JP3707087B2 - 排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置 - Google Patents
排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、熱効率の向上を図るため、発電機及び圧縮機を駆動した後のタービン排ガスを空気と混合して燃焼用ガスを生成し、該燃焼用ガスをボイラへ送給してボイラにおける燃料の燃焼に供するようにした排気再燃型コンバインドサイクルプラントが実用化されつつあり、斯かるプラントの一例は、図7に示されている。
【0003】
図7中、1は火炉1a及び副側壁1b並びに後部伝熱部1cを備えたボイラ本体であり、後部伝熱部1cは後伝部中間壁2により前後2つの燃焼ガス流通路3,4に仕切られている。又5は火炉1a下部に設置したバーナであり、該バーナ5から噴射された燃料の燃焼により火炉1aにおいて燃焼ガスG3が生成されるようになっている。
【0004】
6は外気をダクト7及び風箱8を介し燃焼用の空気Aとして火炉1a内へ送給する強圧通風機、9はボイラ本体1の後部伝熱部1c下部に接続されてボイラ排ガスG4を後工程へ送給するための排ガスダクトである。
【0005】
10は燃焼器11から送給された燃焼ガスにより駆動され、発電機12及び圧縮機13を駆動し得るようにしたガスタービンであり、燃焼器11では、噴射された燃料が圧縮機13から送給された圧縮空気と混合して燃焼し得るようになっている。
【0006】
14はガスタービン10から排出されたタービン排ガスG1をダクト7へ送給し得るよう、ダクト7の中途部に接続されたダクトであり、コンバインドサイクル運転時には、ガスタービン10から排出されたタービン排ガスG1は、ダクト14からダクト7へ導入され、強圧通風機6からの空気Aと合流、混合して燃焼用ガスG2が生成され、生成された燃焼用ガスG2はダクト7、風箱8を通って火炉1a内へ送給し得るようになっている。
【0007】
15はボイラ本体1の伝熱部で加熱されて生成した主蒸気を過熱するためにボイラ本体1の副側壁1b内に格納した過熱器、16はボイラ本体1における後部伝熱部1cの燃焼ガス流通路3内に配置された再熱器、17は同燃焼ガス流通路4内に配置された過熱器であり、過熱器17を通った過熱蒸気は過熱器15へ送給されるようになっている。
【0008】
18は燃焼ガス流通路3の下部に再熱器16よりも下方に位置するよう配置され、燃焼ガス流通路3を下降してまた燃焼ガスG3の流量を制御するための再熱器ガスダンパであり、該再熱器ガスダンパ18は駆動装置19により開度調整し得るようになっている。
【0009】
20は燃焼ガス流通路4の下部に過熱器17よりも下方に位置するよう配置され、燃焼ガス流通路4を下降して来た燃焼ガスG3の流量を制御するための過熱器ガスダンパであり、該過熱器ガスダンパ20は駆動装置21により開度調整し得るようになっている。
【0010】
なお、再熱器ガスダンパ18が開く場合には、過熱器ガスダンパ20は絞られ、再熱器ガスダンパ18が絞られる場合には、過熱器ガスダンパ20は開くようになっている。
【0011】
22は過熱器17,15で過熱されて過熱蒸気管23を介し送給された過熱蒸気により駆動され且つ発電機24を駆動し得るようにした高圧の蒸気タービン、25は蒸気タービン22から抽気された後再熱器16で再熱されて再熱蒸気管26を介し送給された再熱蒸気により駆動され且つ発電機27を駆動し得るようにした中、低圧の蒸気タービンである。
【0012】
蒸気タービン22,25は後述の蒸気タービン出力指令PSOに対応して、蒸気タービン22のみ、或いは蒸気タービン22,25の両方を駆動し得るようになっている。而して、図8に示すように蒸気タービン22から抽気された蒸気は、蒸気タービン出力指令PSOが低い場合には、再熱器16へ送給することなく、バイパスされて復水器45へ戻るようになっており、蒸気タービン出力指令PSOが或る程度高い場合には、蒸気タービン22から抽気後再熱器16で再熱されて蒸気タービン25へ導入され、蒸気タービン25を駆動した後復水器45へ戻るようになっている。
【0013】
上記排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、ボイラ本体1の後部伝熱部1c内の燃焼ガス流通路3,4を通る燃焼ガスG3の流量を制御し再熱蒸気の温度を制御するための再熱器出側蒸気温度制御装置の一例は図6に示されている。
【0014】
図6中、28は気力単独運転時に蒸気タービン出力指令PSOに対応して再熱器ガスダンパ開度指令XSを出力し得るようにした関数発生器、29はコンバインドサイクル運転時に蒸気タービン出力指令PSOに対応して再熱器ガスダンパ開度指令XCを出力し得るようにした関数発生器、30は気力単独運転時にab側へ切換って再熱器ガスダンパ開度指令XSを出力し、コンバインドサイクル運転時にac側へ切換って再熱器ガスダンパ開度指令XCを出力し得るようにした切換器である。
【0015】
31は再熱器16の出側に接続した再熱蒸気管26に接続され、再熱器16から送出された蒸気の温度を計測するようにした再熱器出側蒸気温度検出器、32は再熱器出側蒸気温度検出器31で検出した再熱器出側蒸気温度Tと予め設定した再熱器出側設定蒸気温度TOとの差をとり再熱器出側蒸気温度偏差ΔTを求める減算器、33は減算器32からの再熱器出側蒸気温度偏差ΔTを比例積分して求められた再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを出力し得るようにした比例積分調節器、34は切換器30からの再熱器ガスダンパ開度指令XS又はXCと再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを求め駆動装置19に与えると共に、信号逆変換器35で再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xに変換したうえ駆動装置21へ与えるようにした加算器である。
【0016】
上述の再熱器出側蒸気温度制御装置の関数発生器28,29には、図9、図10に示すように気力単独運転時の蒸気タービン出力指令PSOと再熱器ガスダンパ開度指令XSの関係及びコンバインドサイクル運転時の蒸気タービン出力指令PSOと再熱器ガスダンパ開度指令XCの関係が関数F1(x),F2(x)として設定されている。
【0017】
上述の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、蒸気タービン出力指令PSOが所定の値よりも低い場合には、蒸気タービン22或いは蒸気タービン22,25が駆動され、ガスタービン10は駆動されない気力単独運転が行われ、蒸気タービン出力指令PSOが所定の値よりも高い場合には、蒸気タービン22,25とガスタービン10の両方が駆動されるコンバインドサイクル運転が行われる。なお、気力単独運転時には、蒸気タービン出力指令PSOの大きさにより蒸気タービン22のみが駆動される場合と蒸気タービン22,25の両方が駆動される場合があり、コンバインドサイクル運転時には、必ず蒸気タービン22,25の両方が駆動されると共にガスタービン10が駆動される。
【0018】
而して、気力単独運転の場合は、ガスタービン10は停止している。このため、ボイラ本体1の火炉1a内へは、強圧通風機6から吐出された空気Aが、ダクト7、風箱8を通って火炉1a内へ送給され、バーナ5から火炉1a内へ噴射された燃料は、強圧通風機6からの空気Aと混合して燃焼する。
【0019】
燃料の燃焼により火炉1a内で生成した燃焼ガスG3は、火炉1a内を上昇しつつボイラ本体1の伝熱管を流れる水、蒸気を加熱し、過熱器15を流れる主蒸気を加熱し、後部伝熱部1cにおいて燃焼ガス流通路3側と4側へ分れ、燃焼ガス流通路3側を下降する燃焼ガスG3は、再熱器16内を流れる蒸気を再熱し、再熱器ガスダンパ18を通って排ガスダクト9へ流入し、燃焼ガス流通路4側を下降する燃焼ガスG3は、過熱器17内を流れる蒸気を過熱し、過熱器ガスダンパ20を通って排ガスダクト9へ流入して再熱器ガスダンパ18からのガスと合流し、一緒になって排ガスダクト9中をボイラ排ガスG4として後工程へ送給される。
