(57)【要約】【課題】減温器の操作限界に対する余裕を確保して負荷変化運転時の蒸気温度の制御性能を向上させるとともに、蒸気温度が局所的に熱交換器の制限温度を超えることを防止して蒸気管の損傷を防止することができる蒸気温度制御装置及び蒸気温度制御方法並びにこれを用いた発電プラントを提供する。【解決手段】共通の熱交換器１０２〜１０４に接続した複数の蒸気管５１のそれぞれの蒸気温度目標値を決定する蒸気温度目標値演算部５１０と、決定した蒸気温度目標値に基づき、上記複数の蒸気管のそれぞれに設けたスプレ弁１０９ａ，１０９ｂ，１１０ａ，１１０ｂに対する制御指令値を計算するスプレ制御指令値演算部５２０とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減温器のスプレ弁を介しスプレ水を噴霧することにより熱交換器に接続した蒸気管を流れる蒸気の温度を目標値に制御する発電プラントの蒸気温度制御装置において、
共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定する蒸気温度目標値演算部と、
この蒸気温度目標値演算部により決定された前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値に基づき、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁に対する制御指令値を計算するスプレ制御指令値演算部と
を備えたことを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電プラントの蒸気温度制御装置において、蒸気温度目標値演算部は、前記複数の蒸気管のそれぞれに対し、前記スプレ弁開度の操作余裕と蒸気温度の制限値とを考慮して蒸気温度目標値を決定することを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発電プラントの蒸気温度制御装置において、蒸気温度目標値演算部は、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁によるスプレ流量の偏差又は前記複数の蒸気管を流れる蒸気の温度偏差のうちの少なくともいずれかを変数として導き出された評価関数値を指標として、前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定することを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発電プラントの蒸気温度制御装置において、
共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標候補値を設定する手順と、
設定した蒸気温度目標候補値に基づいて前記複数の蒸気管にそれぞれ設けたスプレ弁による各スプレ流量を設定する手順と、
設定したスプレ流量の偏差又は前記蒸気温度目標候補値の偏差のうちの少なくともいずれかを変数として評価関数値を導き出す手順と、
導き出した評価関数値をしきい値と比較して前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定する手順と、
決定された前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値に基づき、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁に対する制御指令値を計算する手順と
を実行することを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御装置。
【請求項５】
減温器のスプレ弁を介しスプレ水を噴霧することにより熱交換器に接続した蒸気管を流れる蒸気の温度を目標値に制御する発電プラントの蒸気温度制御方法において、
共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定し、
決定した前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値に基づき、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁に対する制御指令値を計算する
ことを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発電プラントの蒸気温度制御方法において、前記複数の蒸気管のそれぞれに対し、前記スプレ弁開度の操作余裕と蒸気温度の制限値とを考慮して前記蒸気温度目標値を決定することを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載の発電プラントの蒸気温度制御方法において、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁によるスプレ流量の偏差又は前記複数の蒸気管を流れる蒸気の温度偏差のうちの少なくともいずれかを変数として導き出された評価関数値を指標として、前記複数の蒸気管のそれぞれの前記蒸気温度目標値を決定することを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御方法。
【請求項８】
請求項５に記載の発電プラントの蒸気温度制御方法において、
共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標候補値を設定し、
設定した蒸気温度目標候補値に基づいて前記複数の蒸気管にそれぞれ設けたスプレ弁による各スプレ流量を設定し、
設定したスプレ流量の偏差又は前記蒸気温度目標候補値の偏差のうちの少なくともいずれかを変数として評価関数値を導き出し、
導き出した評価関数値をしきい値と比較して前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定し、
そして、決定された前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値に基づき、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁に対する制御指令値を計算する
ことを特徴とする発電プラントの蒸気温度制御方法。
【請求項９】
供給水を加熱して蒸気を発生させる熱源と、
この熱源に設けた少なくとも１つの熱交換器と、
共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管と、
これら複数の蒸気管のそれぞれに設けられ、スプレ弁を介しスプレ水を噴霧することにより前記蒸気管を流れる蒸気の温度を調節する少なくとも１対の減温器と、
