(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機によって、圧縮された空気とガス燃料により燃焼器で高温ガスを生成させてこの高温ガスをガスタービンへ噴射させてガスタービンを駆動して発電するガスタービン系統と、このガスタービン系統から排出される高温排気ガスを排熱回収ボイラヘ送って蒸気を発生させる排熱回収ボイラ系統と、この排熱回収ボイラ系統から余剰ガスを補給水加熱タンクへ送って補給水加熱タンクで補給水を加熱して加熱水を廃排熱回収ボイラヘ送って蒸気を発生させると共に、余剰排気ガスを大気へ放出する大気余剰ガス放出部を有する廃熱回収ボイラ系統と、所内設備へ蒸気を供給する蒸気ライン系統とを具備してなるガスタービン設備を制御する制御装置において、
前記ガスタービン系統の発電負荷の増減による調速機開度信号の増減に対応して前記燃焼器へ供給する圧縮空気とガス燃料とを制御する制御信号を出力する一方、電力負荷急増のとき、前記大気余剰ガス放出部から排出される大気余剰炭酸ガス量の排出を抑制するように前記制御信号を増減させることにより前記圧縮空気および前記ガス燃料を増減させ制御するガス燃料供給判断部と、
前記ガスタービンの入口温度に余裕があるとき前記ガスタービンの入口温度と前記ガス燃料とに基づいて前記廃熱回収ボイラ系統へ廃熱を供給するように制御する温度制御判断部と、
前記ガスタービンの入口温度と前記ガス燃料と予め設定されたガスタービン設定温度とに基づいて前記排熱回収ボイラ系統あるいは前記廃熱回収ボイラ系統若しくは前記蒸気ライン系統の各蒸気を選択して噴射させて前記燃焼器内を最適な温度とする選択判断部とを備えることを特徴とするガスタービン設備の制御装置。
【請求項２】
前記ガス燃料供給判断部は、前記ガスタービン系統の発電負荷の増減による調速機開度信号の増減に対応して前記圧縮空気と前記ガス燃料を制御する制御信号を出力する一方、調速機開度信号を入力して予め定めた関数によって対応する第１のガス燃料供給量の相当量に変換する信号変換部と、
大気放出余剰炭酸ガス量検出信号を入力して予め定めた関数によって対応する第２のガス燃料供給量の相当量に変換する信号入力部と、
電力負荷急増のとき、前記第１のガス燃料供給量の相当量と前記第２のガス燃料供給量の相当量とを比較して、前記第１のガス燃料供給量の相当量が前記第２のガス燃料供給量の相当量より大きい場合には、前記ガス燃料を増加させるように前記制御信号を増減して出力し、前記第１のガス燃料供給量の相当量が前記第２のガス燃料供給量の相当量より小さい場合には、前記燃焼器へ供給するガス燃料を減少させるように前記制御信号を増減して出力する比較演算部を設けることを特徴とする請求項１記載のガスタービン設備の制御装置。
【請求項３】
前記温度制御判断部は、前記調速機開度信号に基づく第１のガス燃料供給量の相当量を入力して予め定めた関数によって対応するガスタービン入口温度の相当量に変換する第１入力部と、
ガスタービン入口温度信号を入力して予め定めた関数によって前記第１のガス燃料供給量の相当量に対応するガスタービン入口温度に変換する第２入力部と、
前記ガスタービン入口温度と前記ガスタービン入口温度の相当量とを比較してガスタービン入口温度が前記ガスタービン入口温度の相当量より所定値小さいとき、前記廃熱回収ボイラヘの廃熱量を増大させるように制御信号を出力し、前記ガスタービン入口温度が前記ガスタービン入口温度の相当量より所定値大きいとき．前記ガスタービン入口温度を上昇させるようにする制御信号を出力する比較演算部とを設けることを特徴とする請求項１記載のガスタービン設備の制御装置。
【請求項４】
前記選択判断部は、予め燃焼器の最適温度を設定する設定信号を出力して最適制御温度範囲を定める設定部と、
前記温度制御判断部から前記ガス燃料を予め定めた関数によって換算する前記ガスタービン入口温度の相当量とガスタービン入口温度との偏差信号を入力して前記設定信号に対応する温度信号に変換する入力部と、
