(57)【要約】【課題】ボイラ再循環ポンプを使用しない場合でも、ボイラ起動時間を短縮すると共に、その時間をある程度一定とし、発電可能となるまでの時間を容易に予測して、所望の時刻に電力を供給することを可能とする変圧貫流ボイラの起動制御装置および方法を提供する。【解決手段】温給水度検出器（２１）によりエコノマイザ入口給水温度を検出して、基準燃料流量指令信号を燃料流量補正器（２２）により出力される補正信号により補正してボイラ（５）への燃料供給量を制御する。【選択図】      図１
2004190989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ再循環給水ポンプを使用しない変圧貫流ボイラの起動制御装置において、エコノマイザ（４）入口側に設けられエコノマイザ入口給水温度を検出する給水温度検出器（２１）と、ボイラ（５）への基準燃料流量指令信号を出力する燃料流量出力器（２５）と、該燃料流量出力器（２５）から出力される前記基準燃料流量指令信号を前記給水温度検出器（２１）からの出力信号に応じて補正するための補正信号を出力する燃料流量補正器（２２）とを備え、
前記燃料流量補正器（２２）は、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値より低いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を増加させる補正信号を出力し、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値より高いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を減少させる補正信号を出力する、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】
ボイラ再循環ポンプを使用しない変圧貫流ボイラの起動制御方法において、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、ボイラ（５）への基準燃料流量指令信号を燃料流量出力器（２５）により出力し、エコノマイザ入口側に設けられた給水温度検出器（２１）によりエコノマイザ入口給水温度を検出し、この検出値に応じて前記基準燃料流量指令信号を補正する補正信号を燃料流量補正器（２２）により出力し、前記補正信号により前記基準燃料流量指令信号を補正して、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値より低いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を増加させ、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値よりも高いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を減少させる、ことを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧貫流ボイラの起動制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の変圧貫流ボイラの起動制御装置の概略系統図である。変圧貫流ボイラ１は、給水ポンプ２と、この給水ポンプ２からの給水を加熱する高圧給水加熱器３と、煙道ガスの余熱を利用して給水を予熱するエコノマイザ４と、このエコノマイザ４からの給水が導入される水壁構造を有するボイラ５と、このボイラ５で発生した蒸気を気水分離する気水分離器６と、気水分離された水を貯水する気水分離タンク７と、この気水分離タンク７内の水をエコノマイザ４へ送るボイラ再循環ポンプ８と、気水分離器６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９と、過熱器９からの過熱蒸気を駆動源として回転する高圧タービン１０と、過熱機９と復水器１１とを連通する加熱器バイパス管路に設置されたタービンバイパス弁１４と、燃料流量調節弁１５とを備えている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
変圧貫流ボイラは、起動時の亜臨界圧下において、水壁を通過した流体を気水分離器６により飽和水と蒸気に気水分離し、蒸気は過熱器９へ、また水（ドレン）はボイラ再循環ポンプ８によってエコノマイザ４入口へと循環することで熱損失の少ない起動が可能となる。このとき汽水分離タンク７内の水位は所望のレベルとなるよう図示しない調節弁にて制御され、オーバフロー分は復水器１１に戻される。
【０００４】
これら再循環運転はボイラが貫流運転可能な温度・圧力に到達した時点で完了し、以後は気水分離器６の入口流量が全て蒸気となって過熱器に送られる貫流運転に移行する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２０１００６号公報（第１項、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなボイラ再循環ポンプを設けた変圧貫流ボイラにおいては、ボイラ再循環ポンプによって、給水ポンプからのボイラ給水をエコノマイザ、ボイラ、気水分離器、気水分離タンクにより循環させるようになっているため、高温のドレンにより熱回収を行えるという利点があるが、このボイラ再循環ポンプを設置していることから、ボイラ全体の設備コストを増大させてしまうという問題がある。そこで、最近では設備コスト削減の観点から、前述のボイラ再循環ポンプを１台のみ設置又は非設置とするような構成が採用される場合があり、ボイラ再循環ポンプを１台のみ設置してこれが故障した場合、又は非設置とする場合のようにボイラ再循環ポンプを使用しない起動装置では、気水分離タンクからはエコノマイザへ給水されないので、エコノマイザ入口給水温度が再循環運転の場合と比較して低い状態となる。この結果、ボイラ出口蒸発量が低下するため、貫流運転に入って発電可能な状態となるまでの時間（起動時間）が再循環運転の場合と比較して長くなり、通常、ボイラ点火からタービン通気まで１０〜１２時間を要する。
