(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御性の良好な低圧蒸気発生装置より発生する蒸気が供給される低圧側蒸気ヘッダ及び燃費効率の低い高圧蒸気発生装置より発生する蒸気が供給される高圧側蒸気ヘッダ間を減圧弁を介して連絡し、且つ前記低圧側蒸気ヘッダより流入する蒸気圧により発電機を駆動する低圧蒸気タービンを運転すると共に、前記高圧側蒸気ヘッダより流入する蒸気圧により発電機を駆動する高圧蒸気タービンを運転し、前記低圧蒸気タービン及び高圧蒸気タービンよりそれぞれ抽気量制御弁を介して抽気された蒸気を蒸気負荷に送気する負荷送気ヘッダに供給するようにした発電プラントにおいて、
前記高圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が変化するとその蒸気圧が一定になるように前記減圧弁を制御する減圧弁制御手段と、前記低圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が変化するとその蒸気圧が一定になるように前記低圧蒸気発生装置を制御する低圧蒸気発生量制御手段と、前記高圧蒸気タービンの抽気量制御弁を前記低圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が一定になるように制御する抽気制御手段と、前記低圧蒸気タービンの抽気量制御弁を前記低圧蒸気タービンの抽気量と前記高圧蒸気タービンの抽気量の配分比率に応じて制御する配分制御手段とを備えたことを特徴とする発電プラントの運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は蒸気発生設備と蒸気タービンとを備えた発電プラント（以下ＢＴＧプラントと呼ぶ）において、特に増設された制御性の良い蒸気タービンと燃費効率は高いが制御性の悪い蒸気発生装置とを組合せたＢＴＧプラントの運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、この種のＢＴＧプラントにおいては、工場の生産量の増大に伴って使用される電力と蒸気の需要増加に対応するため、蒸気発生設備やタービン設備を増設するケースが多くなっている。
【０００３】
図５はＢＴＧプラントの一例を示す構成図である。
図５において、１は既設のオイルボイラ（ＯＢ）で、このオイルボイラ１から発生する蒸気は低圧側蒸気ヘッダ（ＬＨ）２に供給される。また、３はこの低圧側蒸気ヘッダ２よりガバナ４を介して流入する蒸気圧により回転動作して発電機５を駆動する既設の低圧蒸気タービン（ＳＴ１）で、この低圧蒸気タービン３より抽気された蒸気は抽気制御弁６を介して負荷送気ヘッダ（ＤＨ）７に送気され、また低圧蒸気タービン３より排気される蒸気は復水器８により復水される。
【０００４】
一方、９は新設の石炭ボイラ（ＣＢ）で、この石炭ボイラ９から発生する蒸気は高圧側蒸気ヘッダ（ＨＨ）１０に供給される。また、１１はこの高圧側蒸気ヘッダ１０よりガバナ１２を介して流入する蒸気圧により回転動作して発電機１３を駆動する新設の高圧蒸気タービン（ＳＴ２）で、この高圧蒸気タービン１１より抽気された蒸気は抽気制御弁１４を介して負荷送気ヘッダ（ＤＨ）７に送気され、また高圧蒸気タービン１１より排気される蒸気は復水器１５により復水される。
【０００５】
そして、高圧側蒸気ヘッダ１０と低圧側蒸気ヘッダ２との間は減圧弁（ＲＰＶ）１６を介して接続され、また負荷送気ヘッダ７には工場負荷で消費できない余剰蒸気を外部へ放出する蒸気放出弁（ＥＸＶ）１７が接続されている。
【０００６】
ところで、このようなＢＴＧプラントにあっては、石炭ボイラのように燃費効率は高いが制御性の良くない機器もある。しかし、一般的に言えば新設機器は高温、高圧、大容量の最新鋭機器であるのに対して、既設機器は低温、低圧、小用量の機器が多く、また制御性も概ね新設機器の方がよい。
【０００７】
従って、増設のあったＢＴＧプラントでは、新設機器の方が制御し易いこと、設備容量が大きく調整幅が大きいこと等の理由から、蒸気負荷変動の吸収を新設機器側で行っていることが多い。
【０００８】
従来、上述したＢＴＧプラントの運転制御装置は、既設機器及び新設機器に対して図６に示すような制御構成として運転するようにしている。
