JPH08145306A - 変圧貫流ボイラの給水制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラ起動時における節炭器入口の給水温度
を上昇させて、節炭器出口の排ガス温度を高く保持でき
るようにする。 【構成】 変圧貫流ボイラの起動時に、火炉１出口の気
水分離ドレンタンク２２の液面レベルを一定に保つよう
に再循環流量を制御する再循環系統２６の再循環水２７
と、給水ポンプ１４からのポンプ給水１５とを合流さ
せ、節炭器２に導入して予熱した後前記火炉１に供給す
るようにしている変圧貫流ボイラの給水制御方法であっ
て、ボイラ起動時における節炭器２入口の給水流量が再
循環系統２６の再循環流量の最大値より大きい過剰設定
給水量になるように給水ポンプ１４を作動させることに
より、再循環系統２６の再循環流量を増加して節炭器２
入口の給水温度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変圧貫流ボイラの給水制
御方法及び装置に関し、特に変圧貫流ボイラの起動時に
おける節炭器入口の給水温度を高めることにより、節炭
器出口の排ガス温度を上昇させるようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の変圧貫流ボイラの一例を示
したもので、図中１はボイラの火炉、２は火炉の後部伝
熱部３に備えられた節炭器、４は排ガスダクト５に備え
られた脱硝装置、６は脱硝装置４の入口に備えられたア
ンモニア注入装置、７は空気予熱器、８は誘引通風機
（ＩＤＦ）、９は煙突であり、火炉１にて燃料１０と空
気１１の燃焼により発生した高温の排ガス１２は、火炉
１及び節炭器２の水に熱を与えて自身は冷却された後、
脱硝装置４に導かれて脱硝され、更に空気予熱器７によ
り燃焼用の空気１１を加熱した後、誘引通風機８を介し
て煙突９に導かれるようになっている。

【０００３】また、押込み通風機（ＦＤＦ）４６からの
空気１１が、空気ダクト１３を介して前記空気予熱器７
に導かれて予熱された後、前記火炉１に導かれるように
なっている。

【０００４】給水ポンプ１４から給水管１４ａにより供
給されるポンプ給水１５は、給水ヒータ１６を経た後、
入口給水管１７から前記節炭器２に導かれて予熱され、
更に火炉１に導かれて加熱され、飽和水となって火炉１
上部の気水分離器１８に取り出されて蒸気１９と高温の
水とに分離され、分離された蒸気１９は過熱器２０を介
して蒸気タービン２１に導かれるようになっている。

【０００５】前記気水分離器１８で分離された水は、気
水分離ドレンタンク２２に導かれて一旦溜められ、Ｐ弁
２３（気水分離ドレンタンク２２のオーバーレベルによ
って開く安全弁）、再循環ポンプ２４、Ｑ弁２５（再循
環流量調節弁）等を備えた再循環系統２６により再循環
水２７として、前記給水ポンプ１４からのポンプ給水１
５と合流されて入口給水管１７により再び節炭器２に導
入されるようになっている。前記再循環系統２６のＱ弁
２５は、気水分離ドレンタンク２２の液面レベルを常に
一定に保持するようにレベル計２５ａと制御器２５ｂに
より自動的に制御されており、且つ再循環流量の最大値
は、ボイラ最大負荷時における給水流量の例えば２５％
の値に設定されている。

【０００６】前記節炭器２の入口給水管１７には、給水
流量を検出して入口流量検出信号３５を出力する給水流
量計２８を設けている。またボイラマスタ信号２９を入
力して給水指令信号３０を出力する給水指令用関数発生
器３１を設けると共に、前記再循環流量の最大値と同じ
２５％の設定給水量信号３２を出力する信号発生器３３
を設け、該信号発生器３３からの設定給水量信号３２と
前記給水指令用関数発生器３１からの給水指令信号３０
とを入力して大きい方の信号を選択して出力する高信号
選択器３４を設け、更に該高信号選択器３４からの信号
と前記給水流量計２８からの入口流量検出信号３５とを
入力して引算する引算器３６を設け、該引算器３６によ
り引算された偏差の信号３７が零になるように前記給水
ポンプ１４に制御信号３８を出力するＰＩ調節計（比例
積分制御器）３９を設けている。

