(57)【要約】【課題】機能が分担できて、制御ロジックがシンプルになり、制御性ならびに動作信頼性の向上が図れる再熱蒸気温度制御装置を提供する。【解決手段】煙道内を第１、第２、第３のパスに分け、第１パス内に過熱器と第１パスガス分配ダンパを、第２パス内に第１段再熱器と第２パスガス分配ダンパを、第３パス内に第２段再熱器と第３パスガス分配ダンパを、それぞれ配置し、第１パスガス分配ダンパならびに第２パスガス分配ダンパの開度が基準開度範囲から外れた場合に、そのガス分配ダンパの開度を基準開度範囲に戻すためのガス分配ダンパ戻し用ダンパを設けたことわ特徴とする。【選択図】図１
2013130370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後部伝熱部の煙道内を隔壁により燃焼ガス流れ方向に延びた第１パスと第２パスと第３パスに分けて、
前記第１パスの燃焼ガス流れ方向上流側に過熱器を配置し、燃焼ガス流れ方向下流側に第１パスガス分配ダンパを配置して、
前記第２パスの燃焼ガス流れ方向上流側に第１段再熱器を配置し、燃焼ガス流れ方向下流側に第２パスガス分配ダンパを配置して、その第２パスガス分配ダンパを操作して前記第２パスを流れる燃焼ガス流量を調整することにより第１段再熱蒸気温度を制御し、
前記第３パスの燃焼ガス流れ方向上流側に第２段再熱器を配置し、燃焼ガス流れ方向下流側に第３パスガス分配ダンパを配置して、その第３パスガス分配ダンパを操作して前記第３パスを流れる燃焼ガス流量を調整することにより第２段再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気温度制御装置において、
前記第１パスガス分配ダンパの開度が予め定められている当該ダンパの基準開度範囲から外れた場合に、その第１パスガス分配ダンパの開度を前記基準開度範囲に戻すための第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパを、第１パス内に設け、
前記第２パスガス分配ダンパの開度が予め定められている当該ダンパの基準開度範囲から外れた場合に、その第２パスガス分配ダンパの開度を前記基準開度範囲に戻すための第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパを、第２パス内に設け、
前記第３パスガス分配ダンパの開度が予め定められている基準開度範囲から外れた場合に、その第３パスガス分配ダンパの開度を前記基準開度範囲に戻すための第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパを、第３パス内に設けた
ことを特徴とする再熱蒸気温度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の再熱蒸気温度制御装置において、
前記各ガス分配ダンパと戻し用ダンパを燃焼ガス流れ方向に対して並列に設けたことを特徴とする再熱蒸気温度制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の再熱蒸気温度制御装置において、
前記各戻し用ダンパを各ガス分配ダンパに対して燃焼ガス流れ方向の下流側または上流側に設けたことを特徴とする再熱蒸気温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分配ダンパを用いて再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気温度制御装置に係り、特に後部伝熱部の煙道内を少なくとも第１〜３パスの３つのパスに分けて、第１パス内に過熱器と第１パスガス分配ダンパを配置し、第２パス内に第１段再熱器と第２パスガス分配ダンパを配置し、第３パス内に第２段再熱器と第３パスガス分配ダンパを配置して、第１段再熱蒸気温度と第２段再熱蒸気温度の温度制御を行う２段再熱方式の再熱蒸気温度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のボイラ蒸気温度制御装置として、例えば特開２０００−１６１６０７号公報（特許文献１）に記載されているような提案がある。この提案のボイラ蒸気温度制御装置はガス流路が２分割されており、蒸気温度が急激に変動した場合には好適であるが、発電効率をさらに向上するためにガス流路が３つ以上に分割された場合の各ダンパ間の連携について配慮されておらず、各ダンパ間の相互干渉により蒸気温度の制御性が悪化するという問題があった。
【０００３】
図１３は１段再熱方式におけるボイラ装置の基準開度位置（ニュートラル）での分配ダンパの開度状態を示す図、図１４はそのボイラ装置において再熱蒸気温度を上げる場合の分配ダンパの操作を説明するための図、図１５はそのボイラ装置において再熱蒸気温度を下げる場合の分配ダンパの操作を説明するための図である。
【０００４】
図１３に示すように、従来の１段再熱方式のボイラ装置では、燃焼によって生成した燃焼ガスＧが流通する煙道１３０５内が第１パス１３０６と第２パス１３０７の２つのパスに分かれており、前記第１パス１３０６の燃焼ガス流れ方向上流側に横置き過熱器（ＳＨ）１３０１が設置され、前記第２パス１３０７の燃焼ガス流れ方向上流側に横置き再熱器（ＲＨ）１３０２が設置されている。また、前記過熱器（ＳＨ）１３０１の燃焼ガス流れ方向下流側に１つの第１パスガス分配ダンパ１３０３が配置され、前記再熱器（ＲＨ）１３０２の燃焼ガス流れ方向下流側に１つの第２パスガス分配ダンパ１３０４が配置されている。
【０００５】
通常、再熱蒸気温度は前記２つのパス１３０６、１３０７を流れる燃焼ガスＧのガス流量を調整して制御され、それによって生じる主蒸気温度の変動については、燃料、給水、スプレの流量を調整して制御される。従って、前記２つのガス分配ダンパ１３０３、１３０４は、再熱蒸気温度を制御するだけでよかった。
【０００６】
始め２つのガス分配ダンパ１３０３、１３０４は、図１３に示す基準開度の位置で静定していたとする。再熱蒸気温度が設定温度より下回った場合、図１４に示すように、再熱器（ＲＨ）１３０２側の第２パスガス分配ダンパ１３０４を開き、逆に、過熱器（ＳＨ）１３０１側の第１パスガス分配ダンパ１３０３を閉じて、再熱器（ＲＨ）１３０２側を流れる燃焼ガス流量を増加させて、再熱蒸気温度を上昇させていた。
【０００７】
一方、再熱蒸気温度が設定温度より上回った場合は、前述と逆の操作となる。すなわち図１５に示すように、過熱器（ＳＨ）１３０１側の第１パスガス分配ダンパ１３０３と再熱器（ＲＨ）１３０２側の第２パスガス分配ダンパ１３０４は、図１３に示す基準開度位置を挟んで、逆方向に同じ量だけ動かすことで、再熱蒸気温度を下げていた。
