JPH11148314A - 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燃焼用空気流量制御方法及び装置 - Google Patents

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燃焼用空気流量制御方法及び装置

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JPH11148314A
JPH11148314A JP31190997A JP31190997A JPH11148314A JP H11148314 A JPH11148314 A JP H11148314A JP 31190997 A JP31190997 A JP 31190997A JP 31190997 A JP31190997 A JP 31190997A JP H11148314 A JPH11148314 A JP H11148314A
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JP
Japan
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oxygen concentration
air flow
flow rate
gas turbine
boiler
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JP31190997A
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Hitoshi Fukushima
仁 福島
Akiyoshi Matsuda
昭義 松田
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラ出口酸素濃度だけではなく、ガスター
ビン出口酸素濃度並びに風箱酸素濃度に応じて押込通風
機からの空気流量を適正に保持し、バーナの失火や燃焼
ガス中の未燃分増加、或いはＮＯx増加等の問題を回避
し、信頼性向上を図る。 【解決手段】 ガスタービン出口酸素濃度設定値３７か
らガスタービン出口酸素濃度３３を差し引いて求めたガ
スタービン出口酸素濃度偏差３８に基づきガスタービン
出口用修正空気流量４０を求め、風箱酸素濃度設定値４
３から風箱酸素濃度３５を差し引いて求めた風箱酸素濃
度偏差４４に基づき風箱用修正空気流量４６を求め、ガ
スタービン出口用修正空気流量４０と風箱用修正空気流
量４６とを、ボイラ出口酸素濃度１８と燃料流量２５に
基づく総必要空気流量２８に加えて求めた総必要空気流
量２８”に基づき制御指令３０を求めて押込通風機３へ
出力する。

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燃焼用空気流量制
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６に示されるように、押込通風機（ＦＤＦ）３から燃
焼用空気ダクト４を経由してボイラ本体１の火炉１ａに
設けられた風箱５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６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７へ排出し、誘引通風機
（ＩＤＦ）８を介して煙突９から大気へ放出し、前記過
熱器６で過熱された過熱蒸気Ｖを過熱蒸気管１０から蒸
気タービン１１へ導き、蒸気タービン１１を駆動して発
電機１２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、ボイラ出口酸素濃度１８を検出するボイラ出口酸
素濃度計１９と、予め設定されたボイラ出口酸素濃度設
定値２１と前記ボイラ出口酸素濃度計１９で検出された
ボイラ出口酸素濃度１８との差を求め、ボイラ出口酸素
濃度偏差２２を出力する減算器２０と、該減算器２０か
ら出力されるボイラ出口酸素濃度偏差２２に基づきボイ
ラ出口用修正空気流量２３を求めて出力する第一関数発
生器２４と、ボイラ本体１の火炉１ａ内へ供給される燃
料流量２５に基づき必要空気流量２６を求めて出力する
第二関数発生器２７と、該第二関数発生器２７から出力
される必要空気流量２６に前記第一関数発生器２４から
出力されるボイラ出口用修正空気流量２３を加えること
により総必要空気流量２８を求めて出力する加算器２９
と、該加算器２９から出力される総必要空気流量２８に
基づき押込通風機３の動翼開度の制御指令３０を求めて
押込通風機３へ出力する第三関数発生器３１とからなる
制御器３２が設けられており、ボイラの運転時には、ボ
イラ出口酸素濃度計１９によってボイラ出口酸素濃度１
８が検出され、制御器３２の減算器２０において予め設
定されたボイラ出口酸素濃度設定値２１と前記ボイラ出
口酸素濃度計１９で検出されたボイラ出口酸素濃度１８
との差が求められ、ボイラ出口酸素濃度偏差２２が第一
関数発生器２４へ出力され、該第一関数発生器２４にお
いて前記減算器２０から出力されるボイラ出口酸素濃度
偏差２２に基づきボイラ出口用修正空気流量２３が求め
られて加算器２９へ出力される一方、第二関数発生器２
７においてボイラ本体１の火炉１ａ内へ供給される燃料
流量２５に基づき必要空気流量２６が求められて加算器
２９へ出力され、該加算器２９において前記第二関数発
生器２７から出力される必要空気流量２６に前記第一関
数発生器２４から出力されるボイラ出口用修正空気流量
２３を加えることにより総必要空気流量２８が求められ
て第三関数発生器３１へ出力され、該第三関数発生器３
１において前記加算器２９から出力される総必要空気流
量２８に基づき押込通風機３の動翼開度の制御指令３０
が求められて押込通風機３へ出力され、該押込通風機３
の動翼開度が調節され、前記ボイラ出口酸素濃度１８が
ボイラ出口酸素濃度設定値２１と等しくなるよう制御が
行われる。
【０００４】尚、前記第一関数発生器２４には、図７に
示されるような関数が設定されており、該関数は、ボイ
ラ出口酸素濃度偏差２２の増減に対し略比例させてボイ
ラ出口用修正空気流量２３を増減させることを表わして
おり、前記第二関数発生器２７には、図８に示されるよ
うな関数が設定されており、該関数は、燃料流量２５の
増減に対し略比例させて必要空気流量２６を増減させる
ことを表わしており、更に、前記第三関数発生器３１に
は、図９に示されるような関数が設定されており、該関
数は、総必要空気流量２８の増減に対し略比例させて押
込通風機３の動翼開度の制御指令３０を増減させること
を表わしている。
【０００５】又、前記押込通風機３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３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。
【０００６】一方、近年、前述の如き既設の発電プラン
トを改造し、図１０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。
【０００７】図１０中、図６と同一の符号を付した部分
は同一物を表わしており、１３は燃焼器１４から送給さ
れた燃焼ガスにより駆動され、発電機１５及び圧縮機１
６を駆動し得るようにしたガスタービンであり、燃焼器
１４では、噴射された燃料が圧縮機１６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。
【０００８】１７はガスタービン１３から排出された排
ガスＧ１’を、押込通風機３から燃焼用空気ダクト４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５を介し火炉１ａ内へ送給するための
燃焼用排ガスダクトである。
【０００９】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、ガスタービン１３からの排ガ
スＧ１’を利用するコンバインドサイクル運転を行う場
合には、燃焼器１４で生成された燃焼ガスが、ガスター
ビン１３へ導入されてガスタービン１３が駆動され、該
ガスタービン１３により発電機１５及び圧縮機１６が駆
動され、該圧縮機１６から吐出された圧縮空気が燃焼用
空気として燃焼器１４へ送給され、該燃焼器１４で燃料
が燃焼され、ガスタービン１３から排出される排ガスＧ
１’が、誘引通風機８の作動により燃焼用排ガスダクト
１７を介して燃焼用空気ダクト４側へ誘引され、押込通
風機３から燃焼用空気ダクト４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５から
ボイラ本体１の火炉１ａ内に導入される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図６に示されるような
発電プラントの場合、押込通風機３から供給される燃焼
用空気Ｇ１の酸素濃度は変化することなく略一定である
ため、燃焼域を過ぎた後のボイラ出口酸素濃度１８によ
るフィードバック制御だけでもほとんど問題はないが、
図１０に示されるような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は、ガスタービン１３の排ガス
Ｇ１’を燃焼用空気Ｇ１の一部として使用するため、運
用時における風箱５での酸素濃度レベルが低くなること
があり、この場合には、バーナ２が失火したり燃焼ガス
Ｇ２中の未燃分が増加したりする虞れがあり、又、逆に
運用時における風箱５での酸素濃度レベルがなんらかの
原因で高くなったような場合には、ＮＯxの増加につな
がるという不具合があった。
【００１１】即ち、図１０に示されるような排気再燃型
コンバインドサイクル発電プラントの場合には、ガスタ
ービン１３の負荷変化等に伴ってガスタービン１３の排
ガスＧ１’の酸素濃度が変化したり、或いは風箱５にお
いて酸素濃度レベルが急激に変化した際には、押込通風
機３からの空気によるバックアップが必要となるが、燃
焼域を過ぎた後のボイラ出口酸素濃度１８によるフィー
ドバック制御だけでは信頼性の面で問題を有していると
言える。
【００１２】本発明は、斯かる実情に鑑み、ボイラ本体
の出口における酸素濃度だけではなく、ガスタービンの
出口における酸素濃度並びに風箱における酸素濃度に応
じて押込通風機からの空気流量を適正に保持し得、バー
ナの失火や燃焼ガス中の未燃分増加、或いはＮＯx増加
等の問題を回避することができ、信頼性の向上を図り得
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
る燃焼用空気流量制御方法及び装置を提供しようとする
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、ガスター
ビンから排出される排ガスが、押込通風機から圧送され
る燃焼用空気に合流され、ボイラ本体の火炉内に導入さ
れる排気再燃型コンバインドサイクル発電プラントにお
ける燃焼用空気流量制御方法であって、ボイラ出口酸素
濃度とガスタービン出口酸素濃度と風箱酸素濃度とを検
出し、予め設定されたボイラ出口酸素濃度設定値から前
記ボイラ出口酸素濃度を差し引いて求めたボイラ出口酸
素濃度偏差に基づきボイラ出口用修正空気流量を求める
一方、ボイラ本体の火炉内へ供給される燃料流量に基づ
いて求めた必要空気流量に前記ボイラ出口用修正空気流
量を加えることにより総必要空気流量を求め、予め設定
されたガスタービン出口酸素濃度設定値から前記ガスタ
ービン出口酸素濃度を差し引いて求めたガスタービン出
口酸素濃度偏差に基づきガスタービン出口用修正空気流
量を求め、予め設定された風箱酸素濃度設定値から前記
風箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱酸素濃度偏差に基
