(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流動床ボイラの火炉内に形成された流動床の層温度が上限設定値と下限設定値との間にある場合には、火炉内へ供給される燃料の流量を調整することにより加圧流動床ボイラで生成される蒸気の温度を制御し、流動床の層温度が上限設定値以上の場合には前記流動床の層高を上昇させることにより前記蒸気の温度を制御し、流動床の層温度が下限設定値以下の場合には前記流動床の層高を下降させることにより前記蒸気の温度を制御することを特徴とする加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御方法。
【請求項２】
流動床の層高の上昇に伴い火炉内へ供給する燃料を増加させる請求項１に記載の加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御方法。
【請求項３】
加圧流動床ボイラの火炉内に形成された流動床の層温度が上限設定値と下限設定値との間にある場合に、前記火炉内へ燃料を供給するためのラインに設けた燃料流量制御弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数を調整するようにした手段と、
前記流動床の層温度が上限設定値以上になった場合に、ベッド材をベッド材貯蔵容器から火炉内へ送給するためのラインに設けた注入弁を開閉するようにした手段と、
前記流動床の層温度が下限設定値以下になった場合に、ベッド材が火炉からベッド材戻しラインを介して戻されるベッド材貯蔵容器の内圧を排出する内圧排出弁を開閉するようにした手段を
設けたことを特徴とする加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御装置。
【請求項４】
流動床の層高を上昇させる際に検出された蒸気温度と設定された蒸気温度の偏差を処理して得られた補正層高指令に対応して燃料流量制御弁を開くか或いは燃料ポンプの回転数を上昇させる手段を設けた請求項３に記載の加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御装置。
【請求項５】
加圧流動床ボイラで生成した蒸気の検出温度と設定した蒸気温度の偏差を処理して流動床の補正層温度指令を求め出力する第１の調節器と、
前記補正層温度指令と設定された層温度指令を加算して設定層温度指令を求め出力する第１の加算器と、
前記設定層温度指令が上限設定値と下限設定値との間にある場合には設定層温度指令を出力し、設定層温度指令が上限設定値以上或いは下限設定値以下の場合は上限設定値或いは下限設定値を設定層温度指令として出力する上下限信号制限器と、
前記設定層温度指令と上下限信号制限器からの出力の偏差を求め、該偏差が零でない場合には調節器作動指令を出力する偏差信号ハイローモニタスイッチと、
流動床の検出層温度と前記設定層温度指令の偏差を処理して補正燃料流量指令を求め出力する第２の調節器と、
ボイラマスタ指令により定まる流動床の層高指令に対応した燃料流量指令と前記補正燃料流量指令を加算して合計燃料流量指令を求め出力する第２の加算器と、
前記合計燃料流量指令を処理して指令を求め、該指令により燃料を火炉へ送給するラインに設けた燃料流量制御弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数を制御する第３の調節器と、
前記蒸気の検出温度と設定蒸気温度の偏差を処理して補正層高指令を求め出力する第４の調節器と、
前記補正層高指令とボイラマスタ指令に対応した層高指令を加算して設定層高指令を求め出力する第３の加算器と、
検出された流動床の層高と前記設定層高指令の偏差を処理すると共に前記調節器作動指令が与えられたら弁開閉指令を出力する第５の調節器と、
前記弁開閉指令を基に、ベッド材貯蔵容器内のベッド材をベッド材注入ラインから火炉内へ送給する際に圧縮空気注入ラインに設けた注入弁を開く指令を出力し、又ベッド材を火炉からベッド材戻しラインを介しベッド材貯蔵容器へ戻す際にベッド材貯蔵容器の内圧排出弁を開く指令を出力するハイローモニタスイッチを設けた
ことを特徴とする加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御装置。
【請求項６】
流動床の層高指令に対応した燃料流量指令を出力する関数発生器から第２の加算器へ至る送給ラインに、前記燃料流量指令と第４の調節器からの補正層高指令に対応した補正燃料流量指令を加算して別の燃料流量指令を求め該燃料流量指令を前記第２の加算器へ与える第４の加算器を設けた請求項３に記載の加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動床の層温が上下限値の中間の値の場合には、燃料流量により蒸気温度を制御し、流動床の層温が上下限値に達した場合は、流動床の層高により蒸気温度を制御し得るようにした加圧流動床ボイラにおける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】
近年、エネルギの有効利用のため加圧流動床ボイラが開発されている。
【０００３】
而して、従来の加圧流動床ボイラの一例は図７に示されており、図中、１は加圧流動床ボイラである。
【０００４】
