(57)【要約】【課題】  空気処理ユニットに対して比較的一定の流量及び圧力の加圧空気を供給するシステム及び方法を提供すること。【解決手段】本発明の１つの実施形態は、中間冷却器（２０４）を通じてガスタービン（２０）の圧縮機（２８）から空気を受け取り且つほぼ一定の圧力で空気を空気処理ユニット（１４）に供給する可変ガイドベーンブースタ（２０８）を提供することができる。本発明の１つの実施形態は、ほぼ一定の圧力で空気を空気処理ユニット（１４）に供給する可変ガイドベーンブースタ（２０８）を作動させるための速度調節可能なブースタタービン（２２０）を提供することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合サイクル発電プラントシステム（１０）において、
圧縮機（２８）、燃焼室、及び前記圧縮機（２８）に駆動結合されたタービンセクションを含むガスタービン（２０）と、
可変ガイドベーンブースタ（２０８）の入口と流れ連通状態で結合された、前記圧縮機（２８）からのブリード空気の発生源と、
速度調節可能ブースタタービン（２２０）と統合された前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）の出口と流れ連通状態で結合された空気分離ユニット（１４）と、
を備え、
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）に動力を供給して前記圧縮機（２８）から空気を抽出するようにする、
複合サイクル発電プラントシステム（１０）。
【請求項２】
前記ガスタービン（２０）と流れ連通した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（３６）を更に備え、前記ＨＲＳＧ（３６）の入口が前記タービンセクションからの排出ガスを受け取る、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＨＲＳＧ（３６）と流れ連通した蒸気タービン（２２）を更に備え、前記蒸気タービン（２２）が前記ＨＲＳＧ（３６）から蒸気を受け取る、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が前記ＨＲＳＧ（３６）と流れ連通しており、前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が、該速度調節可能ブースタタービン（２２０）の作動を可能にする蒸気を前記ＨＲＳＧ（３６）から受け取る、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が前記蒸気タービン（２２）と流れ連通しており、前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が、該速度調節可能ブースタタービン（２２０）の作動を可能にする蒸気を前記蒸気タービン（２２）から受け取る、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が前記ＨＲＳＧ（３６）及び前記蒸気タービン（２２）と流れ連通しており、前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が、作動を可能にする蒸気を前記ＨＲＳＧ（３６）及び前記蒸気タービン（２２）から受け取る、
請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）に結合されたモータ（２３０）を更に備え、前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が、前記モータ（２３０）を作動させることによって前記前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）を作動させるようにする、
請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）が、可変ガイドベーンの少なくとも１つの列を含み、前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）を通る流れを調整するように構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）が、前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）に駆動結合され、前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）が、ほぼ一定の圧力の加圧空気の流れを前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）を用いて前記空気分離ユニット（１４）に供給し、前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）の回転速度を制御するように構成されている、
請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記速度調節可能ブースタタービン（２２０）及び前記可変ガイドベーンブースタ（２０８）が、ＩＧＣＣ発電プラント（１０）と統合される、
