(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントにおいて、焼却処理する都市ごみのごみ質の変化により廃熱回収ボイラの蒸気蒸発量が変動しても、蒸気過熱器の出口蒸気圧力を常に設定値に保持し、発電効率を高めて発電電力や年間総発電量を高めることを提供する。【解決手段】所望のごみ質の都市ごみを燃焼させ、廃熱回収ボイラの蒸気蒸発量Q、蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1及びタービン入口蒸気圧力P２の下で、都市ごみごみ焼却プラントを運転中に蒸気蒸発量Qが減少して主蒸気配管路の蒸気圧力損失ΔPが減少した時に、前圧制御式蒸気タービンの入口蒸気圧力P２を主蒸気管路の蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCだけ高めてP2+ΔPCの蒸気圧力とすることにより、蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1を一定圧力に保持すると共にP2+ΔPCのタービン入口蒸気圧力でもって蒸気タービンを運転する構成とし、発電電力及び総発電電力量の増加を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ごみ焼却炉プラントの廃熱回収ボイラで生じた蒸気を蒸気過熱器で過熱し、当該過熱蒸気を主蒸気配管路を通して前圧制御式蒸気タービンへ供給することにより発電する構成の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに於いて、所望のごみ質の都市ごみを燃焼させることにより、蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1及びタービン入口蒸気圧力P２の下で都市ごみごみ焼却プラントを運転中に主蒸気配管路の蒸気圧力損失ΔPが減少すると、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力P２を、主蒸気管路の蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCだけ高めてP2+ΔPCの蒸気圧力とすることにより前記蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1を一定圧力に保持すると共に、前記P2+ΔPCの入口蒸気圧力でもって蒸気タービンを運転することにより発電効率を高める構成としたことを特徴とする蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法。
【請求項２】
都市ごみ焼却炉プラントの廃熱回収ボイラで生じた蒸気を蒸気過熱器で過熱し、当該過熱蒸気を主蒸気配管路を通して前圧制御式蒸気タービンへ供給することにより発電する構成の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに於いて、所望のごみ質の都市ごみを燃焼させることにより、廃熱回収ボイラの蒸気蒸発量Q、蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1及びタービン入口蒸気圧力P２の下で都市ごみごみ焼却プラントを運転中に、蒸気蒸発量Qが減少して主蒸気配管路の蒸気圧力損失ΔPが減少すると、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力P２を、主蒸気管路の蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCだけ高めてP2+ΔPCの蒸気圧力とすることにより前記蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1を一定圧力に保持すると共に、前記P2+ΔPCの入口蒸気圧力でもって蒸気タービンを運転することにより発電効率を高める構成としたことを特徴とする蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法。
【請求項３】
蒸気蒸発量Qの減少を、主蒸気配管路内の蒸気流量QSから検出し、当該検出した蒸気流量QSの変動分から蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCを検出するようにした請求項２に記載の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法。
【請求項４】
蒸気蒸発量Qの減少を、都市ごみ焼却炉の運転制御装置のボイラ蒸発量及び又はごみ焼却量QWの値より検出し、当該検出した運転制御装置のボイラ蒸発量及び又はごみ焼却量QWの変動分から蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCを検出するようにした請求項２に記載の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法。
【請求項５】
都市ごみ焼却炉プラントを、複数基の焼却炉を具備すると共に当該複数基の焼却炉を部分負荷状態で運転する方式の都市ごみ焼却炉プラントとした請求項２に記載の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法。
