JPH01219401A - 燃焼装置の水蒸気発生を調節する方法 - Google Patents
燃焼装置の水蒸気発生を調節する方法Info
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- JPH01219401A JPH01219401A JP1008429A JP842989A JPH01219401A JP H01219401 A JPH01219401 A JP H01219401A JP 1008429 A JP1008429 A JP 1008429A JP 842989 A JP842989 A JP 842989A JP H01219401 A JPH01219401 A JP H01219401A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
- F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
- F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、循環流動床の燃焼域で微粒のダスト状固体燃
料を空気と共に燃焼させる装置であって、燃焼域の上方
部分に存在する熱交換器、熱交換器に連結された水蒸気
アキュムレータおよび水蒸気アキュムレータからタービ
ンへ水蒸気を送る供給管路を有する装置の水蒸気の発生
を調節する方法に関する。
料を空気と共に燃焼させる装置であって、燃焼域の上方
部分に存在する熱交換器、熱交換器に連結された水蒸気
アキュムレータおよび水蒸気アキュムレータからタービ
ンへ水蒸気を送る供給管路を有する装置の水蒸気の発生
を調節する方法に関する。
循環流動床で燃焼を行い、流動床冷却器で燃焼残渣に含
まれた熱エネルギーを回収するようにした水蒸気発生装
置は公知であり、例えば欧州特許第００４６４０６号お
よび欧州公開特許出願第００３３７１３号に記載されて
いる。このような装置の詳細は米国特許第３６７２０６
９号、第４１１１１５８号および第４１６５７１７号か
らも既知である。
まれた熱エネルギーを回収するようにした水蒸気発生装
置は公知であり、例えば欧州特許第００４６４０６号お
よび欧州公開特許出願第００３３７１３号に記載されて
いる。このような装置の詳細は米国特許第３６７２０６
９号、第４１１１１５８号および第４１６５７１７号か
らも既知である。
このような装置で発生させた水蒸気を発電所における発
電に利用する場合、水蒸気生産に影響する変化を早期に
検出して、速かに制御処置をとって水蒸気生産を可能な
限り一定に保てるようにすることが重要である。タービ
ンは一定の出力では実質的に一定した量の水蒸気の供給
を必要とする。
電に利用する場合、水蒸気生産に影響する変化を早期に
検出して、速かに制御処置をとって水蒸気生産を可能な
限り一定に保てるようにすることが重要である。タービ
ンは一定の出力では実質的に一定した量の水蒸気の供給
を必要とする。
本発明によれば、前記課題は冒頭に述べた方法において
、熱交換器で発生する水蒸気の量を連続的に計算し、タ
ービンが必要とする目標値と比較し、それに従って燃料
と燃焼用空気の供給を調節することによって達成される
。
、熱交換器で発生する水蒸気の量を連続的に計算し、タ
ービンが必要とする目標値と比較し、それに従って燃料
と燃焼用空気の供給を調節することによって達成される
。
この方法はまた、燃焼残渣の一部が供給されるチャンバ
ーを多数有する流動床冷却器を備えた燃焼装置にも用い
られる。流動床冷却器で発生する水蒸気の量は燃焼域で
発生する水蒸気の量に加えられる。
ーを多数有する流動床冷却器を備えた燃焼装置にも用い
られる。流動床冷却器で発生する水蒸気の量は燃焼域で
発生する水蒸気の量に加えられる。
本発明の好ましい態様において、燃焼域の上方と下方の
圧力と温度および蒸発器を収容したチャンバーの温度を
連続的に測定し、この測定値を考慮して蒸発器の熱伝達
係数（Ｋ値）を制御系で計算し、水蒸気アキエムレータ
