JPH1097325A - 加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層温度を所定の範囲内になるよう制御すると
共に蒸気温度のきめの細かい制御を行い得るようにす
る。 【解決手段】 火炉内でベッド材が流動化することによ
り形成される流動床の層温度が層温度上限設定値８５と
層温度下限設定値８７との間にある場合には、燃料流量
制御弁１２の開度を制御して燃料流量を調整することに
より蒸気温度の制御を行い、流動床の層温度が層温度上
限設定値８５以上の場合には、流動床の層高を上昇させ
ることにより、又流動床の層温度が層温度下限設定値８
７以下の場合には、前記流動床の層高を下降させること
により、蒸気温度の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動床の層温が上
下限値の中間の値の場合には、燃料流量により蒸気温度
を制御し、流動床の層温が上下限値に達した場合は、流
動床の層高により蒸気温度を制御し得るようにした加圧
流動床ボイラにおける蒸気温度制御方法及び装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギの有効利用のため加圧流
動床ボイラが開発されている。

【０００３】而して、従来の加圧流動床ボイラの一例は
図７に示されており、図中、１は加圧流動床ボイラであ
る。

【０００４】斯かる加圧流動床ボイラ１は、圧力容器２
を備え、圧力容器２内には、ボイラ本体３、サイクロン
４、ベッド材貯蔵容器５等が格納されている。

【０００５】ボイラ本体３は、周囲を伝熱管及びフィン
を接続して形成した炉壁に囲まれて内部に火炉６が形成
されると共に火炉６内には、蒸発器及び過熱器等の伝熱
部７が収納されており、火炉６の下部には、ボイラ本体
３の炉壁を貫通して火炉６内に燃料８を噴射する燃料噴
射ノズル９が配設されている。

【０００６】燃料噴射ノズル９には燃料送給管１０が接
続され、燃料送給管１０の圧力容器２外へ延在した部分
には、燃料送給方向上流側から下流側へ向けて燃料ポン
プ１１、燃料流量制御弁１２が接続されている。

【０００７】火炉６の下部の灰出しホッパ１３の上端部
近傍には、多数の噴出孔を有する複数組の散気管１４
が、図７の紙面に対して直交する方向へ所定のピッチで
配設されており、圧力容器２内へ送給された圧縮空気１
５は、灰出しホッパ１３部の隙間１６から散気管１４内
へ導入され、散気管１４の上部から火炉６内へ吹込まれ
ることにより、火炉６内に収納されている、脱硫剤や砂
等が混合したベッド材１７を流動化し得るようになって
いる。

【０００８】ボイラ本体３の上端部には、ベッド材１７
の熱により火炉６内で燃料８が燃焼することにより生じ
且つ伝熱部７や炉壁管内の水や蒸気を加熱した後の燃焼
ガス１８を排ガス１９として導入するマニホールド２０
が、上方へ向けて延在するよう接続されている。

【０００９】マニホールド２０の上端部近傍には、水平
方向へ延在する排ガス管２１が接続され、排ガス管２１
の先端は、サイクロン４の外周部にサイクロン４外周の
接線方向へ向けて接続されている。

【００１０】サイクロン４の頂部には、排ガス管２２が
接続され、該排ガス管２２は圧力容器２を貫通して外部
へ延在し、その先端は、ガスタービン２３に接続されて
いる。而して、ガスタービン２３は、マニホールド２０
から排ガス管２１、サイクロン４、排ガス管２２を通っ
て供給された排ガス１９により駆動し得るようになって
いる。

【００１１】又、ガスタービン２３により、ガスタービ
ン２３に対して接続された発電機２４及び圧縮機２５を
駆動し得るようになっており、圧縮機２５で生成された
圧縮空気１５は、圧縮空気送給管２７を介し圧力容器２
内へ導入し得るようになっている。

【００１２】ベッド材貯蔵容器５の下部には、ベッド材
抜出し管２８を介してＬバルブ２９が接続されており、
Ｌバルブ２９の後端には、後端が圧力容器２に接続され
ると共に中途部に注入弁３０を備えた圧縮空気注入管３
１が接続されている。

【００１３】Ｌバルブ２９の先端には、ベッド材貯蔵容
器５から抜出したベッド材１７をボイラ本体３へ導入す
るためのベッド材注入管３２が接続されており、ベッド
材注入管３２の先端はボイラ本体３の下部に接続されて
いる。

【００１４】ボイラ本体３の高さ方向中途部側部には、
ベッド材戻し管３３の下端が接続され、ベッド材戻し管
３３の先端は、ベッド材貯蔵容器５の頂部近傍に接続さ
れている。又、ベッド材貯蔵容器５の頂部近傍には、中
途部にベッド材貯蔵容器５の内圧を排出するための内圧
排出弁３４を備えて圧力容器２外へ延在する内圧排出管
９３が接続されている。

【００１５】なお、図７中、３５は蒸気タービン入側で
蒸気の温度を検出するよう伝熱部７から蒸気タービンへ
至るラインに接続された温度検出器、３６はボイラ本体
３内の流動床よりも上方と流動床下部との差圧を検出す
るようボイラ本体３の側部に接続された差圧検出器、３
７，３８はボイラ本体３内のベッド材１７により形成さ
れる流動床の温度を検出するようボイラ本体３の上下側
部に接続された温度検出器である。

【００１６】上記加圧流動床ボイラ１を運転する場合に
は、ボイラ本体３内には、所定量のベッド材１７が収納
されていると共に圧縮空気送給管２７から圧力容器２内
に供給された圧縮空気１５は隙間１６から散気管１４を
通ってボイラ本体３内に導入され、ボイラ本体３内で
は、ベッド材１７が流動化している。

