JPH0226122B2 - - Google Patents
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- JPH0226122B2 JPH0226122B2 JP58173704A JP17370483A JPH0226122B2 JP H0226122 B2 JPH0226122 B2 JP H0226122B2 JP 58173704 A JP58173704 A JP 58173704A JP 17370483 A JP17370483 A JP 17370483A JP H0226122 B2 JPH0226122 B2 JP H0226122B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boiler
- amount
- water supply
- steam
- temperature
- Prior art date
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は貫流ボイラの制御装置、特にその給水
制御装置に関するものである。
制御装置に関するものである。
通常貫流ボイラは給水入口から蒸気出口までの
間が管路により構成されており、例えばドラムボ
イラの如く蒸発部が循環回路とはなつていない。
即ち貫流ボイラにおいては節炭器で予熱された給
水が蒸発器に送られ給水ポンプの押込み圧力によ
り蒸発器出口まで貫流する。その間に給水は加熱
されて蒸発し発生蒸気は過熱器に導かれるという
構成になつている。この貫流ボイラは、大量の水
を保有するドラムなどがないので蓄熱容量が小さ
く始動に要する時間が短かくまた、負荷の追従性
に優れており、従つて小形、軽量化が可能であ
る、という特徴を有している。このために貫流ボ
イラの用途としては中間負荷火力発電用や排ガス
エネルギ回収プラントなどに多く用いられてい
る。この上記した排ガスエネルギ回収用としては
ごみ焼却炉やデイーゼルエンジンの如く、これま
で無駄に放出されていた排気ガスのエネルギを貫
流ボイラにより回収し、ここで得られる蒸気で例
えばタービン等を運転し動力または電力としてエ
ネルギ回収を図るといつた例がある。即ち蒸気タ
ービンにて発電機を駆動することにより電力が回
収され、また船舶などにおいて蒸気タービンによ
り推進主軸を駆動することにより動力が回収され
るものである。
間が管路により構成されており、例えばドラムボ
イラの如く蒸発部が循環回路とはなつていない。
即ち貫流ボイラにおいては節炭器で予熱された給
水が蒸発器に送られ給水ポンプの押込み圧力によ
り蒸発器出口まで貫流する。その間に給水は加熱
されて蒸発し発生蒸気は過熱器に導かれるという
構成になつている。この貫流ボイラは、大量の水
を保有するドラムなどがないので蓄熱容量が小さ
く始動に要する時間が短かくまた、負荷の追従性
に優れており、従つて小形、軽量化が可能であ
る、という特徴を有している。このために貫流ボ
イラの用途としては中間負荷火力発電用や排ガス
エネルギ回収プラントなどに多く用いられてい
る。この上記した排ガスエネルギ回収用としては
ごみ焼却炉やデイーゼルエンジンの如く、これま
で無駄に放出されていた排気ガスのエネルギを貫
流ボイラにより回収し、ここで得られる蒸気で例
えばタービン等を運転し動力または電力としてエ
ネルギ回収を図るといつた例がある。即ち蒸気タ
ービンにて発電機を駆動することにより電力が回
収され、また船舶などにおいて蒸気タービンによ
り推進主軸を駆動することにより動力が回収され
るものである。
ガスタービンならびにこのガスタービンの排気
ガスを熱源とする貫流ボイラとを組合せこのボイ
ラからの発生蒸気で蒸気タービンを駆動して動力
または電力を回収する構成のいわゆるコンバイン
ドプラントがあるが、このプラントはガスタービ
ンの長所を生かしつつその欠点である熱効率の悪
さを改善するのに適したプラントとして最近特に
注目を集めている。
ガスを熱源とする貫流ボイラとを組合せこのボイ
ラからの発生蒸気で蒸気タービンを駆動して動力
または電力を回収する構成のいわゆるコンバイン
ドプラントがあるが、このプラントはガスタービ
ンの長所を生かしつつその欠点である熱効率の悪
さを改善するのに適したプラントとして最近特に
注目を集めている。
また、ごみ焼却炉やデイーゼルエンジン、ガス
タービン等の排ガスをその熱源として利用するボ
イラは通常の専焼のボイラと異なり加熱の強さは
他の要因で定まるものであり自由に調節すること
はできない。これは通常の専焼ボイラなどではバ
ーナに送る燃料量を調節することにより加熱の度
合が加減できるが、しかし排ガスを熱源とするボ
イラ即ち排ガスボイラはデイーゼルエンジンやガ
スタービンの負荷もしくはごみ焼却炉に供給され
るごみの量とごみの質によりボイラの加熱の度合
が左右され自由に調節することができないもので
ある。従つて排ガスボイラの制御装置としては通
常の専焼ボイラの制御装置とは異なり、排出され
るガスの有するエネルギに応じてボイラの給水量
を制御することがその主たる役割をなすものであ
る。
タービン等の排ガスをその熱源として利用するボ
イラは通常の専焼のボイラと異なり加熱の強さは
他の要因で定まるものであり自由に調節すること
はできない。これは通常の専焼ボイラなどではバ
ーナに送る燃料量を調節することにより加熱の度
合が加減できるが、しかし排ガスを熱源とするボ
イラ即ち排ガスボイラはデイーゼルエンジンやガ
スタービンの負荷もしくはごみ焼却炉に供給され
るごみの量とごみの質によりボイラの加熱の度合
が左右され自由に調節することができないもので
ある。従つて排ガスボイラの制御装置としては通
常の専焼ボイラの制御装置とは異なり、排出され
るガスの有するエネルギに応じてボイラの給水量
を制御することがその主たる役割をなすものであ
る。
しかし、一方貫流ボイラは給水量に比して加熱
が強過ぎると流動不安定現象を起し、ボイラが安
定した蒸気を発生しなくなるばかりでなくボイラ
の管路を焼損することもあり、このような流動不
