JP2000249305A - ボイラ蒸気温度制御装置 - Google Patents

ボイラ蒸気温度制御装置

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JP2000249305A
JP2000249305A JP11048834A JP4883499A JP2000249305A JP 2000249305 A JP2000249305 A JP 2000249305A JP 11048834 A JP11048834 A JP 11048834A JP 4883499 A JP4883499 A JP 4883499A JP 2000249305 A JP2000249305 A JP 2000249305A
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JP
Japan
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steam temperature
main steam
flow rate
deviation
spray
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JP11048834A
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English (en)
Inventor
Masato Uenishi
眞人 上西
Kenji Shibata
健二 芝田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主蒸気圧力偏差と主蒸気温度偏差との状態に
応じてスプレ流量を上限又は下限に固定することで蒸気
温度の制御性を改善すること。 【解決手段】 過熱器出口蒸気温度検出器の出力と過熱
器出口蒸気温度目標値発生器の出力との偏差である主蒸
気温度偏差(検出値−目標値)を基にスプレ制御弁の開
度を調整するスプレ制御弁開度調節器と、主蒸気圧力検
出器の出力と主蒸気圧力目標値発生器の出力との偏差で
ある主蒸気圧力偏差を基に燃料流量を制御する制御系
と、を備えたボイラ蒸気温度制御装置であって、主蒸気
圧力偏差が+、主蒸気温度偏差が+のとき、及び、主蒸
気圧力偏差が−、主蒸気温度偏差が+のとき、主蒸気温
度偏差に基づく通常制御によって実行され、主蒸気圧力
偏差が+、主蒸気温度偏差が−のとき、スプレ流量を下
限流量に固定し、主蒸気圧力偏差が−、主蒸気温度偏差
が−のとき、スプレ流量を上限流量に固定すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はボイラに係り、特
に、スプレ制御弁を適切に操作することにより、過熱器
出口蒸気温度を良好に制御するボイラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電力需要の点から、高い負荷変化率に対
応したボイラ運転が要求されている。そのためには高負
荷変化率下においても主蒸気温度を良好に制御できる制
御装置が必要である。この目的に適した本発明に近似す
る従来技術(特開平10−122507号公報)につい
て図4を用いて説明する。
【0003】図4において、符号1は給水ポンプ、2は
水壁、3はドラム、4は過熱器減温器、5は過熱器、6
はスプレ制御弁、7は流量計、8は負荷指令、9は過熱
器出口蒸気温度目標値発生器、10は過熱器出口蒸気温
度目標値、11は過熱器出口蒸気温度検出器、12は過
熱器出口蒸気温度、13は減算器、14は主蒸気温度偏
差、15は演算器、16はスプレ制御弁開度調節器であ
る。
【0004】給水は給水ポンプ1、水壁2、ドラム3を
通り過熱器5で過熱され、主蒸気となって図示されてい
ないタービンに供給される。過熱器5出口での蒸気温度
12が過熱器出口蒸気温度目標値10になるようにスプ
レ制御弁6でスプレ流量を制御する。
【0005】スプレ制御弁6は、対応する過熱器5の過
熱器出口蒸気温度目標値発生器9で出力された過熱器出
口蒸気温度目標値10と、過熱器出口蒸気温度検出器1
1で検出された過熱器出口蒸気温度12とを、減算器1
3に入力し、主蒸気温度偏差14をなくするように、演
算器15にて演算され、スプレ制御弁開度調節器16に
て操作されることにより制御される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ドラムボイラの主蒸気
