煤气复合发电系统及其运转控制方法

专利名称：煤气复合发电系统及其运转控制方法
技术领域：
本发明涉及一种煤气复合发电系统及其运转控制方法。
背景技术：
目前，公知有一种将燃气轮机设备和蒸汽轮机设备组合在一起的煤气复
合发电系统(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle )(例如参照专利 文献1 )。
专利文献l:日本特开2002- 129910号公冲艮
作为这样的IGCC所存在的问题，可列举如下述说明这样的在负载变化 时的燃气轮机的输出变化。
通常，蒸汽轮机的响应速度比燃气轮机慢。因此，如图14所示，在负载 变化过程中，为了利用燃气轮机来补偿蒸汽轮机的响应延迟部分，而造成燃 气轮机输出指令超程(图14的A)。在该超程时，由于需要将许多的燃料气 体提供给燃气轮机，所以如图14的f所示，就需要燃气轮机压缩机抽气量比 一般情况下多，同时还要增加投放到气化炉的煤粉等的投放量(图14的B )。
若增加燃气轮机的压缩机抽气量，则形成气化炉的压力难以上升的状态。 由此，在气化炉内，为了保持规定的压力，而必须投放更多的空气，势必减 少向燃气轮机的空气供给量。
若减少向燃气轮机的空气供气量，则势必使燃气轮机的温度上升，而转 移到调温控制模式。在该调温控制中，由于为了将入口温度设为恒定而输出 被抑制(图14的C),因而使得从气化炉流出的燃料气体量减少，伴随与此， 势必增加气化炉的压力(图14的D)。
由此，在气化炉内，为了使增加了的压力恢复到原来状态而进行使投放 到气化炉的空气减少的控制(图14的E),其结果是，造成气化炉的压力降 低(图14的F)。
而且，伴随着气化炉的压力降低，燃气轮机的温度逐渐下降，若脱离调 温控制，则根据需求负载而增加燃气轮机的输出(图14的G)。
4通过反复进行上述过程，使燃气轮机的输出反复变化，最终收束于适应 燃气输出指令的输出值。
另外，由于产生如上述的那种气化炉中的压力变化等，使得从气化炉输 出的燃料气体的卡路里(力口卩)也发生变化，而有可能发生卡路里异常。 若发生这样的卡路里异常，则势必再次增加燃气轮机的负载变化幅度，而存 在直至输出稳定又需要时间的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种煤气复合发 电系统及其运转控制方法，其可调整机械设备整体的压力、溫度的平衡，在 负载变化时可以尽快使燃气轮机的输出稳定。
为了解决上述课题，本发明采用了以下的手段。
本发明第 一方面提供一种煤气复合发电系统的运转控制方法，其在燃气 轮机的负载变化时，在检测到燃料气体的卡路里异常的情况下，使所述燃气 轮机的负载指令值为零或者使其降低，且根据该负载指令值生成所述燃气轮 机的发电输出指令。
由此，在燃气轮机的负载变化时，在检测到燃料气体的卡路里异常的情 况下，由于使燃气轮机的负载变化指令值为零或者使其降低，因而可以使向 燃气轮机的燃烧器的燃料投放量恒定或者降低。由此，由于使得从气化炉输 出的燃料气体的流量稳定，因而可以使气化炉的运转朝向稳定的方向。其结 果是，可以使气化炉的运转尽快稳定，进而可以使燃料气体的卡路里尽快恢 复正常。
在所述的煤气复合发电系统的运转控制方法中，在降低所述负载变化指
化指令值的降低幅度。
通过以这种方式进行，可以使燃气轮机的输出得到一定的水平，同时可 以实现气化炉的稳定。
在所述煤气复合发电系统的运转控制方法中，通过使所述燃气轮机的负 载变化设定值为零或者使其降低，在未检测到所述卡路里异常的情况下，使 所述燃气轮机的负载变化指令值恢复正常。
由此，在未检测到卡路里异常的情况下，由于使燃气轮机的负载变化指
5令值恢复正常，因而通过稳定的运转控制可以得到所期望的输出。