前記温度信号と前記設定信号とを比較して前記温度信号が前記最適制御温度範囲内のとき前記排熱回収ボイラ系統の蒸気を用いて噴射させるように制御信号を出力すると共に、前記温度信号が前記最遊制御温度範囲外のとき前記廃熱回収ボイラの蒸気を用いて噴射させるように制御信号を出力する比較演算部を設けることを特徴とする請求項１記載のガスタービン設備の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自家発電設備としてのガスタービン設備の制御に好適なガスタービン設備の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、製鉄所等の事業所では、自家発電設備を有し、動力および蒸気は自家発電設備によって発生したものを用い、電力については、電力会社からの購入電力と、自家発電設備で発生した電力とでまかなっている。
【０００３】
図６に、自家発電設備であるガスタービン設備の系統図を示す。
【０００４】
ガスタービン設備は、吸気ダクト１、空気圧縮機２、燃焼器３、ガスタービン４、調速機５、排熱回収ボイラ６、蒸気タービン発電機７、燃料供給部８、ガスタービン制御油圧制御装置９、高温ガス管１０、排気ダクト１１、ガスタービン発電機１２、燃料制御弁１３、第１バルブ１４、第２バルブ１５、余剰ガス放出部１６、ボイラ１７、第３バルブ１８等で構成され、所内製造設備２０に接続されている。
【０００５】
この図で、作動流体である空気が大気より吸気ダクト１を通り、空気圧縮機２へ吸収され、そこで圧縮された後に燃焼器３へ送られる。
【０００６】
燃焼器３では、この圧縮された空気の一部が燃焼用空気となって燃料供給部８からのガス燃料と反応する。すなわち、ガスタービン制御油圧制御装置９は調速機５の開度信号の増減に応じて、燃料制御弁１３の開度を制御して燃料供給部８からガス燃料を燃焼器３へ供給する。そして、燃焼器３で圧縮空気とガス燃料とが反応して、作動流体の空気が加熱され、燃焼排熱ガスと混合して高温ガスとなる。
【０００７】
この高温ガスは、高温ガス管１０を通って、ガスタービン４へ入り、ガスタービン発電機１２を駆動させ発電をさせて所内製造設備２０の負荷へ電力を供給する。ガスタービン４で仕事をした高温排ガスは膨張した後、排気ダクト１１を通って排熱回収ボイラ６により蒸気を発生させる。
【０００８】
この排熱回収ボイラ６によって発生した蒸気は、第３バルブ１８を介して燃焼器３へ送られ、高温燃焼ガスに対して蒸気を噴射し、その増減によって温度を調整する。すなわち、燃焼器３内の温度制御は、蒸気を高温燃焼ガスへ噴射して制御がされる。
【０００９】
一方、排熱回収ボイラ６によって使用された余剰の炭酸ガスや窒素酸化物を含む高温ガスは、余剰ガス放出部１６から大気中へ放出される。
【００１０】
自家用電力の需要が増加すると、燃料供給部８からのガス燃料が増大して燃焼器３が高温になる。これに伴い、燃焼器３の温度調整のために排熱回収ボイラ６から蒸気が供給される。このとき、排熱回収ボイラ６からの蒸気では、不足する場合、ボイラ１７で発生した蒸気タービン発電機７の抽気ラインからの第１バルブ１４を介して、蒸気の噴射量を補うが第１バルブ１４からの蒸気量でも不足する場合、所内製造設備２０のラインの第２バルブ１５の開閉の制御を行い所内製造設備２０への蒸気の供給を調整して不足分を燃焼器３へ噴射蒸気として供給する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した図６に示すガスタービン設備の制御装置では、電力需要の急増や急減時に次の問題があった。
【００１２】
まず、一般に、電力会社からの購入電力は、電力会社と最大電力契約値が決められており、最大電力契約値を超える場合、割増料金を支払わなければならない。このために、最大電力契約値内となるように自家発電設備の運用が求められる。従って、ガスタービン設備は、所内の電力需要に応じてガスタービン４が急速な負荷増大や負荷減少等極めて負荷変動が大きい運用となる場合が多い。
【００１３】
例えば、所内設備である大型圧延機等が起動すると、ガスタービン設備の電力需要を補うため最大限の燃料を供給して最大限の発電を行う。
【００１４】
負荷の急増に伴い、ガス燃料を急に変化させると、ガスタービン入口温度がそれに応じて急変化する。ガスタービン４の入口温度が変化すると、燃焼器３の内壁面や、タービン動翼、静翼、ロータ、ケーシング等の高温部の各部品の温度が変化し、熱応力が発生する。これを防止するため、従来の制御装置では、ガスタービン入口温度によって燃焼器３の温度上昇を抑えるように蒸気を噴射させるが、応答が悪く、燃焼器３内の温度を充分制御することができなかった。
【００１５】
