JP2007285220A - Combined cycle power generation facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンとを組合せたコンバインドサイクル発電設備に係り、ガスタービンに燃料を供給する前に加熱するための燃料加熱システムを改良したコンバインドサイクル発電設備に関する。 The present invention relates to a combined cycle power generation facility in which a gas turbine and a steam turbine are combined, and relates to a combined cycle power generation facility having an improved fuel heating system for heating before supplying fuel to the gas turbine.
最近の火力発電プラントにおいては、プラントの熱効率の向上、短時間で起動停止が可能なこと、少ない温排水などの特長が評価され、コンバインドサイクル発電設備が主流となりつつある。 In recent thermal power plants, combined cycle power generation facilities are becoming the mainstream because of the benefits of improving the thermal efficiency of the plant, being able to start and stop in a short time, and less hot waste water.
コンバインドサイクル発電設備は、ガスタービン設備、蒸気タービン設備および排熱回収ボイラを組合せた発電設備であり、その代表例を図9に示す。図示のコンバインドサイクル発電設備において、空気圧縮機6、燃焼器7およびガスタービン8から構成されるガスタービン設備2に外部から吸入され空気圧縮機6で高温高圧にされた空気Aは、燃焼器7で燃料系統27から供給される燃料と混合され燃焼し燃焼ガスとなる。この燃焼ガスはガスタービン8に案内され、そこで膨張仕事をすることによりガスタービン8を回転駆動させる。それにより燃焼ガスは運動エネルギを失って高温の排気ガス9となり、排気ダクト26を通り排熱回収ボイラ1に導かれる。
The combined cycle power generation facility is a power generation facility in which a gas turbine facility, a steam turbine facility, and an exhaust heat recovery boiler are combined, and a typical example is shown in FIG. In the combined cycle power generation facility shown in the figure, the air A that is drawn into the
排熱回収ボイラ1は、排気ガス9の流れに沿って上流側から過熱器11、蒸発器12、節炭器13という3種類の熱交換器をケーシング10内に備えている。なお、蒸発器12に設けられた蒸気ドラム14は、蒸発器12内で発生した飽和蒸気の気液分離を行なうとともに、その内部を所定の水位に保つことで飽和蒸気とのバランスを保つ装置である。そして、蒸気ドラム14内の飽和蒸気は飽和蒸気管22により引き出され、過熱器11を通って過熱蒸気となり、出口配管16を介して蒸気タービン設備3に導入される。
The exhaust
蒸気タービン15を備えた蒸気タービン設備3に導かれた過熱蒸気は、蒸気タービン15で膨張仕事を行なうことにより蒸気タービン15を回転駆動させる。仕事を終えた蒸気は、復水器17に導かれ水に戻され、復水ポンプ18、復水戻り管19を通して給水ポンプ20でさらに昇圧され再び排熱回収ボイラ1の節炭器13に戻る。なお、ガスタービン設備2と蒸気タービン設備3とは同一の駆動軸5を有しており、その一端に発電機4が接続されている。
The superheated steam guided to the
このように、コンバインドサイクル発電設備では、熱を効率良く利用するため、ガスタービン設備単体もしくは蒸気タービン設備単体の発電設備に比較して、熱効率がかなり高いものとなっている。 Thus, in the combined cycle power generation facility, in order to efficiently use heat, the thermal efficiency is considerably higher than the power generation facility of the gas turbine facility alone or the steam turbine facility alone.
