(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントにおいて、
前記ガスタービンの出力が低下した際に、予め定めた運用限界領域内で前記蒸気タービンの出力を低下させうる制御装置を有することを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置は、前記ガスタービンの出力が低下した際に、予め定められた運用モードにより前記蒸気タービンの出力を低下させる蒸気タービン出力低減線を有することを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項３】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントにおいて、
ガスタービン出力が入力され、該入力されたガスタービン出力値に対応するよう予め定められた蒸気タービン出力値を出力するよう制御される第１の制御部と、ガスタービンの不適合が生じた場合、予め定めた運用限界領域内で、ガスタービンの不適合により低下するガスタービン出力に対応して予め定められた蒸気タービン出力値を出力するよう制御する第２の制御部とを備えた蒸気タービンの出力制御装置を有することを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項４】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントにおいて、
ガスタービンの出力値に対応する蒸気タービンの出力値を得る第１の蒸気タービン出力制御線を備え、
少なくともガスタービンの燃料の圧力低下，ガスタービン排ガス温度上昇，ガスタービン燃焼器の異常、のいずれかのガスタービンの不適合を示す検出信号により低下させるガスタービン出力値に対応して、変更させる蒸気タービンの出力値を得る第２の蒸気タービン出力制御線とを有し、
ガスタービンの出力信号が入力されると共に、
通常運転時は、前記第１の蒸気タービン出力制御線に基づいて前記入力されたガスタービン出力値に対応する蒸気タービン出力値を基に制御し、前記のガスタービンの不適合時は前記第２の制御線に基づいて前記入力されたガスタービン出力値に対応する蒸気タービン出力値を基に制御する制御装置を有することを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項５】
請求項４の排気再燃プラントにおいて、
前記第１の蒸気タービン出力制御線と第２の蒸気タービン制御線とは、所定のガスタービン出力における第１の蒸気タービン出力制御線に基づく蒸気タービン出力より、同ガスタービン出力における第２の蒸気タービン出力制御線に基づく蒸気タービン出力の方が高い値となる領域を有することを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項６】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントにおいて、
前記蒸気タービンの出力を制御する制御装置は、
ガスタービンの出力が入力され、該入力されたガスタービン出力に対応し、蒸気タービンの高出力における不安定領域より低い、蒸気タービンの第１の出力を算出する蒸気タービン出力上限設定器と、
ガスタービンの出力が入力され、該入力されたガスタービン出力に対応し、蒸気タービンの提出力における不安定領域より高い、蒸気タービンの第２の出力を算出する蒸気タービン出力下限設定器と、
前記蒸気タービン出力下限設定器で算出された蒸気タービンの第２の出力と蒸気タービンの出力が入力され、高値が選択される高値優先器と、
前記蒸気タービン出力上限設定器で算出された蒸気タービンの第１の出力と前記高値優先器で選択された選択値とが入力され、低値が選択される低値優先器とを有し、
前記低値優先器で選択された信号を基に蒸気タービン出力を制御する信号が出されることを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項７】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントにおいて、