斯かる加圧流動床ボイラ１は、圧力容器２を備え、圧力容器２内には、ボイラ本体３、サイクロン４、ベッド材貯蔵容器５等が格納されている。
【０００５】
ボイラ本体３は、周囲を伝熱管及びフィンを接続して形成した炉壁に囲まれて内部に火炉６が形成されると共に火炉６内には、蒸発器及び過熱器等の伝熱部７が収納されており、火炉６の下部には、ボイラ本体３の炉壁を貫通して火炉６内に燃料８を噴射する燃料噴射ノズル９が配設されている。
【０００６】
燃料噴射ノズル９には燃料送給管１０が接続され、燃料送給管１０の圧力容器２外へ延在した部分には、燃料送給方向上流側から下流側へ向けて燃料ポンプ１１、燃料流量制御弁１２が接続されている。
【０００７】
火炉６の下部の灰出しホッパ１３の上端部近傍には、多数の噴出孔を有する複数組の散気管１４が、図７の紙面に対して直交する方向へ所定のピッチで配設されており、圧力容器２内へ送給された圧縮空気１５は、灰出しホッパ１３部の隙間１６から散気管１４内へ導入され、散気管１４の上部から火炉６内へ吹込まれることにより、火炉６内に収納されている、脱硫剤や砂等が混合したベッド材１７を流動化し得るようになっている。
【０００８】
ボイラ本体３の上端部には、ベッド材１７の熱により火炉６内で燃料８が燃焼することにより生じ且つ伝熱部７や炉壁管内の水や蒸気を加熱した後の燃焼ガス１８を排ガス１９として導入するマニホールド２０が、上方へ向けて延在するよう接続されている。
【０００９】
マニホールド２０の上端部近傍には、水平方向へ延在する排ガス管２１が接続され、排ガス管２１の先端は、サイクロン４の外周部にサイクロン４外周の接線方向へ向けて接続されている。
【００１０】
サイクロン４の頂部には、排ガス管２２が接続され、該排ガス管２２は圧力容器２を貫通して外部へ延在し、その先端は、ガスタービン２３に接続されている。而して、ガスタービン２３は、マニホールド２０から排ガス管２１、サイクロン４、排ガス管２２を通って供給された排ガス１９により駆動し得るようになっている。
【００１１】
又、ガスタービン２３により、ガスタービン２３に対して接続された発電機２４及び圧縮機２５を駆動し得るようになっており、圧縮機２５で生成された圧縮空気１５は、圧縮空気送給管２７を介し圧力容器２内へ導入し得るようになっている。
【００１２】
ベッド材貯蔵容器５の下部には、ベッド材抜出し管２８を介してＬバルブ２９が接続されており、Ｌバルブ２９の後端には、後端が圧力容器２に接続されると共に中途部に注入弁３０を備えた圧縮空気注入管３１が接続されている。
【００１３】
Ｌバルブ２９の先端には、ベッド材貯蔵容器５から抜出したベッド材１７をボイラ本体３へ導入するためのベッド材注入管３２が接続されており、ベッド材注入管３２の先端はボイラ本体３の下部に接続されている。
【００１４】
ボイラ本体３の高さ方向中途部側部には、ベッド材戻し管３３の下端が接続され、ベッド材戻し管３３の先端は、ベッド材貯蔵容器５の頂部近傍に接続されている。又、ベッド材貯蔵容器５の頂部近傍には、中途部にベッド材貯蔵容器５の内圧を排出するための内圧排出弁３４を備えて圧力容器２外へ延在する内圧排出管９３が接続されている。
【００１５】
なお、図７中、３５は蒸気タービン入側で蒸気の温度を検出するよう伝熱部７から蒸気タービンへ至るラインに接続された温度検出器、３６はボイラ本体３内の流動床よりも上方と流動床下部との差圧を検出するようボイラ本体３の側部に接続された差圧検出器、３７，３８はボイラ本体３内のベッド材１７により形成される流動床の温度を検出するようボイラ本体３の上下側部に接続された温度検出器である。
【００１６】
上記加圧流動床ボイラ１を運転する場合には、ボイラ本体３内には、所定量のベッド材１７が収納されていると共に圧縮空気送給管２７から圧力容器２内に供給された圧縮空気１５は隙間１６から散気管１４を通ってボイラ本体３内に導入され、ボイラ本体３内では、ベッド材１７が流動化している。
【００１７】
又、燃料ポンプ１１からの石炭スラリ等の燃料８は、燃料送給管１０を通って燃料噴射ノズル９からボイラ本体３内に噴射され、噴射された燃料８はベッド材１７等の熱により燃焼して燃焼ガス１８が生成され、燃焼ガス１８は火炉６内を上昇しつつ、伝熱部７や火炉６炉壁の伝熱管内の流体を加熱して蒸気を生成させ、火炉６を通ってボイラ本体３からの排ガス１９としてマニホールド２０へ排出される。
【００１８】
マニホールド２０へ排出された排ガス１９は、マニホールド２０から排ガス管２１を経てサイクロン４内へ導入され、サイクロン４で石炭燃焼灰や未燃の石炭粒子を分離され、排ガス管２２を通ってガスタービン２３へ導入され、排ガス１９によりガスタービン２３が駆動される。
【００１９】
又、ガスタービン２３が駆動されると、発電機２４が駆動されて発電が行われると共に圧縮機２５が駆動され、圧縮機２５で生成した圧縮空気１５は、圧縮空気送給管２７を経て圧力容器２内へ導入される。
【００２０】
ボイラ本体３で生成した蒸気は図示してない蒸気タービンの駆動に供せられる。
【００２１】
上述の加圧流動床ボイラ１において生成される蒸気の温度を制御する場合には、ボイラ本体３内のベッド材１７により形成される流動床の層高を制御するか、或いは燃料噴射ノズル９から火炉６内へ噴射される燃料８の流量を制御する。
【００２２】
