JPH1114003A - 加圧流動層ボイラの蒸気温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベッド材の性状の変化や燃料の発熱量の変化
があっても、層高プログラムと燃料流量プログラムの静
特性を自動的に安定して修正できるようにする。 【解決手段】 補正層温度指令６９を入力して低速度で
積分する第１の低速積分器８７と、積分した層高修正信
号８８を層高プログラム４３からの層高指令４４に掛算
する掛算器８９と、補正燃料流量指令７９ａを入力して
低速度で積分する第２の低速積分器９３と、積分した層
温修正信号９４を燃料流量プログラム４５からの燃料流
量指令４６に掛算する掛算器９５と、補正層温度指令６
９がプラス側設定値以上となった時とマイナス側設定値
以下となった時に第１の低速積分器８７を作動させ、補
正層温度指令６９がプラス側設定値とマイナス側設定値
との中間範囲にある時に第２の低速積分器９３を作動さ
せる切替手段１００を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層ボイラ
の流動層の層温度を制御する燃料流量プログラムの、計
画値ベースとのズレ分を自動修正し得るようにした加圧
流動層ボイラの蒸気温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は加圧流動層ボイラ１の一例を示し
たもので、斯かる加圧流動層ボイラ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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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６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、脱硫剤や燃
焼灰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。灰出しホッパ１３の下端からはベッド灰１
７’が取り出されるようになっている。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】又、ガスタービン２３は、該ガスタービン
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。

【００１０】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。

【００１１】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内へ導入
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。

【００１２】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
３９が接続されている。

【００１３】なお、図６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蒸気温度検出器、３６はボイラ
本体３内の流動層よりも上方と流動層下部との差圧を検
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、３７，３８はボイラ本体３内のベッド材１７により
形成される流動層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層温度検出器である。

【００１４】上記加圧流動層ボイラ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。

【００１５】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。

【００１６】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た後、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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】従来から一般に実施されている貫流ボイラ
では、プラント出力に対して１対１の関係で給水と燃料
の供給を変化させるようにしており、更に蒸気温度は燃
料流量によって制御するようにしているが、前記した加
圧流動層ボイラ１においては、燃料流量によって変化す
るのは流動層の層温であり、この層温をある所定範囲に
保持させた状態において、層高をプラント出力に対して
１対１で変化させることによってプラント出力を制御す
るようにしており、従って、上記加圧流動層ボイラ１に
おいては、前記貫流ボイラに比して、層温と層高を制御
するための操作量が増加する。

【００２０】また、上述の加圧流動層ボイラ１にて生成
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によって形成される流動層の層高を制御
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。

【００２１】前記燃料８の流量を制御すると、流動層の
入熱が変って層温が変化することのなるので、伝熱部７
の収熱が変って蒸気の温度が制御される。

【００２２】一方、流動層の層高を制御することによっ
て蒸気の温度を制御する際には、蒸気の温度が所定の温
度よりも低い場合は、注入弁３０を開く。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による流動層の層高が所定高
さまで上昇し、伝熱部７の収熱量が増加されることによ
り蒸気温度が上昇する。

【００２３】流動層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。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１
７による流動層の層高が所定高さまで下降し、伝熱部７
の収熱量が減少することにより蒸気温度が低下する。

【００２４】又、図７は、流動層の層高がＨ１，Ｈ２，
Ｈ３（Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３）のように変化した場合におけ
る、前記燃料流量と流動層の層温度との関係を示してい
る。

【００２５】図７において、例えば層高Ｈ２で運転を行
っている場合に流動層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、燃料流量を増減させ
ることにより蒸気温度の制御を行い、流動層の層温度が
層温度上限設定値に達したら（蒸気温度が設定温度より
低い時）層高をＨ３に上昇させ、更に燃料流量を増加さ
せることによって蒸気温度の制御を行うことを示してい
る。

【００２６】又、図７の場合、層高Ｈ２をＨ３に上昇さ
せる場合、流動層の層温度が一時的にロのように低下
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。

【００２７】図８は前記加圧流動層ボイラ１の蒸気温度
制御装置の一例を示したもので、図８中、４０はボイラ
マスタ指令４１に基づいて図示しない給水流量調節弁等
に給水流量指令４２を出力する給水流量プログラム、４
３はボイラマスタ指令４１に基づいて層高指令４４を出
力する層高プログラム、４５はボイラマスタ指令４１に
基づいて燃料流量指令４６を出力する燃料流量プログラ
ム、４７は前記燃料流量指令４６に基づいて図示しない
タービンガイドベーン等に空気流量指令４８を出力する
空気流量プログラムであり、前記給水流量プログラム４
０の関数Ｆ１（ｘ）と、層高プログラム４３の関数Ｆ２
（ｘ）と、燃料流量プログラム４５の関数Ｆ３（ｘ）
は、夫々図９に傾向を示すように、ボイラマスタ指令４
１に対して比例関係を有して右上がりの直線となる。ま
た、前記空気流量プログラム４７の関数Ｆ４（ｘ）は、
図１０に傾向を示すように、燃料流量指令４６に対して
比例関係を有して右上がりの直線となる。

【００２８】まず、蒸気温度を流動層の層高により制御
する構成について、図８の蒸気温度制御装置を参照して
説明する。

【００２９】４９は、予め設定された設定蒸気温度５０
と蒸気温度検出器３５で検出した検出蒸気温度５１を減
算して蒸気温度偏差５２を求める減算器５３と、減算器
５３からの蒸気温度偏差５２を比例積分して流動層の補
正層高指令４９ａを出力する比例積分調節器５３ａとを
備えた水燃比制御マスタであり、該水燃比制御マスタ４
９からの補正層高指令４９ａは加算器５４に与えられて
おり、前記層高プログラム４３からの層高指令４４に加
算して修正することにより、設定層高指令５５が求めら
れるようになっている。

【００３０】５６は、差圧検出器３６によって検出した
ベッド材１７（図６参照）により形成される流動層の差
圧５７から、ｈ＝Δｐ／γ（ここでｈは流動層の層高、
Δｐは差圧、γは流動層の比重）により流動層の層高検
出値５８を求める演算器である。

【００３１】５９は、前記演算器５６からの層高検出値
５８と前記加算器５４からの設定層高指令５５を減算し
て層高偏差６０を求める減算器６１と、減算器６１から
の層高偏差６０を比例積分処理して弁開閉指令６２を求
める比例積分調節器６１ａとを備えた層高制御マスタで
あり、該層高制御マスタ５９からの弁開閉指令６２によ
り、ハイローモニタスイッチ６３を介して注入弁３０及
び内圧排出弁３４に弁開閉指令６４，６５を与えるよう
になっている。

【００３２】上記した回路構成においては、蒸気温度検
出器３５からの検出蒸気温度５１と設定蒸気温度５０と
を入力している水燃比制御マスタ４９からの補正層高指
令４９ａが加算器５４に与えられることにより、層高プ
ログラム４３からの層高指令４４が修正されて設定層高
指令５５が得られ、更に、該設定層高指令５５が層高制
御マスタ５９に入力されて、差圧検出器３６による差圧
５７に基づいた演算器５６からの層高検出値５８との層
高偏差６０に基づいた弁開閉指令６２が、層高制御マス
タ５９からハイローモニタスイッチ６３に与えられる。

【００３３】而して、設定層高指令５５が層高検出値５
８よりも大きい場合には、ハイローモニタスイッチ６３
から注入弁３０へ弁開閉指令６４が与えられ、注入弁３
０が開く。このため、図６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。

【００３４】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６参照）。而して、層高
偏差６０がゼロになれば、ハイローモニタスイッチ６３
からの弁開閉指令６４により注入弁３０は閉止し、火炉
６内における流動層の層高は、ボイラマスタ指令４１及
び検出蒸気温度５１に対応した所定の高さに制御され
る。

【００３５】層高検出値５８が設定層高指令５５よりも
大きい場合には、ハイローモニタスイッチ６３から内圧
排出弁３４へ弁開閉指令６５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の内圧は内圧
排出管３９により大気圧に減圧され、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６０がゼロになれば、ハイローモニタスイッチ６３
からの弁開閉指令６５により内圧排出弁３４は閉止し、
火炉６内における流動層の層高は、所定の高さに制御さ
れる。

【００３６】次に、主蒸気温度を火炉６へ供給される燃
料の流量により制御する構成について、図８の蒸気温度
制御装置を参照して説明する。

【００３７】６６は、予め設定された設定蒸気温度５０
と前記蒸気温度検出器３５で検出した検出蒸気温度５１
を減算して蒸気温度偏差６７を求める減算器６８と、減
算器６８からの蒸気温度偏差６７を比例積分処理して流
動層の補正層温度指令６９を求める比例積分調節器７０
とを備えた層温蒸気温度制御マスタであり、該層温蒸気
温度制御マスタ６６からの補正層温度指令６９が、加算
器７１に入力されて、流動層の層温を設定する設定器７
２からの層温度指令７３（通常は８６０℃）と加算され
ることにより、設定層温度指令７４が求められるように
なっている。

