气化复合发电设备的制作方法

专利名称：气化复合发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过使煤等固体燃料气化而得到的可燃性气体来驱动燃
气轮机的气化复合发电设备(以下称为"I GC C"。)及其运转控制装置以及方法。
背景技术：
作为使用了燃气轮机的发电设备的一种，已知有将煤等矿物燃料作为燃料气体使用的I G C C (Integrated Gasification Combined Cycle)。
在I G C C中，在气化炉中通过使高温的气化剂接触粉末状的固体燃料，固体燃料气化并产生可燃性气体。然后，通过将该可燃性气体向燃气轮机的燃烧器供给使其燃烧而对燃气轮机进行旋转驱动，并将该旋转力机械式地向发电机传递，由此使发电机进行发电。
关于现有的I GCC的概况，参照图2 9进行说明。图2 9是示出具备喷流床(entrained bed)方式的气化炉的I GCC的简要结构的图。在图2 9的I G C C中，从煤供给设备1 0 1将粉末状的煤与空气一起向气化炉l 0 2供给。还向该气化炉l 0 2供给从产生的可燃性气体分离的由碳等构成的炭(于卞一)。
然后，在喷流床方式的气化炉l 0 2中，通过供给氧气或空气作为气化剂，使同样供给的煤粉及炭在灰熔点以上的l 5 Q Q l 8 0 (TC左右的高温气氛中燃烧，从而产生作为可燃性气体的煤气。进一步，如果使产生的可燃性气体由在气化炉1 0 2的内部构成的热交换器冷却后向脱尘装置l 0 3排出，则通过该脱尘装置l 0 3分离并回收残留在可燃性气体中的炭。
通过将分离炭并脱尘后的可燃性气体向气体処理装置l 0 4供给，能够从可燃性气体中除去H2 S (硫化氢)或C S (硫化羰)等含硫化合物、NH3 (氨)等氮化合物、炭等微粒子、HC 1 (氯化氢)或HCN (氰化氢)等微量成分。
由气体処理装置l 0 4除去了各成分的可燃性气体通过燃料供给路1 0 5向燃烧器1 Q 6供给。在该燃烧器l Q 6中，通过从压缩机l 0 7供给的压縮空气使可燃性气体燃烧，产生燃烧气体。通过将该燃烧气体从燃烧器l 0 6向燃气轮机1 0 8供给并对燃气轮机1 0 8进行旋转驱动，使与燃气轮机l 0 8同轴的发电机1 0 9进行发电。
在燃气轮机l 0 8中的结束了做功的燃烧气体作为废气向排热回收锅炉(HRSG: Heat Recovery Steam Generator) 1 1 l排出。在HR S G 1 1 1中，通过来自燃气轮机1 0 8的废气与蒸汽的热交换进行排热回收。由来自该燃气轮机l 0 8的废气的热量而高温化了的蒸汽从HRS G 1 1 1向蒸汽轮机1 1 2供给，由此对蒸汽轮机1 1 2进行旋转驱动，从而与蒸汽轮机l 1 2同轴的发电机1 1 O进行发电动作。
另外，对蒸汽轮机l 1 2进行了旋转驱动的蒸汽由冷凝器1 1 3冷凝后向HRSG1 1 l供给。另外，由HRSG1 1 1进行了热回收的废气通过烟囱l 1 4向空气排出。在此，燃气轮机与蒸汽轮机为分轴，但是同轴也可以。
由压縮机l 0 7压縮的压縮空气的一部分由轴流式压缩机1 1 5进行抽气并压縮。由该轴流式压縮机l 1 5压縮的压缩空气向气化炉1 0 2引导。在将压縮空气向气化炉l 0 2供给的过程中，混入由空气分离装置1 1 6分离了的氧气，将氧气成分多的空气作为气化剂向气化炉l 0 2供给。
另一方面，将由空气分离装置l 1 6分离了的氮向煤供给设备1 0 1供给，作为向气化炉l 0 2供给煤粉及炭时的加压介质或输送介质来使用。在此，压縮机l 1 5既可以对由压縮机1 0 7压缩的压縮空气的一部分进行抽气，也可以从大气进行供给。而且，压缩机l 1 5可以是轴流式压缩机，也可以是离心式压缩机。
在将来自轴流式压缩机l 1 5的压縮空气向气化炉1 0 2供给的气化剂供给路l 1 7设置有对向气化炉1 0 2供给的空气的流量及压力进行控制的控制阀l 1 8。而且，在将来自空气分离装置l 1 6的氧气向气化炉l 0 2供给的氧气供给路1 1 9设置有对向气化炉1 0 2供给的空
气中混入的氧气的流量及压力进行控制的控制阀12 0。另外，在燃料供 给路l 0 5设置有对向燃烧器1 Q 6供给的可燃性气体的流量进行控制 的控制阀l21。
通过设置有控制阀118、 120、 121，能够根据燃气轮机1 0 8中的负载变动，控制向燃烧器l 0 6供给的可燃性气体的流量。gp，根 据由控制阀l 2 l的开度设定的向燃烧器l 0 6供给的可燃性气体流量， 设定向气化炉1 0 2供给的煤粉的供给量。并且，通过设定控制阀118、 1 2 0的开度，能够决定为了使向气化炉l 0 2供给的煤粉气化而所需的 气化剂(空气)的流量及压力和氧气混入量。此外，在不增加气化剂中的 氧气混入量而气化剂只为空气时，可以省略空气分离装置l 1 6、氧气供 给路l 1 9、控制阀l 2 0等。
如上所述，在现有的IGCC中，如图2 9所示，在向气化炉l 0 2 供给气化剂的气化剂供给路1 1 7配置有控制阀1 1 8，通过使该控制阀 1 1 8作为流量调整阀及压力调整阀起作用，调整向气化炉l 0 2供给的 气化剂的流量及压力。
因此，存在产生由控制阀l 1 8引起的压力损失，设备效率下降的问 题。再者，需要通过轴流式压縮机l 1 5进行考虑了上述控制阀1 1 8中 压力损失的升压。因此，需要将轴流式压缩机l 1 5的喷出压力设定为高 压力，并且使向气化炉2进行供给的各供给系统为耐高压构造。
由此，不仅I GCC的设备设計变严格，而且在其运用中，也存在用 于高压对策的限制项目增多的不妥情况。

发明内容
本发明鉴于上述问题而作出，其目的在于提供一种能够控制向气化炉 供给的气化剂的压力及流量，并且能够使气化剂的供给系统的压力为低 压，还能够实现设备效率的提高的气化复合设备及其运转控制装置以及方 法。
为了实现上述目的，本发明具备如下结构。
本发明的第一方式是气化复合发电设备，具备气化部，其通过使作为气体的气化剂与固体燃料反应而产生可燃性气体；压縮机，其输出对室
外空气进行压縮的压縮空气；燃烧器，其通过来自所述压缩机的压缩空气使由所述气化部产生的所述可燃性气体燃烧；燃气轮机，其被供给由所述燃烧器的燃烧动作产生的燃烧气体而进行旋转驱动；升压机，其使向所述气化部供给的所述气化剂升压；气化剂供给路，其将由所述升压机升压了的所述气化剂向所述气化部供给；气化剂旁路，其从所述气化剂供给路分支；第一控制阀，其通过调节其开度，调整在所述气化剂旁路中流动的所述气化剂的流量或压力。
根据上述气化复合发电设备，通过设置具备了第一控制阀的气化剂旁路，能够调节来自气化剂供给路的气化剂的释放流量或压力。由此，通过气化剂旁路所具备的第一控制阀的开度能够调节由气化剂供给路向气化部供给的气化剂的流量或压力。由此，无需在气化剂供给路设置控制阀，因此能够抑制气化剂供给路中的压力损失，能够大幅降低升压机的排气压力。
本发明的第二方式是能够适用于气化复合发电设备的运转控制装置，
所述气化复合发电设备具备气化炉，其通过使作为气体的气化剂与固体
