JPH10148305A - ボイラ制御装置 - Google Patents
ボイラ制御装置Info
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- JPH10148305A JPH10148305A JP30825896A JP30825896A JPH10148305A JP H10148305 A JPH10148305 A JP H10148305A JP 30825896 A JP30825896 A JP 30825896A JP 30825896 A JP30825896 A JP 30825896A JP H10148305 A JPH10148305 A JP H10148305A
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 定格時に減温器の設定流量を減温器固有の最
小流量に設定して、過熱器を通過する蒸気流量を増加さ
せ、それぞれの過熱器出口蒸気温度を低下させてメタル
温度を低下させること。 【解決手段】 ボイラの負荷要求信号ＭＷＤに基づいて
設定されるスプレ水量計画値４３と、過熱器出口蒸気温
度３１と過熱器出口蒸気温度設定値３２との温度偏差３
５と、に基づいて決定されるスプレ水量指令値４４によ
って、過熱器１２の上流側に配設した減温器１０に供給
するスプレ水量を決定して前記過熱器出口蒸気温度を調
節するボイラにおいて、スプレ水量計画値が減温器１０
に固有の最小流量値に基づいて設定されるとともに、ス
プレ水量指令値４４を一方の入力とし、減温器に固有の
最小流量近傍値を他方の入力として、前記２つの入力の
内で高い入力を選択してスプレ水量を決定すること。
小流量に設定して、過熱器を通過する蒸気流量を増加さ
せ、それぞれの過熱器出口蒸気温度を低下させてメタル
温度を低下させること。 【解決手段】 ボイラの負荷要求信号ＭＷＤに基づいて
設定されるスプレ水量計画値４３と、過熱器出口蒸気温
度３１と過熱器出口蒸気温度設定値３２との温度偏差３
５と、に基づいて決定されるスプレ水量指令値４４によ
って、過熱器１２の上流側に配設した減温器１０に供給
するスプレ水量を決定して前記過熱器出口蒸気温度を調
節するボイラにおいて、スプレ水量計画値が減温器１０
に固有の最小流量値に基づいて設定されるとともに、ス
プレ水量指令値４４を一方の入力とし、減温器に固有の
最小流量近傍値を他方の入力として、前記２つの入力の
内で高い入力を選択してスプレ水量を決定すること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は過熱器部材の熱応力
を低減するに好適なボイラの制御装置に関する。
を低減するに好適なボイラの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に代表的な貫流ボイラの主蒸気系の
水・蒸気系統を示す。給水管１から供給された給水は、
節炭器２を出た後、火炉入口連絡管３を通って火炉水壁
４で加熱され、火炉出口連絡管５を通って気水分離器６
に入り、ここで蒸気と水が分離される。
水・蒸気系統を示す。給水管１から供給された給水は、
節炭器２を出た後、火炉入口連絡管３を通って火炉水壁
４で加熱され、火炉出口連絡管５を通って気水分離器６
に入り、ここで蒸気と水が分離される。
【０００３】分離された蒸気は、一次過熱器入口連絡管
７を通って一次過熱器８で加熱され、一次減温器入口連
絡管９を通って一次減温器１０に入って温度調節され、
次に二次過熱器入口連絡管１１を通って二次過熱器１２
で加熱され、二次減温器入口連絡管１３を通って二次減
温器１４に入り、更に三次過熱器入口連絡管１５を通っ
て三次過熱器１６で加熱され、三次減温器入口連絡管１
７を通って三次減温器１８に入った後、四次過熱器入口
連絡管１９を通って四次過熱器２０で加熱され、主蒸気
となって主蒸気管２１を経て図示されない高圧タービン
に供給される。
７を通って一次過熱器８で加熱され、一次減温器入口連
絡管９を通って一次減温器１０に入って温度調節され、
次に二次過熱器入口連絡管１１を通って二次過熱器１２
で加熱され、二次減温器入口連絡管１３を通って二次減
温器１４に入り、更に三次過熱器入口連絡管１５を通っ
て三次過熱器１６で加熱され、三次減温器入口連絡管１
７を通って三次減温器１８に入った後、四次過熱器入口
連絡管１９を通って四次過熱器２０で加熱され、主蒸気
となって主蒸気管２１を経て図示されない高圧タービン
に供給される。
【０００４】これら一次減温器１０、二次減温器１４及
び三次減温器１８に供給されるスプレ水は、火炉入口連
絡管３から分岐したスプレ配管２２を通り、一次スプレ
水量調節弁２３、二次スプレ水量調節弁２４、及び三次
スプレ水量調節弁２５にて、流量調整が行われる。
び三次減温器１８に供給されるスプレ水は、火炉入口連
絡管３から分岐したスプレ配管２２を通り、一次スプレ
