TWI595149B - 控制裝置及起動方法 - Google Patents

Description

控制裝置及起動方法

本實施形態，係關於控制裝置及起動方法。

已知一種組合氣渦輪機、熱回收蒸汽產生器 及蒸汽渦輪機而構成的複合循環發電設備。在此，熱回收蒸汽產生器，係從氣渦輪機的排放氣體進行熱回收而生成蒸汽。蒸汽渦輪機，係藉由熱回收蒸汽產生器所生成的蒸汽予以驅動。

起因於熱回收蒸汽產生器之較大的熱容量，而熱回收蒸汽產生器所生成之蒸汽的溫度亦即主蒸汽溫度上升至預定溫度時，係具有較大的時間常數或空滯時間。即使伴隨著氣渦輪機之輸出增加而氣渦輪機(GT)排氣溫度或GT排放氣體流量上升，主蒸汽溫度亦不容易上升。因此，即使一邊將氣渦輪機之輸出保持為預定輸出值，一邊持續供給燃料，亦直至主蒸汽溫度上升至所期望的溫度為止，依情況需要1小時~3小時之時數長的時間。

但是，由於火力發電有賦予緊急電源的位 置，故要求具有急速起動能力的複合循環發電設備。在像這樣的狀況下，在進行急速起動時，上述之主蒸汽溫度上升的延遲會成為一問題。

500‧‧‧複合循環發電設備

501‧‧‧控制裝置

503‧‧‧蒸汽渦輪機

502‧‧‧氣渦輪機

600‧‧‧複合循環發電設備

507‧‧‧壓縮機

517‧‧‧GT發電機

516‧‧‧燃料

508‧‧‧燃燒器

601‧‧‧控制裝置

506‧‧‧燃料調節閥

504‧‧‧熱回收蒸汽產生器

509‧‧‧蒸發器

510‧‧‧滾筒

511‧‧‧過熱器

505‧‧‧調節閥

518‧‧‧ST發電機

512‧‧‧汽輪機旁通調節閥

513‧‧‧冷凝器

e‧‧‧排氣蒸汽

514‧‧‧循環水泵

a‧‧‧GT排氣

b‧‧‧主蒸汽

515‧‧‧海水

P401‧‧‧主蒸汽溫度匹配控制處理

c‧‧‧第1輸出值

W21‧‧‧波形

W23‧‧‧波形

W22‧‧‧波形

W24‧‧‧波形

TS₂‧‧‧主蒸汽溫度感測器

CON‧‧‧控制部

MEM‧‧‧記憶部

IN‧‧‧輸入部

OUT‧‧‧輸出部

TS₁‧‧‧排氣溫度感測器

TS₃‧‧‧內面金屬溫度感測器

101‧‧‧輸出設定部

102‧‧‧判斷部

401‧‧‧主蒸汽溫度匹配控制部

RA‧‧‧旋轉軸

RV‧‧‧轉動葉片

SV‧‧‧定子葉片

INLET‧‧‧蒸汽流入口

P101‧‧‧輸出設定處理

P102‧‧‧判斷處理

d‧‧‧第2輸出值

Y₁‧‧‧氣渦輪機輸出

G‧‧‧主蒸汽流量

X‧‧‧開合度

Cv‧‧‧閥容量係數

G₁‧‧‧蒸汽流量

P₂‧‧‧下游壓力

T_sh‧‧‧蒸汽過熱度

Y₂‧‧‧氣渦輪機輸出

Qd‧‧‧交換熱量

W‧‧‧海水冷卻水量

CWT₁‧‧‧海水入口溫度

CWT₂‧‧‧出口溫度

G₂‧‧‧主蒸汽流量

Q_d '‧‧‧交換熱量

Y₃‧‧‧氣渦輪機輸出

W11‧‧‧波形

Base_Tm‧‧‧基本負載金屬溫度

Base_Tg‧‧‧GT排氣溫度

Y₄‧‧‧氣渦輪機輸出

OS‧‧‧GT輸出感測器

[圖1]第1實施形態之複合循環發電設備500之構成的概略構成圖。

[圖2]表示第1實施形態之控制裝置501之構成的概略方塊圖。

[圖3]表示第1實施形態之蒸汽渦輪機503的剖面圖。

[圖4]表示第1實施形態之起動算法的流程圖。

[圖5]第1實施形態之起動方法的起動圖表。

[圖6]表示氣渦輪機502之輸出與GT排氣溫度之關係之一例的曲線圖。

[圖7]將第1實施形態之起動方法使用於常溫起動時之起動圖表的一例。

[圖8]表示第2實施形態之起動算法的流程圖。

[圖9]第2實施形態之起動方法的起動圖表。

[圖10]表示比較例之複合循環發電設備500之構成的概略構成圖。

[圖11]表示比較例之起動算法的流程圖。

[圖12]比較例之起動方法的起動圖表。

【發明內容及實施方式】

根據一實施形態，控制裝置，係控制複合循環發電設備的控制裝置，該複合循環發電設備，係具備有：氣渦輪機；熱回收蒸汽產生器，從前述氣渦輪機的排放氣體進行熱回收而生成蒸汽；及蒸汽渦輪機，藉由前述熱回收蒸汽產生器所生成的蒸汽予以驅動。控制裝置，係具備有控制前述氣渦輪機之輸出的控制部。前述控制部，係在將前述氣渦輪機的發電機並列於變電設備之後，將前述氣渦輪機的輸出控制成前述氣渦輪機之排氣溫度收斂於根據前述蒸汽渦輪機之金屬溫度而決定之溫度範圍時的氣渦輪機輸出，亦即比第1輸出值大的第2輸出值。前述控制部，係在前述熱回收蒸汽產生器所生成之蒸汽的溫度超過基於前述金屬溫度的溫度時，將前述氣渦輪機之輸出控制為前述第1輸出值。

(比較例)

在說明各實施形態之前，說明比較例。圖10，係表示比較例之複合循環發電設備600之構成的概略構成圖。

複合循環發電設備600，係氣渦輪機502與蒸汽渦輪機503以其他軸所構成。控制裝置601，係總括複合循環發電設備600之運轉及控制。

(關於複合循環發電設備600之構成)

複合循環發電設備600，係具備有：壓縮機507；氣 渦輪機(GT)502，與壓縮機507連接；及GT發電機517，旋轉軸與氣渦輪機(GT)502連接。

又，在複合循環發電設備600，係設置有使來自壓縮機507之空氣與燃料516一起燃燒的燃燒器508。藉由燃料516之燃燒所生成的高溫．高壓的氣體，係從燃燒器508被供給至氣渦輪機502，而使氣渦輪機502驅動。

在將燃料516供給至燃燒器508的配管，係設置有根據來自控制裝置601之控制訊號而進行開關的燃料調節閥506。以調節燃料調節閥506之開合度的方式，可調節燃料516供給至燃燒器508的供給量。

複合循環發電設備600，係更具備有：GT輸出感測器OS，其係檢測GT發電機517的輸出，將表示GT發電機517之輸出的GT輸出訊號供給至控制裝置601。

複合循環發電設備600，係更具備有：排氣溫度感測器TS1，其係檢測從氣渦輪機(GT)502所排出之GT排氣a的溫度，將表示所檢測之GT排氣a之溫度的排氣溫度訊號供給至控制裝置601。

複合循環發電設備600，係更具備有：熱回收蒸汽產生器504，其係從氣渦輪機502的GT排放氣體a進行熱回收而生成蒸汽。

複合循環發電設備600，係更具備有：蒸發器509，從GT排氣a進行熱回收；滾筒510，與蒸發器509 連接；及過熱器511，以配管將蒸汽輸入口與滾筒510的蒸汽排出口連接。

複合循環發電設備600，係更具備有：調節閥 505，其係以配管將蒸汽輸入口與過熱器511的蒸汽排出口連接。

複合循環發電設備600，係更具備有：蒸汽渦 輪機503，其係以配管將蒸汽輸入口與調節閥505的蒸汽排出口連接；及ST發電機518，旋轉軸與蒸汽渦輪機503的旋轉軸連接。

複合循環發電設備600，係更具備有：汽輪機 旁通調節閥512，其係以配管將蒸汽輸入口與過熱器511的蒸汽排出口連接。汽輪機旁通調節閥512，係將繞道蒸汽渦輪機之蒸汽引導至後述的冷凝器513。

複合循環發電設備600，係更具備有：冷凝器513，其係進行從出口流出之水與海水的熱交換，該出口，係以配管將蒸汽輸入口與汽輪機旁通調節閥512的蒸汽排出口連接，且以配管將排氣輸入口與蒸汽渦輪機503的排氣口連接。從蒸汽渦輪機503排出的排氣蒸汽e，係流入至冷凝器513。該冷凝器513，係藉由海水或空氣來冷卻從蒸汽渦輪機排出的排氣蒸汽e。

