JP5000223B2 - Compressor control device and coal gasification power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、例えば石炭ガス化発電システム等のエネルギー・石油化学プラントにおいて、空気、燃料ガス、不活性ガス等を圧送する圧縮機の制御装置及び石炭ガス化発電システムに関するものである。 The present invention relates to a compressor control device and a coal gasification power generation system for pumping air, fuel gas, inert gas and the like in an energy / petrochemical plant such as a coal gasification power generation system.
ガスを圧縮する圧縮機の制御装置として、図16に図示のように、圧縮機1に対する燃料ガスの流入量を調整する流入量調整手段95と、圧縮機1から吐出される燃料ガスを圧縮機1の入口側に戻すためのリサイクル弁4と、圧縮機1を所定の運転点で運転させるための制御操作値を設定し、その制御操作値に基づいて流入量調整手段95およびリサイクル弁4を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、制御操作値が所定値以上であるときに、その操作値の増大に伴って増加する信号を流入量調整手段95の制御信号として発生する第1の制御信号発生手段96と、制御操作値が所定値未満であるときに、その操作値の増大に伴って減少する信号をリサイクル弁4の制御信号として発生する第2の制御信号発生手段97と、を有するものを提案した。
なお、7はヘッダタンク、5は逆止弁、6は開閉弁(遮断弁)、PCは圧力調節器、FCは流量調節器、HSは高位選択器であり、設定圧力は、圧力調節器PCに入力される(例えば、特許文献1。)。
As shown in FIG. 16, as a control device for a compressor that compresses gas, an inflow amount adjusting means 95 that adjusts an inflow amount of fuel gas to the compressor 1, and a fuel gas discharged from the compressor 1 as a compressor 1 and a control operation value for operating the compressor 1 at a predetermined operating point. Based on the control operation value, the inflow rate adjusting means 95 and the recycle valve 4 are set. Control means for controlling, and when the control operation value is greater than or equal to a predetermined value, the control means generates a signal that increases as the operation value increases as a control signal for the inflow amount adjustment means 95. Control signal generating means 96, and a second control signal generating means 97 for generating a signal that decreases as the operation value increases as a control signal for the recycle valve 4 when the control operation value is less than a predetermined value. , Having It proposed.
In addition, 7 is a header tank, 5 is a check valve, 6 is an on-off valve (shutoff valve), PC is a pressure regulator, FC is a flow regulator, HS is a high-level selector, and the set pressure is the pressure regulator PC. (For example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載のものでは、流入量調整手段95の開度と圧縮機1に対する燃料ガスの流入量の関係が線形性を持たない場合、圧力調節器PCの制御操作量変化に対する燃料ガスの流入量変化が流入量調整手段95の開度によって異なり、圧力の制御が難しくなる可能性があるという問題がある。 However, in the one described in Patent Document 1, when the relationship between the opening degree of the inflow amount adjusting means 95 and the inflow amount of the fuel gas to the compressor 1 does not have linearity, the fuel with respect to the change in the control operation amount of the pressure regulator PC There is a problem that the change in gas inflow amount varies depending on the opening degree of the inflow amount adjusting means 95, which may make it difficult to control the pressure.
また、化石燃料とガス化剤を接触させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、可燃性ガスの燃焼によりタービンを回転させて発電するガスタービンと、ガスタービン空気圧縮機から一部抽気された空気を、抽気空気圧縮機により上記ガス化炉にガス化剤として供給する抽気空気系ラインとを備えたガス化発電システムが提案されている(例えば、特許文献2。)。
しかしながら、特許文献2には、ガスタービンの負荷が大きく変動する場合、抽気空気圧縮機への空気の流入量も変化するため、抽気空気圧縮機内の各弁類を制御する必要があるが、この弁類の開度と圧縮機に対する空気の流入量の関係が線形性を持たない場合の制御については開示されておらず、抽気空気圧縮機の制御が難しくなる可能性がある。
In addition, a gasification furnace that generates a combustible gas by bringing a fossil fuel and a gasifying agent into contact with each other, a gas turbine that generates power by rotating a turbine by combustion of the combustible gas, and a gas turbine air compressor are partially extracted. There has been proposed a gasification power generation system provided with a bleed air system line that supplies the air as a gasifying agent to the gasification furnace using a bleed air compressor (for example, Patent Document 2).
However, in
本発明は、上述の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、流入量調整手段の開度と圧縮機に対する燃料ガス等の気体の流入量の関係に線形性を持たせて、圧力の制御を容易に行なうことができる圧縮機の制御装置及び石炭ガス化発電システムを提供することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the problem of the above-described configuration, and provides linearity in the relationship between the opening of the inflow adjustment means and the inflow of gas such as fuel gas to the compressor. An object of the present invention is to provide a compressor control device and a coal gasification power generation system capable of easily controlling pressure.
上記の問題点に対し本発明は、以下の各手段を以って課題の解決を図る。 In order to solve the above problems, the present invention aims to solve the problems by the following means.
(1)第1の手段の石炭ガス化発電システムは、
化石燃料とガス化剤を接触させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、可燃性ガスの燃焼によりタービンを回転させて発電するガスタービンと、前記ガスタービンにより駆動されるガスタービン空気圧縮機から一部抽気された空気を、上記ガス化炉にガス化剤として供給する抽気空気ラインと、大気を導入する原料用空気圧縮機と、前記原料用空気圧縮機に接続された空気分離装置と、前記空気分離装置において分離された窒素の一部を上記ガス化炉に導入し、残りの窒素を上記ガス化炉と上記ガスタービンの間のシステム系内へ導入する窒素供給ラインと、
分離された酸素を上記抽気空気ラインに混合する酸素富化空気供給ラインとを有する石炭ガス化発電システムにおいて、
圧縮機と、前記圧縮機の吸入側に配設されたIGVと、前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するリサイクルラインと、前記リサイクルラインに設けられたリサイクル弁とを有する圧縮機の制御装置を前記抽気空気ラインに備え、且つ、
前記圧縮機の制御装置は、
前記圧縮機への供給流量指令値、供給圧力設定値、前記圧縮機の下流側に接続されたヘッダタンクの圧力を計測するヘッダタンク圧力計により計測された供給圧力計測値に基づき弁操作補正値を演算する弁開度演算部と、
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信して、前記弁操作補正値が所定のスプリット点以上であるときに前記弁操作補正値の増大に伴って増加し、前記スプリット点以下のときに所定の流量調整開度下限値とするIGV開度指令値を演算する調整流量関数発生器と、
前記調節流量関数発生器から前記IGV開度指令値を入力して、前記IGV開度指令値と前記圧縮機を実際に流れる流量が比例関係となるように、前記IGVの開度を制御するための前記IGV開度指令補正値を演算する非線形弁開度関数発生器と、
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信し、前記弁操作補正値が所定のスプリット点未満のときに前記弁操作補正値の増大に伴って減少するリサイクル弁開度指令値を演算し、前記リサイクル弁の制御信号として出力するリサイクル弁開度関数発生器と、
を備えたことを特徴とする。
(1) The coal gasification power generation system of the first means is:
A gasification furnace for generating a combustible gas by bringing a fossil fuel and a gasifying agent into contact with each other, a gas turbine for generating electric power by rotating a turbine by combustion of the combustible gas, and a gas turbine air compressor driven by the gas turbine An extraction air line for supplying a part of the air extracted from the gasification furnace as a gasifying agent, a raw material air compressor for introducing the atmosphere, and an air separation device connected to the raw material air compressor; A nitrogen supply line for introducing a part of the nitrogen separated in the air separation device into the gasification furnace and introducing the remaining nitrogen into a system system between the gasification furnace and the gas turbine;
In a coal gasification power generation system having an oxygen-enriched air supply line for mixing separated oxygen into the extracted air line,
A compressor having a compressor, an IGV disposed on a suction side of the compressor, a recycle line connecting a discharge side and a suction side of the compressor, and a recycle valve provided in the recycle line A control device is provided in the extraction air line; and
The control device of the compressor is
A valve operation correction value based on a supply pressure measurement value measured by a header tank pressure gauge that measures a supply flow rate command value to the compressor, a supply pressure set value, and a header tank pressure connected to the downstream side of the compressor A valve opening calculation unit for calculating
The valve operation correction value is received from the valve opening calculation unit, and when the valve operation correction value is greater than or equal to a predetermined split point, the valve operation correction value increases as the valve operation correction value increases, and is less than or equal to the split point. An adjusted flow function generator for calculating an IGV opening command value, which is sometimes a predetermined lower limit value of the flow adjustment opening;
In order to control the opening degree of the IGV so that the IGV opening degree command value is input from the control flow function generator and the flow rate actually flowing through the compressor is in a proportional relationship. A non-linear valve opening function generator for calculating the IGV opening command correction value of
Receiving the valve operation correction value from the valve opening calculation unit, calculating a recycle valve opening command value that decreases as the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is less than a predetermined split point A recycle valve opening function generator that outputs the recycle valve control signal;
It is provided with.
(2)第2の手段の圧縮機の制御装置は、
圧縮機と、前記圧縮機の吸入側に配設されたIGVと、前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するリサイクルラインと、前記リサイクルラインに設けられたリサイクル弁とを有する圧縮機の制御装置において、
前記圧縮機への供給流量指令値、供給圧力設定値、前記圧縮機の下流側に接続されたヘッダタンクの圧力を計測するヘッダタンク圧力計により計測された供給圧力計測値に基づき弁操作補正値を演算する弁開度演算部と、
前記供給圧力設定値と前記圧縮機の下流側の圧力を計測する入口抽気空気圧力計により計測された入口圧力計測値との比である供給圧力設定値/入口圧力計測値比を演算する比較器と、
前記比較器から供給圧力設定値/入口圧力計測値比を受信して、供給圧力設定値/入口圧力計測値比に応じて増加する開度指令下限値を演算する開度指令下限値演算器と、
前記比較器から供給圧力設定値/入口圧力計測値比を受信して、供給圧力設定値/入口圧力計測値比に応じて増加するスプリット点を演算するスプリット点演算器と、
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信し、前記開度指令下限値演算器から前記開度指令下限値を受信し、前記スプリット点演算器から前記スプリット点を受信すると共に、前記弁操作補正値が前記スプリット点以上であるときに弁操作補正値の増大に伴って増加し、前記スプリット点以下のときに前記開度指令下限値とするIGV開度指令値を演算する調整流量関数発生器と、
前記調節流量関数発生器から前記IGV開度指令値を入力して、前記IGV開度指令値と前記圧縮機を実際に流れる流量が比例関係となるように、前記IGVの開度を制御するための前記IGV開度指令補正値を演算する非線形弁開度関数発生器と、
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信し、前記スプリット点演算器から前記スプリット点を受信すると共に、前記弁操作補正値が前記スプリット点未満のときに前記弁操作補正値の増大に伴って減少するリサイクル弁開度指令値を演算し、前記リサイクル弁の制御信号として出力するリサイクル弁開度関数発生器と、
を備えたことを特徴とする。
(2) The compressor control device of the second means is:
A compressor having a compressor, an IGV disposed on a suction side of the compressor, a recycle line connecting a discharge side and a suction side of the compressor, and a recycle valve provided in the recycle line In the control device,
A valve operation correction value based on a supply pressure measurement value measured by a header tank pressure gauge that measures a supply flow rate command value to the compressor, a supply pressure set value, and a header tank pressure connected to the downstream side of the compressor A valve opening calculation unit for calculating
Comparator for calculating a supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio that is a ratio between the supply pressure set value and an inlet pressure measurement value measured by an inlet bleed air pressure gauge that measures the pressure downstream of the compressor When,
An opening command lower limit value calculator that receives a supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio from the comparator and calculates an opening command lower limit value that increases in accordance with the supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio; ,
A split point calculator for receiving a supply pressure set value / inlet pressure measured value ratio from the comparator and calculating a split point that increases in accordance with the supply pressure set value / inlet pressure measured value ratio;
The valve operation correction value is received from the valve opening calculation unit, the opening command lower limit value is received from the opening command lower limit calculator, the split point is received from the split point calculator, and An adjustment flow rate that calculates an IGV opening command value that increases as the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is equal to or greater than the split point and that is the opening command lower limit value when the valve operation correction value is equal to or less than the split point. A function generator;
In order to control the opening degree of the IGV so that the IGV opening degree command value is input from the control flow function generator and the flow rate actually flowing through the compressor is in a proportional relationship. A non-linear valve opening function generator for calculating the IGV opening command correction value of
The valve operation correction value is received from the valve opening calculation unit, the split point is received from the split point calculator, and the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is less than the split point. A recycle valve opening function generator that calculates a recycle valve opening command value that decreases along with the recycle valve opening command value and outputs the recycle valve control signal;
It is provided with.