安定現象は給水温度が低い場合に起り易いという
傾向がある。従来の貫流ボイラは上記の現象にた
いしては管路の途中に絞りを入れて管路における
圧力損失を大きくして流動不安定現象を防ぐ工夫
がなされている。しかし負荷が急変したり、また
給水加熱器の故障などにより給水温度が低くなつ
た場合など計画の条件から外れた場合には流動不
安定を起し易く特にボイラの負荷が高い場合にこ
の傾向は強くあらわれる。
が強過ぎると流動不安定現象を起し、ボイラが安
定した蒸気を発生しなくなるばかりでなくボイラ
の管路を焼損することもあり、このような流動不
安定現象は給水温度が低い場合に起り易いという
傾向がある。従来の貫流ボイラは上記の現象にた
いしては管路の途中に絞りを入れて管路における
圧力損失を大きくして流動不安定現象を防ぐ工夫
がなされている。しかし負荷が急変したり、また
給水加熱器の故障などにより給水温度が低くなつ
た場合など計画の条件から外れた場合には流動不
安定を起し易く特にボイラの負荷が高い場合にこ
の傾向は強くあらわれる。
現在用いられている排ガスを熱源とする貫流ボ
イラの制御装置においては上記の流動不安定にた
いして充分に対応しうるものではなく従つてボイ
ラの負荷が急変したり、また高負荷の場合におい
て何らかの原因により給水温度が低下した場合に
おいては不安定流動現象を起す恐れがある。これ
を更に従来例について図面に従つて以下詳細に説
明する。
イラの制御装置においては上記の流動不安定にた
いして充分に対応しうるものではなく従つてボイ
ラの負荷が急変したり、また高負荷の場合におい
て何らかの原因により給水温度が低下した場合に
おいては不安定流動現象を起す恐れがある。これ
を更に従来例について図面に従つて以下詳細に説
明する。
第1図は前記のコンバインドプラントの管路系
統図の例示でありガスタービン1の排ガスはダク
ト2を通過して貫流ボイラ3に到りこれを加熱し
てスタツク4から系外に排出される。他方給水は
給水ポンプ5で加圧され給水弁6で流量調節され
たあと管路7aを通過して貫流ボイラ3に供給さ
れる。貫流ボイラ3内の水路は管路7bにより構
成されており給水はガスタービン1の排ガスによ
り加熱されて過熱蒸気となり管路7cを経て気水
分離器8に送られる。気水分離器8と蒸気タービ
ン9は管路7dおよび主蒸気弁10を介して接続
されており、過熱蒸気は蒸気タービン9に送られ
負荷(図示なし)を駆動する。蒸気タービン9を
通過した蒸気は復水器11で復水し、復水ポンプ
12により汲出されてドレンタンク13に送られ
給水加熱器14にて加熱されたのち給水ポンプ5
に送られ再び給水として利用される。
統図の例示でありガスタービン1の排ガスはダク
ト2を通過して貫流ボイラ3に到りこれを加熱し
てスタツク4から系外に排出される。他方給水は
給水ポンプ5で加圧され給水弁6で流量調節され
たあと管路7aを通過して貫流ボイラ3に供給さ
れる。貫流ボイラ3内の水路は管路7bにより構
成されており給水はガスタービン1の排ガスによ
り加熱されて過熱蒸気となり管路7cを経て気水
分離器8に送られる。気水分離器8と蒸気タービ
ン9は管路7dおよび主蒸気弁10を介して接続
されており、過熱蒸気は蒸気タービン9に送られ
負荷(図示なし)を駆動する。蒸気タービン9を
通過した蒸気は復水器11で復水し、復水ポンプ
12により汲出されてドレンタンク13に送られ
給水加熱器14にて加熱されたのち給水ポンプ5
に送られ再び給水として利用される。
50は貫流ボイラ3の従来例の制御装置であ
り、ガスタービン1の回転数計(ガスタービンの
低圧圧縮機の回転数)20、ガスタービンの吸気
温度計21、ガスタービンの排ガス温度計22、
貫流ボイラの排ガス温度計23と貫流ボイラ出口
の蒸気温度計24の出力信号を夫々入力として給
水弁6に制御信号を出力するものである。即ち給
水ポンプ5は一定回転にて運転されているのでこ
こで給水弁6の開度を加減することにより貫流ボ
イラ3への給水量が調節されるという構成になつ
ている。
り、ガスタービン1の回転数計(ガスタービンの
低圧圧縮機の回転数)20、ガスタービンの吸気
温度計21、ガスタービンの排ガス温度計22、
貫流ボイラの排ガス温度計23と貫流ボイラ出口
の蒸気温度計24の出力信号を夫々入力として給
水弁6に制御信号を出力するものである。即ち給
水ポンプ5は一定回転にて運転されているのでこ
こで給水弁6の開度を加減することにより貫流ボ
イラ3への給水量が調節されるという構成になつ
ている。
ここで制御装置50について従来のブロツク接
続図の構成例を示す第2図に基づき詳しく説明す
ると、ガスタービン1の通過風量すなわち排ガス
量はガスタービンの低圧圧縮機の回転数から高い
精度で推測できることが知られている。ここで制
御装置50内の関数発生器101には低圧圧縮機
回転数計20よりの回転数N1と吸気温度計21
よりの温度出力T0が入力されており、予め定め
られたガスタービンの特性に基づき排ガス流量
Ggを推定し出力する。なおここで吸気温度計2
1の温度出力T0は排ガス流量Ggをより高い精度
で推定するためにパラメータとして用いられる。
他方ガスタービン1の排ガス温度計22の温度出
力T3とボイラの排ガス温度計23の温度出力T2
は減算器103に入力されてその差温△Tが計算
され出力される。排ガス流量信号Ggと差温△T
は乗算器102にて乗ぜられボイラ受熱量に比例
した即ちボイラ受熱量(予想)信号Gg・△Tが
出力され、この値が次の関数発生器104に入力
される。
続図の構成例を示す第2図に基づき詳しく説明す
ると、ガスタービン1の通過風量すなわち排ガス
量はガスタービンの低圧圧縮機の回転数から高い
精度で推測できることが知られている。ここで制
御装置50内の関数発生器101には低圧圧縮機
回転数計20よりの回転数N1と吸気温度計21
よりの温度出力T0が入力されており、予め定め
られたガスタービンの特性に基づき排ガス流量
Ggを推定し出力する。なおここで吸気温度計2
1の温度出力T0は排ガス流量Ggをより高い精度
で推定するためにパラメータとして用いられる。
