JPH0452407A - 再熱蒸気温度制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は再熱蒸気温度制御に排ガス再循環方式とパラレ
ルダンパ方式を併用しているボイラに係り、特に再循環
排ガス量を負荷静定時等において必要最小限に抑えて高
効率な運転を可能とするボイラの再熱蒸気温度制御方式
に関する。

［従来の技術］ 再熱蒸気温度制御に燃焼排ガス再循環方式とパラレルダ
ンパ方式を併用しているボイラにおいては、第４図は示
すように、燃焼排ガス１の一部はブロワ２および排ガス
循環量調節ダンパ３を経由して再循環されて火炉底部４
より導入され、バーナ５と二段燃焼空気口６とで燃焼さ
れる燃焼ガスと火炉７内で混合される。混合後の燃焼ガ
スは過熱器、再熱器列８を経て、二液路に分割された第
１段再熱器９および第１段過熱器、節炭器列１０を通過
後、排出される。再熱器９と過熱器、節炭器列１０の後
流側にはそれぞれ排ガス流量調節用のダンパ１１．１２
が設けられている。

燃焼排ガス再循環方式とパラレルダンパ方式の再熱蒸気
温度制御の原理は以下に示す通りである。

（イ）排ガス再循環方式 再循環排ガス比（以下ＧＲ比と称す、）を下記のように
定義する。

ＧＲ比の変化は以下のような再熱蒸気温度への影響を有
する。

（１）ＧＲ比の増加（減少）により火炉内ガス温度が低
下（上昇）し、またー、火炉内ガス滞留時間が短縮（延
長）し、火炉内熱吸収量が減少（増加）する。

（２）ＧＲ比の増加（減少）により再熱器蒸気管外のガ
ス流速が増加（減少）して、再熱器蒸気管伝熱率が増加
（減少）する。

（３）上記（１）および（２）により、ＧＲ比が増加（
減少）することにより再熱蒸気温度は上昇（低下）する
。

第５図はＧＲ比の静特性例を示す。ＧＲ比はボイラ負荷
が高いほど低いという特性を持つが、最高負荷時でも、
ある比率が確保されている。これは主に、第６図に示す
負荷上昇時の過渡的アンダーシュートを考慮して、アン
ダーシュート幅を持たせたためである。

すなわち、負荷上昇時は、オーバーファイアリング（燃
料および空気のオーバーシュート）により再熱蒸気温度
が過上昇傾向となるため、これを修正するために、ＧＲ
比のアンダーシュートを行っている。第７図の再熱蒸気
温度制御基本系統図中負荷変化時補正回路３３−により
本アンダーシュートが行われている。

（ロ）パラレルダンパ方式 第１段再熱器９側（第４図）の通過ガス流量を増加（減
少）させ、第１段過熱器、節炭器列１０側（第４図）の
通過ガス量を減少（増加）させることにより、第１段再
熱器９側の熱吸収が増加（減少）し、再熱蒸気温度は上
昇（低下）する。

また、再熱蒸気温度制御方式において、ボイラ起動時と
通常運転時におけるＧＲ比の制御プログラムを変えるこ
とにより、ボイラ起動時のボイラ負荷が小さいときにも
ＧＲ比による再熱蒸気温度の制御ができることが知られ
ている。（特公昭６２−３５５６１号）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記排ガス再循環方式とパラレルダンパ方式を併用した
再熱蒸気温度制御方式は、負荷上昇時のＧＲ比アンダー
シュートを考慮しているがために、負荷静定状態等にお
いては過大なＧＲ比となっている。過大なＧＲ比は、以
下の効率低下を引き起こしている。

（１）前述のように、再循環排ガスは炉内ガス温度を低
下させる働きを持つが、炉内ガス温度の低下は燃焼効率
を低下させる要因となる。特に石炭燃焼においては、Ｇ
Ｒ比増加による燃焼効率の低下は著しい。第８図はＧＲ
比が微粉炭の未燃焼率に及ぼす影響を示す。ＧＲ比の増
加に伴い燃料の未燃焼率が増加している。

（２）過大なＧＲ比は排ガス再循環ファン（ＧＲＦ）の
動力の浪費につながる。

また、前記特公昭６２−３５５６１号公報記載の発明は
負荷上昇時にＧＲ比による再熱蒸気温度制御を可能とす
るため、負荷上昇時に特別な制御プログラムを用意する
必要があった。