燃料反应而产生可燃性气体；燃烧器，其通过来自压縮机的压縮空气使由所述气化炉产生的所述可燃性气体燃烧；燃气轮机，其被供给由所述燃烧器的燃烧动作产生的燃烧气体而进行旋转驱动；升压机，其使向所述气化炉供给的所述气化剂升压；气化剂供给路，其将由所述升压机升压了的所述气化剂向所述气化炉供给；气化剂旁路，其从所述气化剂供给路分支；第一控制阀，其设置在所述气化剂旁路；第二控制阀，其控制向所述升压机供给的气体的流量，所述运转控制装置具备第一设定部，其基于所述燃气轮机的需求输出，设定向所述气化炉供给的气化剂需求量；第一控制部，其控制所述第一控制阀的开度，以使向所述气化炉供给的所述气化剂量与由所述第一设定部设定的所述气化剂需求量一致；第二设定部，其设定所述第二控制阀的开度指令以将所述气化剂需求量以上的气化剂向所述气化剂旁路供给；第二控制部，其基于由所述第二设定部设定的所述开度指令控制所述第二控制阀。
根据上述结构，将比基于燃气轮机的需求输出而决定的气化剂需求量稍多的气化剂通过升压机向气化剂供给路投入。然后，在该所需足量的气化剂中，剩余部分经由第一控制阀向气化剂旁路释放，从而将适量的气化剂向气化炉供给。由此，能够减少压力损失并得到所希望的发电输出。
在气化复合发电设备还具备将由所述气化炉产生的所述可燃性气体向所述燃烧器供给的可燃性气体供给路和设置在所述可燃性气体供给路的第三控制阀的情况下，上述运转控制装置还可以具备第三设定部，其基于所述燃气轮机的需求输出及所述燃气轮机的周边环境，设定向所述燃烧器供给的所述可燃性气体的流量；第三控制部，其控制所述第三控制阀的开度，以使向所述燃烧器供给的所述可燃性气体的流量与由所述第三设定部设定的流量一致。
根据上述结构，在将用于调整向燃烧器供给的可燃性气体的流量的第三控制阀设置在可燃性气体供给路时，通过基于燃气轮机的需求输出及燃气轮机的周边环境控制第三控制阀，能够容易将向燃烧器供给的可燃性气体量调整为适量。
在上述运转控制装置中，上述第一设定部也可以基于所述燃气轮机的需求输出及所述燃气轮机的周边环境求出向所述燃烧器供给的所述可燃性气体需求量，并基于该可燃性气体需求量设定向所述气化炉供给的气化剂需求量。
由于基于燃气轮机的需求输出及上述燃气轮机的周边环境求出向燃烧器供给的可燃性气体的需求量，并基于该可燃性气体需求量设定向气化炉供给的气化剂需求量，因此能够根据向燃烧器供给的可燃性气体需求量调整从气化炉输出的可燃性气体。由此，可以不需要设置在燃烧器的前段并用于调整向燃烧器供给的可燃性气体的流量的流量调节阀等。
在上述运转控制装置中，还可以具备第一修正部，该第一修正部根据所述升压机特性，朝着使向所述升压机供给的空气增加的方向修正所述第二控制阀的开度指令。
如果升压机的升压特性由于老化等下降，则从升压机向气化剂供给路投入的气化剂的流量减少。因此，通过考虑升压机的特性沿增加向升压机供给空气量的方向修正第二控制阀的开度指令，能够避免气化剂的供给不足，能够一直将足量的气化剂向气化剂供给路供给。
10上述运转控制装置还可以具备评价负载稳定度的评价部，在通过所述评价部判断为处于负载稳定状态时，所述第一修正部可以工作。
根据上述结构，通过将第一修正部的工作期间限定在负载稳定时，能够降低运用风险。
在上述气化复合发电设备具备将所述固体燃料向所述气化炉供给的固体燃料供给路和设置在所述固体燃料供给路的第四控制阀的情况下，所述运转控制装置可以具备第四设定部，其基于所述燃气轮机的需求输出，设定向所述气化炉供给的固体燃料需求量；第四控制部，其控制所述第四控制阀的开度，以使向所述气化炉供给的所述固体燃料与由所述第四设定部设定的所述固体燃料需求量一致。
根据上述结构，在将固体燃料向气化炉供给的固体燃料供给路设置有用于调整向气化炉供给的固体燃料供给量的第四控制阀，该第四控制阀根据基于燃气轮机的需求输出决定的开度来进行控制。由此，能够将向气化炉供给的固体燃料供给量调整为所希望的值。
在上述运转控制装置中，还可以具备根据向上述气化炉供给的上述固体燃料的煤特征修正上述固体燃料需求量的第二修正部。
根据上述结构，由于根据固体燃料的煤特征修正向气化炉供给的固体燃料需求量，因此即使在由于煤种类切换等而固体燃料的煤特征产生变动时，也能够使从气化炉输出的可燃性气体的热量稳定。由此，能够得到所希望的燃气轮机输出。
在上述运转控制装置中，上述第二修正部也可以根据上述固体燃料的热量及发电负载修正上述固体燃料需求量。
根据上述结构，不仅根据固体燃料的热量而且根据发电负载来修正固体燃料需求量，因此能够进行更细微的控制。
在上述运转控制装置中，还可以具备评价负载稳定度的评价部，在通过上述评价部判断为处于负载稳定状态时，上述第二修正部工作。
通过将第二修正部的工作期间限定为负载稳定时，能够降低运用风
本发明的第三方式是能够适用于气化复合发电设备的运转控制方法，所述气化复合发电设备具备气化炉，其通过使作为气体的气化剂与固体燃料反应而产生可燃性气体；燃烧器，其通过来自压縮机的压缩空气使由
所述气化炉产生的所述可燃性气体燃烧；燃气轮机，其被供给由所述燃烧 器的燃烧动作产生的燃烧气体而迸行旋转驱动；升压机，其使向所述气化 炉供给的所述气化剂升压；气化剂供给路，其将由所述升压机升压了的所 述气化剂向所述气化炉供给；气化剂旁路，其从所述气化剂供给路分支； 第一控制阀，其设置在所述气化剂旁路；第二控制阀，其控制向所述升压 机供给的气体的流量，所述运转控制方法包括基于所述燃气轮机的需求 输出，设定向所述气化炉供给的气化剂需求量的过程；控制所述第一控制 阀的开度，以使向所述气化炉供给的所述气化剂量与所述气化剂需求量一 致的过程；设定所述第二控制阀的开度指令，以将所述气化剂需求量以上 的气化剂向所述气化剂旁路供给的过程；基于所述开度指令控制所述第二 控制阀的过程。
根据本发明，起到如下效果，即，能够控制向气化炉供给的气化剂的 压力及流量，并且能够使气化剂的供给系统的压力为低压，并进一步提高 设备效率。


图1是示出本发明的第一实施方式的I G C C整体的简要结构的图。 图2是示出在本发明的第一实施方式的I G C C中关于燃气轮机的
运转控制的主要构成要素的图。
图3是示出图2所示的轮机控制装置的简要结构的块图。
图4是示出在本发明的第一实施方式的I G C C中关于气化炉的控
制的主要构成要素的图。
图5是示出图4所示的气化炉控制装置的简要结构的块图。
图6是示出系统输出相对于本发明第一实施方式的I G C C的负载
指令的随动性的图表。
图7是示出本发明的第二实施方式的I GC C整体的简要结构的图。 图8是示出本发明的第二实施方式的气化炉控制装置的简要结构的块图。
图9是示出系统输出相对于本发明第二实施方式的I G C C的负载指令的随动性的图表。
图lO是示出采用了吹氧方式的IGCC的整体的简要结构的图。图1l是示出本发明的变形例l的IGV开度设定部的简要结构的块图。
图12是示出IGV开度设定部未具备第一修正部时的向气化剂供
给路投入的气化剂的流量变化的图。
图1 3是示出I G V开度设定部具备第一修正部时的向气化剂供给
路投入的气化剂的流量变化的图。
图1 4是示出变形例2的煤需求量设定部的简要结构的块图。
图15是示出煤需求量设定部未具备第二修正部时的可燃性气体的
热量变动的随动性的图。
图16是示出煤需求量设定部具备第二修正部时的可燃性气体的热
量变动的随动性的图。
图1 7是示出变形例3的煤需求量设定部的简要结构的块图。
图1 8是用于说明变形例3的煤需求量设定部的调整部的作用的图。
图1 9是示出评价部的一结构例的图。
图2 0是示出变形例5的气化炉控制装置的简要结构的块图。图21是示出变形例6的IGCC的简要结构的块图。图2 2是示出变形例7的I GCC的简要结构的块图。图2 3是示出本发明的I GC C中的气化剂旁路的合流点周边的第一例结构的块图。
图2 4是示出本发明的I G C C中的气化剂旁路的合流点周边的第二例结构的块图。
图2 5是示出本发明的I GC C中的气化剂旁路的合流点周边的第三例结构的块图。
