JP2894118B2 - ボイラーの蒸気温度制御方法 - Google Patents

ボイラーの蒸気温度制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボイラーの蒸気温度制御
方法であって、更に詳しくは、回収ボイラー又は廃熱ボ
イラーの過熱器に付着したダストをスートブロワーによ
って除去するときに発生する主蒸気流量の変動幅を可及
的に小さくできるボイラーの蒸気温度制御方法である。
【0002】
【従来の技術】高温・高圧のボイラーにおいては、特定
の蒸気温度条件にするため、それに必要な複数段の過熱
器及び減温水器が付加されている。即ち、過熱器は、飽
和蒸気に燃焼熱を与え過熱された蒸気にするものであ
り、また、減温水器は、過熱された蒸気を必要とする蒸
気温度に制御するものである。
【0003】従来回収ボイラー又は廃熱ボイラー等の蒸
気経路は、図2に示すように一次加熱器(図示省略)→
一次減温水器201→二次過熱器202→二次減温水器
203→三次過熱器204→タービン(図示省略)であ
る。主蒸気流量は、一次過熱器出口流量に、一次減温水
器201及び二次減温水器203の減温水流量が加わる
ため、これらの何れかの流量の変動は主蒸気流量の変動
として現われる。また、主蒸気の温度の変動は、二次
熱器202及び三次加熱器204での吸熱量並びに一次
減温水器201及び二次減温水器203での減温水流量
に依存している。
【0004】前述従来の温度制御は、二次過熱器202
の出口温度が一次温度調節計205の設定値I1になる
様、一次減温水器201への一次減温水コントロールバ
ルブV1 を調整しており、また、三次過熱器204の出
口温度が二次温度調節計206の設定値I2になるよう
二次減温水器203への二次減温水コントロールバルブ
2 を調整することによって行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】廃熱ボイラー及び回収
ボイラー等の燃料は、燃料中に灰分(無機分及び未燃焼
分)が多く含まれる場合、燃焼中に二次過熱器202、
三次過熱器204の吸熱部にダストが付着し、吸熱の低
下を招くため、前記過熱器202、204に、スートブ
ロワー207が取付けられ、これによって過熱器20
2、204のダスト除去を実施している。
【0006】この場合、前記過熱器202、204に付
着したダストにより吸熱が低下し、一次減温水コントロ
ールバルブV、二次減温水コントロールバルブV
絞られ、主蒸気流量の変動は縮小方向に進む。一方、ス
ートブロワー207の稼働により過熱器202、204
に付着したダストが除去される反面、一時的に吸熱量が
上昇する結果、二次過熱器202及び三次過熱器204
夫々の出口温度が上昇する。従って、一時温度調節計
05及び二次温度調節計206が設定値I及びI
温度になるように前記減温水コントロールバルブV
の開度を開くため、減温水量が増加し、主蒸気流量
が増大する。
【0007】このように従来の技術ではスートブロワー
207の稼働による吸熱量の変化は、主蒸気温度の変化
として表われるため、この安定化を目的に先行動作制御
(スートブロワー作動時に予め減温水流量を増加する)
が良く知られているが、これは主蒸気温度を安定化させ
ることが主眼であり、反面主蒸気流量を変動させる要因
となっている。その結果、過熱器管の微振動、タービン
の出力不安定の問題が発生する。
【0008】本発明は、前述従来の方法の有する欠点を
改善し、主蒸気流量(単位時間当りの蒸気量)の変動を
可及的に小さくできるボイラーの蒸気温度制御方法の提
供を目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、三段以上の過
熱器及び減温水器を有するボイラーの二次過熱器の蒸気
出口温度の信号を基準出口温度が予じめ記憶設定されて
いる一次温度調節計に出力し、該信号と一次温度調節計
に予じめ記憶設定されている基準出口との差の信号を一
次減温水コントロールバルブに出力すると共に、三次過
熱器の蒸気出口温度の信号を、基準出口温度が予じめ記
憶設定されている二次温度調節計に出力し、該信号と二
次温度調節計に予じめ記憶設定されている基準出口温度
との差の信号を二次減温水コントロールバルブへ出力し
てボイラーの蒸気温度を制御するに当り、スートブロワ
ーを稼働したときに、前記二次温度調節計から二次減温
水コントロールバルブへの出力信号の変化率に負のファ
クターを乗じた信号を、前記一次温度調節計から出力さ
れた信号に入力させて演算し、該演算された値の信号
を、一次減温水コントロールバルブに出力して該減温水
コントロールバルブの開度を調整して、一次減温水器へ
流入する減温水の単位時間当りの流体量を必要最小限に
調整するボイラーの蒸気温度制御方法である。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例であるが、次に図面
を参照して本発明を具体的に説明する。一次過熱器(図