而して、流動床の層高を制御することにより蒸気の温度を制御する際に蒸気の温度が所定の温度よりも低い場合には、注入弁３０を開く。そうすると、圧力容器２内の圧縮空気１５は、圧縮空気注入管３１を通ってＬバルブ２９へ供給され、Ｌバルブ２９からベッド材注入管３２を経てボイラ本体３内へ導入される。このため、ベッド材貯蔵容器５内のベッド材１７は、ベッド材抜出し管２８を下降し、Ｌバルブ２９、ベッド材注入管３２を経てボイラ本体３内へ導入され、その結果、ボイラ本体３内のベッド材１７による流動床の層高が所定高さまで上昇する。
【００２３】
流動床の層高を制御することにより蒸気の温度を制御する際に蒸気の温度が所定の温度よりも高い場合には、内圧排出弁３４を開いてベッド材貯蔵容器５内を減圧する。そうすると、ボイラ本体３内とベッド材貯蔵容器５内との間の圧力差により、ボイラ本体３内のベッド材１７は、ベッド材戻し管３３からベッド材貯蔵容器５内へ戻され、その結果、ボイラ本体３内のベッド材１７による流動床の層高が所定高さまで下降する。
【００２４】
上述の加圧流動床ボイラ１において、蒸気温度をベッド材１７により形成される流動床の層高により制御する場合の蒸気温度制御装置は図８に示されている。
【００２５】
図８中、３９は予め設定された設定蒸気温度４０と温度検出器３５で検出した検出蒸気温度４１を減算して蒸気温度偏差４２を求める減算器、４３は減算器３９からの蒸気温度偏差４２を比例積分して流動床の補正層高指令４４を出力する比例積分調節器、４５はボイラマスタ指令４６に対応して流動床の層高指令４７を出力する関数発生器、４８は関数発生器４５からの層高指令４７と比例積分調節器４３からの補正層高指令４４を加算し、設定層高指令４９を求める加算器である。
【００２６】
５０は差圧検出器３６により検出したベッド材１７（図７参照）により形成される流動床の差圧５１からｈ＝Δｐ／γ（ここでｈは流動床の層高、Δｐは差圧、γは流動床の比重）により流動床の層高検出値５２を求める演算器、５３は演算器５０からの層高検出値５２と加算器４８からの設定層高指令４９を減算して層高偏差５４を求める減算器、５５は減算器５３からの層高偏差５４を比例積分処理して弁開閉指令５６を求める比例積分調節器、５７は比例積分調節器５５からの弁開閉指令５６に基づき注入弁３０及び内圧排出弁３４に弁開閉指令５８，５９を与えるハイローモニタスイッチである。
【００２７】
関数発生器４５に入力されるボイラマスタ指令４６と層高指令４７との関係は図９に示されている。而して、ボイラマスタ指令４６とベッド材１７により形成される流動床の層高指令４７とは比例するため、関数Ｆ１（ｘ）は右上がりの直線となる。
【００２８】
斯かる蒸気温度制御装置においては、差圧検出器３６によりベッド材１７（図７参照）により形成される流動床の差圧５１が検出され、検出された差圧５１は演算器５０に与えられて層高検出値５２が求められ、求められた層高検出値５２は減算器５３へ与えられる。
【００２９】
温度検出器３５で検出された蒸気の温度は、検出蒸気温度４１として減算器３９へ与えられ、減算器３９では予め設定された設定蒸気温度４０と検出蒸気温度４１が減算されて蒸気温度偏差４２が求められ、求められた蒸気温度偏差４２は比例積分調節器４３で比例積分処理されたうえ補正層高指令４４として加算器４８へ与えられる。
【００３０】
加算器４８では、ボイラマスタ指令４６に対応して関数発生器４５から与えられた層高指令４７と前記比例積分調節器４３からの補正層高指令４４が加算されて設定層高指令４９が求められ、該設定層高指令４９は減算器５３へ与えられ、減算器５３では加算器４８からの設定層高指令４９と演算器５０からの層高検出値５２が減算されて層高偏差５４が求められ、該層高偏差５４は比例積分調節器５５で比例積分調節されたうえ弁開閉指令５６としてハイローモニタスイッチ５７に与えられる。
【００３１】
而して、設定層高指令４９が層高検出値５２よりも大きい場合には、ハイローモニタスイッチ５７から注入弁３０へ弁開閉指令５８が与えられ、注入弁３０が開く。このため、図７で説明したように、圧力容器２内の圧縮空気１５は圧縮空気注入管３１から注入弁３０を通ってＬバルブ２９へ送給される。
【００３２】
その結果、ベッド材貯蔵容器５内のベッド材１７はベッド材抜出し管２８からＬバルブ２９内へ導入され、圧縮空気１５に同伴されてベッド材注入管３２から火炉６内へ供給される（図７参照）。而して、層高偏差５４が零になれば、ハイローモニタスイッチ５７からの弁開閉指令５８により注入弁３０は閉止し、火炉６内における流動床の層高は、ボイラマスタ指令４６及び検出蒸気温度４１に対応した所定の高さに制御される。
【００３３】
層高検出値５２が設定層高指令４９よりも大きい場合には、ハイローモニタスイッチ５７から内圧排出弁３４へ弁開閉指令５９が与えられ、内圧排出弁３４が開く。このため、ベッド材貯蔵容器５の内圧は大気圧に減圧され、火炉６内との圧力差により火炉６内のベッド材１７はベッド材戻し管３３を通ってベッド材貯蔵容器５へ戻される。而して、層高偏差５４が零になれば、ハイローモニタスイッチ５７からの弁開閉指令５９により内圧排出弁３４は閉止し、火炉６内における流動床の層高は、所定の高さに制御される。
【００３４】
上述の加圧流動床ボイラ１において、蒸気を火炉６へ供給される燃料の流量により制御する場合の蒸気温度制御装置は図１０に示されている。
【００３５】
