ごみ焼却炉用発電設備及びその制御方法
【課題】 余剰蒸気を熱利用設備に有効利用して発電設備全体のエネルギー効率を向上させつつ、タービントリップ発生時にも安全なごみ焼却炉用発電設備及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 余剰蒸気発生時、高圧蒸気の一部を低圧蒸気溜めへ逃がすことにより蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力を所定値に保持しつつ、発電機の発電量が最大値に近づくように抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、該抽気量の変動により低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値より高い所定上限値を超える場合に、タービンバイパスラインを開くとともに、ボイラーから蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が上限設定値以下となるようにタービンバイパスラインの蒸気量を制御する。
【解決手段】 余剰蒸気発生時、高圧蒸気の一部を低圧蒸気溜めへ逃がすことにより蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力を所定値に保持しつつ、発電機の発電量が最大値に近づくように抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、該抽気量の変動により低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値より高い所定上限値を超える場合に、タービンバイパスラインを開くとともに、ボイラーから蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が上限設定値以下となるようにタービンバイパスラインの蒸気量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却炉用発電設備の制御システム及び制御方法に係り、詳しくは、余剰蒸気を有効利用するためのごみ焼却炉用発電設備及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ごみ焼却炉の廃熱を利用して発電するごみ焼却炉用発電設備は、一般の火力発電所と同様の機器で構成されており、蒸気を作動流体とするランキンサイクルを行うため、図３に示すように、主要機器として、焼却炉（不図示）で発生するごみの燃焼熱を吸収し圧力、温度の高い蒸気を発生するボイラー１及び過熱器２、蒸気の持つエネルギーを動力に変換する蒸気タービン３、蒸気タービン３に駆動されて電力を発生する発電機４、及び、蒸気タービン３で仕事を終えた圧力の低い蒸気を再び水に戻す低圧蒸気復水器５を備える。更に、ごみ焼却炉用発電設備は、付帯設備として、ボイラー給水ポンプ６、脱気器７、脱気器給水ポンプ８、蒸気式空気予熱器９、復水タンク１０、蒸気タービン３から抽気した蒸気熱を利用する脱気器７や給湯設備や暖房設備などの余熱利用設備１１、エコノマイザー１２、高圧蒸気溜め１３、低圧蒸気溜め１４などを備える。
【０００３】
ごみ焼却炉に付設される発電設備においては、一般に低質ごみから高質ごみに対応した発電設備を設置する必要がある。
【０００４】
そのため、例えば、蒸気タービン３を最も発生蒸気量の多い高質ごみに合わせて設計し、低質ごみから高質ごみ時に発生する蒸気を全て蒸気タービンに飲み込ませるようにすると、年間を通じて最も出現頻度が高いと想定される基準ごみ程度のごみを焼却した場合、蒸気タービンは低負荷運転となり、発電出力や発電効率が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、図４に示すように、蒸気タービン３を基準ごみ或いは基準ごみよりやや高めのごみ質に合わせて設計し、余剰蒸気が発生した場合は、バイパスライン１５を通じて低圧蒸気復水器５にて全量復水する構成のごみ焼却炉用発電設備が提案されている。しかしながら、この場合、余剰蒸気の持つエネルギーは大気に放出され、有効に利用されないという問題がある。
【０００６】
そこで、図５及び図６に示されているように、蒸気タービン３に蒸気を供給する高圧蒸気供給ライン１６における蒸気量が蒸気タービン３の最大飲み込み量を超えると、余剰蒸気の一部又は全部を脱気器７や余剰熱利用設備１１等の熱利用設備にて有効利用し、蒸気タービン３の抽気蒸気の量を減らすことにより、発電機４の出力を増加させることを目的としたごみ焼却炉用発電設備が提案されている（特許文献１等）。
【０００７】
図５のごみ焼却炉用発電設備では、余剰蒸気発生時には、抽気蒸気制御弁Ｖｄを閉じ、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａを開き、余剰蒸気熱利用ライン１７を通じて低圧蒸気溜め１４へ蒸気を送る。低圧蒸気溜め１４に送られた余剰蒸気は、余熱利用設備１１及び脱気器７等の熱利用設備で有効に利用される。熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気がある場合は、タービンバイパス制御弁Ｖｂ１を開き、熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気をタービンバイパスライン１８を通じて低圧蒸気復水器５にて復水する。余剰蒸気を熱利用設備にて利用する分、抽気ライン１９からの抽気蒸気を減らすことができ、発電機４の出力を増加することができ、場合により可能最大発電量を得ることができる。
【０００８】
図６のごみ焼却炉用発電設備では、余剰蒸気発生時には、抽気蒸気制御弁を閉じ、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ、Ｖｆを開き、タービンバイパスライン２０ａ、余剰蒸気熱利用ライン２１を通じて低圧蒸気溜め１４へ蒸気を送る。低圧蒸気溜め１４に送られた余剰蒸気は、余熱利用設備１１及び脱気器７等の熱利用設備で有効に利用される。熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気がある場合は、タービンバイパス制御弁Ｖｂ２を開き、タービンバイパスライン２０ｂを通じて熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気を低圧蒸気復水器５に逃がして復水する。余剰蒸気を熱利用設備にて利用する分、抽気ライン１９からの抽気蒸気量を減らすことができ、蒸気タービン発電機４の出力を増加することができ、場合により可能最大発電量を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８４０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５に示したごみ焼却炉用発電設備は、場合により可能最大発電量を得ることができるが、可能最大発電量を得ていない場合もあり、発電効率は必ずしも良くない。
