(57)【要約】  ガス化剤を昇圧する軸流圧縮機２１からガス化炉２までのガス化剤供給路Ａを分岐して、逃がし圧調弁２３を備えるガス化剤バイパス路Ｄを設置する。ガス化剤供給路Ａよりガス化炉２に供給するガス化剤の流量又は圧力を、ガス化剤バイパス路Ｄに設置された逃がし圧調弁２３の開度によって調節することができるため、ガス化剤供給路Ａに制御弁を設ける必要がなくなる。これにより、ガス化剤供給路Ａでの圧損を抑制することができ、軸流圧縮機２１の吐出圧力を大幅に低くすることができる。
2008149731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化部と、
外気を圧縮する圧縮空気を出力する圧縮機と、
前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスを、前記圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、
前記ガス化部に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機で昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化部に供給するガス化剤供給路と、
前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、
その開度が調節されることで、前記ガス化剤バイパス路を流れる前記ガス化剤の流量又は圧力を調整する第１制御弁と
を備えるガス化複合発電プラント。
【請求項２】
前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスを前記燃焼器に供給する可燃性ガス供給路と、
その開度が調節されることで、前記可燃性ガス供給路を流れる前記可燃性ガスの流量又は圧力を調整する第３制御弁と
を備える請求項１に記載のガス化複合発電プラント。
【請求項３】
前記昇圧機が前記圧縮機からの圧縮空気の一部を抽気する請求項１または請求項２に記載のガス化複合発電プラント。
【請求項４】
前記昇圧機が前記ガスタービンと同軸である請求項１または請求項２に記載のガス化複合発電プラント。
【請求項５】
前記ガス化剤バイパス路が、前記圧縮機出口に合流する請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス化複合発電プラント。
【請求項６】
前記ガス化剤バイパス路が、前記燃焼器入口に合流する請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス化複合発電プラント。
【請求項７】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを備えるガス化複合発電プラントに適用可能なガス化複合発電プラントの運転制御装置であって、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する第１設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が、前記第１設定部により設定された前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する第１制御部と、
前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する第２設定部と、
前記第２設定部によって設定された前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する第２制御部と
を具備する運転制御装置。
【請求項８】
前記ガス化複合発電プラントが、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを前記燃焼器へ供給する可燃性ガス供給路と、前記可燃性ガス供給路に設けられた第３制御弁とを備える場合において、
前記ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて、前記燃焼器に供給する前記可燃性ガスの流量を設定する第３設定部と、
前記燃焼器に供給される前記可燃性ガスの流量が前記第３の設定部によって設定された流量に一致するように前記第３制御弁の開度を制御する第３制御部と
を具備する請求項７に記載の運転制御装置。
【請求項９】
前記第１設定部は、前記ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて前記燃焼器に供給する前記可燃性ガス要求量を求め、この可燃性ガス要求量に基づいて前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する請求項７または請求項８に記載の運転制御装置。
【請求項１０】
前記昇圧機特性に応じて、前記昇圧機に供給する空気を増量させる方向に前記第２制御弁の開度指令を補正する第１補正部を備える請求項７から請求項９のいずれかに記載の運転制御装置。
【請求項１１】
負荷の安定度を評価する評価部を備え、
前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第１補正部が作動する請求項１０に記載の運転制御装置。
【請求項１２】
前記ガス化複合発電プラントが、前記固形燃料を前記ガス化炉に供給する固形燃料供給路と、前記固形燃料供給路に設けられた第４制御弁とを備える場合において、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉への固形燃料要求量を設定する第４設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記固形燃料が前記第４設定部により設定された前記固形燃料要求量に一致するように前記第４制御弁の開度を制御する第４制御部と
を備える請求項７から請求項１１のいずれかに記載の運転制御装置。
【請求項１３】
前記ガス化炉に供給される前記固形燃料のカロリに応じて前記固形燃料要求量を補正する第２補正部を備える請求項１２に記載の運転制御装置。
【請求項１４】
前記第２の補正部は、前記固形燃料のカロリ及び発電負荷に応じて前記固形燃料要求量を補正する請求項１３に記載の運転制御装置。
【請求項１５】
負荷の安定度を評価する評価部を備え、
前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第２補正部が作動する請求項１３に記載の運転制御装置。
【請求項１６】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを備えるガス化複合発電プラントに適用可能な運転制御方法であって、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する過程と、
前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する過程と、
前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する過程と、
前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する過程と
を有する運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭などの固形燃料をガス化して得た可燃性ガスによりガスタービンを駆動させるガス化複合発電プラント（以下「ＩＧＣＣ」という。）及びその運転制御装置並びに方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンを用いた発電プラントの一つとして、石炭などの化石燃料を燃料ガスとして用いるＩＧＣＣ（Integrated Gasification Combined Cycle）が知られている。ＩＧＣＣでは、ガス化炉で粉末状の固形燃料に対して高温のガス化剤を接触させることで、固形燃料をガス化して可燃性ガスを生成する。そして、この可燃性ガスをガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させることでガスタービンを回転駆動させ、この回転力を機械的に発電機に伝達させることで、発電機による発電を行わせる。【０００３】
従来のＩＧＣＣの概略について、図２９を参照して説明する。図２９は、噴流床方式のガス化炉を備えるＩＧＣＣの概略構成を示した図である。図２９のＩＧＣＣにおいて、石炭供給設備１０１から粉末状の石炭が空気とともにガス化炉１０２に供給される。このガス化炉１０２には、生成した可燃性ガスより分離された炭素などから成るチャーも供給される。【０００４】
そして、噴流床方式のガス化炉１０２では、酸素または空気がガス化剤として供給されることで、同様に供給される微粉炭及びチャーが、灰融点以上の１５００〜１８００℃程度の高温雰囲気中で燃焼され、可燃性ガスである石炭ガスが生成される。更に、生成された可燃性ガスが、ガス化炉１０２の内部に構成された熱交換器によって冷却された後、脱塵装置１０３に排出されると、この脱塵装置１０３によって、可燃性ガスに残留しているチャーが分離されて回収される。【０００５】
チャーが分離されて脱塵された後の可燃性ガスがガス処理装置１０４に供給されることで、Ｈ２Ｓ（硫化水素）やＣＯＳ(硫化カルボニル）などの硫黄分化合物、ＮＨ３（アンモニア）などの窒素化合物、チャーなどの微粒子、ＨＣｌ（塩化水素）やＨＣＮ（シアン化水素）などの微量成分が可燃性ガスより除去される。【０００６】
ガス処理装置１０４で各成分が除去された可燃性ガスは、燃料供給路１０５を通じて燃焼器１０６に供給される。この燃焼器１０６では、圧縮機１０７から供給される圧縮空気により可燃性ガスを燃焼し、燃焼ガスを発生する。この燃焼ガスが燃焼器１０６からガスタービン１０８に供給され、ガスタービン１０８が回転駆動することにより、ガスタービン１０８と同軸とされる発電機１０９が発電を行う。【０００７】
ガスタービン１０８での仕事を終えた燃焼ガスは、排ガスとして排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）１１１に排出される。ＨＲＳＧ１１１では、ガスタービン１０８からの排ガスと蒸気との熱交換により排熱回収を行う。このガスタービン１０８からの排ガスの熱により高温化した蒸気が、ＨＲＳＧ１１１より蒸気タービン１１２に供給されることで、蒸気タービン１１２が回転駆動して、蒸気タービン１１２と同軸とされる発電機１１０が発電動作を行う。【０００８】
また、蒸気タービン１１２を回転駆動させた蒸気は復水器１１３で復水された後、ＨＲＳＧ１１１に供給される。更に、ＨＲＳＧ１１１で熱回収がなされた排ガスは、煙突１１４より外気に排出される。ここでは、ガスタービンと蒸気タービンを別軸とおいているが、同軸でも構わない。【０００９】