【請求項６】
蒸気過熱器と、蒸気過熱器から主蒸気配管路を通して過熱蒸気を供給する前圧制御式蒸気タービンと、蒸気タービンの蒸気入口近傍に設けた前圧制御弁と、蒸気過熱器の出口に設けた圧力検出器と、蒸気タービンの蒸気入口近傍に設けた圧力検出器とを備えた自動運転制御方式の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに用いられ、前記圧力検出器の出口蒸気圧力P1と圧力検出器のタービン入口蒸気圧力P2とが入力されると共に、予め記憶された蒸気流量と主蒸気配管路の蒸気圧力損失ΔPとの関係曲線から蒸気流量変動時の蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPCを演算し、当該演算した減少量ΔPCに比例する圧力制御信号SCを前記前圧制御弁１８へ出力してタービン入口蒸気圧力P2を前記減少量ΔPCだけ増加させ、タービン入口蒸気圧力P2を調整することにより蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を常時一定値に保持する構成としたことを特徴とする蒸気タービン入口蒸気圧調整用の演算制御器。
【請求項７】
蒸気過熱器と、蒸気過熱器から主蒸気配管路を通して過熱蒸気を供給する前圧制御式蒸気タービンと、蒸気タービンの蒸気入口近傍に設けた前圧制御弁と、蒸気過熱器の出口に設けた圧力検出器と、蒸気タービンの蒸気入口近傍に設けた圧力検出器と、廃熱回収ボイラの蒸発量検出機構を備えた自動運転制御方式の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに用いられ、前記圧力検出器の出口蒸気圧力P1と圧力検出器のタービン入口蒸気圧力P2と蒸発量検出機構の蒸気蒸発量Qとが入力されると共に、予め記憶された蒸気蒸発量Qと主蒸気配管路の蒸気圧力損失ΔPとの関係曲線から蒸気蒸発量Qの減少時の蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPCを演算し、当該演算した減少量ΔPCに比例する圧力制御信号SCを前記前圧制御弁１８へ出力してタービン入口蒸気圧力P2を前記減少量ΔPCだけ増加させ、蒸気蒸発量Qの変動時にタービン入口蒸気圧力P2を調整することにより蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を常時一定値に保持する構成としたことを特徴とする蒸気タービン入口蒸気圧調整用の演算制御器。
【請求項８】
蒸発量検出機構を、主蒸気配管路に設けた蒸気流量検出器とするようにした請求項７に記載の蒸気タービン入口蒸気圧調整用の演算制御器。
【請求項９】
蒸発量検出機構を、都市ごみ焼却炉の運転制御装置のボイラ蒸発量及び又はごみ焼却量の検出機構とするようにした請求項７に記載の蒸気タービン入口蒸気圧調整用の演算制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン発電装置を備えた都市ごみ焼却プラントの運転方法と、これに
用いるタービン入口蒸気圧調整用の演算制御器の改良に係り、廃熱回収ボイラを備えた都
市ごみ焼却炉の自動燃焼制御システムとタービン入口側蒸気圧の前圧制御システムとを連
携させ、自動燃焼制御システムによるボイラの蒸気蒸発量に基づいてタービンの前圧（入
口側蒸気圧）を調整することにより、ごみ質等が変動した場合でもボイラの蒸気過熱器の
出口蒸気圧力を一定に保持し、これにより、都市ごみ焼却プラントの運転時の負荷状態と
関係なしに、年間を通して高発電効率及び最大発電電力量が得られるようにした、蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法及びこれに用いる蒸気タービン入口蒸気圧調整用の演算制御器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従前から、都市ごみ焼却プラントに於いては、ごみ焼却より発生した熱エネルギーをボイラやエコノマイザで回収し、回収熱により発生せしめた蒸気を利用してタービン発電機を駆動させて発電することが行なわれている。殊に、近年は電力供給事情の変化により、小規模な都市ごみ焼却プラントにおいても廃熱回収によるごみ発電が求められており、更に、ごみ焼却プラントの大小を問わず、廃熱回収率の向上や発電効率の向上、年間総発電電力量の増加等が強く求められている。
【０００３】
図４は、従前のこの種都市ごみ焼却プラントに設けた蒸気タービン発電装置の蒸気系統の一例を示すものであり、廃熱回収ボイラ１で発生した蒸気を蒸気過熱器２で過熱し、高温・高圧の加熱蒸気を主蒸気配管路３を通して前圧制御式の蒸気タービン４へ供給することにより、発電機４aが回転駆動される。
【０００４】
尚、図４において、５は復水器、６は復水タンク、７は脱気器給水ポンプ、８は脱気器９はボイラ給水ポンプ、１０はエコノマイザ、１１は蒸気式空気予熱器、１２は熱利用機器、１３は給水処理装置、１４は主蒸気加減弁、１５・１６は圧力検出器である。
【０００５】
また、前記蒸気タービン４には、一般に、主蒸気加減弁１４によりタービン入口蒸気圧力P２を予め定めた設定圧に調整するようにした前圧制御型の蒸気タービン４が使用されている（特許文献１等）。