前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定する蒸気温度目標値演算部と、
この蒸気温度目標値演算部により決定された前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値に基づき、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁に対する制御指令値を計算するスプレ制御指令値演算部と
を備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項１０】
請求項９に記載の発電プラントにおいて、前記蒸気温度目標値演算部は、前記複数の蒸気管のそれぞれに対し、前記スプレ弁開度の操作余裕と蒸気温度の制限値とを考慮して蒸気温度目標値を決定することを特徴とする発電プラント。
【請求項１１】
請求項９に記載の発電プラントにおいて、前記蒸気温度目標値演算部は、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁によるスプレ流量の偏差又は前記複数の蒸気管を流れる蒸気の温度偏差のうちの少なくともいずれかを変数として導き出された評価関数値を指標として、前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定することを特徴とする発電プラント。
【請求項１２】
請求項９に記載の発電プラントにおいて、前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標候補値を設定する手順、設定した蒸気温度目標候補値に基づいて前記複数の蒸気管にそれぞれ設けたスプレ弁による各スプレ流量を設定する手順、設定したスプレ流量の偏差又は前記蒸気温度目標候補値の偏差のうちの少なくともいずれかを変数として評価関数値を導き出す手順、導き出した評価関数値をしきい値と比較して前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定する手順、及び決定された前記複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値に基づき、前記複数の蒸気管のそれぞれに設けた前記スプレ弁に対する制御指令値を計算する手順を実行する蒸気温度制御装置を備えたことを特徴とする発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減温器のスプレ弁を介しスプレ水を噴霧することにより熱交換器に接続した蒸気管を流れる蒸気の温度を目標値に制御する蒸気温度制御装置及び蒸気温度制御方法並びにこれらを用いた発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器又は蒸気管を通過する蒸気温度を目標値に制御する機能を有する発電プラントとして、例えば火力発電プラントが挙げられる。
【０００３】
火力発電プラントでは、燃料と空気を燃焼して発生させた高温のガスにより、火力発電プラントのボイラ内の熱交換器を循環する供給水を加熱して高温・高圧の蒸気に変換し、その蒸気を用いて蒸気タービンを駆動して発電する。
【０００４】
ここで、火力発電プラントでは、一般に熱交換器は、他の熱交換器やタービンと蒸気管で接続されているが、１つの熱交換器の入口と出口には複数の蒸気管が接続されている場合がある。例えば、ガスの流れ方向に直交する方向をボイラの左右方向とすると、熱交換器の入口及び出口に蒸気管がそれぞれ左右両側から接続する場合には、熱交換器入口ヘッダ部に右側から流入した蒸気は熱交換器の右側を通過して右側の蒸気管から流出し、熱交換器入口ヘッダ部に左側から流入した蒸気は熱交換器の左側を通過して左側の蒸気管から流出する。
【０００５】
こうした熱交換器と接続する蒸気管には、流通する蒸気にスプレ水を適量噴霧することで蒸気温度を目標温度に制御する減温器が配置される場合がある。減温器は、例えば、蒸気温度が目標値よりも高ければスプレ水を増加し、目標値よりも低ければスプレ水を減少させる。減温器によるスプレ流量は、スプレ水を噴霧する減温器スプレ弁の開度を制御することで調整されるが、減温器スプレ弁の制御に係る従来技術として以下のものがある。
【０００６】
まず代表的なものとしては、主蒸気温度と目標温度の偏差から減温器のスプレ弁を制御するフィードバック制御方式が挙げられる（例えば特許文献１等参照）。その他の制御方式としては、プラントの模擬手段、制御手段の模擬手段、及び相互に干渉する複数のプロセスの制御量を独立に制御するための非干渉制御手段からなる予測手段を設け、両模擬手段によって予測した複数のプロセスの制御量から非干渉制御手段によって複数の操作量の先行制御指令を計算する予測制御方式（例えば特許文献２等参照）がある。
【０００７】
上記従来技術のいずれも、１つの熱交換器に対して１つの蒸気温度目標値を１つ設定し、この蒸気温度目標値を用いて減温器スプレ弁を制御している。
これらの従来技術を用い、熱交換器の入口と出口に２本の蒸気管が接続され、熱交換器の入口と接続する２本の蒸気管それぞれに配置されている減温器スプレ弁を制御して、熱交換器の出口と接続する２本の蒸気管を通過する蒸気温度をその目標値に一致させる方法としては、以下に述べる（i）（ii）の２通りの制御方法が考えられる。
【０００８】
（ｉ）Ｔ1＝ＴｃとなるようにＶ1を決め、Ｔ2＝ＴｃとなるようにＶ2を決める。
（ii）（Ｔ1＋Ｔ2）／２＝Ｔｃとなるように、Ｖ1＝Ｖ2を決める。
ここで、Ｔ1は熱交換器右側出口の蒸気管を通過する蒸気の温度、Ｔ2は熱交換器左側出口の蒸気管を通過する蒸気の温度、Ｖ1は熱交換器右側入口の蒸気管に配置した減温器のスプレ弁開度、Ｖ2は熱交換器左側入口の蒸気管に配置した減温器のスプレ弁開度、Ｔｃは熱交換器出口蒸気温度の目標値である。
【０００９】
上記（ｉ）の制御方法では、熱交換器右側出口の蒸気管を通過する蒸気の温度Ｔ1を熱交換器右側入口に配置した減温器で、熱交換器左側出口の蒸気管を通過する蒸気の温度Ｔ2を熱交換器左側入口に配置した減温器で制御することにより、Ｔ1，Ｔ2をそれぞれ目標値Ｔｃと一致させる。
【００１０】
それに対し（ii）の制御方法では、熱交換器入口ヘッダと接続する蒸気管に配置した減温器スプレの弁開度を左右両側で統一し、熱交換器右側出口を通過する蒸気温度Ｔ1と左側出口を通過する蒸気温度Ｔ2の平均値を熱交換器出口蒸気温度の目標値Ｔｃと一致させる。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３８２１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２１５２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例えば、バーナの点消火等によりボイラ内を流通するガスの温度がボイラの左右方向に不均一となると、同一の熱交換器を通過する蒸気であっても熱交換器内の流通経路によって熱吸収量に差が生じる。仮にボイラの右側が左側に対してガス温度が高くなると、熱交換器内の右側を通過した蒸気の方が左側を通過した蒸気と比較して熱吸収量が多くなる。
