JPS58200008A

JPS58200008A - 発電プラントの起動時の蒸気温度制御装置

Info

Publication number: JPS58200008A
Application number: JP8242582A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugano; 彰菅野; Atsushi Takita; 滝田　敦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1983-11-21
Also published as: JPS6242123B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明（才、発電プラントの起動時の蒸気温置割＃４ｉ
ｆｌｌｉに係り、＃に′高圧（１）タービンバイパス弁
、再熱器入ロ＆気温度調整用スプレー弁、及び申・低圧
タービンバイパス弁奄付設して、起一時のタービン通汽
＃ｌ気条件を好適に制御できるようにした発電プラント
の起動時の蒸気ａ置割御装置に関する。

まず、第１図を＃Ｙ＠して、火力発電ブラットにおける
従来のボイラ（貫流ボイラ）の概略構成について説明す
る１、図において、ｌはボイラ本体、ＩＡは火炉水冷壁、２は
バーナ、３はガス再循環ファン、４４節炭４．５は１次
再熱器、７は２次再熱器、８　＋１２次過熱器、９は主
蒸気−１１Ｆ１６に設けられた主さい）Ｌ弁、　１０は
再熱蒸気管１７に設けられたインターセプト弁、　１１
は高圧（ト）タービン、　１２は中・低圧タービンであ
る。

また、　１３は復水器、１４　　ｆｊ萌δ己タービン＋
１゜１２　　によって駆！ｋｔｌさｔする発電機、１５
は主ＩＩＡ気管１６　　内の蒸気を復水器１３に逃がす
ための高圧（１）タービンバイパス升、１Ｂは減１４、
１９はスダレ−弁、　２０は主＃気温度検出器、２０Ａ
　は滅諷器出口蒸気温Ｉｆ横出器、２１は再熱温ｆ：検
出器で　　　−ある。

バー１２に供給された燃料は、ボイラ本体ｌ内で空気と
混合ぎわで燃焼され、燃焼ガスとなる。

燃焼ガスは、火炉水冷壁１，２次過熱器８，２次再熱器
７などで、順次に熱交換なしながら煙道内を進み、煙突
から排出′８ｔする。

その際、燃焼ガスの一部は、ガス再循環ファン３によっ
て、ボイラ本体１内へ戻され、再熱蒸気温度の制御に使
用される。

一方、給水ポンプ（図示せず）から節炭器４に送り込ま
わた水は、ここで熱回収した後、火炉水冷＊ＩＡに至り
、水冷ｍを上昇する道中で然発し、１次過熱６６に入っ
て過ｍさ第１る。この蒸気は、更に過熱器スプレー（図
示せず）に達する。

前記蒸気は、過熱器スプレーによって、主蒸気温度が規
定値になるよう減温さねた後、さらに２次過熱器８に入
って過熱さね、主蒸気管１６および主さい止弁９奄経由
して＾圧■タービン１１ｉ（至り、そこで発電機１に駆
動する仕事をする。

高圧（１）タービン１１　　で仕事なした蒸気は、１次
再熱４１５に入って再熱さｒｔ４゜この蒸気は２次肖熱
＠７で更に再熱ぎわ、再熱蒸気管１７およびインターセ
プト弁１０奄経由して中・低圧タービン１２　へと送ら
れ、そこでざらに仕事ｔする。

しかし、発電７゛ラントの起動時に（ｊ、主蒸気温度が
規定値まで上昇しておらず、またタービンおよび発電機
１４は回転していない。

一方、このとき、２次過熱器８から主蒸気管１６に送ら
れた主蒸気４．！、高圧（ト）タービンバイパス弁１５
　　を経て減温器１８へバイパス８ｔＩ、そこでスプレ
ー弁１９１ζよって規定値まで冷却された債に。

復水器１３　および給水ポンプを介して節縦器４に戻３
わる。

第３図は、第１図の火力発坂プラントの起動時における
従来の主蒸気温暖制＃装置のブロック図である。。

図において、２７は主蒸気温度と高圧（支）タービンバ
イパス弁１５の１１！度との関％−４決定する関数発生
器、２８は＾信号選択器、２９は比例積分器、３０　は
変化率制限器、　３１は加１１Ｅ器、３２は切替器、　
３３は主蒸気温度＠標値な決定する信号発生器である。

