JP2009019848A - ボイラ運転切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貫流運転と再循環運転の本来の切替点の前後の負荷帯域であってもボイラを安定に運転できるようにする。
【解決手段】給水流量プログラム［03］信号を出力する常用関数発生器１３、給水ポンプ及び再循環系統から火炉へ送出すべき最低給水流量［02］に応じた数値不変の信号を出力する貫流運転用関数発生器１２、給水流量プログラム［03］信号を上回る数値の最低給水流量［01］信号を出力する再循環運転用関数発生器１１、貫流運転用関数発生器１２からの信号、または再循環運転用関数発生器１１からの信号のいずれか一方を手動操作により選択する切替器１６、及び切替器１６を経た信号と常用関数発生器１３の給水流量プログラム［03］信号を対比して数値が大きいほうの信号を給水流量指令［05］信号とする高側選択回路１５を備え、給水流量指令［05］信号に基づき、給水ポンプ及び循環ポンプを運転し得るように構成してある。
【選択図】図１

Description

本発明はボイラ運転切替装置に関するものである。

図４は発電設備に用いる貫流ボイラの一例であり、ボイラ給水ポンプ１が送り出す給水は、節炭器２で予熱されて火炉３のチューブに入る。

ここで発生した蒸気は、気水分離器４から過熱器を経てタービンに送り込まれ、また、蒸気にならなかった残りの高圧水は、気水分離器４からボイラ循環ポンプ５と流量調整弁６を有する給水再循環系統７を経て前記節炭器２の入側へ戻される（例えば、特許文献１参照）。

定常時には負荷が高く、火炉３に対する燃料投入量が多いので、流量計８で測定される節炭器２及び火炉３を通過する給水（以下、火炉通過給水と呼ぶ）の全量が蒸気となってタービンへ送り込まれる。

このとき、流量計９で測定される再循環流量はゼロであり、流量計１０で測定されるボイラ給水ポンプ１が送り出す給水の全量が火炉通過給水量に一致する貫流運転が行われる。

起動直後や停止移行時には負荷が低く、火炉３に対する燃料投入量が減るが、火炉通過給水量が少なくなると、当該火炉３を構成するチューブ内を通過する水量に不均衡が生じやすくなるため火炉３を傷めてしまう。

図５に示すように、発電機出力ＭＷ（負荷）に比例している給水流量プログラム［03］に対し、火炉３に給水すべき最低給水流量［02］を決めておき、流量計８で測定される火炉通過給水量の最低給水流量［02］を確保して当該火炉３の保護を図るとともに、蒸気にならなかった残りの高圧水をボイラ循環ポンプ５によって節炭器２の入側へと戻す再循環運転が行われる。

つまり、貫流運転では、発電機出力ＭＷの要求値Δに見合う給水流量プログラム［03］が最低給水流量［02］を上回り、ボイラ給水ポンプ１から送出される給水の全量が蒸気になるが、再循環運転では、発電機出力ＭＷの要求値Δに見合う給水流量プログラム［03］が最低給水流量［02］を下回るようになるので、流量計８で測定される火炉通過給水量の全量が蒸気にはならず、最低給水流量［02］から給水流量プログラム［03］を差し引いた分の給水が流量計９によって測定され再循環する。
特開平６−３００２０９号公報

再循環運転から貫流運転への移行、また逆に貫流運転から再循環運転への移行は、図５に示すように最低給水流量［02］と給水流量プログラム［03］の交点にあたる負荷に対して、貫流ボイラの負荷を上下に変動させて実行することになる。

すなわち、当該交点にあたる負荷よりも貫流ボイラの負荷が上側にある場合には貫流運転となり、逆に下側の場合には再循環運転となる。

しかしながら、様々な不安定要素、具体的には給水温度や燃料熱量、その他の外乱などの影響を考慮すると貫流運転と再循環運転の切替点は一定でなく、仮に貫流ボイラの負荷を不変に設定したとしても、その不変の負荷が切替負荷の近傍であった場合には、外乱による影響から意図せず運転が切り替わってしまうことも起こり得る。

貫流運転と再循環運転では、貫流ボイラの給水制御や蒸気温度制御の手法をその都度切り替えなければならず、このような繁雑な操作が度々発生するのは貫流ボイラの安定した運転制御の観点から望ましくない。

