JPH0756364B2 - 蒸気発生器の制御方法 - Google Patents
蒸気発生器の制御方法Info
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- JPH0756364B2 JPH0756364B2 JP60142667A JP14266785A JPH0756364B2 JP H0756364 B2 JPH0756364 B2 JP H0756364B2 JP 60142667 A JP60142667 A JP 60142667A JP 14266785 A JP14266785 A JP 14266785A JP H0756364 B2 JPH0756364 B2 JP H0756364B2
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- Japan
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- sonde
- control method
- combustion
- gas
- steam generator
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は蒸気発生器の制御方法に係り、さらに詳しくは
量論混合比で燃焼へ導かれる酸化剤と燃料と物質流を調
整するための蒸気発生器の制御方法に関するものであ
る。
量論混合比で燃焼へ導かれる酸化剤と燃料と物質流を調
整するための蒸気発生器の制御方法に関するものであ
る。
現代の発電施設では、量論混合比での酸化剤と燃料の反
応に関して燃焼工程を最適にして、生じる排ガスの有害
物質をできるだけなくすようにする必要がどんどん高ま
っている。このことは新しい種類の発電所要素、いわゆ
る水素／酸素蒸気発生設備の場合に顕著であって、この
設備は特に迅速な熱出力貯蔵として大型の発電所に適し
ており、特に最大需要電力を賄うのに使用される。この
設備においては水素ガスと酸素ガスが“燃焼”して水に
なり、熱いガス流中にさらに水が導入されるので、発電
所用の大型蒸気発生器に相当する過熱蒸気が生じる。こ
の種の設備では最適な燃焼が求められるだけでなく、過
熱蒸気中に酸素あるいは水素の残留ガス成分が生じると
大きな危険があるため、この残留ガス成分に関する安全
上の要請も守らなければならないので、生成される蒸気
中の許容限界値は水素で0.01％、酸素で0.03％である。
応に関して燃焼工程を最適にして、生じる排ガスの有害
物質をできるだけなくすようにする必要がどんどん高ま
っている。このことは新しい種類の発電所要素、いわゆ
る水素／酸素蒸気発生設備の場合に顕著であって、この
設備は特に迅速な熱出力貯蔵として大型の発電所に適し
ており、特に最大需要電力を賄うのに使用される。この
設備においては水素ガスと酸素ガスが“燃焼”して水に
なり、熱いガス流中にさらに水が導入されるので、発電
所用の大型蒸気発生器に相当する過熱蒸気が生じる。こ
の種の設備では最適な燃焼が求められるだけでなく、過
熱蒸気中に酸素あるいは水素の残留ガス成分が生じると
大きな危険があるため、この残留ガス成分に関する安全
上の要請も守らなければならないので、生成される蒸気
中の許容限界値は水素で0.01％、酸素で0.03％である。
これまで、燃焼へ導かれる物質流を上記のように正確に
調整することのできる方法は知られていない。
調整することのできる方法は知られていない。
したがって本発明の課題は、大体において量論混合比に
ある物質流を制御することを可能にする、冒頭に述べた
種類の制御方法を提供することである。
ある物質流を制御することを可能にする、冒頭に述べた
種類の制御方法を提供することである。
この課題は、冒頭に述べた種類の制御方法において本発
明によれば、供給される物質流を測定し、これと理論的
に予め与えられている量論混合比とを比較することによ
って、制御のための制御量を求めること、燃焼後に連続
的にゾンデを用いて燃焼ガス成分を行うことによってこ
の測定時のエラーを測定すること、このエラーを制御量
の補正に用いること、及びエラーの動的変化の時定数よ
り小さい時定数を用いて補正を行うこと、によって解決
される。
明によれば、供給される物質流を測定し、これと理論的
に予め与えられている量論混合比とを比較することによ
って、制御のための制御量を求めること、燃焼後に連続
的にゾンデを用いて燃焼ガス成分を行うことによってこ
の測定時のエラーを測定すること、このエラーを制御量
の補正に用いること、及びエラーの動的変化の時定数よ
り小さい時定数を用いて補正を行うこと、によって解決
される。
この方法の利点は、まず制御を行うための制御量が燃焼
へ導かれる物質流を直接測定することによって求められ
るので、直接制御することにより制御に伴うむだな時間
が大きくならず、非常に迅速に制御量の大体の予測がで
き、物質流の比がほぼ量論比と等しくなるということで
ある。しかしながらこの種の直接測定には原則的にエラ
ーが伴うものであり、このエラーは大体において酸化剤
と燃料の熱力学的状態量の変化によって生じるもので、