また、　３３Ａ　は減温器１８の出口における蒸気温度
目標値を決定する信号発生４、３４は比例演算器、３５
は、主蒸気温度がある予定値以下では主蒸気温度検出器
の信号が選択され、また的紀予定値以上では信号発生器
　３３の信号が選択されるように切替器３２を制御する
モニタリレーである。

プラントの起ＩＩＩＪ当初−すなわち、第２図に示す点
火時点　ｔｏにおいては、主蒸気温度は前記予定値以下
であるので、第一図の切替器３２は、モニタリレー３５
の制御の下に、主蒸気温Ｖｔ＜主蒸気温度検出器２０の
出力）そわ自体な選択し、変化率制限器３０を経て加Ｉ
ｌ器３１　に供給する２したがって、加ｇ５３１　　お
よび比例積分器２９の出力はいず１１もＯとなる。その
結果、４信＠選択器２８は、関数発生器２７の出力な選
択し、こむにしたがって５高圧（ト）タービンバイパス
弁の開度が制御される。

すなわち、第２ＬＡｏ）ｔＩＩＩ線りおよびＦにボすよ
うに、主蒸気温度および高圧タービンバイパス流速は、
ボイラの点火時点ｔ。から、時間の経過と共に徐々に上
昇する。

一方、スプレー弁１９の・１度（ｊ、滅１１６１８の出
口におけるＡ気−寂（滅温器出口蒸気温置横出器２０Ａ
の出力１直）が、信号発生器３３Ａで１役定された目標
温度に１禾侍されるように、比例演鼻６３４　　によっ
て制ｕ１４１ざねる。、時刻１．　　において、主Ｊｌ
ｋ気温健が前記予足値Ｔ。

ｔＣ達すると、モニタリレ〜３５が切替器３２を作動さ
せ、信号発生器３３の信号な選択させる。１ｇ号発生Ｊ
　３３の信号を、講２図に、曲ｄＤＯで示す。ｌｌｌ記
信号は、変化率制限５３０　でその変化率を制限さね、
例えば、第２図の直線ＤＩのような主蒸気ａ度目標値に
変換８ｔｌＩる。

こむにより　加算器３１　および比例積分器２９が出力
を生じ、その出力が高信号選択６２８によって選択され
るようになり、直線Ｄ１を目＃Ａ値とした隔圧（ト）タ
ービンバイパス弁１５のＩｆ！［制御が実行される。

主Ａ気温閥（１線Ｄ）が規定値以上になると、時刻１．
において、主さい止弁９が開かれ、高圧（１）タービン
１１　　への通汽が開始される、こわにより、第２図の
ＭＩｉｉＡで示すように、タービンおよび発電機１４の
回転数が上昇し始める。

高圧（１）タービン１１　　で仕事をした蒸気は、咄述
のように、１次再熱ＩＩ５および２次再熱器７で再熱ざ
わ、再熱蒸気彦１７およびインターセプト升ｌＯを介し
て中・低圧タービン１２に供給される。

前記再熱蒸気の流歇も、第２図の曲線Ｇで示すように、
徐々に増加する。

以上の説明から明らかなように、＃１１図の貫流ボイラ
やドラムボイラでは、タービンバイパスシステムがない
ため、プラント起動時−ゴなわち、（タービン通汽１Ｉ
ＩＩ）に１１．１次および２次再熱器５．７に蒸気が流
わない。このため、再熱器過熱保−の観点から、ボイラ
に供給８ね−る燃料量が制約され、ユニット起動時間の
短縮が困−であるという欠点かぁ−〕た。

また、再熱器５，７の管寄せ部は炉外に取付けられてい
るため、タービン通汽前には、冷却している場合が多（
、タービン通汽時に、再熱蒸気温度が、第２図の曲線Ｅ
に示ぐ如く、一時的に低トし、中・低圧タービン１２の
メタル温度より大幅に低くなる。