【０００７】変圧貫流ボイラ起動時の初期ウェット（Ｗ
ＥＴ）運転状態では、給水ポンプ１４からのポンプ給水
１５は給水管１４ａにより先ず節炭器２に入れられて予
熱され、続いて燃料１０と空気１１が燃焼されている火
炉１に導かれて加熱されることにより飽和水となった
後、気水分離器１８に導かれて蒸気１９と水に分離さ
れ、分離された蒸気１９は過熱器２０に送られて過熱さ
れた後、蒸気タービン２１へ供給される。

【０００８】一方、前記気水分離器１８にて分離された
高温の水は、気水分離ドレンタンク２２に導かれた後、
Ｐ弁２３、再循環ポンプ２４、Ｑ弁２５を備えた再循環
系統２６により前記入口給水管１７に再循環される。

【０００９】ボイラ起動時初期においては、図３に節炭
器入口給水流量を示すように、ボイラマスタ信号２９に
基づいて図２の燃料流量に対応して発せられている給水
指令用関数発生器３１からの給水指令信号３０は、信号
発生器３３からの２５％の設定給水量信号３２より小さ
いので、高信号選択器３４は前記設定給水量信号３２を
選択して引算器３６に出力し、従って給水流量計２８か
らの入口流量検出信号３５が前記設定給水量信号３２に
一致するように、引算器３６及びＰＩ調節計３９を介し
て給水ポンプ１４に制御信号３８を出して制御し、よっ
て節炭器２に供給される給水流量は図３に破線で示す設
定給水量信号３２による２５％の値に保持される。

【００１０】その後、燃料が増加することにより火炉１
からの蒸気発生の割合が増加するが、節炭器２入口の給
水流量が２５％に設定されていることにより、再循環系
統２６を再循環する再循環水２７の流量は徐々に減少
し、ついには再循環水２７の流量が零となる。この点
（切替点Ｓ）では、給水指令用関数発生器３１からの給
水指令信号３０が２５％に達するので、高信号選択器３
４は給水指令信号３０を選択するようになり、以後は再
循環を行うことなく入口流量検出信号３５が給水指令用
関数発生器３１からの給水指令信号３０に一致するよう
に給水が行われ、且つすべての給水が火炉１から蒸気と
して取り出されるドライ（ＤＲＹ）運転が行われるよう
になる。

【００１１】また、前記ボイラ起動時において、前記ウ
ェット運転とドライ運転の切替点Ｓに近付いてくると、
再循環水２７の流量が減少してその分給水ポンプ１４か
らのポンプ給水１５の流量が増加することにより、図４
中破線で示すように節炭器２入口の給水温度が急激に落
込むようになる。このとき、前記切替点Ｓの直前では蒸
気タービン２１に蒸気が供給されて蒸気タービン２１の
作動が開始されることによってその抽気の一部が給水ヒ
ータ１６に供給されることにより、前記節炭器２入口の
給水温度の低下を抑制するようになるが、それでもやは
り節炭器２入口の給水温度が大きく落込む問題は依然と
して発生していた。図４では８０℃付近まで落込んでい
る。

【００１２】このように、節炭器２入口の給水温度が大
きく落込んでしまうと、図５に示すように、節炭器２出
口の排ガス１２の温度も低下することになり、そのため
にアンモニア注入装置６によるアンモニア注入の下限温
度例えば２８５℃を保持することができず、そのために
従来では切替点Ｓ以降の、排ガス１２の温度が２８５℃
以上を確保できた後でないと脱硝装置４による脱硝が行
えないという問題を有していた。

【００１３】また、従来このように節炭器２出口の排ガ
ス１２の温度が低下する問題を解決する手段として、図
６に示すように後部伝熱部３と排ガスダクト５との間
に、節炭器をバイパスするバイパスダクト４０を設け、
ボイラ起動時に前記バイパスダクト４０に備えたダンパ
４１を開けることにより、高温の排ガス１２を節炭器２
出口にバイパスさせて、節炭器２出口の排ガス１２の温
度を上昇させることにより、アンモニア注入装置６によ
るアンモニアの注入を早期に行えるようにしている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
にバイパスダクト４０を備えるようにした方式において
は、排ガス１２の温度がボイラ起動から最大負荷運転ま
で大きく変動することによりバイパスダクト４０が伸縮
し、接続部等に大きな応力が生じて損壊する問題がある
と共に、前記ダンパ４１の全閉時に低温腐食が発生する
問題があり、更にバイパスダクト４０を設置すること及
びバイパスダクト４０に低温腐食を生じさせないために
高価な材料を使用せざるを得ないこと等からコストアッ
プとなるといった問題を生じていた。

