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公開番号2025047794
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023156510
出願日2023-09-21
発明の名称起動制御装置、起動制御方法、及び、起動制御プログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F01K 23/10 20060101AFI20250326BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】コンバインドサイクルプラントの運転状態に関わらず一定のタイムスケジュールで起動制御を完了する。
【解決手段】本開示は、ガスタービンと蒸気タービンとを含むコンバインドサイクルプラントを起動するための起動制御装置に関する。本装置は、蒸気タービンの蒸気供給開始時におけるコンバインドサイクルプラントの待機負荷、及び、コンバインドサイクルプラントの起動完了時における目標負荷を取得し、予め設定された一定の所要時間でコンバインドサイクルプラントの負荷を待機負荷から目標負荷まで上昇させるための負荷変化レートを、待機負荷に基づいて設定する。蒸気供給開始時から起動完了時までのコンバインドサイクルプラントの負荷は、負荷変化レートに基づいて制御される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンと、前記ガスタービンの排熱によって生成される蒸気で駆動可能な蒸気タービンとを含むコンバインドサイクルプラントを起動するための起動制御装置であって、
前記蒸気タービンの蒸気供給開始時における前記コンバインドサイクルプラントの待機負荷を取得するための待機負荷取得部と、
前記コンバインドサイクルプラントの起動完了時における前記コンバインドサイクルプラントの目標負荷を取得するための目標負荷取得部と、
予め設定された一定の所要時間で前記コンバインドサイクルプラントの負荷を前記待機負荷から前記目標負荷まで上昇させるための負荷変化レートを、前記待機負荷に基づいて設定するための負荷変化レート設定部と、
前記蒸気供給開始時から前記起動完了時までの前記コンバインドサイクルプラントの前記負荷を前記負荷変化レートに基づいて制御するための負荷制御部と、
を備える、起動制御装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記負荷変化レート設定部は、前記目標負荷と前記待機負荷との差分を前記所要時間で割り算することにより、前記負荷変化レートを算出する、請求項１に記載の起動制御装置。
【請求項３】
前記待機負荷は、前記蒸気タービンのロータ温度に関する第１情報、又は、前記ガスタービンの排気ガス温度に関する第２情報の少なくとも一方に基づいて設定される、請求項１又は２に記載の起動制御装置。
【請求項４】
前記第１情報は、前記蒸気タービンのロータのメタル測定温度、又は、前記蒸気タービンの前回停止時からの経過時間の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の起動制御装置。
【請求項５】
前記第２情報は、大気温度、又は、前記ガスタービンの吸気温度の少なくとも一方を含む、請求項３に記載の起動制御装置。
【請求項６】
前記負荷変化レート算出部は、前記負荷変化レートが許容上限値を超えた場合に、前記負荷変化レートとして前記許容上限値を設定する、請求項１又は２に記載の起動制御装置。
【請求項７】
前記蒸気供給開始時は、前記ガスタービンの回転数が定格回転数に到達した後、前記コンバインドサイクルプラントの前記負荷が前記待機負荷に一定に維持された状態である、請求項１又は２に記載の起動制御装置。
【請求項８】
ガスタービンと、前記ガスタービンの排熱によって生成される蒸気で駆動可能な蒸気タービンとを含むコンバインドサイクルプラントを起動するための起動制御方法であって、
前記蒸気タービンの蒸気供給開始時における前記コンバインドサイクルプラントの待機負荷を取得するステップと、
前記コンバインドサイクルプラントの起動完了時における前記コンバインドサイクルプラントの目標負荷を取得するステップと、
予め設定された一定の所要時間で前記コンバインドサイクルプラントの負荷を前記待機負荷から前記目標負荷まで上昇させるための負荷変化レートを、前記待機負荷に基づいて設定するステップと、
前記蒸気供給開始時から前記起動完了時までの前記コンバインドサイクルプラントの前記負荷を前記負荷変化レートに基づいて制御するステップと、
を備える、起動制御方法。
【請求項９】
ガスタービンと、前記ガスタービンの排熱によって生成される蒸気で駆動可能な蒸気タービンとを含むコンバインドサイクルプラントを起動するための起動制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記蒸気タービンの蒸気供給開始時における前記コンバインドサイクルプラントの待機負荷を取得するステップと、
前記コンバインドサイクルプラントの起動完了時における前記コンバインドサイクルプラントの目標負荷を取得するステップと、
予め設定された一定の所要時間で前記コンバインドサイクルプラントの負荷を前記待機負荷から前記目標負荷まで上昇させるための負荷変化レートを、前記待機負荷に基づいて設定するステップと、
前記蒸気供給開始時から前記起動完了時までの前記コンバインドサイクルプラントの前記負荷を前記負荷変化レートに基づいて制御するステップと、
を実行可能な、起動制御プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、起動制御装置、起動制御方法、及び、起動制御プログラムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスタービン及び蒸気タービンを組み合わせることにより、エネルギ効率を高めたコンバインドサイクルプラントが知られている。コンバインドサイクルプラントでは、ガスタービンの排熱（例えばガスタービンの排気ガスに含まれる熱）を、例えば排熱回収ボイラを用いて回収することにより蒸気生成を行う。排熱回収ボイラで生成された蒸気は蒸気タービンに供給されることにより、ガスタービンからの排熱を利用した蒸気タービンの駆動が行われる。
【０００３】
この種のコンバインドサイクルプラントを起動する場合、プラントを構成する各要素が起動制御シーケンスに従って順に制御される。この起動制御シーケンスでは、まずガスタービンが起動され、ガスタービンの回転数を基準回転数（例えば定格回転数）まで上昇した後、所定の負荷を投入することにより、ガスタービンの排気ガス温度が次第に上昇する。このときコンバインドサイクルプラントの負荷は、ガスタービンの排気ガス温度が十分に上昇することで排熱回収ボイラから蒸気タービンに対して生成蒸気が供給可能な状態になるまで、一定の待機負荷に維持される。そして、蒸気タービンに蒸気が供給可能な状態になると蒸気タービンに対して蒸気供給が開始され、蒸気タービンの回転数は次第に上昇する。蒸気タービンの回転数が基準回転数（例えば、定格回転数）に到達した後、コンバインドサイクルプラントの負荷も次第に増加していく。コンバインドサイクルプラントの負荷が予め設定された目標負荷（例えば５０％）に到達すると、コンバインドサイクルプラントの起動制御シーケンスは完了し、通常運転に移行する。
【０００４】
例えば特許文献１には、このようなコンバインドサイクルプラントの起動制御に関して、コンバインドサイクルプラントの負荷を目標負荷に到達するように増加制御する際の負荷変化レートを、コンバインドサイクルプラントの運転状態に応じて可変とすることが開示されている。この文献では特に、起動時の制御パラメータが起動完了時の制御パラメータに近いほど起動時間が短縮されるように、負荷変化レートを可変に設定するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－９０１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したコンバインドサイクルプラントの起動制御シーケンスでは、ガスタービンの回転数が基準回転数（例えば定格回転数）に到達した後、蒸気タービンに対して蒸気供給を開始できる状態になるまでの間、コンバインドサイクルプラントの負荷は一定の待機負荷に維持される。この待機負荷は、蒸気タービンの起動時の蒸気条件（例えば、蒸気タービンの入口蒸気温度と、蒸気タービンロータ温度とのミスマッチが許容値以下となる条件）を成立させるために、大気温度（又は外気温度）や蒸気タービンロータ温度に応じて変化されることがある。そのため、蒸気タービンへの蒸気供給開始後の負荷変化レートが一定であると、待機負荷の大きさに応じて、コンバインドサイクルプラントの負荷が目標負荷に到達するまでの所要時間が変化し、その結果、コンバインドサイクルプラントの起動完了時間（ガスタービンの起動時からコンバインドサイクルプラントの負荷が目標負荷に到達するまでに要する時間）が変化してしまう。このように、コンバインドサイクルプラントの運転状態によって起動完了時間が変化すると、常に同じタイムスケジュールで運用したいというユーザの要望に応じることが困難である。
【０００７】
上記特許文献１では、コンバインドサイクルプラントの運転状態に応じて負荷変化レートを可変にしているが、コンバインドサイクルプラントの運転状態に関わらずに、一定のタイムスケジュールで起動制御を完了させるように負荷変化レートを設定することについては開示がない。
【０００８】
本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、コンバインドサイクルプラントの運転状態に関わらず一定のタイムスケジュールで起動制御を完了可能な起動制御装置、起動制御方法、及び、起動制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の少なくとも一実施形態に係る起動制御装置は、上記課題を解決するために、
ガスタービンと、前記ガスタービンの排熱によって生成される蒸気で駆動可能な蒸気タービンとを含むコンバインドサイクルプラントを起動するための起動制御装置であって、
前記蒸気タービンの蒸気供給開始時における前記コンバインドサイクルプラントの待機負荷を取得するための待機負荷取得部と、
前記コンバインドサイクルプラントの起動完了時における前記コンバインドサイクルプラントの目標負荷を取得するための目標負荷取得部と、
予め設定された一定の所要時間で前記コンバインドサイクルプラントの負荷を前記待機負荷から前記目標負荷まで上昇させるための負荷変化レートを、前記待機負荷に基づいて設定するための負荷変化レート設定部と、
前記蒸気供給開始時から前記起動完了時までの前記コンバインドサイクルプラントの前記負荷を前記負荷変化レートに基づいて制御するための負荷制御部と、
を備える。
【００１０】
本開示の少なくとも一実施形態に係る起動制御方法は、上記課題を解決するために、
ガスタービンと、前記ガスタービンの排熱によって生成される蒸気で駆動可能な蒸気タービンとを含むコンバインドサイクルプラントを起動するための起動制御方法であって、
前記蒸気タービンの蒸気供給開始時における前記コンバインドサイクルプラントの待機負荷を取得するステップと、
前記コンバインドサイクルプラントの起動完了時における前記コンバインドサイクルプラントの目標負荷を取得するステップと、
予め設定された一定の所要時間で前記コンバインドサイクルプラントの負荷を前記待機負荷から前記目標負荷まで上昇させるための負荷変化レートを、前記待機負荷に基づいて設定するステップと、
前記蒸気供給開始時から前記起動完了時までの前記コンバインドサイクルプラントの前記負荷を前記負荷変化レートに基づいて制御するステップと、
を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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