图2 6是示出本发明的I GC C中的气化剂旁路的合流点周边的第四例结构的块图。
图2 7是示出本发明的I GC C中的气化剂旁路的合流点周边的第五例结构的块图。
图2 8是示出本发明的I GC C中的气化剂旁路的合流点周边的其
13它例子的结构的块图。
图2 9是示出现有的I GCC整体的简要结构的图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的气化复合发电设备(I G C C )及其控制装置以及方法的各实施方式。
作为适用于本发明的气化复合发电设备的固体燃料，除煤、石油焦炭、煤焦炭、柏油、沥青、油页岩等重质系燃料之外，作为一个例子列举有废弃轮胎、塑料等废弃物。在以下的各实施方式中，对采用煤作为固体燃料的情况进行说明。〔第一实施方式〕
参照

本发明的第一实施方式。图1是示出本实施方式中的IG C C的简要结构的块图。本实施方式中的I G C C采用供给空气作为气
化剂的吹空气方式。
如图1所示，本实施方式的I G C C主要具备煤供给设备1 、气化炉2、脱尘装置3、气体処理装置4、发电设备5。(煤供给设备l)
煤供给设备1具备通过碾磨机将储存在原煤仓中的煤粉碎为几Pm 几百um的煤粉的粉碎机l a;将由粉碎机l a粉末化的煤粉向气化炉2供给的煤粉供给装置1 b 。在如此构成的煤供给设备1中，将在粉碎机l a中粉碎煤得到的煤粉向煤粉供给装置l b'供给。将由空气分离装置
1 6分离得到的氮等输送用流体给予该煤粉供给装置1 b。因此，煤粉供给装置1 b将从粉碎机1 a供给并暂时存储的煤粉通过供给的输送用流体的流量进行气流输送，向气化炉2供给。
(气化炉)
在气化炉2中，在灰熔点以上的1 5 0 0 1 8 0 0 。C左右的高温气氛的燃烧室2 a中，从煤供给设备1供给的煤粉和由脱尘装置3回收并供给的炭与来自轴流式压縮机2 l的气化剂反应。由此，在燃烧室2 a中，通过高温燃烧煤粉，产生作为可燃性气体的煤气和煤粉中的灰分熔融了的液状熔渣。然后，由燃烧室2 a的高温燃烧得到的高温的煤气流入设置在燃烧室
2 a的上部的减压器(!J夕、'夕夕)2 b。在该减压器2 b中，也供给有来自煤供给设备1的煤粉和来自脱尘装置3的炭，且供给的煤粉及炭进一步气化，如果产生基于煤气的可燃性气体，则该可燃性气体流入热交换机2c进行冷却。在本实施方式中，作为气化炉2，采用了将熔融有煤灰的液状熔渣排出的喷流床方式，但是除该喷流床方式以外，也可以采用固定床方式或流动床方式。在气化炉2中产生的可燃性气体向脱尘装置3输送。
(脱尘装置)
脱尘装置3具备通过使来自气化炉2的可燃性气体旋转而分离并回收炭的分尘器3 a;将由分尘器3 a回收的炭向气化炉2供给的炭供给装置3 b。在该脱尘装置3中，如果将由分尘器3 a分离的炭向炭供给装置
3 b供给，则暂时存储在炭供给装置3 b中。然后，在炭供给装置3 b中，与煤粉供给装置l b相同，通过由空气分离装置l 6分离得到的氮等输送用流体的流量对暂时存储的炭进行气流输送，向气化炉2供给。而且，由分尘器3 a除去了炭的可燃性气体向气体処理装置4供给。向该气体処理装置4供给的可燃性气体也可以在由分尘器3 a除尘后再进行过滤。
(气体処理装置)
气体処理装置4如果被供给来自脱尘装置3的可燃性气体，则首先，通过将来自脱尘装置3的可燃性气体中含有的COS变换为H 2 S及C 02，产生含有H2S的可燃性气体。然后，通过使含有该H2S的可燃性气体与洗浄液进行气液接触，除去HC 1或NHs等不纯物后，通过与再生利用的吸收液进行气液接触，使吸收液吸收H2S。如此，除去了HC 1或N H 3等不纯物及H 2 S的可燃性气体通过可燃性气体供给路B向发电设备5供给。(发电设备)
发电设备5具备燃烧器1 1，压縮机l 2，燃气轮机l 3，发电机l4、15，HRSG16，蒸汽轮机1 7 ，冷凝器1 8 ，烟囱1 9 。这样，在本实施方式的I G C C中，构成基于燃气轮机1 3及蒸汽轮机1 7的复合发电设备。在本实施方式中，使燃气轮机l 3与蒸汽轮机1 7为双轴配置，并且使发电机l 4、 1 5为两台，但是也可以使燃气轮机l 3及蒸汽
15轮机l 7为同轴的单轴配置，使发电机为一台。
在如此构成的发电设备5中，向燃烧器l l供给来自压缩机l 2的压缩空气和来自气体処理装置4的可燃性气体。在燃烧器l l中，燃烧可燃
性气体，并将燃烧气体向燃气轮机l 3供给。燃气轮机l 3通过该燃烧气体进行旋转驱动，该旋转驱动通过旋转轴传递给压縮机1 2及发电机14，从而压缩机l 2进行压缩动作，且发电机l 4进行发电。
另外，为了对燃烧器l l的内筒或尾筒及燃气轮机l 3的翼或车室等的曝露在高温的燃烧气体K的部位进行冷却，从压縮机l 2排出的压縮空气的一部分作为冷却介质，向燃烧器ll及燃气轮机l3供给。
使燃气轮机l 3旋转的燃烧气体作为废气被排出，向HRSG1 6供给。在该H R S G 1 6中利用来自燃气轮机1 3的废气的热量加热从冷凝器l 8供给的水而产生蒸汽。然后，通过将由HRSG1 6产生的蒸汽向蒸汽轮机l 7供给，使蒸汽轮机l 7旋转。该蒸汽轮机l 7的旋转驱动通过旋转轴向发电机l 5传递，从而发电机l 5进行发电动作。如果使蒸汽轮机l 7旋转的蒸汽向冷凝器1 8排出，则减压并冷凝。而且，在HRSG 1 6中通过进行排热利用而冷却的来自燃气轮机1 3的废气从烟囱19向室外空气排出。
接下来，说明在本实施方式的I G C C中成为特征的结构部分。艮P，以下，详细说明向气化炉2输送气化剂(本实施方式为混合空气)的气化剂供给路A和将由气体処理装置4賴制的可燃性气体(燃料)向燃烧器l1输送的可燃性气体供给路B 。
在本实施方式中，如图1所示，将大气作为气化剂向轴流式压縮机(升压机)2 l输送，使输送得到的空气由轴流式压縮机2 l升压后，向气化剂供给路A投入。此时的空气量通过调节I GV阀(Inlet Guide Vane:第二控制阀)2 7的开度进行控制。
气化剂供给路A与输送由空气分离装置2 2分离的氧气的氧气供给路C合流，并且在比与该氧气供给路C的合流点X靠上游侧，具备向气化剂旁路D分支的分支点Y。并且，在从气化剂供给路A分支的气化剂旁路D设置有释放压力调整阀(第一控制阀)2 3及截止阀2 4。
轴流式压缩机21由与燃气轮机l3或蒸汽轮机17不同的轴进行旋转驱动。此外，也可以与燃气轮机l 3或蒸汽轮机1 7同轴。而且，也
可以通过使释放压力调整阀2 3具有截止阀的功能而省略截止阀2 4 。
另外，在从气体処理装置4将可燃性气体向燃烧器1 l供给的可燃性气体供给路B上设置有用于调整向燃烧器11供给的可燃性气体的流量的流量调节阀2 5 (第三控制阀)。而且，在可燃性气体供给路B设置有用于决定可否进行向燃烧器11供给的可燃性气体的流量调节的截止阀(图示省略)。
如上所述形成有气化剂的输送路径时，在图2 9所示的现有的结构中，通过设置在气化剂供给路l 1 7的控制阀1 1 8，调整向气化炉l 02供给的气化剂的流量及压力。与此相对，在本实施方式中，通过调整设置在气化剂旁路D的释放压力调整阀2 3的开度与设置在升压机2 l的入口的IGV阀2 7的开度，来调节向气化炉2供给的气化剂的流量及压力。由此，不需要设置在气化剂供给路A的控制阀，因此能够抑制从轴流式压縮机2 1到气化炉2的气化剂供给路A中的压力损失。而且，与此相伴，与在气化剂供给路A设置了控制阀的现有结构(参照图2 9)的情况相比，能够大幅降低轴流式压縮机21的喷出压力。