前記蒸気タービンの出力を制御する制御装置は、
ガスタービンの出力が入力され、該入力されたガスタービン出力に対応する蒸気タービンの出力の上限を算出する蒸気タービン出力上限設定器と、
ガスタービンの出力が入力され、該入力されたガスタービン出力に対応する蒸気タービンの出力の下限を算出する蒸気タービン出力下限設定器と、
前記蒸気タービン出力下限設定器で算出された蒸気タービンの出力の下限値と蒸気タービンの出力が入力され、高値が選択される高値優先器と、
前記蒸気タービン出力上限設定器で算出された蒸気タービンの出力の上限値と前記高値優先器で選択された選択値とが入力され、低値が選択される低値優先器とを有し、
前記低値優先器で選択された信号を基に蒸気タービン出力を制御する信号が出されることを特徴とする排気再燃プラント。
【請求項８】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントの出力低減方法において、
前記ガスタービンの出力が急激に低下した際に、前記ガスタービンと前記蒸気タービンとが運転可能である予め定めた運用限界領域内で、予め定められた運転モードに基づいて、前記蒸気タービンの出力を低下させることを特徴とする排気再燃プラントの出力低減方法。
【請求項９】
空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動する蒸気タービンとを有する排気再燃プラントの制御方法において、
ガスタービン出力に対応する蒸気タービンの出力の上限を算出する蒸気タービン出力上限設定行程と、
ガスタービン出力に対応する蒸気タービンの出力の下限を算出する蒸気タービン出力下限設定行程、
前記蒸気タービン出力下限設定行程で算出された蒸気タービンの出力の下限値と蒸気タービンの出力とを比較して高値を選択する高値優先行程と、
前記蒸気タービン出力上限設定行程で算出された蒸気タービンの出力の上限値と前記高値優先行程で選択された選択値とを比較して低値を選択する低値優先行程とを有し、
前記低値優先行程で選択された信号を基に蒸気タービン出力を制御することを特徴とする排気再燃プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン（以下「ＧＴ」と略す）からの排気ガスをボイラの燃焼空気として利用する排気再燃型コンバインドサイクル発電プラント（以下「排気再燃プラント」と略す）に係り、特に、ＧＴに不適合が発生しその出力を低下させる場合、有効に蒸気タービン（以下「ＳＴ」と略す）の出力を低下させうる排気再燃プラントに関する。
【従来の技術】
ボイラ及びＳＴにて構成される従来の汽力発電プラントは、ボイラの燃焼空気として、大気を電動機駆動の押込ファンまたは誘引ファンにて供給している。つまり、空気量の急激な減少事象はこれらのファンの停止のみであった。ファンが１台のみの場合には、ファンの停止にて供給空気がストップするためプラントを停止することとなる。一方、ファンが複数台設置されている場合には、１台のファンが停止すると、減少した空気量に見合った出力までＳＴ出力を低減させる必要があった。
これはもっぱら空気量の減少により燃焼空気（酸素）が不足するためであり、ボイラの燃料量を供給酸素量に見合った量まで減少させるものであった。
従って、ファンの停止台数によって低減すべきＳＴ出力は、予め段階的に決定されており、単純な組み合わせとなっていた。
一方、複合発電プラントの制御方法としては、特開平3−70805号公報には、負荷遮断時にＳＴ出力をガバナを絞り込み制御することが記載されている。
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、ボイラ及びＳＴにて構成される従来の汽力発電プラントや、
ＧＴからの排気ガスより熱回収し排熱回収ボイラにて蒸気を発生する複合発電プラントに関するものであり、ＧＴからの排気ガスをボイラの燃焼空気として利用する、いわゆる排気再燃プラントに関するものではない。
排気再燃プラントは、ボイラの燃焼空気として、燃焼器にて圧縮空気を燃料と共に燃焼させた排気ガスを使用しており、燃焼空気量の急激な減少事象は、圧縮機，燃焼器或いはＧＴ等の不適合によるＧＴ出力の急激な低下が考えられる。
