JPH09105503A - コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 - Google Patents
コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置Info
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- JPH09105503A JPH09105503A JP7258999A JP25899995A JPH09105503A JP H09105503 A JPH09105503 A JP H09105503A JP 7258999 A JP7258999 A JP 7258999A JP 25899995 A JP25899995 A JP 25899995A JP H09105503 A JPH09105503 A JP H09105503A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンバインドサイクルプラントの起動時の過
熱蒸気出口温度のオーバーシュートを防止し得るように
すること。 【解決手段】 排熱回収ボイラ出口の過熱蒸気温度を過
熱器減温器１６でスプレー水を注入することにより制御
するようにした一軸型コンバインドサイクルプラントの
蒸気温度制御方法において、プラント起動時に、排熱回
収ボイラ入口ガス温度と起動時用の過熱蒸気温度設定値
との偏差によってスプレー水流量調節弁２６を制御する
ようにした。
熱蒸気出口温度のオーバーシュートを防止し得るように
すること。 【解決手段】 排熱回収ボイラ出口の過熱蒸気温度を過
熱器減温器１６でスプレー水を注入することにより制御
するようにした一軸型コンバインドサイクルプラントの
蒸気温度制御方法において、プラント起動時に、排熱回
収ボイラ入口ガス温度と起動時用の過熱蒸気温度設定値
との偏差によってスプレー水流量調節弁２６を制御する
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン、排
熱回収ボイラ及び蒸気タービンから構成されるコンバイ
ンドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び制御装置
に係り、特に過熱器、再熱器出口の蒸気温度の制御方法
及び制御装置に関する。
熱回収ボイラ及び蒸気タービンから構成されるコンバイ
ンドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び制御装置
に係り、特に過熱器、再熱器出口の蒸気温度の制御方法
及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年発電設備の高効率化が要求されると
ともに、環境対策の面でも優れているガスタービン・蒸
気タービンコンバインドサイクルプラントが多く建設さ
れるようになってきている。
ともに、環境対策の面でも優れているガスタービン・蒸
気タービンコンバインドサイクルプラントが多く建設さ
れるようになってきている。
【０００３】上記ガスタービン・蒸気タービンコンバイ
ンドサイクルプラントは、ガスタービンの出力と蒸気タ
ービンの出力によって発電機を駆動するようにしたもの
であって、ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに導
入し、そこで発生した蒸気を蒸気タービンに駆動用蒸気
として導入するようにしてある。
ンドサイクルプラントは、ガスタービンの出力と蒸気タ
ービンの出力によって発電機を駆動するようにしたもの
であって、ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに導
入し、そこで発生した蒸気を蒸気タービンに駆動用蒸気
として導入するようにしてある。
【０００４】図５は、上記コンバインドサイクルプラン
トの概略構成を示す図であり、入口案内翼１を経て空気
圧縮機２に吸入され加圧された空気が燃焼器３に導入さ
れ、そこで燃料調節弁４を介して供給された燃料と混合
・燃焼され１３００℃程度の高温高圧のガスが発生され
る。この高温高圧のガスはガスタービン５に流入し、そ
のガスタービン５を駆動し出力を発生し、このガスター
ビン５に後述する蒸気タービンとともに直結された発電
機６を駆動し電力が発生される。
トの概略構成を示す図であり、入口案内翼１を経て空気
圧縮機２に吸入され加圧された空気が燃焼器３に導入さ
れ、そこで燃料調節弁４を介して供給された燃料と混合
・燃焼され１３００℃程度の高温高圧のガスが発生され
る。この高温高圧のガスはガスタービン５に流入し、そ
のガスタービン５を駆動し出力を発生し、このガスター
ビン５に後述する蒸気タービンとともに直結された発電
機６を駆動し電力が発生される。
【０００５】上記ガスタービン５の排ガスは排ガスダク
ト７によって排熱回収ボイラ８に導入され、上記排熱回
収ボイラ８内に設けられている二次過熱器９、二次再熱
器１０、一次再熱器１１、一次過熱器１２及び蒸発器１
３を通り、さらに図示しない節炭器を経て約１００℃の
ガスとなって煙突から大気中に排出される。
ト７によって排熱回収ボイラ８に導入され、上記排熱回
収ボイラ８内に設けられている二次過熱器９、二次再熱
器１０、一次再熱器１１、一次過熱器１２及び蒸発器１
３を通り、さらに図示しない節炭器を経て約１００℃の
ガスとなって煙突から大気中に排出される。
【０００６】排熱回収ボイラ８では、上記ガスタービン
５から導入された高温の大量の排ガスの熱によって蒸気
が発生され、この蒸気が前記ガスタービン５と同軸的に
連結されている蒸気タービン１４に供給される。すなわ
ち、上記蒸発器１３で発生した蒸気がドラム１５で気水
分離された後、一次過熱器１２で過熱され、この一次過
熱器１２を出た蒸気は過熱器減温器１６でスプレー水と
混合され二次過熱器出口蒸気温度が設定温度となるよう
に減温調節された後、二次過熱器９を通り主蒸気管１７
