PFBCプラントは図2に示すよ
うに、石炭の燃焼により蒸気を発生するボイラ部1,石
炭をボイラ部1に供給する給炭装置3,ボイラ1部によ
り発生される蒸気により動力を発生する蒸気タービン
4,蒸気タービン4用の発電機5,圧縮機インレットダ
クト14より吸い込んだ空気を圧縮して、ボイラ1部に
燃焼用空気として供給する圧縮機6,ボイラ1にて燃焼
したガスを膨張させ動力を発生するガスエキスパンダタ
ービン7,ガスエキスパンダタービン7用のモータ発電
機8,ガスエキスパンダタービン7の排ガスの熱を熱交
換により回収して給水を加熱する排熱回収装置9から構
成される。また、前記ボイラ部1は、石炭を燃料として
燃焼ガスを発生する流動床燃焼炉10,該流動床燃焼炉
10を収納する圧力容器2,該圧力容器内の燃焼用空気
を流動床燃焼炉10に吹き込む燃焼空気ノズル11から
構成される。
【0003】圧縮機6より送風される燃焼用空気は、圧
力容器2に蓄積された後、燃焼空気ノズル11より流動
床燃焼炉10に流入される。流動床燃焼炉10は、この
燃焼用空気を用いて給炭装置3より投入された石炭を燃
焼させ、燃焼ガスと蒸気を発生する。この発生した蒸気
は蒸気タービン4にて膨張し動力を発生し、蒸気タービ
ン用発電機5により電気を発生する。流動床燃焼炉10
により発生された燃焼ガスは、ガスエキスパンダタービ
ン7に供給され、膨張して動力を発生する。空気を加圧
するため圧縮機6にて必要となる動力はこの高温ガスの
ガスエキスパンダタービン7での膨張出力により賄われ
る。この際、余剰した動力分はガスエキスパンダタービ
ン用のモータ発電機8により電気を発生する。また圧縮
機6にて必要となる動力を賄う分に不足の場合は、ガス
エキスパンダタービン用のモータ発電機8はモータとし
て作用する。
力容器2に蓄積された後、燃焼空気ノズル11より流動
床燃焼炉10に流入される。流動床燃焼炉10は、この
燃焼用空気を用いて給炭装置3より投入された石炭を燃
焼させ、燃焼ガスと蒸気を発生する。この発生した蒸気
は蒸気タービン4にて膨張し動力を発生し、蒸気タービ
ン用発電機5により電気を発生する。流動床燃焼炉10
により発生された燃焼ガスは、ガスエキスパンダタービ
ン7に供給され、膨張して動力を発生する。空気を加圧
するため圧縮機6にて必要となる動力はこの高温ガスの
ガスエキスパンダタービン7での膨張出力により賄われ
る。この際、余剰した動力分はガスエキスパンダタービ
ン用のモータ発電機8により電気を発生する。また圧縮
機6にて必要となる動力を賄う分に不足の場合は、ガス
エキスパンダタービン用のモータ発電機8はモータとし
て作用する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】PFBCプラントにお
いては石炭を燃焼させ、この燃焼ガスをガスタービンに
供給して発電するが、石炭の燃焼に伴って、燃焼ガス中
には石炭中に含まれる灰分を主成分とした塵埃が多数含
有される。環境の維持の為に、この飛散する塵埃を取り
除く集塵装置、例えばサイクロンフィルタ,濾過式フィ
ルタを火炉燃焼部の下流側に設置する。しかしこの塵埃
をプラント効率を著しく低下させることなく完全に補足
することは不可能である。従って、補足されない塵埃は
途中の経路の管路及び、ガスタービンへ流入する。
いては石炭を燃焼させ、この燃焼ガスをガスタービンに
供給して発電するが、石炭の燃焼に伴って、燃焼ガス中
には石炭中に含まれる灰分を主成分とした塵埃が多数含
有される。環境の維持の為に、この飛散する塵埃を取り
除く集塵装置、例えばサイクロンフィルタ,濾過式フィ
ルタを火炉燃焼部の下流側に設置する。しかしこの塵埃
をプラント効率を著しく低下させることなく完全に補足
することは不可能である。従って、補足されない塵埃は
途中の経路の管路及び、ガスタービンへ流入する。
【0005】塵埃を含むガスが長期に亘ってガスタービ
ンに供給されれば、ノズル部に灰の堆積を招き、途中の
経路の管路も詰りが発生する。ところで、圧縮機6の出
口圧力は、火炉からガスタービンへ流入するガス条件、
及びガスエキスパンダタービン7の入口にあるノズルの
サイズで決まるガスエキスパンダタービン7の入口圧力
と,途中の経路の管路圧損との合計にて決まるが、前述
の詰りは、ガスエキスパンダタービン7入口の圧力上昇
をもたらす他、途中経路の管路への堆積は圧損増加も引
き起こし、図3に示すごとく、圧縮機6の出口圧力は経
年的には必然的に上昇する。
ンに供給されれば、ノズル部に灰の堆積を招き、途中の
経路の管路も詰りが発生する。ところで、圧縮機6の出
口圧力は、火炉からガスタービンへ流入するガス条件、
及びガスエキスパンダタービン7の入口にあるノズルの
サイズで決まるガスエキスパンダタービン7の入口圧力
と,途中の経路の管路圧損との合計にて決まるが、前述
の詰りは、ガスエキスパンダタービン7入口の圧力上昇
をもたらす他、途中経路の管路への堆積は圧損増加も引
き起こし、図3に示すごとく、圧縮機6の出口圧力は経
年的には必然的に上昇する。
【0006】ここで安全上問題となるのは圧縮機のサー