同時に力学的変動の基礎になるものである。本発明によ
る制御方法の他の利点は、このエラーをゾンデを用いて
燃焼ガスを後から分析することによって捕捉し、エラー
の動的変動の時定数よりも小さい時間間隔内で制御量の
補正が行われることである。それによって本発明になる
制御方法は制御量の大体の予測で生じるシステム上のエ
ラーを十分に迅速に補正することができ、その結果物質
流をほぼ量論混合比に制御することができる。さらに、
提案されている制御方法は、エラーを連続的に測定する
ので、たとえば蒸気発生器の始動のような過渡駆動状態
も、要求される精度で制御することを可能とする。
へ導かれる物質流を直接測定することによって求められ
るので、直接制御することにより制御に伴うむだな時間
が大きくならず、非常に迅速に制御量の大体の予測がで
き、物質流の比がほぼ量論比と等しくなるということで
ある。しかしながらこの種の直接測定には原則的にエラ
ーが伴うものであり、このエラーは大体において酸化剤
と燃料の熱力学的状態量の変化によって生じるもので、
同時に力学的変動の基礎になるものである。本発明によ
る制御方法の他の利点は、このエラーをゾンデを用いて
燃焼ガスを後から分析することによって捕捉し、エラー
の動的変動の時定数よりも小さい時間間隔内で制御量の
補正が行われることである。それによって本発明になる
制御方法は制御量の大体の予測で生じるシステム上のエ
ラーを十分に迅速に補正することができ、その結果物質
流をほぼ量論混合比に制御することができる。さらに、
提案されている制御方法は、エラーを連続的に測定する
ので、たとえば蒸気発生器の始動のような過渡駆動状態
も、要求される精度で制御することを可能とする。
以上説明した本発明になる制御方法では、供給される物
質流の測定を気体モードで行うのか、あるいは液体モー
ドで行うのか、ということは規定されていない。しかし
ある実施例では、供給される物質流の測定を気体モード
で行うこととしている。供給される物質流の測定を差圧
方法を用いて行う場合には、直接測定により制御量の非
常に正確な予測が可能であるので、次に行う補正はごく
わずかな範囲でしか必要とされない。差圧方法は、特に
高い絶対圧力の下で生じる気体の場合に他の測定方法よ
りも優れており、個々の要素を入念に選択しかつ計画す
れば、大体１％のエラーで行うことができる。
質流の測定を気体モードで行うのか、あるいは液体モー
ドで行うのか、ということは規定されていない。しかし
ある実施例では、供給される物質流の測定を気体モード
で行うこととしている。供給される物質流の測定を差圧
方法を用いて行う場合には、直接測定により制御量の非
常に正確な予測が可能であるので、次に行う補正はごく
わずかな範囲でしか必要とされない。差圧方法は、特に
高い絶対圧力の下で生じる気体の場合に他の測定方法よ
りも優れており、個々の要素を入念に選択しかつ計画す
れば、大体１％のエラーで行うことができる。
燃焼ガスの分析に用いるゾンデには調査すべき燃焼ガス
の状態量に関して一般に所定の要請が伴うものであり、
すなわちこのガスの正確な分析は所定の温度と所定の圧
力の場合にのみ可能となる。この理由から、ゾンデを用
いて分析するための燃焼ガスを蒸気発生器内のゾンデを
用いての分析に適した状態量を有する箇所で採取すれば
有利であり、この場合にエネルギー供給を伴わないこの
状態量は、一般のガス式によって予め与えられた比の枠
内で、すなわち拡大によって、変更することができる。
このことによって、調査すべき燃焼ガスの高価な処理、
すなわち通常はゾンデを用いてエラーの測定を行う場合
に時定数に悪影響を与える加熱あるいは冷却などによる
処理を、ゾンデを用いての分析の前に行わなくて済むと
いう利点が得られる。
の状態量に関して一般に所定の要請が伴うものであり、
すなわちこのガスの正確な分析は所定の温度と所定の圧
力の場合にのみ可能となる。この理由から、ゾンデを用
いて分析するための燃焼ガスを蒸気発生器内のゾンデを
用いての分析に適した状態量を有する箇所で採取すれば
有利であり、この場合にエネルギー供給を伴わないこの
状態量は、一般のガス式によって予め与えられた比の枠
内で、すなわち拡大によって、変更することができる。
このことによって、調査すべき燃焼ガスの高価な処理、
すなわち通常はゾンデを用いてエラーの測定を行う場合
に時定数に悪影響を与える加熱あるいは冷却などによる
処理を、ゾンデを用いての分析の前に行わなくて済むと
いう利点が得られる。
燃焼ガスは、蒸気発生器内では、ゾンデには高すぎる圧
力をかけられていることが多い。ゾンデに達する前に燃
焼ガスをゾンデに適した圧力まで減圧すれば簡単かつ良
好にゾンデに適合させることが可能である。このような
場合には、蒸気発生器内で燃焼ガスがゾンデに適してい
るよりも本質的に高い圧力と高い温度を有する箇所で燃
焼ガスを取り出すが、減圧によって同時に圧力と温度が
減少するので、両状態量はゾンデの要請に等しくなる。
したがって上述の、蒸気発生器内の燃焼ガスを取り出す
位置は、圧力が減少するときに生じる冷却を差し引い
て、温度がゾンデの駆動温度と等しくなるように選択し
なければならない。
