JPS62279208A - 発電プラントの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 〈産業上の利用分野） 本発明は石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラント
の制御方法に関する。

（従来の技術） 近年、石炭の有効利用、脱硫の簡易性および環境対策の
順位性などの点から、石炭をガス化し、このガスを燃料
としてガスタービンを駆動して発電機を運転すると共に
、上記ガスタービンの排ガスから熱を回収し、この熱に
よって発生させた蒸気で蒸気タービンを駆動して発電機
を運転する石炭ガス化コンバインドサイクルプラントが
発電プラントとして注目されている。

第４図は、上記コンバインドサイクルプラントの一例と
して空気吹湿式プラントの概略構成を示すもので、燃料
の石炭流は石炭流量調整弁１を通してガス化炉２に流入
し、空気圧縮１５１３から空気流量調整弁４を通してガ
ス化炉２に流入する空気と、蒸気流を調整弁５を介して
ガス化炉２に流入する蒸気とにより炉内でガス化反応を
起こし、ガスを発生する。

ガス化炉２を出た粗ガスは、ガスクーラ６で脱流可能な
温度まで温度を下げられた後、脱流装置７に流入して精
製される。この精製されたガスは、ガスヒータ８で昇温
されてから燃料圧力調節弁９を通して燃焼器１０内に噴
射され、圧縮機１１より送給される圧縮空気と混合して
燃焼する。この燃焼ガスはガスタービン１２を駆動し、
発電機１３を回転させる。

ガスクーラ６にはガスクーラドラム１４が付設されてお
り、このガスクーラドラムより流出する冷却水はガスク
ーラ６内で高温の粗ガスと熱交換して蒸気となり、ガス
ヒータ８を経てガスクーラドラム１４内に戻る。

一方、ガスタービン１２から排出される排ガスは排熱回
収ボイラ１５へ導かれ、それに内蔵されたスーパヒータ
１６、エバポレータ１７およびエコノマイザ１８で順次
熱交換をして冷却された後、大気中に放出される。

排熱回収ボイラ１５のエバポレータ１７には蒸気ドラム
１９が接続されており、エバポレータ１７で発生した蒸
気は蒸気ドラム１９内に貯えられる。

また蒸気ドラム１９はガスクーラドラム１４に接続され
ており、ガスターラドラム１４および蒸気ドラム１９内
に貯えられた蒸気はスーパヒータ１６で過熱された後、
蒸気加減弁２０を介して蒸気タービン２１に流入し、こ
れを駆動して発電機２２を回転させる。

蒸気タービン２１で仕事を終えた熱気は復水器２３で復
水化され、給水加熱器２４、脱気器２５を通って加熱、
脱気され、排熱回収ボイラ１５のエコノマイザ１８で再
加熱された後、ガスクーラドラム１３と蒸気ドラム１９
に環流する。

上述のように構成した石炭ガス化コンバインドサイクル
発電プラントにおいて、蒸気タービン２１の出力はガス
タービン１２から排出される排ガスエネルギによって決
まるので、この発電プラント全体の負荷量はガスタービ
ン１２に流入する燃料流量によって左右されることにな
る。

上記した石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラント
の制御方法としてはガス化炉主導モード制御とガスター
ビン主導モード制御の２つの方法が多用されている。

次ぎに、これらの２つの制御方法について説明する。

第５図は従来のガス化炉主導モード制御方法の概略を示
すもので、この制御方法ではプラントの発電出力の変化
はガス化炉２の燃料生成迅を変更することにより始めら
れ、続いてガスタービン１２の燃料圧ノ〕を調整するこ
とによって行なわれる。

プラント負荷指令３０は周波数補正信号３１およびプラ
ント出力３２とともにプラント負荷コントローラ３３に
入力され、ガス化炉燃料流吊指令３４を出力する。すな
わち、ガス化炉燃料流量指令３４はプラント負荷指令３
０と実際のプラント出力３２（蒸気タービン出力＋ガス
タービン出力）との偏差に、周波数補正信号３１が加算
された信号を基にプラント負荷コントローラ３３により
設定されるもので、この信号によってガス化炉燃料コン
トローラ３３からプラント負荷指令３０に見合ったガス
化炉燃料流量指令が石炭流量調整弁１、空気流口調整弁
４、および蒸気流量調整弁５に向けて出力される。

