JP2000146108A - 排熱回収ボイラとその制御方法 - Google Patents

排熱回収ボイラとその制御方法

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JP2000146108A
JP2000146108A JP10315652A JP31565298A JP2000146108A JP 2000146108 A JP2000146108 A JP 2000146108A JP 10315652 A JP10315652 A JP 10315652A JP 31565298 A JP31565298 A JP 31565298A JP 2000146108 A JP2000146108 A JP 2000146108A
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water
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steam
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JP10315652A
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English (en)
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Hajime Furubayashi
肇 古林
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排熱回収ボイラにおいて、蒸気ドラムの水位
が急低下する現象などにより給水流量の急増を抑え、給
水ポンプの過負荷を防止すること。 【解決手段】 ガスタービン等の熱源発生装置の熱源が
事故等で遮断された場合、高圧蒸気ドラム11の水位レ
ベル設定値を下げ、前記高圧蒸気ドラム11へ供給する
給水流量を制限し、その給水を供給する高圧給水ポンプ
7の過負荷を防止し、安定した排熱回収ボイラの運転を
可能とする。ガスタービン等の熱源が遮断された場合、
蒸気ドラムレベル設定値を実際のドラムレベルよりも低
めの設定に切替える。これにより高圧蒸気ドラム11へ
供給する高圧水の給水流量調節弁9は比列積分動作で開
くことは無く、実際の高圧蒸気ドラム11の水位レベル
が低めのレベル設定値以下まで低下しない限り、全閉で
制御される。従って蒸気ドラムレベルが急低下しても給
水流量が増加することなく、高圧給水ポンプ吐出流量も
過流量になることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン等の
排熱を利用し、蒸気ドラムで蒸気を発生するのに好適な
排熱回収ボイラに関する。
【0002】
【従来の技術】排熱回収ボイラの系統を図4に示す。ガ
スタービン等から供給される高温の排ガスは煙道12を
流れるが、煙道12には低圧節炭器2、低圧蒸発器5、
高圧節炭器8、高圧蒸発器10、過熱器13が配置され
ている。
【0003】排熱復水ポンプ1から供給された給水は低
圧節炭器2を通り、低圧給水調節器3で流量調節され、
低圧蒸気ドラム4、低圧蒸発器5へと供給される。低圧
蒸気ドラム4で分離された低圧蒸気は蒸気管14aを経
て図示しない低圧蒸気タービンに送られる。
【0004】また、低圧節炭器2で加熱された給水の一
部は、低圧節炭器2出口から分岐した連絡管6を通り高
圧給水ポンプ7で昇圧され、高圧節炭器8に導入され、
ここで加熱された後に高圧給水流量調節弁9で流量調節
され、高圧蒸気ドラム11と高圧蒸発器10に供給され
る。
【0005】ガスタービン等からの高温の排ガスは、煙
道12の中に設置された低圧蒸発器5、高圧蒸発器10
内の給水と熱交換し、低圧蒸気ドラム4、高圧蒸気ドラ
ム11内で蒸気を発生し、該蒸気は過熱器13で過熱さ
れた後に、蒸気管14bを通り図示しない高圧蒸気ター
ビンへと供給される。
【0006】従来の技術の排熱回収ホイラの作動状態を
図3に基づき説明する。高圧給水流量の制御は単要素、
3要素のそれぞれにより制御を行うが、プラント起動時
に蒸気が発生するまでは高圧蒸気ドラム11の水位レベ
ルによる単要素制御、その後高圧蒸気が発生し出すと高
圧蒸気ドラム11の水位レベル、高圧蒸気流量及び高圧
給水流量による3要素制御を行い、それぞれの制御の切
替は信号切替器19で行う。
【0007】まず、高圧蒸気ドラム11の水位レベルに
よる単要素制御は高圧ドラムレベル発信器15からの実
際のレベル信号とレベル設定器16で与えられたレベル
設定値を減算器17で比較し、前記実際のレベル信号と
レベル信号設定値との差分を比例積分器18で比例積分
して得られた信号で信号切替器19を経由して高圧給水
流量調節弁9を制御する。
【0008】次に高圧蒸気ドラム11の水位レベル、高
圧蒸気流量及び高圧給水流量の3要素制御の場合は、高
圧蒸気流量発信器20と高圧給水流量発信器21からの
それぞれの流量信号を減算器22で減算し、発生蒸気流
量に見合った必要給水流量を求め、この信号と先に説明
した比例積分器18の出力信号を加算し、比例積分器2
3で比例積分した信号で高圧給水流量調節弁9を制御す
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術ではガス
