TWI617734B - 設備控制裝置及設備啟動方法 - Google Patents

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Masayuki Tobou
Keiichi Nakamura
Sayaka Yoshida
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Toshiba Kk
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Abstract

實施形態的設備控制裝置係控制復合循環發電設備的設備控制裝置，該復合循環發電設備係具備：氣渦輪；排熱回收鍋爐，其係具有：從自前述氣渦輪排出的排氣回收熱而使產生蒸氣的蒸發器、及與前述氣渦輪的前述排氣熱交換而加熱前述蒸氣來產生主蒸氣的熱交換器；及蒸氣渦輪，其係藉由利用前述熱交換器所產生的前述主蒸氣來驅動；又，具有：在前述氣渦輪並列發電機之後，使前述氣渦輪的輸出上昇至目標輸出的控制部。
前述目標輸出係被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
藉此縮短復合循環發電設備的啟動時間。

Description

設備控制裝置及設備啟動方法
本發明的實施形態是有關設備控制裝置、及設備啟動方法。
將氣渦輪(gas turbine)、排熱回收鍋爐(boiler)及蒸氣渦輪組合而構成的復合循環發電設備(Combined Cycle Power Generation Plant)例如有日本專利JP3281130B等為人所知。日本專利JP3281130B是基於環保觀點，提供一種減低從排熱回收鍋爐排出至大氣中的NOx流量之運轉方法。在此，排熱回收鍋爐是從氣渦輪的排氣回收熱而產生蒸氣。蒸氣渦輪是藉由排熱回收鍋爐所產生的蒸氣來驅動。
為了提早蒸氣渦輪的通氣開始時期，可思考使氣渦輪的輸出在比以往更早的階段上昇，使主蒸氣溫度快形成預定的溫度而開始通氣，藉此提前啟動蒸氣渦輪。但，由於以內藏於排熱回收鍋爐的過熱器為代表的熱交換器是被規定最高使用溫度，因此需要使熱交換器不會超過此最高使用溫度。
具體而言，當排熱回收鍋爐之主蒸氣的產生為充分時，在被供給至熱交換器的主蒸氣奪取排氣的熱之下，熱交換器不會形成最高使用溫度，因此即使氣渦輪的排氣超過最高使用溫度也無問題。但，在主蒸氣的產生極端少的階段，由於奪取氣渦輪的排氣的熱之主蒸氣少，因此有時熱交換器不會藉由主蒸氣而冷卻，超過最高使用溫度，產生所謂的熱交換器的空燒的問題。
為了迴避此問題，可思考使進行蒸氣渦輪的通氣前的暖氣之氣渦輪的輸出，在氣渦輪的排氣溫度不超過被內藏於排熱回收鍋爐的熱交換器的最高使用溫度的範圍，選定最大的氣渦輪輸出。此情況，復合循環發電設備的啟動時間是受限於此氣渦輪輸出，而無法進行更進一步的啟動縮短。
於是，本發明的實施形態是以提供一種可縮短復合循環發電設備的啟動時間之設備控制裝置、及設備啟動方法為課題。
一實施形態的設備控制裝置，係控制復合循環發電設備的設備控制裝置，該復合循環發電設備係具備：氣渦輪；排熱回收鍋爐，其係具有：從自前述氣渦輪排出的排氣回收熱而使產生蒸氣的蒸發器、及與前述氣渦輪的前述 排氣熱交換而加熱前述蒸氣來產生主蒸氣的熱交換器；及蒸氣渦輪，其係藉由利用前述熱交換器所產生的前述主蒸氣來驅動；又，具備：在前述氣渦輪並列發電機之後，使前述氣渦輪的輸出上昇至目標輸出的控制部，前述目標輸出係被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
若根據實施形態的設備控制裝置，則計測主蒸氣的產生流量，等待至該產生流量到達對熱交換器的冷卻效果被發揮的流量之後，可使氣渦輪的輸出上昇，因此熱交換器可接收超過最高使用溫度的氣渦輪的排氣溫度，可縮短復合循環發電設備的啟動時間。
51‧‧‧輸入部
52‧‧‧記憶部
53‧‧‧RAM(Random Access Memory)
54‧‧‧CPU(Central Processing Unit)
55‧‧‧輸出部
500‧‧‧復合循環發電設備
501‧‧‧設備控制裝置
502‧‧‧氣渦輪
503‧‧‧蒸氣渦輪
504‧‧‧排熱回收鍋爐
505‧‧‧加減閥
506‧‧‧燃料調節閥
507‧‧‧壓縮機
508‧‧‧燃燒器
509‧‧‧蒸發器
510‧‧‧桶
511‧‧‧熱交換器
512‧‧‧渦輪旁通調節閥
513‧‧‧冷凝器
514‧‧‧循環水泵
515‧‧‧海水
516‧‧‧燃料
517‧‧‧發電機
518‧‧‧氨供給設備
519‧‧‧氨供給閥
520‧‧‧脫硝觸媒
541‧‧‧控制部
600‧‧‧復合循環發電設備
601‧‧‧設備控制裝置
a‧‧‧GT排氣
b‧‧‧主蒸氣
c‧‧‧氨氣
d‧‧‧排氣蒸氣
TS1‧‧‧排氣溫度感測器
TS3‧‧‧內面金屬溫度感測器
TS4‧‧‧觸媒溫度感測器
TS5‧‧‧主蒸氣流量感測器
OS‧‧‧GT輸出感測器
圖1是表示第1實施形態的復合循環發電設備500的構成的概略構成圖。
圖2是表示第1實施形態的設備控制裝置501的構成的概略構成圖。
圖3是表示第1實施形態的設備啟動方法的流程圖。
圖4是表示規定的產生流量F1時的GT排氣溫度與熱交換器溫度的關係圖表。
圖5是第1實施形態的設備啟動方法的啟動圖。
圖6是表示比較例的復合循環發電設備600的構成的概略構成圖。
圖7是表示氣渦輪輸出與GT排氣溫度的關係之一例的圖表。
圖8是表示比較例的設備啟動方法的流程圖。
圖9是比較例的設備啟動方法的啟動圖。
(比較例)
為了說明有關第1實施形態，首先針對比較例的復合循環發電設備進行說明。
圖6是表示比較例的復合循環發電設備600的構成的概略構成圖。另外，在以下的說明中使用的數值是為了更容易理解而記載的一例。
復合循環發電設備600是氣渦輪502及蒸氣渦輪503會以別軸構成。
設備控制裝置601是統括復合循環發電設備600的運轉及控制。
(有關復合循環發電設備600的構成)
復合循環發電設備600是具備：壓縮機507、與壓縮機507連接的氣渦輪(GT)502、及轉軸與氣渦輪502連 接的發電機517。
並且，在復合循環發電設備600設有與來自壓縮機507的空氣一起使燃料516燃燒的燃燒器508。藉由燃料516的燃燒所產生之高溫且高壓的氣體會從燃燒器508往氣渦輪502供給，驅動氣渦輪502。
在供給燃料516至燃燒器508的配管是設有根據來自設備控制裝置601的控制訊號來開閉的燃料調節閥506。藉由調節燃料調節閥506的開度，可調節往燃燒器508之燃料516的供給量。
而且，復合循環發電設備600具備GT輸出感測器OS，其係以規定的時間間隔來檢測出發電機517的輸出，且將顯示發電機517的輸出之GT輸出訊號供給至設備控制裝置601。
又，復合循環發電設備600具備排氣溫度感測器TS1，其係以規定的時間間隔來檢測出從氣渦輪(GT)502排出的GT排氣a的溫度，且將顯示檢測出的GT排氣a的溫度之排氣溫度訊號供給至設備控制裝置601。
又，復合循環發電設備600具備排熱回收鍋爐504，其係從氣渦輪502的GT排氣a回收熱而產生蒸氣。
又，復合循環發電設備600具備：從GT排氣a回收熱的蒸發器509、與蒸發器509連接的桶510、及與桶510連接的熱交換器511。熱交換器511的蒸氣流入 口是以配管來與桶510的蒸氣排出口連接。在此，熱交換器511是例如過熱器。
又，復合循環發電設備600具備與熱交換器511連接的加減閥505。加減閥505的蒸氣流入口是以配管來與熱交換器511的蒸氣排出口連接。加減閥505是按照設備控制裝置601的控制來調節從熱交換器511往蒸氣渦輪之主蒸氣的流量。
