JP4981509B2

JP4981509B2 - 複合発電プラント蒸気タービンの運転制御装置

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Publication number: JP4981509B2
Application number: JP2007117975A
Authority: JP
Inventors: 圭介山本; 隆園田; 直樹氏家; 愼祐中村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP2008274819A; EP2143892A4; WO2008136425A1; EP2143892A1

Description

本発明は、複合発電プラントにおける蒸気タービンの運転制御装置に関するものである。

従来、ガスタービン設備と蒸気タービン設備とを組み合わせた複合発電システム（ＧＴＣＣ；Gas Turbine Combined Cycle）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
複合発電プラントは、ガスタービンを駆動して発電するとともに、排熱回収ボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電するプラントである。このように、ガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して電力を発生させるので、プラント効率を向上させることができる。
特開２００４−１７６６８１号公報

ところで、従来の複合発電プラントでは、ガスタービンおよび蒸気タービンの起動後においては、蒸気タービンの蒸気加減弁を全開とした状態で、ガスタービンの燃料加減弁の開度だけを制御することが一般的である。つまり、図８（b）に示すように、発電要求量の変動によって蒸気加減弁の開度が制御されることはないので、蒸気タービンの出力は、いわゆる出成りの状態で保持される。これは、複合発電プラントの効率を向上させるためである。
このように、従来の複合発電プラントでは、発電要求量に応じて燃料加減弁の開度を制御することによって、ガスタービンの出力を変化させ、プラント全体の発電量を発電要求量に追従させていた。

しかしながら、ガスタービンの高負荷時において発電要求量が急激に変化した場合に、これに伴ってガスタービンの出力を急激に変化させると、ガスタービンにかかる負担が大きくなり、結果としてガスタービンの寿命を縮めてしまう場合がある。この現象は、特に、ガスタービンが高負荷の場合において顕著である。したがって、ガスタービンに過剰な負担をかけないためには、例えば、ガスタービンの負荷が定格出力の９０％を超える高負荷領域において、ガスタービンの出力変化率に制限を設けることが必要となる。

しかしながら、このように制御すると、上記高負荷領域において発電要求量が急激に変化した場合には、図８（ａ）に示すように、発電要求量に対してガスタービンの出力が追従できず、発電要求量に対する追従性が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ガスタービンに過剰な負担がかかることを防止しつつ発電要求量の変動に対して追従性が高い蒸気タービンの運転制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係る蒸気タービンの運転制御装置は、ガスタービンと、該ガスタービンの排気ガスから熱回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから発生した蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備える複合発電プラントにおいて、前記蒸気タービンへ導入される蒸気の量を調節する蒸気加減弁の開度を制御することにより、前記蒸気タービンの運転を制御する蒸気タービンの運転制御装置であって、前記ガスタービンの負荷が予め設定されている高負荷領域にあり、かつ、前記複合発電プラントに対する発電要求量の変化量が予め設定されている所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記蒸気加減弁の開度を小さくし、その後前記蒸気加減弁の開度を大きくすることを特徴とする。

このような蒸気タービンの運転制御装置によれば、蒸気加減弁の開度を小さくすることによって排熱回収ボイラ内にエネルギーを一時的に保存し、その後、蒸気加減弁の開度を大きくすることによって保存されたエネルギーを蒸気タービンにより電力に変換するので、蒸気タービンの出力を効率的に増加させることができる。これにより、ガスタービンの出力を急激に変動させることなく発電要求量の変動に対する追従性を向上させることができる。この結果、ガスタービンに過剰な負担がかかることを防止しつつ、発電要求量の変動に追従することが可能となる。
また、排熱回収ボイラ内に保存されるエネルギーの量は、主に蒸気加減弁の開度および該開度を保持する時間によって決定される。したがって、蒸気加減弁の開度を適切に設定することによって、発電要求量に対する追従性を更に向上させることが可能となる。

