JP4062810B2 - 空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、事業用、産業用火力発電設備における石炭焚ボイラ等のボイラは、図８に示される如く、火炉１の下流側に形成された後部伝熱部２内に、再熱器３と過熱器４とを配設すると共に、その下流側に節炭器５を配設してなる構成を有しており、前記ボイラの後部伝熱部２の下流側に接続された排ガスライン６の途中には、ボイラから排出される排ガスから窒素酸化物（ＮＯx）を除去するための脱硝装置７と、該脱硝装置７を通過した後の排ガスの熱を利用してボイラの火炉１へ供給される微粉炭搬送用の一次空気と燃焼用の二次空気を加熱するための空気予熱器８とを配設してある。
【０００３】
前述の如きボイラにおいては、火炉１内で微粉炭等の燃料の燃焼によって発生した燃焼ガスの熱により、後部伝熱部２内の再熱器３と過熱器４と節炭器５とが加熱され、蒸気が発生され、前記再熱器３と過熱器４と節炭器５とによって熱が奪われて温度降下した排ガスは、排ガスライン６を経て脱硝装置７において窒素酸化物が除去された後、空気予熱器８へ導入され、該空気予熱器８においてボイラの火炉１へ供給される微粉炭搬送用の一次空気と燃焼用の二次空気が前記排ガスの熱によって加熱される。
【０００４】
ところで、前述の如きボイラの場合、例えば、冬場のように外気温度が低い時に、二次空気等をそのまま空気予熱器８へ導入すると、該空気予熱器８の出口ガス温度も低下し、該空気予熱器８の出口ガス温度が酸露点以下になると、排ガス中に含まれる硫黄分が結露して空気予熱器８の低温端に付着し腐食が生じるという欠点を有していた。
【０００５】
このため、従来においては、空気予熱器８の入側に、図８中、仮想線で示される如く、蒸気で二次空気を加熱するスチームエアヒータ９を設置し、該スチームエアヒータ９によって二次空気を加熱し、空気予熱器８の低温腐食を防止することが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、空気予熱器８の低温腐食を防止するために、空気予熱器８の入側にスチームエアヒータ９を設置して二次空気を加熱するのでは、その分だけ蒸気が余分に必要になると共に、イニシャルコスト並びにランニングコストのアップにつながるという不具合を有していた。
【０００７】
このため、前記スチームエアヒータ９を設ける代りに、図８に示される如く、二次空気の一部を空気予熱器８を通過させずに迂回させるための空気予熱器バイパスライン１１を設けると共に、該空気予熱器バイパスライン１１の途中に空気予熱器バイパスダンパ１２を設け、冬場の外気温度が低く空気予熱器８の出口ガス温度が低くなる場合には、前記空気予熱器バイパスダンパ１２を開くことにより、二次空気の一部を空気予熱器８を通過させずに迂回させ、空気予熱器８の出口ガス温度を早期に上昇させ、空気予熱器８の低温腐食を防止することが提案されているが、前記空気予熱器バイパスダンパ１２の制御を行う具体的な手段は開発されていないのが現状であった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、外気温度の変化によらず、空気予熱器平均温度を安定して制御することができ、スチームエアヒータを設置することなく、空気予熱器の低温腐食を防止し得る空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボイラへ供給される空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスライン途中に設けられた空気予熱器バイパスダンパの制御方法であって、
ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節を行い、
ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節を行うことを特徴とする空気予熱器バイパスダンパの制御方法にかかるものである。
【００１０】
又、本発明は、ボイラへ供給される空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスライン途中に設けられた空気予熱器バイパスダンパの制御装置であって、
空気予熱器入口空気温度を検出する空気予熱器入口空気温度検出器と、
空気予熱器出口ガス温度を検出する空気予熱器出口ガス温度検出器と、
ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令を空気予熱器バイパスダンパへ出力し、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令を空気予熱器バイパスダンパへ出力する制御器と
を備えたことを特徴とする空気予熱器バイパスダンパの制御装置にかかるものである。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法においては、ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われ、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われる。
【００１３】
又、本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御装置においては、空気予熱器入口空気温度検出器によって空気予熱器入口空気温度が検出されると共に、空気予熱器出口ガス温度検出器によって空気予熱器出口ガス温度が検出されて制御器へ入力され、ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令が制御器から空気予熱器バイパスダンパへ出力され、空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われ、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令が制御器から空気予熱器バイパスダンパへ出力され、空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われる。
【００１４】
