JPH05332505A - ボイラ起動時の蒸気温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 起動時に有効に蒸気温度の制御を行わせる。 【構成】 外部の燃料流量信号２８を入力して燃焼用空
気の基本最低空気流量２９を求める関数発生器２７と、
外部のボイラ負荷指令３１を入力して通常起動時最低空
気流量３２及びコールドモード起動時最低空気流量３４
及びウォームモード起動時最低空気流量３６並びにホッ
トモード起動時最低空気流量３８を求める関数発生器３
０，３３，３５，３７と、起動モード検出器４２からの
起動モード検出信号４３によって、各起動時最低空気流
量３２，３４，３６，３８を切替えて出力させる切替リ
レー３９〜４１と、前記基本最低空気流量２９と、起動
時最低空気流量３２，３４，３６，３８のいずれかとの
大きい方を、最低空気流量設定信号４５として空気ファ
ン２２や再循環ファンの制御装置４６へ出力するハイセ
レクタ４４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ起動時の蒸気温
度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４はボイラの給水及び蒸気系統の概略
を示しており、ボイラ水１は給水ポンプ２により給水流
路３を介して火炉パス４へと送られて、火炉パス４で加
熱され、火炉パス４を出た蒸気５は蒸気流路６を介して
第一過熱器７、第二過熱器８、最終過熱器９へと順に送
られてこれらで過熱され、その後、蒸気タービン１０へ
と送られて発電機１１を駆動し、発電を行わせるのに利
用される。

【０００３】尚、図中１２は蒸気流路６の第一過熱器
７、第二過熱器８、最終過熱器９入出側に接続されたド
レン流路、１３は各ドレン流路１２に設けられたドレン
弁、１４は蒸気流路６の最終過熱器９出側に設けられた
圧力計であって、該圧力計１４からの検出信号１５に基
づき各種の制御が行われている。

【０００４】ボイラ（特に起動時）においては、発生し
た蒸気５の温度と蒸気タービン１０自体の温度とのミス
マッチは設備全体の寿命低下につながるため、蒸気ター
ビン１０へ送られる蒸気温度を制御することは重要な問
題であるが、従来、ボイラの起動時における蒸気温度の
制御は、以下に説明するような間接的な方法しか行われ
ていなかった。

【０００５】即ち、蒸気タービン１０にとって、供給さ
れる蒸気５の圧力が一定に保たれることは必要条件であ
り、そのために、ボイラへ供給する燃料流量とボイラ水
１の給水流量との比を一定に保たなければならない。し
かも、ボイラへ供給される燃料流量はボイラ負荷に応じ
て予め定められてしまうので、これに応じてボイラ水１
の給水流量も決められてしまう。

【０００６】そして、給水流量の調整は、ドレン弁１３
を開閉して、蒸気流路６の第一過熱器７、第二過熱器
８、最終過熱器９入出側に接続された各ドレン流路１２
から蒸気５を逃がし、蒸気流量を変化させることによっ
て行っており（蒸気流量を検出し、これに応じて給水流
量を制御させるようにしているから）、この際、どのド
レン弁１３を開閉するか、或いは、どのドレン弁１３を
どのくらい開けるかなどの操作によって、間接的に、蒸
気温度の制御を行わせていた。

【０００７】尚、従来、ボイラの起動時における燃焼用
空気の供給量は、一定に保持されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボイラ起動時の蒸気温度制御装置には、以下のよう
な問題があった。

【０００９】即ち、ドレン弁１３の操作はあくまでも補
助的なものにすぎず、しかも、ドレン弁１３は微調整が
効かないので、蒸気温度の制御はうまく行かず、蒸気温
度はほとんど成り行きまかせの状態となっていた。

【００１０】本発明は、上述の実情に鑑み、起動時に有
効に蒸気温度の制御を行い得るようにしたボイラ起動時
の蒸気温度制御装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部からの燃
料流量信号２８を入力して燃焼用空気２１の基本最低空
気流量２９を求める関数発生器２７と、外部からのボイ
ラ負荷指令３１を入力して通常起動時最低空気流量３２
を求める関数発生器３０と、ボイラ負荷指令３１を入力
してコールドモード起動時最低空気流量３４を求める関
数発生器３３と、ボイラ負荷指令３１を入力してウォー
ムモード起動時最低空気流量３６を求める関数発生器３
５と、ボイラ負荷指令３１を入力してホットモード起動
時最低空気流量３８を求める関数発生器３７と、蒸気タ
ービン１０に設けられた起動モード検出器４２と、該起
動モード検出器４２からの起動モード検出信号４３によ
って、前記ホットモード起動時最低空気流量３８又はウ
ォームモード起動時最低空気流量３６を、そしてこれら
のいずれかとコールドモード起動時最低空気流量３４
を、更にこれらのいずれかと通常起動時最低空気流量３
２を切替えて出力させる切替リレー３９，４０，４１
と、前記基本最低空気流量２９と、切替リレー３９，４
０，４１によって出力された起動時最低空気流量３２，
３４，３６，３８のいずれかとの大きい方の値を、最低
空気流量設定信号４５として出力するハイセレクタ４４
と、ハイセレクタ４４からの最低空気流量設定信号４５
に基づき空気ファン２２や再循環ファン２５を制御する
制御装置４６とを備えたことを特徴とするボイラ起動時
の蒸気温度制御装置にかかるものである。

