JP2000257809A - 加圧流動層ボイラ及びその起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数に分割した各々の火炉の燃焼空気流量制
御性、ボイラ火炉での燃焼特性と環境特性を良好にする
こととその起動方法を提供することと燃料流量の調節だ
けで水燃比のバランスを調節して主蒸気温度制御を行っ
た場合の素早い主蒸気温度制御応答を得ることが難しい
問題点を解消すること。 【解決手段】 火炉１ａ内に蒸発器２３を配置し、火炉
１ｂ内に過熱器２４及び再熱器２５を配置し、各火炉１
ａ、１ｂを個別に収納する圧力容器２７ａ、２７ｂに収
納し、各火炉１ａ、１ｂへ送られる燃焼用空気を調整す
る手段３ａ、３ｂと燃料供給割合を調整する手段を有す
る加圧流動層ボイラにおいて、各火炉１ａ、１ｂの空塔
速度計測器５ａ、５ｂの空塔速度検出値に応じて燃焼空
気流量調整装置３ａ、３ｂを作動させる制御信号の補正
因子として取り入れて、燃焼用空気流量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層ボイラ
とその運転方法に係わり、特にその起動方法及び水蒸気
系統が貫流ボイラの形式を持つ加圧型流動層ボイラの蒸
気温度を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】流動層内に蒸発器、過熱器及び再熱器を
有する流動層ボイラにおいて、蒸発器を有する流動層と
過熱器及び再熱器を有する流動層に分割して、蒸発器を
有する流動層を最初に起動して過熱器及び再熱器のクー
リング蒸気を確保した後に過熱器、再熱器の流動層を起
動することは実公平３−１１５２１号公報等で知られて
いる。

【０００３】一方、加圧流動層ボイラにおいて、蒸発
器、過熱器及び再熱器のうち、蒸発器を配置した火炉と
再熱器を配置した火炉とを少なくとも二つの圧力容器に
個別に収納することも、例えば特開平５−２４８６０１
号公報記載のように知られている。

【０００４】上記従来技術の加圧流動層ボイラにおいて
は、図８に示すように負荷に応じた燃料供給量に見合う
必要空気量をコンプレッサー２からボイラに供給するプ
ログラム制御を行い、燃焼性状偏差や燃焼状態の変動の
影響に対してボイラ出口酸素濃度が一定になるようコン
プレッサー２の空気流量調整装置２２で流量制御を行
う。

【０００５】この場合、加圧流動層ボイラの起動時には
それぞれ圧力容器２７ａ、２７ｂ間に配置された二つの
火炉１ａ、１ｂへの燃料供給開始時期と燃料投入量が異
なるため、各火炉１ａ、１ｂへの供給空気が燃料投入量
に対し一定の比率で供給できるように、火炉出口の酸素
濃度を検出して、設定した目標濃度値になるよう各火炉
への空気配分を制御する。

【０００６】例えば、コンプレッサー２から供給される
燃焼用空気はコンプレッサー２の空気流量調整装置２２
でボイラ出口酸素濃度が所定の値になるような適正値に
制御され、更にボイラ空気流量調整装置３ａ、３ｂを通
って流動層８ａ、８ｂを充填した火炉１ａ、１ｂにそれ
ぞれ分配されるが、当該空気量は各火炉１ａ、１ｂに供
給される燃料流量に対して一定比率で供給されるため
に、火炉出口ガス配管９ａ、９ｂに排ガス酸素濃度計４
ａ、４ｂを設置して、ここでの酸素濃度をそれぞれ計測
し、所定の値になるように空気流量調整装置３ａ、３ｂ
で配分される。

【０００７】また、空気流量調整装置２２には燃料流量
計６ａ、６ｂを経由する加算器１１からの信号に基づく
燃料量の風量換算器２０の信号とボイラ出口酸素濃度計
１８の信号に基づく酸素濃度偏差の風量換算器１９の信
号とを加算器２１で加算した値が入力される。

【０００８】そのために、従来技術では火炉出口ガスの
酸素濃度計４ａ、４ｂの測定値が設定値との異なる値と
なると、その偏差を火炉出口酸素濃度偏差引算器１６で
計算し、得られた酸素濃度偏差とダンパ開度とを換算器
１７で換算して、さらに換算器１７で空気流量調整信号
に換算する。

【０００９】一方、各火炉１ａ、１ｂの空気流量は燃料
流量計６ａ、６ｂで計測した信号を加えた加算器１１と
火炉燃料比率計算割算器１２で得られる燃料量の比率を
ダンパ開度に換算するダンパ開度換算器１３で空気流量
調整装置の指令信号を作り、これと換算器１７からの信
号とを加算器１４で加えて、これをそれぞれの火炉１
ａ、１ｂの空気流量調整装置３ａ、３ｂに信号として送
る。通常、この空気流量調整装置３ａ、３ｂは空気流れ
抵抗を変化させる弁又はダンパであり、このときダンパ
逆動作信号関数器１５を介してそれぞれ空気流量調整装
置３ａ、３ｂは逆の動作をする。ボイラ起動初期であっ
て、蒸気タービン通気前には、蒸発器２３を有する火炉
１ａに最初に燃焼を投入し、火炉１ａの蒸発器２３で過
熱器２４と再熱器２５のクーリングに必要な蒸気を確保
した後、再熱器２５を有する火炉１ｂに燃料を投入して
起動する。火炉１ａを起動してから火炉１ｂを起動する
までの時間差は概略１〜５時間程度である。