【００１３】
このような場合、前述した（ｉ）の方法により、Ｔ1＝Ｔ2＝Ｔｃとするためには、熱交換器右側入口の蒸気管に配置した減温器のスプレ水を左側よりも多く噴射し、熱交換器右側入口の蒸気温度を熱交換器左側入口の蒸気温度よりも下げなければならない。この結果、熱交換器右側入口の蒸気管に配置した減温器のスプレ弁開度Ｖ2が大きくなり、減温器スプレ弁の操作限界に対する余裕が少なくなってしまう。減温器スプレ弁の操作限界に対する余裕が少ないと負荷変化運転に伴う蒸気温度の上昇を抑制しきれなくなる恐れがある。
【００１４】
また、前述した（ii）の方法によりＶ1＝Ｖ2として左右の蒸気温度の平均値を左右それぞれの目標温度とする場合には、熱交換器の右側と左側を通過する蒸気流量が同じであるため、Ｔ1＞Ｔ2となる。その結果、Ｔ1が蒸気温度の制限値よりも高くなりこれが原因で蒸気管が損傷する恐れがある。
【００１５】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、減温器の操作限界に対する余裕を確保して負荷変化運転時の蒸気温度の制御性能を向上させるとともに、蒸気温度が局所的に熱交換器の制限温度を超えることを防止して蒸気管の損傷を防止することができる蒸気温度制御装置及び蒸気温度制御方法並びにこれを用いた発電プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管のそれぞれの蒸気温度目標値を決定し、これら蒸気温度目標値に基づき、上記複数の蒸気管のそれぞれに設けたスプレ弁に対する制御指令値を計算する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、減温器の操作限界に対する余裕を確保することができるので負荷変化運転時の蒸気温度の制御性能を向上させることができ、蒸気温度が局所的に熱交換器の制限温度を超えることを防止することができるので蒸気管の損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、本発明を火力発電プラントに適用した場合を例に説明する。本実施形態の発電プラントは、減温器のスプレ弁を介しスプレ水を噴霧することにより熱交換器に接続した蒸気管を流れる蒸気の温度を目標値に制御する機能を有している。
【００１９】
図１は、本発明の発電プラントの一実施形態の全体構成を表すブロック図であり、まずこの図１を用いて発電プラントの概略を説明する。
図１に示した火力発電プラント１００においては、供給水を加熱して蒸気を発生させるボイラ１０１の熱源としての火炉部に対し、例えば石炭やバイオマス等の燃料及び燃料搬送用の１次空気をバーナ１２０〜１２２から、燃焼調整用の２次空気を空気ポート１２３からそれぞれ供給し、燃料、１次空気及び２次空気を火炉で燃焼し高温のガスを発生させる。ボイラ１０１を通過したガスは、排ガス処理装置１０５に送られ、含有する有害物質が除去された後、煙突１０６を介し大気に放出される。
【００２０】
また、ボイラ１０１には、給水ポンプ１１８によって供給水が循環供給される。この供給水は、一部が注水管路５０を介しスプレ水として引き抜かれた後、火炉水壁１１９にて加熱され蒸発する。これにより生じた蒸気は、蒸気管５１を介し、ボイラ１０１に設けた１次熱交換器１０２、２次熱交換器１０３、３次熱交換器１０４を通過する間に、ボイラ１０１の煙道部５２を通過する上記のガスによりさらに加熱され、昇温・昇圧される。このようにして高温・高圧化された蒸気は、タービン加減弁１３１を介してタービン１１１に導かれ、タービン１１１を駆動する。タービン１１１の軸動力は発電機１１２に伝達され、発電機１１２において電気エネルギに変換される。そして、タービン１１１を通過した蒸気は復水器１１３を通過する際に冷却水１１４で冷却されて復水され、復水器１１３を通過した水は給水ポンプ１１８に循環され再度ボイラ１０１に供給される。
【００２１】
２次熱交換器１０３及び３次熱交換器１０４の出口蒸気温度を制御する目的で、前述した２次熱交換器１０３と３次熱交換器１０４の入口には減温器１０７，１０８がそれぞれ配置されている。減温器１０７，１０８から噴出されるスプレ水が蒸気管５１を通過する蒸気に混合されると、蒸気温度が低下する構成である。
【００２２】
なお、図１では図示していないが、例えば、タービン１１１を通過した蒸気を再びボイラ１０１へ導き、ボイラ１０１にてこの蒸気を再度加熱し、再加熱した蒸気で別途設けた低圧タービンを駆動する再熱系を設ける場合もある。また、本実施形態では減温器を２次熱交換器１０３と３次熱交換器１０４の入口に配置したが、例えば１次熱交換器１０２の入口等、他の場所に配置する場合もある。
【００２３】
本火力発電プラント１００の運転状態は、２次熱交換器１０３の入口及び出口にそれぞれ設けた蒸気温度計測器１１５，１１６、同じく２次熱交換器１０３の入口及び出口にそれぞれ設けた蒸気圧力計測器１３２，１３３、また発電機１１２に設けた発電機出力計測器１１７等のデータ測定装置で計測される。これらデータ測定装置で計測されたデータは制御装置２００へ伝送される。また特に図示していないが、火力発電プラント１００には、この他にも種々のプロセス値を計測するためのデータ測定装置が取り付けられており、それらによって測定されたデータも制御装置２００に入力される。
【００２４】
制御装置２００では、これらデータ測定装置からの入力データを基に火力発電プラント１００の運転状態を把握し、火力発電プラント１００が良好な運転状態になるように、各制御機器に対する制御指令値を生成し火力発電プラント１００へ伝送する。ここでいう制御機器には、バーナ１２０〜１２２の各燃料供給管路に設けた燃料流量調節弁１２４〜１２６、バーナ１２０の各空気供給管路に設けた空気流量調節弁１２７〜１２９、空気ポート１２３の空気供給管路に設けた空気流量調節弁１３０、減温器１０７，１０８の各給水管路に設けたスプレ流量調節弁１０９，１１０、蒸気管５１におけるタービン１１１への入口部に設けたタービン加減弁１３１、給水ポンプ１１８等が挙げられる。
【００２５】
次に、図２を用いてボイラ１０１の構造を説明する。
