JPS6233204A - 変圧運転形貫流ボイラ - 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、燃料比の異なる種々の燃料を使用するのに適
した変圧運転形貫流ボイラに関する。

従来の技術 第３図は、従来の超臨界圧変、圧貫流ボイラの側面を示
した図である。図中、１はバーナ２を有する火炉であシ
、天井を除いて水冷壁管によって構成されている。３は
２次過熱器、４は３次過熱器、６は２次再熱器、７は後
部煙道である。

この後部煙道７は分割壁８によシ二つのガスパスに仕切
られ、一方のガスパスには１次再熱器９および１次節炭
器１２が配されている。また、他方のガスパスには、１
次過熱器１０１２次節炭器１１および１次節炭器１２が
配されている。そして、各ガスパスの下方にはガス分配
ダンパ１３．１４が設けられ、後部煙道部へのガスの配
分が調整され、再熱蒸気温度の制御を補助するようにな
っている。

第４図は第３図に示したボイラの流体の流れ系統を示し
たもので、給水は節炭器１２．１１から火炉下部１ａ、
火炉上部１ｂ、火炉後壁ノーズ部ＩＣを通シ、火炉を出
た流体は汽水分離器５を経由して天井壁１ｅおよび後部
煙道７の周壁に入り、１次過熱器１０、火炉上部分割壁
形の２次過熱器３．３次（最終）過熱器４を通って順次
加熱され、高圧蒸気タービンへと送られる。

なお、高圧蒸気タービンの排気は、再びボイラへ戻され
て、１次再熱器９にて再加熱されて、中圧蒸気タービン
へ送られる。

第３図に示す従来のボイラの各負荷における流体の圧力
とエンタルピの関係を、第５図に示しである。この図か
られかるように、従来のボイラでは・火炉周壁出口の流
体は質流運転負荷範囲においては・いずれも飽和線を越
えて過熱蒸気となっている。

また、第６図は、従来の貫流ボイラにおいて、負荷を増
減させた時の火炉水冷壁出口流体エンタルピの過渡的変
化状況の一例を示したものである。

高負荷運転中から、給電指令にもとづき、負荷下げを行
う場合、火炉水冷壁管の保有する熱貫性により火炉水冷
壁出口流体エンタルピは、負荷整定時の値よシ高目とな
る。また、負荷上げの時には、負荷下げ時とは逆に、火
炉水冷壁管自身の加熱が先に行われるので、流体エンタ
ルピは負荷整定時の値より小さくなる。

変圧貫流形ボイラは、このような特性を有するので、特
に負荷下げ時の火炉水冷壁出口流体エンタルピが犬きく
なシ過ぎないように設計する必要がある。

火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルが高い場合、特に
低負荷時管毎の温度差が大きくなり易く、場合によって
は材料の許容応力を越え、破損に至る危険も生じ得る。

このような特性は、使用される燃料の性状によっても大
きく影響されるので、燃料の燃焼・伝熱特性を十分に考
慮しておかなければならない。特に、多くの種類の石炭
を扱うように計画された変圧形貫流ボイラにおいて、燃
料比（石炭中の固定炭素分／揮発分）の小さい石炭また
は油系燃料を使用する場合は、火炉水冷壁部分の熱吸収
割合が増え、水冷壁出口流体エンタルピが高くなる傾向
がある。

これは、一般に、燃料比の小さい石炭はど燃焼性が良く
火炎の輝度も増すために生ずる現象である。

第７図は燃料比２．５の石炭および燃料比１．２の石炭
を使用した場合のボイラ各部の熱吸収特性の比較の例で
あるが、火炉水冷壁における熱吸収量に大きな差が生じ
ていることが分る。

第８図は、従来の貫流ボイラにおける各部のエンタルピ
特性を示したものである。従来例においては、火炉１を
大きく選定するか、あるいは節炭器１２における熱吸収
量が大きく選定されるので、火炉水冷壁出口流体エンタ
ルピレベルは高くなっている。

第８図において、後部煙道７の各ガスバスへのガス量配
分を変化させた場合について考察すると、（ａ）の上段
の図は（ｂ）に示すように１次再熱器９側のガスパスへ
のガス量配分が多い場合で、下段は（Ｃ）に示すように
逆に１次過熱器１０側への配分が多い場合を示している
が、節炭器における熱吸収量の変化が殆どないにもかか
わらず、−次週熱器１０における熱吸収量のみが増減す
ることとなり、火炉水冷壁出口流体エンタルピの変動幅
が大きくなり易い。即ち、多少の条件変化によっても火
炉出口流体温度のアンバランスが大きくなシ易い。

発明が解決しようとする問題点 従来の貫流ボイラにおいては、次のような問題点があっ
た。

（１）火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルが高く選定
されているので、負荷変化時、特に高負荷からの負荷下
げ時に水冷壁出口流体の温度アンバランスが生じ易い。

（２）単一燃料のみを対象としておシ、多種燃料、特に
幅広い性状特性を有する石炭を同時に使用しにくい。′
）まシ、多炭種適応能力に欠ける。

（３）節炭器の熱吸収割合が大きく、また、後部煙道部
の二つのガスバスへのガス量配分が変化した時に生ずる
節炭器の熱吸収量変動幅が大きくなるので、水冷壁出口
流体エンタルピ変動幅を更に拡大せしめる恐れがあった
。このため高い負荷変化率の運用能力に欠ける。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題を解決することを目的としてなされ
たものである。本発明は、上記目的を達成させるために
、ボイラの後部煙道部分を複数に分割し、一方のガスパ
スには再熱器および主として再熱器支持の役割を担なう
小容量節炭器を配し、他方のガスパスには煙道蒸発器と
主節炭器をガス流れ方向に直列に配して、火炉水冷壁出
口流体のエンタルピレベルを常時低く維持することを特
徴とする変圧運転形貫流ボイラを提供している。

作用 本発明は、複数に分割されたボイラの後部煙道のガスパ
スの一方に煙道蒸発器および主節炭器をガス流れ方向に
対して直列に配置するので、煙道蒸発器の熱吸収量の増
減と主節炭器熱吸収量の増減が火炉水冷壁出口流体のエ
ンタルピレベルの変化に対して逆方向に作用することと
なシ、大きな負荷変化を行なう場合、或いは炭種の相異
などにより再熱器バス側と煙道蒸発器・主節炭器バス側
のガス量配分が変化した場合でも、常時水冷壁出口流体
エンタルピレベルを低く維持することができる。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図および第２図を参照して
詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る変圧運転形貫流ボイラの一実施
例を示す側面図でちり、第３図と同一部分には同一符号
を附しであるので、その部分の説明は省略する。

分割壁８にて２つのガスパスに仕切られた後部煙道７の
一方のガスパスには、１次再熱器９及びその下方に主と
して１次再熱器９を支持する役割を担う小容量の節炭器
２１が配設されており、これらは支持用節炭器２２で支
持されている。また、他方のガスパスには、煙道蒸発器
２３及び主節炭器２４がガスの流れに対して直列に配設
されておシ、これらは支持用節炭器管２５で支持されて
いる。この２つのガスパスへのガスの配分は、夫々のガ
スパスの下方に設けられているガス分配ダンパ１３．１
４によって調整され、ガス配分によって再熱器９温度が
制御される。

なお、２６は節炭器出口管寄せ、２７は１次過熱器であ
る。

このような構成の本発明の変圧運転形貫流ボイラにおけ
る主蒸気系統の水および蒸気の流れの順序は、次のとお
りである。

主節炭器２４及び再熱器支持用節炭器２１に導入された
給水は、支持用節炭器管２５．２２、節炭器出口管寄せ
２６を通って火炉１の水冷壁管へ送られる。次いで後部
煙道７の周壁、分割壁８、煙道蒸発器２３、図示しない
汽水分離器、１次過熱器２７．２次過熱器３及び３次過
熱器４へと順次流れて所定の温度に加熱された後高圧蒸
気タービンへと送られる。

そして、高圧蒸気タービンの排気は再びボイラへ戻され
、１次再熱器９及び２次再熱器６にて再加熱されて中圧
蒸気タービンへと送られる。

本発明は、前記のように、後部煙道７の一方のガスパス
に煙道蒸発器２３および主節炭器２４をガス流れ方向に
対して直列に配置しているのが特徴であるが、本実施例
において、燃料性状変化あるいは急速負荷変化などによ
シ再熱器９のバス側および煙道蒸発器２３・主節炭器２
４のパス側のガス量配分を変化させた場合の火炉水冷壁
出口流体エンタルピの挙動を模擬的に第２図に示しであ
る。

第２図（ａ）中の上段は（ｂ）に示すように再熱器９の
パス側へのガス量配分を増加させた場合を、また、下段
は（Ｃ）に示すように煙道蒸発器２３のバス側へのガス
量配分を増加させた場合を示している。