【０００８】
火力発電プラントでは、発電効率の向上ならびに単位エネルギーあたりのＣＯ２排出量の低減を目的にして、蒸気温度の高温化、高圧化による高効率化が進んでいる。現状の超々臨界圧（Ｕｌｔｒａ  Ｓｕｐｅｒ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ：ＵＳＣ）プラントは主蒸気温度が６００℃程度であるが、より高い発電効率を目指す先進超々臨界圧（Ａ−ＵＳＣ）プラントでは更に高い主蒸気温度、再熱蒸気温度を目標としている。
【０００９】
この火力発電プラントの高効率化を図るために、２段再熱方式のボイラ装置の検討が進められている。図１６は先に検討した２段再熱方式のボイラ装置の一部を示す概略構成図である。  
図１６に示すように、煙道１３０５の後部横置き部が第１パス１３０６と第２パス１３０７と第３パス１３０８の３つのパスに分かれており、前記第１パス１３０６の燃焼ガス流れ方向上流側に横置き過熱器１６０１が設置され、前記第２パス１３０７の燃焼ガス流れ方向上流側に横置き第１段再熱器１６０２が設置され、前記第３パス１３０８の燃焼ガス流れ方向上流側に横置き第２段再熱器１６０３が設置されている。また、前記過熱器１６０１の燃焼ガス流れ方向下流側に１つの第１パスガス分配ダンパ１６０４が配置され、前記第１段再熱器１６０２の燃焼ガス流れ方向下流側に１つの第２パスガス分配ダンパ１６０５が配置され、前記第２段再熱器１６０３の燃焼ガス流れ方向下流側に１つの第３パスガス分配ダンパ１６０６が配置されている。
【００１０】
第１段再熱蒸気温度と第２再熱蒸気温度を３つのガス分配ダンパ１６０４、１６０５、１６０６で制御する。つまり、第２パス１３０７（第１段再熱器１６０２）を流れるガス流量を調整して、第１段再熱蒸気温度を制御し、第３パス１３０８（第２段再熱器１６０３）を流れるガス流量を調整して、第２段再熱蒸気温度を制御する。第１段再熱蒸気温度と第２段再熱蒸気温度の過不足を補うように、第１パス１３０６（過熱器１６０１）を流れるガス流量を第１パスガス分配ダンパ１６０４で調整する。なお、主蒸気温度は１段再熱方式のボイラ装置と同様に、燃料、給水、スプレの流量を調整して制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１６１６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記図１６に示す２段再熱方式のボイラ装置は再熱器（ＲＨ）が２段になっただけで、基本的な考え方は、前述した１段再熱方式のボイラ装置と同じである。このように２パスでも３パスでも同様であるが、あるガス流量バランスを実現するダンパ開度は一意には決まらない。
【００１３】
つまり、図１６に示すニュートラルの位置で、３つのパス１３０６、１３０７、１３０８を流れる燃焼ガス流量が同じだとする。ここで図１７に示すように、全てのガス分配ダンパ１６０４、１６０５、１６０６の開度を開いた状態でも、あるいは全てのガス分配ダンパ１６０４、１６０５、１６０６の開度を小さくした状態でも３パス１３０６、１３０７、１３０８を流れるガス流量を同じとする開度が存在する。
【００１４】
例えば図１７の状態で、第１段再熱蒸気温度が低下した場合、既に第２パスガス分配ダンパ１６０５は開き切っているため、第３パスガス分配ダンパ１６０６ならびに第１パスガス分配ダンパ１６０４を閉じる操作で、間接的に第２パス１３０７（第１段再熱器１６０２）を流れるガス流量を増加させることはできるが、第２パスガス分配ダンパ１６０５は開く操作で、第２パス１３０７（第１段再熱器１６０２）を流れるガス流量を増加させることはできないため、第１段再熱蒸気温度の制御性が低下する。
【００１５】
また、前述のように主蒸気温度は１段再熱方式のボイラ装置と同様に、燃料、給水、スプレの流量を調整して制御できるから、場合によっては、図１８に示すように、第２パスガス分配ダンパ１６０５および第３パスガス分配ダンパ１６０６が開き、第１パスガス分配ダンパ１６０４が閉じた状態で安定する可能性もある。しかしこの状態で、第１段再熱蒸気温度、第２段再熱蒸気温度ともに上昇した場合、もはやガス分配ダンパ１６０４、１６０５、１６０６で第１段再熱蒸気温度、第２段再熱蒸気温度の制御はできない。
【００１６】
ガス分配ダンパの制御を難しくするもう一つの要因は、ダンパの非線形性である。ダンパ開度でガス流量を調整するが、開度とガス流量は比例関係ではないことである。同じだけ開度を操作しても、ガス流量が同じだけ変化するとは限らない。
【００１７】
前述のように制御不能まで至らない場合でも、図１７に示すように開度が大きく開いた場合では、開度を変化させても、ガス流量はそれほど変化しない。逆に開度が極端に小さい場合、ダンパの感度が高くなり過ぎて、必要なガス流量に調整することが困難になる。従って、制御系の設定が基準開度（ニュートラル）の位置で最適となるように調整されているなら、最高の制御性を発揮するためには、ガス分配ダンパはできるだけ基準開度の位置前後で操作されるべきである。
【００１８】
しかし、図１６〜１８に示す３パスの場合、２パスのときのように、基準開度の位置を基にして、単純に逆方向に操作できないので、制御を繰り返しているうちに、開度が最適な位置からずれてしまい、前述のような制御不能な状態に陥る可能性が高い。  
この対策としては、それぞれのガス分配ダンパに対して、通常の制御よりゆっくりとした動きで、基準開度の位置まで引き戻すための操作が必要となり、結局、制御が複雑になるという問題がある。
【００１９】
本発明の目的は、第２パスガス分配ダンパならびに第３パスガス分配ダンパは再熱蒸気温度だけを制御すればよく、機能が分担できて、制御ロジックがシンプルになり、制御性ならびに動作信頼性の向上が図れる再熱蒸気温度制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するため、本発明は、
後部伝熱部の煙道内を隔壁により燃焼ガス流れ方向に延びた第１パスと第２パスと第３パスに分けて、
前記第１パスの燃焼ガス流れ方向上流側に過熱器を配置し、燃焼ガス流れ方向下流側に第１パスガス分配ダンパを配置して、
前記第２パスの燃焼ガス流れ方向上流側に第１段再熱器を配置し、燃焼ガス流れ方向下流側に第２パスガス分配ダンパを配置して、その第２パスガス分配ダンパを操作して前記第２パスを流れる燃焼ガス流量を調整することにより第１段再熱蒸気温度を制御し、
前記第３パスの燃焼ガス流れ方向上流側に第２段再熱器を配置し、燃焼ガス流れ方向下流側に第３パスガス分配ダンパを配置して、その第３パスガス分配ダンパを操作して前記第３パスを流れる燃焼ガス流量を調整することにより第２段再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気温度制御装置を対象とするものである。
