JPH01212802A - ボイラの蒸気温度制御装置 - Google Patents

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９！電所のボイラ自動制御装置に係り、
特にプラント起動時の主蒸気温度昇温制御に好適なボイ
ラの蒸気温度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、火力原子力発電ＶＯＬ、２９゜ＮＯ，１
２の［亜臨界圧貫流ボイラの制御性の改善」のＰ８３　
（２）起動制御方式の改善にて記載されている、起動バ
イパス系統から貫流系統に切替わる時期の主蒸気温度が
下がる現象などに対し、Ｐ８６〜８７の３、起動制御方
式の改善の具体策で示しであるように、従来のボイラ運
転実績などから、Ｓ１１減圧弁開操作をランピング開始
の１時間前に実施する方法などが採られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、起動バイパス運転中にボイラ最低給水
流量の最適値について配慮されておらず、主蒸気温度昇
温制御過程における温度変動が大きく、運転員による手
動介入（燃料量微調整地）が発生するという問題があっ
た。

本発明の目的は、起動時の主蒸気温度昇温制御を安定さ
せることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ボイラ最低給水流量の設定を貫流運転中に
は、火炉保護上必要な給水流量設定とし、起動バイパス
運転中には、上記給水流量＋αＴ／Ｈ（ボイラ最大給水
流量の１０％）の設定とすることにより、達成される。

〔作用〕

起動バイパス運転中に、ボイラ最低給水流量を火炉保護
上必要な値よりαＴ／Ｈ多く流すこととする。それによ
って、ボイラの保有熱量が増加するので、主蒸気温度昇
温制御が安定して行なえる。

〔実施例〕

以下、本発明の１実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第２図において、貫流ボイラの発電プラントの概要を説
明する。発電プラントは、ボイラ本体３、高圧タービン
２、中圧タービン３２、発電機３３により構成され、ボ
イラ自動制御装置２０２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２０３が、タービン加減弁４１の開度
調整を行ない、タービン入口蒸気を定格の蒸気圧力、温
度に保つべく、燃料流調弁１６により燃料量１７を、ボ
イラ給水ポンプ（以下ＢＦＰと略す）６により給水量を
、また押込通風機（以下ＦＤＰと略す）３６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）３にて燃焼したガスは、まず火炉壁水管（以下
ＷＷと略す）１５．３次過熱器（以下３ＳＨと略す）２
７．２次過熱器（以下２ＳＨと略す）２５、再熱器（以
下ＲＨと略す）４２．１次過熱器（以下ＩＳＨと略す）
２２、節炭器（以下ＥＣＯと略す）１４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）３５とガス再循環ファン人口ダンパ（以下ＧＲＦ入
ロプロダンパす）３５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、ＷＷ１５，３ＳＨ２７
，２ＳＨ２５，ＲＨ４２゜ｌ５Ｈ２２，ＥＣ０１４での
伝熱量調整に使用し、残りの燃料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３２
からの排気を復水器４により冷却して復水とし、この水
をＢＦＰ６により加圧し、給水流調弁９にて給水量を調
整した後、高圧給水加熱器７を通りＥＣ０１４にて加熱
し、ＷＷ１５にて過熱されて飽和蒸気となる。この蒸気
をｌ５Ｈ２２゜２ＳＨ２５，３ＳＨ２７と過熱させると
同時に、給水の１部を１段過熱器スプレ弁（以下ＩＳＨ
スプレ弁と略す）１９．２段過熱器スプレ弁（以下２Ｓ
Ｈスプレ弁と略す）２１を介して、それぞれ１次過熱器
減温器（以下ＩＳＨ減温器と略す）２３と２次過熱器減
温器（以下ＺＳＨ減温器と略す）２６に注入することに
より、蒸気温度の調整を行なう。この３８Ｈ２７を通過
するまでに、定格の蒸気温度まで過熱された蒸気は、タ
ービン加減弁４１を経て、高圧タービン２へ送られる。

高圧タービン２で仕事を終えた蒸気は、ＲＨ４２にてＧ
ＲＦ入ロプロダンパ３４り調整されたガス再循環量に見
合ったガス対流熱を吸収し、定格温度まで蒸気を再燃さ
せ中圧タービン３２へ送られる。

