JPH0438962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃料比の異なる種々の燃料を使用す
るのに適した変圧運転形貫流ボイラに関する。

従来の技術 第３図は、従来の超臨界圧変圧貫流ボイラの側
面を示した図である。図中、１はバーナ２を有す
る火炉であり、天井を除いて水冷壁管によつて構
成されている。３は２次過熱器、４は３次過熱
器、６は２次再熱器、７は後部煙道である。

この後部煙道７は分割壁８により二つのガスパ
スに仕切られ、一方のガスパスには１次再熱器９
および１次節炭器１２が配されている。また、他
方のガスパスには、１次過熱器１０，２次節炭器
１１および１次節炭器１２が配されている。そし
て、各ガスパスの下方にはガス分配ダンパ１３，
１４が設けられ、後部煙道部へのガスの配分が調
整され、再熱蒸気温度の制御を補助するようにな
つている。

第４図は第３図に示したボイラの流体の流れ系
統を示したもので、給水は節炭器１２，１１から
火炉下部１ａ、火炉上部１ｂ、火炉後壁ノーズ部
１ｃを通り、火炉を出た流体は汽水分離器５を経
由して天井壁１ｅおよび後部煙道７の周壁に入
り、１次過熱器１０、火炉上部分割壁形の２次過
熱器３、３次（最終）過熱器４を通つて順次過熱
され、高圧蒸気タービンへと送られる。

なお、高圧蒸気タービンの排気は、再びボイラ
へ戻されて、１次再熱器９にて再過熱されて、中
圧蒸気タービンへ送られる。

第３図に示す従来のボイラの各負荷における流
体の圧力とエンタルピの関係を、第５図に示して
ある。この図からわかるように、従来のボイラで
は、火炉周壁出口の流体は貫流運転負荷範囲にお
いては、いずれも飽和線を越えて過熱蒸気となつ
ている。

また、第６図は、従来の貫流ボイラにおいて、
負荷を増減させた時の火炉水冷壁出口流体エンタ
ルピの過渡的変化状況の一例を示したものであ
る。

高負荷運転中から、給電指令にもとづき、負荷
下げを行う場合、火炉水冷壁管の保有する熱貫性
により火炉水冷壁出口流体エンタルピは、負荷整
定時の値より高目となる。また、負荷上げの時に
は、負荷下げ時とは逆に、火炉水冷壁管自身の加
熱が先に行われるので、流体エンタルピは負荷整
定時の値より小さくなる。

変圧貫流形ボイラは、このような特性を有する
ので、特に負荷下げ時の火炉水冷壁出口流体エン
タルピが大きくなり過ぎないように設計する必要
がある。

火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルが高い場
合、特に低負荷時管毎の温度差が大きくなり易
く、場合によつては材料の許容応力を越え、破損
に至る危険も生じ得る。

このような特性は、使用される燃料の性状によ
つても大きく影響されるので、燃料の燃焼・伝熱
特性を十分に考慮しておかなければならない。特
に、多くの種類の石炭を扱うように計画された変
圧形貫流ボイラにおいて、燃料比（石炭中の固定
炭素分／揮発分）の小さい石炭または油系燃料を
使用する場合は、火炉水冷壁部分の熱吸収割合が
増え、水冷壁出口流体エンタルピが高くなる傾向
がある。

これは、一般に、燃料比の小さい石炭ほど燃焼
性が良く火炎の輝度も増すために生ずる現象であ
る。

第７図は燃料比2.5の石炭および燃料比1.2の石
炭を使用した場合のボイラ各部の熱吸収特性の比
較の例であるが、火炉水冷壁における熱吸収量に
大きな差が生じていることが分る。

第８図は、従来の貫流ボイラにおける各部のエ
ンタルピ特性を示したものである。従来例におい
ては、火炉１を大きく選定するか、あるいは節炭
器１２における熱吸収量が大きく選定されるの
で、火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルは高く
なつている。

