JPH0820043B2 - 貫流ボイラ運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は貫流ボイラの運転方法に係り、特に再循環運
転から貫流運転への切り替えを円滑に行うようにした運
転方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図は変圧運転貫流ボイラのボイラ流体流動系統を
示す。

ボイラ起動に当たっては、給水ポンプ１より供給され
たボイラ給水は高圧給水ヒータ２により加熱され、ボイ
ラからの煙道ガスの余熱により節炭器３において更に加
熱された後、ボイラ４の伝熱部に供給され加熱される。
ボイラ４から出た流体は気水分離器５において気水分離
される。ボイラ起動時においてはボイラから排出された
流体は気水混合物であり、湿り度０の蒸気ではない。こ
のため気水分離器５において気水分離され、蒸気は過熱
器８により更に加熱されて過熱蒸気となり、高圧タービ
ン９に供給される。

一方分離された給水は貯水タンク６に至り、ボイラ再
循環ポンプ７によりボイラ給水主系統に供給されて循環
流動する。続いてボイラの熱量が上昇し、貫流が可能と
なった時点で循環を停止して貫流運転に切り替える。

第４図は気水分離器入口での変圧運転に於けるボイラ
起動過程のエンタルピーの軌跡を示す。即ち、ボイラ圧
力を上昇させるに従って、（イ）昇温しかつ昇圧する特
性を示す昇温・昇圧域、（ロ）圧力は一定のままでエン
タルピーが急変する急変域、（ハ）徐々にエンタルピー
が増大する漸増域、（ニ）圧力が一定のままエンタルピ
ーが再度急変する急変域の順に変化する。このうち特性
（ロ）までは気水混合物が供給される所謂ウエット域で
あり、このウエット域においては気水分離器で分離され
た給水が再循環される。このウエット域を越えた所謂ド
ライ域において貫流運転が実施されることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の貫流ボイラにおいて、定圧域（ロ）から変圧域
（ハ）に切り替える場合、静特性ベース（定常状態）の
負荷に達した時点Ａにおいて再循環ポンプ７を停止し、
貫流運転に切り替えていた。然し、負荷運転中の動特性
ベース（過渡状態）では、切り替えポイント負荷に於け
る気水分離器入口エンタルピーを第４図に示す時点Ａと
一致させるのは非常に困難である。これに加えて、今日
ではボイラに供給する燃料の単位重量当たりのカロリー
が変化したり、窒素酸化物制御による排ガス再循環割合
の変化等によりボイラ伝熱面の熱吸収量が変化するた
め、切り替えポイントの設定はより一層困難になってい
る。このため切り替え運転直後に過熱器入口における蒸
気温度に変化が生じ、蒸気温度の外乱となっている。

従来、貫流ボイラにおいて実開昭60−2105号公報に記
載されているような制御装置が提案されている。この制
御装置は、再循環運転から貫流運転に切り替える過程
で、水燃比の割合を補正し、燃料を静的状態よりも多目
に投入し、切替ポイドで気水分離器入口エンタルピーの
かわき度を上昇させるか、過熱器スプレー量を調整し
て、同様に切替ポイドで気水分離器入口エンタルピーの
かわき度を上昇させる構成になっている。

しかし前者の方法では、再循環運転から貫流運転に切
り替える度毎に燃料を多く投入する必要があり、そのた
めに燃料消費量が増加して好ましくない。

また後者の方法では、過熱器スプレー量を調整するこ
とにより火炉通過流量を調整しようとするものである
が、過熱器スプレーはボイラの蒸気温度を制御するのが
主たる目的であり、これをエンタルピー制御、例えば負
荷上昇時に過熱器スプレー量を多くして火炉出口エンタ
ルピーを高めようとすると、蒸気温度が急激に低下しそ
のために蒸気温度制御の外乱となり、かえってボイラ全
体の制御系が不安定になる。

さらに過熱器スプレーは、過熱器の保護上減温器出口
が飽和温度以下に下がらないようにスプレー量が制限さ
れるため、火炉出口エンタルピーの制御手段としては十
分ではないなどの難点を有している。

