JPS60202A - ボイラの再熱蒸気温度制御方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、火力発電所のボイラ自動制御装置に係り、特
に再熱蒸気温度の変化に応じて各バーナ段毎の燃料配分
を可変する事により再熱蒸気温度を制御するボイラに於
て、燃料操作端故障等により、燃料配分の可変による温
度制御不能時にも再熱蒸気温度制御が可能なボイラ燃焼
制御装置に関する。

〔発明の背景〕

ボイラの蒸気温度の変化はタービンに熱応力等の悪影響
を与える為、常に一定値として変動しないよう制御する
事が望ましい。このだめ、例えば再熱ボイ２の場合の再
熱蒸気温度制御は、従来節炭器（ＥＣＯ）出口の低温と
なった煙道ガスの−ｆ′４５２ｊｙＭ暫Ｍ：ｙｙ／ｆＯ
ＲＦ）Ｋｘって火炉内に再循環を行）ハ、再循珍ガス量
を調節して再熱器の熱吸収量を変化させる事によシ行っ
ていた。

しかし、近年省エネルギーの観点から、ＧＲＦを設置せ
ず、再熱蒸気温度の制御を各バーナ段毎の燃料配分を可
変する事によシ行う方式のボイラが表われた。

本方式のボイラにおける再熱蒸気温度制御について第１
図によシ説明する。第１図において１はボイ２．２は１
次過熱器、３は２次過熱器、４は再熱器、５は燃料ポン
プ、６は燃料調節弁、７はバーナ、８は押込通風機、９
はエアダンパ、ｌＯは風箱、ｌｌは減温器、１２はスプ
レ弁を示す。

本方式のボイラは、バーナ各段毎に空気量と燃料量を制
御できる構成となっている。つまシ、燃料は燃料ポン′
プ５で昇圧され、各段毎に設けた燃料調節弁６で各段毎
に応じた量に制御される。又空気は押込通風機８で昇圧
され、各段毎に設けたエアダンパ９によシ、各段の燃料
量に応じて制御される。各段毎で風量を制御する為、風
箱１０は各段毎に仕切られている。

蒸気温度の制御のうち主蒸気温度については、従来方式
と同様、１次過熱器２と２次過熱器３の間に設けられた
減温器１１に水を注入する事により制御され、スプレ弁
１２によシ注入量を調節する。一方再熱蒸気温度は、燃
料量の各段毎の燃料配分を変ることによシ制御され、本
方式のボイラの大きな特徴となっている。

第１図（ａ）は再熱蒸気温度が再熱温度設定値より低い
場合を示す。この場合には、上段バーナ７ａの燃料量を
増加させるとともに、同量の燃料分だけ下段バーナ７Ｃ
の燃料量を減少させることにより各バーナ段の燃料比率
を変化させる。これによ熱吸収を増加させることができ
る。（ｂ）は再熱蒸気温度が設定値よシ高い場合を示し
、（ａ）と反対の動作を行い、同様の理由によシ再熱器
４での熱吸収を減少できる。本方式のボイラでは、この
原理に） よシ再熱蒸気温度の制御を行っておシ、この方式％式％ Ｉａｔｉｏｎ以下ＢＭ方式と称する）と呼んでいる。

次にＢＭ方式の詳細について第２図と第３図全参照して
説明する。

第２図は、ＢＭ方式の燃料制御系の一構成例を示す。第
２図において１３は燃料目標指令（負荷指令）、１４は
合計燃料量信号、１５は再熱蒸気温度信号、２１は温度
設定器、２２は比較器、２３は比例積分器、２４は信号
変換器、２５は加算器を示す。燃料目標指令信号１３は
、合計燃料量信号１４と比較器２２−１において比較さ
れ、その偏差分は、比例積分器２３で演算され各バーナ
段への燃料指令信号１９となる。一方再熱蒸気温度１５
は温度設定骨２１の再熱蒸気温度設定値と比較器２２−
２において比較され、その偏浬分は比例積分器２３で演
算され、再熱蒸気温度補正信号１６として出力される。

中段バーナ７ｂへの燃料指令は、燃料指令信号１９がそ
のまま出されるが、下段バーナ７Ｃへは補正信号１６を
燃料指令信号１９に加算した信号１８が、上段バーナ７
ａへは補正信号１６を符号変換器２４にて符号反転した
補正信号１７を燃料指令信号１９に加算した信号２０が
、それぞれ燃料指令として出される。これにより燃料調
節弁６ａ＋　６　ｂ　、　６　ｃが夫々制御され、燃料
目標指令（負荷指令）信号１３に対応した燃料量を確保
するとともに、再熱蒸気温度制御も可能な燃料配分が実
現できる。

