JPS62142903A - 変圧運転ボイラ装置 - Google Patents
変圧運転ボイラ装置Info
- Publication number
- JPS62142903A JPS62142903A JP28296286A JP28296286A JPS62142903A JP S62142903 A JPS62142903 A JP S62142903A JP 28296286 A JP28296286 A JP 28296286A JP 28296286 A JP28296286 A JP 28296286A JP S62142903 A JPS62142903 A JP S62142903A
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- Japan
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- boiler
- pressure
- flow rate
- flow
- load
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は変圧運転ボイラにおいて低負荷時の流動安定と
高負荷時の圧力損失低減を達成するのに好適な変圧運転
ボイラ装置に関する。
高負荷時の圧力損失低減を達成するのに好適な変圧運転
ボイラ装置に関する。
ボイラの後部伝熱壁いわゆるケージ壁は、多数の管が上
部ヘッダと下部ヘッダで連結されて成るパネルで構成さ
れている。第１図のパネルでは、給水は入口供給管１か
ら下部ヘッダ２に供給され、容管３へ分岐された後上部
ヘッダ４を経て出口供給管５に導入される。このような
ケージ壁は第２図に示すように火炉６から供給される燃
焼ガス７によって加熱されているためにケージ壁８を構
成する管３は、管壁温度が過上昇しないように十分な管
内流体を流して冷却することが必要となる。
部ヘッダと下部ヘッダで連結されて成るパネルで構成さ
れている。第１図のパネルでは、給水は入口供給管１か
ら下部ヘッダ２に供給され、容管３へ分岐された後上部
ヘッダ４を経て出口供給管５に導入される。このような
ケージ壁は第２図に示すように火炉６から供給される燃
焼ガス７によって加熱されているためにケージ壁８を構
成する管３は、管壁温度が過上昇しないように十分な管
内流体を流して冷却することが必要となる。
超臨界圧から亜臨界圧の範囲まで主蒸気圧を変化させる
変圧運転ボイラでは、高負荷域では多流量でかつ超臨界
圧で運転されるため汽水分離がなく、パネルを構成する
容管３には容管のあいだでムラのない均一なウェイト流
量の流体が確保できる。しかし、低負荷域では管内流体
が少流量であり、しかも変圧により亜臨界圧で運転され
るため蒸気（気体）と水（液体）の二相流となって下部
ヘッダ２で汽水分離が生じ、パネルを構成する容管のう
ち、あるものは水のみ、あるものは蒸気のみが流れ、水
のみの管は静圧水頭が大となりウェイト流量が極く少量
ないしは零となり流動がアンバランスで不安定となる。
変圧運転ボイラでは、高負荷域では多流量でかつ超臨界
圧で運転されるため汽水分離がなく、パネルを構成する
容管３には容管のあいだでムラのない均一なウェイト流
量の流体が確保できる。しかし、低負荷域では管内流体
が少流量であり、しかも変圧により亜臨界圧で運転され
るため蒸気（気体）と水（液体）の二相流となって下部
ヘッダ２で汽水分離が生じ、パネルを構成する容管のう
ち、あるものは水のみ、あるものは蒸気のみが流れ、水
のみの管は静圧水頭が大となりウェイト流量が極く少量
ないしは零となり流動がアンバランスで不安定となる。
このため、従来は、低負荷域の場合においても、蒸気だ
けの単相流となるようにケージ壁をドラム（汽水分離器
）の後流側に設置する手段や、ドラムで分離された水を
火炉入口等に戻して所謂再循環量を多くする手段等の対
策が採られている。しかしながら、ボイラ装置の系統上
ケージ壁をドラムの後流側に限定することは、ボイラ装
置における最適伝熱面構成を著しく制限することになる
という問題点がある。また再循環量を多くすることは、
再循環ポンプの容量、動力費が増大する問題がある。
けの単相流となるようにケージ壁をドラム（汽水分離器
）の後流側に設置する手段や、ドラムで分離された水を