又，復合循環發電設備600具備：與加減閥505連接的蒸氣渦輪503、及與蒸氣渦輪503連接的發電機521。蒸氣渦輪503的蒸氣流入口是以配管來與加減閥505的蒸氣排出口連接。並且，發電機521的轉軸會與蒸氣渦輪503的轉軸連接。
又，復合循環發電設備600具備與熱交換器511連接的渦輪旁通調節閥512。渦輪旁通調節閥512的蒸氣流入口是以配管來與熱交換器511的蒸氣排出口連接。渦輪旁通調節閥512是按照設備控制裝置601的控制來調節從熱交換器511往冷凝器513的蒸氣流量。
又，復合循環發電設備600具備與渦輪旁通調節閥512及蒸氣渦輪503連接的冷凝器513。冷凝器513的蒸氣流入口是以配管來與渦輪旁通調節閥512的蒸氣排出口連接。並且，冷凝器513的另一個的輸入口是以配管來與蒸氣渦輪503的排氣口連接，更進行從出口出來的水與海水的熱交換。從蒸氣渦輪503排出的排氣蒸氣d是流入冷凝器513。此冷凝器513是藉由海水515或空氣 來冷卻從蒸氣渦輪503排出的排氣蒸氣d。例如，冷凝器513是利用藉由循環水泵514所供給的海水515來冷卻排氣蒸氣d。
基於環保，復合循環發電設備600具有脫硝裝置。
脫硝裝置是在從氣渦輪502排出的排氣中混合氨氣，藉由脫硝觸媒來分解除去排氣中的氮氧化物(以下稱為NOx)。在此，脫硝裝置是具有：氨供給設備518、氨供給閥519、脫硝觸媒520、及觸媒溫度感測器TS4。
氨供給設備518是將氨氣c排出，被排出的氨氣c是通過氨供給閥519來供給至排熱回收鍋爐504。被供給至排熱回收鍋爐504的氨氣c是與GT排出氣體a混合，在脫硝觸媒520中與排氣中的NOx反應，NOx會被分解除去。藉此，從排熱回收鍋爐504排出至大氣中的NOx流量會被減低。
觸媒溫度感測器TS4是以規定的時間間隔來檢測出脫硝觸媒520的溫度，且將顯示檢測出的脫硝觸媒520的溫度之觸媒溫度訊號供給至設備控制裝置601。
(有關復合循環發電設備600的運轉)
接著，說明有關具有以上的構成之復合循環發電設備600的運轉。圖6是表示在氣渦輪502被點燃運轉後，加減閥505全閉的狀態的復合循環發電設備600的運轉狀 態。在此，燃料調節閥506是中間開度，渦輪旁通調節閥512是中間開度，作為其一例。
氣渦輪502的燃料516是由燃料調節閥506流入，與來自壓縮機507的空氣一起在燃燒器508燃燒。從氣渦輪502排出的高溫的GT排氣a是流入排熱回收鍋爐504而在蒸發器509被回收熱，桶510內的水會被加熱而產生蒸氣。此產生的蒸氣是在熱交換器511與GT排氣a熱交換，更被過熱而成為主蒸氣b，被供給至加減閥505及渦輪旁通調節閥512。
但，由於蒸氣渦輪503的加減閥505是維持閉閥，因此蒸氣渦輪503的啟動是尚未開始。這是因為在離點燃的時間未經過的時間點，主蒸氣b的溫度不夠充分，未容許開啟加減閥505將主蒸氣b放入蒸氣渦輪503。以下，將主蒸氣b放入蒸氣渦輪503的情形稱為通氣。
渦輪旁通調節閥512是至通氣被容許的期間，一邊壓力控制來自熱交換器511的主蒸氣b，一邊開閥而引導至冷凝器513。在冷凝器513是被供給由循環水泵514所汲取的海水515，經由渦輪旁通調節閥512的主蒸氣b是在冷凝器513內藉由海水515來冷卻。其結果，主蒸氣b凝結而成為冷凝水，另一方面，海水515是藉由熱交換，隨溫度上昇而返回海。
此比較例及後述的實施形態是假想具有對於圖7所示的氣渦輪的額定輸出之輸出的比例〔%〕與GT 排氣溫度的關係之例。亦即，假想具有氣渦輪502的排氣溫度的最高溫度為620℃的特性，將相對於彼之熱交換器511的最高使用溫度MaxT設定於550℃之例。
設備控制裝置601是預先記憶實現圖8所示的設備啟動方法的程式，讀出此程式來實行設備全體的啟動控制。
接著，利用圖8來說明比較例的復合循環發電設備600的設備啟動方法。圖8是表示比較例的設備啟動方法的流程圖。
若最初啟動氣渦輪502(步驟S201)，則首先淨化運轉會被進行(步驟S202)，經過該點燃及昇速的過程(步驟S203)到達無負荷額定旋轉數(Full Speed No Load：FSNL，以下將氣渦輪的旋轉數為無負荷額定旋轉數的狀態稱為FSNL狀態)(步驟S204)。在此時間點從氣渦輪502排出的GT排氣a中是含伴隨燃燒的NOx。但，在此啟動初期工程中，因為脫硝觸媒的溫度尚低，即使注入氨氣c也與NOx反應的氨量極少量，所以脫硝觸媒效率低。因此，無法由此時間點進行氨氣c的注入。
於是，與日本專利JP3281130B同樣，FSNL狀態的燃料516是比較少量，因此被排出的NOx流量也少。具體而言，移至FSNL狀態後，不是立即進入並列發電機517的啟動工程，而是為了排熱回收鍋爐504及脫硝觸媒520的暖氣運轉，保持FSNL狀態。
此暖氣的製程是一旦GT排氣a流入排熱回收 鍋爐504，則GT排氣a所具有的熱是最初比脫硝觸媒520還要被配置於前方(在圖6是比脫硝觸媒520還靠左方)的蒸發器509或熱交換器511會將熱回收奪取。因此，被設在蒸發器509或熱交換器511的後方之脫硝觸媒520是熱不容易傳達。
在持續FSNL狀態的期間，熱會傳達至脫硝觸媒520，觸媒溫度感測器TS4的值顯示上昇，在比較例是保持1小時程度的FSNL狀態。藉此，至脫硝觸媒效率安定的溫度250℃為止，脫硝觸媒520被加溫。
於是，觸媒溫度感測器TS4會計測觸媒溫度(步驟S205)，當觸媒溫度感測器TS4的計測值為250℃以上，亦即脫硝觸媒520的溫度為250℃以上時(S206的YES)，設備控制裝置601是並列發電機517(步驟S210)。
另外，當不是上述的設備啟動方法，而是在脫硝觸媒效率低的狀態下使發電機517並列來進行氣渦輪502的輸出上昇時，無氨氣c的注入就燃燒多量的燃料516，因而產生多量的NOx。這在環保難容許。
並列發電機517後，將氨供給閥519開閥(步驟S211)。隨之，設備控制裝置601為了避免逆電力產生，而於初負荷使氣渦輪輸出上昇(步驟S212)。藉由此啟動工程，氨氣c是被混入至排熱回收鍋爐504的GT排出氣體a中。然後，氨氣c是在脫硝觸媒520中與排氣中的NOx反應，NOx會被分解除去。
為使氣渦輪502的輸出上昇至初負荷，氣渦輪502的輸出到達初負荷(步驟S213的YES)之後，將加減閥505開閥而使主蒸氣流入蒸氣渦輪503之啟動工程(已述的通氣)作準備，設備控制裝置601會取得所被計測的第一段殼內面金屬溫度，予以記憶(步驟S214)。另外，至氣渦輪502的輸出到達初負荷(步驟S213的TES)為止是繼續之前的(步驟S212)的處理，處於待機狀態。因此，在圖8中(步驟S213)，(步驟S213的NO)未記載。此初負荷的時間點是主蒸氣b的溫度不夠充分，蒸氣渦輪503的通氣未被容許。
於是，以將主蒸氣b的溫度快提高至可通氣的溫度，加溫主蒸氣(以下稱為暖氣)的目的，設備控制裝置601會使氣渦輪502的輸出上昇至賦予不超過熱交換器511的最高使用溫度的GT排氣溫度之輸出(步驟S215)。在此階段，由於在熱交換器511內主蒸氣的產生量少，所以GT排氣的熱被主蒸氣所奪取的熱量少，因此產生熱交換器511的「空燒」，所以比較例是迴避熱交換器511的「空燒」。亦即，將GT排氣溫度本身控制成不會形成熱交換器511的最高使用溫度以上。具體而言，對熱交換器511的最高使用溫度550℃估計5℃的裕度，而選擇GT排氣溫度成為545℃的氣渦輪輸出。具體而言，對照圖7的關係，賦予不超過熱交換器511的最高使用溫度的GT排氣溫度之輸出為10%。
一邊保持氣渦輪輸出10%，一邊急速進行暖氣，當主蒸氣溫度上昇至第一段殼內面金屬溫度-20℃時，開始其次的啟動工程之主蒸氣溫度匹配控制(步驟 S218)。在主蒸氣溫度匹配控制中，GT排氣溫度目標值是以第一段殼內面金屬溫度+△T來授與。在此，△T是預定的溫度偏差。