【００１１】
また、蒸気タービン３が稼働している状態での運転は可能であるが、蒸気タービンがトリップし急激にタービンバイパス蒸気量が増えた場合、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａを急開して余剰蒸気熱利用ライン１７を通じて低圧蒸気溜め１４に大量のタービンバイパス蒸気を送り、次いで、タービンバイパス制御弁Ｖｂ１を急開して低圧蒸気溜め１４に流れ込んだ大量の蒸気をタービンバイパスライン１８を通じて低圧蒸気復水器５へ送る。この場合、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａとタービンバイパス制御弁Ｖｂ１の流量特性及び動作特性が異なるため、両弁間にある低圧蒸気溜め１４内の圧力が変動する。低圧蒸気溜め１４内の圧力が変動すると、低圧蒸気溜め１４の後段に設置されている機器の圧力も変動し、各所で安全弁（不図示）が作動したり、脱気器圧力が変動する恐れがある。
【００１２】
図６に示すごみ焼却炉用発電設備でも、場合により可能最大発電量を得ることができるが、可能最大発電量を得ていない場合もあり、発電効率は必ずしも良くない。また、蒸気タービン３が稼働している状態での運転は可能であるが、タービントリップ時は余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂ２を急開し、タービンバイパスライン２０ａ、２０ｂを通じて大量のタービンバイパス蒸気を低圧蒸気復水器５へ送ることとなる。この場合、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａとタービンバイパス制御弁Ｖｂ２の流量特性及び動作特性が異なるため、両弁間の配管内圧力が変動し、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖｆの入口圧力が変動する。余剰蒸気熱利用制御弁Ｖｆの入口圧力が変動すると余剰蒸気熱利用制御弁Ｖｆ後段の低圧蒸気溜め１４の圧力も変動する。低圧蒸気溜め１４内の圧力が変動すると、低圧蒸気溜め１４の後段に設置されている機器の圧力も変動し、各所で安全弁（不図示）が作動したり、脱気器圧力が変動する恐れがある。
【００１３】
そこで、本発明は、蒸気タービンに供給される蒸気量が蒸気タービンの最大飲み込み量を超えた時にはその余剰蒸気を余熱利用設備や脱気器加熱等の熱利用設備に有効利用しつつ最大発電量を得て発電設備全体のエネルギー効率を向上させるとともに、タービントリップが発生した場合でも安全弁を作動させるような危険な状態を回避することのできる、ごみ焼却炉用発電設備及びその制御方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るごみ焼却炉用発電設備は、ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、蒸気量制御装置と、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされ、前記蒸気量制御装置は、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される前記高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、前記抽気量の制御に伴う抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るごみ焼却炉用発電設備の制御方法は、ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンにより発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされたごみ焼却炉用設備の制御方法であって、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、該抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸気タービンに供給される高圧蒸気が蒸気タービンの最大飲み込み量を超えることにより、蒸気タービンに供給される圧力が所定値を超えた場合に、発電量を指標として蒸気タービンの抽気量を調整することで、蒸気タービンの抽気蒸気量を減少或いはゼロにしてその蒸気を蒸気タービン排気側へ流すことによって蒸気タービン発電機の発電量を増加させるとともに、発生する余剰蒸気の一部又は全部を低圧蒸気溜めを介して熱利用設備に供給するので、余剰蒸気を有効利用し、発電設備全体のエネルギー効率を向上させることができるとともに、タービントリップ時等においては、余剰蒸気熱利用ラインとは別系統のタービンバイパスラインを通じて高圧蒸気を逃がすので、余剰蒸気利用ラインの安全弁を作動させるような危険な状態を回避することができる。
【００１７】
従来では蒸気タービンの最大飲み込み蒸気量は、ごみ質等の変動に伴う蒸発量の変動を考慮し、平均的に処理されるごみ（基準ごみ）に余裕を見込んだごみ質（例えば基準ごみの１０%増）をタービン設計ごみ質として設定することが多かったが、本発明によれば、余剰蒸気が発生しても蒸気タービンによる発電機の発電量を増加させることができるので、蒸気タービン最大飲み込み蒸気量を基準ごみ程度で設計することが可能となり、その結果、蒸気タービンを従来よりコンパクトに設計でき、しかも基準ごみでの発電効率を向上させる設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るごみ焼却炉用発電設備の一実施形態を示すシステム図である。
【図２】図１のごみ焼却炉用発電設備の制御フローチャートである。
【図３】従来のごみ焼却炉用発電設備の一形態を示すシステム図である。
【図４】従来のごみ焼却炉用発電設備の他の形態を示すシステム図である。
【図５】従来のごみ焼却炉用発電設備の更に他の形態を示すシステム図である。
【図６】従来のごみ焼却炉用発電設備の更に他の形態を示すシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るごみ焼却炉用発電設備およびその制御方法について、以下に図１及び図２を参照して説明する。なお、上記従来例を通じ、同様の構成部分には同符号を付した。
【００２０】