づき風箱用修正空気流量を求め、前記ガスタービン出口
用修正空気流量と風箱用修正空気流量とを前記総必要空
気流量に加えることにより求めた総必要空気流量に基づ
き押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御指
令を求めて押込通風機へ出力し、前記ボイラ出口酸素濃
度がボイラ出口酸素濃度設定値と等しくなり且つ前記風
箱酸素濃度が風箱酸素濃度設定値と等しくなるよう押込
通風機からの空気流量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燃焼
用空気流量制御方法にかかるものである。
【００１４】第二の発明は、ガスタービンから排出され
る排ガスが、押込通風機から圧送される燃焼用空気に合
流され、ボイラ本体の火炉内に導入される排気再燃型コ
ンバインドサイクル発電プラントにおける燃焼用空気流
量制御方法であって、ボイラ出口酸素濃度とガスタービ
ン出口酸素濃度と風箱酸素濃度とを検出し、予め設定さ
れたガスタービン出口酸素濃度設定値から前記ガスター
ビン出口酸素濃度を差し引いて求めたガスタービン出口
酸素濃度偏差に基づきガスタービン出口用修正空気流量
を求め、予め設定された風箱酸素濃度設定値から前記風
箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱酸素濃度偏差に基づ
き風箱用修正空気流量を求め、ボイラ本体の火炉内へ供
給される燃料流量に基づいて求めたボイラ出口酸素濃度
設定値に前記ガスタービン出口用修正空気流量と風箱用
修正空気流量とを加えることにより修正ボイラ出口酸素
濃度設定値を求め、該修正ボイラ出口酸素濃度設定値か
ら前記ボイラ出口酸素濃度を差し引いて求めたボイラ出
口酸素濃度偏差に基づきボイラ出口用修正空気流量を求
める一方、前記燃料流量に基づいて求めた必要空気流量
に前記ボイラ出口用修正空気流量を加えることにより総
必要空気流量を求め、該総必要空気流量に基づき押込通
風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御指令を求め
て押込通風機へ出力し、前記ボイラ出口酸素濃度が修正
ボイラ出口酸素濃度設定値と等しくなり且つ前記風箱酸
素濃度が風箱酸素濃度設定値と等しくなるよう押込通風
機からの空気流量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燃焼用空
気流量制御方法にかかるものである。
【００１５】第三の発明は、ガスタービンから排出され
る排ガスが、押込通風機から圧送される燃焼用空気に合
流され、ボイラ本体の火炉内に導入される排気再燃型コ
ンバインドサイクル発電プラントにおける燃焼用空気流
量制御装置であって、ボイラ出口酸素濃度を検出するボ
イラ出口酸素濃度計と、ガスタービン出口酸素濃度を検
出するガスタービン出口酸素濃度計と、風箱酸素濃度を
検出する風箱酸素濃度計と、予め設定されたボイラ出口
酸素濃度設定値から前記ボイラ出口酸素濃度を差し引い
て求めたボイラ出口酸素濃度偏差に基づきボイラ出口用
修正空気流量を求める一方、ボイラ本体の火炉内へ供給
される燃料流量に基づいて求めた必要空気流量に前記ボ
イラ出口用修正空気流量を加えることにより総必要空気
流量を求め、予め設定されたガスタービン出口酸素濃度
設定値から前記ガスタービン出口酸素濃度を差し引いて
求めたガスタービン出口酸素濃度偏差に基づきガスター
ビン出口用修正空気流量を求め、予め設定された風箱酸
素濃度設定値から前記風箱酸素濃度を差し引いて求めた
風箱酸素濃度偏差に基づき風箱用修正空気流量を求め、
前記ガスタービン出口用修正空気流量と風箱用修正空気
流量とを前記総必要空気流量に加えることにより求めた
総必要空気流量に基づき押込通風機の動翼開度或いは入
口ダンパ開度の制御指令を求めて押込通風機へ出力する
制御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燃焼用空気流量制御
装置にかかるものである。
【００１６】第四の発明は、ガスタービンから排出され
る排ガスが、押込通風機から圧送される燃焼用空気に合
流され、ボイラ本体の火炉内に導入される排気再燃型コ
ンバインドサイクル発電プラントにおける燃焼用空気流
量制御装置であって、ボイラ出口酸素濃度を検出するボ
イラ出口酸素濃度計と、ガスタービン出口酸素濃度を検
出するガスタービン出口酸素濃度計と、風箱酸素濃度を
検出する風箱酸素濃度計と、予め設定されたガスタービ
ン出口酸素濃度設定値から前記ガスタービン出口酸素濃
度を差し引いて求めたガスタービン出口酸素濃度偏差に
基づきガスタービン出口用修正空気流量を求め、予め設
定された風箱酸素濃度設定値から前記風箱酸素濃度を差
し引いて求めた風箱酸素濃度偏差に基づき風箱用修正空
気流量を求め、ボイラ本体の火炉内へ供給される燃料流
量に基づいて求めたボイラ出口酸素濃度設定値に前記ガ
スタービン出口用修正空気流量と風箱用修正空気流量と
を加えることにより修正ボイラ出口酸素濃度設定値を求
め、該修正ボイラ出口酸素濃度設定値から前記ボイラ出
口酸素濃度を差し引いて求めたボイラ出口酸素濃度偏差
に基づきボイラ出口用修正空気流量を求める一方、前記
燃料流量に基づいて求めた必要空気流量に前記ボイラ出
口用修正空気流量を加えることにより総必要空気流量を
求め、該総必要空気流量に基づき押込通風機の動翼開度
或いは入口ダンパ開度の制御指令を求めて押込通風機へ
出力する制御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燃焼用空気
流量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】第一の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燃焼用空気流量制御方法にお
