JPH1151306A - ボイラの制御方法およびボイラ - Google Patents
ボイラの制御方法およびボイラInfo
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- JPH1151306A JPH1151306A JP21196497A JP21196497A JPH1151306A JP H1151306 A JPH1151306 A JP H1151306A JP 21196497 A JP21196497 A JP 21196497A JP 21196497 A JP21196497 A JP 21196497A JP H1151306 A JPH1151306 A JP H1151306A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きい負荷変化率に対応することができるボ
イラの制御方法およびボイラを提供する。 【解決手段】 中間負荷における主蒸気の量に対するス
プレ水の比率であるスプレ配分を、火炉水壁４出口水の
流量が最小貫流流量を下回らない範囲で、定格負荷にお
けるスプレ配分よりも高く、例えば中間負荷における一
次スプレ水量調節弁２３の開度を定格負荷における開度
よりも大きくして、蒸気の温度低下を抑制する。このよ
うにすると、負荷の大きさを変化させる際、蒸気通路に
蓄えられた熱量の蒸気温度に対する影響を抑えることが
できるから、負荷変化率を高くすることが可能になる。
また、予め中間負荷の大きさ毎に最適のスプレ配分を求
めて、そのデータを記憶装置５０に入力しておき、入力
された中間負荷の大きさによりスプレ配分を決定できる
ようにしておくと操作性が向上する。
イラの制御方法およびボイラを提供する。 【解決手段】 中間負荷における主蒸気の量に対するス
プレ水の比率であるスプレ配分を、火炉水壁４出口水の
流量が最小貫流流量を下回らない範囲で、定格負荷にお
けるスプレ配分よりも高く、例えば中間負荷における一
次スプレ水量調節弁２３の開度を定格負荷における開度
よりも大きくして、蒸気の温度低下を抑制する。このよ
うにすると、負荷の大きさを変化させる際、蒸気通路に
蓄えられた熱量の蒸気温度に対する影響を抑えることが
できるから、負荷変化率を高くすることが可能になる。
また、予め中間負荷の大きさ毎に最適のスプレ配分を求
めて、そのデータを記憶装置５０に入力しておき、入力
された中間負荷の大きさによりスプレ配分を決定できる
ようにしておくと操作性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電用蒸気タービ
ン等に蒸気を供給するためのボイラの制御方法およびボ
イラに係り、特に大きい負荷変化率に対応することがで
きるボイラの制御方法およびボイラに関する。
ン等に蒸気を供給するためのボイラの制御方法およびボ
イラに係り、特に大きい負荷変化率に対応することがで
きるボイラの制御方法およびボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラは発電用蒸気タービン等に蒸気を
供給するための装置である。このようなボイラを図５，
６により説明する。図５は代表的な貫流ボイラの主蒸気
系の水・蒸気系統図、図６は従来の貫流ボイラの制御系
統図の一部を示す図である。図５で、図示しない供給源
から供給された水はバルブ１を経て節炭器２に入る。節
炭器２で加温された水の一部は火炉入口連絡管３に、ま
た残りはスプレ配管２２に流入する。なお、以下、火炉
入口連絡管３に流入する水をボイラ水、また、スプレ配
管２２に流入する水をスプレ水という。
供給するための装置である。このようなボイラを図５，
６により説明する。図５は代表的な貫流ボイラの主蒸気
系の水・蒸気系統図、図６は従来の貫流ボイラの制御系
統図の一部を示す図である。図５で、図示しない供給源
から供給された水はバルブ１を経て節炭器２に入る。節
炭器２で加温された水の一部は火炉入口連絡管３に、ま
た残りはスプレ配管２２に流入する。なお、以下、火炉
入口連絡管３に流入する水をボイラ水、また、スプレ配
管２２に流入する水をスプレ水という。
【０００３】ボイラ水は火炉水壁４で加熱される間に大
部分が蒸気になり、蒸気と水（以下、火炉水壁出口水と
いう。）が混在した流体は火炉出口連絡管５を経て気水
分離器６に入る。そして、気水分離器６において蒸気と
水に分離され、水は図示しない経路を通り、節炭器２の
入口に戻る。また、蒸気は、一次過熱器入口連絡管７→
一次過熱器８→一次減温器入口連絡管９→一次減温器１
０→二次過熱器入口連絡管１１→二次過熱器１２→二次
減温器入口連絡管１３→二次減温器１４→三次過熱器入
口連絡管１５→三次過熱器１６→三次減温器入口連絡管
１７→三次減温器１８→四次（最終）過熱器入口連絡管
１９→四次（最終）過熱器２０→主蒸気管２１を経て図
示しない高圧タービンに供給される。なお、蒸気は、上
記経路における一次過熱器８、二次過熱器１２、三次過
熱器１６および四次過熱器２０において加熱される。
部分が蒸気になり、蒸気と水（以下、火炉水壁出口水と
いう。）が混在した流体は火炉出口連絡管５を経て気水
分離器６に入る。そして、気水分離器６において蒸気と
水に分離され、水は図示しない経路を通り、節炭器２の
入口に戻る。また、蒸気は、一次過熱器入口連絡管７→
一次過熱器８→一次減温器入口連絡管９→一次減温器１
０→二次過熱器入口連絡管１１→二次過熱器１２→二次
減温器入口連絡管１３→二次減温器１４→三次過熱器入
口連絡管１５→三次過熱器１６→三次減温器入口連絡管
１７→三次減温器１８→四次（最終）過熱器入口連絡管
１９→四次（最終）過熱器２０→主蒸気管２１を経て図
示しない高圧タービンに供給される。なお、蒸気は、上
記経路における一次過熱器８、二次過熱器１２、三次過
熱器１６および四次過熱器２０において加熱される。
【０００４】また、スプレ水は、一次スプレ水量調節弁
２３、二次スプレ水量調節弁２４、および三次スプレ水
量調節弁２５によりそれぞれ流量を調整され、一次減温
器１０、二次減温器１４および三次減温器１８の内部に
配置された図示しないスプレにより霧状にされて蒸気に
付加され、蒸気の温度を調節する。なお、スプレ水は常
時ある一定量が各減温器の内部に供給されるように計画
されており（コンスタントスプレともいう。）、通常、
定格負荷において安定状態にある時のスプレ水量は、一
次減温器１０と二次減温器１４と三次減温器１８の合計
で主蒸気管２１を流れる蒸気（以下、主蒸気という。）
の量の１０％程度である。また、一次減温器１０、二次
減温器１４、三次減温器１８のスプレ水量は、主蒸気の
量に対してそれぞれ４％、３％、３％の割合で配分さ
れ、この数値をスプレ配分という。
２３、二次スプレ水量調節弁２４、および三次スプレ水
量調節弁２５によりそれぞれ流量を調整され、一次減温
器１０、二次減温器１４および三次減温器１８の内部に
配置された図示しないスプレにより霧状にされて蒸気に
付加され、蒸気の温度を調節する。なお、スプレ水は常
時ある一定量が各減温器の内部に供給されるように計画
されており（コンスタントスプレともいう。）、通常、
定格負荷において安定状態にある時のスプレ水量は、一
次減温器１０と二次減温器１４と三次減温器１８の合計
で主蒸気管２１を流れる蒸気（以下、主蒸気という。）
の量の１０％程度である。また、一次減温器１０、二次
減温器１４、三次減温器１８のスプレ水量は、主蒸気の
量に対してそれぞれ４％、３％、３％の割合で配分さ
れ、この数値をスプレ配分という。
【０００５】ところで、スプレ配分を大きくするとボイ
ラとしての制御裕度を高くできる。しかし、以下の理由
により上記のスプレ配分が選択されている。すなわち、
ボイラ水とスプレ水の水量の和が一定であるとき、スプ
レ水の量を増せばボイラ水の量は減少する。この結果、
燃焼条件、すなわち火炉の発熱量が同一という条件のも
とでは、ボイラ水の量が少くなることにより火炉水壁４
で発生する蒸気の量は減少し、蒸気の温度は上昇する。
このため、一次過熱器入口連絡管７等の配管および一次
過熱器８、一次減温器１０等の容器を構成する金属材料
（以下、メタルという。）等は高温強度に優れた材料を
採用しなければならない。しかし、高温強度に優れた金
属材料は高価である。そこで、メタルの温度上昇値を所
定の値以下に抑え、実用的な材料を使用できるようにし
ている。
ラとしての制御裕度を高くできる。しかし、以下の理由
により上記のスプレ配分が選択されている。すなわち、
ボイラ水とスプレ水の水量の和が一定であるとき、スプ
レ水の量を増せばボイラ水の量は減少する。この結果、
燃焼条件、すなわち火炉の発熱量が同一という条件のも
とでは、ボイラ水の量が少くなることにより火炉水壁４
で発生する蒸気の量は減少し、蒸気の温度は上昇する。
このため、一次過熱器入口連絡管７等の配管および一次
過熱器８、一次減温器１０等の容器を構成する金属材料
（以下、メタルという。）等は高温強度に優れた材料を
採用しなければならない。しかし、高温強度に優れた金
属材料は高価である。そこで、メタルの温度上昇値を所
定の値以下に抑え、実用的な材料を使用できるようにし
ている。
【０００６】また、制御性の点から、一次スプレ水量調
節弁２３、二次スプレ水量調節弁２４および三次スプレ
水量調節弁２５の仕様として定格負荷（１００％負荷）
時のスプレ水量の２倍の水量を流すことができるものを
採用している。すなわち、定格負荷において安定な運転
状態にあるときの各スプレ水量調節弁の開度は略５０％
である。ここで、ボイラに取り入れる水の量、すなわ
ち、バルブ１を通る水量は負荷の大きさとほぼ線形の関
係にある。そこで、中間負荷（定格負荷未満の負荷）に
おける各スプレ水量調節弁の開度を定格負荷の場合と同
一にすると、例えば５０％負荷において安定なときのス
プレ水の量は定格負荷の約半分になり、制御裕度が定格
負荷の時と同等になる。そこで、中間負荷におけるスプ
レ配分も定格負荷と同じ値に設定するようにしている。
この結果、中間負荷においても、当該負荷で安定な状態
の時のスプレ水の量の２倍の量まで流すことができる。
節弁２３、二次スプレ水量調節弁２４および三次スプレ
水量調節弁２５の仕様として定格負荷（１００％負荷）
時のスプレ水量の２倍の水量を流すことができるものを
採用している。すなわち、定格負荷において安定な運転
状態にあるときの各スプレ水量調節弁の開度は略５０％
である。ここで、ボイラに取り入れる水の量、すなわ
ち、バルブ１を通る水量は負荷の大きさとほぼ線形の関
係にある。そこで、中間負荷（定格負荷未満の負荷）に
おける各スプレ水量調節弁の開度を定格負荷の場合と同
一にすると、例えば５０％負荷において安定なときのス
プレ水の量は定格負荷の約半分になり、制御裕度が定格
負荷の時と同等になる。そこで、中間負荷におけるスプ