尚、上記図４に示した蒸気タービン発電装置そのものは公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【０００６】
而して、蒸気タービン発電機により高効率発電をおこなうには、廃熱回収ボイラ１からの蒸気の高温・高圧化や供給する蒸気流量の安定化、蒸気タービン４の容量に適応したタービン入口蒸気圧力P２の確保等が必須の要件となり、これ等の要件を整える為に従前から各種の技術が開発され且つ実用に供されている。
【０００７】
例えば、蒸気の高温・高圧化については、都市ごみの燃焼排ガスによる蒸気過熱器２の伝熱管腐食の問題をクリアーして、廃熱回収ボイラ１からの蒸気を圧力4.00MPa(G)、温度400(℃)以上の過熱蒸気にし得る蒸気過熱器２が開発され、実用に供されている（特許文献２、特許文献３等）。
【０００８】
また、供給蒸気流量（蒸気蒸発量）についても、都市ごみ焼却プラントを自動燃焼装置によって、燃焼量即ちボイラの蒸気蒸発量を一定に制御することにより、蒸気タービン４への蒸気供給量の安定化が図られている（特許文献４等）。
【０００９】
その結果、前記図４の従前の蒸気タービン発電装置においても、都市ごみ焼却プラントへ供給されてくるごみのごみ質が略一定で且つ焼却炉の燃焼状態が安定している場合には、廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Qや蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1、主蒸気配管路３での蒸気圧力損失ΔP及び蒸気タービン４のタービン入口蒸気圧力P２等は、夫々予め定めた設定値に調整制御され、これにより、蒸気タービン４は設定したタービン入口蒸気圧力P２の下で高効率運転されることになる。
【００１０】
しかし、上記従前の蒸気タービン発電装置では、一般に、蒸気タービン４側の負荷制御を行うことによってタービン入口蒸気圧力P２を調整することはせずに、タービン入口蒸気圧力P２を常に一定の設定値に保持した状態で運転を行っており、その結果、廃熱回収ボイラ１で発生した蒸気からプロセス用蒸気を除いた残余の蒸気全量が、蒸気タービン４へ供給される構成となっている。
そのため、例えば、都市ごみの燃焼状態の変動や都市ごみのごみ質の変化によって主蒸気配管路３を流通する蒸気流量が減少すると、主蒸気配管路３での蒸気圧力損失ΔPも蒸気流量の減少に応じて小さくなり、タービン入口蒸気圧力P２を常に一定の設定値に保持するためには蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が必然的に減少することとなる。即ち、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が、所謂蒸気発生量（蒸気流量）による成り行きの圧力値になることになり、蒸気蒸発量Qの低下によって蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が低下して発電効率の悪化を来たすと云う問題がある。
【００１１】
一般に、蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの計画及び設計は、都市ごみとして低質ごみ、基準ごみ及び高質ごみの三種を想定して行なわれる。そして、蒸気過熱器２と蒸気タービン４間を連結する主蒸気配管路３は、発生蒸気量Qが最大となる高質ごみの焼却処理時の蒸気発生量を基準として設計される。即ち、当該基準蒸気流量に基づいて主蒸気配管路３での蒸気圧力損失ΔPが決定され、この蒸気圧力損失ΔPをベースにして蒸気タービン４のタービン入口蒸気圧力P２が決定される。また、蒸気タービン４のタービン入口蒸気圧力P２が予め決められている場合には、このタービン入口蒸気圧力P２と蒸気圧力損失ΔPとから、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を決定することもある。
【００１２】
都市ごみ焼却プラントの運転中にごみ質が低下し、これにより蒸気発生量（蒸気流量）が減少すると、主蒸気配管路３での蒸気圧力損失ΔPも減少する。しかし、蒸気タービン４のタービン入口蒸気圧力P２は、高質ごみを基準として決定された圧力値を保持するように制御されるため、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が蒸気圧力損失ΔPの低下分ΔPcだけ低下することになる。
【００１３】
また、都市ごみ焼却プラントにおけるごみ質の変動は大きいため、ごみ質に応じた蒸気発生量の設定が必要であり、常に蒸気発生量Qが最大となる状態で運転を継続できる訳ではない。
勿論、ごみ質が変化して蒸気発生量が減少すると、自動燃焼制御装置によりごみの燃焼量等が調整され、最終的には蒸気発生量が設定値に修正されることになる。しかし、自動燃焼制御には応答遅れが不可避であり、そのために蒸気発生量の減少した状態が一定時間継続することになる。
【００１４】
