JP2915502B2

JP2915502B2 - 再熱蒸気温度制御方法

Info

Publication number: JP2915502B2
Application number: JP15883890A
Authority: JP
Inventors: 研滋木山; 敏彦高橋
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH0452407A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は再熱蒸気温度制御に排ガス再循環方式とパラ
レルダンパ方式を併用しているボイラに係り、特に再循
環排ガス量を負荷静定時等において必要最小限に抑えて
高効率な運転を可能とするボイラの再熱蒸気温度制御方
式に関する。

［従来の技術］再熱蒸気温度制御に燃焼排ガス再循環方式とパラレル
ダンパ方式を併用しているボイラにおいては、第４図に
示すように、燃焼排ガス１の一部はブロワ２および排ガ
ス循環量調節ダンパ３を経由して再循環されて火炉底部
４より導入され、バーナ５と二段燃焼空気口６とで燃焼
される燃焼ガスと火炉７内で混合される。混合後の燃焼
ガスは過熱器、再熱器列８を経て、二流路に分割された
第１段再熱器９および第１段過熱器、節炭器列10を通過
後、排出される。再熱器９と過熱器、節炭器列10の後流
側にはそれぞれ排ガス流量調節用のダンパ11、12が設け
られている。

燃焼排ガス再循環方式とパラレルダンパ方式の再熱蒸
気温度制御の原理は以下（イ）、（ロ）に示す通りであ
る。

（イ）排ガス再循環方式再循環排ガス比（以下GR比と称す。）を下記のように
定義する。

GR比の変化は以下のような再熱蒸気温度への影響を有
する。

（１）GR比の増加（減少）により火炉内ガス温度が低下
（上昇）し、また、火炉内ガス滞留時間が短縮（延長）
し、火炉内熱吸収量が減少（増加）する。

（２）GR比の増加（減少）により再熱器蒸気管外のガス
流速が増加（減少）して、再熱器蒸気管伝熱率が増加
（減少）する。

（３）上記（１）および（２）により、GR比が増加（減
少）することにより再熱蒸気温度は上昇（低下）する。

第５図はGR比の静特性例を示す。GR比はボイラ負荷が
高いほど低いという特性を持つが、最高負荷時でも、あ
る比率が確保されている。これは主に、第６図に示す負
荷上昇時の過渡的アンダーシュートを考慮して、アンダ
ーシュート幅を持たせたためである。

すなわち、負荷上昇時は、オーバーファイアリング
（燃料および空気のオーバーシュート）により再熱蒸気
温度が過上昇傾向となるため、これを修正するために、
GR比のアンダーシュートを行っている。第７図の再熱蒸
気温度制御基本系統図中負荷変化時補正回路33により本
アンダーシュートが行われている。

（ロ）パラレルダンパ方式第１段再熱器９側（第４図）の通過ガス流量を増加
（減少）させ、第１段過熱器、節炭器列10側（第４図）
の通過ガス量を減少（増加）させることにより、第１段
再熱器９側の熱吸収が増加（減少）し、再熱蒸気温度は
上昇（低下）する。

また、（イ）の排ガス再循環方式において、ボイラ起
動時と通常運転時におけるGR比の制御プログラムを変え
ることにより、ボイラ起動時のボイラ負荷が小さいとき
にもGR比による再熱蒸気温度の制御ができることが知ら
れている。（特公昭62−35561号）。

［発明が解決しようとする課題］上記排ガス再循環方式とパラレルダンパ方式を併用し
た再熱蒸気温度制御方式は、負荷上昇時のGR比アンダー
シュートを考慮しているがために、負荷静定状態等にお
いては過大なGR比となっている。過大なGR比は、以下の
効率低下を引き起こしている。

（１）前述のように、再循環排ガスは炉内ガス温度を低
下させる働きを持つが、炉内ガス温度の低下は燃焼効率
を低下させる要因となる。特に石炭燃焼においては、GR
比増加による燃焼効率の低下は著しい。第８図はGR比が
微粉炭の未燃焼率に及ぼす影響を示す。GR比の増加に伴
い燃料の未燃焼率が増加している。