請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に発電システムに関し、より詳細には、大型の可変速プロセス用機器を含む複合サイクル発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
幾つかの公知の統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電プラントは、ガス化プロセスにおける酸化剤の流れを発生させるために空気分離ユニットを使用する。一般に、空気分離ユニットは、比較的一定の流量及び圧力の加圧空気源を必要とする。典型的には、必要な流量及び圧力で加圧空気を供給するのにモータ駆動式圧縮機が使用される。しかしながら、モータ駆動式圧縮機は、大量の電力を使用する高価な機器である。更に、モータ駆動式圧縮機は、ＩＧＣＣ発電プラント上の寄生負荷と考えられ、全体効率の低下につながる可能性がある。
【０００３】
空気処理ユニット用の別の空気源は、ＩＧＣＣ発電プラントに関連付けられたガスタービンの圧縮機である。しかしながら、この圧縮機によって供給される空気は、ガスタービンの負荷に基づいた可変の圧力及び流量になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の理由により、空気処理ユニットに対して比較的一定の流量及び圧力の加圧空気の供給源を提供するシステム及び方法についての必要性がある。このシステム及び方法は、ＩＧＣＣ発電プラント上の寄生負荷であってはならない。このシステム及び方法は、ガスタービンの負荷範囲にわたって比較的一定の圧力及び調節可能な流量の加圧空気の供給源を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの実施形態によれば、複合サイクル発電プラントシステム（１０）は、圧縮機（２８）、燃焼室、及び前記圧縮機（２８）に駆動結合されたタービンセクションを含むガスタービン（２０）と、可変ガイドベーンブースタ（２０８）の入口と流れ連通状態で結合された、圧縮機（２８）からのブリード空気の発生源と、速度調節可能ブースタタービン（２２０）と統合された可変ガイドベーンブースタ（２０８）の出口と流れ連通状態で結合された空気分離ユニット（１４）と、を備え、速度調節可能ブースタタービン（２２０）が可変ガイドベーンブースタ（２０８）に動力を供給して圧縮機（２８）から空気を抽出するようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】公知の統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電システム１０を示す概略図。
【図２】本発明の１つの実施形態による、図１に示すシステムの一部分を示す概略図。
【図３】本発明の１つの実施形態による、ＩＧＣＣシステムの一部を制御する方法を示すフローチャート。
【図４】本発明の１つの実施形態による複合サイクル発電プラントを作動させる例示的なシステムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。
【０００８】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。異なる構造及び動作を有するその他の実施形態は、本発明の技術的範囲から逸脱するものではない。
【０００９】
本明細書では、特定の用語は、専ら読者の便宜のために使用しており、本発明の技術的範囲に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「前側」、「右側」、「水平方向」、「垂直方向」、「上流側」、「下流側」、「前方」、「後方」、「頂部」、「底部」などの用語は、図示の構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、構成要素はあらゆる方向に配向することができ、従って、本用語は、特に明記しない限り、種々の変形形態を含むものとして理解されたい。
【００１０】
本明細書で使用する場合に、前に数詞のない要素又はステップの表現は、そうではないことを明確に述べていない限り複数のそのような要素又はステップの存在を排除するものではないと理解されたい。更に、本発明の「１つの実施形態」という表現は、記載した特徴を同様に組入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。
【００１１】
本発明の１つの実施形態は、中間冷却器を通してガスタービンの圧縮機から空気を受け取り、比較的一定圧力の空気を空気処理ユニットに供給する可変速ブースタを提供することができる。本発明の１つの実施形態は、比較的一定圧力の空気を空気処理ユニットに供給する可変速ブースタを作動させるための速度調節可能ブースタタービンを提供することができる。
【００１２】
