JPH0755109A - 貫流ボイラの多段スプレー制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラの特性がずれても、スプレー水の注入
比率を一定に保持した状態で、燃料の投入量に変化を与
えることなく、最終段過熱器の出口蒸気温度を設定温度
に保持する。 【構成】 最終段過熱器８の出口蒸気温度をカスケード
制御装置１９により設定値に制御し、最終段スプレー１
８の注入量を最終段流量計４１で検出して最終段スプレ
ー１８の注入比率設定値４３と比較し、得た差を温度信
号４６に変換して前段過熱器出口温度設定値４８に加算
し、得た温度信号５０と前段過熱器７出口の温度計５１
の検出温度５２とを引算してその差を比例微分器５６で
調整信号５５とし、それにボイラの負荷指令５７を変換
した流量信号５９を加算し、得た流量信号６１と前段ス
プレー１７の前段流量計６２の検出流量６４とを引算
し、得た流量信号６６により比例積分器６７を介して前
段スプレー弁１１の開度を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貫流ボイラの多段スプ
レー制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は貫流ボイラの一例を示すもので、
給水ポンプ１からの給水は、給水過熱器２を介して節炭
器３に導かれ、続いてボイラの火炉４に供給されて燃料
５の燃焼により加熱されて蒸気となり、複数段（図示の
場合３段）の吊下げ式の過熱器６，７，８により過熱さ
れて温度と圧力が所要値に高められた後、蒸気タービン
９に供給されるようになっている。

【０００３】火力発電の場合には、蒸気タービン９の入
口主蒸気温度を例えば定格５３８＋８℃以内に制御する
必要があり、このため貫流ボイラにおいては、ボイラの
負荷変化時、又はバーナの点消火時等の外乱発生時に主
蒸気温度が変動しないように、節炭器３入口の給水の一
部を取出して、スプレー弁１０，１１，１２を備えたス
プレー管１３，１４，１５により第１段過熱器６、第２
段目である最終段の前段過熱器７及び最終段過熱器８の
夫々の入口にスプレー水を注入するようにしたスプレー
１６，１７，１８を配置した多段スプレー方式を採用し
ている。

【０００４】多段スプレー方式を採用している貫流ボイ
ラにおいては、最終段スプレー弁１２の制御としてカス
ケード制御装置１９を採用して制御の応答性の改善を図
っている。

【０００５】カスケード制御装置１９は、図３に示すよ
うに、最終段過熱器８の入口と出口の蒸気温度を検出す
る入口蒸気温度計２０及び出口蒸気温度計２１と、出口
蒸気温度計２１の検出温度と主蒸気温度設定値２２とを
引算する引算器２３と、該引算器２３からの差の信号２
４を取入れて制御信号２５を出す第１の比例積分器２６
と、該比例積分器２６からの制御信号２５と入口蒸気温
度計２０からの検出温度２７とを引算する引算器２８
と、該引算器２８からの差の信号２９を取入れて制御信
号３０を最終段スプレー管１５の最終段スプレー弁１２
に出す第２の比例積分器３１とを備えた構成を有してい
る。

【０００６】一方、貫流ボイラにおいては、スプレー水
の注入量は、蒸発量（節炭器３入口に設置された給水流
量計３６によって計測されている火炉４への給水量）に
対して一定の注入比率になるように制御する必要があ
る。このため、例えば図２に示すように、第１段スプレ
ー管１３に備えた第１段流量計３２の検出値が３％の注
入比率になるように第１段スプレー弁１０を調節する第
１段流量制御器３３を配設し、最終段より１つ前の前段
スプレー管１４に備えた前段流量計３４の検出値が２％
の注入比率になるように前段スプレー弁１１を調節する
前段流量制御器３５を配設している。また前記カスケー
ド制御装置１９によって制御されている最終段スプレー
１８の注入比率は略３％が保持されるように、ボイラ入
熱と給水が設定されている。前記カスケード制御装置１
９は、出口蒸気温度計２１によるフィードバック制御
と、入口蒸気温度計２０に基づいた先行制御とによって
主蒸気温度を例えば５３８＋８℃以内に確実に保持する
ようにしている。

【０００７】しかし、上記したカスケード制御装置１９
は、最終段過熱器８の出口蒸気温度を一定に保持するべ
く、スプレー水の注入量を自由に変化できる構成として
いるために、ボイラの特性がずれた場合に蒸発量と全ス
プレー水との注入比率が設定値からずれることになって
種々の問題を生じる。例えば、最終段スプレー１８の注
入量が増加して全スプレーによる注入量が設定された注
入比率より大きくなった場合には、その増加した分火炉
４側に供給される給水量が減少してメタル温度の上昇を
招く問題があり、また最終段スプレー１８の注入量が設
定された注入比率より減少した場合には、その分火炉４
に供給される給水量が増加することになって湿り蒸気を
発生する等、運用上の支障を来す問題がある。

