JPH08200601A - 流動層発電プラント及びその制御装置並びに制御方法 - Google Patents

流動層発電プラント及びその制御装置並びに制御方法

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JPH08200601A
JPH08200601A JP7006926A JP692695A JPH08200601A JP H08200601 A JPH08200601 A JP H08200601A JP 7006926 A JP7006926 A JP 7006926A JP 692695 A JP692695 A JP 692695A JP H08200601 A JPH08200601 A JP H08200601A
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fluidized bed
steam
bed boiler
temperature
boiler
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JP7006926A
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Yoshio Sato
美雄 佐藤
Masahide Nomura
政英 野村
Yasuisa Yamamoto
恭功 山本
Eiji Toyama
栄二 遠山
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Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、急速な負荷変化を可能にする加圧流
動層発電プラントの制御方法及び装置を提供することを
目的にしている。 【構成】本発明は、主として主蒸気用の熱源と主として
再熱蒸気用の熱源として使用される２つの流動層を有
し、各流動層ごとに個別に燃料を供給するように構成し
た流動層ボイラを有する発電プラントにおいて、主蒸気
温度が所定の値になるように主蒸気用流動層の燃料流量
を、再熱蒸気温度が所定の値になるように再熱蒸気用流
動層の燃料流量を制御する方法及び装置を有している点
が特徴である。 【効果】本発明によれば、流動層ボイラで発生する蒸気
の温度を対応する燃料流量で制御できるため制御の安定
性が良く、急速な負荷変化に対しても安定な追従が可能
になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石灰石等の流動層媒体
と石炭等の燃料とを混合させて燃焼を行う流動層ボイラ
を備えた流動層発電プラント及びその制御装置並びに制
御方法係り、特に、主に主蒸気を発生する流動層ボイラ
と、主に再熱蒸気を発生する流動層ボイラとの２つの流
動層ボイラを備えた流動層発電プラント及びその制御装
置並びに制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】加圧流動層複合発電プラントは、１つの
流動層ボイラの中に主蒸気用の熱交換器と再熱蒸気用の
熱交換器が内蔵されており、石炭等の燃料と石灰石等の
流動層媒体を混合し、流動層を形成して燃焼を行い、そ
の燃焼により発生した熱を上記熱交換器を介して蒸気を
発生させている。
【０００３】このようなプラントでは、流動層の温度は
脱硫特性と灰の溶融防止の観点から８００℃から９００
℃程度の範囲に保つことが好ましく、燃料流量を変える
ことにより、流動層の層温を制御し、流動層の層高を変
化させて熱交換器と流動層との接触面積（伝熱面積）を
増減させることに負荷を制御しているのが一般的であ
る。また、主蒸気及び再熱蒸気の蒸気温度は、それぞれ
の熱交換器出口のスプレイ流量を変えることにより制御
していた。
【０００４】また、主蒸気用の熱交換器を内蔵した流動
層ボイラと、再熱蒸気用の熱交換器を内蔵した流動層ボ
イラとをそれぞれ別体に構成し、それらの流動層ボイラ
内の層高を制御して主蒸気及び再熱蒸気をそれぞれ個別
に制御するものが、例えば特開平5−248601 号公報に提
案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のように、層高を
変化させることによって蒸気温度を制御する場合は、８
００℃〜９００℃の層温を有する流動層内に、約１５０
℃〜２００℃の流動層媒体を供給、または流動層ボイラ