圧力制御について図5に示す。図5において符号1から
5は図4と同じで、符号17は給炭器、18は負荷指
令、19は主蒸気圧力目標値発生器、20は主蒸気圧力
目標値、21は主蒸気圧力検出器、22は主蒸気圧力、
23は減算器、24は主蒸気圧力偏差、25は演算器、
26は給炭指令である。
【0007】主蒸気圧力目標値発生器19で出力された
主蒸気圧力目標値20と、主蒸気圧力検出器21で検出
された主蒸気圧力22とを、減算器23に入力し、主蒸
気圧力偏差24をなくすべく、演算器25にて演算さ
れ、演算器25の出力26が給炭指令として給炭器17
に入力され、燃料流量を操作する。
【0008】ドラムボイラでは主蒸気圧力は図5に示す
ように燃料流量で制御するため、主蒸気温度制御は過熱
器スプレのみで行う。しかし、石炭焚ドラムボイラにお
いては、給炭指令に対して、給炭器17での出炭量に遅
れを伴うため、主蒸気圧力偏差が増大する傾向にある。
そのため、大幅な燃料流量変動を生じ、主蒸気温度の大
幅な変動を招く。
【0009】これに対して、主蒸気温度を目標値に合わ
せるため、スプレ流量が変動するが、前述のように蒸気
温度に影響するまで時間遅れを伴う。そのため、スプレ
による主蒸気温度制御と、主蒸気圧力偏差をもとにした
燃料流量制御に起因する蒸気温度の変動が干渉し合い、
主蒸気温度の制御性の低下を招くことがあった。
【0010】本発明の目的は、過熱器出口の蒸気温度に
ついて、オーバーシュート及びアンダーシュートを少な
くするように主蒸気温度制御をすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。
【0012】水壁、ドラム、過熱器、過熱器入口に設け
られた減温器へのスプレ流量を制御して前記過熱器の出
口蒸気温度を調節するスプレ制御弁、を有するドラムボ
イラと、負荷指令に基づいて過熱器出口の蒸気温度の目
標値を設定する過熱器出口蒸気温度目標値発生器と、過
熱器出口の蒸気温度を検出する過熱器出口蒸気温度検出
器と、前記過熱器出口蒸気温度検出器の出力と前記過熱
器出口蒸気温度目標値発生器の出力との偏差である主蒸
気温度偏差(検出値−目標値)を基に前記スプレ制御弁
の開度を調整するスプレ制御弁開度調節器と、負荷指令
に基づいて蒸気タービン入口の蒸気圧力の目標値を設定
する主蒸気圧力目標値発生器と、前記蒸気タービン入口
の蒸気圧力を検出する主蒸気圧力検出器と、前記主蒸気
圧力検出器の出力と前記主蒸気圧力目標値発生器の出力
との偏差である主蒸気圧力偏差(検出値−目標値)を基
に燃料流量を制御する制御系と、を備えたボイラ蒸気温
度制御装置であって、前記主蒸気圧力偏差が+、前記主
蒸気温度偏差が+のとき、及び、主蒸気圧力偏差が−、
主蒸気温度偏差が+のとき、前記主蒸気温度偏差に基づ
く前記スプレ制御弁開度調節器によるスプレ制御弁の通
常制御によって実行し、前記主蒸気圧力偏差が+、主蒸
気温度偏差が−のとき、スプレ流量を下限流量に固定
し、前記主蒸気圧力偏差が−、主蒸気温度偏差が−のと
き、スプレ流量を上限流量に固定するボイラ蒸気温度制
御装置。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るボイラ蒸
気温度制御装置について、図面を用いて以下説明する。
図1は本発明の実施形態に係る蒸気温度制御系ブロック
を示す図である。図1において符号1から16は図4と
同じで、符号27は切り替え器、28は主蒸気圧力偏差
である。
【0014】給水は給水ポンプ1、水壁2、ドラム3を
通り過熱器5で過熱され、主蒸気となって図示されてい
ないタービンに供給される。過熱器5出口での蒸気温度
12が過熱器出口蒸気温度目標値10になるようにスプ
レ制御弁6でスプレ流量を制御する。
【0015】ここで主蒸気圧力と主蒸気温度の関係につ
いて分類すると、(1)主蒸気圧力が目標値よりも高
く、主蒸気温度が目標値よりも高い場合、スプレ流量の
増加により主蒸気温度は低下傾向になるが、燃料流量も
減少するため、燃料流量減少に伴い、主蒸気温度が低下
する。
【0016】(2)主蒸気圧力が目標値よりも高く、主
蒸気温度が目標値よりも低い場合、スプレ流量の減少に
より主蒸気温度は上昇傾向となるが、燃料流量も減少す
るため、燃料流量減少に伴い、主蒸気温度は低下する。
【0017】(3)主蒸気圧力が目標値よりも低く、主
蒸気温度が目標値よりも高い場合、スプレ流量の増加に