本发明第二方面提供一种煤气复合发电系统的运转控制方法，其具有第 一过程，该第 一过程使用从发电机输出指令减去蒸汽轮机的发电输出后的值 来生成燃气轮机的发电输出指令，使用在所述第一过程求出的燃气轮机的发 电输出指令进行气化炉的控制。
这样，因为使用从发电机输出指令减去蒸汽轮机的发电输出后的值来生 成燃气轮机的发电输出指令，再使用该燃气轮机的发电输出指令进行气化炉 的控制，所以可以将蒸汽轮机的响应延迟反映到气化炉的运转控制。由此， 可以提高与负载变化有关的气化炉的随动性，进而通过气化炉和燃气轮机的 协调运转，可以使燃气轮机的输出尽快稳定。
在所述的煤气复合发电系统的控制方法中，也可以使用与燃气轮机的发 电输出指令和投放到所述气化炉的各要素的需求量有关系的图表或者关系 式，求出与在所述第一过程求出的所述燃气轮机的发电输出指令相对应的各 要素的需求量，进而通过将与所述燃气轮机的发电输出指令的变化幅度或者 燃气轮机的发电输出的变化幅度相对应的修正量，与所求出的各所述需求量 相加，来决定与各所述要素相对应的最终的需求量，再根据最终的所述需求 量来控制向所述气化炉的各要素的投放量。
这样，由于根据图表或者关系式求出各要素的需求量，再通过将与燃气 轮机的发电输出指令的变化幅度或者燃气轮机的发电输出的变化幅度相适应 的修正量，与该需求量相加，来分别决定各要素的最终的需求量，因而可根 据燃气轮机的运转状态有利地促进燃气炉的运转。
由此可以使燃气轮机的运转更加稳定。
在所述的煤气复合发电系统的运转控制方法中，也可以在所述燃气轮机 的调温控制中，使所述燃气轮机的负载变化指令值为零或者使其降低，且根 据该负载变化指令值来生成所述燃气轮机的发电输出指令。
在调温控制中，由于使燃气轮机的负载变化指令值为零或者使其降低， 因而可以使燃气轮机的运转状态朝向稳定方向。由此，可以尽快脱离调温控 制状态，进而可以尽快恢复到正常的运转模式即与负载相适应的运转模式。
在所述的煤气复合发电系统的运转控制方法中，也可以在所述燃气轮机 的调温控制中，取代所述燃气轮机的发电输出指令而使用所述燃气轮机的发 电输出来进行所述气化炉的控制。调温控制过程中，无论有无负载，都执行将燃气轮机的入口温度设为恒 定的控制。与此相对应，使气化炉执行基于燃气轮机的输出指令的控制。因 此，也就是说是根据与燃气轮机和气化炉完全无关的参数进行运转控制的。 为此，打破机械设备中的温度及压力等的平衡的可能性高。与此相对，本发 明中，在调温控制中，通过将实际的燃气轮机的输出反馈到气化炉并对气化 炉进行运转控制，使燃气轮机和气化炉的协调运转成为可能。由此，可以确 保机械设备的温度及压力等的平衡，即使在调温控制中也可以进行稳定的运 转控制。
本发明第三方面提供一种煤气复合发电系统，其在燃气轮机的负载变化 时，在检测到燃料气体的卡路里异常的情况下，使所述燃气轮机的负载变化 指令值为零或者使其降低，且根据该负载变化指令值生成所述燃气轮机的发 电输出指令。
本发明第四方面提供一种煤气复合发电系统，其使用从发电机输出指令 减去了蒸汽轮机的发电输出的值来生成燃气轮机的发电输出指令，再使用生
成的燃气轮机的发电输出指令进行气化炉的控制。
另外，上述实施方式在可能的范围内可以组合使用。
根据本发明，达到下述效果，即，对机械设备整体的压力、温度的平衡 进行调整，在负载变化时，可以使燃气轮机的输出尽快稳定。


图1是表示本发明第一实施方式的IGCC整体的概略结构的图2是表示与气化炉的控制有关的主要的构成要素的图3是表示气化炉控制装置50的概略结构的框图4是表示与燃气轮机设备5的控制有关的主要结构的图5是表示轮机控制装置70的概略结构的框图6是表示燃气轮机控制装置的变形例的框图7是表示本发明第二实施方式的气化炉控制装置的概略结构的框图8是表示本发明第二实施方式的燃气轮机控制装置的概略结构的框图;
