JP3700075B2 - 加圧流動床複合発電プラント - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流動床ボイラとガスタービンと蒸気タービンとを含む加圧流動床複合発電プラントに係り、特に、プラント通常停止時および緊急停止時の信頼性を向上させるとともに、所内動力を低減する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の加圧流動床複合発電プラントの系統構成の一例を示す系統図である。この加圧流動床複合発電プラントにおいては、空気圧縮機１と加圧流動床ボイラ６との間の空気供給配管２４および加圧流動床ボイラ６とガスタービン２と間の高温ガス供給配管２５にボイラバイパス配管４１を設置するとともに、高温ガス供給配管２５とボイラバイパス配管４１との合流点とガスタービン出口配管２８との間に高温ガス排出配管２９および高温ガス排出弁３０を設置し、障害時にボイラバイパス配管４１と高温ガス排出配管２９に空気および高温ガスを流すことが提案されている。なお、この種の装置として関連するものには、例えば特開平９−５０１０７など挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法では、空気および高温ガスの混合ガスが煙突１０に排出されるため、ガスタービン出口配管２８から煙突１０までの系統を高温のガスに対応可能な設備とする必要がある。
【０００４】
この混合ガスを冷却するため、高温ガス排出配管３０の接続先を高温排熱回収熱交換器８の入口側に回収することも考えられるが、６０％から１００％程度のガスを処理する必要があるため、高温排熱回収器８出口の給水がフラッシュしてスチーミングが発生し、機器を損傷することが予想される。また、障害発生時の数秒間は、圧力を制御する必要があり、制御が非常に複雑になることが予想される。さらに、空気圧縮機１と加圧流動床ボイラ６との間の圧力が、一定圧力に保持されるので、ガスタービン停止時に加圧流動床ボイラ６とガスタービン２との間の高温ガスが空気圧縮機１に逆流し、空気圧縮機１を損傷することが予想される。したがって、加圧流動床ボイラ６のガス温度および金属の温度が低下するまで、ガスタービン２を連続的に運転する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、プラント通常停止時および緊急停止時、低温排熱回収熱交換器出口の復水および高温排熱回収熱交換器出口の給水のスチーミングを防止し、プラントの信頼性を上げ、停止時の所内動力を低減する手段を備えた加圧流動床複合発電プラントを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、加圧流動床ボイラと加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンとガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、空気圧縮機から加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と加圧流動床ボイラからガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を空気供給配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を高温ガス配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に開き空気圧縮機の出口からガスタービン入口までの間の空気および高温ガスをガスタービンの排ガス出口部に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁を設けた加圧流動床複合発電プラントを提案する。
【０００７】
本発明は、また、加圧流動床ボイラと加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンとガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、空気圧縮機から加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と加圧流動床ボイラからガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を空気供給配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を高温ガス配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に開き空気圧縮機の出口からガスタービン入口までの間の空気および高温ガスをガスタービンの入口部に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁をガスタービン入口弁と並列に設けた加圧流動床複合発電プラントを提案する。
【０００８】
いずれの場合も、排出した高温ガスを冷却し希釈するために窒素または空気を供給するガス供給配管およびガス供給弁を追加して設置できる。
【０００９】
本発明は、さらに、加圧流動床ボイラと加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンとガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、空気圧縮機から加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と加圧流動床ボイラからガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を空気供給配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を高温ガス配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に開き空気圧縮機出口からガスタービンまでの間の空気および高温ガスを大気に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁を設け、排出した高温ガスを冷却し希釈するために窒素または空気を供給するガス供給配管およびガス供給弁を設けた加圧流動床複合発電プラントを提案する。
【００１０】
上記いずれの加圧流動床複合発電プラントにおいても、加圧流動床ボイラの圧力および出口温度と、空気圧縮機出口弁，ガスタービン入口弁，空気供給弁の開閉状態とに応じて、空気圧縮機出口弁，ガスタービン入口弁，空気供給弁，高温ガス排出弁，ガス供給弁の開度を制御する高温ガス排出制御装置を設ける。
【００１１】
この高温ガス排出制御装置は、空気圧縮機からガスタービン入口弁までの間の減圧完了後、高温ガス排出弁を全閉してからの自然放熱の経過時間を計測するタイマを備えてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図７を参照して、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例を説明する。
【００１３】
《実施例１》