ここで、種々の参照符号が複数の図を通して同様の要素を示す各図を参照すると、図１は、公知の統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電システム１０の概略図である。ＩＧＣＣ発電プラント１０は、一般に、主空気圧縮機１２と、圧縮機１２に流れ連通状態で結合された空気分離ユニット（ＡＳＵ）１４と、ＡＳＵ１４に流れ連通状態で結合されたガス化装置１６と、ガス化装置１６に流れ連通状態で結合されたシンガス冷却器１８と、シンガス冷却器１８に流れ連通状態で結合されたガスタービン２０と、シンガス冷却器１８に流れ連通状態で結合された蒸気タービン２２とを含む。幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ガス化装置１６及びシンガス冷却器１８は、単一の一体形容器内に結合することができる。
【００１３】
作動中、圧縮機１２は、周囲空気を加圧し、これが次にＡＳＵ１４に送られる。幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ガスタービン圧縮機２４からの加圧空気もまた、ＡＳＵ１４に送ることができる。或いは、圧縮機１２からの加圧空気がＡＳＵ１４に供給されるのではなく、ガスタービン圧縮機２４からの加圧空気がＡＳＵ１４に供給される。ここでＡＳＵ１４は、加圧空気を使用して、ガス化装置１６で使用される酸素を生成する。より具体的には、ＡＳＵ１４は、加圧空気を、酸素（Ｏ２）と「プロセスガス」と呼ばれることもあるガス副生成物との別個の流れに分離する。Ｏ２流れは、ガス化装置１６に送られて部分燃焼状態ガスを生成するのに使用され、この部分燃焼状態ガスは、本明細書では「シンガス」と呼ばれ、以下でより詳細に説明するようにガスタービン２０により燃料として使用される。
【００１４】
ＡＳＵ１４により生成されたプロセスガスは、窒素を含んでおり、本明細書では「窒素プロセスガス」（ＮＰＧ）と呼ぶことにする。ＮＰＧはまた、限定ではないが、酸素及び／又はアルゴンのような他のガスを含むことができる。例えば、ＮＰＧは、約９５％〜約１００％の窒素を含むことができる。幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ＮＰＧ流れの少なくとも一部は、ＡＳＵ１４から大気に放出される。ＮＰＧ流れの一部は、エンジン２０のエミッション制御を可能にするために、ガスタービン燃焼器２６内の燃焼域（図示せず）内に噴射される。これにより、燃焼温度を低下させ且つガスタービン２０からの窒素酸化物エミッションを低減可能にすることができる。幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ＮＰＧ流れをガスタービン燃焼器２６の燃焼域内に噴射する前に、圧縮機２８を用いて該ＮＰＧ流れを加圧することができる。
【００１５】
幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ガス化装置１６は、燃料供給源３０から供給された燃料、ＡＳＵ１４によって供給されたＯ２、蒸気、及び／又は石灰石の混合物を、ガスタービン２０により燃料として使用されるシンガスの生成物に変換する。ガス化装置１６はあらゆる燃料を使用することができるが、ガス化装置１６の実施形態は、石炭、石油コークス、残油、オイルエマルジョン、タールサンド、及び／又はその他の同様の燃料を使用することができる。更に、幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ガス化装置１６により生成されたシンガスには二酸化炭素が含まれる。ガス化装置１６は、固定床ガス化装置、流動床ガス化装置、及び／又は完全噴流床ガス化装置の形態を含むことができる。
【００１６】
幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ガス化装置１６により生成されたシンガスは、以下でより詳細に説明するように、シンガス冷却器１８に送られて該シンガスを冷却することを可能にする。冷却したシンガスは、シンガス冷却器１８から浄化装置３２に送られて浄化された後、燃焼の目的でガスタービン燃焼器２６に送られる。二酸化炭素（ＣＯ２）は、浄化の間にシンガスから分離することができ、更に、大気に放出することができる。ガスタービン２０は、電力網（図示せず）に電力を供給する発電機３４を駆動する。ガスタービン２０からの排気ガスは、蒸気タービン２２を駆動するための蒸気を発生する熱回収蒸気発生器３６に送られる。蒸気タービン２２により発生した出力は、電力網に電力を供給する発電機３８を駆動することができる。幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ＨＲＳＧ３６からの蒸気は、シンガスを生成するためにガス化装置１６に供給される。
【００１７】
ガスタービン２０の始動時には、負荷転流インバータ（ＬＣＩ）又は静止形周波数コンバータ（ＳＦＣ）のようなスタータ３５は、回路遮断器４２及び電力変圧器４４を介して電力システムバス３７からＡＣ（交流）電力を受けることができる。スタータ３５は、ＡＣ電力をＤＣ（直流）電力に整流し、次いで、可変ＡＣ周波数を有するＡＣ電力にこのＤＣ電力を変換し、断路器４６を介して発電機３４に供給する。発電機３４は、同期モータとして作動し、ガスタービン２０を始動するのに必要なトルク制御を行う。ガスタービン２０が自立運転に達すると、断路器４６が開放されてスタータ３５を発電機３４から切り離す。回路遮断器４２も開放されて、電力システムバス３７からの電力供給を遮断する。スタータコントローラ４８は様々な感知信号及び命令信号を受信し、ガスタービン２０の始動時にモータとして機能している発電機３４の作動を調整する役割を果たす。スタータ３５は、発電機３４の調整可能な速度動作及びソフト始動を可能にする。一般に、ソフト始動は、発電機３４及びガスタービン２０への機械的応力を低減し、ＡＣ電力システム３７上の電気的始動サージを排除できるようにする。出力変圧器は、スタータ３５があらゆる電圧機械で作動できるようにする。