图9是用于说明本发明第三实施方式的煤粉需求指令的设定方法的图10是用于说明煤粉用加速指令的计算步骤的一例的图11是用于说明本发明第三实施方式的空气需求指令的设定方法的图；图12是用于说明煤粉用加速指令的计算步骤的一例的图13是用于说明调温控制中的气化炉的控制的图14是用于说明负载变化时的燃气轮机的输出变化的原理的图;
附图标记说明
1:煤气复合发电系统
3:气化炉
5:燃气轮机设备
5a燃烧器
5b:燃气轮机
20:碳回收装置
50:气化炉控制装置
70:燃气轮机控制装置
G:发电机
具体实施方式
第一实施方式
下面，参照

本发明第一实施方式的煤气复合发电系统(以下称
为"IGCC")及其运转控制方法。
图1是表示本实施方式的IGCC整体的概略结构的图。
如图1所示，本实施方式的IGCC1主要具备气化炉3、燃气轮机设备
5、蒸汽轮机设备7、废热回收锅炉(HRSG) 30。
在气化炉3的上游侧设置有向气化炉3供给煤粉的供煤设备10。该供煤
将被该粉碎机粉碎的煤粉贮存于多个料斗11 。
贝i存于各料斗11的煤粉，与按照规定流量从空气分离装置15供给的氮
气一起被输送到气化炉3。
气化炉3具备以使气体从上方向下方流动的方式形成的煤气化部3a、 连接于煤气化部3a的下游侧且以使气体从上方向下方流动的方式形成的热交 换部3b。
在煤气化部3a，自下方起设置有燃烧室13及减压器14。燃烧室13将煤 粉及碳的一部分燃烧，剩余部分是通过热分解变成挥发成分(CO、 H2、低分子碳化氢)而释放的部分。在燃烧室13采用喷射台面。但是也可以是流动台 面式及固定台面式。
在燃烧室13及减压器14上分别设置有燃烧室喷枪13a及减压器喷枪14a, 由供煤设备10向这些喷枪13a、 14a供给煤粉。
将来自抽气空气增压机17的空气和在空气分离装置15分离出的氧气一 起做成气化剂供给到燃烧室喷枪13a。由此，可以将氧气浓度进行了调整的空 气供给到燃烧室喷枪13a。
在减压器14内，利用来自燃烧室13的高温燃烧气体对煤粉进行气化。
煤粉及碳中的碳和高温气体中的C02及H20发生反应生成CO及H2的吸热反应。
在气化炉3的热交换部3b上设置有多个热交换器(未图示)，从自减压 器14导入的气体得到显热而产生蒸汽。在热交换器产生的蒸汽主要作为蒸汽 轮机7b的驱动用蒸汽使用。通过了热交换部3b的气体被导入碳回收装置20。 该碳回收装置20具备多孔质过滤器，通过通过多孔质过滤器捕获回收混杂在 气体中的碳。被捕获的碳堆积在多孔质过滤器尚形成碳层，在碳层上，使包 含于气体的Na成分及K成分凝缩，其结果是在碳回收装置20内也除去了 Na成分及K成分。
这样，回收的碳与在空气分离装置15中被分离出的氮气一起被返送到气 化炉3的燃烧室喷枪13a进行循环。而和碳一起被返送到气化炉3的燃烧室 13a的Na成分及K成分，最终与融化的煤粉灰一起从煤气化部3a的下方排 出。融化排出的灰通过水被急速冷却而形成破碎的玻璃状炉渣。5a。
在碳回收装置20与燃气轮机设备5的燃烧器5a之间设置有支管22,在 该支管22的下游设置有气体净化设备24。气体净化设备是进行脱尘、脱硫的设备。
燃气轮机设备5具备使气化了的燃料进行燃烧的燃烧器5a、被燃烧气 体驱动的燃气轮机5b、向燃烧器5a输送高压空气的涡轮压缩机5c。燃气轮 机5b和渴轮压缩机5c用同 一个旋转轴5b连接。被涡轮压缩机5c压缩的空 气除了导向燃烧室5a之外，还被导入空气增压机17。
9将通过蒸汽轮机5b的燃烧废气导入废热回收锅炉30。 蒸汽轮机设备7的蒸汽轮机7b与燃气轮机设备5相同连接于旋转轴5d， 构成所谓的单轴式的组合系统。从气化炉3及废热回收锅炉30将高压蒸汽提 供给蒸汽轮机7b。另外，不限于单轴式的组合系统，也可以是分轴式组合系统。
收