示省略)より送られてきた蒸気は一次減温水器1を経て
二次過熱器2へ供給され、さらに二次減温水器3を経て
三次過熱器4へ送られた後、タービン(図示省略)へ供
給されている。
【0011】二次過熱器2の出口温度の信号i1 が一次
温度調節計5へ入力されている。該温度調節計5には、
予じめ基準出口温度I1 が記憶設定されており、I1
信号i1 との差の信号i2 が演算器6を介して一次減温
水コントロールバルブV1 に出力されている。
【0012】また、前記と同様に、三次過熱器4の出口
温度の出力i3 が二次温度調節計7に入力されており、
該温度調節計7には、予じめ基準出口温度I2 が記憶設
定されており、I2 と信号i3 との差の信号i4 が二次
減温水コントロールバルブV2 に出力されている。
【0013】前記二次過熱器2と三次過熱器4には、夫
々スートブロワー8が取付けられており、回収ボイラー
等の燃料中に含まれている灰分(無機分及び未燃焼分)
が過熱器2及び4の吸熱部にダストとして付着した際、
スートブロワー8を稼働させてダストを除去している。
【0014】前記のように、過熱器2及び4のスートブ
ロワー8を稼働させると、ダストが除去される反面、ダ
ストの除去によって一時的に吸熱量が上昇し、その結果
過熱器2及び4の出口温度が上昇し、該温度が一次温度
調節計5又は二次温度調節計7に夫々予じめ記憶設定さ
れている基準出口温度I1 、I2 をオーバーするため、
該温度調節計5又は7からその差の信号i2 又はi4
夫々一次減温水コントロールバルブV1 又は二次減温水
コントロールバルブV2 に出力され、そのため一次減温
水器1又は二次減温水器3への減温水流量が増加して主
蒸気流量が変動する。
【0015】本発明は、上記の如きスートブロワーを稼
働した際に生ずる蒸気流量の変動を可及的に抑制するた
めに、二次温度調節計7からの出力信号i4 の変化率
(△MV)に負のファクターを乗じた信号i5 を演算器
6へ出力させ、該演算器6で一次温度調節計5から演算
器6に入力されている信号i2 に加減演算させ、その信
号i6 を一次減温水コントロールバルブV1 へ出力させ
る。
【0016】即ち、本発明は過熱器2又は4に取付けら
れているスートブロワー8が稼働し、一時的に三次過熱
器4の出口温度が上昇した場合、二次温度調節計7から
の出力信号i4 の変化率(△MV)に負のファクターを
乗じた信号i5 を一次温度調節計5からの出力信号i2
にフィードバックさせ、一次温度調節計5からの出力信
号i2 を出力信号i6に補正し、該信号i6を一次減温水
コントロールバルブV1に出力する。
【0017】その結果、一次減温水コントロールバルブ
の流量が減少し、二次過熱器2へ流入する減温水流
量を可及的に抑制することができるので、スートブロワ
ー8稼働時の主蒸気流量(単位時間当りの主蒸気量:例
えばKg/秒)の変動を小さく抑えることができる。
こで、二次温度調節計7からの出力信号iの変化率
(ΔMV)に負のファクターを乗じた信号iをその前
段の信号iに加減演算させるのは、一次減温水器での
温度調整を必要最小限に抑え、最終的には三次過熱器4
での温度制御を主とすることに着目したことによる。ス
ートブロワー稼働時の三次過熱器4出口までの蒸気温度
変化は、スートブロワー8稼働後一定の時間後、徐々に
起きる。
【0018】これは、ボイラーでは燃焼ガスの熱が過熱
器部本体にも蓄積されており、過熱器入口の蒸気温度が
変化した場合、過熱器出口の蒸気温度は、この過熱器部
本体に蓄積された熱の移動により、ある時間後(この時
間は過熱器の容量によって異なる)に、徐々に変化する
ことによる。これに対し、主蒸気流量(単位時間当りの
主蒸気量:Kg/秒)の変化は、減温水器1,3へ流入
する減温水流量(単位時間当りの水量:Kg/秒)の変
動に応じて直ぐに起こるので、主蒸気流量の変動を抑え
るためには、減温水流量(単位時間当りの流量:Kg・
min.)を小さく抑えることが不可欠である。
【0019】従って、前記操作で二次過熱器2へ流入す
る一次減温水流量を抑制すると、二次過熱器2の出口温
度は上昇するものの、その温度変化は緩やかであるの
で、二次過熱器2出口温度の上昇によって起こる一次減
温水器1と二次減温水3の減温水流量(単位時間当りの
水量:Kg/秒)の増加は、時間遅れを伴って徐々に起
こる。この時間遅れをうまく利用することにより、主蒸
気流量(単位時間当りの主蒸気量:Kg/秒)の最大値
を小さく抑えて流量曲線を緩やかな曲線にすることがで
きる。 尚、本発明の信号i により一次減温水器1への
減温水流量(単位時間当たりの水量:Kg/秒)を減少
させるので、一次減温水器1への減温水の積算量(K
g)は減少し、その分二次減温水器3への減温水の積算
量(Kg)が増加する。従って、系全体としての減温水
の積算量(Kg)は変わらないが、減温水流量(単位時
間当りの水量:Kg/秒)の変動は小さく抑えられるの
である。また、二次過熱器2に続く二次減温水器3で
は、一次減温水器1における流量調整に比べ三次過熱器
