特許 5989218 発電プラントにおける空気循環制御装置および空気循環制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5989218

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】発電プラントにおける空気循環制御装置および空気循環制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 11/36 20060101AFI20160825BHJP

【ＦＩ】

   G05B11/36 L

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-225880(P2015-225880)

(22)【出願日】2015年11月18日

【審査請求日】2015年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014568

【氏名又は名称】東芝プラントシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】特許業務法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神田 亮

【審査官】 川東 孝至

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１８３６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−５２５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３２９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２７５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−７２０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７４１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１８７２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３２７０１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １１／３６

Ｆ０２Ｃ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から発電プラントに供給される空気の温度を取得する温度取得手段と、
前記発電プラントの予め定められた機器の運転の状態を表す状態情報を取得する状態情報取得手段と、
前記温度取得手段によって取得された前記空気の温度と、前記状態情報取得手段によって取得された前記状態情報とに基づいて、前記発電プラントに供給される空気の温度が原因で前記発電プラントの運転領域が縮小するか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記発電プラントの運転領域が縮小すると判別された場合に、前記発電プラントに設けられた空気圧縮機によって圧縮された空気を循環させ、当該圧縮された空気を前記発電プラントに供給される空気と混合させる循環制御手段と、を備える、
発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項2】

前記発電プラントは、前記空気圧縮機によって圧縮された空気を循環するための空気循環用弁部材を備え、
前記循環制御手段は、前記判別手段によって前記発電プラントの運転領域が縮小すると判別された場合に、前記空気循環用弁部材を制御することにより、前記空気圧縮機によって圧縮された空気を循環させ、当該圧縮された空気を前記発電プラントに供給される空気と混合させる、
請求項１に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項3】

前記判別手段は、前記温度取得手段によって取得された前記空気の温度が予め定められた温度以下であり、前記状態情報取得手段によって取得された前記状態情報が予め定められた条件を満たす場合に、前記発電プラントの運転領域が縮小するか否かを判別する、
請求項１または２に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項4】

前記状態情報のリストが記憶された状態情報記憶手段をさらに備え、
前記状態情報取得手段は、前記状態情報記憶手段に記憶されたリストを参照し、前記状態情報を取得する、
請求項１から３の何れか１項に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項5】

前記状態情報記憶手段に記憶された前記状態情報のリストには、前記状態情報毎に取得が必要か否かを表す取得要否情報が含まれ、
前記状態情報取得手段は、前記状態情報のリストのうち、前記取得要否情報により取得が必要である状態情報を取得する、
請求項４に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項6】

前記状態情報毎に条件が記憶された条件記憶手段をさらに備え、
前記判別手段は、前記条件記憶手段に記憶された前記条件を参照し、前記状態情報取得手段によって取得された前記状態情報が、当該状態情報に対応する条件を満たすか否かを判別する、
請求項１から５の何れか１項に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項7】

前記条件記憶手段は、前記条件として、前記状態情報としきい値との関係が設定され、
前記判別手段は、前記状態情報取得手段によって取得された前記状態情報が前記しきい値を超えるか否かによって、前記条件を満たすか否かを判別する、
請求項６に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項8】

前記空気圧縮機によって圧縮された空気が前記循環制御手段によって循環されている場合において、前記判別手段は、前記温度取得手段によって取得された前記空気の温度と、前記状態情報取得手段によって取得された前記状態情報とに基づいて、前記発電プラントに供給される空気の温度が原因で前記発電プラントの運転領域が縮小するか否かを判別し、
前記循環制御手段は、前記判別手段によって前記発電プラントの運転領域が縮小しないと判別された場合に前記空気の循環を停止する、
請求項１から７の何れか１項に記載の発電プラントにおける空気循環制御装置。