他方ガスタービン1の排ガス温度計22の温度出
力T3とボイラの排ガス温度計23の温度出力T2
は減算器103に入力されてその差温△Tが計算
され出力される。排ガス流量信号Ggと差温△T
は乗算器102にて乗ぜられボイラ受熱量に比例
した即ちボイラ受熱量(予想)信号Gg・△Tが
出力され、この値が次の関数発生器104に入力
される。
関数発生器104はボイラの特性に基づき予め
関数の形が設定されており、ボイラ受熱量信号か
ら発生蒸気量信号Gsを計算する機能を有してい
る。ガスタービン1の排ガス温度計22の温度出
力T3は減算器103の他に関数発生器105に
も入力され、ここでボイラ出口の蒸気温度の設定
値T^4が計算される。なお関数発生器105はプ
ラント効率が最大になるように予め関数の形が設
定されている。ボイラ出口の蒸気温度計24の出
力温度T4と関数発生器105の出力であるT^が
減算器106にて比較され、その偏差△T4が公
知の比例プラス積分形の増幅器により構成された
PIコントローラ107を介し補正蒸気量信号と
して加算器108に入力され、加算器108にお
いて発生蒸気量と補正蒸気量から給水量を計算
し、この給水量に見合つた給水を行うよう給水弁
6に給水制御信号Sc1を出力する。
関数の形が設定されており、ボイラ受熱量信号か
ら発生蒸気量信号Gsを計算する機能を有してい
る。ガスタービン1の排ガス温度計22の温度出
力T3は減算器103の他に関数発生器105に
も入力され、ここでボイラ出口の蒸気温度の設定
値T^4が計算される。なお関数発生器105はプ
ラント効率が最大になるように予め関数の形が設
定されている。ボイラ出口の蒸気温度計24の出
力温度T4と関数発生器105の出力であるT^が
減算器106にて比較され、その偏差△T4が公
知の比例プラス積分形の増幅器により構成された
PIコントローラ107を介し補正蒸気量信号と
して加算器108に入力され、加算器108にお
いて発生蒸気量と補正蒸気量から給水量を計算
し、この給水量に見合つた給水を行うよう給水弁
6に給水制御信号Sc1を出力する。
次に第2図に例示した制御装置50の作用につ
いて説明すると、ガスタービン1の負荷が変化す
ればそれに応じて排ガスの流量や貫流ボイラ3の
出入口の温度も変化し、貫流ボイラ3の加熱の程
度も影響をうける。このようなボイラの運転状態
の変化は制御装置50において検知され給水量が
調節されることになる。即ち関数発生器101に
より排ガス流量信号Ggが、また減算器103に
よりボイラの入口および出口のガス温度の差温△
Tが夫々出力され乗算器102の出力であるボイ
ラ受熱量(予想)信号Gg・△Tはボイラの新し
い運転状態における受熱量を示す。この新しい受
熱量に対応した給水量が関数発生器104で計算
されて発生蒸気量信号GsとPIコントローラ10
7からの補正蒸気量信号との合計に見合つた給水
をおこなうように加算器108を介して給水弁6
に給水制御信号Sc1が出力される。
いて説明すると、ガスタービン1の負荷が変化す
ればそれに応じて排ガスの流量や貫流ボイラ3の
出入口の温度も変化し、貫流ボイラ3の加熱の程
度も影響をうける。このようなボイラの運転状態
の変化は制御装置50において検知され給水量が
調節されることになる。即ち関数発生器101に
より排ガス流量信号Ggが、また減算器103に
よりボイラの入口および出口のガス温度の差温△
Tが夫々出力され乗算器102の出力であるボイ
ラ受熱量(予想)信号Gg・△Tはボイラの新し
い運転状態における受熱量を示す。この新しい受
熱量に対応した給水量が関数発生器104で計算
されて発生蒸気量信号GsとPIコントローラ10
7からの補正蒸気量信号との合計に見合つた給水
をおこなうように加算器108を介して給水弁6
に給水制御信号Sc1が出力される。
ボイラの運転状態の変化により、ボイラ出口の
蒸気温度T4が変化するが関数発生器105によ
りガスタービン1の排ガス温度出力T3に応じて
蒸気温度の設定値も変わるので蒸気温度は最適な
蒸気条件となるように常に調節される。なお給水
弁6は給水制御信号Sc1に応じ給水量調節可能な
る公知の弁が使用されている。
蒸気温度T4が変化するが関数発生器105によ
りガスタービン1の排ガス温度出力T3に応じて
蒸気温度の設定値も変わるので蒸気温度は最適な
蒸気条件となるように常に調節される。なお給水
弁6は給水制御信号Sc1に応じ給水量調節可能な
る公知の弁が使用されている。
ここで給水ポンプ5の例えば回転数の変動によ
る出力変動や給水温度の変動などの外乱による変
動が小さい場合や、またガスタービンの負荷変動
が緩かなときは第2図に例示した制御装置50は
ボイラを安定にまた精度よく制御する。しかし、
上記外乱による変動やガスタービンの負荷の変動
が大きい場合は充分な制御をするとはいえない。
る出力変動や給水温度の変動などの外乱による変
動が小さい場合や、またガスタービンの負荷変動
が緩かなときは第2図に例示した制御装置50は
ボイラを安定にまた精度よく制御する。しかし、
上記外乱による変動やガスタービンの負荷の変動
が大きい場合は充分な制御をするとはいえない。
ガスタービンは始動停止が容易でかつ負荷追従
性に優れているという特性を有しておりこのため
に負荷が急変することは屡々あるが、このような
場合でも貫流ボイラとしては安定よく運転する必
要がある。この制御装置50においてはガスター
ビン1の負荷が例えば急増すると、乗算器102
の出力であるボイラの受熱量(予想)Gg・△T
が増加し、それに応じて給水制御信号Sc1も直ち
に増加するが、ボイラ自身の有する蓄熱容量など
のためにボイラ出口の蒸気の出力温度T4は即応
的には変化せず、また他方ガスタービン1の負荷
の上昇に伴ないガスタービンの排ガス温度出力
T3は直ちに増加するので減算器106の出力で
ある偏差△T4は負の大きな偏差をしめす。この
負の大きな偏差△T4は給水を絞る方向に作用す
るのでボイラ受熱量(予想)Gg・△Tに比べて
給水量が極端に小さくなりここで流動不安定を起
すことになる。
