JPH0758121B2 - 節炭器再循環制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、節炭器に並列に設けられた再循環ラインの循
環量を制御する節炭器再循環制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、排熱回収ボイラ等には節炭器の再循環ラインを設
けたものがある。

この種のボイラの構成を第３図に示す。基本的構成とし
て、燃焼室から煙突への廃ガス通路１には、その廃熱を
利用して蒸気を発生させるために、ドラム３に接続した
蒸発部２を設ける。更に廃熱を有効に利用するために、
蒸発部２より廃ガスの下流側に節炭器４を設け、これに
給水ポンプ６及び給水調節弁７からの冷たい水を通して
暖めた後に、ドラム３へ入れる。実際には、多くの場
合、蒸発部２より上流側に過熱器５を設け、ドラム３か
ら発生した蒸気を過熱蒸気として取り出す。

次に再循環ライン系は次のように構成される。

即ち、節炭器４を通ってドラム３へ至る給水ライン８
に、節炭器４と並列に、節炭器出口から節炭器入口に至
る再循環ライン９を設け、この再循環ライン９の途中
に、ポンプ10及び調節弁11が介装される。

上記給水ポンプ６からの水は、節炭器４を通してドラム
３に入るが一部は再循環ライン９からポンプ10により再
び節炭器４へと循環する。ドラム３に入った水は、蒸発
部２で循環して蒸発し、それが過熱器５で過熱されて最
終的に使われる。給水調節弁７はこの使われた量に応じ
て流量制御され、ドラム３のレベルを一定に保つ。

上記した再循環ライン９の目的は、２つある。

第１は、給水温度が低い場合に、節炭器４の入口温度T1
を結露温度以上に保ち、低温腐蝕を防止することであ
る。即ち、節炭器４へ供給する水があまり冷たいと、外
側に露を結び腐蝕する。そこで、一旦暖まった水を再循
環ライン９を通して循環させてやることにより、節炭器
４の入口温度T1を結露温度以上に保つ。

第２は、低負荷時のスチーミングを防止することであ
る。低負荷時、つまり、蒸発量が少ないときには、節炭
器４の内部の水の温度が上昇し蒸気を発生する。つまり
スチーミングを起す。スチーミングを起すと、レベルが
大巾に変動したり、配管においてハンマリングを起こす
等の不都合が生じる。そこで、節炭器４で蒸気を発生さ
せないために、再循環ライン９を設けている。すなわ
ち、循環量を増せば熱交換量が減り節炭器４の出口温度
T2が下がることになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来における再循環ライン系の制御装置は、次
のように行われている。

通常時は、引算器の設定温度S1を結露温度より若干高め
に設定して、節炭器４の入口温度T1をこれと比較し、T1
＜S1のときは調節弁11を開いて温度T1を上げ、S1＜T1の
ときは調節弁11を閉じて温度T1を下げ、以てT1を結露温
度以上に保つように制御して低温腐蝕を防止する。例え
ば、設定温度S1が40℃に設定され、節炭器４の入口温度
T1がこの40℃になるように調節弁11で制御される。

他方、低負荷時となったときは、引算器の設定温度S1を
節炭器でスチーミングをおこさないと見込まれるほど高
めに設定し直し、この高めの設定値に対して節炭器４の
入口温度T1を比較し、調節弁11の開度を調節すること
で、スチーミングを防止する。例えば、設定温度S1を15
0℃に設定し直した上で、T1＞S1のときは、調節弁11を
開いて高温状態にある節炭器４の出口から入口への戻し
量を多くし、節炭器４の出口温度T2を下げる。

しかし、上記制御方法では、節炭器４の入口温度T1だけ
を制御しているに過ぎないため、節炭器４の出口温度T2
は大きく変化することになる。即ち、どのような負荷で
あってもスチーミングをおさないようにS1を設定すると
負荷の上昇につれT2が下ってくる。