接下来，参照图2至图6说明进行上述的I G C C的运转控制的运转控制装置及其方法。首先，参照图2及图3说明I G C C中与发电设备5相关的运转控制。图2是示出与燃气轮机的运转控制相关的主要构成要素的图。
在图2中，设置在向燃烧器l 1供给可燃性气体的可燃性气体供给路B上的流量调节阀2 5的开度由轮机控制装置3 0控制。在燃气轮机l 3的附近设置有用于测量燃气轮机l 3的废气温度(以下，称为"叶片通路温度"。)的BPT传感器(图示省略)。而且，在设置有BPT传感器的废气流路的更下游侧设置有用于测量排气管道中的废气温度(以下，称为"废气温度"。)的EXT传感器(图示省略)。
在上述的传感器中使用有例如热电偶等。由BPT传感器、EXT传感器测量的温度被供给轮机控制装置3 0 。
另外，蒸汽轮机l 7的输出及发电机1 5的输出被给予轮机控制装置3 0 。蒸汽轮机1 7的输出能够根据例如蒸汽轮机1 7的入口状态量通过演算求出。
轮机控制装置3 0取得与燃气轮机的运转状态及温度状态相关的状态量作为输入信号，基于所述输入信号设定用于控制向燃烧器l l供给的可燃性气体的流量的流量调节阀开度指令。作为与上述运转状态相关的状态量，作为示例列举有例如发电机l 5的输出、蒸汽轮机l 7的输出、及燃气轮机l 3的旋转速度或旋转数等。而且，作为与温度状态相关的状态量，作为一个例子列举有例如废气温度、叶片通路温度等。
图3是示出轮机控制装置3 0的简要结构的块图。
首先，如果通过轴负载设定器3 5设定发电机输出的目标负载，则以设备负载变化率(例如，每分钟3%)向该目标负载变化的方式设定发电机指令MWD。减法器3 6通过从发电机指令MWD减去蒸汽轮机的输出而算出燃气轮机输出指令G T—MW D 。燃气轮机输出指令G T—MW D被给予减法器3 7并向下述的气化炉控制装置5 0 (参照图4)输送。
将通过从发电机输出减去蒸汽轮机输出而求出的燃气轮机输出给予减法器3 7。减法器3 7通过从燃气轮机输出指令GT—MWD减去燃气轮机输出来求出差量。该差量通过由P I控制器3 8进行P I控制，求出用于使燃气轮机输出与燃气轮机输出指令GT一MWD—致的负载控制指令L D C S 0 。该负载控制指令L D C S 被给予选择回路3 9 。
除上述负载控制指令L DCS O之外，基于轴速算出的调速器控制指令GVCSO，基于温度算出的温度控制指令EXC S 0、 BPCSO，基于燃料量算出的燃料控制指令F L C S 0被给予选择回路3 9 。选择回路3 9从所述控制指令中选择最低值的控制指令，并将其作为控制指令CSO向阀开度设定部(第三设定部)4 0输出。阀开度设定部4 0事先具有关联流量调节阀2 5的阀开度与控制指令C S O的表或关系式。阀开度设定部4 0使用该表或演算式取得与从选择回路3 9给出的控制指令CS O相对应的阀开度，并将该阀开度作为流量调节阀开度指令输出。而且，阀开度设定部4 O在计算与控制指令C S O对应的开度(流量)时，使用与流量调节阀2 5的前后差压相关的参数。
接下来，参照图4及图5说明图1所示的I GCC中的气化炉2的控制。图4是示出与气化炉2的控制相关的主要的构成要素的图。如图4所示，在从煤供给设备1将煤粉向气化炉2供给的煤供给路 (固体燃料供给路)E设置有用于调节向气化炉2投入的煤粉投入量的煤
流量调节阀(第四控制阀)4 1。而且，在将由气化炉2产生的可燃性气 体向发电设备5的燃烧器1 1引导的可燃性气体供给路B中，在气化炉2 的出口附近设置有用于测量气化炉出口压力的压力传感器4 4。该压力传 感器4 4的测量值向气化炉控制装置5 0输出。而且，如上所述，在气化 剂旁路D设置有释放压力调整阀2 3，在轴流式压缩机2 1的吸气侧设置 有I G V阀2 7 。
煤流量调节阀4 1 、释放压力调整阀2 3、 I G V阀2 7的阀开度基 于从气化炉控制装置5 O输出的煤需求指令(固体燃料需求量)、空气需 求指令(可燃性气体需求量)、I GV开度指令分别控制。
图5是示出气化炉控制装置5 0的简要结构的块图。如图5所示，用 上述轮机控制装置3 0求出的燃气轮机输出指令G T—MW D输入气化 炉控制装置5 0。在气化炉控制装置5 0中，该燃气轮机指令GT—MW D被给予计划G I D (气化炉总指令)设定部5 1及修正值演算部5 2 。 修正值演算部5 2的输入信号也可以持有计划G I D (气化炉总指令)设 定部51的输出信号。
计划G I D设定部5 1为了相对于燃气轮机1 3的负载先行控制气 化炉2而设定计划G I D 。计划G I D设定部5 1具有例如关联燃气轮机 输出指令GT—MWD与计划G I D的表或关系式，使用所述表或关系 式，求出与来自轮机控制装置3 O的燃气轮机输出指令GT一MWD对应 的计划G I D。
修正值演算部5 2根据例如燃气轮机输出指令G T—MW D与气化 炉出口压力的关系求出用于修正上述计划GID的修正值。
具体来说，修正值演算部5 2具有关联燃气轮机输出指令GT—MW D与气化炉2的出口压力指令的表或关系式，使用所述表或关系式，求出 与来自轮机控制装置3 0的燃气轮机输出指令GT—MWD对应的压力
指令，并进一步求出该压力指令与实际的气化炉出口压力的偏差(以下称 为"压力偏差AP"。)，将对该压力偏差A P进行了比例积分控制的值作
为修正值向加法器5 3输出。在加法器5 3中，将由上述计划G I D设定部5 1设定的计划G I D 与由修正值演算部5 2求出的修正值相加，求出气化炉总指令G I D。该 气化炉总指令G I D向煤需求量设定部(第四设定部)5 4、空气需求量 设定部(第一设定部)5 5、 I GV开度设定部(第二设定部)5 6输出。
煤需求量设定部5 4具有函数部5 4 1，所述函数部5 4 1具有对应 气化炉总指令G I D与煤需求量的表或演算式。函数部5 4 l使用該表或 演算式求出与气化炉总指令G I D对应的煤需求量，并产生与该需求量对 应的煤需求指令。
空气需求量设定部5 5具有函数部5 5 1，所述函数部5 5 l具有对 应气化炉总指令G I D与空气需求量的表或演算式。函数部5 5 l使用該 表或演算式求出与气化炉总指令G I D对应的空气需求量，并产生与该需
求量对应的空气需求指令。
另外，I GV开度设定部5 6具有函数部5 6 l和函数部5 6 2 ，所 述函数部5 6 1具有对应气化炉总指令G I D与空气需求量的表或演算 式，所述函数部5 6 2具有对应空气需求量与I GV开度的表或演算式。 在此，结合了函数部5 6 l及5 6 2的函数也可以与函数部5 5 1为相同 函数。函数部5 6 1根据上述表等求出与气化炉总指令G I D对应的空气 需求量，且进一步，函数部5 6 2求出与该空气需求量对应的I G V开度， 并产生与该I G V开度对应的I G V开度指令。
从煤需求量设定部5 4输出的煤需求指令作为图4所示的煤流量调 节阀4 1的控制量使用，且煤流量调节阀4 1的开度基于该值由未图示的 控制部进行调节，由此调整向气化炉2投入的煤投入量。
另外，从空气需求量设定部5 5输出的空气需求指令作为释放压力调 整阀2 3的开度控制量使用。
