JPS62245009A - ボイラ自動制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、火力発電所のボイラ自動制御装置に係り、特
に、伝熱部へのスートブロア注入時の蒸気温度急変動と
防止するに好適なボイラ蒸気温度制御方式に関する。

〔従来の技術〕

ボイラの蒸気温度制御は、「ボイラの自動制御」（オー
ム社）２３〜２５頁等に述べられている。

一方、スートブロアの制御法については、本書２０７頁
に示されているように、ボイラの伝達面にスケールが付
着して熱伝達率を下げ、ボイラ熱吸収バランスのずれを
生じる為、蒸気温度を定格値まで保持出来ず、定期的に
スートブロアを注入することにより、蒸気温度の低下を
防止する旨のことが記載されている。

しかしながら、このスートブロア注入による、制御系へ
の影響及び対策についてはこれまで配慮されていなかっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の従来技術においては、スートブロア注入による蒸
気温度制御への影響については配慮されておらず、スー
トブロア注入によるボイラ水蒸気管熱伝達率の上昇に伴
い、蒸気温度が急変動し、プラントの大きな外乱となる
問題があった。

本発明の目的は、このスートブロア注入時の蒸気温度急
変動を防止し、プラントの安定した運用を供するところ
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、伝達部へのスートブロア注入時に、過熱器
スプレ又は再循環ガス量の制御ゲインを。

通常制御ゲインとは独立して設定することにより、蒸気
温度の変動を抑制することで達成出来る。

〔作用〕

伝熱部へスートブロアが注入されると、スートブロアに
よる伝熱部の水蒸気管熱伝達率上昇により蒸気温度が急
変動するが、これはスートブロア注入による伝熱部特性
変化に対応した最適制御ゲインを与えることにより、蒸
気温度変動幅を極小に抑制できる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例につき、図面を参照して詳細に
説明する。

第３図により、本発明が対象とする火力発電プラントの
概要を説明する。

火力発電プラントは、ボイラ５０．タービン２゜発電機
３の主機により構成される。

ボイラ自動制御装ｆｌ！１０１は、発電機３の負荷変動
にかかわらず、タービン２人口蒸気の圧力。

温度を規定値に維持する為、燃料流調弁７０．給水流調
弁２３及び空気流量等を制御するものである。

さらに、燃焼ガスの流れについて説明すると、ボイラ内
部火炉にて燃焼したガスは、まず火炉壁２５にて熱吸収
された後、２次過熱器（以下２Ｓ１１という、）２９．
再熱器（以下ＲＨという、）５２．１次過熱器（以下Ｉ
ＳＨという、）２７゜節炭器（以下ＥＣＯという、）２
４を通り、一部は再循環ガスとしてガス再循環（以下Ｇ
ＲＦという、）５４の入口ダンパ５３を介して火炉内へ
注入され、火炉壁（以下ＷＷという、）２５．ドラム２
６．２８Ｈ２９，ＲＨ５２，ｌ５Ｈ２７゜ＥＣ０２４で
の伝熱量調整に使用さね、残りは空気予熱器などを通り
１Ｍ突より排出される。

また、その他の制御装置として中央操作盤１０２゜スー
トブロア盤１０３などがある。

この図を使って、水蒸気の流れをより詳細に説明する。

まず、ボイラ給水ポンプ（以下ＲＦＰという、）にて加
圧された水は、給水流量調節弁２３にて。

流量調節された後、ＥＣ０２４にて加熱され、ＷＷ２５
で過熱され蒸気となる。

この蒸気はドラム２６にて、過熱蒸気と飽和水に分離さ
れる。ドラム２６から排気される蒸気はｌ５Ｈ２７で過
熱され、さらに給水の一部をＳＲスプレ弁１５を介して
減温器２８にて注水された水と融合しさらに２３Ｈ２９
にて過熱され、高圧タービン２へ送られる。

高圧タービン２にて熱エネルギーが失なわれた排出蒸気
は、非常用のＲＨｆｉ温器１０５を通ってＲＨ５２にて
再度過熱された中圧タービン４９へ送られこれを駆動す
る。ＲＨ減温器１０５にはＲＨスプレ弁１０４を介して
給水の一部が注入され再熱蒸気温度制御に使用される。

