JPH07198107A - 火炉炉底部排ガス再循環方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラ火炉から火炉後伝部に導かれる排ガス
の流量を調節できるようにして、再熱器排ガスダンパの
開度制御によって再熱器出口蒸気温度を安定して制御で
きるようにする。 【構成】 排ガスダクト１１と火炉炉底部３１との間を
炉底部再循環流路３２で接続し、炉底部再循環流路３２
に炉底部再循環ダンパ３３を配設し、且つ発電機出力指
令３０に基づいて炉底部再循環ダンパ３３にプログラム
開度信号を出力するプログラム開度発生器と、再熱器排
ガスダンパ８の開度信号１７を入力して該開度信号１７
が設定上限開度より大きい時に増加信号を出し前記開度
信号が設定下限開度より小さい時に減少信号を出す制御
関数発生器と、該制御関数発生器からの増加信号或いは
減少信号を積分する積分器と、積分器の出力信号をプロ
グラム開度信号に加算する加算器とからなる炉底部再循
環ダンパ制御装置３５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再熱器の出口蒸気温度
制御の向上を目的とした火炉炉底部排ガス再循環方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のボイラの一例を示したもの
であり、ボイラ火炉１の後部にはボイラ火炉後伝部２
（火炉後部伝熱部）が構成されている。ボイラ火炉後伝
部２の内部は仕切壁３によってボイラ火炉１に近い前室
４とボイラ火炉１から遠い後室５とに区画されており、
前記前室４には再熱器６が配置され、また後室５には過
熱器７が配置されている。

【０００３】再熱器６は、図示しない高圧蒸気タービン
から出た蒸気７ａを再び加熱して中圧或いは低圧の蒸気
タービンに導くためのものであり、よって再熱器６から
出る蒸気は常に一定の温度を保持するように制御する必
要がある。しかし、再熱器６は伝熱面積が一定で変化す
ることができないために、前記再熱器６を流れる排ガス
の流量を変化させることによって前記再熱器出口蒸気温
度を制御するようにしている。

【０００４】このため、前記ボイラ火炉後伝部２におけ
る前室４の再熱器６下部には、再熱器排ガスダンパ８が
配設されており、また後室５の過熱器７下部には前記再
熱器排ガスダンパ８と連動して作動する過熱器排ガスダ
ンパ９が配設されており、前記再熱器排ガスダンパ８及
び過熱器排ガスダンパ９を出た下流排ガス１０は排ガス
ダクト１１を介して後方の煙突１２に送られるようにな
っている。

【０００５】前記再熱器排ガスダンパ８と過熱器排ガス
ダンパ９は、例えば前室４の再熱器６を流れる排ガス流
量が増加すると、後室５の過熱器７を流れる排ガス流量
が減少するというように、互いに逆の作用をするよう構
成されており、前記前室４の再熱器６を流れる排ガスの
流量が増加された場合には、再熱器６における収熱が増
加されて再熱器出口蒸気温度が高められ、反対に再熱器
６を流れる排ガスの流量が減少した場合には再熱器出口
蒸気温度が低下されるようになっている。

【０００６】前記再熱器排ガスダンパ８は、再熱器出口
温度検出器１３からの検出蒸気温度１４を入力し、該検
出蒸気温度１４が設定値１５になるようにダンパ駆動装
置１６に開度信号１７を出すダンパ制御装置１８によっ
て開度が制御されるようになっている。

【０００７】また、ボイラ火炉１のバーナ１９の燃焼に
よって発生する窒素酸化物（ＮＯx）を減少させるため
に、前記ボイラ火炉後伝部２の下流に接続された排ガス
ダクト１１に、入口ダンパ２０を備えた排ガス再循環フ
ァン２１、及びバーナ排ガス再循環ダンパ２２を備えた
排ガス再循環流路２３の一端を接続し、該排ガス再循環
流路２３の他端を、バーナ１９に燃焼空気２４を供給す
る空気管２５の押込通風機２６の出側に排ガス混合器２
７を介して接続し、前記排ガスダクト１１の下流排ガス
１０の一部を燃焼空気２４に混合するようにしている。
前記排ガス再循環ファン２１の出口には圧力計２８が設
けてあり、該圧力計２８の検出圧力が所定の圧力になる
ように圧力制御器２９によって前記入口ダンパ２０の開
度を制御するようにしている。また、バーナ排ガス再循
環ダンパ２２は発電機出力指令３０に基づいて開度が制
御されるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ボイラは、各
燃料成分による燃焼特性、火炉での灰付着状況の変化や
他の要因による経時変化等によって、ボイラ火炉１での
収熱が大きく変化するため、再熱器の収熱が低く或いは
高くなるので、再熱器排ガスダンパ８が全開或いは全閉
の状態となって制御が不能になってしまうことがあり、
再熱器出口蒸気温度を設定温度に維持できない事態が生
じることがあった。