具体来说，计算用空气需求量设定部5 5设定的空气需求量与向气化 炉2供给的实际的气化剂的差量，并将释放压力调整阀2 3调整为消除该 差量的开度。释放压力调整阀2 3的开度控制由未图示的控制部(第一控 制部)进行。通过将释放压力调整阀调整为该开度，使从轴流式压缩机2 l供给的压縮空气的剰余量经由释放压力调整阀2 3向燃烧器1 l返回， 由此将向气化炉2供给的气化剂的压力及流量调节为适量。另外，从IGV开度设定部5 6输出的I GV开度指令作为I GV阀 2 7的阀开度指令使用。I GV阀2 7的开度由未图示的控制部(第二控 制部)基于该IGV开度指令进行调节，由此将向轴流式压縮机2l供给
的空气量调节为适量。
另外，在图5中，示出了上述三个设定部，但是除此之外，也可以设
置用于设定氧气、炭的投入量的设定部。
如以上说明所示，根据本实施方式的I G C C及其运转控制装置以及 方法，通过设置从气化剂供给路A分支的气化剂旁路D，并且通过释放压 力调整阀2 3调节气化剂向该气化剂旁路D的释放流量及压力，能够调节 向气化炉2供给的气化剂的流量及压力。由此，无需在气化剂供给路A设 置流量阀，因此能够抑制从轴流式压縮机2 1到气化炉2的气化剂供给路 A中的压力损失。因此，与在气化剂供给路A设置了控制阀1 1 8的现有 的结构(参照图2 9 )相比，能够大幅降低轴流式压縮机2 1的喷出压力。
再者，如图1所示，由于将气化剂旁路D与压缩机1 2出口的下游侧 连接，因此能够利用从气化剂供给路A分支并在气化剂旁路D中流动的气 化剂作为冷却燃烧器l l及燃气轮机l 3的冷却空气的一部分。由此，能 够抑制压缩机l 2的排出空气的压力，能够进一步提高燃气轮机l 3的输 出效率。其结果，本实施方式中的供电端效率与现有方法相比，作为相对 值大概上升几个百分比。供电端效率的提高，在以下的其它的实施方式中 也相同。
在图6中示出表示系统输出相对于本实施方式的I G C C的负载指 令的追踪性的图表。在图6中，横轴表示时间，纵轴表示发电输出，艮P， 表示发电机l 4、 1 5的总计。在图6中，特性a表示燃气轮机输出，b 表示蒸汽轮机输出，c表示系统输出，d表示发电机指令MWD。如该图 所示，可知相对于发电机指令MWD的追踪性良好。 〔第二实施方式〕
接下来，说明本发明的第二实施方式。在上述的第一实施方式的I G CC中，在可燃性气体供给路B设置了用于调整向燃烧器1 l供给的可燃 性气体的流量的流量调节阀2 5 (参照图l)。如图7所示，本实施方式的 I G C C在去除流量调节阀2 5的方面与上述第一实施方式的I G C C不同。
如此，在本实施方式的I GC C中，由于未设置流量调节阀2 5，因 此关于向燃烧器1 1输送的可燃性气体的流量调节都交由气化炉2控制。
以下，详细地说明本实施方式的I G C C的控制方法。
图8是示出本实施方式的气化炉控制装置5 0 — 1中的结构的图。如 图8所示，气化炉控制装置5 0 — 1具备从轮机控制装置3 0取得控制 指令C S O作为输入信息，并从该控制指令C S O求出气化炉总指令G I D的G I D设定部6 0 ;基于由G I D设定部6 0设定的气化炉总指令G
1 D产生煤需求指令、空气需求指令、I GV开度指令的煤需求量设定部 5 4 、空气需求量设定部5 5 、 I G V开度设定部5 6 。在此虽然仅通过 G I D设定部6 O求出气化炉总指令G I D，但也可以与图5的修正值演 算部5 2相同，加上炉内压力值的修正信号来作为气化炉总指令G I D。
G I D设定部6 O具有关联控制指令C S O与气化炉总指令G I D 的表或关系式，使用所述表或关系式求出与来自轮机控制装置3 0的控制 指令C S O对应的气化炉总指令G I D，并将该气化炉总指令G I D向各 设定部5 4、 5 5、 5 6输出。由此，与上述的第一实施方式相同，产生 基于气化炉总指令G I D的煤需求指令、空气需求指令、I GV开度指令， 并基于所述指令控制煤流量调节阀4 1 、释放压力调整阀2 3、 I G V阔
2 7的开度，由此适当地调节向气化炉2供给的煤的流量及气化剂的流量 以及向轴流式压縮机2 1供给的空气流量。
如以上说明所示，根据本实施方式的I G C C及其运转控制装置以及 方法，基于在燃气轮机控制装置3 0中设定的控制指令C S O设定向气化 炉2供给的煤及气化剂的流量。由于该控制指令C S O与向燃烧器1 1供 给的可燃性气体的流量的控制量相当，因此通过基于该控制指令C S O控 制气化炉2 ，能够将从气化炉2输出的可燃性气体的流量调整为与此时的 燃气轮机输出指令对应的流量。如此，在本实施方式中，可燃性气体流量 调节阀2 5的可燃性气体流量的调整功能交由气化炉2控制，由此无需可 燃性气体流量调节阔2 5，提高系统效率，实现简单化。
另外，根据本实施方式的I G C C ，无需可燃性气体流量调节阀2 5 ， 由此能够减少在可燃性气体供给路B中产生的压力损失，因此能够进一步抑制压缩机l2的排出空气的压力。
在图9中示出表示系统输出相对于本实施方式的I G C C的负载指
令的追踪性的图表。在图9中，横轴表示时间，纵轴表示发电输出，艮P， 表示发电机l 4、 1 5的总计。在图9中，特性a'表示燃气轮机输出， b'表示蒸汽轮机输出，c'表示系统输出，d'表示发电机指令MWD。 如该图所示，对于相对于发电机指令MWD的追踪性而言，虽然在图6所 示的第一实施方式的I G C C中的追踪性差，但是可知依然表示了足够的 追踪性。
此外，在本实施方式中，在气化炉控制装置5 U — i中设置了根据控 制指令C S O设定气化炉总指令G I D的G I D设定部6 0 ，但是也可以 取而代之，构成为在燃气轮机控制装置3 O设置该G I D设定部6 0 ，并 将由该G I D设定部6 Q设定的气化炉总指令G I D输入气化炉控制装置。
另外，在上述各实施方式中，对采用了供给混合空气作为气化剂的吹 空气方式的情况进行了说明，但是也可以取而代之，采用供给氧气作为气 化剂的吹氧方式。这种情况下，如图l 0所示，氧气供给路C与轴流式压 縮机2 1的入口侧连接。轴流式压縮机2 l将由空气分离器2 2分离的氧 气作为气化剂进行压缩并升压，向气化剂供给路A投入。向气化剂供给路 A供给的气化剂的流量及压力由气化剂旁路D的释放压力调整阀2 3与 I GV阀2 7调整。通过如此的结构，可以不需要设置在氧气供给路C的 控制阀2 6 (参照图l等)。
接下来，说明上述的各实施方式的I G C C及其运转控制装置以及方 法的变形例。 〔变形例1)
在上述的各实施方式中，气化炉控制装置5 0、 5 0 _1中的I G V 开度设定部5 6还可以具备第一修正部5 6 3，所述第一修正部5 6 3根 据轴流式压縮机2 l的老化引起的功能下降，沿增加向轴流式压缩机2 1 供给的空气的方向修正IGV开度指令。
图1 1是示出本发明的变形例1的I G V开度设定部的简要结构的块 图。如图l l所示，第一修正部5 6 3具备减法器6 2，其通过求出基于气化炉总指令GID设定的空气需求量与从信号发生器6l输出的调 整值(例如，开始修正控制的流量偏差量)的差量，求出比需求空气量略
少的空气量作为修正空气需求量；减法器6 3，其求出修正空气需求量与 向气化炉2供给的实际的气化剂量(以下称为"实际气化剂量"。)的差量; 比例积分控制器6 4，其求出用于消除由减法器6 3求出的差量的I GV 开度作为I G V开度修正值。但是，比例积分控制器6 4的下限值为0
从比例积分控制器6 4输出的I G V开度修正值通过加法器6 5加 上与空气需求量对应的I GV开度，作为最终的I GV开度指令输出。然 后，基于该I GV开度指令控制I GV阀2 7的开度。
