二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置
【課題】蒸気タービン発電装置の発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池の発電量による総発電量を目標負荷の増・減に対して安定して追随させる。
【解決手段】目標負荷２６の増・減が指令された時は、目標負荷２６に基づいて原料供給装置１７による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁１８による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプ１３による給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、同時に、蒸気ガバナ１５の開度を増・減して蒸気タービン発電装置１６による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置２４による補助燃料２３の供給量を増・減し、且つ給水ポンプ１３による給水量を増・減して排熱回収ボイラ１２による蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置１６による発電量の増・減を、ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０の発電量に先行させて行うことで総和発電量を目標負荷２６に追随させる。
【解決手段】目標負荷２６の増・減が指令された時は、目標負荷２６に基づいて原料供給装置１７による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁１８による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプ１３による給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、同時に、蒸気ガバナ１５の開度を増・減して蒸気タービン発電装置１６による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置２４による補助燃料２３の供給量を増・減し、且つ給水ポンプ１３による給水量を増・減して排熱回収ボイラ１２による蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置１６による発電量の増・減を、ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０の発電量に先行させて行うことで総和発電量を目標負荷２６に追随させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン発電装置の発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池の発電量による総発電量を目標負荷の増・減に対して確実に追随できるようにした二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭ガス化複合発電プラントとしては、負荷増・減時に際して蒸気タービンへ供給する蒸気量を一時的に増・減し、蒸気タービン発電量を先行的に補正する手段を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１においては、ガス化炉から供給されるガス圧力が大きな遅れを伴っているため、特に負荷変化時にガス圧力が大きく変動する欠点があるとしており、このために、前記したように負荷増・減時には蒸気タービンへ供給する蒸気量を一時的に増・減して蒸気タービン発電装置の発電量を先行的に補正することにより、負荷追従性が高められるとしている。
【特許文献１】特開平０４−０２７７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される石炭ガス化複合発電プラントは、特許文献１の第６図に示されているように、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスタービン発電装置へ供給して発電を行い、ガスタービン発電装置出口の排気ガスは排熱回収ボイラに導いて蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービン発電装置へ供給することにより発電を行うものであり、このプラントでは一時的な負荷上昇に対してガス化炉での燃料ガスの生成量をすばやく増加させることはできないため、蒸気タービン発電装置の出力を先行的に増加させるようにしており、ここで特許文献１では、蒸気タービン発電装置による発電量の一時的な増加は、蒸気系の保有蒸気量が十分に大きいため問題は生じないと記述されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に示される石炭ガス化複合発電プラントにおいては、発生蒸気量を直ちに変化させることはできないために、単に蒸気ガバナを開けて蒸気タービン発電装置への蒸気供給量を増加して発電量を増加させようとし場合には、蒸気圧力が直ちに低下してしまう。このために、特許文献１において蒸気タービン発電装置の発電量を一時的に増加する制御は極めて短時間しか対応できないという問題がある。
【０００６】
又、一時的な負荷上昇時に、ガス化炉に対する原料の供給量を増加する操作を同時に行うようにしても、前記したようにガスタービンに導かれる燃料ガスのガス圧力の遅れが大きいことから、ガスタービン発電装置による発電量が増加するまでには時間がかかってしまい、よって一時的な負荷上昇時に、ガスタービン発電装置による発電量と蒸気タービン発電装置による発電量の総和発電量を目標負荷に沿わせて追随させることは困難であり、よって負荷追従性を高めることはできないという問題があった。
【０００７】
本発明は、蒸気タービン発電装置の発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池の発電量による総発電量を目標負荷の増・減に対して確実に追随させることができる二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置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】
【０００８】
本発明は、燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電方法であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量と、蒸気供給弁による蒸気供給量と、給水ポンプによる給水量とを制御して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とをバランスした総和発電量に保持するように安定運転制御する負荷追従装置を設け、
