(57)【要約】【課題】定圧貫流ボイラから変圧貫流ボイラに改造にあたり、新たにボイラ補助蒸気系統を設置することなく、ボイラ低負荷時においても補助蒸気として自缶の蒸気を使用できる貫流ボイラの補助蒸気圧制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】過熱器バイパス弁、フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁および低温再熱補助蒸気圧力調整弁の開度調整により前記補助蒸気ヘッダ圧力を一定に制御するにあたり、前記貫流ボイラ負荷が５０％未満のときには、前記過熱器バイパス弁を開いて過熱蒸気を前記フラッシュタンクに供給するとともに前記フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁を調整し、かつ前記ボイラ負荷が５０％以上のときには、前記過熱器バイパス弁を閉じ、前記低温再熱補助蒸気圧力調節弁を調整して前記補助蒸気ヘッダ圧力が一定になるように制御する貫流ボイラの補助蒸気圧力制御方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫流ボイラの上流に設けられた過熱器から蒸気の一部をフラッシュタンクに供給するための過熱器バイパス弁、該フラッシュタンクで発生した蒸気を補助蒸気ヘッダに供給するフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁、および低温再熱蒸気系統の蒸気の一部を前記補助蒸気ヘッダに供給する低温再熱補助蒸気圧力調整弁の開度を調整して前記補助蒸気ヘッダの蒸気圧力を一定に制御するにあたり、前記貫流ボイラ負荷が５０％未満のときには、前記過熱器バイパス弁を開き、過熱蒸気を前記フラッシュタンクに供給するとともに前記フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁を調整し、かつ前記ボイラ負荷が５０％以上のときには、前記過熱器バイパス弁を閉じ、前記低温再熱補助蒸気圧力調節弁を調整して前記補助蒸気ヘッダ圧力が一定になるように制御することを特徴とする貫流ボイラの補助蒸気圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫流ボイラの補助蒸気圧制御方法に係り、特に起動時および停止時のみならず低負荷運転時においても自己ボイラ（自缶）での補助蒸気の供給が可能な貫流ボイラの補助蒸気圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
貫流ボイラとしては、従来より定圧貫流ボイラ（ＵＰボイラ）や変圧貫流ボイラ（ベンソンボイラ）が知られており、これらの水蒸気系統に関し、特許文献１には、起動時に一次過熱器バイパス弁（圧力減少弁）を開き、蒸気をフラッシュタンクに送り、通常運転時には該バイパス弁を閉じて蒸気温度、圧力を一定に保つ貫流型ボイラ用始動システムが提案され、また特許文献２には、ボイラ起動時および停止時における補助蒸気取出管の調整弁に圧力調整機能を持たせることが記載されている。
【０００３】
図３は、従来の定圧貫流ボイラの水蒸気系統の説明図である。図３において、定圧貫流ボイラは、貫流ボイラ１で発生した蒸気をさらに過熱する一次過熱器２および二次過熱器３と、該過熱蒸気を使用して発電する高圧タービン６と、該高圧タービン６で使用された低温蒸気を再加熱する再熱器７と、前記一次過熱器２の出口から取り出された過熱蒸気の一部が供給されるフラッシュタンク４と、該フラッシュタンク４に供給する前記過熱蒸気量を調整する過熱器バイパス弁１３と、前記フラッシュタンク４で発生した蒸気を補助蒸気ヘッダ５に供給するフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１と、前記再熱器７に供給される低温蒸気の一部を補助蒸気ヘッダ５に供給する低温再熱補助蒸気圧力調整弁１２と、他ボイラ（他缶）から蒸気を供給するための他缶連絡弁１４とを備える。
【０００４】
上記構成において、補助蒸気ヘッダ５への補助蒸気供給は、過熱器バイパス弁１３およびフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１と、低温再熱補助蒸気圧力調整弁１２と、他缶連絡弁１４の開度調整により行われる。具体的には、フラッシュタンク４の圧力が規定値（約２０ｋｇ／ｃｍ2 ｇ）を超えている場合（起動時または停止時）には、過熱器バイパス弁１３およびフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１の開度調整により行われ、また、高圧タービン６で使用された低温蒸気の圧力が規定値を超えている場合（約５０％以上の高負荷時）には、低温再熱補助蒸気圧力調整弁１２の開度調整により補助蒸気ヘッダ５に蒸気が供給され、さらに、それ以外の場合には他缶連絡弁１５により他缶から蒸気が供給され、補助蒸気ヘッダ５の蒸気圧力が一定に維持される。
