JP5482405B2

JP5482405B2 - ボイラ性能評価装置及び方法

Info

Publication number: JP5482405B2
Application number: JP2010102058A
Authority: JP
Inventors: 真一郎坂井
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-04-27
Also published as: JP2011231968A

Description

本発明は、火力発電プラントのボイラ室効率を評価するためのボイラ性能評価装置及び方法に関する。

一般に、火力発電所において効率良く火力発電プラントを運転させるためには、火力発電プラントの発電効率を正確に把握しておくことが必要である。発電効率を求めるには、入出熱法と損失法とがある。入出熱法は、タービン室効率（入出熱法）とボイラ室効率（入出熱法）を掛け合わせて算出し、損失法は、タービン室効率（入出熱法）とボイラ室効率（損失法）を掛け合わせて算出する。

入出熱法でのボイラ室効率は、（１）式に示すように、ボイラ室入熱量とボイラ室出熱量との比から求められる。

ボイラ室効率（入出熱法）＝ボイラ室出熱量／ボイラ室入熱量 …（１）
ボイラ室入熱量は、（２）式に示すように燃料流量と燃料発熱量との積で求められる。

ボイラ室出熱量＝燃料流量×燃料発熱量 …（２）
また、ボイラ室出熱量は、ボイラが再熱器を有していない場合には、（３）式に示すように、主蒸気エンタルピＨ２、給水エンタルピＨ１、給水流量ＦｗＦから求められる。

ボイラ室出熱量＝（Ｈ２−Ｈ１）×ＦｗＦ …（３）
ボイラが再熱器を有している場合には、（４）式に示すように、主蒸気エンタルピＨ２、給水エンタルピＨ１、給水流量ＦｗＦ、高温再熱蒸気エンタルピＨ４、低温再熱蒸気エンタルピＨ３、再熱蒸気流量ＣＲＨＦから求められる。

ボイラ室出熱量＝（Ｈ２−Ｈ１）×ＦｗＦ＋（Ｈ４−Ｈ３）×ＣＲＨＦ …（４）
一方、損失法でのボイラ室効率は、（５）式に示すように、ボイラ室入熱量を１００［％］とした場合に、１００［％］から各種損失Ｌ１〜Ｌｎ［％］を減算して求められる。

ボイラ室効率（損失法）＝１００−（Ｌ１＋Ｌ２＋…Ｌｎ） …（５）
各種損失は、例えば、乾排ガス損失Ｌ１、燃料中水分・水素分損失Ｌ２、空気中湿分損失Ｌ３、ＡＨ（空気予熱器）漏洩損失Ｌ４、放射伝熱損失Ｌ５、未燃損失Ｌ６、配管損失Ｌ７などである。

入出熱法及び損失法での燃料の発熱量は高位発熱量で計算される。発熱量は単位量の燃料を燃焼させたときの燃焼ガスを元の温度まで冷却したときに計測される熱量であり、高位発熱量は、燃焼ガス中の生成水蒸気が凝縮したときに得られる凝縮潜熱を含めた発熱量である。なお、水蒸気のままで凝縮潜熱を含まない発熱量を低位発熱量という。

例えば、燃料が石炭である場合には、石炭の高位発熱量が炭種によって異なると共に、日々変動する石炭に含まれる水分割合によっても異なるから、計算で求めたボイラ室入熱量と実際のボイラ室入熱量との間に誤差が生じて正確なボイラ室効率を得ることができないことが多い。

そこで、石炭火力発電プラントに供給する一定期間の石炭の平均成分を分析し、この分析した平均成分から石炭の単位発熱量を補正するとともに、石炭に含まれる水分割合を測定し、この水分割合に基づいて石炭火力発電プラントへの供給熱量を補正して、入出熱法により、石炭火力発電プラントの正確なボイラ室効率（発電効率）を計算できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２７４８３７号公報