図１に示すように、ごみ焼却炉用発電設備は、図外焼却炉の廃熱を利用するボイラー１と、ボイラー１と高圧蒸気供給ライン１６で接続された蒸気タービン３と、蒸気タービン３により発電する発電機４と、発電機４の発電量を検出する発電量検出器Ｇと、蒸気タービン３と復水ライン２２で接続された復水器５と、高圧蒸気供給ライン１６に介在された高圧蒸気溜め１３と、高圧蒸気溜め１３と余剰蒸気熱利用ライン１７で接続された低圧蒸気溜め１４と、低圧蒸気溜め１４と接続された脱気器７や給湯設備や暖房設備などの余熱利用設備１１などの熱利用設備と、高圧蒸気供給ライン１６と復水ライ２２とを接続するタービンバイパスライン１５と、蒸気タービン３から抽気して抽気蒸気を低圧蒸気溜め１４に供給する抽気ライン１９と、余剰蒸気熱利用ライン１７に介在された余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａと、タービンバイパスライン１５に介在されたタービンバイパス制御弁Ｖｂと、抽気ライン１９に介在された抽気蒸気制御弁Ｖｄと、高圧蒸気供給ライン１６の蒸気圧を検出する第１圧力検出器ＰＡと、低圧蒸気溜め１４の蒸気圧を検出する第２圧力検出器ＰＢと、第１圧力検出器ＰＡ、第２圧力検出器ＰＢ、及び発電量検出器Ｇから検出信号を受け取り、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ、タービンバイパス制御弁Ｖｂ、及び抽気蒸気制御弁Ｖｄ等を制御する蒸気量制御装置２３と、を備えている。余剰蒸気熱利用ライン１７とタービンバイパスライン１５とは、高圧蒸気溜め１３から蒸気供給系統が別系統となっている。
【００２１】
高圧蒸気供給ライン１６のタービン入口付近には、通常、タービン入口遮断弁Ｖｅが設けられる。タービン入口遮断弁Ｖｅは、蒸気タービンの回転速度、軸振動、軸受部などに異常が生じた場合等に、図外の中央制御室或いは蒸気タービンが設置されている現場制御盤からの指令により、タービンへの蒸気の流入を遮断し、蒸気タービンを急速に停止させる。なお、蒸気タービンへの蒸気の流入を遮断し、蒸気タービンを急速に停止することを、タービントリップという。
【００２２】
余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ、タービンバイパス制御弁Ｖｂ、及び抽気蒸気制御弁Ｖｄは、開度調整が可能な制御弁、例えば比例制御弁である。
【００２３】
蒸気量制御装置２３による制御手順を、以下、図２の制御フローチャートを併せて参照しつつ説明する。
【００２４】
スタート時、即ち蒸気タービン３が停止している初期状態では、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂは開いており、タービン入口遮断弁Ｖｅ、及び、抽気蒸気制御弁Ｖｄは閉じている。
【００２５】
蒸気量制御装置２３は、図２（ａ）に示すように、第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン運転可能下限設定圧力（Ｐ０）以上か否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、Ｐ０は例えば３．６ＭＰａである。
【００２６】
蒸気量制御装置２３は、ステップＳ１において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン運転可能下限設定圧力（Ｐ０）より小さい（即ち、Ｐａ＜Ｐ０）と判断した場合、前記初期状態を維持する。なお、初期状態では、低圧蒸気溜め１４内の蒸気圧力が低圧蒸気だめ１４に関連して設定された所定値（Ｐ２）となるように、第２圧力検出器ＰＢの検出圧力（Ｐｂ）に基づいて、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａを制御する。この所定値（Ｐ２）は、例えば低圧蒸気溜め１４の定格圧力であり、例えば０．５ＭＰａである。
【００２７】
蒸気量制御装置２３は、ステップＳ１において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン運転可能下限設定圧力（Ｐ０）以上（即ち、Ｐａ≧Ｐ０）と判断した場合、検出圧力（Ｐａ）が蒸気タービンに関連して設定された所定値（Ｐ１）未満か否かを判断する（ステップＳ２）。所定値（Ｐ１）は、例えばタービン定格圧力であり、例えば３．７ＭＰａである。
【００２８】
蒸気量制御装置２３は、ステップＳ２において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が所定値（Ｐ１）未満（即ち、Ｐａ＜Ｐ１）と判断した場合、通常運転モードで制御する（ステップＳ３）。
【００２９】
通常運転モードでは、基本操作として、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂを閉じ、タービン入口遮断弁Ｖｅを開く。また、低圧蒸気溜め１４内の蒸気圧力（Ｐｂ）が所定値（Ｐ２）となるように、第２圧力検出器ＰＢの検出圧力（Ｐｂ）に基づいて、抽気蒸気制御弁Ｖｄが制御される。
【００３０】
高圧蒸気の蒸気量が増し、ステップＳ２において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が所定値（Ｐ１）以上（即ち、Ｐａ≧Ｐ１）と蒸気量制御装置２３が判断した場合、蒸気量制御装置２３は運転モードを通常運転モードから余剰蒸気利用運転モードに切り替える（ステップＳ４）。
【００３１】
余剰蒸気利用運転モードでは、蒸気タービン３の最大飲み込み蒸気量を確保しつつ、発電量が最大となる点まで抽気量を少なくし、余剰蒸気熱利用ラインを介して余剰蒸気を熱利用設備に供給するように制御する。
【００３２】
なお、蒸気タービン３へ供給される蒸気量は、第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）から導出することができ、蒸気タービンの最大飲み込み蒸気量は、蒸気タービンの定格圧力に対応する蒸気量である。従って、余剰蒸気利用運転モードでは、第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン３の定格圧力以上の圧力を確保しつつ、抽気量を絞り、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を増加させて余剰蒸気を低圧蒸気溜め１４に供給する。
【００３３】
余剰蒸気利用運転モードでは、一旦、初期状態にセットされる。余剰蒸気利用運転モードの初期状態は、通常運転モードと同じ状態、即ち、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂを閉じ、タービン入口遮断弁Ｖｅを開き、低圧蒸気溜め１４内の蒸気圧力（Ｐｂ）が所定値（Ｐ２）となるように抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度が制御される状態である。
【００３４】