【0020】
ボイラ本体1の伝熱部で生成した蒸気は、過熱器17,15を経て過熱され、過熱蒸気管23から蒸気タービン22へ送給され、蒸気タービン22を駆動して抽気され、蒸気タービン出力指令PSOが低い場合には、直ちに復水器45へ戻され、蒸気タービン出力指令PSOがある程度高い場合には再熱器16へ送給され、再熱器16で再熱されて再熱蒸気管26から中、低圧の蒸気タービン25へ送給される。又蒸気タービン22或いは蒸気タービン22,25の駆動により発電機24或いは発電機24,27が駆動される。
【0021】
一方、気力単独運転時には、切換器30はab側に切換っており、関数発生器28から出力された、蒸気タービン出力指令PSOに対応した再熱器ガスダンパ開度指令XSは、切換器30を経て加算器34へ与えられている。
【0022】
又、再熱器16で再熱されて再熱蒸気管26を送給される再熱蒸気の温度は再熱器出側蒸気温度検出器31により検出され、再熱器出側蒸気温度Tとして減算器32に与えられ、減算器32では、再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOとの差がとられて再熱器出側蒸気温度偏差ΔT(=T−TO)が求められ、該再熱器出側蒸気温度偏差ΔTは比例積分調節器33へ与えられ、比例積分されて再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが求められ、求められた再熱器ガスダンパ補正開度指令XRは加算器34へ与えられる。
【0023】
加算器34では、切換器30からの再熱器ガスダンパ開度指令XSと比例積分調節器33からの再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令X(=XS+XR)が求められ、求められた再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは、駆動装置19に与えられて駆動装置19が駆動され、再熱器ガスダンパ修正開度指令Xに対応して再熱器ガスダンパ18が所定の開度に開閉される。
【0024】
又、再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは信号逆変換器35へ与えられ逆変換されて過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xが求められ、該過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは駆動装置21に与えられる。このため、駆動装置21が駆動されて過熱器ガスダンパ20が開閉される。
【0025】
再熱器ガスダンパ18が開くと燃焼ガス流通路3を下降する燃焼ガスG3の流量が増加して再熱器16へ与えられる熱量は増加するが、過熱器ガスダンパ20は絞られるため燃焼ガス流通路4を下降する燃焼ガスG3の流量が減少して過熱器17へ与えられる熱量は減少し、再熱器ガスダンパ18が絞られると燃焼ガス流通路3を下降する燃焼ガスG3の流量が減少して再熱器16へ与えられる熱量は減少するが、過熱器ガスダンパ20は開かれるため燃焼ガス流通路4を下降する燃焼ガスG3の流量が増加して過熱器17へ与えられる熱量は増加する。又再熱器16を通る燃焼ガスG3の流量が制御されることにより、再熱器出側蒸気温度Tは所定の温度に制御される。
【0026】
再熱器ガスダンパ18を絞る場合には、過熱器ガスダンパ20を開き、再熱器ガスダンパ18を開く場合には過熱器ガスダンパ20を絞るのは、再熱器ガスダンパ18を通る燃焼ガスG3の流量を増加若しくは減少させた場合には、増加量若しくは減少量に対応して過熱器ガスダンパ20を通る燃焼ガスG3の流量を減少若しくは増加させないとボイラ全体のヒートバランスが崩れ、ボイラの運転に支障を来たす虞れがあるからである。
【0027】
なお、気力単独運転時には、蒸気タービン出力指令PSOの値によっては、蒸気タービン22のみが駆動されることもあり、この場合には蒸気タービン22から抽気された蒸気は再熱器16を通らない。
【0028】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン22,25及びガスタービン10の両方が駆動されている。すなわち、燃焼器11で生成された燃焼ガスG3はガスタービン10へ導入されてガスタービン10が駆動され、ガスタービン10により発電機12及び圧縮機13が駆動され、圧縮機13から吐出された圧縮空気は燃焼用空気として燃焼器11へ送給され、ガスタービン10から排出されたタービン排ガスG1はダクト14を経てダクト7へ送給される。このため、タービン排ガスG1は、強圧通風機6から吐出された空気Aとダクト7の中途部で合流し、混合して燃焼用ガスG2が生成され、生成した燃焼用ガスG2は、ダクト7、風箱8を通ってボイラ本体1の火炉1a内に導入される。
【0029】
一方、バーナ5から火炉1a内へ噴射された燃料は、火炉1a内へ導入された燃焼用ガスG2と混合して燃焼し、燃焼ガスG3が生成される。この燃焼ガスG3のボイラ本体1から排ガスダクト9までの流れは気力単独運転の場合と同じであり、蒸気タービン22,25の駆動により発電機24,27が駆動される。
【0030】
斯かるコンバインドサイクル運転を行う場合には、図6の切換器30は切換指令によりbc側へ切換っている。このため、蒸気タービン出力指令PSOに対応して関数発生器29から出力された再熱器ガスダンパ開度指令XCは、切換器30を経て加算器34に与えられ、又比例積分調節器33からは、再熱器出側蒸気温度検出器31で検出した再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOとの差である再熱器出側蒸気温度偏差ΔTを比例積分して求めた再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが加算器34に与えられる。
【0031】
加算器34では、切換器30からの再熱器ガスダンパ開度指令XCと比例積分調節器33からの再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令X(=XC+XR)が求められ、求められた再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは駆動装置19に与えられると共に信号逆変換器35に与えられ、信号逆変換器35では逆変換されて過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xが求められ、該過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは駆動装置21に与えられる。このため、駆動装置19,21が駆動されて再熱器ガスダンパ18及び過熱器ガスダンパ20の開度が調整され、後部伝熱部1cの燃焼ガス流通路3,4を流れる燃焼ガスG3の流量が、燃焼ガス流通路3側で増加すれば燃焼ガス流通路4側では、3側の増加量に対応して減少し、燃焼ガス流通路3側で減少すれば燃焼ガス流通路4側では、燃焼ガス流通路3側の減少量に対応して増加し、その結果、再熱器16及び過熱器17のヒートバランスが保持され、再熱器出側蒸気温度Tは所定の値に保持される。
【0032】
