JP7465641B2 - Once-through boiler control device, power plant, and once-through boiler control method - Google Patents
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Description
本開示は、貫流ボイラの制御装置、発電プラント、及び、貫流ボイラの制御方法に関する。 This disclosure relates to a control device for a once-through boiler, a power generation plant, and a control method for a once-through boiler.
蒸気を生成可能なボイラ装置は、蒸気エネルギを利用して発電を行う火力発電所のような発電プラントをはじめとして、様々な用途で用いられている。この種のボイラ装置の一方式として、貫流ボイラが知られている。 Boiler equipment capable of generating steam is used for a variety of purposes, including power plants such as thermal power plants that use steam energy to generate electricity. One type of boiler equipment of this type is known as a once-through boiler.
特許文献1には貫流ボイラの一例として、火炉で生成された蒸気が流れる流路に対して、直列に設けられた複数の過熱器と、各過熱器の出口側にスプレイ可能な複数のスプレイとを備える貫流ボイラが開示されている。この特許文献1に開示された貫流ボイラでは、火炉出口側及び最下流側の過熱器出口側における蒸気温度が所定の設定値(目標蒸気温度)になるように水燃比を制御することで、蒸気温度の調整が可能に構成されている。
また特許文献2では、蒸気発生器の下流側に直列配置された上流過熱器群と最終過熱器との間に最終過熱低減器(スプレイ)が配置された貫流ボイラが開示されている。この特許文献2に開示された貫流ボイラでは、最終過熱器の出口側における蒸気温度が所定の設定値(最終目標蒸気温度)になるように最終過熱低減器による水プレイ量を制御するとともに、最終過熱低減器の上流側温度が所定の設定値になるように燃料の燃焼量を制御するように構成されている。
上記特許文献1及び2のような貫流ボイラでは、火炉水冷壁からの蒸気に対する各過熱器による昇温量、及び、各スプレイによる減温量、及び、燃料供給量を調整することで、最終的な蒸気温度が目標蒸気温度になるとともに、蒸気流路の各点における温度分布である蒸気温度プロファイルが理想的な設計温度プロファイルになるように各種の制御や調整をする事が望まれる。
In a once-through boiler such as those described in
ところで貫流ボイラの運用時には、様々な要因によって貫流ボイラの熱収支バランスが変化し、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルから乖離してしまうことがある。例えば、経年に伴って蒸気流路の伝熱面にスケール等の汚れが生じると、蒸気流路における蒸気温度の検出値が低下したり、過熱器による過熱性能が低下する場合がある。また火炉水冷壁に投入される燃料の種類が変更されることで、火炉水冷壁や過熱器による伝熱が増加する場合がある。このように蒸気温度プロファイルが設計プロファイルから乖離すると、貫流ボイラを構成する各部材の予寿命に影響を及ぼすなど、貫流ボイラの信頼性や品質に影響を与えるおそれがある。 However, when a once-through boiler is in operation, the heat balance of the once-through boiler can change due to various factors, causing the steam temperature profile to deviate from the design temperature profile. For example, if scale or other contaminants form on the heat transfer surface of the steam flow path over time, the detected steam temperature in the steam flow path can decrease and the superheating performance of the superheater can decrease. In addition, a change in the type of fuel fed into the furnace water wall can increase heat transfer through the furnace water wall and superheater. When the steam temperature profile deviates from the design profile in this way, it can affect the reliability and quality of the once-through boiler, such as affecting the expected lifespan of each component that makes up the once-through boiler.
本開示の幾つかの態様は上述の事情に鑑みなされたものであり、貫流ボイラの熱収支条件が変化することに伴って、蒸気温度プロファイルバランスが設計温度プロファイルから乖離することを抑制可能な貫流ボイラの制御装置、発電プラント、及び、貫流ボイラの制御方法を提供することを目的とする。 Some aspects of the present disclosure have been made in consideration of the above circumstances, and aim to provide a once-through boiler control device, a power plant, and a once-through boiler control method that can prevent the steam temperature profile balance from deviating from the design temperature profile as the heat balance conditions of the once-through boiler change.
本開示の幾つかの態様に係る貫流ボイラの制御装置は、上記課題を解決するために、
直列に設けられた複数の過熱器、及び、火炉水冷壁への給水の一部を前記複数の過熱器の出口側にそれぞれスプレイ可能に構成された複数のスプレイによって、前記火炉水冷壁及び前記複数の過熱器で生成された蒸気の温度を調整可能な貫流ボイラの制御装置であって、
前記複数のスプレイの少なくとも一部による前記蒸気の減温量が目標減温量になるように制御可能に構成されたスプレイ制御部と、
前記複数の過熱器が設けられた蒸気流路のうち、前記スプレイ制御部によって制御される前記スプレイのスプレイ位置より上流側における蒸気温度を検出可能に構成された蒸気温度検出部と、
を備え、
前記目標減温量は、基本目標減温量に対して、前記蒸気温度検出部の検出値と目標蒸気温度との偏差に基づいて設定されるバイアス値を加算することで設定されるように構成される。
In order to solve the above problems, a control device for a once-through boiler according to some aspects of the present disclosure includes:
A control device for a once-through boiler capable of adjusting the temperature of steam generated in a furnace water wall and a plurality of superheaters by a plurality of superheaters arranged in series and a plurality of sprayers configured to spray a portion of the water supplied to the furnace water wall to an outlet side of each of the plurality of superheaters,
A spray control unit configured to be able to control the amount of heat reduction of the steam by at least a part of the plurality of sprays to a target amount of heat reduction;
A steam temperature detection unit configured to detect a steam temperature upstream of a spray position of the spray controlled by the spray control unit in the steam flow path in which the plurality of superheaters are provided;
Equipped with
The target deheating amount is set by adding a bias value, which is set based on the deviation between the detection value of the steam temperature detection unit and the target steam temperature, to a basic target deheating amount.
本開示の幾つかの態様に係る発電プラントは、上記課題を解決するために、
前記貫流ボイラと、
本開示の幾つかの態様に係る制御装置と、
前記貫流ボイラからの蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンと、
前記タービンによって駆動可能に構成された発電機と、
を備える。
In order to solve the above problems, a power plant according to some aspects of the present disclosure includes:
The once-through boiler;
A control device according to some aspects of the present disclosure;
A turbine configured to be driven by steam from the once-through boiler;
A generator configured to be driven by the turbine;
Equipped with.
本開示の幾つかの態様に係る貫流ボイラの制御方法は、上記課題を解決するために、
直列に設けられた複数の過熱器、及び、火炉水冷壁への給水の一部を前記複数の過熱器の出口側にそれぞれスプレイ可能に構成された複数のスプレイによって、前記火炉水冷壁及び前記複数の過熱器で生成された蒸気の温度を調整可能な貫流ボイラの制御方法であって、
前記複数のスプレイの少なくとも一部による前記蒸気の減温量が目標減温量になるように制御するスプレイ制御工程と、
前記複数の過熱器が設けられた蒸気流路のうち、前記スプレイ制御部によって制御される前記スプレイのスプレイ位置より上流側における蒸気温度を検出する蒸気温度検出工程と、
を備え、
前記目標減温量は、基本目標減温量に対して、前記蒸気温度検出部の検出値と目標蒸気温度との偏差に基づいて設定されるバイアス値を加算することで設定される。
In order to solve the above problems, a method for controlling a once-through boiler according to some aspects of the present disclosure includes:
A method for controlling a once-through boiler capable of adjusting the temperature of steam generated in a furnace water wall and a plurality of superheaters by a plurality of superheaters arranged in series and a plurality of sprayers configured to spray a portion of the water supplied to the furnace water wall to an outlet side of each of the plurality of superheaters, comprising:
A spray control process of controlling a temperature reduction amount of the steam by at least a part of the plurality of sprays to be a target temperature reduction amount;
A steam temperature detection process for detecting a steam temperature upstream of a spray position of the spray controlled by the spray control unit in the steam flow path provided with the plurality of superheaters;
Equipped with
The target deheating amount is set by adding a bias value, which is set based on the deviation between the detection value of the steam temperature detection unit and the target steam temperature, to a basic target deheating amount.