隔着蒸汽轮机7配置于燃气轮机设备5的相反侧。而发电机G的配置不限于 该位置，只要是可从旋转轴5d得到电力输出任意位置都无所谓。
废热回收锅炉30通过来自燃气轮机5b的燃烧排气而产生蒸汽，而且将 燃烧排气从烟筒35排放到大气中。
下面，说明上述构成的煤气复合发电系统1的动作。
原料煤纟皮粉碎机(未图示)粉碎后，被导入并贮存于料斗11。将贮存于 料斗11的煤粉与在空气分离装置15中被分离出的氮气一起提供给减压器喷 枪14a及燃烧室喷枪13a。再者，不只是向燃烧室喷枪13提供煤粉，还提供 在碳回收装置20中被回收的碳。
作为燃烧室喷枪13a的燃烧用气体，使用的是在通过抽气增压机17对从 燃气轮机设备5的涡轮压缩机5c抽出的压缩空气再次进行了增压的压缩空气 中添加有被空气分离机15分离出的氧气的空气。在燃烧室13内，利用燃烧 用空气使煤粉及碳部分燃烧，剩余部分被热分解成挥发成分(CO、 H2、低分 子碳化氢)。
在减压器14内，由减压器喷枪14a供给的煤粉及在燃烧室13内释放出 挥发成分的碳，通过自燃烧室13上升的高温气体而被气化而生成CO及H2 等可燃性气体。
通过减压器14的气体， 一边通过气化炉3的热交换部3b —边使其显热 供给各热交换器而产生蒸汽。在热交换部3b所产生的蒸汽主要用于蒸汽轮机 7b的驱动。
通过热交换部3b的气体被导入碳回收装置20后以回收碳。使气体中的 Na成分及K成分在此进行凝缩并被吸入碳。将含有被回收的Na成分及K成 分的碳返回到气化炉3。
将通过碳回收装置20的气体导入燃气轮机设备5的燃烧器5a，与从涡轮 压缩机5c供给的压缩空气一起进行燃烧。通过该燃烧气体使燃气轮机5b旋转进而驱动旋转轴。
将通过燃气轮机5b的燃烧废气导入废热回收锅炉30,利用该燃烧废气的
显热而产生蒸汽。在废热回收锅炉30产生的蒸汽主要用于蒸汽轮机7b的驱 动。
蒸汽轮机7b利用来自气化炉3的蒸汽及来自废热回收锅炉30的蒸汽进 行旋转，进而驱动与燃气轮机设备5相同的同一个旋转轴。旋转轴的旋转力 通过发电机G而转换成电力输出。
下面，参照图2及图3说明所述的IGCC的气化炉3的控制。
图2是表示关于气化炉的控制的主要构成要素的图。
如图2所示，在将煤粉从供煤设备10向气化炉3供给的供给管道中，设 置有用于调节气化炉3的煤粉投放量的煤粉流量调节阀41。另外，在将来自 抽气空气升压机17的空气导入气化炉3的空气管道中，设置有用于调节向气 化炉3的空气投放量的空气流量调节阀42。还在该空气管道中设置有用于调 节压力的压力调节阀43。
根据从气化炉控制装置50输出的煤粉需求指令、空气需求指令、压力需 求指令来分别控制煤粉流量调节阀42、空气流量调节阀42及压力调节阀43 的阀开度。另外，在将由气化炉3生成的燃料气体导入燃气轮机设备5的燃 料通道5a的燃料管道中，在气化炉的出口附近设置有用于测量气化炉出口压 力的压力传感器44。该压力传感器44的测量值被输出到气化炉控制装置50。
图3是表示气化炉控制装置50的概略结构的框图。
如图3所示，将由后述的轮机控制装置70求出的燃气轮机输出指令 GT—MWD输入到气化炉控制装置50。在气化炉控制装置50中，将该燃气轮 机输出指令GT一MWD施加给计划GID (气化炉总指令值)设定部51及修正 值运算部52。
计划GID设定部51为相对于燃气轮机5b的负载预先对气化炉3进行控 制、而设定计划GID。计划GID设定部51例如具有与燃气轮机输出指令 GT—MWD和计划GID关联的图表或者关系式，使用这些图表或者关系式， 求出与来自轮机控制装置70的燃气轮机输出指令GT—MWD相对应的计划 GID。
修正值运算部52,例如根据燃气轮机输出指令GT—MWD和气化炉出口 压力的关系，求出用于修正所述计划GID的修正值。