図６において、１８は負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力を圧力検出器１９により検出して既設の低圧蒸気タービン３側の抽気制御弁６を制御する抽気制御器、２０は負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力を圧力検出器２１により検出して新設の高圧蒸気タービン１１側の抽気制御弁１４を制御する抽気制御器である。
【０００９】
また、２２は高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力を圧力検出器２３により検出して石炭ボイラ９の燃料を調節し、発生蒸気量を制御する高圧蒸気発生量制御器、２４は低圧側の蒸気ヘッダ２の蒸気圧力を圧力検出器２５により検出して減圧弁１６を制御し、高圧側蒸気ヘッダ１０から低圧側蒸気ヘッダ２に流入する蒸気量を制御する蒸気ヘッダ制御器、２６は高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力を圧力検出器２７により検出して蒸気放出弁１７を制御する蒸気放出制御装置である。
【００１０】
さらに、２８は既設の低圧蒸気タービン３により駆動される発電機５の発電量を検出してガバナ４を制御する発電量制御器、２９は新設の蒸気タービン１１により駆動される発電機１３の発電量を検出してガバナ１２を制御する発電量制御器である。
【００１１】
次にこのような制御構成による制御動作を図７により説明する。
工場負荷が増えると負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力が下がり、また工場負荷が減れば負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力が上がるが、何ずれにしても負荷送気圧を一定に保つべく低圧蒸気タービン３、高圧蒸気タービン１１の抽気圧制御が働く。
【００１２】
いま、制御性の良い新設タービン（ＳＴ２）側で負荷変動を吸収する場合について述べるに、図７に示すように負荷ヘッダ圧検出部Ａで負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力が検出され、抽気制御部Ｂにて抽気制御弁１４を制御すると、高圧蒸気タービン１１の抽気量が変化する。すると、発電量制御部Ｃでは発電機１３の出力を一定にすべくガバナ１２を制御し、高圧側蒸気ヘッダ１０より高圧蒸気タービン１１に流入する主蒸気量が変化するので、高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧が変化する。
【００１３】
このとき、高圧蒸気発生量制御部Ｄでは高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力を検出し、石炭ボイラ９の燃料を調節し、発生蒸気量を制御する。
また、高圧ヘッダ圧チェック部Ｅにて高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力をチェックし、その蒸気ヘッダ圧が異常に高くなったときのみ蒸気放出制御部Ｆにて蒸気放圧弁１７を開放する。
【００１４】
さらに、減圧弁１６は低圧側蒸気ヘッダ２の蒸気圧力が一定になるように制御される。
ここで、工場の蒸気負荷が図８に示すように減少したとすると、高圧蒸気タービンＳＴ２及び低圧蒸気タービンＳＴ１の蒸気抽気量はそれぞれ図９に示すような時間で変化する。すなわち、高圧蒸気タービンＳＴ２の蒸気抽気量は工場の蒸気負荷の減少に応じて変化するが、低圧蒸気タービンＳＴ１の蒸気抽気量はほぼ一定の状態で推移する。
【００１５】
また、このとき高圧蒸気タービンＳＴ２では抽気量の減少すると、発電量一定制御によりガバナが絞り込まれるため、高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力が上昇する。従って、新設の石炭ボイラ９は燃料調節され、蒸気発生量が減少するように制御される。
【００１６】
このとき、石炭ボイラ９とオイルボイラ１から発生する蒸気発生量はそれぞれ図１１に示すように変化する。すなわち、石炭ボイラ９から発生する蒸気量は燃料調節により変化するが、オイルボイラ１から発生する蒸気量は一定であり、そのトータル蒸気発生量は図１０に示すようになる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のＢＴＧプラントの運転制御装置においては、次のような問題があった。