ＧＴ等の不適合は、燃料圧力の低下，排気ガス温度の上昇，燃焼器の失火等が考えられ、ＧＴ出力の低下の変化率及び変化幅は多岐に渡っている。
従って、ＧＴのいかなる不適合においても、従来の汽力発電プラントのようにＳＴ出力を予め決めた一定出力まで一定に低下させる方法では、ＳＴとＧＴとの出力アンバランス領域に突入してしまうという問題点があった。
以上の問題点を避けるために、本発明は、ＧＴ出力の急激な低下時にも、ＳＴとＧＴとの出力アンバランス領域に突入することなく、ＳＴ出力を低減する排気再燃プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明の排気再燃プラントは、空気を吸い込み圧縮する圧縮機と、圧縮空気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって駆動するＧＴと、前記ＧＴからの排気ガスと燃料と燃焼させ蒸気を発生するボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動するＳＴとを有する。そして、前記ＧＴの出力が低下した際に、予め定めた運用限界領域内で前記ＳＴの出力を低下させうる制御装置を有することを特徴とする。
また、前記制御装置は、前記ＧＴの出力が低下した際に、予め定められた運転モードにより前記ＳＴの出力を低下させるＳＴ出力低減線を有することを特徴とする。
また、前記制御装置は、ＧＴの出力値に対応するＳＴの出力値を得る第１の
ＳＴ出力制御線を備え、少なくともＧＴの燃料の圧力低下，ＧＴ排ガス温度上昇，ＧＴ燃焼器の異常、のいずれかのＧＴの不適合を示す検出信号により低下させるＧＴ出力値に対応して、変更させるＳＴの出力値を得る第２のＳＴ出力制御線とを有し、ＧＴの出力信号が入力されると共に、通常運転時は、前記第１のＳＴ出力制御線に基づいて前記入力されたＧＴ出力値に対応するＳＴ出力値を基に制御し、前記のＧＴの不適合時は前記第２の制御線に基づいて前記入力されたＧＴ出力値に対応するＳＴ出力値を基に制御することを特徴とする。
また、前記ＳＴの出力を制御する制御装置は、
ＧＴの出力が入力され、該入力されたＧＴ出力に対応し、ＳＴの高出力における不安定領域より低い、ＳＴの第１の出力を算出するＳＴ出力上限設定器と、
ＧＴの出力が入力され、該入力されたＧＴ出力に対応し、ＳＴの提出力における不安定領域より高い、ＳＴの第２の出力を算出するＳＴ出力下限設定器と、前記ＳＴ出力下限設定器で算出されたＳＴの第２の出力とＳＴの出力が入力され、高値が選択される高値優先器と、前記ＳＴ出力上限設定器で算出されたＳＴの第１の出力と前記高値優先器で選択された選択値とが入力され、低値が選択される低値優先器とを有し、
前記低値優先器で選択された信号を基にＳＴ出力を制御する信号が出されることを特徴とする。
更に、本発明は、排気再燃プラントの出力低減方法に係り、前記ＧＴの出力が急激に低下した際に、前記ＧＴと前記ＳＴとが運転可能である予め定めた運用限界領域内で、予め定められた運転モードに基づいて、前記ＳＴの出力を低下させることを特徴とする。
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１を用いて説明する。
図１に示した排気再燃プラントは、空気を吸い込み圧縮する圧縮機１ａと、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼し燃焼ガスを生成する燃焼器１ｂと、燃焼器１ｂで生成された燃焼ガスによって駆動するＧＴ１ｃとを有する。そしてＧＴ１ｃの駆動に伴い、ＧＴ１ｃと連結している発電機５が駆動し電気出力を得る。
一方、ＧＴ１ｃから排出された排気ガスを燃焼空気としてボイラ２に供給し、燃料と混合して燃焼させる。ボイラ２で排気を発生させ、この発生蒸気を用いてＳＴ３を駆動する。そしてＳＴ３の駆動に伴い、ＳＴ３と連結している発電機６が駆動し電気出力を得る。
ＳＴ３から排出された蒸気は、復水器１２にて凝縮され復水（給水）となり、再度、ボイラ２に供給される。ボイラ２から排出された排気ガスは、ガス給水加熱器４にて、復水と熱交換され大気中に放出される。なお、この際、脱硝，脱硫等の処理が施されることが好ましい。
