JPS5934843B2 - 蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼用空気送風機あるいは排ガス誘引送風機を
自己の発生する蒸気により作動する蒸気タービンで、駆
動するようにした蒸気発生装置に係るものである。

従来各種用途の蒸気発生装置では、その燃焼用空気送風
機（あるいは排ガス誘引送風機）を電動機により、駆動
しており、自己の発生する高エネルギーを有しながら、
外部電力を消費するというシステムとしての不合理な面
を有している。

近年の省エネルギの要請により、前述の送風機を自己の
発生する蒸気により作動する蒸気タービンで１駆動する
ことが考えられはじめているが、蒸気タービンを作動さ
せる蒸気条件と各機器の特性とのバランスのとれたシス
テムの選定や負荷変動に対する制御系のあり方等解決す
べき問題点が多く、はとんど実用化にいたっていない。

本発明は燃焼用空気送風機（あるいは排ガス誘引送風機
）−以下送風機という−を自己の発生する蒸気により作
動する蒸気タービンで駆動するようにした蒸気発生装置
に係るものでありその目的とするところは、蒸気タービ
ンおよび送風機と燃料供給系等を負荷側の条件に対応し
て適切に調整する安価でかつ適確な制御系統を用い、省
エネルギによる経済的運転を可能とした実用的蒸気発生
装置を提供することにある。

本発明の要点の第１は、蒸気タービン出口の蒸気圧力を
基本パラメータとしてこれに応じて燃料供給量を制御す
る様にした事であり、第２に同様に前記基本パラメータ
により、蒸気タービンを通らないバイパス蒸気流量を制
御する様にしたことである。

本発明を第１図に示された一実施例を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明を実施した蒸気発生装置の模式図であり
、この実施例では一つの制御器が用いられている。

蒸気発生器本体１００の吐出蒸気の大部分を受入れて、
該吐出蒸気の外部負荷の最終ステージまでの全圧力差の
小部分を消費して作動する蒸気タービン２０２により、
蒸気発生器本体１００のバーナ１０１へ・燃焼用空気を
送入するための送風機２０１を１駆動し、前記蒸気ター
ビン２０２から出た蒸気を外部負荷側へ供給する様にし
た蒸気発生装置において、蒸気タービン２０２の出口に
おける蒸気圧力を検知して燃料調整弁３０１を制御する
制御器３００が設置されている。

バイパス流路４０２中に設けられたバイパス蒸気調整弁
３０２は必要に応じ設置され、これを流れる蒸気流量（
これは前記蒸気発生器本体１００の吐出蒸気の小部分に
当る）を調整するものであり、燃料調整弁３０１と同様
に制御器３００により制御される。

前記送風機２０１と蒸気タービン２０２を総合して蒸気
タービン駆動送風機２００と称することにする。

本発明の構成上の特徴は、燃料調整弁３０１あるいは燃
料調整弁３０１とバイパス蒸気調整弁３０２の三者が、
蒸気タービン２０２の出口における蒸気圧力を検知して
作動する制御器３００によって制御される様に構成され
ていることである。

上記制御系統の制御条件設定の１例を第２図に示す。

バーナ１０１への燃料供給量ＯＦはタービン出口蒸気圧
Ｐ２が上昇すれば減少し、低下すれば増加するように匍
］御する。

即ちあらかじめ設定されたタービン出口蒸気圧Ｐ２の最
大、最小値Ｐ２Ｍａ ｘ 、 Ｐ２ Ｍｉ ｎに対応し
て、燃料供給量ＯＦの最小、最大値ＧＦＭｉｎ、ＧＦＭ
ａｘを設定しこの間をほぼ直線的に結ぶ様に設定する。

同様にバイパス蒸気流量ＧＳＢについてもタービン出口
蒸気圧の最大、最小値Ｐ２ＭａＸ−Ｐ２Ｍｉ口に対応し
てバイパス蒸気流量の最小、最大値ＧＳＢＭｉｎ−ＧＳ
ＢＭａｘがそれぞれ設定され、その間をほぼ直線的関係
になるように設定されている。

タービン出口蒸気圧Ｐ２の上昇下降と逆に燃料供給量Ｇ
Ｆを増減するので、蒸気発生量もタービン出口蒸気圧Ｐ
２の上昇、下降と逆に減少、増加することになる。

この蒸気発生量の大部分を蒸気タービン２０２を通し、
一部をバイパス蒸気調整弁３０２を通し、その後に合流
させて負荷側へ供給する様ζこなっているので、全蒸気
流量ＧＳＴも又タービン出口蒸気圧Ｐ２の上昇下降と逆
に減少増力口する。

第３図は、本発明による蒸気発生装置の運転データを全
蒸気流量（負荷）ＧＳＴを横軸とに示すものである。

以下各主要パラメータの変化につきその作用および効果
を説明する。

蒸気タービン２０２における圧力降下Ｐ１−Ｐ２は、は
ぼ全蒸気流量（負荷）ＧＳＴの２乗に比例するから、タ
ービン入口蒸気圧はＰ□はＧＳＴの増力口とともに一時
下りはじめその後再び上昇してくる。

