JPS6332205A - 火力発電プラント - Google Patents

火力発電プラント

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JPS6332205A
JPS6332205A JP17365986A JP17365986A JPS6332205A JP S6332205 A JPS6332205 A JP S6332205A JP 17365986 A JP17365986 A JP 17365986A JP 17365986 A JP17365986 A JP 17365986A JP S6332205 A JPS6332205 A JP S6332205A
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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番こ係り、
特に、多くの種類の燃料を使用するボイラにて、使用燃
料の発熱量やボイラの状態変イヒレこよるスプレー量の
変動を補償するの番こ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法及び給水制御法1こつblては
1例えば、[ボイラの自動制御J (オーム社)23〜
25頁の2.5給水装置、2.6過(再)熱器と蒸気温
度制御装置、203〜205頁の8.4給水流量の調節
方式、260〜263の4.6蒸気温度制御に示されて
いる。これ番こよれtf、給水制御は、ドラム水位変動
や、負荷変動1こよるボイラの給水要求値に見合った給
水流量を調整すべく、給水流調弁を調整したり、ボイラ
給水ポンプ(以下単にBFPという)の回転数を調整し
、一方、蒸気温度制御は、RF Pから送られた水を高
圧績水通熱器、節炭器、火炉、1次過熱器、2次過熱器
にて熱吸収し、減温器では、スプレー水を噴射すること
で減温させ、蒸気温度を定格温度に制御している。
ところで、最近のボイラでは、多くの種類の燃料を使用
するようになって来ているが、このときの使用燃料の発
熱量やボイラの状態の変化によるスプレー量の変動を補
償し、安定した蒸気温度制御を行なうべく、給水制御方
式と蒸気温度制御方式を協調的に制御するための方式に
ついては配慮されていなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の技術は、多くの種類の燃料を使用するボイラ
において、使用燃料の発熱量やボイラの状態の変化によ
るスプレー量の変動補償の点について配慮がされておら
ず、スプレー弁仕様決定の際は、最大スプレー量を流せ
るスプレー弁を採用している。このため、スプレー量が
少なくて済む燃料を使用した場合には、スプレー弁のス
プレー量調整許容開度以下の開度で使用することとなり
、蒸気温度制御性が極端に悪くなるという問題があった
。上記問題は、特に、使用燃料のカロリーの違いによる
輻射熱及びガス温度変化の影響を低減すべく、1次過熱
器を火炉天井部へ設置し、2次過熱器を煙道部へ設置し
たボイラでは、スジ1ノー量の変動が大きいためより顕
著である。
本発明の目的は、燃料の種類や混焼比によるスプレー量
の変動を補償し、安定した蒸気温度制御とすることにあ
る。
!、戸題点を解決するための手段〕 、゛′上記目的は、B l” P吐出圧力調整弁を設置
し、使用燃料の発熱量(例えば、燃料の種類や、混焼比
、燃料カロリー測定値、過剰空気率さらには。
スプレー弁開度)により、このBF、I’吐出圧力調整
弁を調整し、RFP吐出圧力を調整し、スプレー弁差圧
を調整することで、スプレー量が補償されることにより
、達成される。
〔作用〕
BFP吐出圧力調整弁は、使用燃料の発熱量(例えば燃
料の種類、混焼比、燃料カロリー測定値、過剰空気率さ
らに、スプレー弁開度によりRFP吐出圧力を調整し、
スプレー弁差圧を調整する。それによって、スプレー量