内の流動層を流動層媒体タンクに抽出するため、層高を
変化させる度に層温が急激に変化することになり、蒸気
温度が所望の値に収束するには多くの時間が必要とな
る。特に、層高を上昇させる場合は流動層媒体を供給す
るので、一時的に流動層の層温が急激に低下し、プラン
ト効率の低下及び脱硫特性の低下を招く可能性もある。
また、層温の急激な変化による蒸気温度変化が、蒸気タ
ービンが許容する許容温度偏差を大きく超える可能性が
あり、蒸気タービンの安全運転上、好ましいものとはい
えない。
【０００６】このように、従来のように蒸気温度の制御
を層高により行うものは、蒸気温度を負荷変化に対して
迅速に追従させることは困難であり、かつプラント効率
及び安全性の面から必ずしも好適なものではなかった。
【０００７】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、主蒸気及び再熱蒸気発生用の
少なくとも２つの流動層ボイラを用いて、それぞれの蒸
気温度を燃料量により個別に制御することによって負荷
追従性及びプラント効率を向上することができる流動層
発電プラント及びその制御装置並びに制御方法を提供す
ることを第１の目的とするものである。
【０００８】また、層高を変化させる場合においても流
動層の層温及び蒸気温度が急激に変化しない流動層発電
プラントの制御装置を提供することを第２の目的とする
ものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための本発明に係る流動層発電プラントは、蒸気を発
生する第１の流動層ボイラと，前記第１の流動層ボイラ
から発生された蒸気により駆動される第１の蒸気タービ
ンと，該第１の蒸気タービンを駆動させた蒸気を加熱す
る第２の流動層ボイラと，前記第２の流動層ボイラによ
り加熱された蒸気により駆動される第２の蒸気タービン
とを有することを特徴とする。
【００１０】また、上記第１の目的を達成するための本
発明に係る流動層発電プラントは、蒸気を発生する第１
の流動層ボイラと，前記第１の流動層ボイラから発生さ
れた蒸気により駆動される第１の蒸気タービンと，該第
１の蒸気タービンを駆動させた蒸気を加熱する第２の流
動層ボイラと，前記第２の流動層ボイラにより加熱され
た蒸気により駆動される第２の蒸気タービンとを有し、
前記第１の流動層ボイラから発生される蒸気の温度に基
づいて、前記第１の流動層ボイラへ供給する燃料量を制
御するようにし、前記第２の流動層ボイラにより加熱さ
れた蒸気の温度に基づいて、前記第２の流動層ボイラへ
供給する燃料量を制御するようにしたことを特徴とす
る。
【００１１】この蒸気温度に基づく燃料量を制御するた
めの手段は、前記第１の流動層ボイラに燃料を供給する
第１の燃料供給手段と，前記第２の流動層ボイラに燃料
を供給する第２の燃料供給手段と，前記第１の流動層ボ
イラから発生される蒸気の温度検出値に基づいて前記第
１の燃料供給手段の燃料供給量を制御する第１の蒸気温
度制御手段と，前記第２の流動層から発生される蒸気の
温度検出値に基づいて前記第２の燃料供給手段の燃料供
給量を制御する第２の蒸気温度制御手段とを具備するも
のであってもよい。
【００１２】また、前記第２の蒸気タービンは、前記第
１の蒸気タービンよりも低い蒸気圧で駆動されるもので
あって、その回転軸は、前記第１の蒸気タービンの回転
軸に連結されるものであってもよい。
【００１３】更に、上記第１の目的を達成するための本
発明に係る流動層発電プラントの制御装置は、蒸気を発
生する第１の流動層ボイラと，該第１の流動層ボイラか
ら発生された蒸気により駆動される第１のタービンと，
該第１の蒸気タービンを駆動させた蒸気を加熱する第２
の流動層ボイラと，該第２の流動層ボイラにより加熱さ
れた蒸気により駆動される第２の蒸気タービンとを有
し、前記第１の流動層ボイラに燃料を供給する第１の燃
料供給手段と，前記第２の流動層ボイラに燃料を供給す
る第２の燃料供給手段と，前記第１の流動層ボイラから
発生される蒸気の温度に基づいて前記第１の燃料供給手
段の燃料供給量を制御する第１の蒸気温度制御手段と、
前記第２の流動層ボイラから発生される蒸気の温度に基
づいて前記第２の燃料供給手段の燃料供給量を制御する
第２の蒸気温度制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１４】更にまた、上記第１の目的を達成するため
の本発明に係る流動層発電プラントの制御方法は、高圧
