JPS6064121A - 多段バ−ナボイラ制御装置 - 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】 （利用分野） 本発明は、多段バーナボイラ制御装置に係ｐ、特に多段
バーナボイラに於で、ボイラ負荷増減時に、蒸気温度の
先行制御を、要求負荷指令に応じてバーナ各段毎に燃料
量の差をつけることにょシ行い主蒸気温度変化を最少限
に抑制できる多段バーナボイラ制御装置に関する。

（背　景） ボイラの主蒸気温度の変化は、良く知られているように
、タービンに熱応力等の悪影響を与える。

それ故に、ボイラ主蒸気温度は、常に一定値に保持され
，変動しないように制御さｊｔる事が望ましい。

しかし、実際には、ボイラやタービンの起動停止時、あ
るいは負荷増減時に主蒸気温度は大きく変動するので、
これを抑制するために、ボイラ燃料量を先行制御する事
が行われる。

つまり、ボイラには蓄熱容Ｍがあシ、その応答時定数が
相当長いため、現時点でのボイラ静特性から要求される
燃料量の他に，ボイラの応答性や蓄熱容量を考慮した燃
料量を加算した燃料指令に基づいて，ボイラ燃料量の先
行制御が行われる。

このような先行制御を行う事によシ・前述のような負荷
増減時に於る主蒸気温度変化は最少限に抑制され、過渡
時のボイラ、応答性を一没と向上させることができる。

第１図は、従来のボイラの一例を示す概略構成図，第２
図は，従来のボイラ・タービン協調制御方式に於けるボ
イラ燃料量の先行制御装置の一例を示すブロック図、第
３図はその動作を説明するためのタイミングチャートで
ある。

第１図に於いて、２ｌは火炉，１３は過熱器。

１４は再熱器，１５は燃料昇圧ボンプ，１６は燃Ｈ：’
．ｌｉ会６７＃．ー１７Ｌ１ヒｚ＜−＋−ＩＲ番ｔｔｍ
；亮、、ｉ自ｉｓノ梯．ＩＱはエアダンパ，２０は風箱
を示す。

燃料は昇圧ポンプ１５により昇圧され、燃料調節弁１６
を通シ、各段のバーナ１７に均等に供給される。一力、
空気は押込通風機１８によシ昇圧され、風ｉ＊節弁また
はエアダンパｌ９を通り、風箱２０から火炉２１′内へ
供給される。

次に制御系の動作について説明する。第２図において１
は複数の火力発電所を遠方よシ一括制御する中央給電指
令所の負荷設定器である。前記負荷設定器１の出力は、
第３図の波形（１）に示す様な矩形状のものであるが、
変化率制限器２を介して予定の変化率を持つ台形状信号
一第３図において、波形（２）で示す一　に変換される
。

ここで変化率制限器２０時定数Ｔは、負荷変化率設定信
号７によシ決定される。４は微分回路である。この微分
回路４の出力は，変化率制限器２の出力を微分したもの
であるから、第３図に波形（４）で示す様な、ボイラ負
荷指令の変化時間Ｔの長さに醇しい持続時間を有する矩
形波となる。

第２の変化率制限器２人は、前述の変化率制限器２と同
様の機能をもつ変化率制限器であシ、微分回路４の出力
の変化率を節ｊ限し、設定する。ここで変化率制限器２
人の出力は、ボイラ燃料量の本来の制御量一つまシ変化
率制限器２の出力に対する先行制御量となるものである
。

すなわち、変化率制限器２の出力であるボイラ負荷指令
変化時間Ｔ（負荷用あるいは負荷減時間）と第２変化皐
制限器２人の出力である先行制御指令の変化時間Ｔ１と
の和に相当する時間だけ、ボイラ燃料量の先行制御を行
う。

一方、変化率制限器２の出力は・加算器３に於て、主蒸
気圧力修正信号８と加算され、給水制御系５を介してボ
イラの給水制御に使用される。さらに加算器３の出力は
、第２加算器３Ａに供給され、そこで主蒸気温度修正信
号９および変化率制限器２人の出力が加算される。

換言すれば、本来の制御量（加算器３０出カと主蒸気温
度修正信号９の出方との和）に先行制御量（変化率制限
器２人の出力）が重畳される。

加算器３Ａの出力は、合計燃料量信号工０と比較器１１
で比較され、その偏差信号を比例積分器６で演算した信
号で、燃料調節弁１６を調節し・ボイラ燃料量を制御す
る。

第２図の従来回路は以上の様に動作する。この回路によ
れば、先行制御を行うことにより、負荷増減時の過度時
における主蒸気温度変化を最少限に抑制できるという利
点がある。

しかし、従来のボイラでは、先行制御信号を重畳した燃
料要求信号により、１台の燃料調節弁１６で燃料量を一
括制御し、各バーナ段には、均等に燃料を供給していた
。

このため、火炉２１内の燃焼中心点がほぼ固定され、前
記燃焼中心点と過熱器１３および再熱器１４との間の距
離も固定されることとなシ、負荷変化時の応答性が比較
的緩慢になるとＧ）う欠点があった。