【００１５】本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもの
で、ボイラ起動時における節炭器入口の給水温度を上昇
させて、節炭器出口の排ガス温度を高く保持することが
できるようにした変圧貫流ボイラの給水制御方法及び装
置を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、変圧貫流ボイ
ラの起動時に、火炉１出口の気水分離ドレンタンク２２
の液面レベルを一定に保つように再循環流量を制御する
再循環系統２６の再循環水２７と、給水ポンプ１４から
のポンプ給水１５とを合流させ、節炭器２に導入して予
熱した後前記火炉１に供給するようにしている変圧貫流
ボイラの給水制御方法であって、ボイラ起動時における
節炭器２入口の給水流量が再循環系統２６の再循環流量
の最大値より大きい過剰設定給水量になるように給水ポ
ンプ１４を作動させることにより、再循環系統２６の再
循環流量を増加して節炭器２入口の給水温度を高めるこ
とを特徴とする変圧貫流ボイラの給水制御方法、に係る
ものである。

【００１７】また、本発明は、火炉１出口の気水分離ド
レンタンク２２の液面レベルを一定に保つように制御す
る再循環系統２６と、給水ポンプ１４と、前記再循環系
統２６からの再循環水２７と給水ポンプ１４からのポン
プ給水１５とを合流して導入し、火炉１からの排ガス１
２により水を予熱して前記火炉１に供給する節炭器２
と、節炭器２入口の給水流量を検出する給水流量計２８
と、ボイラマスタ信号２９を入力して給水指令信号３０
を出力する給水指令用関数発生器３１と、該給水指令用
関数発生器３１からの給水指令信号３０と前記給水流量
計２８の入口流量検出信号３５とを入力して引算する引
算器３６と、該引算器３６からの偏差の信号３７が零に
なるように前記給水ポンプ１４に制御信号３８を出力す
るＰＩ調節計３９とを備えた変圧貫流ボイラの給水制御
装置であって、ボイラ起動時に出力指令信号４２を入力
して前記再循環系統２６における再循環流量の最大値よ
り大きい過剰設定給水量信号４３を出力する高設定関数
発生器４４と、該高設定関数発生器４４からの過剰設定
給水量信号４３と前記給水指令用関数発生器３１からの
給水指令信号３０とを入力して大きい方の信号を選択し
て前記引算器３６に出力する高信号選択器４５とを備え
たことを特徴とする変圧貫流ボイラの給水制御装置、に
係るものである。

【００１８】

【作用】本発明では、変圧貫流ボイラの起動時における
節炭器２入口の給水流量が再循環系統２６の再循環流量
の最大値より大きい過剰設定給水量になるように給水ポ
ンプ１４を作動させ、再循環系統２６の再循環流量を増
加して節炭器２入口の給水温度を高めるようにしている
ので、ボイラ起動時の節炭器２出口の排ガス１２温度を
高く保持させて、アンモニア注入による脱硝を早期に実
施することを可能にし、しかも上記排ガス１２温度を高
く保持するためにバイパスダクトを備えるようにした従
来方式に比して、応力の発生によるバイパスダクトの損
壊や低温腐食の発生といった問題を防止できると共に、
構成を簡略化してコストの低減を図ることができる。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は、図６の従来装置に適用した本発明
の一例を示したもので、火炉１出口の気水分離ドレンタ
ンク２２の液面レベルを一定に保つように制御する再循
環系統２６と、給水ポンプ１４と、前記再循環系統２６
からの再循環水２７と給水ポンプ１４からのポンプ給水
１５とを合流して導入し、火炉１からの排ガス１２によ
り水を予熱して前記火炉１に供給する節炭器２と、を備
えた変圧貫流ボイラにおいて、前記節炭器２の入口給水
管１７に設置して入口流量検出信号３５を出力する給水
流量計２８と、ボイラマスタ信号２９を入力して給水指
令信号３０を出力する給水指令用関数発生器３１と、該
給水指令用関数発生器３１からの給水指令信号３０と前
記給水流量計２８の入口流量検出信号３５とを入力して
引算する引算器３６と、該引算器３６からの偏差の信号
３７が零になるように前記給水ポンプ１４に制御信号３
８を出力するＰＩ調節計３９とを備える。

