JPS63251702A - ボイラ自動制御装置 - Google Patents

ボイラ自動制御装置

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JPS63251702A
JPS63251702A JP8665887A JP8665887A JPS63251702A JP S63251702 A JPS63251702 A JP S63251702A JP 8665887 A JP8665887 A JP 8665887A JP 8665887 A JP8665887 A JP 8665887A JP S63251702 A JPS63251702 A JP S63251702A
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JP
Japan
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boiler
control device
amount
gas recirculation
combustion gas
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JP8665887A
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Inventor
田中 三雄
駒田 正
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、火力発電所に用いられるボイラ自動制御装置
に係り、特にボイラチューブ設置場所入口における燃焼
ガス流速を制限し、ボイラチューブの摩耗を防止し、ボ
イラの最大許容出力を確保するのに好適なボイラ自動制
御装置に関する。 〔従来の技術〕 従来のボイラ自1lIIJ制御装置は、「ボイラ白動制
御」 (オーム社)23〜25頁の2.6過(再)熱器
と蒸気温度制御装置、188〜190頁の〔1〕再熱蒸
気温度制御、260〜264頁の4゜6蒸気温度制御に
示されているように、蒸気温度制御法としては、給水ポ
ンプから送られた水を消炭器、火炉壁、1次過熱器、2
次過熱器、再熱器にて熱吸収し、減温器ではスプレー水
を噴射することで主蒸気温度を調整し、さらにガス再循
環ダンパの開度を調整し、ガス再循環量を制御すること
で再熱蒸気温度の制御を行なっている。すなわち、蒸気
温度制御の目的でガス再循環量を含めた燃焼ガス流量の
制御を行なっていることになる。 この従来のボイラ自動制御装置について詳説する。第1
4図は従来の火力発電プラントの構成を示した系統図で
ある。 第14図において、火力発電プラントは、ボイラ本体5
.高圧タービン2.中圧タービン32発電機4により構
成される。ボイラ自動制御装置502は、負荷(タービ
ン・発電機)からの要求、つまり、タービン制御装置5
03によって調整されるタービンガバナ28の開度によ
り決定される蒸気の圧力、温度を、規定値に保つべく、
燃料流調弁26により燃料量を、ボイラ給水ポンプ(以
下BFPと略す)32により給水量を、また押込通風機
(以下FDPと略す)24により空気量をそれぞれ制御
する。 次に、燃焼ガスの流れについて説明すると、火炉(ボイ
ラ本体5)にて燃焼したガスは、まず火炉壁水管(以下
WWと略す)21.ドラム18゜2次過熱器(以下2 
S Hと略す)19.再熱器(以下RHと略す)8,1
次過熱器(以下ISHと略す)99節炭器(以下ECO
と略す)20を通り、1部は再循環ガスとしてガス再循
環ファン(以下GRFと略す)12とガス再循環ファン
入口ダンパ(以下GRF六ロゾロダンパす)15により
ガス再循環量を調整して、火炉内へ注入させることによ
り、WW21.ドラム18.2SH19゜RH8,1s
)(9,EC○20での伝熱量調整に使用し、残りの燃
焼ガスは煙突より大気へ排出させる。 また、水蒸気系について説明すると、中圧タービン3か
