(57)【要約】【課題】  ボイラ能力を余すことのない最大出力一定制御を可能にしたコージェネレーションシステムでの追焚バーナ燃焼量を調整することができる排熱ボイラを提供する。【解決手段】  排熱ボイラ４の蒸気発生量を許容最大蒸発量に漸次近づけていく目標値を得るに必要な蒸発量達成追焚量出力部１１、ボイラ入口排ガス温度を許容最高温度に漸次近づけていく目標値を得るに必要な許容温度到達追焚量出力部１２、発電装置３で検出された現時点の発電負荷率および吸気温度に基づく排熱ボイラの許容最大蒸発量もしくは最大可能蒸発量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する発電装置運転順応追焚量出力部１３を追焚量制御器１０に備え、燃焼量決定部１５で各追焚量出力部から提供された追焚量情報の中から最も少ない追焚量情報を選定し、その選定された追焚量情報が燃料調整弁６の開度信号として出力される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧蒸気を発生させるためにボイラ蒸気圧力を基に導入排ガスの追焚量を決定するようにしている排熱ボイラと、発電時に生じた排ガスを前記排熱ボイラに供給するガスタービンなどの発電装置とからなるコージェネレーションシステムのための追焚装置付き排熱ボイラにおいて、
排熱ボイラの蒸気発生量を現時点の蒸気発生量から許容最大蒸発量に近づけるべく、暫定目標蒸気量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する蒸発量達成追焚量出力部と、
ボイラ入口排ガス温度を現時点の入口排ガス温度から、許容最高温度に近づけるべく、暫定目標入口排ガス温度を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する許容温度到達追焚量出力部と、
前記発電装置で検出された現時点の発電負荷率および吸気温度に基づく当該排熱ボイラの許容最大蒸発量もしくは最大可能蒸発量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する発電装置運転順応追焚量出力部と、
これら各追焚量出力部から提供された追焚量情報の中から最も少ない追焚量情報を選定し、その選定された追焚量情報を前記発電装置からの排ガスを昇温させる追焚バーナの燃料調整弁の開度信号として出力する燃焼量決定部とが追焚量制御器に備えられており、
排熱ボイラにおける蒸気発生量をその時点の稼働条件下で最大出力一定制御が可能となるようにしたことを特徴とするコージェネレーション用追焚制御装置付き排熱ボイラ。
【請求項２】
前記蒸発量達成追焚量出力部、許容温度到達追焚量出力部および発電装置運転順応追焚量出力部に加えて、前記排熱ボイラの蒸気圧力を所望蒸気圧力に維持させるに必要な排ガス追焚量情報を提供する蒸気圧力達成追焚量出力部も備えられていることを特徴とする請求項１に記載されたコージェネレーション用追焚制御装置付き排熱ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコージェネレーション用追焚制御装置付き排熱ボイラに係り、詳しくは、排熱ボイラに供給されるガスタービンなどの発電装置からの排ガスを追焚きするにあたり、その排熱ボイラにおける本来の許容最大蒸発量もしくは現時点で可能な最大蒸発量を発生させ、排熱ボイラにおける発生蒸気量を常時最大に引き出す制御を実現した排熱ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンまたはガスエンジンなどの発電装置を用いて発電する一方、その排ガスを使用して排熱ボイラを稼働させれば、省エネ運転を図りながら電力需要と蒸気需要の両方を同時に満たしたエネルギ供給をすることができる。このようなコージェネレーションシステムは特開平５−８６９００号公報などによって公知であり、化学プラント等種々なプラント設備においては極めて重宝であって、最近その導入がますます盛んになってきている。