【００１８】
更に、幾つかのＩＧＣＣ発電システム１０では、ポンプ４０は、ＨＲＳＧ３６からシンガス冷却器１８に沸騰水を供給し、ガス化装置１６から送られるシンガスを冷却できるようにすることができる。沸騰水は、シンガス冷却器１８を通して送ることができ、ここで水が蒸気に変換される。次にシンガス冷却器１８からの蒸気は、ガス化装置１６、シンガス冷却器１８及び／又は蒸気タービン２２内で使用するためにＨＲＳＧ３６に戻される。
【００１９】
図２は、本発明の１つの実施形態による、図１に示すシステムの一部分の概略図である。本発明の１つの実施形態では、ガスタービン圧縮機２４からの加圧空気は、中間冷却器２０４及び可変ガイドベーンブースタ２０８を通してＡＳＵ１４に供給することができる。ここで、高温の加圧空気は、ガスタービン圧縮機２４から中間冷却器２０４の第１の流路２０２を介して送ることができる。冷却流体の流れは、中間冷却器２０４を通る第２の流路２０６を介して流れることができる。ＡＳＵ１４は、加圧空気を使用して、ガス化装置１６で使用するための酸素を生成することができる。より具体的には、ＡＳＵ１４は、加圧空気を、酸素（Ｏ２）と「プロセスガス」と呼ばれることもあるガス副生成物との別個の流れに分離することができる。システム１０の全体効率の向上を可能にするために、ＡＳＵ１４に供給される加圧空気は、ガスタービン圧縮機２４から抽気（ブリード）され、次いで、可変ガイドベーンブースタ２０８を使用して比較的一定の圧力に維持することができる。
【００２０】
作動時には、本発明の１つの実施形態は、加圧空気をガスタービン圧縮機２４から燃焼器２６及びＡＳＵ１４に供給することができる。ガスタービン圧縮機２４から吐出された圧縮機ブリード空気流の圧力は可変であり、発電機３４の負荷と関係付けられる。可変圧力圧縮機ブリード空気流をＡＳＵ１４に直接送る代わりに、可変ガイドベーンブースタ２０８は、速度調節可能ブースタタービン２２０を用いて可変ガイドベーンブースタ２０８の速度を調整することによって、ＡＳＵ１４への入口圧力を調節することができる。可変ガイドベーンブースタ２０８はまた、可変ガイドベーンのセットを使用することによりＡＳＵ１４への空気流量を調整することができ、ＡＳＵ１４に供給される空気流量が、ガスタービン２０の広い作動負荷範囲にわたってほぼ一定の圧力になるようにする。
【００２１】
ＡＳＵ１４に導かれる空気流の圧力を調節するために、可変ガイドベーンブースタ２０８は、可変速度で回転し、ほぼ一定の出口圧力を維持することができる。ガスタービン圧縮機２４からＡＳＵ１４に流れる加圧空気の空気流量を調整するために、可変ガイドベーンブースタ２０８は、ＡＳＵ１４の回転速度要件及び空気流量率要件の変化に起因した流れの変動に適応するようにガイドベーンを位置決めすることができる。可変ガイドベーンブースタ２０８の作動は、ガスタービン２０の負荷の変動に起因した、広い範囲の圧縮機ブリード空気の流量及び／又は圧力を許容すると同時に、ＡＳＵ１４の入口における必要空気流量と共にほぼ一定の空気圧力を維持する。
【００２２】
本発明の１つの実施形態では、速度調節可能ブースタタービン２２０は、可変ガイドベーンブースタ２０８を作動させることができる。速度調節可能ブースタタービン２２０は、蒸気タービン２２、蒸気ポンプ、又はその組み合わせを含むことができる。速度調節可能ブースタタービン２２０は、該速度調節可能ブースタタービン２２０が可変ガイドベーンブースタ２０８を作動可能にするような様態で、該可変ガイドベーンブースタ２０８と一体化することができる。例えば、限定ではないが、速度調節可能ブースタタービン２２０は、可変ガイドベーンブースタ２０８に機械的に結合することができる。ここで、速度調節可能ブースタタービン２２０の速度は、可変ガイドベーンブースタ２０８の速度を決定付けることができる。
【００２３】
或いは、速度調節可能ブースタタービン２２０は、ブースタモータ２３０と結合してもよい。ここで、速度調節可能ブースタタービン２２０の動作は、可変ガイドベーンブースタ２０８に電気的に結合することができるブースタモータ２３０を作動させることができる。ここで、ブースタモータ２３０は、可変ガイドベーンブースタ２０８に電力を供給することができる。
【００２４】
本発明の１つの実施形態では、速度調節可能ブースタタービン２２０は、第１の蒸気通路２２２を介してＨＲＳＧ３６から蒸気を受け取ることができる。ここで、蒸気は、ＨＲＳＧ３６上の出口位置から停止弁２２６及び制御弁２２８、更に速度調節可能ブースタタービン２２０上の入口位置を通って移動することができる。本発明の第１の代替の実施形態では、速度調節可能ブースタタービン２２０は、第２の蒸気通路２２４を介して蒸気タービン２２から蒸気を受け取ることができる。ここで、蒸気は、蒸気タービン２２上の出口位置から停止弁２２６及び制御弁２２８、更に速度調節可能ブースタタービン２２０上の入口位置を通って移動することができる。本発明の第３の実施形態では、第１及び第２の蒸気通路の両方が、速度調節可能ブースタタービン２２０に蒸気を供給することができる。