従って、切替負荷の近傍において貫流ボイラを継続的に一定負荷運転することは難しく、例えば、貫流運転と再循環運転の切替点が２３〜２４％負荷である場合、この前後の負荷帯域（１５〜３０％負荷）での継続的な運転は困難であった。

本発明は、貫流運転と再循環運転の本来の切替点の前後の負荷帯域であっても、ボイラを安定に運転できるようにすることを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、発電機出力指令に比例した給水流量プログラム信号を出力する常用関数発生器と、火炉へ供給すべき最低給水流量に応じた数値不変の信号を出力する貫流運転用関数発生器と、発電機出力指令に対してそれに見合う前記給水流量プログラム信号を常に上回る数値の最低給水流量信号を出力する再循環運転用関数発生器と、貫流運転用関数発生器からの信号、または再循環運転用関数発生器からの信号のいずれか一方を選択する切替器と、当該切替器により信号が切り替えられる際にその数値を徐々に移行させる変化率制限器と、当該変化率制限器を経た信号と常用関数発生器からの給水流量プログラム信号とを対比して数値が大きいほうの信号を給水流量指令信号とする高側選択回路とを備え、給水流量指令信号に基づき、給水ポンプ及び循環ポンプを運転し得るように構成している。

すなわち、ボイラ運転状態が、貫流運転と再循環運転の本来の切替点の前後の負荷帯域であっても、切替器により再循環運転用関数発生器からの信号を選択すると、常用の給水流量プログラム信号を上回る数値の信号に応じて最低給水流量が設定される。

本発明のボイラ運転切替装置によれば、切替器によって再循環運転用関数発生器からの信号を選択すると、常用の給水流量プログラム信号を上回る数値の信号に応じて最低給水流量が設定されるので、貫流運転と再循環運転の本来の切替点の前後の負荷帯域であっても、ボイラを安定に運転することができる、という優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明のボイラ運転切替装置の一例であり、発電機出力指令ＭＷＤ（具体的にはボイラ入力指令）に比例した給水流量プログラム［03］の信号を出力する常用関数発生器１３と、ボイラ給水ポンプ１及び再循環系統７から火炉３（いずれも図４参照）へ送出すべき最低給水流量［02］に応じた数値不変の信号を出力する貫流運転用関数発生器１２と、発電機出力指令ＭＷＤに対してそれに見合った給水流量プログラム［03］の信号を常に上回る数値の最低給水流量［01］の信号を出力する再循環運転用関数発生器１１と、貫流運転用関数発生器１２からの信号、あるいは再循環運転用関数発生器１１からの信号のいずれか一方を手動操作によって選択する切替器１６と、当該切替器１６により信号が切り替えられるときにその数値の差［04］を緩やかに移行させる変化率制限器１４と、当該変化率制限器１４を経た信号と常用関数発生器１３からの給水流量プログラム［03］の信号とを対比して数値が大きいほうの信号を給水流量指令［05］の信号とする高側選択回路１５とを備え、給水流量指令［05］の信号に基づき、ボイラ給水ポンプ１やボイラ循環ポンプ５を運転し得るように構成してある。

常用関数発生器１３へのボイラ入力指令には、貫流運転時に、主蒸気圧力偏差補正が加算器１７で付加される。

変化率制限器１４から高側選択回路１５へ向かう信号には、貫流運転時に、切替器１８より抽出された過熱器のスプレ流量の合計に見合う数値が、別の変化率制限器１９を経たうえ、加算器２０で付加される。

上述したボイラ運転切替装置では、運転管理者が貫流運転と再循環運転のどちらを実行すべきかを判断し、切替器１６を手動操作する。

切替器１６により貫流運転用関数発生器１２からの信号を選択した場合は、図２の右側に示すように、給水流量プログラム［03］の信号、及び最低給水流量［02］に応じた数値不変の信号に基づき、貫流運転が行われるが、切替器１６により再循環運転用関数発生器１１からの信号を選択した場合は、図２の左側に示すように、給水流量プログラム［03］の信号、及び常に給水流量プログラム［03］の信号を上回る数値の最低給水流量［01］の信号に基づき、再循環運転が行われる。