【００１７】又、燃料ポンプ１１からの石炭スラリ等の
燃料８は、燃料送給管１０を通って燃料噴射ノズル９か
らボイラ本体３内に噴射され、噴射された燃料８はベッ
ド材１７等の熱により燃焼して燃焼ガス１８が生成さ
れ、燃焼ガス１８は火炉６内を上昇しつつ、伝熱部７や
火炉６炉壁の伝熱管内の流体を加熱して蒸気を生成さ
せ、火炉６を通ってボイラ本体３からの排ガス１９とし
てマニホールド２０へ排出される。

【００１８】マニホールド２０へ排出された排ガス１９
は、マニホールド２０から排ガス管２１を経てサイクロ
ン４内へ導入され、サイクロン４で石炭燃焼灰や未燃の
石炭粒子を分離され、排ガス管２２を通ってガスタービ
ン２３へ導入され、排ガス１９によりガスタービン２３
が駆動される。

【００１９】又、ガスタービン２３が駆動されると、発
電機２４が駆動されて発電が行われると共に圧縮機２５
が駆動され、圧縮機２５で生成した圧縮空気１５は、圧
縮空気送給管２７を経て圧力容器２内へ導入される。

【００２０】ボイラ本体３で生成した蒸気は図示してな
い蒸気タービンの駆動に供せられる。

【００２１】上述の加圧流動床ボイラ１において生成さ
れる蒸気の温度を制御する場合には、ボイラ本体３内の
ベッド材１７により形成される流動床の層高を制御する
か、或いは燃料噴射ノズル９から火炉６内へ噴射される
燃料８の流量を制御する。

【００２２】而して、流動床の層高を制御することによ
り蒸気の温度を制御する際に蒸気の温度が所定の温度よ
りも低い場合には、注入弁３０を開く。そうすると、圧
力容器２内の圧縮空気１５は、圧縮空気注入管３１を通
ってＬバルブ２９へ供給され、Ｌバルブ２９からベッド
材注入管３２を経てボイラ本体３内へ導入される。この
ため、ベッド材貯蔵容器５内のベッド材１７は、ベッド
材抜出し管２８を下降し、Ｌバルブ２９、ベッド材注入
管３２を経てボイラ本体３内へ導入され、その結果、ボ
イラ本体３内のベッド材１７による流動床の層高が所定
高さまで上昇する。

【００２３】流動床の層高を制御することにより蒸気の
温度を制御する際に蒸気の温度が所定の温度よりも高い
場合には、内圧排出弁３４を開いてベッド材貯蔵容器５
内を減圧する。そうすると、ボイラ本体３内とベッド材
貯蔵容器５内との間の圧力差により、ボイラ本体３内の
ベッド材１７は、ベッド材戻し管３３からベッド材貯蔵
容器５内へ戻され、その結果、ボイラ本体３内のベッド
材１７による流動床の層高が所定高さまで下降する。

【００２４】上述の加圧流動床ボイラ１において、蒸気
温度をベッド材１７により形成される流動床の層高によ
り制御する場合の蒸気温度制御装置は図８に示されてい
る。

【００２５】図８中、３９は予め設定された設定蒸気温
度４０と温度検出器３５で検出した検出蒸気温度４１を
減算して蒸気温度偏差４２を求める減算器、４３は減算
器３９からの蒸気温度偏差４２を比例積分して流動床の
補正層高指令４４を出力する比例積分調節器、４５はボ
イラマスタ指令４６に対応して流動床の層高指令４７を
出力する関数発生器、４８は関数発生器４５からの層高
指令４７と比例積分調節器４３からの補正層高指令４４
を加算し、設定層高指令４９を求める加算器である。

【００２６】５０は差圧検出器３６により検出したベッ
ド材１７（図７参照）により形成される流動床の差圧５
１からｈ＝Δｐ／γ（ここでｈは流動床の層高、Δｐは
差圧、γは流動床の比重）により流動床の層高検出値５
２を求める演算器、５３は演算器５０からの層高検出値
５２と加算器４８からの設定層高指令４９を減算して層
高偏差５４を求める減算器、５５は減算器５３からの層
高偏差５４を比例積分処理して弁開閉指令５６を求める
比例積分調節器、５７は比例積分調節器５５からの弁開
閉指令５６に基づき注入弁３０及び内圧排出弁３４に弁
開閉指令５８，５９を与えるハイローモニタスイッチで
ある。

【００２７】関数発生器４５に入力されるボイラマスタ
指令４６と層高指令４７との関係は図９に示されてい
る。而して、ボイラマスタ指令４６とベッド材１７によ
り形成される流動床の層高指令４７とは比例するため、
関数Ｆ１（ｘ）は右上がりの直線となる。

【００２８】斯かる蒸気温度制御装置においては、差圧
検出器３６によりベッド材１７（図７参照）により形成
される流動床の差圧５１が検出され、検出された差圧５
１は演算器５０に与えられて層高検出値５２が求めら
れ、求められた層高検出値５２は減算器５３へ与えられ
る。

【００２９】温度検出器３５で検出された蒸気の温度
は、検出蒸気温度４１として減算器３９へ与えられ、減
算器３９では予め設定された設定蒸気温度４０と検出蒸
気温度４１が減算されて蒸気温度偏差４２が求められ、
求められた蒸気温度偏差４２は比例積分調節器４３で比
例積分処理されたうえ補正層高指令４４として加算器４
８へ与えられる。

【００３０】加算器４８では、ボイラマスタ指令４６に
対応して関数発生器４５から与えられた層高指令４７と
前記比例積分調節器４３からの補正層高指令４４が加算
されて設定層高指令４９が求められ、該設定層高指令４
９は減算器５３へ与えられ、減算器５３では加算器４８
からの設定層高指令４９と演算器５０からの層高検出値
５２が減算されて層高偏差５４が求められ、該層高偏差
５４は比例積分調節器５５で比例積分調節されたうえ弁
開閉指令５６としてハイローモニタスイッチ５７に与え
られる。