【００２５】
理解されるように、本発明は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。更に、本発明は、媒体内に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。本明細書で使用する場合、用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は同義的であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、プロセッサによって実行するためにメモリ内に記憶されるあらゆるコンピュータプログラムを含む。上述のメモリ形式は単なる例示的なものに過ぎず、従って、コンピュータプログラムの記憶装置に使用可能なメモリの形式に関して限定するものではない。
【００２６】
あらゆる好適なコンピュータ読み取り可能媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、例えば限定ではないが、電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ読み取り可能媒体のより具体的な実施例（非網羅的リスト）には、以下のもの、すなわち、１つ又はそれ以上のワイヤを有する電気的接続部、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能・プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットをサポートするものなどの伝送媒体、或いは磁気記憶装置が含まれることになる。プログラムは、例えば紙又は他の媒体を光学的にスキャンすることにより電子的に取り込み、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイルし、解釈し、又は他の方法で処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができるので、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、プログラムを印刷する紙又は他の好適な媒体であってもよい点に留意されたい。本明細書の文脈に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって或いはこれらと関連して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝播、又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。
【００２７】
本明細書で使用される場合、用語「プロセッサ」とは、中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、ロジック回路、及び本明細書で説明される機能を実行することができる他の何らかの回路又はプロセッサを意味する。
【００２８】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ７（商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（商標）又はＣ＋＋、或いは同様のものなどの、オブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような、従来の手続き形プログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして全体的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、或いは、部分的にユーザコンピュータ上で且つ部分的にリモートコンピュータ上で、又は全体的にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者の場合には、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザコンピュータに接続することができ、或いは外部コンピュータに対して接続することができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。
【００２９】
以下では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する手段をもたらすようにすることができる。
【００３０】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶させることができ、該命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して特定の方式で機能させることができ、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する命令手段を含む製品をもたらすようにする。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行させてコンピュータに実装されるプロセスを生成し、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロックで指定された機能／動作を実施するステップを提供するようにする。