燃焼器３内の温度変化が大きいと、発生する熱応力も大きくなり、温度変化が繰り返し続くと、熱疲労も大きくなり、高温部品の寿命が著しく短縮するおそれが大きいという問題がある。
【００１６】
また、図６に示す排熱回収ボイラ６からは、電力負荷急変時に余剰ガス放出部１６を介して炭酸排ガスが大気へ放出されており、環境上好ましい状況でなかった。
【００１７】
また、ガスタービン４が高い負荷で運転されているとき、大量の噴射蒸気が必要となり、排熱回収ボイラ６の蒸気だけでは不足し、蒸気タービン発電機７側からの蒸気供給を受けており、蒸気量が不足すれば自家発電電力を下げることになり、購入電力が増加することにもなる。
【００１８】
そこで、本発明は、電力負荷急増・急減に伴い燃焼器内の温度変化を極力抑制すると共に、炭酸排ガスの大気放出を最小限とし、エネルギーの効率的運用を図るガスタービン設備の制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、空気圧縮機によって、圧縮された空気とガス燃料により燃焼器で高温ガスを生成させてこの高温ガスをガスタービンへ噴射させてガスタービンを駆動して発電するガスタービン系統と、このガスタービン系統から排出される高温排気ガスを排熱回収ボイラヘ送って蒸気を発生させる排熱回収ボイラ系統と、この排熱回収ボイラ系統から余剰ガスを補給水加熱タンクへ送って補給水加熱タンクで補給水を加熱して加熱水を廃排熱回収ボイラヘ送って蒸気を発生させると共に、余剰排気ガスを大気へ放出する大気余剰ガス放出部を有する廃熱回収ボイラ系統と、所内設備へ蒸気を供給する蒸気ライン系統とを具備してなるガスタービン設備を制御する制御装置において、前記ガスタービン系統の発電負荷の増減による調速機開度信号の増減に対応して前記燃焼器へ供給する圧縮空気とガス燃料とを制御する制御信号を出力する一方、電力負荷急増のとき、前記大気余剰ガス放出部から排出される大気余剰炭酸ガス量の排出を抑制するように前記制御信号を増減させることにより前記圧縮空気および前記ガス燃料を増減させ制御するガス燃料供給判断部と、前記ガスタービンの入口温度に余裕があるとき前記ガスタービンの入口温度と前記ガス燃料とに基づいて前記廃熱回収ボイラ系統へ廃熱を供給するように制御する温度制御判断部と、前記ガスタービンの入口温度と前記ガス燃料と予め設定されたガスタービン設定温度とに基づいて前記排熱回収ボイラ系統あるいは前記廃熱回収ボイラ系統若しくは前記蒸気ライン系統の各蒸気を選択して噴射させて前記燃焼器内を最適な温度とする選択判断部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１記載のガスタービン設備の制御装置において、前記ガス燃料供給判断部は、前記ガスタービン系統の発電負荷の増減による調速機開度信号の増減に対応して前記圧縮空気と前記ガス燃料を制御する制御信号を出力する一方、調速機開度信号を入力して予め定めた関数によって対応する第１のガス燃料供給量の相当量に変換する信号変換部と、大気放出余剰炭酸ガス量検出信号を入力して予め定めた関数によって対応する第２のガス燃料供給量の相当量に変換する信号入力部と、電力負荷急増のとき、前記第１のガス燃料供給量の相当量と前記第２のガス燃料供給量の相当量とを比較して、前記第１のガス燃料供給量の相当量が前記第２のガス燃料供給量の相当量より大きい場合には、前記ガス燃料を増加させるように前記制御信号を増減して出力し、前記第１のガス燃料供給量の相当量が前記第２のガス燃料供給量の相当量より小さい場合には、前記燃焼器へ供給するガス燃料を減少させるように前記制御信号を増減して出力する比較演算部を設けることを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１記載のガスタービン設備の制御装置において、前記温度制御判断部は、前記調速機開度信号に基づく第１のガス燃料供給量の相当量を入力して予め定めた関数によって対応するガスタービン入口温度の相当量に変換する第１入力部と、ガスタービン入口温度信号を入力して予め定めた関数によって前記第１のガス燃料供給量の相当量に対応するガスタービン入口温度に変換する第２入力部と、前記ガスタービン入口温度と前記ガスタービン入口温度の相当量とを比較してガスタービン入口温度が前記ガスタービン入口温度の相当量より所定値小さいとき、前記廃熱回収ボイラヘの廃熱量を増大させるように制御信号を出力し、前記ガスタービン入口温度が前記ガスタービン入口温度の相当量より所定値大きいとき．