气化复合发电设施的控制装置以及控制方法、和气化复合发电设施制造方法及图纸

气化复合发电设施具备：气化炉；构成为能以所述气化炉中生成的可燃性气体为燃料来驱动的燃气涡轮机；和设于从所述气化炉对所述燃气涡轮机提供所述可燃性气体的配管的流量调节阀。气化复合发电设施的控制装置具备：用于算出所述燃气涡轮机的机室压力的机室压力运算部；用于算出从所述流量调节阀到所述燃气涡轮机的燃烧器为止的所述配管中的压力损失的配管压损运算部；用于基于由所述机室压力运算部算出的所述机室压力和由所述配管压损运算部算出的所述压力损失来算出所述流量调节阀的出口压力的出口压运算部；和构成为基于所述燃气涡轮机的燃料流量指令、所述出口压运算部的所述出口压力的算出结果、以及所述流量调节阀的差压或所述流量调节阀的入口压力的测量值来求取所述流量调节阀的开度指令的开度指令运算部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气化复合发电设施的控制装置以及控制方法、和气化复合发电设施
本公开涉及气化复合发电设施的控制装置以及控制方法、和气化复合发电设施。
技术介绍
一般，作为发电效率高的发电设施，已知以将固形燃料气化的可燃性气体为燃料来驱动涡轮的气化复合发电设施。例如在煤气化复合发电设施(IGCC：IntegratedcoalGasificationCombinedCycle，集成煤气化联合循环)中，在气化炉将粉煤气化来生成可燃性气体，以该可燃性气体为燃料来驱动燃气涡轮机，通过与燃气涡轮机连结的发电机进行发电。进而，用通过燃气涡轮机的排热生成的蒸汽驱动蒸汽涡轮机，由此更加提升发电效率。在典型的气化复合发电设施中，在从气化炉到燃气涡轮机的燃烧器的燃料提供配管设置压力调节阀以及流量调节阀。流量调节阀监视燃气涡轮机的运转状态，并通过还考虑到燃料(可燃性气体)的卡路里变动的控制指令控制开度，调节提供给燃烧器的燃料流量，由此控制给燃气涡轮机的热输入。压力调节阀构成为：配置于流量调节阀的上游，吸收气化炉、燃气精制设备等上游设备引起的燃料的压力变动等，并确保流量调节阀的大范围控制稳定性。但在燃料提供配管设置压力调节阀以及流量调节阀的情况下，为了得到良好的控制性，需要使阀自身承受某种程度的压力损失，各阀中的压力损失会变大相应的量。为此，在气化炉生成的可燃性气体的需要气体压力变高，招致气化炉的成本增大。为此，尝试通过削减设于燃料提供配管的阀的数量来减低压力损失，谋求设施整体的成本削减。例如在专利文献1中记载了如下结构：将压力调节阀废除，在燃料提供配管仅配置流量调节阀。另外，尽管不是关于气化复合发电设施的技术，但在专利文献2记载了在与燃烧器的多个喷嘴分别连接的各燃料提供配管上配置流量调节阀的结构。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2008/149731号专利文献2：国际公开第2013/105406号
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而在上述那样从燃气涡轮机的燃料提供配管撤除压力调节阀、仅配置流量调节阀的结构中，承受压力调节阀中的压力损失而导致的缓冲功能丧失份，需要在流量调节阀中进行更高精度的控制。关于这点，在专利文献1以及2中未公开用于谋求流量调节阀中的控制的高精度化的具体结构。鉴于上述的事情，本专利技术的至少几个实施方式目的在于，提供一种即使在从燃气涡轮机的燃料提供配管将压力调节阀废除的情况下也能精度良好地控制流量调节阀的气化复合发电设施的控制装置以及控制方法、和气化复合发电设施。用于解决课题的手段(1)本专利技术的至少几个实施方式所涉及的气化复合发电设施的控制装置中，所述气化复合发电设施具备：气化炉；构成为能以所述气化炉中生成的可燃性气体为燃料来驱动的燃气涡轮机；和设于从所述气化炉对所述燃气涡轮机提供所述可燃性气体的配管的流量调节阀，所述气化复合发电设施的控制装置具备：用于算出所述燃气涡轮机的机室压力的机室压力运算部；用于算出从所述流量调节阀到所述燃气涡轮机的燃烧器为止的所述配管中的压力损失的配管压损运算部；用于基于由所述机室压力运算部算出的所述机室压力和由所述配管压损运算部算出的所述压力损失来算出所述流量调节阀的出口压力的出口压运算部；和构成为基于所述燃气涡轮机的燃料流量指令、所述出口压运算部的所述出口压力的算出结果、以及所述流量调节阀的差压或所述流量调节阀的入口压力的测量值来求取所述流量调节阀的开度指令的开度指令运算部。在上述(1)的气化复合发电设施的控制装置中，基于燃气涡轮机的燃料流量指令、流量调节阀的出口压力的算出结果、以及流量调节阀的差压或流量调节阀的入口压力的测量值来求取流量调节阀的开度指令。