【００２１】
そして本発明の第１の手段は、
前記第１パスガス分配ダンパの開度が予め定められている当該ダンパの基準開度範囲から外れた場合に、その第１パスガス分配ダンパの開度を前記基準開度範囲に戻すための第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパを、第１パス内に設け、
前記第２パスガス分配ダンパの開度が予め定められている当該ダンパの基準開度範囲から外れた場合に、その第２パスガス分配ダンパの開度を前記基準開度範囲に戻すための第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパを、第２パス内に設け、
前記第３パスガス分配ダンパの開度が予め定められている基準開度範囲から外れた場合に、その第３パスガス分配ダンパの開度を前記基準開度範囲に戻すための第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパを、第３パス内に設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、
前記各ガス分配ダンパと戻し用ダンパを燃焼ガス流れ方向に対して並列に設けたことを特徴とするものである。本発明の第３の手段は前記第１の手段において、
前記各戻し用ダンパを各ガス分配ダンパに対して燃焼ガス流れ方向の下流側または上流側に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は前述のような構成になっており、第２パスガス分配ダンパならびに第３パスガス分配ダンパは再熱蒸気温度だけを制御すればよく、機能が分担され、そのため制御ロジックがシンプルになり、制御性ならびに動作信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２段再熱方式のボイラ装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態において第１段再熱蒸気温度が上昇した場合の各蒸気温度の変化と各ダンパの操作を説明するための図である。
【図３】本実施形態において第２段再熱蒸気温度が上昇した場合の各蒸気温度の変化と各ダンパの操作を説明するための図である。
【図４】本実施形態において第１段再熱蒸気温度と第２段再熱蒸気温度の両方が同時に上昇した場合の各蒸気温度の変化と各ダンパの操作を説明するための図である。
【図５】本実施形態において基準位置での各分配ダンパの開度状態を示す図である。
【図６】第３パスガス分配ダンパが基準開度位置からずれた状態を示す図である。
【図７】戻し用ダンパにより第３パスガス分配ダンパを基準開度位置に戻した状態を示す図である。
【図８】蒸気温度の変動が収まった後も、ガス分配ダンパが基準開度位置からずれているケースを示す図である。
【図９】蒸気温度の変動が収まった後、ガス分配ダンパが基準開度位置に戻るように、そのガス分配ダンパに対応する戻し用ダンパを操作したケースを示す図である。
【図１０】戻し用ダンパを用いて、ガス分配ダンパの開度を基準開度位置まで戻したケースを示す図である。
【図１１】戻し用ダンパを用いて、ガス分配ダンパの開度を基準開度位置まで戻した他のケースを示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る再熱蒸気温度制御装置を説明するための要部拡大概略構成図である。
【図１３】従来の１段再熱方式におけるボイラ装置の基準開度位置での分配ダンパの開度状態を示す図である。
【図１４】そのボイラ装置において再熱蒸気温度を上げる場合の分配ダンパの操作を説明するための図である。
【図１５】そのボイラ装置において再熱蒸気温度を下げる場合の分配ダンパの操作を説明するための図である。
【図１６】先に検討した２段再熱方式のボイラ装置の一部を示す概略構成図である。
【図１７】その２段再熱方式のボイラ装置の問題点を説明するための図である。
【図１８】その２段再熱方式のボイラ装置の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に本発明の実施形態を図面と共に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る２段再熱方式のボイラ装置の概略構成図である。  
まず、この図１を用いて本実施形態に係るボイラ装置１０１の概略構成について説明する。
【００２６】
図に示すように給水ポンプ５１によって送給された給水１０８を、節炭器５２、水壁５３、横置き１次過熱器１０２、吊り下げ２次過熱器５４、吊り下げ３次過熱器５５、超高圧蒸気タービン５６、第１段横置き再熱器１０３、第１段吊り下げ再熱器５７、高圧蒸気タービン５８、第２段横置き再熱器１０４、第２段吊り下げ再熱器５９、中圧蒸気タービン６０、低圧蒸気タービン６１、復水器６２、そして前記給水ポンプ５１へと循環させる。
【００２７】
一方、石炭バンカ６３から供給される石炭を給炭機６４で所定の量だけ粉砕機６５に投入して、粉砕機６５内で粉砕して生成された燃料（微粉炭）１０７を、前記水壁５３で構成される火炉に設置したバーナ６６から噴射させて、火炉内で燃焼させる。
【００２８】
この燃焼によって生成した燃焼ガスＧと前記給水１０８とを、前記節炭器５２、水壁５３、横置き１次過熱器１０２、吊り下げ２次過熱器５４、吊り下げ３次過熱器５５、第１段横置き再熱器１０３、第１段吊り下げ再熱器５７、第２段横置き再熱器１０４、第２段吊り下げ再熱器５９で熱交換して、高温、高圧の主蒸気ならびに再熱蒸気を得る仕組みになっている。
【００２９】
前記２次過熱器５４と３次過熱器５５を結ぶ蒸気配管には、蒸気温度を調整するためのスプレ１０９ａが設置され、また、横置き１次過熱器１０２と吊り下げ２次過熱器５４を結ぶ蒸気配管には、蒸気温度を調整するためのスプレ１０９ｂが設置されている。
【００３０】
このボイラ装置１０１の後部伝熱部の煙道６７内は２つの隔壁により、第１パス６８と第２パス６９と第３パス７０の３つのパスが燃焼ガスＧの流れ方向に沿って平行に形成されている。そして前記第１パス６８の燃焼ガス流れ方向上流側には横置き１次過熱器（１ＳＨ）１０２が設置され、前記第２パス６９の燃焼ガス流れ方向上流側には第１段横置き再熱器（１ＲＨ（１））１０３が設置され、前記第３パス７０の燃焼ガス流れ方向上流側には第２段横置き再熱器（１ＲＨ（２））１０４が設置されている。これら過熱器１０２、再熱器１０３、１０４の燃焼ガス流れ方向下流側には、節炭器（ＥＣＯ）５２が設置されている。
【００３１】
