JPH0633797A - 発電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料中の水分や大気中の湿度の増減によって
ガスタービンや蒸気タービンが過負荷になるのを防止す
る。 【構成】 検出されたガスタービン出力Ｇ_Tがガスター
ビン最大定格出力Ｇ_Tmax.よりも大きい場合には、その
差により定まる調節係数Ｋ₁を考慮に入れて修正空気流
量指令Ｑ_Aを求め、検出された空気流量Ｑと修正空気流
量指令Ｑ_Aとの空気流量偏差ΔＱに対応してガスタービ
ン入口側の入口ガイドベーン３７の開度を絞り、検出さ
れたガスタービン出力Ｇ_Tがガスタービン最小定格出力
Ｇ_Tmin.よりも低い場合には、その差により定まる調節
係数Ｋ₂を考慮に入れて修正空気流量指令Ｑ_Aを求め、検
出された空気流量Ｑと修正空気流量指令Ｑ_Aとの空気流
量偏差ΔＱに対応してガスタービン入口側の入口ガイド
ベーン３７の開度を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラを備
えた発電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、加圧流動床ボイラからの排ガスに
よりガスタービンを駆動し、加圧流動床ボイラで生成さ
れた蒸気により蒸気タービンを駆動する発電設備が提案
されており、斯かる加圧流動床ボイラを備えた発電設備
の一例は、図９に示されている。

【０００３】図９中、１は加圧流動床ボイラであり、該
加圧流動床ボイラ１は、圧力容器２と、該圧力容器２内
に格納されたボイラ本体３と、該ボイラ本体３内に格納
された蒸発器や過熱器等の伝熱器４と、ボイラ本体３の
側部に取付けられ且つボイラ本体３内へ石炭等の燃料５
を供給するための燃料供給ノズル６とを備えている。
又、ボイラ本体３内にはベッド材が収納されており、該
ベッド材は、ボイラ本体３の下部から導入される圧縮空
気７により流動化して流動床８が形成され、流動床８の
熱により、燃料５を燃焼させるようになっている。

【０００４】ボイラ本体３の頂部には、ボイラ本体３で
生成された燃焼ガスを排ガス９としてガスタービン１１
へ送給する排ガスダクト１０が接続され、排ガス９によ
りガスタービン１１を駆動し得るようになっている。
又、ガスタービン１１には、圧縮機１２及び発電機１３
が接続され、ガスタービン１１によって圧縮機１２及び
発電機１３が駆動されるようになっている。更に圧縮機
１２の吐出側には、得られた圧縮空気７を前記圧力容器
２へ送給するための圧縮空気供給管１４が接続されてい
る。

【０００５】伝熱器４への入口側には、給水ポンプ１５
からの水１６を伝熱器４へ供給するための給水管１７が
接続され、伝熱器４の出口側には、伝熱器４で生成され
た蒸気１８を蒸気タービン２０へ送給するための蒸気管
１９が接続され蒸気１８により蒸気タービン２０を駆動
し得るようになっている。

【０００６】又、蒸気タービン２０には、発電機２１が
接続され、蒸気タービン２０によって発電機２１が駆動
されるようになっている。

【０００７】上記発電設備では、ガスタービン１１及び
蒸気タービン２０の出力が定格出力を越えないよう両タ
ービン１１，２０の出力を制御しながら運転する必要が
あり、このため図９に示す発電設備には、タービン出力
制御装置が装備されている。

【０００８】而して、タービン出力制御装置を図６及び
図９により説明すると、図中、２２はガスタービン１１
の出力を検出するためのガスタービン出力検出器、２３
は蒸気タービン２０の出力を検出するための蒸気タービ
ン出力検出器、２４は排ガスダクト１０の中途部に接続
され且つ排ガスダクト１０を流れる排ガス９中の酸素濃
度指令を検出するための酸素濃度指令検出器、２５は圧
縮空気供給管１４の中途部に接続され且つ圧縮空気供給
管１４を流れる圧縮空気７の流量を検出するための空気
流量検出器である。

【０００９】ガスタービン出力検出器２２で検出したガ
スタービン１１の出力はガスタービン出力Ｇ_Tとして、
又蒸気タービン出力検出器２３で検出した蒸気タービン
２０の出力は蒸気タービン出力Ｓ_Tとして、夫々加算器
２６へ与え得るようになっており、加算器２６からは、
ガスタービン出力Ｇ_Tと蒸気タービン出力Ｓ_Tを加算して
得られたタービン総出力Ｔが出力されて減算器２７へ与
え得るようになっている。又減算器２７には、中央演算
処理装置等から出力された発電設備出力指令Ｍ _Wをも与
え得るようになっている。

【００１０】減算器２７からは、発電設備出力指令Ｍ_W
とタービン総出力Ｔとの差を取って得られたタービン出
力偏差ΔＧが出力されて調節器２８へ与え得るようにな
っており、調節器２８からは、タービン出力偏差ΔＧを
調節して得られた弁開度指令Ｖ₁が出力されて蒸気ター
ビン２０の入口側に設けられた制御弁２９に与え得るよ
うになっている。