いては、運転時には、ボイラ出口酸素濃度とガスタービ
ン出口酸素濃度と風箱酸素濃度とが検出され、予め設定
されたボイラ出口酸素濃度設定値から前記ボイラ出口酸
素濃度を差し引いて求めたボイラ出口酸素濃度偏差に基
づきボイラ出口用修正空気流量が求められる一方、ボイ
ラ本体の火炉内へ供給される燃料流量に基づいて求めた
必要空気流量に前記ボイラ出口用修正空気流量を加える
ことにより総必要空気流量が求められ、予め設定された
ガスタービン出口酸素濃度設定値から前記ガスタービン
出口酸素濃度を差し引いて求めたガスタービン出口酸素
濃度偏差に基づきガスタービン出口用修正空気流量が求
められ、予め設定された風箱酸素濃度設定値から前記風
箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱酸素濃度偏差に基づ
き風箱用修正空気流量が求められ、前記ガスタービン出
口用修正空気流量と風箱用修正空気流量とを前記総必要
空気流量に加えることにより求めた総必要空気流量に基
づき押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御
指令が求められて押込通風機へ出力され、前記ボイラ出
口酸素濃度がボイラ出口酸素濃度設定値と等しくなり且
つ前記風箱酸素濃度が風箱酸素濃度設定値と等しくなる
よう押込通風機からの空気流量が制御される。
【００１９】第二の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燃焼用空気流量制御方法にお
いては、運転時には、ボイラ出口酸素濃度とガスタービ
ン出口酸素濃度と風箱酸素濃度とが検出され、予め設定
されたガスタービン出口酸素濃度設定値から前記ガスタ
ービン出口酸素濃度を差し引いて求めたガスタービン出
口酸素濃度偏差に基づきガスタービン出口用修正空気流
量が求められ、予め設定された風箱酸素濃度設定値から
前記風箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱酸素濃度偏差
に基づき風箱用修正空気流量が求められ、ボイラ本体の
火炉内へ供給される燃料流量に基づいて求めたボイラ出
口酸素濃度設定値に前記ガスタービン出口用修正空気流
量と風箱用修正空気流量とを加えることにより修正ボイ
ラ出口酸素濃度設定値が求められ、該修正ボイラ出口酸
素濃度設定値から前記ボイラ出口酸素濃度を差し引いて
求めたボイラ出口酸素濃度偏差に基づきボイラ出口用修
正空気流量が求められる一方、前記燃料流量に基づいて
求めた必要空気流量に前記ボイラ出口用修正空気流量を
加えることにより総必要空気流量が求められ、該総必要
空気流量に基づき押込通風機の動翼開度或いは入口ダン
パ開度の制御指令が求められて押込通風機へ出力され、
前記ボイラ出口酸素濃度が修正ボイラ出口酸素濃度設定
値と等しくなり且つ前記風箱酸素濃度が風箱酸素濃度設
定値と等しくなるよう押込通風機からの空気流量が制御
される。
【００２０】第三の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燃焼用空気流量制御装置にお
いては、運転時には、ボイラ出口酸素濃度計によってボ
イラ出口酸素濃度が検出され、ガスタービン出口酸素濃
度計によってガスタービン出口酸素濃度が検出され、風
箱酸素濃度計によって風箱酸素濃度が検出され、制御器
において、予め設定されたボイラ出口酸素濃度設定値か
ら前記ボイラ出口酸素濃度を差し引いて求めたボイラ出
口酸素濃度偏差に基づきボイラ出口用修正空気流量が求
められる一方、ボイラ本体の火炉内へ供給される燃料流
量に基づいて求めた必要空気流量に前記ボイラ出口用修
正空気流量を加えることにより総必要空気流量が求めら
れ、予め設定されたガスタービン出口酸素濃度設定値か
ら前記ガスタービン出口酸素濃度を差し引いて求めたガ
スタービン出口酸素濃度偏差に基づきガスタービン出口
用修正空気流量が求められ、予め設定された風箱酸素濃
度設定値から前記風箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱
酸素濃度偏差に基づき風箱用修正空気流量が求められ、
前記ガスタービン出口用修正空気流量と風箱用修正空気
流量とを前記総必要空気流量に加えることにより求めた
総必要空気流量に基づき押込通風機の動翼開度或いは入
口ダンパ開度の制御指令が求められて押込通風機へ出力
され、前記ボイラ出口酸素濃度がボイラ出口酸素濃度設
定値と等しくなり且つ前記風箱酸素濃度が風箱酸素濃度
設定値と等しくなるよう押込通風機からの空気流量が制
御される。
【００２１】第四の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燃焼用空気流量制御装置にお
いては、運転時には、ボイラ出口酸素濃度計によってボ
イラ出口酸素濃度が検出され、ガスタービン出口酸素濃
度計によってガスタービン出口酸素濃度が検出され、風
箱酸素濃度計によって風箱酸素濃度が検出され、制御器
において、予め設定されたガスタービン出口酸素濃度設
定値から前記ガスタービン出口酸素濃度を差し引いて求
めたガスタービン出口酸素濃度偏差に基づきガスタービ
ン出口用修正空気流量が求められ、予め設定された風箱
酸素濃度設定値から前記風箱酸素濃度を差し引いて求め
た風箱酸素濃度偏差に基づき風箱用修正空気流量が求め
られ、ボイラ本体の火炉内へ供給される燃料流量に基づ
いて求めたボイラ出口酸素濃度設定値に前記ガスタービ
ン出口用修正空気流量と風箱用修正空気流量とを加える
ことにより修正ボイラ出口酸素濃度設定値が求められ、
該修正ボイラ出口酸素濃度設定値から前記ボイラ出口酸
素濃度を差し引いて求めたボイラ出口酸素濃度偏差に基
づきボイラ出口用修正空気流量が求められる一方、前記
燃料流量に基づいて求めた必要空気流量に前記ボイラ出
口用修正空気流量を加えることにより総必要空気流量が
