JP3845905B2 - 排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置 - 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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボイラによる発電プラントは、図５に示されるように、ボイラ本体１において燃料の燃焼を行うと共に、給水ポンプ２によって圧送される給水を高圧給水加熱器３を介してボイラ本体１へ導き、加熱して蒸気を発生させ、該蒸気を蒸気タービン４へ供給して蒸気タービン発電機５を駆動し発電を行い、該蒸気タービン発電機５を駆動した後の蒸気の一部を前記高圧給水加熱器３へ導き、前記ボイラ本体１へ供給される給水を加熱するようになっているが、近年、図５に示されるような既設のプラントを改造し、図６に示される如く、熱効率の向上を図った排気再燃型コンバインドサイクルプラントとする試みが行われている。
【０００３】
前記排気再燃型コンバインドサイクルプラントは、燃焼器６から送給される燃焼ガスにより駆動され且つガスタービン発電機７と圧縮機８を駆動するガスタービン９と、該ガスタービン９からの高温の排ガスを所要温度まで温度降下させボイラ本体１へ導く風道蒸発器１０と、前記高圧給水加熱器３と並列に設けられ且つボイラ本体１から排出される排ガスによって給水の一部を加熱するガス高圧給水加熱器１１とを追加装備してなる構成を有している。
【０００４】
図６に示される排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、前記燃焼器６に噴射された燃料が圧縮機８から送給される圧縮空気と混合して燃焼し、該燃焼器６からの燃焼ガスがガスタービン９へ供給されて、前記圧縮機８とガスタービン発電機７が駆動され発電が行われ、該ガスタービン発電機７を駆動した後のガスタービン９の排ガスが風道蒸発器１０において所要温度まで温度降下されてボイラ本体１へ導かれ、該ボイラ本体１において燃料の燃焼用ガスとして燃焼に供され、更に、前記ボイラ本体１から排出される排ガスがガス高圧給水加熱器１１へ導入され、該ガス高圧給水加熱器１１において前記排ガスにより給水の一部が加熱され、高圧給水加熱器３において蒸気タービン４からの蒸気によって加熱された給水と合流されて前記ボイラ本体１へ導かれ、蒸気化されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如き排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、機器構成の簡略化並びに経済性の面等から、高圧給水加熱器３の一個の流量調整弁１２の開度を適宜調整することにより、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御することが望まれているが、前記ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御するための具体的な手段は確立されていないのが現状であった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２の開度調整により、該高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御し得る排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガスタービン９の排ガスをボイラ本体１において燃料の燃焼用ガスとして使用すると共に、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１とによりボイラ本体１への給水を加熱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におけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置であって、
ボイラ負荷指令１９に基づきガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５を出力する関数発生器２４と、
ボイラ負荷指令１９に基づき高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７を出力する関数発生器２６と、
前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差を求め、出口給水温度偏差２９を出力する減算器２８と、
高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差を求め、流量設定値偏差３３を出力する減算器３２と、
前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９を比例積分処理して高圧給水加熱器３の給水流量補正値を求め、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値をそのまま補正指令３５として出力する一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３を補正指令３５として出力する低信号制限器付比例積分調節器３４と、
前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５を加え、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７を出力する加算器３６と、
前記高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差を求め、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を出力する減算器３８と、
該減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を比例積分処理して前記高圧給水加熱器３の流量調整弁１２へ開度指令２１を出力する比例積分調節器４０と
を備えた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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置にかかるものである。
【０００９】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１０】
【００１１】
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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置においては、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２４においてガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５が求められて減算器２８へ出力され、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２６において高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７が求められて減算器３２と加算器３６へ出力され、減算器２８において前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差が求められ、出口給水温度偏差２９が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、減算器３２において前記高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