本発明に係る蒸気タービンの運転制御装置は、前記蒸気加減弁の開度を小さくしてから所定の時間経過後に、前記蒸気加減弁の開度を大きくすることを特徴とする。

このような蒸気タービンの運転制御装置によれば、蒸気加減弁の開度を大きくするタイミングを時間によって決定するので、開度制御を容易に行うことができる。

本発明に係る蒸気タービンの運転制御装置は、前記蒸気加減弁の開度を小さくし、その後前記ガスタービンの負荷が前記高負荷領域に設定された第一の閾値以上となった場合に、前記蒸気加減弁の開度を大きくすることを特徴とする。

このような蒸気タービンの運転制御装置によれば、ガスタービンの負荷に応じて蒸気加減弁の制御を行うので、ガスタービンの運転状況を考慮した蒸気タービンの制御を行うことができる。これにより、発電要求量の変動に柔軟に対応することが可能となる。

本発明に係る蒸気タービンの運転制御装置は、前記蒸気加減弁の開度を小さくし、その後前記複合発電プラントの出力変化率が所定の出力変化率以下となった場合に、前記蒸気加減弁の開度を大きくすることを特徴とする。

このような蒸気タービンの運転制御装置によれば、複合発電プラントの出力変化率に応じて蒸気加減弁の制御を行うので、発電要求量の変動に柔軟に対応することが可能となる。

本発明に係る蒸気タービンの運転制御装置によれば、ガスタービンに過剰な負担がかかることを防止しつつ、発電要求量の変動に追従することができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置について、図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る複合発電システムの装置構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複合発電システムの全体の概略構成を示している。
図１に示すように、複合発電プラント１は、ガスタービンユニット１０と、蒸気タービンユニット２０とを主な構成要素として備えている。図１はガスタービンと蒸気タービンを別軸で構成されているが，同軸の構成でも良い。その場合，発電機１１および２１は一個の発電機となる。

ガスタービンユニット１０は、ガスと燃焼させる燃焼器２と、燃焼ガスを用いてタービンを回転させるガスタービン３と、空気を圧縮する圧縮機４と、ガスタービン３に連結された発電機１１とを備えており、燃焼器２の上流側には燃料の量を調節する燃料加減弁１２が設けられている。
蒸気タービンユニット２０は、排ガスから熱回収を行う排熱回収ボイラ５と、蒸気を用いてタービンを回転させる蒸気タービン６と、蒸気を凝縮して液体にする復水器７と、液体を圧送する給水ポンプ８と、蒸気タービン６に連結された発電機２１とを備えている。（同軸の場合は，発電機２１はなし，発電機１１のみとなる。）また、蒸気または液体が流通する順序に、排熱回収ボイラ５、蒸気タービン６、復水器７、および給水ポンプ８が、給水配管２５によって接続されており、排熱回収ボイラ５と蒸気タービン６との間には蒸気加減弁２２が設けられている。この蒸気加減弁２２は、蒸気タービンの運転制御装置３０によって制御されている。
また、ガスタービン３と排熱回収ボイラ５とは排ガス配管１５によって接続されている。

次に、上記構成を有する複合発電プラント１の各機器の動作について以下に説明する。
圧縮機４は外部から吸入した空気を圧縮して燃焼器２に供給する。また、燃料加減弁１２を開くことによって燃焼器２に燃料が供給される。燃焼器２は、このように供給された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスをガスタービン３に供給する。燃焼器２より供給された燃焼ガスは、ガスタービン３を回転させて発電機１１を駆動させる。

ガスタービン３の排気ガスは、排熱回収ボイラ５に送られ、熱源として利用されることにより蒸気を発生させる。発生した蒸気は、蒸気タービンの運転制御装置３０からの指令により蒸気加減弁２２を開くことによって蒸気タービン６に供給される。そして、この蒸気を利用して蒸気タービン６を回転させて発電機２１を駆動させる。なお、排熱回収ボイラ５において、熱源として利用された後の排ガスは図示しない排気口から大気へ放出される。