【０００５】
図４は、従来の変圧貫流ボイラ（ベンソンボイラ）の水蒸気系統の説明図である。図４において、図３の定圧貫流ボイラと異なる点は、フラッシュタンク４を設けることなく、一次過熱器２の出口ヘッダから取り出した過熱蒸気を補助蒸気ヘッダ５に直接供給するボイラ補助蒸気圧力調節弁１０を設け、過熱器バイパス弁１３から取り出した過熱蒸気を図示しない復水器にバイパスさせるようにした点である。
このような構成において、補助蒸気ヘッダ５への補助蒸気の供給は、起動時および停止時、または低温再熱蒸気の圧力が規定値に満たない場合には、ボイラ補助蒸気圧力調整弁１０の開度調整により、また、低温再熱蒸気の圧力が規定値を超えている場合には、低温再熱補助蒸気圧力調整弁１２により補助蒸気ヘッダ５の蒸気圧力が一定に維持される。
【０００６】
一方、１９８０年代後半からは、発電設備において、原子力設備が増加し、すでに稼働しているボイラの最低負荷の切下げ（１５％ＥＣＲ程度まで）や起動・停止の増加が要求されている。しかし、定圧貫流ボイラでの補助蒸気供給において、自缶の蒸気を使用する低温再熱補助蒸気の運用が、使用圧力の関係からボイラ負荷約５０％以上である場合に制限されるという問題があった。
このため、図１に示す定圧貫流ボイラを、最低負荷が切下げられ、かつ起動・停止が容易な図２に示す変圧貫流ボイラに改造する工事が進められているが、定圧貫流ボイラに、変圧貫流ボイラの水蒸気系統のように一次過熱器の出口ヘッダから取り出した蒸気を補助蒸気ヘッダに直接供給するボイラ補助蒸気系統を新たに設置すると、コスト高となるだけでなく、水蒸気系統が複雑になるという問題があった。
【特許文献１】特公昭５８−１２９１４号公報
【特許文献２】特開平７−１１９９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、定圧貫流ボイラから変圧貫流ボイラに改造するにあたり、新たに１次過熱器出口ヘッダから蒸気を取り出すボイラ補助蒸気系統を設置することなく、ボイラ低負荷時においても補助蒸気として自缶の蒸気を使用することができる貫流ボイラの補助蒸気圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、ボイラ起動時、停止時のバイパス運転用として設置する過熱器バイパス系統を、低温再熱蒸気系統が使用できない低負荷時（約５０％負荷以下）において補助蒸気ヘッダ圧力の一定圧力制御用に使用することにより上記課題を達成できることを見いだし、本発明に到達した。
すなわち、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
【０００９】
（１）貫流ボイラの上流に設けられた過熱器から蒸気の一部をフラッシュタンクに供給するための過熱器バイパス弁、該フラッシュタンクで発生した蒸気を補助蒸気ヘッダに供給するフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁、および低温再熱蒸気系統の蒸気の一部を前記補助蒸気ヘッダに供給する低温再熱補助蒸気圧力調整弁の開度を調整して前記補助蒸気ヘッダの蒸気圧力を一定に制御するにあたり、前記貫流ボイラ負荷が５０％未満のときには、前記過熱器バイパス弁を開き、過熱蒸気を前記フラッシュタンクに供給するとともに前記フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁を調整し、かつ前記ボイラ負荷が５０％以上のときには、前記過熱器バイパス弁を閉じ、前記低温再熱補助蒸気圧力調節弁を調整して前記補助蒸気ヘッダ圧力が一定になるように制御することを特徴とする貫流ボイラの補助蒸気圧制御方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低温再熱蒸気系統が使用できない定圧貫流ボイラの低負荷時において、起動バイパス系統を補助蒸気制御に使用することにより、補助蒸気の自缶運用ができ、また新たにボイラ補助蒸気系統を追加する必要がないため、低コストでの変圧貫流ボイラへの改造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一例を示す貫流ボイラ水蒸気系統の説明図であり、図２は、本発明の一例を示す補助蒸気の制御系統図である。