本発明の目的は、このような従来技術の難点を解消
し、燃料消費量を増加させることなく、再循環運転から
貫流運転の切り替えが有効に行われる運転方法を提供す
るにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、 気水分離器入口のエンタルピーを測定し、かつこの気
水分離器に対応する飽和蒸気のエンタルピーを求め、か
つ両エンタルピーの偏差を求め、 ボイラ部において、燃料供給量を変化させないでこの
偏差値を無くすように、 下段バーナに対する燃料供給量の増加と、これに対応
して上段バーナに対する燃料供給量の減少により、また
は、ボイラ火炉ホッパ部からの排ガス供給量の調節と、
バーナ部及びウインドボックス部からの排ガス供給量の
調節により、ボイラ内部流体の熱吸収量を調節し、 もって再循環運転から貫流運転に切り替えることを特
徴とするものである。

〔作用〕

本発明は前述のような構成になっており、燃料供給量
を変化させないので燃料の消費量が増加することはな
く、ランニングコストの増加を抑制することができる。

また、下段バーナと上段バーナに対する燃料供給量の
配分を調節するか、あるいはボイラ火炉ホッパ部とバー
ナ部及びウインドボックス部からの排ガス供給量を調節
して、熱収支配分を変えるため、従来提案されたような
過熱器スプレー量を多くして火炉出口エンタルピーを高
める方法は採用しないため、蒸気温度の急激な変化がな
い。本発明は全体の入熱の配分を変えるのが特徴であ
り、入熱量を増加させないので、ガス側条件が大きく変
化するようなことがない。このようなことから、循環運
転から貫流運転に円滑に移行することができ、ボイラ全
体として安定した制御が可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参考にして詳細に説明
する。第１図は、本発明の第１の実施例を示す。

同図において、先ずボイラの起動時は再循環運転で行
われる。即ち、従来方法と同様、給水ポンプ１により供
給されたボイラ給水は高圧給水ヒータ２により加熱さ
れ、ボイラの煙道ガスの余熱により節炭器３において更
に加熱された後、ボイラ４の伝熱部に供給され加熱され
る。

ボイラ４から出た流体は、気水分離器５において気水
分離される。ボイラ起動時においては、ボイラ４から出
た流体は気水混合物であり、気水分離器５において気水
分離され、蒸気は過熱器８により更に加熱された過熱蒸
気となり、高圧タービン９に供給される。

一方、分離された給水は貯水タンク６に至り、ボイラ
再循環ポンプ７によりボイラ給水主系統30に供給され循
環流動する。

この状態において、除算器11に対してはボイラ再循環
ポンプ７から吐出された再循環給水流量と、給水主系統
30における全給水量とが入力され、全給水量に対する再
循環給水流量の割合が算出され、この流量比率は乗算器
13に入力される。

乗算器13に対しては、除算器11から出力された信号の
他に、貯水タンク６の気相部に配置した圧力検出器12に
より検出された蒸気圧を関数発生器22を介して出力され
た圧力値が入力され、ここにおいて気水分離器入口エン
タルピーが算出される。

一方、前記蒸気圧信号は関数発生器14にも入力され、
ここにおいて貯水タンク６内の飽和蒸気エンタルピーが
算出される。乗算器13からの気水分離器入口エンタルピ
ーと関数発生器14からの飽和蒸気エンタルピーの値は共
に減算器15に入力され、飽和蒸気エンタルピーに対する
気水分離器入口エンタルピーの偏差が演算される。この
偏差を無くすようにボイラの運転を制御すれば、循環運
転から貫流運転に切り替える場合に蒸気温度が変化する
ことがない。この偏差は関数発生器16に出力され、ここ
で偏差値を零とするための各操作に対する補正量を算出
する。関数発生器16から出力された信号は信号切替部17
に入力され、信号切替部17はボイラ熱量補正信号を出力
し、熱量切替制御部23に出力される。

熱量切替制御部23においては、先ず、信号切替部17か
ら出力された信号が加算器20aに入力され、前記エンタ
ルピーの偏差に対応するように、下段バーナ負荷信号発
生器18からの信号に対してボイラ火炉の下段バーナに対
する燃料供給量を増加させるように、その信号を補正し
て下段バーナ負荷要求信号S1とする。