蒸気タービン６を回転させるために用いられた蒸気は、蒸気タービン６の下方に配置された復水器７によって凝縮されて液体に戻される。そして、給水ポンプ８によって排熱回収ボイラ５に送られ、再び蒸気となって蒸気タービン６を回転させるために用いられる。

以上のように、複合発電プラント１は、発電機１１および発電機２１を駆動することによって発電を行う。同軸の場合は，発電機１１または２１のいずれか一方を駆動させ発電を行う。

次に、蒸気タービンの運転制御装置３０ａの詳細な制御について以下に説明する。
図２は、本実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置３０ａの制御ブロック図を示している。
図２において、図示しない圧力計測機器からの主蒸気圧力と、予め設定された蒸気の圧力設定値が減算部３１に入力される。減算部３１では、主蒸気圧力と圧力設定値の減算を行い、減算値を制御器３２へ出力する。制御器３２では、入力された減算値に基づいて蒸気加減弁２２の開度指令値を算出し、比較部３３へ出力する。

第１選択部３５は、複合発電プラント１に対する負荷上げ指令の信号が入力された場合、つまり、発電要求量の変化量が予め設定されている所定の閾値よりも大きくなった場合に、蒸気加減弁２２の開度指令値として、予め設定されたα％を選択し、それ以外の場合には１００％を選択する。そして、第１選択部３５は、選択した蒸気加減弁２２の開度指令値を第２選択部３６に出力する。

第２選択部３６は、複合発電プラント１に対する負荷上げ指令の信号が入力されてから予め設定された時間λ経過後に、蒸気加減弁２２の開度指令値として１００％を選択し、λ経過前においては、第１選択部３５からの出力値を選択する。そして、第２選択部３６は、選択した開度指令値をレートリミッタ３７に出力する。

レートリミッタ３７では、蒸気加減弁２２の開度を大きくする場合には、第２選択部３６からの出力値を上げレートηで比較部３３に出力する。また、蒸気加減弁２２の開度を小さくする場合には、第２選択部３６からの出力値を下げレートθで比較部３３に出力する。

比較部３３では、制御器３２からの出力値とレートリミッタ３７からの出力値とを比較して、小さい値を開度指令値として蒸気加減弁２２に出力する。

上記構成を備える蒸気タービンの運転制御装置３０ａにおいては、発電要求量の変動に対して、蒸気加減弁２２の開度は以下のように制御される。
まず、主蒸気圧力と圧力設定値との偏差が減算部３１により算出され、制御器３２に出力される。制御器３２は、偏差に応じた開度指令値を生成し、この開度指令値を比較部３３に出力する。これにより、制御器３２から出力される開度指令値は、主蒸気圧力に応じた開度指令値とされるが、主蒸気圧力が安定した後の開度指令値は１００％で一定とされる。

一方、負荷上げ指令が第１選択部３５に入力されていない場合においては、第１選択部３５によって、１００％の開度指令値が選択され、この開度指令値が第２選択部３６に出力される。第２選択部３６は、第１選択部３５から与えられた１００％の開度指令値をレートリミッタ３７に出力する。レートリミッタ３７は、１００％を所定のレートηで比較部３３に出力する。これにより、レートリミッタ３７から出力される開度指令値は、所定のレートηで増加し、最終的に１００％で一定とされる。
比較部３３は、制御器３２からの開度指令値とレートリミッタ３７からの開度指令値とを比較し、小さい値を開度指令値として蒸気加減弁２２に出力する。これにより、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は最終的には１００％で一定とされる（図３（ｂ）のｔ_０〜ｔ_１の期間参照）。