本開示の幾つかの態様によれば、貫流ボイラの熱収支条件が変化することに伴って、蒸気温度プロファイルバランスが設計温度プロファイルから乖離することを抑制可能な貫流ボイラの制御装置、発電プラント、及び、貫流ボイラの制御方法を提供できる。 According to some aspects of the present disclosure, it is possible to provide a control device for a once-through boiler, a power plant, and a control method for a once-through boiler that can prevent the steam temperature profile balance from deviating from the design temperature profile as the heat balance conditions of the once-through boiler change.
以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Below, several embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. The dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in the following embodiments are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the present invention thereto.
<発電プラント>
図1は本開示の一態様に係る発電プラント100の全体構成を示す概略図である。発電プラント100は、蒸気を生成可能な貫流ボイラ1と、貫流ボイラ1からの蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービン110と、タービン110によって駆動可能に構成された発電機120と、を備える。
<Power plant>
1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a
貫流ボイラ1は、燃料を燃焼させることで蒸気を生成可能に構成された蒸気発生器の一例である。貫流ボイラ1で生成された蒸気は、蒸気供給路112を介してタービン110に供給される。タービン110は、蒸気供給路112を介して供給された蒸気によって駆動される。タービン110の出力軸には発電機120が連結されており、タービン110の回転エネルギが電気エネルギに変換される。発電機120で発生された電気エネルギは、所定の経路を介して電力系統(不図示)に供給される。
The once-through
蒸気供給路112には、貫流ボイラ1からタービン110に供給される蒸気の流量を調整するための蒸気弁114(主蒸気弁)が設置される。蒸気弁114の開度は、例えば、貫流ボイラ1からタービン110に供給される蒸気流量が、発電プラント100に対する負荷指令値Ldに基づいて設定される所定の目標流量値になるように制御される。
A steam valve 114 (main steam valve) is installed in the
発電プラント100は、発電プラント100の各構成要素を制御するための制御装置2を有する。制御装置2は、例えばコンピュータのような電子演算装置からなるハードウェア構成を有し、本開示の幾つかの態様に係る制御方法を実施するためのプログラムがインストールされることで、本開示の幾つかの態様に係る制御装置として機能可能に構成される。
The
制御装置2は、発電プラント100を総合的に制御可能な制御ユニットである。本明細書では、制御装置2が実施可能な様々な制御のうち貫流ボイラ1に関する制御について具体的に説明することとし、その他の制御については、特段の記載がない限りにおいて、発電プラント100に関する公知の制御を適宜実施可能である。
The
制御装置2による蒸気温度制御は、タービン110に供給される蒸気温度(後述の第3蒸気温度T3SO)が予め設定される目標蒸気温度(後述の第3目標蒸気温度T3SOtarget)になるように行われる。この目標蒸気温度(後述の第3目標蒸気温度T3SOtarget)は、オペレータによってマニュアル的に設定されてもよいし、制御装置2が受信する所定の信号に基づいて自動的に設定されてもよい。後者の場合、目標蒸気温度(後述の第3目標蒸気温度T3SOtarget)は、例えば発電プラント100の電力供給先である電力系統の需給状態に応じて発電プラント100が取得する負荷指令値Ldに応じて設定される。
The steam temperature control by the
<貫流ボイラの構成>
続いて上記構成を有する発電プラント100が有する貫流ボイラ1の具体的構成について図2を参照して説明する。図2は図1の貫流ボイラ1の構成を蒸気温度プロファイルとともに示す概略構成図である。
<Configuration of once-through boiler>
Next, a specific configuration of the once-through
貫流ボイラ1は、蒸気を生成可能な火炉水冷壁4(Water Wall)を有する。火炉水冷壁4は、その内部に冷却水が導入可能な伝熱管を有し、燃料(例えば石炭を粉砕して生成された微粉炭)を燃焼させることで伝熱管を流れる冷却水を加熱することで蒸気を生成可能に構成される。火炉水冷壁4への水及び燃料の供給は、例えば、不図示の給水ポンプユニットや燃料供給ユニットによって行われる。火炉水冷壁4への燃料流量は例えば発電プラント100に対する負荷指令値Ldに応じて基本的に決定されるが、実際に生成される蒸気温度と目標蒸気温度との偏差に応じて、燃料流量を補正するための補正信号である水燃比は、後述するように、制御装置2の制御パラメータの一つとして制御される。
The once-through
火炉水冷壁4の下流側には、火炉水冷壁4で生成された蒸気を過熱するための複数の過熱器6が設けられる。複数の過熱器6は、火炉水冷壁4からの蒸気が流れる蒸気流路8に対して互いに直列に設けられる。図2に示す態様では、複数の過熱器6は、第1過熱器6aと、第2過熱器6bと、第3過熱器6cと、を含む。第1過熱器6aは、火炉水冷壁4の下流側に配置されることで、火炉水冷壁4で生成された蒸気を過熱可能に構成される。第2過熱器6bは、第1過熱器6aの下流側に配置されることで、第1過熱器6aで過熱された蒸気を更に過熱可能に構成される。第3過熱器6cは、第2過熱器6bの下流側に配置されることで、第2過熱器6bで過熱された蒸気を更に過熱可能に構成される。
Downstream of the
尚、図2では、貫流ボイラ1が3つの過熱器6を備える場合を例示しているが、貫流ボイラ1が備える過熱器6の数はこれに限定されない。
Note that, although FIG. 2 illustrates an example in which the once-through
蒸気流路8には、蒸気流路8を流れる蒸気に対して冷却水をスプレイ可能に構成された複数のスプレイ10が設けられる。図2の態様では、複数のスプレイ10は、蒸気流路8のうち第1過熱器6aの出口側(第1過熱器6aと第2過熱器6bとの間)に設けられた第1スプレイ10aと、第2過熱器6bの出口側(第2過熱器6bと第3過熱器6cとの間)に設けられた第2スプレイ10bと、を含む。第1スプレイ10aは、第1過熱器6aからの蒸気に対して冷却水をスプレイすることにより、第1過熱器6aによって昇温された蒸気を減温して蒸気温度の調整を行う。第2スプレイ10bは、第2過熱器6bからの蒸気に対して冷却水をスプレイすることにより、第2過熱器6bによって昇温された蒸気を減温して蒸気温度の調整を行う。
The
複数のスプレイ10は、火炉水冷壁4に対する給水の一部を、蒸気流路8に対してスプレイ可能に構成される。具体的には、火炉水冷壁4に対する給水のメイン給水路12には、スプレイ10側に分岐するサブ給水路14が設けられる。サブ給水路14は、複数のスプレイ10の各々に対して給水を並列に供給可能に構成される。このように複数のスプレイ10では、火炉水冷壁4に供給される給水の一部をスプレイするため、スプレイ10でのスプレイ量が増加すると火炉水冷壁4に対する給水量が減少し、逆に、スプレイ10でのスプレイ量が減少すると火炉水冷壁4に対する給水量が増加する。
