KR20220029703A - 관류 보일러의 제어 장치, 발전 플랜트 및 관류 보일러의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 화로 수랭벽으로부터의 증기 온도를 복수의 과열기 및 복수의 스프레이에 의해 조정 가능한 관류 보일러의 제어 장치에 관한 것이다. 제어 장치는, 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 증기의 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어한다. 목표 감온량에는, 기본 목표 감온량에 대하여, 증기 유로 중 감온량이 제어되는 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도의 검출값과 목표 증기 온도의 편차에 기초하여 설정되는 바이어스값이 가산된다.

Description

관류 보일러의 제어 장치, 발전 플랜트 및 관류 보일러의 제어 방법

본 개시는, 관류 보일러의 제어 장치, 발전 플랜트 및 관류 보일러의 제어 방법에 관한 것이다.

증기를 생성 가능한 보일러 장치는, 증기 에너지를 이용하여 발전을 행하는 화력 발전소와 같은 발전 플랜트를 비롯하여, 다양한 용도로 사용되고 있다. 이러한 종류의 보일러 장치의 하나의 방식으로서, 관류 보일러가 알려져 있다.

특허문헌 1에는 관류 보일러의 일례로서, 화로에서 생성된 증기가 흐르는 유로에 대하여, 직렬로 마련된 복수의 과열기와, 각 과열기의 출구측에 스프레이 가능한 복수의 스프레이를 구비하는 관류 보일러가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 관류 보일러에서는, 화로 출구측 및 최하류측의 과열기 출구측에 있어서의 증기 온도가 소정의 설정값(목표 증기 온도)으로 되도록 수연비(水燃比)를 제어함으로써, 증기 온도의 조정이 가능하게 구성되어 있다.

또한 특허문헌 2에서는, 증기 발생기의 하류측에 직렬 배치된 상류 과열기군과 최종 과열기 사이에 최종 과열 저감기(스프레이)가 배치된 관류 보일러가 개시되어 있다. 이 특허문헌 2에 개시된 관류 보일러에서는, 최종 과열기의 출구측에 있어서의 증기 온도가 소정의 설정값(최종 목표 증기 온도)으로 되도록 최종 과열 저감기에 의한 스프레이양을 제어함과 함께, 최종 과열 저감기의 상류측 온도가 소정의 설정값으로 되도록 연료의 연소량을 제어하도록 구성되어 있다.

일본 특허 제5840032호 공보 일본 특허 제4453858호 공보

상기 특허문헌 1 및 2와 같은 관류 보일러에서는, 화로 수랭벽으로부터의 증기에 대한 각 과열기에 의한 승온량 및 각 스프레이에 의한 감온량 및 연료 공급량을 조정함으로써, 최종적인 증기 온도가 목표 증기 온도로 됨과 함께, 증기 유로의 각 점에 있어서의 온도 분포인 증기 온도 프로파일이 이상적인 설계 온도 프로파일로 되도록 각종 제어나 조정을 하는 것이 요망된다.

그런데 관류 보일러의 운용 시에는, 다양한 요인에 의해 관류 보일러의 열수지 밸런스가 변화되어, 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일로부터 괴리되어 버리는 경우가 있다. 예를 들어, 경년에 수반하여 증기 유로의 전열면에 스케일 등의 오염이 발생하면, 증기 유로에 있어서의 증기 온도의 검출값이 저하되거나, 과열기에 의한 과열 성능이 저하되는 경우가 있다. 또한 화로 수랭벽에 투입되는 연료의 종류가 변경됨으로써, 화로 수랭벽이나 과열기에 의한 전열이 증가하는 경우가 있다. 이렇게 증기 온도 프로파일이 설계 프로파일로부터 괴리되면, 관류 보일러를 구성하는 각 부재의 남은 수명에 영향을 끼치는등, 관류 보일러의 신뢰성이나 품질에 영향을 끼칠 우려가 있다.

본 개시의 몇 가지의 형태는 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 관류 보일러의 열수지 조건이 변화되는 것에 수반하여, 증기 온도 프로파일 밸런스가 설계 온도 프로파일로부터 괴리되는 것을 억제 가능한 관류 보일러의 제어 장치, 발전 플랜트 및 관류 보일러의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 몇 가지의 형태에 관한 관류 보일러의 제어 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해,

직렬로 마련된 복수의 과열기 및 화로 수랭벽에 대한 급수의 일부를 상기 복수의 과열기의 출구측에 각각 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이에 의해, 상기 화로 수랭벽 및 상기 복수의 과열기에서 생성된 증기의 온도를 조정 가능한 관류 보일러의 제어 장치이며,

상기 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 상기 증기의 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어 가능하게 구성된 스프레이 제어부와,

상기 복수의 과열기가 마련된 증기 유로 중, 상기 스프레이 제어부에 의해 제어되는 상기 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도를 검출 가능하게 구성된 증기 온도 검출부를 구비하고,

상기 목표 감온량은, 기본 목표 감온량에 대하여, 상기 증기 온도 검출부의 검출값과 목표 증기 온도의 편차에 기초하여 설정되는 바이어스값을 가산함으로써 설정되도록 구성된다.

본 개시의 몇 가지의 형태에 관한 발전 플랜트는, 상기 과제를 해결하기 위해,

상기 관류 보일러와,

본 개시의 몇 가지의 형태에 관한 제어 장치와,

상기 관류 보일러로부터의 증기를 사용하여 구동 가능하게 구성된 터빈과,

상기 터빈에 의해 구동 가능하게 구성된 발전기를 구비한다.

본 개시의 몇 가지의 형태에 관한 관류 보일러의 제어 방법은, 상기 과제를 해결하기 위해,

직렬로 마련된 복수의 과열기 및 화로 수랭벽에 대한 급수의 일부를 상기 복수의 과열기의 출구측에 각각 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이에 의해, 상기 화로 수랭벽 및 상기 복수의 과열기에서 생성된 증기의 온도를 조정 가능한 관류 보일러의 제어 방법이며,

상기 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 상기 증기의 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어하는 스프레이 제어 공정과,

상기 복수의 과열기가 마련된 증기 유로 중, 상기 스프레이 제어부에 의해 제어되는 상기 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도를 검출하는 증기 온도 검출 공정을 구비하고,

상기 목표 감온량은, 기본 목표 감온량에 대하여, 상기 증기 온도 검출부의 검출값과 목표 증기 온도의 편차에 기초하여 설정되는 바이어스값을 가산함으로써 설정된다.