余剰蒸気利用運転モードにおいて、蒸気量制御装置２３は、発電量が最大となるように抽気蒸気量を調整するため、先ず、抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を少しだけ所定度合減少させる（ステップＳ５）。その結果、発電量検出器Ｇの発電量が増加したか否かを判定し（ステップＳ６）、発電量が増加した場合、さらに抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を所定度合だけ減少させる。この操作を、発電量が増加しなくなる（即ち、発電量が最大となる）まで行う。
また、ステップＳ５において抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を減少させた結果、発電量検出器Ｇが検出する発電量が減少した場合、抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を所定度合増加させる（ステップＳ７）。その結果、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａが全閉になったか否かを判定し（ステップＳ８）、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａが全閉でなければ、発電量検出器Ｇの検出する発電量が増加したか否かを判定し（ステップＳ９）、発電量が増加した場合はステップＳ７に戻って更に抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を所定度合だけ増加させ、発電量が増加しなかった場合は、ステップＳ５に戻って抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を減少させる。
【００３５】
上記のように抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を調整することで、発電量が最大となるポイントを探すように制御する。
【００３６】
ステップＳ５、Ｓ７において抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を増減させることにより、低圧蒸気溜め１４内の圧力が増減するが、蒸気量制御装置２３は、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を調整することにより、低圧蒸気溜め１４の検出圧力（Ｐｂ）が設定値Ｐ２となるように制御される。
具体的には、ステップＳ５において、抽気蒸気を絞ることにより低圧蒸気溜めに供給される蒸気が減少し低圧蒸気溜め１４内の圧力（Ｐｂ）が設定値（Ｐ２）以下となった場合は余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を増加する。また、ステップＳ７において、抽気蒸気量が増加して低圧蒸気溜め１４内の圧力（Ｐｂ）が設定値（Ｐ２）を超えた場合は余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を減少させる。
【００３７】
ステップＳ７において余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度が減少することにより、ステップＳ８において余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａが全閉と判定した場合、即ち余剰蒸気量がゼロになった場合は、再びスタート地点に戻り、ステップＳ１、Ｓ２を経て、通常運転モード（ステップＳ３）又は余剰蒸気利用運転モード（ステップＳ４）となる。
【００３８】
なお、通常運転モード（ステップＳ３）では、低圧蒸気溜め１４の圧力（Ｐｂ）は、抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度調整により設定値Ｐ２となるように制御され、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａは全閉を基本とするが、蒸気タービン３が部分負荷運転となり、抽気ライン１９から供給される抽気蒸気圧が下がると、抽気蒸気制御弁Ｖｄを全開としても低圧蒸気溜め１４内の圧力（Ｐｂ）が設定値Ｐ２より低くなる場合があるので、その場合には、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を増加させ、低圧蒸気溜め１４に蒸気を供給することで低圧蒸気溜め１４の蒸気圧力を設定値Ｐ２に戻すように制御する。
【００３９】
蒸気量制御装置２３は、図２（ｂ）に示すように、タービン入口圧力（Ｐａ）が余剰蒸気利用運転モードの開始条件である設定値（Ｐ１）より高い所定上限値としての設定値Ｐ３（例えば３．８ＭＰａ）以下か否かを判定し（ステップＳ１０）、所定上限値としての設定値Ｐ３を超えるとタービンバイパス制御弁Ｖｂの開度を増加させ（ステップＳ１１）、設定値Ｐ３より低くなると設定値Ｐ３を超えないようにタービンバイパス制御弁Ｖｂの開度を減少させる（ステップＳ１２）。
【００４０】
タービントリップ時は、タービン入口遮断弁Ｖｅが遮断される。タービン入口遮断弁Ｖｅの急閉によりタービン入口圧力（Ｐａ）が急上昇し、設定値（Ｐ３）を超えるため、蒸気量制御装置２３は、タービンバイパス制御弁Ｖｂを急速に開き（ステップＳ１２）、タービンバイパスライン１５を通じて復水器５へバイパス蒸気を逃がす。タービンバイパスライン１５は、低圧蒸気溜め１４を経由していないため、高圧蒸気をタービンバイパスライン１５を介して復水器５に逃がしても、低圧蒸気溜め１４の後段に設置されている機器の安全弁（不図示）を作動させず、また、脱気器圧力の変動も抑制し得る。
【符号の説明】
【００４１】
１ ボイラー
３ 蒸気タービン
５ 復水器
１３ 高圧蒸気溜め
１４ 低圧蒸気溜め
１５ タービンバイパスライン
２３ 蒸気量制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却炉用発電設備の制御システム及び制御方法に係り、詳しくは、余剰蒸気を有効利用するためのごみ焼却炉用発電設備及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ごみ焼却炉の廃熱を利用して発電するごみ焼却炉用発電設備は、一般の火力発電所と同様の機器で構成されており、蒸気を作動流体とするランキンサイクルを行うため、図３に示すように、主要機器として、焼却炉（不図示）で発生するごみの燃焼熱を吸収し圧力、温度の高い蒸気を発生するボイラー１及び過熱器２、蒸気の持つエネルギーを動力に変換する蒸気タービン３、蒸気タービン３に駆動されて電力を発生する発電機４、及び、蒸気タービン３で仕事を終えた圧力の低い蒸気を再び水に戻す低圧蒸気復水器５を備える。更に、ごみ焼却炉用発電設備は、付帯設備として、ボイラー給水ポンプ６、脱気器７、脱気器給水ポンプ８、蒸気式空気予熱器９、復水タンク１０、蒸気タービン３から抽気した蒸気熱を利用する脱気器７や給湯設備や暖房設備などの余熱利用設備１１、エコノマイザー１２、高圧蒸気溜め１３、低圧蒸気溜め１４などを備える。