ところで、ガスタービンに供給する燃料を予め加熱してからガスタービンで燃焼させることにより、燃焼時にこの燃料に加わる熱量を減らすことができ、結果的にプラント全体の熱効率の改善につながることは、下記特許文献1にも記載されているように周知の技術である。さらに排熱回収ボイラ内に収容されている熱交換器の1つである節炭器に多めの給水を行なうことにより、従来大気中に放出されていたガスタービン排気ガス中の熱の一部をさらに回収しプラントの熱効率を改善する方法が特許文献2で明らかにされている。
By the way, the fuel supplied to the gas turbine is preheated and then burned in the gas turbine, so that the amount of heat applied to the fuel during combustion can be reduced, resulting in improvement in the thermal efficiency of the entire plant. This is a well-known technique as described in
図9に示したコンバインドサイクル発電設備では、節炭器13の出口で分岐し復水器17に至る加熱給水管24を設けるとともに、この加熱給水管24の復水器17の手前に給水流量調節弁28を設けて、この加熱給水管24に流れる給水流量を制御する。一方、燃料系統27の途中には燃料加熱器25を設け、この燃料加熱器25において加熱給水管24から供給される給水と燃料系統27から供給される燃料との間で熱交換を行い、温められた燃料をガスタービン設備2の燃焼器7に導く。また、燃料と熱交換を行なって冷却された給水は加熱給水管24を通り復水器17に導かれ、そのまま給水として再び排熱回収ボイラ1に導かれる。
In the combined cycle power generation facility shown in FIG. 9, a heating
燃料を加熱するための熱源としては前述の特許文献1および特許文献2にも詳述されているように、排熱回収ボイラで加熱された温水が考えられている。ところが、排熱回収ボイラはガスタービン設備から排出される排気ガスを熱源とし、それにより給水を加熱して温水としているため、ガスタービン設備の点火前には温水を供給することが出来ない。
As described in detail in
例えば、ガスタービン点火直後に供給される常温に近い温水を用いて燃料を加熱した場合には、次のようないくつかの不具合が考えられる。すなわち、季節によっては大気で暖められた燃料の温度の方が、供給される温水の温度よりも高い場合があり、逆に燃料を冷却することになり発電設備の熱効率を下げてしまうことになる。 For example, when the fuel is heated using hot water close to normal temperature supplied immediately after the gas turbine is ignited, there are some problems as follows. In other words, depending on the season, the temperature of the fuel heated in the atmosphere may be higher than the temperature of the supplied hot water, which conversely cools the fuel and lowers the thermal efficiency of the power generation equipment. .
また、燃料に含まれている微量の水分が蒸発、気化して配管中に存在している場合には、それを冷却、液化し、その水分がガスタービン設備の燃料系統にドレンとして滞留し、場合によっては燃料系統を塞ぐことになり、その結果、燃料の供給が妨げられ、ガスタービンの失火を引き起こす。 In addition, when a small amount of water contained in the fuel is evaporated and vaporized and is present in the pipe, it is cooled and liquefied, and the water stays as a drain in the fuel system of the gas turbine equipment, In some cases, the fuel system is blocked, and as a result, the supply of fuel is hindered, causing a misfire of the gas turbine.
さらに、燃料の成分や燃料の圧力によっては燃料の温度がその飽和温度に対して余裕が無くなり、燃料に対して大きな圧力変動があった場合に燃料が液化しガスタービン設備の燃焼器にて逆火現象を起こし、最悪の場合にはガスタービンの損傷に至る。 Furthermore, depending on the fuel component and the fuel pressure, the fuel temperature has no allowance for its saturation temperature, and when there is a large pressure fluctuation with respect to the fuel, the fuel liquefies and reverses in the combustor of the gas turbine equipment. A fire phenomenon occurs, and in the worst case, the gas turbine is damaged.
一方、運転中のコンバインドサイクル発電設備を考えた場合、低負荷状態で運転中には、当然ガスタービン設備も低負荷運転を行なうことになる。よって、供給される燃料の流量が絞られ、その結果、排気ガスの温度も低下することになる。プラントの熱効率を考えれば燃料の加熱は、ガスタービン設備さらに言えばコンバインドサイクル発電設備の負荷の状態にかかわらず、一定の温度で行なわれることが理想である。しかし、排気ガスの温度が低下するということは、燃料を加熱する温水の熱源である排熱回収ボイラ内の温度が低下することである。よって、低負荷運転時には燃料の温度が維持できなくなり燃料を加熱する温水の給水流量調節弁が全開になり給水流量の制御が難しくなる。 On the other hand, when considering a combined cycle power generation facility in operation, the gas turbine facility naturally performs low load operation during operation in a low load state. Therefore, the flow rate of the supplied fuel is reduced, and as a result, the temperature of the exhaust gas also decreases. Considering the thermal efficiency of the plant, it is ideal that the fuel is heated at a constant temperature regardless of the load state of the gas turbine equipment, that is, the combined cycle power generation equipment. However, when the temperature of the exhaust gas decreases, the temperature in the exhaust heat recovery boiler, which is a heat source for warm water that heats the fuel, decreases. Therefore, during low load operation, the temperature of the fuel cannot be maintained, and the hot water feed water flow rate adjustment valve for heating the fuel is fully opened, making it difficult to control the feed water flow rate.
なお、燃料加熱システムにおける運転中の急激な負荷の変化時や負荷遮断時における制御方法については下記の特許文献3に詳しい記載があるが、上述したようなガスタービン点火直後およびコンバインドサイクル発電設備の低負荷運転時における燃料の加熱に関する不具合の解決方法については記載がない。また、特許文献1および特許文献2にも開示されていない。
本発明は、上記のような事情に基づいてなされたもので、低負荷状態においても排熱回収ボイラから抽出した給水によって適切な温度に燃料を加熱することが可能なコンバインドサイクル発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a combined cycle power generation facility capable of heating fuel to an appropriate temperature by water supply extracted from an exhaust heat recovery boiler even in a low load state. For the purpose.