圧縮機１０７で圧縮された圧縮空気の一部は、軸流圧縮機１１５により抽気され圧縮される。この軸流圧縮機１１５により圧縮された圧縮空気がガス化炉１０２へ導かれる。圧縮空気がガス化炉１０２に供給される過程で、空気分離装置１１６で分離された酸素が混入され、酸素成分の多い空気がガス化剤としてガス化炉１０２に供給される。【００１０】
一方、空気分離装置１１６で分離された窒素は、石炭供給設備１０１に供給されて、微粉炭及びチャーをガス化炉１０２に供給する際の加圧媒体または搬送媒体として使用される。ここで圧縮機１１５は圧縮機１０７で圧縮された圧縮空気の一部を抽気しても、大気から供給しても構わない。また、圧縮機１１５は、軸流圧縮機でも遠心圧縮機でも構わない。【００１１】
軸流圧縮機１１５からの圧縮空気をガス化炉１０２に供給するガス化剤供給路１１７には、ガス化炉１０２に供給する空気の流量及び圧力を制御する制御弁１１８が設けられている。また、空気分離装置１１６からの酸素をガス化炉１０２に供給する酸素供給路１１９には、ガス化炉１０２に供給する空気に混入させる酸素の流量及び圧力を制御する制御弁１２０が設けられる。更に、燃料供給路１０５には、燃焼器１０６に供給する可燃性ガスの流量を制御する制御弁１２１が設けられる。【００１２】
このように制御弁１１８，１２０，１２１が設けられることで、ガスタービン１０８における負荷変動に応じて、燃焼器１０６に供給する可燃性ガスの流量を制御することができる。即ち、制御弁１２１の開度によって設定される燃焼器１０６に供給する可燃性ガス流量に応じて、ガス化炉１０２に供給される微粉炭の供給量が設定される。そして、制御弁１１８，１２０の開度を設定することで、ガス化炉１０２に供給される微粉炭をガス化するために必要なガス化剤（空気）の流量及び圧力と酸素混入量とを決定することができる。なお、ガス化剤中の酸素混入量を増やさず、ガス化剤が空気のみの場合には、空気分離装置１１６、酸素供給路１１９、制御弁１２０等は省略される。
【発明の開示】
【００１３】
上述のように、従来のＩＧＣＣにおいては、図２９に示すように、ガス化炉１０２にガス化剤を供給するガス化剤供給路１１７に制御弁１１８が配置され、この制御弁１１８が流量調整弁及び圧力調整弁として働くことで、ガス化炉１０２に供給されるガス化剤の流量及び圧力を調整している。
【００１４】
このため、制御弁１１８による圧損が発生し、プラント効率が低下するという問題がある。更に、このような制御弁１１８における圧損を考慮した昇圧を軸流圧縮機１１５によって行う必要がある。このため、軸流圧縮機１１５の吐出圧力を高圧力に設定するとともに、ガス化炉２への各供給系統を耐高圧構造とする必要がある。
【００１５】
よって、ＩＧＣＣの設備設計が厳しくなるだけでなく、その運用においても、高圧対策のための制限項目が多くなるという不都合がある。
【００１６】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、ガス化炉へ供給するガス化剤の圧力及び流量の制御が可能であるとともに、ガス化剤の供給系統の圧力を低圧とすることができ、更にプラント効率の向上を図ることのできるガス化複合プラント及びその運転制御装置並びに方法を提供することを目的とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を備える。
本発明の第１の態様は、気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化部と、外気を圧縮する圧縮空気を出力する圧縮機と、前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスを、前記圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化部に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機で昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化部に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、その開度が調節されることで、前記ガス化剤バイパス路を流れる前記ガス化剤の流量又は圧力を調整する第１制御弁とを備えるガス化複合発電プラントである。
【００１８】
上記ガス化複合発電プラントによれば、第１制御弁を備えたガス化剤バイパス路を設けることによって、ガス化剤供給路からのガス化剤の逃がし流量又は圧力を調節することができる。よって、ガス化剤供給路によりガス化部に供給するガス化剤の流量又は圧力を、ガス化剤バイパス路に備えられた第１制御弁の開度によって調節することができる。これにより、ガス化剤供給路に制御弁を設置する必要が無くなるため、ガス化剤供給路における圧損を抑制することができ、昇圧機の吐出圧力を大幅に低くすることができる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを具備するガス化複合発電プラントに適用可能な運転制御装置であって、前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する第１設定部と、前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が、前記第１設定部により設定された前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する第１制御部と、前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する第２設定部と、前記第２設定部によって設定された前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する第２制御部とを具備する運転制御装置である。
【００２０】
このような構成によれば、ガスタービンの要求出力に基づいて決定されるガス化剤要求量よりも幾分大目のガス化剤が昇圧機によってガス化剤供給路に投入される。そして、この必要十分な量のガス化剤のうち、余剰分が第１制御弁を介してガス化剤バイパス路に逃がされて、適切な量のガス化剤がガス化炉に供給される。これにより、圧損を低減しながら所望の発電出力を得ることが可能となる。
【００２１】
ガス化複合発電プラントが、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを前記燃焼器へ供給する可燃性ガス供給路と、前記可燃性ガス供給路に設けられた第３制御弁とを更に備える場合において、上記運転制御装置は、前記ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて、前記燃焼器に供給する前記可燃性ガスの流量を設定する第３設定部と、前記燃焼器に供給される前記可燃性ガスの流量が前記第３設定部により設定された前記第３の設定部によって設定された流量に一致するように前記第３制御弁の開度を制御する第３制御部とを具備していてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、燃焼器に供給する可燃性ガスの流量を調整するための第３制御弁が可燃性ガス供給路に設けられている場合には、ガスタービンの要求出力並びにガスタービンの周辺環境に基づいて第３制御弁を制御することにより、燃焼器に供給する可燃性ガス量を適切な量に容易に調整することが可能となる。
【００２３】
上記運転制御装置において、前記第１設定部は、前記ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて前記燃焼器に供給する前記可燃性ガス要求量を求め、この可燃性ガス要求量に基づいて前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定することとしてもよい。
【００２４】
ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて燃焼器に供給する可燃性ガスの要求量を求め、この可燃性ガス要求量に基づいてガス化炉へのガス化剤要求量を設定するので、ガス化炉から出力される可燃性ガスを燃焼器に供給する可燃性ガス要求量に応じて調整することが可能となる。これにより、燃焼器の前段に設けられ、燃焼器に供給する可燃性ガスの流量を調整するための流量調節弁等を不要とすることが可能となる。
【００２５】
上記運転制御装置において、前記昇圧機特性に応じて、前記昇圧機に供給する空気を増量させる方向に前記第２制御弁の開度指令を補正する第１補正部を更に備えることとしてもよい。
【００２６】
経年劣化等によって昇圧機の昇圧特性が低下してくると、昇圧機からガス化剤供給路に投入されるガス化剤の流量が減少する。したがって、昇圧機の特性を考慮して昇圧機に供給する空気量を増量させる方向に第２制御弁の開度指令を補正することにより、ガス化剤の供給不足を回避することができ、常に十分な量のガス化剤をガス化剤供給路に供給することが可能となる。
【００２７】
上記運転制御装置は、負荷の安定度を評価する評価部を更に備えていてもよく、前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第１補正部が作動することとしてもよい。
【００２８】
このような構成によれば、第１補正部の作動期間を負荷の安定時に限定することにより、運用リスクを低減することが可能となる。
【００２９】
上記運転制御装置は、前記ガス化複合発電プラントが、前記固形燃料を前記ガス化炉に供給する固形燃料供給路と、前記固形燃料供給路に設けられた第４制御弁とを備える場合において、前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉への固形燃料要求量を設定する第４設定部と、前記ガス化炉に供給される前記固形燃料が前記第４設定部により設定された前記固形燃料要求量に一致するように前記第４制御弁の開度を制御する第４制御部とを備えていてもよい。
【００３０】
このような構成によれば、固形燃料をガス化炉に供給する固形燃料供給路に、ガス化炉への固形燃料供給量を調整するための第４制御弁が設けられ、この第４制御弁がガスタービンの要求出力に基づいて決定される開度に基づいて制御されることとなる。これにより、ガス化炉への固形燃料供給量を所望の値に調整することが可能となる。
【００３１】
上記運転制御装置において、前記ガス化炉に供給される前記固形燃料の石炭性状に応じて前記固形燃料要求量を補正する第２補正部を備えていてもよい。
【００３２】
このような構成によれば、固形燃料の石炭性状に応じてガス化炉に供給する固形燃料要求量を補正するので、炭種切替などにより固形燃料の石炭性状が変動するような場合であっても、ガス化炉から出力される可燃性ガスのカロリを安定させることが可能となる。これにより、所望のガスタービン出力を得ることができる。
