JP2000161606A - 節炭器のスチーミング防止制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給水流量を過剰にすることなく、節炭器の出
口給水のスチーミングの発生を回避することができ、低
負荷での負荷降下時に発電機出力を円滑に降下させるこ
とができ、運転の安定化を図り得ると共に、脱硝入口ガ
ス温度の低下をも抑制し得るようにする。 【解決手段】 制御器１０において、負荷指令１１に基
づき節炭器出口ダンパ基本開度１２と節炭器バイパスダ
ンパ基本開度１４とを求めると共に、低負荷での負荷降
下時に、圧力検出器１９で検出された汽水分離タンク圧
力１８に基づく節炭器出口給水飽和温度２０と温度検出
器１７で検出された節炭器出口給水温度１６との節炭器
出口給水温度偏差２１に応じて、節炭器出口ダンパ基本
開度１２と節炭器バイパスダンパ基本開度１４とを補正
して出力し、節炭器３を通過する排ガス量を減らし、節
炭器３での収熱を減少させるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、節炭器のスチーミ
ング防止制御方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図７に示される如く、ボイラ１
の後部伝熱部２内には、図示していない再熱器及び過熱
器の下流側に位置するよう節炭器３が設けられ、前記ボ
イラ１の後部伝熱部２の下流側に接続された排ガスライ
ン４の途中には、ボイラ１より排出される排ガスから窒
素酸化物（ＮＯx）を除去するための脱硝装置５と、該
脱硝装置５を通過した後の排ガスの熱を利用してボイラ
１の火炉へ供給される燃焼用空気を加熱するための空気
予熱器６とが配設されている。

【０００３】又、前記ボイラ１の後部伝熱部２の節炭器
３入口部と前記脱硝装置５の入側における排ガスライン
４との間には、排ガスの一部を節炭器３を通過させずに
迂回させるための節炭器バイパスライン７が設けられ、
前記排ガスライン４に対する節炭器バイパスライン７の
接続部より上流側の排ガスライン４途中には、節炭器出
口ダンパ８が設けられると共に、前記節炭器バイパスラ
イン７途中には、節炭器バイパスダンパ９が設けられて
いる。

【０００４】一方、前記節炭器出口ダンパ８と節炭器バ
イパスダンパ９の開度調節は、制御器１０からの指令に
よって行われるようになっており、該制御器１０は、ボ
イラ１の負荷指令１１に基づき節炭器出口ダンパ基本開
度１２を求めて出力する第一関数発生器１３と、ボイラ
１の負荷指令１１に基づき節炭器バイパスダンパ基本開
度１４を求めて出力する第二関数発生器１５とを備えて
なる構成を有している。

【０００５】前記第一関数発生器１３には、図８に示さ
れる如く、ボイラ１の負荷指令１１に対して節炭器出口
ダンパ基本開度１２を決めるための折線関数が設定さ
れ、又、前記第二関数発生器１５には、図９に示される
如く、ボイラ１の負荷指令１１に対して節炭器バイパス
ダンパ基本開度１４を決めるための折線関数が設定され
ており、節炭器出口ダンパ８は所定の負荷以上で全開と
なるようにし、又、節炭器バイパスダンパ９は、ある負
荷までは全開で、その後、負荷の上昇に伴って徐々に開
度が絞り込まれ、ある負荷以上で全閉となるようにして
ある。

【０００６】前述の如きボイラ１においては、火炉内で
燃料の燃焼によって発生した燃焼ガスの熱により、後部
伝熱部２内の再熱器及び過熱器（図示せず）と節炭器３
とが加熱され、節炭器３へ導入されるボイラ給水が加熱
されると共に、再熱器及び過熱器において蒸気が生成さ
れ、前記再熱器及び過熱器と節炭器３とによって収熱さ
れて温度降下した排ガスは、排ガスライン４を経て脱硝
装置５において窒素酸化物が除去された後、空気予熱器
６へ導入され、該空気予熱器６においてボイラ１の火炉
へ供給される燃焼用空気が前記排ガスの熱によって加熱
される。