図２はボイラ１０１の３次元構造図で、先の各図と同様の部分には同符号を付してある。なお、図２では、ボイラ１０１（煙道部５２）におけるガスの流通方向（図中の右斜め上方向）に直交する方向をボイラ１０１の左右方向とし、図中、ボイラ１０１の左右中心から左手側をａ系統、右手側をｂ系統と定義する。また説明の便宜上、ａ，ｂ両系統の構成要素に関して符号にそれぞれ添え字ａ，ｂを付して区別する。
【００２６】
図２に示すように、１次〜３次熱交換器１０２〜１０４には、それぞれ左右両側から複数（本例では２本）の蒸気管５１が接続しており、共通の熱交換器に対して左右両側から入口ヘッダに接続した２本の蒸気管を介し蒸気が流入し、出口ヘッダの左右両側に接続した蒸気管に分流して加熱後の蒸気が流出するようになっている。１次熱交換器１０２について見ると、火炉水壁１１９を通過した蒸気は２本の蒸気管５１を介し１次熱交換器１０２の入口ヘッダ部１５０に左右両側から到達し熱交換器１０２内部で分流されてボイラ１０１内の煙道部５２に導かれ加熱される。入口ヘッダ部１５０の左側入口１４１ａから流入した蒸気は、１次熱交換器１０２の出口ヘッダ部１６０の左側出口１４２ａから流出し、右側入口１４１ｂから流入した蒸気は右側出口１４２ｂから流出する。
【００２７】
図３は１次熱交換器１０２の詳細構造を抽出して表す拡大図で、先の各図と同様の部分には同符号が付してある。
図３に示すように、１次熱交換器１０２のヘッダ部１５０には、火炉水壁１１９を通過した蒸気が左側入口１４１ａと右側入口１４１ｂの左右両側から流入する。左側入口１４１ａから流入した蒸気は、分流して管路１５１，１５２，１５３に流入し、ボイラ１０１の煙道部５２内の空間を流通した後、それぞれ管路１６１，１６２，１６３を介して１次熱交換器１０２の出口ヘッダ部１６０に到達し、左側出口１４２ａから流出する。一方、右側入口１４１ｂから流入した蒸気は、分流して管路１５６，１５５，１５４に流入し、ボイラ１０１の煙道部５２内の空間を流通した後、それぞれ管路１６６，１６５，１６４を介して１次熱交換器１０２の出口ヘッダ部１６０に到達し、右側出口１４２ｂから流出する。このように、１次熱交換器１０２において、左側入口１４１ａから流入した蒸気は主に左側出口１４２ａから流出し、右側入口１４１ｂから流入した蒸気は主に右側出口１４２ｂから流出する。
【００２８】
図２における２次熱交換器１０３、３次熱交換器１０４の基本構造も、図３に示した１次熱交換器１０２の構造と同様である。すなわち、２次熱交換器１０３においても、左側入口１４３ａから流入した蒸気は左側出口１４４ａから流出し、右側入口１４３ｂから流入した蒸気は右側出口１４４ｂから流出する。３次熱交換器１０４においても、左側入口１４５ａから流入した蒸気は左側出口１４６ａを介し流出し、右側入口１４５ｂから流入した蒸気は右側出口１４６ｂを介し流出する。
【００２９】
なお、前述した減温器１０７，１０８は、それぞれ１対の減温器１０７ａ，１０７ｂ及び１０８ａ，１０８ｂからなり、ａ，ｂ両系統の蒸気管５１に配置されている。つまり図２に示すように、１次熱交換器１０２と２次熱交換器１０３とを接続する左右の蒸気管５１のうち、ａ系統側にはスプレ弁１０９ａを備えた減温器１０７ａが、ｂ系統側にはスプレ弁１０９ｂを備えた減温器１０７ｂがそれぞれ備えられている。同様に、２次熱交換器１０３と３次熱交換器１０４とを接続する左右の蒸気管５１のうち、ａ系統側にはスプレ弁１１０ａを備えた減温器１０８ａが、ｂ系統側にはスプレ弁１１０ｂを備えた減温器１０８ｂがそれぞれ備えられている。
【００３０】
図４はボイラ１０１を上から見た平面図で、先の各図と同様の部分には同符号を付してある。
ボイラ１０１中の蒸気の流れについて説明すると、図４において、左側入口１４１ａを介し１次熱交換器１０２のヘッダ部１５０に流入した蒸気は、左側入口１４１ａ→左側出口１４２ａ→減温器１０７ａ→左側入口１４３ａ→左側出口１４４ａ→減温器１０８ｂ→右側入口１４５ｂ→右側出口１４６ｂの順に通過する。一方、右側入口１４１ｂから流入した蒸気は、右側入口１４１ｂ→右側出口１４２ｂ→減温器１０７ｂ→右側入口１４３ｂ→右側出口１４４ｂ→減温器１０８ａ→左側入口１４５ａ→左側出口１４６ａの順に通過する。
なお、図２〜図４では熱交換器系の系統数を２としているが、蒸気管５１の分岐数を増やし、３系統、４系統・・・とする場合もある。
【００３１】
続いて、制御装置２００について説明する。
図５は、制御装置２００のハードウェア構成を表すブロック図である。
図５に示すように、制御装置２００には、外部入力インターフェイス２７１、外部出力インターフェイス２７４を介して信号伝送ネットワーク２３０が接続されており、受信した信号を必要に応じて記憶部２７３に記憶しながら演算処理部２７２によって各種指令信号を演算・生成する。指令信号は外部出力インターフェイス２７４を介して対応の制御機器へ出力される。また、外部入力インターフェイス２７１にはキーボード２６１とマウス２６２とからなる外部入力装置２６０及びデータ記憶装置２５０が接続されている。出力インターフェイス２７４には、画像表示装置２８１と磁気ディスク装置２８２とからなる出力装置２８０が接続され、運転者とのインターフェイスとして機能する。
【００３２】
データ記憶装置２５０には、図１に示したボイラ１０１の３次元構造や熱交換器１０２〜１０４を構成する素材等といった指令信号を生成するのに必要なボイラに関する設計情報が保存されている。また、データ記憶装置２５０には、次に説明するスプレ流量計算モデルが格納されている。
【００３３】
スプレ計算モデルは、エネルギ保存の式、運動量保存の式等の物理式で構築されている。本モデルでは、共通の熱交換器に接続するａ，ｂ両系統の対応する蒸気管５１毎に蒸気温度目標値を入力し、熱交換器を通過する蒸気流量が複数の蒸気管５１毎に計算される。このモデルに対し、図２及び図４に示した蒸気温度計測器１１６ａ，１１６ｂで計測する蒸気温度の目標値を外部入力装置２６０によって設定すると、次の各蒸気流量が計算される。
Ｇ142a：１次熱交換器１０２の左側出口１４２ａを通過する蒸気流量。
Ｇ142b：１次熱交換器１０２の右側出口１４２ｂを通過する蒸気流量。
Ｇ143a：２次熱交換器１０３の左側入口１４３ａを通過する蒸気流量。
Ｇ143b：２次熱交換器１０３の右側入口１４３ｂを通過する蒸気流量。
Ｇ144a：２次熱交換器１０３の左側出口１４４ａを通過する蒸気流量。
Ｇ144b：２次熱交換器１０３の右側出口１４４ｂを通過する蒸気流量。
Ｇ145a：３次熱交換器１０４の左側入口１４５ａを通過する蒸気流量。
Ｇ145b：３次熱交換器１０４の右側入口１４５ｂを通過する蒸気流量。
【００３４】
これら計算結果を用いて、２次熱交換器減温器１０７ａのスプレ流量Ｇ107a、２次熱交換器減温器１０７ｂのスプレ流量Ｇ107b、３次熱交換器減温器１０８ａのスプレ流量Ｇ108a、３次熱交換器減温器１０８ｂのスプレ流量Ｇ108bを、次の（１）〜（４）式によって計算する。
