(57)【要約】【課題】  ガス化複合発電システムにおいて、ガス化炉に与える圧縮空気を生成する空気昇圧機に流入する空気の温度を予め規定された温度に容易に制御する。【解決手段】  空気昇圧機１４では圧縮空気の一部が抽出された抽出空気をさらに昇圧して昇圧空気として、この昇圧空気をガス化炉１１に与える。熱交換システム３０は抽出空気と所定の流体との熱交換を行った後、抽出空気を空気昇圧機に与えており、熱交換システムにおける熱交換量を制御して空気昇圧機の入口における抽出空気の温度を予め規定された温度に制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉で生成された合成ガスが供給されるとももに圧縮空気が供給されるガスタービンと、該ガスタービンから排出される燃焼ガスから排熱を回収する排熱回収手段とを有する発電設備と、前記圧縮空気の一部が抽出された抽出空気をさらに昇圧して昇圧空気とする空気昇圧機とを備え、前記昇圧空気を前記ガス化炉に与えるようにしたガス化複合発電システムにおいて、
前記抽出空気と所定の流体との熱交換を行った後前記抽出空気を前記空気昇圧機に与える熱交換システムと、
前記熱交換システムにおける熱交換量を制御して前記空気昇圧機の入口における前記抽出空気の温度を予め規定された温度に制御する制御手段とを有することを特徴とするガス化複合発電システム。
【請求項２】
前記熱交換システムは、前記抽出空気と前記所定の流体との熱交換を行って前記抽出空気を冷却する冷却手段と、
該冷却手段をバイパスして前記抽出空気を流すバイパス手段とを有し、
前記制御手段は、前記バイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御して、前記空気昇圧機の入口における前記抽出空気の温度を予め規定された温度に制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項３】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流すバイパス手段を有し、
前記制御手段は、前記バイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御して、前記空気昇圧機の入口における前記抽出空気の温度を予め規定された温度に制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項４】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第１及び前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流すバイパス手段を有し、
前記制御手段は、前記バイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御して、前記空気昇圧機の入口における前記抽出空気の温度を予め規定された温度に制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項５】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されて、前記第２の冷却器は前記所定の流体として前記空気昇圧機の軸受けを冷却する軸冷水を用いており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、前記軸冷水を前記第２の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有し、
前記制御手段は、前記ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて前記第１のバイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御するとともに、前記予め規定された温度に応じて前記第２のバイパス手段に流す前記軸冷水の流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項６】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されて、前記第１の冷却器は前記所定の流体として、前記排熱回収手段で生成された復水を用いており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、前記復水を前記第１の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有し、