前記第１パス６８の節炭器（ＥＣＯ）５２の燃焼ガス流れ方向下流側はさらに２つのパスに分かれており、一方のパスには第１パスガス分配ダンパ１１５が配置され、他方のパスには第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４が配置されている。従って、第１パスガス分配ダンパ１１５と第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４は、燃焼ガス流れ方向に対して並列に設けられていることになる。
【００３２】
前記第１パスガス分配ダンパ１１５のダンパ開度はダンパ開度センサ１１８によって計測され、前記第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のダンパ開度はダンパ開度センサ１２７によって計測される。
【００３３】
前記第２パス６９の節炭器（ＥＣＯ）５２の燃焼ガス流れ方向下流側はさらに２つのパスに分かれており、一方のパスには第２パスガス分配ダンパ１１３が配置され、他方のパスには第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２が配置されている。従って、第２パスガス分配ダンパ１１３と第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２は、燃焼ガス流れ方向に対して並列に設けられていることになる。  
前記第２パスガス分配ダンパ１１３のダンパ開度はダンパ開度センサ１１６によって計測され、前記第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２のダンパ開度はダンパ開度センサ１２５によって計測される。
【００３４】
前記第３パス７０の節炭器（ＥＣＯ）５２の燃焼ガス流れ方向下流側はさらに２つのパスに分かれており、一方のパスには第３パスガス分配ダンパ１１４が配置され、他方のパスには第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３が配置されている。従って、第３パスガス分配ダンパ１１４と第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３は、燃焼ガス流れ方向に対して並列に設けられていることになる。  
前記第３パスガス分配ダンパ１１４のダンパ開度はダンパ開度センサ１１７によって計測され、前記第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３のダンパ開度はダンパ開度センサ１２６によって計測される。
【００３５】
図中の符号１０６は主蒸気温度制御部、１１２は再熱蒸気温度制御部、１１９、１２０、１２１は戻し用ダンパ制御部、１２８は戻し用ダンパ演算部である。
【００３６】
主蒸気温度１０５は、主蒸気温度制御部１０６によって燃料１０７の流量、給水１０８の流量、スプレ１０９ｂならびにスプレ１０９ａのスプレ流量をそれぞれ操作して制御する。
【００３７】
第１段再熱蒸気温度１１０ならびに第２段再熱蒸気温度１１１は、再熱蒸気温度制御部１１２からの制御信号により、前記第２パスガス分配ダンパ１１３、第３パスガス分配ダンパ１１４ならびに第１パスガス分配ダンパ１１５の３つのガス分配ダンパを操作して制御する。
【００３８】
また、前記３つのガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５のダンパ開度をそれぞれのダンパ開度センサ１１６、１１７、１１８で計測して、戻し用ダンパ制御部１１９、１２０、１２１により前記第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４を操作して、基準開度に調整する。
【００３９】
もう少し詳しく説明すると、第２パスガス分配ダンパ１１３の現在のダンパ開度がダンパ開度センサ１１６によって計測され、その結果が戻し用ダンパ制御部１１９に送られる。そして戻し用ダンパ制御部１１９では、前記第２パスガス分配ダンパ１１３の現在のダンパ開度が、予め設定されている第２パスガス分配ダンパ１１３の基準開度範囲（基準開度範囲は、基準開度位置を中心にして例えば±５％の範囲で決められた、基準開度位置の近傍範囲である）内にあるか、外れているかの判断がなされる。また、外れている場合は、前記基準開度範囲からの偏差量が演算される。
【００４０】
一方、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２の現在のダンパ開度がダンパ開度センサ１２５によって計測され、その結果が戻し用ダンパ演算部１２８に送られる。
【００４１】
戻し用ダンパ演算部１２８では、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４の開度を評価し、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４がニュートラルに近い開度になるよう、戻し用ダンパ制御部１１９、１２０、１２１に指令を出す。
【００４２】
例えば、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のいずれも開いている状態であれば、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のいずれも閉じるようにし、逆に、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のいずれも閉じている状態であれば、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のいずれも開くように指示する。
【００４３】
第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２と第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３が全開で、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４がニュートラルであれば、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４を閉じ、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２と第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３がニュートラルより開き、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４がニュートラルより閉じた状態に調整する。つまり、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２と第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３が全開で、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のニュートラルからの偏差の和が最小にするとよい。
