JP4325307B2

JP4325307B2 - ボイラの再熱器保護方法及び装置

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Publication number: JP4325307B2
Application number: JP2003280101A
Authority: JP
Inventors: 和由阪本
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005042679A

Description

本発明は、ボイラの再熱器保護方法及び装置に関するものである。

図３はボイラの一例を表わすものであって、図３中、１は火炉１ａと後部伝熱部１ｂとを有するボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉１ａ内へ微粉炭等の燃料を噴射して燃焼させるバーナ、３は一次過熱器、４は二次過熱器、５は三次過熱器、６は最終過熱器、７は一次再熱器、８は二次再熱器、９は節炭器であり、バーナ２からボイラ本体１の火炉１ａ内へ燃料を噴射して燃焼させることにより、燃焼ガスを生成し、生成された燃焼ガスを流通させ、二次過熱器４、三次過熱器５、最終過熱器６、二次再熱器８、一次過熱器３、一次再熱器７及び節炭器９と熱交換させ、熱交換した後の排ガスを排ガスダクト１０へ流出させ、下流側に設けられた脱硝、脱硫等の排煙処理装置（図示せず）で窒素酸化物や硫黄酸化物等を除去した後、大気へ放出するようになっている。

一方、図４は前述のボイラの給水・蒸気系統の一例を表わすものであり、ボイラ給水は、燃料が燃焼されるボイラ本体１の火炉１ａの炉壁に形成される蒸発器１１で加熱され、ノーズ部１２を経て、汽水分離器１３で水と蒸気に分離され、該汽水分離器１３で水と分離された蒸気は、ボイラ本体１の天井並びに後部伝熱部周壁１４を通過し、一次過熱器３、二次過熱器４、三次過熱器５及び最終過熱器６で過熱され、高圧タービン１５へ導かれ、該高圧タービン１５が駆動されて発電が行われると共に、前記高圧タービン１５を駆動した後の蒸気は、一次再熱器７及び二次再熱器８へ導かれ、該一次再熱器７及び二次再熱器８で再熱された後、中・低圧タービン１６へ導入され、該中・低圧タービン１６が駆動されて発電が行われ、前記中・低圧タービン１６を駆動した後の蒸気は、復水器１７へ導かれてボイラ給水に戻され、該ボイラ給水は、復水脱塩装置１８と低圧給水加熱器１９と脱気器２０とを経由し、給水ポンプ２１により高圧給水加熱器２２を介して節炭器９へ圧送され、該節炭器９で加熱され、前記蒸発器１１へ送給され、循環されるようになっている。

ところで、前述の如きボイラの場合、過熱器としての最終過熱器６の出側の主蒸気ライン２３から系外送気ライン２４を分岐させ、工場等の系外へ蒸気の一部を送気するようにしたものがある。

前記系外送気ライン２４途中には、圧力調節弁或いは流量調節弁等の調節弁２５と、圧力検出器或いは流量検出器等の検出器２６とが設けられ、更に、前記検出器２６で検出された蒸気圧力或いは蒸気流量等の検出値２７に応じて前記調節弁２５へ制御信号２８を出力する制御器２９が設けられている。

又、一次再熱器７と二次再熱器８との間の再熱蒸気ライン３０途中には、過渡的な再熱蒸気の温度変化に対応するための再熱器スプレーライン３１が接続されている。

前記制御器２９は、例えば、図５に示される如く、前記検出器２６で検出された蒸気圧力或いは蒸気流量等の検出値２７と設定値３２とを比較しその偏差３３を出力する減算器３４と、該減算器３４から出力される偏差３３を比例積分処理して該偏差３３をなくすための制御信号２８を前記調節弁２５へ出力する比例積分調節器３５とを備えてなる構成を有している。

前述の如きボイラにおいて、工場等の系外へ蒸気の一部を送気する際には、圧力検出器或いは流量検出器等の検出器２６により系外送気ライン２４を流れる蒸気の蒸気圧力或いは蒸気流量等が検出されて制御器２９へ入力され、該制御器２９の減算器３４において前記検出器２６で検出された蒸気圧力或いは蒸気流量等の検出値２７と設定値３２とが比較されその偏差３３が比例積分調節器３５へ出力され、該比例積分調節器３５において前記減算器３４から出力される偏差３３が比例積分処理されて該偏差３３をなくすための制御信号２８が圧力調節弁或いは流量調節弁等の調節弁２５へ出力され、該調節弁２５が開度調節されることにより、系外へ送気される蒸気の圧力制御或いは流量制御が行われるようになっている。