目標負荷の増・減が指令された時は、目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプによる給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、
同時に、蒸気ガバナの開度を増・減して蒸気タービン発電装置による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置による補助燃料の供給量を増・減し、且つ給水ポンプによる給水量を増・減して排熱回収ボイラによる蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させて総和発電量を目標負荷に追随させることを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電方法、に係るものである。
【０００９】
上記二塔式ガス化装置による複合発電方法において、前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることは好ましい。
【００１０】
又、上記二塔式ガス化装置による複合発電方法において、前記ガス化炉からの燃料ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることは好ましい。
【００１１】
本発明は、燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電装置であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量指令と、蒸気供給弁による蒸気供給量指令と、給水ポンプによる給水量指令とを発して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とがバランスした総和発電量に保持されるように制御する安定運転制御器を有する負荷追従装置を備えており、
該負荷追従装置は、目標負荷が増・減した時に、原料供給装置による原料供給量を増・減する原料調節信号と、蒸気供給弁による蒸気供給量を増・減する蒸気調節信号とを発して安定運転状態で総和発電量を増・減するガス側指令手段と、
蒸気ガバナの開度を増・減する蒸気ガバナ開度調節信号と、補助燃料供給装置による補助燃料供給量を増・減する補助燃料調節信号と、給水ポンプによる給水量を増・減する給水量調節信号とを発して蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させる蒸気側指令手段と、を有することを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電装置、に係るものである。
【００１２】
上記二塔式ガス化装置による複合発電装置において、前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことは好ましい。
【００１３】
又、上記二塔式ガス化装置による複合発電装置において、前記ガス化炉で生成される燃料ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことは好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置によれば、目標負荷の増・減が指令された時は、目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプによる給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、同時に、蒸気ガバナの開度を増・減して蒸気タービン発電装置による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置による補助燃料の供給量を増・減し、且つ給水ポンプによる給水量を増・減して排熱回収ボイラによる蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させて総和発電量を目標負荷に追随させるようにしたので、特に目標負荷の増加時には、蒸気タービン発電装置による発電量を直ちにしかも長時間に亘って安定して増加することができ、よって総和発電量を目標負荷に対して確実に追随できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すブロック図であり、図１中、１は二塔式ガス化炉である。二塔式ガス化炉１は、燃焼炉２とガス化炉３とを有しており、燃焼炉２で加熱された流動媒体４はサイクロン式の分離器５で排気ガス６と分離されてガス化炉３に供給され、流動媒体４の熱によりガス化炉３に供給される原料７を蒸気８と共にガス化して燃料ガス９を生成し、ガス化炉３内の流動媒体と未反応のチャーは供給路１０により燃焼炉２に導入して、チャーを空気１１と共に燃焼させることにより前記流動媒体の加熱を行うようになっている。
【００１７】
図１中、１２は前記燃焼炉２から導出され分離器５で流動媒体４が分離された排気ガス６を導入するようにした排熱回収ボイラであり、排熱回収ボイラ１２では給水ポンプ１３から供給される水１４を前記排気ガス６と熱交換して蒸気８を発生するようになっており、該排熱回収ボイラ１２で発生した蒸気８は、蒸気ガバナ１５を介し蒸気タービン発電装置１６に導入して発電を行うようになっている。
【００１８】
前記ガス化炉３には、石炭或いはその他の炭素質燃料等からなる原料７を供給する原料供給装置１７が設けてあると共に、前記排熱回収ボイラ１２で発生した蒸気８の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁１８が設けてあり、ガス化炉３で生成した燃料ガス９は、ガスガバナ１９を介しガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０に導入して発電を行うようになっている。ここで、前記ガス化炉３からの燃料ガス９を前記排熱回収ボイラ１２に導入して排熱回収すると共に燃料ガス９の冷却を行うことは好ましく、更に、前記ガスタービン発電装置２０出口の排気ガス２２を前記排熱回収ボイラ１２に導入して排熱回収することは好ましい。又、前記燃料ガス９の精製を行うためのガス精製装置２１を必要に応じて備え、精製した燃料ガス９を前記ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０に供給するようにしてもよい。
【００１９】
前記燃焼炉２には、二塔式ガス化炉１の起動時等に石炭やＬＰＧ等の補助燃料２３を供給して燃焼させるようにした補助燃料供給装置２４を設けている。
【００２０】
図１中、２５は負荷追従装置であり、該負荷追従装置２５には、目標負荷２６（ＭＷＤ）が入力されていると共に、蒸気タービン発電装置１６による発電量を検出する検出器２７とガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量を検出する検出器２８からの夫々の発電量検出信号２７ａ，２８ａが入力されている。
