JPH0755103A - 変圧貫流ボイラの起動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラ点火時においてボイラがホットモード
になっているかコールドモードになっているかに関係な
く、常に目標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制
御が可能な変圧貫流ボイラの起動制御装置を提供する。 【構成】 信号発生器２０からの発電量指令信号ａを信
号切替器２１にて昇圧完了目標温度に変換する。当該温
度と温度検出器２２にて検出されたボイラ点火時におけ
る水壁出口のボイラ水温度との差分信号ｂから、目標ス
ケジュール通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温
率を昇温率制限器２３に設定する。昇温率制限器の出力
信号ｃを関数発生器２５にてその温度に相当する飽和蒸
気圧力信号ｄに変換し、これを主蒸気圧力検出器２６に
て検出された主蒸気圧力と減算器２７にて比較する。こ
の差分信号ｆの大きさ及び符号から、比例・積分器２８
及び信号切替器２９を介してバイパス弁１０，１１の駆
動信号ｉを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ点火からタービ
ン通気に至るまでの昇温・昇圧時間を目標スケジュール
通りに制御するための変圧貫流ボイラの起動制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、火力発電所で稼働する変圧貫流
ボイラは、消費電力量が低下する夜間は停止され、翌朝
消費電力量が増加する時刻にあわせて起動される。変圧
貫流ボイラの起動は、ボイラ点火時から主蒸気温度及び
圧力をタービン起動に必要な値まで上昇するに要する時
間を考慮し、電力の併入が要求される時刻よりもこの時
間だけ早い時刻に行なわれる。したがって、ボイラの昇
温・昇圧は、電力の併入が要求される時刻に間にあわせ
るべく、当初予定されたスケジュール通りに行なわれる
ことが特に要求される。また、ボイラの昇温・昇圧に要
する時間は、燃料消費量を低減するため、なるべく短時
間で所定値に達することが好ましい。

【０００３】図４に、従来より知られている変圧貫流ボ
イラとその起動制御装置を示す。この図に示すように、
変圧貫流ボイラ１００は、給水ポンプ１と、給水ポンプ
１からの給水を加熱する高圧給水加熱器２と、煙道ガス
の余熱を利用して給水を予熱する節炭器３と、節炭器３
からの給水が導入される水壁構造を有するボイラ４と、
ボイラ４にて発生した蒸気を気水分離する気水分離器５
と、分離されたボイラ水を貯水する貯水タンク６と、貯
水タンク６内の水を節炭器３へ送るボイラ再循環ポンプ
７と、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８と、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９と、過熱器８と復水
器とを連通する過熱器バイパス管路に設置された過熱器
バイパス弁１０と、過熱器８の出口管と復水器とを連通
するタービンバイパス管路に設置されたタービンバイパ
ス弁１１とを備えている。

【０００４】一方、起動制御装置２００は、前記ボイラ
１００の主蒸気圧力を検出する主蒸気圧力検出器１５
と、該主蒸気圧力検出器１５の出力信号に応じた弁開度
プログラム信号を出力する関数発生器１６と、該関数発
生器１６から出力された弁開度プログラム信号から弁開
度の変化率を設定する変化率制限器１７と、該変化率制
限器１７の出力信号をそれに応じた弁駆動信号に変換す
る信号切替器１９とから構成されている。この起動制御
装置２００によれば、主蒸気圧力を指標とする弁開度プ
ログラムによって過熱器バイパス弁１０及びタービンバ
イパス弁１１の開度がプログラム制御され、高圧タービ
ン９を起動する主蒸気の昇温・昇圧が行なわれる。

【０００５】なお、図中の符号３００は、タービン通気
開始後の過熱器バイパス弁１０及びタービンバイパス弁
１１の制御装置であって、発電量指令信号を発生する信
号発生器１２と、発電量指令信号をそれに対応する主蒸
気目標圧力に変換する関数発生器１３と、該関数発生器
１３の出力信号と前記主蒸気圧力検出器１５の出力信号
との差分データを求める減算器１４と、減算器１４から
出力される差分データを弁開度制御信号に変換する比例
・積分器１８と、該比例・積分器１８の出力信号をそれ
に応じた弁駆動信号に変換する信号切替器１９とから構
成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の起動制
御装置２００は、高圧タービン９を起動させるための蒸
気条件作成に際しての昇温・昇圧制御を、主蒸気圧力を
指標とする弁開度プログラムによって行なうので、弁開
度プログラムとボイラ４への燃料投入量とによって、主
蒸気圧力の昇温・昇圧時間が一義的に定まる。このた
め、例えばボイラ点火時においてボイラがホットモード
にあるかコールドモードにあるかに拘らず、常に一定の
弁開度プログラムにしたがって主蒸気圧力の昇温・昇圧
が制御されるので、予定時間通りにタービンを起動する
ことが難しいという不都合がある。また、ボイラ点火か
らタービン通気に至るまでのスケジュールを変更するた
めには、関数発生器１６に記憶された弁開度プログラム
を書き替えなくてはならず、スケジュールを必要に応じ
て適宜変更することができないという不都合がある。