前記制御手段は、前記ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて前記第１のバイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御するとともに、前記予め規定された温度に応じて前記第２のバイパス手段に流す前記復水の流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項７】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されて、前記第２の冷却器は前記所定の流体として前記空気昇圧機の軸受けを冷却する軸冷水を用いており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第１及び前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、前記軸冷水を前記第２の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有し、
前記制御手段は、前記ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて前記第１のバイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御するとともに、前記予め規定された温度に応じて前記第２のバイパス手段に流す前記軸冷水の流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項８】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されて、前記第１の冷却器は前記所定の流体として、前記排熱回収手段で生成された復水を用いており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第１及び前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、前記復水を前記第１の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有し、
前記制御手段は、前記ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて前記第１のバイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御するとともに、前記予め規定された温度に応じて前記第２のバイパス手段に流す前記復水の流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項９】
前記熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置されて、前記第２の冷却器は前記所定の流体として前記空気昇圧機の軸受けを冷却する軸冷水を用いており、
さらに、前記熱交換システムは、前記第１の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記第２の冷却器側に流す第１のバイパス手段と、前記軸冷水を前記第２の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有し、
前記制御手段は、前記ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて前記第１のバイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御するとともに、前記予め規定された温度に応じて前記第２のバイパス手段に流す前記軸冷水の流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【請求項１０】
前記空気昇圧機からの前記昇圧空気を選択的に前記熱交換システムに流入させる循環手段を有することを特徴とする請求項１記載のガス化複合発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭をガス化炉でガス化して合成ガスを生成し、この合成ガスを燃料としてガスタービンを運転するとともに、ガスタービンから排出される燃焼ガスの排熱を利用して蒸気タービンを運転するガス化複合発電システムに関し、特に、ガス化空気昇圧機の入口温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガス化複合発電システムでは、ガス化炉、ガス精製設備、及び複合発電設備（例えば、ガスタービン及び蒸気タービン）を備えて、例えば、軽油等を燃焼器に供給し燃焼してガスタービンを起動し、この際、圧縮機からの空気を一部抜取り、この空気を空気昇圧機７で昇圧した後、ガス化炉に空気を送る。ガス化炉では石炭をガス化して合成ガスを生成し、ガス精製設備を経てガスタービンの燃焼器に合成ガスを導いて燃料を灯油から切換えて燃焼させ、ガスタービンによって発電機を駆動する。一方、ガスタービンからの燃焼ガスは排ガスボイラーに送られて、排ガスボイラーで発生した蒸気が蒸気タービンに送られて、別の発電機において発電が行われる。そして、蒸気タービンから排出された蒸気は復水器において復水される。