又、排気再燃プラントでは、ＧＴとＧＴ排ガスが供給されるボイラとに各々燃料が供給され、燃料供給量が各々制御できる。このため、ＧＴによる出力とボイラによる出力とを各々別々にコントロールすることができる。
この様なプラントのＳＴとＧＴとの出力バランスを図２に示す。図２は横軸にＧＴ出力を、縦軸にＳＴ出力を示す。図２中の一転鎖線は通常の運用の場合におけるＧＴとＳＴと挙動を示す通常運転線である。従って、ＳＴとＧＴとが正常な場合にはこの線上で運転される。つまり、ＧＴ出力が小の段階で、ＳＴ出力をほぼ５０％まで上昇させ、その後ＳＴ出力をほぼ一定に保った状態でＧＴ出力をほぼ８０％程度まで上昇させる。その後ＳＴとＧＴとの協調を図りつつ共にその出力を上昇させる。ＧＴ出力が１００％になった段階で、ＳＴ出力を１００％まで上昇させる。
図２中上部の斜線部は、上部アンバランス域を示す。これはＧＴ出力小，ＳＴ出力大のケースである。ＳＴ出力が１００％付近でＧＴが低出力から高出力までの広い領域に存在する。また、ＧＴが０％付近ではＳＴ出力が約８０％以上になる領域で起こり、ＧＴの出力が高くなるに従い、同領域が起こる下限のＳＴ出力も１００％に至るまで徐々に上昇する。
このアンバランス域の一例としては、ＧＴ出力の低下に伴ってＧＴの排気ガス量が低下し、ボイラ２によって燃焼空気量低下＝燃焼酸素量不足となる領域がある。燃焼酸素量不足が発生するとボイラ失火に到る可能性があるため、ＳＴ出力を低減しボイラ２に供給される燃料を絞る必要がある。
図２中右下部の網掛部は、下部アンバランス域を示す。これはＧＴ出力大，ＳＴ出力小のケースである。
ＧＴ出力１００％付近でＳＴ出力が５０％〜６０％以下の場合に起こる。ＧＴの出力が低いとＳＴの同領域の上限の出力も下がり、ＧＴの出力８０％位ではＳＴの出力は０％近傍まで低下する。
このアンバランス域の一例としては、ＳＴ出力の低下に伴って、ガス給水加熱器４の通過給水流量が低下し、ガス給水加熱器４の内部やボイラ２内の節炭器等でスチーミング（水が蒸気化する）が発生する領域がある。
ＧＴに何らかの不適合が生じ、ＧＴ出力が急激に低下した場合に、ＳＴ出力をそのまま放置しておくと、上部アンバランス領域に突入する可能性がある。
ＳＴの出力は、一般に、コンバインドプラントでは、ＧＴの出力と対応している。しかし排気再燃プラントでは、前記のようにＧＴだけでなくボイラにおいても燃料供給量を調整できるので、対応しない運転ができる。このため、両者のアンバランスを考慮して運転することが大切である。
ＧＴの不適合としては、燃料圧力の低下，排気ガス温度の上昇，燃焼器の失火等の燃焼異常が考えられ、ＧＴ出力の低下の変化率及び変化幅は多岐に渡っている。
ＧＴの不適合により、ＧＴ出力を所定値まで低減させる場合、ＧＴの不適合の原因に対応して各々必要な出力まで低減することになる。
例えば、拡散燃焼を行う第１段燃焼部は予混合燃焼を行う第２段燃焼部とを備えた２段燃焼器を備えたＧＴの場合、２段燃焼部に失火等の異常が生じた際に第１段燃焼部のみの運転に移行することがある。この場合、ＧＴ出力は１００％から５０％まで低下することがある。予混合燃焼部がコントロールできる複数の燃料系統からなる場合は、異常が生じた燃料系統分を低下させればすむことがある。予混合燃焼部の燃料系統が４つある場合のうち、一の系統の燃焼異常が生じた際は、１００％から一の燃料系統が担う出力分だけ低下することになる。尚、燃焼器の異常等ＧＴの不適合によるＧＴ出力低下は、数％〜１０数％／秒の出力変化率で急激に制御する場合がある。
このため、ＧＴの出力のうち通常の出力低下等は、例えば後述する図２に記載の通常運用線に従ってＧＴ出力に対応するようにＳＴ出力を制御することができる。前記のようにＧＴの不適合に基づく異常を示す信号等を検知した場合、に通常運用線とは異なる以下に詳述する制御を行うことが好ましい。
このように排気再燃プラントにおいては、ＧＴ出力が急激に低下する原因としていろいろなケースが考えられる。いかなるＧＴの不適合においても安全にＳＴ出力を低下させるためには、従来の汽力発電プラントのようにＳＴ出力を予め決めた一定出力まで一定に低下させる方法では、ＳＴとＧＴとの出力アンバランス領域に突入してしまう可能性がある。