火炉入口等に戻して所謂再循環量を多くする手段等の対
策が採られている。しかしながら、ボイラ装置の系統上
ケージ壁をドラムの後流側に限定することは、ボイラ装
置における最適伝熱面構成を著しく制限することになる
という問題点がある。また再循環量を多くすることは、
再循環ポンプの容量、動力費が増大する問題がある。
そこで従来は、他の方法として、容管３にオリフィスを
設置したり、容管３の肉厚を増大させて内径を小さくし
たりすることによって、容管３の圧力損失を増大させ、
これによって容管の流量のバランスを回復させて、ある
管での流動停滞が生じてしまうということを防止する方
法がとられている。この方法を第５図において詳しく説
明する。
設置したり、容管３の肉厚を増大させて内径を小さくし
たりすることによって、容管３の圧力損失を増大させ、
これによって容管の流量のバランスを回復させて、ある
管での流動停滞が生じてしまうということを防止する方
法がとられている。この方法を第５図において詳しく説
明する。
図は、容管３のうち２本のＡ管、Ｂ管を選び（以下添字
Ａ、Ｂで表わす）、横軸に２本の管のウェイト流量比を
とる。各ウェイト流量をＷＡＩ ｖｖｒｅとすれば、ウ
ェイト流量比は、 下部ヘッダ２と上部ヘッダ４の圧力差をとる。この圧力
差には、管の圧力損失と管に流体を満たすための静圧水
頭とが含まれる。まず、Ａ管、Ｂ管は各々長さや曲がり
形状が異なり、また配置される場所の相違によって火炉
よりの燃焼ガスから受ける熱量も違い汽水分離の生じる
程度も異なる。
Ａ、Ｂで表わす）、横軸に２本の管のウェイト流量比を
とる。各ウェイト流量をＷＡＩ ｖｖｒｅとすれば、ウ
ェイト流量比は、 下部ヘッダ２と上部ヘッダ４の圧力差をとる。この圧力
差には、管の圧力損失と管に流体を満たすための静圧水
頭とが含まれる。まず、Ａ管、Ｂ管は各々長さや曲がり
形状が異なり、また配置される場所の相違によって火炉
よりの燃焼ガスから受ける熱量も違い汽水分離の生じる
程度も異なる。
よって、圧力損失ΔＰＡｙΔｐｅのカーブは互いに異な
る。このΔＰＡ、ΔＰ８のカーブによって両管の圧力が
平衡を保つのは、−例として圧力損失が図中 ΔＰＡ＝ΔＰＢ＝ΔＰ１ のときである、このときウェイト流量比は、となってウ
ェイト流量比の合計が２．０になっている。このときＷ
ＡはＯでありＡ管で流動停滞が生じてしまうことを示し
ている。このため従来は、両管にオリフィスを設置し、
圧力損失を図中のΔＰｈ＋△Ｐｏｒｉｆｉｃｅ−Ａ、Δ
ＰＢ＋ΔＰｏｒｉｆｉｃｅ−８のカーブとする。このと
き両管の圧力が平衡を保つのは、圧力損失が図中 ΔＰＡ＋ΔＰｏｒｉｆｉｃｅ−Ａ＝ΔＰａ＋ΔＰｏｒｉ
ｆｉｃｅ−Ｂ＝ΔＰ２のときである。このときウェイト
流量比はとなってウェイト流量比の合計が２．０になる
。
る。このΔＰＡ、ΔＰ８のカーブによって両管の圧力が
平衡を保つのは、−例として圧力損失が図中 ΔＰＡ＝ΔＰＢ＝ΔＰ１ のときである、このときウェイト流量比は、となってウ
ェイト流量比の合計が２．０になっている。このときＷ
ＡはＯでありＡ管で流動停滞が生じてしまうことを示し
ている。このため従来は、両管にオリフィスを設置し、
圧力損失を図中のΔＰｈ＋△Ｐｏｒｉｆｉｃｅ−Ａ、Δ
ＰＢ＋ΔＰｏｒｉｆｉｃｅ−８のカーブとする。このと
き両管の圧力が平衡を保つのは、圧力損失が図中 ΔＰＡ＋ΔＰｏｒｉｆｉｃｅ−Ａ＝ΔＰａ＋ΔＰｏｒｉ
ｆｉｃｅ−Ｂ＝ΔＰ２のときである。このときウェイト
流量比はとなってウェイト流量比の合計が２．０になる
。
これにより両管のウェイト流量比は接近し、従って流量
のバランスがとれ、流動停滞を防止できる。
のバランスがとれ、流動停滞を防止できる。
しかし、変圧運転ボイラでは、高負荷時は運転圧力が超
臨界圧となり一相流のため、汽水分離がなくなること及
び流量が多いことから、オリフィスの設置や管肉厚の増
加等の手段を採るまでもなく容管の流量アンバランスは
ほとんど生じず、流動停滞もない。したがって低負荷時
における流動安定化のためだけにオリフィスの設置や管
肉厚の増大等の手段を採ることは、高負荷時における圧
力損失を増大させ、給水ポンプ容量及び動力を増大させ
ることになリボイラ装置全体の効率を下げてしまう。
臨界圧となり一相流のため、汽水分離がなくなること及