しかし、特許文献１のものでは、一定期間の石炭の平均成分を分析し平均成分から石炭の単位発熱量を補正するとともに、石炭に含まれる水分割合を測定しこの水分割合に基づいて石炭火力発電プラントへの供給熱量を補正するのでボイラ室効率（発電効率）の精度は向上するが、一定期間の石炭の平均成分を分析する必要がある。また、入出熱法で発電効率を求めているので、石炭に含まれる水分量の熱損失による発電効率低下の割合を精度良く把握することができない。

火力発電プラントのボイラ室効率を算出するためにはボイラ室入熱量を求める必要があるが、このボイラ室入熱量を求めるためには、「燃料成分」、「水分」、「燃料流量」が必要である。燃料流量は常時計測しているが、「燃料成分」、「水分」は常時計測していない。このように、ボイラ室効率を算出するためには、常時計測していない数値を使用しなければならない。燃料成分や水分は、精度を向上させるには成分分析をしなければならない。そのため、ボイラ室入熱量の精度を欠き、またリアルタイムで熱効率計算ができない状況にある。

本発明は、簡易にリアルタイムで精度良くボイラ室効率を求めることができるボイラ性能評価装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明に係るボイラ性能評価装置は、ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱した収熱量の合計をボイラ室出熱量として算出するボイラ室出熱量算出手段と、ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱できなかった熱量を排ガス損失量として算出する排ガス損失量算出手段と、前記ボイラ室出熱量算出手段で算出されたボイラ室出熱量と前記排ガス損失量算出手段で算出した排ガス損失量との差分を前記ボイラ室出熱量で除算してボイラ室効率を算出するボイラ室効率算出手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係るボイラ性能評価装置は、請求項１の発明において、前記ボイラ室出熱量算出手段は、ボイラで発生した主蒸気エンタルピとボイラに供給された給水エンタルピとの差分に給水流量を乗算して前記ボイラ室出熱量を算出することを特徴とする。

請求項３の発明に係るボイラ性能評価装置は、請求項１の発明において、前記ボイラが再熱器を有する場合には、前記ボイラ室出熱量算出手段は、ボイラで発生した主蒸気エンタルピとボイラに供給された給水エンタルピとの差分に給水流量を乗算して求めた熱量と、ボイラで発生した高温再熱蒸気エンタルピとボイラに戻された低温再熱蒸気エンタルピとの差分に再熱蒸気流量を乗算して求めた熱量とを加算して、前記ボイラ室出熱量を算出することを特徴とする。

請求項４の発明に係るボイラ性能評価装置は、請求項１または２の発明において、前記排ガス損失量算出手段は、前記ボイラから排出される排ガス量に、比熱、排ガス温度と大気温度との温度差を乗算して排ガス損失量を算出することを特徴とする。

請求項５の発明に係るボイラ性能評価方法は、ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱した収熱量の合計をボイラ室出熱量として算出し、ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱できなかった熱量を排ガス損失量として算出し、前記ボイラ室出熱量と前記排ガス損失量との差分を前記ボイラ室出熱量で除算してボイラ室効率を算出することを特徴とする。

請求項１、５の発明によれば、ボイラ内部で収熱した収熱量の合計をボイラ室出熱量として算出し、ボイラ内部で収熱できなかった熱量を排ガス損失量として算出し、ボイラ室出熱量と排ガス損失量との差分をボイラ室出熱量で除算してボイラ室効率を算出するので、ボイラ室効率は常時計測している計測値を用いて算出できる。

また、ボイラ室効率の算出は、燃料中の水分・水素分の潜熱分の計算を行わないので低位発熱量での計算となり、低位発熱量の損失量は非常に小さく、ボイラ室出熱量の４〜５％程度である。従って、ボイラ室出熱量はボイラ室入熱量とほぼ等しいと近似できるので、簡易にリアルタイムで、しかも精度良くボイラ室効率を求めることができる。

請求項２の発明によれば、ボイラ室出熱量は、ボイラで発生した主蒸気エンタルピとボイラに供給された給水エンタルピとの差分に給水流量を乗算して算出するので、常時計測している計測値を用いて簡易に算出できる。