このために、タービンの熱応力が拡大ぎわ、この面から
もユニット起動時間が短縮できないといなお、第２図に
詔いて、曲線Ｂはボイラに供給されゐ燃刹流量をあられ
し、−線Ｃは発電機１４の負荷の変化をあられしている
。またｔ、は負荷併入のタイミングである。

本発明の目的は、発電プラントの起動時における従東の
欠点を改善し、再熱蒸気温度の一時的降卜を防止し、こ
ねｔＣよってタービンに加わる熱応力な厳小限に抑え、
起動時間な短縮できる発電プラント起動時の蒸気温度制
御装置を提供することにある。

帥紀の目的を達成するために、本発明においては、中・
低圧タービンバイパス弁、中・低圧タービン排汽蒸気止
め弁、再熱蒸気ウオーミング弁などを、従来装置に追加
錬備し、プラント起動時には、過熱器および主蒸気管の
みならず、鼻熱器および再熱蒸気管ζζも蒸気を通し、
主蒸気および再熱蒸気の温蜜奄、そわそわ設定値に保持
するように構成している。

以下に、図（２）を参照して本発明の一爽に？１１を詳
細に説明する。

第４図は、本発明な適用した火力発電プラントの貢渡ボ
イラ装置の概略図、Ｋ５図は＠４図のプラントの起１Ｉ
ｌ１時性な示す第２図と同様の図、第６図は本発明の一
実施例の制御ブロック図である。。

第４図において、第１図と同一の符号は同一また１１同
等部分をあられしている。

また、同図において−２２（＠中侭圧タービンノ（イパ
ス弁、　１８ＡｉｊＡｉｌ記／イイノイス弁２２を通過
した中・低圧タービンバイノくス＃気の温度を下＋ｆる
ための減温器、　２１Ａは減温器　１８Ａの出口蒸＠温
度横出器、　２３は中・低圧タ°−ビン／イイノ寸ス島
気スプレー弁、　２４Ａは高圧タービン癖汽毒気とめ弁
、２５は再熱器ウオーミング弁、　２６は高圧タービン
バイパス復水器通汽斤である。

プラントの起＃１１時−−タービンへの通へ開始前には
、主さい止弁９．インターセプト弁　１０．高圧タービ
ン排汽蒸気止め弁　２４Ａ　、および１１１１比タ一ビ
ンバイパス復水器通汽弁２６は全閉され、一方、再熱器
ウオーミング弁２５および中・低圧タービンバイパス弁
２２（ｊ全開される。

また、高圧（ト）タービンバイパス弁１５　スプレー弁
１９および中・低圧ターピノバイパス蒸気スプレー弁２
３は、後述するようにして、そのし１１度が制御される
。

時刻ｔ０において、第５図の曲４１ｉ（Ｂのように燃料
供給が開始ぎわ、バーナ２が点火８わると、２次過熱器
８で発生した蒸！Ａは、つぎのような経路で過熱器、再
熱器、主蒸気管および再熱蒸気管を循環する。

２次過＊ａＳ→主蒸気管１６→高圧（１）タービンバイ
パス弁１５→減温器１８　→再熱４ウオーミング弁２５
→１次再ＩＰ−器５→２次再熱器７→再熱蒸気−＃１７
→中・低圧タービンバイパス９ｆ２２→滅温器１８Ａ→
復水器１３→節炭器→火炉水冷壁ＩＡ→１次過熱器６→
２次過熱器８その際、ｗ４６図に関してｔｌｋ詠するよ
うｔＣ，主蒸気温度は、高圧（１）タービンバイパス弁
１５の関東により調整され、この弁１５が開かわるほど
主蒸気温蜜は低下する。また、再熱蒸気温度は、スプレ
ー弁１９の開ＩＪｊ調幣によって制＃ぎわ、スプレー弁
１９が開かわるほど再熱蒸気温度は低Ｆりる。。

さらに、復水４１３に入るＡＸの諷１は、中・低圧ター
ビンバイパス蒸気スプレー弁２３の開直を１ＩＩＩ贅す
ることによって制御さ第１、スプレ　ｆＦ　２３の開式
が入きいほど、復水５１３に尿さ第１るＡ気ｍ度は低）
する。　　　　□ つぎに、第６１４を参照して、起！＠１１時における主
蒸気温度および内熱な気諷匿の制御ｔＣついて説明する
。同図において、８ｇ３図と同一の符号および添字Ｂを
付り口した符号（１、そわそわ同一または同等部分をあ
られしている。