は使用している燃料の発熱量やボイラの状態に見合った
量確保出来るようになるので、安定した蒸気温度制御が
可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
を説明する。火力発電プラントは、ボイラ本体25高圧
タービン2、中圧タービン604、発電機等3により構
成されタービン制御装置603は、ガバナ611の開度
調整を行なう。ボイラ自動制御装置602は、定格圧力
、温度の主蒸気を供給すべく、燃料流調弁606により
燃料量を、RFP流体継手6によりBljP回転数制御
を行ない給水流量を、押込通風機人口ダンパ607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、・火炉にて燃
焼したガスは、まず火炉M(以下WWと略す)13、ド
ラム14.1次過熱器(以下ISHと略す)19.2次
過熱器(以下2 S )Iと略す)22、再熱器(以下
RHと略す)605、節炭器(以下ECOと略す)12
を通ってこれらを加熱し、その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)609とGRF
入ロプロダンパ611り再循環ガス流量を調整して火炉
内へ注入させることにより、WW13、ドラム14、l
5H19,2SI(22、RH605,ECO12での
伝熱量調整に使用し、残りは図示せぬ空気予熱器などを
通り煙突より排出される。
また、水蒸気系について説明すると、中圧タービン60
4からの排気を冷却して復水とし、ボイラ給水用として
使用出来るようにする復水器4と、RFP7及び給水流
量制御を行なうRF P流体継手6、さらに、高圧ター
ビン2の抽気により給水を予熱する高圧給水加熱器10
を通って、ECO12にて高温高圧の水となり、WW1
3にて過熱され蒸気となる。この蒸気は、ドラム13に
て飽和蒸気と飽和水に分離され、l5H27で過熱され
、給水の1部をスプレー弁18を介して減温器20に注
水した後、2SH22にて過熱蒸気となり高圧タービン
2へ送られる。ここで、本発明ではBFP7以降のスプ
レー水と高圧給水加熱器10への給水分枝点より、高圧
給水加熱器側にB F T)吐出圧力調整弁9を設置し
て、RFP吐出圧力を調整することにより、スプレー弁
18の弁差圧を調整し、スプレー量を調整することが出
来るような構成とする。次に高圧タービン2で仕事を終
えた蒸気は、RH605にて再熱され中圧タービン60
7へ送られる。中圧タービン6で仕事を終えた蒸気は、
復水器4へ送られ再度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601、押込通風機6
08、BFP干−夕5がある。
第7図に、従来のスプレー水制御による主蒸気温度の制
御性を示すため、負荷変動及び燃料の種類を変えた場合
の主なプロセス量の挙動を示す。
第7図より、スプレー量が多いガス専焼時の高貴荷電や
、スプレー量が少ない油専焼時の低負荷帯では、主蒸気
温度の制御性が特に悪いことが判かる。これは、スプレ
ー弁特性すなわち、弁開度とスプレー量の特性が線形と
なり、スプレー制御が最も良いとされる弁開度40〜8
0%を越えた領域で、スプレー量制御を行なっているた
めである。
第9図に、天然ガス専焼時及び油専焼時の負荷に対する
スプレー流量の特性を示しているが、ガスと油によって
、スプレー量に相当な差異があり、量特性曲線を示す。
第8図より明らかなように、ガス専焼に適したスプレー
弁は、スプレー量が多い領域での弁特性は優れているが
、一方スプレー量が少ない領域では弁特性は劣る。逆に
油専焼に適したスプレー弁は、スプレー量が少ない領域
においての弁特性に優れているが、天然ガス専焼におけ
る最大スプレー量は確保することが出来ない。
よって、従来は、天然ガス専焼時の最大スプレー量が弁
開度95〜100%時に流すことが出来るスプレー量を
採用していたため、油専焼時すなわちスプレー量が少な