このように負荷によってはT2の温度を必要以上に低くす
ることは、エネルギーの観点から非常に不経済である。

本発明の目的は、上記課題を解決し、より経済的に且つ
円滑に通常運転時と低負荷時との切り替えができる制御
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ボイラの節炭器に並列に設けられた再循環ラ
インの循環量を制御することにより、節炭器の入口温度
を結露温度以上に保ち且つ低負荷時のスチーミングを防
止するようにした節炭器再循環制御装置において、節炭
器の入口温度を検知して該入口温度を結露温度以上の所
定値に保つ第１制御系と、節炭器の出口温度を検知して
該出口温度をドラムの飽和温度より若干低く保つ第２制
御系と、第１制御系と第２制御系の出力の大小から通常
運転時には第１制御系を選択し、低負荷時には第２制御
系を選択して、選択された制御系の出力により再循環ラ
インの循環量を制御させる高信号選択器とを設けて構成
したものである。

［作用］ 再循環ラインの循環量は、低負荷時、つまり廃ガスの熱
及び蒸発力が少なく節炭器からドラムへの給水量が少な
くなった場合には、第２制御系により、節炭器の出口温
度を気水ドラムの飽和温度より若干低く保つように保持
される。このため、低負荷時においても節炭器の出口か
らドラムへの供給は、常に水の状態に保たれ、低負荷時
のスチーミングが防止される。

次に、負荷が増えてくると、高信号選択器により自動的
に第２制御系から第１制御系に切り替えられ、通常運転
中は第１制御系により、節炭器の入口温度を結露温度以
上の所定値に保つように制御される。しかも、この切り
替えの前後においても、節炭器の出口温度は飽和温度と
の温度差が少なく、エネルギーの損失が極めて少ない。
従って、経済的且つ円滑に通常運転時と低負荷時との切
り替えができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第３図において、排熱回収ボイラ及び節炭器の再循環ラ
インは、既に説明したところと同じである。即ち、燃焼
室から煙突への廃ガス通路１に、気水ドラム３に接続し
た蒸発部２と、節炭器４と、過熱器５を設け、給水ポン
プ6,給水調節弁7,節炭器４を通ってドラム３へ至る給水
ライン８に、節炭器４と並列に再循環ライン９を設け、
この再循環ライン９の途中に、ポンプ10及び調節弁11が
介装されている。

しかし、従来と異なり、節炭器４の入口温度T1を検知す
る第１センサ21の他に、節炭器４の出口温度T2を検知す
る第２センサ22と、ドラム３の飽和温度を検知する第３
センサ23とが設けられている。

第１図は、制御装置を示す回路図であり、２つの制御系
（コントローラ）を有する。第１制御系は、第１センサ
21の検出温度T1を設定温度S1と比較し偏差を出力する引
算器24と、これに接続された比例積分調節器25とから成
る。第２制御系は、第２センサ22の検出温度T2を第３セ
ンサ23の検出温度T3と比較し差（T3−T2）を出力する引
算器26と、その出力を設定温度S2と比較し偏差を出力す
る引算器27と、これに接続された比例積分調節器28とか
ら成る。更に、制御装置は、第１の制御系の出力と第２
の制御系の出力とを比較し、出力の大きい方の制御系を
選択し、その制御系の比例積分調節器25又は28の出力が
調節弁11に与えられるように制御する信号選択器29を有
する。

次に、制御の仕方を、第２図を参照しながら説明する。

第２図左側の低負荷時においては、最初から、節炭器４
の入口温度T1を設定温度S1（結露温度より若干高い温
度）に保とうと制御すると、節炭器４の出口温度T2が飽
和温度T3と一致しスチーミングを起してしまう。

そこで、スチーミングを防止するために、初めは第２の
制御系の自動運転により、調節弁11の開度を大きくして
循環量を増やしてやり、温度差ΔＴ＝T3−T2が一定値
（設定温度S2）になるように制御して行く（第２図のラ
インＡ参照）。つまり節炭器４の出口温度T2を飽和温度
T3より少し低く保つように制御する。

時間ｔに対し負荷を次第に低負荷から高負荷に持ってく
る。すると、徐々に節炭器４の入口温度T1の温度が下が
ってくる。そして、温度T1が設定温度S1にまで下がった
ならば、今度は第１の制御系の自動運転に入れ、温度T1
を設定温度S1に保つ（第２図のラインＢ参照）。尚、温
度T1を一定に保つと、節炭器４の出口温度T2は次第に下
がって来る（第２図のラインＣ参照）。