上記排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、例えば気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、蒸気タービン出力とガスタービン出力の合計出力を所定の値まであげる場合について、蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGの関係を示す図11を参照しつつ説明すると以下に記述したようになる。すなわち、蒸気タービン22,25の駆動による蒸気タービン出力PSが最大出力の62%の出力PS62に上昇するまでは、図11の水平線Iに沿った気力単独運転を行い、蒸気タービン出力PSが最大出力の62%の出力PS62になったら、垂線IIに示すように蒸気タービン出力PSを最大出力の62%の出力PS62に保持した状態でガスタービン10を起動してコンバインドサイクル運転を開始し、ガスタービン出力PGを最大出力の50%の出力PG50まで上昇させ、ガスタービン出力PGが最大出力の50%の出力PG50に達したら、斜線IIIに示すごとく、蒸気タービン出力PS及びガスタービン出力PGを、蒸気タービン出力PSが最大出力の75%の出力PS75になり、ガスタービン出力PGが最大出力PG100になるまで上昇させ、ガスタービン出力PGが最大出力PG100に達したら、以後は水平線IVに示すように、ガスタービン出力PGは最大出力PG100に保持したままで蒸気タービン出力PSを最大出力PS100に達するまで上昇させる。
【0033】
コンバインドサイクル運転から気力単独運転に切換える場合の手順は気力単独運転からコンバインドサイクル運転に移行する場合の手順とは逆になる。
【0034】
而して、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて気力単独運転からコンバインドサイクル運転に、或いはコンバインドサイクル運転から気力単独運転に切換える際には、蒸気タービン22,25とガスタービン10の単位時間当りの出力の変化の割合の相違を考慮すると、各タービン22,25,10の出力のバランスをとるためには、図11の線I,II,III,IV或いは線IV,III,II,Iに倣って出力を増加若しくは減少させることが望ましく、又再熱器ガスダンパ18や過熱器ガスダンパ20の開度も、実際の蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGとが図11の線II,III,IV、或いは線IV,III,III ,IIに沿いバランスを保って変更されるよう調整することが望ましい。
【0035】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置においては、
i) コンバインドサイクル運転に移行した場合も関数発生器29から出力された、蒸気タービン出力指令PSOに対応した再熱器ガスダンパ開度指令XCを基に再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを求めると共に過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xを求め、再熱器ガスダンパ修正開度指令Xにより再熱器ガスダンパ18の開度を調整し、過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xにより過熱器ガスダンパ20の開度を調整しているだけであるため、実際の蒸気タービン出力PSやガスタービン出力PGが考慮されず、再熱器出側蒸気温度Tを所定の温度に保持するのが難しい、
ii) 蒸気タービン22,25とガスタービン10では、単位時間当りの出力の増減割合である負荷追従性能が異なるが、従来のように負荷追従性能の相違を考慮しない場合には、各タービン22,25,10の実際の運転状態が考慮されず、従って、コンバインドサイクル運転時には、再熱器出側蒸気温度Tはなかなか安定せず具合が悪い、
iii) i)、ii)により蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGのバランスが取りにくく、各タービン22,25,10が安定した定格出力に達するまでに時間が掛かる、
等の問題があった。
【0036】
本発明は、上述の実情に鑑み、コンバインドサイクル運転を行う際に蒸気タービン22,25及びガスタービン10の実際の運転状態を考慮し、蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGがバランスを保ちつつ迅速且つ確実に所定の出力に達し、しかも出力が安定して維持できるよう再熱器出側蒸気温度Tを制御すること及び気力単独運転からコンバインドサイクル運転への切換え、或いはコンバインドサイクル運転から気力単独運転への切換えを円滑に行い得るようにすることを目的としてなしたものである。
【0037】
【課題を解決するための手段】
本発明は、火炉1aで生じた燃焼ガスG3が流通し得る後部伝熱部1cを前後2つの燃焼ガス流通路3,4に仕切ると共に一方の燃焼ガス流通路3又は4内に再熱器16が配置され、他方の燃焼ガス流通路4又は3内に過熱器17が配置されたボイラ本体1と、
ボイラ本体1における燃焼ガス流通路3又は4の再熱器16よりも燃焼ガスG3流れ方向下流側に配置された開閉可能な再熱器ガスダンパ18と、
ボイラ本体1における燃焼ガス流通路4又は3の過熱器17よりも燃焼ガスG3流れ方向下流側に配置され且つ前記再熱器ガスダンパ18が開く場合には絞られ、絞られる場合には開くようにした開閉可能な過熱器ガスダンパ20と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時にボイラ本体1の過熱器17で生成された過熱蒸気により駆動されると共に発電機24を駆動し得るようにした蒸気タービン22と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に、前記蒸気タービン22から抽気された後ボイラ本体1の再熱器16で生成された再熱蒸気により駆動されると共に発電機27を駆動し得るようにした蒸気タービン25と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されると共に発電機12を駆動し得るようにしたガスタービン10と、
気力単独運転時には空気Aを、又コンバインドサイクル運転時には空気Aとガスタービン10から排出されたタービン排ガスG1が混合して生成された燃焼用ガスG2を、ボイラ本体1の火炉1aへ送給し得るようにしたダクト7と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン22或いは25、又は蒸気タービン22,25の駆動により生じた蒸気タービン出力PSに対応してガスタービン出力指令PGOを出力し得るようにした関数発生器36と、
該関数発生器36からのガスタービン出力指令PGOとガスタービン10の駆動により生じたガスタービン出力PGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器37と、
該比率演算器37からのガスタービン出力比αに対応して係数βを出力し得るようにした関数発生器38と、
蒸気タービン出力指令PSOに対応して基準再熱器ガスダンパ開度指令XA,XBを出力し得るようにした関数発生器40,41と、
両関数発生器40,41からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XA,XBの差をとってガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXを求める減算器42と、
該減算器42からのガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXと前記関数発生器38からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGを求める掛算器43と、
再熱器16で再熱された蒸気の温度を検出するための再熱器出側蒸気温度検出器31と、
該再熱器出側蒸気温度検出器31からの再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOの差をとって再熱器出側蒸気温度偏差ΔTを求める減算器32と、