【請求項9】

外部から発電プラントに供給される空気の温度を取得する温度取得ステップと、
前記発電プラントの予め定められた機器の運転の状態を表す状態情報を取得する状態情報取得ステップと、
前記温度取得ステップで取得された前記空気の温度と、前記状態情報取得ステップで取得された前記状態情報とに基づいて、前記発電プラントに供給される空気の温度が原因で前記発電プラントの運転領域が縮小するか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップで前記発電プラントの運転領域が縮小すると判別された場合に、前記発電プラントに設けられた空気圧縮機によって圧縮された空気を循環させ、当該圧縮された空気を前記発電プラントに供給される空気と混合させる循環制御ステップと、を有する、
空気循環制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電プラントにおける空気循環制御装置および空気循環制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンを備えたコンバインドサイクル発電プラントが知られている。コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンから排出されたガスを排熱回収ボイラに供給し、そのガスの熱によって排熱回収ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンに供給して発電機を駆動するプラントである。

【0003】

コンバインドサイクル発電プラントに供給される空気の温度（外気温）が低下すると、排熱回収ボイラで発生する蒸気の量が減少することによって、発電プラントの運転領域が縮小し得る（運転効率が低下し得る）。特許文献１には、バーナ等の助燃装置を備えた排熱回収ボイラが開示されている。この排熱回収ボイラによれば、蒸気発生量が減少した場合に、助燃装置によって内部のガスの温度を上昇させることによって蒸気発生量を増やすことができ、発電プラントの運転領域（運転効率）を維持または拡大できる。

【0004】

しかし、特許文献１に開示された排熱回収ボイラは、助燃装置の使用によって有害ガスや温室効果ガスが発生するため、公衆衛生や環境の観点で問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２５１６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排熱回収ボイラに助燃装置を設けることなく、発電プラントに供給される空気の温度が原因で発電プラントの運転領域が縮小することを効率的に防止できる、発電プラントにおける空気循環制御装置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】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の発電プラントにおける空気循環制御装置は、
外部から発電プラントに供給される空気の温度を取得する温度取得手段と、
発電プラントの予め定められた機器の運転の状態を表す状態情報を取得する状態情報取得手段と、
温度取得手段によって取得された空気の温度と、状態情報取得手段によって取得された状態情報とに基づいて、発電プラントに供給される空気の温度が原因で発電プラントの運転領域が縮小するか否かを判別する判別手段と、
判別手段によって発電プラントの運転領域が縮小すると判別された場合に、発電プラントに設けられた空気圧縮機によって圧縮された空気を循環させ、当該圧縮された空気を発電プラントに供給される空気と混合させる循環制御手段と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態に係る空気循環制御装置を備えた発電プラントの構成を示した図である。

【図2】図１に示した記憶部に記憶された状態情報リストの構成を示した図である。

【図3】図１に示した記憶部に記憶された条件リストの構成を示した図である。

【図4】空気循環制御装置が行う空気循環制御処理を示したフローチャートである。

【図5】本発明の変形例に係る発電プラントの構成を示した図である。

【図6】外気温とガスタービン稼働率との組み合わせについて、通常運転領域、空気循環領域に区分けしたデータを示した図である。

【図7】外気温とガスタービン稼働率との組み合わせについて、通常運転領域、空気循環領域、運転不可領域に区分けしたデータを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る発電プラントにおける空気循環制御装置を説明する。

【0010】

図１に示すように、発電プラント１は、コンバインドサイクル発電プラントであり、空気循環制御装置１０を備える。空気循環制御装置１０は、発電プラント１に供給される空気の温度（外気温）が原因で発電プラントの運転領域が縮小する（運転効率が低下する）ことを防止するためのものである。

【0011】

空気循環制御装置１０は、温度取得部１１と、状態情報取得部１２と、判別部１３と、循環制御部１４と、記憶部１５とを備える。

【0012】

温度取得部１１、状態情報取得部１２、判別部１３、および、循環制御部１４は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＣＰＵのメインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた制御装置から構成される。

【0013】

温度取得部１１は、外部から発電プラント１に供給される空気の温度（外気温）を取得する。具体的には、温度取得部１１は、吸気ダクト１０１の吸気口付近に設けられた温度センサから温度検出信号を受け取ることによって、吸気ダクト１０１の吸気口に供給される空気の温度を取得する。