【０００３】
ごみ焼却炉に付設される発電設備においては、一般に低質ごみから高質ごみに対応した発電設備を設置する必要がある。
【０００４】
そのため、例えば、蒸気タービン３を最も発生蒸気量の多い高質ごみに合わせて設計し、低質ごみから高質ごみ時に発生する蒸気を全て蒸気タービンに飲み込ませるようにすると、年間を通じて最も出現頻度が高いと想定される基準ごみ程度のごみを焼却した場合、蒸気タービンは低負荷運転となり、発電出力や発電効率が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、図４に示すように、蒸気タービン３を基準ごみ或いは基準ごみよりやや高めのごみ質に合わせて設計し、余剰蒸気が発生した場合は、バイパスライン１５を通じて低圧蒸気復水器５にて全量復水する構成のごみ焼却炉用発電設備が提案されている。しかしながら、この場合、余剰蒸気の持つエネルギーは大気に放出され、有効に利用されないという問題がある。
【０００６】
そこで、図５及び図６に示されているように、蒸気タービン３に蒸気を供給する高圧蒸気供給ライン１６における蒸気量が蒸気タービン３の最大飲み込み量を超えると、余剰蒸気の一部又は全部を脱気器７や余剰熱利用設備１１等の熱利用設備にて有効利用し、蒸気タービン３の抽気蒸気の量を減らすことにより、発電機４の出力を増加させることを目的としたごみ焼却炉用発電設備が提案されている（特許文献１等）。
【０００７】
図５のごみ焼却炉用発電設備では、余剰蒸気発生時には、抽気蒸気制御弁Ｖｄを閉じ、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａを開き、余剰蒸気熱利用ライン１７を通じて低圧蒸気溜め１４へ蒸気を送る。低圧蒸気溜め１４に送られた余剰蒸気は、余熱利用設備１１及び脱気器７等の熱利用設備で有効に利用される。熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気がある場合は、タービンバイパス制御弁Ｖｂ１を開き、熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気をタービンバイパスライン１８を通じて低圧蒸気復水器５にて復水する。余剰蒸気を熱利用設備にて利用する分、抽気ライン１９からの抽気蒸気を減らすことができ、発電機４の出力を増加することができ、場合により可能最大発電量を得ることができる。
【０００８】
図６のごみ焼却炉用発電設備では、余剰蒸気発生時には、抽気蒸気制御弁を閉じ、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ、Ｖｆを開き、タービンバイパスライン２０ａ、余剰蒸気熱利用ライン２１を通じて低圧蒸気溜め１４へ蒸気を送る。低圧蒸気溜め１４に送られた余剰蒸気は、余熱利用設備１１及び脱気器７等の熱利用設備で有効に利用される。熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気がある場合は、タービンバイパス制御弁Ｖｂ２を開き、タービンバイパスライン２０ｂを通じて熱利用設備で利用される以上の余剰蒸気を低圧蒸気復水器５に逃がして復水する。余剰蒸気を熱利用設備にて利用する分、抽気ライン１９からの抽気蒸気量を減らすことができ、蒸気タービン発電機４の出力を増加することができ、場合により可能最大発電量を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８４０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５に示したごみ焼却炉用発電設備は、場合により可能最大発電量を得ることができるが、可能最大発電量を得ていない場合もあり、発電効率は必ずしも良くない。
【００１１】
また、蒸気タービン３が稼働している状態での運転は可能であるが、蒸気タービンがトリップし急激にタービンバイパス蒸気量が増えた場合、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａを急開して余剰蒸気熱利用ライン１７を通じて低圧蒸気溜め１４に大量のタービンバイパス蒸気を送り、次いで、タービンバイパス制御弁Ｖｂ１を急開して低圧蒸気溜め１４に流れ込んだ大量の蒸気をタービンバイパスライン１８を通じて低圧蒸気復水器５へ送る。この場合、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａとタービンバイパス制御弁Ｖｂ１の流量特性及び動作特性が異なるため、両弁間にある低圧蒸気溜め１４内の圧力が変動する。低圧蒸気溜め１４内の圧力が変動すると、低圧蒸気溜め１４の後段に設置されている機器の圧力も変動し、各所で安全弁（不図示）が作動したり、脱気器圧力が変動する恐れがある。
【００１２】
図６に示すごみ焼却炉用発電設備でも、場合により可能最大発電量を得ることができるが、可能最大発電量を得ていない場合もあり、発電効率は必ずしも良くない。また、蒸気タービン３が稼働している状態での運転は可能であるが、タービントリップ時は余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂ２を急開し、タービンバイパスライン２０ａ、２０ｂを通じて大量のタービンバイパス蒸気を低圧蒸気復水器５へ送ることとなる。この場合、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａとタービンバイパス制御弁Ｖｂ２の流量特性及び動作特性が異なるため、両弁間の配管内圧力が変動し、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖｆの入口圧力が変動する。余剰蒸気熱利用制御弁Ｖｆの入口圧力が変動すると余剰蒸気熱利用制御弁Ｖｆ後段の低圧蒸気溜め１４の圧力も変動する。低圧蒸気溜め１４内の圧力が変動すると、低圧蒸気溜め１４の後段に設置されている機器の圧力も変動し、各所で安全弁（不図示）が作動したり、脱気器圧力が変動する恐れがある。
【００１３】