性に優れているという特性を有しておりこのため
に負荷が急変することは屡々あるが、このような
場合でも貫流ボイラとしては安定よく運転する必
要がある。この制御装置50においてはガスター
ビン1の負荷が例えば急増すると、乗算器102
の出力であるボイラの受熱量(予想)Gg・△T
が増加し、それに応じて給水制御信号Sc1も直ち
に増加するが、ボイラ自身の有する蓄熱容量など
のためにボイラ出口の蒸気の出力温度T4は即応
的には変化せず、また他方ガスタービン1の負荷
の上昇に伴ないガスタービンの排ガス温度出力
T3は直ちに増加するので減算器106の出力で
ある偏差△T4は負の大きな偏差をしめす。この
負の大きな偏差△T4は給水を絞る方向に作用す
るのでボイラ受熱量(予想)Gg・△Tに比べて
給水量が極端に小さくなりここで流動不安定を起
すことになる。
またこのような傾向は給水温度T1によつても
影響をうけ例えば給水加熱器13の故障などによ
り給水温度T1が低くなつた場合には最適な蒸気
条件が得られないばかりでなくやはり流動不安定
を起す原因ともなる。
影響をうけ例えば給水加熱器13の故障などによ
り給水温度T1が低くなつた場合には最適な蒸気
条件が得られないばかりでなくやはり流動不安定
を起す原因ともなる。
また他方、ガスタービン1の負荷が急減した場
合は上記の急増した場合と逆の現象が生ずる。即
ちボイラの受熱量(予想)Gg・△Tの減少によ
りそれに応じて給水制御信号Sc1は減少するがボ
イラ自身の有する蓄熱容量などのためにボイラ出
口の蒸気の出力温度T4は即応的には変化せず一
方においてガスタービン1の負荷の減少に伴ない
ガスタービンの排ガス温度出力T3は直ちに減少
するので減算器106の出力である偏差△T4は
正の大きな偏差をしめす。この正の大きな偏差△
T4は給水を増加させる方向に作用する。
合は上記の急増した場合と逆の現象が生ずる。即
ちボイラの受熱量(予想)Gg・△Tの減少によ
りそれに応じて給水制御信号Sc1は減少するがボ
イラ自身の有する蓄熱容量などのためにボイラ出
口の蒸気の出力温度T4は即応的には変化せず一
方においてガスタービン1の負荷の減少に伴ない
ガスタービンの排ガス温度出力T3は直ちに減少
するので減算器106の出力である偏差△T4は
正の大きな偏差をしめす。この正の大きな偏差△
T4は給水を増加させる方向に作用する。
過渡的に必要以上の給水量を供給された貫流ボ
イラは過熱度の低い蒸気を蒸気タービンに供給す
ることになる。つまり給水温度が低い場合やガス
タービン1の負荷の減少の割合が過大な場合は湿
り蒸気を蒸気タービン9に供給する。過熱度の低
い蒸気や湿り蒸気は蒸気タービンの効率を悪化さ
せるばかりではなくドレンアタツクによりタービ
ン羽根を損傷することになる。そしてこの傾向は
排ガス温度が低く過熱度の小さいコンバインドプ
ラントにおいて著しくあらわれる。
イラは過熱度の低い蒸気を蒸気タービンに供給す
ることになる。つまり給水温度が低い場合やガス
タービン1の負荷の減少の割合が過大な場合は湿
り蒸気を蒸気タービン9に供給する。過熱度の低
い蒸気や湿り蒸気は蒸気タービンの効率を悪化さ
せるばかりではなくドレンアタツクによりタービ
ン羽根を損傷することになる。そしてこの傾向は
排ガス温度が低く過熱度の小さいコンバインドプ
ラントにおいて著しくあらわれる。
本発明は貫流ボイラにおける上記の問題点を解
決するためになされたもので既存の設備にわずか
の部品を追加することによりボイラの加熱量が急
変した場合でも流動不安定を起すことなく、かつ
蒸気タービンにたいしてもドレンアタツクを生ぜ
しめない制御装置を提供するものであり即ちボイ
ラ加熱用の排ガス流量と、ボイラ入口と出口の排
ガスの温度差とからボイラの受熱量を計算する手
段と、ボイラの受熱量から発生蒸気量を計算する
手段と、ボイラ入口の排ガス温度から計算される
ボイラ出口の蒸気温度の設定値と、ボイラ出口の
蒸気温度の測定値との偏差から補正蒸気量を計算
する手段と、発生蒸気量と補正蒸気量とから給水
量を計算する手段とを有し給水量を調節する貫流
ボイラの制御装置において、前記ボイラの受熱量
から安定給水量を計算する手段と、安定給水量と
前記給水量とを比較してその値の大なる方を較正
給水量として選択する手段と、ボイラの受熱量と
給水温度とからボイラの最低給水量を計算する手
段と、最低給水量と前記較正給水量とを比較し、
最低給水量が大きくかつこの状態が一定時間以上
持続した場合に負荷に供給する蒸気通路を遮断可
能とする手段とを付設したことを特徴とする貫流
ボイラの制御装置であり以下本発明の実施例を図
面について説明する。
決するためになされたもので既存の設備にわずか
の部品を追加することによりボイラの加熱量が急
変した場合でも流動不安定を起すことなく、かつ
蒸気タービンにたいしてもドレンアタツクを生ぜ
しめない制御装置を提供するものであり即ちボイ
ラ加熱用の排ガス流量と、ボイラ入口と出口の排
ガスの温度差とからボイラの受熱量を計算する手
段と、ボイラの受熱量から発生蒸気量を計算する
手段と、ボイラ入口の排ガス温度から計算される
ボイラ出口の蒸気温度の設定値と、ボイラ出口の
蒸気温度の測定値との偏差から補正蒸気量を計算
する手段と、発生蒸気量と補正蒸気量とから給水
量を計算する手段とを有し給水量を調節する貫流
ボイラの制御装置において、前記ボイラの受熱量
から安定給水量を計算する手段と、安定給水量と
前記給水量とを比較してその値の大なる方を較正
給水量として選択する手段と、ボイラの受熱量と
給水温度とからボイラの最低給水量を計算する手
段と、最低給水量と前記較正給水量とを比較し、
最低給水量が大きくかつこの状態が一定時間以上
持続した場合に負荷に供給する蒸気通路を遮断可
能とする手段とを付設したことを特徴とする貫流
ボイラの制御装置であり以下本発明の実施例を図
面について説明する。
第3図は本発明の制御装置の実施例51を示すブ
ロツク接続図であり第2図に示された従来の制御
装置の回路構成にたいして更に関数発生器110
および114、高位選択器111、比較器11