【００３８】７５は、層温度検出器３７，３８により検
出した流動層の層温度７６，７７を処理して平均検出層
温度７８を求める演算器である。

【００３９】７９は、上記演算器７５からの平均検出層
温度７８と前記加算器７１からの設定層温度指令７４を
減算して層温度偏差８０を求める減算器８１と、減算器
８１からの層温度偏差８０を比例積分して補正燃料流量
指令７９ａを求める比例積分調節器８２とを備えた層温
制御マスタであり、該層温制御マスタ７９からの補正燃
料流量指令７９ａが、前記燃料流量プログラム４５から
の燃料流量指令４６に、加算器８３を介して加算される
ことにより、合計燃料流量指令８４が求められるように
なっている。

【００４０】更に、前記加算器８３からの合計燃料流量
指令８４が、比例積分調節器８５に導かれて比例積分処
理されることにより弁開度指令８６が得られ、該弁開度
指令８６によって燃料流量制御弁１２の開度が制御され
るようになっている。

【００４１】上記した回路構成においては、蒸気温度検
出器３５からの検出蒸気温度５１と設定蒸気温度５０と
を入力している層温蒸気温度制御マスタ６６からの補正
層温度指令６９が、設定器７２からの層温度指令７３
（通常は８６０℃）に加算器７１を介して加算されるこ
とにより設定層温度指令７４が求められ、更に、該設定
層温度指令７４が、層温度検出器３７，３８からの層温
度７６，７７を平均する演算器７５からの平均検出層温
度７８を入力している層温制御マスタ７９に入力される
ことにより、層温度偏差８０に基づいた補正燃料流量指
令７９ａが得られ、該補正燃料流量指令７９ａが加算器
８３を介して前記燃料流量プログラム４５からの燃料流
量指令４６に加算されることにより、合計燃料流量指令
８４が得られる。

【００４２】従って、検出蒸気温度５１と設定蒸気温度
５０との偏差に基づいて出力される層温蒸気温度制御マ
スタ６６からの補正層温度指令６９によって、層温度が
所定値に保持されるように燃料流量指令４６が修正さ
れ、得られた合計燃料流量指令８４により比例積分調節
器８５を介して得られた弁開度指令８６にて、燃料流量
制御弁１２が制御され、これにより燃料流量制御弁１２
は、ボイラマスタ指令４１と設定蒸気温度５０に対応し
た所定の開度に制御されるようになる。

【００４３】上記図８に示した蒸気温度制御装置によれ
ば、層高プログラム４３における層高指令４４、及び燃
料流量プログラム４５における燃料流量指令４６が、計
画値ベースとの間にズレがあっても、層高プログラム４
３からの層高指令４４は水燃比制御マスタ４９からの補
正層高指令４９ａによって修正され、また、燃料流量プ
ログラム４５からの燃料流量指令４６は層温蒸気温度制
御マスタ６６からの補正層温度指令６９によって修正さ
れることにより、蒸気温度は設定蒸気温度５０になるよ
うに層高と層温度が自動的に制御される。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記図８に示
した従来の蒸気温度制御装置においては、例えば、ベッ
ド材の性状の変化（石炭の性状の変化、脱硫剤である石
灰石の名柄変更などによりベッド材の質量が変化するこ
とによって、経時的な熱伝達率が変化した場合等）、及
び、燃料の発熱量の変化（石炭のカロリー、水分の変
化、及び石炭スラリとしている場合のスラリ濃度の変化
等）が生じた場合に、層高プログラム４３における層高
指令４４、及び燃料流量プログラム４５における燃料流
量指令４６が、計画値ベースとの間にズレを生じ、この
ために、検出蒸気温度５１と設定蒸気温度５０との偏差
に基づいたズレ分が常に水燃比制御マスタ４９及び層温
蒸気温度制御マスタ６６から出力されることになる。

【００４５】このために、負荷変化時には、上記したよ
うに層高指令４４及び燃料流量指令４６が計画値ベース
からズレた状態から、負荷変化に応じた層高の修正動作
が掛かるために、蒸気温度が安定するまでに時間が掛か
り、制御性を高めることができないという問題を有して
いた。

【００４６】本発明は上述の実情に鑑み、ベッド材の性
状の変化や燃料の発熱量の変化があっても、層高プログ
ラムと燃料流量プログラムの静特性を自動的に安定して
修正することにより制御性を向上させることができるよ
うにした加圧流動層ボイラにおける蒸気温度制御装置を
提供することを目的としている。

