JP2002349804A - ボイラの給水管理装置、ボイラの給水制御方法およびボイラの給水管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ｐＨ調整剤としてアンモニア水以外を用いた
場合にも対応でき、またｐＨ調整剤が過剰となってｐＨ
値が所望する範囲より高い値で運転しなければならなく
なってしまうことを防止することができ、しかも信頼性
の高い給水のｐＨ管理を行うことのできる、ボイラの給
水管理装置を提供する。 【解決手段】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
れを制御するボイラの給水管理装置２０である。給水を
循環させる循環系Ａにアンモニア水等のｐＨ調整剤を注
入する注入手段１５と、循環系Ａにおいて注入手段１５
によるｐＨ調整剤注入点Ｃより上流側を測定点Ｅとする
第１のｐＨ計２１とを備えている。さらに第２のｐＨ計
２２を、その測定点がｐＨ調整剤注入点Ｃより上流側
の、第１のｐＨ計の測定点Ｅと同じかこれの近傍となる
ように配設している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に火力発電プラ
ントにおける排ガスボイラに好適な、ボイラの給水管理
装置、ボイラの給水制御方法および給水管理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントにおける排ガスボイラ
としては、図６に示すような構成のものが知られてい
る。この排ガスボイラは、高圧タービン１、中圧タービ
ン２、低圧タービン３を有してなるもので、低圧タービ
ン３の下流側に供給された補給水タンク４からの補給水
を、復水とともに給水として循環させるものである。

【０００３】補給水と復水とを混合して循環させる循環
経路、すなわち循環系Ａは、エゼェクタ５、低圧加熱器
６、７、脱気器８、貯槽９、高圧加熱器１０を経てエコ
ノマイザ１１に給水する系によって構成されている。そ
して、エコノマイザ１１に給水された後には、過熱器１
２を通って高圧タービン１に導入されるようになってい
る。また、高圧タービン１を出た流体は再熱器１３を通
って中圧タービン２、低圧タービン３をこの順に流れる
ようになっている。

【０００４】ところで、このような循環系Ａを流れる給
水、すなわち復水と補給水との混合水については、これ
にアンモニア水または揮発性アミン等のアルカリからな
るｐＨ調整剤が添加されることによる、揮発性物質処理
がなされるようになっている。そして、このような揮発
性物質処理によって給水については、特にエコノマイザ
１１の入口位置Ｂにおいて、そのｐＨ値が８．５〜９．
６となるように調整することが規定されている。そこ
で、従来では、この入口位置ＢにｐＨ計１４を配設し、
ここでのｐＨ値を検知するようにしている。

【０００５】また、前記のｐＨ値に調整して揮発性物質
処理を行うべく、従来では、エゼェクタ５の下流側、す
なわち低圧タービン３側において、ｐＨ調整剤としての
アンモニア水を注入ポンプ１５によって注入添加するよ
うにしている。この注入ポンプ１５によるｐＨ調整剤の
注入量は、該注入ポンプ１５によるｐＨ調整剤の注入点
Ｃより下流側に配設された電気伝導率計１６により、制
御されるようになっている。

【０００６】すなわち、電気伝導率計１６によって測定
点Ｄで測定された電気伝導率が注入ポンプ１５にフィー
ドバックされることにより、ｐＨ調整剤の注入量が制御
され管理されるようになっているのである。ここで、フ
ィードバックされる電気伝導率については、予めｐＨ値
との相関がとられていることにより、測定された電気伝
導率からｐＨ値が推算されるようになっている。したが
って、これから、前述したようにエコノマイザ１１の入
口位置ＢでのｐＨ値が、目標値である８．５〜９．６と
なるよう、ｐＨ調整剤の注入量が決定されるようになっ
ているのである。

【０００７】なお、ｐＨ調整剤の注入添加量とｐＨ値と
の相関も予めとっておくことにより、電気伝導率計１６
で測定された電気伝導率に基づき、これが目標値を下回
っている場合の、注入添加するｐＨ調整剤の量も決定さ
れるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した給
水のｐＨ値の管理方法では、ｐＨ調整剤の注入点Ｃの下
流側に配設した電気伝導率計１６によってｐＨ調整剤の
注入量を制御しているが、この管理方法では、ｐＨ調整
剤としてアンモニア水以外のアミンなどの薬品や混合し
た薬品を用いた場合に、電気伝導率との相関を新たにと
らなけらばならないなどの不都合がある。しかして、ｐ
Ｈ調整剤としてはアンモニア水に代わってこれ以外の薬
品を用いる傾向にあり、したがってこのようなアンモニ
ア水以外の薬品にも対応し得る給水のｐＨ値の管理方法
が望まれている。

【０００９】また、電気伝導率計１６を注入点Ｃの下流
側に配設していることから、図７に示すように運転開始
時（ａ）に注入したｐＨ調整剤を有する給水が、電気伝
導率計１６の測定点Ｄに到達した時点（ｂ）になると、
そのｐＨ値は所望する範囲の値となるように高くなる。
その後、このｐＨ調整剤を有する給水が循環系Ａを一周
してｐＨ調整剤の注入点Ｃに循環した際（ｃ）、電気伝
導率計１６の測定値から推算されるｐＨ値は未だ変化し
ていないことから、ｐＨ調整剤の注入はそれまで通りの
量で行われる。すると、再度ｐＨ調整剤が注入されたこ
とにより、この給水が電気伝導率計１６の測定点Ｄに到
達すると（ｄ）、ｐＨ値が急激に高くなってしまい、そ
の分のｐＨ調整剤が過剰となってしまう。

