JPH0120325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は火力発電等の石炭焚ボイラにおける空
気予熱器の制御方法に係り、特に石炭を乾燥しボ
イラ内に搬送するための空気である１次空気を予
熱する１次空気予熱器と、石炭を燃焼するための
２次空気を予熱する２次空気予熱器とを備えた空
気予熱器の制御方法に関する。

〔発明の背景〕

第１図乃至第３図において火力発電所の石炭焚
ボイラにおける従来の空気予熱器制御方法につい
て説明する。第１図は空気予熱器の回路図であ
る。空気予熱器１，２は、火力発電所においてボ
イラ３から排出される排ガス（燃焼ガス）を熱源
とし、ボイラ３内に送り込む空気を予熱し燃焼効
率を上げるための熱交換器である。予熱される空
気には、微粉炭等の石炭をボイラ３内に搬送する
ための空気である１次空気とこの石炭を燃焼する
ための２次空気とがある。これらの空気は、外部
から取り入れられ、後押し込みフアン４によつて
空気予熱器１，２に押込み送風される。１次空気
は、押し込みフアン４を出た後２次空気と分れ、
更に１次空気フアン５によつて加速され１次空気
予熱器（以下１次AHという）１に入り排ガスか
ら熱を与えられる。その後、熱空気ダンパ６を経
て冷空気と合流する。冷空気は冷空気ダンパ７を
経て外部より取り入れられる。この合流によつ
て、熱せられた１次空気と冷空気は、所定の温度
になつてミル８を通過し微粉炭である石炭を乾燥
すると同時にボイラ３内に搬送する。このとき、
１次空気の１次AH１出口における温度は、セン
サー９によつて監視され、１次AHのガスダンパ
６が制御されることにより一定温度に保たれる。
また冷空気の温度、ミル入口温度、およびミル出
口温度はそれぞれセンサー１０，１１，１２によ
つて監視されている。ミル８に送られた１次空気
が微粉炭の乾燥、加熱の働らきを十分に行いうる
ためにはミル８の出口または入口における温度が
一定である必要がある。このため、例えばミル８
の出口温度を一定とするためには熱空気ダンパ６
および冷空気ダンパ７の一方を閉じ他方を開ける
という制御が行われる。

押し込みフアン４を出た空気のうち２次空気
は、２次空気予熱器（以下２次AHという）２に
おいて排ガスからも熱をもらいボイラ３内に送風
される。

一方、ボイラ３から排出された排ガスは、電気
集塵器１３を経て２つの流れに分れ、一方は１次
AH１内に送られる。ここで１次空気に熱を与え
た後、ガスダンパ１７を経て吸い込みフアン１５
によつて吸い出され煙突１６から排出される。

２つの流れに分れた排ガスのうち、他方は、２
次AH２内に送られ２次空気に熱を与えた後、ガ
スダンパ１４を経た後前記吸い込みフアン１５に
よつて吸い出され脱硫装置１８等を経て煙突１６
より排出される。

以上の従来例における制御方法を第２図および
第３図において更に詳しく説明する。前記したよ
うに１次空気の１次AH１の出口における温度
は、この従来例においては一定に保たれるもので
ある。この温度は第２図に示すようにセンサー９
によつて監視され一定に保たれるべき設定温度２
１との偏差を引算器２２で算出し、比例積分器２
３を通り１次AH１におけるガスダンパ１７の開
度を制御する。

次にミル８の出口温度を一定にするための制御
方法を第３図において説明する。前記したように
ミル８の出口温度は、１次空気が微粉炭の乾燥加
熱の働らきを十分に行うために一定に保たれなけ
ばならない。ミル８の出口温度は、センサー１２
によつて監視され、一定にすべき設定温度２４と
の偏差を引算器２５で計算し比例積分器２６を通
つて演算された後、ダンパ７，６の開度を指令す
る信号となる。冷空気ダンパ７と熱空気ダンパ６
は一方が開かれれば他方は閉じるというように逆
に働らかねばならない。よつて比例積分器２６か
ら出された信号は１度関数発生器２７を経て逆の
開度を指令する信号に直され熱空気ダンパ６へ伝
えられる。