比較例是處理GT排氣溫度的目標值成為530℃的一例。參照圖7的關係，GT排氣溫度的目標值是氣渦輪輸出5%。亦即，氣渦輪輸出是一面保持10%，一面使主蒸氣溫度急速地上昇，一旦主蒸氣溫度上昇至第一段殼內面金屬溫度-20℃，則開始主蒸氣溫度匹配控制(步驟S218)。然後，藉由此主蒸氣溫度匹配控制，氣渦輪輸出被減低至5%，進行使GT排氣溫度接近目標值530℃的控制。
若持續燃料的供給，則隨時間經過，主蒸氣溫度也上昇，隨即漸近第一段殼內面金屬溫度。設備控制裝置601會判定第一段殼內面金屬溫度與主蒸氣溫度的偏差是否為±ε℃以內(步驟S219)。在此，ε是充分小的容許偏差。然後，當第一段殼內面金屬溫度與主蒸氣溫度的偏差成為±ε℃以內時(步驟S219的YES)，設備控制裝置601會將加減閥505開閥，而開始蒸氣渦輪503的通氣(步驟S220)。
以上，在比較例中，以能將主蒸氣b的溫度快速上昇至可通氣的溫度之方式進行暖氣的目的，設備控制裝置601使氣渦輪502的輸出上昇至賦予不超過熱交換器511的最高使用溫度的GT排氣溫度的輸出。但，此情況，復合循環發電設備的啟動時間是被此輸出所拘束而無法進行更進一步的啟動縮短。
(第1實施形態)
第1實施形態是與比較例作比較，說明有關可更縮短復合循環發電設備的啟動時間之設備控制裝置、及設備啟動方法。以下，一邊參照圖1乃至圖5，一邊說明有關本發明的第1實施形態。
首先，說明有關本實施形態的概要。本實施形態是著眼於其次的兩個技術點，將該等兩個的技術點融合後創出者。
先行文獻日本專利JP3281130B的設備啟動方法是在復合循環發電設備的啟動過程中，並列氣渦輪發電機而進行氣渦輪負荷運轉之前，設置保持FSNL狀態那樣的啟動工程，該FSNL狀態是從氣渦輪排出的NOx流量少。
第1技術點是在此FSNL狀態的期間使脫硝觸媒的溫度上昇而確保充分的脫硝觸媒效率之後，在氣渦輪502並列發電機517。
接著，說明有關第2技術點。當有排熱回收鍋爐504之主蒸氣的產生時，主蒸氣會發揮由該等熱交換器511的管內部來冷卻熱交換器511的效果。因此，第2技術點是控制氣渦輪輸出，而使氣渦輪502的排氣溫度(以下稱為GT排氣溫度)會超過熱交換器511的最高使用溫度，且藉由主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511會形成熱交換器511的最高使用溫度以下。
以下，詳述有關排熱回收鍋爐504的熱交換器511及 最高使用溫度。首先，排熱回收鍋爐504的熱交換器511是代表性的過熱器或再熱器等的管(傳熱管)。除此外，熱交換器511是由管聚集、聯繫配管等的諸構成零件所構成者的總稱。
GT排氣溫度形成最高的輸出是如圖7所示般，不是額定100%輸出，而是在中間輸出域。此中間輸出域是復合循環發電設備的啟動工程相當進展。其結果，由於是蒸氣渦輪的通氣已被進行，且從排熱回收鍋爐504的熱交換器511產生多量的主蒸氣之運轉狀況，因此主蒸氣會發揮自內部冷卻熱交換器511的效果。
該等熱交換器511的設計時，由GT排氣溫度或內部流體(例如主蒸氣)的溫度、物理的強度、產生應力、以及作為商用機所被要求的經濟性等的觀點來選擇大小、材質、厚度等。其結果，該等熱交換器511的溫度是在通過內部的主蒸氣的溫度的附近整定。另外，熱交換器511的溫度形成最高溫之處，一般是直接接觸於氣渦輪502的排氣(以下稱為GT排氣)的外側表面部位。
然後，熱交換器511的最高使用溫度是考慮如此的運轉之GT排氣溫度或內部流體流量，賦予必要充分的界限而選定。例如，在與具有GT排氣溫度的最高溫度為600℃~650℃的特性之氣渦輪502組合的排熱回收鍋爐504中，熱交換器511的最高使用溫度是550℃~600℃程度。藉由上述主蒸氣的冷卻效果，超過熱交換器511的最高使用溫度的GT排氣溫度之運轉會被容許。
此主蒸氣的通過之冷卻效果是不限於氣渦輪502為在已述的中間輸出的運轉狀態時。例如，氣渦輪502在接受燃料供給而進行燃燒的初期的啟動過程中，雖非多量還是可期待主蒸氣的產生，因此同樣的冷卻效果被發揮。在此，初期的啟動過程是蒸氣渦輪503的通氣進行之前，且氣渦輪502在FSNL狀態下運轉中或低輸出運轉中的工程。
但，此情況，由於通過熱交換器511的內部的蒸氣少量，因此熱交換器511的溫度不是上述那樣的主蒸氣溫度的附近，而是形成更接近GT排氣溫度的溫度。
由此情形，在初期的啟動過程，控制氣渦輪502的目標輸出，而使能夠形成熱交換器511的最高使用溫度以上的GT排氣溫度，且藉由熱交換器511已產生的主蒸氣的影響下被冷卻而成熱交換器511的最高使用溫度以下為重要。藉由如此的控制，可使主蒸氣溫度更快到達目標溫度，因此該部分可縮短啟動時間。
但，排熱回收鍋爐504具有大的熱容量。因此，即使往氣渦輪502的燃料供給持續，至主蒸氣的流量充分產生為止，依情況也需要約30分鐘到1小時的長時間。
於是，本實施形態的設備啟動方法是在用以將脫硝觸媒暖氣的FSNL狀態之保持期間一併等待主蒸氣的產生，主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量以上時，在氣渦輪502並列發電機517。在此，規定的產 生流量是規定的時間將氣渦輪502保持於無負荷額定旋轉數狀態之後的主蒸氣的產生流量。當主蒸氣的產生流量為此規定的產生流量時，預定的冷卻效果會被發揮。
在進行其次的啟動工程之氣渦輪502的輸出上昇時，使GT排氣溫度形成超過熱交換器511的最高使用溫度那樣的高溫，一面謀求啟動時間的縮短，一面控制氣渦輪502的輸出，而使能夠在主蒸氣所帶來的冷卻效果下形成熱交換器511的最高使用溫度以下。
(復合循環發電設備500的構成)
接著，利用圖1來說明有關第1實施形態的復合循環發電設備500的構成。圖1是表示第1實施形態的復合循環發電設備500的構成的概略構成圖。另外，在圖1中，與圖6相同者是賦予同符號，其說明省略。
圖1的復合循環發電設備500的構成是形成在圖6的比較例的復合循環發電設備600中追加主蒸氣流量感測器TS5的構成。主蒸氣流量感測器TS5是以規定的時間間隔來檢測出通過連接熱交換器511與加減閥505的配管之主蒸氣b的流量。
圖2是表示第1實施形態的設備控制裝置501的構成方塊圖。設備控制裝置501是具備：輸入部51、記憶部52、RAM(Random Access Memory)53、CPU(Central Processing Unit)54、及輸出部55。
輸入部51是接收在復合循環發電設備500所 具備的各感測器TS1、TS3，TS4，TS5，OS所計測的感測器計測訊號，且將接收的感測器計測訊號輸出至CPU54。
具體而言，例如輸入部51是從計測GT排氣溫度的排氣溫度感測器TS1接收顯示GT排氣溫度的排氣溫度訊號，且將接收的排氣溫度訊號輸出至CPU54。
又，輸入部51是例如從計測第一段殼內面金屬溫度的內面金屬溫度感測器TS3接收顯示第一段殼內面金屬溫度的內面金屬溫度訊號，將接收的內面金屬溫度訊號輸出至CPU54。
又，輸入部51是例如從計測脫硝觸媒520的溫度的觸媒溫度感測器TS4接收顯示脫硝觸媒520的溫度的觸媒溫度訊號，將接收的觸媒溫度訊號輸出至CPU54。
又，輸入部51是例如從計測主蒸氣流量的主蒸氣流量感測器TS5接收顯示主蒸氣流量的主蒸氣流量訊號，將接收的主蒸氣流量訊號輸出至CPU54。
又，輸入部51是例如從計測氣渦輪502的輸出的GT輸出感測器OS接收顯示氣渦輪502的輸出的GT輸出訊號，將接收的GT輸出訊號輸出至CPU54。
記憶部52是記憶有用以控制復合循環發電設備500的程式。
RAM53是在CPU54一次性記憶資訊時使用。
CPU54是在從記憶部52讀出程式至RAM53而實行之下，作為控制部541的機能。控制部541是控制 復合循環發電設備500。