タービンを駆動させるための主蒸気の温度を、該主蒸気
の温度検出値に基づいて、前記主蒸気を発生する第１の
流動層ボイラへの燃料供給量により制御すると共に、前
記高圧タービンを駆動させた主蒸気を加熱することによ
って得られた低圧タービンを駆動させるための再熱蒸気
の温度を、該再熱蒸気の温度検出値に基づいて、前記第
１の流動層ボイラとは別体に設けられた前記主蒸気を加
熱する第２の流動層ボイラへの燃料供給量により制御す
ることを特徴とする。
【００１５】また、上記第２の目的を達成するための本
発明に係る流動層発電プラントの制御装置は、燃料及び
流動層媒体により流動層を形成して燃焼を行う流動層ボ
イラと，該流動層ボイラ内へ流動層媒体を供給、もしく
は前記流動層ボイラ内の流動層を抽出することによって
前記流動層ボイラ内の層高を制御する層高制御手段とを
備える流動層発電プラントの制御装置において、前記流
動層ボイラ内の流動層媒体の温度検出値と温度設定値と
の偏差を求める温度偏差演算手段と，前記プラントの負
荷指令値から前記層高の設定値を求める層高設定値演算
手段と，前記層高設定値演算手段により求められた層高
設定値と前記層高の検出値との偏差に基づく前記層高の
制御量を前記層高制御手段へ出力する手段と，前記温度
偏差演算手段により求められた温度偏差が所定値を超え
たときに、前記層高設定値演算手段により求められた層
高の設定値を所定の値に保持する手段とを設けたことを
特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明によれば、第１の蒸気タービンと，該第
１の蒸気タービンを駆動させた蒸気を加熱することによ
って得られた蒸気により駆動される第２の蒸気タービン
とのそれぞれに供給される蒸気を、それぞれ独立して設
けた流動層ボイラにより発生させ、かつその蒸気温度を
それぞれ流動層ボイラの燃料供給量により制御するた
め、第１のタービン（例えば高圧タービン）及び第２の
タービン（例えば中，低圧タービン）を駆動させるのに
好適な蒸気温度をそれぞれ個別に制御することができる
と共に、それらの蒸気温度を急激に変動させることなく
制御することができ、蒸気温度の負荷追従性を向上させ
ることができる。
【００１７】また、本発明によれば、流動層ボイラの層
高をフィードバック制御する際に、層温の検出値と設定
値との偏差が所定値を超えたときに層高の設定値を所定
の値に保持するので、層温を急激に変化させることなく
層高を制御することができる。このことについて詳細に
説明すると、例えば層高を上昇させる場合、流動層ボイ
ラ内に流動層媒体を供給して層高を上昇させるが、前述
したように流動層ボイラ内の流動層と流動層媒体との温
度差は大きいため、層高を上昇させる場合は層温が急激
に低下することになり、層温を所定の範囲に維持できな
くなる。この状態で層高の設定値を大きくすれば、それ
に伴って流動層媒体の供給量が増加することになるので
層温の低下が更に大きくなる。そこで本発明のように、
層温の検出値と設定値との偏差が所定値を超えたときに
層高の設定値を所定の値に保持すれば、層温が所定の範
囲を大きく超える前に流動層媒体の供給量を減少させる
ことができるので、層高を上昇させる場合でも層温の低
下幅を小さくすることができる。
【００１８】
【実施例】図１２は、本発明が適用される流動層発電プ
ラントの全体構成図である。
【００１９】本流動層発電プラントの特徴は、流動層ボ
イラＰＦＢＣ−Ａ，ＰＦＢＣ−Ｂ及び燃料供給ポンプＣ
ＷＰ−Ａ，ＣＷＰ−Ｂが少なくとも２セット有している
点である。
【００２０】流動層ボイラＰＦＢＣでは燃料供給ポンプ
ＣＷＰから供給された石炭ＣＯＡＬとガスタービン圧縮
器ＣＯＭＰから供給された空気と流動層媒体貯蔵タンク
BMTから供給された流動層媒体を混合し流動状態で石炭
を燃焼する。流動層ボイラで燃焼したガスは脱塵装置Ｄ
ＵＳＴでクリーンなガスにされ、ガスタービンＧＴに供
給される。ガスタービンＧＴではガスエネルギーは回転
エネルギーに変換され、発電機ＧＥＮで電気エネルギー
となる。さらに、ガスタービンで仕事をしたガスは排ガ
スとなり脱硝装置Ｄｅ−ＮＯｘ，排熱回収熱交換器ＨＲ
ＨＥを経て煙突から大気に放出される。一方、給水ポン
プＢＦＰで昇圧された給水はＨＲＨＥで熱を吸収し、流
動層ボイラＰＦＢＣ−Ａに内挿された蒸発器もしくは過
熱器によって所定の温度まで過熱され高圧蒸気タービン
ＨＰ−ＳＴへ導かれる。また、高圧蒸気タービンＨＰ−