差が求められ、流量設定値偏差３３が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、該低信号制限器付比例積分調節器３４において前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて高圧給水加熱器３の給水流量補正値が求められ、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値がそのまま補正指令３５として加算器３６へ出力される一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられ、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７が減算器３８へ出力され、該減算器３８において前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差が求められ、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分調節器４０へ出力され、該比例積分調節器４０において前記減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分処理されて流量調整弁１２へ開度指令２１が出力され、該開度指令２１に応じて流量調整弁１２の開度が調節され、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量が調整され、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度が出口給水温度設定値２５となるように制御される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１３】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、１３は給水ポンプ２の吐出流量１４を検出する流量検出器、１５はガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６を検出する流量検出器、１７はガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８を検出する温度検出器、２０は前記流量検出器１３で検出された給水ポンプ２の吐出流量１４と、前記流量検出器１５で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８と、ボイラ負荷指令（ＭＷＤ）１９とに基づき、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２に対して開度指令２１を出力する制御器である。
【００１４】
前記制御器２０は、図２に示す如く、前記流量検出器１３で検出された給水ポンプ２の吐出流量１４と、前記流量検出器１５で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６との差を求め、高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３を出力する減算器２２と、
ボイラ負荷指令１９に基づきガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５を求めて出力する関数発生器２４と、
ボイラ負荷指令１９に基づき高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７を求めて出力する関数発生器２６と、
前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差を求め、出口給水温度偏差２９を出力する減算器２８と、
蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気前には０［ｔｏｎ／ｈ］を高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として出力する（ａ側に切り換えられる）一方、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気後にはα［ｔｏｎ／ｈ］を高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として出力する（ｂ側に切り換えられる）切換器３０と、
該切換器３０から出力される高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差を求め、流量設定値偏差３３を出力する減算器３２と、
前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９を比例積分処理して高圧給水加熱器３の給水流量補正値を求め、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値をそのまま補正指令３５として出力する一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３を補正指令３５として出力する低信号制限器付比例積分調節器３４と、
前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５を加え、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７を出力する加算器３６と、
前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差を求め、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を出力する減算器３８と、
該減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を比例積分処理して前記流量調整弁１２へ開度指令２１を出力する比例積分調節器４０と
を備えてなる構成を有している。
【００１５】
尚、前記関数発生器２４には、図３に示されるような関数Ｆ1（ｘ）が入力されており、該関数Ｆ1（ｘ）は、ボイラ負荷指令１９の増減に対し略比例させてガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５を増減させることを表わしている。
【００１６】
又、前記関数発生器２６には、図４に示されるような関数Ｆ2（ｘ）が入力されており、該関数Ｆ2（ｘ）は、ボイラ負荷指令１９の増減に対し略比例させて高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７を増減させることを表わしている。
【００１７】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００１８】
運転時には、流量検出器１３で検出された給水ポンプ２の吐出流量１４と、流量検出器１５で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６との差が制御器２０の減算器２２において求められ、高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３が減算器３８へ出力され、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２４においてガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５が求められて減算器２８へ出力され、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２６において高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７が求められて減算器３２と加算器３６へ出力され、減算器２８において前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差が求められ、出口給水温度偏差２９が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力される。
