(57)【要約】【課題】プラント全体のエネルギー効率を向上させることができることを目的とする。【解決手段】石炭ガス化複合発電設備は、復水器７３で凝縮した給水を排熱回収ボイラに供給する給水供給ライン７２と、給水を流通させる復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０と、排熱回収ボイラに供給する給水の流量を調整する給調弁と、蒸気タービンをバイパスして復水器７３に蒸気を供給するタービンバイパスライン３２と、タービンバイパス流路３２に給水を供給するスプレー水ライン７６と、を備えている。また、石炭ガス化複合発電設備は、通常運転モード及びバイパス運転モードを有していて、制御装置８０は、バイパス運転モードにおいて、タービンバイパスライン３２に給水を供給するとともに、排熱回収ボイラに供給する給水量が通常運転モード時よりも少なくなるように給調弁の開度を制御する第１開度制御を行う。【選択図】図２
2020012386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用の内燃機関からの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を生成し、該排熱回収ボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動する複合発電プラントであって、
前記蒸気タービンを駆動した後の蒸気を凝縮して給水にする復水器と、
前記復水器で凝縮した給水を前記排熱回収ボイラに供給する給水流路と、
前記給水流路に設けられ、前記給水流路内に給水を流通させるポンプと、
前記給水流路に設けられ、前記排熱回収ボイラに供給する給水の流量を調整する流量調整弁と、
前記排熱回収ボイラで生成された蒸気を、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に供給するタービンバイパス流路と、
前記給水流路から分岐して前記タービンバイパス流路と接続する抽水流路と、
前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記蒸気タービンに供給する通常運転モード及び、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記タービンバイパス流路を介して前記復水器に供給するバイパス運転モードを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記バイパス運転モードにおいて、前記抽水流路を介して前記タービンバイパス流路に給水を供給するとともに、前記排熱回収ボイラに供給する給水量が前記通常運転モード時よりも少なくなるように前記流量調整弁の開度を制御する第１開度制御を行う複合発電プラント。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１開度制御において、前記タービンバイパス流路に供給する給水量と前記排熱回収ボイラに供給する給水量との合計が、前記通常運転モードにおける前記排熱回収ボイラに供給する給水量以下となるように、前記流量調整弁の開度を制御する請求項１に記載の複合発電プラント。
【請求項３】
前記制御部は、前記バイパス運転モードにおいて、前記第１開度制御を行った後に、前記排熱回収ボイラの保有する給水量が所定の流量を維持するように、前記流量調整弁の開度を制御する第２開度制御を行う請求項１または請求項２に記載の複合発電プラント。
【請求項４】
発電用の内燃機関からの排熱を利用する排熱回収ボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動する複合発電プラントの制御方法であって、
前記複合発電プラントは、
前記蒸気タービンを駆動した後の蒸気を凝縮して給水にする復水器と、
前記復水器で凝縮した給水を前記排熱回収ボイラに供給する給水流路と、
前記給水流路に設けられ、前記給水流路内に給水を流通させるポンプと、
前記給水流路に設けられ、前記排熱回収ボイラに供給する給水の流量を調整する流量調整弁と、
前記排熱回収ボイラで生成された蒸気を、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に供給するタービンバイパス流路と、
前記給水流路から分岐して前記タービンバイパス流路と接続する抽水流路と、
前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記蒸気タービンに供給する通常運転モード及び、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記タービンバイパス流路を介して前記復水器に供給するバイパス運転モードを有する制御部と、を有し、
前記バイパス運転モードにおいて、前記抽水流路を介して前記タービンバイパス流路に給水を供給する給水抽水工程と、
前記バイパス運転モードにおいて、前記排熱回収ボイラに供給する給水量が前記通常運転モード時よりも少なくなるように前記流量調整弁の開度を制御する第１開度制御工程と、を備えた複合発電プラントの制御方法。
【請求項５】
前記第１開度制御工程は、前記タービンバイパス流路に供給する給水量と前記排熱回収ボイラに供給する給水量との合計が、前記通常運転モードにおける前記排熱回収ボイラに供給する給水量以下となるように、前記流量調整弁の開度を制御する請求項４に記載の複合発電プラントの制御方法。
【請求項６】
前記バイパス運転モードにおいて、前記第１開度制御工程の後に、前記排熱回収ボイラの保有する給水量が所定の流量を維持するように、前記流量調整弁の開度を制御する第２開度制御工程を備えた請求項４または請求項５に記載の複合発電プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合発電プラント及び複合発電プラントの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複合発電プラントとして、発電用の内燃機関からの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を生成し、この蒸気によって蒸気タービンを駆動する複合発電プラントが知られている。このような複合発電プラントでは、通常運転時には、蒸気タービンを駆動した後の蒸気を復水器で凝縮して給水にし、排熱回収ボイラに供給して再度蒸気にする、という水及び蒸気の循環を行っている。
このような複合発電プラントには、通常運転とは異なる運転状態となった際に、通常運転とは異なった作動をするものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、タービンバイパス管を設け、プラントにおいて負荷遮断が発生すると、タービンの入口に備えられる主蒸気止め弁が閉じられ、これと同時にタービンバイパス管に設けられたタービンバイパス弁が全開とされ、蒸発器で生成される蒸気を復水器にかけて逃がしている。また、特許文献２では、ガスタービンの燃焼器が失火すると、排熱回収ボイラの蒸気ドラム内の水位設定値を一定の割合で減少変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２８１９０５号公報