を経て高圧タービン１４ａに供給される。
５から導入された高温の大量の排ガスの熱によって蒸気
が発生され、この蒸気が前記ガスタービン５と同軸的に
連結されている蒸気タービン１４に供給される。すなわ
ち、上記蒸発器１３で発生した蒸気がドラム１５で気水
分離された後、一次過熱器１２で過熱され、この一次過
熱器１２を出た蒸気は過熱器減温器１６でスプレー水と
混合され二次過熱器出口蒸気温度が設定温度となるよう
に減温調節された後、二次過熱器９を通り主蒸気管１７
を経て高圧タービン１４ａに供給される。
【０００７】高圧タービン１４ａで膨張した蒸気は、低
温再熱管１８を通り、一次再熱器１１に流入し、そこで
再熱された蒸気は再熱器減温器１９でスプレー水と混合
し再熱器出口蒸気温度が設定値となるように減温された
後、二次再熱器１０に供給され再熱された後、さらに高
温再熱管２０を経て中圧タービン１４ｂに供給される。
温再熱管１８を通り、一次再熱器１１に流入し、そこで
再熱された蒸気は再熱器減温器１９でスプレー水と混合
し再熱器出口蒸気温度が設定値となるように減温された
後、二次再熱器１０に供給され再熱された後、さらに高
温再熱管２０を経て中圧タービン１４ｂに供給される。
【０００８】また主蒸気管１７には、蒸気温度が所定温
度以上に上昇するまで、その蒸気を直接復水器２１に流
入させるためのタービンバイパス導管２２が接続してあ
り、そのタービンバイパス導管２２にはタービンバイパ
ス弁２３が設けられている。
度以上に上昇するまで、その蒸気を直接復水器２１に流
入させるためのタービンバイパス導管２２が接続してあ
り、そのタービンバイパス導管２２にはタービンバイパ
ス弁２３が設けられている。
【０００９】一方主蒸気管１７には主蒸気温度計２４及
び主蒸気流量計２５が設けられており、図６に示すよう
に、二次過熱器９の出口温度すなわち主蒸気温度計２４
で検出された主蒸気温度と設定温度８０とを偏差器４０
に入力し、この偏差器４０から偏差信号が出力される。
この偏差信号と主蒸気流量計２５の入力値によって所定
の信号が出力される信号発生器３６からの信号が加算器
８１に入力されて加算される。この加算信号はＰＩＤ駆
動層３８，増幅器３９を介してスプレー水流量調節弁２
９の制御部に入力される。そしてこの制御信号によって
過熱器減温器１６に供給するスプレー水流量調節弁２６
が制御されるようにしてある。また、図５に示すように
高温再熱管２０には再熱蒸気温度計２７が設けられてお
り、この再熱蒸気温度計２７で検出された再熱蒸気温度
と設定温度との偏差によって再熱器減温器１９に供給す
るスプレー水流量調節弁２８が制御されるようにしてあ
る。そして、各減温器に蒸気が流れていないときにスプ
レー水が注入されてしまうことを防止するため、主蒸気
流量計２５で検出される主蒸気流量が或程度の量になっ
たときに、調節弁２６、調節弁２８が制御されるように
してある。
び主蒸気流量計２５が設けられており、図６に示すよう
に、二次過熱器９の出口温度すなわち主蒸気温度計２４
で検出された主蒸気温度と設定温度８０とを偏差器４０
に入力し、この偏差器４０から偏差信号が出力される。
この偏差信号と主蒸気流量計２５の入力値によって所定
の信号が出力される信号発生器３６からの信号が加算器
８１に入力されて加算される。この加算信号はＰＩＤ駆
動層３８，増幅器３９を介してスプレー水流量調節弁２
９の制御部に入力される。そしてこの制御信号によって
過熱器減温器１６に供給するスプレー水流量調節弁２６
が制御されるようにしてある。また、図５に示すように
高温再熱管２０には再熱蒸気温度計２７が設けられてお
り、この再熱蒸気温度計２７で検出された再熱蒸気温度
と設定温度との偏差によって再熱器減温器１９に供給す
るスプレー水流量調節弁２８が制御されるようにしてあ
る。そして、各減温器に蒸気が流れていないときにスプ
レー水が注入されてしまうことを防止するため、主蒸気
流量計２５で検出される主蒸気流量が或程度の量になっ
たときに、調節弁２６、調節弁２８が制御されるように
してある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の大容
量、高温のガスタービンでは排ガス中に含まれるＮＯｘ
を低減するため、ガスタービンの排ガスを空気圧縮機の
入口に再循環させる方法をとっているものが多い。ま
た、コンバインドサイクルプラントの起動特性を最大限
に発揮できるように、起動後ガスタービンの負荷を急速
に上昇させる起動方法がとられるようになってきた。こ
のため、図７に示すように、ガスタービンから排熱回収
ボイラ（ＨＲＳＧ）に供給される排ガスの温度上昇率、
流量上昇率も非常に大きくなり、二次過熱器の出口蒸気
温度が急速に上昇するようになってきた。
量、高温のガスタービンでは排ガス中に含まれるＮＯｘ
を低減するため、ガスタービンの排ガスを空気圧縮機の
入口に再循環させる方法をとっているものが多い。ま
た、コンバインドサイクルプラントの起動特性を最大限
に発揮できるように、起動後ガスタービンの負荷を急速
に上昇させる起動方法がとられるようになってきた。こ
のため、図７に示すように、ガスタービンから排熱回収
ボイラ（ＨＲＳＧ）に供給される排ガスの温度上昇率、
流量上昇率も非常に大きくなり、二次過熱器の出口蒸気
温度が急速に上昇するようになってきた。
【００１１】また、ＮＯｘの排出を低減する燃焼方式を
採用していることから、定格点での運転よりも、負荷が
低い起動時の方がガスタービン出口ガス温度つまり排熱
回収ボイラの入口ガス温度が高いという排ガス特性をも
つようになってきた。そこで、起動時はガス温度が常温
から排ガスの最高温度６５０℃まで一気に上昇し、その
後負荷上昇によって排ガス温度が低下してくるという運
用がされるようになった。
採用していることから、定格点での運転よりも、負荷が
低い起動時の方がガスタービン出口ガス温度つまり排熱
回収ボイラの入口ガス温度が高いという排ガス特性をも
つようになってきた。そこで、起動時はガス温度が常温
から排ガスの最高温度６５０℃まで一気に上昇し、その
後負荷上昇によって排ガス温度が低下してくるという運
用がされるようになった。
【００１２】したがって、このような運用がされた場
合、排熱回収ボイラへ流入するガス温度の温度変化、流
量の増大が大きいことから二次過熱器出口の蒸気温度も
一気に上昇し、排熱回収ボイラ入口温度が定格点よりも
上ってしまう状況では、図７の実線Ａに示すように、二
次過熱器出口蒸気温度も定格点、最高使用温度をオーバ
ーシュートしてしまうという問題がある。
合、排熱回収ボイラへ流入するガス温度の温度変化、流
量の増大が大きいことから二次過熱器出口の蒸気温度も
一気に上昇し、排熱回収ボイラ入口温度が定格点よりも
上ってしまう状況では、図７の実線Ａに示すように、二
次過熱器出口蒸気温度も定格点、最高使用温度をオーバ
ーシュートしてしまうという問題がある。
【００１３】また、起動時にはガス温度が定格点よりも
高くなるので、再熱器入口ガス温度もかなりの高温とな
る。しかも起動時に再熱器には蒸気が流されていないの
で、蒸気タービンの主蒸気加減弁が開き蒸気が再熱器に
流入し、高温の再熱器で加熱される初期には、定格運転
点よりもかなり高温の蒸気が中圧タービンに供給される
ことになる。したがって、互いに隣合った位置にある高
圧蒸気の入口と中圧蒸気の入口との間に大きな温度差が
発生する可能性があり、蒸気タービンの強度上の問題が
発生する等の問題がある。
高くなるので、再熱器入口ガス温度もかなりの高温とな
る。しかも起動時に再熱器には蒸気が流されていないの
で、蒸気タービンの主蒸気加減弁が開き蒸気が再熱器に
流入し、高温の再熱器で加熱される初期には、定格運転
点よりもかなり高温の蒸気が中圧タービンに供給される
ことになる。したがって、互いに隣合った位置にある高
圧蒸気の入口と中圧蒸気の入口との間に大きな温度差が
発生する可能性があり、蒸気タービンの強度上の問題が
発生する等の問題がある。
【００１４】本発明はこのような点に鑑み、コンバイン
ドサイクルプラントの起動時の過熱蒸気出口温度のオー
バーシュートを防止し、或は過熱器出口蒸気温度と再熱
器出口蒸気温度の差を最小にして蒸気タービンに発生す
る熱応力を低減するようにした蒸気温度制御方法及び装
置を得ることを目的とする。
ドサイクルプラントの起動時の過熱蒸気出口温度のオー
バーシュートを防止し、或は過熱器出口蒸気温度と再熱
器出口蒸気温度の差を最小にして蒸気タービンに発生す
る熱応力を低減するようにした蒸気温度制御方法及び装
置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、排熱回収
ボイラ出口の過熱蒸気温度を過熱器減温器でスプレー水
を注入することにより制御するようにした一軸型コンバ
インドサイクルプラントの制御において、プラント起動
時に、排熱回収ボイラ入口ガス温度と起動時用の過熱蒸
気温度設定値との偏差によってスプレー水流量調節弁を
制御するようにしたことを特徴とする。
ボイラ出口の過熱蒸気温度を過熱器減温器でスプレー水
を注入することにより制御するようにした一軸型コンバ
インドサイクルプラントの制御において、プラント起動
時に、排熱回収ボイラ入口ガス温度と起動時用の過熱蒸
気温度設定値との偏差によってスプレー水流量調節弁を
制御するようにしたことを特徴とする。
【００１６】第２の発明は、過熱蒸気温度設定値を、プ
ラントの起動後において起動時用の温度設定値から起動
後の温度設定値に切り換えるようにしたことを特徴とす
る。
ラントの起動後において起動時用の温度設定値から起動
後の温度設定値に切り換えるようにしたことを特徴とす
る。
【００１７】第３の発明は、ガスタービン起動後排熱回
収ボイラ入口ガス温度が設定温度まで低下したことによ
って、スプレー水流量調節弁の制御を過熱蒸気温度と起
動後における通常の過熱蒸気温度設定値との偏差による
制御に切り換えることを特徴とする。
収ボイラ入口ガス温度が設定温度まで低下したことによ
って、スプレー水流量調節弁の制御を過熱蒸気温度と起
動後における通常の過熱蒸気温度設定値との偏差による
制御に切り換えることを特徴とする。
【００１８】また、第４の発明は、過熱蒸気温度及び再
熱蒸気温度をそれぞれ減温器にスプレー水を注入するこ
とにより制御するようにした一軸型コンバインドサイク
ルプラントの制御において、排熱回収ボイラの再熱器入
口ガス温度と過熱器出口蒸気温度の偏差によってガスタ
ービンの入口案内翼の開度を調整し、再熱器及び過熱器
の出口蒸気温度の偏差を少なくするようにしたことを特
徴とする。
熱蒸気温度をそれぞれ減温器にスプレー水を注入するこ
とにより制御するようにした一軸型コンバインドサイク
ルプラントの制御において、排熱回収ボイラの再熱器入
口ガス温度と過熱器出口蒸気温度の偏差によってガスタ
ービンの入口案内翼の開度を調整し、再熱器及び過熱器
の出口蒸気温度の偏差を少なくするようにしたことを特
徴とする。
【００１９】さらに、第５の発明は、排熱回収ボイラの
再熱器入口ガス温度と過熱器出口蒸気温度の偏差によっ
て燃料弁を調節し、再熱器及び過熱器の出口蒸気温度の
偏差を少なくするようにしたことを特徴とする。
再熱器入口ガス温度と過熱器出口蒸気温度の偏差によっ
て燃料弁を調節し、再熱器及び過熱器の出口蒸気温度の
偏差を少なくするようにしたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図５に示すようなプラ
ントにおいて、ガスタービン５が起動されると高温の排
ガスが排熱回収ボイラ８に流入し、排熱回収ボイラ入口
ガス温度が急速に上昇し始める。これによって蒸発器１
３で蒸気が発生し始める。そして、ここで発生した蒸気
は一次過熱器１２及び二次過熱器９で過熱されるが、こ
の時点では未だ蒸気タービンに通気するには温度が低い
ため、蒸気温度が一定に上昇するまでの間は主蒸気管１
７及びタービンバイパス導管２２を介して蒸気タービン
１４をバイパスして蒸気が直接復水器２１に排出され
る。
の実施の形態について説明する。図５に示すようなプラ
ントにおいて、ガスタービン５が起動されると高温の排