【００１１】酸素濃度指令検出器２４で検出した排ガス
９中の酸素の濃度は、酸素濃度指令Ｄとして減算器３０
に与え得るようになっており、中央演算処理装置等から
出力された燃焼量指令Ｆ_Sは互に並列接続された関数発
生器３１，３２に与え得るようになっている。関数発生
器３１からは、図７に示すように、燃焼量指令Ｆ_Sに対
応して定まる酸素濃度指令Ｄ_Sが出力されて減算器３０
へ与え得るようになっている。

【００１２】減算器３０からは、酸素濃度指令Ｄ_Sと検
出された酸素濃度Ｄとの差を取って得られた酸素濃度偏
差ΔＤが出力されて調節器３３に与え得るようになって
おり、調節器３３からは、酸素濃度偏差ΔＤを調節して
得られた酸素濃度調節量Ｄ_Oが出力されて演算器３４へ
与え得るようになっている。又関数発生器３２からは、
図８に示すように、燃焼量指令Ｆ_Sに対応して定まる空
気流量指令Ｑ_Sが出力されて演算器３４へ与え得るよう
になっている。更に演算器３４からは、空気流量指令Ｑ
_Sと酸素濃度調節量Ｄ_Oが所定の式に代入されて得られた
修正空気流量指令Ｑ _Aが出力されて減算器３５へ与え得
るようになっている。

【００１３】空気流量検出器２５で検出した圧縮空気７
の流量は、空気流量Ｑとして減算器３５へ与え得るよう
になっており、減算器３５からは、修正空気流量指令Ｑ
_Aと検出された空気流量Ｑとの差を取って得られた空気
流量偏差ΔＱが出力されて調節器３６へ与え得るように
なっており、調節器３６からは、空気流量偏差ΔＱを調
節して得られたガイドベーン開度指令Ｖ₂が出力されて
ガスタービン１１の入口側に設けられた入口ガイドベー
ン３７に与え得るようになっている。

【００１４】上記発電設備においては、圧力容器２へ供
給された圧縮空気７は、ボイラ本体３の下部からボイラ
本体３へ導入され、ベッド材が流動化して流動床８が形
成されると共に燃料供給ノズル６からボイラ本体３内へ
供給された燃料５は流動床８の熱により燃焼されて燃焼
ガスが生成される。又燃焼ガスは排ガス９として排ガス
ダクト１０を通り、ガスタービン１１へ導入されて該ガ
スタービン１１が駆動され、ガスタービン１１の駆動に
より圧縮機１２及び発電機１３が駆動される。而して、
圧縮機１２で生成された圧縮空気７は圧縮空気供給管１
４から圧力容器２内へ送給され、発電機１３により電力
が得られる。

【００１５】一方、ボイラ本体３においては、燃料５の
燃焼により加熱された流動床８及び燃焼ガスにより伝熱
器４内の水１６が加熱され、生成した蒸気１８は蒸気管
１９から蒸気タービン２０へ導入され、蒸気タービン２
０を駆動して蒸気タービン２０外へ排出され、図示して
ない復水器で冷却されて水に戻り、給水ポンプ１５によ
り加圧されて給水管１７から伝熱器４へ送給される。又
蒸気タービン２０の駆動により発電機２１が駆動され、
発電が行われる。

【００１６】上記運転時には、ガスタービン１１の出力
はガスタービン出力検出器２２により検出され、ガスタ
ービン出力Ｇ_Tとして加算器２６に与えられ、蒸気ター
ビン２０の出力は蒸気タービン出力検出器２３により検
出され、蒸気タービン出力Ｓ _Tとして加算器２６へ与え
られ、加算器２６ではガスタービン出力Ｇ_Tと蒸気ター
ビン出力Ｓ_Tが加算されてタービン総出力Ｔが求めら
れ、該タービン総出力Ｔは加算器２６から出力されて減
算器２７に与えられる。

【００１７】減算器２７では、中央演算処理装置からの
発電設備出力指令Ｍ_Wとタービン総出力Ｔとの差が取ら
れてタービン出力偏差ΔＧが求められ、該タービン出力
偏差ΔＧは調節器２８で調節されたうえ弁開度指令Ｖ₁
として制御弁２９へ与えられ、制御弁２９の開度が調整
されて蒸気タービン２０へ導入される蒸気１８の流量が
制御され、これによって発電機２１の発電量が調整され
る。

【００１８】排ガスダクト１０中を送給される排ガス９
中の酸素の濃度は、酸素濃度検出器２４により検出され
酸素濃度Ｄとして減算器３０に与えられ、圧縮空気供給
管１４中を送給される圧縮空気７の流量は、空気流量検
出器２５により検出され、空気流量Ｑとして減算器３５
へ与えられる。

