JP2000039105A - ボイラの制御方法 - Google Patents

ボイラの制御方法

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JP2000039105A
JP2000039105A JP10205217A JP20521798A JP2000039105A JP 2000039105 A JP2000039105 A JP 2000039105A JP 10205217 A JP10205217 A JP 10205217A JP 20521798 A JP20521798 A JP 20521798A JP 2000039105 A JP2000039105 A JP 2000039105A
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JP
Japan
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furnace
gas
boiler
outlet gas
gas temperature
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JP10205217A
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Kazuto Sakai
和人 酒井
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 火炉出口ガス温度に応じて再循環ガス量を直
接変化させて、火炉の熱吸収量を一定の変動幅に抑えて
火炉出口ガス温度の変動を抑制し、安定したボイラ熱吸
収特性が得られ、良好な蒸気温度制御特性が得られるボ
イラの制御方法を提供する。 【解決手段】 燃焼特性や伝熱面汚れ特性の異なる複数
の燃料を使用し、該燃料を燃焼させる火炉1と、火炉1
へのガス再循環設備と、前記ガス再循環設備以外の再熱
蒸気温度制御手段とを備えたボイラ20において、火炉
出口ガス温度を実測するか、あるいはボイラ運転データ
より火炉出口ガス温度を逆算評価する火炉出口ガス温度
検出手段(11,12,13,15,16)を有し、火
炉出口ガス温度検出手段(11,12,13,15,1
6)による火炉出口ガス温度データに応じて再循環ガス
量を直接変化させて火炉熱吸収量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はボイラの制御方法に
係り、特に、火炉の熱吸収量を一定に保つのに好適なボ
イラの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のボイラでは、火炉へのガス再循環
設備による再循環ガス量を調整することは、NOx制
御、あるいは再熱器の再熱蒸気温度(RST)制御のた
めに使用されていた。また、最近の石炭焚ボイラのよう
にガス再循環設備とパラレルガスダンパの2つの制御手
段を有している場合には、火炉内の燃焼状態や伝熱面汚
れの変化に応じてガス再循環設備の再循環ガス量を変化
させ、再熱蒸気温度(RST)制御は主としてパラレル
ガスダンパでボイラ内の燃焼ガスの流量を調節して行っ
た例はあるが、この場合も使用する燃料(石炭)に応じ
て運転員がガス再循環設備の再循環ガス量の設定変更を
行っているのみで、直接火炉出口ガス温度(FEGT)
に基づいて制御しているわけではない。また、火炉に設
置されているウォールブロワにより火炉の熱吸収量をあ
る程度調整することは可能であるが、ウォールブロワは
基本的にオン・オフ制御で運用するので、オン・オフと
の間での火炉の熱吸収量の変化が大きいものであった。
すなわち、従来のボイラの制御方法では間接的に火炉出
口ガス温度(FEGT)を制御しているに過ぎないた
め、火炉の熱吸収量を一定に抑えるという意味では不十
分であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は火炉の
熱吸収量を一定に制御するという点について配慮がされ
ておらず、次のような問題があった。 (1)燃焼特性や火炉内の伝熱面汚れ特性の大きく異な
る燃料を使用した場合に火炉の熱吸収量の変動が大きく
なり、火炉出口ガス温度(FEGT)が大きく変化する
ため、過熱器・再熱器の熱吸収量が変化し易い。このた
め、これを調節するのに過熱器内の減温器からのスプレ
量(注水量)やパラレルガスダンパの変動幅が大きくな
り、負荷変化時を含めた再熱蒸気温度(RST)制御が
困難となる。 (2)ガス再循環設備の再循環ガス量の設定を運転員の
判断で変更するため、火炉の熱吸収量を一定に保つ精度
が良くなかった。また、2つの燃料の混焼を行う場合は