高圧（１）タービンバイパス弁１５の一疲調整による主
蒸気温度の制御は、＠３図の場合とほぼ同様である。

第３図の場合と異なる点は、その目標１１［設定が、信
号発生器３３によってではなくて、制御針舞磯（図示せ
ず）番ζおいて、タービンの内・外壁温度差の杵容１直
に基づいて、タービン熱応力が最適１ｃなるように決定
された設定値を記憶するアナログメモリ３６Ａ　によっ
て与えらゎる点だけである。

なお、図示しない制卿計痺磯は、タービンの内−外壁温
度差に基づいて、主Ａ気温健２よび再熱Ａｆｉｄｌ１度
の設定値を演□算し、アナログメモリ３６Ａ。

３６Ｂ　ｉｃ４’７　）１４１１１１ｔ＆。　　　　　
　　　　　　１・この結果、従来例と同様に、主蒸気温
度検出器２０、り検出出力−−すなわち、主蒸気温度が
設定値に合致するように、高圧（１）タービンバイパス
ｑ１５の開度が制ｆ１１１される。そして、主蒸気温度
は、第５図の曲線りで示すように徐々に上昇する。

一方、スプレー弁１９の開１ｙ４整による再熱蒸気温度
の制御は、つぎのよう＋ｉ　Ｌで行なわわる。

プラントの起動当初には、再熱蒸気温［は予定値以下で
あるので、切換器　３２Ｂは、モニタリレー３５Ｂの制
御の下に、再熱蒸気温１ｆ（１４熱＃気温度検出器２１
の出力）そわ自体を選択し、変化率制限器　３０Ｂを経
て加算器３１Ｂに供給する。

そわ故に、加算器　３１Ｂおよび比例積分４５２９８の
出力はいすわも０１ζなる。なお、このとき、切替器　
３７Ｂは接地側へ切替えらねでいる。したがって、スプ
レー弁１９の一度は、主蒸気１１１１寝横出器２０の出
力を人力とする関Ｉ７！Ｌ発生４２７Ｂの先行制御信号
のみによつＣ制ｎされる。

このようにして、再熱蒸気温度は、第５図の曲線Ｅで示
したように１時間の経過と共に徐々に上昇する。

やがて、再熱＃識温変が予定値に達すると、モニタリレ
ー　３５Ｂが切替器３２Ｂおよび３７Ｂ　を作動させ、
アナログメモリ３６Ｂ　の信号を選択させる。３６Ｂ　
　は、制御計算−よりの設定値（第５図の曲線ＥＯ）を
記憶するアナログメモリであり、前記設定値は、変化率
制限器３０Ｂでその変化率を制限され、例えば１ｇ５１
Ａの曲線Ｅ１で示すような再熱蒸気温度目襟値に変換さ
れる。

前述のように再熱蒸気温度が予定値に達したとき、切４
１潴３７Ｂも比例積分！　２９８　ＩＩへ切替えらねる
。したがって、スプレー弁１９は、再熱蒸気温度検出器
２１の出力と再熱蒸気温度設定値との偏差を比例積分し
て得られる信号、および主蒸気＠ｌｌ漠出６２０の出力
に幕づく先行制御信号によって制御されるようになる。

このときの高圧タービンバイパス流１、高圧タービンバ
イパススプレー流量、および中・低圧り−ビンバイパス
流暖は、第５図に、そわぞゎ曲−Ｆ、Ｉ、Ｈで示したよ
うに増大する。また、このような制御を行なった場合の
、再熱＃気温並の上昇状態の１例を、第５図に曲線Ｅで
示ぐ。

一方、中・低圧タービンバイパス蒸気スプレー弁　２３
の開度は、Ｃ戚温器　１８Ａの出口における蒸気ｇｉｌ
ｔ（減温６出ロ蒸気温度演出器２１Ａの出力値）が、１
ｇ号発生ａ　３３Ａで設定された目Ｉｌ颯度に保持され
るように、比列演算器３４によって制御される。