【００１９】
ここで、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気前には、切換器３０の入力がａ側に切り換えられ、該切換器３０から０［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として減算器３２へ出力され、該減算器３２において前記切換器３０から出力される高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差が求められ、流量設定値偏差３３が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、該低信号制限器付比例積分調節器３４において前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて高圧給水加熱器３の給水流量補正値が求められ、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値がそのまま補正指令３５として加算器３６へ出力される一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられ、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７が減算器３８へ出力され、該減算器３８において前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差が求められ、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分調節器４０へ出力され、該比例積分調節器４０において前記減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分処理されて流量調整弁１２へ開度指令２１が出力され、該開度指令２１に応じて流量調整弁１２の開度が調節され、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量が調整され、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度が出口給水温度設定値２５となるように制御される。
【００２０】
尚、前記ガス高圧給水加熱器１１の実際の出口給水温度１８が非常に高くなり、該ガス高圧給水加熱器１１へ流通させる給水の流量を大幅に増加させる必要が生じ、前記低信号制限器付比例積分調節器３４において減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて求められる高圧給水加熱器３の給水流量補正値が、減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下となった場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられるため、結果的に０［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７として減算器３８へ出力されることとなり、流量調整弁１２が全閉とされ、高圧給水加熱器３に対して給水が全く流通しない状態となるが、このときは蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気前であるため、高圧給水加熱器３が熱により損傷を受けたりする心配はない。
【００２１】
一方、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気後には、切換器３０の入力がｂ側に切り換えられ、該切換器３０からα［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として減算器３２へ出力され、該減算器３２において前記切換器３０から出力される高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差が求められ、流量設定値偏差３３が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、該低信号制限器付比例積分調節器３４において前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて高圧給水加熱器３の給水流量補正値が求められ、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値がそのまま補正指令３５として加算器３６へ出力される一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられ、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７が減算器３８へ出力され、該減算器３８において前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差が求められ、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分調節器４０へ出力され、該比例積分調節器４０において前記減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分処理されて流量調整弁１２へ開度指令２１が出力され、該開度指令２１に応じて流量調整弁１２の開度が調節され、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量が調整され、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度が出口給水温度設定値２５となるように制御される。
【００２２】
尚、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気後に、前記ガス高圧給水加熱器１１の実際の出口給水温度１８が非常に高くなり、該ガス高圧給水加熱器１１へ流通させる給水の流量を大幅に増加させる必要が生じ、前記低信号制限器付比例積分調節器３４において減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて求められる高圧給水加熱器３の給水流量補正値が、減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下となった場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられるため、結果的にα［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７として減算器３８へ出力されることとなり、流量調整弁１２が全閉とされず、高圧給水加熱器３に対してα［ｔｏｎ／ｈ］の給水が必ず流通する状態となり、高圧給水加熱器３の給水最低流量が確保され、高圧給水加熱器３が熱から保護される形となる。
【００２３】
こうして、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２の開度調整により、該高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御し得、更に、高圧給水加熱器３の給水最低流量を確保して、高圧給水加熱器３を熱から保護し得る。
【００２４】