そこで、本発明の目的は、上記負荷静定時の過大なＧＲ
比を低減して、燃料の未燃焼率を下げ、高効率な運転を
可能とすることにある。

また、本発明の目的は負荷上昇時に特別な制御プログラ
ムを用いなくても、負荷上昇時を含めてＧＲ比による再
熱蒸気温度制御を可能とし、しかも負荷静定時のＧＲ比
を減少させた再熱蒸気温度制御を可能とすることである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記目的は次の構成により達成される。

すなわち、再熱蒸気を発生させる再熱器と、主蒸気を発
生させる過熱器と、これら再熱器と過熱器に燃焼排ガス
の通過流量を配分制御する再熱器ダンパと過熱器ダンパ
と、ボイラ本体側へ再循環する燃焼排ガスの再循環流量
を制御する再循環ダンパと、を配設させたボイラの再熱
蒸気温度制御方法において、 燃焼排ガスの再循環量の全燃焼排ガス量に対する比率で
ある再循環燃焼排ガス比は、負荷上昇時には過渡的アン
ダーシュートを許容する値とし、負荷上昇時以外のボイ
ラ運転時には前記再循環燃焼排ガス比を負荷上昇時より
下げるように再循環ダンパのダンパの開度を調整するこ
とを特徴とする再熱蒸気温度制御方法、または、 前記負荷上昇時以外のボイラ運転時には、前記再循環燃
焼排ガス比に追従して、あるいは並行して再熱器ダンパ
と過熱器ダンパの開度をそれぞれ調整する上記再熱蒸気
温度制御方法、または、負荷上昇時以外の前記低再循環
排ガス比の設定は燃料性状や運転状態に応じて、二辺上
の再循環燃焼排ガス比率設定プログラムから選択する上
記再熱蒸気温度制御方法、 である。

［作用］ 再循環燃焼排ガス比は、負荷上昇時には過渡的アンダー
シュートを許容するだけの大きい値とし、負荷上昇時以
外のボイラ運転時には、再循環ダンパの開度を調整する
ことにより負荷上昇時の値より下げる。

前記負荷上昇時以外のボイラ運転時には、前記再循環燃
焼排ガス比に追従して、あるいは並行して再熱器と過熱
器通過燃焼排ガス量を変化させるように再熱器ダンパお
よび／または過熱器ダンパの開度を調整することにより
再熱蒸気温度を制御することができる。

負荷上昇時以外の低再循環排ガス比率の設定を燃料性状
や運転状態に応じて、二辺上の再循環燃焼排ガス比率設
定プログラムを例えば手動操作により選択することがで
きる。

［実施例］ 本発明の実施例を図面と共に説明する。

なお、本制御装置は第４図に示すボイラに適用される。

このとき、負荷静定時においてＧＲ比を低下させると過
熱器、節炭器列１０側に比べて再熱器９側の方がよりガ
ス流量が低下する。そのため、負荷静定時にＧＲ比を下
げたときは、第１図に示すように負荷上昇時に比べて、
過熱器１０側のガス流量を減少させ、再熱器９側のガス
流量を増加させることで、再熱蒸気温度を上昇させるよ
うに修正制御する。

第２図は上記概念を具体化する制御装置基本系統図の例
を示す、再熱蒸気温度発信器２１より出力された再熱蒸
気温度信号は、負荷信号２２に対応した関数発生器２３
による再熱蒸気温度設定値と減算器２４において比較さ
れ、再熱蒸気温度偏差信号を得る０本偏差をゼロにすべ
く基本的にはパラレルダンパ１１．１２（第４図）によ
り制御が行われる。すなわち、再熱蒸気温度偏差信号に
応じて第１段再熱器９側のダンパ１１は動作し、過熱器
、節炭器列１ｏｙ！Ｉ！のダンパ１２は関数発生器３８
による逆動作信号に従い動作する。

排ガス循環調節ダンパ３（第４図）を用いる排ガス再循
環量調節系はプログラム制御であるが、その設定プログ
ラムとして関数発生器２９〜３１の３種類を有している
。

その選択は三種類のボタンをもつ選択ボタン３２により
行う。関数発生器２９は従来技術からなる通常のＧＲ比
設定を、関数発生器３ｏ、３１はＧＲ比を低減した二種
類の設定を行うものである。