（２）過大なGR比は排ガス再循環ファン（GRF）の動力
の浪費につながる。

また、前記特公昭62−35561号公報記載の発明は負荷
上昇時にGR比による再熱蒸気温度制御を可能とするた
め、負荷上昇時に特別な制御プログラムを用意する必要
があった。

そこで、本発明の目的は、上記負荷静定時の過大なGR
比を低減して、燃料の未燃焼率を下げ、高効率な運転を
可能とすることにある。

また、本発明の目的は負荷上昇時に特別な制御プログ
ラムを用いなくても、負荷上昇時を含めてGR比による再
熱蒸気温度制御を可能とし、しかも負荷静定時のGR比を
減少させた再熱蒸気温度制御を可能とすることである。

［課題を解決するための手段］本発明の上記目的は次の構成により達成される。

すなわち、再熱蒸気を発生させる再熱器と、主蒸気を
発生させる過熱器と、これら再熱器と過熱器に燃焼排ガ
スの通過流量を配分制御する再熱器ダンパと過熱器ダン
パと、ボイラ本体側へ再循環する燃焼排ガスの再循環流
量を制御する再循環ダンパと、を配設させたボイラの再
熱蒸気温度制御方法において、燃焼排ガスの再循環量の全燃焼排ガス量に対する比率
である再循環燃焼排ガス比は、負荷上昇時には過渡的ア
ンダーシュートを許容する値とし、負荷上昇時以外のボ
イラ運転時には前記再循環燃焼排ガス比を負荷上昇時よ
り下げるように再循環ダンパのダンパの開度を調整する
ことを特徴とする再熱蒸気温度制御方法、または、前記負荷上昇時以外のボイラ運転時には、前記再循環
燃焼排ガス比に追従して、あるいは並行して再熱器ダン
パと過熱器ダンパの開度をそれぞれ調整する上記再熱蒸
気温度制御方法、または、負荷上昇時以外の前記低再循環排ガス比の設定は燃料
性状や運転状態に応じて、二以上の再循環燃焼排ガス比
率設定プログラムから選択する上記再熱蒸気温度制御方
法、である。

［作用］再循環燃焼排ガス比は、負荷上昇時には過渡的アンダ
ーシュートを許容するだけの大きい値とし、負荷上昇時
以外のボイラ運転時には、再循環ダンパの開度を調整す
ることにより負荷上昇時の値より下げる。

前記負荷上昇時以外のボイラ運転時には、前記再循環
燃焼排ガス比に追従して、あるいは並行して再熱器と過
熱器通過燃焼排ガス量を変化させるように再熱器ダンパ
および／または過熱器ダンパの開度を調整することによ
り再熱蒸気温度を制御することができる。

負荷上昇時以外の低再循環排ガス比率の設定を燃焼性
状や運転状態に応じて、二以上の再循環燃焼排ガス比率
設定プログラムを例えば手動操作により選択することが
できる。

［実施例］本発明の実施例を図面と共に説明する。

なお、本制御装置は第４図に示すボイラに適用され
る。負荷静定時においてはGR比の設定値を、負荷上昇時
の（過渡的アンダーシュートを許容する）値よりも低下
させる。そのとき、再熱器９側のガス流量が低下する。
これに対して、過熱器10側のガス流量を減少させて、再
熱器９側のガス流量を増加させることで、再熱蒸気温度
を上昇させるように修正制御する。

第２図は上記概念を具体化する制御装置基本系統図の
例を示す。再熱蒸気温度発信器21より出力された再熱蒸
気温度信号は、負荷信号22に対応した関数発生器23によ
る再熱蒸気温度設定値と減算器24において比較され、再
熱蒸気温度偏差信号を得る。本偏差をゼロにすべく基本
的にはパラレルダンパ11、12（第４図）により制御が行
われる。すなわち、再熱蒸気温度偏差信号に応じて第１
段再熱器９側のダンパ11は動作し、過熱器、節炭器列10
側のダンパ12は関数発生器38による逆動作信号に従い動
作する。