【００４４】
このような開度制御は、他の第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３ならびに第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４においても同様に成される制御である。
【００４５】
前記再熱蒸気温度制御部１１２は、前記第２パスガス分配ダンパ１１３、第３パスガス分配ダンパ１１４ならびに第１パスガス分配ダンパ１１５を用いて、第１段再熱蒸気温度１１０ならびに第２段再熱蒸気温度１１１を制御する。
【００４６】
戻し用ダンパ制御部１１９は、ダンパ開度センサ１１６で第２パスガス分配ダンパ１１３の開度を計測して（戻し用ダンパ演算部１２８からの補正信号をもらって）、第２パスガス分配ダンパ１１３がニュートラルになるように、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２を操作する。
【００４７】
戻し用ダンパ制御部１２０は、ダンパ開度センサ１１７で第３パスガス分配ダンパ１１４の開度を計測して、第３パスガス分配ダンパ１１４がニュートラルになるように、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３を操作する。
【００４８】
戻し用ダンパ制御部１２１は、ダンパ開度センサ１１８で第１パスガス分配ダンパ１１５の開度を計測して、第１パスガス分配ダンパ１１５がニュートラルになるように、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４を操作する。
【００４９】
戻し用ダンパ演算部１２８はダンパ開度センサ１２５，１２６，１２７で第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４の開度を計測して、その第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３、第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４が制御し易い開度になるように引き戻す（補正信号をつくる）。
【００５０】
次に図１ないし図１１を用いて、具体的なダンパ調整を説明する。  
図１に示すように主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５は、主蒸気温度制御部１０６によって燃料１０７の流量および給水１０８の流量を調整して制御する。さらに主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５の過渡的な変動に対しては、スプレ１９ａ、１９ｂのスプレ流量を操作して制御する。これらは、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５とは独立に操作される。
【００５１】
ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の操作方法について、基本的な考え方は従来の方法と同じであり、第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０および第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１が所定の値になるように、第２パス６９（第１段再熱器１０３）および第３パス７０（第２段再熱器１０４）を流れる燃焼ガス流量を、それぞれ操作する。
【００５２】
燃料１０７の流量が変わらない限り、燃焼ガスＧも同じ流量流さないと、例えば火炉ドラフトが上がり過ぎたり、下がり過ぎたりするので、第２パス６９（第１段再熱器１０３）および第３パス７０（第２段再熱器１０４）を流れる燃焼ガス流量の変動分は、第１パス６８（過熱器１０２）を流れる燃焼ガス流量を調整する必要がある。  
なお、このガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の操作により、主蒸気温度１０５への影響は出るが、前述のように主蒸気温度１０５は、燃料１０７、給水１０８ならびにスプレ１９ａ、１９ｂをガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５とは独立に操作して、主蒸気温度を所定の温度に制御できる。
【００５３】
図２は本実施形態において第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０が上昇した場合の各蒸気温度の変化と各ダンパの操作を説明するための図、図３は本実施形態において第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１が上昇した場合の各蒸気温度の変化と各ダンパの操作を説明するための図、図４は本実施形態において第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０と第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１の両方が同時に上昇した場合の各蒸気温度の変化と各ダンパの操作を説明するための図である。
【００５４】
図２に示すように、第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０が上昇した場合、第２パスガス分配ダンパ（Ｒ（１）Ｄ）１１３の開度を閉じ、それと連動して第１パスガス分配ダンパ（ＳＤ）１１５を開く。その影響を受けて主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５は上昇するが、燃料１０７、給水１０８ならびにスプレ１９ａ、１９ｂの流量調整により、主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５を所定の値に制御する。このようにして、第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０と主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５を一定の値に調整することができる。