【００１２】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。

【００１３】ボイラの起動時において、関数発生器２７
に外部からの燃料流量信号２８を入力して、該燃料流量
信号２８にかかる燃料流量に対して必要となる、燃焼用
空気２１の基本最低空気流量２９を関数発生器２７で求
める。

【００１４】同時に、外部からのボイラ負荷指令３１に
対し、関数発生器３０，３３，３５，３７で、ボイラ負
荷指令３１に応じた通常起動時最低空気流量３２、コー
ルドモード起動時最低空気流量３４、ウォームモード起
動時最低空気流量３６、ホットモード起動時最低空気流
量３８を求める。

【００１５】そして、蒸気タービン１０に設けられた起
動モード検出器４２によって、ボイラの起動モードを検
出する。

【００１６】ボイラの起動モードとは、ボイラを一時的
に停止した場合、次にボイラを起動するまでの時間によ
って、起動時に蒸気タービン１０が要求する蒸気温度が
異なるものであるため、ボイラの停止から起動までの時
間に応じて蒸気タービン１０が要求する蒸気温度を分類
するようにしたものであって、要求される蒸気温度に応
じて通常起動モード、コールドモード、ウォームモー
ド、ホットモードなどがあり、この順番に従い、通常起
動モード程、停止時間が長くて要求される蒸気温度が低
くなり、ホットモード程、停止時間が短くて要求される
蒸気温度が高くなっている。

【００１７】この起動モード検出器４２からの起動モー
ド検出信号４３によって、各切替リレー３９，４０，４
１が、前記ホットモード起動時最低空気流量３８、ウォ
ームモード起動時最低空気流量３６、コールドモード起
動時最低空気流量３４、通常起動時最低空気流量３２を
切替えて、その時の起動モードに応じた起動時最低空気
流量３２，３４，３６，３８を出力させる。

【００１８】そして、前記基本最低空気流量２９と、そ
の時の起動モードに応じた起動時最低空気流量３２，３
４，３６，３８とが、ハイセレクタ４４へ送られて、ハ
イセレクタ４４でこれらの大小が比較され、その値が大
きい方の信号が最低空気流量設定信号４５として制御装
置４６へ送られる。

【００１９】制御装置４６は最低空気流量設定信号４５
に基づいて空気ファン２２や再循環ファン２５へ指令信
号４７を送り、空気ファン２２などの最低空気流量を制
御する。

【００２０】これにより、ボイラの起動時に有効に蒸気
温度の制御が行われる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。又、必要に応じて図４を参照している。

【００２２】図１〜図３は、本発明の一実施例である。

【００２３】図１中、１６はボイラ本体、１７はボイラ
本体１６を構成する火炉、１８は火炉１７に設けられた
バーナ、１９は火炉１７の出側に接続された後部伝熱
部、２０は後部伝熱部１９に接続された排ガスダクトで
あって、燃焼用空気２１は空気ファン２２により空気流
路２３を介してバーナ１８へ供給されるようになってお
り、且つ、排ガスダクト２０を流れる排ガス２４の一部
は、再循環ファン２５により再循環流路２６を介して空
気流路２３へ供給され、燃焼温度の制御に使用されるよ
うになっている。

【００２４】図２中、２７は外部からの燃料流量信号２
８に応じて燃焼用空気２１の基本最低空気流量２９（図
３の実線イ）を求める関数発生器である。

【００２５】３０は外部からのボイラ負荷指令３１に応
じて通常起動時最低空気流量３２（図３の破線ロ）を求
める関数発生器、３３はボイラ負荷指令３１に応じてコ
ールドモード起動時最低空気流量３４（図３の細線ハ）
を求める関数発生器、３５はボイラ負荷指令３１に応じ
てウォームモード起動時最低空気流量３６（図３の一点
鎖線ニ）を求める関数発生器、３７はボイラ負荷指令３
１に応じてホットモード起動時最低空気流量３８（図３
の二点鎖線ホ）を求める関数発生器である。