次に、第２制御系と第１制御系の切り替え方法について
説明する。

本実施例では、両制御系をスムースに切り替えるために
信号選択器29が使用され、初めは第２制御系で制御して
いて、第１制御系との出力偏差が一致したときに、第１
制御系に切り替える。この切り替え方法の利点は、負荷
の状態の判定をしないで、上記第１及び第２の制御系そ
れぞれの出力の大小関係のみで、切り替えタイミングを
決定できる点にある。

詳述するに、第２図において、負荷が低いとき、T1を一
定に制御するためには循環量はあまり必要でない。する
とT2の温度は遥かに上ってしまう。この温度上昇を抑え
るたる、初めは循環量を多くする。これによりT1の温度
は比較的高くなるが、従来のように設定値S1を変更する
ことはしない。

（１）低負荷時においては、T1の温度が設定値S1（例え
ば40℃）より非常に高いので、設定値S1に関して第１制
御系における25の制御出力は逆に小さい。これに対し、
第２制御系では、上記温度T2の温度差T3−T2が小さいの
で、設定温度S2（例えば＋５℃）に対する偏差が大きく
なる。このため、第２制御系の出力信号のほうが、第１
制御系の出力信号よりも高くなり、信号選択器29では第
２制御系の方が選択される。

結局、低負荷時においては、第２制御系により、温度差
T3−T2が一定値（＋５℃）になるように自動運転され
る。

（２）負荷が上がってくると、熱風が増えて蒸発力が高
まる。従って、給水量が増えて循環量を減らしても温度
差T3−T2を設定値S2に保つことが可能となり、比例積分
調節器28の出力は減少する。一方、温度T1は下がって来
るので比例の積分調節器25の出力が増加し、遂には設定
値S1に達する。このため、信号選択器29において、第２
制御系よりも第１制御系からの制御出力の方が大と判断
され、第１制御系に自動的に切り替わる。

従って、通常運転時においては、第１制御系により設定
温度S1に温度T1が一致するよう調節弁11の開度が制御さ
れ、自動運転される。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、低負荷時にはT3−T2の温
度差が一定になるように制御するため、再循環ラインの
循環量は、低負荷時には、第２制御系により、節炭器の
出口温度をドラムの飽和温度より若干低く、つまり水の
状態に保たれスチーミングが防止される。

また、通常運転に入ると、選択器により自動的に第２制
御系から第１制御系に切り替えられ、しかも、この切り
替えの前後においても、節炭器の出口温度は飽和温度と
の温度差が少ない。よって、従来のように１種類の温度
（節炭器の入口温度）に関する設定点を途中で切り替え
て制御する場合に比べ、極めて経済的且つ円滑に通常運
転時と低負荷時との切り替えができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す節炭器再循環制御装置
のブロック図、第２図はその制御状態を例示した図、第
３図は本発明を適用した廃熱回収ボイラの構成を示す図
である。 図中、１は廃ガス通路、２は蒸発部、３はドラム、４は
節炭器、５は過熱器、６は給水ポンプ、７は給水調節
弁、８は給水ライン、９は再循環ライン、10はポンプ、
11は調節弁、21,22,23はセンサ、24は第１制御系の引算
器、25は第１制御系の比例積分器、26,27は第２制御系
の引算器、28は第２制御系の比例積分器、29は信号選択
器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラの節炭器に並列に設けられた再循環
   ラインの循環量を制御することにより、節炭器の入口温
   度を結露温度以上に保ち且つ低負荷時のスチーミングを
   防止するようにした節炭器再循環制御装置において、節
   炭器の入口温度を検知して該入口温度を結露温度以上の
   所定値に保つ第１制御系と、節炭器の出口温度を検知し
   て該出口温度をドラムの飽和温度より若干低く保つ第２
   制御系と、第１制御系と第２制御系の出力の大小から通
   常運転時には第１制御系を選択し、低負荷時には第２制
   御系を選択して、選択された制御系の出力により再循環
   ラインの循環量を制御させる選択器とを設けたことを特
   徴とする節炭器再循環制御装置。