図中、実線は条件変化前の標準運転状態であシ、また、
破線はボイラの蒸気温度維持のための水燃比制御を付加
しない場合の特性を模擬的に示し、一点鎖点は水燃比制
御を付加した状態を示す。

本発明では、煙道蒸発器２３と主節炭器２４を一つのガ
スパス内に、ガス流れに対して直列に配するので、両者
の熱吸収特性は流入するガス量に対応して同一の挙動を
示す。このため、煙道蒸発器２３パス側°へのガス量配
分が、燃料性状の変化などによシ増加した場合、節炭器
２４の熱吸収量が増えるので火炉水冷壁出口流体エンタ
ルピレベルを押上げる方向に作用するが、同時に、煙道
蒸発器２３における熱吸収量も増えるので、逆に、火炉
水冷壁出口流体エンタルピレベルを押下げる方向に作用
する。また、反対に、再熱器９バス側へのガス量配分が
大きくなった場合について考察すると、主節炭器２４の
熱吸収量が減少するため、火炉水冷壁出口流体エンタル
ピが下る方向に作用するが、煙道蒸発器２３の熱吸収量
も同時に減少するため、逆に火炉水冷壁出口流体エンタ
ルどのレベルを押上げる方向に作用する。

このように、煙道蒸発器２３と主節炭器２４の熱吸収特
性が、火炉水冷壁出口流体エンタルピの増減に対して互
に逆方向に作用するので、常に火炉出口流体のエンタル
どの変動を小さく押えることが出来る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、煙道蒸発器を設
けて火炉水冷壁出口流体エンタルピレベルを低く選定す
るとともに、ガス量の配分に変化が生じた場合において
も前記エンタルピレベルの変動量を最小にするので、多
炭種適応能力が拡大強化されるとともに、中間負荷運用
性向上および深夜停止・早朝急速起動運用（ＤＳＳ運用
）性向上の飛躍的拡大がはかられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変圧運転形貫流ボイラの一実施例
を示す側面図、第２図の（ａ）は本発明の詳細な説明す
るために示したガス量配分変化時のボイラ各部のエンタ
ルピ特性図、（ｂ）及び（Ｃ）はそのガス量配分変化時
のダンパ状態を示す図、第３図は従来の超臨界圧変圧貫
流ボイラを示す側面図、第４図は第３図に示したボイラ
の流体の流動順序を示した系統図、第５図は従来のボイ
ラにおけるエンタルピー圧力線図、第６図は負荷変化時
における火炉水冷壁出口流体エンタルピの挙動を示すエ
ンタルピー圧力線図、第７図は燃料としての石炭熱 性状とボイラ各部の漱吸収特性とを比較して説明するた
めに示した説明図、第８図の（ａ）は従来のボイラにお
けるガス量配分変化時のボイラ各部のエンタルピ特性を
説明するために示した特性図、（ｂ）及び（Ｃ）はその
ガス量配分変化時のダンパ状態を示す図である。 １・・火炉、２・・バーナ、７・・後部煙道、８・・分
割壁、９拳・１次再熱器、１３．．１４・・ガス分配ダ
ンパ、２１・・再熱支持用節炭器、２３・・煙道蒸発器
、２４・・主節炭器。 第１図 第５図 第４図 扮氷 第５図 圧力ＣＫｃ４ｆ／ｃｍ２） １１６　因 圧７１（鴎−１） １７図 手続補正書（審査請求と同時）　　　　　（１）昭和６
０年　８月　２３日　　　器 特許庁長官　宇　賀　　道　部　殿 図 ！、事件の表示　　　特願昭６０年　１６８５８６号２
、発明の名称　　　変圧運転形貫流ボイラ３、補正をす
る者　　事件との関係　出願人名称　　　三菱重工業株
式会社 ４　復代理人　　〒１００東京都千代田区有楽町−丁目
８番１号５、％Ｉｉ正の対象　　　明細書の「発明の詳
細な説明」の欄および図面 ６、補正の内容 明細書において、第８頁第８行「支持用節炭２２」を「
支持用節炭器管２２」と訂正します。 図面において、第１図をここに添付した第１とさしかえ
ます。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のガスパスに分割された後部煙道部にそれぞれのガ
   スパスへの燃焼ガス量の配分を調整する手段を有する変
   圧運転形貫流ボイラにおいて、一方のガスパスに再熱器
   とその再熱器支持用の小容量節炭器を配し、他方のガス
   パスに煙道蒸発器および主節炭器をガス流れ方向に直列
   に配したことを特徴とする変圧運転形貫流ボイラ。