ジングである。圧縮機、特に比較的大風量を処理する軸
流圧縮機の場合、機械設計のサージ圧力と運転圧力の関
係をサージマージンと称し、ある程度以下にこのマージ
ンが低下するのを避けて運転する。サージマージンを含
んだ運転計画上のラインを越える圧力にての運転を行う
場合、サージングと言う流体的振動を、強いては機械の
破損を引き起こす可能性がある。このサージマージンを
減少設定させるわけには行かないため、従来のプラント
においては定格条件での圧力を下げ(図2の圧力P1)
つまり、ノズルの面積を大きく設定することでガスエキ
スパンダタービンの入口圧力を低く設定することで対処
し、本来の圧縮機の計画圧力比より低い圧力比を計画の
設計条件としている。しかも従来においては圧力比が計
画線(K)を越えた段階で運転継続は不能となり、プラ
ントを停止し堆積物のクリーニング実施が必要であっ
た。又圧縮機の運転する圧力比を本来設計圧力とすべき
を裕度を取るために下げて計画せざるを得ず、PFBC
の特長である火炉運転圧力の増大による火炉圧力容器の
サイズ減少つまりプラント配置上の据付面積の縮小とい
うメリットも小さくなり、圧力設定が低下することでプ
ラント効率低下をも招く。従って、機器の安全運転を損
なうか、もしくは効率の低下,据付面積の縮小のメリッ
ト低下と言う点でも好ましくない問題があった。
ジングである。圧縮機、特に比較的大風量を処理する軸
流圧縮機の場合、機械設計のサージ圧力と運転圧力の関
係をサージマージンと称し、ある程度以下にこのマージ
ンが低下するのを避けて運転する。サージマージンを含
んだ運転計画上のラインを越える圧力にての運転を行う
場合、サージングと言う流体的振動を、強いては機械の
破損を引き起こす可能性がある。このサージマージンを
減少設定させるわけには行かないため、従来のプラント
においては定格条件での圧力を下げ(図2の圧力P1)
つまり、ノズルの面積を大きく設定することでガスエキ
スパンダタービンの入口圧力を低く設定することで対処
し、本来の圧縮機の計画圧力比より低い圧力比を計画の
設計条件としている。しかも従来においては圧力比が計
画線(K)を越えた段階で運転継続は不能となり、プラ
ントを停止し堆積物のクリーニング実施が必要であっ
た。又圧縮機の運転する圧力比を本来設計圧力とすべき
を裕度を取るために下げて計画せざるを得ず、PFBC
の特長である火炉運転圧力の増大による火炉圧力容器の
サイズ減少つまりプラント配置上の据付面積の縮小とい
うメリットも小さくなり、圧力設定が低下することでプ
ラント効率低下をも招く。従って、機器の安全運転を損
なうか、もしくは効率の低下,据付面積の縮小のメリッ
ト低下と言う点でも好ましくない問題があった。
【0007】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、塵埃がガスタービン入口部に
堆積することによって生じる圧縮機の吐出圧力比の上昇
を防止し、圧縮機のサージマージンを減少することなく
プラント運転を継続することが可能な加圧流動床ボイラ
を備える発電プラントの制御装置を提供することにあ
る。
のであって、その目的は、塵埃がガスタービン入口部に
堆積することによって生じる圧縮機の吐出圧力比の上昇
を防止し、圧縮機のサージマージンを減少することなく
プラント運転を継続することが可能な加圧流動床ボイラ
を備える発電プラントの制御装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る加圧流動床ボイラを備える発電プラン
トの制御装置は、加圧流動床ボイラを収納する圧力容器
に、前記加圧流動床ボイラの燃焼用空気を供給する圧縮
機と,前記加圧流動床ボイラにより発生された燃焼ガス
により駆動されるガスタービンと,前記圧縮機と前記圧
力容器とを連結して前記燃焼用空気を流通する第1の導
管手段と,前記加圧流動床ボイラと前記ガスタービンと
を連結して前記燃焼ガスを流通する第2の導管手段とを
有してなる加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制
御装置において、前記圧縮機の入口及び出口の圧力比
が、前記圧縮機のサージングに関する制限値を超えたと
きに、前記圧縮機の圧力比を減少せしめる手段を設けた
ことを特徴とする。
めの本発明に係る加圧流動床ボイラを備える発電プラン
トの制御装置は、加圧流動床ボイラを収納する圧力容器
に、前記加圧流動床ボイラの燃焼用空気を供給する圧縮
機と,前記加圧流動床ボイラにより発生された燃焼ガス
により駆動されるガスタービンと,前記圧縮機と前記圧
力容器とを連結して前記燃焼用空気を流通する第1の導
管手段と,前記加圧流動床ボイラと前記ガスタービンと
を連結して前記燃焼ガスを流通する第2の導管手段とを
有してなる加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制
御装置において、前記圧縮機の入口及び出口の圧力比
が、前記圧縮機のサージングに関する制限値を超えたと
きに、前記圧縮機の圧力比を減少せしめる手段を設けた
ことを特徴とする。