（目　的） 本発明は、前述の欠点を除去するためになされたもので
あり、その目的は負荷変化に応答して、燃料供給量を先
行制御する際の応答性を改善した多段バーナボイラ制御
装置を提供することにある。

（概　要） 前記の目的を達成するために、本発明は、各ノ々−ナ段
毎に燃料調節弁を設け、各／く−す段毎に燃料量調節を
可能とするとともに、負荷指令からつくった先行制御信
号に基づいて、各７（−す段の燃料配分に差をつけるこ
とによシ、負荷増加時には上段側のバーナ１７Ａに燃料
を多く供給し、下段側のバーナ１７Ｃには少く供給する
事により、人前減少時には、上段側のバーナ１７Ａに燃
料を少く、下段側のバーナ１７Ｃに多く供給する事によ
り、火炉２１内の燃焼中心点を下降させるように性成し
た点に特徴がある。

また、本発明では、さらに、風箱を各バーナ段毎に区切
り、供給空気量を各バーナ段毎に制御できるように構成
した点に特徴がある。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき、図面を参照して説明す
る。第４図および第５図は、本発明を適用したボイラの
一例を示す概略構成図、第６図は本発明の一実施例のブ
ロック図である。なお、第４図および第５図に於て、第
１図と同じ符号を附して示すものは同一物もしくは等動
物を表わしてハる。

第４．第５図のボイラと、第１図に示した従来らかなよ
うに、 （１）上段、中段、および下段の各段バーナ１７人。

１７Ｂ、１７Ｃ毎に、燃料調節弁１６Ａ、１６Ｂ。

１６Ｃを、それぞれ独立に設け、各段バーナ毎に燃料量
を調節できるように構成するとともに、（２）　各段バ
ーナ毎に風箱２０を区切り、それぞれの風箱２０Ａ、２
０Ｂ、２０Ｃに対し、エアダンパ１９Ａ、１９Ｂ、１９
Ｃを、それぞれ独立に設け、空気景も各段バーナ毎に制
御できるように構成した 点である。なお、後述の説明から理解されるように、第
４図は負荷増加時の燃焼状態を示し、第５図は負荷減少
時の燃焼状態を示している。

すなわち、負荷増加時は、上段側のバーナ１７Ａに燃料
を多く供給し、下段側のバーナ１７Ｃには少く供給する
事により、火炉２１内の燃焼中心点を上昇させ、過熱器
１３および再熱器１４での熱吸収割合を増加させる。こ
れによシ、負荷増加時の蒸気温度低下に対し、先行的に
制御をかけて応答性を向上させている。

負荷減少時には、逆に、上段側のバーナ１７Ａに燃料を
少く、下段側のバーナ１７Ｃに多く供給する事にょシ、
火炉２１内の燃焼中心点を下降させ、同様にして、負荷
減少時の蒸気温度上昇に対し先行的に制御をかけて応答
性を向上させるものである。

第６図に本発明の一実施例に於ける制御系を示し、その
動作を説明する。この図に於て、第２図と同じ符号を隋
して示すものは、同一物もしくは等動物を示ず。１２は
符号反転器、３Ｂ、３Ｃは加算器を示す。

第２１図で説明した従来例と同様にして、中央給電指令
所の負荷設定器１０出カを基に、変化率制限器２．微分
回路４．第２の変化率制限器２Ａ’）通して先行制御信
号（第２の変化率制限器２人の出力）をつくる。

一方、負荷設定器１の出力から、変化率制限器２および
加算器３，３Ａを介して、ボイラ燃料量の本来の制御量
信号（加算器３Ａの出力）をつくる。

前記制御量信号を比較器１１に供給し、そこで得られる
合計燃料量信号１０との偏差を比例積分器６に加えて比
例積分演算し、燃料調節弁への燃料指令をつくる。

第２の変化率制限器２人の出力である先行制御信号は、
加算器３Ｂにより燃料指令（比例積分器６の出力）と加
算され、上段バーナ１７Ａの燃料調節弁１６人の制御指
令信号となる。

また、前記先行制御信号は、符号反転器１２によって符
号を反転され、加算器３Ｃによって前記燃料指令と加算
され、下段バーナ１７Ｃの燃料調節弁１６Ｃの制御指令
信号となる。

中段バーナ１７Ｂの燃料調節弁１６Ｂについては、前記
燃料指令がそのまま、制御指令信号として供給される。

それ故に、負荷設定器１の出力である負荷指令が増加し
ている間は、第４図に模式的に示すように、上段のバー
ナ程、燃料供給撒が多くなり、したがって火炉２１内の
燃焼中心点が上昇する。

すなわち、燃焼中心点が過熱器１３および再熱器１４に
近づくので、これらの熱吸収割合が増加し、負荷増加に
伴なって蒸気温度が低下しようとするのを妨げるような
先行制御が実現される。