【００１９】一方、中央演算処理装置からは、燃焼量指
令Ｆ_Sが関数発生器３１，３２に与えられ、関数発生器
３１からは燃焼量指令Ｆ_Sに対応した酸素濃度指令Ｄ_Sが
出力されて減算器３０に与えられ、関数発生器３２から
は燃焼量指令Ｆ_Sに対応した空気流量指令Ｑ_Sが出力され
て演算器３４に与えられる。

【００２０】減算器３０では、酸素濃度指令Ｄ_Sと検出
された酸素濃度Ｄとの差が取られて酸素濃度偏差ΔＤが
求められ、該酸素濃度偏差ΔＤは、調節器３３に与えら
れ、調節器３３で調節されて得られた酸素濃度調節量Ｄ
_Oは演算器３４に与えられ、演算器３４では、空気流量
指令Ｑ_Sと酸素濃度調節量Ｄ_Oとから所定の演算が行わ
れ、燃料５の燃焼に対し必要な空気流量指令Ｑ_Sが、排
ガス９中に含まれるべき酸素濃度と排ガス９中に含まれ
ている実際の酸素濃度との差に対応し、修正されて修正
空気流量指令Ｑ_Aが求められ、該修正空気流量指令Ｑ_Aは
減算器３５に与えられる。

【００２１】減算器３５では、修正空気流量指令Ｑ_Aと
検出された空気流量Ｑの差が取られて空気流量偏差ΔＱ
が求められ、該空気流量偏差ΔＱは、調節器３６で調節
されたうえガイドベーン開度指令Ｖ₂として入口ガイド
ベーン３７へ与えられ、入口ガイドベーン３７の開度が
調整されてガスタービン１１へ導入される排ガス９の流
量が制御され、これによって発電機２１の発電量及び圧
縮機１２で生成される圧縮空気７の流量が調整される。

【００２２】上述のように各発電機１３，２１の発電量
が個々に制御されることにより、発電設備全体の発電量
は発電設備出力指令Ｍ_Wとなるよう制御が行われる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述の発電設備におい
ては、燃料５中の水分及び大気中の湿度が変化するとボ
イラ本体３において生成される燃焼ガス延いては排ガス
９の量が変化し、このためガスタービン１１の出力が静
特性として変化する。すなわち、燃料５中の水分や大気
中の湿度が増加して排ガス９の流量が増加すると、ガス
タービン１１の回転速度が増加し、ガスタービン１１及
びガスタービン１１により駆動される発電機１３は定格
出力を超過して過負荷となる虞れがあり、又燃料５中の
水分や大気中の湿度が減少して排ガス９の流量が減少す
ると、ガスタービン１１及び発電機１３の出力が低下す
る一方、発電設備出力指令Ｍ_Wは維持するよう制御が行
われるため、制御弁２９の開度が大きくなり、従って蒸
気タービン２０及び蒸気タービン２０により駆動される
発電機２１は定格出力を超過して過負荷となる虞れがあ
る。

【００２４】本発明は、上述の実情に鑑み、燃料５中の
水分や大気中の湿度が変化して排ガス９の流量が変化し
た場合にも、ガスタービン１１や発電機２１延いては発
電機１３や発電機２１が過負荷とならないようにするこ
とを目的としてなしたものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧力容器２と
該圧力容器２内に格納され且つ内部に圧縮空気７により
流動化されて伝熱器４を加熱するベッド材８が収納され
たボイラ本体３とを有する加圧流動床ボイラ１と、ボイ
ラ本体３からの排ガス９により回転させられ且つ発電機
１３及び生成された圧縮空気７を前記圧力容器２へ送給
する圧縮機１２を駆動するガスタービン１１と、加圧流
動床ボイラ１で得られた蒸気１８により回転させられ且
つ発電機２１を駆動する蒸気タービン２０と、ガスター
ビン出力検出器２２により検出されたガスタービン出力
Ｇ_Tと蒸気タービン出力検出器２３により検出された蒸
気タービン出力Ｓ_Tを加算してタービン総出力Ｔを求め
る加算器２６と、該加算器２６で求められたタービン総
出力Ｔと発電設備出力指令Ｍ_Wとの差を取りタービン出
力偏差ΔＧを求める減算器２７と、蒸気タービン２０の
入口側に設けられ且つ減算器２７からのタービン出力偏
差ΔＧの大きさに対応して開閉され、蒸気タービン２０
へ導入される蒸気１８の流量を調整するようにした制御
弁２９と、発電設備出力指令Ｍ_Wに対応したガスタービ
ン最小定格出力Ｇ_Tmin.を出力する関数発生器３８と、
検出されたガスタービン出力Ｇ_Tと設定されたガスター
ビン最大定格出力Ｇ_Tmax.の差を取りガスタービン出力
偏差ΔＧ_{T 1}を求める減算器３９と、検出されたガスター
ビン出力Ｇ_Tと関数発生器３８から与えられたガスター
ビン最小定格出力Ｇ_Tmin.の差を取りガスタービン出力
偏差ΔＧ_T2を求める減算器４０と、前記ガスタービン出
力ΔＧ_Tがガスタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.よりも大き
い場合にガスタービン出力偏差ΔＧ_T1の大きさに対応し
て調節係数Ｋ₁を出力する調節器４２と、ガスタービン
最小定格出力Ｇ_Tmin.が前記ガスタービン出力Ｇ_Tよりも
小さい場合にガスタービン出力偏差ΔＧ_T2の大きさに対
応して調節係数Ｋ₂を出力する調節器４４と、燃焼量指
令Ｆ_Sに対応して関数発生器３１から出力された酸素濃
度指令Ｄ_Sに前記調節係数Ｋ₁又はＫ₂を基に調節器４
３，４５で得られた調節係数Ｋ_1I又はＫ_2Iを掛けて修正
酸素濃度指令Ｄ_SAを求め出力する掛算器４６と、ボイラ
本体３からガスタービン１１へ排ガス９を送給する排ガ
スダクト１０に接続された酸素濃度検出器２４により検
出した酸素濃度Ｄと前記酸素濃度指令Ｄ_S若しくは修正
酸素濃度指令Ｄ_SAとの差を取り酸素濃度偏差ΔＤを求め
る減算器３０と、燃焼量指令Ｆ_Sに対応して関数発生器
３２から出力された空気流量指令Ｑ_Sと前記酸素濃度偏
差ΔＤから得られた酸素濃度調節量Ｄ_Oを基に修正空気
流量指令Ｑ_Aを求める演算器３４と、前記圧縮機１２か
ら圧力容器２へ圧縮空気７を送給する圧縮空気供給管１
４に接続された空気流量検出器２５により検出した空気
流量Ｑと演算器３４で求められた修正空気流量指令Ｑ_A
との差を取り空気流量偏差ΔＱを求める減算器３５と、
ガスタービン１１の入口側に設けられ且つ減算器３５か
らの空気流量偏差ΔＱの大きさに対応して開閉され且つ
ガスタービン１１へ導入される排ガス９の流量を調節す
るようにした入口ガイドベーン３７を設けたものであ
る。