ＳＴで仕事をした蒸気はさらに流動層ボイラＰＦＢＣ−
Ｂに内挿された再熱器によって再過熱され、低圧蒸気タ
ービンＬＰ−ＳＴに導かれる。蒸気タービンでは蒸気エ
ネルギが回転エネルギに変換され、発電機ＧＥＮで電気
エネルギに変換される。上記の高圧蒸気タービンＨＰ−
ＳＴ及び低圧蒸気タービンＬＰ−ＳＴは、図１２に示す
ようにそれぞれを同一の軸に結合して構成するものであ
ってもよい。
【００２１】上記の流動層ボイラＰＦＢＣ−Ａもしくは
ＰＦＢＣ−Ｂ内の層高（流動層ボイラ内の流動層の高
さ）を上昇させる場合には、例えば、前記流動層媒体貯
蔵タンクＢＭＴ内の流動層媒体をそれぞれの流動層ボイ
ラに供給し、また層高を下降させる場合には、流動層ボ
イラ内の流動層を前記流動層媒体貯蔵タンクＢＭＴ内に
取り込むことによって行われる。
【００２２】図１は、本発明に係る流動層発電プラント
の制御装置の一実施例であり、本発明を実現するのに好
適な実施例を示す。
【００２３】図１で、１３６はボイラ入力デマンドＢＩ
Ｄを示している。この信号は、ボイラフォロー型制御方
式（図８参照）、あるいはタービンフォロー型の制御方
式（図９参照）により決定される。いずれの場合も中給
１００からの指令１０１から求められる出力デマンド１
０３(ＭＷＤ)に主蒸気圧力制御補正を加えることによっ
て求められる。このボイラ入力デマンドＢＩＤが決まる
と、主蒸気温度設定部１５０によりＢＩＤ信号に応じた
主蒸気温度設定値が決定される。この主蒸気温度設定値
は、主蒸気温度検出値７０４と比較され（ブロック１５
２）、主蒸気温度偏差１５３が求められる。この偏差
は、主蒸気温度制御部(ブロック１５４)で比例積分など
制御演算がなされ、燃料流量補正値１５６が求められ
る。一方、ボイラ入力デマンドＢＩＤから関数発生器１
５８により、燃料流量の先行指令１６０が求められる。
この燃料流量先行指令１６０と燃料流量補正値１５６は
補正器（１６２）で加算され主蒸気側燃料流量デマンド
１６４となる。このデマンド１６４は減算器１６６で、
燃料流量検出値７０８と差分がとられ、燃料偏差１６８
となり、更に、比例積分などの制御（１７０）が施され
過熱器側の燃料供給ポンプＣＷＰ−Ａの操作信号５０４
となる。
【００２４】一方、再熱蒸気温度制御系もほとんど同じ
ようなアルゴリズムで制御が実現される。すなわち、ボ
イラ入力デマンドＢＩＤから再熱蒸気温度設定値が決ま
り（ブロック１８０）、さらに、この設定値は、再熱蒸
気温度検出値７０６と比較され（ブロック１５２）、再
熱蒸気温度偏差１８３が求められる。この偏差は、再熱
蒸気温度制御部（ブロック１８４）で比例積分など制御
演算がなされ、燃料流量補正値１８６が求められる。一
方、ボイラ入力デマンドＢＩＤから関数発生器１８８に
より、燃料流量の先行指令１９０が求められる。この燃
料流量先行指令１９０と燃料流量補正値１８６は補正器
（１９２）で加算され再熱器側燃料流量デマンド１９４
となる。このデマンド１９４は減算器１９６で、燃料流
量検出値７１０と差分がとられ、燃料偏差１９８とな
り、更に、比例積分などの制御（２００）が施され過熱
器側の燃料供給ポンプＣＷＰ−Ｂの操作信号５０６とな
る。
【００２５】以上説明したように本発明の特徴は、主蒸
気温度には対応する燃料流量の制御をし、再熱蒸気温度
には対応する燃料流量の制御をするように制御系を構成
している点である。このような制御系の構成を可能にし
たのは、従来の流動層ボイラの発想から離れ、２つ以上
の流動層ボイラで１つのプラントを構成し、各流動層に
主蒸気温度制御及び再熱蒸気温度制御の機能を分担した
ことによっている。
【００２６】このようにプラントを構成することによっ
て、高圧タービンに供給される主蒸気の温度及び中・低
圧タービンに供給される再熱蒸気の温度を、それぞれの
蒸気タービンの駆動条件に適合させて個別にかつ独立し
て制御することができる。
【００２７】そしてそれらの蒸気温度を燃料流量によっ
て制御することによって、層温を急激に変化させること
なく負荷追従性を向上させることができるのである。
【００２８】図２はスプレイによる主蒸気温度の制御の
例を示している。図２で、同一記号，数字は図１と同一
物あるいは等価物を表している。
【００２９】主蒸気温度は基本的には図１に示した燃料
流量により制御されるが、スプレイ制御系は応答が早い
ため燃料制御系と併用すると効果が大きい。スプレイ制
御系は次のように構成される。すなわち、ブロック１５
０で主蒸気温度の設定値が求まると、ブロック１５２で