ii具体而言，修正值运算部52具有与燃气轮机输出指令GT—MWD和气化 炉3的出口压力指令值关联的图表或者关系式，使用这些图表或者关系式， 求出与来自轮机控制装置70的燃气轮机输出指令GT一MWD相对应的压力指 令值，再求出该压力指令值与实际的气化炉出口压力的偏差(以下称为"压 力偏差AP，，)，将对该压力偏差AP进行了比例积分控制的值作为修正值输出。
然后，在加法器53中，将由所述计划GID设定部51设定的计划GID和 由修正值运算部52求出的修正值相加，作为气化炉总指令值GID输出到煤粉 需求量设定部54、空气需求量设定部55、压力设定部56。
这些各设定部54 ~ 56分别具有气化炉总指令值GID和煤粉、空气、压力 需求量相对应的图表或者运算式，使用该图表或者运算式，求出与气化炉总 指令值GID相对应的各需求量，生成适应其需求量的指令。这些指令分别作 为煤粉需求指令、空气需求指令、压力需求指令被输出到图2所示的各部， 作为用于对向气化炉3的煤粉投入量、空气投放量及气化炉出口压力进行控 制的控制量来分别使用。
另外，图3表示了所述3个设定部，但除此之外，也可以设置用于设定 氧气、碳投放量的设定部。
另外，将气化炉控制装置50中求得的所述气化炉总指令值GID施加给后 述的轮机控制装置70,在燃气轮机设备5上也可作为重要的参数使用。
下面，参照图4及图5说明图1所示的燃气轮机设备5的控制。
图4是表示关于燃气轮机设备5的控制的主要结构的图。
如图4所示，在将燃料气体供给燃烧器5a的燃料管道中设置有用于调节 燃料流量的燃料流量调节阀60。该燃料流量调节阀60的阀开度通过轮机控制 装置70被控制。在将空气供给到涡轮压缩机5c的空气管道中，配置有用于 调节空气流量的空气流量调节阀(以下称为"IGV调节阀")61。该IGV调节 阀61通过轮机控制装置70实现阀开度调节。
在燃气轮机5b的附近设置有用于测量燃气轮机5b的排气温度(以下称 为"闸片通过(7、V—卜"川；0温度")的BPT传感器(未图示)。另外，在 设置有BPT传感器的排气通道的更下游侧，设置有用于检测排气管道内的排 气温度(以下称为"排气温度")的EXT传感器(未图示)。在上述的传感器 中，例如可使用热电偶等。将由BPT传感器、EXT传感器测量到的温度输出 到轮机控制装置70。另外，将蒸汽轮机7b的输出以及发电机G的输出施加给轮机控制装置
70。例如可以根据蒸汽轮机7b的入口状态量通过运算求出蒸汽轮机7b的输 出。
轮机控制装置70以燃气轮机的运转状态及温度状态有关的状态量作为输 入信号来获得，根据这些输入信号，设定用于控制供给到燃烧器5a的燃料流 量的燃料流量阀开度指令值以及用于控制抽气空气增压机70的吸气压力的压 力指令值等。作为与上述运转状态有关的状态量，可列举下述一例例如发 电机G的输出、蒸汽轮机7b的输出、燃气轮机5b的旋转速度或者转数等。 另外，作为与温度状态有关的状态量，可列举下述一例例如排气温度、闸 片通过温度等。
图5是表示轮机控制装置70的概略结构的框图。
首先，若由轴负载设定器71设定发电机输出的目标负载，则以朝着该目 标负载按机械设备负载变化率(每分钟3%)进行变化的方式，设定发电机指 令MWD。该发电机指令MWD,用减法器72减去蒸汽轮机的输出之后，作 为初始燃气轮机的输出指令输出到变化率限制部73。
变化率限制部73以初始燃气轮机的输出指令不能超过由变化率设定部 78设定的变化率(负载变化指令值)的方式进行调整，且输出最终的燃气轮 机输出指令(燃气轮机的发电输出指令)GT一MWD。
在燃料气体的卡路里正常的情况下，所述变化率设定部78将变化率设为 每分钟6%,在燃料气体的卡路里异常的情况下，将变化率设为零。
由此，在检测到燃料气体的卡路里为异常的过程中，由于燃气轮机输出 指令的变化率被设为零，因而可抑制在该过程的燃气轮机输出指GT—MWD 的变动并设为恒定。
