JPS6033403A - ボイラ再熱蒸気温度制御装置 - 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〕 不発明は火力発電所に於けるホイラ自動制呻装置に係り
、詩に谷段毎のバーナへの燃料供給量を変化させて再熱
蒸気温度を開側１する事を特徴とするボイラに於いて負
荷変化時にも良好な追従を示す再熱蒸気Ｙ都度側斜装置
に関する。

〔発明の背景〕

ボイラの蒸気温度はタービンに熱応力等の悪影脣全与え
るため、常に一定値として変動しないよう制＠１する事
が望ましい。

従米再熱式ボイラの場合再熱蒸気温度の開側１は節炭器
出口の低温となったボイラ排ガスの一部をガス再循環フ
ァンによって火炉内へ再循環を行い再熱部の熱吸収を変
化きせる事により行っていた。

即ち再熱＃気温朋はボイラ排ガスの炉内への再循環量を
調節することにより行っていた。しかし近年、省エネル
ギーの観点からガス再循環ファンを設置せずに、再熱蒸
気温度の開−を各段バーナ毎の燃料投入量に差をつげる
事により行う方式のボイラが出現した。

木刀式のボイラに於ける再熱蒸気温度制呻について第１
図により説明する。

第１図に於いて１はボイラ、２は一次過熱器、３は二次
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はエアコントロール
ダンパ、１０は風箱、１１は減温器、１２は注水弁を示
す。本方式のボイラは、バーナ各段毎に空気針と燃料量
を制御出来る構成となっている。

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ｆ？：、量に開側１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
コントロールダンパ９により、各段の燃料量に応じて良
好な空燃比となるように制御される。

各段毎で風量を制醐ｊするため、風箱１０は各段毎に仕
切られている。

蒸気温闇制阻のうち主蒸気温度については従来方式と同
様、−次週熱器２と、二次過熱器３の間に設置された減
温器１１に水を注入する事により制御きれる。注水量は
スプレ弁１２により調節する。−万古熱蒸気温度はボイ
ラ投入燃料量が一定の場合でもバーナ各段毎の燃料配分
を変えることにより制御され、本方式ボイラの大きな特
徴となっている。

第１図（ａｌは再熱＃気温度が再熱蒸気温度設定値より
低い場合分水す６パこの場合には、上段バーナの燃料量
を増加きせるとともに同量の燃料分だけ下段バーナの燃
料量を減少させることにより炉内の燃焼火陥の中心が上
昇し再熱器での熱吸収全増加させることにより再熱蒸気
の温度を商めることか出来る。

第１図［ｂｌは再熱蒸気温度が設定値より商い場合を示
しこの場合は上段バーナの燃料箱全減少させると共に同
第の燃料分たけ下段バーナの燃料量を増加させることに
より燃焼火陥の中心を下降させ再熱器での熱吸収を減少
させて再熱蒸気の温間ケ下けることが出来る。

本方式のボイラではこの原理により再熱蒸気の温度制御
を行っており、この方式をバーナモジュレーション（以
下ＩＪＭ方式と称する）と呼んでいる。

第２図は、従来より行われているＨＭ方式の燃料副側Ｉ
系の慎成例を示す。

第２図に於いて１３け燃料目標指令信号１４は付訂燃料
量侶号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と比較さ
れ、その偏差分は比例積分器２３で演算され各段バーナ
への燃料信号１９となる。

一方、再熱蒸気温度１５は温度設定器２１の再熱蒸気温
度設定値と比較され、その偏差分は比例積分器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。

中段バーナへの燃料指令は、燃料指令信号１９がそのま
ま出力されるが上段バーナへは補正信号１６を燃料指令
信号１９に加算した信号がト一段バーナへは補正信号１
６を符号反転した補正信号１７を燃料指令１９に加算し
た信号がそれぞれ各段の燃料調節弁への侠求指令として
出力される。

これにより燃料目標指令信号１３に対応した合計燃料量
が確保されると共に内熱蒸気温度制御も司籠な各段バー
ナへの燃料配分が実現出来る。

第３図はＢＭｙ７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佃号２８〜３０は各バーナ段の燃料指令信号３１
〜３３は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、３
６は各バーナ段のエアダンパを示す。

関数発生器３５は第３図中（ｂｌ示すように負荷と０２
チの関数となっており燃料指令信号１３は関数発生器３
５により各負荷における過剰空気率に対応する排ガス０
２　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０．信号２６と比較
され、その偏差は比例積分器２３により演算される。こ
の出力信号と各バーナ段の燃料指令２８（２９，３０）
を乗じた信号が各バーナ段における空気流量・目標信号
３７１３８．３９）となり、各バーナ段空気流賞信号３
１　（３２，３３）との偏差が比例演簀器２３で演算さ
れ、各バーナ段エアダンパ３６が制御される。

これにより、各負荷に応じた過剰空気率の会計空気前が
確保されると共に、各バーナ段の燃料量に応じた空気量
を確保することが出来る。゛以上の様にしてＩＩＭＢＭ
方式再熱蒸気温度の変化に応じて各バーナ段毎の燃料及
び空気量を可変することにより再熱蒸気温度を制御して
いる。

しかし、不方式では負荷の変動に伴う再熱蒸気温度の変
化は再熱器熱吸収の遅れ時定数が数分間程度と長いため
に第２図に示す補正制御信号１６の発生が遅くなり、結
束的に負荷変動時の再熱蒸気温度の変動が大きくなって
しまうという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、Ｂ　Ｍ方式によるボイラ再熱蒸気温度
の制御において、ボイラ再熱器前の火炉排ガス温度を設
計士にて決められる。負荷−火炉出口排ガス温度曲線に
なるように火炉排ガス温度を側倒ｊする事により良好な
再熱蒸気温電制−全行い得る再熱蒸気温度制ｆ卸装置を
提供するにある。