【0009】該手段は、好ましくは(a)少なくとも、
前記圧縮機の回転数及び圧縮機入口側に設けられた空気
流量制御手段の開度、並びに前記圧縮機に流入する空気
の温度に基づいて、前記圧縮機のサージングに関する制
限値を演算する手段と,(b)前記圧縮機の入口及び出口
の圧力比が、前記演算された制限値を超えたときに前記
圧縮機の圧力比を減少せしめる手段からなる。
前記圧縮機の回転数及び圧縮機入口側に設けられた空気
流量制御手段の開度、並びに前記圧縮機に流入する空気
の温度に基づいて、前記圧縮機のサージングに関する制
限値を演算する手段と,(b)前記圧縮機の入口及び出口
の圧力比が、前記演算された制限値を超えたときに前記
圧縮機の圧力比を減少せしめる手段からなる。
【0010】前記圧縮機のサージングに関する制限値
は、前記圧縮機に流入される空気流量により定まるサー
ジラインよりも所定の余裕値分小さく設定された値であ
る。
は、前記圧縮機に流入される空気流量により定まるサー
ジラインよりも所定の余裕値分小さく設定された値であ
る。
【0011】また、前記圧縮機の圧力比を減少せしめる
手段は、前記第2の導管手段に設けられ、前記燃焼ガス
を前記ガスタービン以外の箇所へ放出する弁手段を制御
する手段であってもよい。
手段は、前記第2の導管手段に設けられ、前記燃焼ガス
を前記ガスタービン以外の箇所へ放出する弁手段を制御
する手段であってもよい。
【0012】
【作用】本発明によれば、前記圧縮機の入口及び出口の
圧力比が、前記圧縮機のサージングに関する制限値を超
えたときに、前記圧縮機の圧力比を減少せしめる手段を
設けたので、塵埃がガスタービン入口部に堆積すること
によって圧縮機の圧力比が上昇しても、圧縮機のサージ
ングが発生する前にこの圧力比を減少させることがで
き、圧縮機のサージングを防止することが可能となる。
また、前記圧縮機のサージングに関する制限値を、圧縮
機に流入される空気流量により定まるサージラインより
も所定の余裕値分小さく設定すれば、圧縮機のサージマ
ージンを確保しつつPFBCプラントの運転を継続する
ことが可能となる。
圧力比が、前記圧縮機のサージングに関する制限値を超
えたときに、前記圧縮機の圧力比を減少せしめる手段を
設けたので、塵埃がガスタービン入口部に堆積すること
によって圧縮機の圧力比が上昇しても、圧縮機のサージ
ングが発生する前にこの圧力比を減少させることがで
き、圧縮機のサージングを防止することが可能となる。
また、前記圧縮機のサージングに関する制限値を、圧縮
機に流入される空気流量により定まるサージラインより
も所定の余裕値分小さく設定すれば、圧縮機のサージマ
ージンを確保しつつPFBCプラントの運転を継続する
ことが可能となる。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1を用いて説明す
る。
る。
【0014】PFBCプラントは、先に説明したよう
に、流動床燃焼炉10と,この流動床燃焼炉10を収納
する圧力容器2と,該圧力容器内の燃焼用空気を流動床
燃焼炉10に導く燃焼空気ノズル11とを有するボイラ
部1,給炭装置3,蒸気タービン4,蒸気タービン4用
の発電機5,圧縮機6,圧縮機インレットダクト14,
ガスエキスパンダタービン7,ガスエキスパンダタービ
ン7用のモータ発電機8,復水器16,排熱回収装置
9,圧縮機6と圧力容器2とを連結して燃焼用空気を流
通する第1の導管手段100,流動床燃焼炉10とガス
エキスパンダタービン7とを連結して燃焼ガスを流通す
る第2の導管手段101,圧縮機6に流入される空気流
量を調整する圧縮機インレットガイドべーン(以下IG
Vと略す)12,圧縮機入口減圧弁13,プラント負荷
制御装置30から構成される。本発明は、このPFBC
プラントに、圧力調整ガス放出弁20と演算器44を付
加したものである。この圧力調整ガス放出弁20は、第
2の導管手段101を分岐するバイパス管102上に設
けられている。このバイパス管102は、第2の導管手
段101を流通する燃焼ガスの一部をバイパスして排熱
回収装置9に導くものである。
に、流動床燃焼炉10と,この流動床燃焼炉10を収納
する圧力容器2と,該圧力容器内の燃焼用空気を流動床
燃焼炉10に導く燃焼空気ノズル11とを有するボイラ
部1,給炭装置3,蒸気タービン4,蒸気タービン4用
の発電機5,圧縮機6,圧縮機インレットダクト14,
ガスエキスパンダタービン7,ガスエキスパンダタービ
ン7用のモータ発電機8,復水器16,排熱回収装置
9,圧縮機6と圧力容器2とを連結して燃焼用空気を流
通する第1の導管手段100,流動床燃焼炉10とガス
エキスパンダタービン7とを連結して燃焼ガスを流通す
る第2の導管手段101,圧縮機6に流入される空気流
量を調整する圧縮機インレットガイドべーン(以下IG
Vと略す)12,圧縮機入口減圧弁13,プラント負荷
制御装置30から構成される。本発明は、このPFBC
プラントに、圧力調整ガス放出弁20と演算器44を付
加したものである。この圧力調整ガス放出弁20は、第
2の導管手段101を分岐するバイパス管102上に設
