JPH09195718A - 主蒸気温度制御装置 - Google Patents

主蒸気温度制御装置

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JPH09195718A
JPH09195718A JP6383896A JP6383896A JPH09195718A JP H09195718 A JPH09195718 A JP H09195718A JP 6383896 A JP6383896 A JP 6383896A JP 6383896 A JP6383896 A JP 6383896A JP H09195718 A JPH09195718 A JP H09195718A
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JP
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temperature
steam
main steam
pressure
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JP6383896A
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Yukihiro Mizoguchi
幸宏 溝口
Toshihiro Yamada
利広 山田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F01K23/108—Regulating means specially adapted therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンの負荷上昇率を変更しないで主
蒸気温度の上昇率を蒸気タービンの許容範囲内に収め、
プラントの起動時間を長くすることなく蒸気タービンの
寿命消費を最小限に抑える主蒸気温度制御装置を提供す
ることである。 【解決手段】 ガスタービンの起動過程時に、主蒸気温
度が所定の許容温度変化率を超えて上昇しないように、
ガスタービンの排ガス温度に基づいて主蒸気温度を調節
する主蒸気温度調節装置５０を備えたものである。これ
により、主蒸気温度の急激な変化を防止し、蒸気タービ
ンの熱応力許容範囲内に収める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンと蒸
気タービンとからなる複合火力発電所における排熱回収
ボイラで発生した主蒸気温度を制御する主蒸気温度制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガスタービンと蒸気タービンと
からなる複合火力発電所はコンバインドサイクル発電プ
ラントと呼ばれる。最近のコンバインドサイクル発電プ
ラントは、高効率化および大容量化等への対応から、ガ
スタービンの入口ガス温度が高温化され、これによって
ガスタービンの排ガス温度も高温化してきている。ガス
タービン排ガスの高温化により、排熱回収ボイラの出口
蒸気温度（高圧主蒸気温度）も高くなる傾向にある。従
って、蒸気タービンに供給される主蒸気温度も高くなる
傾向にある。
【０００３】蒸気タービンは、高圧蒸気を使用するため
ケーシングが厚肉であること、ロータも高温蒸気に曝さ
れることなどの条件から出力に応じて最適な蒸気条件が
存在する。現状での蒸気タービン入口の主蒸気温度の最
高値は、５３８℃〜５６６℃程度である。従って、主蒸
気温度がこの値を超える様な運転状態が発生する場合に
は、負荷に関係なく排熱回収ボイラの発生する主蒸気温
度の上限値を設定して、これに主蒸気温度を制御してい
る。
【０００４】図９は、排熱回収ボイラ４８の構成図であ
る。図示は省略するが、蒸気タービンで仕事をした蒸気
は復水器で冷却され復水となり、復水器ホットウエルに
貯められる。そして、ホットウエルに貯まった復水は、
復水ポンプで抽出され低圧給水管１を介して、廃熱回収
ボイラ４８の低圧節炭器２に供給される。
【０００５】低圧節炭器２では、低温になったガスター
ビン排気ガスとの熱交換で全給水を加熱する。すなわ
ち、低圧節炭器２部分でのガスタービン排気ガスは、既
に他の熱交換器部分での熱交換を行った後のガスタービ