前記ガスタービン入口温度を上昇させるようにする制御信号を出力する比較演算部とを設けることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１記載のガスタービン設備の制御装置において、選択判断部は、予め燃焼器の最適温度を設定する設定信号を出力して最適制御温度範囲を定める設定部と、温度制御判断部からガス燃料を予め定めた関数によって換算するガスタービンの入口温度の相当量とガスタービン入口温度との偏差信号を入力して設定信号に対応する温度信号に変換する入力部と、温度信号と設定信号とを比較して温度信号が最適制御温度範囲内のとき排熱回収ボイラ系統の蒸気を用いて噴射させるように制御信号を出力すると共に、温度信号が最適制御温度範囲外のとき廃熱回収ボイラの蒸気を用いて噴射させるように制御信号を出力する比較演算部を設けるようにしたものである。
【００２３】
【作用】
請求項１の発明によれば、電力負荷が急増し、かつ、大気余剰炭酸ガス量が増加したとき、ガス燃料供給判断部によって大気余剰炭酸ガス量を抑制制御するように圧縮空気とガス燃料とが燃焼器へ供給される。これにより、大気余剰炭酸ガス量が大量に大気へ放出されることを回避し、環境破壊が防止される。また、タービン入口温度に余裕があるとき廃熱回収ボイラへ蒸気が蓄積され、電力負荷急増によって燃焼器の内部温度が急上昇したとき、排熱回収ボイラの蒸気の他に廃熱回収ボイラの蒸気を用いる。従って、極力、所内製造設備の蒸気を用いないで電力負荷の急増に対応することができ、エネルギーの有効利用が図られる。また、電力負荷の急増に対してガス燃料とガスタービン温度と予め設定された設定信号とに基づいて排熱回収ボイラまたは廃熱回収ボイラ若しくは、蒸気ライン系統の蒸気を用いてきめ細かな制御がされる。従って、燃焼器の温度が急上昇したり、急低下することが少なく、燃焼器の内部部品の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、電力負荷が急増し、かつ、大気余剰炭酸ガス量が増加したとき、ガス燃料供給判断部によって大気余剰炭酸ガス量を抑制制御するように圧縮空気とガス燃料とが燃焼器へ供給される。これにより、大気余剰炭酸ガス量が大量に大気へ放出されることを回避し、環境破壊が防止される。
【００２５】
請求項３の発明によれば、タービン入口温度に余裕があるとき廃熱回収ボイラへ蒸気が蓄積され、電力負荷急増によって燃焼器の内部温度が急上昇したとき、排熱回収ボイラの蒸気の他に廃熱回収ボイラの蒸気を用いる。従って、極力、所内製造設備の蒸気を用いないで電力負荷の急増に対応することができ、エネルギーの有効利用が図られる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、電力負荷の急増に対して先行的に入力されるガス燃料とガスタービン温度と予め設定された設定信号とに基づいて排熱回収ボイラまたは廃熱回収ボイラ若しくは、蒸気ライン系統の蒸気を用いてきめ細かな制御がされる。従って、燃焼器の温度が急上昇したり、急低下することが少なく、燃焼器の内部部品の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施例を示すガスタービン設備の系統図を示し、従来例を示す図６と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
【００２９】
図１において、図６と異なる主な点は、排熱回収ボイラ６から蒸気タービン発電機７への廃熱蒸気系統３０に補給水加熱タンク３１と加熱給水弁３２と廃熱回収ボイラ３３と主蒸気加減弁３４とを配置し、補給水加熱タンク３１には、余剰ガス大気放出弁３５を介して大気余剰ガス放出部３６が接続されていることである。
【００３０】
また、両図が異なる点は、空気圧縮機２と燃焼器３とを接続する導管３７に放風系統３８を追設し、この放風系統３８に放風制御弁３９を配置している点である。
【００３１】
上記したガスタービン設備は、後述する制御装置５０によって制御がされる。
【００３２】
制御装置５０は、図２に示すように構成され、信号入力部５１とガス燃料供給判断部５２と温度判断部５３と選択判断部５４とからなっている。
