JPH04131602A - ボイラの火炉出口温度制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はボイラの火炉出口温度制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 変圧運転用貫流ボイラでは、火炉の出口温度は重要な制
御対象の１つとなっている。

以下、従来のボイラの火炉出口温度制御装置を第４図・
第５図を用いて説明する。

第４図中、１はボイラ、２はボイラ１の火炉、３は火炉
２に設けられたバーナ、４は火炉２に接続された副側壁
、５は副側壁４に接続された後部伝熱部、６は後部伝熱
部５に接続された排ガスダクト、７は後部伝熱部５に設
けられた節炭器、８は副側壁４及び後部伝熱部５に設け
られた過熱器である。

第５図中、９はボイラ１の水・蒸気流路、１゜はボイラ
水、１１は給水ポンプ、１２は蒸気流量調整弁、１３は
タービン、１４はタービン１３に接続された発電機、１
５は水・蒸気流路９から分岐されたスプレー流路、１６
は過熱器８内部に水スプレーを行うスプレー装置、１７
はスプレー流路１５の途中に設けられたスプレー流量計
、１８はスプレー流路１５の途中に設けられたスプレー
流量調整弁である。

１９は発電機出力指令、２０は発電機出力指令１９をス
プレー流量調整弁１８制御用のスプレー流量設定値２１
に変換する関数発生器である。

２２は発電機出力指令１９を火炉出口温度設定値２３に
変換する関数発生器である。

２４は火炉出口温度設定値２３と火炉２出口に設けられ
た温度検出器２５からの火炉出口温度検出値２６との偏
差を取り火炉出口温度偏差値２７を求める減算器である
。

２８は火炉出口温度偏差値２７を基に、火炉出口温度設
定値２３より火炉出口温度検出値２６が大きい場合には
スプレー流量を絞り、火炉出口温度検出値２６より火炉
出口温度設定値２３か大きい場合にはスプレー流量を増
やすようにするためのスプレー流量補正値２９を求める
比例積分制置器である。

３０は前記スプレー流量設定値２１にスプレー流量補正
値２９を掛けて補正スプレー流量設定値３１とする掛け
算器である。

３２は補正スプレー流量設定値３１とスプレー流量計１
７からのスプレー流量３３との偏差を取りスプレー流量
偏差値３４を求める減算器である。

３５゛はスプレー流量偏差値３４をスプレー流量補正値
３５とするための比例積分制御器である。

第４図においてバーナ３による燃料の燃焼によって発生
した燃焼ガスは、ボイラ１の火炉２、副側壁４、後部伝
熱部５を通って排ガスダクト６から排出され、途中、火
炉２の周壁、過熱器８、節炭器７の内部を流れる水や蒸
気を加熱する。

上記の水や蒸気の加熱の経過を第５図により詳しく説明
すると、給水ポンプｌ工によりボイラ１の水・蒸気流路
９に供給されたボイラ水１０は、節炭器７、火炉２の周
壁、過熱器８の順に通りて燃焼ガスにより順次加熱され
る。

一方、水・蒸気流路９からスプレー流路１５に分岐した
ボイラ水１０は、スプレー装置１６から過熱器８内部に
噴射されて、過熱器８出口の蒸気の温度を制御するのに
用いられる。

過熱器８内部の蒸気は最終的に蒸気流量調整弁１２によ
り所要量がタービン１３に導入され、タービン１３を駆
動して、タービン１３と同軸の発電機１４に発電を行わ
せる。

スプレー装置１６の制御は以下のようにして行なわれる
。

発電機出力指令１９は関数発生器２０により発電機出力
指令１９に見合ったスプレー流量設定値２１に変換され
る。

又、発電機出力指令１９は関数発生器２２により発電機
出力指令１９に見合った火炉出口温度設定値２３に変換
される。火炉出口温度設定値２３は減算器２４により火
炉２出口に設けられた温度検出器２５からの火炉出口温
度検出値２６との偏差を取られて火炉２の出口温度を一
定とするためのフィードバック制御に必要な火炉出口温
度偏差値２７とされ、火炉出口温度偏差値２７は比例積
分制御器２８により、火炉出口温度設定値２３より火炉
出口温度検出値２６が大きい場合にはスプレー流量を絞
り、火炉出口温度検出値２６より火炉出口温度設定値２
３が大きい場合にはスプレー流量を増やすようにするた
めのスプレー流量補正値２９とされ、掛け算器３０によ
り前記スプレー流量設定値２ヱにスプレー流量補正値２
９を掛けてスプレー流量設定値２１をスプレー流量補正
値２９で補正した補正スプレー流量設定値３１を求める
のに用いられる。

