JPH0463281B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は負荷変化時に給水圧力が変化する変圧
運転ボイラにおいて、特に負荷降下時における節
炭器内での流体の蒸発を防止し得るようにした蒸
気圧力制御方式に関する。

［従来の技術］ 従来から、例えば火力発電プラントの分野にお
いては、負荷変化時に給水圧力が変化する変圧運
転ボイラが採用されている。この変圧運転ボイラ
は、火炉蒸発器および節炭器等を中心機器として
備えて構成されている。

さてこの種の変圧運転ボイラにおいて、負荷降
下を行なつた場合の過渡状態における節炭器内で
の蒸気発生（スチーミング）のプラセスを第５図
に示している。第５図に示すように、節炭器出口
流体圧力における飽和温度Tsatは、負荷降下時
の節炭器を通過する流体（水あるいは蒸気）圧力
Pwsに従つて低下すう。これに対して、節炭器出
口における流体（水）温度Teco outは、節炭器
保有熱容量の大きさにより時間遅れを伴つて低下
する。この結果、第５図に示したように負荷降下
の過渡状態において節炭器内で流体のスチーミン
グを起こすことになる。

［発明が解決しようとする問題点］ このため従来では、主蒸気圧力降下の設定は第
６図ａ，ｂに示すように、負荷降下に対してボイ
ラの時定数を考慮した時間遅れをもつて行なうよ
うにしている。しかしながら、このような一定の
時間遅れ設定では次のような問題を生じる可能性
がある。

(a) 急速な負荷変化に対応することができない。
つまり、負荷変化速度を上げると時間遅れ設定
も増大しなければならない。

(b) ガス再循環（GR）量、ガス再循環（GR）
変化速度等の蒸気温度制御、および火炉蒸発器
出口流体温度制御のための重要なパラメータ変
化に対して対応できない。つまり、ガス再循環
（GR）量を増加、ガス再循環（GR）変化速度
を下げると、時間遅れ設定を増大しなければな
らない。

(c) これらの変化を全て考慮して、いかなる場合
にも節炭器出口流体温度Teco outが節炭器出
口流体圧力における飽和温度Tsat以上となら
ないようにするためには、負荷降下に対して大
きな時間遅れを設定することになる。これは、
負荷降下中のプラント効率を劣化させることに
なる。つまり、時間遅れによる過大な圧力は出
力制御のためにはガバナーによつて降圧された
プラント損失となる。

(d) またこの場合、節炭器内でのスチーミングに
対しては過剰な裕度を有することになる。つま
り上記(c)同様に、これらの変化を全て考慮し
て、いかなる場合にも節炭器出口流体温度
Teco outが節炭器出口流体圧力における飽和
温度Tsat以上とならないようにする（スチー
ミングを発生しないようにする）ためには、負
荷降下時の時間遅れ設定が過大なものとなつて
しまう。

一方、上述のような負荷降下時のスチーミング
を防止するには節炭器を小さな設計とすることも
考えられるが、これは直接コストアツプにつなが
り好ましくない。すなわち、基本設計の段階で節
炭器を小さな設計とすれば節炭器の吸収熱量は小
さくなり、節炭器出口流体温度が飽和温度に対し
て十分に低い（スチーミング発生余裕の大きい）
設計とすることができる。また、節炭器の保有熱
容量が小さくなるために負荷降下時の時間遅れも
小さくなる。しかしながら、節炭器を小さな設計
とすることは経済性から好ましくなく、直接的に
コストアツプにつながるものである。

従つて本発明においては、変圧運転ボイラにお
いて負荷降下時における節炭器内での流体の蒸発
（スチーミング）を確実に防止することが可能な
上記圧力制御方式を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明では、火炉
蒸発器および節炭器を備えて成る変圧運転ボイラ
で、当該ボイラへの負荷指令値に応じて得られる
主蒸気圧力指令値に対し、上記ボイラの時定数を
考慮した時間遅れをもつて主蒸気圧力設定値を設
定し、かつこの主蒸気圧力設定値に基づいて上記
ボイラの主蒸気圧力を制御するようにしたものに
おいて、上記ボイラ負荷が降下中であることおよ
び上記ボイラ負荷値が経済最大負荷値に対して所
定値以下に達したことの理論積条件成立により上
記主蒸気圧力設定値の設定の時間遅れをこれより
も大きな時間遅れに変更し、また上記節炭器出口
流体温度と節炭器出口流体圧力における飽和温度
との差が所定値以下に達しかつ上記理論積条件が
成立するか、もしくは上記節炭器出口流体圧力と
節炭器出口流体温度における飽和圧力との差が所
定値以上に達しかつ上記論理積条件が成立したこ
とにより上記主蒸気圧力設定値の設定を過渡的に
保持するようにしたものである。

