JPH06221506A - 火力プラントの蒸気温度制御方法とその装置 - Google Patents

火力プラントの蒸気温度制御方法とその装置

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JPH06221506A
JPH06221506A JP1375193A JP1375193A JPH06221506A JP H06221506 A JPH06221506 A JP H06221506A JP 1375193 A JP1375193 A JP 1375193A JP 1375193 A JP1375193 A JP 1375193A JP H06221506 A JPH06221506 A JP H06221506A
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JP
Japan
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furnace
flow rate
steam temperature
gas temperature
value
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Pending
Application number
JP1375193A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Itami
哲郎 伊丹
Hidehisa Yoshizako
秀久 吉廻
Hiroshi Oshima
拓 大島
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料流量に対する蒸気温度の応答遅れを吸収
し、速い負荷変化に対しても蒸気温度の制御性に優れた
火力プラントの蒸気温度制御方法および装置を提供す
る。 【構成】 火炉の物理モデルから火炉のガス温度を推定
し、このガス温度推定値とガス温度設定値の偏差をフィ
ードバックして燃料流量の制御を行う方法と装置。 【効果】 燃料流量に対する蒸気温度の応答の時間遅れ
を吸収することができ、速い負荷変化に対しても追従で
きる制御性に優れた蒸気温度制御装置を実現することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は火力プラントにおけるボ
イラの蒸気温度の制御装置に係わり、特にボイラ火炉の
物理モデルを制御系に内蔵し、火炉ガス温度の計算値と
設定値の偏差を、燃料流量指令値にフィードバックする
ことによりボイラ蒸気温度の時間遅れを吸収することが
でき、速い負荷変化に対しても追従性よく蒸気温度を制
御することができる火力プラントの蒸気温度制御方法お
よびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の蒸気温度制御方法の代表例を図2
に示す。図において、出力デマンド(MWD)5から、
変圧プログラム設定器(FX)3によって設定された主
蒸気圧力設定値(MSPD)4と主蒸気圧力(MSP)
1とから、減算器(Δ)2aにより偏差13aを作り、
これをPI調節器(PI)6aによりフィードバック信
号14aとし、これを出力デマンド5と加算器(Σ)7
aで加算することによりボイラマスタ(BM)9を構成
する。このボイラマスタ(BM)9から関数発生器(F
X)8aによって、1次過熱器出口蒸気温度設定値12
を求め、1次過熱器出口蒸気温度(PSHOT)17と
比較して、減算器2bで偏差13bを算出した後、この
偏差13bが、PI調節器6bによりフィードバック信
号14bとなる。一方、ボイラマスタ(BM)9から関
数発生器(FX)8bにより燃料流量先行値(JSPR
G)11が構成され、これがボイラ入力加速信号(Bi
R)10と加算器7bで加算され、さらにこの加算され
た操作量と、先のフィードバック信号14bが加算器7
cで加算されて燃料流量指令値(FRD)16になる。
なお、従来技術として、例えば特開昭57−16719
号公報、同61−70304号公報、同61−2255
02号公報などが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いては、燃料流量に対する蒸気温度の応答が時間的に遅
れるので、1次過熱器出口蒸気温度とその設定値との偏
差を燃料流量にフィードバックしても、速い負荷変化に
おいては燃料流量の制御操作が後追いになるという問題
があった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、燃料流量に対する蒸気温
度の応答の時間遅れを吸収し、速い負荷変化に対しても
蒸気温度の制御性に優れた火力プラントにおける蒸気温
度の制御方法およびその装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、火力プラントの蒸気温度の制御方法におい
て、燃料流量に対しほとんど時間遅れ無しに応答する火
炉のガス温度を操作量の指標として用いるものである。
すなわち、本発明においては火炉の物理モデルを導入し