【００１０】このようにｐＨ調整剤が過剰となってしま
うと、この過剰分を短時間で無くすことができないた
め、ｐＨ値が所望する範囲より高い値で運転しなければ
ならなくなってしまうおそれが生ずる。すなわち、運転
開始時においては、ｐＨ値を早く所望する範囲に上げる
べく、ｐＨ調整剤の注入を例えば１００％のストローク
で行うものの、一旦所望する範囲に上がった後には、ｐ
Ｈ調整剤の注入を０〜３％程度のストロークに落とす必
要があるからである。

【００１１】なお、エコノマイザ１１の入口位置Ｂに配
設されたｐＨ計１４により、ｐＨ調整剤の注入量を直接
制御することも考えられるが、ｐＨ値は対数をとった値
であることから、ｐＨ調整剤（アンモニア）が高濃度の
領域では、ｐＨ調整剤の濃度変化に対してその変動が少
ないものの、低濃度の領域では、ｐＨ調整剤の濃度の僅
かな変化に対しても大きく変動してしまい、結果として
その値そのものの信頼性が低くなってしまうといった不
都合がある。

【００１２】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ｐＨ調整剤としてアンモ
ニア水以外を用いた場合にも対応でき、またｐＨ調整剤
が過剰となってｐＨ値が所望する範囲より高い値で運転
しなければならなくなってしまうことを防止することが
でき、しかも信頼性の高い給水のｐＨ管理を行うことの
できる、ボイラの給水管理装置、ボイラの給水制御方法
およびボイラの給水管理方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載のボイラの給水管理装置では、循環ボイラへの給水
のｐＨを管理してこれを制御する給水管理装置であっ
て、給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調
整剤を注入する注入手段と、前記循環系において注入手
段によるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とする第
１のｐＨ計とを備え、さらに第２のｐＨ計を、その測定
点が前記ｐＨ調整剤注入点より上流側の、第１のｐＨ計
の測定点と同じかこれの近傍となるように配設したこと
を前記課題の解決手段とした。

【００１４】請求項４記載のボイラの給水制御方法で
は、前記請求項１記載のボイラの給水管理装置におい
て、第１のｐＨ計による測定結果に基づいてｐＨ調整剤
の注入をフォワード制御することを前記課題の解決手段
とした。

【００１５】請求項７記載のボイラの給水管理方法で
は、循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこれを制御す
る給水管理方法であって、給水を循環させる循環系への
アンモニア水等のｐＨ調整剤の注入を、このｐＨ調整剤
の注入点より上流側を測定点とする複数のｐＨ計のいず
れかで測定したｐＨ値によって制御するとともに、これ
らｐＨ計間で相互に校正を行うことを前記課題の解決手
段とした。

【００１６】これらボイラの給水管理装置、ボイラの給
水制御方法およびボイラの給水管理方法によれば、ｐＨ
調整剤注入点より上流側を測定点とするｐＨ計を備えて
いるので、このｐＨ計によって直接ｐＨ値を測定し、得
られた測定値によってｐＨ調整剤の注入をフォワード制
御することにより、ｐＨ調整剤としてアンモニア水以外
を用いた場合にも対応が可能になる。また、ｐＨ値を測
定した直後にその測定値に基づいてｐＨ調整剤の注入を
制御することにより、測定したばかりの給水に、過剰分
となるｐＨ調整剤が注入されることが防止される。さら
に、ｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とするように
して、制御用のｐＨ計とは別にｐＨ計を配設したので、
これで制御用のｐＨ計を校正することにより、制御用の
ｐＨ計による測定値の信頼性を高めることができ、これ
により給水のｐＨ値管理の信頼性を高めることが可能に
なる。

【００１７】請求項２記載のボイラの給水管理装置で
は、循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこれを制御す
る給水管理装置であって、給水を循環させる循環系にア
ンモニア水等のｐＨ調整剤を注入する注入手段と、前記
循環系において注入手段によるｐＨ調整剤注入点より上
流側を測定点とする第１のｐＨ計とを備え、さらに第２
のｐＨ計を、その測定点が前記ｐＨ調整剤注入点より下
流側となるように配設したことを前記課題の解決手段と
した。

【００１８】請求項５記載のボイラの給水制御方法で
は、前記請求項２記載のボイラの給水管理装置におい
て、第１のｐＨ計による測定結果に基づいてｐＨ調整剤
の注入をフォワード制御することを前記課題の解決手段
とした。

【００１９】請求項８記載のボイラの給水管理方法で
は、循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこれを制御す
る給水管理方法であって、給水を循環させる循環系への
アンモニア水等のｐＨ調整剤の注入を、このｐＨ調整剤
の注入点より上流側を測定点とする第１のｐＨ計で測定
したｐＨ値によって制御するとともに、ｐＨ調整剤の注
入点より下流側を測定点とする第２のｐＨ計で測定した
ｐＨ値により、ｐＨ調整剤の注入を管理することを前記
課題の解決手段とした。

【００２０】これらボイラの給水管理装置、ボイラの給
水制御方法およびボイラの給水管理方法によれば、ｐＨ
調整剤注入点より上流側を測定点とするｐＨ計を備えて
いるので、このｐＨ計によって直接ｐＨ値を測定し、得
られた測定値によってｐＨ調整剤の注入をフォワード制
御することにより、ｐＨ調整剤としてアンモニア水以外
を用いた場合にも対応が可能になる。また、ｐＨ値を測
定した直後にその測定値に基づいてｐＨ調整剤の注入を
制御することにより、測定したばかりの給水に、過剰分
となるｐＨ調整剤が注入されることが防止される。さら
に、ｐＨ調整剤の注入点より下流側を測定点とするよう
にして第２のｐＨ計を配設し、これで測定したｐＨ値に
よってｐＨ調整剤の注入を管理することにより、制御用
の第１のｐＨ計による測定値を間接的に校正することが
可能となり、結果として第１のｐＨ計による測定値の信
頼性を高め、これにより給水のｐＨ値管理の信頼性を高
めることが可能になる。