ン排気ガスであるので、低温になっている。この低圧節
炭器２で加熱された給水は、低圧連絡管４及び低圧給水
調節弁５を介し、高圧給水ポンプ６へ供給される。低圧
給水調節弁５は、高圧給水ポンプ６の水位を一定に保つ
ように低圧給水量を調節するものである。
【０００６】一方、低圧節炭器２で加熱された給水は、
低圧連結管４から分岐した高圧給水ポンプ吸込管３を介
して、低圧蒸気ドラム８に供給され低圧蒸気ドラム８で
昇圧される。昇圧された給水は、高圧給水管７を介し
て、高圧節炭器１２へ高圧給水として供給される。ま
た、低圧蒸気ドラム８の吐出側の高圧給水管７から分岐
して低圧節炭器２の入口に循環する低圧節炭器入口給水
温度調節管２８及び低圧給水温度調節弁２９を介して低
圧給水管１に供給され、低圧節炭器２の入口温度を一定
に調節する。
【０００７】高圧節炭器１２へ供給された低圧蒸気ドラ
ム８からの昇圧給水は、高圧節炭器１２で、排気ガスと
熱交換し昇温した高圧給水は、高圧連絡管１３及び高圧
給水調節弁１４を介し高圧蒸気ドラム１５に供給され
る。つまり、高圧給水調節弁１４では、高圧蒸気ドラム
１５の水位を一定に保つように高圧給水量を調節して、
高圧蒸気ドラム１５に供給することになる。
【０００８】次に、低圧蒸気ドラム８に供給された給水
は、低圧蒸発器９で、排気ガスとの熱交換を行い、低圧
蒸気を発生させながら低圧蒸気ドラム８に戻る。つま
り、高圧給水ポンプ６と低圧蒸発器９との間を熱交換を
しながら循環し低圧蒸気を発生させる。高圧給水ポンプ
６で分離された低圧蒸気は、低圧蒸気連絡管１０を介し
て低圧過熱器１１に供給され、排気ガスと熱交換して過
熱蒸気として、蒸気タービンの低圧段落へ供給される。
【０００９】一方、高圧節炭器１２で加熱され高圧蒸気
ドラム１５に供給された給水は、高圧蒸発器１６で排ガ
スとの熱交換を行い、高圧蒸気を発生させながら高圧蒸
気ドラム１５に戻る。つまり、高圧蒸気ドラム１５と高
圧蒸発器１６との間を熱交換をしながら循環し、高圧蒸
気を発生させる。高圧蒸気ドラム１５で分離された蒸気
は、高圧蒸気連絡管１７を介して高圧第１段過熱器１８
に供給され、排ガスと熱交換されて過熱蒸気となる。そ
して、主蒸気温度を所定の温度にするために高圧主蒸気
減温器２３に供給され、この高圧主蒸気減温器２３でス
プレー水を供給され、さらに高圧第２段過熱器１９及び
高圧主蒸気管２０を介して蒸気タービンの高圧段落へ供
給される。
【００１０】一方、蒸気タービンの高圧段落で仕事を終
えた蒸気は、第１の再熱器２１で再熱され再熱蒸気減温
器２６で温度調節されて、第２の再熱器２２で加熱され
再び高温蒸気とした後に、蒸気タービンの中圧段落に供
給される。この再熱蒸気についても、蒸気タービンの材
料等により定まる最高許容温度が設定され、運転状態の
変化にかかわらず再熱蒸気温度を許容温度以下に制御す
る。
【００１１】この温度制御方法は、再熱器の伝熱面を分
割して第１の再熱器２１及び第２の再熱器２２とし、分
割された伝熱面の連絡管に再熱蒸気減温器２６を設け、
再熱蒸気の温度に応じて再熱蒸気減温器２６へのスプレ
ー水量を再熱蒸気温度調節弁２７で調節して供給する。
ただし、この再熱器２１、２２は、プラントの規模等に
よって設置されない場合もある。
【００１２】一般に、排熱回収ボイラ４８の主蒸気温度
は、排気ガス入口温度、排気ガス量、蒸気量、伝熱面積
等の特性決定要素に支配されて定まる。また、蒸気ター
ビンの主蒸気温度には上限値があり、この上限値を超え
ないように主蒸気温度を調節している。すなわち、過熱
器を分割し、分割された過熱器１８、１９の伝熱面を接
続する連絡管の途中に高圧主蒸気減温器２３を設け、高
圧主蒸気管２０の主蒸気温度に応じて高圧主蒸気減温器
２３に供給するスプレー水量を高圧主蒸気温度調節スプ
レー弁２５で調節して主蒸気温度を制御する方式が一般
的に採用されている。スプレー水の水源は、蒸気圧力よ
り高い圧力を有し、水量の変化に十分に対応できなけれ
ばならない。図９の例では高圧給水管７から分岐した減
温水供給管２４からスプレー水を供給するものを示して
いる。
【００１３】図１０は、従来の主蒸気温度調整の制御ブ
ロック図である。すなわち、高圧主蒸気温度がその設定
値になるように、高圧主蒸気温度とその設定値との偏差
に基づいて、主蒸気温度制御器３７は高圧主蒸気温度調
