JPH0996227A - ガス化プラントの圧力制御装置 - Google Patents
ガス化プラントの圧力制御装置Info
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
荷変化等の外乱に対して安定化させること。 【解決手段】 ガス化炉圧力の変動を最小限に抑制する
ために、下流側のガスタービンガバナ弁開度指令および
ガス化炉入力指令に対して、適切なガスタービン出力偏
差修正および圧力偏差修正を追加するとともに、ガス化
炉に空気を送る昇圧機の吐出圧力の設定に当っては、空
気流量変化によって変わる昇圧機からガス化炉までの圧
損分だけ上乗せするような設定値制御を行なって、昇圧
機入口案内ベーン開度を操作する。
Description
気・ガス系圧力制御装置もしくは昇圧機制御装置に適用
される制御アルゴリズムに関する。
例を示す概要図である。この図に示されるように、石炭
ガス化複合発電プラントは、ガス化炉設備(100)、
脱塵設備(110)、脱硫設備(120)、ガスタービ
ン発電機(132)、(133)、排熱回収ボイラ(1
40)、蒸気タービン発電機(150)、(151)、
空気昇圧機(161)、(162)、石炭供給装置(1
70)等から成る。石炭供給装置(170)から微粉炭
を圧縮空気とともにガス化炉(101)内へ噴射して、
ガス化剤(空気または酸素)で燃焼させることにより石
炭をガス化する。
は、ガス化炉後方のガス冷却器(102)で冷却された
後、チャー回収系(103)、脱塵設備(110)、脱
硫設備(120)で石炭ガスを精製した後、ガスタービ
ン燃焼器へ送られて発電を行なう。また、ガスタービン
駆動の空気圧縮機(134)から取り出された抽気は、
ガス化炉圧力調整のために空気昇圧機(161)、(1
62)で昇圧された後、搬送用および燃焼用として加圧
状態のガス化炉に圧入される。
器(102)で発生した主蒸気とガスタービン後流のガ
ス処理装置付き排熱回収ボイラ(140)で発生した主
蒸気を全量、蒸気タービン(150)で混圧結合し発電
することができる程の蒸気発生となり、加圧燃焼の効果
もあって、排熱回収LNG複合発電とはガスタービン/
蒸気タービンの負荷配分が異なる。
一例を示す図である。この図に示すように、圧力設定器
(30)による圧力設定に対して、ガス化炉出口圧力
(31)と脱塵装置出口圧力信号(32)を比較してカ
スケードフィードバックを行ない、C1弁(ガス焼却炉
入口圧力調節弁)開度指令(33)とともにC1弁に対
する開度制御(34)を行なっている。このガス化炉出
口圧力制御ブロック(35)によって構成されたガス化
炉圧力制御指令(36)は、昇圧機吐出圧力設定器(3
7)に渡されて、昇圧機吐出圧力信号(40)と比較
し、昇圧機吐出圧力制御装置(38)によって空気昇圧
機入口案内ベーン開度(39)を操作する。
ド(42)からガス化炉圧力制御モード(43)に切り
換えられた時には、ガス化炉負荷指令信号(44)の代
わりにガス化炉圧力制御指令(36)がガス化炉入力指
令(GID)信号(37)として燃料および空気流量の
制御を行なうようになっている。
荷・圧力・制御においては、ガス化炉入力要求に対して
負荷・圧力制御の切り換えが採用され、またガスタービ
ンリード、ガス化炉リード、協調制御が提案されたが、
昇圧機吐出圧力は一定値制御されていた。また、それと
は独立にガス化炉圧力に比して一定差圧だけ高くするこ
とにより、昇圧機吐出圧力が必要以上に高くなることを
防止する方法が提案されていた。
式には、次のような解決すべき課題があった。
に対しても大きな変動をしないように制御を行なわない
と、給炭系との差圧の変動のために燃料流量の脈動や逆
流を引き起こす恐れがある。
る制御性を考えて調整すると、低負荷帯における安定性
が損なわれてハンチングを起こす恐れがある。
よりも少なくなると、サージングを引き起こす恐れがあ
る。
を行なうと、ドレンが発生して昇圧機が液圧縮を起こし
たり、初段にエロージョンを起こす恐れがある。
課題を解決するために、下記1)ないし7)に示される
ガス化プラントの圧力制御装置を提案するものである。
ガス化炉と、そのガス化炉で発生したガスを燃焼させて
発電するガスタービンと、そのガスタービンと同軸結合
された空気圧縮機と、その空気圧縮機の抽気を昇圧して
上記ガス化炉へ送給する昇圧機とを備え、ガスタービン
デマンドの関数としてガス化炉圧力設定を構成し、ガス
タービンガバナ弁開度指令およびガス化炉入力デマンド
による負荷制御およびガス化炉圧力制御に対してガスタ
ービン出力偏差の修正とともにガス化炉圧力偏差の修正
を行なう協調制御装置において、空気供給弁とガスター
ビンガバナ弁を制御するとともに上記昇圧機の吐出圧力
を制御する手段を備え、その設定値を、ガス化炉圧力設
定に対してガス化炉へ供給される空気量により定まる圧
損分を上乗せして設定し、上記昇圧機吐出圧力制御手段
の調節によって昇圧機の吐出圧力を制御することを特徴
とするガス化プラントの圧力制御装置。
圧力制御手段として昇圧機の入口案内ベーンを用いるこ
とを特徴とするガス化プラントの圧力制御装置。
の吐出圧力制御手段として昇圧機の回転数制御を用いる
ことを特徴とするガス化プラントの圧力制御装置。
の吐出圧力制御手段として昇圧機上流に設置した入口弁
を用いることを特徴とするガス化プラントの圧力制御装
置。
ービン負荷指令の関数として制御器のゲインを定め、低
負荷ほど小さく設定することを特徴とするガス化プラン
トの圧力制御装置。
の圧縮比の関数として定まるサージングライン以上の吸
込流量を確保するように、再循環弁の開度を自動調節す
ることを特徴とするガス化プラントの圧力制御装置。
する圧損分ΔPを次式で定めることを特徴とするガス化
プラントの圧力制御装置。
損抵抗から定まる係数 Po、To:定格点での圧力、温度 P、T :運転状態での圧力、温度 W :空気流量 上記1)ないし4)のように制御すると、負荷変動によ
る空気流量変化があったとしても、空気流調弁の開度を
規定値+α%の範囲に抑えることができるので、一定差
圧分上乗せする場合よりも、弁のレンジアビリティを広
げ流量制御装置の感度を上げることができるとともに、
全閉/全開までの裕度が増すので外乱に対する対応力/
耐力を上げることができる。また負荷変化に対するガス
タービンガバナ弁の動きによって発生するガス圧力の変
動分を、圧力修正項によって打ち消すことができる。
機のQ/H特性の傾斜の急な低負荷帯ではループゲイン
を下げることによってゲイン余裕の減少を防止すること
ができる。
のサージマージンを常にある程度以上確保することがで
きる。
1)ないし4)の空気圧力制御の精度を向上させること
ができる。
よって説明する。
説明する。ガスタービン出力偏差信号(1)およびガス
化炉圧力偏差(2)を比例制御した信号(3)、(5)
および比例積分制御した信号(4)、(6)を、ガスタ
ービン出力指令(7)の関数として定まる信号(8)、
(9)にそれぞれ加減算し、ガスタービンガバナ弁開度
指令(10)およびガス化炉入力要求(11)として、
燃料、空気、スプレイ先行制御を行なう。また、ガスタ
ービンデマンドの関数として定まるガス化炉圧力設定
(12)を2次空気流量指令信号(13)の関数および
1次空気流量指令信号(14)の関数に加算して、それ
ぞれの昇圧機の吐出圧力信号(15)、(16)と比較
し(17)、(18)、比例・積分を行なった信号をそ
れぞれの昇圧機の入口案内ベーン開度を操作する信号
(17′)、(18′)とする。
すと、図1に述べた2次空気昇圧機入口案内ベーン開度
制御に加えて、ガスタービン負荷指令(19)のゲイン
スケジュール関数を2次空気昇圧機吐出圧力偏差信号に
乗ずることによるゲイン補正機能と、2次空気昇圧機吐
出圧力(15)と吸込圧力(21)との比すなわち圧縮
比(22)の関数としてのサージ流量(23)と2次空
気昇圧機吸込流量(24)の差信号(25)の関数の時
間遅れ信号によって、2次空気昇圧機再循環ベーン開度
を操作する(27)機能とを付加することになる。1次
空気に関してもほぼ同様である。
したものが図3である。
の変動を最小限に抑制するために、下流側のガスタービ
ンガバナ弁開度指令およびガス化炉入力指令に対して、
適切なガスタービン出力偏差修正および圧力偏差修正を
追加するとともに、ガス化炉に空気を送る昇圧機の吐出
圧力の設定に際して、空気流量変化によって変わる昇圧
機からガス化炉までの圧損分だけ上乗せするような設定
値制御を行なって、昇圧機入口案内ベーン開度を操作す
るものである。更に、この昇圧機による空気系の圧力制