Ｇ107a＝Ｇ143a−Ｇ142a・・・（１）
Ｇ107b＝Ｇ143b−Ｇ142b・・・（２）
Ｇ108a＝Ｇ145a−Ｇ144b・・・（３）
Ｇ108b＝Ｇ145b−Ｇ144a・・・（４）
このようにデータ記憶装置２５０には、設定した熱交換器出口の蒸気温度目標値から、これら条件を満足するために必要なスプレ流量を計算するスプレ流量計算モデルが保存されている。
【００３５】
図６は、記憶部２７３に記憶される計測データの態様を表した図である。
図６に示すように、記憶部２７３には、火力発電プラント１００からの計測データは、例えば計測器番号（行４１０）毎に各計測時刻（列４００）に計測されたプロセス値（行４３０）が単位（行４２０）と共に保存される。
具体的には、図１、図４における蒸気圧力計測器１３２ａ，１３２ｂ，１３３ａ，１３３ｂで計測したデータは列４０１，４０２，４０３，４０４にそれぞれ記憶され、蒸気温度計測器１１５ａ，１１５ｂ，１１６ａ，１１６ｂで計測したデータは列４０５，４０６，４０７，４０８にそれぞれ記憶されている。
このように、記憶部２７３には、各計測値が計測器毎に計測時刻に対応付けられてテーブル形式で保存されている。
【００３６】
前述した演算部２７２（図５参照）では、演算周期毎に各制御機器に対する指令値（指令信号）を生成する。
図７は、図５の演算部２７２の概略構成を表す機能ブロック図である。
図７に示すように、演算部２７２には、共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管５１のそれぞれの蒸気温度目標値を決定する蒸気温度目標値演算部５１０と、この蒸気温度目標値演算部５１０により決定されたそれぞれの蒸気温度目標値を基づき、共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管５１のそれぞれに設けたスプレ弁に対する制御指令値を計算し対応するスプレ弁に出力するスプレ制御指令値演算部５２０とを備えている。上記温度目標値演算部５１０においては、後述するように各スプレ流量の偏差や蒸気温度の偏差を変数とする評価関数Ｑ(k)の値をしきい値と比較判定することにより、決定される蒸気温度目標値はスプレ弁開度の操作余裕と蒸気温度の制限値が考慮されたものとなる。
【００３７】
図８は、蒸気温度目標値演算部５１０による蒸気温度目標値の演算手順の一例を表したフローチャートである。
図８に示すように、本実施形態おいて、蒸気温度目標値演算部５１０における蒸気温度目標値の決定は、情報取得（ステップ３００）、モデル調整条件判定（ステップ３１０）、スプレ流量計算モデル調整（ステップ３２０）、２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値設定（ステップ３３０）、スプレ流量計算（ステップ３４０）、評価関数値計算（ステップ３５０）、終了判定（ステップ３６０）、及び２次熱交換器出口蒸気温度目標値決定（ステップ３７０）の各手順によりなされる。以下、この図８に示したフローチャートの各手順について説明する。
【００３８】
まず情報取得を行うステップ３００において、蒸気目標温度演算部５１０は、データ記憶装置２５０に格納されたスプレ流量計算モデル、記憶部２７３に格納された火力発電プラント１００のプロセス値（図６のデータテーブル）、及び演算部２７２で演算された操作指令値のデータを前述した外部入力インターフェイス２７１を介して入力する。
【００３９】
続くモデル調整条件判定を行うステップ３１０では、ステップ３００で入力したデータを基に、バーナパターン、空気流量、燃料流量のうちの１つでも変化したかどうかを判定する。バーナパターン、空気流量、燃料流量のうちの少なくとも１つが変化してステップ３１０の判定が満たされたらステップ３２０に手順を移す。一方、バーナパターン、空気流量、燃料流量のいずれにも変化がなくステップ３１０の判定が満たされない場合には、ステップ３２０を飛ばしてステップ３３０に手順を移す。
【００４０】
スプレ流量計算モデル調整を行うステップ３２０では、火力発電プラント１００に設けた各データ測定装置から取得した計測データを基に、公知の方法によりスプレ計算モデルの物理定数を調整する（このモデル調整の原理には、例えば特開１０−２１４１１２号公報、特開２００１−１５４７０５号公報等に記載された技術が用いられる）。蒸気目標温度演算部５１０は、こうして調整した物理定数を記憶部２７３に格納し、ステップ３３０に手順を移す。
【００４１】
次に、２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値設定のステップ３３０について説明する。
このステップ３３０では、２次熱交換器１０３の左側出口１４４ａの蒸気温度目標候補値ＴSH2-a(k)と、２次熱交換器１０３の右側出口１４４ｂの蒸気温度目標値候補値ＴSH2-b(k)を、以下に述べる手順で設定する。
【００４２】
まず、（５）式及び（６）式を用いて２次熱交換器１０３におけるａ系統の熱吸収量ΔＪａ、及び２次熱交換器１０３におけるｂ系統の熱吸収量ΔＪbを計算する。
ΔＪa＝［Ｆ（Ｐ133a，Ｔ116a）×（ＧcFW／２−ＧcSP＋ＧcSP2a）］−［Ｆ（Ｐ132a，Ｔ115a）×（ＧcFW／２−ＧcSP）＋Ｆ（ＰSP，ＴSP）×ＧcSP2a）］・・・（５）
ΔＪb＝［Ｆ（Ｐ133b，Ｔ116b）×（ＧcFW／２−ＧcSP＋ＧcSP2b）］−［Ｆ（Ｐ132b，Ｔ115b）×（ＧcFW／２−ＧcSP）＋Ｆ（ＰSP，ＴSP）×ＧcSP2b）］・・・（６）
（５）式及び（６）式において、右辺第１項は２次熱交換器１０３の出口における蒸気の熱量であり、第２項は２次熱交換器１０３の入口における蒸気の熱量である。ここで、Ｆ（Ｐ，Ｔ）は蒸気表を参照して蒸気圧力Ｐ、蒸気温度Ｔにおける蒸気エンタルピを計算する関数、Ｐ133a，Ｐ132a，Ｐ133b，Ｐ132bはそれぞれ圧力計測器１３３ａ，１３２ａ，１３３ｂ，１３２ｂで計測した蒸気圧力のプロセス値、Ｔ116a，Ｔ115a，Ｔ116b，Ｔ115bはそれぞれ温度計測器１１６ａ，１１５ａ，１１６ｂ，１１５ｂで計測した蒸気温度のプロセス値、Ｐspは２次熱交換器減温器１０７のスプレ水圧力、Ｔspは２次熱交換器減温器１０７のスプレ水温度、ＧcFWは給水指令値、ＧcSPは熱交換器系スプレ流量の総和、ＧcSP2a，ＧcSP2bは２次熱交換器減温器１０７ａ，１０７ｂのスプレ流量である。
【００４３】
