JPS5843310A - 給水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は給水制御装置に係り、高圧と低圧との２つの気
水ドラムを併せ持つ排熱ボイラにおいて、低圧節炭器チ
ューブの低温腐蝕防止機能および低圧気水ドラムの水位
制御機能に加え、低圧節炭器チューブ内での給水の激減
に伴なうスチーミングを防止する機能をも有する給水制
御装置に関する。

一般に、ガスタービンの排ガス等を利用する排熱ボイラ
において、燃料中の硫黄分は燃懸によりｇｏ、、（！硫
酸ガス）となり、その一部はさらに酸化してＳＯ，（無
水硫酸）となる。このＳＯｌは、燃焼ガス中の水蒸気（
Ｈ，Ｏ）と化合してＨ，８０４（硫酸）の蒸気となり、
ボイラの低温部、例えば低圧節炭器チューブに接触する
と凝縮してチューブに付着し、その部分に激しい腐蝕を
生じさせるおそれがある。− そこで従来は、加熱されたボイラドラムの保有水の一部
を低圧節炭器の入口給水に混入させて給水温度を上昇さ
せ、これにより低圧節炭器テープの低温腐蝕を防止して
いる。

第１図は、この種の低温腐蝕防止機能およびドラム水位
の制御機能を有する給水制御装置を備えた従来の排熱ボ
イラの一例を示すもので、以下これについて説明する。

図において１は、ガスタービン等から排出された高温の
排気ガスであり、この排気ガス１は排熱ボイラ２に導び
かれる。一方給水３は、排気ガス１の温度が低下しては
いるが熱利用が可能な排熱ボイラ２内位置に設置された
低圧節炭器４ｖ通過して低圧気水ドラム５に導びかれ保
水される。この高温の給水は、低圧循環ポンプ６により
強制的に低圧気水ドラム５から導出されて低圧蒸発器７
に送られ、この低圧節炭器内でさらに昇温して低圧気水
ドラム５に戻される。そしてこの気水ドラム５内で気水
分離し麩１．’−利蒸気は、低圧蒸気８として気水ドラ
ム５から取出され、図示しない蒸気タービンあるいは工
場プロセスで使用される。

また前記低圧気水ドラム５内の高温保有水の一部は、移
送ポンプ９により高圧節炭器１（ｌ介して高圧気水ドラ
ム１１に送られて保水嘔れる０この水は、高圧循環ポン
プ１２により強制的に高圧気水ドラム１１から導出され
て高圧蒸発器１３に送られ、この高圧蒸発器１３内でさ
らに昇温して高圧気水ドラムＩＩＫ戻される。そしてこ
の気水ドラムｌｌ内で気水分離した飽和蒸気は、加熱器
１４を介し高圧蒸気１５として図示しない蒸気タービン
あるいは工場プロセスで使用される。

前記低圧気水ドラム５かも導出された低圧循環ポンプ６
の吐出ドラム水の一部は、第１図に示す１うに給水温度
調整弁１７を有する給水加温バイパス管１６を介して前
記低圧節炭器４の入口に導びかれ、給水３に−、人声れ
て給水３の温度を上昇させる０そしてこれ、Ｋ１す、低
圧節炭器４のチューブ゛１ への硫酸蒸気？、１凝着が阻止されて低温腐蝕が有効に
防止される・：：゛仁の制御は、給水加温・・イパス管
） １６から送られる高温のドラム水により昇温した給　　
　　　゛水３の温度を検出する低圧節炭器入口温度発振
器１８からの信号を給水温度調節計１９に入力し、ここ
で予め設定された温度設定値と前記信号とを比較演算し
、その結果を制御信号として給水温度調整弁１７に入力
し開閉作動させることＩＩｃよす行表われる。

一方、低圧ドラム水位制御は、通常のボイラドラム水位
−御あるいは蒸気タービンプラントの脱気器水位制御と
同一方法、すなわち入口流量と出口流量とのアンバラン
スを演算し、その結果を先行制御信号として水位調整弁
を開閉させ、後で水位の偏差値を設定値に保持させるよ
うに水位調整弁°の開閉動作を補正することに工り行う
三要素制御方式を採っている０すなわち、低圧気水ドラ
ム５を中心として給水流量発信参加の信号を流入量とす
るとともに、低圧蒸気流量発信器２１と高圧ドラム給水
流量発信器ηとの流量信号の和を流出量とし、これら両
流量のアンバランス信号お工び低圧ドラム水位発信、器
からの信号をドラム水位演算調節計２４に入力し、その
結果をドラム水位制御信号として低圧ドラム水位調整弁
δを開閉制御している。

