JP2781318B2 - 排熱回収蒸気発生システムの蒸気圧力制御方法 - Google Patents
排熱回収蒸気発生システムの蒸気圧力制御方法Info
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- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
池、各種工業の工場等から排出される高温流体の排熱源
から、水蒸気、熱媒体等の蒸気を発生させる排熱回収蒸
気発生システムにおける圧力制御方法に関する。
ステムにおいては、排熱源流体の流量をバルブやダンパ
等によって制御したり、或は常に余分な量の蒸気を発生
させ、余分の蒸気を圧力に応じて大気中、凝縮器、再生
熱交換器等の需要先以外に逃がすこと等によって、蒸気
圧力は蒸気の発生負荷または蒸気の需要先の必要量に係
わらず、ほぼ一定値に制御されている。
は、蒸気の需要が急増したときに圧力が下がる方向に変
化しようとするのを、発熱源流体量をバルブやダンパの
急速制御によって増加させ、なんとか圧力低下幅が最小
になるようにし、或は余剰の蒸気の逃がし流量を絞り込
んで蒸気需要側への流量を確保する。また、蒸気の需要
が急減したときに圧力が上昇しようとする場合には、排
熱源流体量をバルブやダンパの急速制御により減少さ
せ、圧力上昇幅を最小に抑え、或は余剰の蒸気の逃がし
流量を増大させ、圧力上昇を抑えることが行われてい
る。
と排熱回収システム側の蒸気需要とは関連がなく、独立
して変化することが多い。したがって、排熱源流体の流
量が少ないときに、排熱回収システム側の蒸気流量は多
いということも有り得る。そこで、このような場合に
は、排熱回収システム側で補助燃焼器を使用して熱源流
体の流量を確保している。
の熱を排熱源から熱回収して余剰蒸気として系統外に捨
てる場合には、水や水処理のための薬品類も同時に捨て
ることになり、経済性及び環境の面から不都合がある。
一方、熱源側の流量を急速制御としても、蒸発量の方は
それ程急速には変化せず、蒸気負荷の変化に対して遅れ
がでることになる。また、補助燃焼器の燃料流量を急速
に増大させることは、NOxや一酸化炭素などの排出量
を一時的ではあるが著しく増大させてしまい、環境に悪
影響を与える等の問題がある。
く、環境への影響が少く、負荷変化への追従性の高い排
熱回収蒸気発生システムの圧力制御方法を提供すること
を目的とする。
温排水等から熱回収して水蒸気、熱媒体蒸気等を発生さ
せる蒸発器を有する排熱回収蒸気発生システムにおい
て、蒸気負荷が小さいときには上記蒸発器における蒸気
圧力設定値を高い方にシフトさせ、蒸気負荷が高いとき
は蒸気圧力設定値を低い方にシフトさせることを特徴と
する。
蒸発器の内部に保有される媒体液の飽和温度が高くな
り、蓄熱量が増大される。したがって、一定の熱源流体
流量に対して蒸発量が減少し、小さな蒸気負荷に対応す
ることができる。一方、蒸気の圧力設定値を低い方にシ
フトさせると、蒸発器の内部保有水に蓄積された熱容量
が放出され、圧力の変化に対してほとんど遅れることな
く、減圧沸騰いわゆるフラッシュ蒸発が発生する。した
がって、一定の熱源流体流量に対して蒸発量が増大し、
高い蒸気負荷に対応することができる。
ついて説明する。図1は、排熱回収蒸気発生システムの
概略構成を示す図であり、例えばガスタービン排ガス等
の排熱源流体の補助燃焼器1及び流量制御ダンパ2を経
て蒸発器3に供給されるようにしてある。上記蒸発器3
には、給水タンク4からの給水が給水ポンプ5によって
供給されており、その蒸発器3において蒸気排熱源流体
と熱交換して蒸気を発生し、その発生蒸気が蒸気流量調
節弁6を介して所定の蒸気需要個所に送給される。一
方、給水と熱交換した排熱源流体は煙突7から大気中に
放散される。
には、流量制御ダンパ2の上流側と蒸発器3の下流側と
を結ぶバイパス導管8が配設されており、このバイパス
導管8に設けられているバイパスダンパ9の開閉制御に
よって、蒸発器3をバイパスして直接煙突7から排出さ
れる排熱源流体の量を制御し得るようにしてある。ま
た、前記補助燃焼器1には、燃料流量調節弁10及び空
気流量調節弁11を介して補助燃料及び燃焼用空気を供
給し得るようにしてあり、排熱源流体の流量が少ない場
合に、上記補助燃焼器1を使用して熱源流体の流量を確
保し得るようにしてある。
12が設けられ、また蒸気流量調節弁6の下流側には蒸
気流量センサ13が設けられており、この蒸気流量セン
サ13により検出された現在の蒸気流量F及び最大蒸気
流量Fmax 等により蒸気圧力設定値Psが演算され、こ
の蒸気圧力設定値Psと蒸発器圧力センサ12で検出さ
れた蒸発器圧力との偏差信号、及び蒸発器圧力の時間変
化率の関数との和によって、各ダンパ2,9或は調節弁
10等の開度を制御するようにしてある(図2参照)。
定値Psが、図3に示すように制御装置の演算部により
最大蒸気流量Fmax と現在の蒸気流量Fの差に比例的に
変化せしめられる。
ンサ13により制御装置の演算部に取り込まれ、取り込
まれた流量信号と、予め設定されている最大流量Fmax
、最高設定圧力Pmax 、最低設定圧力Pmin とを用い
て、次の演算により蒸発器圧力設定値Psが計算され
る。
x −F)/Fmax また、前述のように、圧力の設定値に対する偏差と圧力
の時間変化率の関数の和を最小にするように補助燃料流
量調節弁10、またはダンパ2,9が比例制御等により
調節される。すなわち、操作量は{−f(P−Ps)−
dp/dt・Δt}に比例する。
したとすると、蒸気流量調節弁6が急速に開方向に制御
される。このようにして蒸気流量調節弁6が開方向に制
御されると、この弁の開動作に応じて蒸発器3内の圧力
が低下し、それに起因してフラッシュ蒸発が生じ、蒸気
流量調節弁6の開放速度にほぼ連動して蒸気流量は最大
流量1kg/sまで変化する。この蒸気流量調節弁6の開
度変化速度は全閉から全開まで通常2秒程度であり、蒸
気流量もこの速度で変化する。
気流量に応じて変化するので、蒸気流量が最大蒸気流量
まで変化すると、変化後の設定圧力は最小の15bar
となる。しかし、実際の圧力はフラッシュ蒸発による蒸
気流量の増大で急激には低下せず、徐々に低下してい
く。このような場合、初めは現在の実際の圧力が設定圧
力に対してプラス偏差となっているので、設定値との偏
差が縮小するように、補助燃焼器1の燃料流量調節弁1
