JPH01296002A - 変圧運転ボイラ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は垂直管水冷壁を有する変圧運転ボイ２に係シ、
特に亜臨界圧力から超々臨界圧力（３５０階侃１で運転
される変圧運転ボイラに関するものである。

〔従来の技術〕

近年急増する電力Ｗｅに応えるために大容量の火力発電
所が建設されているが、これらのボイラは部分負荷にお
いても高い発電効率を得る几めに超々臨界圧力から亜臨
界圧力へ変圧運転を行うことが要求されている。

これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、原子力発電の安定な運用に伴い原子力発電を常
に全負荷での運転を行なってベースロード用として用い
、火力発電は電力需要に即応して中間負荷を担う火力発
電プラントへ移行しつつある。

この中間負荷を担う火力発電プラントにおいて゛は、全
負荷で運転されるものは少なく、負荷を８０％負荷、５
０％負荷、２５％負荷へと負荷を上げ、下げして運転し
たり、運転を停止するなど、いわゆる高頻度起動停止（
Ｄａｉｌｙ　５ｔａｒｔ　５ｔｏｐ　）運転を行う。

この様に火力発電は部分負荷での運転が増えた場合、負
荷に応じて圧力を変化させて運転する、いわゆる全負荷
では超々臨界圧力域、部分負荷では亜臨界圧力域で運転
する変圧ボイラにすることにより、部分負荷での発電効
率を数％向上させることができる。

第３図は従来の定圧ボイラにおける給水系統図である。

第３図において、１はボイラに給水を導く給水母管で、
この給水母管１にはボイラへの給水量を調節する給水調
節弁２が配置されている０給水は火炉入口管″４Ｆ３か
らさらに水冷壁分配管４ａ〜４ｄを経て手動オリフィス
弁５ａ〜５ｄを経て、水冷１１６ａ〜６ｄの水冷壁入口
管寄７８〜７ｄから水冷管８８〜８ｄ、水冷壁出口管寄
９ａ〜９ｄ、連絡管１０　ａ　−１０ｄ、火炉出口混合
管寄１１、連絡Ｉｗ１２へと流れる。

ところが、従来は亜臨界圧力域、又は超臨界圧力域での
定圧ボイラであるために、水冷壁分配管４ａ〜４ｄに設
置した手動オリフィス弁５ａ〜５ｄでも対応可能であっ
た。しかし亜臨界圧力域から超臨界圧力域まで変化する
変圧運転ボイラでは、特に亜臨界圧力域での蒸気と飽和
水の比容積の差が大きく、わずかな蒸気の混入でも水冷
１１６　ａ〜６ｄのメタル温度を上昇させる。この九め
水冷壁分配管４ａ〜４ｄの手動オリフィス弁５ａ〜５ｄ
で流量を調節するが、手動オリフィス弁５ａ〜５ｄでは
内部アンバランスの微調整に時間がかかると同時に刻々
と変化する状、幅量変化に対して追従することができな
い。併せて不安定流動は亜臨界圧力域で占められており
、この状態で手動オリフィス弁５ａ〜５ｄの開度を調節
することになるが、超臨界圧力域で高負荷運転を行なっ
た場合アンバランスも解消するが必要以上の圧力損失を
生ずる欠点がある。

また、従来の亜臨界圧力域又は超臨界圧力域の定圧ボイ
ラでは水冷’ｆ８ａ〜８ｄのメタル温度の適正化の九め
に手動オリフィス弁５ａ〜５ｄでも充分対応が可能であ
ったが広域の変圧における撫直水冷壁ボイラにおいては
手動オリフィス弁５ａ〜５ｄの対応が不可能に近い。

また、低負荷時における水冷壁分配ｔ４ａ〜４ｄの手動
オリフィス弁５８〜５ｄによる匠量詞整では、給水流量
が減少するために８Ｉ４４図の曲ｉＭＢで示す様に手動
オリフィス弁５８〜５ｄでの圧力損失は曲線Ａで示す水
冷壁６ａ〜６ｄの圧力損失よりも極めて小さくなる。

〔発明が解決しようとする昧題〕

従来技術の手動オリフィス弁５ａ〜５ｄによる給水制御
では低負荷で運転する際、給水流量が少なくなる丸め、
水冷壁分配管４８〜４ｄでの圧力損失は第４図の曲？ｍ
Ｂで示すように給水流量の２乗に比例して小さくなるた
めに低負荷で圧力損失が極度に小さくなり、安定した流
量を得ることが困ＩａＶＣ，なる。