らの排気を復水器33により冷却して復水とし、この水
をBFP32により加圧し、給水流調弁31にて給水量
を調整した水は、EC○20にて加熱させ、WW21に
て過熱されて蒸気となる。この蒸気は、ドラム18にて
飽和蒸気と飽和水に分離され、I S H9で過熱後、
給水の1部をスプレー弁30を介して減温器29に注入
することにより、蒸気温度の調整を行なう。さらに、こ
の蒸気は2 S I−J 19にて定格温度まで過熱さ
れて、タービンガバナ28を経て高圧タービン2へ送ら
れる。高圧タービン2で(i−事を終えた蒸気は、GR
F入ロゾロダンパ15整することにより、ガス再循環量
を調整し、R)−I 8にてガス対流熱を吸収させ、定
格温度まで蒸気を再熱されて、中圧タービン3へ送られ
る。中圧タービン3で仕事を終えた蒸気は、復水器33
へ送られ、復水されてボイラ給水用として使用される。 その他の装置として、中央操作盤501.空気流量発信
器22.燃料流量発信器25.主蒸気圧力検出器27が
ある。 このようなボイラにおいて1次のようなことが言われて
いる。すなわち、火力原子力発電VoQ。 35  Nα10の「石炭焚ボイラ」中の1039〜1
040頁の(3)灰の摩耗性に示されているように、ボ
イラ本体保護上、燃焼ガス流速制限の必要性が記載され
ている。 第15図に、従来の再熱蒸気温度系の負荷変化時の主な
プロセス量の挙動の1例を示す。同図では、ボイラチュ
ーブの設置場所のなかで、ISHが最も狭いボイラにお
いて、燃焼ガスの灰分によるISHチューブ摩耗防止と
して、L S I−I入口ガス流速制限を行なった場合
のプロセス挙動である。 同図より、ボイラ最大出力付近にて、ISH入ロドロド
ラフト定値以下に下がると、LSH入ロガロガス流速制
限値えてしまうことが判かる。 この対策としては、従来運転員の判断により、ボイラ出
力値、すな力ち負荷を手動にて下げることにより、l5
II人
【コガス流速を制限値内に抑えている。このこと
は、第16図の負荷(ボイラ出力)とガス基の特性カー
ブに依っても同様に説明することが出来る。 第17図に、I S O入口許容ガス流速と燃料の種類
による燃焼ガス中の灰分の含有率との特性カーブを示す
。この図より、使用燃、nによろI S H入口許容ガ
ス流速を求め、許容ガス流速値以内でボイラを運転する
ことが、ボイラ保護上重要とが6〔発明が解決しようと
する問題点〕 しかし、上記従来技術では、ボイラチューブ設置場所に
おける燃焼ガス流速を自動的に制御する点については配
慮がない。その結果、燃焼ガス灰分によるボイラチュー
ブの摩耗を確実に防止することかできなかった。 また、ボイラチューブの摩耗を防止するためにボイラ出
力値を下げたのでは、ボイラを許可最大出力で運転でき
ず、負荷側の要求に十分応答することができない。 上記問題点を解決するために1本発明は、ボイラチュー
ブの摩耗を確実に防止可能なボイラ自動制御装置及び、
ボイラ許容最大出力を確保しつつボイラチューブの摩耗
を確実に防止可能なボイラ自動制御装置を提供すること
を目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、タービン入口蒸気
温度及び圧力を規定値内に維持する1次燃焼ガス量及び
ガス再循Q量を制御して再熱蒸気温度を調整する再熱器
、ガス再@環ファン、ガス再循環ファン入口ダンパと、
を備えてなるボイラ自動制御装置であって、ボイラチュ
ーブ設置場所入口における燃焼ガス流速を、燃焼ガスの
灰分によって決まる当該ボイラチューブの摩耗防止可能
制限値以下に制限する制御装置が設けられてなることを
特徴とするボイラ自動制御装置である。 さらに本発明は、タービン入口蒸気温度及び圧力を規定
値内に維持する1次過熱器、2次過熱器及びスプレー水
を用いた減温器と、煙道ガスの一部を火炉に再循させ、
全体の燃焼ガス量及びガス再循環量を制御して再熱蒸気
温度を調整する再熱器、ガス再循環ファン、ガス再1?
