JPS6211283Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、ガスタービンの排ガスを排熱回収ボ
イラに導き、給水調整弁にて給水されたドラム内
の水を、一定の設定水位に保ちつつ前記排熱回収
ボイラ内に循環させて蒸気を発生させ、その蒸気
で蒸気タービンを駆動するコンバインドサイクル
発電プラントの排熱回収制御装置に関する。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

発電プラント全体の効率向上のためいわゆるコ
ンバインドサイクルの採用が注目されている。第
１図はこのようなコンバインドサイクル発電プラ
ントを示すものである。空気を圧縮機１で圧縮し
た後、燃焼器５で噴射される燃料と混入して燃焼
させ、ガスタービン２を回転させる。ガスタービ
ン２の排気ガスは、十分高温であることから排熱
回収ボイラ６に導き熱交換した後、大気に放出さ
れる。排熱回収ボイラ６にて熱交換されて発生し
た蒸気は、その発生エンタルピーの差により、高
圧ドラム８より高圧蒸気止め弁９、高圧蒸気加減
弁１０を経て、蒸気タービン４の高圧段落に導か
れるラインと、低圧ドラム７より低圧蒸気止め弁
１１、低圧蒸気加減弁１２より蒸気タービン４の
低圧段落に導かれるラインとにわかれる。これら
の蒸気タービン４に流入した蒸気は、蒸気タービ
ン４を駆動し、その後復水器１３へと流れ出る。
復水器１３にて蒸気は復水され、給水ポンプ１４
にて再び排熱回収ボイラ６に供給される。

第２図はこのようなコンバインドサイクル発電
プラントの従来の排熱回収制御装置を示すもので
ある。給水ポンプ１４にて排熱回収ボイラ６に送
られた水は、低圧エコノマイザ１５で熱が供給さ
れ、低圧ドラム７に導かれる。低圧ドラム７のド
レンは、排熱回収ボイラ６の排熱を有効に利用す
るために、低圧側循環水ポンプ１６により、低圧
蒸気発生器１７に導かれ、蒸気となつて低圧ドラ
ム７に戻される。低圧ドラム内の蒸気が低圧蒸気
１０１となつて、低圧蒸気止め弁１１、低圧蒸気
加減弁１２を経て、蒸気タービン４の途中段落に
導かれる。

一方低圧ドラム７におけるドレンは、移送ポン
プ１８により排熱回収ボイラ６内の高圧エコノマ
イザ１９を通つて高圧ドラム８に導かれる。高圧
ドラム８においても、低圧ドラム７と同様に高圧
ドラム８内のドレンが高圧側蒸気発生器２１を通
つて再び高圧ドラム８に戻される。高圧ドラム８
で発生した高圧蒸気１０２は、高圧過熱器２２を
通つて更にエンタルピを上昇させた後、高圧蒸気
止め弁９、高圧蒸気加減弁１０を経て蒸気タービ
ン４の高圧段落へ導びかれる。

なお、低圧ドラム７内の水位の制御は、給水流
量計２３，２４、低圧蒸気流量計２５により計測
された低圧ボイラ７への流入総和信号と、水位計
２６を用いて計測された水位信号により、所定の
設定値が得られる様に給水流量調整弁２７にて制
御される。

また高圧ドラム８内の水位の制御についても同
様に、高圧ドラム給水流量計２４、高圧蒸気流量
計２８、水位計２９からの信号により、流量調整
弁３０にて制御される。

このような一軸のコンバインドサイクル発電プ
ラントにおいては、定格負荷運転時には、効率よ
い運転ができる反面、負荷変動に対して追従性が
悪いという欠点を有する。これは、負荷上昇の要
求に対して負荷追従性のよいガスタービンに高負
荷を加えると、ガスタービンの排気ガスの温度が
急上昇し、排熱回収ボイラ６に大きな熱衝撃が加
わることになるからである。

ガスタービンと蒸気タービンが別軸で構成され
ているコンバインドサイクル発電プラントにおい
ては、上述した熱衝撃を防止するため、ガスター
ビン排気側にバイパスタツクを設け、排気ガスの
一部を大気へ逃がすこととしている。しかしこれ
では熱衝撃は防止できるが、エネルギの無駄であ
り発電プラント全体の効率の面で問題があつた。

〔考案の目的〕

本考案は上記事情を考慮してなされたもので、
排熱回収ボイラの熱衝撃を防止し、発電プラント
全体の効率を向上するコンドインドサイクル発電
プラントの排熱回収制御装置を提供することを目
的とする。

〔考案の概要〕

この目的を達成するために本考案によるコンバ
インドサイクル発電プラントの排熱回収制御装置
は、ガスタービンの出力を検出する検出装置と、
排熱回収ボイラ内に循環させる循環水量を調整す
る調整弁と、前記検出装置により検出された前記
ガスタービンの出力を予め定められた第１の関数
により前記調整弁の開度信号に変換する第１の関
数発生器と、前記検出装置により検出された前記
ガスタービンの出力を予め定められた第２の関数
により前記ドラムの水位設定信号に変換する第２
の関数発生器と、前記第１の関数発生器により変
換された開度信号に従い前記調整弁の開度を制御
する第１の制御回路と、前記第２の関数発生器に
より変換された水位設定信号に従い前記ドラムが
その設定水位になるべく前記給水調整弁の開度を
制御する第２の制御回路とを備えたことを特徴と
する。

〔考案の実施例〕

本考案の一実施例によるコンバインドサイクル
発電プラントの排熱回収制御装置を第３図から第
６図に示す。第３図は同排熱回収制御装置の系統
図である。従来の排熱回収制御装置と同様に、給
水ポンプ１４にて排熱回収ボイラ６に送られた水
は、低圧エコノマイザ１５で熱が供給され、低圧
ドラム７に導かれる。低圧ドラム７のドレンは、
低圧側循環水ポンプ１６により、低圧蒸気発生器
１７に導かれ、蒸気となつて低圧ドラムに戻さ
れ、排熱が利用される。低圧ドラム７内の蒸気は
低圧蒸気１０１となり、低圧蒸気止め弁１１、低
圧蒸気加減弁１２を経て、蒸気タービン４の途中
段落に導かれる。本実施例においては、低圧循環
水ポンプ１６の吐出側に流量調整弁３１とミニマ
ムフローライン３４が設けられ、低圧蒸気発生器
１７へ供給する水量を調整している。

また低圧ドラム７におけるドレンは、移送ポン
プ１８により排熱回収ボイラ６内の高圧エコノマ
イザ１９を通つて高圧ドラム８に導かれる。高圧
ドラム８においても、高圧ドラム８内のドレンが
高圧側蒸気発生器２１を通つて再び高圧ドラム８
に戻される。低圧ドラム７におけると同様に、本
実施例においては、高圧側循環水ポンプ２０の吐
出側に流量調整弁３３とミニマムフローライン３
４とを設け、高圧蒸気発生器２１への水量を調整
している。高圧ドラム８で発生した高圧蒸気１０
２は、高圧過熱器２２を通つて更にエンタルピを
上昇させた後、高圧蒸気止め弁９、高圧蒸気加減
弁１０を経て、蒸気タービン４の高圧段落へ導か
れる。

上述した如く新たに設けられた流量調整弁３
１，３３、ミニマムフローライン３２，３４の動
作について次に述べる。調整弁３１は低圧側循環
ポンプ１６の吐出側に設置される。これにより、
低圧蒸気発生器１７内の流速をガスタービンの出
力（あるいはガスタービンの排気温度）に対して
排熱回収が最適となるように制御し、低圧蒸気発
生量を最大とし、同時に熱衝撃を防止する。すな
わち、ガスタービン２の出力が低い場合には流量
調整弁３１を絞り、排気ガスと循環水の熱交換を
十分おこなわしめ、ガスタービン２の出力が高い
場合には流量調整弁３１を開き、熱衝撃を防止
し、蒸気発生量を最大にするものである。ミニマ
ムフローライン３２は上述した制御により流量調
整弁３１が全閉された場合でも、低圧側循環水ポ
ンプ１６の締切運転を防止するとともに、低圧蒸
気発生器１７への最低量の循環水を確保するため
のものである。流量調整弁３３およびミニマムフ
ローライン３４も高圧ドラム８において同様な動
作をするものである。

本実施例においては上述した循環水の制御とと
もにガスタービン２の出力に応じて低圧ドラム
７、高圧ドラム８の水位制御をおこなう。すなわ
ち低圧ドラム７、高圧ドラム８の水位を、ガスタ
ービン２の出力が低い場合には下げるようにす
る。ガスタービン２の出力が低い場合には、低圧
ドラム７、高圧ドラム８内の飽和水が減ぜられる
ため蒸気発生が促進されるからである。この水位
制御を示したのが第４図から第６図である。

まず低圧ドラム７の水位制御について述べる。
第４図は低圧ドラム７の水位制御を示したもので
ある。給水流量計２３にて測定した給水流量３０
０と低圧蒸気流量計２５により測定した低圧蒸気
流量３０１と、高圧蒸気流量計２４により測定し
た高圧ドラム給水流量３０２とを加算器３０３に
て加え合わせる。加算器３０３より低圧ドラム７
への総締入量３０４が出力される。この総流入量
３０４は微分器３０５を経て、水位相当信号３０
６に変換される。加算器３０７にて、この水位相
当信号３０６と、水位計２６を用いて測定した低
圧ドラム水位信号３０８とを加えたものから、低
圧ドラム水位設定値３０９を減算し、偏差信号３
１０として出力する。低圧ドラム７の偏差信号３
１０は、信号変換回路３１１を経て、弁開度指示
信号３１２となり、給水流量調整弁２７にて、低
圧ドラム７に流入する水の量を制御することによ
り、低圧ドラム７内の水位が制御される。

第６図はガスタービン出力に応じた低圧ドラム
７の水位制御を示したものである。ガスタービン
出力信号４０１は例えば負荷信号に相当するもの
であり、関数発生器４０２により弁開度設定信号
４０８に変換され、制限器４１０を介し加算器４
０４にて弁開度実信号４０９と比較され、弁位置
制限器４０５を通し調整弁３１がガスタービン出
力に応じ制御される。弁開度実信号４０９は検出
器４０６により復調器４０７を介し得ることがで
きる。制限器４１０は低圧蒸気発生器１７の管壁
温度変換器４１１により弁開度設定信号４０８に
対し、管壁温度が異常に高温になつた場合、流量
調整弁３１を開くべく制限を加えるものである。
ガスタービン出力信号４０１は関数発生器４０３
に入力され、ここでガスタービン２の出力に応じ
た低圧ドラム水位設定信号３２８に変換され、基
準水位設定信号３０９と加算器３３５で減算され
た後、給水流量調整弁２７の制御回路（第４図）
に入力される。したがつてガスタービン２の出力
に応じて低圧ドラム７の水位が制御される。

次に高圧ドラム８の水位制御について述べる。
これも基本的には低圧ドラム７の場合と同じであ
るが、通常の水位制御については第５図に示して
ある。高圧ドラム給水流量計２４にて測定した高
圧ドラム給水流量３０２と、高圧蒸気流量計２８
を用いて測定した高圧蒸気流量３１４とを加算器
３１５にて加算し、加算器３１５より高圧ドラム
総流入量３１６として出力される。この高圧ドラ
ム総流入量３１６は、微分器３１７を経て、水位
相当信号３１８に変換される。加算器３１９に
て、この水位相当信号３１８と、水位計２９を用
いて測定した高圧ドラム水位信号３２０とを加え
たものから高圧ドラム水位設定値３２１を減算
し、偏差信号３２２として出力する。この偏差信
号３２２は、信号変換回路３２３を経て弁開度指
示信号３２４となり、流量調整弁３０に伝えら
れ、高圧ドラム８に流入する水の量を制御するこ
とにより、高圧ドラム８内の水位が制御される。
なおガスタービン２の出力に応じた高圧ドラム８
の水位制御は、低圧ドラム７の場合と全く同じで
あり、ガスタービン出力信号に応じて調整弁３３
が制御されるとともに、水位設定信号も変換され
る。

以上説明したように、本実施例においては、ド
ラムの循環水ポンプの吐出流量ならびにドラムの
水位を、ガスタービンの出力に応じて変化させる
ことにより、排熱回収ボイラの発生蒸気を最大な
らしめることができる。さらに本実施例において
は、蒸気発生器の管壁温度をも考慮し、ドラムの
循環水ポンプの吐出流量を制御することにより、
管束を保護することができる。

第１の実施例は、一軸のコンバインドサイクル
発電プラントの場合についてであつたが、多軸の
コンバインドサイクル発電プラントについても同
時に適用することができる。

また第１の実施例は、低圧、高圧の２つのドラ
ムを用いた場合であるが、ひとつのドラムの場合
でも同様であり、低圧、中圧、高圧の３つのドラ
ムを用いた場合でも同様である。

〔考案の効果〕

以上の通り、本考案によれば排熱回収ボイラの
発生蒸気を最大ならしめることにより、排熱回収
ボイラの熱衝撃を防止し、発電プラント全体の効
率を向上させることができる。更に蒸気発生器等
の温度上昇を防止し、機器の信頼性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンバインドサイクル発電プラント全
体の構成を示す構成図、第２図は従来のコンバイ
ンドサイクル発電プラントの排熱回収制御装置を
示す構造図、第３図は本考案の一実施例によるコ
ンバインドサイクル発電プラントの排熱回収制御
装置を示す構造図、第４図，第５図，第６図はそ
れぞれ同装置の水位制御を示すブロツク図であ
る。 １……圧縮機、２……ガスタービン、３……発
電機、４……蒸気タービン、５……燃焼器、６…
…排熱回収ボイラ、７……低圧ドラム、８……高
圧ドラム、９……高圧蒸気止め弁、１０……高圧
蒸気加減弁、１１……低圧蒸気止め弁、１２……
高圧蒸気加減弁、１３……復水器、１４……給水
ポンプ、１５……低圧エコノマイザ、１６……低
圧側循環水ポンプ、１７……低圧蒸気発生器、１
８……移送ポンプ、１９……高圧エコノマイザ、
２０……高圧側循環水ポンプ、２１……高圧蒸気
発生器、２２……高圧過熱器、２３……給水流量
計、２４……高圧ドラム給水流量計、２５……低
圧蒸気流量計、２６，２９……水位計、２７……
流量調整弁、２８……高圧蒸気流量計、３０……
流量調整弁、３１，３３……調整弁、３２，３４
……ミニマムフローライン、１０１……低圧蒸
気、１２２……高圧蒸気、３００……給水流量、
３０１……低圧蒸気流量、３０２……高圧ドラム
給水流量、３０３，３０７，３３５……加算器、
３０５……微分器、３０６……水位相当信号、３
０８……高圧ドラム水位信号、３０９……高圧ド
ラム水位設定値、３１１……信号変換回路、３１
２……弁開度指示信号、４０１……ガスタービン
出力信号、４０２，４０３……関数発生器、４０
４……加算器、４０５……弁位置制御器、４０６
……検出器、４０７……復調器、４１０……制限
器、４１１……管壁温度変換器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに導
   き、給水調整弁にて給水されたドラム内の水
   を、一定の設定水位に保ちつつ前記排熱回収ボ
   イラ内に循環させて蒸気を発生させ、その蒸気
   で蒸気タービンを駆動するコンバインドサイク
   ル発電プラントの排熱回収制御装置において、 前記ガスタービンの出力を検出する検出装置
   と、前記排熱回収ボイラ内に循環させる循環水
   量を調整する調整弁と、 前記検出装置により検出された前記ガスター
   ビンの出力を予め定められた第１の関数により
   前記調整弁の開度信号に変換する第１の関数発
   生器と、 前記検出装置により検出された前記ガスター
   ビンの出力を予め定められた第２の関数により
   前記ドラムの水位設定信号に変換する第２の関
   数発生器と、 前記第１の関数発生器により変換された開度
   信号に従い前記調整弁の開度を制御する第１の
   制御回路と、 前記第２の関数発生器により変換された水位
   設定信号に従い前記ドラムがその設定水位とな
   るべく前記給水調整弁の開度を制御する第２の
   制御回路とを備えたことを特徴とするコンバイ
   ンドサイクル発電プラントの排熱回収制御装
   置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置に
   おいて、前記第１の制御回路は、前記排熱回収
   ボイラの異常高温時には前記開度信号の値にか
   かわらず前記調整弁の開度を大にする回路であ
   ることを特徴とするコンバインドサイクル発電
   プラントの排熱回収制御装置。