燃料氣化系統(tǒng)、其控制方法及控制程序、以及具備燃料氣化系統(tǒng)的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種即使燃料的種類或性狀發(fā)生變化，也能夠抑制炭的產(chǎn)生量的增減，同時(shí)將燃料氣化而得到可燃性氣體的發(fā)熱量穩(wěn)定的燃料氣化系統(tǒng)、應(yīng)用于燃料氣化系統(tǒng)的控制方法以及控制程序、以及具備燃料氣化系統(tǒng)的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)。燃料氣化系統(tǒng)(12)的控制裝置(26)根據(jù)與可燃性氣體的發(fā)熱量(SG發(fā)熱量)相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)氣化爐(16)的燃料的供給量，并且控制對(duì)氣化爐(16)的氧氣的供給量，使得對(duì)氣化爐(16)的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
【專利說(shuō)明】燃料氣化系統(tǒng)、其控制方法及控制程序、以及具備燃料氣化系統(tǒng)的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料氣化系統(tǒng)、應(yīng)用于燃料氣化系統(tǒng)的控制方法以及控制程序、以及具備燃料氣化系統(tǒng)的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)，更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，涉及一種穩(wěn)定地保持通過(guò)燃料氣化而產(chǎn)生的可燃性氣體的發(fā)熱量的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),一種煤氣化復(fù)合發(fā)電(IGCC:1ntegrated Gasification Combined Cycle)系統(tǒng)正被開(kāi)發(fā)、實(shí)用化。煤氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)與現(xiàn)有的燃煤火力發(fā)電相比發(fā)電效率高且作為結(jié)果非常環(huán)保。
[0003]煤氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)由煤氣化系統(tǒng)和燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(GTCC:Gas TurbineCombined Cycle)系統(tǒng)組合而構(gòu)成。
[0004]煤氣化系統(tǒng)具有氣化爐、煤供給裝置以及空氣供給裝置，在氣化爐中，從煤供給裝置供給的煤以空氣供給裝置所供給的空氣為氧化劑進(jìn)行燃燒的同時(shí)被氣化。
[0005]另一方面，GTCC系統(tǒng)具有燃?xì)廨啓C(jī)裝置、蒸氣輪機(jī)、廢熱回收鍋爐以及發(fā)電機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置具有燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)以及燃燒器，通過(guò)煤氣化而得到的可燃性氣體、以及來(lái)自壓縮機(jī)的空氣被供給到燃燒器。在燃燒器中通過(guò)可燃性氣體的燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)之后，流入到廢熱回收鍋爐中而產(chǎn)生蒸氣。蒸氣驅(qū)動(dòng)蒸氣輪機(jī)。如這樣，以可燃性氣體為燃料來(lái)驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī) 以及蒸氣輪機(jī)，發(fā)電機(jī)將燃?xì)廨啓C(jī)以及蒸氣輪機(jī)的輸出變換為電力。
[0006]另外，燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)也具有作為煤氣化系統(tǒng)的空氣供給裝置的功能。
[0007]煤氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)通常運(yùn)行為發(fā)電機(jī)的發(fā)電量保持恒定。但是，伴隨著作為燃料的煤的種類、性狀的變化，通過(guò)氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量發(fā)生變化，作為結(jié)果而發(fā)電量發(fā)生了變化。因此，例如在發(fā)熱量下降了的情況下，會(huì)進(jìn)行對(duì)供給到氣化爐的煤以及空氣的供給量進(jìn)行增量這樣的控制。通過(guò)該控制，在增加了可燃性氣體的產(chǎn)生量之后，增加對(duì)燃燒器的可燃性氣體的供給量，由此能夠防止在燃燒器中的發(fā)熱量下降，因而能夠防止發(fā)電量的下降。
[0008]但是，在供給到氣化爐的空氣的供給源是燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)、并對(duì)氣化爐的空氣的供給量進(jìn)行了增量的情況下，對(duì)燃燒器的空氣的供給量減少而燃?xì)廨啓C(jī)的輸出下降。于是，作為其結(jié)果，發(fā)電機(jī)的發(fā)電量減少。因此，在將燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)用作提供給氣化爐的空氣的供給源的煤氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中，在發(fā)熱量下降了的情況下，難以將發(fā)電量保持恒定。
[0009]因此，在專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的煤氣化復(fù)合系統(tǒng)中，在可燃性氣體的發(fā)熱量下降了的情況下，一邊將空氣的供給量保持大致恒定，一邊增加煤的供給量。由此，無(wú)需使從壓縮機(jī)對(duì)燃燒器的空氣的供給量減少，就能夠增大可燃性氣體的產(chǎn)生量，作為結(jié)果能夠?qū)l(fā)電量保持恒定。[0010]除此以外，在氣化爐具有上下2段射流床的情況下，還提案有如下這樣的控制方法:在發(fā)熱量下降時(shí)，為了調(diào)整發(fā)熱量而使提供給上段射流床的燃料與整體燃料的比率(R/T比)發(fā)生變化。
[0011]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)I JP特開(kāi)2010-285564號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]在可燃性氣體的發(fā)熱量下降而對(duì)煤的供給量進(jìn)行了增量的情況下，在氣化爐中，由灰分以及固定碳構(gòu)成的炭的產(chǎn)生量增加。炭在與氣化爐相連接的炭回收裝置中，被從可燃性氣體中分離、回收，并被重新投入到氣化爐中。在炭回收裝置的容量上存在限制，另一方面若炭回收裝置內(nèi)的炭的量減少則會(huì)發(fā)生可燃性氣體的漏氣。因此，存在需要穩(wěn)定地保持氣化爐中的炭的產(chǎn)生量、炭的產(chǎn)生量發(fā)生增減并不可取這樣的問(wèn)題。
[0016]而且同樣的問(wèn)題在調(diào)整了 R/T比的情況下也會(huì)發(fā)生。
[0017]本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而作，其目的在于提供一種即使燃料的種類或性狀發(fā)生變化，也能夠抑制炭的產(chǎn)生量的增減，同時(shí)將燃料氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量穩(wěn)定的燃料氣化系統(tǒng)、應(yīng)用于燃料氣化系統(tǒng)的控制方法以及控制程序、以及具備燃料氣化系統(tǒng)的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系 統(tǒng)。
[0018]解決課題的手段
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的手段。
[0020]本發(fā)明提供一種燃料氣化系統(tǒng)，其特征在于，具備:氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體；空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣；空氣分離裝置，其將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕?；高氧濃度氧化劑供給裝置，其將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐；燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，將所述燃料供給到所述氣化爐；和控制裝置，其對(duì)所述空氣供給裝置、所述高氧濃度氧化劑供給裝置以及所述燃料供給裝置進(jìn)行控制，所述控制裝置根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