例如，如果轴流式压缩机2 1的升压特性由于老化等而下降，则从轴 流式压缩机2 1向气化剂供给路A投入的气化剂的流量减少。因此，如上 所述，通过考虑轴流式压缩机2 1的特性而沿增加向轴流式压缩机2 l供 给的空气量的方向修正I GV开度指令，能够避免气化剂的供给不足，能 够一直将足量的气化剂向气化剂供给路A供给。
此外，在减法器6 2中从空气需求量减去从信号发生器6 l输出的规 定值的原因如下。即，如果直接使用在函数部5 6 1中设定的空气需求量， 则由于从轴流式压缩机2 l投入的压縮空气的剰余量为零或増加，有反复 开闭释放压力调整阀2 3的担心。
图l 2、图l 3是示出第一修正部5 6 3的效果的图。图l 2示出I GV开度设定部5 6未具备第一修正部5 6 3时的向气化剂供给路A投 入的气化剂的流量变化，图l 3示出IGV开度设定部5 6具备第一修正 部5 6 3时的向气化剂供给路A投入的气化剂的流量变化。在图l 2、图 1 3中，实线是向气化剂供给路A投入的气化剂的流量，虚线是由IGV 开度设定部5 6设定的空气需求量。
例如，在时刻T发生轴流式压縮机2 l的功能下降时，在未具备第一 修正部5 6 3的情况下，如图l 2所示，气化剂的投入量不追踪空气需求 量，产生气化剂的供给不足。与此相对，如图l 3所示，在具备第一修正 部5 6 3情况下，在时刻T既使发生轴流式压縮机2 l的功能下降，气化 剂的投入量也追踪空气需求量，不会产生供给不足。〔变形例2)
在上述各实施方式中，气化炉控制装置5 0、 5 0 — 1中的煤需求量 设定部5 4还可以具备将基于气化炉总指令G I D求出的煤需求量根据 向气化炉2供给的煤的热量进行修正的第二修正部5 4 2 。
图l 4是示出本发明的变形例2的煤需求量设定部的简要结构的块 图。如图l 4所示，在煤需求量设定部5 4 —1中，第二修正部5 4 2具 备热量设定部7 1 ，其基于气化炉总指令G I D设定热量；减法器7 2 ， 其算出由热量设定部7 1设定的热量与在气化炉2中产生的生成气体的 实际的热量的差量；函数发生器7 7，其判断由减法器7 2算出的差量是 否在应该开始修正控制的热量偏差以上；比例积分控制器7 3，其在函数 发生器7 7判断为在应该开始修正控制的热量偏差以上时，求出用于消除 该差量的煤需求量作为煤需求修正量。
具体来说，上述函数发生器7 7在来自减法器7 2的差量在预先设定
的规定的范围内时输出O (零)，在规定的范围外时直接输出来自减法器 7 2的差量。来自比例积分控制器7 3的煤需求修正量加上由加法器7 4 基于气化炉总指令G I D设定的煤需求量来对煤需求量进行修正，产生最 终的煤需求指令。而且，煤需求指令也可以与气化炉空气流量指令关联设 定。
如此，根据煤的热量，修正基于气化炉总指令G I D设定的煤需求量， 因此即使由于煤种类变换等而向气化炉2供给的煤粉的热量或煤特征产 生变动时，也能够稳定从气化炉2输出的可燃性气体的热量。其结果，能
够得到所希望的燃气轮机输出。
图1 5 、图1 6是示出第二修正部5 4 2的效果的图。图1 5示出煤 需求量设定部5 4未具备第二修正部5 4 2时的可燃性气体的热量变动， 图l 6示出具备第二修正部5 4 2时的可燃性气体的热量变动。在图l 5、图l 6中，实线表示从气化炉2输出的可燃性气体的热量，虚线表示 基于气化炉总指令GID决定的可燃性气体的热量设定值。
如图l 5所示可知，未具备第二修正部5 4 2时，实际热量不追踪热 量设定值，但是如图l 6所示可知，在具备第二修正部5 4 2时，实际热 量追踪热量设定值而进行变化。〔变形例3)
另外，如图l 7所示，图l 4所示的具有第二修正部5 4 2的煤需求 量设定部5 4 — 1还可以具备根据发电机负载调整来自比例积分控制器 7 3的煤需求修正量的调整部7 8 。
例如，如图l 8所示，相对于气化炉总指令G I D的可燃性气体的供 给量根据发电机负载而进行变动。此时，如果可燃性气体的热量相同，则 发电机负载越高越需要多的可燃性气体。而且，如果可燃性气体的热量不 同，则热量越低越需要多的可燃性气体，且发电机负载越高，热量低与高 时的供给量的差距越大。
根据图1 4所示的煤需求量设定部5 4 — 1 ，由于根据热量变动修正 煤需求量，因此相对于热量变动带来良好的结果。但是，在此的修正仅是 在图1 8所示的图表中简单地使倾斜度相同的曲线沿纵轴(Y轴)平行移
动，换言之，仅改变偏移值，并不是根据发电机负载改变修正量。
因此，如图l 7所示，通过在第二修正部进一步设置根据发电机负载 调节煤需求修正量的调整部7 8，能够进行考虑了热量及发电机负载双方 的细微的煤供给量的调整。具体来说，第二修正部5 4 2 — 1具备调整部 7 8 ，所述调整部7 8具有函数器7 5 ，其取得气化炉总指令G I D作 为输入信息，并根据该气化炉总指令G I D与发电机负载求出修正乗数； 乗法器7 6，其将由函数器7 5求出的乗数乘以从比例积分控制器7 3输 出的修正量。乗法器7 6的输出作为第二修正部5 4 2 — 1的最终的煤需 求修正量被给予加法器7 4。根据本变形例，由于根据发电机负载调节修 正量，因此能够期待更细微的控制。 (变形例4〕
另外，在上述变形例l、 2、 3中，还设置评价发电机负载的稳定度的 评价部，在由评价部判断为处于负载稳定状态时，第一修正部5 6 3及/ 或第二修正部5 4 2 、 5 4 2 — 1可以工作。评价部算出例如燃气轮机输 出与燃气轮机输出指令的差量，并在该差量处于预先设定的规定值以内的 状态下持续规定期间以上时判断为发电机负载稳定。图l 9是示出评价部 的一结构例的图。
如此，通过将第一修正部及第二修正部的工作期间限定为发电机负载的稳定时，能够降低运用风险。 (变形例5〕
在上述各实施方式中，如图2 0所示，气化炉控制装置具备加法器
8 0 ，其将气化炉总指令G I D加上用于促进气化炉2的运转状态的煤用 加速指令G I R — F;加法器8 1 ，其将气化炉总指令G I D加上用于促 进气化炉2的运转状态的空气用加速指令G I R — A，该气化炉控制装置 可以将加法器8 0的输出向煤需求量设定部5 4输出，将加法器8 l的输 出向空气需求量设定部5 5及IGV开度设定部5 6输出。在此，煤用加 速指令GIR—F及空气用加速指令GIR—A都是基于燃气轮机输出 指令GT—MWD或发电机输出(发电机输出指令)设定的控制量。
如此，将基于燃气轮机的输出指令GT—MWD或发电机输出(发电 机输出指令)设定的各加速指令G I R — F、 G I R — A加上气化炉总指 令G I D而求出煤需求指令、空气需求指令、IGV开度指令，由此能够 使负载变动时的气化炉2的运转先行动作。其结果，能够降低由蒸汽轮机 1 7引起的应答延迟带来的输出变动的影响，能够提前使燃气轮机的输出 稳定。
〔变形例6〕
在上述各实施方式中，将大气输送给了轴流式压縮机2 1，但是也可 以取而代之，如图2 l所示，将从压缩机l 2输出的压縮空气的一部分向 轴流式压縮机2 l供给。这种情况下，在压縮机l 2的输出与轴流式压縮 机2 1的输入之间设置有I G V阀2 7 (图示省略)。
在如此的结构中，由压縮机l 2压縮的压縮空气作为气化剂取入轴流 式压縮机2 1。轴流式压缩机2 1使抽气的压縮空气进一步升压后，向气 化剂供给路A投入。向气化剂供给路A投入的气化剂的一部分经由气化剂 旁路D向压缩机12出口的下游侧投入。