中圧タービン３２で仕事を終えた蒸気は、復水器４へ送
られ、復水されてさらに脱気器５を通すボイラ給水用と
して使用される。

次に、貫流ボイラ特有の起動バイパス系について説明す
ると、貫流ボイラは、燃焼した高温ガスに対する火炉壁
水管（ＷＷ）１５の焼損防止は、ＷＷ１５の内部流体の
冷却効果のみに依頼しているため、起動時から最大出力
までのいかなる状態でも、内部流体量を規定値以上（通
常最大出力時の給水流量の３０％）流す必要がある。そ
こで、タービンへ流れる蒸気量がこの規定値以下の場合
は、給水量とタービンへの蒸気量の差を起動バイパス系
へ流している。つまり、ｌ５Ｈ２２の口よりＩＳＯバイ
パス弁を通してフラッシュタンク８へ送り、フラッシュ
タンクにて減圧させた後、その蒸気を加熱器低圧止弁２
０を通して２　Ｓ　Ｈ２５。

３　Ｓ　Ｈ２７及び主蒸気配管のウオーミングに使用し
たり、高圧給水加熱器蒸気圧力調整弁１３を通して高圧
給水加熱器７へ送ったり脱気器蒸気圧力調整弁１２を通
して脱気器へ送ったりすることで熱回収を図っている。

それでも残った蒸気は、フラッシュタンク水位調整弁１
１を通して復水器４へ送っている。上述したように、起
動バイパス系へ蒸気が流れている状態を起動バイパス運
転中と呼び、そうでない状態を貫流運転中と呼んでいる
。

第４図に、従来のプラント起動のうち、併入から主蒸気
温度昇温（以下ランピングと言う）の間の、主なプロセ
スの挙動を示す。

本図より明らかなように、ランピング時の主蒸気温度制
御性が悪く、この温度変動を燃料制御だけに頼るには限
界があることが判かる。

ここで、貫流ボイラの温度特性を説明し、本発明との相
関々係を述べる。

貫流ボイラの単純モデルを図６に示す。これら変数の関
係式は、 ｔ ここに、Ｃｗ；管壁の比熱　　　Ｋｃａｌ／’ＣＨ；管
壁から管内流体への熱伝達率 Ｋｃａｌ／℃Ｈ Ｖ；管内流体比容積ｒｎ’　／　ｋｇ （１）〜（３）を整理すると となる。（Ｃは定数） （４）式をラプラス変換すると となる。

（５）式は、−次遅れ要素のラプラス変換表示であり、
第７図のブロック図に示したようなブロック図となる。

式（５）〜（７）より貫流ボイラの燃料量変化に対する
蒸気温度応答特性の時定数Ｔｐは。

（ｉ）蒸気量Ｑが小さい程、大きくなる。

（ｉｔ）管内容積Ｖが大きい程、大きくなる。

（ｉｉｉ）管熱容量Ｃｗが大きい程、大きくなる。

ということが判かる。

すなわち、本発明では、上述（ｉ）項に示した特性を活
用し、起動時におけるボイラ最低給水流量を従来の火炉
保護から決められていた最低給水流量＋αＴ／Ｈとして
運転することにより、蒸気温度の応答性を改善（ＴＰを
小さく出来る）するものである。

第５図に１本発明を適用した場合の給水流量、バイパス
流量の挙動を示しており以下説明する。

まず、第５図中、Ａ・・・給水流量、Ｂ・・・Ｉ　Ｓ　
Ｈバイパス流量、Ｃ・・・２ＳＨバイパス流量、Ｄ・・
・タービン通気流量を示す。すなわち、起動バイパス運
転中には、起動時給水流量の設定として火炉保護給水流
量＋αＴ／Ｈにて運転する。そして、タービン通気、併
入、ランピングの順にて、１．３Ｈバイパス流量Ｂ、２
ＳＨバイパス流量を減少させ、タービン通気流量りを増
加して行き、負荷４０％にて、起動バイパス運転から貫
流運転へ切替わる。

この切替えポイントで、ボイラ最低給水流量設定を火炉
保護給水流量へ給替える。これは、ボイラの負荷調整範
囲を広くするために必要となるからである。なお、−担
貫流運転となれば、ボイラ状態は起動時に比較し安定化
するため、ボイラ最低給水流量を下げても問題ない。