請求項３の発明によれば、ボイラが再熱器を有する場合には、ボイラ室出熱量は、ボイラで発生した主蒸気エンタルピとボイラに供給された給水エンタルピとの差分に給水流量を乗算して求めた熱量と、ボイラで発生した高温再熱蒸気エンタルピとボイラに戻された低温再熱蒸気エンタルピとの差分に再熱蒸気流量を乗算して求めた熱量とを加算して算出するので、常時計測している計測値を用いて簡易に算出できる。

請求項４の発明によれば、排ガス損失量は、ボイラから排出される排ガス量に、比熱、排ガス温度と大気温度との温度差を乗算して算出するので、常時計測している計測値を用いて簡易に算出できる。

本発明の実施の形態に係るボイラ性能評価装置をボイラに適用した場合の構成図。収熱量であるボイラ室出熱量Ｅ１及び損失量である排ガス損失量Ｅ２の説明図。本発明の実施の形態におけるボイラ室出熱量算出手段、排ガス損失量算出手段、ボイラ室効率算出手段の構成図。本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηと既存の損失法で算出したボイラ効率η２とを比較して示す一例のグラフ。本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηと既存の損失法で算出したボイラ効率η２とを比較して示す他の一例のグラフ。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るボイラ性能評価装置をボイラに適用した場合の構成図である。図１に示したボイラは再熱器を有した場合を示している。

ボイラ１１は、燃料を燃焼させる火炉１２と、火炉１２で発生した蒸気を過熱して蒸気設備（例えば蒸気タービン）に供給する過熱器１３と、蒸気設備の再熱蒸気系統からの再熱蒸気を過熱する再熱器１４とを有している。

ボイラ１１の火炉１２には燃料１５が供給されるとともに給水系統１６から給水が供給される。また、火炉１２には燃焼用空気が押込通風機１７から空気予熱器１８を介して供給される。

火炉１２では燃料１５を燃料用空気により燃焼させ、水を蒸気に状態変化させて蒸気を発生させる。火炉１２で発生した蒸気は過熱器１３で過熱され、蒸気設備の主蒸気系統１９に供給される。また、蒸気設備の再熱蒸気系統２０ａから再熱蒸気が再熱器１４に供給され、再熱器１４で再熱されて蒸気設備の再熱蒸気系統２０ｂに供給される。

ボイラ性能評価装置２１は、このようなボイラ１１のボイラ室効率を簡易にリアルタイムでしかも精度良く算出するものであり、例えばパーソナルコンピュータで構成される。常時計測しているプロセス量の計測値は、ボイラ性能評価装置２１のプロセス入力装置２２を介して演算制御部２３に入力され、演算制御部２３でボイラ室効率を算出し記憶装置２４に記憶するとともに必要に応じて出力装置２５に出力する。出力装置２５は、印刷装置や表示装置である。また、出力装置２５は記憶装置２４に記憶されたボイラ室効率を必要に応じて出力する。

演算制御部２３は、プロセス入力装置２２から入力されたプロセス量に基づいてボイラ室出熱量Ｅ１を算出するボイラ室出熱量算出手段２６と、プロセス入力装置２２から入力されたプロセス量に基づいて排ガス損失量Ｅ２を算出する排ガス損失量算出手段２７と、ボイラ室出熱量算出手段２６で算出されたボイラ室出熱量と、排ガス損失量算出手段２７で算出した排ガス損失量とに基づいてボイラ室効率ηを算出するボイラ室効率算出手段２８とから構成される。

ボイラ室効率算出手段２８では、（６）式に基づきボイラ室効率ηを算出する。

ボイラ室効率η＝（ボイラ室出熱量Ｅ１−排ガス損失量Ｅ２）
／ボイラ室出熱量Ｅ１ …（６）
ボイラ室出熱量Ｅ１を算出するには、給水系統１６の給水流量Ｑ１、給水圧力Ｐ２、給水温度Ｔ２、主蒸気系統１９の主蒸気温度Ｔ１、主蒸気圧力Ｐ１、再熱蒸気系統２０ａの低温再熱蒸気温度Ｔ４、低温再熱蒸気圧力Ｐ４、再熱蒸気流量Ｑ２、再熱蒸気系統２０ｂの高温再熱蒸気温度Ｔ３、高温再熱蒸気圧力Ｐ３が必要であるので、これらのプロセス量を各々の検出器で検出してボイラ室出熱量算出手段２６に出力する。

