(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラへ給水を供給する給水ポンプと、供給された給水を加熱して蒸気として過熱器部へ供給するボイラ蒸発部と、ボイラの過熱器部から外部へ送給されるボイラ出口過熱蒸気温度を調節するための過熱低減器と、前記過熱低減器への注水を供給するスプレラインと、スプレラインに設けられた前記過熱低減器への注水量を調節してボイラ出口過熱蒸気温度を制御する注水流量調節弁とを備えたボイラの蒸気温度制御装置において、前記スプレラインの注水流量調節弁の上流側に注水圧力調節弁と注水圧力調節弁バイパス弁とを並列接続するように設け、ボイラの低負荷帯では前記注水圧力調節弁と注水圧力調節弁バイパス弁を開弁して過熱低減器への注水量を注水流量調節弁にて調節し、ボイラの高負荷帯では注水圧力調節弁バイパス弁を閉弁して過熱低減器への注水量を注水流量調節弁と注水圧力調節弁にて調節する制御手段を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。
【請求項２】
給水ポンプにより供給された給水を加熱して所定温度の過熱蒸気として外部に送給するボイラと、ボイラ後流域の蒸気管路に設けられた過熱低減器と、給水ポンプから送出されたスプレ水を過熱低減器に供給するスプレラインと、該スプレラインに設けられた前記過熱低減器への注水量を調節してボイラ出口過熱蒸気温度を制御する注水流量調節弁とを備えたボイラの蒸気温度制御装置において、前記スプレラインの注水流量調節弁の上流域に注水圧力調節弁と注水圧力調節弁バイパス弁とを並列接続的に設け、ボイラ低負荷帯では、前記注水圧力調節弁バイパス弁を開弁し、この開弁に伴い注水流量調節弁の弁開度を減ずる方向に調整するとともに前記注水圧力調節弁を全開する制御手段を設け、ボイラ高負荷帯では、前記注水圧力調節弁バイパス弁を閉弁し、この閉弁に伴い注水流量調節弁の弁開度を増す方向に調節するとともに、前記注水圧力調節弁開度を前記スプレ流量調節弁前後の差圧が所定値になるように調節する制御手段を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記注水流量調節弁の弁開度が所定の弁開度以下においてその閉弁速度を減ずる調整手段を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラの蒸気温度制御装置に係り、特に過熱低減器を有するボイラの蒸気温度制御装置であって高範囲の負荷変化時にも過熱低減器に損傷を与えることの少ないボイラの蒸気温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
過熱低減器を有する従来のボイラ出口蒸気温度制御の系統を図５に示す。ボイラの系統は脱気器からの給水を給水ポンプ１、高圧給水加熱器２、節炭器３、ドラム４、１次過熱器５、２次過熱器６を経てタービンに所定温度の過熱蒸気を送るように構成されている。１次過熱器５、２次過熱器６間に設置した過熱低減器１０により蒸気温度を調整するスプレ系統は、ボイラ給水ポンプ１出口から取出したスプレライン７に注水流量調節弁９を設け、この弁９の開閉により過熱低減器１０へのスプレ量を調節して過熱器出口蒸気温度を制御していた。また、図５に示すドラムボイラの過熱低減器１０に対する注水流量および注水流量調節弁９の開度は、図４に示すように低負荷時と高負荷時で小さく、５０％負荷付近で最大値を示している。
【０００３】
従来の過熱低減器注水制御系統図は図３に示すように、蒸気温度検出器１７の検出値が信号設定器１９の設定温度以上に上昇すると注水流量調節弁９が開動作し、蒸気温度が規定値よりも低下すると注水流量調節弁は全閉動作する。高範囲負荷変化において低負荷運転時および高負荷運転時は、注水流量調節弁９はＯＮ−ＯＦＦを繰返し過熱低減器１０に熱衝撃を与えることとなり、過熱低減器１０の損傷が懸念された。したがって、高範囲負荷変化に対して、過熱低減器を損傷することなく安全に温度調整できる蒸気温度制御方式が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち上記従来技術は過熱低減器の損傷についての配慮がされておらず、高範囲な負荷変化が制約されるとともに、蒸気温度の調整が難しいという問題があった。
本発明の目的は、高範囲負荷変化に対して注水流量調節弁のＯＮ−ＯＦＦ回数を低減し（従来に較べて約１／１０）、過熱低減器を損傷することなく安全に蒸気温度の調整を図ることができるボイラの蒸気温度制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