そこで、本発明は、蒸気タービンに供給される蒸気量が蒸気タービンの最大飲み込み量を超えた時にはその余剰蒸気を余熱利用設備や脱気器加熱等の熱利用設備に有効利用しつつ最大発電量を得て発電設備全体のエネルギー効率を向上させるとともに、タービントリップが発生した場合でも安全弁を作動させるような危険な状態を回避することのできる、ごみ焼却炉用発電設備及びその制御方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るごみ焼却炉用発電設備は、ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、蒸気量制御装置と、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされ、前記蒸気量制御装置は、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される前記高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、前記抽気量の制御に伴う抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るごみ焼却炉用発電設備の制御方法は、ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンにより発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされたごみ焼却炉用設備の制御方法であって、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、該抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸気タービンに供給される高圧蒸気が蒸気タービンの最大飲み込み量を超えることにより、蒸気タービンに供給される圧力が所定値を超えた場合に、発電量を指標として蒸気タービンの抽気量を調整することで、蒸気タービンの抽気蒸気量を減少或いはゼロにしてその蒸気を蒸気タービン排気側へ流すことによって蒸気タービン発電機の発電量を増加させるとともに、発生する余剰蒸気の一部又は全部を低圧蒸気溜めを介して熱利用設備に供給するので、余剰蒸気を有効利用し、発電設備全体のエネルギー効率を向上させることができるとともに、タービントリップ時等においては、余剰蒸気熱利用ラインとは別系統のタービンバイパスラインを通じて高圧蒸気を逃がすので、余剰蒸気利用ラインの安全弁を作動させるような危険な状態を回避することができる。
【００１７】
従来では蒸気タービンの最大飲み込み蒸気量は、ごみ質等の変動に伴う蒸発量の変動を考慮し、平均的に処理されるごみ（基準ごみ）に余裕を見込んだごみ質（例えば基準ごみの１０%増）をタービン設計ごみ質として設定することが多かったが、本発明によれば、余剰蒸気が発生しても蒸気タービンによる発電機の発電量を増加させることができるので、蒸気タービン最大飲み込み蒸気量を基準ごみ程度で設計することが可能となり、その結果、蒸気タービンを従来よりコンパクトに設計でき、しかも基準ごみでの発電効率を向上させる設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るごみ焼却炉用発電設備の一実施形態を示すシステム図である。
【図２】図１のごみ焼却炉用発電設備の制御フローチャートである。
【図３】従来のごみ焼却炉用発電設備の一形態を示すシステム図である。
【図４】従来のごみ焼却炉用発電設備の他の形態を示すシステム図である。
【図５】従来のごみ焼却炉用発電設備の更に他の形態を示すシステム図である。
【図６】従来のごみ焼却炉用発電設備の更に他の形態を示すシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るごみ焼却炉用発電設備およびその制御方法について、以下に図１及び図２を参照して説明する。なお、上記従来例を通じ、同様の構成部分には同符号を付した。
【００２０】
図１に示すように、ごみ焼却炉用発電設備は、図外焼却炉の廃熱を利用するボイラー１と、ボイラー１と高圧蒸気供給ライン１６で接続された蒸気タービン３と、蒸気タービン３により発電する発電機４と、発電機４の発電量を検出する発電量検出器Ｇと、蒸気タービン３と復水ライン２２で接続された復水器５と、高圧蒸気供給ライン１６に介在された高圧蒸気溜め１３と、高圧蒸気溜め１３と余剰蒸気熱利用ライン１７で接続された低圧蒸気溜め１４と、低圧蒸気溜め１４と接続された脱気器７や給湯設備や暖房設備などの余熱利用設備１１などの熱利用設備と、高圧蒸気供給ライン１６と復水ライ２２とを接続するタービンバイパスライン１５と、蒸気タービン３から抽気して抽気蒸気を低圧蒸気溜め１４に供給する抽気ライン１９と、余剰蒸気熱利用ライン１７に介在された余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａと、タービンバイパスライン１５に介在されたタービンバイパス制御弁Ｖｂと、抽気ライン１９に介在された抽気蒸気制御弁Ｖｄと、高圧蒸気供給ライン１６の蒸気圧を検出する第１圧力検出器ＰＡと、低圧蒸気溜め１４の蒸気圧を検出する第２圧力検出器ＰＢと、第１圧力検出器ＰＡ、第２圧力検出器ＰＢ、及び発電量検出器Ｇから検出信号を受け取り、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ、タービンバイパス制御弁Ｖｂ、及び抽気蒸気制御弁Ｖｄ等を制御する蒸気量制御装置２３と、を備えている。余剰蒸気熱利用ライン１７とタービンバイパスライン１５とは、高圧蒸気溜め１３から蒸気供給系統が別系統となっている。
【００２１】
高圧蒸気供給ライン１６のタービン入口付近には、通常、タービン入口遮断弁Ｖｅが設けられる。タービン入口遮断弁Ｖｅは、蒸気タービンの回転速度、軸振動、軸受部などに異常が生じた場合等に、図外の中央制御室或いは蒸気タービンが設置されている現場制御盤からの指令により、タービンへの蒸気の流入を遮断し、蒸気タービンを急速に停止させる。なお、蒸気タービンへの蒸気の流入を遮断し、蒸気タービンを急速に停止することを、タービントリップという。
【００２２】
余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ、タービンバイパス制御弁Ｖｂ、及び抽気蒸気制御弁Ｖｄは、開度調整が可能な制御弁、例えば比例制御弁である。
【００２３】
蒸気量制御装置２３による制御手順を、以下、図２の制御フローチャートを併せて参照しつつ説明する。
【００２４】
スタート時、即ち蒸気タービン３が停止している初期状態では、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂは開いており、タービン入口遮断弁Ｖｅ、及び、抽気蒸気制御弁Ｖｄは閉じている。
【００２５】
蒸気量制御装置２３は、図２（ａ）に示すように、第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン運転可能下限設定圧力（Ｐ０）以上か否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、Ｐ０は例えば３．６ＭＰａである。
【００２６】
