(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、変圧貫流ボイラの過熱部に設置された過熱器バイパス弁及び／又は過熱部の出口以降に設置されたタービンバイパス弁の開度を制御することで、主蒸気温度及び圧力を目標値まで目標スケジュール通りに昇温・昇圧する変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器から入力される発電量指令値を昇圧完了目標温度に変換し、この昇圧完了目標温度とボイラ点火時における前記水壁出口のボイラ水温度との差分から目標スケジュール通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温率を設定し、この昇温率から求められる各時間ごとの目標圧力値とその時の主蒸気圧力との差分から制御信号を得て前記過熱器バイパス弁及び／又はタービンバイパス弁の開度を制御することを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御装置。
【請求項２】
ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、変圧貫流ボイラの過熱部に設置された過熱器バイパス弁及び／又は過熱部の出口以降に設置されたタービンバイパス弁の開度を制御することで、主蒸気温度及び圧力を目標値まで目標スケジュール通りに昇温・昇圧する変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器から入力される発電量指令値を昇圧完了目標圧力に変換し、この昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における前記主蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇圧させるための昇圧率を設定し、この昇圧率から求められる各時間ごとの目標圧力値とその時の主蒸気圧力との差分から制御信号を得、ボイラ点火時のボイラがホットモードにあるときには、前記過熱器バイパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行い、ボイラ点火時のボイラがコールドモードにあるときには、前記タービンバイパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行なうことを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の変圧貫流ボイラの起動制御装置において、ボイラ点火時のボイラがホットモードにあるときには、前記過熱器バイパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行い、ボイラ点火時のボイラがコールドモードにあるときには、前記タービンバイパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行なうことを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの昇温・昇圧時間を目標スケジュール通りに制御するための変圧貫流ボイラの起動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火力発電所で稼働する変圧貫流ボイラは、消費電力量が低下する夜間は停止され、翌朝消費電力量が増加する時刻にあわせて起動される。変圧貫流ボイラの起動は、ボイラ点火時から主蒸気温度及び圧力をタービン起動に必要な値まで上昇するに要する時間を考慮し、電力の併入が要求される時刻よりもこの時間だけ早い時刻に行なわれる。したがって、ボイラの昇温・昇圧は、電力の併入が要求される時刻に間にあわせるべく、当初予定されたスケジュール通りに行なわれることが特に要求される。また、ボイラの昇温・昇圧に要する時間は、燃料消費量を低減するため、なるべく短時間で所定値に達することが好ましい。
【０００３】
図４に、従来より知られている変圧貫流ボイラとその起動制御装置を示す。この図に示すように、変圧貫流ボイラ１００は、給水ポンプ１と、給水ポンプ１からの給水を加熱する高圧給水加熱器２と、煙道ガスの余熱を利用して給水を予熱する節炭器３と、節炭器３からの給水が導入される水壁構造を有するボイラ４と、ボイラ４にて発生した蒸気を気水分離する気水分離器５と、分離されたボイラ水を貯水する貯水タンク６と、貯水タンク６内の水を節炭器３へ送るボイラ再循環ポンプ７と、気水分離器５で分離された飽和蒸気を過熱して過熱蒸気とする過熱器８と、過熱器８からの過熱蒸気を駆動源として回転する高圧タービン９と、過熱器８と復水器とを連通する過熱器バイパス管路に設置された過熱器バイパス弁１０と、過熱器８の出口管と復水器とを連通するタービンバイパス管路に設置されたタービンバイパス弁１１とを備えている。
【０００４】