【０００７】かかる不都合を回避し、常に主蒸気をスケ
ジュール通り昇温・昇圧にするためには、プログラム制
御によらない新たな起動制御装置の開発が不可欠であ
る。

【０００８】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、主蒸気を常にスケジ
ュール通り昇温・昇圧できる変圧貫流ボイラの起動制御
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの
間、変圧貫流ボイラの過熱部に設置された過熱器バイパ
ス弁及び／又は過熱部の出口以降に設置されたタービン
バイパス弁の開度を制御することで、主蒸気温度及び圧
力を目標値まで目標スケジュール通りに昇温・昇圧する
変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器か
ら入力される発電量指令値を昇圧完了目標温度に変換
し、この昇圧完了目標温度とボイラ点火時における前記
水壁出口のボイラ水温度との差分から目標スケジュール
通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温率を設定
し、この昇温率から求められる各時間ごとの目標圧力値
とその時の主蒸気圧力との差分から制御信号を得て前記
過熱器バイパス弁及び／又はタービンバイパス弁の開度
を制御するようにした。

【００１０】また他の手段として、前記と同様の変圧貫
流ボイラの起動制御装置において、信号発生器から入力
される発電量指令値を昇圧完了目標圧力に変換し、この
昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における前記主蒸気圧
力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇
圧させるための昇圧率を設定し、この昇圧率から求めら
れる各時間ごとの目標圧力値とその時の主蒸気圧力との
差分から制御信号を得て前記過熱器バイパス弁及び／又
はタービンバイパス弁の開度を制御するようにした。

【００１１】主蒸気の昇温・昇圧制御を過熱器バイパス
弁の開度を制御することで行なうか、タービンバイパス
弁の開度を制御することで行なうかは、任意に選択でき
るが、過熱器のメタル保有熱の放出を極力少なくし、か
つ起動時におけるボイラ出口の蒸気温度を高温に保てる
ことから、ボイラ点火時においてボイラがホットモード
にあるときには、過熱器バイパス弁の開度を制御するこ
とによって主蒸気の昇圧制御を行ない、ボイラ点火時に
おいてボイラがコールドモードにあるときには、タービ
ンバイパス弁の開度を制御することによって主蒸気の昇
圧制御を行なうことが特に好ましい。

【００１２】

【作用】前記手段によると、発電量指令値から得られる
昇圧完了目標温度とボイラ点火時における水壁出口のボ
イラ水温度との差分から目標スケジュール通りにボイラ
水温度を昇温させるための昇温率を設定するので、ボイ
ラ点火時においてボイラがホットモードになっているか
コールドモードになっているかに関係なく、常に目標ス
ケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能にな
る。また、前記他の手段もこれと同様であって、発電量
指令値から得られる昇圧完了目標圧力とボイラ点火時に
おける主蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに
主蒸気圧力を昇圧させるための昇圧率を設定するので、
ボイラ点火時においてボイラがホットモードになってい
るかコールドモードになっているかに関係なく、常に目
標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能に
なる。

【００１３】

【実施例】図１に、第１実施例に係る変圧貫流ボイラ及
びその起動制御装置を示す。本実施例においても、変圧
貫流ボイラについては従来技術と同一構成のものが用い
られるので、重複を避けるため、対応する各装置に図４
と同一の符号を付して説明を省略する。