けられている。このバイパス管102は、第2の導管手
段101を流通する燃焼ガスの一部をバイパスして排熱
回収装置9に導くものである。
【0015】圧縮機6より送風される燃焼用空気は、圧
力容器2に蓄積された後、燃焼空気ノズル11より流動
床燃焼炉10に流入される。流動床燃焼炉10は、この
燃焼用空気を用いて給炭装置3より投入された石炭を燃
焼させ燃焼ガスを発生する。この石炭の燃焼によって発
生した熱は、流動床燃焼炉10内のボイラチュウブによ
り給水と給水と熱交換され蒸気を発生する。この発生し
た蒸気は蒸気タービン4にて膨張し動力を発生し、蒸気
タービン用発電機5により電気を発生する。蒸気タービ
ン4から排出される蒸気は、復水器16にて凝縮され
る。流動床燃焼炉10により発生された燃焼ガスは、ガ
スエキスパンダタービン7に供給され、膨張して動力を
発生する。空気を加圧するため圧縮機6にて必要となる
動力はこの高温ガスのガスエキスパンダタービン7での
膨張出力により賄われる。この際、余剰した動力分はガ
スエキスパンダタービン用のモータ発電機8により電気
を発生する。また圧縮機6にて必要となる動力を賄う分
に不足の場合は、ガスエキスパンダタービン用のモータ
発電機8はモータとして作用する。また、ガスエキスパ
ンダタービン7を経た燃焼ガスは排熱回収装置9にて蒸
気系に熱回収された後、煙突15を経て大気に放出され
る。プラント負荷制御装置30は、負荷の要求信号に応
じて給炭装置3からの給炭量、及びボイラ部1に供給す
る燃焼空気量を、IGV12と圧縮機入口減圧弁13で
調整する。
力容器2に蓄積された後、燃焼空気ノズル11より流動
床燃焼炉10に流入される。流動床燃焼炉10は、この
燃焼用空気を用いて給炭装置3より投入された石炭を燃
焼させ燃焼ガスを発生する。この石炭の燃焼によって発
生した熱は、流動床燃焼炉10内のボイラチュウブによ
り給水と給水と熱交換され蒸気を発生する。この発生し
た蒸気は蒸気タービン4にて膨張し動力を発生し、蒸気
タービン用発電機5により電気を発生する。蒸気タービ
ン4から排出される蒸気は、復水器16にて凝縮され
る。流動床燃焼炉10により発生された燃焼ガスは、ガ
スエキスパンダタービン7に供給され、膨張して動力を
発生する。空気を加圧するため圧縮機6にて必要となる
動力はこの高温ガスのガスエキスパンダタービン7での
膨張出力により賄われる。この際、余剰した動力分はガ
スエキスパンダタービン用のモータ発電機8により電気
を発生する。また圧縮機6にて必要となる動力を賄う分
に不足の場合は、ガスエキスパンダタービン用のモータ
発電機8はモータとして作用する。また、ガスエキスパ
ンダタービン7を経た燃焼ガスは排熱回収装置9にて蒸
気系に熱回収された後、煙突15を経て大気に放出され
る。プラント負荷制御装置30は、負荷の要求信号に応
じて給炭装置3からの給炭量、及びボイラ部1に供給す
る燃焼空気量を、IGV12と圧縮機入口減圧弁13で
調整する。
【0016】演算器44は、大気温度検出器42により
検出された圧縮機6に流入される大気の温度を温度信号
に変換する大気温度変換器43の出力信号と,開度検出
器により検出されたIGV12の開度を開度信号に変換
する開度変換器の出力信号と,回転数検出器34により
検出された圧縮機6の回転数を回転数信号に変換する回
転数変換器35の出力信号とを入力し、圧縮機6のサー
ジングに関する制限値を演算する。この演算について
は、後述する圧縮機マップを用いる。また、演算器44
は、圧縮機入口圧力検出器40により検出された圧縮機
入口圧力を圧力信号に変換する圧縮機入口圧力変換器4
1の出力信号と,圧縮機出口圧力検出器36により検出
された圧縮機出口圧力を圧力信号に変換する圧縮機出口
圧力変換器37の出力信号とを入力して圧縮機6の圧力
比を演算する。そして上記演算された制限値と圧力比と
を比較し、圧力比が制限値よりも大きい場合は、圧力調
整ガス放出弁20を開放するように制御信号を出力す
る。本発明は、この圧力調整ガス放出弁20を開放し、
ガスエキスパンダタービン7の入口圧力を減少させるこ
とによって圧縮機6の圧力比を減少させ、圧縮機6のサ
ージングを防止するものである。また、圧力調整ガス放
出弁20によって放出されたガスを排熱回収装置9に流
入させ、ガスが保有する熱と給水とを熱交換させれば熱
効率を向上させることができる。
検出された圧縮機6に流入される大気の温度を温度信号
に変換する大気温度変換器43の出力信号と,開度検出
器により検出されたIGV12の開度を開度信号に変換
する開度変換器の出力信号と,回転数検出器34により
検出された圧縮機6の回転数を回転数信号に変換する回
転数変換器35の出力信号とを入力し、圧縮機6のサー
ジングに関する制限値を演算する。この演算について
は、後述する圧縮機マップを用いる。また、演算器44
は、圧縮機入口圧力検出器40により検出された圧縮機
入口圧力を圧力信号に変換する圧縮機入口圧力変換器4
1の出力信号と,圧縮機出口圧力検出器36により検出
された圧縮機出口圧力を圧力信号に変換する圧縮機出口
圧力変換器37の出力信号とを入力して圧縮機6の圧力