【０００３】
上述のガス化複合発電システムでは、石炭をガス化させながら発電を行うため、ガス化炉出力とガスタービン負荷のバランスを十分に保って運転を行う必要があり、負荷変動時におけるガス化炉及びガスタービンの負荷変動特性を考慮して運転を行う必要がある。このため、ガスタービン発電機の出力と負荷指令信号との偏差によってガスタービンをフィードバック制御するとともに、負荷指令に対して予め計算した負荷に対するガス化炉入力を求めてフィードフォワード信号を出力してガス化炉をフィードフォワード制御して、負荷変動を要求する負荷指令があると、直接ガスタービンに供給する燃料ガス流量を増減して運転を直ちに変更すると同時に要求負荷に対するガス化炉の入力を計算して、燃料ガス供給量の増減に必要とする分をガス化炉で生成する予測制御を行うようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８８２６２号公報（段落〔００１０〕〜段落〔００３５〕、第１図〜第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、ガスタービンの圧縮機から一部抽出された空気は空気昇圧機で昇圧された後、ガス化炉に送られるが、この抽出空気の温度は極めて高く（例えば、３５０℃程度）、このような高温の空気が空気昇圧機に与えられると、空気昇圧機に思わぬ障害が発生してしまう。
【０００６】
このため、上記高温の空気を予め規定された温度（例えば、４５℃程度）まで低下させて、空気昇圧機に入力する必要がある。一方、ガス化炉に供給する空気（圧縮空気）は高温であることが望ましく、従って、空気昇圧機で昇圧された空気を再度ガスタービンの圧縮機から抽出した空気で加熱して、ガス化炉に送ることが行われている。
【０００７】
上述のように、ガスタービンの圧縮機から一部抽出した高温空気を冷却して、空気昇圧機に入力する際には、例えば、前述の復水等を用いて高温空気を冷却しているものの、負荷変動等に起因して、高温空気を予め規定された温度に制御することが難しい。例えば、負荷上昇時においては、ガスタービンの圧縮機から抽出する空気の温度及び流量が上昇するため、予め規定された温度以下に、空気昇圧機に流入する空気の温度を低下させることができず、一方、負荷降下時においては、ガスタービンの圧縮機から抽出する空気の温度及び流量が低下するため、空気昇圧機に流入する空気が冷却されすぎてしまう。いずれにしても、従来のガス化複合発電システムにおいては、ガス化炉に与える圧縮空気を生成する空気昇圧機に流入する空気の温度を予め規定された温度に制御することが難しいという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、ガス化炉に与える圧縮空気を生成する空気昇圧機に流入する空気の温度を予め規定された温度に容易に制御することのできるガス化複合発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、ガス化炉で生成された合成ガスが供給されるとともに圧縮空気が供給されるガスタービンと、該ガスタービンから排出される燃焼ガスから排熱を回収する排熱回収手段とを有する発電設備と、前記圧縮空気の一部が抽出された抽出空気をさらに昇圧して昇圧空気とする空気昇圧機とを備え、前記昇圧空気を前記ガス化炉に与えるようにしたガス化複合発電システムにおいて、前記抽出空気と所定の流体との熱交換を行った後前記抽出空気を前記空気昇圧機に与える熱交換システムと、前記熱交換システムにおける熱交換量を制御して前記空気昇圧機の入口における前記抽出空気の温度を予め規定された温度に制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、熱交換システムは抽出空気と所定の流体との熱交換を行って、抽出空気を冷却する冷却手段と、冷却手段をバイパスして抽出空気を流すバイパス手段とを有し、制御手段は、バイパス手段に流す抽出空気の流量を制御して、空気昇圧機の入口における抽出空気の温度を予め規定された温度に制御する。
【００１１】
本発明では、例えば、熱交換システムは、縦列に接続された第１及び第２の冷却器を備え、前記第２の冷却器が前記空気昇圧機側に配置され、さらに、前記熱交換システムは、前記第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流すバイパス手段を有し、制御手段は、バイパス手段に流す前記抽出空気の流量を制御して、空気昇圧機の入口における抽出空気の温度を予め規定された温度に制御する。
【００１２】