【００３１】而して、設定層高指令４９が層高検出値５
２よりも大きい場合には、ハイローモニタスイッチ５７
から注入弁３０へ弁開閉指令５８が与えられ、注入弁３
０が開く。このため、図７で説明したように、圧力容器
２内の圧縮空気１５は圧縮空気注入管３１から注入弁３
０を通ってＬバルブ２９へ送給される。

【００３２】その結果、ベッド材貯蔵容器５内のベッド
材１７はベッド材抜出し管２８からＬバルブ２９内へ導
入され、圧縮空気１５に同伴されてベッド材注入管３２
から火炉６内へ供給される（図７参照）。而して、層高
偏差５４が零になれば、ハイローモニタスイッチ５７か
らの弁開閉指令５８により注入弁３０は閉止し、火炉６
内における流動床の層高は、ボイラマスタ指令４６及び
検出蒸気温度４１に対応した所定の高さに制御される。

【００３３】層高検出値５２が設定層高指令４９よりも
大きい場合には、ハイローモニタスイッチ５７から内圧
排出弁３４へ弁開閉指令５９が与えられ、内圧排出弁３
４が開く。このため、ベッド材貯蔵容器５の内圧は大気
圧に減圧され、火炉６内との圧力差により火炉６内のベ
ッド材１７はベッド材戻し管３３を通ってベッド材貯蔵
容器５へ戻される。而して、層高偏差５４が零になれ
ば、ハイローモニタスイッチ５７からの弁開閉指令５９
により内圧排出弁３４は閉止し、火炉６内における流動
床の層高は、所定の高さに制御される。

【００３４】上述の加圧流動床ボイラ１において、蒸気
を火炉６へ供給される燃料の流量により制御する場合の
蒸気温度制御装置は図１０に示されている。

【００３５】図１０中、６０は予め設定された設定蒸気
温度４０と温度検出器３５で検出した検出蒸気温度４１
を減算して蒸気温度偏差６１を求める減算器、６２は減
算器６０からの蒸気温度偏差６１を比例積分して流動床
の補正層温度指令６３を求める比例積分調節器、６４は
流動床の層温度指令６５（通常は８５０℃）を出力する
設定器、６６は設定器６４からの層温度指令６５と比例
積分調節器６２からの補正層温度指令６３を加算して設
定層温度指令６７を求める加算器である。

【００３６】６８は温度検出器３７，３８により検出し
た流動床の層温度６９，７０を処理して平均検出層温度
７１を求める演算器、７２は演算器６８からの平均検出
層温度７１と加算器６６からの設定層温度指令６７を減
算して層温度偏差７３を求める減算器、７４は減算器７
２からの層温度偏差７３を比例積分して補正燃料流量指
令７５を求める比例積分調節器、７６はボイラマスタ指
令４６に対応して火炉６内へ噴射される燃料８の燃料流
量指令７７を出力する関数発生器、７８は関数発生器７
６からの燃料流量指令７７と比例積分調節器７４からの
補正燃料流量指令７５を加算して合計燃料流量指令７９
を求める加算器、８０は加算器７８からの合計燃料流量
指令７９を比例積分処理して弁開度指令８１を求め、燃
料流量制御弁１２へ与えるようにした比例積分調節器で
ある。

【００３７】関数発生器７６に入力されるボイラマスタ
指令４６と燃料流量指令７７の関係は、図１１に示され
ている。而して、ボイラマスタ指令４６と燃料流量指令
７７は比例するため関数Ｆ２（ｘ）は右上りの直線とな
る。

【００３８】斯かる蒸気温度制御装置においては、温度
検出器３７，３８により、ベッド材１７（図７参照）に
より形成される流動床の温度が検出され、検出された層
温度６９，７０は演算器６８に与えられて平均検出層温
度７１が求められ、求められた平均検出層温度７１は減
算器７２へ与えられる。

【００３９】温度検出器３５で検出された蒸気の温度は
検出蒸気温度４１として減算器６０へ与えられ、減算器
６０では予め設定された設定蒸気温度４０と検出蒸気温
度４１が減算されて蒸気温度偏差６１が求められ、該蒸
気温度偏差６１は比例積分調節器６２で比例積分処理さ
れたうえ補正層温度指令６３として加算器６６へ与えら
れる。

【００４０】加算器６６では、設定器６４から与えられ
た層温度指令６５と比例積分調節器６２からの補正層温
度指令６３が加算されて設定層温度指令６７が求めら
れ、該設定層温度指令６７は減算器７２に与えられる。

【００４１】減算器７２では、平均検出層温度７１と設
定層温度指令６７が減算されて層温度偏差７３が求めら
れ、該層温度偏差７３は比例積分調節器７４で比例積分
処理されて補正燃料流量指令７５が求められ、補正燃料
流量指令７５は、加算器７８へ与えられる。

【００４２】加算器７８では、ボイラマスタ指令４６に
対応して関数発生器７６から与えられた燃料流量指令７
７と比例積分調節器７４からの補正燃料流量指令７５が
加算されて合計燃料流量指令７９が求められ、該合計燃
料流量指令７９は比例積分調節器８０で比例積分処理さ
れて弁開度指令８１が求められ、該弁開度指令８１は燃
料流量制御弁１２に与えられ、而して燃料流量制御弁１
２開度は、ボイラマスタ指令４６及び設定蒸気温度４０
に対応した所定の開度に制御される。

【００４３】

【発明が解決しようとする課題】図８に示すごとく、流
動床の層高により蒸気温度を制御する場合、例えば流動
床の層高を上昇させる際には間歇的に注入弁３０を開閉
し、流動床の層高を下降させる際には間歇的に内圧排出
弁３４を開閉する。