【特許文献２】特開平４−３２５７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、複合発電プラントでは、通常運転時には、排熱回収ボイラで生成された蒸気を蒸気タービンに供給し、蒸気タービンを駆動した後の蒸気を復水器で凝縮して給水にし、給水流路を介して排熱回収ボイラに給水を供給している。このとき、復水器で凝縮された給水は、給水流路に設けられたポンプの駆動力によって排熱回収ボイラに供給されている。
【０００６】
一方、複合発電プラントには、排熱回収ボイラで生成された蒸気を、蒸気タービンを介さずに復水器に供給するための流路であるタービンバイパス流路が備えられており、プラントトリップ時等には、蒸気タービン系統に蒸気を流通させないようにするために、タービンバイパス流路を介して蒸気を復水器に導いている（以下、このような運転を「バイパス運転」という）。
【０００７】
バイパス運転時には、高温の蒸気がタービンバイパス流路を流通することとなるので、タービンバイパス流路に給水流路を流通する給水を供給し、タービンバイパス流路を流通する蒸気の温度を所定の温度以下まで低減させる場合がある。したがって、このような場合には、バイパス運転時では、給水を排熱回収ボイラに供給するとともにタービンバイパス流路にも供給することとなるため、タービンバイパス流路に給水を供給しない通常運転時よりも多くの給水を使用することとなる。
【０００８】
このため、給水流路に設けられるポンプは、バイパス運転時に使用する量（排熱回収ボイラに供給する給水量とタービンバイパス流路に供給する給水量とを合計した量）の給水を好適に吐出できるように、容量及び全揚程が設計される。
【０００９】
一般に、ポンプは設計容量よりも吐出量が少なくなるほど全揚程が高くなる。したがって、バイパス運転時に使用する給水量に基づいてポンプの設計をした場合、バイパス運転時よりも少ない給水量である通常運転時には、ポンプの全揚程が必要な全揚程よりも高くなる。したがって、通常運転モードでは、ポンプの吐出圧力が、必要な圧力よりも高くなり、過剰にポンプの駆動力が発揮される。
【００１０】
また、一般に、ポンプは設計容量よりも吐出量が少なくなるほどポンプ効率が低下する。したがって、バイパス運転時に使用する給水量に基づいてポンプの設計をした場合、バイパス運転時よりも少ない給水量である通常運転時には、ポンプ効率が低下する。
【００１１】
特許文献１及び特許文献２は、通常運転時とは異なる運転時においてポンプの全揚程やポンプ効率を考慮した発明ではない。したがって、特許文献１及び特許文献２の構成では、通常運転時において、余剰にポンプの駆動力が発揮されてしまう問題や、ポンプ効率が低下するという問題を招来し、結果として、プラント全体のエネルギー効率が低減してしまう可能性がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プラント全体のエネルギー効率を向上させることができる複合発電プラント及び複合発電プラントの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の複合発電プラント及び複合発電プラントの制御方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る複合発電プラントは、発電用の内燃機関からの排熱を利用して排熱回収ボイラで蒸気を生成し、該排熱回収ボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動する複合発電プラントであって、前記蒸気タービンを駆動した後の蒸気を凝縮して給水にする復水器と、前記復水器で凝縮した給水を前記排熱回収ボイラに供給する給水流路と、前記給水流路に設けられ、前記給水流路内に給水を流通させるポンプと、前記給水流路に設けられ、前記排熱回収ボイラに供給する給水の流量を調整する流量調整弁と、前記排熱回収ボイラで生成された蒸気を、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に供給するタービンバイパス流路と、前記給水流路から分岐して前記タービンバイパス流路と接続する抽水流路と、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記蒸気タービンに供給する通常運転モード及び、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記タービンバイパス流路を介して前記復水器に供給するバイパス運転モードを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記バイパス運転モードにおいて、前記抽水流路を介して前記タービンバイパス流路に給水を供給するとともに、前記排熱回収ボイラに供給する給水量が前記通常運転モード時よりも少なくなるように前記流量調整弁の開度を制御する第１開度制御を行う。
【００１４】
上記構成では、バイパス運転モードにおいて、排熱回収ボイラに供給する給水量が通常運転モード時よりも少なくなるように流量調整弁の開度を制御している。これにより、バイパス運転モードにおいても排熱回収ボイラに対して通常運転時と同じ量の給水を供給する構成と比較して、バイパス運転モードにおいてポンプが吐出する給水量を低減することができる。したがって、ポンプの最大容量を低減することができるので、ポンプを小容量化することができる。
【００１５】
また、上記構成では、バイパス運転モードにおけるポンプの吐出量を低減することができるので、バイパス運転モードにおけるポンプの吐出量と通常運転モードにおけるポンプの吐出量との差を低減することができる。したがって、通常運転モードにおけるポンプ効率の低下を抑制することができる。
【００１６】
また、上記構成では、バイパス運転モードにおけるポンプの吐出量と通常運転モードにおけるポンプの吐出量との差を低減することができので、通常運転モードにおけるポンプの全揚程が必要以上に高くなることを抑制することができる。よって、ポンプの駆動力が過剰に発揮されてしまう事態を抑制することができる。
【００１７】
以上のように、上記構成では、ポンプを小容量化することができるとともに、通常運転時においてポンプ効率の低下を抑制し、ポンプの駆動力が過剰に発揮され難くすることができるので、プラント全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る複合発電プラントは、前記制御部は、前記第１開度制御において、前記タービンバイパス流路に供給する給水量と前記排熱回収ボイラに供給する給水量との合計が、前記通常運転モードにおける前記排熱回収ボイラに供給する給水量以下となるように、前記流量調整弁の開度を制御してもよい。
【００１９】
上記構成では、バイパス運転モードにおけるタービンバイパス流路に供給する給水量と排熱回収ボイラに供給する給水量との合計が、通常運転モードにおける排熱回収ボイラに供給する給水量以下となるように、流量調整弁の開度を制御している。
【００２０】
これにより、バイパス運転モードにおけるポンプの吐出量が、通常運転モードにおけるポンプの吐出量以下となる。したがって、ポンプの最大容量を、通常運転モードにおける吐出量に設定することができる。よって、ポンプの大きさを、通常運転モードにおける吐出量（すなわち、タービンバイパス流路に給水を供給しない吐出量）に応じた大きさにすることができるので、ポンプをより小容量化することができる。
【００２１】
また、通常運転モードにおける吐出量がバイパス運転モードにおける吐出量以上となっているので、通常運転モードにおける吐出量が、最大効率となるようにポンプを設定することができる。したがって、通常運転モードにおけるポンプ効率を向上させることができる。