次に、時刻ｔ_１において、負荷上げ指令が第１選択部３５に入力されると、第１選択部３５により開度指令値としてα％が選択されて、第２選択部３６に出力される。第２選択部３６は、負荷上げ指令が第１選択部３５に入力されてからλまでの期間においては、第１選択部３５からの開度指令値α％を選択し、選択した開度指令値をレートリミッタ３７に出力する。レートリミッタ３７は、第２選択部３６からの開度指令値α％を下げレートθで比較部３３に出力する。これにより、比較部３３により選択され、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は、α％に向けて下げレートθで低下し（図３（ｂ）の時刻ｔ_１〜ｔ_２の期間参照）、α％に達したところで一定とされる（図３（ｂ）の時刻ｔ_２〜ｔ_３の期間参照）。

続いて、負荷上げ指令が入力されてからλ後になると、第２選択部３６によって開度指令値１００％が選択され、レートリミッタ３７は上げレートηで開度指令値を比較部３３に出力する。これにより、比較部３３により選択され、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は、１００％に向けて上げレートηで上昇し、１００％に達したところで一定となる（図３（ｂ）の時刻ｔ_３〜ｔ_４の期間参照）。

蒸気加減弁２２の開度が１００％に達した後は、次の発電要求量の負荷上げ指令が入力されるまでは、蒸気加減弁２２の開度は１００％に維持されることとなる（図３（ｂ）の時刻ｔ_４以降参照）。

上記制御を行った場合の発電要求量の変動に対する追従性が、図３（ａ）に示されている。ここで、図３（ａ）は、発電要求量が変化した場合において、複合発電プラント１全体の出力および各機器の出力と時間との関係を示しており、「ＳＴ」は蒸気タービン６を、を「ＧＴ」はガスタービン３を示している。
時刻ｔ_１において発電要求量の変動が生じた場合に、ガスタービン３は発電要求量に追従するために出力が上がる。一方、蒸気タービン６は、蒸気加減弁２２の開度が小さくなるために、出力が一時的に低下する。この間に、排熱回収ボイラ５内にはエネルギーが一時的に保存される。
そして時刻ｔ_１から時間λが経過した時刻ｔ_３において、蒸気加減弁２２の開度を除々に大きくすることによって、蒸気タービン６の出力が増加する。これに伴って、ガスタービン３の出力変化率が低減するとともに、複合発電プラント１全体の出力が発電要求量に追従することとなる。

以上のように、本実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置３０ａによれば、時刻ｔ_１から時刻ｔ_３の間において、蒸気加減弁２２の開度を小さくすることによって排熱回収ボイラ５内にエネルギーを一時的に保存することができる。そして、時刻ｔ_３から時刻ｔ_４の間において、蒸気加減弁２２の開度を大きくすることによって保存されたエネルギーを蒸気タービン６により電力に変換するので、蒸気タービン６の出力を効率的に増加させることができる。これにより、ガスタービン３の出力を急激に変動させることなく発電要求量の変動に対する追従性を向上させることができる。この結果、ガスタービン３に過剰な負担がかかることを防止しつつ、発電要求量の変動に追従することが可能となる。
また、蒸気加減弁２２の開度を大きくするタイミングを時間によって決定するので、開度制御を容易に行うことができる。
さらに、排熱回収ボイラ５内に保存されるエネルギーの量は、主に蒸気加減弁２２の開度および該開度を保持する時間によって決定されるため、蒸気加減弁２２の開度αを適切に設定することによって、発電要求量に対する追従性を更に向上させることが可能となる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について以下に説明する。
本実施形態の蒸気タービンの運転制御装置が第１の実施形態と異なる点は、蒸気加減弁２２の開度を小さくした後、ガスタービン３の負荷が高負荷領域に設定された第一の閾値以上となった場合に蒸気加減弁２２の開度を大きくする点である。以下、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図４は、本実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置３０ｂの制御ブロック図を示している。
第１選択部４５は、複合発電プラント１に対する負荷上げ指令の信号が入力された場合に、蒸気加減弁２２の開度補正値として０を選択し、それ以外の場合にはεを選択して、選択した開度補正値を演算部４８に出力する。ここで、εは蒸気加減弁２２の開度が１００％となるように予め設定された開度補正値である。