（１）ボイラへ給水を供給する給水ポンプと、供給された給水を加熱して蒸気として過熱器部へ供給するボイラ蒸発部と、ボイラの過熱器部から外部へ送給されるボイラ出口過熱蒸気温度を調節するための過熱低減器と、前記過熱低減器への注水を供給するスプレラインと、スプレラインに設けられた前記過熱低減器への注水量を調節してボイラ出口過熱蒸気温度を制御する注水流量調節弁とを備えたボイラの蒸気温度制御装置において、前記スプレラインの注水流量調節弁の上流側に注水圧力調節弁と注水圧力調節弁バイパス弁とを並列接続するように設け、ボイラの低負荷帯では前記注水圧力調節弁と注水圧力調節弁バイパス弁を開弁して過熱低減器への注水量を注水流量調節弁にて調節し、ボイラの高負荷帯では注水圧力調節弁バイパス弁を閉弁して過熱低減器への注水量を注水流量調節弁と注水圧力調節弁にて調節する制御手段を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。
【０００６】
（２）給水ポンプにより供給された給水を加熱して所定温度の過熱蒸気として外部に送給するボイラと、ボイラ後流域の蒸気管路に設けられた過熱低減器と、給水ポンプから送出されたスプレ水を過熱低減器に供給するスプレラインと、該スプレラインに設けられた前記過熱低減器への注水量を調節してボイラ出口過熱蒸気温度を制御する注水流量調節弁とを備えたボイラの蒸気温度制御装置において、前記スプレラインの注水流量調節弁の上流域に注水圧力調節弁と注水圧力調節弁バイパス弁とを並列接続的に設け、ボイラ低負荷帯では、前記注水圧力調節弁バイパス弁を開弁し、この開弁に伴い注水流量調節弁の弁開度を減ずる方向に調整するとともに前記注水圧力調節弁を全開する制御手段を設け、ボイラ高負荷帯では、前記注水圧力調節弁バイパス弁を閉弁し、この閉弁に伴い注水流量調節弁の弁開度を増す方向に調節するとともに、前記注水圧力調節弁開度を前記スプレ流量調節弁前後の差圧が所定値になるように調節する制御手段を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。
【０００７】
（３）（１）または（２）において、前記注水流量調節弁の弁開度が所定の弁開度以下においてその閉弁速度を減ずる調整手段を設けたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の系統を図１に示す。ボイラの系統は脱気器からの給水を給水ポンプ１、高圧給水加熱器２、節炭器３、ドラム４、１次過熱器５、２次過熱器６を経てタービンへ送るよう系統構成されている。ボイラの過熱器５、６間に設置の過熱低減器１０により蒸気温度を調整するスプレ系統は、本発明によるボイラ給水ポンプ１出口から取出したスプレライン７に、注水圧力調節弁８と、これと並列に注水圧力調節弁バイパス弁１２が設置されている。なお、該バイパス弁１２は前記弁８に比しきわめて大容量であり、弁１２を全開すると、弁１２の通過流動抵抗および圧力損失ではゼロと考えてよい。注水流量調節弁９の制御性を良好にするために注水流量調節弁９の前後差圧を監視する注水差圧発信器１１を設けている。通常はこの注水差圧発信器１１の示す差圧がほぼ所定の一定値になるように制御する。ボイラユニット起動低負荷時は給水ポンプ１出口から取出したスプレライン７の注水圧力調節弁バイパス弁１２を全開させて、流量調節弁９、過熱低減器１０を経てスプレが投入され、高負荷時は圧力調節弁バイパス弁１２を全閉させて、注水圧力調節弁８、注水流量調節弁９、過熱低減器１０を経てスプレ水が投入される。プラント出力がユニット起動低負荷帯と高負荷帯間で切替わる場合には、注水流量制御をスムースに行うために、注水圧力調節弁バイパス弁１２を開閉させる（図４の実施例では負荷４５％で開閉している）。このとき注水圧力調節弁バイパス弁１２開閉時の注水流量の変動を極力防止するために、図３に示すように、制御回路上、注水圧力調節弁バイパス弁１２の開閉信号により先行的に注水流量調節弁９の開度補正量を加算器２４に加える。
【０００９】
注水圧力調節弁バイパス弁１２は規定負荷到達時（図４の実施例では約４５％負荷時）に閉動作するが、このとき注水流量調節弁９の弁差圧は急低下するため、注水流量調節弁９の開度を上げる方向に補正するように注水圧力調節弁バイパス弁閉側の補正設定器２８により行う。設定器２７は、バイパス弁開側補正設定器で注水圧力調節弁バイパス弁１２の弁開時に行う。切替器２５、２６は、信号切替器で注水圧力調節弁バイパス弁開閉時に動作する。