The
第1スプレイ10a及び第2スプレイ10bは、それぞれスプレイ量を可変に調整するために開閉可能な第1スプレイ弁16a、第2スプレイ弁16bを有する。第1スプレイ弁16a、第2スプレイ弁16bの開度は、制御装置2からの制御信号に基づいて、互いに独立に制御可能に構成される。
The
尚、図2では、貫流ボイラ1が2つのスプレイ10を備える場合を例示しているが、貫流ボイラ1が備えるスプレイ10の数はこれに限定されない。スプレイ10の数は、例えば、最下流側の過熱器6を除く他の過熱器6の出口側にそれぞれ配置されるように設定されるとよい。
Note that, although FIG. 2 illustrates an example in which the once-through
火炉水冷壁4で生成された蒸気は、複数の過熱器6及び複数のスプレイ10によって温度が調整されることで、貫流ボイラ1からタービン110に供給される蒸気温度が目標蒸気温度になるように制御される。図2に示すように、火炉水冷壁4からの蒸気は、まず第1過熱器6aを通過することで第1蒸気温度T1SOまで昇温される。第1過熱器6aを通過した蒸気は、第1過熱器6aの出口側において第1スプレイ10aによって第1減温量1DSDT分が冷却される。そして第1スプレイ10aによって冷却された蒸気は、第2過熱器6bを通過することで第2蒸気温度T2SOまで昇温される。第2過熱器6bを通過した蒸気は、第2過熱器6bの出口側において第2スプレイ10bによって第2減温量2DSDT分が冷却される。そして第2スプレイ10bによって冷却された蒸気は、第3過熱器6cを通過することで、貫流ボイラ1の最終的な出口温度である第3蒸気温度T3SOまで昇温される。
The steam generated in the
このような図2に示される蒸気温度プロファイルは、基本的には、制御装置2によって貫流ボイラ1の各構成要素(火炉水冷壁4、複数の過熱器6及び複数のスプレイ10)を制御することにより、理想的な設計温度プロファイルPrになるように制御される(図2では、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrに一致している状態を示している)。具体的には、制御装置2は貫流ボイラ1の所定の測定点に設けられた温度センサの検出値が、設計温度プロファイルPrに近づくように貫流ボイラ1の各構成要素を制御することで、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルになるように管理される。
The steam temperature profile shown in FIG. 2 is basically controlled to be the ideal design temperature profile Pr by the
しかしながら実際の貫流ボイラ1では、様々な要因によって貫流ボイラ1における熱収支バランスが変化し、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrから乖離してしまうことがある。例えば、経年に伴って貫流ボイラ1内の各伝熱面にスケール等の汚れが生じると、貫流ボイラ1の所定の測定点に設けられた温度センサの検出値が低下したり、第1過熱器6a~第3過熱器6cによる過熱性能が低下することがある。また火炉水冷壁4に投入される燃料の種類が変更されることで、火炉水冷壁4や第1過熱器6a~第3過熱器6cによる伝熱量が増減することがある。本開示の幾つかの実施形態では、このように蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrから乖離した場合に、以下に説明するように、制御装置2によって蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrに近づくように貫流ボイラ1が制御される。
However, in an actual once-through
尚、蒸気流路8は各位置における蒸気温度が検出可能に構成されている。具体的には図2に示すように、第1過熱器6aの出口側における蒸気温度T1SO、第2過熱器6bの出口側における蒸気温度第2T2SO、第3過熱器6cの出口側における蒸気温度T3SO、第1スプレイ10aによる冷却後の蒸気温度T2SI、第2スプレイ10bによる冷却後の蒸気温度T3SIがそれぞれ検出可能に構成されている。これらの各温度は、例えば温度センサなどの検出用素子が配置されることで検出される。
The
図3は本開示の一態様に係る制御装置2の内部構成を示すブロック図であり、図4は図3の制御装置2によって実施される貫流ボイラ1の制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
Figure 3 is a block diagram showing the internal configuration of a
図3に示すように、本態様に係る制御装置2は、火炉水冷壁4の水燃比を制御するための水燃比制御部50と、スプレイ10(第1スプレイ10a及び第2スプレイ10b)を制御するためのスプレイ制御部60と、スプレイ10の目標減温量に対するバイアス値を算出するためのバイアス値算出部70と、を備える。スプレイ制御部60は、第1スプレイ10aを制御するための第1スプレイ制御部60aと、第2スプレイ10bを制御するための第2スプレイ制御部60bと、を含む。
As shown in FIG. 3, the
水燃比制御部50は、貫流ボイラ1の最終的な蒸気温度である第3蒸気温度T3SOが、予め設定された第3目標蒸気温度T3SOtargetになるように、燃料流量補正として水燃比を制御する。具体的には、水燃比制御部50には、貫流ボイラ1の対応箇所で検出された実測値(例えば、蒸気流路8のうち第3過熱器6cより下流側での蒸気温度検出値)である第3蒸気温度T3SOと、予め設定された第3目標蒸気温度T3SOtargetとが入力される。水燃比制御部50は、第3蒸気温度T3SOと第3目標蒸気温度T3SOtargetとの偏差ΔT3SOを算出し、当該偏差ΔT3SOがゼロになるように(すなわち第3蒸気温度T3SOが第3目標蒸気温度T3SOtargetになるように)水燃比制御信号を燃料流量補正として出力することにより、水燃比をフィードバック制御する。
The water-fuel
尚、第3目標蒸気温度T3SOtargetは、負荷指令値Ldに応じて貫流ボイラ1に対して要求される蒸気温度値として設定されてもよい。
The third target steam temperature T3SOtarget may be set as a steam temperature value required for the once-through
第2スプレイ制御部60bは、第3蒸気温度T3SOが第3目標蒸気温度T3SOtargetになるとともに、第2減温量2DSDTが第2目標減温量2DSDTtargetになるように第2スプレイ10bを制御する。具体的には、第2スプレイ制御部60bには、貫流ボイラ1の対応箇所で検出された実測値(例えば、蒸気流路8のうち第3過熱器6cより下流側での蒸気温度検出値)である第3蒸気温度T3SOと、予め設定された第3目標蒸気温度T3SOtargetと、貫流ボイラ1の対応箇所でセンサ検出された実測値(例えば、第2過熱器6bと第3過熱器6cとの間の蒸気流路8のうち第2スプレイ10bによるスプレイ位置の上流側及び下流側でそれぞれ検出された蒸気温度検出値の差)である第2減温量2DSDTと、予め設定された第2目標減温量2DSDTtargetと、が入力される。第2スプレイ制御部60bは、第3蒸気温度T3SOが目標蒸気温度T3SOtargetになるとともに、第2スプレイ10bによる減温量2DSDTが目標減温量2DSDTtargetになるように、第2スプレイ弁16bの開度指令値(第2スプレイ弁開度信号)を出力することにより、第2スプレイ10bをフィードバック制御する。
The second
尚、第2減温量目標値2DSDTtargetは、負荷指令値Ldに応じて設定される。 The second heat reduction target value 2DSDTtarget is set according to the load command value Ld.
