JP2002106809A - 流動層ボイラにおける層高計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタ装置逆洗時の差圧検出器による層高
の変動を応答性を阻害することなく抑制し得、層高制御
への影響をなくすことができ、且つ負荷変化時等、実際
に層高が変化している時は、フィルタ装置逆洗中であっ
ても層高の変化を検出することができ、層高計測の信頼
性を向上し得る流動層ボイラにおける層高計測装置を提
供する。 【解決手段】 フィルタ装置逆洗時の層高変動波形を打
ち消すための模擬入力波形を作成し、層高変動波形の発
生タイミングと同期して該層高変動波形に対し模擬入力
波形が合成されるよう、差圧検出器４６からの検出値と
しての層差圧又は計算で求められた層高を表わす層高信
号５０に対し補正信号５３を加算する層高変動防止回路
５４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層ボイラにお
ける層高計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、流動層ボイラとしては、炉内が
常圧のものと加圧されているものとがあるが、加圧流動
層ボイラの一例を図６によって説明すると、内部が加圧
雰囲気になっている圧力容器１の中に加圧流動層ボイラ
本体２が設けられており、加圧流動層ボイラ本体２内の
下部には複数本の散気管３が配設されており、該散気管
３は、圧力容器１内の加圧空気４を、途中に後述する灰
クーラ５が設けられた取入管６から風箱７へ取り入れて
上方に噴出するようになっている。

【０００３】前記散気管３の上部には、石炭スラリ等の
燃料を供給する燃料供給管８が配設されていると共に、
流動層９を形成するための石灰石等の脱硫材、石炭灰等
が混合されたベッド材１０がベッド材貯蔵容器（図示せ
ず）から供給されるようになっており、コンプレッサ１
１から圧力容器１内に供給された加圧空気４が前記取入
管６から風箱７を介して散気管３に供給され上方に噴出
されることにより流動層９が形成され、前記燃料供給管
８から供給された燃料が流動層９の中で撹拌されて効率
よく燃焼されるようになっている。

【０００４】前記加圧流動層ボイラ本体２内における流
動層９の形成部には、伝熱管によって形成された蒸発器
１２及び過熱器１３と再熱器１４とが配設されており、
過熱器１３の蒸気流通方向上流側端部は蒸発器１２を介
して管路１５によりボイラ給水系統１６に、下流側端部
は管路１７により蒸気タービン１８の高圧タービン１９
の蒸気入口に接続され、又、再熱器１４の蒸気流通方向
上流側端部は管路２０により蒸気タービン１８の高圧タ
ービン１９の蒸気出口に、下流側端部は管路２１により
蒸気タービン１８の中低圧タービン２２を構成する中圧
タービン２２ａの蒸気入口に接続されており、更に、前
記中圧タービン２２ａから蒸気が導入される低圧タービ
ン２２ｂの蒸気出口は管路２３により復水器２４に接続
されている。

【０００５】前記ボイラ給水系統１６は、中低圧タービ
ン２２から排出された蒸気を冷却凝縮する復水器２４
と、該復水器２４の出側に設けられた復水ポンプ２５
と、該復水ポンプ２５で昇圧されたボイラ給水を加熱す
る低圧給水加熱器２６と、該低圧給水加熱器２６からの
ボイラ給水を脱気するための脱気器２７と、該脱気器２
７の出側に設けられた給水ポンプ２８と、該給水ポンプ
２８で昇圧されたボイラ給水を加熱する高圧給水加熱器
２９とを備えてなる構成を有している。

【０００６】前記加圧流動層ボイラ本体２の上部には、
蒸発器１２、過熱器１３、並びに再熱器１４内の水や蒸
気を加熱した後の高温で且つ高圧の排ガス３０が分岐ダ
クト３１を介して導かれる複数（例えば六基）のサイク
ロン３２が配設されて、前記排ガス３０中の灰を分離す
るようになっており、サイクロン３２には、排ガス管３
３を介して圧力容器１外部に設けられたセラミックチュ
ーブフィルタ等のフィルタ装置３４が接続され、該フィ
ルタ装置３４には、前述したコンプレッサ１１を駆動し
且つ余剰動力でガスタービン発電機３７を駆動するガス
タービン３６が排ガス管３５を介して接続されている。

