JPH1096501A - 排気再燃型コンバインドサイクル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンからの排ガス量の変動に伴うボ
イラ出口排ガス圧力の変動を抑制し得、ボイラ出口排ガ
ス圧力を設定値に保持し得る排気再燃型コンバインドサ
イクル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制御方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 押込通風機１４の動翼開度２７に基づく
誘引通風機１７の動翼開度の基本先行指令２９に、ガス
タービン３の排ガス量４０に基づく誘引通風機１７の動
翼開度の補正先行指令４２を加えて、誘引通風機１７の
動翼開度の基本補正先行指令２９’を求め、該基本補正
先行指令２９’を、ボイラ出口排ガス圧力１９が設定値
２２となるよう求められた誘引通風機１７の動翼開度の
制御指令２５に加えて、誘引通風機１７の動翼開度の先
行制御指令３０’を求め、該先行制御指令３０’に基づ
いて誘引通風機１７を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気再燃型コンバ
インドサイクル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制
御方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボイラによる発電プラントは、
図３に示されるように、押込通風機（ＦＤＦ）１４から
ダクト１５を経由してボイラ本体１の火炉１ａに設けら
れた風箱８へ燃焼用空気Ｇ１を圧送すると共に、バーナ
２から燃料Ｆを噴射して燃焼させ、生成された燃焼ガス
Ｇ２により、ボイラ本体１の伝熱管内を流れる水、蒸気
を加熱し、且つボイラ本体１の副側壁１ｂ内に配設され
た過熱器１０内を流れる主蒸気を過熱し、熱を奪われた
燃焼ガスＧ２を後部伝熱部１ｃの下端からボイラ排ガス
Ｇ３として排ガスダクト９へ排出し、誘引通風機（ＩＤ
Ｆ）１７を介して煙突１８から大気へ放出し、前記過熱
器１０で過熱され過熱蒸気Ｖを過熱蒸気管１１から蒸気
タービン１２へ導き、蒸気タービン１２を駆動して発電
機１３を駆動するようになっている。

【０００３】ところで、前述の如き発電プラントにおい
ては、ボイラ出口排ガス圧力１９を圧力検出器２０によ
って検出し、該圧力検出器２０によって検出したボイラ
出口排ガス圧力１９を減算器２１へ入力し、該減算器２
１において前記ボイラ出口排ガス圧力１９と設定値２２
との差を求め、圧力偏差２３を比例積分調節器２４へ出
力し、該比例積分調節器２４において前記圧力偏差２３
を比例積分処理して該圧力偏差２３をなくすための誘引
通風機１７の動翼開度の制御指令２５を加算器２６へ出
力する一方、押込通風機１４の動翼開度２７に基づき関
数発生器２８において誘引通風機１７の動翼開度の基本
先行指令２９を求めて加算器２６へ出力し、該加算器２
６において前記比例積分調節器２４から出力される誘引
通風機１７の動翼開度の制御指令２５に、前記関数発生
器２８から出力される誘引通風機１７の動翼開度の基本
先行指令２９を加えて、誘引通風機１７の動翼開度の先
行制御指令３０を求め、該先行制御指令３０を誘引通風
機１７に対して出力することにより、該誘引通風機１７
の動翼開度を適宜調整し、ボイラ出口排ガス圧力１９が
設定値２２となるようにしている。

【０００４】ここで、基本的には、圧力検出器２０によ
って検出したボイラ出口排ガス圧力１９と設定値２２と
の差に基づいて誘引通風機１７の動翼開度の制御を行え
ばよいのであるが、単に圧力検出器２０によって検出し
たボイラ出口排ガス圧力１９と設定値２２との圧力偏差
２３に基づいて誘引通風機１７の動翼開度の制御を行っ
た場合、遅れが生じる虞れがあるため、押込通風機１４
の動翼開度２７に基づいて誘引通風機１７の動翼開度の
基本先行指令２９を求め、これを前記圧力偏差２３に基
づく誘引通風機１７の動翼開度の制御指令２５に加える
ようになっている。