尚、工場等の系外へ蒸気の一部を送気するようにしたボイラを示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
特開平１０−３２５３０７号公報

しかしながら、図３〜図５に示されるようなボイラにおいては、通常、高圧タービン１５から抽気する分を除いて蒸気が全量、一次再熱器７と二次再熱器８へ流れるという前提の元で、該再熱器の伝熱面積が決定されているため、系外送気ライン２４から工場等の系外へ蒸気の一部が送気され、一次再熱器７と二次再熱器８の通過蒸気量が減少した場合、一次再熱器７と二次再熱器８との間の再熱蒸気ライン３０途中に接続されている再熱器スプレーライン３１から再熱蒸気に対してたとえスプレーが行われたとしても、再熱蒸気ライン３０の再熱器スプレーライン３１接続箇所より上流側に位置する一次再熱器７の温度が許容範囲を越えて上昇してしまう虞があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、通過蒸気量の減少に伴って再熱器の温度が許容範囲を越えて上昇してしまうことを確実に防止し得、設備全体の信頼性向上を図り得るボイラの再熱器保護方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、再熱器の上流側に配設される過熱器の出側から系外へ蒸気の一部を送気するボイラの再熱器保護方法であって、
再熱蒸気温度を検出し、該再熱蒸気温度が設定値以上となったとき、系外へ送気される蒸気を絞ることを特徴とするボイラの再熱器保護方法にかかるものである。

再熱器の上流側に配設される過熱器の出側の主蒸気ラインから分岐されて系外へ蒸気の一部を送気する系外送気ラインを有するボイラの再熱器保護装置であって、
再熱蒸気温度を検出する再熱蒸気温度検出器と、
該再熱蒸気温度検出器で検出された再熱蒸気温度が設定値以上となったとき、系外送気ライン途中に設けられた調節弁を絞る制御信号を出力する制御器と
を備えたことを特徴とするボイラの再熱器保護装置にかかるものである。

更に、前記ボイラの再熱器保護装置は、調節弁が圧力調節弁であるものや、或いは調節弁が流量調節弁であるものに適用することができる。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

再熱蒸気温度が設定値以上となったときには、系外送気ライン途中に設けられた調節弁が絞られるため、系外送気ラインから工場等の系外へ送気される蒸気が減少し、その分だけ再熱器の通過蒸気量が確保されることとなり、再熱器の温度が許容範囲を越えて上昇してしまうことが避けられ、再熱器を保護することが可能となる。

本発明のボイラの再熱器保護方法及び装置によれば、通過蒸気量の減少に伴って再熱器の温度が許容範囲を越えて上昇してしまうことを確実に防止し得、設備全体の信頼性向上を図り得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示例と共に説明する。

図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３〜図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３〜図５に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１及び図２に示す如く、再熱蒸気ライン３０の再熱器スプレーライン３１接続箇所より上流側に、再熱蒸気温度３６を検出する再熱蒸気温度検出器３７を設け、該再熱蒸気温度検出器３７で検出された再熱蒸気温度３６を制御器２９へ入力し、前記再熱蒸気温度３６が設定値３８以上となったとき、系外送気ライン２４途中に設けられた調節弁２５を絞る制御信号２８’を制御器２９から出力するよう構成した点にある。

本図示例の場合、前記制御器２９は、例えば、図２に示す如く、検出器２６で検出された蒸気圧力或いは蒸気流量等の検出値２７と設定値３２とを比較しその偏差３３を出力する減算器３４と、該減算器３４から出力される偏差３３を比例積分処理して該偏差３３をなくすための制御信号２８を出力する比例積分調節器３５とに加え更に、前記再熱蒸気温度検出器３７で検出された再熱蒸気温度３６と設定値３８とを比較しその偏差３９を出力する減算器４０と、該減算器４０から出力される偏差３９を比例積分処理して該偏差３９をなくすための制御信号４１を出力する比例積分調節器４２と、前記比例積分調節器３５から出力される制御信号２８と比例積分調節器４２から出力される制御信号４１のうち値の低い方を選択し、制御信号２８’として調節弁２５へ出力する低選択器４３とを備えてなる構成を有している。