また、反対に、負荷設定器Ｉの出力である負荷指令が減
少している間は、第５図に模式的に示すように、上段の
バーナ程、燃料供給量が少なくなシ、したがって火炉２
１内の燃焼中心点が下降する。

すなわち、燃焼中心点が過熱器１３および再熱器１４か
ら遠ざかるので、これらの熱吸収割合が減少し、負荷減
少に伴なって蒸気温度が上昇しようとするのを妨げるよ
うな先行制御が実現される。

さらに、本実施例では、各段のバーナ１７Ａ。

１７Ｂ、１７Ｃに供給される燃料９（換言すれば、燃料
調節弁１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの開度、または加算器３
Ｂ、３Ｃおよび比例積分器６の出力値）に応じて、各風
量調節弁１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの開度を最適値に調節
するのが望ましい。なお、このための具体的手段は、当
分野の技術者にとっては周知であるので、図示説明は省
略する。

また、以上では″：３段式バーナを有するボイラに本発
明を適用した例について説明したが、本発明がその他の
−例えば、２段式や４段式などのバーナを有する−　ボ
イラにも適用できることは明らかであろう。さらに、先
行制御信号の発生手段は、前に説明したもの以外のどの
ようなものでもよいことも、容易に理解されるであろう
。

（効　果） 以上述べた様に、本発明によれば、ボイラ負荷増減時の
蒸気温度制御に於て、要求負荷指令に応じて、バーナ各
段毎の燃料量に差をつけて制御する事によって蒸気温度
の先行制御を行うことができ、負荷変化時の温度変動を
抑制するのに非常に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のボイラの一例を示す概略構成図、第２図
は従来のボイラ燃料量の先行制御装置の一例を示すブロ
ック図、第３図は第２図の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、第４図および第５図は、本発明によるボ
イラの一構成例を示す概略構成図、第６図は本発明の一
実施例を示すブロック図である。 ｌ・・・負荷設定器、２，２人・・・変化率制限器、３
．３Ａ〜３Ｃ・・・加算器、４・・・微分回路、５・・
・給水制御系、　６・・・比例積分器、　７・・・負荷
変化率設定信号・　８・・・主蒸気圧力修正１言号・第
２図 第３図 □時　間 ２４　図 才５図 第　６　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイラの火炉内に多段に配設された多段バーナと
   、各段毎に独立に設けられ、各段のバーナに供給される
   燃料量を、個々に制御する燃料調節弁とを有する多段バ
   ーナボイラの制御装置であって、負荷指令に応じて燃料
   制御量信号を発生する手段と、前記燃料制御量信号に対
   する合計燃料信号の偏差に基づいて燃料指令を発生する
   手段と、前記負荷指令の変化に応じて燃刺供給員の先行
   制御信号を発生する手段と、前記燃料指令および先行制
   御信号に基づいて各バーナ段毎の燃料制御指令信号を発
   生する手段と、前記各燃料制御指令信号に基づいて各バ
   ーナ段の燃料調節弁の開度を操作する手段とを具備し、
   負荷指令の増加時には、下段のバーナに比較して上段の
   バーナに、よシ多くの燃料が供給され、また負荷指令の
   減少時には、上段のバーナに比較して下段のバーナに、
   よシ多くの燃料が供給されることを特徴とする多段バー
   ナボイラ制御装置。
2. （２）前記燃料制御量信号および先行制御信号は。 その変化率が予定値以下に制限されることを特徴とする
   特許 ナボイラ制御装置。
3. （３）　ボイラの火炉内に多段に配設された多段バーナ
   と、各段毎に独立に設けられ、各段のバーナに供給され
   る燃料量を個々に制御する燃料調節弁と・各段毎に独立
   に設けられ、各段のバーナに供給される風量を個々に制
   御する風景調節弁とを有する多段バーナボイラの制御装
   置であって、負荷指令に応じて燃料制御量信号を発生す
   る手段と、前記燃料制御量信号に対する合計燃料信号の
   偏差に基づいて燃料指令を発生する手段と、前記負荷指
   令の変化に応じて燃料供給量の先行制御信号を発生する
   手段と、前記燃料指令および先行制御信号に基づいて各
   バーナ段毎の燃料制御指令信号を発生する手段と、前記
   各燃料制御指令信号に基づいて各バーナ段の燃料調節弁
   の開度を操作する手段と、それぞれのバーナに供給され
   る燃ａ量に応じて、前記風量調節弁の開度を個々に操作
   する手段とを具備し、負荷指令の増加時には、下段のバ
   ーナに比較して上段のバーナに、より多くの燃料が供給
   され、また負荷指令の減少時には、上段のバーナに比較
   して下段のバーナに、より多くの燃料が供給される仁と
   を特徴とする多段バーナボイラ制御装置。
4. （４）前記燃料制御量信号および先行制御信号は、その
   変化率が予定値以下に制限されることを特徴とする特許 ナボイラ制御装置。