【０００７】前記ガスタービン３６のガス出口は煙道３
８により煙突３９に接続され、該煙道３８途中には、高
圧給水加熱器２９より下流側における管路１５を流れる
ボイラ給水によってガスタービン３６からの排ガス３０
の熱を回収する第一段高圧ガスクーラ４０と、高圧給水
加熱器２９のバイパスライン４１を流れるボイラ給水に
よってガスタービン３６からの排ガス３０の熱を回収す
る第二段高圧ガスクーラ４２と、低圧給水加熱器２６の
バイパスライン４３を流れるボイラ給水によってガスタ
ービン３６からの排ガスの熱を回収する低圧ガスクーラ
４４とが設けられている。

【０００８】一方、前記圧力容器１内には、サイクロン
３２で分離された分離灰４５の熱を加圧空気４によって
回収する灰クーラ５が設けられている。

【０００９】又、前記圧力容器１内には、流動層９内の
差圧を検出することにより層高を求めるための差圧検出
器４６が設けられている。

【００１０】更に又、前記フィルタ装置３４には、途中
に逆洗弁４７が設けられた逆洗ライン４８が接続されて
いる。

【００１１】前述の如き加圧流動層ボイラにおいては、
コンプレッサ１１により圧縮した加圧空気４を圧力容器
１内へ供給し、該圧力容器１内の加圧空気４を取入管６
から取り入れて灰クーラ５で分離灰４５により加熱した
後、風箱７を介して散気管３から上方に噴出させると、
加圧流動層ボイラ本体２内で流動層９が形成され、燃料
供給管８から供給された燃料が流動層９の中で撹拌され
て効率よく燃焼される。

【００１２】前記流動層９の中で燃料が燃焼すると、そ
の熱エネルギーは、流動状態のベッド材１０に伝達さ
れ、更に、該ベッド材１０及び燃焼ガスからの熱伝達に
より、前記熱エネルギーが蒸発器１２、過熱器１３、再
熱器１４に伝達される。

【００１３】ボイラ給水系統１６から蒸発器１２へ供給
されるボイラ給水は前記熱エネルギーによって蒸気化
し、その蒸気は過熱器１３により過熱蒸気となり、該過
熱蒸気は蒸気タービン１８の高圧タービン１９に流入し
て該高圧タービン１９が駆動される。

【００１４】高圧タービン１９を駆動した後の蒸気は、
再熱器１４へ流入し、該再熱器１４によって再熱された
蒸気は中低圧タービン２２に流入して、該中低圧タービ
ン２２を駆動し、更に中低圧タービン２２を駆動した後
の蒸気は、ボイラ給水系統１６の復水器２４によってボ
イラ給水に戻され、復水ポンプ２５を経て低圧給水加熱
器２６において加熱されると共に、バイパスライン４３
へ分岐されたボイラ給水の一部により低圧ガスクーラ４
４においてガスタービン３６からの排ガス３０の熱が回
収された後、脱気器２７でボイラ給水の脱気が行われ、
該脱気器２７で脱気されたボイラ給水は、給水ポンプ２
８により昇圧された後、高圧給水加熱器２９において加
熱されると共に、バイパスライン４１へ分岐されたボイ
ラ給水の一部により第二段高圧ガスクーラ４２において
ガスタービン３６からの排ガス３０の熱が回収され、更
に第一段高圧ガスクーラ４０においてガスタービン３６
からの排ガス３０の熱が回収され、再び蒸発器１２へ供
給される。