そこで、前記上部アンバランス域と前記下部アンバランス域とを避けて図２中の破線部分間のように運転限界領域を設定し、いかなる運転状態でもこの領域の中でのみ運転を許容する運転方法が取ることが基本であり、ＧＴ出力の低下時にはＳＴ出力を前記運転限界領域内で低減することとした。
この領域内で運転を行うためには、この実施例では、図１に示すように発電機５及び発電機６からの信号を制御装置１１に入力する。制御装置１１では、予め定められた運用限界領域を用い、この入力信号に基づいて、ＳＴ出力を低下させる。具体的には、ボイラ２に供給される燃料量を制御する弁１０を絞り、燃料量を低減する。または、図１には図示していないが、ＳＴに供給される蒸気量を低減しても良い。
また、制御装置１１は、ＧＴの出力が低下した際に、予め定められた運転モードによりＳＴの出力を低下させるＳＴ出力低減線を設定することができる。
前記出力低減線は、上部アンバランス域より低く、下部アンバランス域より高い運転限界領域内に設定され、ＧＴ出力に対するＳＴの目標出力を設定するために用いることができる。
例えば、図２中の２点鎖線１００に示したＳＴ出力ランバック線１００，101のように、予め定められた運転限界領域内に、ＧＴ出力１００％，ＳＴ出力100％のポイントからＧＴ出力２０％，ＳＴ出力５０％のポイントまで直線的に減少するようなＳＴ出力低減線を形成しても良い。これにより、制御装置１１内の制御回路を単純にすることができる。
ランバック線１００，１０１のように、ＧＴ及びＳＴの出力が１００％の状態から出力低下する場合のランバック線以外に、ＧＴの出力が１００％でない場合の各出力に応じたランバック線を各々設定することが好ましい。ＧＴ部分出力状態においてＧＴの不適合による出力低下時に、出力低下前のＧＴ出力の状態に適合したＳＴの出力低下ができる。
ＳＴ出力ランバック線を設定し、この線上でＳＴ出力を低下させ、任意のＧＴ出力に対して取り得るＳＴ出力を１点のみとするものであり、ＳＴ出力指令を
ＧＴ出力の関数として設定可能である。
更に、図２中の２点鎖線１０１に示したＳＴ出力ランバック線を、予め定められた運転限界領域内であって、前記運用限界領域の上限に設定することにより、ＧＴ出力低下時のＳＴ出力低下量を最小とすることができる。前記運用限界領域の上限とは、同一のＧＴ出力に対してＳＴ出力が最大の点であり、この線に沿ってＳＴ出力を低下させる場合、プラント全体として最大の出力を確保することができる。
前記ランバック線１００，１０１を用いる場合、ＳＴが１００％出力でない部分出力状態で、ＧＴ不適合等によるＧＴの出力低下が起こった場合、低下するＧＴ出力に対応するＳＴの目標出力が、ＧＴ出力の低下に対応して低下させる前のＳＴ出力より高い場合は、ＧＴ出力低下が生じても、ＳＴの出力はそのまま維持させるよう制御するようにしてもよい。
これにより、ＧＴ出力低下に対応して、ＳＴ出力だけを上げるような状態を抑制し、ＧＴとＳＴとの制御を容易にすることができる。
また、通常運用線と前記ランバック線とは、所定のＧＴ出力における通常運用線に基づくＳＴ出力より、同ＧＴ出力における前記ランバック線に基づくＳＴ出力の方が高い値となる領域を有するように設定することが好ましい。
ＧＴ不適合等に基づくＧＴ出力低下に対応してＳＴ出力を低下させる際、前記運用限界領域内で、ＳＴ出力を通常運用線におけるＳＴ出力より高くすることができるので、プラント全体としての出力低下を少なく抑えることができる。
更に、本発明の排気再燃プラントの出力低減方法は、前記ＧＴの出力が急激に低下した際に、前記ＧＴと前記ＳＴとが運転可能である予め定めた運用限界領域内で、予め定められた運転モードに基づいて、前記ＳＴの出力を低下させる。
図３に制御回路の一実施例を示す。図２の通常運用線に基づきＳＴ等の出力を制御する制御回路は省略する。ＧＴランバックが発生するとＧＴ発電機５の出力が低下する。この出力によりＳＴランバック目標出力を、予め定めたＳＴ出力ランバック線より設定する。その出力に到達するまでＳＴ出力を低減する指示を出し、ＳＴ出力を低下させる。尚、ＳＴ出力ランバック線は、ＳＴとＧＴとの出力アンバランス領域外に設定されているはずであるが、何らかの異常によりＳＴ出力が低下し過ぎた場合の保護として、念のためＳＴとＧＴとの出力アンバランス領域に入っていないことを出力低減の条件としている。