【００２１】
負荷追従装置２５には、目標負荷２６に基づいて原料供給装置１７に送る原料供給量指令２９と、蒸気供給弁１８に送る蒸気供給量指令３０と、給水ポンプ１３に送る給水量指令３１と、更には、ガスガバナ１９２送るガスガバナ開度指令３２ａと蒸気ガバナに送る蒸気ガバナ開度指令３２ｂとを発して、蒸気タービン発電装置１６による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量とがバランスした総和発電量を得るように安定制御を行うための安定運転制御器３３が備えられている。安定運転制御器３３は、目標負荷２６が増・減した時には、安定運転を保持した状態において各指令２９，３０，３１，３２ａ，３２ｂの変更を行うようになっている。
【００２２】
更に、前記負荷追従装置２５には、目標負荷２６が増・減した時に、ガスガバナ１９の開度を増・減する蒸気ガバナ開度調節信号３４と、補助燃料供給装置２４による補助燃料供給量を増・減する補助燃料調節信号３５と、前記給水ポンプ１３による給水量を増・減する給水量調節信号３６とを発する蒸気先行指令手段３７を備えている。
【００２３】
以下に上記形態の作用を説明する。
【００２４】
負荷追従装置２５の安定運転制御器３３は、目標負荷２６に基づいて原料供給装置１７に対する原料供給量指令２９と、蒸気供給弁１８に対する蒸気供給量指令３０と、給水ポンプ１３に対する給水量指令３１を発し、同時にガスガバナ１９に対するガスガバナ開度指令３２ａと蒸気ガバナに対する蒸気ガバナ開度指令３２ｂとを発することにより、蒸気タービン発電装置１６による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量とがバランスして総和発電量が目標負荷２６に一致するように常に安定した制御を行うようになっている。
【００２５】
ここで、安定運転時に原料供給装置１７を制御する原料供給量指令２９は、予め設計した複合発電プラントにおけるマテリアルバランスに従った値から作成したテーブル等を用いて算出することができる。即ち、図２に示すように、複合発電プラントの安定運転時におけるガス化炉３に対する原料供給量と、ガス化炉３で生成される燃料ガス生成量と、排熱回収ボイラ１２で発生れさる蒸気発生量の関係は一意に求められる。更に詳しくは、原料供給量に対するガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量と、分離器５からの排気ガス６、ガスタービン発電装置２０出口の排気ガス２２、及び燃料ガス９と熱交換する排熱回収ボイラ１２からの蒸気８を用いて発電する蒸気タービン発電装置１６による発電量との関係は予め求めることができるので、これらの関係をテーブル化して探索することにより、任意の目標負荷２６に対して安定運転できる原料供給量指令２９を算出することができ、この原料供給量指令２９を用いて複合発電プラントを安定運転することができる。
【００２６】
図３は負荷追従装置２５の制御フローチャートである。目標負荷２６が総和発電量よりも大きい負荷増加指令Ｉが発せられた時は、負荷追従装置２５の安定運転制御器３３は、ステップＳ１に示すように原料供給装置１７に指令する原料供給量指令２９の増加と、蒸気供給弁１８に指令する蒸気供給量指令３０の増加と、給水ポンプ１３に指令する給水量指令３１の増加とを行い、更に、これに伴ってガスガバナ１９に指令するガスガバナ開度指令３２ａの増加と、蒸気ガバナ１５に指令する蒸気ガバナ開度指令３２ｂの増加とを行うことで安定運転指令の変更を行い、これによってプラント全体の総和発電量が安定運転された状態で増加するよう制御される。
【００２７】
しかし、前記したように安定運転指令に従って原料供給量を増加しても、ガス化炉３に供給された原料７がガス化されて燃料ガス９の圧力（供給量）が上昇するのはゆっくりでありガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量が増加するまでには時間が掛かるため、図４に示すように、負荷増加指令Ｉに対して安定運転指令による総和発電量Ａには遅れが生じてしまう。
【００２８】
このため、前記負荷増加指令Ｉが発せられた時には、図３のステップＳ１のように安定運転指令の変更を行うと共に、ステップＳ２に示すように、蒸気先行指令手段３７により蒸気ガバナ１５の開度を増加する蒸気ガバナ開度調節信号３４を発して、直ちに蒸気タービン発電装置１６による発電量を増加させると共に、蒸気タービン発電装置１６で消費する蒸気８および前述のガス化炉３で消費される蒸気８の増加分に相当する水１４を供給するように給水ポンプ１３に給水量調節信号３６を発し、更に、蒸気８の増加分に相当する熱量を得るのに必要な補助燃料２３を燃焼炉２に供給するように補助燃料供給装置２４に補助燃料調節信号３５を発するようにしている。
【００２９】
上記したように、蒸気ガバナ１５の開度を増加すると蒸気タービン発電装置１６に供給される蒸気量は直ちに増加するので、蒸気タービン発電装置１６による発電量は直ちに増加される。ここで、蒸気ガバナ１５の開度を増加すると、排熱回収ボイラ１２内の蒸気が減少して蒸気圧力が低下し、これによって蒸気タービン発電装置１６による発電量が低下することが考えられるが、燃焼炉２には補助燃料２３が供給されて導出される排気ガス６の排熱温度が上昇することによって蒸気圧力は直ちに回復されるため、前記ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０の発電量が増加するまでの遅れは、図４にハッチングで示すように蒸気タービン発電装置１６の発電量の増加による補償発電量Ｂによって埋められ、よって総和発電量を負荷増加指令Ｉに確実に追随させて増加させることができる。供給量を増加した原料７のガス化が安定し、ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量が安定運転による目標値に近くなると、蒸気ガバナ１５の開度を減少すると共に補助燃料２３の供給を減少させて、図４の変更後目標負荷が保持されるように安定運転制御が行われる。
【００３０】
上記したように、目標負荷２６の負荷増加指令Ｉが発せられた時には、蒸気ガバナ１５を開けて蒸気タービン発電装置１６に対する蒸気８の供給量を直ち増加すると共に、補助燃料供給装置２４により燃焼炉２に補助燃料２３を供給して排気ガス６の温度を上昇させるようにしているので、蒸気タービン発電装置１６の発電量を直ちにしかも長時間に亘って安定して増加することができ、よって、総和発電量を負荷増加指令Ｉに確実に追随させて負荷追従性を高めることできる。
【００３１】