図１０中、６０は予め設定された設定蒸気温度４０と温度検出器３５で検出した検出蒸気温度４１を減算して蒸気温度偏差６１を求める減算器、６２は減算器６０からの蒸気温度偏差６１を比例積分して流動床の補正層温度指令６３を求める比例積分調節器、６４は流動床の層温度指令６５（通常は８５０℃）を出力する設定器、６６は設定器６４からの層温度指令６５と比例積分調節器６２からの補正層温度指令６３を加算して設定層温度指令６７を求める加算器である。
【００３６】
６８は温度検出器３７，３８により検出した流動床の層温度６９，７０を処理して平均検出層温度７１を求める演算器、７２は演算器６８からの平均検出層温度７１と加算器６６からの設定層温度指令６７を減算して層温度偏差７３を求める減算器、７４は減算器７２からの層温度偏差７３を比例積分して補正燃料流量指令７５を求める比例積分調節器、７６はボイラマスタ指令４６に対応して火炉６内へ噴射される燃料８の燃料流量指令７７を出力する関数発生器、７８は関数発生器７６からの燃料流量指令７７と比例積分調節器７４からの補正燃料流量指令７５を加算して合計燃料流量指令７９を求める加算器、８０は加算器７８からの合計燃料流量指令７９を比例積分処理して弁開度指令８１を求め、燃料流量制御弁１２へ与えるようにした比例積分調節器である。
【００３７】
関数発生器７６に入力されるボイラマスタ指令４６と燃料流量指令７７の関係は、図１１に示されている。而して、ボイラマスタ指令４６と燃料流量指令７７は比例するため関数Ｆ２（ｘ）は右上りの直線となる。
【００３８】
斯かる蒸気温度制御装置においては、温度検出器３７，３８により、ベッド材１７（図７参照）により形成される流動床の温度が検出され、検出された層温度６９，７０は演算器６８に与えられて平均検出層温度７１が求められ、求められた平均検出層温度７１は減算器７２へ与えられる。
【００３９】
温度検出器３５で検出された蒸気の温度は検出蒸気温度４１として減算器６０へ与えられ、減算器６０では予め設定された設定蒸気温度４０と検出蒸気温度４１が減算されて蒸気温度偏差６１が求められ、該蒸気温度偏差６１は比例積分調節器６２で比例積分処理されたうえ補正層温度指令６３として加算器６６へ与えられる。
【００４０】
加算器６６では、設定器６４から与えられた層温度指令６５と比例積分調節器６２からの補正層温度指令６３が加算されて設定層温度指令６７が求められ、該設定層温度指令６７は減算器７２に与えられる。
【００４１】
減算器７２では、平均検出層温度７１と設定層温度指令６７が減算されて層温度偏差７３が求められ、該層温度偏差７３は比例積分調節器７４で比例積分処理されて補正燃料流量指令７５が求められ、補正燃料流量指令７５は、加算器７８へ与えられる。
【００４２】
加算器７８では、ボイラマスタ指令４６に対応して関数発生器７６から与えられた燃料流量指令７７と比例積分調節器７４からの補正燃料流量指令７５が加算されて合計燃料流量指令７９が求められ、該合計燃料流量指令７９は比例積分調節器８０で比例積分処理されて弁開度指令８１が求められ、該弁開度指令８１は燃料流量制御弁１２に与えられ、而して燃料流量制御弁１２開度は、ボイラマスタ指令４６及び設定蒸気温度４０に対応した所定の開度に制御される。
【００４３】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すごとく、流動床の層高により蒸気温度を制御する場合、例えば流動床の層高を上昇させる際には間歇的に注入弁３０を開閉し、流動床の層高を下降させる際には間歇的に内圧排出弁３４を開閉する。
【００４４】
このため、火炉６内のベッド材１７の増減もパルス的に間歇的に行われ、連続的に行われないため、蒸気温度偏差４２が１℃のように極く僅かの場合には、ベッド材１７の増減により蒸気温度偏差４２を零にすることは困難である。
【００４５】
又、図１０に示すごとく、燃料８の流量により蒸気温度を制御する場合には、燃料流量は連続的に制御することができるため蒸気温度偏差４２が極く僅かな場合でも正確に蒸気温度の制御を行うことができる。しかし、流動床の層温度が高過ぎると火炉を損傷させてしまい、流動床の層温度が低過ぎると燃料８の燃焼が不可能になってしまうため、流動床の層温度には上下限の制約があり、燃料８の流量を無制限に動かすことはできない。
【００４６】
本発明は上述の実情に鑑み、流動床の層温度を所定の範囲内になるように制御すると共に蒸気温度偏差が極く僅かな場合でも正確に蒸気温度偏差が零となるよう蒸気温度のきめの細かい制御を行い得るようにすることを目的としてなしたものである。
【００４７】
【課題を解決するための手段】
本方法発明は、加圧流動床ボイラの火炉内に形成された流動床の層温度が上限設定値と下限設定値との間にある場合には、火炉内へ供給される燃料の流量を調整することにより加圧流動床ボイラで生成される蒸気の温度を制御し、流動床の層温度が上限設定値以上の場合には前記流動床の層高を上昇させることにより前記蒸気の温度を制御し、流動床の層温度が下限設定値以下の場合には前記流動床の層高を下降させることにより前記蒸気の温度を制御するものである。
【００４８】
本方法発明においては、流動床の層高の上昇に伴い火炉内へ供給する燃料を増加させると良い。
【００４９】
本装置発明では、加圧流動床ボイラの火炉内に形成された流動床の層温度が上限設定値と下限設定値との間にある場合に、前記火炉内へ燃料を供給するためのラインに設けた燃料流量制御弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数を調整するようにした手段と、
前記流動床の層温度が上限設定値以上になった場合に、ベッド材をベッド材貯蔵容器から火炉内へ送給するためのラインに設けた注入弁を開閉するようにした手段と、
前記流動床の層温度が下限設定値以下になった場合に、ベッド材が火炉からベッド材戻しラインを介して戻されるベッド材貯蔵容器の内圧を排出する内圧排出弁を開閉するようにした手段を設けたものである。
【００５０】
本装置発明においては、流動床の層高を上昇させる際に検出された蒸気温度と設定された蒸気温度の偏差を処理して得られた補正層高指令に対応して燃料流量制御弁を開くか或いは燃料ポンプの回転数を上昇させる手段を設けると良い。
【００５１】
又、本装置発明は、加圧流動床ボイラで生成した蒸気の検出温度と設定した蒸気温度の偏差を処理して流動床の補正層温度指令を求め出力する第１の調節器と、
前記補正層温度指令と設定された層温度指令を加算して設定層温度指令を求め出力する第１の加算器と、
前記設定層温度指令が上限設定値と下限設定値との間にある場合には設定層温度指令を出力し、設定層温度指令が上限設定値以上或いは下限設定値以下の場合は上限設定値或いは下限設定値を設定層温度指令として出力する上下限信号制限器と、
前記設定層温度指令と上下限信号制限器からの出力の偏差を求め、該偏差が零でない場合には調節器作動指令を出力する偏差信号ハイローモニタスイッチと、
流動床の検出層温度と前記設定層温度指令の偏差を処理して補正燃料流量指令を求め出力する第２の調節器と、
ボイラマスタ指令により定まる流動床の層高指令に対応した燃料流量指令と前記補正燃料流量指令を加算して合計燃料流量指令を求め出力する第２の加算器と、
前記合計燃料流量指令を処理して指令を求め、該指令により燃料を火炉へ送給するラインに設けた燃料流量制御弁の開度若しくは燃料ポンプの回転数を制御する第３の調節器と、
前記蒸気の検出温度と設定蒸気温度の偏差を処理して補正層高指令を求め出力する第４の調節器と、
前記補正層高指令とボイラマスタ指令に対応した層高指令を加算して設定層高指令を求め出力する第３の加算器と、
検出された流動床の層高と前記設定層高指令の偏差を処理すると共に前記調節器作動指令が与えられたら弁開閉指令を出力する第５の調節器と、
前記弁開閉指令を基に、ベッド材貯蔵容器内のベッド材をベッド材注入ラインから火炉内へ送給する際に圧縮空気注入ラインに設けた注入弁を開く指令を出力し、又ベッド材を火炉からベッド材戻しラインを介しベッド材貯蔵容器へ戻す際にベッド材貯蔵容器の内圧排出弁を開く指令を出力するハイローモニタスイッチを設けたものである。
【００５２】
本装置発明では、流動床の層高指令に対応した燃料流量指令を出力する関数発生器から第２の加算器へ至る送給ラインに、前記燃料流量指令と第４の調節器からの補正層高指令に対応した補正燃料流量指令を加算して別の燃料流量指令を求め該燃料流量指令を前記第２の加算器へ与える第４の加算器を設けると良い。
【００５３】
本発明においては、流動床の層温度が上限設定値と下限設定値の間にある場合は、火炉内に供給される燃料の流量が制御され、流動床の温度が上限設定値以上或いは下限設定値以下の場合は流動床の層高が調整されるため、流動床の層温度を常に所定の範囲に入るようにすることができると共に蒸気温度偏差が零となるよう、きめの細かい制御を行うことができる。
【００５４】
本発明では、流動床の層高の上昇に伴い火炉内へ供給する燃料を増加させるようにしたり、或いは流動床の層高を上昇させる際に検出された蒸気温度と設定された蒸気温度の偏差を処理して得られた補正層高指令に対応して燃料流量制御弁を開くか或いは燃料ポンプの回転数を上昇させる手段を設けたり、若しくは流動床の層高指令に対応した燃料流量指令を出力する関数発生器から第２の加算器へ至る送給ラインに、前記燃料流量指令と第４の調節器からの補正層高指令に対応した補正燃料流量指令を加算して別の燃料流量指令を求め該燃料流量指令を前記第２の加算器へ与える第４の加算器を設けた場合には、流動床の層高を上昇させる際に流動床の層温度低下が大きくならず、蒸気温度の制御性が向上する。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００５６】
図１〜図３は、本発明の実施の形態の一例である。
【００５７】
而して、本実施の形態例は基本的には図８、１０に示す蒸気温度制御装置を組み合せたものであるので、図８、１０と同一部分には同一の符号を付して説明を省略するものとし、以下の説明では本実施の形態例において特に付加した部分を主体として、図７をも参照しつつ説明する。
【００５８】
すなわち、８２は関数発生器４５からの層高指令４７に対応した燃料流量指令７７を加算器７８へ与えるようにした関数発生器である。而して、関数発生器８２に入力される流動床の層高指令４７と燃料流量指令７７とは比例関係にあるため関数Ｆ３（ｘ）は右上りの直線となる。
【００５９】
８３は加算器６６から減算器７２へ設定層温度指令６７を送給するラインの中途部に設けた上下限信号制限器、８４は上下限信号制限器８３へ流動床の層温度上限設定値８５（通常は８７０℃）を設定する設定器、８６は上下限信号制限器８３へ流動床の層温度下限設定値８７（通常は８００℃）を設定する設定器、８８は上下限信号制限器８３に対し並列に接続された偏差信号ハイローモニタスイッチ８８であり、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８では、加算器６６からの設定層温度指令６７と上下限信号制限器８３からの設定層温度指令６７’を減算して設定層温度指令偏差を求め、該設定層温度指令偏差の絶対値が零よりも大きい場合には偏差信号ハイローモニタスイッチ８８から比例積分調節器５５へ比例積分調節器作動指令８９を与え得るようになっている。