図１は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例１の構成を示す系統図である。起動用電動機４を備えた空気圧縮機１は、空気入口弁２２から吸い込んだ空気を圧縮し、空気圧縮機出口弁２３，空気供給配管２４を介して、圧縮空気を加圧流動床ボイラ圧力容器５内の加圧流動床ボイラ６に供給する。加圧流動床ボイラ６からの高圧ガスは、高温ガス配管２５，高温ガス除塵装置７，ガスタービン入口弁２６を介して、ガスタービン２に供給され、ガスタービン２を駆動し、ガスタービン発電機３により、エネルギーを電力に変換される。ガスタービン２で仕事をした高圧ガスは、ガスタービン出口配管２８，高温排熱回収熱交換器８，低温排熱回収熱交換器９を通り、煙突１０から大気に排出される。
【００１４】
一方、加圧流動床ボイラ６で加熱された水は、汽水分離器２１により、水蒸気のみとなり、主蒸気配管３４により高圧タービン１１に導かれる。高圧タービン１１で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気配管３５で加圧流動床ボイラ６に戻されて再加熱され、高温再熱蒸気配管３６で中圧タービン１２に導かれる。中圧タービン１２で仕事をした蒸気は、低圧タービン１３に導かれる。高圧タービン１１，中圧タービン１２，低圧タービン１３には、共軸の蒸気タービン用発電機１４を設置してあり、蒸気エネルギーを電力に変換する。低圧タービン１３を通過した蒸気は、復水器１５により冷却され、復水される。復水された水は、復水ポンプ１６により加圧されて、低圧給水加熱器１７，上記低温排熱回収熱交換器９を通り、脱気器１８で脱気される。さらに、給水ポンプ１９により加圧されて、高圧給水加熱器２０，上記高温排熱回収熱交換器８を通り、再び、加圧流動床ボイラ圧力容器５内の加圧流動床ボイラ６に供給される。なお、汽水分離器２１は、汽水分離器レベル調節弁３７を備えた配管により、復水器１５に接続されている。
【００１５】
空気圧縮機１の出口とガスタービン２の入口との間には、空気供給弁２７を設けたバイパス配管を接続してある。また、加圧流動床ボイラ圧力容器５には、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１を取り付け、高温ガス配管２５には、加圧流動床ボイラ温度検出器３２を取り付けてある。
【００１６】
本実施例１においては、特に、ガスタービン入口弁２６よりも上流の高温ガス配管２５とガスタービン出口配管２８との間に、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を接続してある。
【００１７】
少なくとも加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１および加圧流動床ボイラ温度検出器３２などからの信号を取り込む高温ガス排出制御装置３３は、検出信号に応じて、空気圧縮機出口弁２３，ガスタービン入口弁２６，空気供給弁２７，高温ガス排出弁３０の開閉を制御する。
【００１８】
本実施例１において、通常運転時、空気圧縮機入口弁２２から空気圧縮機１に取り込まれた空気は、空気供給配管２４により加圧流動床ボイラ圧力容器５内の加圧流動床ボイラ６に導かれる。加圧流動床ボイラ６からの高温ガスは、高温ガス配管２５により高温ガス除塵装置７に導かれ、灰などを除去した後、高温ガス配管２５によりガスタービン２に供給され、ガスタービン用発電機３を駆動し、発電する。ガスタービン２からの排ガスは、ガスタービン出口配管２８により高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９に導かれ、蒸気タービン系に熱回収された後、煙突１０から大気に放出される。
【００１９】
一方、加圧流動床ボイラ６で発生した蒸気は、主蒸気配管３４，高圧タービン１１，低温再熱蒸気配管３５，加圧流動床ボイラ６，高温再熱蒸気配管３６，中圧タービン１２，低圧タービン１３を通り、復水器１５に至る間に、蒸気タービン用発電機１４を駆動し、発電する。復水器１５で冷却され凝縮し復水となった水は、復水ポンプ１６で昇圧され、低圧給水加熱器１７および低温排熱回収熱交換器９で昇温され、脱気器１８に供給される。脱気器１８に供給された給水は、給水ポンプ１９でさらに昇圧され、高圧給水加熱器２０および高温排熱回収熱交換器８で昇温された後、加圧流動床ボイラ６に再び供給される。
【００２０】
プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて運転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０を開き、ガスタービン出口配管２８に高温ガスを排出し、高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９により蒸気タービン系に熱を回収し、煙突１０から大気に排気し、減圧する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００２１】
この場合に、高温ガス排出弁３０からの排出量は、高温ガスが空気圧縮機１に逆流することを防止するために、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下にする必要がある。高温ガス排出制御装置３３は、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１からの信号と加圧流動床ボイラ出口温度検出器３２からの信号とに応じて、高温ガス排出量を制御し、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下に、高温ガス排出量を制御する。さらに、高温ガス排出弁３０からの排出温度は、加圧流動床ボイラ６の温度検出器３２からの信号に応じて、ガスタービン出口の設備計画値以内に制御する。
【００２２】
一方、蒸気タービン系では、加圧流動床ボイラ６の発生蒸気量が減少し、汽水分離器２１の水位が上昇するので、汽水分離器レベル調節弁３７を介して、復水器１５に復水を十分に回収する。復水器１５に回収された給水は、復水器１５で冷却し、復水ポンプ１６で昇圧し、低圧給水加熱器１７および低温排熱回収熱交換器９を介して、脱気器１８に供給される。脱気器１８に供給された給水は、給水ポンプ１９で昇圧し、高圧給水加熱器２０および高温排熱回収熱交換器８で昇温した後、汽水分離器２１，汽水分離器レベル調節弁３７を介して、復水器１５に供給され、循環運転状態になる。
【００２３】
その結果、加圧流動床ボイラ６側の減圧時の高温ガスは、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８で復水および給水に熱回収し、復水器１５により回収熱を冷却できることになる。
【００２４】
特に、加圧流動床ボイラ６側の減圧時の高温ガス量は、回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１のドラフト風量と高温ガス排出量およびガスタービン入口弁２６の合計値となるが、通常運転時のガス量と比べて非常に少ないために、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止できる。
【００２５】