【０００３】
この種のコージェネレーションシステムにおいては、従来電力需要を主体にしていることが多いので、排熱ボイラにおける蒸気発生量は、発電装置からの排ガスを使用しかつそれをある程度追焚きした熱エネルギで生成できる範囲にとどめられている。すなわち、蒸気消費量の多少を特に問題としないか需要量自体が大きくないプラントやその付帯設備においては、追焚きにあたり蒸気発生量はある意味で二の次とし、従前どおり、追焚バーナでは、ボイラ伝熱管の過熱やボイラの過負荷を考慮し、ボイラ入口排ガス温度が許容最高温度となるときを追焚バーナの最大燃焼量と決め、その最大燃焼量までボイラドラム圧力によるＰＩＤ制御を行っている。
【０００４】
ちなみに、追焚バーナを備えたコージェネレーションシステムは、かなり以前からその構想が存在する。例えば特開平８−１５９４１１号公報等にも開示されているとおりであるが、現在までに幾種類ものシステム構成が案出され、それらが公知となっている。
【０００５】
ところで、上記した追焚量は、所望蒸気圧力を得ることさえできれば幾らであってもよいというものでない。そのボイラにおいてはボイラ水の循環を乱さないようにとの理由から蒸発量の上限が定められたり、水管群の耐熱性を考慮して導入される排ガス温度に制約が課せられたりする。
【０００６】
蒸気需要先からボイラが元来持つ許容最大蒸発量が要求されない限り、蒸気ドラム圧を所望値に保ちかつボイラ入口排ガス温度を許容最高温度以下に維持しておくことができれば、追焚きが原因でボイラの運転に支障を与えることはなく、常に安全に稼働させることができる。逆に言えば、ボイラ入口排ガス温度が許容値の例えば８５０℃を超えないように追焚きを抑えることにより、ボイラの能力一杯の例えば３０ｔ／ｈの蒸発量の要求に対して、それには応えられなくなってもやむを得ないという運転をしている。
【０００７】
そこで、最大蒸発量３０ｔ／ｈ、入口排ガス許容最高温度８５０℃という仕様のボイラである場合、導入される排ガスの量や温度を想定し、その幾つもの条件に対して追焚量を幾らにすればボイラ入口排ガス温度が８５０℃に到達することになるのか、追焚量を幾らにすれば蒸気発生量が３０ｔ／ｈに到達することになるのかを調べた。このボイラで追焚バーナにおける１３Ａ都市ガスの燃焼量を上げていくと、ある排ガス量と温度において追焚量（燃料流量）が７９２．４Ｎｍ3 ／ｈになったとき、ボイラ入口排ガス温度が初めて８５０℃に到達することが見出された。
【０００８】
言うまでもないが、他の排ガス量や温度のときボイラ入口排ガス温度が８５０℃に到達するのは、追焚量が例えば８１５．０Ｎｍ3 ／ｈまで上がったときということになる。そこで、追焚バーナにおける燃焼量を常時７９２．４Ｎｍ3 ／ｈにとどめておくとすれば、ボイラが如何なる稼働条件下にあっても水管の焼損は起こり得なくなる。
【０００９】
これを幾つかの代表的な稼働条件に当てはめ、そのときのボイラ入口排ガス温度と蒸気発生量を求めると、表１のように与えられる。なお、Ｎｏ．５の欄は、追焚量７９２．４Ｎｍ3 ／ｈを見出したときの条件とそのときの蒸気発生量を示す（このケースだけボイラ入口排ガス温度が８５０℃となっている）。
【表１】
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【００１０】
この表から分かることは、これらの稼働条件においてボイラの蒸発量が当該ボイラで可能な３０ｔ／ｈを超えることはなく、またそれが大きくてもせいぜい９０％ないし９６％にとどまるということである。すなわち、追焚バーナへの燃料供給量を７９２．４Ｎｍ3 ／ｈまでに制限すれば運転の安全は確保されても、ボイラが元来可能である蒸発量３０ｔ／ｈを生成する機会を失い、蒸気発生能力を常時余した状態での運転となってしまう。