【００６０】
次に本実施の形態の作動について説明する。
【００６１】
加圧流動床ボイラ１の運転時には、温度検出器３５で検出された検出蒸気温度４１は、減算器３９，６０へ与えられ、減算器３９，６０では、夫々設定蒸気温度４０と検出蒸気温度４１が減算されて蒸気温度偏差４２，６１が求められ、該蒸気温度偏差４２，６１は比例積分調節器４３，６２へ与えられ、比例積分調節器４３では蒸気温度偏差４２が比例積分処理されて補正層高指令４４が求められ、該補正層高指令４４は加算器４８へ与えられ、比例積分調節器６２では蒸気温度偏差６１が比例積分処理されて補正層温度指令６３が求められ、該補正層温度指令６３は加算器６６へ与えられる。
【００６２】
ボイラマスタ指令４６に対応して関数発生器４５から出力された層高指令４７は加算器４８及び関数発生器８２へ与えられ、加算器４８では層高指令４７と補正層高指令４４が加算されて設定層高指令４９が求められ、該設定層高指令４９は減算器５３に与えられ、関数発生器８２からは層高指令４７に対応した燃料流量指令７７が出力されて加算器７８に与えられる。
【００６３】
加算器６６では、比例積分調節器６２からの補正層温度指令６３と設定器６４からの層温度指令６５が加算されて設定層温度指令６７が求められ、該設定層温度指令６７は上下限信号制限器８３及び偏差信号ハイローモニタスイッチ８８へ与えられる。
【００６４】
加算器６６から上下限信号制限器８３へ与えられた設定層温度指令６７が設定器８４により上下限信号制限器８３へ設定された層温度上限設定値８５よりも低く、設定器８６により上下限信号制限器８３へ設定された層温度下限設定値８７よりも高い場合には、設定層温度指令６７が上下限信号制限器８３から減算器７２及び偏差信号ハイローモニタスイッチ８８へ与えられ、設定層温度指令６７が層温度上限設定値８５よりも高い場合には、層温度上限設定値８５が設定層温度指令６７’として上下限信号制限器８３から減算器７２及び偏差信号ハイローモニタスイッチ８８へ与えられ、設定層温度指令６７が層温度下限設定値８７よりも低い場合には、層温度下限設定値８７が設定層温度指令６７’として上下限信号制限器８３から減算器７２及び偏差信号ハイローモニタスイッチ８８へ与えられる。
【００６５】
偏差信号ハイローモニタスイッチ８８では、加算器６６からの設定層温度指令６７と上下限信号制限器８３からの設定層温度指令６７’が減算されて設定層温度指令偏差が求められ、該設定層温度指令偏差が零の場合は、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８から比例積分調節器作動指令８９は出力されないが、設定層温度指令偏差の絶対値が零より大きい場合すなわち、設定層温度指令６７が層温度上限設定値８５よりも高いか或いは設定層温度指令６７’が層温度下限設定値８７よりも低い場合には、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８から比例積分調節器５５へ比例積分調節器作動指令８９が与えられる。
【００６６】
温度検出器３７，３８により検出された流動床の層温度６９，７０は、演算器６８で処理されて平均検出層温度７１が求められ、該平均検出層温度７１は減算器７２へ与えられ、減算器７２では設定層温度指令６７，６７’と平均検出層温度７１が減算されて層温度偏差７３が求められ、該層温度偏差７３は比例積分調節器７４で比例積分処理されて補正燃料流量指令７５が求められ、該補正燃料流量指令７５は加算器７８に与えられ、加算器７８では燃料流量指令７７と補正燃料流量指令７５が加算されて合計燃料流量指令７９が求められる。
【００６７】
加算器７８から出力された合計燃料流量指令７９は比例積分調節器８０で比例積分処理されて弁開度指令８１が求められ、該弁開度指令８１は燃料流量制御弁１２へ与えられる。
【００６８】
而して、流動床の層温度すなわち平均検出層温度７１が上限値（８７０℃）よりも低く、下限値（８００℃）よりも高い場合には、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８からは比例積分調節器作動指令８９が出力されないため、比例積分調節器５５は作動せず、従って比例積分調節器５５の出力は零である。
【００６９】
このため、注入弁３０、内圧排出弁３４は閉止した状態を持続し、燃料流量制御弁１２は比例積分調節器８０からの弁開度指令８１によって所定の開度に制御され、従ってボイラから流出した蒸気温度は、燃料８の流量によってのみ所定の温度に制御される。
【００７０】
流動床の層温度すなわち平均検出層温度７１が上限値（８７０℃）以上か或いは下限値（８００℃）以下の場合は、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８で求められる設定層温度偏差指令の絶対値は零よりも大きくなるため、偏差信号ハイローモニタスイッチ８８からは比例積分調節器作動指令８９が出力されて比例積分調節器５５に与えられ、比例積分調節器５５からは弁開閉指令５６が出力されるようになっている。