い領域及び、天然ガス専焼時の最大スプレー量を必要と
する負荷帯における弁特性が悪く、主蒸気温度の制御性
が悪くなっていた。 さらに、第10図に従来型ボイラ
、第11図に多種燃料焚きのボイラを示し、第9図に示
した燃料の種類によるスプレー量の違いが、多種燃料焚
きのボイラではより顕著になることを説明する。 第1
0図に示した従来型ボイラでは、火炉長井に2SH22
があり、煙道にl5HI9が設置されている。すなわち
、2SH22における熱吸収が一定という前提のもとに
、減温器出口蒸気磁度26をスプレー水により制御する
方式が採ら、れ′る。
一方、第11図に示した多種燃料焚きのボイラでは、使
用燃料の発熱量の違いにより、火炎からの輻射熱及びガ
ス温度の影響が大きいことにより、従来型ボイラのよう
に火炉天井部に28H22を設置すると、使用燃料の発
熱量の違いによる輻射熱及びガス温度変動の外乱を受け
、さらにこれらを制御する手段もなく、タービンへ通気
する蒸気温度への外乱となってしまう。この問題を解決
するには、天井部にl5H19を設置し、煙道部に2S
H22を設置することにより、使用燃料の発熱量の違い
による輻射熱及びガス温度変動の外乱は、l5H19に
て受け、これを減温器20にスプレー弁18を適切に調
整してスプレー水を注入し、外乱補償出来るような構成
とすることが必要となる。また、2SH22を煙道部に
設置したことにより、使用燃料の発熱量の違いによる外
乱は少なくなり、従来型ボイラと同等に28 Hにおけ
る熱吸収は一定となる。
20におけるスプレー水の注入量が従来型ボイラより多
くなってしまう。
本発明によれば、これら使用燃料の発熱量の違いによる
スプレー量の補償法として、B F I)吐出圧力調整
弁を設置し、RFP吐出圧力を調整して、スプレー弁差
圧を調整することで実現される。
第12図に、簡易化した火力プラントの水蒸気系統を示
す。RFP吐出圧力調整弁9を新設したことにより、弁
差圧へPoが発生する。これは、ボイラシステム圧力損
失ΔP1、ここでは、ボイラ入口給水圧力Pz122と
、減温器入口蒸気圧力Pz121との差圧であるが、こ
の八P1は一定であるため、弁差圧ΔPoはBFP吐出
圧力の上昇となる。ここで、スプレー流量F17は、(
1)式で表わされ、APa分だけ上昇することが判かこ
こで、F;スプレー流量(t/h) K;スプレー弁開度(%) ΔP1;ボイラシステム圧力損失(kg/ff1)ΔP
a;BFP吐出圧力調整弁圧力損失(kg/d)さらに
、ΔPz=PニーPz         ・・・・・・
(2)ΔPo=Po−Pz        −”(3)
(1)、 (2)、 (3)式より F=にム了57π  ・・・・・・(4)ただし、Po
;BFP吐出圧力    (kg/d)Pl;ボイラ入
口給水圧力  (kg/cd)P2;減温器入口蒸気圧
力  (kg/1n)Po  Px;スプレー弁差圧 
   (kg / cd )よって、(4)式は、BF
P吐出圧力調整弁9によるBFP吐出圧力調整分が、ス
プレー弁差圧の調整となり、スプレー量を調整すること
が出来ることを示している。
第13図には、ボイラシステム圧力損失を、横軸をロケ
ーションにして示した。ここで、RFP、吐出圧力調整
弁による調整圧力分は、ΔPoで示されている。
るのに最も適した回転数のプログラムを設定し給水流量
制御を行なっているが、スプレー水が過不足となった場
合は、BF、P吐出圧力調整弁により、RFP吐出圧力
をへPo上昇させると、RFP回転数も上昇し、給水流
量がΔQ増加して、過不足となっているスプレー水を補
償させることが出来ることを示している。
第1図に、BPF流体継手6を使って給水流量制御を行
なっている場合に、本発明を適用した制御回路を示す。
1は制御装置の範囲を示す。主蒸気温度制御は、主蒸気
温度検出器23の信号と、設定値101の偏差を加算器
102で演算し、この偏差を比例積分器103で演算し
、減温器出口蒸気温度を算出する。つまり、2SH22
における熱吸収が、ボイラパフォーマンスより1律に決