従って、ガス化炉燃料流量指令３４の変化によってガス
化炉２のガス生成量が変化する。この生成ガスを脱流し
て得られたクリーンガスの圧力変動は脱流装置７の下流
側に設けたクリーンガス圧力検出器３６によって検出さ
れる 一方、ガスタービン燃料コントローラ３７にはクリーン
ガス圧力検出器からの信号とプラント圧力設定値３８が
入力され、それらの偏差により、燃料圧力調節弁９を制
御する。

上記ガス化炉主導モード制御において、発電３はガス化
炉入口燃斜により制御されるため、ガス化炉およびクリ
ーンアップ系のボリュームが大きいと、第６図に示すよ
うに、ガス化炉燃料（石炭）流ｍ指令３４の変化に対し
てクリーンガス圧力Ｇの変化がガス化炉を合むガス供給
設備の時定数分だけ遅れ、それに伴ってプラント出力Ｐ
の変化にも遅れが生じ、負荷追従性が悪くなるという欠
点があった。。

次ぎに、従来のガスタービン主導モード制御方法につき
説明する。第７図はその概略を示すもので、この制御方
法では、プラントの発電出力の変化はガスタービンに流
入する燃料圧力を変化することにより始められ、続いて
ガス化炉燃料を調節することによって行なわれれる。

ガスタービンスピード／負荷コントロール指令３９は、
プラント負荷指令３０と実際のプラント出力３２（蒸気
クーピン出力＋ガスタービン出力）との偏差信号に、周
波数補正信号３１が加算された信号を基にプラント負荷
コントローラ３３により設定され、ガスタービン燃料コ
ントローラ３７を通してガスタービン燃料圧力調節弁９
をｆｌｉｌｌ　Ｒする。この動作によりクリーンガス圧
力が変動する。

一方、プラント圧力コントローラ４０では、クリーンガ
ス圧力検出ｉ！！１ｔ３６からの信号とプラント圧力設
定値３８との偏差によりガス化炉燃料流量指令３４を出
力し、この信号３４を基に、ガス化炉燃料コントローラ
３５からガス化炉燃料指令がガス他炉流量調整弁１、空
気流ｍＵＡ整弁４および蒸気流♀調整弁５に向けて出力
される。

上記したガスタービン主導モード制御において、発電ｍ
は燃料圧力調節弁９により制御されるため、クリーンガ
スエネルギーを許容値以上に使用した場合、ガス供給設
備の遅れによるガス圧力の低下により、プラント全体が
不安定状態に陥る危険性がある。また、ガス供給設備の
遅れのため、ガス発生の追従が遅れ、従って、負荷追従
性が悪いという欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように従来の制御方法においては、ガス化炉主導
モード制御およびガスタービン主導モード制御のいづれ
の場合においても、プラント負荷指令変化に対して、ブ
ラント全体が不安定状（ぷになったり、負荷追従性が低
下するという欠点があった。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の発電プラント制御方法は石炭をガス化し、この
ガスをＭ判としてガスタービンを駆動して発電はを運転
すると共に、上記ガスタービンの排ガスから熱を回収し
、この熱によって発生させた蒸気で蒸気タービンを駆動
して発電し１を運転する石炭ガス化コンバインドナイク
ル発電プラントにおいて、プラント負荷指令が変化した
際、ガス化炉主導モード制御およびガスタービン主導モ
ード制御のいずれかのモードにおける圧力制御部に対し
、これから発生するであろう圧力漏差情報を先行的フィ
ードフォワード信号として与えることを特徴とする。

（作　用） 上述のように構成した本発明の発電プラン１−制御方法
においては、ガス化炉主導モード制御時にはガスタービ
ン燃料コントローラの圧力フィードバック信号にプラン
ト負荷指令変化の変化微分値を先行的フィードフォワー
ド信号として加算することによって、将来予想されるク
リーンガス圧力の変化よりも先に、燃料圧力調節弁を制
御し、また、ガスタービン主導モード制御時にはガス化
炉燃料コントローラにガスタービン出力信号を先行的フ
ィードフォワード信号として圧力フィードバック信号に
加算ツることにより、クリーンガス圧力の変化よりも先
きにガス化炉の燃料流量を制御し、生成ガスエネル−に
一を負荷変動に対応させるようにしたので、プラント負
荷追従性が向上する。