【００３３】
まず、信号入力部５１は、調速機開度信号Ｋを入力して信号Ｓを出力する。
【００３４】
ガス燃料供給判断部５２は、図３に示すように、信号変換部５２ａと信号入力部５２ｂと比較演算部５２ｃと出力部５２ｄ，５２ｅ，５２ｆからなり、信号入力部５１の信号Ｓは出力部５２ｄへ出力されてガスタービン制御油圧指令部５５ｈとガスタービン制御油圧制御装置９とを介してガス燃料を制御し、また、信号Ｓが出力部５２ｅへ出力され調速機モータ動作指令出力部５５ｇを介して調速機５を制御し、さらに、信号Ｓが出力部５２ｆへ出力され、温度制御判断部５３を介して燃焼器３の温度制御がされるようになっている。
【００３５】
また、信号変換部５２ａは、信号Ｓを入力して予め定めた関数によって対応する第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）へ変換する。信号入力部５２ｂは、大気放出余剰炭酸ガス量検出信号Ｃを入力して対応する予め定めた関数によって第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）に変換する。
【００３６】
比較演算部５２ｃは、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が急増したとき第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）と第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）とを比較して、（Ａ）が（Ｂ）より大きいとき（ガス燃料供給量＞大気放出余剰炭酸ガス量）、ガス燃料と圧縮空気を上げるように出力部５２ｄおよび出力部５２ｅをそれぞれ介してガスタービン制御油圧指令部５５ｈへ信号ＸＺを出力すると共に、調速機モータ動作指令出力部５５ｇへ信号Ｑを増加させるように出力する。
【００３７】
また、比較演算部５２ｃは、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が急増したときで、かつ、（Ａ）が（Ｂ）より小さいとき（ガス燃料供給量＜大気放出余剰炭酸ガス量）、燃焼器３へ燃料を減少させるように出力部５２ｄを介して減少方向の信号ＸＺをガスタービン制御油圧指令部５５ｈへ出力する。
【００３８】
また、比較演算部５２ｃは、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が急変化しても、（Ａ）と（Ｂ）がほぼ同等のとき（ガス燃料供給量＝大気放出余剰炭酸ガス量）、ガスタービン供給量と大気放出余剰炭酸ガス量が平衡しており、ほぼ零を出力部５３ｆへ出力して、温度判断部５３へ信号Ｓ（ガス燃料供給量Ｔ）を出力する。
【００３９】
温度判断部５３は、図４に示すように構成され入力部５３ａは、ガス燃料供給量Ｔに対応する予め定められた関数によってガスタービン入口温度の相当量Ｆに変換し、入力部５３ｂは、ガスタービン入口温度信号Ｔ１を入力してガスタービン入口温度の相当量Ｆに対応するガスタービン入口温度Ｄを出力する。
【００４０】
比較演算部５３ｃは、信号Ｆと信号Ｄとの偏差信号を出力部５３ｄ，５３ｅ，５３ｆへ出力すると共に、これに加えて信号Ｆと信号Ｄとを比較して信号Ｄが信号Ｆより高い（１）場合にガスタービン入口温度を上げるように出力部５３ｆを介して放風制御指令部５５ｆへ指令信号Ｕを出力する。
【００４１】
また、比較演算部５３ｃは、信号Ｄと信号Ｆとの偏差が所定値以内（２）のとき最適な整定値内にあるとして出力部５３ｄから選択判断部５４へ偏差信号Ｖを出力する。また、比較演算部５３ｃは信号Ｆが信号Ｄより所定値以上大きいとき（３）出力部５３ｅを介して廃熱回収ボイラ等指令部５５ａへ信号Ｕ１を増加させるように出力する。
【００４２】
選択判断部５４は、図５に示すように、入力部５４ａと設定部５４ｂと比較演算部５４ｃとからなっている。
【００４３】
入力部５４ａは、温度判断部５３からの信号Ｄと信号Ｆとの偏差信号Ｖを入力して設定部５４ｂからの設定信号Ｇと対応して比較可能な信号Ｈに変換する。
【００４４】
設定部５４ｂは、燃焼器３内の温度を予め設定して信号Ｇを出力する。比較演算部５４ｃは、設定信号Ｇを中心として最適制御温度範囲を設定し信号Ｈが図示（Ａ）の領域のとき、出力部５４ｄを介して信号ＸＹを大気放出弁開度出力部５５ｅへ出力すると共に、信号Ｘが第１のバルブ開度出力部５５ｄへ出力する。
【００４５】
また、比較演算部５４ｃは、設定信号Ｇと信号Ｈとの偏差が小さく図示（Ｂ）の範囲のとき、出力部５４ｄを介して信号Ａ１を主蒸気加減弁開度出力部５５ｂへ出力する一方、信号Ｗを第３のバルブ開度出力部５５ｃへ出力する。
【００４６】
以上の構成で、図２に示すように調速機５からの調速機開度信号Ｋが信号入力部５１へ入力されて信号Ｓが制御装置５０に設ける図３に示すガス燃料供給判断部５２へ入力される。入力された信号Ｓは、ガス燃料供給判断部５２の信号変換部５２ａによって予め設定された関数に従ってガス燃料供給量に換算され、これが第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）として比較演算部５２ｃへ出力される。また、信号Ｓが、各出力部５２ｄ，５２ｅ，５２ｆへ入力され信号Ｓと比較演算部５２ｃからの入力される信号とによって演算がされる。例えば、信号Ｓと比較演算部５２ｃからの信号とが加減算される。
【００４７】
一方、図３に示すように、大気放出余剰炭酸ガス量検出信号Ｃがガス燃料供給判断部５２の信号入力部５２ｂへ入力され、予め設定された関数に従ってガス燃料供給量に換算され、これが第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）として比較演算部５２ｃへ出力される。
【００４８】
比較演算部５２ｃでは、第１のガス燃料供給量の相当量が急増すると第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）と第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）とが比較される。この比較によって（Ａ）が（Ｂ）より大きいとき（ガス燃料供給量＞大気放出余剰炭酸ガス量）、通常の信号Ｓに加えて偏差信号を入力して演算してガス燃料と圧縮空気を増加させるように出力部５２ｅを介して調速機モータ動作指令出力部５５ｇへ信号Ｑが出力され、加えて出力部５２ｄを介してガスタービン制御油圧指令部５５ｈへ信号が出力される。
【００４９】
すなわち、電力負荷が急増したとき、ガス燃料供給量と大気放出余剰炭酸ガス量との比較によって大気放出余剰炭酸ガス量が小さい。従って、通常の信号Ｓに加えてガス燃料と圧縮空気とを増加する信号が出力される。これによって、燃焼器３の出力が増大し、ガスタービン４の出力が増加される。
【００５０】
また、電力負荷急増時に、比較演算部５２ｃの比較により第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）より小さいとき（ガス燃料供給量＜大気放出余剰炭酸ガス量）、通常の信号Ｓに対して燃焼器３へ燃料を減少させて供給するように出力部５２ｄを介して信号ＸＺがガスタービン制御油圧指令部５５ｈへ出力される。
【００５１】
すなわち、この場合、大気放出余剰炭酸ガスが大量に放出されている。従って、ガスタービン制御油圧指令部５５ｈからのガス燃料を減少させて不完全燃焼から完全燃焼へ移行させる。これによって、徐々に大気余剰ガス放出部３６からの大気放出余剰炭酸ガスが減少する。
【００５２】
この結果、電力負荷急増時にも第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）と第２のガス燃料供給量の相当量（Ｃ）とがほぼ等しくバランスするようになる。この場合は、比較演算部５２ｃからの偏差信号がほぼ零であるから通常の信号Ｓのみの信号が出力部５２ｄ，５２ｅ，５２ｆからガスタービン制御油圧指令部５５ｈ、調速機モータ動作指令出力部５５ｇ、温度制御判断部５３へ出力される。
【００５３】
ここで、例えば、工場内の大型機械、大型圧延機が作動すると、電力負荷が急増する。これに伴い、調速機開度信号Ｋが急増するから、まず、通常の信号Ｓが対応して急増し、出力部５２ｄ，５２ｅ，５２ｆへ出力され、信号ＸＺと信号Ｑが急増する。これに加えて、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）より大いとき、電力負荷を増大するようにガス燃料と圧縮空気が増加される。
【００５４】