この結果、本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置では、冬場のように外気温度が低い時には、空気予熱器入口空気温度並びに空気予熱器出口ガス温度に基づいて空気予熱器バイパスダンパが開かれ、二次空気の一部が空気予熱器を通過せずに迂回するため、空気予熱器の入側にスチームエアヒータを設置しなくても、空気予熱器の出口ガス温度が低下せずに早期に上昇し、空気予熱器の低温腐食が防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、空気予熱器入口空気温度１５を検出する空気予熱器入口空気温度検出器１６と、空気予熱器出口ガス温度１７を検出する空気予熱器出口ガス温度検出器１８とを設けると共に、
前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と、前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２へ空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９を出力する制御器２１を設けてある。
【００１７】
前記制御器２１は、図２に示す如く、
発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３を求めて出力する第一補間演算器２４と、
燃料流量指令２５を空気流量指令２６で割り、燃料／空気比２７を求めて出力する除算器２８と、
該除算器２８から出力される燃料／空気比２７に基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９を求めて出力する第一関数発生器３０と、
該第一関数発生器３０から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が変化した場合にその変化率を設定値以下に制限する処理を行い、補正開度３１として出力する変化率制限器３２と、
前記第一補間演算器２４から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３に対し前記変化率制限器３２から出力される補正開度３１を加算し、起動時開度指令３３を出力する加算器３４と、
前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７との和を２で割り空気予熱器平均温度３５を求めて出力する平均演算器３６と、
発電機出力指令２２に基づき空気予熱器平均温度設定値３７を求めて出力する第二関数発生器３８と、
該第二関数発生器３８から出力される空気予熱器平均温度設定値３７に対して操作員が必要に応じてバイアス３９を付加するための操作ステーション４０と、
該操作ステーション４０から出力されるバイアス３９を前記第二関数発生器３８から出力される空気予熱器平均温度設定値３７に対して加算し、空気予熱器平均温度設定値４１として出力する加算器４２と、
該加算器４２から出力される空気予熱器平均温度設定値４１が変化した場合にその変化率を設定値以下に制限する処理を行い、空気予熱器平均温度設定値４３として出力する変化率制限器４４と、
該変化率制限器４４から出力される空気予熱器平均温度設定値４３と前記平均演算器３６から出力される空気予熱器平均温度３５との差を求め、空気予熱器平均温度偏差４５を出力する減算器４６と、
空気予熱器バイパスダンパ１２の実際の開度４９に基づきダンパ特性補正用の補正係数５０を求めて出力する第三関数発生器５１と、
前記減算器４６から出力される空気予熱器平均温度偏差４５に対し前記第三関数発生器５１から出力される補正係数５０を掛け、空気予熱器バイパスダンパ開度特性補正後の空気予熱器平均温度偏差４７として出力する乗算器４８と、
該乗算器４８から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度特性補正後の空気予熱器平均温度偏差４７を比例積分処理し、該空気予熱器バイパスダンパ開度特性補正後の空気予熱器平均温度偏差４７をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２を求めて出力する比例積分調節器５３と、
発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４を求めて出力する第二補間演算器５５と、
該第二補間演算器５５から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４に対し前記乗算器５３から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２を加算し、通常運転時開度指令５６を出力する加算器５７と、
ボイラ起動時には、図２中ａ側に切り換えられ、前記加算器３４から出力される起動時開度指令３３を空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８として出力する一方、ボイラ通常運転時には、図２中ｂ側に切り換えられ、前記加算器５７から出力される通常運転時開度指令５６を空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８として出力する切換器５９と、
操作員が空気予熱器バイパスダンパ１２を手動操作する場合にその開度６０を設定するための操作ステーション６１と、
自動時には、図２中ａ側に切り換えられ、前記切換器５９から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８を空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力する一方、手動時には、図２中ｂ側に切り換えられ、前記操作ステーション６１で設定された開度６０を空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力する切換器６２と
を備えてなる構成を有している。
【００１８】
前記第一補間演算器２４には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図３に示す如く、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１(例えば、２０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３を求める関数と、空気予熱器入口空気温度１５がＴ２(例えば、６０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３を求める関数とが予め設定入力されており、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１からＴ２の間の温度の場合には、自動的に補間演算が行われ、その温度での発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３が求められるようになっている。