また、本発明では、熱交換システムが第１及び第２の冷却器をバイパスして前記抽出空気を前記空気昇圧機に流すバイパス手段を有するようにしてもよく、第２の冷却器に所定の流体として空気昇圧機の軸受けを冷却する軸冷水を用いて、熱交換システムが第２の冷却器をバイパスして抽出空気を空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、軸冷水を第２の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有して、制御手段は、ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて第１のバイパス手段に流す抽出空気の流量を制御するとともに、予め規定された温度に応じて第２のバイパス手段に流す軸冷水の流量を制御するようにしてもよい。
【００１３】
加えて、本発明では、第１の冷却器は所定の流体として排熱回収手段で生成された復水を用いて、熱交換システムが第２の冷却器をバイパスして抽出空気を空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、復水を第１の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有し、制御手段は、ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて第１のバイパス手段に流す抽出空気の流量を制御するとともに、予め規定された温度に応じて第２のバイパス手段に流す復水の流量を制御するようにしてもよく、さらには、熱交換システムが第１及び第２の冷却器をバイパスして抽出空気を前記空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、軸冷水を第２の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有して、制御手段は、ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて第１のバイパス手段に流す抽出空気の流量を制御するとともに、予め規定された温度に応じて第２のバイパス手段に流す軸冷水の流量を制御するようにしてもよい。
【００１４】
そして、熱交換システムが第１及び第２の冷却器をバイパスして抽出空気を空気昇圧機に流す第１のバイパス手段と、復水を第１の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有して、制御手段はガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて第１のバイパス手段に流す抽出空気の流量を制御するとともに、予め規定された温度に応じて第２のバイパス手段に流す復水の流量を制御するようにしてもよく、さらに、熱交換システムが第１の冷却器をバイパスして抽出空気を第２の冷却器側に流す第１のバイパス手段と、軸冷水を第２の冷却器をバイパスして流す第２のバイパス手段とを有して、制御手段はガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて第１のバイパス手段に流す抽出空気の流量を制御するとともに、予め規定された温度に応じて第２のバイパス手段に流す前記軸冷水の流量を制御するようにしてもよい。
【００１５】
なお、空気昇圧機からの昇圧空気を選択的に熱交換システムに流入させる循環手段を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明では、熱交換システムによって、空気昇圧機の入口における抽出空気と所定の流体との熱交換を行った後、抽出空気を空気昇圧機に与えており、この際、熱交換システムにおける熱交換量を制御して空気昇圧機の入口における抽出空気の温度を予め規定された温度に制御するようにしたので、ガス化炉に与える圧縮空気を生成する空気昇圧機に流入する空気の温度を予め規定された温度に容易に制御することができるという効果があり、空気昇圧機の運転を良好に行うことができる。
【００１７】
本発明では、抽出空気と所定の流体との熱交換を行って抽出空気を冷却する際に、バイパス手段に流す抽出空気の流量を制御して、空気昇圧機の入口における抽出空気の温度を予め規定された温度に制御するようにしたので、簡単に空気昇圧機に流入する空気の温度を予め規定された温度に容易に制御することができるという効果がある。
【００１８】
さらに、本発明では、所定の流体として種々の流体を用いて、抽出空気のバイパス量をガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて制御し、所定の流体のバイパス量を予め規定された温度に応じて制御するようにしたので、ガス化炉の負荷もしくは別の指標に応じて適切に空気昇圧機に流入する空気の温度を制御することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２０】