【０００８】このため、従来のカスケード制御装置１９
では、ボイラの特性がずれた場合、スプレー水の注入比
率を設定値に保つことができず、そのためにカスケード
制御装置１９から関数発生器３７により燃料修正信号３
８を燃料制御装置３９に出して燃料弁４０を調節し、火
炉４に投入する燃料５を修正することで対処していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の如く、
蒸発量と全スプレー水との注入比率が設定値からずれた
場合に、スプレー水の注入比率を設定値に保つために火
炉４に投入する燃料５を修正するという方式では、燃料
５の投入量の変化から最終段過熱器８の出口蒸気温度に
変化が現われるまでに大きな時間遅れがあり、このため
燃料の投入量が大きく変化されることになり、従って時
間遅れの後には燃料の投入量を前記とは逆方向に制御す
る必要が生じて、制御系全体が変動して安定せず、ボイ
ラ全体に種々の悪影響を生じる問題を有していた。

【００１０】本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもの
で、ボイラの特性がずれたような場合にも、スプレー水
の注入比率を一定に保持した状態で、燃料の投入量に変
化を与えることなく、最終段過熱器の出口蒸気温度を設
定温度に保持することができる貫流ボイラの多段スプレ
ー制御装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、貫流ボイラに
備えられる複数段の過熱器の夫々の入口にスプレー管及
びスプレー弁を備えたスプレーを設け、且つ最終段過熱
器８の入口と出口の蒸気温度を検出する入口蒸気温度計
２０及び出口蒸気温度計２１を備えて最終段過熱器８の
出口蒸気温度を一定に保持するよう最終段スプレー弁１
２を調節するようにしたカスケード制御装置１９を備え
ている貫流ボイラの多段スプレー制御装置であって、最
終段スプレー管１５に取付けて注入量を検出する最終段
流量計４１と、該最終段流量計４１からの検出流量４２
と最終段スプレー１８の注入比率設定値４３とを引算し
て注入量の差を求める引算器４４と、該引算器４４から
の差の信号４５を温度信号４６に変換する信号発生器４
７と、該信号発生器４７からの温度信号４６を前段過熱
器出口温度設定値４８に加算する加算器４９と、該加算
器４９からの温度信号５０と前段過熱器７の出口に設け
た温度計５１からの検出温度５２とを引算する引算器５
３と、該引算器５３からの差の信号５４を調整して調整
信号５５を出す比例微分器５６と、該比例微分器５６か
らの調整信号５５とボイラの負荷指令５７を流量の信号
に変換する関数発生器５８からの流量信号５９とを加算
する加算器６０と、該加算器６０からの流量信号６１と
前段スプレー管１４に取付けて前段スプレー１７の注入
量を検出する前段流量計６２の検出流量６４とを引算す
る引算器６５と、該引算器６５からの流量信号６６によ
り前段スプレー弁１１の開度を制御する比例積分器６７
とを備えたことを特徴とする貫流ボイラの多段スプレー
制御装置、に係るものである。

【００１２】

【作用】最終段過熱器８の出口蒸気温度が変動しようと
しても、従来と同様に、最終段過熱器８の入口と出口に
設けた入口蒸気温度計２０及び出口蒸気温度計２１の検
出温度に基づいてカスケード制御装置１９により、最終
段スプレー弁１２を介して最終段スプレー１８の注入量
が自動的に調節されて、最終段過熱器８の出口蒸気温度
は一定に保持される。

【００１３】又前記最終段スプレー１８のスプレー量が
変化すると、その変化を最終段流量計４１によって検出
し、該最終段流量計４１からの検出流量４２と最終段ス
プレー１８の注入比率設定値４３とを引算器４４で引算
し、該引算器４４からの最終段スプレー１８の変化を示
す差の信号４５を信号発生器４７によって温度信号４６
に変換し、該温度信号４６を加算器４９により前段過熱
器出口温度設定値４８に加算する。この時、最終段スプ
レー１８の注入比率が設定比率（例えば３％）より大き
い場合にはその増加分に応じた温度信号４６が、前段過
熱器出口温度設定値４８に加算されることになる。

【００１４】最終段スプレー１８のスプレー量の変化分
に対応した温度信号４６が加算された前段過熱器出口温
度設定値４８と、前段過熱器８の出口に設けた温度計５
１からの検出温度とを引算器５３で引算し、該引算器５
３からの差の信号５４を比例微分器５６に導いて調整信
号５５として加算器６０に入れる。更に、ボイラの負荷
指令５７を関数発生器５８によって流量信号５９に変換
し、該流量信号５９を前記加算器６０により前記調整信
号５５に加算して流量信号６１とし、該流量信号６１を
引算器６５に入れる。