其一例，控制部541是控制氣渦輪502的輸出。此時，控制部541是經由輸出部55來控制燃料調節閥506，調節往氣渦輪502之燃料516的供給量。在此，燃料調節閥506的開閉與氣渦輪502的輸出是處於比例關係，因此控制部541是在控制燃料調節閥506之下，可控制氣渦輪502的輸出。
又，其他的例子，控制部541是經由輸出部55來控制加減閥505及渦輪旁通調節閥512。
輸出部55是將從控制部541輸入的控制訊號輸出至氣渦輪502、加減閥505及渦輪旁通調節閥512。
(第1實施形態的設備啟動方法)
利用圖3來說明第1實施形態的復合循環發電設備500的設備啟動方法。圖3是表示第1實施形態的設備啟動方法的流程圖。控制部541是將實現圖3所示的設備啟動方法的程式預先記憶於記憶部52，將此程式讀出至RAM53而實行設備全體的啟動控制。
另外，在本實施形態中也與比較例同樣，例如氣渦輪502是具有排氣溫度的最高溫度為620℃的特性，熱交換器511的最高使用溫度是550℃，具有圖7所示的氣渦輪輸出(%)與GT排氣溫度的關係。而且，脫硝觸媒520為了在FSNL狀態的運轉下被暖氣而上昇至250℃，需要1小時。
若最初啟動氣渦輪502(步驟S101)，則首先淨化運轉會被進行(步驟S102)，經過該點燃&昇速的過程(步驟S103)到達FSNL狀態(步驟S104)。在此時間點從氣渦輪502排出的GT排氣a中是含伴隨燃燒的NOx。但，在此啟動初期工程中，因為脫硝觸媒的溫度尚低，即使注入氨氣c也與NOx反應的氨量極少量，所以脫硝觸媒效率低。因此，無法由此時間點進行氨氣c的注入。
於是，與先前文獻日本專利JP3281130B同樣，FSNL狀態的燃料516是比較少量，因此被排出的NOx流量也少。具體而言，移至FSNL狀態後，不是立即進入並列發電機517的啟動工程，而是為了排熱回收鍋爐504及脫硝觸媒520的暖氣運轉，保持FSNL狀態。
亦即，藉由觸媒溫度感測器TS4來計測脫硝觸媒520的觸媒溫度(步驟S105)。設備控制裝置501是利用觸媒溫度訊號來判定觸媒溫度是否成為250℃以上(步驟S106)。有關此暖氣的製程是一旦GT排氣a流入排熱回收鍋爐504，則所保有的熱是最初配置於比脫硝觸媒520還前方(圖1上是左方)的蒸發器509或熱交換器511會回收熱而奪取，因此不易傳至脫硝觸媒520。在持續FSNL狀態的期間，熱會傳至脫硝觸媒520，而脫硝觸媒520的溫度上昇。若保持1小時的FSNL狀態，則脫硝觸媒520會被加溫至脫硝觸媒效率安定的溫度250℃。
另外，作為脫硝觸媒效率安定的指標，亦可 不是觸媒溫度感測器TS4的溫度，而是使用藉由設在脫硝觸媒520的入口之溫度感測器(未圖示)所計測的GT排氣a的溫度。此情況，設備控制裝置501是當被計測的GT排氣a的溫度形成規定的臨界值以上時，亦可視為脫硝觸媒效率安定。
在保持此FSNL狀態的1小時的期間，排熱回收鍋爐504的蒸發器509是蒸發量會慢慢地增加，加熱桶510內的水。該等是從桶510產生作為主蒸氣b，經由渦輪旁通調整閥512來送至冷凝器513。主蒸氣流量感測器TS5會計測此主蒸氣b的流量(步驟S107)。該計測值是經由輸入部51來通知控制部541。控制部541會判定主蒸氣流量是否到達規定的產生流量F1以上(步驟S108)。在此，規定的產生流量F1是在規定的時間(例如1小時)將氣渦輪502保持於FSNL狀態的情況之主蒸氣的產生流量的經驗值。
一旦保持1小時的FSNL狀態，則藉由觸媒溫度感測器TS4所計測的脫硝觸媒520的溫度為250℃以上的條件、及藉由主蒸氣流量感測器TS5所計測的主蒸氣流量為規定的產生流量F1以上的條件會幾乎同時成立。在步驟S109中，控制部541是當此兩條件成立時，在氣渦輪502並列發電機517(步驟S110)。
如此，控制部541是在並列發電機517之前，除了前述主蒸氣的產生流量的計測值會成為規定的產生流量F1以上，還控制氣渦輪502，而使氣渦輪502能 保持於無負荷額定旋轉數狀態，至前述脫硝觸媒520的溫度成為規定的溫度(例如250℃)以上為止。另一方面，控制部541是除了前述主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量F1以上，還在前述脫硝觸媒520的溫度成為規定的溫度以上時，在氣渦輪502並列發電機517。
另外，在本實施形態中，控制部541是根據前述主蒸氣的產生流量的計測值及前述脫硝觸媒520的溫度來判定是否在氣渦輪502並列發電機517，但並非限於此。控制部541是亦可只根據主蒸氣的產生流量的計測值來判定是否在氣渦輪502並列發電機517。
具體而言，控制部541是在並列發電機517之前，亦可控制氣渦輪502，而使氣渦輪502能保持於無負荷額定旋轉數狀態，至藉由主蒸氣流量感測器TS5所計測的主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量F1以上為止。另一方面，控制部541是當前述主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量F1以上時，亦可在氣渦輪並列發電機517。
將發電機517並列後，控制部541會使氨供給閥519開閥(步驟S111)，且為了避免產生逆電力，而使氣渦輪502的輸出上昇至初負荷(步驟S112)。藉由此啟動工程，氨氣c是被注入至排熱回收鍋爐504的GT排出氣體a中。其結果，氨氣c是在脫硝觸媒520中與排氣中的NOx反應，NOx會被分解除去。
為使氣渦輪502的輸出上昇至初負荷，氣渦輪502的輸出到達初負荷(步驟S113的YES)之後，將加減閥505開閥而使蒸氣流入蒸氣渦輪503之啟動工程作準 備，控制部541會取得藉由內面金屬溫度感測器TS3所計測的第一段殼內面金屬溫度，使記憶於記憶部52(步驟S114)。另外，至氣渦輪502的輸出到達初負荷(步驟S113的YES)為止是繼續之前的(步驟S112)的處理，處於待機狀態。因此，在圖3中(步驟S113)，(步驟S113的NO)未記載。此初負荷的時間點是主蒸氣b的溫度不夠充分，蒸氣渦輪503的通氣未被容許。
於是，在第1實施形態也與比較例同樣，使氣渦輪輸出上昇進行暖氣，而使形成主蒸氣b之通氣可能的溫度。比較例是以賦予不超過熱交換器511的最高使用溫度的GT排氣溫度545℃的氣渦輪輸出10%來進行暖氣。相對的，本實施形態是使氣渦輪輸出上昇至賦予超過熱交換器511的最高使用溫度的GT排氣溫度590℃的25%(步驟S115)來進行暖氣。氣渦輪502的GT排氣溫度是藉由排氣溫度感測器TS1來計測，其計測值是經由輸入部51來通知控制部541，管理溫度。又，氣渦輪輸出是藉由GT輸出感測器OS來計測，其計測值是經由輸入部51來通知控制部541，管理輸出。
如此，控制部541是在氣渦輪502並列發電機517之後，使氣渦輪502的輸出上昇至形成目標輸出(在此是以25%作為一例)為止。在此，當氣渦輪502的輸出為目標輸出時，氣渦輪502的排氣溫度會超過熱交換器511的最高使用溫度，但藉由主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度會成為熱交換器511的最高使用溫度以下，所以不會發生熱交換器511形成最高使用溫度以上的問題。因此，氣渦輪502的輸出是保持上述目標輸 出不動。更理想是目標輸出藉由主蒸氣所帶來的冷卻效果，被設定成熱交換器511的溫度不會超過熱交換器511的最高使用溫度的氣渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出。