【0014】

状態情報取得部１２は、後述の状態情報リスト（図２）を参照し、発電プラント１の予め定められた機器の運転の状態を表す状態情報を取得する。

【0015】

判別部１３は、温度取得部１１によって取得された空気の温度と、状態情報取得部１２によって取得された状態情報とに基づいて、発電プラント１に供給される空気の温度が原因で発電プラント１の運転領域が縮小するか否か（発電プラント１の運転効率が低下するか否か）を判別する。

【0016】

循環制御部１４は、発電プラント１の運転領域が縮小すると判別部１３によって判別された場合に、空気循環用弁部材Ｃｖを制御する。空気循環用弁部材Ｃｖを制御することにより、空気圧縮機１０２によって圧縮された空気は、吸気ダクト１０１に供給され（循環され）、吸気ダクト１０１に供給される外部の空気と混合される。

【0017】

記憶部１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の記憶装置から構成される。記憶部１５は、温度取得部１１、状態情報取得部１２、判別部１３、循環制御部１４が各種処理を行うために使用するプログラムおよびデータを記憶する。記憶部１５は、特徴的には、空気循環制御プログラム、状態情報リスト、条件リストを記憶する。

【0018】

空気循環制御プログラムは、後述の空気循環制御処理（図４）を行うためのプログラムである。空気循環制御プログラムの実行によって、制御装置は、温度取得部１１、状態情報取得部１２、判別部１３、循環制御部１４として機能する。

【0019】

状態情報リストには、図２に示すように、状態情報取得部１２によって取得される状態情報のリストが含まれる。取得対象となる状態情報は、外気温の変化に応じて変化が現れる機器の物理量が設定される。状態情報は、具体的には、ガスタービン１０４の排ガス温度（Ｔｂ）、ガスタービン発電機１０５の発電量（Ｅａ）、蒸気タービン用弁部材１０７の開度（Ｏａ，Ｏｂ）、蒸気タービン発電機１０９の発電量（Ｅｂ）、復水器１１０の水位（Ｗａ）、給水タンク１１１の受水量（Ｗｂ）、給水タンク１１１の送水量（Ｗｃ）がある。

【0020】

また、状態情報リストには、状態情報の取得が必要か否かを表す取得要否情報が含まれる。状態情報取得部１２は、状態情報リストのうち、取得要否情報が「要」とされた状態情報を取得する。なお、取得要否情報は、発電プラント１の管理者等によって設定、変更される。

【0021】

条件リストは、状態情報毎に、条件が設定されている。条件には、状態情報としきい値との関係が設定されている。各しきい値は、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が予め設定された運転領域より縮小する（例えば、運転不可となる）ときの状態情報（物理量）を基準に設定される。
具体的には、以下が条件として設定される。
（１）ガスタービン１０４の排ガス温度（Ｔｂ）がしきい値以下（Ｔｂ≦Ｔｔｈ２）
（２）ガスタービン発電機１０５の発電量（Ｅａ）がしきい値以上（Ｅａ≦Ｅｔｈ１）
（３）蒸気タービン１０８が出力一定で運転している場合において蒸気タービン用弁部材１０７の開度（Ｏａ）がしきい値以上（Ｏｔｈ１≦Ｏａ）
（４）蒸気タービン１０８が入口蒸気圧力一定で運転している場合において蒸気タービン用弁部材１０７の開度（Ｏｂ）がしきい値以下（Ｏｂ≦Ｏｔｈ２）
（５）蒸気タービン発電機１０９の発電量（Ｅｂ）がしきい値以下（Ｅｂ≦Ｅｔｈ２）
（６）復水器１１０の復水量（Ｗａ）がしきい値以下（Ｗａ≦Ｗｔｈ１）
（７）給水タンク１１１の受水量（Ｗｂ）がしきい値以下（Ｗｂ≦Ｗｔｈ２）
（８）給水タンク１１１の送水量（Ｗｃ）がしきい値以下（Ｗｃ≦Ｗｔｈ３）