【００１０】ボイラへの供給燃焼空気流量及び各火炉１
ａ、１ｂへの前記空気量配分は燃料投入量に応じて前記
の制御より各火炉１ａ、１ｂの出口酸素濃度が約３〜５
％となるように調整される。

【００１１】また、図９に従来の貫流ボイラの貫流運転
中の主蒸気温度制御系統図を示し、図１０に変圧貫流ボ
イラの系統図を示す。図１０においてボイラ火炉壁７４
は、水管を板状に連続溶接したメンブレン壁からなり、
伝熱面を構成している。ボイラ火炉壁７４への給水は、
まず、給水ポンプ７１から給水加熱器７２に送られて加
熱された後、節炭器７３を経てボイラ火炉壁７４及び蒸
発器７５に送られる。給水はボイラ火炉壁７４及び蒸発
器７５で加熱されながら上昇し、ついには蒸気を生成す
る。

【００１２】生成した蒸気は気水分離器７６、一次過熱
器７７、過熱器過熱低減器７８及び二次過熱器８０を経
て高圧タービン８２へ送られる。高圧タービン８２で仕
事をした蒸気は再熱器過熱低減器８３及び再熱器８５を
経て中圧タービン８７へ送られる。

【００１３】また、過熱器過熱低減器７８と再熱器過熱
低減器８３にはそれぞれ過熱器スプレ流量調節弁７９、
８４により供給量を調整されたスプレ水により温度調整
がなされる。なお、中圧タービン８７から排出される蒸
気は図示しない復水器で熱回収され、給水系へ循環使用
される。高圧タービン８２と中圧タービン８７の供給さ
れる各蒸気温度は温度計８１、８６で測定される。

【００１４】図９の貫流ボイラの貫流運転中の主蒸気温
度制御系統図に示すように、過渡的な主蒸気温度制御は
過熱器スプレ注入により行うが、恒久的な主蒸気温度制
御は水燃比制御（ボイラ給水量と燃料量の比率を制御す
る）で行われる。このとき、従来のボイラではボイラ給
水量と燃料量の比率（水燃比）が所望の値になるよう燃
料量を調節することにより水燃比を調節している。

【００１５】燃料流量指令１０１は、ボイラ入力指令９
１をボイラの静特性により決まるボイラ入力指令−燃料
流量設定値特性を持つ関数発生器９５に入力され、その
出力のベース燃料流量信号１０３に加算器９６において
スプレ量による補正を加えられ、さらに、加算器９７で
主蒸気温度偏差９４による補正を加えられることにより
作られる。

【００１６】加算器９６において関数発生器９５の出力
であるベース燃料流量信号１０３に加えられる補正は、
過渡変化でスプレ流量が変化し、スプレ比率が計画値か
らずれたままでバランスしてしまった場合に、燃料流量
を調節して元のスプレ比率に引き戻すための補正回路で
ある。

【００１７】この補正信号は、ボイラ静特性により決ま
る負荷指令−スプレ流量設定値特性を持つ関数発生器９
８で、負荷指令９２に応じたスプレ流量設定値１０４を
作り、関数発生器９８の出力であるスプレ流量設定値１
０４とスプレ流量実測値９３から減算器９９の出力信号
となるスプレ流量の偏差信号を関数発生器１０２で燃料
流量補正信号に変換して、関数発生器９５の出力である
ベース燃料流量信号１０３に加算器９６で加えられる。

【００１８】また、加算器９７において加算器９６の出
力信号に加えられる補正は、主蒸気温度を制御するため
に燃料流量を調節するための補正回路である。この補正
回路は、主蒸気温度設定値と実測値との偏差である主蒸
気温度偏差９４を比例積分器１００にて演算した出力信
号を燃料流量補正信号として、加算器９７にて加算器９
６の出力信号に加えられる。

【００１９】上記のスプレ流量偏差および主蒸気温度偏
差により補正を加えられた燃料流量指令信号１０１で、
その時の負荷に応じたボイラ給水流量と主蒸気温度に対
する適切な水燃比となるように燃料流量が調節されて、
主蒸気温度が所望の値となるように制御される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記の図８に示す従来
技術の空気流量制御の考え方は、燃焼に最適な燃料／空
気比率を制御するものであるが、加圧流動層ボイラにお
いては供給空気量は単に燃焼に必要な空気量だけではな
く、安定した流動層燃焼を維持するのに必要な流動空気
を供給する目的もある。安定流動は一般に流動層の空塔
速度と関係があり、加圧流動層ボイラでは空塔速度０．
９〜１．０ｍ／ｓ程度を維持することが必要とされてい
る。

【００２１】加圧流動層ボイラの設計においては、燃料
量（負荷）の増加に伴い、燃焼空気量を増加すれば、燃
焼ガス量が増してボイラ火炉（流動層）ガス圧力が上昇
するので、適切な流動面積（火炉断面積）を選定すれば
高負荷から低負荷において供給空気量を増減しても空塔
速度は、ほぼ一定（０．９〜１．０ｍ／ｓ程度）にバラ
ンスすることになる。