排ガス損失量Ｅ２を算出するには、排ガス量Ｑ３、排ガスの比熱Ｃ、排ガス温度Ｔ５、大気温度Ｔ６が必要であるので、これらのプロセス量を各々の検出器で検出して排ガス損失量算出手段２７に出力する。

図２は、収熱量であるボイラ室出熱量Ｅ１及び損失量である排ガス損失量Ｅ２の説明図である。ボイラ１１での熱のやりとりは、ボイラ１１への入熱量（エネルギー供給量）があり、この入熱量から蒸気系の成果物としてボイラ１１からの収熱量（ボイラ室出熱量Ｅ１）が発生する。ボイラ１１からの収熱量（ボイラ室出熱量Ｅ１）とならなかったエネルギーはいろいろな熱損失となりボイラ１１より排出されるが、低位発熱量での計算で最も大きな損失は煙突から放出される排ガス熱の損失量（排ガス損失量Ｅ２）である。入熱量、収熱量（ボイラ室出熱量Ｅ１）、損失量（排ガス損失量Ｅ２）の関係は、（７）式で示される。

入熱量＝収熱量＋損失量 …（７）
入出熱法では、（１）式に示したように、ボイラ室効率η１（入出熱法）は、ボイラ室入熱量とボイラ室出熱量との比から求められるので、（８）式で示される。

ボイラ室効率η１（入出熱法）＝収熱量／入熱量 …（８）
一方、損失法では、（５）式に示したように、ボイラ室効率η２（損失法）は、ボイラ室入熱量を１００［％］とした場合に、１００［％］から各種損失Ｌ１〜Ｌｎ［％］を減算して求められるので、（９）式で示される。

ボイラ室効率η２（損失法）＝１−損失量／入熱量
＝（入熱量−損失量｝／入熱量
＝収熱量／入熱量 …（９）
つまり、（８）式及び（９）式から分かるように、ボイラ室効率η１（入出熱法）とボイラ室効率η２（損失法）とは同じになる。

本発明の実施の形態では、（６）式を用いてボイラ室効率ηを簡易に算出する。すなわち、本発明の実施の形態でのボイラ室効率ηは（１０）式で示される。

ボイラ室効率η＝（収熱量−損失量）／収熱量 …（１０）
ここで、低位発熱量での損失量は、収熱量の４〜５［％］程度と非常に小さいので、収熱量≒入熱量が成り立つ。従って、（１０）式は、（１１）式のように近似できる。

ボイラ室効率η＝（収熱量−損失量）／収熱量
≒ 収熱量／入熱量 …（１１）
例えば、損失量が収熱量の５［％］であったとすると、収熱量は９５［％］であり、（１１）式に代入して計算すると、ボイラ室効率ηは０．９４７と算出される。同様に、（８）式及び（９）式に代入して計算すると、ボイラ室効率η１、η２は０．９５と算出される。このように、本発明の実施の形態の（６）式を用いて、ボイラ室効率ηを簡易に計算しても、入出熱法や損失法で計算したボイラ室効率η１、η２とほぼ同等の値が得られる。

そこで、本発明の実施の形態では、（６）式を用いてボイラ室効率ηを簡易に計算する。まず、ボイラ室出熱量Ｅ１を算出する。ボイラ室出熱量Ｅ１は、ボイラ１１への入熱量のうちボイラ１１の内部で収熱した収熱量の合計であり、このボイラ１１の内部の収熱量は、火炉１２と過熱器１３での収熱量及び再熱器１４での収熱量の和となる。