水量調節弁２３、二次スプレ水量調節弁２４、及び三次
スプレ水量調節弁２５にて、流量調整が行われる。
【０００５】従来、ボイラの負荷によって予め設定され
るスプレ水量の計画値は、一次、二次、三次減温器の合
計で主蒸気管２１を流れる主蒸気流量の例えば１０％程
度であり、また一次，二次、三次減温器には、それぞれ
主蒸気流量に対し、３％，４％，３％といった割合で配
分されている。
るスプレ水量の計画値は、一次、二次、三次減温器の合
計で主蒸気管２１を流れる主蒸気流量の例えば１０％程
度であり、また一次，二次、三次減温器には、それぞれ
主蒸気流量に対し、３％，４％，３％といった割合で配
分されている。
【０００６】前記計画値は、負荷変化時などの外乱によ
る主蒸気温度の変化に対する主蒸気温度制御における裕
度を考慮して設定され、常時スプレ水が流れていること
から、コンスタントスプレと称されている。即ち、スプ
レ水量を常に一定量だけ流していれば、主蒸気温度を低
くまたは高くするにはスプレ水量を多くまたは少なくす
ることによりそれぞれ対応できる。
る主蒸気温度の変化に対する主蒸気温度制御における裕
度を考慮して設定され、常時スプレ水が流れていること
から、コンスタントスプレと称されている。即ち、スプ
レ水量を常に一定量だけ流していれば、主蒸気温度を低
くまたは高くするにはスプレ水量を多くまたは少なくす
ることによりそれぞれ対応できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記スプレ水量の計画
値は、高目に設定する程、制御裕度は広くなるが、一方
でスプレ水は図１に示すように節炭器２出口から取水す
るため、スプレ水量の計画値が多い場合には、火炉水壁
４、一次過熱器８、二次過熱器１２、及び三次過熱器１
６を流れる給水または蒸気流量が減少することになる。
このため、これらの過熱器では出口蒸気温度が上昇し、
したがって、過熱器のメタル温度も上昇する。ここにお
いて、火炉水壁８では蒸気潜熱でエネルギを吸収するた
め、温度上昇は小さい。
値は、高目に設定する程、制御裕度は広くなるが、一方
でスプレ水は図１に示すように節炭器２出口から取水す
るため、スプレ水量の計画値が多い場合には、火炉水壁
４、一次過熱器８、二次過熱器１２、及び三次過熱器１
６を流れる給水または蒸気流量が減少することになる。
このため、これらの過熱器では出口蒸気温度が上昇し、
したがって、過熱器のメタル温度も上昇する。ここにお
いて、火炉水壁８では蒸気潜熱でエネルギを吸収するた
め、温度上昇は小さい。
【０００８】一次過熱器８、二次過熱器１２、及び三次
過熱器１６の各過熱器に使用する各材料を設計する場合
には、各過熱器の出口蒸気温度に余裕温度を加えた温度
を各過熱器のメタル設計温度としている。ここにおい
て、余裕温度とは、ガス側温度の変動や分布、蒸気側の
温度変動や分布等に基づく設計裕度で有り、これを各過
熱器の出口蒸気温度に加算してメタル設計温度を求めて
いる。
過熱器１６の各過熱器に使用する各材料を設計する場合
には、各過熱器の出口蒸気温度に余裕温度を加えた温度
を各過熱器のメタル設計温度としている。ここにおい
て、余裕温度とは、ガス側温度の変動や分布、蒸気側の
温度変動や分布等に基づく設計裕度で有り、これを各過
熱器の出口蒸気温度に加算してメタル設計温度を求めて
いる。
【０００９】一方、ボイラ設備の伝熱管の肉厚は、例え
ば、外径１２７ｍｍ以下のものについては発電用火力技
術基準によって次のように規定されている。
ば、外径１２７ｍｍ以下のものについては発電用火力技
術基準によって次のように規定されている。
【００１０】 ｔ＝｛ｐｄ／（２００ｓ＋ｐ）｝＋０．００５ｄ＋α （１） ここに、ｔ：管の肉厚（ｍｍ）， ｐ：最高使用圧力
（ｋｇｆ／ｃｍ2） ｄ：管の外径（ｍｍ）， ｓ：材料の引張許容応力（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2） α：ころひろげしろ（ｍｍ） 図２は、過熱器用部材としてよく用いられるＳＴＢＡ２
４（２．２５％Ｃｒ，１％Ｍｏ鋼）と、高温強度材のＳ
ＵＳ３４７ＨＴＢ（１８％Ｃｒ，１０％Ｎｉ，Ｎｂステ
ンレス鋼）の引張許容応力の温度依存性を示したもので
ある。過熱器用部材の設計温度における引張許容応力を
図２から求め、式（１）に適用する。
（ｋｇｆ／ｃｍ2） ｄ：管の外径（ｍｍ）， ｓ：材料の引張許容応力（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2） α：ころひろげしろ（ｍｍ） 図２は、過熱器用部材としてよく用いられるＳＴＢＡ２
４（２．２５％Ｃｒ，１％Ｍｏ鋼）と、高温強度材のＳ
ＵＳ３４７ＨＴＢ（１８％Ｃｒ，１０％Ｎｉ，Ｎｂステ
ンレス鋼）の引張許容応力の温度依存性を示したもので
ある。過熱器用部材の設計温度における引張許容応力を
図２から求め、式（１）に適用する。