【００１５】このようにして、蒸気タービン１８は蒸気
により駆動され、蒸気タービン１８に接続された蒸気タ
ービン発電機４９によって発電が行われる。

【００１６】一方、前記加圧流動層ボイラ本体２内にお
いて燃焼した燃料の排ガス３０は、蒸発器１２、過熱器
１３、並びに再熱器１４内の水や蒸気を加熱した後、分
岐ダクト３１を介してサイクロン３２へ導入され、排ガ
ス３０中の灰が分離され、サイクロン３２で大部分の灰
が分離された排ガス３０は、排ガス管３３を介して圧力
容器１外部に設けられたセラミックチューブフィルタ等
のフィルタ装置３４へ導入され、該フィルタ装置３４に
おいて更に灰が捕集除去された後、排ガス管３５を介し
てガスタービン３６に供給され、これによりガスタービ
ン３６が駆動され、該ガスタービン３６により前記コン
プレッサ１１が駆動されると共に、余剰動力でガスター
ビン発電機３７が駆動され、発電が行われる。

【００１７】前記ガスタービン３６を駆動した後の排ガ
ス３０は、煙道３８を流れ、第一段高圧ガスクーラ４０
において高圧給水加熱器２９の下流側のボイラ給水によ
って熱が回収され、第二段高圧ガスクーラ４２において
高圧給水加熱器２９のバイパスライン４１を流れるボイ
ラ給水によって熱が回収され、更に低圧ガスクーラ４４
において低圧給水加熱器２６のバイパスライン４３を流
れるボイラ給水によって熱が回収され、煙突３９から大
気へ放出される。

【００１８】前記サイクロン３２で分離された分離灰４
５は、前記灰クーラ５において取入管６から風箱７を介
して散気管３へ供給される加圧空気４により熱が回収さ
れて冷却された後、圧力容器１の外部の灰処理装置（図
示せず）に輸送される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記流動層
９の層高は、差圧検出器４６により流動層９内の差圧を
検出し該差圧に基づく計算を行うことによって計測さ
れ、負荷指令に応じて制御されるようになっているが、
前記セラミックチューブフィルタ等のフィルタ装置３４
の目詰りを防止するために、逆洗弁４７を開いて逆洗ラ
イン４８からフィルタ装置３４内へ逆洗エアを供給し、
該フィルタ装置３４の逆洗を行った場合、図７に示され
るように、逆洗弁４７が開かれてから所要時間Ｔ１経過
後に、実際の層高が低下していないにもかかわらず、差
圧検出器４６による検出値としての層差圧又は計算で求
められた層高が低下する現象が発生してしまい、層高制
御に影響が出る虞があった。

【００２０】このため、従来においては、図８に示され
る如く、差圧検出器４６からの検出値としての層差圧又
は計算で求められた層高を表わす層高信号５０の変動に
対し、予め設定した時定数に相当する時間遅れが生じる
よう追従させることにより、前記層高信号５０の変動を
滑らかに且つその変動幅を少なくし、層高信号５０’と
して出力する一次遅れ器５１を設けたり、或いは、図９
に示される如く、差圧検出器４６からの検出値としての
層差圧又は計算で求められた層高を表わす層高信号５０
を、逆洗開始後、所要時間だけホールドし、層高信号５
０’として出力することにより、前記層高信号５０の変
動をなくすための切換器５２を設けたりすることが行わ
れていた。

【００２１】しかしながら、前述の如く、一次遅れ器５
１を設けるのでは、時定数が大きくなって応答性が悪く
なり、層高の制御性が悪化し、高負荷変化率に対応でき
ないという欠点を有しており、又、切換器５２を設ける
のでは、層高信号５０をホールドしている間に層高変化
があった場合には、その変化を検出することができず、
層高計測の信頼性が低下するという欠点を有していた。

【００２２】本発明は、斯かる実情に鑑み、フィルタ装
置逆洗時の差圧検出器による層高の変動を応答性を阻害
することなく抑制し得、層高制御への影響をなくすこと
ができ、且つ負荷変化時等、実際に層高が変化している
時は、フィルタ装置逆洗中であっても層高の変化を検出
することができ、層高計測の信頼性を向上し得る流動層
ボイラにおける層高計測装置を提供しようとするもので
ある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、流動層内の差
圧を検出することにより層高を求めるための差圧検出器
と、フィルタ装置逆洗時の層高変動波形を打ち消すため
の模擬入力波形を作成し、層高変動波形の発生タイミン
グと同期して該層高変動波形に対し模擬入力波形が合成
されるよう、差圧検出器からの層高信号に対し補正信号
を加算する層高変動防止回路とを備えたことを特徴とす
る流動層ボイラにおける層高計測装置にかかるものであ
る。