【００１１】
前述したごとく、ボイラ入口排ガス温度が許容最高温度となるときを追焚バーナの最大燃焼量と決め、その最大燃焼量まで、ボイラドラム圧力によるＰＩＤ制御を行うことにしていると、表１のような蒸発量としては不満の残る運転となる。これでは、ボイラの能力を十分に発揮させ得ない不経済な蒸気発生設備ということになる。また、３０ｔ／ｈの蒸気需要の可能性がある場合には、その能力を保有するボイラであるにもかかわらず、その１ランクもしくは２ランク大きい蒸発量を発揮するボイラの導入が余儀なくされる。もちろん、その場合、設備導入費や保守点検費等の負担増は免れない。
【特許文献１】特開平８−１５９４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、発電装置からの排ガスを追焚きすることにより排熱ボイラに供給する熱エネルギ量を予め増大させ、排熱ボイラでの蒸発量を大きくしておくことができるようにすること、その追焚きに際しては、排熱ボイラにおけるボイラ入口排ガス温度を排熱ボイラの稼働を妨げない程度に抑制することに限らず、蒸気発生量がボイラ能力を超えないようにしておいたり、ガスタービン等の発電装置における発電負荷や吸気温度にリンクした最適の追焚量が与えられること、ひいては、コージェネレーションシステムにおける排熱ボイラでの本来発揮できる許容最大蒸発量もしくは現時点で可能な最大蒸発量を実現させ、発電状態の如何によらずボイラ能力もしくはそれに近い蒸発量を欲する蒸気消費先の要求に常時応えられるコージェネレーション用追焚制御装置付き排熱ボイラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、高温高圧蒸気を発生させるためにボイラ蒸気圧力を基に導入排ガスの追焚量を決定するようにしている排熱ボイラと、発電時に生じた排ガスを前記排熱ボイラに供給するガスタービンなどの発電装置とからなるコージェネレーションシステムのための追焚装置付き排熱ボイラに適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、排熱ボイラ４の蒸気発生量を現時点の蒸気発生量から許容最大蒸発量に近づけるべく暫定目標蒸気量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する蒸発量達成追焚量出力部１１と、ボイラ入口排ガス温度を現時点の入口排ガス温度から許容最高温度に近づけるべく暫定目標入口排ガス温度を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する許容温度到達追焚量出力部１２と、発電装置３で検出された現時点の発電負荷率および吸気温度に基づく当該排熱ボイラの許容最大蒸発量もしくは最大可能蒸発量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する発電装置運転順応追焚量出力部１３と、これら各追焚量出力部から提供された追焚量情報の中から最も少ない追焚量情報を選定し、その選定された追焚量情報を発電装置３からの排ガスを昇温させる追焚バーナ１の燃料調整弁６の開度信号として出力する燃焼量決定部１５とが追焚量制御器１０に備えられていることである。
【００１４】