【００４４】このため、火炉６内のベッド材１７の増減
もパルス的に間歇的に行われ、連続的に行われないた
め、蒸気温度偏差４２が１℃のように極く僅かの場合に
は、ベッド材１７の増減により蒸気温度偏差４２を零に
することは困難である。

【００４５】又、図１０に示すごとく、燃料８の流量に
より蒸気温度を制御する場合には、燃料流量は連続的に
制御することができるため蒸気温度偏差４２が極く僅か
な場合でも正確に蒸気温度の制御を行うことができる。
しかし、流動床の層温度が高過ぎると火炉を損傷させて
しまい、流動床の層温度が低過ぎると燃料８の燃焼が不
可能になってしまうため、流動床の層温度には上下限の
制約があり、燃料８の流量を無制限に動かすことはでき
ない。

【００４６】本発明は上述の実情に鑑み、流動床の層温
度を所定の範囲内になるように制御すると共に蒸気温度
偏差が極く僅かな場合でも正確に蒸気温度偏差が零とな
るよう蒸気温度のきめの細かい制御を行い得るようにす
ることを目的としてなしたものである。

【００４７】

【課題を解決するための手段】本方法発明は、加圧流動
床ボイラの火炉内に形成された流動床の層温度が上限設
定値と下限設定値との間にある場合には、火炉内へ供給
される燃料の流量を調整することにより加圧流動床ボイ
ラで生成される蒸気の温度を制御し、流動床の層温度が
上限設定値以上の場合には前記流動床の層高を上昇させ
ることにより前記蒸気の温度を制御し、流動床の層温度
が下限設定値以下の場合には前記流動床の層高を下降さ
せることにより前記蒸気の温度を制御するものである。

【００４８】本方法発明においては、流動床の層高の上
昇に伴い火炉内へ供給する燃料を増加させると良い。

【００４９】本装置発明では、加圧流動床ボイラの火炉
内に形成された流動床の層温度が上限設定値と下限設定
値との間にある場合に、前記火炉内へ燃料を供給するた
めのラインに設けた燃料流量制御弁の開度若しくは燃料
ポンプの回転数を調整するようにした手段と、前記流動
床の層温度が上限設定値以上になった場合に、ベッド材
をベッド材貯蔵容器から火炉内へ送給するためのライン
に設けた注入弁を開閉するようにした手段と、前記流動
床の層温度が下限設定値以下になった場合に、ベッド材
が火炉からベッド材戻しラインを介して戻されるベッド
材貯蔵容器の内圧を排出する内圧排出弁を開閉するよう
にした手段を設けたものである。

【００５０】本装置発明においては、流動床の層高を上
昇させる際に検出された蒸気温度と設定された蒸気温度
の偏差を処理して得られた補正層高指令に対応して燃料
流量制御弁を開くか或いは燃料ポンプの回転数を上昇さ
せる手段を設けると良い。

【００５１】又、本装置発明は、加圧流動床ボイラで生
成した蒸気の検出温度と設定した蒸気温度の偏差を処理
して流動床の補正層温度指令を求め出力する第１の調節
器と、前記補正層温度指令と設定された層温度指令を加
算して設定層温度指令を求め出力する第１の加算器と、
前記設定層温度指令が上限設定値と下限設定値との間に
ある場合には設定層温度指令を出力し、設定層温度指令
が上限設定値以上或いは下限設定値以下の場合は上限設
定値或いは下限設定値を設定層温度指令として出力する
上下限信号制限器と、前記設定層温度指令と上下限信号
制限器からの出力の偏差を求め、該偏差が零でない場合
には調節器作動指令を出力する偏差信号ハイローモニタ
スイッチと、流動床の検出層温度と前記設定層温度指令
の偏差を処理して補正燃料流量指令を求め出力する第２
の調節器と、ボイラマスタ指令により定まる流動床の層
高指令に対応した燃料流量指令と前記補正燃料流量指令
を加算して合計燃料流量指令を求め出力する第２の加算
器と、前記合計燃料流量指令を処理して指令を求め、該
指令により燃料を火炉へ送給するラインに設けた燃料流
量制御弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数を制御する
第３の調節器と、前記蒸気の検出温度と設定蒸気温度の
偏差を処理して補正層高指令を求め出力する第４の調節
器と、前記補正層高指令とボイラマスタ指令に対応した
層高指令を加算して設定層高指令を求め出力する第３の
加算器と、検出された流動床の層高と前記設定層高指令
の偏差を処理すると共に前記調節器作動指令が与えられ
たら弁開閉指令を出力する第５の調節器と、前記弁開閉
指令を基に、ベッド材貯蔵容器内のベッド材をベッド材
注入ラインから火炉内へ送給する際に圧縮空気注入ライ
ンに設けた注入弁を開く指令を出力し、又ベッド材を火
炉からベッド材戻しラインを介しベッド材貯蔵容器へ戻
す際にベッド材貯蔵容器の内圧排出弁を開く指令を出力
するハイローモニタスイッチを設けたものである。

【００５２】本装置発明では、流動床の層高指令に対応
した燃料流量指令を出力する関数発生器から第２の加算
器へ至る送給ラインに、前記燃料流量指令と第４の調節
器からの補正層高指令に対応した補正燃料流量指令を加
算して別の燃料流量指令を求め該燃料流量指令を前記第
２の加算器へ与える第４の加算器を設けると良い。

【００５３】本発明においては、流動床の層温度が上限
設定値と下限設定値の間にある場合は、火炉内に供給さ
れる燃料の流量が制御され、流動床の温度が上限設定値
以上或いは下限設定値以下の場合は流動床の層高が調整
されるため、流動床の層温度を常に所定の範囲に入るよ
うにすることができると共に蒸気温度偏差が零となるよ
う、きめの細かい制御を行うことができる。