【００４７】

【課題を解決するための手段】本発明は、加圧流動層ボ
イラ１のボイラマスタ指令４１を入力して層高指令４４
を出力する層高プログラム４３と、ボイラマスタ指令４
１を入力して燃料流量指令４６を出力する燃料流量プロ
グラム４５と、設定蒸気温度５０と検出蒸気温度５１を
入力して補正層高指令４９ａを出力する水燃比制御マス
タ４９と、該水燃比制御マスタ４９からの補正層高指令
４９ａを前記層高プログラム４３からの層高指令４４に
加算して設定層高指令５５を得る加算器５４と、設定層
高指令５５と層高検出値５８とを入力して弁開閉指令６
２を出力する層高制御マスタ５９と、設定蒸気温度５０
と検出蒸気温度５１を入力して補正層温度指令６９を出
力する層温蒸気温度制御マスタ６６と、該層温蒸気温度
制御マスタ６６からの補正層温度指令６９を設定器７２
からの層温度指令７３に加算して設定層温度指令７４を
得る加算器７１と、設定層温度指令７４と平均検出層温
度７８とを入力して補正燃料流量指令７９ａを出力する
層温制御マスタ７９と、該層温制御マスタ７９からの補
正燃料流量指令７９ａを前記燃料流量プログラム４５か
らの燃料流量指令４６に加算して合計燃料流量指令８４
を得る加算器８３とを備えた加圧流動層ボイラの蒸気温
度制御装置であって、前記層温蒸気温度制御マスタ６６
からの補正層温度指令６９を入力して低速度で積分する
第１の低速積分器８７と、該第１の低速積分器８７から
の層高修正信号８８を層高プログラム４３からの層高指
令４４に掛算する掛算器８９と、層温制御マスタ７９か
らの補正燃料流量指令７９ａを入力して低速度で積分す
る第２の低速積分器９３と、該第２の低速積分器９３か
らの積分された層温修正信号９４を燃料流量プログラム
４５からの燃料流量指令４６に掛算する掛算器９５と、
層温蒸気温度制御マスタ６６からの補正層温度指令６９
を入力して該補正層温度指令６９がプラス側設定値Ｓ₁
以上となった時とマイナス側設定値Ｓ₂以下となった時
に前記第１の低速積分器８７を作動させ、前記補正層温
度指令６９がプラス側設定値Ｓ₁とマイナス側設定値Ｓ₂
との中間範囲にある時に前記第２の低速積分器９３を作
動させる切替手段１００を備えたことを特徴とする加圧
流動層ボイラにおける蒸気温度制御装置、に係るもので
ある。

【００４８】また、ボイラマスタ指令４１を入力して該
ボイラマスタ指令４１に応じたゲイン補正信号９０を出
力するゲイン補正器９１と、該ゲイン補正器９１からの
ゲイン補正信号９０を層高修正信号８８に掛算する掛算
器９２とを備えたことを特徴とする加圧流動層ボイラに
おける蒸気温度制御装置、に係るものである。

【００４９】本発明では、層温蒸気温度制御マスタ６６
からの補正層温度指令６９の出力の絶対値が小さい時に
は燃料流量プログラム４５が計画値ベースに自動修正さ
れるようになり、また層温蒸気温度制御マスタ６６から
の補正層温度指令６９の絶対値が大きい時には層高プロ
グラム４３が計画値ベースに自動修正されるようになる
ので、燃料流量プログラム４５の修正動作と層高プログ
ラム４３の修正動作の両方を効果的に組合わせて機能さ
せて、層高及び層温度を安定した状態に制御することが
できる。

【００５０】よって、層温度及び層高が過大或いは過小
に動くことがなくなって安定し、燃料の燃焼とガスター
ビン入口ガス温度が最もバランスの取れた状態に自動修
正されて、プラント効率も向上する。

【００５１】

【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。

【００５２】図１は、前記図８の蒸気温度制御装置に適
用した本発明の実施の形態の一例を示したものであり、
図中図８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説明する。

【００５３】すなわち、蒸気温度検出器３５からの検出
蒸気温度５１と設定蒸気温度５０とを入力して補正層温
度指令６９を加算器７１に出力している層温蒸気温度制
御マスタ６６からの前記補正層温度指令６９を、第１の
低速積分器８７に入力して低速度で積分し、該第１の低
速積分器８７からの積分された層高修正信号８８を、層
高プログラム４３からの層高指令４４に、掛算器８９を
介して掛算するようにしている。

