JPS62291404A - 石炭ガス化コンバインドサイクルの制御方法 - 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、ガス化炉に空気を送る別置きの空気圧縮機が
不必要な動力を生じさせないようにする石炭ガス化コン
バインドサイクルの制御方法に関する。

（従来の技術） 近時、エネルギ資源の一つである石炭の再活用が見直さ
れ、その−環として石炭ガス化コンバインドサイクルが
ある。石炭ガス化コンバインドサイクルは、石炭をガス
燃料化し、その燃料を作シｊ流体源としてガスタービン
ならびに発電機を回転駆動させるとともに、ガスタービ
ンから出た排ガスを蒸気発生源として活用し、その蒸気
をもって蒸気タービンならびに発電機を回転駆動するも
のであって、エネルギの有効活用、公害問題の優位性な
どの点で注目をあびている。

すなわち、第５図は、この種プラントの概略系統図であ
って、図中、符号４はガス化炉である。

ガス化炉４は粗ガスを作り出すものであって、ここには
空気流量調整弁２を経て空気が送られており、また蒸気
流量調整弁３を経て蒸気が、さらに石炭流量調整弁１を
経て石炭がそれぞれ送り込まれいてる。ガス化炉４で作
り出された粗ガスは、ガスクーラ５を経て脱硫装置６に
送り込まれ、ここで燃料ガスが精製される。その燃料ガ
スは、ガスヒータ７、燃料圧力調整弁８を経て燃焼器９
に送られ、ここでガスタービン設備の作動ガスが作り出
されている。

ガスタービン設備は、圧縮機１０、燃焼器９．ガスター
ビン１１、発電機１２からなり、大気を採り入れた圧縮
機１０はその大気を昇圧し、その昇圧空気を燃焼器９に
送って作動流体を作り出し、その作動流体をガスタービ
ン１１に送って、発電機１２を回し、電力を作り出す。

ガスタービン１１の作動後、生成される排ガスは、排熱
回収ボイラ１５に送り出され、ここで排ガスのエネルギ
回収がなされている。すなわち、排熱回収ボイラ１５は
その胴体下部から順に、スーパーヒータ１６、エバポレ
ータ１７、エコノマイザ−１８を有しており、これら熱
交換器によって蒸気が１発生せしめられる。まず、エコ
ノマイザ−１８によって加熱化された飽和蒸気は、一部
をガスクーラドラム１３に送られ、ここで気水分離がな
され、その液分をガスクーラ５、ガスヒータ７を経てガ
スクーラドラム１３に循環させ、この間、発生する蒸気
をガスクーラドラム１３からスーパーヒータ１６に送る
ようにしている。また、エコノマイザ−１８の飽和蒸気
の残りは、蒸気ドラム１９に送られ、ここでも気水分離
がなされ、その液分はエバポレータ１７を経て再び蒸気
ドラム１９に戻され、この間、発生する蒸気はスーパー
ヒータ１６に送るようにしである。

かくして、スーパーヒータ１６によって生成された乾き
蒸気は、蒸気加減弁２０を経て蒸気タービン２１に送ら
れ、ここで蒸気のエネルギを動力に代えて発電機２２を
回し、電力を作り出す、エネルギを失った蒸気は蒸気タ
ービン２１から復水器２３に送られ、ここで冷却水と間
接熱交換がなされ、はぼ常温化された復水は、給水加熱
器２４、脱気器２５を経て上述エコノマイザ−１８に送
られ、再度蒸気化がなされている。

ところで、ガス化炉４は粗ガスを作り出すための適正量
かつ高圧化空気が必要である。このため、ガス化炉４に
送られる高圧化空気を作り出す特別の設備が必要となり
、その設備としてガスタービン設備とは別置きの空気圧
縮機１４が設けられている。空気圧縮機１４はガスター
ビン設備の一つである圧縮機１０からの高圧空気が使用
されており、その空気は別置きの空気圧縮機１４を経て
、さら昇圧化され、その昇圧空気は空気流量！５１ｍ弁
２によって適正値流量コントロールがなされ、ガス化炉
４に送り込まれている。

第３図は、この種プラントの良好な運転を企図する概略
制御ブロック図を示すものである１図中、圧縮機１０、
燃焼器９、ガスタービン１１、発電機１２からなるガス
タービン酸ａＡが示されている。ガスタービン設備Ａの
発電機１２からの電気出力は、図示破線の如く、常時検
出されており、その検出信号は負荷制御部２７にフィー
ドバックされている。

負荷制御部２７は負荷指令２６を受け、ここで上述フィ
ードバックと演算がなされ、その演算信号はガスタービ
ン制御部２８を経て燃焼圧力調整弁８に開閉信号として
与えられ、これによって燃焼器９にガスクーラからの燃
料ガスがコントロールされている。また、負荷制御部２
７からの演算信号は、ガス化制御部２９にも与えられ、
ここで石炭流量調整弁１、蒸気流量調整弁３、空気流量
調整弁２のそれぞれに与えられる適正開度信号が作り出
される。