(3)第3の手段の石炭ガス化発電システムは、
化石燃料とガス化剤を接触させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、
可燃性ガスの燃焼によりタービンを回転させて発電するガスタービンと、
前記ガスタービンにより駆動されるガスタービン空気圧縮機から一部抽気された空気を、上記ガス化炉にガス化剤として供給する抽気空気ラインと、
大気を導入する原料用空気圧縮機と、
前記原料用空気圧縮機に接続された空気分離装置と、
前記空気分離装置において分離された窒素の一部を上記ガス化炉に導入し、残りの窒素を上記ガス化炉と上記ガスタービンの間のシステム系内へ導入する窒素供給ラインと、
分離された酸素を上記抽気空気ラインに混合する酸素富化空気供給ラインとを有する石炭ガス化発電システムにおいて、
前記抽気空気ラインに上記第1又は第2の手段の圧縮機の制御装置を備えたことを特徴とする。
(3) The coal gasification power generation system of the third means is
A gasification furnace for producing a combustible gas by contacting a fossil fuel with a gasifying agent;
A gas turbine that generates electricity by rotating the turbine by burning combustible gas; and
A bleed air line for supplying air partially extracted from a gas turbine air compressor driven by the gas turbine as a gasifying agent to the gasification furnace;
An air compressor for raw materials that introduces the atmosphere;
An air separation device connected to the raw material air compressor;
A nitrogen supply line for introducing a part of nitrogen separated in the air separation device into the gasification furnace and introducing the remaining nitrogen into a system system between the gasification furnace and the gas turbine;
In a coal gasification power generation system having an oxygen-enriched air supply line for mixing separated oxygen into the extracted air line,
The bleed air line is provided with a compressor control device of the first or second means.
特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の各手段を採用しており、圧縮機とIGVとが、配置上離れた場所に設置しなければならなくなり、IGVの開度と実際に流れる流量との非線形性が大きくなり圧縮機の制御に支障を来たす場合において、流量とIGV開度の線形性を持たせることができ、制御性能を改善することができる。 The invention according to each claim described in the claims employs each of the above-described means, and the compressor and the IGV must be installed at locations distant from each other. In the case where the nonlinearity with the actual flow rate increases and the control of the compressor is hindered, the linearity of the flow rate and the IGV opening can be provided, and the control performance can be improved.
(石炭ガス化複合発電システムの全体の構成)
以下、本発明の実施の形態に係る圧縮機の制御装置、及び石炭ガス化複合発電システムにつき説明する。
図1は、本発明の各実施の形態に係る圧縮機の制御装置を採用した石炭ガス化複合発電システムの全体の構成図である。
図2は、図1の石炭ガス化複合発電システムの制御装置の概略図である。
(Overall configuration of coal gasification combined cycle system)
Hereinafter, a compressor control device and a coal gasification combined power generation system according to embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a combined coal gasification combined power generation system employing a compressor control device according to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a control device of the coal gasification combined power generation system of FIG.
先ず、図1に基づき、本発明の各実施の形態に係る圧縮機の制御装置を採用した石炭ガス化複合発電システムの全体の構成につき説明する。
なお、図1に図示の石炭ガス化複合発電システムの全体の構成は、抽気空気圧縮機64以外は特開平10−251669号公報(特許文献2)に開示されたものに類似している。
図1に図示のように、石炭ガス化複合システムは、上流側から順にアニュラス部51aに配設されるガス化炉51、生成ガス冷却器52、サイクロン53とポーラスフィルタ54からなる脱塵装置55、脱硫装置56及びガスタービン57の順に配設されている。
First, the overall configuration of a combined coal gasification combined power generation system employing a compressor control device according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The overall configuration of the combined coal gasification combined power generation system shown in FIG. 1 is similar to that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-251669 (Patent Document 2) except for the
As shown in FIG. 1, the coal gasification combined system includes a
ガス化炉51の上流側には、微粉炭供給装置58(ミル)が配設されている。
原料炭は、原料炭供給ライン101から微粉炭供給装置58(ミル)に導入されて、微粉炭供給装置58の下部の粉砕ローラにより粉砕される。
そして、粉砕された粉炭は圧送空気ライン108からの窒素ガス(不活性ガス)により搬送されて、微粉炭供給装置58の上部のロータリセパレータにより所定の粒径以下の微粉炭が選別され、選別された微粉炭は微粉炭搬送ライン102を通りガス化炉51に供給される。
ガス化炉51は、微粉炭供給装置58で微粉炭を、その内部で後述する抽気空気中の酸素等のガス化剤と接触させる。
そして、ガス化炉51は、微粉炭を1500〜2000℃の高温で燃焼及びガス化し、可燃性ガスを発生させ、それを生成ガス冷却器52に排出する。
この際、ガス化炉51内で生じたスラグは、ガス化炉51の下部のスラグ排出ライン109から排出される。
A pulverized coal supply device 58 (mill) is disposed on the upstream side of the
The raw coal is introduced into the pulverized coal supply device 58 (mill) from the raw
The pulverized pulverized coal is conveyed by nitrogen gas (inert gas) from the
The
The
At this time, the slag generated in the
生成ガス冷却器52では、導入された一酸化炭素、水素ガス、メタンガスなどを含む高温の可燃性ガスが冷却されて熱が回収され、冷却された可燃性ガスは下流側の脱塵装置55に排出される。
脱塵装置55では、可燃性ガスに含まれる固体成分の未反応チャーの粗粒子がサイクロン53で脱塵され、さらにサイクロン53で脱塵できなかった微粒子はポーラスフィルタ54で脱塵される。
ここで可燃性ガスから分離されたチャーは、チャー供給ライン113を経て、ガス化炉51に回収され再利用される。
他方、脱塵装置55により脱塵された可燃性ガスは、脱硫装置56に排出される。
脱硫装置56では、可燃性ガス中に含まれる硫黄が分離される。
In the
In the
Here, the char separated from the combustible gas is collected in the
On the other hand, the combustible gas dedusted by the
In the
そして、脱硫装置56から排出された可燃性ガスは、可燃性ガス供給ライン103を経て燃焼部57bに供給される。
燃焼部57bにおいて、脱硫装置56から排出された可燃性ガスは、ガスタービン空気圧縮機57aからの圧縮空気と混合されて燃焼する。
燃焼し膨張した燃焼ガスはガスタービン57に排出される。
ガスタービン57は、燃焼し膨張した燃焼ガスにより回転させられ、これに軸連結された発電機57cを駆動し、発電機57cにより発電を行なう。
ガスタービン57の下流側に配設されている排熱回収ボイラ61は、ガスタービン57から導入された高温の燃焼ガスの熱により蒸気を発生させて、この蒸気を蒸気排出ライン111を経て蒸気タービン62に排出する。
そして、蒸気タービン62は、排熱回収ボイラ61から排出された蒸気及び、生成ガス冷却器52から復水蒸発ライン112を経て排出された蒸気により回転させられ、これに軸連結された発電機62aを駆動し、発電機62aにより発電を行なう。
And the combustible gas discharged | emitted from the
In the
The combustion gas that has been combusted and expanded is discharged to the
The
The exhaust
The
なお、蒸気タービン62から排出した蒸気は冷却器62bで冷却され、復水ポンプ62cにより、生成ガス冷却器52に送られる。
また、ガスタービン空気圧縮機57aで圧縮された圧縮空気の一部は、抽気空気ライン104aに導入される。
この抽気空気ライン104a、104bには、上流側の再生熱交換器59、抽気空気圧縮機64、下流側の再生熱交換器60、抽気空気制御弁74及び流量計79が介装されている。
そして、ガスタービン空気圧縮機57aで圧縮された圧縮空気の一部は、上流側の再生熱交換器59を通り抽気空気圧縮機64で更に圧縮され、下流側の再生熱交換器60を通り、ガス化剤供給ライン107を経て、ガス化炉51に導入される。
なお、抽気空気圧縮機64は、圧縮機1、原動機2、IGV3、ヘッダタンク7等により構成されているが、詳細は後述する。
The steam discharged from the
A part of the compressed air compressed by the gas
An upstream
Then, a part of the compressed air compressed by the gas
The
石炭ガス化複合発電システムには、原料用空気圧縮機65、空気分離装置63等も配設されている。
空気分離装置63は、空気に含まれている窒素と酸素を分離する装置である。
空気分離装置63には、空気を吸入するため発電システム系外の大気から空気を吸入する原料用空気圧縮機65が接続されている。
空気分離装置63により分離された空気のうち、窒素ガスは窒素供給ライン106に排出され、酸素は酸素富化空気供給ライン105に排出される。
The coal gasification combined power generation system is also provided with a raw
The
The
Of the air separated by the
なお、抽気空気圧縮機64へは、ガスタービン空気圧縮機57aで圧縮された空気の一部が搬送されており、残りの空気は燃焼部57bに搬送される。
従って、抽気空気圧縮機64へ流入する抽気空気量、圧力は、燃焼部57b、ガスタービン57及び発電機57cの運転状況に応じて大きく変化する。
そこで、抽気空気圧縮機64にIGV3、リサイクル弁4等を備えることにより、ガス化炉51へ搬送する圧力を調整するようにしている。
一方、原料用空気圧縮機65、窒素圧縮機66、酸素圧縮機67、高圧窒素ガス圧縮機68については、大気からの空気を導入し、圧縮、搬送するものであるため、リサイクル弁4等は必要がなく、石炭ガス化複合発電システムにおける設置位置も自由度がある。
A part of the air compressed by the gas
Therefore, the amount and pressure of the bleed air flowing into the
Therefore, the
On the other hand, the
窒素供給ライン106では、窒素圧縮機66により窒素ガスは圧縮されて後流側に排出された後、2方向に分岐する。
すなわち、一部の窒素ガスは、高圧窒素ガス圧縮機68により更に圧縮された後、窒素制御弁70が介装された圧送空気ライン108を通り微粉炭供給装置58に供給され、また、窒素制御弁71が介装された加圧ライン110を通りガス化炉51に供給される。
なお、微粉炭供給装置58に供給された窒素ガスは、微粉炭をガス化炉51に搬送する際の搬送媒体等として使用される。
残りの窒素ガスは、窒素制御弁72が介装された窒素ガス付加ライン114を通り、系内の生成ガス冷却器52の後流側に送られる。
このようにして、ガス化炉51への投入酸素濃度が最適となるような量の窒素ガスを系内に流す。
なお、圧送空気ライン108、加圧ライン110、窒素ガス付加ライン114には、各々流量計75、76、77が配設されている。
In the
That is, a part of the nitrogen gas is further compressed by the high-pressure
Note that the nitrogen gas supplied to the pulverized
The remaining nitrogen gas passes through the nitrogen
In this way, an amount of nitrogen gas is introduced into the system so that the oxygen concentration to the
Note that
また、空気分離装置63にて分離された酸素富化空気は、酸素富化空気供給ライン105を通り、酸素圧縮機67により圧縮されて、後流側に排出された後、酸素制御弁73、流量計78を介して、抽気空気ライン104bの抽気空気と混合される。
この場合、混合は抽気空気ライン104bの途中でもよいし、ガス化炉51のバーナ先端でもよい。
The oxygen-enriched air separated by the
In this case, the mixing may be performed in the middle of the
(石炭ガス化複合発電システムの制御)
次に、図2に基づき、本発明の各実施の形態に係る圧縮機の制御装置を採用した石炭ガス化複合発電システムの制御につき説明する。
なお、図2に図示の石炭ガス化複合発電システムの制御も、特開平10−251669号公報(特許文献2)に開示されたものと類似している。
図2に示す空気供給制御盤41は、抽気空気ライン104a、104b、窒素供給ライン106、酸素富化空気供給ライン105、圧送空気ライン108、加圧ライン110及び窒素ガス付加ライン114の各ガスの流量を制御するためのもので、上述及び後述する制御弁70〜73及び抽気空気ライン104bに設けた抽気空気制御弁74を流れる、各ガスの流量を制御する。
これらの制御弁が配設されている各ラインの管路には、管路を流れる各ガス或いは抽気空気の流量を検知する流量計75〜79が設けられている。
(Control of coal gasification combined cycle system)
Next, based on FIG. 2, the control of the combined coal gasification combined power generation system employing the compressor control device according to each embodiment of the present invention will be described.