求められ、該総必要空気流量に基づき押込通風機の動翼
開度或いは入口ダンパ開度の制御指令が求められて押込
通風機へ出力され、前記ボイラ出口酸素濃度が修正ボイ
ラ出口酸素濃度設定値と等しくなり且つ前記風箱酸素濃
度が風箱酸素濃度設定値と等しくなるよう押込通風機か
らの空気流量が制御される。
【００２２】この結果、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燃焼用空気流量制御方
法及び装置においては、ガスタービンの排ガスを燃焼用
空気の一部として使用しても、運用時における風箱での
酸素濃度レベルが低くなったり高くなったりすることが
なくなり、バーナが失火したり燃焼ガス中の未燃分が増
加したりする虞れがなくなると共に、ＮＯxも増加しな
くなる。
【００２３】
【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。
【００２４】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図１０と同一の符号を付した部分は同一物を
表わしており、基本的な構成は図１０に示す従来のもの
と同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１
に示す如く、ガスタービン出口酸素濃度３３を検出する
ガスタービン出口酸素濃度計３４と、風箱酸素濃度３５
を検出する風箱酸素濃度計３６とを追加装備すると共
に、制御器３２内に、予め設定されたガスタービン出口
酸素濃度設定値３７と前記ガスタービン出口酸素濃度計
３４で検出されたガスタービン出口酸素濃度３３との差
を求め、ガスタービン出口酸素濃度偏差３８を出力する
減算器３９と、該減算器３９から出力されるガスタービ
ン出口酸素濃度偏差３８に基づきガスタービン出口用修
正空気流量４０を求めて出力する第四関数発生器４１
と、該第四関数発生器４１から出力されるガスタービン
出口用修正空気流量４０を加算器２９から出力される総
必要空気流量２８に加えることにより総必要空気流量２
８’を求めて出力する加算器４２と、予め設定された風
箱酸素濃度設定値４３と前記風箱酸素濃度計３６で検出
された風箱酸素濃度３５との差を求め、風箱酸素濃度偏
差４４を出力する減算器４５と、該減算器４５から出力
される風箱酸素濃度偏差４４に基づき風箱用修正空気流
量４６を求めて出力する第五関数発生器４７と、該第五
関数発生器４７から出力される風箱用修正空気流量４６
を加算器４２から出力される総必要空気流量２８’に加
えることにより総必要空気流量２８”を求めて第三関数
発生器３１へ出力する加算器４８とを追加装備し、該第
三関数発生器３１において前記加算器４８から出力され
る総必要空気流量２８”に基づき押込通風機３の動翼開
度の制御指令３０を求めて押込通風機３へ出力するよう
構成した点にある。
【００２５】尚、前記第四関数発生器４１には、図２に
示されるような関数が設定されており、該関数は、ガス
タービン出口酸素濃度偏差３８の増減に対し略比例させ
てガスタービン出口用修正空気流量４０を増減させるこ
とを表わしており、又、前記第五関数発生器４７には、
図３に示されるような関数が設定されており、該関数
は、風箱酸素濃度偏差４４の増減に対し略比例させて風
箱用修正空気流量４６を増減させることを表わしてい
る。
【００２６】次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２７】運転時には、ボイラ出口酸素濃度計１９に
よってボイラ出口酸素濃度１８が検出され、制御器３２
の減算器２０において予め設定されたボイラ出口酸素濃
度設定値２１と前記ボイラ出口酸素濃度計１９で検出さ
れたボイラ出口酸素濃度１８との差が求められ、ボイラ
出口酸素濃度偏差２２が第一関数発生器２４へ出力さ
れ、該第一関数発生器２４において前記減算器２０から
出力されるボイラ出口酸素濃度偏差２２に基づきボイラ
出口用修正空気流量２３が求められて加算器２９へ出力
される一方、第二関数発生器２７においてボイラ本体１
の火炉１ａ内へ供給される燃料流量２５に基づき必要空
気流量２６が求められて加算器２９へ出力され、該加算
器２９において前記第二関数発生器２７から出力される
必要空気流量２６に前記第一関数発生器２４から出力さ
れるボイラ出口用修正空気流量２３を加えることにより
総必要空気流量２８が求められて加算器４２へ出力され
る。
【００２８】これと同時に、ガスタービン出口酸素濃度
計３４によってガスタービン出口酸素濃度３３が検出さ
れ、制御器３２の減算器３９において予め設定されたガ
スタービン出口酸素濃度設定値３７と前記ガスタービン
出口酸素濃度計３４で検出されたガスタービン出口酸素
濃度３３との差が求められ、ガスタービン出口酸素濃度
偏差３８が第四関数発生器４１へ出力され、該第四関数
発生器４１において前記減算器３９から出力されるガス
タービン出口酸素濃度偏差３８に基づきガスタービン出
口用修正空気流量４０が求められて前記加算器４２へ出
力され、該加算器４２において前記第四関数発生器４１
から出力されるガスタービン出口用修正空気流量４０を
加算器２９から出力される総必要空気流量２８に加える
ことにより総必要空気流量２８’が求められて加算器４
８へ出力される一方、風箱酸素濃度計３６によって風箱
酸素濃度３５が検出され、制御器３２の減算器４５にお
いて予め設定された風箱酸素濃度設定値４３と前記風箱
酸素濃度計３６で検出された風箱酸素濃度３５との差が
求められ、風箱酸素濃度偏差４４が第五関数発生器４７
へ出力され、該第五関数発生器４７において前記減算器
４５から出力される風箱酸素濃度偏差４４に基づき風箱
用修正空気流量４６が求められて前記加算器４８へ出力
され、該加算器４８において前記第五関数発生器４７か
ら出力される風箱用修正空気流量４６を加算器４２から
出力される総必要空気流量２８’に加えることにより総