【００３３】
上記運転制御装置において、前記第２の補正部は、前記固形燃料のカロリ及び発電負荷に応じて前記固形燃料要求量を補正することとしてもよい。
【００３４】
このような構成によれば、固形燃料のカロリだけではなく、発電負荷に応じて固形燃料要求量を補正するので、よりきめ細かい制御を行うことが可能となる。
【００３５】
上記運転制御装置において、負荷の安定度を評価する評価部を更に備え、前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第２補正部が作動することとしてもよい。
【００３６】
第２補正部の作動期間を負荷の安定時に限定することにより、運用リスクを低減することが可能となる。
【００３７】
本発明の第３の態様は、気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを具備するガス化複合発電プラントに適用可能な運転制御方法であって、前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する過程と、前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する過程と、前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する過程と、前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する過程とを含むガス化複合発電プラントの運転制御方法である。
【００３８】
本発明によれば、ガス化炉へ供給するガス化剤の圧力及び流量の制御が可能であるとともに、ガス化剤の供給系統の圧力を低圧とすることができ、更にプラント効率の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＩＧＣＣの全体の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＩＧＣＣにおいてガスタービンの運転制御に関する主な構成要素を示した図である。
【図３】図２に示したタービン制御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＩＧＣＣにおいてガス化炉の制御に関する主な構成要素を示した図である。
【図５】図４に示したガス化炉制御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＩＧＣＣの負荷指令に対するシステム出力の追従性を表すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＩＧＣＣの全体の概略構成を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るガス化炉制御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るＩＧＣＣの負荷指令に対するシステム出力の追従性を表すグラフである。
【図１０】酸素吹き方式を採用したＩＧＣＣの全体の概略構成を示した図である。
【図１１】本発明の変形例１に係るＩＧＶ開度設定部の概略構成を示したブロック図である。
【図１２】ＩＧＶ開度設定部が第１補正部を備えていない場合におけるガス化剤供給路に投入されるガス化剤の流量変化を示した図である。
【図１３】ＩＧＶ開度設定部が第１補正部を備えている場合におけるガス化剤供給路に投入されるガス化剤の流量変化を示した図である。
【図１４】変形例２に係る石炭要求量設定部の概略構成を示したブロック図である。
【図１５】石炭要求量設定部が第２補正部を備えていない場合における可燃性ガスのカロリ変動の追従性を示した図である。
【図１６】石炭要求量設定部が第２補正部を備えている場合における可燃性ガスのカロリ変動の追従性を示した図である。
【図１７】変形例３に係る石炭要求量設定部の概略構成を示したブロック図である。
【図１８】変形例３に係る石炭要求量設定部の調整部の作用を説明するための図である。
【図１９】評価部の一構成例を示した図である。
【図２０】変形例５に係るガス化炉制御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２１】変形例６に係るＩＧＣＣの概略構成を示したブロック図である。
【図２２】変形例７に係るＩＧＣＣの概略構成を示したブロック図である。
【図２３】本発明のＩＧＣＣにおけるガス化剤バイパス路の合流点周辺の第１例の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明のＩＧＣＣにおけるガス化剤バイパス路の合流点周辺の第２例の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明のＩＧＣＣにおけるガス化剤バイパス路の合流点周辺の第３例の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明のＩＧＣＣにおけるガス化剤バイパス路の合流点周辺の第４例の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明のＩＧＣＣにおけるガス化剤バイパス路の合流点周辺の第５例の構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明のＩＧＣＣにおけるガス化剤バイパス路の合流点周辺のその他の例の構成を示すブロック図である。
【図２９】従来のＩＧＣＣの全体の概略構成を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、本発明に係るガス化複合発電プラント（ＩＧＣＣ）及びその制御装置並びに方法の各実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明のガス化複合発電プラントに適用される固形燃料として、石炭、石油コーク、石炭コークス、アスファルト、ピッチ、オイルシェール等の重質系燃料の外、廃タイヤ、プラスティックス等の廃棄物が一例として挙げられる。以下の各実施形態では、固形燃料として、石炭を採用する場合について説明する。【００４１】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態におけるＩＧＣＣの概略構成を示したブロック図である。本実施形態におけるＩＧＣＣは、ガス化剤として空気を供給する空気吹き方式を採用している。【００４２】
図１に示されるように、本実施形態に係るＩＧＣＣは、主として、石炭供給設備１、ガス化炉２と、脱塵装置３と、ガス処理装置４と、発電設備５とを備えて構成されている。【００４３】
（石炭供給設備１）
石炭供給設備１は、原炭バンカに貯蔵された石炭をミルで粉砕して数μｍ〜数百μｍの微粉炭とする粉砕機１ａと、粉砕機１ａで微粉化された微粉炭をガス化炉２に供給する微粉炭供給装置１ｂとを備える。このように構成される石炭供給設備１では、粉砕機１ａにおいて石炭を粉砕して得られた微粉炭が、微粉炭供給装置１ｂに供給される。この微粉炭供給装置１ｂには、空気分離装置１６で分離されて得られた窒素などの搬送用流体が与えられる。よって、微粉炭供給装置１ｂは、粉砕機１ａから与えられて一時的に貯蔵する微粉炭を、供給される搬送用流体の流量によって気流搬送し、ガス化炉２に供給する。【００４４】
（ガス化炉）
ガス化炉２では、灰融点以上の１５００〜１８００℃程度の高温雰囲気とされるコンバスタ２ａにおいて、石炭供給設備１から供給される微粉炭と、脱塵装置３で回収されて供給されるチャーとが、軸流圧縮機２１からのガス化剤と反応する。これにより、コンバスタ２ａでは、微粉炭が高温燃焼されることによって、可燃性ガスである石炭ガスと、微粉炭中の灰分が溶融した液状スラグとが生成されることとなる。【００４５】
そして、コンバスタ２ａの高温燃焼により得られた高温の石炭ガスが、コンバスタ２ａの上段に設けられたリダクタ２ｂに流れ込む。このリダクタ２ｂにおいても、石炭供給設備１からの微粉炭と脱塵装置３からのチャーとが供給され、供給された微粉炭及びチャーが更にガス化して、石炭ガスによる可燃性ガスが生成されると、この可燃性ガスが熱交換機２ｃに流れ込むことで冷却される。本実施形態では、ガス化炉２として、石炭灰が溶融された液状スラグが排出される噴流床方式を採用したが、この噴流床方式以外に、固定床方式や流動床方式を採用しても構わない。ガス化炉２において生成された可燃性ガスは脱塵装置３に搬送される。【００４６】
（脱塵装置）
脱塵装置３は、ガス化炉２からの可燃性ガスを旋回させることでチャーを分離して回収するサイクロン３ａと、サイクロン３ａで回収されたチャーをガス化炉２に供給するチャー供給装置３ｂとを備える。この脱塵装置３では、サイクロン３ａで分離されたチャーがチャー供給装置３ｂに供給されると、チャー供給装置３ｂで一時的に貯蔵される。そして、チャー供給装置３ｂでは、微粉炭供給装置１ｂと同様、一時的に貯蔵したチャーを、空気分離装置１６で分離されて得られた窒素などの搬送用流体の流量によって気流搬送し、ガス化炉２に供給する。又、サイクロン３ａでチャーが除塵された可燃性ガスは、ガス処理装置４に供給される。このガス処理装置４に供給される可燃性ガスは、サイクロン３ａによる除塵が成された後、更に濾過されるものとしても構わない。【００４７】
（ガス処理装置）
ガス処理装置４は、脱塵装置３からの可燃性ガスが供給されると、まず、脱塵装置３からの可燃性ガスに含まれるＣＯＳをＨ２Ｓ及びＣＯ２に変換することで、Ｈ２Ｓを含む可燃性ガスを生成する。そして、このＨ２Ｓを含む可燃性ガスを洗浄液と気液接触させることによって、ＨＣｌやＮＨ３などの不純物を除去した後、再生利用される吸収液と気液接触させることによって、吸収液へＨ２Ｓが吸収される。このようにして、ＨＣｌやＮＨ３などの不純物及びＨ２Ｓが除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給路Ｂを通じて発電設備５に供給される。【００４８】
（発電設備）
発電設備５は、燃焼器１１と、圧縮機１２と、ガスタービン１３と、発電機１４，１５と、ＨＲＳＧ１６と、蒸気タービン１７と、復水器１８と、煙突１９とを備えている。このように、本実施形態に係るＩＧＣＣでは、ガスタービン１３及び蒸気タービン１７による複合発電設備が構成されている。本実施形態では、ガスタービン１３と蒸気タービン１７とを二軸配置とするとともに、発電機１４，１５を２基としたが、ガスタービン１３及び蒸気タービン１７を同軸の一軸配置として、発電機を１基としても構わない。【００４９】