さらに、復水ポンプ１６および給水ポンプ１９が動作可能であり高温排熱回収熱交換器９および低温排熱回収熱交換器９に給水を供給可能なモードの緊急停止時には、加圧流動床ボイラ６側の減圧時の高温ガスは、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８で復水および給水に熱回収し、復水器１５により回収熱を冷却できるため、プラント通常停止と同様に運転できる。
【００２６】
《実施例２》
図２は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例２の構成を示す系統図である。実施例２は、ガスタービン出口配管２８ではなく、空気供給弁２７よりも上流の高温ガス配管２５に、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を接続し、ガスタービン入口弁２６をバイパスするようにしてある点が、実施例１と異なっている。
【００２７】
実施例２において、プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて運転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０を開き、ガスタービン２の入口部に高温ガスを排出し、ガスタービン２を通過させ、高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９により蒸気タービン系に熱回収し、煙突１０から大気に排気し、減圧する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００２８】
実施例２においても、実施例１と同様に運転できるため、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止し、プラント通常停止時および緊急停止時に、プラントの信頼性を高め、停止時の所内動力を低減できる。
【００２９】
《実施例３》
図３は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例３の構成を示す系統図である。実施例３は、ガスタービン出口配管２８ではなく、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を大気に開放するように接続するとともに、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設した点が、実施例１と異なっている。
【００３０】
実施例３において、プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて運転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０とガス供給弁３８とを開き、ガス供給配管３９からのガスにより高温ガスを冷却または希釈した後、大気に排出する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００３１】
この場合に、高温ガス排出弁３０からの排出量は、高温ガスが空気圧縮機１に逆流することを防止するために、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下にする必要がある。高温ガス排出制御装置３３は、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１からの信号と加圧流動床ボイラ出口温度検出器３２からの信号とに応じて、高温ガス排出量を制御し、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下に、高温ガス排出量を制御する。さらに、高温ガス排出弁３０からの排出温度は、加圧流動床ボイラ６の温度検出器３２からの信号に応じて、ガスタービン出口の設備計画値以内に制御する。
【００３２】
また、高温ガス排出制御装置３３は、ガス供給弁３８からの冷却および希釈に必要なガスすなわち窒素または空気も制御するので、高温ガス中の一酸化炭素などの有害成分を希釈し、大気に排出できる。
【００３３】
一方、ガスタービン２側は、回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量とガスタービン入口弁２６のリーク量との合計値を、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８の出口を介して、煙突１０から大気に放出する。この場合は、ガス量が通常運転時のガス量と比べて非常に少ないので、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止できる。
【００３４】
《実施例４》
図４は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例４の構成を示す系統図である。実施例４は、実施例１と同様に、ガスタービン入口弁２６よりも上流の高温ガス配管２５とガスタービン出口配管２８との間に、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を接続した上に、高温ガス排出弁３０よりも下流に、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設してある。
【００３５】
実施例４において、プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて、転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０とガス供給弁３８とを開き、ガス供給配管３９からのガスにより高温ガスを冷却または希釈しながら、ガスタービン出口配管２８を介して、高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９により蒸気タービン系に熱回収した後、煙突１０から大気に排出する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００３６】
この場合に、高温ガス排出弁３０からの排出量は、高温ガスが空気圧縮機１に逆流することを防止するために、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下にする必要がある。高温ガス排出制御装置３３は、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１からの信号と加圧流動床ボイラ出口温度検出器３２からの信号とに応じて、高温ガス排出量を制御し、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下に、高温ガス排出量を制御する。さらに、高温ガス排出弁３０からの排出温度は、加圧流動床ボイラ６の温度検出器３２からの信号に応じて、ガスタービン出口の設備計画値以内に制御する。
【００３７】
また、高温ガス排出制御装置３３は、ガス供給弁３８からの冷却および希釈に必要なガスすなわち窒素または空気も制御するので、高温ガス中の一酸化炭素などの有害成分を希釈し、大気に排出できる。
【００３８】