第1スプレイ制御部60aは、温度検出値T2S0及び目標温度T2SOtargetに基づいて、第1スプレイ弁16aの開度指令値(第1スプレイ弁開度信号)を出力することで、第1スプレイ10aのフィードバック制御を行う。つまり第1スプレイ制御部60aは、第2過熱器6bの出口側における蒸気温度が所定の目標値になるように第1スプレイ弁16aの開度信号を決定する。
The first
バイアス値算出部70は、第1過熱器6a~第3過熱器6cが設けられた蒸気流路8のうち、スプレイ制御部60によって減温量が制御されるスプレイ10(本態様では、第2スプレイ制御部60bによって減温量2DSDTが制御される第2スプレイ10b)のスプレイ位置より上流側における蒸気温度T0と、予め設定された目標蒸気温度T0targetとの偏差ΔT0に基づいて、第2目標減温量2DSDTに対するバイアス値αを算出する。
尚、バイアス値算出部70は、例えば偏差ΔT0を積分制御して、その出力をバイアス値αとして算出する。
The bias
The bias
尚、蒸気温度T0は、第2スプレイ制御部60bによって減温量2DSDTが制御される第2スプレイ10bのスプレイ位置より上流側に設置された蒸気温度検出部72によって検出される。図5A~図5C、図6A~図6Cに示す態様では、蒸気温度検出部72の一例として、蒸気流路8のうち火炉水冷壁4と第1過熱器6aとの間における蒸気温度T0が検出可能に構成されている。
The steam temperature T0 is detected by a steam
尚、目標蒸気温度T0targetは、負荷指令値Ldに応じて蒸気温度検出部72に対応する位置における蒸気温度T0として設定される。
The target steam temperature T0target is set as the steam temperature T0 at a position corresponding to the steam
このような構成を有する制御装置2は、図4に示す制御を実施する。まず制御装置2は、蒸気流路8のうち例えば火炉水冷壁4の出口における蒸気温度を検出し(ステップS100)、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrから乖離しているか否かを判定する(ステップS101)。
The
そして蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrから乖離していると判定された場合(ステップS101:YES)、バイアス値算出部70は、第1過熱器6a~第3過熱器6cが設けられた蒸気流路8のうち第2スプレイ10bのスプレイ位置より上流側における蒸気温度T0と、予め設定された目標蒸気温度T0targetとの偏差ΔT0を算出し(ステップS102)、当該偏差T0に基づいてバイアス値αを算出する(ステップS103)。
If it is determined that the steam temperature profile deviates from the design temperature profile Pr (step S101: YES), the bias
ここでバイアス値αの符号は、蒸気温度T0と目標蒸気温度T0targetとの大小関係に基づいて設定される。具体的には、蒸気温度T0が目標蒸気温度T0targetより低い場合、バイアス値の符号は正に設定される。逆に蒸気温度T0が目標蒸気温度T0targetより高い場合、バイアス値の符号は負に設定される。またバイアス値の絶対値は、偏差ΔT0に対して増加するように設定される。 The sign of the bias value α is set based on the magnitude relationship between the steam temperature T0 and the target steam temperature T0target. Specifically, if the steam temperature T0 is lower than the target steam temperature T0target, the sign of the bias value is set to positive. Conversely, if the steam temperature T0 is higher than the target steam temperature T0target, the sign of the bias value is set to negative. The absolute value of the bias value is set to increase relative to the deviation ΔT0.
続いてスプレイ制御部60は、ステップS103で設定されたバイアス値αを第2目標減温量2DSDTtargetに加算し(ステップS104)、第2スプレイ10bによる第2減温量2DSDTが、バイアス値αが加算された第2目標減温量2DSDTtargetになるように第2スプレイ10bを制御する(ステップS105)。このように減温量が目標減温量になるように制御されるスプレイ弁の目標減温量に対してバイアス値αを加算することで、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルPrに近づけることができる。
The
ここで上記制御による蒸気温度プロファイルの推移について、より具体的に説明する。図5A~図5Cは図3の制御装置2による蒸気温度プロファイルの推移を示す一例である。この例では図5Aに示すように、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルが、何らかの要因によって、設計温度プロファイルPrより低温側に乖離している。このような要因として、例えば、経年に伴って蒸気流路8の伝熱面にスケール等の汚れが生じて、蒸気流路8における蒸気温度の検出値が低下したり、第1過熱器6a~第3過熱器6cによる過熱性能が低下したり、火炉水冷壁4に投入される燃料の種類が変更されたことが挙げられる。
Now, the transition of the steam temperature profile due to the above control will be explained in more detail. Figures 5A to 5C are an example showing the transition of the steam temperature profile due to the
この場合、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルは設計温度プロファイルPrより低温側に乖離しているため、図5Bに示すように、第2減温量目標値2DSDTtargetに対して正の符号を有するバイアス値αが加算される。これにより、スプレイ10側への給水量が増加するとともに、火炉水冷壁4への給水量が減少する。その結果、図5Cに示すように、蒸気温度プロファイルは全体的に高温側にシフトし、設計温度プロファイルPrに近づくように制御される。
In this case, since the steam temperature profile of the once-through
また図6A~図6Cは図3の制御装置2による蒸気温度プロファイルの推移を示す他の例である。この例では図6Aに示すように、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルが、何らかの要因によって、設計温度プロファイルPrより高温側に乖離している。このような要因として、例えば、火炉水冷壁4に投入される燃料の種類が変更されたことが挙げられる。
Figures 6A to 6C are other examples showing the transition of the steam temperature profile by the
この場合、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルは設計温度プロファイルPrより高温側に乖離しているため、図6Bに示すように、第2減温量目標値2DSDTtargetに対して負の符号を有するバイアス値αが加算される。これにより、スプレイ10側への給水量が減少するとともに、火炉水冷壁4への給水量が増加する。その結果、図6Cに示すように、蒸気温度プロファイルは全体的に低温側にシフトし、設計温度プロファイルPrに近づけられる。
In this case, since the steam temperature profile of the once-through
図7は本開示の他の態様に係る制御装置2の内部構成を示すブロック図である。本態様に係る制御装置2は、水燃比を制御するための水燃比制御部50と、スプレイ10(第1スプレイ10a及び第2スプレイ10b)を制御するためのスプレイ制御部60と、目標減温量に対するバイアス値を算出するためのバイアス値算出部70と、を備える。スプレイ制御部60は、第1スプレイ10aを制御するための第1スプレイ制御部60aと、第2スプレイ10bを制御するための第2スプレイ制御部60bと、を含む。
Figure 7 is a block diagram showing the internal configuration of a
水燃比制御部50は、第2蒸気温度T2SOが、予め設定された第2目標蒸気温度T2SOtargetになるように、水燃比を制御する。具体的には、水燃比制御部50には、貫流ボイラ1の対応箇所で検出された実測値(例えば、蒸気流路8のうち第2過熱器6bと第3過熱器6cとの間での蒸気温度検出値)である第2蒸気温度T2SOと、予め設定された第2目標蒸気温度T2SOtargetとが入力される。水燃比制御部50は、第2蒸気温度T2SOと第2目標蒸気温度T2SOtargetとの偏差ΔT2SOを算出し、当該偏差ΔT2SOがゼロになるように(すなわち第2蒸気温度T2SOが第2目標蒸気温度T2SOtargetになるように)水燃比制御信号を燃料流量補正として出力することにより、水燃比をフィードバック制御する。
The water-fuel
尚、第2目標蒸気温度T2SOtargetは、負荷指令値Ldに応じて設定される。 The second target steam temperature T2SOtarget is set according to the load command value Ld.
