JPH06159603A - 廃熱蒸気発生設備の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃熱ボイラのドラム液位の逆応答現象を改善
した制御装置を得る。 【構成】 廃熱ボイラ１への廃ガスの温度検出器１３
１、流量検出器１３２、同温度検出器および流量検出器
の出力を受ける熱流量演算器１３３、同熱流量演算器の
出力を受ける熱流量変化率演算器１３４、同熱流量変化
率演算器の出力を受け所定値を越えるとき操作信号をバ
イパス調節弁１１２へ送る信号リミッタ１３６とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は廃熱蒸気発生装置（廃ガ
スボイラ）に適用される廃熱蒸気発生設備の制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の廃ガスボイラは、一般に廃熱熱流
量の変動が大きい廃熱源から熱の供給を受けている。例
えば、セメントプラントのクリンカクーラ排ガスの熱流
量は、ロータリキルン内クリンカの土手落ちで、クリン
カが大量にクリンカクーラに入ってくる場合が間々あ
り、クリンカクーラ廃ガス熱流量が急増することがある
プロセスと言える。また廃熱最大利用の観点から全廃熱
熱流量に相応した蒸気を発生させている。

【０００３】従来例を図４により説明する。廃熱ボイラ
１には廃ガスａが導入される。廃熱ボイラ１の出入口間
にはバイパスラインが設けられ、その途中にバイパスダ
ンパ４が取付けられている。

【０００４】廃熱ボイラ１には過熱管１１７、主蒸気管
１１４、節炭管１１３が配置されている。過熱管１１７
の入口はボイラドラム１１５の上部につながれる。また
出口は蒸気流量検出器１１８を持つ蒸気供給ライン７に
つながれる。蒸気管１１４の入口および出口はボイラド
ラム１１５の下部および上部にそれぞれつながれる。節
炭管１１３の入口は調節弁１１２、給水流量検出器１１
１を持つ給水ライン６につながれる。また出口はボイラ
ドラム１１５の下部につながれる。ボイラドラム１１５
には液位検出器１１６が設けられている。

【０００５】液位検出器１１６の出力は液位調節装置１
２１を経て加算器１２２へ送られる。また蒸気流量検出
器１１８の出力は加算器１２２を経て流量調節装置１２
３へ送られる。さらに給水流量検出器１１１の出力は流
量調節装置１２３を経て調節弁１１２へ送られる。

【０００６】以上において、ボイラドラム１１５の液位
調節は次のように行われている。

【０００７】蒸気流量検出器１１８はボイラの発生蒸気
流量を検出して、それに相当する給水流量設定用の信号
を出力する。液位調節装置１２１はボイラドラムの液位
を検出する液位検出器１１６の出力を受けて、ドラムの
液位を一定にするような給水流量設定用の信号を出力す
る。加算器１２２はこれらの出力を入力し、加算して給
水流量設定信号を流量調節装置１２３へ送る。流量調節
装置１２３は、さらにボイラへの給水流量を検出する給
水流量検出器１１１の出力を受け、給水流量が給水流量
設定値になるよう、操作信号を調節弁１１２へ送る。調
節弁１１２は入力に応じて開閉し、給水量を調節する。

【０００８】このようにして、ボイラドラムの液位が一
定になるよう調節される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、廃
ガスボイラに取入れられる廃熱熱流量が大きく変る場合
（増加する場合）、廃ガスボイラのドラム液位が大きく
変る（最初はボイラの逆応答現象により、発生蒸気量が
増加するにもかかわらず、ドラムの液位が上昇、やが
て、ドラム液位低下といったドラムの液位変化）と云う
問題点があった。

【００１０】また、フィードバック制御のため、給水流
量の応答遅れという欠点もあった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。

【００１２】すなわち、廃熱ボイラの蒸気供給ラインに
設けられた蒸気流量検出器と、同廃熱ボイラのドラムの
液位検出器と、同廃熱ボイラの給水ラインに設けられた
給水流量検出器および調節弁とを有し上記ドラムの液位
が一定になるよう制御する廃熱蒸気発生設備の制御装置
において、上記給水流量検出器の後流側から分岐し上記
ドラムに接続されかつバイパス調節弁を持つバイパスラ
インと、上記廃熱ボイラへの廃ガスの温度検出器および
流量検出器と、同温度検出器および流量検出器の出力を
受ける熱流量演算器と、同熱流量演算器の出力を受ける
熱流量変化率演算器と、同熱流量変化率演算器の出力を
受け入力が所定値を越えると操作信号を上記バイパス調
節弁へ送る信号リミッタとを設ける。

【００１３】

【作用】上記手段において、熱流量演算器は、廃熱ボイ
ラへ供給される廃ガスの温度および流量をそれぞれ検出
する温度検出器および流量検出器の出力を受けて、熱流
量を算出し出力する。熱流量変化率演算器は入力の変化
率を算出し出力する。信号リミッタは入力が所定値を越
えると操作信号をバイパス調節弁へ送る。バイパス調節
弁は入力に応じて開閉し、給水を直接ボイラのドラムへ
送る。

【００１４】このようにして、例えば廃ガス量が急増し
たとき、熱流量変化率が所定値を越える。するとバイパ
ス調節弁が開かれ、ドラムへフィードフォワード的に直
接給水される。

【００１５】すると、蒸気発生量が増加し始める直前に
は給水流量が増加する。しかも、この給水増加分の水温
度は低いので、ボイラのドラム内の水の温度が下がり、
水の体積が収縮し、廃ガス熱流量増加時のドラム液位の
増大が緩和される。すなわち、逆応答現象が軽減され
る。