一方、図３において、目標負荷２６が総和発電量よりも小さい負荷下降指令ＩＩが発せられた時は、負荷追従装置２５の安定運転制御器３３は、ステップＳ３のように原料供給装置１７に指令する原料供給量指令２９の減少と、蒸気供給弁１８に指令する蒸気供給量指令３０の減少と、給水ポンプ１３に指令する給水量指令３１の減少とを行い、更に、これに伴ってガスガバナ１９に指令するガスガバナ開度指令３２ａの減少と、蒸気ガバナ１５に指令する蒸気ガバナ開度指令３２ｂの減少とを行うことで安定運転指令の変更を行い、これによって複合発電プラント全体の総和発電量が安定運転された状態で減少するように制御される。
【００３２】
しかし、上記したように安定運転指令に従って原料供給量を減少して、プラント全体の総和発電量を安定した状態で減少させた場合には、ガス化炉３からの燃料ガス９の変化がゆっくりであるために、蒸気タービン発電装置１６の発電量が遅れて減少することになり、よって総和発電量の減少が負荷下降指令ＩＩに対して遅れることになる。
【００３３】
このため、前記負荷下降指令ＩＩが発せられた時には、図３に示すステップＳ３の安定運転指令の変更を行うと共に、ステップＳ４に示すように、蒸気先行指令手段３７により蒸気ガバナ１５の開度を減少する蒸気ガバナ開度調節信号３４を発して直ちに蒸気タービン発電装置１６による発電量を減少させると共に、蒸気タービン発電装置１６で消費する蒸気８および前述のガス化炉３で消費される蒸気８の減少分に相当する水１４の供給量を減少するように給水ポンプ１３に給水量調節信号３６を発し、更に、蒸気８の減少分に相当する熱量を得る補助燃料２３の供給量を減少するよう補助燃料供給装置２４に補助燃料調節信号３５を発するようにしている。これによって、プラント全体の総和発電量は安定して負荷下降指令ＩＩに追随するようになる。尚、上記負荷下降指令ＩＩが発せられた際に、排熱回収ボイラ１２による蒸気８が余剰となった場合には、凝縮して再び排熱回収ボイラ１２に供給するようにしてもよく、又は、外部に排出するようにしてもよい。
【００３４】
図３においては、目標負荷２６が総和発電量に対して大の場合と小の場合とに分けて制御する場合について例示したが、過渡応答処理に、｜総和発電量−目標負荷｜＞許容値のように範囲を持たせて、目標負荷２６と総和発電量との差が許容値を越えたときのみに前記制御を行うようにしてもよい。
【００３５】
更に、前記補助燃料供給装置２４による燃焼炉２への補助燃料２３の供給は、前記安定運転制御時にも常に供給して補助燃料２３の供給量を増減する制御を行うようにしてもよく、或いは、負荷増加指令Ｉが発せられた時のみに補助燃料２３を供給するようにしてもよい。
【００３６】
又、上記形態では燃焼炉２へ補助燃料２３を供給することで、排熱回収ボイラ１２による排熱回収量を増・減して蒸気タービン発電装置１６による発電量を増・減させる場合について例示したが、排熱回収ボイラ１２における排熱回収量を増減させる手段として、補助燃料２３を増減する代わりに、或いは補助燃料２３を増減することに加えて、燃焼炉２に供給されるチャーの量を増・減させる、即ち、ガス化炉３へ投入する原料７を増・減してチャーの供給量を増・減するようにしてもよい。
【００３７】
尚、本発明は、上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示すブロック図である。
【図２】安定運転時におるガス化炉に対する原料供給量と、ガス化炉で生成される燃料ガス生成量と排熱回収ボイラで発生れさる蒸気発生量の関係の概念を示す線図である。
【図３】負荷追従装置の制御フローチャートである。
【図４】目標負荷の負荷増加指令が発せられた時における本発明による運転方法の概念を示す線図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 二塔式ガス化炉
２ 燃焼炉
３ ガス化炉
４ 流動媒体
６ 排気ガス
７ 原料
８ 蒸気
９ 燃料ガス
１２ 排熱回収ボイラ
１３ 給水ポンプ
１４ 水
１５ 蒸気ガバナ
１６ 蒸気タービン発電装置
１７ 原料供給装置
１８ 蒸気供給弁
１９ ガスガバナ
２０ ガスタービン発電装置もしくは燃料電池
２２ 排気ガス
２３ 補助燃料
２４ 補助燃料供給装置
２５ 負荷追従装置
２６ 目標負荷
２９ 原料供給量指令
３０ 蒸気供給量指令
３１ 給水量指令
３３ 安定運転制御器
３４ 蒸気ガバナ開度調節信号
３５ 補助燃料調節信号
３６ 給水量調節信号
３７ 蒸気先行指令手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン発電装置の発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池の発電量による総発電量を目標負荷の増・減に対して確実に追随できるようにした二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭ガス化複合発電プラントとしては、負荷増・減時に際して蒸気タービンへ供給する蒸気量を一時的に増・減し、蒸気タービン発電量を先行的に補正する手段を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１においては、ガス化炉から供給されるガス圧力が大きな遅れを伴っているため、特に負荷変化時にガス圧力が大きく変動する欠点があるとしており、このために、前記したように負荷増・減時には蒸気タービンへ供給する蒸気量を一時的に増・減して蒸気タービン発電装置の発電量を先行的に補正することにより、負荷追従性が高められるとしている。
【特許文献１】特開平０４−０２７７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される石炭ガス化複合発電プラントは、特許文献１の第６図に示されているように、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスタービン発電装置へ供給して発電を行い、ガスタービン発電装置出口の排気ガスは排熱回収ボイラに導いて蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービン発電装置へ供給することにより発電を行うものであり、このプラントでは一時的な負荷上昇に対してガス化炉での燃料ガスの生成量をすばやく増加させることはできないため、蒸気タービン発電装置の出力を先行的に増加させるようにしており、ここで特許文献１では、蒸気タービン発電装置による発電量の一時的な増加は、蒸気系の保有蒸気量が十分に大きいため問題は生じないと記述されている。
【０００５】
しかし、特許文献１に示される石炭ガス化複合発電プラントにおいては、発生蒸気量を直ちに変化させることはできないために、単に蒸気ガバナを開けて蒸気タービン発電装置への蒸気供給量を増加して発電量を増加させようとし場合には、蒸気圧力が直ちに低下してしまう。このために、特許文献１において蒸気タービン発電装置の発電量を一時的に増加する制御は極めて短時間しか対応できないという問題がある。
【０００６】