必要空気流量２８”が求められて第三関数発生器３１へ
出力され、該第三関数発生器３１において前記加算器４
８から出力される総必要空気流量２８”に基づき押込通
風機３の動翼開度の制御指令３０が求められて押込通風
機３へ出力され、該押込通風機３の動翼開度が調節さ
れ、前記ボイラ出口酸素濃度１８がボイラ出口酸素濃度
設定値２１と等しくなり、且つ前記風箱酸素濃度３５が
風箱酸素濃度設定値４３と等しくなるよう制御が行われ
る。
【００２９】この結果、ガスタービン１３の排ガスＧ
１’を燃焼用空気Ｇ１の一部として使用しても、運用時
における風箱５での酸素濃度レベルが低くなったり高く
なったりすることがなくなり、バーナ２が失火したり燃
焼ガスＧ２中の未燃分が増加したりする虞れがなくなる
と共に、ＮＯxも増加しなくなる。
【００３０】こうして、ボイラ本体１の出口における酸
素濃度だけではなく、ガスタービン１３の出口における
酸素濃度並びに風箱５における酸素濃度に応じて押込通
風機３からの空気流量を適正に保持し得、バーナ２の失
火や燃焼ガスＧ２中の未燃分増加、或いはＮＯx増加等
の問題を回避することができ、信頼性の向上を図り得
る。
【００３１】図４は本発明を実施する形態の他の例であ
って、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を
表わしており、予め設定されたガスタービン出口酸素濃
度設定値３７からガスタービン出口酸素濃度３３を差し
引いて求めたガスタービン出口酸素濃度偏差３８に基づ
き第四関数発生器４１においてガスタービン出口用修正
空気流量４０を求め、予め設定された風箱酸素濃度設定
値４３から風箱酸素濃度３５を差し引いて求めた風箱酸
素濃度偏差４４に基づき第五関数発生器４７において風
箱用修正空気流量４６を求め、ボイラ本体１の火炉１ａ
内へ供給される燃料流量２５に基づいて第六関数発生器
４９において求めたボイラ出口酸素濃度設定値２１に前
記風箱用修正空気流量４６を加算器４８’において加え
て修正ボイラ出口酸素濃度設定値２１’を求めると共
に、該修正ボイラ出口酸素濃度設定値２１’に前記ガス
タービン出口用修正空気流量４０を加算器４２’におい
て加えることにより修正ボイラ出口酸素濃度設定値２
１”を求め、該修正ボイラ出口酸素濃度設定値２１”か
らボイラ出口酸素濃度１８を差し引いて求めたボイラ出
口酸素濃度偏差２２に基づきボイラ出口用修正空気流量
２３を求める一方、前記燃料流量２５に基づいて求めた
必要空気流量２６に前記ボイラ出口用修正空気流量２３
を加えることにより総必要空気流量２８を求め、該総必
要空気流量２８に基づき押込通風機３の動翼開度の制御
指令３０を求めて押込通風機３へ出力し、前記ボイラ出
口酸素濃度１８が修正ボイラ出口酸素濃度設定値２１”
と等しくなり且つ前記風箱酸素濃度３５が風箱酸素濃度
設定値４３と等しくなるよう押込通風機３からの空気流
量を制御するよう構成したものである。
【００３２】尚、前記第六関数発生器４９には、図５に
示されるような関数が設定されており、該関数は、燃料
流量２５の増減に対し略比例させてボイラ出口酸素濃度
設定値２１を増減させることを表わしている。
【００３３】図４に示す例においては、運転時には、ボ
イラ本体１の火炉１ａ内へ供給される燃料流量２５に基
づき制御器３２の第六関数発生器４９においてボイラ出
口酸素濃度設定値２１が求められて加算器４８’へ出力
される一方、ガスタービン出口酸素濃度計３４によって
ガスタービン出口酸素濃度３３が検出され、制御器３２
の減算器３９において予め設定されたガスタービン出口
酸素濃度設定値３７と前記ガスタービン出口酸素濃度計
３４で検出されたガスタービン出口酸素濃度３３との差
が求められ、ガスタービン出口酸素濃度偏差３８が第四
関数発生器４１へ出力され、該第四関数発生器４１にお
いて前記減算器３９から出力されるガスタービン出口酸
素濃度偏差３８に基づきガスタービン出口用修正空気流
量４０が求められて加算器４２’へ出力されると共に、
風箱酸素濃度計３６によって風箱酸素濃度３５が検出さ
れ、制御器３２の減算器４５において予め設定された風
箱酸素濃度設定値４３と前記風箱酸素濃度計３６で検出
された風箱酸素濃度３５との差が求められ、風箱酸素濃
度偏差４４が第五関数発生器４７へ出力され、該第五関
数発生器４７において前記減算器４５から出力される風
箱酸素濃度偏差４４に基づき風箱用修正空気流量４６が
求められて前記加算器４８’へ出力され、該加算器４
８’において前記第六関数発生器４９から出力されるボ
イラ出口酸素濃度設定値２１に前記風箱用修正空気流量
４６が加えられて修正ボイラ出口酸素濃度設定値２１’
が前記加算器４２’へ出力され、該加算器４２’におい
て修正ボイラ出口酸素濃度設定値２１’に前記ガスター
ビン出口用修正空気流量４０が加えられて修正ボイラ出
口酸素濃度設定値２１”が減算器２０へ出力される。
【００３４】これと同時に、ボイラ出口酸素濃度計１９
によってボイラ出口酸素濃度１８が検出され、前記減算
器２０において前記修正ボイラ出口酸素濃度設定値２
１”とボイラ出口酸素濃度計１９ボイラで検出されたボ
イラ出口酸素濃度１８との差が求められ、ボイラ出口酸
素濃度偏差２２が第一関数発生器２４へ出力され、該第
一関数発生器２４において前記減算器２０から出力され
るボイラ出口酸素濃度偏差２２に基づきボイラ出口用修
正空気流量２３が求められて加算器２９へ出力される一
方、第二関数発生器２７においてボイラ本体１の火炉１
ａ内へ供給される燃料流量２５に基づき必要空気流量２
６が求められて加算器２９へ出力され、該加算器２９に
おいて前記第二関数発生器２７から出力される必要空気
流量２６に前記第一関数発生器２４から出力されるボイ
ラ出口用修正空気流量２３を加えることにより総必要空
気流量２８が求められて第三関数発生器３１へ出力さ
れ、該第三関数発生器３１において前記加算器２９から
出力される総必要空気流量２８に基づき押込通風機３の