主蒸気１ｔが、時刻ｔ８において、現定）直まで上昇す
ると、主さい止弁９．インターセプト弁ｌｏ。

および高圧タービン排汽蒸気市め升２４Ａが督硝かむ、
一方、中・低圧タービンバイパス弁２２．中・低圧ター
ビンバイパス蒸気、；スプレー弁　２３，１％圧（１）
タービンバイパス弁１５　、スプレー弁１９および高圧
（支）タービンバイパス復水器通汽弁２６が閉じらねる
。

こむにより、主蒸気（Ｊ高圧（１）タービン１１　　に
４汽され、こわを駆動して発電機１４を回転させる。。

高圧（ト）タービン１１　　を出た蒸気は、高圧タービ
ン排汽蒸気市め弁２４Ａ　ｇよび再熱器ウオーミング弁
２５を経て１次再熱４５．２次再熱器７に戻さね、再＃
＆される。２次再熱器７を出た再熱蒸気は、再熱蒸気管
１７　　およびインターセプト弁　１０を介して中・低
圧ターピノ１２　　に供１＆される。再熱＃気流敵の増
加状態の一例ｔ、第５図に曲線Ｇで示す。

その後、タービン１１　　、１２および発１１鷹１４の
回転数は、第５図の曲縁Ａのように上昇する。

ＡＵ紀紀伝転数規定値に達すると、時刻　ｔ、１（おい
て負荷併入が行なゎわる。こわにより５＠電磯１４の負
（ｔｉＪは曲線Ｃのように増加し、こわに伴なって、供
給燃相駿も曲縁Ｂのように増加する。

なε、ｌｌＡｓ図の内熱蒸気制御系ｔＣおいて、関数発
生器２７Ｂは省略し、先行制御なしとすることもできる
。

また、曲述の説明から明らかなように、第４図中の高圧
（ト）タービンバイパス弁１５　、スプレー弁（再熱器
入口蒸気温度調節用）１９　および中・低圧タービンバ
イパス弁２２は、プラント起動時の蒸気のウオーミング
を目的とするものである。したがって、こわらの容ｔは
、プラント定格出力の１／ｌＯ程度の小規模とすること
ができる。

さらに、中・低圧タービン排汽蒸気市め弁２４゜再熱器
ウオーミング升２５　ｊｄよび高圧タービンバイパス復
水４４汽升２６　　などは、プラットの安全性確保のた
めに設けられたものである。

以上の説明から分るように、本発明によりば、タービン
通汽蘭から再熱器および再熱謔気管ＩＣｓ気を護すので
、従来のようにタービン、４汽時に再熱蒸気＠度が低下
するという不ｇｆｒがなくなる。

しかも、主蒸気Ｔ編層が規定値まで上昇するのと同じ時
期に、再熱蒸気温度も所定値まで上げることができるの
で、タービンの熱応力が低減され、起動時間を短縮でき
るようになる。