【０００９】本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもの
で、ボイラ火炉からボイラ火炉後伝部に導かれる排ガス
の流量を調節できるようにして、再熱器排ガスダンパの
確実な開度制御により再熱器出口蒸気温度を安定して設
定温度に保持することができるようにした火炉炉底部排
ガス再循環方法及び装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ボイラ火炉後
伝部の再熱器と過熱器に流れる排ガスの流量を再熱器排
ガスダンパで制御することにより再熱器出口蒸気温度を
一定に制御するボイラにおける下流排ガスの一部を火炉
炉底部に再循環すると共に、前記再熱器排ガスダンパの
開度に設定上限開度と設定下限開度を設け、再熱器排ガ
スダンパの開度が設定上限開度より増大した時前記火炉
炉底部に対する排ガスの再循環流量を増加し、再熱器排
ガスダンパの開度が設定下限開度より減少した時前記火
炉炉底部に対する排ガスの再循環流量を減少させること
を特徴とする火炉炉底部排ガス再循環方法及び装置、係
るものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明では、ボイラの下流排ガスの一
部を火炉炉底部に再循環し、再熱器排ガスダンパの開度
が設定上限開度より増大した時に前記火炉炉底部に対す
る排ガスの再循環流量を増加させるので、ボイラ火炉か
らボイラ火炉後伝部に導かれる排ガスの全体流量が増加
して再熱器を流れる排ガス流量も増加し、よってそれ以
上に再熱器排ガスダンパの開度を大きくしなくても再熱
器出口蒸気温度を維持できるようになる。

【００１２】また、再熱器排ガスダンパの開度が設定下
限開度より減少した時に前記火炉炉底部に対する排ガス
の再循環流量を減少させるので、ボイラ火炉からボイラ
火炉後伝部に導かれる排ガスの全体流量が減少して再熱
器を流れる排ガス流量も減少し、よってそれ以下に再熱
器排ガスダンパの開度を小さくしなくても再熱器出口蒸
気温度を維持できるようになる。

【００１３】従って、再熱器排ガスダンパは、設定上限
開度と、設定下限開度との間において安定して制御され
るようになる。

【００１４】また、請求項２の発明では、炉底部再循環
ダンパの開度を発電機出力指令に基づいてプログラム制
御し、再熱器排ガスダンパの開度信号が設定上限開度よ
り大きい時に制御関数発生器から発せられる増加信号、
及び、前記開度信号が設定下限開度より小さい時に制御
関数発生器から発せられる減少信号を、積分器を介して
前記プログラム開度信号にゆっくり加算することによ
り、ボイラ火炉の収熱の変化に対して下流排ガスの再循
環流量を穏やかに変化させて再熱器出口蒸気温度を安定
した状態で確実に制御することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００１６】図１は、前記図４の従来のボイラに適用し
た本発明の一実施例を示すもので、図中同一の符号を付
したものは同一物を表わしている。

【００１７】ボイラ火炉後伝部２の下流側に設けられて
下流排ガス１０を後方の煙突１２に送る排ガスダクト１
１と、ボイラ火炉１の火炉炉底部３１との間に炉底部再
循環流路３２を配設する。図示の場合は、排ガス再循環
流路２３における排ガス再循環ファン２１の出口と火炉
炉底部３１との間を炉底部再循環流路３２によって接続
している。更に、前記炉底部再循環流路３２に炉底部再
循環ダンパ３３を配設し、該炉底部再循環ダンパ３３の
調節器３４に炉底部再循環ダンパ制御装置３５を接続配
置する。

【００１８】前記炉底部再循環ダンパ制御装置３５は、
図１及び図２に示すように、発電機出力指令３０に基づ
いて炉底部再循環ダンパ３３の調節器３４にプログラム
開度信号３６を出力するプログラム開度発生器３７と、
再熱器排ガスダンパ８の開度信号１７を入力して、図３
に示すように、再熱器排ガスダンパ開度が設定上限開度
Ａ（図の例では８０％）より大きい時に増加信号３８を
出し、前記再熱器排ガスダンパ開度が設定下限開度Ｂ
（図の例では２０％）より小さい時に減少信号３９を出
す制御関数発生器４０を備えている。

