(57)【要約】【課題】複数系統の蒸気系統のうちのある特定の蒸気温度だけが高くなって、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうことを、設定蒸気温度を下げることなく防止し得、ボイラ本体の補修や燃焼再調整を不要とし得るボイラの蒸気温度制御方法及び装置を提供する。【解決手段】蒸気系統２３ａ，２３ｂの平均蒸気温度３２と、第一蒸気温度２７ａから規定値３７を差し引いた第一差引蒸気温度３８ａと、第二蒸気温度２７ｂから規定値３７を差し引いた第二差引蒸気温度３８ｂとのうち最も高いものを選択して高選択蒸気温度４１とし、該高選択蒸気温度４１と設定蒸気温度３３との蒸気温度偏差３５を求め、該蒸気温度偏差３５をなくすためのスプレー注水流量制御指令３０をスプレー注水流量調節弁２６へ出力する制御器２９を備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系統の蒸気系統を備え、過熱器入側へのスプレー注水により過熱器出側の蒸気温度を制御するようにしたボイラの蒸気温度制御方法において、
各々の蒸気系統の蒸気温度を検出し、全蒸気系統の平均蒸気温度と、前記各々の蒸気系統の蒸気温度から規定値を差し引いた差引蒸気温度とのうち最も高いものを選択して高選択蒸気温度とし、該高選択蒸気温度と設定蒸気温度との蒸気温度偏差を求め、該蒸気温度偏差をなくすようスプレー注水流量を制御することを特徴とするボイラの蒸気温度制御方法。
【請求項２】
複数系統の蒸気系統を備え、過熱器入側へのスプレー注水により過熱器出側の蒸気温度を制御するようにしたボイラの蒸気温度制御装置において、
各々の蒸気系統の蒸気温度を検出する温度検出器と、
全蒸気系統の平均蒸気温度と、前記温度検出器で検出された各々の蒸気系統の蒸気温度から規定値を差し引いた差引蒸気温度とのうち最も高いものを選択して高選択蒸気温度とし、該高選択蒸気温度と設定蒸気温度との蒸気温度偏差を求め、該蒸気温度偏差をなくすためのスプレー注水流量制御指令をスプレー注水流量調節弁へ出力する制御器と
を備え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方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３はボイラの一例を表わすものであって、図３中、１は火炉１ａと後部伝熱部１ｂとを有するボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉１ａ内へ微粉炭等の燃料を噴射して燃焼させるバーナ、３は一次過熱器、４は二次過熱器、５は三次過熱器、６は最終過熱器、７は一次再熱器、８は二次再熱器、９は節炭器であり、バーナ２からボイラ本体１の火炉１ａ内へ燃料を噴射して燃焼させることにより、燃焼ガスを生成し、生成された燃焼ガスを流通させ、二次過熱器４、三次過熱器５、最終過熱器６、二次再熱器８、一次過熱器３、一次再熱器７及び節炭器９と熱交換させ、熱交換した後の排ガスを排ガスダクト１０へ流出させ、下流側に設けられた脱硝、脱硫等の排煙処理装置（図示せず）で窒素酸化物や硫黄酸化物等を除去した後、大気へ放出するようになっている。
【０００３】
一方、図４は前述のボイラの給水・蒸気系統の一例を表わすものであり、ボイラ給水は、燃料が燃焼されるボイラ本体１の火炉１ａの炉壁に形成される蒸発器１１で加熱され、ノーズ部１２を経て、汽水分離器１３で水と蒸気に分離され、該汽水分離器１３で水と分離された蒸気は、ボイラ本体１の天井並びに後部伝熱部周壁１４を通過し、一次過熱器３、二次過熱器４、三次過熱器５及び最終過熱器６で過熱され、高圧タービン１５へ導かれ、該高圧タービン１５が駆動されて発電が行われると共に、前記高圧タービン１５を駆動した後の蒸気は、一次再熱器７及び二次再熱器８へ導かれ、該一次再熱器７及び二次再熱器８で再熱された後、中・低圧タービン１６へ導入され、該中・低圧タービン１６が駆動されて発電が行われ、前記中・低圧タービン１６を駆動した後の蒸気は、復水器１７へ導かれてボイラ給水に戻され、該ボイラ給水は、復水脱塩装置１８と低圧給水加熱器１９と脱気器２０とを経由し、給水ポンプ２１により高圧給水加熱器２２を介して節炭器９へ圧送され、該節炭器９で加熱され、前記蒸発器１１へ送給され、循環されるようになっている。