演算部４８では、複合発電プラント１全体の出力指令値から実際の出力値の減算が行われ、さらに、第１選択部４５によって選択された開度補正値の加算が行われる。そして、このように演算された値を第２選択部４６に出力する。

第２選択部４６は、複合発電プラント１に対する負荷上げ指令の信号を検知し、かつ、ガスタービン３の出力が予め設定された第一の閾値δよりも小さい場合には、予め設定された出力値βを選択し、それ以外の場合には演算部４８から与えられた値を選択して、選択された値を制御器４７に出力する。

制御器４７では、第２選択部４６から与えられた値に基づいて蒸気加減弁２２の開度指令値を生成し、比較部３３へ出力する。

比較部３３では、制御器３２からの出力値と制御器４７からの出力値とを比較して、小さい値を蒸気加減弁２２の開度指令値として蒸気加減弁２２に出力する。

上記構成を備える蒸気タービンの運転制御装置３０ｂにおいては、発電要求量の変動に対して、蒸気加減弁２２の開度は以下のように制御される。
まず、負荷上げ指令が第１選択部４５に入力されていない場合においては、第１選択部４５により開度補正値としてεが選択され、この開度補正値が演算部４８に出力される。演算部４８では、複合発電プラント１全体の出力指令値と実際の出力値との偏差にεを加算した値を第２選択部４６に出力する。第２選択部４６は、演算部４８から与えられた値を制御器４７に出力する。制御器４７は、第２選択部４６からの出力値に応じた開度指令値を生成し、この開度指令値を比較部３３に出力する。
比較部３３は、制御器３２からの開度指令値と制御器４７からの開度指令値とを比較し、小さい値を開度指令値として蒸気加減弁２２に出力する。ここで、開度補正値εは蒸気加減弁２２の開度が１００％となるように設定されているので、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は最終的には１００％で一定とされる（図５（ｂ）のｔ_０〜ｔ_１の期間参照）。

次に、時刻ｔ_１において、負荷上げ指令が第１選択部４５に入力されると、第１選択部４５により開度補正値として０が選択され、この開度補正値が演算部４８に出力される。したがって、演算部４８は、複合発電プラント１全体の出力指令値と実際の出力値との偏差を第２選択部４６に出力することとなる。第２選択部４６は、負荷上げ指令が第２選択部４６に入力され、かつ、ガスタービン３の負荷が第一の閾値δよりも小さい場合には、予め設定された出力値βを制御器４７に出力する。制御器４７は、第２選択部４６からの出力値に応じた開度指令値を生成し、この開度指令値を比較部３３に出力する。これにより、比較部３３により選択され、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は、出力値βに応じた開度に向けて低下する（図５（ｂ）の時刻ｔ_１〜ｔ_２の期間参照）。

続いて、ガスタービン３の負荷が第一の閾値δ以上になると、第２選択部４６によって演算部４８から与えられた値が選択される。したがって、制御器４７は、複合発電プラント１全体の出力指令値と実際の出力値との偏差に基づいて生成された開度指令値を比較部３３に出力する。これにより、比較部３３により選択され、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は、複合発電プラント１の出力に応じて上昇し、１００％に達したところで一定となる（図５（ｂ）の時刻ｔ_２〜ｔ_３の期間参照）。

蒸気加減弁２２の開度が１００％に達した後は、次の発電要求量の負荷上げ指令が入力されるまでは、蒸気加減弁２２の開度は１００％に維持されることとなる（図５（ｂ）の時刻ｔ_３以降参照）。

上記制御を行った場合の発電要求量の変動に対する追従性が、図５（ａ）に示されている。
時刻ｔ_１において発電要求量の変動が生じた場合に、ガスタービン３は発電要求量に追従するために出力が上がる。一方、蒸気タービン６は、蒸気加減弁２２の開度が小さくなるために、出力が一時的に低下する。この間に、排熱回収ボイラ５内にはエネルギーが一時的に保存される。
そしてガスタービン３の出力が第一の閾値δに達した時刻ｔ_２において、蒸気加減弁２２の開度を除々に大きくすることによって、蒸気タービン６の出力が増加する。これに伴って、ガスタービン３の出力変化率が低減するとともに、複合発電プラント１全体の出力が発電要求量に追従することとなる。