〔作用〕

上記の技術的手段は次のように作用する。

すなわち、まずボイラ負荷が降下中である時に
ボイラ負荷値が経済最大負荷値に対して所定値以
下に達したことにより主蒸気圧力設定値の設定の
時間遅れをこれよりも大きな時間遅れに変更し、
またかかる条件が成立している状態で節炭器出口
流体圧力と節炭器出口流体温度における飽和圧力
との差が所定値以上に達したことにより上記主蒸
気圧力設定値の設定を第２図ａに示す如く過渡的
に保持することにより、節炭器出口流体圧力
（Peco out）が節炭器出口温度（Teco out）に
おける飽和圧力（Psat＋αk（スチーミング裕度））
以下とならないように主蒸気圧力が過渡的に保持
制御されることになる。また、ボイラ負荷が降下
中である時にボイラ負荷値が経済最大負荷値に対
して所定値以下に達したことにより主蒸気圧力設
定値の設定の時間遅れをこれよりも大きな時間遅
れに変更し、またかかる条件が成立している状態
で節炭器出口流体温度と節炭器出口流体圧力にお
ける飽和温度との差が所定値以下に達したことに
より上記主蒸気圧力設定値の設定を第２図ｂに示
す如く過渡的に保持することにより、節炭器出口
流体温度（Teco out）が節炭器出口流体圧力
（Peco out）における飽和温度（Tsat−β℃（ス
チーミング裕度））以上とならないように主蒸気
圧力が過渡的に保持制御されることになる。

かかる作用により、第３図に示す如く負荷降下
時のスチーミングが防止されることになる。また
第４図は、かかる作用を圧力−エンタルピ線図に
て示したものである。

［発明の効果］ 本発明により、次のような特有の効果が得られ
るものである。

(a) あらゆる条件下での負荷降下に対して、節炭
器内でのスチーミングを略完全に防止すること
が可能となる。このことは、火炉保護の根点か
ら極めて重要である。

(b) 従来の如き一様な時間遅れ設定の応用に較べ
て、主蒸気圧力の偏差を最小限かつ短時間に抑
えることができ、プラント損失の大幅な低減を
図ることが可能となる。

(c) ボイラの設計に際して、従来通り節炭器の大
きな経済設計を行なうことが可能である。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す一実施例について説
明する。第１図ａ〜ｃは、本発明による蒸気圧力
制御方式における主蒸気圧力設定回路の一実施例
を示すものである。なお本例では、火炉蒸発器お
よび節炭器を備えて成る350MW超臨界圧変圧運
転ボイラに本発明を適用した場合を示している。

第１図ａ図において、１は発電機出力指令値つ
まり変圧運転ボイラへの負荷指令値MWD信号を
入力とし、所定の関数演算Ｆ(x)を行なつて当該入
力信号に応じた主蒸気圧力指令値信号を得る関数
発生器、２は主蒸気圧力設定自動切換指令信号に
応動する切換器３を介して入力される上記関数発
生器１からの主蒸気圧力指令値信号と、後述する
主蒸気圧力設定値信号Pt setとの偏差信号を得る
減算器である。また４は、上記減算器２からの偏
差信号を切換器５、切換器６を介して入力し、か
つ上記ボイラの時定数を考慮した積分時間を有す
る積分器であり、その出力信号を主蒸気圧力設定
信号Pt setとして図示しない主蒸気制御器へ出力
すると共に、符号変換器７を介し上記減算器２へ
出力するようにしている。さらに、８，９は夫々
ゲインを０〜１の間に設定可能なポテンシヨメー
タであり、ポテンシヨメータ８はそのゲインを
0.5に、またポテンシヨメータ９はそのゲインを
０に夫々設定している。そして、上記切換器５，
６の切換動作が双方とも行なわれない時には直接
に、また上記切換器５のみの切換動作時にはポテ
ンシヨメータ８を経由して、さらに上記切換器５
および６双方の切換動作時にはポテンシヨメータ
９を経由して、上記減算器２からの偏差信号を積
分器４へ入力するようになつている。

一方、第１図ｂおよびｃは上記切換器５および
６に対する切換動作指令信号を夫々与えるための
条件回路の構成例を示すものである。つまり、ま
ず同図ｂでは上記ボイラ負荷が上昇中であること
を示す信号をノツト回路１０を介して得られた信
号、つまりボイラ負荷が降下中であることを示す
信号と。上記ボイラ負荷値MWが経済最大負荷値
ECRに対して所定値（ここでは40％）以下に達
したことを示す条件信号とをアンド回路１１に導
入し、その論理積条件が成立したことにより上記
切換器５に対する切換動作指令信号を与えるよう
にしている。

また同図ｃでは、上記ボイラにおける節炭器出
口流体温度（Teco out）と節炭器出口流体圧力
（Peco out）における飽和温度（Tsat）との差が
所定値（ここでは２℃）以下に達したことを示す
信号をフリツプフロツプ等の自己保持回路１２の
セツト入力とし、また節炭器出口流体温度
（Teco out）と節炭器出口流体圧力（Peco out）
における飽和温度（Tsat）との差が所定値（こ
こでは４℃）以上に達したことを示す信号を自己
保持回路１２のリセツト入力とし、そのセツト出
力信号を上記切換器６に対する切換動作指令信号
を与えるようにしている。