iQファン人ロダンパと、を備えてなるボイラ自動制御
装でであって、灰分の含有量が異なる複数の燃料を混焼
することにより、燃焼ガス中の灰分量を調整する調「1
手段が設けられてなり、ボイラチューブの摩耗を防止し
、かつボイラ許容最大出力が維持できることを特徴とす
るボイラ自動制御装置である。 〔作用〕 上記本願第1の発明の作用について説明する5燃焼ガス
流速の制御装置では、ガス再@環量を減少させ、又は、
負荷(ボイラ出力)を紋ることにより、燃焼ガス量を制
限して、燃焼ガス流速を制限値以下にすることができる
。前記した第17図で示された燃料の種類によって定ま
るl5H(−黙過熱器)入口ガス流速の制限値(許容値
)により燃焼ガス量の上限が決まる。したがって、前記
第16図中の破線で示したガス量の再循環量を抑制する
ことにより燃焼ガス量を制限する。なお、この場合は、
全てのI S Oガス人[J流速制限に対して、ボイラ
の許容最大出力を確保できる。 l S 11人「1ガス流速の制限値により、自動的に
負荷(ボイラ出〕j値)を絞る。負荷が下がれば。 燃焼ガス量も少なくなり、I S O出ロガス流速も制
限値以内となる。しかし、燃料の種類によりボイラ許容
最大出力が異なってしまうこととなる。 特に石灰焚きボイラでは、3〜4種の石炭を使用するケ
ースが多いので、IsH出L出方1ガス流速限値も異な
り、ボイラ許容最大負荷も違った値となる。 次に本願第2の発明の作用について述べる。 本願第2の発明では、調整手段が設けられていることに
より、燃料中の灰分が多い低品位な燃料と、燃料中の灰
分が少ない高品位な燃料を混焼させ、燃焼ガス中の灰分
の量を調整し、燃焼ガス中の灰分によるボイラチューブ
のI+7!耗を抑制することができる。この際、ボイラ
出力を絞る必要性がないため、ボイラ許容最大出力を確
保することができる。 〔実施例〕 次に本発明の実施例を添付図面に従って、詳説する。な
お、上記従来の技術で説明した従来の装置の構成部分と
同一のものには同一の符号を付しその説明を省略する6 1は制御装h1の範囲を示す。再熱蒸気温度検出器10
の信号と、設定値108との偏差を加算器109で演算
し、この偏差を比例積分器110で演算し1次に1発電
機出力信号16をベースとしたGRF入ロ入口パ開度先
行プログラムイ3号器107の出力信号とを、加算器1
】1にて演算してGRF入ロプロダンパ操作48号る。 すなわち、ガス再循環量を調整することにより、再熱蒸
気温度を制御する。 さらに、ボイラ最大出力近辺では、LS)T入口ガス流
速の制限を行なうため、lSH入ロ入口フト検出器11
の信号と使用燃料により異なる設定値を持つ設定器10
1と102が、使用燃料により選択されろ切替器103
,104を通して設定値との偏差を加算器105で演算
し、このプラス偏差のみを比例積分器10Gで演算し、
再熱蒸気温度制御から決まるGRF入ロプロダンパ開度
信号算器112でマイナス方向へ補正演算し、ガス再f
7環址を抑制することで、ISH入ロドロドラフト定値
すなわち、l S T(入口ガス流速を制限値内に抑え
ることにより、ISHチューブの摩耗を防止する。 次に本発明の他の実施例を第2図に基づいて説明する。 第2図においては、第1図と同様の機能でガス再循環量
の制御方法として、GRF入ロゾロダンパ15わりに、
可変周波コンバータ(以下AVAFと略す)14を用い
て、GRFモータ13の回転数制御により、ガス再循環
量を制御する実施例であり、制御回路も第1図と全った
く同一である。 本実施例では、ガス再循環量を制御できる結果、燃焼ガ
ス流速が制限値を越えた場合に、モータ回転数を低くな
るように補正する。これにより、ガス再循環量が減少す
るので燃焼ガスが減少し、燃焼ガス流速が制限値以下と
なるので、l5)(入口ボイラチューブの摩耗を防止す
ることができる。 本実施例では、上記第1図の実施例に比べて次の特有の
効果がなる。すなわち、第3図のGRF入ロ入口パを用
いた場合のGRFのQ −)T特性カーブ及び第4図の
GRFモータ回転数制御を行なった場合のQ−H特性カ
ーブと比較すると明らかなように、GRFモータ回転数
制御方式の場合の方が、ガス再循環量の流ffi調整範