比を演算する。そして上記演算された制限値と圧力比と
を比較し、圧力比が制限値よりも大きい場合は、圧力調
整ガス放出弁20を開放するように制御信号を出力す
る。本発明は、この圧力調整ガス放出弁20を開放し、
ガスエキスパンダタービン7の入口圧力を減少させるこ
とによって圧縮機6の圧力比を減少させ、圧縮機6のサ
ージングを防止するものである。また、圧力調整ガス放
出弁20によって放出されたガスを排熱回収装置9に流
入させ、ガスが保有する熱と給水とを熱交換させれば熱
効率を向上させることができる。
【0017】この図1の実施例を使用した場合の運転状
態を図4に示す。長期の運転に伴いタービンノズル部に
灰が堆積し、途中の経路の管路も詰りが発生する。この
堆積、詰りは、流路面積の減少を伴うので初期点より圧
縮機の吐出圧つまり圧力比が上昇してゆく、本実施例で
は圧力の調整が可能なため初期の圧力比を従来のP1よ
り高いP2に設定してある。圧力比が計画線(k)を越
えた段階で圧力調整ガス放出弁20を開き排気ダクトに
放出する、この際タービン入口に流入するガス量が減少
するためタービン入口圧力は低下し結果として圧縮機吐
出圧力つまり圧力比が低下するが、圧力比を少なくとも
計画線(k)以下に低下するまでガス放出弁20を開き
運転する。ここで圧縮機6の圧力比とは圧縮機6の出口
圧力絶対値を入口圧力絶対値で除した値を言う。上記に
は経年劣化としての圧力上昇を示したが、突発的な圧力
比の変動に対しても有効なので、本方法により定格運転
のみならず、起動,負荷上昇,降下,停止のいずれの状
態においても圧縮機のサージングの危険性を犯すことな
く運転することができる。尚、上述したように、放出し
たガスのエネルギは排気ダクト下流の排熱回収装置9に
より熱回収されるので効率の低下は最小限に押さえるこ
とが可能である。放出されたガスは、必ずしも排熱回収
装置9に導く必要はない。
態を図4に示す。長期の運転に伴いタービンノズル部に
灰が堆積し、途中の経路の管路も詰りが発生する。この
堆積、詰りは、流路面積の減少を伴うので初期点より圧
縮機の吐出圧つまり圧力比が上昇してゆく、本実施例で
は圧力の調整が可能なため初期の圧力比を従来のP1よ
り高いP2に設定してある。圧力比が計画線(k)を越
えた段階で圧力調整ガス放出弁20を開き排気ダクトに
放出する、この際タービン入口に流入するガス量が減少
するためタービン入口圧力は低下し結果として圧縮機吐
出圧力つまり圧力比が低下するが、圧力比を少なくとも
計画線(k)以下に低下するまでガス放出弁20を開き
運転する。ここで圧縮機6の圧力比とは圧縮機6の出口
圧力絶対値を入口圧力絶対値で除した値を言う。上記に
は経年劣化としての圧力上昇を示したが、突発的な圧力
比の変動に対しても有効なので、本方法により定格運転
のみならず、起動,負荷上昇,降下,停止のいずれの状
態においても圧縮機のサージングの危険性を犯すことな
く運転することができる。尚、上述したように、放出し
たガスのエネルギは排気ダクト下流の排熱回収装置9に
より熱回収されるので効率の低下は最小限に押さえるこ
とが可能である。放出されたガスは、必ずしも排熱回収
装置9に導く必要はない。
【0018】ここで図1において説明した演算器44に
ついて、図7を用いて詳細に説明する。演算器44は、
先に述べたように、圧縮機入口圧力検出器40により検
出された圧縮機入口圧力を圧力信号に変換する圧縮機入
口圧力変換器41の出力信号と,圧縮機出口圧力検出器
36により検出された圧縮機出口圧力を圧力信号に変換
する圧縮機出口圧力変換器37の出力信号とを入力して
運転圧力比πopを演算する。他方、圧縮機の性能であ
る効率特性,流量特性、及び圧力比の制限は数値的にあ
らかじめマップで定義することができる。このマップに
ついて説明する。図7は、圧縮機マップの一例を示すも
のである。横軸の圧縮機流量に対し、圧力比特性つまり
サージラインは圧縮機の運転パラメータである回転数,
IGV開度,入口の空気温度及び、圧力比で機器に応じ
て一義的に表すことができる。ここで、回転数がN3よ
りN3aに上昇すると圧縮機の送風量はG3よりG3a
に増加し、この際サージ圧力比もまたP3sよりP3a
sに上昇する、IGV角度がIGV3よりIGV3aに
開く方向でも同様である。他方圧縮機の入口温度がT3
よりT3bに上昇した場合は圧縮機の吸い込む空気の密
度が減少するため、前述の回転数,IGVとは逆に圧縮
機の送風量はG3よりG3bに減少したサージ圧力比は
P3sよりP3bsに降下する。サージラインはサージ
圧力比を結んだ線である。
ついて、図7を用いて詳細に説明する。演算器44は、
先に述べたように、圧縮機入口圧力検出器40により検
出された圧縮機入口圧力を圧力信号に変換する圧縮機入
口圧力変換器41の出力信号と,圧縮機出口圧力検出器
36により検出された圧縮機出口圧力を圧力信号に変換
する圧縮機出口圧力変換器37の出力信号とを入力して
運転圧力比πopを演算する。他方、圧縮機の性能であ
る効率特性,流量特性、及び圧力比の制限は数値的にあ
らかじめマップで定義することができる。このマップに