【００２４】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００２５】層高変動防止回路において、フィルタ装置
逆洗時の層高変動波形を打ち消すための模擬入力波形が
作成され、層高変動波形の発生タイミングと同期させて
該層高変動波形に対し模擬入力波形を合成するよう、差
圧検出器からの層高信号に対し補正信号が加算され、変
動の抑えられた合成波形を有する層高信号が出力され、
層高制御に利用される。

【００２６】この結果、実際の層高が低下していないに
もかかわらず、差圧検出器からの層高信号が低下する現
象が発生しなくなり、層高制御に影響が出なくなると共
に、従来のように、一次遅れ器を設けるのとは異なり、
応答性が悪くならず、層高の制御性が悪化せず、高負荷
変化率に対応可能となり、又、従来のように、切換器を
設けて層高信号をホールドするのとは異なり、負荷変化
時等、実際に層高変化があった場合には、その変化を検
出することが可能となり、層高計測の信頼性が低下しな
くなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２８】図１〜図５は本発明を実施する形態の一例
であって、図中、図６〜図９と同一の符号を付した部分
は同一物を表わしており、フィルタ装置３４逆洗時の層
高変動波形を打ち消すための模擬入力波形を作成し、層
高変動波形の発生タイミングと同期して該層高変動波形
に対し模擬入力波形が合成されるよう、差圧検出器４６
からの検出値としての層差圧又は計算で求められた層高
を表わす層高信号５０に対し補正信号５３を加算する層
高変動防止回路５４を追加装備して層高計測装置を構成
したものである。

【００２９】前記層高変動防止回路５４は、高さがＶ１
で幅がＴ２の矩形波を、図５に示すような模擬入力波形
とし、層高変動波形に合成するようにしたものであっ
て、負荷指令５５に基づき層差圧又は層高の変動幅Ｖ１
を求めて出力する第一関数発生器５６と、「０」の信号
が設定入力された信号発生器５７と、逆洗弁４７が開か
れた際に「１」の信号として出力される逆洗弁開信号５
８によってセットされ「１」の信号５９を出力するシン
グルフリップフロップ６０と、負荷指令５５に基づき逆
洗弁４７が開かれてから層差圧又は層高が低下し始める
までの時間Ｔ１を求めて出力する第二関数発生器６１
と、該第二関数発生器６１から出力される時間Ｔ１が時
間遅れとして設定され、且つ前記シングルフリップフロ
ップ６０から出力される信号５９が「０」から「１」に
変化した時に、前記時間Ｔ１に相当する時間遅れを生じ
させて「０」から「１」に変化する遅延信号６２を出力
するオンディレイタイマ６３と、負荷指令５５に基づき
層差圧又は層高が低下し始めてから再び上昇し始めるま
での時間Ｔ２を求めて出力する第三関数発生器６４と、
該第三関数発生器６４から出力される時間Ｔ２が時間遅
れとして設定され、且つ前記オンディレイタイマ６３か
ら出力される遅延信号６２が「０」から「１」に変化し
た時に、前記時間Ｔ２に相当する時間遅れを生じさせて
「０」から「１」に変化する遅延信号６５を前記シング
ルフリップフロップ６０へリセット信号として出力する
オンディレイタイマ６６と、回路使用時に「１」とし回
路除外時に「０」とする回路使用／除外信号６７と前記
オンディレイタイマ６３から出力される遅延信号６２と
の論理積信号６８を出力するＡＮＤ回路６９と、負荷指
令５５に基づき層差圧又は層高が低下する際の時定数に
相当する時定数Ｓ１を求めて出力する第四関数発生器７
０と、負荷指令５５に基づき層差圧又は層高が低下して
から再び上昇する際の時定数に相当する時定数Ｓ２を求
めて出力する第五関数発生器７１と、前記ＡＮＤ回路６
９から出力される論理積信号６８が「０」である場合に
は、図１中、ｂ側に切り換えられ、信号発生器５７から
出力される「０」の信号を補正信号５３として出力し、
前記ＡＮＤ回路６９から出力される論理積信号６８が
「０」から「１」に切り換った場合には、前記第四関数
発生器７０から出力される時定数Ｓ１で、図１中、ｂ側
からａ側に切り換えられ、信号発生器５７から出力され
る「０」の信号を第一関数発生器５６から出力されるＶ
１へ前記時定数Ｓ１に相当する変化率で補正信号５３と
して出力する一方、前記ＡＮＤ回路６９から出力される
論理積信号６８が「１」から再び「０」に切り換った場
合には、前記第五関数発生器７１から出力される時定数
Ｓ２で、図１中、ａ側からｂ側に切り換えられ、第一関
数発生器５６から出力されるＶ１の信号を信号発生器５
７から出力される「０」の信号へ前記時定数Ｓ２に相当
する変化率で補正信号５３として出力する切換器７２
と、該切換器７２から出力される補正信号５３を差圧検
出器４６からの検出値としての層差圧又は計算で求めら
れた層高を表わす層高信号５０に対し加算し、層高信号
５０’として出力する加算器７３とを備えてなる構成を
有している。