（実施例） 以下、本発明による発電プラントの制御方法の実施例を
第１図および第２図を参照して説明する。

なお、これらの図中、従来と同一部分には同一符号を付
し、相違点のみを説明する。

第１図は本発明をガス化炉主導モード制御に適用した例
を示すもので、この場合、ガスタービン燃料コントロー
ラ３７が圧力制御部として礪能する。

すなわら、プラント負荷指令３０は微分器４１にし入力
され、そこで微分されてプラント負荷変化指令４２を生
ずる。この指令４２は先行的フィードフォワード信号と
してガスタービン燃料コントローラ３７に与えられ、ガ
スタービンの燃料圧力調節弁９の開度を制御する。

第２図は本発明をガスタービン主導モード制御に適用し
た例を示すもので、この場合には、プラント圧力コント
ローラ４０が圧力制御部として機能している。

すなわち、プラント圧力コントローラ４０にガスタービ
ン１２からの出力信？ｊ４３を先行的フィードフォワー
ド信号として与え、ガス化炉燃料流量指令３４を設定す
る。この指令３／Ｉに基づいてガス化炉燃料コントロー
ラ３５から各流量調整弁１．４．５に制御信号が出力さ
れ、石炭、空気および蒸気の供給固が制御される。

次ぎに、上述の構成からなる本発明の効果をガス化炉主
導モード制御時を例にとり、従来技術と対比しながら説
明する。

従来技術においては、第６図に示すように、プラント負
荷指令３０の変化に対して実負荷（ガスタービン出力と
蒸気タービン出力の総和）を追従さゼるべく、石炭（燃
料）流８指令３４を増加させるようにしている。しかし
、ガス圧力はガス化炉およびクリーンアップ部の体積が
大きいため直ぐには上背しない。従って、プラント出力
すなわら、ガスタービン出力は、ガス圧力の上界を捕え
て燃料圧力調節弁を開とした後に増加してくるものであ
るため、第６図の如く、プラント出力Ｐの応答は、ｆ′
Ｉ荷指令３０に対して大きく遅れることになる。

一方、ガス圧力は生成されたガス供と、ガスタービン側
で消費されるガスけの差分だけ、ガス化炉およびクリー
ンアップ部内に蓄積されるため、一旦圧力が上昇する。

その後、ガスタービン側が、負荷指令の最終値に児合う
ガス発生量と同層のガスをガスタービンで消費すること
になり、ガス圧力は所期の値に静定する。

上述のようにガス化炉主導モード制御においては、圧力
上昇を検出した後でガスタービンの懲ｖ！＋圧力調節弁
を聞いていたのでは、出力の応答が遅れ、結果として、
ガス圧力のオーバシュートをＪｎｔ来する。

これに対し、本発明の如く、負荷指令の変化（微分）信
号を先行的フィードフォワード信冴としてガスタービン
の燃料制御の信号に加口してやれば、圧力上賓を予想し
てガスタービンの燃料圧力調節弁は早めに間となる。従
って、プラント出力Ｐは第３図の如く負荷指令３０に素
中く追従し、またガスタービンで発生ガスを望めに消費
するためガス圧力Ｇのオーバーシュートら低く抑えられ
る。　なお、以上の説明では、ガスタービン主導モード
１」制御時にガスタービンの出力信号を先行的フィード
フォワード信号として使用する例につき述べたが、場合
ににつてはガス化炉主導モード制御時におけると同様に
、プラント負荷指令の変化分を先行的フィードフォワー
ド信号として側口ずるようにしても同様の効果が得られ
る。また、先行信号を圧力フィードバック信号のバイア
スとして加算することにかえ、圧力設定値に加算しても
、あるいは圧力制６Ｕ信号に加算するようにしてもよい
。

すなわち、本発明においてはガス化炉主導モード制御、
ガスタービン主導モード制御のそれぞれのモードでの圧
力制御部に対し、これから発生するであろう圧力偏差の
先行情報を与える手段であれば、任意の方法を採用でき
る。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の発電プラントの制御方法において
は、ガス化炉主導モード制御とガスタービン主導モード
制御のいずれにおいても、各モードでの圧力制御部に対
して先行的フィードフォワード信号を与えるようにした
ので、プラント負荷指令の急激な変化に対しても迅速に
対応でき、負荷追従性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をガス化炉主導モード制御に適用した例
を示すブロック図、第２図は本発明をガスタービン主導
モード制御に適用した例を示すブロック図、第３図は本
発明のυ１１１１方法の作用効果を示ずグラフ、第４図
は石炭ガス化コンバインドサイクル発電プラントの概略
構成を示す系統図、第５図は従来のガス化炉主導モード
制御を説明するブロック図、第６図は第５図の制御方法
の作用を示すグラフ、第７図は従来のガスタービン主導
モード制御を説明するブロック図である。 １・・・石炭流ｆｆｉ調整弁、２・・・ガス化炉、４・
・・空気流量調整弁、５・・・蒸気流量調整弁、６・・
・ガスクーラ、７・・・脱流装置、８・・・ガスヒータ
、９・・・燃料圧力調節弁、１０・・・燃焼器、１１・
・・圧縮機、１２・・・ガスタービン、１３・・・発電
機、１５・・・排熱回収ボイラ、３０・・・プラント負
荷指令、３１・・・周波数補正信号、３２・・・プラン
ト出力、３３・・・プラント負荷コントローラ、３４・
・・ガス化炉燃料流１指令、３５・・・ガス化炉燃料コ
ントローラ、３６・・・クリーンガス圧力検出器、３７
・・・ガスタービン燃料コントローラ、３８・・・プラ
ント圧力設定値、３９・・・ガスタービンスピード／負
荷コントロール指令、４０・・・プラント圧力コントロ
ーラ、４１・・・微分器、４２・・・プラント負荷変化
指令、４３・・・ガスタービン出力信号。 出願人代即人　　佐　藤　　−雄 第１図 第４図 第５図 第６図 ■ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　石炭をガス化し、このガスを燃料としてガスタービ
   ンを駆動して発電機を運転すると共に、上記ガスタービ
   ンの排ガスから熱を回収し、この熱によって発生させた
   蒸気で蒸気タービンを駆動して発電機を運転する石炭ガ
   ス化コンバインドサイクル発電プラントにおいて、プラ
   ント負荷指令が変化した際、ガス化炉主導モード制御お
   よびガスタービン主導モード制御のいずれかのモードに
   おける圧力制御部に対し、これから発生するであろう圧
   力偏差情報を先行的フィードフォワード信号として与え
   ることを特徴とする発電プラントの制御方法。 ２　ガス化炉主導モード制御時に、プラント負荷指令を
   プラント出力信号および周波数補正信号と共にプラント
   負荷コントローラに入力し、得られたガス化炉燃料流量
   指令に導いて石炭流量調整弁および空気流量調整弁を調
   整する発電プラント制御方法において、前記プラント負
   荷指令を微分器を通して微分し、得られたプラント負荷
   変化指令をクリーンガス圧力検出器の出力信号およびプ
   ラント圧力設定値と共にガスタービン燃料コントローラ
   に入力し、このガスタービン燃料コントローラによって
   ガスタービンの燃料圧力調節弁を制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の発電プラントの制御方
   法。 ３　ガスタービン主導モード制御時に、プラント負荷コ
   ントローラからガスタービンスピード／負荷コントロー
   ル指令をガスタービン燃料コントローラに入力し、この
   ガスタービン燃料コントローラからの出力でガスタービ
   ンの燃料圧力調節弁を制御する発電プラント制御方法に
   おいて、プラント圧力コントローラにプラント圧力設定
   値と、クリーンガス圧力検出器からのガス圧信号と、ガ
   スタービンの出力信号とを入力し、このプラント圧力コ
   ントローラから出力されるガス化炉燃料流量指令をガス
   化炉燃料コントローラに導いて石炭流量調整弁および空
   気流量調整弁を調整することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の発電プラントの制御方法。