【０００５】尚、前記関数発生器２８には、図４に示さ
れるような関数が設定されており、該関数Ｆ1（ｘ）
は、押込通風機１４の動翼開度２７の増減に対し略比例
させて誘引通風機１７の動翼開度の基本先行指令２９を
増減させることを表わしている。

【０００６】又、前記押込通風機１４と誘引通風機１７
が軸流ファンの場合、動翼開度の制御となるが、前記押
込通風機１４と誘引通風機１７が遠心ファンの場合に
は、動翼開度ではなく入口ダンパ開度を制御するように
なることは言うまでもない。

【０００７】一方、近年、前述の如き既設の発電プラン
トを改造し、図５に示される如く、ガスタービンを追加
装備して熱効率の向上を図った排気再燃型コンバインド
サイクル発電プラントとする試みが行われている。

【０００８】図５中、３は燃焼器４から送給された燃焼
ガスにより駆動され、発電機５及び圧縮機６を駆動し得
るようにしたガスタービンであり、燃焼器４では、噴射
された燃料が圧縮機６から送給された圧縮空気と混合し
て燃焼し得るようになっている。

【０００９】７はガスタービン３から排出された排ガス
を、押込通風機１４からダクト１５を経由して圧送され
る燃焼用空気Ｇ１に合流せしめ、燃焼用ガスとして風箱
８を介し火炉１ａ内へ送給するためのダクトであり、該
ダクト７途中にはガスタービン出口ダンパ１６が設けら
れている。

【００１０】７’はガスタービン３の起動時等において
該ガスタービン３から排出された排ガスを排ガスダクト
９へ導くために前記ダクト７から分岐されたダクトであ
り、該ダクト７’途中にはガスタービン出口ダンパ１
６’が設けられている。

【００１１】前述の如き排気再燃型コンバインドサイク
ル発電プラントにおいて、コンバインドサイクル運転を
行う場合には、燃焼器４で生成された燃焼ガスは、ガス
タービン３へ導入されてガスタービン３が駆動され、ガ
スタービン３により発電機５及び圧縮機６が駆動され、
圧縮機６から吐出された圧縮空気は燃焼用空気として燃
焼器４へ送給され、燃焼器４での燃料の燃焼に供され、
ガスタービン３から排出された排ガスは、ダクト７を通
り、押込通風機１４からダクト１５を経由して圧送され
る燃焼用空気Ｇ１に合流され、燃焼用ガスとして風箱８
からボイラ本体１の火炉１ａ内に導入される。

【００１２】尚、ガスタービン３の起動時等において
は、該ガスタービン３から排出される排ガスの圧力が低
く、該排ガスをダクト７を介してダクト１５へ導こうと
しても、押込通風機１４からの燃焼用空気Ｇ１がダクト
７側へ逆流してしまうため、ガスタービン３の起動時等
には、ガスタービン出口ダンパ１６を閉じ且つガスター
ビン出口ダンパ１６’を開き、ガスタービン３から排出
される排ガスをダクト７’を介して排ガスダクト９へ導
くようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、ガスタービン３を追加装備した排気再燃型コンバ
インドサイクル発電プラントの場合、押込通風機１４か
らの燃焼用空気Ｇ１だけでなく、ガスタービン３からの
排ガスもボイラ本体１を経て或いは直接排ガスダクト９
へ導かれるため、ボイラ出口排ガス圧力１９の動向は、
押込通風機１４の動翼開度２７の関数のみでは決定でき
ず、ガスタービン３からの排ガス量の変動に伴うボイラ
出口排ガス圧力１９の変動を抑制することができなかっ
た。