【0022】

次に、図１に示した発電プラント１の各種機器１０１〜１１１の構成について説明する。

【0023】

吸気ダクト１０１は、外部の空気を吸入し、吸入した空気を空気圧縮機１０２に供給する。また、吸気ダクト１０１は、空気圧縮機１０２から循環部Ｃを介して供給される高温高圧に圧縮された空気（圧縮空気）を吸入する。吸気ダクト１０１は、吸入した外部の空気を圧縮空気と混合し、圧縮空気によって温度上昇された空気を空気圧縮機１０２に供給する。また、吸気ダクト１０１は、エアフィルタを備え、吸入された空気に含まれる粉塵や水分をエアフィルタによって除去する。また、吸気ダクト１０１の吸気口付近には温度センサが配置されている。吸気ダクト１０１は、温度取得部１１からの要求に応じて、温度センサによって検出された温度検出信号を温度取得部１１に供給する。

【0024】

空気圧縮機１０２は、吸気ダクト１０１から供給される空気を吸入し、吸入した空気を高温高圧に圧縮する。空気圧縮機１０２は、圧縮した空気を循環部Ｃおよび燃焼器１０３に供給する。

【0025】

循環部Ｃは、空気圧縮機１０２によって圧縮された空気を循環するための配管である。循環部Ｃは、空気圧縮機１０２から受け取った圧縮空気を吸気ダクト１０１に供給する。循環部Ｃは、空気圧縮機１０２の吐出口とは別に設けられた抽気口と接続され、抽気口から圧縮空気を受け取る。また、循環部Ｃは、吸気ダクト１０１の吸気口とは別に設けられた循環用吸気口と接続され、抽気口から受け取った圧縮空気を循環用吸気口に供給する。

【0026】

また、循環部Ｃは、空気循環用弁部材Ｃｖを備える。空気循環用弁部材Ｃｖは、空気圧縮機１０２の抽気口と吸気ダクト１０１の循環用吸気口との間の送気路に設けられる。空気循環用弁部材Ｃｖは、循環制御部１４から受け取る制御信号によって開閉され、これにより、圧縮空気の供給（循環）と停止が切り替えられる。

【0027】

燃焼器１０３は、空気圧縮機１０２から受け取った空気を、燃料系統から供給される燃料によって燃焼する。燃焼器１０３は、高温高圧の燃焼ガスをガスタービン１０４に供給する。

【0028】

ガスタービン１０４は、流体を整流する静翼と、流体のエネルギーを回転運動に変換する動翼とを備えたタービンである。ガスタービン１０４は、燃焼器１０３から受け取る燃焼ガスによって回転し、ガスタービン発電機１０５を駆動する。ガスタービン１０４の排ガス温度（Ｔｂ）は、外気温の低下に応じて低下する。ガスタービン１０４の吐出口付近には温度センサが配置されている。ガスタービン１０４は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、温度センサによって検出された排ガス温度（Ｔｂ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0029】

ガスタービン発電機１０５は、回転子と、固定子コイルと、固定子鉄心とを備えた発電機である。ガスタービン発電機１０５は、ガスタービン１０４から得られる回転エネルギーによって発電する。ガスタービン発電機１０５の発電量（Ｅａ）は、外気温の低下に応じて増加する。ガスタービン発電機１０５は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、発電量（Ｅａ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0030】

排熱回収ボイラ１０６は、ガスタービン１０４から排出された排ガスを受け取る。排熱回収ボイラ１０６は、過熱器、蒸発器、節炭器等の各種熱交換器を備え、各種熱交換器を介して排ガスを蒸気に変換する。排熱回収ボイラ１０６の蒸気発生量は、外気温の低下に応じて減少する。排熱回収ボイラ１０６は、蒸気タービン用弁部材１０７を介して、蒸気を蒸気タービン１０８に供給する。