【００７１】
このため差圧検出器３６で検出された流動床よりも上方と流動床下部の差圧５１は演算器５０で処理されて流動床の層高検出値５２が求められ、該層高検出値５２は減算器５３へ与えられ、減算器５３では、設定層高指令４９と層高検出値５２が減算されて層高偏差５４が求められ、該層高偏差５４は比例積分調節器５５で比例積分処理され、弁開閉指令５６としてハイローモニタスイッチ５７へ与えられる。
【００７２】
而して、平均検出層温度７１が上限値（８７０℃）以上の場合は、ハイローモニタスイッチ５７から注入弁３０へ弁開閉指令５８が与えられ、注入弁３０が開く。このため、図７に示すベッド材貯蔵容器５内のベッド材１７は、注入弁３０を通ってＬバルブ２９へ送給された圧縮空気１５に同伴され、ベッド材注入管３２から火炉６内へ送給され、その結果、流動床の層高は所定の高さに制御される。
【００７３】
平均検出層温度７１が下限値（８００℃）以下の場合は、ハイローモニタスイッチ５７から内圧排出弁３４へ弁開閉指令５９が与えられて内圧排出弁３４が開き図７に示すベッド材貯蔵容器５内の圧力は大気圧となる。このため、図７に示す火炉６内のベッド材１７は火炉６とベッド材貯蔵容器５の差圧により、ベッド材戻し管３３を経てベッド材貯蔵容器５内へ戻され、流動床の層高は所定の高さに制御される。
【００７４】
流動床の層高を制御する際には、上下限信号制限器８３から出力される設定層温度指令６７’は、層温度上限設定値８５又は層温度下限設定値８７であるため、設定層温度指令６７’は一定の固定値となり、従って燃料流量制御弁１２は一定の固定値である設定層温度指令６７’により開度制御される。
【００７５】
上述の実施の形態例における流動床の層高Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３（Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３）ごとの燃料流量と流動床の層温度との関係は図３に示されている。
【００７６】
而して、図３は例えば層高Ｈ２で運転を行っている場合に流動床の層温度が層温度上限設定値と層温度下限設定値との間にある間は、燃料流量を増加させることにより蒸気温度の制御を行い、流動床の層温度が層温度上限設定値に達したら層高をＨ３に上昇させ、更に燃料流量を増加させることにより蒸気温度の制御を行うことを示している。
【００７７】
又、図３の場合、層高Ｈ２をＨ３に上昇させる場合、流動床の層温度が一時的に低下し、しかる後上昇しているが、これは、層高を上昇させるために供給されたベッド材１７の温度が低く、該ベッド材１７が加熱されるまでに時間遅れがあるためである。
【００７８】
図１に示す本発明の実施の形態例によれば、流動床の層温度を常に所定の範囲に入るようにすることができると共に蒸気温度偏差が零となるようきめの細かい制御を行うことができる。
【００７９】
図４〜図６は本発明の実施の形態の他の例であり、図４中、図１に示すものと同一のものには同一の符号が付してある。
【００８０】
而して、図４中、９０は関数発生器８２と加算器７８との間に設置した加算器、９１は比例積分調節器４３から与えられた補正層高指令４４に対応して補正燃料流量指令９２を加算器９０へ与えるようにした関数発生器であり、加算器９０では関数発生器８２からの燃料流量指令７７と関数発生器９１からの補正燃料流量指令９２を加算して燃料流量指令７７’を求め、該燃料流量指令７７’を加算器７８へ与え得るようになっている。
【００８１】
関数発生器９１に入力される補正層高指令４４と補正燃料流量指令９２は比例関係にあるため図５に示すごとく関数Ｆ４（ｘ）は右上りの直線となる。
【００８２】
本実施の形態例では、加算器９０において、流動床の層高指令４７に対応して関数発生器８２から出力された燃料流量指令７７に補正層高指令４４に対応して関数発生器９１から出力された補正燃料流量指令９２が加算されて燃料流量指令７７’が求められ、該燃料流量指令７７’は加算器７８に与えられ、加算器７８で燃料流量指令７７’と補正燃料流量指令７５を加算して得られた合計燃料流量指令７９を基に燃料流量制御弁１２の開度が制御される。
【００８３】
すなわち、本実施の形態例においては、加算器７８では、補正燃料流量指令９２の分だけ合計燃料流量指令７９が増加する結果、例えば図６に示すごとく層高がＨ２からＨ３へ上昇するような場合にも、燃料流量制御弁１２の開度は徐々に大きくなり、従って火炉６へ供給される燃料８の流量は徐々に増すため図１の場合に比較して流動床の層温度の落ち込みが少く、従って層高をあげた場合にも安定した蒸気温度の制御へ迅速に移行することができる。
【００８４】
蒸気温度を流動床の層高で制御する場合は、例えば蒸気温度の低下に伴い流動床の層高が上昇し、ボイラ収熱が増加して蒸気温度が設定値に向け上昇するが、同時に燃料流量を増やさないと、図３のイに示すごとく流動床の層温度は一時的に低下してしまう。
【００８５】
而して、この場合実際には流動床の層高が上昇し、これに伴い流動床の層温が低下し、しかる後層温度上限設定値に向け層温が上昇するよう燃料流量が増加するが、この動作は迅速には行われず、蒸気温度が設定値に達するまでに時間遅れがある。
【００８６】