より主蒸気温度は低下傾向となるが、燃料流量の増加に
より、燃料流量増加に伴い、主蒸気温度が上昇する。
【0018】(4)主蒸気圧力が目標値よりも低く、主
蒸気温度が目標値よりも低い場合、スプレ流量の減少に
より主蒸気温度は上昇傾向となるが、その後、燃料流量
の増加により、燃料流量増加に伴い、主蒸気温度はさら
に上昇する。
【0019】上述の(1)(3)に関しては、主蒸気温
度が目標値よりも高い場合であり、このとき過熱器材質
の許容温度を越えないようにしなければならず、スプレ
流量による迅速な蒸気温度制御は不可欠である。
【0020】しかし、(2)(4)に関して、主蒸気温
度が目標値よりも低い場合であり、過熱器材質の許容温
度については問題ない。(2)の場合には燃料流量の減
少による蒸気温度低下が起こるため、余り温度を低下さ
せないようにするためにスプレ流量を予め任意の流量ま
で低下(最低流量)させることで蒸気温度のアンダーシ
ュート量を少なくすることができる。
【0021】一方、(4)の場合には燃料流量増加によ
る蒸気温度上昇がいずれ起こるため、逆にスプレ流量を
予め任意の流量まで増加させれば蒸気温度のオーバーシ
ュート量を少なくすることができる。これらの操作によ
り燃料流量変動時の蒸気温度制御性が改善できる。
【0022】図1において、過熱器出口蒸気温度目標値
発生器9は負荷指令8にもとづき過熱器出口蒸気温度目
標値10を発生する。一方、過熱器出口蒸気温度検出器
11は過熱器5の出口蒸気温度12を出力し、減算器1
2にて過熱器出口蒸気温度12と過熱器出口蒸気温度目
標値10との主蒸気温度偏差14を演算する。主蒸気温
度偏差14(検出値−目標値)は演算器15にて演算さ
れ、演算器15よりスプレ制御弁6を操作する信号を出
力する。この状態を通常制御とする。
【0023】ここで、主蒸気温度偏差(検出値−目標
値)14と主蒸気圧力偏差(検出値−目標値)28の状
態から表1に示すロジックにもとづいて、切り換え器2
7はスプレ制御弁6への信号を通常制御、任意の最低ス
プレ流量、または任意の最大スプレ流量のいずれかに切
り替える。
【0024】即ち、切り換え器27は、図5に示すよう
な主蒸気圧力偏差28と主蒸気温度偏差14とが入力さ
れて、表1に示すような組み合わせによって、最低スプ
レ流量又は最大スプレ流量を出力するとともに、図1に
示す主蒸気温度偏差14、演算器15、調節器16から
の入力をスプレ制御弁6に出力するものである。
【0025】
【表1】
【0026】図3に従来技術での負荷降下特性(負荷1
00→62%、負荷変化率3%/min)での圧力(主
蒸気圧力)偏差(縦軸の範囲:−40〜10at)、主
蒸気温度偏差(同:−20〜30°C)、及びスプレ流
量(同:0〜20kg/s)を示す。これに対して、図
2には本発明の実施形態に係る蒸気温度制御装置におけ
る、負荷降下特性、圧力偏差、主蒸気温度偏差、スプレ
流量の変動状況を示す。図2の本実施形態の温度制御装
置では、スプレの任意の最低流量を0kg/s、任意の
最大流量を7kg/sに設定している。本発明の適用に
より蒸気温度の制御性が改善され、静定時間も短くなる
ことが分かる。
【0027】以上説明したように、本発明の実施形態で
は、切り換え器27の、表1に示したスプレ流量制御ロ
ジックからも分かるように、スプレ流量に予め上限と下
限流量を設定しておき、主蒸気圧力偏差と主蒸気温度偏
差における、次のような正負の符号の組み合わせによ
り、スプレ流量を上限又は下限流量に固定する。
【0028】まず、圧力偏差(検出値−目標値)が+、
主蒸気温度偏差(検出値−目標値)が+のとき、及び、
圧力偏差(検出値−目標値)が−、主蒸気温度偏差(検
出値−目標値)が+のとき、主蒸気温度偏差によるスプ
レ制御弁の図1に示した通常制御によって実行される。
【0029】また、圧力偏差(検出値−検出値)が+、
主蒸気温度偏差(検出値−目標値)が−のとき、スプレ
流量を下限流量に固定する。更に、圧力偏差(検出値−
目標値)が−、主蒸気温度偏差(目標値−検出値)が−
のとき、スプレ流量を上限流量に固定する。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ドラムボイラにおい
て、主蒸気圧力偏差と主蒸気温度偏差との状態に応じ
て、上述したようにスプレ流量を上限又は下限に固定す
ることで、蒸気温度の制御性が改善され、静定時間も短
くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る蒸気温度制御系ブロッ
クを示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る蒸気温度制御装置での
負荷変化特性を示す図である。
【図3】従来技術での負荷変化特性を示す図である。
【図4】従来の蒸気温度制御系ブロックを示す図であ
る。
【図5】主蒸気の圧力制御系ブロックを示す図である。
【符号の説明】
1 給水ポンプ 2 水壁 3 ドラム 4 過熱器減温器 5 過熱器 6 スプレ制御弁 7 流量計 8 負荷指令 9 過熱器出口蒸気温度目標値発生器 10 過熱器出口蒸気温度目標値 11 過熱器出口蒸気温度検出器 12 過熱器出口蒸気温度 13 減算器 14 主蒸気温度偏差 15 演算器 16 スプレ制御弁開度調節器 17 給炭器 18 負荷指令 19 主蒸気圧力目標値発生器 20 主蒸気圧力目標値 21 主蒸気圧力検出器 22 主蒸気圧力 23 減算器 24 主蒸気圧力偏差 25 演算器 26 給炭指令 27 切り替え器 28 主蒸気圧力偏差

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水壁、ドラム、過熱器、過熱器入口に設
    けられた減温器へのスプレ流量を制御して前記過熱器の
    出口蒸気温度を調節するスプレ制御弁、を有するドラム
    ボイラと、 負荷指令に基づいて過熱器出口の蒸気温度の目標値を設
    定する過熱器出口蒸気温度目標値発生器と、 過熱器出口の蒸気温度を検出する過熱器出口蒸気温度検
    出器と、 前記過熱器出口蒸気温度検出器の出力と前記過熱器出口
    蒸気温度目標値発生器の出力との偏差である主蒸気温度
    偏差(検出値−目標値)を基に前記スプレ制御弁の開度
    を調整するスプレ制御弁開度調節器と、 負荷指令に基づいて蒸気タービン入口の蒸気圧力の目標
    値を設定する主蒸気圧力目標値発生器と、 前記蒸気タービン入口の蒸気圧力を検出する主蒸気圧力
    検出器と、 前記主蒸気圧力検出器の出力と前記主蒸気圧力目標値発
    生器の出力との偏差である主蒸気圧力偏差(検出値−目
    標値)を基に燃料流量を制御する制御系と、を備えたボ
    イラ蒸気温度制御装置であって、 前記主蒸気圧力偏差が+、前記主蒸気温度偏差が+のと
    き、及び、主蒸気圧力偏差が−、主蒸気温度偏差が+の
    とき、前記主蒸気温度偏差に基づく前記スプレ制御弁開
    度調節器によるスプレ制御弁の通常制御によって実行
    し、 前記主蒸気圧力偏差が+、主蒸気温度偏差が−のとき、
    スプレ流量を下限流量に固定し、 前記主蒸気圧力偏差が−、主蒸気温度偏差が−のとき、
    スプレ流量を上限流量に固定することを特徴とするボイ
    ラ蒸気温度制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のボイラ蒸気温度制御装
    置において、 前記スプレ制御弁開度調節器とスプレ制御弁との間に切
    り替え器を設け、 前記切り替え器は、前記主蒸気温度偏差と主蒸気圧力偏
    差の正負の符号の組み合わせによって、スプレ制御弁に
    よるスプレ流量を、前記通常制御し、あるいは前記下限
    流量又は上限流量に固定する機能を有することを特徴と
    するボイラ蒸気温度制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104898412A (zh) * 2015-03-27 2015-09-09 北京京能电力股份有限公司石景山热电厂 一种负荷变化率自动调节方法及系统
JP2016145652A (ja) * 2015-02-06 2016-08-12 株式会社神鋼環境ソリューション 蒸気温度制御装置、及び、蒸気温度制御方法
KR101839832B1 (ko) 2017-10-17 2018-03-19 한국남동발전 주식회사 화력발전소의 드럼형 유동층 보일러의 주증기 압력변동에 따른 주증기 온도제어방법
WO2018100821A1 (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 株式会社神鋼環境ソリューション 蒸気温度制御装置及びそれを含む制御ユニット

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