レ配分も定格負荷と同じ値に設定するようにしている。
この結果、中間負荷においても、当該負荷で安定な状態
の時のスプレ水の量の２倍の量まで流すことができる。
【０００７】次に、図６により、一次スプレ水量調節弁
２３、二次スプレ水量調節弁２４および三次スプレ水量
調節弁２５のスプレ配分がそれぞれ４％、３％、３％で
あり、ボイラがほぼ安定状態にあるときの一次スプレ水
量調節弁２３の制御手順について説明する。なお、貫流
ボイラの場合、構造上伝熱面積あたりの保有水量がきわ
めて少なく、負荷変動によって大きい圧力変動が生じや
すい。そこで、バルブ１、各スプレ水量調節弁および燃
料供給量は自動制御されるように構成されている。ま
た、制御装置Ｎには、予め知られている十分長い時間運
転した時に収束する各過熱器の入口温度および出口温度
の値が目標値として入力されている。
２３、二次スプレ水量調節弁２４および三次スプレ水量
調節弁２５のスプレ配分がそれぞれ４％、３％、３％で
あり、ボイラがほぼ安定状態にあるときの一次スプレ水
量調節弁２３の制御手順について説明する。なお、貫流
ボイラの場合、構造上伝熱面積あたりの保有水量がきわ
めて少なく、負荷変動によって大きい圧力変動が生じや
すい。そこで、バルブ１、各スプレ水量調節弁および燃
料供給量は自動制御されるように構成されている。ま
た、制御装置Ｎには、予め知られている十分長い時間運
転した時に収束する各過熱器の入口温度および出口温度
の値が目標値として入力されている。
【０００８】制御装置Ｎは、先ず二次過熱器１２の出口
温度計３１の出力と、負荷の大きさを表すＭＷＤ信号
（負荷要求信号、この場合は１００％）に基づいて関数
で設定される二次過熱器１２の出口温度目標値設定器３
２の出力とを比較する。そして、両者の差である偏差信
号３３をＰＩＤ調節器３４で演算して二次過熱器補正信
号３５とする。この二次過熱器補正信号３５を二次過熱
器１２の入口温度計画値設定器３６の出力に加算し、二
次過熱器入口温度設定信号３７とする。次に、二次過熱
器入口温度設定信号３７と、一次減温器１０の出口温度
計３８の出力を比較し、両者の差である偏差信号３９を
ＰＩＤ調節器４０で演算してスプレ水量補正信号４１と
する。そして、このスプレ水量補正信号４１をＭＷＤ信
号に基づいて関数器４２で設定されるスプレ水量設定信
号４３に加算し、一次スプレ水量調節弁開度指令４４に
して一次スプレ水量調節弁２３を調節する。なお、二次
スプレ水量調節弁２４および三次スプレ水量調節弁２５
も上記と同様の制御が行われる。この結果、蒸気の温度
を一定に保つことができ、高圧タービンの出力を安定な
ものにできる。
温度計３１の出力と、負荷の大きさを表すＭＷＤ信号
（負荷要求信号、この場合は１００％）に基づいて関数
で設定される二次過熱器１２の出口温度目標値設定器３
２の出力とを比較する。そして、両者の差である偏差信
号３３をＰＩＤ調節器３４で演算して二次過熱器補正信
号３５とする。この二次過熱器補正信号３５を二次過熱
器１２の入口温度計画値設定器３６の出力に加算し、二
次過熱器入口温度設定信号３７とする。次に、二次過熱
器入口温度設定信号３７と、一次減温器１０の出口温度
計３８の出力を比較し、両者の差である偏差信号３９を
ＰＩＤ調節器４０で演算してスプレ水量補正信号４１と
する。そして、このスプレ水量補正信号４１をＭＷＤ信
号に基づいて関数器４２で設定されるスプレ水量設定信
号４３に加算し、一次スプレ水量調節弁開度指令４４に
して一次スプレ水量調節弁２３を調節する。なお、二次
スプレ水量調節弁２４および三次スプレ水量調節弁２５
も上記と同様の制御が行われる。この結果、蒸気の温度
を一定に保つことができ、高圧タービンの出力を安定な
ものにできる。
【０００９】次に、図７により負荷変化率３％／ｍｉｎ
で定格負荷から５０％負荷に移行させる場合について説
明する。なお、スプレ配分は、上記の場合と同じであ
る。先ず、制御装置Ｎに負荷変化率３％／ｍｉｎと、５
０％負荷において収束する各過熱器の入口温度および出
口温度を計画値（目標値）として入力する。すると、制
御装置Ｎは先ず単位時間ごとの各過熱器の入口温度およ
び出口温度を演算し、各部の温度が上記演算で求めた温
度になるように、各スプレ水量調節弁の開度を調節す
る。図７はこの場合における主蒸気温度偏差、一次過熱
器出口温度および三次スプレ弁の開度の時間の経過に伴
う変化を示す図である。同図から明らかなように、主蒸
気温度偏差はメタルの熱応力上の制限から設けられてい
る主蒸気温度偏差許容値の＋８°Ｃよりも小さい＋３〜
−１０°Ｃの範囲で変化しており、上記のスプレ配分で
適切な運転がされたことが分かる。
で定格負荷から５０％負荷に移行させる場合について説
明する。なお、スプレ配分は、上記の場合と同じであ
る。先ず、制御装置Ｎに負荷変化率３％／ｍｉｎと、５
０％負荷において収束する各過熱器の入口温度および出
口温度を計画値（目標値）として入力する。すると、制
御装置Ｎは先ず単位時間ごとの各過熱器の入口温度およ
び出口温度を演算し、各部の温度が上記演算で求めた温
度になるように、各スプレ水量調節弁の開度を調節す
る。図７はこの場合における主蒸気温度偏差、一次過熱
器出口温度および三次スプレ弁の開度の時間の経過に伴
う変化を示す図である。同図から明らかなように、主蒸
気温度偏差はメタルの熱応力上の制限から設けられてい