这种情况下，取入轴流式压縮机2 1的压缩空气的抽气量根据由I G V开度设定部生成的I GV阀2 7 (图示省略)的开度指令进行调整。I GV开度设定部具有例如考虑了压縮机1 2的特性的表或演算式，并使用 该表或演算式生成I G V阔2 7的开度指令。
如此，在本变形例中，由于返还从压縮机l 2抽气的空气的一部分并进行再利用，因此能够抑制压縮机l 2的排出空气的压力，能够提高燃气 轮机l3的输出效率。
此外，如上述的第一实施方式的I G C C所示，在取入大气作为气化
剂时，轴流式压縮机2 l的操作不受压縮机l 2的操作条件的影响，因此 与抽出来自压縮机l 2的压缩空气的情况相比，有该控制变容易的优点。 而且，这种情况下，具有由压縮机l 2产生的压缩空气能够全部向燃烧器
1 1及燃气轮机1 3供给，并用于燃烧器1 1的燃烧或燃烧器1 1及燃气 轮机l3的各部位的冷却的优点。
〔变形例7〕
在本变形例中，如图2 2所示，轴流式压缩机2 1与压缩机1 2 、燃 气轮机l 3及发电机1 4同轴。由此，通过使轴流式压縮机2 l与燃气轮 机l 3同轴，能够以轴为中转传递燃气轮机l 3的旋转驱动，而对轴流式 压縮机2 l进行旋转驱动。此外，也可以使蒸汽轮机l 7与轴流式压縮机
2 l同轴，以轴为中转传递蒸汽轮机l 7的旋转驱动，而对轴流式压縮机 2 l进行旋转驱动。而且，当使燃气轮机l 3及蒸汽轮机1 7同轴时，能
够以轴为中转传递燃气轮机l 3及蒸汽轮机1 7的旋转驱动，而对轴流式
压缩机2l进行旋转驱动。
通过如此配置，无需设置用于对轴流式压縮机2 l施加驱动力的例如 电动机等，能够防止I G C C的设备的大型化。 〔变形例8)
在上述各实施方式中，使气化剂旁路D的下游侧的合流处为压缩机1 2出口的下游侧，但是也可以在压缩机l 2出口的下游侧以外的部分进行 合流。关于该气化剂旁路D的下游侧的合流处，以下列举多个例子，并参 照

各例。此外，在以下说明的各例中，向气化剂旁路D的分支点 与在上述各实施方式中说明了的设置在气化剂供给路A的分支点X相同。 因此，在图2 3 图2 8中示出以下说明的各例中的气化剂旁路D的合流 点周边的结构。 (气化剂旁路合流点的第 一例)
关于气化剂旁路2 2的合流点的第一例，参照图2 3进行说明。在本 例中，将气化剂旁路D的合流点设置在燃烧器1 l的入口。 g卩，在从压縮机l 2供给使用于燃烧器1 1的燃烧的压縮空气的压縮空气供给路7 a 设置有气化剂旁路D的合流点。通过如此设置气化剂旁路D的合流点，能 够将在气化剂旁路D中流动的来自轴流式压缩机21的气化剂作为使用 于燃烧器l1中的燃烧的空气的一部分进行利用。 (气化剂旁路合流点的第二例)
关于气化剂旁路2 2的合流点的第二例，参照图2 4进行说明。在本 例中，在将由冷凝器1 8冷凝的水向H R S G 1 6供水的供水路1 3 a设 置有热交换器2 0。并且，将在气化剂旁路D中流动的气化剂向热交换器 2 0供给，通过由冷凝器1 8向H R S G 1 6供给的水进行热回收，之后 由烟囱l 9排出或作为燃气轮机的冷却空气进行有效利用(图示省略)。
由此，通过由轴流式压縮机2 1升压而升温成高温的气化剂的一部分 经由气化剂旁路D向热交换器2 0供给，并在H R S G 1 6中将热量给予 变换为蒸汽的来自冷凝器l 8的水。由此，由于利用通过由轴流式压縮机 2l升压而升温成高温的气化剂的排热并变换为向蒸汽轮机l7输入的 驱动力的一部分，因此能够提高I G C C整体的热效率。
(气化剂旁路合流点的第三例)
关于气化剂旁路D的合流点的第三例，参照图2 5进行说明。在本例 中，将气化剂旁路D的合流点设置在HRSG 1 6的出口。 g卩，通过气化 剂旁路D的气化剂与在H R S G 1 6中进行了热回收的废气合流，从烟囱
1 9排出。在本例中，为了调节从气化剂供给路A向气化炉2供给的气化 剂的流量及压力，将向气化剂旁路D释放的空气作为废气从烟囱1 9排 出。
(气化剂旁路合流点的第四例)
关于气化剂旁路D的合流点的第四例，参照图2 6进行说明。在本例 中，在从燃气轮机1 3向H R S G 1 6的废气供给路8 a设置气化剂旁路 D的合流点。即，通过将由轴流式压缩机2 1升压而升温成高温的气化剂 与来自燃气轮机l 3的废气一起向HRSG1 6供给，能进行其排热利 用。由此，在HRSG1 6中，由于生成向蒸汽轮机l 7供给的蒸汽，因 此能够增加热供给的流体流量，从而能够提高I G C C整体的热效率。
并列设置有与该气化剂旁路D并列的气化剂旁路D'。该气化剂旁路D'与图2 4中的气化剂旁路D相同，从气化剂供给路A的分支点X分支， 在HRSG 1 6的出口合流。并且，在废气供给路8 a合流的气化剂旁路 D设置有释放压力调整阀2 3及截止阀2 4，在HRSG 1 6的出口合流 的气化剂旁路D'设置有截止阀2 8。 g卩，通常，通过关闭截止阀2 8成 为气化剂无法流入气化剂旁路D '的状态，根据气化剂旁路D中的释放压 力调整阀2 3的开度，调节从气化剂供给路A向气化炉2供给的气化剂的 流量压力。
另一方面，在气化剂旁路D产生不适合时，如果无法使用气化剂旁路 D，则首先，通过关闭截止阀2 4，成为使空气无法流入气化剂旁路D的 状态。然后，通过打开截止阀2 8，使气化剂能够流入气化剂旁路D'， 并经由气化剂旁路D'，将气化剂作为废气从烟囱l 9向室外空气排出。
(气化剂旁路合流点的第五例)
关于气化剂旁路D的合流点的第五例，参照图2 7进行说明。首先， 在图2 7中，蒸汽轮机l 7包括高压蒸汽轮机1 7H、中压蒸汽轮机l 7 I及低压蒸汽轮机1 7 L 。使该高压蒸汽轮机1 7 H、中压蒸汽轮机1 7 I及低压蒸汽轮机1 7 L旋转的蒸汽从H R S G 1 6供给。此时，在H R SG16中由从冷凝器1S供给的水产生的蒸汽向低压蒸汽轮机l7L 供给，而且，比向该低压蒸汽轮机l 7 L供给的蒸汽更高压的蒸汽向中压 蒸汽轮机l 7 I供给。更进一步，比向中压蒸汽轮机l 7 I供给的蒸汽更 高压的蒸汽向高压蒸汽轮机1 7 H供给。
如此，当由HRSG1 6产生分别向高压蒸汽轮机1 7H、中压蒸汽 轮机1 7 I及低压蒸汽轮机1 7 L供给的蒸汽时，使高压蒸汽轮机1 7 H 旋转后排放的蒸汽由HRSG 1 6加热而升压，并向中压蒸汽轮机l 7 I 供给。而且，使中压蒸汽轮机l 7 I旋转后排放的蒸汽由HRSG 1 6加 热而升压，并向低压蒸汽轮机l 7 L供给。然后，使低压蒸汽轮机l 7 L 旋转后排放的蒸汽向冷凝器l8供给而冷凝。
并且，当具备高压蒸汽轮机l 7H、中压蒸汽轮机l 7 I及低压蒸汽 轮机l 7L时，如图2 7所示，将气化剂旁路D的合流点设置在HRSG 1 6的中部。由此，例如，能够与为了产生向高压蒸汽轮机l 7H供给的 蒸汽而进行了排热利用的废气合流。由此，能够使来自轴流式压縮机2 1的气化剂的一部分与进行了排热利用而温度下降的废气合流。
艮卩，如第四例说明所示，当在HRSG1 6的入口构成气化剂旁路D 的合流点时，与来自燃气轮机l 3的废气的温度(约6 0 CTC)相比，来 自轴流式压縮机2 1的气化剂的温度(约4 5 0 5 0 (TC)低，因此其 温度效率下降。但是，在本例中，在HRSG1 6中通过与已经进行了排 热利用而温度下降了的废气合流，能够不降低温度效率地在H R S G 1 6 中增加利用了废热的流体的流量。
