JPS5949410B2

JPS5949410B2 - ガス化発電プラントの制御方法

Info

Publication number: JPS5949410B2
Application number: JP7453875A
Authority: JP
Inventors: 好弘内山
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1984-12-03
Also published as: JPS51151433A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は石炭あるいは重質油をガス化プラントとこの
ガスを燃料とする発電プラントとの組合せによるガス化
発電プラントの制御方法に関する。

エネルギの多様化、環境保全を目的として石炭あるいは
重質油をガス化し燃料ガスとして取得するプラントが開
発されている。

この燃料ガスを発電用に使用する場合には、多量の燃料
をガスとして貯蔵する事が困難であるため発生したガス
を直ちに発電プラントに送り電力を行う、ガス化発電両
プラントを一体に組合せたガス化発電プラントとしなけ
ればならない。

この場合ガス化プラントと発電プラントは燃料ガスのや
りとりの他に、発電プラントからガス化に必要な高圧空
気、蒸気あるいは補益駆動に必要な電力を供給する。

従来の灯油、軽油等を燃料とする発電プラントにおいて
は燃料の組成は殆んど変らず、燃料の供給量も自由に調
整できるので、発電プラントを安定に運転することは比
較的容易であった。

しかしながら原料である石炭等から燃料ガスを生成しな
がら発電するガス化発電プラントにおいては発電側か要
求する燃料量およびその組成（発熱量）に沿った燃料ガ
スを同時に発生させる事が必要であり、両プラントの連
けいとバランスをとった安全な運転を維持しなければな
らないというむずかしい問題が発生する。

一般に原料とする石炭は同種石炭を利用しても局部的に
その組成が異なり、また固体輸送における輸送量の調整
は比較的困難であるため、それによってガス化炉１内の
反応が変動しやすい。

これらの変動は取得燃料ガスの組成（発熱量）流量、圧
力、温度（燃料ガス組成）の変動となってあられれ、こ
れが後続するガスタービンをはじめとする発電プラント
の運転の安定性に直接に影響を与えることになり、発電
プラントの寿命および安全性のうえで極めて重要な問題
点となる。

したがってこのようにガス化と発電という異種のプラン
トを組合せたガス化発電プラントにおいては、相互のや
りとりを行う、空気、蒸気および燃料ガスの供給を安定
に制御することが重要な課題である。

本発明はこのようなガス化プラントの制御方法に係り、
特にガス化プラントから発電プラントへ供給する燃料の
安定化をはかる事を目的としたものである。

第１図はこのようなガス化発電プラントの１例を示した
ものである。

１はガス化炉であり、ここに原料である石炭（重質油）
１８、ガス化材である高圧空気２０、蒸気１γが送られ
、高温高圧の雰囲気で反応し、ガス化燃料ガス１１を発
生する。

ガス化燃料ガス１１は、発電プラントの１コンポーネン
トであるガスタービンの燃焼器４へ送られ、ここでコン
プレッサ２から出る加圧空気１２を１部分岐した空気を
助燃材として燃焼し、高温高圧の燃焼ガス１４となって
、ガスタービン３へ入る。

ガスタービン３で発生した動力は、これに連絡した該コ
ンプレッサ２を駆動するとともに金利の動力は発電機５
を回転させ電力を発生させる。

ガスタービン３を出た排ガス１５はいまだ高いエネルギ
ーを有しているため、このエネルギを有効に活用する目
的で排熱回収ボイラ６が設置されている３排熱回収ボイ
ラ６は給水２１を加熱蒸発させ、高圧高温蒸発２２を発
生し、これを蒸気タービンγへ導いて動力を発生させ、
発電機８を駆動して電力を発生させる。

発電プラントの発生電力は発電機５と８の発電量を加え
たものとなる。

ガス化炉１へ入るガス化原料石炭１８は、石炭供給装置
１９より加圧され送り込まれる。

またガス化材である空気２０は、コンプレッサ出口加圧
空気１２の１部が分岐され空気２３となってブースター
コンプレッサ９へ入り、さらに加圧され高圧空気２０と
なってガス化炉１へ送り込まれる。

またガス化材である蒸気１１は、蒸気タービンの抽気２
４等がこれに当てられる。

ブースターコンプレッサ９はブースターコンプレッサ駆
動用蒸気タービン１０により駆動される。

この例で示しだガスタービン３および蒸気タービン７、
排熱回収ボイラ６の組合せによる発電プラントは、ガス
蒸気コンバインドプラントとじて一般によく知られてい
るものである。