る主蒸気温度偏差許容値の＋８°Ｃよりも小さい＋３〜
−１０°Ｃの範囲で変化しており、上記のスプレ配分で
適切な運転がされたことが分かる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】近年の電力需要の特徴
は、日中の時刻による電力消費量の落差が拡大している
ことであり、発電設備には従来に増して高効率な運用
と、負荷変化により高速に対応することが要求されてい
る。そこで、スプレ配分を上記と同じ値にしておき、負
荷変化率８％／ｍｉｎで定格負荷から５０％負荷に移行
させたところ、図８に示す結果になった。同図から明ら
かなように、主蒸気温度偏差は＋１３〜−２５°Ｃの範
囲で変化し、主蒸気温度偏差許容値の＋８℃を上回っ
た。また、三次スプレは全開（１００％）や全閉（０
％）を生じた。各スプレ水量調節弁が全閉になると、各
減温器の温度は上昇し、次にスプレ水が流れて急冷され
ることにより発生する熱応力によって、最悪の場合は破
損する。したがって、このボイラは負荷変化率８％ｍｉ
ｎで運転することはできず、効率の良い運用ができない
ことになる。なお、容量が大きいスプレを採用すれば、
主蒸気温度の制御裕度を拡大することができる。しか
し、大きな容量を有するスプレは高価であり、ボイラの
価格上昇を招く。
は、日中の時刻による電力消費量の落差が拡大している
ことであり、発電設備には従来に増して高効率な運用
と、負荷変化により高速に対応することが要求されてい
る。そこで、スプレ配分を上記と同じ値にしておき、負
荷変化率８％／ｍｉｎで定格負荷から５０％負荷に移行
させたところ、図８に示す結果になった。同図から明ら
かなように、主蒸気温度偏差は＋１３〜−２５°Ｃの範
囲で変化し、主蒸気温度偏差許容値の＋８℃を上回っ
た。また、三次スプレは全開（１００％）や全閉（０
％）を生じた。各スプレ水量調節弁が全閉になると、各
減温器の温度は上昇し、次にスプレ水が流れて急冷され
ることにより発生する熱応力によって、最悪の場合は破
損する。したがって、このボイラは負荷変化率８％ｍｉ
ｎで運転することはできず、効率の良い運用ができない
ことになる。なお、容量が大きいスプレを採用すれば、
主蒸気温度の制御裕度を拡大することができる。しか
し、大きな容量を有するスプレは高価であり、ボイラの
価格上昇を招く。
【００１１】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、上記のボイラであっても大きい負荷変化率
に対応することができるボイラの制御方法およびボイラ
を提供するにある。
題を解決し、上記のボイラであっても大きい負荷変化率
に対応することができるボイラの制御方法およびボイラ
を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者は、ボイラの熱収支を検討した。いま、火
炉水壁４や、各過熱器等の容器（以下、バンクとい
う。）に入るガスの顕熱をＱGIN、バンクに入る蒸気の
顕熱をＱLIN、バンクから出るガスの顕熱をＱGOUT、バ
ンクから出る蒸気の顕熱をＱLOUT、バンクの熱容量をＣ
M、バンクの温度をＴＭとすると、バンクのヒートバラ
ンスは、式（１）で表される。 ＱＧＩＮ＋ＱLIN−ＱGOUT−ＱLOUT＝ＣM・ｄＴM／ｄｔ ………（１） また、伝熱速度から、蒸気温度をＴL、管内側総括伝熱
係数をｈとすると、バンク温度ＴMは式（２）を満たす
必要がある。 ＱLOUT−ＱLIN＝ｈ・（ＴM−ＴL） ………（２） 静定時、すなわちある負荷で十分長い時間ボイラを運転
すると、上記式２の左辺および右辺のｈは一定値にな
る。また、蒸気温度ＴLも目標値になるから、バンク温
度ＴMはおのずから所定の値になる。ここで、中間負荷
においては、火炉水壁４、各過熱器および節炭器２のヒ
ートフラックス（熱貫流率）が低下するから、各部の蒸
気温度は定格負荷の時よりも低下する。そこで、定格負
荷および５０％負荷における火炉水壁４の中間部、上部
および一次過熱器８のバンクのメタル温度を測定したと
ころ、図３に示す結果が得られた。同図から明らかなよ
うに、定格負荷と５０％負荷とでは、火炉水壁４の中間
部で６０°Ｃ、上部で７０°Ｃ、一次過熱器８で６０°
Ｃ程度の差があった。
め、本発明者は、ボイラの熱収支を検討した。いま、火
炉水壁４や、各過熱器等の容器（以下、バンクとい
う。）に入るガスの顕熱をＱGIN、バンクに入る蒸気の
顕熱をＱLIN、バンクから出るガスの顕熱をＱGOUT、バ
ンクから出る蒸気の顕熱をＱLOUT、バンクの熱容量をＣ
M、バンクの温度をＴＭとすると、バンクのヒートバラ
ンスは、式（１）で表される。 ＱＧＩＮ＋ＱLIN−ＱGOUT−ＱLOUT＝ＣM・ｄＴM／ｄｔ ………（１） また、伝熱速度から、蒸気温度をＴL、管内側総括伝熱
係数をｈとすると、バンク温度ＴMは式（２）を満たす
必要がある。 ＱLOUT−ＱLIN＝ｈ・（ＴM−ＴL） ………（２） 静定時、すなわちある負荷で十分長い時間ボイラを運転
すると、上記式２の左辺および右辺のｈは一定値にな
る。また、蒸気温度ＴLも目標値になるから、バンク温
度ＴMはおのずから所定の値になる。ここで、中間負荷
においては、火炉水壁４、各過熱器および節炭器２のヒ
ートフラックス（熱貫流率）が低下するから、各部の蒸
気温度は定格負荷の時よりも低下する。そこで、定格負
荷および５０％負荷における火炉水壁４の中間部、上部