【００５４】本発明では、流動床の層高の上昇に伴い火
炉内へ供給する燃料を増加させるようにしたり、或いは
流動床の層高を上昇させる際に検出された蒸気温度と設
定された蒸気温度の偏差を処理して得られた補正層高指
令に対応して燃料流量制御弁を開くか或いは燃料ポンプ
の回転数を上昇させる手段を設けたり、若しくは流動床
の層高指令に対応した燃料流量指令を出力する関数発生
器から第２の加算器へ至る送給ラインに、前記燃料流量
指令と第４の調節器からの補正層高指令に対応した補正
燃料流量指令を加算して別の燃料流量指令を求め該燃料
流量指令を前記第２の加算器へ与える第４の加算器を設
けた場合には、流動床の層高を上昇させる際に流動床の
層温度低下が大きくならず、蒸気温度の制御性が向上す
る。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。

【００５６】図１〜図３は、本発明の実施の形態の一例
である。

【００５７】而して、本実施の形態例は基本的には図
８、１０に示す蒸気温度制御装置を組み合せたものであ
るので、図８、１０と同一部分には同一の符号を付して
説明を省略するものとし、以下の説明では本実施の形態
例において特に付加した部分を主体として、図７をも参
照しつつ説明する。

【００５８】すなわち、８２は関数発生器４５からの層
高指令４７に対応した燃料流量指令７７を加算器７８へ
与えるようにした関数発生器である。而して、関数発生
器８２に入力される流動床の層高指令４７と燃料流量指
令７７とは比例関係にあるため関数Ｆ３（ｘ）は右上り
の直線となる。

【００５９】８３は加算器６６から減算器７２へ設定層
温度指令６７を送給するラインの中途部に設けた上下限
信号制限器、８４は上下限信号制限器８３へ流動床の層
温度上限設定値８５（通常は８７０℃）を設定する設定
器、８６は上下限信号制限器８３へ流動床の層温度下限
設定値８７（通常は８００℃）を設定する設定器、８８
は上下限信号制限器８３に対し並列に接続された偏差信
号ハイローモニタスイッチ８８であり、偏差信号ハイロ
ーモニタスイッチ８８では、加算器６６からの設定層温
度指令６７と上下限信号制限器８３からの設定層温度指
令６７’を減算して設定層温度指令偏差を求め、該設定
層温度指令偏差の絶対値が零よりも大きい場合には偏差
信号ハイローモニタスイッチ８８から比例積分調節器５
５へ比例積分調節器作動指令８９を与え得るようになっ
ている。

【００６０】次に本実施の形態の作動について説明す
る。

【００６１】加圧流動床ボイラ１の運転時には、温度検
出器３５で検出された検出蒸気温度４１は、減算器３
９，６０へ与えられ、減算器３９，６０では、夫々設定
蒸気温度４０と検出蒸気温度４１が減算されて蒸気温度
偏差４２，６１が求められ、該蒸気温度偏差４２，６１
は比例積分調節器４３，６２へ与えられ、比例積分調節
器４３では蒸気温度偏差４２が比例積分処理されて補正
層高指令４４が求められ、該補正層高指令４４は加算器
４８へ与えられ、比例積分調節器６２では蒸気温度偏差
６１が比例積分処理されて補正層温度指令６３が求めら
れ、該補正層温度指令６３は加算器６６へ与えられる。

【００６２】ボイラマスタ指令４６に対応して関数発生
器４５から出力された層高指令４７は加算器４８及び関
数発生器８２へ与えられ、加算器４８では層高指令４７
と補正層高指令４４が加算されて設定層高指令４９が求
められ、該設定層高指令４９は減算器５３に与えられ、
関数発生器８２からは層高指令４７に対応した燃料流量
指令７７が出力されて加算器７８に与えられる。

【００６３】加算器６６では、比例積分調節器６２から
の補正層温度指令６３と設定器６４からの層温度指令６
５が加算されて設定層温度指令６７が求められ、該設定
層温度指令６７は上下限信号制限器８３及び偏差信号ハ
イローモニタスイッチ８８へ与えられる。

【００６４】加算器６６から上下限信号制限器８３へ与
えられた設定層温度指令６７が設定器８４により上下限
信号制限器８３へ設定された層温度上限設定値８５より
も低く、設定器８６により上下限信号制限器８３へ設定
された層温度下限設定値８７よりも高い場合には、設定
層温度指令６７が上下限信号制限器８３から減算器７２
及び偏差信号ハイローモニタスイッチ８８へ与えられ、
設定層温度指令６７が層温度上限設定値８５よりも高い
場合には、層温度上限設定値８５が設定層温度指令６
７’として上下限信号制限器８３から減算器７２及び偏
差信号ハイローモニタスイッチ８８へ与えられ、設定層
温度指令６７が層温度下限設定値８７よりも低い場合に
は、層温度下限設定値８７が設定層温度指令６７’とし
て上下限信号制限器８３から減算器７２及び偏差信号ハ
イローモニタスイッチ８８へ与えられる。

【００６５】偏差信号ハイローモニタスイッチ８８で
は、加算器６６からの設定層温度指令６７と上下限信号
制限器８３からの設定層温度指令６７’が減算されて設
定層温度指令偏差が求められ、該設定層温度指令偏差が
零の場合は、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８から
比例積分調節器作動指令８９は出力されないが、設定層
温度指令偏差の絶対値が零より大きい場合すなわち、設
定層温度指令６７が層温度上限設定値８５よりも高いか
或いは設定層温度指令６７’が層温度下限設定値８７よ
りも低い場合には、偏差信号ハイローモニタスイッチ８
８から比例積分調節器５５へ比例積分調節器作動指令８
９が与えられる。

