JP2001082703A - ボイラ節炭器の蒸気発生防止装置 - Google Patents

ボイラ節炭器の蒸気発生防止装置

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JP2001082703A
JP2001082703A JP25449799A JP25449799A JP2001082703A JP 2001082703 A JP2001082703 A JP 2001082703A JP 25449799 A JP25449799 A JP 25449799A JP 25449799 A JP25449799 A JP 25449799A JP 2001082703 A JP2001082703 A JP 2001082703A
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steam pressure
economizer
pressure
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JP25449799A
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Mitsuo Kishi
光男 岸
Atsushi Iwasaki
淳 岩崎
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急速負荷降下時において、節炭器流体圧力を
一定に保つように制御することにより、節炭器出口流体
を飽和領域に入ることなく運転できるので、節炭器スチ
ーミングの発生を防止すること。 【解決手段】 ボイラ給水系統に節炭器を備え、負荷と
共に主蒸気圧力を変化させる変圧運転ボイラにおいて、
実主蒸気圧力値3と比較制御される主蒸気圧力設定系統
に2つの系統を設け、2つの系統の内の一の系統は、負
荷指令に基づいて変圧主蒸気圧力設定関数回路を経た通
常運転系統であり、他の系統は負荷降下開始前の主蒸気
圧力を保持する設定回路を経た非通常運転系統であり、
負荷降下発生時に通常運転系統から非通常運転系統に切
り替えて12、実主蒸気圧力値と比較制御するボイラ節
炭器の蒸気発生防止装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は変圧運転ボイラに係
り、特に負荷降下時の節炭器スチーミングを防止ための
運転制御に関する。
【0002】
【従来の技術】図3の(1)にドラム型ボイラの概略構
成を示し、図3の(2)に変圧貫流型ボイラの概略構成
を示す。前記ドラム型ボイラの構成は、ボイラ給水は節
炭器1を通り加熱されドラム3へ導かれる。ドラム3に
供給された給水は火炉壁2内を自然循環し加熱され、ド
ラム3からの発生蒸気は過熱器5でさらに加熱されター
ビンに導かれ負荷を取る。
【0003】また、貫流型ボイラでは、ドラム型ボイラ
と同様にボイラ給水は節炭器1を通る。加熱された給水
は火炉2へ導かれ汽水分離器3’を経由し、過熱器5を
通ってタービンに導かれる。この様な構成のボイラにお
いて、変圧運転を行った場合の各負荷の蒸気運転点の変
圧貫流ボイラの例を図4に示す。
【0004】図4において、横軸は流体の圧力、縦軸は
蒸気エンタルピを示す。ボイラ各部はバーナ入熱を受け
て収熱しエンタルピが上昇し温度上昇して行く。負荷が
低い場合は、各部の熱吸収配分はほぼ変わらないが、変
圧運転による減圧運転を行うため負荷降下と共に各部の
静特性上の運転点が図4に示すように左側に移動してく
る特性を有する。
【0005】従来の負荷変化運転を行う場合の制御回路
を図2に示す。ユニットの出力設定1を受けて出力負荷
変化率設定器2を経由しユニット負荷指令9が決定され
る。この負荷指令9と発電機実出力6と比較され負荷制
御調節計7によりタービン負荷指令11を作成する。タ
ービン加減弁8はタービン負荷指令11により制御され
負荷を取る。
【0006】一方、ボイラ負荷は、ユニット負荷指令9
に基づく変圧主蒸気圧力設定関数4−1により主蒸気圧
力設定値信号を求め、この主蒸気圧力設定値と実主蒸気
圧力3と比較調節され主蒸気圧力補正信号10を出力
し、この主蒸気圧力補正信号10とユニット負荷指令信
号9とが加算されボイラの基本負荷信号(ボイラマス
タ)が作成され、この基本負荷信号に基づきボイラ給水
量、燃料量、空気量などが制御される。この際に、変圧
主蒸気圧力設定関数4−1の入出力特性は、例えば、入
力が0〜30%までは所定の一定値を保持し、30〜9