節スプレー弁２５の開度指令信号を演算する。一方、高
圧主蒸気温度調節スプレー弁開度演算器３６は、高圧蒸
気ドラム圧力を関数発生器３５を介して得られた高圧第
２過熱器入口蒸気温度下限値と、スプレー水温度と、蒸
気流量とに基づいて、スプレー水が水滴の状態で高温第
２段過熱器１９内に流入しないような高圧主蒸気温度調
節スプレー弁２５の開度を演算する。そして、低値優先
回路３８にて主蒸気温度制御器３７及び高圧主蒸気温度
調節スプレー弁開度演算器３６の出力信号のうち小さい
方を選択して高圧主蒸気温度調節スプレー弁２５の開度
を調整することになる。このように、従来技術による主
蒸気温度制御は、負荷に関係なく設定温度を一定にして
おく一定値制御を採用しており、その一定値制御を行っ
た場合に、高温第２過熱器１９内で水分が過飽和状態に
なるようなときは、スプレー水の注入量を制限するよう
にしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガスタービン
の大容量化及び環境対策を考慮した運転方法の採用によ
り、ガスタービンの排気ガス温度が高くなると共にその
温度上昇率も高くなる傾向にある。特に、助燃装置を設
置していない排熱回収ボイラにあっては、排気ガス入口
温度、排気ガス量、蒸気量、伝熱面積等の特性決定要素
に支配されて高圧第２過熱器１９の出口蒸気温度が定ま
るので、蒸気発生量の少ない運転状態（ガスタービンの
出力が低い運転状態）、すなわちガスタービンの起動段
階での運転状態においては、主蒸気温度の上昇率は排気
ガスの温度上昇率と同等の温度変化となる。
【００１５】排気ガスの温度上昇率と同等の上昇率で蒸
気温度が上昇すると、蒸気タービンの許容温度上昇率を
上回ることがあり、蒸気タービンの熱応力が異常に大き
くなり寿命消費が大きくなるような不都合が生じる。
【００１６】一方、このような不都合を解消するには、
ある定められた温度上昇率で設定温度を変化させ、蒸気
温度を制御する必要が生じる。この温度制御をスプレー
水量調節のみで実施する場合、スプレー水が水滴の状態
で過熱器内に流入しないように、水分が過飽和状態にな
らないようにスプレー水の注入量を制限しているので、
スプレー水量調節のみで主蒸気温度上昇率の制御を行う
ことは困難である。
【００１７】すなわち、このスプレー水量の制限値は、
一般にスプレー注入部分の蒸気圧力に対する飽和温度に
３０〜５０℃の余裕を加えた温度以下に減温しないよう
な水量とする必要があり、また、スプレー水での主蒸気
温度の制御には、大きな遅れが生じる。このため、主蒸
気温度が設定値に制御できない状態が発生し、結果とし
て温度上昇率も初期の目標より高くなってしまうことに
なる。
【００１８】以上説明したとおり、蒸気発生量の少ない
ガスタービンの出力が低い運転状態においては、主蒸気
温度の上昇率は排気ガスの温度上昇率と同等の温度変化
となる。蒸気温度一定値制御の場合は、従来技術でも蒸
気温度制御は可能であるが、排気ガスの温度上昇率と同
等の率で蒸気温度が上昇するような場合には、従来の蒸
気温度制御では、蒸気温度の上昇率が蒸気タービンの許
容温度上昇率を上回ることがあり、そうなると蒸気ター
ビンの熱応力が異常に大きくなり寿命消費が大きくなる
ような不都合が生じる。
【００１９】本発明の目的は、ガスタービンの負荷上昇
率（燃料投入量）を変更しないで主蒸気温度の上昇率を
蒸気タービンの許容範囲内に収め、プラントの起動時間
を長くすることなく蒸気タービンの寿命消費を最小限に
抑える主蒸気温度制御装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ガス
タービンの起動過程時に、主蒸気温度が所定の許容温度
変化率を超えて上昇しないように、ガスタービンの排ガ
ス温度に基づいて主蒸気温度を調節する主蒸気温度調節
装置を備えたものである。これにより、主蒸気温度の急
激な変化を防止し、蒸気タービンの熱応力許容範囲内に
収める。
【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、高圧蒸気温度調節装置は、ガスタービンの排ガスを
バイパスさせる排ガスバイパス流路と、排ガスバイパス
流路に設けられた排ガス流量調節用ダンパ開閉器と、高
圧蒸気を過熱する最終段の過熱器の排ガス入口側におけ
る排ガス温度を検出する排ガス温度検出器と、排ガス温