上記課題を解決するために本発明のコンバインドサイクル発電設備は、ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排気ガスの熱を利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で駆動される蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備および前記蒸気タービン設備によって駆動される発電機と、前記ガスタービン設備に供給する燃料を前記排熱回収ボイラから供給される給水によって加熱する燃料加熱給水系とを備え、前記燃料加熱給水系に設けられ前記給水の温度を計測する給水温度検出器と前記ガスタービン設備の燃料系統に設けられ加熱後の燃料の温度を計測する燃料温度検出器と前記発電機の発電量を計測する発電負荷検出器の少なくとも1つの検出器と、前記給水温度検出器、前記燃料温度検出器および前記発電負荷検出器の少なくとも1つの検出器の出力を入力し前記燃料加熱給水系に設けられた給水流量調節弁を制御する調節弁コントローラとを備えている構成とする。 In order to solve the above problems, a combined cycle power generation facility according to the present invention includes a gas turbine facility, an exhaust heat recovery boiler that generates steam using heat of exhaust gas of the gas turbine facility, and an exhaust heat recovery boiler. Steam turbine equipment driven by generated steam, the gas turbine equipment and a generator driven by the steam turbine equipment, and fuel supplied to the gas turbine equipment are heated by water supplied from the exhaust heat recovery boiler A fuel heating water supply system that is provided in the fuel heating water supply system and that measures the temperature of the feed water, and a fuel temperature that is provided in the fuel system of the gas turbine equipment and measures the temperature of the heated fuel At least one of a detector and a power generation load detector for measuring the power generation amount of the generator, the feed water temperature detector, and the fuel temperature sensor. A structure in which and a regulating valve controller for controlling the feed water flow rate control valve provided in the vessel and the power generation load detector of at least one type of output of the detector the fuel heating feed water system.
本発明によれば、低負荷状態においても排熱回収ボイラから抽出した給水によって適切な温度に燃料を加熱することが可能なコンバインドサイクル発電設備を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combined cycle power generation equipment which can heat a fuel to appropriate temperature with the water supply extracted from the waste heat recovery boiler also in the low load state can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて具体的に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るコンバインドサイクル発電設備を示す概略系統図である。なお、図1において従来技術と同一部分は同一の符号付してその説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic system diagram showing a combined cycle power generation facility according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those of the prior art are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
図1において、従来のコンバインドサイクル発電設備(図9)と異なる部分は、加熱給水管24にこの給水管内を流れる給水の温度を計測するための給水温度検出器31を設け、燃料系統27の燃料加熱器25の下流側に加熱給水管24内の給水と熱交換後の燃料の温度を計測する燃料温度検出器32を設け、発電機4と同軸にこの発電機4の負荷を検出する発電負荷検出器33を設け、さらに、これら3種類の検出器の信号が入力され給水流量調節弁28を制御する信号を出力する調節弁コントローラ34を設けた点である。なお、本実施の形態では、節炭器13から分岐され燃料加熱器25を通過し給水流量調節弁28を介して復水器17に至る加熱給水管24の経路を便宜上燃料加熱給水系30と称する。また、給水温度検出器31と燃料温度検出器32と発電負荷検出器33は少なくともいずれか1つの検出器を設ければよく、調節弁コントローラ34には上記3つの検出器の少なくともいずれか1つの検出器の出力を入力する構成とすればよい。
In FIG. 1, a different part from the conventional combined cycle power generation facility (FIG. 9) is provided with a feed
調節弁コントローラ34内には、最適な給水温度、最適な燃料温度およびその時の発電機による負荷量等のデータが予め格納されており、さらにこれらのデータと各検出器で計測され伝送される実際の温度や負荷量とを比較する機能を有している。そして、これらのデータに基づいた制御信号を出力することで給水流量調節弁28を制御する。
The
具体的には、コンバインドサイクル発電設備が起動された直後は、排熱回収ボイラ1内の各熱交換器の温度は十分に上昇していない。よって、給水温度検出器31で検出される温度は低いため、調節弁コントローラ34内のデータと比較された結果として出力される信号により給水流量調節弁28は閉じたままとなり、排熱回収ボイラ1内の各熱交換器、特に節炭器13の温度上昇を待つ。
Specifically, immediately after the combined cycle power generation facility is activated, the temperature of each heat exchanger in the exhaust
コンバインドサイクル発電設備の負荷が上昇し、排熱回収ボイラ1の各熱交換器の温度が上昇してくると、給水温度検出器31で検出される温度も上昇してくるため、調節弁コントローラ34内のデータと比較されて出力される信号に基づき給水流量調節弁28を開き、燃料加熱器25で燃料との熱交換を開始する。そして、熱交換後の燃料の温度は燃料温度検出器32を通じて調節弁コントローラ34に送られ、調節弁コントローラ34は実際の燃料温度が最適な温度になるよう給水流量調節弁28の開度を制御するための制御信号を出力する。
When the load of the combined cycle power generation facility increases and the temperature of each heat exchanger of the exhaust
さらに負荷が上昇してくると、加熱給水管24内の給水の温度はさらに上昇するため、調節弁コントローラ34は燃料温度検出器32からの信号に基づいて、ある温度以上に燃料温度が上昇しないように給水流量調節弁28の開度を制御する。
このような制御を行なうことにより、給水流量調節弁28を給水温度に基づいて細かく制御することが可能となり、コンバインドサイクル発電設備の安定した運転が可能となる。
When the load further increases, the temperature of the feed water in the heated
By performing such control, the feed water flow rate adjustment valve 28 can be finely controlled based on the feed water temperature, and the combined cycle power generation facility can be stably operated.