【００５４】また、ボイラマスタ指令４１を入力してボ
イラマスタ指令４１に応じたゲイン補正信号９０を出力
するゲイン補正器９１を設け、該ゲイン補正器９１から
のゲイン補正信号９０を、前記層高修正信号８８に掛算
するようにした掛算器９２を備えている。

【００５５】前記第１の低速積分器８７は、図２に示す
ように、層温蒸気温度制御マスタ６６からの補正層温度
指令６９が、例えば１℃の偏差を出力している時に、１
時間かけて層高を１ｃｍ変化させるという程度の極めて
遅い速度で積分した層高修正信号８８を出力するように
なっている。

【００５６】又、前記ゲイン補正器９１は、図３に示す
ように、流動層の層高に対して、層高が小さい時には前
記層高修正信号８８の割合を小さくし、層高が高い時に
は層高修正信号８８の割合を大きくするようにしたゲイ
ン補正信号９０を出力して、層高に応じて層高修正信号
８８の効きを変えるようにしている。

【００５７】一方、加算器７１からの設定層温度指令７
４と演算器７５からの平均検出層温度７８とを入力して
補正燃料流量指令７９ａを出力している層温制御マスタ
７９からの前記補正燃料流量指令７９ａを、第２の低速
積分器９３に入力して低速度で積分し、該第２の低速積
分器９３からの積分された層温修正信号９４を、燃料流
量プログラム４５からの燃料流量指令４６に、掛算器９
５を介して掛算するようにしている。

【００５８】前記第２の低速積分器９３は、図４に示す
ように、例えば石炭３０ｔｏｎ焚（３０ｔｏｎ／Ｈ）の
加圧流動層ボイラにおいて、補正燃料流量指令７９ａの
出力値に対して、例えば１時間かけて燃料１ｔｏｎ分を
変化させるという程度の極めて遅い速度で積分した層温
修正信号９４を出力するようになっている。

【００５９】更に、上記構成において、前記層温蒸気温
度制御マスタ６６からの補正層温度指令６９を入力し
て、該補正層温度指令６９が図５に示すようにプラス側
設定値Ｓ₁以上となった時と、マイナス側設定値Ｓ₂以下
となった時にＯＮの作動信号９６を出力する信号選択器
９７を設け、該信号選択器９７からの作動信号９６によ
り前記補正層温度指令６９を入力している第１の低速積
分器８７を作動させるようにしている。

【００６０】また、前記信号選択器９７からの作動信号
９６を入力して該作動信号９６がＯＮの時にＯＦＦ、作
動信号９６がＯＦＦの時にＯＮの作動信号９８を出力す
る信号反転器９９を設け、該信号反転器９９からの作動
信号９８がＯＮの時に前記補正燃料流量指令７９ａを入
力している第２の低速積分器９３を作動させるようにし
て、切替手段１００を構成している。

【００６１】尚、前記プラス側設定値Ｓ₁以上とマイナ
ス側設定値Ｓ₂以下を選択して作動信号９６を出力する
信号選択器９７に代えて、補正層温度指令６９が図５に
おけるプラス側設定値Ｓ₁とマイナス側設定値Ｓ₂の中間
範囲にある時にＯＮの作動信号を出力して第２の低速積
分器９３を作動させるようにした信号選択器と、該第２
の低速積分器９３が作動している時に第１の低速積分器
８７が作動しないようにした信号反転器とからなる切替
手段１００としてもよい。

【００６２】次に本実施の形態の作用について説明す
る。

【００６３】加圧流動層ボイラ１の運転時には、蒸気温
度検出器３５で検出された検出蒸気温度５１は、夫々設
定蒸気温度５０が入力されている水燃比制御マスタ４９
と層温蒸気温度制御マスタ６６とに与えられている。

【００６４】水燃比制御マスタ４９からの補正層高指令
４９ａは、加算器５４に与えられることにより層高プロ
グラム４３からの層高指令４４に加算され、層高指令４
４が蒸気温度で修正された設定層高指令５５が得られ
る。

【００６５】該設定層高指令５５は、層高制御マスタ５
９に与えられて、差圧検出器３６による差圧５７に基づ
いた演算器５６からの層高検出値５８により補正される
ことにより弁開閉指令６２となり、該弁開閉指令６２が
ハイローモニタスイッチ６３に与えられて、弁開閉指令
６４，６５により注入弁３０及び内圧排出弁３４を開閉
することにより層高が制御される。