および一次過熱器８のバンクのメタル温度を測定したと
ころ、図３に示す結果が得られた。同図から明らかなよ
うに、定格負荷と５０％負荷とでは、火炉水壁４の中間
部で６０°Ｃ、上部で７０°Ｃ、一次過熱器８で６０°
Ｃ程度の差があった。
【００１３】ところで、負荷が変化する際、蒸気が接触
する各部の配管および容器（以下、これらをまとめて蒸
気通路という。）は、負荷が大きくなる時には蒸気の温
度差に蒸気通路の熱容量を乗じた値の熱量を吸収し、負
荷が小さくなる時には同じだけの熱量を蒸気側に放出す
る。この熱量は、そのまま負荷変化の際の遅れとなって
現われる。すなわち、負荷変化率を８％／ｍｉｎにした
時に主蒸気温度偏差が主蒸気温度偏差許容値を超えたの
は、蒸気通路が吸収・放出する熱量が大きいためである
と考えられる。したがって、ボイラを効率良く運用する
ためには蒸気通路が保有する熱量の影響を抑えればよ
い。
する各部の配管および容器（以下、これらをまとめて蒸
気通路という。）は、負荷が大きくなる時には蒸気の温
度差に蒸気通路の熱容量を乗じた値の熱量を吸収し、負
荷が小さくなる時には同じだけの熱量を蒸気側に放出す
る。この熱量は、そのまま負荷変化の際の遅れとなって
現われる。すなわち、負荷変化率を８％／ｍｉｎにした
時に主蒸気温度偏差が主蒸気温度偏差許容値を超えたの
は、蒸気通路が吸収・放出する熱量が大きいためである
と考えられる。したがって、ボイラを効率良く運用する
ためには蒸気通路が保有する熱量の影響を抑えればよ
い。
【００１４】上記の目的を達成するため、第１の手段
は、予め負荷に応じてボイラに取り入れる水の量と、主
蒸気の量に対するスプレ水の比率であるスプレ配分とを
定めておくボイラの制御方法において、中間負荷におけ
る前記スプレ配分を、火炉水壁出口水の流量が最小貫流
流量を下回らない範囲で、定格負荷における前記スプレ
配分よりも高くすることを特徴とする。
は、予め負荷に応じてボイラに取り入れる水の量と、主
蒸気の量に対するスプレ水の比率であるスプレ配分とを
定めておくボイラの制御方法において、中間負荷におけ
る前記スプレ配分を、火炉水壁出口水の流量が最小貫流
流量を下回らない範囲で、定格負荷における前記スプレ
配分よりも高くすることを特徴とする。
【００１５】また、第２の手段は、予め負荷に応じてボ
イラに取り入れる水の量と、主蒸気の量に対するスプレ
水の比率であるスプレ配分とを定めておくボイラの制御
方法において、中間負荷における前記スプレ配分を、火
炉水壁出口水の流量が最小貫流流量以上かつスプレ水の
流量が当該流量を調節するスプレ水量調節弁を全開にす
るときの流量以内の範囲で、定格負荷における前記スプ
レ配分よりも高くすることを特徴とする。
イラに取り入れる水の量と、主蒸気の量に対するスプレ
水の比率であるスプレ配分とを定めておくボイラの制御
方法において、中間負荷における前記スプレ配分を、火
炉水壁出口水の流量が最小貫流流量以上かつスプレ水の
流量が当該流量を調節するスプレ水量調節弁を全開にす
るときの流量以内の範囲で、定格負荷における前記スプ
レ配分よりも高くすることを特徴とする。
【００１６】さらに、第３の手段は、予め負荷に応じて
ボイラに取り入れる水の量と、主蒸気の量に対するスプ
レ水の比率であるスプレ配分とを制御装置に入力するよ
うにしたボイラにおいて、記憶装置を設け、火炉水壁出
口水の流量が最小貫流流量以上かつスプレ水の流量が当
該流量を調節するスプレ水量調節弁を全開にするときの
流量以内の範囲で、蒸気通路の温度を定格負荷における
蒸気通路の温度に近付けることができる前記スプレ配分
を中間負荷毎に予め求めて前記記憶装置に記憶させ、前
記制御装置は入力された中間負荷から前記スプレ配分を
前記記憶装置に記憶された当該中間負荷における前記ス
プレ配分にするように構成したことを特徴とする。
ボイラに取り入れる水の量と、主蒸気の量に対するスプ
レ水の比率であるスプレ配分とを制御装置に入力するよ
うにしたボイラにおいて、記憶装置を設け、火炉水壁出
口水の流量が最小貫流流量以上かつスプレ水の流量が当
該流量を調節するスプレ水量調節弁を全開にするときの
流量以内の範囲で、蒸気通路の温度を定格負荷における
蒸気通路の温度に近付けることができる前記スプレ配分
を中間負荷毎に予め求めて前記記憶装置に記憶させ、前
記制御装置は入力された中間負荷から前記スプレ配分を
前記記憶装置に記憶された当該中間負荷における前記ス
プレ配分にするように構成したことを特徴とする。
【００１７】なお、ボイラの制御において、中間負荷は
例えば制御目標値を４０％→６０％→８０％のごとく、
スキップするように切り換えて制御され、従って中間負
荷毎にスプレ配分を設定することは可能である。
例えば制御目標値を４０％→６０％→８０％のごとく、
スキップするように切り換えて制御され、従って中間負
荷毎にスプレ配分を設定することは可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
係る貫流ボイラの制御系統図の一部で、一次スプレ水量
調節弁２３の制御を説明するための図である。なお、図
５，６と同じものあるいは機能が同じものは同一符号を
付して説明を省略する。また、主蒸気系の水・蒸気系統
図は上記図５と同じである。５０は記憶装置で、制御装
置Ｎに接続されている。そして、記憶装置５０には、中
間負荷の大きさ毎に予め求めた以下を満足するスプレ配