ついて説明する。図7は、圧縮機マップの一例を示すも
のである。横軸の圧縮機流量に対し、圧力比特性つまり
サージラインは圧縮機の運転パラメータである回転数,
IGV開度,入口の空気温度及び、圧力比で機器に応じ
て一義的に表すことができる。ここで、回転数がN3よ
りN3aに上昇すると圧縮機の送風量はG3よりG3a
に増加し、この際サージ圧力比もまたP3sよりP3a
sに上昇する、IGV角度がIGV3よりIGV3aに
開く方向でも同様である。他方圧縮機の入口温度がT3
よりT3bに上昇した場合は圧縮機の吸い込む空気の密
度が減少するため、前述の回転数,IGVとは逆に圧縮
機の送風量はG3よりG3bに減少したサージ圧力比は
P3sよりP3bsに降下する。サージラインはサージ
圧力比を結んだ線である。
【0019】一方、運転計画線(k)は実際に機器を運
転するよう計画した圧力比である。安全のためサージラ
インよりマージン分低く設定した圧力比で、この圧力比
より低い状態にて運転する。定格条件の圧力比は、圧縮
機入口圧力と圧縮機吐出圧力の比であるが、いずれも空
気あるいはガスの流量,温度条件で各部の圧力が決まる
が、圧縮機吐出圧力はタービンの初段静翼のガス出口面
積により決まるガスエキスパンダタービン7の入口圧力
と,圧縮機6から圧力容器2に流入する空気の配管圧
損,流動床燃焼炉10内の圧損,流動床燃焼炉10から
ガスエキスパンダタービン7までの燃焼ガスの配管圧損
の合計よりなる。
転するよう計画した圧力比である。安全のためサージラ
インよりマージン分低く設定した圧力比で、この圧力比
より低い状態にて運転する。定格条件の圧力比は、圧縮
機入口圧力と圧縮機吐出圧力の比であるが、いずれも空
気あるいはガスの流量,温度条件で各部の圧力が決まる
が、圧縮機吐出圧力はタービンの初段静翼のガス出口面
積により決まるガスエキスパンダタービン7の入口圧力
と,圧縮機6から圧力容器2に流入する空気の配管圧
損,流動床燃焼炉10内の圧損,流動床燃焼炉10から
ガスエキスパンダタービン7までの燃焼ガスの配管圧損
の合計よりなる。
【0020】演算器44は、サージ圧力比(運転計画線
(k)以上の圧力比)πs(N1,Deg1,T1)
を、回転数N1,IGV開度Deg1,入口の空気温
度,T1を、前述の圧縮機マップに入力することで演算
する。演算器44はまた、圧縮機の運転状態に応じて圧
力調整ガス放出弁20を開閉するが、このサージ圧力比
πsと検出した運転圧力比πopとを比較し、例えばπ
s>πopの場合は、圧縮機圧力比として問題ないの
で、圧力調整ガス放出弁20を例えば、閉方向動作を時
間設定とした方法で、閉方向に動作する信号を発生す
る。この場合、タービン入口に流入するガス量が増加す
るためタービン入口圧力は上昇し結果として圧縮機吐出
圧力が上昇し、圧縮機圧力比は上昇する。
(k)以上の圧力比)πs(N1,Deg1,T1)
を、回転数N1,IGV開度Deg1,入口の空気温
度,T1を、前述の圧縮機マップに入力することで演算
する。演算器44はまた、圧縮機の運転状態に応じて圧
力調整ガス放出弁20を開閉するが、このサージ圧力比
πsと検出した運転圧力比πopとを比較し、例えばπ
s>πopの場合は、圧縮機圧力比として問題ないの
で、圧力調整ガス放出弁20を例えば、閉方向動作を時
間設定とした方法で、閉方向に動作する信号を発生す
る。この場合、タービン入口に流入するガス量が増加す
るためタービン入口圧力は上昇し結果として圧縮機吐出
圧力が上昇し、圧縮機圧力比は上昇する。
【0021】πs≦πopのとなった場合は、圧力調整
ガス放出弁20を瞬時に開もしくは圧力比偏差Δ=πs
−πopに応じた開度信号を演算器44に内蔵している
比例積分器により演算し圧力調整ガス放出弁20を操作
する。この場合、タービン入口に流入するガス量が減少
するためタービン入口圧力は低下し結果として圧縮機吐
出圧力が低下し、圧縮機圧力比は低下するのでプラント
は圧縮機のサージマージンを低下することなく安全に運
転継続できる。
ガス放出弁20を瞬時に開もしくは圧力比偏差Δ=πs
−πopに応じた開度信号を演算器44に内蔵している
比例積分器により演算し圧力調整ガス放出弁20を操作
する。この場合、タービン入口に流入するガス量が減少
するためタービン入口圧力は低下し結果として圧縮機吐
出圧力が低下し、圧縮機圧力比は低下するのでプラント
は圧縮機のサージマージンを低下することなく安全に運
転継続できる。
【0022】本発明の他の実施例としては図5に示すよ
うに圧縮機6,ガスエキスパンダタービン7,ガスエキ
スパンダタービン用モータ発電機8の軸構成を多軸(図
5にては3台の圧縮機にて構成した場合)として構成し
た場合にも適用できる、製作上各圧縮機性能が異なり、
配置上圧損等が異なるため、アンバランスが問題となる
が、各圧縮機のアンバランスを考慮した保護を夫々固有
のマップにて行うことができるので、各圧縮機の状態を
調整することができる。
うに圧縮機6,ガスエキスパンダタービン7,ガスエキ
スパンダタービン用モータ発電機8の軸構成を多軸(図
5にては3台の圧縮機にて構成した場合)として構成し