例えば、高質ごみ燃焼時の基準設計値が、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P１＝4.00MPa(G)、主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔP＝0.20MPa(G)、蒸気タービン４のタービン入口蒸気圧力P２＝3.80MPa(G)であり、且つ、ごみ質やごみ燃焼量に関係なくタービン入口蒸気圧力P２を一定値（3.80MPa(G)）に保持する制御方式の都市ごみ焼却プラントの運転中に、ごみ質が高質ごみから基準ごみ質に変化して蒸気流量が減少し、蒸気圧力損失ΔPがΔP＝0.15MPa(G)に減少したとする。そうすると、タービン入口蒸気圧力P２が一定値P２=3.80MPa(G)に制御されているため、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1は4.00MPa(G)から3.95MPa(G)に低下して、ボイラ蒸気過熱器２の性能（4.00MPa(G)）を十分発揮させることの無い状態の運転となり、その結果、蒸気タービン発電装置の発電効率が低下することになる。
尚、現実の都市ごみ焼却プラントに於いては、年間を通して最も処理量の多いごみ質は基準ごみであり、そのため蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が、設計値よりも低い圧力値になっているのが常態である。
【００１５】
表１は、タービン入口蒸気圧力P２を3.80MPa(G)の一定値に制御した場合の、ごみ質が変化した時の蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1及び主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPを示すものである。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
また、本願出願人は先に、蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントを複数の焼却炉を備えたプラントとし、当該プラントを構成する複数の焼却炉の焼却負荷を下げてその同時運転日数を増加させることにより、年間の総発電電力量を増大させることを可能にしたプラントの運転方法を開発し、これを公開している(特許文献５)。
上記特許文献５に記載の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントにおいても、各都市ごみ焼却炉の蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1は、発生蒸気量の減少により低下するため、都市ごみ焼却炉が一基の都市ごみ焼却プラントの場合と同様に、発電効率の低下の問題が生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−３４３２０８号公報
【特許文献２】特開平０９−１８４６０９号公報
【特許文献３】特開平０９−２５６８１７号公報
【特許文献４】特開平０９−２９６９２１号公報
【特許文献５】特開２００９−１６２４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本願発明は、従前の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに於ける上述の如き問題、即ち、イ、ごみ質が低下すると、廃熱回収ボイラ１の蒸気発生量Q（蒸気流量）が減少し、主蒸気配管路３に於ける蒸気圧力損失ΔPも減少するが、蒸気タービン４のタービン入口蒸気圧力P２が高質ごみの焼却処理時の設定圧に常に保持されるため、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が蒸気圧力損失ΔPの低下分ΔPcだけ減少し、蒸気タービン発電機の発電効率が低下すること、及び、ロ、複数の焼却炉を備えたプラント構成とし、複数の焼却炉の同時運転日数を増加することにより年間の総発電電力量を増大させるようにしたプラントに於いても、年間を通して処理量の最も多いごみ質が、高質ごみよりもごみ質の低い基準ごみであるため、上記と同様に蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が設計値より低圧となり、年間総発電電力量の増大が図れないこと、等の問題を解決せんとするものであり、ごみ質の変化により廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量に変動があっても、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を常に所定の一定値に保持することにより、高い発電効率が得られると共に年間総発電電力量の増加を可能とした、蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラント及びこれに用いるタービン入口蒸気圧力調整用の演算制御器を提供することを発明の主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本願請求項１の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの運転方法に係る発明は、都市ごみ焼却炉プラントの廃熱回収ボイラ１で生じた蒸気を蒸気過熱器２で過熱し、当該過熱蒸気を主蒸気配管路３を通して前圧制御式蒸気タービン４へ供給することにより発電する構成の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに於いて、所望のごみ質の都市ごみを燃焼させることにより、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1及びタービン入口蒸気圧力P２の下で都市ごみごみ焼却プラントを運転中に主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPが減少すると、前記前圧制御式蒸気タービン４の入口蒸気圧力P２を、主蒸気管路３の蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCだけ高めてP2+ΔPCの蒸気圧力とすることにより、前記蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を一定圧力状態に保持すると共に、前記P2+ΔPCの入口蒸気圧力でもって蒸気タービン４を運転することにより発電電力量の増加を図るようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２１】
請求項２の発明は、都市ごみ焼却炉プラントの廃熱回収ボイラで生じた蒸気を蒸気過熱器で過熱し、当該過熱蒸気を主蒸気配管路を通して前圧制御式蒸気タービンへ供給することにより発電する構成の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに於いて、所望のごみ質の都市ごみを燃焼させることにより、廃熱回収ボイラの蒸気蒸発量Q、蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1及びタービン入口蒸気圧力P２の下で都市ごみごみ焼却プラントを運転中に、蒸気蒸発量Qが減少して主蒸気配管路の蒸気圧力損失ΔPが減少すると、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力P２を、主蒸気管路の蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCだけ高めてP2+ΔPCの蒸気圧力とすることにより前記蒸気過熱器の出口蒸気圧力P1を一定圧力に保持すると共に、前記P2+ΔPCの入口蒸気圧力でもって蒸気タービンを運転することにより発電効率を高めるようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、蒸気蒸発量Qの減少を主蒸気配管路３内の蒸気流量QSから検出し、当該検出した蒸気流量QSの変動分から蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCを検出するようにしたものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、蒸気蒸発量Qの減少を都市ごみ焼却炉の運転制御装置のボイラ蒸発量及び又はごみ焼却量QWより検出し、当該検出した運転制御装置のボイラ蒸発量及び又はごみ焼却量QWの変動分から蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCを検出するようにしたものである。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項２の発明において、都市ごみ焼却炉プラントを、複数基の焼却炉を具備すると共に当該複数基の焼却炉を部分負荷状態で運転する方式の都市ごみ焼却炉プラントしたものである。
【００２５】
請求項６の蒸気タービン入口蒸気圧調整用の演算制御器に係る発明は、蒸気過熱器２と、蒸気過熱器２から主蒸気配管路３を通して過熱蒸気を供給する前圧制御式蒸気タービン４と、前圧制御式蒸気タービン４の蒸気入口近傍に設けた前圧制御弁１８と、蒸気過熱器２の出口に設けた圧力検出器１５と、蒸気タービン４の蒸気入口近傍に設けた圧力検出器１６とを備えた自動運転制御方式の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに用いられ、前記圧力検出器１５の出口蒸気圧力P1と圧力検出器１６のタービン入口蒸気圧力P2とが入力されると共に、予め記憶された蒸気蒸発量と主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPとの関係曲線から蒸気流量変動時の蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPCを演算し、当該演算した減少量ΔPCに比例する圧力制御信号SCを前記前圧制御弁１８へ出力してタービン入口蒸気圧力P2を前記減少量ΔPCだけ増加させ、タービン入口蒸気圧力P2を調整することにより蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を常時一定値に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００２６】