【００６６】また、前記層温蒸気温度制御マスタ６６か
らの補正層温度指令６９が、設定器７２からの層温度指
令７３（通常は８６０℃）に加算器７１を介して加算さ
れることにより設定層温度指令７４が求められ、更に該
設定層温度指令７４が、層温度検出器３７，３８からの
層温度７６，７７に基づいて演算器７５により求められ
た平均検出層温度７８を入力している層温制御マスタ７
９に与えられることにより、補正燃料流量指令７９ａが
得られ、該補正燃料流量指令７９ａが加算器８３を介し
て前記燃料流量プログラム４５からの燃料流量指令４６
に加算されることにより修正されて、合計燃料流量指令
８４が得られる。

【００６７】該合計燃料流量指令８４が比例積分調節器
８５に与えられ、比例積分処理された弁開度指令８６に
よって層温度が設定温度になるように燃料流量制御弁１
２の開度が制御される。

【００６８】上記において、ベッド材の性状の変化、及
び、燃料の発熱量の変化等があった場合には、層高プロ
グラム４３における層高指令４４、及び燃料流量プログ
ラム４５における燃料流量指令４６が、計画値ベースと
の間にズレを生じた状態となっており、このために、検
出蒸気温度５１と設定蒸気温度５０との偏差に基づいた
ズレ分が常に水燃比制御マスタ４９、及び層温蒸気温度
制御マスタ６６から、補正層高指令４９ａ及び補正層温
度指令６９として出力されている。

【００６９】このとき、図１に示すように、層温蒸気温
度制御マスタ６６からの前記補正層温度指令６９を、第
１の低速積分器８７に入力して低速度で積分し、該第１
の低速積分器８７からの積分された層高修正信号８８
を、層高プログラム４３からの層高指令４４に、掛算器
８９を介して掛算すると、層高プログラム４３の層高指
令４４における計画値ベースの最適値とのズレが遅い速
度で修正されるようになり、これにより層高指令４４の
静特性が計画値ベースの最適値に修正されることにな
る。

【００７０】更にこの時、ボイラマスタ指令４１を入力
してボイラマスタ指令４１に応じたゲイン補正信号９０
を出力するゲイン補正器９１を設け、該ゲイン補正器９
１からのゲイン補正信号９０を、前記層高修正信号８８
に掛算器９２を介して掛算するようにしているので、前
記層高指令４４に掛算される層高修正信号８８が、ボイ
ラマスタ指令４１に応じた（層高に応じた）最適値に修
正される。

【００７１】また、図１に示すように、層温制御マスタ
７９からの補正燃料流量指令７９ａを、第２の低速積分
器９３に入力して低速度で積分し、該第２の低速積分器
９３からの積分された層温修正信号９４を、燃料流量プ
ログラム４５からの燃料流量指令４６に、掛算器９５を
介して掛算すると、燃料流量プログラム４５の燃料流量
指令４６における計画値ベースの最適値とのズレが遅い
速度で修正されるようになり、これにより燃料流量指令
４６の静特性が計画値ベースの最適値に修正されるよう
になる。

【００７２】加圧流動層ボイラにおいては、ベッド材の
性状の変化と燃料の発熱量の変化は同時に発生するの
で、上記したように層高プログラム４３の修正動作と、
燃料流量プログラム４５の修正動作とは同時に生かす必
要があるが、上記層高プログラム４３の修正動作と燃料
流量プログラム４５の修正動作を同時に生かした場合、
次のような問題を生じる。

【００７３】即ち、例えば発熱量が高く且つベッド材の
層温度が高めとなる組合わせの状態の場合、層温制御マ
スタ７９の補正燃料流量指令７９ａは燃料流量を減らす
マイナスの値を出力している。一方、層温蒸気温度制御
マスタ６６の補正層温度指令６９は設定層温度指令７４
を増やすプラスの値を出力している。

【００７４】この時、前記層高プログラム４３の修正動
作と燃料流量プログラム４５の修正動作を同時に生かす
と、燃料流量プログラム４５の修正動作は、燃料流量を
減らして層温制御マスタ７９の補正燃料流量指令７９ａ
をマイナスからゼロに近付ける動作となり、層高プログ
ラム４３の修正動作は、層高を上げて層温蒸気温度制御
マスタ６６の補正層温度指令６９をプラスからゼロに近
付ける動作となる。

【００７５】このため、層高上げ→層温低下→層温制御
マスタ７９の補正燃料流量指令７９ａの増加→燃料流量
の増加となり、前記燃料流量プログラム４５の修正動作
と逆の動きをすることになってしまう。