본 개시의 몇 가지의 형태에 의하면, 관류 보일러의 열수지 조건이 변화되는 것에 수반하여, 증기 온도 프로파일 밸런스가 설계 온도 프로파일로부터 괴리되는 것을 억제 가능한 관류 보일러의 제어 장치, 발전 플랜트 및 관류 보일러의 제어 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 형태에 관한 발전 플랜트의 전체 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 관류 보일러의 구성을 증기 온도 프로파일과 함께 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 형태에 관한 제어 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 3의 제어 장치에 의해 실시되는 관류 보일러의 제어 방법을 공정마다 도시하는 흐름도이다.
도 5a는 도 3의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다.
도 5b는 도 3의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다.
도 5c는 도 3의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다.
도 6a는 도 3의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다.
도 6b는 도 3의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다.
도 6c는 도 3의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다.
도 7은 본 개시의 다른 형태에 관한 제어 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 도 7의 제어 장치에 의해 실시되는 관류 보일러의 제어 방법을 공정마다 도시하는 흐름도이다.
도 9a는 도 7의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다.
도 9b는 도 7의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다.
도 9c는 도 7의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다.
도 10a는 도 7의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다.
도 10b는 도 7의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다.
도 10c는 도 7의 제어 장치에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시 형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명의 범위는 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지는 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

<발전 플랜트>

도 1은 본 개시의 일 형태에 관한 발전 플랜트(100)의 전체 구성을 도시하는 개략도이다. 발전 플랜트(100)는, 증기를 생성 가능한 관류 보일러(1)와, 관류 보일러(1)로부터의 증기를 사용하여 구동 가능하게 구성된 터빈(110)과, 터빈(110)에 의해 구동 가능하게 구성된 발전기(120)를 구비한다.

관류 보일러(1)는, 연료를 연소시킴으로써 증기를 생성 가능하게 구성된 증기 발생기의 일례이다. 관류 보일러(1)에서 생성된 증기는, 증기 공급로(112)를 통해 터빈(110)에 공급된다. 터빈(110)은, 증기 공급로(112)를 통해 공급된 증기에 의해 구동된다. 터빈(110)의 출력축에는 발전기(120)가 연결되어 있고, 터빈(110)의 회전 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 발전기(120)에서 발생된 전기 에너지는, 소정의 경로를 통해 전력 계통(도시하지 않음)에 공급된다.

증기 공급로(112)에는, 관류 보일러(1)로부터 터빈(110)으로 공급되는 증기의 유량을 조정하기 위한 증기 밸브(114)(주증기 밸브)가 설치된다. 증기 밸브(114)의 개방도는, 예를 들어 관류 보일러(1)로부터 터빈(110)으로 공급되는 증기 유량이, 발전 플랜트(100)에 대한 부하 명령값 Ld에 기초하여 설정되는 소정의 목표 유량값으로 되도록 제어된다.

발전 플랜트(100)는, 발전 플랜트(100)의 각 구성 요소를 제어하기 위한 제어 장치(2)를 갖는다. 제어 장치(2)는, 예를 들어 컴퓨터와 같은 전자 연산 장치로 이루어지는 하드웨어 구성을 갖고, 본 개시의 몇 가지의 형태에 관한 제어 방법을 실시하기 위한 프로그램이 인스톨됨으로써, 본 개시의 몇 가지의 형태에 관한 제어 장치로서 기능 가능하게 구성된다.

제어 장치(2)는, 발전 플랜트(100)를 종합적으로 제어 가능한 제어 유닛이다. 본 명세서에서는, 제어 장치(2)가 실시 가능한 다양한 제어 중 관류 보일러(1)에 관한 제어에 대하여 구체적으로 설명하는 것으로 하고, 기타의 제어에 대해서는, 특별한 기재가 없는 한에 있어서, 발전 플랜트(100)에 관한 공지의 제어를 적절히 실시 가능하다.

제어 장치(2)에 의한 증기 온도 제어는, 터빈(110)에 공급되는 증기 온도(후술하는 제3 증기 온도 T3SO)가 미리 설정되는 목표 증기 온도(후술하는 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget)로 되도록 행해진다. 이 목표 증기 온도(후술하는 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget)는, 오퍼레이터에 의해 매뉴얼적으로 설정되어도 되고, 제어 장치(2)가 수신하는 소정의 신호에 기초하여 자동적으로 설정되어도 된다. 후자의 경우, 목표 증기 온도(후술하는 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget)는, 예를 들어 발전 플랜트(100)의 전력 공급처인 전력 계통의 수급 상태에 따라 발전 플랜트(100)가 취득하는 부하 명령값 Ld에 따라 설정된다.

<관류 보일러의 구성>

계속해서 상기 구성을 갖는 발전 플랜트(100)가 갖는 관류 보일러(1)의 구체적 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 관류 보일러(1)의 구성을 증기 온도 프로파일과 함께 도시하는 개략 구성도이다.

관류 보일러(1)는, 증기를 생성 가능한 화로 수랭벽(4)(Water Wall)을 갖는다. 화로 수랭벽(4)은, 그 내부에 냉각수가 도입 가능한 전열관을 갖고, 연료(예를 들어, 석탄을 분쇄하여 생성된 미분탄)를 연소시킴으로써 전열관을 흐르는 냉각수를 가열함으로써 증기를 생성 가능하게 구성된다. 화로 수랭벽(4)에 대한 물 및 연료의 공급은, 예를 들어 도시하지 않은 급수 펌프 유닛이나 연료 공급 유닛에 의해 행해진다. 화로 수랭벽(4)에 대한 연료 유량은, 예를 들어 발전 플랜트(100)에 대한 부하 명령값 Ld에 따라 기본적으로 결정되지만, 실제로 생성되는 증기 온도와 목표 증기 온도의 편차에 따라, 연료 유량을 보정하기 위한 보정 신호인 수연비는, 후술하는 바와 같이, 제어 장치(2)의 제어 파라미터의 하나로서 제어된다.

화로 수랭벽(4)의 하류측에는, 화로 수랭벽(4)에서 생성된 증기를 과열하기 위한 복수의 과열기(6)가 마련된다. 복수의 과열기(6)는, 화로 수랭벽(4)으로부터의 증기가 흐르는 증기 유로(8)에 대하여 서로 직렬로 마련된다. 도 2에 도시하는 형태에서는, 복수의 과열기(6)는, 제1 과열기(6a)와, 제2 과열기(6b)와, 제3 과열기(6c)를 포함한다. 제1 과열기(6a)는, 화로 수랭벽(4)의 하류측에 배치됨으로써, 화로 수랭벽(4)에서 생성된 증기를 과열 가능하게 구성된다. 제2 과열기(6b)는, 제1 과열기(6a)의 하류측에 배치됨으로써, 제1 과열기(6a)에서 과열된 증기를 더 과열 가능하게 구성된다. 제3 과열기(6c)는, 제2 과열기(6b)의 하류측에 배치됨으로써, 제2 과열기(6b)에서 과열된 증기를 더 과열 가능하게 구성된다.

또한, 도 2에서는, 관류 보일러(1)가 3개의 과열기(6)를 구비하는 경우를 예시하고 있지만, 관류 보일러(1)가 구비하는 과열기(6)의 수는 이것에 한정되지는 않는다.