このように構成される発電設備５では、燃焼器１１に、圧縮機１２からの圧縮空気が供給されるとともに、ガス処理装置４からの可燃性ガスが供給される。燃焼器１１において、可燃性ガスは燃焼され、燃焼ガスがガスタービン１３に供給される。この燃焼ガスによりガスタービン１３が回転駆動され、この回転駆動が回転軸により圧縮機１２及び発電機１４に伝達され、圧縮機１２が圧縮動作を行うとともに、発電機１４が発電を行う。【００５０】
また、圧縮機１２から排出される圧縮空気の一部は、燃焼器１１の内筒や尾筒及びガスタービン１３の翼や車室などの高温の燃焼ガスに曝される部位を冷却するため、冷却媒体として、燃焼器１１及びガスタービン１３に供給される。【００５１】
ガスタービン１３を回転させた燃焼ガスは排ガスとして排出され、ＨＲＳＧ１６に供給される。このＨＲＳＧ１６ではガスタービン１３からの排ガスの排熱を利用して、復水器１８から供給される水を加熱して蒸気を生成する。そして、ＨＲＳＧ１６で生成された蒸気が蒸気タービン１７に供給されることによって、蒸気タービン１７が回転する。この蒸気タービン１７の回転駆動が回転軸により発電機１５に伝達され、発電機１５が発電動作を行う。蒸気タービン１７を回転させた蒸気は、復水器１８に排出されると、減圧されて復水される。また、ＨＲＳＧ１６で排熱利用されることで冷却されたガスタービン１３からの排ガスは、煙突１９から外気へ排出される。【００５２】
次に、本実施形態のＩＧＣＣにおいて特徴となる構成部分について説明する。即ち、ガス化炉２へガス化剤（本実施形態の場合、混合空気）を搬送するガス化剤供給路Ａと、ガス処理装置４により精製された可燃性ガス（燃料）を燃焼器１１へ搬送する可燃性ガス供給路Ｂの詳細について、以下に説明する。【００５３】
本実施形態では、図１に示すように、大気をガス化剤として軸流圧縮機（昇圧機）２１に送気し、送気して得た空気を軸流圧縮機２１によって昇圧した後、ガス化剤供給路Ａに投入させる。このときの空気量は、ＩＧＶ弁（Inlet Guide Vane：第２制御弁）２７の開度が調節されることにより制御される。【００５４】
ガス化剤供給路Ａは、空気分離装置２２で分離された酸素が搬送される酸素供給路Ｃが合流するとともに、この酸素供給路Ｃとの合流点Ｘよりも上流側において、ガス化剤バイパス路Ｄに分岐する分岐点Ｙを備える。そして、ガス化剤供給路Ａから分岐するガス化剤バイパス路Ｄには、逃がし圧調弁（第１制御弁）２３及び遮断弁２４が設けられている。【００５５】
軸流圧縮機２１は、ガスタービン１３や蒸気タービン１７と異なる別軸によって回転駆動される。なお、ガスタービン１３や蒸気タービン１７と同軸としても構わない。また、逃がし圧調弁２３に遮断弁の機能を持たせることで、遮断弁２４を省略しても構わない。【００５６】
また、ガス処理装置４から可燃性ガスを燃焼器１１に供給する可燃性ガス供給路Ｂには、燃焼器１１に供給する可燃性ガスの流量を調整するための流量調節弁２５（第３制御弁）が設けられている。また、可燃性ガス供給路Ｂには、燃焼器１１に供給する可燃性ガスの流量調節の可否を決定するための遮断弁（図示略）が設けられている。【００５７】
上述したようにガス化剤の搬送経路が形成されるとき、図２９に示す従来の構成では、ガス化剤供給路１１７に設置された制御弁１１８によって、ガス化炉１０２に供給するガス化剤の流量及び圧力が調整されていた。これに対して、本実施形態では、ガス化剤バイパス路Ｄに設けられた逃がし圧調弁２３の開度と昇圧機２１の入口に設けられたＩＧＶ弁２７の開度を調整することにより、ガス化炉２に供給されるガス化剤の流量及び圧力を調節する。これにより、ガス化剤供給路Ａに設置される制御弁を不要とすることができるので、軸流圧縮機２１からガス化炉２までのガス化剤供給路Ａにおける圧損を抑制することができる。また、これに伴い、ガス化剤供給路Ａに制御弁を設置した従来の構成（図２９参照）の場合と比較して、軸流圧縮機２１の吐出圧力を大幅に低くすることが可能となる。【００５８】
次に、上述したＩＧＣＣの運転制御を行う運転制御装置及びその方法について図２から図６を参照して説明する。まず、ＩＧＣＣのうち、発電設備５に関する運転制御について図２および図３を参照して説明する。図２はガスタービンの運転制御に関する主な構成要素を示した図である。【００５９】
図２において、燃焼器１１に可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給路Ｂに設けられた流量調節弁２５の開度は、タービン制御装置３０により制御される。ガスタービン１３の近傍には、ガスタービン１３の排気ガス温度（以下、「ブレードパス温度」という。）を計測するためのＢＰＴセンサ（図示略）が設けられている。また、ＢＰＴセンサが設けられた排ガス流路の更に後流側には、排気ダクトでの排気ガス温度（以下、「排ガス温度」という。）を計測するためのＥＸＴセンサ（図示略）が設けられている。【００６０】
上述したセンサには、例えば、熱電対等が用いられる。ＢＰＴセンサ、ＥＸＴセンサにより計測された温度は、タービン制御装置３０へ与えられる。【００６１】
また、蒸気タービン１７の出力、並びに、発電機１５の出力は、タービン制御装置３０に与えられる。蒸気タービン１７の出力は、例えば、蒸気タービン１７の入口状態量から演算により求めることが可能である。【００６２】
タービン制御装置３０は、ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて燃焼器１１に供給する可燃性ガスの流量を制御するための流量調節弁開度指令を設定する。上記運転状態に関する状態量としては、例えば、発電機１５の出力、蒸気タービン１７の出力、及びガスタービン１３の回転速度又は回転数等が一例として挙げられる。また、温度状態に関する状態量としては、例えば、排ガス温度、ブレードパス温度等が一例として挙げられる。【００６３】
図３は、タービン制御装置３０の概略構成を示したブロック図である。
まず、軸負荷設定器３５により、発電機出力の目標負荷が設定されると、この目標負荷に向けてプラント負荷変化レート（例えば、毎分３％）で変化するように、発電機指令ＭＷＤが設定される。減算器３６は、発電機指令ＭＷＤから蒸気タービンの出力を減算することによりガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤを算出する。ガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤは減算器３７に与えられるとともに、後述するガス化炉制御装置５０（図４参照）に転送される。【００６４】
減算器３７には、発電機出力から蒸気タービン出力を減算することにより求められたガスタービン出力が与えられる。減算器３７は、ガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤからガスタービン出力を減算することにより差分を求める。この差分は、ＰＩ制御器３８によりＰＩ制御がなされることにより、ガスタービン出力をガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤに一致させるための負荷制御指令ＬＤＣＳＯが求められる。この負荷制御指令ＬＤＣＳＯは選択回路３９に与えられる。【００６５】
選択回路３９には、上記負荷制御指令ＬＤＣＳＯのほかに、軸回転数に基づいて算出されたガバナ制御指令ＧＶＣＳＯ、温度に基づいて算出された温度制御指令ＥＸＣＳＯ、ＢＰＣＳＯ、燃料量に基づいて算出された燃料制御指令ＦＬＣＳＯが与えられる。選択回路３９は、これらの制御指令の中から最も低値のものを選択し、これを制御指令ＣＳＯとして弁開度設定部（第３設定部）４０に出力する。弁開度設定部４０は、流量調節弁２５の弁開度と制御指令ＣＳＯとを関連付けたテーブルまたは関係式を予め有している。弁開度設定部４０は、選択回路３９から与えられた制御指令ＣＳＯに対応する弁開度をこのテーブルまたは演算式を用いて取得し、この弁開度を流量調節弁開度指令として出力する。また、弁開度設定部４０は、制御指令ＣＳＯに対応する開度（流量）を計算する場合に、流量調節弁２５の前後差圧に関するパラメータを用いる。【００６６】
次に、図１に示したＩＧＣＣにおけるガス化炉２の制御について図４および図５を参照して説明する。図４はガス化炉２の制御に関する主な構成要素を示した図である。【００６７】
図４に示すように、石炭供給設備１から微粉炭をガス化炉２へ供給する石炭供給路（固形燃料供給路）Ｅには、ガス化炉２への微粉炭投入量を調節するための石炭流量調節弁（第４制御弁）４１が設けられている。また、ガス化炉２により生成された可燃性ガスを発電設備５の燃焼器１１へと導く可燃性ガス供給路Ｂにおいて、ガス化炉２の出口付近には、ガス化炉出口圧力を計測するための圧力センサ４４が設けられている。この圧力センサ４４の計測値は、ガス化炉制御装置５０に出力される。また、上述したように、ガス化剤バイパス路Ｄには逃がし圧調弁２３が、軸流圧縮機２１の吸気側にはＩＧＶ弁２７が設けられている。【００６８】
石炭流量調節弁４１、逃がし圧調弁２３、ＩＧＶ弁２７の弁開度は、ガス化炉制御装置５０から出力される石炭要求指令（固形燃料要求量）、空気要求指令（可燃性ガス要求量）、ＩＧＶ開度指令に基づいてそれぞれ制御される。【００６９】
図５は、ガス化炉制御装置５０の概略構成を示したブロック図である。図５に示すように、ガス化炉制御装置５０には、上述のタービン制御装置３０にて求められたガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤが入力されるようになっている。ガス化炉制御装置５０において、このガスタービン指令ＧＴ＿ＭＷＤは、計画ＧＩＤ（ガス化炉総指令）設定部５１及び補正値演算部５２に与えられる。補正値演算部５２の入力信号は、計画ＧＩＤ（ガス化炉総指令）設定部５１の出力信号を持ってきても構わない。【００７０】
計画ＧＩＤ設定部５１は、ガスタービン１３の負荷に対してガス化炉２を先行制御するために、計画ＧＩＤを設定する。計画ＧＩＤ設定部５１は、例えば、ガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤと計画ＧＩＤとが関連付けられているテーブル或いは関係式を有しており、これらのテーブルまたは関係式を用いて、タービン制御装置３０からのガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤに対応する計画ＧＩＤを求める。【００７１】
補正値演算部５２は、例えば、ガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤとガス化炉出口圧力との関係から上記計画ＧＩＤを補正するための補正値を求める。【００７２】