まず、図１を参照して、本発明によるガス化複合発電システムの概要について説明する。ガス化複合発電システムには、ガス化炉１１、ガス精製設備１２、ガスタービン１３、ガス化空気昇圧機（以下単に空気昇圧機と呼ぶ）１４、排ガスボイラー１５、及び蒸気タービン（図示せず）が備えられており、起動時は軽油を燃焼器１６に供給して燃焼を行い、ガスタービン１３を起動する。この際、圧縮機１７から空気を一部抽出して、配管経路１８を介して抽出空気を空気昇圧機１４に送って、さらに昇圧した後、配管経路１９を介してガス化炉１１に送る。なお、配管経路１８及び１９には後述するように、抽出空気の温度制御を行うための熱交換システム（図１には示さず）が配置されている。
【００２１】
ガス化炉１１には石炭（例えば微粉炭）が供給されて、ガス化炉１１においてガス化が行われる。ガス化炉１１で生成されたガスはガス精製設備１２で精製されて、混合ガスとしてガスタービン１３の燃焼器１６に供給されて、軽油と切換えて燃焼する。そして、ガスタービン１３によって発電機２０が駆動されて発電が行われる。
【００２２】
一方、ガスタービン１３から排出された燃焼ガスは、排ガスボイラー１５に送られて、排ガスボイラー１５で蒸気を発生させて、この蒸気を蒸気タービン（図示せず）に導く。そして、蒸気タービンによって別の発電機が駆動されて発電が行われる。蒸気タービンから排出された蒸気は復水器において復水される。
【００２３】
図２を参照して、図２は上述した熱交換システムをガスタービンとともに示す図であり、図２において、図１と同一の構成要素については同一の参照番号が付されている。図示のように、ガスタービン１３の圧縮機１７から抽出された空気は配管１８を介して熱交換システム３０に送られ、この熱交換システム３０は空気昇圧機１４の入口に連結され、空気昇圧機１４の出口は配管１９を介して再度熱交換システム３０に接続され、熱交換システム３０は配管１９を介してガス化炉１１に接続されている。
【００２４】
図２に示すように、配管１８にはガスタービン大気放風弁３１が備えられるとともに、流量弁３２が備えられている。また、ガス化炉１１に至る配管１９には放風弁３３が備えられており、ガスタービン大気放風弁３１及び放風弁３３は必要に応じて開かれる。
【００２５】
熱交換システム３０には、ガス化空気熱交換器４１、ガス化空気冷却器４２、及び昇圧機入口ガス化空気冷却器４３が備えられており、ガス化空気熱交換器４１、ガス化空気冷却器４２、及びガス化空気冷却器４３は順次縦列に接続されている。ガス化空気熱交換器４１には空気昇圧機１４で昇圧された空気（以下昇圧空気と呼ぶ）が流入するとともに、圧縮機１７で抽出された空気（以下抽出空気と呼ぶ）が流入して、抽出空気と昇圧空気との間で熱交換を行う（つまり、昇圧空気が抽出空気で加熱されることになり、抽出空気は冷却されることになる）。
【００２６】
ガス化空気熱交換器４１から流出した昇圧空気はガス化炉１１に与えられ、一方、ガス化空気熱交換器４１から流出した抽出空気はガス化空気冷却器４２に与えられる。ガス化空気冷却器４２には前述した復水が配管４４を介して与えられており、この復水によって抽出空気がさらに冷却されて、ガス化空気冷却器４３に与えられる。ガス化空気冷却器４３には、空気昇圧機１４の軸受けを冷却するための軸冷水が配管４５を介して与えられ、この軸冷水によって抽出空気がさらに冷却されて、空気昇圧機１４の入口に供給される。そして、空気昇圧機１４では抽出空気を昇圧して昇圧空気として、前述のガス化空気熱交換器４１に与える。
【００２７】
図２に示すように、熱交換システム３０には、ガス化空気熱交換器４１をバイパスして、配管１８同士を連結するバイパス管路５１が設けられるとももに、ガス化空気熱交換器４１をバイパスして、配管１９同士を連結するバイパス管路５２が設けられている。そして、バイパス管路５１及び５２にはそれぞれ流量制御弁５３及び５４が配設されている。これら流量制御弁５３及び５４はそれぞれ抽出空気及び昇圧空気をバイパスさせる際に用いられる。
【００２８】
さらに、熱交換システム３０には、ガス化空気冷却器４２をバイパスして、配管１８同士を連結する第１のバイパス管路５５が設けられるとももに、ガス化空気冷却器４２をバイパスして、配管４４同士を連結する第２のバイパス管路５６が設けられている。そして、バイパス管路５５及び５６にはそれぞれ流量制御弁５７及び５８が配設されている。
【００２９】
加えて、熱交換システム３０には、ガス化空気冷却器４３をバイパスして、配管１８同士を連結する第３のバイパス管路５９が設けられるとももに、ガス化空気冷却器４４をバイパスして、配管４５同士を連結する第４のバイパス管路６０が設けられている。そして、バイパス管路５９及び６０にはそれぞれ流量制御弁６１及び６２が配設されている。また、図示のように、ガス化空気冷却器４２の入口とガス化空気冷却器４３の出口とを結ぶ第５のバイパス管路６３が配設され、このバイパス管路６３には流量制御弁６４が設けられている。なお、ガス化空気熱交換器４１の出口と空気昇圧機１４の出口（つまり、配管１９）とは配管６５で連結され、この配管６５には流量制御弁６６が配置されている。