例如冷凝器513，係使用由循環水泵514所供 給的海水來冷卻排氣蒸汽e。

(關於複合循環發電設備600之運轉)

接下來，說明關於複合循環發電設備600之運轉。圖10，係表示在氣渦輪機502被點燃運轉之後，調節閥505為全閉之狀態之複合循環發電設備600的運轉狀態。在此，作為一例，燃料調節閥506為中間開合度，汽輪機旁通調節閥512為中間開合度。

氣渦輪機502的燃料516，係由燃料調節閥 506進入，與來自壓縮機507的空氣一起在燃燒器508燃燒。高溫之GT排氣a，係流入至熱回收蒸汽產生器504，在蒸發器509被熱回收，從而在滾筒510產生蒸汽。該產生蒸汽，係在過熱器511與GT排氣a進行熱交換且進一步予以過熱，而形成為主蒸汽b。

但是，蒸汽渦輪機503之調節閥505，係維持 閉閥，而蒸汽渦輪機503之起動尚未開始。其原因係，在從點燃後未經過一定時間的時間點下，主蒸汽b的溫度並不足夠，從而不容許對調節閥505進行開閥而進入蒸汽渦輪機503(將此稱為通氣)。

汽輪機旁通調節閥512，係在直至被容許通氣 的期間，一邊對來自過熱器511的主蒸汽b進行壓力控制，一邊進行開閥而導入至冷凝器513。將由循環水泵514所汲取的海水515供給至冷凝器513，而經由汽輪機旁通調節閥512的主蒸汽b，係在冷凝器513中藉由海水515被冷卻。其結果，主蒸汽b會凝結而成為冷凝，另一方面，海水515會因熱交換伴隨著溫度上升而返回海中。

(比較例之控制裝置601的處理)

比較例之控制裝置601所執行的主蒸汽溫度匹配控制，係作為抑制發生於蒸汽渦輪機503之熱應力的目的，計算後述之氣渦輪機排氣溫度目標值，而使氣渦輪機輸出(負載)增減的控制。例如，在單軸型複合循環發電設備600中，增大無負載定格旋轉運轉之氣渦輪機502的入口引導翼開合度，使GT排氣溫度下降而降低失配溫度。

在此，失配溫度，係以下述(1)式之定義給予的溫度偏差。

失配溫度=主蒸汽溫度-蒸汽渦輪機的第一段殼內面金屬溫度--(1)

在此，第一段殼內面金屬溫度，係指每一次起動逐一改變的溫度，且具有從前次起動後之經過時間越長，溫度越降低的傾向。第一段殼內面金屬溫度，係例如可在150度~550度的範圍內改變。

入口引導翼開合度，係指調節氣渦輪機之空氣的量之入口引導翼(Inlet Guide Vane)的開合度。在增大入口引導翼開合度時，由於相對於相同燃料，大多的空氣會流入至氣渦輪機502，故GT排氣溫度會下降。如此一來，藉由調整入口引導翼開合度的方式，可在某程度的範圍中調整GT排氣溫度。

圖11之比較例的主蒸汽溫度匹配控制處理P401，係其降低可被稱為起動之要點的失配溫度為相同 的。主蒸汽溫度匹配控制處理401，係為了對其他軸之蒸汽渦輪機503進行全黑啟動(black start)，而氣渦輪機502係設成為供給．燃燒更多燃料516的負載運轉。以增減該負載運轉時之氣渦輪機輸出的方式進行作用，從而減低失配溫度。另外，其他軸之蒸汽渦輪機503，係需要比單軸型複合蒸汽渦輪機大量的主蒸汽b。

而且，主蒸汽溫度與GT排氣溫度，係具有下 述(2)式之相關。其中，此為除了氣渦輪機輸出變動之過渡時間外，在定常狀態中成立的關係式。

主蒸汽溫度=GT排氣溫度-△T(℃)--(2)

在此，△T(℃)，係根據熱回收蒸汽產生器設計之熱傳導條件，於每一複合循環發電設備而決定的值，一般而言為約20℃~約60℃左右的值。

將該(2)式代入(1)式而消去主蒸汽溫度時，可得到下述(3)式。

失配溫度=GT排氣溫度-△T-第一段殼內面金屬溫度--(3)

從熱應力的觀點來看，理想的蒸汽渦輪機起動，係從失配溫度為零(0℃)時進行通氣，將0代入(3)式的左邊而加以變形可得到下述(4)式。

GT排氣溫度=第一段殼內面金屬溫度+△T--(4)

控制裝置601，係按照該關係，將GT排氣溫度目標值設成為接下來的(5)式而計算。

GT排氣溫度目標值=第一段殼內面金屬溫度+△T--(5)

(比較例之起動方法)

藉由圖11之起動算法，來敍述比較例之複合循環發電設備600的起動方法。圖11，係表示比較例之起動算法的流程圖。

一開始，當起動氣渦輪機502時(步驟S201)，首先進行沖洗運轉(步驟S202)，經過其點燃&升速的過程(步驟S203)，從而到達無負載定格旋轉運轉(步驟S204)。然後，GT發電機517被並列於變電設備(步驟S205)。並且，為了避免逆電力之干擾，而氣渦輪機502，係立即以逐步地負載上升至初始負載的方式予以控制(步驟S206、S207)。

在到達初始負載時(步驟S207 YES)，比較例之控制裝置601，係計測第一段殼內面金屬溫度而記憶(步驟S208)。

在圖11中，主蒸汽溫度匹配控制處理P401，係在氣渦輪機502負載上升至初始負載之後才開始。首先，比較例之控制裝置601，係使用所記憶之第一段殼內面金屬溫度，根據(5)式之關係來計算GT排氣溫度目標值 (=第一段殼內面金屬溫度+△T)。但是，由於氣渦輪機502無法在極低溫、高溫的排氣溫度下運轉，故限制下限值(LL值)與上限值(UL值)。具體而言，控制裝置601，係將“第一段殼內面金屬溫度+△T”與“LL值”與“UL值”的中間值選擇為GT排氣溫度目標值，從而實現此(步驟S209)。

而且，控制裝置601，係計測目前的實GT排 氣溫度，從而將此與GT排氣溫度目標值加以比較(步驟S211)。若(GT排氣溫度目標值-β)高於實GT排氣溫度(步驟S211 YES)，則控制裝置601係作用成使氣渦輪機輸出上升而使GT排氣溫度上升(步驟S212)。在此，β為預定之數值。

另一方面，若(GT排氣溫度目標值+β)低於實 GT排氣溫度(步驟S213 YES)，則使氣渦輪機輸出下降而使GT排氣溫度下降(步驟S214)。重複該方式，以使實GT排氣溫度落在GT排氣溫度目標值之容許偏差範圍(+/-β℃以內)的方式，予以調整氣渦輪機輸出。以下將該氣渦輪機輸出稱為“第1輸出值c”。

當一邊保持第1輸出值c一邊持續供給燃料 時，伴隨著時間經過，主蒸汽溫度亦慢慢地上升，而慢慢地朝第一段殼內面金屬溫度漸近。判定第一段殼內面金屬溫度與主蒸汽溫度之偏差是否在±ε以內(步驟S215)。而且，在第一段殼內面金屬溫度與主蒸汽溫度之偏差成為足夠小的容許偏差(+/-ε℃以內)時(步驟S215 YES)，控制裝 置601，係對調節閥505進行開閥，而開始蒸汽渦輪機503之通氣。另一方面，若該偏差不在±ε以內(步驟S215 NO)，則控制裝置601維持待機。

另外，通氣開始之後，雖繼續進行蒸汽渦輪 機503之升速或氣渦輪機502/蒸汽渦輪機503之輸出上升，但由於並不構成本發明之一部份，故省略其詳細說明。最後，氣渦輪機502，係在此時的大氣溫度條件下到達所容許的最大輸出(基本負載)，而蒸汽渦輪機503亦藉由熱回收該GT排氣a所生成的主蒸汽b，到達額定輸出。

圖12，係比較例之起動方法的起動圖表。在 圖12，係表示執行了比較例之起動方法時之各感測器之輸出的時間變化。在圖12中，如表示氣渦輪機輸出之時間變化的波形W21所示，在初始負載之後，氣渦輪機輸出，係第1輸出值c且為固定。藉此，如表示GT排氣溫度之時間變化的波形W23所示，氣渦輪機輸出，係在第1輸出值c之間，GT排氣溫度亦為固定。如表示圖12之主蒸汽溫度之時間變化的波形W24與表示第一段殼內面金屬溫度之時間變化的波形W22所示，比較例之複合循環發電設備600的主蒸汽溫度，係朝第一段殼內面金屬溫度慢慢地漸近而上升。