又、一時的な負荷上昇時に、ガス化炉に対する原料の供給量を増加する操作を同時に行うようにしても、前記したようにガスタービンに導かれる燃料ガスのガス圧力の遅れが大きいことから、ガスタービン発電装置による発電量が増加するまでには時間がかかってしまい、よって一時的な負荷上昇時に、ガスタービン発電装置による発電量と蒸気タービン発電装置による発電量の総和発電量を目標負荷に沿わせて追随させることは困難であり、よって負荷追従性を高めることはできないという問題があった。
【０００７】
本発明は、蒸気タービン発電装置の発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池の発電量による総発電量を目標負荷の増・減に対して確実に追随させることができる二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置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】
【０００８】
本発明は、燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電方法であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量と、蒸気供給弁による蒸気供給量と、給水ポンプによる給水量とを制御して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とをバランスした総和発電量に保持するように安定運転制御する負荷追従装置を設け、
目標負荷の増・減が指令された時は、目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプによる給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、
同時に、蒸気ガバナの開度を増・減して蒸気タービン発電装置による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置による補助燃料の供給量を増・減し、且つ給水ポンプによる給水量を増・減して排熱回収ボイラによる蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させて総和発電量を目標負荷に追随させることを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電方法、に係るものである。
【０００９】
上記二塔式ガス化装置による複合発電方法において、前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることは好ましい。
【００１０】
又、上記二塔式ガス化装置による複合発電方法において、前記ガス化炉からの燃料ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることは好ましい。
【００１１】
本発明は、燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電装置であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量指令と、蒸気供給弁による蒸気供給量指令と、給水ポンプによる給水量指令とを発して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とがバランスした総和発電量に保持されるように制御する安定運転制御器を有する負荷追従装置を備えており、
該負荷追従装置は、目標負荷が増・減した時に、原料供給装置による原料供給量を増・減する原料調節信号と、蒸気供給弁による蒸気供給量を増・減する蒸気調節信号とを発して安定運転状態で総和発電量を増・減するガス側指令手段と、
蒸気ガバナの開度を増・減する蒸気ガバナ開度調節信号と、補助燃料供給装置による補助燃料供給量を増・減する補助燃料調節信号と、給水ポンプによる給水量を増・減する給水量調節信号とを発して蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させる蒸気側指令手段と、を有することを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電装置、に係るものである。
【００１２】
上記二塔式ガス化装置による複合発電装置において、前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことは好ましい。
【００１３】
又、上記二塔式ガス化装置による複合発電装置において、前記ガス化炉で生成される燃料ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことは好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の二塔式ガス化装置による複合発電方法及び装置によれば、目標負荷の増・減が指令された時は、目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプによる給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、同時に、蒸気ガバナの開度を増・減して蒸気タービン発電装置による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置による補助燃料の供給量を増・減し、且つ給水ポンプによる給水量を増・減して排熱回収ボイラによる蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させて総和発電量を目標負荷に追随させるようにしたので、特に目標負荷の増加時には、蒸気タービン発電装置による発電量を直ちにしかも長時間に亘って安定して増加することができ、よって総和発電量を目標負荷に対して確実に追随できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すブロック図であり、図１中、１は二塔式ガス化炉である。二塔式ガス化炉１は、燃焼炉２とガス化炉３とを有しており、燃焼炉２で加熱された流動媒体４はサイクロン式の分離器５で排気ガス６と分離されてガス化炉３に供給され、流動媒体４の熱によりガス化炉３に供給される原料７を蒸気８と共にガス化して燃料ガス９を生成し、ガス化炉３内の流動媒体と未反応のチャーは供給路１０により燃焼炉２に導入して、チャーを空気１１と共に燃焼させることにより前記流動媒体の加熱を行うようになっている。
【００１７】
図１中、１２は前記燃焼炉２から導出され分離器５で流動媒体４が分離された排気ガス６を導入するようにした排熱回収ボイラであり、排熱回収ボイラ１２では給水ポンプ１３から供給される水１４を前記排気ガス６と熱交換して蒸気８を発生するようになっており、該排熱回収ボイラ１２で発生した蒸気８は、蒸気ガバナ１５を介し蒸気タービン発電装置１６に導入して発電を行うようになっている。
【００１８】
前記ガス化炉３には、石炭或いはその他の炭素質燃料等からなる原料７を供給する原料供給装置１７が設けてあると共に、前記排熱回収ボイラ１２で発生した蒸気８の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁１８が設けてあり、ガス化炉３で生成した燃料ガス９は、ガスガバナ１９を介しガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０に導入して発電を行うようになっている。ここで、前記ガス化炉３からの燃料ガス９を前記排熱回収ボイラ１２に導入して排熱回収すると共に燃料ガス９の冷却を行うことは好ましく、更に、前記ガスタービン発電装置２０出口の排気ガス２２を前記排熱回収ボイラ１２に導入して排熱回収することは好ましい。又、前記燃料ガス９の精製を行うためのガス精製装置２１を必要に応じて備え、精製した燃料ガス９を前記ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０に供給するようにしてもよい。
【００１９】
前記燃焼炉２には、二塔式ガス化炉１の起動時等に石炭やＬＰＧ等の補助燃料２３を供給して燃焼させるようにした補助燃料供給装置２４を設けている。
【００２０】
図１中、２５は負荷追従装置であり、該負荷追従装置２５には、目標負荷２６（ＭＷＤ）が入力されていると共に、蒸気タービン発電装置１６による発電量を検出する検出器２７とガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量を検出する検出器２８からの夫々の発電量検出信号２７ａ，２８ａが入力されている。
【００２１】
負荷追従装置２５には、目標負荷２６に基づいて原料供給装置１７に送る原料供給量指令２９と、蒸気供給弁１８に送る蒸気供給量指令３０と、給水ポンプ１３に送る給水量指令３１と、更には、ガスガバナ１９２送るガスガバナ開度指令３２ａと蒸気ガバナに送る蒸気ガバナ開度指令３２ｂとを発して、蒸気タービン発電装置１６による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量とがバランスした総和発電量を得るように安定制御を行うための安定運転制御器３３が備えられている。安定運転制御器３３は、目標負荷２６が増・減した時には、安定運転を保持した状態において各指令２９，３０，３１，３２ａ，３２ｂの変更を行うようになっている。
【００２２】
更に、前記負荷追従装置２５には、目標負荷２６が増・減した時に、ガスガバナ１９の開度を増・減する蒸気ガバナ開度調節信号３４と、補助燃料供給装置２４による補助燃料供給量を増・減する補助燃料調節信号３５と、前記給水ポンプ１３による給水量を増・減する給水量調節信号３６とを発する蒸気先行指令手段３７を備えている。
【００２３】
以下に上記形態の作用を説明する。
【００２４】
負荷追従装置２５の安定運転制御器３３は、目標負荷２６に基づいて原料供給装置１７に対する原料供給量指令２９と、蒸気供給弁１８に対する蒸気供給量指令３０と、給水ポンプ１３に対する給水量指令３１を発し、同時にガスガバナ１９に対するガスガバナ開度指令３２ａと蒸気ガバナに対する蒸気ガバナ開度指令３２ｂとを発することにより、蒸気タービン発電装置１６による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量とがバランスして総和発電量が目標負荷２６に一致するように常に安定した制御を行うようになっている。
【００２５】
ここで、安定運転時に原料供給装置１７を制御する原料供給量指令２９は、予め設計した複合発電プラントにおけるマテリアルバランスに従った値から作成したテーブル等を用いて算出することができる。即ち、図２に示すように、複合発電プラントの安定運転時におけるガス化炉３に対する原料供給量と、ガス化炉３で生成される燃料ガス生成量と、排熱回収ボイラ１２で発生れさる蒸気発生量の関係は一意に求められる。更に詳しくは、原料供給量に対するガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量と、分離器５からの排気ガス６、ガスタービン発電装置２０出口の排気ガス２２、及び燃料ガス９と熱交換する排熱回収ボイラ１２からの蒸気８を用いて発電する蒸気タービン発電装置１６による発電量との関係は予め求めることができるので、これらの関係をテーブル化して探索することにより、任意の目標負荷２６に対して安定運転できる原料供給量指令２９を算出することができ、この原料供給量指令２９を用いて複合発電プラントを安定運転することができる。
【００２６】
図３は負荷追従装置２５の制御フローチャートである。目標負荷２６が総和発電量よりも大きい負荷増加指令Ｉが発せられた時は、負荷追従装置２５の安定運転制御器３３は、ステップＳ１に示すように原料供給装置１７に指令する原料供給量指令２９の増加と、蒸気供給弁１８に指令する蒸気供給量指令３０の増加と、給水ポンプ１３に指令する給水量指令３１の増加とを行い、更に、これに伴ってガスガバナ１９に指令するガスガバナ開度指令３２ａの増加と、蒸気ガバナ１５に指令する蒸気ガバナ開度指令３２ｂの増加とを行うことで安定運転指令の変更を行い、これによってプラント全体の総和発電量が安定運転された状態で増加するよう制御される。
【００２７】
しかし、前記したように安定運転指令に従って原料供給量を増加しても、ガス化炉３に供給された原料７がガス化されて燃料ガス９の圧力（供給量）が上昇するのはゆっくりでありガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量が増加するまでには時間が掛かるため、図４に示すように、負荷増加指令Ｉに対して安定運転指令による総和発電量Ａには遅れが生じてしまう。
【００２８】
このため、前記負荷増加指令Ｉが発せられた時には、図３のステップＳ１のように安定運転指令の変更を行うと共に、ステップＳ２に示すように、蒸気先行指令手段３７により蒸気ガバナ１５の開度を増加する蒸気ガバナ開度調節信号３４を発して、直ちに蒸気タービン発電装置１６による発電量を増加させると共に、蒸気タービン発電装置１６で消費する蒸気８および前述のガス化炉３で消費される蒸気８の増加分に相当する水１４を供給するように給水ポンプ１３に給水量調節信号３６を発し、更に、蒸気８の増加分に相当する熱量を得るのに必要な補助燃料２３を燃焼炉２に供給するように補助燃料供給装置２４に補助燃料調節信号３５を発するようにしている。
【００２９】
上記したように、蒸気ガバナ１５の開度を増加すると蒸気タービン発電装置１６に供給される蒸気量は直ちに増加するので、蒸気タービン発電装置１６による発電量は直ちに増加される。ここで、蒸気ガバナ１５の開度を増加すると、排熱回収ボイラ１２内の蒸気が減少して蒸気圧力が低下し、これによって蒸気タービン発電装置１６による発電量が低下することが考えられるが、燃焼炉２には補助燃料２３が供給されて導出される排気ガス６の排熱温度が上昇することによって蒸気圧力は直ちに回復されるため、前記ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０の発電量が増加するまでの遅れは、図４にハッチングで示すように蒸気タービン発電装置１６の発電量の増加による補償発電量Ｂによって埋められ、よって総和発電量を負荷増加指令Ｉに確実に追随させて増加させることができる。供給量を増加した原料７のガス化が安定し、ガスタービン発電装置もしくは燃料電池２０による発電量が安定運転による目標値に近くなると、蒸気ガバナ１５の開度を減少すると共に補助燃料２３の供給を減少させて、図４の変更後目標負荷が保持されるように安定運転制御が行われる。
【００３０】
上記したように、目標負荷２６の負荷増加指令Ｉが発せられた時には、蒸気ガバナ１５を開けて蒸気タービン発電装置１６に対する蒸気８の供給量を直ち増加すると共に、補助燃料供給装置２４により燃焼炉２に補助燃料２３を供給して排気ガス６の温度を上昇させるようにしているので、蒸気タービン発電装置１６の発電量を直ちにしかも長時間に亘って安定して増加することができ、よって、総和発電量を負荷増加指令Ｉに確実に追随させて負荷追従性を高めることできる。
【００３１】
一方、図３において、目標負荷２６が総和発電量よりも小さい負荷下降指令ＩＩが発せられた時は、負荷追従装置２５の安定運転制御器３３は、ステップＳ３のように原料供給装置１７に指令する原料供給量指令２９の減少と、蒸気供給弁１８に指令する蒸気供給量指令３０の減少と、給水ポンプ１３に指令する給水量指令３１の減少とを行い、更に、これに伴ってガスガバナ１９に指令するガスガバナ開度指令３２ａの減少と、蒸気ガバナ１５に指令する蒸気ガバナ開度指令３２ｂの減少とを行うことで安定運転指令の変更を行い、これによって複合発電プラント全体の総和発電量が安定運転された状態で減少するように制御される。
【００３２】
しかし、上記したように安定運転指令に従って原料供給量を減少して、プラント全体の総和発電量を安定した状態で減少させた場合には、ガス化炉３からの燃料ガス９の変化がゆっくりであるために、蒸気タービン発電装置１６の発電量が遅れて減少することになり、よって総和発電量の減少が負荷下降指令ＩＩに対して遅れることになる。
【００３３】
このため、前記負荷下降指令ＩＩが発せられた時には、図３に示すステップＳ３の安定運転指令の変更を行うと共に、ステップＳ４に示すように、蒸気先行指令手段３７により蒸気ガバナ１５の開度を減少する蒸気ガバナ開度調節信号３４を発して直ちに蒸気タービン発電装置１６による発電量を減少させると共に、蒸気タービン発電装置１６で消費する蒸気８および前述のガス化炉３で消費される蒸気８の減少分に相当する水１４の供給量を減少するように給水ポンプ１３に給水量調節信号３６を発し、更に、蒸気８の減少分に相当する熱量を得る補助燃料２３の供給量を減少するよう補助燃料供給装置２４に補助燃料調節信号３５を発するようにしている。これによって、プラント全体の総和発電量は安定して負荷下降指令ＩＩに追随するようになる。尚、上記負荷下降指令ＩＩが発せられた際に、排熱回収ボイラ１２による蒸気８が余剰となった場合には、凝縮して再び排熱回収ボイラ１２に供給するようにしてもよく、又は、外部に排出するようにしてもよい。
【００３４】
図３においては、目標負荷２６が総和発電量に対して大の場合と小の場合とに分けて制御する場合について例示したが、過渡応答処理に、｜総和発電量−目標負荷｜＞許容値のように範囲を持たせて、目標負荷２６と総和発電量との差が許容値を越えたときのみに前記制御を行うようにしてもよい。
【００３５】
更に、前記補助燃料供給装置２４による燃焼炉２への補助燃料２３の供給は、前記安定運転制御時にも常に供給して補助燃料２３の供給量を増減する制御を行うようにしてもよく、或いは、負荷増加指令Ｉが発せられた時のみに補助燃料２３を供給するようにしてもよい。
【００３６】
又、上記形態では燃焼炉２へ補助燃料２３を供給することで、排熱回収ボイラ１２による排熱回収量を増・減して蒸気タービン発電装置１６による発電量を増・減させる場合について例示したが、排熱回収ボイラ１２における排熱回収量を増減させる手段として、補助燃料２３を増減する代わりに、或いは補助燃料２３を増減することに加えて、燃焼炉２に供給されるチャーの量を増・減させる、即ち、ガス化炉３へ投入する原料７を増・減してチャーの供給量を増・減するようにしてもよい。
【００３７】
尚、本発明は、上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示すブロック図である。
【図２】安定運転時におるガス化炉に対する原料供給量と、ガス化炉で生成される燃料ガス生成量と排熱回収ボイラで発生れさる蒸気発生量の関係の概念を示す線図である。
【図３】負荷追従装置の制御フローチャートである。
【図４】目標負荷の負荷増加指令が発せられた時における本発明による運転方法の概念を示す線図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 二塔式ガス化炉
２ 燃焼炉
３ ガス化炉
４ 流動媒体
６ 排気ガス
７ 原料
８ 蒸気
９ 燃料ガス
１２ 排熱回収ボイラ
１３ 給水ポンプ
１４ 水
１５ 蒸気ガバナ
１６ 蒸気タービン発電装置
１７ 原料供給装置
１８ 蒸気供給弁
１９ ガスガバナ
２０ ガスタービン発電装置もしくは燃料電池
２２ 排気ガス
２３ 補助燃料
２４ 補助燃料供給装置
２５ 負荷追従装置
２６ 目標負荷
２９ 原料供給量指令
３０ 蒸気供給量指令
３１ 給水量指令
３３ 安定運転制御器
３４ 蒸気ガバナ開度調節信号
３５ 補助燃料調節信号
３６ 給水量調節信号
３７ 蒸気先行指令手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電方法であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量と、蒸気供給弁による蒸気供給量と、給水ポンプによる給水量とを制御して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とをバランスした総和発電量に保持するように安定運転制御する負荷追従装置を設け、
目標負荷の増・減が指令された時は、目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプによる給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、
同時に、蒸気ガバナの開度を増・減して蒸気タービン発電装置による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置による補助燃料の供給量を増・減し、且つ給水ポンプによる給水量を増・減して排熱回収ボイラによる蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させて総和発電量を目標負荷に追随させることを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電方法。
【請求項２】