囲が低流量域まで広範囲に行なえることが判かる。この
ことは。 I S H入口ガス流速制限に関しても、より広範囲に
対応出来ることを示している。すなわち、ボイラ最大負
荷において、ガス循環飛を抑制すべくモータ回転数を低
く抑えることにより、ボイラ許容最大出力を確保するこ
とができる。 第5図に、第1図におけるI S T(入口ドラフトの
代わりに、ISH入ロガロガス流速算により求める制御
回路を追加した実施例を示す。 ここで、ガス流速の一般式を示すと。 Δ P γ γ■−・・・(2) (1)、(2)より となる。ここで U;ガス流速(m/s)C;流量係数 g;重力加速度(m/s”) ΔP;圧力降下(kg/rrF) γ;比重量(kg/rn’) T;温度(°K) K、Ko;係数 To ;基準ガス温度(°に、一定) Tz;ISH入ロガロガス温度K) (3)式を制御装置で回路構成すると、第5図に示すよ
うになるので、以下説明する。 ISH入ロドロドラフト検出器11号と火炉ドラフト検
出器6の信号を、加算器117で演算し偏差をとる。二
の偏差信号と、ISO入ロガロガス温度検出器17号と
を、割算器113にて演算後、開平器114にて演算し
IS ■−r入ロガロガス流速める。この信号と、使用
燃料により異なるIsH入ロガロガス流速設定器115
16が、使用燃料により切替器103,104を通して
設定値との偏差を加算器105で演算し、このプラス偏
差のみを比例積分器106で演算し、再熱蒸気温度制御
から決まるGRF入ロゾロダンパ開度信号算器112で
マイナス方向へ補正演算し、ガス再循環量を抑制するこ
とで、ISH入ロガロガス流速限内に抑え、I S H
チューブの摩耗を防止する。 第6図に、第5図と同様の機能で、ガス再@環量の制御
方法として、GRF人ロプロダンパわりに、AVAFを
用いてGRFモータ回転数制御によりガス再循環量を制
御した実施例を示す。 本実施例の動作原理は、第5図のものと同様である。 第7図に、負荷制限制御として、本発明を適用した実施
例を示す。 負荷指令34の信号に対し、第1図で説明したISH入
ロドロドラフトる制限信号である比例積分器106の出
力信号を、加算器120にてマイナス方向へ補正演算し
、ボイラ許容最大出力値を求める。この信号と、発電機
出力信号16との偏差を加算器121で演算し、さらに
、この偏差信号を比例積分器122にて演算することに
より、タービンガバナ28の開度指令信号を作成する。 すなわち、ISH入ロドロドラフト定値内に抑えるべく
タービンガバナを絞り、ボイラ出力を下げることで、I
SH入ロガロガス流速制し、L S I−1チユーブの
摩耗を防止する。 第8図に、第5図の実施例で説明したようにI S H
入口ドラフトの代りに、I S O入口ガス流速制御回
路を追加した実施例を示す。本実施例の動作は、第7図
の実施例と同様である。 第9図に燃料中の灰分が異なる石炭と重油とを混焼した
場合のドラムボイラでの制御回路を有する実施例を示す
。 1は制御装置の範囲を示す。ドラムボイラでは、高圧タ
ービン2の入口蒸気圧力を規定値(通常、IG9kg/
a&)に保つべくボイラマスタ信号を作成して、燃料量
などを制御する。ここでは、高圧タービン入口蒸気圧力
を主蒸気圧力と呼ぶ。この主蒸気圧力検出器27の信号
と、設定値131との偏差を加算器132で演算し、こ
の偏差を比例積分器133で演算しボイラマスタ信号を
作成する。 一方、燃焼ガス中の灰分によるボイラチューブの摩耗を
抑制するために、I S H入口ドラフト検出器11の
信号と、使用燃料により異なるISH入ロドロドラフト
設定器13941が、使用燃料により選択される切替器
138,140を通して設定値との偏差を加算器137
で演算し、このプラス偏差のみを比例積分器142で演
算して、この信号によりボイラマスタ信号を掛算器13
4で補正して、石炭量指令信号を作成する。この石炭量
指令信号と、給戻磯40からの石炭量信号39との偏差
を加算器135にて演算し、この偏差を比例積分c13
6にて演算し、給炭量指令信号とする。この給炭量指令
信号は、石炭1尺制御のマスク信号となり、石炭ミル3
4,1次空気ファン(以下、P A Fと略す)35.