将从变化率限制部73输出的燃气轮机输出指令GT一MWD输入到减法器 74，计算出与燃气轮机的输出的差分，再实施PI控制器75的PI控制，并作 为基于负载需求的控制指令输出到选择电路76。
将基于温度计算出的温度控制指令值EXC和基于BPC、调节器压力计算 出的调节器控制指令值GVC等输入到选择电路76。选择电路76从这些控制 指令值中选择最低的值，以此作为控制指令值CSO输出到阀开度设定部77。 阀开度设定部77预先具有与阀开度和控制指令值CSO有关的图表或者关系 式。阀开度设定部77使用该图表或者运算式获得与从选^奪电路76输入的控
13制指令值CSO相对应的开度，将该阀开度作为燃料流量阀开度指令值输出。
另外，将被所述气化炉控制装置50求出的气化炉总指令值GID,施加给 用于设定抽气空气增压机17的吸气压力的压力设定部79。压力设定部79保 存有与气化炉总指令值GID和压力设定值相对应的图表或者运算式，使用该 图表或者运算式，求出与来自气化炉控制装置50的气化炉指令值GID相对应 的压力设定值，进而求出与该设定值相对应的压力指令值。该压力指令值作 为用于设定图4所示的IGV调节阀61的阀开度的控制量使用。
下面，说明燃料气体发生异常时的所述气化炉控制装置50及轮机控制装 置70的作用。
在燃料气体发生异常时，由变化率设定部78设定变化率为零。因此，从 变化率限制部73输出的燃气轮机输出指令GT一MWD成为保持恒定值的状
态o
由此，由选择电路76选择的控制指令值CSO为相同值且恒定，因此， 保持燃料流量阀的开度，使供给到燃烧器5a的燃料流量恒定。由此，由于可 以使从气化炉3流出的气体流量稳定，因而可以实现易于使气化炉3运转稳 定的状态。再者，在气化炉3中，由于根据保持为恒定的燃气轮机输出指令 GT_MWD，调整向气化炉3的煤粉、空气、碳等各要素的投放量，因而可使 燃气轮机的运转状态反映到气化炉3的运转。
如所述说明那样，根据本实施方式的IGCC及其运转控制方法，由于在 燃料气体发生卡路里异常的情况下，将燃气轮机输出指令GT—MWD设为恒 定，因而可以将燃料气体供给量设为恒定，进而可以使气化炉3的状态例如 压力、温度、燃料气体的卡路里等尽快稳定。由此，可以使供给到燃烧器5a 的燃料气体的卡路里尽快恢复正常，使燃气轮机的运转尽快稳定就成为可能。
再者，根据本实施方式的IGCC及其运转控制方法，由于通过从发电机 指令MWD减去实际的蒸汽轮机的输出，设定燃气轮机输出指令GT—MWD, 因而可以在燃气轮机输出指令GT—MWD上反映出蒸汽轮机7a的响应延迟。 而且，由于根据反映出该蒸汽轮机的响应延迟的燃气轮机输出指令GT_MWD 进行气化炉3的控制，因此，可以将蒸汽轮机7a的响应延迟反映在气化炉3 的控制上，进而可以提高气化炉3的灵敏性。 '
另外，本实施方式中，在发生卡路里异常的情况下，将燃气轮机的发电 指令的变化率设为零，但也可以取代之，如图6所示，通过设定比通常的变化率(上述情况为每分钟6% )低的变化率a，而使燃气轮机输出指令GT—MWD 的变化率比通常低。
另外，在该情况下，也可以根据燃料气体的卡路里的变化幅度设定变化 率。具体而言，可以为卡路里的变动幅度越大则将变化率设定得越小。由此， 通过根据燃料气体的卡路里变化幅度设定变化率，实现与此时的卡路里状态 相对应的详细的控制就成为可能。 (第二实施方式)
下面，说明本发明第二实施方式的IGCC及其运转控制方法。 在所述的第一实施方式中，在检测到燃料气体的卡路里异常的情况下， 变化率设定部78将燃气轮机输出指令GT一MWD的变化率设为零。
在本实施方式中，如图7所示，将在气化炉控制装置50求出的压力偏差 AP,即，将根据燃气轮机输出指令GT—MWD设定的压力指令值与实际的气 化炉出口压力的差分，以图8所示的方式施加给轮机控制装置70的变化速设 定部78,在该压力偏差AP比基准值大的情况下，变化率设定部77将变化率 设为零。