0や排熱源流体の流量制御ダンパ2が開方向に制御さ
れ、流量制御ダンパ9が閉方向に制御される。
低下し熱源流体流量は徐々に増加する。
ら最小設定値Pmin まで変化する間の内部保有水の飽和
温度の変化は、約15℃、比エンタルピの変化ΔHは約
6.8kj/kgである。この熱量を15barの圧力の蒸
気量Gsに換算すると、蒸発の潜熱Lが約1946kj/
kgであるから、 Gs=ΔH・G/L =68×2000/1946 =69.9 (kg) これを蒸気流量Fmax で割ると、この流量を維持できる
時間が次のように得られる。
から100%までの急激な変化に対して熱源流体の追加
がなくても、約70秒の間蒸気を遅れなく発生させるこ
とができる。この間に熱源流体の緩やかな増大によりフ
ラッシュ蒸発流量の減少に代わって本来の加熱による蒸
発流量を増大させることができる。
少する場合には、急増大するときと同様の原理により、
圧力設定値がPmax に設定される。その後圧力は上昇
し、何も制御を行わなければ、約70秒後に設定圧力ま
で到達する。しかし、実際には熱源流体流量が制御され
るので、変化はもっと緩やかになる。
合にも余剰の蒸気は発生されず、蒸気として環境中に排
出されることはない。
を蒸気流量に対して連続的に変化させることもできる。
この場合には、わずかな蒸気流量の変化では蒸発器圧力
の設定値が変らないが、そのような微小な変化に対して
はわずかな遅れで補助燃料流量や排熱源流体流量の増加
が追従するので問題はない。一方蒸気流量が大きく変化
した場合には、第1の実施例の場合と同様の状態変化を
実現することができる。
うに、蒸発器3と蒸気流量調節弁6の間にアキュムレー
タタンクと圧力調節弁とを設けることもできる。この場
合アキュムレータタンクの設定圧力は蒸発器の圧力設定
値の最小値以下にする。
蒸気負荷が小さいときは蒸発器における蒸気圧力設定値
を高い方にシフトさせ、蒸気負荷が高いときには蒸気圧
力設定値を低い方にシフトさせるようにしたので、蒸気
流量が急激に増大した場合には圧力設定値が急に低下し
て蒸発器内圧力の低下が容認され、フラッシュ蒸発によ
る蒸気流量で需要増大分をまかなうことができる。した
がって、負荷の変化に対して十分追従することができ
る。また、上述のようにフラッシュ蒸発によって需要増
大分が一時的にまかなわれるので、補助燃料流量の急激
な増大を要求されることがなく、通常運転に近い状態で
燃焼を維持することができ、NOxなどの発生を抑制す
ることができる。
は、圧力設定値が急に高くなり、蒸発器内の圧力上昇が
容認される。したがって蒸発量が減少され、しかも熱源
からの受熱量の余った分は内部保有液温度の上昇で吸収
することができる。そのため、負荷増大時と同様に負荷
追従性が非常に高いものとすることができる。また、補
助燃焼器の燃焼状態に急激な外乱を与えることがなく、
安定した燃焼を行わせることができる。
放出することがないので、環境保全を損うこともなく、
経済性をも優れたものとすることができる。
図。
気圧力の設定値の決定方法の一例を示すグラフ。
Claims (1)
- 【請求項1】高温排ガス、温排水等から熱回収して蒸気
・熱媒体蒸気等を発生させる蒸発器を有する排熱回収蒸
気発生システムにおける蒸気圧力制御方法において、蒸
気負荷が小さいときには上記蒸発器における蒸気圧力設
定値を高い方にシフトさせ、蒸気負荷が高いときには蒸
気圧力設定値を低い方にシフトさせることを特徴とす
る、蒸気圧力制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4315267A JP2781318B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 排熱回収蒸気発生システムの蒸気圧力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4315267A JP2781318B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 排熱回収蒸気発生システムの蒸気圧力制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06159011A JPH06159011A (ja) | 1994-06-07 |
JP2781318B2 true JP2781318B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=18063366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4315267A Expired - Lifetime JP2781318B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 排熱回収蒸気発生システムの蒸気圧力制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2781318B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5728811A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-16 | Toshiba Corp | Power generating device for fluctuating load absorption |
JPS57131806A (en) * | 1981-02-09 | 1982-08-14 | Hitachi Ltd | Waste heat recycling power generating plant |
JPH02126003U (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-17 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4315267A patent/JP2781318B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06159011A (ja) | 1994-06-07 |
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