力をかけられていることが多い。ゾンデに達する前に燃
焼ガスをゾンデに適した圧力まで減圧すれば簡単かつ良
好にゾンデに適合させることが可能である。このような
場合には、蒸気発生器内で燃焼ガスがゾンデに適してい
るよりも本質的に高い圧力と高い温度を有する箇所で燃
焼ガスを取り出すが、減圧によって同時に圧力と温度が
減少するので、両状態量はゾンデの要請に等しくなる。
したがって上述の、蒸気発生器内の燃焼ガスを取り出す
位置は、圧力が減少するときに生じる冷却を差し引い
て、温度がゾンデの駆動温度と等しくなるように選択し
なければならない。
ゾンデ内の燃焼ガスを分析する場合には、別の分析方法
を用いることができる。たとえば質量分析、ガスクロマ
トグラフィー、光学的方法及び熱伝導率なども使用する
ことができる。これら全ての方法の場合に、方法に伴う
障害を避けるために、装置特有の要請に合わせて測定気
体を処理する高価な作業が必要である。さらに、燃焼ガ
スの分析を行うための時定数は大体において分の領域内
にある。上述の方法の欠点に関しては、固体電解質ゾン
デを用いて燃焼ガスの分析を行うと、特に有利である。
を用いることができる。たとえば質量分析、ガスクロマ
トグラフィー、光学的方法及び熱伝導率なども使用する
ことができる。これら全ての方法の場合に、方法に伴う
障害を避けるために、装置特有の要請に合わせて測定気
体を処理する高価な作業が必要である。さらに、燃焼ガ
スの分析を行うための時定数は大体において分の領域内
にある。上述の方法の欠点に関しては、固体電解質ゾン
デを用いて燃焼ガスの分析を行うと、特に有利である。
固体電解質としては酸化ジルコニウム（ZrO2）を用いる
ものとする。この酸化ジルコニウムの利点は、応答感度
及び上述の可能性の速さに関してすぐれているからであ
る。酸化ジルコニウムは1/10秒の領域内の時定数による
燃焼ガスの分析を可能とする。固体電解質ゾンデの他の
利点は、化学量論点の領域において、すなわち余剰酸化
剤と燃焼しなかった余剰燃料との間の遷移点で特性曲線
に強い変化が生じ、その結果単純な手段と極めて高い精
度で化学量論点を上回ったこと、あるいは下回ったこと
が検出できることである。
ものとする。この酸化ジルコニウムの利点は、応答感度
及び上述の可能性の速さに関してすぐれているからであ
る。酸化ジルコニウムは1/10秒の領域内の時定数による
燃焼ガスの分析を可能とする。固体電解質ゾンデの他の
利点は、化学量論点の領域において、すなわち余剰酸化
剤と燃焼しなかった余剰燃料との間の遷移点で特性曲線
に強い変化が生じ、その結果単純な手段と極めて高い精
度で化学量論点を上回ったこと、あるいは下回ったこと
が検出できることである。
長時間安定性を高めるために、基準ガスとしての環境空
気を用いてゾンデを作動させると効果的である。
気を用いてゾンデを作動させると効果的である。
次に、添付図面に示す本発明方法の実施例を用いて、本
発明方法の利点の他の特徴を説明する。これはたとえば
水素／酸素蒸気発生器に用いられている。
発明方法の利点の他の特徴を説明する。これはたとえば
水素／酸素蒸気発生器に用いられている。
第１図に示す水素（H2）と酸素（O2）を熱変換してH2O
にするための本発明になる水素／酸素蒸気発生装置のブ
ロック図には、反応室10が設けられており、これは水素
用の第１の供給装置12と酸素用の第２の供給装置14と接
続されている。さらに反応室10内には水用の第３の供給
装置16が連通している。酸化剤としての酸素を用いて水
素を燃焼させて水にすること、及びそのときに生じる熱
い燃焼ガスに後から水を加えることによって過熱蒸気が
発生し、これは反応室10からルート18を通って逃げ、た
とえば発電所のタービンへ供給することができる。
にするための本発明になる水素／酸素蒸気発生装置のブ
ロック図には、反応室10が設けられており、これは水素
用の第１の供給装置12と酸素用の第２の供給装置14と接
続されている。さらに反応室10内には水用の第３の供給
装置16が連通している。酸化剤としての酸素を用いて水
素を燃焼させて水にすること、及びそのときに生じる熱
い燃焼ガスに後から水を加えることによって過熱蒸気が
発生し、これは反応室10からルート18を通って逃げ、た
とえば発電所のタービンへ供給することができる。
第１の供給装置12から反応室10中へ導入される水素の物
質流を差圧法を用いて求めるために、第１の供給装置12
内には測定箇所20が設けられている。
質流を差圧法を用いて求めるために、第１の供給装置12
内には測定箇所20が設けられている。
差圧法は供給パイブ中に挿入されるブラインドシステム
によって実行され、ブラインドシステムの前の絶対圧力
PH2、ブラインドシステムの前の絶対圧力とブラインド
システムの領域で求めた圧力との差圧DPH2及び水素ガス
の絶対温度TH2の測定を行う。
によって実行され、ブラインドシステムの前の絶対圧力
PH2、ブラインドシステムの前の絶対圧力とブラインド
システムの領域で求めた圧力との差圧DPH2及び水素ガス
の絶対温度TH2の測定を行う。
第１の測定箇所20から計算機システムへ伝達されるこの