(第1の実施例)
図2は、本実施の形態のコンバインドサイクル発電設備に備えられる第1の実施例の調節弁コントローラ構成および信号の流れを示す図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a control valve controller configuration and signal flow of the first example provided in the combined cycle power generation facility of the present embodiment.
図示のように、給水温度検出器31で計測された加熱給水管24内の給水の温度のデータは、調節弁コントローラ34aに伝送される。調節弁コントローラ34aは、予め設定された給水温度のデータを有する給水温度設定器36と、この給水温度設定器36のデータと給水温度検出器31からのデータとを比較して、制御信号を出力する比較演算器37と、この比較演算器37からの信号を受けて給水流量調節弁28を制御するための信号を出力する調節計38から構成されている。
As shown in the figure, the temperature data of the feed water in the heated
調節弁コントローラ34aでは、伝送された給水温度検出器31のデータと給水温度設定器36から出力される予め設定された最適な給水温度のデータとが比較演算器37に入力されて比較される。そして、検出された温度が設定された温度より高い場合には、調節計38に対して給水流量調節弁28を自動で制御するように信号を発する。一方、検出された温度が設定された温度より低い場合には、調節計38に対して給水流量調節弁28を手動で全閉するように信号を発する。なお、給水温度設定器36に設定する最適な温度データは、予めシミュレーション等によるコンバインドサイクル発電設備の負荷状態と給水の温度の関係、給水の温度と熱交換後の燃料温度の関係等から求めておくものとする。
In the control valve controller 34a, the transmitted data of the feed
このように本実施例の調節弁コントローラ34aは、コンバインドサイクル発電設備の負荷が低く排熱回収ボイラ1から加熱給水管24に供給される給水の温度が低い場合には、給水流量調節弁28を閉じ、負荷がある程度上昇してから給水流量調節弁28を開くという制御を行なうので、ガスタービン設備2に供給される燃料は常に加熱された温度の高い給水と熱交換をするようになる。よって、燃料に含まれる水分が凝縮したり燃料そのものが凝縮したりするような事態は無くなり、発電設備の安定した運転が可能となる。
Thus, the control valve controller 34a of the present embodiment controls the feed water flow rate control valve 28 when the load of the combined cycle power generation facility is low and the temperature of the feed water supplied from the exhaust
(第2の実施例)
図3は、本実施の形態のコンバインドサイクル発電設備に備えられる第2の実施例の調節弁コントローラの構成および信号の流れを示す図である。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration and signal flow of the control valve controller of the second example provided in the combined cycle power generation facility of the present embodiment.