定されるため、減温器出口温度を制御することにより主
蒸気温度器21の信号と、比例積分器103の減温器量
蒸気温度演算値との偏差を加算器104で演算し、この
偏差を比例積分器105で演算し、さらに発電機出力信
号24をベースとしたスプレー弁先行プログラム信号器
107の出力信号とを、加算器106にて演算して、ス
プレー弁操作信号とし、スプレー量を調整することによ
り主蒸気温度制御を行なう。また、給水流量制御は、ド
ラムレベル検出器15の信号と、設定値112の偏差を
加算器113で演算し、この偏差を比例積分器114で
演算し、さらに、発電機出力信号24をベースとしたR
FP流体継手先行プログラム信号器116の出力信号と
を、加算器115にて演算して、BFP流体継手操作信
号とし、給水流量制御を行なう。次に、使用燃料の違い
によるスプレー量補償のために、−例として、天然ガス
と油との混焼比によるBFP吐出圧力制御について示し
ている。
まず、混焼比を(5)式のように定義する。
GF+OF R;混焼比(%) GF;天然ガス流量(%;カロリーベース)OF;燃料
油流量(%;カロリーベース)(5)式を制御回路で実
現させると、燃料油流量検出器30の信号と、天然ガス
流量検出器31の信号を、加算器130にてカロリーベ
ース信号に変換演算し、この信号を割算器131にて、
(5)式となるよう演算させ、混焼比を求める。この混
焼比をベースとして、RFP吐出圧力設定プログラム信
号器109の出力信号と、給水ポンプ吐出圧力検出器8
の信号とを、加算器110にて演算し、この偏差を比例
積分器111で演算して、BFP吐出圧力調整弁操作信
号として、スプレー弁差圧を調整する。すなわち、発熱
量の高い天然ガス流量の比率が多くなると、給水差圧調
整弁9を閉方向へ調整し、スプレー弁18の差圧を上げ
ることにより、スプレー流量の補償を行ない、安定した
主蒸気温度制御を行なうことが出来る。
第2図においては、第1図と同様の内容で、給水流量を
調整する手段として、AVAF25を用いて、BFPモ
ータ5の回転数制御により行なったものである。
第3図においては、第1図と同様の内容で、給水流量を
調整する手段として、タービン駆動RFP302を、タ
ービン駆動BFP制御装置301にBFP回転数指令を
与えることにより行なったものである。
第4図においては、基本的には第1図と同様の内容であ
るが、RFP流体継手先行プログラム信号に、混焼比に
よる補正回路を追加し、スプレー流量の補償をRFP吐
出圧力調整にて行なうことに伴なう給水流量制御の改善
を図る。この補正回路についてのみ説明すると、発電機
出力信号24をベースとしたRFP流体継手先行プログ
ラム信号器118の出力信号を、混焼比により掛算器1
17にて補正演算した信号と、発電機出力信号24をベ
ースとした油専焼時のBFP流体継手先行プログラム信
号器119の出力信号とを、加算器120にて加算し、
混焼時のRFP流体継手先行プログラム信号を作成し、
加算器115にてド□゛ラムレベル変動による補正量信
号である比例積分器゛114の出力信号とを加算器して
、RFP流体継手指令信号とする。
第16図においては、第1図と同様の内容であるが、B
FP吐出圧力調整弁9の調整手段として、混焼比の代わ
りにスプレー弁開度信号、つまり、加算器106の出力
信号により行なう回路を示しく17) ている。このスプレー弁開度による制御回路のみ説明す
ると、主蒸気温度制御回路により演算し決定されたスプ
レー弁開度信号である加算器106の出力信号を、この
信号をベースとしてスプレー弁開度が、スプレー量に対
して常にリニアーとなるようRFP吐出圧力設定プログ
ラム信号器161を設定し、この出力信号と、給水ポン
プ吐出圧力検出器8の信号とを、加算器110にて演算
し、この偏差を比例積分器111で演算し、RFP吐出
圧力調整弁操作信号とする。第16図の方式に依れば、
ボイラの状態の変化によるスプレー量の自動補償が出来
る。