第1スプレイ制御部60aは、第2蒸気温度T2SOが第2目標蒸気温度T2SOtargetになるとともに、第1減温量1DSDTが第1目標減温量1DSDTtargetになるように第1スプレイ10aを制御する。具体的には、第1スプレイ制御部60aには、貫流ボイラ1の対応箇所で検出された実測値(例えば、蒸気流路8のうち第2過熱器6bと第3過熱器6cとの間での蒸気温度検出値)である第2蒸気温度T2SOと、予め設定された第2目標蒸気温度T2SOtargetと、貫流ボイラ1の対応箇所でセンサ検出された実測値(例えば、第1過熱器6aと第2過熱器6bとの間の蒸気流路8のうち第1スプレイ10aによるスプレイ位置の上流側及び下流側でそれぞれ検出された蒸気温度検出値の差)である第1減温量1DSDTと、予め設定された第1目標減温量1DSDTtargetと、が入力される。第1スプレイ制御部60aは、第2蒸気温度T2SOが第2目標蒸気温度T2SOtargetになるとともに、第1スプレイ10aによる第1減温量1DSDTが第1目標減温量1DSDTtargetになるように、第1スプレイ弁16aの開度指令値(第1スプレイ弁開度信号)を出力することにより、第1スプレイ10aをフィードバック制御する。
The first
尚、第1目標減温量1DSDTtargetは、負荷指令値Ldに応じて設定される。 The first target deheating amount 1DSDTtarget is set according to the load command value Ld.
第2スプレイ制御部60bは、第3蒸気温度T3SOが第3目標蒸気温度T3SOtargetになるように第2スプレイ弁16bの開度指令値(第2スプレイ弁開度信号)を出力することで、第2スプレイ10bのフィードバック制御を行う。
The second
バイアス値算出部70は、第1過熱器6a~第3過熱器6cが設けられた蒸気流路8のうち、スプレイ制御部60によって減温量が制御されるスプレイ10(本態様では、第1スプレイ制御部60aによって第1減温量1DSDTが制御される第1スプレイ10a)のスプレイ位置より上流側における蒸気温度T0と、予め設定された目標蒸気温度T0targetとの偏差ΔT0に基づいて、第1目標減温量1DSDTに対するバイアス値αを算出する。
The bias
尚、蒸気温度T0は、第1スプレイ制御部60aによって第1減温量1DSDTが制御される第1スプレイ10aのスプレイ位置より上流側に設置された蒸気温度検出部72によって検出される。図9A~図9C、図10~図10Cを参照して後述する態様では、蒸気温度検出部72の一例として、蒸気流路8のうち火炉水冷壁4と第1過熱器6aとの間における蒸気温度T0が検出可能に構成されている。
The steam temperature T0 is detected by a steam
このような構成を有する制御装置2は、図8に示す制御を実施する。図8は図7の制御装置2によって実施される貫流ボイラ1の制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
The
まず制御装置2は、蒸気流路8のうち例えば火炉水冷壁4の出口部における蒸気温度を検出し(ステップS200)、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrから乖離しているか否かを判定する(ステップS201)。そして蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルPrから乖離していると判定された場合(ステップS201:YES)、バイアス値算出部70は、第1過熱器6a~第3過熱器6cが設けられた蒸気流路8のうち第1スプレイ10aのスプレイ位置より上流側における蒸気温度T0と、予め設定された目標蒸気温度T0targetとの偏差ΔT0を算出し(ステップS202)、当該偏差T0に基づいてバイアス値αを算出する(ステップS203)。
First, the
ここでバイアス値αの符号は、蒸気温度T0と目標蒸気温度T0targetとの大小関係に基づいて設定される。具体的には、蒸気温度T0が目標蒸気温度T0targetより低い場合、バイアス値の符号は正に設定される。逆に蒸気温度T0が目標蒸気温度T0targetより高い場合、バイアス値の符号は負に設定される。またバイアス値の絶対値は、偏差ΔT0に対して増加するように設定される。 The sign of the bias value α is set based on the magnitude relationship between the steam temperature T0 and the target steam temperature T0target. Specifically, if the steam temperature T0 is lower than the target steam temperature T0target, the sign of the bias value is set to positive. Conversely, if the steam temperature T0 is higher than the target steam temperature T0target, the sign of the bias value is set to negative. The absolute value of the bias value is set to increase relative to the deviation ΔT0.
続いてスプレイ制御部60は、ステップS203で設定されたバイアス値αを第1目標減温量1DSDTtargetに加算し(ステップS204)、第1スプレイ10aによる第1減温量1DSDTが、バイアス値αが加算された第1目標減温量1DSDTtargetになるように第1スプレイ10aを制御する(ステップS205)。このように減温量が目標減温量になるように制御されるスプレイ弁の目標減温量に対してバイアス値αを加算することで、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルPrに近づけることができる。
The
ここで上記制御による蒸気温度プロファイルの推移について、より具体的に説明する。図9A~図9Cは図7の制御装置2による蒸気温度プロファイルの推移を示す一例である。この例では図9Aに示すように、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルが、何らかの要因によって、設計温度プロファイルPrより低温側に乖離している。このような要因として、例えば、経年に伴って蒸気流路8の伝熱面にスケール等の汚れが生じて、蒸気流路8における蒸気温度の検出値が低下したり、第1過熱器6a~第3過熱器6cによる過熱性能が低下したり、火炉水冷壁4に投入される燃料の種類が変更されたことが挙げられる。
Now, the transition of the steam temperature profile due to the above control will be explained in more detail. Figures 9A to 9C are an example showing the transition of the steam temperature profile due to the
この場合、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルは設計温度プロファイルPrより低温側に乖離しているため、バイアス値算出部70は図9Bに示すように、偏差ΔT0に基づく絶対値を有し、且つ、正の符号を有するバイアス値αを算出する。その結果、図9Cに示すように、蒸気温度プロファイルは全体的に高温側にシフトし、設計温度プロファイルPrに近づけられる。
In this case, since the steam temperature profile of the once-through
また図10A~図10Cは図7の制御装置2による蒸気温度プロファイルの推移を示す他の例である。この例では図10Aに示すように、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルが、何らかの要因によって、設計温度プロファイルPrより高温側に乖離している。このような要因として、例えば、火炉水冷壁4に投入される燃料の種類が変更されたことが挙げられる。
Figures 10A to 10C are other examples showing the transition of the steam temperature profile by the
この場合、貫流ボイラ1の蒸気温度プロファイルは設計温度プロファイルPrより高温側に乖離しているため、バイアス値算出部70は図10Bに示すように、偏差ΔT0に基づく絶対値を有し、且つ、負の符号を有するバイアス値αを算出する。その結果、図10Cに示すように、蒸気温度プロファイルは全体的に低温側にシフトし、設計温度プロファイルPrに近づけられる。
In this case, since the steam temperature profile of the once-through
以上説明したように本開示の幾つかの態様によれば、貫流ボイラ1の熱収支条件が変化することに伴って、貫流ボイラ1の蒸気流路の各位置における蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルから乖離することを抑制可能な貫流ボイラ1の制御装置2、発電プラント100、及び、貫流ボイラ1の制御方法を提供できる。
As described above, according to some aspects of the present disclosure, it is possible to provide a
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the components in the above-described embodiments may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of this disclosure, and the above-described embodiments may be combined as appropriate.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:
(1)本開示の一態様に係る貫流ボイラの制御装置は、
直列に設けられた複数の過熱器(例えば上記実施形態の第1過熱器6a、第2過熱器6b、第3過熱器6c)、及び、火炉水冷壁(例えば上記実施形態の火炉水冷壁4)への給水の一部を前記複数の過熱器の出口側にそれぞれスプレイ可能に構成された複数のスプレイ(例えば上記実施形態の第1スプレイ10a、第2スプレイ10b)によって、前記火炉水冷壁及び前記複数の過熱器で生成された蒸気の温度を調整可能な貫流ボイラ(例えば上記実施形態の貫流ボイラ1)の制御装置(例えば上記実施形態の制御装置2)であって、
前記複数のスプレイの少なくとも一部による前記蒸気の減温量(例えば上記実施形態の第1減温量1DSDT又は第2減温量2DSDT)が目標減温量(例えば上記実施形態の第1目標減温量1DSDTtarget又は第2目標減温量2DSDTtarget)になるように制御可能に構成されたスプレイ制御部(例えば上記実施形態のスプレイ制御部60)と、
前記複数の過熱器が設けられた蒸気流路(例えば上記実施形態の蒸気流路8)のうち、前記スプレイ制御部によって制御される前記スプレイのスプレイ位置より上流側に配置された前記過熱器より上流側における蒸気温度を検出可能に構成された蒸気温度検出部(例えば上記実施形態の蒸気温度検出部72)と、
を備え、
前記目標減温量は、基本目標減温量に対して、前記蒸気温度検出部の検出値と目標蒸気温度との偏差(例えば上記実施形態の偏差ΔT0)に基づいて設定されるバイアス値(例えば上記実施形態のバイアス値α)を加算することで設定されるように構成される。
(1) A control device for a once-through boiler according to one aspect of the present disclosure includes:
A control device (e.g., the
A spray control unit (e.g., the
A steam temperature detection unit (e.g., the steam
Equipped with
The target temperature reduction amount is configured to be set by adding a bias value (e.g., the bias value α in the above embodiment) that is set based on the deviation between the detection value of the steam temperature detection unit and the target steam temperature (e.g., the deviation ΔT0 in the above embodiment) to the basic target temperature reduction amount.