すなわち、ボイラ室出熱量Ｅ１は、（１２）式に示すように、主蒸気エンタルピＨ２、給水エンタルピＨ１、給水流量ＦｗＦ、高温再熱蒸気エンタルピＨ４、低温再熱蒸気エンタルピＨ３、再熱蒸気流量ＣＲＨＦから求められる。（１２）式の１項が過熱器１３での収熱量であり、２項が再熱器１４での収熱量である。

ボイラ室出熱量Ｅ１＝（Ｈ２−Ｈ１）×ＦｗＦ＋（Ｈ４−Ｈ３）×ＣＲＨＦ …（１２）
主蒸気エンタルピＨ２は、主蒸気系統１９の主蒸気温度Ｔ１及び主蒸気圧力Ｐ１から算出できる。給水エンタルピＨ１は、給水系統１６の給水温度Ｔ２及び給水圧力Ｐ２から算出できる。給水流量ＦｗＦは給水系統１６の給水流量Ｑ１から得ることができる。

また、高温再熱蒸気エンタルピＨ４は、再熱蒸気系統２０ｂの高温再熱蒸気温度Ｔ３及び高温再熱蒸気圧力Ｐ３から算出できる。低温再熱蒸気エンタルピＨ３は、再熱蒸気系統２０ａの低温再熱蒸気温度Ｔ４及び低温再熱蒸気圧力Ｐ４から算出できる。再熱蒸気流量ＣＲＨＦは再熱蒸気系統２０ａの再熱蒸気流量Ｑ２から得ることができる。

従って、ボイラ室出熱量Ｅ１は、常時計測しているプロセス量、すなわち、主蒸気温度Ｔ１、主蒸気圧力Ｐ１、給水温度Ｔ２、給水圧力Ｐ２、給水流量Ｑ１、高温再熱蒸気温度Ｔ３、高温再熱蒸気圧力Ｐ３、低温再熱蒸気温度Ｔ４、低温再熱蒸気圧力Ｐ４、再熱蒸気流量Ｑ２から算出できる。このことから、リアルタイムでボイラ室出熱量Ｅ１を求めることができる。

次に、排ガス損失量Ｅ２を算出する。排ガス損失量Ｅ２は、ボイラ１１への入熱量のうちボイラ１１の内部で収熱できなかった熱量である。排ガス損失量Ｅ２は、（１３）式に示すように、排ガス量Ｑ３、排ガスの比熱Ｃ、排ガス温度Ｔ５、大気温度Ｔ６から求められる。

排ガス損失量Ｅ２＝｛排ガス量Ｑ３×比熱Ｃ×
（排ガス温度Ｔ５−大気温度Ｔ６）｝…（１３）
排ガスの比熱Ｃは予め定めた既定値を用いることができ、排ガス量Ｑ３、排ガス温度Ｔ５、大気温度Ｔ６は、常時計測している計測値を用いることができる。従って、排ガス損失量Ｅ２はリアルタイムで求めることができる。

図３は、ボイラ室出熱量算出手段２６、排ガス損失量算出手段２７、ボイラ室効率算出手段２８の構成図である。ボイラ室出熱量算出手段２６の主蒸気エンタルピ算出手段２９は、主蒸気系統１９の主蒸気温度Ｔ１及び主蒸気圧力Ｐ１を入力し、主蒸気エンタルピＨ２を算出し火炉・過熱器収熱量算出手段３０に出力する。同様に、給水エンタルピ算出手段３１は給水系統１６の給水温度Ｔ２及び給水圧力Ｐ２を入力し、給水エンタルピＨ１を算出し火炉・過熱器収熱量算出手段３０に出力する。

火炉・過熱器収熱量算出手段３０は火炉１２と過熱器１３の収熱量を算出するものであり、主蒸気エンタルピ算出手段２９で算出された主蒸気エンタルピＨ２、給水エンタルピ算出手段３１で算出された給水エンタルピＨ１、給水系統１６の給水流量Ｑ１（ＦＷＦ）を入力し、（１２）式の１項に示される火炉１２と過熱器１３の収熱量｛（Ｈ２−Ｈ１）×ＦｗＦ｝を算出し、加算手段３２に出力する。