蒸気量制御装置２３は、ステップＳ１において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン運転可能下限設定圧力（Ｐ０）より小さい（即ち、Ｐａ＜Ｐ０）と判断した場合、前記初期状態を維持する。なお、初期状態では、低圧蒸気溜め１４内の蒸気圧力が低圧蒸気だめ１４に関連して設定された所定値（Ｐ２）となるように、第２圧力検出器ＰＢの検出圧力（Ｐｂ）に基づいて、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａを制御する。この所定値（Ｐ２）は、例えば低圧蒸気溜め１４の定格圧力であり、例えば０．５ＭＰａである。
【００２７】
蒸気量制御装置２３は、ステップＳ１において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン運転可能下限設定圧力（Ｐ０）以上（即ち、Ｐａ≧Ｐ０）と判断した場合、検出圧力（Ｐａ）が蒸気タービンに関連して設定された所定値（Ｐ１）未満か否かを判断する（ステップＳ２）。所定値（Ｐ１）は、例えばタービン定格圧力であり、例えば３．７ＭＰａである。
【００２８】
蒸気量制御装置２３は、ステップＳ２において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が所定値（Ｐ１）未満（即ち、Ｐａ＜Ｐ１）と判断した場合、通常運転モードで制御する（ステップＳ３）。
【００２９】
通常運転モードでは、基本操作として、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂを閉じ、タービン入口遮断弁Ｖｅを開く。また、低圧蒸気溜め１４内の蒸気圧力（Ｐｂ）が所定値（Ｐ２）となるように、第２圧力検出器ＰＢの検出圧力（Ｐｂ）に基づいて、抽気蒸気制御弁Ｖｄが制御される。
【００３０】
高圧蒸気の蒸気量が増し、ステップＳ２において第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が所定値（Ｐ１）以上（即ち、Ｐａ≧Ｐ１）と蒸気量制御装置２３が判断した場合、蒸気量制御装置２３は運転モードを通常運転モードから余剰蒸気利用運転モードに切り替える（ステップＳ４）。
【００３１】
余剰蒸気利用運転モードでは、蒸気タービン３の最大飲み込み蒸気量を確保しつつ、発電量が最大となる点まで抽気量を少なくし、余剰蒸気熱利用ラインを介して余剰蒸気を熱利用設備に供給するように制御する。
【００３２】
なお、蒸気タービン３へ供給される蒸気量は、第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）から導出することができ、蒸気タービンの最大飲み込み蒸気量は、蒸気タービンの定格圧力に対応する蒸気量である。従って、余剰蒸気利用運転モードでは、第１圧力検出器ＰＡの検出圧力（Ｐａ）が、蒸気タービン３の定格圧力以上の圧力を確保しつつ、抽気量を絞り、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を増加させて余剰蒸気を低圧蒸気溜め１４に供給する。
【００３３】
余剰蒸気利用運転モードでは、一旦、初期状態にセットされる。余剰蒸気利用運転モードの初期状態は、通常運転モードと同じ状態、即ち、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａ及びタービンバイパス制御弁Ｖｂを閉じ、タービン入口遮断弁Ｖｅを開き、低圧蒸気溜め１４内の蒸気圧力（Ｐｂ）が所定値（Ｐ２）となるように抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度が制御される状態である。
【００３４】
余剰蒸気利用運転モードにおいて、蒸気量制御装置２３は、発電量が最大となるように抽気蒸気量を調整するため、先ず、抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を少しだけ所定度合減少させる（ステップＳ５）。その結果、発電量検出器Ｇの発電量が増加したか否かを判定し（ステップＳ６）、発電量が増加した場合、さらに抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を所定度合だけ減少させる。この操作を、発電量が増加しなくなる（即ち、発電量が最大となる）まで行う。
また、ステップＳ５において抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を減少させた結果、発電量検出器Ｇが検出する発電量が減少した場合、抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を所定度合増加させる（ステップＳ７）。その結果、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａが全閉になったか否かを判定し（ステップＳ８）、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａが全閉でなければ、発電量検出器Ｇの検出する発電量が増加したか否かを判定し（ステップＳ９）、発電量が増加した場合はステップＳ７に戻って更に抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を所定度合だけ増加させ、発電量が増加しなかった場合は、ステップＳ５に戻って抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を減少させる。
【００３５】
上記のように抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を調整することで、発電量が最大となるポイントを探すように制御する。
【００３６】
ステップＳ５、Ｓ７において抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度を増減させることにより、低圧蒸気溜め１４内の圧力が増減するが、蒸気量制御装置２３は、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を調整することにより、低圧蒸気溜め１４の検出圧力（Ｐｂ）が設定値Ｐ２となるように制御される。
具体的には、ステップＳ５において、抽気蒸気を絞ることにより低圧蒸気溜めに供給される蒸気が減少し低圧蒸気溜め１４内の圧力（Ｐｂ）が設定値（Ｐ２）以下となった場合は余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を増加する。また、ステップＳ７において、抽気蒸気量が増加して低圧蒸気溜め１４内の圧力（Ｐｂ）が設定値（Ｐ２）を超えた場合は余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を減少させる。
【００３７】
ステップＳ７において余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度が減少することにより、ステップＳ８において余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａが全閉と判定した場合、即ち余剰蒸気量がゼロになった場合は、再びスタート地点に戻り、ステップＳ１、Ｓ２を経て、通常運転モード（ステップＳ３）又は余剰蒸気利用運転モード（ステップＳ４）となる。