【００２６】３９，４０，４１はそれぞれ、蒸気タービ
ン１０に設けられた、蒸気タービン１０のメタル温度を
検出する温度検出器などの、起動モード検出器４２から
の起動モード検出信号４３によって、前記ホットモード
起動時最低空気流量３８及びウォームモード起動時最低
空気流量３６を、そしてこれらのいずれかとコールドモ
ード起動時最低空気流量３４を、更にこれらのいずれか
と通常起動時最低空気流量３２を切替えて出力させる切
替リレーである。

【００２７】４４は前記基本最低空気流量２９と、切替
リレー３９，４０，４１によって出力された起動時最低
空気流量３２，３４，３６，３８のいずれかとの大きい
方の値を、最低空気流量設定信号４５として前記空気フ
ァン２２（や再循環ファン２５）の制御装置４６へ送る
ハイセレクタ、４７は制御装置４６から空気ファン２２
などへ送られる指令信号である。

【００２８】尚、図４を用いて説明したドレン弁１３に
よる蒸気温度の制御は、本発明とは別に行われる。

【００２９】又、空気ファン２２や再循環ファン２５に
対する制御は、本発明とは別の系統からも行われてい
る。

【００３０】次に、作動について説明する。

【００３１】ボイラの起動時において、関数発生器２７
に外部からの燃料流量信号２８を入力して、該燃料流量
信号２８にかかる燃料流量に対して必要となる、燃焼用
空気２１の基本最低空気流量２９（図３実線イ）を関数
発生器２７で求める。

【００３２】同時に、外部からのボイラ負荷指令３１に
対し、関数発生器３０でボイラ負荷指令３１に応じた通
常起動時最低空気流量３２（図３の破線ロ）を求め、関
数発生器３３でボイラ負荷指令３１に応じたコールドモ
ード起動時最低空気流量３４（図３の細線ハ）を求め、
関数発生器３５でボイラ負荷指令３１に応じたウォーム
モード起動時最低空気流量３６（図３の一点鎖線ニ）を
求め、関数発生器３７でボイラ負荷指令３１に応じたホ
ットモード起動時最低空気流量３８（図３の二点鎖線
ホ）を求める。

【００３３】そして、蒸気タービン１０に設けられた、
蒸気タービン１０のメタル温度を検出する温度検出器な
どの起動モード検出器４２によって、ボイラの起動モー
ドを検出する。

【００３４】ボイラの起動モードとは、ボイラを一時的
に停止した場合、次にボイラを起動するまでの時間によ
って、起動時に蒸気タービン１０が要求する蒸気温度が
異なるものであるため、ボイラの停止から起動までの時
間に応じて蒸気タービン１０が要求する蒸気温度を分類
するようにしたものであって、要求される蒸気温度に応
じて通常起動モード、コールドモード、ウォームモー
ド、ホットモードなどがあり、この順番に従い、通常起
動モード程、停止時間が長くて要求される蒸気温度が低
くなり、ホットモード程、停止時間が短くて要求される
蒸気温度が高くなっている。

【００３５】この起動モード検出器４２からの起動モー
ド検出信号４３によって、各切替リレー３９，４０，４
１が、前記ホットモード起動時最低空気流量３８及びウ
ォームモード起動時最低空気流量３６を、そしてこれら
のいずれかとコールドモード起動時最低空気流量３４
を、更にこれらのいずれかと通常起動時最低空気流量３
２を切替えて、その時の起動モードに応じた起動時最低
空気流量３２，３４，３６，３８を出力させる。

【００３６】そして、前記基本最低空気流量２９と、そ
の時の起動モードに応じた起動時最低空気流量３２，３
４，３６，３８とが、ハイセレクタ４４へ送られて、ハ
イセレクタ４４でこれらの大小が比較され、その値が大
きい方の信号が最低空気流量設定信号４５として制御装
置４６へ送られる。

【００３７】制御装置４６は最低空気流量設定信号４５
に基づいて空気ファン２２（や再循環ファン２５）へ指
令信号４７を送り、空気ファン２２などの最低空気流量
を制御する。

【００３８】これにより、最低空気流量設定信号４５に
基づく最低空気流量或いはそれ以上の燃焼用空気２１が
火炉１７へ供給されることが確保され、しかも、基本最
低空気流量２９よりもその時の起動モードに応じた起動
時最低空気流量３２，３４，３６，３８の方が大きい範
囲については、燃焼にとって過剰の燃焼用空気２１が火
炉１７へ供給されることとなるので、この過剰ぎみの燃
焼用空気２１によって火炉１７内の温度が低下され、結
果的に、蒸気温度が低下されるよう蒸気温度の制御が行
われる。