上記(1)の態様によれば、スプレイの目標減温量に対してバイアス値が加算される。バイアス値は、減温量が目標減温量になるように制御されるスプレイのスプレイ位置より上流側における蒸気温度の目標蒸気温度に対する偏差に基づいて設定される。これにより、何らかの要因によって、蒸気流路における蒸気温度プロファイルが理想的な設計温度プロファイルから乖離した場合においても、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルに近づくように蒸気温度を制御することができる。 According to the above aspect (1), a bias value is added to the target derating amount of the spray. The bias value is set based on the deviation of the steam temperature upstream of the spray position of the spray, which is controlled so that the derating amount becomes the target derating amount, from the target steam temperature. This makes it possible to control the steam temperature so that the steam temperature profile approaches the design temperature profile, even if some factor causes the steam temperature profile in the steam flow path to deviate from the ideal design temperature profile.
(2)他の態様では上記(1)の態様において、
前記蒸気温度検出部の検出値が前記目標蒸気温度より低い場合、前記バイアス値の符号は正に設定されるように構成される。
(2) In another embodiment, in the above embodiment (1),
When the detected value of the steam temperature detection unit is lower than the target steam temperature, the sign of the bias value is set to be positive.
上記(2)の態様によれば、蒸気流路における蒸気温度プロファイルが理想的な設計温度プロファイルに対して低温側に乖離した場合、バイアス値の符号が正に設定される。これにより、蒸気温度プロファイルを高温側にシフトし、設計温度プロファイルに近づけることができる。 According to the above aspect (2), when the steam temperature profile in the steam flow path deviates toward the lower temperature side from the ideal design temperature profile, the sign of the bias value is set to positive. This allows the steam temperature profile to be shifted toward the higher temperature side, and brought closer to the design temperature profile.
(3)他の態様では上記(1)又は(2)の態様において、
前記蒸気温度検出部の検出値が前記目標蒸気温度より高い場合、前記バイアス値の符号は負に設定されるように構成される。
(3) In another embodiment, in the above embodiment (1) or (2),
When the detected value of the steam temperature detection unit is higher than the target steam temperature, the sign of the bias value is set to negative.
上記(3)の態様によれば、蒸気流路における蒸気温度プロファイルが理想的な設計温度プロファイルに対して高温側に乖離した場合、バイアス値の符号が負に設定される。これにより、蒸気温度プロファイルを低温側にシフトし、設計温度プロファイルに近づけることができる。 According to the above aspect (3), when the steam temperature profile in the steam flow path deviates toward the high temperature side from the ideal design temperature profile, the sign of the bias value is set to negative. This allows the steam temperature profile to be shifted toward the low temperature side, and closer to the design temperature profile.
(4)他の態様では上記(1)から(3)のいずれか一態様において、
前記バイアス値の絶対値は、前記偏差に対して増加するように設定される。
(4) In another embodiment, in any one of the above (1) to (3),
The absolute value of the bias value is set to increase with respect to the deviation.
上記(4)の態様によれば、蒸気流路における蒸気温度プロファイルと設計温度プロファイルとの乖離量が大きくなるに従ってバイアス値が増加するように設定される。これにより、蒸気温度プロファイルの設計温度プロファイルに対する乖離量が大きい場合には、大きなバイアス値を目標減温量に対して加算することで、蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルに好適に近づけることができる。 According to the above aspect (4), the bias value is set to increase as the deviation between the steam temperature profile in the steam flow path and the design temperature profile increases. In this way, when the deviation of the steam temperature profile from the design temperature profile is large, a large bias value is added to the target deheating amount, so that the steam temperature profile can be suitably brought close to the design temperature profile.
(5)他の態様では上記(1)から(4)のいずれか一態様において、
前記複数の過熱器は、
前記火炉水冷壁からの蒸気を過熱可能に構成された第1の過熱器(例えば上記実施形態の第1過熱器6a)と、
前記第1の過熱器からの蒸気を過熱可能に構成された第2の過熱器(例えば上記実施形態の第2過熱器6b)と、
前記第2の過熱器からの蒸気を過熱可能に構成された第3の過熱器(例えば上記実施形態の第3過熱器6c)と、
を含み、
前記複数のスプレイは、
前記第1過熱器の出口側に設けられた第1スプレイ(例えば上記実施形態の第1スプレイ10a)と、
前記第2過熱器の出口部に設けられた第2スプレイ(例えば上記実施形態の第2スプレイ10b)と、
を含む。
(5) In another aspect, in any one of the above (1) to (4),
The plurality of superheaters include
A first superheater (for example, the
A second superheater (for example, the
A third superheater (for example, the
Including,
The plurality of sprays include
A first spray (for example, the
A second spray (for example, the
including.
上記(5)の態様によれば、複数の過熱器及び複数のスプレイを制御することによって、火炉水冷壁からの蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルに好適に近づけることができる。 According to the above aspect (5), by controlling multiple superheaters and multiple sprays, the steam temperature profile from the furnace water wall can be suitably brought close to the design temperature profile.
(6)他の態様では上記(5)の態様において、
前記スプレイ制御部は、前記第2スプレイによる減温量(例えば上記実施形態の第2減温量2DSDT)と前記目標減温量(例えば上記実施形態の第2目標減温量2DSDTtarget)との偏差に基づいて、前記第2スプレイを制御可能に構成される。
(6) In another embodiment, in the above embodiment (5),
The spray control unit is configured to control the second spray based on the deviation between the amount of temperature reduction caused by the second spray (e.g., the second temperature reduction amount 2DSDT in the above embodiment) and the target temperature reduction amount (e.g., the second target temperature reduction amount 2DSDTtarget in the above embodiment).