【００１１】図２より明らかなように、ＳＴＢＡ２４で
は一次、二次及び三次過熱器の設計温度となる５１０〜
５８０°Ｃ近傍では、設計温度が少し増加すると引張許
容応力は大きく低下している。引張許容応力が小さい
と、式（１）から明らかなように、管の肉厚を増加する
必要があり、ボイラ本体重量の増加、材料費の上昇の原
因となる。
は一次、二次及び三次過熱器の設計温度となる５１０〜
５８０°Ｃ近傍では、設計温度が少し増加すると引張許
容応力は大きく低下している。引張許容応力が小さい
と、式（１）から明らかなように、管の肉厚を増加する
必要があり、ボイラ本体重量の増加、材料費の上昇の原
因となる。
【００１２】一方ＳＵＳ３４７ＨＴＢを用いると、５１
０〜５８０°Ｃ近傍の領域では引張許容応力が比較的大
きいため、ＳＴＢＡ２４と比較して管の肉厚を薄くでき
るが、材料コストがＳＴＢＡ２４よりも著しく高く、製
造原価が高騰するという問題が生じる。
０〜５８０°Ｃ近傍の領域では引張許容応力が比較的大
きいため、ＳＴＢＡ２４と比較して管の肉厚を薄くでき
るが、材料コストがＳＴＢＡ２４よりも著しく高く、製
造原価が高騰するという問題が生じる。
【００１３】高価な材料を使わずに管の肉厚を低減する
には、スプレ水量の計画値を予め低い値に設定してお
き、一次、二次および三次過熱器を流れる蒸気流量を増
加させることで、これら過熱器出口の蒸気温度を低下さ
せることが有効である。しかしボイラへの外乱等によ
り、主蒸気温度の低下に対してスプレ水量を減少させる
ことで主蒸気温度を維持しようとすると、スプレ水量の
計画値が低流量に設定されているため制御範囲が小さ
く、スプレが全閉になることが懸念される。スプレが全
閉になると、全閉の間にスプレ部材の温度が上昇し、次
回にスプレが作動したときに熱応力によってスプレ部材
に割れが発生しやすいという問題があった。
には、スプレ水量の計画値を予め低い値に設定してお
き、一次、二次および三次過熱器を流れる蒸気流量を増
加させることで、これら過熱器出口の蒸気温度を低下さ
せることが有効である。しかしボイラへの外乱等によ
り、主蒸気温度の低下に対してスプレ水量を減少させる
ことで主蒸気温度を維持しようとすると、スプレ水量の
計画値が低流量に設定されているため制御範囲が小さ
く、スプレが全閉になることが懸念される。スプレが全
閉になると、全閉の間にスプレ部材の温度が上昇し、次
回にスプレが作動したときに熱応力によってスプレ部材
に割れが発生しやすいという問題があった。
【００１４】図６はスプレの全閉を回避するという観点
から考え出された公知の技術である（特開昭６４−１０
００４号公報）。図１と同じ機能を示す部品には同じ番
号を付している。前記公知技術に関する部品は、一次過
熱器８、二次過熱器２０、主蒸気管２１、過熱器減温器
２７である。
から考え出された公知の技術である（特開昭６４−１０
００４号公報）。図１と同じ機能を示す部品には同じ番
号を付している。前記公知技術に関する部品は、一次過
熱器８、二次過熱器２０、主蒸気管２１、過熱器減温器
２７である。
【００１５】この公知技術によれば、主蒸気温度が定格
値を越えるときには、主蒸気温度と定格値との偏差に基
づいた量の水を過熱器減温器２７内にスプレして主蒸気
温度を定格に保持し、また、主蒸気温度が定格値以下の
場合には、必要最小限以上の過熱器スプレ水量を注入す
ることにより過熱器スプレノズルの温度を常にスプレ水
の温度に近い値に保つことを特徴としている。これは外
乱などで主蒸気温度がスプレ水量の制御範囲を越えて低
下したときにもスプレ水量を全閉とはせず、スプレに最
小流量以上の水を供給することにより、スプレ部材の温
度上昇を防ぎ、熱応力の発生を緩和しようとしたもので
ある。
値を越えるときには、主蒸気温度と定格値との偏差に基
づいた量の水を過熱器減温器２７内にスプレして主蒸気
温度を定格に保持し、また、主蒸気温度が定格値以下の
場合には、必要最小限以上の過熱器スプレ水量を注入す
ることにより過熱器スプレノズルの温度を常にスプレ水
の温度に近い値に保つことを特徴としている。これは外
乱などで主蒸気温度がスプレ水量の制御範囲を越えて低
下したときにもスプレ水量を全閉とはせず、スプレに最
小流量以上の水を供給することにより、スプレ部材の温
度上昇を防ぎ、熱応力の発生を緩和しようとしたもので
ある。
【００１６】しかしながら、前記公知技術は、外乱によ
って主蒸気温度が低下したときにのみスプレ水量を最小
流量にするものであって、通常の負荷運転時のスプレ水
量の計画値を最小流量とすることで、各過熱器を流れる
蒸気流量を増加させ、一次、二次および三次過熱器の出
口蒸気温度を低下させることで各過熱器のメタル温度を
低下させ、式（１）に基づく管の肉厚を低下させるとい
う技術思想はない。
って主蒸気温度が低下したときにのみスプレ水量を最小
流量にするものであって、通常の負荷運転時のスプレ水