尚、各伝達部には、スートブロア用の蒸気井（シャット
オフバルブ３０〜３４）があり、３０〜３４を関して蒸
気を各伝熱部外壁に吹き付け。

付着したスケールを除去し、伝熱効率を向上させる。

又、３０〜３４のバルブの開操作はスートブロア制御装
置１１０３あるいは運転員の選択により実施される。

第５図に、従来主蒸気温度制御におけるスートブロア注
入時の、主蒸気温度偏差、減温器出口蒸気温度偏差、Ｓ
ｌ（スプレ弁操作信号の挙動を示す。

２ＳＨ２９へのスートブロア注入では、２８Ｈ伝熱効率
向上により、主蒸気温度が急上昇している。２ＳＨ２９
での温度急上昇の理由は、２ＳＨ２９が減温器２８より
後段に設置されていることから、２８Ｈ２９への直接の
外乱（例えば今回のような２ＳＨへのスートブロア注入
）に対しての制御手段がないこと、２８Ｈ２９の特性自
体を変える事による、制御系伝達関数に対応した制御ゲ
インの調整を実施していない為である。

次に、ｌ５Ｈ２７へのスートブロア注入では。

２８Ｈ２９と同様に、主蒸気温度の上昇が見られるが２
ＳＨへのスートブロア注入時と比較し温度上昇は小さい
、これは、減温器２８でのＳＨスプレ注水による上記外
乱吸収効果に依るものではあるが、従来のプラント運転
中に見られる温度変動に対する制御法４例えば温度急変
を微分器により演算し、ＳＨスプレ弁１５の制御信号を
補償する方法を用いても、温度上昇を抑制する事は因業
である。

また、ＷＷ２５へのスートブロア注入では、主蒸気温度
に対してはマイナスの偏差として表われる。これは、Ｗ
Ｗ２５での熱吸収率が向上する為。

煙道ガス温度が下がり、２８Ｈ２９での煙道ガスによる
熱供与が減少する為である。

同様に１図示しないが再熱蒸気温度系においてもＲＨ５
２へのスートブロア注入時、ＲＨ伝熱効率向上による再
熱蒸気温度の急上昇が見られる。

第１図に本発明を主蒸気温度制御系へ適用した場合の制
御回路を示す。

スートブロアを注入しない通常制御時においては、主蒸
気温度信号６は設定値と偏差演算器７にて比較され比例
・積分器８にて演算され、その出力は減温器出口温度信
号５に対する設定値となり。

偏差演算器９にて比較され、比例・積分器１０にし演算
されその出力は加算器１２へ送られ、スプレ弁１５の基
本開度指令信号となる。

ここで、比例・積分器１０の比例・積分ゲインは関数発
生器２０１で比例ゲインを、２０６にて積分ゲインを発
電機出力３４を指標に設定し、スートブロア不使用時に
は切替スイッチ３０１がＯＮすることにより選択される
。

同時に微分回路１１に与える補正信号についても関数発
生器４０１でゲイン調整を実施する。

次に、スートブロア使用時の制御ゲイン調整回路につい
て述べる。

本図において、切替スイッチ３０２，３０３゜３０４．
３０５は、それぞれＥＣ０２４，ＷＷ２５゜ＬＳＩ（２
７，２８Ｈ２９へのスートブロア注入時にＯＮするスイ
ッチである。

ここで、上記スートブロア注入時に、関数発生器２０２
〜２０５で比例ゲインを、２０７〜２１Ｇにて積分ゲイ
ンを設定する事により制御性の向上を図るものである。

同様にして、微分器１１に入力する主蒸気温度偏・差信
号に対するゲイン調整を関数発生器４０２〜４０５にて
実施する。

本回路により、制御性の向上が可能となる。

この効果の原理を第６図をもって詳細に説明する。第６
図は蒸気温度制御系を伝達関数表示したものである。

二二で、比例・積分器８の比例ゲインＫａ及び積分時定
数Ｔｃは、プロセスゲインＫｐ　、プロセス時定数Ｔｐ
、プロセスむだ時間Ｌｐを用いてＴｃ　＝＝　３　、３
　Ｌｐ　　　　　　　　　・＝　−（２）と求まること
が実験式より求まることが既知である。