由此，由于在气化炉出口压力与压力指令值的偏差大于基准值的情况下， 检测压力异常且使燃气轮机输出指令GT_MWD迅速恒定，因而可以使气化 炉3的控制尽快稳定。其结果是，可以使气化炉出口压力尽快接近正常值， 进而可以迅速恢复到正常状态。
另外，除了将变化率设定为零之外，也可以如上述的方式根据压力偏差 AP而使变化率的降低幅度变化。例如，也可以是压力偏差AP越大变化率越 低。
(第三实施方式)
下面，说明本发明第三实施方式的IGCC及其运转控制方法。 在本实施方式的IGCC中，如图9所示，气化炉控制装置50的煤粉需求 指令的生成方法以及空气需求指令的生成方法与上述的第一实施方式不同。 下面，主要说明与第一实施方式不同的部分。
如图9所示，在本实施方式中，首先与上述的第一实施方式相同，使用 与GID和煤粉容量相对应的图表求出煤需求量，再通过将用于促进气化炉3 的运转状态的煤用加速指令GlRfuel与该煤需求量加在一起，而生成最终的煤
粉需求指令。在此，煤用加速指令GIRfud是根据燃气轮机的输出指令出而设定的控制量。
煤用加速指令GIRfue,例如可由图IO所示的构成求得。在图10中，将燃 气轮机的输出指令GT一MWD或者燃气轮机的输出作为输入信息而接受，根 据该微分变化率和规定的函数式FX1求得煤需求量的上限变动值，通过使该 上限变动值与根据燃气轮机的输出指令GT_MWD或者燃气轮机的实际输出 和规定的函数式FX1求出的基准GIR相乘，得到煤用加速指令GIRfuel。
同样地，关于空气需求指令，如图ll所示，也是使用与GID和空气需求 量相对应的图表求得空气需求量，再将用于促进气化炉3的运转状态的空气 用加速指令GIR&与该空气需求量加在一起，生成最终的空气需求指令。在 此，空气用加速指令GIR^是根据燃气轮机5b的输出指令GT—MWD或者燃 气轮机的实际输出而设定的控制量。
空气加速指令GIRf^例如可由图12所示的构成求得。在图12中，将燃 气轮机5b的输出指令GT一MWD或者燃气轮机的输出作为输入信息而接受， 根据该微分变化率和规定的函数式FX2求得空气需求量的变动上限值，通过 使该变动上限值与根据燃气轮机的输出指令GT一MWD或者燃气轮机的实际 输出和规定的函数式FX2求出的基准GIR相乘，得到空气用加速指令GIRail.。
这样，根据本实施方式的IGCC及其运转控制方法，由于通过在基于GID 得到的煤粉、空气的需求量上，再加上基于燃气轮机的输出指令GT—MWD
或者燃气轮机的实际输出而设定的各加速指令GIRfue,、 GIRair,求出了最终的
煤粉需求指令、空气需求指令，因而可以进一步促进负载变化时的气化炉3 的运转。其结果是，可以降低因蒸汽轮机7b的响应延迟引起的输出变化的影 响，使得燃气轮机的输出尽快稳定成为可能。 (第四实施方式)
下面，-沈明本发明的第四实施方式的IGCC及其运转控制方法。 在所述的第一实施方式中，在检测到燃料气体的卡路里异常的情况下， 变化率设定部78将变化率设为零或者使其降低，而在本实施方式，在将燃气 轮机5b转移到调温控制的情况下，或者在燃气轮机5b的排气温度接近调温 控制开始温度为规定值以上的情况下，变化率设定部78将变化率设为零或者 使其降低，来控制燃气轮机输出指令GT一MWD的变动。
由此，在将燃气轮机5b转移到调温控制的情况下，可以使燃气轮机5b 及气化炉3的运转稳定。
16另外，在所述的调温控制中，如图13所示，也可以取代燃气轮机输出指
令GT—MWD,而使用燃气轮机5b的实际输出或者由于通过过滤器而将干扰 降低之后的燃气轮机5b实际输出而求出计划GID。由此，可以使负载变化过 程的气化炉3的运转稳定。