具体的には、補正値演算部５２は、ガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤとガス化炉２の出口圧力指令とが関連付けられているテーブル或いは関係式を有しており、これらのテーブルまたは関係式を用いて、タービン制御装置３０からのガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤに対応する圧力指令を求め、更に、この圧力指令と実際のガス化炉出口圧力との偏差（以下「圧力偏差ΔＰ」という。）を求め、この圧力偏差ΔＰに比例積分制御を行った値を補正値として加算器５３に出力する。【００７３】
加算器５３において、上記計画ＧＩＤ設定部５１により設定された計画ＧＩＤと、補正値演算部５２により求められた補正値とが加算されて、ガス化炉総指令ＧＩＤが求められる。このガス化炉総指令ＧＩＤは、石炭要求量設定部（第４設定部）５４、空気要求量設定部（第１設定部）５５、ＩＧＶ開度設定部（第２設定部）５６へ出力される。【００７４】
石炭要求量設定部５４は、ガス化炉総指令ＧＩＤと石炭要求量とを対応付けたテーブルまたは演算式を有する関数部５４１を有している。関数部５４１は、該テーブルまたは演算式を用いて、ガス化炉総指令ＧＩＤに対応する石炭要求量を求め、その要求量に応じた石炭要求指令を生成する。【００７５】
空気要求量設定部５５は、ガス化炉総指令ＧＩＤと空気要求量とを対応付けたテーブルまたは演算式を有する関数部５５１をしている。関数部５５１は、該テーブルまたは演算式を用いて、ガス化炉総指令ＧＩＤに対応する空気要求量を求め、その要求量に応じた空気要求指令を生成する。【００７６】
また、ＩＧＶ開度設定部５６は、ガス化炉総指令ＧＩＤと空気要求量とを対応付けたテーブルまたは演算式を有する関数部５６１と、空気要求量とＩＧＶ開度とを対応付けたテーブルまたは演算式とを有する関数部５６２とを有している。ここで、関数部５６１及び５６２を足し合わせた関数は、関数部５５１と同じ関数であってもよい。関数部５６１は、ガス化炉総指令ＧＩＤに対応する空気要求量を上記テーブル等によって求め、更に、関数部５６２が、この空気要求量に対応するＩＧＶ開度を求め、このＩＧＶ開度に応じたＩＧＶ開度指令を生成する。【００７７】
石炭要求量設定部５４から出力される石炭要求指令は、図４に示した石炭流量調節弁４１の制御量として用いられ、この値に基づいて石炭流量調節弁４１の開度が図示しない制御部により調節されることにより、ガス化炉２への石炭投入量が調整される。【００７８】
また、空気要求量設定部５５から出力される空気要求指令は、逃がし圧調弁２３の開度制御量として用いられる。【００７９】
具体的には、空気要求量設定部５５にて設定された空気要求量とガス化炉２に供給されている実際のガス化剤との差分が計算され、この差分を解消させるような開度に逃がし圧調弁２３が調整される。逃がし圧調弁２３の開度制御は、図示しない制御部（第１制御部）により行われる。このような開度に逃がし圧調弁が調整されることにより、軸流圧縮機２１から供給される圧縮空気の余剰分が逃がし圧調弁２３を介して燃焼器１１へ戻されることにより、ガス化炉２に供給されるガス化剤の圧力及び流量が適量に調節されることとなる。【００８０】
また、ＩＧＶ開度設定部５６から出力されるＩＧＶ開度指令は、ＩＧＶ弁２７の弁開度指令として用いられる。このＩＧＶ開度指令に基づいてＩＧＶ弁２７の開度が図示しない制御部（第２制御部）によって調節されることにより、軸流圧縮機２１へ供給される空気量が適量に調節される。【００８１】
なお、図５においては、上記３つの設定部を示したが、これらに加えて、酸素、チャーの投入量を設定するための設定部を設けることとしてもよい。【００８２】
以上説明してきたように、本実施形態に係るＩＧＣＣ及びその運転制御装置並びに方法によれば、ガス化剤供給路Ａから分岐するガス化剤バイパス路Ｄを設けるとともに、このガス化剤バイパス路Ｄへのガス化剤の逃がし流量及び圧力を逃がし圧調弁２３で調節することで、ガス化炉２に供給するガス化剤の流量及び圧力を調節することができる。これにより、ガス化剤供給路Ａに流量弁の設置が不要となるため、軸流圧縮機２１からガス化炉２までのガス化剤供給路Ａにおける圧損を抑制することができる。そのため、ガス化剤供給路Ａに制御弁１１８を設置した従来の構成（図２９参照）の場合と比較して、軸流圧縮機２１の吐出圧力を、大幅に低くすることができる。【００８３】
更に、図１に示すように、ガス化剤バイパス路Ｄを圧縮機１２出口の下流側に接続することとしたので、ガス化剤供給路Ａより分岐してガス化剤バイパス路Ｄを流れるガス化剤を、燃焼器１１及びガスタービン１３を冷却する冷却空気の一部として利用させることが可能となる。これにより、圧縮機１２の吐出空気の圧力を抑制することができ、ガスタービン１３における出力効率の更なる向上を図ることができる。その結果、本実施形態での送電端効率は、従来法に比較して、相対値として概ね数％向上する。送電端効率の向上は、以下の他の実施形態でも同様である。【００８４】
図６に本実施形態に係るＩＧＣＣの負荷指令に対するシステム出力の追従性を表すグラフを示す。図６において、横軸は時間、縦軸は発電出力、つまり、発電機１４，１５の合計を示している。図６において、特性ａはガスタービン出力、ｂは蒸気タービン出力、ｃはシステム出力、ｄは発電機指令ＭＷＤを示している。この図に示されるように、発電機指令ＭＷＤに対する追従性は良好であることがわかる。【００８５】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態に係るＩＧＣＣでは、可燃性ガス供給路Ｂに燃焼器１１に供給する可燃性ガスの流量を調整するための流量調節弁２５（図１参照）を設けていた。本実施形態に係るＩＧＣＣは、図７に示すように、流量調節弁２５を除去した点で上述した第１の実施形態に係るＩＧＣＣと異なる。【００８６】
このように、本実施形態に係るＩＧＣＣでは、流量調節弁２５が設けられていないため、燃焼器１１への可燃性ガスの流量調節についてもガス化炉２の制御に担わせることとなる。以下、本実施形態に係るＩＧＣＣの制御方法について詳しく説明する。【００８７】
図８は、本実施形態に係るガス化炉制御装置５０−１における構成を示した図である。図８に示されるように、ガス化炉制御装置５０−１は、タービン制御装置３０から制御指令ＣＳＯを入力情報として取得し、この制御指令ＣＳＯからガス化炉総指令ＧＩＤを求めるＧＩＤ設定部６０と、ＧＩＤ設定部６０によって設定されたガス化炉総指令ＧＩＤに基づいて石炭要求指令、空気要求指令、ＩＧＶ開度指令を生成する石炭要求量設定部５４、空気要求量設定部５５、ＩＧＶ開度設定部５６を備えている。ここではガス化炉総指令ＧＩＤをＧＩＤ設定部６０でのみ求めたが、図５の補正値演算部５２と同様に炉内圧力値の補正信号を加算してガス化炉総指令ＧＩＤとしてもよい。【００８８】
ＧＩＤ設定部６０は、制御指令ＣＳＯとガス化炉総指令ＧＩＤとが関連付けられているテーブルまたは関係式を有しており、これらのテーブルまたは関係式を用いてタービン制御装置３０からの制御指令ＣＳＯに対応するガス化炉総指令ＧＩＤを求め、このガス化炉総指令ＧＩＤを各設定部５４，５５，５６に出力する。これにより、上述した第１の実施形態と同様に、ガス化炉総指令ＧＩＤに基づく石炭要求指令、空気要求指令、ＩＧＶ開度指令が生成され、これらの指令に基づいて石炭流量調節弁４１、逃がし圧調弁２３、ＩＧＶ弁２７の開度が制御されることにより、ガス化炉２に供給される石炭の流量及びガス化剤の流量、並びに軸流圧縮機２１へ供給される空気流量が適切に調節される。【００８９】
以上説明してきたように、本実施形態に係るＩＧＣＣ及びその運転制御装置並びに方法によれば、ガス化炉２に供給する石炭及びガス化剤の流量をガスタービン制御装置３０において設定される制御指令ＣＳＯに基づいて設定する。この制御指令ＣＳＯは燃焼器１１に供給する可燃性ガスの流量の制御量に相当するので、この制御指令ＣＳＯに基づいてガス化炉２の制御を行うことで、ガス化炉２から出力される可燃性ガスの流量をそのときのガスタービン出力指令に対応した流量に調整することが可能となる。このように、本実施形態では、可燃性ガス流量調節弁２５による可燃性ガス流量の調整機能をガス化炉２における制御に担わせることにより、可燃性ガス流量調節弁２５を不要とし、システム効率の向上、簡素化を図っている。【００９０】
また、本実施形態に係るＩＧＣＣによれば、可燃性ガス流量調節弁２５を不要とすることで、可燃性ガス供給路Ｂに生じていた圧損を低減させることができるため、圧縮機１２の吐出空気の圧力を更に抑制することが可能となる。【００９１】
図９に本実施形態に係るＩＧＣＣの負荷指令に対するシステム出力の追従性を表すグラフを示す。図９において、横軸は時間、縦軸は発電出力、つまり、発電機１４，１５の合計を示している。図９において、特性ａ´はガスタービン出力、ｂ´は蒸気タービン出力、ｃ´はシステム出力、ｄ´は発電機指令ＭＷＤを示している。この図に示されるように、発電機指令ＭＷＤに対する追従性は、図６に示した第１の実施形態に係るＩＧＣＣの追従性には劣るものの、依然として十分な追従性を示していることがわかる。【００９２】
なお、本実施形態においては、制御指令ＣＳＯからガス化炉総指令ＧＩＤを設定するＧＩＤ設定部６０をガス化炉制御装置５０−１に設けていたが、これに代えて、ガスタービン制御装置３０にこのＧＩＤ設定部６０を設け、このＧＩＤ設定部６０によって設定されたガス化炉総指令ＧＩＤがガス化炉制御装置に入力される構成としてもよい。【００９３】
また、上記各実施形態においては、ガス化剤として混合空気を供給する空気吹き方式を採用した場合について説明したが、これに代えて、ガス化剤として酸素を供給する酸素吹き方式を採用することとしてもよい。この場合、図１０に示すように、酸素供給路Ｃが軸流圧縮機２１の入口側に接続される。軸流圧縮機２１は、空気分離器２２で分離された酸素をガス化剤として圧縮して昇圧し、ガス化剤供給路Ａに投入する。ガス化剤供給路Ａに供給されるガス化剤の流量及び圧力は、ガス化剤バイパス路Ｄにおける逃がし圧調弁２３とＩＧＶ弁２７により調整される。このような構成とすることで、酸素供給路Ｃに設けられていた制御弁２６（図１等参照）を不要とすることができる。【００９４】
次に、上述した各実施形態に係るＩＧＣＣ及びその運転制御装置並びに方法の変形例について説明する。【００９５】
〔変形例１〕
上述した各実施形態において、ガス化炉制御装置５０、５０−１におけるＩＧＶ開度設定部５６は、軸流圧縮機２１の経年劣化による機能低下に応じて軸流圧縮機２１に供給する空気を増量させる方向にＩＧＶ開度指令を補正する第１補正部５６３を更に備えていてもよい。【００９６】
図１１は、本発明の変形例１に係るＩＧＶ開度設定部の概略構成を示したブロック図である。図１１に示されるように、第１補正部５６３は、ガス化炉総指令ＧＩＤに基づいて設定された空気要求量と信号発生器６１から出力された調整値（例えば、補正制御を開始する流量偏差量）との差分を求めることで、要求空気量よりも多少少ない空気量を補正空気要求量として求める減算器６２と、補正空気要求量とガス化炉２に供給されている実際のガス化剤量（以下「実ガス化剤量」という。）との差分を求める減算器６３と、減算器６３によって求められた差分を解消するためのＩＧＶ開度をＩＧＶ開度補正値として求める比例積分制御器６４とを備えている。但し、比例積分制御器６４の下限値を０（ゼロ）とする。【００９７】