【0031】

蒸気タービン用弁部材１０７は、蒸気タービン１０８に供給される蒸気の量を調整するものであり、排熱回収ボイラ１０６と蒸気タービン１０８との間に設けられる。蒸気タービン用弁部材１０７は、蒸気タービン１０８を制御する装置（図示しない）によって、その開度が制御される。

【0032】

例えば、蒸気タービン１０８を出力一定で運転させる場合、排熱回収ボイラ１０６の蒸気発生量が減少したときは、蒸気タービン１０８に供給する蒸気の量を維持するために蒸気タービン用弁部材１０７の開度（Ｏａ）は大きくなる。一方、蒸気タービン１０８を入口蒸気圧力一定で運転させる場合に排熱回収ボイラ１０６の蒸気発生量が減少したときは、蒸気タービン１０８の入口圧力を維持するために蒸気タービン用弁部材１０７の開度（Ｏｂ）は小さくなる。蒸気タービン用弁部材１０７は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、開度（ＯａまたはＯｂ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0033】

蒸気タービン１０８は、流体を整流する静翼と、流体のエネルギーを回転運動に変換する動翼とを備えたタービンである。蒸気タービン１０８は、排熱回収ボイラ１０６から蒸気タービン用弁部材１０７を介して供給された蒸気によって回転し、蒸気タービン発電機１０９を駆動する。

【0034】

蒸気タービン発電機１０９は、回転子と、固定子コイルと、固定子鉄心とを備えた発電機である。蒸気タービン発電機１０９は、蒸気タービン１０８から得られる回転エネルギーによって発電する。蒸気タービン発電機１０９の発電量（Ｅｂ）は、外気温の低下に応じて減少する。蒸気タービン発電機１０９は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、発電量（Ｅｂ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0035】

復水器１１０は、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却凝縮し、復水する。復水器１１０で復水される復水量（Ｗａ）は、外気温の低下に応じて減少する。復水器１１０は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、復水量（Ｗａ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0036】

給水タンク１１１は、復水器１１０によって復水された水を受け取る。給水タンク１１１が受け取る受水量（Ｗｂ）は、外気温の低下に応じて減少する。給水タンク１１１は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、受水量（Ｗｂ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0037】

また、給水タンク１１１は、貯水した水を排熱回収ボイラ１０６に供給する。排熱回収ボイラ１０６に供給する送水量（Ｗｃ）は、外気温の低下に応じて減少する。給水タンク１１１は、状態情報取得部１２からの要求に応じて、送水量（Ｗｃ）を表す状態情報を状態情報取得部１２に供給する。

【0038】

以上のように構成された発電プラント１について、以下、図４を参照して、空気循環制御装置１０が実行する空気循環制御処理を説明する。

【0039】

空気循環制御装置１０は、電源が投入されると、記憶部１５に記憶された空気循環制御プログラムを実行する。これにより、温度取得部１１、状態情報取得部１２、判別部１３、循環制御部１４は機能し、これらによって、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７から構成される空気循環制御処理が行われる。

【0040】

循環制御部１４は、予め設定された時間毎に、圧縮空気が循環されているか否かについて空気循環用弁部材Ｃｖの状態を基に判別する（ステップＳ１０１）。

【0041】

圧縮空気が循環されていないと循環制御部１４によって判別された場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、温度取得部１１は、吸気ダクト１０１に温度検出を要求する。温度取得部１１は、吸気ダクト１０１から受け取った温度検出信号を基に、発電プラント１に外部から供給される空気の温度（Ｔａ）を取得する。

【0042】

また、この場合、状態情報取得部１２は、記憶部１５に記憶された状態情報リストを参照し、取得要否情報が「要」に設定された状態情報を取得する（ステップＳ１０２）。図２に示した状態情報リストの場合、状態情報取得部１２は、ガスタービン発電機１０５の発電量（Ｅａ）、蒸気タービン用弁部材１０７の開度（Ｏａ）、蒸気タービン発電機１０９の発電量（Ｅｂ）、給水タンク１１１の受水量（Ｗｂ）を表す各状態情報を取得する。