【００１４】本実施例の起動制御装置２０１は、図１に
示すように、発電量指令信号ａを発生する信号発生器２
０と、発電量指令信号ａを昇圧完了目標温度に変換する
信号切替器２１と、ボイラ水壁出口のボイラ水温度を検
出する温度検出器２２と、前記昇圧完了目標温度とボイ
ラ点火時における前記水壁出口のボイラ水温度との差分
信号ｂから目標スケジュール通りにボイラ水温度を昇温
させるための昇温率を設定する昇温率制限器２３と、前
記差分信号ｂに対するそれに好適な昇温率のテーブルが
予め記憶された昇温率設定器２４と、昇温率制限器２３
の出力信号ｃをその温度に相当する飽和蒸気圧力信号ｄ
に変換する関数発生器２５と、高圧タービン９入口の主
蒸気圧力を検出する主蒸気圧力検出器２６と、前記飽和
蒸気圧力信号ｄと主蒸気圧力検出器２６から出力される
主蒸気圧力信号ｅとの差を求める減算器２７と、減算器
２７から出力される差分信号ｆをそれに応じた弁開度信
号ｇに変換する比例・積分器２８と、弁開度信号ｇを過
熱器バイパス弁１０の駆動信号ｈ及び／又はタービンバ
イパス弁１１の駆動信号ｉに変換する信号切替器２９と
から構成されている。

【００１５】図２に、ボイラ点火、タービン通気、電力
併入のタイミングと過熱器バイパス弁１０及び／又はタ
ービンバイパス弁１１の開度との関係、それに前記タイ
ミングと主蒸気圧力及び負荷の大きさとの関係を示す。
この図から明らかなように、ボイラ点火がなされると、
初期の段階では過熱器バイパス弁１０及び／又はタービ
ンバイパス弁１１の開度が一定の変化率で大きくなり、
主蒸気圧力が徐々に上昇する。主蒸気圧力が所定値に達
すると、当該主蒸気圧力値を保持するように過熱器バイ
パス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１１の開度が
差分信号ｆの大きさ及び符号に応じて繰返し微調整さ
れ、主蒸気温度の上昇が図られる。そして、主蒸気温度
及び圧力が所定の値に達した段階でタービン通気が実行
され、その後の高圧タービン９の出力が安定した段階で
併入が行なわれる。主蒸気温度及び圧力の上昇と共に、
過熱器バイパス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１
１の開度は徐々に低下し、やがて全閉される。その後、
変圧貫流ボイラが循環運転から貫流運転に切り替わり、
主蒸気圧力が上昇する。併入後、高圧タービン９の負荷
が徐々に高められ、発電量指令信号ａに応じた発電が行
なわれる。

【００１６】本例の起動制御装置２０１は、ボイラ点火
ごとに、その時点におけるボイラ水温度を参照してそれ
に好適な昇温率を設定し、過熱器バイパス弁１０及び／
又はタービンバイパス弁１１の開度を制御するので、ボ
イラ点火時においてボイラ４がホットモードになってい
るかコールドモードになっているかに関係なく、常に目
標スケジュール通りに主蒸気を昇温・昇圧制御できる。

【００１７】なお、主蒸気の昇温・昇圧制御を過熱器バ
イパス弁１０の開度制御で行なうかタービンバイパス弁
１１の開度制御で行なうかは、任意に選択できるが、過
熱器のメタル保有熱の放出を極力少なくし、かつ起動時
におけるボイラ出口の蒸気温度を高温に保てることか
ら、ボイラ点火時においてボイラ４がホットモードにあ
るときには、過熱器バイパス弁１０の開度を制御するこ
とによって行ない、ボイラ点火時においてボイラ４がコ
ールドモードにあるときには、タービンバイパス弁１１
の開度を制御することによって行なうことが特に好まし
い。

【００１８】図３に、第２実施例に係る変圧貫流ボイラ
及びその起動制御装置を示す。図３において、符号３１
は信号切替器、符号３２は昇圧率制限器、符号３３は昇
圧率設定器を示し、その他前出の図１と対応する各装置
には、それと同一の符号が表示されている。

【００１９】本実施例の起動制御装置２０２は、図３に
示すように、発電量指令信号ａを発生する信号発生器２
０と、発電量指令信号ａを昇圧完了目標圧力に変換する
信号切替器３１と、高圧タービン９入口の主蒸気圧力を
検出する主蒸気圧力検出器２６と、前記昇圧完了目標圧
力とボイラ点火時における前記主蒸気圧力との差分信号
ｊから目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇圧させる
ための昇圧率を設定する昇圧率制限器３２と、前記差分
信号ｊに対するそれに好適な昇圧率のテーブルが予め記
憶された昇圧率設定器３３と、昇温率制限器３２の出力
信号ｋと主蒸気圧力検出器２６から出力される主蒸気圧
力信号ｌとの差を求める減算器２７と、減算器２７から
出力される差分信号ｍをそれに応じた弁開度信号ｇに変
換する比例・積分器２８と、弁開度信号ｇを過熱器バイ
パス弁１０の駆動信号ｈ及び／又はタービンバイパス弁
１１の駆動信号ｉに変換する信号切替器２９とから構成
されている。