石炭流量調整弁１、蒸気流量調整弁３、空気流量調整弁
２は、それぞれ適正な比率のもとに開口がなされ、これ
によって、ガス化炉４は粗ガスを作り出し、さらにガス
クーラ５によって精製燃料ガスが作られ、その燃料ガス
を燃料圧力調整弁８を経て燃焼器９に送っている。

ところで、上記ガス化炉制御部２９は、第４図に示され
るように、第１演算部３１と第２演算部３２とから構成
されており、その出力信号は次のようにして作り出され
ている。すなわち、ガス化炉制御部２９に負荷制御部２
７（第３図参照）から演算信シ）が与えられると、これ
を受ける第１′６に算部３１は、先ず、関数発生器３３
を経て特性信号が出され、その特性信号は掛算器３４に
送られ、ここで定数３５からの信号と乗算され、圧力設
定信号３６が作り出され名。圧力設定信号３６は第２演
算部３２の加算器３７に印加される。加算器３７は遅れ
要素３８を経てガス圧検出器３９からの実燃料ガス圧信
号を受けており、上述圧力設定信号３６と突合わされ、
その合算信号は石炭流量制御器４０を経て石炭流量調整
弁〕の開度信号として与えられている。また、第２演算
部３２の加算器４１にはガス温度設定器４２からの設定
信号と、温度検出器４３からの実燃料ガス温度信号が与
えられており、これら信号を合算した加算器４１は制御
Ｄ４４を経て適正比率開度信号として蒸気流量調整弁３
．空気流量調整弁２にそれぞれ与えるようにしている。

ところで、ガス化炉４に送られる高圧空気は、第３図に
示されているように、空気流量調整弁２によってコント
ロールされるも、この空気流、を調整弁２に与えられる
高圧空気は別置きの空気圧縮機１４から送られている。

空気圧縮機１４はモータ１．４ａによって駆動されてお
り、モータ１４ａの回転数制御は実高圧空気を検出する
検出器１４ｂの信号を受１づる空気圧縮機制御部３０の
出力によって行われている。すなわち、その詳細は、第
６図に示されるように、検出器１４ｂからの信号が、　
加算器４５で空気ノｒ力設定器４６からの信号と突合わ
され、その偏差は圧力コント［１−ラ４７、関数発生器
４８を経て加算器４９に送られ、ここで回転数検出器５
０からの信号と突合わされる７突合わされた信号に偏差
が出ると、加算器４９はその偏差を回転数コントローラ
５１に送り、　その信号にもとずきモータ］、４ａは回
転数調整がなされる。

（発明が解決しようとする問題点） 近時、発電プラント、とりわけ火力発電プラントは変圧
運転と称して負荷降下時に見合うように給水量も調整さ
れる制御方式がさかんに採用されているが、石炭ガス化
コンバインドサイクルも多分にもれず変圧運転の採用が
斯界から要望されている。

ところが、別置きの空気圧縮機１４の制御方式は。

上述の如く、モータ１４ａの駆動のために、一定の回転
数制御しかできず、このために負荷が定格から急激に下
っても、これに対応できず、不必要に動力を消費するき
らいがある。また、かりに空気流量調整弁２を何らかの
手段を講じて負荷降下に見合うようにコンｌ−ロールで
きたとしても、その応答迅速性は必ずしも早くなく、こ
のため、ガス化炉４で作り出される粗ガスはガスタービ
ン燃料ガスとして適正を欠くおそれがある。くわえて、
ひんばんに発生するイ１荷変化に応答して空気ｉＨｔ調
整弁２の開閉は、弁体、弁座の消耗を招来する。

そこで本発明は、上記事情に徴し、変圧運転の要望にも
十分に運用適用できるように改良を加えた石炭ガス化〕
ンバインドサイクルの制御方法を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、負荷指令信号を受けて石炭流量調整弁、蒸気
流量制御弁、空気流量調整Ｊｆのそれぞれに適正開度信
号を与えるガス化炉制御部の出力信号を、直接２空気圧
縮機制御部に印加することを特徴とするものである。

（作用） 本発明は、ガス化炉制御部の出力信号を、直接、空気圧
縮機制御部に印加できるようにしであるので、空気圧縮
機は負荷指令の増減変化に応じて個対個のまま回転変化
できるようになり、そのためにこの種プラントは変圧運
転にも十分に適用できるようになる。

（実施例） 以下本発明の一実施例髪図面を参照して説明する。

第１図は、本発明にかかる石炭ガス化コンバインドサイ
クルの制御方法を示す概略ブロック図である。なお、第
３図および第（３図と同一構成部分については同一符号
をイ・１し、その重複説明は極力省略する。

本発明にかかる制御方法を説明するに先立ち。

その制御装置を説明しておく。本発明の制御ブロックを
大別すると、負荷制御部２７、ガス化炉制御部２９、空
気圧縮機制御部３０からなる。負荷制御部２７は負荷指
令２６を受けており、発電機１２の出力フィードバック
をもとに修正演算を行っている。負荷制御部２７の出力
は、一方において、ガスタービン制御部２８を経てガス
タービン設備Ａの燃料弁８に開閉信号として与えられる
。燃料弁８は負荷変化に応じて燃料ガスを燃焼器９に送
っている。また、負荷制御部２７の出力は、他方におい
て、ガス化炉制御部２９に送られ、ここで、石炭流量調
整弁１、蒸気流量調整弁３のそれぞれに適正な開度を与
える比率開度信号を作り出す。かくして、ガス化炉４に
は石炭、蒸気に加えて、後述高圧空気が送られ、ここで
粗ガスが作り出され、その粗ガスはガスクーラ５を軽で
燃料弁８から燃焼器８に送られる。

ガスタービン設備Ａは、圧縮機１ｏによって空気を高圧
化しており、その高圧化空気は上述燃料ガスとともに作
動流体としてガスタービン１１を廻す一方、その一部は
別置きの空気圧縮機１４にも分流される。空気圧縮機１
４は分流空気を、さらに昇圧せしめ、ガス化炉４に送ら
れている。

空気圧縮機１４は、　モータ１４ａによって駆動されて
おり、　そのモータ１４ａへの回転調整は空気圧縮機制
御部３０からの信号が与えられている。空気圧縮機制御
部３０は、検出器３９からの実流量信号を受けるととも
に、ガス化炉制御部２９からも直接、負荷指令２６を受
けるようにしである。すなわち、この空気圧縮機制御部
３０の制御ブロック図を、今少し、第２図にもとずいて
説明するに、空気圧縮機１４からガス化炉４に送り出さ
れる実流量を検出した検出器３９は、その出力を加算器
４５に送り、ここでガス化炉制御部２９の負荷指令を関
数発生器５２を経て送られてくる信号と突合わされ、そ
の偏差は圧力コントローラ４７、関数発生器４８を経て
加算器４９に送られる。加算器４９には、空気圧縮器回
転数検出器５０からの信号が印加されており、上述関数
発生器４８からの信号と突合わせを行い、その偏差は回
転数コントローラ５１を経てモータ１４ａに送られる。

したがって、モータ１４ａには、負荷指令の増減が直接
印加されるようになるから、　モータ１４ａの回転数と
負荷指令とは個対個の関係を有し、不必要にモータ動力
を消費することはない、　′〔発明の効果□〕 以上説明したように、本発明は、空気圧縮機を制御する
に必要な空気圧縮機制御部に負荷指令を直接印加できる
ようにしたので、空気圧縮機の回転数は負荷指令の増減
に応じてコントロールでき、この種プラントに要望され
る変圧運転に十分に対応できることが期待される。また
、空気圧縮機制御部に負荷指令を直接印加できるように
しであるので、従来から使用されている空気流量調整弁
が不要となり、それだけ弁損耗に伴う保守点検や修理加
工などの管理が不要となる等すぐれた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略全体制御ブロック
図、第２図は第１図の空気圧縮機制御部の概略部分制御
ブロック図、第３図は従来の実施例を示す概略全体制御
ブロック図、第４図は第３図のガス化炉制御部の概略部
分制御ブロック図、第５図は従来の実施例を示す概略全
体系統図、第６図は従来の空気圧縮機制御部の概略制御
ブロック図である。 １・・・石炭流量調整弁　２・・・空気流量調整弁３・
・・蒸気流量調整弁　４・・・ガス化炉８・・・燃料弁
　　　　　９・・・燃焼器１０・・・圧縮機　　　　　
１１・・・ガスタービン１４・・・空気圧縮機　　　１
２・・・蒸気タービン２６・・・負荷指令　　　　２９
・・・ガス化炉制御部３０・・・空気圧縮機制御部 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第２図　　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷指令信号を受けて石炭流量調整弁、蒸気流量制御弁
   、空気流量調整弁のそれぞれに適正開度信号を与えるガ
   ス化炉制御部と、作り出された適正開度信号にもとずい
   て適正比率の石炭、蒸気、空気がガス化炉に送られ、こ
   こで燃料が作り出され、その燃料にもとずいてガスター
   ビンを駆動し、その排ガスを排熱回収ボイラに与えて蒸
   気を作り出すとともに、上記ガスタービンで得た高圧空
   気の一部を別置きの空気圧縮機に流してさらに昇圧させ
   、その昇圧空気を上記空気流量調整弁を経てガス化炉に
   送る石炭ガス化コンバインドサイクルにおいて、ガス化
   炉制御で作り出された上記開度信号を、別置き空気圧縮
   機を制御するに必要な信号を作り出す空気圧縮機制御部
   に直接印加し、別置き空気圧縮機を負荷指令の増減変化
   に応じて回転変化せしめることを特徴とする石炭ガス化
   コンバインドサイクルの制御方法。