−・′ 一゛゛るが、BFP吐出圧力調整弁9の調整手段として
、混燃比の代わりに使用燃料の種類選択スイッチ133
.135,137を設置し、また使用燃料の種類による
BFP吐出圧力特性を、発電機出力信号をベースとして
関数発生器132,134.。
136にて設定し、使用燃料を選択することにより、こ
の使用燃料に見合ったRFP吐出圧力となるようBFP
吐出圧力調整弁9を調整する。このことにより、スプレ
ー弁18の弁差圧が適切となり、スプレー量制御が改善
される。
第18図においては、第1図と同様の内容であるが、R
FP吐出圧力調整弁9の調整手段として、混燃比の代わ
りに使用燃料のカロリーをカロリーメーターで測定し、
このカロリー信号をフィードバックとする制御方式を示
している。
すなわち、燃料の種類を頻繁に変えたり多くの燃料を混
合して使用するブレンド油を使用する場合には、燃料の
カロリー値が変動することにより、カロリーメータを設
置するが、このカロリー信号γ−の信号をベースとして
、カロリー値による最適なりFP吐出圧力特性を関数発
生器138により設定し、使用燃料のカロリー値に見合
ったBFP吐出圧力となるようBFP吐出圧力調整弁を
調整する。このことにより、スプレー弁の弁差圧が適切
となり、スプレー量制御が改善される。
第19図においては、第1図と同様の内容であるが、B
FP吐出圧力調整弁9の調整手段として、混焼比の代わ
りにECO出ロガロガス02値定し、ボイラパフォーマ
ンスから決定される過剰空気率との偏差、すなわち、ボ
イラ熱バランスのずれを検出してRFP吐出圧力調整弁
を調整する。すなわち、過剰空気率が大であればボイラ
内での燃焼による発熱量の不足を、過剰空気で補償して
いることだからRFP吐出圧力調整弁9を開方向へ調整
し、スプレー弁差圧を小さくすることにより、スプレー
量を減らすこととなり、蒸気温度制御の改善が図かれる
。過剰空気率が小の場合は、上述の逆作用となる。過剰
空気率の定義として、とする。
よって、この部分の制御回路のみを説明すると、発電機
出力信号24をベースとして、ボイラパフォーマンスガ
ス02値を関数発生器139で設定し、この信号をEC
O出ロガス02分析計からのガス02検出信号33とを
、加算器140により偏差信号とし、この偏差信号をベ
ースとしたRFP吐出圧力を関数発生器141で設定し
、空気過剰率の偏差によりRFP吐出圧力が適切となる
ようRFP吐出圧力調整弁を調整する。このことにより
、スプレー弁差圧が適切となり、スプレー量制御が改善
される。
第15図に、本発明の制御方式を採用した場合の負荷変
動及び燃料の種類を変えた場合の主なプロセス量の挙動
を示す。この図より明らかなように、天然ガス専焼時に
は、RFP吐出圧力調整弁を絞り込むことによりRFP
吐出圧力が上昇し、こととなり、主蒸気温度が規定値に
制御され、プラントの安定した制御が可能となることが
判かる。
第5図に、本発明の機能フローを示す。
まず、演算ブロック51にて、BFP制御が自動である
かどうかを判定する。自動であれば、演算ブロック52
に進み、給水流量制御をRFP流体継手、AVAF、タ
ービン駆動B F P ニJ: リ、BFPの回転数を
調整することにより行なう。
次に、演算ブロック53では、使用燃料やボイラの状態
の変化によりスプレー量の補償をする必要があるかどう
か判定する。例えば、高カロリーの天然ガス専焼時など
は、スプレー量の補償が必要となる。
次にスプレー量の補償が必要と判定された場合は、演算
ブロック54に進み、燃料の種類やスプレー弁開度によ
りBFP吐出圧力調整弁を調整し、スプレー弁差圧を調
整することにより、スプレー量を補償し、主蒸気温度制
御改善を図るという本発明の機能フローを示している。
〔発明の効果〕
本発明によれば、火力発電所のボイラにおいて、多くの
種類の燃料を使用する場合に、燃料の発熱量やボイラの
状態の変化により、スプレー流量が大幅に異なる場合で
もRFP吐出圧力調整弁により、BFP吐出圧力を調整