なお、第１図における低圧ドラム連続プロー弁あは、ボ
イラ起動過程における外圧、昇温時のシリカプロー等で
開動作させるもので、操作スイッチｎからの信号にエリ
開閉作動する０ 以上説明した従来の給水制御装置において、低圧気水ド
ラムの水位が異常に上昇した場合あるいは流入出量に急
激なアンバランスが生じた場合には、低圧ドラム水位調
整弁が全閉またはその近辺まで絞り込まれ、低圧節炭器
の入口給水量が急減または瞬時的に零となることがある
。そしてこの場合には、低圧節炭器内で給水の一部が蒸
発するいわゆるスチー建／グ現象が発生したりあるいは
空炊き状態となり、水位制御系、給水温度制御系に外乱
を与えるとともに、低圧節炭器チューブを過熱、損傷さ
せる等の重大事故を発生させるおそ□れがある。

本発明はかかる従来の問題点を解決するためＫなされた
もので、熱交換器の低温腐蝕防止機能お　−工びボイラ
ドラムの水位制御機能に加え、熱交換器内での給水の激
減に伴表う不具合を防止する機能をも有する給水制御装
置を提供することを目的とする〇 この目的は、本発明によれば、少なくとも熱交換器出口
における給水温度および給水の圧力を検出してこれらを
演算する制御器を設け、この制御器からの信号を前記制
御信号の優先信号としてドラム水位調整弁を開閉させ、
熱交換器内での給水の激減に伴なうスチーミングを防止
することｋより達成される。

以下本発明を第２ＥＫ示す一実施例に基づいて説明する
。

図においてｌは、−ガスタービン等から排出された高温
の排気ガスであり、この排気ガスｌは排熱ボイラ２に導
びかれるようになっている。この排熱ボイラ全円には、
排気ガスｌの温度が低下してはいるが熱利用が可能な位
置：（に低圧節炭器４が配置され、給水３はこの低圧−
検器４内で昇温して低圧気水ドラム５に導びが１れ保水
されるようｋなっている。この高温の給水は、低圧循環
ポンプ６により強制的に低圧気水ドラム５から導出され
て排熱がイラ２内忙配した低圧蒸発器７に送水され、こ
の低圧蒸発器７内でさらに昇温して低圧気水ドラム５に
戻されるようになっている。そしてこの気水ドラム５内
で気水分離した飽和蒸気は低圧蒸気８として気水ドラム
５から取出され、図示しない蒸気タービンあるいは工場
プ四セスで使用されるようｋなっている。

また前記低圧気水ドラム５内の高温保有水の一部は、排
熱ボイラ２内に配した高圧節炭器１０を介して移送ポン
プ９により高圧気水ドラム１１に送られて保水されるよ
うになっている・この水はさらに、高圧循環ポンプ１２
により強制的に高圧気水ドラム１１から導出されて排熱
ボイラ２内の高圧蒸発器１３に送られ、この高圧蒸発器
１３内でさらに昇温して高圧気水ドラムｌｌに戻される
ようになっている◎そしてこの気水コ二ム１１内で気水
分離した飽和蒸気は、排熱ボイ　２内の加熱器１４を介
し高圧蒸気１５として図示ｉ’蒼’Ｌ蒸気タービンある
いは工場プロセスで使用されるようになっている。

一方、前記低圧気水ドラム５から導出された低圧循環ポ
ンプ６の吐出ドラム水の一部は、第２図に示すように給
水温度調整弁１７および給水加温バイパス流量発信器部
をそれぞれ有する給水加温バイパス管１６を介して前記
低圧節炭器４の入口忙導びかれ、給水３に混入されて給
水３の温度を上昇させるようになっている。

また、低圧節炭器４０入口部には、前記給水加温バイパ
ス管１６の接続位置を介してその下流側に低圧節炭器入
口温度発信器１８が、また上流側に給水流量発信器Ｉお
よび低圧ドラム水位調整弁δがそれぞれｔｊｂれており
、また低圧節炭器４の出口部には、低圧節炭器入口温度
発信器四および低圧ドラム給水圧力発信器（至）がそれ
ぞれ設けられている。