３つの値PH2,DPH2及びTH2から、第１のプログラム22を
用いて、第１の供給装置12から反応室10へ送られる水素
の物質流MH2が決定される。
３つの値PH2,DPH2及びTH2から、第１のプログラム22を
用いて、第１の供給装置12から反応室10へ送られる水素
の物質流MH2が決定される。
第２の測定箇所24は第１の測定箇所20と同様な方法で差
圧法を用いて、反応室10へ供給される酸素のPO2,DPO2及
びTO2を求め、計算機システムの第２のプログラム26が
そこから物質流MO2を求める。
圧法を用いて、反応室10へ供給される酸素のPO2,DPO2及
びTO2を求め、計算機システムの第２のプログラム26が
そこから物質流MO2を求める。
計算機システムの第３のプログラム28は、物質流MH2とM
O2及び、物質流O2/物質流H2＝7.94の量論比で酸素と水
素が反応室10へ導かれているという予測に基づいて、第
１の供給装置12内と第２の供給装置14内に設けられたス
ライダ30ないし32を制御するための制御量SH2とSO2を決
定する。
O2及び、物質流O2/物質流H2＝7.94の量論比で酸素と水
素が反応室10へ導かれているという予測に基づいて、第
１の供給装置12内と第２の供給装置14内に設けられたス
ライダ30ないし32を制御するための制御量SH2とSO2を決
定する。
量論比にある水素と酸素の燃焼を後から分析するため、
すなわち過熱蒸気中に残留ガスとして水素があるのか酸
素があるのかを管理するために、反応室10からの過熱蒸
気を少量分岐させるためのパイプ34が設けられている。
このパイプ34は、圧力調整弁36を介してゾンデ38へ通じ
ており、このゾンデは含まれている余剰水素あるいは酸
素に関して過熱蒸気を分析するのに用いられる。パイプ
34を通して反応室10から分岐される過熱蒸気は50バール
より大きい圧力と500゜〜2000℃の範囲の温度を有する
ので、圧力調整弁36が必要である。しかしゾンデが完璧
に作動するのは、流入するガスの圧力が約１バールで、
温度が約800℃の場合だけである。このような圧力の減
少は、圧力調整弁36内で過熱蒸気を減圧することによっ
て可能となり、この場合に過熱蒸気が膨張するときにゾ
ンデ38に最適な約800℃の駆動温度まで冷却されると効
果的である。
すなわち過熱蒸気中に残留ガスとして水素があるのか酸
素があるのかを管理するために、反応室10からの過熱蒸
気を少量分岐させるためのパイプ34が設けられている。
このパイプ34は、圧力調整弁36を介してゾンデ38へ通じ
ており、このゾンデは含まれている余剰水素あるいは酸
素に関して過熱蒸気を分析するのに用いられる。パイプ
34を通して反応室10から分岐される過熱蒸気は50バール
より大きい圧力と500゜〜2000℃の範囲の温度を有する
ので、圧力調整弁36が必要である。しかしゾンデが完璧
に作動するのは、流入するガスの圧力が約１バールで、
温度が約800℃の場合だけである。このような圧力の減
少は、圧力調整弁36内で過熱蒸気を減圧することによっ
て可能となり、この場合に過熱蒸気が膨張するときにゾ
ンデ38に最適な約800℃の駆動温度まで冷却されると効
果的である。
分岐された過熱蒸気内に存在する余剰酸素あるいは水素
に応じて、ゾンデ38が起動力と、その結果として測定量
Ｆを発生させ、この測定量Ｆ自体は第１の測定箇所20の
第２の測定箇所24における測定エラーと関係があり、水
素と酸素の量論比からの偏差を示すものである。
に応じて、ゾンデ38が起動力と、その結果として測定量
Ｆを発生させ、この測定量Ｆ自体は第１の測定箇所20の
第２の測定箇所24における測定エラーと関係があり、水
素と酸素の量論比からの偏差を示すものである。
この測定量Ｆは、エラーモデルに基づいて設定されたア
ルゴリズムを介して第３のプログラム28へ入り、このプ
ログラム28によって計算された制御量SH2とSO2補正し、
結果としてスライダ30あるいは32の位置を補正する。
ルゴリズムを介して第３のプログラム28へ入り、このプ
ログラム28によって計算された制御量SH2とSO2補正し、
結果としてスライダ30あるいは32の位置を補正する。
第２図に示すゾンデ38には外側のパイプ状のケーシング
42が設けられており、このケーシングの一端に過熱蒸気
を供給するためのパイプ34が連通しており、このパイプ
34の口部には同時に過熱蒸気流の圧力を調整するための
幅狭部44が形成されている。パイプ状のケーシング42の
この口部と反対の側の壁面には過熱蒸気を排出するため
の開口部56が設けられている。
42が設けられており、このケーシングの一端に過熱蒸気
を供給するためのパイプ34が連通しており、このパイプ
34の口部には同時に過熱蒸気流の圧力を調整するための
幅狭部44が形成されている。パイプ状のケーシング42の
この口部と反対の側の壁面には過熱蒸気を排出するため
の開口部56が設けられている。
パイプ状のケーシング42の内部には、このケーシングに
対して同軸状に第１のパイプ46が配置されており、この
第１のパイプの外径はパイプ状のケーシング42の内径よ
りも小さく、第１のパイプのパイプ34の口部方向の端部