증기 유로(8)에는, 증기 유로(8)를 흐르는 증기에 대하여 냉각수를 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이(10)가 마련된다. 도 2의 형태에서는, 복수의 스프레이(10)는, 증기 유로(8) 중 제1 과열기(6a)의 출구측(제1 과열기(6a)와 제2 과열기(6b) 사이)에 마련된 제1 스프레이(10a)와, 제2 과열기(6b)의 출구측(제2 과열기(6b)와 제3 과열기(6c) 사이)에 마련된 제2 스프레이(10b)를 포함한다. 제1 스프레이(10a)는, 제1 과열기(6a)로부터의 증기에 대하여 냉각수를 스프레이함으로써, 제1 과열기(6a)에 의해 승온된 증기를 감온하여 증기 온도의 조정을 행한다. 제2 스프레이(10b)는, 제2 과열기(6b)로부터의 증기에 대하여 냉각수를 스프레이함으로써, 제2 과열기(6b)에 의해 승온된 증기를 감온하여 증기 온도의 조정을 행한다.

복수의 스프레이(10)는, 화로 수랭벽(4)에 대한 급수의 일부를, 증기 유로(8)에 대하여 스프레이 가능하게 구성된다. 구체적으로는, 화로 수랭벽(4)에 대한 급수의 메인 급수로(12)에는, 스프레이(10)측으로 분기되는 서브 급수로(14)가 마련된다. 서브 급수로(14)는, 복수의 스프레이(10)의 각각에 대하여 급수를 병렬로 공급 가능하게 구성된다. 이렇게 복수의 스프레이(10)에서는, 화로 수랭벽(4)에 공급되는 급수의 일부를 스프레이하기 때문에, 스프레이(10)에서의 스프레이양이 증가하면 화로 수랭벽(4)에 대한 급수량이 감소하고, 반대로, 스프레이(10)에서의 스프레이양이 감소하면 화로 수랭벽(4)에 대한 급수량이 증가한다.

제1 스프레이(10a) 및 제2 스프레이(10b)는, 각각 스프레이양을 가변으로 조정하기 위해 개폐 가능한 제1 스프레이 밸브(16a), 제2 스프레이 밸브(16b)를 갖는다. 제1 스프레이 밸브(16a), 제2 스프레이 밸브(16b)의 개방도는, 제어 장치(2)로부터의 제어 신호에 기초하여, 서로 독립적으로 제어 가능하게 구성된다.

또한, 도 2에서는, 관류 보일러(1)가 2개의 스프레이(10)를 구비하는 경우를 예시하고 있지만, 관류 보일러(1)가 구비하는 스프레이(10)의 수는 이것에 한정되지는 않는다. 스프레이(10)의 수는, 예를 들어 최하류측의 과열기(6)를 제외한 다른 과열기(6)의 출구측에 각각 배치되도록 설정되면 된다.

화로 수랭벽(4)에서 생성된 증기는, 복수의 과열기(6) 및 복수의 스프레이(10)에 의해 온도가 조정됨으로써, 관류 보일러(1)로부터 터빈(110)으로 공급되는 증기 온도가 목표 증기 온도로 되도록 제어된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 화로 수랭벽(4)으로부터의 증기는, 먼저 제1 과열기(6a)를 통과함으로써 제1 증기 온도 T1SO까지 승온된다. 제1 과열기(6a)를 통과한 증기는, 제1 과열기(6a)의 출구측에 있어서 제1 스프레이(10a)에 의해 제1 감온량 1DSDT분이 냉각된다. 그리고 제1 스프레이(10a)에 의해 냉각된 증기는, 제2 과열기(6b)를 통과함으로써 제2 증기 온도 T2SO까지 승온된다. 제2 과열기(6b)를 통과한 증기는, 제2 과열기(6b)의 출구측에 있어서 제2 스프레이(10b)에 의해 제2 감온량 2DSDT분이 냉각된다. 그리고 제2 스프레이(10b)에 의해 냉각된 증기는, 제3 과열기(6c)를 통과함으로써, 관류 보일러(1)의 최종적인 출구 온도인 제3 증기 온도 T3SO까지 승온된다.

이러한 도 2에 도시되는 증기 온도 프로파일은, 기본적으로는, 제어 장치(2)에 의해 관류 보일러(1)의 각 구성 요소(화로 수랭벽(4), 복수의 과열기(6) 및 복수의 스프레이(10))를 제어함으로써, 이상적인 설계 온도 프로파일 Pr로 되도록 제어된다(도 2에서는, 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr에 일치하고 있는 상태를 도시하고 있다). 구체적으로는, 제어 장치(2)는 관류 보일러(1)의 소정의 측정점에 마련된 온도 센서의 검출값이, 설계 온도 프로파일 Pr에 근접하도록 관류 보일러(1)의 각 구성 요소를 제어함으로써, 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일로 되도록 관리된다.

그러나 실제의 관류 보일러(1)에서는, 다양한 요인에 의해 관류 보일러(1)에 있어서의 열수지 밸런스가 변화되어, 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr로부터 괴리되어 버리는 경우가 있다. 예를 들어, 경년에 수반하여 관류 보일러(1) 내의 각 전열면에 스케일 등의 오염이 발생하면, 관류 보일러(1)의 소정의 측정점에 마련된 온도 센서의 검출값이 저하되거나, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)에 의한 과열 성능이 저하되는 경우가 있다. 또한 화로 수랭벽(4)에 투입되는 연료의 종류가 변경됨으로써, 화로 수랭벽(4)이나 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)에 의한 전열량이 증감하는 경우가 있다. 본 개시의 몇 가지의 실시 형태에서는, 이렇게 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr로부터 괴리된 경우에, 이하에 설명하는 바와 같이, 제어 장치(2)에 의해 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr에 근접하도록 관류 보일러(1)가 제어된다.

또한, 증기 유로(8)는 각 위치에 있어서의 증기 온도가 검출 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 과열기(6a)의 출구측에 있어서의 증기 온도 T1SO, 제2 과열기(6b)의 출구측에 있어서의 증기 온도 제2 T2SO, 제3 과열기(6c)의 출구측에 있어서의 증기 온도 T3SO, 제1 스프레이(10a)에 의한 냉각 후의 증기 온도 T2SI, 제2 스프레이(10b)에 의한 냉각 후의 증기 온도 T3SI가 각각 검출 가능하게 구성되어 있다. 이들 각 온도는, 예를 들어 온도 센서 등의 검출용 소자가 배치됨으로써 검출된다.