具体的には、例えば以下のように運転される。
ＧＴの実出力が前記のような不適合により低下した場合、ＧＴ実出力がＳＴ−ＧＴ出力アンバランス領域判断器に入力され、例えば、図２で示したアンバランス域に入っていない場合は、信号がＡＮＤ部に送られる。
一方ＧＴ実出力がＳＴランバック目標出力設定器に入力され、例えば図２で示したＳＴ出力ランバック線に基づきＧＴ実出力に対応するＳＴ出力が算出され、算出された信号（Ａ）が比較器に入力される。比較器には、前記算出された信号（Ａ）と入力されたＳＴ実出力信号（Ｂ）が入力され、Ａ＜Ｂの場合に、前記算出された信号（Ａ）がＡＮＤ部に送られる。
ＡＮＤ部では、前記アンバランス領域に入っていない場合に出される信号、前記算出された信号（Ａ）及びＧＴのランバックが発生したことを示す信号が入った場合は、ＳＴ出力減少させるべくＳＴの目標出力として、前記算出された信号（Ａ）を出力する。
前記ランバックが発生したことを示す信号は、例えば、前記ＧＴの不適合を示すことを示す信号を用いることができる。
前記運用限界領域の設定に使用するＧＴ及びＳＴの出力としては、各々、出力指令もしくは実出力の両者を選択して使用可能である。
出力指令を使用すれば制御回路の外部から実出力を取り込む必要がなくなり回路の構成が単純となる。また、実出力を使用すれば前記運用限界領域を確実に設定可能である。従って、構成機器の特性により使い分けをする事となる。
本実施例では、いかなる不適合の場合でも、大幅にＳＴ出力を低下させることなく有効である。特に、排気再燃プラントにおいては、排気再燃プラントに特有のＧＴ出力大及びＳＴ出力小の領域にも運転制限域があるが、本実施例では、この領域に突入する可能性がなく、また大幅な出力損失を招くこともない。
本実施例によると、ＧＴ出力の低下に対するＳＴ出力の運用限界領域を設定し、その領域内のみに運用を制限することにより、ＧＴ出力の急激な低下時にもアンバランス領域への突入を避けることが可能となる。この場合、運用限界領域は当然アンバランス領域を避けて設定される。
運用限界領域内の任意の線をＳＴ出力ランバック線として、この線上のみで
ＳＴ出力を低下させることにより、具体的な制御回路構成を単純にすることが可能となる。即ち、任意のＧＴ出力に対して取り得るＳＴ出力を１点のみとすることにより、ＳＴ出力の指令をＧＴ出力の関数として設定可能であるためである。更に、ＳＴ出力ランバック線を運用限界領域の上限に設定することにより、ＧＴ出力の低下時におけるＳＴ出力の低下量を最小とすることができる。運用限界領域の上限とは、同一のＧＴ出力に対してＳＴ出力が最大の点であり、この線に沿ってＳＴ出力を低下させることにより、最大のＳＴ出力を確保可能となる。運用限界領域の設定に使用するＧＴ出力及びＳＴ出力としては、各々、出力指令もしくは実出力の両者を選択して使用可能である。出力指令を使用すれば制御回路の構成が単純となり、実出力を使用すれば運用限界領域を確実に設定可能である。
また、図４に制御回路の他の一実施例を示す。
ＧＴ出力が入力されると、ＳＴ出力上限設定値では入力されたＧＴ出力に対するＳＴ出力上限設定値を算出される。また、それと共に、蒸気タービン加減出力設定器では入力されたＧＴ出力に対するＳＴ出力加減設定値を算出される。
ここでは、前記出力上限設定器において、前記ＳＴ出力上限設定値は前記上部アンバランス域に係らないように考慮してＧＴ出力に対する関数で示されている。ここで、ＧＴ出力に対応した上限のＳＴ目標出力が設定される。
また、前記出力下限設定器でも同様に下部アンバランス域に係らないように考慮して前記設定値はＧＴ出力に対する関数で示されている。ここで、ＧＴ出力に対応した下限のＳＴ目標出力が設定される。
前記出力上限設定器からの上限設定信号は、変化率制限器（ＲＬ）に入る。負荷の変化率制限は例えば、１或いは数％／分等のように設定される。ここで、
ＧＴのランバックを示す信号が入力されると変化率制限が解除される。そして低値優先器に入力される。