（１）工場の蒸気負荷が減少したとき、本来ならば燃費効率の良い新設の高圧蒸気タービンを高負荷率で運用し、燃費効率の悪い既設の低圧蒸気タービンを低負荷率で運用したいが、図１１に示すように燃費効率の良い石炭ボイラ９からの蒸気発生量を減少させているため、低負荷率となる。
【００１８】
また、蒸気タービンの抽気量についても本来ならば燃費効率の悪いタービンの抽気量を減らしたいが、図９からも分かるように燃費効率の良い新設の高圧蒸気タービンの抽気量が減り、燃費効率の悪い低圧蒸気タービンの抽気量は一定となっている。
【００１９】
これらのことから、プラント全体の運転効率が低下するという問題がある。
（２）新設された制御性が悪い石炭ボイラ９では、急激な工場の蒸気負荷の変動に追従できないため、高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力の異常上昇によりボイラやタービンがトリップし、プラントの運転継続が難しくなる。
【００２０】
そこで、このような状況を回避するため、蒸気放圧弁１７を制御して大気に蒸気を放出したり、タービンからの蒸気排気量を増やして復水器により水に戻したりしているが、蒸気の放出時間はボイラ発生蒸気量が負荷に見合うまで続くため、その間の蒸気放出によるエネルギーのロスは図１１のハッチング部分のようになり、燃費効率の高い運転を行うことができない。
【００２１】
本発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、その目的はプラント全体の運転効率及び燃費効率を向上させることができ発電プラントの運転制御装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、制御性の良好な低圧蒸気発生装置より発生する蒸気が供給される低圧側蒸気ヘッダ及び燃費効率の低い高圧蒸気発生装置より発生する蒸気が供給される高圧側蒸気ヘッダ間を減圧弁を介して連絡し、且つ前記低圧側蒸気ヘッダより流入する蒸気圧により発電機を駆動する低圧蒸気タービンを運転すると共に、前記高圧側蒸気ヘッダより流入する蒸気圧により発電機を駆動する高圧蒸気タービンを運転し、前記低圧蒸気タービン及び高圧蒸気タービンよりそれぞれ抽気量制御弁を介して抽気された蒸気を蒸気負荷に送気する負荷送気ヘッドに供給するようにした発電プラントにおいて、前記高圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が変化するとその蒸気圧が一定になるように前記減圧弁を制御する減圧弁制御手段と、前記低圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が変化するとその蒸気圧が一定になるように前記低圧蒸気発生装置を制御する低圧蒸気発生量制御手段と、前記高圧蒸気タービンの抽気量制御弁を前記低圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が一定になるように制御する抽気制御手段と、前記低圧蒸気タービンの抽気量制御弁を前記低圧蒸気タービンの抽気量と前記高圧蒸気タービンの抽気量の配分比率に応じて制御する配分制御手段とを備えたものである。
【００２３】
【作用】
このような構成の発電プラントの運転制御装置にあっては、高圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が変化すると減圧弁の開度を制御して高圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が一定に保持され、また低圧側蒸気ヘッダの蒸気圧の変化に対しては低圧蒸気発生装置の蒸気発生量の制御により低圧側蒸気ヘッダの蒸気圧が一定に保持され、且つ負荷送気ヘッダの蒸気圧に対しては高圧蒸気タービンの抽気量制御弁の開度を負荷送気ヘッダの蒸気圧が一定範囲に保たれるように制御し、また低圧蒸気タービンの抽気量制御弁の開度を抽気量配分比率に応じて徐々に抽気量が変化するように制御すると共に、その変化分に応じて高圧蒸気タービンの抽気量制御弁の開度を制御する。
【００２４】