【００１４】本発明は、斯かる実情に鑑み、ガスタービ
ンからの排ガス量の変動に伴うボイラ出口排ガス圧力の
変動を抑制し得、ボイラ出口排ガス圧力を設定値に保持
し得る排気再燃型コンバインドサイクル発電プラントに
おけるボイラ出口圧力制御方法及び装置を提供しようと
するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、押込通風機の
動翼開度或いは入口ダンパ開度に基づく誘引通風機の動
翼開度或いは入口ダンパ開度の基本先行指令に、ガスタ
ービンの排ガス量に基づく誘引通風機の動翼開度或いは
入口ダンパ開度の補正先行指令を加えて、誘引通風機の
動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本補正先行指令を求
め、該基本補正先行指令を、ボイラ出口排ガス圧力が設
定値となるよう求められた誘引通風機の動翼開度或いは
入口ダンパ開度の制御指令に加えて、誘引通風機の動翼
開度或いは入口ダンパ開度の先行制御指令を求め、該先
行制御指令に基づいて誘引通風機を制御することを特徴
とする排気再燃型コンバインドサイクル発電プラントに
おけるボイラ出口圧力制御方法にかかるものである。

【００１６】又、本発明は、圧力検出器で検出されたボ
イラ出口排ガス圧力と設定値との差を求め、圧力偏差を
出力する減算器と、前記圧力偏差を比例積分処理して該
圧力偏差をなくすための誘引通風機の動翼開度或いは入
口ダンパ開度の制御指令を出力する比例積分調節器と、
押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度に基づき誘
引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本先行指
令を求めて出力する関数発生器と、ガスタービンの排ガ
ス量に基づき誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開
度の補正先行指令を求めて出力する関数発生器と、前記
基本先行指令に前記補正先行指令を加え、誘引通風機の
動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本補正先行指令を出
力する加算器と、前記基本補正先行指令を前記制御指令
に加えて、誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度
の先行制御指令を求め、該先行制御指令を誘引通風機に
対して出力する加算器とを備えたことを特徴とする排気
再燃型コンバインドサイクル発電プラントにおけるボイ
ラ出口圧力制御装置にかかるものである。

【００１７】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１８】本発明の排気再燃型コンバインドサイクル
発電プラントにおけるボイラ出口圧力制御方法において
は、押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度に基づ
く誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本先
行指令に、ガスタービンの排ガス量に基づく誘引通風機
の動翼開度或いは入口ダンパ開度の補正先行指令が加え
られて、誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の
基本補正先行指令が求められ、該基本補正先行指令が、
ボイラ出口排ガス圧力が設定値となるよう求められた誘
引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御指令に
加えられて、誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開
度の先行制御指令が求められ、該先行制御指令に基づい
て誘引通風機が制御される。

【００１９】又、本発明の排気再燃型コンバインドサイ
クル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制御装置にお
いては、減算器において圧力検出器で検出されたボイラ
出口排ガス圧力と設定値との差が求められ、圧力偏差が
比例積分調節器へ出力され、該比例積分調節器において
前記圧力偏差が比例積分処理されて該圧力偏差をなくす
ための誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制
御指令が出力される一方、関数発生器において押込通風
機の動翼開度或いは入口ダンパ開度に基づき誘引通風機
の動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本先行指令が求め
られて出力され、且つ関数発生器においてガスタービン
の排ガス量に基づき誘引通風機の動翼開度或いは入口ダ
ンパ開度の補正先行指令が求められて出力され、加算器
において前記基本先行指令に前記補正先行指令が加えら
れ、誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本
補正先行指令が出力され、加算器において前記基本補正
先行指令が前記制御指令に加えられて、誘引通風機の動
翼開度或いは入口ダンパ開度の先行制御指令が求めら
れ、該先行制御指令が誘引通風機に対して出力される。