対応が困難である。
【0004】本発明の課題は、火炉出口ガス温度に応じ
て再循環ガス量を直接変化させて、火炉の熱吸収量を一
定の変動幅に抑えて火炉出口ガス温度の変動を抑制し、
安定したボイラ熱吸収特性が得られ、良好な蒸気温度制
御特性が得られるボイラの制御方法を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題は、燃焼特性や
伝熱面汚れ特性の異なる複数の燃料を使用して、該燃料
を燃焼させる火炉と、前記火炉へのガス再循環設備と、
前記ガス再循環設備以外の再熱蒸気温度制御手段とを備
えたボイラにおいて、火炉出口ガス温度を実測するか、
あるいはボイラ運転データより火炉出口ガス温度を逆算
評価する火炉出口ガス温度検出手段を有し、火炉出口ガ
ス温度検出手段による火炉出口ガス温度データに応じて
再循環ガス量を直接変化させて火炉熱吸収量を制御する
手段により解決される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は本発明の一実施の形態を示す説明
図、図2は本発明の一実施の形態による再循環ガス比率
−ボイラ負荷特性を示す説明図、図3は本発明の一実施
の形態による火炉出口ガス温度−ボイラ負荷特性を示す
説明図である。
【0007】図1において、1は火炉、2は吊下げ過熱
器、3は吊下げ再熱器、4は横置き再熱器、5は横置き
一次過熱器、6は節炭器、7はパラレルガスダンパ、8
はダンパ制御装置、9はガス再循環ファン、10はファ
ン入口ダンパ、11,12,13は火炉出口ガス温度
計、14は再熱蒸気温度計、15は節炭器出口ガス温度
計、16は演算器、17はダンパ制御装置、18はアフ
ターエアポート、19はバーナ、20はボイラ、21は
ガス再循環煙道である。
【0008】ボイラ20の火炉1はその壁面の上下方向
に垂直またはスパイラル状に間隔を開けて多数の水管
(パイプ)が配設されており、また、前記水管は平鋼か
らなるフラットフィンとの間で溶接され水冷壁を構成し
ている。また、火炉1の壁面下部には燃料を燃焼させる
複数のバーナ19が配設されている。そして、火炉1を
出た燃焼ガスは吊下げ過熱器2,2、吊下げ再熱器3に
て熱交換後、横置き再熱器4、あるいは横置き一次過熱
器5を通過して節炭器6,6を経てボイラ20より排出
される。吊下げ過熱器2からの連絡管は主蒸気管を介し
て図示しない高圧タービンに接続され、そして、高圧タ
ービンを駆動した高圧蒸気は横置き再熱器4,吊下げ再
熱器3等で再熱されて吊下げ再熱器3からの連絡管及び
再熱蒸気管(パイプ)22から図示しない中低圧タービ
ンに送られている。再熱蒸気管22には再熱蒸気温度計
14が設けられ、再熱蒸気温度計14によって再熱蒸気
管22内の再熱蒸気温度(RST)が測定され、この再
熱蒸気温度(RST)はパラレルガスダンパ7の開閉に
よって燃焼ガスの流速を変化させることにより一定とな
るよう制御される。ガス再循環設備である、ボイラ出口
22と火炉1を結ぶガス再循環煙道21が配設され、ガ
ス再循環煙道21にガス再循環ファン9及び入口ダンパ
10が設置されており、ガス再循環ファン9により送風
される再循環ガスの流量は入口ダンパ10により調整さ
れる。この入口ダンパ10はダンパ制御装置17によっ
て制御されている。すなわち、再熱蒸気温度計14によ
る再熱蒸気温度(RST)のデータは入口ダンパ10の
ダンパ制御装置17へも送られ、ガス再循環によっても
再熱蒸気温度(RST)を制御可能なシステム構成とな
っており、また、負荷変化時等にはパラレルガスダンパ
7による温度制御を補完することができる。
【0009】火炉1の出口には火炉出口ガス温度計1
1,12,13がそれぞれ設置されている。火炉出口ガ
ス温度計11は火炉1の出口の入口部である吊下げ過熱
器2のガス流れ方向上流側に配設され、火炉出口ガス温
度計12は2つの吊下げ過熱器2,2の間に配設され、
火炉出口ガス温度計13は吊下げ過熱器2と吊下げ再熱
器3と間に配設されている。火炉1の出口ガス温度は火
炉出口ガス温度計11の設置箇所が一番高く1200〜
1300°Cになるので、火炉出口ガス温度計11,1
2,13としては、例えば温度によって音の伝わる速さ
が異なることを利用して温度を計測する音響式温度計を
使用しているが、あるいは光の伝わる速さから温度を計
測する方式の温度計でもよい。
【0010】また、燃料の種類(燃焼特性が異なる)あ
るいは火炉1内の伝熱面の汚れ状態により、火炉1の熱
吸収特性が異なるので、火炉出口ガス温度(FEGT)
は大きく変化する。火炉出口の入口部分に設置した火炉
出口ガス温度計11により火炉出口ガス温度(FEG
T)を測定し、その温度の変動に応じて図2に示すよう
に再循環ガス量(再循環ガス比率)を変化させれば、火