一方、起動制御装置２００は、前記ボイラ１００の主蒸気圧力を検出する主蒸気圧力検出器１５と、該主蒸気圧力検出器１５の出力信号に応じた弁開度プログラム信号を出力する関数発生器１６と、該関数発生器１６から出力された弁開度プログラム信号から弁開度の変化率を設定する変化率制限器１７と、該変化率制限器１７の出力信号をそれに応じた弁駆動信号に変換する信号切替器１９とから構成されている。この起動制御装置２００によれば、主蒸気圧力を指標とする弁開度プログラムによって過熱器バイパス弁１０及びタービンバイパス弁１１の開度がプログラム制御され、高圧タービン９を起動する主蒸気の昇温・昇圧が行なわれる。
【０００５】
なお、図中の符号３００は、タービン通気開始後の過熱器バイパス弁１０及びタービンバイパス弁１１の制御装置であって、発電量指令信号を発生する信号発生器１２と、発電量指令信号をそれに対応する主蒸気目標圧力に変換する関数発生器１３と、該関数発生器１３の出力信号と前記主蒸気圧力検出器１５の出力信号との差分データを求める減算器１４と、減算器１４から出力される差分データを弁開度制御信号に変換する比例・積分器１８と、該比例・積分器１８の出力信号をそれに応じた弁駆動信号に変換する信号切替器１９とから構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の起動制御装置２００は、高圧タービン９を起動させるための蒸気条件作成に際しての昇温・昇圧制御を、主蒸気圧力を指標とする弁開度プログラムによって行なうので、弁開度プログラムとボイラ４への燃料投入量とによって、主蒸気圧力の昇温・昇圧時間が一義的に定まる。このため、例えばボイラ点火時においてボイラがホットモードにあるかコールドモードにあるかに拘らず、常に一定の弁開度プログラムにしたがって主蒸気圧力の昇温・昇圧が制御されるので、予定時間通りにタービンを起動することが難しいという不都合がある。また、ボイラ点火からタービン通気に至るまでのスケジュールを変更するためには、関数発生器１６に記憶された弁開度プログラムを書き替えなくてはならず、スケジュールを必要に応じて適宜変更することができないという不都合がある。
【０００７】
かかる不都合を回避し、常に主蒸気をスケジュール通り昇温・昇圧にするためには、プログラム制御によらない新たな起動制御装置の開発が不可欠である。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、その目的は、主蒸気を常にスケジュール通り昇温・昇圧できる変圧貫流ボイラの起動制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、変圧貫流ボイラの過熱部に設置された過熱器バイパス弁及び／又は過熱部の出口以降に設置されたタービンバイパス弁の開度を制御することで、主蒸気温度及び圧力を目標値まで目標スケジュール通りに昇温・昇圧する変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器から入力される発電量指令値を昇圧完了目標温度に変換し、この昇圧完了目標温度とボイラ点火時における前記水壁出口のボイラ水温度との差分から目標スケジュール通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温率を設定し、この昇温率から求められる各時間ごとの目標圧力値とその時の主蒸気圧力との差分から制御信号を得て前記過熱器バイパス弁及び／又はタービンバイパス弁の開度を制御するようにした。
【００１０】
また他の手段として、前記と同様の変圧貫流ボイラの起動制御装置において、信号発生器から入力される発電量指令値を昇圧完了目標圧力に変換し、この昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における前記主蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇圧させるための昇圧率を設定し、この昇圧率から求められる各時間ごとの目標圧力値とその時の主蒸気圧力との差分から制御信号を得、ボイラ点火時のボイラがホットモードにあるときには、前記過熱器バイパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行い、ボイラ点火時のボイラがコールドモードにあるときには、前記タービンバイパス弁の開度を制御することによって前記主蒸気の昇圧制御を行なうようにした。
【００１１】
前記第１の課題解決手段においても、主蒸気の昇温・昇圧制御を過熱器バイパス弁の開度を制御することで行なうか、タービンバイパス弁の開度を制御することで行なうかは、任意に選択できるが、過熱器のメタル保有熱の放出を極力少なくし、かつ起動時におけるボイラ出口の蒸気温度を高温に保てることから、ボイラ点火時においてボイラがホットモードにあるときには、過熱器バイパス弁の開度を制御することによって主蒸気の昇圧制御を行い、ボイラ点火時においてボイラがコールドモードにあるときには、タービンバイパス弁の開度を制御することによって主蒸気の昇圧制御を行なうことが特に好ましい。