次に、２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値ＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)にＴSH2-a(k)＜ＴSH2-MAX，ＴSH2-b(k)＜ＴSH2-MAXを拘束条件として与えた上で、２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値ＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)を下記の（７）式及び（８）式に従って計算する。
ＴSH2-a(k)＝ＴSH2-a(k-1)＋（ΔＪa−０．５×Ｊdesign）×α・・・（７）
ＴSH2-b(k)＝ＴSH2-b(k-1)＋（ΔＪb−０．５×Ｊdesign）×β・・・（８）
ここで、ＴSH2-MAXは２次熱交換器１０３を通過する蒸気温度許容値の最大値であり、２次熱交換器を構成する材料等に応じて決定する値である。また、ｋは２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値設定のステップ３３０、スプレ流量計算のステップ３４０、評価関数値計算のステップ３５０、終了判定のステップ３６０を１演算周期内に繰り返した回数、α，βはステップサイズ、Ｊdesignは２次熱交換器１０３における熱吸収量の計画値である。
【００４４】
ステップ３３０では、以上の手順により２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値を演算し、続くステップ３４０に手順を移行する。
【００４５】
スプレ流量計算を行うステップ３４０では、２次熱交換器１０３の出口蒸気温度を目標候補値ＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)を基に、これら候補値に一致させるのに必要な２次熱交換器減温器１０７のスプレ流量ＧSP2-a(k)，ＧSP2-b(k)と、３次熱交換器１０４の出口蒸気温度を目標値に一致させるのに必要な３次熱交換器減温器１０８のスプレ流量ＧSP3-a(k)，ＧSP3-b(k)を、スプレ流量計算モデルに２次熱交換器出口蒸気温度の目標値ＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)を境界条件として与えることで計算し設定する。
【００４６】
次の評価関数値計算を行うステップ３５０では、下記の（９）式で定義された評価関数Ｑ(k)の値を計算する。
Ｑ(k)＝Γ1（ＧSP2-a(k)−ＧSP2-b(k)）2＋Γ2（ＧSP3-a(k)−ＧSP3-b(k)）2＋Γ3（ＴSP2-a(k)−ＴSP2-b(k)）2・・・（９）
ここで、Γ1≧０，Γ2≧０，Γ3≧０は制御系設計者が決定する調整ゲインである。この評価関数Ｑ(k)では、式に表されているように、スプレ流量の偏差と蒸気温度（目標候補値）の偏差を変数とし各変数に調整ゲインを乗じて加算するため、スプレ流量の偏差又は蒸気温度の偏差が小さくなれば、得られる評価関数値が小さくなる。
【００４７】
終了判定を行うステップ３６０では、ステップ３５０で計算した評価関数Ｑ(k)の値が予め設定した値以下になった場合に判定が満たされて次のステップ３７０に手順を移し、２次熱交換器出口蒸気温度目標値を決定するステップ３７０において、演算したＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)を２次熱交換器１０３の出口蒸気温度目標値に決定する。一方、ステップ３５０で計算した評価関数Ｑ(k)の値が予め設定した値よりも大きい場合には判定が満たされずステップ３３０に手順を戻す。
【００４８】
なお、演算時間の制約により、２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値を設定するステップ３３０、スプレ流量計算のステップ３４０、評価関数値計算のステップ３５０、終了判定のステップ３６０を繰り返す時間が無い場合には、終了判定のステップ３６０の判定が満たされたものと擬制し、２次熱交換器出口蒸気温度目標値決定のステップ３７０において、それまでの評価関数Ｑ(k)の値が最小となるＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)を２次熱交換器１０３の出口蒸気温度目標値に決定することも考えられる。
【００４９】
また、評価関数値計算のステップ３５０で計算する評価関数Ｑ(k)を下記の（１０）式で定義することも可能である。
Ｑ(k)＝Γ4（ＶSP2-a(k)−ＶSP2-b(k)）2＋Γ5（ＶSP3-a(k)−ＶSP3-b(k)）2＋Γ6（ＴSP2-a(k)−ＴSP2-b(k)）2・・・（１０）
ここで、ＶSP2-a(k)は２次熱交換器減温器１０７ａでスプレ流量ＧSP2-a(k)を噴射した時の２次熱交換器減温器スプレ弁１０９ａの弁開度、ＶSP2-b(k)は２次熱交換器減温器１０７ｂでスプレ流量ＧSP2-b(k)を噴射した時の２次熱交換器減温器スプレ弁１０９ｂの弁開度、ＶSP3-a(k)は３次熱交換器減温器１０８ａでスプレ流量ＧSP3-a(k)３次熱交換器減温器スプレ弁１１０ａの弁開度、ＶSP2-a(k)は３次熱交換器減温器１０８ｂでスプレ流量ＧSP3-b(k)を噴射した時の３次熱交換器減温器スプレ弁１１０ｂの弁開度である。また、Γ4≧０，Γ5≧０，Γ6≧０は制御系設計者が決定する調整ゲインである。
【００５０】
図９は、図７におけるスプレ弁制御指令演算部５２０の機能構成を表す制御ロジック図である。
２次熱交換器１０３の出口蒸気温度が蒸気温度目標値演算部５１０で決定した２次熱交換器出口蒸気温度目標値と一致するように２次熱交換器減温器１０７ａ，１０７ｂのスプレ弁１０９ａ，１０９ｂを制御し、３次熱交換器１０４の出口蒸気温度が予め設計した目標値に一致するように３次熱交換器減温器１０８ａ，１０８ｂのスプレ弁１１０ａ，１１０ｂを制御する。スプレ弁は、例えば図９の制御ロジックを用いて制御する。
【００５１】
図９において、スプレ流量の目標値４６１は、負荷指令４５７を入力とした非線形関数（ＦＧ）４５８の出力により計算されたスプレ流量の基準量４５９に、スプレ流量の補正量４５６を加えて生成する。スプレ流量の補正量４５６は、蒸気温度目標値４５１と蒸気温度４５２との偏差４５４を入力とした比例積分（ＰＩ）制御器４５５の出力で作られる。そして、スプレ流量の目標値４６１とプラントに投入しているスプレ流量４６３の偏差４６４を計算し、この偏差４６４を入力としたＰＩ制御器４６５の出力でスプレ弁指令値４６６を生成する。
【００５２】
また、スプレ制御指令値演算部５２０では、蒸気温度目標値演算部５１０で計算した２次熱交換器スプレ流量ＧSP2-a(k)，ＧSP2-b(k)、３次熱交換器スプレ流量ＧSP3-a(k)，ＧSP3-b(k)をスプレ流量の目標値に設定し、スプレ弁を制御することもある。この場合に採用されるスプレ制御指令値演算部５２０の構成を図１０に示した。