の温度を測定し、蒸発器のに値を考慮して熱流束および
瞬間的に発生する水蒸気の総量を計算し、計算した総量
を目標値と少な（とも１個の制御器で比較し、その差に
応じて燃料と燃焼用空気の供給を変更する。
圧力と温度および蒸発器を収容したチャンバーの温度を
連続的に測定し、この測定値を考慮して蒸発器の熱伝達
係数（Ｋ値）を制御系で計算し、水蒸気アキエムレータ
の温度を測定し、蒸発器のに値を考慮して熱流束および
瞬間的に発生する水蒸気の総量を計算し、計算した総量
を目標値と少な（とも１個の制御器で比較し、その差に
応じて燃料と燃焼用空気の供給を変更する。
制御方法の詳細を図面について詳細に説明する。
本実施例の場合、水蒸気発生装置は分離用サイクロン２
、流動床冷却器３、熱交換器４および水蒸気アキュムレ
ータ５を有する循環流動床１からなる。熱交換器４は燃
焼域７の上方部分に存在し、例えば平行に配置された垂
直管４ａからなる。これらの管は好ましくは、燃焼域の
壁の内側に環状に配置されている。
、流動床冷却器３、熱交換器４および水蒸気アキュムレ
ータ５を有する循環流動床１からなる。熱交換器４は燃
焼域７の上方部分に存在し、例えば平行に配置された垂
直管４ａからなる。これらの管は好ましくは、燃焼域の
壁の内側に環状に配置されている。
微粒のダスト状燃料、特に石炭が供給装置１ｅｌＯから
管路１１を経て燃焼域７の下方部分に装入され、好まし
くは吹込まれる。予熱された一次空気がファン１３によ
り流動床の下方端部に供給され、二次空気がファン１４
から供給される。固形物とガスは導管１５から炉を去り
、サイクロン２で分離され、ガスは管路１７から排出さ
れ、ガス浄化装置（図示せず）へ送られる。分離された
固形物はその一部が管路１８．１９から燃焼域７に再循
環され、残りの固形物は管路２０から流動床冷却器３へ
供給される。
管路１１を経て燃焼域７の下方部分に装入され、好まし
くは吹込まれる。予熱された一次空気がファン１３によ
り流動床の下方端部に供給され、二次空気がファン１４
から供給される。固形物とガスは導管１５から炉を去り
、サイクロン２で分離され、ガスは管路１７から排出さ
れ、ガス浄化装置（図示せず）へ送られる。分離された
固形物はその一部が管路１８．１９から燃焼域７に再循
環され、残りの固形物は管路２０から流動床冷却器３へ
供給される。
流動床冷却器３は仕切り壁８によって、一部だけが閉じ
た多数のチャンバー３ａｓ ３ｂ、３ｃに分割されてい
る。固形物とガスはあるチャンバーから別のチャンバー
へ達することができる。ファン２２から各チャンバーに
空気が送られ、この空気は固形物を流動運動の状態に保
つ。各チャンバーに熱交換器５ａ、 ６ｂ、 ６ｃが組
み入れられている。熱交換器に供給した水を蒸発させる
場合、この熱交換器を本明細書では「蒸発器」と呼ぶ。
た多数のチャンバー３ａｓ ３ｂ、３ｃに分割されてい
る。固形物とガスはあるチャンバーから別のチャンバー
へ達することができる。ファン２２から各チャンバーに
空気が送られ、この空気は固形物を流動運動の状態に保
つ。各チャンバーに熱交換器５ａ、 ６ｂ、 ６ｃが組
み入れられている。熱交換器に供給した水を蒸発させる
場合、この熱交換器を本明細書では「蒸発器」と呼ぶ。
供給した水蒸気を過熱するための熱交換器を「過熱器」
と呼ぶ。
と呼ぶ。
流動床冷却器３から出る加熱された排空気は管路２３か
ら燃焼域７に導入され、冷却された固形物の一部も管路
２４から燃焼域７に再循環され、余剰の固形物は管路２
５から排出される。
ら燃焼域７に導入され、冷却された固形物の一部も管路
２４から燃焼域７に再循環され、余剰の固形物は管路２
５から排出される。
水蒸気アキュムレータ５から水が管路２８を経て熱交換
器４の下端部に送られ、発生した水蒸気は管路２９から
排出され、アキュムレータ５に送られる。予熱されてい
るのが好ましい供給水が管路３０からアキュムレータに
供給され、発生水蒸気は管路３１から排出される。多段
階に構造されていてもよい過熱器３２で水蒸気が過熱さ
れ、この水蒸気は管路３３から応力除去タービン３４に
