JPS6060418A - 石炭焚きボイラ制御装置 - 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〕 本発明は一次、二次空気予熱器を備えた石炭焚き火力プ
ラントなどの石炭焚きボイラの燃焼用空気温度の制御装
置に係ｐ、特に二次空気予熱器の出口排ガス流量を絞シ
制御してディ２効率向上をはかるに好適な石炭焚きボイ
ラ制御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の一次、二次空気予熱器を備えだ石炭焚き火力プラ
ントなどの石炭焚きボイラ制御装置においては、石炭焚
きボイラの燃焼用空気として石炭ミルへの微粉炭のウオ
ーミング空気および微粉炭の石炭ミルからバーナへの搬
送用空気としての一次空気と、火炉ウィンドボックスへ
の二次空気とを、それぞれ−次、二次空気予熱器で排ガ
スによる熱交換によシ暖めて使用するさい、−炭窒気に
ついては冷空気およびその一次空気予熱器を介した熱空
気の流量をそれぞれ冷空気ダンパおよび熱空気ダンパの
開度制御によシ調節して石炭ミルの出口温度が規定温度
になるようにして、ボイラ内の燃焼状態を良好ならしめ
ボイラ効率の向上などをはかつている。さらに、このよ
うな状態において負荷変化時などに石炭ミルの粉砕遅れ
を補償するため、燃料系のオーバ・アンダーアクション
を実施して制御性の向上をはかることも行なわれている
。また、このような時の多量の石炭投入によシ石炭ミル
出口温度が一時的に低下するため、石炭量および石炭温
度に応じ空気流量を開度制御して石炭ミル出口温度の低
下を補償するよう先行制御する方式も周知である。

しかしながら、これらの石炭ミル出口温度を規定温度に
維持する従来の燃焼用空気温度の制御方式は一次空気予
熱器の熱交換能力が十分でかつ空気予熱源の排ガスが十
分確保できることが前提条件となっている。ところが最
近の石炭焚き火力プラントなどにおいては石炭供給の面
から世界各地の多銘柄炭などを燃焼する条件がちシ、従
来一般に使用されている炭種の水分はたとえば７〜８％
程度のものが大半であることから一次空気予熱器の容量
ヤ空気予熱源もたとえば１０％程度の水分のものに対し
ては十分熱空気を確保できる設計値であったが、たとえ
ば１０〜１５チ程度の高水分などのものを燃焼すると十
分熱空気が確保できなくなるため石炭ミル出口温度が規
定温度を維持できなくなって、ボイラ内の燃焼状態が悪
化して燃焼時の未然分の増加やボイラ特性の変化などに
よシポイラ効率を低下させる一方、これに対し一次空気
予熱器の容量などをたとえば１５チ程度の高水分のもの
に対応するよう従来の１０％程度に対するものよシ５０
チアツブの設計値とすればスペースや価格や効率上も好
ましくないなどの欠点があるのみならず、このようなさ
いにも二次空気予熱器の方を流れる排ガスについては有
効利用されずに熱交換効率とボイラ効率を低下させるな
どの欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく−し、−
次、二次空気予熱器の容量などを大きくして価格高や効
率低下を招くのではなしに、二次空気予熱器への排ガス
などを有効利用して一次空気予熱器などの熱交換効率を
高めうるとともに、これによシいずれの炭種や負荷変化
に対してもミル出口温度も規定温度に維持可能な石炭焚
きボイラ制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するため、従来は二次空気予熱
器を通過して煙突へ放出していた排ガス流量を負荷要求
または主蒸気流量要求もしくは空気流量指令などによシ
作成した開度指令によシ二炭窒気予熱器出ロガスダンバ
などを用いて絞シ制御し、この二次空気予熱器の排ガス
流量の絞シ部分を一次空気予熱器に流すことによシ、−
炭窒気予熱器の熱交換効率の向上をはかるとともに、こ
れによシ確保される石炭ミルへの十分な熱空気流量を用
いてミル出口温度も常に規定温度゛に制御することによ
シポイラ効率の向上をはかるようにしたことを特徴とす
る石炭焚きボイラ制御装置である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図ないし第７図によシ説明
する。