次に、上記図示例の作用を説明する。

工場等の系外へ蒸気の一部を送気する際には、圧力検出器或いは流量検出器等の検出器２６により系外送気ライン２４を流れる蒸気の蒸気圧力或いは蒸気流量等が検出されて制御器２９へ入力され、該制御器２９の減算器３４において前記検出器２６で検出された蒸気圧力或いは蒸気流量等の検出値２７と設定値３２とが比較されその偏差３３が比例積分調節器３５へ出力され、該比例積分調節器３５において前記減算器３４から出力される偏差３３が比例積分処理されて該偏差３３をなくすための制御信号２８が出力されるが、これと同時に、再熱蒸気温度検出器３７により再熱蒸気ライン３０の再熱器スプレーライン３１接続箇所より上流側における再熱蒸気温度３６が検出されて前記制御器２９へ入力されており、該制御器２９の減算器４０において前記再熱蒸気温度検出器３７で検出された再熱蒸気温度３６と設定値３８とが比較されその偏差３９が比例積分調節器４２へ出力され、該比例積分調節器４２において前記減算器４０から出力される偏差３９が比例積分処理されて該偏差３９をなくすための制御信号４１が出力され、前記比例積分調節器３５から出力される制御信号２８と比例積分調節器４２から出力される制御信号４１のうち値の低い方が低選択器４３において選択され、制御信号２８’として圧力調節弁或いは流量調節弁等の調節弁２５へ出力され、該調節弁２５が開度調節されることにより、系外へ送気される蒸気の圧力制御或いは流量制御が行われる形となる。

この結果、前記再熱蒸気温度３６が設定値３８以上となったときには、比例積分調節器４２から出力される制御信号４１が低選択器４３において選択され、系外送気ライン２４途中に設けられた調節弁２５が絞られるため、系外送気ライン２４から工場等の系外へ送気される蒸気が減少し、その分だけ一次再熱器７と二次再熱器８の通過蒸気量が確保されることとなり、一次再熱器７及び二次再熱器８の温度が許容範囲を越えて上昇してしまうことが避けられ、一次再熱器７及び二次再熱器８を保護することが可能となる。

こうして、通過蒸気量の減少に伴って一次再熱器７及び二次再熱器８の温度が許容範囲を越えて上昇してしまうことを確実に防止し得、設備全体の信頼性向上を図り得る。

尚、本発明のボイラの再熱器保護方法及び装置は、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。

本発明を実施する形態の一例の概要構成図である。本発明を実施する形態の一例における制御器のブロック図である。一般的なボイラの一例を示す全体概要構成図である。図３に示されるボイラの給水・蒸気系統の一例を示す概要構成図である。図４に示される制御器のブロック図である。

符号の説明

１ボイラ本体
６最終過熱器（過熱器）
７一次再熱器（再熱器）
８二次再熱器（再熱器）
２３主蒸気ライン
２４系外送気ライン
２５調節弁
２８’ 制御信号
２９制御器
３０再熱蒸気ライン
３１再熱器スプレーライン
３６再熱蒸気温度
３７再熱蒸気温度検出器
３８設定値
３９偏差
４０減算器
４１制御信号
４２比例積分調節器
４３低選択器

Claims

再熱器の上流側に配設される過熱器の出側から系外へ蒸気の一部を送気するボイラの再熱器保護方法であって、
再熱蒸気温度を検出し、該再熱蒸気温度が設定値以上となったとき、系外へ送気される蒸気を絞ることを特徴とするボイラの再熱器保護方法。
再熱器の上流側に配設される過熱器の出側の主蒸気ラインから分岐されて系外へ蒸気の一部を送気する系外送気ラインを有するボイラの再熱器保護装置であって、
再熱蒸気温度を検出する再熱蒸気温度検出器と、
該再熱蒸気温度検出器で検出された再熱蒸気温度が設定値以上となったとき、系外送気ライン途中に設けられた調節弁を絞る制御信号を出力する制御器と
を備えたことを特徴とするボイラの再熱器保護装置。
調節弁が圧力調節弁である請求項２記載のボイラの再熱器保護装置。
調節弁が流量調節弁である請求項２記載のボイラの再熱器保護装置。