び流量が多いことから、オリフィスの設置や管肉厚の増
加等の手段を採るまでもなく容管の流量アンバランスは
ほとんど生じず、流動停滞もない。したがって低負荷時
における流動安定化のためだけにオリフィスの設置や管
肉厚の増大等の手段を採ることは、高負荷時における圧
力損失を増大させ、給水ポンプ容量及び動力を増大させ
ることになリボイラ装置全体の効率を下げてしまう。
本発明の目的は、低負荷域では流動アンバランスを防止
して伝熱管を冷却するに十分な流量を確保するとともに
、高負荷域では圧力損失を小さく抑え、ポンプの容量、
動力の増大を防止することができる変圧運転ボイラ装置
を提供することにある。
して伝熱管を冷却するに十分な流量を確保するとともに
、高負荷域では圧力損失を小さく抑え、ポンプの容量、
動力の増大を防止することができる変圧運転ボイラ装置
を提供することにある。
本発明は、超臨界圧から亜臨界圧の範囲で蒸気圧力を変
化させる変圧運転ボイラにおいて、該ボイラのケージ壁
の前流部より分岐し該ケージ壁の後流部で合流するバイ
パス管を設け、前記ボイラ負荷に対応する該ボイラ被加
熱流体の流量の内前記ケージ壁を流れるボイラ被加熱流
体の流量を、低負荷時には増大させ、高負荷時には低減
させるように前記バイパス管を流れるボイラ被加熱流体
の流量を変化させる制御手段を設けたものである。
化させる変圧運転ボイラにおいて、該ボイラのケージ壁
の前流部より分岐し該ケージ壁の後流部で合流するバイ
パス管を設け、前記ボイラ負荷に対応する該ボイラ被加
熱流体の流量の内前記ケージ壁を流れるボイラ被加熱流
体の流量を、低負荷時には増大させ、高負荷時には低減
させるように前記バイパス管を流れるボイラ被加熱流体
の流量を変化させる制御手段を設けたものである。
これにより本発明は、洗液二相流となる低負荷時には給
水の全量を流して流動停滞を防止し、流動が安定する高
負荷時には流量の一部をバイパスすることにより圧力損
失を小さく抑えるようにしたものである。
水の全量を流して流動停滞を防止し、流動が安定する高
負荷時には流量の一部をバイパスすることにより圧力損
失を小さく抑えるようにしたものである。
以下、添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第３図において、給水ポンプ（図示していない）より供
給された被加熱流体である給水は節炭器９、火炉６．ケ
ージ壁８で加熱された後、ドラム１０にて汽水分離され
、蒸気は過熱器１１を経てタービン（図示していない）
に送られる。一方ドラム１０で分離された水は、再循環
ポンプ１２によって節炭器９の入口側に戻される。
給された被加熱流体である給水は節炭器９、火炉６．ケ
ージ壁８で加熱された後、ドラム１０にて汽水分離され
、蒸気は過熱器１１を経てタービン（図示していない）
に送られる。一方ドラム１０で分離された水は、再循環
ポンプ１２によって節炭器９の入口側に戻される。
とこでケージ壁８は、第１図に示したパネルを多数組合
せて構成されるが、このパネルの入口供給管１と出口供
給管５とはケージバイパス１３によって連結され、この
ケージバイパス１３にケージバイパス弁１４が取り付け
られている。
せて構成されるが、このパネルの入口供給管１と出口供
給管５とはケージバイパス１３によって連結され、この
ケージバイパス１３にケージバイパス弁１４が取り付け
られている。
本発明において、オリイフィスの設置や管肉厚の増加等
を行うことなく、流動が安定する高負荷時にはケージバ
イパス弁１４を開き、ケージ壁８のパネルを構成する管
内を流れる流量の一部をケージバイパス１３に流すこと
によりケージ壁８の管内を流れる流量を低減し、低負荷
時にはケージバイパス１４を閉じ、給水の全量をパネル
を構成する容管に導入し、負荷に対応する流体の全流量
を流す。この結果、低負荷時の流動停滞が防止され、か
つ高負荷時の圧力損失の増大が防止される。
を行うことなく、流動が安定する高負荷時にはケージバ
イパス弁１４を開き、ケージ壁８のパネルを構成する管
内を流れる流量の一部をケージバイパス１３に流すこと
によりケージ壁８の管内を流れる流量を低減し、低負荷
時にはケージバイパス１４を閉じ、給水の全量をパネル
を構成する容管に導入し、負荷に対応する流体の全流量