て火炉のガス温度を計算推定し、この推定値と、火炉の
ガス温度の設定値との偏差を燃料流量にフィードバック
して制御するものである。これにより、蒸気温度の応答
遅れ時間を吸収し、速い負荷変化に対しても追従できる
極めて制御性のよい火力プラントの蒸気温度の制御を実
現することができる。本発明は、負荷要求に対応して燃
料流量を修正し火炉の蒸気温度を制御する火炉プラント
の蒸気温度制御方法において、火炉の物理モデルから計
算推定される火炉のガス温度推定値と、火炉の出力デマ
ンドから設定される火炉のガス温度設定値を比較して、
その偏差を燃料流量にフィードバックして蒸気温度を制
御する火力プラントの蒸気温度制御方法である。さらに
本発明は、負荷要求に対応して燃料流量を修正し火炉の
蒸気温度を制御する手段を備えた火炉プラントの蒸気温
度制御装置において、火炉の物理モデルによって火炉の
ガス温度を計算により推定する手段と、火炉の出力デマ
ンドから設定される火炉のガス温度設定手段と、上記火
炉ガス温度推定値と火炉のガス温度設定値を比較して偏
差を求める手段と、上記偏差のPI調節信号をフィード
バックして燃料流量指令値に加算して燃料流量を制御す
る手段を少なくとも設けた火炉プラントの蒸気温度制御
装置である。
【0006】
【作用】火炉の物理モデルによる火炉のガス温度の計算
推測値と、火炉のガス温度の設定値との偏差のPI調節
信号を燃料流量の制御にフィードバックすると、速い火
力プラントの負荷変動においても燃料流量に対する蒸気
温度の応答の時間遅れを吸収することができるので、従
来技術に比べ蒸気温度の負荷変化に対する追従性がよく
なり、蒸気温度の制御性能を一段と向上させることがで
きる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。従来技術との相違点は以下のよ
うになる。すなわち、図1に示すごとく、出力デマンド
5から火炉のガス温度設定値20を、関数発生器8cに
より構成し、これと火炉の物理モデル18の出力として
計算される火炉のガス温度計算値19との偏差13c
を、減算器2cにより求め、これをPI調節器6cによ
りフィードバック信号14cとして加算器7dで従来技
術の燃料流量指令値15に加算して、本発明の燃料流量
指令値16を算出する。以下に火炉の物理モデル18の
構成について説明する。火炉のガス温度計算値(Tg)
19は、次の(数1)式で計算される。 Tg=F(Ff,Fa,Fgr,Fgas,Fa2) …(数1) (式中、Ff:燃料流量(図1の22)、Fa:空気流量
(図1の23)、Fgr:再循環ガス流量(図1の2
4)、Fgas:全ガス流量(図1の25)、Fa2:2段
燃焼空気流量(図1の21)を示す。) なお、Tgは、この他にも燃料、空気、ガスのエンタル
ピ、比熱にも依存して算出され、さらに火炉のモデルパ
ラメータにも依存するものである。次に、2次過熱器外
部ガス温度Tgを計算する手法を説明する。まず、バー
ナ域と2段燃焼域に火炉を要素分割した火炉の物理モデ
ルについて述べる。火炉を、バーナ域と2段燃焼域とに
分割し、両域での熱収支の方程式の解が、バーナ域およ
び2段燃焼域の燃焼ガス温度である。すなわち、バーナ
域における熱収支は次の(数2)の方程式で表わされ
る。 QBin=QBout+QBtr …(数2) (式中、QBin:バーナ域への入熱量、QBout:バー
ナ域からの出熱量、QBtr:バーナ域の水壁への伝熱量
を示す。) ここで、バーナ域への入熱量QBinは、バーナ域での燃
料の発生熱量QBgenと、空気、燃料および再循環ガス
の顕熱量、それぞれ、QBair、QfuelおよびQBgr、i
nの持込み量の総和である。このうち発生熱量QBgen
は、燃焼率Flに依存して決まる。すなわち、次の(数
3)式で表わされる。 QBin=QBgen+QBair+Qfuel+QBgr,in …(数3) (式中、QBin:バーナ域への入熱量、QBgen:バー
ナ域での燃料の発生熱量、QBair:空気の顕熱量、Q
Bfuel:燃料の顕熱量、QBgr,in:再循環ガスの顕熱
量を示す。) またバーナ域からの出熱QBoutは、燃焼ガス、再循環
ガス、未燃分の顕熱量、それぞれQBgas、QBgr,out
及びQubcの持ち出し量の総和である。すなわち、次の
(数4)式で表わされる。 QBout=QBgas+QBgr,out+Qubc …(数4) (式中、QBout:バーナ域からの出熱量 QBgas:燃焼ガスの顕熱量 QBgr,out:再循環ガスの顕熱量 Qubc:未燃分の顕熱量を示す。) さらに、バーナ域の火炎からバーナ域の水壁への伝熱量
QBtrは、輻射QBradと熱伝達QBcvとの総和であ
る。このうち、輻射QBradは、輻射率と形態係数の積
Fと火炎充満率Fcgに依存して決まる。すなわち、次の
(数5)式で示される。 QBtr=QBrad+QBcv …(数5) このように、バーナ域の熱収支方程式の両辺はバーナ域
の燃焼ガス温度TGBの関数であり、この方程式を解く
ことによりTGBが算出される。すなわち、TGBは燃
料流量、空気流量、再循環ガス流量、2段燃焼空気流量