【0043】

判別部１３は、温度取得部１１によって取得された外気温（Ｔａ）と、状態情報取得部１２によって取得された状態情報（ここでは、Ｅａ，Ｏａ，Ｅｂ，Ｗｂ）とに基づいて、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小するか否かを判別する（ステップＳ１０３）。具体的には、判別部１３は、外気温（Ｔａ）が予め設定されたしきい値（Ｔｔｈ１）以下で（Ｔａ≦Ｔｔｈ１）、取得した状態情報の何れかが図３に示した条件リストにより表される条件を満たす場合に、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小すると判別する。一方、それ以外の場合は、外気温が原因で発電プラント１の運転領域は縮小しないと判別する。

【0044】

外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小すると判別部１３によって判別された場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、循環制御部１４は、空気循環用弁部材Ｃｖを開いた状態にするための制御信号を空気循環用弁部材Ｃｖに供給し、空気圧縮機１０２によって高温高圧に圧縮された空気を循環させる（ステップＳ１０４）。つまり、この場合、空気循環用弁部材Ｃｖは、循環制御部１４からの制御信号によって開いた状態となり、吸気ダクト１０１に吸入された空気の温度を、空気圧縮機１０２によって圧縮された空気によって上昇させることができる。その結果、発電プラント１の運転領域（運転効率）が縮小することを防止できる。その後、循環制御部１４は、ステップＳ１０１に戻る。

【0045】

一方、ステップＳ１０３において、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小しないと判別部１３によって判別された場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、循環制御部１４は、制御信号を空気循環用弁部材Ｃｖに供給せずに、ステップＳ１０１に戻る。つまり、この場合、空気循環用弁部材Ｃｖは、閉じた状態を維持し、圧縮空気は循環されない。

【0046】

ステップＳ１０１において、圧縮空気が循環されていると循環制御部１４によって判別された場合も（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、温度取得部１１は、ステップＳ１０２と同様、吸気ダクト１０１に温度検出を要求する。温度取得部１１は、吸気ダクト１０１から受け取った温度検出信号を基に、発電プラント１に外部から供給される空気の温度（Ｔａ）を取得する。

【0047】

また、この場合、状態情報取得部１２は、記憶部１５に記憶された状態情報リストを参照し、ステップＳ１０２と同様、取得要否情報が「要」に設定された状態情報を取得する（ステップＳ１０５）。

【0048】

判別部１３は、温度取得部１１によって取得された外気温（Ｔａ）と、状態情報取得部１２によって取得された状態情報（ここでは、Ｅａ，Ｏａ，Ｅｂ，Ｗｂ）とに基づいて、ステップＳ１０３と同様、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小するか否かを判別する（ステップＳ１０６）。

【0049】

外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小しないと判別部１３によって判別された場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、循環制御部１４は、空気循環用弁部材Ｃｖを閉じた状態にするための制御信号を空気循環用弁部材Ｃｖに供給し、圧縮空気の循環を停止させる（ステップＳ１０７）。つまり、この場合、空気循環用弁部材Ｃｖは、循環制御部１４からの制御信号によって閉じた状態となり、空気圧縮機１０２によって圧縮された空気は吸気ダクト１０１に供給されなくなる。その後、循環制御部１４は、ステップＳ１０１に戻る。

【0050】

一方、ステップＳ１０６において、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小すると判別部１３によって判別された場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、循環制御部１４は、制御信号を空気循環用弁部材Ｃｖに供給せずに、ステップＳ１０１に戻る。つまり、この場合、空気循環用弁部材Ｃｖは、開いた状態を維持し、圧縮空気の循環を継続する。

【0051】

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０７から構成される空気循環制御処理は、空気循環制御プログラムの実行が停止されるまで繰り返し行われる。