【００２０】この結果、押込通風機の動翼開度或いは入
口ダンパ開度の関数のみではなく、ガスタービンからの
排ガス量の関数を考慮する形で、前記誘引通風機の動翼
開度或いは入口ダンパ開度が適宜調整されることとな
り、ボイラ出口排ガス圧力が確実に設定値に保持され
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２２】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、３１はガスタービン３の燃焼器４に供給さ
れる燃料流量３２を検出する流量検出器、３３は流量検
出器３１で検出された燃料流量３２を温圧補正すること
により重量換算し燃料重量３４を出力する演算器、３５
は圧縮機６に導入される空気流量３６を検出する流量検
出器、３７は流量検出器３５で検出された空気流量３６
を温圧補正することにより重量換算し空気重量３８を出
力する演算器、３９は前記演算器３３から出力される燃
料重量３４と前記演算器３７から出力される空気重量３
８との和を求め、ガスタービン３から排出される排ガス
量４０（重量ベース）を出力する加算器、４１は加算器
３９から出力される排ガス量４０に基づき誘引通風機１
７の動翼開度の補正先行指令４２を求めて出力する関数
発生器であり、加算器４３において関数発生器２８から
出力される誘引通風機１７の動翼開度の基本先行指令２
９に前記関数発生器４１から出力される誘引通風機１７
の動翼開度の補正先行指令４２を加え、誘引通風機１７
の動翼開度の基本補正先行指令２９’を加算器２６へ出
力し、該加算器２６において前記加算器４３から出力さ
れる誘引通風機１７の動翼開度の基本補正先行指令２
９’を比例積分調節器２４から出力される誘引通風機１
７の動翼開度の制御指令２５に加え、誘引通風機１７に
対し先行制御指令３０’を出力するよう構成する。

【００２３】尚、前記関数発生器４１には、図２に示す
ような関数Ｆ2（Ｘ）が設定されており、該関数Ｆ2
（Ｘ）は、ガスタービン３の排ガス量４０の増減に対し
略比例させて誘引通風機１７の動翼開度の補正先行指令
４２を増減させることを表わしている。

【００２４】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２５】コンバインドサイクル運転を行う場合に
は、燃焼器４で生成された燃焼ガスは、ガスタービン３
へ導入されてガスタービン３が駆動され、ガスタービン
３により発電機５及び圧縮機６が駆動され、圧縮機６か
ら吐出された圧縮空気は燃焼用空気として燃焼器４へ送
給され、燃焼器４での燃料の燃焼に供され、ガスタービ
ン３から排出された排ガスは、ダクト７を通り、押込通
風機１４からダクト１５を経由して圧送される燃焼用空
気Ｇ１に合流され、燃焼用ガスとして風箱８からボイラ
本体１の火炉１ａ内に導入されるが、このとき、圧力検
出器２０によって検出したボイラ出口排ガス圧力１９が
減算器２１へ入力され、該減算器２１において前記ボイ
ラ出口排ガス圧力１９と設定値２２との差が求められ、
圧力偏差２３が比例積分調節器２４へ出力され、該比例
積分調節器２４において前記圧力偏差２３が比例積分処
理されて該圧力偏差２３をなくすための誘引通風機１７
の動翼開度の制御指令２５が加算器２６へ出力される。

【００２６】同時に、押込通風機１４の動翼開度２７に
基づき関数発生器２８において誘引通風機１７の動翼開
度の基本先行指令２９が求められて加算器４３へ出力さ
れる。

【００２７】又、流量検出器３１で検出された燃料流量
３２が演算器３３において温圧補正されて重量換算され
燃料重量３４が加算器３９へ出力される一方、流量検出
器３５で検出された空気流量３６が温圧補正されて重量
換算され空気重量３８が加算器３９へ出力され、該加算
器３９において前記演算器３３から出力される燃料重量
３４と前記演算器３７から出力される空気重量３８との
和が求められ、ガスタービン３から排出される排ガス量
４０（重量ベース）が関数発生器４１へ出力され、該関
数発生器４１において加算器３９から出力される排ガス
量４０に基づき誘引通風機１７の動翼開度の補正先行指
令４２が求められて前記加算器４３へ出力され、該加算
器４３において前記関数発生器２８から出力される誘引
通風機１７の動翼開度の基本先行指令２９に前記関数発
生器４１から出力される誘引通風機１７の動翼開度の補
正先行指令４２が加えられ、誘引通風機１７の動翼開度
の基本補正先行指令２９’が加算器２６へ出力され、該
加算器２６において前記加算器４３から出力される誘引
通風機１７の動翼開度の基本補正先行指令２９’が比例
積分調節器２４から出力される誘引通風機１７の動翼開
度の制御指令２５に加えられ、誘引通風機１７に対し先
行制御指令３０’が出力される。