도 3은 본 개시의 일 형태에 관한 제어 장치(2)의 내부 구성을 도시하는 블록도이고, 도 4는 도 3의 제어 장치(2)에 의해 실시되는 관류 보일러(1)의 제어 방법을 공정마다 도시하는 흐름도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 형태에 관한 제어 장치(2)는, 화로 수랭벽(4)의 수연비를 제어하기 위한 수연비 제어부(50)와, 스프레이(10)(제1 스프레이(10a) 및 제2 스프레이(10b))를 제어하기 위한 스프레이 제어부(60)와, 스프레이(10)의 목표 감온량에 대한 바이어스값을 산출하기 위한 바이어스값 산출부(70)를 구비한다. 스프레이 제어부(60)는, 제1 스프레이(10a)를 제어하기 위한 제1 스프레이 제어부(60a)와, 제2 스프레이(10b)를 제어하기 위한 제2 스프레이 제어부(60b)를 포함한다.

수연비 제어부(50)는, 관류 보일러(1)의 최종적인 증기 온도인 제3 증기 온도 T3SO가, 미리 설정된 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget으로 되도록, 연료 유량 보정으로서 수연비를 제어한다. 구체적으로는, 수연비 제어부(50)에는, 관류 보일러(1)의 대응 개소에서 검출된 실측값(예를 들어, 증기 유로(8) 중 제3 과열기(6c)보다 하류측에서의 증기 온도 검출값)인 제3 증기 온도 T3SO와, 미리 설정된 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget이 입력된다. 수연비 제어부(50)는, 제3 증기 온도 T3SO와 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget의 편차 ΔT3SO를 산출하고, 당해 편차 ΔT3SO가 제로로 되도록(즉 제3 증기 온도 T3SO가 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget으로 되도록) 수연비 제어 신호를 연료 유량 보정으로서 출력함으로써, 수연비를 피드백 제어한다.

또한, 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget은, 부하 명령값 Ld에 따라 관류 보일러(1)에 대하여 요구되는 증기 온도값으로서 설정되어도 된다.

제2 스프레이 제어부(60b)는, 제3 증기 온도 T3SO가 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget으로 됨과 함께, 제2 감온량 2DSDT가 제2 목표 감온량 2DSDTtarget으로 되도록 제2 스프레이(10b)를 제어한다. 구체적으로는, 제2 스프레이 제어부(60b)에는, 관류 보일러(1)의 대응 개소에서 검출된 실측값(예를 들어, 증기 유로(8) 중 제3 과열기(6c)보다 하류측에서의 증기 온도 검출값)인 제3 증기 온도 T3SO와, 미리 설정된 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget과, 관류 보일러(1)의 대응 개소에서 센서 검출된 실측값(예를 들어, 제2 과열기(6b)와 제3 과열기(6c) 사이의 증기 유로(8) 중 제2 스프레이(10b)에 의한 스프레이 위치의 상류측 및 하류측에서 각각 검출된 증기 온도 검출값의 차)인 제2 감온량 2DSDT와, 미리 설정된 제2 목표 감온량 2DSDTtarget이 입력된다. 제2 스프레이 제어부(60b)는, 제3 증기 온도 T3SO가 목표 증기 온도 T3SOtarget으로 됨과 함께, 제2 스프레이(10b)에 의한 감온량 2DSDT가 목표 감온량 2DSDTtarget으로 되도록, 제2 스프레이 밸브(16b)의 개방도 명령값(제2 스프레이 밸브 개방도 신호)을 출력함으로써, 제2 스프레이(10b)를 피드백 제어한다.

또한, 제2 감온량 목표값 2DSDTtarget은, 부하 명령값 Ld에 따라 설정된다.

제1 스프레이 제어부(60a)는, 온도 검출값 T2S0 및 목표 온도 T2SOtarget에 기초하여, 제1 스프레이 밸브(16a)의 개방도 명령값(제1 스프레이 밸브 개방도 신호)을 출력함으로써, 제1 스프레이(10a)의 피드백 제어를 행한다. 즉 제1 스프레이 제어부(60a)는, 제2 과열기(6b)의 출구측에 있어서의 증기 온도가 소정의 목표값으로 되도록 제1 스프레이 밸브(16a)의 개방도 신호를 결정한다.

바이어스값 산출부(70)는, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)가 마련된 증기 유로(8) 중, 스프레이 제어부(60)에 의해 감온량이 제어되는 스프레이(10)(본 형태에서는, 제2 스프레이 제어부(60b)에 의해 감온량 2DSDT가 제어되는 제2 스프레이(10b))의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도 T0과, 미리 설정된 목표 증기 온도 T0target의 편차 ΔT0에 기초하여, 제2 목표 감온량 2DSDT에 대한 바이어스값 α를 산출한다.

또한, 바이어스값 산출부(70)는, 예를 들어 편차 ΔT0을 적분 제어하고, 그 출력을 바이어스값 α로서 산출한다.

또한, 증기 온도 T0은, 제2 스프레이 제어부(60b)에 의해 감온량 2DSDT가 제어되는 제2 스프레이(10b)의 스프레이 위치보다 상류측에 설치된 증기 온도 검출부(72)에 의해 검출된다. 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 형태에서는, 증기 온도 검출부(72)의 일례로서, 증기 유로(8) 중 화로 수랭벽(4)과 제1 과열기(6a) 사이에 있어서의 증기 온도 T0이 검출 가능하게 구성되어 있다.

또한, 목표 증기 온도 T0target은, 부하 명령값 Ld에 따라 증기 온도 검출부(72)에 대응하는 위치에 있어서의 증기 온도 T0으로서 설정된다.

이와 같은 구성을 갖는 제어 장치(2)는, 도 4에 도시하는 제어를 실시한다. 먼저 제어 장치(2)는, 증기 유로(8) 중, 예를 들어 화로 수랭벽(4)의 출구에 있어서의 증기 온도를 검출하고(스텝 S100), 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr로부터 괴리되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 S101).

그리고 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr로부터 괴리되어 있다고 판정된 경우(스텝 S101: 예), 바이어스값 산출부(70)는, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)가 마련된 증기 유로(8) 중 제2 스프레이(10b)의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도 T0과, 미리 설정된 목표 증기 온도 T0target의 편차 ΔT0을 산출하고(스텝 S102), 당해 편차 T0에 기초하여 바이어스값 α를 산출한다(스텝 S103).

여기서 바이어스값 α의 부호는, 증기 온도 T0과 목표 증기 온도 T0target의 대소 관계에 기초하여 설정된다. 구체적으로는, 증기 온도 T0이 목표 증기 온도 T0target보다 낮은 경우, 바이어스값의 부호는 정으로 설정된다. 반대로 증기 온도 T0이 목표 증기 온도 T0target보다 높은 경우, 바이어스값의 부호는 부로 설정된다. 또한 바이어스값의 절댓값은, 편차 ΔT0에 대하여 증가하도록 설정된다.

계속해서 스프레이 제어부(60)는, 스텝 S103에서 설정된 바이어스값 α를 제2 목표 감온량 2DSDTtarget에 가산하고(스텝 S104), 제2 스프레이(10b)에 의한 제2 감온량 2DSDT가, 바이어스값 α가 가산된 제2 목표 감온량 2DSDTtarget으로 되도록 제2 스프레이(10b)를 제어한다(스텝 S105). 이렇게 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어되는 스프레이 밸브의 목표 감온량에 대하여 바이어스값 α를 가산함으로써, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일 Pr에 근접시킬 수 있다.