(補充)

起因於主蒸汽溫度無法在短時間上升的難度，係清楚 地表示於主蒸汽溫度匹配控制的方法中。亦即，主蒸汽溫度匹配控制，係指計算GT排氣溫度目標值而使實排氣溫度與其一致，即所謂的以GT排氣溫度作為介質而「間接地」調整主蒸汽溫度的方法。若排除GT排氣溫度之後，將主蒸汽溫度匹配控制變更成「直接地」調整主蒸汽溫度的控制方式時，其主蒸汽溫度匹配控制P401之機制，係可記載為『主蒸汽溫度匹配控制，係計測目前的實主蒸汽溫度，將其與主蒸汽溫度目標值加以比較，若實主蒸汽溫度較低，則使氣渦輪機輸出上升從而使主蒸汽溫度上升』。但是，由於主蒸汽溫度無法迅速地上升，故在等待其上升的期間，存在有氣渦輪機輸出超出適當值而上升至最大輸出(基本負載)的問題。因該理由，主蒸汽溫度匹配控制，係採用以GT排氣溫度作為介質，而「間接地」調整主蒸汽溫度的方法。

(第1實施形態)

以下，參閱圖面來說明本發明之實施形態。圖1，係表示第1實施形態之複合循環發電設備500之構成的概略構成圖。

圖1之複合循環發電設備500的構成，係相對於圖10之複合循環發電設備600的構成，追加了主蒸汽溫度感測器TS2。主蒸汽溫度感測器TS2，係將連接過熱器511與調節閥505之配管的溫度作為主蒸汽溫度而檢測，且將表示所檢測之主蒸汽溫度的主蒸汽溫度訊號供給至控 制裝置501。

控制裝置501，係總括複合循環發電設備500 之運轉及控制。使用圖2，來說明第1實施形態之控制裝置501的構成。

(控制裝置501之構成)

圖2，係表示第1實施形態之控制裝置501之構成的概略方塊圖。如圖2所示，控制裝置501，係具備有控制部CON、記憶部MEM、輸入部IN及輸出部OUT。各構成要素，係經由滙流排相互連接。

輸入部IN，係接收複合循環發電設備500所具備之各感測器計測的感測器計測訊號，而將所接收的感測器計測訊號輸出至控制部CON。

具體而言，輸入部IN，係例如從排氣溫度感測器TS1接收排氣溫度訊號，而將所接收的排氣溫度訊號輸出至控制部CON。又，輸入部IN，係例如從主蒸汽溫度感測器TS2接收主蒸汽溫度訊號，而將所接收的主蒸汽溫度訊號輸出至控制部CON。又，輸入部IN，係例如從內面金屬溫度感測器TS3接收內面金屬溫度訊號，而將所接收的內面金屬溫度訊號輸出至控制部CON。

又，輸入部IN，係例如從GT輸出感測器OS接收GT輸出訊號，而將接收的GT輸出訊號輸出至控制部CON。

在記憶部MEM，係記憶有軟體，該軟體，係 按照後述之圖4之流程圖所示的起動算法而設定。

控制部CON，係以從記憶部MEM讀取軟體而執行的方式，來控制複合循環發電設備500。

作為其一例，控制部CON，係控制氣渦輪機502之輸出。此時，控制部CON，係控制燃料調節閥506，從而調節燃料516供給至氣渦輪機502的供給量。在此，由於燃料調節閥506之開關與氣渦輪機502之輸出成比例關係，故控制部CON能夠以控制燃料調節閥506的方式，來控制氣渦輪機502之輸出。

又，作為其他例，控制部CON，係控制調節閥505及汽輪機旁通調節閥512。

在此，控制部CON，係具備有輸出設定部101、判斷部102及主蒸汽溫度匹配控制部401。控制部CON之各部的處理，係如後述。

圖3，係第1實施形態之蒸汽渦輪機503的剖面圖。在該剖面圖中，表示有：轉動葉片RV，可以旋轉軸RA為中心而旋轉；定子葉片SV，經由空隙而包圍轉動葉片RV的周圍；及蒸汽流入口INLET，流入有主蒸汽b。在內面金屬溫度感測器TS3檢測出第一段殼內面金屬溫度內面金屬溫度時，內面金屬溫度感測器TS3，係作為一例被配置於圖3所示的位置，從而檢測定子葉片SV的金屬溫度。

<第1實施形態之起動方法>

相對於上述比較例之起動，第1實施形態之起動，係追加了圖4之輸出設定處理P101與判斷處理P102。下述，說明關於第1實施形態之起動方法。

若重複上述比較例之設備起動方法的一部分，則主蒸汽溫度匹配控制之GT排氣溫度目標值，係因應第一段殼內面金屬溫度，藉由前述(5)式而計算。

GT排氣溫度目標值=第一段殼內面金屬溫度+△T--(5)

而且，蒸汽渦輪機503之通氣前的氣渦輪機輸出，係保持為給予(5)式之GT排氣溫度的輸出值(“第1輸出值”c)，在此等待主蒸汽溫度之上升才開始通氣。

沿著圖4之起動算法，來說明第1實施形態之複合循環發電設備500的起動處理。圖4，係表示第1實施形態之起動算法的流程圖。

當起動氣渦輪機502時(步驟S101)，首先進行使空氣流動而排出滯留之燃料的沖洗運轉(步驟S102)，經過其點燃&升速(步驟S103)的過程，從而到達無負載定格旋轉運轉(步驟S104)。然後，GT發電機517被並列於變電設備(步驟S105)，控制部CON，係計測第一段殼內面金屬溫度，而將計測所得到的第一段殼內面金屬溫度記憶於記憶部MEM。控制部CON，係為了避免緊接著逆電力之干擾，而以使氣渦輪機輸出逐步地增加，從而到達初始負載的方式予以控制(步驟S106、S107)。

在到達初始負載時(步驟S107 YES)，控制裝 置501之控制部CON，係計測第一段殼內面金屬溫度而記憶(步驟S108)。至此為止的處理，係與圖11之比較例的起動算法相同。

在氣渦輪機502到達初始負載之後，為了促 進更急速之主蒸汽溫度的上升，而在圖4的起動算法中新設置下述的輸出設定處理P101。

輸出設定部101，係執行圖4之輸出設定處理P101。 具體而言，輸出設定部101，係以成為大於第1輸出值c之輸出(將此稱為“第2輸出值”d。關於該具體的值係如後述)的方式，進行氣渦輪機502之輸出上升(步驟S109、S110)，在此保持輸出。在以該第2輸出值d予以保持的期間，熱回收蒸汽產生器504，係可接收更高溫且大量的GT排氣a而進行高能的熱回收，使得主蒸汽溫度更迅速地上升。

而且，等待主蒸汽溫度之上升，在適當的時 序下從第2輸出值d切換為第1輸出值c。從熱應力的觀點來看，理想的主蒸汽溫度，係從與第一段殼內面金屬溫度相等時，主蒸汽溫度上升直至第一段殼內面金屬溫度時，切換為第1輸出值c亦為一個方案。

但是，迄今上升後進行切換時，則主蒸汽溫 度會超過作為目標的第一段殼內面金屬溫度，而引起所謂的過衝現象。因此，在本起動算法中，控制部CON，係控制為在目標溫度到達之前瞬間的時序下，從第2輸出值 d切換為第1輸出值c。

具體而言，係在圖4之起動算法中，新設置 下述的判斷處理P102。判斷部102，係例如判斷主蒸汽溫度是否已成為低於第一段殼內面金屬溫度僅預定溫度(在此，係以20℃作為一例)的溫度(步驟S111)。在主蒸汽溫度低於第一段殼內面金屬溫度僅預定溫度(在此，係以20℃作為一例)的溫度時(步驟S111 YES)，主蒸汽溫度匹配控制部401開始該處理。

下述，與比較例相同，主蒸汽溫度匹配控制 部401，係執行圖4之主蒸汽溫度匹配處理P401。具體而言，主蒸汽溫度匹配控制部401，係與比較例相同，使用所記憶之第一段殼內面金屬溫度，根據(5)式之關係來計算GT排氣溫度目標值(=第一段殼內面金屬溫度+△T)。與比較例相同，主蒸汽溫度匹配控制部401，係限制下限值(LL值)與上限值(UL值)，將“第一段殼內面金屬溫度+△T”與“LL值”與“UL值”中的中間值選擇為GT排氣溫度目標值(步驟S112)。

而且，主蒸汽溫度匹配控制部401，係計測目 前的實GT排氣溫度(步驟S113)，而將此與GT排氣溫度目標值加以比較(步驟S114)。若(GT排氣溫度目標值-β)高於實GT排氣溫度(步驟S114 YES)，則主蒸汽溫度匹配控制部401會使氣渦輪機輸出上升(步驟S115)。