該減算器32からの再熱器出側蒸気温度偏差ΔTを処理して再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを求める調節器33と、
前記関数発生器40からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XAと掛算器43からのガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGと前記調節器33からの再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを求め前記再熱器ガスダンパ18を開閉する駆動装置19へ与える加算器44と、
該加算器44からの再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを逆変換して過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xを求め前記過熱器ガスダンパ20を開閉する駆動装置21へ与える信号逆変換器35と、
を備えて成るものである。
【0038】
又、本発明では、関数発生器38と掛算器43との間に変化率制御器39を設けると良い。
【0039】
【作用】
気力単独運転時には、蒸気タービン出力指令PSOに対応して関数発生器40から出力される基準再熱器ガスダンパ開度指令XAが加算器44へ与えられ、又再熱器出側蒸気温度検出器31で検出した再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOの差である再熱器出側蒸気温度偏差ΔTは調節器33で処理され、再熱器ガスダンパ補正開度指令XRとして加算器44へ与えられ、加算器44では基準再熱器ガスダンパ開度指令XAと再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが加算されて再熱器ガスダンパ修正開度指令Xが求められ、該指令Xは駆動装置19に与えられて駆動装置19が駆動され、再熱器ガスダンパ18が開かれ、或いは絞られる。又再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは信号逆変換器35で逆変換されて過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xとなり駆動装置21へ与えられ、駆動装置21が駆動されて過熱器ガスダンパ20が絞られ、或いは開かれる。このためボイラ本体1における後部伝熱部1cを流通する燃焼ガスG3の流量が調整され、再熱器出側蒸気温度Tは所定の温度に制御される。
【0040】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン出力PSに対応したガスタービン出力指令PGOとガスタービン出力PGの比をとってガスタービン出力比αが求められ、該比αから係数βが求められ、一方、蒸気タービン出力指令PSOに対応して関数発生器40,41から出力された基準再熱器ガスダンパ開度指令XA,XBの差をとってガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXが求められ、掛算器43で偏差ΔXに前記係数βを掛けてガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGが求められ、加算器44では前記関数発生器40からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XAと、掛算器43からのガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGと、調節器33からの再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが加算されて再熱器ガスダンパ修正開度指令Xが求められ、該指令Xを基に再熱器ガスダンパ18が開かれ、或いは絞られ、又再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは信号逆変換器35で逆変換されて過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xが求められ、該指令1−Xを基に過熱器ガスダンパ20が絞られ、或いは開かれる。このようにコンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン出力PS及びガスタービン出力PGを考慮して再熱器出側蒸気温度Tの制御を行っているため、蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGは予め定めた関係を保持でき、従って定常運転時はもとより例えば気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力PS、ガスタービン出力PGをあげて行くような過渡的な場合においても、再熱器出側蒸気温度Tの制御を正確且つ確実にしかも安定して制御することができる。
【0041】
係数βを変化率制限器39を通して掛算器43に与える場合には、蒸気タービン出力PS或いはガスタービン出力PGの単位時間当りの変化率を押えることができ、再熱器ガスダンパ18及び過熱器ガスダンパ20の開閉をゆっくりと行うことができるため、より一層安定した再熱器出側蒸気温度Tの制御を行うことができる。
【0042】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
【0043】
図1〜図5は本発明の一実施例で、再熱器出側蒸気温度制御装置が適用される排気再燃型コンバインドサイクルプラント自体は、図7に示すプラントと全く同じである。而して、本実施例においては、蒸気タービン22、或いは蒸気タービン22,25の駆動により生じた蒸気タービン出力PSは発電機24、或いは発電機24,27を介して検出し得るようになっており、ガスタービン10の駆動により生じたガスタービン出力PGは発電機12を介して検出し得るようになっている。
【0044】
本実施例における再熱器出側蒸気温度制御装置を図1により説明すると、図中、36は蒸気タービン22、或いは蒸気タービン22,25からの蒸気タービン出力PSに対応してガスタービン出力指令PGOを出力し得るようにした関数発生器、37は関数発生器36からのガスタービン出力指令PGOによりガスタービン10からのガスタービン出力PGを除算してガスタービン出力比αを求める比率演算器、38は比率演算器37からのガスタービン出力比αに対応した非線形補償係数βを出力する関数発生器、39は関数発生器38から与えられる非線形補償係数βの単位時間当りの変化率が予め定めた所定の変化率よりも大きい場合にその変化率を制限して非線形補償係数βを出力し得るようにした変化率制限器である。
【0045】
