JPS622129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンバインドプラント用排ガスボイ
ラの冷態起動・停止に於けるボイラ切替システム
に関する。

高効率発電プラントを目指した、複数台のガス
タービンとその排ガスを利用した蒸気発生設備
（排ガスボイラ）及びそれらの発生蒸気により駆
動される１台の蒸気タービンとの組合せからなる
コンバインドプラントにおいては、起動及び停止
時、排ガスボイラを順次併入或は切離すタービン
バイパス制御弁廻りの自動切替装置が必須である
が、従来これ等の装置は開発されていない。

複数台のガスタービン及び排ガスボイラと１台
の蒸気タービンとからなるコンバインドプラント
の起動及び停止過程に於いて、燃料の損失を出来
るだけ少く、起動及び停止時間を短くかつ各種の
制限条件を満しながら起動・停止を行う必要があ
る。特に排ガスボイラが複数台ある為複雑な操作
を安全に確実に更に自動的に行なえる様にしてお
くことがコンバインドプラント成否の一つのキー
ポイントである。そこで此等の目的を達成する排
ガスボイラ切替装置を提供することを本発明の目
的とし、特にプラント冷態起動及び長期停止を目
的としたプラント停止の場合のボイラ切替システ
ムを目的とする。

本発明は、タービンバイパス制御弁、排ガスボ
イラ出口止弁及び蒸気タービン蒸気加減弁の基本
機器の構成に於いて、コンバインドプラントの起
動及び停止時に所要圧力を得るために、排ガスボ
イラの出口圧力をプラントの状態に合せ制御し、
排ガスボイラからの送気量を調節する目的で排ガ
スボイラ出口止弁の開閉速度を制御し、しかも起
動時の負荷変化率を守りながら且つ前圧が規定圧
力以下とならない様に蒸気タービン加減弁を制御
して、排ガスボイラを併入、切離しを行なうよう
にすることを基本としている。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例
について詳述する。

第１図は、コンバインドプラントに於いて、例
えば３台の蒸気発生設備（ボイラ）から１台の蒸
気タービンへ送気する蒸気系統及びそれ等を制御
する制御機器・回路を示す。

第１図の蒸気系統において、参照符号１はNo.２
ボイラ（図示せず）の出口蒸気圧力を規定の圧力
に保つ様に動作するタービンバイパス制御弁、２
はNo.２ボイラの発生蒸気を送気したり止めたりす
る排ガスボイラ出口止め弁、３は蒸気タービンに
入る蒸気の圧力或は流入量を制御する蒸気タービ
ン加減弁、４は蒸気タービン、５は蒸気タービン
４と直結した発電機、６及び７はNo.３及びNo.１ボ
イラの排ガスボイラ出口止弁を示している。

タービンバイパス制御弁系において、参照符号
８はNo.２ボイラの出口蒸気圧力を伝送する圧力伝
送器、９は蒸気タービン加減弁３の前圧を伝送す
る圧力伝送器、１１はプロセス量を設定値に合う
様に制御する制御器、１２は加算器３１とNo.２ボ
イラ出口圧力を個別に設定する個別圧力設定器１
４との出力のいずれか高い方を選択する高信号選
択器、１３は蒸気併入又は蒸気切離しの切替指令
により動作するスイツチ２９がその指令により離
れて入力がカツトされた時そのカツト直前の値を
保持しかつ出力する記憶器、３３は蒸気併入時に
記憶器１３の出力を選択し蒸気切離時に圧力伝送
器９の出力を選択する切替リレーを示す。

排ガスボイラ出口止弁系において、参照番号１
０は蒸気タービンの負荷率を表わす事が出来る圧
力伝送器、２８は蒸気切離しの切替指令により離
れるスイツチ、１５はスイツチ２８の離れる直前
の値を保持して出力する記憶器、１６は記憶器１
５の出力を初期値として時間と共に一定の割合で
出力を減じる時間関数演算器、１７はプロセス量
を設定値に合う様に制御する制御器、１８は蒸気
投入の切替指令により信号を発生する信号発生
器、１９は信号発生器１８の出力を初期値として
時間と共に出力を一定の割合で増加させる時間関
数演算器、２０は２つの入力を切替指令に従つて
切替えて出力を排ガスボイラ出口止弁２に供給す
る切替リレーを示す。

蒸気タービン加減弁系において、参照符号３０
は発電機５の発電量を表わす事が出来る発電量伝
送器、２７は蒸気併入の切替指令により離れるス
イツチ、２６はスイツチ２７の離れる直前の値を
保持して出力する記憶器、２５は記憶器２６の出
力を初期値として時間と共に一定の割合で出力を
増加させる時間関数演算器、２４は制御器、２２
は蒸気タービン加減弁前圧を規定値以上に保つた
めの最低圧力設定器、２１は制御器、２３は制御
器２１および２４の出力のうち低い方の出力を選
択して蒸気タービン加減弁３へ供給する低信号選
択器を示している。