【００３１】
本発明は、本発明の１つの実施形態と統合されたＩＧＣＣ発電プラント１０の動作を制御する技術的作用を有する、制御システム又は同様のものを含むことができる。本発明の１つの実施形態の制御システムは、ＩＧＣＣ発電プラント１０を自動的に及び／又は連続的に監視して、速度調節可能なブースタタービン２２０を作動させるべきかどうかを判断するよう構成することができる。
【００３２】
或いは、制御システムは、速度調節可能なブースタタービン２２０の動作を開始するためにユーザ動作を必要とするように構成することができる。本発明の制御システムの１つの実施形態は、スタンドアローンシステムとして機能することができる。或いは、制御システムは、タービン制御装置又はプラント制御システムなどの広範なシステム内のモジュール又は同様のものとして統合することができる。
【００３３】
図３は、本発明の１つの実施形態による、ＩＧＣＣ発電プラント１０の一部を制御する方法の実施例を示すフローチャートである。
【００３４】
ステップ３０２では、方法３００は、ガスタービン２０が排出ガスを発生しているかどうかを判断することができる。ここで、方法３００は、可変ガイドベーンブースタ２０８の動作を開始する前に、この要件を許容条件又は同様のものとして含めることができる。
【００３５】
ステップ３０４では、方法３００は、ＨＲＳＧ３６が蒸気を発生することができるかどうかを判定することができる。本発明の１つの実施形態では、ＨＲＳＧ３６は、ＩＧＣＣ発電プラント１０上での蒸気の他の利用に加えて、速度調節可能ブースタタービン２２０の運転のために十分な蒸気を発生していることが必要とすることができる。
【００３６】
ステップ３０６では、方法３００は、蒸気タービン２２が運転中であるかどうかを判定することができる。ここで、オペレータは、速度調節可能ブースタタービン２２０の運転に十分なエネルギーが利用可能であるかどうかを判定することができる。
【００３７】
ステップ３０８では、方法３００は、速度調節可能ブースタタービン２２０と共に使用するためにＨＲＳＧ３６から蒸気を抽出するかどうかを判断することができる。ここで、オペレータは、ＩＧＣＣ発電プラント１０が速度調節可能ブースタタービン２２０の運転のために十分な蒸気及び必要な特性で利用可能な蒸気を有するかどうかを確認することができる。十分な蒸気が利用可能な場合、方法３００は、ステップ３１２に進むことができ、利用可能でない場合、方法３００はステップ３０４に戻ることができる。
【００３８】
ステップ３１０では、方法３００は、速度調節可能ブースタタービン２２０と共に使用するために蒸気タービン２２から蒸気を抽出するかどうかを判定することができる。ここで、オペレータは、ＩＧＣＣ発電プラント１０が速度調節可能ブースタタービン２２０の運転のために十分な蒸気及び必要な特性で利用可能な蒸気を有するかどうかを確認することができる。十分な蒸気が利用可能な場合、方法３００は、ステップ３１２に進むことができ、利用可能でない場合、方法３００はステップ３０４に戻ることができる。
【００３９】
本発明の１つの実施形態は、ＨＲＳＧ３６及び蒸気タービン２２からの蒸気の抽出をどのように割り当てるかに関しての柔軟性を持たせることができる。これは、ＨＲＳＧ３６と蒸気タービン２２との間で経済上及び／又は運転上最も意味のある抽出の分割を選ぶ機能をオペレータに与えることができる。
【００４０】
ステップ３１２では、速度調節可能ブースタタービン２２０からのエネルギーが、上述のように可変ガイドベーンブースタ２０８を駆動することができる。ここで、プロセッサ２３２は、速度調節可能ブースタタービン２２０、可変ガイドベーンブースタ２０８、及びＡＳＵ１４の作動を協働させることができる。ここでの目標は、ＩＧＣＣ発電プラント１０上のＡＳＵ１４及び他の構成部品の動作上の必要性に適合させるものとすることができる。
【００４１】
図４は、本発明の１つの実施形態による複合サイクル発電プラントを制御する例示的なシステム４００のブロック図である。本方法３００の要素は、システム４００で具現化され、該システム４００により実施することができる。システム４００は、１つ又はそれ以上のユーザ又はクライアント通信デバイス４０２、又は同様のシステムもしくはデバイス（図４には２つが示されている）を含むことができる。各通信デバイス４０２は、例えば限定ではないが、コンピュータシステム、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、又は電子メッセージを送受信することができるあらゆるデバイスとすることができる。
【００４２】