【００３０】
なお、上述のバイパス管路５１、５２、５５、５６、５９、６０、及び６３は後述するようにして、選択的に配置されることになる。つまり、バイパス管路５１、５２、５５、５６、５９、６０、及び６３を全て備える必要はない。
【００３１】
ところで、ガス化炉１１は予め定められた一定の圧力下で駆動（運転されており）、この結果、ガスタービン１３の負荷が低下すると、空気昇圧機１４の圧力比が不可避的に高くなってしまい、空気昇圧機１４は極めて厳しい運転状況下に置かれることになる。このような事態を防止するため、つまり、空気昇圧機１４に加わるサージを防止するため、流量制御弁６６を開いて、ガス化空気熱交換器４１の出口側（つまり、ガス化空気冷却器４２の入口側）に昇圧空気を流入させ、空気昇圧機１４に循環させて、空気昇圧機１４の圧力比を低下させる。
【００３２】
続いて、図２及び図３を参照して、空気昇圧機１４に流入する抽出空気の温度制御（空気昇圧機１４の入口温度制御）について説明する。まず、ここでは、バイパス管路５９及び流量制御弁６１のみが設けられている場合について説明する。温度センサー７１によって空気昇圧機１４の入口における抽出空気温度が計測されており、この検出温度はコントローラ７２に与えられる。コントローラ７２には空気昇圧機１４の入口における抽出空気の目標温度が設定されており、さらに、目標温度と検出温度との偏差に応じた流量制御弁６１の制御開度が設定されている。
【００３３】
コントローラ７２は抽出空気検出温度を受けると、目標温度との温度偏差（検出温度−目標温度）を求めて、この偏差に対応する流量制御弁６１の制御開度を得て、流量制御弁６１の開度をこの制御開度に制御する。つまり、温度偏差がプラスであれば、検出温度が目標温度よりも高いから、コントローラ７２では温度偏差の絶対値が大きくなるに連れて、流量制御弁６１の開度を小さくして、バイパス管路５９にバイパスさせる抽出空気流量を少なくして、ガス化空気冷却器４３に流す抽出空気流量を多くして、抽出空気を冷却することになる。
【００３４】
一方、温度偏差がマイナスであれば、検出温度が目標温度よりも低いから、コントローラ７２では温度偏差の絶対値が大きくなるに連れて、流量制御弁６１の開度を大きくして、バイパス管路５９にバイパスさせる抽出空気流量を多くする。そして、ガス化空気冷却器４３に流す抽出空気流量が少なくなって抽出空気の冷却率が低下することになる。
【００３５】
このようにして、バイパス管路５９及び流量制御弁６１のみを設けて、空気昇圧機１４の入口温度制御を行うようにすれば、制御対象である空気昇圧機１４の入口に近い位置で制御を行える結果、応答性が良好となる。
【００３６】
バイパス管路６３及び流量制御弁６４のみが設けられている場合の空気昇圧機１４の入口温度制御についても、前述したようにして行われることになるが、当然のことながら、温度偏差に対する流量制御弁６４の開度は流量制御弁６１の開度とは異なり、温度偏差と流量制御弁６４の開度との関係は予め実験的に求められる。
【００３７】
このようにして、バイパス管路６３及び流量制御弁６４のみを設けて、空気昇圧機１４の入口温度制御を行うと、バイパス管路６３の管路長が長いから、圧損が大きくなって、流量制御弁６４の口径を小さくできる。また、バイパス管路６３はガス化空気冷却器４２の入口側とガス化空気冷却器４３の出口側２を連結しているから、温度差が大きくなって、バイパス流量が少なくても空気昇圧機１４の入口における抽出空気温度を大きく変化させることができる。
【００３８】
続いて、バイパス管路５９及び流量制御弁６１とバイパス管路６０及び流量制御弁６２のみが設けられている際の温度制御について説明する。図４を参照して、ここでは、コントローラ７２は第１及び第２の制御部７２ａ及び７２ｂを備えて、例えば、第１の制御部７２ａは、ガス化炉１１の負荷（％）もしくは別の指標（ここで、別の指標とは、例えば、発電機出力である）に応じて流量制御弁６１の開度を制御（例えば、プログラム制御）し、第２の制御部７２ｂは前述した手法と同様にして、温度偏差に応じて流量制御弁６２の開度を制御する。ここでは、ガス化炉１１の負荷もしくは別の指標に応じて流量制御弁６１の開度を制御して、応答性よく、ガス化炉１１の負荷変動に起因する空気昇圧機１４の入口空気温度を調節し、さらに、温度偏差に応じて流量制御弁６２の開度を制御し、軸冷水のバイパス流量を調整して、温度偏差に応じて入口空気温度の制御を行うことになる。
【００３９】
