气化发电设备的控制装置、气化发电设备、及气化发电设备的控制方法_4

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b、42c)的开度。
[0103]图4是表示与控制装置50所执行的氧气量的确定有关的处理(以下,称作“氧气量确定处理”)流程的流程图。
[0104]首先,在步骤100中,确定作为表示IGCC设备I的运转负荷的指标的对IGCC设备I的输出指令(本实施方式中为发电输出指令值,以下称作“MWD”)。
[0105]在此,作为表示IGCC设备I的运转负荷的指标,除了 MffD之外,例如还有规定投入到煤气化炉3的热量输入的参数即气化炉输入指令(以下,称作“GID”)。与GID相比,MffD表示更加稳定的值,因此基于ASU15的氮气及氧气的制造量也会更加稳定。
[0106]接着,在步骤102中,确定基于已确定的MffD的由ASU15制造的氮气的制造量。
[0107]图5是表示MffD和氮气的消耗量之间的关系的图表。用于将煤炭及炭搬送到气化炉13的氮气的消耗量因过渡性变动而具有如图5所示的宽度。因此,在步骤104中,将该宽度的最大值确定为由ASU15制造的氮气的制造量。另外,MffD越大,氮气的制造量也越多。
[0108]接着,在步骤104中确定氧气的制造量。
[0109]图6是表示氮气的制造量和氧气的制造量之间的关系的图表。如图6所示,根据氮气的制造量,由ASU15的特性来唯一确定氧气的制造量。
[0110]图7是表不MffD和氧气的制造量之间的关系的图表。如图7所不,氧气的制造量设定为相对于MffD的函数。通过利用该设定的函数,控制装置50能够简单地确定氧气的制造量。
[0111]另外,步骤102、步骤104的处理相当于空气分离量确定部52的功能。
[0112]并且,在步骤100的下一个步骤106中,根据MffD计算出必要氧化剂流量。步骤106与步骤102、104并行地进行。
[0113]另外,步骤106的处理相当于必要氧化剂流量确定部54的功能。
[0114]在步骤104、106的下一个步骤108中,计算出必要氧化剂流量的不足量。本实施方式所涉及的IGCC设备I中,将制造出的全部氧气供给到煤气化炉3,但是制造出的氧气并不一定满足全部必要氧化剂流量,因此计算出必要氧化剂流量的不足量。
[0115]接着,在步骤110中,根据必要氧化剂流量的不足量确定从空气压缩机5c向煤气化炉3抽气的抽气量。
[0116]由此,煤气化炉3的空气比控制由从燃气轮机5b抽气的空气调整,对氧气浓度本身不进行控制。
[0117]另外,步骤108、110的处理相当于抽气量确定部56的功能。
[0118]如此,控制装置50根据MffD运转ASUl 5,将制造出的氧气及氮气的全部量供给到煤气化炉3,并根据计算出的抽气量从空气压缩机5c向煤气化炉3供给空气。
[0119]因此,IGCC设备I不会制造过多的氮气和氧气,制造出的全部氧气供给到煤气化炉3,因此能够将从空气制造出的氧气的放气控制为最小。
[0120]接着,对使用炉渣熔融燃烧嘴40时的流量调整阀42a、42b、42c的开度控制进行说明。
[0121]本实施方式的IGCC设备I中,在使用炉渣熔融燃烧嘴40时,制造出的氧气相比燃烧器燃烧嘴13a及炭燃烧嘴21优先供给到炉渣熔融燃烧嘴40。由此,IGCC设备I无需始终向炉渣熔融燃烧嘴40供给氧气。或者,无需考虑到在炉渣熔融燃烧嘴40中使用的氧气量而始终将氧气放气。
[0122]图8是表示使用炉渣熔融燃烧嘴40时的流量调整阀42a、42b、42c的开度的变化的图。
[0123]在使用炉渣熔融燃烧嘴40时,向炉渣熔融燃烧嘴40供给燃料气体的同时开启流量控制阀42c,将在ASU15中制造的氧气供给到炉渣熔融燃烧嘴40。
[0124]此时,根据流过流量控制阀42c的氧气流量,拧紧用于调整流向燃烧器燃烧嘴13a的氧气流量的流量调整阀42b。另一方面,用于调整流向燃烧器燃烧嘴13a的空气流量的流向调整阀42a的开度保持不变。即,流向燃烧器燃烧嘴13a的氧化剂流量暂时减少。