然後，當氣渦輪輸出形成25%時(步驟S116的YES)，控制部541會一邊保持氣渦輪輸出25%，一邊判定主蒸氣溫度是否形成第一段殼內面金屬溫度-20℃以上(步驟S117)。當主蒸氣溫度形成第一段殼內面金屬溫度-20℃以上時(步驟S117的YES)，控制部541會開始其次的啟動工程之主蒸氣溫度匹配控制(步驟S118)。本實施形態是與比較例同樣，假想GT排氣溫度的目標值530℃，依圖7的關係，氣渦輪輸出成為5%的情況。亦即，氣渦輪輸出是若一面保持25%，一面開始主蒸氣溫度匹配控制(步驟S118)，則藉由匹配控制，氣渦輪輸出會被減低至5%。之後的步驟S119及S120的處理是與圖8的比較例之步驟S219及S220的處理同樣，因此省略其說明。
如此，本實施形態是以氣渦輪輸出25%來進行暖氣，作為一例，因此可使主蒸氣溫度上昇至第一段殼內面金屬溫度-20℃所要的時間比比較例還縮短。其結果，可縮短啟動時間。
以下，說明主蒸氣的規定的產生流量F1、氣渦輪輸出25%的選定依據及算出方法。圖4是表示當主蒸氣的產生流量為F1時的GT排氣溫度與熱交換器511的溫度的關係圖表。
在此，當主蒸氣的規定的產生流量為F1時，假想對熱交換器511的最高使用溫度MaxT(在此是以550℃作為一例)估計5℃的裕度，而使熱交換器511的溫度形成545℃。此情況，為了將熱交換器511的溫度形成545℃，需要從圖4所示之表示熱交換器511的溫度與GT排氣溫度的關係之曲線L1來使GT排氣溫度形成590℃。而且，為了使GT排氣溫度形成590℃，需要從圖7所示之表示GT排氣溫度與氣渦輪輸出的關係之曲線L2來使氣渦輪輸出形成25%。因此，當主蒸氣的規定的產生流量為F1時，會選擇25%作為氣渦輪輸出。
如已述般，已產生主蒸氣b而通過熱交換器511內時，冷卻效果會被發揮，熱交換器511的溫度成為主蒸氣溫度與GT排氣溫度的中間的溫度。該熱交換器511的溫度是倚賴GT排氣溫度、GT排氣流量及主蒸氣流量的3個參數。另外，主蒸氣溫度是決定於GT排氣溫度、GT排氣流量及主蒸氣流量，因此作為獨立的參數是此3個。
本實施形態是著眼於其次的4個視角。
第1，在本實施形態所處理的氣渦輪輸出較小的運轉領域(概略輸出30%以下)，調節氣渦輪壓縮機507的吸入空氣量之入口引導翼(IGV)是保持一定開度。因此，即使在該運轉領域內輸出變動，GT排氣流量還是大致為一定。因此，只要固定GT排氣流量，熱交換器511的溫度便倚賴GT排氣溫度及主蒸氣流量的2個參 數。
第2，本實施形態所企圖的是啟動時間的縮短，意圖啟動時間被縮短的機制設為比較容易被理解的啟動方式。在發電機517的並列前，本實施形態與比較例的FSNL狀態的保持時間是設為同樣1小時。如此一來，並列發電機517後的本實施形態的氣渦輪輸出之25%與比較例的氣渦輪輸出之10%的差異就這樣貢獻於啟動時間的縮短情形容易被理解。
因此，本實施形態的計畫時，是首先以復合循環發電設備500的熱平衡計畫(亦有時稱熱平衡)為基礎，因應所需，動態模擬等的手法也活用，將持續1小時FSNL狀態時的規定的主蒸氣產生流量F1算出選定。在此，熱平衡是復合循環發電設備500中所含的各機器的入口出口的狀態量(例如溫度、壓力、焓、流量)。
藉此，啟動工程是脫硝觸媒520的溫度為250℃以上及主蒸氣流量為規定的產生流量F1以上會同時成立。
此情形意圖的是藉由利用供以將脫硝觸媒暖氣的FSNL狀態之保持期間來一併等待主蒸氣的產生，可除去主蒸氣流量產生的等待時間。藉此，使本實施形態與比較例之間FSNL狀態的啟動工程所要的時間形成相同，在之後的啟動工程中可無損地享受氣渦輪輸出25%之啟動時間縮短的效果。
第3，由於持續1小時FSNL狀態時的主蒸氣 流量為規定的產生流量F1，因此在之後的啟動工程，將發電機517並列而使氣渦輪輸出上昇的啟動工程中，主蒸氣流量是被擔保一定產生規定的產生流量F1以上的量。但，起因於熱回收鍋爐504的大熱容量，從規定的產生流量F1增加流量需要時間。
藉此，本實施形態使氣渦輪輸出上昇時的主蒸氣流量是評價為被保證最低限度之規定的產生流量F1，在予以固定下，可取得熱交換器511的溫度是只倚賴GT排氣溫度的1個參數之關係。其關係是如圖4的圖表所示般，可將GT排氣溫度設為X軸，且將主蒸氣流量為規定的產生流量F1時的熱交換器511的溫度設為Y軸，如圖4的曲線L1般表示。
第4，在比較例中也是與本實施形態同樣，持續1小時FSNL狀態時的主蒸氣流量是規定的產生流量F1。但，本實施形態是設置主蒸氣流量感測器TS5來計測實際的主蒸氣b的流量，實際判斷主蒸氣流量到達規定的產生流量F1以上的情形。藉此，在主蒸氣所帶來的冷卻效果被擔保之下，控制部541可使氣渦輪的輸出上昇，而使能夠提高GT排氣溫度至超過熱交換器511的最高使用溫度550℃的590℃為止。
在比較例中，不計測主蒸氣流量，以產生規定的產生流量F1作為主蒸氣流量為前提，使氣渦輪的輸出上昇，而使能夠將GT排氣溫度提高至590℃的情形避開是比較好。其理由是因為隨著在復合循環發電設備500 偶發性產生的設備故障或經年的劣化，實際上會有未到達規定的產生流量F1的情形。
(第1實施形態的效果)
接著，一邊比較圖5及圖9，一邊說明有關第1實施形態的效果。圖5是第1實施形態的設備啟動方法的時間圖，圖9是比較例的設備啟動方法的時間圖。如圖5所示般，本實施形態是並列後，考慮符合上述的條件時的主蒸氣產生之冷卻效果，使氣渦輪輸出上昇至25%來進行暖氣，因此相較於以圖9的10%輸出來進行暖氣的情況，主蒸氣溫度會以更陡峭的變化率來上昇。因此，若比較圖5及圖9，則本實施形態相較於比較例，從發電機517的並列時到主蒸氣溫度匹配控制開始時的時間短。其結果，從圖5的GT啟動開始到投入主蒸氣溫度匹配控制為止的時間T1是相較於圖9的同時間T2為短時間，本實施形態相較於比較例，啟動時間會被縮短。
如以上般，第1實施形態的設備控制裝置501是具備控制部541，其係於氣渦輪502並列發電機517之後，使氣渦輪502的輸出上昇至形成目標輸出為止。上述目標輸出是被設定成：氣渦輪502的排氣溫度為超過熱交換器511的最高使用溫度，且藉由主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度成為熱交換器511的最高使用溫度以下。
藉此，在氣渦輪502並列發電機517之後， 比較例是使氣渦輪的排氣溫度不會超過熱交換器的最高使用溫度，相對的，本實施形態是將氣渦輪的輸出設為氣渦輪502的排氣溫度超過最高使用溫度的目標輸出。因此，可比比較例更提高氣渦輪502的輸出，所以可縮短從發電機517的並列時到主蒸氣溫度匹配控制開始時的時間。其結果，可比比較例更縮短復合循環發電設備500的啟動時間。
並且，本實施形態的控制部541是在並列發電機517之前，控制氣渦輪502，而使氣渦輪502能保持於無負荷額定旋轉數狀態，至主蒸氣流量感測器TS5之主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量F1以上為止，另一方面，當前述主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量以上時，在氣渦輪502並列發電機517。在此，規定的產生流量是規定的時間將氣渦輪502保持於無負荷額定旋轉數狀態之後的主蒸氣的產生流量。
如此設置主蒸氣流量感測器TS5來計測主蒸氣的產生流量，等待至該產生流量到達對於熱交換器511的冷卻效果被發揮的流量之後，可使氣渦輪502的輸出上昇。因此，熱交換器511可接受超過最高使用溫度的GT排氣溫度，可縮短復合循環發電設備500的啟動時間。
(第2實施形態)
接著，說明有關第2實施形態。已述的第1實施形態是選定規定的產生流量F1作為脫硝觸媒520的溫度到達 250℃以上時的主蒸氣流量，按照其冷卻效果來選定所被容許的25%輸出而進行暖氣。相對的，此第2實施形態是選擇發揮更大的冷卻效果的主蒸氣流量F1’，按照其冷卻效果來選定所被容許的氣渦輪輸出而進行暖氣。
已述的第1實施形態是設為啟動時間被縮短的機制比較容易被理解的啟動方式，因此例示1小時的FSNL狀態保持之後脫硝觸媒520的溫度為250℃以上的條件與主蒸氣流量為規定的產生流量F1以上的條件會同時成立的方法。
另一方面，復合循環發電設備500的構成要素的組合為多樣，其熱平衡計畫也有各式各樣。此第2實施形態是在1小時的FSNL保持後，脫硝觸媒520的溫度到達250℃以上，且主蒸氣流量到達規定的產生流量F1以上時起更以規定的時間(在此是以15分鐘作為一例)延長FSNL狀態。藉此，可保持合計1小時15分鐘的FSNL狀態，因此主蒸氣流量會到達比規定的產生流量F1大的產生流量F1’。
而且，產生流量F1’的冷卻效果是比規定的產生流量F1的冷卻效果還要明顯大。第2實施形態是與第1實施形態同樣，藉由產生流量F1’所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度不超過最高使用溫度的最大的氣渦輪輸出會被預先被設定成目標輸出。控制部541是在氣渦輪502並列發電機517之後，使氣渦輪502的輸出上昇至此目標輸出。此目標輸出是第1實施形態的目標輸出25%以 上。因此，在並列後的暖氣中，可使氣渦輪輸出上昇至25%以上。
因此，即使在並列前的FSNL狀態更花費了15分，還是可在並列後的暖氣中將主蒸氣溫度到達第一段殼內面金屬溫度-20℃的時間縮短15分以上，藉此可縮短總計的啟動時間。
如以上般，第2實施形態的控制部541是在並列發電機502之前，控制氣渦輪502，而使氣渦輪502能保持於無負荷額定旋轉數狀態，至主蒸氣的產生流量的計測值為規定的產生流量F1’以上，且脫硝觸媒520的溫度成為規定的溫度以上時起經過規定的時間(例如15分鐘)為止。另一方面，控制部541是當主蒸氣的產生流量的計測值為規定的產生流量F1’以上，且脫硝觸媒520的溫度成為規定的溫度以上時起經過規定的時間(例如15分鐘)時，在氣渦輪502並列發電機517。
藉此，與第1實施形態作比較，即是在並列前的FSNL狀態多餘花費了規定的時間，還是可在並列後的暖氣中將主蒸氣溫度到達第一段殼內面金屬溫度-20℃的時間縮短規定的時間以上，藉此可縮短總計的啟動時間。
另外，第2實施形態可否實際實現啟動縮短，是依對象的復合循環發電設備500的熱平衡計畫而定，因此並不是可適用於全部的發電設備。
(第3實施形態)
接著，說明有關第3實施形態。已述的第1實施形態是至脫硝觸媒520的溫度到達250℃以上時的主蒸氣流量的冷卻效果所容許的目標輸出(例如25%)為止，使氣渦輪輸出上昇，進行暖氣。如在已述的第1實施形態說明般，若持續1小時FSNL狀態時的主蒸氣流量為規定的產生流量F1，則之後為了使發電機517並列於氣渦輪502，使氣渦輪輸出上昇至25%進行暖氣而保持25%輸出的啟動工程中，隨保持時間的經過一定產生規定的產生流量F1以上的主蒸氣流量。
於是，第3實施形態是在記憶部52中預先記憶例如儲存有產生流量及目標輸出的複數組的表。第3實施形態的設備啟動方法是在保持目標輸出(例如25%)來進行暖氣的啟動工程中，在主蒸氣溫度尚未到達第一段殼內面金屬溫度-20℃的任意的時間帶，控制部541會取得藉由主蒸氣流量感測器TS5所計測的主蒸氣流量的計測值。
而且，當計測值比規定的產生流量F1大時，亦即在主蒸氣流量感測器TS5比規定的產生流量F1多的第2產生流量F2被檢測出時，控制部541會從記憶部52的前述表讀出對應於第2產生流量F2的第2目標輸出。然後，控制部541會朝第2目標輸出來使氣渦輪輸出上昇。藉此，可使氣渦輪輸出上昇至比目標輸出(例如25%)大的第2目標輸出。這是利用第2產生流量F2的 冷卻效果比規定的產生流量F1的冷卻效果大。然後，氣渦輪502以第2目標輸出來維持輸出進行暖氣。
在此，第2目標輸出是當氣渦輪502的輸出為第2目標輸出，且主蒸氣的產生流量為第2產生流量F2時，被設定成：氣渦輪502的排氣溫度超過熱交換器511的最高使用溫度，且藉由第2產生流量F2的主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度成為熱交換器511的最高使用溫度以下。
更理想，第2目標輸出是藉由第2產生流量F2的主蒸氣所帶來的冷卻效果，被設定成：熱交換器511的溫度不超過熱交換器511的最高使用溫度的氣渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出。
如以上般，第3實施形態的控制部541是使氣渦輪502的輸出上昇至目標輸出之後，在保持目標輸出的狀態下，取得主蒸氣的產生流量的計測值，使氣渦輪502的輸出從目標輸出上昇至對應於計測值的第2目標輸出。
藉此，因為第2目標輸出比目標輸出大，所以可使主蒸氣溫度比已述的實施形態還早到達第一段殼內面金屬溫度-20℃，因此可比已述的實施形態還縮短啟動時間。
若使此第3實施形態更發展，則在上昇至第2目標輸出之後，在主蒸氣溫度尚未到達第一段殼內面金屬溫度-20℃的任意的時間帶，控制部541是亦可取得主蒸 氣的產生流量的計測值。而且，當此取得的計測值比第2產生流量F2大時，亦即在主蒸氣流量感測器TS5檢測出比第2產生流量F2多的產生流量的蒸氣時，控制部541是亦可使氣渦輪輸出上昇至比第2目標輸出更大的輸出。
(第4實施形態)
接著，說明有關第4實施形態。第4實施形態是假想停止復合循環發電設備500之後，短暫停歇期間後，進行再啟動的熱啟動的設備運用例。在熱啟動，脫硝觸媒520、蒸發器509及熱交換器511是具有前回運轉時的餘熱。因此，在開始復合循環發電設備500的啟動之時間點，脫硝觸媒520的溫度已經為250℃以上的條件是成立。所以，不會產生為了將脫硝觸媒520暖氣而須1小時的FSNL狀態的保持時間。
以下，按照在比較例說明的圖8來說明第4實施形態的設備啟動方法。最初若啟動氣渦輪502(步驟S201)，則首先進行淨化運轉(步驟S202)，經過其點燃及昇速的過程(步驟S203)來到達FSNL狀態(步驟S204)。
此時，若藉由觸媒溫度感測器TS4來計測觸媒溫度(步驟S205)，則開始計測之後不久，觸媒溫度感測器TS4是計測250℃以上的溫度(步驟S206的YES)。因此，FSNL狀態的保持是被省略，立即控制部541將發電機517並列於氣渦輪502(步驟S210)。
將發電機517並列於氣渦輪502之後，氣渦輪502為了避免逆電力產生，控制部541會將氨供給閥519開閥(步驟S211)，且使氣渦輪502的輸出上昇至初負荷(步驟S212)。由於脫硝觸媒520的溫度是已經250℃以上，因此即使省略並列前的FSNL狀態的保持，脫硝控制也無障礙進行。
氣渦輪輸出是並列後，經由初負荷上昇至第3目標輸出(在此是10%，作為一例)，氣渦輪輸出是一邊保持第3目標輸出，一邊進行暖氣。然後，當主蒸氣溫度上昇至第一段殼內面金屬溫度-20℃時(步驟S217的YES)，開始圖3的啟動工程的主蒸氣溫度匹配控制(步驟S118)。
在此只要補足有關在熱啟動的第3目標輸出(例如10%)，便可在熱啟動利用蒸發器509或熱交換器511的餘熱，因此有主蒸氣b的產生變快的傾向。但，氣渦輪502上昇至第3目標輸出的時間點(以時間經過而言是從發電機517的並列起數分鐘以內)，其量尚不夠充分，作為熱交換器511的冷卻效果也不足。
因此，第3目標輸出是被設定成給予不超過熱交換器511的最高使用溫度(例如550℃)的最大的GT排氣溫度之氣渦輪輸出(例如10%)。
如以上般，比較例與第4實施形態的兩者是為了將主蒸氣溫度上昇至第一段殼內面金屬溫度-20℃，而一邊將氣渦輪輸出保持於10%，一邊開始暖氣為止的啟 動工程是相同。但，如以下說明般，第4實施形態是暖氣工程開始後的設備啟動方法的點與比較例不同。
以下，說明第4實施形態的暖氣工程開始後的設備啟動方法。第4實施形態是在保持第3目標輸出(例如10%)來進行暖氣的啟動工程中，在主蒸氣溫度尚未到達第一段殼內面金屬溫度-20℃的任意的時間帶，控制部541會取得藉由主蒸氣流量感測器TS5所計測的主蒸氣的產生流量的計測值作為第4產生流量。
而且，控制部541是使氣渦輪502的輸出從第3目標輸出上昇至對應於第4產生流量的第4目標輸出。氣渦輪502是以第4目標輸出來維持輸出進行暖氣。
在此，第4目標輸出是當氣渦輪502的輸出為第4目標輸出，且主蒸氣的產生流量為第4產生流量時，被設定成：氣渦輪502的排氣溫度會超過熱交換器511的最高使用溫度，且藉由第4產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度會成為熱交換器511的最高使用溫度以下。
更理想，第4目標輸出是藉由第4產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，被設定成比第3目標輸出(例如10%)大且熱交換器511的溫度不超過熱交換器511的最高使用溫度的氣渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出。
以下，為了方便說明，而選定已述的第1實施形態說明之規定的產生流量F1，作為第4產生流量。 如已述的第1實施形態說明般，藉由規定的產生流量F1的主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度不超過此熱交換器511的最高使用溫度的最大的氣渦輪輸出是25%，因此此情況的第4目標輸出是成為25%。
因此，在第4實施形態的暖氣中，將氣渦輪輸出保持於10%而進行暖氣時，一旦檢測出規定的產生流量F1，則控制部541是使氣渦輪輸出上昇至25%。
(第4實施形態的效果)
如以上般，第4實施形態的控制部541是在氣渦輪502並列發電機517之後，使氣渦輪502的輸出上昇至氣渦輪502的排氣溫度不會超過熱交換器511的最高使用溫度之第3目標輸出。
而且，控制部541是在氣渦輪502的輸出被維持於第3目標輸出的狀態下，取得主蒸氣的產生流量的計測值作為第4產生流量，使氣渦輪502的輸出從第3目標輸出上昇至對應於第4產生流量的第4目標輸出。
在此，當氣渦輪的輸出為第4目標輸出，且主蒸氣的產生流量為第4產生流量時，以氣渦輪的排氣溫度會超過熱交換器511的最高使用溫度，且藉由第4產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度會成為熱交換器511的最高使用溫度以下的方式，設定第4目標輸出。
比較例是將第3目標輸出(例如10%)保持 於一定不變進行暖氣。相對的，第4實施形態是在暖氣的途中使輸出上昇至第4目標輸出(例如25%)而進行暖氣。藉此，主蒸氣溫度在第4實施形態是比比較例還快到達第一段殼內面金屬溫度-20℃，因此可比比較例還縮短從發電機517的並列時到主蒸氣溫度匹配控制開始時的時間。其結果，可比比較例還縮短啟動時間。
並且，作為參考，以下比較第4實施形態與已述的第1實施形態。此比較是相當於熱啟動與冷啟動之間的比較。已述的實施形態是在GT排氣溫度低的FSNL狀態的保持中等待至主蒸氣流量到達規定的產生流量F1為止。相對的，第4實施形態是在GT排氣溫度高的10%輸出的保持中等待至主蒸氣流量到達規定的產生流量F1為止，因此可比已述的第1實施形態還縮短啟動時間。
如上述般選定規定的產生流量F1作為第4產生流量，只是其一例，基於啟動時間縮短的觀點，更有利的設備啟動方法是在第4產生流量選定比規定的產生流量F1還小的值。
藉此，在10%輸出保持的啟動過程，主蒸氣流量是以較短的時間來到達第4產生流量，可以較早的時機來從第3目標輸出(例如10%)輸出上昇至第4目標輸出。
(第5實施形態)
另外，控制部541是除了上述第4實施形態的處理以 外，亦可實施下記的處理。在此，以在記憶部52中預先記憶儲存有例如產生流量及目標輸出的複數組之表為前提。
使氣渦輪的輸出上昇至第4目標輸出之後，在保持第4目標輸出的狀態下，在主蒸氣溫度尚未到達第一段殼內面金屬溫度-20℃的任意的時間帶，控制部541取得主蒸氣的產生流量的計測值。然後，控制部541是在計測值比第4產生流量大時，亦即在蒸氣流量感測器TS5檢測出比第4產生流量多的第5產生流量的蒸氣時，控制部541從記憶部52的前述表讀出對應於第5產生流量的第5目標輸出。然後，控制部541是朝讀出的第5目標輸出來使氣渦輪輸出上昇。然後，氣渦輪502是以第5目標輸出來維持輸出進行暖氣。
如此，控制部541是使氣渦輪502的輸出上昇至第4目標輸出之後，在氣渦輪502的輸出被維持於第4目標輸出的狀態下，取得主蒸氣的產生流量的計測值作為第5產生流量。然後，控制部541是當第5產生流量比第4產生流量多時，使氣渦輪的輸出從第4目標輸出上昇至對應於第5產生流量的第5目標輸出。
在此，第5目標輸出是當氣渦輪502的輸出為第5目標輸出且主蒸氣的產生流量為第5產生流量時，被設定成：氣渦輪502的排氣溫度會超過熱交換器511的最高使用溫度，且藉由第5產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，熱交換器511的溫度會成為熱交換器511的最高 使用溫度以下。
第4實施形態是在暖氣的途中使輸出上昇至第4目標輸出(例如25%)而進行暖氣。相對於此，在第5實施形態的變形例中，氣渦輪502是在暖氣的途中使輸出上昇至第4目標輸出(例如25%)之後，更使輸出上昇至第5目標輸出而進行暖氣。藉此，主蒸氣溫度會比第4實施形態還早到達第一段殼內面金屬溫度-20℃，因此可比第4實施形態還縮短從發電機517的並列時到主蒸氣溫度匹配控制開始時的時間。其結果，可比第4實施形態還縮短啟動時間。
更理想，第5目標輸出是藉由第5產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，被設定成比第4目標輸出大且熱交換器511的溫度不超過熱交換器511的最高使用溫度的氣渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出。
藉此，氣渦輪502是藉由第5產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，以熱交換器511的溫度不超過最高使用溫度的氣渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出來運轉。藉此，可更縮短從發電機517的並列時到主蒸氣溫度匹配控制開始時的時間，因此可更縮短啟動時間。
另外，控制部541是亦可例如以規定的時間間隔來重複第5實施形態的控制部541的處理。此時，其次的目標輸出是亦可藉由在蒸氣流量感測器TS5計測的產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，被設定成比現在的目標輸出大且熱交換器511的溫度不超過最高使用溫度的氣 渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出。藉此，氣渦輪502是藉由該時的主蒸氣流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，以熱交換器511的溫度不超過最高使用溫度的氣渦輪輸出之中最大的氣渦輪輸出來運轉。藉此，可更縮短從發電機517的並列時到主蒸氣溫度匹配控制開始時的時間，因此可更縮短啟動時間。
另外，亦可將用以實行本實施形態的設備控制裝置501的各處理的程式記錄於電腦可讀取的記錄媒體，使被記錄於該記錄媒體的程式讀入電腦系統，藉由處理器實行來進行本實施形態的設備控制裝置501的上述各種的處理。