【００２１】請求項３記載のボイラの給水管理装置によ
れば、循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこれを制御
する給水管理装置であって、給水を循環させる循環系に
アンモニア水等のｐＨ調整剤を注入する注入手段と、前
記循環系において注入手段によるｐＨ調整剤注入点より
上流側を測定点とするｐＨ計とを備え、さらに電気伝導
率計を、その測定点が前記ｐＨ調整剤注入点より上流側
の、ｐＨ計の測定点と同じかこれの近傍となるように配
設したことを前記課題の解決手段とした。

【００２２】請求項６記載のボイラの給水制御方法で
は、前記請求項３記載のボイラの給水管理装置におい
て、ｐＨ計による測定結果に基づいてｐＨ調整剤の注入
をフォワード制御することを前記課題の解決手段とし
た。

【００２３】請求項９記載のボイラの給水管理方法によ
れば、循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこれを制御
する給水管理方法であって、給水を循環させる循環系へ
のアンモニア水等のｐＨ調整剤の注入を、このｐＨ調整
剤の注入点より上流側を測定点とするｐＨ計で測定した
ｐＨ値によって制御するとともに、このｐＨ計の測定点
と同じかその近傍を測定点とする電気伝導率計によって
ｐＨ計の校正を行うことを前記課題の解決手段とした。

【００２４】これらボイラの給水管理装置およびボイラ
の給水管理方法によれば、ｐＨ調整剤注入点より上流側
にｐＨ計を備えているので、このｐＨ計によって直接ｐ
Ｈ値を測定し、得られた測定値によってｐＨ調整剤の注
入をフォワード制御することにより、ｐＨ調整剤として
アンモニア水以外を用いた場合にも対応が可能になる。
また、ｐＨ値を測定した直後にその測定値に基づいてｐ
Ｈ調整剤の注入を制御することにより、測定したばかり
の給水に、過剰分となるｐＨ調整剤が注入されることが
防止される。さらに、ｐＨ調整剤注入点より上流側を測
定点とするようにして、制御用のｐＨ計とは別に電気伝
導率計を配設したので、これで制御用のｐＨ計を校正す
ることにより、制御用のｐＨ計による測定値の信頼性を
高めることができ、これにより給水のｐＨ値管理の信頼
性を高めることが可能になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明のボイラの給水管理装置を火力発電プラン
トにおける排ガスボイラに適用した場合の第１の実施形
態例を示す図であり、図１中符号２０はボイラの給水管
理装置である。このボイラの給水管理装置２０が図６に
示した排ガスボイラと異なるところは、その循環系Ａに
おいて給水管理のために用いる計器にある。

【００２６】すなわち、本例の給水管理装置２０では、
給水管理のための計器として、複数（本例では２台）の
ｐＨ計２１、２２を用いている。これらｐＨ計２１、２
２、すなわち第１のｐＨ計２１、第２のｐＨ計２２とし
ては、エコノマイザ１１の入口位置Ｂに配設されたｐＨ
計１４と同様の公知構成のものが用いられる。また、こ
れら第１のｐＨ計２１と第２のｐＨ計２２とは、その測
定点を、いずれもｐＨ調整剤の注入点Ｃより上流側、す
なわち低圧タービン３側にして配設されている。なお、
本例では、より精度を高めるため、第１のｐＨ計２１の
測定点と第２のｐＨ計２２の測定点とを同一の箇所Ｅと
し、またこれら測定点Ｅを、ｐＨ調整剤の注入点Ｃの近
傍としている。

【００２７】そして、本例では、基本的に一方のｐＨ計
（本例では第１のｐＨ計２１）でｐＨ調整剤の注入ポン
プ（注入手段）１５による注入を制御するようにしてい
る。注入ポンプ１５は、そのストロ−クが可変に構成さ
れていることにより、注入量が可変となるよう構成され
たもので、図示しない制御装置に接続されてその動作が
これに制御されるよう構成されたものである。なお、本
例においては、注入ポンプ１５の動作はＯＮ／ＯＦＦに
よって制御されるようになっている。また、制御装置
は、第１のｐＨ計２１に接続されてこれからその測定値
であるｐＨ値を受信し、受信した測定値が予め設定した
値以上であるか否かにより、注入ポンプ１５のＯＮ／Ｏ
ＦＦをなすようにしたものである。

【００２８】第１のｐＨ計２１については、排ガスボイ
ラの運転休止時等や定期点検時などにその校正を行う
が、それとは別に、第２のｐＨ計２２によってこれを連
続的に校正するようにしている。このような校正として
は、特に限定されることなく種々の方法が採用可能であ
るが、例えば、第１のｐＨ計２１で測定され検出された
ｐＨ値と、第２のｐＨ計２２で測定され検出されたｐＨ
値とを比較し、その差が予め設定した値（例えば０．０
５）を超えた場合に、いずれかに異常があるものとして
アラームを発信させ、いずれか一方、好ましくは第１の
ｐＨ計２１を、決められた校正方法に基づいて自動校正
する。そして、校正後にまだ２台の間に差異がある場合
には、他の１台についてもこれを自動校正するようにす
る。

【００２９】このような構成のボイラの給水管理装置２
０によって給水のｐＨ値を制御し管理するには、前述し
たように第１のｐＨ計２１でｐＨ値を測定し、得られた
測定値を信号として制御装置（図示せず）を介して注入
ポンプ１５に出力し、該注入ポンプ１５に所定量のｐＨ
調整剤を注入させる、フォワード制御を行う。また、第
１のｐＨ計２１については、前述したように第２のｐＨ
計２２によってこれを連続的に校正するようにし、これ
によりその信頼性を維持するようにする。