[0021]在該燃料氣化系統(tǒng)中，在與通過(guò)氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)發(fā)生了變化的情況下，控制對(duì)氣化爐的燃料的供給量的同時(shí)控制氧氣的供給量。由此，能夠一邊抑制對(duì)氣化爐的空氣的供給量的變化，一邊抑制可燃性氣體的發(fā)熱量的變化。
[0022]因此，在將該燃料氣化系統(tǒng)應(yīng)用于燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的情況下，即使可燃性氣體的發(fā)熱量發(fā)生變化，也能夠抑制從燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)對(duì)氣化爐的空氣的供給量的變化。作為其結(jié)果，燃?xì)廨啓C(jī)的輸出穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)的發(fā)電量也穩(wěn)定。因此，燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)打。
[0023]此外，在控制對(duì)氣化爐的燃料以及氧氣的供給量的情況下，與僅控制燃料的供給量的情況相比較，在氣化爐中的炭的產(chǎn)生量穩(wěn)定，炭的過(guò)剩產(chǎn)生或不足得到防止。因此，燃料氣化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。[0024]而且，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與控制燃料以及空氣的供給量的情況相比較，可燃性氣體的壓力變動(dòng)得到抑制。從這一點(diǎn)來(lái)看，燃料氣化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0025]作為優(yōu)選的構(gòu)成，所述控制裝置根據(jù)作為所述指標(biāo)的所述可燃性氣體的發(fā)熱量自身，對(duì)所述燃料以及所述氧氣的供給量進(jìn)行控制。
[0026]根據(jù)該構(gòu)成，將可燃性氣體的發(fā)熱量作為控制對(duì)象，對(duì)燃料以及氧氣的供給量進(jìn)行控制，所以可燃性氣體的發(fā)熱量的變化可靠地得到抑制。
[0027]作為優(yōu)選的構(gòu)成，所述控制裝置根據(jù)作為所述指標(biāo)的在所述氣化爐中的炭的產(chǎn)生量，對(duì)所述燃料以及所述氧氣的供給量進(jìn)行控制。
[0028]根據(jù)該構(gòu)成，將炭的產(chǎn)生量作為控制對(duì)象，對(duì)燃料以及氧氣的供給量進(jìn)行控制，所以炭的產(chǎn)生量的變化可靠地得到抑制。
[0029]此外，本發(fā)明提供一種燃料氣化系統(tǒng)的控制方法，該燃料氣化系統(tǒng)具備:氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體；空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣；空氣分離裝置，其將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕?；高氧濃度氧化劑供給裝置，其將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐；和燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，?所述燃料供給到所述氣化爐，所述控制方法的特征在于，根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
[0030]在該燃料氣化系統(tǒng)的控制方法中，在與通過(guò)氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)發(fā)生了變化的情況下，控制燃料的供給量的同時(shí)控制氧氣的供給量。由此，能夠一邊抑制空氣的供給量的變化，一邊抑制可燃性氣體的發(fā)熱量的變化。
[0031]因此，在將該燃料氣化系統(tǒng)的控制方法應(yīng)用于燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的情況下，即使可燃性氣體的發(fā)熱量發(fā)生變化，也能夠抑制從燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)對(duì)氣化爐的空氣的供給量的變化。作為其結(jié)果，燃?xì)廨啓C(jī)的輸出穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)的發(fā)電量也穩(wěn)定。因此，燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0032]此外，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與僅控制燃料的供給量的情況相比較，在氣化爐中的炭的產(chǎn)生量穩(wěn)定，炭的過(guò)剩產(chǎn)生或不足得到防止。因此，燃料氣化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0033]而且，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與控制燃料以及空氣的供給量的情況相比較，可燃性氣體的壓力變動(dòng)得到抑制。從這一點(diǎn)來(lái)看，燃料氣化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0034]此外本發(fā)明提供一種燃料氣化系統(tǒng)的控制程序，該燃料氣化系統(tǒng)具備:氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體；空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣；空氣分離裝置，其將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕?；高氧濃度氧化劑供給裝置，其將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐；燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，將所述燃料供給到所述氣化爐；和控制裝置，其對(duì)所述空氣供給裝置、所述高氧濃度氧化劑供給裝置以及所述燃料供給裝置進(jìn)行控制，所述控制程序的特征在于，使所述控制裝置實(shí)現(xiàn)如下的功能:根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
[0035]在該燃料氣化系統(tǒng)的控制程序中，在與通過(guò)氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)發(fā)生了變化的情況下，控制燃料的供給量的同時(shí)控制氧氣的供給量。由此，能夠一邊抑制空氣的供給量的變化，一邊抑制可燃性氣體的發(fā)熱量的變化。
[0036]因此，在將該燃料氣化系統(tǒng)的控制程序應(yīng)用于燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的情況下，即使可燃性氣體的發(fā)熱量發(fā)生變化，也能夠抑制從燃?xì)廨啓C(jī)裝置的壓縮機(jī)對(duì)氣化爐的空氣的供給量的變化。作為其結(jié)果，燃?xì)廨啓C(jī)的輸出穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)的發(fā)電量也穩(wěn)定。因此，燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0037]此外，在控制燃料以及氧氣的供給量情況下，與僅控制燃料的供給量的情況相比較，在氣化爐中的炭的產(chǎn)生量穩(wěn)定，炭的過(guò)剩產(chǎn)生或不足得到防止。因此，燃料氣化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0038]而且，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與控制燃料以及空氣的供給量的情況相比較，可燃性氣體的壓力變動(dòng)得到抑制。