【００１９】
前記第二補間演算器５５には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図４に示す如く、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１(例えば、２０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４を求める関数と、空気予熱器入口空気温度１５がＴ２(例えば、６０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４を求める関数とが予め設定入力されており、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１からＴ２の間の温度の場合には、自動的に補間演算が行われ、その温度での発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４が求められるようになっている。
【００２０】
前記第一関数発生器３０には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図５に示す如く、燃料／空気比２７に対し空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９を求める関数が予め設定入力されており、これは、ボイラ起動時において、燃料／空気比２７が小さくなっている場合には、ボイラの火炉１から排出される排ガスの温度が低く、空気予熱器８が暖まりにくくなるため、空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が開かれる方向に設定される一方、燃料／空気比２７が大きくなっている場合には、ボイラの火炉１から排出される排ガスの温度が高く、空気予熱器８が暖まりやすくなるため、空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が絞られる方向に設定されることを表わしている。
【００２１】
前記第二関数発生器３８には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図６に示す如く、発電機出力指令２２に対し空気予熱器平均温度設定値３７を略一定とするような関数が予め設定入力されている。
【００２２】
前記第三関数発生器５１には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図７に示す如く、空気予熱器バイパスダンパ１２の実際の開度４９に対しダンパ特性補正用の補正係数５０を求める関数が予め設定入力されており、これは、空気予熱器バイパスダンパ１２の開度の増減に対して略比例する形で空気流量が増減して行くようにするためのものである。
【００２３】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２４】
ボイラ起動時には、空気予熱器入口空気温度検出器１６によって空気予熱器入口空気温度１５が検出され、空気予熱器出口ガス温度検出器１８によって空気予熱器出口ガス温度１７が検出され、前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と、前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７とが制御器２１へ入力される。
【００２５】
前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と、前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７とが制御器２１へ入力されると、該制御器２１の第一補間演算器２４において、発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３が求められて加算器３４へ出力される一方、除算器２８において、燃料流量指令２５が空気流量指令２６で割られ、燃料／空気比２７がを求められて第一関数発生器３０へ出力され、該第一関数発生器３０において、前記除算器２８から出力される燃料／空気比２７に基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が求められて変化率制限器３２へ出力され、該変化率制限器３２において、前記第一関数発生器３０から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９の変化率を設定値以下に制限する処理が行われ、補正開度３１として前記加算器３４へ出力され、該加算器３４において、前記第一補間演算器２４から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３に対し前記変化率制限器３２から出力される補正開度３１が加算され、起動時開度指令３３が切換器５９へ出力される。
【００２６】
ボイラ起動時には、前記切換器５９は、図２中ａ側に切り換えられており、前記加算器３４から出力される起動時開度指令３３が空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８として切換器６２へ出力され、該切換器６２が自動時に、図２中ａ側に切り換えられていれば、前記切換器５９から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８が空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力され、該空気予熱器バイパスダンパ１２の開度調整が行われる。
【００２７】