分、すなわち、火炉水壁出口水の流量が最小貫流流量以
上かつスプレ水の流量が当該流量を調節するスプレ水量
調節弁を全開にするときの流量以内の範囲で、蒸気通路
の温度を定格負荷における蒸気通路の温度に近付けるこ
とができるスプレ配分（例えば５０％負荷におけるスプ
レ配分は７％、３％、３％）が記憶されている。なお、
定格負荷のスプレ配分は上記従来の場合と同様、４％、
３％、３％が記憶されている。
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
係る貫流ボイラの制御系統図の一部で、一次スプレ水量
調節弁２３の制御を説明するための図である。なお、図
５，６と同じものあるいは機能が同じものは同一符号を
付して説明を省略する。また、主蒸気系の水・蒸気系統
図は上記図５と同じである。５０は記憶装置で、制御装
置Ｎに接続されている。そして、記憶装置５０には、中
間負荷の大きさ毎に予め求めた以下を満足するスプレ配
分、すなわち、火炉水壁出口水の流量が最小貫流流量以
上かつスプレ水の流量が当該流量を調節するスプレ水量
調節弁を全開にするときの流量以内の範囲で、蒸気通路
の温度を定格負荷における蒸気通路の温度に近付けるこ
とができるスプレ配分（例えば５０％負荷におけるスプ
レ配分は７％、３％、３％）が記憶されている。なお、
定格負荷のスプレ配分は上記従来の場合と同様、４％、
３％、３％が記憶されている。
【００１９】以下、本実施の形態における動作を説明す
る。例えば、５０％負荷の場合、制御装置Ｎに負荷の値
５０％を入力する。すると、制御装置Ｎはバルブ１の開
度を設定すると共に、記憶装置５０を参照して一次スプ
レ水量調節弁２３、二次スプレ水量調節弁２４、および
三次スプレ水量調節弁２５の開度を調整し、スプレ配分
をそれぞれ７％、３％、３％にする。なお、以下の動作
は上記従来技術と同一であるから説明を省略する。５０
％負荷時は定格負荷時に比べてヒートフラックスが低下
し、火炉水壁４、節炭器２、一次過熱器８、二次過熱器
１２、三次過熱器１６、四次過熱器２０において、ボイ
ラ水あるいは蒸気が受け取る熱量は小さい。しかし、定
格負荷の時に比べてボイラ水の割合が約３％少ないた
め、火炉水壁４から一次過熱器８を流れる蒸気の流量が
減少し、各部の温度は図２に示すものとなる。図から明
らかなように、定格負荷および５０％負荷の温度差は火
炉水壁４で中間部が２０°Ｃ、上部で１８°Ｃ、一次過
熱器８で１８°Ｃ程度であり、従来よりもはるかに温度
差が縮まっている。
る。例えば、５０％負荷の場合、制御装置Ｎに負荷の値
５０％を入力する。すると、制御装置Ｎはバルブ１の開
度を設定すると共に、記憶装置５０を参照して一次スプ
レ水量調節弁２３、二次スプレ水量調節弁２４、および
三次スプレ水量調節弁２５の開度を調整し、スプレ配分
をそれぞれ７％、３％、３％にする。なお、以下の動作
は上記従来技術と同一であるから説明を省略する。５０
％負荷時は定格負荷時に比べてヒートフラックスが低下
し、火炉水壁４、節炭器２、一次過熱器８、二次過熱器
１２、三次過熱器１６、四次過熱器２０において、ボイ
ラ水あるいは蒸気が受け取る熱量は小さい。しかし、定
格負荷の時に比べてボイラ水の割合が約３％少ないた
め、火炉水壁４から一次過熱器８を流れる蒸気の流量が
減少し、各部の温度は図２に示すものとなる。図から明
らかなように、定格負荷および５０％負荷の温度差は火
炉水壁４で中間部が２０°Ｃ、上部で１８°Ｃ、一次過
熱器８で１８°Ｃ程度であり、従来よりもはるかに温度
差が縮まっている。
【００２０】次に、負荷変化率を８％／ｍｉｎで定格負
荷から５０％負荷まで変化させる場合について説明す
る。先ず、制御装置Ｎに変化率８％／ｍｉｎと、５０％
負荷時に収束する各過熱器の入口温度および出口温度を
計画値（目標値）として入力する。すると、制御装置Ｎ
は記憶装置５０を参照して５０％負荷におけるスプレ配
分である７％、３％、３％を記憶すると共に、単位時間
ごとの各過熱器の入口温度、出口温度および一次スプレ
水量調節弁２３の開度を演算する。そして、８％／ｍｉ
ｎの割合でバルブ１を閉めると共に、各部の温度が上記
演算で求めた温度になるように、各スプレ水量調節弁
（この場合は、スプレ配分が４％から７％に移行する一
次水量調節弁２３）の開度をスプレ配分に応じて調節す
る。そして、最終的なスプレ配分を７％、３％、３％に
する。図４はこの時の各部の温度を示すものである。図
から明らかなように、主蒸気温度偏差は＋７°Ｃ〜−１
２°Ｃの範囲に入っており、主蒸気温度偏差許容値内で
ある。また、三次スプレ水量調節弁２５の全開および全
閉も発生していない。すなわち、５０％負荷における蒸
気温度を、定格負荷における蒸気温度に近づけるように
して、蒸気通路の温度の変化幅を小さくした効果が明ら
かである。
荷から５０％負荷まで変化させる場合について説明す
る。先ず、制御装置Ｎに変化率８％／ｍｉｎと、５０％
負荷時に収束する各過熱器の入口温度および出口温度を
計画値（目標値）として入力する。すると、制御装置Ｎ
は記憶装置５０を参照して５０％負荷におけるスプレ配
分である７％、３％、３％を記憶すると共に、単位時間
ごとの各過熱器の入口温度、出口温度および一次スプレ
水量調節弁２３の開度を演算する。そして、８％／ｍｉ
ｎの割合でバルブ１を閉めると共に、各部の温度が上記
演算で求めた温度になるように、各スプレ水量調節弁
（この場合は、スプレ配分が４％から７％に移行する一