なお、この従来例においては２次AH２のガス
ダンパ１４の開度は制御されておらず、ON−
OFFダンパであつた。即ち、ボイラ３の運転中
はこのガスダンパ１４を開いたままとなつている
ものであつた。

以上の従来例においては、次のような問題点が
ある。即ち、石炭の炭質の変化により、石炭に含
まれる湿分が変化すると、ミル８において、乾燥
のための必要な熱量が変化する。この熱量が増大
する場合には、排ガス全体には十分な熱量がある
にもかかわらず１次AH自体の容量を予め大きな
ものにしておかなければ１次空気の十分な熱量が
確保できないものであつた。また、必要な熱量が
減少する場合には、１次空気を所定の温度に高め
た後、冷空気によつて混合し冷やすことになるた
め１次AHにおける熱交換率を悪くし、排ガスの
熱量を十分に利用できないものであつた。

また吸い込みフアン１５は、排ガス流路損失の
大きな２次空気予熱器側の流路を通つて常に大量
の排ガスを吸出すことになるので、負荷が大きく
なりがちであつた。

〔発明の目的〕

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので
あり、１次AHそのものの容量を予め大きなもの
にしておくことなく１次空気の必要な使用温度を
得ることができ、熱交換率も高く、吸い込みフア
ンの負荷も小さくできる。空気予熱器制御方法を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明の空気予熱
器制御方法は、石炭焚ボイラのボイラから排出さ
れる排ガスを熱源とする熱交換によつて、石炭を
乾燥しボイラ内に搬送するための空気である１次
空気と石炭を燃焼するための２次空気とを予熱す
る空気予熱器であつて、排ガスを吸引フアンによ
つてボイラから吸引して並列に配置した１次空気
予熱器と２次空気予熱器に導き、前記各予熱器に
導かれる排ガス量は各予熱器に設けられたガスダ
ンパによつて調整し、熱せられた１次空気は外部
の冷空気と混合され必要な使用温度にされて石炭
の乾燥、搬送するものにおいて、前記必要な使用
温度を維持するために、該温度の設定値と実測値
の偏差に基づいてなされる冷空気ダンパの開閉調
整と、該ダンパ開度の実測値と設定値の偏差に基
づいてなされる１次空気予熱器ガスダンパの開度
調整と、該ダンパ開度の実測値と設定値の偏差に
基づいてなされる２次空気予熱器ガスダンパの開
度調整と、を連携して制御するようにしたもので
ある。

したがつて、上記方法によれば、冷空気ダンパ
の開度を調整することにより１次空気予熱器ガス
ダンパの開度を調整し、１次空気予熱器ガスダン
パの開度を調整することにより２次空気予熱器ガ
スダンパの開度を調整することができる。また、
これとは逆向きの制御、すなわち、２次空気予熱
器ガスダンパの開度を調整することにより１次空
気予熱器ガスダンパの開度を調整し、１次空気予
熱器ガスダンパの開度を調整することにより冷空
気ダンパの開度を調整することもできる。変動要
因が無ければ、各ダンパの開度はその設定値に収
束し固定されるが、実際には、負荷・温度・流量
が絶えず変動しているため、各ダンパの開度はそ
の設定値に向けて絶えず制御され続けている。

これにより、冷空気の取り込み量を最小にする
ことができ、排ガスの１次AHへ流入する量を増
やすことになるため、１次ATそのものの容量を
予め大きなものにすることなく１次空気の必要な
使用温度を得ることができる。しかも１次AHに
おける熱交換率も向上し排ガスの熱量を有効に利
用することができるものである。

また、２次空気予熱器に比べ排ガス流路損失の
小さい１次空気予熱器のガスダンパ開度を全開近
いある値に保つように、２次空気予熱器のガスダ
ンパ開度を調整する。

これにより、排ガスを吸出すための吸い込みフ
アンの負荷を小さくできる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第４図において説明
する。なお第２図および第３図と同一の要素につ
いては同一の番号を付して説明を省略する。図中
鎖線枠Ａ，Ｂ内は第２図および第３図と略同一の
要素から構成される。