【００５５】
なお実際には、第２段再熱蒸気温度１１１も影響を受けて変動するが、簡単のため、ここでは、第２パスガス分配ダンパ（Ｒ（１）Ｄ）１１３と第１パスガス分配ダンパ（ＳＤ）１１５が理想的に操作されて、第２段再熱蒸気温度１１１への影響は無かったものとして説明した。
【００５６】
図３に示すように、第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１が上昇した場合、第３パスガス分配ダンパ（Ｒ（２）Ｄ）１１４の開度を閉じ、それと連動して第１パスガス分配ダンパ（ＳＤ）１１５を開く。この場合もその影響を受けて主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５は上昇するが、燃料１０７、給水１０８ならびにスプレ１９ａ、１９ｂの流量調整により、主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５を所定の値に制御する。このようにして、第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１と主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５を一定の値に調整することができる。
【００５７】
図４に示すように、第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０と第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１の両方が同時に上昇した場合、第２パスガス分配ダンパ（Ｒ（１）Ｄ）１１３ならびに第３パスガス分配ダンパ１１４の開度をともに閉じて温度調整を行い、その操作により相殺されなかった温度分だけ、第１パスガス分配ダンパ（ＳＤ）１１５を操作して、相殺されなかった温度分を解消する。この場合もその影響を受けて主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５は変動するが、燃料１０７、給水１０８ならびにスプレ１９ａ、１９ｂの流量調整により、主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５を所定の値に制御する。このようにして、第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０と第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１と主蒸気温度（ＳＯＴ）１０５を一定の値に調整することができる。
【００５８】
図５は本実施形態において基準位置（ニュートラル）での各分配ダンパの開度状態を示す図、図６は第３パスガス分配ダンパ１１４が基準開度位置からずれた状態を示す図、図７は第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３により第３パスガス分配ダンパ１１４を基準開度位置に戻した状態を示す図である。
【００５９】
図５に示すダンパ開度が基準開度とすると、本操作を続けていくと、制御誤差の蓄積、炭種の違い、ダンパの非線形性などの影響で、図６に示すように、例えば第３パスガス分配ダンパ１１４が基準開度位置からずれてバランスする可能性があり、前述のようにガス分配ダンパが基準開度位置から外れると制御性が悪化するという問題がある。そのため図７に示すように、第３パスガス分配ダンパ１１４と対応する第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３を操作して、第３パスガス分配ダンパ１１４を基準開度位置に引き戻す。
【００６０】
その他のダンパでも同様で、図８ならびに図９を用いて説明する。図８は蒸気温度の変動が収まった後も、ガス分配ダンパが基準開度位置からずれているケースを示す図、図９は蒸気温度の変動が収まった後、ガス分配ダンパが基準開度位置に戻るように、そのガス分配ダンパに対応する戻し用ダンパを操作したケースを示す図である。
【００６１】
図８に示すように、第１段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（１））１１０と、第２段再熱蒸気温度（ＲＯＴ（２））１１１に変動があったとする。それに応じて、第２パスガス分配ダンパ（Ｒ（１）Ｄ）１１３、および第３パスガス分配ダンパ（Ｒ（２）Ｄ）１１４を操作して温度調整を行い、その操作により相殺されなかった温度分だけ、第１パスガス分配ダンパ（ＳＤ）１１５を操作する。
【００６２】
理想的には、蒸気温度の変動が収まった時点で、全てのガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５が基準開度位置に静止していれば良いが、実際には図８に示すように、１つ以上のガス分配ダンパ（図８の例ではガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５）が基準開度位置（点線の位置）から外れて静止する可能性がある。これに対して何も対処しないと、制御性が悪化する。
【００６３】
そこで図９に示すように、各ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５に対応して設けられている戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４をガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の操作よりもゆっくり操作して、各ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５を基準開度位置に近づけ（各ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の特性線の後端部が点線に近づいている）、その代わりに戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４は基準開度位置からずらす（各戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４の特性線の後端部が点線から離れる）。
【００６４】
このように戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４自体は、最適な操作性が得られる基準開度位置（点線表示）からは外れるが、戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４自体は、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５のように蒸気温度に合わせて操作する必要はなく、直ちに問題にはならない。
【００６５】
ただし、時間が経過すると、戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４も本来あるべき位置からずれて安定する可能性がある。第２パスガス分配ダンパ１１３、および第３パスガス分配ダンパ１１４を基準開度位置に維持することが最優先であるが、戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４についても、基準開度位置から大きくずれてしまうと、第２パス、第３パスガス分配ダンパ１１３、１１４を基準開度位置に戻せなくなるので、可能であれば各戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４も基準開度位置にも戻すべきである。
【００６６】
まず、第１パスガス分配ダンパ１１５については、燃料１０７の流量、給水１０６の流量で蒸気温度の変動を吸収することができるので、第１パスガス分配ダンパ１１４は任意に操作できる。
【００６７】
一方、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２、第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３については、両方のダンパが基準開度位置より閉じているなら、ガス流量のバランスを保ちながら、徐々に開く方向に操作する。両方のダンパが基準開度位置より開いているなら、ガス流量のバランスを保ちながら、徐々に閉じる方向に操作する。
【００６８】
どちらか一方のダンパが開いて、どちらか他方のダンパが閉じた状態に至る。この先はボイラ装置の特性、ダンパの特性などを考慮して調整する必要がある。なお、第１段再熱蒸気温度１１０と第２段再熱蒸気温度１１１の重要性が同程度で、第２パスガス分配ダンパ１１３、第３パスガス分配ダンパ１１４に対する各蒸気温度の感度が同程度と仮定するなら、第２パスガス分配ダンパ１１３の開度と、第３パスガス分配ダンパ１１４の開度の、基準開度位置との偏差が、基準開度位置を挟んで図１０あるいは図１１に示すように同じ大きさとなるように調整すると良い。
【００６９】
図１０と図１１は、戻し用ダンパ１２２、１２３を用いて、ガス分配ダンパ１１３、１１４の開度を基準開度位置まで調整した別のケースを示した図である。図１０と図１１では、戻し用ダンパ１２２と戻し用ダンパ１２３の開度位置が異なっている。
【００７０】
再熱蒸気温度が所定の値を超えて変動した場合、前記戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４を再熱蒸気温度制御に利用するが、前述のようにガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５と戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４に分けた場合、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の効果が低くなる。つまり、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５を同じ開度操作しても、戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４がないときに比べて、戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４がある場合は、燃焼ガス流量の変化が小さくなる。
【００７１】
通常の第１段再熱蒸気温度１１０および第２段再熱蒸気温度１１１の変動であれば、問題なくても、再熱器周りで、スートブロワーを吹いたときなど、急激な再熱蒸気温度の変動のとき、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の操作だけでは間に合わないケースが考えられる。その場合、再熱蒸気温度の変動を監視して、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５だけで対応できない場合、戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４をガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の調整から再熱蒸気温度を制御するモードに切り換える。
【００７２】
図１２は、本発明の第２実施形態に係るボイラ蒸気温度制御装置を説明するための要部拡大概略構成図である。  
この２段再熱方式のボイラ装置は、後部伝熱部が第１パス６８、第２パス６９、第３パス７０の３パスに分かれており、前記第１パス６８の燃焼ガス流れ方向上流側には１次過熱器（１ＳＨ）１０２が設置され、前記第２パス６９の燃焼ガス流れ方向上流側には第１段１次再熱器（１ＲＨ（１））１０３が設置され、前記第３パス７０の燃焼ガス流れ方向上流側には第２段１次再熱器（１ＲＨ（２））１０４が設置されている。前記１次過熱器１０２ならびに再熱器１０３、１０４の燃焼ガス流れ方向下流側には、節炭器（ＥＣＯ）５２が設置されている。
【００７３】
前記第１パス６８の節炭器（ＥＣＯ）５２の燃焼ガス流れ方向下流側には、上流側に第１パスガス分配ダンパ１１５が配置され、その下流側に第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４が配置されている。前記第１パスガス分配ダンパ１１５のダンパ開度はダンパ開度センサ１１８によって計測され、前記第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２４のダンパ開度はダンパ開度センサ１２７によって計測される。
【００７４】
前記第２パス６９の節炭器（ＥＣＯ）５２の燃焼ガス流れ方向下流側には、上流側に第２パスガス分配ダンパ１１３が配置され、その下流側に第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２が配置されている。前記第２パスガス分配ダンパ１１３のダンパ開度はダンパ開度センサ１１６によって計測され、前記第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２のダンパ開度はダンパ開度センサ１２５によって計測される。