【００１９】更に、該制御関数発生器４０の出力信号を
入力して積分する積分器４１、及び該積分器４１の出力
信号を前記プログラム開度信号３６に加算する加算器４
２とを備える。また、発電機出力指令３０に基づいてゲ
イン補正信号４３を出力するゲイン補正関数発生器４４
を設け、該ゲイン補正関数発生器４４のゲイン補正信号
４３を前記制御関数発生器４０から積分器４１に導かれ
る出力信号に掛算器４５を介して掛算するようにしてい
る。

【００２０】次に上記実施例の作用を説明する。

【００２１】ボイラの下流排ガス１０を燃焼空気２４に
再循環する排ガス再循環流路２３における排ガス再循環
ファン２１出口の下流排ガス１０の一部を、炉底部再循
環ダンパ３３を備えた炉底部再循環流路３２を介して火
炉炉底部３１に再循環するようにし、炉底部再循環ダン
パ３３の開度を、発電機出力指令３０に基づいたプログ
ラム開度発生器３７からのプログラム開度信号３６によ
ってプログラム制御する。

【００２２】この時、ボイラ火炉１の収熱が燃焼特性等
の変化により上昇したことにより火炉出口排ガス温度の
低下が生じると、再熱器６を通る排ガス温度の低下によ
り、再熱器６の収熱が減少し、再熱器排ガスダンパ８の
開度が設定上限開度Ａ（図３では８０％）よりも大きく
なって再熱器出口蒸気温度を維持しようとする。する
と、再熱器排ガスダンパ８の開度信号１７が入力されて
いる制御関数発生器４０は増加信号３８を出力するよう
になり、該増加信号３８が積分器４１により積分され、
更にその積分された出力信号が加算器４２を介して前記
プログラム開度信号３６に加算される。

【００２３】よって、炉底部再循環ダンパ３３の開度が
増加され、これによりボイラ火炉１に供給される下流排
ガス１０の量が増加され、ボイラ火炉１からボイラ火炉
後伝部２に導かれる排ガスの全体流量が増加することに
なって、再熱器６を流れる排ガス流量が増加されるよう
になるので、それ以上に再熱器排ガスダンパ８の開度を
大きくしなくても再熱器出口蒸気温度を維持することが
できるようになる。

【００２４】また、ボイラ火炉１の収熱が炉内灰付着状
況変化により低下することにより排ガス温度の上昇が生
じると、再熱器６を通る排ガス温度の上昇により、再熱
器６の収熱が増大し、再熱器排ガスダンパ８の開度が設
定下限開度Ｂ（図３では２０％）よりも小さくなって再
熱器出口蒸気温度を維持しようとする。すると、再熱器
排ガスダンパ８の開度信号１７が入力されている制御関
数発生器４０は減少信号３９を出力するようになり、該
減少信号３９が積分器４１により積分され、更にその積
分された出力信号が加算器４２を介して前記プログラム
開度信号３６に加算される。

【００２５】よって、炉底部再循環ダンパ３３の開度が
減少され、これによりボイラ火炉１に供給される排ガス
の量が減少され、ボイラ火炉１からボイラ火炉後伝部２
に導かれる排ガスの全体流量が減少されることになっ
て、再熱器６を流れる排ガス流量も減少されるようにな
るので、それ以上に再熱器排ガスダンパ８の開度を小さ
くしなくても再熱器出口蒸気温度を維持することができ
るようになる。

【００２６】従って、再熱器排ガスダンパ８は、設定上
限開度Ａと設定下限開度Ｂとの間において制御すること
で、再熱器出口蒸気温度を安定して制御することができ
るようになる。

【００２７】上記において、制御関数発生器４０から積
分器４１に導かれる出力信号に、発電機出力指令３０に
基づいて求められたゲイン補正関数発生器４４からのゲ
イン補正信号４３を、掛算器４５を介して掛算するよう
にしているので、前記制御関数発生器４０からの増加信
号３８及び減少信号３９のゲイン（修正量）を任意に調
整することができる。