前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の二塔式ガス化装置による複合発電方法。
【請求項３】
前記ガス化炉からの燃料ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の二塔式ガス化装置による複合発電方法。
【請求項４】
燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電装置であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量指令と、蒸気供給弁による蒸気供給量指令と、給水ポンプによる給水量指令とを発して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とがバランスした総和発電量に保持されるように制御する安定運転制御器を有する負荷追従装置を備えており、
該負荷追従装置は、目標負荷が増・減した時に、原料供給装置による原料供給量を増・減する原料調節信号と、蒸気供給弁による蒸気供給量を増・減する蒸気調節信号とを発して安定運転状態で総和発電量を増・減するガス側指令手段と、
蒸気ガバナの開度を増・減する蒸気ガバナ開度調節信号と、補助燃料供給装置による補助燃料供給量を増・減する補助燃料調節信号と、給水ポンプによる給水量を増・減する給水量調節信号とを発して蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させる蒸気側指令手段と、を有することを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電装置。
【請求項５】
前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことを特徴とする請求項４に記載の二塔式ガス化装置による複合発電装置。
【請求項６】
前記ガス化炉で生成される燃料ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の二塔式ガス化装置による複合発電装置。
【請求項１】
燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電方法であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量と、蒸気供給弁による蒸気供給量と、給水ポンプによる給水量とを制御して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とをバランスした総和発電量に保持するように安定運転制御する負荷追従装置を設け、
目標負荷の増・減が指令された時は、目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量の増・減と、蒸気供給弁による蒸気供給量の増・減と、給水ポンプによる給水量の増・減を行って総和発電量を増・減させる安定運転制御を行い、
同時に、蒸気ガバナの開度を増・減して蒸気タービン発電装置による発電量を直ちに増・減すると共に、補助燃料供給装置による補助燃料の供給量を増・減し、且つ給水ポンプによる給水量を増・減して排熱回収ボイラによる蒸気発生量を増・減することにより、蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させて総和発電量を目標負荷に追随させることを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電方法。
【請求項２】
前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の二塔式ガス化装置による複合発電方法。
【請求項３】
前記ガス化炉からの燃料ガスを排熱回収ボイラに導入して熱交換し排熱回収ボイラによる排熱回収量を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の二塔式ガス化装置による複合発電方法。
【請求項４】
燃焼炉とガス化炉を有し、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に供給して流動媒体の熱を用い原料をガス化して燃料ガスを生成し、ガス化炉の流動媒体と未反応のチャーを燃焼炉に導入してチャーを燃焼させることにより前記流動媒体を加熱するようにした二塔式ガス化炉と、少なくとも前記燃焼炉からの排気ガスを導入し給水ポンプからの水と熱交換して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラからの蒸気を蒸気ガバナを介して導入し発電を行う蒸気タービン発電装置と、前記ガス化炉に原料を供給する原料供給装置と、ガス化炉に前記排熱回収ボイラからの蒸気の一部をガス化剤として供給する蒸気供給弁と、ガス化炉で生成した燃料ガスをガスガバナを介して導入し発電を行うガスタービン発電装置もしくは燃料電池と、前記燃焼炉に補助燃料を供給する補助燃料供給装置とを有する二塔式ガス化装置による複合発電装置であって、
目標負荷に基づいて原料供給装置による原料供給量指令と、蒸気供給弁による蒸気供給量指令と、給水ポンプによる給水量指令とを発して蒸気タービン発電装置による発電量とガスタービン発電装置もしくは燃料電池による発電量とがバランスした総和発電量に保持されるように制御する安定運転制御器を有する負荷追従装置を備えており、
該負荷追従装置は、目標負荷が増・減した時に、原料供給装置による原料供給量を増・減する原料調節信号と、蒸気供給弁による蒸気供給量を増・減する蒸気調節信号とを発して安定運転状態で総和発電量を増・減するガス側指令手段と、
蒸気ガバナの開度を増・減する蒸気ガバナ開度調節信号と、補助燃料供給装置による補助燃料供給量を増・減する補助燃料調節信号と、給水ポンプによる給水量を増・減する給水量調節信号とを発して蒸気タービン発電装置による発電量の増・減を先行させる蒸気側指令手段と、を有することを特徴とする二塔式ガス化装置による複合発電装置。
【請求項５】
前記ガスタービン発電装置出口の排気ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことを特徴とする請求項４に記載の二塔式ガス化装置による複合発電装置。
【請求項６】
前記ガス化炉で生成される燃料ガスを排熱回収ボイラに導くようにしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の二塔式ガス化装置による複合発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２１４６１（Ｐ２０１０−１２１４６１Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９３４６０（Ｐ２００８−２９３４６０）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]