【００２２】
また、通常運転モードにおける吐出量がバイパス運転モードにおける吐出量以上となっているので、通常運転モードにおける吐出量が、所望の全揚程となるようにポンプを設定することができる。したがって、通常運転モードにおけるポンプの全揚程が、適切な全揚程となるようにポンプを設定することができる。したがって、通常運転モードにおいて、ポンプの全揚程が必要以上に高くなることを防止することができる。
【００２３】
以上のように、上記構成では、ポンプを小容量化することができるとともに、通常運転時においてポンプ効率を向上させ、ポンプの駆動力が過剰に発揮される自体を防止することができるので、プラント全体のエネルギー効率をより向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の一態様に係る複合発電プラントは、前記制御部は、前記バイパス運転モードにおいて、前記第１開度制御を行った後に、前記排熱回収ボイラの保有する給水量が所定の流量を維持するように、前記流量調整弁の開度を制御してもよい。
【００２５】
上記構成では、第１開度制御を行った後に、排熱回収ボイラの保有する給水量が所定の流量を維持するように流量調整弁の開度を制御している。これにより、排熱回収ボイラ内の給水量が不足することがなくなる。したがって、排熱回収ボイラ内の給水量が低減することに起因する不具合を回避することができる。排熱回収ボイラ内の給水量が低減することに起因する不具合とは、例えば、水量低下による温度上昇に伴う排熱回収ボイラの損傷などが挙げられる。
【００２６】
本発明の一態様に係る複合発電プラントの制御方法は、発電用の内燃機関からの排熱を利用する排熱回収ボイラで生成した蒸気によって蒸気タービンを駆動する複合発電プラントの制御方法であって、前記複合発電プラントは、前記蒸気タービンを駆動した後の蒸気を凝縮して給水にする復水器と、前記復水器で凝縮した給水を前記排熱回収ボイラに供給する給水流路と、前記給水流路に設けられ、前記給水流路内に給水を流通させるポンプと、前記給水流路に設けられ、前記排熱回収ボイラに供給する給水の流量を調整する流量調整弁と、前記排熱回収ボイラで生成された蒸気を、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に供給するタービンバイパス流路と、前記給水流路から分岐して前記タービンバイパス流路と接続する抽水流路と、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記蒸気タービンに供給する通常運転モード及び、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記タービンバイパス流路を介して前記復水器に供給するバイパス運転モードを有する制御部と、を有し、前記バイパス運転モードにおいて、抽水流路を介して前記タービンバイパス流路に給水を供給する給水抽水工程と、前記バイパス運転モードにおいて、前記排熱回収ボイラに供給する給水量が前記通常運転モード時よりも少なくなるように前記流量調整弁の開度を制御する第１開度制御工程と、を備えている。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る複合発電プラントの制御方法は、前記第１開度制御工程は、前記タービンバイパス流路に供給する給水量と前記排熱回収ボイラに供給する給水量との合計が、前記通常運転モードにおける前記排熱回収ボイラに供給する給水量以下となるように、前記流量調整弁の開度を制御してもよい。
【００２８】
また、本発明の一態様に係る複合発電プラントの制御方法は、前記バイパス運転モードにおいて、前記第１開度制御工程の後に、前記排熱回収ボイラの保有する給水量が所定の流量を維持するように、前記流量調整弁の開度を制御する第２開度制御工程を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、プラント全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。
【図２】図１の要部を示す概略構成図である。
【図３】各系統の給水量と時間との関係を示すグラフである。
【図４】各給調弁の開度と各ドラムの水位との関係を示すグラフである。
【図５】ポンプの吐出量と、ポンプ効率及び全揚程との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明に係る複合発電プラント及び複合発電プラントの制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
［石炭ガス化複合発電設備］
図１は、本発明の一実施形態に係る複合発電プラントを適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００３２】
本実施形態に係る複合発電プラントが適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated  Coal  Gasification  Combined  Cycle）１０は、空気あるいは酸素を酸化剤として用いており、ガス化炉設備１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、発電用のガスタービン（内燃機関）１７に供給して発電を行っている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉設備１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
【００３３】
石炭ガス化複合発電設備（複合発電プラント）１０は、図１に示すように、給炭設備１１と、ガス化炉設備１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat  Recovery  Steam  Generator）２０とを備えている。
【００３４】
給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備（ＡＳＵ）４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
【００３５】
ガス化炉設備１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が戻されて再利用可能に供給されている。
【００３６】
また、ガス化炉設備１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部がガス化炉設備１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉設備１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉設備１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。さらに、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
【００３７】
ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１を備えている。ガス化炉設備１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）及びチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給する生成ガスライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。また、ガス化炉１０１内にシンガスクーラ１０２（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからガス精製設備１６に供給している。なお、生成ガスを冷却する構成は、シンガスクーラ１０２に限定されない。例えば、クエンチガスまたは水を用いて生成ガスを冷却する構成であってもよい。
【００３８】
チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つ又は複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
なお、チャー回収設備１５を省略し、ガス化炉１０１とガス精製設備１６とを直接接続する流路を設けてもよい。
【００３９】
ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
【００４０】
ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７には、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられている。したがって、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００４１】
蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０と蒸気タービン１８のタービン６９との間には、蒸気タービン１８に蒸気を供給する蒸気供給ライン７１が設けられると共に、蒸気タービン１８を駆動した後の蒸気を凝縮させて給水にする復水器７３と排熱回収ボイラ２０とを接続する給水供給ライン７２が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。したがって、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。なお、蒸気及び水が循環する流路等についての詳細は、後述する。
なお、蒸気タービン１８のタービン６９は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、蒸気タービン１８とガスタービン１７とを一軸に設けずに、それぞれ異なる軸に連結されていてもよい。例えば、タービン６９に回転軸６４とは異なる軸を連結し、この軸と回転軸６４とを連結部材等を介して連結してもよい。
【００４２】
そして、排熱回収ボイラ２０には、ガス浄化設備（図示省略）が設けられている。ガス浄化設備で浄化された排ガスは、排熱回収ボイラ２０と煙突７５とを接続する流路を介して、煙突７５へ導かれる。
【００４３】
ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００４４】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉設備１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉設備１４に供給される。さらに、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。
【００４５】
ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により部分燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４から生成ガスライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
【００４６】
このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。
【００４７】
チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。
【００４８】
そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
【００４９】
その後、ガス浄化設備では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００５０】
次に、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。
【００５１】
ガス化炉設備１４は、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。
【００５２】
ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。
シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、ガス化炉１０１内（より詳細には、リダクタ部（図示省略））において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。
なお、各熱交換器の配置の順番は一例であり、これに限定されない。
【００５３】
次に、図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０における水及び蒸気の循環に関わる構成について詳細に説明する。図２は、図１の石炭ガス化複合発電設備１０の水・蒸気系統を示した概略構成図である。
【００５４】
上述のように、排熱回収ボイラ２０では、ガスタービン１７からの排ガスの熱を利用して蒸気を生成している。本実施形態に係る排熱回収ボイラ２０は、詳細には、図２に示すように、高圧系排熱回収ボイラ２１と中圧系排熱回収ボイラ２２とによって構成され、排熱回収ボイラ２０に供給される排ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって、高圧系排熱回収ボイラ２１、中圧系排熱回収ボイラ２２の順に配置されている。
なお、排熱回収ボイラ２０の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、排ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって、中圧系排熱回収ボイラ、高圧系排熱回収ボイラの順に配置してもよい。また、中圧系のボイラ及び高圧系のボイラを、それぞれ複数設けて、排ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって、高圧系蒸発器、中圧系過熱器、高圧系二次過熱器、中圧系蒸発器の順に配置してもよい。
【００５５】
排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気が供給される蒸気タービン１８は、供給された蒸気によって駆動し発電を行っている。本実施形態に係る蒸気タービン１８は、詳細には、図２に示すように、高圧蒸気タービン２３と、中圧蒸気タービン２４と、低圧蒸気タービン２５とによって構成されている。
【００５６】
排熱回収ボイラ２０と蒸気タービン１８とは、蒸気供給ライン７１によって接続されている。詳細には、蒸気供給ライン７１は、高圧系排熱回収ボイラ２１の出口と高圧蒸気タービン２３の入口とを接続する高圧蒸気供給ライン２６と、中圧系排熱回収ボイラ２２の出口と中圧蒸気タービン２４の入口とを接続する中圧蒸気供給ライン２７と、によって構成される。