従って、蒸気負荷の変化による負荷送気ヘッダの圧力変動の吸収が制御性の良い高圧蒸気タービンの抽気量を制御することにより速やかに行なわれる共に、高圧側蒸気ヘッダの圧力変動は制御性の良い減圧弁により行われ、また低圧側蒸気ヘッダの圧力変動は制御性の良い低圧側蒸気発生装置により行われ、その後の蒸気負荷変動吸収のために燃費効率の良い抽気量配分からのずれを負荷送気ヘッダの蒸気圧を一定に保ちつつ徐々に変化させて高圧蒸気タービンの抽気量を回復させ、燃費効率のよい高圧蒸気発生装置側に戻すことが可能となる。
【００２５】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明によるＢＴＧプラントの運転制御装置の構成例を示すもので、図６と同一部分には同一符号を付して示す。
【００２６】
図１において、２０は工場の蒸気負荷の変動により変化する負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力を圧力検出器２１により検出して負荷ヘッダ蒸気圧が一定に保たれるように新設の高圧蒸気タービン１１側の抽気制御弁１４の開度を制御する抽気制御器である。
【００２７】
また、３１は高圧蒸気タービン１１の抽気量変化に伴い変化する主蒸気量に応じて変化する高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力を圧力検出器２３により検出して高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧力が一定に保たれるように減圧弁１６の開度を制御する減圧弁制御器、３２は減圧弁１６の制御により変化する低圧側蒸気ヘッダ２の蒸気圧力を圧力検出器２５により検出して低圧側蒸気ヘッダ２の蒸気圧力が一定に保たれるようにオイルボイラ１の燃料を調節し、発生蒸気量を制御する低圧蒸気発生量制御器である。
【００２８】
さらに、３０は負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力を圧力検出器１９により検出して低圧蒸気タービン抽気量と高圧蒸気タービン抽気量の配分比率に基づいて低圧蒸気タービン３の抽気量を制御する配分制御器である。
【００２９】
一方、２６は低圧側蒸気ヘッダ２の蒸気圧力を圧力検出器３３により検出し、その圧力が一定以上になると蒸気放圧弁１７の開度を制御する蒸気放圧制御装置である。
【００３０】
さらに、２８は既設の低圧蒸気タービン３により駆動される発電機５の発電量を検出してガバナ４を制御する発電量制御器、２９は新設の蒸気タービン１１により駆動される発電機１３の発電量を検出してガバナ１２を制御する発電量制御器である。
【００３１】
次にこのように構成されたＢＴＧプラントの運転制御装置の作用を図２により説明する。
いま、図２において、工場の蒸気負荷が下がると負荷ヘッダ圧検出部Ａで負荷送気ヘッダ７の蒸気圧力が検出され、高圧蒸気タービン１１側の抽気制御部Ｂにて抽気制御弁１４の開度が小さくなる方向に制御され、高圧蒸気タービン１１の抽気量が減少する。このときの抽気量は高圧蒸気タービン抽気量検出部Ｇにより検出され、配分制御部Ｈにより高圧蒸気タービン１１の抽気量と低圧蒸気タービン３の抽気量との配分比率に基づいて低圧蒸気タービン３の抽気量が制御される。
【００３２】
また、発電量制御部Ｃでは発電機１３の出力を一定にすべくガバナ１２を制御し、高圧側蒸気ヘッダ１０より高圧蒸気タービン１１に流入する主蒸気量が減少するので、高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧が上昇する。そして、この高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧が圧力検出器により検出されると、減圧弁制御部Ｉにより減圧弁１６の開度が大きくなる方向に制御され、高圧側蒸気ヘッダ１０の蒸気圧が一定になるように低圧側蒸気ヘッダ２に蒸気が流れる。
【００３３】
すると、低圧側蒸気ヘッダ２の蒸気圧が上昇し、その蒸気圧が圧力検出器により検出されると、低圧蒸気発生量制御部Ｊによりオイルボイラ１の燃料を調節し、蒸気発生量を制御する。
【００３４】
また、このとき低圧側蒸気ヘッダ２の蒸気圧力は、低圧ヘッダ圧チェック部Ｋにて監視され、一定値を越えると蒸気放圧制御部Ｌにより蒸気放圧弁１７を開放して負荷送気ヘッダ７の蒸気の一部を外部に放出する。
【００３５】