【００６６】温度検出器３７，３８により検出された流
動床の層温度６９，７０は、演算器６８で処理されて平
均検出層温度７１が求められ、該平均検出層温度７１は
減算器７２へ与えられ、減算器７２では設定層温度指令
６７，６７’と平均検出層温度７１が減算されて層温度
偏差７３が求められ、該層温度偏差７３は比例積分調節
器７４で比例積分処理されて補正燃料流量指令７５が求
められ、該補正燃料流量指令７５は加算器７８に与えら
れ、加算器７８では燃料流量指令７７と補正燃料流量指
令７５が加算されて合計燃料流量指令７９が求められ
る。

【００６７】加算器７８から出力された合計燃料流量指
令７９は比例積分調節器８０で比例積分処理されて弁開
度指令８１が求められ、該弁開度指令８１は燃料流量制
御弁１２へ与えられる。

【００６８】而して、流動床の層温度すなわち平均検出
層温度７１が上限値（８７０℃）よりも低く、下限値
（８００℃）よりも高い場合には、偏差信号ハイローモ
ニタスイッチ８８からは比例積分調節器作動指令８９が
出力されないため、比例積分調節器５５は作動せず、従
って比例積分調節器５５の出力は零である。

【００６９】このため、注入弁３０、内圧排出弁３４は
閉止した状態を持続し、燃料流量制御弁１２は比例積分
調節器８０からの弁開度指令８１によって所定の開度に
制御され、従ってボイラから流出した蒸気温度は、燃料
８の流量によってのみ所定の温度に制御される。

【００７０】流動床の層温度すなわち平均検出層温度７
１が上限値（８７０℃）以上か或いは下限値（８００
℃）以下の場合は、偏差信号ハイローモニタスイッチ８
８で求められる設定層温度偏差指令の絶対値は零よりも
大きくなるため、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８
からは比例積分調節器作動指令８９が出力されて比例積
分調節器５５に与えられ、比例積分調節器５５からは弁
開閉指令５６が出力されるようになっている。

【００７１】このため差圧検出器３６で検出された流動
床よりも上方と流動床下部の差圧５１は演算器５０で処
理されて流動床の層高検出値５２が求められ、該層高検
出値５２は減算器５３へ与えられ、減算器５３では、設
定層高指令４９と層高検出値５２が減算されて層高偏差
５４が求められ、該層高偏差５４は比例積分調節器５５
で比例積分処理され、弁開閉指令５６としてハイローモ
ニタスイッチ５７へ与えられる。

【００７２】而して、平均検出層温度７１が上限値（８
７０℃）以上の場合は、ハイローモニタスイッチ５７か
ら注入弁３０へ弁開閉指令５８が与えられ、注入弁３０
が開く。このため、図７に示すベッド材貯蔵容器５内の
ベッド材１７は、注入弁３０を通ってＬバルブ２９へ送
給された圧縮空気１５に同伴され、ベッド材注入管３２
から火炉６内へ送給され、その結果、流動床の層高は所
定の高さに制御される。

【００７３】平均検出層温度７１が下限値（８００℃）
以下の場合は、ハイローモニタスイッチ５７から内圧排
出弁３４へ弁開閉指令５９が与えられて内圧排出弁３４
が開き図７に示すベッド材貯蔵容器５内の圧力は大気圧
となる。このため、図７に示す火炉６内のベッド材１７
は火炉６とベッド材貯蔵容器５の差圧により、ベッド材
戻し管３３を経てベッド材貯蔵容器５内へ戻され、流動
床の層高は所定の高さに制御される。

【００７４】流動床の層高を制御する際には、上下限信
号制限器８３から出力される設定層温度指令６７’は、
層温度上限設定値８５又は層温度下限設定値８７である
ため、設定層温度指令６７’は一定の固定値となり、従
って燃料流量制御弁１２は一定の固定値である設定層温
度指令６７’により開度制御される。

【００７５】上述の実施の形態例における流動床の層高
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３（Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３）ごとの燃料流量
と流動床の層温度との関係は図３に示されている。

【００７６】而して、図３は例えば層高Ｈ２で運転を行
っている場合に流動床の層温度が層温度上限設定値と層
温度下限設定値との間にある間は、燃料流量を増加させ
ることにより蒸気温度の制御を行い、流動床の層温度が
層温度上限設定値に達したら層高をＨ３に上昇させ、更
に燃料流量を増加させることにより蒸気温度の制御を行
うことを示している。

【００７７】又、図３の場合、層高Ｈ２をＨ３に上昇さ
せる場合、流動床の層温度が一時的に低下し、しかる後
上昇しているが、これは、層高を上昇させるために供給
されたベッド材１７の温度が低く、該ベッド材１７が加
熱されるまでに時間遅れがあるためである。

【００７８】図１に示す本発明の実施の形態例によれ
ば、流動床の層温度を常に所定の範囲に入るようにする
ことができると共に蒸気温度偏差が零となるようきめの
細かい制御を行うことができる。

【００７９】図４〜図６は本発明の実施の形態の他の例
であり、図４中、図１に示すものと同一のものには同一
の符号が付してある。

【００８０】而して、図４中、９０は関数発生器８２と
加算器７８との間に設置した加算器、９１は比例積分調
節器４３から与えられた補正層高指令４４に対応して補
正燃料流量指令９２を加算器９０へ与えるようにした関
数発生器であり、加算器９０では関数発生器８２からの
燃料流量指令７７と関数発生器９１からの補正燃料流量
指令９２を加算して燃料流量指令７７’を求め、該燃料
流量指令７７’を加算器７８へ与え得るようになってい
る。