請求項７の発明は、蒸気過熱器２と、蒸気過熱器２から主蒸気配管路３を通して過熱蒸気を供給する前圧制御式蒸気タービン４と、前圧制御式蒸気タービン４の蒸気入口近傍に設けた前圧制御弁１８と、蒸気過熱器２の出口に設けた圧力検出器１５と、蒸気タービン４の蒸気入口近傍に設けた圧力検出器１６と、廃熱回収ボイラ１の蒸発量検出機構を備えた自動運転制御方式の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに用いられ、前記圧力検出器１５の出口蒸気圧力P1と圧力検出器１６のタービン入口蒸気圧力P2と蒸発量検出機構の蒸気蒸発量Qとが入力されると共に、予め記憶された蒸気蒸発量Qと主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPとの関係曲線から蒸気蒸発量Qの減少時の蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPCを演算し、当該演算した減少量ΔPCに比例する圧力制御信号SCを前記前圧制御弁１８へ出力してタービン入口蒸気圧力P2を前記減少量ΔPCだけ増加させ、蒸気蒸発量Qの変動時にタービン入口蒸気圧力P2を調整することにより蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を常時一定値に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、蒸発量検出機構を主蒸気配管路３に設けた蒸気流量検出器１７とするようにしたものである。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項７の発明において、蒸発量検出機構を都市ごみ焼却炉の運転制御装置のボイラ蒸発量及び又はごみ焼却量の検出機構とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００２９】
本願方法発明に於いては、廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Q、過熱器２の出口蒸気圧力P1及びタービン入口蒸気圧力P２の下でプラントを運転中に、前記蒸発量Qが減少して主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPが減少した際に、蒸気タービンの入口蒸気圧力P２を主蒸気管路３の蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPCだけ上昇させてP2+ΔPCの蒸気圧力とすることにより、前記過熱器２の出口蒸気圧力P1を一定圧力値に保持する構成としている。
その結果、ごみ質やごみ燃焼状態の変動により蒸気蒸発量Qが低下しても、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が一定の設定値に保持されることになり、高い発電効率が得られる。
【００３０】
また、本願装置発明に於いては、圧力検出器１５の出口蒸気圧力P1と圧力検出器１６のタービン入口蒸気圧力P2と蒸発量検出機構の蒸気蒸発量Qとから、予め記憶された蒸気蒸発量Qと主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPとの関係曲線を用いて蒸気蒸発量Qが減少した時の蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPCを演算し、当該演算した減少量ΔPCに比例する圧力制御信号SCを前圧制御弁１８へ出力することにより、タービン入口蒸気圧力P2を前記演算した減少量ΔPCだけ増加させる構成としている。
その結果、タービン入口蒸気圧力P2の調整により蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が一定値に保持されることになり、牽いては発電効率を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施に係る蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの蒸気系統概要図である。
【図２】蒸発量と蒸気圧力損失ΔPの関係を示す特性曲線である。
【図３】本発明を適用した蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの自動燃焼制御装置の構成概要図である。
【図４】従前の蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの蒸気系統概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施に係る蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントの蒸気系統概要図であり、図１において、１は廃熱回収ボイラ、２は蒸気過熱器、３は主蒸気配管路、４は蒸気タービン、４ａは発電機、５は復水器、６は復水タンク、７は脱気器給水ポンプ７、８は脱気器、９はボイラ給水ポンプ、１０は廃熱回収ボイラ、１１は蒸気式空気予熱器、１２は熱利用機器、１３は給水処理装置、１５，１６は圧力検出器、１７は蒸気流量検出器、１８は前圧制御弁、１９は演算制御器である。
【００３３】
即ち、蒸気過熱器２と蒸気タービン４間を連結する主蒸気配管路３に蒸気流量検出器１７と前圧制御弁１８を設けた点、タービン入口蒸気圧力調整用の演算制御器１９を設けた点、及び演算制御器１９からの制御信号Scにより前圧制御弁１８の開度調整をし、タービン入口蒸気圧力P２を調整するようにした点を除いて、その他の構成は、前記図４に示した従前の蒸気系統概要図の場合とほぼ同一である。