したがってタービン入口圧Ｐ□の変化巾は比較的少なく
、蒸気発生器本体内の圧力は安定しており、給水ポンプ
の作動条件等も安定したものにｆＳる。

タービン出［］蒸気圧Ｐ２はあらかじめ設定された右下
りの直線的変化を示し、常に全蒸気流量ＧＳＴを判定す
る事ができる様になっており、制御系統の基本パラメー
タとなるタービン出口蒸気圧Ｐ２は、本蒸気発生装置と
しての吐出圧となるものであり、この値をあらかじめ負
荷側の要求条件を満足するごとく設定することが出来る
ため、非常に実用的である。

逆にタービン入口蒸気圧Ｐ□を別画ｊ系統の基本パラメ
ータとすると、タービン出口蒸気圧Ｐ２は更に大きな変
化巾を示しさらに全蒸挨流量（負荷）ＧＳＴとの関係は
２次曲線的となるため非常に使い勝手の悪いものとなる
。

この関係を参考のため第４図に示す。

バイパス蒸気調整弁３０２は実質的には蒸気タービン駆
動送風機２００の回転数を２次的に制御する機能を有し
ており、各燃料供給量すなわち燃焼条件に応じて送風機
２０１の流量をバーナーの特性とマツチする様に微調整
することにより常に燃焼状態を良好に保つ作用を行なわ
しめる。

例えば第２図のごとくタービン出口蒸気圧Ｐ２とバイパ
ス蒸気流量ＧＳＢとの関係を設定する事により、排ガス
ＣＯ２濃度ρを全燃焼範囲にわたってはＸ゛一定する事
もでき、その他の排ガス有害成分の制御にも役立つ。

このバイパス蒸気調整弁３０２の制御は、バーナ１０１
の特性と排ガス成分の規制条件とをマツチさせる様に自
由に設定できるが、バーナ特性が許す場合は、バイパス
蒸気調整弁３０２そのものを除去することもできる。

本発明の作用効果は基本的にはタービン出口蒸気圧Ｐ２
を力かして、燃料供給量ＧＦ、送風機空気流量ＧＡおよ
び全蒸気流量（負荷）ＧＳＴのうちの１つが増加すれば
他も増加し、１つが減少すれば他も減少するという関係
を自動的に成立させ、必要に応じ燃焼条件の微調整をバ
イパス蒸気調整弁３０２によって可能とする事にあり、
制御器３００、燃料調整弁３０１およびバイパス蒸気調
整弁３０２はいずれも特殊なものでなく通常実用されて
いる安価で信頼性の高い機器をつかう事ができるので非
常に実用的である。

以上により、外部電力によらない燃焼用空気送風機を有
する省エネルギ指向かつ低排気公害形の実用的蒸気発生
装置を提供できる。

なお、本発明は送風機が排気煙道側に設置された排ガス
誘引送風機となる鴨合にも技術思想上何らの変化もなく
応用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す蒸気発生装置の模式図
、第２図はタービン出口蒸気圧Ｐ２と燃料供給量ＯＦお
よびバイパス蒸気流量ＧＳＢとの関係の１例を設定した
線図、第３図は、第２図の設定例による運転データの１
例を示すグラフ、第４図は本発明によらない、タービン
入口蒸気圧Ｐ□を制御系統の基本パラメータとした時の
不具合の例を示すグラフである。 １００・・・・・蒸気発生器本体、１０１・・・・・バ
ーナ、２００・・・・蒸気タービン駆動送風機、２０１
・・・・・・送風機、２０２・・・・・・蒸気タービン
、３００・・・・・制御器、３０１・・・・・・燃料調
整弁、３０２・・・・・バイパス蒸気調整弁、４０２・
・・・・・バイパス流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気発生器本体と、この蒸気発生器本体より発生す
   る蒸気によって作動する蒸気タービンと、前記蒸気ター
   ビンに駆動されて前記蒸気発生器本体に燃焼用空気を導
   入する送風機と、前記蒸気タービンの出口蒸気圧を検知
   する制（財）器と、該蒸気発生器本体の燃料供給路中に
   設けられて前記制御器によって制御される燃料制御弁と
   を有したことを特徴とする蒸気発生装置。 ２ 蒸気発生器本体と、この蒸気発生器本体より発生す
   る蒸気によって作動する蒸気タービンと、前記蒸気ター
   ビンに１駆動されて前記蒸気発生器本体に燃焼用空気を
   導入する送風機と、前記蒸気タービンの出口蒸気圧を検
   知する制御器と、該蒸気発生器本体の燃料供給路中に設
   けられて前記制御器によって制御される燃料制御弁、前
   記蒸気タービンに並列して設けたバイパス流路と、同バ
   イパス流路中に設けられて前記蒸気タービンの出口蒸気
   圧に応じて制御されるバイパス蒸気調整弁とを有したこ
   とを特徴とする蒸気発生装置。