2、タイマ113、を付加し、管路7aに取付け
られた給水温度計25のボイラの給水温度T1を
入力信号として加え、給水制御信号2段Sc2の他
にタービントリツプの給水系異常信号Esを出力す
る構成になつている。
ロツク接続図であり第2図に示された従来の制御
装置の回路構成にたいして更に関数発生器110
および114、高位選択器111、比較器11
2、タイマ113、を付加し、管路7aに取付け
られた給水温度計25のボイラの給水温度T1を
入力信号として加え、給水制御信号2段Sc2の他
にタービントリツプの給水系異常信号Esを出力す
る構成になつている。
ここで関数発生器110には乗算器102の出
力信号であるボイラ受熱量(予想)Gg・△Tお
よびボイラの給水温度T1が入力せられる。関数
発生器110においてはボイラが不安定流動を起
す限界に若干の余裕を見込んだボイラ安定給水量
Gsnioを計算し高位選択器111に出力する。関
数発生器110の具体的な関数の値はボイラの形
式、寸法により異なり、夫々のボイラに応じて設
計計算されまたは工場試験運転の結果の値により
定められる。不安定流動現象はボイラの加熱が大
きくなる程、又給水温度T1が下る程、又給水量
が少なくなる程起り易くなるので一般的には、ボ
イラ受熱量(予想)Gg・△Tの増加に応じてボ
イラ安定給水量Gsnioも大きくなり、また給水温
度T1が下ればボイラ安定給水量Gsnioは大きくな
る。
力信号であるボイラ受熱量(予想)Gg・△Tお
よびボイラの給水温度T1が入力せられる。関数
発生器110においてはボイラが不安定流動を起
す限界に若干の余裕を見込んだボイラ安定給水量
Gsnioを計算し高位選択器111に出力する。関
数発生器110の具体的な関数の値はボイラの形
式、寸法により異なり、夫々のボイラに応じて設
計計算されまたは工場試験運転の結果の値により
定められる。不安定流動現象はボイラの加熱が大
きくなる程、又給水温度T1が下る程、又給水量
が少なくなる程起り易くなるので一般的には、ボ
イラ受熱量(予想)Gg・△Tの増加に応じてボ
イラ安定給水量Gsnioも大きくなり、また給水温
度T1が下ればボイラ安定給水量Gsnioは大きくな
る。
高位選択器111には上記安定給水量Gsnioの
他に加算器108の出力である給水制御信号Sc1
が接続され、この両者のうちの値の大きい方の信
号を較正給水量として選択して給水制御信号2段
Sc2として出力される。
他に加算器108の出力である給水制御信号Sc1
が接続され、この両者のうちの値の大きい方の信
号を較正給水量として選択して給水制御信号2段
Sc2として出力される。
関数発生器114にはボイラ受熱量(予想)
Gg・△Tおよび給水温度T1が入力せられこのT1
の値をパラメータとしてここでボイラの最低給水
量Gfnioを計算し、比較器112に出力される。
Gg・△Tおよび給水温度T1が入力せられこのT1
の値をパラメータとしてここでボイラの最低給水
量Gfnioを計算し、比較器112に出力される。
ボイラ出口の蒸気の条件はボイラへの給水量と
ボイラの加熱量のヒートバランスによつて定ま
る。即ち Cp・Gg・△T=Gf(is−if) …(1)式 ここに Cpはガスの比熱 (Kcal/Kg℃) Ggは排ガス流量 (Kg/sec.) △Tはボイラ出入口のガスの差温 (℃) Gfは給水量 (Kg/sec.) isはボイラ出口エンタルピ (Kcal/Kg) ifは給水のエンタルピ (Kcal/Kg) (給水のエンタルピifは給水温度T1にほぼ等し
い。) ここでボイラ出口のエンタルピisが低下し過ぎ
ると、前述したごとく蒸気タービンにおいてドレ
ンアタツクを生じるので、ボイラ出口エンタルピ
isには許容下限値があり、その値をisnioとする。
ボイラ出口のエンタルピの許容下限値isnioは蒸気
タービンの形式、羽根の材質や形状等に依存した
蒸気タービン個有の値である。上記(1)式よりボイ
ラの最低給水量Gfnioは次の(2)式で定められる。
ボイラの加熱量のヒートバランスによつて定ま
る。即ち Cp・Gg・△T=Gf(is−if) …(1)式 ここに Cpはガスの比熱 (Kcal/Kg℃) Ggは排ガス流量 (Kg/sec.) △Tはボイラ出入口のガスの差温 (℃) Gfは給水量 (Kg/sec.) isはボイラ出口エンタルピ (Kcal/Kg) ifは給水のエンタルピ (Kcal/Kg) (給水のエンタルピifは給水温度T1にほぼ等し
い。) ここでボイラ出口のエンタルピisが低下し過ぎ
ると、前述したごとく蒸気タービンにおいてドレ
ンアタツクを生じるので、ボイラ出口エンタルピ
isには許容下限値があり、その値をisnioとする。
ボイラ出口のエンタルピの許容下限値isnioは蒸気
タービンの形式、羽根の材質や形状等に依存した
蒸気タービン個有の値である。上記(1)式よりボイ
ラの最低給水量Gfnioは次の(2)式で定められる。
Gfnio=Cp・Gg・△T/isnio−T1 …(2)式
関数発生器114は減算器と除算器と係数器と
を組合せ、ボイラ受熱量(予想)Gg・△Tと給
水温度T1の2つの入力からT1の値をパラメータ
として最低給水量Gfnioを計算するように構成し
てもよい。また上記(2)式を用いて最低給水量
Gfnioとボイラ受熱量(予想)Gg・△Tと給水温
度T1の関係を予め計算し、複数のダイオードと
抵抗と増幅器を組合せる公知の関数発生器により
構成してもよい。
を組合せ、ボイラ受熱量(予想)Gg・△Tと給
水温度T1の2つの入力からT1の値をパラメータ
として最低給水量Gfnioを計算するように構成し
てもよい。また上記(2)式を用いて最低給水量
Gfnioとボイラ受熱量(予想)Gg・△Tと給水温
度T1の関係を予め計算し、複数のダイオードと
抵抗と増幅器を組合せる公知の関数発生器により
構成してもよい。
比較器112には高位選択器111の出力であ
る給水制御信号2段Sc2と関数発生器114の出
力であるボイラの最低給水量Gfnioが入力として
接続され、関数発生器114の出力Gfnioが大な
る場合に次段のタイマ113をセツトする。