【００８１】関数発生器９１に入力される補正層高指令
４４と補正燃料流量指令９２は比例関係にあるため図５
に示すごとく関数Ｆ４（ｘ）は右上りの直線となる。

【００８２】本実施の形態例では、加算器９０におい
て、流動床の層高指令４７に対応して関数発生器８２か
ら出力された燃料流量指令７７に補正層高指令４４に対
応して関数発生器９１から出力された補正燃料流量指令
９２が加算されて燃料流量指令７７’が求められ、該燃
料流量指令７７’は加算器７８に与えられ、加算器７８
で燃料流量指令７７’と補正燃料流量指令７５を加算し
て得られた合計燃料流量指令７９を基に燃料流量制御弁
１２の開度が制御される。

【００８３】すなわち、本実施の形態例においては、加
算器７８では、補正燃料流量指令９２の分だけ合計燃料
流量指令７９が増加する結果、例えば図６に示すごとく
層高がＨ２からＨ３へ上昇するような場合にも、燃料流
量制御弁１２の開度は徐々に大きくなり、従って火炉６
へ供給される燃料８の流量は徐々に増すため図１の場合
に比較して流動床の層温度の落ち込みが少く、従って層
高をあげた場合にも安定した蒸気温度の制御へ迅速に移
行することができる。

【００８４】蒸気温度を流動床の層高で制御する場合
は、例えば蒸気温度の低下に伴い流動床の層高が上昇
し、ボイラ収熱が増加して蒸気温度が設定値に向け上昇
するが、同時に燃料流量を増やさないと、図３のイに示
すごとく流動床の層温度は一時的に低下してしまう。

【００８５】而して、この場合実際には流動床の層高が
上昇し、これに伴い流動床の層温が低下し、しかる後層
温度上限設定値に向け層温が上昇するよう燃料流量が増
加するが、この動作は迅速には行われず、蒸気温度が設
定値に達するまでに時間遅れがある。

【００８６】しかるに本実施の形態例においては、補正
層高指令４４に基づく補正燃料流量指令９２を関数発生
器８２からの燃料流量指令７７に加算して得られた燃料
流量指令７７’により燃料流量制御弁１２の開度を調整
するようにしているため、層高をＨ２からＨ３へ上昇さ
せる中途の段階においても、燃料流量は増加し、従って
層高を上昇させる場合の層温度の低下は図６のロに示す
ごとく、あまり大きくなく、このため、蒸気温度が設定
値に達するまでの時間遅れが少く、蒸気温度の制御性が
向上する。

【００８７】又、本実施の形態例においても前述の実施
の形態例の場合と同様、流動床の層温度を常に所定の範
囲に入るようにすることができると共に蒸気温度偏差が
零となるようきめの細かい制御を行うことができる。

【００８８】なお、本発明の実施の形態においては燃料
流量の制御を燃料流量制御弁により行う場合について説
明したが、燃料ポンプの回転数を制御することにより行
うこともできること、その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。

【００８９】

【発明の効果】本発明の加圧流動床ボイラにおける蒸気
温度制御方法及び装置によれば、請求項１〜６の何れに
おいても火炉に形成される流動床の層温度を常に所定の
範囲に入るようにすることができると共に蒸気温度偏差
が零となるよう、きめの細かい制御を行うことができ、
加えて請求項２、４、６の場合は流動床の層高を上昇さ
せる際に生じる層温の低下を防止することができ、より
一層良好な制御性を得ることができる、等種々の優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す制御ブロック
図である。

【図２】図１及び後述の図４の制御ブロック図に使用す
る第３の関数発生器に入力される層高指令と燃料流量指
令との関係を示すグラフである。

【図３】図１の制御ブロック図に従い制御を行う場合の
燃料流量と流動床の層温度との関係を示すグラフであ
る。

【図４】本発明の実施の形態の他の例を示す制御ブロッ
ク図である。

【図５】図４の制御ブロック図に使用する第４の関数発
生器に入力される補正層高指令と補正燃料流量指令の関
係を示すグラフである。

【図６】図４の制御ブロック図に従い制御を行う場合の
燃料流量と流動床の層温度との関係を示すグラフであ
る。

【図７】加圧流動床ボイラの概要を示す系統図である。

【図８】従来の一例を示す制御ブロック図である。

【図９】図１、４、８の制御ブロック図に使用する第１
の関数発生器に入力されるボイラマスタ指令と層高指令
との関係を示すグラフである。

【図１０】従来の他の例を示す制御ブロック図である。

【図１１】図１０の制御ブロック図に使用する第２の関
数発生器に入力されるボイラマスタ指令と燃料流量指令
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 加圧流動床ボイラ ５ ベッド材貯蔵容器 ６ 火炉 ８ 燃料 １０ 燃料送給管（ライン） １１ 燃料ポンプ １２ 燃料流量制御弁 １７ ベッド材 ３０ 注入弁 ３１ 圧縮空気注入管（圧縮空気注入ライン）（ライ
ン） ３２ ベッド材注入管（ベッド材注入ライン）（ライ
ン） ３３ ベッド材戻し管（ベッド材戻しライン） ３４ 内圧排出弁 ４０ 設定蒸気温度（蒸気温度） ４１ 検出蒸気温度（検出温度）（蒸気温度） ４２ 蒸気温度偏差（偏差） ４３ 比例積分調節器（第４の調節器） ４４ 補正層高指令 ４６ ボイラマスタ指令 ４７ 層高指令 ４８ 加算器（第３の加算器）（手段） ４９ 設定層高指令 ５２ 層高検出値（層高） ５４ 層高偏差（偏差） ５５ 比例積分調節器（第５の調節器） ５６ 弁開閉指令 ５７ ハイローモニタスイッチ（手段） ５８，５９ 弁開閉指令（指令） ６１ 蒸気温度偏差（偏差） ６２ 比例積分調節器（第１の調節器） ６３ 補正層温度指令 ６５ 層温度指令 ６６ 加算器（第１の加算器） ６７，６７’ 設定層温度指令（出力） ７１ 平均検出層温度（検出層温度） ７３ 層温度偏差（偏差） ７４ 比例積分調節器（第２の調節器）（手段） ７５ 補正燃料流量指令 ７７，７７’ 燃料流量指令 ７８ 加算器（第２の加算器）（手段） ７９ 合計燃料流量指令 ８０ 比例積分調節器（第３の調節器）（手段） ８１ 弁開度指令（指令） ８２ 関数発生器 ８３ 上下限信号制限器 ８５ 層温度上限設定値（上限設定値） ８７ 層温度下限設定値（下限設定値） ８８ 偏差信号ハイローモニタスイッチ ８９ 比例積分調節器作動指令（調節器作動指令） ９０ 加算器（第４の加算器）（手段） ９２ 補正燃料流量指令

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｎ 5/02 ３４４ Ｆ２３Ｎ 5/02 ３４４Ｚ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧流動床ボイラの火炉内に形成された
   流動床の層温度が上限設定値と下限設定値との間にある
   場合には、火炉内へ供給される燃料の流量を調整するこ
   とにより加圧流動床ボイラで生成される蒸気の温度を制
   御し、流動床の層温度が上限設定値以上の場合には前記
   流動床の層高を上昇させることにより前記蒸気の温度を
   制御し、流動床の層温度が下限設定値以下の場合には前
   記流動床の層高を下降させることにより前記蒸気の温度
   を制御することを特徴とする加圧流動床ボイラにおける
   蒸気温度制御方法。
2. 【請求項２】 流動床の層高の上昇に伴い火炉内へ供給
   する燃料を増加させる請求項１に記載の加圧流動床ボイ
   ラにおける蒸気温度制御方法。
3. 【請求項３】 加圧流動床ボイラの火炉内に形成された
   流動床の層温度が上限設定値と下限設定値との間にある
   場合に、前記火炉内へ燃料を供給するためのラインに設
   けた燃料流量制御弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数
   を調整するようにした手段と、 前記流動床の層温度が上限設定値以上になった場合に、
   ベッド材をベッド材貯蔵容器から火炉内へ送給するため
   のラインに設けた注入弁を開閉するようにした手段と、 前記流動床の層温度が下限設定値以下になった場合に、
   ベッド材が火炉からベッド材戻しラインを介して戻され
   るベッド材貯蔵容器の内圧を排出する内圧排出弁を開閉
   するようにした手段を設けたことを特徴とする加圧流動
   床ボイラにおける蒸気温度制御装置。
4. 【請求項４】 流動床の層高を上昇させる際に検出され
   た蒸気温度と設定された蒸気温度の偏差を処理して得ら
   れた補正層高指令に対応して燃料流量制御弁を開くか或
   いは燃料ポンプの回転数を上昇させる手段を設けた請求
   項３に記載の加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御装
   置。
5. 【請求項５】 加圧流動床ボイラで生成した蒸気の検出
   温度と設定した蒸気温度の偏差を処理して流動床の補正
   層温度指令を求め出力する第１の調節器と、 前記補正層温度指令と設定された層温度指令を加算して
   設定層温度指令を求め出力する第１の加算器と、 前記設定層温度指令が上限設定値と下限設定値との間に
   ある場合には設定層温度指令を出力し、設定層温度指令
   が上限設定値以上或いは下限設定値以下の場合は上限設
   定値或いは下限設定値を設定層温度指令として出力する
   上下限信号制限器と、 前記設定層温度指令と上下限信号制限器からの出力の偏
   差を求め、該偏差が零でない場合には調節器作動指令を
   出力する偏差信号ハイローモニタスイッチと、 流動床の検出層温度と前記設定層温度指令の偏差を処理
   して補正燃料流量指令を求め出力する第２の調節器と、 ボイラマスタ指令により定まる流動床の層高指令に対応
   した燃料流量指令と前記補正燃料流量指令を加算して合
   計燃料流量指令を求め出力する第２の加算器と、 前記合計燃料流量指令を処理して指令を求め、該指令に
   より燃料を火炉へ送給するラインに設けた燃料流量制御
   弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数を制御する第３の
   調節器と、 前記蒸気の検出温度と設定蒸気温度の偏差を処理して補
   正層高指令を求め出力する第４の調節器と、 前記補正層高指令とボイラマスタ指令に対応した層高指
   令を加算して設定層高指令を求め出力する第３の加算器
   と、 検出された流動床の層高と前記設定層高指令の偏差を処
   理すると共に前記調節器作動指令が与えられたら弁開閉
   指令を出力する第５の調節器と、 前記弁開閉指令を基に、ベッド材貯蔵容器内のベッド材
   をベッド材注入ラインから火炉内へ送給する際に圧縮空
   気注入ラインに設けた注入弁を開く指令を出力し、又ベ
   ッド材を火炉からベッド材戻しラインを介しベッド材貯
   蔵容器へ戻す際にベッド材貯蔵容器の内圧排出弁を開く
   指令を出力するハイローモニタスイッチを設けたことを
   特徴とする加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御装
   置。
6. 【請求項６】 流動床の層高指令に対応した燃料流量指
   令を出力する関数発生器から第２の加算器へ至る送給ラ
   インに、前記燃料流量指令と第４の調節器からの補正層
   高指令に対応した補正燃料流量指令を加算して別の燃料
   流量指令を求め該燃料流量指令を前記第２の加算器へ与
   える第４の加算器を設けた請求項３に記載の加圧流動床
   ボイラにおける蒸気温度制御装置。