を流す。この結果、低負荷時の流動停滞が防止され、か
つ高負荷時の圧力損失の増大が防止される。
次にボイラ負荷に対するケージ流量と圧力損失との関係
を示す第４図により本実施例の作用・効果を詳述する。
を示す第４図により本実施例の作用・効果を詳述する。
変圧運転ボイラにおいてケージ流量は極低負荷時には、
再循環水を使用しているため、負荷には関係なく一定と
なる。高負荷時にはケージバイパス１３に流体が流れる
ため、負荷に対応した合計流量（給水量）に比してケー
ジ流量は減少する。
再循環水を使用しているため、負荷には関係なく一定と
なる。高負荷時にはケージバイパス１３に流体が流れる
ため、負荷に対応した合計流量（給水量）に比してケー
ジ流量は減少する。
ケージ壁の流動安定性と圧力損失との関係を求めると、
Ａ−Ａ’線が流動停滞を生じさせないための最小圧力差
である。この最小圧力差は、前記第５図のウェイト流量
Ｏ（流動抵抗０）の位置で示される静圧水頭ΔＰＡ、Ｈ
，ΔＰＢ、Ｈのうち大きい方のΔＰＡ、Ｈに等しい。す
なわち、下部ヘッダ２′と上部ヘッダ４の圧力差は最小
でもΔＰＡ、Ｈより大きくないと管３（ここではＡ管）
内に停滞している流体を押し出すことができないことに
なる。
Ａ−Ａ’線が流動停滞を生じさせないための最小圧力差
である。この最小圧力差は、前記第５図のウェイト流量
Ｏ（流動抵抗０）の位置で示される静圧水頭ΔＰＡ、Ｈ
，ΔＰＢ、Ｈのうち大きい方のΔＰＡ、Ｈに等しい。す
なわち、下部ヘッダ２′と上部ヘッダ４の圧力差は最小
でもΔＰＡ、Ｈより大きくないと管３（ここではＡ管）
内に停滞している流体を押し出すことができないことに
なる。
次に、Ｂ−Ｂ’線はオリイフィスの設置等によって流動
安定性を図る手段を採る前の圧力損失を示している。こ
の場合、Ａ−Ａ’線とＢ−Ｂ’線が交叉するボイラ負荷
以下では流動停滞が生じることになる。このような流動
停滞を防止し、流動安定性を図るためにオリイフィスの
設置等により圧力損失を増大させるとｃ−ｃ’線となる
が、この場合高負荷時の圧力損失が必要以上に大きくな
り給水ポンプの容量および動力を大きくする必要が生じ
てしまう。
安定性を図る手段を採る前の圧力損失を示している。こ
の場合、Ａ−Ａ’線とＢ−Ｂ’線が交叉するボイラ負荷
以下では流動停滞が生じることになる。このような流動
停滞を防止し、流動安定性を図るためにオリイフィスの
設置等により圧力損失を増大させるとｃ−ｃ’線となる
が、この場合高負荷時の圧力損失が必要以上に大きくな
り給水ポンプの容量および動力を大きくする必要が生じ
てしまう。
本実施例において、高負荷時（Ｄ点以上）、給水の一部
をケージバイパス１３を経て流すので圧力損失はＤ−Ｄ
’線で示すように低減される。この結果１本実施例の場
合、高負荷時はＢ−Ｂ’線（オリシフイス設置前）で示
す圧力損失よりもむしろ小さくなり、ポンプ容量、動力
の低減を図ることができる。
をケージバイパス１３を経て流すので圧力損失はＤ−Ｄ
’線で示すように低減される。この結果１本実施例の場
合、高負荷時はＢ−Ｂ’線（オリシフイス設置前）で示
す圧力損失よりもむしろ小さくなり、ポンプ容量、動力
の低減を図ることができる。
以上のように本発明によれば、変圧運転ボイラにおいて
、低負荷時にはケージ壁のパネルを構成する各管内に流
れるボイラ被加熱流体の流量をボイラ負荷に対応する被
加熱流体流量に比して増大させ、高負荷時には低減させ
るので低負荷時の流動停滞を防止し、高負荷時の圧力損
失を減少させることができる。
、低負荷時にはケージ壁のパネルを構成する各管内に流
れるボイラ被加熱流体の流量をボイラ負荷に対応する被
加熱流体流量に比して増大させ、高負荷時には低減させ
るので低負荷時の流動停滞を防止し、高負荷時の圧力損
失を減少させることができる。
第１図はケージ壁を構成するパネルの説明図、第２図は
ケージ壁の位置を示すためのボイラの概略側面図、第３
図は本発明の実施例を示すボイラ系統図、第４図は流動
安定を判定する圧力損失とボイラ負荷との関係を示す図
、第５図は容管３のアンバランスを示すための図である
。 １・・・入口供給管、２・・・下部ヘッダ、３・・・管
、４・・・上部ヘッダ、５・・・出口供給管、６・・・
火炉、７・・・燃焼ガス、８・・・ケージ壁、９・・・
