JP2001263606A - ボイラの蒸気温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再熱器スートブロワまたは負荷変化等により
蒸気温度に外乱が与えられた場合、主蒸気温度の変動を
抑制すること。 【解決手段】 後部伝熱壁に位置する１次過熱器４と再
熱器１０とのガス流量配分を調整するそれぞれのガス分
配ダンパ１４，１４を備え、且つ２次過熱器６の出口温
度を制御するためのスプレー流量調節用の第１スプレー
制御弁１２を備えたボイラであって、第１スプレー制御
弁１２への制御信号は、２次過熱器出口温度とその設定
値の偏差が入力されるとともに、ガス分配ダンパの開度
制御に用いられる再熱器出口温度とその設定値との偏差
が一次遅れ器３０を介して入力されるボイラの蒸気温度
制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラの蒸気温度制
御装置に係わり、再熱器スートブロワ動作または負荷変
化等により再熱蒸気温度に外乱が与えられた後の早期安
定による運用性向上に好適な制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のボイラに於ける蒸気温度制御は、
過熱器出口温度をスプレー制御弁にて制御し、再熱器出
口温度をガス分配ダンパにて制御することを特徴とする
蒸気温度制御装置であり、その制御装置を図３に示す。

【０００３】従来技術の蒸気温度制御装置は、給水ポン
プ１、節炭器２、火炉水冷壁３、過熱器４，６，８、過
熱低減器５，７、高圧タービン９、再熱器１０、中・低
圧タービン１１、スプレー制御弁１２，１３、ガス分配
ダンパ１４、２次過熱器出口温度設定器１５、３次過熱
器出口温度設定器１９、再熱器出口温度設定器２３、２
次過熱器出口温度検出器１６、３次過熱器出口温度検出
器２０、再熱器出口温度検出器２４、減算器１７，２
１，２５、調節器１８，２２，２６、関数発生器２７か
ら成る。

【０００４】スプレー制御弁１２は、２次過熱器出口温
度検出器１６と２次過熱器出口温度設定器１５との偏差
を調節器１８を介して制御信号に用い、２次過熱器出口
温度検出器からの検出値が設定器１５の設定値より上昇
した場合は調節器１８によりスプレー制御弁１２の開度
を増加、また同温度が設定より降下した場合は前記開度
を減少させスプレー流量を調節することにより１次過熱
器出口蒸気温度を制御する。

【０００５】また、スプレー制御弁１３は、３次過熱器
出口温度検出器２０と３次過熱器出口温度設定器１９と
の偏差を調節器２２を介して制御信号に用い、３次過熱
器出口温度検出器２０からの検出値が設定器１９の設定
値より上昇した場合は調節器２２によりスプレー制御弁
１３の開度を増加、また同温度が設定より降下した場合
は前記開度を減少させスプレー流量を調節することによ
り２次過熱器出口蒸気温度を制御する。

【０００６】ガス分配ダンパ１４は、再熱器出口温度検
出器２４と再熱器出口温度設定器２３との偏差を調節器
２６を介して制御信号に用い、後部伝熱部を隔壁５０に
よりガス流れ方向に分割した流路内に１次過熱器４と再
熱器１０とがそれぞれ配置されたガス流路を流れるガス
流量配分を調節することにより再熱器出口蒸気温度を制
御する。

【０００７】即ち、再熱器出口温度検出器２４からの検
出値が設定器２３からの設定値より上昇した場合はガス
分配ダンパ１４のうち、再熱器側に設けられたダンパの
開度を減少させると共に１次過熱器側に設けられたダン
パの開度を増加させ、再熱器１０が配置される流路を流
れるガス量を減少させることにより、再熱器での熱吸収
を減少させ同出口温度を低減する。この時、１次過熱器
４が配置される流路を流れるガス流量は再熱器１０通過
ガス流量と正反対の動作となるため、過熱器４での熱吸
収量は増大する。また、再熱器出口温度が設定より降下
した場合のダンパ１４の開度の増減は、前記とは逆動作
となる。