コンバインドプラントの冷態起動及び停止曲線
の一例を第２図及び第３図に示す。これに対応し
た排ガスボイラ切替システムの作動を説明する。
コンバインドプラントに於いても冷態起動及び停
止と温態起動及び停止の区別は蒸気タービンロー
タ温度により決定され、冷態起動の場合、蒸気タ
ービンロータに熱衝撃を与えない様にゆつくりと
蒸気を流してやる複雑な操作が必要である反面発
電プラントとしての使命である要求発電量に早く
到達させる必要がある。更に出来るだけ燃料損失
がない様な起動が必要である。これらを満した起
動方法の一例が第２図である。停止の場合も短時
間にかつ燃料損失を少なくする停止方法が望まし
い。その一例を第３図に示す。

冷態起動に於いて、No.１ガスタービン
（＃1G／Ｔと略示）は蒸気タービン（Ｓ／Ｔと略
示）のヒート・ソークの為に早目に起動しNo.１ボ
イラから蒸気を発生させる。この場合はNo.１ボイ
ラ出口止弁７は既に全開となつて居り、No.１ター
ビンバイパス制御弁（図示せず）は規定圧となる
様に、タービン入口蒸気圧力を制御している。ヒ
ート・ソーク完了したら蒸気タービンを併入し、
蒸気タービンの負荷を冷態時の増負荷変化率に従
つて増加させる。この場合No.１のガスタービン負
荷はNo.２のガスタービンに附属するNo.２ボイラの
蒸気を追加混入するのに支障ない程度の負荷まで
上昇させ、待期させる。従つてNo.２のガスタービ
ンを起動させ、No.２ボイラから蒸気が発生し、浸
入可能な条件が整つたら蒸気を蒸気タービンに追
加送気する。

この送気追加する方法を、冷態起動に於ける追
加併入と呼ぶ。

その併入要領を第１図に従いながら説明する。
まずNo.２ボイラ出口圧力はタービンバイパス制御
弁１、圧力伝送器８、圧力制御部１１及び最低圧
力を設定する個別圧力設定器１４により単独に圧
力制御されている。次に追加併入指令によりスイ
ツチ２９が離れ、この時の蒸気タービン加減弁前
圧が記憶器１３に記憶され、切替リレー３３によ
り選択され、加算器３１に入力される。この信号
は加算器３１により＋αKg／cm²Ｇ分だけバイアス
加算され、高信号選択器を通りタービンバイパス
制御弁１の圧力設定値となる。このバイパス値は
タービンバイパス制御弁１から蒸気タービン加減
弁３前までの配管系の圧力損失を考慮して蒸気の
混入に適当な設定値とする。

この時、蒸気タービン４は所要の負荷変化率で
増負荷となる様に発電量伝送器３０、記憶器２
６、時間関数発生器２５、制御器２４により、蒸
気タービン加減弁３を制御している。

ここで、記憶器２６は、蒸気併入の切替指令を
受けてスイツチ２７が離れた時点で発電量を記憶
すると共に、その出力を時間関数演算器２５に入
力し、冷態起動時の負荷変化率に見合う様に発電
量の設定を行なう。

更に蒸気タービン加減弁３の入口圧力は最低圧
力設定器２２、制御器２１及び低信号選択器２３
により、蒸気タービン加減弁３の前圧が規定値以
下とならない様に保護される。

この様なプラント状態、即ちタービンバイパス
制御弁１はボイラの圧力を規定の圧力となる様に
制御し、蒸気タービン４は冷態起動時の規定の負
荷変化率で増負荷の制御が行なわれている状態に
おいて、No.２のボイラからの蒸気を送気する為に
No.２のボイラ出口止弁２を信号発生器１８、時間
関数発生器１９により、一定の開速度で開く。信
号発生器１８は冷態起動時のタービン増負荷率に
見合う排ガスボイラ出口止弁２の開速度信号を時
間関数発生器１９に与えて起動させる。

信号切替リレー２０は時間関数発生器１９の出
力を選択させ、排ガスボイラ出口止弁２に送る。
これによりボイラ出口止弁２はタービンの増負荷
に見合う蒸気量をタービンに送ることが出来る。

No.３のボイラ側にも、No.２と同じタービンバイ
パス制御部とボイラ出口止弁制御部とを有してお
り同じ要領にて、蒸気は蒸気タービンに送気され
る。全部のボイラが併入され、更にタービンの負
荷が増加し、ボイラからの発生蒸気全量を消費す
るようになれば、全部のタービンバイパス制御弁
１が全閉し起動完了となる。