第３図は、ＢＭ方式の空気制御系の一構成例を示す。第
３図（ａ）において１３は燃料目標指令信号、２６は排
ガス０２信号、３３．３１．２９は、上。

中、下の各バーナ段の空気流量信号、２２は比較器、２
３は比例積分器、３４は乗算器、３５は関数発生器、９
ａ、９ｂ、９Ｃは上、中、下の各バーす段のエアダンノ
くを示す。関数発生器３５は（ｂ）に示す様な負荷と０
２％の関数となっておυ、燃料指令信号１３は関数発生
器３５により各負荷における過剰空気率に対応する排ガ
ス０２目標信号２７として出力される。排ガス０２目標
信号２７は、排ガス０２信号２６と比較器２２−３にお
・いて比較され、その偏差は比例積分器２３−３により
演算される。この２３−３の出力信号と上、中。

下の各バーナ段の燃料指令信号２０，１９．１８を乗算
器３４−３．３４−２．３４−１で夫々乗じた信号が上
、中、下の各−く−ナ段に於ける空気流量目標信号３９
．３８．３７となる。比較器２２−６．２２−５．２２
−４でめた上、中。

下の各バーナ段空気流量信号３３，３１．２９と偏差が
比例演算器２３−６．２３−５．２３−４で末々演算さ
れ、上、中、下の各バーナ段エアダンパ９ａ、９ｂ、９
ｃが制御される。これにより、各負荷に応じた過剰空気
率の合計空気量を確保するとともに、各バーナ段の燃料
量に応じた空気量を確保することができる。

以上のようにしてＢＭ方式では、再熱蒸気温度の変化に
応じて各バーナ段毎の燃料配分を可変する事により再熱
蒸気温度を制御できる。しかし、ＢＭ方式は各バーナ段
毎の燃料配分の可変によシ再熱蒸気温度を制御する為に
、燃料バルブのスティック等による操作端故障時、バー
ナの燃料量がその段のバーナの上限又は下限の制限にか
かりそれ以上の燃料量増減不可の場合、あるいは、上段
又は下段のバーナ手動運転時の様に、バーナ段の自動制
御が一段でも出来なくなると、燃料配分が出来ない。こ
の場合、全て手動操作に切替えるとしても、負荷指令へ
の追従と再熱蒸気温度の制御の両方を、運転員の手動操
作だけで行うのは、困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＢＭ方式のボイラに於いて、再熱蒸気
温度の制御として、各バーナ段の燃料配分の可変だけで
なく、再熱蒸気温度の変化に応じて過剰空気をボイラ内
に供給する制御を付加する事により、パルプスティック
等によるバーナ段の燃料配分が出来ない場合でも、再熱
蒸気温度制御が可能なボイラ蒸気温度制御装置を提供す
ることに委る。

〔発明の概要〕

本発明は、過剰空気による再熱蒸気温度の変化を利用す
るものである。第４図に火炉への供給突気量をステップ
変化させた時の再熱蒸気温度の変化を示すが、過剰に空
気を火炉内に供給する事によシ、再熱蒸気温度が上昇す
る事がわかる。本発明は、この特性を利用して、従来の
ＢＭ方式と同様に再熱蒸気温度の変化に応じて各バーナ
段の燃料を配分し、蒸気温度制御を行うだけでなく、再
熱蒸気温度の変化に応じて過剰空気を供給して、蒸気温
度制御を行う制御を付加した点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例につき説明する。本発明のＢＭ方
式の燃料制御系は、第２図に示す従来方式と同一で、燃
料は燃料目標指令信号１３と合計燃料量信号１４の偏差
信号を比例積分演算した信号１９を中段バーナ７ｂ燃料
指令、再熱蒸気温度１５と温度設定器１５の設定値との
偏差を比例積分演算した補正信号１６．１７を信号１９
に加算した信号１８．２０を下段バーナ７ｃ、上段バー
ナ７ａ燃料指令とした信号によシ、各段バーナの燃料を
制御する。

本発明と従来方式の違いは、空気制御系にあシ、第５図
に本発明のＢＭ方式の空気制御系の一実施例を示す。第
５図において、１５は再熱蒸気温度信号、２１は温度設
定器、２２は比較器、２３は比例積分器、２５は加算器
、４０は信号切替器、４１は信号発生器を示す。通常運
転時は、信号切替器４０は端子ａ側に閉じておシ信号発
生器４１のθ％出力信号′ｆ：選択して運転する為、空
気制御系の制御は、第３図で説明した従来のＢＭ方式と
同じに行われる。一方バルプ故障時、バーナ手動運転時
、あるいはバーナ燃料量の上下限にひかかった時のよう
に各バーナ段毎の燃料量制御が困難になった場合には、
信号切替器４０を端子す側に切替え、以下の演算制御を
行う。再熱蒸気温度１５と、温度設定器２１の与える再
熱蒸気温度設定値を比較器２２−２で比較し、その偏差
全比例積分器２３−２で演算する。この信号全加算器２
５によシ燃料目標指令信号（負荷指令）１３から関数発
生器３５によって演算した各負荷における過剰空気率に
対応する排ガス０２目標信号２７に加算した信号４４を
本方式における排ガス０２目標信号とする。ここで関数
発生器３５は第３図（ｂ）に示す様な負荷と０２％の関
数となっている。