量の計画値を最小流量とすることで、各過熱器を流れる
蒸気流量を増加させ、一次、二次および三次過熱器の出
口蒸気温度を低下させることで各過熱器のメタル温度を
低下させ、式（１）に基づく管の肉厚を低下させるとい
う技術思想はない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明は次のような構成を採用する。
ために、本発明は次のような構成を採用する。
【００１８】ボイラの負荷要求信号に基づいて設定され
るスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器出
口蒸気温度設定値との温度偏差と、によって、過熱器上
流側に配設した減温器に供給するスプレ水量を決定して
前記過熱器出口蒸気温度を調節するボイラにおいて、前
記スプレ水量計画値が、前記減温器に固有の最小流量値
に基づいて設定されるボイラ制御装置。
るスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器出
口蒸気温度設定値との温度偏差と、によって、過熱器上
流側に配設した減温器に供給するスプレ水量を決定して
前記過熱器出口蒸気温度を調節するボイラにおいて、前
記スプレ水量計画値が、前記減温器に固有の最小流量値
に基づいて設定されるボイラ制御装置。
【００１９】ボイラの負荷要求信号に基づいて設定され
るスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器出
口蒸気温度設定値との温度偏差と、に基づいて決定され
るスプレ水量指令値によって、過熱器の上流側に配設し
た減温器に供給するスプレ水量を決定して前記過熱器出
口蒸気温度を調節するボイラにおいて、前記スプレ水量
計画値が、前記減温器に固有の最小流量値に基づいて設
定されるとともに、前記スプレ水量指令値を一方の入力
とし、前記減温器に固有の最小流量近傍値を他方の入力
として、前記２つの入力の内で高い入力を選択してスプ
レ水量を決定するボイラ制御装置。
るスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器出
口蒸気温度設定値との温度偏差と、に基づいて決定され
るスプレ水量指令値によって、過熱器の上流側に配設し
た減温器に供給するスプレ水量を決定して前記過熱器出
口蒸気温度を調節するボイラにおいて、前記スプレ水量
計画値が、前記減温器に固有の最小流量値に基づいて設
定されるとともに、前記スプレ水量指令値を一方の入力
とし、前記減温器に固有の最小流量近傍値を他方の入力
として、前記２つの入力の内で高い入力を選択してスプ
レ水量を決定するボイラ制御装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態におけるボイラ
プラントの水・蒸気系統は、図１に示した系統と同じで
ある。ここで、一次、二次および三次減温器のスプレ比
率を、各々０．２％、０．２％、および２％とすると、
それぞれのスプレ比率を３％、４％、３％にした従来技
術に較べて、各過熱器の出口温度は低くなり（前述した
ように、スプレ水量を減少させた分だけ各過熱器を流れ
る蒸気流量が増加することとなって過熱器出口蒸気温度
が低下する。）、余裕温度を例え従来例と同じにして
も、設計温度はその分だけ低くすることができる。ここ
で、一次、二次減温器の固有の最小流量は、ともに主蒸
気流量の０．２％である。
プラントの水・蒸気系統は、図１に示した系統と同じで
ある。ここで、一次、二次および三次減温器のスプレ比
率を、各々０．２％、０．２％、および２％とすると、
それぞれのスプレ比率を３％、４％、３％にした従来技
術に較べて、各過熱器の出口温度は低くなり（前述した
ように、スプレ水量を減少させた分だけ各過熱器を流れ
る蒸気流量が増加することとなって過熱器出口蒸気温度
が低下する。）、余裕温度を例え従来例と同じにして
も、設計温度はその分だけ低くすることができる。ここ
で、一次、二次減温器の固有の最小流量は、ともに主蒸
気流量の０．２％である。
【００２１】図３は、二次過熱器の設計温度における引
張許容応力を、拡大表示したものである。従来技術では
設計温度５６０°Ｃ（出口蒸気温度に余裕温度を加算し
た温度）において引張許容応力が４．５ｋｇｆ／ｍｍ2
であったのに対し、スプレ配分を０．２％，０．２％，
２．０％へと変更した場合は出口蒸気温度が低下したこ
とに伴い設計温度が５３５℃となり、前記応力が６．０
ｋｇｆ／ｍｍ2に上昇した。
張許容応力を、拡大表示したものである。従来技術では
設計温度５６０°Ｃ（出口蒸気温度に余裕温度を加算し
た温度）において引張許容応力が４．５ｋｇｆ／ｍｍ2
であったのに対し、スプレ配分を０．２％，０．２％，
２．０％へと変更した場合は出口蒸気温度が低下したこ
とに伴い設計温度が５３５℃となり、前記応力が６．０
ｋｇｆ／ｍｍ2に上昇した。