この結果、電力負荷急増に対して発電電力が追従する。その後、例えば、大型圧延機が停止して電力負荷が急減すると、通常の演算信号Ｓによって信号ＸＺと信号Ｑが共に急減する。
【００５５】
また、電力負荷急増のとき、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）より小いとき、信号Ｓに加えて信号ＸＺを減少させる信号が出力される。これにより、ガス燃料を減少させ、大気放出余剰炭酸ガスの放出を減少させることができ、徐々に第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が第２のガス燃料供給量の相当量（Ｂ）に追従される。
【００５６】
次に、ガス燃料供給量Ｔが図４に示す温度制御判断部５３へ入力され入力部５３ａにより予め設定された関数に従ってガスタービン入口温度の相当量Ｆに変換される。また、ガスタービン入口温度信号Ｔ１が入力部５３ｂにより変換された信号Ｄが出力される。
【００５７】
比較演算部５３ｃでは、信号Ｄと信号Ｆとの偏差信号Ｖが出力部５３ｄを介して選択判断部５４へ出力される。
【００５８】
さらに、比較演算部５３ｃでは、図４に示すように信号Ｆと信号Ｄとが比較され、信号Ｆが信号Ｄより低い（１）のとき、出力部５３ｆを介して放風制御指令部５５ｆへ放風制御弁３９を閉じる信号が出力される。これによって、放風制御弁３９が閉じられてタービン入口温度が上昇される。
【００５９】
また、比較演算部５３ｃによる比較により信号Ｆが信号Ｄより所定値以上大きい（３）のとき、出力部５３ｅを介して廃熱回収ボイラ等指令部５５ａへ信号Ｕ１が出力される。これにより、加熱給水弁３２が、より開かれて廃熱回収ボイラ３３へ補給水加熱タンク３１から加熱水が供給される。
【００６０】
次に、信号Ｄと信号Ｆとの偏差信号Ｖが入力された選択判断部５４では、入力部５４ａにより信号Ｈへ変換される。そして、比較演算部５４ｃで設定部５４ｂからの信号Ｇに対応して最適制御温度範囲が設定される。
【００６１】
ここで、信号Ｈが最適制御温度範囲内（Ｂの状態）のとき出力部５４ｄを介して信号Ａ１が主蒸気加減弁開度出力部５５ｂへ出力され、信号Ｗが第３のバルブ開度出力部５５ｃへ出力される。
【００６２】
さらに、信号Ｈが最適制御温度範囲より大きい（Ａ）のとき第３バルブ１８を開方向とする信号Ｗに加えて出力部５４ｄを介して信号ＸＹが大気放出弁開度出力部５５ｅへ出力され信号Ｘが第１のバルブ開度出力部５５ｄへ出力される。
【００６３】
これにより、燃焼器３の温度が最適なときは、第３バルブ１８による制御がされ、燃焼器３の温度が高いとき第１バルブ１４と余剰ガス大気放出弁３５とを開方向に制御がされる。
【００６４】
例えば、前述したように、大型圧延機が作動して電力需要が急増したとき、図３で説明した第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が急増する。このとき、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）に対応する図４に示すガス燃料供給量Ｔが急増して温度制御判断部５３へ入力する。温度制御判断部５３では、廃熱回収ボイラ等指令部５５ａから加熱給水弁３２が開閉され加熱水が廃熱回収ボイラ３３へ蓄積される。
【００６５】
さらに、温度制御判断部５３からの偏差信号が急増し選択判断部５４へ入力される。この状態で燃焼器３の温度が急激に上昇すると、第１バルブ１４と余剰ガス大気放出弁３５とが急速に開方向となり燃焼器３の急な温度上昇を防止する。
【００６６】
大型圧延機が停止すると、第１のガス燃料供給量の相当量（Ａ）が急降下する。これにより、選択判断部５４では、温度制御判断部５３からの偏差信号が急減し、第１バルブ１４と余剰ガス大気放出弁３５を急閉方向として急激な温度降下を防止する。
【００６７】
このように、まず、第１に電力負荷が急増したとき、大気放出余剰炭酸ガスが放出されないようにガス燃料が供給されて環境破壊を防止することができる。
【００６８】
第２に、電力負荷が急増したときのため、余剰のエネルギーを廃熱回収ボイラに蒸気として蓄積しておくことができる。そして、電力負荷が急増したとき、極力、所内製造設備のため蒸気を用いないで燃焼器内の温度上昇を防止することができ、エネルギーの有効利用ができる。
【００６９】