る給水制御信号2段Sc2と関数発生器114の出
力であるボイラの最低給水量Gfnioが入力として
接続され、関数発生器114の出力Gfnioが大な
る場合に次段のタイマ113をセツトする。
タイマ113は例えば公知のオンデイレイのモ
ータタイマにより構成されており、セツト状態が
一定時間以上持続すると給水系異常信号Esを出力
する。給水系異常信号Esは別の駆動回路(図示な
し)を介して第1図における主蒸気弁10を全閉
としバイパス弁14を全開にするとともにブザー
等の警報を出力する。
ータタイマにより構成されており、セツト状態が
一定時間以上持続すると給水系異常信号Esを出力
する。給水系異常信号Esは別の駆動回路(図示な
し)を介して第1図における主蒸気弁10を全閉
としバイパス弁14を全開にするとともにブザー
等の警報を出力する。
次に第3図の制御装置の作用について説明す
る。ボイラの負荷の整定状態においては加算器1
08の出力である給水制御信号Sc1は関数発生器
110の出力であるボイラ安定給水量Gsnioより
大きく給水制御信号2段Sc2として加算器108
の出力Sc1が選択されている。また給水制御信号
2段Sc2は関数発生器114の出力である最低給
水量Gfnioより大きいためにタイマ113はセツ
トされていない。ここでガスタービン1の負荷が
急増すると乗算器102の出力であるボイラ受熱
量(予想)Gg・△Tが増加し、それに応じて発
生蒸気量信号Gsが増加する。他方においてガス
タービン1の排ガス温度出力T3は急増するがボ
イラ出口蒸気温度T4は即応的には大きくならな
いためにPIコントローラ107の入力である温
度の偏差△T4は負の大きな値となり、給水量を
絞る方向に作用する。従つてボイラの加熱量に比
べて給水量が極端に少くなり給水制御信号Sc1は
関数発生器110の出力であるボイラ安定給水量
Gsnioより小さくなる。ここで高位選択器111
の出力として関数発生器110の出力である安定
給水量Gsnioが較正給水量として選択され給水制
御信号2段Sc2として出力されるので貫流ボイラ
は流動不安定とはならずに安定して運転できる。
る。ボイラの負荷の整定状態においては加算器1
08の出力である給水制御信号Sc1は関数発生器
110の出力であるボイラ安定給水量Gsnioより
大きく給水制御信号2段Sc2として加算器108
の出力Sc1が選択されている。また給水制御信号
2段Sc2は関数発生器114の出力である最低給
水量Gfnioより大きいためにタイマ113はセツ
トされていない。ここでガスタービン1の負荷が
急増すると乗算器102の出力であるボイラ受熱
量(予想)Gg・△Tが増加し、それに応じて発
生蒸気量信号Gsが増加する。他方においてガス
タービン1の排ガス温度出力T3は急増するがボ
イラ出口蒸気温度T4は即応的には大きくならな
いためにPIコントローラ107の入力である温
度の偏差△T4は負の大きな値となり、給水量を
絞る方向に作用する。従つてボイラの加熱量に比
べて給水量が極端に少くなり給水制御信号Sc1は
関数発生器110の出力であるボイラ安定給水量
Gsnioより小さくなる。ここで高位選択器111
の出力として関数発生器110の出力である安定
給水量Gsnioが較正給水量として選択され給水制
御信号2段Sc2として出力されるので貫流ボイラ
は流動不安定とはならずに安定して運転できる。
時間が経過し、ボイラ出口蒸気温度T4が上昇
してくれば減算器106の出力の偏差△T4は小
さくなり加算器108の出力である給水制御信号
Sc1が増加し関数発生器110の出力のボイラ安
定給水量Gsnioより大きくなればボイラの整定運
転時と同じ状態となり加算器108の出力Sc1が
選択され、この値が給水制御信号2段Sc2として
出力される。なお関数発生器110の出力である
ボイラ安定給水量Gsnioが関数発生器114の出
力である最低給水量Gfnioよりも小さいような場
合にて高位選択器111にて関数発生器110の
出力Gsnioの値が選ばれるときにはタイマ113
がセツトされ一定時間経過后給水系異常信号Esが
出力されるのはいうまでもない。
してくれば減算器106の出力の偏差△T4は小
さくなり加算器108の出力である給水制御信号
Sc1が増加し関数発生器110の出力のボイラ安
定給水量Gsnioより大きくなればボイラの整定運
転時と同じ状態となり加算器108の出力Sc1が
選択され、この値が給水制御信号2段Sc2として
出力される。なお関数発生器110の出力である
ボイラ安定給水量Gsnioが関数発生器114の出
力である最低給水量Gfnioよりも小さいような場
合にて高位選択器111にて関数発生器110の
出力Gsnioの値が選ばれるときにはタイマ113
がセツトされ一定時間経過后給水系異常信号Esが
出力されるのはいうまでもない。
ガスタービン1の負荷が急減した場合には関数
発生器104の出力発生蒸気量信号Gsは小さく
なるが、減算器106の出力である温度の偏差△
T4は正の大きな値になるために加算器108の
出力である給水制御信号Sc1はあまり減少せずボ
イラへの給水量は加熱に比べて過剰となりボイラ
出口の蒸気の過熱度は低下し、場合によつては湿
り蒸気となる。このような状態では関数発生器1
14の出力Gfnioの値が給水制御信号Sc1よりも大
きいために比較器112によりタイマ113がセ
ツトされ一定時間経過後に給水系異常信号Esが出
力され第1図における主蒸気弁10が全閉にされ
るとともにバイパス弁15が全開にされ、余剰蒸
気は復水器11にダンプされるので蒸気タービン
9はドレンアタツクから保護される。なおこのタ
イマ113は給水系異常信号の誤操作防止用に設
けられたものであり、極く短時間内であれば関数
発生器114の出力Gfnioが大きくなつてもボイ
ラの自身の有する蓄熱容量によりボイラ出口の蒸
気の過熱度はあまり下らないので、タイマ113
にて作動に時限をもたせることにより給水系異常
信号の発信をおくらせ警報の確度をあげるように
したものである。
発生器104の出力発生蒸気量信号Gsは小さく