主蒸気温度検出値７０４と差分がとられ、温度偏差１５
３が求められる。ここまでは図１と同じである。ここで
主蒸気温度制御224では比例制御を実施しスプレイ流量
の補正量２２６を決定する。２２４では積分制御をしな
いのが正しく積分制御を施すと燃料系と干渉を起こすの
で注意が必要である。一方、関数発生器２２８ではスプ
レイ流量の先行値２３０を決定する。この先行値は補正
部２３２で２２６が加算され、過熱器スプレイバルブ操
作信号５０８になる。
【００３０】図３はスプレイ制御による最終段の前置過
熱器蒸気温度制御系の例を示している。スプレイ制御系
は即効性はあるが、一度に大量のスプレイ量を操作する
のは局部的な湿りの問題もあり好ましくない。そこで通
常は複数段のスプレイ制御系が設けられる。図３はその
構成を示している。基本的な制御方式は主蒸気温度制御
系用スプレイ制御系（図２）と同様であるので、その詳
細な説明は省略する。次に本発明に係る流動層ボイラの
層温度制御装置の一実施例について、図４乃至図７を用
いて説明する。
【００３１】従来燃料流量は流動層の層温度の制御に用
いられている。層温度は燃料流量による影響が最も大き
いので、制御の安定性は非常に良いが、本発明では燃料
流量を主蒸気及び再熱蒸気温度の制御用に使用している
ので、別の操作量で層温度を制御する必要がある。そこ
で本発明が提案したのが、図４に示す層温度と層高の２
段カスケード制御方式である。
【００３２】図４は、本発明に係る流動層ボイラ（過熱
器側）の層高制御装置のブロック図であり、図４におい
て層温度設定器（ブロック２７０）による層温度の設定
値は、脱硫性能と灰の溶融防止の観点か８００から９０
０度Ｃに設定される。この層温度設定値と過熱器側層温
度検出値７１２の偏差がとられ（ブロック２７２）、層
温度偏差２７３が求められる。この層温度偏差２７３は
比例，積分などの制御が施され（ブロック２７４）、層
高設定値の補正信号２７６となる。一方、適応設定（ブ
ロック２７８）は、出力デマンドＭＷＤ１０３を入力し
て層高設定値２８０を決定する。この層高設定値２８０
は、上記補正信号２７６により補正され最終的な層高の
設定値２８４となる。この設定値２８４と過熱器側層高
検出値７１４との偏差２８８を減算器２８６にて求めて
過熱器側層高制御手段２９０に入力する。この過熱器側
層高制御手段２９０は、層高を制御するための制御量、
即ち流動層ボイラへの流動層媒体供給量、もしくは流動
層ボイラから抽出する流動層の抽出量を決定して流動層
媒体入出力機構５１２へ出力する。
【００３３】また、加圧流動層ボイラでは、流動層の層
高は負荷により変化するのでその設定値は前述したよう
に出力デマンドＭＷＤ１０３より決定される。通常の設
定方式では設定はＭＷＤの関数で層高の設定が一義的に
決められるが、ここでは一義的に決めるのではなく図６
に示すように適応設定２７８を設けて層温度設定値と過
熱器側層温度検出値７１２との偏差２７３に応じて層高
の設定値を適宜変更可能としている。すなわち、流動層
の層高は流動層媒体（石灰石、あるいは砂利など)によ
り制御されるが、一般に流動層媒体は層内温度と比較し
て低温(約１５０℃〜２００℃）である。このため、通
常の負荷変化に従って流動層媒体を投入すると、流動層
の温度が異常に低下し、脱硫性能が著しく低下するとい
う問題を起こす。そこで図６に示すようなアルゴリズム
を提案した。
【００３４】図６は、図４にて先に説明した適応設定
(ブロック２７８)の詳細を説明する図である。図６にお
いて、関数設定器３３０では出力デマンドＭＷＤ１０３
に相当する層高の設定値３３２を一義的に決める。ここ
では、この層高の設定値３３２をそのまま使用せずに層
高上昇時は変化率制限器３３８で層高設定変更に制限を
加えると共に、層温度偏差２７３が所定値以上に大きく
なる場合は積分器３５４の入力信号を０にする事によっ
て設定値変更を中断する（ブロック３４２）。３４２は
スイッチ機能であり、２７３がある所定値未満では入力
Ｉ３すなわち、３４０を選択し、所定値以上になると入
力Ｉ２すなわち、ゼロを選択する回路である。層高下降
時は逆に変化率制限器３４４で制限された後、負の層温
度偏差２７３が異常に大きくなるとスイッチ３４８で設
定値の変更を停止する。このようにして決められた信号
は３４５と３４９は加算され（ブロック３５０）、積分
器３５４の入力信号３５２となる。また、上記の所定値
は、主蒸気及び再熱蒸気の許容温度偏差（約８℃）に基