【００３０】このようにしてｐＨ値の制御および管理を
行うと、特に運転開始時においては、注入ポンプ１５か
ら注入されたｐＨ調整剤を含有する流体（給水）が循環
系Ａをほぼ一周して第１のｐＨ計２１の測定点Ｅに到達
するまでは、ｐＨ調整剤が注入されていない元の給水の
ｐＨ値が測定されていることにより、注入ポンプ１５か
らは一定量のｐＨ調整剤が連続して注入される。そし
て、ｐＨ調整剤を注入された給水が循環系Ａを一周して
第１のｐＨ計２１の測定点Ｅに到達すると、ｐＨ調整剤
が注入された後の予め設定した目標となるｐＨ値が測定
されることから、この直後に注入ポンプ１５がＯＦＦと
され、ｐＨ調整剤の注入量がゼロとなる。したがって、
ｐＨ調整剤が注入された後の給水が再度ｐＨ調整剤の注
入点Ｃに至った際には、すでにｐＨ調整剤の注入が停止
されていることにより、これに過剰分となるｐＨ調整剤
が注入されることがなくなる。

【００３１】このような管理装置２０による制御方法お
よび管理方法にあっては、第１のｐＨ計２１によって直
接ｐＨ値を測定し、得られた測定値によってｐＨ調整剤
の注入をフォワード制御するようにしているので、ｐＨ
調整剤としてアンモニア水以外を用いた場合にも、ｐＨ
値によって直接制御していることからこれに容易に対応
することができる。また、前述したように、ｐＨ値を測
定した直後に、その測定値に基づいてｐＨ調整剤の注入
を制御するようにしていることから、タイムラグが少な
くなることにより、測定した直後の給水中に過剰分とな
るｐＨ調整剤が注入されてしまうことを防止することが
できる。

【００３２】さらに、制御用の第１のｐＨ計２１とは別
に第２のｐＨ計２２を配設し、これで制御用の第１のｐ
Ｈ計２１を校正するようにしたので、制御用の第１のｐ
Ｈ計２１による測定値の信頼性を高めることができ、こ
れにより給水のｐＨ値管理の信頼性を高めることができ
る。

【００３３】なお、前記例では注入ポンプ１５をＯＮ／
ＯＦＦによって制御するようにしたが、本発明はこれに
限定されることなく、注入ポンプ１５のストロークを変
えることによって注入する量を変化させるようにしても
よい。すなわち、制御装置を、第１のｐＨ計２１からそ
の測定値であるｐＨ値を受信し、受信した測定値から予
めプログラミングされた計算式に基づいて注入ポンプ１
５による注入量を算出し、この算出値を制御信号として
注入ポンプ１５に出力し、これにより該注入ポンプ１５
に所望量のｐＨ調整剤を、注入させるように構成しても
よい。

【００３４】図２は本発明のボイラの給水管理装置を火
力発電プラントにおける排ガスボイラに適用した場合の
第２の実施形態例を示す図であり、図２中符号３０はボ
イラの給水管理装置である。このボイラの給水管理装置
３０が図１に示したボイラの給水管理装置２０と異なる
ところは、第２のｐＨ計２２の測定点Ｆを、ｐＨ調整剤
の注入点Ｃより下流側となるようにして配設した点であ
る。なお、本例においては、第２のｐＨ計２２の測定点
Ｆを、ｐＨ調整剤の注入点Ｃの近傍としている。

【００３５】本例の給水管理装置３０では、前記給水管
理装置２０と同様に、第１のｐＨ計２１によってｐＨ調
整剤の注入ポンプ（注入手段）１５による注入のＯＮ／
ＯＦＦ（あるいはその量）をフォワード制御するように
しているものの、第２のｐＨ計２２については、第１の
ｐＨ計２１を直接校正するために用いるのでなく、ｐＨ
調整剤の注入を管理することにより、第１のｐＨ計２１
を間接的に校正するようにしている。

【００３６】第２のｐＨ計２２によるｐＨ調整剤の注入
の管理としては、特に限定されることなく種々の方法が
採用可能である。例えば、制御装置（図示せず）で設定
されたｐＨ値（目標値）と第２のｐＨ計２２による測定
値とを比較し、その差が予め設定した値を超えた場合
に、ｐＨ調整剤の注入が適正でないとし、アラームを発
信させる。このようなアラームを受けたら、注入ポンプ
１５を点検するとともに、第１のｐＨ計２１についても
これを自動校正する。

【００３７】なお、このような第２のｐＨ計２２による
管理は、第１のｐＨ計２１の測定点Ｅと第２のｐＨ計２
２の測定点Ｆとの間の位置の差に対応する時間的なズレ
を考慮して、行わなければならない。具体的には、第１
のｐＨ計２１の測定点Ｅを通過した流体（給水）が第２
のｐＨ計２２の測定点Ｆに到達するまでの時間を予め測
定しておき、これを制御装置に入力しておくことによ
り、前記の時間的なズレを補正するようにする。

【００３８】このような構成のボイラの給水管理装置３
０によって給水のｐＨ値を制御し管理するには、先の例
と同様にして第１のｐＨ計２１でｐＨ値を測定し、得ら
れた測定値を信号として制御装置（図示せず）を介して
注入ポンプ１５に出力し、該注入ポンプ１５に所定量の
ｐＨ調整剤を注入させる、フォワード制御を行う。ま
た、これとは別に、第２のｐＨ計２２によって注入ポン
プ１５からｐＨ調整剤が注入された直後の給水のｐＨ値
を測定する。そして、この第２のｐＨ計２２による測定
値と、制御装置（図示せず）で設定されたｐＨ値（目標
値）とを比較することにより、前述したようにこの第２
のｐＨ計２２でｐＨ調整剤の注入状態の管理し、これに
よって制御用の第１のｐＨ計２１を間接的に校正するよ
うにする。