上述のガス化発電プラントの制御方法について説明する
。

発電プラントの出力を指令するプラントマスター２５か
ら出力指令信号２６が出される。

信号２６はそれぞれ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２
６ｄの４つの信号にわかへそれぞれ蒸気流量コントロー
ラ２７、石炭供給装置１９、空気流量調整ダンパ２８、
発電プラントコントローラ２９に送られる。

蒸気流量コントローラ２γはプラントマスタ２５からの
信号２６ａをうけて蒸気流量調整弁３０を作動させ、指
令に従った蒸気流量をガス化炉１へ送る。

また石炭供給装置１９も同様に指令２６ｂに従かい石炭
をガス化炉１へ供給する。

さらに指令２６ｃによって空気流量調整ダンパ２８が作
動し、ガス化炉１へ入る空気流量を調整する。

また発電プラントコントローラ２９は信号３１を出して
、燃料ガス圧コントローラ３２を経て、ガス燃料調整ダ
ンパ３３を作動させガスタービン燃焼器４へ入る燃料ガ
スの流量を調整する。

このようにプラントマスクからの１つの信号によりガス
化炉１へ入るガス化原料、ガス化材の流量、およびガス
化炉１から出る燃料ガスの調整を同時に行なわせる事に
より、ガス化炉における入出力のバランスを完全にとる
事が可能となる。

ガス化炉１の入出カバランスをとる事は、炉の安定を保
つ上での基本となり、これによってガス化炉出力のガス
の温度と圧力が一定に保たれ、出力指令に従ったガス流
量を発電プラントへ送ることができる。

第１図に示された制御系には更に次の３つの補助制御系
が加えられている。

その第１はガス化炉出口の燃料ガス温度検出器３５から
の温度信号を、蒸気流量コントローラ２γへ入れること
であり、これによって基本的に設定された蒸気流量調整
弁３０の駆動信号３６を微修正して燃料ガス温度を一定
にする。

その第２は、ガス化燃料圧力検出器３４からの圧力信号
を圧力コントローラ３２へ入れることであり、同様にこ
れによって基本的に設定されたガス燃料調整ダンパ３３
の駆動信号３１を微修正し燃料ガス圧力を一定に保つ。

その第３は発電プラントの状態を表す信号、例えば第１
図に示したように、ガスタービン入口ガス温度検出器３
８ａ１あるいはガスタービン排ガス温度検出器３８ｂか
らの温度信号３９を発電プラントコントローラ２９へ入
れる。

発電プラント２９ではプラントマスター２５からの負荷
指令信号２６ｄに応じて定常状態において決るガスター
ビン燃焼ガス温度あるいはガスタービン排ガス温度を温
度設定値として与え、これと温度検出器３８ａ、
３８ｂからの定温度信号３９と比較し、この偏差を応じ
て該信号３１を微修正してガスタービン燃焼器４へ入る
燃料ガス量を調整する。

これにより燃料ガスの発熱量の変動によるガスタービン
３での温度の変動をコントロールすることが出来る。

このように本制御系はガス化炉１より発生するガス条件
を基本的に出力指令に応じてバランスをとり、さらに石
炭の組成等により変動する微少変化を補正する３個の補
助制御系によりバランスの微調整を行なわせることを特
徴とへガス化発電プラントの安定化をはかる事が出来
る第２図は基本制御系の変形例を示しλものである。

第２図では第１図のうちガス化炉１からガスタービン燃
焼器４までの系統だけを抜き出して示しており第１図と
同一の機器は同じ番号をつけている。

第２図の例では、ガス化炉１の発生ガス流量の変動を吸
収する高圧アキュームレータ４５が備えられている。

ガス化炉１でのガス生成反応はガス化原料やガス化材の
組成条件の変動により変動スる。

第２図のアキュームレータ４５はガス化炉出口燃料ガス
系統から分岐した系統１１ｂの先に設定された耐圧型タ
ンクである。

アキュームレータ出口管１１ｃは、燃料ガス１１の主系
統上のガス混合器４０に接続されている。

アキュームレーターへのガス燃料の出入はガスダンパ４
１゜４２で行なわれる。

ガスダンパ４１．４２は次のように動作する。

すなわちガスダンパ４１は、燃料ガス圧力３４ｂからの
圧力信号４３により駆動されるもので、燃料ガス圧力が
定格値より大となった場合開きこれを余剰のガス燃料と
してアキュームレータ４５へ導入し、燃料ガスのコント
ロールを行う。