여기서 상기 제어에 의한 증기 온도 프로파일의 추이에 대하여, 더 구체적으로 설명한다. 도 5a 내지 도 5c는 도 3의 제어 장치(2)에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다. 이 예에서는 도 5a에 도시한 바와 같이, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일이, 어떤 요인에 의해, 설계 온도 프로파일 Pr보다 저온측으로 괴리되어 있다. 이러한 요인으로서, 예를 들어 경년에 수반하여 증기 유로(8)의 전열면에 스케일 등의 오염이 발생하여, 증기 유로(8)에 있어서의 증기 온도의 검출값이 저하되거나, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)에 의한 과열 성능이 저하되거나, 화로 수랭벽(4)에 투입되는 연료의 종류가 변경된 것을 들 수 있다.

이 경우, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일은 설계 온도 프로파일 Pr보다 저온측으로 괴리되어 있기 때문에, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제2 감온량 목표값 2DSDTtarget에 대하여 정의 부호를 갖는 바이어스값 α가 가산된다. 이로써, 스프레이(10)측에 대한 급수량이 증가함과 함께, 화로 수랭벽(4)에 대한 급수량이 감소한다. 그 결과, 도 5c에 도시한 바와 같이, 증기 온도 프로파일은 전체적으로 고온측으로 시프트하여, 설계 온도 프로파일 Pr에 근접하도록 제어된다.

또한 도 6a 내지 도 6c는 도 3의 제어 장치(2)에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다. 이 예에서는 도 6a에 도시한 바와 같이, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일이, 어떤 요인에 의해, 설계 온도 프로파일 Pr보다 고온측으로 괴리되어 있다. 이러한 요인으로서, 예를 들어 화로 수랭벽(4)에 투입되는 연료의 종류가 변경된 것을 들 수 있다.

이 경우, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일은 설계 온도 프로파일 Pr보다 고온측으로 괴리되어 있기 때문에, 도 6b에 도시한 바와 같이, 제2 감온량 목표값 2DSDTtarget에 대하여 부의 부호를 갖는 바이어스값 α가 가산된다. 이로써, 스프레이(10)측에 대한 급수량이 감소함과 함께, 화로 수랭벽(4)에 대한 급수량이 증가한다. 그 결과, 도 6c에 도시한 바와 같이, 증기 온도 프로파일은 전체적으로 저온측으로 시프트하여, 설계 온도 프로파일 Pr에 근접된다.

도 7은 본 개시의 다른 형태에 관한 제어 장치(2)의 내부 구성을 도시하는 블록도이다. 본 형태에 관한 제어 장치(2)는, 수연비를 제어하기 위한 수연비 제어부(50)와, 스프레이(10)(제1 스프레이(10a) 및 제2 스프레이(10b))를 제어하기 위한 스프레이 제어부(60)와, 목표 감온량에 대한 바이어스값을 산출하기 위한 바이어스값 산출부(70)를 구비한다. 스프레이 제어부(60)는, 제1 스프레이(10a)를 제어하기 위한 제1 스프레이 제어부(60a)와, 제2 스프레이(10b)를 제어하기 위한 제2 스프레이 제어부(60b)를 포함한다.

수연비 제어부(50)는, 제2 증기 온도 T2SO가, 미리 설정된 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget으로 되도록, 수연비를 제어한다. 구체적으로는, 수연비 제어부(50)에는, 관류 보일러(1)의 대응 개소에서 검출된 실측값(예를 들어, 증기 유로(8) 중 제2 과열기(6b)와 제3 과열기(6c) 사이에서의 증기 온도 검출값)인 제2 증기 온도 T2SO와, 미리 설정된 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget이 입력된다. 수연비 제어부(50)는, 제2 증기 온도 T2SO와 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget의 편차 ΔT2SO를 산출하고, 당해 편차 ΔT2SO가 제로로 되도록(즉, 제2 증기 온도 T2SO가 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget으로 되도록) 수연비 제어 신호를 연료 유량 보정으로서 출력함으로써, 수연비를 피드백 제어한다.

또한, 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget은, 부하 명령값 Ld에 따라 설정된다.

제1 스프레이 제어부(60a)는, 제2 증기 온도 T2SO가 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget으로 됨과 함께, 제1 감온량 1DSDT가 제1 목표 감온량 1DSDTtarget으로 되도록 제1 스프레이(10a)를 제어한다. 구체적으로는, 제1 스프레이 제어부(60a)에는, 관류 보일러(1)의 대응 개소에서 검출된 실측값(예를 들어, 증기 유로(8) 중 제2 과열기(6b)와 제3 과열기(6c) 사이에서의 증기 온도 검출값)인 제2 증기 온도 T2SO와, 미리 설정된 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget과, 관류 보일러(1)의 대응 개소에서 센서 검출된 실측값(예를 들어, 제1 과열기(6a)와 제2 과열기(6b) 사이의 증기 유로(8) 중 제1 스프레이(10a)에 의한 스프레이 위치의 상류측 및 하류측에서 각각 검출된 증기 온도 검출값의 차)인 제1 감온량 1DSDT와, 미리 설정된 제1 목표 감온량 1DSDTtarget이 입력된다. 제1 스프레이 제어부(60a)는, 제2 증기 온도 T2SO가 제2 목표 증기 온도 T2SOtarget으로 됨과 함께, 제1 스프레이(10a)에 의한 제1 감온량 1DSDT가 제1 목표 감온량 1DSDTtarget으로 되도록, 제1 스프레이 밸브(16a)의 개방도 명령값(제1 스프레이 밸브 개방도 신호)을 출력함으로써, 제1 스프레이(10a)를 피드백 제어한다.

또한, 제1 목표 감온량 1DSDTtarget은, 부하 명령값 Ld에 따라 설정된다.

제2 스프레이 제어부(60b)는, 제3 증기 온도 T3SO가 제3 목표 증기 온도 T3SOtarget으로 되도록 제2 스프레이 밸브(16b)의 개방도 명령값(제2 스프레이 밸브 개방도 신호)를 출력함으로써, 제2 스프레이(10b)의 피드백 제어를 행한다.

바이어스값 산출부(70)는, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)가 마련된 증기 유로(8) 중, 스프레이 제어부(60)에 의해 감온량이 제어되는 스프레이(10)(본 형태에서는, 제1 스프레이 제어부(60a)에 의해 제1 감온량 1DSDT가 제어되는 제1 스프레이(10a))의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도 T0과, 미리 설정된 목표 증기 온도 T0target의 편차 ΔT0에 기초하여, 제1 목표 감온량 1DSDT에 대한 바이어스값 α를 산출한다.