【００２８】また、前記制御関数発生器４０からの増加
信号３８或いは減少信号３９を積分器４１を介してプロ
グラム開度信号３６にゆっくり加算するようにしている
ので、ボイラ火炉１の収熱の変化に対して下流排ガス１
０の再循環流量を穏やかに変化させて再熱器出口蒸気温
度を安定した状態で確実に制御することができる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１及び２の発明では、ボイラの下
流排ガスの一部を火炉炉底部に再循環し、且つ再熱器排
ガスダンパに設定上限開度と設定下限開度を設けてお
き、再熱器排ガスダンパの開度が設定上限開度より増大
した時には、前記火炉炉底部に対する排ガスの再循環流
量を増加させ、また、再熱器排ガスダンパの開度が設定
下限開度より減少した時には、前記火炉炉底部に対する
排ガスの再循環流量を減少させるようにして、ボイラ火
炉からボイラ火炉後伝部に導かれる排ガスの全体流量を
制御するようにしたことにより、再熱器排ガスダンパ
を、設定上限開度と、設定下限開度との間において安定
して制御して、再熱器出口蒸気温度を安定して確実に制
御することができる。

【００３０】また、請求項２の発明では、発電機出力指
令に基づいて前記炉底部再循環ダンパにプログラム開度
信号を出力するプログラム開度発生器を備え、且つ再熱
器排ガスダンパの開度信号を入力して該開度信号が設定
上限開度より大きい時に増加信号を出し、前記開度信号
が設定下限開度より小さい時に減少信号を出す制御関数
発生器、該制御関数発生器の出力信号を入力して積分す
る積分器、該積分器の出力信号を前記プログラム開度信
号に加算する加算器からなる炉底部再循環ダンパ制御装
置を備えていることにより、前記炉底部再循環ダンパの
開度を発電機出力指令に基づいてプログラム制御し、制
御関数発生器から発せられる増加信号及び減少信号を、
積分器を介して前記プログラム開度信号にゆっくり加算
することにより、ボイラ火炉の収熱の変化に対して下流
排ガスの再循環流量を穏やかに変化させて再熱器出口蒸
気温度を安定した状態で確実に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略側面図である。

【図２】本発明における炉底部再循環ダンパ制御装置の
一例を示すブロック図である。

【図３】図２の制御関数発生器の作用を示すグラフであ
る。

【図４】従来のボイラの一例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

２ ボイラ火炉後伝部 ６ 再熱器 ７ 過熱器 ８ 再熱器排ガスダンパ １０ 下流排ガス １１ 排ガスダクト １７ 開度信号 ３０ 発電機出力指令 ３１ 火炉炉底部 ３２ 炉底部再循環流路 ３３ 炉底部再循環ダンパ ３５ 炉底部再循環ダンパ制御装置 ３６ プログラム開度信号 ３７ プログラム開度発生器 ３８ 増加信号 ３９ 減少信号 ４０ 制御関数発生器 ４１ 積分器 ４２ 加算器 Ａ 設定上限開度 Ｂ 設定下限開度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ火炉後伝部の再熱器と過熱器に流
   れる排ガスの流量を再熱器排ガスダンパで制御すること
   により再熱器出口蒸気温度を一定に制御するボイラにお
   ける下流排ガスの一部を火炉炉底部に再循環すると共
   に、前記再熱器排ガスダンパの開度に設定上限開度と設
   定下限開度を設け、再熱器排ガスダンパの開度が設定上
   限開度より増大した時前記火炉炉底部に対する排ガスの
   再循環流量を増加し、再熱器排ガスダンパの開度が設定
   下限開度より減少した時前記火炉炉底部に対する排ガス
   の再循環流量を減少させることを特徴とする火炉炉底部
   排ガス再循環方法。
2. 【請求項２】 ボイラ火炉後伝部の再熱器と過熱器に流
   れる排ガスの流量を再熱器排ガスダンパで制御するボイ
   ラの下流に備えた排ガスダクトと火炉炉底部との間を炉
   底部再循環流路で接続すると共に、該炉底部再循環流路
   に炉底部再循環ダンパを配設し、更に発電機出力指令に
   基づいて前記炉底部再循環ダンパにプログラム開度信号
   を出力するプログラム開度発生器と、再熱器排ガスダン
   パの開度信号を入力して該開度信号が設定上限開度より
   大きい時に増加信号を出し前記開度信号が設定下限開度
   より小さい時に減少信号を出す制御関数発生器と、該制
   御関数発生器の出力信号を入力して積分する積分器と、
   該積分器の出力信号を前記プログラム開度信号に加算す
   る加算器とからなる炉底部再循環ダンパ制御装置を備え
   たことを特徴とする火炉炉底部排ガス再循環装置。