まず第１図は本発明による一次、二次空気予熱器を備え
た石炭焚き火力プラントなどの石炭焚きボイラ制御装置
の一実施例の全体構成を示す石炭焚きボイラ通風および
煙道系統図である。第１図において、１はボイラ、２は
押込通風機、３は蒸気式空気予熱器、４は二次空気予熱
器、５は乗じん器、６はガス再循環通風機、７は一次空
気予熱器、８は二次空気予熱器出口ガスダンパ、９は一
炭窒気予熱器出ロガスダンバ、１０は誘引通風機、１１
は煙突、工２は一次通風機、１３は熱空気ダンパ、１４
は冷空気ダンパ、１５はミル人口ダンパ、１６は石炭ミ
ルである。なお図中の二次空気予熱器４の空気および排
ガス系統は実際にはそれぞれＡ、Ｂ二系統あるが、簡略
化して一系統のみ示している。

この構成で、石炭焚きボイラ１への燃焼用空気として、
押込通風機２から吸い込まれた空気はその一部が蒸気式
空気予熱器３で予熱されたのち更に二次空気予熱器４で
暖められてウィンドボックスよシボイラ１へ二次空気と
して供給される一方、押込通風機２からの空気の他部が
−次通風機１２で昇圧されたのちその一部は一次空気予
熱器７で暖められその他部はそのままでそれぞれ熱空気
および冷空気として他ミルへ送られると同時にそれぞれ
熱空気ダンパ１３および冷空気ダンパ１４を介したのち
共通にミル入ロダンバ１５を介して石炭ミル１６へ供給
され、この空気は石炭ミル１６の微粉炭のウオーミング
に用いられるとともに微粉炭の石炭ミル１６からボイラ
１のバーナへの搬送用空気としての一次空気としてバー
ナへ供給される。このさい石炭ミル１６への一次空気予
熱器７で暖められた熱空気と暖められない冷空気の流量
をそれぞれ熱空気ダンパ１３と冷檗気ダンパ１４で制御
することによシ石炭ミル出口温度を規定温度（たとえば
約８０Ｃ）に制御するものであって、さらに両流量から
なる石炭ミル入口流量をミル入ロダンバ１５で制御する
ことによシ、この流量の上記規定温度の一次空気によシ
石炭ミル１６内の微粉炭はボイラ１のバーナに搬送され
、上記ウィンドボックスからの二次空気とともに炉内で
燃焼される。

一方でボイラ１で燃焼された排ガスはボイラ出口よシ集
じん器５で不要なちシを除去されたのち二次空気予熱器
４および一次空気予熱器７の予熱源として使用されるほ
か、ガス再循環通風機６を介して火炉底部から再度ボイ
ラ１に再循環して再熱蒸気温度を制御する。ついで−次
、二次空気予熱器７，４でそれぞれ一次、二次空気と熱
交換した排ガスは一次、二炭窒気予熱器出ロガスダンパ
９．８を介したのち共通に置引通風機１０を通して煙突
１１よシ犬気中に放出される。このさい従来は一次空気
予熱器７の一次空気予熱器出口ガスダンパ９は負荷要求
から作成される燃料要求に応じて上記石炭ミル１６への
熱空気を熱交換によシ確保するに必要な予熱源としての
排ガスの一次空気予熱器出口ガス温度を確保する開度制
御を実施するが、二次空気予熱器４の二次空気予熱器出
口ガスダンパ８については開度制御を実施することなく
上記通風系統の補機である押込通風機２の起動停止に連
動して開閉操作だけを実施していたのに対して、本発明
は上記二次空気予熱器４の二次空気予熱器出口ガスダン
パ８なども負荷要求または主蒸気流量要求もしくは空気
流量指令に応じて絞ｐ制御を実施することによシ上記石
炭ミル１６への熱空気を確保するに必要な上記−炭窒気
予熱器７への十分な排ガスの流量をいずれの炭種や負荷
変化にかかわりなく常に確保するものである。