【００３９】このような管理装置３０による制御方法お
よび管理方法にあっては、第１のｐＨ計２１によって直
接ｐＨ値を測定し、得られた測定値によってｐＨ調整剤
の注入をフォワード制御するようにしているので、ｐＨ
調整剤としてアンモニア水以外を用いた場合にも、ｐＨ
値によって直接制御していることからこれに容易に対応
することができる。また、先の管理装置２０の場合と同
様に、ｐＨ値を測定した直後に、その測定値に基づいて
ｐＨ調整剤の注入を制御するようにしていることから、
タイムラグが少なくなることにより、測定した直後の給
水中に過剰分となるｐＨ調整剤が注入されてしまうこと
を防止することができる。

【００４０】さらに、制御用の第１のｐＨ計２１とは別
に第２のｐＨ計２２を配設し、これで測定したｐＨ値に
よってｐＨ調整剤の注入を管理するようにしたことによ
り、制御用の第１のｐＨ計２１による測定値を間接的に
校正することができ、結果として第１のｐＨ計２１によ
る測定値の信頼性を高め、これにより給水のｐＨ値管理
の信頼性を高めることができる。

【００４１】図３は本発明のボイラの給水管理装置を火
力発電プラントにおける排ガスボイラに適用した場合の
第３の実施形態例を示す図であり、図３中符号４０はボ
イラの給水管理装置である。このボイラの給水管理装置
４０が図１に示したボイラの給水管理装置２０と異なる
ところは、第２のｐＨ計２２に代えて、電気伝導率計２
３を用いた点である。

【００４２】電気伝導率計２３は、図６に示した従来の
排ガスボイラにおける循環系Ａに用いた電気伝導率計１
６と同様のもので、本例では、その測定点を第１のｐＨ
計２１の測定点Ｅと同じ点としている。また、この電気
伝導率計２３は、図１に示した例における第２のｐＨ計
２２と同様に、制御用の第１のｐＨ計２１を連続的に校
正するようにしたものである。

【００４３】電気伝導率計２３による第１のｐＨ計２１
の校正としては、特に限定されることなく種々の方法が
採用可能である。例えば、予め電気伝導率とｐＨ値との
相関をとっておいてこれを制御装置（図示せず）に入力
しておく。そして、第１のｐＨ計２１で測定され検出さ
れたｐＨ値と、電気伝導率計２３で測定された電気導電
率から推算したｐＨ値とを比較し、その差が予め設定し
た値（例えば０．０５）を超えた場合に、異常があるも
のとしてアラームを発信させ、第１のｐＨ計２１を決め
られた校正方法に基づいて自動校正する。そして、校正
後にまだ２台の間に差異がある場合には、電気伝導率計
２３についてもこれを校正するようにする。

【００４４】このような構成のボイラの給水管理装置４
０によって給水のｐＨ値を制御し管理するには、図１に
示した給水管理装置２０の場合と同様にして第１のｐＨ
計２１でｐＨ値を測定し、得られた測定値を信号として
制御装置（図示せず）を介して注入ポンプ１５に出力
し、該注入ポンプ１５に所定量のｐＨ調整剤を注入させ
る、フォワード制御を行う。また、第１のｐＨ計２１に
ついては、前述したように電気伝導率計２３によってこ
れを連続的に校正するようにし、これによりその信頼性
を維持するようにする。

【００４５】ここで、電気伝導率計２３は、前述したよ
うにｐＨ調整剤としてアンモニア水を単独で使用した場
合には、その相関がすでにとられているものの、アンモ
ニア水以外のアミンなどの薬品や混合した薬品を用いた
場合には、電気伝導率とｐＨ値との相関を新たにとらな
けらばならない。しかして、本例では、第１のｐＨ計２
１と一緒に用いており、しかもその測定点も一緒にして
いることから、通常時の運転において第１のｐＨ計２１
で制御しつつ、測定されたｐＨ値と電気伝導率計２３で
測定された電気伝導率とで相関をとることができ、さら
に得られた相関をデータとして蓄積してより正確な相関
に修正していくことができる。したがって、アンモニア
水以外のアミンなどの薬品や混合した薬品を用いた場
合、運転初期においては電気伝導率計２３による第１の
ｐＨ計２１の校正が十分に行えないものの、その後は、
この校正を精度良く行えるようになるのである。

【００４６】このような管理装置４０による制御方法お
よび管理方法にあっては、第１のｐＨ計２１によって直
接ｐＨ値を測定し、得られた測定値によってｐＨ調整剤
の注入をフォワード制御するようにしているので、ｐＨ
調整剤としてアンモニア水以外を用いた場合にも、ｐＨ
値によって直接制御していることからこれに容易に対応
することができる。また、前述したように、ｐＨ値を測
定した直後に、その測定値に基づいてｐＨ調整剤の注入
を制御するようにしていることから、タイムラグが少な
くなることにより、測定した直後の給水中に過剰分とな
るｐＨ調整剤が注入されてしまうことを防止することが
できる。

【００４７】さらに、制御用の第１のｐＨ計２１とは別
に電気伝導率計２３を配設したので、これで制御用の第
１のｐＨ計２１を校正することにより、この第１のｐＨ
計２１による測定値の信頼性を高めることができ、これ
により給水のｐＨ値管理の信頼性を高めることができ
る。

【００４８】（実験例）ｐＨ調整剤注入点より上流側で
ｐＨ値（あるいはアンモニア濃度）を測定し、この測定
値に基づいてｐＨ調整剤の注入を制御する本発明のフォ
ワード制御方式と、ｐＨ調整剤注入点より下流側で測定
し、この測定値に基づいてｐＨ調整剤の注入を制御する
従来のフィードバック方式とで、どちらが良好な制御を
行えるか、以下のようにして調べた。

【００４９】図４に、ボイラの給水管理装置における循
環系Ａを簡略化して示す。この循環系Ａにおいて、ｐＨ
調整剤注入点Ｃより上流側に液（給水）のサンプリング
点（測定点）Ｓ１を設け、また下流側に液（給水）のサ
ンプリング点（測定点）Ｓ２を設けた。これらサンプリ
ング点でサンプリングした液については、そのｐＨ値を
ｐＨ計で測定するとともに、電気伝導率計によってその
電気伝導率を測定し、予め作成しておいた電気伝導率と
アンモニア濃度との相関からアンモニア濃度を求めるよ
うにした。