は、酸化ジルコニウム製のセラミック板によって閉鎖さ
れている。このセラミック板48によって、パイプ34を介
してケーシング42の内部に流入する過熱蒸気がパイプ46
の内部から遮断される。
対して同軸状に第１のパイプ46が配置されており、この
第１のパイプの外径はパイプ状のケーシング42の内径よ
りも小さく、第１のパイプのパイプ34の口部方向の端部
は、酸化ジルコニウム製のセラミック板によって閉鎖さ
れている。このセラミック板48によって、パイプ34を介
してケーシング42の内部に流入する過熱蒸気がパイプ46
の内部から遮断される。
ケーシング42中に流入する過熱蒸気の直接の放射からセ
ラミック板48を保護するために、セラミック板とパイプ
34の口部との間には、ケーシング42に対して同軸状に反
跳板50が設けられている。
ラミック板48を保護するために、セラミック板とパイプ
34の口部との間には、ケーシング42に対して同軸状に反
跳板50が設けられている。
セラミック板48を場合によっては加熱することができる
ように、第１のパイプ46の周囲には多数の発熱コイルが
設けられており、この発熱コイルによってパイプ46の加
熱及びそれに伴ってパイプ46に取り付けられているセラ
ミック板48の間接的な加熱が可能となる。
ように、第１のパイプ46の周囲には多数の発熱コイルが
設けられており、この発熱コイルによってパイプ46の加
熱及びそれに伴ってパイプ46に取り付けられているセラ
ミック板48の間接的な加熱が可能となる。
パイプ46の内部には、このパイプに対して同軸状に配置
された第２のパイプ54が設けられており、この第２のパ
イプによってセラミック板48の過熱蒸気と反対の側に環
境空気を吹き付けることが可能となる。
された第２のパイプ54が設けられており、この第２のパ
イプによってセラミック板48の過熱蒸気と反対の側に環
境空気を吹き付けることが可能となる。
パイプ34を通して供給され、幅狭部44内で圧力を調整さ
れ、ケーシング42内で１バールの圧力に膨張された過熱
気流は、まず反跳板50によってケーシング42の内側の壁
面に沿って回り込み、反跳板50の後方かつセラミック板
48の前で渦を形成するので、セラミック板48には常に過
熱蒸気が流れて来る。次に過熱蒸気は第１パイプ46とケ
ーシング42の内壁の間の間隙に沿って流れ、開口部56を
通してケーシングから逃げる。
れ、ケーシング42内で１バールの圧力に膨張された過熱
気流は、まず反跳板50によってケーシング42の内側の壁
面に沿って回り込み、反跳板50の後方かつセラミック板
48の前で渦を形成するので、セラミック板48には常に過
熱蒸気が流れて来る。次に過熱蒸気は第１パイプ46とケ
ーシング42の内壁の間の間隙に沿って流れ、開口部56を
通してケーシングから逃げる。
膨張の後に過熱蒸気が約800℃の温度を持つ場合には、
セラミック板48は過熱蒸気によって最適な駆動温度に保
たれる。そうでない場合には、発熱コイル52によってセ
ラミック板48を駆動温度まで加熱する方法もある。
セラミック板48は過熱蒸気によって最適な駆動温度に保
たれる。そうでない場合には、発熱コイル52によってセ
ラミック板48を駆動温度まで加熱する方法もある。
第２のパイプ54によって、セラミック板48の加熱蒸気と
反対の側には、常に環境空気が吹き付けられ、この環境
空気は次に第２のパイプ54と第１のパイプ46の内壁との
間の間隙内で導かれる。
反対の側には、常に環境空気が吹き付けられ、この環境
空気は次に第２のパイプ54と第１のパイプ46の内壁との
間の間隙内で導かれる。
酸化ジルコニウム製のセラミック板48は個有の固体電解
質を示すものであり、これは過熱蒸気の酸素／水素濃度
と環境空気の酸素濃度との差に関連して起動力（EM
K）、すなわち過熱蒸気が流れて来る側と環境空気が流
れて来る側の間に電圧を発生させる。
質を示すものであり、これは過熱蒸気の酸素／水素濃度
と環境空気の酸素濃度との差に関連して起動力（EM
K）、すなわち過熱蒸気が流れて来る側と環境空気が流
れて来る側の間に電圧を発生させる。
この電圧を取り出すために、セラミック板48の両側には
多孔性のプラチナシート58,60が設けられている。この
プラチナシート58,60の各各は、ケーシング42から導き
出されている２本の電線62,64と接続されており、これ
らの電線は起動力を決定するために、ケーシング42の外
部に配置された測定装置66へ通じている。
多孔性のプラチナシート58,60が設けられている。この
プラチナシート58,60の各各は、ケーシング42から導き
出されている２本の電線62,64と接続されており、これ
らの電線は起動力を決定するために、ケーシング42の外
部に配置された測定装置66へ通じている。
第３図には、ミリボルト単位の起電力（EMK）と水素（H
2）あるいは酸素（O2）のそれぞれの余剰濃度（Ｃ）と
の関係が示されており、これは前述の酸化ジルコニウム
製のセラミック板48を備えたゾンデを用いて過熱蒸気に
関して測定したものである。この種の較正曲線は、混合
気体内で酸素の他に生じる要素にも関係する。それぞれ