ボイラの起動が完了し通常運転に移行すると、前記切換器５９が図２中ｂ側に切り換えられると共に、平均演算器３６において、前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７との和が２で割られ空気予熱器平均温度３５が求められて減算器４６へ出力される一方、第二関数発生器３８において、発電機出力指令２２に基づき空気予熱器平均温度設定値３７が求められて加算器４２へ出力され、該加算器４２において、前記第二関数発生器３８から出力される空気予熱器平均温度設定値３７に対し、操作員による操作ステーション４０の操作により、必要に応じてバイアス３９が付加され、空気予熱器平均温度設定値４１として変化率制限器４４へ出力され、該変化率制限器４４において、前記加算器４２から出力される空気予熱器平均温度設定値４１の変化率を設定値以下に制限する処理が行われ、空気予熱器平均温度設定値４３として減算器４６へ出力され、該減算器４６において、前記変化率制限器４４から出力される空気予熱器平均温度設定値４３と前記平均演算器３６から出力される空気予熱器平均温度３５との差が求められ、空気予熱器平均温度偏差４５が乗算器４８へ出力され、該乗算器４８において、前記減算器４６から出力される空気予熱器平均温度偏差４５に対し、第三関数発生器５１から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の実際の開度４９に基づくダンパ特性補正用の補正係数５０が掛けられ、空気予熱器バイパスダンパ開度補正後の空気予熱器平均温度偏差４７として比例積分調節器５３へ出力され、該比例積分調節器５３において、前記乗算器４８から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度補正後の空気予熱器平均温度偏差４７が比例積分処理され、該空気予熱器バイパスダンパ開度補正後の空気予熱器平均温度偏差４７をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２が求められて加算器５７へ出力され、これと同時に、第二補間演算器５５において、発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４が求められて前記加算器５７へ出力され、該加算器５７において、前記第二補間演算器５５から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４に対し前記乗算器５３から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２が加算され、通常運転時開度指令５６が前記切換器５９と切換器６２を介し空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力され、該空気予熱器バイパスダンパ１２の開度調整が行われる。
【００２８】
この結果、冬場のように外気温度が低い時には、空気予熱器入口空気温度１５並びに空気予熱器出口ガス温度１７に基づいて制御器２１から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９により空気予熱器バイパスダンパ１２が開かれ、二次空気の一部が空気予熱器８を通過せずに迂回するため、空気予熱器８の入側にスチームエアヒータ９を設置しなくても、空気予熱器８の出口ガス温度が低下せずに早期に上昇し、空気予熱器８の低温腐食が防止される。
【００２９】
こうして、外気温度の変化によらず、空気予熱器平均温度３５を安定して制御することができ、スチームエアヒータ９を設置することなく、空気予熱器８の低温腐食を防止し得る。
【００３０】
尚、本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置によれば、外気温度の変化によらず、空気予熱器平均温度を安定して制御することができ、スチームエアヒータを設置することなく、空気予熱器の低温腐食を防止し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における制御器の制御ブロック図である。
【図３】図２に示される第一補間演算器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図４】図２に示される第二補間演算器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図５】図２に示される第一関数発生器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図６】図２に示される第二関数発生器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図７】図２に示される第三関数発生器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図８】従来例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
８ 空気予熱器
１１ 空気予熱器バイパスライン
１２ 空気予熱器バイパスダンパ
１５ 空気予熱器入口空気温度
１６ 空気予熱器入口空気温度検出器
１７ 空気予熱器出口ガス温度
１８ 空気予熱器出口ガス温度検出器
２１ 制御器
２２ 発電機出力指令
２３ 起動時基本開度指令
２４ 第一補間演算器
２７ 燃料／空気比
３０ 第一関数発生器
３１ 補正開度
３３ 起動時開度指令
３５ 空気予熱器平均温度
３８ 第二関数発生器
４３ 空気予熱器平均温度設定値
４５ 空気予熱器平均温度偏差
５２ 空気予熱器バイパスダンパ開度指令
５４ 先行開度指令
５５ 第二補間演算器
５６ 通常運転時開度指令
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、事業用、産業用火力発電設備における石炭焚ボイラ等のボイラは、図８に示される如く、火炉１の下流側に形成された後部伝熱部２内に、再熱器３と過熱器４とを配設すると共に、その下流側に節炭器５を配設してなる構成を有しており、前記ボイラの後部伝熱部２の下流側に接続された排ガスライン６の途中には、ボイラから排出される排ガスから窒素酸化物（ＮＯx）を除去するための脱硝装置７と、該脱硝装置７を通過した後の排ガスの熱を利用してボイラの火炉１へ供給される微粉炭搬送用の一次空気と燃焼用の二次空気を加熱するための空気予熱器８とを配設してある。
【０００３】
前述の如きボイラにおいては、火炉１内で微粉炭等の燃料の燃焼によって発生した燃焼ガスの熱により、後部伝熱部２内の再熱器３と過熱器４と節炭器５とが加熱され、蒸気が発生され、前記再熱器３と過熱器４と節炭器５とによって熱が奪われて温度降下した排ガスは、排ガスライン６を経て脱硝装置７において窒素酸化物が除去された後、空気予熱器８へ導入され、該空気予熱器８においてボイラの火炉１へ供給される微粉炭搬送用の一次空気と燃焼用の二次空気が前記排ガスの熱によって加熱される。