40は蒸気タービン出力指令PSOが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン22、或いは蒸気タービン22,25の駆動に伴い必要となる、蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XAを出力し、蒸気タービン出力指令PSOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン22,25を駆動したと仮定した場合に必要となる、蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XAを出力する関数発生器、41は気力単独運転時には蒸気タービン22、或いは蒸気タービン22,25の駆動に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン22,25の駆動に伴い必要となる、蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XBを出力する関数発生器、42は関数発生器41,40からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XBと基準再熱器ガスダンパ開度指令XAの差をとってガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXを求める減算器、43は減算器42からのガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXに関数発生器38から変化率制限器39を介して与えられた非線形補償係数βを掛けてガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGを求める掛算器、44は関数発生器40からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XAと、掛算器43からのガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGと、従来の場合と同様、減算器32で求められた再熱器出側蒸気温度偏差ΔTに対応して比例積分調節器33から与えられた再熱器ガスダンパ補正開度指令XRとを加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを求める加算器であり、加算器44で求めた再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは再熱器ガスダンパ18の駆動装置19に与え得るようになっていると共に、信号逆変換器35に与え得るようになっており、信号逆変換器35からの過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは、過熱器ガスダンパ20の駆動装置21に与え得るようになっている。
【0046】
再熱蒸気管26に接続した再熱器出側蒸気温度検出器31から減算器32を経て比例積分調節器33に至る経路は従来の場合と全く同じである。
【0047】
上述の再熱器出側蒸気温度制御装置の関数発生器36,38,40,41には、図2、図3、図4、図5に示すごとき関数F3(x)、F4(x)、F5(x)、F6(x)が設置してある。
【0048】
而して、図2に示す関数F3(x)は、コンバインドサイクル運転を行う際に、各タービン22,25,10の出力のバランスや負荷追従性の相違を考慮して決定した、蒸気タービン出力PSと、蒸気タービン出力PSに対応したガスタービン出力指令PGOとの関係を表わすものである。
【0049】
図3に示す関数F4(x)は、ガスタービン出力指令PGOと実際のガスタービン出力PGの比であるガスタービン出力比α=PG/PGOと、該出力比αにより定まる非線形補償係数βの関係を表わすものである。
【0050】
図4に示す関数F5(x)は、蒸気タービン出力指令PSOと、該蒸気タービン出力指令PSOが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン22或いは蒸気タービン22,25の駆動に伴い必要となる、再熱器出側蒸気温度Tを所定の温度にするための基準再熱器ガスダンパ開度指令XAの関係を表わすと共に、蒸気タービン出力指令PSOと、該蒸気タービン出力指令PSOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン22,25のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、再熱器出側蒸気温度Tを所定の温度にするための基準再熱器ガスダンパ開度指令XAの関係を表わすものである。
【0051】
図5に示す関数F6(x)は、蒸気タービン出力指令PSOと、気力単独運転時には蒸気タービン22、或いは蒸気タービン22,25の運転に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン22,25及びガスタービン10の駆動に伴い必要となる、再熱器出側蒸気温度Tを所定の温度にするための基準再熱器ガスダンパ開度指令XBの関係を表わすものである。
【0052】
各関数F3(x)〜F6(x)は、試運転等により再熱器出側蒸気温度Tをチェックしながら、理論的、経験的に決定される。
【0053】
なお、図2中、PS62は蒸気タービン22,25の出力を合計した出力である最大出力PS100の62%の出力、PS75は同最大出力PS100の75%の出力、PGO50はガスタービン出力指令PGOの最大出力指令PGO100の50%の出力指令を表わしている。
【0054】
次に、本実施例の作動について図7をも参照しつつ説明する。
【0055】
蒸気タービン22或いは蒸気タービン22,25が駆動されガスタービン10が駆動されない気力単独運転時には、所定の値の蒸気タービン出力指令PSOが関数発生器40,41に与えられる。
【0056】
このため、関数発生器40からは、蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XAが出力されて加算器44及び減算器42に与えられ、関数発生器41からは蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XBが出力されて減算器42に与えられ、減算器42では基準再熱器ガスダンパ開度指令XBとXAの差がとられてガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔX(=XB−XA)が求められるが、気力単独運転の場合はXB=XAであるため、ガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔX=0となり、減算器42からは信号が出力されることはない。
【0057】
一方、蒸気タービン22或いは蒸気タービン22,25の出力は、発電機24或いは発電機24,27を介して関数発生器36に与えられるが、気力単独運転時には、関数発生器36からは何等指令が出力されない。又ガスタービン10は駆動されていないため、発電機12からはガスタービン出力PGは出力されず、比率演算器37で演算されるガスタービン出力比PG/PGO=0/0=0であり、関数発生器38からも何等指令は出力されない(β=0)。従って、掛算器43では、ガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XG=0となり、掛算器43から指令が出力されることはない。
【0058】
一方、再熱器16で再熱されて再熱蒸気管26を送給される再熱蒸気の温度は再熱器出側蒸気温度検出器31により検出され、再熱器出側蒸気温度Tとして減算器32へ与えられ、減算器32では、再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOとの差がとられて再熱器出側蒸気温度偏差ΔTが求められ、求められた再熱器出側蒸気温度偏差ΔTは比例積分調節器33で比例積分されて再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが求められ、該再熱器ガスダンパ補正開度指令XRは加算器44へ与えられる。
【0059】
加算器44では、関数発生器40からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XAと比例積分調節器33からの再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが加算されて再熱器ガスダンパ修正開度指令X(=XA+XR)が求められ、求められた再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは、駆動装置19及び信号逆変換器35へ与えられる。
【0060】