次に長期停止を目的とした停止において燃料損
失を小さく、かつ短時間に行う停止方法の一例を
第３図に示す。

この場合も３台のガスタービン（３台の排ガス
ボイラ）と１台の蒸気タービンとのコンバインド
プラントの例を示す。蒸気タービン４に蒸気温度
の外乱を与えないためボイラの蒸気温度が規定値
を保てる処まで３台のガスタービン負荷を下げ燃
料を節約する。この負荷においてNo.１ボイラを切
離す（＃1S／Ｇ切離し）が、このときの蒸気タ
ービン加減弁３の前圧力は冷態起動の場合とは異
なる。更にNo.２のボイラを切離す場合の圧力もNo.
１のボイラの切離しの圧力と異なる。

従つてタービンバイパス制御弁１の圧力設定値
はプラントの状態に合せて設定した方が制御上非
常に容易となる。

切替要領を第１図に従いながら説明する。ま
ず、ガスタービン負荷を下げ、ボイラの切離し可
能時期となれば、切離指令により切替リレー３３
が圧力伝送器９の出力を選択し、蒸気タービン加
減弁３の前圧が加算器３１に入力され、高信号選
択器１２を通り、制御器１１の設定値となる。即
ち、No.２ボイラ出口圧力は、蒸気タービン加減弁
３の入口圧力に＋αされた圧力に調節される。蒸
気タービン４に入る蒸気流量が減る事により、蒸
気タービン加減弁３前圧が下がるが、この様な回
路にすれば常にボイラ出口圧力と蒸気タービン加
減弁３前圧との間は一定差圧となり、No.２ボイラ
出口弁２の制御性が良くなる。同時にボイラ出口
止弁２を蒸気タービン４の負荷変化率に見合う速
度で閉る様に記憶器１５、時間関数発生器１６、
制御器１７及び切替リレー２０により制御する。
これによつて余つた蒸気は、タービンバイパス制
御弁１により、復水器へダンプされる。

同様にしてNo.２ボイラを切離す。但し、タービ
ン負荷が低下し、蒸気タービン加減弁３の入口圧
力が最低圧力設定器２２にて設定された圧力以外
に降下すると、制御器２１が作動し、蒸気タービ
ン加減弁３入口圧力を保ちつつ蒸気タービン負荷
が更に減少される。

最后のボイラは蒸気タービン４と共に停止され
て停止完了となる。

前述のボイラ切替装置作動の為の条件として必
要な時期にガスタービンの起動、停止、負荷の増
減等は、特に図示してないが、プラント側の運転
操作は運転員或は電算機等により行われる。更に
切替完了すれば各制御回路は必要に応じて除外さ
れるものとしてある。

複数台のガスタービン及び排ガスボイラと１台
の蒸気タービンが複合されたコンバインドプラン
トでは、その冷態起動・停止、特に順序よく安全
確実にガスタービン及び排ガスボイラを起動・停
止する必要があり、この冷態起動・停止が従来の
プラントよりも容易に且つ安全確実に行なえるこ
とがこのコンバインドプラントの成否の一つの重
要なキーポイントであるが、本発明によれば上述
した如く、自動的に複数台の排ガスボイラを順序
よく安全確実に冷態起動・停止を行なうことが出
来、即ち、タービンバイパス制御弁、ボイラ止弁
制御系、タービン負荷制御系を互に協調させるこ
とによつて上記を達成することが出来たのであ
る。

以上本発明をその好適な実施例について詳述し
たが、本発明はこの特定の実施例に限定されるも
のではなく本発明の精神を逸脱しない範囲で幾多
の変化変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンバインドプラントの
冷態起動・停止に於けるボイラ切替システムを示
す系統図、第２図は冷態起動曲線を示す図、第３
図は停止曲線を示す図である。 １……タービンバイパス制御弁、２，６，７…
…ボイラ出口止弁、３……蒸気タービン加減弁、
４……蒸気タービン、５……発電機、８，９，１
０……圧力伝送器、１１，１７，２１，２４……
制御器、１２……高信号選択器、１３，１５，２
６……記憶器、１４，２２……圧力設定器、１
６，１９，２５……時間関数演算器、１８……信
号発生器、２０，３３……切替リレー、２３……
低信号選択器、２７，２８，２９……スイツチ、
３０……発電量伝送器、３１……加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数台のガスタービン及びこれらの排ガスを
   利用した排ガスボイラと１台の蒸気タービンから
   成る複合コンバインドプラントに於いて、冷態起
   動時に最低前圧力制御及び負荷の一定増加制御を
   有すると共に停止時には前記最低前圧力制御のみ
   となる蒸気タービン加減弁制御装置と、各ボイラ
   出口弁を冷態起動時に一定速度で開け停止時には
   蒸気タービンの決められた減負荷制御量に応じて
   制御する複数のボイラ出口弁制御装置と、冷態起
   動時に各タービンバイパス制御弁の設定圧力を蒸
   気タービン加減弁の前圧よりも高く設定し停止時
   には蒸気の切離しと同時に蒸気タービン加減弁の
   前圧を設定圧力とする複数のタービンバイパス制
   御弁制御装置とを備えたことを特徴とするコンバ
   インドプラントの冷態起動・停止に於けるボイラ
   切替システム。