【００１２】
【作用】
前記手段によると、発電量指令値から得られる昇圧完了目標温度とボイラ点火時における水壁出口のボイラ水温度との差分から目標スケジュール通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温率を設定するので、ボイラ点火時においてボイラがホットモードになっているかコールドモードになっているかに関係なく、常に目標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能になる。また、前記他の手段もこれと同様であって、発電量指令値から得られる昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における主蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇圧させるための昇圧率を設定するので、ボイラ点火時においてボイラがホットモードになっているかコールドモードになっているかに関係なく、常に目標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能になる。
【００１３】
【実施例】
図１に、第１実施例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動制御装置を示す。本実施例においても、変圧貫流ボイラについては従来技術と同一構成のものが用いられるので、重複を避けるため、対応する各装置に図４と同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
本実施例の起動制御装置２０１は、図１に示すように、発電量指令信号ａを発生する信号発生器２０と、発電量指令信号ａを昇圧完了目標温度に変換する信号切替器２１と、ボイラ水壁出口のボイラ水温度を検出する温度検出器２２と、前記昇圧完了目標温度とボイラ点火時における前記水壁出口のボイラ水温度との差分信号ｂから目標スケジュール通りにボイラ水温度を昇温させるための昇温率を設定する昇温率制限器２３と、前記差分信号ｂに対するそれに好適な昇温率のテーブルが予め記憶された昇温率設定器２４と、昇温率制限器２３の出力信号ｃをその温度に相当する飽和蒸気圧力信号ｄに変換する関数発生器２５と、高圧タービン９入口の主蒸気圧力を検出する主蒸気圧力検出器２６と、前記飽和蒸気圧力信号ｄと主蒸気圧力検出器２６から出力される主蒸気圧力信号ｅとの差を求める減算器２７と、減算器２７から出力される差分信号ｆをそれに応じた弁開度信号ｇに変換する比例・積分器２８と、弁開度信号ｇを過熱器バイパス弁１０の駆動信号ｈ及び／又はタービンバイパス弁１１の駆動信号ｉに変換する信号切替器２９とから構成されている。
【００１５】
図２に、ボイラ点火、タービン通気、電力併入のタイミングと過熱器バイパス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１１の開度との関係、それに前記タイミングと主蒸気圧力及び負荷の大きさとの関係を示す。この図から明らかなように、ボイラ点火がなされると、初期の段階では過熱器バイパス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１１の開度が一定の変化率で大きくなり、主蒸気圧力が徐々に上昇する。主蒸気圧力が所定値に達すると、当該主蒸気圧力値を保持するように過熱器バイパス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１１の開度が差分信号ｆの大きさ及び符号に応じて繰返し微調整され、主蒸気温度の上昇が図られる。そして、主蒸気温度及び圧力が所定の値に達した段階でタービン通気が実行され、その後の高圧タービン９の出力が安定した段階で併入が行なわれる。主蒸気温度及び圧力の上昇と共に、過熱器バイパス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１１の開度は徐々に低下し、やがて全閉される。その後、変圧貫流ボイラが循環運転から貫流運転に切り替わり、主蒸気圧力が上昇する。併入後、高圧タービン９の負荷が徐々に高められ、発電量指令信号ａに応じた発電が行なわれる。
【００１６】
本例の起動制御装置２０１は、ボイラ点火ごとに、その時点におけるボイラ水温度を参照してそれに好適な昇温率を設定し、過熱器バイパス弁１０及び／又はタービンバイパス弁１１の開度を制御するので、ボイラ点火時においてボイラ４がホットモードになっているかコールドモードになっているかに関係なく、常に目標スケジュール通りに主蒸気を昇温・昇圧制御できる。
【００１７】