【００２８】この結果、押込通風機１４の動翼開度２７
の関数のみではなく、ガスタービン３からの排ガス量４
０の関数を考慮する形で、前記誘引通風機１７の動翼開
度が適宜調整されることとなり、ボイラ出口排ガス圧力
１９が確実に設定値２２に保持される。

【００２９】尚、ガスタービン３の起動時等において、
ガスタービン出口ダンパ１６が閉じ且つガスタービン出
口ダンパ１６’が開き、ガスタービン３から排出される
排ガスがボイラ本体１に入らずダクト７’を介して排ガ
スダクト９へ導かれる場合にも、前述と同様、押込通風
機１４の動翼開度２７の関数のみではなく、ガスタービ
ン３からの排ガス量４０の関数を考慮する形で、前記誘
引通風機１７の動翼開度が適宜調整されることとなり、
ボイラ出口排ガス圧力１９が確実に設定値２２に保持さ
れる。

【００３０】こうして、ガスタービン３からの排ガス量
４０の変動に伴うボイラ出口排ガス圧力１９の変動を抑
制し得、ボイラ出口排ガス圧力１９を設定値２２に保持
し得る。

【００３１】尚、本発明の排気再燃型コンバインドサイ
クル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制御方法及び
装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、
押込通風機と誘引通風機が軸流ファンではなく遠心ファ
ンの場合には、動翼開度ではなく入口ダンパ開度を制御
すればよいこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の排気再燃
型コンバインドサイクル発電プラントにおけるボイラ出
口圧力制御方法及び装置によれば、ガスタービンからの
排ガス量の変動に伴うボイラ出口排ガス圧力の変動を抑
制し得、ボイラ出口排ガス圧力を設定値に保持し得ると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図であ
る。

【図２】図１に示される関数発生器に設定された関数を
表わす線図である。

【図３】従来のボイラによる発電プラントの一例の概要
構成図である。

【図４】図１、図３、図５に示される関数発生器に設定
された関数を表わす線図である。

【図５】従来の排気再燃型コンバインドサイクル発電プ
ラントの一例の概要構成図である。

【符号の説明】

３ ガスタービン １４ 押込通風機 １７ 誘引通風機 １９ ボイラ出口排ガス圧力 ２０ 圧力検出器 ２１ 減算器 ２２ 設定値 ２３ 圧力偏差 ２４ 比例積分調節器 ２５ 制御指令 ２６ 加算器 ２７ 動翼開度 ２８ 関数発生器 ２９ 基本先行指令 ２９’ 基本補正先行指令 ３０’ 先行制御指令 ４０ 排ガス量 ４１ 関数発生器 ４２ 補正先行指令 ４３ 加算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ
   開度に基づく誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開
   度の基本先行指令に、ガスタービンの排ガス量に基づく
   誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の補正先行
   指令を加えて、誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ
   開度の基本補正先行指令を求め、該基本補正先行指令
   を、ボイラ出口排ガス圧力が設定値となるよう求められ
   た誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御指
   令に加えて、誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開
   度の先行制御指令を求め、該先行制御指令に基づいて誘
   引通風機を制御することを特徴とする排気再燃型コンバ
   インドサイクル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制
   御方法。
2. 【請求項２】 圧力検出器で検出されたボイラ出口排ガ
   ス圧力と設定値との差を求め、圧力偏差を出力する減算
   器と、 前記圧力偏差を比例積分処理して該圧力偏差をなくすた
   めの誘引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御
   指令を出力する比例積分調節器と、 押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度に基づき誘
   引通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本先行指
   令を求めて出力する関数発生器と、 ガスタービンの排ガス量に基づき誘引通風機の動翼開度
   或いは入口ダンパ開度の補正先行指令を求めて出力する
   関数発生器と、 前記基本先行指令に前記補正先行指令を加え、誘引通風
   機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の基本補正先行指令
   を出力する加算器と、 前記基本補正先行指令を前記制御指令に加えて、誘引通
   風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の先行制御指令を
   求め、該先行制御指令を誘引通風機に対して出力する加
   算器とを備えたことを特徴とする排気再燃型コンバイン
   ドサイクル発電プラントにおけるボイラ出口圧力制御装
   置。