〔発明のｔＲ１要〕 本発明は、再熱蒸気温度が火炉出口排ガス温度によって
決丑るという事及びバーナのモジュＶ　−ヨン制御によ
る結果が数秒の遅れで火炉出口排ガス温度の変化として
捕えられるという事実に着目し、火炉出口排ガス温度を
検出しこれをＢＭ方式ボイラの再熱蒸気温度制ｐ＋の先
行信号として使用する事により応答が早く安定な再熱蒸
気温度制御ケするようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第４図はボイラの典形的な特性曲線を示す。

即ち、主蒸気流量と火炉出口ガス温度の関係を第４図上
段の曲線の如く制御するならば、主蒸気流量対蒸気温度
の関係は第４図下段に示すような勾配で変化するという
事実を示している。

本発明は以上の事実に基つき考案したものであり、以下
第５図により本発明の実施例を示す。

第５図のうち破線で示す輸囲が本弁明による制御機能の
制量ｊ糸であり他の制師系は第２図にて、既に絆細説明
を行ったものと同様である。第５図に２いて５１は主蒸
気流量信号、５２は関数発生器、５３は火炉出口ガス目
標温度信号、５４は実測の火炉排ガス温度情号、５５は
比較器、５６は比９１１積分器、５７は先行信号、５８
は加算器を示す。

主蒸気流ｔｌ′伯号５１は、関数発生器５２により火炉
出口ガス温度目標指令信号５３へと変換され、火炉出口
ガス０ＩＬ朋信号５４と比較器５５にて比較される。そ
の偏差分は比例積分器５６で演算されその演算信号５７
は、再熱蒸気温度１系の出力信号１６と加算８＃５８で
加算される。

力Ｏ算器の出カイば号１６’が従来通りバーナのモジュ
レ＝ジョン信号として使用される。

本発明の場合火炉出し１ガス温度目標値が直接負荷１６
号である主蒸気流量信号５１で作り出されること及び火
炉出口ガス？Ｍｌａ：５４もバーナ燃焼の遅れと火炉ガ
ス流頓の遅れ（普通１〜２秒程度）という短かい応答で
４芙出されるのでこの信号を先行信号としてバーナモジ
ュレーションに使用すれば、従来コ［Ｉｌり数分の遅れ
を持つ再熱蒸気温度のみを帰還信号として使用するバー
ナモジュレーショ７制醐１ｖｃ比べ、負荷変化時の再熱
蒸気温度がオーバシュート又はアンダシュート量が少な
くなるという効果を有する。

〔発明の効果〕

／Ｑ１ 本発明によれば、負荷変動時にその負荷変動量に見合っ
た火炉出口ガス温度となるようにバーナの燃焼を先行制
御するため負荷変動時にも再熱蒸気の温間変動を少なく
するという効果がある。

【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（ＢＭ方式）ボイ
ラの蒸気温度の原理を説明する図、第２図ＦｉＢ〜１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図は蒸気温度を制御する時
の主蒸気流量と火炉出口ガス温度（目標値）を示すボイ
ラ特性図の一例、第５図は本発明の一実施例を示す。 １・・・ボイラ、２・・・−次週熱器、３・・・二次過
熱器、４・・・再熱器、６・・・燃料調節弁、７・・・
バーナ、８・・・押込通ａｍ、９・・・コントロールエ
アタンパ、１０・・・風箱、１１・・・減温器、１２・
・・注水弁、１３・・・燃料目標指令、１４・・・合計
燃料量、１５・・・再熱蒸気温度、１６．１７・・・補
正信号、１８，１９．２０・・・各段バーナ燃料指令、
２１・・・温度設定器、２２・・・比、１較器、２３・
・・比例積分器、２４・・・符号変換器、（１０） ２５・・・加算器、２６・・・排ガス０２信号、２７・
・・（）２目標指令、２８，２９．３（１・・・各段バ
ーナ燃料指令、３１，３２．３３・・・各段バーナ空気
流量、３４・・・乗算器、３５・・・関数発生器、３６
・・・バーナ段エアダンパ、３７，３８．３９・・・各
段バーナ仝気流量目標信号、５１・・・主蒸気流１゛、
５２・・・関数発生器、５３・・・火炉用ロガス幅度目
標指令、５４・・・火炉出口ガス温度、５５・・・比較
器、５６・・・比例積分器、５７・・・先行信号、５８
・・・加算器。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１１） 静　１ｍ Ｃθ） 第　ｌ　尼 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ボイラの高さ方向に数段のバーナ群を配列し、バ
   ーナ各段毎の燃料配分を変えることにより再熱蒸気の温
   変変化を行わせることが出来るように構成したホイラ再
   熱蒸気温朋制帥装置において、ボイラ主蒸気流量入力か
   ら火炉出口ガス温度の要求値全作りこの信号と実測した
   火炉出ロガス温用−の偏差信号によりバーナ各段毎の燃
   料配分を先行側ｍｌｊし、最終的には再熱蒸気温度の設
   定値と再熱蒸気温度の実？１ｌｌｌ　ｌｆｉより燃料配
   分側斜を行うようにした事を特徴とするボイラ再熱蒸気
   温度開側１装置。