上記した各追焚量出力部に、排熱ボイラの蒸気圧力を所望蒸気圧力に維持させるに必要な排ガス追焚量情報を提供する蒸気圧力達成追焚量出力部１４を加えることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蒸発量達成追焚量出力部、許容温度到達追焚量出力部、発電装置運転順応追焚量出力部、燃焼量決定部を排熱ボイラの追焚量制御器に設けるようにしたので、発電装置の排ガスを昇温させて排熱ボイラにおける発生蒸気量をその時点の稼働条件下で最大限に引き出させることができ、すなわち、ボイラ能力を余した運転を可及的に無くした最大出力一定制御をすることができると共に、蒸気消費先の需要に応えやすくしたコージェネレーションシステムとすることができる。
【００１６】
異なった目的で与えられる幾つかの追焚量の中から最も少ない追焚量を選定するようにしているので、排熱ボイラにおける本来の許容最大蒸発量もしくは現時点で可能な最大蒸発量を発生させ、ガスタービン等の稼働状態の如何を問わずその都度最大量の蒸気を生成して、ボイラの能力に近い蒸気量を常時希望する蒸気需要先の要求に応えられるように準備しておくことができる。
【００１７】
調整された量による追焚きによって、排熱ボイラの入口排ガス温度は常時水管焼損温度以下に保たれる。その温度に達しないときにはボイラが本来有する蒸気発生量を実現することができ、その温度に達しているときはその時点で最大となる蒸発量を得ることができる。ましてや、発電装置の負荷率や吸気温度が変わって稼働条件が変化しても、そのときの条件にふさわしい追焚量も与えられることになり、蒸気発生能力を常に余した状態での運転が余儀なくされることはなくなる。もちろん、蒸発能力を過大に設定せざるを得ないボイラの導入も必要でない。
【００１８】
第三追焚量は、ボイラ入口排ガス温度が許容最高温度に到達する稼働条件下で、そのボイラ入口排ガス温度に到達する時点の追焚量を与え、ボイラ入口排ガス温度が許容最高温度に到達しそうにない稼働条件下では、排熱ボイラの許容最大蒸発量となる追焚量を与えるようになっているので、ボイラ入口温度や蒸気流量等の検出精度に直接左右されることなく、排熱ボイラをガスタービン等の発電装置の稼働条件に従って正確に動作させ、しかもボイラ能力を十分に発揮させることができる。
【００１９】
蒸発量達成追焚量出力部、許容温度到達追焚量出力部および発電装置運転順応追焚量出力部に蒸気圧力達成追焚量出力部も加えておけば、従前からなされている制御も実行させることができるのは言うまでもない。制御の選択の幅が拡がり、蒸気消費先の需要を省エネ運転で賄うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るコージェネレーション用追焚制御装置付き排熱ボイラを、実施の形態を表した図面を基にして詳細に説明する。図１は追焚装置１ならびにその追焚量を調整する制御指令系統２を表した追焚システム図で、これは、ガスタービンまたはガスエンジン等の発電装置３と、この発電装置からの排ガスを使用して高温高圧の蒸気を発生させる排熱ボイラ４とからなるコージェネレーションシステムに導入されたものである。
【００２１】
排熱ボイラ４は多数の水管からなるもので、４００℃ないし５００℃場合によっては３００℃程度しかない排ガスを追焚きし、高温になったガスを水管群に流通させることによって高温高圧蒸気を発生させるものである。このボイラは、通常蒸気ドラム５に貯えられた蒸気圧力を基にしてＰＩＤ制御され、導入ガスが追焚バーナ１により加熱調整される。すなわち、蒸気圧力が所定値例えば２．７５ＭＰａを超えれば追焚量が抑制され、それより下がれば追焚バーナの燃焼量を上げてドラム圧力の回復が図られる。
【００２２】
追焚バーナ１に供給される燃料は１３Ａ都市ガス、灯油、Ａ重油などであり、バーナ燃焼量は燃料調整弁の開度調整によって与えられる燃料流量（Ｎｍ3 ／ｈ）で表される。本発明においては、蒸気ドラム５の蒸気圧力だけでなく、温度、流量、負荷率など幾つもの情報が入力され、そのうちのいずれかを使用して稼働条件ごとに最も適切な追焚量を与える後述の追焚制御器１０からの開度指令信号が追焚バーナの燃料調整弁６に与えられ、ボイラの蒸気発生能力をその都度最大に引き出させることができるようにしている。
