JPS6294722A - 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】 〔発明の利用分野〕 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起動個所を決定する
演算器を備えたスートブロワ制御装置に関する。

Ｃ発明の背景〕 通常のボイラ装置は、火炉氷壁部およびそれに接続した
ガス連路内に過熱器、再熱器０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た水や蒸気
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、過熱器の蒸気のＦＡ−温、昇圧
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
、再熱器での吸熱量が不足するため、過度に再循環ガス
盪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個所を
出していた。

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
なることを防ぐ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
を起動させるぺきである。従来の制御装置はこの点に関
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。

〔発明の目的〕

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
。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的を達成するために、熱交換器の伝熱
面汚れ状態を検知する汚れ状態検知手段と、熱交換器の
蒸気温度を検知する蒸気温度検知手段と、前記汚れ状態
検知手段によって検知された伝熱面の汚れ状態に応じて
スートブロワ起動優先度を決める汚れ状態優先度演算器
と、前記速入７益度検知手段によって検知された蒸気温
度に応じてスートブロワ起動優先度を決める蒸気条件価
先度演算器と、前記汚れ状態優先度演算器と医気条件優
先度演算器から出力される優先度を比較し、両方の優先
度のうち低い値を選択する合成状Ｈ優先度演算器と、合
成状態優先度演算器から出力した合成優先度のうち最も
高い値を選択するスートブロワ起動個所決定演算器とを
備えていることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に本発明の実施例を図とともに説明する。第７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）ａｌｌ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、過熱器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５２１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により再循環ガス煙道２６を
通りホッパー２５から火炉に入る。再循環ガス藁は、再
ｗｉ環ガス？Ａ量調節弁２４によって制御される。

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、さらに火炉氷壁部１２、過熱器３を通ることに
より吸熱し昇温しで、高温、高圧の水蒸気となり主蒸気
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、低圧となった水蒸気は
、低温再熱藤気管１９を通って再熱器４に入り吸熱し、
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合には、
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（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（一般化するため、スプレー量と主２に気量の比、
すなわちスプレー比をとる）、再循環ガス量（一般化す
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１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７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が設けられている。

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Ｊ２６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２３０人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、低温再熱丞気管１９の
出口側には流量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、各熱交換器の人口側と出口側には、水や蒸気の性
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７図では節炭３５に関係するもの
だけ図示した。すなわち、節炭器５の入口側には入口温
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２１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．供水流量
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４２６低温再熱蒸気圧力計４
３゜乾球温度計４４．湿球温度計４５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ｌ
η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Ｂ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
の蒸気温度信号が蒸気温度手段から、蒸気条件優先度設
定器１０４から蒸気条件優先度演算器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１
０２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、蒸
気条件優先度演算器１０５は、過熱器３．再熱器４の蒸
気条件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と蒸気条件優先
度設定器１０５との信号人力によりミニマチ型多値論理
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１００　（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に人力され、それによ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。

Ｕｓ 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 ざらに、ＴＪｃは下式により求められる。

ここで、 Ａ　；熱交換器の伝熱面積 Ｑ　；吸熱量 ΔＬ；対数平均温度差 伝熱面積Ａは設計データにより求められる。

吸熱量Ｑは、 Ｆ　Ｘ１ｌ（Ｔｓｉ、Ｐｓｉ）　＋Ｑ　＝ＩＩ（Ｔｓｏ
、Ｐｓｏ）　ＸＦ　　（３１により求められる。

ここで、 Ｆ　；水・薫気流量 Ｈ、エンタルピー算出式 Ｔｓ、Ｐｓ　；水・蒸気の温度・圧力であり、サフィフ
クスｉ、０は入口側、出口側を 示す。

対数平均温度差Δｔは、向流の場合で、ここで、 Ｔｇ；ガス温度であり、ｉ、Ｏは入口側、出口側を示す
。

水・草気温度Ｔｓｉ、Ｔｓｏは、各熱交換器の出入口に
配置されている温度計で、節炭器５でいえば、出口温度
計３８．入口温度計３６により測定する。

ガス温度Ｔｇｉ、Ｔｇｏは、次の計算式により求まる。

Ω ここで、 Ｇｐｇ；ガス比熱（定数） Ｗｇ；ガス流量 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、前記（３）式により求められた節炭器５の吸
熱量Ｑと、ガス流星Ｗｇにより、節炭器５の人口ガス温
度Ｔｇｉを算出する。同様にこの節炭器５の人口ガス温
度Ｔｇｉを再熱器４の出口ガス温度として、再熱器４の
人口ガス温度を算出し、最終的には過熱器３の入口カス
温度、すなわち火炉出口２２のガス温度を推算すること
ができる。

４；　１　・ンｆ；　ＲＩ　ＩＪＪ　ｃｒ　ｒ十Ｉｆ　
１　’ン！５ＩｔＬｔｌ−Ｑ　　Ｊ　　１．７　上、２
、■ｚ居磨ガス量、空気流量計３３による燃焼用空気量
、乾球温度計４４ならびに湿球温度４５による空気性状
データ、給炭１計４２による供給石炭量および石炭性状
設定器４６からの信号に基いて演算される。なおこのガ
ス流量の具体的な測定方法は、日本工業規格の「陸用ボ
イラの熱勘定方式Ｊ　　（ＪＩＳＢ８２２２）に詳述さ
れているので、ここではその説明を省略する。

前記（１）式のＵｓは下式により求められる。

Ｄｓ＝ｆ　　（Ｔｇ、ＴＳ、Ｖｇ、Ｖｓ）　　（６１こ
こで、 Ｔｇ；ガス温度 ＴＳ；水、丞気の温度 ■ｇ；ガス流速 ■ｓ；水・蒸気流速 汚れ状態優先度設定器１０２では、各熱交換器１２．３
．４．５の伝熱面汚れ状態の程度に応じて０から１まで
の間の数値を算出、設定できるようになっている。汚れ
状Ｍ、　４’Ｊｉ先度とは、他の熱交換器に対する当該
熱交換器のスートブロワ起動優先度を意味する。

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
指数との関係について第３図とともに説明する。同図（
ａ）は火炉氷壁部１２の特性図、同図（ｂ）は過熱器３
の特性図、同図（Ｃ１は再熱器４の特性図、同図（ｄ＋
は節炭器５の特性図である。

この図における特性線の傾斜角（勾配）および上下限値
は、熱交換器および運転状態によって異なり、シミレー
ションや運転員の経験などによって設定される。

汚れ状態優先度演算器１０３では、汚れ状態演算器１０
１よりの信号と、汚れ状態優先度設定器１０２により汚
れ状Ｇ（ｉ先度を算出する。

蒸気条件優先度設定器１０４では過熱器３の出口蒸気温
度、再熱器４の出口蒸気温度の上下限許容値内外の値に
応じて０から１の値を算出する機能を有している。

つまり、主蒸気温度は過熱器３の吸熱量低下によって下
り、火炉氷壁部１２の吸熱量低下によって上る。

一方、再熱蒸気温度は再熱器４の吸熱量低下によって下
り、火炉水壁部１２、過熱器３の吸熱量低下によって上
る。

主蒸気温度、再熱蒸気温度とスートブロワ起動優先度と
の関係を第４図（ａ）、（ト））、　ｆｃ）、　（ｄ）
により説明する。

第４図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ１，（ｄ）において縦
軸は蒸気条件によるスートブロワ起動優先度、横軸は蒸
気温度を示す。

第４図（ａｌに示す様に主蒸気温度が基準値（５００’
ｃ）より大である場合には、火炉氷壁部１２での蒸気条
件によるスートブロワ起動優先度が大となる。

一方、第４図ｆｂ）に示す様に主蒸気温度が基準値５０
０℃より小である場合には、過熱器３での蒸気条件によ
るスートブロワ起動優先度が大となる。

第４図（Ｃ）に示す様に再熱蒸気温度が基準値（５２０
°Ｃ）より大である場合には、火炉氷壁部１２、または
過熱器３での蒸気条件によるスートブロワ起動優先度が
大となる。

一方、第４図ｆｄ）に示す様に再熱蒸気温度が基準値（
５２０°Ｃ）より小である場合には、再熱器４での蒸気
条件によるスートブロワ起動優先度が大となる。

なお、第４図（ａｌ〜（ｄ＋の線の傾斜角および上下限
許容値は設計データおよびシミュレーションによって決
定する。

蒸気条件優先度演算器１０５では、本制御装置外からの
信号である主蒸気温度、再熱蒸気温度と、蒸気条件優先
度設定器の関数により、デス条件優先度ｘｊを算出する
。

火炉氷壁部１２については、第４図（ａ）、　（Ｃ１、
過熱器３については第４図（ｂｌ、　（Ｃ）の２種の優
先度が発生するので、値の大なる方を当該熱交換器の萎
気条件優先度とする。

汚れ状態優先度演算器１０３および、蒸気条件優先度演
算器１０５からの信号により、合成状態優先度演算器１
０６では、各熱交換器ｊ毎に汚れ状態優先度と、蒸気条
件優先度の比較を行ない、小さい方の優先度を選択する
。その様子を第５図に示す。