づいて、例えば±１０℃前後に設定してもよい。このよ
うに、層温度偏差２７３が所定値以上（±１０℃前後）
になったときに積分器３５４の入力信号３５２を０にす
れば、層高設定値２８０は前回の設定値を保持すること
になるので、出力デマンドＭＷＤ１０３の増加に伴って
層高設定値２８０が増加することによる流動層媒体の供
給量もしくは抽出量の増大を抑えることができ、図４の
ように層高をフィードバック制御する場合においても流
動層ボイラ内の層温の変動を小さくすることができる。
また、前述したように層温度偏差を主蒸気及び再熱蒸気
の許容温度偏差近傍に設定すれば、蒸気温度の急激な変
動によって発生する高圧タービン、もしくは中・低圧タ
ービンの応力を低減することができる。
【００３５】また、これにより、流動層の層温度は燃料
流量でしか制御出来なかったのを層高で制御出来るよう
になり、燃料流量を蒸気温度制御の操作量として使用出
来るようになる。
【００３６】図５は、本発明に係る流動層ボイラ（再熱
器側）の層高制御装置のブロック図である。主要な構成
は、図４と同様であり、図４との相違点は、再熱器側の
流動層ボイラの層温及び層高の検出値を用いる点である
ので、詳細な説明は省略する。
【００３７】図７は図５における適応設定（ブロック３
０８）の詳細を説明する図である。これも主要な構成は
図６と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３８】以上説明したように本実施例は、過熱器を
有する流動層ボイラ及び再熱器を有する流動層ボイラの
どちらか、又はその両方に同時に適用することは勿論、
過熱器及び再熱器の両方を有する流動層ボイラであって
も同様に適用することができることはいうまでもない。
【００３９】次に、図８乃至図１１を用いて本発明に係
る流動層ボイラの制御装置の他の実施例を説明する。
【００４０】図８はボイラフォロー型の負荷制御方式を
示している。基本的には通常の微粉炭ボイラや重油ボイ
ラで採用している制御方式と同じである。この制御方式
の特徴は蒸気タービンとガスタービンの合計出力７００
をタービン加減弁５００で主蒸気圧力７０２を給水流量
で制御する点にある。すなわち、出力をタービン加減弁
５００で制御するため、高速の負荷追従が可能になる。
従来の制御方式では燃料流量を流動層の層温度制御に使
用していたため、流動層の応答が遅く、タービン加減弁
開閉による蒸気温度変動を抑制出来ず、ボイラフォロー
型の制御が出来なかったが、本発明により燃料流量を主
蒸気温度及び再熱蒸気温度制御に使用できるため、ボイ
ラフォロー型制御を可能にしている。図９はタービンフ
ォロー型の制御方式を示しているが、もちろんこの制御
方式を使用することが可能である。この方式は、高速な
負荷追従には向かないが、制御の安定性は良いので、高
速な負荷追従性を要求されないプラントで使用するに適
している。
【００４１】図１０は、空気流量制御系の構成を示して
いる。図で１６４は過熱器側の燃料流量デマンド、１９
４は再熱器側の燃料流量デマンドである。これらのデマ
ンドは前記したように対応する流動層の蒸気温度が所定
の値になるように決定されている。空気流量の操作端は
各流動層ボイラ個別には存在しない。また、空燃比が適
正かどうかを検出するガスＯ2 検出値７２０もガスター
ビンの後流側に設置されるため流動層個別のガスＯ2 の
検出はできない。このため、本発明では２つの流動層ボ
イラに入力される燃料流量デマンド１６４と１９４の合
計（ブロック３６０で加算）信号３６１を空気流量制御
用の燃料流量デマンド３６１としている。本発明では、
該燃料流量デマンド３６１が決まるとその流量の関数で
ガスＯ2 の設定値を決定している（ブロック３６２）。
該ガスＯ2 設定値はガスＯ2検出値７２０と比較され
（ブロック３６４）、ガスＯ2 偏差３６５が求められ
る。該偏差３６５は比例積分などの制御演算（ブロック
３６６）後空気流量デマンドの補正信号３６８となる。
一方、燃料流量デマンド３６１から空気流量デマンドの
先行値３７２が決定され（ブロック３７０）、補正信号
３６８を加え（ブロック３７４）空気流量デマンド３７
６となる。この空気流量デマンド３７６が決まると空気
流量検出値７２２がこのデマンド３７６に一致するよう
に差分演算（ブロック３７８）、比例積分演算（ブロッ
ク３８２）が施されガスタービン圧縮器ＣＯＭＰの前段
に設けられたインレットガイベーン５１６を操作する。