【０００８】従来技術の温度制御装置は再熱蒸気温度制
御によりガス分配ダンパが操作された場合、１次過熱器
側通過ガス流量も変動し出口蒸気温度が影響を受ける事
象について考慮されていなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による
と、再熱蒸気温度制御によりガス分配ダンパが操作され
た場合、後部伝熱壁に位置する１次過熱器４の通過ガス
量も変動して熱吸収量が変動するため、１次過熱器蒸気
温度が変動する。１次過熱器出口温度の変動により、２
次、３次過熱器での熱吸収量が変動するので、再熱器１
０入口ガス温度も変動するため、再度、ガス分配ダンパ
を操作することになる。

【００１０】結果として、過熱器温度制御（最終の３次
過熱器以降の蒸気を主蒸気と称することから主蒸気温度
制御と称することがある）と再熱蒸気温度制御が干渉
し、整定に時間が掛かるという課題があった。

【００１１】本発明の目的は、前記従来技術の課題を解
決し、再熱器スートブロワ動作または負荷変化等で、蒸
気温度に外乱が与えられた後の整定早期化により運用性
を向上することにある。

【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、本発明は次のような構成を採用する。

【００１３】後部伝熱壁に位置する過熱器と再熱器との
ガス流量配分を調整するそれぞれのガス分配ダンパを備
え、且つ過熱器の出口温度を制御するためのスプレー流
量調節用のスプレー制御弁を備えたボイラであって、前
記再熱器の出口温度制御のためのガス分配ダンパの開度
指令信号を用いて先行的に前記スプレ制御弁の開度を変
化させて、蒸気温度の外的変動に因る主蒸気温度及び再
熱蒸気温度の早期整定を行うボイラの蒸気温度制御装
置。

【００１４】また、後部伝熱壁に位置する第１次過熱器
と再熱器とのガス流量配分を調整するそれぞれのガス分
配ダンパを備え、且つ第２次過熱器の出口温度を制御す
るためのスプレー流量調節用の第１スプレー制御弁を備
えたボイラであって、前記第１スプレー制御弁への制御
信号は、前記第２次過熱器出口温度とその設定値の偏差
が入力されるとともに、前記ガス分配ダンパの開度制御
に用いられる前記再熱器出口温度とその設定値との偏差
が一次遅れ器を介して入力されるボイラの蒸気温度制御
装置。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るボイラの
蒸気温度制御装置について、図１と図２を用いて以下説
明する。図１は本発明の実施形態に係るボイラの蒸気温
度制御系統を示す構成図であり、図２は再熱器スートブ
ロワ動作時におけるボイラ各部の経時的状態を示す線図
である。

【００１６】本実施形態の蒸気温度制御装置は、給水ポ
ンプ１、節炭器２、火炉水冷壁３、過熱器４，６，８、
過熱低減器５，７、高圧タービン９、再熱器１０、中・
低圧タービン１１、スプレー制御弁１２，１３、ガス分
配ダンパ１４、２次過熱器出口温度設定器１５、３次過
熱器出口温度設定器１９、再熱器出口温度設定器２３、
２次過熱器出口温度検出器１６、３次過熱器出口温度検
出器２０、再熱器出口温度検出器２４、減算器１７，２
１，２５、調節器１８，２２，２６、関数発生器２７，
２８、加算器２９、一次遅れ器３０、から成る。

【００１７】スプレー制御弁１２は、２次過熱器出口温
度検出器１６と２次過熱器出口温度設定器１５との偏差
を調節器１８を介して制御信号に用い、２次過熱器出口
温度が設定より上昇した場合は調節器１８により開度を
増加、また、２次過熱器出口温度が設定より降下した場
合は開度を減少させ、スプレー流量を調節することによ
り１次過熱器出口蒸気温度を制御する。

【００１８】また、スプレー制御弁１３は、３次過熱器
出口温度検出器２０と３次過熱器出口温度設定器１９と
の偏差を調節器２２を介して制御信号に用い、３次過熱
器出口温度が設定より上昇した場合は調節器２２により
開度を増加、また、３次過熱器出口温度が設定より降下
した場合は開度を減少させ、スプレー流量を調節するこ
とにより２次過熱器出口蒸気温度を制御する。