尚、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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、流量検出器で検出された給水ポンプの吐出流量と、流量検出器で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量との差から、高圧給水加熱器３を流れる給水流量を求める代りに、高圧給水加熱器３を流れる給水流量を直接検出するようにしてもよいこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置によれば、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２の開度調整により、該高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御し得、更に、高圧給水加熱器３の給水最低流量を確保して、高圧給水加熱器３を熱から保護し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】 本発明を実施する形態の一例における制御器の詳細を示すブロック図である。
【図３】 図２に示す関数発生器２４に設定されている関数を表わす線図である。
【図４】 図２に示す関数発生器２６に設定されている関数を表わす線図である。
【図５】 従来の一般的なボイラによる発電プラントの一例の全体概要構成図である。
【図６】 近年提案されている排気再燃型コンバインドサイクルプラントの一例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
１ ボイラ本体
３ 高圧給水加熱器
９ ガスタービン
１１ ガス高圧給水加熱器
１２ 流量調整弁
１６ 給水流量
１８ 出口給水温度
１９ ボイラ負荷指令
２０ 制御器
２１ 開度指令
２３ 給水流量
２４ 関数発生器
２５ 出口給水温度設定値
２６ 関数発生器
２７ 給水流量設定値
２８ 減算器
２９ 出口給水温度偏差
３１ 給水最低流量設定値
３２ 減算器
３３ 流量設定値偏差
３４ 低信号制限器付比例積分調節器
３５ 補正指令
３６ 加算器
３７ 給水流量補正設定値
３８ 減算器
３９ 給水流量偏差
４０ 比例積分調節器
【発明の属する技術分野】
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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボイラによる発電プラントは、図５に示されるように、ボイラ本体１において燃料の燃焼を行うと共に、給水ポンプ２によって圧送される給水を高圧給水加熱器３を介してボイラ本体１へ導き、加熱して蒸気を発生させ、該蒸気を蒸気タービン４へ供給して蒸気タービン発電機５を駆動し発電を行い、該蒸気タービン発電機５を駆動した後の蒸気の一部を前記高圧給水加熱器３へ導き、前記ボイラ本体１へ供給される給水を加熱するようになっているが、近年、図５に示されるような既設のプラントを改造し、図６に示される如く、熱効率の向上を図った排気再燃型コンバインドサイクルプラントとする試みが行われている。
【０００３】
前記排気再燃型コンバインドサイクルプラントは、燃焼器６から送給される燃焼ガスにより駆動され且つガスタービン発電機７と圧縮機８を駆動するガスタービン９と、該ガスタービン９からの高温の排ガスを所要温度まで温度降下させボイラ本体１へ導く風道蒸発器１０と、前記高圧給水加熱器３と並列に設けられ且つボイラ本体１から排出される排ガスによって給水の一部を加熱するガス高圧給水加熱器１１とを追加装備してなる構成を有している。
【０００４】
図６に示される排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、前記燃焼器６に噴射された燃料が圧縮機８から送給される圧縮空気と混合して燃焼し、該燃焼器６からの燃焼ガスがガスタービン９へ供給されて、前記圧縮機８とガスタービン発電機７が駆動され発電が行われ、該ガスタービン発電機７を駆動した後のガスタービン９の排ガスが風道蒸発器１０において所要温度まで温度降下されてボイラ本体１へ導かれ、該ボイラ本体１において燃料の燃焼用ガスとして燃焼に供され、更に、前記ボイラ本体１から排出される排ガスがガス高圧給水加熱器１１へ導入され、該ガス高圧給水加熱器１１において前記排ガスにより給水の一部が加熱され、高圧給水加熱器３において蒸気タービン４からの蒸気によって加熱された給水と合流されて前記ボイラ本体１へ導かれ、蒸気化されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如き排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、機器構成の簡略化並びに経済性の面等から、高圧給水加熱器３の一個の流量調整弁１２の開度を適宜調整することにより、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御することが望まれているが、前記ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御するための具体的な手段は確立されていないのが現状であった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２の開度調整により、該高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御し得る排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガスタービン９の排ガスをボイラ本体１において燃料の燃焼用ガスとして使用すると共に、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１とによりボイラ本体１への給水を加熱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におけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置であって、
ボイラ負荷指令１９に基づきガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５を出力する関数発生器２４と、
ボイラ負荷指令１９に基づき高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７を出力する関数発生器２６と、
前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差を求め、出口給水温度偏差２９を出力する減算器２８と、
高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差を求め、流量設定値偏差３３を出力する減算器３２と、
前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９を比例積分処理して高圧給水加熱器３の給水流量補正値を求め、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値をそのまま補正指令３５として出力する一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３を補正指令３５として出力する低信号制限器付比例積分調節器３４と、
前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５を加え、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７を出力する加算器３６と、