図示のように、発電負荷検出器33で計測された発電機の負荷、すなわちプラント全体の負荷データは調節弁コントローラ34bに伝送される。調節弁コントローラ34bは、予め設定された発電負荷値のデータを有する発電負荷設定器40と、この発電負荷設定器40のデータと発電負荷検出器33からのデータとを比較して制御信号を出力する比較演算器41と、この比較演算器41からの信号を受けて給水流量調節弁28を制御するための信号を出力する調節計38から構成されている。
As shown, the generator load measured by the power
調節弁コントローラ34bでは、伝送された発電負荷検出器33のデータと発電負荷設定器40から出力される予め設定され最適な給水温度が得られる発電負荷値のデータとが比較演算器41に入力されて比較される。そして、実際に検出された発電負荷値が予め設定された負荷値より大きい場合には、調節計38に対して給水流量調節弁28を自動で制御するように信号を発する。一方、実際に検出された発電負荷値が設定された負荷値より小さい場合には、調節計38に対して給水流量調節弁28を手動で全閉するように信号を発する。なお、発電負荷設定器40に設定する最適な発電負荷データは、予めシミュレーション等によるコンバインドサイクル発電設備の負荷状態と給水の温度の関係、給水の温度と熱交換後の燃料温度の関係等から求めておくものとする。
In the control valve controller 34b, the transmitted data of the power
このように本実施例の調節弁コントローラ34bは、コンバインドサイクル発電設備の負荷が低く排熱回収ボイラ1から加熱給水管24に供給される給水の温度が低いと判断される低負荷時には、給水流量調節弁28を閉じ、給水の温度が比較的高いと判断される負荷がある程度上昇した時点で開くという制御を行なうので、ガスタービン設備2に供給される燃料は常に加熱され温度の高い給水と熱交換をするようになり、燃料に含まれる水分が凝縮したり燃料そのものが凝縮したりするような事態は無くなり、発電設備の安定した運転が可能となる。
As described above, the control valve controller 34b of the present embodiment is configured such that the load of the combined cycle power generation facility is low and the supply water flow rate is low when the temperature of the supply water supplied from the exhaust
(第3の実施例)
図4は、本実施の形態のコンバインドサイクル発電設備に設けられる第3の実施例の調節弁コントローラの構成および信号の流れを示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration and signal flow of the control valve controller of the third example provided in the combined cycle power generation facility of the present embodiment.
図示のように、給水温度検出器31で計測された加熱給水管24内の給水の温度のデータと、燃料温度検出器32で計測された燃料加熱器25で熱交換された後の燃料温度のデータとが調節弁コントローラ34cに伝送される。調節弁コントローラ34cは、給水温度検出器31からのデータと燃料温度検出器32からのデータとを比較し制御信号を出力する第1の比較演算器43と、予め設定された温度差のデータを格納する温度差設定器44と、この温度差設定器44のデータと第1の比較演算器43からのデータを比較し制御信号を出力する第2の比較演算器45と、この制御信号に基づいて給水流量調節弁28を制御する調節計38とから構成されている。
As shown in the figure, the temperature data of the feed water in the
調節弁コントローラ34cでは、伝送された給水温度検出器31のデータと燃料温度検出器32のデータとが第1の比較演算器43に入力されて比較され、その差分値が出力される。出力された差分値は第2の比較演算器45に入力され、温度差設定器44で予め設定された温度差のデータと比較される。そして、実際に検出された給水温度が実際に検出された燃料温度より温度差設定器44で設定された温度差以上高い場合は、給水流量調節弁28を自動で制御するように信号を発する。一方、この温度差よりも低い場合には給水流量調節弁28を手動で全閉させる信号を発する。なお、温度差設定器44に設定する最適な温度差データは、予めシミュレーション等によるコンバインドサイクル発電設備の負荷状態と給水の温度の関係、給水の温度と熱交換後の燃料温度の関係等から求めておくものとする。
In the control valve controller 34c, the transmitted data of the feed
このように本実施例の調節弁コントローラ34cは、燃料を加熱する給水の温度と加熱後の燃料の温度との差に基づいて、温度差が小さい場合には給水流量調節弁28を閉じ、給水の方が燃料より温度が高くなりかつある程度の温度差がついた段階で給水流量調節弁28を開くため、ガスタービン設備2に供給される燃料は常に給水から熱を受ける状態を維持でき、燃料に含まれる水分が凝縮したり燃料そのものが凝縮したりするような事態は無くなり、発電設備の安定した運転が可能となる。
As described above, the control valve controller 34c of the present embodiment closes the water supply flow rate control valve 28 when the temperature difference is small, based on the difference between the temperature of the water supply for heating the fuel and the temperature of the fuel after the heating. Since the feed water flow rate adjustment valve 28 is opened when the temperature becomes higher than that of the fuel and a certain temperature difference occurs, the fuel supplied to the
(第4の実施例)
図5は、本実施の形態のコンバインドサイクル発電設備に設けられる第4の実施例の調節弁コントローラの構成および信号の流れを示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration and signal flow of a control valve controller of a fourth example provided in the combined cycle power generation facility of the present embodiment.