【００２１】ボイラ起動時の出力指令信号（ＭＷＤ）４
２を入力して前記再循環系統２６における再循環流量の
最大値（２５％）より大きい過剰設定給水量信号４３
（図３では実線で示すように３５％）を出力する高設定
関数発生器４４を設ける。ボイラ起動初期の出力指令信
号４２は０（零）ＭＷＤの信号となっているので、この
出力指令信号４２により過剰設定給水量信号４３を作る
ようにし、また、切替点Ｓの直前におい、例えば図２に
示す発電機出力が発生して所要の大きさの出力となった
時に、図３に実線で示すように３５％から２５％に減少
させる減少信号４３ａを設定して、切替点Ｓにおいて再
循環水２７の流量が零になるようにしている。

【００２２】更に、前記高設定関数発生器４４からの過
剰設定給水量信号４３と、前記給水指令用関数発生器３
１からの給水指令信号３０とを入力して、大きい方の信
号を選択して前記引算器３６に出力する高信号選択器４
５を備えている。

【００２３】尚、本発明においては、図６に示す従来装
置が備えているバイパスダクト４０の設置を省略してい
る。

【００２４】次に上記実施例の作用を説明する。

【００２５】ボイラ起動時の初期においては、図３中一
点鎖線で示すように、給水指令用関数発生器３１から発
せられる給水指令信号３０は、高設定関数発生器４４か
らの３５％の過剰設定給水量信号４３より小さいので、
高信号選択器４５は前記過剰設定給水量信号４３を選択
して引算器３６に出力し、従って給水流量計２８からの
入口流量検出信号３５が前記過剰設定給水量信号４３に
一致するように、引算器３６及びＰＩ調節計３９を介し
て、制御信号３８により給水ポンプ１４を制御し、よっ
て節炭器２に供給される給水流量は図３に実線で示す過
剰設定給水量信号４３による３５％の値に保持される。

【００２６】燃料が増加することにより火炉１からの蒸
気発生の割合が増加するが、節炭器２入口の給水流量が
３５％に設定されていることにより、再循環系統２６を
再循環する再循環水２７の流量は徐々に減少する。しか
し節炭器２入口の給水流量が過剰設定給水量信号４３に
より３５％と高く設定されているので、図３中破線で示
す従来方式に比して、ウェット運転の後半においても再
循環系統２６の再循環水２７の流量が大きく確保されて
いる。そして、所定の発電機出力が得られるようになる
時点からは、減少信号４３ａにより減少されて、ついに
は再循環水２７の流量が零となる切替点Ｓ（２５％）に
達し、以後は高信号選択器４５が給水指令信号３０を選
択するようになり、よって再循環を行うことなく入口流
量検出信号３５が給水指令信号３０に一致するように給
水が行われるドライ運転が行われるようになる。

【００２７】上記したように、ボイラ起動時において、
ウェット運転とドライ運転の切替点Ｓに近付いてきて
も、再循環水２７の流量が大きく確保されていることに
より、図４中実線で示すように、節炭器２入口の給水温
度は高い値を保持するようになる。この時、再循環水２
７の流量が減少することと給水ポンプ１４からのポンプ
給水１５が増加することによって、節炭器２入口の給水
温度が落込む傾向は生じるが、落込もうとする時には既
に給水ヒータ１６が作動するようになるので、節炭器２
入口の給水温度の落ち込みは最小に押えられることにな
る。図４では落込みによる最低温度が従来は８０℃付近
であるのに対し、本発明では１６０℃付近となってい
る。

【００２８】このように、節炭器２入口の給水温度を高
く保持することができることにより、図５中実線で示す
ように節炭器２出口の排ガス１２の温度も２８５℃以上
に上昇させることができ、よってアンモニア注入装置６
によるアンモニア注入を早い時期に実施して脱硝装置４
による脱硝を行うことができる。