炉出口ガス温度(FEGT)の変動幅を抑制することが
でき、安定したボイラ熱吸収特性が得られるので、蒸気
温度制御性が改善される。具体的には、再循環ガス量を
多くする(再循環ガス比率を高くする)と火炉1内の燃
焼温度は低くなりまた燃焼ガスの流速も速くなるので、
輻射で熱吸収される火炉1の熱吸収量が減少し火炉出口
ガス温度(FEGT)も低くなり、一方、吊下げ過熱器
2,吊下げ再熱器3は対流により熱交換されるので、燃
焼ガスの流速が速くなると吊下げ過熱器2,吊下げ再熱
器3等の熱吸収量は大きくなる。この状態ではNOxの
発生も抑えられる。逆に、再循環ガス量を少なくする
(再循環ガス比率を低くする)と火炉1内の燃焼温度は
高くなりまた燃焼ガスの流速も遅くなるので、輻射で熱
吸収される火炉1の熱吸収量が増加し火炉出口ガス温度
(FEGT)も高くなり、一方、吊下げ過熱器2,吊下
げ再熱器3は対流により熱交換されるので、燃焼ガスの
流速が遅くなると吊下げ過熱器2,吊下げ再熱器3等の
熱吸収量は小さくなる。
【0011】したがって、火炉出口ガス温度計11(1
2,13)で火炉出口ガス温度を計測し、この火炉出口
ガス温度データをダンパ制御装置17へ入力し、ダンパ
制御装置17は火炉出口ガス温度データに基づき上述し
たように入口ダンパ10を駆動してガス再循環ファン9
により送風される再循環ガスの流量を制御する。再循環
ガスの流量は図2に示したような、ボイラ負荷率に対応
した調整代の中で再循環ガス比率となるように制御され
る。
【0012】ここで、図2について説明すると、図2は
縦軸が再循環ガス比率(%)、横軸がボイラ負荷率
(%)で、ボイラ負荷率(%)における再循環ガス比率
の上限と下限を示す各線の間が再循環ガス比率の調整代
を示し、上限の線が火炉熱吸収量大の場合で下限の線は
火炉熱吸収量小の場合である。つまり、火炉熱吸収量大
のときは再循環ガス比率を上限の方に変更し、火炉熱吸
収量小のときは再循環ガス比率を下限の方にさせる。ま
た、再循環ガスを火炉1に入れるとNOxの発生量を減
少させることができるが、図2の一点鎖線で示す再循環
ガス比率、この場合、NOx対策のために30%以上の
再循環ガス比率とする必要があることを意味している。
したがって、再循環ガス比率の調整代は30%以上にあ
り、火炉出口ガス温度データが高い場合(火炉熱吸収量
大の場合)は再循環ガス比率を高くさせるように入口ダ
ンパ10を駆動してガス再循環ファン9により送風され
る再循環ガスの流量を増大させ、一方、火炉出口ガス温
度データが低い場合(火炉熱吸収量小の場合)は再循環
ガス比率を低下させるように入口ダンパ10を駆動して
ガス再循環ファン9により送風される再循環ガスの流量
を減少させる。
【0013】また、熱吸収特性が異なる2つの燃料を混
焼する場合でも、混焼比率に煩わされることなく、図2
に示したような、ボイラ負荷率に対応した調整代の中で
再循環ガス比率を調整するように再循環ガスの流量を制
御して、火炉出口ガス温度(FEGT)の変動幅を抑
え、安定したボイラ特性を得ることができる。
【0014】このように再循環ガスをNOx対策として
も使用する場合には、図2に示すように必要量(図2の
場合30%)を確保した上で再循環ガス量の調整範囲
(調整代)を決定すればよい。
【0015】また火炉1の出口には本実施の形態では過
熱器2,2が配置されているが、火炉出口ガス温度計は
図1の符号11,12,13のどこか1か所以上に設け
てあれば本発明の目的は達成できる。また、火炉出口ガ
ス温度(FEGT)は前述したような音響式ガス温度計
を活用すればボイラの全負荷帯において連続測定可能で
ある。
【0016】なお、火炉出口ガス温度計11,12,1
3を設置しない場合には、節炭器出口ガス温度計15を
データを基に、吊下げ過熱器2,横置き一次過熱器5、
吊下げ再熱器3,横置き再熱器4、節炭器6の各熱吸収
量及び燃焼ガス量より、演算器16にて火炉出口ガス温
度(FEGT)を逆算評価して求め、この逆算評価した
火炉出口ガス温度(FEGT)に応じて前述したように
再循環ガス量を変化させて火炉出口ガス温度(FEG
T)の調整を行い、前述したように安定したボイラ熱吸
収特性が得られるので、蒸気温度制御性が改善される。
【0017】このような前記実施の形態にあっては、燃
焼特性や伝熱面汚れ特性の異なる複数の燃料を使用し
て、該燃料を燃焼させる火炉1と、火炉1へ燃焼ガスを
再循環させるガス再循環設備と、ガス再循環設備以外の
再熱蒸気温度制御手段とを備えたボイラ20において、
火炉出口ガス温度を実測するか、あるいはボイラ運転デ
ータより火炉出口ガス温度を逆算評価する火炉出口ガス
温度検出手段(11,12,13,15,16)を有
し、火炉出口ガス温度検出手段(11,12,13,1