通信デバイス４０２は、システムメモリ４０４又はローカルファイルシステムを含むことができる。システムメモリ４０４は、例えば限定ではないが、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。ＲＯＭは、基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信デバイス４０２の素子又は構成部品間の情報転送を助ける基本ルーチンを含むことができる。システムメモリ４０４は、通信デバイス４０２の全体のオペレーションを制御するオペレーティングシステム４０６を含むことができる。システムメモリ４０４はまた、ブラウザ４０８又はウェブブラウザを含むことができる。システムメモリ４０４はまた、図３の方法３００の要素と類似し、又はこれを含むことができる、複合サイクル発電プラントを制御するためのデータ構造４１０又はコンピュータ実行可能コードを含むことができる。
【００４３】
システムメモリ４０４は更に、テンプレートキャッシュメモリ４１２を含むことができ、これは、複合サイクル発電プラントを制御するための図３の方法３００と共に用いることができる。
【００４４】
通信デバイス４０２はまた、通信デバイス４０２の他の構成部品のオペレーションを制御するプロセッサ又は処理ユニット４１４を含むことができる。オペレーティングシステム４０６、ブラウザ４０８、及びデータ構造４１０は、処理ユニット４１４上で動作することができる。処理ユニット４１４は、システムバス４１６によりメモリシステム４０４及び通信デバイス４０２の他の構成部品に結合することができる。
【００４５】
通信デバイス４０２はまた、複数の入力デバイス（Ｉ／Ｏ）、出力デバイス、又は組み合わせ入力／出力デバイス４１８を含むことができる。各入力／出力デバイス４１８は、入力／出力インターフェース（図４には図示されていない）によってシステムバス４１６に結合することができる。入力及び出力デバイス、又は組み合わせＩ／Ｏデバイス４１８により、ユーザは、通信デバイス４０２を作動させてこれとインターフェース接続し、更にブラウザ４０８及びデータ構造４１０のオペレーションを制御して、複合サイクル発電プラントを利用するためのソフトウェアへのアクセス、作動、及び制御を行うことが可能になる。Ｉ／Ｏデバイス４１８は、本明細書で説明されるオペレーションを実施するために、キーボード及びコンピュータポインティングデバイス又は同様のものを含むことができる。
【００４６】
Ｉ／Ｏデバイス４１８はまた、例えば限定ではないが、ディスクドライブ、光学、機械、磁気、又は赤外の入力／出力デバイス、モデム、又は同様のものを含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス４１８は、記憶媒体４２０にアクセスするのに用いることができる。媒体４２０は、通信デバイス４０２などのシステムが使用するため、又は該システムと関連してコンピュータ読み取り可能命令又はコンピュータ実行可能命令もしくは他の情報を収容、格納、通信、又は伝送することができる。
【００４７】
通信デバイス４０２はまた、ディスプレイ又はモニタ４２２などの他のデバイスを含み、又はこれと接続することができる。モニタ４２２は、ユーザが通信デバイス４０２とインターフェース接続することを可能にすることができる。
【００４８】
通信デバイス４０２はまた、ハードドライブ４２４を含むことができる。ハードドライブ４２４は、ハードドライブインターフェース（図４には図示していない）を介してシステムバス４１６に結合することができる。ハードドライブ４２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ４０４の一部を形成することができる。通信デバイス４０２のオペレーションにおいて、プログラム、ソフトウェア、及びデータをシステムメモリ４０４とハードドライブ４２４との間で転送及び交換することができる。
【００４９】
通信デバイス４０２は、少なくとも１つのユニットコントローラ４２６と通信することができ、更に、ネットワーク４２８を介して他のサーバに、又は通信デバイス４０２に類似した他の通信デバイスにアクセスすることができる。システムバス４１６は、ネットワークインターフェース４３０によりネットワーク４２８に結合することができる。ネットワークインターフェース４３０は、ネットワーク４２８に結合するための、モデム、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（商標）カード、ルータ、ゲートウェイ、又は同様のものとすることができる。この結合は有線又は無線接続とすることができる。ネットワーク４２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネット、又は同様のものとすることができる。
【００５０】
少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまた、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び同様のものを含むことができるシステムメモリ４３２を含むことができる。システムメモリ４３２は、通信デバイス４０２におけるオペレーティングシステム４０６と同様のオペレーティングシステム４３４を含むことができる。システムメモリ４３２はまた、複合サイクル発電プラントを制御するためのデータ構造４３６を含むことができる。データ構造４３６は、複合サイクル発電プラントを制御するための方法３００に関して説明されたものと同様のオペレーションを含むことができる。サーバのシステムメモリ４３２はまた、他のファイル４３８、アプリケーション、モジュール、及び同様のものを含むことができる。