【０００７】ここで、制御器１０の第一関数発生器１３
においては、ボイラ１の負荷指令１１に基づき節炭器出
口ダンパ基本開度１２が求められて節炭器出口ダンパ８
へ出力され、該節炭器出口ダンパ８の開度がボイラ１の
負荷指令１１に応じて調節されると共に、制御器１０の
第二関数発生器１５においては、ボイラ１の負荷指令１
１に基づき節炭器バイパスダンパ基本開度１４が求めら
れて節炭器バイパスダンパ９へ出力され、該節炭器バイ
パスダンパ９の開度がボイラ１の負荷指令１１に応じて
調節され、低負荷時には、節炭器出口ダンパ８の開度が
絞られ且つ節炭器バイパスダンパ９が全開とされる一
方、高負荷時には、節炭器出口ダンパ８が全開とされ且
つ節炭器バイパスダンパ９が全閉とされるようになって
いるが、これは、例えば、ボイラ１の起動時等の低負荷
時において、脱硝装置５の入口でのガス温度が低いと、
脱硝反応が充分に行われず、排ガスから窒素酸化物を除
去できなくなるため、脱硝入口ガス温度が低くなる低負
荷時には、前記節炭器出口ダンパ８の開度を絞り且つ節
炭器バイパスダンパ９の開度を大きくすることにより、
節炭器３を通過する前の高温の排ガスの一部を節炭器バ
イパスライン７を介して脱硝装置５の入側へ直接導き、
脱硝入口ガス温度の上昇を早めたり、或いは脱硝入口ガ
ス温度の低下を防ぐためである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、節炭器３の
収熱の多いボイラ１において、特に、低負荷時に負荷降
下した場合、節炭器３の出口給水がスチーミングを起こ
す虞がある。

【０００９】このような節炭器３の出口給水のスチーミ
ングの発生を回避する方法としては、従来、給水流量を
増やし、節炭器３の給水温度を下げることが行われてい
た。

【００１０】しかしながら、前述の如く、給水流量を増
やし、節炭器３の給水温度を下げることによって、節炭
器３の出口給水のスチーミングを回避するのでは、主蒸
気圧力が上がって発電機出力が上昇してしまい、負荷降
下指令が出力されているにもかかわらず、発電機出力が
なかなか降下しなくなる一方、脱硝入口ガス温度の低下
にもつながるという不具合を有していた。

【００１１】本発明は、斯かる実情に鑑み、給水流量を
過剰にすることなく、節炭器の出口給水のスチーミング
の発生を回避することができ、低負荷での負荷降下時に
発電機出力を円滑に降下させることができ、運転の安定
化を図り得ると共に、脱硝入口ガス温度の低下をも抑制
し得る節炭器のスチーミング防止制御方法及び装置を提
供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、低負荷での負
荷降下時に、汽水分離タンク圧力に基づく節炭器出口給
水飽和温度と節炭器出口給水温度との節炭器出口給水温
度偏差に応じて、節炭器を通過する排ガス量を減らし、
節炭器での収熱を減少させることを特徴とする節炭器の
スチーミング防止制御方法にかかるものである。

【００１３】又、本発明は、節炭器出口給水温度を検出
する温度検出器と、汽水分離タンク圧力を検出する圧力
検出器と、負荷指令に基づき節炭器出口ダンパ基本開度
と節炭器バイパスダンパ基本開度とを求めると共に、低
負荷での負荷降下時に、前記圧力検出器で検出された汽
水分離タンク圧力に基づく節炭器出口給水飽和温度と前
記温度検出器で検出された節炭器出口給水温度との節炭
器出口給水温度偏差に応じて、前記節炭器出口ダンパ基
本開度と節炭器バイパスダンパ基本開度とを補正して出
力し、節炭器を通過する排ガス量を減らし、節炭器での
収熱を減少させる制御器とを備えたことを特徴とする節
炭器のスチーミング防止制御装置にかかるものである。