度検出器で検出された排ガス温度がその設定値になるよ
うに排ガス流量調節用ダンパ開閉器のダンパ開度を調節
する排ガス流量調節器とを備えたものである。
【００２２】これにより、排ガス温度に応じて排ガス流
量調節用ダンパ開閉器を開閉し、過熱器を通過する排ガ
スの量を調節することによって主蒸気温度の急激な変化
を防止する。
【００２３】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、高圧蒸気温度調節装置は、ガスタービンに圧縮空気
を供給するコンプレッサ中段からガスタービンの排ガス
中に圧縮空気を注入するための圧縮空気連絡管と、圧縮
空気連絡管に設けられた圧縮空気量調節用ダンパ開閉器
と、高圧蒸気を過熱する最終段の過熱器の排ガス入口側
における排ガス温度を検出する排ガス温度検出器と、排
ガス温度検出器で検出された排ガス温度がその設定値に
なるように圧縮空気量調節用ダンパ開閉器のダンパ開度
を調節する圧縮空気量調節器とを備えたものである。
【００２４】これにより、排ガス温度に応じて排ガスに
注入する圧縮空気を調節し、過熱器を通過する排ガス温
度を調節することによって、主蒸気温度の急激な変化を
防止する。
【００２５】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、高圧蒸気温度調節装置は、高圧蒸気を過熱する最終
段の過熱器の排ガス入口側における排ガス温度を検出す
る排ガス温度検出器と、排ガス温度がその設定値になる
ように高圧主蒸気減温器に供給するスプレー水の流量を
調節するスプレー水流量調節器とを備えたものである。
【００２６】これにより、排ガス温度に応じてスプレー
水流量を補正することによって主蒸気温度の急激な変化
を防止する。
【００２７】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、高圧蒸気温度調節装置は、最終段過熱器の蒸気出口
側に設けられた主蒸気減温器と、高圧蒸気を過熱する最
終段の過熱器の蒸気出口側の主蒸気温度がその設定値に
なるように主蒸気減温器に供給する最終段過熱器入口か
らのスプレー蒸気流量を調節する主蒸気温度調節器とを
備えたものである。
【００２８】これにより、主蒸気温度に応じてスプレー
蒸気流量を調整し、最終過熱器蒸気出口主蒸気温度を制
御することによって主蒸気温度の急激な変化を防止す
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック
構成図である。この第１の実施の形態は、ガスタービン
の起動過程時に、主蒸気温度が所定の許容温度変化率を
超えて上昇しないように、ガスタービンの排ガス温度に
基づいて主蒸気温度を調節する主蒸気温度調節装置５０
を備えたものである。そして、この高圧蒸気温度調節装
置５０は、ガスタービンの排ガスをバイパスさせる排ガ
スバイパス流路４１と、この排ガスバイパス流路４１に
設けられた排ガス流量調節用ダンパ開閉器４２と、高圧
蒸気を過熱する最終段の過熱器１９の排ガス入口側にお
ける排ガス温度を検出する排ガス温度検出器３３と、こ
の排ガス温度検出器３３で検出された排ガス温度がその
設定値になるように排ガス流量調節用ダンパ開閉器４２
のダンパ開度を調節する排ガス流量調節器３４とから構
成されている。その他の構成は図９に示した従来例と同
一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明を
省略する。
【００３０】図１において、排熱回収ボイラ４８の最終
段の過熱器である高圧第２段過熱器１９の近傍に排ガス
温度検出器３３を設け、また、ガスタービンからの排ガ
スが高圧第２段過熱器１９をバイパスするように排ガス
バイパス流路４１が設けられている。排ガスバイパス流
路４１は高圧第２段過熱器１９をバイパスして排熱回収
ボイラ４８の高圧節炭器１２や低圧節炭器２にガスター
ビンからの排ガスを導くと共に、直接煙突に導くことが
できるようになっている。
【００３１】この排ガスバイパス流路４１を流れる排ガ
ス流量は、排ガス流量調節用ダンパ開閉器４２のダンパ
開度によって調整され、そのダンパ開度は排ガス流量調
節器３４で調整される。図２に、この第１の実施の形態
における主蒸気温度調整の制御ブロック図を示す。図１