PAI?入ロダシロダンパ36して、給炭機40より供
給された石炭を、規定粒度の微粉炭として、火炉へ搬送
しバーナにて燃焼させる。また、L S I−1入口ド
ラフト11により補正された石炭量によるボイラ入熱量
を補償するため、ボイラマスタ信号と石炭量指令411
号の偏差を加算器143にて演算し重油流量指令信号と
する。この重油流量指令信号と重油流量検出器25の信
号との偏差を加算器144で演算し、この偏差を比例積
分器145により演算して。 重油流量指令信号作成する。 さらに、並行してガス再循環量にも制限を加えろ回路も
有しているが、これは、第1図の説明で述べた内容と同
じである。 本実施例では、灰分含有量の高い石炭と、低い重油とを
混焼することにより灰分の含有量が調整できる。したが
って、ボイラの許容最大出力を確保しつつ、lSH入ロ
チロチューブ耗を防止することができる。 第10図に、第9I71の実施例と同様の機能で、ガス
再循環量の制御方法として、GRF入ロプロダンパわり
に、A V A Fを用いてG RFモータ回転数制御
によりガス再循環量を制御した実施例を示す。 第11図に、ガス再循環量制御の実施例における主なプ
ロセス量の挙動を示す。同図より、L S11入ロガス
流速を制限値内に抑え、ボイラチューブ(ここでは、I
SHチューブ)の摩耗を防止し、かつ、ボイラ最人出力
値を確保出来ているのが判かる。 なお、負荷(ボイラ出力値)制御に適用した場合の主な
プロセス量の挙動は、前記第16図で説明したものと同
一となる。 第12図に石炭と重油のような燃料中の灰分の異なる燃
料を使用して混焼する制御方式を採用した実施例のプロ
セスの挙動を示す。同図より明らかなように、ボイラ許
容最大出力を確保し、安定した再熱蒸気温度制御及びI
 S H入口ガス流速を制限することが可能となってい
る。 第13図に上記各実施例のシステムフローを示す。 まず、演算ブロック61にて、使用燃料によるボイラチ
ューブ設置場所のなかで、一番狭い所における燃焼ガス
流速制限値を選択する。次に、演算ブロック62にて、
燃焼ガス流速値が制限値を越えていないかどうかを調べ
、越えていなければ処理を終了するが、制限値を越えて
いる場合、演算ブロック63に進む。このブロック63
では、燃焼ガス流速制限の方法として、ボイラ出力上限
値を制限するかどうかの判定が必要となる。ボイラ出力
上限値を制限しても良い場合は、演算ブロック64に進
みタービンガバナを絞ることにより、燃焼ガス量を減少
させて燃焼ガス流速を制限する。 一方、ボイラ出力上限値を制限しない場合は、演算ブロ
ック65に進みガス再循環量を減少させ、燃焼ガス量を
制限すべくGRF入ロプロダンパったり、GRFモータ
回転数を低く下げる。さらに他の方法として、灰分の少
ない燃料を混焼させる。 GRF入ロプロダンパる方法、GRFモータ回転数を下
げる方法及び灰分の少ない燃料の1昆焼によれば、燃焼
ガス流速を制限値内に抑えることができ、ボイラチュー
ブの摩耗を防止するとともに、ボイラ許容最大出力を確
保することができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように本願筒1の発明によれば、ボイラチ
ューブ設置場所入口における燃焼ガス流速を制御する制
御装置が設けられているために、ボイラチューブの摩耗
を確実に防止できる。したがって、ボイラ本体の保護及
び寿命の向上に有効である。 また本願筒2の発明によれば、燃料の灰分を調整できる
ため、ボイラ許容最大出力を確保しつつ、ボイラチュー
ブの摩耗を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第5図ないし第10図は、本発明の実
施例を示す系統構成図、第3図は、GRF入ロプロダン
パいた場合のGRFのQ −H特性カ−ブを示すグラフ
、第4図は、GRFモータ回転数制御を行った場合のG
RFのQ −H特性カーブを示すグラフ、第11図、第
12図は、本発明の制御方式を採用した場合の主なプロ
セス量の挙動を示すグラフ、第13図は、本発明の実施
例の動作を示す機能説明フロー、第14図は、従来の火
力発電プラントの構成図、第15図は、第14図のプラ
ントにおける主なプロセス量の挙動を示すグラフ、第1
6図は、負荷とガス量の特性を示すグラフ、第17図は
、燃焼ガス中の灰分含有率とISH出ロ許容ガス流速特
性を示すグラフである。 6・・・火炉ドラフト、8・・・RH19・・・I S
 Hllo・・RH湿温度11・・・ISH入ロドロド
ラフト2・・・GRF、13・・・GRFモータ、14
・・・A V A F、15・・・GRF入ロプロダン
パ7・・・I S H入口ガス温度、34・・・石炭ミ
ル、40・・・給炭機、502・・・ボイラ自動制御装
置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、タービン入口蒸気温度及び圧力を規定値内に維持す
    る1次過熱器、2次過熱器及びスプレー水を用いた減温
    器と; 煙道ガスの一部を火炉に再循環させ、全体の燃焼ガス量
    及びガス再循環量を制御して再熱蒸気温度を調整する再
    熱器、ガス再循環ファン、ガス再循環ファン入口ダンパ
    と; を備えてなるボイラ自動制御装置であつて、ボイラチュ
    ーブ設置場所入口における燃焼ガス流速を、燃焼ガスの
    灰分によつて決まる当該ボイラチューブの摩耗防止可能
    制限値以下に制限する制御装置が設けられてなることを
    特徴とするボイラ自動制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、ガス再循環量を制
    御するガス再循環ファンモータ回転数制御装置が設けら
    れてなり、燃焼ガス流速が制限値を越えた場合に、モー
    タ回転数を低くなるように補正することを特徴とするボ
    イラ自動制御装置。 3、特許請求の範囲第1項において、タービンガバナを
    絞る制御装置が設けられてなり、燃焼ガス流速が制限値
    を越えた場合に、タービンガバナを絞りボイラ出力を調
    整することにより、燃焼ガス流速を制限することを特徴
    とするボイラ自動制御装置。 4、特許請求の範囲第1項において、ガス再循環ファン
    入口ダンパ開閉制御装置が設けられてなり、燃焼ガス流
    速が制限値を越えた場合に、ダンパ開度を閉方向に補正
    することにより、燃焼ガス流速を制限することを特徴と
    するボイラ自動制御装置。 5、タービン入口蒸気温度及び圧力を規定値内に維持す
    る1次過熱器、2次過熱器及びスプレー水を用いた減温
    器と; 煙道ガスの一部を火炉に再循環させ、全体の燃焼ガス量
    及びガス再循環量を制御して再熱蒸気温度を調整する再
    熱器、ガス再循環ファン、ガス再循環ファン入口ダンパ
    と; を備えてなるボイラ自動制御装置であつて、灰分の含有
    量が異なる複数の燃料を混焼することにより、燃焼ガス
    中の灰分量を調整する調整手段が設けられてなり、ボイ
    ラチューブの摩耗を防止し、かつボイラ許容最大出力が
    維持できることを特徴とするボイラ自動制御装置。 6、特許請求の範囲第4項において、ガス再循環量を制
    御するガス再循環ファンモータ回転数制御装置が設けら
    れてなり、ガス再循環量の制御範囲を大きくすることに
    より、ボイラ許容最大出力を維持できることを特徴とす
    るボイラ自動制御装置。
JP8665887A 1987-04-08 1987-04-08 ボイラ自動制御装置 Pending JPS63251702A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4850039A (en) * 1986-06-30 1989-07-18 Rca Licensing Corporation Transistor mixer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4850039A (en) * 1986-06-30 1989-07-18 Rca Licensing Corporation Transistor mixer

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