【００４２】図１１は再熱蒸気温度を補佐的に制御する
再熱器スプレイ制御系を示している。再熱器の場合はス
プレイ量が多くなるとプラント効率の低下を招くので常
時は０であることが望ましい。そこで本発明では負荷デ
マンドで定常的なスプレイ量を確保するという制御回路
は取り除いている。従って本制御系では再熱蒸気温度検
出値７０６が所定の設定値４００以上になると再熱蒸気
温度制御部（ブロック４０４）が働き、再熱器スプレイ
バルブ５１０が開かれ、所定の温度範囲に入るように制
御される。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、それぞれ別体に構成さ
れた主蒸気発生用及び再熱蒸気発生用の少なくとも２つ
の流動層ボイラを設け、かつ流動層ボイラで発生する蒸
気の温度を対応する燃料流量で制御するため、高圧ター
ビン用の主蒸気温度及び中・低圧タービン用の再熱蒸気
温度のそれぞれを個別に制御することができ、かつ蒸気
温度制御時における蒸気温度の急激な変動を回避しつ
つ、負荷変化に対して蒸気温度を迅速に追従させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流動層発電プラントの制御装置の
一実施例を示す図である。
【図２】流動層発電プラントにおける主蒸気温度用スプ
レイ制御系統を示す図である。
【図３】流動層発電プラントにおける前置過熱器の蒸気
温度用スプレイ制御系統を示す図である。
【図４】本発明に係る流動層発電プラントの層温度制御
装置の一実施例を示す図であり、過熱器を内蔵する流動
層ボイラに適用した場合の実施例である。
【図５】本発明に係る流動層発電プラントの層温度制御
装置の一実施例を示す図であり、再熱器を内蔵する流動
層ボイラに適用した場合の実施例である。
【図６】図４において説明した適応設定２７８の詳細な
構成を示す図である。
【図７】図５において説明した適応設定３０８の詳細な
構成を示す図である。
【図８】本発明に係る流動層発電プラントの制御装置の
他の実施例を示す図であり、ボイラフォロー型の負荷，
主蒸気圧力制御系統を示す図である。
【図９】本発明に係る流動層発電プラントの制御装置の
他の実施例を示す図であり、タービンフォロー型の負
荷，主蒸気圧力制御系統を示す図である。
【図１０】本発明に係る流動層発電プラントの制御装置
の他の実施例を示す図であり、空気流量の制御系統を示
す図である。
【図１１】本発明に係る流動層発電プラントの制御装置
の他の実施例を示す図であり、再熱蒸気温度用のスプレ
イ制御系統を示す図である。
【図１２】本発明が適用される流動層発電プラントの全
体構成図である。
【符号の説明】
１０３…出力デマンド（ＭＷＤ）、１３６…ボイラ入力
デマンド（ＢＩＤ）、１６４…主蒸気側燃料流量デマン
ド、１９４…再熱器側燃料流量デマンド、270…層温度
設定器、２８０…層高設定値、５００…タービン加減
弁、５１６…インレットガイドベーン、７０２…主蒸気
圧力、７０４…主蒸気温度検出値、７１２…過熱器側層
温度検出値、７１４…過熱器側層高検出値、７２０…ガ
スＯ2 検出値、７２２…空気流量検出値、ＰＦＢＣ…流
動層ボイラ、ＣＷＰ…燃料供給ポンプ、ＧＴ…ガスター
ビン、ＧＥＮ…発電機、ＳＴ…蒸気タービン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 恭功 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 遠山 栄二 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蒸気を発生する第１の流動層ボイラと，前
    記第１の流動層ボイラから発生された蒸気により駆動さ
    れる第１の蒸気タービンと，該第１の蒸気タービンを駆
    動させた蒸気を加熱する第２の流動層ボイラと，前記第
    ２の流動層ボイラにより加熱された蒸気により駆動され
    る第２の蒸気タービンとを有することを特徴とする流動
    層発電プラント。
  2. 【請求項２】蒸気を発生する第１の流動層ボイラと，前
    記第１の流動層ボイラから発生された蒸気により駆動さ
    れる第１の蒸気タービンと，該第１の蒸気タービンを駆
    動させた蒸気を加熱する第２の流動層ボイラと，前記第
    ２の流動層ボイラにより加熱された蒸気により駆動され
    る第２の蒸気タービンとを有し、 前記第１の流動層ボイラから発生される蒸気の温度に基