なお、主蒸気の昇温・昇圧制御を過熱器バイパス弁１０の開度制御で行なうかタービンバイパス弁１１の開度制御で行なうかは、任意に選択できるが、過熱器のメタル保有熱の放出を極力少なくし、かつ起動時におけるボイラ出口の蒸気温度を高温に保てることから、ボイラ点火時においてボイラ４がホットモードにあるときには、過熱器バイパス弁１０の開度を制御することによって行ない、ボイラ点火時においてボイラ４がコールドモードにあるときには、タービンバイパス弁１１の開度を制御することによって行なうことが特に好ましい。
【００１８】
図３に、第２実施例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動制御装置を示す。図３において、符号３１は信号切替器、符号３２は昇圧率制限器、符号３３は昇圧率設定器を示し、その他前出の図１と対応する各装置には、それと同一の符号が表示されている。
【００１９】
本実施例の起動制御装置２０２は、図３に示すように、発電量指令信号ａを発生する信号発生器２０と、発電量指令信号ａを昇圧完了目標圧力に変換する信号切替器３１と、高圧タービン９入口の主蒸気圧力を検出する主蒸気圧力検出器２６と、前記昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における前記主蒸気圧力との差分信号ｊから目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇圧させるための昇圧率を設定する昇圧率制限器３２と、前記差分信号ｊに対するそれに好適な昇圧率のテーブルが予め記憶された昇圧率設定器３３と、昇温率制限器３２の出力信号ｋと主蒸気圧力検出器２６から出力される主蒸気圧力信号ｌとの差を求める減算器２７と、減算器２７から出力される差分信号ｍをそれに応じた弁開度信号ｇに変換する比例・積分器２８と、弁開度信号ｇを過熱器バイパス弁１０の駆動信号ｈ及び／又はタービンバイパス弁１１の駆動信号ｉに変換する信号切替器２９とから構成されている。
【００２０】
本例の起動制御装置は、発電量指令値ａから得られる昇圧完了目標圧力とボイラ点火時における主蒸気圧力との差分から目標スケジュール通りに主蒸気圧力を昇圧させるための昇圧率を設定するので、ボイラ点火時においてボイラがホットモードになっているかコールドモードになっているかに関係なく、常に目標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能になる。本実施例の場合にも、主蒸気の昇温・昇圧制御を過熱器バイパス弁１０の開度制御で行なうかタービンバイパス弁１１の開度制御で行なうかは任意に選択できるが、過熱器８のメタル保有熱の放出を極力少なくし、かつ起動時におけるボイラ４出口の蒸気温度を高温に保てることから、ボイラ点火時においてボイラ４がホットモードにあるときには、過熱器バイパス弁１０の開度を制御することによって行ない、ボイラ点火時においてボイラ４がコールドモードにあるときには、タービンバイパス弁１１の開度を制御することによって行なうことが特に好ましい。
【００２１】
本例の起動制御装置は、前記第１実施例と同様の効果を奏するほか、発電量指令値ａから昇圧完了目標圧力を得て、直接ボイラ点火時における主蒸気圧力と比較するようにしたので、回路構成を簡略化できるという効果がある。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボイラ点火時においてボイラがホットモードになっているかコールドモードになっているかに関係なく、常に目標スケジュール通りの主蒸気の昇温・昇圧制御が可能になるので、電力の併入遅れを防止できる。また、昇温率設定器又は昇圧率設定器のデータを書き替えるだけでボイラ点火からタービン通気に至るまでのスケジュールを適宜変更できるので、気候等にあわせて決め細かいスケジュール調整を行なうことができ、燃料の無駄を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動制御装置を示す説明図である。
【図２】第１実施例に係る変圧貫流ボイラの動作説明図である。
【図３】第２実施例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動制御装置を示す説明図である。
【図４】従来例に係る変圧貫流ボイラ及びその起動制御装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１００  変圧貫流ボイラ
２０１，２０２  起動制御装置
４  ボイラ
８  過熱器
９  高圧タービン
１０  過熱器バイパス弁
１１  タービンバイパス弁
２０  信号発生器
２１  信号切替器
２２  温度検出器
２３  昇温率制限器
２４  昇温率設定器
２５  関数発生器
２６  主蒸気圧力検出器
２７  減算器
２８  比例・積分器
２９  信号切替器
３１  信号切替器
３２  昇圧率制限器
３３  昇圧率設定器
【図１】
0003544689.tif 000002
【図２】
0003544689.tif 000003
【図３】
0003544689.tif 000004
【図４】
0003544689.tif 000005