第３に、電力負荷が急増したときタービン入口温度が上昇する前に先行して、ガス燃料の急増に応じて燃焼器３の温度上昇を抑制するように温度制御判断部５３と選択判断部５４とが動作する。従って、燃焼器の急激な内部温度変化を抑制することができるから内部の部品の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、電力負荷が急増し、かつ、大気余剰炭酸ガス量が増加したとき、大気余剰炭酸ガス量が大量に大気へ放出されることを回避し、環境破壊が防止することができる。また、タービン入口温度に余裕があるとき廃熱回収ボイラへ蒸気を蓄積し、電力負荷急増によって燃焼器の内部温度が急上昇したとき、排熱回収ボイラの蒸気の他に廃熱回収ボイラの蒸気を用いるようにしたために所内製造設備の蒸気を用いないで電力負荷の急増に対応することができ、エネルギーの有効利用が図られる。また、電力負荷の急増に対して先行的に入力されるガス燃料とガスタービン温度と予め設定された設定信号とに基づいて排熱回収ボイラまたは廃熱回収ボイラ若しくは、蒸気ライン系統の蒸気を用いてきめ細かな制御をするから燃焼器の温度が急上昇したり、急低下することが少なく、燃焼器の内部部品の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００７１】
請求項２の発明によれば、電力負荷が急増し、かつ、大気余剰炭酸ガス量が増加したとき、ガス燃料供給判断部によって大気余剰炭酸ガス量を抑制制御するように圧縮空気とガス燃料とが燃焼器へ供給される。これにより、大気余剰炭酸ガス量が大量に大気へ放出されることを回避し、環境破壊を防止することができる。
【００７２】
請求項３の発明によれば、また、タービン入口温度に余裕があるとき廃熱回収ボイラへ蒸気が蓄積され、電力負荷急増によって燃焼器の内部温度が急上昇したとき、排熱回収ボイラの蒸気の他に廃熱回収ボイラの蒸気を用いる。従って、極力、所内製造設備の蒸気を用いないで電力負荷の急増に対応することができ、エネルギーの有効利用が図られる。
【００７３】
請求項４の発明によれば、また、電力負荷の急増に対して先行的に入力されるガス燃料とガスタービン温度と予め設定された設定信号とに基づいて排熱回収ボイラまたは廃熱回収ボイラ若しくは、蒸気ライン系統の蒸気を用いてきめ細かな制御がされる。従って、燃焼器の温度が急上昇したり、急低下することが少なく、燃焼器の内部部品の寿命を大幅に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すガスタービン設備の系統図である。
【図２】図１のガスタービン設備に設ける制御装置の構成図である。
【図３】図２のガス燃料供給判断部を示す構成図である。
【図４】図２の温度制御判断部を示す構成図である。
【図５】図２の選択判断部を示す構成図である。
【図６】従来例を示すガスタービン設備の系統図である。
【符号の説明】
２    空気圧縮機
３    燃焼器
４    ガスタービン
５    調速機
６    排熱回収ボイラ
９    ガスタービン制御油圧制御装置
１３    燃料制御弁
１４    第１バルブ
１５    第２バルブ
１８    第３バルブ
２０    所内製造設備
３３    廃熱回収ボイラ
３６    大気余剰ガス放出部
５０    制御装置
５１    信号入力部
５２    ガス燃料供給判断部
５２ａ    信号変換部
５２ｂ    信号入力部
５２ｃ，５３ｃ，５４ｃ    比較演算部
５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５４ｄ    出力部
５３    温度制御判断部
５３ａ，５３ｂ，５４ａ    入力部
５４    選択判断部
５４ｂ    設定部
５５ａ    廃熱回収ボイラ等指令部
５５ｂ    主蒸気加減弁開度出力部
５５ｃ    第１のバルブ開度出力部
５５ｄ    第２のバルブ開度出力部
５５ｅ    大気放出弁開度出力部
５５ｆ    放風制御指令部
５５ｇ    調速機モータ動作指令出力部
５５ｈ    ガスタービン制御油圧指令部
【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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