【００２２】この値と式（１）とをもとに、管の肉厚を
求めたところ、従来技術による場合よりも、肉厚が８％
低減でき製造原価の低減を図ることができた。また、こ
のような肉厚の低減を採用しない場合には、実際の運用
時の引張許容応力がその計画値よりも下回っているた
め、余裕温度が増大することになり、安全性の向上に寄
与することになる。
求めたところ、従来技術による場合よりも、肉厚が８％
低減でき製造原価の低減を図ることができた。また、こ
のような肉厚の低減を採用しない場合には、実際の運用
時の引張許容応力がその計画値よりも下回っているた
め、余裕温度が増大することになり、安全性の向上に寄
与することになる。
【００２３】図４に本発明を実現するための減温器制御
回路の一例として、二次過熱器１２出口蒸気温度を制御
するための一次減温器１０流量の制御回路を示す。二次
過熱器出口蒸気温度計３１出力と、負荷要求信号（以下
ＭＷＤと略）に基づいて関数で設定される二次過熱器出
口蒸気温度目標値設定器３２出力との偏差信号３３は、
ＰＩＤ調節器３４で演算され、二次過熱器補正信号３５
となり、ＭＷＤに基づいて関数で設定される二次過熱器
入口蒸気温度計画値設定器３６の出力に加算され、二次
過熱器入口蒸気温度設定信号３７となる。
回路の一例として、二次過熱器１２出口蒸気温度を制御
するための一次減温器１０流量の制御回路を示す。二次
過熱器出口蒸気温度計３１出力と、負荷要求信号（以下
ＭＷＤと略）に基づいて関数で設定される二次過熱器出
口蒸気温度目標値設定器３２出力との偏差信号３３は、
ＰＩＤ調節器３４で演算され、二次過熱器補正信号３５
となり、ＭＷＤに基づいて関数で設定される二次過熱器
入口蒸気温度計画値設定器３６の出力に加算され、二次
過熱器入口蒸気温度設定信号３７となる。
【００２４】二次過熱器入口蒸気温度設定信号３７と、
一次減温器出口蒸気温度計３８出力との偏差信号３９
は、ＰＩＤ調節器４０で演算されてスプレ水量補正信号
４１となり、ＭＷＤに基づいて関数器４２で設定される
スプレ水量設定信号４３に加算され、一次スプレ水量調
節弁開度指令４４となり、一次スプレ水量調節弁２３を
調節し、一次スプレ水量が制御される。
一次減温器出口蒸気温度計３８出力との偏差信号３９
は、ＰＩＤ調節器４０で演算されてスプレ水量補正信号
４１となり、ＭＷＤに基づいて関数器４２で設定される
スプレ水量設定信号４３に加算され、一次スプレ水量調
節弁開度指令４４となり、一次スプレ水量調節弁２３を
調節し、一次スプレ水量が制御される。
【００２５】ここにおいて、前記スプレ水量調節弁開度
指令信号４４と調節弁２３との間に、高値選択器４５を
介在させ、前記高値選択器４５の一方の入力側には前記
開度指令信号４４を印加し、他方の入力側には減温器固
有の最小流量（前述したように、スプレ部材の温度上昇
を防ぎ、熱応力の発生を回避するために流す最小流量、
または減温器によって温度制御の可能な範囲内の最小流
量）に対応する信号４６に係数Ｋを乗じた信号４７を印
加する。ここで、前記Ｋは、０＜Ｋ≦１の適宜な値に選
定する。そして、前記高値選択器の出力側には前記調節
弁２３を接続する。前記高値選択器４５は、入力側の前
記調整弁開度指令信号４４と前記最小流量対応信号の内
で高い値を示す入力信号を選択してこの信号により調節
弁を制御するものである。
指令信号４４と調節弁２３との間に、高値選択器４５を
介在させ、前記高値選択器４５の一方の入力側には前記
開度指令信号４４を印加し、他方の入力側には減温器固
有の最小流量（前述したように、スプレ部材の温度上昇
を防ぎ、熱応力の発生を回避するために流す最小流量、
または減温器によって温度制御の可能な範囲内の最小流
量）に対応する信号４６に係数Ｋを乗じた信号４７を印
加する。ここで、前記Ｋは、０＜Ｋ≦１の適宜な値に選
定する。そして、前記高値選択器の出力側には前記調節
弁２３を接続する。前記高値選択器４５は、入力側の前
記調整弁開度指令信号４４と前記最小流量対応信号の内
で高い値を示す入力信号を選択してこの信号により調節
弁を制御するものである。
【００２６】図４において、一次減温器１０へのスプレ
水量計画値は関数器４２に入力し、また二次過熱器出口
温度目標値設定器３２には、スプレ比率を前述したよう
にそれぞれ０．２％，０．２％，２．０％にしたときに
算出した目標値となる二次過熱器の出口蒸気温度値をそ
れぞれ入力する。
水量計画値は関数器４２に入力し、また二次過熱器出口
温度目標値設定器３２には、スプレ比率を前述したよう
にそれぞれ０．２％，０．２％，２．０％にしたときに
算出した目標値となる二次過熱器の出口蒸気温度値をそ
れぞれ入力する。
【００２７】以上の説明から明らかなように、本発明に
おいては、スプレ水量は、減温器固有の最小水量である
スプレ比率０．２％に基づいたスプレ水量設定信号４３
にスプレ信号補正信号４１を加算して増減する指令信号