0%までは略比例的に増加し、次いで90〜100%ま
では一定値で飽和するというような特性を有するもので
ある。
【0007】さて、一般的に、火力発電所では何らかの
理由による緊急負荷抑制(急速負荷降下)を実施するこ
とが多く、その場合、圧力は負荷降下と共に図2に示す
変圧主蒸気圧力設定関数4−1により作成された主蒸気
圧力設定値に追従して下がるものの、ボイラ各部の流体
エンタルピはボイラ自身の熱容量が大きいため、図4に
示す各負荷の流体条件まですぐには移行せず、ほぼ高負
荷運転時のエンタルピに維持される傾向になる(図4の
符号4参照)。
【0008】このため運転上問題となるのは、節炭器出
口流体条件が高負荷時のエンタルピ(約370kcal
/kg)を保有したまま平行にスライド(符号4参照)
されるため35%負荷近傍まで負荷降下させるとすると
飽和流体特性曲線5に達してしまい節炭器出口部の蒸気
発生(スチーミング)の恐れがある。節炭器スチーミン
グは連絡管(節炭器と火炉とを連絡する管)などのウォ
ーターハンマーなどの発生や火炉水壁での伝熱阻害の原
因となり、ボイラ運転保護上好ましくない。
【0009】このため、従来技術では、節炭器出口での
流体温度を監視し節炭器スチーミング発生の恐れがある
場合には警報を発すると共に負荷保持を行い節炭器スチ
ーミングの未然防止につとめていた。しかしながら、負
荷を継続的に下げながら節炭器スチーミング発生防止に
対する配慮がなされていなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、節炭
器スチーミング発生に対して積極的に防止する面で配慮
されておらず、負荷運用上の制約を伴う点に問題があっ
た。
【0011】本発明の目的は負荷降下運転を継続しつ
つ、かつ節炭器スチーミングを発生させない運転制御を
実現することにある。
【0012】
【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。
【0013】ボイラ給水系統に節炭器を備え、負荷と共
に主蒸気圧力を変化させる変圧運転ボイラにおいて、実
主蒸気圧力値と比較制御される主蒸気圧力設定系統に2
つの系統を設け、前記2つの系統の内の一の系統は、負
荷指令に基づいて変圧主蒸気圧力設定関数回路を経た通
常運転系統であり、他の系統は負荷降下開始前の主蒸気
圧力を保持する設定回路を経た非通常運転系統であり、
負荷降下発生時に前記通常運転系統から非通常運転系統
に切り替えて前記実主蒸気圧力値と比較制御するボイラ
節炭器の蒸気発生防止装置。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るボイラ節
炭器のスチーミング防止装置について、図1、図4を用
いて以下説明する。図1は、本発明の実施形態に係る節
炭器スチーミング防止運転を行うための制御系統を示す
図であり、図4は、変圧貫流型ボイラ各部の圧力とエン
タルピ特性を示す図である。
【0015】図1において、1は出力設定、2は出力変
化率設定、3は実主蒸気圧力、4−1は変圧主蒸気圧力
設定関数、4−2は主蒸気圧力トラッキング設定値、5
は加算器、6は発電器出力、7はタービン負荷制御調節
計、8はタービンガバナ、9はユニット負荷指令、10
は主蒸気圧力補正信号、11はタービン負荷指令、12
は切替スイッチ(1)、13は切替スイッチ(2)、1
4は圧力変化率設定器、をそれぞれ表す。図4におい
て、1は100%負荷時の運転点、2は35%負荷時の
運転点、3は節炭器出口運転点、4は負荷降下時の運転
点の挙動、5は飽和流体特性曲線、をそれぞれ表す。
【0016】図1は、従来技術を示す図2の負荷制御回
路の主蒸気圧力変圧設定回路4−1に加えて、4−2に
示す主蒸気圧力トラッキング設定回路を設けている。緊
急負荷降下発生時に、切替スイッチ(1)12を開して
変圧主蒸気圧力設定側から現状主蒸気圧力設定値にトラ
ッキングさせ、主蒸気圧力設定値が現状圧力に保持され
る(切替スイッチ(1)12の一方の接点が実主蒸気圧
力3に接続されている)。タービン側において、主蒸気
圧力が保持されるため、負荷降下指令とともにタービン
加減弁8(タービンへの主蒸気経路に設置される弁)の
開度が絞られ負荷降下する。
【0017】一方、ボイラ側は、負荷降下前の圧力に維
持されるので、たとえば負荷降下前100%負荷で運転
されていたとすると、第4図において節炭器出口流体条
件3が節炭器流体圧力約300kg/cmgに維持され
るため、飽和流体特性曲線5に入り込むことがなく負荷
降下終了後も節炭器出口スチーミングが発生しない。