在求取该开度指令的过程中，在算出流量调节阀的出口压力时，基于机室压力的算出结果和从流量调节阀到燃烧器的配管中的压力损失的算出结果来算出流量调节阀的出口压力。由此能考虑从流量调节阀到燃烧器的配管的压力损失地对流量调节阀进行开度控制，能进行高精度的控制。即，例如在煤气化复合发电设施(IGCC)的情况下，相比于燃气涡轮机联合循环发电(GTCC)，与燃烧喷嘴的压力损失比较，从机室到流量调节阀下游端的配管压力损失所占的比例更大。因此，在算出流量调节阀的开度指令值时，通过将配管中压力损失加进考虑，能正确地求取开度指令值，能进行更高精度的控制。由此，即使在从燃气涡轮机的燃料提供配管将压力调节阀废除的情况下，也能将所期望的流量的燃料提供给燃烧器。另外，能削减用于算出开度指令值的测量仪器数。(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构基础上，所述开度指令运算部构成为基于所述流量调节阀的下游侧温度的测量值来求取所述开度指令。根据上述(2)的结构，通过还考虑流量调节阀的下游侧温度来合适地控制流量调节阀，能高精度地调节提供给燃烧器的燃料的流量。(3)在几个实施方式中，在上述(1)或(2)的结构的基础上，所述机室压力运算部构成为基于所述燃料流量指令、所述燃气涡轮机的压缩机的IGV开度和所述压缩机的吸气温度来算出所述机室压力。根据上述(3)的结构，能基于燃料流量指令、燃气涡轮机的压缩机的IGV开度和燃气涡轮机的压缩机的吸气温度来高精度地算出燃气涡轮机的机室压力。为此，利用机室压力的算出结果的流量调节阀的出口压力的算出精度提升，能更合适地进行流量调节阀的开度控制。(4)在几个实施方式中，在上述(1)到(3)的任一者的结构的基础上，所述配管压损运算部构成为基于在所述流量调节阀流动的所述可燃性气体的流量、所述流量调节阀的下游侧压力和所述流量调节阀的下游侧温度来算出所述压力损失。根据上述(4)的结构，通过考虑可燃性气体的流量和流量调节阀的下游侧压力以及下游侧温度，能高精度地算出从流量调节阀到燃烧器的压力损失。为此，利用压力损失的算出结果的流量调节阀的出口压力的算出精度提升，能更合适地进行流量调节阀的开度控制。(5)在几个实施方式中，在上述(1)到(4)的任一者的结构的基础上，多个所述流量调节阀并行设置在所述配管，所述开度指令运算部构成为对多个所述流量调节阀求取公共的所述开度指令。在气化复合发电设施中，由于可燃性气体的最大流量大，因此有并排设置多个流量调节阀的情况。在该情况下，根据上述(5)的结构，能以简化手法进行多个流量调节阀的开度控制。(6)在几个实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，所述开度指令运算部构成为在针对多个所述流量调节阀的所述公共的所述开度指令到达所述流量调节阀的最小开度时，生成将多个所述流量调节阀的至少一个流量调节阀关闭的闭阀指令，并对剩下的所述流量调节阀生成用于实现所述燃料流量指令的开度指令。根据上述(6)的结构，在可燃性气体的流量少时，将多个流量调节阀当中至少一个关闭，并由剩下的流量调节阀调节可燃性气体的流量，通过进行上述这样的流量调节阀的分担变更控制，能在最小开度以上的范围合适地控制各流量调节阀。(7)在几个实施方式中，在上述(5)或(6)的结构的基础上，所述开度指令运算部构成为在阀的切换时维持针对多个所述流量调节阀的所述公共的所述开度指令到达所述流量调节阀的最小开度时的全流量系数。根据上述(7)的结构，能在从流量调节阀的切换开始时间点到切换结束时间点的期间(流量调节阀的切换区间的整个期间)稳定地进行燃烧控制。(8)在几个实施方式中，在上述(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气化复合发电设施的控制装置，所述气化复合发电设施具备：气化炉；构成为能以所述气化炉中生成的可燃性气体为燃料来驱动的燃气涡轮机；和设于从所述气化炉对所述燃气涡轮机提供所述可燃性气体的配管的流量调节阀，所述气化复合发电设施的控制装置的特征在于，具备：用于算出所述燃气涡轮机的机室压力的机室压力运算部；用于算出从所述流量调节阀到所述燃气涡轮机的燃烧器为止的所述配管中的压力损失的配管压损运算部；用于基于由所述机室压力运算部算出的所述机室压力和由所述配管压损运算部算出的所述压力损失来算出所述流量调节阀的出口压力的出口压运算部；和构成为基于所述燃气涡轮机的燃料流量指令、所述出口压运算部的所述出口压力的算出结果、以及所述流量调节阀的差压或所述流量调节阀的入口压力的测量值来求取所述流量调节阀的开度指令的开度指令运算部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.26 JP 2016-088290;2016.12.19 JP 2016-245031.