第５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器１
０３からそれぞれ出力されたｌηれ状態に関する優先度
、○印は蒸気条件優先度演算器１０５からそれぞれ出力
された蒸気条件に関する優先度を示しており、・印の２
０１は火炉氷壁部汚れ状態優先度、○印の２０２は火炉
出口ガス温度優先度で、両者とも火炉氷壁部に関係する
からその項目の同一線上に示されている。・印の２０３
は過熱器汚れ状態優先度、○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は再熱器汚れ状
Ｂ優先度、○印の２０６は再循環ガス量比優先度で、両
者とも再熱器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２０７は節炭器汚れ状態優先度、○印の２０８　
はボイラ出口ガス温度優先度で、両者とも節炭器に関係
するからその項目の同一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蒸気
条件便先度とが比較され、その結果、低い方の優先度が
自動的に選択される。すなわち第５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演算器１０７では、汚れ状態
演算器１０１からのボイラ効率信号と、合成状態優先度
演算器１０６からの信号により、スートブロワ起動個所
を決定する。

すなわら、ボイラ効率が予め設定されている値よりも低
くなった時、合成状態優先度が最も大きな値を示す個所
をスートブロワ起動個所と決定する。この様子を示すの
が第６図で、第５図に示すように合成状態優先度の比較
結果、各熱交換器毎に火炉出口ガス温度優先度２０２．
過熱器汚れ状態優先度２０３．再熱器汚れ状態優先度２
０５ならびに節炭器汚れ状態優先度２０７がそれぞれ選
択されるが、このうちで最も優先度の高い、この場合は
火炉出口ガス温度優先度２０２　（第６図の＊印）が選
択される。そしてこの選択結果に基いて火炉氷壁部１２
と対応しているスートブロワ２７が駆動して、伝熱面の
清浄が行なわれる。

このように複数の熱交換器のうちから最もスートブロワ
を稼動する必要のある１つの熱交換器を選定して伝熱面
の清浄を行なったのち、再び各検出器からデータを収集
して同様のプロセスでスートブロワ稼動個所を設定する
。

また、第５図に示すように合成状態優先度の演算結果で
各熱交換器毎に低い優先度のものをそれぞれ選択して、
その選択されたもののうち優先度の高い順にスートブロ
ワを稼動し、その後再び各検出器からデータを収集して
同様のプロセスでスートブロワ稼動個所を選定すること
もできる。

〔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し、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
れが小ざ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
ｌηれが小さいので灰の除去効果はほとんどない。した
がってスートプロワ起動は無駄になる。本発明はこのよ
うな場合のスートプ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（ａｌ、　（ｂ
ｌ、　（ｃｌ、　（ｄｌ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指数との関係を示す特性図、
第４図は主蕩気温度、再熱蒸気温度とスートブロワ起動
優先度との関係を示す特性図、第５図は合成状ｇ４Ｎ先
度演算器による演算結果の１例を示す説明図、第６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７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。 １・・・・・・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、３
１・・・・・・酸素濃度計、３３・・・・・・空気流量
計、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工・・・・・・スプレー用給水温度計、４２・・・
・・・給炭量針、４３・・・・・・低温再熱蒸気圧力計
、４４・・・・・・乾球温度計、４５・・・・・・湿球
温度計、４６・・・・・・石炭性状設定器、１００・・
・・・・スートブロワ制御本体、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
・・・・・・スス条件優先度設定器、１０５・・・・・
・蒸気条件優先度演算器、１０６・・・・・・合成状ｒ
ＩＥ、優先度演算器、１０８・・・・・・スートブロワ
稼動個所決定演算器、２０１・・・・・・火炉汚れ状態
優先度、２０２・・・・・・火炉出口ガス温度優先度、
２０３・・・・・・過熱器汚れ状態優先度、２０４・・
・・・・スプレー流量比優先度、２０５・・・・・・再
熱器汚れ状態優先度、２０６・・・・・・再循環ガス量
比優先度、２０７・・・・・・節炭器汚れ状態優先度、
２０８・・・・・・ボイラ出口ガス温度優先度。 ａ艶ｆｆ 帛２図 第３図 （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）第４（２
） （ＣＩ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）　　
　　　　　　　　　　　　（ｄ）−一再塾蒸気温度（０
Ｃ）　　　　□再＠蒸気５里度（０Ｃ）￥５図 尾 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検知する汚れ状態検知手段
   と、熱交換器の蒸気温度を検知する蒸気温度検知手段と
   、前記汚れ状態検知手段によつて検知された伝熱面の汚
   れ状態に応じてスートブロワ起動優先度を決める汚れ状
   態優先度演算器と、前記蒸気温度検知手段によつて検知
   された蒸気温度に応じてスートブロワ起動優先度を決め
   る蒸気条件優先度演算器と、前記汚れ状態優先度演算器
   と蒸気条件優先度演算器から出力される優先度を比較し
   、両方の優先度のうち低い値を選択する合成状態優先度
   演算器と、合成状態優先度演算器から出力した合成優先
   度のうち最も高い値を選択するスートブロワ起動個所決
   定演算器とを備えていることを特徴とするスートブロワ
   制御装置。