JPH0615921B2 - 変圧貫流ボイラの運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、変圧貫流ボイラにおいて、再循環運転から還
流運転に切替える場合に用いられる変圧貫流ボイラの運
転制御装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、火力ブラントを高効率で運用するため、ボイラ装
置を可成りの頻度で起動、停止する運転が実施されるよ
うになつている。そして、変圧貫流ボイラにあつては、
起動時に再循環運転（ウエツト）を行ない、その後貫流
運転（ドライ）に切替える切替運転が行なわれる。以
下、これを図により説明する。

第２図は変圧貫流ボイラの系統図である。図で、１は水
冷壁構造を有するボイラ火炉、２はボイラ火炉１への水
を供給する給水ポンプ、３は給水ポンプ２からの水を加
熱する高圧給水ヒータ、４はボイラ火炉１から排出され
る排ガスにより給水を予熱する節炭器である。５はボイ
ラ火炉１から導出される混合流体における蒸気と水を分
離する気水分離器、６は気水分離器５で分離されたボイ
ラ水を貯水する貯水タンク、７は貯水タンク６の水を節
炭器４に戻す再循環ポンプである。８は気水分離器５で
分離された飽和蒸気を過熱して過熱蒸気とする過熱器、
９は過熱器８からの過熱蒸気を駆動源として回転する高
圧タービンである。

このような変圧貫流ボイラにおいて、起動時には再循環
ポンプ７が駆動され、貯水タンク６の水が給水ポンプ２
からの給水とともに節炭器４を経てボイラ火炉１に供給
される。供給された水はボイラ火炉１において、混炭、
重油等の燃料の燃焼により加熱されて蒸気を生成する。
この生成した蒸気は気水分離器５で分離され、過熱器８
で経て高圧タービン９を回転せしめる。一方、気水分離
器５で分離された水は貯水タンク６に貯水された後、再
び再循環ポンプ７により送り出され、再循環される。こ
のような再循環運転が継続され、負荷が静特性ベース
（定常状態）に達すると再循環ポンプ７が停止され、貫
流運転に切替えられる。この場合、再循環ポンプ７が停
止されることにより、気水分離器５と貯水タンク６との
間には圧力差がなくなり、流体は気水分離器５から直接
過熱器８へ送られることになる。

第３図は上記起動時の運転における気水分離器入口のエ
ンタルピーの特性図である。図で、横軸にはボイラ圧力
が、又、縦軸には気水分離器入口のエンタルピーがとつ
てある。起動に際し、ボイラ圧力を上昇させてゆくと、
最初はこれにしたがつてエンタルピーも増大してゆく
（昇温・昇圧域Ｉ）。次いで、ある圧力において、その
圧力一定のままエンタルピーが急変する（定圧域II）。
エンタルピーはある値まで急増した後、徐々に増加して
ゆき（変圧域III）、その後ある圧力において再び急変
する（定圧域IV）。図の破線で囲まれた部分がいわゆる
ウエツト域である。このウエツト域内では気水分離器５
で分離されたボイラ水がボイラ側に再循環される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、変圧貫流ボイラの運転を再循環運転から貫流
運転に切替える場合、さきに述べたように、負荷が静特
性ベース（定常状態）に達した時点で再循環ポンプ７を
停止して貫流運転に切替えていた。しかしながら、負荷
運転中の動特性ベース（過渡状態）においては、切替時
点の負荷で気水分離器５の入口エンタルピーを第３図に
示すＡ点（湿り度０の点）に一致せしめるのは非常に困
難であり、この困難性は、燃料カロリー変動やボイラ伝
熱面におけるガス量変動によつて益々大きくなる。そし
て、Ａ点以下において貫流運転への切替が行なわれる
と、気水分離器５で分離されるような状態にある混合蒸
気（水を含んだ湿り蒸気）が過熱器８へ送り込まれ、そ
れまでの再循環運転中、気水分離器５によりかわき蒸気
のみ送り込まれていた過熱器８へ湿り蒸気が送り込まれ
ることになり、一時的なエンタルピー変化が生じ、この
結果、蒸気温度の変動が発生する。即ち、再循環運転か
ら貫流運転へ切替えた直後、蒸気温度が急激に低下す
る。