図１０において、スプレ弁指令値４７６は、スプレ流量目標値４７１とスプレ流量４７２との偏差を入力としたＰＩ制御器４７５の出力で作成する。
【００５３】
以下に本実施形態の作用効果を説明する。
共通の熱交換器に接続する複数の蒸気管のそれぞれに蒸気温度目標値を設定し、それら蒸気管を流れる蒸気にスプレ水を噴霧するスプレ弁を制御することにより、以下に述べる効果が得られる。評価関数計算のステップ３５０において計算する（９）式の評価関数Ｑ(k)の値は、ａ系統とｂ系統の間のスプレ流量又は蒸気温度の差が小さいほど小さくなる。これはａ系統とｂ系統の２次熱交換器減温器１０７のスプレ流量の差（＝ＧSP2-a(k)−ＧSP2-b(k)）が小さいと評価関数Ｑ(k)の第１項の値が小さくなるためである。同様に、３次熱交換器減温器１０８のスプレ流量の差はＧSP3-a(k)−ＧSP3-b(k)であり、２次熱交換器１０４の出口蒸気温度の差はＴSH2-a(k)−ＴSH2-b(k)であるので、これらの値が小さくなるとそれぞれ評価関数Ｑ(k)の第２項、第３項の値が小さくなる。
【００５４】
例えば、バーナの点火、消火等を実施した結果、煙道部５２を通過するガスの温度分布が図１１に示すようになった場合を例に考える。
図１１では、ガスの流れる方向に対して、煙道部５２中央より右側（図中の下側）のガス温度が左側（図中の上側）のガス温度よりも高くなっている。この場合、同一の熱交換器であっても、煙道の右側に配置されている熱交換器を通過した蒸気の方が煙道の左側を通過した蒸気に比べて熱吸収量が多くなる。つまり、ｂ系統の蒸気の熱吸収量が多くなる。
【００５５】
ここで、２次熱交換器減温器スプレ弁１０９の基本制御方式として、２次熱交換器１０３におけるａ系統の出口蒸気温度を２次熱交換器減温器１０７ａのスプレ弁１０９ａで、２次熱交換器１０３におけるｂ系統の出口蒸気温度を２次熱交換器減温器１０７ｂのスプレ弁１０９ｂで、それぞれ独立に制御する方式を考える。この場合、従来のように２次熱交換器出口蒸気温度の目標値を両系統で同一に設定すると、ｂ系統の蒸気の熱吸収量が多いため、蒸気温度を一定にするために必要なスプレ流量はａ系統と比較してｂ系統の方が多く必要となる。さらに、３次熱交換器１０４についても、同様の理由により、３次熱交換器減温器１０８ｂのスプレ流量が３次熱交換器減温器１０８ａよりも多く必要となる。その結果、２次熱交換器減温器１０７ｂのスプレ弁１０９ｂ及び３次熱交換器減温器１０８ｂのスプレ弁１１０ｂの操作余裕が小さくなるため、評価関数Ｑ(k)の値が大きくなる。
【００５６】
それに対し、本発明の蒸気温度制御装置２００では、前述したように蒸気温度の偏差やスプレ流量の偏差を変数とした評価関数値をしきい値と比較してスプレ弁の制御指令値を演算するので、このスプレ流量の蒸気管５１毎の偏差が軽減される。すなわち、蒸気温度目標値演算部５１０において熱吸収量の多いｂ系統の２次熱交換器出口蒸気温度の目標値を熱交換器の許容温度を超えない程度に上昇させ、ａ系統の２次熱交換器出口蒸気温度の目標値を低下させる。この結果、２次熱交換器減温器１０７ｂのスプレ流量が減少し２次熱交換器減温器１０７ａのスプレ流量が増加するため、２次熱交換器減温器１０７におけるスプレ流量の差が小さくなる。
【００５７】
また、２次熱交換器１０３の出口において、ｂ系統の蒸気温度目標値をａ系統の蒸気温度目標値よりも高く設定することで、３次熱交換器減温器１０８のスプレ流量の違いを軽減する効果もある。すなわち、２次熱交換器１０３のｂ系統を通過した温度の高い蒸気は３次熱交換器１０４ではガス温度の低いａ系統を通過し、一方、２次熱交換器１０３のａ系統を通過した温度の低い蒸気は３次熱交換器１０４ではガス温度の高いａ系統を通過する。その結果、２次熱交換器１０３の出口蒸気温度を両系統で同一にしていた場合と比較して、３次熱交換器減温器１０８ａのスプレ流量は増加し、減温器１０８ｂのスプレ流量は減少する。従って、３次熱交換器減温器１０８におけるスプレ流量の蒸気管５１毎の違いも軽減される。スプレ流量の蒸気管５１毎の違いが軽減されると、２次熱交換器減温器１０７ｂと３次熱交換器減温器１０８ｂの操作余裕が大きくなる。
【００５８】
図１２は、図８における２次熱交換器出口蒸気温度目標候補値設定のステップ３３０から終了判定のステップ３６０までを繰り返す回数ｋと、２次熱交換器１０３の出口蒸気温度目標候補値ＴSH2-a(k)，ＴSH2-b(k)、２次熱交換器スプレ流量の計算値ＧSP2-a(k)，ＧSP2-b(k)、３次熱交換器スプレ流量の計算値ＧSP3-a(k)，ＧSP3-b(k)、評価関数Ｑ(k)の関係をそれぞれ図１２（ａ）〜図１２（ｄ）としてまとめた図である。このように図８のフローを繰り返し、ＴSH2-b(k)をＴSH2-a(k)より高く設定することにより、ＧSP2-a(k)−ＧSP2-b(k)とＧSP3-a(k)−ＧSP3-b(k)の値が小さくなり、評価関数Ｑ(k)が小さくなる。
【００５９】
また、２次熱交換器減温器スプレ弁１０９の基本制御方式として、上記とは異なる図１３の構成をとる場合もある。これは、２次熱交換器１０３のａ系統とｂ系統の出口蒸気温度の平均値を計算し、この値と２次熱交換器出口蒸気温度目標値との偏差から、２次熱交換器減温器１０７のスプレ流量を決定し、それを２分割して１０７ａ，１０７ｂに振り分ける制御方式である。この制御方式の場合、例えば図１１のようなガス温度分布の場合に２次熱交換器減温器スプレ弁１０９を制御すると、２次熱交換器出口蒸気温度はｂ系統の方がａ系統よりも高くなる。この時は、２次熱交換器減温器１０７のスプレ流量の違いはないが、ａ系統とｂ系統とで２次熱交換器１０３の出口蒸気温度の違いが大きいため、評価関数Ｑ(k)の値が大きくなる。また、２次熱交換器１０３のｂ系統の出口蒸気温度が蒸気温度許容値のＴSH2-MAXを超える可能性もある。
【００６０】
この基本制御方式においても、複数の蒸気管のそれぞれに蒸気温度目標値を設定する本実施形態は有効である。すなわち、本実施形態を適用すれば、２次熱交換器１０４のｂ系統の出口蒸気目標温度が高くなり、熱交換器の許容温度を超える場合には、図８のフロー制御により２次熱交換器出口蒸気温度が熱交換器の許容温度を超えないために必要な２次熱交換器減温器１０７ｂのスプレ流量が求められ、２次熱交換器減温器スプレ弁１０９ｂが制御される。この制御の結果、２次熱交換器１０３のｂ系統の出口蒸気温度は低下する。
【００６１】