【００１５】前段スプレー管１４に取付けた前段流量計
６２の検出流量６４を前記引算器６５に入れることによ
り前記流量信号６１と引算し、該引算器６５からの流量
信号６６により比例積分器６７を介して前段スプレー弁
１１の開度を調節する。

【００１６】これにより、最終段スプレー１８の注入量
の変化分が前段スプレー１７の注入量によって調節され
ることになる。この時、上流側の蒸気温度が低い部分に
スプレー水を注入した方が最終段過熱器８の出口蒸気温
度に対する影響（利き）は大きいので、前記したように
最終段過熱器８の入口に注入する最終段スプレー１８の
流量の変化分を前段過熱器７の入口に注入する前段スプ
レー１７に上乗せして変化させることにより、全スプレ
ー水の注入比率を一定に保った状態で最終段過熱器８の
出口蒸気温度を設定値に保持できる。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は本発明の一実施例であって、図中、
図２及び図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わ
しており、同一部分は説明を省略して説明の重複を避け
る。

【００１９】図３と同様のカスケード制御装置１９を備
えて最終段スプレー弁１２の調節を行うことにより、最
終段過熱器８の出口蒸気温度を設定温度に維持するよう
にしている。又、図１の場合、図２及び図３に示したよ
うな燃料制御装置３９に信号を送る関数発生器３７の回
路を備えていない。

【００２０】図１に示すように、最終段スプレー管１５
に最終段スプレー１８のスプレー注入量を検出する最終
段流量計４１を設け、且つ該最終段流量計４１からの検
出流量４２と最終段スプレー１８の注入比率設定値４３
（例えば３％）とを引算して設定されている注入比率と
の差を求める引算器４４を設け、該引算器４４からの差
の信号４５を温度信号４６に変換する信号発生器４７を
設けて、該信号発生器４７からの温度信号４６を前段過
熱器出口温度設定値４８に加算するための加算器４９を
設ける。

【００２１】更に、加算器４９からの温度信号５０と、
前段過熱器７の出口に設けた温度計５１からの検出温度
５２とを引算する引算器５３を設置し、該引算器５３か
らの差の信号５４を調整して調整信号５５を出す比例微
分器５６を設け、該比例微分器５６からの調整信号５５
と、ボイラの負荷指令５７を流量の信号に変換する関数
発生器５８からの流量信号５９とを加算する加算器６０
を設ける。

【００２２】更に該加算器６０からの流量信号６１と、
前段スプレー管１４に取付けて前段スプレー１７の注入
量を検出する前段流量計６２の検出流量６４とを引算す
る引算器６５を設け、該引算器６５からの流量信号６６
により前段スプレー弁１１の開度を制御する比例積分器
６７を設ける。

【００２３】次に、上記実施例の作用を説明する。

【００２４】上記実施例によれば、最終段過熱器８の出
口蒸気温度が変動しようとしても、従来と同様に、最終
段過熱器８の入口と出口の入口蒸気温度計２０及び出口
蒸気温度計２１の検出温度に基づいてカスケード制御装
置１９により、最終段スプレー弁１２を介して最終段ス
プレー１８の注入量が自動的に調節されることによって
最終段過熱器８の出口蒸気温度は一定に保持される。

【００２５】前記最終段スプレー１８のスプレー量が設
定された注入比率から変化すると、その変化を最終段流
量計４１によって検出し、該最終段流量計４１からの検
出流量と最終段スプレー１８の注入比率設定値４３とが
引算器４４で引算され、該引算器４４からの最終段スプ
レー１８の変化量を示す差の信号４５が信号発生器４７
によって温度信号４６に変換され、該温度信号４６が加
算器４９により前段過熱器出口温度設定値４８に加算さ
れる。この時、最終段スプレー１８の注入比率が設定比
率（例えば３％）より大きい場合にはその増加分に応じ
た温度信号４６が、前段過熱器出口温度設定値４８に加
算されることになる。

【００２６】最終段スプレー１８のスプレー量の変化分
に対応した温度信号４６が加算された前段過熱器出口温
度設定値４８と、前段過熱器７の出口に設けた温度計５
１からの検出温度５２とが引算器５３で引算され、該引
算器５３からの差の信号５４が比例微分器５６に導かれ
て調整信号５５となって加算器６０に入れられる。更
に、ボイラの負荷指令５７が関数発生器５８によって流
量信号５９に変換され、該流量信号５９が前記加算器６
０により前記調整信号５５に加算されて流量信号６１と
して引算器６５に入れられる。