ここで、工場の蒸気負荷が図８に示すように減少したとすると、高圧蒸気タービンＳＴ２及び低圧蒸気タービンＳＴ１の蒸気抽気量はそれぞれ図３に示すような時間で変化する。すなわち、高圧蒸気タービンＳＴ２の蒸気抽気量は工場の蒸気負荷変動の吸収後、速やかに運転可能な範囲で最大の値まで増大し、また燃費効率の低い低圧蒸気タービンＳＴ１の蒸気抽気量は運転可能な範囲で最小な値まで減少することが分かる。
【００３６】
また、このとき石炭ボイラ９とオイルボイラ１から発生する蒸気量は図４に示すようになる。すなわち、新設の石炭ボイラ９の蒸気発生量は、高圧蒸気タービンＳＴ２の抽気量が一時的に減少した後に元の状態に戻るので、ほぼ一定に制御されるのに対して、オイルボイラ１から発生する蒸気量は負荷追従性の良い燃料調節により制御されるので、短時間で負荷変動に追従することになり、図示ハッチング部分のように少量のエネルギーのロスで済むことになる。
【００３７】
このように本実施例では、蒸気負荷の変化による負荷送気ヘッダ７の圧力変動の吸収を制御性の良い高圧蒸気タービン１１の抽気量を制御することにより速やかに行うと共に、高圧側蒸気ヘッダ１０の圧力変動は制御性の良い減圧弁１６により行い、また低圧側蒸気ヘッダ２の圧力変動は制御性の良いオイルボイラ１により行い、その後の蒸気負荷変動吸収のために燃費効率の良い抽気量配分からのずれを負荷送気ヘッダ７の蒸気圧を一定に保ちつつ徐々に変化させて高圧蒸気タービン１１の抽気量を回復させ、燃費効率のよい石炭ボイラ９側に戻すようにしたものである。
【００３８】
従って、蒸気負荷変動により生じる抽気量配分の効率運転点からのずれの復旧と無用な蒸気放出量の削減に寄与できるので、燃費効率の高い運転を行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、プラント全体の運転効率及び燃費効率を向上させることができ発電プラントの運転制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＢＴＧプラントの運転制御装置の一実施例を示す構成図。
【図２】同実施例の作用を説明するための機能ブロック図。
【図３】同実施例において、高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの蒸気抽気量の変化を示す曲線図。
【図４】同実施例において、石炭ボイラとオイルボイラから発生する蒸気量の変化を示す曲線図。
【図５】ＢＴＧプラント全体の一例を示す構成図。
【図６】従来のＢＴＧプラントの運転制御装置を示す構成図。
【図７】同運転制御装置の作用を説明するための機能ブロック図。
【図８】工場の蒸気負荷変動状態を示す曲線図。
【図９】同運転制御装置による高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの蒸気抽気量の変化を示す曲線図。
【図１０】同運転制御装置による石炭ボイラとオイルボイラから発生する蒸気量のトータルを示す図。
【図１１】同運転制御装置による石炭ボイラとオイルボイラから発生する蒸気量の変化を示す曲線図。
【符号の説明】
１……オイルボイラ、２……低圧側蒸気ヘッド、３……低圧蒸気タービン、４，１２……ガバナ、５，１３……発電機、６，１４……抽気制御弁、７……負荷送気ヘッダ、８，１５……復水器、９……石炭ボイラ、１０……高圧側蒸気ヘッド、１１……高圧蒸気タービン、１６……減圧弁、１７……蒸気放出弁、１９，２１，２３，２５，３３……圧力検出器、２０……抽気制御器、２６……蒸気放出制御装置、２８，２９……発電量制御器、３０……配分制御器、３１……減圧弁制御器、３２……低圧蒸気発生量制御器。
【図１】
0003602167.tif 000002
【図２】
0003602167.tif 000003
【図３】
0003602167.tif 000004
【図４】
0003602167.tif 000005
【図５】
0003602167.tif 000006
【図６】
0003602167.tif 000007
【図７】
0003602167.tif 000008
【図８】
0003602167.tif 000009
【図９】
0003602167.tif 000010
【図１０】
0003602167.tif 000011
【図１１】
0003602167.tif 000012