【００１４】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１５】本発明の節炭器のスチーミング防止制御方
法においては、低負荷での負荷降下時には、汽水分離タ
ンク圧力に基づく節炭器出口給水飽和温度と節炭器出口
給水温度との節炭器出口給水温度偏差に応じて、節炭器
を通過する排ガス量が減らされ、節炭器での収熱が減少
される。

【００１６】又、本発明の節炭器のスチーミング防止制
御装置においては、温度検出器によって節炭器出口給水
温度が検出されると共に、圧力検出器によって汽水分離
タンク圧力が検出され、制御器において、負荷指令に基
づき節炭器出口ダンパ基本開度と節炭器バイパスダンパ
基本開度とが求められると共に、低負荷での負荷降下時
には、圧力検出器で検出された汽水分離タンク圧力に基
づく節炭器出口給水飽和温度と温度検出器で検出された
節炭器出口給水温度との節炭器出口給水温度偏差に応じ
て、節炭器出口ダンパ基本開度と節炭器バイパスダンパ
基本開度とが補正されて出力され、節炭器を通過する排
ガス量が減らされ、節炭器での収熱が減少される。

【００１７】これにより、本発明の節炭器のスチーミン
グ防止制御方法及び装置においては、従来のように、給
水流量を増やさなくても節炭器の出口給水のスチーミン
グを回避することが可能となり、負荷降下指令が出力さ
れれば、発電機出力がそれに追従して降下する形となる
と共に、脱硝入口ガス温度も低下しなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１９】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、基本的な構成は図７に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示
す如く、節炭器出口給水温度１６を検出する温度検出器
１７と、節炭器３を通過した後、火炉パスを経て給水が
導入される汽水分離タンク（図示せず）における汽水分
離タンク圧力１８を検出する圧力検出器１９とを設ける
と共に、制御器１０において、負荷指令１１に基づき節
炭器出口ダンパ基本開度１２と節炭器バイパスダンパ基
本開度１４とを求めると共に、低負荷での負荷降下時
に、前記圧力検出器１９で検出された汽水分離タンク圧
力１８に基づく節炭器出口給水飽和温度２０と前記温度
検出器１７で検出された節炭器出口給水温度１６との節
炭器出口給水温度偏差２１に応じて、前記節炭器出口ダ
ンパ基本開度１２と節炭器バイパスダンパ基本開度１４
とを補正して出力し、節炭器３を通過する排ガス量を減
らし、節炭器３での収熱を減少させるよう構成した点に
ある。

【００２０】前記制御器１０は、前記圧力検出器１９で
検出された汽水分離タンク圧力１８に基づき節炭器出口
給水飽和温度２０を求めて出力する第三関数発生器２２
と、該第三関数発生器２２から出力される節炭器出口給
水飽和温度２０と前記温度検出器１７で検出された節炭
器出口給水温度１６との差を求め、節炭器出口給水温度
偏差２１を出力する減算器２３と、該減算器２３から出
力される節炭器出口給水温度偏差２１に基づき節炭器出
口ダンパ開度補正値２４を求めて出力する第四関数発生
器２５と、前記減算器２３から出力される節炭器出口給
水温度偏差２１に基づき節炭器バイパスダンパ開度補正
値２６を求めて出力する第五関数発生器２７と、ボイラ
１の負荷指令１１に基づき節炭器出口ダンパゲイン２８
を求めて出力する第六関数発生器２９と、ボイラ１の負
荷指令１１に基づき節炭器バイパスダンパゲイン３０を
求めて出力する第七関数発生器３１と、前記第四関数発
生器２５から出力される節炭器出口ダンパ開度補正値２
４に対し前記第六関数発生器２９から出力される節炭器
出口ダンパゲイン２８を掛け、節炭器出口ダンパ開度補
正値２４’を出力する乗算器３２と、前記第五関数発生
器２７から出力される節炭器バイパスダンパ開度補正値
２６に対し前記第七関数発生器３１から出力される節炭
器バイパスダンパゲイン３０を掛け、節炭器バイパスダ
ンパ開度補正値２６’を出力する乗算器３３と、前記乗
算器３２から出力される節炭器出口ダンパ開度補正値２
４’が変化した場合に、その変化率を設定値以下の範囲
内に制限する処理を行って節炭器出口ダンパ開度補正値
２４”を出力する変化率制限器３４と、前記乗算器３３
から出力される節炭器バイパスダンパ開度補正値２６’
が変化した場合に、その変化率を設定値以下の範囲内に
制限する処理を行って節炭器バイパスダンパ開度補正値
２６”を出力する変化率制限器３５と、第一関数発生器
１３から出力される節炭器出口ダンパ基本開度１２に対
し前記変化率制限器３４から出力される節炭器出口ダン
パ開度補正値２４”を加算し、節炭器出口ダンパ補正基
本開度１２’を求めて節炭器出口ダンパ８へ出力する加
算器３６と、第二関数発生器１５から出力される節炭器
バイパスダンパ基本開度１４に対し前記変化率制限器３
５から出力される節炭器バイパスダンパ開度補正値２
６”を加算し、節炭器バイパスダンパ補正基本開度１
４’を求めて節炭器バイパスダンパ９へ出力する加算器
３７とを追加装備してなる構成を有している。