5,16)による火炉出口ガス温度データに応じて再循
環ガス量を直接変化させて火炉熱吸収量を制御するた
め、ガス再循環させることは火炉1内の熱負荷・ガス温
度を低下させ、火炉1の熱吸収量を抑制する効果がある
が、火炉1の熱吸収量が多い燃料の場合には再循環ガス
量を増加させて熱吸収量を抑制し、逆に熱吸収量が少な
い場合には再循環ガス量を減少させて熱吸収量を抑制し
なければ、火炉1の熱吸収量の変動は抑制されて、火炉
出口ガス温度(FEGT)が大きく変化することはなく
なるので、安定したボイラ熱吸収特性が得られて蒸気温
度制御性が改善される。さらに異なる燃料の混焼の場合
にはその混焼比率によって燃焼特性が変動し火炉1の熱
吸収量が変化するが、火炉出口ガス温度(FEGT)に
応じて再循環ガス量を変化させることにより、安定した
ボイラ特性を得ることができる。例えば、石炭焚の多炭
種制御、つまり、低燃料化炭と高燃料化炭の発熱量の特
性差を自動的に修正して、安定したボイラ熱吸収特性が
得られ、良好な蒸気温度制御特性が得られる。また、異
なる燃料種として高硫黄バナジウム含有エマルジョン燃
料と重油を使用した場合にも熱吸収特性差の抑制及び混
焼に対応して自動的に修正し、安定したボイラ熱吸収特
性が得られ、良好な蒸気温度制御特性が得られる。
【0018】また、本実施の形態にあっては、火炉出口
ガス温度(FEGT)の変動に応じて図2に示すように
再循環ガス量を調整代の範囲で調整して火炉熱吸収量を
安定させるようにしているので、火炉出口ガス温度の変
化幅を図3のグラフに示すように大幅に圧縮でき、安定
したボイラ熱吸収特性が得られ、良好な蒸気温度制御特
性が得られるという効果がある。なお、この図3では、
縦軸が火炉出口ガス温度(℃)、横軸がボイラ負荷率
(%)で、火炉熱吸収量大の場合と火炉熱吸収量小の場
合における本発明による変動幅(A)と従来の変動幅
(B)を示してある。この図3によれば、本発明の場
合、火炉出口ガス温度の変化幅(A)を従来の変動幅
(B)に比して大幅に圧縮できることが分かる。つま
り、本発明は、安定したボイラ熱吸収特性が得られ、良
好な蒸気温度制御特性が得られる。
【0019】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、火炉出口
ガス温度(FEGT)の変化幅を大幅に圧縮できるの
で、安定したボイラ熱吸収特性が得られ、良好な蒸気温
度制御特性が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態による再循環ガス比率−
ボイラ負荷特性を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施の形態による火炉出口ガス温度
−ボイラ負荷特性を示す説明図である。
【符号の説明】
1 火炉 2 吊下げ過熱器 3 吊下げ再熱器 4 横置き再熱器 5 横置き一次過熱器 6 節炭器 7 パラレルガスダンパ 8 ダンパ制御装置 9 ガス循環ファン 10 ファン入口ダンパ 11,12,13 火炉出口ガス温度計 14 再熱蒸気温度計 15 節炭器出口ガス温度計 16 演算器 17 ダンパ制御装置 19 バーナ 20 ボイラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼特性や伝熱面汚れ特性の異なる複数
    の燃料を使用して、該燃料を燃焼させる火炉と、前記火
    炉へ燃焼ガスを再循環させるガス再循環設備と、前記ガ
    ス再循環設備以外の再熱蒸気温度制御手段とを備えたボ
    イラにおいて、 火炉出口ガス温度を実測するか、あるいはボイラ運転デ
    ータより火炉出口ガス温度を逆算評価する火炉出口ガス
    温度検出手段を有し、 火炉出口ガス温度検出手段による火炉出口ガス温度デー
    タに応じて再循環ガス量を直接変化させて火炉熱吸収量
    を制御することを特徴とするボイラの制御方法。
JP10205217A 1998-07-21 1998-07-21 ボイラの制御方法 Withdrawn JP2000039105A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8413596B2 (en) 2008-10-27 2013-04-09 Hitachi, Ltd. Oxyfuel boiler and a method of controlling the same
CN105114940A (zh) * 2015-09-21 2015-12-02 章礼道 二次再热锅炉防止喷口烧损的射流烟气再循环方法

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