【００５１】
少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまた、少なくとも１つのユニットコントローラ４２６内の他のデバイスのオペレーションを制御するプロセッサ４４２又は処理ユニットを含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまたＩ／Ｏデバイス４４４を含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス４４４は、通信デバイス４０２のＩ／Ｏデバイス４１８と類似したものとすることができる。少なくとも１つのユニットコントローラ４２６は更に、Ｉ／Ｏデバイス４４４と共に少なくとも１つのユニットコントローラ４２６に対するインターフェースを提供する、モニタ又は同様のものなどの他のデバイス４４６を含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまた、ハードディスクドライブ４４８を含むことができる。システムバス４５０は、少なくとも１つのユニットコントローラ４２６の異なる構成部品を接続することができる。ネットワークインターフェース４５２は、システムバス４５０を介して少なくとも１つのユニットコントローラ４２６をネットワーク４２８に結合することができる。
【００５２】
各図のフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施のアーキテクチャ、機能、及び動作を例示している。この点に関して、フローチャート又はステップ図における各ステップは、特定の論理機能を実施するための１つ又はそれ以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコード部分を表すことができる。幾つかの別の実施形態においては、ステップ内に記載された機能は、図に記載された順序とは異なる順序で行うことができる点に留意されたい。例えば、連続して示す２つのステップは、実際には、実質的に同時に実行することもでき、或いはこれらのステップは、含まれる機能に応じて逆の順序で実行してもよい場合がある。また、ステップ図及び／又はフローチャート図の各ステップ及びステップの組み合わせは、特定の機能又は動作を行う専用ハードウェアベースのシステム、或いは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実行することができる点に留意されたい。
【００５３】
本明細書で使用する用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞のない表現は、文脈がそうでないことを明示していない限り、複数の形態も同様に含むことを意図している。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。
【００５４】
本明細書では特定の実施形態を図示しかつ説明してきたが、図示した特定の実施形態は、同一の目的を達成するために考えられるあらゆる構成と置き換えることができること、また本発明は他の環境におけるその他の用途も有することを理解されたい。本出願は、本発明のあらゆる改造及び変更を保護することを意図している。提出した特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲を本明細書に記載した特定の実施形態に限定することを一切意図するものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１０  ＩＧＣＣ発電プラント
１２  主空気圧縮機
１４  空気分離ユニット（ＡＳＵ）
１６  ガス化装置
１８  シンガス冷却器
２０  ガスタービン
２２  蒸気タービン
２４  ガスタービン圧縮機
２６  ガスタービン燃焼器
２８  圧縮機
３０  燃料供給源
３２  浄化装置
３４  発電機
３５  スタータ
３６  熱回収蒸気発電機
３７  電力システムバス
３８  発電機
４０  ポンプ
４２  回路遮断器
４４  電力変圧器
４６  断路器
４８  スタータコントローラ
２０２  第１の流路
２０４  中間冷却器
２０６  第２の流路
２０８  可変ガイドベーンブースタ
２２０  速度調節可能ブースタタービン
２２２  第１の蒸気通路
２２４  第２の蒸気通路
２２６  停止弁
２２８  制御弁
２３０  ブースタモータ
２３２  プロセッサ
３００  例示的な方法
３０２  ガスタービンが排気ガスを発生
３０４  ＨＲＳＧが蒸気を発生する
３０６  蒸気タービンが作動する
３０８  ブースタ蒸気タービンにおいてＨＲＳＧから蒸気を抽出する
３１０  ブースタ蒸気タービンにおいてタービンから蒸気を抽出する
３１２  ブースタ蒸気タービンからのエネルギーが可変ガイドベーンブースタを駆動する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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