そして前記各発信器１８．２０．２８．２９．３０から
の記号は、第２図に示すように給水温度／ドラム水位複
合演算・調節計３１にそれぞれ入力され、また前記両脚
整弁１７．５は、前記複合演算・祠節計３１からの制御
信号に工り開閉制御されるよう虻なっている。

また前記低圧気水ドラム５には、出力信号が前記複合演
算・調節計３１八カされる低圧ドラム水位発信器器が設
けられ、低圧蒸気８の取出ラインには、出力信号が複合
演算・調節計３１に入力される低圧蒸気流量発信器２１
が設けられている。また前記移送ポンプ９の出側には高
圧ドラム給水流量発信器ｎが設けられ、さらにボイラド
ラム連続プ四−ラインには、低圧ドラム連続プ四−弁が
および低圧ドラム連続プロー流量検出器３２がそれぞれ
設けられている。そして前記発信器ρお工び検出器３２
からの出力信号は前記複合演算・調節計３１にそれぞぞ
れ入力されるとともに、前記低圧ドラム連続ブロー弁あ
は複合演算・調節計３１からの制御信号により開閉制御
されるようＫなっている。

次に給水制御方法についで説明する。

まず、低圧節炭器４の低温腐蝕防止方法についてＩｉ！
明する。

低圧節炭器４０入口部の給水温度は、低圧節炭器入口温
度発信器１８からの出′力信号により給水温度／ドラム
水位複合演算・調節計３１において常時測定され、この
温度が予め設定された設定温度値以下になった場合には
前記複合演算・調節計３１から制御信号が発信され、こ
の信号により給水温度調整弁１７が開かれる。すると、
高温のドラム水が給水３に混入され、低圧節炭器４人口
の給水温度は上昇する。そしてこれにより、低圧節炭器
４のチューブが硫酸の凝着温度以上となって低温腐蝕が
有効に防止される。

次に、低圧気水ドラム５の水位制御方法について説明す
る。

給水流量発信話題からの信号は、低圧気水ドラム５への
給水流入量信号として複合演算・調節計３１に入力され
、また低圧蒸気流量発信器２１からの信号と高圧ドラム
給水施蓋発信器ρからの信号との和は低圧気水ドラム５
からの給水流出量信号として複合演算・調節計３１に入
力される。そして複合演算・調節計３１においては、前
記給水流入量と給水流出量とのアンパ纂；スが演算され
、その結果は先行制御信号とし　、圧ドラム水位調整弁
δ側忙出力され、調整弁５はまずこの先行制御信号によ
ってその開度が制御される。この調整弁５にはその後低
圧ドラム水位発信器Ａからの信号により得られる補正信
号が複合演算・調節計３１側から入力され、この補正信
号により調整弁５の開度は水位の偏差値を設定値に保持
する工うに補正される◎しかして低圧ドラム水位調整弁
δは、いわゆる三要素制御方式によりその開度調節がな
され、これにより低圧気水ドラム５の水位は一定忙保持
される。

次に、給水入口流量が急減または瞬時的に零となること
ＶＣより生じるスチーミングを防止する方法について説
明する。

低圧節炭器出口温度発信器四からの温度信号は、低圧ド
ラム給水圧力発信器（資）がらの圧力信号を一合演算・
調節計３１内において飽和温度曲線に置換えた信号と突
合わされ、出口給水温度が給水圧力の飽和曲線を超える
場合あるいは余裕を設けた曲線内に入る場−一は、スチ
ーミングが発生するおそれがあるので、′前記する低圧
ドラム水位調整弁５の制御信号に優先する優先信号を複
合演算・調節針３１から発信し、この優先信号により給
水調整弁６を連続的に開けてやる＠これにエリ冷たい給
水３の低圧節炭器４内通過流成が増大して低圧節炭器４
の出口給水温度が下がり、スチーミングの発生が有効に
防止される。また前記出口給水温度が給水圧力の飽和曲
線以下の場合には、スチーミングが発生するおそれがな
いので、前記優先信号は発信されず、給水調整弁２５は
通常の制御信号により制御される。

なお、優先信号にエリ給水調整弁５を連続的に開く場合
には、給水入口量が急増するので低圧気水ドラム５内の
水位がその分だけ急上昇するおそれがある。このため本
実施例においては、前記優先信号の発信と同時に複合演
算・調節計３１から低圧ドラム連続プ四−弁かの急開信
号ケも併せて発信させ、給水入口量の増加分だけ低圧ド
ラム連続ブローラインから外部に排出するようにしてい
る。