[0125]图9是表示使用炉渣熔融燃烧嘴40时的流量调整阀42a、42b、42c的开度的变化的其他方式的图。
[0126]在图9所示的实施方式中,在使用炉渣熔融燃烧嘴40时,打开流量调整阀42a,以便补充因拧紧流量调整阀42b而减少的氧气量。由此,供给到燃烧器燃烧嘴13a的氧化剂中含有的氧气量得到维持。
[0127]如上所述说明,本实施方式所涉及的IGCC设备I具备:从空气分离氧气和氮气的ASU15、利用氧化剂使煤炭气化的煤气化炉3、及通过利用气体精制设备22将煤气化炉3中产生的气体精制而得到的燃料气体燃烧后的燃烧气体而进行驱动的燃气轮机5b。IGCC设备I的控制装置50具备根据IGCC设备I的运转负荷确定由ASU15制造的氮气的制造量的空气分离量确定部52,并将对应于确定的氮气的制造量而次生的全部氧气供给到煤气化炉3。
[0128]因此,IGCC设备I能够将从空气中制造出的氧气的放气限制为最小。
[0129](变形例I)
[0130]除了上述实施方式的控制之外,控制装置50在IGCC设备I处于静定状态时,将IGCC设备I的运转模式设为使空气比固定的空气比固定模式,并且在煤气化炉3的运转状态量或者IGCC设备I的负荷变动时,将IGCC设备I的运转模式设为使空气比可变动的空气比变动模式。另外,空气比是供给到煤气化炉3的氧化剂流量与含碳燃料的理论燃烧氧化剂流量之比。
[0131 ] 以往,即使在煤气化炉3的运转状态量变动(参照图10)或IGCC设备I的负荷变动的情况下(参考图11),与IGCC设备I处于静定状态时相同,以将空气比固定的空气比固定模式进行控制。另外,关于将空气比固定的控制,换句话讲是指将空气比保持恒定的控制。然而,通过将空气比固定,煤气化炉3中的其他控制量(例如,氧化剂流量)会产生过冲,有时会存在要稳定IGCC设备I整体的控制需要时间的情况。
[0132]因此,控制装置50在煤气化炉3的运转状态量变动或IGCC设备I的负荷变动的情况下,将运转模式从空气比固定模式转换成使空气比可变动的空气比变动模式。
[0133]在煤气化炉3的运转状态量或IGCC设备I的负荷变动的情况下,通过转换为空气比变动模式,氧化剂流量会根据负荷而变动,因此抑制氧化剂流量的过冲。并且,通过抑制氧化剂流量的过冲,相对于供给到煤气化炉3的含碳燃料量的氧化剂流量减少,因此在煤气化炉3中生成的气体中的可燃性气体(例如,CO)的生成量会增加,因而与以往相比,生成气体的发热量迅速增加,IGCC设备I在更短的时间内到达静定状态。
[0134]并且,由于抑制氧化剂流量的过冲,因而从氧化剂的供给设备即空气升压器17的容量考虑的过冲容许度变少,因此,可以将空气升压器17的容量设为小于以往。并且,过冲容许度越小,越能够抑制空气升压器17的设备计划点和正常运行时的运转点之间的偏差。
[0135]因此,IGCC设备I无需增加空气压缩器17的容量,且使设备整体的控制迅速成为稳定。
[0136]在此,煤气化炉3的运转状态量变动的原因,换言之,IGCC设备I的发电输出产生波动的原因如下。
[0137]若向燃气轮机5b的燃料供给量增加,则如图10的气化炉压力的时间变化中的区域A所示,实际气化炉压力(计测值)和气化炉压力的设定值之间的偏差会扩大。随之,如图10的氧化剂流量的时间变化中的区域B所示,来自燃气轮机5b的空气压缩机5c的抽气量增加,IGCC设备I的发电输出会减少。
[0138]S卩,煤气化炉3的运转状态量变动的原因可认为,气化炉压力的计测值和气化炉压力的设定值之间的偏差变大而导致。另外,在IGCC设备I处于静定状态时,与气化炉压力的设定值之间的偏差为零或较小。
[0139]因此,控制装置50在气化炉压力的计测值和气化炉压力的设定值之间的偏差与静定状态相比较大时,判断为IGCC设备I的负荷发生了变动,将运转模式设定为空气比变动模式。
[0140]并且,作为IGCC设备1,还有蒸汽轮机设备7的驱动轴与燃气轮机5b的驱动轴并非同轴的设备。这种IGCC设备I中,将IGCC设备I的负荷变动的情况看作燃气轮机5b的输出未增
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