そして、補正スプレー流量設定値３１は減算器３２によ
りスプレー流量計１７からのスプレー流量３３との偏差
を取られてスプレー流量をフィードバック制御するため
のスプレー流量偏差値３４とされ、スプレー流量偏差値
３４は比例積分制御器３５′により制御に適した信号と
なるよう信号処理されてスプレー流量補正値３５とされ
スプレー流量調整弁１８の開度を調整してスプレー流量
を制御するのに用いられる。

このようにして、火炉２の出口温度が一定となるようス
プレー流量設定値２１を補正した補正スプレー流量設定
値３１に基づき、スプレー流量が制御される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のボイラの火炉出口温度制御装
置には、以下のような問題があった。

即ち、上記したように発電機出力指令１９に基づいて求
めた火炉出口温度設定値２３によりスプレー流量設定値
２１を補正していく方法では燃料の性状が一定の場合に
は支障なく制御を行なうことができるが、性状の異なる
燃料を各種使用する場合、例えば炭種の異なる石炭を各
種使用する場合には、炭種によって火炉２の周壁に付着
する灰分の量が変化したり、石炭中の揮発分と固定炭素
との割合が変って発熱量が変化したりして、ボイラ１全
体の収熱量に対する、節炭器７と火炉２とを合計した収
熱量の割合が変化することから、収熱量の割合が低い場
合には火炉２の出口温度が火炉出口温度設定値２３より
低くなって火炉２の周壁における水や蒸気の加熱度が不
足したり、反対に収熱量の割合が高い場合には火炉２の
出口温度が火炉出口温度設定値２３より高くなって火炉
２の周壁における水や蒸気の加熱度が過剰となったり、
火炉２の周壁のメタル温度が上昇したりするという問題
が起っていた。

本発明は上述の実情に鑑み、燃料の性状の変化による火
炉部分の収熱割合の変化に拘らず、火炉の出口温度を火
炉出口温度設定値どうりの温度に保ち得るようにした、
ボイラの火炉出口温度制御装置を提供することを目的と
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ボイラ１の各部に設けた熱センサ３６〜３９
と、各熱センサ３６〜３９からの検出信号４０〜４３に
基づいて、ボイラ１全体の収熱量に対する、ボイラ１の
節炭器７の収熱量と火炉２の収熱量とを合計した収熱量
の割合を求める演算装置４４と、演算装置４４からの収
熱量の割合を示す信号４６に基づいて火炉出口温度設定
値４９を求める演算制御装置４８と、火炉出口温度設定
値４９と火炉出口温度信号４２゛との偏差を取り火炉出
口温度偏差値２７を求める減算器２４と、火炉出口温度
偏差値２７を基にスプレー流量補正値２９を求める比例
積分制御器２８と、スプレー流量調整弁１８を制御する
ためのスプレー流量設定値４７にスプレー流量補正値２
９を掛けて補正スプレー流量設定値３１を求める掛け算
器３０とを備えたことを特徴とするボイラの火炉出口温
度制御装置にかかるものである。

［作　　　用］ 本発明によれば、ボイラ１の各部に設けた熱センサ３６
〜３９からの検出信号４０〜４３に基づいて、演算装置
４４により、ボイラ１全体の収熱量に対する、ボイラ１
の節炭器７と火炉２とを合計した収熱量の割合が求めら
れ、演算装置４４からの収熱量の割合を示す信号４６に
基づいて演算制御装置４８により火炉出口温度設定値４
９が求められ、減算器２４により火炉出口温度設定値４
９と火炉出口温度信号４２゛との偏差が取られて火炉出
口温度偏差値２７が求められ、比例積分制御器２８によ
り火炉出口温度偏差値２７を基にスプレー流量補正値２
９が求められ、掛け算器３０によりスプレー流量調整弁
１８を制御するためのスプレー流量設定値４７にスプレ
ー流量補正値２９が掛けられて補正スプレー流量設定値
３１が求められる。

これにより、燃料の性状により節炭器７及び火炉２の収
熱量の割合が変化しても、火炉２の出口温度が火炉出口
温度設定値４９どうりの温度に保たれる。

［実　施　例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、図中第５図と同一の
部分は同一の符号を付しであるため説明を省略する。

３６は水・蒸気流路９の節炭器７人口に設けられた、温
度検出器と圧力検出器を備えて成る熱センサ（以後、温
度検出器と圧力検出器を組合せたものを総称して熱セン
サと呼ぶ）、３７は水・蒸気流路９の節炭器７出口と火
炉２人口の間に設けられた熱センサ、３８は水・蒸気流
路９の火炉２出口に設けられた熱センサ、３９は過熱器
８の出口に設けられた熱センサ、４０．４１．４２．４
３は熱センサ３６　、３７　、３８　、３９からの温度
と圧力を示す検出信号であり、４２′は熱センサ３８の
検出信号４２の一部を構成する火炉出口温度信号である
。

４４は検出信号４０，４１，４２．４３を入力して、ボ
イラ１全体の収熱量に対する、節炭器７と火炉２とを合
計した収熱量の割合を算出する演算装置である。４５は
収熱量の割合を示す信号４６を入力して発電機出力指令
１９に応じたスプレー流量調整弁１８制御用のスプレー
流量設定値４７を導き出す演算制御装置である。４８は
収熱量の割合を示す信号４６を入力して発電機出力指令
１９に応じた火炉出口温度設定値４９を導き出す演算制
御装置である。

次に、作動について説明する。

水・蒸気流路９に供給されたボイラ水１０が加熱され、
発電が行われる過程については第５図に示すものと同様
である。

バーナ３で燃焼される燃料として性状の異なる燃料を使
用する場合、例えば炭種の異なる石炭を各種使用する場
合には、炭種によって火炉２の周壁に付着する灰分の量
が変化したり、石炭中の揮発分と固定炭素との割合が変
って発熱量が変化したりするので、ボイラ１全体の収熱
量に対する、節炭器７と火炉２とを合計した収熱量の割
合が変化する。

そこで、熱センサ３６，３７．３８．３９により、夫々
節炭器７人口、節炭器７出口と火炉２人口の間、火炉２
出口、水・蒸気流路９出口の温度と圧力を検出して、検
出信号４０，４１，４２．４３を演算装置４４に入力し
、演算装置４４により、各位置に於ける熱量を演算する
。そして次に、検出信号４３によって得られた熱量から
検出信号４０によって得られた熱量を減算してボイラ１
全体の収熱量を求めると共に、検出信号４１によって得
られた熱量から検出信号４０によって得られた熱量を減
算して節炭器７の収熱量を求め、１つ検出信号４２から
４１を減算して火炉２の収熱量を求める。更に節炭器７
の収熱量と火炉２の収熱量を足した合計の収熱量をボイ
ラ１全体の収熱量で割って、ボイラ１全体の収熱量に対
する、節炭器７の収熱量と火炉２の収熱量とを合計した
収熱量の割合を計算する。

演算装置４４で収熱量の割合が計算されたら、収熱量の
割合を示す信号４６を演算制御装置４５に入力する。そ
して、演算制御装置４５は発電機出力指令１９の大きさ
に応じて第２図に示すような収熱量の割合とスプレー流
量の関係を表わす関数を複数備えているので、演算制御
装置４５は現在の発電機出力指令１９の大きさに応じた
関数に基づいて、収熱量の割合に対応するスプレー流量
を導き出す。

第２図の関数は、節炭器７と火炉２とを合計した収熱量
の割合が小さい場合には、スプレー流路１５側に流す水
の量を多くしてその分だけ節炭器７及び火炉２側に流す
水の量を減らすことにより、節炭器７及び火炉２におけ
る水や蒸気の加熱度を所定の値まで上げるように制御し
、反対に節炭器７と火炉２とを合計した収熱量の割合が
大きい場合には、スプレー流路１５側に流す水の量を少
くしてその分だけ節炭器７及び火炉２側に流す水の量を
増やすことにより、節炭器７及び火炉２における水や蒸
気の加熱度を所定の値まで下げるように制御する必要が
あることから、収熱量の割合が上がるに従いスプレー流
量が下がる右下りの曲線となり、具体的な関数は発電機
出力指令１９０大きさごとに予め計算或いは実験により
求められて演算装置４４に入力されている。