なるが、減算器106の出力である温度の偏差△
T4は正の大きな値になるために加算器108の
出力である給水制御信号Sc1はあまり減少せずボ
イラへの給水量は加熱に比べて過剰となりボイラ
出口の蒸気の過熱度は低下し、場合によつては湿
り蒸気となる。このような状態では関数発生器1
14の出力Gfnioの値が給水制御信号Sc1よりも大
きいために比較器112によりタイマ113がセ
ツトされ一定時間経過後に給水系異常信号Esが出
力され第1図における主蒸気弁10が全閉にされ
るとともにバイパス弁15が全開にされ、余剰蒸
気は復水器11にダンプされるので蒸気タービン
9はドレンアタツクから保護される。なおこのタ
イマ113は給水系異常信号の誤操作防止用に設
けられたものであり、極く短時間内であれば関数
発生器114の出力Gfnioが大きくなつてもボイ
ラの自身の有する蓄熱容量によりボイラ出口の蒸
気の過熱度はあまり下らないので、タイマ113
にて作動に時限をもたせることにより給水系異常
信号の発信をおくらせ警報の確度をあげるように
したものである。
以上の説明においてはガスタービン1の吸気温
度T0と低圧圧縮機回転数N1より排ガス流量信号
Ggの値を推定したものであるが、排ガスダクト
等の回路の途中に公知の風速計を設け、この風速
計の出力より直接に排ガス流量信号Ggを検出し
てもよい。
度T0と低圧圧縮機回転数N1より排ガス流量信号
Ggの値を推定したものであるが、排ガスダクト
等の回路の途中に公知の風速計を設け、この風速
計の出力より直接に排ガス流量信号Ggを検出し
てもよい。
またデイーゼルエンジンの排ガスを利用する場
合は、エンジンの吸気圧力、または過給機の回転
数、または燃料ラツク位置で排ガス流量信号Gg
を推定してもよい。
合は、エンジンの吸気圧力、または過給機の回転
数、または燃料ラツク位置で排ガス流量信号Gg
を推定してもよい。
第4図は本発明の制御装置の他の実施例52を示
すものであり、本実施例と第3図において示され
た実施例と異なるところは関数発生器110にか
えて設けられた関数発生器110′の構成であり、
本実施例においてボイラの安定給水量Gsnioを計
算する関数発生器110′の入力として乗算器1
02の出力であるボイラ受熱量(予熱)Gg・△
Tの値のみを用い、給水温度T1は入力として用
いていない。これは流動不安定を起す点が給水温
度の値にあまり影響をうけないボイラにおいて有
利に利用しうる実施例であり関数発生器110′
の関数の形は給水温度T1の変動を予め見込み余
裕をもたせた値に設定されたものである。ここで
ガスタービン1の負荷が急増した場合に関数発生
器110′の出力は余裕がとられ大きくされてい
るので比較的早期に関数発生器110′の出力で
ある安定給水量Gsnioが高位選択器111の出力
である給水制御信号2段Sc2となるので効率は若
干おちるが関数発生器110′の構造が簡略化で
き従つて制御装置は安価になる。なおこの場合全
運転時間に比して関数発生器110′の出力であ
るボイラの安定給水量Gsnioの値が給水制御信号
2段Sc2として選択されている時間は僅かなので
効率の低下は無視出来る。
すものであり、本実施例と第3図において示され
た実施例と異なるところは関数発生器110にか
えて設けられた関数発生器110′の構成であり、
本実施例においてボイラの安定給水量Gsnioを計
算する関数発生器110′の入力として乗算器1
02の出力であるボイラ受熱量(予熱)Gg・△
Tの値のみを用い、給水温度T1は入力として用
いていない。これは流動不安定を起す点が給水温
度の値にあまり影響をうけないボイラにおいて有
利に利用しうる実施例であり関数発生器110′
の関数の形は給水温度T1の変動を予め見込み余
裕をもたせた値に設定されたものである。ここで
ガスタービン1の負荷が急増した場合に関数発生
器110′の出力は余裕がとられ大きくされてい
るので比較的早期に関数発生器110′の出力で
ある安定給水量Gsnioが高位選択器111の出力
である給水制御信号2段Sc2となるので効率は若
干おちるが関数発生器110′の構造が簡略化で
き従つて制御装置は安価になる。なおこの場合全
運転時間に比して関数発生器110′の出力であ
るボイラの安定給水量Gsnioの値が給水制御信号
2段Sc2として選択されている時間は僅かなので
効率の低下は無視出来る。
以上の如く本発明による貫流ボイラの制御装置
によれば従来の制御装置に若干の改造を加えるの
みの安価な制御装置によりエンジンやガスタービ
ン等の急激な負荷変動による排ガス量の変動があ
つた場合においても貫流ボイラは流動不安定を起
すことなく安定した運転を継続できるとともに蒸
気タービンをドレンアタツクから保護することが
できる制御装置を提供するものである。
によれば従来の制御装置に若干の改造を加えるの
みの安価な制御装置によりエンジンやガスタービ
ン等の急激な負荷変動による排ガス量の変動があ
つた場合においても貫流ボイラは流動不安定を起
すことなく安定した運転を継続できるとともに蒸
気タービンをドレンアタツクから保護することが
できる制御装置を提供するものである。
第1図はコンバインドプラントの従来例の管路
系統図、第2図は貫流ボイラの従来例の制御装置
ブロツク接続図、第3図は本発明の貫流ボイラの
制御装置の実施例のブロツク接続図、第4図は本
発明の貫流ボイラの制御装置の他の実施例のブロ
ツク接続図である。 1……ガスタービン、2……ダクト、3……貫
流ボイラ、4……スタツク、5……給水ポンプ、
6……給水弁、7a,7b,7c,7d……管路、8
……気水分離器、9……蒸気タービン、10……
主蒸気弁、11……復水器、12……復水ポン
プ、13……ドレンタンク、14……給水加熱
器、15……バイパス弁、20……回転数計、2
1……ガスタービン吸気温度計、22……ガスタ
ービン排ガス温度計、23……貫流ボイラ排ガス
温度計、24……貫流ボイラ出口蒸気温度計、2
5……ボイラ給水温度計、50,51,52……
制御装置、101,104,105,110,1