또한, 증기 온도 T0은, 제1 스프레이 제어부(60a)에 의해 제1 감온량 1DSDT가 제어되는 제1 스프레이(10a)의 스프레이 위치보다 상류측에 설치된 증기 온도 검출부(72)에 의해 검출된다. 도 9a 내지 도 9c, 도 10 내지 도 10c를 참조하여 후술하는 형태에서는, 증기 온도 검출부(72)의 일례로서, 증기 유로(8) 중 화로 수랭벽(4)과 제1 과열기(6a) 사이에 있어서의 증기 온도 T0이 검출 가능하게 구성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 제어 장치(2)는, 도 8에 도시하는 제어를 실시한다. 도 8은 도 7의 제어 장치(2)에 의해 실시되는 관류 보일러(1)의 제어 방법을 공정마다 도시하는 흐름도이다.

먼저, 제어 장치(2)는, 증기 유로(8) 중 예를 들어 화로 수랭벽(4)의 출구부에 있어서의 증기 온도를 검출하고(스텝 S200), 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr로부터 괴리되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 S201). 그리고 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일 Pr로부터 괴리되어 있다고 판정된 경우(스텝 S201: 예), 바이어스값 산출부(70)는, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)가 마련된 증기 유로(8) 중 제1 스프레이(10a)의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도 T0과, 미리 설정된 목표 증기 온도 T0target의 편차 ΔT0을 산출하고(스텝 S202), 당해 편차 T0에 기초하여 바이어스값 α를 산출한다(스텝 S203).

여기서 바이어스값 α의 부호는, 증기 온도 T0과 목표 증기 온도 T0target의 대소 관계에 기초하여 설정된다. 구체적으로는, 증기 온도 T0이 목표 증기 온도 T0target보다 낮은 경우, 바이어스값의 부호는 정으로 설정된다. 반대로 증기 온도 T0이 목표 증기 온도 T0target보다 높은 경우, 바이어스값의 부호는 부로 설정된다. 또한 바이어스값의 절댓값은, 편차 ΔT0에 대하여 증가하도록 설정된다.

계속해서 스프레이 제어부(60)는, 스텝 S203에서 설정된 바이어스값 α를 제1 목표 감온량 1DSDTtarget에 가산하고(스텝 S204), 제1 스프레이(10a)에 의한 제1 감온량 1DSDT가, 바이어스값 α가 가산된 제1 목표 감온량 1DSDTtarget으로 되도록 제1 스프레이(10a)를 제어한다(스텝 S205). 이렇게 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어되는 스프레이 밸브의 목표 감온량에 대하여 바이어스값 α를 가산함으로써, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일 Pr에 근접시킬 수 있다.

여기서 상기 제어에 의한 증기 온도 프로파일의 추이에 대하여, 더 구체적으로 설명한다. 도 9a 내지 도 9c는 도 7의 제어 장치(2)에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 일례이다. 이 예에서는 도 9a에 도시한 바와 같이, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일이, 어떤 요인에 의해, 설계 온도 프로파일 Pr보다 저온측으로 괴리되어 있다. 이러한 요인으로서, 예를 들어 경년에 수반하여 증기 유로(8)의 전열면에 스케일 등의 오염이 발생하여, 증기 유로(8)에 있어서의 증기 온도의 검출값이 저하되거나, 제1 과열기(6a) 내지 제3 과열기(6c)에 의한 과열 성능이 저하되거나, 화로 수랭벽(4)에 투입되는 연료의 종류가 변경된 것을 들 수 있다.

이 경우, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일은 설계 온도 프로파일 Pr보다 저온측으로 괴리되어 있기 때문에, 바이어스값 산출부(70)는 도 9b에 도시한 바와 같이, 편차 ΔT0에 기초하는 절댓값을 갖고, 또한 정의 부호를 갖는 바이어스값 α를 산출한다. 그 결과, 도 9c에 도시한 바와 같이, 증기 온도 프로파일은 전체적으로 고온측으로 시프트하여, 설계 온도 프로파일 Pr에 근접된다.

또한 도 10a 내지 도 10c는 도 7의 제어 장치(2)에 의한 증기 온도 프로파일의 추이를 도시하는 다른 예이다. 이 예에서는 도 10a에 도시한 바와 같이, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일이, 어떤 요인에 의해, 설계 온도 프로파일 Pr보다 고온측으로 괴리되어 있다. 이러한 요인으로서, 예를 들어 화로 수랭벽(4)에 투입되는 연료의 종류가 변경된 것을 들 수 있다.

이 경우, 관류 보일러(1)의 증기 온도 프로파일은 설계 온도 프로파일 Pr보다 고온측으로 괴리되어 있기 때문에, 바이어스값 산출부(70)는 도 10b에 도시한 바와 같이, 편차 ΔT0에 기초하는 절댓값을 갖고, 또한 부의 부호를 갖는 바이어스값 α를 산출한다. 그 결과, 도 10c에 도시한 바와 같이, 증기 온도 프로파일은 전체적으로 저온측으로 시프트하여, 설계 온도 프로파일 Pr에 근접된다.

이상 설명한 바와 같이 본 개시의 몇 가지의 형태에 의하면, 관류 보일러(1)의 열수지 조건이 변화되는 것에 수반하여, 관류 보일러(1)의 증기 유로의 각 위치에 있어서의 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일로부터 괴리되는 것을 억제 가능한 관류 보일러(1)의 제어 장치(2), 발전 플랜트(100) 및 관류 보일러(1)의 제어 방법을 제공할 수 있다.

기타, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기한 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하고, 또한 상기한 실시 형태를 적절히 조합해도 된다.

상기 각 실시 형태에 기재된 내용은, 예를 들어 이하와 같이 파악된다.

(1) 본 개시의 일 형태에 관한 관류 보일러의 제어 장치는,

직렬로 마련된 복수의 과열기(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 과열기(6a), 제2 과열기(6b), 제3 과열기(6c)) 및 화로 수랭벽(예를 들어, 상기 실시 형태의 화로 수랭벽(4))에 대한 급수의 일부를 상기 복수의 과열기의 출구측에 각각 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 스프레이(10a), 제2 스프레이(10b))에 의해, 상기 화로 수랭벽 및 상기 복수의 과열기에서 생성된 증기의 온도를 조정 가능한 관류 보일러(예를 들어, 상기 실시 형태의 관류 보일러(1))의 제어 장치(예를 들어, 상기 실시 형태의 제어 장치(2))이며,

상기 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 상기 증기의 감온량(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 감온량 1DSDT 또는 제2 감온량 2DSDT)이 목표 감온량(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 목표 감온량 1DSDTtarget 또는 제2 목표 감온량 2DSDTtarget)으로 되도록 제어 가능하게 구성된 스프레이 제어부(예를 들어, 상기 실시 형태의 스프레이 제어부(60))와,

상기 복수의 과열기가 마련된 증기 유로(예를 들어, 상기 실시 형태의 증기 유로(8)) 중, 상기 스프레이 제어부에 의해 제어되는 상기 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 배치된 상기 과열기보다 상류측에 있어서의 증기 온도를 검출 가능하게 구성된 증기 온도 검출부(예를 들어, 상기 실시 형태의 증기 온도 검출부(72))를 구비하고,

상기 목표 감온량은, 기본 목표 감온량에 대하여, 상기 증기 온도 검출부의 검출값과 목표 증기 온도의 편차(예를 들어, 상기 실시 형태의 편차 ΔT0)에 기초하여 설정되는 바이어스값(예를 들어, 상기 실시 형태의 바이어스값 α)을 가산함으로써 설정되도록 구성된다.