ついで第２図は第１図の従来からの一炭窒気予熱器出ロ
ガス温度制御系統例図である。第２図において、以下同
様に第１図と同一符号または記号は同一または相当部分
を示すものとし、１７は一次空気予熱器７の出口に設置
された温度検出器（第１図に図示していない）、１８は
ＩｎＶ／Ｖｆｆｉ圧変換器、１９は減算器、２０はプラ
ント負荷要求信号などから作成される燃料要求信号源、
２１は燃料要求信号源２０の燃料要求信号によシー炭窒
気予熱器出ロガス温度設定信号を設定する関数発生器、
２２は比例積分調節計、２３は自動／手動切替器、２４
は電気／空気変換器である。

この構成で、実際に一次空気予熱器出口の温度検出器１
７で検出されｍＶ／Ｖ電圧変換器１８で電圧変換された
一次空気予熱器出口ガス検出信号は、プラント負荷要求
信号などによシ作成された燃料要求信号源２０からの燃
料要求信号によシ関数発生器２１で設定された一次空気
予熱器出口ガス温度設定信号と減算器１９で比較減算さ
れ、その偏差信号は比例積分調節計２２で比例積分演算
されたのち、自動側切替えの自動／手動切替器２３を経
て電気／空気変換器２４で信号変換され、その偏差信号
によｐ実際の一次空気予熱器出口ガス温度検出信号が同
設定信号に一致するように一次空気予熱器出口ガスダン
パ９が開度制御される。

第３図はこのようにしてえられる第２図の負荷−プロセ
ス温度特性側図で、負荷もしくは対応する燃料量に応じ
た各プロセス点の温度特性を示してお、６、’ｉ’、は
関数発生器２１の一次空気予熱器出口ガス温度設定信号
による一次空気予熱器出口ガス温度特性、Ｔｂ１および
Ｔ　ｂ　２はそれぞれたとえば水分が７〜８チおよび１
２〜１５％の炭種のときのミル入口温度特性、Ｔ。１お
よびＩｌｌ、２は同じくミル出口温度特性である。なお
関数発生器２１によるＴ、の−炭窒気予熱器出ロガス温
度特性は低負荷域で一次空気流量が低下するに伴ない一
次空気温度が上昇するのを押えるように考慮して低負荷
域で低下する特性となっている。このような第３図のＴ
、の−炭窒気予熱器出ロガス温度特性に対して、一般の
炭種の石炭を石炭ミル１Ｇに投入している時にはそれに
必要な一次空気予熱器７の予熱源の排ガス流量が十分で
あって所定の熱交換効率が確保されるので一次空気予熱
器７よシの所要の熱空気が確保され、このとき実線で示
すＴ　ｂ　１のたとえば水分が７〜８チの一般の炭種の
石炭を燃焼している時のミル入口温度特性は所要温度に
制御されるに伴ない同じくＴ、１のミル出口温度特性は
たとえば約８０Ｃの規定温度に制御されているが、しか
しこの状態で高水分の炭種の石炭が石炭ミル１６に投入
されたような時にはそれに必要な一次空気予熱器７の予
熱源の排ガス流量が不足して熱交換効率が低下するため
一炭窒気予熱器出ロガスダンパ９を開度制御しかつ熱空
気ダンパ１３を全開にするなどしても一次空気予熱器７
よシの必要な熱空気が確保できずに、今鼠は破線で示す
Ｔｂ２のたとえば水分が１２〜１５チの高水分の炭種の
石炭を燃焼した時のミル入口温度特性は図示のように所
要温度よシ低下するに伴ない同じくＴｓｚのミル出口温
度特性も規定温度より低下する結果となる。

したがってこのような時のミル出口温度特性の低下を補
償するため、本発明により二次空気予熱器４を通過する
排ガス流量を二次空気予熱器出口ガスダンパ８をインチ
ング操作するかもしくは二次空気予熱器量ロガス制御用
ダ／ノ＜を追設して操作するかして絞９制御することに
よシ、−炭窒気予熱器７への排ガス流量を増加させて一
次空気予熱器７の熱交換効率を高めるとともに、これに
よシ上記の所要温度のミル入口温度を確保するに伴ない
規定温度のミル出口温度を維持するものでおる。