【００２０】本例の起動制御装置は、発電量指令値ａか
ら得られる昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における主
蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気圧
力を昇圧させるための昇圧率を設定するので、ボイラ点
火時においてボイラがホットモードになっているかコー
ルドモードになっているかに関係なく、常に目標スケジ
ュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能になる。本
実施例の場合にも、主蒸気の昇温・昇圧制御を過熱器バ
イパス弁１０の開度制御で行なうかタービンバイパス弁
１１の開度制御で行なうかは任意に選択できるが、過熱
器８のメタル保有熱の放出を極力少なくし、かつ起動時
におけるボイラ４出口の蒸気温度を高温に保てることか
ら、ボイラ点火時においてボイラ４がホットモードにあ
るときには、過熱器バイパス弁１０の開度を制御するこ
とによって行ない、ボイラ点火時においてボイラ４がコ
ールドモードにあるときには、タービンバイパス弁１１
の開度を制御することによって行なうことが特に好まし
い。

【００２１】本例の起動制御装置は、前記第１実施例と
同様の効果を奏するほか、発電量指令値ａから昇圧完了
目標圧力を得て、直接ボイラ点火時における主蒸気圧力
と比較するようにしたので、回路構成を簡略化できると
いう効果がある。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボイラ点火時においてボイラがホットモードになってい
るかコールドモードになっているかに関係なく、常に目
標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能に
なるので、電力の併入遅れを防止できる。また、昇温率
設定器又は昇圧率設定器のデータを書き替えるだけでボ
イラ点火からタービン通気に至るまでのスケジュールを
適宜変更できるので、気候等にあわせて決め細かいスケ
ジュール調整を行なうことができ、燃料の無駄を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動
制御装置を示す説明図である。

【図２】第１実施例に係る変圧貫流ボイラの動作説明図
である。

【図３】第２実施例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動
制御装置を示す説明図である。

【図４】従来例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動制御
装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１００ 変圧貫流ボイラ ２０１，２０２ 起動制御装置 ４ ボイラ ８ 過熱器 ９ 高圧タービン １０ 過熱器バイパス弁 １１ タービンバイパス弁 ２０ 信号発生器 ２１ 信号切替器 ２２ 温度検出器 ２３ 昇温率制限器 ２４ 昇温率設定器 ２５ 関数発生器 ２６ 主蒸気圧力検出器 ２７ 減算器 ２８ 比例・積分器 ２９ 信号切替器 ３１ 信号切替器 ３２ 昇圧率制限器 ３３ 昇圧率設定器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ点火からタービン通気に至るまで
   の間、変圧貫流ボイラの過熱部に設置された過熱器バイ
   パス弁及び／又は過熱部の出口以降に設置されたタービ
   ンバイパス弁の開度を制御することで、主蒸気温度及び
   圧力を目標値まで目標スケジュール通りに昇温・昇圧す
   る変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器
   から入力される発電量指令値を昇圧完了目標温度に変換
   し、この昇圧完了目標温度とボイラ点火時における前記
   水壁出口のボイラ水温度との差分から目標スケジュール
   通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温率を設定
   し、この昇温率から求められる各時間ごとの目標圧力値
   とその時の主蒸気圧力との差分から制御信号を得て前記
   過熱器バイパス弁及び／又はタービンバイパス弁の開度
   を制御することを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御
   装置。
2. 【請求項２】 ボイラ点火からタービン通気に至るまで
   の間、変圧貫流ボイラの過熱部に設置された過熱器バイ
   パス弁及び／又は過熱部の出口以降に設置されたタービ
   ンバイパス弁の開度を制御することで、主蒸気温度及び
   圧力を目標値まで目標スケジュール通りに昇温・昇圧す
   る変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器
   から入力される発電量指令値を昇圧完了目標圧力に変換
   し、この昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における前記
   主蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気
   圧力を昇圧させるための昇圧率を設定し、この昇圧率か
   ら求められる各時間ごとの目標圧力値とその時の主蒸気
   圧力との差分から制御信号を得て前記過熱器バイパス弁
   及び／又はタービンバイパス弁の開度を制御することを
   特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、ボイラ点火時
   のボイラがホットモードにあるときには、前記過熱器バ
   イパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇
   圧制御を行ない、ボイラ点火時のボイラがコールドモー
   ドにあるときには、前記タービンバイパス弁の開度を制
   御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行なうこと
   を特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御装置。