上記(6)の態様によれば、第2スプレイによる減温量が目標減温量になるように第2スプレイが制御される貫流ボイラにおいて、火炉水冷壁からの蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルに好適に近づけることができる。 According to the above aspect (6), in a once-through boiler in which the second spray is controlled so that the amount of heat reduction by the second spray becomes the target amount of heat reduction, the steam temperature profile from the furnace water wall can be suitably brought close to the design temperature profile.
(7)他の態様では上記(5)の態様において、
前記スプレイ制御部は、前記第1スプレイによる減温量(例えば上記実施形態の第1減温量1DSDT)が前記目標減温量(例えば上記実施形態の第1目標減温量1DSDTtarget)になるように、前記第1スプレイを制御可能に構成される。
(7) In another embodiment, in the above embodiment (5),
The spray control unit is configured to control the first spray so that the temperature reduction amount by the first spray (e.g., the first temperature reduction amount 1DSDT in the above embodiment) becomes the target temperature reduction amount (e.g., the first target temperature reduction amount 1DSDTtarget in the above embodiment).
上記(7)の態様によれば、第1スプレイによる減温量が目標減温量になるように第1スプレイが制御される貫流ボイラにおいて、火炉水冷壁からの蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルに好適に近づけることができる。 According to the above aspect (7), in a once-through boiler in which the first spray is controlled so that the amount of heat reduction by the first spray becomes the target amount of heat reduction, the steam temperature profile from the furnace water wall can be suitably brought close to the design temperature profile.
(8)他の態様では上記(1)から(7)のいずれか一態様において、
前記減温量は前記スプレイ制御部の制御対象となる前記スプレイの上流側及び下流側における温度検出値に基づいて算出される。
(8) In another aspect, in any one of the above (1) to (7),
The amount of temperature reduction is calculated based on temperature detection values on the upstream and downstream sides of the spray that is the object of control of the spray control unit.
上記(8)の態様によれば、スプレイによる減温量は、スプレイの上流側及び下流側における温度検出値に基づいて好適に算出される。 According to the above aspect (8), the amount of temperature loss due to the spray is suitably calculated based on the temperature detection values upstream and downstream of the spray.
(9)他の態様では上記(1)から(8)のいずれか一態様において、
前記貫流ボイラは、石炭又は油を燃料とする石炭焚きボイラである。
(9) In another aspect, in any one of the above (1) to (8),
The once-through boiler is a coal-fired boiler that uses coal or oil as fuel.
上記(9)の態様によれば、石炭を微粉炭機で粉砕するプロセスがあることにより、運転制御による負荷指令値への応答性が低い石炭焚きボイラや、油焚きボイラを蒸気発生器として用いる発電プラントにおいても、火炉水冷壁からの蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルに好適に近づけることができる。 According to the above aspect (9), by using a process in which coal is pulverized using a coal pulverizer, the steam temperature profile from the furnace water wall can be suitably brought close to the design temperature profile even in a power plant that uses a coal-fired boiler with low responsiveness to load command values by operation control or an oil-fired boiler as a steam generator.
(10)本開示の一態様に係る発電プラントは、
前記貫流ボイラと、
上記(1)から(9)のいずれか一態様の制御装置と、
前記貫流ボイラからの蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンと、
前記タービンによって駆動可能に構成された発電機と、
を備える。
(10) A power plant according to one aspect of the present disclosure,
The once-through boiler;
A control device according to any one of the above (1) to (9),
A turbine configured to be driven by steam from the once-through boiler;
A generator configured to be driven by the turbine;
Equipped with.
上記(10)の態様によれば、貫流ボイラの蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルから乖離する要因が生じた際にも、蒸気温度プロファイルを設計温度プロファイルに近づけることで、発電プラントのより安定的な運用が可能となり、良好な信頼性が得られる。 According to the above aspect (10), even when factors arise that cause the steam temperature profile of the once-through boiler to deviate from the design temperature profile, the steam temperature profile can be brought closer to the design temperature profile, enabling more stable operation of the power plant and achieving good reliability.
(11)本開示の一態様に係る貫流ボイラの制御方法は、
直列に設けられた複数の過熱器、及び、火炉水冷壁への給水の一部を前記複数の過熱器の出口側にそれぞれスプレイ可能に構成された複数のスプレイによって、前記火炉水冷壁及び前記複数の過熱器で生成された蒸気の温度を調整可能な貫流ボイラの制御方法であって、
前記複数のスプレイの少なくとも一部による前記蒸気の減温量が目標減温量になるように制御するスプレイ制御工程と、
前記複数の過熱器が設けられた蒸気流路のうち、前記スプレイ制御部によって制御される前記スプレイのスプレイ位置より上流側に配置された前記過熱器より上流側における蒸気温度を検出する蒸気温度検出工程と、
を備え、
前記目標減温量は、基本目標減温量に対して、前記蒸気温度検出部の検出値と目標蒸気温度との偏差に基づいて設定されるバイアス値を加算することで設定される。
(11) A method for controlling a once-through boiler according to one aspect of the present disclosure,
A method for controlling a once-through boiler capable of adjusting the temperature of steam generated in a furnace water wall and a plurality of superheaters by a plurality of superheaters arranged in series and a plurality of sprayers configured to spray a portion of the water supplied to the furnace water wall to an outlet side of each of the plurality of superheaters, comprising:
A spray control process of controlling a temperature reduction amount of the steam by at least a part of the plurality of sprays to be a target temperature reduction amount;
A steam temperature detection process for detecting a steam temperature upstream of the superheater that is arranged upstream of a spray position of the spray controlled by the spray control unit in the steam flow path in which the plurality of superheaters are provided;
Equipped with
The target deheating amount is set by adding a bias value, which is set based on the deviation between the detection value of the steam temperature detection unit and the target steam temperature, to a basic target deheating amount.
上記(11)の態様によれば、スプレイの目標減温量に対してバイアス値が加算される。バイアス値は、減温量が目標減温量になるように制御されるスプレイのスプレイ位置より上流側における蒸気温度の目標蒸気温度に対する偏差に基づいて設定される。これにより、何らかの要因によって、蒸気流路における蒸気温度プロファイルが理想的な設計温度プロファイルから乖離した場合においても、蒸気温度プロファイルが設計温度プロファイルに近づくように蒸気温度を制御することができる。 According to the above aspect (11), a bias value is added to the target derating amount of the spray. The bias value is set based on the deviation of the steam temperature upstream of the spray position of the spray, which is controlled so that the derating amount becomes the target derating amount, from the target steam temperature. This makes it possible to control the steam temperature so that the steam temperature profile approaches the design temperature profile, even if the steam temperature profile in the steam flow path deviates from the ideal design temperature profile due to some factor.