タービン等の熱源発生装置の事故等で熱源が遮断された
場合、高圧蒸気ドラム11の水位が急低下する現象が生
じる。これは通常、熱源がある状態では高圧蒸発器10
は高温の排ガスで熱交換しているため、水と気泡で構成
されているが、熱源が遮断されることにより気泡がつぶ
れて高圧蒸発器10内の水が圧縮されるためである。
【0010】このとき、高圧蒸気ドラム11の水位設定
値は一定であるため、水位が下がることにより高圧給水
流量調節弁9は、水位を高めるべく急速に開動作し、給
水流量が一時的に急増する。そのため、給水を供給する
高圧給水ポンプ7の吐出流量も急に増加し、前記高圧給
水ポンプ7の過負荷が発生する問題があった。
【0011】すなわち、図2に示すように、ガスタービ
ン等の熱源が遮断された場合、高圧蒸気ドラム11の水
位レベルは急低下する。この時、高圧蒸気ドラムレベル
設定値を熱源遮断前と同じ値(図面の点線)にすると、
実際の高圧ドラムレベルよりレベル設定値が大きくな
り、高圧給水流量調節弁はレベルを回復させるべく点線
で示すように急に開動作し、その結果高圧給水ポンプ7
の吐出流量が点線で示すように定格流量以上となり、過
負荷が発生する。
【0012】本発明の課題は排熱回収ボイラにおいて、
蒸気ドラムの水位が急低下する現象などにより給水流量
の急増を抑え、給水ポンプの過負荷を防止することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスタービン
等の熱源発生装置の熱源が事故等で遮断された場合、蒸
気ドラムレベル設定値を下げ、蒸気ドラムへ供給する給
水流量を制限し、その給水を供給する給水ポンプの過負
荷を防止し、安定した排熱回収ボイラの運転を可能とす
る。
【0014】すなわち、本発明は、熱源からの高温排ガ
スの流路に伝熱管群を配置し、該伝熱管群内で得られた
気水混合物から蒸気を分離する蒸気ドラムを備えた排熱
回収ボイラにおいて、熱源の遮断があると、蒸気ドラム
の水位レベルの設定値を通常運転時より下げ、同時に蒸
気ドラムへの給水供給流量を制御する排熱回収ボイラの
制御方法である。
【0015】また、本発明は、熱源からの高温排ガスの
流路に伝熱管群を配置し、該伝熱管群内で得られた気水
混合物から蒸気を分離し、かつ給水路が接続された蒸気
ドラムを備えた排熱回収ボイラにおいて、蒸気ドラム内
の水位レベル検出手段と、蒸気ドラムの水位を複数のレ
ベルに設定することができる水位レベル設定手段と、蒸
気ドラムへの給水路に設けられる蒸気ドラム給水流量調
節弁と、蒸気ドラムの水位レベルが変化したことを蒸気
ドラム内の水位レベル検出手段が検出すると、蒸気ドラ
ムの水位レベル設定手段に複数の水位レベル内の適切な
水位レベルを選択させ、蒸気ドラム給水流量調節弁の開
度を前記選択した水位レベルに応じた給水量が蒸気ドラ
ムに供給させるように調節する制御装置とを備えた排熱
回収ボイラである。
【0016】本発明の前記の排熱回収ボイラにおいて、
制御装置は、蒸気ドラムの水位レベルが低下したことを
蒸気ドラム内の水位レベル検出手段が検出すると、蒸気
ドラムの水位レベル設定手段に低水位レベルを選択さ
せ、該低位水位レベルに応じた給水量に基づき蒸気ドラ
ム給水流量調節弁の開度を調節することができる。
【0017】
【作用】本発明によれば、ガスタービン等の熱源が遮断
された場合、高圧蒸気ドラムレベル設定値を実際のドラ
ムレベルよりも低めの設定に切替える。これにより高圧
給水流量調節弁は比例積分動作で開くことは無く、実際
の蒸気ドラムの水位レベルが低めのレベル設定値以下ま
で低下しない限り、全閉で制御される。従って高圧蒸気
ドラムレベルが急低下しても給水流量が増加することな
く、高圧給水ポンプ吐出流量も過流量になることが無
い。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面と共に説明する。排熱回収ボイラの系統は図4に示す
とおりであり、その給水制御機構図を図1により説明す
る。高圧ドラムレベル設定器として図3で説明したレベ
ル設定器16の他に第2のレベル設定器24を設ける。
通常運転中は単要素、3要素共に図3で説明した場合と
同様に、レベル設定器16で与えられた高めのドラムレ
ベル設定値により高圧給水流量調節弁9は制御される。
【0019】すなわち、高圧蒸気ドラム11の水位レベ
ルによる単要素制御は高圧ドラムレベル発信器15から
の実際のレベル信号とレベル設定器16で与えられたレ
ベル設定値を減算器17で比較し、前記実際のレベル信
号とレベル信号設定値との差分を比例積分器18で比例
積分して得られた信号で信号切替器19を経由して高圧
給水流量調節弁9を制御する。
【0020】また、高圧蒸気ドラム11の水位レベル、
高圧蒸気流量及び高圧給水流量の3要素制御の場合は、
高圧蒸気流量発信器20と高圧給水流量発信器21から
のそれぞれの流量信号を減算器22で減算し、発生蒸気
流量に見合った必要給水流量を求め、この信号と先に説
明した比例積分器18の出力信号を加算し、比例積分器
23で比例積分した信号で高圧給水流量調節弁9を制御
する。
【0021】しかし、ガスタービン等の熱源が遮断され
た場合、予め低めのレベル設定値が設定された第2のレ
ベル設定器24のレベル設定値により制御される。この
とき、実際のドラムレベルは第2のレベル設定器24で