の余剰濃度（Ｃ）に関するEMKの対数の記載から、余剰
酸素濃度（Ｃ）が少なくなるとEMKはわずかな傾斜で増
加するが、酸素濃度がゼロで余剰水素濃度が増加する
と、EMKは非常に鋭く上昇することがわかる。異なる傾
斜を有するこの２本の直線の交点が正確に量論点、すな
わち余剰酸素濃度も余剰水素濃度もゼロに等しく、過熱
蒸気には純粋な水蒸気が含まれる点である。余剰酸素濃
度から余剰水素濃度へ量論点を越えるときのEMKの急激
な変化は、測定箇所20,24のところで物質流の比を測定
するときのエラーを決定するのに利用され、簡単な方法
で反応室内の燃焼工程を量論の領域内に保つことを可能
とする。
2）あるいは酸素（O2）のそれぞれの余剰濃度（Ｃ）と
の関係が示されており、これは前述の酸化ジルコニウム
製のセラミック板48を備えたゾンデを用いて過熱蒸気に
関して測定したものである。この種の較正曲線は、混合
気体内で酸素の他に生じる要素にも関係する。それぞれ
の余剰濃度（Ｃ）に関するEMKの対数の記載から、余剰
酸素濃度（Ｃ）が少なくなるとEMKはわずかな傾斜で増
加するが、酸素濃度がゼロで余剰水素濃度が増加する
と、EMKは非常に鋭く上昇することがわかる。異なる傾
斜を有するこの２本の直線の交点が正確に量論点、すな
わち余剰酸素濃度も余剰水素濃度もゼロに等しく、過熱
蒸気には純粋な水蒸気が含まれる点である。余剰酸素濃
度から余剰水素濃度へ量論点を越えるときのEMKの急激
な変化は、測定箇所20,24のところで物質流の比を測定
するときのエラーを決定するのに利用され、簡単な方法
で反応室内の燃焼工程を量論の領域内に保つことを可能
とする。
第３のプログラム28内で処理を行うため、測定装置66を
用いて求めたEMKは通常の方法でデジタル化され、その
後制御量SH2とSO2を第３のプログラム28によって補正す
るためのエラーＦとして使用される。
用いて求めたEMKは通常の方法でデジタル化され、その
後制御量SH2とSO2を第３のプログラム28によって補正す
るためのエラーＦとして使用される。
本発明による制御方法を完璧に機能させるためには、そ
れぞれの制御量SH2とSO2の補正をできるだけ迅速に行う
ことができるように、量Ｆは第１の測定箇所20と第２の
測定箇所24によって決定された物質流の燃焼後できるだ
け短時間に出て来ることが必要である。測定箇所20と24
でのそれぞれの物質流の測定と量Ｆの出現との間の時間
的遅延は、ガスが個々の測定箇所20あるいは24から反応
室10へ達するのに必要とする時間間隔、燃焼ガスがパイ
プ34が反応室10へ連通している入口部へ達するのに必要
とする時間間隔、燃焼ガスあるいは過熱蒸気がパイプ34
を通してセラミック板48へ流れるのに必要とする時間間
隔及びセラミック板48内でのEMKすなわち電圧の形成に
必要とされる時間間隔によって制約される。
れぞれの制御量SH2とSO2の補正をできるだけ迅速に行う
ことができるように、量Ｆは第１の測定箇所20と第２の
測定箇所24によって決定された物質流の燃焼後できるだ
け短時間に出て来ることが必要である。測定箇所20と24
でのそれぞれの物質流の測定と量Ｆの出現との間の時間
的遅延は、ガスが個々の測定箇所20あるいは24から反応
室10へ達するのに必要とする時間間隔、燃焼ガスがパイ
プ34が反応室10へ連通している入口部へ達するのに必要
とする時間間隔、燃焼ガスあるいは過熱蒸気がパイプ34
を通してセラミック板48へ流れるのに必要とする時間間
隔及びセラミック板48内でのEMKすなわち電圧の形成に
必要とされる時間間隔によって制約される。
測定装置及び次に行う測定された電圧のデジタル化の時
定数は、上述の時間間隔に比較して一般に無視できるも
のとなる。上述と全ての時間間隔の合計は、好ましい実
施例では経験的に決定され、約300〜400ミリ秒になる。
この種の時間的遅延は差圧法で一般に生じる構造的な測
定エラーを補正するのに十分である。というのは、この
測定エラーは大体において通常分領域の時定数を有する
変動の基礎となる測定されたガスの状態量の変化によっ
て制約されるからである。
定数は、上述の時間間隔に比較して一般に無視できるも
のとなる。上述と全ての時間間隔の合計は、好ましい実
施例では経験的に決定され、約300〜400ミリ秒になる。
この種の時間的遅延は差圧法で一般に生じる構造的な測
定エラーを補正するのに十分である。というのは、この
測定エラーは大体において通常分領域の時定数を有する
変動の基礎となる測定されたガスの状態量の変化によっ
て制約されるからである。
第１図は本発明による調整方法のブロック図、第２図は
本発明による調整方法に用いるゾンデの縦断面図、第３
図はゾンデの較正カーブを示す線図である。 10……反応室、12……第１の供給装置、14……第２の供
給装置、16……第３の供給装置、18……ルート、20……
測定箇所、22……第１のプログラム、24……測定箇所、
26……第２のプログラム、28……第３のプログラム、3
0,32……スライダ、34……パイプ、36……圧力調整弁、
38……ゾンデ、42……ケーシング、44……幅狭部、46…
…第１のパイプ、48……セラミック板、50……反跳板、