供給される。冷却された水蒸気、即ち凝縮液が管路３５
からタービンを去り、凝縮液は浄化処理（図示せず）の
後に管路３０を経てアキュムレータ５に再循環される。
器４の下端部に送られ、発生した水蒸気は管路２９から
排出され、アキュムレータ５に送られる。予熱されてい
るのが好ましい供給水が管路３０からアキュムレータに
供給され、発生水蒸気は管路３１から排出される。多段
階に構造されていてもよい過熱器３２で水蒸気が過熱さ
れ、この水蒸気は管路３３から応力除去タービン３４に
供給される。冷却された水蒸気、即ち凝縮液が管路３５
からタービンを去り、凝縮液は浄化処理（図示せず）の
後に管路３０を経てアキュムレータ５に再循環される。
明らかなように、水蒸気生産の変動はタービン３４へ通
じる供給管路３３内の大きな遅れによってのみ起り、管
路３３内の水蒸気の流量をタービンの必要量に対応させ
て一定に維持したいときは、早期に制御処置をとる必要
がある。このために、装置は種々のセンサーを備えてい
る。即ち、Ｔ１は導管１５付近で、燃焼域の上方部分の
温度を測定する。
じる供給管路３３内の大きな遅れによってのみ起り、管
路３３内の水蒸気の流量をタービンの必要量に対応させ
て一定に維持したいときは、早期に制御処置をとる必要
がある。このために、装置は種々のセンサーを備えてい
る。即ち、Ｔ１は導管１５付近で、燃焼域の上方部分の
温度を測定する。
Ｔ２は熱交換器４の下端部のやや下方部分の燃焼域の温
度を測定する。
度を測定する。
Ｔ４は水蒸気アキュムレータ５の飽和蒸気温度を測定す
る。
る。
Ｔ５は管路３０を経てアキュムレータ５に流入する水の
温度を測定する。
温度を測定する。
Ｐｌは熱交換器４の上方の燃焼域の上端部の圧力を測定
する。
する。
Ｐ２は燃焼域７内の熱交換器４のわずかに下方の圧力を
測定する。
測定する。
本実施例の場合、流動床冷却器３内の蒸発器は水蒸気発
生に役立っているので、蒸発器を収容した各チャンバー
内の温度を監視しなければならない。過熱器を有するチ
ャンバーの温度は監視されない。第１図の実施例におい
てチャンバー３ａが、過熱器として働く熱交換器を有し
、これに対し、チャンバー３ｂ、３ｃの熱交換器６ｂ、
６ｃが水の蒸発に役立つと考えられる。そのため、チャ
ンバー３ｃは温度監視器ＴＶ （１）を有し、チャンバ
ー３ｂは温度監視器ＴＶ （２）を収容する。実際には
流動床冷却器３のチャンバーの数は不定であり、これら
のチャンバーの１個または複数個が蒸発器を収容してい
る。蒸発器チャンバーの数をｎとすれば、温度センサー
ＴＶ （１） 、ＴＶ （２）・−・−・ＴＶ （ｎ）
が存在する。これらの各蒸発器の寄与が後述する計算の
際に集計されねばならない。簡単化のために以後、セン
サーから得られる情報（圧力または温度）はそれぞれの
センサーと同様に表示する。
生に役立っているので、蒸発器を収容した各チャンバー
内の温度を監視しなければならない。過熱器を有するチ
ャンバーの温度は監視されない。第１図の実施例におい
てチャンバー３ａが、過熱器として働く熱交換器を有し
、これに対し、チャンバー３ｂ、３ｃの熱交換器６ｂ、
６ｃが水の蒸発に役立つと考えられる。そのため、チャ
ンバー３ｃは温度監視器ＴＶ （１）を有し、チャンバ
ー３ｂは温度監視器ＴＶ （２）を収容する。実際には
流動床冷却器３のチャンバーの数は不定であり、これら
のチャンバーの１個または複数個が蒸発器を収容してい
る。蒸発器チャンバーの数をｎとすれば、温度センサー
ＴＶ （１） 、ＴＶ （２）・−・−・ＴＶ （ｎ）
が存在する。これらの各蒸発器の寄与が後述する計算の
際に集計されねばならない。簡単化のために以後、セン
サーから得られる情報（圧力または温度）はそれぞれの
センサーと同様に表示する。
第２図に、第１図に示した各センサー、即ちＴＬ Ｔ２
、Ｔ４、Ｔ５、Ｐｉ Ｐ２、ＴＶ （１）およびＴＶ
（２）が信号ラインを通って制御Ｂ系４０に送られる仕
方が示されている。この制御系は後述の計算用に特に設
計することができ、コンピュータが関係している。制御