節炭器、１０・・・ドラム、１１・・・過熱器、１２・
・・再循環ポンプ、１３・・・ケージバイパス。 １４・・・ケージバイパス弁。
ケージ壁の位置を示すためのボイラの概略側面図、第３
図は本発明の実施例を示すボイラ系統図、第４図は流動
安定を判定する圧力損失とボイラ負荷との関係を示す図
、第５図は容管３のアンバランスを示すための図である
。 １・・・入口供給管、２・・・下部ヘッダ、３・・・管
、４・・・上部ヘッダ、５・・・出口供給管、６・・・
火炉、７・・・燃焼ガス、８・・・ケージ壁、９・・・
節炭器、１０・・・ドラム、１１・・・過熱器、１２・
・・再循環ポンプ、１３・・・ケージバイパス。 １４・・・ケージバイパス弁。
Claims (1)
- （１）超臨界圧から亜臨界圧の範囲で蒸気圧力を変化さ
せる変圧運転ボイラにおいて、該ボイラのケージ壁の前
流部より分岐し該ケージ壁の後流部で合流するバイパス
管を設け、前記ボイラ負荷に対応する該ボイラ被加熱流
体の流量の内前記ケージ壁を流れるボイラ被加熱流体の
流量を、低負荷時には増大させ、高負荷時には低減させ
るように前記バイパス管を流れるボイラ被加熱流体の流
量を変化させる制御手段を設けたことを特徴とする変圧
運転ボイラ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28296286A JPS62142903A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 変圧運転ボイラ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28296286A JPS62142903A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 変圧運転ボイラ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142903A true JPS62142903A (ja) | 1987-06-26 |
| JPH0223762B2 JPH0223762B2 (ja) | 1990-05-25 |
Family
ID=17659385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28296286A Granted JPS62142903A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 変圧運転ボイラ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62142903A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05179691A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Hokushiyou Cement Kogyosho:Kk | 側溝ブロック |
| JP2011169543A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Ihi Corp | ボイラ |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP28296286A patent/JPS62142903A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05179691A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Hokushiyou Cement Kogyosho:Kk | 側溝ブロック |
| JP2011169543A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Ihi Corp | ボイラ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0223762B2 (ja) | 1990-05-25 |
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