【００１９】ガス分配ダンパ１４は、再熱器出口温度検
出器２４と再熱器出口温度設定器２３との偏差を調節器
２６を介して制御信号に用い、後部伝熱部を隔壁５０に
よりガス流れ方向に分割した流路内に１次過熱器４と再
熱器１０とがそれぞれ配置されたガス流路を流れるガス
流量配分を調節することにより再熱器出口蒸気温度を制
御する。

【００２０】即ち、再熱器出口温度検出器２４からの検
出値が設定器２３からの設定値より上昇した場合はガス
分配ダンパ１４のうち、再熱器側に設けられたダンパの
開度を減少させると共に１次過熱器側に設けられたダン
パの開度を増加させ、再熱器１０が配置される流路を流
れるガス量を減少させることにより、再熱器での熱吸収
を減少させ同出口温度を低減する。この時、１次過熱器
４が配置される流路を流れるガス流量は再熱器１０通過
ガス流量と正反対の動作となるため（図示する関数発生
器２７の入出力特性によって両ダンパ１４，１４は正反
対動作を行う）、過熱器４での熱吸収量は増大する。ま
た、再熱器出口温度が設定より降下した場合のダンパ１
４の開度の増減は、前記とは逆動作となる。

【００２１】本実施形態において、調節器２６から出力
されるガス分配ダンパ開度指令を関数発生器２８を介し
て第１スプレー制御弁開度信号に加算すると共に、関数
発生器２８の出力側に一次遅れ器３０を接続して加算器
２９に加える回路構成となっている。ここにおいて、関
数発生器２８の入出力特性は図１に示すとおりであり、
入力の多少の変化には出力を追従させない静特性を有し
ている。また、一次遅れ器３０の入出力特性は、図２に
示すように、ガス分配ダンパの操作によって１次過熱器
４が影響を受けるであろう時定数を有している。

【００２２】ここで、ガス分配ダンパ１４が操作される
場合、先行的に調節器２６にて作成されるガス分配ダン
パ開度指令より関数発生器２８にて先行信号を作成し、
ダンパ開度の増減により、１次過熱器４が影響を受ける
であろう時定数を考慮して一次遅れ器３０にて付加の
上、これを調節器１８にて作成されるスプレー制御弁指
令に加算器２９にて加える。

【００２３】これによって、ガス分配ダンパ開度指令が
増加する、即ちガス分配ダンパ操作の影響にて主蒸気温
度が上昇する場合は（再熱器側ダンパを閉方向動作）ス
プレー制御弁１２開度を増方向に先行的に操作する。ま
た、ガス分配ダンパ開度指令が減少する、即ち主蒸気温
度が低下する場合は（再熱器側ダンパを開方向動作）ス
プレー制御弁１２開度を減方向に先行的に操作する。こ
のようにして、ガス分配ダンパ１４操作のため１次過熱
器４が受ける影響を緩和するため、主蒸気温度が影響を
受けず主蒸気温度制御と再熱蒸気温度制御の干渉抑制に
より、整定時間を短縮することが可能となる。

【００２４】次に、本実施形態の温度制御装置におい
て、再熱器スートブロワが動作した場合の機能並びに作
用を説明する。図２は、再熱器スートブロワが動作した
場合のガス分配ダンパ１４開度と、一次遅れ器３０にて
作成されるスプレー制御弁１２先行信号と、スプレー制
御弁１２開度と、１次過熱器４出口温度と、主蒸気温度
（最終過熱器の出口温度）の経時的な変化を示した線図
である。

【００２５】再熱器スートブロワが動作した場合、再熱
器１０の熱吸収量が増加することより再熱器出口温度が
上昇する。この為、再熱蒸気温度制御によりガス分配ダ
ンパ１４の再熱器側開度は減少かつ過熱器側開度は増加
するため、再熱器１０通過ガス量が減少すると同時に過
熱器４通過ガス流量が増加する。よって１次過熱器４出
口温度は上昇することとなる。