【００５０】また、循環系Ａを流れる給水の流速を、こ
の給水が一周する時間が３０分となるように調整した。
なお、この流速のとき、サンプリング点Ｓ１を通過した
給水が注入点Ｃに到達するまでの時間は１分であり、注
入点Ｃを通過した給水がサンプリング点Ｓ２に到達する
までの時間は９分であった。また、サンプリング点Ｓ
１、Ｓ２でサンプリングを行った後の、ｐＨ計によるｐ
Ｈ値の検出、および電気伝導率測定によるアンモニア濃
度の検出までの時間は、１分であった。

【００５１】まず、本発明のフォワード制御方式、すな
わちｐＨ調整剤注入点Ｃより上流側のサンプリング点Ｓ
１で測定された値に基づいて、ｐＨ調整剤の注入を制御
する方式で、給水のｐＨ管理を行った。ｐＨ管理の状況
を表１に示す。なお、サンプリング点Ｓ１およびでサン
プリング点Ｓ２での給水のサンプリングとその測定につ
いては、１０分間隔で行い、またこれに基づくｐＨ剤調
整剤（アンモニア）の注入の制御（設定変更）も、１０
分毎に行った。

【００５２】

【表１】

【００５３】この方式では、ボイラの入り口側に設けた
サンプリング点Ｓ２でのｐＨ値が９．５となるように制
御することを目標とし、その管理を行った。ここで、循
環系Ａを流れる給水の初期状態におけるアンモニア濃度
は１．０ｐｐｍであり（サンプリング点Ｓ１、Ｓ２で測
定）、このアンモニア濃度１．０ｐｐｍは、循環系Ａを
流れる給水の量から算出するとｐＨ９．４（サンプリン
グ点Ｓ１、Ｓ２でのｐＨ計による測定によっても確認）
となる。また、同様にして算出すると、目標となるｐＨ
９．５に相当するアンモニア濃度は１．５ｐｐｍとな
る。

【００５４】まず、初期状態が１．０ｐｐｍ（ｐＨ９．
４）である給水のｐＨ値をサンプリング点Ｓ１で検出す
ることにより、目標となるｐＨ９．５に調整すべく、ｐ
Ｈ調整剤注入点Ｃよりアンモニアを０．５ｐｐｍ注入さ
せるよう制御装置（図示せず）を介して注入ポンプ（図
示せず）に指示する。なお、この注入ポンプによるｐＨ
調整剤の注入については、注入ポンプのＯＮ／ＯＦＦに
よって制御するようになっている。ここで、アンモニア
を０．５ｐｐｍ注入するとの意味は、このｐＨ調整剤注
入点Ｃを通過した給水のアンモニア濃度を、０．５ｐｐ
ｍ上昇させる量のアンモニアを注入するとの意味であ
り、すなわち、このｐＨ調整剤注入点Ｃ以前ではｐＨ
９．４であった給水を、目標のｐＨ９．５になるよう
に、アンモニアを注入するとの意味である。

【００５５】このようにしてアンモニアを注入すると、
サンプリング点Ｓ２でのアンモニア濃度は、表１中の時
間０分の行に示すように、注入したアンモニアがサンプ
リング点Ｓ２に到達していないことから１．０ｐｐｍで
あり、そのｐＨ値は９．４となる。そして、１０分経過
すると、ｐＨ調整剤注入点Ｃでアンモニアが注入された
給水がサンプリング点Ｓ２に到達していることにより、
このサンプリング点Ｓ２で測定されたアンモニア濃度は
１．５ｐｐｍ、ｐＨ値は目標となるｐＨ９．５となる。
なお、このときには、アンモニアが注入された給水がま
だサンプリング点Ｓ１に到達していないので、アンモニ
ア濃度は１．０ｐｐｍ（ｐＨ９．４）として測定され、
これにより注入ポンプへはｐＨ調整剤を注入するように
指示がなされる。

【００５６】その後、３０分を経過すると、ｐＨ調整剤
注入点Ｃでアンモニアが注入された給水がサンプリング
点Ｓ１に到達したことにより、このサンプリング点Ｓ１
で測定されたアンモニア濃度は１．５ｐｐｍ、ｐＨ値は
目標となるｐＨ９．５となる。すると、これによって制
御装置はｐＨ調整剤の注入ポンプをＯＦＦにするように
指示し、表１に示したようにアンモニア注入量をゼロに
する。以下、循環系Ａにおいて変化がない限り、表１に
示したようにサンプリング点Ｓ１で測定されたアンモニ
ア濃度は１．５ｐｐｍ、ｐＨ値は９．５となることによ
り、注入ポンプのＯＦＦ状態を続ける。よって、過剰分
となるｐＨ調整剤の注入がなくなり、これによりサンプ
リング点Ｓ２での給水のｐＨ値が目標となるｐＨ９．５
に維持される。

【００５７】次に、従来のフィードバック制御方式、す
なわちｐＨ調整剤注入点Ｃより下流側のサンプリング点
Ｓ２で測定された値に基づいて、ｐＨ調整剤の注入を制
御する方式で、給水のｐＨ管理を行った。ｐＨ管理の状
況を表２に示す。なお、サンプリング点Ｓ１およびでサ
ンプリング点Ｓ２での給水のサンプリングとその測定に
ついては、先のフォワード制御方式と同様に１０分間隔
で行い、またこれに基づくｐＨ剤調整剤（アンモニア）
の注入の制御（設定変更）も、１０分毎に行った。