与えられたレベル設定値よりも高いため、比例積分器1
8でレベルの偏差を比例積分動作させても高圧給水流量
調節弁9は開くことがない。この状態では既に排熱回収
ボイラに入ってくる熱源は無いため、高圧蒸気ドラム1
1で蒸気を発生させる必要は無く、また前記高圧蒸気ド
ラム11の空焚き等の問題もないため、高圧蒸気ドラム
レベル設定値を低めにしても問題はない。
【0022】これを図2で説明すると、ガスタービン等
の熱源が遮断された場合、高圧蒸気ドラム11の水位レ
ベルは急低下するので、この時、高圧ドラムレベル設定
値を点線で示すように低位に下げると実際の高圧蒸気ド
ラム11の水位レベルよりレベル設定値が大きくなるこ
とを防ぐことができ、高圧給水流量調節弁9の開度も実
線のように小さくなり、高圧給水ポンプ7の吐出流量も
実線で示すように定格流量以下となる。
【0023】以上、高圧蒸気ドラム11の水位レベルに
ついて説明したが、低圧蒸気ドラム4の水位レベルに適
用しても同様の効果が得られる。また、3重圧排熱回収
ボイラにおいては中圧蒸気ドラムが用いられるが、この
場合に、中圧蒸気ドラムレベルに本発明を適用しても同
様の効果を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば蒸気ドラムレベル設定値
を低めに下げていくため、実際のドラムレベルはレベル
設定値以上にはならず、高圧給水ポンプ吐出流量も増加
しないため、高圧給水ポンプが過負荷となることはな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の蒸気ドラムレベル制御
の系統図である。
【図2】 本発明と従来技術の蒸気ドラムレベルの制御
の効果を説明する図である。
【図3】 従来技術の蒸気ドラムレベル制御の系統図で
ある。
【図4】 排熱回収ボイラの系統図である。
【符号の説明】
1 排熱復水ポンプ 2 低圧節炭器 3 低圧給水調節器 4 低圧蒸気ドラ
ム 5 低圧蒸発器 6 連絡管 7 高圧給水ポンプ 8 高圧節炭器 9 高圧給水流量調節弁 10 高圧蒸発器 11 高圧蒸気ドラム 12 煙道 13 過熱器 14a、14b
蒸気管 15 高圧ドラムレベル発信器 16 レベル設定
器 17、22 減算器 18、23 比例
積分器 19 信号切替器 20 高圧蒸気流
量発信器 21 高圧給水流量発信器 24 第2のレベ
ル設定器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱源からの高温排ガスの流路に伝熱管群
    を配置し、該伝熱管群内で得られた気水混合物から蒸気
    を分離する蒸気ドラムを備えた排熱回収ボイラにおい
    て、熱源の遮断があると、蒸気ドラムの水位レベルの設
    定値を通常運転時より下げ、同時に蒸気ドラムへの給水
    供給流量を前記下げた水位レベルの設定値に応じて制御
    することを特徴とする排熱回収ボイラの制御方法。
  2. 【請求項2】 熱源からの高温排ガスの流路に伝熱管群
    を配置し、該伝熱管群内で得られた気水混合物から蒸気
    を分離し、かつ給水路が接続された蒸気ドラムを備えた
    排熱回収ボイラにおいて、 蒸気ドラム内の水位レベル検出手段と、蒸気ドラムの水
    位を複数のレベルに設定することができる水位レベル設
    定手段と、蒸気ドラムへの給水路に設けられる蒸気ドラ
    ム給水流量調節弁と、 蒸気ドラムの水位レベルが変化したことを水位レベル検
    出手段が検出すると、水位レベル設定手段に複数の水位
    レベル内の適切な水位レベルを選択させ、蒸気ドラム給
    水流量調節弁の開度を前記選択した水位レベルに応じた
    給水量が蒸気ドラムに供給させるように調節する制御装
    置とを備えたことを特徴とする排熱回収ボイラの制御方
    法。
  3. 【請求項3】 制御装置は、蒸気ドラムの水位レベルが
    低下したことを蒸気ドラム内の水位レベル検出手段が検
    出すると、蒸気ドラムの水位レベル設定手段に低水位レ
    ベルを選択させ、該低位水位レベルに応じた給水量を蒸
    気ドラムに供給する蒸気ドラム給水流量調節弁の開度を
    調節することを特徴とする請求項2記載の排熱回収ボイ
    ラ。
JP10315652A 1998-11-06 1998-11-06 排熱回収ボイラとその制御方法 Pending JP2000146108A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103471080A (zh) * 2013-09-09 2013-12-25 深圳市广前电力有限公司 提高燃机发电厂余热锅炉启动水位可靠性的方法及装置
JP2016057019A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 三浦工業株式会社 ボイラ装置
CN106288835A (zh) * 2016-10-26 2017-01-04 山东裕得金属制品有限公司 热镀锌锅余热锅炉

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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