JPH1047609A - ボイラーの蒸気温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数種類の燃料を用いるボイラー
において、使用する燃料の種類やその組み合わせが変わ
っても、加熱器出口温度を高精度に制御できるようにし
たボイラーの蒸気温度制御方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 ボイラー１の出口蒸気温度２７を少なく
とも１段の過熱低減器８によって制御し、ボイラー１は
少なくとも２種類以上の燃料を混焼させるものであり、
前記過熱低減器８の出口温度２３および注水流量が、負
荷変化によって変化する特性を有し、前記過熱低減器８
の出口温度設定としてのフィードフォワードを入れてい
るボイラーの蒸気温度制御方法において、前記特性を、
燃料の混焼比率に応じて予め設定しておき、該設定され
た特性を、実際の混焼比率に応じて選択して前記フィー
ドフォワードに使うことを特徴としたボイラーの蒸気温
度制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数種類の燃料を
燃焼させるボイラーの加熱器出口蒸気温度を過熱低減器
により制御する、ボイラーの蒸気温度制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高圧・高温ボイラーでは、加熱器の材質
やタービンの熱応力、さらにプラントの熱効率の面など
から、蒸気温度の変動許容範囲は厳しく制限されてい
る。従って、急激な負荷変動に対しても温度変化が生じ
ないボイラーの蒸気温度制御が望まれる。

【０００３】従来のボイラーの蒸気温度制御として、特
公昭５８−４７６０１号公報に記載のものが公知であ
る。この従来技術のボイラーの蒸気温度制御は、過熱器
の出口蒸気温度を過熱低減器によって制御するものであ
る。そして、この過熱低減器の出口温度は、負荷変化と
共に変化するような特性を持ち、そのため、この特性を
過熱低減器出口の温度設定のフィードフォワードとして
入れている。また、前記過熱低減器の注水流量が負荷変
化と共に変化するような特性をもち、そのため、この特
性を制御系に注水流量設定のフィードフォワードとして
入れているものである。

【０００４】また、特公平３−３００４４号公報に記載
の従来技術は、蒸気温度の変動は蒸気流量あるいは負荷
量の変動と共に、加熱器を通過する燃焼ガス熱流量の変
動と最も高い関係があることに着目して、過熱低減器の
注水流量を操作するフィードフォワード制御信号とし
て、蒸気流量（負荷量）と共に、燃焼ガス熱流量を用い
るものであった。

【０００５】この燃焼ガス熱流量は、燃焼ガス流量とガ
ス温度を実際に検出して両者の積を求めることにより得
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボイラーに
おいては複数種類の燃料を使用するものがある。例え
ば、ＣＯＧ，ＢＦＧ，ＬＤＧ等の副成ガス、ＬＰＧや重
油等の追い焚燃料を混焼させている。そして、使用する
燃料の種類や組み合わせが変わるものであった。しか
し、前記従来のボイラーの蒸気温度制御は、燃料の種類
の変化を考慮しないものであった。

【０００７】即ち、燃料の種類や組み合わせが変わる
と、火炎温度、排ガス流速（排ガス量）が異なり、加熱
器での熱伝達の特性が変わり、その為、過熱低減器の注
水流量も変わる。従って、過熱低減器の出口温度特性が
変わり、燃料カロリー（負荷量、負荷変動、蒸気量、又
は、総燃料発熱量とも言う）に対して非線形となるの
で、フィードフォワード信号を、従来の（一定カロリ
ー）×（固定係数）で行うと高精度の制御ができないと
言う問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、複数種類の燃料を用い
るボイラーにおいて、使用する燃料の種類やその組み合
わせが変わっても、加熱器出口温度を高精度に制御でき
るようにしたボイラーの蒸気温度制御方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴
とすところは、ボイラーの出口蒸気温度を少なくとも１
段の過熱低減器によって制御し、ボイラーは少なくとも
２種類以上の燃料を混焼させるものであり、前記過熱低
減器の出口温度および注水流量が、負荷変化によって変
化する特性を有し、前記過熱低減器の出口温度設定とし
てのフィードフォワードを入れているボイラーの蒸気温
度制御方法において、前記特性を、燃料の混焼比率に応
じて予め設定しておき、該設定された特性を、実際の混
焼比率に応じて選択して前記フィードフォワードに使う
点にある。