例如，在燃气轮机设备5的调温控制时，无论有无需求负载，即，无论 有无燃气轮机输出指令GT_MWD，都执行将燃气轮机的入口温度设为恒定的 控制。与此相对，在气化炉3中，由于即使是在调温控制时，也是根据燃气 轮机输出指令GT一MWD执行运转控制，因此就成为根据与燃气轮机5b和气 化炉3完全不同的参数来进行控制，势必将控制分断。
为了避免这样的状态，在本实施方式中，由于在调温控制时，取代了燃 气轮机输出指令GT一MWD,而根据燃气轮机的实际输出对气化炉3的运转进 行控制，因而可将燃气轮机5b的状态反映到气化炉3的运转控制上。
根据以上说明的本实施方式的IGCC及其运转控制方法，由于即使在调 温控制时，也可以进行反映出燃气轮机5b的气化炉3的运转，因而可以使机 械设备整体稳定地运转。
1权利要求
1、一种煤气复合发电系统的运转控制方法，在燃气轮机的负载变化时，在检测到燃料气体的卡路里异常的情况下，使所述燃气轮机的负载变化指令值为零或者使其降低，且根据该负载变化指令值生成所述燃气轮机的发电输出指令。
2、 如权利要求1所述的煤气复合发电系统的运转控制方法，其中，在降低所述负载变化指令值的情况下，根据所述燃料气体的卡路里变化幅度决 定所述负载变化指令值的降低幅度。
3、 如权利要求1或2所述的煤气复合发电系统的运转控制方法，其中， 通过使所述燃气轮机的负载变化指令值为零或者使其降低，在未检测到所述 卡路里异常的情况下，使所述燃气轮机的负载变化指令值恢复正常。
4、 一种煤气复合发电系统的运转控制方法，具有第 一过程，该第 一过程使用从发电机输出指令减去蒸汽轮机的发电 输出后的值来生成燃气轮机的发电输出指令，使用在所述第 一过程求出的燃气轮机的发电输出指令进行气化炉的控制。
5、 如权利要求4所述的煤气复合发电系统的控制方法，其中，使用与 燃气轮机的发电输出指令和投放到所述气化炉的各要素的需求量有关系的 图表或者关系式，求出与在所述第一过程求出的所述燃气轮机的发电输出指 令相对应的各要素的需求量，通过将与所述燃气轮机的发电输出指令的变化幅度或者燃气轮机的发电输出的变化幅度相对应的修正量，与所求出的各所述需求量相加，来决定 与各所述要素相对应的最终的需求量，根据最终的所述需求量来控制各要素向所述气化炉的投放量。
6、 如权利要求4所述的煤气复合发电系统的运转控制方法，其中，在 所述燃气轮机的调温控制中，使所述燃气轮机的负载变化指令值为零或者使 其降低，且根据该负载变化指令值来生成所述燃气轮机的发电输出指令。
7、 如权利要求4所述的煤气复合发电系统的运转控制方法，其中，在 所述燃气轮机的调温控制中，取代所述燃气轮机的发电输出指令而使用所述 燃气轮机的发电输出来进行所述气化炉的控制。
8、 一种煤气复合发电系统，在燃气轮机的负载变化时，在检测到燃料 气体的卡路里异常的情况下，使所述燃气轮机的负载变化指令值为零或者使 其降低，且根据该负载变化指令值生成所述燃气轮机的发电输出指令。
9、 一种煤气复合发电系统，使用从发电机输出指令减去了蒸汽轮机的 发电输出的值生成燃气轮机的发电输出指令，使用生成的燃气轮机的发电输出指令进行气化炉的控制。
全文摘要
本发明涉及一种煤气复合发电系统及其运转控制方法，其对机械设备整体的压力、温度的平衡进行调整，在负载变化时可以使燃气轮机的输出尽快稳定。在燃气轮机(5b)的负载变化时，在检测到燃料气体的卡路里异常的情况下，使燃气轮机(5b)的负载变化指令值为零或者使其降低，并根据该负载变化指令值生成燃气轮机(5b)的发电输出指令。
文档编号F02C9/28GK101449040SQ20078001818
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者北川雄一郎, 园田隆, 蒲原觉, 高嶋康裕 申请人:三菱重工业株式会社