た場合にも適用できる、製作上各圧縮機性能が異なり、
配置上圧損等が異なるため、アンバランスが問題となる
が、各圧縮機のアンバランスを考慮した保護を夫々固有
のマップにて行うことができるので、各圧縮機の状態を
調整することができる。
【0023】本発明の他の実施例としては図6に示すよ
うに圧縮機6,ガスエキスパンダタービン7,ガスエキ
スパンダタービン用モータ発電機8及び蒸気タービン4
の軸構成を同一軸として構成した場合も図1の場合と同
様な効果を得ることができる。
うに圧縮機6,ガスエキスパンダタービン7,ガスエキ
スパンダタービン用モータ発電機8及び蒸気タービン4
の軸構成を同一軸として構成した場合も図1の場合と同
様な効果を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下に示すような効果を得る。
下に示すような効果を得る。
【0025】PFBCプラントの運転上の経年変化に伴
う灰の堆積による圧縮機圧力比の増加を防止し、サージ
マージンを適性値に保つことができ、信頼性の高い運用
を実施可能ならしめることができる。
う灰の堆積による圧縮機圧力比の増加を防止し、サージ
マージンを適性値に保つことができ、信頼性の高い運用
を実施可能ならしめることができる。
【図1】本発明の一実施例であって、PFBC発電プラ
ントに圧縮機のサージングを防止するための制御装置を
組み込んだ一例である。
ントに圧縮機のサージングを防止するための制御装置を
組み込んだ一例である。
【図2】従来のPFBC発電プラント構成図である。
【図3】従来のPFBC発電プラントの運転時の圧力の
変化の状態を示す図である。
変化の状態を示す図である。
【図4】本発明によるPFBC発電プラントの運転時の
圧力の変化の状態を示す図である。
圧力の変化の状態を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す図である。
【図6】本発明の他の実施例を示す図である。
【図7】図1にて示した制御装置44適用される圧縮機
特性のマップを示す図である。
特性のマップを示す図である。
1…ボイラ部、2…圧力容器、3…給炭装置、4…蒸気
タービン、5…蒸気タービンの用発電機、6…圧縮機、
7…ガスエキスパンダタービン、8…ガスエキスパンダ
タービン用モータ発電機、9…排熱回収装置、10…流
動床燃焼炉、11…燃焼空気ノズル、12…圧縮機イン
レットガイドべーン、13…圧縮機入口減圧弁、14…
圧縮機インレットダクト、15…煙突、16…復水器、
20…圧力調整ガス放出弁、30…プラント負荷制御装
置、34…回転数検出器、35…回転数変換器、36…
圧縮機出口圧力検出器、37…圧縮機出口圧力変換器、
38…開度検出器、39…開度変換器、40…圧縮機入
口圧力検出器、41…圧縮機入口圧力変換器、42…大
気温度検出器、43…大気温度変換器、44…演算器、
100…第1の導管手段、101…第2の導管手段、1
02…バイパス管。
タービン、5…蒸気タービンの用発電機、6…圧縮機、
7…ガスエキスパンダタービン、8…ガスエキスパンダ
タービン用モータ発電機、9…排熱回収装置、10…流
動床燃焼炉、11…燃焼空気ノズル、12…圧縮機イン
レットガイドべーン、13…圧縮機入口減圧弁、14…
圧縮機インレットダクト、15…煙突、16…復水器、
20…圧力調整ガス放出弁、30…プラント負荷制御装
置、34…回転数検出器、35…回転数変換器、36…
圧縮機出口圧力検出器、37…圧縮機出口圧力変換器、
38…開度検出器、39…開度変換器、40…圧縮機入
口圧力検出器、41…圧縮機入口圧力変換器、42…大
気温度検出器、43…大気温度変換器、44…演算器、
100…第1の導管手段、101…第2の導管手段、1
02…バイパス管。
Claims (4)
- 【請求項1】加圧流動床ボイラを収納する圧力容器に、
前記加圧流動床ボイラの燃焼用空気を供給する圧縮機
と,前記加圧流動床ボイラにより発生された燃焼ガスに
より駆動されるガスタービンと,前記圧縮機と前記圧力
容器とを連結して前記燃焼用空気を流通する第1の導管
手段と,前記加圧流動床ボイラと前記ガスタービンとを
連結して前記燃焼ガスを流通する第2の導管手段とを有
してなる加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御
装置において、 前記圧縮機の入口及び出口の圧力比が、前記圧縮機のサ
ージングに関する制限値を超えたときに、前記圧縮機の
圧力比を減少せしめる手段を設けたことを特徴とする加
圧流動層ボイラを備える発電プラントの制御装置。 - 【請求項2】加圧流動床ボイラを収納する圧力容器に、
前記加圧流動床ボイラの燃焼用空気を供給する圧縮機
と,前記加圧流動床ボイラにより発生された燃焼ガスに
より駆動されるガスタービンと,前記圧縮機と前記圧力
容器とを連結して前記燃焼用空気を流通する第1の導管
手段と,前記加圧流動床ボイラと前記ガスタービンとを
連結して前記燃焼ガスを流通する第2の導管手段とを有