第８図において、後部煙道７の各ガスパスへの
ガス量配分を変化させた場合について考察する
と、(a)の上段の図は(b)に示すように一次再熱器９
側のガスパスへのガス量配分が多い場合で、下段
は(c)に示すように逆に１次過熱器１０側への配分
が多い場合を示しているが、節炭器における熱吸
収量の変化が殆どないにもかかわらず、一次過熱
器１０における熱吸収量のみが増減することとな
り、火炉水冷壁出口流体エンタルピの変動幅が大
きくなり易い。即ち、多少の条件変化によつても
火炉出口流体温度のアンバランスが大きくなり易
い。

発明が解決しようとする問題点 従来の貫流ボイラにおいては、次のような問題
点があつた。

(1) 火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルが高く
選定されているので、負荷変化時、特に高負荷
からの負荷下げ時に水冷壁出口流体の温度アン
バランスが生じ易い。

(2) 単一燃料のみを対象としており、多種燃料、
特に幅広い性状特性を有する石炭を同時に使用
しにくい。つまり、多炭種適応能力に欠ける。

(3) 節炭器の熱吸収割合が大きく、また、後部煙
道部の二つのガスパスへのガス量配分が変化し
た時に生ずる節炭器の熱吸収量変動幅が大きく
なるので、水冷壁出口流体エンタルピ変動幅を
更に拡大せしめる恐れがあつた。このため高い
負荷変化率の運用能力に欠ける。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題を解決することを目的とし
てなされたものである。本発明は、上記目的を達
成させるために、ボイラの後部煙道部分を複数に
分割し、一方のガスパスには再熱器および主とし
て再熱器支持の役割を担なう小容量節炭器を配
し、他方のガスパスには煙道蒸発器と主節炭器を
ガス流れ方向に直列に配して、火炉水冷壁出口流
体のエンタルピレベルを常時低く維持することを
特徴とする変圧運転形貫流ボイラを提供してい
る。

作 用 本発明は、複数に分割されたボイラの後部煙道
のガスパスの一方に煙道蒸発器および主節炭器を
ガス流れ方向に対して直列に配置するので、煙道
蒸発器の熱吸収量の増減と主節炭器熱吸収量の増
減が火炉水冷壁出口流体のエンタルピレベルの変
化に対して逆方向に作用することとなり、大きな
負荷変化を行なう場合、或いは炭種の相異などに
より再熱器パス側と煙道蒸発器・主節炭器パス側
のガス量配分が変化した場合でも、常時水冷壁出
口流体エンタルピレベルを低く維持することがで
きる。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図および第２図を
参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る変圧運転形貫流ボイラ
の一実施例を示す側面図であり、第３図と同一部
分には同一符号を附してあるので、その部分の説
明は省略する。

分割壁８にて２つのガスパスに仕切られた後部
煙道７の一方のガスパスには、１次再熱器９及び
その下方に主として１次再熱器９を支持する役割
を担う小容量の節炭器２１が配設されており、こ
れらは支持用節炭器管２２で支持されている。ま
た、他方のガスパスには、煙道蒸発器２３及び主
節炭器２４がガスの流れに対して直列に配設され
ており、これらは支持用節炭器管２５で支持され
ている。この２つのガスパスへのガスの配分は、
夫々のガスパスの下方に設けられているガス分配
ダンパ１３，１４によつて調整され、ガス配分に
よつて再熱器９温度が制御される。

なお、２６は節炭器出口管寄せ、２７は１次過
熱器である。

このような構成の本発明の変圧運転形貫流ボイ
ラにおける主蒸気系統の水および蒸気の流れの順
序は、次のとおりである。

主節炭器２４及び再熱器支持用節炭器２１に導
入された給水は、支持用節炭器管２５，２２、節
炭器出口管寄せ２６を通つて火炉１の水冷壁管へ
送られる。次いで後部煙道７の周壁、分割壁８、
煙道蒸発器２３、図示しない汽水分離器、１次過
熱器２７、２次過熱器３及び３次過熱器４へと順
次流れて所定の温度に加熱された後高圧蒸気ター
ビンへと送られる。