前記高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差を求め、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を出力する減算器３８と、
該減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を比例積分処理して前記高圧給水加熱器３の流量調整弁１２へ開度指令２１を出力する比例積分調節器４０と
を備えた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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置にかかるものである。
【０００９】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１０】
【００１１】
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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置においては、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２４においてガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５が求められて減算器２８へ出力され、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２６において高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７が求められて減算器３２と加算器３６へ出力され、減算器２８において前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差が求められ、出口給水温度偏差２９が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、減算器３２において前記高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差が求められ、流量設定値偏差３３が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、該低信号制限器付比例積分調節器３４において前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて高圧給水加熱器３の給水流量補正値が求められ、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値がそのまま補正指令３５として加算器３６へ出力される一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられ、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７が減算器３８へ出力され、該減算器３８において前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差が求められ、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分調節器４０へ出力され、該比例積分調節器４０において前記減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分処理されて流量調整弁１２へ開度指令２１が出力され、該開度指令２１に応じて流量調整弁１２の開度が調節され、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量が調整され、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度が出口給水温度設定値２５となるように制御される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１３】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、１３は給水ポンプ２の吐出流量１４を検出する流量検出器、１５はガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６を検出する流量検出器、１７はガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８を検出する温度検出器、２０は前記流量検出器１３で検出された給水ポンプ２の吐出流量１４と、前記流量検出器１５で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８と、ボイラ負荷指令（ＭＷＤ）１９とに基づき、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２に対して開度指令２１を出力する制御器である。
【００１４】
前記制御器２０は、図２に示す如く、前記流量検出器１３で検出された給水ポンプ２の吐出流量１４と、前記流量検出器１５で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６との差を求め、高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３を出力する減算器２２と、
ボイラ負荷指令１９に基づきガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５を求めて出力する関数発生器２４と、
ボイラ負荷指令１９に基づき高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７を求めて出力する関数発生器２６と、
前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差を求め、出口給水温度偏差２９を出力する減算器２８と、
蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気前には０［ｔｏｎ／ｈ］を高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として出力する（ａ側に切り換えられる）一方、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気後にはα［ｔｏｎ／ｈ］を高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として出力する（ｂ側に切り換えられる）切換器３０と、
該切換器３０から出力される高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差を求め、流量設定値偏差３３を出力する減算器３２と、
前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９を比例積分処理して高圧給水加熱器３の給水流量補正値を求め、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値をそのまま補正指令３５として出力する一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３を補正指令３５として出力する低信号制限器付比例積分調節器３４と、
前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５を加え、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７を出力する加算器３６と、
前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差を求め、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を出力する減算器３８と、