次に、ボイラ室出熱量算出手段２６の高温再熱蒸気エンタルピ算出手段３３は、再熱蒸気系統２０ｂの高温再熱蒸気温度Ｔ３及び高温再熱蒸気圧力Ｐ３を入力し、高温再熱蒸気エンタルピＨ４を算出し再熱器収熱量算出手段３４に出力する。同様に、低温再熱蒸気エンタルピ算出手段３５は、再熱蒸気系統２０ａの低温再熱蒸気温度Ｔ４及び低温再熱蒸気圧力Ｐ４を入力し、低温再熱蒸気エンタルピＨ３を算出し再熱器収熱量算出手段３４に出力する。

再熱器収熱量算出手段３４は再熱器１４の収熱量を算出するものであり、高温再熱蒸気エンタルピ算出手段３３で算出された高温再熱蒸気エンタルピＨ４、低温再熱蒸気エンタルピ算出手段３５で算出された低温再熱蒸気エンタルピＨ３、再熱蒸気系統２０ａの再熱蒸気流量Ｑ２（ＣＲＨＦ）を入力し、（１２）式の２項に示される再熱器１４の収熱量｛（Ｈ４−Ｈ３）×ＣＲＨＦ｝を算出し、加算手段３２に出力する。

加算手段３２は、火炉・過熱器収熱量算出手段３０で算出された火炉１２と過熱器１３の収熱量｛（Ｈ２−Ｈ１）×ＦｗＦ｝と、再熱器収熱量算出手段３４で算出された再熱器１４の収熱量｛（Ｈ４−Ｈ３）×ＣＲＨＦ｝とを加算して、ボイラ１１の内部で収熱した収熱量の合計、すなわちボイラ室出熱量Ｅ１をボイラ室効率算出手段２８の減算手段３６に出力する。

一方、排ガス損失量算出手段２７の減算手段３７には、火炉１２から排出される排ガスの排ガス温度Ｔ５と、押込通風機１７から火炉に供給される空気の大気温度Ｔ６とが入力され、その温度差（排ガス温度Ｔ５−大気温度Ｔ６）が算出され、乗算手段３８に出力される。乗算手段３８は、減算手段３７で算出された（排ガス温度Ｔ５−大気温度Ｔ６）、排ガス量Ｑ３、排ガスの比熱Ｃを入力し、これらを乗算して（１３）式に示す排ガス損失量Ｅ２を算出し、ボイラ効率算出手段２８の減算手段３６及び除算手段３９に出力する。

ボイラ室効率算出手段２８の減算手段３６は、ボイラ室出熱量算出手段２６の加算手段３２からのボイラ室出熱量Ｅ１と、排ガス損失量算出手段２７の乗算手段３８からの排ガス損失量Ｅ２との差分（Ｅ１−Ｅ２）を演算し、ボイラ効率算出手段２８の除算手段３９に出力する。ボイラ効率算出手段２８の除算手段３９は、ボイラ室効率算出手段２８の減算手段３６からのボイラ室出熱量Ｅ１と排ガス損失量Ｅ２との差分（Ｅ１−Ｅ２）を排ガス損失量Ｅ２で除算して、（６）式に示すボイラ室効率ηを算出し、記憶装置２４に記憶するとともに、必要に応じて出力装置２５に出力する。

図４は、本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηと、既存の損失法で算出したボイラ効率η２とを比較して示す一例のグラフであり、図４（ａ）は既存の損失法で算出したボイラ効率η２のグラフ、図４（ｂ）は本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηのグラフ、図４（ｃ）は両者を重ねて表したグラフである。図４ではＡ石炭火力発電所でのデータを示している。

図４から分かるように、約２年間のデータを取り比較してみると、本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηは、既存の損失法で算出したボイラ効率η２とほぼ同等の特性が得られていること分かる。