そしてこれにより水位の安定化が図れる。瞬間的な動作
の後に流量変化信号が発信されるようになったら、各発
信器および検出器からの信号を入口側の信号と出口側の
信号とに分類して演算し、両者を近似させるよう圧制御
する０これにより水位制御の安定化が因れる。

なお、各信号を入口側と出口側とに分類して演算する場
合、低圧気水ドラム５を中心に考えると、給水加温バイ
パス流量発信器器からの信号は入口側として加算し、ま
た低圧ドラム連続ブロー流量検出器羽からの信号は出口
側として計算する必要がある。

また、各流量値の精度を向上させることは水位の安定化
に有益である０このため各流量値を図示しない圧力・温
度検出器において自動的にそれぞれ演算・補正してその
精度を向上させることが好ましい。

しかして本実施例によれば、低圧節炭器４の低温腐蝕防
止機能および低圧気水ドラム５の水位制御機能を損なう
ことなく、低圧節炭器４内でのスチーミングの発生を有
効に防止することが可能となる− なお前記実施例圧おいては、ドラム水位の演算調節と給
水温度の調節とを単一の装置である給水温度／ドラム水
位機′合演算・ｘｗＪ計３１にエリ行なう場合を例忙採
って説明したが、第１図に示す従来装置のようにドラム
水位演算・調節計ツと給水温度調節計１９とを独立に設
置し、その間をアナログ・ディジタルあるいは接点信号
等でインターロックを組んで結びつけても同一の効果が
期待できる０ また前記実施例においては、高圧、低圧の２つの気水ド
ラム５，１１を備えた排熱ボイラ２ｖ例に採って説明し
たが、１つの気水ドラムのみを有する排熱ボイラにも同
様に適用することができる。

以上説明したように本発明は、少なくとも熱交換器出口
における給水温度および給水圧力を検出して演算する制
御器を設け、この制御器からの出力を優先信号としてド
ラム杢位調整弁を制御するようにしているので、熱交−
：器内での給水のメチ−１ｙｙｔｒ：＊工、□オう、、
志ヵ８□う。

また前記優先信号によるドラム水位調整弁の制御によっ
てドラム水位が上昇するおそれがある場合にはドラム水
位の上昇分をドラムから外部に排出するようにすれば、
水位制御の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す系統図、第２図は本発明の一実施
例を示す系統図である。 １・・・排気ガス、２・・・排熱ボイラ、３・・・給水
、４・・・低圧節炭器、５・・・低圧気水ドラム、６・
・・低圧循環ポンプ、７・・・低圧蒸発器、１６・・・
給水加温バイパス管、１７・・・給水温度調整弁、１８
・・・低圧節炭器入口温度発信器、ｍ・・・給水流量発
信器、２１・・・低圧蒸気流量発信器、ρ・・・高圧ド
ラム給水流量発信器、田・・・低圧ドラム水位発信器、
δ・・・低圧ドラム水位調整弁、％・・・低圧ドラム連
続ブロー弁、ツ・・・給水加温バイパス流量発信器、２
９・・・低圧節炭器出口温度発信器、３０−・・低圧、
１１ドラム給水圧力発信器、３１・・・、：′・′ 給水温度／ドラム永□：裕）−合演算・調節針、３２・
・・低圧ドラム連続ブレー流量検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温排気ガスが導びかれる排熱ボイラ内に熱交換器を配
   置し、この熱交換器に導びかれる給水を昇温させてボイ
   ラドラム托保水するとともに１ボイラドラム内の高温給
   水賀詞整弁を介して前記熱交換器の入口に導びき熱交換
   器の低温腐蝕を防止し、かつ少なくともボイラドラムへ
   の給水流入量と流出量との差を検出演算する水位演算制
   御器からの制御信号により、給水供給量を調節するドラ
   ム水位調整弁を開閉させてドラム水位を制御するものに
   おいて、少なくとも熱交換器出口における給水温度およ
   び給水の圧力を検出してこれらを演算する制御器を設け
   、仁の制御器からの信号を前記制御信号の４先信号とし
   てドラム水位調整弁を開閉させ、熱交換器内での給水の
   激減に伴なうスチーミングを防止する仁とを特徴とする
   給水制御装置。