図示のように、給水温度検出器31で計測された加熱給水管24内の給水の温度のデータと、燃料温度検出器32で計測された燃料加熱器25で熱交換された後の燃料温度のデータとが調節弁コントローラ34dに伝送される。調節弁コントローラ34dは、給水温度検出器31から伝送されるデータに対して予め給水温度とそれに対する最適な燃料温度との関係を格納した燃料温度算出器47と、燃料温度検出器32から伝送されたデータと前記燃料温度算出器47からのデータとを比較し両者の値を一致させる制御信号を出力する第1の比較演算器48と、予め決められた燃料温度の上限値を格納する燃料温度設定器49と、この燃料温度設定器49のデータと燃料温度検出器32から伝送されたデータとを比較し実際に計測された燃料温度が燃料温度設定器49で設定された上限値より高い場合に信号を発する第2の比較演算器50と、第1の比較演算器48からの出力をX信号とし、燃料温度設定器49からの出力をY信号とし、さらに第2の比較演算器50からの出力とをそれぞれ入力して、第2の比較演算器50からの入力がある場合にはY信号を出力しそれ以外の場合にはX信号を出力する信号切換器51と、この信号切替器51からの出力に基づいて給水流量調節弁28を制御する調節計52とから構成されている。
As shown in the figure, the temperature data of the feed water in the
調節弁コントローラ34dでは、給水温度検出器31で実際に計測された加熱給水管24内の給水の温度が燃料温度算出器47に入力される。燃料の温度算出器47には、図6に示すように給水温度とそれに対する最適な燃料温度の関係がデータとして格納されている。すなわち、入力されたある給水温度Tw(℃)に対してある差分値a(℃)を減算した燃料温度のデータを最適な燃料温度として出力する。但し、出力される燃料温度は給水温度と常に比例関係にあるのでは無く、燃料温度の上限値が決められて(図6ではTp(℃))おり、ある給水温度から上では一定の燃料温度が出力されるようになっている。
In the control valve controller 34 d, the temperature of the feed water in the
この燃料温度算出器47からの出力と実際に計測した燃料温度である燃料温度検出器32からの出力とを第1の比較演算器48で比較し、この比較演算器48でこの両者の出力が同一になる制御信号を信号切換器51にX信号として送る。一方、燃料温度検出器32からの信号は分岐されて第2の比較演算器50に送られ、ここで予め設定された燃料温度の上限値を出力する燃料温度設定器49の出力と比較され、実際の燃料温度が設定された上限値より高い場合には切換信号を信号切換器51に送る。なお、燃料温度設定器49の信号は同時に信号切換器51のY信号としても入力される。
The output from the fuel temperature calculator 47 and the output from the
信号切換器51は、通常は入力されたX信号、すなわち第1の比較演算器48からの出力をそのまま出力信号としているが、第2の比較演算器50から切換信号がある場合には、Y信号として入力されている燃料温度設定器49の出力が出力信号とされる。そして、これらの信号に基づいて調節計52は給水流量調節弁28を制御する。
The signal switching unit 51 normally uses the input X signal, that is, the output from the first comparison computing unit 48 as an output signal as it is, but if there is a switching signal from the second comparison computing unit 50, Y The output of the
図7は、本実施例の調節弁コントローラ34dで制御を行なった場合の、発電負荷に対する燃料温度と給水温度の関係を示している。給水の温度は、排熱回収ボイラ1の各熱交換器、とりわけ節炭器13の温度に左右される。よって、発電負荷が上昇するとガスタービンの排気温度も上昇するため、排熱回収ボイラ1で回収される熱量も自然に増大する。よって、給水温度は発電負荷に対応して上昇してゆく。一方、燃料温度は、ある一定の給水温度までは給水温度とある差分値aを保ち上昇してゆくが、本実施例の調節弁コントローラ34dによる制御では燃料温度の上限値Tpを設定し、燃料温度の不要な上昇を防いでいる。よって、燃料が必要以上に加熱されることなく、がスタービンに対して最適な条件で燃料を供給できる。
FIG. 7 shows the relationship between the fuel temperature and the feed water temperature with respect to the power generation load when the control valve controller 34d of this embodiment performs the control. The temperature of the feed water depends on the temperature of each heat exchanger of the exhaust
なお、燃料温度算出器47に格納する給水温度とそれに対する最適な燃料温度の関係のデータ、および燃料温度算出器47と燃料温度設定器49に設定する燃料温度の上限値は、予めシミュレーション等によるコンバインドサイクル発電設備の負荷状態と給水の温度の関係、給水の温度と熱交換後の燃料温度の関係、燃料温度によるガスタービン燃焼状態等から求めておくものとする。
Note that the data on the relationship between the feed water temperature stored in the fuel temperature calculator 47 and the optimum fuel temperature corresponding thereto, and the upper limit value of the fuel temperature set in the fuel temperature calculator 47 and the
このように本実施例の調節弁コントローラ34dは、燃料を加熱する給水の温度と加熱後の燃料の温度に対してある一定の比例関係を設定し、その関係に基づいて給水流量調節弁28を制御するため、ガスタービン設備2に供給される燃料は常に給水から熱を受ける状態に維持できるとともに必要以上に加熱される事態も無くなり、発電設備の安定した運転が可能となる。
As described above, the control valve controller 34d of this embodiment sets a certain proportional relationship between the temperature of the feed water that heats the fuel and the temperature of the heated fuel, and the feed water flow rate control valve 28 is set based on this relationship. Therefore, the fuel supplied to the
(第5の実施例)
図8は、本実施の形態のコンバインドサイクル発電設備に設けられる第5の実施例の調節弁コントローラの構成および信号の流れを示す図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration and signal flow of the control valve controller of the fifth example provided in the combined cycle power generation facility of the present embodiment.