一种气化复合发电设施的控制装置，所述气化复合发电设施具备：气化炉；构成为能以所述气化炉中生成的可燃性气体为燃料来驱动的燃气涡轮机；和设于从所述气化炉对所述燃气涡轮机提供所述可燃性气体的配管的流量调节阀，所述气化复合发电设施的控制装置的特征在于，具备：用于算出所述燃气涡轮机的机室压力的机室压力运算部；用于算出从所述流量调节阀到所述燃气涡轮机的燃烧器为止的所述配管中的压力损失的配管压损运算部；用于基于由所述机室压力运算部算出的所述机室压力和由所述配管压损运算部算出的所述压力损失来算出所述流量调节阀的出口压力的出口压运算部；和构成为基于所述燃气涡轮机的燃料流量指令、所述出口压运算部的所述出口压力的算出结果、以及所述流量调节阀的差压或所述流量调节阀的入口压力的测量值来求取所述流量调节阀的开度指令的开度指令运算部。2.根据权利要求1所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述开度指令运算部构成为基于所述流量调节阀的下游侧温度的测量值来求取所述开度指令。3.根据权利要求1或2所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述机室压力运算部构成为基于所述燃料流量指令、所述燃气涡轮机的压缩机的IGV开度和所述压缩机的吸气温度来算出所述机室压力。4.根据权利要求1～3中任一项所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述配管压损运算部构成为基于在所述流量调节阀流动的所述可燃性气体的流量、所述流量调节阀的下游侧压力和所述流量调节阀的下游侧温度来算出所述压力损失。5.根据权利要求1～4中任一项所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，多个所述流量调节阀并行设置在所述配管，所述开度指令运算部构成为对多个所述流量调节阀求取公共的所述开度指令。6.根据权利要求5所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述开度指令运算部构成为在针对多个所述流量调节阀的所述公共的所述开度指令到达所述流量调节阀的最小开度时，生成将多个所述流量调节阀的至少一个流量调节阀关闭的闭阀指令，并对剩下的所述流量调节阀生成用于实现所述燃料流量指令的开度指令。7.根据权利要求5或6所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述开度指令运算部构成为在阀的切换时维持针对多个所述流量调节阀的所述公共的所述开度指令到达所述流量调节阀的最小开度时的全流量系数。8.根据权利要求6所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述开度指令运算部构成为：算出与多个所述流量调节阀为所述最小开度时的合成Cv值对应的所述剩下的所述流量调节阀的目标开度；算出以第1速率使所述至少一个流量调节阀的开度减少到零的所述闭阀指令；和算出以第2速率使所述剩下的所述流量调节阀的开度增加到所述目标开度的所述开度指令。9.根据权利要求8所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，设定所述第1速率以及所述第2速率，使得所述至少一个流量调节阀的开度到达零的时间点和所述剩下的所述流量调节阀的开度到达所述目标开度的时间点一致。10.根据权利要求1～9中任一项所述的气化复合发电设施的控制装置，其特征在于，所述气化复合发电设施还具备用于对所述燃气涡轮机的燃烧器提供油燃料的油提供配管，所述气化复合发电设施构成为能通过来自所述配管的所述可燃性气体和来自所述油提供配管的所述油燃料来切换燃料，在用于实现所述燃料流量指令的开度指令对全部所述流量调节阀都到达该流量调节阀的最小开度时，所述气化复合发电设施构成为从所述可燃性气体切换成所述油燃料。11.一种气化复合发电设施的控制装置，所述气化复合发电设施具备：气化炉；以所述气化炉中生成的可燃性气体为燃料而被驱动的燃气涡轮机；和并行设置在从所述气化炉对所述燃气涡轮机提供所述可燃性气体的配管的多个流量调节阀，所述气化复合发电设施的控制装置的特征在于，具备用于算出多个所述流量调节阀各...

【专利技术属性】
技术研发人员：森井尚典，高岛康裕，矢部哲也，榊贵彦，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP