JPS6053252B2 - 化石燃料焚き蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、化石燃料焚き蒸気発生装置の運転開始時およ
び著しく低い出力における運転、特にその熱吸収の制御
に関するものである。

過熱面を備えたドラム型蒸気発生装置においては、全熱
吸収量は、供給水を飽和温度にまで加熱しこの水を沸騰
させさらに発生蒸気所望のレベルまで過熱するのに使わ
れる。

この全熱吸収量を蒸気発生装置に与えるばかりでなく、
蒸発器プラス節炭器の表面において吸収される熱量と過
熱器において吸収される熱量との比を制御しなければな
らないという要求がある。高負荷運転においては、脱過
熱、ガス再循環および炉バーナ傾斜などを包含する各種
の制御方法が用いられ成功している。ドラム型、貫流型
を問わず同じ問題が再熱装置にもあり、また貫流型の蒸
気発生装置の過熱について、水壁出口温度が、それを安
全値に制限するか、または運転開始時に温度変化率を制
御するために制御されるときにもある。

蒸気発生装置の始動運転の間には、全負荷空気流の２５
−３０％程度の最小空気流が蒸気発生装置に流され続け
る。

この空気流は炉内に導入され、炉内の酸素不足で富燃料
焔が消える可能性をなくしている。このように空気が著
しく過剰であれば、高負荷において用いられるガスサイ
ドコントロール法が限界すれすれに有効であり、過熱ス
プレー法は、乱流がないことと極めて少ない蒸気流にお
いて噴霧の蒸発がないこととのために低負荷においては
有効でない。本発明はこの点を改善せんとしてなされた
ものである。すなわぢ化石燃料焚ぎ蒸気発生装置の始動
運転の間および非常に低い負荷における運転の間には、
全負荷空気流の２５−３０％程度の最小空気流が）炉を
流れる。

本発明によれば燃料はひとつの場所で注入され、その領
域において燃焼せしめられる。空気流は、その一部分が
この燃料に隣り合つて流入し、残りの空気は燃料から離
れたところで炉内に入るように制御される。与えられた
燃料入；力に対する炉熱吸収は、燃焼させられている燃
料に直接隣接して付加空気を導入して、空気が燃焼ガス
と直ちに混合して希釈により温度を減じることにより減
少せしめられる。炉熱吸収が増加することが必要であれ
ば、空気の割合を調節して、多くの空気が焔から離れて
導入され、従つて焔の温度は化学当量レベルに近付くよ
うになる。このときに存在する高温は、燃料から離れて
導入される空気で希釈されるに先立つて壁へ充分に熱を
伝達する。重要なことは炉壁と過熱器との間の相対的熱
吸収であるから、過熱器出口蒸気温度は、炉特性の適当
な目安である。

しカルながら、ボイラの低い定格における結果を得るた
めに必要とされる著しく長い応答時間は、過熱器出口蒸
気温度に基く直接制御に用いるには貧弱なパラメータで
ある。応答を速くすることは、炉出口ガス温度を用い、
炉出口ガス温度に応答して炉内への空気を調整すること
により得ることができる。目標とする炉出口ガス温度は
、所望により過熱器出口蒸気温度の関数として設定する
こともできる。本発明は、燃料噴出装置と、同燃料噴出
装置に隣接して設けられた第１の空気噴出口と、同第１
の空気噴出口の上部に配設された複数段の第２の空気噴
出口と、炉出口部に設けられガス温度を検出する検出器
と、同検出器からの検出値ど設定値とを比較しその比較
結果に基づき第１の空気噴出口及び第２の空気噴出口の
夫々へ導く流路の途中に配置されたダンパの開度をコン
トロールする制御装置とを包含して成る化石燃料焚ぎ蒸
気発生装置にある。

以下、添付図面に例示した本発明の好適な一実施例につ
いて本発明を詳述する。

蒸気発生装置は、蒸気発生管１２を並べて形成した壁を
持つ炉１０を包含する。

蒸気発生管１２は下部水壁入口ヘッダ１４から上部ヘッ
ダ１６．へ、それから蒸気ドラム１８へと水を送給して
いる。降水管２０が炉への水の再循環のために設けられ
ており、他方、蒸気接続管２２は蒸気を一次過熱器２４
および二次過熱器２６へ送る。このところから蒸気は蒸
気管２８を通つて外へ出て、図ｔ示してない使用個所へ
送られる。節炭器３０は入来する供給水を蒸気ドラム１
８へ供給するに先立つて予熱する。炉はたとえば符号３
２，３４および３６で示すいくつかの所で燃料を噴射す
る。

これらの燃料噴射装置３２，３４，３６の各々への燃料
は、それぞれ概略的に弁３８，４０および４２として示
された装置により制御される。燃料は石油または微粉炭
であつて、微粉炭の制御は供給装置速度調整により行な
われる。いずれにしても、燃料は炉内に噴射され燃焼を
維持するのである。始動時には、燃料は燃料噴射装置３
２のみを介して、所望の加熱率に必要とされる量だけを
導入される。

空気は強制ドラフトファン４４によりファン放出ダクト
４６を通り、空気ダクト４８，５０および５２に送られ
る。空気ダクト４８，５０および５２はそれぞれに対応
する燃料噴射装置３２，３４，３６に関連している。全
空気流量は空７気流量計５４により測定され、測定され
た空気流は設定点５６において設定点空気流と比較され
、その結果制御信号がファン速度制御器５８へ発せられ
る。これは全空気流を制御し、始動の間および非常に低
い負荷での運転の間は空気量を定格最・大負荷ボイラ空
気流の３０％に等しい空気流量に維持する。制御ダンパ
６０，６２，および６４は、空気のダクト４８，５０お
よび５２を通りそれからそれぞれ第１の空気噴出口６６
および第２の空気噴出口６８，７０を通過する供給空気
の割合を変える。炉における熱伝達は主として輻射によ
るものであつて、対流はこの熱伝達において非常に僅か
な部分を占めるにすぎない。

輻射により伝達される熱量は輻射源の絶対温度とヒート
シンクの絶対温度との四乗の差の関数である。高負荷運
転においては炉出口ガス温度が１２００′Ｃ（２２００
いＦ）程度であり、水壁温度が３２（代）（６０００Ｆ
）程度であるので実質的な熱伝達が生ずる。始動および
低負荷運転の間には、壁の温度は常規室温から約３２（
代）（６００壁Ｆ）または３７（代）（７０００Ｆ）に
変化する一方、炉出口ガス温度は百数十度Ｃ（数百度Ｆ
）から約５４０Ｃ（１０００数Ｆ）に変化する。水壁温
度が低いと炉出口ガス温度が低い傾向がある。例えば炉
出口ガス温度が２４（代）（４０００Ｆ）ないし２６（
代）（５００度Ｆ）で水壁温度が約１５（代）（３００
０Ｆ）であるとすると、これらの絶対温度の四乗の差は
さほどのものとならない。この結果、炉から出る混合ガ
スから非常に僅かな熱が伝達されるにすぎない。炉内の
ガスは、過剰の空気による希釈によりまた炉壁への熱の
輻射により冷却される。

過剰の空気で燃料を燃焼させることにより生じるガスの
直接の希釈のため、熱が水壁に伝達される前にこのガス
の温度を低下させてしまう。従つてこの希釈により生ず
る低温は壁に対する伝熱効果をそこなう。反対に、燃焼
ガスと過剰空気との混合を遅らせると、比較的高温の燃
焼ガスから壁に熱が伝達させる時間がとれる。本発明の
炉熱吸収制御を行なうために利用するのはこの現象でな
のである。今、炉への燃料量は一定に維持されるものと
する。蒸気発生装置への全熱吸収は変化しないが、炉壁
吸収と過熱器吸収との割合は変えられる。燃料および予
熱空気の形の既知の量の熱が炉の中に投入されるので、
この熱は燃焼ガスが炉を離れる際このガスの中に残つて
いるか、または炉壁へ伝達されてしまつていなければな
らない。従つて炉を離れるガス温度を測ることで炉壁へ
伝達された熱量を算出できる。炉熱吸収の効果を測定す
るために用いることのできるその他のパラメータとして
は過熱器出口蒸気温度の測定があげられる。しかし始動
運転の間はこれは有効ではなく、特に蒸気流が発生し始
まるまでは全く役立たない。さらに低負荷運転の間は、
蒸気の速度が低いことと、蒸気流が低速であるのに圧力
部分の熱慣性が高いこととのために、この測定法は役立
たない。従つて、過熱器出口蒸気温度を、制御されるべ
きパラメータとして用いた場合には、炉出口ガス温度が
設定値からはずれないよう制御しつつ可能な範囲でこの
パラメータを制御することが推奨される。従つて検出器
７２は炉を去るガスの温度を測定するように配置してあ
る。この検出器７２は測定された炉出口部のガス温度を
示す制御信号を、制御線７４を介して比較装置７６へ送
る。ここで所望の炉出口ガス温度を示す設定点７８をこ
の制御信号と比較し、制御線８０に誤差信号を送る。こ
の誤差信号は制御器８２，８４および８６に送られる。
これらの制御器はダンパ６０，６２および６４に作動的
に接続され、対応するダクトを通る空気を調整する。下
部バーナ３２で燃焼させられている燃料についていえば
、信号インバータ８８および９０が２つの制御器８４，
８６に対して設けられている。

従つて、ダンパ６０を一方に動かす制御信号はダンパ６
２および６４を反対方向に動かす。必要ならば、ダンパ
６２は手動で固定位置に鎖錠して、制御器はダクト４８
とダクト５２との間の空気流の割合を変えるようにもで
きる。比較装置７６、制御線８０、制御器８２，８４，
８６および信号インバータ８８，９０が制御装置を構成
する。図示されているように、燃料から離れて導入され
る空気は燃料より上方の場所において炉内に導入される
。このことは理想的な配置である。何故ならばそれはこ
のように離れて導入された空気が燃焼ガスと混合するこ
とを少なくするからである。しかしながら、本発明は、
若干効果が減するものの、前述の離れた空気導入場所の
さらに上方の場所から燃料を導入する場合にも適用でき
る。何故ならば、燃料の燃焼後、燃焼ガスが炉内を上方
に流れる間に下方の離れた場所から導入された空気との
混合が行なわれるからである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施した蒸気発生装置の概略配置図であ
る。 １０・・・・・・炉、１２・・・・・・蒸気発生管、１
４・・・・・・下部水壁入口ヘッダ、１６・・・・・上
部ヘッダ、１８・・・・・蒸気ドラム、２０・・・・・
・降水管、２４，２６・・・蒸気過熱器、３０・・・・
・・節炭器、３２，３４，３６・・・・・燃料噴射装置
、４４・・・・・・ドラフトファン、４８，５０，５２
・・・・・・空気ダクト、５４・・・・・・空気流量計
、５８・・・・・ファン速度制御器、６０，６２，６４
・・・・・・制御ダンパ、６６，６８，７０・・・・・
・空気−噴出口、７２・・・・・・検出器、７６・・・
・・・比較装置、８２，８４，８６・・・・・・制御器
、８８，９０・・・・・・信号インバータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料噴出装置と、同燃料噴出装置に隣接して設けら
   れた第１の空気噴出口と、同第１の空気噴出口の上部に
   配設された複数段の第２の空気噴出口と、炉出口部に設
   けられガス温度を検出する検出器と、同検出器からの検
   出値と設定値とを比較しその比較結果に基づき第１の空
   気噴出口及び第２の空気噴出口の夫々へ導く流路の途中
   に配置されたダンパの開度をコントロールする制御装置
   とを包含して成る化石燃料焚き蒸気発生装置。