【００２１】前記第三関数発生器２２には、図２に示す
ように、汽水分離タンク圧力１８と節炭器出口給水飽和
温度２０との関係を表わす関数が設定してあり、該関数
は、汽水分離タンク圧力１８の上昇に伴って節炭器出口
給水飽和温度２０が徐々に上昇して行くことを表わして
いる。

【００２２】前記第四関数発生器２５には、図３に示す
ように、節炭器出口給水温度偏差２１と節炭器出口ダン
パ開度補正値２４との関係を表わす関数が設定してあ
り、該関数は、節炭器出口給水温度偏差２１が所定の値
（例えば、３０［℃］）以下になった場合に、節炭器出
口給水温度偏差２１に応じて節炭器出口ダンパ８の開度
を絞るための節炭器出口ダンパ開度補正値２４（最大で
−２０［％］）が出力されるようにしてある。

【００２３】前記第五関数発生器２７には、図４に示す
ように、節炭器出口給水温度偏差２１と節炭器バイパス
ダンパ開度補正値２６との関係を表わす関数が設定して
あり、該関数は、節炭器バイパスダンパ開度補正値２６
を一律にゼロとするようにしてあるが、これは、図９に
示される如く、低負荷時において節炭器バイパスダンパ
基本開度１４は全開に設定されており、これ以上は開度
を大きくすることができないためであり、仮に、前記節
炭器バイパスダンパ基本開度１４が低負荷時において全
開ではなく、開度を大きくする余地が残されているよう
な場合には、節炭器バイパスダンパ開度補正値２６を所
望の正の値とすることは可能である。

【００２４】前記第六関数発生器２９には、図５に示す
ように、ボイラ１の負荷指令１１と節炭器出口ダンパゲ
イン２８との関係を表わす関数が設定してあり、該関数
は、高負荷時には節炭器出口ダンパゲイン２８をゼロと
し、低負荷時に負荷指令１１に応じて所望の値が出力さ
れるようにしてある。

【００２５】前記第七関数発生器３１には、図６に示す
ように、ボイラ１の負荷指令１１と節炭器バイパスダン
パゲイン３０との関係を表わす関数が設定してあり、該
関数は、節炭器バイパスダンパゲイン３０を一律にゼロ
とするようにしてあるが、これは、前記節炭器バイパス
ダンパ開度補正値２６を一律にゼロとしたことに合せた
ものであり、仮に、前記節炭器バイパスダンパ開度補正
値２６をゼロ以外の値に設定したような場合には、それ
に合せて節炭器バイパスダンパゲイン３０を所望の値と
することは可能である。

【００２６】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２７】ボイラ１の運転時には、温度検出器１７に
よって節炭器出口給水温度１６が検出されると共に、圧
力検出器１９によって汽水分離タンク圧力１８が検出さ
れ、節炭器出口給水温度１６と汽水分離タンク圧力１８
とが制御器１０へ入力される。