該減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９を比例積分処理して前記流量調整弁１２へ開度指令２１を出力する比例積分調節器４０と
を備えてなる構成を有している。
【００１５】
尚、前記関数発生器２４には、図３に示されるような関数Ｆ1（ｘ）が入力されており、該関数Ｆ1（ｘ）は、ボイラ負荷指令１９の増減に対し略比例させてガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５を増減させることを表わしている。
【００１６】
又、前記関数発生器２６には、図４に示されるような関数Ｆ2（ｘ）が入力されており、該関数Ｆ2（ｘ）は、ボイラ負荷指令１９の増減に対し略比例させて高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７を増減させることを表わしている。
【００１７】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００１８】
運転時には、流量検出器１３で検出された給水ポンプ２の吐出流量１４と、流量検出器１５で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量１６との差が制御器２０の減算器２２において求められ、高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３が減算器３８へ出力され、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２４においてガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５が求められて減算器２８へ出力され、ボイラ負荷指令１９に基づき関数発生器２６において高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７が求められて減算器３２と加算器３６へ出力され、減算器２８において前記関数発生器２４から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度設定値２５と、前記温度検出器１７で検出されたガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度１８との差が求められ、出口給水温度偏差２９が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力される。
【００１９】
ここで、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気前には、切換器３０の入力がａ側に切り換えられ、該切換器３０から０［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として減算器３２へ出力され、該減算器３２において前記切換器３０から出力される高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差が求められ、流量設定値偏差３３が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、該低信号制限器付比例積分調節器３４において前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて高圧給水加熱器３の給水流量補正値が求められ、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値がそのまま補正指令３５として加算器３６へ出力される一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられ、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７が減算器３８へ出力され、該減算器３８において前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差が求められ、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分調節器４０へ出力され、該比例積分調節器４０において前記減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分処理されて流量調整弁１２へ開度指令２１が出力され、該開度指令２１に応じて流量調整弁１２の開度が調節され、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量が調整され、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度が出口給水温度設定値２５となるように制御される。
【００２０】
尚、前記ガス高圧給水加熱器１１の実際の出口給水温度１８が非常に高くなり、該ガス高圧給水加熱器１１へ流通させる給水の流量を大幅に増加させる必要が生じ、前記低信号制限器付比例積分調節器３４において減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて求められる高圧給水加熱器３の給水流量補正値が、減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下となった場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられるため、結果的に０［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７として減算器３８へ出力されることとなり、流量調整弁１２が全閉とされ、高圧給水加熱器３に対して給水が全く流通しない状態となるが、このときは蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気前であるため、高圧給水加熱器３が熱により損傷を受けたりする心配はない。
【００２１】
一方、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気後には、切換器３０の入力がｂ側に切り換えられ、該切換器３０からα［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１として減算器３２へ出力され、該減算器３２において前記切換器３０から出力される高圧給水加熱器３の給水最低流量設定値３１と、前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７との差が求められ、流量設定値偏差３３が低信号制限器付比例積分調節器３４へ出力され、該低信号制限器付比例積分調節器３４において前記減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて高圧給水加熱器３の給水流量補正値が求められ、該高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３より大きい場合には、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値がそのまま補正指令３５として加算器３６へ出力される一方、前記高圧給水加熱器３の給水流量補正値が前記減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下の場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられ、高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７が減算器３８へ出力され、該減算器３８において前記減算器２２から出力される高圧給水加熱器３を流れる給水流量２３と、前記加算器３６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７との差が求められ、高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分調節器４０へ出力され、該比例積分調節器４０において前記減算器３８から出力される高圧給水加熱器３の給水流量偏差３９が比例積分処理されて流量調整弁１２へ開度指令２１が出力され、該開度指令２１に応じて流量調整弁１２の開度が調節され、高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量が調整され、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度が出口給水温度設定値２５となるように制御される。