【００３０】尚、試運転時等に得られたデータに基づい
て、前記第一関数発生器５６には、図２に示す如く、負
荷指令５５の増減に対し略比例させる形で層差圧又は層
高の変動幅Ｖ１を増減させるような関数を設定し、前記
第二関数発生器６１及び第三関数発生器６４には、図３
に示す如く、負荷指令５５の増減に対し略比例させる形
で時間Ｔ１及び時間Ｔ２を増減させるような関数を設定
し、前記第四関数発生器７０及び第五関数発生器７１に
は、図４に示す如く、負荷指令５５の増減に対し略比例
させる形で時定数Ｓ１及び時定数Ｓ２を増減させるよう
な関数を設定してある。

【００３１】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００３２】回路使用／除外信号６７を「１」とした状
態で、セラミックチューブフィルタ等のフィルタ装置３
４の目詰りを防止するために、逆洗弁４７を開いて逆洗
ライン４８からフィルタ装置３４内へ逆洗エアを供給
し、該フィルタ装置３４の逆洗を行った場合、逆洗弁開
信号５８が「１」となってシングルフリップフロップ６
０がセットされ、該シングルフリップフロップ６０から
オンディレイタイマ６３へ出力される信号５９が「０」
から「１」に変化し、時間Ｔ１経過後に、オンディレイ
タイマ６３からＡＮＤ回路６９へ出力される遅延信号６
２が「０」から「１」に変化し、ＡＮＤ回路６９から切
換器７２へ出力される論理積信号６８が「１」となる。

【００３３】前記ＡＮＤ回路６９から切換器７２へ出力
される論理積信号６８が「１」となると、切換器７２が
第四関数発生器７０から出力される時定数Ｓ１で、図１
中、ｂ側からａ側に切り換えられ、信号発生器５７から
出力される「０」の信号が第一関数発生器５６から出力
されるＶ１へ前記時定数Ｓ１に相当する変化率で補正信
号５３として加算器７３へ出力される。

【００３４】ここで、前記オンディレイタイマ６３から
ＡＮＤ回路６９へ出力される遅延信号６２は、オンディ
レイタイマ６６にも出力されており、オンディレイタイ
マ６３から出力される遅延信号６２が「０」から「１」
に変化した後、時間Ｔ２が経過すると、オンディレイタ
イマ６６からの遅延信号６５が「０」から「１」に変化
し前記シングルフリップフロップ６０へリセット信号と
して出力されるため、前記ＡＮＤ回路６９から切換器７
２へ出力される論理積信号６８が「１」から再び「０」
となる。

【００３５】前記ＡＮＤ回路６９から切換器７２へ出力
される論理積信号６８が「１」から再び「０」となる
と、切換器７２が第五関数発生器７１から出力される時
定数Ｓ２で、図１中、ａ側からｂ側に切り換えられ、第
一関数発生器５６から出力されるＶ１の信号が信号発生
器５７から出力される「０」の信号へ前記時定数Ｓ２に
相当する変化率で補正信号５３として加算器７３へ出力
される。