【０００４】
ところで、前述の如きボイラの場合、例えば、冬場のように外気温度が低い時に、二次空気等をそのまま空気予熱器８へ導入すると、該空気予熱器８の出口ガス温度も低下し、該空気予熱器８の出口ガス温度が酸露点以下になると、排ガス中に含まれる硫黄分が結露して空気予熱器８の低温端に付着し腐食が生じるという欠点を有していた。
【０００５】
このため、従来においては、空気予熱器８の入側に、図８中、仮想線で示される如く、蒸気で二次空気を加熱するスチームエアヒータ９を設置し、該スチームエアヒータ９によって二次空気を加熱し、空気予熱器８の低温腐食を防止することが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、空気予熱器８の低温腐食を防止するために、空気予熱器８の入側にスチームエアヒータ９を設置して二次空気を加熱するのでは、その分だけ蒸気が余分に必要になると共に、イニシャルコスト並びにランニングコストのアップにつながるという不具合を有していた。
【０００７】
このため、前記スチームエアヒータ９を設ける代りに、図８に示される如く、二次空気の一部を空気予熱器８を通過させずに迂回させるための空気予熱器バイパスライン１１を設けると共に、該空気予熱器バイパスライン１１の途中に空気予熱器バイパスダンパ１２を設け、冬場の外気温度が低く空気予熱器８の出口ガス温度が低くなる場合には、前記空気予熱器バイパスダンパ１２を開くことにより、二次空気の一部を空気予熱器８を通過させずに迂回させ、空気予熱器８の出口ガス温度を早期に上昇させ、空気予熱器８の低温腐食を防止することが提案されているが、前記空気予熱器バイパスダンパ１２の制御を行う具体的な手段は開発されていないのが現状であった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、外気温度の変化によらず、空気予熱器平均温度を安定して制御することができ、スチームエアヒータを設置することなく、空気予熱器の低温腐食を防止し得る空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボイラへ供給される空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスライン途中に設けられた空気予熱器バイパスダンパの制御方法であって、
ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節を行い、
ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節を行うことを特徴とする空気予熱器バイパスダンパの制御方法にかかるものである。
【００１０】
又、本発明は、ボイラへ供給される空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスライン途中に設けられた空気予熱器バイパスダンパの制御装置であって、
空気予熱器入口空気温度を検出する空気予熱器入口空気温度検出器と、
空気予熱器出口ガス温度を検出する空気予熱器出口ガス温度検出器と、
ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令を空気予熱器バイパスダンパへ出力し、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令を空気予熱器バイパスダンパへ出力する制御器と
を備えたことを特徴とする空気予熱器バイパスダンパの制御装置にかかるものである。
【００１１】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１２】
本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法においては、ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われ、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われる。
【００１３】
又、本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御装置においては、空気予熱器入口空気温度検出器によって空気予熱器入口空気温度が検出されると共に、空気予熱器出口ガス温度検出器によって空気予熱器出口ガス温度が検出されて制御器へ入力され、ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令が制御器から空気予熱器バイパスダンパへ出力され、空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われ、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令が制御器から空気予熱器バイパスダンパへ出力され、空気予熱器バイパスダンパの開度調節が行われる。
【００１４】
この結果、本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置では、冬場のように外気温度が低い時には、空気予熱器入口空気温度並びに空気予熱器出口ガス温度に基づいて空気予熱器バイパスダンパが開かれ、二次空気の一部が空気予熱器を通過せずに迂回するため、空気予熱器の入側にスチームエアヒータを設置しなくても、空気予熱器の出口ガス温度が低下せずに早期に上昇し、空気予熱器の低温腐食が防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１６】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、空気予熱器入口空気温度１５を検出する空気予熱器入口空気温度検出器１６と、空気予熱器出口ガス温度１７を検出する空気予熱器出口ガス温度検出器１８とを設けると共に、
前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と、前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２へ空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９を出力する制御器２１を設けてある。