【００５７】
高圧蒸気供給ライン２６は、高圧系排熱回収ボイラ２１で生成された蒸気を高圧蒸気タービン２３に供給している。また、高圧蒸気供給ライン２６の途中位置には、高圧蒸気弁２６ａが設けられている。中圧蒸気供給ライン２７は、中圧系排熱回収ボイラ２２で生成された蒸気を中圧蒸気タービン２４に供給している。また、中圧蒸気供給ライン２７の途中位置には、中圧蒸気弁２７ａが設けられている。なお、高圧蒸気弁２６ａ及び中圧蒸気弁２７ａは、流量調整弁であってもよく、また、開閉弁であってもよい。
【００５８】
また、高圧蒸気タービン２３の出口と中圧系排熱回収ボイラ２２とは、再熱蒸気ライン３０によって接続されている。再熱蒸気ライン３０は、高圧蒸気タービン２３を駆動した蒸気を中圧系排熱回収ボイラ２２へ導いている。また、中圧蒸気タービン２４の出口と低圧蒸気タービン２５の入口とは蒸気流路３１によって接続されている。蒸気流路３１は、中圧蒸気タービン２４を駆動した後の蒸気を、低圧蒸気タービン２５へ導いている。また低圧蒸気タービン２５を駆動した蒸気は、そのまま復水器７３に供給される。
【００５９】
復水器７３は、供給された蒸気を冷却することで、凝縮し給水にする。具体的には、低圧蒸気タービン２５を駆動した蒸気及び後述する中圧バイパスライン３４からの蒸気を凝縮している。
【００６０】
また、石炭ガス化複合発電設備１０には、排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気を、蒸気タービン１８をバイパスして復水器７３に供給するタービンバイパスライン（タービンバイパス流路）３２が設けられている。詳細には、タービンバイパスライン３２は、高圧蒸気供給ライン２６における高圧蒸気弁２６ａよりも上流側と再熱蒸気ライン３０とを接続する高圧バイパスライン３３と、中圧蒸気供給ライン２７における中圧蒸気弁２７ａよりも上流側と復水器７３とを接続する中圧バイパスライン３４と、を備えている。
【００６１】
高圧バイパスライン３３には、高圧バイパス弁３３ａと、内部を流通する蒸気に対して給水を噴射する第１スプレー部２８が設けられている。また、高圧バイパスライン３３は、高圧蒸気供給ライン２６を流通する蒸気を再熱蒸気ライン３０に供給可能となっている。中圧バイパスライン３４には、中圧バイパス弁３４ａと、内部を流通する蒸気に対して給水を噴射する第２スプレー部２９が設けられている。また、中圧バイパスライン３４は、中圧蒸気供給ライン２７を流通する蒸気を復水器７３に供給可能となっている。なお、高圧バイパス弁３３ａ及び中圧バイパス弁３４ａは、流量調整弁であってもよく、また、開閉弁であってもよい。
【００６２】
給水供給ライン７２は、復水器７３で凝縮して給水にし、給水を排熱回収ボイラ２０に供給している。詳細には、給水供給ライン７２は、復水器７３と中圧系排熱回収ボイラ２２とを接続する中圧給水供給ライン（給水流路）３６と、中圧給水供給ライン３６から分岐して高圧系排熱回収ボイラ２１に接続する高圧給水供給ライン（給水流路）３７と、によって構成されている。
【００６３】
中圧給水供給ライン３６には、中圧給水ポンプ４０が設けられている。中圧給水ポンプ４０は、給水の流通方向において、高圧給水供給ライン３７の分岐部分よりも上流側に設けられている。中圧給水供給ライン３６内の給水は、復水ポンプ（ポンプ）３９及び中圧給水ポンプ（ポンプ）４０の駆動力によって、流通している。なお、本実施形態では、後述する通常運転モードにおいて、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０が定格運転となるように、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０が設計されている。
【００６４】
また、中圧給水供給ライン３６は、中圧給水ポンプ４０の下流側であって、かつ、高圧給水供給ライン３７の分岐部分の上流側から、スプレー水ライン（抽水流路）７６が分岐している。また、中圧給水供給ライン３６には、高圧給水供給ライン３７の分岐部分の下流側に中圧給調弁（流量調整弁）３６ａが設けられている。中圧給調弁３６ａは、中圧給水供給ライン３６の内部を流れる給水の流量を調整する流量調整弁である。すなわち、中圧給調弁３６ａは、中圧系排熱回収ボイラ２２に供給される給水の流量を調整する。
【００６５】
スプレー水ライン７６は、途中位置で、第１スプレー部２８に接続する第１スプレー水ライン７７と、第２スプレー部２９に接続する第２スプレー水ライン７８と、に分岐している。第１スプレー水ライン７７には、第１スプレー水弁７７ａが設けられている。また、第２スプレー水ライン７８には、第２スプレー水弁７８ａが設けられている。なお、第１スプレー水弁７７ａ及び第２スプレー水弁７８ａは、流量調整弁であってもよく、また、開閉弁であってもよい。
【００６６】
高圧給水供給ライン３７には、高圧給水ポンプ７９が設けられている。高圧給水供給ライン３７内の給水は、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の駆動力に加えて、高圧給水ポンプ７９の駆動力によって流通している。
また、高圧給水供給ライン３７には、高圧給水ポンプ７９の下流側に高圧給調弁（流量調整弁）３７ａが設けられている。高圧給調弁３７ａは、高圧給水供給ライン３７の内部を流れる給水の流量を調整する流量調整弁である。すなわち、高圧給調弁３７ａは、高圧系排熱回収ボイラ２１に供給される給水の流量を調整する。また、高圧給水供給ライン３７は、高圧給水ポンプ７９の下流側であって、かつ、高圧給調弁３７ａの上流側から、シンガスクーラ給水供給ライン３８が分岐している。
【００６７】
シンガスクーラ給水供給ライン３８は、シンガスクーラ１０２に給水を供給している。また、シンガスクーラ給水供給ライン３８には、シンガスクーラ給調弁３８ａが設けられている。シンガスクーラ給調弁３８ａは、シンガスクーラ給水供給ライン３８の内部を流れる給水の流量を調整する流量調整弁である。すなわち、シンガスクーラ給調弁３８ａは、シンガスクーラ１０２に供給される給水の流量を調整する。また、シンガスクーラ給水供給ライン３８内の給水は、復水ポンプ３９、中圧給水ポンプ４０及び高圧給水ポンプ７９の駆動力によって流通している。
【００６８】
また、石炭ガス化複合発電設備１０には、石炭ガス化複合発電設備１０に設けられた各弁を制御する制御装置（制御部）８０が設けられている。
制御装置８０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００６９】
また、制御装置８０は、各種弁等を制御することで、石炭ガス化複合発電設備１０の運転モードである、通常運転モードとバイパス運転モードを実行する。
【００７０】
通常運転モードは、ガスタービン１７及び蒸気タービン１８の駆動力によって発電する際に行われる運転モードである。通常運転モードでは、排熱回収ボイラ２０（高圧系排熱回収ボイラ２１及び中圧系排熱回収ボイラ２２）で生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給し蒸気タービン１８を駆動させて発電を行うとともに、蒸気タービン１８を駆動した蒸気を復水器７３で凝縮して給水にし、給水を排熱回収ボイラ２０（高圧系排熱回収ボイラ２１及び中圧系排熱回収ボイラ２２）及びシンガスクーラ１０２に供給して蒸気にする、という水及び蒸気系統の循環を繰り返し行う運転モードである。すなわち、通常運転モードでは、制御装置８０は、高圧蒸気弁２６ａ、中圧蒸気弁２７ａ、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａを開状態とし、高圧バイパス弁３３ａ、中圧バイパス弁３４ａ、第１スプレー水弁７７ａ及び第２スプレー水弁７８ａを閉状態としている。なお、通常運転モードでは、制御装置８０は、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に各々設けられたドラム（図示省略）の水位が一定の水位を維持するように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を制御している。