してなる加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御
装置において、(a)少なくとも、前記圧縮機の回転数
及び圧縮機入口側に設けられた空気流量制御手段の開
度、並びに前記圧縮機に流入する空気の温度に基づい
て、前記圧縮機のサージングに関する制限値を演算する
手段と、(b)前記圧縮機の入口及び出口の圧力比が、
前記演算された制限値を超えたときに前記圧縮機の圧力
比を減少せしめる手段、とを設けたことを特徴とする加
圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装置。 - 【請求項3】請求項1及び2のいずれかに記載の加圧流
動床ボイラを備える発電プラントの制御装置において、
前記圧縮機のサージングに関する制限値は、前記圧縮機
に流入される空気流量により定まるサージラインよりも
所定の余裕値分小さく設定された値であることを特徴と
する加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装
置。 - 【請求項4】請求項1及び2のいずれかに記載の加圧流
動床ボイラを備える発電プラントの制御装置において、
前記圧縮機の圧力比を減少せしめる手段は、前記第2の
導管手段に設けられ、前記燃焼ガスを前記ガスタービン
以外の箇所へ放出する弁手段を制御する手段であること
を特徴とする加圧流動床ボイラを備える発電プラントの
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1666495A JPH08210601A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1666495A JPH08210601A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08210601A true JPH08210601A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=11922604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1666495A Pending JPH08210601A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 加圧流動床ボイラを備える発電プラントの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08210601A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000310128A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-11-07 | General Electric Co <Ge> | 予備容量制御装置を有するガスタービン発電機 |
JP2011137575A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sanki Eng Co Ltd | 加圧流動焼却炉の運転方法及び加圧流動焼却炉設備 |
JP2011137576A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sanki Eng Co Ltd | 加圧流動焼却炉の運転方法及び加圧流動焼却炉設備 |
JP2013204926A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 加圧流動炉設備の調節弁制御装置、加圧流動炉設備の調節弁制御方法 |
-
1995
- 1995-02-03 JP JP1666495A patent/JPH08210601A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000310128A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-11-07 | General Electric Co <Ge> | 予備容量制御装置を有するガスタービン発電機 |
JP2011137575A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sanki Eng Co Ltd | 加圧流動焼却炉の運転方法及び加圧流動焼却炉設備 |
JP2011137576A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sanki Eng Co Ltd | 加圧流動焼却炉の運転方法及び加圧流動焼却炉設備 |
JP2013204926A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 加圧流動炉設備の調節弁制御装置、加圧流動炉設備の調節弁制御方法 |
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