することにより、スプレー弁差圧を調整できるので、ス
プレー量の補償が出来るため、広範囲に亘り安定したス
プレー制御が可能となり、主蒸気温度の制御性向上に効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1顯〜芽4FI及び@tGFlr〜享19図は、本発
明の一実施例の制御系統図を示す。第5図は、第止〜茸
4図の説明での本発明の機能説明フロー図を示す。第6
図は、代表的なドラムボイラの本体系統図及び主要制御
装置構成図を示す。第7図は、従来型制御法による負荷
変動時及び混焼時における主なプロセスの挙動を示す。 第8図は、スプレー弁特性を示す。第9図は、天然ガス
専焼時と、油専焼時のスプレー流量特性を示す。第10
図は従来型ボイラ、第11図は多燃料使用可能なボイラ
の本体系統を示す。第12図は、水蒸気系統図、第13
図は、ボイラシステム圧力降下特性を示す。第14図は
、BFPのQ −Hカーブを示す。第15図は、本発明
による制御方式を採用した場合の負荷変動及び混焼時に
おける主なプロセスの挙動を示す。 601・・・ボイラ自動制御装置、6・・・RFP流体
継手、7・・・BFP、8・・・BFP吐出圧力、9・
・・IIFP吐出圧力調整弁、18・・・スプレー弁、
20・・・減温器、23・・・主蒸気温度。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、復水器からの復水をボイラへ給水するためのボイラ
    給水ポンプと、該ボイラ給水ポンプの回転数を制御する
    ための回転数制御手段と、タービンへの蒸気温度を制御
    すべくボイラ内の過熱器出口蒸気に前記ボイラ給水ポン
    プの出口水の一部をスプレーするための減温器より成る
    ボイラにおいて、ボイラ給水ポンプ出口のスプレー水分
    岐点よりもボイラ側の主給水配管上に吐出圧力調整弁を
    設け、ボイラで使用する燃料の発熱量に相当する信号で
    前記吐出圧力調整弁の開度を調整したことを特徴とする
    ボイラ自動制御装置。 2、請求範囲第1項記載の装置において、燃料の発熱量
    に相当する信号を、燃料の種別に応じて求めることを特
    徴とするボイラ自動制御装置。 3、請求範囲第1項記載の装置において、燃料の発熱量
    に相当する信号を、燃料の混焼比率に応じて求めること
    を特徴とするボイラ自動制御装置。 4、請求範囲第1項記載の装置において、燃料の発熱量
    に相当する信号を、過剰空気率から求めることを特徴と
    するボイラ自動制御装置。 5、請求範囲第1項記載の装置において、燃料の発熱量
    に相当する信号を、実測により求め使用することを特徴
    とするボイラ自動制御装置。 6、復水器からの復水をボイラへ給水するためのボイラ
    給水ポンプと、該ボイラ給水ポンプの回転数を制御する
    ための回転数制御手段と、タービンへの蒸気温度を制御
    すべくボイラ内の過熱器出口蒸気に前記ボイラ給水ポン
    プの出口水の一部をスプレーするための減温器より成る
    ボイラにおいて、ボイラ給水ポンプ出口のスプレー水分
    岐点よりもボイラ側の主給水配管上に吐出圧力調整弁を
    設け、ボイラで使用する燃料の発熱量が大なるほど前記
    吐出圧力調整弁の開度を大なるものとしたことを特徴と
    するボイラ自動制御装置。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4943841A (ja) * 1972-08-31 1974-04-25

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS4943841A (ja) * 1972-08-31 1974-04-25

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