第１図に、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。

まず、主蒸気温度２８の信号と、発電機出力信号２９を
ベースとして関数発生器１０１により設定されたボイラ
特性（起動待昇温特性）より決まる主蒸気温度設定値信
号を、比較演算器１０２にて演算し、この偏差信号を比
例積分器１０３にて演算して水燃比補正信号を作成する
。次に、発電機出力信号２９をベースとしたボイラ出力
指令（給水流量ベース）信号を関数発生器１０４にて作
成し、この信号と水燃比補正信号とを加算器１０５にて
演算し、燃料量指令信号とし、実燃料量信号１７とを比
較演算器１０６にて演算し、この偏差信号を比例積分器
１０７にて演算して燃料流調弁１６の操作信号を作成す
る。

次に、主蒸気圧力信号３８と発電機出力信号２９をベー
スとして関数発生器１１４により設定されたボイラ特性
（起動待昇圧特性）より決まる主蒸気圧力設定値信号を
、比較演算器１１５にて演算し、この偏差信号を比例積
分器１１６にて演算して、ＳＨ減圧弁２４の操作信号を
作成する。なお。

ＳＨ減圧弁２４は、起動バイパス運転から貫流運転へ切
替わると全開となる。

さらに、給水流量制御回路について説明する。

まず、給水流量要求値（設定値）は、発電機出力信号２
９をベースとして関数発生器１０４にてボイラ出力指令
（給水流量ベース）信号を作成し、この信号と起動バイ
パス運転中では信号発生器１０８にて設定された信号と
を、高値選択器１１１にて演算し高い信号を給水流量要
求値とする。同様にして、貫流運転中には信号発生器１
０９にて設定された信号と、関数発生器１０４のボイラ
出力指令信号とを、高値選択器１１１にて演算し高い信
号を給水流量要求値とする。ここで、信号切替器１１０
は、起動バイパス運転中はＡ側を、貫流運転中はＢ側を
選択する。次に、高値選択器１１１にて選択された給水
流量要求値と、給水流量信号１０とを比較演算器１１２
で演算し、この偏差信号を比例積分器１１３にて演算し
て、給水流量調整弁９の操作信号を作成する。

第８図に、本発明を適用した場合の併入から、ランピン
グ、負荷上昇時の主なプロセスの特性を示す。

本図より明らかなように、起動バイパス運転中のランピ
ングにおいて、安定した蒸気温度制御が可能となってい
る。

第３図に、本発明の機能説明フローを示す。

まず、演算ブロック３０１で、プラントが貫流運転中か
どうかを判定する。もし、貫流運転中であれば、演算ブ
ロック３０２へ進む。

演算ブロック３０２では、ボイラの最低給水流量の設定
を、火炉保護上に必要な最低限な値とし、負荷調整範囲
を広く出来るようにする。

一方、起動バイパス運転中では、演算ブロック３０３へ
進み、ボイラの最低給水流量設定を、火炉保護上に必要
な値＋αＴ／Ｈとし、ランピング時の主蒸気温度制御性
の改善を図るという本発明の機能説明フローを示してい
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、起動時
の蒸気温度制御性が改善出来、タービンメタル熱応力及
びボイラ熱応力が軽減されるので、既設のベースロード
用プラントの中間負荷運用への転換及び新設プラントの
起動特性改善の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の制御回路図、第２図は代表
的な貫流ボイラの本体系統図、第３図は本発明の機能説
明フロー図、第４図は従来制御方式による主なプロセス
の挙動を示す図、第５図は本発明を適用した場合の給水
流量の挙動を示す図。 第６図は貫流ボイラの単純モデルを示す図、第７図は貫
流ボイラのブロック図、第８図は本発明を適用した場合
の主なプロセスの挙動を示す図である。 ９・・・給水流調弁、１０・・・給水流量、１６・・・
燃料流調弁、２８・・・主蒸気温度、２０２・・・ボイ
ラ自動制御装置。 代理人　弁理士　小川筋力（クー） ＼−・　、゛ 茶　１　図 ＹＺ　図 第３　の 第　乙　圀 ト２ 第７　図 −一メ礪更　　−勧条べ− 一竹ｔ←　　　−頓岬 一振峯（−−心ζ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、火力発電所のボイラで、プラント起動時の主蒸気温
   度昇温制御を行なうため、燃料量検出器、主蒸気温度検
   出器、給水流量検出器、燃料量調節弁、給水流量調節弁
   より成るボイラにおいて、起動バイパス運転中と貫流運
   転中におけるボイラ最低給水流量の設定を切替える制御
   回路を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装
   置。