一方、この信号切替部17からの信号は比例演算器21に
も入力される。この比例演算器21は信号切替部17からの
信号に対して逆特性を有しており、燃料増加信号が入力
された場合には逆にこの信号を燃料減少信号に変換し、
上段バーナ負荷信号発生器19から出力された燃料信号か
らその分を減算したものを加算器20bに出力し、上段バ
ーナ負荷要求信号S2とする。

従って、 全バーナに対する燃料供給量の総量は変化しない。こ
れは下段バーナの方が上段バーナの燃焼ガスよりも炉内
対流時間が長いため、燃料の総量は同じでも、下段バー
ナに対する燃料供給量を増加させれば、ボイラ全体の熱
量は増加することになる。

以上の方法によりボイラ熱量を調節することにより前
記偏差値を零とし、この時点でボイラの運転を循環運転
から貫流運転に切り替える。

第２図は、本発明の第２実施例を説明するための図で
ある。

この実施例においては、熱量切替制御部23で信号切替
部17からの信号が加算器20aに入力され、前記エンタル
ピーの偏差に対応するように、ボイラホッパ部から供給
する排ガスの流量信号発生器26からの信号に対して排ガ
ス供給量を減少させるように、その信号を補正してホッ
パ部排ガス要求信号S5とする。

一方、この信号切替部17からの信号は、比例演算器21
にも入力される。この比例演算器21は信号切替部17から
の信号に対して逆特性を有しており、バーナ部供給非ガ
ス及びウインドボックス部供給排ガス流量信号発生器27
からの信号を加算し、バーナ部・ウインドボックス部供
給排ガス流量信号S6を増加させる。

この方法においても、燃料供給量を増加させることな
く、給水の熱吸収量を増加させて、前記偏差を無くすこ
とができる。

｛効果〕 本発明は、前述のような構成になっており、燃料供給
量を変化させないので燃料の消費量が増加することはな
く、ランニングコストの増加を抑制することができる。

また、下段バーナと上段バーナに対する燃料供給量の
配分を調節するか、あるいはボイラ火炉ホッパ部とバー
ナ部及びウインドボックス部からの排ガス供給量を調節
して、熱収支配分を変えるから、前記引例のような過熱
器スプレー量を多くして火炉出口エンタルピーを高める
方法は採用せず、そのために蒸気温度の急激な変化がな
い。本発明は全体の入熱の配分を変えるのが特徴であ
り、入熱量を増加させないので、ガス側条件が大きく変
化することはない。このようなことから、循環運転から
貫流運転に円滑にかつ有効に移行することができ、ボイ
ラ全体として安定した制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す貫流ボイラの制御
系統図、第２図は本発明の第２の実施例を示す貫流ボイ
ラの制御系統図、第３図は貫流ボイラにおける内部流体
の流動系統図、第４図は内部流体圧力とエンタルピーと
の関係を示す線図である。 ４……ボイラ、５……気水分離器 ８……過熱器、12……圧力検出器 18……下段バーナ負荷信号発生器 19……上段バーナ負荷信号発生器 23……熱量切り替え制御部 24……過熱器スプレ信号発生器 25……火炉入口給水流量発生器 26……ホッパ部排ガス流量信号発生器 27……バーナ部・ウインドボックス部排ガス流量信号発
生器 S1……下段バーナ負荷要求信号 S2……上段バーナ負荷要求信号 S3……過熱器スプレ要求信号 S4……火炉入口給水要求信号 S5……ホッパ部排ガス要求信号 S6……バーナ部・ウインドボックス部排ガス要求信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気水分離器入口のエンタルピーを測定し、
   かつこの気水分離器に対応する飽和蒸気のエンタルピー
   を求め、かつ両エンタルピーの偏差を求め、 ボイラ部において、燃料供給量を変化させないでこの偏
   差値を無くすように、 下段バーナに対する燃料供給量の増加と、これに対応し
   て上段バーナに対する燃料供給量の減少により、また
   は、ボイラ火炉ホッパ部からの排ガス供給量の調節と、
   バーナ部及びウインドボックス部からの排ガス供給量の
   調節により、ボイラ内部流体の熱吸収量を調節し、 もって再循環運転から貫流運転に切り替えることを特徴
   とする貫流ボイラ運転方法。