排ガス循環調節ダンパ３（第４図）を用いる排ガス再
循環量調節系はプログラム制御であるが、その設定プロ
グラムとして関数発生器29〜31の３種類を有している。

その選択は三種類のボタンをもつ選択ボタン32により
行う。関数発生器29は従来技術からなる通常のGR比設定
を、関数発生器30、31はGR比を低減した二種類の設定を
行うものである。低GR比の二種類の設定は、燃料性状や
運転状態に応じて設定を変えることができるように考慮
したものである。

なお、排ガス再循環調節系においても、関数発生器25
により補正ゲインの設定が与えられる低GR比は下記条件下で選択することができる。

（１）負荷静定時（２）負荷降下時（第６図のようにGR比はオーバーシュ
ート動作となるのでGR比を多少下げても問題はない。）（３）GR比のアンダーシュートが小さいゆるやかな負荷
変化時低GR比設定を選択することにより、再循環排ガス量は
減少する。これに伴い再熱蒸気温度は低下傾向となる
が、第１図を用いて先に説明したように再熱器温度の基
本制御端であるパラレルダンパ11、12の修正動作によ
り、再熱蒸気温度は所定の値に維持される。

本発明の他の実施例として下記の例が挙げられる。

（１）負荷変化条件が定形化されている場合には、その
条件に基づき自動的に負荷上昇時のGR比設定およびその
他の条件に対するGR比設定を行ってもよい。

（２）給電指令が第３図のように単純であり、かつ給電
指令から実際に負荷変化を行うまでに、GR比設定変化に
伴うダンパ実開度変化が可能な時間的予裕度がある場合
には、給電指令に基づき自動的にGR比設定を選択するよ
うにしてもよい。

（３）第２図に示すGR比設定用関数発生器29〜31の数は
運転条件に応じて任意に増減可能である。

［発明の効果］本発明によれば、比較的簡単な制御によりGR比を必要
最小限まで低減できるので、燃焼効率向上によるボイラ
効率の上昇および排ガス循環ファン（GRF）の動力低減
に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２図は本発明からなる制御
基本系統図、第３図は単純な負荷変化パターンの例を示
す図、第４図は排ガス再循環方式とパラレルダンパ方式
を併用しているボイラの構成を示す概念図、第５図は従
来技術からなるGR比の特性例を示す図、第６図は負荷変
化時のGR比挙動例を示す図、第７図は従来技術からなる
制御基本系統図、第８図はGR比が未燃焼率に及ぼす影響
例を示す図である。３……排ガス循環量調節ダンパ、９……第１段再熱器、
10……過熱器、節炭器列、11……再熱器側パラレルダン
パ、12……過熱器側パラレルダンパ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】再熱蒸気を発生させる再熱器と、主蒸気を
発生させる過熱器と、これら再熱器と過熱器に燃焼排ガ
スの通過流量を配分制御する再熱器ダンパと過熱器ダン
パと、ボイラ本体側へ再循環する燃焼排ガスの再循環流
量を制御する再循環ダンパと、を配設させたボイラの再
熱蒸気温度制御方法において、燃焼排ガスの再循環量の全燃焼排ガス量に対する比率で
ある再循環燃焼排ガス比は、負荷上昇時には過渡的アン
ダーシュートを許容する値とし、負荷上昇時以外のボイ
ラ運転時には前記再循環燃焼排ガス比を負荷上昇時より
下げるように再循環ダンパのダンパの開度を調整するこ
とを特徴とする再熱蒸気温度制御方法。
【請求項２】前記負荷上昇時以外のボイラ運転時には、
前記再循環燃焼排ガス比に追従して、あるいは並行して
再熱器ダンパと過熱器ダンパの開度をそれぞれ調整する
ことを特徴とする請求項１記載の再熱蒸気温度制御方
法。
【請求項３】負荷上昇時以外の前記低再循環排ガス比の
設定は燃料性状や運転状態に応じて、二以上の再循環燃
焼排ガス比率設定プログラムから選択することを特徴と
する請求項１または２記載の再熱蒸気温度制御方法。