【００２８】前記制御器１０の第三関数発生器２２にお
いては、前記圧力検出器１９で検出された汽水分離タン
ク圧力１８に基づき節炭器出口給水飽和温度２０が求め
られて減算器２３へ出力され、該減算器２３において、
前記第三関数発生器２２から出力される節炭器出口給水
飽和温度２０と前記温度検出器１７で検出された節炭器
出口給水温度１６との差が求められ、節炭器出口給水温
度偏差２１が第四関数発生器２５と第五関数発生器２７
へ出力され、前記第四関数発生器２５において、前記減
算器２３から出力される節炭器出口給水温度偏差２１に
基づき節炭器出口ダンパ開度補正値２４が求められて乗
算器３２へ出力される一方、前記第五関数発生器２７に
おいて、前記減算器２３から出力される節炭器出口給水
温度偏差２１に基づき節炭器バイパスダンパ開度補正値
２６が求められて乗算器３３へ出力される。

【００２９】同時に、前記制御器１０の第六関数発生器
２９においては、ボイラ１の負荷指令１１に基づき節炭
器出口ダンパゲイン２８が求められて前記乗算器３２へ
出力される一方、第七関数発生器３１において、ボイラ
１の負荷指令１１に基づき節炭器バイパスダンパゲイン
３０が求められて前記乗算器３３へ出力され、前記乗算
器３２において、前記第四関数発生器２５から出力され
る節炭器出口ダンパ開度補正値２４に対し前記第六関数
発生器２９から出力される節炭器出口ダンパゲイン２８
が掛けられ、節炭器出口ダンパ開度補正値２４’が変化
率制限器３４へ出力され、又、前記乗算器３３におい
て、前記第五関数発生器２７から出力される節炭器バイ
パスダンパ開度補正値２６に対し前記第七関数発生器３
１から出力される節炭器バイパスダンパゲイン３０が掛
けられ、節炭器バイパスダンパ開度補正値２６’が変化
率制限器３５へ出力される。

【００３０】前記変化率制限器３４においては、前記乗
算器３２から出力される節炭器出口ダンパ開度補正値２
４’が変化した場合に、その変化率を設定値以下の範囲
内に制限する処理が行われて節炭器出口ダンパ開度補正
値２４”が加算器３６へ出力される一方、前記変化率制
限器３５において、前記乗算器３３から出力される節炭
器バイパスダンパ開度補正値２６’が変化した場合に、
その変化率を設定値以下の範囲内に制限する処理が行わ
れて節炭器バイパスダンパ開度補正値２６”が加算器３
７へ出力される。

【００３１】前記加算器３６においては、第一関数発生
器１３から出力されるボイラ１の負荷指令１１に基づく
節炭器出口ダンパ基本開度１２に対し前記変化率制限器
３４から出力される節炭器出口ダンパ開度補正値２４”
が加算され、節炭器出口ダンパ補正基本開度１２’が求
められて節炭器出口ダンパ８へ出力され、該節炭器出口
ダンパ８の開度がボイラ１の負荷指令１１に応じて調節
される一方、前記加算器３７において、第二関数発生器
１５から出力されるボイラ１の負荷指令１１に基づく節
炭器バイパスダンパ基本開度１４に対し前記変化率制限
器３５から出力される節炭器バイパスダンパ開度補正値
２６”が加算され、節炭器バイパスダンパ補正基本開度
１４’が求められて節炭器バイパスダンパ９へ出力さ
れ、該節炭器バイパスダンパ９の開度がボイラ１の負荷
指令１１に応じて調節される。