另一方面，若(GT排氣溫度目標值-β)低於實 GT排氣溫度(步驟S114 NO)，則主蒸汽溫度匹配控制部 401會使氣渦輪機輸出下降(步驟S117)。在此，由於第2輸出值d之實GT排氣溫度，係比GT排氣溫度目標值更高溫，故在第1實施形態之起動方法中，必須使氣渦輪機輸出下降，且以使實GT排氣溫度落在GT排氣溫度目標值之容許偏差範圍(+/-β℃以內)的方式，使得氣渦輪機輸出調整為第1輸出值c。

如此一來，由於將氣渦輪機輸出從第2輸出 值d切換為第1輸出值c，故主蒸汽溫度，係成為從相對於作為目標的第一段殼內面金屬溫度僅低-20℃的溫度，朝第一段殼內面金屬溫度漸近的結果，而與比較例之起動方法相比，在非常短的時間內使得第一段殼內面金屬溫度與主蒸汽溫度的偏差縮小(容許偏差之+/-ε℃以內)。因此，與比較例相比，提前對調節閥505進行開閥，而開始蒸汽渦輪機通氣。

圖5，係第1實施形態之起動方法的起動圖 表。在圖5中，如表示氣渦輪機輸出之時間變化的波形W1所示，在初始負載之後，氣渦輪機輸出，係從上述第2輸出值d切換為第1輸出值c。藉此，如表示GT排氣溫度之時間變化的波形W3所示，GT排氣溫度，係因應氣渦輪機輸出而產生變化。如表示圖5之主蒸汽溫度之時間變化的波形W4與表示第一段殼內面金屬溫度之時間變化的波形W2所示，第1實施形態之複合循環發電設備500的主蒸汽溫度，係朝第一段殼內面金屬溫度急速地漸近而上升。

在圖5與圖12中比較蒸汽渦輪機通氣開始前 的氣渦輪機輸出值時，圖12之比較例的輸出圖表係第1輸出值c且為固定，相對於此，第1實施形態之輸出圖表，係呈現如下述波形之特徵：依照第2輸出值d大於第1輸出值c的大小關係，在氣渦輪機輸出之波形W1取得第2輸出值d的部分隆起。

如圖5所示，控制部CON，係在氣渦輪機 502將GT發電機517並列於變電設備之後，將氣渦輪機502的輸出控制成氣渦輪機502之排氣溫度收斂於根據蒸汽渦輪機503之金屬溫度而決定之溫度範圍時的氣渦輪機輸出，亦即比第1輸出值大的第2輸出值。在此，上述的金屬溫度，係例如為第一段殼內面金屬溫度較佳。另外，上述的金屬溫度，係亦可為蒸汽渦輪機503之其他段的殼內面金屬溫度。

而且，控制部CON，係在熱回收蒸汽產生器 504所生成之蒸氣的溫度超過基於上述金屬溫度的溫度(例如，比上述金屬溫度僅低預定溫度的溫度)時，將氣渦輪機502之輸出控制為第1輸出值。

在採用第1實施形態之起動方式之際，第2 輸出值d之決定為重要的問題。為了促進急速之主蒸汽溫度的上升，雖然第2輸出值d越大越好，但是，明明氣渦輪機502是點燃運轉，但蒸汽渦輪機503未被通氣的運轉狀態，係在某意義上，於特殊的狀況下，當第2輸出值d超過適當值而變得過大時，可能會產生下述3種狀況。以 下，說明關於因應各狀況之第2輸出值d的設定方法。

(第2輸出值d之第1設定方法)

第一種狀況，係當第2輸出值d變得過大時，來自過熱器511之主蒸汽b的產生流量會增大，而汽輪機旁通調節閥512的開合度會全開為100%。

亦即，在圖1所示的運轉狀態中，氣渦輪機 502會形成為第2輸出值d，但是，在主蒸汽溫度之上升仍不足夠，且對調節閥505進行開閥之蒸汽渦輪機503之通氣不被容許的期間，汽輪機旁通調節閥512，係一邊對來自過熱器511的主蒸汽b進行壓力控制直至通氣被容許為止，一邊引導至冷凝器513。

此時，接受第2輸出值d，大量的主蒸汽b從 過熱器511朝汽輪機旁通調節閥512流入，當該主蒸汽b超過汽輪機旁通調節閥512的容量時，有其開合度全開之虞。該全開狀態，係指喪失了滾筒510之壓力控制的狀態，且同滾筒510之水位會極端地產生變動等，而無法進行穩定運轉。

因此，第1實施形態之輸出設定部101，係即 使來自過熱器511之所有的主蒸汽b經由汽輪機旁通調節閥512而流入至冷凝器513，亦可將第2輸出值d設定為本調節閥之開合度不能全開之最大的氣渦輪機輸出Y₁。

在下述中，說明該氣渦輪機輸出Y₁的計算方 法。

由於一般已知主蒸汽b的主蒸汽流量G，係與氣渦輪機502的輸出值大致成比例，故Y₁係使用主蒸汽流量G，以下述的(6)式予以表示。

Y₁=αG₁--(6)

另一方面，並不限於汽輪機旁通調節閥512，一般調節閥的閥開合度特性，係藉由相對於開合度X之閥容量係數Cv的關係而表現。又，流經調節閥的蒸汽流量G₁，係使用該閥容量係數Cv、調節閥上游壓力P₁、下游壓力P₂、蒸汽過熱度T_sh，透過下述(7)式來予以計算。

G₁=Cv×13.5×√((P₁-P₂)(P₁+P₂))/(1+0.00126T_sh)--(7)

因此，相對於閥開合度之氣渦輪機輸出，係以將(7)式代入(6)式的下述式來予以計算，而處於可控制汽輪機旁通調節閥之最大開合度θ Max時的氣渦輪機輸出Y₁，係透過下述(8)式來給予。

Y₁=α×[Cv×13.5×√((P₁-P₂)(P₁+P₂))/(1+0.00126T_sh)]-(8)

(第2輸出值d之第2設定方法)

第二種狀況，係當第2輸出值d變得過大時，來自過熱器511之主蒸汽b的產生流量會增大，且超過冷凝器出入口之海水溫度差被容許的溫度差，從而對環境保護帶來 影響。

亦即，在圖1的運轉狀態中，氣渦輪機502 會形成為第2輸出值d，但是，在主蒸汽溫度之上升仍不足夠，且蒸汽渦輪機503之通氣不被容許的期間，汽輪機旁通調節閥512，係一邊對來自過熱器511的主蒸汽b進行壓力控制直至通氣被容許為止，一邊引導至冷凝器513。進入冷凝器513內的主蒸汽b，係藉由自循環水泵514所汲取的海水515來冷卻從而凝結成為冷凝，另一方面，海水515的溫度，係藉由熱交換而上升。此時，由於接受第2輸出值d，大量的主蒸汽b從過熱器511流入至冷凝器513，故冷凝器513之熱交換量會增加，冷凝器513出口的海水溫度會大幅上升，而有超過從環境面所容許之冷凝器513出入口的海水溫度差之虞。

因此，第1實施形態之輸出設定部101，係即 使來自過熱器511之所有的主蒸汽b經由汽輪機旁通調節閥512而流入至冷凝器513，亦可將第2輸出值d設定為冷凝器513出入口之海水溫度差不超過預定值之最大的氣渦輪機輸出Y₂。

在下述中，說明該氣渦輪機輸出Y₂的計算方 法。

冷凝器513之交換熱量Q_d，係可藉由海水冷卻水量W、海水入口溫度CWT₁、出口溫度CWT₂及作為冷卻水之海水的密度γ及比熱C_p，透過下述(9)式來表現。

Q_d=W×γ×C_p/60×(CWT₂-CWT₁)--(9)

在此，W×γ×C_p/60的項，係全部為常數，當將不對環境保護上帶來影響之程度的冷凝器出入口溫度差設成為△CWT時，透過下述(10)式來表現。

Q_d=R×△CWT--(10)

另一方面，如前述，一般已知流入至冷凝器513之主蒸汽b的主蒸汽流量G₂，係與氣渦輪機502的輸出值大致成比例，透過下述(11)式來表示。

Y₂=ηG₂--(11)

在此，η，係比例係數。而且，冷凝器513之蒸汽側的交換熱量Q_d′，係當將主蒸汽流量設成為G₂、將汽輪機旁通調節閥下游中的主蒸汽熱焓設成為H₁、將冷凝器出口之冷凝的熱焓設成為H₂時，可透過下述(12)式來表現。

Q_d′=G₂×(H₁-H₂)--(12)

由於Q_d′係成為與Q_d相同的交換熱量，導致不超過冷凝器出入口之海水溫度差被容許之溫度差△CWT的氣渦輪機輸出Y₂，係透過下述(13)式來給予。

Y₂=η×R×△CWT/(H₁-H₂)--(13)