ガスが排熱回収ボイラ８に流入し、排熱回収ボイラ入口
ガス温度が急速に上昇し始める。これによって蒸発器１
３で蒸気が発生し始める。そして、ここで発生した蒸気
は一次過熱器１２及び二次過熱器９で過熱されるが、こ
の時点では未だ蒸気タービンに通気するには温度が低い
ため、蒸気温度が一定に上昇するまでの間は主蒸気管１
７及びタービンバイパス導管２２を介して蒸気タービン
１４をバイパスして蒸気が直接復水器２１に排出され
る。
【００２１】その後ガスタービン５が徐々に負荷をとっ
てくると、排熱回収ボイラ入口ガス流量、ガス温度が更
に急上昇を続ける。発生蒸気量が一定値に達すると蒸発
器１３での蒸発が安定して行われるようになり、各部の
弁の開度も安定してくる。そして、排熱回収ボイラ入口
ガス温度の上昇によって過熱器出口蒸気温度も上昇し、
蒸気タービンに蒸気を通気できる条件が整う。ここで、
主蒸気加減弁２９が開き、蒸気タービン１４に蒸気が導
入される。
てくると、排熱回収ボイラ入口ガス流量、ガス温度が更
に急上昇を続ける。発生蒸気量が一定値に達すると蒸発
器１３での蒸発が安定して行われるようになり、各部の
弁の開度も安定してくる。そして、排熱回収ボイラ入口
ガス温度の上昇によって過熱器出口蒸気温度も上昇し、
蒸気タービンに蒸気を通気できる条件が整う。ここで、
主蒸気加減弁２９が開き、蒸気タービン１４に蒸気が導
入される。
【００２２】ところで、排熱回収ボイラ８の二次過熱器
９の入口側には、排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０が
設けられており、排熱回収ボイラ８に流入するガス温度
が検出されている。
９の入口側には、排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０が
設けられており、排熱回収ボイラ８に流入するガス温度
が検出されている。
【００２３】図１は、本発明の実施の形態を示す制御系
統図であり、上記排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０で
検出されたガス温度信号は偏差器３１に入力される。ま
た、、上記排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０で検出さ
れた排熱回収ボイラ入口ガス温度は切換器３２にも入力
され、その入力ガス温度によって起動時の過熱蒸気温度
設定器３３ａ及び通常時の過熱蒸気温度設定器３３ｂの
いずれかの設定値を選択し上記偏差器３１に入力される
ようにしてある。
統図であり、上記排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０で
検出されたガス温度信号は偏差器３１に入力される。ま
た、、上記排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０で検出さ
れた排熱回収ボイラ入口ガス温度は切換器３２にも入力
され、その入力ガス温度によって起動時の過熱蒸気温度
設定器３３ａ及び通常時の過熱蒸気温度設定器３３ｂの
いずれかの設定値を選択し上記偏差器３１に入力される
ようにしてある。
【００２４】しかして、ガスタービン起動によってまず
上記切換器３２によって起動時の過熱蒸気温度設定器３
３ａからの設定値信号が選択され偏差器３１に入力され
る。この起動時の過熱蒸気温度設定器３３ａの設定値は
通常の出口蒸気温度の設定値５４１℃より低い５００℃
程度としてあり、偏差器３１ではこの起動時の過熱蒸気
温度設定値と排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０で検出
されたガス温度との偏差が計算され、その偏差信号がＡ
ＮＤ回路３４に出力される。
上記切換器３２によって起動時の過熱蒸気温度設定器３
３ａからの設定値信号が選択され偏差器３１に入力され
る。この起動時の過熱蒸気温度設定器３３ａの設定値は
通常の出口蒸気温度の設定値５４１℃より低い５００℃
程度としてあり、偏差器３１ではこの起動時の過熱蒸気
温度設定値と排熱回収ボイラ入口ガス温度計３０で検出
されたガス温度との偏差が計算され、その偏差信号がＡ
ＮＤ回路３４に出力される。
【００２５】一方、主蒸気流量が主蒸気流量計２５で計
測され、その計測の結果が信号発生器３５に入力され
る。この信号発生器３５では、上記主蒸気流量計２５で
計測された主蒸気流量が一定の流量以上となって蒸発器
１３における蒸発が安定したとみなされたとき、例えば
定格流量の５０％とか、体積流量が定格点と等しくなっ
たとき等に信号が発信され、これがＡＮＤ回路３４に出
力される。
測され、その計測の結果が信号発生器３５に入力され
る。この信号発生器３５では、上記主蒸気流量計２５で
計測された主蒸気流量が一定の流量以上となって蒸発器
１３における蒸発が安定したとみなされたとき、例えば
定格流量の５０％とか、体積流量が定格点と等しくなっ
たとき等に信号が発信され、これがＡＮＤ回路３４に出
力される。
【００２６】したがって、信号発生器３５からの信号が
ＡＮＤ回路３４に入力されると、前記偏差器３１からの
偏差信号がＡＮＤ回路３４から出力され、これが制御信
号切換器３６に入力される。この制御信号切換器３６
は、信号発生器３７によって切換えられるようにしてあ
り、排熱回収ボイラ８の入口ガス温度が前記起動時の過
熱蒸気設定温度５００℃程度になると、信号発生器３７
によって信号切換器３６が作動され、前記偏差器３１か
ら偏差信号、すなわち起動時のガス温度設定値と排熱回
収ボイラ入口ガス温度との偏差信号が制御信号切換器３
６から出力し、これがＰＩＤ駆動装置３８及び増幅器３
９に入力され、この増幅器３９によってスプレー水流量
調節弁２６が駆動され開方向に制御される。
ＡＮＤ回路３４に入力されると、前記偏差器３１からの
偏差信号がＡＮＤ回路３４から出力され、これが制御信
号切換器３６に入力される。この制御信号切換器３６
は、信号発生器３７によって切換えられるようにしてあ
り、排熱回収ボイラ８の入口ガス温度が前記起動時の過
熱蒸気設定温度５００℃程度になると、信号発生器３７
によって信号切換器３６が作動され、前記偏差器３１か
ら偏差信号、すなわち起動時のガス温度設定値と排熱回
収ボイラ入口ガス温度との偏差信号が制御信号切換器３
６から出力し、これがＰＩＤ駆動装置３８及び増幅器３
９に入力され、この増幅器３９によってスプレー水流量
調節弁２６が駆動され開方向に制御される。
【００２７】しかして、スプレー水が過熱器減温器１６
に流入され、二次過熱器入口蒸気温度が低下され、これ
によって二次過熱器出口蒸気温度が低下される。
に流入され、二次過熱器入口蒸気温度が低下され、これ
によって二次過熱器出口蒸気温度が低下される。
【００２８】このように、検出遅れが最も少ない排熱回
収ボイラ入口ガス温度によってスプレー水流量調節弁２
６が制御され、先行的に開かれるので、図７の一点鎖線
で示すように、二次過熱器出口温度のオーバーシュート
を抑えることができ、また従来の装置におけるよりも二
次過熱器出口蒸気温度の上昇を緩和することができる。
収ボイラ入口ガス温度によってスプレー水流量調節弁２
６が制御され、先行的に開かれるので、図７の一点鎖線
で示すように、二次過熱器出口温度のオーバーシュート
を抑えることができ、また従来の装置におけるよりも二
次過熱器出口蒸気温度の上昇を緩和することができる。
【００２９】ガスタービン５はその後も温度上昇を続け
ていき、それに従って二次過熱器出口蒸気温度も上昇し
ていく。そこで、排熱回収ボイラ８の入口ガスの温度が
上限の６５０℃程度となると、排熱回収ボイラ入口ガス
温度計３０の検出信号によって切換器３２が切換えら
れ、通常時の過熱蒸気温度設定器３３ｂからの設定値例
えば５４１℃が偏差器３１に入力される。これによって
入口ガス温度との偏差が小さくなるのでスプレー水流量
調節弁２６が閉方向に制御され、スプレー水量が少なく
なって二次過熱器出口蒸気温度も上昇する。しかし、排
熱回収ボイラ入口ガス温度は６５０℃程度なので、過熱
器出口蒸気を設定値の５４１℃にするためにかなりのス
プレー水が過熱器減温器１６に供給されている。
ていき、それに従って二次過熱器出口蒸気温度も上昇し
ていく。そこで、排熱回収ボイラ８の入口ガスの温度が
上限の６５０℃程度となると、排熱回収ボイラ入口ガス
温度計３０の検出信号によって切換器３２が切換えら
れ、通常時の過熱蒸気温度設定器３３ｂからの設定値例
えば５４１℃が偏差器３１に入力される。これによって
入口ガス温度との偏差が小さくなるのでスプレー水流量
調節弁２６が閉方向に制御され、スプレー水量が少なく
なって二次過熱器出口蒸気温度も上昇する。しかし、排
熱回収ボイラ入口ガス温度は６５０℃程度なので、過熱
器出口蒸気を設定値の５４１℃にするためにかなりのス
プレー水が過熱器減温器１６に供給されている。
【００３０】この後、ガスタービン５の負荷が更に上昇
すると、排熱回収ボイラ入口ガス温度が低下し始め、や
がて定格の６００℃となる。
すると、排熱回収ボイラ入口ガス温度が低下し始め、や
がて定格の６００℃となる。
【００３１】ところで、前記制御信号切換器３６には、
主蒸気温度計２４で検出された主蒸気温度すなわち二次
過熱器出口蒸気温度と切換器３２から出力されている過
熱蒸気温度設定値とを比較する第２の偏差器４０からの
出力も入力されており、排熱回収ボイラ入口温度が定格
温度まで低下すると、信号発生器３７からの切換え信号
によって切換器３６が切換えられ、第２の偏差器４０か
らの制御信号がスプレー水流量調節弁２６側に加えられ
る。すなわち、排熱回収ボイラ入口ガス温度が定格温度
まで低下すると、スプレー水流量調節弁２６の制御が、
廃熱回収ボイラ入口ガス温度と過熱蒸気温度設定値との
偏差信号による制御から、実際の過熱器出口蒸気温度と
設定値との偏差信号による通常の制御に移行し、二次過
熱器出口蒸気温度が設定値５４１℃に制御される。
主蒸気温度計２４で検出された主蒸気温度すなわち二次
過熱器出口蒸気温度と切換器３２から出力されている過
熱蒸気温度設定値とを比較する第２の偏差器４０からの
出力も入力されており、排熱回収ボイラ入口温度が定格
温度まで低下すると、信号発生器３７からの切換え信号
によって切換器３６が切換えられ、第２の偏差器４０か
らの制御信号がスプレー水流量調節弁２６側に加えられ
る。すなわち、排熱回収ボイラ入口ガス温度が定格温度
まで低下すると、スプレー水流量調節弁２６の制御が、
廃熱回収ボイラ入口ガス温度と過熱蒸気温度設定値との
偏差信号による制御から、実際の過熱器出口蒸気温度と
設定値との偏差信号による通常の制御に移行し、二次過
熱器出口蒸気温度が設定値５４１℃に制御される。
【００３２】このように、プラントの起動時には排熱回
収ボイラ入口ガス温度によってスプレー水流量調節弁２
６が制御されるので過熱器出口蒸気温度が設定値或は最
高使用温度を越えてオーバーシュートすることを防止で
き、プラントのスムーズな起動を行うことができる。ま
た、蒸気温度の上昇率を比較的低く抑えることができ、
主蒸気管、蒸気タービンの熱応力を緩和でき、プラント
寿命を延ばすことができる。
収ボイラ入口ガス温度によってスプレー水流量調節弁２
６が制御されるので過熱器出口蒸気温度が設定値或は最
高使用温度を越えてオーバーシュートすることを防止で
き、プラントのスムーズな起動を行うことができる。ま
た、蒸気温度の上昇率を比較的低く抑えることができ、
主蒸気管、蒸気タービンの熱応力を緩和でき、プラント
寿命を延ばすことができる。
【００３３】以上述べた実施の形態によって過熱器出口
蒸気温度のオーバーシュートを抑えて温度上昇率を緩和
することが可能となるが、過熱器出口蒸気温度と再熱器
出口蒸気温度の差が問題として或る。
蒸気温度のオーバーシュートを抑えて温度上昇率を緩和
することが可能となるが、過熱器出口蒸気温度と再熱器
出口蒸気温度の差が問題として或る。
【００３４】図２はその対策としての実施の一形態の制
御系統図であり、図５に示すように排熱回収ボイラ８の
二次再熱器１０の入口側には二次再熱器入口ガス温度計