系４０は装置内の水蒸気の瞬間発生量を連続的に計算し
、この情報を実際値として制御器４１．４２に与える。
、Ｔ４、Ｔ５、Ｐｉ Ｐ２、ＴＶ （１）およびＴＶ
（２）が信号ラインを通って制御Ｂ系４０に送られる仕
方が示されている。この制御系は後述の計算用に特に設
計することができ、コンピュータが関係している。制御
系４０は装置内の水蒸気の瞬間発生量を連続的に計算し
、この情報を実際値として制御器４１．４２に与える。
制御器には、タービンが必要とし、管路３３に送られる
水蒸気量の目標値も与えられる。制御器４１の出力が信
号ライン４５を通って燃料供給装置１０に送られ、水蒸
気発生が少ない場合により多くの燃料を燃焼域７に供給
することを保証する。制御器４２は信号ライン４６を介
してファン１３を、また信号ライン４７を介してファン
１４を制御する。
水蒸気量の目標値も与えられる。制御器４１の出力が信
号ライン４５を通って燃料供給装置１０に送られ、水蒸
気発生が少ない場合により多くの燃料を燃焼域７に供給
することを保証する。制御器４２は信号ライン４６を介
してファン１３を、また信号ライン４７を介してファン
１４を制御する。
燃焼域７の燃料必要量が多くなると十分な燃焼用空気が
送られるようになっている。制御系４０において、計算
回路または計算プログラムによって熱交換器４および蒸
発器６ｂ、６ｃの各に値（熱伝達係数）、装置のこれら
の部分の熱流束およびこれらから実際に発生した蒸気の
総量が計算される。その際に次の式が用いられる０式中
、温度は℃、圧力はミリバールで表わす。
送られるようになっている。制御系４０において、計算
回路または計算プログラムによって熱交換器４および蒸
発器６ｂ、６ｃの各に値（熱伝達係数）、装置のこれら
の部分の熱流束およびこれらから実際に発生した蒸気の
総量が計算される。その際に次の式が用いられる０式中
、温度は℃、圧力はミリバールで表わす。
熱交換器４について：
に値： Ｋ ＝ａ・（ｐ２−ｐｉ）−ｂ＋ｃ−（Ｔ１＋
Ｔ２）＋ｄ−Ｔ４熱流束：Ｗ＝に−Ｆ・（０，５・（Ｔ
１＋７２）−７４）式中、 Ｆ＝熱交換器４の交換表面積（ａ＋”）係数ａ、ｂ、ｃ
およびｄは装置に応じて次の範囲の値を有する： ａ＝４〜６ ｂ＝７５．９〜１２１ ｃ＝０．０８２〜０．１２３ ｄ＝０．１０４〜０．１５７ 係数の正確な値は装置の試運転の間に決定すべきである
。
Ｔ２）＋ｄ−Ｔ４熱流束：Ｗ＝に−Ｆ・（０，５・（Ｔ
１＋７２）−７４）式中、 Ｆ＝熱交換器４の交換表面積（ａ＋”）係数ａ、ｂ、ｃ
およびｄは装置に応じて次の範囲の値を有する： ａ＝４〜６ ｂ＝７５．９〜１２１ ｃ＝０．０８２〜０．１２３ ｄ＝０．１０４〜０．１５７ 係数の正確な値は装置の試運転の間に決定すべきである
。
蒸発器を収容したチャンバーｉ （ｉ＝１．２、−一
−−−−−−−１ｎ）については次式が適用できる：に
値： Ｋ（ｉ）＝ａ（ｉ）＋ｃ（ｉ） −ＴＶ（ｉ）＋
ｄ（ｉ）・Ｔ４熱流束： Ｗ（ｉ）＝Ｋ（ｉ）・Ｆ（ｉ
） ・（ＴＶ（ｉ）−Ｔ４）式中、 Ｆ （ｉ） ＝チャンバー（ｉ）内の蒸発器の熱交換表
面積（＋＋＋”） 係数の範囲： ａ （ｉ）＝１７０〜２８５ ｃ （ｉ）＝０．１６２〜０．２０５ ｄ （ｉ）＝０．１２４〜０．１５６ 全蒸発器で発生する水蒸気の全量Ｍ （ｋｇ ／ ５ｅ
ｃ）は次式によって決まる： Ｍ＝Ｘ ： Ｙ 式中、 Ｙ＝１０００・（３４４８−１，８９・Ｔ４−４．８６
・Ｔ５）これらの式は流動床冷却器の有無に関係なく規
模の異なる各装置に適用できる。
−−−−−−−１ｎ）については次式が適用できる：に
値： Ｋ（ｉ）＝ａ（ｉ）＋ｃ（ｉ） −ＴＶ（ｉ）＋
ｄ（ｉ）・Ｔ４熱流束： Ｗ（ｉ）＝Ｋ（ｉ）・Ｆ（ｉ
） ・（ＴＶ（ｉ）−Ｔ４）式中、 Ｆ （ｉ） ＝チャンバー（ｉ）内の蒸発器の熱交換表
面積（＋＋＋”） 係数の範囲： ａ （ｉ）＝１７０〜２８５ ｃ （ｉ）＝０．１６２〜０．２０５ ｄ （ｉ）＝０．１２４〜０．１５６ 全蒸発器で発生する水蒸気の全量Ｍ （ｋｇ ／ ５ｅ
ｃ）は次式によって決まる： Ｍ＝Ｘ ： Ｙ 式中、 Ｙ＝１０００・（３４４８−１，８９・Ｔ４−４．８６
