JPS62172108A - ス−トブロワ制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばボイラ装置や分解改質炉などに付設さ
れるスートブロワの制御装置に係り、前記装置の機能を
健全に維持するためにスートブロワの起動個所を決定す
るに好適なスートブロワ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

通常のボイラ装置は、火炉氷壁部およびそれに接続され
たガス通路内には過熱器、再熱器、節炭器などの熱交換
器が配置されており、これら熱交換器に供給される水や
蒸気などの被加熱流体が、火炉内で生成した高温の燃焼
ガスによって加熱されるようになっている。

このボイラ装置を運転していると、前記熱交換器の伝熱
面に灰や煤などが付着、堆積して、伝熱面における熱交
換性能が低下する。さらにそれに伴って火炉出口の燃焼
ガス温度が上昇したり、過熱器出口の蒸気の昇温、界圧
度が低下するのに伴ってスプレー注入流量が低下したり
、再熱器での吸でノ５ｆｆｉが不足するため、過度に再
循環ガス量を投入しなければならなかったり、ボイラ出
口ガス温度が過度に上昇したりしてボイラ状態が不健全
になるなどの種々のトラブルを生じる。

そのため適切な時期に、蒸気を噴射媒体とするスートブ
ロワを起動させて、熱交換器の伝熱面に付着している灰
や煤などを除去する必要がある。

従来、スートブロワ起動個所の決定およびそのタイミン
グは、各熱交換器の伝熱面における汚れ状態を推算し、
その汚れの大きさをＣＲＴでで画面表示して、汚れの程
度が大きな個所に対して運転員がスートブロワ起動指令
を出していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこのようなスートブロワ制御装置では、次のよ
うな問題点がある。

（１）運転員が常時ＣＲＴ画面を監視しなければならな
いから、運転員の作業能率が悪い。

（２）本来、スートブロワは、蒸気温度が許容範囲外に
なることを防くために起動するものであって、伝熱面の
汚れの程度のみで起動されるべきものではない。つまり
、蒸気温度が許容範囲外になり、かつ、蒸気温度の低下
させた伝熱面の汚れの程度が大きい時のみスートブロワ
を起動させるべきである。従来の制御ＪＩ装置はこの点
に関する機能を備えておらず、ただ単に汚れ程度のみで
起動判断を行なっていた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、上
記温度を許容範囲外にさせることがなく、しかも相当な
汚れ状態になった伝熱面に対してスートブロワ起動個所
を決定するスートブロワ制御■装置を提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述の目的を達成するために、熱交換器の伝熱
面汚れ状態を演算する汚れ状態演算器と汚れ状態優先度
設定器からの信号によって汚れ状態を演算する汚れ状態
優先度演算器と、運転状態優先度設定器からの信号と熱
交換器の運転状態の信号から運転状態を演算する運転状
態優先度演算器と、前記汚れ状態優先度演算器から出力
される汚れ状態優先度と、前記運転状態優先度演算器が
ら出力される運転状態優先度の小さい方の優先度を選択
する合成状態優先度演算器を設け、合成状態優先度と出
口ガス温度信号から少なくとも二つの合成状Ｇ（ｌ先度
を選択するスートブロワ起動個所決定器を備え、二つの
合成状態優先度のうち高い合成状態優先度の熱交換器が
上流側に位置する場合は、合成状態優先度の順にスート
ブロワを連・助して清掃するように制御するものである
。

〔作用〕

本発明は特定の熱交換器伝熱面のみをスートブロワを起
動して清掃するものではなく、上流側に位置する伝熱面
と下流側に位置する伝熱面を連動して清掃するので、下
流側伝熱面の蒸気温度を安定させることができる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図とともに説明する。第６図は実
施例に係るスートブロワ制御装置を備えたボイラ装置の
概略構成図である。

図中の１はボイラ装置で、火炉２で発生した高温の燃焼
ガスは、誘引通風機１１によって生じた圧力差により熱
交換器群すなわち火炉氷壁部１２、加熱器３、再熱器４
、節炭器５を順次通過し、熱交換器中の水、蒸気に熱を
与え、さらに空気予熱器７を通過して系外へ排出される
。

燃料である石炭は給炭機２１から微粉炭機９に供給され
、その後微粉炭管１３．バーナ風箱８を通ってバーナ１
５で燃焼される。一方、燃焼用空気は、押込み通風機１
０により主風道１７を通り、微粉炭機９を経て微粉炭を
同伴してバーナ１５に供給される。

再循環ガスは、通風機１４により再循環ガス量ｉ！ｉ２
６を通りホッパ一部２５から火炉２内に入る。

再循環ガス量は、再循環ガス流量調節弁２４によって布
目卸される。

被加熱流体である水は、給水ポンプ６により節炭器５に
送られ、さらに火炉水壁部１２、過熱器３を通ることに
より吸熱して、高温、高圧の蒸気となり主蒸気管１８を
通って系外の高圧タービン（図示せず）に送られる。

高圧タービンで使用されて低温、低圧となった蒸気は、
低温再熱蒸気管１９を通って再熱器４に入り吸熱して、
再び高温、高圧となり、高温再熱蒸気管２０で系外の低
圧タービン（図示せず）に送られる。なお、過熱器３内
での蒸気温度を制御する必要がある場合は、スプレー２
３により低温の水が過熱器３の蒸気に注入される。

高温再熱蒸気管２０へ送られる蒸気の温度、圧力が規定
値以下である場合には、再熱器４での伝熱効率を向上す
るため、再循環ガス流量調節弁２４により再循環ガス量
を増加させる。

また、火炉出口２２でのガス温度が高すぎる場谷には、
過熱器３の材質、寿命に悪影響を与えるので、再循環ガ
ス流量調節弁２４を閉じて再循環ガス量を少なくする。

さらにボイラ出口１６でのガス温度が規定値より高けれ
ば、ボイラ効率が低くなっていることを示す。

前述のスプレー２３により過熱器３に注入されるスプレ
ー量（−形化するため、スプレー量と主蒸気量の比、す
なわちスプレー比をとる）、再循環ガス量（−形化する
ため、再循環ガス量と燃焼によるガス量の比、すなわち
再循環ガス量比をとる）、火炉出口２２のガス温度、ボ
イラ出口１６のガス温度をこの実施例ではボイラ運転状
態と定義する。

このような構成のボイラ装置ｌにおいて、供給された微
粉炭をバーナ１５で燃焼することにより、前述のように
火炉氷壁部１２．過熱器３．再熱器４、節炭器５の伝熱
面上に灰や煤などが付着、堆積し、伝熱効率が低下する
とともに、ボイラの運転状態が不健全になる。前述の付
着した灰や煤などを吹きはらうため、各熱交換器に対応
してスートブロワ２７が配置されているが、第６図では
図面の複雑化を避けるため節炭器５に対応したスートブ
ロワ２７のみを図示している。

次にスートブロワ制御装置について説明する。

燃焼ガスの性状を把握のため、ボイラ出口１６にガス温
度計３０および酸素濃度計３１が設けられ、さらに、熱
交換器の通過ガス遣を検出するために入口圧力計４７、
出口圧力、計４８を配置する。

バーナ１５に供給する燃焼用空気量を測定するために主
風道１７には空気流量計３３．ホッパー２５に供給する
燃焼ガス量を測定するために再循環ガス煙道２６にはガ
ス流量計３４．乾球温度計４４ならびに湿球温度計４５
を内蔵した空気状態測定箱２８がそれぞれ配置されてい
る。

給水ポンプ６の給水系統の出口側には給水流量計３５が
、スプレー２３の入口側にはスプレー用給水流量計４０
とスプレー用給水温度計４１が、低温再熱蒸気管１９の
出口側には流■推定のための低温再熱蒸気圧力計４３が
それぞれ配置されている。

また、各熱交換器の入口側と出口側には、水や茶気の性
状を把握するため温度計と圧力計が設けられているが、
図面の簡略のために第６図では節炭器５に関係するもの
だけ図示した。すなわち、節炭器５の入口側には人口温
度計３６と圧力計３７が、また出口側にも出口温度計３
８と圧力計３９がそれぞれ配置されている。

給炭器２［の出口側には給炭置針４２が設けられ、さら
に微粉炭の燃焼性状を把握するための石炭性状設定器４
６が石炭供給経路上に配置されている。

第２図に示すように、スートブロワ制御部本体１００に
は再循環ガス流量調節弁２４．ガス温度計３０．酸素濃
度計３１．空気流量計３３．ガス流量計３４．給水流量
計３５．入口温度計３６゜圧力計３７．出口温度計３８
．圧力計３９．スプレー用給水流量計４０．スプレー用
給水温度計４１゜給炭置針４２．低温再熱蒸気圧力計４
３．乾球温度計４４．湿球温度計４５．入口圧力計４７
．出口圧力計４８などからの検出信号と、石炭性状設定
器４６からの設定信号がそれぞれ入力されるようになっ
ている。

次にスートブロワ制御部本体１００の概略構成について
第１図とともに説明する。同図に示すように伝熱面の汚
れ状態演算器１０１と汚れ状態優先度設定器１０２とが
一対になって、汚れ状態優先度演算器１０３に信号入力
されるようになっている。また、過熱器３．再熱器４の
蒸気温度、過熱器スプレー量と、別途配置された運転状
態優先度設定器１０４からの信号により運転状態優先度
を演算する運転状態優先度演算器１０５に信号入力され
るようになっている。前記汚れ状態優先度演算器１０３
は、伝熱面の汚れ状態の点から判断してスートブロワの
起動優先度を演算する機能を有している。一方、運転状
態優先度演算器１０５は、過熱器３．再熱器４の蒸気温
度、過熱器スプレー量から判断してスートブロワの起動
優先度を演算する機能を有している。

さらに前記汚れ状態優先度演算器１０３と運転状態優先
度演算器１０５との信号入力によりミニマム型多値論理
演算を行う合成状態優先度演算器１０６と、その演算器
１０６とボイラ状態演算器１０１からの信号によりスー
トブロワの起動個所を決定するスートブロワ起動個所決
定演算器１０７を備えている。

スートブロワ制御部本体１０ｏ　（スートブロワ起動個
所決定演算器１０７）からの駆動信号はスートブロワ駆
動装置２９に入力され、それにょって選択されたスート
ブロワ２７が起動する仕組になっている。

前記汚れ状態演算器１０１は、伝熱面の汚れ状態を監視
する各検出器からの信号に基いて火炉氷壁部１２．過熱
器３．再熱器４および節炭器５の伝熱面汚れ状態を演算
する。

伝熱面の汚れ状態を演算するための計算式は、ここで、 Ｋｆ、汚れ状態指数 ＵＣ；現状熱貫流率 Ｕｓ；基準状態熱貫流率 さらに、Ｕｃは下式により求められる。

Ａ・ΔＬｍ ＵＣ−（２） ここで、 Ａ；熱交換器の伝熱面積 Ｑ；吸熱量 Δｔｍ；対数平均温度差を示す。

伝熱面積Ａは設計データにより求められ、吸熱ｉＱは、
熱交換器の水、蒸気側のヒートバランスより求められる
。

対数平均温度差Δｔｍは、伝熱面の水・蒸気と、ガスの
出入口温度により求める。

水・蒸気温度は、各熱交換器の出入口に配置されている
温度計にて測定することができ、節炭器５で言えば入口
温度計３６、出口温度計３８で測定することができる。

ガスメ詩度Ｔｇｉ、　Ｔｇｏについては次の計算式によ
る。

こごで、 Ｔｇｉ　Ｈ熱交換器入口（ガス上流側）ガス温度 ＴｇｏＨ熱交換器出口（ガス下流側） ガス温度 Ｗｇ；ガス流量 ｃｐｇ；ガス比熱 ガス温度計３０での測定値を節炭器５の出口ガス温度Ｔ
ｇｏとし、節炭器５の吸熱量Ｑと、ガス流ＮＷｇにより
節炭器５の入口ガス温度Ｔ　ｇ　ｉを求める。

この入口ガス温度Ｔｇｉを再熱器４の出口ガス温度とし
て、再熱器４の入口ガス温度を算出し。

順次ガス下流側からみて上流側のガス温度を算出し、最
終的には過熱器３の入口ガス温度すなわち、火炉出口２
２のガス温度まで推算することができる。

ガス流ＩＷｇは入口圧力計４７、出口圧力計４８の両者
の圧力差に１ｉＴｌ過ガス速度の２乗に比例する関係で
求めることができる。

また式（１）のＵｓは、下式により求められる。

Ｕｓ＝ｆ　　（Ｔｇ、Ｔｓ、Ｖｇ）　　　（４）ここで
、 Ｔｇ：ガス温度 ＴＳ；水、蒸気の温度 ■ｇ；ガス流速 であり、ガス流速Ｖｇから求めることができる。

次に、汚れ状態優先度設定器１０２では、各伝熱面の最
大許容汚れ度と、最小汚れ度を設定する。

汚れ状態イ■先度とは、汚れ状態により他の熱交換器に
対して当該熱交換器に属するスートブロワ起動便先度を
意味する。第３図によりスートブロワ起動イ■先度を説
明すると、第３図の縦軸は汚れ状態スートブロワ起動優
先度であり、横軸は汚れ状態を示す。

第３図の線の上下限値は熱交換器によって異なり、シミ
ュレーション等によって設定スる。

汚れ状態優先度演算器１０３では、汚れ状態演算器１０
１からの信号Ｋｆｊと、汚れ状態優先度設定器１０２か
らの信号により汚れ状態優先度ｙｊを算出する。ｊは熱
交換器の種類を表わす。

運転状態優先度設定器１０４では、各伝熱面に対応する
運転状態の上下限許容値を設定する。

火炉水壁部１２は過熱器スプレー量、過熱器３は主蒸気
温度、再熱器４は再熱蒸気温度で対応させ、他の伝熱面
のボイラ状態は設定しない。

設定の上下限値は、設計データ、シミュレーション等に
よって設定する。

運転状ｃ、優先度演算器１０５では、運転状態１嬰先度
設定器１０４からの信号と、外部からの信号である過熱
器スプレー量、主蒸気温度、および再熱蒸気温度の値に
より運転状態優先度ｘｊを一？Ａ算する。演算の方法は
汚れ状態演算器１０１の内容と同様である。

汚れ状態優先度演算器１０３および運転状態優先度演算
器１０５からの信号により、合成状態優先度演算器１０
６では、各熱交換器毎に汚れ状態優先度と、運転状態優
先度の比較を行ない小さい方の優先度を選択する。なお
、節炭器５については運転状態は存在しない。

優先度選択の様子を第４図に示す。

式で記述すれば、 Ｍ　ｊ　＝ｍｉｎ　　（Ｘ　Ｌ　　Ｙ　ｊ）第４図は合
成状態優先度演算器１０６による演算結果の１例を示す
図で、図中の・印は汚れ状態優先度演算Ｒ’？＝　１０
３からそれぞれ出力された汚れ状態に関する優先度、○
印は運転状態優先度演算器１０５からそれぞれ出力され
た優先度を示しており、・印の２０１は火炉氷壁部１２
の汚れ状態優先度、○印の２０２は火炉出口２２のガス
温度仔先度で、両者とも火炉水壁部１２に関係するから
その項目の同−賞出に示されている。・印の２０３は過
熱器３の汚れ状態優先度、■印の２０４はスプレー流量
比優先度で、両者とも過熱器３に関係するからその項目
の同一線上に示されている。・印の２０５は再熱２３４
の汚れ状態優先度、Ｏ印の２０６は再循環ガス量比優先
度で、両者とも再熱器４に関係するからその項目は同一
線上に示されている。