상기 (1)의 형태에 의하면, 스프레이의 목표 감온량에 대하여 바이어스값이 가산된다. 바이어스값은, 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어되는 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도의 목표 증기 온도에 대한 편차에 기초하여 설정된다. 이로써, 어떤 요인에 의해, 증기 유로에 있어서의 증기 온도 프로파일이 이상적인 설계 온도 프로파일로부터 괴리된 경우에 있어서도, 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일에 근접하도록 증기 온도를 제어할 수 있다.

(2) 다른 형태에서는 상기 (1)의 형태에 있어서,

상기 증기 온도 검출부의 검출값이 상기 목표 증기 온도보다 낮은 경우, 상기 바이어스값의 부호는 정으로 설정되도록 구성된다.

상기 (2)의 형태에 의하면, 증기 유로에 있어서의 증기 온도 프로파일이 이상적인 설계 온도 프로파일에 대하여 저온측으로 괴리된 경우, 바이어스값의 부호가 정으로 설정된다. 이로써, 증기 온도 프로파일을 고온측으로 시프트하여, 설계 온도 프로파일에 근접시킬 수 있다.

(3) 다른 형태에서는 상기 (1) 또는 (2)의 형태에 있어서,

상기 증기 온도 검출부의 검출값이 상기 목표 증기 온도보다 높은 경우, 상기 바이어스값의 부호는 부로 설정되도록 구성된다.

상기 (3)의 형태에 의하면, 증기 유로에 있어서의 증기 온도 프로파일이 이상적인 설계 온도 프로파일에 대하여 고온측으로 괴리된 경우, 바이어스값의 부호가 부로 설정된다. 이로써, 증기 온도 프로파일을 저온측으로 시프트하여, 설계 온도 프로파일에 근접시킬 수 있다.

(4) 다른 형태에서는 상기 (1) 내지 (3)의 어느 일 형태에 있어서,

상기 바이어스값의 절댓값은, 상기 편차에 대하여 증가하도록 설정된다.

상기 (4)의 형태에 의하면, 증기 유로에 있어서의 증기 온도 프로파일과 설계 온도 프로파일의 괴리량이 커짐에 따라 바이어스값이 증가하도록 설정된다. 이로써, 증기 온도 프로파일의 설계 온도 프로파일에 대한 괴리량이 큰 경우에는, 큰 바이어스값을 목표 감온량에 대하여 가산함으로써, 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일에 적합하게 근접시킬 수 있다.

(5) 다른 형태에서는 상기 (1) 내지 (4)의 어느 일 형태에 있어서,

상기 복수의 과열기는,

상기 화로 수랭벽으로부터의 증기를 과열 가능하게 구성된 제1 과열기(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 과열기(6a))와,

상기 제1 과열기로부터의 증기를 과열 가능하게 구성된 제2 과열기(예를 들어, 상기 실시 형태의 제2 과열기(6b))와,

상기 제2 과열기로부터의 증기를 과열 가능하게 구성된 제3 과열기(예를 들어, 상기 실시 형태의 제3 과열기(6c))를 포함하고,

상기 복수의 스프레이는,

상기 제1 과열기의 출구측에 마련된 제1 스프레이(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 스프레이(10a))와,

상기 제2 과열기의 출구부에 마련된 제2 스프레이(예를 들어, 상기 실시 형태의 제2 스프레이(10b))를 포함한다.

상기 (5)의 형태에 의하면, 복수의 과열기 및 복수의 스프레이를 제어함으로써, 화로 수랭벽으로부터의 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일에 적합하게 근접시킬 수 있다.

(6) 다른 형태에서는 상기 (5)의 형태에 있어서,

상기 스프레이 제어부는, 상기 제2 스프레이에 의한 감온량(예를 들어, 상기 실시 형태의 제2 감온량 2DSDT)과 상기 목표 감온량(예를 들어, 상기 실시 형태의 제2 목표 감온량 2DSDTtarget)의 편차에 기초하여, 상기 제2 스프레이를 제어 가능하게 구성된다.

상기 (6)의 형태에 의하면, 제2 스프레이에 의한 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제2 스프레이가 제어되는 관류 보일러에 있어서, 화로 수랭벽으로부터의 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일에 적합하게 근접시킬 수 있다.

(7) 다른 형태에서는 상기 (5)의 형태에 있어서,

상기 스프레이 제어부는, 상기 제1 스프레이에 의한 감온량(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 감온량 1DSDT)이 상기 목표 감온량(예를 들어, 상기 실시 형태의 제1 목표 감온량 1DSDTtarget)으로 되도록, 상기 제1 스프레이를 제어 가능하게 구성된다.

상기 (7)의 형태에 의하면, 제1 스프레이에 의한 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제1 스프레이가 제어되는 관류 보일러에 있어서, 화로 수랭벽으로부터의 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일에 적합하게 근접시킬 수 있다.

(8) 다른 형태에서는 상기 (1) 내지 (7)의 어느 일 형태에 있어서,

상기 감온량은 상기 스프레이 제어부의 제어 대상이 되는 상기 스프레이의 상류측 및 하류측에 있어서의 온도 검출값에 기초하여 산출된다.

상기 (8)의 형태에 의하면, 스프레이에 의한 감온량은, 스프레이의 상류측 및 하류측에 있어서의 온도 검출값에 기초하여 적합하게 산출된다.

(9) 다른 형태에서는 상기 (1) 내지 (8)의 어느 일 형태에 있어서,

상기 관류 보일러는, 석탄 또는 기름을 연료로 하는 석탄 연소 보일러이다.

상기 (9)의 형태에 의하면, 석탄을 미분탄기로 분쇄하는 프로세스가 있음으로써, 운전 제어에 의한 부하 명령값에 대한 응답성이 낮은 석탄 연소 보일러나, 기름 연소 보일러를 증기 발생기로서 사용하는 발전 플랜트에 있어서도, 화로 수랭벽으로부터의 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일에 적합하게 근접시킬 수 있다.

(10) 본 개시의 일 형태에 관한 발전 플랜트는,

상기 관류 보일러와,

상기 (1) 내지 (9)의 어느 일 형태의 제어 장치와,

상기 관류 보일러로부터의 증기를 사용하여 구동 가능하게 구성된 터빈과,

상기 터빈에 의해 구동 가능하게 구성된 발전기를 구비한다.