【００２３】
このコージェネレーションシステムにおける追焚バーナ燃焼制御装置の構成を、以下に述べる。この装置における制御系には、その追焚量制御器１０の中に蒸発量達成追焚量出力部１１と、許容温度到達追焚量出力部１２と、発電装置運転順応追焚量出力部１３と、蒸気圧力達成追焚量出力部１４と、燃焼量決定部１５とが備えられる。
【００２４】
蒸発量達成追焚量出力部１１は、排熱ボイラ４の蒸気発生量を、蒸気通路に設けた流量検出器１６により現時点で検出した蒸気発生量から許容最大蒸発量３０ｔ／ｈに近づけるべく或る暫定目標蒸気量に順次変更するとすれば、その各暫定目標蒸気量を得るに必要な排ガス追焚量を幾らにすべきかの情報を提供するものである。
【００２５】
すなわち、排熱ボイラ４の蒸気発生量を最終的に３０ｔ／ｈにしようとするとき、その途中の段階で排ガスに与える第一追焚量を順次教える。これは排熱ボイラ４の蒸気発生量を許容最大蒸発量に漸次近づけていく目標値を得ようとするものであるが、その暫定的な目標蒸気量は予め定められたステップ量を加減算して提供するようにしておくことができる。
【００２６】
許容温度到達追焚量出力部１２は、ボイラ入口排ガス温度を、ボイラ入口を通過する排ガスの温度を拾い上げる入口温度検出器１７により現時点で検出した入口排ガス温度から許容最高温度８５０℃に近づけるべく或る暫定目標入口排ガス温度に順次変更するとすれば、その各暫定目標入口排ガス温度を得るに必要な排ガス追焚量を幾らにすべきかの情報を提供する。
【００２７】
すなわち、ボイラ入口排ガス温度を最終的に８５０℃にしようとするとき、その途中の段階で排ガスに与える第二追焚量を順次教える。これはボイラ入口排ガス温度を許容最高温度に漸次近づけていく目標値を得ようとするものであるが、その暫定的な目標入口排ガス温度は予め定められたステップ量を加減算して提供するようにしておけばよい。
【００２８】
発電装置運転順応追焚量出力部１３は、発電装置３の負荷率検出器１８と吸気温度検出器１９により現時点で検出されたタービン負荷率および吸気温度に基づいて、排熱ボイラ４の許容最大蒸発量もしくは稼働条件によって定まる最大可能蒸発量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供する。すなわち、ボイラの許容最大蒸発量もしくは最大可能蒸発量の最終目標を直接得ようとした場合の追焚量を第三追焚量として教える。
【００２９】
この第三追焚量は、ボイラ入口温度や蒸気流量等の検出精度に直接左右されることもなく、排熱ボイラをガスタービン等の発電装置の稼働条件に従って正確に動作させ、しかもボイラ能力を十分に発揮させる。すなわち、ボイラ入口排ガス温度が許容最高温度に到達する稼働条件下で、そのボイラ入口排ガス温度に到達する時点の追焚量を与え、ボイラ入口排ガス温度が許容最高温度に到達しそうにない稼働条件下では、排熱ボイラの許容最大蒸発量となる追焚量を与えるのである。
【００３０】
蒸気圧力達成追焚量出力部１４は、追焚バーナ１の最大燃焼量を全ての点で最大蒸発可能な最大蒸発量で決定しておき、蒸気ドラム５の圧力を蒸気圧力検出器２０で検出し、これを基にしてＰＩＤ制御を行わせるものである。すなわち、ボイラの所望蒸気圧力（ボイラ許容最大蒸気圧力例えば２．７５ＭＰａ）が得られるように、蒸気圧力の昇降値を基にして排ガスに与える第四追焚量を教える手段である。
【００３１】
以上の各追焚量出力部１１，１２，１３，１４を備えた追焚量制御器１０は、各追焚量出力部で生成されたそれぞれの追焚量の中から最も少ない排ガス追焚量を選定する燃焼量決定部１５を有する。すなわち、蒸発量達成追焚量出力部１１および許容温度到達追焚量出力部１２で、現時点での追焚量を以後増減させるにふさわしい大きさとして出力された追焚量と、発電装置運転順応追焚量出力部１３さらには蒸気圧力達成追焚量出力部１４から出力された追焚量との中から燃焼量決定部１５が最少の一つを選定し、その追焚量（燃焼量）を実現する弁開度が燃料調整弁６に指令される。
【００３２】
ところで、前述した表１と同じ形式ではあるが、追焚量に制限を与えることなく同一仕様の排熱ボイラに適用して計算すると、表２に示したようなデータが得られる。
【表２】
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【００３３】
Ｎｏ．１ないしＮｏ．３では蒸発量として３０ｔ／ｈが達成されているが、そのときの最大追焚量は９７６．６Ｎｍ3 ／ｈにもなっている。ちなみに、ボイラ入口排ガス温度は８５０℃に達していないから、水管損傷の発生を気にすることなく許容最大蒸発量の３０ｔ／ｈを得ることができる。
【００３４】
一方、Ｎｏ．４ないしＮｏ．６では、ボイラ入口排ガス温度が８５０℃に到達する場合の追焚量は大きくても８０９．１Ｎｍ3 ／ｈであって、Ｎo ．１ないしＮｏ．３の最大追焚量９７６．６Ｎｍ3 ／ｈよりもかなり少ないことが示されている。この場合の蒸発量は３０ｔ／ｈに満たないが、８５０℃を目処にして追焚量を上げているので、３０ｔ／ｈの９２％ないし９６％の蒸発量を得ることができる。
【００３５】
表２を表１と対比すれば、Ｎｏ．４ないしＮｏ．６において得られる蒸気量はほとんど同じであるが、表２の場合、Ｎｏ．１ないしＮｏ．３においてはボイラが元来発揮することができる許容最大蒸発量３０ｔ／ｈが得られ、表１の場合に比べればおおいに改善されていることが分かる。すなわち、Ｎｏ．１ないしＮｏ．３では表１のようにボイラ能力を余した運転とならなくて済んだ最大出力一定制御となっている。Ｎｏ．４ないしＮｏ．６は表１と同じといえども、その時点で可能な最大蒸発量が得られている。
【００３６】
ところで、発電装置が例えばガスタービンやガスエンジンである場合、その負荷率と吸気温度により、発電装置から排出される排ガス温度や排ガス流量は異なる。このことは表２にあるごとく、吸気温度が例えば０℃から４０℃の範囲で変動し、負荷率は０％から１００％まで変動する。如何なる稼働条件にあるかはタービン負荷率と吸気温度とを検出すれば分かることであり、そのときの排ガス温度と排ガス流量は理屈上無限通りの組み合わせが存在する。
【００３７】
そこで、この表２ならびにその詳細データを基にしてチャートを作れば、図２のようになる。発電装置運転順応追焚量出力部１３は、このチャートに基づいて、自ずと許容最大蒸発量もしくはその時点での最大可能量とするように、直接そのための追焚量を教える。この場合、ボイラ入口排ガス温度を８５０℃にすべきか蒸気発生量を３０ｔ／ｈにすべきかということに一々気を配ることなく、このチャートに則るだけでよい。その意味では、手探り的に徐々にボイラ入口排ガス温度を８５０℃にまたは蒸気発生量を３０ｔ／ｈに向かわせようとする蒸発量達成追焚量出力部１１や許容温度到達追焚量出力部１２による制御とはおおいに異なる。
【００３８】
具体的に述べると、いまタービン負荷率が５０％で吸気温度が４０℃の稼働条件となっているとする。発電装置運転順応追焚量出力部１３は図２のチャートから８０９．１Ｎｍ3 ／ｈの追焚量が必要であると出力する。ところが、いま現在ボイラ入口排ガス温度や蒸気発生量はいくらであるかはタービン負荷率や吸気温度が分かっているとしても、それらに関連づけて常に知り得るものでない。すなわち、入口温度検出器１７、流量検出器１６や燃料流量計２１による助けは不可欠である。
【００３９】