冷空気ダンパ７の開度は引算器３１へ信号とな
つて送られ、全閉近い開度（約10％）の設定値３
２より引算され、比較積分器３３によつて演算さ
れる。この演算の結果は、１次空気の１次AH出
口温度によつて引算され、１次AHのガスダンパ
１７も開度を決定する。即ち、冷空気ダンパ７の
開度が10％よりも大きい場合は、１次AHのガス
ダンパ１７の開度が絞られ１次空気の１次AH出
口温度が低下するので、冷空気ダンパ７の開度は
絞られる。逆に、冷空気ダンパ７の開度が10％よ
りも小さい場合は、１次AHのガスダンパ１７の
開度を大きくして冷空気ダンパ７の開度を大きく
する。

なお、熱交換効率上から言えば冷空気ダンパ７
は全閉の方が望ましいが、制御上余裕を持たせる
ため全閉に近いある値を維持するように制御する
ものである。

第４図に示す本実施例においては以上の新しい
要素以外に、図中右端に示されるような他の新し
い要素も存在する。この新しい要素は以下の理由
により加えられたものである。即ち、ボイラ３か
ら１次AH１および２次AH２へ流れ込む排ガス
の流量を制御する場合において、排ガスを１次
AH１又は２次AH２のいずれに多く流入させる
かによつて吸い込みフアン１５の負荷が大きく変
動する。よつて、前記実施例においては本発明の
目的を達成すると同時に、吸い込みフアン１５の
負荷を最小にし容量を増大させる必要をなくすこ
とがより望ましい。吸い込みフアン１５の負荷
は、排ガス流量の損失の大きさに比例する。そし
て排ガス流路の損失のうち、２次AH排ガス流路
の損失が大きな割合を占めるため、この２次AH
排ガス流路の損失を最少にすることが第４図にお
ける前記他の新しい要素を加えた目的である。

この目的を達成するため、この新しい要素は１
次AH１のガスダンパ１７の開度を全開近くのあ
る値に保つように、２次AH２のガスダンパ１４
の開度を制御するものである。即ち、１次AH１
のガスダンパ１７の開度は、混合された１次空気
の必要な使用温度のみならず、１次AH１に流入
してくる排ガスの量によつても左右されるもので
ある。そこで、２次AH２のガスダンパ１４の開
度を調節することにより１次AH１に流入する排
ガスの量をコントロールし１次AH１のガスダン
パ１７の開度を全開近くのある値に保つようにす
るものである。これにより、排ガス流路の損失の
うち大きな割合を占める２次AH排ガス流路の損
失を最小とすることができる。

以上のことを第４図において説明すれば、１次
AHガスダンパ１７の開度の設定値３４は全開に
近い80％となつている。そして実際の開度は、こ
の設定値３４と引算器３５により比較され、更に
比例積分器３６により演算され２次AH２のガス
ダンパ１４の開度を指令信号となる。即ち、１次
AHのガスダンパ１７の開度が80％より小さい場
合は、２次AH２のガスダンパ１４を開け１次
AHへ流入する排ガス量を減少させることによ
り、１次AH１のガスダンパ１７の開度が80％に
近づくようにする。逆に、１次AH１のガスダン
パ１７の開度が80％より大きいときは、２次AH
のガスダンパ１４を閉じ１次AH１へ流入する排
ガス量を増加させることにより、１次AH１のガ
スダンパ１７開度を80％に近づけるものである。

以上の新しい要素による効果を第５図において
説明する。従来のように２次AH２のガスダンパ
１４を開いたままとすると、ミル８へ投入される
石炭の湿分が増加すること等により１次空気の必
要な熱量が不足した場合には、図示のように１
次AH１のガスダンパ１７開度は、ある一定以上
の石炭の投下量（石炭焚ボイラが発電機のもので
ある場合には発電機の負荷に比例する）に対し、
早いうちに全開となつてしまい必要な熱量が得ら
れないものである。