從這一點(diǎn)來(lái)看，燃料氣化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0039]此外本發(fā)明提供一種燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具備:氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體；燃燒器，其使所述可燃性氣體燃燒而產(chǎn)生燃燒氣體；燃?xì)廨啓C(jī)，其使用由所述燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)；發(fā)電機(jī)，其利用所述燃?xì)廨啓C(jī)的輸出來(lái)發(fā)電；空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣；壓縮機(jī)，其向所述燃燒器供給空氣并兼作所述空氣供給裝置的 一部分；高氧濃度氧化劑供給裝置，其包含將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕獾目諝夥蛛x裝置，并將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐；燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，將所述燃料供給到所述氣化爐；和控制裝置，其對(duì)所述空氣供給裝置、所述高氧濃度氧化劑供給裝置以及所述燃料供給裝置進(jìn)行控制，使得所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電量接近目標(biāo)值，所述控制裝置根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
[0040]在該燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中，在與通過(guò)氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)發(fā)生了變化的情況下，控制燃料的供給量的同時(shí)控制氧氣的供給量。由此，能夠一邊抑制空氣的供給量的變化，一邊抑制可燃性氣體的發(fā)熱量的變化。因此，即使可燃性氣體的發(fā)熱量發(fā)生變化，也能夠抑制從空氣供給裝置對(duì)氣化爐的空氣的供給量的變化。作為其結(jié)果，從空氣供給裝置對(duì)燃燒器的空氣的供給量的變化得到抑制，燃?xì)廨啓C(jī)的輸出穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)的發(fā)電量也穩(wěn)定。因此，燃料氣體復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0041]此外，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與僅控制燃料的供給量的情況相比較，在氣化爐中的炭的產(chǎn)生量穩(wěn)定，炭的過(guò)剩產(chǎn)生或不足得到防止。因此，燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0042]而且，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與控制燃料以及空氣的供給量的情況相比較，可燃性氣體的壓力變動(dòng)得到抑制。從這一點(diǎn)來(lái)看，燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)也能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0043]發(fā)明效果[0044]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使燃料的種類或性狀發(fā)生變化，也能夠抑制炭的產(chǎn)生量的增減，同時(shí)將燃料氣化而得到的可燃性氣體的發(fā)熱量穩(wěn)定的燃料氣化系統(tǒng)、應(yīng)用于燃料氣化系統(tǒng)的控制方法以及控制程序、以及、具備燃料氣化系統(tǒng)的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)整體的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
[0046]圖2是示意性地示出圖1中的控制裝置的功能構(gòu)成的框圖。
[0047]圖3是示意性地示出圖2中的氣化爐控制部的功能構(gòu)成的框圖。
[0048]圖4是表 示在圖3中的各模塊中所執(zhí)行的運(yùn)算的內(nèi)容的框圖。
[0049]圖5是表示使燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部的功能停止了的狀態(tài)下的圖1的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)作的一個(gè)參考例的時(shí)序圖。
[0050]圖6是表示使燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部的功能停止了的狀態(tài)下的圖1的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)作的其他參考例的時(shí)序圖。
[0051]圖7是表示燃料?高氧濃度氧化劑流量指令值校正部發(fā)揮作用的狀態(tài)下的圖1的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)作的一例的時(shí)序圖。
[0052]圖8是表示示意性地示出第2實(shí)施方式所涉及的氣化爐控制部的功能構(gòu)成的框圖。
[0053]圖9是表示在圖8中的各模塊中所執(zhí)行的運(yùn)算的內(nèi)容的框圖。
[0054]圖10是示意性地示出第3實(shí)施方式所涉及的氣化爐控制部的功能構(gòu)成的框圖。
[0055]圖11是表示在圖9中的各模塊中所執(zhí)行的運(yùn)算的內(nèi)容的框圖。
[0056]圖12是示意性地示出第4實(shí)施方式所涉及的氣化爐控制部的功能構(gòu)成的框圖。
[0057]圖13是表示在圖12中的各模塊中所執(zhí)行的運(yùn)算的內(nèi)容的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]以下，使用圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中，實(shí)施方式中所記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等只要沒(méi)有特別明確的記載，就不意味著將本發(fā)明的范圍限定于此。
[0059]〔第I實(shí)施方式〕
[0060]圖1示出了第I實(shí)施方式的燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)(以下，也稱為IGCOlO的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)。另外，在燃料是煤的情況下，IGCClO是煤氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)。
[0061]IGCClO由燃料氣化系統(tǒng)12以及燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(以下，也稱為GTCC) 14構(gòu)成。燃料氣化系統(tǒng)12將燃料氣化以產(chǎn)生可燃性氣體，GTCC14使用可燃性氣體來(lái)發(fā)電。另外，在燃料是煤的情況下，燃料氣化系統(tǒng)12是煤氣化系統(tǒng)。
[0062]〔燃料氣化系統(tǒng)〕
[0063]燃料氣化系統(tǒng)12具有氣化爐16、向氣化爐16提供作為燃料的煤的燃料供給裝置18、向氣化爐16提供作為氧化劑的空氣的空氣供給裝置20、向氣化爐16作為高氧濃度氧化劑而提供氧氣的高氧濃度氧化劑供給裝置22、以及對(duì)在氣化爐16中產(chǎn)生的可燃性氣體進(jìn)行處理的氣體處理裝置24。此外，燃料氣化系統(tǒng)12具有控制裝置26，控制裝置26對(duì)燃料供給裝置18、空氣供給裝置20以及高氧濃度氧化劑供給裝置22進(jìn)行控制。
[0064]另外，控制裝置26還控制GTCC14，并控制IGCClO整體。
[0065]〔氣化爐〕
[0066]氣化爐16是上下2段的射流床型，具有下段射流床部(燃燒室)28以及上段射流床部(還原器)30。微粉狀態(tài)的煤被供給到燃燒室28的燃燒嘴以及還原器30的燃燒嘴。對(duì)燃燒室28的燃燒嘴供給空氣以及氧氣，若在燃燒室28中煤進(jìn)行燃燒，則在還原器30中煤進(jìn)行氣化而產(chǎn)生可燃性氣體。
[0067]〔燃料供給裝置〕
[0068]燃料供給裝置18具有從燃燒室28以及還原器30延伸的燃料供給路32，在燃料供給路32中，沿煤的流動(dòng)方向按順序設(shè)置有燃料瓶34、燃料料斗36、燃料流量調(diào)整閥38以及分配裝置40。
[0069]燃料瓶34暫時(shí)地儲(chǔ)存從未圖示的粉碎裝置供給的微粉狀態(tài)的煤。燃料料斗36將燃料瓶34內(nèi)的煤供給到燃料供給路32的下游。
[0070]此外，燃料供給裝置18具有空氣分離裝置(ASU:Air Separator Unit) 42，空氣分離裝置42將空氣分離成氮?dú)庖约把鯕?。然?分離出的氮?dú)庾鳛檩d氣而被供給到燃料供給路32，從燃料料斗36供給的煤通過(guò)載氣來(lái)輸送。
[0071]燃料流量調(diào) 整閥38基于來(lái)自控制裝置26的指令，對(duì)煤的流量進(jìn)行調(diào)整。分配裝置40以適當(dāng)?shù)姆峙浔嚷蕦⒚汗┙o到燃燒室28以及還原器30。另外，分配比率既可以可變也可以固定。
[0072]〔空氣供給裝置〕
[0073]空氣供給裝置20具有延伸至燃燒室28的空氣供給路44。由壓縮機(jī)(GT空氣壓縮機(jī))46升壓后的空氣的一部分被抽氣，升壓機(jī)48對(duì)來(lái)自壓縮機(jī)46的抽氣空氣進(jìn)行升壓。然后，由升壓機(jī)48升壓后的抽氣空氣被送到氣化爐16的燃燒室28。
[0074]另外，升壓機(jī)48由電動(dòng)機(jī)50來(lái)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)50由控制裝置26來(lái)控制，空氣流量通過(guò)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)或升壓機(jī)48入口導(dǎo)向葉片來(lái)控制。
[0075]〔高氧濃度氧化劑供給裝置〕
[0076]空氣分離裝置42兼作高氧濃度氧化劑供給裝置22的一部分，高氧濃度氧化劑供給裝置22具有高氧濃度氧化劑供給路47，該高氧濃度氧化劑供給路47對(duì)空氣分離裝置42的氧氣放出口與比升壓機(jī)48更靠下游的空氣供給路44的部分進(jìn)行連接。因此，由空氣分離裝置42分離出的氧氣通過(guò)高氧濃度氧化劑供給路47以及空氣供給路44的一部分，而供給到燃燒室28。
[0077]此外，在高氧濃度氧化劑供給路47中，設(shè)置有高氧濃度氧化劑流量調(diào)整閥51，高氧濃度氧化劑流量調(diào)整閥51由控制裝置26來(lái)控制。即，對(duì)氣化爐16的氧氣的供給量由控制裝置26來(lái)控制。
[0078]〔氣體處理裝置〕
[0079]氣體處理裝置24具有從氣化爐16的上部延伸至GTCC14的可燃性氣體供給路52，在可燃性氣體供給路52中，沿可燃性氣體的流動(dòng)方向按順序設(shè)置有熱交換器(合成氣冷卻器)54、炭回收裝置56以及氣體精制裝置58。[0080]在合成氣冷卻器54中，可燃性氣體被冷卻至適當(dāng)?shù)臏囟?。此時(shí)，通過(guò)熱交換而產(chǎn)生蒸氣，所產(chǎn)生的蒸氣被供給到GTCC14。
[0081]炭回收裝置56從可燃性氣體中將炭分離出來(lái)。炭回收裝置56經(jīng)由炭返送路60而與燃燒室28相連接，在炭返送路60中，沿炭的流動(dòng)方向按順序設(shè)置有炭瓶62以及炭料斗64。在炭返送路60中，從空氣分離裝置42作為載氣而供給氮?dú)猓客ㄟ^(guò)載氣而輸送到燃燒室28。
[0082]另外，在炭瓶62中，安裝有作為與炭的產(chǎn)生量相對(duì)應(yīng)的值而能計(jì)量炭的儲(chǔ)存量的計(jì)量器(麗)65。計(jì)量器65例如由能檢測(cè)炭的上端位置的位置傳感器或儲(chǔ)存量重量傳感器構(gòu)成。由計(jì)量器65測(cè)量出的炭的儲(chǔ)存量(炭產(chǎn)生量)根據(jù)必要而輸入到控制裝置26。
[0083]氣體精制裝置58例如由除塵裝置和脫硫裝置構(gòu)成，從可燃性氣體中除去煤塵以及硫成分。
[0084]此外，在可燃性氣體供給路52中，安裝有用于檢測(cè)通過(guò)燃料的氣化而得到的可燃性氣體(系統(tǒng)氣體)的壓力(系統(tǒng)氣體(SG)壓力)的壓力計(jì)(PG) 66、以及用于檢測(cè)系統(tǒng)氣體的發(fā)熱量的發(fā)熱量計(jì)(HG) 68。系統(tǒng)氣體的發(fā)熱量是通過(guò)燃燒一定單位量的系統(tǒng)氣體而產(chǎn)生的熱量，并隨著如下情形而發(fā)生變化:根據(jù)燃料的種類、性狀、還有在氣化爐16中的氣化的條件，系統(tǒng)氣體中的可燃性成分的種類、濃度發(fā)生變化。 [0085]在本實(shí)施方式中，作為一例，壓力計(jì)66安裝于在炭回收裝置56與氣體精制裝置58之間延伸的可燃性氣體供給路52的部分，發(fā)熱量計(jì)68安裝于比氣體精制裝置58更靠下游的可燃性氣體供給路52的部分。
[0086]而且，在比氣體精制裝置58更靠下游的可燃性氣體供給路52的部分，連接有分岔路70，在分岔路70中，設(shè)置有放出流量調(diào)整閥72以及地面火炬74。地面火炬74使不需要的可燃性氣體燃燒，并作為無(wú)害潔凈氣體而放出到大氣中。
[0087]〔燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)〕
[0088]GTCC14具有可燃性氣體流量調(diào)整閥76、燃?xì)廨啓C(jī)裝置78、蒸氣輪機(jī)80、發(fā)電機(jī)(G) 82以及廢熱回收鍋爐84。
[0089]可燃性氣體流量調(diào)整閥76設(shè)置于可燃性氣體供給路52的出口附近。可燃性氣體流量調(diào)整閥76由控制裝置26來(lái)控制。即控制裝置26也具有控制GTCC14的功能。
[0090]〔燃?xì)廨啓C(jī)裝置〕
[0091]燃?xì)廨啓C(jī)裝置78具有壓縮機(jī)46、燃燒器86、以及燃?xì)廨啓C(jī)88。壓縮機(jī)46是渦輪壓縮機(jī)，吸入大氣中的空氣而向燃燒器86送出。另外如前所述，壓縮機(jī)46還具有作為空氣供給裝置20的空氣供給源的功能，兼作空氣供給裝置20的一部分。
[0092]可燃性氣體供給路52的出口被連接至燃燒器86，并在燃燒器86中使可燃性氣體進(jìn)行燃燒。在燃燒器86中產(chǎn)生的燃燒氣體驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)88之后，被送回到廢熱回收鍋爐84中，然后，從廢熱回收鍋爐84的煙筒放出。
[0093]〔蒸氣輪機(jī)〕
[0094]在廢熱回收鍋爐84以及合成氣冷卻器54中產(chǎn)生的蒸氣被提供給蒸氣輪機(jī)80，蒸氣輪機(jī)80通過(guò)蒸氣來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0095]〔發(fā)電機(jī)〕
[0096]發(fā)電機(jī)82的旋轉(zhuǎn)軸在本實(shí)施例的情況下，與燃?xì)廨啓C(jī)88、壓縮機(jī)46以及蒸氣輪機(jī)80的旋轉(zhuǎn)軸同軸地連結(jié)，發(fā)電機(jī)82將燃?xì)廨啓C(jī)88以及蒸氣輪機(jī)80的輸出即旋轉(zhuǎn)力變換為電力以進(jìn)行發(fā)電。另外，發(fā)電機(jī)82的發(fā)電量(輸出)的檢測(cè)值被輸出到控制裝置26。
[0097]〔控制裝置〕
[0098]以下，對(duì)控制裝置26進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0099]控制裝置26例如由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具有存儲(chǔ)控制程序的存儲(chǔ)裝置、執(zhí)行控制程序的運(yùn)算裝置、以及輸入輸出接口等。
[0100]另外，控制程序也可以保存在計(jì)算機(jī)可讀取的記錄介質(zhì)中。作為記錄介質(zhì)，能夠使用磁盤、光磁盤、⑶-ROM、DVD-ROM、以及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等?；蛘呖刂瞥绦蛞部梢酝ㄟ^(guò)通信線路來(lái)分發(fā)到計(jì)算機(jī)中。
[0101]圖2是表示控制裝置26的功能構(gòu)成的框圖?？刂蒲b置26具有總括負(fù)載壓力控制部90、燃?xì)廨啓C(jī)控制部92以及氣化爐控制部94。
[0102]〔總括負(fù)載壓力控制部〕
[0103]總括負(fù)載壓力控制部90具有發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96、發(fā)電機(jī)輸出偏差運(yùn)算部98、偏差合計(jì)部100、SG壓力目標(biāo)值設(shè)定部102以及SG壓力偏差運(yùn)算部104。
[0104]發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96例如基于由管理者通過(guò)手動(dòng)而輸入的負(fù)載設(shè)定值X，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或 圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定發(fā)電機(jī)82的輸出的目標(biāo)值(MWD =Mega Watt Demand)。
[0105]發(fā)電機(jī)輸出偏差運(yùn)算部98對(duì)從發(fā)電機(jī)82輸入的發(fā)電機(jī)82的輸出的檢測(cè)值與由發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96設(shè)定的MWD的偏差(發(fā)電機(jī)輸出偏差)進(jìn)行運(yùn)算。
[0106]SG壓力目標(biāo)值設(shè)定部102基于由發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96設(shè)定的MWD，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定SG壓力的目標(biāo)值。
[0107]SG壓力偏差運(yùn)算部104對(duì)從壓力計(jì)66輸入的SG壓力的檢測(cè)值與由SG壓力目標(biāo)值設(shè)定部102設(shè)定的SG壓力的目標(biāo)值的偏差(SG壓力偏差)進(jìn)行運(yùn)算(Λ )。
[0108]偏差合計(jì)部100對(duì)由發(fā)電機(jī)輸出偏差運(yùn)算部98運(yùn)算出的發(fā)電機(jī)輸出偏差與由SG壓力偏差運(yùn)算部104運(yùn)算出的SG壓力偏差的和進(jìn)行運(yùn)算(Σ )。
[0109]〔燃?xì)廨啓C(jī)控制部〕
[0110]燃?xì)廨啓C(jī)控制部92具有偏差積分部105以及SG供給量指令值設(shè)定部106，對(duì)由偏差合計(jì)部100運(yùn)算出的發(fā)電機(jī)輸出偏差與SG壓力偏差的和持續(xù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)定期間進(jìn)行積分，并算出積分值。SG供給量指令值設(shè)定部106基于由偏差積分部105得到的積分值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)或圖數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定對(duì)燃燒器86的可燃性氣體的供給量(SG供給量)的指令值。SG供給量的指令值被輸入到可燃性氣體流量調(diào)整閥76，可燃性氣體流量調(diào)整閥76的閥開(kāi)度被調(diào)整為對(duì)燃燒器86的可燃性氣體的供給量接近指令值。
[0111]〔氣化爐控制部〕
[0112]氣化爐控制部94具有氣化爐輸入指令(GID)設(shè)定部108以及燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110。氣化爐控制部94基于由發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96設(shè)定的MWD,由SG壓力偏差運(yùn)算部104運(yùn)算出的SG壓力偏差、以及從發(fā)熱量計(jì)68輸入的系統(tǒng)氣體的發(fā)熱量的檢測(cè)值，對(duì)空氣流量指令值、燃料流量指令值、以及高氧濃度氧化劑流量指令值進(jìn)行運(yùn)算并輸出。
[0113]空氣流量指令值被輸入到升壓機(jī)48 (電動(dòng)機(jī)50)，升壓機(jī)48入口導(dǎo)向葉片(或電動(dòng)機(jī)50)的旋轉(zhuǎn)速度被調(diào)整為供給到氣化爐16中的空氣的流量接近空氣流量指令值。[0114]燃料流量指令值被輸入到燃料流量調(diào)整閥38，燃料流量調(diào)整閥38的閥開(kāi)度被調(diào)整為供給到氣化爐16中的煤的流量接近燃料流量指令值。
[0115]高氧濃度氧化劑流量指令值被輸入到高氧濃度氧化劑流量調(diào)整閥51，高氧濃度氧化劑流量調(diào)整閥51的閥開(kāi)度被調(diào)整為供給到氣化爐16中的氧氣的流量接近高氧濃度氧化劑流量指令值。
[0116]〔 GID 設(shè)定部〕
[0117]圖3進(jìn)一步詳細(xì)地示出氣化爐控制部94的功能構(gòu)成，圖4示出了圖3的各模塊所執(zhí)行的運(yùn)算的內(nèi)容。圖4實(shí)質(zhì)性地示出了氣化爐控制部94所執(zhí)行的控制方法或控制程序。
[0118]如圖3所示，GID設(shè)定部108具有GID目標(biāo)值設(shè)定部112、GID校正量設(shè)定部114、GID決定部116、空氣流量指令值設(shè)定部118、燃料流量指令值設(shè)定部120以及高氧濃度氧化劑流量指令值設(shè)定部122。
[0119]若也參照?qǐng)D4，則GID目標(biāo)值設(shè)定部112基于由發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96設(shè)定的MWD，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定GID的目標(biāo)值。另一方面，GID校正量設(shè)定部114進(jìn)行P(比例)控制、PI (比例積分)控制或PID(比例積分微分)控制等補(bǔ)償控制。具體來(lái)說(shuō)，GID校正量設(shè)定部114基于由SG壓力偏差運(yùn)算部104運(yùn)算出的SG壓力偏差，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)來(lái)設(shè)定GID的校正量。
[0120]然后，GID決定部116將由GID目標(biāo)值設(shè)定部112設(shè)定的GID的目標(biāo)值與由GID校正量設(shè)定部114設(shè)定的GID的校正量加在一起(Σ )。加在一起所得到的結(jié)果被決定為校正后的GID的目標(biāo) 值。
[0121 ] 空氣流量指令值設(shè)定部118基于由GID決定部116決定的校正后的GID的目標(biāo)值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定空氣流量指令值。
[0122]燃料流量指令值設(shè)定部120基于由GID決定部116決定的校正后的GID的目標(biāo)值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定燃料流量指令值。
[0123]高氧濃度氧化劑流量指令值設(shè)定部122基于由GID決定部116決定的校正后的GID的目標(biāo)值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定高氧濃度氧化劑流量指令值。
[0124]〔燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部〕
[0125]燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110具有SG發(fā)熱量目標(biāo)值設(shè)定部124、SG發(fā)熱量偏差運(yùn)算部126、校正用變量決定部128、燃料流量校正量設(shè)定部130、燃料流量指令值決定部132、高氧濃度氧化劑流量校正量設(shè)定部134、以及高氧濃度氧化劑流量指令值決定部136。
[0126]SG發(fā)熱量目標(biāo)值設(shè)定部124基于由發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值設(shè)定部96設(shè)定的MWD，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定系統(tǒng)氣體的發(fā)熱量(SG發(fā)熱量)的目標(biāo)值。
[0127]SG發(fā)熱量偏差運(yùn)算部126對(duì)由SG發(fā)熱量目標(biāo)值設(shè)定部124設(shè)定的SG發(fā)熱量的目標(biāo)值與從發(fā)熱量計(jì)68輸入的SG發(fā)熱量的檢測(cè)值的偏差(SG發(fā)熱量偏差)進(jìn)行運(yùn)算(Λ )。
[0128]校正用變量決定部128進(jìn)行P控制、PI控制或PID控制等補(bǔ)償控制。具體來(lái)說(shuō)，校正用變量決定部128基于由SG發(fā)熱量偏差運(yùn)算部126運(yùn)算出的SG發(fā)熱量偏差，利用預(yù)先設(shè)定的適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)來(lái)設(shè)定校正用變量。
[0129]燃料流量校正量設(shè)定部130基于由校正用變量決定部128決定的校正用變量，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定燃料流量的校正量。然后，燃料流量指令值決定部132將由燃料流量指令值設(shè)定部120設(shè)定的燃料流量指令值與由燃料流量校正量設(shè)定部130設(shè)定的燃料流量的校正量加在一起(Σ)。加在一起所得到的結(jié)果被決定為校正后的燃料流量指令值。
[0130]高氧濃度氧化劑流量校正量設(shè)定部134基于由校正用變量決定部128決定的校正用變量，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定高氧濃度氧化劑流量的校正量。然后，高氧濃度氧化劑流量指令值決定部136將由高氧濃度氧化劑流量指令值設(shè)定部122設(shè)定的高氧濃度氧化劑流量指令值與由高氧濃度氧化劑流量校正量設(shè)定部134設(shè)定的高氧濃度氧化劑流量的校正量加在一起(Σ )。加在一起所得到的結(jié)果被決定為校正后的高氧濃度氧化劑流量指令值。
[0131]如這樣，對(duì)于 燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值，輸出校正后的燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值，而對(duì)于空氣流量指令值，維持不變地輸出由空氣流量指令值設(shè)定部118設(shè)定的空氣流量指令值。
[0132]〔動(dòng)作〕
[0133]以下，對(duì)上述第I實(shí)施方式的IGCClO的動(dòng)作、換言之、IGCClO的控制方法進(jìn)行說(shuō)明。另外，該動(dòng)作按照安裝在控制裝置26中的IGCClO的控制程序通過(guò)控制裝置26控制IGCClO來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0134]圖5、圖6以及圖7是示意性地示出表示IGCClO的運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)的時(shí)間變化的時(shí)序圖，縱軸以任意尺度來(lái)表示各參數(shù)的大小，橫軸表示時(shí)間。然后，在圖5、圖6以及圖7中的任意一者的情況下，負(fù)載設(shè)定值X都從時(shí)刻to開(kāi)始始終恒定，因此，發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值以及SG壓力目標(biāo)值也恒定。
[0135]其中，圖5以及圖6為了明確燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110的功能，作為參考例而示出了使燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110的功能停止后的情況下的IGCCio的動(dòng)作。因此在圖5以及圖6的情況下，由燃料流量指令值設(shè)定部120設(shè)定的燃料流量指令值以及由高氧濃度氧化劑流量指令值設(shè)定部122設(shè)定的高氧濃度氧化劑流量指令值保持不變地從控制裝置26輸出。
[0136]〔圖5的情況(參考例)〕
[0137](I)從時(shí)刻t0到時(shí)刻11
[0138]IGCClO除了燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110的功能停止以外，處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。
[0139](2)從時(shí)刻tl到時(shí)刻t3
[0140]由于某些原因或干擾、例如煤的性狀的變化，發(fā)熱量計(jì)68所檢測(cè)出的可燃性氣體(系統(tǒng)氣體)的發(fā)熱量(SG發(fā)熱量)正在徐徐下降。
[0141]在該情況下，從燃燒器86供給到燃?xì)廨啓C(jī)88的熱量減少，發(fā)電機(jī)輸出檢測(cè)值減少。因此，發(fā)電機(jī)輸出偏差增大，SG供給量指令值被增大。由此，可燃性氣體流量調(diào)整閥76的閥開(kāi)度被增大，對(duì)燃燒器86的可燃性氣體的供給量被增量。作為其結(jié)果，壓力計(jì)66所檢測(cè)出的系統(tǒng)氣體的壓力(SG壓力)徐徐下降。
[0142]若SG壓力檢測(cè)值減少，則SG壓力偏差增大，GID校正量被增大，校正后的GID目標(biāo)值增大。由此，空氣流量指令值、燃料流量指令值、以及高氧濃度氧化劑流量指令值被增大，空氣流量、燃料供給量以及氧氣流量(高濃度氧化劑流量)徐徐增加。[0143]作為其結(jié)果，SG發(fā)熱量、SG壓力以及發(fā)電機(jī)輸出的恢復(fù)受到期待，但在圖5的情況下，SG發(fā)熱量、SG壓力以及發(fā)電機(jī)輸出的減少并不停止。另一方面，由于空氣流量、燃料供給量以及氧氣流量增加了，炭產(chǎn)生量徐徐增加。
[0144](3)時(shí)刻t3以后
[0145]在圖5的情況下，盡管空氣流量、煤供給量以及氧氣流量已增加，但時(shí)刻t3以后SG發(fā)熱量、SG壓力以及發(fā)電機(jī)輸出仍然徐徐減少。
[0146]另一方面，在GID目標(biāo)值中存在預(yù)先設(shè)定的上限，在時(shí)刻t3，校正后的GID目標(biāo)值達(dá)到了上限。因此，時(shí)刻t3以后，空氣流量、燃料供給量以及氧氣流量不再增加而達(dá)到飽和。
[0147]另外，炭產(chǎn)生量直到時(shí)刻t4為止徐徐增加，時(shí)刻t4以后也達(dá)到飽和。
[0148]〔圖6的情況(參考例)〕
[0149]在圖6的情況下，也從時(shí)刻tl開(kāi)始SG發(fā)熱量、SG壓力以及發(fā)電機(jī)輸出下降。與圖5的情況不同的是在圖6的情況下，空氣流量、燃料供給量以及氧氣流量的增加奏效，時(shí)刻t2以后，SG發(fā)熱量變?yōu)楹愣?，并且SG壓力以及發(fā)電機(jī)輸出恢復(fù)。即，圖6示出了與圖5的情況相比干擾小的情 況。
[0150]另外，在燃料?高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110的功能停止的情況下，控制對(duì)象是發(fā)電機(jī)輸出以及SG壓力。因此，只要在時(shí)刻t3發(fā)電機(jī)輸出以及SG壓力達(dá)到各自的目標(biāo)值，即使SG發(fā)熱量沒(méi)有恢復(fù)，最終也達(dá)成了目標(biāo)。
[0151]〔圖7的情況〕
[0152](I)從時(shí)刻t0到時(shí)刻11
[0153]對(duì)于IGCC10，燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110也正在發(fā)揮作用，IGCClO處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。
[0154](2)從時(shí)刻tl到時(shí)刻t2
[0155]由于某些原因，從時(shí)刻tl開(kāi)始，SG發(fā)熱量的徐徐減少，隨之，與圖5的情況同樣地，發(fā)電機(jī)輸出以及SG壓力不斷下降。
[0156]若SG壓力檢測(cè)值減少，則SG壓力偏差增大，GID校正量被增大，校正后的GID目標(biāo)值增大。由此，空氣流量指令值、燃料流量指令值、以及高氧濃度氧化劑流量指令值被增大。
[0157]而且，在燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110發(fā)揮作用的情況下，若SG發(fā)熱量的檢測(cè)值減少，則SG發(fā)熱量的偏差增加，燃料流量的校正量以及高氧濃度氧化劑流量的校正量增加。因此，由燃料流量指令值決定部132決定的校正后的燃料流量指令值與燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110并未作用的情況相比變大。同樣地，由高氧濃度氧化劑流量指令值決定部136決定的校正后的高氧濃度氧化劑流量指令值與燃料?高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110并未作用的情況相比變大。
[0158]因此，在圖7的情況下，與圖5以及圖6的情況相比，從時(shí)刻tl到時(shí)刻t2之間的燃料供給量以及高氧濃度氧化劑流量的增加量變大。即，在燃料.高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110發(fā)揮作用的情況下，燃料供給量以及高氧濃度氧化劑流量迅速增加。
[0159](3)從時(shí)刻t2到時(shí)刻t3
[0160]作為從時(shí)刻tl到時(shí)刻t2之間的燃料供給量以及高氧濃度氧化劑流量的增加量大的結(jié)果，SG發(fā)熱量、SG壓力以及發(fā)電機(jī)輸出不斷上升。另外，根據(jù)對(duì)氣化爐16的燃料的供給量與高氧濃度氧化劑的供給量的比率，能夠預(yù)測(cè)在氣化爐16中的碳燃料的氣化所產(chǎn)生的氣體量與固定碳的氣化所產(chǎn)生的氣體量的比率。因此，校正用變量決定部128、燃料流量校正量設(shè)定部130以及高氧濃度氧化劑流量校正量設(shè)定部134決定燃料流量的校正量以及高氧濃度氧化劑流量的校正量以使得該比率成為最佳，其結(jié)果，能夠使SG發(fā)熱量高效率地增加。
[0161](4)時(shí)刻t3以后
[0162]若SG發(fā)熱量高效率地增加并在SG發(fā)熱量的上升中發(fā)電機(jī)輸出檢測(cè)值達(dá)到發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值，則發(fā)電機(jī)輸出偏差減少，SG供給量指令值被減少。由此，可燃性氣體流量調(diào)整閥76的閥開(kāi)度被減少，對(duì)燃燒器86的可燃性氣體的供給量被減量。作為其結(jié)果，由壓力計(jì)66檢測(cè)出的系統(tǒng)氣體的壓力(SG壓力)增加。
[0163]若SG壓力檢測(cè)值增加而超過(guò)SG壓力目標(biāo)值，則SG壓力偏差向與時(shí)刻t2的情況相反的方向增加。因此，在時(shí)刻t4，GID目標(biāo)值沿減少方向被校正，之后SG壓力檢測(cè)值逐漸接近SG壓力目標(biāo)值。
[0164]如上所述，根據(jù)上述第I實(shí)施方式的IGCC10、IGCClO的控制方法、以及IGCClO的控制程序，在SG發(fā)熱量的檢測(cè)值發(fā)生了變化的情況下，控制對(duì)氣化爐16的燃料的供給量的同時(shí)控制氧氣的供給量，使得氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。由此，對(duì)氣化爐16的空氣的供給量的變化得到抑制的同時(shí)，SG發(fā)熱量的變化也得到抑制。因此，SP使SG發(fā)熱量發(fā)生變化，也能夠抑制從空氣供給裝置20對(duì)氣化爐16的空氣的供給量的變化。 [0165]作為其結(jié)果，從兼作空氣供給裝置20的一部分的壓縮機(jī)46對(duì)燃燒器86的空氣的供給量的變化得到抑制，燃?xì)廨啓C(jī)88的輸出穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)82的發(fā)電量也穩(wěn)定。因此，IGCClO能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0166]此外，在為了抑制SG發(fā)熱量的變化而控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與僅控制燃料的供給量的情況相比較，在氣化爐16中的炭的產(chǎn)生量穩(wěn)定，炭的過(guò)剩產(chǎn)生或不足得到防止。因此，IGCClO能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0167]而且，在控制燃料以及氧氣的供給量的情況下，與控制燃料以及空氣的供給量的情況相比較，IGCClO中的系統(tǒng)氣體的壓力變動(dòng)得到抑制。從這一點(diǎn)來(lái)看，IGCClO能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0168]另一方面，SG發(fā)熱量檢測(cè)值與發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值(MWD)以及GID目標(biāo)值中的每一個(gè)都相關(guān)，發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值經(jīng)由SG發(fā)熱量檢測(cè)值而與GID目標(biāo)值相關(guān)。因此，只要發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值以及SG發(fā)熱量檢測(cè)值被提供出來(lái)，就能夠決定適當(dāng)?shù)腉ID目標(biāo)值。若從這樣的觀點(diǎn)來(lái)看，在IGCClO中，雖然GID目標(biāo)值自身并非基于SG發(fā)熱量檢測(cè)值來(lái)設(shè)定，但燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值基于SG發(fā)熱量檢測(cè)值而被校正。因此，即使在GID目標(biāo)值設(shè)定部112中用于GID目標(biāo)值的設(shè)定的函數(shù)或圖數(shù)據(jù)與現(xiàn)狀并不相符而未能適當(dāng)?shù)卦O(shè)定GID目標(biāo)值，但從結(jié)果來(lái)看，燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值被適當(dāng)?shù)貨Q定，IGCClO能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0169]另外，對(duì)于IGCClO的控制方法以及IGCClO的控制程序，能夠?qū)⑦@些中的一部分作為燃料氣化系統(tǒng)12的控制方法以及控制程序來(lái)使用。[0170]〔第2實(shí)施方式〕
[0171]以下，對(duì)第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0172]第2實(shí)施方式如圖8以及圖9所示，控制裝置26中的氣化爐控制部94的構(gòu)成與第I實(shí)施方式不同。
[0173]具體來(lái)說(shuō)，首先，取代SG發(fā)熱量檢測(cè)值而從計(jì)量器65將炭產(chǎn)生量的檢測(cè)值輸入到氣化爐控制部94。然后，燃料?高氧濃度氧化劑流量指令值校正部110取代SG發(fā)熱量目標(biāo)值設(shè)定部124以及SG發(fā)熱量偏差運(yùn)算部126而具有炭產(chǎn)生量目標(biāo)值設(shè)定部138以及炭產(chǎn)生量偏差運(yùn)算部140。
[0174]炭產(chǎn)生量目標(biāo)值設(shè)定部138基于由GID決定部決定的校正后的GID校正量目標(biāo)值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)或圖數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定炭產(chǎn)生量的目標(biāo)值。
[0175]然后，炭產(chǎn)生量偏差運(yùn)算部140對(duì)炭產(chǎn)生量的目標(biāo)值與檢測(cè)值的偏差(炭產(chǎn)生量偏差)進(jìn)行運(yùn)算，校正用變量決定部142取代SG發(fā)熱量偏差而基于炭產(chǎn)生量偏差，進(jìn)行P控制、PI控制或PID控制等補(bǔ)償控制。具體來(lái)說(shuō)，校正用變量決定部142利用預(yù)先設(shè)定的適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)來(lái)決定校正用變量。
[0176]即，在第I實(shí)施方式中，作為與系統(tǒng)氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)而使用了 SG發(fā)熱量，但在第2實(shí)施方式中，使用了炭產(chǎn)生量。
[0177]第2實(shí)施方式也與第I實(shí)施方式起到同樣的效果。這是因?yàn)?，通過(guò)基于炭的產(chǎn)生量對(duì)燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值進(jìn)行校正，可以穩(wěn)定地控制炭的產(chǎn)生量，作為其結(jié)果，可以與第I實(shí)施方式的情況同樣地適當(dāng)?shù)鼐S持SG發(fā)熱量。
[0178]〔第3實(shí)施方式〕
[0179]以下，對(duì)第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0180]第3實(shí)施方式如圖10以及圖11所示，控制裝置26中的氣化爐控制部94的構(gòu)成與第I實(shí)施方式不同。
[0181]具體來(lái)說(shuō)，第3實(shí)施方式的氣化爐控制部94還具有燃料流量追加校正量設(shè)定部
144、燃料流量校正量決定部146、高氧濃度氧化劑流量追加校正量設(shè)定部148、以及高氧濃度氧化劑流量校正量決定部150。
[0182]燃料流量追加校正量設(shè)定部144進(jìn)行先行控制。具體來(lái)說(shuō)，燃料流量追加校正量設(shè)定部144基于由GID目標(biāo)值設(shè)定部112設(shè)定的GID目標(biāo)值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)來(lái)設(shè)定燃料流量的追加校正量。優(yōu)選為燃料流量追加校正量設(shè)定部144所利用的函數(shù)包含GID目標(biāo)值的時(shí)間微分值。
[0183]燃料流量校正量決定部146將由燃料流量校正量設(shè)定部130設(shè)定的校正量與由燃料流量追加校正量設(shè)定部144設(shè)定的追加校正量加在一起，并將所得到的值決定為最終校正量。然后，燃料流量指令值決定部132通過(guò)將由燃料流量指令值設(shè)定部120設(shè)定的燃料流量指令值與由燃料流量校正量決定部146決定的校正量加在一起，來(lái)決定校正后的燃料流量指令值。
[0184] 同樣地，高氧濃度氧化劑流量追加校正量設(shè)定部148進(jìn)行先行控制。具體來(lái)說(shuō)，高氧濃度氧化劑流量追加校正量設(shè)定部148基于由GID目標(biāo)值設(shè)定部112設(shè)定的GID目標(biāo)值，利用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)(FX)來(lái)設(shè)定高氧濃度氧化劑流量的追加校正量。優(yōu)選為高氧濃度氧化劑流量追加校正量設(shè)定部148所利用的函數(shù)包含GID目標(biāo)值的時(shí)間微分值。[0185]高氧濃度氧化劑流量校正量決定部150將由高氧濃度氧化劑流量校正量設(shè)定部134設(shè)定的校正量與由高氧濃度氧化劑流量追加校正量設(shè)定部148設(shè)定的追加校正量加在一起，并將所得到的值決定為最終校正量。然后，高氧濃度氧化劑流量指令值決定部136通過(guò)將由高氧濃度氧化劑流量指令值設(shè)定部122設(shè)定的高氧濃度氧化劑流量指令值與由高氧濃度氧化劑流量校正量決定部150決定的校正量加在一起，來(lái)決定校正后的高氧濃度氧化劑流量指令值。
[0186]第3實(shí)施方式也與第I實(shí)施方式起到同樣的效果。
[0187]而且，在第3實(shí)施方式的氣化爐控制部94中，通過(guò)還考慮追加校正量來(lái)校正燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值，附加了前饋控制的功能。然后特別是，在調(diào)整了高氧濃度氧化劑的流量的情況下，燃料氣化系統(tǒng)12的響應(yīng)較快。因此，在負(fù)載設(shè)定值X的變動(dòng)時(shí)，SG發(fā)熱量迅速地收斂于合適值。
[0188]〔第4實(shí)施方式〕
[0189]以下，對(duì)第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0190]如圖12以及圖13所示，第4實(shí)施方式和第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)與第3實(shí)施方式和第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)相同。
[0191]因此，雖然省略第4實(shí)施方式和第2實(shí)施方式的不同點(diǎn)的說(shuō)明，但第4實(shí)施方式也與第2實(shí)施方式起到同樣的效果。
[0192]而且，在 第4實(shí)施方式的氣化爐控制部94中，通過(guò)還考慮追加校正量來(lái)校正燃料流量指令值以及高氧濃度氧化劑流量指令值，附加了前饋控制的功能。因此，在負(fù)載設(shè)定值X的變動(dòng)時(shí)，炭產(chǎn)生量以及SG發(fā)熱量迅速地收斂于合適值。
[0193]本發(fā)明并非限于上述的第I至第4實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行適當(dāng)變更。
[0194]例如，作為燃料氣化系統(tǒng)12的燃料而并非限定于煤，能夠使用煤、生物質(zhì)以及石油殘?jiān)偷忍細(xì)淦鹪慈剂稀?br> [0195]然后，作為與可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，在第I實(shí)施方式中由發(fā)熱量計(jì)68對(duì)發(fā)熱量本身進(jìn)行了檢測(cè)，在第2實(shí)施方式中對(duì)炭產(chǎn)生量進(jìn)行了檢測(cè)，但也可以使用其他指標(biāo)。例如，也可以將發(fā)電機(jī)82的輸出以及可燃性氣體的供給量的組合作為指標(biāo)來(lái)使用。發(fā)電機(jī)82的輸出以及可燃性氣體的供給量的組合與可燃性氣體的發(fā)熱量相關(guān)。
[0196]此外，燃料氣化系統(tǒng)12除了用于發(fā)電以外，還可以作為用于生成所希望的組成的氣體的氣體生成系統(tǒng)來(lái)使用。
[0197]而且，對(duì)于由空氣分離裝置42分離出的氧氣，純度無(wú)需為100%，也可以含有氮?dú)?、二氧化碳?xì)怏w。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料氣化系統(tǒng)，其特征在于，具備: 氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體； 空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣； 高氧濃度氧化劑供給裝置，其包含將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕獾目諝夥蛛x裝置，并將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐； 燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)猓瑢⑺鋈剂瞎┙o到所述氣化爐；和 控制裝置，其對(duì)所述空氣供給裝置、所述高氧濃度氧化劑供給裝置以及所述燃料供給裝置進(jìn)行控制， 所述控制裝置根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料氣化系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置根據(jù)作為所述指標(biāo)的所述可燃性氣體的發(fā)熱量自身，對(duì)所述燃料以及所述氧氣的供給量進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的燃料氣化系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置根據(jù)作為所述指標(biāo)的在所述氣化爐中的炭的產(chǎn)生量，對(duì)所述燃料以及所述氧氣的供給量進(jìn)行控制。
4.一種燃料氣化系統(tǒng)的控制方法，該燃料氣化系統(tǒng)具備: 氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體； 空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣； 空氣分離裝置，其將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕猓? 高氧濃度氧化劑供給裝置，其將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐；和 燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，將所述燃料供給到所述氣化爐， 所述控制方法的特征在于，根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
5.一種燃料氣化系統(tǒng)的控制程序，該燃料氣化系統(tǒng)具備: 氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體； 空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣； 空氣分離裝置，其將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕猓? 高氧濃度氧化劑供給裝置，其將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐； 燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，將所述燃料供給到所述氣化爐；和 控制裝置，其對(duì)所述空氣供給裝置、所述高氧濃度氧化劑供給裝置以及所述燃料供給裝置進(jìn)行控制，所述控制程序的特征在于，使所述控制裝置實(shí)現(xiàn)如下的功能:根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
6.一種燃料氣化復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具備: 氣化爐，其使燃料燃燒并氣化而產(chǎn)生可燃性氣體； 燃燒器，其使所述可燃性氣體燃燒而產(chǎn)生燃燒氣體； 燃?xì)廨啓C(jī)，其使用由所述燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體而被驅(qū)動(dòng)； 發(fā)電機(jī)，其利用所述燃?xì)廨啓C(jī)的輸出來(lái)發(fā)電； 空氣供給裝置，其向所述氣化爐供給空氣； 壓縮機(jī)，其向所述燃燒器供給空氣并兼作所述空氣供給裝置的一部分； 高氧濃度氧化劑供給裝置，其包含將空氣分離成氮?dú)夂脱鯕獾目諝夥蛛x裝置，并將由所述空氣分離裝置分離出的氧氣供給到所述氣化爐； 燃料供給裝置，其利用由所述空氣分離裝置分離出的氮?dú)?，將所述燃料供給到所述氣化爐；和 控制裝置，其對(duì)所述空氣供給裝置、所述高氧濃度氧化劑供給裝置以及所述燃料供給裝置進(jìn)行控制，使得所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電量接近目標(biāo)值， 所述控制裝置根據(jù)與所述可燃性氣體的發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，控制對(duì)所述氣化爐的所述燃料的供給量，并且控制對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量，使得對(duì)所述氣化爐的氧氣的供給量相對(duì)于空氣的供給量的比率發(fā)生變化。
【文檔編號(hào)】C10J3/48GK104011183SQ201280059718
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月6日
【發(fā)明者】堤孝則, 石井弘實(shí), 藤井貴, 小山智規(guī) 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社