次水量調節弁２３）の開度をスプレ配分に応じて調節す
る。そして、最終的なスプレ配分を７％、３％、３％に
する。図４はこの時の各部の温度を示すものである。図
から明らかなように、主蒸気温度偏差は＋７°Ｃ〜−１
２°Ｃの範囲に入っており、主蒸気温度偏差許容値内で
ある。また、三次スプレ水量調節弁２５の全開および全
閉も発生していない。すなわち、５０％負荷における蒸
気温度を、定格負荷における蒸気温度に近づけるように
して、蒸気通路の温度の変化幅を小さくした効果が明ら
かである。
【００２１】本実施の形態では、記憶装置５０を設けた
から、負荷変化率、例えば８％／ｍｉｎと目標とする中
間負荷の値を入力するだけでスプレ配分が自動的に決定
でき、操作が容易である。
から、負荷変化率、例えば８％／ｍｉｎと目標とする中
間負荷の値を入力するだけでスプレ配分が自動的に決定
でき、操作が容易である。
【００２２】なお、上記では、一次スプレ水の配分を大
きくする場合について説明したが、二次スプレ水あるい
は三次スプレ水のスプレ配分を高くしても良い。すなわ
ち、中間負荷の大きさが小さくなるにつれて各部のヒー
トフラックスが小さくなり、各部の温度変化幅は大きく
なる。そこで、中間負荷の大きさが小さく（例えば３０
％）、火炉水壁４から二次過熱器８に至る蒸気通路の温
度低下を抑えようとする時には一次スプレ水の代りに二
次スプレ水のスプレ配分を大きくし、火炉水壁４から三
次過熱器１６に至る蒸気通路の温度低下を抑えようとす
る時には一次スプレ水または二次スプレ水の代りに三次
スプレ水のスプレ配分を大きくすればよい。また、一次
スプレ水、二次スプレ水、三次スプレ水の総てあるいは
いずれか２つのスプレ配分を大きくしてもよい。ただ
し、いずれの場合も、危険防止のため、火炉水壁出口水
の流量が最小貫流流量を下回るほどスプレ配分を大きく
してはならない。また、スプレ配分はスプレ水量調節弁
が全開のときの流量以内にする必要があることはいうま
でもない。
きくする場合について説明したが、二次スプレ水あるい
は三次スプレ水のスプレ配分を高くしても良い。すなわ
ち、中間負荷の大きさが小さくなるにつれて各部のヒー
トフラックスが小さくなり、各部の温度変化幅は大きく
なる。そこで、中間負荷の大きさが小さく（例えば３０
％）、火炉水壁４から二次過熱器８に至る蒸気通路の温
度低下を抑えようとする時には一次スプレ水の代りに二
次スプレ水のスプレ配分を大きくし、火炉水壁４から三
次過熱器１６に至る蒸気通路の温度低下を抑えようとす
る時には一次スプレ水または二次スプレ水の代りに三次
スプレ水のスプレ配分を大きくすればよい。また、一次
スプレ水、二次スプレ水、三次スプレ水の総てあるいは
いずれか２つのスプレ配分を大きくしてもよい。ただ
し、いずれの場合も、危険防止のため、火炉水壁出口水
の流量が最小貫流流量を下回るほどスプレ配分を大きく
してはならない。また、スプレ配分はスプレ水量調節弁
が全開のときの流量以内にする必要があることはいうま
でもない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め負荷に応じてボイラに取り入れる水の量と、主蒸気
の量に対するスプレ水の比率であるスプレ配分とを定め
ておくボイラの制御方法において、中間負荷における前
記スプレ配分を火炉水壁出口水の流量が最小貫流流量を
下回らない範囲で定格負荷における前記スプレ配分より
も高くすることにより、蒸気通路の温度を蒸気通路の温
度が最も高くなる定格負荷時の温度にできるだけ近付
け、蒸気温度に対する蒸気通路に蓄えられた熱量の影響
を抑える。この結果、大きい負荷変化率に対応すること
ができ、例えば発電設備を高効率に運用することができ
る。
予め負荷に応じてボイラに取り入れる水の量と、主蒸気
の量に対するスプレ水の比率であるスプレ配分とを定め
ておくボイラの制御方法において、中間負荷における前
記スプレ配分を火炉水壁出口水の流量が最小貫流流量を
下回らない範囲で定格負荷における前記スプレ配分より
も高くすることにより、蒸気通路の温度を蒸気通路の温
度が最も高くなる定格負荷時の温度にできるだけ近付
け、蒸気温度に対する蒸気通路に蓄えられた熱量の影響
を抑える。この結果、大きい負荷変化率に対応すること
ができ、例えば発電設備を高効率に運用することができ
る。
【図１】本発明の一実施の形態に係る貫流ボイラの制御
系統図の一部を示す図である。
系統図の一部を示す図である。
【図２】本発明における定格負荷時および５０％負荷時
の各部の温度を示す図である。
の各部の温度を示す図である。
【図３】従来の定格負荷時および５０％負荷時の各部の
温度を示す図である。
温度を示す図である。
【図４】本発明における定格負荷から５０％負荷まで負
荷変化率８％／ｍｉｎで変化させた時の各部の状態を示
す図である。
荷変化率８％／ｍｉｎで変化させた時の各部の状態を示
す図である。
【図５】貫流ボイラの主蒸気系の水・蒸気系統図であ
る。
る。
【図６】従来の貫流ボイラの制御系統図の一部を示す図
である。
である。
【図７】従来の定格負荷から５０％負荷まで負荷変化率
３％／ｍｉｎで変化させた時の各部の状態を示す図であ
る。
３％／ｍｉｎで変化させた時の各部の状態を示す図であ
る。
【図８】従来の定格負荷から５０％負荷まで負荷変化率
８％／ｍｉｎで負荷を変化させた時の各部の状態を示す
図である。