一方、ガスタービン２側は、回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量とガスタービン入口弁２６のリーク量との合計値を、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８の出口を介して、煙突１０から大気に放出する。この場合は、ガス量が通常運転時のガス量と比べて非常に少ないので、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止できる。
【００３９】
なお、実施例４は、実施例１の高温ガス排出弁３０よりも下流に、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設した例であったが、実施例２の高温ガス排出弁３０よりも下流に、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設してもよいことは、明らかであろう。
【００４０】
また、上記各実施例において、空気圧縮機１の回転数を１０％に維持することは、単なる例示であって、本発明は、この数値に限定されない。
【００４１】
図５は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における高温ガス排出制御装置３３の制御ロジックの系統構成を示す図である。高温ガス排出弁３０(およびガス供給弁３８)は、ガスの状態値すなわち加圧流動床ボイラ圧力容器５の圧力検出値３１および加圧流動床ボイラ６の温度検出値３２と、空気圧縮機出口弁２３，ガスタービン入口弁２６，空気供給弁２７の開閉状態とに応じて制御される。
【００４２】
特に、加圧流動床ボイラ６の温度検出値３２は、ガスの自燃温度を基準値とするため、高温ガス排出弁３０が開いて高温ガスが流れても、局部的な温度上昇を回避できるように制御する。すなわち、未燃分のガスが高温ガス配管２５または機器に残っていても、自燃温度以下とし、未燃分の燃焼による温度上昇を防止できるようにする。
【００４３】
さらに、空気圧縮機１からガスタービン入口弁２６までの間の減圧完了後に、高温ガス排出弁３０を全閉すると、空気圧縮機１からガスタービン入口弁２６までの間の金属の温度に応じて、空気圧縮機１からガスタービン入口弁２６までの間の圧力が上昇することが考えられるが、このような現象に対しては、タイマを設けて自然放熱すると、十分に冷却できる。
【００４４】
図６は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における風量の時間的変化を示す図である。図７は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における弁２３，２６，２７，３０の開閉状態と加圧流動床ボイラ圧力容器６の圧力値３１とガスタービン回転数との関係を示す図である。
【００４５】
図６および図７に示すように、空気圧縮機出口弁２３とガスタービン入口弁２６とを全閉にして、空気供給弁２７と高温ガス排出弁３０とを開くと、加圧流動床ボイラ６の圧力が低下し、ガスタービン回転数が低下する。一方、風量は、高温ガス排出弁３０からの風量とガスタービン入口弁２６からのリーク量との合計値以下、または、空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト量との合計値以下になるので、高温ガスが、空気圧縮機１の側に逆流することがない。なお、ドラフト量は、煙突１０の入口のガス温度と大気温度とに基づいて算出できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧流動床ボイラとガスタービンと蒸気タービンとからなる加圧流動床複合発電プラントにおいて、低温排熱回収熱交換器，高温排熱回収熱交換器出口の復水および給水のスチーミングを防止し、プラント通常停止時および緊急停止時に、プラントの信頼性を高め、停止時の所内動力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例１の構成を示す系統図である。
【図２】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例２の構成を示す系統図である。
【図３】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例３の構成を示す系統図である。
【図４】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例４の構成を示す系統図である。
【図５】本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における高温ガス排出制御装置の制御ロジックの系統構成を示す図である。
【図６】本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における風量の時間的変化を示す図である。
【図７】本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における弁開閉状態と加圧流動床ボイラ圧力容器側圧力とガスタービン回転数との関係を示す図である。
【図８】従来の加圧流動床複合発電プラントの系統構成の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 空気圧縮機
２ ガスタービン
３ ガスタービン発電機
４ 起動用電動機
５ 加圧流動床ボイラ圧力容器
６ 加圧流動床ボイラ
７ 高温ガス除塵装置
８ 高温排熱回収熱交換器
９ 低温排熱回収熱交換器
１０ 煙突
１１ 高圧タービン
１２ 中圧タービン
１３ 低圧タービン
１４ 蒸気タービン用発電機
１５ 復水器
１６ 復水ポンプ
１７ 低圧給水加熱器
１８ 脱気器
１９ 給水ポンプ
２０ 高圧給水加熱器
２１ 汽水分離器
２２ 空気入口弁
２３ 空気圧縮機出口弁
２４ 空気供給配管
２５ 高温ガス配管
２６ ガスタービン入口弁
２７ 空気供給弁
２８ ガスタービン出口配管
２９ 高温ガス排出配管
３０ 高温ガス排出弁
３１ 加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器
３２ 加圧流動床ボイラ温度検出器
３３ 高温ガス排出制御装置
３４ 主蒸気配管
３５ 低温再熱蒸気配管
３６ 高温再熱蒸気配管
３７ 汽水分離器レベル調節弁
３８ ガス供給弁
３９ ガス供給配管
４０ 加圧流動床ボイラバイパス弁
４１ 加圧流動床ボイラバイパス配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流動床ボイラとガスタービンと蒸気タービンとを含む加圧流動床複合発電プラントに係り、特に、プラント通常停止時および緊急停止時の信頼性を向上させるとともに、所内動力を低減する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の加圧流動床複合発電プラントの系統構成の一例を示す系統図である。この加圧流動床複合発電プラントにおいては、空気圧縮機１と加圧流動床ボイラ６との間の空気供給配管２４および加圧流動床ボイラ６とガスタービン２と間の高温ガス供給配管２５にボイラバイパス配管４１を設置するとともに、高温ガス供給配管２５とボイラバイパス配管４１との合流点とガスタービン出口配管２８との間に高温ガス排出配管２９および高温ガス排出弁３０を設置し、障害時にボイラバイパス配管４１と高温ガス排出配管２９に空気および高温ガスを流すことが提案されている。なお、この種の装置として関連するものには、例えば特開平９−５０１０７など挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法では、空気および高温ガスの混合ガスが煙突１０に排出されるため、ガスタービン出口配管２８から煙突１０までの系統を高温のガスに対応可能な設備とする必要がある。
【０００４】
この混合ガスを冷却するため、高温ガス排出配管３０の接続先を高温排熱回収熱交換器８の入口側に回収することも考えられるが、６０％から１００％程度のガスを処理する必要があるため、高温排熱回収器８出口の給水がフラッシュしてスチーミングが発生し、機器を損傷することが予想される。また、障害発生時の数秒間は、圧力を制御する必要があり、制御が非常に複雑になることが予想される。さらに、空気圧縮機１と加圧流動床ボイラ６との間の圧力が、一定圧力に保持されるので、ガスタービン停止時に加圧流動床ボイラ６とガスタービン２との間の高温ガスが空気圧縮機１に逆流し、空気圧縮機１を損傷することが予想される。したがって、加圧流動床ボイラ６のガス温度および金属の温度が低下するまで、ガスタービン２を連続的に運転する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、プラント通常停止時および緊急停止時、低温排熱回収熱交換器出口の復水および高温排熱回収熱交換器出口の給水のスチーミングを防止し、プラントの信頼性を上げ、停止時の所内動力を低減する手段を備えた加圧流動床複合発電プラントを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、加圧流動床ボイラと加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンとガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、空気圧縮機から加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と加圧流動床ボイラからガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を空気供給配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を高温ガス配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に開き空気圧縮機の出口からガスタービン入口までの間の空気および高温ガスをガスタービンの排ガス出口部に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁を設けた加圧流動床複合発電プラントを提案する。
【０００７】
本発明は、また、加圧流動床ボイラと加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンとガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、空気圧縮機から加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と加圧流動床ボイラからガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を空気供給配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を高温ガス配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に開き空気圧縮機の出口からガスタービン入口までの間の空気および高温ガスをガスタービンの入口部に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁をガスタービン入口弁と並列に設けた加圧流動床複合発電プラントを提案する。
【０００８】
いずれの場合も、排出した高温ガスを冷却し希釈するために窒素または空気を供給するガス供給配管およびガス供給弁を追加して設置できる。
【０００９】
本発明は、さらに、加圧流動床ボイラと加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンとガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、空気圧縮機から加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と加圧流動床ボイラからガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を空気供給配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を高温ガス配管に設け、プラント通常停止時または緊急停止時に開き空気圧縮機出口からガスタービンまでの間の空気および高温ガスを大気に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁を設け、排出した高温ガスを冷却し希釈するために窒素または空気を供給するガス供給配管およびガス供給弁を設けた加圧流動床複合発電プラントを提案する。
【００１０】
上記いずれの加圧流動床複合発電プラントにおいても、加圧流動床ボイラの圧力および出口温度と、空気圧縮機出口弁，ガスタービン入口弁，空気供給弁の開閉状態とに応じて、空気圧縮機出口弁，ガスタービン入口弁，空気供給弁，高温ガス排出弁，ガス供給弁の開度を制御する高温ガス排出制御装置を設ける。
【００１１】
この高温ガス排出制御装置は、空気圧縮機からガスタービン入口弁までの間の減圧完了後、高温ガス排出弁を全閉してからの自然放熱の経過時間を計測するタイマを備えてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図７を参照して、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例を説明する。
【００１３】
《実施例１》
図１は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例１の構成を示す系統図である。起動用電動機４を備えた空気圧縮機１は、空気入口弁２２から吸い込んだ空気を圧縮し、空気圧縮機出口弁２３，空気供給配管２４を介して、圧縮空気を加圧流動床ボイラ圧力容器５内の加圧流動床ボイラ６に供給する。加圧流動床ボイラ６からの高圧ガスは、高温ガス配管２５，高温ガス除塵装置７，ガスタービン入口弁２６を介して、ガスタービン２に供給され、ガスタービン２を駆動し、ガスタービン発電機３により、エネルギーを電力に変換される。ガスタービン２で仕事をした高圧ガスは、ガスタービン出口配管２８，高温排熱回収熱交換器８，低温排熱回収熱交換器９を通り、煙突１０から大気に排出される。
【００１４】