【００５８】

【表２】

【００５９】この方式でも、ボイラの入り口側に設けた
サンプリング点Ｓ２でのｐＨ値が９．５となるように制
御することを目標とし、その管理を行った。なお、循環
系Ａを流れる給水の初期状態におけるアンモニア濃度
は、先の方式の場合と同様に１．０ｐｐｍとした。

【００６０】まず、初期状態が１．０ｐｐｍ（ｐＨ９．
４）である給水のｐＨ値をサンプリング点Ｓ２で検出す
ることにより、目標となるｐＨ９．５に調整すべく、ｐ
Ｈ調整剤注入点Ｃよりアンモニアを０．５ｐｐｍ注入さ
せるよう制御装置（図示せず）を介して注入ポンプ（図
示せず）に指示する。なお、この注入ポンプによるｐＨ
調整剤の注入については、先のフォワード制御の場合と
異なり、注入ポンプのストロークを変化させてその注入
量を変化させることにより、制御するようにした。

【００６１】このようにしてアンモニアを注入すると、
サンプリング点Ｓ２でのアンモニア濃度は、表２中の時
間０分の行に示すように、注入したアンモニアがサンプ
リング点Ｓ２に到達していないことから１．０ｐｐｍで
あり、そのｐＨ値は９．４となる。そして、１０分経過
すると、ｐＨ調整剤注入点Ｃでアンモニアが注入された
給水がサンプリング点Ｓ２に到達していることにより、
このサンプリング点Ｓ２で測定されたアンモニア濃度は
１．５ｐｐｍ、ｐＨ値は目標となるｐＨ９．５となる。
ところが、フィードバック制御ではｐＨ９．５を超えな
いとｐＨ調整剤の注入量を減少させる指示がなされない
ため、ｐＨ調整剤の注入はそのまま続けられる。

【００６２】そして、３０分を経過すると、ｐＨ調整剤
注入点Ｃでアンモニアが注入された給水がサンプリング
点Ｓ１に到達したことにより、このサンプリング点Ｓ１
で測定されたアンモニア濃度は１．５ｐｐｍ、ｐＨ値は
目標となるｐＨ９．５となる。ところが、サンプリング
点Ｓ２での測定値も依然ｐＨ９．５となっているため、
ｐＨ調整剤の注入はそのまま続けられる。

【００６３】４０分が経過すると、初期状態から０．５
ｐｐｍアンモニアが注入された給水が、さらに０．５ｐ
ｐｍ注入された状態でサンプリング点Ｓ２に到達するこ
とにより、ここでの測定値はアンモニア濃度が２．０ｐ
ｐｍ、ｐＨ値は９．６となる。すると、これをうけて制
御装置はｐＨ調整剤の注入ポンプのストロークを短くす
るようにし指示し、その注入量を少なくさせる。このよ
うにしてｐＨ調整剤の注入量を少なくすることにより、
５０分経過後には、サンプリング点Ｓ２での測定値はア
ンモニア濃度が１．８ｐｐｍ、ｐＨ値は９．６となる。
そこで、さらにｐＨ調整剤の注入ポンプのストロークを
短くし、その注入量を少なくする。

【００６４】このような操作が繰り返されることによ
り、７０分経過後にやっとｐＨ剤の注入量がゼロにな
る。しかしながら、この時点では、すでに給水のｐＨ値
を目標とする９．５にするためには過剰となるアンモニ
ア量が、循環系Ａに注入されているこにより、これ以降
ｐＨ調整剤の注入量をゼロにし続けているにもかかわら
ず、測定されるｐＨ値は９．５を超えた値となってしま
う。

【００６５】表１、表２に示した値を比較するため、図
５に、時間とサンプリング点Ｓ２での測定値（アンモニ
ア濃度）との関係を示した。図５に示したように、本発
明のフォワード制御方式では目標とする濃度を安定して
維持することができる。これに対して従来のフィードバ
ック制御方式では、ｐＨ調整剤を一旦過剰に注入してし
まうことから、この過剰分の逃げ場がないため、目標と
する濃度を安定して維持することが困難になっているこ
とが分かる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のボイラの給
水管理装置、ボイラの給水制御方法およびボイラの給水
管理方法によれば、ｐＨ調整剤注入点より上流側を測定
点とするｐＨ計を備えているので、このｐＨ計によって
直接ｐＨ値を測定し、得られた測定値によってｐＨ調整
剤の注入をフォワード制御することにより、ｐＨ調整剤
としてアンモニア水以外を用いた場合にも、ｐＨ値によ
って直接制御していることからこれに容易に対応するこ
とができる。また、ｐＨ値を測定した直後にその測定値
に基づいてｐＨ調整剤の注入を制御し、注入するように
していることから、タイムラグが少なくなることによ
り、給水中に過剰分となるｐＨ調整剤が注入されてしま
うことを防止することができる。

【００６７】また、特に請求項１記載のボイラの給水管
理装置、請求項４記載のボイラの給水制御方法および請
求項７記載のボイラの給水管理方法によれば、制御用の
ｐＨ計とは別にｐＨ計を配設したので、これで制御用の
ｐＨ計を校正することにより、制御用のｐＨ計による測
定値の信頼性を高めることができ、これにより給水のｐ
Ｈ値管理の信頼性を高めることができる。

【００６８】また、請求項２記載のボイラの給水管理装
置、請求項５記載のボイラの給水制御方法および請求項
８記載のボイラの給水管理方法によれば、ｐＨ調整剤の
注入点より下流側を測定点とするようにして第２のｐＨ
計を配設し、これで測定したｐＨ値によってｐＨ調整剤
の注入を管理することにより、制御用の第１のｐＨ計に
よる測定値を間接的に校正することができ、したがって
第１のｐＨ計による測定値の信頼性を高め、これにより
給水のｐＨ値管理の信頼性を高めることができる。