【００１０】
低負荷帯での制御動作は注水圧力調節弁バイパス弁１２は全開動作とし、注水圧力調節弁８は注水流量調節弁９の有効差圧を確保するために低負荷帯では全開動作させて（設定器３５、切替器３４により注水圧力調節弁８を全開させる）、注水流量調節弁９により蒸気温度を調節する。
高負荷帯では注水圧力調節弁バイパス弁１２は全閉として、注水圧力調節弁８により注水流量調節弁９の前後差圧を規定値に制御し、注水流量調節弁９の弁開度を制御範囲内（２０〜８０％）に入るようにし、制御性を良好になるようにする。高負荷帯では、差圧発信器１１により注水流量調節弁９前後差圧を監視し、減算器３２、信号設定器３１、比例積分器（調節弁）３３により注水圧力調節弁８を調整する。２３、３６は自動・手動切替器である。さらに、万一注水流量調節弁９の開度が１０％以下に達したときは速度変換器２９および関数発生器３０により弁閉レートを遅くし、注水流量調節弁９がＯＮ−ＯＦＦとならないように防止を図る。図２の実施例では速度変換器２９の出力は関数発生器３０に入力され、弁開度１０％以下では弁閉レートは２％／分、１０〜１１％では２〜１００％／分と変化し、弁開度１１％以上では弁閉レートは１００％／分となっている。これにより高範囲負荷変化において良好な蒸気温度制御ができ、かつ過熱低減器を損傷することなく安全に運転することができる。
【００１１】
注水流量調節弁開度特性、圧力特性の一例を図４に示す。図４において、注水点圧力とは注水流量調節弁９の入口圧力である。
なお、図２および図３において、先行回路２２はボイラまたはタービン負荷信号を受けて、先行的に弁９に与えられる開度信号を発生する回路である。高範囲負荷変化のときに起動低負荷帯では注水流量調節弁９により温度制御し、高負荷帯では注水圧力調節弁８と注水流量調節弁９により制御することにより、全負荷域にわたり蒸気温度の制御を良好に行うことが可能となる。また、注水流量調節弁９の開度が１０％以下に達すると調節弁を徐閉させるため、注水流量調節弁のＯＮ−ＯＦＦ動作回数を従来に較べて約１／１０低減でき、過熱低減器の損傷防止を図ることができる。
【００１２】
以上述べたように、本発明においては過熱低減器１０の注水流量調節弁９のＯＮ−ＯＦＦ回数の低減を図るためにボイラユニット起動の低負荷運転時は注水圧力調節弁バイパス弁１２を全開させて、注水流量調節弁９の有効差圧を確保する。また、高負荷運転時は注水圧力調節弁バイパス弁１２を全閉させて注水圧力調節弁８により注水流量調節弁９前後の差圧を規定値にすること、および注水流量調節弁９の開度が例えば１０％以下になったら徐閉する回路の設置により注水流量調節弁９のＯＮ−ＯＦＦ回数を従来に較べて約１／１０程度に低減することができる。この結果、過熱低減器を損傷することなく安全に蒸気温度の調整を行うことが可能になる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば注水流量調節弁のＯＮ−ＯＦＦ回数低減を図ることができるので、高範囲負荷変化に対しても過熱低減器を損傷することなく安全に蒸気温度調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例になる過熱低減器を有するボイラ系統図。
【図２】本発明の実施例になる過熱低減器への注水制御系統図。
【図３】従来の過熱低減器への注水制御系統図。
【図４】本発明の実施例および従来技術における注水流量調節弁開度特性図。
【図５】過熱低減器を有する従来のボイラ系統図。
【符号の説明】
１…ボイラ給水ポンプ、２…高圧給水加熱器、３…節炭器、４…ドラム、５…１次過熱器、６…２次過熱器、７…スプレライン、８…注水圧力調節弁、９…注水流量調節弁、１０…過熱低減器、１１…差圧発信器、１２…注水圧力調節弁バイパス弁、１７…蒸気温度検出器、１８…減算器、１９…信号（蒸気温度）設定器、２０…比例・積分器（調節計）、２１…加算器、２２…先行回路演算器、２３…自動・手動切替器、２４…加算器、２５…切替器（弁開用）、２６…切替器（弁閉用）、２７…信号設定器（弁開用）、２８…信号設定器（弁閉用）、２９…速度変換器、３０…関数発生器、３１…信号設定器、３２…減算器、３３…比例・積分器（調節計）、３４…切替器、３５…信号設定器、３６…自動・手動切替器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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