０に示した従来例に対し、排ガス温度と排ガス温度設定
値との偏差を排ガス流量調節器３４に入力し、排ガス流
量調節器３４にて排ガス流量調節用ダンパ開閉器４２の
ダンパ開閉度指令値を算出し、排ガス流量調節用ダンパ
開閉器４２のダンパ開度を制御する制御要素が追加され
ている。
【００３２】これにより、排ガス温度が急激に上昇した
場合は、排ガス流量調節器３４により排ガス流量調節用
ダンパ開閉器４２のダンパ開度が開閉される。高圧主蒸
気温度調節スプレー弁２５でのスプレー水注入による高
圧蒸気温度上昇の抑制の効果は、かなりの遅れを生じる
が、排ガス流量調節用ダンパ開閉器４２のダンパ開度の
開閉による過熱蒸気への交換熱量減少の効果は徐々に現
れ、高圧主蒸気温度を蒸気温度設定値になるように作用
する。従って、主蒸気温度の急激な変化を防止すること
が可能となる。
【００３３】以上のように、この第１の実施の形態で
は、最終段の過熱器である高圧第２段過熱器１９をバイ
パスする排ガスバイパス流路４１を設け、高圧第２段過
熱器１９を通過する排ガス流量を調節するので、主蒸気
温度の急激な変化を防止することができる。
【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第２の実施の形態を示すブロック構
成図である。この第２の実施の形態は、ガスタービンか
らの排ガスに圧縮空気を注入して高圧第２段過熱器１９
を通過する排ガス温度を調節することによって、主蒸気
温度の急激な変化を防止するようにしたものである。
【００３５】すなわち、排熱回収ボイラ入口に圧縮空気
を注入する圧縮空気連絡管４４を設け、この圧縮空気連
絡管４４に設けられた圧縮空気量調節用ダンパ開閉器４
５のダンパ開度にて、高圧蒸気を過熱する最終段の過熱
器である第２段過熱器１９に流入するガス温度を調節す
る。
【００３６】図３において、ガスタービンに圧縮空気を
供給するコンプレッサ中段から、圧縮空気連絡管４４を
介して圧縮空気が高圧蒸気温度調節装置５０の圧縮空気
量調節用ダンパ開閉器４５に供給される。圧縮空気量調
節用ダンパ開閉器４５のダンパ開度は圧縮空気量調節器
４３で調整される。すなわち、排ガス温度検出器３３で
検出した高圧第２段過熱器１９の排ガス入口側における
排ガス温度が、その設定値になるように、圧縮空気量調
節器４３は圧縮空気量調節用ダンパ開閉器４５のダンパ
開度を調節する。
【００３７】図４に、第２の実施の形態による主蒸気温
度調整の制御ブロック図を示す。図１０に示した従来例
に対し、排ガス温度と排ガス温度設定値との偏差を圧縮
空気量調節器４３に入力し、圧縮空気量調節器４３にて
圧縮空気量調節用ダンパ開閉器４５のダンパ開閉度指令
値を算出し、圧縮空気量調節用ダンパ開閉器４５のダン
パ開度を制御する制御要素が追加されている。
【００３８】ガスタービンの排ガス温度が急激に上昇し
た場合は、スプレー水注入による高圧蒸気温度上昇の抑
制の効果はかなりの遅れを生じるが、排ガスへの圧縮空
気注入による過熱蒸気への交換熱減少の効果は徐々に現
れ、高圧主蒸気温度を蒸気温度設定値にするように作用
する。
【００３９】このように、第２の実施の形態では、排ガ
スに圧縮空気を注入することによって、過熱器を通過す
る排ガス温度制御を行うので、排ガスから主蒸気への熱
交換量をも制御することになり、主蒸気温度の急激な変
化を抑制することができる。これにより、蒸気温度の上
昇を抑制することができ、変化率制限を必要とする場合
でもその温度制御が可能である。
【００４０】図５は、本発明の第３の実施の形態を示す
ブロック構成図である。この第３の実施の形態は、排ガ
ス温度に応じて、高圧主蒸気温度調節スプレー弁２５の
開度を調節し、高圧主蒸気減温器２３でのスプレー水流
量を補正するようにしたものである。
【００４１】高圧蒸気温度調節装置５０は、高圧蒸気を
過熱する最終段の過熱器である第２段過熱器１９の排ガ
ス入口側における排ガス温度を検出する排ガス温度検出
器３３と、排ガス温度がその設定値になるように高圧主
蒸気減温器２３に供給するスプレー水の流量を調節する
スプレー水流量調節器４６とを備えている。
【００４２】すなわち、排ガス温度に応じて、スプレー
水流量調節器４６にて高圧主蒸気温度調節スプレー弁２
５を調節し、高圧主蒸気減温器２３のスプレー水量を補