本発明は従来技術の欠点を解消しようとするもので、そ
の目的とするところは、変圧運転ボイラの低負荷時であ
っても水冷壁への流体配分が安定にでき、しかも水冷壁
のメタル温度が均一になる変圧連転ボイラを得ようとす
るものである。

ｃ課電な解決するための手段〕 本発明は前述の目的を達成する丸めに、熱吸収量の多い
火炉水冷管の管内径を熱吸収量の少ない火炉水冷管の管
内径よりも太きくし九ものである。

〔作　用〕

熱吸収量の多い例えば火炉中央水冷管の管内径を熱吸収
量の少ない例えば火炉周壁水冷管の管内径よりも大きく
することによって水冷壁への流体が熱負荷に見合って均
一に泥れ、しかも、氷壁管メタル温度も均一化される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明の実施
例に係るもので、第１図（ａ）は変圧運転ボイラの概略
系統図、第１図（ｂ）、　（ｃ）は第１図（ａ）におけ
る水冷壁での氷壁管内径、熱吸収量を示す特性曲線囚、
第２図（ａｌ、　（ｂ）。

（Ｃ）は水冷壁の管内径を示す図である。

まず、第１図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）を用いて本発
明の詳細な説明する前に第２図（ａｌ、　（ｂ）、　（
ｃ）を用いて各水冷壁の熱吸収量について説明する。

第２図（ａ）、　（ｂ）はボイラ火炉の横断曲回を示す
もので、符号１３は火炉、１４　ａ　、　１４　ｂ　、
　１４　ｃ　、　１４　ｄ　。

１４　ｅ　、　１４　ｆ　、　１４　ｇはボイラの前壁
側水冷壁、１５ａ。

１５ｂ、１５ｃｊ１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇは後
穢仙１水冷壁、１６　ａ　、　１６　ｂ　、　１６　ｃ
　、　１６　ｄは側壁側水冷壁を示し、曲＠Ｃ：、Ｄ、
Ｈは香水冷壁における熱吸収量を示す。

なお、第２図（ａ）の前壁側水冷壁と後壁側水冷壁には
図示していないがバーナが配置されて対向燃焼の場合を
示し、第２図（ｂ）の前壁水冷壁には図示していないが
バーナが配置されていて片側燃焼の場合を示す。

第２図（ａ）の対向燃焼の場合には、前壁では曲線Ｃで
示す如く前壁側水冷壁１４　ｃ　、　１４　ｄ　、　１
４　ｅで熱吸収量が最も多く、次に前壁側水冷＠１４　
ｂ　、　１４　ｆで多く、前壁側水冷Ｑ１４　ａ　、　
１４　ｇで熱吸収量は少なくなる。

後壁、側壁においても火炉１３の中央部分に位置する水
冷壁での熱吸収量が多く、火炉１３０周壁部分に位置す
る水冷壁での熱吸収量は少ない０第２図（ｂ）の片側燃
焼の前壁では第２図（ａ）の対向燃焼の場合はぼ同一で
あるが、後壁、ａｔ壁においては若干異なる〇 つ−まり、後壁では曲、ｎｉｌ！Ｌ）で示すように前ａ
測水冷壁１４ａ、１４ｇと同様に熱吸収蓋は少なくなる
。

他方、側壁では曲線Ｅで示すように側壁側水冷壁１６ａ
、１６ｂでは熱吸収量は多くなり、側壁側水冷壁１６ｃ
、１６ｄでは熱吸収量は少なくなる。

従って、本発明においては、第１図（ｂ）の曲線Ｆで示
すように、第１図（ａ）の熱吸収量の多い水冷壁６ｂ、
６ｃの管内径を熱吸収量の少ない水冷壁６ａ、６ｄの管
内径よりも太きくし、熱吸収蓋の少ない水冷壁６ａ、６
ｄの管内径を熱吸収量の多い水冷ｔｉ６ｂ、６ｃの管内
径よりも小さくしたのである。

それは第４図に示すように水冷Ｑ６　ａ〜６ｄの圧力損
失の減少率は曲線Ａで示すように水冷壁分配管４ａ〜４
ｄの圧力損失の減少率（曲ＫＭＢ）に比べて小さいため
、低負荷時にも安定した流量が得られるからである。