４１が設けられている。
御系統図であり、図５に示すように排熱回収ボイラ８の
二次再熱器１０の入口側には二次再熱器入口ガス温度計
４１が設けられている。
【００３５】そこで、前述のようにガスタービンが起動
された後未だ蒸気タービンに蒸気を通気できない時点に
は、蒸気はタービンバイパス弁２３を介して復水器２１
に排出されているので、二次再熱器１０及び一次再熱器
１１には蒸気が全く流れていない。そして、この状態の
ときにガスタービンの負荷が徐々に上昇すると排ガス温
度が上昇し排熱回収ボイラ入口ガス温度が二次過熱器出
口蒸気温度の５４１℃を越えて６００℃程度まで上昇す
る。
された後未だ蒸気タービンに蒸気を通気できない時点に
は、蒸気はタービンバイパス弁２３を介して復水器２１
に排出されているので、二次再熱器１０及び一次再熱器
１１には蒸気が全く流れていない。そして、この状態の
ときにガスタービンの負荷が徐々に上昇すると排ガス温
度が上昇し排熱回収ボイラ入口ガス温度が二次過熱器出
口蒸気温度の５４１℃を越えて６００℃程度まで上昇す
る。
【００３６】しかし、蒸気流量はまだ少なく、二次過熱
器９でのガス温度の低下は少なく、この結果図３に示す
ように、二次再熱器入口の排ガス温度が過熱器出口蒸気
温度の設定値の５４１℃を越えてしまうこととなる。そ
して、このとき再熱器には蒸気が全く流れていないので
再熱器の伝熱管のメタル温度はほぼこの二次再熱器入口
ガス温度と同一の温度となってしまう。
器９でのガス温度の低下は少なく、この結果図３に示す
ように、二次再熱器入口の排ガス温度が過熱器出口蒸気
温度の設定値の５４１℃を越えてしまうこととなる。そ
して、このとき再熱器には蒸気が全く流れていないので
再熱器の伝熱管のメタル温度はほぼこの二次再熱器入口
ガス温度と同一の温度となってしまう。
【００３７】しかして、この状態で主蒸気加減弁２９が
開き、蒸気が高圧タービンを介して二次再熱器１０に流
入すると、二次再熱器１０の出口の蒸気温度は一次的に
この時の二次再熱器入口ガス温度と同一の温度となって
中圧タービン１４ｂ（再熱タービン）に流入する。とこ
ろが、この時主蒸気温度は前述のように５４１℃以下に
制御されているので、主蒸気温度と再熱蒸気温度の間に
は４０〜５０℃程度の差が発生し、蒸気タービンに過大
な熱応力が発生する。
開き、蒸気が高圧タービンを介して二次再熱器１０に流
入すると、二次再熱器１０の出口の蒸気温度は一次的に
この時の二次再熱器入口ガス温度と同一の温度となって
中圧タービン１４ｂ（再熱タービン）に流入する。とこ
ろが、この時主蒸気温度は前述のように５４１℃以下に
制御されているので、主蒸気温度と再熱蒸気温度の間に
は４０〜５０℃程度の差が発生し、蒸気タービンに過大
な熱応力が発生する。
【００３８】そこで、本実施の形態においては、主蒸気
温度計２４で検出された主蒸気温度すなわち二次過熱器
出口蒸気温度と、二次再熱器入口ガス温度計４１で検出
された二次再熱器入口ガス温度が偏差器４２に入力さ
れ、その偏差信号がＰＩＤ制御装置４３及び増幅器４４
を経てガスタービンの入口案内翼アクチュエーター４５
に入力され、そのアクチュエーター４５によって入口案
内翼１の開度が制御されるようにしてある。
温度計２４で検出された主蒸気温度すなわち二次過熱器
出口蒸気温度と、二次再熱器入口ガス温度計４１で検出
された二次再熱器入口ガス温度が偏差器４２に入力さ
れ、その偏差信号がＰＩＤ制御装置４３及び増幅器４４
を経てガスタービンの入口案内翼アクチュエーター４５
に入力され、そのアクチュエーター４５によって入口案
内翼１の開度が制御されるようにしてある。
【００３９】入口案内翼１は空気圧縮機に流入する空気
流量を調節する機能を有する案内翼であり、その入口案
内翼を開くとガス流量が増加し、ガスタービン出口の排
ガス温度が低下する。また、入口案内翼を閉じるとガス
流量が減少して排ガス温度が上昇する特性を示す。
流量を調節する機能を有する案内翼であり、その入口案
内翼を開くとガス流量が増加し、ガスタービン出口の排
ガス温度が低下する。また、入口案内翼を閉じるとガス
流量が減少して排ガス温度が上昇する特性を示す。
【００４０】しかして、二次再熱器１０の入口ガス温度
が二次過熱器出口蒸気温度よりも高くなると、この偏差
信号によって入口案内翼１が開方向に制御される。した
がって、ガスタービンの排ガス温度が低下され、二次再
熱器入口ガス温度が二次過熱器出口蒸気温度と同一の温
度となるように制御される。そこで、主蒸気加減弁２９
が開いて蒸気が蒸気タービンに流入し、二次再熱器にも
蒸気が流入開始すると、二次再熱器からは二次過熱器出
口蒸気とほぼ同一温度の蒸気が流出する。
が二次過熱器出口蒸気温度よりも高くなると、この偏差
信号によって入口案内翼１が開方向に制御される。した
がって、ガスタービンの排ガス温度が低下され、二次再
熱器入口ガス温度が二次過熱器出口蒸気温度と同一の温
度となるように制御される。そこで、主蒸気加減弁２９
が開いて蒸気が蒸気タービンに流入し、二次再熱器にも
蒸気が流入開始すると、二次再熱器からは二次過熱器出
口蒸気とほぼ同一温度の蒸気が流出する。
【００４１】したがって、主蒸気加減弁の開動作時に主
蒸気温度と再熱蒸気温度との温度差が最小にでき、蒸気
タービンに発生する熱応力を最小に抑えることが可能と
なる。
蒸気温度と再熱蒸気温度との温度差が最小にでき、蒸気
タービンに発生する熱応力を最小に抑えることが可能と
なる。
【００４２】また、上記実施の形態においてはガスター
ビンの入口案内翼１の開度を制御するものを示したが、
図４に示すように、燃料調節弁４を制御して燃料の流量
を絞ってガス温度を低下させることによっても同様の効
果を奏させることができる。
ビンの入口案内翼１の開度を制御するものを示したが、
図４に示すように、燃料調節弁４を制御して燃料の流量
を絞ってガス温度を低下させることによっても同様の効
果を奏させることができる。
【００４３】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、コ