現時点のボイラ入口排ガス温度や蒸気発生量によっては、いきなり８０９．１Ｎｍ3 ／ｈの追焚量を課したとしても、入口排ガス温度が８４９℃で蒸気発生量が２７．６ｔ／ｈである場合のように極めて最終値（Ｎｏ．６に相当）に近接しているときはともかく、例えば８４２℃、２７ｔ／ｈのときにその追焚量を適用しても、ボイラ入口排ガス温度が８５０℃に到達するには時間を要する。
【００４０】
順次追焚量制御を進めるうちに入口排ガス温度も蒸気発生量も目標値に極めて接近すれば、その時点で追焚量は最終的な８０９．１Ｎｍ3 ／ｈを与えるにしても、許容温度到達追焚量出力部１２が提供する追焚量には、８０９．１Ｎｍ3 ／ｈよりかなり大きい値の９７６．６Ｎｍ3 ／ｈを与えておけば十分であり（現時点の追焚量が幾らであれ本追焚バーナで可能な最大追焚量は表２から９７６．６Ｎｍ3 ／ｈである）、その後、図３中の○で囲んだ数字１から６に示すように、この追焚量を入口排ガス温度が８５０に近づくにつれて徐々に８０９．１Ｎｍ3 ／ｈとなるように減らすのであるから、発電装置運転順応追焚量出力部１３だけが提供する固定的な追焚量で加熱する場合に比べれば、燃焼の増減変更はスピーディなものとなる。なお、蒸発量達成追焚量出力部１１が提供する追焚量も、これと同様の要領で求められ、その都度の追焚量情報に基づく制御動作がなされる。
【００４１】
これから分かるように、蒸発量達成追焚量出力部１１と許容温度到達追焚量出力部１２では、いずれもそれぞれが最終目標とする蒸気発生量３０ｔ／ｈやボイラ入口排ガス許容最高温度８５０℃に向かって移行する制御がなされる。その際、徐々に追焚量を増大させるのではなく、一旦過大追焚量を与えて燃焼度を大きく上げ、蒸気発生量やボイラ入口排ガス温度の上昇を確認しながら、追焚量を徐々に低減させながら３０ｔ／ｈや８５０℃に向かわせる。
【００４２】
本発明においては、燃焼量決定部１５が各追焚量出力部１１〜１４から提供された追焚量情報の中から最も少ない追焚量情報を選定し、その選定された追焚量情報を追焚バーナの燃料調整弁６の開度信号として出力するようにしている関係で、例えば３１ｔ／ｈから３０ｔ／ｈを目指したり、８６０℃から８５０℃を目指すということはあり得ない。従って、蒸発量達成追焚量出力部１１と許容温度到達追焚量出力部１２において、「排熱ボイラの蒸気発生量を現時点の蒸気発生量から許容最大蒸発量に近づけるべく暫定目標蒸気量を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供」する際や、「ボイラ入口排ガス温度を現時点の入口排ガス温度から、許容最高温度に近づけるべく暫定目標入口排ガス温度を得るに必要な排ガス追焚量情報を提供」する際には、上記したごとく大きくステップアップした追焚暫定量を一旦与えるようにしている点が特徴的であると言える。
【００４３】
ちなみに、図２において、タービンの吸気温度が０℃より低いときや４０℃を超える場合は表されていない。必要に応じてそれらは追加されたり、吸気温度が０℃より低いときは０℃と同じ扱いにしたり、４０℃を超える場合も４０℃と同じ扱いにするなどして、ブランクの生じないように配慮される。なお、ガスタービンの負荷率が異なればそのときの排ガス量や排ガス温度も異なるのが一般的であり、チャートとしては７５％負荷率のところで折れた線となっているのは、それに原因している。
【００４４】
上の説明からすれば、排熱ボイラの蒸気発生量を許容最大蒸発量にしようとするとき、現時点の蒸気発生量から許容最大蒸発量に近づけるべく暫定目標蒸気量を定め、その暫定目標蒸気量を得るに必要な第一追焚量、ボイラ入口排ガス温度を許容最高温度にしようとするとき、現時点の入口排ガス温度から許容最高温度に近づけるべく暫定目標排ガス温度を定め、その暫定目標排ガス温度を得るに必要な第二追焚量、発電装置の現時点の発電負荷率および吸気温度に基づく排熱ボイラの許容最大蒸発量もしくは最大可能蒸発量を得るに必要な第三追焚量の中から最も少ない追焚量を選定し、その追焚量を現時点の追焚量に代えて採用するようにすれば、ボイラにとって好ましくない状態に導いたり収斂性の劣った制御となったりすることなく、入口排ガス温度を許容最高温度までにとどめたり、蒸気発生量を能力一杯まで発揮させることができたり、それぞれの目標に向かわせる一連の追焚制御が安定したものとなる。
【００４５】
第一追焚量と第二追焚量とを使用するだけであれば、追焚量が保持されることになるのは入口温度検出器１７で８５０℃を検出できたときか、流量検出器１６で３０ｔ／ｈを検出できたときということになる。しかし、第三追焚量を加味することで、入口温度検出器１７や流量検出器１６にふらつきが出たり信頼性が落ちるなどしても、保持すべき追焚量が直接与えられるので、目標に到達した時点でその追焚量を超えて加熱することもなくなる。目標到達精度は高く、それまでの間の応答性も優れ、目標点での制御の単純化と安定持続性は飛躍的に向上する。
【００４６】
その追焚量の選択は、図４の追焚バーナ燃焼量の制御系統図からも理解することができる。先には第一追焚量、第二追焚量、第三追焚量さらには蒸気圧力を制御するための第四追焚量の中から最も少ない追焚量を選定すると述べたが、図４においては、第一追焚量と第三追焚量とを比較して追焚量の低い方がセレクトされ、その値と第二追焚量とを比較して、追焚量の低い方がセレクトされる。さらに、その値と第四追焚量とを比較して、追焚量の低い方をセレクトし、その値を燃料調整弁の開度として出力するようにしている。
【００４７】
結果的には最も低い追焚量を選択しているので、比較する順序は問題とならないことは言うまでもない。ちなみに、蒸気圧力達成追焚量出力部も存在するから、従前からなされている制御も実行させることができるのは言うに及ばない。制御の選択の幅が拡がり、蒸気消費先の需要を省エネ運転で賄うことにもなる。なお、図４の右にはハイセレクタが記載されている。これは、ある程度の追焚量は確保しておかなければ燃焼の安定が保たれなくなるなどの理由から、最低追焚量なるものを設定しておき、高い方を選択できるようにしているにすぎない。
【００４８】
第一追焚量、第二追焚量、第三追焚量はチャートにより簡単に与えておくことができるものであるので、制御値として断続が生じることはない。ややもすれば不連続値を伴うデジタル値制御に比較すれば暴走の機会がほとんどなく、安定した制御による追焚装置や排熱ボイラの安全運転を確保できる。以上の説明から分かるように、全ての追焚量の中から最も少ない量を選択するようにしているかぎり、ボイラの運転上の安全性は向上すると共に、表１のような結果に陥ることもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る追焚制御装置付き排熱ボイラを主体にして表されたコージェネレーションシステムの構成図。
【図２】第三追焚量を選定するためのもので、タービン負荷率とその吸気温度を加味した追焚量提供用チャート。
【図３】ボイラ入口排ガス温度を許容最高値に漸次近づけるために暫定的に与えられた目標入口排ガス温度を得る追焚量情報に基づく制御動作の一例を表した説明図。
【図４】追焚バーナ燃焼量の制御系統図。
【符号の説明】
【００５０】
１…追焚装置（追焚バーナ）、３…発電装置（ガスタービン、ガスエンジン）、４…排熱ボイラ、５…蒸気ドラム、６…燃料調整弁、１０…追焚量制御器、１１…蒸発量達成追焚量出力部、１２…許容温度到達追焚量出力部、１３…発電装置運転順応追焚量出力部、１４…蒸気圧力達成追焚量出力部、１５…燃焼量決定部、１７…入口温度検出器、１８…負荷率検出器、１９…吸気温度検出器、２０…蒸気圧力検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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