従来、この蒸気温度の急激な低下を修正するために、燃
料を過剰に投入する等の方法で蒸気温度を高めていた
が、そうすると今度は蒸気温度が高くなり過ぎ、何等か
の手段で蒸気温度を低下させねばならず、結局、蒸気温
度制御のハンチングを発生していた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上記従来の問題点を解決し、再循環運
転から鑑流運転への切替時において、蒸気温度の変動を
抑制することができ、ひいては上記運転の切替を円滑に
行なうことができる変圧貫流ボイラの運転制御装置を提
供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、ボイラ火炉から
の混合気体を気水分離器で分離し、飽和上記を過熱器に
送るとともに、分離されたボイラ水を貯水タンクに貯水
し、この貯水タンクの水を所定時に給水ラインに戻して
再循環させる変圧貫流ボイラにおいて、前記気水分離器
への給水流量と前記給水ラインへ戻す再循環流量との比
を演算する第１の演算部と、この第１の演算部で演算さ
れた比、前記貯水タンク内の圧力、および前記給水流量
に基づいて前記気水分離器入口の前記圧力における実際
のエンタルピーと湿り度０のエンタルピーとの差を求め
る第２の演算部と、この第２の演算部で求められた差の
エンタルピーに基づいて燃料加算補正量を求める手段
と、この手段で求められた燃料加算補正量をボイラの燃
料要求量に加算する加算手段とを設けたことを特徴とす
る。

［作用］ 気水分離器への給水流量と給水ラインへ戻される給水の
再循環流量との比率、即ち気水分離器における湿り度
（再循環比）の値が第１の演算部で演算される。この値
と、貯水タンク内の圧力と、給水流量とに基づいて、上
記圧力における気水分離器入口の実際のエンタルピーと
湿り度０のエンタルピーの差が第２の演算部で演算され
る。そして、予め当該差と、加算すべき燃料量の補正量
との関係を定めておき、この関係に基づいて第２の演算
部で得られらた差に対する燃料加算補正量を求め、これ
により得られた燃料加算補正量を、ボイラ負荷に応じた
燃料要求量に加算する。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する． 第１図は本発明の実施例に係る運転制御装置のブロツク
図である。図で、第２図に示す部分と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。10は再循環ポンプ７から
吐出される再循環流量を検出する流量検出器、１１はボ
イラ火炉１の出口流量（合計給水量）を検出する流量検
出器、１２は貯水タンク６内の圧力を検出する圧力検出
器である。１３はボイラ火炉出口流量と再循環量との割
合いを演算する除算器である。１４，１６は関数発生器
であり、これらの関数発生器１４，１６はいずれも第３
図に示すエンタルピー特性から得られる。貯水タンク６
の各圧力毎の湿り度０のエンタルピー（飽和蒸気エンタ
ルピー）を発生する。１５は掛算器、１７は減算器、１
８は掛算器、19は関数発生器（その特性は後述する）、
２０は信号切替器、２１は燃料量指令信号発生器、２２
は加算器である。

次に、本実施例の動作を説明する。本実施例では、変圧
貫流ボイラの再循環運転中における気水分離器５のエン
タルピーを求めるとともに、同じく気水分離器５の湿り
度０のエンタルピー（飽和蒸気エンタルピー）を設定
し、両エンタルピーの偏差に基づいて燃料量を補正する
手段が採られる。まず、気水分離器５のエンタルピーを
求める。このため、最初、流量検出器１０で再循環流量
を、又、流量検出器１１でボイラ火炉出口流量をそれぞ
れ検出し、除算器１３で両流量の割合を算出する。した
がつて、除算器１３の出力は気水分離器５における湿り
度（再循環比）の値を表わすことになる。一方、圧力検
出器１２で検出された貯水タンク６内の圧力（ボイラ圧
力に等しい）は関数発生器１４に入力される。関数発生
器１４は、第３図に示すエンタルピー特性に基づく湿り
度０のエンタルピーを出力し、その値を掛算器１５で前
記除算器１３の出力値に乗ずる。これにより気水分離器
５のエンタルピーが得られる。即ち、再循環運転中の気
水分離器５のエンタルピーは、第３図に示すウエツト域
の中にあり、圧力から直ちに求めることはできないの
で、上記の手法を用いるものである。