御機能の安定性と信頼性を補助する手段として、第1に
昇圧機吐出圧力制御器のゲインをガスタービン負荷指令
の関数として定めて低負荷ほど小さく設定し、第2に圧
縮比の関数として定まるサージングライン以上の吸込流
量を確保するように再循環弁の開度を自動調節するもの
である。
てガスタービンに出された出力要求に応じて操作される
ガスタービンガバナ弁および空気供給系により外乱を与
えられるガス化炉圧力系に対して、空気流調弁裕度向上
と制御器の感度向上およびガバナ弁による圧力偏差修正
等の作用により、外乱による圧力の変動を小さく抑える
効果がある。また上記の効果によって、派生的にガス化
炉の燃焼状況にも好影響を与え、燃焼およびガス化特性
を安定化させる効果がある。
るように昇圧機吐出圧力を制御することができ、負荷変
動に対しても空気供給弁に過剰な絞りを加えることがな
いから、絞り損失を低減でき、また部分負荷での流量制
御性を確保しつつ吐出圧力が過大とならないので、補機
動力を削減することができる。この点は、ガス化炉圧力
に一定値を上乗せして吐出圧力設定を行なう方式よりも
すぐれている特徴的な効果である。
圧機吐出圧力制御の安定性が増し、ハンチングを防止で
きる。そして、どの負荷帯においても昇圧機のサージン
グ発生を抑制でき、昇圧機制御の信頼性が増す。加えて
昇圧機制御の精度が向上し、信頼性が増す。
系圧力制御装置を示す制御フロー図である。
御装置を示す制御フロー図である。
制御フロー図である。
す概要図である。
を示す制御フロー図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 固体燃料または液体燃料をガス化するガ
ス化炉と、そのガス化炉で発生したガスを燃焼させて発
電するガスタービンと、そのガスタービンと同軸結合さ
れた空気圧縮機と、その空気圧縮機の抽気を昇圧して上
記ガス化炉へ送給する昇圧機とを備え、ガスタービンデ
マンドの関数としてガス化炉圧力設定を構成し、ガスタ
ービンガバナ弁開度指令およびガス化炉入力デマンドに
よる負荷制御およびガス化炉圧力制御に対してガスター
ビン出力偏差の修正とともにガス化炉圧力偏差の修正を
行なう協調制御装置において、空気供給弁とガスタービ
ンガバナ弁を制御するとともに上記昇圧機の吐出圧力を
制御する手段を備え、その設定値を、ガス化炉圧力設定
に対してガス化炉へ供給される空気量により定まる圧損
分を上乗せして設定し、上記昇圧機吐出圧力制御手段の
調節によって昇圧機の吐出圧力を制御することを特徴と
するガス化プラントの圧力制御装置。 - 【請求項2】 上記昇圧機の吐出圧力制御手段として昇
圧機の入口案内ベーンを用いることを特徴とする請求項
1記載のガス化プラントの圧力制御装置。 - 【請求項3】 上記昇圧機の吐出圧力制御手段として昇
圧機の回転数制御を用いることを特徴とする請求項1記
載のガス化プラントの圧力制御装置。 - 【請求項4】 上記昇圧機の吐出圧力制御手段として昇
圧機上流に設置した入口弁を用いることを特徴とする請
求項1記載のガス化プラントの圧力制御装置。 - 【請求項5】 上記ガスタービン負荷指令の関数として
制御器のゲインを定め、低負荷ほど小さく設定すること
を特徴とする請求項1記載のガス化プラントの圧力制御
装置。 - 【請求項6】 上記昇圧機の圧縮比の関数として定まる
サージングライン以上の吸込流量を確保するように、再
循環弁の開度を自動調節することを特徴とする請求項1
記載のガス化プラントの圧力制御装置。 - 【請求項7】 上記上乗せする圧損分ΔPを次式で定め
ることを特徴とする請求項1記載のガス化プラントの圧
力制御装置。 ΔP=K(Po/P)(T/To)W2 ここに K:定格点での流調弁Cv値および配管等の圧
損抵抗から定まる係数 Po、To:定格点での圧力、温度 P、T :運転状態での圧力、温度 W :空気流量
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1995
- 1995-10-03 JP JP25633295A patent/JP3716014B2/ja not_active Expired - Fee Related
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