【００１７】
前記制御器２１は、図２に示す如く、
発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３を求めて出力する第一補間演算器２４と、
燃料流量指令２５を空気流量指令２６で割り、燃料／空気比２７を求めて出力する除算器２８と、
該除算器２８から出力される燃料／空気比２７に基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９を求めて出力する第一関数発生器３０と、
該第一関数発生器３０から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が変化した場合にその変化率を設定値以下に制限する処理を行い、補正開度３１として出力する変化率制限器３２と、
前記第一補間演算器２４から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３に対し前記変化率制限器３２から出力される補正開度３１を加算し、起動時開度指令３３を出力する加算器３４と、
前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７との和を２で割り空気予熱器平均温度３５を求めて出力する平均演算器３６と、
発電機出力指令２２に基づき空気予熱器平均温度設定値３７を求めて出力する第二関数発生器３８と、
該第二関数発生器３８から出力される空気予熱器平均温度設定値３７に対して操作員が必要に応じてバイアス３９を付加するための操作ステーション４０と、
該操作ステーション４０から出力されるバイアス３９を前記第二関数発生器３８から出力される空気予熱器平均温度設定値３７に対して加算し、空気予熱器平均温度設定値４１として出力する加算器４２と、
該加算器４２から出力される空気予熱器平均温度設定値４１が変化した場合にその変化率を設定値以下に制限する処理を行い、空気予熱器平均温度設定値４３として出力する変化率制限器４４と、
該変化率制限器４４から出力される空気予熱器平均温度設定値４３と前記平均演算器３６から出力される空気予熱器平均温度３５との差を求め、空気予熱器平均温度偏差４５を出力する減算器４６と、
空気予熱器バイパスダンパ１２の実際の開度４９に基づきダンパ特性補正用の補正係数５０を求めて出力する第三関数発生器５１と、
前記減算器４６から出力される空気予熱器平均温度偏差４５に対し前記第三関数発生器５１から出力される補正係数５０を掛け、空気予熱器バイパスダンパ開度特性補正後の空気予熱器平均温度偏差４７として出力する乗算器４８と、
該乗算器４８から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度特性補正後の空気予熱器平均温度偏差４７を比例積分処理し、該空気予熱器バイパスダンパ開度特性補正後の空気予熱器平均温度偏差４７をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２を求めて出力する比例積分調節器５３と、
発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４を求めて出力する第二補間演算器５５と、
該第二補間演算器５５から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４に対し前記乗算器５３から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２を加算し、通常運転時開度指令５６を出力する加算器５７と、
ボイラ起動時には、図２中ａ側に切り換えられ、前記加算器３４から出力される起動時開度指令３３を空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８として出力する一方、ボイラ通常運転時には、図２中ｂ側に切り換えられ、前記加算器５７から出力される通常運転時開度指令５６を空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８として出力する切換器５９と、
操作員が空気予熱器バイパスダンパ１２を手動操作する場合にその開度６０を設定するための操作ステーション６１と、
自動時には、図２中ａ側に切り換えられ、前記切換器５９から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８を空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力する一方、手動時には、図２中ｂ側に切り換えられ、前記操作ステーション６１で設定された開度６０を空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力する切換器６２と
を備えてなる構成を有している。
【００１８】
前記第一補間演算器２４には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図３に示す如く、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１(例えば、２０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３を求める関数と、空気予熱器入口空気温度１５がＴ２(例えば、６０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３を求める関数とが予め設定入力されており、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１からＴ２の間の温度の場合には、自動的に補間演算が行われ、その温度での発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３が求められるようになっている。
【００１９】