【０００７】
また、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せておき、翌朝消費電力量が増加する時刻に合わせて起動させるようになっている。このため、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のに要する時間（起動時間）を考慮し、電力の供給が要求される時刻よりもこの起動時間だけ早い時刻に行われる。したがって、ボイラの昇温・昇圧は、電力の供給が要求される時刻に合わせるべく、ある程度一定の時間で行われ、発電可能となるまでの時間を予測できることが望ましい。しかし、エコノマイザ入口給水温度にばらつきがあると、ボイラの昇温・昇厚までに要する時間が一定とならず、例えばエコノマイザ入口給水温度が４０℃から６０℃の範囲で変動した場合、タービン通気まで約６０分から７５分の起動時間差を生じ、発電可能となるまでの時間の予測が困難であるため、所望の時刻に発電を行うことが困難となるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ボイラ再循環ポンプを使用しない場合でも、ボイラ起動時間を短縮すると共に、その時間をある程度一定とし、発電可能となるまでの時間を容易に予測して、所望の時刻に電力を供給することを可能とする変圧貫流ボイラの起動制御装置および制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ボイラ再循環給水ポンプを使用しない変圧貫流ボイラの起動制御装置において、エコノマイザ（４）入口側に設けられエコノマイザ入口給水温度を検出する給水温度検出器（２１）と、ボイラ（５）への基準燃料流量指令信号を出力する燃料流量出力器（２５）と、該燃料流量出力器（２５）から出力される前記基準燃料流量指令信号を前記給水温度検出器（２１）からの出力信号に応じて補正するための補正信号を出力する燃料流量補正器（２２）とを備え、前記燃料流量補正器（２２）は、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値より低いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を増加させる補正信号を出力し、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値より高いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を減少させる補正信号を出力する、ことを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御装置が提供される。
【００１０】
また本発明によれば、ボイラ再循環ポンプを使用しない変圧貫流ボイラの起動制御方法において、ボイラ点火からタービン通気に至るまでの間、ボイラ（５）への基準燃料流量指令信号を燃料流量出力器（２５）により出力し、エコノマイザ入口側に設けられた給水温度検出器（２１）によりエコノマイザ入口給水温度を検出し、この検出値に応じて前記基準燃料流量指令信号を補正する補正信号を燃料流量補正器（２２）により出力し、前記補正信号により前記基準燃料流量指令信号を補正して、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値より低いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を増加させ、前記エコノマイザ入口給水温度が所定値よりも高いときは前記ボイラ（５）への燃料供給量を減少させる、ことを特徴とする変圧貫流ボイラの起動制御方法が提供される。
【００１１】
上記本発明によれば、温給水度検出器（２１）によりエコノマイザ入口給水温度を検出して、基準燃料流量指令信号を燃料流量補正器（２２）により出力される補正信号により補正してボイラ（５）への燃料供給量を制御するので、ボイラ起動時間を短縮できると共に、その時間をある程度一定とすることができる。これにより、発電可能となるまでの時間を容易に予測でき、所望の時刻に電力の供給が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分は同一の符号を付して説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る変圧貫流ボイラ起動制御装置又は方法の制御系統の概略系統図であり、変圧貫流ボイラ１は給水ポンプ２と、高圧給水加熱器３と、エコノマイザ４と、ボイラ５と、気水分離器６と、気水分離タンク７と、過熱器９と、高圧タービン１０と、復水器１１と、復水ポンプ１２と、脱気器１３と、タービンバイパス弁１４と、燃料流量調節弁１５と、起動燃料制御装置２０とにより構成されている。
【００１４】
気水分離器６は、ボイラ５からの蒸気と水との混合物を分離するもので、上述したようにボイラ５からの蒸気を過熱器９へ送る一方、蒸気とならなかった温水（ドレン）を気水分離タンク７へ戻すようになっている。また、気水分離器６には、送られてくるドレンの量を検出する図示しない検出装置が設けられており、この検出装置で気水分離器６から送られてくるドレンの量の減少が検出されると、脱気器１３と接続された図示しない配管のバルブを閉めるようになっている。また、気水分離タンク７では、気水分離器６からのドレンを貯蔵するようになっている。
【００１５】
復水器１１は、主に高圧タービン１０において仕事を終えた後の蒸気を冷却して水に戻すものであるが、タービン起動時の亜臨界圧下では汽水分離タンク７から送られるドレン及び過熱器から９タービンバイパス弁１４を介して送られる蒸気を受け取って水に戻すようにもなっている。この復水器１１は、海水を用いて冷却（熱交換）するようなっており、冷却され水に戻された給水は脱気器１３へ送られる。