【００２７】前段スプレー管１４に取付けた前段流量計
６２の検出流量号６４が前記引算器６５に入れられるこ
とにより前記流量信号６１と引算され、該引算器６５か
らの流量信号６６により比例積分器６７を介して前段ス
プレー弁１１の開度が調節される。

【００２８】これにより、最終段スプレー１８の注入量
の変化分が前段スプレー１７の注入量によって調節され
ることになる。この時、上流側の蒸気温度が低い部分に
スプレー水を注入した方が最終段過熱器８の出口蒸気温
度に対する影響（利き）は大きいので、前記したように
最終段スプレー１８のスプレー量の変化分を前段過熱器
７の入口に注入する前段スプレー１７に上乗せして変化
させることにより、全スプレー水の注入比率を一定に保
った状態で最終段過熱器８の出口蒸気温度を設定値に保
持させることができる。

【００２９】尚、本発明は上記実施例のみに限定される
ものではなく、前記と同様の装置を設置して、前段スプ
レーのスプレー量の変化分を更に上段側（図では第１
段）の第１段スプレーに上乗せして制御するようにして
も良いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の貫流ボイ
ラの多段スプレー制御装置によれば、最終段スプレーの
注入量の変化分を前段スプレーの注入量に上乗せして制
御するようにしたことにより、全スプレーの注入比率を
一定に保った状態で最終段過熱器の出口蒸気温度を設定
値に保持でき、よって従来のような燃料の投入量を変化
させることによって対応する方式のもつ制御系の変動を
防止して安定した制御を可能にする優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図である。

【図２】貫流ボイラにおける従来の多段スプレー制御装
置の一例を示す概略図である。

【図３】カスケード制御装置の一例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

７ 前段過熱器（第２段過熱器） ８ 最終段過熱器 １１ 前段スプレー弁 １２ 最終段スプレー弁 １４ 前段スプレー管 １５ 最終段スプレー管 １７ 前段スプレー １８ 最終段スプレー １９ カスケード制御装置 ２０ 入口蒸気温度計 ２１ 出口蒸気温度計 ４１ 最終段流量計 ４２ 検出流量 ４３ 最終段注入比率設定値 ４４ 引算器 ４５ 差の信号 ４６ 温度信号 ４７ 信号発生器 ４８ 前段過熱器出口温度設定値 ４９ 加算器 ５０ 温度信号 ５１ 温度計 ５２ 検出温度 ５３ 引算器 ５４ 差の信号 ５５ 調整信号 ５６ 比例微分器 ５７ 負荷指令 ５８ 関数発生器 ５９ 流量信号 ６０ 加算器 ６１ 流量信号 ６２ 前段段流量計 ６４ 流量信号 ６５ 引算器 ６６ 流量信号 ６７ 比例積分器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫流ボイラに備えられる複数段の過熱器
   の夫々の入口にスプレー管及びスプレー弁を備えたスプ
   レーを設け、且つ最終段過熱器８の入口と出口の蒸気温
   度を検出する入口蒸気温度計２０及び出口蒸気温度計２
   １を備えて最終段過熱器８の出口蒸気温度を一定に保持
   するよう最終段スプレー弁１２を調節するようにしたカ
   スケード制御装置１９を備えている貫流ボイラの多段ス
   プレー制御装置であって、最終段スプレー管１５に取付
   けて注入量を検出する最終段流量計４１と、該最終段流
   量計４１からの検出流量４２と最終段スプレー１８の注
   入比率設定値４３とを引算して注入量の差を求める引算
   器４４と、該引算器４４からの差の信号４５を温度信号
   ４６に変換する信号発生器４７と、該信号発生器４７か
   らの温度信号４６を前段過熱器出口温度設定値４８に加
   算する加算器４９と、該加算器４９からの温度信号５０
   と前段過熱器７の出口に設けた温度計５１からの検出温
   度５２とを引算する引算器５３と、該引算器５３からの
   差の信号５４を調整して調整信号５５を出す比例微分器
   ５６と、該比例微分器５６からの調整信号５５とボイラ
   の負荷指令５７を流量の信号に変換する関数発生器５８
   からの流量信号５９とを加算する加算器６０と、該加算
   器６０からの流量信号６１と前段スプレー管１４に取付
   けて前段スプレー１７の注入量を検出する前段流量計６
   ２の検出流量６４とを引算する引算器６５と、該引算器
   ６５からの流量信号６６により前段スプレー弁１１の開
   度を制御する比例積分器６７とを備えたことを特徴とす
   る貫流ボイラの多段スプレー制御装置。