【００３９】しかも、本発明では、起動時最低空気流量
３２，３４，３６，３８をボイラの起動モードに応じて
きめ細かく変化させ、つまり、通常起動モードやコール
ドモードなどの（蒸気タービン１０によって）要求され
る蒸気温度が低い時には燃焼用空気２１の量が多目とな
り、反対に、ウォームモードやホットモードなどの（蒸
気タービン１０によって）要求される蒸気温度が高い時
には燃焼用空気２１の量が少な目となるようにしている
ので、蒸気温度を有効に制御することが可能となり、蒸
気温度を蒸気タービン１０が要求する温度に可能な限り
近づけることができるようになる。

【００４０】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、起動モード検出器４２はボイラの停
止時間を計測するタイマーのようなものであっても良い
こと、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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のボイラ起
動時の蒸気温度制御装置によれば、外部からの燃料流量
信号２８を入力して燃焼用空気２１の基本最低空気流量
２９を求める関数発生器２７と、外部からのボイラ負荷
指令３１を入力して通常起動時最低空気流量３２を求め
る関数発生器３０と、ボイラ負荷指令３１を入力してコ
ールドモード起動時最低空気流量３４を求める関数発生
器３３と、ボイラ負荷指令３１を入力してウォームモー
ド起動時最低空気流量３６を求める関数発生器３５と、
ボイラ負荷指令３１を入力してホットモード起動時最低
空気流量３８を求める関数発生器３７と、蒸気タービン
１０に設けられた起動モード検出器４２と、該起動モー
ド検出器４２からの起動モード検出信号４３によって、
前記ホットモード起動時最低空気流量３８及びウォーム
モード起動時最低空気流量３６を、そしてこれらのいず
れかとコールドモード起動時最低空気流量３４を、更に
これらのいずれかと通常起動時最低空気流量３２を切替
えて出力させる切替リレー３９，４０，４１と、前記基
本最低空気流量２９と、切替リレー３９，４０，４１に
よって出力された起動時最低空気流量３２，３４，３
６，３８のいずれかとの大きい方の値を、最低空気流量
設定信号４５として出力するハイセレクタ４４と、ハイ
セレクタ４４からの最低空気流量設定信号４５に基づき
空気ファン２２や再循環ファン２５を制御する制御装置
４６とを備えたので、起動時に有効に蒸気温度の制御を
行い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】本発明の一実施例を説明するボイラの空気系統
の概略図である。

【図２】本発明の一実施例にかかる制御系統図である。

【図３】ボイラ負荷と最低空気流量との関係を示す線図
である。

【図４】従来例を説明するボイラの給水・蒸気系統の概
略図である。

【符号の説明】

１０ 蒸気タービン ２１ 燃焼用空気 ２２ 空気ファン ２５ 再循環ファン ２７ 関数発生器 ２８ 燃料流量信号 ２９ 基本最低空気流量 ３０ 関数発生器 ３１ ボイラ負荷指令 ３２，３４，３６，３８ 起動時最低空気流量 ３３ 関数発生器 ３５ 関数発生器 ３７ 関数発生器 ３９，４０，４１ 切替リレー ４２ 起動モード検出器 ４３ 起動モード検出信号 ４４ ハイセレクタ ４５ 最低空気流量設定信号 ４６ 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの燃料流量信号２８を入力して
   燃焼用空気２１の基本最低空気流量２９を求める関数発
   生器２７と、外部からのボイラ負荷指令３１を入力して
   通常起動時最低空気流量３２を求める関数発生器３０
   と、ボイラ負荷指令３１を入力してコールドモード起動
   時最低空気流量３４を求める関数発生器３３と、ボイラ
   負荷指令３１を入力してウォームモード起動時最低空気
   流量３６を求める関数発生器３５と、ボイラ負荷指令３
   １を入力してホットモード起動時最低空気流量３８を求
   める関数発生器３７と、蒸気タービン１０に設けられた
   起動モード検出器４２と、該起動モード検出器４２から
   の起動モード検出信号４３によって、前記ホットモード
   起動時最低空気流量３８又はウォームモード起動時最低
   空気流量３６を、そしてこれらのいずれかとコールドモ
   ード起動時最低空気流量３４を、更にこれらのいずれか
   と通常起動時最低空気流量３２を切替えて出力させる切
   替リレー３９，４０，４１と、前記基本最低空気流量２
   ９と、切替リレー３９，４０，４１によって出力された
   起動時最低空気流量３２，３４，３６，３８のいずれか
   との大きい方の値を、最低空気流量設定信号４５として
   出力するハイセレクタ４４と、ハイセレクタ４４からの
   最低空気流量設定信号４５に基づき空気ファン２２や再
   循環ファン２５を制御する制御装置４６とを備えたこと
   を特徴とするボイラ起動時の蒸気温度制御装置。