【００７６】しかし、この問題は以下の作用によって解
決される。

【００７７】即ち、層温蒸気温度制御マスタ６６からの
補正層温度指令６９が図５におけるプラス側設定値Ｓ₁
とマイナス側設定値Ｓ₂の中間範囲にある時には、図１
の信号選択器９７からは作動信号９６が出力されず、よ
って第１の低速積分器８７は作動されず、信号反転器９
９からの作動信号９８が第２の低速積分器９３に出力さ
れることにより、層温制御マスタ７９からの補正燃料流
量指令７９ａが第２の低速積分器９３で図４に示すよう
に遅い速度で積分されて層温修正信号９４が掛算器９５
により燃料流量プログラム４５からの燃料流量指令４６
に掛算されることにより、燃料流量プログラム４５の静
特性が修正される。

【００７８】また、層温蒸気温度制御マスタ６６からの
補正層温度指令６９が図５におけるプラス側設定値Ｓ₁
以上、又はマイナス側設定値Ｓ₂以下の場合には、信号
選択器９７から作動信号９６が出力される。この時、信
号反転器９９からの作動信号９８がなくなるので第２の
低速積分器９３は作動しなくなる。

【００７９】前記信号選択器９７からの作動信号９６が
第１の低速積分器８７に入力されることにより、層温蒸
気温度制御マスタ６６からの補正層温度指令６９が図２
に示すように遅い速度で積分され、層高修正信号８８が
掛算器８９により層高プログラム４３からの層高指令４
４に掛算されることにより、層高プログラム４３の静特
性が修正される。

【００８０】上記によれば、層温蒸気温度制御マスタ６
６からの補正層温度指令６９の出力の絶対値が小さい時
には燃料流量プログラム４５が計画値ベースに自動修正
されるようになり、また層温蒸気温度制御マスタ６６か
らの補正層温度指令６９の絶対値が大きい時には層高プ
ログラム４３が計画値ベースに自動修正されるようにな
るので、燃料流量プログラム４５の修正動作と層高プロ
グラム４３の修正動作の両方を効果的に組合わせて機能
させて、層高及び層温度を安定した状態に制御すること
ができる。

【００８１】よって、図７に示すように層温度が上限設
定値に達することにより過渡的に冷たいベッド材１７
（図６参照）が火炉６に供給されたり、或いは負荷上昇
によって過渡的に冷たいベッド材１７が火炉６に供給さ
れることにより層温度が低下しても、層温度を余裕をも
って適切に制御することができる。

【００８２】また、上記により層温度及び層高が過大或
いは過小に動くことがなくなって安定することにより、
燃料の燃焼とガスタービン入口ガス温度が最もバランス
の取れた状態に自動修正されて、プラント効率も向上す
る。

【００８３】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１２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。

【００８４】

【発明の効果】本発明の加圧流動層ボイラにおける蒸気
温度制御装置によれば、層温蒸気温度制御マスタ６６か
らの補正層温度指令６９の出力の絶対値が小さい時には
燃料流量プログラム４５が計画値ベースに自動修正され
るようになり、また層温蒸気温度制御マスタ６６からの
補正層温度指令６９の絶対値が大きい時には層高プログ
ラム４３が計画値ベースに自動修正されるようになるの
で、燃料流量プログラム４５の修正動作と層高プログラ
ム４３の修正動作の両方を効果的に組合わせて機能させ
て、層高及び層温度を安定した状態に制御することがで
きる。

【００８５】よって、層温度及び層高が過大或いは過小
に動くことがなくなって安定し、燃料の燃焼とガスター
ビン入口ガス温度が最もバランスの取れた状態に自動修
正されて、プラント効率も向上す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の第１の低速積分器によって積分される層
高修正信号の例を示す線図である。

