[發明專利]氣化發電設備的控制裝置、氣化發電設備、及氣化發電設備的控制方法

有效

• 申請號: 201480022657.6
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN105143638B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 田村憲;藤井貴;堤孝則;木島太志
• 申請（專利權）人: 三菱日立電力系統株式會社
• 主分類號: F02C3/28
• 分類號: F02C3/28;C10J3/46;F23L7/00;F23N5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及一種氣化發電設備的控制裝置、氣化發電設備、及氣化發電設備的控制方法。

背景技術

以往，例如，為了提高煤炭火力設備的發電效率，研發并實用有煤氣化復合發電(IGCC；Integrated Gasification Combined Cycle)設備。該IGCC設備構成為具備：燃氣輪機，將通過氣體精制設備將在氣化爐使煤炭氣化而得到的生成氣體精制而得到的可燃性氣體作為燃料進行運轉；蒸汽輪機，通過回收燃氣輪機的廢熱而得到的蒸汽而進行運轉。

專利文獻1中公開有一種煤氣化發電設備，該煤氣化發電設備中，使用由氧氣制造裝置制造的氧氣或富含氧空氣使煤炭氣化，并且通過燃氣輪機進行發電，其中，氧氣制造裝置利用沸點的不同分餾空氣中的氮氣和氧氣。

并且，如專利文獻2的公開，還有在煤氣化爐的下部設置爐渣熔融燃燒嘴的裝置。通常，煤氣化爐的燃燒器內的溫度維持在煤炭中的灰分的熔融溫度以上，但是，根據運轉狀態或煤炭特性的波動，存在煤炭中的灰分暫時成為排出不良的情況。該情況下，通過設置在爐渣排出口下部的爐渣熔融燃燒嘴使爐渣熔融。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開平11-22485號公報

專利文獻2：日本專利公開2010-91193號公報

發明的概要

發明要解決的技術課題

在將用氮氣輸送的煤粉作為燃料向煤氣化爐供給的射流床氣化爐中，對氧化劑的供應量進行反饋控制(氧氣濃度恒定控制)，以使氧氣濃度相對于規定投入到氣化爐的熱量輸入的參數即氣化爐輸入指令(GID；Gasifier Input Demand)恒定(參照圖12)。另外，這里的氧氣濃度是指在供給到煤氣化爐的燃燒器部的空氣及氧氣等氧化劑和搬送用氮氣等所代表的惰性氣體的氣體總量中所占的氧氣濃度。

尤其，在進行吹氣的IGCC設備中，將從燃氣輪機所具有的壓縮機抽出的空氣在空氣升壓器中再次加壓后用作向煤氣化爐供給的空氣，氧氣使用在空氣分離設備(ASU)中制造氮氣時次生的氧氣。并且，為了根據煤氣化爐的負荷情況增減供給到煤氣化爐的氧化劑流量，進行如圖13所示的控制。

在此，計算氧氣濃度時必要的氮氣量(煤粉搬送用氮氣)由于無法高精度地計測，因而根據各種狀態量進行計算，但是計算出的氮氣量隨著各種狀態量的變動而變動。若以使投入到氣化爐的氣體中的氧氣濃度恒定的方式進行控制，則隨著氮氣量的變動，空氣流量及氧氣流量等氧化劑流量的指令值也會變動。

并且，將從燃氣輪機抽出的空氣在空氣升壓器中再次加壓而使用的上述空氣流量可以根據空氣升壓器所具有的IGV的開閉調整而比較容易地進行調整。另一方面，基于深冷分離方式等的空氣分離設備的響應速度較慢，因此需要預先考慮氧氣流量指令值的變動量而以使氧氣及氮氣始終放氣的狀態進行運轉。

另外，在熔融爐渣的排出性因氣化爐的狀態量或煤炭性質的變動而惡化的情況下，爐渣熔融燃燒器用于進行加熱而改善排出性。

在煤氣化爐的下部設置有爐渣熔融燃燒嘴的裝置中，熔融爐渣需要高溫，因此使用在空氣分離設備中制造的氧氣。在這種裝置中，由于爐渣熔融燃燒器的使用時期難以預測，因而需要始終使與爐渣熔融燃燒器所使用的氧氣流量相當的量放氣，成為空氣分離設備的動力增加的原因。

并且，考慮到上述控制，為了應對消耗側的變動，始終以將剩余氧氣及氮氣放氣的狀態進行運轉，成為動力損失的一個原因。

并且，在IGCC設備根據發電輸出指令(MWD；Mega Watt Dmand)進行運轉的情況下，根據與GID相關的煤炭流量或氧化劑流量進行控制，以使煤氣化爐的出口壓力維持在設定值。然而，GID也經常變動，這也成為氧氣流量發生變動的一個原因。

本發明鑒于上述問題而作出，其目的在于提供一種能夠將從空氣中制造的氧氣的放氣限制為最小的氣化發電設備的控制裝置、氣化發電設備、及氣化發電設備的控制方法。

用于解決技術課題的手段

為了解決上述問題，本發明的氣化發電設備的控制裝置、氣化發電設備、及氣化發電設備的控制方法采用如下方法。