【００７１】
バイパス運転モードは、石炭ガス化複合発電設備１０の起動時に蒸気条件が確立する前や、石炭ガス化複合発電設備１０のトリップ時に行われる運転モードである。バイパス運転モードでは、排熱回収ボイラ２０（高圧系排熱回収ボイラ２１及び中圧系排熱回収ボイラ２２）で生成した蒸気を、タービンバイパスライン３２を介して復水器７３に供給する運転モードである。すなわち、バイパス運転モードでは、排熱回収ボイラ２０で生成された蒸気が、蒸気タービン１８を介さずに、復水器７３に供給される。また、バイパス運転モードでは、復水器７３からの給水が、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給されるとともに、所定量の給水をスプレー水ライン７６を介して、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に供給する（給水抽水工程）。すなわち、バイパス運転モードでは、制御装置８０は、高圧蒸気弁２６ａ、中圧蒸気弁２７ａを閉状態とし、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ、シンガスクーラ給調弁３８ａ、高圧バイパス弁３３ａ、中圧バイパス弁３４ａ、第１スプレー水弁７７ａ及び第２スプレー水弁７８ａを開状態とする制御を行う。
【００７２】
また、制御装置８０は、バイパス運転モードにおいて、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給する給水量が、通常運転モード時よりも少なくなるように中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を調整（本実施形態では、開度を小さくする調整）する第１開度制御（第１開度制御工程）を行う。より好ましくは、制御装置８０は、第１開度制御において、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９を介して中圧バイパスライン３４及び高圧バイパスライン３３に供給する給水量と、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給する給水量との合計が、通常運転モードにおける中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給する給水量以下となるように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする制御している。換言すれば、制御装置８０は、第１開度制御において、バイパス運転モードにおける復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量が、通常運転モードにおける復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量以下となるように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする制御を行っている。
なお、本実施形態では、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度の調整を、同じタイミングで、一様に行っている。
なお、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度の調整は、上述のように一様に行ってもよく、また、各弁によって異なる開度となるように行ってもよい。
【００７３】
また、制御装置８０は、バイパス運転モードにおいて、第１開度制御を行った所定時間経過後に、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に各々設けられた各ドラムの水位が、所定の水位を維持するように（すなわち、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２が保有する給水量が所定の流量を維持するように）、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を制御する第２開度制御（第２開度制御工程）を行う。
【００７４】
バイパス運転モードにおける各系統の給水量について、図３を用いて詳細に説明する。図３において、縦軸は給水量を示し、横軸は時間を示している。また、横軸のＡは、バイパス運転モード開始時（すなわち、第１開度制御開始時）を示し、横軸のＢは、第２開度制御開始時を示している。
また、図３中の二点鎖線は、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に供給される給水量の変化を示している。破線は、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給される給水量の変化を示している。実線は、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に供給される給水量と、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給される給水量と、を合計した給水量（すなわち、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量）の変化を示している。また、一点鎖線は、参考のために示した線であって、通常運転時の復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量を示している。
【００７５】
バイパス運転モードが開始される前までは、通常運転モードで運転されているため、一定の給水量が、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ供給されている。また、第１スプレー水弁７７ａ及び第２スプレー水弁７８ａは閉状態とされているので、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に供給される給水量は、ゼロとなっている。
【００７６】
バイパス運転モードを開始すると、二点鎖線で示すように、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に供給される給水量が増加する。これは、バイパス運転モードを開始したことで、制御装置８０が第１スプレー水弁７７ａ及び第２スプレー水弁７８ａを開状態としたことによる。
【００７７】