【図３】図１のゲイン補正器における層高とゲイン補正
信号の関係を示す線図である。

【図４】図１の第２の低速積分器によって積分される層
温修正信号の例を示す線図である。

【図５】図１の信号選択器の作用を示す線図である。

【図６】加圧流動層ボイラの一例を示す切断側面図であ
る。

【図７】燃料流量と流動層の層温度との関係を示す線図
である。

【図８】従来の蒸気温度制御装置の制御ブロック図であ
る。

【図９】ボイラマスタ指令に対して給水流量指令、層高
指令、燃料流量指令が比例関係を有する傾向を示す線図
である。

【図１０】燃料流量指令と空気流量指令との関係を示す
線図である。

【符号の説明】

１ 加圧流動層ボイラ ４１ ボイラマスタ指令 ４３ 層高プログラム ４４ 層高指令 ４５ 燃料流量プログラム ４６ 燃料流量指令 ４９ 水燃比制御マスタ ４９ａ 補正層高指令 ５０ 設定蒸気温度 ５１ 検出蒸気温度 ５４ 加算器 ５５ 設定層高指令 ５８ 層高検出値 ５９ 層高制御マスタ ６２ 弁開閉指令 ６６ 層温蒸気温度制御マスタ ６９ 補正層温度指令 ７１ 加算器 ７２ 設定器 ７３ 層温度指令 ７４ 設定層温度指令 ７８ 平均検出層温度 ７９ 層温制御マスタ ７９ａ 補正燃料流量指令 ８３ 加算器 ８４ 合計燃料流量指令 ８７ 第１の低速積分器 ８８ 層高修正信号 ８９ 掛算器 ９０ ゲイン補正信号 ９１ ゲイン補正器 ９２ 掛算器 ９３ 第２の低速積分器 ９４ 層温修正信号 ９５ 掛算器 １００ 切替手段 Ｓ₁ プラス側設定値 Ｓ₂ マイナス側設定値

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 11/36 ５０１ Ｇ０５Ｂ 11/36 ５０１Ｄ Ｇ０５Ｄ 23/00 Ｇ０５Ｄ 23/00 Ａ 23/19 23/19 Ｅ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧流動層ボイラ（１）のボイラマスタ
   指令（４１）を入力して層高指令（４４）を出力する層
   高プログラム（４３）と、ボイラマスタ指令（４１）を
   入力して燃料流量指令（４６）を出力する燃料流量プロ
   グラム（４５）と、設定蒸気温度（５０）と検出蒸気温
   度（５１）を入力して補正層高指令（４９ａ）を出力す
   る水燃比制御マスタ（４９）と、該水燃比制御マスタ
   （４９）からの補正層高指令（４９ａ）を前記層高プロ
   グラム（４３）からの層高指令（４４）に加算して設定
   層高指令（５５）を得る加算器（５４）と、設定層高指
   令（５５）と層高検出値（５８）とを入力して弁開閉指
   令（６２）を出力する層高制御マスタ（５９）と、設定
   蒸気温度（５０）と検出蒸気温度（５１）を入力して補
   正層温度指令（６９）を出力する層温蒸気温度制御マス
   タ（６６）と、該層温蒸気温度制御マスタ（６６）から
   の補正層温度指令（６９）を設定器（７２）からの層温
   度指令（７３）に加算して設定層温度指令（７４）を得
   る加算器（７１）と、設定層温度指令（７４）と平均検
   出層温度（７８）とを入力して補正燃料流量指令（７９
   ａ）を出力する層温制御マスタ（７９）と、該層温制御
   マスタ（７９）からの補正燃料流量指令（７９ａ）を前
   記燃料流量プログラム（４５）からの燃料流量指令（４
   ６）に加算して合計燃料流量指令（８４）を得る加算器
   （８３）とを備えた加圧流動層ボイラの蒸気温度制御装
   置であって、前記層温蒸気温度制御マスタ（６６）から
   の補正層温度指令（６９）を入力して低速度で積分する
   第１の低速積分器（８７）と、該第１の低速積分器（８
   ７）からの層高修正信号（８８）を層高プログラム（４
   ３）からの層高指令（４４）に掛算する掛算器（８９）
   と、層温制御マスタ（７９）からの補正燃料流量指令
   （７９ａ）を入力して低速度で積分する第２の低速積分
   器（９３）と、該第２の低速積分器（９３）からの積分
   された層温修正信号（９４）を燃料流量プログラム（４
   ５）からの燃料流量指令（４６）に掛算する掛算器（９
   ５）と、層温蒸気温度制御マスタ（６６）からの補正層
   温度指令（６９）を入力して該補正層温度指令（６９）
   がプラス側設定値（Ｓ₁）以上となった時とマイナス側
   設定値（Ｓ₂）以下となった時に前記第１の低速積分器
   （８７）を作動させ、前記補正層温度指令（６９）がプ
   ラス側設定値（Ｓ₁）とマイナス側設定値（Ｓ₂）との中
   間範囲にある時に前記第２の低速積分器（９３）を作動
   させる切替手段（１００）を備えたことを特徴とする加
   圧流動層ボイラの蒸気温度制御装置。
2. 【請求項２】 ボイラマスタ指令（４１）を入力して該
   ボイラマスタ指令（４１）に応じたゲイン補正信号（９
   ０）を出力するゲイン補正器（９１）と、該ゲイン補正
   器（９１）からのゲイン補正信号（９０）を層高修正信
   号（８８）に掛算する掛算器（９２）とを備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の加圧流動層ボイラの蒸気温
   度制御装置。