(補充)

蒸汽渦輪機503被通氣之後，氣渦輪機502之輸出會上升至最大輸出。由此時之熱回收蒸汽產生器504產生的主蒸汽量，係超出將第2輸出值作為Y₂而進行運轉時的產生量。但是，在通氣之後，流入至冷凝器513的是驅動蒸汽渦輪機503後的排氣蒸汽，在熱能上，與主蒸汽相比會顯著地下降，因而不會產生冷凝器513之出入口之海水溫度差的問題。

(第2輸出值d之第3設定方法)

內建於熱回收蒸汽產生器504之過熱器511所代表的熱交換器，係藉由其使用的材質來定義最高使用溫度。基本上，係無法接收超過該最高使用溫度之溫度的GT排氣。在由熱回收蒸汽產生器504產生主蒸汽b的情況下，由於發揮了主蒸汽b從該些熱交換器之管內部冷卻的效果，故即使GT排氣溫度超過最高使用溫度亦沒有問題。

但是，由於第1實施形態的起動方式，係在不會產生主蒸汽(或極少)的階段下進行第2輸出值d所致之運轉，故可能會產生流入超過最高使用溫度的GT排氣溫度即所謂的“熱交換器之空燒”。

因此，第1實施形態之輸出設定部101，係亦可將第2輸出值d設成為給予GT排氣溫度之最大的氣渦輪機輸出Y₃，該GT排氣溫度，係不超過內建於熱回收蒸汽產生器504之熱交換器的最高使用溫度。

該氣渦輪機輸出Y₃，係如下述來求得。一般 而言，GT排氣溫度之最高值，係在600℃~650℃的範圍進行氣渦輪機設計，熱交換器之最高使用溫度，係一邊經濟性等地進行考量，而通常決定在550℃~600℃之間。之後，將成為熱交換器之最高使用溫度的GT排氣溫度記載為“MaxT”。如圖6的圖表所示，唯一地決定氣渦輪機502之輸出與GT排氣溫度的關係。

圖6，係表示氣渦輪機502之輸出與GT排氣 溫度之關係之一例的曲線圖。表示相對於氣渦輪機502之輸出之GT排氣溫度的波形W11被予以表示。

此，在波形W11中，對應於成為熱交換器之最高使用溫度之GT排氣溫度MaxT的氣渦輪機輸出，係成為給予GT排氣溫度之最大的氣渦輪機輸出Y₃，該GT排氣溫度，係不超過熱交換器的最高使用溫度。

如此一來，若決定了成為熱交換器之最高使 用溫度的GT排氣溫度MaxT，則依照氣渦輪機502之輸出與GT排氣溫度的關係，予以求出氣渦輪機輸出Y₃。

(第2輸出值d之第4設定方法)

可設定為上述之第2輸出值d的氣渦輪機輸出Y₁、Y₂、Y₃，係皆在蒸汽渦輪機503之通氣前所容許之最大的氣渦輪機輸出之觀點下而求出者。但是，容許界限之氣渦輪機運轉，係亦被指摘伴隨有不良影響。在作為商用機之複合循環發電設備用氣渦輪機502中，係必需有所謂的調 節器自由運轉，為此，一般是應用DROOP控制。DROOP控制，係檢測系統柵極(system grid)之頻率下降，而因應其頻率偏差將燃料516(輸出)施加為偏壓量者，且在以容許界限的氣渦輪機輸出Y₁、Y₂、Y₃來運轉氣渦輪機502時，當施加該偏壓量時，則成為超過容許界限的輸出及GT排氣溫度。

對此，第1實施形態之輸出設定部101，係亦 可從設備起動時所假定之第一段殼內面金屬溫度的最高溫度(上限值)來評估第1輸出值c的最大值，而將此設定為第2輸出值d。根據該設定，不管伴隨怎麼樣的第一段殼內面金屬溫度之設備起動，必能夠以比較簡單的方法來決定形成為大於第1輸出值c之輸出的第2輸出值d。

在下述中說明該第2輸出值d。

在假定第一段殼內面金屬溫度之最高溫度(上限值)之際，複合循環發電設備500，係考慮從以氣渦輪機最大輸出(基本負載)予以運轉的狀態進行設備停止，而在經過某一時間後，進行下回設備起動之一連串的程序。第一段殼內面金屬溫度，係一邊保持以基本負載予以運轉時的第一段殼內面金屬溫度(將此稱為基本負載金屬溫度Base_Tm)，一邊進行設備停止(蒸汽渦輪機跳閘)，且以該跳閘時間點為起點，因應直至下回設備起動為止的停止時間，藉由自然冷卻使得溫度逐漸下降。換言之，由於下回設備起動之第一段殼內面金屬溫度，係不論其程度多寡，必藉由自然冷卻而變得比基本負載金屬溫度Base_Tm 小，因此，在設備起動時所合理假定之第一段殼內面金屬溫度的最高溫度(上限值)，係可評估為該基本負載金屬溫度Base_Tm。

另一方面，主蒸汽溫度匹配控制之GT排氣溫度目標值，係如上述形成為下述(5)式。

GT排氣溫度目標值=第一段殼內面金屬溫度+△T--(5)

將基本負載金屬溫度Base_Tm代入(5)式之右邊的第一段殼內面金屬溫度，使得最高的GT排氣溫度目標值成為下述(14)式。

最高GT排氣溫度目標值=Base_Tm+△T--(14)

另一方面，GT排氣溫度與第一段殼內面金屬溫度的關係，係透過上述之(4)式(GT排氣溫度=第一段殼內面金屬溫度+△T)來給予。將基本負載運轉時之GT排氣溫度記載為Base_Tg，而將(4)式的關係應用於基本負載時，下述(15)式成立。

Base_Tg=Base_Tm+△T--(15)

由(14)式與(15)式消去Base_Tm與△T時，可得到下述(16)式。

最高GT排氣溫度目標值=Base_Tg--(16)

亦即，表示設備起動時所假定之最高的GT排氣溫度目標值是指基本負載時(最大輸出)的GT排氣溫度 Base_Tg。由此開始設備起動時所生成之最大的第1輸出值c，係可假定為給予Base-Tg之排氣溫度的氣渦輪機輸出。若以原始的方式考慮，則可提供與”基本負載之GT排氣溫度(Base_Tg)”相同之GT排氣溫度的氣渦輪機輸出，係不會存在於基本負載以外。

但是，若著眼於圖6之圖表所示的氣渦輪機 輸出與GT排氣溫度的特性，則結果並非如此。亦即，在將作為本特性圖表之橫軸的氣渦輪機輸出分成為低輸出區與中間輸出區與高輸出區時，GT排氣溫度其最高的輸出位於中間輸出區，在低輸出區與高輸出區中，係具有比其低之排氣溫度的特性(凸狀之特性)。

因此，如圖6所示，存在有給予與Base_Tg 相同之排氣溫度之低輸出區的氣渦輪機輸出Y₄。換言之，若將第1輸出值c以氣渦輪機輸出Y₄來運轉氣渦輪機502，則GT排氣溫度會成為與基本負載(最大輸出)的Base_Tg。

該氣渦輪機輸出Y₄，係所合理假定之第1輸 出值c的最大值，第1實施形態的輸出設定部101，係亦可將第2輸出值d設定為該氣渦輪機輸出Y₄。

若綜合以上，第4設定方法之第2輸出值d， 係如下述予以設定。氣渦輪機502，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從氣渦輪機輸出比中間輸出區低的低輸出區及氣渦輪機輸出比中間輸出區高的高輸出區，具有排氣溫度高的特性。而且，輸出設定部101，係亦可將低輸出區 的氣渦輪機輸出Y₄設定為第2輸出值d，該低輸出區的氣渦輪機輸出Y₄，係給予與氣渦輪機502之最大輸出(基本負載)時之排氣溫度Base_Tg相同的排氣溫度。

如此一來，若將第2輸出值d設成為氣渦輪 機輸出Y₄，則不管在設備起動時為怎麼樣的第一段殼內面金屬溫度(小於Base_Tm)，第2輸出值d必會形成為大於第1輸出值c的輸出。第1實施形態之起動的意旨在於，實現第2輸出值d>第1輸出值c的大小關係，從而促進主蒸汽溫度之提前上升的起動方法。如果在相反之成為第1輸出值c>第2輸出值d的起動方法中，則會喪失該益處而導致成為無意義的起動方法。