このため、駆動装置19が駆動されて再熱器ガスダンパ18が所定の開度に調整され、又信号逆変換器35では再熱器ガスダンパ修正開度指令Xが逆変換されて過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xが求められ、求められた過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは駆動装置21へ与えられ、駆動装置21が駆動されて過熱器ガスダンパ20が所定の開度に調整される。
【0061】
例えば、蒸気タービン出力指令PSOが高くなって再熱器ガスダンパ18がある角度だけ開いた場合には、この開いた角度によって増加する再熱器ガスダンパ18を流れる燃焼ガスG3の単位時間当りの流量分だけ、過熱器ガスダンパ20を流れる燃焼ガスG3の単位時間当りの流量が減少するよう、過熱器ガスダンパ20は絞られ、逆に蒸気タービン出力指令PSOが下降して再熱器ガスダンパ18が絞られた場合には、絞られた角度によって減少する再熱器ガスダンパ18を流れる燃焼ガスG3の単位時間当りの流量分だけ過熱器ガスダンパ20を流れる燃焼ガスG3の単位時間当りの流量が増加するよう、過熱器ガスダンパ20は開くことになる。従ってボイラ本体1における後部伝熱部1cの燃焼ガス流通路3,4を下降する燃焼ガスG3の流量は蒸気タービン出力指令PSOに対応して所定の流量に調整され、再熱器出側蒸気温度Tは再熱器出側設定蒸気温度TOになるよう制御される。
【0062】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン22,25及びガスタービン10が駆動されている。このため、蒸気タービン22,25の出力は、発電機24,27を介し蒸気タービン出力PSとして関数発生器36に与えられ、ガスタービン10の出力は、発電機12を介しガスタービン出力PGとして比率演算器37へ与えられる。
【0063】
而して、関数発生器36からは、図2に示すごとき、蒸気タービン出力PSに対応したガスタービン出力指令PGOが出力されて比率演算器37へ与えられ、比率演算器37では、ガスタービン10からのガスタービン出力PGがガスタービン出力指令PGOにより除算されてガスタービン出力比αが求められ、求められた出力比αは関数発生器38へ与えられる。
【0064】
関数発生器38では、図3に示すごとく、ガスタービン出力比αに対応して、すなわち、ガスタービン出力指令PGOと実際に発生したガスタービン出力PGの差に対応して非線形補償係数βが求められ、該非線形補償係数βは変化率制限器39を介して掛算器43へ与えられる。変化率制限器39においては、単位時間当りの変化率は予め定められているため、非線形補償係数βは急激に変化することはない。
【0065】
一方、蒸気タービン出力指令PSOは関数発生器40,41へ与えられており、関数発生器40からは、蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XAが出力されて加算器44及び減算器42に与えられ、関数発生器41からは、蒸気タービン出力指令PSOに対応した基準再熱器ガスダンパ開度指令XBが出力されて減算器42へ与えられている。
【0066】
このため減算器42では、基準再熱器ガスダンパ開度指令XBとXAの差がとられてガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔX(=XB−XA)が求められ、求められたガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXは掛算器43へ与えられ、掛算器43では、ガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差ΔXに非線形補償係数βが掛けられて、ガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XG(=β・ΔX)が求められ、該ガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGは加算器44に与えられる。
【0067】
加算器44では、関数発生器36からの基準再熱器ガスダンパ開度指令XAと、掛算器43からのガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGと、従来の場合と同様再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOとの差である再熱器出側蒸気温度偏差ΔTを比例積分調節器33で比例積分することにより得られた再熱器ガスダンパ補正開度指令XRを加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令X(=XA+XG+XR)が求められ、求められた再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは駆動装置19に与えられると共に信号逆変換器35にも与えられ、信号逆変換器35で再熱器ガスダンパ修正開度指令Xを逆変換することにより得られた過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは駆動装置21に与えられる。
【0068】
このため、気力単独運転の場合と同様、駆動装置19は再熱器ガスダンパ修正開度指令Xにより駆動されて再熱器ガスダンパ18が所定の開度に調整され、駆動装置21は、過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xにより駆動されて過熱器ガスダンパ20が所定の開度に調整される。
【0069】
例えば、蒸気タービン出力指令PSOが高くなって再熱器ガスダンパ18が開いた場合は、この開いた角度に対応して過熱器ガスダンパ20が絞られ、逆に蒸気タービン出力指令PSOが低くなって再熱器ガスダンパ18が絞られた場合には、この絞られた角度に対応して過熱器ガスダンパ20が開くのは、気力単独運転時と同じである。このため、ボイラ本体1における後部伝熱部1cの燃焼ガス流通路3,4を下降する燃焼ガスG3の流量は、蒸気タービン出力指令PSO、ガスタービン出力指令PGOのみならず実際の蒸気タービン出力PS、ガスタービン出力PGを基に制御されることになり、従って、コンバインドサイクル運転時に、蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGは図11に示すように予め定めた所定の関係を保持でき、再熱器出側蒸気温度Tは、実際の蒸気タービン出力PS、ガスタービン出力PGに対応して正確で安定した状態に制御される。
【0070】
本実施例において気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、ガスタービン出力PGや蒸気タービン出力PSを定常運転状態まで上昇させる際にも、再熱器ガスダンパ18、過熱器ガスダンパ20は蒸気タービン出力指令PSOのみを基準とするのではなく、実際の蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGを基に図11の線II、III、IVに示すように制御する。すなわち、検出された蒸気タービン出力PSが、例えば蒸気タービン22,25夫々の定格出力を合計した最大出力PS100の62%よりも少ない出力PS62以下の場合には、関数発生器36からガスタービン出力指令PGOは出力されないが、図2に示すように、蒸気タービン出力PSが最大出力PS100の62%の出力に達すると、蒸気タービン出力PSはPS62に保持されたまま、ガスタービン10が起動され、ガスタービン10の出力は発電機12を介しガスタービン出力PGとして比率演算器37へ与えられる。
【0071】
このため比率演算器37では、通常のコンバインドサイクル運転時と同様にしてガスタービン出力PGが関数発生器36からのガスタービン出力指令PGOにより除算されてガスタービン出力比αが求められ、求められたガスタービン出力比αは関数発生器38へ与えられ、関数発生器38では、ガスタービン出力比αに対応した非線形補償係数βが求められ、該非線形補償係数βは掛算器43へ与えられる。該係数βは、ガスタービン出力PGの増加に従い経時的に大きくなる。