かかる蒸気圧力制御方式においては、ボイラ負
荷が降下中であることおよびボイラ負荷値MWが
経済最大負荷値ECRに対して40％以下に達した
ことの理論積条件がアンド回路１１で成立した場
合には、減算器２からの偏差信号がポテンシヨメ
ータ８、切換器５を経由して積分器４に与えられ
ることになる。これにより、積分回路の積分時間
は通常の場合の２倍となり、主蒸気圧力設定値
Ptの設定の時間遅れも２倍の長さに変更される
ことになる。また、上記アンド回路１１での論理
積条件が成立している状態において、節炭器出口
流体温度（Teco out）と節炭器出口流体圧力
（Peco out）における飽和温度（Tsat）とな差が
２℃以下に達した場合には、減算器２からの偏差
信号がポテンシヨメータ９、切換器６，５を経由
して積分器４に与えられることになる。これによ
り、積分回路の積分時間は無限大となり、主蒸気
圧力設定値Ptの設定が過渡的に保持されること
になる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を変更しない範囲で種々に変
形して実施することができるものである。

上記実施例においては、切換器６に与える切換
動作指令信号を得る条件回路として、検出対象を
温度とした第１図ｃのように構成したが、これに
限らず検出対象を圧力とし、節炭器出口流体圧力
（Peco out）と節炭器出口流体温度（Teco out）
における飽和圧力（Psat）との差が所定値以上
に達したことを示す信号を前記自己保持回路１２
のセツト入力とし、また節炭器流体圧力（Peco
out）と節炭器出口流体温度（Teco out）におけ
る飽和圧力（Psat）との差が所定値以下に達し
たことを示す信号を自己保持回路１２のリセツト
入力とし、そのセツト出力信号を上記切換器６に
対する切換動作指令信号として与えるように構成
してもよいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｃは本発明の一実施例を示すブロツ
ク図、第２図ａ，ｂは本発明の技術的手段を説明
するための図、第３図は本発明によるスチーミン
グ防止のプロセスを示す図、第４図は本発明の作
用を説明するための図、第５図は変圧運転ボイラ
において負荷降下を行なつた場合の節炭器内での
スチーミングのプロセスを示す図、第６図ａ，ｂ
は従来における圧力降下の設定方法を説明するた
めの図である。 １……関数発生器、２……減算器、３，５，６
……切換器、４……積分器、７……符号変換器、
８，９……ポテンシヨメータ、１０……ノツト回
路、１１……アンド回路、１２……自己保持回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 火炉蒸発器および節炭器を備えて成る変圧運
   転ボイラで、当該ボイラへの負荷指令値に応じて
   得られる主蒸気圧力指令値に対し、前記ボイラの
   時定数を考慮した時間遅れをもつて主蒸気圧力設
   定値を設定し、かつこの主蒸気圧力設定値に基づ
   いて前記ボイラの主蒸気圧力を制御するようにし
   たものにおいて、前記ボイラ負荷が降下中である
   ことおよび前記ボイラ負荷値が経済最大負荷値に
   対して所定値以下に達したことの論理積条件成立
   により前記主蒸気圧力設定値の設定の時間遅れを
   これよりも大きな時間遅れに変更し、また前記節
   炭器出口流体温度と節炭器出口流体圧力における
   飽和温度との差が所定値以下に達しかつ前記論理
   積条件が成立したことにより前記主蒸気圧力設定
   値の設定を過渡的に保持するようにしたことを特
   徴とする変圧運転ボイラにおける蒸気圧力制御方
   式。 ２ 火炉蒸発器および節炭器を備えて成る変圧運
   転ボイラで、当該ボイラへの負荷指令値に応じて
   得られる主蒸気圧力指令値に対し、前記ボイラの
   時定数を考慮した時間遅れをもつて主蒸気圧力設
   定値を設定し、かつこの主蒸気圧力設定値に基づ
   いて前記ボイラの主蒸気圧力を制御するようにし
   たものにおいて、前記ボイラ負荷が降下中である
   ことおよび前記ボイラ負荷値が経済最大負荷値に
   対して所定値以下に達したことの論理積条件成立
   により前記主蒸気圧力設定値の設定の時間遅れを
   これよりも大きな時間遅れに変更し、また前記節
   炭器出口流体圧力と節炭器出口流体温度における
   飽和圧力との差が所定値以上に達しかつ前記論理
   積条件が成立したことにより前記主蒸気圧力設定
   値の設定を過渡的に保持するようにしたことを特
   徴とする変圧運転ボイラにおける蒸気圧力制御方
   式。