【００１６】
脱気器１３は、復水器１１からの給水から溶存ガスを除去するもので、図示しない給水脱気器と貯水タンクを有しており、給水脱気器において給水に加熱蒸気を接触させて脱気させた後、貯水タンクにおいて脱気された給水が貯蔵されるようになっている。
【００１７】
給水ポンプ２は、脱気器１３において溶存ガスを除去された給水に加圧するものであり、この給水ポンプ２において加圧された給水をボイラ給水として後段のエコノマイザ４へ送るようになっている。更に、エコノマイザ４は給水ポンプ２からのボイラ給水の水温を上昇させるもので、煙道ガスの余熱を利用して、ボイラ５に入る前に給水を予熱するようになっている。
【００１８】
ボイラ５は、エコノマイザ４において予熱されたボイラ給水を蒸気に変えるもので、この蒸気は気水分離器６を介して過熱器９へ送られるようになっている。
【００１９】
以上のように、変圧貫流ボイラの起動時における循環運転は、ボイラが貫流運転可能な温度・圧力に到達した時点で完了し、以後は気水分離器６の入口流量が全て蒸気となって過熱器９に送られる貫流運転に移行する。
【００２０】
起動燃料制御装置２０は、ボイラへの燃料供給量を決定するための燃料流量指令信号を出力する燃料流量出力器２５と、エコノマイザ入口温度を検出する給水温度検出器２１と、この給水温度検出器の出力信号に応じた燃料流量補正信号を出力する燃料流量補正器（関数発生器）２２と、この燃料流量補正器２２から出力された燃料流量補正信号から弁開度の変化率を設定する変化率制限器２３と、この変化率制限器２３からの出力信号を燃料流量出力器２５から出力された燃料流量指令信号に加算する加算器２４と、この加算器から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２６とから構成されている。
【００２１】
以上の構成による起動燃料制御装置２０は、ボイラ点火から貫流運転に至るまでの間、給水温度検出器２１によりエコノマイザ入口給水温度を検出し、この検出信号を燃料流量補正器２２に送る。燃料流量補正器２２では、給水温度検出器２１の検出値に応じて給水温度が所定値よりも低いときは燃料流量を増加させる補正信号を出力し、給水温度が所定値よりも高いときは燃料流量を減少させる補正信号を出力するようになっている。本実施形態においては、所定値を６０℃〜６６℃と設定している（図２参照。）。したがって、給水温度が６０℃より低いときは、この温度に対応する燃料流量が増加され、６６℃より高いときは、この温度に対応する燃料流量が減少される。
【００２２】
補正信号は変化率制限器２３に送られ、急激な燃料流量変化によるボイラへの負担を軽減するためその変化率が設定される。
【００２３】
加算器２４では、燃料流量出力器２５により出力された燃料流量指令信号と変化率制限器２３を介して出力された補正信号を加算する。補正された出力信号は信号切替器２６を介して燃料流量調節弁１５へ入力されボイラ５への燃料流量が制御される。図２はエコノマイザ入口給水温度と起動燃料流量との関係を示したものであり、本実施形態では、基準となる起動燃料流量を２４ｔ／ｈとし、給水温度が６０℃より低いときは最大で燃料流量を４ｔ／ｈ増加させ、６６℃より高いときは最大で４ｔ／ｈ減少させる。このように、燃料流量増加量に上限を設けているのは、燃料供給量の大幅な増加はボイラへの負担が過大となることを考慮したものであり、燃料流量減少量に下限を設けているのは、給水温度がある程度高い場合でも一定の燃料供給量を確保することが必要であることを考慮したものである。
【００２４】
上記の構成により、エコノマイザ入口温度を給水温度検出器２１により検出し、この検出値に応じて燃料流量補正器２２により補正信号を出力し、燃料流量出力器２５により出力された燃料流量指令信号を補正するので、エコノマイザ入口温度が所定値よりも低いときはボイラ５への燃料供給量が増加し、エコノマイザ入口温度が所定値よりも高いときはボイラへ５の燃料供給量が減少する。これにより、ボイラ再循環ポンプを使用しない場合でも、ボイラ起動時間を短縮できると共に、その時間をある程度一定とすることができるので、発電可能となるまでの時間を容易に予測でき、所望の時刻に電力の供給が可能となる。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る変圧貫流ボイラの起動制御装置および制御方法によれば、エコノマイザ入口温給水度検出器によりエコノマイザ入口給水温度を検出して、燃料流量指令信号を燃料流量補正器により出力される補正信号により補正して火ボイラへの燃料供給量を制御するので、ボイラ起動時間を短縮できると共に、その時間をある程度一定とすることができるので、発電可能となるまでの時間を容易に予測でき、所望の時刻に電力の供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変圧貫流ボイラ起動制御装置又は方法の制御系統の概略系統図である。
【図２】エコノマイザ入口給水温度と起動燃料流量との関係を示したものである。
【図３】従来の変圧貫流ボイラの起動制御装置の概略系統図である。
【符号の説明】
１  変圧貫流ボイラ
２  ボイラ給水ポンプ
３  高圧給水加熱器
４  エコノマイザ
５  ボイラ
６  気水分離器
７  気水分離タンク
８  ボイラ再循環ポンプ
９  過熱器
１０  高圧タービン
１１  復水器
１２  復水ポンプ
１３  脱気器
１４  タービンバイパス弁
１５  燃料流量調節弁
２０  燃料制御装置
２１  給水温度検出器
２２  燃料流量補正器（関数発生器）
２３  変化率制限器
２４  加算器
２５  燃料流量出力器
２６  信号切替器
【図１】
2004190989.tif 000003
【図２】
2004190989.tif 000004
【図３】
2004190989.tif 000005