상기 (10)의 형태에 의하면, 관류 보일러의 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일로부터 괴리되는 요인이 발생한 때에도, 증기 온도 프로파일을 설계 온도 프로파일에 근접시킴으로써, 발전 플랜트의 더 안정적인 운용이 가능하게 되어, 양호한 신뢰성이 얻어진다.

(11) 본 개시의 일 형태에 관한 관류 보일러의 제어 방법은,

직렬로 마련된 복수의 과열기 및 화로 수랭벽에 대한 급수의 일부를 상기 복수의 과열기의 출구측에 각각 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이에 의해, 상기 화로 수랭벽 및 상기 복수의 과열기에서 생성된 증기의 온도를 조정 가능한 관류 보일러의 제어 방법이며,

상기 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 상기 증기의 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어하는 스프레이 제어 공정과,

상기 복수의 과열기가 마련된 증기 유로 중, 상기 스프레이 제어부에 의해 제어되는 상기 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 배치된 상기 과열기보다 상류측에 있어서의 증기 온도를 검출하는 증기 온도 검출 공정을 구비하고,

상기 목표 감온량은, 기본 목표 감온량에 대하여, 상기 증기 온도 검출부의 검출값과 목표 증기 온도의 편차에 기초하여 설정되는 바이어스값을 가산함으로써 설정된다.

상기 (11)의 형태에 의하면, 스프레이의 목표 감온량에 대하여 바이어스값이 가산된다. 바이어스값은, 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어되는 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 있어서의 증기 온도의 목표 증기 온도에 대한 편차에 기초하여 설정된다. 이로써, 어떤 요인에 의해, 증기 유로에 있어서의 증기 온도 프로파일이 이상적인 설계 온도 프로파일로부터 괴리된 경우에 있어서도, 증기 온도 프로파일이 설계 온도 프로파일에 근접하도록 증기 온도를 제어할 수 있다.

1: 관류 보일러
2: 제어 장치
4: 화로 수랭벽
6: 과열기
6a: 제1 과열기
6b: 제2 과열기
6c: 제3 과열기
8: 증기 유로
10: 스프레이
10a: 제1 스프레이
10b: 제2 스프레이
12: 메인 급수로
14: 서브 급수로
16a: 제1 스프레이 밸브
16b: 제2 스프레이 밸브
50: 수연비 제어부
60: 스프레이 제어부
60a: 제1 스프레이 제어부
60b: 제2 스프레이 제어부
70: 바이어스값 산출부
72: 증기 온도 검출부
100: 발전 플랜트
110: 터빈
112: 증기 공급로
114: 증기 밸브
120: 발전기

Claims (11)

1. 직렬로 마련된 복수의 과열기 및 화로 수랭벽에 대한 급수의 일부를 상기 복수의 과열기의 출구측에 각각 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이에 의해, 상기 화로 수랭벽 및 상기 복수의 과열기에서 생성된 증기의 온도를 조정 가능한 관류 보일러의 제어 장치이며,
   상기 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 상기 증기의 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어 가능하게 구성된 스프레이 제어부와,
   상기 복수의 과열기가 마련된 증기 유로 중, 상기 스프레이 제어부에 의해 제어되는 상기 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 배치된 상기 과열기보다 상류측에 있어서의 증기 온도를 검출 가능하게 구성된 증기 온도 검출부를 구비하고,
   상기 목표 감온량은, 기본 목표 감온량에 대하여, 상기 증기 온도 검출부의 검출값과 목표 증기 온도의 편차에 기초하여 설정되는 바이어스값을 가산함으로써 설정되도록 구성된, 관류 보일러의 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 증기 온도 검출부의 검출값이 상기 목표 증기 온도보다 낮은 경우, 상기 바이어스값의 부호는 정으로 설정되도록 구성된, 관류 보일러의 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증기 온도 검출부의 검출값이 상기 목표 증기 온도보다 높은 경우, 상기 바이어스값의 부호는 부로 설정되도록 구성된, 관류 보일러의 제어 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어스값의 절댓값은, 상기 편차에 대하여 증가하도록 설정되는, 관류 보일러의 제어 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 과열기는,
   상기 화로 수랭벽으로부터의 증기를 과열 가능하게 구성된 제1 과열기와,
   상기 제1 과열기로부터의 증기를 과열 가능하게 구성된 제2 과열기와,
   상기 제2 과열기로부터의 증기를 과열 가능하게 구성된 제3 과열기를 포함하고,
   상기 복수의 스프레이는,
   상기 제1 과열기의 출구측에 마련된 제1 스프레이와,
   상기 제2 과열기의 출구부에 마련된 제2 스프레이를 포함하는, 관류 보일러의 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 스프레이 제어부는, 상기 제2 스프레이에 의한 감온량과 상기 목표 감온량의 편차에 기초하여, 상기 제2 스프레이를 제어 가능하게 구성된, 관류 보일러의 제어 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 스프레이 제어부는, 상기 제1 스프레이에 의한 감온량이 상기 목표 감온량으로 되도록, 상기 제1 스프레이를 제어 가능하게 구성된, 관류 보일러의 제어 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감온량은 상기 스프레이 제어부의 제어 대상이 되는 상기 스프레이의 상류측 및 하류측에 있어서의 온도 검출값에 기초하여 산출되는, 관류 보일러의 제어 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관류 보일러는, 석탄 또는 기름을 연료로 하는 석탄 연소 보일러인, 관류 보일러의 제어 장치.
10. 상기 관류 보일러와,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 제어 장치와,
    상기 관류 보일러로부터의 증기를 사용하여 구동 가능하게 구성된 터빈과,
    상기 터빈에 의해 구동 가능하게 구성된 발전기를 구비하는, 발전 플랜트.
11. 직렬로 마련된 복수의 과열기 및 화로 수랭벽에 대한 급수의 일부를 상기 복수의 과열기의 출구측에 각각 스프레이 가능하게 구성된 복수의 스프레이에 의해, 상기 화로 수랭벽 및 상기 복수의 과열기에서 생성된 증기의 온도를 조정 가능한 관류 보일러의 제어 방법이며,
    상기 복수의 스프레이의 적어도 일부에 의한 상기 증기의 감온량이 목표 감온량으로 되도록 제어하는 스프레이 제어 공정과,
    상기 복수의 과열기가 마련된 증기 유로 중, 상기 스프레이 제어부에 의해 제어되는 상기 스프레이의 스프레이 위치보다 상류측에 배치된 상기 과열기보다 상류측에 있어서의 증기 온도를 검출하는 증기 온도 검출 공정을 구비하고,
    상기 목표 감온량은, 기본 목표 감온량에 대하여, 상기 증기 온도 검출부의 검출값과 목표 증기 온도의 편차에 기초하여 설정되는 바이어스값을 가산함으로써 설정되는, 관류 보일러의 제어 방법.

Images