計算該氣渦輪機輸出Y₄所需者，係圖6之氣 渦輪機輸出與GT排氣溫度的關係，亦即複合循環發電設備500的代表特性，且為比較輕易掌握而獲得的資訊。藉此，輸出設定部101，係能夠以比較簡單的方法來決定穩當的第2輸出值d。基本負載，係因應大氣溫度而產生變動，伴隨於此，雖然Base_Tg或Y₄亦成為些許變動的值，但只要在該複合循環發電設備500的工事現場選定平均氣溫(例如15℃)，從而根據其基本負載來決定該些，則大氣溫度所引起的誤差不會是太大的問題。對此，在作為上述的第2輸出值d而求出氣渦輪機輸出Y₁或Y₂時，其計算係要求基於熱平衡資訊的大量資訊與複雜計算。

(第2輸出值d之第5設定方法)

接下來，說明關於第2輸出值d與第5設定方法。若以Y₄之輸出來運轉如上述之氣渦輪機502，則GT排氣溫度會形成為Base_Tg。根據前述(7)式，Base_Tg與Base_Tm的關係，係如上述形成為下述(15)式。

Base_Tg=Base_Tm+△T--(15)

亦即，若以氣渦輪機輸出Y₄運轉氣渦輪機502，則第一段殼內面金屬溫度會形成為Base_Tm。藉此，輸出設定部101，係在將第2輸出值d設定為氣渦輪機輸出Y₄之際，亦可使用第一段殼內面金屬溫度來代替上述之第4設定方法的GT排氣溫度，而如下述進行設定。

若綜合以上，第5設定方法之第2輸出值d，係如下述予以設定。氣渦輪機502，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從氣渦輪機輸出比中間輸出區低的低輸出區及氣渦輪機輸出比中間輸出區高的高輸出區，具有排氣溫度高的特性。而且，輸出設定部101，係亦可將低輸出區的氣渦輪機輸出Y₄設定為第2輸出值d，該低輸出區的氣渦輪機輸出Y₄，係給予與氣渦輪機502之最大輸出時(基本負載)之第一段殼內面金屬溫度相同的第一段殼內面金屬溫度。

(第2輸出值d之第6設定方法)

接下來，說明關於第2輸出值d的第6設定方法。若 以氣渦輪機輸出Y₄來運轉如上述之氣渦輪機502，則第一段殼內面金屬溫度會形成為Base_Tm，又，在以基本負載運轉氣渦輪機502的一般運轉狀態下，主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度係一致(亦即失配溫度=0)。

因此，第6設定方法之第2輸出值d，係亦可 使用主蒸汽溫度來代替第一段殼內面金屬溫度，而如下述進行設定。

氣渦輪機502，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從氣渦輪機輸出比中間輸出區低的低輸出區及氣渦輪機輸出比中間輸出區高的高輸出區，具有排氣溫度高的特性。而且，輸出設定部101，係亦可將低輸出區的氣渦輪機輸出Y₄設定為第2輸出值d，該低輸出區的氣渦輪機輸出Y₄，係給予與氣渦輪機502之最大輸出時(基本負載)之主蒸汽溫度相同的主蒸汽溫度。

該些第5設定方法及第6設定方法之氣渦輪 機Y₄的計算，係除了圖6之氣渦輪機輸出與GT排氣溫度的關係，亦可使用基本負載時的熱平衡資訊等，以比較簡單的方法來進行計算。

(第2輸出值d之第7設定方法)

將上述之第1設定方法~第3設定方法中的第2輸出值d設定為Y₁、Y₂、Y₃的任一，係皆在蒸汽渦輪機503之通氣前所容許之最大的氣渦輪機輸出之觀點下而求出者。但是，該些各個容許界限值，係與複合循環發電設備 500之造價有很大的關連，例如若在汽輪機旁通調節閥512採用廉價從而尺寸大小較小的小容量閥，則被設定為第2輸出值d的氣渦輪機輸出Y₁，係變得比其他氣渦輪機輸出Y₂、Y₃小。

如此一來，由於被設定為第2輸出值d的氣 渦輪機輸出Y₁、Y₂、Y₃，係藉由各個關連之設備規格的成本及/或經濟性，而在該每一設備中改變大小關係，因此，在現實中決定第2輸出值d之際，較妥當的是選擇氣渦輪機輸出Y₁、Y₂、Y₃中的最小值。

又，藉由第4設定方法~第6設定方法而被設定為第2輸出值d的Y₄，係認為一般比Y₁、Y₂、Y₃小。但是，期待更確實且妥當，而在第7設定方法中，輸出設定部101，係亦可將第2輸出值d設定為氣渦輪機輸出Y₁、Y₂、Y₃、Y₄中的最小值。

以上，第1實施形態之控制裝置501，係控制複合循環發電設備，該複合循環發電設備，係具備有：氣渦輪機502；熱回收蒸汽產生器504，從氣渦輪機502的排放氣體進行熱回收而生成蒸汽；及蒸汽渦輪機503，藉由熱回收蒸汽產生器504所生成的蒸汽予以驅動。

而且，控制部CON，係在將GT發電機517並列於氣渦輪機502之後，將氣渦輪機502的輸出控制成氣渦輪機502之排氣溫度收斂於根據蒸汽渦輪機503之金屬溫度而決定之溫度範圍時的氣渦輪機輸出，亦即比第1輸出值大的第2輸出值。而且，控制部CON，係在熱回收蒸汽產 生器504所生成之蒸氣的溫度超過基於上述金屬溫度的溫度(例如，比上述金屬溫度僅低預定溫度的溫度)時，將氣渦輪機502之輸出控制為第1輸出值c。

藉此，藉由將氣渦輪機輸出設成為第2輸出 值d，一邊進行高能的熱回收，一邊進行主蒸汽b之升溫。然後，可在適當的時序下，切換為因應第一段殼內面金屬溫度的氣渦輪機輸出。因此，可迅速地進行主蒸汽b之升溫，進而能夠縮短複合循環發電設備500的起動時間。

(第2實施形態)

接下來，說明第2實施形態。在第1實施形態中，係在熱回收蒸汽產生器504所生成之蒸氣的溫度超過比第一段殼內面金屬溫度僅低預定溫度的溫度時，控制部CON，係使氣渦輪機502之輸出從第2輸出值d移行至比第2輸出值d小的第1輸出值c。此時，第1輸出值c，係指氣渦輪機排氣溫度形成為GT排氣溫度目標值(=第一段殼內面金屬溫度+△T)之容許偏差範圍內(±β℃以內)的氣渦輪機輸出。藉此，可極力地縮小伴隨著蒸汽渦輪機之通氣而產生的熱應力。

另一方面，在複合循環發電設備長時間停上 運轉，而第一段殼內面金屬溫度冷卻至低溫狀態的常溫起動中，係必需藉由低溫的主蒸汽，對蒸汽渦輪機進行通氣，而減低產生的熱應力。因此，由於降低第1輸出值 c，故氣渦輪機排氣溫度亦成為低溫。

圖7，係將第1實施形態之起動方法使用於常 溫起動時之起動圖表的一例。如圖7所示，在主蒸汽溫度達到大於等於第一段殼內面金屬溫度-20℃，且氣渦輪機之輸出移行至第1輸出值c之後，由於氣渦輪機排氣溫度低，故主蒸汽溫度的上升率會下降。因此，從氣渦輪機502之GT發電機517的並列，直至主蒸汽溫度達到蒸汽渦輪機503之可通氣開始之溫度(亦即第一段殼內面金屬溫度-ε)所需的所要時間t1會變長。

這導致有下述問題：使第1實施形態之效果 亦即複合循環發電設備之起動時間縮短的優點酌減。而且，在嚴重的情況下、在將氣渦輪機之輸出移行至第1輸出值c的情況下，主蒸汽溫度之上升率會過於下降，而使得每單位時間之主蒸汽溫度的變化成為負。因而有下述情形：主蒸汽溫度再次下降至小於等於第一段殼內面金屬溫度-20℃，直至主蒸汽溫度達到可進行蒸汽渦輪機503之通氣開始的溫度亦即第一段殼內面金屬溫度-ε所需的所要時間，會變得比圖7的所要時間t1更長。

對此，第2實施形態之控制部CON，係在熱 回收蒸汽產生器504所生成之蒸氣的溫度超過比第一段殼內面金屬溫度僅高預定溫度的溫度時，將氣渦輪機502之輸出控制為第1輸出值c。

表示第2實施形態之複合循環發電設備500 之構成的概略構成圖與表示控制裝置501之構成的概略方 塊圖與蒸汽渦輪機503的剖面圖，係與第1實施形態相同。亦即，由於表示第1實施形態之圖1之複合循環發電設備500之構成的概略構成圖與圖2之控制裝置501的構成與圖3之蒸汽渦輪機503的剖面圖，係亦與第2實施形態相同，故省略其詳細說明。

接下來，使用圖8，說明第2實施形態之複合 循環發電設備500的起動處理。圖8，係表示第2實施形態之起動算法的流程圖。由於步驟S121~S130的處理，係與圖4之步驟S101~S110相同，故省略說明。

在圖8中，用於判斷從第2輸出值d切換為 第1輸出值c之時序的判斷處理P102b，係與圖4之第1實施形態的判斷處理P102不同。具體而言，在第1實施形態之判斷處理P102中，在目標溫度到達之前瞬間的時序亦即主蒸汽溫度超過比第一段殼內面金屬溫度低20℃的溫度時，控制部CON，係以從第2輸出值d控制為第1輸出值c的方式，來控制氣渦輪機輸出。但是，如上述，在常溫起動的情況下、移行至第1輸出值c之後，主蒸汽溫度之上升率會下降，直至主蒸汽溫度達到可進行蒸汽渦輪機之通氣開始的溫度(亦即第一段殼內面金屬溫度-ε)為止需要較長的時間。

因此，在第2實施形態中，係在主蒸汽溫度 超過比第一段殼內面金屬溫度僅高預定溫度的溫度時，控制部CON，係以從第2輸出值d控制為第1輸出值c的方式，來控制氣渦輪機輸出。

以下，說明關於進行像這樣之控制的理由。 從熱應力的觀點來看，理想的主蒸汽溫度，係從與第一段殼內面金屬溫度相等時，被認為在主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度一致時，切換為第1輸出值c。但是，在常溫起動時、該切換時序中，由於切換為第1輸出值c之後的氣渦輪機排氣溫度會形成為低溫，故有與上述現象相同地，每單位時間之主蒸汽溫度的變化轉變成負，而導致主蒸汽溫度再次下降至小於等於第一段殼內面金屬溫度的顧慮。

相反地，在超過比第一段殼內面金屬溫度非 常高的溫度時，當從第2輸出值d切換為第1輸出值c時，則主蒸汽溫度之過衝過大，反而產生開始進行蒸汽渦輪機之通氣延遲的不良影響。

因此，控制部CON，係在主蒸汽溫度超過比 第一段殼內面金屬溫度僅高預定溫度的溫度時，以將氣渦輪機輸出從第2輸出值d切換為第1輸出值c的方式，來控制燃料調節閥506。在本實施形態中，係作為其一例而將預定溫度設成為30℃，控制部CON，係判定主蒸汽溫度是否超過比第一段殼內面金屬溫度高30℃的溫度(步驟S131)。作為判定之結果，在主蒸汽溫度超過比第一段殼內面金屬溫度高30℃的溫度時(步驟S131 YES)，主蒸汽溫度匹配控制部401，係開始主蒸汽溫度匹配處理P401。 如此一來，在該情況下，主蒸汽溫度，係相對於作為目標的第一段殼內面金屬溫度，過衝直至僅高於30℃的溫度 為止。

由於圖8之主蒸汽溫度匹配處理P401，係與 第1實施形態之圖4的主蒸汽溫度匹配處理P401相同，故省略其詳細說明。

以下，主蒸汽溫度匹配控制部401，係在執行主蒸汽溫度匹配處理P401的過程中，作為氣渦輪機輸出下降至第1輸出值c之結果，移行至第1輸出值c之後，係由於氣渦輪機排氣溫度為低溫，故快速地朝向第一段殼內面金屬溫度下降。

而且，控制部CON，係判定主蒸汽溫度與第 一段殼內面金屬溫度的偏差是否在預定的容許偏差內(±ε以內)(步驟S138)。在主蒸汽溫度下降至第一段殼內面金屬溫度+ε℃時，被判定為第一段殼內面金屬溫度與主蒸汽溫度之偏差是足夠小的容許偏差(步驟S138 YES)。

在該情況下(步驟138 YES)，控制部CON，係 判定主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度之偏差是否在預定的容許偏差內，且氣渦輪機之排氣溫度是否在大於等於GT排氣溫度目標值的-β℃，且是否在小於等於GT排氣溫度目標值的+β℃(步驟S139)。在主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度之偏差在預定的容許偏差內，且氣渦輪機之排氣溫度在大於等於GT排氣溫度目標值的-β℃，且在小於等於GT排氣溫度目標值的+β℃時(步驟S139 YES)，控制部CON，係對調節流入至蒸汽渦輪機503之蒸汽流量的調節閥505進行開閥，而開始蒸汽渦輪機503 之通氣(步驟S140)。

圖9，係表示第2實施形態之起動方法的起動 圖表。在圖9中，如表示氣渦輪機輸出之時間變化的波形W1所示，氣渦輪機輸出，係從上述第2輸出值d切換為第1輸出值c。藉此，如表示GT排氣溫度之時間變化的波形W3所示，GT排氣溫度，係因應氣渦輪機輸出減少而下降。如表示圖9之主蒸汽溫度之時間變化的波形W4與表示第一段殼內面金屬溫度之時間變化的波形W2所示，本實施形態之複合循環發電設備500的主蒸汽溫度，會急速地上升至超過第一段殼內面金屬溫度僅30℃。一旦，主蒸汽溫度，係過衝至超過第一段殼內面金屬溫度僅30℃，且由此起朝第一段殼內面金屬溫度迅速地漸近。

由主蒸汽溫度之上升速度的觀點，在圖9與 圖7中比較蒸汽渦輪機通氣所需的時間時，在表示圖7之主蒸汽溫度之時間變化的波形W4，係於第一段殼內面金屬溫度-20℃的時間點，上升速度下降而直至蒸汽渦輪機通氣需要長時間。對此，圖9之本實施形態的波形W4，係保持高速之上升速度直至第一段殼內面金屬溫度+30℃的時間點，且要求更多由此起下降至第一段殼內面金屬溫度+ε℃的漸近時間。但即使如此，由於從圖9之GT發電機517的並列直至開始進行蒸汽渦輪機503之通氣的所要時間t3，係比圖7的所要時間t1還要短，因此，由圖7予以縮短複合循環發電設備的起動時間。

接下來，說明關於圖8之步驟S139之處理的 必要性。在圖9中，係產生2次主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度之偏差成為預定容許偏差內(±ε以內)的情況。一開始，係如圖9內的時間t2所示，在保持第2輸出值d的期間，主蒸汽溫度，係升溫至第一段殼內面金屬溫度-ε℃的情況。第2次，係如圖9內的時間t3所示，在切換為第1輸出值c之後，主蒸汽溫度，係下降至第一段殼內面金屬溫度+ε℃的情況。

蒸汽渦輪機503之通氣，係必需在時間t3開 始，且控制裝置501必需明確地辨識時間t2與時間t3，使得在誤為時間t2時不開始進行蒸汽渦輪機503之通氣。對此，在第2實施形態中，係著眼於：時間t2與時間t3之相異，係前者之氣渦輪機輸出為第2輸出值d時，後者之氣渦輪機輸出為第1輸出值c。

主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度的偏差 在預定的容許偏差內，且氣渦輪機502為第1輸出值c時，控制部CON，係從相當於時間t3起開始進行蒸汽渦輪機503之通氣。具體而言，控制部CON，係判定主蒸汽溫度與第一段殼內面金屬溫度之偏差是否在容許偏差內(±ε℃以內)，且氣渦輪機排氣溫度是否為大於等於GT排氣溫度目標值-β，且是否為小於等於GT排氣溫度目標值的+β(GT排氣溫度目標值±β℃以內)。在兩者成立的情況下，控制部CON，係使調節閥505開閥，該調節閥505，係調節流入至蒸汽渦輪機之蒸汽的流量。藉此，控制部CON，係使蒸汽渦輪機503之通氣開始。

以上，在第2實施形態之控制裝置501中， 控制部CON，係在熱回收蒸汽產生器504所生成之蒸氣的溫度超過比上述金屬溫度僅預定溫度的溫度時，將氣渦輪機502之輸出控制為第1輸出值c。在此，本實施形態之金屬溫度，係蒸汽渦輪機503的第一段殼內面金屬溫度以作為一例。

藉此，由於可縮短從GT發電機517之並列直 至蒸汽渦輪機503之通氣開始為止所需的時間，故可縮短複合循環發電設備500的起動時間。

又，第2實施形態之控制部CON，係在熱回 收蒸汽產生器504所生成之蒸氣的溫度與第一段殼內面金屬溫度的偏差為預定的容許偏差內，且氣渦輪機502之輸出為第1輸出值c的情況下，使調節閥505開閥，該調節閥505，係調節流入至蒸汽渦輪機503之蒸汽的流量。在此，在氣渦輪機502之輸出為第1輸出值c的情況下，係指氣渦輪機之排氣溫度收斂於根據第一段殼內面金屬溫度所決定之溫度範圍(具體而言，係第一段殼內面金屬溫度+△T-β≦氣渦輪機之排氣溫度≦第一段殼內面金屬溫度+△T+β)的情況。