演算制御装置４５で、収熱量の割合に対応するスプレー
流量を導き出したら、該スプレー流量をスプレー流量設
定値４７として第５図と同様にスプレー流量調整弁１８
の制御に用いるようにする。

これにより、スプレー流量調整弁１８は、スブし−流量
設定値４７に基づいて、節炭器７と火炉２を合計した収
熱量の割合が低い場合には、スプレー流量が多くなり、
反対に節炭器７と火炉２を合計した収熱量の割合が高い
場合にはスプレー流量が少くなるよう制御される。

同時に、収熱量の割合を示す信号４６を演算制御装置４
８に入力する。演算制御装置４８は発電機出力指令１９
の大きさに応じて第３図に示すような収熱量の割合と火
炉出口温度の関係を表わす関数を複数備えているので、
演算制御装置４８は現在の発電機出力指令１９の大きさ
に応じた関数に基づいて、収熱量の割合に対応する火炉
出口温度を導き出す。

第３図の関数は、収熱量の割合が上がるに従い火炉出口
温度が上がるので右上がりの曲線となり、具体的な関数
は発電機出力指令１９の大きさごとに予め計算或いは実
験により求められて演算制御装置４８に入力されている
。

演算制御装置４８では、収熱量の割合に対応する火炉出
口温度を導き出したら、該火炉出口温度を火炉出口温度
設定値４９として第５図と同様にスプレー流量設定値４
７の補正に用いるようにする。

このように収熱量の割合に基づいて、火炉出口温度設定
値４９を求めスプレー流量調整弁１８を制御するための
スプレー流量設定値４７を補正するようにしたことによ
り、異なる性状の燃料、特に炭種の異なる石炭を燃料と
して使用した場合にも、火炉２の出口温度を常に火炉出
口温度設定値４９どうりの温度に保つことができる。

尚、本発明のボイラの火炉出口温度制御装置は、上述の
実施例にのみ限定されるものではなく、燃料は石炭に限
らないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のボイラの火炉出口温度制
御装置によれば、ボイラ１全体の収熱量に対する節炭器
７と火炉２との合計の収熱量の割合を求め、該収熱量の
割合を基に火炉出口温度設定値４９を求めて、火炉出口
温度設定値４９を基にスプレー流量調整弁１８を制御す
るためのスプレー流量設定値４７を補正するようにした
ので、性状の異なる燃料を使用した場合でも火炉２の出
口温度を常に火炉出口温度設定値４９どうりの温度に保
つことができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す水・蒸気系統図、第２
図は発電機出力指令が一定の場合における収熱量の割合
とスプレー流量の関係を示す線図、第３図は発電機出力
指令が一定の場合における収熱量の割合と火炉出口温度
の関係を示す線図、第４図は従来例を説明するための一
般的なボイラの概略全体側面図、第５図は従来例の水・
蒸気系統図である。 図中、１はボイラ、２は火炉、７は節炭器、１８はスプ
レー流量調整弁、２４は減算器、２７は火炉出口温度偏
差値、２８は比例積分制御器、２９はスプレー流量補正
値、３０は掛け算器、３１は補正スプレー流量設定値、
３６〜３９は熱センサ、４０〜４３は各熱センサ３６〜
３９からの検出信号、４２°は火炉出口温度信号、４４
は収熱量の割合を求める演算装置、４６は演算装置４４
からの収熱量の割合を示す信号、４７はスプレー流量設
定値、４８は演算制御装置、４９は火炉出口温度設定値
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ボイラ１の各部に設けた熱センサ３６〜３９と、各
   熱センサ３６〜３９からの検出信号４０〜４３に基づい
   て、ボイラ１全体の収熱量に対する、ボイラ１の節炭器
   ７の収熱量と火炉２の収熱量とを合計した収熱量の割合
   を求める演算装置４４と、演算装置４４からの収熱量の
   割合を示す信号４６に基づいて火炉出口温度設定値４９
   を求める演算制御装置４８と、火炉出口温度設定値４９
   と火炉出口温度信号４２’との偏差を取り火炉出口温度
   偏差値２７を求める減算器２４と、火炉出口温度偏差値
   ２７を基にスプレー流量補正値２９を求める比例積分制
   御器２８と、スプレー流量調整弁１８を制御するための
   スプレー流量設定値４７にスプレー流量補正値２９を掛
   けて補正スプレー流量設定値３１を求める掛け算器３０
   とを備えたことを特徴とするボイラの火炉出口温度制御
   装置。