52……発熱コイル、54……第２のパイプ、56……開口
部、58,60……プラチナシート、62,64……電線、66……
測定装置。
本発明による調整方法に用いるゾンデの縦断面図、第３
図はゾンデの較正カーブを示す線図である。 10……反応室、12……第１の供給装置、14……第２の供
給装置、16……第３の供給装置、18……ルート、20……
測定箇所、22……第１のプログラム、24……測定箇所、
26……第２のプログラム、28……第３のプログラム、3
0,32……スライダ、34……パイプ、36……圧力調整弁、
38……ゾンデ、42……ケーシング、44……幅狭部、46…
…第１のパイプ、48……セラミック板、50……反跳板、
52……発熱コイル、54……第２のパイプ、56……開口
部、58,60……プラチナシート、62,64……電線、66……
測定装置。
Claims (8)
- 【請求項１】酸化剤と燃料の燃焼により蒸気を発生させ
る蒸気発生器の制御方法において、酸化剤と燃料を化学
量論比で燃焼に供給し、その際酸化剤の流量の制御量と
燃料の流量の制御量とを各々の流量の測定値と予め決定
させる理論的な化学量論比との比較にもとづいて決定
し、上記測定値のエラーを燃焼後の燃焼ガスのゾンデに
よる分析によって、連続的に測定して、その測定された
エラーにもとづいて上記制御量を補正し、かつその補正
の時定数がエラーの動的変化の時定数より小さいことを
特徴とする蒸気発生器の制御方法。 - 【請求項２】供給される物質流の測定が気体モードで行
われることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
制御方法。 - 【請求項３】供給される物質流の測定が差圧法を用いて
行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項あるい
は第２項に記載の制御方法。 - 【請求項４】ゾンデを用いて分析を行うために、燃焼ガ
スを蒸気発生器内のゾンデを用いての分析に適した状態
量を有する場所で採取することを特徴とする特許請求の
範囲の第１項〜第３項のいずれか１項の記載の制御方
法。 - 【請求項５】燃焼ガスが、ゾンデに達する前にこのゾン
デに適した圧力に減圧されることを特徴とする特許請求
の範囲第４項に記載の制御方法。 - 【請求項６】燃焼ガスの分析が、固体電解質ゾンデを用
いて行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
第５項のいずれか１項に記載の制御方法。 - 【請求項７】固体電解質として酸化ジルコニウム（Zr
O2）が用いられることを特徴とする特許請求の範囲第６
項記載の制御方法。 - 【請求項８】酸化ジルコニウムゾンデが、基準ガスとし
ての環境空気によって作動されることを特徴とする特許
請求の範囲の第７項記載の制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3424314.3 | 1984-07-02 | ||
| DE3424314A DE3424314C1 (de) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | Regelungsverfahren fuer Dampferzeuger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149904A JPS6149904A (ja) | 1986-03-12 |
| JPH0756364B2 true JPH0756364B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=6239641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60142667A Expired - Lifetime JPH0756364B2 (ja) | 1984-07-02 | 1985-07-01 | 蒸気発生器の制御方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4655392A (ja) |
| EP (1) | EP0168700B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0756364B2 (ja) |
| AT (1) | ATE50355T1 (ja) |
| CA (1) | CA1229144A (ja) |
| DE (1) | DE3424314C1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5367470A (en) * | 1989-12-14 | 1994-11-22 | Exergetics Systems, Inc. | Method for fuel flow determination and improving thermal efficiency in a fossil-fired power plant |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL280005A (ja) * | 1962-06-21 | |||