・Ｔ５）これらの式は流動床冷却器の有無に関係なく規
模の異なる各装置に適用できる。
第１図は制御されるべき装置の態様の概略図、第２図は
測定値の処理を示す図である。 なお図面に用いた符号において、 １ −一−−−−−−−−−−−−−−−循環流動床４
−−−−−−−−−−−−−一熱交換器５−・・−・−
・・・−・−・・水蒸気アキュムレータ？ −−−−
一・−・・−・・−・−燃焼域１０ ・・・−・・・−
・・・・・・・・供給装置１３．１４−・−−一一−フ
ァン ３４−・・・・−・−・・−・−・・−・−タービンで
ある。
測定値の処理を示す図である。 なお図面に用いた符号において、 １ −一−−−−−−−−−−−−−−−循環流動床４
−−−−−−−−−−−−−一熱交換器５−・・−・−
・・・−・−・・水蒸気アキュムレータ？ −−−−
一・−・・−・・−・−燃焼域１０ ・・・−・・・−
・・・・・・・・供給装置１３．１４−・−−一一−フ
ァン ３４−・・・・−・−・・−・−・・−・−タービンで
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、循環流動床の燃焼域で微粒のダスト状固体燃料を空
気と共に燃焼させる装置であって、燃焼域の上方部分に
存在する熱交換器、熱交換器に連結された水蒸気アキュ
ムレータおよび水蒸気アキュムレータからタービンへ水
蒸気を送る供給管路を有する装置の水蒸気発生を調節す
る方法において、熱交換器で発生する水蒸気の量を連続
的に計算し、タービンが必要とする目標値と比較し、そ
れに従って燃料と燃焼用空気の供給を調節することを特
徴とする方法。 ２、多数のチャンバーのある、燃焼残渣の一部を冷却す
るための流動床冷却器を燃焼装置が備え、チャンバーは
供給水を蒸発させるためのまたは水蒸気を過熱するため
の熱交換器を収容し、流動化用空気を流動床冷却器のチ
ャンバーに供給し、排空気と冷却された固形残渣の一部
を流動床冷却器から燃焼域へ導き、燃焼域の水蒸発用熱
交換器（蒸発器）および流動床冷却器で発生する水蒸気
の総量を連続的に計算することを特徴とする請求項１記
載の方法。 ３、燃焼域の上方と下方の圧力と温度および蒸発器を収
容したチャンバーの温度を連続的に測定し、この測定値
を考慮して蒸発器の熱伝達係数（Ｋ値）を制御系で計算
し、水蒸気アキュムレータの温度を測定し、蒸発器のＫ
値を考慮して熱流束および瞬間的に発生する水蒸気の総
量を計算し、計算した総量を目標値と少なくとも１個の
制御器で比較し、差がある場合には燃焼装置への燃料と
燃焼用空気の供給量を変更することを特徴とする請求項
２記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3800863A DE3800863A1 (de) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Verfahren zum regeln der wasserdampferzeugung in einer verbrennungsanlage |
| DE3800863.7 | 1988-01-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219401A true JPH01219401A (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=6345257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1008429A Pending JPH01219401A (ja) | 1988-01-14 | 1989-01-17 | 燃焼装置の水蒸気発生を調節する方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
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