つぎに第４図はこのような燃焼用空気温度補償を可能に
する第１図の本発明による二次空気予熱滲出ロガスター
ンパ絞り制御方式の一実施例を示す二次空気予熱器出口
ガス流量制御系統図で、従来のインタロックダンパの二
次空気予熱器出口ガスダンパ８に二次空気予熱器出口ガ
ス制御用ダンパを追設して絞シ制御する例を示している
。第４図において、２５は負荷または主蒸気流量要求信
号源もしくはそれによシ作成される燃焼用空気流量指令
信号源、２６は負荷または主蒸気流量要求信号源（また
は空気流量指令源）２５によシニ炭窒気予熱器出ロガス
制御用ダンパ開度設定信号を設定する関数発生器、２７
Ａおよび２７ＢはそれぞれＡおよびＢ千成の自動／手動
切替器、２８Ａおよび２８Ｂは同じく電気／空気変換器
、２９人および２９Ｂは同じ〈従来のインタロックダン
パの二次空気予熱器出口ガスダンパ８に追設された二次
空気予熱器出口ガス制御用ダンパ（第１図に図示してい
ない）である。この構成で、第５図は第４図の関数発生
器２６で設定される二次空気予熱器出口ガス制御用ダン
パ開度設定信号の負荷（主蒸気流量）−開度特性側口で
あって、負荷または主蒸気流量要求信号源（または空気
流量指令源２５からの負荷または主蒸気流量要求信号（
または空気流量指令）によシ関数発生器２５で設定され
た第５図のような負荷−開度苛性の二次空気予熱器出口
ガス制御用ダンパ開度設定信号は、各人およびＢ系の自
動側切替えの自動／手動切替器２７Ａおよび２７Ｂを経
て各電気／空気変換器２８Ａおよび２８Ｂで信号変換さ
れ、その出力によシ各追設された二次空気予熱器出口ガ
ス制御用ダンパ２９Ａおよび２９Ｂが負荷または主蒸気
流量（または空気流りに応じた設定開度に絞シ制御され
る。これにより上記−炭窒気予熱器７への排ガス流量が
増加されて一次空気予熱器７の熱交換効率が高められる
とともに、これに伴ない上記ミル出口温度の低下が補償
されて規定温度のミル出口温度が維持される。

第６図は同じく本発明による二次空気予熱器用ロガスゲ
／パ絞シ制御方式の他の実施例を示す二次空気予熱器出
口ガス流量制御系統図で、電動式の二次空気予熱器出口
ガスダンパ８をインチ／グ操作して絞シ制御する例を示
している。第６図において、３０は負荷または主蒸気流
量要求信号源（または空気流量指令源）２５からの負荷
または主蒸気流量要求信号（または空気流量指令）をモ
ニタして所定の各負荷または主蒸気流量点を検出するモ
ニタスイッチ、３１はモニタスイッチ３０の各負荷また
は主蒸気流量点信号によシ各ＡおよびＢ系の電動式二次
空気予熱器出口ガスダンパ８Ａおよび８Ｂのインチング
回路を構成するインターロック回路である。この構成で
、第７図は第６図の絞シ制御系の負荷−開度特性側図で
あって、負荷または主蒸気流量点検信号源（または空気
流量指令源）２５からの負荷または主蒸気流量要求信号
（または空気流量指令）によシモニタスイッチ３０で第
７図のような各負荷または主蒸気流量点が検出されると
、この各負荷または主蒸気流量点検出信号により第７図
のような負荷（主蒸気流量）−開度特性のインチング回
路を構成するインターロック回路３１で操作信号が作成
され、この操作信号により各人およびＢ系の電動式二次
空気予熱器出口ガスダンパ８Ａおよび８Ｂがインチング
操作されて、第７図のように各負荷ま／ヒは主蒸気流量
（または空気流量）に対応した設定開度に絞シ制御され
る。これによシ第４図と同様に機能する。

なお上記実施例では高水分の炭種の石炭を燃焼させると
きの動作などについて説明したが、本発明はその他の石
炭量増大や大気温度ｆ湿度などの環境条件変化や負荷変
化増大時などにも同様に動作して効果を発揮できること
は明らかである。