○印の２０８はボイラ出口ガス温度優先度で、節２突器
に関係するからその項目の線上に示されている。

１つの熱交換器に関して伝熱面の汚れ状態優先度と運転
状態優先度とが比較れ、その結果、低い方の１４を先度
が自動的に選択される。すなわち第４図の場合には＊印
を付した優先度の方が選択されることになる。

スートブロワ起動個所決定器１０７では、合成状態優先
度演算器１０６からの信号と、汚れ状態演算器１０１か
らのボイラ出口ガス温度信号により最適起動個所とタイ
ミングを決定する。ボイラ出口ガス温度が規定値により
低下した場合にはまず、合成状態ｆＲ先度演算器１０６
の信号の中で、大きい方から順に高い合成状態優先度２
０９、低い合成状態優先度２１０を求める。この様子を
第５図に示す。第５図においては・印の２０９が高い合
成状ｆ、　（ｆｊ６先度、・印の２１０が低い合成優先
度を示す。ごの様に、火炉氷壁部１２の伝熱面が高い合
成状態優先度２０９になった場合、ガス下流側の再熱器
４の伝熱面が低い合成状態優先度２１０となったがどう
かをチェックする。もし、下流側の再熱器４の伝熱面が
低い合成状態優先度２１０となった場合には、高い合成
状態優先度２０９となった火炉氷壁部１２の伝熱面と、
低い合成状態優先度２１０となった再熱器４の伝熱面を
最適起＋）Ｊ個所として決定し、ボイラ出口ガス、・温
度が規定値以下になった時にスートブロワ２７を起動し
て高い合成状態イＰ先度２０９の伝熱面を先に清掃し、
その次に低い合成状態優先度２１０の伝熱血を清掃する
。

この様に本発明のスートブロワ制御装置によれば、ボイ
ラ状態の不健全化（主蒸気温度、再熱蒸気温度の低下、
スプレ量増大）をさせ、かつ伝熱面汚れの大きい個所を
、少なくとも２個所（高い合成状態優先度２０９と低い
合成状態優先度２１０を示す個所）を決定する。

一般に、ある伝熱面に対してスートブロワ２７を起動さ
せて清掃すると、その伝熱面の吸熱量が増大し、出口ガ
ス温度が低下する。そのため、ガス下流側伝熱面の吸熱
量が増大し、蒸気気流が別であれば（手蒸気、再熱蒸気
）下流側伝熱面対応の蒸気温度が低下し、ボイラ状態不
健全化（蒸気温度低下によるプラント効率の低下）とな
る。

しかしながら、高い合成状態優先度２０９の伝熱面を清
掃した後低い合成状態優先度２１０の伝熱面に対しても
清掃作業を連ｎ１シて行なうので下流側伝熱面での吸熱
量の低下を防止することができる。

また、低い合成状態優先度２１０を示す伝熱面が、高い
合成状態優先度２０９よりガス上流側にある場合には低
い合成状態優先度２１０の伝熱面は無視されて、スート
ブロワ２７では清掃されない。

これによって、伝熱面清掃のための蒸７量を少なくする
ことができる。

〔発明の効果〕

（１）ボイラ蒸気温度の安定化 本発明により、蒸気温度の低下を生じ、かつ伝熱面の汚
れの大きい個所を決定するので、スートブロワ起動によ
り伝熱面汚れが除去され、同時に蒸気温度が安定になる
。

伝熱面の汚れが大きくても蒸気温度の基準値からのずれ
が大きくない場合にはスートブロワは起動されない。単
に伝熱面の汚れのみでスートブロワを起動する方式では
場合によっては吸熱量が過度に上昇し、蒸気温度が高く
なりすぎる。

これにより、ボイラ蒸気温度が安定する。

（２）スートブロワ噴射媒体の使用量の削減伝熱面の汚
れが小さくても蒸気温度が基準値より大きくずれる場合
がある。この場合スートブロワを起動しても伝熱面の汚
れが小さいので灰の除去効果はほとんどない。したがっ
てスートブロワ起動は無駄になる。本発明はこのような
場合のスートブロワ起動は排除される。したがってスー
トブロワによる噴射媒体の使用量が削減できる。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明の詳細な説明するためのもので、第１
図はスートブロワ制御装置のブロック図、第２図はスー
トブロワ制御本体のブロック図、第３図は各熱交換器に
おけるスートブロワ起動優先度と汚れ状態との関係を示
す特性図、第４図は合成状態優先度演算器による演算結
果の１例を示す説明図、第５図はスートブロワ稼動個所
決定演算器による演算結果の１例を示す説明図、第６図
は実施例に係るスートブロワ制′４′ｌｌＩ装置を備え
たボイラ装置の概略構成図である。 ■・・・・・・ボイラ装置、３・・・・・・過熱器、４
・・・・・・再熱器５・・・・・・節炭器、２７・・・
・・・スートブロワ、３０・・・・・・ガス温度、３１
・・・・・・酸素濃度計、３３・・・・・・空気流量旧
３４・・・・・・ガス流量計、３５・・・・・・給水流
量計、３６・・・・・・入口温度計、３７・・・・・・
圧力計、３８・・・・・・出口温度計、３９・・・・・
・圧力計、４０・・・・・・スプレー用給水流量計、４
１・・・・・・スプレー用給水温度計、４２・・・・・
・給炭置針、４３・・・・・・低温再熱蒸気圧力計、４
４・・・・・・乾球温度計、４５・・・・・・湿球温度
計、４６・旧・・石炭性状設定器、４７・・・・・・入
口圧力計、４８・・・・・・出口圧力計、１００・・・
・・・スートブロワ制御部本体、１０１・・・・・・汚
れ状態演算器、１０２・・・・・・汚れ状態優先度設定
器、１０３・・・・・・汚れ状態優先度演算器、１０４
・・・・・・運転状態イ糞先度設定器、１０５・・・・
・・運転状態優先度演算器、１０６・・・・・・合成状
態イ■先度演算器、１０８・・・・・・スートブロワ起
動個所決定器、２０９・・・・・・高い合成状態優先度
、２１０・・・・・・低い合成状態優先度。 Ｋぐ璽星・パ 鴬２ヌ □ 画 第３図 第４図 」＋Ｖ　　　　２　　　　蘂チ　　　　　玲ト第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱交換器の伝熱面汚れ状態を演算する汚れ状態演算器と
   汚れ状態優先度設定器からの信号によつて汚れ状態を演
   算する汚れ状態優先度演算器と、運転状態優先度設定器
   からの信号と熱交換器の運転状態の信号から運転状態を
   演算する運転状態優先度演算器と、前記汚れ状態優先度
   演算器から出力される汚れ優先度と、前記運転状態優先
   度演算器から出力される運転状態優先度の小さい方の優
   先度を選択する合成状態優先度演算器を設け、合成状態
   優先度と出口ガス温度信号から少なくとも二つの合成優
   先度を選択するスートブロワ起動個所決定器を備え、二
   つの合成状態優先度のうち高い合成状態優先度の熱交換
   器が上流側に位置する場合は合成状態優先度の順にスー
   トブロワを連動して清掃するように制御することを特徴
   とするスートブロワ制御装置。