一方ガスダンパ４２は、燃料ガス圧力検出器３４ａの圧
力信号により操作され燃料ガス圧力が定格値より低下し
た場合開いてアキュームレータ４５内のガスをガス混合
器４０により燃料ガス主系統へもどす。

これにより、ガス化炉１での発生ガス圧力の変動は、ア
キュームレータ４５の作動により低くおさえる事が出来
る。

ガス燃料調整ダンパ３３は、発電プラント２９からの信
号により制御される。

第３図は第２図のアキュームレータの出口系１１ｃに燃
料ガスコンプレッサ４６を設置した場合のもので、この
場合にはアキュームレータ内のガスの利用を高める事が
出来る。

この燃料ガスコンプレッサ４６はガスダンパ４２の操作
と同時に駆動される。

第４図は、第２図におけるアキュームレータ一山ロガス
ダンパの操作を発電プラントコントローラ２９の信号に
より操作し、ガス燃料の流量調整により発電プラントの
安定化をはかったものである。

第５図はさらにこれを変形した例で、ガス燃料流量の調
整を他の燃料、例えば天燃ガス等で補ったものである。

第５図では、他の燃料タンク４γ、ガス流量訓電用；の
ダンパ４８が設置されている。

本発明に従うこの様な制御系により変動の大きいガス化
プラントの燃料を発電プラントとの協調のもとに安定化
させ、プラント全体の安定運転の維持プラントの寿命維
持に役立つという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うガス化発電プラントの制御系統を
示した図である。第２，３及び４図はアキュームレータを備えた本発明の
他の型の制御系を示す図である。第５図は他の燃料を補助として用いた更に別の制御系の
説明図である。符号の説明：１・・・ガス化炉、２・・・コンプレッサ
、３・・・ガスタービン、４・・・ガスタービン燃焼器
、５・・・発電機、６・・・排熱回収ボイラ、γ・・・
蒸気タービン、８・・・発電機、９・・・ブースターコ
ンプレッサ、１０・・・駆動用蒸気タービン、１１・・
・燃料ガス、１２・・・加圧空気、１３・・・空気、１
４・・・燃焼ガス、１５・・・排ガヘ１６・・・スタッ
クガス、１γ・・・蒸気、１８・・・石炭（重質油）、
１９・・・石炭供給装置、２０・・・高圧空気、２１・
・・給水、２２・・・高圧高温蒸気、２３・・・空気、
２４・・・蒸気タービン抽気、２５・・・プラントマス
ター、２６・・・出力指令信号、２１・・・蒸気流量コ
ントローラ、２８・・・空気流量調整ダンパ、２９・・
・発電プラントコントローラ、３０・・・蒸気流量調整
弁、３１・・・信号、３２・・・圧力コントローラ、３
３・・・ガス燃料調整ダンパ、３４・・・圧力検出器、
３５・・・温度検出器、３６・・・駆動信号、３γ・・
・駆動信号、３８・・・燃焼ガス温度検出器、３９・・
・温度信号、４０・・・ガス混合器、４１・・・ガスダ
ンパ、４２・・・ガスダンパ、４３・・・圧力信号、４
４・・・圧力信号、４５・・・アキュームレータ、４６
・・・燃料ガスコンプレッサ、４１・・・燃料タン久
４８・・・ダンパ。

Claims

【特許請求の範囲】

１石炭・重質油等のガス化原料をガス化するガス化炉
を含むガス化プラントと、前記ガス化プラントにより生
成されたガスを燃料として駆動されるがスタービン発電
プラントの組合せによるガス化発電プラントにおいて、
前記ガス化炉へ導入するガス化原料の供給量、空気流入
量、蒸気流入量及びガス化炉からガスタービンに供給す
るガス量をガス化プラント内での反応上バランスがとれ
るようガス化発電プラントの制御を司どるプラントマス
ターからの信号によって制御し、更にガス化炉出口のガ
ス温度を検出し、検出された温度信号を前記プラントマ
スターから発せられる蒸気流入量制御信号の修正信号と
し、ガス化炉出口のガス圧力を検出し、構出された圧力
信号とガスタービン発電プラントの状態を表す信号とを
前記プラントマスターから発せられる前記ガス量制御信
号の修正信号として用いることを特徴とするガス化発電
プラントの制御方法。