動翼開度の制御指令３０が求められて押込通風機３へ出
力され、該押込通風機３の動翼開度が調節され、前記ボ
イラ出口酸素濃度１８がボイラ出口酸素濃度設定値２１
と等しくなるよう制御が行われる。
【００３５】この結果、図４に示す例においても図１に
示す例と同様、ガスタービン１３の排ガスＧ１’を燃焼
用空気Ｇ１の一部として使用しても、運用時における風
箱５での酸素濃度レベルが低くなったり高くなったりす
ることがなくなり、バーナ２が失火したり燃焼ガスＧ２
中の未燃分が増加したりする虞れがなくなると共に、Ｎ
Ｏxも増加しなくなる。
【００３６】こうして、図４に示す例の場合にも、図１
に示す例の場合と同様、ボイラ本体１の出口における酸
素濃度だけではなく、ガスタービン１３の出口における
酸素濃度並びに風箱５における酸素濃度に応じて押込通
風機３からの空気流量を適正に保持し得、バーナ２の失
火や燃焼ガスＧ２中の未燃分増加、或いはＮＯx増加等
の問題を回避することができ、信頼性の向上を図り得
る。
【００３７】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燃焼用空気流量制御方法及び
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。
【００３８】
【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燃焼用空
気流量制御方法及び装置によれば、ボイラ本体の出口に
おける酸素濃度だけではなく、ガスタービンの出口にお
ける酸素濃度並びに風箱における酸素濃度に応じて押込
通風機からの空気流量を適正に保持し得、バーナの失火
や燃焼ガス中の未燃分増加、或いはＮＯx増加等の問題
を回避することができ、信頼性の向上を図り得るという
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全体概要構成図
である。
【図２】図１及び図４に示される第四関数発生器に設定
された関数を表わす線図である。
【図３】図１及び図４に示される第五関数発生器に設定
された関数を表わす線図である。
【図４】本発明を実施する形態の他の例の全体概要構成
図である。
【図５】図４に示される第六関数発生器に設定された関
数を表わす線図である。
【図６】従来の発電プラントの一例の全体概要構成図で
ある。
【図７】図１、図４、図６及び図１０に示される第一関
数発生器に設定された関数を表わす線図である。
【図８】図１、図４、図６及び図１０に示される第二関
数発生器に設定された関数を表わす線図である。
【図９】図１、図４、図６及び図１０に示される第三関
数発生器に設定された関数を表わす線図である。
【図１０】従来の排気再燃型コンバインドサイクル発電
プラントの一例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
１ ボイラ本体 １ａ 火炉 ３ 押込通風機 ５ 風箱 １３ ガスタービン １８ ボイラ出口酸素濃度 １９ ボイラ出口酸素濃度計 ２０ 減算器 ２１ ボイラ出口酸素濃度設定値 ２１” 修正ボイラ出口酸素濃度設定値 ２２ ボイラ出口酸素濃度偏差 ２３ ボイラ出口用修正空気流量 ２４ 第一関数発生器 ２５ 燃料流量 ２６ 必要空気流量 ２７ 第二関数発生器 ２８ 総必要空気流量 ２８” 総必要空気流量 ２９ 加算器 ３０ 制御指令 ３１ 第三関数発生器 ３２ 制御器 ３３ ガスタービン出口酸素濃度 ３４ ガスタービン出口酸素濃度計 ３５ 風箱酸素濃度 ３６ 風箱酸素濃度計 ３７ ガスタービン出口酸素濃度設定値 ３８ ガスタービン出口酸素濃度偏差 ３９ 減算器 ４０ ガスタービン出口用修正空気流量 ４１ 第四関数発生器 ４２ 加算器 ４２’ 加算器 ４３ 風箱酸素濃度設定値 ４４ 風箱酸素濃度偏差 ４５ 減算器 ４６ 風箱用修正空気流量 ４７ 第五関数発生器 ４８ 加算器 ４８’ 加算器 ４９ 第六関数発生器 Ｇ１ 燃焼用空気 Ｇ１’ 排ガス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンから排出される排ガスが、
    押込通風機から圧送される燃焼用空気に合流され、ボイ
    ラ本体の火炉内に導入され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燃焼用空気流量制御方法で
    あって、 ボイラ出口酸素濃度とガスタービン出口酸素濃度と風箱
    酸素濃度とを検出し、予め設定されたボイラ出口酸素濃
    度設定値から前記ボイラ出口酸素濃度を差し引いて求め
    たボイラ出口酸素濃度偏差に基づきボイラ出口用修正空
    気流量を求める一方、ボイラ本体の火炉内へ供給される
    燃料流量に基づいて求めた必要空気流量に前記ボイラ出
    口用修正空気流量を加えることにより総必要空気流量を
    求め、予め設定されたガスタービン出口酸素濃度設定値
    から前記ガスタービン出口酸素濃度を差し引いて求めた
    ガスタービン出口酸素濃度偏差に基づきガスタービン出
    口用修正空気流量を求め、予め設定された風箱酸素濃度
    設定値から前記風箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱酸
    素濃度偏差に基づき風箱用修正空気流量を求め、前記ガ
    スタービン出口用修正空気流量と風箱用修正空気流量と
    を前記総必要空気流量に加えることにより求めた総必要
    空気流量に基づき押込通風機の動翼開度或いは入口ダン
    パ開度の制御指令を求めて押込通風機へ出力し、前記ボ
    イラ出口酸素濃度がボイラ出口酸素濃度設定値と等しく
    なり且つ前記風箱酸素濃度が風箱酸素濃度設定値と等し
    くなるよう押込通風機からの空気流量を制御することを