そして、高圧蒸気タービンの排気は再びボイラ
へ戻され、１次再熱器９及び２次再熱器６にて再
加熱されて中圧蒸気タービンへと送られる。

本発明は、前記のように、後部煙道７の一方の
ガスパスに煙道蒸発器２３および主節炭器２４を
ガス流れ方向に対して直列に配置しているのが特
徴であるが、本実施例において、燃料性状変化あ
るいは急速負荷変化などにより再熱器９のパス側
および煙道蒸発器２３・主節炭器２４のパス側の
ガス量配分を変化させた場合の火炉水冷壁出口流
体エンタルピの挙動を模凝的に第２図に示してあ
る。

第２図ａ中の上段はｂに示すように再熱器９の
パス側へのガス量配分を増加させた場合を、ま
た、下段はｃに示すように煙道蒸発器２３のパス
側へのガス量配分を増加させた場合を示してい
る。

図中、実線は条件変化前の標準運転状態であ
り、また、破線はボイラの蒸気温度維持のための
水燃比制御を付加しない場合の特性を模凝的に示
し、一点鎖点は水燃比制御を付加した状態を示
す。

本発明では、煙道蒸発器２３と主節炭器２４を
一つのガスパス内に、ガス流れに対して直列に配
するので、両者の熱吸収特性は流入するガス量に
対応して同一の挙動を示す。このため、煙道蒸発
器２３パス側へのガス量配分が、燃料性状の変化
などにより増加した場合、節炭器２４の熱吸収量
が増えるので火炉水冷壁出口流体エンタルピレベ
ルを押上げる方向に作用するが、同時に、煙道蒸
発器２３における熱吸収量も増えるので、逆に、
火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルを押下げる
方向に作用する。また、反対に、再熱器９パス側
へのガス量配分が大きくなつた場合について考察
すると、主節炭器２４の熱吸収量が減少するた
め、火炉水冷壁出口流体エンタルピが下る方向に
作用するが、煙道蒸発器２３の熱吸収量も同時に
減少するため、逆に火炉水冷壁出口流体エンタル
ピのレベルを押上げる方向に作用する。

このように、煙道蒸発器２３と主節炭器２４の
熱吸収特性が、火炉水冷壁出口流体エンタルピの
増減に対して互に逆方向に作用するので、常に火
炉出口流体のエンタルピの変動を小さく押えるこ
とが出来る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、煙道蒸
発器を設けて火炉水冷壁出口流体エンタルピレベ
ルを低く選定するとともに、ガス量の配分に変化
が生じた場合においても前記エンタルピレベルの
変動量を最小にするので、多炭種適応能力が拡大
強化されるとともに、中間負荷運用性向上および
深夜停止・早朝急速起動運用（DSS運用）性向上
の飛躍的拡大がはかられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変圧運転形貫流ボイラの
一実施例を示す側面図、第２図のａは本発明の作
用を説明するために示したガス量配分変化時のボ
イラ各部のエンタルピ特性図、ｂ及びｃはそのガ
ス量配分変化時のダンパ状態を示す図、第３図は
従来の超臨界圧変圧貫流ボイラを示す側面図、第
４図は第３図に示したボイラの流体の流動順序を
示した系統図、第５図は従来のボイラにおけるエ
ンタルピ−圧力線図、第６図は負荷変化時におけ
る火炉水冷壁出口流体エンタルピの挙動を示すエ
ンタルピ−圧力線図、第７図は燃料としての石炭
性状とボイラ各部の熱吸収特性とを比較して説明
するために示した説明図、第８図のａは従来のボ
イラにおけるガス量配分変化時のボイラ各部のエ
ンタルピ特性を説明するために示した特性図、ｂ
及びｃはそのガス量配分変化時のダンパ状態を示
す図である。 １……火炉、２……バーナ、７……後部煙道、
８……分割壁、９……１次再熱器、１３，１４…
…ガス分配ダンパ、２１……再熱支持用節炭器、
２３……煙道蒸発器、２４……主節炭器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のガスパスに分割された後部煙道部にそ
   れぞれのガスパスへの燃焼ガス量の配分を調整す
   る手段を有する変圧運転形貫流ボイラにおいて、
   一方のガスパスに再熱器とその再熱器支持用の小
   容量節炭器を配し、他方のガスパスに煙道蒸発器
   および主節炭器をガス流れ方向に直列に配したこ
   とを特徴とする変圧運転形貫流ボイラ。