以上のように、本実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置３０ｂによれば、ガスタービン３の負荷に応じて蒸気加減弁２２の制御を行うので、ガスタービン３の運転状況を考慮した蒸気タービン６の制御を行うことができる。これにより、発電要求量の変動に柔軟に対応することが可能となる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について以下に説明する。
本実施形態の蒸気タービンの運転制御装置が第２の実施形態と異なる点は、蒸気加減弁２２の開度を小さくした後、複合発電プラント１の出力変化率が所定の出力変化率以下となった場合に蒸気加減弁２２の開度を大きくする点である。以下、第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図６は、本実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置３０ｃの制御ブロック図を示している。
第２選択部４６は、複合発電プラント１に対する負荷上げ指令の信号を検知し、かつ、複合発電プラント１の出力変化率が所定の出力変化率よりも大きくなった場合には、予め設定された出力値βを選択し、それ以外の場合には演算部４８からの出力値を選択し、選択された値を制御器４７に出力する。

上記の蒸気タービンの運転制御装置３０ｃにおいては、発電要求量の変動に対して、蒸気加減弁２２の開度は以下のように制御される。
まず、比較部３３は、制御器３２からの開度指令値と制御器４７からの開度指令値とを比較し、小さい値を開度指令値として蒸気加減弁２２に出力する。ここで、開度補正値εは蒸気加減弁２２の開度が１００％となるように設定されているので、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は最終的には１００％で一定とされる（図７（ｂ）のｔ_０〜ｔ_１の期間参照）。

次に、時刻ｔ_１において、負荷上げ指令が第２選択部４６に入力され、かつ、複合発電プラント１の出力変化率が所定の出力変化率よりも大きい場合には、予め設定された出力値βを制御器４７に出力する。制御器４７は、第２選択部４６からの出力値に応じた開度指令値を生成し、この開度指令値を比較部３３に出力する。これにより、比較部３３により選択され、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は、出力値βに基づいて生成された開度に向けて低下する（図７（ｂ）の時刻ｔ_１〜ｔ_２の期間参照）。

続いて、複合発電プラント１の出力変化率が所定の出力変化率以下になると、第２選択部４６によって演算部４８から与えられた値が選択される。これにより、制御器４７は、複合発電プラント１全体の出力指令値と実際の出力値との偏差に基づいて生成された開度指令値を比較部３３に出力する。これにより、比較部３３により選択され、蒸気加減弁２２に出力される開度指令値は、複合発電プラント１の出力に応じて上昇し、１００％に達したところで一定となる（図７（ｂ）の時刻ｔ_２〜ｔ_３の期間参照）。

蒸気加減弁２２の開度が１００％に達した後は、次の発電要求量の負荷上げ指令が入力されるまでは、蒸気加減弁２２の開度は１００％に維持されることとなる（図７（ｂ）の時刻ｔ_３以降参照）。

上記制御を行った場合の発電要求量の変動に対する追従性が、図７（ａ）に示されている。
時刻ｔ_１において発電要求量の変動が生じた場合に、ガスタービン３は発電要求量に追従するために出力が上がる。一方、蒸気タービン６は、蒸気加減弁２２の開度が小さくなるために、出力が一時的に低下する。この間に、排熱回収ボイラ５内にはエネルギーが一時的に保存される。
そして複合発電プラント１の出力変化率が所定の出力変化率に達した時刻ｔ_２において、蒸気加減弁２２の開度を除々に大きくすることによって、蒸気タービン６の出力が増加する。これに伴って、ガスタービン３の出力変化率が低減するとともに、複合発電プラント１全体の出力が発電要求量に追従することとなる。