【０００４】
ところで、前述の如きボイラでは、通常、過熱器の出側の蒸気温度は、該過熱器の入側へスプレー注水を行うことによって制御されるようになっているが、蒸気系統が左右に二系統あるような場合、例えば、最終過熱器６の上段に位置する三次過熱器５を例に採ると、図５に示される如く、三次過熱器５の入側の蒸気系統２３ａ，２３ｂ途中にスプレー注水器２４ａ，２４ｂを設け、該スプレー注水器２４ａ，２４ｂに、高圧給水加熱器２２（図４参照）の出側から分岐させたスプレー注水系統２５を接続し、該スプレー注水系統２５途中にスプレー注水流量調節弁２６を設けると共に、一方の蒸気系統２３ａの三次過熱器５出側の第一蒸気温度２７ａを検出する第一温度検出器２８ａと、他方の蒸気系統２３ｂの三次過熱器５出側の第二蒸気温度２７ｂを検出する第二温度検出器２８ｂと、両方の蒸気系統２３ａ，２３ｂの平均蒸気温度３２と設定蒸気温度３３との蒸気温度偏差３５を求め、該蒸気温度偏差３５をなくすためのスプレー注水流量制御指令３０をスプレー注水流量調節弁２６へ出力する制御器２９とを備えるようにしたものがある。
【０００５】
前記制御器２９は、図５に示される例の場合、前記第一温度検出器２８ａで検出された第一蒸気温度２７ａと前記第二温度検出器２８ｂで検出された第二蒸気温度２７ｂとの平均値を求め平均蒸気温度３２として出力する平均演算器３１と、該平均演算器３１から出力される平均蒸気温度３２と設定蒸気温度３３との蒸気温度偏差３５を求めて出力する減算器３４と、該減算器３４から出力される蒸気温度偏差３５を比例積分処理して該蒸気温度偏差３５をなくすためのスプレー注水流量制御指令３０をスプレー注水流量調節弁２６へ出力する比例積分調節器３６とを備えてなる構成を有している。
【０００６】
図５に示されるようなボイラの蒸気温度制御方法及び装置においては、運転時には、第一温度検出器２８ａによって一方の蒸気系統２３ａの第一蒸気温度２７ａが検出されると共に、第二温度検出器２８ｂによって他方の蒸気系統２３ｂの第二蒸気温度２７ｂが検出され、前記第一温度検出器２８ａで検出された第一蒸気温度２７ａと前記第二温度検出器２８ｂで検出された第二蒸気温度２７ｂとの平均値が制御器２９の平均演算器３１において求められ平均蒸気温度３２として減算器３４へ出力され、該減算器３４において、前記平均演算器３１から出力される平均蒸気温度３２と設定蒸気温度３３との蒸気温度偏差３５が求められて比例積分調節器３６へ出力され、該比例積分調節器３６において、前記減算器３４から出力される蒸気温度偏差３５が比例積分処理されて該蒸気温度偏差３５をなくすためのスプレー注水流量制御指令３０がスプレー注水流量調節弁２６へ出力され、これにより、該スプレー注水流量調節弁２６の開度調節が行われ、高圧給水加熱器２２の出側におけるボイラ給水の一部がスプレー注水系統２５を介しスプレー注水として、三次過熱器５入側における両方の蒸気系統２３ａ，２３ｂへスプレー注水器２４ａ，２４ｂから所要量噴射され、前記平均蒸気温度３２が設定蒸気温度３３と等しくなるよう制御が行われる。
【０００７】
尚、蒸気系統が左右に二系統あるボイラの例ではないが、過熱器の出側の蒸気温度を目標値と比較し、その温度偏差に基づいてスプレー注水流量を調節することにより、前記過熱器の出側の蒸気温度を目標値に保持するようにしたボイラ蒸気温度制御装置は公知となっている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２４９３０５号公報（第２頁、図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如きボイラにおいては、長期に亘る使用に伴う汚れや劣化等により、燃焼状態のアンバランスや左右蒸気流量のアンバランスが発生し、蒸気系統２３ａ，２３ｂのうちの片方の蒸気温度だけが高くなり、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうケースがあった。
【００１０】
ここで、仮に、途中にスプレー注水流量調節弁２６が設けられたスプレー注水系統２５を図５に示されるように一系統ではなく、二系統とすれば、各々の蒸気系統２３ａ，２３ｂの蒸気温度をそれぞれ適切に制御でき、片方の蒸気温度だけが高くなるようなことを回避できるが、前記スプレー注水系統２５を二系統とした場合、スプレー注水流量調節弁２６も二台必要となってコストアップにつながり、好ましくない。
【００１１】
このため、従来においては、途中にスプレー注水流量調節弁２６が設けられたスプレー注水系統２５を図５に示されるように一系統としているわけであるが、この場合、平均蒸気温度３２が設定蒸気温度３３と等しくなるよう制御ができていたとしても、前述したように蒸気系統２３ａ，２３ｂのうちの片方の蒸気温度だけが高くなり、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうケースには対応できず、機器保護のために設定蒸気温度３３を下げざるを得なかった。
【００１２】
しかしながら、前記設定蒸気温度３３を下げた場合、蒸気系統２３ａ，２３ｂの第一蒸気温度２７ａ並びに第二蒸気温度２７ｂに差がほとんどない状態においても、平均蒸気温度３２が低下してしまうこととなり、負荷に応じて要求される温度の蒸気が得られなくなり、ボイラとしての本来の機能が発揮できなくなってしまい、ボイラ本体１の補修や燃焼再調整を行わなければならなくなるという不具合を有していた。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑み、複数系統の蒸気系統のうちのある特定の蒸気温度だけが高くなって、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうことを、設定蒸気温度を下げることなく防止し得、ボイラ本体の補修や燃焼再調整を不要とし得るボイラの蒸気温度制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数系統の蒸気系統を備え、過熱器入側へのスプレー注水により過熱器出側の蒸気温度を制御するようにしたボイラの蒸気温度制御方法において、各々の蒸気系統の蒸気温度を検出し、全蒸気系統の平均蒸気温度と、前記各々の蒸気系統の蒸気温度から規定値を差し引いた差引蒸気温度とのうち最も高いものを選択して高選択蒸気温度とし、該高選択蒸気温度と設定蒸気温度との蒸気温度偏差を求め、該蒸気温度偏差をなくすようスプレー注水流量を制御することを特徴とするボイラの蒸気温度制御方法にかかるものである。
【００１５】
又、本発明は、複数系統の蒸気系統を備え、過熱器入側へのスプレー注水により過熱器出側の蒸気温度を制御するようにしたボイラの蒸気温度制御装置において、
各々の蒸気系統の蒸気温度を検出する温度検出器と、
全蒸気系統の平均蒸気温度と、前記温度検出器で検出された各々の蒸気系統の蒸気温度から規定値を差し引いた差引蒸気温度とのうち最も高いものを選択して高選択蒸気温度とし、該高選択蒸気温度と設定蒸気温度との蒸気温度偏差を求め、該蒸気温度偏差をなくすためのスプレー注水流量制御指令をスプレー注水流量調節弁へ出力する制御器と
を備えたことを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置にかかるものである。
【００１６】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１７】
運転時には、各々の蒸気系統の蒸気温度が検出され、全蒸気系統の平均蒸気温度と、前記各々の蒸気系統の蒸気温度から規定値を差し引いた差引蒸気温度とのうち最も高いものが選択されて高選択蒸気温度とされ、該高選択蒸気温度と設定蒸気温度との蒸気温度偏差が求められ、該蒸気温度偏差をなくすようスプレー注水流量が制御される。
【００１８】
この結果、複数系統の蒸気系統のうちのある特定の蒸気温度だけが高くなった場合には、その高くなった蒸気温度が選択される形となるため、途中にスプレー注水流量調節弁が設けられたスプレー注水系統を一系統としていても、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうことが回避され、機器保護のために設定蒸気温度を下げなくて済み、各蒸気系統の蒸気温度に差がほとんどない状態において、平均蒸気温度が低下してしまうことがなくなり、負荷に応じて要求される温度の蒸気が得られ、ボイラとしての本来の機能が発揮でき、ボイラ本体の補修や燃焼再調整を行う必要もなくなる。
【００１９】
しかも、高くなった蒸気温度を単に選択するのではなく、規定値を差し引いた差引蒸気温度を設定蒸気温度と比較するようにしているため、低い方の蒸気温度の低下も最小限に抑えられることとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２１】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図５に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、制御器２９に、
第一蒸気温度２７ａから規定値３７（例えば、１０［℃］）を差し引いた第一差引蒸気温度３８ａを求めて出力する第一減算器３９ａと、
第二蒸気温度２７ｂから規定値３７を差し引いた第二差引蒸気温度３８ｂを求めて出力する第二減算器３９ｂと、
平均演算器３１から出力される平均蒸気温度３２と、前記第一減算器３９ａから出力される第一差引蒸気温度３８ａと、前記第二減算器３９ｂから出力される第二差引蒸気温度３８ｂとのうち最も高いものを選択し高選択蒸気温度４１として減算器３４へ出力する高信号選択器４０と
を追加装備した点にある。
【００２２】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２３】
運転時には、第一温度検出器２８ａによって一方の蒸気系統２３ａの第一蒸気温度２７ａが検出されると共に、第二温度検出器２８ｂによって他方の蒸気系統２３ｂの第二蒸気温度２７ｂが検出され、前記第一温度検出器２８ａで検出された第一蒸気温度２７ａと前記第二温度検出器２８ｂで検出された第二蒸気温度２７ｂとの平均値が制御器２９の平均演算器３１において求められ平均蒸気温度３２として高信号選択器４０へ出力される。
【００２４】
これと同時に、第一減算器３９ａにおいて、前記第一蒸気温度２７ａから規定値３７を差し引いた第一差引蒸気温度３８ａが求められて高信号選択器４０へ出力されると共に、第二減算器３９ｂにおいて、前記第二蒸気温度２７ｂから規定値３７を差し引いた第二差引蒸気温度３８ｂが求められて高信号選択器４０へ出力される。
【００２５】
前記高信号選択器４０において、前記平均演算器３１から出力される平均蒸気温度３２と、前記第一減算器３９ａから出力される第一差引蒸気温度３８ａと、前記第二減算器３９ｂから出力される第二差引蒸気温度３８ｂとのうち最も高いものが選択され、高選択蒸気温度４１として減算器３４へ出力され、該減算器３４において、前記高信号選択器４０から出力される高選択蒸気温度４１と設定蒸気温度３３との蒸気温度偏差３５が求められて比例積分調節器３６へ出力され、該比例積分調節器３６において、前記減算器３４から出力される蒸気温度偏差３５が比例積分処理されて該蒸気温度偏差３５をなくすためのスプレー注水流量制御指令３０がスプレー注水流量調節弁２６へ出力され、これにより、該スプレー注水流量調節弁２６の開度調節が行われ、高圧給水加熱器２２の出側におけるボイラ給水の一部がスプレー注水系統２５を介しスプレー注水として、三次過熱器５入側における両方の蒸気系統２３ａ，２３ｂへスプレー注水器２４ａ，２４ｂから所要量噴射され、前記平均蒸気温度３２が設定蒸気温度３３と等しくなるよう制御が行われる。
【００２６】
この結果、複数系統の蒸気系統２３ａ，２３ｂのうちの片方の蒸気温度（第一蒸気温度２７ａ或いは第二蒸気温度２７ｂ）だけが高くなった場合には、その高くなった蒸気温度が選択される形となるため、途中にスプレー注水流量調節弁２６が設けられたスプレー注水系統２５を一系統としていても、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうことが回避され、機器保護のために設定蒸気温度３３を下げなくて済み、各蒸気系統２３ａ，２３ｂの第一蒸気温度２７ａ並びに第二蒸気温度２７ｂに差がほとんどない状態において、平均蒸気温度３２が低下してしまうことがなくなり、負荷に応じて要求される温度の蒸気が得られ、ボイラとしての本来の機能が発揮でき、ボイラ本体１の補修や燃焼再調整を行う必要もなくなる。