| FR2260751B1 (ja) * | 1974-02-08 | 1976-06-25 | Peugeot & Renault | |
| JPS5332201A (en) * | 1976-09-03 | 1978-03-27 | Westinghouse Electric Corp | Boiler controlling apparatus |
| US4238185A (en) * | 1977-05-25 | 1980-12-09 | Telegan Limited | Control system for a burner |
| JPS5479301A (en) * | 1977-12-05 | 1979-06-25 | Japan Atom Energy Res Inst | Method of producing steam and its device |
| US4231733A (en) * | 1978-05-31 | 1980-11-04 | Westinghouse Electric Corp. | Combined O2 /combustibles solid electrolyte gas monitoring device |
| US4303194A (en) * | 1980-02-28 | 1981-12-01 | U.S. Steel Corporation | Smoke prevention apparatus |
| US4360336A (en) * | 1980-11-03 | 1982-11-23 | Econics Corporation | Combustion control system |
| DE3221660A1 (de) * | 1981-06-11 | 1983-01-05 | Paul G. Dipl.-Ing. Dr.techn. 8010 Graz Gilli | Verfahren zum zwecke der optimalen verbrennung bei feuerungen |
| DE3125513A1 (de) * | 1981-06-29 | 1983-01-13 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | "verfahren zum betrieb einer vergasungsbrenner/heinzkesselanlage" |
| JPS58127001A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | 運輸省船舶技術研究所長 | 水素酸素内燃式蒸気ボイラ |
| JPS5984022A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-05-15 | Ebara Corp | 都市ごみ焼却設備の運転方法 |
| JPS59212620A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-12-01 | Toshiba Corp | 燃焼排気ガス中の酸素濃度制御方法 |
-
1984
- 1984-07-02 DE DE3424314A patent/DE3424314C1/de not_active Expired
-
1985
- 1985-06-27 CA CA000485458A patent/CA1229144A/en not_active Expired
- 1985-06-28 US US06/750,535 patent/US4655392A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-06-29 AT AT85108086T patent/ATE50355T1/de not_active IP Right Cessation
- 1985-06-29 EP EP85108086A patent/EP0168700B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-07-01 JP JP60142667A patent/JPH0756364B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0168700B1 (de) | 1990-02-07 |
| JPS6149904A (ja) | 1986-03-12 |
| US4655392A (en) | 1987-04-07 |
| EP0168700A1 (de) | 1986-01-22 |
| CA1229144A (en) | 1987-11-10 |
| ATE50355T1 (de) | 1990-02-15 |
| DE3424314C1 (de) | 1986-01-09 |
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