排ガス０２目標信号は、排ガス０２信号２６と比較器２
２−３で比較され、その偏差は比例積分器２３−３によ
シ演算される。この２３−３の出力信号と上、中、下の
各バーナ段の燃料指令信号２０．１９．１８を乗算器３
４−３．３４−２゜３４−１で夫々乗じた信号が、上、
中、下の各バーナ段に於ける空気流量目標信号３９，３
８゜３７となる。比較器２２−６．２２−５．２２−４
でめた上、中、下の各バーナ段空気流量信号３３．３１
．２９との偏差が比例演算器２３−６゜２３−５．２３
−４で夫々演算され、上、中、下の各バーナ段エアダン
パ９ａ、９ｂ、９ｃが制御される。これにより、各負荷
に応じた過剰空気率の合計空気量と再熱蒸気温度を目標
値に確保するのに必要な空気量を加えた空気量を各バー
ナ段毎に確保でき、再熱蒸気温度の制御を空気制御系で
行うことができる。尚この時、燃料制御系−では、故障
したバーナ段の燃料制御を手動に移し、故障前の燃料量
を維持するとともに、他の健全なバーナ段で負荷指令に
追従し燃料量を制御する。

次に、制御の切替につき説明する。通常の運転時に燃料
制御系の燃料配分による蒸気温度制御と、空気制御系の
過剰空気による蒸気温度制御を併用すると、両方の制御
が干渉する事が考えられる。

従って通常の運転時は、従来方式と同様に第２図で制御
した燃料配分による蒸気温度制御のみ生かし、操作端故
障等により燃料配分による蒸気温度制御が困難になった
時に、バンクアップ的に、空気制御系の過剰空気による
蒸気温度制御を生かす。

第６図に切替器４０の切替論理を示す。切替の条件とし
ては、上、下段バーナへの燃料要求指令が毎バーナ固有
の燃料量上、下限制限値に達した時、上、下の各バーナ
段のいずれか１つが故障、上。

下各バーナ段のいずれか１つのｉｔｆｌｌｌｍが自動の
各条件のＯＲで、燃料配分による蒸気温度制御不能と判
断し、切替器４０を切替え、梁気制御系の過剰空気によ
る蒸気温度制御を生かす。

以上のようにして、バーナ操作端故障等によシ燃料配分
による蒸気温度制御が不能となっても、空気制御系の過
剰空気による蒸気温度制御を生かし再熱蒸気温度の制御
が可能となる。

以上述べたように、本発明によれば、ＢＭ方式のボイ２
において、パルプスティック等のノく−す操作端故障時
、バーナ段の燃料量が上下限制限になった場合、あるい
は上段又は下段バーナ手動運転時のように、バーナ段の
燃料配分制御が困難となった場合でも、再熱蒸気温度制
御および負荷追従が可能となｐ１非常に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、バーナモジュレーション方式（Ｂ　Ｍ方式）
ボイラの蒸気温度制御の原理を説明する図、第２図は、
ＢＭ方式における燃料制御系の一例、第３図は、ＢＭ方
式における空気量制御系の一例、第４図は、過剰空気に
よる再熱蒸気温度の応答、第５図、第６図は、本発明の
一実施例を示す。 １・・・ボイラ、２・・・１次過熱器、３・・・２次過
熱器、４・・・再熱器、６・・・燃料調節弁、７・・・
バーナ、９・・・バーナ段エアダンパ、２１・・・温度
設定器、２２・・・比較器、２３・・・比例積分器、２
４・・・符号変換器、２５・・・加算器、３５・・・関
数発生器、４０・・・信号切−只 Ｍｊ口（ＣＬ） 貰１０（ｂ） 第２図 に　４ｂ　乙の 兵祈 に／−／−図 Ｂ剥笥− 吟間一 ￥５霞 再勲λ気着度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、各段ごとに燃料制御弁を有する多段のバーナと、各
   段バーナごとに設けられたを気量制御装置を備え、再熱
   蒸気温度偏差に応じて各段の燃料制御弁を藺別に制御し
   各段の燃料配分を修正することによシ再熱蒸気温度を制
   御するボイラの再熱蒸気温度制御方法において、前記燃
   料制御弁による燃料配分制御が不能となったときに再熱
   蒸気温度偏差に応じて空気量制御装置を作動させること
   を特徴とするボイラの再熱蒸気温度制御方法。