【0018】ただし、負荷変化終了後の主蒸気圧力を変
圧運転負荷に基づいた圧力に戻す(下げる)必要がある
ため、ボイラのプロセス状態が落ち着いた後(約15か
ら20分程度経過後)切替スイッチ(1)12を通常運
転モード(変圧主蒸気圧力設定側)に切替るとともに、
この切替による主蒸気圧力設定が急激に変わり、ボイラ
制御に外乱を与えないように、切替スイッチ(2)13
を開き圧力変化率制限器14を通すことによりゆっくり
と(徐々に)主蒸気圧力設定を下げながら通常変圧モー
ドに戻す。この場合、ゆっくりと(徐々に)圧力降下を
行うため、ほぼボイラ静特性に近い流体特性を確保しな
がら主蒸気圧力変化を達成することができ節炭器スチー
ミングは起こらない。
【0019】以上説明したように、本発明の実施形態に
よれば、主蒸気圧力設定を2つ用意して、緊急負荷降下
時の信号により通常の変圧主蒸気圧力設定関数側から負
荷降下開始前の圧力設定側に切替え、負荷降下発生時の
主蒸気圧力を保持する。急速負荷降下時においても主蒸
気圧力をその負荷時の圧力に保持することによって、節
炭器出口流体の熱保有量が変化せず負荷降下前のエンタ
ルピに維持されたとしても、飽和流体となることなく運
転される。
【0020】それによって、節炭器出口流体は常にスチ
ーミングを起こすことなく運転することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、急速負荷降下時におい
ても、節炭器流体圧力を一定に保つことにより節炭器出
口流体を飽和領域に入ることなく運転できるので、節炭
器スチーミングの発生を防止し、かつ負荷降下運転を負
荷ホールドせずに運転継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る節炭器スチーミング防
止運転を行うための制御系統を示す図である。
【図2】従来技術の制御系統を示す図である。
【図3】節炭器を有するドラム型ボイラと変圧貫流型ボ
イラの構成を示す図である。
【図4】変圧貫流型ボイラ各部の圧力とエンタルピ特性
を示す図である。
【符号の説明】
1 出力設定 2 出力変化率設定 3 実主蒸気圧力 4−1 変圧主蒸気圧力設定関数 4−2 主蒸気圧力トラッキング設定値 5 加算器 6 発電器出力 7 タービン負荷制御調節計 8 タービンガバナ 9 ユニット負荷指令 10 主蒸気圧力補正信号 11 タービン負荷指令 12 切替スイッチ(1) 13 切替スイッチ(2) 14 圧力変化率設定器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボイラ給水系統に節炭器を備え、負荷と
    共に主蒸気圧力を変化させる変圧運転ボイラにおいて、 実主蒸気圧力値と比較制御される主蒸気圧力設定系統に
    2つの系統を設け、 前記2つの系統の内の一の系統は、負荷指令に基づいて
    変圧主蒸気圧力設定関数回路を経た通常運転系統であ
    り、他の系統は負荷降下開始前の主蒸気圧力を保持する
    設定回路を経た非通常運転系統であり、 負荷降下発生時に前記通常運転系統から非通常運転系統
    に切り替えて前記実主蒸気圧力値と比較制御することを
    特徴とするボイラ節炭器の蒸気発生防止装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のボイラ節炭器の蒸気発生防止
    装置において、 前記非通常運転系統による適宜の時間間隔での比較制御
    の後に、前記通常運転系統に切り替え、当該切り替え後
    の通常運転系統に圧力変化率制限器を介在させて急激な
    圧力変化の設定を回避することを特徴とするボイラ節炭
    器の蒸気発生防止装置。
JP25449799A 1999-09-08 1999-09-08 ボイラ節炭器の蒸気発生防止装置 Pending JP2001082703A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105927976A (zh) * 2016-06-07 2016-09-07 河北省电力建设调整试验所 一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105927976A (zh) * 2016-06-07 2016-09-07 河北省电力建设调整试验所 一种用于大型循环流化床机组的直接能量平衡协调控制系统

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