図１において、図３と異なる点は、過熱器バイパス弁１３、フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１および低温再熱補助蒸気圧力調整弁１２の開度調整による補助蒸気ヘッダ５への補助蒸気の供給を、制御装置８により行うようにした点である。
図１において、ボイラ負荷５０％未満（低負荷時）の場合には、過熱器バイパス系統に設置されている過熱器バイパス弁１３を開にし、その蒸気をフラッシュタンク４に流入させ、フラッシュタンク発生蒸気系統からフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１の調整により補助蒸気ヘッダ５に蒸気が供給される。また、補助蒸気ヘッダ５の圧力を検知する信号を使用して補助蒸気ヘッダ圧力が一定になるようにフィードバック制御が行われる。この時の過熱器バイパス弁１３およびフラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１の制御は図２の制御系統図に従って以下のように行われる。
【００１２】
過熱器バイパス弁１３は、従来の定圧貫流ボイラ起動バイパス制御としての信号、すなわち、主蒸気圧力指令に基づくプログラム指令による関数発生器（ＦＸ）２１と、主蒸気圧力（ＭＳＰ）および主蒸気圧力指令（ＭＰＤ）の偏差をとるための加算器（Σ）２２の各信号に基づいた比例積分器（ＰＩＤ）２３の出力指令信号ａ1 により作動するが、本発明においては、さらに補助蒸気ヘッダ圧力発振器（ＡＳＰ）２４からの信号と補助蒸気圧力の設定値２７に基づいて差分器（Δ）２５により圧力偏差を出力し、その圧力偏差に基づいて比例積分器（ＰＩＤ）２６により弁開度指令信号ａ2 を出力し、上記起動バイパス制御からの出力指令信号ａ1 との比較を高選択器（ＨＳ）２８により行い、高い方の信号を選択して過熱器バイパス弁１３の指令信号とする。
なお、上記補助蒸気圧力の設定値２７は、補助蒸気制御を行う負荷５０％未満では設定値２４．５ａｔｇとし、負荷５０％以上では０ａｔｇとして過熱器バイパス弁１３を全閉させるインターロックとする。
【００１３】
また、フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁１１には、過熱器バイパス弁１３により補助蒸気制御を行っている時に全開とする必要があるため、高選択器（ＨＳ）２８により信号ａ2 が選択されている時に全開となるように切替器（Ｔ）３０により全開指令信号が出力される。
さらに、ボイラ負荷５０％以上の場合には、低温再熱系統からの補助蒸気を使用することから、フラッシュタンク補助蒸気圧力調節弁１１を全閉とするために切替器（Ｔ）２９により全閉指令信号が出力されると同時に低温再熱補助蒸気圧力調整弁１２を全開とする信号が出力される。
このように低温再熱蒸気系統が使用できない低負荷時において、起動バイパス系統を補助蒸気制御に使用することにより、新たにボイラ補助蒸気系統を追加することなく、補助蒸気の自缶運用が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明によれば、定圧貫流ボイラから変圧貫流ボイラへの改造を低コストで行うことができるため、発電設備の運用の多様化に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一例を示す貫流ボイラ水蒸気系統の説明図。
【図２】本発明の一例を示す補助蒸気の制御系統図。
【図３】従来の定圧貫流ボイラ水蒸気系統の説明図。
【図４】従来の変圧貫流ボイラ水蒸気系統の説明図。
【符号の説明】
【００１６】
１…ボイラ、２…一次過熱器、３…二次過熱器、４…フラッシュタンク、５…補助蒸気ヘッダ、６…高圧タービン、７…再熱器、８…制御装置、１０…ボイラ補助蒸気圧力調整弁、１１…フラッシュタンク補助蒸気圧力調整弁、１２…低温再熱補助蒸気圧力調整弁、１３…過熱器バイパス弁、１４…他缶連絡弁、２１…関数発信器、２２…加算器、２３…比例積分器、２４…圧力発信器、２５…差分器、２６…比例積分器、２７…設定値、２８…高選択器、２９…切替器、３０…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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