【００１６】従って廃熱熱流量が増大した際のドラム内
液位の変動を減少・改善することができる。また、給水
流量の即応性も改善される。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３により説明す
る。なお、従来例で説明した部分は、同一の番号をつけ
説明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明す
る。

【００１８】図１にて、給水流量検出器１１１の後流側
から節炭管１１３の出口へバイパスライン１２０が設け
られる。バイパスライン１２０にはバイパス調節弁１３
７が設けられる。

【００１９】廃熱ボイラ１への廃ガス供給ライン１１９
には、温度検出器１３１と流量検出器１３２が設けられ
る。温度検出器１３１と流量検出器１３２の出力は熱流
量演算器１３３、熱流量変化率演算器１３４、信号リミ
ッタ１３６を順次経てバイパス調節弁１３７へ送られ
る。

【００２０】以上において、熱流量演算器１３３は温度
検出器１３１と流量検出器１３２の出力から式（１）に
より廃熱ボイラ１に取込まれる廃熱源の廃熱熱流量Ｑを
算出し出力する。

【００２１】Ｑ＝Ｃ・Ｔ・Ｗ （１） ここに Ｃ：比熱 Ｗ：流量（質量流量） Ｔ：温度 熱流量変化率演算器１３４は入力の変化率の絶対値を演
算し、信号リミッタ１３６へ送る。信号リミッタ１３６
は予め定められたある基準値を入力が超える場合、入力
信号をバイパス調節弁１３７に伝える。バイパス調節弁
１３７は入力に応じて開方向に操作され、ドラム１１５
への直接の給水流量が増加される。

【００２２】この結果、例えば廃ガス熱流量が大きく増
加する場合、廃熱ボイラ１から発生する蒸気流量が増加
する前から、廃熱ボイラへの給水流量がフィードフォワ
ード的に増加される。このためボイラドラム１１５内の
水温が下がるので、ボイラドラム液位の逆応答現象が軽
減される。

【００２３】さらに、逆応答中の節炭管１１３経由の給
水流量不足が補われ、ボイラドラム１１５の液位が一定
値になるよう維持される。

【００２４】図３（ａ）に、本実施例における廃熱熱流
量の変化時のドラム液位の変化等を従来例のもの（図３
（ｂ））とともに示す。図より、ドラム液位の変化が大
幅に改善されていることが分る。

【００２５】なお、図１では流量検出は、差圧式とし、
式（２）により算出する装置としたが、挿入型タービン
メータ等を用い、式（３）より算出するものとしてもよ
い。

【００２６】Ｗ＝Ｋ√（γ・Δｐ） （２） ここに Ｋ：係数，γ：密度，Δｐ：差圧 Ｗ＝γ・β・Ｓ （３） ここにγ：密度 β：断面積 Ｓ：流速 気体の密度γは温度、圧力によって左右される度合が比
較的大きいので、場合によっては、温度、圧力によって
補正をかけることも必要となる。

【００２７】また式（１）の比熱は温度によって幾分変
る程度であるが、厳密な制御を行う場合は補正をかける
ことも必要となる。

【００２８】以上のようにして、廃熱熱流量の変化が大
きい場合、次の効果がえられる。 （１）液位の逆応答現象の軽減の結果持たらされる廃熱
ボイラのドラム液位の制御性改善。 （２）給水流量増加の即応化による廃熱ボイラドラム液
位の安定化。 （３）即応（先行）給水流量増加によるボイラドラム内
缶水温度の低下に伴う蒸発管内水の自然循環率増大（自
然循環率増大による蒸発管部での廃ガス熱量の吸収率増
大（ボイラ熱効率の増大））。 （４）上記（３）の結果、節炭管に至る廃ガス温度の急
激な上昇防止（節炭管でのスチーミング防止）。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、廃熱熱流量が大きく変化したとき、フィードフォワ
ード的にバイパスして廃熱ボイラのドラムへ給水され
る。このため液位の逆応答現象が軽減されるので、ドラ
ム液位の制御性が改善される。またフィードフォワード
的に給水されるので、ドラム液位の安定化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成系統図である。

【図２】同実施例の制御装置のブロック図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は同実施例および従来例の
作用説明図である。

【図４】従来例の全体構成系統図である。

【符号の説明】

１ 廃熱ボイラ ４ バイパスダンパ １１５ ドラム １３１ 温度検出器 １３２ 流量検出器 １３３ 熱流量演算器 １３４ 熱流量変化率演算器 １３６ 信号リミッタ １３７ バイパス調節弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃熱ボイラの蒸気供給ラインに設けられ
   た蒸気流量検出器と、同廃熱ボイラのドラムの液位検出
   器と、同廃熱ボイラの給水ラインに設けられた給水流量
   検出器および調節弁とを有し上記ドラムの液位が一定に
   なるよう制御する廃熱蒸気発生設備の制御装置におい
   て、上記給水流量検出器の後流側から分岐し上記ドラム
   に接続されかつバイパス調節弁を持つバイパスライン
   と、上記廃熱ボイラへの廃ガスの温度検出器および流量
   検出器と、同温度検出器および流量検出器の出力を受け
   る熱流量演算器と、同熱流量演算器の出力を受ける熱流
   量変化率演算器と、同熱流量変化率演算器の出力を受け
   入力が所定値を越えると操作信号を上記バイパス調節弁
   へ送る信号リミッタとを備えてなることを特徴とする廃
   熱蒸気発生設備の制御装置。