ンバインドサイクルプラントの起動時に、過熱器出口蒸
気温度が設定温度或は最高使用温度を超えてオーバーシ
ュートすることを確実に防止でき、プラントの起動をス
ムーズに行うことができる等の効果を奏する。また、蒸
気温度の上昇率を比較的低く抑えることも可能となり、
主蒸気管、蒸気タービンの熱応力を緩和でき、プラント
寿命を延ばすこともできる。
ンバインドサイクルプラントの起動時に、過熱器出口蒸
気温度が設定温度或は最高使用温度を超えてオーバーシ
ュートすることを確実に防止でき、プラントの起動をス
ムーズに行うことができる等の効果を奏する。また、蒸
気温度の上昇率を比較的低く抑えることも可能となり、
主蒸気管、蒸気タービンの熱応力を緩和でき、プラント
寿命を延ばすこともできる。
【００４４】さらに、再熱器入口ガス温度と過熱器出口
蒸気温度との差によってガスタービンの入口案内翼或は
燃料流量調節弁を制御するようにしたものにおいては、
主蒸気加減弁の開時に主蒸気温度と再熱蒸気温度の温度
差を最小にすることができ、蒸気タービンに発生する熱
応力を最小に抑えることができる。
蒸気温度との差によってガスタービンの入口案内翼或は
燃料流量調節弁を制御するようにしたものにおいては、
主蒸気加減弁の開時に主蒸気温度と再熱蒸気温度の温度
差を最小にすることができ、蒸気タービンに発生する熱
応力を最小に抑えることができる。
【図１】本発明の実施の形態を示す制御系統図。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す制御系統図。
【図３】排ガス温度と蒸気温度の関係を示す図。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態を示す制御系統
図。
図。
【図５】コンバインドサイクルプラントの概略系統図。
【図６】従来のスプレー水流量制御装置の系統図。
【図７】起動時の排ガス温度と蒸気温度、スプレー水量
を示す図。
を示す図。
１ 入口案内翼 ２ 空気圧縮器 ３ 燃焼器 ４ 燃料調節弁 ５ ガスタービン ６ 発電機 ８ 排熱回収ボイラ ９ 二次過熱器 １０ 二次再熱器 １３ 蒸発器 １４ 蒸気タービン １６ 過熱器減温器 １９ 再熱器減温器 ２３ タービンバイパス弁 ２４ 主蒸気温度計 ２５ 主蒸気流量計 ２６ スプレー水流量調節弁 ２７ 再熱蒸気温度計 ２８ スプレー水流量調節弁 ３０ 排熱回収ボイラ入口ガス温度計 ３１ 偏差器 ３２ 切換器 ３３ａ 起動時の過熱蒸気温度設定器 ３３ｂ 通常時の過熱蒸気温度設定器 ３５ 信号発生器 ３６ 制御信号切換器 ４０ 偏差器 ４１ 二次再熱器入口ガス温度計
Claims (9)
- 【請求項１】排熱回収ボイラ出口の過熱蒸気温度を過熱
器減温器でスプレー水を注入することにより制御するよ
うにした一軸型コンバインドサイクルプラントの蒸気温
度制御方法において、プラント起動時に、排熱回収ボイ
ラ入口ガス温度と起動時用の過熱蒸気温度設定値との偏
差によってスプレー水流量調節弁を制御するようにした
ことを特徴とする、コンバインドサイクルプラントの蒸
気温度制御方法。 - 【請求項２】過熱蒸気温度設定値を、プラントの起動後
において起動時用の温度設定値から起動後の温度設定値
に切り換えるようにしたことを特徴とする、請求項１記
載のコンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方
法。 - 【請求項３】ガスタービン起動後排熱回収ボイラ入口ガ
ス温度が設定温度まで低下したことによって、スプレー
水流量調節弁の制御を過熱蒸気温度と起動後における通
常の過熱蒸気温度設定値との偏差による制御に切り換え
ることを特徴とする、請求項１記載のコンバインドサイ
クルプラントの蒸気温度制御方法。 - 【請求項４】過熱蒸気温度及び再熱蒸気温度をそれぞれ
減温器にスプレー水を注入することにより制御するよう
にした一軸型コンバインドサイクルプラントの制御方法
において、排熱回収ボイラの再熱器入口ガス温度と過熱
器出口蒸気温度の偏差によってガスタービンの入口案内
翼の開度を調整し、再熱器及び過熱器の出口蒸気温度の
偏差を少なくするようにしたことを特徴とする、コンバ
インドサイクルプラントの蒸気温度制御方法。 - 【請求項５】過熱蒸気温度及び再熱蒸気温度をそれぞれ
減温器にスプレー水を注入することにより制御するよう
にした一軸型コンバインドサイクルプラントの制御方法
において、排熱回収ボイラの再熱器入口ガス温度と過熱
器出口蒸気温度の偏差によって燃料弁を調節し、再熱器
及び過熱器の出口蒸気温度の偏差を少なくするようにし
たことを特徴とする、コンバインドサイクルプラントの
蒸気温度制御方法。 - 【請求項６】排熱回収ボイラ出口の過熱蒸気温度を過熱
器減温器でスプレー水を注入することにより制御するよ
うにした一軸型コンバインドサイクルプラントの蒸気温
度制御装置において、ガスタービンの起動時における過
熱蒸気の温度設定値を出力する起動時の過熱蒸気温度設
定器と、通常時における過熱蒸気の温度設定値を出力す
る通常時の過熱蒸気温度設定器と、両過熱蒸気温度設定
器のいずれか一方を選択する切換器と、排熱回収ボイラ
入口ガス温度計と、上記切換器で選択された温度設定値
及び排熱回収ボイラ入口ガス温度計で検出されたガス温
度を比較し、その偏差信号をスプレー水流量調節弁に制
御信号として出力する偏差器とを有することを特徴とす
る、コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御装
置。 - 【請求項７】排熱回収ボイラ入口ガス温度と過熱蒸気温
度設定値との偏差信号を出力する偏差器と、過熱蒸気温
度とその設定値との偏差信号を出力する第２の偏差器
と、両偏差器からの出力信号を、排熱回収ボイラ入口ガ
ス温度が設定温度に低下したときに切換え、第２の偏差
器からの出力信号を制御信号として出力する制御信号切
換器とを有することを特徴とする、請求項６記載のコン