1 貫流ボイラ
2 制御装置
4 火炉水冷壁
6 過熱器
6a 第1過熱器
6b 第2過熱器
6c 第3過熱器
8 蒸気流路
10 スプレイ
10a 第1スプレイ
10b 第2スプレイ
12 メイン給水路
14 サブ給水路
16a 第1スプレイ弁
16b 第2スプレイ弁
50 水燃比制御部
60 スプレイ制御部
60a 第1スプレイ制御部
60b 第2スプレイ制御部
70 バイアス値算出部
72 蒸気温度検出部
100 発電プラント
110 タービン
112 蒸気供給路
114 蒸気弁
120 発電機
Claims (8)
前記蒸気の温度が目標蒸気温度になるように、前記貫流ボイラの水燃比を制御可能に構成された水燃比制御部と、
前記複数のスプレイの少なくとも一部による前記蒸気の減温量が目標減温量になるように制御可能に構成されたスプレイ制御部と、
前記複数の過熱器が設けられた蒸気流路のうち、前記スプレイ制御部によって制御される前記スプレイのスプレイ位置より上流側に配置された前記過熱器より上流側における蒸気温度を検出可能に構成された蒸気温度検出部と、
を備え、
前記複数の過熱器は、
前記火炉水冷壁からの蒸気を過熱可能に構成された第1の過熱器と、
前記第1の過熱器からの蒸気を過熱可能に構成された第2の過熱器と、
前記第2の過熱器からの蒸気を過熱可能に構成された第3の過熱器と、
を含み、
前記複数のスプレイは、
前記第1過熱器の出口側に設けられた第1スプレイと、
前記第2過熱器の出口部に設けられた第2スプレイと、
を含み、
前記スプレイ制御部は、
前記蒸気の温度が前記目標蒸気温度になり、且つ、前記第2スプレイによる減温量が前記目標減温量になるように、前記第2スプレイを制御するとともに、前記第2の過熱器の出口側における蒸気温度が所定の目標値になるように、前記第1スプレイを制御し、又は、
前記第2の過熱器の出口側における蒸気温度が所定の目標値になり、且つ、前記第1スプレイによる減温量が前記目標減温量になるように、前記第1スプレイを制御するとともに、前記蒸気の温度が前記目標蒸気温度になるように前記第2スプレイを制御し、
前記目標減温量は、基本目標減温量に対して、前記蒸気温度検出部の検出値と目標蒸気温度との偏差に基づいて設定されるバイアス値を加算することで設定されるように構成された、貫流ボイラの制御装置。 A control device for a once-through boiler capable of adjusting the temperature of steam generated in a furnace water wall and a plurality of superheaters by a plurality of superheaters arranged in series and a plurality of sprayers configured to spray a portion of the water supplied to the furnace water wall to an outlet side of each of the plurality of superheaters,
a water-fuel ratio control unit configured to control the water-fuel ratio of the once-through boiler so that the temperature of the steam becomes a target steam temperature;
A spray control unit configured to be able to control the amount of heat reduction of the steam by at least a part of the plurality of sprays to a target amount of heat reduction;
A steam temperature detection unit configured to detect a steam temperature upstream of the superheater that is arranged upstream of a spray position of the spray controlled by the spray control unit in the steam flow path in which the plurality of superheaters are provided;
Equipped with
The plurality of superheaters include
A first superheater configured to be able to superheat steam from the furnace water wall;
a second superheater configured to be able to superheat steam from the first superheater;
a third superheater configured to be able to superheat steam from the second superheater;
Including,
The plurality of sprays include
A first spray provided on the outlet side of the first superheater;
A second spray provided at an outlet portion of the second superheater;
Including,
The spray control unit includes:
Controlling the second spray so that the temperature of the steam becomes the target steam temperature and the amount of heat reduction by the second spray becomes the target amount of heat reduction, and controlling the first spray so that the steam temperature at the outlet side of the second superheater becomes a predetermined target value, or
controlling the first spray so that the steam temperature at the outlet side of the second superheater becomes a predetermined target value and the amount of heat reduction by the first spray becomes the target amount of heat reduction, and controlling the second spray so that the temperature of the steam becomes the target steam temperature;
The control device for a once-through boiler is configured so that the target temperature reduction amount is set by adding a bias value that is set based on a deviation between a detection value of the steam temperature detection unit and a target steam temperature to a basic target temperature reduction amount.
請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記貫流ボイラからの蒸気を用いて駆動可能に構成されたタービンと、
前記タービンによって駆動可能に構成された発電機と、
を備える、発電プラント。 The once-through boiler;
A control device according to any one of claims 1 to 6 ;
A turbine configured to be driven by steam from the once-through boiler;
A generator configured to be driven by the turbine;
A power generation plant comprising:
前記蒸気の温度が目標蒸気温度になるように、前記貫流ボイラの水燃比を制御する水燃比制御工程と、
前記複数のスプレイの少なくとも一部による前記蒸気の減温量が目標減温量になるように制御するスプレイ制御工程と、
前記複数の過熱器が設けられた蒸気流路のうち、前記スプレイ制御工程において制御される前記スプレイのスプレイ位置より上流側に配置された前記過熱器より上流側における蒸気温度を検出する蒸気温度検出工程と、
を備え、
前記複数の過熱器は、
前記火炉水冷壁からの蒸気を過熱可能に構成された第1の過熱器と、
前記第1の過熱器からの蒸気を過熱可能に構成された第2の過熱器と、
前記第2の過熱器からの蒸気を過熱可能に構成された第3の過熱器と、
を含み、
前記複数のスプレイは、
前記第1過熱器の出口側に設けられた第1スプレイと、
前記第2過熱器の出口部に設けられた第2スプレイと、
を含み、
前記スプレイ制御工程では、
前記蒸気の温度が前記目標蒸気温度になり、且つ、前記第2スプレイによる減温量が前記目標減温量になるように、前記第2スプレイを制御するとともに、前記第2の過熱器の出口側における蒸気温度が所定の目標値になるように、前記第1スプレイを制御し、又は、
前記第2の過熱器の出口側における蒸気温度が所定の目標値になり、且つ、前記第1スプレイによる減温量が前記目標減温量になるように、前記第1スプレイを制御するとともに、前記蒸気の温度が前記目標蒸気温度になるように前記第2スプレイを制御し、
前記目標減温量は、基本目標減温量に対して、前記蒸気温度検出工程において検出された検出値と目標蒸気温度との偏差に基づいて設定されるバイアス値を加算することで設定される、貫流ボイラの制御方法。 A method for controlling a once-through boiler capable of adjusting the temperature of steam generated in a furnace water wall and a plurality of superheaters by a plurality of superheaters arranged in series and a plurality of sprayers configured to spray a portion of the water supplied to the furnace water wall to an outlet side of each of the plurality of superheaters, comprising:
a water-fuel ratio control step of controlling a water-fuel ratio of the once-through boiler so that a temperature of the steam becomes a target steam temperature;
A spray control process of controlling a temperature reduction amount of the steam by at least a part of the plurality of sprays to be a target temperature reduction amount;
A steam temperature detection process for detecting a steam temperature upstream of the superheater that is arranged upstream of a spray position of the spray controlled in the spray control process in the steam flow path provided with the plurality of superheaters;
Equipped with
The plurality of superheaters include
A first superheater configured to be able to superheat steam from the furnace water wall;
a second superheater configured to be able to superheat steam from the first superheater;
a third superheater configured to be able to superheat steam from the second superheater;
Including,
The plurality of sprays include
A first spray provided on the outlet side of the first superheater;
A second spray provided at an outlet portion of the second superheater;
Including,
In the spray control step,
Controlling the second spray so that the temperature of the steam becomes the target steam temperature and the amount of heat reduction by the second spray becomes the target amount of heat reduction, and controlling the first spray so that the steam temperature at the outlet side of the second superheater becomes a predetermined target value, or
controlling the first spray so that the steam temperature at the outlet side of the second superheater becomes a predetermined target value and the amount of heat reduction by the first spray becomes the target amount of heat reduction, and controlling the second spray so that the temperature of the steam becomes the target steam temperature;
a bias value that is set based on a deviation between a detection value detected in the steam temperature detection step and a target steam temperature, to a basic target steam reduction amount.
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