以上のように本実施例によれば、従来のインタロックダ
ンパの二次空気予熱器出口ガスダンパに二次空気予熱器
出口ガス制御用ダンパを追設して操作するか電動式の二
次空気予熱器出口ガスダンパをインチング操作するかし
て開度制御することによシニ次空気予熱器を通過する排
ガス流量を絞多制御して、これによシー次空気予熱器へ
の排ガス流量を増加させて一次空気予熱器の熱交換効率
を高めるとともに、これに伴ないミル出口温度を常に規
定温度に維持可能にしてボイラ効率を向上できる。この
さい二次空気予熱器出口ガスダンノくの絞シ制却を実施
するためダクトのドラフト損失が若干増えるがたとえば
５０　ｍＨ２０程度であって耐圧上も問題がなく、なお
たとえは０．２〜０．３１度のボイラ効率上昇が確保で
きるほか、−次空気予熱器なども容量増大の必要がなく
小形化できてスペース上や価格上も有効である。

〔発明の効果〕

以上の説明のように本発明の石炭焚き火力プラントなど
の石炭焚きボイラ制御装置によれば、二次空気予熱器の
排ガス流量を絞シ制仰することによシー次空気予熱器へ
の排ガス流量を増加させて一次空気予熱器の熱交換効率
を高めるとともに、石炭ミル出口温度も常に規定温度に
維持可能にしてボイラ効率の向上をはかることができる
ほか、−次空気予熱器なども小形化可能にしてスペース
上や価格上も有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による石炭焚きボイラ制御装置の一実施
例を示す全体構成ボイラ通風煙道系統図、第２図は第１
図の一炭窒気予熱器出ロガス温度制御系統側口、第３図
は第２図の負荷−プロセス温度特性側図、第４図は第１
図の二次空気予熱巻出ロガス流量制御系統側口、第５図
は第４図の負荷−開度特性側図、第６図は第１図の他の
二次空気予熱巻出ロガス流量制御系統側口、第７図は第
６図の負荷−開度特性側図である。 １・・・ボイラ、２・・・押込通風機、３・・・蒸気式
空気予熱器、４・・・二次空気予熱器、５・・・集じん
器、７・・・−次空気予熱器、８・・・二次空気予熱器
出口ガスダンパ、９・・・−炭窒気予熱器出ロガスダン
ハ、１０・・・誘引通風機、１１・・・煙突、１２・・
・−次通風機、１３・・・熱空気ダンパ、１４・・・冷
空気ダンパ、１５・・・ミル人口ダンパ、１６・・・石
炭ミル、１７・・・−炭窒気予熱器出ロガス温度検出器
、１９・・・減算器、２０・・・燃料要求信号源、２１
・・・関数発生器、２２・・・比例積分調節計、２５・
・・負荷要求信号源、２６・・・関数発生器、２９Ａ、
２９Ｂ・・・各二次空気予熱器出口ガス制御用ダンパ、
３０・・・モニタスイッチ、３１・・・インターロック
回路。 代理人　弁理士　秋本正実 ＄Ｉ　目 ｌ乙　乙４４ｆ！ミルへ 茅　２　図 芽３　口 菓荷　＝ 某４−　目 茅５０ 顧′ｉ和瘉ｔ− 」疼　乙　Ｕり ＄７　目 貫荷主蔗気痕量−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石炭焚おボイラへの燃焼用を気をボイラの排ガスを
   それぞれ予熱源とする一次、二次空気予熱器を通して予
   熱したのち該−字空気予熱器から石炭ミルを通して該ミ
   ル内の微粉炭を搬送しつつボイラに供給する一次空気系
   と、上記二次空気予熱器からボイラに供給する二次空気
   系を有し、上記二次空気予熱器を流れる上記排ガスの流
   量を制御することによシ上記−次空気予熱器を通過する
   排ガスの流量を制御して一次空気予熱器の熱交換効率を
   向上せしめる制御手段を備えた石炭焚きボイラ制御装置
   。 ２、上記−炭窒気予熱器から石炭ミルへ流れる一次空気
   を制御することによシ該石炭ミルの出口温度を制御する
   制御手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の石炭焚き
   ボイラ制御装置。