また、バイパス運転モードを開始すると、破線で示すように、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給される給水量が減少する。これは、バイパス運転モードを開始したことで、制御装置８０が第１開度制御を行い、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする制御を行ったことによる。また、第２開度制御を行うと中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給される給水量が増加する。これは、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に設けられた各ドラムの水位を、所定の水位に戻すために、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を大きくする制御を行ったことによる。
【００７８】
また、バイパス運転モードを開始すると、実線で示すように、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量も減少する。これは、バイパス運転モードにおける復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量が、通常運転モードにおける復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量以下となるように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする制御を行っていることによる。
【００７９】
次に、バイパス運転モードにおける、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度と、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に設けられた各ドラムの水位と、の関係について図４を用いて説明する。図４において、縦軸はドラムの水位または弁の開度を示し、横軸は時間を示している。また、横軸のＡは、バイパス運転モード開始時（すなわち、第１開度制御開始時）を示し、横軸のＢは、第２開度制御開始時を示している。また、図４中の実線は、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に設けられたドラム内の給水の水位を示している。また、破線は、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を示している。
【００８０】
バイパス運転モードが開始される前までは、通常運転モードで運転されている。通常運転モードでは、制御装置８０が、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に設けられたボイラの水位が所定の水位を維持するように中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａを制御しているので、水位は一定に保たれている。
【００８１】
バイパス運転モードを開始すると、制御装置８０が第１開度制御を行うため、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度は小さくなる。第１開度制御中であっても、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２では、蒸気の生成が行われているので、バイパス運転モード中には、徐々に給水の水位が低下していく。また、制御装置８０が、第２開度制御を行うと、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に設けられた各ドラムの水位を、所定の水位に戻すために、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を大きくする制御を行うため、各給調弁の開度は大きくなる。これに伴って、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２の水位が徐々に上昇する。
【００８２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８３】
上記構成では、制御装置８０が、第１開度制御において、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９を介して中圧バイパスライン３４及び高圧バイパスライン３３に供給する給水量と、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給する給水量との合計が、通常運転モードにおける中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給する給水量以下となるように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする制御している。
これにより、バイパス運転モードにおける復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量が、通常運転モードにおける復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量以下となる。したがって、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の最大容量を、通常運転モードにおける吐出量に設定することができる。よって、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の大きさを、通常運転モードにおける吐出量（すなわち、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に給水を供給しない吐出量）に応じた大きさにすることができるので、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０を小容量化することができる。
【００８４】
また、図５に示すように、一般に、ポンプは設計容量よりも吐出量が少なくなるほどポンプ効率が低下する。このため、バイパス運転モードにおけるポンプの吐出量と通常運転モードにおけるポンプの吐出量との差が大きいほど、通常運転モードにおけるポンプ効率は低下する。具体的には、図５の一点鎖線で示すように、バイパス運転モードにおける吐出量αと、通常運転モードにおける吐出量βとに差がある場合には、通常運転モードにおけるポンプ効率は、バイパス運転モードにおけるポンプ効率よりも低減する。
本実施形態では、通常運転モードにおける吐出量をバイパス運転モードにおける吐出量以上とする場合には、通常運転モードにおける吐出量が、最大効率となるようにポンプを設定することができる。具体的には、例えば、図５に示すように、通常運転モードにおける吐出量βをバイパス運転モードにおける吐出量α’以上とする場合には、図５の実線Ｐで示すように、通常運転モードにおける吐出量βでポンプ効率が最大となるように、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０を設定することができる。したがって、通常運転モードにおけるポンプ効率を向上させることができる。
【００８５】
また、図５に示すように、一般に、ポンプは設計容量よりも吐出量が少なくなるほど全揚程が高くなる。このため、バイパス運転モードにおけるポンプの吐出量と通常運転モードにおけるポンプの吐出量との差が大きいほど、通常運転モードにおける全揚程が高くなる。このため、通常運転モードでは必要以上に高い圧力で給水が吐出される。具体的には、図５の破線で示すように、バイパス運転モードにおける吐出量αと、通常運転モードにおける吐出量βとに差があって、吐出量αにおいて必要な全揚程となるように設定した場合には、通常運転モードにおけるポンプの全揚程は、バイパス運転モードにおけるポンプの全揚程よりも高くなる。このため、通常運転モードでは必要以上に高い圧力で給水が吐出されることとなる。