【0072】
一方、蒸気タービン出力指令PSOが最大出力PS100の62%の出力に相当している場合には、蒸気タービン出力指令PSOに基づいて関数発生器40,41から出力される基準再熱器ガスダンパ開度指令XA,XBは変化せず一定である。このため、掛算器43からは非線形補償係数βの変化に従い比例して変化するガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGが出力されて加算器44に与えられ、又再熱器出側蒸気温度Tと再熱器出側設定蒸気温度TOが等しくない場合には、比例積分調節器33からの再熱器ガスダンパ補正開度指令XRが加算器44に与えられる。このため、加算器44で求められて駆動装置19及び信号逆変換器35に与えられる再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは時間の経過に従い徐々に大きくなり、駆動装置19により開閉される再熱器ガスダンパ18の開度は徐々に大きくなる。又信号逆変換器35から出力される過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは徐々に小さくなり、駆動装置21により開閉される過熱器ガスダンパ20の開度は徐々に絞られる。
【0073】
而して、ガスタービン出力PGの増加に伴い、再熱器ガスダンパ18が徐々に開き、過熱器ガスダンパ20が徐々に絞られると、燃焼ガス流通路3を通過する燃焼ガスG3の流量は徐々に増加し、燃焼ガス流通路4を通過する燃焼ガスG3の流量は徐々に減少するが、この場合も蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGは予め定められた関係を保持している。従って、コンバインドサイクル運転を開始してガスタービン出力PGをあげて行くような過渡的な場合においても、再熱器出側蒸気温度Tを所定の温度にする制御を正確に且つ安定して行うことができる。
【0074】
図2において、ガスタービン出力指令PGOがPGO50に達すると、次いで蒸気タービン出力PSをPS62からPS75まで上昇させつつ、蒸気タービン出力PSに対応してガスタービン出力指令PGOをPGO50からPGO100まであげる制御が行われるが、この場合には、蒸気タービン出力指令PSO、ガスタービン出力指令PGO、蒸気タービン出力PS、ガスタービン出力PGは経時的に上昇し、基準再熱器ガスダンパ開度指令XA,XB、ガスタービン出力比α、非線形補償係数βも経時的に変化し、徐々に大きくなる。このため、再熱器ガスダンパ18を更に開くための再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは更に大きくなり、過熱器ガスダンパ20を絞る過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは徐々に小さくなる結果、燃焼ガス流通路3も下降する燃焼ガスG3の流量は益々増加し、燃焼ガス流通路4を下降する燃焼ガスG3の流量は増々減少する。而して、この場合にも蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGは予め定めた関係を保持しているため、再熱器出側蒸気温度Tの制御を安定して確実に行うことができる。
【0075】
図2において、蒸気タービン出力PSがPS75に達し、ガスタービン出力指令PGOがPGO100に達すると、ガスタービン出力指令PGOはPGO100のままで、蒸気タービン出力PSがPS100まで上昇するが、この場合には、蒸気タービン出力指令PSO、蒸気タービン出力PSの上昇に伴い、再熱器ガスダンパ18を開くための再熱器ガスダンパ修正開度指令Xは徐々に大きくなり、過熱器ガスダンパ20を絞る過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xは徐々に小さくなる。而して、この場合も、上述した各場合と同様、再熱器出側蒸気温度Tは安定して確実に所定の温度に制御される。
【0076】
本実施例で変化率制限器39を設けているのは次のような理由による。すなわち、蒸気タービン出力PS、ガスタービン出力PGのうちの何れかが、何等かの原因で急激に変化したような場合には、ガスタービン出力指令PGO延いてはガスタービン出力比αが急激に変化し、その結果、非線形補償係数βも急激に変化する。しかるに、非線形補償係数βが急激に変化すると掛算器43から出力されるガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGも急激に変化するため、再熱器ガスダンパ18や過熱器ガスダンパ20も急激に変化し、燃焼ガス流通路3,4を通る燃焼ガスG3の流量が急激に増減し、再熱器出側蒸気温度Tがなかなか所定の温度に落着かない虞れがある。しかるに変化率制限器39を設ければ、関数発生器38から出力される非線形補償係数βが急激に変化しても変化率制限器39から出力される非線形補償係数βは単位時間当りに徐々に変化し、掛算器43から出力されるガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令XGも徐々に変化するため、加算器44から出力される再熱器ガスダンパ修正開度指令X、信号逆変換器35から出力される過熱器ガスダンパ修正開度指令1−Xも徐々に変化する。従って、再熱器ガスダンパ18、過熱器ガスダンパ20の開度も徐々に調整され、燃焼ガス流通路3,4を流通する燃焼ガスG3の流量が急激に変化することがなく、より一層安定して再熱器出側蒸気温度の制御を行うことができる。
【0077】
上述のごとく、本実施例では、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、定常的なコンバインドサイクル運転時はもとより、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力PS、ガスタービン出力PGを所定の値まで上昇させる過渡的な場合にも、蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGを図11の線II、III、IVに示す望ましい蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGの関係を保持しつつ、後部伝熱部1cの燃焼ガス流通路3,4を流通する燃焼ガスG3の流量を制御でき、延いては再熱器出側蒸気温度Tを所定の温度に安定して且つ確実に制御することができる。
【0078】
なお、本発明の実施例においては、過渡的な状態として気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換える場合について説明したが、コンバインドサイクル運転から気力単独運転へ切換える場合も適用できること(この場合には、気力単独運転からコンバインドサイクル運転へ切換える場合とは逆に制御が行われる)、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【0079】
【発明の効果】
本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置によれば、請求項1の場合には、定常的なコンバインドサイクル運転の場合はもとより気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換える場合やコンバインドサイクル運転から気力単独運転に切換える過渡的な場合も含めて、蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGの関係を所定の関係に保持することができ、従って再熱器出側蒸気温度Tを正確且つ安定して所定の温度に制御することができ、請求項2の場合には再熱器出側蒸気温度Tの制御をより一層正確且つ安定して行うことができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置の一実施例のブロック図である。