一方、加圧流動床ボイラ６で加熱された水は、汽水分離器２１により、水蒸気のみとなり、主蒸気配管３４により高圧タービン１１に導かれる。高圧タービン１１で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気配管３５で加圧流動床ボイラ６に戻されて再加熱され、高温再熱蒸気配管３６で中圧タービン１２に導かれる。中圧タービン１２で仕事をした蒸気は、低圧タービン１３に導かれる。高圧タービン１１，中圧タービン１２，低圧タービン１３には、共軸の蒸気タービン用発電機１４を設置してあり、蒸気エネルギーを電力に変換する。低圧タービン１３を通過した蒸気は、復水器１５により冷却され、復水される。復水された水は、復水ポンプ１６により加圧されて、低圧給水加熱器１７，上記低温排熱回収熱交換器９を通り、脱気器１８で脱気される。さらに、給水ポンプ１９により加圧されて、高圧給水加熱器２０，上記高温排熱回収熱交換器８を通り、再び、加圧流動床ボイラ圧力容器５内の加圧流動床ボイラ６に供給される。なお、汽水分離器２１は、汽水分離器レベル調節弁３７を備えた配管により、復水器１５に接続されている。
【００１５】
空気圧縮機１の出口とガスタービン２の入口との間には、空気供給弁２７を設けたバイパス配管を接続してある。また、加圧流動床ボイラ圧力容器５には、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１を取り付け、高温ガス配管２５には、加圧流動床ボイラ温度検出器３２を取り付けてある。
【００１６】
本実施例１においては、特に、ガスタービン入口弁２６よりも上流の高温ガス配管２５とガスタービン出口配管２８との間に、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を接続してある。
【００１７】
少なくとも加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１および加圧流動床ボイラ温度検出器３２などからの信号を取り込む高温ガス排出制御装置３３は、検出信号に応じて、空気圧縮機出口弁２３，ガスタービン入口弁２６，空気供給弁２７，高温ガス排出弁３０の開閉を制御する。
【００１８】
本実施例１において、通常運転時、空気圧縮機入口弁２２から空気圧縮機１に取り込まれた空気は、空気供給配管２４により加圧流動床ボイラ圧力容器５内の加圧流動床ボイラ６に導かれる。加圧流動床ボイラ６からの高温ガスは、高温ガス配管２５により高温ガス除塵装置７に導かれ、灰などを除去した後、高温ガス配管２５によりガスタービン２に供給され、ガスタービン用発電機３を駆動し、発電する。ガスタービン２からの排ガスは、ガスタービン出口配管２８により高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９に導かれ、蒸気タービン系に熱回収された後、煙突１０から大気に放出される。
【００１９】
一方、加圧流動床ボイラ６で発生した蒸気は、主蒸気配管３４，高圧タービン１１，低温再熱蒸気配管３５，加圧流動床ボイラ６，高温再熱蒸気配管３６，中圧タービン１２，低圧タービン１３を通り、復水器１５に至る間に、蒸気タービン用発電機１４を駆動し、発電する。復水器１５で冷却され凝縮し復水となった水は、復水ポンプ１６で昇圧され、低圧給水加熱器１７および低温排熱回収熱交換器９で昇温され、脱気器１８に供給される。脱気器１８に供給された給水は、給水ポンプ１９でさらに昇圧され、高圧給水加熱器２０および高温排熱回収熱交換器８で昇温された後、加圧流動床ボイラ６に再び供給される。
【００２０】
プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて運転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０を開き、ガスタービン出口配管２８に高温ガスを排出し、高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９により蒸気タービン系に熱を回収し、煙突１０から大気に排気し、減圧する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００２１】
この場合に、高温ガス排出弁３０からの排出量は、高温ガスが空気圧縮機１に逆流することを防止するために、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下にする必要がある。高温ガス排出制御装置３３は、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１からの信号と加圧流動床ボイラ出口温度検出器３２からの信号とに応じて、高温ガス排出量を制御し、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下に、高温ガス排出量を制御する。さらに、高温ガス排出弁３０からの排出温度は、加圧流動床ボイラ６の温度検出器３２からの信号に応じて、ガスタービン出口の設備計画値以内に制御する。
【００２２】
一方、蒸気タービン系では、加圧流動床ボイラ６の発生蒸気量が減少し、汽水分離器２１の水位が上昇するので、汽水分離器レベル調節弁３７を介して、復水器１５に復水を十分に回収する。復水器１５に回収された給水は、復水器１５で冷却し、復水ポンプ１６で昇圧し、低圧給水加熱器１７および低温排熱回収熱交換器９を介して、脱気器１８に供給される。脱気器１８に供給された給水は、給水ポンプ１９で昇圧し、高圧給水加熱器２０および高温排熱回収熱交換器８で昇温した後、汽水分離器２１，汽水分離器レベル調節弁３７を介して、復水器１５に供給され、循環運転状態になる。
【００２３】
その結果、加圧流動床ボイラ６側の減圧時の高温ガスは、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８で復水および給水に熱回収し、復水器１５により回収熱を冷却できることになる。
【００２４】
特に、加圧流動床ボイラ６側の減圧時の高温ガス量は、回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１のドラフト風量と高温ガス排出量およびガスタービン入口弁２６の合計値となるが、通常運転時のガス量と比べて非常に少ないために、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止できる。
【００２５】
さらに、復水ポンプ１６および給水ポンプ１９が動作可能であり高温排熱回収熱交換器９および低温排熱回収熱交換器９に給水を供給可能なモードの緊急停止時には、加圧流動床ボイラ６側の減圧時の高温ガスは、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８で復水および給水に熱回収し、復水器１５により回収熱を冷却できるため、プラント通常停止と同様に運転できる。
【００２６】
《実施例２》
図２は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例２の構成を示す系統図である。実施例２は、ガスタービン出口配管２８ではなく、空気供給弁２７よりも上流の高温ガス配管２５に、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を接続し、ガスタービン入口弁２６をバイパスするようにしてある点が、実施例１と異なっている。
【００２７】