しかるに本実施の形態例においては、補正層高指令４４に基づく補正燃料流量指令９２を関数発生器８２からの燃料流量指令７７に加算して得られた燃料流量指令７７’により燃料流量制御弁１２の開度を調整するようにしているため、層高をＨ２からＨ３へ上昇させる中途の段階においても、燃料流量は増加し、従って層高を上昇させる場合の層温度の低下は図６のロに示すごとく、あまり大きくなく、このため、蒸気温度が設定値に達するまでの時間遅れが少く、蒸気温度の制御性が向上する。
【００８７】
又、本実施の形態例においても前述の実施の形態例の場合と同様、流動床の層温度を常に所定の範囲に入るようにすることができると共に蒸気温度偏差が零となるようきめの細かい制御を行うことができる。
【００８８】
なお、本発明の実施の形態においては燃料流量の制御を燃料流量制御弁により行う場合について説明したが、燃料ポンプの回転数を制御することにより行うこともできること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００８９】
【発明の効果】
本発明の加圧流動床ボイラにおける蒸気温度制御方法及び装置によれば、請求項１〜６の何れにおいても火炉に形成される流動床の層温度を常に所定の範囲に入るようにすることができると共に蒸気温度偏差が零となるよう、きめの細かい制御を行うことができ、加えて請求項２、４、６の場合は流動床の層高を上昇させる際に生じる層温の低下を防止することができ、より一層良好な制御性を得ることができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す制御ブロック図である。
【図２】図１及び後述の図４の制御ブロック図に使用する第３の関数発生器に入力される層高指令と燃料流量指令との関係を示すグラフである。
【図３】図１の制御ブロック図に従い制御を行う場合の燃料流量と流動床の層温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態の他の例を示す制御ブロック図である。
【図５】図４の制御ブロック図に使用する第４の関数発生器に入力される補正層高指令と補正燃料流量指令の関係を示すグラフである。
【図６】図４の制御ブロック図に従い制御を行う場合の燃料流量と流動床の層温度との関係を示すグラフである。
【図７】加圧流動床ボイラの概要を示す系統図である。
【図８】従来の一例を示す制御ブロック図である。
【図９】図１、４、８の制御ブロック図に使用する第１の関数発生器に入力されるボイラマスタ指令と層高指令との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の他の例を示す制御ブロック図である。
【図１１】図１０の制御ブロック図に使用する第２の関数発生器に入力されるボイラマスタ指令と燃料流量指令の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    加圧流動床ボイラ
５    ベッド材貯蔵容器
６    火炉
８    燃料
１０  燃料送給管（ライン）
１１  燃料ポンプ
１２  燃料流量制御弁
１７  ベッド材
３０  注入弁
３１  圧縮空気注入管（圧縮空気注入ライン）（ライン）
３２  ベッド材注入管（ベッド材注入ライン）（ライン）
３３  ベッド材戻し管（ベッド材戻しライン）
３４  内圧排出弁
４０  設定蒸気温度（蒸気温度）
４１  検出蒸気温度（検出温度）（蒸気温度）
４２  蒸気温度偏差（偏差）
４３  比例積分調節器（第４の調節器）
４４  補正層高指令
４６  ボイラマスタ指令
４７  層高指令
４８  加算器（第３の加算器）（手段）
４９  設定層高指令
５２  層高検出値（層高）
５４  層高偏差（偏差）
５５  比例積分調節器（第５の調節器）
５６  弁開閉指令
５７  ハイローモニタスイッチ（手段）
５８，５９    弁開閉指令（指令）
６１  蒸気温度偏差（偏差）
６２  比例積分調節器（第１の調節器）
６３  補正層温度指令
６５  層温度指令
６６  加算器（第１の加算器）
６７，６７’  設定層温度指令（出力）
７１  平均検出層温度（検出層温度）
７３  層温度偏差（偏差）
７４  比例積分調節器（第２の調節器）（手段）
７５  補正燃料流量指令
７７，７７’  燃料流量指令
７８  加算器（第２の加算器）（手段）
７９  合計燃料流量指令
８０  比例積分調節器（第３の調節器）（手段）
８１  弁開度指令（指令）
８２  関数発生器
８３  上下限信号制限器
８５  層温度上限設定値（上限設定値）
８７  層温度下限設定値（下限設定値）
８８  偏差信号ハイローモニタスイッチ
８９  比例積分調節器作動指令（調節器作動指令）
９０  加算器（第４の加算器）（手段）
９２  補正燃料流量指令
【図１】
0003794074.tif 000002
【図２】
0003794074.tif 000003
【図３】
0003794074.tif 000004
【図４】
0003794074.tif 000005
【図５】
0003794074.tif 000006
【図６】
0003794074.tif 000007
【図７】
0003794074.tif 000008
【図８】
0003794074.tif 000009
【図９】
0003794074.tif 000010
【図１０】
0003794074.tif 000011
【図１１】
0003794074.tif 000012