前記ランバック発生を示す信号は、前記のＧＴの不適合を示す信号の何れかを用いることができる。
一方、前記出力下限設定器からの下限設定信号は、高値優先器に入力される。尚、図のように、下限設定器からの下限設定信号は、変化率制限器（ＲＬ）を経て高値優先器に入力されるようにしてもよい。その変化率制限器では例えば、前記のような所定の変化率制限が加えられる。高値優先器にはＳＴ出力設定信号が入力される。これは、例えば、現実のＳＴの出力設定信号である。そして、高値優先器では、入力された信号のうち、高値の信号が前記低値優先器に入力される。
低値優先器では、変化率制限器からの信号と高値優先器からの信号との低い値をＳＴ出力要求信号として出力する。
これにより、ＧＴの不適応が生じた場合等により、ＧＴ出力が急激に減少した際であっても、ＳＴ出力を運用限界領域内で低下させることができ、ＧＴとＳＴとのアンバランスを抑制することができる。更に、ＧＴ出力が急激に低下した場合であっても、ＳＴ出力を運用限界領域内で高出力に維持できる。
具体的には、例えば、２段燃焼器を備えたＧＴにおいて、燃焼器の第２段燃焼部の一部が失火したことにより第１段燃焼部のみの運転までランバックし、ＧＴ出力が１００％から５０％にまで急激に低下した場合、通常運転中にはＳＴ出力上限設定された信号にかかっている変化率制限を前述のように解除してＳＴ出力をアンバランス域に突入しないようにしつつ、高ＳＴ出力を維持できることになる。
また、前記高値優先器に入る前記ＳＴの出力設定信号は、通常ＳＴ出力設定器から出力される信号であるようにしてもよい。
通常ＳＴ出力設定器は、前記図２に示した通常運用線に基づき、入力されるＧＴ出力信号に対応するＳＴ出力が出力される。
通常運転時では、一般に、当該通常ＳＴ出力設定器から出力される信号が前記高値優先器及び前記低値優先器で選択されてＳＴ出力要求信号になる。
ＧＴ不適合の場合に高値優先器或いは低値優先器で前記ＳＴ出力設定信号でない他の信号が選択されて、ＳＴ出力要求信号となる。
尚、システムをより簡素化するためには、前記の上部アンバランス領域或いは下部アンバランス領域に入らないよう制限する制限のうち、実運転で特に必要となる何れか一方の制限だけを採用した制御装置にすることもできる。
これにより、いかなる不適合の場合でも、大幅にＳＴ出力を低下させることなく有効である。特に、排気再燃プラントにおいては、排気再燃プラントに特有のＧＴ出力大及びＳＴ出力小の領域にも運転制限域があるが、本実施例では、この領域に突入する可能性がなく、また大幅な出力損失を招くこともない。
特に、本実施例は、排気再燃プラントに関するものであり、こうしたプラントは、ＧＴからの排気ガスをボイラにて燃焼させない、いわゆる排気再燃プラントとは、運用限界領域の考え方が異なる。また、本実施例は、ＧＴの急激な出力低下時に予め定められた運用限界領域内でＳＴ出力を低下させるものであり、通常運転中に何らかの不測の事態によりＧＴ出力が急激に低下した場合を対象にしており、ＧＴ及びＳＴの目標出力も予め定められた運用限界領域内で設定している。つまり、本実施例は、ＳＴの安定運転のためＳＴそれ自体にアクセスし、ＳＴの出力それ自体を低下させる。
【発明の効果】
ＧＴ出力の低下に対してＳＴ出力を運用限界領域内で低下するように設定し、ＧＴ出力の急激な低下時にもその領域内でＳＴ出力を低下させることにより、アンバランス領域への突入を避けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気再燃プラントの系統構成を示す図。
【図２】排気再燃プラントのＳＴ出力とＧＴ出力とのバランスを示すと共に一実施例としての運転限界領域を示した図。
【図３】本実施例における制御回路を示した図。
【図４】本実施例における制御回路を示した図。
【符号の説明】
１ｃ…ガスタービン、２…ボイラ、３…蒸気タービン、４…ガス給水加熱器、１１…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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