４４を一方の入力とし、減温器固有の最小流量の近傍値
を他方の入力として、それらの入力の高い方を選定して
制御されるものである。換言すると、スプレ水量は、最
低限、減温器固有の最小流量の近傍値を確保しつつ、温
度制御できるように増減されるものである。
おいては、スプレ水量は、減温器固有の最小水量である
スプレ比率０．２％に基づいたスプレ水量設定信号４３
にスプレ信号補正信号４１を加算して増減する指令信号
４４を一方の入力とし、減温器固有の最小流量の近傍値
を他方の入力として、それらの入力の高い方を選定して
制御されるものである。換言すると、スプレ水量は、最
低限、減温器固有の最小流量の近傍値を確保しつつ、温
度制御できるように増減されるものである。
【００２８】このように、例えば、定格運転時に一次お
よび二次減温器の設定流量を、各減温器固有の最小流量
に設定すると、一次、二次、三次過熱器を通過する蒸気
流量が増加し、それぞれの過熱器出口蒸気温度が低下す
るため、メタル温度が低下する。これにより式（１）に
基づく管の肉厚を低減できる。
よび二次減温器の設定流量を、各減温器固有の最小流量
に設定すると、一次、二次、三次過熱器を通過する蒸気
流量が増加し、それぞれの過熱器出口蒸気温度が低下す
るため、メタル温度が低下する。これにより式（１）に
基づく管の肉厚を低減できる。
【００２９】図４は一次減温器を対象として説明した
が、他の減温器に対しても同様に入力することにより実
現できる。また定格運転時を対象として説明したが、定
格運転時以外の負荷においても本発明の適用により、余
裕温度の拡大が可能である。
が、他の減温器に対しても同様に入力することにより実
現できる。また定格運転時を対象として説明したが、定
格運転時以外の負荷においても本発明の適用により、余
裕温度の拡大が可能である。
【００３０】本発明のように最小スプレ負荷を設定した
場合、スプレ水量が少ないため、例えば負荷変化等に対
する制御裕度が、若干なりとも低下することは否めな
い。しかしこのような状況に対しても、前記制御裕度を
確保できる他の実施形態を以下説明する。
場合、スプレ水量が少ないため、例えば負荷変化等に対
する制御裕度が、若干なりとも低下することは否めな
い。しかしこのような状況に対しても、前記制御裕度を
確保できる他の実施形態を以下説明する。
【００３１】このためにはボイラの設計時に定格運転時
のスプレ配分を従来同様の３％、４％、３％の設定とし
ておき、負荷変化時にのみ定格時に最小スプレ負荷を設
定する。管の肉厚の低減効果はないが、設計時点の引張
許容応力よりも充分低い引張許容応力で運用することに
なり、安全性が向上するという効果が得られる。
のスプレ配分を従来同様の３％、４％、３％の設定とし
ておき、負荷変化時にのみ定格時に最小スプレ負荷を設
定する。管の肉厚の低減効果はないが、設計時点の引張
許容応力よりも充分低い引張許容応力で運用することに
なり、安全性が向上するという効果が得られる。
【００３２】図５はこのような目的に最適なスプレ水量
の制御回路を示したものである。図４と同一機能を示す
部品には、同一番号を付した。
の制御回路を示したものである。図４と同一機能を示す
部品には、同一番号を付した。
【００３３】二次過熱器出口蒸気温度目標値設定器３２
と並列に二次過熱器出口蒸気温度目標値II設定器７１が
あり、これらは二次過熱器出口蒸気温度目標値切替器７
２で接続されている。同様にして二次過熱器入口蒸気温
度目標値設定器３６と並列に二次過熱器入口蒸気温度目
標値II設定器７３があり、これらは二次過熱器入口蒸気
温度目標値切替器７４で接続されている。また関数器４
２と並列に関数器II７５があり、これらはスプレ水量設
定信号切替器７６で接続されている。
と並列に二次過熱器出口蒸気温度目標値II設定器７１が
あり、これらは二次過熱器出口蒸気温度目標値切替器７
２で接続されている。同様にして二次過熱器入口蒸気温
度目標値設定器３６と並列に二次過熱器入口蒸気温度目
標値II設定器７３があり、これらは二次過熱器入口蒸気
温度目標値切替器７４で接続されている。また関数器４
２と並列に関数器II７５があり、これらはスプレ水量設
定信号切替器７６で接続されている。
【００３４】ここで、二次過熱器出口蒸気温度目標値設
定器３２、二次過熱器入口蒸気温度目標値設定器３６、
関数器４２からは、スプレ配分が０．２％，０．２％，
２％のときの設定値が出力され、一方、二次過熱器出口
蒸気温度目標値II設定器７１、二次過熱器入口蒸気温度
目標値II設定器７３、関数器II７５からは、スプレ配分
が３％，４％，３％のときの設定値が出力される。
定器３２、二次過熱器入口蒸気温度目標値設定器３６、
関数器４２からは、スプレ配分が０．２％，０．２％，
２％のときの設定値が出力され、一方、二次過熱器出口
蒸気温度目標値II設定器７１、二次過熱器入口蒸気温度
目標値II設定器７３、関数器II７５からは、スプレ配分