【００７５】
前記第３パス７０の節炭器（ＥＣＯ）５２の燃焼ガス流れ方向下流側には、上流側に第３パスガス分配ダンパ１１４が配置され、その下流側に第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３が配置されている。前記第３パスガス分配ダンパ１１４のダンパ開度はダンパ開度センサ１１７によって計測され、前記第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３のダンパ開度はダンパ開度センサ１２６によって計測される。
【００７６】
本実施形態において前記第１の実施形態と相違する主な点は、第１の実施形態ではガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５と戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４がそれぞれ並列に配置されているのに対して、本実施形態ではガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５と戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４がそれぞれ直列に配置されている点である。  
なお、再熱蒸気温度などの制御については、前記第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００７７】
本実施形態では前記戻し用ダンパ１２２、１２３、１２４をガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の燃焼ガス流れ方向下流側に設けたが、ガス分配ダンパ１１３、１１４、１１５の燃焼ガス流れ方向上流側に設けることも可能である。
【００７８】
前記実施形態では説明の都合上、再熱蒸気温度制御部１１２、戻し用ダンパ制御部１１９、１２０、１２１ならびに戻し用ダンパ演算部１２８を個別に表示して説明したが、１つの制御部でこれらの機能を兼ねることも可能である。
【００７９】
前記実施形態では、後部伝熱部の煙道内を３つのパスに分けたが、必要に応じて後部伝熱部の煙道内を３つ以上、例えば４つに分けて、第１パスに過熱器と第１パスガス分配ダンパを設け、第２パスに第１段再熱器と第２パスガス分配ダンパを設け、第３パスに第２段再熱器と第３パスガス分配ダンパを設け、第４パスに第３段再熱器と第４パスガス分配ダンパを設けることも可能である。
【００８０】
本発明は前述のように、第２パスガス分配ダンパ１１３ならびに第３パスガス分配ダンパ１１４の開度を調整するために、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２ならびに第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３を設け、前記第２パスガス分配ダンパ１１３あるいは第３パスガス分配ダンパ１１４の開度が、予め設定されている基準開度範囲から外れたときに、そのガス分配ダンパの開度を基準開度範囲内に戻すように、当該ガス分配ダンパに対応するガス分配ダンパ戻し用ダンパを操作するものである。
【００８１】
このように第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２ならびに第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３は、第２パスガス分配ダンパ１１３ならびに第３パスガス分配ダンパ１１４が基準開度範囲内に収まるように動作する。それによって第２パスガス分配ダンパ１１３ならびに第３パスガス分配ダンパ１１４は、安定時には最適な開度が保てる。また、第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２２ならびに第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ１２３は、第２パスガス分配ダンパ１１３ならびに第３パスガス分配ダンパ１１４が基準開度範囲から外れたときには、基準開度範囲内に引き戻す動作を受け持っているので、第２パスガス分配ダンパ１１３ならびに第３パスガス分配ダンパ１１４は、再熱蒸気温度だけを制御すればよく、機能が分担され、制御ロジックがシンプルになるという特長を有している。
【符号の説明】
【００８２】
６７・・・煙道、６８・・・第１パス、６９・・第２パス、７０・・・第３パス、１０１・・・ボイラ装置、１０２・・・横置き１次過熱器、１０３・・・第１段横置き再熱器、１０４・・・第２段横置き再熱器、１０５・・・主蒸気温度、１０６・・・主蒸気温度制御部、１０７・・・燃料、１０８・・・給水、１０９ａ、１０９ｂ・・・スプレ、１１０・・・第１段再熱蒸気温度、１１１・・・第２段再熱蒸気温度、１１２・・・再熱蒸気温度制御部、１１３・・・第２パスガス分配ダンパ、１１４・・・第３パスガス分配ダンパ、１１５・・・第１パスガス分配ダンパ、１１６・・・ダンパ開度センサ、１１７・・・ダンパ開度センサ、１１８・・・ダンパ開度センサ、１１９・・・戻し用ダンパ制御部、１２０・・・戻し用ダンパ制御部、１２１・・・戻し用ダンパ制御部、１２２・・・第２パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ、１２３・・・第３パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ、１２４・・・第１パスガス分配ダンパ戻し用ダンパ、１２５・・・ダンパ開度センサ、１２６・・・ダンパ開度センサ、１２７・・・ダンパ開度センサ、１２８・・・戻し用ダンパ演算部、Ｇ・・・燃焼ガス。
【図１】
2013130370.tif 000003
【図２】
2013130370.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013130370.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013130370.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2013130370.tif 000016
【図１５】
2013130370.tif 000017
【図１６】
2013130370.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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