【図2】図1の関数発生器36に設定される蒸気タービン出力PSとガスタービン出力指令PGOとの関係を表わすグラフである。
【図3】図1の関数発生器38に設定されるガスタービン出力比PG/PGO=αと非線形補償係数βの関係を表わすグラフである。
【図4】図1の関数発生器40に設定される蒸気タービン出力指令PSOと基準再熱器ガスダンパ開度指令XAの関係を表わすグラフである。
【図5】図1の関数発生器41に設定される蒸気タービン出力指令PSOと基準再熱器ガスダンパ開度指令XBの関係を表わすグラフである。
【図6】従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置の一例のブロック図である。
【図7】排気再燃型コンバインドサイクルプラントの一般的な概略配置図である。
【図8】図7の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける蒸気の流れを示す系統図である。
【図9】図6の関数発生器28に設定される気力単独運転時の蒸気タービン出力指令PSOと再熱器ガスダンパ開度指令XSとの関係を表わすグラフである。
【図10】図6の関数発生器29に設定するコンバインドサイクル運転時の蒸気タービン出力指令PSOと再熱器ガスダンパ開度指令XCの関係を表わすグラフである。
【図11】排気再燃型コンバインドサイクルプラントのコンバインドサイクル運転時における蒸気タービン出力PSとガスタービン出力PGの関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
1 ボイラ本体
1a 火炉
1c 後部伝熱部
3 燃焼ガス流通路
4 燃焼ガス流通路
10 ガスタービン
12 発電機
16 再熱器
17 過熱器
18 再熱器ガスダンパ
19 駆動装置
20 過熱器ガスダンパ
21 駆動装置
22 蒸気タービン
24 発電機
25 蒸気タービン
27 発電機
31 再熱器出側蒸気温度検出器
32 減算器
33 比例積分調節器(調節器)
35 信号逆変換器
36 関数発生器
37 比率演算器
38 関数発生器
39 変化率制限器
40 関数発生器
41 関数発生器
42 減算器
43 掛算器
44 加算器
A 空気
G1 タービン排ガス
G2 燃焼用ガス
G3 燃焼ガス
PSO 蒸気タービン出力指令
PGO ガスタービン出力指令
PS 蒸気タービン出力
PG ガスタービン出力
T 再熱器出側蒸気温度
TO 再熱器出側設定蒸気温度
ΔT 再熱器出側蒸気温度偏差
XR 再熱器ガスダンパ補正開度指令
X 再熱器ガスダンパ修正開度指令
1−X 過熱器ガスダンパ修正開度指令
α ガスタービン出力比
β 非線形補償係数(係数)
XA 基準再熱器ガスダンパ開度指令
XB 基準再熱器ガスダンパ開度指令
ΔX ガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差
XG ガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令
Claims (2)
- 火炉(1a)で生じた燃焼ガス(G3)が流通し得る後部伝熱部(1c)を前後2つの燃焼ガス流通路(3)(4)に仕切ると共に一方の燃焼ガス流通路(3)又は(4)内に再熱器(16)が配置され、他方の燃焼ガス流通路(4)又は(3)内に過熱器(17)が配置されたボイラ本体(1)と、
ボイラ本体(1)における燃焼ガス流通路(3)又は(4)の再熱器(16)よりも燃焼ガス(G3)流れ方向下流側に配置された開閉可能な再熱器ガスダンパ(18)と、
ボイラ本体(1)における燃焼ガス流通路(4)又は(3)の過熱器(17)よりも燃焼ガス(G3)流れ方向下流側に配置され且つ前記再熱器ガスダンパ(18)が開く場合には絞られ、絞られる場合には開くようにした開閉可能な過熱器ガスダンパ(20)と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時にボイラ本体(1)の過熱器(17)で生成された過熱蒸気により駆動されると共に発電機(24)を駆動し得るようにした蒸気タービン(22)と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に、前記蒸気タービン(22)から抽気された後ボイラ本体(1)の再熱器(16)で生成された再熱蒸気により駆動されると共に発電機(27)を駆動し得るようにした蒸気タービン(25)と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されると共に発電機(12)を駆動し得るようにしたガスタービン(10)と、
気力単独運転時には空気(A)を、又コンバインドサイクル運転時には空気(A)とガスタービン(10)から排出されたタービン排ガス(G1)が混合して生成された燃焼用ガス(G2)を、ボイラ本体(1)の火炉(1a)へ送給し得るようにしたダクト(7)と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン(22)或いは(25)、又は蒸気タービン(22)(25)の駆動により生じた蒸気タービン出力(PS)に対応してガスタービン出力指令(PGO)を出力し得るようにした関数発生器(36)と、
該関数発生器(36)からのガスタービン出力指令(PGO)とガスタービン(10)の駆動により生じたガスタービン出力(PG)との比をとってガスタービン出力比(α)を求める比率演算器(37)と、
該比率演算器(37)からのガスタービン出力比(α)に対応して係数(β)を出力し得るようにした関数発生器(38)と、
蒸気タービン出力指令(PSO)に対応して基準再熱器ガスダンパ開度指令(XA)(XB)を出力し得るようにした関数発生器(40)(41)と、
両関数発生器(40)(41)からの基準再熱器ガスダンパ開度指令(XA)(XB)の差をとってガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差(ΔX)を求める減算器(42)と、
該減算器(42)からのガスタービン駆動基準再熱器ガスダンパ開度偏差(ΔX)と前記関数発生器(38)からの係数(β)を掛けてガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令(XG)を求める掛算器(43)と、
再熱器(16)で再熱された蒸気の温度を検出するための再熱器出側蒸気温度検出器(31)と、
該再熱器出側蒸気温度検出器(31)からの再熱器出側蒸気温度(T)と再熱器出側設定蒸気温度(TO)の差をとって再熱器出側蒸気温度偏差(ΔT)求める減算器(32)と、
該減算器(32)からの再熱器出側蒸気温度偏差(ΔT)を処理して再熱器ガスダンパ補正開度指令(XR)を求める調節器(33)と、
前記関数発生器(40)からの基準再熱器ガスダンパ開度指令(XA)と掛算器(43)からのガスタービン駆動補正再熱器ガスダンパ開度指令(XG)と前記調節器(33)からの再熱器ガスダンパ補正開度指令(XR)を加算して再熱器ガスダンパ修正開度指令(X)を求め前記再熱器ガスダンパ(18)を開閉する駆動装置(19)へ与える加算器(44)と、
該加算器(44)からの再熱器ガスダンパ修正開度指令(X)を逆変換して過熱器ガスダンパ修正開度指令(1−X)を求め前記過熱器ガスダンパ(20)を開閉する駆動装置(21)へ与える信号逆変換器(35)と、
を備えてなることを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置。 - 関数発生器(38)と掛算器(43)との間に変化率制限器(39)を設けた請求項1に記載の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおける再熱器出側蒸気温度制御装置。
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