【００３４】
前記演算制御器１９へは、圧力検出器１５で検出した出口蒸気圧力P1と、圧力検出器１６で検出したタービン入口蒸気圧力P２と、蒸気流量検出器１７で検出した蒸気流量Qsが入力されると共に、制御信号Scが前圧制御弁１８へ出力される。
【００３５】
当該演算制御器１９には、予め廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Qと主蒸気配管路３に於ける蒸気圧力損失ΔPとの関係を示すデータ、例えば図２の如き特性曲線データが記憶されており、この特性曲線データに、記蒸気流量検出器１７で検出した蒸気流量Qsと予め知られている燃焼ごみ質と蒸気蒸発量Qの関係を適用することにより、燃焼ごみ質が変化した時の蒸気蒸発量Qの変化から蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPcを演算する。
【００３６】
そして、前記蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPcが演算されると、出口蒸気圧力P1を蒸気蒸発量Qが変動する前と同一の値に保持する為に必要なタービン入口蒸気圧力P２0＝P２+ΔPc（蒸気蒸発量Qの変動前のタービン入口蒸気圧力P２＋蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPc）が演算され、前記タービン入口蒸気圧力P２を蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPcだけ増加させるための圧力制御信号Scが、前圧制御弁１８へ出力される。
即ち、タービン入口蒸気圧力P２を蒸気圧力損失ΔPの減少分ΔPcだけ増加させることにより、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が、蒸気蒸発量Qの変動後も、当初の一定値に保持される。
【００３７】
いま、処理すべき都市ごみを高質ごみとし、これを基準にして計画、設計された蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1＝4.00MPa(G)、廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Q＝Q(T/H)、主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔP=0.20MPa(G)、タービン入口蒸気圧力P２＝3.80MPa(G)のプラントの運転中に、都市ごみの発熱量が低下して（基準ごみ）蒸気蒸発量QがQ’に減少し、主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPが0.15MPa(G)に低下した場合、前記演算制御器１９では、ごみ質の変動により減少した蒸気蒸発量Q’に対応する蒸気圧力損失ΔP’=0.15MPa(G)が演算されると共に、蒸気圧力損失ΔPの減少量ΔPc=ΔP―ΔP’＝0.05MPa(G)が演算される。
【００３８】
そして、このΔPc=0.05MPa(G)に相当する圧力制御信号Scが前圧制御弁１８へ出力され、前圧制御弁１８が閉鎖方向へ作動されることによりタービン入口蒸気圧力P２０がP2+ΔPc=3.80+0.05=3.85MPa(G)に増加されることになる。これにより、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1は蒸気蒸発量Qが蒸発量Q’に変化した場合でも、設定値P1＝4.00MPa(G)に保持される。
【００３９】
即ち、本願発明に於いては、蒸気過熱器２の蒸気条件、主蒸気配管路３の管径など機器設計に係る事項については、従来と変わらない。そして、先ず、蒸気蒸発量Q(発生量)に応じて蒸気圧力損失ΔPを導出し、これに基づいてタービン入口蒸気圧力P２を操作することにより、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1が一定（4. 00MPa(G)）となるようにして運転をする。
また、前記蒸気圧力損失ΔPの演算及びタービン入口蒸気圧力P２の制御にあたっては、演算制御器１９に予め記憶せしめた蒸気蒸発量Qと蒸気圧力損失ΔP間の特性曲線を用いて、前圧制御弁１８へ出力する圧力制御信号Scを演算し、出力する。
【００４０】
尚、上記蒸気蒸発量Qとしては、自動制御装置の設定値や現実の測定値を直接に使用しても良いし、或いは、自動制御装置の設定値と現実の測定値との偏差量を基にして演算した値を用いることも可能である。
また、上記蒸気圧力損失ΔPの算出は、廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Qだけでなく、それに代る指標、例えば、焼却炉のごみ燃焼に用いる指標である運転炉数、ごみ質、ごみ焼却量等Qw を蒸気蒸発量Qの代替として用いても良い。
【００４１】
図３は、本発明で使用する廃熱回収ボイラ１の自動燃焼制御装置の構成概要図であり、当該自動燃焼制御の主要部は、一般に燃焼量制御（蒸発量一定制御）部と炉出口酸素濃度制御部等から形成されているが、この燃焼量制御（蒸発量一定制御）部中の制御要素の一つとして、タービン入口蒸気圧力P２の制御を加えたものが、本願発明で使用する自動燃焼制御装置に対応するものである。