低ＧＲ比の二種類の設定は、燃料性状や運転状態に応じ
て設定を変えることができるように考慮したものである
。

なお、排ガス再循環調節系においても、再熱蒸気温度偏
差信号による補正が行われ、開数発生器２５により補正
ゲインの設定が与えられる低ＧＲ比は下記条件下で選択
することができる。

（１）負荷靜定時 （２）負荷降下時（第６図のようにＧＲ比はオーバーシ
ュート動作となるのでＧＲ比を多少下げても問題はない
。） （３）ＧＲ比のアンダーシュートが小さいゆるやかな負
荷変化時 低ＧＲ比設定を選択することにより、再循環排ガス量は
減少する。これに伴い再熱蒸気温度は低下傾向となるが
、第１図を用いて先に説明したように再熱器温度の基本
制御端であるパラレルダンパ１１．１２の修正動作によ
り、再熱蒸気温度は所定の値に維持される。

本発明の他の実施例として下記の例が挙げられる。

（１）負荷変化条件が定形化されている場合には、その
条件に基づき自動的に負荷上昇時のＧＲ比設定およびそ
の他の条件に対するＧＲ比設定を行ってもよい。

（２）給電指令が第３図のように単純であり、かつ給電
指令から実際に負荷変化を行うまでに、ＧＲ比段設定変
化伴うダンパ実開度変化が可能な時間的予裕度がある場
合には、給電指令に基づき自動的にＧＲ比設定を選択す
るようにしてもよい。

（３）第２図に示すＧＲ比段設定用関数発生器２９〜３
１数は運転条件に応じて任意に増減可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、比較的簡単な制御によりＧＲ比を必要
最少限まで低減できるので、燃焼効率向上によるボイラ
効率の上昇および排ガス循環ファン（ＧＲＦ）の動力低
減に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２図は本発明からなる制御
基本系統図、第３図は単純な負荷変化パターンの例を示
す図、第４図は排ガス再循環方式とパラレルダンパ方式
を併用しているボイラの構成を示す概念図、第５図は従
来技術からなるＧＲ比の特性例を示す図、第６図は負荷
変化時のＧＲ比挙動例を示す図、第７図は従来技術から
なる制御基本系統図、第８図はＧＲ比が未燃焼率に及ぼ
す影響例を示す図である。 ３・・・排ガス循環量調節ダンパ、９・・・第１段再熱
器、１０・・・過熱器、節炭器列、１１・・・再熱器側
パラレルダンパ、１２・・・過熱器側パラレルダンパｗ
ｃ１図 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　松永孝義　はか１名 ボイラ負荷→ 第 図 第 図 第 図 ボイラ負荷□ 第 図 時 間（ｈ） 第 図 時 間 第 図 第 図 ＧＲ比→

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）再熱蒸気を発生させる再熱器と、主蒸気を発生さ
   せる過熱器と、これら再熱器と過熱器に燃焼排ガスの通
   過流量を配分制御する再熱器ダンパと過熱器ダンパと、
   ボイラ本体側へ再循環する燃焼排ガスの再循環流量を制
   御する再循環ダンパと、を配設させたボイラの再熱蒸気
   温度制御方法において、 燃焼排ガスの再循環量の全燃焼排ガス量に対する比率で
   ある再循環燃焼排ガス比は、負荷上昇時には過渡的アン
   ダーシュートを許容する値とし、負荷上昇時以外のボイ
   ラ運転時には前記再循環燃焼排ガス比を負荷上昇時より
   下げるように再循環ダンパのダンパの開度を調整するこ
   とを特徴とする再熱蒸気温度制御方法。
2. （２）前記負荷上昇時以外のボイラ運転時には、前記再
   循環燃焼排ガス比に追従して、あるいは並行して再熱器
   ダンパと過熱器ダンパの開度をそれぞれ調整することを
   特徴とする請求項１記載の再熱蒸気温度制御方法。
3. （３）負荷上昇時以外の前記低再循環排ガス比の設定は
   燃料性状や運転状態に応じて、二以上の再循環燃焼排ガ
   ス比率設定プログラムから選択することを特徴とする請
   求項１または２記載の再熱蒸気温度制御方法。