が３％，４％，３％のときの設定値が出力される。
【００３５】ＳＩＧ（設定切り替えシグナル）からは通
常マイナス（−）値が出力されており、二次過熱器出口
蒸気温度目標値切替器７２出力は、二次過熱器出口蒸気
温度目標値設定器３２出力であるが、負荷変化実施前に
ＳＩＧ値をプラス（＋）値にすることにより、二次過熱
器出口蒸気温度目標値II７１が出力される。同様にし
て、ＳＩＧが＋値となることにより、二次過熱器入口蒸
気温度目標値切替器７３出力は、二次過熱器入口蒸気温
度目標値設定器３６出力から、二次過熱器入口蒸気温度
目標値II７３に変わり、また同様にして、スプレ水量設
定信号切替器７６出力は、関数器４２出力から、関数器
II７５出力に変わる。
常マイナス（−）値が出力されており、二次過熱器出口
蒸気温度目標値切替器７２出力は、二次過熱器出口蒸気
温度目標値設定器３２出力であるが、負荷変化実施前に
ＳＩＧ値をプラス（＋）値にすることにより、二次過熱
器出口蒸気温度目標値II７１が出力される。同様にし
て、ＳＩＧが＋値となることにより、二次過熱器入口蒸
気温度目標値切替器７３出力は、二次過熱器入口蒸気温
度目標値設定器３６出力から、二次過熱器入口蒸気温度
目標値II７３に変わり、また同様にして、スプレ水量設
定信号切替器７６出力は、関数器４２出力から、関数器
II７５出力に変わる。
【００３６】このようにしてＳＩＧを＋値とし、スプレ
水量が関数器IIの値に整定したことを確認した後、負荷
変化を開始すれば、負荷変化時にはスプレ配分が３％，
４％，３％での対応となり、充分な制御裕度が得られ
る。
水量が関数器IIの値に整定したことを確認した後、負荷
変化を開始すれば、負荷変化時にはスプレ配分が３％，
４％，３％での対応となり、充分な制御裕度が得られ
る。
【００３７】負荷変化終了後、負荷が定格となったとき
は、再びＳＩＧを−値にすることにより、スプレ配分は
０．２％，０．２％，２％に戻る。これにより定格運転
時のメタル温度は低下し、引張許容応力の裕度を高め、
安全性の高い運用が実現できる。
は、再びＳＩＧを−値にすることにより、スプレ配分は
０．２％，０．２％，２％に戻る。これにより定格運転
時のメタル温度は低下し、引張許容応力の裕度を高め、
安全性の高い運用が実現できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明を実施することにより、過熱器部
材の重量低減が図れ、ボイラの製作コストを低減でき
る。また過熱器部材の運用時の引張許容応力を低減でき
るため、安全性の向上が実現できる。
材の重量低減が図れ、ボイラの製作コストを低減でき
る。また過熱器部材の運用時の引張許容応力を低減でき
るため、安全性の向上が実現できる。
【図１】貫流ボイラの主蒸気系の水・蒸気系統を示す図
である。
である。
【図２】代表的な過熱器管材料の引張許容応力の温度依
存性を示す図である。
存性を示す図である。
【図３】図２の部分拡大図であり、従来技術と本発明に
よる設計温度と引張許容応力を比較し説明する図であ
る。
よる設計温度と引張許容応力を比較し説明する図であ
る。
【図４】本発明を実現するための減温器制御回路の一例
である。
である。
【図５】本発明の他の実施形態になる減温器制御回路の
一例である。
一例である。
【図６】スプレの全閉を回避するために考え出された公
知技術を示す図である。
知技術を示す図である。
１ 給水管 ４ 火炉水壁 ６ 気水分離器 ８ 一次過熱器 １０ 一次減温器 １２ 二次過熱器 １４ 二次減温器 １６ 三次過熱器 １８ 三次減温器 ２０ 四次過熱器 ２１ 主蒸気管 ２３ 一次スプレ水量調節弁 ３１ 二次過熱器出口温度 ３２ 二次過熱器出口温度目標値設定器 ３４ ＰＩＤ調節器 ３６ 二次過熱器入口温度計画値設定器 ３８ 一次減温器出口温度計 ４１ スプレ水量補正信号 ４２ 関数器 ４３ スプレ水量設定信号 ４４ 一次スプレ水量調節弁開度指令 ７１ 二次過熱器出口温度目標値II ７３ 二次過熱器入口温度目標値II ７５ 関数器ＩＩ
Claims (3)
- 【請求項１】 ボイラの負荷要求信号に基づいて設定さ
れるスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器
出口蒸気温度設定値との温度偏差と、によって、過熱器
上流側に配設した減温器に供給するスプレ水量を決定し
て前記過熱器出口蒸気温度を調節するボイラにおいて、 前記スプレ水量計画値が、前記減温器に固有の最小流量
値に基づいて設定されることを特徴とするボイラ制御装
置。 - 【請求項２】 ボイラの負荷要求信号に基づいて設定さ
れるスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器
出口蒸気温度設定値との温度偏差と、に基づいて決定さ
れるスプレ水量指令値によって、過熱器の上流側に配設
した減温器に供給するスプレ水量を決定して前記過熱器