另外，与上述的第四例相同(参照图2 6)，以与气化剂旁路D并列 的方式，设置有从气化剂供给路A的分支点X分支的气化剂旁路D'。并 且，该气化剂旁路D'具备截止阀2 8 ，并在HRSG 1 6的出口合流。 由此，与在气化剂旁路D产生故障时相同，在无法使用气化剂旁路D时， 通过打开截止阀2 8，能够经由气化剂旁路D'，将气化剂作为废气从烟 囱l9向室外空气排出。
在本例中，可知蒸汽轮机l 7由高压蒸汽轮机1 7H、中压蒸汽轮机 1 7 I及低压蒸汽轮机l 7L构成，在上述的各实施方式及各例中，蒸汽 轮机l 7也可以由高压蒸汽轮机1 7H、中压蒸汽轮机l 7 I及低压蒸汽 轮机l 7 L构成。
再者，如图2 8所示，也可以由在上述的第四例及第五例所示的气化 剂旁路D'和上述的各种气化剂旁路D组合构成。例如，如图2 8所示， 在气化剂供给路A的分支点X，也可以以并列气化剂旁路D、 D'的方式 进行分支，使气化剂旁路D在轴流式压縮机2 l的出口合流，并且使气化 剂旁路D'在HRSG1 6的出口合流。如此，关于气化剂旁路D、 D'， 能够考虑上述的各种合流方式，并通过任意组合上述方式，能够进行实现 各种效果的设计。
另外，作为各实施方式、各变形例，对本发明的I GCC及其运转控 制装置以及方法进行了叙述，但很显然其变化并不局限于举例说明的方 式，而是能够任意组合。
权利要求
1.一种气化复合发电设备，具备气化部，其通过使作为气体的气化剂与固体燃料反应而产生可燃性气体；压缩机，其输出对室外空气进行压缩的压缩空气；燃烧器，其通过来自所述压缩机的压缩空气使由所述气化部产生的所述可燃性气体燃烧；燃气轮机，其被供给由所述燃烧器的燃烧动作产生的燃烧气体而进行旋转驱动；升压机，其使向所述气化部供给的所述气化剂升压；气化剂供给路，其将由所述升压机升压了的所述气化剂向所述气化部供给；气化剂旁路，其从所述气化剂供给路分支；第一控制阀，其通过调节其开度，调整在所述气化剂旁路中流动的所述气化剂的流量或压力。
2. 根据权利要求1所述的气化复合发电设备，其中，具备 可燃性气体供给路，其将由所述气化部产生的所述可燃性气体向所述燃烧器供给；第三控制阀，其通过调节其开度，调整在所述可燃性气体供给路中流 动的所述可燃性气体的流量或压力。
3. 根据权利要求1或2所述的气化复合发电设备，其中，所述升压机抽出来自所述压縮机的压縮空气的一部分。
4. 根据权利要求1或2所述的气化复合发电设备，其中， 所述升压机与所述燃气轮机同轴。
5. 根据权利要求1 4的任一项所述的气化复合发电设备，其中， 所述气化剂旁路在所述压縮机出口合流。
6. 根据权利要求1 4的任一项所述的气化复合发电设备，其中， 所述气化剂旁路在所述燃烧器入口合流。
7. —种运转控制装置，其能够适用于气化复合发电设备， 所述气化复合发电设备具备气化炉，其通过使作为气体的气化剂与固体燃料反应而产生可燃性气体；燃烧器，其通过来自压缩机的压縮空气使由所述气化炉产生的所述可燃性气体燃烧；燃气轮机，其被供给由所述 燃烧器的燃烧动作产生的燃烧气体而进行旋转驱动；升压机，其使向所述 气化炉供给的所述气化剂升压；气化剂供给路，其将由所述升压机升压了 的所述气化剂向所述气化炉供给；气化剂旁路，其从所述气化剂供给路分 支；第一控制阀，其设置在所述气化剂旁路；第二控制阀，其控制向所述 升压机供给的气体的流量， '所述运转控制装置具备第一设定部，其基于所述燃气轮机的需求输出，设定向所述气化炉供 给的气化剂需求量；第一控制部，其控制所述第一控制阀的开度，以使向所述气化炉供给 的所述气化剂量与由所述第一设定部设定的所述气化剂需求量一致；第二设定部，其设定所述第二控制阀的开度指令以将所述气化剂需求 量以上的气化剂向所述气化剂旁路供给；第二控制部，其基于由所述第二设定部设定的所述开度指令控制所述 第二控制阀。
8. 根据权利要求7所述的运转控制装置，其中，在所述气化复合发电设备具备将由所述气化炉产生的所述可燃性气 体向所述燃烧器供给的可燃性气体供给路和设置在所述可燃性气体供给 路的第三控制阀的情况下，所述运转控制装置具备第三设定部，其基于所述燃气轮机的需求输出及所述燃气轮机的周边 环境，设定向所述燃烧器供给的所述可燃性气体的流量；第三控制部，其控制所述第三控制阀的开度，以使向所述燃烧器供给 的所述可燃性气体的流量与由所述第三设定部设定的流量一致。
9. 根据权利要求7或8所述的运转控制装置，其中， 所述第一设定部基于所述燃气轮机的需求输出及所述燃气轮机的周边环境求出向所述燃烧器供给的所述可燃性气体需求量，并基于该可燃性气体需求量设定向所述气化炉供给的气化剂需求量。
10. 根据权利要求7 9的任一项所述的运转控制装置，其中，具备第一修正部，该第一修正部根据所述升压机特性，朝着使向所述升压机供给的空气增加的方向修正所述第二控制阀的开度指令。
11. 根据权利要求10所述的运转控制装置，其中，具备评价负载稳定度的评价部，在通过所述评价部判断为处于负载稳定状态时，所述第一修正部工作。
12. 根据权利要求7 11的任一项所述的运转控制装置，其中，在所述气化复合发电设备具备将所述固体燃料向所述气化炉供给的固体燃料供给路和设置在所述固体燃料供给路的第四控制阀的情况下，所述运转控制装置具备第四设定部，其基于所述燃气轮机的需求输出，设定向所述气化炉供给的固体燃料需求量；第四控制部，其控制所述第四控制阀的开度，以使向所述气化炉供给的所述固体燃料与由所述第四设定部设定的所述固体燃料需求量一致。
13. 根据权利要求12所述的运转控制装置，其中，具备根据向所述气化炉供给的所述固体燃料的热量修正所述固体燃料需求量的第二修正部。
14. 根据权利要求13所述的运转控制装置，其中，所述第二修正部根据所述固体燃料的热量及发电负载修正所述固体燃料需求量。
15. 根据权利要求13所述的运转控制装置，其中，具备评价负载稳定度的评价部，在通过所述评价部判断为处于负载稳定状态时，所述第二修正部工作。
16. —种运转控制方法，其能够适用于气化复合发电设备，所述气化复合发电设备具备气化炉，其通过使作为气体的气化剂与固体燃料反应而产生可燃性气体；燃烧器，其通过来自压縮机的压縮空气使由所述气化炉产生的所述可燃性气体燃烧；燃气轮机，其被供给由所述燃烧器的燃烧动作产生的燃烧气体而进行旋转驱动；升压机，其使向所述气化炉供给的所述气化剂升压；气化剂供给路，其将由所述升压机升压了的所述气化剂向所述气化炉伏给；气化剂旁路，其从所述气化剂供给路分支；第一控制阀，其设置在所述气化剂旁路；第二控制阀，其控制向所述升压机供给的气体的流量，所述运转控制方法包括基于所述燃气轮机的需求输出，设定向所述气化炉供给的气化剂需求量的过程；控制所述第一控制阀的开度，以使向所述气化炉供给的所述气化剂量与所述气化剂需求量一致的过程；设定所述第二控制阀的开度指令，以将所述气化剂需求量以上的气化剂向所述气化剂旁路供给的过程；基于所述开度指令控制所述第二控制阀的过程。
全文摘要
本发明提供一种气化复合发电设备。对从升压气化剂的轴流式压缩机(21)到气化炉(2)的气化剂供给路(A)进行分支，从而设置具备释放压力调整阀(23)的气化剂旁路(D)。由于通过设置在气化剂旁路(D)的释放压力调整阀(23)的开度能够调节从气化剂供给路(A)向气化炉(2)供给的气化剂的流量或压力，因此无需在气化剂供给路(A)设置控制阀。由此，能够抑制在气化剂供给路(A)中的压力损失，能够大幅降低轴流式压缩机(21)的排气压力。
文档编号F02C3/28GK101688474SQ20088001769
公开日2010年3月31日 申请日期2008年5月27日 优先权日2007年5月30日
发明者佃嘉章, 内田聪, 园田隆, 太田一广, 桥本贵雄, 百武慎德 申请人:三菱重工业株式会社