図示のように、給水温度検出器31で計測された加熱給水管24内の給水の温度データと、燃料温度検出器32で計測された燃料加熱器25で熱交換された後の燃料の温度データとが調節弁コントローラ34eに伝送される。調節弁コントローラ34eは、予め決められたある給水温度のデータを格納する給水温度設定器36と、給水温度検出器31から伝送されたデータと予め設定された給水温度の値とを比較し、実際に計測された給水温度が高い場合に切換信号を発する第1の比較演算器53と、給水温度とそれに対する最適な燃料温度の関係のデータを格納するとともに給水温度検出器31からのデータが分岐入力される燃料温度算出器47と、燃料温度検出器32から伝送されたデータと燃料温度算出器47からのデータとを比較し両者が一致する制御信号を発する第2の比較演算器54と、常に給水流量調節弁28を全閉させる制御信号を発する全閉信号発生器55と、第2の比較演算器54からの出力をX信号とし、全閉信号発生器55からの出力をY信号とし、さらに、第1の比較演算器53からの出力をそれぞれ入力して、第1の比較演算器53からの出力がある場合にはその出力をX信号、すなわち第2の比較演算器53の出力をそのままその出力とし、無い場合にはその出力をY信号に、すなわち全閉信号発生器55からの出力をそのまま出力する信号切替器56と、信号切替器56からの出力がX信号である場合には給水流量調節弁28に自動制御の信号を、Y信号である場合には手動で全閉する信号を給水流量調節弁28に送る調節計38とから構成されている。
As shown in the figure, the temperature data of the feed water in the
調節弁コントローラ34eでは、給水温度検出器31で計測された加熱給水管24内の給水の温度が第1の比較演算器53に入力される。第1の比較演算器53には、予め設定された給水温度値を格納する給水温度設定器36からの信号も入力され、ここで両者が比較される。そして、計測された実際の給水温度が、予め設定された給水温度よりも高い場合には切替信号が信号切替器56に対して出力される。さらに給水温度検出器31の信号は分岐されて燃料温度算出器47にも入力される。この燃料温度算出器47は、給水温度とそれに対する最適な燃料温度の関係をデータとして格納しており、給水温度検出器31から入力された給水温度に対して最適な燃料温度を算出する。
In the control valve controller 34 e, the temperature of the water supply in the heated
この燃料温度算出器47からの出力と実際に計測した燃料温度である燃料温度検出器32からの出力とを第2の比較演算器54で比較し、この比較演算器54で両者の出力が同一になるように制御信号を信号切換器56にX信号として送る。一方、全閉信号発生器55からの信号は信号切換器56にY信号として送られる。
The output from the fuel temperature calculator 47 and the output from the
信号切替器56は、第1の比較演算器53からの信号が入力されている場合には、出力をX信号、すなわち第2の比較演算器54からの出力とし、第1の比較演算器53からの信号が入力されていない場合にはY信号、すなわち全閉信号発生器55からの出力とする。そして、調節計38は、その入力がX信号の場合にはその信号に基づいて給水流量調節弁28を自動制御する信号を出力し、Y信号の場合には給水流量調節弁28を手動で全閉する信号を出力する。
When the signal from the first comparison calculator 53 is input, the signal switch 56 outputs the X signal, that is, the output from the second comparison calculator 54, and the first comparison calculator 53. If no signal is input, the Y signal, that is, the output from the fully
なお、燃料温度算出器47に設定する給水温度と最適な燃料温度の関係のデータおよび給水温度設定器36に設定する給水温度の値は、予めシミュレーション等によるコンバインドサイクル発電設備の負荷状態と給水の温度の関係、給水の温度と熱交換後の燃料温度の関係、燃料温度によるガスタービン燃焼状態等から求めておく。 It should be noted that the relationship between the water supply temperature set in the fuel temperature calculator 47 and the optimum fuel temperature and the value of the water supply temperature set in the water supply temperature setter 36 are determined in advance by comparing the load state of the combined cycle power generation facility and the water supply by simulation or the like. It is obtained from the temperature relationship, the relationship between the temperature of the feed water and the fuel temperature after heat exchange, the gas turbine combustion state depending on the fuel temperature, and the like.