前記第二補間演算器５５には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図４に示す如く、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１(例えば、２０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４を求める関数と、空気予熱器入口空気温度１５がＴ２(例えば、６０［℃］)の場合の発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４を求める関数とが予め設定入力されており、空気予熱器入口空気温度１５がＴ１からＴ２の間の温度の場合には、自動的に補間演算が行われ、その温度での発電機出力指令２２に対する空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４が求められるようになっている。
【００２０】
前記第一関数発生器３０には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図５に示す如く、燃料／空気比２７に対し空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９を求める関数が予め設定入力されており、これは、ボイラ起動時において、燃料／空気比２７が小さくなっている場合には、ボイラの火炉１から排出される排ガスの温度が低く、空気予熱器８が暖まりにくくなるため、空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が開かれる方向に設定される一方、燃料／空気比２７が大きくなっている場合には、ボイラの火炉１から排出される排ガスの温度が高く、空気予熱器８が暖まりやすくなるため、空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が絞られる方向に設定されることを表わしている。
【００２１】
前記第二関数発生器３８には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図６に示す如く、発電機出力指令２２に対し空気予熱器平均温度設定値３７を略一定とするような関数が予め設定入力されている。
【００２２】
前記第三関数発生器５１には、試運転時のデータに基づいて、例えば、図７に示す如く、空気予熱器バイパスダンパ１２の実際の開度４９に対しダンパ特性補正用の補正係数５０を求める関数が予め設定入力されており、これは、空気予熱器バイパスダンパ１２の開度の増減に対して略比例する形で空気流量が増減して行くようにするためのものである。
【００２３】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２４】
ボイラ起動時には、空気予熱器入口空気温度検出器１６によって空気予熱器入口空気温度１５が検出され、空気予熱器出口ガス温度検出器１８によって空気予熱器出口ガス温度１７が検出され、前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と、前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７とが制御器２１へ入力される。
【００２５】
前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と、前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７とが制御器２１へ入力されると、該制御器２１の第一補間演算器２４において、発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３が求められて加算器３４へ出力される一方、除算器２８において、燃料流量指令２５が空気流量指令２６で割られ、燃料／空気比２７がを求められて第一関数発生器３０へ出力され、該第一関数発生器３０において、前記除算器２８から出力される燃料／空気比２７に基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９が求められて変化率制限器３２へ出力され、該変化率制限器３２において、前記第一関数発生器３０から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の補正開度２９の変化率を設定値以下に制限する処理が行われ、補正開度３１として前記加算器３４へ出力され、該加算器３４において、前記第一補間演算器２４から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の起動時基本開度指令２３に対し前記変化率制限器３２から出力される補正開度３１が加算され、起動時開度指令３３が切換器５９へ出力される。
【００２６】
ボイラ起動時には、前記切換器５９は、図２中ａ側に切り換えられており、前記加算器３４から出力される起動時開度指令３３が空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８として切換器６２へ出力され、該切換器６２が自動時に、図２中ａ側に切り換えられていれば、前記切換器５９から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５８が空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力され、該空気予熱器バイパスダンパ１２の開度調整が行われる。
【００２７】
ボイラの起動が完了し通常運転に移行すると、前記切換器５９が図２中ｂ側に切り換えられると共に、平均演算器３６において、前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５と前記空気予熱器出口ガス温度検出器１８で検出された空気予熱器出口ガス温度１７との和が２で割られ空気予熱器平均温度３５が求められて減算器４６へ出力される一方、第二関数発生器３８において、発電機出力指令２２に基づき空気予熱器平均温度設定値３７が求められて加算器４２へ出力され、該加算器４２において、前記第二関数発生器３８から出力される空気予熱器平均温度設定値３７に対し、操作員による操作ステーション４０の操作により、必要に応じてバイアス３９が付加され、空気予熱器平均温度設定値４１として変化率制限器４４へ出力され、該変化率制限器４４において、前記加算器４２から出力される空気予熱器平均温度設定値４１の変化率を設定値以下に制限する処理が行われ、空気予熱器平均温度設定値４３として減算器４６へ出力され、該減算器４６において、前記変化率制限器４４から出力される空気予熱器平均温度設定値４３と前記平均演算器３６から出力される空気予熱器平均温度３５との差が求められ、空気予熱器平均温度