Note that the control of the coal gasification combined power generation system shown in FIG. 2 is similar to that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-251669 (Patent Document 2).
The air
また、空気供給制御盤41は、発電機57c、62aを制御するタービン制御盤42、微粉炭供給装置58を制御する原料炭粉砕機制御盤46、抽気空気圧縮機64を制御する抽気空気圧縮機制御盤45a(45b)、各圧縮機65〜68を制御する圧縮機制御盤43a〜43d、窒素制御弁70、71、72、酸素制御弁73、74を制御する弁制御盤44a〜44dに接続されている。
なお、チャー供給ライン113にも、チャーの流量を検知する流量計80と制御弁81が配設され、これを制御する弁制御盤44eが空気供給制御盤41に接続され、チャーの流量を制御している。
なお、空気供給制御盤41等は、中央監視制御盤40に接続されている。
The air
The
The air
このような構成により、石炭ガス化複合発電システムは、ガスタービン空気圧縮機57aで圧縮された空気を再生熱交換器59で冷却させて抽気空気圧縮機64で圧縮した後、再度、再生熱交換器60を経て、ガス化炉51側に排出する。
この際、空気分離装置63で分離された酸素が酸素富化空気供給ライン105を経て、抽気空気ライン104bの空気と混合する。
このとき、酸素富化空気供給ライン105に配設された流量計78は、酸素ガスの流量を、抽気空気ライン104bに配設された流量計79は、抽気空気流量を検知する。
そして、空気供給制御盤41は、酸素制御弁73、抽気空気制御弁74の絞り量を調整し、ガス化剤として好ましい混合比で、酸素と窒素を含んだガスを、ガス化炉51内に導入する。
これによって、効率良く可燃性ガスが生成する。
With such a configuration, the coal gasification combined power generation system allows the air compressed by the gas
At this time, oxygen separated by the
At this time, the
Then, the air
Thereby, combustible gas is efficiently generated.
他方、窒素供給ライン106では、同じく空気供給制御盤41が、流量計75、76、77により窒素ガスの流量を検知し、窒素制御弁70、71、72の絞り量を調整し、窒素制御弁70、71については、微粉炭及びチャーの圧送空気ライン108又は加圧ライン110に対して、適した絞り量に調整し、また窒素制御弁72についてはこれらの全ての窒素と酸素の混合比が好適となるように絞り量を調整し、窒素ガス付加ライン114に戻す。
On the other hand, in the
なお、上述の各計測機器、或いは各操作盤から送信される各計測値、或いは出力信号は、言うまでもなく一般に用いられている所定の電気信号に変換されたものである。
更に、上述の各制御盤等は、一体或いは別個のコンピュータの形態をなしており、各制御盤内の各関数発生器、演算器等は、それを実行するプログラム、シーケンスブロック、或いはメモリの形態をなしているが、これに限定されるものではなく、個々の電気回路により構成するようにしても良い。
Needless to say, each measurement value or output signal transmitted from each measurement device or each operation panel described above is converted into a commonly used predetermined electrical signal.
Further, each of the control panels described above is in the form of an integral or separate computer, and each function generator, arithmetic unit, etc. in each control panel is in the form of a program, sequence block, or memory for executing it. However, the present invention is not limited to this, and may be configured by individual electric circuits.
(第1の実施の形態の抽気空気圧縮機の構成及び制御)
次に、図3〜図9に基づき、本発明の第1の実施の形態における抽気空気圧縮機の制御装置につき説明する。
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る抽気空気圧縮機64の構成図である。
図4は、図3の指令値関数発生器22における供給流量指令値SV1と供給圧力設定値SV2との関係を弁操作値MV1をパラメータとして例示した特性図である。
図5は、図3の指令値関数発生器22における供給流量指令値SV1と弁操作値MV1との関係を例示したグラフである。
図6は、図3の調整流量関数発生器24における弁操作補正値MV3とIGV開度指令値MV4との関数を例示したグラフである。
図7は、非線形開度関数発生器25におけるIGV開度指令値MV4とIGV開度指令補正値MV6との関係を例示したグラフである。
図8は、図3のリサイクル弁開度関数発生器26における弁操作補正値MV3とリサイクル弁開度指令値MV5との関数を例示したグラフである。
図9は、本発明の第1の実施の形態における作動状態を示す図である。
(Configuration and Control of Extraction Air Compressor of First Embodiment)
Next, based on FIGS. 3-9, the control apparatus of the extraction air compressor in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 3 is a configuration diagram of the
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the supply flow rate command value SV1 and the supply pressure set value SV2 in the command
FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the supply flow rate command value SV1 and the valve operation value MV1 in the command
FIG. 6 is a graph illustrating a function of the valve operation correction value MV3 and the IGV opening command value MV4 in the adjusted flow
FIG. 7 is a graph illustrating the relationship between the IGV opening command value MV4 and the IGV opening command correction value MV6 in the nonlinear
FIG. 8 is a graph illustrating a function of the valve operation correction value MV3 and the recycle valve opening command value MV5 in the recycle valve
FIG. 9 is a diagram showing an operating state in the first embodiment of the present invention.
上述の図1に図示の石炭ガス化複合発電システムにおいて、原料用空気圧縮機65への空気供給源は大気であるため、原料用空気圧縮機65の入口側の圧力、流量等の運転条件は殆ど変化しない。
窒素圧縮機66、酸素圧縮機67、高圧窒素ガス圧縮機68も、原料用空気圧縮機65の下流側に接続されており同様である。
しかしながら、抽気空気圧縮機64の供給源は、ガスタービン空気圧縮機57aであり、ガスタービン空気圧縮機57aに接続されたガスタービン57及び発電機57cの出力等により大きく変動する。
したがって、抽気空気圧縮機64については、ガスタービン57及び発電機57cの大きく変動する出力等に応じて制御する必要がある。
In the combined coal gasification combined power generation system shown in FIG. 1 described above, since the air supply source to the raw
The
However, the supply source of the
Therefore, it is necessary to control the
また、一般的に、IGV(入口ガイドベーン/inlet guide vane、又は入口案内翼/以下「IGV」と称する)により流量を制御する場合、IGVを閉める(開度を小さくする)と、圧力損失が大きくなり、開度と実際に流れる流量とは、比例せず、非線形性がなくなる。
但し、IGVと圧縮機が近接して配設されている場合、IGV出口に旋回流(うずまきのような流れ)が発生し、この効果によってIGVの開度と実際に流れる流量とは線形性が保たれる、或いは、非線形性が実用上殆ど問題とならない程度となる。
In general, when the flow rate is controlled by IGV (inlet guide vane or inlet guide vane / hereinafter referred to as “IGV”), if the IGV is closed (the opening degree is reduced), the pressure loss is reduced. The opening degree and the actual flow rate are not proportional, and there is no nonlinearity.
However, when the IGV and the compressor are arranged close to each other, a swirling flow (a flow like a spiral) is generated at the IGV outlet, and due to this effect, the opening degree of the IGV and the actual flow rate are linear. In other words, the non-linearity is hardly a problem in practical use.
しかしながら、石炭ガス化複合発電システムにおける抽気空気圧縮機64の場合、ガスタービン空気圧縮機57a、再生熱交換器59、60、微粉炭供給装置58との間の抽気空気ライン104a、104bに配設されているため、圧縮機1とIGV3とが、配置上離れた場所に設置しなければならなくなる場合がある。
この場合、IGV3の開度と実際に流れる流量との非線形性は大きくなり、IGV3の制御に支障を来たす。
そこで、この非線形性を是正して制御する必要がある。
However, in the case of the
In this case, the non-linearity between the opening of the
Therefore, it is necessary to correct and control this nonlinearity.
先ず、図3に基づき、抽気空気圧縮機64の構成につき説明する。
図3に図示のように、ガスタービン空気圧縮機57aには、図1に図示の再生熱交換器59(図3では図示を省略)を介して、抽気空気ライン104a(配管)が接続されている。
この抽気空気ライン104aは圧縮機吸入ライン9(配管)に接続され、圧縮機吸入ライン9は、抽気空気の流入を調整する流入量調整手段としてのIGV3を介して、圧縮機1の吸入口に接続されている。
この圧縮機1の回転軸は、図示略のクラッチ等を介して蒸気タービン、電動モータ等の原動機(モータ)2に連結されている。
なお、本実施の形態においては、IGV3は圧縮機1の吸入口近傍には配設されておらず、IGV3と圧縮機1の吸入口とは離れた位置に配設され、或いは、IGV3と圧縮機1の吸入口との間の圧縮機吸入ライン9が屈曲したものとなっている。
なお、上述のごとく、ガスタービン空気圧縮機57aから供給される抽気空気の諸条件(入口流体圧力等)は、ガスタービン57及び発電機57cの出力等により大きく変動する。
First, the configuration of the
As shown in FIG. 3, a
This
The rotary shaft of the compressor 1 is connected to a prime mover (motor) 2 such as a steam turbine or an electric motor via a clutch (not shown).
In the present embodiment, the
As described above, the various conditions (inlet fluid pressure, etc.) of the extracted air supplied from the gas
圧縮機1の吐出口は、圧縮機吐出ライン10(配管)、逆止弁5、遮断弁6、ヘッダタンク供給ライン12(配管)を介して、ヘッダタンク7の入口に接続されている。
ヘッダタンク7の出口は、抽気空気ライン104bにより、図1に図示の再生熱交換器60(図3では図示を省略)を介して、ガス化炉51に接続されている。
そして、圧縮機吐出ライン10とヘッダタンク供給ライン12との合流部と、圧縮機吸入ライン9と抽気空気ライン104aとの合流部とは、リサイクル弁4〔或いは、戻り弁、又はRCV(Recycle Valve)という〕が介在されたリサイクルライン11(或いは、戻り配管、バイパス配管ともいう)により接続されている。
The discharge port of the compressor 1 is connected to the inlet of the header tank 7 via the compressor discharge line 10 (pipe), the
The outlet of the header tank 7 is connected to the
The junction between the
なお、リサイクル弁4は、アンチサージ制御機能も持っており、圧縮機1がサージング状態に入ったときに、速やかにその状態から抜け出すために開いて吐出圧力を低下させる機能を有している。
このために、リサイクル弁4は、IGV3に比べて応答性、制御精度に優れたものが使用される。
The recycle valve 4 also has an anti-surge control function, and when the compressor 1 enters a surging state, the recycle valve 4 has a function of opening and reducing the discharge pressure in order to quickly escape from that state.
For this reason, the recycle valve 4 is superior in responsiveness and control accuracy compared to the
上述の構成において、ガスタービン空気圧縮機57aから供給された抽気空気は、抽気空気ライン104a、IGV3及び圧縮機吸入ライン9を通り、圧縮機1により吸引され圧縮される。
圧縮機1によって圧縮された抽気空気は、圧縮機吐出ライン10、逆止弁5、遮断弁6及びヘッダタンク供給ライン12を通りヘッダタンク7に貯蔵される。
このヘッダタンク7は、抽気空気の急激な圧力、流量等の変動を緩和する機能を有する。
そして、ヘッダタンク7内の抽気空気は、抽気空気ライン104b等を介してガス化炉51に供給される。
なお、ヘッダタンク7、或いはヘッダタンク供給ライン12のヘッダタンク7近傍には、ヘッダタンク7内の抽気空気の圧力を計測しガス化炉51の需要先への供給圧力計測値PV1を出力するヘッダタンク圧力計8が取り付けられている。
In the above-described configuration, the extracted air supplied from the gas
The bleed air compressed by the compressor 1 is stored in the header tank 7 through the
The header tank 7 has a function of mitigating fluctuations in the abrupt pressure, flow rate, etc. of the extracted air.
The extracted air in the header tank 7 is supplied to the
In addition, the header which measures the pressure of the extraction air in the header tank 7 in the header tank 7 or the header tank 7 vicinity of the header
抽気空気圧縮機64の運転時には、上述のヘッダタンク圧力計8での計測値は、信号電線を介して抽気空気圧縮機制御盤45aに送信される。
一方、抽気空気圧縮機制御盤45aの指令値関数発生器22には、空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)から、ガス化炉51に必要な抽気空気の吐出流量である供給流量指令値SV1が送信される。
During the operation of the
On the other hand, the command
次に、図4、図5に基づき抽気空気圧縮機制御盤45aの指令値関数発生器22における演算内容につき説明する。
指令値関数発生器22では、空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)から送信された供給流量指令値SV1と、抽気空気圧縮機制御盤45a内の圧力設定器21から送信された供給圧力設定値SV2とに基づき、図4に図示の関数にて弁操作値MV1が演算される。
即ち、図4において、圧力流量特性曲線a、b及びcは、それぞれIGV3の開度が20%、50%及び100%の場合における圧縮機1の吐出流量と吐出圧力の関係を例示したものである。
この関係によれば、空気供給制御盤41から圧力設定器21に送信、記憶された供給圧力設定値SV2がP1、供給流量指令値SV1がF1である場合、IGV3の弁操作値MV1を50%に設定することにより、圧縮機1が運転点A1で運転される。
Next, calculation contents in the command
In the command
That is, in FIG. 4, the pressure flow characteristic curves a, b, and c illustrate the relationship between the discharge flow rate and the discharge pressure of the compressor 1 when the opening degree of the
According to this relationship, when the supply pressure set value SV2 transmitted and stored from the air
そして、供給流量指令値SV1が低下した場合には、IGV3の開度を減少させて、抽気空気の吐出流量を上記供給流量指令値SV1に見合った量まで低下させる。
しかし、IGV3は、その構造に起因して、ある開度以下での制御精度が低くなる。
このため、この第1の実施の形態においては、後述するように、IGV3による精度の良い流量制御が可能なIGV3の最小開度指令値(この例では、開度20%となるような最小開度指令値)を設定して、IGV3の開度がこの最小開度よりも小さくならないようにしている。
When the supply flow rate command value SV1 decreases, the opening degree of the IGV3 is decreased, and the discharge flow rate of the extraction air is reduced to an amount commensurate with the supply flow rate command value SV1.
However, IGV3 has a low control accuracy below a certain opening due to its structure.
For this reason, in this first embodiment, as will be described later, the minimum opening command value of IGV3 that enables accurate flow rate control by IGV3 (in this example, the minimum opening that is 20% opening). Degree command value) is set so that the opening of the
上記最小開度指令値を設定すると、IGV3がこの最小開度まで到達した後は、吐出流量を減少させることができない。
そこで、後述するように、IGV3が最小開度まで到達した場合には、その開度を保持させるとともに、圧縮機1から吐出される抽気空気の一部を、リサイクル弁4を介して抽気空気ライン104a側に戻すようにしている。
If the minimum opening command value is set, the discharge flow rate cannot be reduced after the
Therefore, as will be described later, when the
即ち、要求された抽気空気の吐出流量が例えば図4に示すF2であるとすると、IGV3によっては開度20%に基づく吐出流量F3(>F2)までしか吐出流量を減少させることができないので、リサイクル弁4を開いてF3−F2に対応する量の抽気空気を抽気空気ライン104a側に戻すように、つまり、リサイクルするようにしている。
これによって、上記要求流量F2の抽気空気がガス化炉51側に供給されることになる。
この場合、圧縮機1の運転点は、A2ではなくA3となる。
上述の図4に基づく、供給流量指令値SV1と弁操作値MV1との関係は、図5に図示のような関数となる。
このようにして、指令値関数発生器22にて演算された弁操作値MV1は、開度指令加算器23に送信される。
That is, if the required discharge flow rate of the bleed air is, for example, F2 shown in FIG. 4, depending on the IGV3, the discharge flow rate can be reduced only to the discharge flow rate F3 (> F2) based on the opening 20%. The recycle valve 4 is opened so that the amount of extracted air corresponding to F3-F2 is returned to the extracted
Thereby, the extracted air having the required flow rate F2 is supplied to the
In this case, the operating point of the compressor 1 is A3 instead of A2.
The relationship between the supply flow rate command value SV1 and the valve operation value MV1 based on FIG. 4 described above is a function as shown in FIG.
In this manner, the valve operation value MV1 calculated by the command
開度指令加算器23では、指令値関数発生器22から送信された弁操作値MV1と、後述する圧力調節器27から送信された補正操作値MV2とを加算して弁操作補正値MV3を求め、弁操作補正値MV3を調整流量関数発生器24及びリサイクル弁開度関数発生器26に送信する。
なお、開度指令加算器23によって得られる弁操作補正値MV3は、圧縮機1の定常運転中においては、ほぼフィードバック制御用の弁操作値MV1と同一となる。
即ち、定常運転中においては、ヘッダタンク7内の圧力である供給圧力計測値PV1は、空気供給制御盤41から圧力設定器21に送信され、記憶された供給圧力設定値SV2に保たれており、且つ、ヘッダタンク7へ流入する抽気空気の量と流出する抽気空気の量は一定であるため、補正操作値MV2はほぼゼロとなるためである。
In the
The valve operation correction value MV3 obtained by the opening
That is, during steady operation, the supply pressure measurement value PV1, which is the pressure in the header tank 7, is transmitted from the air
次に、開度指令加算器23に入力されるフィードフォワード制御用の補正操作値MV2につき説明する。
抽気空気圧縮機制御盤45aの弁開度演算部20aには、圧力設定器21が配設されている。
この圧力設定器21には、ガス化炉51へ供給される抽気空気の供給圧力設定値SV2が、空気供給制御盤41から送信されて記憶される。
この供給圧力設定値SV2は、圧力調節器27に入力される。
Next, the correction operation value MV2 for feedforward control input to the
A
In the
The supply pressure set value SV2 is input to the
一方、圧力調節器27には、ヘッダタンク圧力計8によって計測された供給圧力計測値PV1も入力される。
圧力調節器27では、供給圧力設定値SV2と供給圧力計測値PV1との偏差に基づきPI(比例、積分)演算処理が行われて次式により補正操作値MV2が演算され、この補正操作値MV2はフィードバック制御用の操作信号として開度指令加算器23に出力される。
補正操作値MV2=K1・(SV2−PV1)+K2・∫(SV2−PV1)dt
なお、K1、K2は係数である。
On the other hand, the supply pressure measurement value PV <b> 1 measured by the header tank pressure gauge 8 is also input to the
In the
Correction operation value MV2 = K1 · (SV2−PV1) + K2 · ∫ (SV2−PV1) dt
K1 and K2 are coefficients.
以上、指令値関数発生器22、開度指令加算器23、圧力設定器21、圧力調節器27により、空気供給制御盤41からの供給流量指令値SV1、供給圧力設定値SV2及び、ヘッダタンク圧力計8からの供給圧力計測値PV1に基づき弁操作補正値MV3を演算する弁開度演算部20aが構成されている。
As described above, the supply flow rate command value SV1, the supply pressure set value SV2, and the header tank pressure from the air
そして、調整流量関数発生器24では、図6に例示する関数に基づいて、弁操作補正値MV3が所定のスプリット点(例えば、50%)以下ではIGV開度指令値MV4を所定の下限値に保持し、弁操作補正値MV3が50%以上では弁操作補正値MV3が増大するに伴って直線的に増加するIGV開度指令値MV4が算出される。
算出されたIGV開度指令値MV4は、非線形弁開度関数発生器25に送信される。
The adjusted flow
The calculated IGV opening command value MV4 is transmitted to the nonlinear valve
非線形弁開度関数発生器25では、図7に図示のような補正関数が予め設定(或いは記憶)されている。
この非線形弁開度関数発生器25に設定(或いは記憶)された補正関数は、各々の石炭ガス化複合発電システムに特有の関数であり、石炭ガス化複合発電システムにおける、ガス化炉51、ガスタービン空気圧縮機57a、再生熱交換器59、60、圧縮機1とIGV3との位置関係、抽気空気ライン104a、104bの形状等により予め設定されている。
In the nonlinear valve
The correction function set (or stored) in the nonlinear valve
なお、この補正関数を、例えば、圧縮機吸入ライン9或いは圧縮機吐出ライン10に流量計を設置し、この流量計からの流量計測値と、IGV3の開度実測値とを比較して算出する、或いはフィードバック制御することも考えられる。
しかしながら、このように流量計測値とIGV3の開度実測値とに基づき補正するものでは、構造が複雑になるのみならず、必要以上に線形性を保つような制御となり、逆に制御が不安定になる可能性がある。
また、元々IGV3の開度と流量とはある程度の非線形性を有しており、制御において、厳密に線形性のある制御を行う必要はない。
The correction function is calculated by, for example, installing a flow meter in the
However, the correction based on the measured flow rate value and the actual measured opening value of IGV3 not only makes the structure complicated, but also controls the linearity more than necessary, and the control is unstable. There is a possibility.
Further, the opening degree and flow rate of the
次に、この図7に図示の補正関数につき詳細に説明する。
IGV3の開度が5%、30%、100%における、流量Q(Am3/h)と出入口圧力比(Pd/Ps)との関係は、図7(a)に図示のようになる。
これの、IGV3の開度と、IGV3の開度100%における流量Qを100%として、規格化した流量の関係は、図7(b)に図示のように、ほぼ比例の特性曲線Lsに比べて大幅に離れた非線形性の強い特性曲線Lnとなる。
IGV開度指令値MV4と、規格化された流量は等価なものであり、IGV開度指令値MV4と、IGV開度指令補正値MV6の関係は図7(c)に図示のように、図7(b)のグラフの横軸、縦軸を入れ替えたグラフになる。
Next, the correction function shown in FIG. 7 will be described in detail.
The relationship between the flow rate Q (Am 3 / h) and the inlet / outlet pressure ratio (Pd / Ps) when the opening degree of the
The relationship between the normalized flow rate with the opening amount of IGV3 and the flow rate Q at 100% opening degree of IGV3 as 100% is compared with the characteristic curve Ls which is substantially proportional as shown in FIG. 7B. Thus, the characteristic curve Ln having a strong non-linearity is provided.
The IGV opening command value MV4 and the normalized flow rate are equivalent, and the relationship between the IGV opening command value MV4 and the IGV opening command correction value MV6 is as shown in FIG. 7 (b) is a graph in which the horizontal axis and the vertical axis are interchanged.
図7(c)のグラフの場合は、IGV開度指令値MV4が40%、90%、100%のとき、IGV開度指令補正値MV6が、各々5%、30%、100%となるように補正して、IGV3の開度を制御するものである。
なお、この予め設定(或いは記憶)された補正関数は、図7(c)に図示のような折れ線状のものでも、(0、0)、(40%、5%±1%)、(90%、30%±6%)、(100%、100%)の4点を結ぶ近似曲線でも良い。
また、上述のごとく、この4個の点の値において、各々20%程度の増減は許容の範囲内である。
In the case of the graph of FIG. 7C, when the IGV opening command value MV4 is 40%, 90%, and 100%, the IGV opening command correction value MV6 is 5%, 30%, and 100%, respectively. And the opening degree of the
The preset (or stored) correction function may be (0, 0), (40%, 5% ± 1%), (90) even if it has a polygonal line shape as shown in FIG. %, 30% ± 6%), and (100%, 100%) may be approximate curves connecting four points.
Further, as described above, in the values of these four points, an increase / decrease of about 20% is within an allowable range.
即ち、非線形弁開度関数発生器25では、前記調節流量関数発生器24から前記IGV開度指令値MV4を入力して、前記IGV開度指令値MV4と前記圧縮機1を実際に流れる流量が比例関係となるように、前記IGV3の開度を制御するための前記IGV開度指令補正値MV6が演算される。
この場合、非線形弁開度関数発生器25には、図7(c)に図示のIGV3開度指令値(MV4)とIGV開度指令補正値(MV6)との関係を示す関係式(或いはグラフ)が、予め設定、記憶されている(言い換えれば、予め処理プログラム或いはシーケンスに組み込まれている)。
このようにして、非線形弁開度関数発生器25にて演算されたIGV開度指令補正値MV6によりIGV3が制御される。
That is, in the nonlinear valve
In this case, the nonlinear valve
Thus, IGV3 is controlled by the IGV opening command correction value MV6 calculated by the nonlinear valve
一方、リサイクル弁開度関数発生器26には、弁開度演算部20aの開度指令加算器23から弁操作補正値MV3が入力される。
そして、リサイクル弁開度関数発生器26では、図8に例示する関数に基づいて、弁操作補正値MV3が、0%から50%になるまではリサイクル弁4開度を100%から0%まで直線的に減少し、弁操作補正値MV3が50%以上の時にリサイクル弁4開度を0%に保持するリサイクル弁開度指令値MV5が算出される。
算出されたリサイクル弁開度指令値MV5により、リサイクル弁4が制御される。
On the other hand, the valve operation correction value MV3 is input to the recycle valve
Then, in the recycle valve
The recycle valve 4 is controlled based on the calculated recycle valve opening command value MV5.
(抽気空気圧縮機制御盤45aの動作)
以下、この本発明の第1の実施の形態に係る抽気空気圧縮機制御盤45aの動作を説明する。
空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)から送信された供給流量指令値SV1は、指令値関数発生器22に入力される。
指令値関数発生器22では、供給流量指令値SV1がF1、供給圧力設定値SV2がP1の場合、図4に図示のように弁操作値MV1=50%が算出される。
(Operation of the extraction air
The operation of the extracted air
The supply flow rate command value SV1 transmitted from the air supply control panel 41 (or the central monitoring control panel 40) is input to the command
In the command
そして、補正操作値MV2=0%の場合は、弁操作補正値MV3は50%となる。
この弁操作補正値MV3に基づき、調整流量関数発生器24から出力されるIGV開度指令値MV4によって、IGV3の開度は20%に設定される。
更に、弁操作補正値MV3に基づきリサイクル弁開度関数発生器26から出力されるリサイクル弁開度指令値MV5によってリサイクル弁4の開度は0%に設定される。
When the corrected operation value MV2 = 0%, the valve operation correction value MV3 is 50%.
Based on the valve operation correction value MV3, the opening degree of the IGV3 is set to 20% by the IGV opening degree command value MV4 output from the adjusted
Furthermore, the opening degree of the recycling valve 4 is set to 0% by the recycling valve opening degree command value MV5 output from the recycling valve opening
上記IGV3及びリサイクル弁4の開度設定は、フィードバック制御によって実行されるので、圧縮機1の吐出圧力が速やかに設定値P1に近付けられる。
そして、最終的には、弁操作補正値MV3に基づくフィードバック制御によって上記吐出圧力が設定値P1に精度良く制定され、その結果、圧縮機1の運転点が図4に示すA1点になる。
Since the opening settings of the
Finally, the discharge pressure is accurately established to the set value P1 by feedback control based on the valve operation correction value MV3. As a result, the operating point of the compressor 1 becomes the point A1 shown in FIG.
次に、例えば、図4に図示の吐出流量F2を要求する出力指令が空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)から抽気空気圧縮機制御盤45aに入力された場合、IGV3の開度は、前記最小開度である20%に設定される。
従って、圧縮機1の流量はF3になる。
一方、吐出流量F3−F2の抽気空気が抽気空気ライン104a側にリサイクルされるように、リサイクル弁4の開度が設定される。
つまり、リサイクル弁4が開かれて、IGV3を通る過剰な抽気空気が前記リサイクル弁4を介して抽気空気ライン104a側に戻される。
この結果、ヘッダタンク供給ライン12に流れる抽気空気の流量は、要求された吐出流量F2となる。
Next, for example, when an output command requesting the discharge flow rate F2 shown in FIG. 4 is input from the air supply control panel 41 (or the central monitoring control panel 40) to the extraction air
Therefore, the flow rate of the compressor 1 is F3.
On the other hand, the opening degree of the recycle valve 4 is set so that the bleed air of the discharge flow rate F3-F2 is recycled to the
In other words, the recycle valve 4 is opened, and excess bleed air passing through the
As a result, the flow rate of the bleed air flowing through the header
次に、石炭ガス化複合発電システムがトリップし、抽気空気遮断信号が空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)から入力された場合について説明する。
なお、この場合、圧力設定器21において、供給圧力設定値SV2は図4に図示のようにサージコントロールライン上のP2に設定される。
抽気空気遮断時には、たとえば、図4に図示の吐出流量F4(ガス化炉51における最小流量から、酸素富化空気供給ライン105からの流量を引いたもの)を要求する出力指令が、空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)から抽気空気圧縮機制御盤45aに入力される。
Next, a case where the coal gasification combined power generation system trips and a bleed air shut-off signal is input from the air supply control panel 41 (or the central monitoring control panel 40) will be described.
In this case, in the
At the time of shutting off the bleed air, for example, an output command requesting the discharge flow rate F4 shown in FIG. 4 (the minimum flow rate in the
この場合、IGV3の開度が前記最小開度である20%に設定されると、圧縮機1が前記サージラインdを越えたサージ域で運転されることになる。
この場合、図6に図示のように、リサイクル弁4によって抽気空気がリサイクルされるので、サージコントロールラインeでの運転が実行される。
In this case, when the opening degree of the
In this case, as shown in FIG. 6, since the extracted air is recycled by the recycle valve 4, the operation on the surge control line e is executed.
なお、空気供給制御盤41(或いは、中央監視制御盤40)からの供給流量指令値SV1が変化する場合も、上述と同様に演算、処理することにより、設定値P1〜P2間でサージコントロールラインeを越えないように、弁操作値MV1が演算される。 Even when the supply flow rate command value SV1 from the air supply control panel 41 (or the central monitoring control panel 40) changes, the surge control line between the set values P1 and P2 is calculated and processed in the same manner as described above. The valve operation value MV1 is calculated so as not to exceed e.
また、IGV3だけでなく、リサイクル弁4も吐出圧力の制御に活用されるので、全ての運転状態(石炭ガス化複合発電システムのトリップ時、通常運転時等)において圧縮機1の吐出圧力の変動を抑制すること、つまり、吐出圧力の制御性を向上することができる。
Since not only the
しかも、弁操作補正値MV3が50%以上のときに、リサイクル弁4の吐出圧力に対する指令信号をゼロにしてIGV3のみによって吐出圧力を制御し、弁操作補正値MV3が50%未満のときに、IGV3を最小開度(20%)に維持して、リサイクル弁4のみによって吐出圧力を制御するので、つまり、IGV3とリサイクル弁4がスプリットレンジで作動されるので、このIGV3とリサイクル弁4による吐出圧力制御の干渉が回避される。
Moreover, when the valve operation correction value MV3 is 50% or more, the command signal for the discharge pressure of the recycle valve 4 is set to zero and the discharge pressure is controlled only by the IGV3. When the valve operation correction value MV3 is less than 50%, Since the discharge pressure is controlled only by the recycle valve 4 while maintaining the
これに加えて、非線形弁開度関数発生器25により線形性のあるIGV3の制御が可能となるので、ガスタービン空気圧縮機57aからの抽気空気の状態が変化しても、適正に抽気空気量を制御できる。
図9に、本発明の第1の実施の形態に係る作動状態を示す。
図9に図示のものは、IGV開度指令値MV4と規格化された流量との関係のグラフである。
図9にから明らかなように、従来のものに比べて非線形性が改善されている。
In addition to this, since the nonlinear valve
FIG. 9 shows an operating state according to the first embodiment of the present invention.
What is shown in FIG. 9 is a graph of the relationship between the IGV opening command value MV4 and the normalized flow rate.
As is apparent from FIG. 9, the non-linearity is improved as compared with the conventional one.
(第2の実施の形態の抽気空気圧縮機の構成及び制御)
次に、図10〜図15に基づき、本発明の第2の実施の形態に係る抽気空気圧縮機の制御装置につき説明する。
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る作動状態を示す図である。
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る抽気空気圧縮機64の構成図である。
図12は、図11の開度指令下限値演算器32における供給圧力設定値SV2/入口圧力計測値PV2比と開度指令下限値R2との関係を例示したグラフである。
図13は、図11のスプリット演算器33における供給圧力設定値SV2/入口圧力計測値PV2比とスプリット点の弁操作開度補正値R3との関係を例示したグラフである。
図14は、図11の調整流量関数発生器24における弁操作補正値MV3とIGV開度指令値MV4との関数を例示したグラフである。
図15は、図11のリサイクル弁開度関数発生器26における弁操作補正値MV3とリサイクル弁開度指令値MV5との関数を例示したグラフである。
(Configuration and Control of Extraction Air Compressor of Second Embodiment)
Next, based on FIGS. 10-15, it demonstrates per control apparatus of the extraction air compressor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
FIG. 10 is a diagram showing an operating state according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a
FIG. 12 is a graph illustrating the relationship between the supply pressure set value SV2 / inlet pressure measurement value PV2 ratio and the opening command lower limit value R2 in the opening command
FIG. 13 is a graph illustrating the relationship between the supply pressure set value SV2 / inlet pressure measured value PV2 ratio and the split valve operation opening correction value R3 in the
FIG. 14 is a graph illustrating a function of the valve operation correction value MV3 and the IGV opening command value MV4 in the adjusted flow
FIG. 15 is a graph illustrating a function of the valve operation correction value MV3 and the recycle valve opening command value MV5 in the recycle valve
図3〜図9に図示の本発明の第1の実施の形態に係る抽気空気圧縮機の制御装置と異なる点は、抽気空気圧縮機制御盤45bにおいて、図3に図示の弁開度演算部20aをフィードフォワード制御とフィードバック制御を行なう弁開度演算部20bにすると共に、弁下限値演算部30を設けた点にある。
その他の構成は、第1の実施の形態に係る抽気空気圧縮機の制御装置と同じである。
3 to FIG. 9 is different from the control device for the extraction air compressor according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 to 9 in the extraction air
Other configurations are the same as those of the control device for the extraction air compressor according to the first embodiment.
即ち、図11に図示のように、本発明の第2の実施の形態における抽気空気圧縮機64は、本発明の第1の実施の形態と同様に、圧縮機1、原動機2、IGV3、リサイクル弁4、逆止弁5、遮断弁6、ヘッダタンク7、ヘッダタンク圧力計8等を備えている。
これに加えて、圧縮機吸入ライン9には、入口抽気空気圧力計14が取り付けられている。
また、ヘッダタンク供給ライン12には、ヘッダタンク7に供給される抽気空気の供給量を計測しタンク供給流量計測値PV4を出力するヘッダタンク供給ライン流量計13が取り付けられている。
抽気空気ライン104bには、ガス化炉51へ供給される抽気空気の流量を計測しタンク出口側流量計測値PV3を出力するタンク出口側ライン流量計15が取り付けられている。
That is, as shown in FIG. 11, the
In addition, an inlet bleed
The header
A tank outlet side
一方、抽気空気圧縮機制御盤45bは、弁開度演算部20b、弁下限値演算部30、調整流量関数発生器24、非線形弁開度関数発生器25、リサイクル弁開度関数発生器26、弁下限値演算部30を備えている。
On the other hand, the bleed air
先ず、弁開度演算部20bにつき説明する。
弁開度演算部20bには、本発明の第1の実施の形態における圧力設定器21、指令値関数発生器22、開度指令加算器23に加えて、加算器28、流量調節器29が設けられている。
なお、圧力設定器21には、供給圧力設定値SV2が空気供給制御盤41から入力され記憶されている。
First, the valve opening
The valve
The
圧力調節器27には、圧力設定器21から供給圧力設定値SV2が入力され、ヘッダタンク圧力計8から計測された供給圧力計測値PV1が入力される。
圧力調節器27では、供給圧力設定値SV2と供給圧力計測値PV1との偏差に基づきPI(比例、積分)演算処理が行われて次式により圧力操作値MV7が演算され、この圧力操作値MV7はフィードバック制御用の操作信号として加算器28に出力される。
圧力操作値MV7=K1・(SV2−PV1)+K2・∫(SV2−PV1)dt
The
In the
Pressure operation value MV7 = K1 · (SV2−PV1) + K2 · ∫ (SV2−PV1) dt
加算器28では、この圧力操作値MV7とタンク出口側ライン流量計15から入力されたタンク出口側流量計測値PV3(フィードフォワード制御用)とが次式のごとく加算されて、圧力操作補正値MV8として流量調節器29に出力される。
圧力操作補正値MV8=MV7+K3・PV3
流量調節器29には、ヘッダタンク供給ライン流量計13からタンク供給流量計測値PV4(フィードフォワード制御用)も入力される。
In the
Pressure operation correction value MV8 = MV7 + K3 · PV3
A tank supply flow rate measurement value PV4 (for feedforward control) is also input to the
流量調節器29では、圧力操作補正値MV8とタンク供給流量計測値PV4との偏差に基づきPI(比例、積分)演算処理が行われて操作増減値(フィードフォワード信号用)が演算される。
即ち、最終的に、圧力調節器27加算器28及び流量調節器29においては、次式により補正操作値MV2が演算値される。
補正操作値MV2=K3・(MV8−PV4)+K4・∫(MV8−PV4)dt
なお、K1〜K4は定数である。
このように、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せによって即応性の高い圧力制御が可能となる。
流量調節器29で演算された補正操作値MV2は、開度指令加算器23に出力される。
そして、指令値関数発生器22、開度指令加算器23では、本発明の第1の実施の形態のものと同様の演算、処理が行なわれる。
In the
That is, finally, in the
Correction operation value MV2 = K3 · (MV8−PV4) + K4 · ∫ (MV8−PV4) dt
K1 to K4 are constants.
Thus, pressure control with high responsiveness is possible by a combination of feedforward control and feedback control.
The corrected operation value MV2 calculated by the
The command
以上、指令値関数発生器22、開度指令加算器23、圧力設定器21、圧力調節器27、加算器28、流量調節器29により、空気供給制御盤41からの供給流量指令値SV1、供給圧力設定値SV2、及びヘッダタンク圧力計8からの供給圧力計測値PV1に基づき弁操作補正値MV3を演算する弁開度演算部20bが構成されている。
As described above, the supply flow rate command value SV1 from the air
次に、図12、図13に基づき、供給圧力設定値SV2を変更した場合の、後述する調整流量関数発生器24及びリサイクル弁開度関数発生器26における開度指令下限値及びスプリット点の変更(補正)につき説明する。
即ち、空気供給制御盤41からの供給圧力設定値SV2の変更指令に応じて、比較器31、開度指令下限値演算器32及びスプリット点演算器33により、流量調整開度下限値及びスプリット点を変化させるようになっている。
Next, when the supply pressure set value SV2 is changed based on FIGS. 12 and 13, the opening command lower limit value and the split point change in the adjustment flow
That is, according to the change command of the supply pressure set value SV2 from the air
まず、比較器31には、入口抽気空気圧力計14から入口圧力計測値PV2が送信され、圧力設定器21から供給圧力設定値SV2が送信される。
そして、比較器31では、供給圧力設定値SV2と入口圧力計測値PV2とが比較(除算)される。
この演算結果である供給圧力設定値/入口圧力計測値比R1(R1=SV2/PV2)は、開度指令下限値演算器32及びスプリット点演算器33に出力される。
First, an inlet pressure measurement value PV2 is transmitted from the inlet bleed
Then, in the
The calculation result, supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio R1 (R1 = SV2 / PV2) is output to the opening command
開度指令下限値演算器32では、図12に例示する関数に基づいて、供給圧力設定値/入口圧力計測値比R1に応じて増加する開度指令下限値R2が演算される。
この関数は、例えば、供給圧力設定値/入口圧力計測値比R1が2.4、3.6、3.8のときに、開度指令下限値R2が各々40%(=y1)、90%(=y2)、100%(=y3)となるような関数である。
なお、この関数は、変曲点y2にて折れ曲がる折れ線或いは、点y1、y2、y3を通る多項式近似曲線の関数である。
演算された開度指令下限値R2(y1〜y2〜y3)は、調整流量関数発生器24に送信される。
The opening command
For example, when the supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio R1 is 2.4, 3.6, 3.8, the opening command lower limit value R2 is 40% (= y1) and 90%, respectively. (= Y2), a function that becomes 100% (= y3).
This function is a function of a polygonal curve that passes through points y1, y2, and y3 or a broken line that bends at the inflection point y2.
The calculated opening command lower limit value R2 (y1 to y2 to y3) is transmitted to the adjusted
スプリット点演算器33では、図13に例示する関数に基づいて、供給圧力設定値/入口圧力計測値比R1に応じて増加するスプリット点R3が演算される。
この関数は、例えば、供給圧力設定値/入口圧力計測値比R1が2.4、3.6、3.8のときに、スプリット点R3が各々50%(=x1)、75%(=x2)、95%(=x3)となるような関数である。
なお、この関数は、変曲点x2にて折れ曲がる折れ線或いは、点x1、x2、x3を通る多項式近似曲線の関数である。
演算されたスプリット点R3(x1〜x2〜x3)は、調整流量関数発生器24及びリサイクル弁開度関数発生器26に送信される。
The
For example, when the supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio R1 is 2.4, 3.6, 3.8, the split point R3 is 50% (= x1) and 75% (= x2), respectively. ), 95% (= x3).
This function is a function of a polygonal curve that passes through points x1, x2, and x3, or a bent line that bends at an inflection point x2.
The calculated split point R3 (x1 to x2 to x3) is transmitted to the adjusted flow
上述のごとく、調整流量関数発生器24には、弁開度演算部20bの開度指令加算器23から弁操作補正値MV3が送信され、開度指令下限値演算器32から開度指令下限値R2が送信され、スプリット点演算器33からスプリット点R3が送信される。
そして、調整流量関数発生器24では、図14に例示する関数に基づいて、弁操作補正値MV3、開度指令下限値R2、スプリット点R3によりIGV開度指令値MV4が演算されて、IGV開度指令値MV4は非線形弁開度関数発生器25に出力される。
As described above, the valve operation correction value MV3 is transmitted from the
Then, the adjusted flow
図14に例示する関数では、スプリット点がS1(x1=50%、y1=40%)の場合には、弁操作補正値MV3が0%から50%(=x1)になるまでは、IGV開度指令値MV4は50%(=y1)を保持し、弁操作補正値MV3が50%(=x1)から増大するに伴って、IGV開度指令値MV4は50%(=y1)から100%(スプリット点S3)まで直線的に増加する。
また、スプリット点がS2(x2=75%、y2=90%)の場合には、弁操作補正値MV3が0%から75%(=x2)になるまでは、IGV開度指令値MV4は90%(=y2)を保持し、弁操作補正値MV3が75%(=x2)から増大するに伴って、IGV開度指令値MV4は90%(=y2)から100%(スプリット点S3)まで直線的に増加する。
なお、スプリット点(S1〜S2〜S3)は、点S2(x2=70%、y2=50%)にて折れ曲がる折れ線上或いは、点S1(x1=50%、y1=40%)、S2(x2=75%、y2=90%)、S3(x3=95%、y3=100%)を通る多項式近似曲線上を移動する。
In the function illustrated in FIG. 14, when the split point is S1 (x1 = 50%, y1 = 40%), the IGV is not opened until the valve operation correction value MV3 is changed from 0% to 50% (= x1). The degree command value MV4 is maintained at 50% (= y1), and the IGV opening command value MV4 is increased from 50% (= y1) to 100% as the valve operation correction value MV3 increases from 50% (= x1). It increases linearly up to (split point S3).
When the split point is S2 (x2 = 75%, y2 = 90%), the IGV opening command value MV4 is 90 until the valve operation correction value MV3 is changed from 0% to 75% (= x2). % (= Y2) is maintained, and as the valve operation correction value MV3 increases from 75% (= x2), the IGV opening command value MV4 increases from 90% (= y2) to 100% (split point S3). Increases linearly.
Note that the split points (S1 to S2 to S3) are on a broken line that is bent at the point S2 (x2 = 70%, y2 = 50%) or the points S1 (x1 = 50%, y1 = 40%), S2 (x2). = 75%, y2 = 90%) and move on a polynomial approximation curve passing through S3 (x3 = 95%, y3 = 100%).
非線形弁開度関数発生器25では、本発明の第2の実施の形態のものと同様に、図7に図示のような予め設定、或いは記憶された補正関数により、IGV開度指令補正値MV6が演算される。
そして、非線形弁開度関数発生器25にて演算されたIGV開度指令補正値MV6によりIGV3が制御される。
In the nonlinear valve
The IGV3 is controlled by the IGV opening command correction value MV6 calculated by the nonlinear valve
開度指令下限値R2がIGV開度指令値MV4として出力されると、非線形弁開度関数発生器25にて演算されることで、流量調整開度下限値となり、供給圧力設定値(SV2)/入口圧力計測値(PV2)比R1との関係は、図10に例示したようになる。
When the opening command lower limit value R2 is output as the IGV opening command value MV4, it is calculated by the nonlinear valve
一方、リサイクル弁開度関数発生器26には、弁開度演算部20bの開度指令加算器23から弁操作補正値MV3が入力され、スプリット点演算器33からスプリット点R3が入力される。
そして、リサイクル弁開度関数発生器26では図15に例示する関数に基づいて、弁操作補正値MV3が、0%からスプリット点R3(x1=50%〜x2=75%〜x3=95%)になるまではリサイクル弁4開度を100%から0%まで直線的に減少し、弁操作補正値MV3がスプリット点R3以上の時にリサイクル弁4開度を0%に保持するリサイクル弁開度指令値MV5が算出される。
算出されたリサイクル弁開度指令値MV5により、リサイクル弁4が制御される。
On the other hand, to the recycle valve
In the recycle valve
The recycle valve 4 is controlled based on the calculated recycle valve opening command value MV5.
このようにして、供給圧力設定値SV2が大きくなるに従い(入口圧力計測値PV2が一定の場合)或いは、入口圧力計測値PV2が小さくなるに従い(供給圧力設定値SV2が一定の場合)、更には供給圧力設定値SV2と入口圧力計測値PV2との比である供給圧力設定値/入口圧力計測値比R1が大きくなるに従い(供給圧力設定値SV2及び入口圧力計測値PV2共に変化)、スプリット点を50%よりも大きくする(変化させる)ことにより、スプリット点は、リサイクル弁4の動特性等を勘案して、それらの制御性が向上するように適宜設定されるため、圧縮機1のIGV3(流入量調整手段)及びリサイクル弁4の開度を、サージングを起こすことなく精度の高い、エネルギー・石油化学プラントプラント等の状況に応じた圧力制御が可能になる。 In this way, as the supply pressure set value SV2 increases (when the inlet pressure measured value PV2 is constant) or as the inlet pressure measured value PV2 decreases (when the supply pressure set value SV2 is constant), further As the supply pressure set value / inlet pressure measured value ratio R1 that is the ratio of the supply pressure set value SV2 and the inlet pressure measured value PV2 increases (both the supply pressure set value SV2 and the inlet pressure measured value PV2 change), the split point is changed. By making it larger (changed) than 50%, the split point is appropriately set so as to improve the controllability of the recycle valve 4 in consideration of the dynamic characteristics of the recycle valve 4. The flow rate adjustment means) and the opening of the recycle valve 4 are highly accurate without surging, and the pressure according to the situation of the energy / petrochemical plant plant, etc. Control becomes possible.
これに加えて、第1の実施の形態の抽気空気圧縮機のものと同様に、非線形弁開度関数発生器25により線形性のあるIGV3の制御が可能となるので、ガスタービン空気圧縮機57aからの抽気空気が変化しても、適正に抽気空気量を制御できる。
In addition to this, similarly to the bleed air compressor of the first embodiment, the nonlinear valve
なお、上述の抽気空気圧縮機64の制御装置は、石炭ガス化発電システムの抽気空気の圧縮、圧送に限定されるものではなく、その他の圧縮性の各種の気体に適用可能である。
また、本発明の第1の実施の形態における抽気空気圧縮機制御盤45aに、第2の実施の形態における弁下限値演算部30を組み込んでも良い。
In addition, the control apparatus of the above-mentioned
Moreover, you may incorporate the valve lower
1 圧縮機
2 原動機
3 IGV
4 リサイクル弁
5 逆止弁
6 遮断弁
7 ヘッダタンク
8 ヘッダタンク圧力計
9 圧縮機吸入ライン
10 圧縮機吐出ライン
11 リサイクルライン
12 ヘッダタンク供給ライン
13 ヘッダタンク供給ライン流量計
14 入口抽気空気圧力計
15 タンク出口側ライン流量計
20a、20b 弁開度演算部
21 圧力設定器
22 指令値関数発生器
23 開度指令加算器
24 調整流量関数発生器
25 非線形弁開度関数発生器
26 リサイクル弁開度関数発生器
27 圧力調節器
28 加算器
29 流量調節器
30 弁下限値演算部
31 比較器
32 開度指令下限値演算器
33 スプリット点演算器
40 中央監視制御盤
41 空気供給制御盤
42 タービン制御盤
43a〜43d 圧縮機制御盤
44a〜44d 弁制御盤
45a、45b 抽気空気圧縮機制御盤
46 原料炭粉砕機制御盤
51 ガス化炉
51a アニュラス部
52 生成ガス冷却器
53 サイクロン
54 ポーラスフィルタ
55 脱塵装置
56 脱硫装置
57 ガスタービン
57a ガスタービン空気圧縮機
57b 燃焼部
57c 発電機
58 微粉炭供給装置
59、60 再生熱交換器
61 排熱回収ボイラ
62 蒸気タービン
62a 発電機
62b 冷却器
62c 復水ポンプ
63 空気分離装置
64 抽気空気圧縮機
65 原料用空気圧縮機
66 窒素圧縮機
67 酸素圧縮機
68 高圧窒素ガス圧縮機
70〜72 窒素制御弁
73 酸素制御弁
74 抽気空気制御弁
75〜80 流量計
81 制御弁
101 原料炭供給ライン
102 微粉炭搬送ライン
103 可燃性ガス供給ライン
104a、104b 抽気空気ライン
105 酸素富化空気供給ライン
106 窒素供給ライン
107 ガス化剤供給ライン
108 圧送空気ライン
109 スラグ排出ライン
110 加圧ライン
111 蒸気排出ライン
112 復水蒸発ライン
113 チャー供給ライン
114 窒素ガス付加ライン
R1 供給圧力設定値/入口圧力計測値比
R2 開度指令下限値
R3 スプリット点
SV1 供給流量指令値
SV2 供給圧力設定値
MV1 弁操作値
MV2 補正操作値
MV3 弁操作補正値
MV4 IGV開度指令値
MV5 リサイクル弁開度指令値
MV6 IGV開度指令補正値
MV7 圧力操作値
MV8 圧力操作補正値
PV1 供給圧力計測値
PV2 入口圧力計測値
PV3 タンク出口側流量計測値
PV4 タンク供給流量計測値
1
4 Recycle valve 5 Check valve 6 Shut-off valve 7 Header tank 8 Header tank pressure gauge 9 Compressor suction line 10 Compressor discharge line 11 Recycle line 12 Header tank supply line 13 Header tank supply line flow meter 14 Inlet extraction air pressure gauge 15 Tank outlet side line flow meter 20a, 20b Valve opening calculator 21 Pressure setter 22 Command value function generator 23 Opening command adder 24 Adjusted flow function generator 25 Nonlinear valve opening function generator 26 Recycle valve opening function Generator 27 Pressure regulator 28 Adder 29 Flow rate regulator 30 Valve lower limit value calculator 31 Comparator 32 Opening command lower limit value calculator 33 Split point calculator 40 Central monitoring control panel 41 Air supply control panel 42 Turbine control panel 43a -43d Compressor control panel 44a-44d Valve control panel 45a, 45b Extraction air pressure Machine control panel 46 Raw coal pulverizer control panel 51 Gasification furnace 51a Annulus section 52 Generated gas cooler 53 Cyclone 54 Porous filter 55 Dedusting device 56 Desulfurization apparatus 57 Gas turbine 57a Gas turbine air compressor 57b Combustion section 57c Generator 58 Pulverized coal supply device 59, 60 Regenerative heat exchanger 61 Waste heat recovery boiler 62 Steam turbine 62a Generator 62b Cooler 62c Condensate pump 63 Air separation device 64 Extraction air compressor 65 Raw material air compressor 66 Nitrogen compressor 67 Oxygen Compressor 68 High-pressure nitrogen gas compressor 70 to 72 Nitrogen control valve 73 Oxygen control valve 74 Extraction air control valve 75 to 80 Flow meter 81 Control valve 101 Coal coal supply line 102 Pulverized coal transport line 103 Combustible gas supply line 104a, 104b Extraction air line 105 Oxygen-enriched sky Supply line 106 Nitrogen supply line 107 Gasification agent supply line 108 Pressure air line 109 Slag discharge line 110 Pressurization line 111 Steam discharge line 112 Condensate evaporation line 113 Char supply line 114 Nitrogen gas addition line R1 Supply pressure set value / Inlet pressure Measured value ratio R2 Opening command lower limit value R3 Split point SV1 Supply flow rate command value SV2 Supply pressure setting value MV1 Valve operation value MV2 Correction operation value MV3 Valve operation correction value MV4 IGV opening command value MV5 Recycle valve opening command value MV6 IGV Opening command correction value MV7 Pressure operation value MV8 Pressure operation correction value PV1 Supply pressure measurement value PV2 Inlet pressure measurement value PV3 Tank outlet side flow rate measurement value PV4 Tank supply flow rate measurement value
Claims (3)
可燃性ガスの燃焼によりタービンを回転させて発電するガスタービンと、A gas turbine that generates electricity by rotating the turbine by burning combustible gas; and
前記ガスタービンにより駆動されるガスタービン空気圧縮機から一部抽気された空気を、上記ガス化炉にガス化剤として供給する抽気空気ラインと、A bleed air line for supplying air partially extracted from a gas turbine air compressor driven by the gas turbine as a gasifying agent to the gasification furnace;
大気を導入する原料用空気圧縮機と、An air compressor for raw materials that introduces the atmosphere;
前記原料用空気圧縮機に接続された空気分離装置と、An air separation device connected to the raw material air compressor;
前記空気分離装置において分離された窒素の一部を上記ガス化炉に導入し、残りの窒素を上記ガス化炉と上記ガスタービンの間のシステム系内へ導入する窒素供給ラインと、A nitrogen supply line for introducing a part of nitrogen separated in the air separation device into the gasification furnace and introducing the remaining nitrogen into a system system between the gasification furnace and the gas turbine;
分離された酸素を上記抽気空気ラインに混合する酸素富化空気供給ラインとを有する石炭ガス化発電システムにおいて、In a coal gasification power generation system having an oxygen-enriched air supply line for mixing separated oxygen into the extracted air line,
圧縮機と、前記圧縮機の吸入側に配設されたIGVと、前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するリサイクルラインと、前記リサイクルラインに設けられたリサイクル弁とを有する圧縮機の制御装置を前記抽気空気ラインに備え、且つ、A compressor having a compressor, an IGV disposed on a suction side of the compressor, a recycle line connecting a discharge side and a suction side of the compressor, and a recycle valve provided in the recycle line A control device is provided in the extraction air line; and
前記圧縮機の制御装置は、The control device of the compressor is
前記圧縮機への供給流量指令値、供給圧力設定値、前記圧縮機の下流側に接続されたヘッダタンクの圧力を計測するヘッダタンク圧力計により計測された供給圧力計測値に基づき弁操作補正値を演算する弁開度演算部と、A valve operation correction value based on a supply pressure measurement value measured by a header tank pressure gauge that measures a supply flow rate command value to the compressor, a supply pressure set value, and a header tank pressure connected to the downstream side of the compressor A valve opening calculation unit for calculating
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信して、前記弁操作補正値が所定のスプリット点以上であるときに前記弁操作補正値の増大に伴って増加し、前記スプリット点以下のときに所定の流量調整開度下限値とするIGV開度指令値を演算する調整流量関数発生器と、The valve operation correction value is received from the valve opening calculation unit, and when the valve operation correction value is greater than or equal to a predetermined split point, the valve operation correction value increases as the valve operation correction value increases, and is less than or equal to the split point. An adjusted flow function generator for calculating an IGV opening command value, which is sometimes a predetermined lower limit value of the flow adjustment opening;
前記調節流量関数発生器から前記IGV開度指令値を入力して、前記IGV開度指令値と前記圧縮機を実際に流れる流量が比例関係となるように、前記IGVの開度を制御するための前記IGV開度指令補正値を演算する非線形弁開度関数発生器と、In order to control the opening degree of the IGV so that the IGV opening degree command value is input from the control flow function generator and the flow rate actually flowing through the compressor is in a proportional relationship. A non-linear valve opening function generator for calculating the IGV opening command correction value of
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信し、前記弁操作補正値が所定のスプリット点未満のときに前記弁操作補正値の増大に伴って減少するリサイクル弁開度指令値を演算し、前記リサイクル弁の制御信号として出力するリサイクル弁開度関数発生器と、Receiving the valve operation correction value from the valve opening calculation unit, calculating a recycle valve opening command value that decreases as the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is less than a predetermined split point A recycle valve opening function generator that outputs the recycle valve control signal;
を備えたことを特徴とする石炭ガス化発電システム。A coal gasification power generation system comprising:
前記圧縮機への供給流量指令値、供給圧力設定値、前記圧縮機の下流側に接続されたヘッダタンクの圧力を計測するヘッダタンク圧力計により計測された供給圧力計測値に基づき弁操作補正値を演算する弁開度演算部と、
前記供給圧力設定値と前記圧縮機の下流側の圧力を計測する入口抽気空気圧力計により計測された入口圧力計測値との比である供給圧力設定値/入口圧力計測値比を演算する比較器と、
前記比較器から供給圧力設定値/入口圧力計測値比を受信して、供給圧力設定値/入口圧力計測値比に応じて増加する開度指令下限値を演算する開度指令下限値演算器と、
前記比較器から供給圧力設定値/入口圧力計測値比を受信して、供給圧力設定値/入口圧力計測値比に応じて増加するスプリット点を演算するスプリット点演算器と、
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信し、前記開度指令下限値演算器から前記開度指令下限値を受信し、前記スプリット点演算器から前記スプリット点を受信すると共に、前記弁操作補正値が前記スプリット点以上であるときに弁操作補正値の増大に伴って増加し、前記スプリット点以下のときに前記開度指令下限値とするIGV開度指令値を演算する調整流量関数発生器と、
前記調節流量関数発生器から前記IGV開度指令値を入力して、前記IGV開度指令値と前記圧縮機を実際に流れる流量が比例関係となるように、前記IGVの開度を制御するための前記IGV開度指令補正値を演算する非線形弁開度関数発生器と、
前記弁開度演算部から前記弁操作補正値を受信し、前記スプリット点演算器から前記スプリット点を受信すると共に、前記弁操作補正値が前記スプリット点未満のときに前記弁操作補正値の増大に伴って減少するリサイクル弁開度指令値を演算し、前記リサイクル弁の制御信号として出力するリサイクル弁開度関数発生器と、
を備えたことを特徴とする圧縮機の制御装置。 A compressor having a compressor, an IGV disposed on a suction side of the compressor, a recycle line connecting a discharge side and a suction side of the compressor, and a recycle valve provided in the recycle line In the control device,
A valve operation correction value based on a supply pressure measurement value measured by a header tank pressure gauge that measures a supply flow rate command value to the compressor, a supply pressure set value, and a header tank pressure connected to the downstream side of the compressor A valve opening calculation unit for calculating
Comparator for calculating a supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio that is a ratio between the supply pressure set value and an inlet pressure measurement value measured by an inlet bleed air pressure gauge that measures the pressure downstream of the compressor When,
An opening command lower limit value calculator that receives a supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio from the comparator and calculates an opening command lower limit value that increases in accordance with the supply pressure set value / inlet pressure measurement value ratio; ,
A split point calculator for receiving a supply pressure set value / inlet pressure measured value ratio from the comparator and calculating a split point that increases in accordance with the supply pressure set value / inlet pressure measured value ratio;
The valve operation correction value is received from the valve opening calculation unit, the opening command lower limit value is received from the opening command lower limit calculator, the split point is received from the split point calculator, and An adjustment flow rate that calculates an IGV opening command value that increases as the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is equal to or greater than the split point and that is the opening command lower limit value when the valve operation correction value is equal to or less than the split point. A function generator;
In order to control the opening degree of the IGV so that the IGV opening degree command value is input from the control flow function generator and the flow rate actually flowing through the compressor is in a proportional relationship. A non-linear valve opening function generator for calculating the IGV opening command correction value of
The valve operation correction value is received from the valve opening calculation unit, the split point is received from the split point calculator, and the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is less than the split point. A recycle valve opening function generator that calculates a recycle valve opening command value that decreases along with the recycle valve opening command value and outputs the recycle valve control signal;
A control device for a compressor, comprising:
可燃性ガスの燃焼によりタービンを回転させて発電するガスタービンと、
前記ガスタービンにより駆動されるガスタービン空気圧縮機から一部抽気された空気を、上記ガス化炉にガス化剤として供給する抽気空気ラインと、
大気を導入する原料用空気圧縮機と、
前記原料用空気圧縮機に接続された空気分離装置と、
前記空気分離装置において分離された窒素の一部を上記ガス化炉に導入し、残りの窒素を上記ガス化炉と上記ガスタービンの間のシステム系内へ導入する窒素供給ラインと、
分離された酸素を上記抽気空気ラインに混合する酸素富化空気供給ラインとを有する石炭ガス化発電システムにおいて、
前記抽気空気ラインに請求項2に記載の圧縮機の制御装置を備えたことを特徴とする石炭ガス化発電システム。 A gasification furnace for producing a combustible gas by contacting a fossil fuel with a gasifying agent;
A gas turbine that generates electricity by rotating the turbine by burning combustible gas; and
A bleed air line for supplying air partially extracted from a gas turbine air compressor driven by the gas turbine as a gasifying agent to the gasification furnace;
An air compressor for raw materials that introduces the atmosphere;
An air separation device connected to the raw material air compressor;
A nitrogen supply line for introducing a part of nitrogen separated in the air separation device into the gasification furnace and introducing the remaining nitrogen into a system system between the gasification furnace and the gas turbine;
In a coal gasification power generation system having an oxygen-enriched air supply line for mixing separated oxygen into the extracted air line,
Coal gasification power generation system characterized by comprising a control apparatus for compressor mounting serial to claim 2 to the bleed air line.
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