出口蒸気温度を調節するボイラにおいて、 前記スプレ水量計画値が、前記減温器に固有の最小流量
値に基づいて設定されるとともに、 前記スプレ水量指令値を一方の入力とし、前記減温器に
固有の最小流量近傍値を他方の入力として、前記２つの
入力の内で高い入力を選択してスプレ水量を決定する、 ことを特徴とするボイラ制御装置。 - 【請求項３】 ボイラの負荷要求信号に基づいて設定さ
れるスプレ水量計画値と、過熱器出口蒸気温度と過熱器
出口蒸気温度設定値との温度偏差と、によって、過熱器
上流側に配設した減温器に供給するスプレ水量を決定し
て前記過熱器出口蒸気温度を調節するボイラにおいて、 前記スプレ水量計画値は、前記減温器に固有の最小流量
値に基づいた一の設定値と、前記過熱器出口蒸気温度の
制御範囲を拡大できるように主蒸気流量に対するスプレ
配分を高くした他の設定値と、を設け、 前記スプレ水量計画値の一の設定値に対応する過熱器出
口蒸気温度の一の設定値と、前記スプレ水量計画値の他
の設定値に対応する過熱器出口蒸気温度の他の設定値
と、を設け、 ボイラの負荷変化時には、前記スプレ水量計画値と過熱
器出口蒸気温度とをそれぞれ他の設定値に切り替ること
を特徴とするボイラ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30825896A JPH10148305A (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | ボイラ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30825896A JPH10148305A (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | ボイラ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10148305A true JPH10148305A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=17978851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30825896A Pending JPH10148305A (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | ボイラ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10148305A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071416A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Babcock Hitachi Kk | ボイラの再熱蒸気系と再熱蒸気温度の制御方法 |
| JP2010151345A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Babcock Hitachi Kk | 貫流式排熱回収ボイラ |
| WO2018100821A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 蒸気温度制御装置及びそれを含む制御ユニット |
-
1996
- 1996-11-19 JP JP30825896A patent/JPH10148305A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071416A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Babcock Hitachi Kk | ボイラの再熱蒸気系と再熱蒸気温度の制御方法 |
| JP2010151345A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Babcock Hitachi Kk | 貫流式排熱回収ボイラ |
| WO2018100821A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 蒸気温度制御装置及びそれを含む制御ユニット |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041027 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050802 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060117 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |