JP2007139235A

JP2007139235A - 復水器の制御方法

Info

Publication number: JP2007139235A
Application number: JP2005330632A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Furuya; 秀彦古家; Koichi Toyama; 浩一遠山; Genji Fujita; 源治藤田
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】高圧復水器の復水温度が高温になるのを防ぐとともに、過冷却を防ぐことができる恒温復水器の制御方法を提供する。
【解決手段】高圧蒸気復水器２の復水温度、高圧蒸気復水器２の出口圧力及び高圧蒸気復水器の入口蒸気量をそれぞれ検出し、フィードフォワード制御して高圧蒸気復水器ファン５により高圧蒸気復水器２の復水温度の一定制御及び出口圧力の一定制御を行う制御方法において、出口圧力が増加し最大圧力設定値に達すると冷却用の高圧蒸気復水器ファン５を自動起動し、入口蒸気量及び復水温度が低下してそれぞれの最小設定値に達すると高圧蒸気復水器ファン５を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ごみ焼却炉、ごみ溶融炉等の発電設備の高圧蒸気復水器（以下「高圧復水器」という。）の制御方法に関する。

ごみ焼却炉、ごみ溶融炉等の排ガス処理系には、排ガスから熱を回収するために発電設備を備えており、発電設備には高圧復水器が設けられている。高圧復水器は、タービンで呑み込みきれなかつた蒸気を復水している。このため、タービンで全量呑み込む運転では、高圧復水器には暖管用蒸気のみを流し、蒸気量が増えた場合に備えて待機している。

ごみ焼却炉、ごみ溶融炉では発生する蒸気量の変動により復水器入口蒸気流量が変動して復水温度が一定にならないという問題があった。この問題を解決するため、特許文献１には、高圧復水器の入口蒸気量の変化に関係なく復水温度を一定に制御する高圧復水器の制御方法が開示されている。

図４は前記特許文献１に記載された高圧復水器の制御方法を実施するための制御系統図である。

ごみ焼却炉，ごみ溶融炉からの蒸気は、高圧復水器の蒸気ヘッダ１から高圧復水器本体２に供給され復水されて、復水ヘッダ３から排出される。復水ヘッダ３の復水出口配管３ａには復水出口調節弁４が設けられている。高圧復水器本体２には高圧復水器ファン５が配置され冷却風が送られる。蒸気ヘッダ１の蒸気入口配管１ａには蒸気量を測定する蒸気流量計６が設けられ、復水ヘッダ３の復水出口配管には温度調節計７及び圧力調節計８が設けられる。温度調節計７は、高圧復水器ファン５の冷却風量を調節し、圧力調節計８は復水出口調節弁４を制御する。

制御方法は、復水器出口温度を検出し、温度調節計７により高圧復水器ファン５の回転速度や羽角度を変えることにより冷却風量を調節し、復水出口温度が設定温度となるように制御する。ただし、検出した復水温度には時間遅れがあり、この温度検出の応答遅れについては、蒸気流量計６により蒸気量に応じた折れ線関数（横軸：復水器入口蒸気量、縦軸：復水器出口温度設定）９を通し、温度補償量を演算器１０で演算し、温度調節計７の操作量に足し込みフィードフォワード制御とすることで対応する。また、蒸気復水器出口圧力を検出し、圧力調節計８により復水出口調節弁４を調節して行う。ここでは蒸気流量計６と蒸気復水器の伝熱効率及び機内圧力の変化を考慮した折れ線関数（横軸：復水器入口蒸気量、縦軸：復水器出口圧力設定）１１を通し、移動平均処理を演算器１２で実施し圧力調節計８の設定値とする。こうして高圧復水器ファン５の回転数と高圧復水器出口の調節弁４で冷却度を制御し、高圧復水器出口の復水温度、圧力が一定になるように制御する。
特開平１１−１３２６７５号公報

従来の制御方法では、ごみ焼却炉、ごみ溶融炉では発生する蒸気量の変動により蒸気量の変動に追随できずに、復水温度が高温となったり、あるいは出口圧力が負圧となったりするため、暖管用の蒸気を増やし、蒸気量の急変に備えていた。しかしながら、この場合でも既存炉では蒸気量変動に追随できず、高圧復水器出口の温度が復水タンクの耐熱温度以上の高温となり設備を損傷させたり、出口配管にハンマリング現象が発生したりして設備に影響を与えていた。

また、高圧復水器に流れる蒸気量が少なくなっている状態でも、復水器の時定数が大きく温度が下がるまでは時間がかかるため、過冷却となっていた。

また、蒸気発生量が少ない場合は、高圧復水器ファンを停止し、急激に蒸気発生量が増えた場合は、入口流量と出口温度を見て復水器ファンを自動起動させていたが、応答が遅く出口温度が高温となっていた。

そこで、本発明は、高圧復水器を自動起動、自動停止させるロジックを見直し、さらに蒸気の圧力、流量を高圧復水器の温度制御のフィードフォワード要素として加えることにより入口蒸気量の変動に際して復水温度が高温になるのを防ぐとともに、過冷却を防ぐことができる高圧復水器の制御方法を提供するものである。

本発明は、高圧蒸気復水器の復水温度、高圧蒸気復水器の出口圧力及び高圧蒸気復水器の入口蒸気量をそれぞれ検出し、フィードフォワード制御して高圧蒸気復水器ファンにより高圧蒸気復水器の復水温度の一定制御及び出口圧力の一定制御を行う高圧蒸気復水器の制御方法において、出口圧力が増加し圧力最大設定値に達すると冷却用の高圧蒸気復水器ファンを自動起動し、入口蒸気量及び復水温度が低下してそれぞれの最小設定値に達すると前記高圧蒸気復水器ファンを自動停止させることを特徴とする。

また、前記構成において、高圧蒸気復水器圧力変動の応答遅れ及び復水温度検出の応答遅れを入口蒸気量の検出量及び出口圧力の検出量から演算した補償量を加算してフィードフォワード制御とすることを特徴とする。

本発明は、高圧蒸気復水器の復水温度、高圧蒸気復水器の出口圧力及び高圧蒸気復水器の入口蒸気量をそれぞれ検出し、フィードフォワード制御して高圧蒸気復水器ファンにより高圧蒸気復水器の復水温度の一定制御及び出口圧力の一定制御を行う高圧蒸気復水器の制御方法において、高圧蒸気復水器ファンが運転中のときに、出口圧力が前記圧力最大設定値より低く設定された圧力中間設定値に達すると、高圧蒸気復水器ファンがマニュアルモードにて最低回転数で運転されている場合に自動制御に切り替えられることを特徴とする。

前記構成において、高圧蒸気復水器ファンモードが運転中で、出口圧力が低下して前記流量中間設定値より低く設定された圧力最小設定値に達し且つ入口流量が流量最小設定値に達したときに高圧復水器ファンがマニュアルモードにて最低回転数で運転することを特徴とする。

従来の温度及び圧力を一定に制御するだけのロジックで解決しようとしていたものを、高圧復水器を自動停止、自動起動させるロジックを追加し、また、蒸気の圧力、流量を高圧復水器の温度制御のフィードフォワード要素として加えることにより、復水温度が高温になるのを防ぐとともに、過冷却を抑える制御が可能となった。

高圧復水器出口温度制御を入口流量と出口圧力が低下すれば、強制的に復水器ファンの回転数を最低回転数にするように制御することにより、高圧復水器に流れる蒸気量が少なくなっている状態でも、過冷却を防ぐことができる。

また、従来、蒸気発生量が少ない場合は高圧復水器ファンを停止し、急激に蒸気発生量が増えた場合は入口流量と出口温度を見て高圧復水器ファンを自動起動させていたが、応答が遅く出口温度が高温となっていた。これに対して、本発明は自動起動させる条件に復水器出口圧力を加えることにより、すみやかに応答して出口温度が高温になることを防止することができる。

また、高圧復水器温度制御は温度だけのフィードバック制御では蒸気発生量の急変時は追随できなかったが、本発明では、制御に復水器出口圧力へフィードフォワード制御を加えて、蒸気発生量の急変時の制御性を改善することができた。

また、本発明の制御方法を導入することで、設備寿命を延命化することができるとともに、暖管用蒸気を少なくすることができるため、タービン発電量を増やすことが可能となった。

本発明を図面により説明する。図１は本発明における高圧復水器の制御方法を実施するための制御系統図である。

本発明の制御系統は、図４に示す従来の制御系統と同様に、ごみ焼却炉，ごみ溶融炉からの蒸気は、蒸気ヘッダ１から高圧復水器本体２に供給され復水されて、復水ヘッダ３から排出される。復水ヘッダ３の復水出口配管３ａには復水出口調節弁４が設けられている。高圧復水器本体２には高圧復水器ファン５が配置され冷却風が送られる。

蒸気ヘッダ１の蒸気入口配管１ａには蒸気量を測定する蒸気流量計６が設けられ、復水ヘッダ３の復水出口配管３ａには温度調節計７及び圧力調節計８が設けられる。温度調節計７は、高圧復水器ファン５の冷却風量を調節し、圧力調節計８は復水出口調節弁４を制御する。

本発明では、さらに、復水ヘッダ３の復水出口配管３ａに設けられた圧力調節計８で検出された圧力を設定値と比較して高圧復水器ファン５の運転、あるいは停止を制御する。

さらに、検出した復水温度には時間遅れがあり、この温度検出の応答遅れについては、蒸気流量計６により蒸気量に応じた折れ線関数（横軸：復水器入口蒸気量、縦軸：復水器出口温度設定）９を通し、温度補償量を演算器１０で演算し、温度調節計７の操作量に足し込みフィードフォワード制御とすることで対応する。さらに、蒸気復水器出口圧力を検出し、圧力調節計８により復水出口調節弁４を調節して行う。ここでは蒸気流量計６と蒸気復水器の伝熱効率及び機内圧力の変化を考慮した折れ線関数（横軸：復水器出口圧力、縦軸：復水器出口温度設定）１１を通し、移動平均処理を演算器１２で実施し、温度調節計７の操作量に足し込みフィードフォワード制御とすることで対応する。こうして高圧復水器ファン５回転数と高圧復水器出口の調節弁４で冷却度を制御し、高圧復水器出口の復水温度、圧力が一定になるように制御するとともに、蒸気量急変時に出口圧力により、高圧復水器ファンの自動運転開始と自動停止を制御し、さらに自動とマニュアルの切替制御を行うことにより入口蒸気量の変動に迅速に対応することができる。

本発明による制御方法の第１実施例について説明する。図２は本実施例の高圧復水器制御ロジックを示す図である。本実施例は高圧復水器ファンの自動運転開始と停止を制御するものである。

図２において、蒸気発生量が少なく、高圧復水器ファンを起動可能な状態で且つ高圧復水器ファンモードが自動にセットされているが、高圧復水器ファンが停止している場合において、
（１）圧力調節計８で検出された出口圧力が圧力最大設定値（例えば、約１８００ｋＰａ）に達したとき、
（２）蒸気流量計６で検出された高圧復水器入口流量が増加して流量最大設定値（例えば、３ｔ／ｈ）に達したとき、
（３）温度調節計７で検出された高圧復水器出口温度が上昇して温度最大設定値（例えば、２０℃）に達したとき
のいずれかのときに、自動的に高圧復水器ファン５の運転を開始し、高圧復水器の出口温度を、一定の設定温度、例えば約４０℃に制御する。

前記（１）の圧力最大設定値（例えば、約１８００ｋＰａ）は、出口圧力制御の通常設定値の１．５〜２倍の値を設定する。

前記（２）の流量最大設定値（例えば、３ｔ／ｈ）は、復水器の最大のみ込み量の２０〜３０％に設定する。

前記（３）の温度最大設定値（例えば、２０℃）は、大気温度程度に設定する。

蒸気発生量が急激に増加する場合に、高圧復水器入口流量や高圧復水器出口温度より先に出口圧力が上昇することがあるために、前記（１）により出口圧力を検出して監視することにより、高圧復水器ファン５の運転を開始して復水出口の復水温度が設定温度以下に制御して出口温度が高温になることを防止することができる。

次ぎに、高圧復水器ファン５の運転中に、流入蒸気量が減少して流量最小設定値（例えば２ｔ／ｈ）以下になり且つ復水出口の復水温度が低下して温度最大設定値より低く設定されている温度最小設定値（例えば約１０℃）以下になった場合には、冷却を抑える必要があるので、高圧復水器ファン５を停止させて過冷却を防ぐ。

流量最小設定値（例えば２ｔ／ｈ）は、復水器の最大のみ込み量の１０〜２０％の値に設定する。

また、温度最小設定値（例えば約１０℃）は、０℃にならないような余裕を見た値に設定する。

本実施例は蒸気発生量の急変時に、高圧復水器ファン５の自動運転開始・停止をすみやかに切り替えることができるので、従来の温度と圧力を一定にする制御に比べて、制御性を改善することができる。

図３は本発明の高圧復水器制御ロジックを示す図である。本実施例は、マニュアル制御を自動制御に切り替える制御である。

図３において、高圧復水器ファンが運転中のときに、
（１）圧力調節計８で検出された圧力が圧力最大設定値より低く設定されている圧力中間設定値（例えば、約１０００ｋＰａ）に達したとき、
（２）蒸気流量計６で検出された高圧復水器入口流量が増加して流量最大設定値（例えば、３ｔ／ｈ）に達したとき、
のいずれかのときに、高圧復水器ファンがマニュアルモードにて最低回転数で運転されている場合には自動制御に切り替えられるものである。

圧力中間設定値（例えば、約１０００ｋＰａ）は、出口圧力制御の通常設定値と同じ値に設定する。

本実施例は、マニュアル制御になった後、自動に戻すには出口圧力が規定値以上になった要素を入れたものである。

高圧復水器ファンモードが自動で高圧復水ファンが運転中で、高圧復水器出口圧力が低下して圧力中間設定値より低く設定されている圧力最小設定値（例えば３００ｋＰａ）以下に達し且つ高圧復水器入口流量が低下して流量最大設定値より低く設定されている最小流量設定値（例えば２ｔ／ｈ）に達したときに高圧復水器ファンがマニュアル制御される。

この制御は、従来蒸気がなくなっても温度が下がるまで時間がかかり、過冷却になっていたが、本実施例では、温度ではなく、入口流量と出口圧力が最小設定値より下がれば復水器ファンの回転数を最低回転数にするものである。

表１は、従来例と本発明の実施例の出口温度及び負圧時間を比較したものである。

表１から明らかなとおり、実施例は従来例に比べて、出口温度は目標レベル６０℃を超える時間が従来例に比べて大幅に抑えられるとともに、負圧時間も大幅に減少させることができた。

本発明における高圧復水器の制御方法を実施するための制御系統図である。本発明の高圧復水器制御ロジックを示す図である。本発明の高圧復水器制御ロジックを示す図である。従来の高圧復水器の制御方法を実施するための制御系統図である。

符号の説明

１：蒸気ヘッダ
１ａ：蒸気入口配管
２：高圧復水器本体
３：復水ヘッダ
３ａ：復水出口配管
４：復水出口調節弁
５：高圧復水器ファン
６：蒸気流量計
７：温度調節計
８：圧力調節計
９：折れ線関数
１０：演算器
１１：折れ線関数
１２：演算器

Claims

高圧蒸気復水器の復水温度、高圧蒸気復水器の出口圧力及び高圧蒸気復水器の入口蒸気量をそれぞれ検出し、フィードフォワード制御して高圧蒸気復水器ファンにより高圧蒸気復水器の復水温度の一定制御及び出口圧力の一定制御を行う高圧蒸気復水器の制御方法において、
出口圧力が増加し圧力最大設定値に達すると冷却用の高圧蒸気復水器ファンを自動起動し、入口蒸気量及び復水温度が低下してそれぞれの最小設定値に達すると前記高圧蒸気復水器ファンを自動停止させることを特徴とする高圧蒸気復水器の制御方法。
高圧蒸気復水器の時定数が大きいために発生する応答遅れ及び復水温度検出の応答遅れを入口蒸気量の検出量及び出口圧力の検出量から演算した補償量を加算してフィードフォワード制御とすることを特徴とする請求項１記載の高圧蒸気復水器の制御方法。
高圧蒸気復水器の復水温度、高圧蒸気復水器の出口圧力及び高圧蒸気復水器の入口蒸気量をそれぞれ検出し、フィードフォワード制御して高圧蒸気復水器ファンにより高圧蒸気復水器の復水温度の一定制御及び出口圧力の一定制御を行う高圧蒸気復水器の制御方法において、
高圧蒸気復水器ファンがマニュアルモードにて最低回転数で運転中のときに、出口圧力が前記圧力最大設定値より低く設定された圧力中間設定値に達すると、自動的に自動モードに切り替え、予め定められた一定温度で制御されることを特徴とする高圧蒸気復水器の制御方法。
高圧蒸気復水器ファンモードが運転中で、出口圧力が低下して前記圧力中間設定値より低く設定された圧力最小設定値に達し且つ入口流量が流量最小設定値に達したときに高圧復水器ファンが自動的にマニュアルモードとなり、予め定められた最低回転数で運転することを特徴とする請求項３記載の高圧蒸気復水器の制御方法。