正し、主蒸気温度の急激な変化を防止する。このよう
に、スプレー水流量調節器４６にて高圧第１段過熱器１
８と高圧第２段過熱器１９との間の高圧主蒸気減温器２
３へのスプレー水量制御を行えば、主蒸気温度に基づい
て高圧主蒸気減温器２３のスプレー水量を調節する場合
に比べ、高圧第２段過熱器１９の熱容量による遅れが回
避できるので、制御応答を早くすることができる。
【００４３】図６に、第３の実施の形態による主蒸気温
度調整の制御ブロック図を示す。図１０に示した従来例
に対し、高圧主蒸気温度調節スプレー弁２５の制御に、
主蒸気温度及びその設定値に代えて、排ガス温度及びそ
の設定値を用いている。排ガス温度とその設定値との偏
差は、排ガス温度制御器４０に入力され、その偏差に基
づいて高圧主蒸気温度調節スプレー弁２５の弁開度指令
が演算される。そして、高圧主蒸気温度調節スプレー弁
演算器３６からの出力信号とのうち小さい方が低値優先
回路３８で選択されて高圧主蒸気温度調節スプレー弁２
５の弁開度指令となる。
【００４４】排ガス温度が急激に上昇した場合は、排ガ
ス温度制御器４０によりスプレー流量が調節される。ス
プレー水注入による高圧蒸気温度上昇の抑制の効果は、
かなりの遅れを生じるが、スプレー水注入による過熱蒸
気への交換熱減少の効果は徐々に現れ、高圧主蒸気温度
を蒸気温度設定値にするように作用する。
【００４５】このように、第３の実施の形態では、排ガ
ス温度により高圧主蒸気減温器２３へのスプレー流量を
調節して先行的に熱交換量を減少させるので、蒸気温度
の上昇を抑制することができ、変化率制限を必要とする
場合でも、目的の温度制御が可能である。
【００４６】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。図７は本発明の第４の実施の形態を示すブロック構
成図である。この第４の実施の形態は、図５に示した第
３の実施の形態に対し、主蒸気温度調節器３２と主蒸気
減温器４７を新たに設け、主蒸気減温器４７へのスプレ
ー蒸気は、過熱器バイパス蒸気管３０からの蒸気を用い
るようにしたものである。そして、主蒸気温度調節器３
２は高圧主蒸気管２０の主蒸気温度に応じてスプレー蒸
気流量を調整し、最終段の過熱器である高圧第２段過熱
器１９の蒸気出口主蒸気温度を制御することによって主
蒸気温度の急激な変化を防止する。
【００４７】図７において、高圧蒸気温度調節装置５０
は、高圧蒸気を過熱する最終段の過熱器である第２段過
熱器１９の排ガス入口側における排ガス温度を検出する
排ガス温度検出器３３と、排ガス温度がその設定値にな
るように高圧主蒸気減温器２３に供給するスプレー水の
流量を調節するスプレー水流量調節器４６と、さらに、
高圧第２段過熱器１９の蒸気出口側に設けられた主蒸気
減温器４７と、高圧第２段過熱器１９の蒸気出口側の主
蒸気温度がその設定値になるように主蒸気減温器４７に
供給する高圧第２段過熱器１９の入口からのスプレー蒸
気流量を調節する主蒸気温度調節器３２とを備えてい
る。
【００４８】このように、主蒸気温度調節器３２によっ
て、高圧第２段過熱器１９の出口の主蒸気減温器４７へ
のスプレー蒸気量制御を行えば、高圧第１段過熱器１８
と高圧第２段過熱器１９との間へのスプレー水量制御と
比べ、高圧第２段過熱器１９の熱容量及び熱交換による
遅れが回避できるので、制御応答を早くすることができ
る。
【００４９】図８に、第４の実施の形態による主蒸気温
度調整の制御ブロック図を示す。図６に示した第３の実
施の形態に対し、高圧主蒸気管２０の高圧主蒸気温度と
その設定値との偏差に基づいて主蒸気温度調節弁３１を
調節する主蒸気温度調節器３２が追加して設けられてい
る。高圧主蒸気温度とその設定値との偏差は主蒸気温度
調節器３２の微分器３９に入力され、高圧主蒸気温度の
変化率が演算され、その変化率に基づいて主蒸気温度調
整弁開度演算器４９は、主蒸気温度調整弁３１の弁開度
を演算する。
【００５０】排ガス温度が急激に上昇した場合は、排ガ
ス温度制御器４０により高圧主蒸気温度調節スプレー弁
２５の弁開度指令が演算され、高温第２段減温器２３へ
スプレー水が注入される。同時に、微分器３９によって
微分された温度偏差も急激に上昇するため、主蒸気温度
調節器３２は主蒸気減温器４７のスプレー蒸気流量を増
加させる。この時、スプレー水注入による高圧蒸気温度