偏差４５が乗算器４８へ出力され、該乗算器４８において、前記減算器４６から出力される空気予熱器平均温度偏差４５に対し、第三関数発生器５１から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の実際の開度４９に基づくダンパ特性補正用の補正係数５０が掛けられ、空気予熱器バイパスダンパ開度補正後の空気予熱器平均温度偏差４７として比例積分調節器５３へ出力され、該比例積分調節器５３において、前記乗算器４８から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度補正後の空気予熱器平均温度偏差４７が比例積分処理され、該空気予熱器バイパスダンパ開度補正後の空気予熱器平均温度偏差４７をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２が求められて加算器５７へ出力され、これと同時に、第二補間演算器５５において、発電機出力指令２２と前記空気予熱器入口空気温度検出器１６で検出された空気予熱器入口空気温度１５とに基づき空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４が求められて前記加算器５７へ出力され、該加算器５７において、前記第二補間演算器５５から出力される空気予熱器バイパスダンパ１２の先行開度指令５４に対し前記乗算器５３から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令５２が加算され、通常運転時開度指令５６が前記切換器５９と切換器６２を介し空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９として空気予熱器バイパスダンパ１２へ出力され、該空気予熱器バイパスダンパ１２の開度調整が行われる。
【００２８】
この結果、冬場のように外気温度が低い時には、空気予熱器入口空気温度１５並びに空気予熱器出口ガス温度１７に基づいて制御器２１から出力される空気予熱器バイパスダンパ開度指令１９により空気予熱器バイパスダンパ１２が開かれ、二次空気の一部が空気予熱器８を通過せずに迂回するため、空気予熱器８の入側にスチームエアヒータ９を設置しなくても、空気予熱器８の出口ガス温度が低下せずに早期に上昇し、空気予熱器８の低温腐食が防止される。
【００２９】
こうして、外気温度の変化によらず、空気予熱器平均温度３５を安定して制御することができ、スチームエアヒータ９を設置することなく、空気予熱器８の低温腐食を防止し得る。
【００３０】
尚、本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の空気予熱器バイパスダンパの制御方法及び装置によれば、外気温度の変化によらず、空気予熱器平均温度を安定して制御することができ、スチームエアヒータを設置することなく、空気予熱器の低温腐食を防止し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における制御器の制御ブロック図である。
【図３】図２に示される第一補間演算器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図４】図２に示される第二補間演算器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図５】図２に示される第一関数発生器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図６】図２に示される第二関数発生器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図７】図２に示される第三関数発生器に設定入力された関数を表わす線図である。
【図８】従来例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
８ 空気予熱器
１１ 空気予熱器バイパスライン
１２ 空気予熱器バイパスダンパ
１５ 空気予熱器入口空気温度
１６ 空気予熱器入口空気温度検出器
１７ 空気予熱器出口ガス温度
１８ 空気予熱器出口ガス温度検出器
２１ 制御器
２２ 発電機出力指令
２３ 起動時基本開度指令
２４ 第一補間演算器
２７ 燃料／空気比
３０ 第一関数発生器
３１ 補正開度
３３ 起動時開度指令
３５ 空気予熱器平均温度
３８ 第二関数発生器
４３ 空気予熱器平均温度設定値
４５ 空気予熱器平均温度偏差
５２ 空気予熱器バイパスダンパ開度指令
５４ 先行開度指令
５５ 第二補間演算器
５６ 通常運転時開度指令
Claims (2)
- ボイラへ供給される空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスライン途中に設けられた空気予熱器バイパスダンパの制御方法であって、
ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節を行い、
ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令により空気予熱器バイパスダンパの開度調節を行うことを特徴とする空気予熱器バイパスダンパの制御方法。 - ボイラへ供給される空気の一部を空気予熱器を通過させずに迂回させる空気予熱器バイパスライン途中に設けられた空気予熱器バイパスダンパの制御装置であって、
空気予熱器入口空気温度を検出する空気予熱器入口空気温度検出器と、
空気予熱器出口ガス温度を検出する空気予熱器出口ガス温度検出器と、
ボイラ起動時には、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく起動時基本開度指令に対し、燃料／空気比に基づく補正開度を加算した起動時開度指令を空気予熱器バイパスダンパへ出力し、ボイラ通常運転時には、空気予熱器入口空気温度と空気予熱器出口ガス温度との空気予熱器平均温度と、発電機出力指令に基づく空気予熱器平均温度設定値との空気予熱器平均温度偏差をなくすための空気予熱器バイパスダンパ開度指令を、発電機出力指令と空気予熱器入口空気温度とに基づく先行開度指令に対して加算した通常運転時開度指令を空気予熱器バイパスダンパへ出力する制御器と
を備えたことを特徴とする空気予熱器バイパスダンパの制御装置。
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