バインドサイクルプラントの蒸気温度制御装置。 - 【請求項８】排熱回収ボイラ出口の過熱蒸気温度を過熱
器減温器でスプレー水を注入することにより制御するよ
うにした一軸型コンバインドサイクルプラントの蒸気温
度制御装置において、再熱器入口ガス温度計と、過熱器
出口蒸気温度計と、両温度計で検出された温度信号を比
較し、その偏差信号をガスタービンの入口案内翼に制御
信号として出力する偏差器とを有することを特徴とす
る、コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御装
置。 - 【請求項９】排熱回収ボイラ出口の過熱蒸気温度を過熱
器減温器でスプレー水を注入することにより制御するよ
うにした一軸型コンバインドサイクルプラントの蒸気温
度制御装置において、再熱器入口ガス温度計と、過熱器
出口蒸気温度計と、両温度計で検出された温度を比較
し、その信号をガスタービンの燃料調節弁に制御信号と
して出力する偏差器とを有することを特徴とする、コン
バインドサイクルプラントの蒸気温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25899995A JP3641518B2 (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25899995A JP3641518B2 (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004233119A Division JP2004346945A (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105503A true JPH09105503A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3641518B2 JP3641518B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=17327957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25899995A Expired - Fee Related JP3641518B2 (ja) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3641518B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170076565A (ko) * | 2015-12-24 | 2017-07-04 | 가부시끼가이샤 도시바 | 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트 |
| JP2017227393A (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 株式会社東芝 | 蒸気温度制御装置、蒸気温度制御方法、および発電システム |
| CN112146083A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 华能国际电力股份有限公司上海石洞口第二电厂 | 一种用于电厂锅炉的微量喷水控制方法 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6365206A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-23 | 株式会社東芝 | ボイラ蒸気温度制御装置 |
| JPH03199601A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-30 | Toshiba Corp | 複合発電プラントの過熱器・再熱器出口の蒸気温度制御方法および装置 |
-
1995
- 1995-10-05 JP JP25899995A patent/JP3641518B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6365206A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-23 | 株式会社東芝 | ボイラ蒸気温度制御装置 |
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| US10450900B2 (en) | 2015-12-24 | 2019-10-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Plant control apparatus, plant control method and power generating plant |
| JP2017227393A (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 株式会社東芝 | 蒸気温度制御装置、蒸気温度制御方法、および発電システム |
| CN112146083A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 华能国际电力股份有限公司上海石洞口第二电厂 | 一种用于电厂锅炉的微量喷水控制方法 |
| CN112146083B (zh) * | 2020-09-28 | 2021-11-16 | 华能国际电力股份有限公司上海石洞口第二电厂 | 一种用于电厂锅炉的微量喷水控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3641518B2 (ja) | 2005-04-20 |
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| JPH0330687B2 (ja) |
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