    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
    トにおける燃焼用空気流量制御方法。
  2. 【請求項２】 ガスタービンから排出される排ガスが、
    押込通風機から圧送される燃焼用空気に合流され、ボイ
    ラ本体の火炉内に導入され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燃焼用空気流量制御方法で
    あって、 ボイラ出口酸素濃度とガスタービン出口酸素濃度と風箱
    酸素濃度とを検出し、予め設定されたガスタービン出口
    酸素濃度設定値から前記ガスタービン出口酸素濃度を差
    し引いて求めたガスタービン出口酸素濃度偏差に基づき
    ガスタービン出口用修正空気流量を求め、予め設定され
    た風箱酸素濃度設定値から前記風箱酸素濃度を差し引い
    て求めた風箱酸素濃度偏差に基づき風箱用修正空気流量
    を求め、ボイラ本体の火炉内へ供給される燃料流量に基
    づいて求めたボイラ出口酸素濃度設定値に前記ガスター
    ビン出口用修正空気流量と風箱用修正空気流量とを加え
    ることにより修正ボイラ出口酸素濃度設定値を求め、該
    修正ボイラ出口酸素濃度設定値から前記ボイラ出口酸素
    濃度を差し引いて求めたボイラ出口酸素濃度偏差に基づ
    きボイラ出口用修正空気流量を求める一方、前記燃料流
    量に基づいて求めた必要空気流量に前記ボイラ出口用修
    正空気流量を加えることにより総必要空気流量を求め、
    該総必要空気流量に基づき押込通風機の動翼開度或いは
    入口ダンパ開度の制御指令を求めて押込通風機へ出力
    し、前記ボイラ出口酸素濃度が修正ボイラ出口酸素濃度
    設定値と等しくなり且つ前記風箱酸素濃度が風箱酸素濃
    度設定値と等しくなるよう押込通風機からの空気流量を
    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燃焼用空気流量制御方法。
  3. 【請求項３】 ガスタービンから排出される排ガスが、
    押込通風機から圧送される燃焼用空気に合流され、ボイ
    ラ本体の火炉内に導入され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燃焼用空気流量制御装置で
    あって、 ボイラ出口酸素濃度を検出するボイラ出口酸素濃度計
    と、 ガスタービン出口酸素濃度を検出するガスタービン出口
    酸素濃度計と、 風箱酸素濃度を検出する風箱酸素濃度計と、 予め設定されたボイラ出口酸素濃度設定値から前記ボイ
    ラ出口酸素濃度を差し引いて求めたボイラ出口酸素濃度
    偏差に基づきボイラ出口用修正空気流量を求める一方、
    ボイラ本体の火炉内へ供給される燃料流量に基づいて求
    めた必要空気流量に前記ボイラ出口用修正空気流量を加
    えることにより総必要空気流量を求め、予め設定された
    ガスタービン出口酸素濃度設定値から前記ガスタービン
    出口酸素濃度を差し引いて求めたガスタービン出口酸素
    濃度偏差に基づきガスタービン出口用修正空気流量を求
    め、予め設定された風箱酸素濃度設定値から前記風箱酸
    素濃度を差し引いて求めた風箱酸素濃度偏差に基づき風
    箱用修正空気流量を求め、前記ガスタービン出口用修正
    空気流量と風箱用修正空気流量とを前記総必要空気流量
    に加えることにより求めた総必要空気流量に基づき押込
    通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御指令を求
    めて押込通風機へ出力する制御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
    おける燃焼用空気流量制御装置。
  4. 【請求項４】 ガスタービンから排出される排ガスが、
    押込通風機から圧送される燃焼用空気に合流され、ボイ
    ラ本体の火炉内に導入され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燃焼用空気流量制御装置で
    あって、 ボイラ出口酸素濃度を検出するボイラ出口酸素濃度計
    と、 ガスタービン出口酸素濃度を検出するガスタービン出口
    酸素濃度計と、 風箱酸素濃度を検出する風箱酸素濃度計と、 予め設定されたガスタービン出口酸素濃度設定値から前
    記ガスタービン出口酸素濃度を差し引いて求めたガスタ
    ービン出口酸素濃度偏差に基づきガスタービン出口用修
    正空気流量を求め、予め設定された風箱酸素濃度設定値
    から前記風箱酸素濃度を差し引いて求めた風箱酸素濃度
    偏差に基づき風箱用修正空気流量を求め、ボイラ本体の
    火炉内へ供給される燃料流量に基づいて求めたボイラ出
    口酸素濃度設定値に前記ガスタービン出口用修正空気流
    量と風箱用修正空気流量とを加えることにより修正ボイ
    ラ出口酸素濃度設定値を求め、該修正ボイラ出口酸素濃
    度設定値から前記ボイラ出口酸素濃度を差し引いて求め
    たボイラ出口酸素濃度偏差に基づきボイラ出口用修正空
    気流量を求める一方、前記燃料流量に基づいて求めた必
    要空気流量に前記ボイラ出口用修正空気流量を加えるこ
    とにより総必要空気流量を求め、該総必要空気流量に基
    づき押込通風機の動翼開度或いは入口ダンパ開度の制御
    指令を求めて押込通風機へ出力する制御器とを備えたこ
    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
    ラントにおける燃焼用空気流量制御装置。
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