【００３８】
なお、通常運転モード（ステップＳ３）では、低圧蒸気溜め１４の圧力（Ｐｂ）は、抽気蒸気制御弁Ｖｄの開度調整により設定値Ｐ２となるように制御され、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａは全閉を基本とするが、蒸気タービン３が部分負荷運転となり、抽気ライン１９から供給される抽気蒸気圧が下がると、抽気蒸気制御弁Ｖｄを全開としても低圧蒸気溜め１４内の圧力（Ｐｂ）が設定値Ｐ２より低くなる場合があるので、その場合には、余剰蒸気熱利用制御弁Ｖａの開度を増加させ、低圧蒸気溜め１４に蒸気を供給することで低圧蒸気溜め１４の蒸気圧力を設定値Ｐ２に戻すように制御する。
【００３９】
蒸気量制御装置２３は、図２（ｂ）に示すように、タービン入口圧力（Ｐａ）が余剰蒸気利用運転モードの開始条件である設定値（Ｐ１）より高い所定上限値としての設定値Ｐ３（例えば３．８ＭＰａ）以下か否かを判定し（ステップＳ１０）、所定上限値としての設定値Ｐ３を超えるとタービンバイパス制御弁Ｖｂの開度を増加させ（ステップＳ１１）、設定値Ｐ３より低くなると設定値Ｐ３を超えないようにタービンバイパス制御弁Ｖｂの開度を減少させる（ステップＳ１２）。
【００４０】
タービントリップ時は、タービン入口遮断弁Ｖｅが遮断される。タービン入口遮断弁Ｖｅの急閉によりタービン入口圧力（Ｐａ）が急上昇し、設定値（Ｐ３）を超えるため、蒸気量制御装置２３は、タービンバイパス制御弁Ｖｂを急速に開き（ステップＳ１２）、タービンバイパスライン１５を通じて復水器５へバイパス蒸気を逃がす。タービンバイパスライン１５は、低圧蒸気溜め１４を経由していないため、高圧蒸気をタービンバイパスライン１５を介して復水器５に逃がしても、低圧蒸気溜め１４の後段に設置されている機器の安全弁（不図示）を作動させず、また、脱気器圧力の変動も抑制し得る。
【符号の説明】
【００４１】
１ ボイラー
３ 蒸気タービン
５ 復水器
１３ 高圧蒸気溜め
１４ 低圧蒸気溜め
１５ タービンバイパスライン
２３ 蒸気量制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、蒸気量制御装置と、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされ、
前記蒸気量制御装置は、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される前記高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、前記抽気量の制御に伴う抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする、ごみ焼却炉用発電設備。
【請求項２】
ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンにより発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされたごみ焼却炉用設備の制御方法であって、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、該抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする、ごみ焼却炉用発電設備の制御方法。
【請求項１】
ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、蒸気量制御装置と、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされ、
前記蒸気量制御装置は、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される前記高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、前記抽気量の制御に伴う抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする、ごみ焼却炉用発電設備。
【請求項２】
ごみ焼却炉の廃熱を利用するボイラーと、前記ボイラーからの高圧蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンにより発電する発電機と、前記蒸気タービンを通過した低圧蒸気を復水する復水器と、前記高圧蒸気の一部及び前記蒸気タービンの抽気蒸気を供給可能に接続された低圧蒸気溜めと、該低圧蒸気溜めの蒸気の熱を利用する熱利用設備と、前記ボイラーからの高圧蒸気を前記蒸気タービンを迂回させて前記復水器に供給可能に接続するタービンバイパスラインと、を備え、前記高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めに供給可能に接続する余剰蒸気熱利用ラインと前記タービンバイパスラインとが別系統とされたごみ焼却炉用設備の制御方法であって、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が所定値を超える場合に、該高圧蒸気の一部を前記低圧蒸気溜めへ逃がすことにより前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力を前記所定値に保持しつつ、前記発電機の発電量が最大値に近づくように前記抽気蒸気の抽気量を制御するとともに、該抽気量の変動により前記低圧蒸気溜め内の圧力が変動した時に前記低圧蒸気溜め内の圧力を所定圧力範囲内に保持するように前記低圧蒸気溜めへ逃がす高圧蒸気の蒸気量を制御し、
前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記所定値より高い所定上限値を超える場合に、前記タービンバイパスラインを開くとともに、前記ボイラーから前記蒸気タービンに供給される高圧蒸気の圧力が前記上限設定値以下となるように前記タービンバイパスラインの蒸気量を制御することを特徴とする、ごみ焼却炉用発電設備の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２３９３（Ｐ２０１３−２３９３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５４６４（Ｐ２０１１−１３５４６４）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
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