【００１０】そして、具体的には、前記燃料の混焼比率
によって予め設定された特性としては、所定の混焼比率
毎に求められた負荷変化に対応する過熱低減器出口温度
とされている。本発明によれば、混焼比率が変わり、特
性が変化した場合、この変わった特性をフィードフォワ
ードに使用するので、最適なフィードフォワード量を得
ることが出来、高精度の制御が可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１は、本発明方法に使用するボイ
ラーの蒸気温度制御装置のブロック図である。このボイ
ラー1 は、複数種類の燃料を燃焼させる混焼式ボイラー
であり、第１燃料から第５燃料の５種類の燃料を供給す
るための燃料供給装置2 と、燃焼空気を供給するための
空気供給装置3 と排ガス装置4 等を有する。ボイラー1
の火炉5 には、ドラム6 、一次過熱器7 、過熱低減器8
、二次過熱器9 が設けられている。前記過熱低減器8
には、注水管10が接続され、該注水管10には注水流量
（スプレー水量）を制御する制御バルブ11が設けられて
いる。

【００１２】このボイラーで発生する蒸気は、ドラム6
→一次加熱器7 →過熱低減器8 →二次過熱器9 からボイ
ラー出口を経てタービン等の負荷12に供給され、該負荷
12から再度ドラム6 に循環する。前記ボイラー1 には、
ボイラー出口蒸気温度を制御するための制御装置13が設
けられている。この制御装置13は、混焼比率演算器14、
フィードフォワード発生手段15、第１〜４加算器16,17,
18,19 、第１〜２調節器20,21 等を有する。

【００１３】前記混焼比率演算器14は、前記燃料供給装
置2 において供給される燃料の種類及びその燃料流量の
計測信号22を入力して、混焼率やカロリー（総燃料発熱
量、負荷変化）を演算するものである。前記フィードフ
ォワード発生手段15は、過熱低減器8 の出口温度23およ
び注水流量が、負荷変化によって変化すると言う特性
を、予め所定の混焼率毎に求め、該混焼率毎の特性デー
タを収納する記憶手段と、前記混焼比率演算器14におい
て求められた混焼率とカロリーとに一致する、前記記憶
手段の特性データを取り出して、該特性値（過熱低減器
出口温度設定値24と注水流量設定値25の両方または何れ
か一方の値）をフィードフォワード信号として出力する
特性値出力手段とを有する。

【００１４】前記第１加算器16は、ボイラー出口蒸気温
度の目標値26と、実際のボイラー出口蒸気温度の検出値
27との偏差を求めるものであり、該偏差値は前記第１調
節器20に入力される。前記第１調節器20は、ＰｉＤ制御
器からなり、前記偏差値に基づき過熱低減器出口蒸気温
度設定値の補正信号を出力するものである。

【００１５】前記第２調節器21は、ＰｉＤ制御器からな
り、前記補正信号と前記フィードフォワード信号（所定
の混焼率における所定の負荷における過熱低減器出口蒸
気温度設定値24）との偏差を求めて過熱低減器出口温度
設定値を出力する。前記第３加算器18は、過熱低減器出
口温度の検出値23と前記過熱低減器出口温度設定値との
偏差を求めて、過熱低減器出口蒸気温度偏差を出力す
る。

【００１６】前記第２調節器21は、前記過熱低減器出口
蒸気温度偏差に基づき、前記注水管10の制御バルブ11に
対する注水流量設定値を出力する。前記第４加算器19
は、前記注水流量設定値と前記フィードフォワード信号
（所定の混焼率における所定の負荷における注水流量設
定値25）との偏差を求めて前記注水管の制御バルブに対
する注水流量指令値を出力する。

【００１７】前記構成の混焼式ボイラーにおいて、実際
の使用に際しては、複数種類の燃料の組み合わせは適宜
変更される。燃料の種類や組み合わせが変わると、火炎
温度、排ガス流速が異なり、過熱器での熱伝達の特性が
変わり、その為、過熱低減器の注水流量も変わる。従っ
て、過熱低減器の出口温度特性が変わり、燃料カロリー
に対して非線形となるので、フィードフォワード信号
を、従来の（一定カロリー）×（固定係数）で行うと高
精度の制御ができない。しかし、本発明では、混焼率に
応じてフィードフォワード信号24,25 を適切なものに選
定するので、高精度の制御が可能になる。