ここで、スートブロア等の過熱器自体の特性を変える様
な外乱が無いかぎり上記（１）、（２）式に示されるＫ
ｐ　、Ｔｐ　、Ｌｐは発電機出力の関数として決定され
ることが既知である。

しかしながら本ケースの様なスートブロア注入時には、
プロセス２９自体のＫｐ　＋　Ｌｐ　ｌ　’ｒｐを急激
に変化させることになる。

即ち、（１）、（２）式により決定されるＫｃ。

Ｔｃは通常制御時とは独立した調整機能が必要となるこ
とが判る。

本機能を有することにより主蒸気温度の制御性向上が期
待出来る。

同様の理由により、第１図における微分器１１に入力す
る信号に対するゲインも、スートブロア注入条件により
、独立して設定してやることにより、更に制御性向上が
可能となる。

第２図には１本発明を再熱蒸気温度制御系に適用した場
合の実施例を示す。

基本的な考え方は主蒸気温度制御系と同様であり、比例
・積分器４６の比例ゲイン及び積分ゲインを通常制御時
には関数発生器２１１，２１３にて設定しスートブロア
注入時には、関数発生器２１２、及び２１４にて設定す
るものである。

又、微分器４７の入力信号に対しても、関数発生器４０
６にて通常時のゲインを、スートブロア注入時には関数
発生器４０７にて独立設定可能としている。

本発明により、再熱蒸気温度のスートブロア注入時の急
変動を抑制することが可能となる。

本発明を採用した場合の特性として、−例を主蒸気温度
の場合を第４図に示す。

温度偏差は±８℃以下となり、良好な制御結果が得られ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、火力発電所のボイラの伝熱面スケール
付着による熱伝達率低下防止の為のスートブロア注入の
際に発生する、蒸気温度急変動を防止出来るため制御性
の向上及び主機寿命向上の効果が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主蒸気温度制御回路、第２
図は本発明の一実施例の再熱蒸気温度制御回路、第３図
は火力発電プラントの概要、第４図は本発明を主蒸気温
度制御に適用した場合の蒸気温度制御特性、第５図は従
来制御におけるスートブロア注入時の蒸気温度変動特性
、第６図は主蒸気温度制御系の伝達関数表示ブロック図
である。 １０１・・・ボイラ自動制御装置、２９・・・２次過熱
器、５２・・・再熱器、５４・・・ガス再循環ファン、
２４・・・卒、３［２１１ Ｈａｇ−・・−８？′ｌミ氏湯−岱 委４０ ４に！ φ　５［２］ 第　　ム　　Ｃ］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、火力発電所のボイラにおいて、伝熱面スケールの付
   着を除去するスートブロアと、タービン入口蒸気温度を
   定格値に保つ過熱器及びこの入口に設置されスプレ注水
   により上記タービン入口蒸気温度を制御調整する感温器
   とから成る蒸気温度制御系において、ボイラ伝熱部への
   スートブロア操作時に、水蒸気管熱伝達率が急上昇する
   ことによる、タービン入口蒸気温度（以後主蒸気温度と
   称す。）の急変動を防止すべく、過熱器スプレ水注入の
   為の制御ゲインを通常制御時とは独立して有することを
   特徴としたボイラ自動制御装置。 ２、ガス再循環ファンにより、煙道のガスの一部をボイ
   ラ火炉内に再循環し、煙道ガス量とその温度を変えて最
   終タービン入口温度（以後再熱蒸気温度と称す。）を制
   御する再熱蒸気温度制御系において、ボイラ伝達部への
   スートブロア注入時に再熱蒸気温度が急変動することを
   防止すべく、再循環ガス流量調整制御の為の制御ゲイン
   を通常制御ゲインとは独立して有することを特徴とした
   ボイラ自動制御装置。