【0052】

以上説明したように、本実施の形態にかかる空気循環制御装置１０は、外部から発電プラント１の吸気ダクト１０１に供給される空気の温度と、発電プラント１の予め定められた機器の運転の状態を表す状態情報とを取得し、取得した空気の温度と状態情報とに基づいて、発電プラント１に供給される空気の温度が原因で発電プラント１の運転領域が縮小するか否かを判別する。また、空気循環制御装置１０は、発電プラント１の運転領域が縮小すると判別した場合に、発電プラント１に設けられた空気圧縮機１０２によって圧縮された空気を循環させ、吸気ダクト１０１に供給される空気の温度を当該圧縮された空気によって上昇させる。これにより、空気圧縮機１０２には温度上昇後の空気が供給されるので、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小することを効率的に防止できる。また、空気循環制御装置１０は、バーナ等の助燃装置を設けていないため、有害ガスや温室効果ガスも発生しないため、公衆衛生や環境の観点からも好ましい。

【0053】

なお、圧縮空気が循環されていない場合において、外気温（Ｔａ）がしきい値（Ｔｔｈ）以下でないのに状態情報の何れかが条件を満たした場合には、例えば、故障や破損等、外気温以外の原因で発電プラント１の運転領域が縮小するおそれがある。そこで、この場合には、循環制御部１４は、発電プラント１の管理者等にエラーを通知してもよい。具体的には、外気温（Ｔａ）がしきい値（Ｔｔｈ）以下でないのに、蒸気タービン発電機１０９の発電量（Ｅｂ）を表す状態情報が条件を満たした場合には、循環制御部１４は、当該状態情報の供給元である蒸気タービン発電機１０９またはその周辺に異常が発生した旨を通知する。

【0054】

また、上記実施の形態で説明した発電プラント１は一例として挙げたものであり、空気循環制御装置１０は、その他の発電プラントに備えられてもよい。また、状態情報取得部１２によって取得される状態情報も、図２に示した状態情報リストに含まれる状態情報に限定されない。また、図３に示した条件リストに示した条件（状態情報としきい値との関係）も適宜に設定できる。

【0055】

例えば、図５に示すように、発電プラント１’は、図１に示した発電プラントの構成に、駆動タービン用弁部材１１２、燃料圧縮機駆動タービン１１３および燃料圧縮機１１４を追加してもよい。発電プラント１’は、副生ガス等の低カロリー燃料を圧縮し、都市ガス等の高カロリー燃料と混合燃焼する。燃料圧縮機駆動タービン１１３は、排熱回収ボイラ１０６から供給される蒸気によって駆動するため、図１に示した発電プラント１よりも運転領域が狭い。また、排熱回収ボイラ１０６から燃料圧縮機駆動タービン１１３に供給される蒸気は、排熱回収ボイラ１０６から蒸気タービン１０８に供給される蒸気よりも、その供給優先度が高い。

【0056】

このように構成された発電プラント１’に空気循環制御装置１０を備えた場合、空気循環制御装置１０の記憶部１５に記憶される状態情報リストには、蒸気タービン用弁部材１０７の開度と、駆動タービン用弁部材１１２の開度とが含まれる。また、記憶部１５に記憶される条件リストには、蒸気タービン用弁部材１０７の開度のしきい値、駆動タービン用弁部材１１２の開度のしきい値が設定される。各しきい値は、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が予め設定された運転領域より縮小する（例えば、運転不可となる）ときの状態情報（物理量）を基準に設定される。なお、この場合においても、空気循環制御装置１０は、上記実施の形態と同様の処理を行い、発電プラント１’の運転領域が縮小すると判別した場合には、空気圧縮機１０２によって圧縮された空気を循環させることにより、発電プラント１’の運転領域の縮小を防止する。

【0057】

また、記憶部１５は、図６に示すように、外気温とガスタービン１０４の稼働率（状態情報）との組み合わせについて、圧縮空気の循環を行わない領域（通常運転領域）と圧縮空気の循環が必要な領域（空気循環領域）とに区分けしたデータを記憶してもよい。この場合、空気循環制御装置１０の判別部１３は、記憶部１５に記憶された当該データを参照し、温度取得部１１によって取得された外気温と、状態情報取得部１２によって取得されたガスタービン１０４の稼働率との組み合わせが、通常運転領域、空気循環領域の何れに属するかを判別する。外気温とガスタービン１０４の稼働率との組み合わせが空気循環領域に属する場合、判別部１３は、外気温が原因で発電プラント１の運転領域が縮小すると判別する。一方、外気温とガスタービン１０４の稼働率との組み合わせが通常運転領域に属する場合、判別部１３は、外気温が原因で発電プラント１の運転領域は縮小しないと判別する。