このように本実施例の調節弁コントローラ34eは、給水の温度の下限を定めるとともに、加熱後の燃料の温度とこの燃料を温める給水の温度とに一定の比例関係を設定し、それに基づいて給水流量調節弁28を制御する。これにより、ガスタービン設備2に供給される燃料は常に給水から熱を受ける状態に維持できるとともに必要以上に加熱される事態も無くなり、発電設備の安定した運転が可能となる。
As described above, the control valve controller 34e of the present embodiment determines the lower limit of the temperature of the feed water, sets a certain proportional relationship between the temperature of the heated fuel and the temperature of the feed water that warms the fuel, and supplies the water based thereon. The flow control valve 28 is controlled. As a result, the fuel supplied to the
本実施の形態によれば、コンバインドサイクル発電設備が低負荷状態で、排熱回収ボイラ内の各熱交換器の温度が低くガスタービン燃料を加熱する給水の温度が低い場合にも、燃料を冷してしまうという現象を防止でき、燃料に含まれる水分が凝縮したり燃料そのものが凝縮したりする事態を防止することができるため、ガスタービン設備の燃焼器内の失火や逆火を防止し、ひいてはコンバインドサイクル発電設備の安定な運転が可能となる。さらに、給水の温度が低く、ガスタービン燃料の設定温度が逆に高くなる場合でも給水流量調節弁の全開という現象を防止でき、コンバインドサイクル発電設備の安定した運転が可能となる。 According to this embodiment, even when the combined cycle power generation facility is in a low load state, the temperature of each heat exchanger in the exhaust heat recovery boiler is low, and the temperature of the feed water for heating the gas turbine fuel is low, the fuel is cooled. Can prevent the phenomenon that the moisture contained in the fuel is condensed or the fuel itself is condensed, preventing the misfire and flashback in the combustor of the gas turbine equipment, As a result, the combined cycle power generation facility can be stably operated. Furthermore, even when the temperature of the feed water is low and the set temperature of the gas turbine fuel is high, the phenomenon that the feed water flow rate control valve is fully opened can be prevented, and the combined cycle power generation facility can be stably operated.
1…排熱回収ボイラ、2…ガスタービン設備、3…蒸気タービン設備、4…発電機、5…駆動軸、6…空気圧縮機、7…燃焼器、8…ガスタービン、9…排気ガス、10…排熱回収ボイラケーシング、11…過熱器、12…蒸発器、13…節炭器、14…蒸気ドラム、15…蒸気タービン、16…過熱器出口配管、17…復水器、18…復水ポンプ、19…復水戻り管、20…給水ポンプ、22…飽和蒸気管、24…加熱給水管、25…燃料加熱器、26…排気ダクト、27…燃料系統、28…給水流量調節弁、30…燃料加熱給水系、31…給水温度検出器、32…燃料温度検出器、33…発電負荷検出器、34,34a,34b,34c,34d,34e…調節弁コントローラ、36…給水温度設定器、37,41,43,45,48,50,53,54…比較演算器、38…調節計、40…発電負荷設定器、44…温度差設定器、47…燃料温度算出器、49…燃料温度設定器、51…信号切替器、52…調節計、55…全閉信号発生器、56…信号切替器、A…空気、Tp…燃料温度上限値。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
When the input value from the feed water temperature detector is TW2, the input value from the fuel temperature detector is TF2, and the difference value is a2, the X signal is a control signal for setting TF2 = TW2-a2. The combined cycle power generation facility according to claim 7.
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JP2006114602A JP2007285220A (en) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | Combined cycle power generation facility |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012149542A (en) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fuel preheating system, gas turbine electric generating system, and fuel preheating method |
JP2014109279A (en) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | General Electric Co <Ge> | Gas turbine engine with integrated bottoming cycle system |
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2006
- 2006-04-18 JP JP2006114602A patent/JP2007285220A/en active Pending
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