比例積分制御器６４から出力されるＩＧＶ開度補正値は、加算器６５によって空気要求量に対応するＩＧＶ開度に加算されて、最終的なＩＧＶ開度指令として出力される。そして、このＩＧＶ開度指令に基づいてＩＧＶ弁２７の開度が制御される。【００９８】
例えば、経年劣化等によって軸流圧縮機２１の昇圧特性が低下してくると、軸流圧縮機２１からガス化剤供給路Ａに投入されるガス化剤の流量が減少する。したがって、上述したように、軸流圧縮機２１の特性を考慮して軸流圧縮機２１に供給する空気量を増量させる方向にＩＧＶ開度指令を補正することにより、ガス化剤の供給不足を回避することができ、常に十分な量のガス化剤をガス化剤供給路Ａに供給することが可能となる。【００９９】
なお、信号発生器６１から出力される所定値を減算器６２において空気要求量から減算しているのは、以下の理由からである。即ち、関数部５６１において設定された空気要求量をそのまま用いると、軸流圧縮機２１から投入される圧縮空気の余剰分がゼロになったり増加したりすることにより、逃がし圧調弁２３の開閉が繰り返し行われるおそれがあるためである。【０１００】
図１２、図１３は第１補正部５６３の効果を示した図である。図１２はＩＧＶ開度設定部５６が第１補正部５６３を備えていない場合におけるガス化剤供給路Ａに投入されるガス化剤の流量変化を、図１３はＩＧＶ開度設定部５６が第１補正部５６３を備えている場合におけるガス化剤供給路Ａに投入されるガス化剤の流量変化を示す。図１２、図１３において、実線はガス化剤供給路Ａに投入されるガス化剤の流量、破線はＩＧＶ開度設定部５６により設定される空気要求量である。【０１０１】
例えば、時刻Ｔにおいて軸流圧縮機２１の機能低下が発生した場合、第１補正部５６３を備えていない場合には、図１２に示すように空気要求量に対してガス化剤の投入量が追従せず、ガス化剤の供給不足が生ずる。これに対し、図１３に示されるように、第１補正部５６３を備えている場合には、時刻Ｔにおいて軸流圧縮機２１の機能低下が発生しても、空気要求量にガス化剤の投入量が追従し、供給不足が発生していない。【０１０２】
〔変形例２〕
上述した各実施形態において、ガス化炉制御装置５０、５０−１における石炭要求量設定部５４は、ガス化炉総指令ＧＩＤに基づいて求めた石炭要求量をガス化炉２に供給される石炭のカロリに応じて補正する第２補正部５４２を更に備えていてもよい。【０１０３】
図１４は、本発明の変形例２に係る石炭要求量設定部の概略構成を示したブロック図である。図１４に示されるように、石炭要求量設定部５４−１において、第２補正部５４２は、ガス化炉総指令ＧＩＤに基づいてカロリを設定するカロリ設定部７１と、カロリ設定部７１によって設定されたカロリとガス化炉２で生成された生成ガスの実際のカロリとの差分を算出する減算器７２と、減算器７２によって算出された差分が補正制御を開始すべきカロリ偏差以上であるか否かを判定する関数発生器７７と、関数発生器７７において補正制御を開始すべきカロリ偏差以上であると判定された場合に、その差分を解消するための石炭要求量を石炭要求補正量として求める比例積分制御器７３とを備えている。【０１０４】
具体的には、上記関数発生器７７は、減算器７２からの差分が予め設定されている所定の範囲内であった場合に０（ゼロ）を、所定の範囲外であった場合に減算器７２からの差分をそのまま出力する。比例積分制御器７３からの石炭要求補正量は、加算器７４によってガス化炉総指令ＧＩＤに基づいて設定された石炭要求量に加算されて石炭要求量が補正され、最終的な石炭要求指令が生成される。また、石炭要求指令はガス化炉空気流量指令と関連付けて設定されても構わない。【０１０５】
このように、石炭のカロリに応じて、ガス化炉総指令ＧＩＤに基づいて設定された石炭要求量を補正するので、炭種切替などによりガス化炉２に供給される微粉炭のカロリや石炭性状が変動するような場合であっても、ガス化炉２から出力される可燃性ガスのカロリを安定させることが可能となる。この結果、所望のガスタービン出力を得ることができる。【０１０６】
図１５、図１６は第２補正部５４２の効果を示した図である。図１５は、石炭要求量設定部５４が第２補正部５４２を備えていない場合における可燃性ガスのカロリ変動を、図１６は第２補正部５４２を備えている場合における可燃性ガスのカロリ変動を示している。図１５、図１６において、実線はガス化炉２から出力される可燃性ガスのカロリ、破線はガス化炉総指令ＧＩＤに基づいて決定される可燃性ガスのカロリ設定値である。【０１０７】
図１５に示すように、第２補正部５４２を備えていない場合には、カロリ設定値に対して実カロリが追従していないが、図１６に示すように、第２補正部５４２を備えている場合には、実カロリがカロリ設定値に追従して変化していることがわかる。【０１０８】
〔変形例３〕
また、図１４に示した第２補正部５４２を有する石炭要求量設定部５４−１は、図１７に示されるように、発電機負荷に応じて比例積分制御器７３からの石炭要求補正量を調整する調整部７８を更に備えていてもよい。【０１０９】
例えば、図１８に示すように、発電機負荷に応じてガス化炉総指令ＧＩＤに対する可燃性ガスの供給量は変動する。このとき、可燃性ガスのカロリが同じであれば、発電機負荷が高くなるほど多くの可燃性ガスを必要とする。また、可燃性ガスのカロリが異なれば、カロリが低いほど多くの可燃性ガスを必要とし、発電機負荷が高くなるほど、カロリが低い場合と高い場合とにおける供給量の開きは大きくなる。【０１１０】
図１４に示される石炭要求量設定部５４−１によれば、カロリ変動に応じて石炭要求量を補正することから、カロリ変動に対して良好な結果をもたらす。しかしながら、ここでなされる補正は、図１８に示されるグラフにおいて、単に傾きが同じ曲線を縦軸（Ｙ軸）に沿って平行移動させるだけであり、換言すると、オフセット値を変更するだけであり、発電機負荷に応じて補正量を変化させるわけではない。【０１１１】
そこで、図１７に示すように、発電機負荷に応じて石炭要求補正量を調節する調整部７８を第２補正部に更に設けることにより、カロリ及び発電機負荷の両方を考慮した細やかな石炭供給量の調整を可能とする。具体的には、第２補正部５４２−１は、ガス化炉総指令ＧＩＤを入力情報として取得し、このガス化炉総指令ＧＩＤと発電機負荷とに応じて補正乗数を求める関数器７５と、関数器７５によって求められた乗数を比例積分制御器７３から出力される補正量に乗算する乗算器７６とを有する調整部７８を備えている。乗算器７６の出力は、第２補正部５４２−１の最終的な石炭要求補正量として加算器７４に与えられる。本変形例によれば、発電機負荷に応じて補正量を調節するので、よりきめ細かい制御が期待できる。【０１１２】
〔変形例４〕
また、上述した変形例１，２，３において、発電機負荷の安定度を評価する評価部を更に設け、評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、第１補正部５６３及び／または第２補正部５４２，５４２−１が作動することとしてもよい。評価部は、例えば、ガスタービン出力とガスタービン出力指令との差分を算出し、この差分が予め設定されている所定値以内である状態が所定期間以上継続している場合に発電機負荷が安定していると判断する。図１９は、評価部の一構成例を示した図である。【０１１３】
このように、第１補正部及び第２補正部の作動期間を発電機負荷の安定時に限定することにより、運用リスクを低減することが可能となる。【０１１４】
〔変形例５〕
上述した各実施形態において、図２０に示されるように、ガス化炉制御装置は、ガス化炉総指令ＧＩＤに対してガス化炉２の運転状態を促進させるための石炭用加速指令ＧＩＲ−Ｆを加算する加算器８０と、ガス化炉総指令ＧＩＤに対してガス化炉２の運転状態を促進させるための空気用加速指令ＧＩＲ−Ａを加算する加算器８１とを備え、加算器８０の出力を石炭要求量設定部５４に、加算器８１の出力を空気要求量設定部５５及びＩＧＶ開度設定部５６に出力することとしてもよい。ここで、石炭用加速指令ＧＩＲ−Ｆ及び空気用加速指令ＧＩＲ−Ａは、いずれもガスタービン出力指令ＧＴ＿ＭＷＤまたは発電機出力（発電機出力指令）に基づいて設定される制御量である。【０１１５】
このように、ガスタービンの出力指令ＧＴ＿ＭＷＤ又は発電機出力（発電機出力指令）に基づいて設定される各加速指令ＧＩＲ−Ｆ、ＧＩＲ−Ａをガス化炉総指令ＧＩＤに加算して石炭要求指令、空気要求指令、ＩＧＶ開度指令を求めることにより、負荷変動時におけるガス化炉２の運転を先行動作させることが可能となる。この結果、蒸気タービン１７による応答遅れによる出力変動の影響を低減させることができ、ガスタービンの出力を早期に安定させることが可能となる。【０１１６】
〔変形例６〕
上述した各実施形態では、軸流圧縮機２１に大気が送気されることとしたが、これに代えて、図２１に示されるように、圧縮機１２から出力される圧縮空気の一部を軸流圧縮機２１に供給することとしてもよい。この場合には、圧縮機１２の出力と軸流圧縮機２１の入力との間にＩＧＶ弁２７（図示略）が設けられることとなる。【０１１７】
このような構成においては、圧縮機１２で圧縮された圧縮空気がガス化剤として軸流圧縮機２１に取り込まれる。軸流圧縮機２１は、抽気した圧縮空気を更に昇圧した後、ガス化剤供給路Ａに投入する。ガス化剤供給路Ａに投入されたガス化剤の一部は、ガス化剤バイパス路Ｄを経由して、圧縮機１２出口の下流側に投入される。【０１１８】
この場合において、軸流圧縮機２１に取り込まれる圧縮空気の抽気量は、ＩＧＶ開度設定部により生成されるＩＧＶ弁２７（図示略）の開度指令により調整される。ＩＧＶ開度設定部は、例えば、圧縮機１２の特性を考慮したテーブル或いは演算式を有しており、このテーブル或いは演算式を用いてＩＧＶ弁２７の開度指令を生成する。【０１１９】
このように、本変形例においても、圧縮機１２から抽気した空気の一部を帰還して再利用するので、圧縮機１２の吐出空気の圧力を抑制することができ、ガスタービン１３における出力効率の向上を図ることが可能となる。【０１２０】
なお、上述した第１の実施形態に係るＩＧＣＣのように、大気をガス化剤として取り込む場合には、軸流圧縮機２１の操作は圧縮機１２の操作条件の影響を受けないので、圧縮機１２からの圧縮空気を抽気する場合と比較して、その制御が容易となるという利点がある。また、この場合には、圧縮機１２による圧縮空気が全て燃焼器１１及びガスタービン１３に供給され、燃焼器１１での燃焼や、燃焼器１１及びガスタービン１３の各部位の冷却に使用することができるという利点がある。【０１２１】
〔変形例７〕