10′,114……関数発生器、102……乗算
器、103,106……減算器、107……PI
コントローラ、108……加算器、111……高
位選択器、112……比較器、113……タイ
マ。
系統図、第2図は貫流ボイラの従来例の制御装置
ブロツク接続図、第3図は本発明の貫流ボイラの
制御装置の実施例のブロツク接続図、第4図は本
発明の貫流ボイラの制御装置の他の実施例のブロ
ツク接続図である。 1……ガスタービン、2……ダクト、3……貫
流ボイラ、4……スタツク、5……給水ポンプ、
6……給水弁、7a,7b,7c,7d……管路、8
……気水分離器、9……蒸気タービン、10……
主蒸気弁、11……復水器、12……復水ポン
プ、13……ドレンタンク、14……給水加熱
器、15……バイパス弁、20……回転数計、2
1……ガスタービン吸気温度計、22……ガスタ
ービン排ガス温度計、23……貫流ボイラ排ガス
温度計、24……貫流ボイラ出口蒸気温度計、2
5……ボイラ給水温度計、50,51,52……
制御装置、101,104,105,110,1
10′,114……関数発生器、102……乗算
器、103,106……減算器、107……PI
コントローラ、108……加算器、111……高
位選択器、112……比較器、113……タイ
マ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ボイラ加熱用の排ガス流量と、ボイラ入口と
出口の排ガスの温度差とからボイラの受熱量を計
算する手段と、ボイラの受熱量から発生蒸気量を
計算する手段と、ボイラ入口の排ガス温度から計
算されるボイラ出口の蒸気温度の設定値と、ボイ
ラ出口の蒸気温度の測定値との偏差から補正蒸気
量を計算する手段と、発生蒸気量と補正蒸気量と
から給水量を計算する手段とを有し給水量を調節
する貫流ボイラの制御装置において、前記ボイラ
の受熱量から安定給水量を計算する手段と、安定
給水量と前記給水量とを比較してその値の大なる
方を較正給水量として選択する手段と、ボイラの
受熱量と給水温度とからボイラの最低給水量を計
算する手段と、最低給水量と前記較正給水量とを
比較し、最低給水量が大きくかつこの状態が一定
時間以上持続した場合に負荷に供給する蒸気通路
を遮断可能とする手段とを付設したことを特徴と
する貫流ボイラの制御装置。 2 安定給水量を計算する手段は、給水温度をパ
ラメータとして用いている特許請求の範囲第1項
記載の貫流ボイラの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17370483A JPS6064101A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 貫流ボイラの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17370483A JPS6064101A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 貫流ボイラの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064101A JPS6064101A (ja) | 1985-04-12 |
| JPH0226122B2 true JPH0226122B2 (ja) | 1990-06-07 |
Family
ID=15965576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17370483A Granted JPS6064101A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 貫流ボイラの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064101A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05126309A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-21 | Miura Co Ltd | 貫流型排熱ボイラの水位制御方法およびその装置 |
| JP3872655B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2007-01-24 | 本田技研工業株式会社 | 等速ジョイント用ラビリンスシール構造 |
| WO2003029619A1 (en) | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Temperature control device of evaporator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS459442Y1 (ja) * | 1968-10-30 | 1970-05-04 | ||
| JPS5112001A (en) * | 1974-07-19 | 1976-01-30 | Hitachi Ltd | Teiryuryontenno keizokunitomonatsuteshojiruhenryuo boshisurutameno sochi |
| JPS5646904A (en) * | 1979-09-26 | 1981-04-28 | Tokyo Shibaura Electric Co | Minimum flow controller for boilers |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP17370483A patent/JPS6064101A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6064101A (ja) | 1985-04-12 |
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