【００１８】前記実施の形態においては、過熱低減器8
が１段であるが、本発明においては多段のものであって
もよい。また、フィードフォアード信号として、過熱低
減器出口蒸気温度24と注水流量25の両方を用いたが、何
れか一方のみを用いるものであってもよい。フィードフ
ォワード発生手段15としては、以下に示す実施例のよう
に、各種のものがある。

【００１９】

【実施例】図２に示すものは、燃料を２種類使用し、過
熱低減器が１段の場合であり、フィードフォアード信号
として過熱低減器出口蒸気温度を用いる場合の例を示
す。ボイラーは第１燃料と第２燃料を燃焼している。そ
れぞれの燃料流量の計測信号22は、混焼比率演算器14に
入力される。該演算器14は、予め設定された各燃料のカ
ロリーに従い混焼率と総カロリー（総燃料発熱量）を計
算する。

【００２０】フィードフォワード発生手段15の記憶手段
には、混焼率によって予め設定された蒸気温度補正テー
ブルが記憶されている。この蒸気温度補正テーブルは、
ボイラーの運用に従って種類数を設定するが、本実施例
では３種類のテーブルを用いている。本テーブルの特性
は、代表的な混焼比率（３種類）により総カロリーを変
化させ実測して求める。

【００２１】前記混焼比率演算器14で求められた混焼率
に基づきテーブル切り替え信号28が出力され、該信号28
によりフィードフォワード発生手段15において３種類の
蒸気温度補正テーブルから最適の一つが選択され、総カ
ロリー信号29に基づき当該テーブルから蒸気温度設定値
24が選定され、フィードフォワード信号として加算器に
出力される。

【００２２】図３は、前記実施例の測定データを示す。
燃焼率が固定の場合（本例では４０％）、最適なフィー
ドフォワード・ゲインに調整すると、蒸気温度は適切に
制御可能である。しかし、混焼率が６０％に変化する
と、従来方法では蒸気温度の変動が大きくなってしま
う。しかし、本実施例の方法では、混焼率が変われば、
別のテーブルを選択するため、常に最適なゲインを選択
できる。そのため、常に蒸気温度の制御が可能である。

【００２３】図４に示すものは、フィードフォワード信
号25としてスプレー水量を用い、スプレー水量に直接補
正をかけるようにしたものである。図５に示すものは、
前記図２と図４のものを合体したものである。尚、図
２、４、５においては、前記図１の実施の形態と同じ部
材については同じ符号を付してその説明を省略する。

【００２４】なお、前記各実施例では、フィードフォワ
ード発生手段においてテーブル切り替え方式を例示した
が、次のような数式化によるものであってもよい。即
ち、代表的な混焼率として、 ｆ１・・・副成ガス１００％ ｆ２・・・ＬＰＧ １００％ ｆ３・・・重油 １００％ としておき、副成ガス８０％、ＬＰＧ２０％の場合は、
（０．８ｆ１＋０．２ｆ２）として補正する方法もあ
る。

【００２５】尚、本発明は、前記実施の形態や実施例に
限定されるものではない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、混焼率が変わっても高
精度にボイラー出口蒸気温度を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態において使用する制
御装置のブロック図である。

【図２】図２は、本発明の実施例において使用する制御
装置のブロック図である。

【図３】図３は、図２の装置を用いた制御方法における
計測データを示すグラフである。

【図４】図４は本発明の他の実施例において使用する制
御装置のブロック図である。

【図５】図５は本発明の他の実施例において使用する制
御装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ ボイラー ８ 過熱低減器 １４ 混焼比率演算器 １５ フィードフォワード発生手段 ２４ フィードフォワード信号 ２５ フィードフォワード信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラーの出口蒸気温度を少なくとも１
   段の過熱低減器によって制御し、ボイラーは少なくとも
   ２種類以上の燃料を混焼させるものであり、前記過熱低
   減器の出口温度および注水流量が、負荷変化によって変
   化する特性を有し、前記過熱低減器の出口温度設定とし
   てのフィードフォワードを入れているボイラーの蒸気温
   度制御方法において、 前記特性を、燃料の混焼比率に応じて予め設定してお
   き、 該設定された特性を、実際の混焼比率に応じて選択して
   前記フィードフォワードに使うことを特徴としたボイラ
   ーの蒸気温度制御方法。
2. 【請求項２】 前記燃料の混焼比率によって予め設定さ
   れた特性は、所定の混焼比率毎に求められた負荷変化に
   対応する過熱低減器出口温度であることを特徴とする請
   求項１記載のボイラーの蒸気温度制御方法。