【００３６】これにより、フィルタ装置３４逆洗時の層
高変動波形を打ち消すための模擬入力波形が、図５に示
すような形で作成され、層高変動波形の発生タイミング
と同期させて該層高変動波形に対し模擬入力波形を合成
するよう、差圧検出器４６からの検出値としての層差圧
又は計算で求められた層高を表わす層高信号５０に対し
補正信号５３が前記加算器７３において加算され、変動
の抑えられた合成波形を有する層高信号５０’が加算器
７３から出力され、層高制御に利用される。

【００３７】この結果、実際の層高が低下していないに
もかかわらず、差圧検出器４６による検出値としての層
差圧又は計算で求められた層高が低下する現象が発生し
なくなり、層高制御に影響が出なくなると共に、従来の
ように、一次遅れ器５１（図８参照）を設けるのとは異
なり、応答性が悪くならず、層高の制御性が悪化せず、
高負荷変化率に対応可能となり、又、従来のように、切
換器５２（図９参照）を設けて層高信号５０をホールド
するのとは異なり、負荷変化時等、実際に層高変化があ
った場合には、その変化を検出することが可能となり、
層高計測の信頼性が低下しなくなる。

【００３８】こうして、フィルタ装置３４逆洗時の差圧
検出器４６による層高の変動を応答性を阻害することな
く抑制し得、層高制御への影響をなくすことができ、且
つ負荷変化時等、実際に層高が変化している時は、フィ
ルタ装置３４逆洗中であっても層高の変化を検出するこ
とができ、層高計測の信頼性を向上し得る。

【００３９】尚、本発明の流動層ボイラにおける層高計
測装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではな
く、加圧流動層ボイラに限らず、炉内が常圧の流動層ボ
イラにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。

【００４０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の流動層ボ
イラにおける層高計測装置によれば、フィルタ装置逆洗
時の差圧検出器による層高の変動を応答性を阻害するこ
となく抑制し得、層高制御への影響をなくすことがで
き、且つ負荷変化時等、実際に層高が変化している時
は、フィルタ装置逆洗中であっても層高の変化を検出す
ることができ、層高計測の信頼性を向上し得るという優
れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例のブロック図であ
る。

【図２】図１に示す第一関数発生器に設定された関数を
表わす線図である。

【図３】図１に示す第二関数発生器並びに第三関数発生
器に設定された関数を表わす線図である。

【図４】図１に示す第四関数発生器並びに第五関数発生
器に設定された関数を表わす線図である。

【図５】本発明を実施する形態の一例において、フィル
タ装置の逆洗によって生じる層高変動波形と、層高変動
波形に合成される模擬入力波形と、層高変動波形に模擬
入力波形を合成することによって形成される合成波形と
を表わす線図である。

【図６】加圧流動層ボイラの一例の全体概要構成図であ
る。

【図７】図６に示す加圧流動層ボイラの一例において、
フィルタ装置の逆洗によって生じる層高変動波形を表わ
す線図である。

【図８】従来の層高計測装置の一例のブロック図であ
る。

【図９】従来の層高計測装置の他の例のブロック図であ
る。

【符号の説明】

９ 流動層 ３４ フィルタ装置 ４６ 差圧検出器 ４７ 逆洗弁 ５０ 層高信号 ５３ 補正信号 ５４ 層高変動防止回路 ５５ 負荷指令 ５８ 逆洗弁開信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層内の差圧を検出することにより層
   高を求めるための差圧検出器と、 フィルタ装置逆洗時の層高変動波形を打ち消すための模
   擬入力波形を作成し、層高変動波形の発生タイミングと
   同期して該層高変動波形に対し模擬入力波形が合成され
   るよう、差圧検出器からの層高信号に対し補正信号を加
   算する層高変動防止回路とを備えたことを特徴とする流
   動層ボイラにおける層高計測装置。