さらに、本発明の制御装置は、ユニット起動に適合した
システムであるため、プラントシステム属模も最小にで
き、制御性はもち論、建設コストも大幅ＩＣ低減できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の火力発電プラントにおけるボイラの畝略
餉成図、第２図は第１図のプラントの起動時における＃
特性を示すタイムチャート、第３図は爾１図のプラント
における主蒸気温度制御ブロック図、＠４図は本発明の
一実施例を示Ｃ火力＠峨プラントのボイラの概略構成図
、第５図は本発明を実施した火力発電グランドの起動時
におけるＦ４ｎ性を示すタイムチャート、第６図は本発
明の一実施例の主ｊｌｋａ温度および１４熱蒸気温凌制
御装置のブロック図である。ｌ・・・ボイラ本体、ＩＡ・・・火炉水冷壁、３・・・
ガス再伽壊ノアン、４・・＃嵐器、５・・１次再熱器、
６・・１次過熱器、７・・・２次再熱器、８・・・２次
過熱６．９・・・主８い止弁、　１０・・・インターセ
プト弁、　１１・・・高圧（１）タービン、　１２・・
・中・低圧タービン、１３　・・・復水器、　１４・・
・発１１機、１５　・・・高圧（支）タービンバイパス
弁、　１６・・・主蒸気管、１７　　・・・再熱蒸気管
、　１８Ａ・・・減温器、１９・・・スプレー弁、２２
・・・中・低圧タービンバイパス弁、２３　　・・・中
・低圧タービンバイパス＝ｍスプレー弁代理人弁珊古　平　本　道　人才２図２３図ＭＳＴ　　　　　　　ＡＴＴ −耐七ｌ　　裂２５図 −３６＝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）過熱器で発生した主蒸気な高圧（支）タービンに
導く主蒸気管と、高圧（１）タービンの前に設けられた
主ざい止弁と、高圧（支）タービンの排出蒸気を再熱管
に戻す妃管と、再熱器で発生した再熱蒸気を中・低圧タ
ービンに導く再熱蒸気管と、中・低圧タービンの前に設
けられたインターセプト弁と。中・低圧タービンの排出蒸気を復水器に導く手段と、主
ざい止弁の前から、高圧国タービンバイパス弁を介して
、主＃ｌ気を再熱器ヘバイパスさせる手段と、再熱器ヘ
バイパス８ｔＩる前記蒸気の＠度を制御する減温器およ
びスプレー弁手段と、インターセプト弁の齢から中・低
圧タービンバイパス弁奄介して再熱蒸気を復水器へバイ
パスさせる手段と奄具備した発電プラントの起動時の蒸
気温度制御装置であって、主蒸気温度検声器と、６熱蒸
、／気温度検出器と、主蒸気温度および再熱蒸気温度の設定
値査与える手段とを具備し、発電プラントの起動時には
、主ざい止弁およびインターセプト弁を全閉し、一方、
高圧タービンバイパス弁および中・低タービンバイパス
弁な開き、前記高圧タービンバイパス弁の−１を主蒸気
温度およびその設定値の偏差に基づいて制御することに
よって主蒸気温度を前記設定値に保持し、また前記スプ
レー弁の開度奄再熱蒸気温度およびその設定値の偏差に
基づいて制御することによって再熱蒸気温度を鉤記設定
値に保持することを％黴とする発電プラントの起動時の
蒸気温度制御装置。
（２）主蒸気温度および再熱蒸気温度の設定値が、ター
ビンの内・外壁温度差の杵容僅に基づいて決定８ｔする
こと奄特徴とするｌＩｂ紀特許請求の範囲１項記載の発
電プラントの起動時の蒸気ａ１制阿装置。
（３）過熱器で発生した主蒸気を高圧（１）タービン１
ζ導く主蒸気管と、高圧用タービンの仙に設けられた主
さい止弁と、高圧（１）タービンの排出蒸気を再熱管に
戻す配管と、再熱管で発生した再熱蒸気を中・低圧ター
ビンに導く再熱蒸気管と、中・低圧タービンの前に設け
られたインターセプト弁と、中・低圧タービンの排出蒸
気を復水器に導く手段と、主さい止弁の帥から高圧（１
）タービンバイパス弁を介して主蒸気な再熱器ヘバイパ
スさせる手段と、再熱器ヘバイパスされる前記蒸気の温
度を制御する減温器およびスプレー弁手段と、インター
セプト弁の前から中・低圧タービンバイパス弁奄介して
再熱蒸気な復水器全バイパス６せる手段とな具備した発
電プラントｊ）起動時の蒸気温度制御装置であって、主
蒸気温度検出器と、再熱ａ気温度検出器と、主蒸気温度
および再熱蒸気温にの設動時には、主さい止弁およびイ
ンターセプト弁な全閉し、一方、高圧タービンバイパス
弁および中・低タービンバイパス弁を開き、帥紀高圧タ
ービンバイパス弁の開度を主蒸気温度およびその設定値
の偏差に基づいて制御することによって主蒸気温度奄蘭
記設定値に保持し、またｓｔｌ起スプレー升の開Ｗを再
熱蒸気温度およびその設定値の偏差に基づいて制御する
と共に、主蒸気温度に基づいて先行制御ぐることによっ
て再熱蒸気温度を前記設定値に保持することを特徴とす
る発電プラントの起動時の蒸気温度制御鉄鑵。