【００２９】更に、図６に示したようなバイパスダクト
４０を備えることなしに、節炭器２出口の排ガス１２の
温度を高めることができるので、従来のバイパスダクト
及びダンパを備えた方式に比して、応力の発生によるバ
イパスダクトの損壊や低温腐食の発生といった問題を防
止できると共に、構成を簡略化してコストの低減を図る
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の変圧貫流ボイラの給水制御方法
及び装置によれば、変圧貫流ボイラの起動時における節
炭器２入口の給水流量が再循環系統２６の再循環流量の
最大値より大きい過剰設定給水量になるように給水ポン
プ１４を作動させ、再循環系統２６の再循環流量を増加
して節炭器２入口の給水温度を高めるようにしているの
で、ボイラ起動時の節炭器２出口の排ガス１２温度を高
く保持させて、アンモニア注入による脱硝を早期に実施
することを可能にし、しかも上記排ガス１２温度を高く
保持するためにバイパスダクトを備えるようにした従来
方式に比して、応力の発生によるバイパスダクトの損壊
や低温腐食の発生といった問題を防止できると共に、構
成を簡略化してコストの低減を図ることができる、等の
優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】ボイラ起動時における主蒸気圧力、燃料流量、
発電機出力の関係を示す線図である。

【図３】ボイラ起動時における節炭器入口給水流量につ
いて本発明と従来とを比較して示した線図である。

【図４】ボイラ起動時における節炭器入口給水温度につ
いて本発明と従来とを比較して示した線図である。

【図５】ボイラ起動時における節炭器出口排ガス温度に
ついて本発明と従来とを比較して示した線図である。

【図６】従来の変圧貫流ボイラの給水制御装置の一例を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 火炉 ２ 節炭器 １２ 排ガス １４ 給水ポンプ １５ ポンプ給水 ２２ 気水分離ドレンタンク ２６ 再循環系統 ２７ 再循環水 ２８ 給水流量計 ２９ ボイラマスタ信号 ３０ 給水指令信号 ３１ 給水指令用関数発生器 ３５ 入口流量検出信号 ３６ 引算器 ３７ 偏差の信号 ３８ 制御信号 ３９ ＰＩ調節計 ４２ 出力指令信号 ４３ 過剰設定給水量信号 ４４ 高設定関数発生器 ４５ 高信号選択器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧貫流ボイラの起動時に、火炉（１）
   出口の気水分離ドレンタンク（２２）の液面レベルを一
   定に保つように再循環流量を制御する再循環系統（２
   ６）の再循環水（２７）と、給水ポンプ（１４）からの
   ポンプ給水（１５）とを合流させ、節炭器（２）に導入
   して予熱した後前記火炉（１）に供給するようにしてい
   る変圧貫流ボイラの給水制御方法であって、ボイラ起動
   時における節炭器（２）入口の給水流量が再循環系統
   （２６）の再循環流量の最大値より大きい過剰設定給水
   量になるように給水ポンプ（１４）を作動させることに
   より、再循環系統（２６）の再循環流量を増加して節炭
   器（２）入口の給水温度を高めることを特徴とする変圧
   貫流ボイラの給水制御方法。
2. 【請求項２】 火炉（１）出口の気水分離ドレンタンク
   （２２）の液面レベルを一定に保つように制御する再循
   環系統（２６）と、給水ポンプ（１４）と、前記再循環
   系統（２６）からの再循環水（２７）と給水ポンプ（１
   ４）からのポンプ給水（１５）とを合流して導入し、火
   炉（１）からの排ガス（１２）により水を予熱して前記
   火炉（１）に供給する節炭器（２）と、節炭器（２）入
   口の給水流量を検出する給水流量計（２８）と、ボイラ
   マスタ信号（２９）を入力して給水指令信号（３０）を
   出力する給水指令用関数発生器（３１）と、該給水指令
   用関数発生器（３１）からの給水指令信号（３０）と前
   記給水流量計（２８）の入口流量検出信号（３５）とを
   入力して引算する引算器（３６）と、該引算器（３６）
   からの偏差の信号（３７）が零になるように前記給水ポ
   ンプ（１４）に制御信号（３８）を出力するＰＩ調節計
   （３９）とを備えた変圧貫流ボイラの給水制御装置であ
   って、ボイラ起動時に出力指令信号（４２）を入力して
   前記再循環系統（２６）における再循環流量の最大値よ
   り大きい過剰設定給水量信号（４３）を出力する高設定
   関数発生器（４４）と、該高設定関数発生器（４４）か
   らの過剰設定給水量信号（４３）と前記給水指令用関数
   発生器（３１）からの給水指令信号（３０）とを入力し
   て大きい方の信号を選択して前記引算器（３６）に出力
   する高信号選択器（４５）とを備えたことを特徴とする
   変圧貫流ボイラの給水制御装置。