4の出口温度の変動に対して正確に温度制御ができる。
【0020】尚、図示例では二次温度調節計7からの出
力信号i4 の変化率(△MV)に負のファクターを乗じ
た信号i5 を一次温度調節計5からの出力信号i2 に加
減演算しているが、必らずしもこれに限定されるもので
はなく、三次過熱器以上の複数の過熱器を有する場合に
は、負のファクターを乗じた信号を、その前段の温度調
節計からその前段の減温水器への出力信号に加減演算せ
しめれば良い。
【0021】この場合、二次温度調節計7からの出力信
号i4 の変化率(△MV)に乗ずる負のファクター値
は、経験上−0.1〜−0.9の範囲であり、状況に応じて該
範囲内で適宜選択することができるが、二次過熱器2の
出口温度が急激に変化しない範囲にすること及び信号i
5 とi2 とを加えた値が負にならないようにすることが
必要である。通常二次温度調節計7からの出力信号i4
は約50%程度で使用されているので、該信号i4 の変化
率(△MV)に乗ずる負のファクター値も−0.5程度で
良い。
【0022】スートブロワー稼働に伴って生ずる三次過
熱器4の出口温度の急激な上昇を防止するために、主蒸
気温度が上昇する前に減温水流量を増加させるという所
謂先行動作制御が一般的に実施されているが、本発明に
より、先行動作制御等に伴う減温水流量の大幅な流入が
阻止され、主蒸気流量の変動を最小限に抑えることがで
きる。尚、本発明は、スートブロワー稼働時に先行動作
制御を実施する場合にも、実施しない場合にも、減温水
流量の変動を抑制して主蒸気流量の変動を最小限に抑え
ることができるという効果を有し、スートブロワー稼働
時に先行動作制御と合わせて本発明を実施すると、主蒸
気温度の変動と主蒸気流量の変動の両方を最小限に抑え
ることが可能となり、より大きな効果を期待できるもの
である。また、スートブロワーを停止した場合には、温
度調節計からの出力信号の変化率に負のファクターを乗
じた信号を前段の温度調節計からの出力信号にフィード
バックすることなく、従来と同様に操業すればよい。
ち、本発明においては、この負のファクターを乗じた信
号をフィードバックする制御は、スートブロワー稼働時
のみを対象にした制御である。勿論、スートブロワー稼
働時以外にもこの制御を実施しても差し支えないが、そ
の場合は、ボイラーの運転状況により決めればよい。
【0023】
【発明の作用、効果】以上の如く、本発明はスートブロ
ワーが稼働した時、二次温度調節計から二次減温水コン
トロールバルブへの出力信号の変化率に負のファクター
を乗じた値の信号を、一次温度調節計から一次減温水コ
ントロールバルブへの出力信号にフィードバックさせて
該信号を補正し、二次過熱器への減温水流量を必要最小
限に抑えることができ、従って、スートブロワー稼働時
の先行動作制御等による減温水の流入に伴う主蒸気流量
の変動を最小限に抑えることができる。
【0024】更に、本発明はスートブロワー稼働時の蒸
気流量の変動を最小限に抑えるものであるから、スート
ブロワーが稼働していない場合は、負のファクターを乗
じた信号をフィードバックさせることなく、従来の方法
に従って操業することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の説明図である。
【図2】従来の一例の説明図である。
【符号の説明】
1:一次減温水器 2:二次過熱器 3:二次減温水器 4:三次過熱器 5:一次温度調節計 6:演算器 7:二次温度調節計 8:スートブロワー V:一次減温水コントロールバルブ V:二次減温水コントロールバルブ I:二次過熱器基準出口温度 I:三次過熱器基準出口温度

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三段以上の過熱器及び減温水器を有する
    ボイラーの二次過熱器の出口温度の信号を、基準出口温
    度が予じめ記憶設定されている一次温度調節計に出力
    し、該信号と一次温度調節計に予じめ記憶設定されてい
    る基準出口温度との差の信号を一次減温水コントロール
    バルブに出力すると共に、三次過熱器の出口温度の信号
    を、基準出口温度が予じめ記憶設定されている二次温度
    調節計に出力し、該信号と二次温度調節計に予じめ記憶
    設定されている基準出口温度との差の信号を二次減温水
    コントロールバルブへ出力してボイラーの蒸気温度を制
    御する方法において、スートブロワーを稼働したとき
    、前記二次温度調節計から二次減温水コントロールバ
    ルブへの出力信号の変化率に負のファクターを乗じた信
    号を、前記一次温度調節計から出力された信号に入力さ
    せて演算し、該演算された値の信号を、一次減温水コン
    トロールバルブに出力することを特徴とするボイラーの
    蒸気温度制御方法。
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