【００２２】しかしながら、前述のように、従来技術の
加圧流動層ボイラにおいて蒸発器２３を配置した火炉１
ａと、過熱器２４と再熱器２５を配置した火炉１ｂの
内、蒸発器２３を配置した火炉１ａから起動して、過熱
器２４と再熱器２５のクーリング蒸気を確保しようとす
ると、起動した後の火炉１ａのガス圧力は約０．１ＭＰ
ａから約１ＭＰａまで次第に昇圧することになる。

【００２３】そのため、蒸発器２３を配置した火炉１ａ
を先行して起動させた後、過熱器２４と再熱器２５を配
置した火炉１ｂを起動させるまでに火炉１ａのガス圧力
が上昇するため、過熱器２４と再熱器２５を配置した火
炉１ｂを起動させる際には、火炉１ｂの出口酸素濃度を
蒸発器２４を配置した火炉１ａのそれと同一の値となる
ようにコンプレッサー２での空気流量を調整すると、燃
料投入初期は供給空気量も比較的少ないため、後から起
動する過熱器２４と再熱器２５を配置した火炉１ｂの空
塔速度は先に起動した蒸発器２３を配置した火炉１ａの
空塔速度よりも低く、燃料を投入しても安定した流動燃
焼が維持できないおそれがあった。

【００２４】ここで、火炉１ｂの出口酸素濃度を火炉１
ａの出口酸素濃度と同一の値となるようにする理由は、
次の通りである。すなわち、火炉出口酸素濃度が増加す
るとＮＯｘも増加する。一方の火炉の出口酸素濃度が低
くても、他方の火炉の出口酸素濃度が高ければ、合流し
た排ガス中のＮＯｘ濃度は平均されるということはな
く、ＮＯｘ濃度の高い排ガスが排出することになる。し
たがって、できるだけ各火炉の出口酸素濃度を同一にし
ておく必要がある。

【００２５】上記のように、従来技術の燃焼空気流量制
御方法においては、燃焼の結果としての各火炉１ａ、１
ｂの出口酸素濃度を空気制御の信号に使用しているが、
複数の火炉を有する加圧流動層ボイラにおいては各火炉
の起動タイミングに偏差を必要とするため、後から起動
する火炉の空塔速度が一定範囲に維持できないおそれが
あった。また、上記偏差を極力低減するためには、過熱
器２４と再熱器２５を配置した火炉１ｂの起動タイミン
グを必要最短時間で実施する必要があった。

【００２６】本発明の第１の課題は、上記の従来技術の
問題点を解決し、複数に分割した各々の火炉の燃焼空気
流量制御性、ボイラ火炉での燃焼特性、環境特性の良好
な加圧流動層ボイラとその起動方法を提供することにあ
る。また、図９に示す従来型の貫流ボイラの制御方法に
おいては、燃料流量を変化させてから主蒸気温度が変化
するまでの応答が加圧型流動層ボイラに比べて速いこと
から燃料流量で主蒸気温度を制御しているが、この従来
型ボイラの技術を加圧型流動層ボイラに適用した場合に
おいては、下記のような加圧型流動層ボイラ特有の問題
点があった。

【００２７】すなわち、加圧型流動層ボイラにおいても
主蒸気温度制御は基本的に燃料流量を変化させて行う
が、加圧型流動層ボイラの場合、粗粉炭、微粉炭、石炭
石及び水を混合してペースト状にしたもの（以下ＣＷＰ
と呼ぶ）を燃料としており、燃料中の水分が多く（約２
５〜３０ｗｔ％）、また石炭粒径の大きいものが含まれ
ている理由から、微粉炭、石油、ガスなどを燃料とする
従来型のボイラに比べて燃焼遅れが大きい（９０〜１２
０秒程度）ことと、燃料流量が変化して流動層への入熱
量が変わり、その結果として流動層温度が変化し、その
後伝熱管温度が変化して蒸気温度が変化するため、時定
数が大きく蒸気温度変化までの時間がかかる。そのた
め、燃料流量調節だけで主蒸気温度を制御しようとする
と主蒸気温度に大きな応答遅れが生じ、素早い主蒸気温
度制御応答を得ることが難しい。

【００２８】特に、水燃比のバランスが崩れて主蒸気温
度が上昇し始めた時には、燃料流量を減少させても流動
層温度がすぐには下がらないため、主蒸気温度の上昇も
すぐには抑えることができず、主蒸気温度がオーバーシ
ュートしてしまい易く、場合によっては主蒸気温度が異
常高となってボイラ緊急停止に至る可能性がある。

【００２９】また、主蒸気温度を制御する方法として過
熱器スプレを注入する方法があるが、過熱器スプレ注入
量を増加させると水壁と蒸発器を通過する給水量が減
り、かえって蒸発器の温度が上昇するため、過渡的にし
か効果がなく、蒸発器の温度が上昇し過ぎると伝熱管損
傷に至る可能性がある。

【００３０】また、加圧型流動層ボイラは、炉内脱硫性
能の維持や排ガスＮＯｘ発生量の抑制等の理由のため
に、流動層温度は常に規定温度範囲内に入るように制御
されて運転しなければならない。このために、流動層温
度の変動可能な温度範囲が狭く、それに伴い燃料流量の
変化幅も制限されるため、流動層温度の変動幅を制限さ
れた状態での燃料流量調節だけによる素早い主蒸気温度
制御応答を得ることが難しい。