上昇の抑制の効果は、かなりの遅れを生じるが、主蒸気
減温器４７へのスプレー蒸気注入による過熱蒸気への交
換熱量減少の効果は徐々に現れ、高圧主蒸気温度を蒸気
温度設定値にするように作用する。
【００５１】この第４の実施の形態によれば、高圧主蒸
気（過熱蒸気）の熱交換量を主蒸気温度偏差の微分値に
より求め、主蒸気温度調節器３２で高圧第２段過熱器１
９の蒸気出口側の主蒸気減温器４７にスプレー蒸気を注
入して熱交換量を減少させるので、蒸気温度の上昇を抑
制することができ、変化率制限を必要とする場合でも主
蒸気温度制御が可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上の説明したように、請求項１の発明
によれば、排熱回収ボイラから発生する主蒸気温度の温
度上昇率を許容範囲内に収め、蒸気タービンに熱応力を
与えることがなくなるので、蒸気タービンの寿命消費を
最小限に抑えることができる。
【００５３】請求項２の発明によれば、排ガスを分岐し
て給水との熱交換量を減少させるので、適正な排ガス量
で熱交換できる。したがって、蒸気温度の過度の上昇を
抑制することができ、蒸気温度に変化率制限を必要とす
る場合でも適正な温度制御が可能である。
【００５４】請求項３の発明によれば、排ガスに圧縮空
気を注入して給水との熱交換量を減少させるので、蒸気
温度の上昇を抑制することができ、蒸気温度に変化率制
限を必要とする場合でも適正な温度制御が可能である。
【００５５】請求項４の発明によれば、排ガス温度調節
装置でスプレー流量を調節して熱交換量を現象させるの
で、先行的に蒸気温度の上昇を抑制することができ、蒸
気温度に変化率制限を必要とする場合でも適正な温度制
御が可能である。
【００５６】請求項５の発明によれば、高温蒸気の熱交
換量を蒸気温度偏差の微分値により求め、主蒸気温度調
節器で最終段過熱器の蒸気出口側に設けられた主蒸気減
温器にスプレー蒸気を注入して熱交換量を減少させるの
で、蒸気温度の上昇を先行的に抑制することができる。
したがって、蒸気温度に変化率制限を必要とする場合で
も適正な蒸気温度制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック構成
図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による主蒸気温度調
整の制御ブロック図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成
図。
【図４】本発明の第２の実施の形態による主蒸気温度調
整の制御ブロック図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すブロック構成
図。
【図６】本発明の第３の実施の形態による主蒸気温度調
整の制御ブロック図。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示すブロック構成
図。
【図８】本発明の第４の実施の形態による主蒸気温度調
整の制御ブロック図。
【図９】従来例を示すブロック構成図。
【図１０】従来例による主蒸気温度調整の制御ブロック
図。
【符号の説明】
１ 低圧給水管 ２ 低圧節炭器 ３ 高圧給水ポンプ吸込管 ４ 低圧連絡管 ５ 低圧給水調節弁 ６ 高圧給水ポンプ ７ 高圧給水管 ８ 低圧蒸気ドラム ９ 低圧蒸発器 １０ 低圧蒸気連絡管 １１ 低圧過熱器 １２ 高圧節炭器 １３ 高圧連絡管 １４ 高圧給水調節弁 １５ 高圧蒸気ドラム １６ 高圧蒸発器 １７ 高圧蒸気連絡管 １８ 高圧第１段過熱器 １９ 高圧第２段過熱器 ２０ 高圧主蒸気管 ２１ 第１の再熱器 ２２ 第２の再熱器 ２３ 高圧主蒸気減温器 ２４ 減温給水管 ２５ 高圧主蒸気温度調節スプレー弁 ２６ 再熱蒸気減温器 ２７ 再熱蒸気温度調節弁 ２８ 低圧節炭器入口給水温度調節管 ２９ 低圧給水温度調節弁 ３０ 過熱器バイパス蒸気管 ３１ 主蒸気温度調節弁 ３２ 主蒸気温度調節器 ３３ 排ガス温度検出器 ３４ 排ガス流量調節器 ３５ 関数発生器 ３６ 高圧主蒸気温度調節スプレー弁開度演算器 ３７ 主蒸気温度制御器 ３８ 低値優先回路 ３９ 微分器 ４０ 排ガス温度制御器 ４１ 排ガスバイパス流路 ４２ 排ガス流量調節用ダンパ開閉器 ４３ 圧縮空気量調節器 ４４ 圧縮空気連絡管 ４５ 圧縮空気量調節用ダンパ開閉器 ４６ スプレー水量調節器 ４７ 主蒸気減温器 ４８ 排熱回収ボイラ ４９ 主蒸気温度調節弁開度演算器 ５０ 主蒸気温度調整装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンからの排ガスで高圧蒸気及