の関数として求められるが、この関数にはパラメータと
して燃焼率Fl、輻射率と形態数の積F、火炎充満率Fc
gが含まれている。これらのパラメータを“火炉モデル
パラメータ”と言う。一方、2段燃焼域における熱収支
は、(数6)式で表わされる。 QYin=QYout+QYtr …(数6) (式中、QYin:2段燃焼域への入熱量、QYout:2
段燃焼域からの出熱量、QYtr:2段燃焼域の水壁への
伝熱量を示す。) ここで、2段燃焼域への入熱QYinは、バーナ域での未
燃分の発生熱量QYgenと、バーナ域からの流入ガスの
顕熱量、すなわちバーナ域からの出熱量QBout、2
段燃焼空気の顕熱量QYair、および再循環ガスの顕
熱量QYgr,inの持込み量の総和である。すなわち、次
の(数7)式で表わされる。 QYin=QYgen+QBout+QYair+QYgr,in …(数7) また、2段燃焼域からの出熱量QYoutは、燃焼ガスの
顕熱量QYgas、再循環ガスの顕熱量QYgr,outの持ち
出し量の総和である。このうち、発生熱量QYgenは燃
焼率Flに依存して決まる。すなわち、次の(数8)式
で表わされる。 QYout=QYgas+QYgr,out …(数8) さらに、2段燃焼域の火炎から2段燃焼域の水壁への伝
熱量QYtrは、輻射量QYradと熱伝達量QYcvとの総
和である。このうち輻射QYradは輻射率と形態係数の
積F、火炎充満率Fcgに依存して決まる。すなわち、
(数9)式で表わされる。 QYtr=QYrad+QYcv …(数9) このように、2段燃焼域の熱収支方程式の両辺は、2段
燃焼域の燃焼ガス温度TGYおよびバーナ域の燃焼ガス
温度TGBの関数であり、TGBはバーナ域の熱収支方
程式から算出することができ、この方程式を解くことに
よりTGYが算出される。すなわち、TGYは、燃料流
量、空気流量、再循環ガス流量、2段燃焼空気流量の関
数として(数1)式の形式で求められる。以上のように
して算出された2段燃焼域の燃焼ガス温度TGYを、火
炉のガス温度計算値Tg、19として適用することがで
きる。
【0008】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の火
力プラントの蒸気温度制御装置によれば、火炉の物理モ
デルの出力である火炉のガス温度計算値と、火炉のガス
温度設定値との偏差のPI調節信号を、燃料流量へのフ
ィードバック信号として加算するので、これにより燃料
流量に対する蒸気温度の応答の時間遅れを吸収すること
か可能となり、速い負荷変化に対しても追従できる制御
性に極めて優れた火力プラントの蒸気温度制御装置を実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例において例示した火力プラント
の蒸気温度制御装置の構成を示す系統図。
【図2】従来の火力プラントの蒸気温度制御装置の構成
を示す系統図。
【符号の説明】 1…主蒸気圧力 2a、2b、2c…減算器 3…変圧プログラム設定器 4…主蒸気圧力設定値 5…出力デマンド 6a、6b、6c…PI調節器 7a、7b、7c、7d…加算器 8a、8b、8c…関数発生器 9…ボイラマスタ 10…ボイラ入力加速信号 11…燃料流量先行値 12…1次過熱器出口蒸気温度設定値 13a、13b、13c…偏差 14a、14b、14c…フィードバック信号 15…従来の燃料流量指令値 16…燃料流量指令値 17…1次過熱器出口蒸気温度 18…火炉の物理モデル 19…火炉のガス温度計算値(Tg) 20…火炉のガス温度設定値 21…2段燃焼空気流量(Fa2) 22…燃料流量(Ff) 23…空気流量(Fa) 24…再循環ガス流量(Fgr) 25…全ガス流量(Fgas)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷要求に対応して燃料流量を修正し火炉
    の蒸気温度を制御する火炉プラントの蒸気温度制御方法
    において、火炉の物理モデルから計算推定される火炉の
    ガス温度推定値と、火炉の出力デマンドから設定される
    火炉のガス温度設定値を比較して、その偏差を燃料流量
    にフィードバックして蒸気温度を制御することを特徴と
    する火力プラントの蒸気温度制御方法。
  2. 【請求項2】負荷要求に対応して燃料流量を修正し火炉
    の蒸気温度を制御する手段を備えた火炉プラントの蒸気
    温度制御装置において、火炉の物理モデルによって火炉
    のガス温度を計算により推定する手段と、火炉の出力デ
    マンドから設定される火炉のガス温度設定手段と、上記
    火炉ガス温度推定値と火炉のガス温度設定値を比較して
    偏差を求める手段と、上記偏差のPI調節信号をフィー
    ドバックして燃料流量指令値に加算して燃料流量を制御
    する手段を少なくとも設けたことを特徴とする火炉プラ
    ントの蒸気温度制御装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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