実施例２において、プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて運転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０を開き、ガスタービン２の入口部に高温ガスを排出し、ガスタービン２を通過させ、高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９により蒸気タービン系に熱回収し、煙突１０から大気に排気し、減圧する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００２８】
実施例２においても、実施例１と同様に運転できるため、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止し、プラント通常停止時および緊急停止時に、プラントの信頼性を高め、停止時の所内動力を低減できる。
【００２９】
《実施例３》
図３は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例３の構成を示す系統図である。実施例３は、ガスタービン出口配管２８ではなく、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を大気に開放するように接続するとともに、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設した点が、実施例１と異なっている。
【００３０】
実施例３において、プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて運転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０とガス供給弁３８とを開き、ガス供給配管３９からのガスにより高温ガスを冷却または希釈した後、大気に排出する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００３１】
この場合に、高温ガス排出弁３０からの排出量は、高温ガスが空気圧縮機１に逆流することを防止するために、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下にする必要がある。高温ガス排出制御装置３３は、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１からの信号と加圧流動床ボイラ出口温度検出器３２からの信号とに応じて、高温ガス排出量を制御し、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下に、高温ガス排出量を制御する。さらに、高温ガス排出弁３０からの排出温度は、加圧流動床ボイラ６の温度検出器３２からの信号に応じて、ガスタービン出口の設備計画値以内に制御する。
【００３２】
また、高温ガス排出制御装置３３は、ガス供給弁３８からの冷却および希釈に必要なガスすなわち窒素または空気も制御するので、高温ガス中の一酸化炭素などの有害成分を希釈し、大気に排出できる。
【００３３】
一方、ガスタービン２側は、回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量とガスタービン入口弁２６のリーク量との合計値を、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８の出口を介して、煙突１０から大気に放出する。この場合は、ガス量が通常運転時のガス量と比べて非常に少ないので、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止できる。
【００３４】
《実施例４》
図４は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例４の構成を示す系統図である。実施例４は、実施例１と同様に、ガスタービン入口弁２６よりも上流の高温ガス配管２５とガスタービン出口配管２８との間に、高温ガス排出弁３０を持った高温ガス排出配管２９を接続した上に、高温ガス排出弁３０よりも下流に、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設してある。
【００３５】
実施例４において、プラント通常停止時は、加圧流動床ボイラ６内の燃料を燃焼させた後、空気圧縮機出口弁２３およびガスタービン入口弁２６を全閉し、空気供給弁２７を開くので、加圧流動床ボイラ６側は、隔離状態となる。これに対して、ガスタービン２側は、起動用電動機４により、ガスタービン２の回転数を１０％に降下させて、転される。その際、加圧流動床ボイラ６側の系統は、高温ガス排出配管２９の高温ガス排出弁３０とガス供給弁３８とを開き、ガス供給配管３９からのガスにより高温ガスを冷却または希釈しながら、ガスタービン出口配管２８を介して、高温排熱回収熱交換器８および低温排熱回収熱交換器９により蒸気タービン系に熱回収した後、煙突１０から大気に排出する。加圧流動床ボイラ６側の減圧が完了したら、ガスタービン２を停止させまたは低速ターニングさせる。
【００３６】
この場合に、高温ガス排出弁３０からの排出量は、高温ガスが空気圧縮機１に逆流することを防止するために、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下にする必要がある。高温ガス排出制御装置３３は、加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器３１からの信号と加圧流動床ボイラ出口温度検出器３２からの信号とに応じて、高温ガス排出量を制御し、ガスタービン入口弁２６のリーク量と高温ガス排出量との合計値を回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量との合計値以下に、高温ガス排出量を制御する。さらに、高温ガス排出弁３０からの排出温度は、加圧流動床ボイラ６の温度検出器３２からの信号に応じて、ガスタービン出口の設備計画値以内に制御する。
【００３７】
また、高温ガス排出制御装置３３は、ガス供給弁３８からの冷却および希釈に必要なガスすなわち窒素または空気も制御するので、高温ガス中の一酸化炭素などの有害成分を希釈し、大気に排出できる。
【００３８】
一方、ガスタービン２側は、回転数が１０％の空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト風量とガスタービン入口弁２６のリーク量との合計値を、低温排熱回収熱交換器９および高温排熱回収熱交換器８の出口を介して、煙突１０から大気に放出する。この場合は、ガス量が通常運転時のガス量と比べて非常に少ないので、低温排熱回収熱交換器９出口の復水のスチーミングと高温排熱回収熱交換器８出口の給水のスチーミングとを防止できる。
【００３９】
なお、実施例４は、実施例１の高温ガス排出弁３０よりも下流に、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設した例であったが、実施例２の高温ガス排出弁３０よりも下流に、ガス供給弁３８を備えたガス供給配管３９を併設してもよいことは、明らかであろう。
【００４０】
また、上記各実施例において、空気圧縮機１の回転数を１０％に維持することは、単なる例示であって、本発明は、この数値に限定されない。
【００４１】