【００６９】また、請求項３記載のボイラの給水管理装
置、請求項６記載のボイラの給水制御方法および請求項
９記載のボイラの給水管理方法によれば、制御用のｐＨ
計とは別に電気伝導率計を配設したので、これで制御用
のｐＨ計を校正することにより、制御用のｐＨ計による
測定値の信頼性を高めることができ、これにより給水の
ｐＨ値管理の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のボイラの給水管理装置を、火力発電
プラントにおける排ガスボイラに適用した場合の第１の
実施形態例を示す図である。

【図２】 本発明のボイラの給水管理装置を、火力発電
プラントにおける排ガスボイラに適用した場合の第２の
実施形態例を示す図である。

【図３】 本発明のボイラの給水管理装置を、火力発電
プラントにおける排ガスボイラに適用した場合の第３の
実施形態例を示す図である。

【図４】 ボイラの給水管理装置における循環系Ａを簡
略化した図である。

【図５】 実験結果を比較するための図であって、時間
と測定値（アンモニア濃度）との関係を示すグラフであ
る。

【図６】 従来の排ガスボイラの一例を説明するための
図である。

【図７】 図６に示した排ガスボイラでのｐＨ管理を説
明するためのグラフである。

【符号の説明】

１５…注入ポンプ（注入手段）、２０、３０、４０…ボ
イラの給水管理装置、２１…第１のｐＨ計、２２…第２
のｐＨ計、２３…電気伝導率計、Ａ…循環系、Ｃ…ｐＨ
調整剤の注入点（ｐＨ調整剤注入点）、Ｅ、Ｆ…測定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栄田 正 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御する給水管理装置であって、 給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調整剤
   を注入する注入手段と、前記循環系において注入手段に
   よるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とする第１の
   ｐＨ計とを備え、さらに第２のｐＨ計を、その測定点が
   前記ｐＨ調整剤注入点より上流側の、第１のｐＨ計の測
   定点と同じかこれの近傍となるように配設したことを特
   徴とするボイラの給水管理装置。
2. 【請求項２】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御する給水管理装置であって、 給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調整剤
   を注入する注入手段と、前記循環系において注入手段に
   よるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とする第１の
   ｐＨ計とを備え、さらに第２のｐＨ計を、その測定点が
   前記ｐＨ調整剤注入点より下流側となるように配設した
   ことを特徴とするボイラの給水管理装置。
3. 【請求項３】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御する給水管理装置であって、 給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調整剤
   を注入する注入手段と、前記循環系において注入手段に
   よるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とするｐＨ計
   とを備え、さらに電気伝導率計を、その測定点が前記ｐ
   Ｈ調整剤注入点より上流側の、ｐＨ計の測定点と同じか
   これの近傍となるように配設したことを特徴とするボイ
   ラの給水管理装置。
4. 【請求項４】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御するボイラの給水制御方法であって、 給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調整剤
   を注入する注入手段と、前記循環系において注入手段に
   よるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とする第１の
   ｐＨ計とを備え、さらに第２のｐＨ計を、その測定点が
   前記ｐＨ調整剤注入点より上流側の、第１のｐＨ計の測
   定点と同じかこれの近傍となるように配設したボイラの
   給水管理装置において、前記第１のｐＨ計による測定結
   果に基づいてｐＨ調整剤の注入をフォワード制御するこ
   とを特徴とするボイラの給水制御方法。
5. 【請求項５】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御するボイラの給水制御方法であって、 給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調整剤
   を注入する注入手段と、前記循環系において注入手段に
   よるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とする第１の
   ｐＨ計とを備え、さらに第２のｐＨ計を、その測定点が
   前記ｐＨ調整剤注入点より下流側となるように配設した
   ボイラの給水管理装置において、前記第１のｐＨ計によ
   る測定結果に基づいてｐＨ調整剤の注入をフォワード制
   御することを特徴とするボイラの給水制御方法。
6. 【請求項６】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御するボイラの給水制御方法であって、 給水を循環させる循環系にアンモニア水等のｐＨ調整剤
   を注入する注入手段と、前記循環系において注入手段に
   よるｐＨ調整剤注入点より上流側を測定点とするｐＨ計
   とを備え、さらに電気伝導率計を、その測定点が前記ｐ
   Ｈ調整剤注入点より上流側の、ｐＨ計の測定点と同じか
   これの近傍となるように配設したボイラの給水管理装置
   において、前記ｐＨ計による測定結果に基づいてｐＨ調
   整剤の注入をフォワード制御することを特徴とするボイ
   ラの給水制御方法。
7. 【請求項７】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御する給水管理方法であって、 給水を循環させる循環系へのアンモニア水等のｐＨ調整
   剤の注入を、このｐＨ調整剤の注入点より上流側を測定
   点とする複数のｐＨ計のいずれかで測定したｐＨ値によ
   って制御するとともに、これらｐＨ計間で相互に校正を
   行うことを特徴とするボイラの給水管理方法。
8. 【請求項８】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御する給水管理方法であって、 給水を循環させる循環系へのアンモニア水等のｐＨ調整
   剤の注入を、このｐＨ調整剤の注入点より上流側を測定
   点とする第１のｐＨ計で測定したｐＨ値によって制御す
   るとともに、ｐＨ調整剤の注入点より下流側を測定点と
   する第２のｐＨ計で測定したｐＨ値により、ｐＨ調整剤
   の注入を管理することを特徴とするボイラの給水管理方
   法。
9. 【請求項９】 循環ボイラへの給水のｐＨを管理してこ
   れを制御する給水管理方法であって、 給水を循環させる循環系へのアンモニア水等のｐＨ調整
   剤の注入を、このｐＨ調整剤の注入点より上流側を測定
   点とするｐＨ計で測定したｐＨ値によって制御するとと
   もに、このｐＨ計の測定点と同じかその近傍を測定点と
   する電気伝導率計によってｐＨ計の校正を行うことを特
   徴とするボイラの給水管理方法。