本実施形態では、通常運転モードにおける吐出量をバイパス運転モードにおける吐出量以上とする場合には、通常運転モードにおける吐出量が、所望の全揚程となるようにポンプを設定することができる。具体的には、例えば、図５に示すように、通常運転モードにおける吐出量βをバイパス運転モードにおける吐出量α’以上とする場合には、図５の実線Ｆで示すように、通常運転モードにおける吐出量βにおいて必要な全揚程となるように、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０を設定することができる。このように、通常運転モードにおけるポンプの全揚程が、適切な全揚程となるようにポンプを設定することができるので、通常運転モードにおいて、ポンプの全揚程が必要以上に高くなることを防止することができる。
【００８６】
以上のように、本実施形態では、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０を小容量化することができるとともに、通常運転時においてポンプ効率を向上させ、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の駆動力が過剰に発揮される事態を防止することができるので、石炭ガス化複合発電設備１０全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態では、第１開度制御を行った後に、第２開度制御を行っている。これにより、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２内の給水量が不足することがなくなる。したがって、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２内の給水量が低減することに起因する不具合を回避することができる。中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２内の給水量が低減することに起因する不具合とは、例えば、水量低下による温度上昇に伴う排熱回収ボイラ２０の損傷などが挙げられる。
【００８８】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る複合発電システムを、石炭ガス化複合発電設備１０に適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明に係る複合発電システムを、液化天然ガスを燃料とするガスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ：Gas  Turbine  Combined  Cycle）に適用してもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、第１開度制御において、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度の調整を、同じタイミングで、一様に行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中圧給調弁３６ａ及び高圧給調弁３７ａの開度を小さくする制御を行った後に、シンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする制御を行ってもいい。このようにすることで、シンガスクーラ１０２に設けられた循環ポンプのキャビテーションを防止することができる。
【００９０】
また、高圧系排熱回収ボイラ２１の蒸気ドラムと、中圧系排熱回収ボイラ２２の蒸気ドラムとを連通する連通管がある場合には、高圧給調弁３７ａよりも中圧給調弁３６ａの開度を先に小さくする制御を行ってもよい。このように構成することで、仮に、先に開度を小さくした中圧系排熱回収ボイラ２２の蒸気ドラム内に水がなくなった場合であっても、連通管を介して高圧系排熱回収ボイラ２１の蒸気ドラムから水が、中圧系排熱回収ボイラ２２の蒸気ドラムに流入するので、各ボイラのドラム内の水がなくなる事態を防止することができる。
【００９１】
また、上記実施形態では、図３に示すように、第１開度制御において、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量を、通常運転時（すなわち、各ポンプの定格運転時）よりも少なくするように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくする例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１開度制御において、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の吐出量を、通常運転時と同じ吐出量となるように、中圧給調弁３６ａ、高圧給調弁３７ａ及びシンガスクーラ給調弁３８ａの開度を小さくしてもよい。すなわち、中圧系排熱回収ボイラ２２、高圧系排熱回収ボイラ２１及びシンガスクーラ１０２に供給する給水量を、第１スプレー部２８及び第２スプレー部２９に供給する給水量に相当する量だけ通常運転モードよりも少なくするように、各給調弁の開度を小さくしてもよい。このようにすることで、バイパス運転モードにおいても、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０を定格運転とすることができる。
【００９２】
また、第１開度制御において、必ずしも、通常運転モードにおける吐出量以下とする必要はない。各給調弁の開度を小さくすることで、バイパス運転モードにおける吐出量を低減し、通常運転モードの吐出量とバイパス運転モードの吐出量との差を小さくするだけでもよい。このようにするだけでも、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０を小容量化することができるとともに、通常運転時においてポンプ効率の低下を抑制し、復水ポンプ３９及び中圧給水ポンプ４０の駆動力が過剰に発揮され難くすることができるので、石炭ガス化複合発電設備１０全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０    ：石炭ガス化複合発電設備（複合発電プラント）
１８    ：蒸気タービン
２０    ：排熱回収ボイラ
３２    ：タービンバイパスライン（タービンバイパス流路）
３６    ：中圧給水供給ライン（給水流路）
３６ａ  ：中圧給調弁（流量調整弁）
３７    ：高圧給水供給ライン（給水流路）
３７ａ  ：高圧給調弁（流量調整弁）
３９    ：復水ポンプ（ポンプ）
４０    ：中圧給水ポンプ（ポンプ）
７２    ：給水供給ライン（給水流路）
７３    ：復水器
７６    ：スプレー水ライン（抽水流路）
８０    ：制御装置（制御部）
【図１】
2020012386.tif 000003
【図２】
2020012386.tif 000004
【図３】
2020012386.tif 000005
【図４】
2020012386.tif 000006
【図５】
2020012386.tif 000007