圧力検出器１２の出力は関数発生器１６にも入力され、
関数発生器１６はこの圧力に対応する湿り度０のエンタ
ルピー（飽和蒸気のエンタルピー）を設定値として出力
する。再循環運転中の気水分離器５のエンタルピーを求
める場合と異なり、湿り度０のエンタルピーは第３図か
ら直ちに求めることができ、関数発生器１６には第３図
に示すエンタルピー特性に基づいて、各圧力に対応する
湿り度０のエンタルピーがそれぞれ設定されている。

減算器１７では、掛算器１５から出力される再循環運転
中の気水分離器エンタルピーが、関数発生器１６から出
力されるその時の湿り度０のエンタルピーに対してどの
ような大きさの偏差を有するかが演算され、演算された
偏差が出力される。この偏差は単位流量当りのエンタル
ピーの偏差であるから、これを掛算器１８において流量
検出器１１で検出された気水分離器５の入口の流量に乗
じ、当該流量のエンタルピーを得る。このエンタルピー
は関数発生器１９に入力され、関数発生器１９はこのエ
ンタルピーに対応する燃料量の補正量信号を発生する。
この補正量信号は、ボイラ起動時に閉成されている信号
切替器２０を介して加算器２２に入力され、加算器２２
において、燃料量指令信号発生装置２１から出力される
通常の負荷に対する燃料量指令信号に加算される。これ
により、加算器２２からは補正された燃料量指令信号が
出力される。

このように、本実施例では、ボイラ火炉出口流量とボイ
ラ再循環流量の比に基づいて気水分離器のエンタルピー
を求め、これを湿り度０のエンタルピーと比較し、その
偏差に基づいて燃料量指令信号を補正するようにしたの
で、適正な燃料量を供給することができ、再循環運転か
ら貫流運転への切替え時の蒸気温度の変動を軽減するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、給水流量とボイラ再循
環流量の比を演算し、この演算結果を基にして燃料加算
補正量を求め、この燃料加算補正量を燃料要求量に加算
するようにしたので、適正な燃料量を供給することがで
き、再循環運転から貫流運転への切替時における蒸気温
度の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る運転制御装置のブロツク
図、第２図は変圧貫流ボイラの系統図、第３図はエンタ
ルピー特性図である。 １……ボイラ火炉、２……給水ポンプ、５……気水分離
器、６……貯水タンク、７……再循環ポンプ、８……過
熱器、１０，１１……流量検出器、１２……圧力検出
器、１３……除算器、１４，１６，１９……関数発生
器、１５，１８……掛算器、１７……減算器、２１……
燃料量指令信号発生装置、２２……加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラ火炉からの混合気体を気水分離器で
   分離し、飽和蒸気を過熱器に送るとともに、分離された
   ボイラ水を貯水タンクに貯水し、この貯水タンクの水を
   所定時に給水ラインに戻して再循環させる変圧貫流ボイ
   ラにおいて、前記気水分離器への給水流量と前記給水ラ
   インへ戻す再循環流量との比を演算する第１の演算部
   と、この第１の演算部で演算された比、前記貯水タンク
   内の圧力、および前記給水流量に基づいて前記気水分離
   器入口の前記圧力における実際のエンタルピーと湿り度
   ０のエンタルピーとの差を求める第２の演算部と、この
   第２の演算部で求められた差のエンタルピーに基づいて
   燃料加算補正量を求める手段と、この手段で求められた
   燃料加算補正量をボイラの燃料要求量に加算する加算手
   段とを設けたことを特徴とする変圧貫流ボイラの運転制
   御装置。