藉此，在氣渦輪機502的輸出切換為第1輸 出值c之後，可在主蒸汽溫度下降至第一段殼內面金屬溫度+ε℃時(圖9內的時間t3)，開始蒸汽渦輪機503之通氣。如此一來，由於主蒸汽溫度是在第一段殼內面金屬溫度附近收斂時，開始蒸汽渦輪機503之通氣，故可抑制發 生於蒸汽渦輪機503的熱應力。

另外，在第2實施形態中，雖以常溫起動時為例進行了說明，但在熱起動時，亦可使用第2實施形態中所說明的起動方法，來起動複合循環發電設備500。

儘管已描述某些實施例，然僅舉實例呈現此等實施例並且此等實施例不意欲限制本發明之範疇。實際上，本文所描述之新穎實施例可以各種其他形式體現；此外在不脫離本發明之精神下，可在本文所描述之實施例的形式上作出各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋此等形式或修改，如同該等形式或修改落在本發明之範疇及精神內。

500‧‧‧複合循環發電設備

501‧‧‧控制裝置

502‧‧‧氣渦輪機

503‧‧‧蒸汽渦輪機

504‧‧‧熱回收蒸汽產生器

505‧‧‧調節閥

506‧‧‧燃料調節閥

507‧‧‧壓縮機

508‧‧‧燃燒器

509‧‧‧蒸發器

510‧‧‧滾筒

511‧‧‧過熱器

512‧‧‧汽輪機旁通調節閥

513‧‧‧冷凝器

514‧‧‧循環水泵

515‧‧‧海水

516‧‧‧燃料

517‧‧‧GT發電機

518‧‧‧ST發電機

a‧‧‧GT排氣

e‧‧‧排氣蒸汽

TS1‧‧‧排氣溫度感測器

TS2‧‧‧主蒸汽溫度感測器

TS3‧‧‧內面金屬溫度感測器

OS‧‧‧GT輸出感測器

Claims (14)

1. 一種控制裝置，係控制複合循環發電設備的控制裝置，該複合循環發電設備，係具備有：氣渦輪機；熱回收蒸汽產生器，從前述氣渦輪機的排放氣體進行熱回收而生成蒸汽；及蒸汽渦輪機，藉由前述熱回收蒸汽產生器所生成的蒸汽予以驅動，該控制裝置，其特徵係，具備有：控制部，其係控制前述氣渦輪機之輸出，前述控制部，係在並列前述氣渦輪機的發電機之後，將前述氣渦輪機的輸出控制成前述氣渦輪機之排氣溫度收斂於根據前述蒸汽渦輪機之金屬溫度而決定之溫度範圍時的氣渦輪機輸出，亦即比第1輸出值大的第2輸出值，前述控制部，係在前述熱回收蒸汽產生器所生成之蒸汽的溫度超過基於前述金屬溫度的溫度時，將前述氣渦輪機之輸出控制為前述第1輸出值。
2. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述控制部，係在前述熱回收蒸汽產生器所生成之蒸汽的溫度超過比前述金屬溫度僅高預定溫度的溫度時，將前述氣渦輪機之輸出控制為前述第1輸出值。
3. 如申請專利範圍第2項之控制裝置，其中，前述金屬溫度，係前述蒸汽渦輪機的第一段殼內面金屬溫度，前述控制部，係在前述熱回收蒸汽產生器所生成之蒸氣的溫度與前述第一段殼內面金屬溫度的偏差為預定的容許偏差內，且前述氣渦輪機之輸出為前述第1輸出值的情 況下，使調節閥開閥，該調節閥，係調節流入至前述蒸汽渦輪機之蒸汽的流量。
4. 如申請專利範圍第3項之控制裝置，其中，在前述氣渦輪機之輸出為前述第1輸出值的情況，係指前述氣渦輪機之排氣溫度收斂於根據前述第一段殼內面金屬溫度而決定之溫度範圍的情況。
5. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述控制部，係在前述熱回收蒸汽產生器所生成之蒸汽的溫度超過比前述金屬溫度僅低預定溫度的溫度時，將前述氣渦輪機之輸出控制為前述第1輸出值。
6. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述金屬溫度，係前述蒸汽渦輪機的第一段殼內面金屬溫度。
7. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述第2輸出值，係指在前述熱回收蒸汽產生器所生成之所有的蒸汽經由汽輪機旁通調節閥而流入至冷凝器時，前述汽輪機旁通調節閥之開合度不能全開之最大的氣渦輪機輸出。
8. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述第2輸出值，係指在前述熱回收蒸汽產生器所生成之所有的蒸汽經由汽輪機旁通調節閥而流入至冷凝器時，前述冷凝器出入口之海水溫度差不超過預定值之最大的氣渦輪機輸出。
9. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中， 前述第2輸出值，係指給予氣渦輪機排氣溫度之最大的氣渦輪機輸出，該氣渦輪機排氣溫度，係不超過內建於前述熱回收蒸汽產生器之熱交換器的最高使用溫度。
10. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述氣渦輪機，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區低的低輸出區及前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區高的高輸出區，具有前述排氣溫度高的特性，前述第2輸出值，係指給予排氣溫度之前述低輸出區的氣渦輪機輸出，該排氣溫度，係與前述氣渦輪機之最大輸出時的前述氣渦輪機排氣溫度相同。
11. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述氣渦輪機，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區低的低輸出區及前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區高的高輸出區，具有前述排氣溫度高的特性，前述第2輸出值，係指給予第一段殼內面金屬溫度之前述低輸出區的氣渦輪機輸出，該第一段殼內面金屬溫度，係與前述氣渦輪機之最大輸出時之前述蒸汽渦輪機的第一段殼內面金屬溫度相同。
12. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述氣渦輪機，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區低的低輸出區及前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區高的高輸出區，具有前述 排氣溫度高的特性，前述第2輸出值，係指給予主蒸汽溫度之前述低輸出區的氣渦輪機輸出，該主蒸汽溫度，係與前述氣渦輪機之最大輸出時的主蒸汽溫度相同。
13. 如申請專利範圍第1項之控制裝置，其中，前述氣渦輪機，係在氣渦輪機輸出的中間輸出區，從前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區低的低輸出區及前述氣渦輪機輸出比前述中間輸出區高的高輸出區，具有前述排氣溫度高的特性，將在前述熱回收蒸汽產生器所生成之所有的蒸汽經由汽輪機旁通調節閥而流入至冷凝器時，前述汽輪機旁通調節閥之開合度不能全開之最大的氣渦輪機輸出，設成為第1氣渦輪機輸出，將在前述熱回收蒸汽產生器所生成之所有的蒸汽經由汽輪機旁通調節閥而流入至前述冷凝器時，不超過前述冷凝器之出入口的海水溫度差被容許之溫度差之最大的氣渦輪機輸出，設成為第2氣渦輪機輸出，將給予氣渦輪機排氣溫度的最大氣渦輪機輸出設成為第3氣渦輪機輸出，該氣渦輪機排氣溫度，係不超過內建於前述熱回收蒸汽產生器之熱交換器的最高使用溫度，在將給予排氣溫度(該排氣溫度，係與前述氣渦輪機之最大輸出時的前述氣渦輪機排氣溫度相同)之前述低輸出區的氣渦輪機輸出、給予第一段殼內面金屬溫度(該第一段殼內面金屬溫度，係與前述氣渦輪機之最大輸出時之 前述蒸汽渦輪機的第一段殼內面金屬溫度相同)之前述低輸出區的氣渦輪機輸出、給予主蒸汽溫度(該主蒸汽溫度，係與前述氣渦輪機之最大輸出時的主蒸汽溫度相同)之前述低輸出區的氣渦輪機輸出之任一，設成為第4氣渦輪機輸出時，前述第2輸出值，係指前述第1氣渦輪機輸出、前述第2氣渦輪機輸出、前述第3氣渦輪機輸出及前述第4氣渦輪機輸出中的最小值。
14. 一種起動方法，係起動複合循環發電設備的起動方法，該複合循環發電設備，係具備有：氣渦輪機；熱回收蒸汽產生器，從前述氣渦輪機的排放氣體進行熱回收而生成蒸汽；及蒸汽渦輪機，藉由前述熱回收蒸汽產生器所生成的蒸汽予以驅動，該起動方法，其特徵係，具有：在並列前述氣渦輪機的發電機之後，將前述氣渦輪機的輸出控制成前述氣渦輪機之排氣溫度收斂於根據前述蒸汽渦輪機之金屬溫度而決定之溫度範圍時的氣渦輪機輸出，亦即比第1輸出值大的第2輸出值之工程；及在前述熱回收蒸汽產生器所生成之蒸汽的溫度超過基於前述金屬溫度的溫度時，將前述氣渦輪機之輸出控制為前述第1輸出值的工程。