以上のように、本実施形態においては、スプレ流量のアンバランスが大きい時には、このアンバランスを解消するように制御系が働き、減温器スプレ弁１０９，１１０の操作余裕を確保することが可能になる。また、蒸気温度が熱交換器の許容温度を超えて上昇することもない。したがって、本実施形態によれば、減温器の操作限界に対する余裕を確保することができるので負荷変化運転時の蒸気温度の制御性能を向上させることができ、蒸気温度が局所的に熱交換器の制限温度を超えることを防止することができるので蒸気管の損傷を防止することもできる。
【００６２】
なお、本発明の蒸気温度制御装置は、火力発電プラントに限らず蒸気発生手段を有する発電プラントであれば他の発電プラントにも適用可能である。
図１４は、本発明の蒸気温度制御装置の発電プラントへの適用例を一般化して表した図である。この図において、先の各図と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
図１４において、発電プラント６００には、熱交換器Ａ，Ｂ・・・と、これら熱交換器Ａ，Ｂ・・・に接続する複数の蒸気管（図示せず）のそれぞれに設けた減温器６１０，６２０・・・とが設置されている。図１４において、熱交換器Ａに接続するｎ本の蒸気管を通る蒸気の温度は、ｎ本の蒸気管のそれぞれに設けた減温器６１０のスプレ弁Ａ１，Ａ２・・・Ａｎからのスプレ水で温度制御され、熱交換器Ｂに接続するｍ本の蒸気管を通る蒸気の温度は、ｍ本の蒸気管のそれぞれに設けた減温器６２０のスプレ弁Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂｍからのスプレ水で温度制御される。なお、図１４には、熱交換器Ａ，Ｂのみを記載しているが、それ以上の熱交換器が設けられる場合もある。また、必ずしも全ての熱交換器に対応して減温器が設けられるとは限らない。
【００６３】
このような発電プラント６００に本発明の蒸気温度制御装置２００を設けることにより、蒸気管毎の蒸気温度目標値演算部５１０において、熱交換器Ａ，Ｂの例えば出口と接続された複数の蒸気管毎の蒸気温度目標値６３０を設定し、これらの蒸気温度目標値を用いて減温器６１０のスプレ弁Ａ１，Ａ２・・・Ａｎ及び減温器６２０のスプレ弁Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂｍを制御する。このように１つの熱交換器に対して複数の目標値を与えることにより、前述した如く、スプレ流量のアンバランスが大きい時には、このアンバランスを解消するように制御系が働き、各スプレ弁Ａ１・・・Ａｎ，Ｂ１・・・Ｂｍの操作余裕を確保することが可能となり、また蒸気温度が熱交換器の許容温度を超えて上昇することもなくなる。
【００６４】
なお、以上において、前述した評価関数Ｑ(k)は、共通の熱交換器に接続した複数の蒸気管のそれぞれに設けたスプレ弁によるスプレ流量の偏差と、複数の蒸気管を流れる蒸気の温度偏差の両方を変数としたものであったが、本発明の基本的効果を得る限りにおいては、これらのうちの少なくともいずれかを変数とする関数に代替しても良い。これらの偏差のいずれかが小さくなれば解が小さくなる関数であれば、この関数により導き出された評価関数値を指標として、図８の手順を行うことによって、減温器の操作限界に対する余裕を確保することができ、負荷変化運転時の蒸気温度の制御性能を向上させることができるとともに、蒸気温度が局所的に熱交換器の制限温度を超えることを防止することができ、蒸気管の損傷を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の発電プラントの一実施形態の基本構成図である。
【図２】本発明の発電プラントの一実施形態に備えられたボイラの３次元構造図である。
【図３】本発明の発電プラントの一実施形態に備えられた熱交換器の構造図である。
【図４】本発明の発電プラントの一実施形態に備えられたボイラを真上から見下ろした平面図である。
【図５】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態のハード構成図である。
【図６】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態に備えられた記憶装置に記憶されたデータのフォーマット図である。
【図７】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態に備えられた演算部の機能ブロック図である。
【図８】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態に備えられた蒸気温度目標値演算部による蒸気温度目標値の決定手順を表すフローチャートである。
【図９】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態に備えられたスプレ制御指令値演算部の制御ロジック図である。
【図１０】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態に備えられたスプレ制御指令値演算部の制御ロジック図の他の例である。
【図１１】ボイラ煙道部におけるガス温度分布の状態図である。
【図１２】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態による評価関数値判定の説明図である。
【図１３】スプレ弁制御に関する制御ロジック図のさらに他の例である。
【図１４】本発明の蒸気温度制御装置の一実施形態の発電プラントへの適用例を一般化して表したブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
５１    蒸気管
１０１    ボイラ
１０２    第１熱交換器
１０３    第２熱交換器
１０４    第３熱交換器
１０７，１０７ａ，ｂ    減温器
１０８，１０８ａ，ｂ    減温器
１０９，１０９ａ，ｂ    スプレ弁
１１０，１１０ａ，ｂ    スプレ弁
２００    蒸気温度制御装置
５１０    蒸気温度目標値演算部
５２０    スプレ制御指令値演算部
【図１】
2005351576.tif 000003
【図２】
2005351576.tif 000004
【図３】
2005351576.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005351576.tif 000007
【図６】
2005351576.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005351576.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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