【００３２】これにより、節炭器３の出口給水がスチー
ミングを起こす虞のある低負荷での負荷降下時におい
て、節炭器出口給水温度偏差２１が所定の値以下になっ
た場合には、節炭器出口給水温度偏差２１に応じて節炭
器出口ダンパ８の開度が絞られ、節炭器３を通過する排
ガス量が減らされ、節炭器３での収熱が減少されるた
め、従来のように、給水流量を増やさなくても節炭器３
の出口給水のスチーミングを回避することが可能とな
り、負荷降下指令が出力されれば、発電機出力がそれに
追従して降下する形となると共に、脱硝入口ガス温度も
低下しなくなる。

【００３３】こうして、給水流量を過剰にすることな
く、節炭器３の出口給水のスチーミングの発生を回避す
ることができ、低負荷での負荷降下時に発電機出力を円
滑に降下させることができ、運転の安定化を図り得ると
共に、脱硝入口ガス温度の低下をも抑制し得る。

【００３４】尚、本発明の節炭器のスチーミング防止制
御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得ることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の節炭器の
スチーミング防止制御方法及び装置によれば、給水流量
を過剰にすることなく、節炭器の出口給水のスチーミン
グの発生を回避することができ、低負荷での負荷降下時
に発電機出力を円滑に降下させることができ、運転の安
定化を図り得ると共に、脱硝入口ガス温度の低下をも抑
制し得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図であ
る。

【図２】図１に示される第三関数発生器に設定された関
数を表わす線図である。

【図３】図１に示される第四関数発生器に設定された関
数を表わす線図である。

【図４】図１に示される第五関数発生器に設定された関
数を表わす線図である。

【図５】図１に示される第六関数発生器に設定された関
数を表わす線図である。

【図６】図１に示される第七関数発生器に設定された関
数を表わす線図である。

【図７】従来例の概要構成図である。

【図８】図１及び図７に示される第一関数発生器に設定
された関数を表わす線図である。

【図９】図１及び図７に示される第二関数発生器に設定
された関数を表わす線図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ３ 節炭器 ４ 排ガスライン ５ 脱硝装置 ７ 節炭器バイパスライン ８ 節炭器出口ダンパ ９ 節炭器バイパスダンパ １０ 制御器 １１ 負荷指令 １２ 節炭器出口ダンパ基本開度 １２’ 節炭器出口ダンパ補正基本開度 １４ 節炭器バイパスダンパ基本開度 １４’ 節炭器バイパスダンパ補正基本開度 １６ 節炭器出口給水温度 １７ 温度検出器 １８ 汽水分離タンク圧力 １９ 圧力検出器 ２０ 節炭器出口給水飽和温度 ２１ 節炭器出口給水温度偏差 ２４ 節炭器出口ダンパ開度補正値 ２４’ 節炭器出口ダンパ開度補正値 ２４” 炭器出口ダンパ開度補正値 ２６ 炭器バイパスダンパ開度補正値 ２６’ 節炭器バイパスダンパ開度補正値 ２６” 節炭器バイパスダンパ開度補正値 ２８ 節炭器出口ダンパゲイン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低負荷での負荷降下時に、汽水分離タン
   ク圧力に基づく節炭器出口給水飽和温度と節炭器出口給
   水温度との節炭器出口給水温度偏差に応じて、節炭器を
   通過する排ガス量を減らし、節炭器での収熱を減少させ
   ることを特徴とする節炭器のスチーミング防止制御方
   法。
2. 【請求項２】 節炭器出口給水温度を検出する温度検出
   器と、 汽水分離タンク圧力を検出する圧力検出器と、 負荷指令に基づき節炭器出口ダンパ基本開度と節炭器バ
   イパスダンパ基本開度とを求めると共に、低負荷での負
   荷降下時に、前記圧力検出器で検出された汽水分離タン
   ク圧力に基づく節炭器出口給水飽和温度と前記温度検出
   器で検出された節炭器出口給水温度との節炭器出口給水
   温度偏差に応じて、前記節炭器出口ダンパ基本開度と節
   炭器バイパスダンパ基本開度とを補正して出力し、節炭
   器を通過する排ガス量を減らし、節炭器での収熱を減少
   させる制御器とを備えたことを特徴とする節炭器のスチ
   ーミング防止制御装置。