以上のように、本実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置３０ｃによれば、複合発電プラント１の出力変化率に応じて蒸気加減弁２２の制御を行うので、発電要求量の変動に柔軟に対応することが可能となる。

本発明の各実施形態に係る複合発電プラント（多軸）の全体の概略構成を示した図である。本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置の制御ブロック図である。図２はガス化炉の制御に関する主な構成要素を示した図である。図２の蒸気タービンの運転制御装置の発電要求量に対する追従性を示すグラフ図である。本発明の第２の実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置の制御ブロック図である。図２はガス化炉の制御に関する主な構成要素を示した図である。図４の蒸気タービンの運転制御装置の発電要求量に対する追従性を示すグラフ図である。本発明の第３の実施形態に係る蒸気タービンの運転制御装置の制御ブロック図である。図２はガス化炉の制御に関する主な構成要素を示した図である。図６の蒸気タービンの運転制御装置の発電要求量に対する追従性を示すグラフ図である。従来の蒸気タービンの運転制御装置の発電要求量に対する追従性を示すグラフ図である。

符号の説明

１複合発電システム
３ガスタービン
５排熱回収ボイラ
６蒸気タービン
２２蒸気加減弁
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ蒸気タービンの運転制御装置

Claims

ガスタービンと、該ガスタービンの排気ガスから熱回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから発生した蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備える複合発電プラントにおいて、前記蒸気タービンへ導入される蒸気の量を調節する蒸気加減弁の開度を制御することにより、前記蒸気タービンの運転を制御する蒸気タービンの運転制御装置であって、
前記複合発電プラントに対する負荷上げ指令信号の入力があり、前記ガスタービンの負荷が予め設定されている高負荷領域にあり、かつ、前記複合発電プラントに対する発電要求量が増加するとともにその変化量が予め設定されている所定の閾値よりも大きくなった場合に、
前記蒸気加減弁の開度値を第一の値から第二の値へ小さくする制御をし、前記負荷上げ指令信号の入力から所定の時間経過後に前記第二の値から前記第一の値へ大きくする制御をすることを特徴とする蒸気タービンの運転制御装置。
ガスタービンと、該ガスタービンの排気ガスから熱回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから発生した蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備える複合発電プラントにおいて、前記蒸気タービンへ導入される蒸気の量を調節する蒸気加減弁の開度を制御することにより、前記蒸気タービンの運転を制御する蒸気タービンの運転制御装置であって、
前記複合発電プラントに対する負荷上げ指令信号の入力があり、前記ガスタービンの負荷が予め設定されている高負荷領域にあり、かつ、前記複合発電プラントに対する発電要求量が増加するとともにその変化量が予め設定されている所定の閾値よりも大きくなった場合に、
前記蒸気加減弁の開度値を第一の値から第二の値へ小さくする制御をし、その後前記ガスタービンの負荷が前記高負荷領域に設定された第一の閾値以上となった場合に、前記第二の値から前記第一の値へ大きくする制御をすることを特徴とする蒸気タービンの運転制御装置。
ガスタービンと、該ガスタービンの排気ガスから熱回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから発生した蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備える複合発電プラントにおいて、前記蒸気タービンへ導入される蒸気の量を調節する蒸気加減弁の開度を制御することにより、前記蒸気タービンの運転を制御する蒸気タービンの運転制御装置であって、
前記複合発電プラントに対する負荷上げ指令信号の入力があり、前記ガスタービンの負荷が予め設定されている高負荷領域にあり、かつ、前記複合発電プラントに対する発電要求量が増加するとともにその変化量が予め設定されている所定の閾値よりも大きくなった場合に、
前記蒸気加減弁の開度値を第一の値から第二の値へ小さくする制御をし、その後前記複合発電プラントの出力変化率が所定の出力変化率以下となった場合に、前記第二の値から前記第一の値へ大きくする制御をすることを特徴とする蒸気タービンの運転制御装置。