図５は、本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηと、既存の損失法で算出したボイラ効率η２とを比較して示す他の一例のグラフであり、図５（ａ）は既存の損失法で算出したボイラ効率η２のグラフ、図５（ｂ）は本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηのグラフ、図４（ｃ）は両者を重ねて表したグラフである。図５ではＢガス火力発電所でのデータを示している。

図５から分かるように、約３年間のデータを取り比較してみると、本発明の実施の形態で簡易に算出したボイラ室効率ηは、既存の損失法で算出したボイラ効率η２とほぼ同等の特性が得られていることが分かる。

本発明の実施の形態によれば、ボイラ室効率ηをボイラ１１の内部の合計収熱量（ボイラ室出熱量Ｅ１）と、排ガス損失量Ｅ２とで求め、ボイラ入熱量を使用していないので、常時計測しているプロセス量を用いて簡易にリアルタイムでボイラ室効率ηを得ることができる。しかも、ボイラ室効率ηの算出は、燃料中の水分・水素分の潜熱分の計算を行わない低位発熱量での計算となり、この低位発熱量の損失量は非常に小さいので、精度良くボイラ室効率を求めることができる。また、リアルタイムでのボイラ室効率ηの算出が可能であるので、ボイラ室効率ηの記録採取を手動で行っていた石炭火力発電所、油火力発電所、ガス火力発電所でも活用できる。

１１…ボイラ、１２…火炉、１３…過熱器、１４…再熱器、１５…燃料、１６…給水系統、１７…押込通風機、１８…空気予熱器、１９…主蒸気系統、２０…再熱蒸気系統、２１…ボイラ性能評価装置、２２…プロセス入力装置、２３…演算制御部、２４…記憶装置、２５…出力装置、２６…ボイラ室出熱量算出手段、２７…排ガス損失量算出手段、２８…ボイラ室効率算出手段、２９…主蒸気エンタルピ算出手段、３０…火炉・過熱器収熱量算出手段、３１…給水エンタルピ算出手段、３２…加算手段、３３…高温再熱蒸気エンタルピ算出手段、３４…再熱器収熱量算出手段、３５…低温再熱蒸気エンタルピ算出手段、３６…除算手段、３７…減算手段、３８…乗算手段、３９…除算手段

Claims

ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱した収熱量の合計をボイラ室出熱量として算出するボイラ室出熱量算出手段と、ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱できなかった熱量を排ガス損失量として算出する排ガス損失量算出手段と、前記ボイラ室出熱量算出手段で算出されたボイラ室出熱量と前記排ガス損失量算出手段で算出した排ガス損失量との差分を前記ボイラ室出熱量で除算してボイラ室効率を算出するボイラ室効率算出手段とを備えたことを特徴とするボイラ性能評価装置。
前記ボイラ室出熱量算出手段は、ボイラで発生した主蒸気エンタルピとボイラに供給された給水エンタルピとの差分に給水流量を乗算して前記ボイラ室出熱量を算出することを特徴とする請求項１記載のボイラ性能評価装置。
前記ボイラが再熱器を有する場合には、前記ボイラ室出熱量算出手段は、ボイラで発生した主蒸気エンタルピとボイラに供給された給水エンタルピとの差分に給水流量を乗算して求めた熱量と、ボイラで発生した高温再熱蒸気エンタルピとボイラに戻された低温再熱蒸気エンタルピとの差分に再熱蒸気流量を乗算して求めた熱量とを加算して、前記ボイラ室出熱量を算出することを特徴とする請求項１記載のボイラ性能評価装置。
前記排ガス損失量算出手段は、前記ボイラから排出される排ガス量に、比熱、排ガス温度と大気温度との温度差を乗算して排ガス損失量を算出することを特徴とする請求項１または２記載のボイラ性能評価装置。
ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱した収熱量の合計をボイラ室出熱量として算出し、ボイラへの入熱量のうちボイラ内部で収熱できなかった熱量を排ガス損失量として算出し、前記ボイラ室出熱量と前記排ガス損失量との差分を前記ボイラ室出熱量で除算してボイラ室効率を算出することを特徴とするボイラ性能評価方法。