【００２７】
しかも、高くなった蒸気温度を単に選択するのではなく、規定値（例えば、１０［℃］）を差し引いた差引蒸気温度（第一差引蒸気温度３８ａ或いは第二差引蒸気温度３８ｂ）を設定蒸気温度３３と比較するようにしているため、低い方の蒸気温度の低下も最小限に抑えられることとなる。
【００２８】
ここで、数値の具体例を挙げると、例えば、図２に示すケース１のように、第一蒸気温度２７ａが４１０［℃］、第二蒸気温度２７ｂが４３０［℃］、平均蒸気温度３２が４２０［℃］であって、第一蒸気温度２７ａと第二蒸気温度２７ｂとの差が２０［℃］と比較的小さい場合、第一差引蒸気温度３８ａは４００［℃］、第二差引蒸気温度３８ｂは４２０［℃］となるため、高選択蒸気温度４１は４２０［℃］で平均蒸気温度３２と等しくなる。これに対し、図２に示すケース２のように、第一蒸気温度２７ａが４００［℃］、第二蒸気温度２７ｂが４４０［℃］であって、第一蒸気温度２７ａと第二蒸気温度２７ｂとの差が４０［℃］と比較的大きい場合、平均蒸気温度３２はケース１と同じ４２０［℃］であるものの、第一差引蒸気温度３８ａは３９０［℃］、第二差引蒸気温度３８ｂは４３０［℃］となるため、高選択蒸気温度４１は４３０［℃］となる。
【００２９】
こうして、複数系統の蒸気系統２３ａ，２３ｂのうちのある特定の蒸気温度だけが高くなって、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうことを、設定蒸気温度３３を下げることなく防止し得、ボイラ本体１の補修や燃焼再調整を不要とし得る。
【００３０】
尚、本発明のボイラの蒸気温度制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、最終過熱器６の上段に三次過熱器５ではなく二次過熱器４或いは一次過熱器３が設けられるような形式のボイラにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボイラの蒸気温度制御方法及び装置によれば、複数系統の蒸気系統のうちのある特定の蒸気温度だけが高くなって、配管設計温度や配管メタル温度の許容値を越えてしまうことを、設定蒸気温度を下げることなく防止し得、ボイラ本体の補修や燃焼再調整を不要とし得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の要部構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例において、検出或いは演算される各蒸気温度の具体例を表形式にまとめた図である。
【図３】一般的なボイラの一例を表わす全体概要構成図である。
【図４】図３に示されるボイラの給水・蒸気系統の一例を表わす概要構成図である。
【図５】従来例の要部構成図である。
【符号の説明】
１　　　　ボイラ本体
３　　　　一次過熱器（過熱器）
４　　　　二次過熱器（過熱器）
５　　　　三次過熱器（過熱器）
６　　　　最終過熱器（過熱器）
２３ａ　　蒸気系統
２３ｂ　　蒸気系統
２４ａ　　スプレー注水器
２４ｂ　　スプレー注水器
２５　　　　スプレー注水系統
２６　　　　スプレー注水流量調節弁
２７ａ　　第一蒸気温度（蒸気温度）
２７ｂ　　第二蒸気温度（蒸気温度）
２８ａ　　第一温度検出器（温度検出器）
２８ｂ　　第二温度検出器（温度検出器）
２９　　　　制御器
３０　　　　スプレー注水流量制御指令
３１　　　　平均演算器
３２　　　　平均蒸気温度
３３　　　　設定蒸気温度
３４　　　　減算器
３５　　　　蒸気温度偏差
３６　　　　比例積分調節器
３７　　　　規定値
３８ａ　　第一差引蒸気温度（差引蒸気温度）
３８ｂ　　第二差引蒸気温度（差引蒸気温度）
３９ａ　　第一減算器
３９ｂ　　第二減算器
４０　　　　高信号選択器
４１　　　　高選択蒸気温度
【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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