【００２６】一方、ガス分配ダンパ１４開度指令より関
数発生器２８及び一次遅れ器３０にて作成された先行信
号は、１次過熱器４が影響を受ける時定数にて、調節器
１８で作成されるスプレー制御弁指令に加算器２９にて
加算されスプレー制御弁１２開度が増加するため、１次
過熱低減器に流入するスプレー流量は１次過熱器４出口
温度の上昇と同じ時定数で増加し、結果として１次過熱
器４出口温度の上昇を緩和する。

【００２７】以上説明したように、本発明の実施形態の
特徴は、前流側減温器スプレー弁開度指令にガス分配ダ
ンパ開度指令からの先行信号を加えることにより構成さ
れる。そして、再熱蒸気温度制御によりガス分配ダンパ
が操作された場合、ガス分配ダンパ開度指令からの先行
信号を、後部伝熱部に位置する過熱器が影響を受けるで
あろう時定数を付加の上、前流側減温器スプレー弁開度
指令に加えることにより、ガス分配ダンパ操作の影響に
て主蒸気温度が上昇する場合はスプレー弁開度を増方向
に先行的に操作し、主蒸気温度が低下する場合はスプレ
ー弁開度を減方向に先行的に操作し、主蒸気温度がガス
分配ダンパ操作の影響を受けることを抑制するため、主
蒸気温度制御と再熱蒸気温度制御の干渉が無く整定に時
間が掛かることがない。このように、主蒸気温度の変動
は抑制され、主蒸気温度制御と再熱蒸気温度制御の干渉
抑制により、再度ガス分配ダンパ１４が操作されること
が無く蒸気温度整定時間の半減が可能となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、再熱器スートブロワま
たは負荷変化等により蒸気温度に外乱が与えられた場
合、その後の整定時間短縮により運用性向上が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るボイラの蒸気温度制御
系統を示す構成図である。

【図２】再熱器スートブロワ動作時におけるボイラ各部
の経時的状態を示す線図である。

【図３】従来技術のボイラの蒸気温度制御系統を示す構
成図である。

【符号の説明】

１ 給水ポンプ ２ 節炭器 ３ 火炉水冷壁 ４，６，８ 過熱器 ５，７ 過熱低減器 ９ 高圧タービン １０ 再熱器 １１ 中・低圧タービン １２，１３ スプレー制御弁 １４ ガス分配ダンパ １５ ２次過熱器出口温度設定器 １６ ２次過熱器出口温度検出器 １７，２１，２５ 減算器 １８，２２，２６ 調節器 １９ ３次過熱器出口温度設定器 ２０ ３次過熱器出口温度検出器 ２３ 再熱器出口温度設定器 ２４ 再熱器出口温度検出器 ２７，２８ 関数発生器 ２９ 加算器 ３０ 一次遅れ器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後部伝熱壁に位置する過熱器と再熱器と
   のガス流量配分を調整するそれぞれのガス分配ダンパを
   備え、且つ過熱器の出口温度を制御するためのスプレー
   流量調節用のスプレー制御弁を備えたボイラであって、 前記再熱器の出口温度制御のためのガス分配ダンパの開
   度指令信号を用いて先行的に前記スプレ制御弁の開度を
   変化させて、蒸気温度の外的変動に因る主蒸気温度及び
   再熱蒸気温度の早期整定を行うことを特徴とするボイラ
   の蒸気温度制御装置。
2. 【請求項２】 後部伝熱壁に位置する第１次過熱器と再
   熱器とのガス流量配分を調整するそれぞれのガス分配ダ
   ンパを備え、且つ第２次過熱器の出口温度を制御するた
   めのスプレー流量調節用の第１スプレー制御弁を備えた
   ボイラであって、 前記第１スプレー制御弁への制御信号は、前記第２次過
   熱器出口温度とその設定値の偏差が入力されるととも
   に、前記ガス分配ダンパの開度制御に用いられる前記再
   熱器出口温度とその設定値との偏差が一次遅れ器を介し
   て入力されることを特徴とするボイラの蒸気温度制御装
   置。