【0058】

また、記憶部１５は、図７に示すように、外気温とガスタービン１０４の稼働率（状態情報）との組み合わせについて、圧縮空気の循環を行わない領域（通常運転領域）、圧縮空気の循環が必要な領域（空気循環領域）以外に、発電プラントの運転ができない領域（運転不可領域）を含むデータを記憶してもよい。温度取得部１１によって取得された外気温と、状態情報取得部１２によって取得されたガスタービン１０４の稼働率との組み合わせが、運転不可領域に属する場合、空気循環制御装置１０の判別部１３は、発電プラント１が運転不可となったと判別し、この場合、循環制御部１４は、発電プラント１の管理者等にエラーを通知してもよい。

【0059】

また、上記実施の形態では、外気温のしきい値を固定的なものとしたが、外気温のしきい値は状態情報に応じて変化させてもよい。例えば、状態情報であるガスタービン１０４の稼働率が高くなるにつれて、外気温（Ｔａ）のしきい値が低くなるように設定してもよい。この場合、空気循環制御装置１０の判別部１３は、状態情報取得部１２によって取得されたガスタービン１０４の稼働率に対応する外気温（Ｔａ）のしきい値を取得する。外気温のしきい値が状態情報に応じて変化するように設定された場合、外気温に変化がなくても、状態情報取得部１２によって取得された状態情報によって、判別部１３による判別結果（圧縮空気の循環の要否）が分かれることがある。

【0060】

また、これとは逆に、状態情報のしきい値は外気温に応じて変化させてもよい。この場合、空気循環制御装置１０の判別部１３は、温度取得部１１によって取得された外気温に対応する状態情報のしきい値を取得する。状態情報のしきい値が外気温に応じて変化するように設定された場合、状態情報に変化がなくても、温度取得部１１によって取得された外気温によって、判別部１３による判別結果（圧縮空気の循環の要否）が分かれることがある。

【0061】

以上、いくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0062】

１，１’：発電プラント
１０：空気循環制御装置
１１：温度取得部
１２：状態情報取得部
１３：判別部
１４：循環制御部
１５：記憶部
１０１：吸気ダクト
１０２：空気圧縮機
１０３：燃焼器
１０４：ガスタービン
１０５：ガスタービン発電機
１０６：排熱回収ボイラ
１０７：蒸気タービン用弁部材
１０８：蒸気タービン
１０９：蒸気タービン発電機
１１０：復水器
１１１：給水タンク
１１２：駆動タービン用弁部材
１１３：燃料圧縮機駆動タービン
１１４：燃料圧縮機
Ｃ：循環部
Ｃｖ：空気循環用弁部材

【要約】

【課題】排熱回収ボイラに助燃装置を設けることなく、発電プラントに供給される空気の温度が原因で発電プラントの運転領域が縮小することを効率的に防止する。
【解決手段】空気循環制御装置１０は、外部から発電プラント１に供給される空気の温度を取得する温度取得部１１、発電プラント１の予め定められた機器の運転の状態を表す状態情報を取得する状態情報取得部１２、温度取得部１１によって取得された空気の温度と、状態情報取得部１２によって取得された状態情報とに基づいて、発電プラント１に供給される空気の温度が原因で発電プラント１の運転領域が縮小するか否かを判別する判別部１３、判別部１３によって発電プラント１の運転領域が縮小すると判別された場合に、空気圧縮機１０２によって圧縮された空気を循環させ、当該圧縮された空気を発電プラント１に供給される空気と混合させる循環制御部１４を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】