本変形例では、図２２に示すように、軸流圧縮機２１が圧縮機１２、ガスタービン１３、及び発電機１４と同軸とされる。これにより、軸流圧縮機２１がガスタービン１３と同軸とされることで、軸を中継してガスタービン１３の回転駆動を伝達して、軸流圧縮機２１を回転駆動させることができる。尚、蒸気タービン１７と軸流圧縮機２１とが同軸になるようにして、軸を中継して蒸気タービン１７の回転駆動を伝達して、軸流圧縮機２１を回転駆動させるものとしても構わない。また、ガスタービン１３及び蒸気タービン１７も同軸となるときは、軸を中継してガスタービン１３及び蒸気タービン１７の回転駆動を伝達して、軸流圧縮機２１を回転駆動させることができる。【０１２２】
このような配置とすることで、軸流圧縮機２１に駆動力を与えるための例えば電動機などを設置する必要がなく、ＩＧＣＣの設備の大型化を防ぐことができる。【０１２３】
〔変形例８〕
上述した各実施形態では、ガス化剤バイパス路Ｄの下流側の合流先を圧縮機１２出口の下流側としたが、圧縮機１２出口の下流側以外の部分に合流させるようにしても構わない。このガス化剤バイパス路Ｄの下流側の合流先について、以下に複数例を挙げ、各例について図面を参照して説明する。尚、以下に説明する各例において、ガス化剤バイパス路Ｄへの分岐点は、上述の各実施形態で説明した、ガス化剤供給路Ａに設けられた分岐点Ｘで共通となる。よって、図２３〜図２８には、以下に説明する各例における、ガス化剤バイパス路Ｄの合流点周辺の構成を示す。【０１２４】
（ガス化剤バイパス路合流点の第１例）
ガス化剤バイパス路２２の合流点の第１例について、図２３を参照して説明する。本例においては、ガス化剤バイパス路Ｄの合流点を、燃焼器１１の入口に設ける。即ち、燃焼器１１の燃焼に使用される圧縮空気を圧縮機１２から供給する圧縮空気供給路７ａに、ガス化剤バイパス路Ｄの合流点が設けられる。このようにガス化剤バイパス路Ｄの合流点を設置することによって、ガス化剤バイパス路Ｄを流れる軸流圧縮機２１からのガス化剤が、燃焼器１１での燃焼に使用される空気の一部として利用することができる。【０１２５】
（ガス化剤バイパス路合流点の第２例）
ガス化剤バイパス路２２の合流点の第２例について、図２４を参照して説明する。本例においては、復水器１８で復水された水をＨＲＳＧ１６に給水する給水路１３ａに、熱交換器２０が設けられる。そして、ガス化剤バイパス路Ｄを流れるガス化剤を熱交換器２０に供給して、復水器１８よりＨＲＳＧ１６に給水される水によって熱回収された後に、煙突１９より排気する、またはガスタービンの冷却空気として活用する（図示略）構成とする。【０１２６】
これにより、軸流圧縮機２１によって昇圧されることで高温に昇温されたガス化剤の一部が、ガス化剤バイパス路Ｄを介して熱交換器２０に供給され、ＨＲＳＧ１６で蒸気に変換される復水器１８からの水に熱を与える。よって、軸流圧縮機２１によって昇圧されることで高温に昇温されたガス化剤の排熱利用が成されて、蒸気タービン１７への駆動力の一部に変換されるため、ＩＧＣＣ全体の熱効率を高めることができる。【０１２７】
（ガス化剤バイパス路合流点の第３例）
ガス化剤バイパス路Ｄの合流点の第３例について、図２５を参照して説明する。本例においては、ガス化剤バイパス路Ｄの合流点を、ＨＲＳＧ１６の出口に設ける。即ち、ガス化剤バイパス路Ｄを通過するガス化剤が、ＨＲＳＧ１６において熱回収された排ガスに合流されて、煙突１９より排出される。本例では、ガス化剤供給路Ａよりガス化炉２に供給されるガス化剤の流量及び圧力を調節するためにガス化剤バイパス路Ｄに逃がした空気が、排ガスとして煙突１９より排出されることとなる。【０１２８】
（ガス化剤バイパス路合流点の第４例）
ガス化剤バイパス路Ｄの合流点の第４例について、図２６を参照して説明する。本例においては、ガスタービン１３からＨＲＳＧ１６への排ガス供給路８ａに、ガス化剤バイパス路Ｄの合流点を設ける。即ち、軸流圧縮機２１によって昇圧されることで高温に昇温されたガス化剤が、ガスタービン１３からの排ガスとともにＨＲＳＧ１６に供給されることによって、その排熱利用が成される。よって、ＨＲＳＧ１６において、蒸気タービン１７に供給する蒸気生成を行うために熱供給する流体流量を増加させることができ、ＩＧＣＣ全体の熱効率を高めることができる。【０１２９】
このガス化剤バイパス路Ｄに並列となるガス化剤バイパス路Ｄ´が並列に設けられる。このガス化剤バイパス路Ｄ´は、図２４におけるガス化剤バイパス路Ｄと同様、ガス化剤供給路Ａの分岐点Ｘより分岐して、ＨＲＳＧ１６の出口に合流する。そして、排ガス供給路８ａで合流するガス化剤バイパス路Ｄには、逃がし圧調弁２３及び遮断弁２４が設置され、ＨＲＳＧ１６の出口で合流するガス化剤バイパス路Ｄ´には、遮断弁２８が設置される。即ち、通常は、遮断弁２８を閉じることで、ガス化剤バイパス路Ｄ´へガス化剤が流れ込まない状態とし、ガス化剤バイパス路Ｄにおける逃がし圧調弁２３の開度によって、ガス化剤供給路Ａよりガス化炉２に供給するガス化剤の流量圧力が調節される。【０１３０】
一方、ガス化剤バイパス路Ｄに不具合が生じたときなどのように、ガス化剤バイパス路Ｄの使用が不可能となると、まず、遮断弁２４を閉じることで、ガス化剤バイパス路Ｄへ空気が流れ込まない状態とする。そして、遮断弁２８を開くことで、ガス化剤バイパス路Ｄ´へのガス化剤の流れ込みを可能とし、ガス化剤バイパス路Ｄ´を介して、排ガスとしてガス化剤を煙突１９より外気に排気する。【０１３１】
（ガス化剤バイパス路合流点の第５例）
ガス化剤バイパス路Ｄの合流点の第５例について、図２７を参照して説明する。まず、図２７において、蒸気タービン１７が、高圧蒸気タービン１７Ｈ、中圧蒸気タービン１７Ｉ、及び、低圧蒸気タービン１７Ｌによって構成されるものとする。この高圧蒸気タービン１７Ｈ、中圧蒸気タービン１７Ｉ、及び、低圧蒸気タービン１７Ｌを回転させる蒸気が、ＨＲＳＧ１６から供給される。このとき、ＨＲＳＧ１６において復水器１８から給水された水より生成された蒸気が、低圧蒸気タービン１７Ｌに供給され、又、この低圧蒸気タービン１７Ｌに供給される蒸気よりも更に高圧の蒸気が、中圧蒸気タービン１７Ｉに供給される。更に、中圧蒸気タービン１７Ｉに供給される蒸気よりも更に高圧の蒸気が、高圧蒸気タービン１７Ｈに供給される。【０１３２】
このように、高圧蒸気タービン１７Ｈ、中圧蒸気タービン１７Ｉ、及び、低圧蒸気タービン１７Ｌそれぞれに供給される蒸気がＨＲＳＧ１６で生成されるとき、高圧蒸気タービン１７Ｈを回転させた後に排気される蒸気をＨＲＳＧ１６で加熱することで昇圧して、中圧蒸気タービン１７Ｉに供給する。又、中圧蒸気タービン１７Ｉを回転させた後に排気される蒸気をＨＲＳＧ１６で加熱することで昇圧して、低圧蒸気タービン１７Ｌに供給する。そして、低圧蒸気タービン１７Ｌを回転された後に排気される蒸気は、復水器１８に供給されて復水される。【０１３３】
そして、高圧蒸気タービン１７Ｈ、中圧蒸気タービン１７Ｉ、及び、低圧蒸気タービン１７Ｌを備えるとき、図２７に示すように、ガス化剤バイパス路Ｄの合流点をＨＲＳＧ１６の中段部に設ける。よって、例えば、高圧蒸気タービン１７Ｈに供給する蒸気生成のために排熱利用された排ガスに合流させることができる。これにより、排熱利用されて温度が低下した排ガスに、軸流圧縮機２１からのガス化剤の一部を合流させることができる。【０１３４】
即ち、第４例で説明したように、ＨＲＳＧ１６の入口にガス化剤バイパス路Ｄの合流点を構成したとき、ガスタービン１３からの排ガスの温度（約６００℃）よりも軸流圧縮機２１からのガス化剤の温度（約４５０〜５００℃）が低いことから、その温度効率が下がる。しかしながら、本例においては、ＨＲＳＧ１６において既に排熱利用されて温度が低下した排ガスに合流されることにより、温度効率を下げることなく、ＨＲＳＧ１６で廃熱利用される流体の流量を増加させることができる。【０１３５】
また、上述の第４例と同様（図２６参照）、ガス化剤バイパス路Ｄと並列になるように、ガス化剤供給路Ａの分岐点Ｘより分岐したガス化剤バイパス路Ｄ´が設置される。そして、このガス化剤バイパス路Ｄ´は、遮断弁２８を備えるとともに、ＨＲＳＧ１６の出口に合流する。これにより、ガス化剤バイパス路Ｄに不具合が生じたときなどのように、ガス化剤バイパス路Ｄの使用が不可能となったとき、遮断弁２８を開くことで、ガス化剤バイパス路Ｄ´を介して、排ガスとしてガス化剤を煙突１９より外気に排気させることができる。【０１３６】
本例において、蒸気タービン１７が、高圧蒸気タービン１７Ｈ、中圧蒸気タービン１７Ｉ、及び、低圧蒸気タービン１７Ｌによって構成されることを明らかにしたが、上述の各実施形態及び各例においても、蒸気タービン１７が、高圧蒸気タービン１７Ｈ、中圧蒸気タービン１７Ｉ、及び、低圧蒸気タービン１７Ｌによって構成されるものとしても構わない。【０１３７】
更に、図２８に示すように、上述の第４例及び第５例に示すガス化剤バイパス路Ｄ´と、上述してきた種々のガス化剤バイパス路Ｄとを組み合わせた構成としても構わない。例えば、図２８に示すように、ガス化剤供給路Ａの分岐点Ｘにおいて、ガス化剤バイパス路Ｄ，Ｄ´を並列になるように分岐させ、ガス化剤バイパス路Ｄを軸流圧縮機２１の出口に合流させるとともに、ガス化剤バイパス路Ｄ´をＨＲＳＧ１６の出口で合流させることとしてもよい。このように、ガス化剤バイパス路Ｄ、Ｄ´については、上述したような各種合流態様が考えられ、これらの態様を任意に組み合わせることにより、種々の効果を狙った設計を行うことが可能となる。【０１３８】
また、各実施形態、各変形例として、本発明に係るＩＧＣＣ及びその運転制御装置並びに方法について述べてきたが、これらのバリエーションは例示したものに限られることなく、任意に組み合わせ可能なことはいうまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月25日(2009.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、
外気を圧縮する圧縮空気を出力する圧縮機と、
前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを、前記圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、
前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機で昇圧された前記ガス化剤を制御弁を介さずに前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、
前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、
その開度が調節されることで、前記ガス化剤供給路を流れる前記ガス化剤の流量又は圧力を調整する第１制御弁と
を備えるガス化複合発電プラント。
【請求項２】
前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを前記燃焼器に供給する可燃性ガス供給路と、
その開度が調節されることで、前記可燃性ガス供給路を流れる前記可燃性ガスの流量又は圧力を調整する第３制御弁と
を備える請求項１に記載のガス化複合発電プラント。
【請求項３】
前記昇圧機が前記圧縮機からの圧縮空気の一部を抽気する請求項１または請求項２に記載のガス化複合発電プラント。
【請求項４】
前記昇圧機が前記ガスタービンと同軸である請求項１または請求項２に記載のガス化複合発電プラント。
【請求項５】
前記ガス化剤バイパス路が、前記圧縮機出口に合流する請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス化複合発電プラント。
【請求項６】
前記ガス化剤バイパス路が、前記燃焼器入口に合流する請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス化複合発電プラント。
【請求項７】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を制御弁を介さずに前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを備えるガス化複合発電プラントに適用可能なガス化複合発電プラントの運転制御装置であって、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する第１設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が、前記第１設定部により設定された前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する第１制御部と、
前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する第２設定部と、
前記第２設定部によって設定された前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する第２制御部と
を具備する運転制御装置。
【請求項８】
前記ガス化複合発電プラントが、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを前記燃焼器へ供給する可燃性ガス供給路と、前記可燃性ガス供給路に設けられた第３制御弁とを備える場合において、
前記ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて、前記燃焼器に供給する前記可燃性ガスの流量を設定する第３設定部と、
前記燃焼器に供給される前記可燃性ガスの流量が前記第３の設定部によって設定された流量に一致するように前記第３制御弁の開度を制御する第３制御部と
を具備する請求項７に記載の運転制御装置。
【請求項９】
前記第１設定部は、前記ガスタービンの要求出力及び前記ガスタービンの周辺環境に基づいて前記燃焼器に供給する前記可燃性ガス要求量を求め、この可燃性ガス要求量に基づいて前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する請求項７または請求項８に記載の運転制御装置。
【請求項１０】
前記昇圧機特性に応じて、前記昇圧機に供給する空気を増量させる方向に前記第２制御弁の開度指令を補正する第１補正部を備える請求項７から請求項９のいずれかに記載の運転制御装置。
【請求項１１】
負荷の安定度を評価する評価部を備え、
前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第１補正部が作動する請求項１０に記載の運転制御装置。
【請求項１２】
前記ガス化複合発電プラントが、前記固形燃料を前記ガス化炉に供給する固形燃料供給路と、前記固形燃料供給路に設けられた第４制御弁とを備える場合において、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉への固形燃料要求量を設定する第４設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記固形燃料が前記第４設定部により設定された前記固形燃料要求量に一致するように前記第４制御弁の開度を制御する第４制御部と
を備える請求項７から請求項１１のいずれかに記載の運転制御装置。
【請求項１３】
前記ガス化炉に供給される前記固形燃料のカロリに応じて前記固形燃料要求量を補正する第２補正部を備える請求項１２に記載の運転制御装置。
【請求項１４】
前記第２の補正部は、前記固形燃料のカロリ及び発電負荷に応じて前記固形燃料要求量を補正する請求項１３に記載の運転制御装置。
【請求項１５】
負荷の安定度を評価する評価部を備え、
前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第２補正部が作動する請求項１３に記載の運転制御装置。
【請求項１６】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を制御弁を介さずに前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを備えるガス化複合発電プラントに適用可能な運転制御方法であって、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する過程と、
前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する過程と、
前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する過程と、
前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する過程と
を有する運転制御方法。
【請求項１７】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、
外気を圧縮する圧縮空気を出力する圧縮機と、
前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを、前記圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、
前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機で昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、
前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、
その開度が調節されることで、前記ガス化剤供給路を流れる前記ガス化剤の流量又は圧力を調整する第１制御弁と
を備え、
前記ガス化剤バイパス路が、前記燃焼器入口に合流するガス化複合発電プラント。
【請求項１８】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁とを備えるガス化複合発電プラントに適用可能なガス化複合発電プラントの運転制御装置であって、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する第１設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が、前記第１設定部により設定された前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する第１制御部と、
前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する第２設定部と、
前記第２設定部によって設定された前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する第２制御部と
前記昇圧機特性に応じて、前記昇圧機に供給する空気を増量させる方向に前記第２制御弁の開度指令を補正する第１補正部と
負荷の安定度を評価する評価部と
を備え、
前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第１補正部が作動する運転制御装置。
【請求項１９】
気体であるガス化剤と固形燃料とを反応させることによって可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記可燃性ガスを圧縮機からの圧縮空気によって燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼動作による燃焼ガスが供給されて回転駆動するガスタービンと、前記ガス化炉に供給する前記ガス化剤を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機によって昇圧された前記ガス化剤を前記ガス化炉に供給するガス化剤供給路と、前記ガス化剤供給路から分岐されたガス化剤バイパス路と、前記ガス化剤バイパス路に設けられた第１制御弁と、前記昇圧機に供給する気体の流量を制御する第２制御弁と、前記固形燃料を前記ガス化炉に供給する固形燃料供給路と、前記固形燃料供給路に設けられた第４制御弁とを備えるガス化複合発電プラントに適用可能なガス化複合発電プラントの運転制御装置であって、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉へのガス化剤要求量を設定する第１設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記ガス化剤量が、前記第１設定部により設定された前記ガス化剤要求量に一致するように前記第１制御弁の開度を制御する第１制御部と、
前記ガス化剤要求量以上のガス化剤が前記ガス化剤バイパス路に供給されるように、前記第２制御弁の開度指令を設定する第２設定部と、
前記第２設定部によって設定された前記開度指令に基づいて前記第２制御弁を制御する第２制御部と、
前記ガスタービンの要求出力に基づいて、前記ガス化炉への固形燃料要求量を設定する第４設定部と、
前記ガス化炉に供給される前記固形燃料が前記第４設定部により設定された前記固形燃料要求量に一致するように前記第４制御弁の開度を制御する第４制御部と、
前記ガス化炉に供給される前記固形燃料のカロリに応じて前記固形燃料要求量を補正する第２補正部と、
負荷の安定度を評価する評価部と、
前記評価部によって負荷安定中であると判断された場合に、前記第２補正部が作動する運転制御装置。
【国際調査報告】
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2008149731.tif 000033
2008149731.tif 000034
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