図５は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における高温ガス排出制御装置３３の制御ロジックの系統構成を示す図である。高温ガス排出弁３０(およびガス供給弁３８)は、ガスの状態値すなわち加圧流動床ボイラ圧力容器５の圧力検出値３１および加圧流動床ボイラ６の温度検出値３２と、空気圧縮機出口弁２３，ガスタービン入口弁２６，空気供給弁２７の開閉状態とに応じて制御される。
【００４２】
特に、加圧流動床ボイラ６の温度検出値３２は、ガスの自燃温度を基準値とするため、高温ガス排出弁３０が開いて高温ガスが流れても、局部的な温度上昇を回避できるように制御する。すなわち、未燃分のガスが高温ガス配管２５または機器に残っていても、自燃温度以下とし、未燃分の燃焼による温度上昇を防止できるようにする。
【００４３】
さらに、空気圧縮機１からガスタービン入口弁２６までの間の減圧完了後に、高温ガス排出弁３０を全閉すると、空気圧縮機１からガスタービン入口弁２６までの間の金属の温度に応じて、空気圧縮機１からガスタービン入口弁２６までの間の圧力が上昇することが考えられるが、このような現象に対しては、タイマを設けて自然放熱すると、十分に冷却できる。
【００４４】
図６は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における風量の時間的変化を示す図である。図７は、本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における弁２３，２６，２７，３０の開閉状態と加圧流動床ボイラ圧力容器６の圧力値３１とガスタービン回転数との関係を示す図である。
【００４５】
図６および図７に示すように、空気圧縮機出口弁２３とガスタービン入口弁２６とを全閉にして、空気供給弁２７と高温ガス排出弁３０とを開くと、加圧流動床ボイラ６の圧力が低下し、ガスタービン回転数が低下する。一方、風量は、高温ガス排出弁３０からの風量とガスタービン入口弁２６からのリーク量との合計値以下、または、空気圧縮機１の風量と煙突１０のドラフト量との合計値以下になるので、高温ガスが、空気圧縮機１の側に逆流することがない。なお、ドラフト量は、煙突１０の入口のガス温度と大気温度とに基づいて算出できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧流動床ボイラとガスタービンと蒸気タービンとからなる加圧流動床複合発電プラントにおいて、低温排熱回収熱交換器，高温排熱回収熱交換器出口の復水および給水のスチーミングを防止し、プラント通常停止時および緊急停止時に、プラントの信頼性を高め、停止時の所内動力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例１の構成を示す系統図である。
【図２】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例２の構成を示す系統図である。
【図３】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例３の構成を示す系統図である。
【図４】本発明による加圧流動床複合発電プラントの実施例４の構成を示す系統図である。
【図５】本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における高温ガス排出制御装置の制御ロジックの系統構成を示す図である。
【図６】本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における風量の時間的変化を示す図である。
【図７】本発明による加圧流動床複合発電プラントの各実施例における弁開閉状態と加圧流動床ボイラ圧力容器側圧力とガスタービン回転数との関係を示す図である。
【図８】従来の加圧流動床複合発電プラントの系統構成の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 空気圧縮機
２ ガスタービン
３ ガスタービン発電機
４ 起動用電動機
５ 加圧流動床ボイラ圧力容器
６ 加圧流動床ボイラ
７ 高温ガス除塵装置
８ 高温排熱回収熱交換器
９ 低温排熱回収熱交換器
１０ 煙突
１１ 高圧タービン
１２ 中圧タービン
１３ 低圧タービン
１４ 蒸気タービン用発電機
１５ 復水器
１６ 復水ポンプ
１７ 低圧給水加熱器
１８ 脱気器
１９ 給水ポンプ
２０ 高圧給水加熱器
２１ 汽水分離器
２２ 空気入口弁
２３ 空気圧縮機出口弁
２４ 空気供給配管
２５ 高温ガス配管
２６ ガスタービン入口弁
２７ 空気供給弁
２８ ガスタービン出口配管
２９ 高温ガス排出配管
３０ 高温ガス排出弁
３１ 加圧流動床ボイラ圧力容器圧力検出器
３２ 加圧流動床ボイラ温度検出器
３３ 高温ガス排出制御装置
３４ 主蒸気配管
３５ 低温再熱蒸気配管
３６ 高温再熱蒸気配管
３７ 汽水分離器レベル調節弁
３８ ガス供給弁
３９ ガス供給配管
４０ 加圧流動床ボイラバイパス弁
４１ 加圧流動床ボイラバイパス配管
Claims (4)
- 加圧流動床ボイラと前記加圧流動床ボイラに空気を供給する空気圧縮機と前記加圧流動床ボイラの高温ガスにより駆動されるガスタービンと前記加圧流動床ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービンと前記ガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動される発電機とを含み、前記空気圧縮機から前記加圧流動床ボイラに圧縮空気を供給する空気供給配管と前記加圧流動床ボイラから前記ガスタービンに高温ガスを供給する高温ガス配管とを接続する空気供給弁を設置したボイラバイパス管路を有する空気加圧流動床複合発電プラントにおいて、
プラント通常停止時または緊急停止時に閉じる空気圧縮機出口弁を前記空気供給配管に設け、
プラント通常停止時または緊急停止時に閉じるガスタービン入口弁を前記高温ガス配管に設け、
プラント通常停止時または緊急停止時に開き前記空気圧縮機の出口から前記ガスタービン入口までの間の空気および高温ガスを前記ガスタービンの入口部に排出する高温ガス排出配管および高温ガス排出弁を前記ガスタービン入口弁と並列に設けたことを特徴とする加圧流動床複合発電プラント。 - 請求項１に記載の加圧流動床複合発電プラントにおいて、
排出した高温ガスを冷却し希釈するために窒素または空気を供給するガス供給配管およびガス供給弁を設けたことを特徴とする加圧流動床複合発電プラント。 - 請求項１または２に記載の加圧流動床複合発電プラントにおいて、
前記加圧流動床ボイラの圧力および出口温度と、前記空気圧縮機出口弁，前記ガスタービン入口弁，前記空気供給弁の開閉状態とに応じて、前記空気圧縮機出口弁，前記ガスタービン入口弁，前記空気供給弁，前記高温ガス排出弁，前記ガス供給弁の開度を制御する高温ガス排出制御装置を設けたことを特徴とする加圧流動床複合発電プラント。 - 請求項３に記載の加圧流動床複合発電プラントにおいて、
前記高温ガス排出制御装置が、前記空気圧縮機から前記ガスタービン入口弁までの間の減圧完了後、前記高温ガス排出弁を全閉してからの自然放熱の経過時間を計測するタイマを備えたことを特徴とする加圧流動床複合発電プラント。
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