つまり、貫流運転では、発電機出力ＭＷの要求値Δに見合う給水流量プログラム［03］が最低給水流量［02］を上回り、火炉３へ供給される給水の全量が蒸気になる。

再循環運転では、発電機出力ＭＷの要求値Δに見合う給水流量プログラム［03］が最低給水流量［01］を常に下回るようになるため、発電機出力ＭＷの要求値Δを増減しても、最低給水流量［01］から給水流量プログラム［03］を差し引いた分の給水が再循環する。

すなわち、ボイラ運転状態が、貫流運転と再循環運転の本来の切替点の前後の負荷帯域であっても、切替器１６により再循環運転用関数発生器１１からの信号を選択したなら、常用の最低給水流量［02］信号を上回る数値の信号に応じて最低給水流量［01］が設定されるので、貫流ボイラの継続的な運転が可能となる。

再循環運転から貫流運転への移行時、並びに貫流運転から再循環運転への移行時の給水流量指令［05］の変動を図３に示す。

なお、本発明のボイラ運転切替装置は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明のボイラ運転切替装置は、大小の発電プラントに適用することができる。

本発明のボイラ運転切替装置の一例を示す概念図である。 図１に関連する貫流運転時及び再循環運転時の給水流量プログラムと最低給水流量との関係を示す線図である。 給水流量指令の変動を示す線図である。 発電設備に用いる貫流ボイラの一例を示す概念図である。 従来の貫流運転時と再循環運転時の給水流量プログラムと最低給水流量との関係を示す線図である。

符号の説明

１ ボイラ給水ポンプ
５ ボイラ循環ポンプ
７ 再循環系統
１１ 再循環運転用関数発生器
１２ 貫流運転用関数発生器
１３ 常用関数発生器
１４ 変化率制限器
１５ 高側選択回路
１６ 切替器
１７ 加算器
２０ 加算器
［01］ 最低給水流量
［02］ 最低給水流量
［03］ 給水流量プログラム
［05］ 給水流量指令
ＭＷＤ 発電機出力指令

Claims (2)

1. 発電機出力指令に比例した給水流量プログラム信号を出力する常用関数発生器と、火炉保護のため給水ポンプから火炉へ送出すべき最低給水流量に応じた数値不変の信号を出力する貫流運転用関数発生器と、発電機出力指令に対してそれに見合う前記給水流量プログラム信号を常に上回る数値の最低給水流量信号を出力する再循環運転用関数発生器と、貫流運転用関数発生器からの信号、または再循環運転用関数発生器からの信号のいずれか一方を選択する切替器と、当該切替器により信号が切り替えられる際にその数値を徐々に変化させる変化率制限器と、当該変化率制限器を経た信号と常用関数発生器からの給水流量プログラム信号とを対比して数値が大きいほうの信号を給水流量指令信号とする高側選択回路とを備え、給水流量指令信号に基づき、給水ポンプ及び循環ポンプを運転し得るように構成したことを特徴とするボイラ運転切替装置。
2. 発電機出力指令に比例した給水流量プログラム信号を出力する常用関数発生器と、火炉保護のため給水ポンプから火炉へ送出すべき最低給水流量に応じた数値不変の信号を出力する貫流運転用関数発生器と、発電機出力指令に対してそれに見合う前記給水流量プログラム信号を常に上回る数値の最低給水流量信号を出力する再循環運転用関数発生器と、貫流運転用関数発生器からの信号、または再循環運転用関数発生器からの信号のいずれか一方を手動操作によって選択する切替器と、当該切替器により信号が切り替えられる際にその数値を徐々に変化させる変化率制限器と、当該変化率制限器を経た信号と常用関数発生器からの給水流量プログラム信号とを対比して数値が大きいほうの信号を給水流量指令信号とする高側選択回路と、貫流運転時に常用関数発生器への発電機指令に主蒸気圧力偏差補正を付加する加算器と、貫流運転時に過熱器のスプレ流量の合計に見合う数値を変化率制限器から高側選択回路へ向かう信号に付加する加算器とを備え、給水流量指令信号に基づき、給水ポンプ及び循環ポンプを運転し得るように構成したことを特徴とするボイラ運転切替装置。
   

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