さらに、バイパス管路５９及び流量制御弁６１とバイパス管路５６及び流量制御弁５８のみが設けられている際の温度制御について説明する。ここでは、図４で説明したように、第１の制御部７２ａは、ガス化炉１１の負荷（％）もしくは別の指標に応じて流量制御弁６１の開度を制御し、第２の制御部７２ｂは、温度偏差に応じて流量制御弁５８の開度を制御する。ここでは、ガス化炉１１の負荷もしくは別の指標に応じて流量制御弁６１の開度を制御して、応答性よく、ガス化炉１１の負荷変動に起因する空気昇圧機１４の入口空気温度を調節し、さらに、温度偏差に応じて流量制御弁５８の開度を制御し、復水のバイパス流量を調整して、温度偏差に応じて入口空気温度の制御を行うことになる。
【００４０】
バイパス管路６３及び流量制御弁６４とバイパス管路６０及び流量制御弁６２のみが設けられている際には、図４で説明したように、第１の制御部７２ａは、ガス化炉１１の負荷（％）もしくは別の指標に応じて流量制御弁６４の開度を制御し、第２の制御部７２ｂは、温度偏差に応じて流量制御弁６２の開度を制御する。ここでは、ガス化炉１１の負荷もしくは別の指標に応じて流量制御弁６１の開度を制御して、バイパス流量が少なくても空気昇圧機１４の入口における抽出空気温度を大きく変化させて、ガス化炉１１の負荷変動に起因する空気昇圧機１４の入口空気温度を調節して、さらに、温度偏差に応じて流量制御弁６２の開度を制御し、軸冷水のバイパス流量を調整して、温度偏差に応じて入口空気温度の制御を行うことになる。
【００４１】
同様にして、バイパス管路６３及び流量制御弁６４とバイパス管路５６及び流量制御弁５８のみが設けられている際には、第１の制御部７２ａは、ガス化炉１１の負荷（％）もしくは別の指標に応じて流量制御弁６４の開度を制御し、第２の制御部７２ｂは、温度偏差に応じて流量制御弁５８の開度を制御する。ここでは、ガス化炉１１の負荷もしくは別の指標に応じて流量制御弁６１の開度を制御して、バイパス流量が少なくても空気昇圧機１４の入口における抽出空気温度を大きく変化させて、ガス化炉１１の負荷変動に起因する空気昇圧機１４の入口空気温度を調節して、さらに、温度偏差に応じて流量制御弁５８の開度を制御し、復水のバイパス流量を調整して、温度偏差に応じて入口空気温度の制御を行うことになる。
【００４２】
なお、バイパス管路５５及び流量制御弁５７とバイパス管路６０及び流量制御弁６２のみを設けるようにてもよい。この際には、第１の制御部７２ａで、ガス化炉１１の負荷（％）もしくは別の指標に応じて流量制御弁５５の開度を制御し、第２の制御部７２ｂで、温度偏差に応じて流量制御弁６２の開度を制御する。ここでは、ガス化炉１１の負荷もしくは別の指標に応じて流量制御弁５５の開度を制御してガス化炉１１の負荷変動に起因する空気昇圧機１４の入口空気温度を調節し、さらに、温度偏差に応じて流量制御弁５８の開度を制御し、軸冷水のバイパス流量を調整して、定常的偏差による入口空気温度変動を制御することになる。また、ガス化炉１１の負荷に代えて、別の指標として、例えば、発電機出力を用いると、発電機出力に基づいて先行的に制御（動作）を行うことができ、応答性（制御性）を良好にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
熱交換システムによって、空気昇圧機の入口における抽出空気と所定の流体との熱交換を行った後、抽出空気を空気昇圧機に与えており、この際、熱交換システムにおける熱交換量を制御して空気昇圧機の入口における抽出空気の温度を予め規定された温度に制御するようにしたので、ガス化炉に与える圧縮空気を生成する空気昇圧機に流入する空気の温度を予め規定された温度に容易に制御可能で、その結果、ガス化複合発電システムの温度制御に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるガス化複合発電システムの一例を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すガス化複合発電システムで用いられる熱交換システムの一例を示す図である。
【図３】図２に示す熱交換システムで用いられる制御系の一例を示す図である。
【図４】図２に示す熱交換システムで用いられる制御系の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１    ガス化炉
１２    ガス精製設備
１３    ガスタービン
１４    ガス化空気昇圧機
１５    排ガスボイラー
１６    燃焼器
１７    圧縮機
１８，１９    配管経路
２０    発電機
３０    熱交換システム
４１    ガス化空気熱交換器
４２    ガス化空気冷却器
４３    昇圧機入口ガス化空気冷却器
５１，５２，５５，５６，５９，６０    バイパス管路
５３，５４，５７，５８，６１，６２，６４    流量制御弁
【図１】
2005207353.tif 000003
【図２】
2005207353.tif 000004
【図３】
2005207353.tif 000005
【図４】
2005207353.tif 000006