    び低圧蒸気を発生させ過熱器で過熱して蒸気タービンに
    供給する排熱回収ボイラの前記高圧蒸気を過熱して得ら
    れる主蒸気温度を高圧主蒸気減温器にスプレー水を供給
    して制御する主蒸気温度制御装置において、前記ガスタ
    ービンの起動過程時に、前記主蒸気温度が所定の許容温
    度変化率を超えて上昇しないように、前記ガスタービン
    の排ガス温度に基づいて前記主蒸気温度を調節する主蒸
    気温度調節装置を備えたことを特徴とする主蒸気温度制
    御装置。
  2. 【請求項２】 前記高圧蒸気温度調節装置は、前記ガス
    タービンの排ガスをバイパスさせる排ガスバイパス流路
    と、前記排ガスバイパス流路に設けられた排ガス流量調
    節用ダンパ開閉器と、前記高圧蒸気を過熱する最終段の
    過熱器の排ガス入口側における排ガス温度を検出する排
    ガス温度検出器と、前記排ガス温度検出器で検出された
    排ガス温度が所定の設定値になるように前記排ガス流量
    調節用ダンパ開閉器のダンパ開度を調節する排ガス流量
    調節器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の主
    蒸気温度制御装置。
  3. 【請求項３】 前記高圧蒸気温度調節装置は、前記ガス
    タービンに圧縮空気を供給するコンプレッサ中段から前
    記ガスタービンの排ガス中に圧縮空気を注入するための
    圧縮空気連絡管と、前記圧縮空気連絡管に設けられた圧
    縮空気量調節用ダンパ開閉器と、前記高圧蒸気を過熱す
    る最終段の過熱器の排ガス入口側における排ガス温度を
    検出する排ガス温度検出器と、前記排ガス温度検出器で
    検出された排ガス温度が所定の設定値になるように前記
    圧縮空気量調節用ダンパ開閉器のダンパ開度を調節する
    圧縮空気量調節器とを備えたことを特徴とする請求項１
    に記載の主蒸気温度制御装置。
  4. 【請求項４】 前記高圧蒸気温度調節装置は、前記高圧
    蒸気を過熱する最終段の過熱器の排ガス入口側における
    排ガス温度を検出する排ガス温度検出器と、前記排ガス
    温度が所定の設定値になるように前記高圧主蒸気減温器
    に供給するスプレー水の流量を調節するスプレー水流量
    調節器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の主
    蒸気温度制御装置。
  5. 【請求項５】 前記高圧蒸気温度調節装置は、前記最終
    段過熱器の蒸気出口側に設けられた主蒸気減温器と、前
    記高圧蒸気を過熱する最終段の過熱器の蒸気出口側の主
    蒸気温度が所定の設定値になるように前記主蒸気減温器
    に供給する前記最終段過熱器入口からのスプレー蒸気流
    量を調節する主蒸気温度調節器とを備えたことを特徴と
    する請求項４に記載の主蒸気温度制御装置。
JP6383896A 1996-01-19 1996-01-19 主蒸気温度制御装置 Pending JPH09195718A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7797921B2 (en) 2004-10-20 2010-09-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control apparatus of extracted air booster system of integrated gasification combined cycle power plant
CN105804810A (zh) * 2016-03-11 2016-07-27 大唐淮南洛河发电厂 一种火力发电机组运行调控方法

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