【００４２】
蒸気タービン発電機４aによる発電では、一般にタービン入口蒸気圧力P２の高い方が高効率発電となる。従って、タービン入口蒸気圧力P２をごみ質、ごみ量に関らず一定とした運転方法でなしに、本発明のように蒸気蒸発量やその他指標をもとに主蒸気配管路３の蒸気圧力損失ΔPを導出し、それに応じてタービン入口蒸気圧力P２を設定、制御することで、最も出現頻度の高い基準ごみ時においても、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を高く保つことができ、タービン入口蒸気圧力P２を高くして発電効率の向上を図ることが出来る。
【００４３】
（実施例１）
例えば、ごみ焼却量が約170T/日の炉を２基（蒸発量40t／h）設置し、高質ごみ時の設計条件を、蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1＝4.00MPa(G)、蒸気圧力損失ΔP=0.20MPa(G)、タービン入口蒸気圧力P２=3.80MPa(G)とした場合、ごみ質が高質ごみから基準ごみに変わることにより2炉運転に於ける廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Qが設計条件時より減少し、蒸気蒸発量Qから算出された蒸気圧力損失ΔPが0.15MPa(G)となる場合には、出口蒸気圧力P1＝4.00MPa(G)、及びタービン入口蒸気圧力P２=3.85MPa(G)として運転することができる。また、このときの発電電力（kW）は、1炉運転時又は2炉運転時のいずれに於いても１０（kW）増加する。
今、2炉運転日数を150日及び1炉運転日数を205日とすると、発電電力（kW）及び年間発電量（MWh）は表２のようになり、蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに大きな改良を加えることなしに発電電力及び発電電力量の増加を図ることが出来る。
【００４４】
【表２】
2014088812.tif 000004
【００４５】
（実施例２）
また、年間の総発電量を増加させるために、2炉を部分負荷状態で運転すると共にその2炉運転日数を延ばす運転方法が開発されている（特開2009−162452・特許文献５）。この様な運転方法の場合においても、本発明を適用することにより、蒸気タービン発電装置付都市ごみ焼却プラントに大きな改良を加えることなしに発電電力及び発電電力量の増加を図ることが出来る。
例えば、実施例１の場合と同じ設計条件のプラントに於いて、年間で最も発生頻度の高い基準ごみを、2炉運転時には各焼却炉を90％負荷にて、及び、1炉運転時には100％負荷にて焼却する運転計画を立てた場合、蒸気蒸発量Qより算出される蒸気圧力損失ΔPが0.15MPa(G)となる場合には、発電電力（kW）及び年間発電量(MKh)は表３のようになり、何れも増加することに成る。
【００４６】
【表３】
2014088812.tif 000005
【００４７】
なお、本発明に係る運転方法では、ごみ質や焼却負荷等によって変動してい
た従前の蒸気過熱器２の出口蒸気圧力P1を、常時一定圧力4.00MPa(G)に保持するようにしているため、蒸気過熱器２や蒸気タービン４の維持管理が容易となる。
また、本発明に係る運転方法は、従来のボイラ設計条件内で都市ごみ焼却プラントを運転するものであるため、ボイラ設計条件等を従来の設計条件をより高仕様とする必要は、全くない。
更に、本発明においては、蒸気圧力損失ΔPの導出及びタービン入口蒸気圧力P２の設定にあたり、廃熱回収ボイラ１の蒸気蒸発量Q又はそれに代わる焼却炉運転指標（都市ごみ燃焼量）を用いた構成としているが、運転員によってタービン入口蒸気圧力P２を手動制御することによっても、同様の効果が得られることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、都市ごみの焼却プラントのみならず、産業廃棄物や汚泥の焼却プラントや製鋼等に於ける発生炉ガスを熱源とする燃焼炉等へも適用できるものである。
【符号の説明】
【００４９】
Q     蒸気蒸発量
P1       出口蒸気圧力
P２      タービン入口蒸気圧力
ΔP   蒸気圧力損
ΔPc  蒸気圧力損の減少量
Qs    主蒸気配管路の蒸気流量
Qw   焼却炉運転制御装置及び又は都市ごみ焼却量
Sc    圧力制御信号
１    廃熱回収ボイラ
２    蒸気過熱器
３    主蒸気配管路
４    蒸気タービン
４ａ  発電機
５    復水器
６    復水タンク
７    脱気器給水ポンプ
８    脱気器
９    ボイラ給水ポンプ
１０  エコノマイザ
１１  蒸気式空気予熱器
１２  熱利用機器
１３  給水処理装置
１４  主蒸気加減弁
１５  圧力検出器
１６  圧力検出器
１７  蒸気流量検出器
１８  前圧制御弁
１９  演算制御器
【図１】
2014088812.tif 000006
【図２】
2014088812.tif 000007
【図３】
2014088812.tif 000008
【図４】
2014088812.tif 000009