８％／ｍｉｎで負荷を変化させた時の各部の状態を示す
図である。
４ 火炉水壁 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 ２２ スプレ配管 ２３ 一次スプレ水量調節弁 ２４ 二次スプレ水量調節弁 ２５ 三次スプレ水量調節弁 ５０ 記憶装置
Claims (3)
- 【請求項１】 予め負荷に応じてボイラに取り入れる水
の量と、主蒸気の量に対するスプレ水の比率であるスプ
レ配分とを定めておくボイラの制御方法において、中間
負荷における前記スプレ配分を、火炉水壁出口水の流量
が最小貫流流量を下回らない範囲で、定格負荷における
前記スプレ配分よりも高くすることを特徴とするボイラ
の制御方法。 - 【請求項２】 予め負荷に応じてボイラに取り入れる水
の量と、主蒸気の量に対するスプレ水の比率であるスプ
レ配分とを定めておくボイラの制御方法において、中間
負荷における前記スプレ配分を、火炉水壁出口水の流量
が最小貫流流量以上かつスプレ水の流量が当該流量を調
節するスプレ水量調節弁を全開にするときの流量以内の
範囲で、定格負荷における前記スプレ配分よりも高くす
ることを特徴とするボイラの制御方法。 - 【請求項３】 予め負荷に応じてボイラに取り入れる水
の量と、主蒸気の量に対するスプレ水の比率であるスプ
レ配分とを制御装置に入力するようにしたボイラにおい
て、記憶装置を設け、火炉水壁出口水の流量が最小貫流
流量以上かつスプレ水の流量が当該流量を調節するスプ
レ水量調節弁を全開にするときの流量以内の範囲で、蒸
気通路の温度を定格負荷における蒸気通路の温度に近付
けることができる前記スプレ配分を中間負荷毎に予め求
めて前記記憶装置に記憶させ、前記制御装置は入力され
た中間負荷から前記スプレ配分を前記記憶装置に記憶さ
れた当該中間負荷における前記スプレ配分にするように
構成したことを特徴とするボイラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21196497A JP3709263B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | ボイラの制御方法およびボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21196497A JP3709263B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | ボイラの制御方法およびボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151306A true JPH1151306A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3709263B2 JP3709263B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=16614628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21196497A Expired - Fee Related JP3709263B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | ボイラの制御方法およびボイラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3709263B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002257301A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 再熱器ガスダンパの開度変化を利用した火炉パス出口温度制御方法及び装置 |
| JP2015068586A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 中国電力株式会社 | スプレー制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6461525B2 (ja) * | 2014-09-11 | 2019-01-30 | 株式会社東芝 | 蒸気温度制御装置、蒸気温度制御方法、および発電システム |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP21196497A patent/JP3709263B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002257301A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 再熱器ガスダンパの開度変化を利用した火炉パス出口温度制御方法及び装置 |
| JP2015068586A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 中国電力株式会社 | スプレー制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3709263B2 (ja) | 2005-10-26 |
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