なお、仮にこのことに対する対策として従来例
においては２次AH２側の排ガス流路を予め狭い
ものにしておくと、１次AH１に流入する排ガス
量は増加し、図中に示すように高負荷域におけ
る前記問題は解決するが低負荷域において１次
AH１の熱交換率を低下させることになるもので
あつた。

これに対し以上の実施例における新しい要素に
よれば、図中のように１次AH１のガスダンパ
１７の開度を常に全開近く（80％）になるように
調整するため、高負荷域においても必要な１次空
気の熱量を得ることができ、低負荷域においても
熱交換効率を低下させることがない。また、前記
したように排ガス流路の損失のうち大きな割合を
占める２次AH側の排ガス流路の損失も最少とす
ることができるものである。

なお、１次AH１のガスダンパ１７の開度を完
全に全開とせず全開近いある値（80％）とした理
由は、制御上の余裕を持たせるためである。ま
た、１次AH１のガスダンパ１７の開度を制御す
るための引算器２２における設定値は石炭量ｘの
関数でＦ（ｘ）決定するものとする。

〔発明の効果〕

本発明の空気予熱器制御方法によれば１次AH
に流入する排ガス量を増大することにより、１次
AHそのものの容量を予め大きなものにすること
なく１次空気の必要な使用温度を得ることができ
る。また熱せられた１次空気に混合する冷空気の
量を小さくし、これにより１次AHにおける熱交
換効率を向上することができる。

また排ガス流路損失の小さい１次空気予熱器を
通してより多くの排ガスを吸出すことになるので
吸い込みフアンの負荷を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の石炭焚ボイラの回路を示す図、
第２図は第１図における１次AHのガスダンパ１
７の開度制御方法を示す図、第３図は第１図にお
ける熱空気ダンパ６および冷空気ダンパ７の制御
方法を示す図、第４図は本発明の一実施例に係る
制御方法を示す図、第５図は第４図の実施例にお
ける１次AHのガスダンパ開度を示すグラフであ
る。 １……１次空気予熱器（１次AH）、２……２
次空気予熱器（２次AH）、３……ボイラ、４…
…押し込みフアン、５……１次空気フアン、６…
…熱空気ダンパ、７……冷空気ダンパ、８……ミ
ル、９，１０，１１，１２……温度センサー、１
３……空気集塵機、１４……ダンパ、１５……吸
込みフアン、１６……煙突、１７……ダンパ、１
８……脱硫装置、２１……設定温度、２２……引
算器、２３……比例積分器、２４……設定温度、
２５……引算器、２６……比例積分器、２７……
関数発生器、３１……引算器、３２……設定値、
３３……比例積分器、３４……設定値、３５……
引算器、３６……比例積分器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭焚ボイラのボイラから排出される排ガス
   を熱源とする熱交換によつて、石炭を乾燥しボイ
   ラ内に搬送するための空気である１次空気と石炭
   を燃焼するための２次空気とを予熱する空気予熱
   器であつて、排ガスを吸引フアンによつてボイラ
   から吸引して並列に配置した１次空気予熱器と２
   次空気予熱器に導き、前記各予熱器に導かれる排
   ガス量は各予熱器に設けられたガスダンパによつ
   て調整し、熱せられた１次空気は外部の冷空気と
   混合され必要な使用温度にされて石炭の乾燥、搬
   送するものにおいて、 前記必要な使用温度を維持するために、該温度
   の設定値と実測値の偏差に基づいてなされる冷空
   気ダンパの開度調整と、該ダンパ開度の実測値と
   設定値の偏差に基づいてなされる１次空気予熱器
   ガスダンパの開度調整と、該ダンパ開度の実測値
   と設定値の偏差に基づいてなされる２次空気予熱
   器ガスダンパの開度調整と、を連携して制御する
   ことを特徴とする空気予熱器制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記冷空気
   ダンパの開度の設定値は全閉に近いある値に、前
   記１次空気予熱器ガスダンパの開度の設定値は全
   開に近いある値にそれぞれ設定されていることを
   特徴とする空気予熱器制御方法。