    づいて、前記第１の流動層ボイラへ供給する燃料量を制
    御するようにし、 前記第２の流動層ボイラにより加熱された蒸気の温度に
    基づいて、前記第２の流動層ボイラへ供給する燃料量を
    制御するようにしたことを特徴とする流動層発電プラン
    ト。
  3. 【請求項３】蒸気を発生する第１の流動層ボイラと，該
    第１の流動層ボイラから発生された蒸気により駆動され
    る第１の蒸気タービンと，該第１の蒸気タービンを駆動
    させた蒸気を加熱する第２の流動層ボイラと，該第２の
    流動層ボイラにより加熱された蒸気により駆動される第
    ２の蒸気タービンと、 前記第１の流動層ボイラに燃料を供給する第１の燃料供
    給手段と，前記第２の流動層ボイラに燃料を供給する第
    ２の燃料供給手段と，前記第１の流動層ボイラから発生
    される蒸気の温度検出値に基づいて前記第１の燃料供給
    手段の燃料供給量を制御する第１の蒸気温度制御手段
    と，前記第２の流動層から発生される蒸気の温度検出値
    に基づいて前記第２の燃料供給手段の燃料供給量を制御
    する第２の蒸気温度制御手段とを備えてなることを特徴
    とする流動層発電プラント。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の流動層発電プラントにお
    いて、前記第２の蒸気タービンは、前記第１の蒸気ター
    ビンよりも低い蒸気圧で駆動されるものであって、その
    回転軸は、前記第１の蒸気タービンの回転軸に連結され
    るものであることを特徴とする流動層発電プラント。
  5. 【請求項５】蒸気を発生する第１の流動層ボイラと，該
    第１の流動層ボイラから発生された蒸気により駆動され
    る第１の蒸気タービンと，該第１の蒸気タービンを駆動
    させた蒸気を加熱する第２の流動層ボイラと，該第２の
    流動層ボイラにより加熱された蒸気により駆動される第
    ２の蒸気タービンとを有し、 前記第１の流動層ボイラに燃料を供給する第１の燃料供
    給手段と，前記第２の流動層ボイラに燃料を供給する第
    ２の燃料供給手段と，前記第１の流動層ボイラから発生
    される蒸気の温度に基づいて前記第１の燃料供給手段の
    燃料供給量を制御する第１の蒸気温度制御手段と，前記
    第２の流動層ボイラから発生される蒸気の温度に基づい
    て前記第２の燃料供給手段の燃料供給量を制御する第２
    の蒸気温度制御手段とを設けたことを特徴とする流動層
    発電プラントの制御装置。
  6. 【請求項６】高圧タービンを駆動させるための主蒸気の
    温度を、該主蒸気の温度検出値に基づいて、前記主蒸気
    を発生する第１の流動層ボイラへの燃料供給量により制
    御すると共に、 前記高圧タービンを駆動させた主蒸気を加熱することに
    よって得られた低圧タービンを駆動させるための再熱蒸
    気の温度を、該再熱蒸気の温度検出値に基づいて、前記
    第１の流動層ボイラとは別体に設けられた前記主蒸気を
    加熱する第２の流動層ボイラへの燃料供給量により制御
    することを特徴とする流動層発電プラントの制御方法。
  7. 【請求項７】燃料及び流動層媒体により流動層を形成し
    て燃焼を行う流動層ボイラと，該流動層ボイラ内へ流動
    層媒体を供給、もしくは前記流動層ボイラ内の流動層を
    抽出することによって前記流動層ボイラ内の層高を制御
    する層高制御手段とを備える流動層発電プラントの制御
    装置において、 前記流動層ボイラ内の流動層媒体の温度検出値と温度設
    定値との偏差を求める温度偏差演算手段と、 前記プラントの負荷指令値から前記層高の設定値を求め
    る層高設定値演算手段と、 前記層高設定値演算手段により求められた層高設定値と
    前記層高の検出値との偏差に基づく前記層高の制御量を
    前記層高制御手段へ出力する手段と、 前記温度偏差演算手段により求められた温度偏差が所定
    値を超えたときに、前記層高設定値演算手段により求め
    られた層高の設定値を所定の値に保持する手段、とを設
    けたことを特徴とする流動層発電プラントの制御装置。
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