以上，本發明並不是就那樣被限定於上述實施形態，在實施階段是可在不脫離其要旨的範圍將構成要素變形而具體化。並且，可藉由上述實施形態中所揭示之複數的構成要素的適當組合來形成各種的發明。例如，亦可從實施形態所揭示的全構成要素來刪除幾個的構成要素。又，亦可適當組合不同的實施形態的構成要素。
500‧‧‧復合循環發電設備
501‧‧‧設備控制裝置
502‧‧‧氣渦輪
503‧‧‧蒸氣渦輪
504‧‧‧排熱回收鍋爐
505‧‧‧加減閥
506‧‧‧燃料調節閥
507‧‧‧壓縮機
508‧‧‧燃燒器
509‧‧‧蒸發器
510‧‧‧桶
511‧‧‧熱交換器
512‧‧‧渦輪旁通調節閥
513‧‧‧冷凝器
514‧‧‧循環水泵
515‧‧‧海水
516‧‧‧燃料
517‧‧‧發電機
518‧‧‧氨供給設備
519‧‧‧氨供給閥
520‧‧‧脫硝觸媒
521‧‧‧發電機
a‧‧‧GT排氣
b‧‧‧主蒸氣
c‧‧‧氨氣
d‧‧‧排氣蒸氣
TS1‧‧‧排氣溫度感測器
TS3‧‧‧內面金屬溫度感測器
TS4‧‧‧觸媒溫度感測器
TS5‧‧‧主蒸氣流量感測器
OS‧‧‧GT輸出感測器

Claims (9)

  1. 一種設備控制裝置，係控制復合循環發電設備的設備控制裝置，該復合循環發電設備係具備：氣渦輪；排熱回收鍋爐，其係具有：從自前述氣渦輪排出的排氣回收熱而使產生蒸氣的蒸發器、及與前述氣渦輪的前述排氣熱交換而加熱前述蒸氣來產生主蒸氣的熱交換器；及蒸氣渦輪，其係藉由利用前述熱交換器所產生的前述主蒸氣來驅動；其特徵為：具備：在前述氣渦輪並列發電機之後，使前述氣渦輪的輸出上昇至目標輸出的控制部，前述目標輸出係被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備控制裝置，其中，具有：計測前述主蒸氣的產生流量之主蒸氣流量感測器，前述控制部係於前述氣渦輪並列前述發電機之前，控制前述氣渦輪，而使前述氣渦輪能保持於無負荷額定旋轉數狀態，至藉由前述主蒸氣流量感測器所計測的前述主蒸氣的產生流量的計測值成為規定的產生流量以上為止，另一方面，當前述主蒸氣的產生流量的計測值成為前述規定的產生流量以上時，在前述氣渦輪並列前述發電 機。
  3. 如申請專利範圍第2項之設備控制裝置，其中，具有：在從前述氣渦輪排出的前述排氣中混合氨氣，藉由脫硝觸媒來將前述排氣中的氮氧化物分解除去之脫硝裝置，前述控制部係於並列前述發電機之前，控制前述氣渦輪，而使前述氣渦輪能保持於無負荷額定旋轉數狀態，至前述計測值為規定的產生流量以上，且前述脫硝觸媒的溫度成為規定的溫度以上為止，另一方面，當前述計測值為前述規定的產生流量以上，且前述脫硝觸媒的溫度成為規定的溫度以上時，在前述氣渦輪並列前述發電機。
  4. 如申請專利範圍第2項之設備控制裝置，其中，具有：在從前述氣渦輪排出的前述排氣中混合氨氣，藉由脫硝觸媒來將前述排氣中的氮氧化物分解除去之脫硝裝置，前述控制部係於並列前述發電機之前，控制前述氣渦輪，而使前述氣渦輪能保持於無負荷額定旋轉數狀態，至前述計測值為規定的產生流量以上，且前述脫硝觸媒的溫度成為規定的溫度以上時起經過規定的時間為止，另一方，當前述計測值為規定的產生流量以上，且前述脫硝觸媒的溫度成為規定的溫度以上時起經過規定的時間時，在前述氣渦輪並列前述發電機。
  5. 如申請專利範圍第1項之設備控制裝置，其中， 前述控制部係使前述氣渦輪的輸出上昇至前述目標輸出之後，在保持前述目標輸出的狀態下，由計測前述主蒸氣的產生流量的主蒸氣流量感測器來取得前述主蒸氣的產生流量的計測值，按照前述計測值來使前述氣渦輪的輸出從前述目標輸出上昇至第2目標輸出，前述第2目標輸出係當前述氣渦輪的輸出為前述第2目標輸出，且前述主蒸氣的產生流量為第2產生流量時，被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述第2產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
  6. 一種設備控制裝置，係控制復合循環發電設備的設備控制裝置，該復合循環發電設備係具備：氣渦輪；排熱回收鍋爐，其係具有：從自前述氣渦輪排出的排氣回收熱而使產生蒸氣的蒸發器、及與前述氣渦輪的前述排氣熱交換而加熱前述蒸氣來產生主蒸氣的熱交換器；及蒸氣渦輪，其係藉由利用前述熱交換器所產生的前述主蒸氣來驅動；其特徵為：具備控制前述氣渦輪的輸出之控制部，前述控制部係於前述氣渦輪並列發電機之後，使前述氣渦輪的輸出上昇至前述氣渦輪的排氣溫度不超過前述熱交換器的最高使用溫度的第1目標輸出， 前述控制部係於前述氣渦輪的輸出被維持於前述第1目標輸出的狀態下，取得前述主蒸氣的產生流量的計測值作為第2產生流量，按照前述第2產生流量來使前述氣渦輪的輸出從前述第1目標輸出上昇至第2目標輸出，前述第2目標輸出係當前述氣渦輪的輸出為前述第2目標輸出，且前述主蒸氣的產生流量為前述第2產生流量時，被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述第2產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備控制裝置，其中，具有計測前述主蒸氣的產生流量之主蒸氣流量感測器，前述控制部係使前述氣渦輪的輸出上昇至前述第2目標輸出之後，在前述氣渦輪的輸出被維持於前述第2目標輸出的狀態下，取得藉由前述主蒸氣流量感測器所計測的前述主蒸氣的產生流量的計測值作為第3產生流量，當前述第3產生流量比前述第2產生流量多時，按照前述第3產生流量來使前述氣渦輪的輸出從前述第2目標輸出上昇至第3目標輸出，前述第3目標輸出係當前述氣渦輪的輸出為第3目標輸出，且前述主蒸氣的產生流量為前述第3產生流量時，被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述第3產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高 使用溫度以下。
  8. 一種設備啟動方法，係復合循環發電設備的設備啟動方法，該復合循環發電設備係具備：氣渦輪；排熱回收鍋爐，其係具有：從自前述氣渦輪排出的排氣回收熱而使產生蒸氣的蒸發器、及與前述氣渦輪的前述排氣熱交換而加熱前述蒸氣來產生主蒸氣的熱交換器；及蒸氣渦輪，其係藉由利用前述熱交換器所產生的前述主蒸氣來驅動；其特徵為具有：控制部係於前述氣渦輪並列發電機之後，控制前述氣渦輪的輸出，而使能成為目標輸出之工程，前述氣渦輪的目標輸出係當前述氣渦輪的輸出為前述目標輸出時，被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
  9. 一種設備啟動方法，係復合循環發電設備的設備啟動方法，該復合循環發電設備係具備：氣渦輪；排熱回收鍋爐，其係具有：從自前述氣渦輪排出的排氣回收熱而使產生蒸氣的蒸發器、及與前述氣渦輪的前述排氣熱交換而加熱前述蒸氣來產生主蒸氣的熱交換器；及蒸氣渦輪，其係藉由利用前述熱交換器所產生的前述 主蒸氣來驅動；其特徵為具有：控制部係於並列前述氣渦輪發電機之後，使前述氣渦輪的輸出上昇至前述氣渦輪的排氣溫度不超過前述熱交換器的最高使用溫度的第1目標輸出之工程；及前述控制部係於前述氣渦輪的輸出被維持於前述第1目標輸出的狀態下，取得前述主蒸氣的產生流量的計測值作為第2產生流量，按照前述第2產生流量來使前述氣渦輪的輸出從前述第1目標輸出上昇至第2目標輸出之工程，前述第2目標輸出係當前述氣渦輪的輸出為前述第2目標輸出，且前述主蒸氣的產生流量為前述第2產生流量時，被設定成：前述氣渦輪的排氣溫度超過前述熱交換器的最高使用溫度，且藉由前述第2產生流量的主蒸氣所帶來的冷卻效果，前述熱交換器的溫度成為前述熱交換器的最高使用溫度以下。
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