【００３１】そこで、本発明の第２の課題は、上記の燃
料流量の調節だけで水燃比のバランスを調節して主蒸気
温度制御を行った場合の素早い主蒸気温度制御応答を得
ることが難しい加圧型流動層ボイラの問題点を解消する
ことにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明の上記第１の課題
は各火炉の空塔速度の計測信号を燃焼空気流量調整装置
を作動させる制御信号の補正因子として取り入れること
により達成される。すなわち、本発明は火炉内に蒸発
器、過熱器及び再熱器を配置し、蒸発器、過熱器及び再
熱器のうち、少なくとも蒸発器を配置した火炉と少なく
とも再熱器を配置した火炉とをそれぞれ別体とする少な
くとも二つに分割された火炉と、分割された各火炉を個
別に収納する少なくとも二つの圧力容器と、各火炉へ送
られる燃焼用空気および燃料供給割合を調整する手段を
有する加圧流動層ボイラにおいて、各火炉の空塔速度の
検出手段を備え、少なくとも該各空塔速度検出手段の検
出値に応じて加圧流動層ボイラへ供給する燃焼用空気流
量を調整する空気流量調整手段を有する加圧流動層ボイ
ラである。

【００３３】ボイラ起動時には火炉内の空塔速度のみに
より燃焼用空気流量を調整する場合のみならず、火炉出
口ガス酸素濃度の値も勘案して燃焼用空気流量を調整す
ることもできる。

【００３４】また、本発明は、火炉内に蒸発器、過熱器
及び再熱器を配置し、蒸発器、過熱器及び再熱器のう
ち、少なくとも蒸発器を配置した火炉と少なくとも再熱
器を配置した火炉とをそれぞれ別体とする少なくとも二
つに分割された火炉と、分割された各火炉を個別に収納
する少なくとも二つの圧力容器と、各火炉へ送られる燃
焼用空気および燃料供給割合を調整する手段を有する加
圧流動層ボイラにおいて、ボイラ起動時には、各火炉の
空塔速度に応じて加圧流動層ボイラへ供給する燃焼用空
気流量を調整し、各火炉の燃料と空気の供給量が同程度
になった後は、ボイラ出口の酸素濃度に応じて燃焼用空
気流量を調整する加圧流動層ボイラの起動方法である。

【００３５】また、本発明には、次の発明も含まれる。
すなちわ、火炉内に蒸発器、過熱器及び再熱器を配置
し、蒸発器、過熱器及び再熱器のうち、少なくとも蒸発
器を配置した火炉と少なくとも再熱器を配置した火炉と
をそれぞれ別体とする少なくとも二つに分割された火炉
と、分割された各火炉を個別に収納する少なくとも二つ
の圧力容器と、各火炉へ送られる燃焼用空気および燃料
供給割合を調整する手段を有する加圧流動層ボイラにお
いて、蒸発器を有する火炉を起動した後、蒸発器で発生
した蒸気を蒸発器を有する火炉以外の火炉に配置された
過熱器及び再熱器に導入し、かつ導入蒸気量を検出し
て、該導入蒸気量が所定の値以上に達したことを検出し
てから、過熱器及び再熱器を備えた火炉を起動する起動
過程で、各火炉の空塔速度と火炉出口酸素濃度が所定の
値になるようボイラへ供給する空気流量を制御する加圧
流動ボイラの起動方法である。

【００３６】上記本発明においては、複数の火炉への燃
焼空気流量の配分調整は火炉入口の燃焼空気調整装置で
行うが、補正する因子として空塔速度を取り入れること
により、それぞれの火炉の起動タイミングが異なり、層
温度や層高に偏差を生じても一定の空塔速度範囲内に収
まるように燃焼空気流量を制御するので、起動タイミン
グの異なる複数火炉の起動過程での安定燃焼を確保する
ことができる。

【００３７】本発明の上記第２の課題は、下記方法によ
って達成される。貫流運転中の水燃比のバランスを調整
することにより行う主蒸気温度制御において、主蒸気温
度は、燃料流量の調節で制御することを基本として、燃
料流量の調節だけでは加圧型流動層ボイラ特有の蒸気温
度への応答遅れにより主蒸気温度を制御できなくなった
緊急の場合のバックアップとして、主蒸気温度への応答
がはやく、加圧型流動層ボイラ特有の炉内脱硫性能の維
持や排ガスＮＯｘ発生量の抑制等の理由による層温度変
化幅の制限にも影響されないボイラ給水流量を調節して
抑制する。

【００３８】加圧型流動層ボイラは、炉内脱硫性能の維
持や排ガスＮＯｘ発生の抑制等の理由により、流動層温
度は常に規定温度範囲内に入るように制御されて運転し
なければならない。

【００３９】主蒸気温度は、燃料流量と流動層高とボイ
ラ給水流量のバランスにより決まることから、燃料流量
と流動層高とボイラ給水流量が一定に制御された状態で
は、主蒸気温度および流動層温度は一定となる。燃料流
量またはボイラ給水流量を変化させると、ボイラ給水に
与えられる熱量に対するボイラ給水流量の比率、つまり
水燃比が変化し、水燃比の変化に応じて主蒸気温度も変
化する。

【００４０】燃料流量で水燃比を変化させた場合、燃料
の燃焼遅れが大きいことと、燃料流量が変化して流動層
への入熱量が変わり、その結果として流動層温度が変化
し、その後伝熱管温度が変化して蒸気温度が変化するた
め、時定数が大きく蒸気温度の変化までの時間がかか
り、主蒸気温度に大きな応答遅れが生じてしまう。これ
に対して、ボイラ給水流量で水燃比を変化させた場合、
ボイラに入力された後に主蒸気となって出ていくボイラ
給水流量を直接変化させて水燃比を変化させるので、主
蒸気温度への応答遅れの大きい燃料流量にて水燃比を変
化させる場合よりも主蒸気温度変化の応答がはやい。

【００４１】したがって、主蒸気温度制御は、ボイラ給
水流量を調節して水燃比を変化させることによって素早
い応答性で行うことができ、更に、加圧型流動層ボイラ
特有の燃焼遅れによる主蒸気温度変化の応答遅れ、およ
び炉内脱硫性能の維持や排ガスＮＯｘ発生抑制等の理由
による流動層温度変化幅の制限に影響されることなく主
蒸気温度を制御することができる。

【００４２】しかし、ボイラ給水流量を変化させると主
蒸気温度は素早く制御できるが、ボイラ給水流量を変化
させると主蒸気流量も変化して蒸気タービン出力へも影
響が出るため、本発明では、主蒸気温度は、燃料流量の
調節により制御することを基本として、燃料流量の調節
だけでは主蒸気温度への応答が遅く主蒸気温度を制御で
きなくなった緊急の場合のバックアップとして、ボイラ
給水流量を調節して制御を行う。

【００４３】すなわち、本発明は水蒸気系統が貫流ボイ
ラの形式を持つ伝熱管群を流動層内に配置した加圧型流
動層ボイラの燃料流量と流動層高と伝熱管群へのボイラ
給水流量のバランスにより決まる主蒸気温度を水燃比を
調節して制御する加圧型流動層ボイラの制御方法におい
て、燃料流量調節で主蒸気温度を制御することを基本と
して、燃料流量調節では主蒸気温度への応答が遅く主蒸
気温度を制御できなくなった緊急の場合のバックアップ
として、主蒸気温度への応答が速いボイラ給水流量を調
節して主蒸気温度を制御することを特徴とする加圧型流
動層ボイラの制御方法である。

【００４４】また、本発明は、ボイラ入力指令信号によ
り求められる燃料流量設定値と燃料流量測定値との偏差
に基づきボイラ燃料流量を求め、これに前記ボイラ燃料
流量に対して主蒸気温度の設定値と測定値との偏差によ
る補正を加えて燃料流量を制御し、ボイラ入力指令信号
により求められるボイラ給水流量設定値と給水流量測定
値との偏差に基づきベース給水流量を求め、該ベース給
水流量に対して主蒸気温度の設定値と測定値との偏差に
応じた補正を行い、さらにボイラ入力指令信号により求
められる燃料供給量に対して前記主蒸気温度の設定値と
測定値との偏差による前記補正を加えてボイラ給水流量
を調節することを特徴とする加圧型流動層ボイラの制御
方法である。

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明による加圧流動層ボイラの
燃焼空気流量制御方式の具体例を図１に示す。図１に示
す構成の各装置で図４に示す装置と同一機能をそうする
ものは同一番号を付し、その説明は省略する。図１に示
す加圧流動層ボイラは次のように運転する。

【００４６】蒸発器２３を有する火炉１ａを起動した
後、蒸発器２３で発生した蒸気を火炉１ｂに配置された
過熱器２４及び再熱器２５に導入し、かつ導入蒸気量を
検出して、該導入蒸気量が所定の値以上に達したことを
検出してから、過熱器２４及び再熱器２５を備えた火炉
１ｂを起動し、その起動過程で、各火炉１ａ、１ｂの空
塔速度と火炉出口酸素濃度が所定の値になるようボイラ
へ供給する燃焼用空気流量を制御するボイラの起動方法
である。

【００４７】蒸発器２３を備えた火炉１ａと過熱器２４
と再熱器２５を備えた火炉１ｂを持つ加圧流動層ボイラ
において、各々の火炉１ａ、１ｂに供給される燃焼用空
気量はコンプレッサー２から供給される空気を調整装置
３ａ、３ｂにより調整されて、それぞれの火炉１ａ、１
ｂに配分される。

【００４８】図１に示す例は、各火炉１ａ、１ｂの燃焼
空気流量配分は、供給される燃焼の比率により変化さ
せ、各火炉１ａ、１ｂの排ガス酸素濃度計４ａ、４ｂの
各測定値の偏差、及び空塔速度計測器５ａ、５ｂの各測
定値の偏差により燃焼空気流量配分に補正を加える制御
方法である。

【００４９】こうすることにより、それぞれの火炉１
ａ、１ｂの起動時の層温度や流動層高差による空塔速度
５ａ、５ｂの偏差を燃焼空気流量を制御する制御装置３
ａ、３ｂの作用によって一定範囲内に確保することが可
能となる。

【００５０】例えば、火炉１ｂの起動時に空塔速度５ｂ
が必要値を下回った場合には空塔速度５ｂの酸素濃度偏
差の風量換算器１９によってコンプレッサー２からの供
給空気量が増加されるが、火炉１ａの供給空気量は火炉
１ａ出口酸素濃度を一定に制御するよう空気流量調節装
置３ａで調節され、火炉１ｂの供給空気量はボイラ出口
酸素濃度計１８によって調節されるので、火炉１ｂは安
定流動に必要な空塔速度５ｂを下回ることが無いように
制御される。

【００５１】図１に示す構成では、空塔速度の酸素濃度
偏差の風量換算器１９の信号でコンプレッサー２の空気
流量調整装置２２の制御を補正しているが、ボイラ火炉
１ａ、１ｂの出口酸素濃度の検出手段４ａ、４ｂを合わ
せて備えているので、ボイラ起動時には排ガス酸素濃度
計４ａ、４ｂの各測定値の偏差、及び空塔速度計測器５
ａ、５ｂの各測定値の偏差により燃焼空気流量配分に補
正を加える制御方法を行い、複数の火炉１ａ、１ｂの燃
焼／空気供給量が同程度となった以降は、ボイラ出口酸
素濃度計４ａ、４ｂの各測定値でコンプレッサー２の空
気流量調整装置２２の制御補正が可能な様に制御方法を
切り替えることも可能である。

【００５２】また、図１に示す加圧流動層ボイラは火炉
１ａに蒸発器２３のみを配置しているが、火炉１ａには
蒸発器２３の他に過熱器２４の一部を配置し、残りの過
熱器２４の部分を火炉１ｂに配置し、同時に火炉１ｂに
は再熱器も配置する構成でも良い。

【００５３】また、図２〜図７に本発明の実施の形態の
加圧型流動層ボイラの主蒸気温度制御系の制御系統図と
制御特性図を示す。

【００５４】図２に示す主蒸気温度制御系の制御系統図
において、ボイラ入力指令信号３２は、ボイラ静特性に
より決まる図５に示すようなボイラ入力指令−給水流量
設定値特性を持つ関数発生器３８に入力され、その出力
である給水流量設定値４４と給水流量測定値３１との偏
差信号を減算器３４で作成し、減算器３４の出力である
給水流量偏差信号を比例積分器３５に入力して演算し、
その出力がベース給水ポンプ出力指令４５となる。ベー
ス給水ポンプ出力指令４５は、加算器４２にて主蒸気温
度偏差による補正を加えられ、加算器４２で出力が得ら
れ、当該出力である給水ポンプ出力指令４６は自動／手
動切替器４３を通って給水ポンプへ出力される。

【００５５】比例積分器３５の出力であるベース給水ポ
ンプ出力指令４５に加算器４２で加えられる補正は、主
蒸気温度の設定値と測定値との間に偏差が生じた場合に
給水ポンプ出力を変化させてボイラ給水流量を調節して
主蒸気温度を制御するために補正回路である。

【００５６】この補正回路はボイラ静特性より決まる図
３に示すようなボイラ入力指令−主蒸気温度設定値特性
を持つ関数発生器３６の出力信号である主蒸気温度設定
値４７と主蒸気温度測定値３３の偏差信号を減算器３９
で作成し、減算器３９の出力である主蒸気温度偏差信号
は関数発生器４９に入力される。関数発生器４９は、図
７に示すような主蒸気温度偏差に不感帯を設定する関数
であり、ボイラ給水流量調節による主蒸気温度制御を燃
料流量調節による主蒸気温度制御のバックアップとして
使用する目的で主蒸気温度偏差が規定値以上にならない
とボイラ給水流量による主蒸気温度を働かせないように
するためのものである。

【００５７】関数発生器４９の出力は、関数発生器３７
の出力であるゲイン補正信号４８を乗算器４０にて掛け
合わせる。図４に示すようなボイラ入力指令−主蒸気温
度偏差ゲイン補正信号特性を持つ関数発生器３７の出力
であるゲイン補正信号４８を乗算器４０にて主蒸気温度
偏差に掛け合わせて補正を行う理由は、ボイラ給水流量
によって主蒸気温度偏差に対するボイラ給水流量への補
正量を変化させないと負荷によってボイラ給水流量の補
正量に対する主蒸気温度の変化量が変わってしまうため
である。

【００５８】乗算器４０の出力は、比例器４１に入力さ
れて演算し、その出力が加算器４２にて比例積分器３５
の出力であるベース給水ポンプ出力指令４５に加えられ
て、加算器４２の出力がボイラ給水ポンプ出力指令４６
となり、自動／手動切替器４３を通ってボイラ給水ポン
プへ出力される。比例器４１の比例係数は、ボイラ給水
流量変化量に対する主蒸気温度変化幅の特性より求めら
れた係数を使用する。

【００５９】また、燃料流量の調節による主蒸気温度の
ために、ボイラ静特性により決まる図３に示すようなボ
イラ入力指令−主蒸気温度設定値特性を持つ関数発生器
３６の出力信号である主蒸気温度設定値４７と主蒸気温
度測定値３３の偏差信号を比例積分器５０で演算し、そ
の出力が加算器５１においてボイラ静特性にて決まる図
５に示すようなボイラ入力指令−ベース燃料供給ポンプ
出力指令特性を持つ関数発生器５２の出力であるベース
燃料供給ポンプ出力指令に主蒸気温度偏差による補正を
加える。加算器５１で補正を加えられた燃料供給ポンプ
出力指令は、自動／手動切替器５４を通って燃料供給ポ
ンプへ出力される。

【００６０】上記制御例は、加圧型流動層ボイラの主蒸
気温度制御において、加圧型流動層ボイラ特有の燃料の
燃焼遅れによる蒸気温度変化の応答遅れおよび炉内脱硫
性能の維持や排ガスＮＯｘ発生抑制等による流動層温度
の変動範囲の制限により燃料流量の調節だけでは主蒸気
温度への応答が遅く、主蒸気温度を制御できなくなった
緊急の場合のみのバックアップとしてボイラ給水流量を
調節して主蒸気温度を制御するもので、ボイラ給水流量
を調節することで加圧型流動層ボイラ特有の燃料の燃焼
遅れによる蒸気温度変化の応答遅れ、および炉内脱硫性
能の維持や排ガスＮＯｘ発生抑制等による流動層温度の
変動可能温度範囲の制限に影響されることなく素早く主
蒸気温度を制御することができる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、２以上に分割した火炉
を有する加圧流動層ボイラの起動において起動タイミン
グの異なる２以上の火炉の空塔速度を一定範囲内に確保
することが可能となり、各火炉の起動過程で安定燃焼が
達成される。

【００６２】また、主蒸気温度制御において、燃料流量
の調節だけ水燃比のバランスを変化させた場合の主蒸気
温度への応答が遅く、燃料流量の調節だけでは主蒸気温
度を制御できなくなった場合のバックアップとして、主
蒸気温度への応答がはやく、加圧型流動層ボイラ特有の
炉内脱硫性能の維持や排ガスＮＯｘ発生の抑制等の理由
による流動層温度変化幅の制限に影響されないボイラ給
水流量を調節することで素早く主蒸気温度を制御するこ
とで、主蒸気温度の制御性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の加圧流動層ボイラの各
火炉の燃焼空気流量制御の構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態の加圧流動層ボイラの主
蒸気温度制御の構成図である。

【図３】 図１中の関数発生器３６のボイラ入力指令−
主蒸気温度設定値特性の例を示す図である。

【図４】 図１中の関数発生器３７のボイラ入力指令−
主蒸気温度偏差ゲイン補正信号特性の例を示す図であ
る。

【図５】 図１中の関数発生器３８のボイラ入力指令−
ボイラ給水流量設定値特性の例を示す図である。

【図６】 図１中の関数発生器５２のボイラ入力指令−
燃料供給ポンプ出力指令特性の例を示す図である。

【図７】 図１中の関数発生器４９の主蒸気温度偏差の
不感帯の特性の例を示す図である。

【図８】 従来技術の加圧流動層ボイラシステムの各火
炉の燃焼空気流量制御構成図である。

【図９】 従来の貫流ボイラの主蒸気温度制御方式を示
す図である。

【図１０】 従来の貫流ボイラの水蒸気系統の例を示す
図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 火炉 ２ コンプレッ
サー ３ａ、３ｂ 空気流量調整装置 ４ａ、４ｂ 排
ガス酸素濃度計 ５ａ、５ｂ 空塔速度計測器 ６ａ、６ｂ 燃
料流量計 ７ａ、７ｂ 火炉空気供給管 ８ａ、８ｂ 流
動層 ９ａ、９ｂ 火炉出口ガス配管 １０ａ、１０ｂ
燃料供給管 １１、１４、２１、４２、５１、９６、９７ 加算器 １２ 火炉燃料比率計算割り算器 １３ 燃料量の
ダンパ開度換算器 １５ ダンパ逆動作信号関数器 １６ 火炉出口酸素濃度偏差計算引算器 １７ 酸素濃度偏差−ダンパ開度換算器 １８ ボイラ出口酸素濃度計 １９ 酸素濃度
偏差の風量換算器 ２０ 燃料量の風量換算器 ２２ 空気流量
調整装置 ２３、７５ 蒸発器 ２４ 過熱器 ２５、８５ 再熱器 ２７ａ、２７ｂ
圧力容器 ３１ ボイラ給水流量 ３２、９１ ボ
イラ入力指令 ３３ 主蒸気温度測定値 ３４、３９、９
９ 減算器 ３５、５０、１００ 比例積分器 ３６、３７、３８、４９、５２、９５、９８、１０２
関数発生器 ４０ 乗算器 ４１ 比例器 ４３、５４ 自動／手動切替器 ４４ 給水流量
設定値 ４５ ベース給水ポンプ出力指令 ４６ 給水ポン
プ出力指令 ４７ 主蒸気温度設定値 ４８ ゲイン補
正信号 ５３ ベース燃料ポンプ出力指令 ７１ 給水ポン
プ ７２ 給水加熱器 ７３ 節炭器 ７４ ボイラ火炉壁 ７６ 気水分離
器 ７７ 一次過熱器 ７８ 過熱器過
熱低減器 ７９、８４ 過熱器スプレ流量調節弁 ８０ 二次過熱
器 ８１、８６ 温度計 ８２ 高圧ター
ビン ８３ 再熱器過熱低減器 ８７ 中圧ター
ビン ９２ 負荷指令 ９３ スプレ流
量実測値 ９４ 主蒸気温度偏差 １０１ 燃料流
量指令 １０３ ベース燃料流量信号 １０４ スプレ
流量設定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 恭功 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 秋元 修平 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 友安 幸治 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 Ｆターム(参考） 3K064 AA08 AA11 AB01 AC06 AC07 AC13 AD01 AE02 BA13 3L021 AA04 BA08 CA01 DA07 DA25 DA26 EA04 FA12 FA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 火炉内に蒸発器、過熱器及び再熱器を配
   置し、蒸発器、過熱器及び再熱器のうち、少なくとも蒸
   発器を配置した火炉と少なくとも再熱器を配置した火炉
   とをそれぞれ別体とする少なくとも二つに分割された火
   炉と、分割された各火炉を個別に収納する少なくとも二
   つの圧力容器と、各火炉へ送られる燃焼用空気および燃
   料供給割合を調整する手段を有する加圧流動層ボイラに
   おいて、 各火炉の空塔速度の検出手段を備え、少なくとも該各空
   塔速度検出手段の検出値に応じて加圧流動層ボイラへ供
   給する燃焼用空気流量を調整する空気流量調整手段を有
   することを特徴とする加圧流動層ボイラ。
2. 【請求項２】 各火炉の出口に酸素濃度計測手段を備
   え、該各酸素濃度計測手段による各火炉出口酸素濃度計
   測値から各火炉への空気供給配分を調整する空気供給配
   分調整手段を各火炉に備えたことを特徴とする請求項１
   記載の加圧流動層ボイラ。
3. 【請求項３】 火炉内に蒸発器、過熱器及び再熱器を配
   置し、蒸発器、過熱器及び再熱器のうち、少なくとも蒸
   発器を配置した火炉と少なくとも再熱器を配置した火炉
   とをそれぞれ別体とする少なくとも二つに分割された火
   炉と、分割された各火炉を個別に収納する少なくとも二
   つの圧力容器と、各火炉へ送られる燃焼用空気および燃
   料供給割合を調整する手段を有する加圧流動層ボイラの
   起動方法であって、 ボイラ起動時には、各火炉の空塔速度に応じて加圧流動
   層ボイラへ供給する燃焼用空気流量を調整し、各火炉の
   燃料と空気の供給量が同程度になった後は、ボイラ出口
   の酸素濃度に応じて燃焼用空気流量を調整することを特
   徴とする加圧流動層ボイラの起動方法。
4. 【請求項４】 火炉内に蒸発器、過熱器及び再熱器を配
   置し、蒸発器、過熱器及び再熱器のうち、少なくとも蒸
   発器を配置した火炉と少なくとも再熱器を配置した火炉
   とをそれぞれ別体とする少なくとも二つに分割された火
   炉と、分割された各火炉を個別に収納する少なくとも二
   つの圧力容器と、各火炉へ送られる燃焼用空気および燃
   料供給割合を調整する手段を有する加圧流動層ボイラに
   おいて、 蒸発器を有する火炉を起動した後、蒸発器で発生した蒸
   気を蒸発器を有する火炉以外の火炉に配置された過熱器
   及び再熱器に導入し、かつ前記導入蒸気量を検出して、
   該導入蒸気量が所定の値以上に達したことを検出してか
   ら、過熱器及び再熱器を備えた火炉を起動する起動過程
   で、各火炉の空塔速度と火炉出口酸素濃度が所定の値に
   なるようボイラへ供給する空気流量を制御することを特
   徴とする加圧流動ボイラの起動方法。
5. 【請求項５】 水蒸気系統が貫流ボイラの形式を持つ伝
   熱管群を燃料により流動化される流動層内に配置した火
   炉と、該火炉を収納した圧力容器からなる加圧型流動層
   ボイラの燃料流量と流動層高と伝熱管群へのボイラ給水
   流量のバランスにより決まる主蒸気温度を水燃比（ボイ
   ラ給水に与えられる熱量に対するボイラ給水流量の比
   率）を調節して制御する加圧型流動層ボイラの制御方法
   において、 燃料流量調節で主蒸気温度を制御することを基本とし
   て、燃料流量調節では主蒸気温度への応答が遅く主蒸気
   温度を制御できなくなった緊急の場合のバックアップと
   して、主蒸気温度への応答が速いボイラ給水流量を調節
   して主蒸気温度を制御することを特徴とする加圧型流動
   層ボイラの制御方法。
6. 【請求項６】 ボイラ給水が流れる伝熱管群とボイラ燃
   料を流動化させる流動層内に配置した火炉と、該火炉を
   収納した圧力容器からなる加圧型流動層ボイラのボイラ
   入力指令信号により求められる燃料流量設定値と燃料流
   量測定値との偏差に基づきボイラ燃料流量を求め、これ
   に前記ボイラ燃料流量に対して主蒸気温度の設定値と測
   定値との偏差による補正を加えて燃料流量を制御し、 ボイラ入力指令信号により求められるボイラ給水流量設
   定値と給水流量測定値との偏差に基づきベース給水流量
   を求め、該ベース給水流量に対して主蒸気温度の設定値
   と測定値との偏差に応じた補正を行い、さらにボイラ入
   力指令信号により求められる燃料供給量に対して前記主
   蒸気温度の設定値と測定値との偏差による前記補正を加
   えてボイラ給水流量を調節することを特徴とする加圧型
   流動層ボイラの制御方法。