即ち、高負荷から低負荷に渡って流動の安定化が保たれ
るため水壁管メタル温度は、負荷が変化しても均一に保
つことが可能となる。

なお、第２図（ａ）の対向燃焼の場合には、前壁側水冷
壁１４　ｃ　、　１４　ｄ　、　１４　ｅ　、後壁側水
冷Ｗ　１５　ｃ　、　１５ｄ。

１５　ｅにおける水冷管の管内径は１４．２ｍｍ、前壁
側水冷壁１４ｂ、１４ｆ、後壁側水冷壁１５ｂ、１５ｆ
、側壁側水冷壁１６ｂ、１６ｃにおける水冷管の管内径
は１３．８ｍｍ、前壁側水冷壁１４ａ、１４ｇ、後壁側
水冷壁１５ａ、１５ｇ％側壁側水冷Ｗ１６ａ、１６ｄに
おける管内径は１２．８ｍｍの様にすれば低負荷時であ
っても流動状態は安定して流れた。

また、第２図（ｂｌの片側燃焼の場合には、前壁側水冷
壁１４　ｃ　、　１４　ｄ　、　１４　ｅ　、側壁側水
冷壁１６ａ、　１６ｂＫおける水冷管の管内径は１４．
２ｍｍ、前壁側水冷Ｉｊｉ１４　ｂ　、　１４　ｆにお
ける水冷管の管内径は１３．８ｍｍ。

他の前壁側水冷壁１４ａ、１４ｇ％後壁側水冷９．１５
　ａ〜１５ｇ、側壁側水冷壁１６ｃ、１６ｄＫおける水
冷管の管内径は１２．８ｍｍにすれば低負荷時でも給水
の流動状態は安定して流れた。

以上本発明の実施例においては水冷壁の熱吸収量によっ
て、水冷壁全体の管内径を均一にしたが、第２図（ｃ）
に示す如く、水冷壁の内でも水冷管の管内径を変化させ
てもよい。

第２図（Ｃ）において、１７は図示していないバーナが
配置されるバーナボート、１８は第１図（ａ）、第２図
（ａ）　、　（ｂ）の熱吸収蓋の多い水冷壁に相当する
水冷壁、１９は曲が９のない直管の水冷管、加は曲り部
を有する曲管の水冷管である。

＠２図（Ｃ）に示すようにバーナボート１７での曲がり
により、曲がりのない直管の水冷ｔ１９に比べ、曲り部
を有する曲管の水冷雷銀の方が約１１１〜２０％程度管
の長さが長くなり、曲り部により流通抵抗が大きくなる
場合には、曲シ部を有する曲管の水冷雷銀の管内径を１
４．２ｍｍ、曲がりのない直管の水冷雷銀の管内径を１
２　、８ｍｍにしてもよい。

以上述べたように水冷壁管内径の決定は高負荷運転時の
水冷壁出口流体温度分布を均一化することを主眼におい
て決定するが、低負荷運転時においても、次の理由から
水冷壁出口流体温度分布の均一化に対し効果が大きい。

即ち、第４図に示すように負荷低下に伴なう水冷壁での
圧力損失１曲ＩｗＡ）の減少率は、水冷壁分配管オリフ
ィス弁での圧力損失１曲ＭＢ）の減少率に比べ小さいた
め火炉全体の圧力損失が大きくは低下しない。この結果
全負荷を通じて各々の熱負荷に見合った流体流量配分が
安定して得られるため、水冷壁管メタル温度分布を均一
に保つ効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、低負荷であっても熱負荷に見合った流
量配分の調整が行えるので低負荷時でも給水をほぼ均一
に流すことができ、水冷壁管メタル温度分布を均一化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは本発明の夾施例に係る変圧運転ボイラの
概略系統図、第１図（ｂ）、　（Ｃ）は第１図（ａ）の
水冷壁における水壁管内径、熱負荷の特性曲線図、第２
図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は水冷壁の′ｄ内径を説
明する図、第３図は従来の定圧運転ボイラの概略系統図
、第４図は圧力損失と負荷の関係を示す特性曲線図であ
る。 ８ｂ、８ｃ、２０・・・・・・熱吸収量の多い水冷管、
８ａ。 ８ｄ、１９・・・・・・熱吸収量の少ない水冷管◎第２
≦ （ｂ） 第２囚 （Ｃ） 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱吸収量の多い火炉水冷管と、熱吸収量の少ない火炉水
   冷管によつて形成された水冷壁に給水を供給し、給水を
   加熱するものにおいて、前記熱吸収量の多い火炉水冷管
   の管内径を熱吸収量の少ない火炉水冷管の管内径よりも
   大きくしたことを特徴とする変圧運転ボイラ。