【００２６】

【作用】検出されたガスタービン出力Ｇ_Tがガスタービ
ン最大定格出力Ｇ_Tmax.とガスタービン最小定格出力Ｇ
_Tmin.との間の場合は加算器２６で求められたタービン
総出力Ｔと発電設備出力指令Ｍ_Wとから求められたター
ビン出力偏差ΔＧに対応して蒸気タービン２０の入口側
の制御弁２９の開度が調整され、又燃焼量指令Ｆ_Sに対
応して定まる酸素濃度指令Ｄ_Sと検出された排ガス９中
の酸素濃度Ｄから求められた酸素濃度偏差ΔＤを基とし
て燃焼量指令Ｆ_Sに対応した空気流量指令Ｑ_Sが修正され
て修正空気流量指令Ｑ_Aが求められ、検出された空気流
量Ｑと修正空気流量指令Ｑ_Aとの空気流量偏差ΔＱによ
りガスタービン１１入口側の入口ガイドベーン３７の開
度が調整されるため、制御弁２９及び入口ガイドベーン
３７の何れの開度も適正な開度となり、ガスタービン１
１や入口ガイドベーン３７の負荷は適正に保持される。

【００２７】検出されたガスタービン出力Ｇ_Tがガスタ
ービン最大定格出力Ｇ_Tmax.を越えている場合は制御弁
２９の開度の調整は、ガスタービン出力Ｇ_Tがガスター
ビン最大定格出力Ｇ_Tmax.とガスタービン最小定格出力
Ｇ_Tmin.の間にある場合と同様に行われ、又ガスタービ
ン出力Ｇ_Tとガスタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.とから求
められたガスタービン出力偏差ΔＧ_T1に対応した大きさ
の調節係数Ｋ_1Iが燃焼量指令Ｆ_Sにより定まる酸素濃度
指令Ｄ_Sに掛けられて修正酸素濃度指令Ｄ_SAが求められ
修正酸素濃度指令Ｄ_SAと排ガス９中の酸素濃度Ｄから求
められた酸素濃度偏差ΔＤを基として燃焼量指令Ｆ_Sに
対応した空気流量指令Ｑ_Sが修正されて修正空気流量指
令Ｑ_Aが求められ、検出された空気流量Ｑと修正空気流
量指令Ｑ_Aとの空気流量偏差ΔＱによりガスタービン１
１入口側の入口ガイドベーン３７の開度が絞られる。こ
のため、燃料５中の水分や大気中の湿度が増加し、排ガ
ス９の流量が増加した場合にも、ガスタービン１１が過
負荷になることはない。なお入口ガイドベーン３７の開
度が絞られると、発電設備出力指令Ｍ_Wが指令値に保持
されるよう、制御弁２９の開度は大きくなる。

【００２８】検出されたガスタービン出力Ｇ_Tがガスタ
ービン最小定格出力Ｇ_Tmin.よりも小さい場合には、制
御弁２９の開度の調整は、ガスタービン出力Ｇ_Tがガス
タービン最大定格出力Ｇ_Tmax.とガスタービン最小定格
出力Ｇ_Tmin.の間にある場合と同様に行われ、又ガスタ
ービン最小定格出力Ｇ_Tmin.とガスタービン出力Ｇ_Tとか
ら求められたガスタービン出力偏差ΔＧ_T2に対応した大
きさの調節係数Ｋ_2Iが燃焼量指令Ｆ_Sにより定まる酸素
濃度指令Ｄ_Sに掛けられて修正酸素濃度指令Ｄ_SAが求め
られ、修正酸素濃度指令Ｄ_SAと排ガス９中の酸素濃度Ｄ
から求められた酸素濃度偏差ΔＤを基として燃焼量指令
Ｆ_Sに対応した空気流量指令Ｑ_Sが修正されて修正空気流
量指令Ｑ_Aが求められ、検出された空気流量Ｑと修正空
気流量指令Ｑ_Aとの空気流量偏差ΔＱによりガスタービ
ン１１入口側の入口ガイドベーン３７の開度が大きくな
る。又入口ガイドベーン３７が大きくなると、発電設備
出力指令Ｍ _Wが指令値に保持されるよう制御弁２９の開
度は絞られるため、燃料５中の水分や大気の湿度が低下
して排ガス９の流量が減少したような場合でも、蒸気タ
ービン２０が過負荷になることはない。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。

【００３０】図１〜５は本発明の一実施例で、発電設備
の本体は図９に示すものと同じであるが、タービン出力
制御装置は、図１に示すように酸素濃度Ｄや空気流量Ｑ
の他にガスタービン最大定格出力やガスタービン最小定
格出力を考慮してガスタービン１１の入口ガイドベーン
３７の開度を調節し得るようにした点で図６に示すもの
と相違している。

【００３１】すなわち、中央演算処理装置からの発電設
備出力指令Ｍ_Wは、減算器２７の他に関数発生器３８へ
与え得るようになっており、関数発生器３８からは、図
５に示すように、発電設備出力指令Ｍ_Wに対応して定ま
るガスタービン最小定格出力Ｇ_Tmin.が出力されるよう
になっている。又ガスタービン出力検出器２２で検出し
たガスタービン出力Ｇ_Tは加算器２６の他に、互いに並
列配置された減算器３９，４０へ与え得るようになって
おり、前記関数発生器３８から出力されたガスタービン
最小定格出力Ｇ_Tmin.は減算器４０へ与え得るようにな
っている。

【００３２】ガスタービン最大定格出力設定器４１から
は、設定されたガスタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.が減
算器３９へ与え得るようになっており、減算器３９から
は、ガスタービン出力Ｇ_Tとガスタービン最大定格出力
Ｇ_Tmax.との差を取って得られたガスタービン出力偏差
ΔＧ_T1が出力されて調節器４２へ与え得るようになって
いる。又調節器４２からは、調節係数Ｋ₁が出力されて
積分調節器４３へ与え得るようになっており、積分調節
器４３からは積分調節係数Ｋ_1Iが出力されるようになっ
ている。

【００３３】減算器４０からは、ガスタービン最小定格
出力Ｇ_Tmin.とガスタービン出力Ｇ_Tとの差を取って得ら
れたガスタービン出力偏差ΔＧ_T2が出力されて調節器４
４へ与え得るようになっており、調節器４４からは、調
節係数Ｋ₂が出力されて積分調節器４５へ与え得るよう
になっており、積分調節器４５からは積分調節係数Ｋ _{2 I}
が出力されるようになっている。

【００３４】従来の制御装置と同様に設けられた関数発
生器３１からの酸素濃度指令Ｄ_S及び積分調節器４３，
４５からの積分調節係数Ｋ_1I，Ｋ_2Iは夫々掛算器４６へ
与え得るようになっており、掛算器４６からは、酸素濃
度指令Ｄ_Sに積分調節係数Ｋ_{1 I}或いはＫ_2Iが掛けられた
修正酸素濃度指令Ｄ_SA、若しくは酸素濃度指令Ｄ_Sがそ
のまま出力されて従来の制御装置と同様に設けられた減
算器３０へ与え得るようになっている。

【００３５】なお、図１中、図６に示すものと同一のも
のには、同一の符号が付してある。

【００３６】本実施例においては、発電設備の本体は、
図９に示す従来の発電設備と同じである。すなわち、運
転時には、排ガス９がガスタービン１１へ導入されてガ
スタービン１１が駆動されると共に蒸気１８が蒸気ター
ビン２０へ導入されて蒸気タービン２０が駆動され、ガ
スタービン１１及び蒸気タービン２０により発電機１３
及び発電機２１が駆動されて発電が行われる。又ガスタ
ービン１１により圧縮機１２が駆動され、圧縮機１２で
生成された圧縮空気７は圧力容器２を介してボイラ本体
３内へ導入される。

【００３７】又運転時には、蒸気タービン２０の入口側
に設置された制御弁２９の開度の調整は、従来の場合と
同様の手順で得られた弁開度指令Ｖ₁により行われるた
め、詳しい説明は省略する。

【００３８】一方、ガスタービン出力検出器２２で検出
されたガスタービン出力Ｇ_Tは、減算器３９，４０に与
えられ、ガスタービン最大定格出力設定器４１により設
定されたガスタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.は減算器３
９へ与えられ、発電設備出力指令Ｍ_Wは関数発生器３８
に与えられ、関数発生器３８からは発電設備出力指令Ｍ
_Wに対応したガスタービン最小定格出力Ｇ_Tmin.が出力さ
れて減算器４０に与えられる。

【００３９】減算器３９では、ガスタービン出力Ｇ_Tか
らガスタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.が減算され、ガス
タービン出力偏差ΔＧ_T1が求められて調節器４２へ与え
られ、又減算器４０ではガスタービン最小定格出力Ｇ
_Tmin.からガスタービン出力Ｇ_Tが減算され、ガスタービ
ン出力偏差ΔＧ_T2が求められた調節器４４へ与えられ
る。

【００４０】而して、ガスタービン出力Ｇ_Tが図４のＡ
に示すように、ガスタービン定格出力Ｇ_T0内にあり、ガ
スタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.とガスタービン最小定
格出力Ｇ_Tmin.との間の値の場合は、ΔＧ_T1＜０、ΔＧ
_T2＜０であり、この場合には、調節器４２，４４からは
調節係数Ｋ₁，Ｋ₂は出力されない。従って、この場合
は、図６の従来の場合と同様、関数発生器３１からの酸
素濃度指令Ｄ_Sは何等修正をされることなく減算器３０
に与えられるため、ガスタービン１１入口側の入口ガイ
ドベーン３７の開度調整は従来の場合と全く同様に行わ
れる。

【００４１】ガスタービン出力Ｇ_Tが図４のＢに示すよ
うに、ガスタービン定格出力Ｇ_T0を越え、ガスタービン
最大定格出力Ｇ_Tmax.よりも大きい場合には、すなわ
ち、ΔＧ_T1＞０、ΔＧ_T2＜０の場合には、図２に示すよ
うに、ガスタービン出力偏差ΔＧ_T1に対応した負の調節
係数Ｋ₁（＜０）が調節器４２から出力されて積分調節
器４３に与えられ、積分調節器４３では積分調節係数Ｋ
_1Iが求められ、出力されて掛算器４６に与えられる。又
関数発生器３１からの酸素濃度指令Ｄ_Sも掛算器４６に
与えられる。

【００４２】このため、掛算器４６では、酸素濃度指令
Ｄ_Sに積分調節係数Ｋ_1Iが掛けられて修正酸素濃度指令
Ｄ_SAが求められ、出力されて減算器３０に与えられ、減
算器３０では、修正酸素濃度指令Ｄ_SAと検出された酸素
濃度Ｄとの差が取られて酸素濃度偏差ΔＤが求められ、
該酸素濃度偏差ΔＤは調節器３３に与えられ、調節器３
３で調節されて得られた酸素濃度調節量Ｄ_Oは演算器３
４に与えられ、演算器３４では、空気流量指令Ｑ_Sと酸
素濃度調節量Ｄ_Oとから所定の演算が行われ、燃料５の
燃焼に対し必要な空気流量指令Ｑ_Sが排ガス９中に含ま
れるべき酸素濃度と排ガス中に含まれている実際の酸素
濃度との差に対応して修正され、修正されて修正空気流
量指令Ｑ_Aが求められ、該修正空気流量指令Ｑ_Aは減算器
３５に与えられる。

【００４３】減算器３５では、修正空気流量指令Ｑ_Aと
検出された空気流量Ｑの差が取られて空気流量偏差ΔＱ
が求められ、該空気流量偏差ΔＱは調節器３６で調節さ
れたうえガイドベーン開度指令Ｖ₂として入口ガイドベ
ーン３７へ与えられ、入口ガイドベーン３７の開度が絞
られてガスタービン１１へ導入される排ガス９の流量が
減少し、これによって発電機２１の発電量が減少すると
共に圧縮機１２からの圧縮空気７の流量が減少する。

【００４４】而して、燃料５の水分が増加したり、或い
は大気中の温度が増加することにより排ガス９の流量が
増加し、ガスタービン１１の出力がガスタービン最大定
格出力Ｇ_Tmax.を越えたような場合には、直ちに入口ガ
イドベーン３７の開度を絞ってガスタービン１１へ導入
される排ガス９の流量を減少させることができるため、
ガスタービン１１延いては発電機１３が過負荷になるこ
とを防止できる。

【００４５】而して、斯かる制御を定常回転時に行う場
合には、発電設備出力のＭ_Wは一定のままなので、入口
ガイドベーン３７の開度が絞られれば、制御弁２９の開
度は大きくなる。

【００４６】ガスタービン出力Ｇ_Tが図４のＣに示すよ
うに、ガスタービン定格出力Ｇ_T0を下まわり、ガスター
ビン最小定格出力Ｇ_Tmin.よりも小さい場合には、すな
わち、ΔＧ_T2＞０，ΔＧ_T1＜０の場合は、図３に示すよ
うに、ガスタービン出力偏差ΔＧ_T2に対応した正の調節
係数Ｋ₂（＞０）が調節器４４から出力されて積分調節
器４５に与えられ、積分調節器４５では調節係数Ｋ₂が
積分されて正の積分調節係数Ｋ_2Iが求められ、出力され
て掛算器４６に与えられる。又関数発生器３１からの酸
素濃度指令Ｄ_Sも掛算器４６へ与えられる。

【００４７】このため、掛算器４６では、酸素濃度指令
Ｄ_Sに積分調節係数Ｋ_2Iが掛けられて、修正酸素濃度指
令Ｄ_SAが求められ、出力されて減算器３０に与えられ、
減算器３０では、修正酸素濃度指令Ｄ_SAと検出された酸
素濃度Ｄとの差が取られて酸素濃度偏差ΔＤが求めら
れ、以後は、調節器３３、演算器３４、減算器３５、調
節器３６で順次処理され、調節器３６からガイドベーン
開度指令Ｖ₂として入口ガイドベーン３７へ与えられ、
入口ガイドベーン３７の開度が大きくなってガスタービ
ン１１へ導入される排ガス９の流量が増加し、これによ
って発電機２１の発電量が増加すると共に圧縮機１２か
らの圧縮空気７の流量が増加する。

【００４８】而して、斯かる制御を定常運転時に行う場
合には、発電設備出力指令Ｍ_Wは一定の値のままなの
で、発電機１３の発電量が増加すれば、発電機２１の発
電量が減少するよう制御弁２９の開度は絞られる。この
ため、ガスタービン１１へ導入される排ガス９の流量が
少ない場合には、直ちに入口ガイドベーン３７の開度が
大きくなり、制御弁２９の開度は絞られる結果、蒸気タ
ービン２０延いては発電機２１が過負荷となることはな
い。

【００４９】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
変更を加え得ることは勿論である。

【００５０】

【発明の効果】本発明の発電設備によれば、燃料５中の
水分や大気中の湿度が増加して排ガス９の流量が増加し
た場合にもガスタービン１１延いては発電機１３が過負
荷になる虞れがなく、又燃料５中の水分や大気中の湿度
が減少して排ガス９の流量が減少した場合にも蒸気ター
ビン２０延いては発電機１３が過負荷になる虞れがな
い、等種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】加圧流動床ボイラを備えた本発明の発電設備に
おいてガスタービン及び蒸気タービンの出力を制御する
際に用いる制御ブロック図である。

【図２】検出されたガスタービン出力とガスタービン最
大定格出力との差であるタービン出力偏差と調節係数と
の関係を示すグラフである。

【図３】ガスタービン最小定格出力と検出されたガスタ
ービン出力との差であるガスタービン出力偏差と調節係
数との関係を示すグラフである。

【図４】発電設備出力指令とガスタービン定格出力との
関係を示すグラフである。

【図５】発電設備出力指令とガスタービン最小定格出力
との関係を示すグラフである。

【図６】加圧流動床ボイラを備えた従来の発電設備にお
いてガスタービン及び蒸気タービンの出力を制御する際
に用いる制御ブロック図である。

【図７】燃焼量指令と燃焼量指令により定まる酸素濃度
指令との関係を示すグラフである。

【図８】燃焼量指令と燃焼量指令により定まる空気流量
指令との関係を示すグラフである。

【図９】加圧流動床ボイラを備えた発電設備の一般的な
フロー系統図である。

【符号の説明】

１ 加圧流動床ボイラ ２ 圧力容器 ３ ボイラ本体 ４ 伝熱器 ７ 圧縮空気 ８ 流動床（ベッド材） ９ 排ガス １０ 排ガスダクト １１ ガスタービン １２ 圧縮機 １３ 発電機 １４ 圧縮空気供給管 １８ 蒸気 ２０ 蒸気タービン ２１ 発電機 ２２ ガスタービン出力検出器 ２３ 蒸気タービン出力検出器 ２４ 酸素濃度検出器 ２５ 空気流量検出器 ２６ 加算器 ２７ 減算器 ２９ 制御弁 ３０ 減算器 ３１ 関数発生器 ３２ 関数発生器 ３４ 演算器 ３５ 減算器 ３７ 入口ガイドベーン ３８ 関数発生器 ３９ 減算器 ４０ 減算器 ４２ 調節器 ４３ 積分調節器（調節器） ４４ 調節器 ４５ 積分調節器（調節器） ４６ 掛算器 Ｇ_T ガスタービン出力 Ｓ_T 蒸気タービン出力 Ｔ タービン総出力 Ｍ_W 発電設備出力指令 ΔＧ タービン出力偏差 Ｄ 酸素濃度 Ｄ_O 酸素濃度調節量 Ｄ_S 酸素濃度指令 ΔＤ 酸素濃度偏差 Ｄ_SA 修正酸素濃度 Ｑ_S 空気流量指令 Ｑ_A 修正空気流量指令 Ｑ 空気流量 ΔＱ 空気流量偏差 Ｆ_S 燃焼量指令 Ｇ_Tmin. ガスタービン最小定格出力 Ｇ_Tmax. ガスタービン最大定格出力 ΔＧ_T1 ガスタービン出力偏差 Ｋ₁ 調節係数 Ｋ_1I 積分調節係数（調節係数） Ｋ₂ 調節係数 Ｋ_2I 積分調節係数（調節係数） ΔＧ_T2 ガスタービン出力偏差 Ｇ_T0 ガスタービン定格出力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力容器２と該圧力容器２内に格納され
   且つ内部に圧縮空気７により流動化されて伝熱器４を加
   熱するベッド材８が収納されたボイラ本体３とを有する
   加圧流動床ボイラ１と、ボイラ本体３からの排ガス９に
   より回転させられ且つ発電機１３及び生成された圧縮空
   気７を前記圧力容器２へ送給する圧縮機１２を駆動する
   ガスタービン１１と、加圧流動床ボイラ１で得られた蒸
   気１８により回転させられ且つ発電機２１を駆動する蒸
   気タービン２０と、ガスタービン出力検出器２２により
   検出されたガスタービン出力Ｇ_Tと蒸気タービン出力検
   出器２３により検出された蒸気タービン出力Ｓ_Tを加算
   してタービン総出力Ｔを求める加算器２６と、該加算器
   ２６で求められたタービン総出力Ｔと発電設備出力指令
   Ｍ_Wとの差を取りタービン出力偏差ΔＧを求める減算器
   ２７と、蒸気タービン２０の入口側に設けられ且つ減算
   器２７からのタービン出力偏差ΔＧの大きさに対応して
   開閉され、蒸気タービン２０へ導入される蒸気１８の流
   量を調整するようにした制御弁２９と、発電設備出力指
   令Ｍ_Wに対応したガスタービン最小定格出力Ｇ_Tmin.を出
   力する関数発生器３８と、検出されたガスタービン出力
   Ｇ_Tと設定されたガスタービン最大定格出力Ｇ_Tmax.の差
   を取りガスタービン出力偏差ΔＧ_T1を求める減算器３９
   と、検出されたガスタービン出力Ｇ_Tと関数発生器３８
   から与えられたガスタービン最小定格出力Ｇ_Tmin.の差
   を取りガスタービン出力偏差ΔＧ_T2を求める減算器４０
   と、前記ガスタービン出力ΔＧ_Tがガスタービン最大定
   格出力Ｇ_Tmax.よりも大きい場合にガスタービン出力偏
   差ΔＧ_T1の大きさに対応して調節係数Ｋ₁を出力する調
   節器４２と、ガスタービン最小定格出力Ｇ_Tmin.が前記
   ガスタービン出力Ｇ_Tよりも小さい場合にガスタービン
   出力偏差ΔＧ_T2の大きさに対応して調節係数Ｋ₂を出力
   する調節器４４と、燃焼量指令Ｆ_Sに対応して関数発生
   器３１から出力された酸素濃度指令Ｄ_Sに前記調節係数
   Ｋ₁又はＫ₂を基に調節器４３，４５で得られた調節係数
   Ｋ_1I又はＫ_2Iを掛けて修正酸素濃度指令Ｄ_SAを求め出力
   する掛算器４６と、ボイラ本体３からガスタービン１１
   へ排ガス９を送給する排ガスダクト１０に接続された酸
   素濃度指令検出器２４により検出した酸素濃度指令Ｄと
   前記酸素濃度指令Ｄ_S若しくは修正酸素濃度指令Ｄ_SAと
   の差を取り酸素濃度指令偏差ΔＤを求める減算器３０
   と、燃焼量指令Ｆ _Sに対応して関数発生器３２から出力
   された空気流量指令Ｑ_Sと前記酸素濃度指令偏差ΔＤか
   ら得られた酸素濃度指令調節量Ｄ_Oを基に修正空気流量
   指令Ｑ_Aを求める演算器３４と、前記圧縮機１２から圧
   力容器２へ圧縮空気７を送給する圧縮空気供給管１４に
   接続された空気流量検出器２５により検出した空気流量
   Ｑと演算器３４で求められた修正空気流量指令Ｑ_Aとの
   差を取り空気流量偏差ΔＱを求める減算器３５と、ガス
   タービン１１の入口側に設けられ且つ減算器３５からの
   空気流量偏差ΔＱの大きさに対応して開閉され且つガス
   タービン１１へ導入される排ガス９の流量を調節するよ
   うにした入口ガイドベーン３７を設けたことを特徴とす
   る発電設備。