【００２２】
尚、蒸気タービン４から高圧給水加熱器３への蒸気抽気後に、前記ガス高圧給水加熱器１１の実際の出口給水温度１８が非常に高くなり、該ガス高圧給水加熱器１１へ流通させる給水の流量を大幅に増加させる必要が生じ、前記低信号制限器付比例積分調節器３４において減算器２８から出力されるガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度偏差２９が比例積分処理されて求められる高圧給水加熱器３の給水流量補正値が、減算器３２から出力される流量設定値偏差３３以下となった場合には、該流量設定値偏差３３が補正指令３５として加算器３６へ出力され、該加算器３６において前記関数発生器２６から出力される高圧給水加熱器３の給水流量設定値２７に対し前記低信号制限器付比例積分調節器３４から出力される補正指令３５が加えられるため、結果的にα［ｔｏｎ／ｈ］が高圧給水加熱器３の給水流量補正設定値３７として減算器３８へ出力されることとなり、流量調整弁１２が全閉とされず、高圧給水加熱器３に対してα［ｔｏｎ／ｈ］の給水が必ず流通する状態となり、高圧給水加熱器３の給水最低流量が確保され、高圧給水加熱器３が熱から保護される形となる。
【００２３】
こうして、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２の開度調整により、該高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御し得、更に、高圧給水加熱器３の給水最低流量を確保して、高圧給水加熱器３を熱から保護し得る。
【００２４】
尚、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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、流量検出器で検出された給水ポンプの吐出流量と、流量検出器で検出されたガス高圧給水加熱器１１を流れる給水流量との差から、高圧給水加熱器３を流れる給水流量を求める代りに、高圧給水加熱器３を流れる給水流量を直接検出するようにしてもよいこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置によれば、高圧給水加熱器３の流量調整弁１２の開度調整により、該高圧給水加熱器３とガス高圧給水加熱器１１へ分配される給水の流量を調整し、ガス高圧給水加熱器１１の出口給水温度を制御し得、更に、高圧給水加熱器３の給水最低流量を確保して、高圧給水加熱器３を熱から保護し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】 本発明を実施する形態の一例における制御器の詳細を示すブロック図である。
【図３】 図２に示す関数発生器２４に設定されている関数を表わす線図である。
【図４】 図２に示す関数発生器２６に設定されている関数を表わす線図である。
【図５】 従来の一般的なボイラによる発電プラントの一例の全体概要構成図である。
【図６】 近年提案されている排気再燃型コンバインドサイクルプラントの一例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
１ ボイラ本体
３ 高圧給水加熱器
９ ガスタービン
１１ ガス高圧給水加熱器
１２ 流量調整弁
１６ 給水流量
１８ 出口給水温度
１９ ボイラ負荷指令
２０ 制御器
２１ 開度指令
２３ 給水流量
２４ 関数発生器
２５ 出口給水温度設定値
２６ 関数発生器
２７ 給水流量設定値
２８ 減算器
２９ 出口給水温度偏差
３１ 給水最低流量設定値
３２ 減算器
３３ 流量設定値偏差
３４ 低信号制限器付比例積分調節器
３５ 補正指令
３６ 加算器
３７ 給水流量補正設定値
３８ 減算器
３９ 給水流量偏差
４０ 比例積分調節器
Claims (1)
- ガスタービン（９）の排ガスをボイラ本体（１）において燃料の燃焼用ガスとして使用すると共に、高圧給水加熱器（３）とガス高圧給水加熱器（１１）とによりボイラ本体（１）への給水を加熱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におけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置であって、
ボイラ負荷指令（１９）に基づきガス高圧給水加熱器（１１）の出口給水温度設定値（２５）を出力する関数発生器（２４）と、
ボイラ負荷指令（１９）に基づき高圧給水加熱器（３）の給水流量設定値（２７）を出力する関数発生器（２６）と、
前記関数発生器（２４）から出力されるガス高圧給水加熱器（１１）の出口給水温度設定値（２５）と、ガス高圧給水加熱器（１１）の出口給水温度（１８）との差を求め、出口給水温度偏差（２９）を出力する減算器（２８）と、
高圧給水加熱器（３）の給水最低流量設定値（３１）と、前記関数発生器（２６）から出力される高圧給水加熱器（３）の給水流量設定値（２７）との差を求め、流量設定値偏差（３３）を出力する減算器（３２）と、
前記減算器（２８）から出力されるガス高圧給水加熱器（１１）の出口給水温度偏差（２９）を比例積分処理して高圧給水加熱器（３）の給水流量補正値を求め、該高圧給水加熱器（３）の給水流量補正値が前記減算器（３２）から出力される流量設定値偏差（３３）より大きい場合には、前記高圧給水加熱器（３）の給水流量補正値をそのまま補正指令（３５）として出力する一方、前記高圧給水加熱器（３）の給水流量補正値が前記減算器（３２）から出力される流量設定値偏差（３３）以下の場合には、該流量設定値偏差（３３）を補正指令（３５）として出力する低信号制限器付比例積分調節器（３４）と、
前記関数発生器（２６）から出力される高圧給水加熱器（３）の給水流量設定値（２７）に対し前記低信号制限器付比例積分調節器（３４）から出力される補正指令（３５）を加え、高圧給水加熱器（３）の給水流量補正設定値（３７）を出力する加算器（３６）と、
前記高圧給水加熱器（３）を流れる給水流量（２３）と、前記加算器（３６）から出力される高圧給水加熱器（３）の給水流量補正設定値（３７）との差を求め、高圧給水加熱器（３）の給水流量偏差（３９）を出力する減算器（３８）と、
該減算器（３８）から出力される高圧給水加熱器（３）の給水流量偏差（３９）を比例積分処理して前記高圧給水加熱器（３）の流量調整弁（１２）へ開度指令（２１）を出力する比例積分調節器（４０）と
を備えた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ガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御装置。
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1996
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