特許ウォッチ

公開番号2025015898
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118779
出願日2023-07-21
発明の名称発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法及び装置
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人弁理士法人MTS国際特許事務所
主分類F22D 5/32 20060101AFI20250124BHJP(蒸気発生)
要約【課題】エネルギーロスを抑制し省エネ性に優れると共に、廃棄物処理発電設備などの燃焼状態の変動が大きく、かつ、高圧給水加熱器等の圧損要素を有さない場合においても、ボイラ給水流量調節弁による制御性も維持し、安定した稼働を得る。
【解決手段】ボイラ給水流量調節弁22を経由してボイラ(10)に給水を行う発電設備において、ボイラドラム10の水位(L)が一定となるように前記ボイラ給水流量調節弁22を制御すると共に、前記ボイラ給水流量調節弁22の入口と出口の差圧P_i-P_Oが目標値ΔPとなるよう、ボイラ給水ポンプ14の回転数をインバータ(46)を用いて制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ボイラ給水流量調節弁を経由してボイラに給水を行う発電設備において、
ボイラドラムの水位が一定となるように前記ボイラ給水流量調節弁を制御すると共に、
前記ボイラ給水流量調節弁の入口と出口の差圧が目標値となるよう、ボイラ給水ポンプの回転数を制御することを特徴とする発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ボイラ給水ポンプの回転数をインバータを用いて制御することを特徴とする請求項１に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法。
【請求項３】
前記発電設備が、ボイラで廃棄物を燃焼して発電する廃棄物処理発電設備であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法。
【請求項４】
ボイラが複数ある発電設備で全てのボイラ給水ポンプを同じ回転数で運転する場合においては、全てのボイラのボイラ給水流量調節弁の入口と出口の差圧の最低値が目標値となるようにボイラ給水ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法。
【請求項５】
ボイラ出側のボイラ発生蒸気配管上に、蒸気温度が設定値を超えないようにするための減温器が設けられている発電設備においては、
前記ボイラ給水流量調節弁の入口と出口の差圧の目標値を、減温器要求圧力がボイラドラム要求圧力より高くなるように、減温器要求圧力として不足が予想される値を含んだ目標値に設定してボイラ給水ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法。
【請求項６】
ボイラ給水流量調節弁を経由してボイラに給水を行うようにされた発電設備において、
ボイラドラムの水位が一定となるように前記ボイラ給水流量調節弁を制御する手段と、
前記ボイラ給水流量調節弁の入口と出口の差圧が目標値となるよう、ボイラ給水ポンプの回転数を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御装置。
【請求項７】
前記ボイラ給水ポンプの回転数をインバータを用いて制御するようにされていることを特徴とする請求項６に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御装置。
【請求項８】
前記発電設備が、ボイラで廃棄物を燃焼して発電する廃棄物処理発電設備であることを特徴とする請求項６又は７に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御装置。
【請求項９】
ボイラが複数設けられた発電設備で全てのボイラ給水ポンプを同じ回転数で運転する場合においては、全てのボイラのボイラ給水流量調節弁の入口と出口の差圧の最低値が目標値となるようにボイラ給水ポンプの回転数を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御装置。
【請求項１０】
ボイラ出側のボイラ発生蒸気配管上に、蒸気温度が設定値を超えないようにするための減温器が設けられている発電設備においては、
前記ボイラ給水流量調節弁の入口と出口の差圧の目標値を、減温器要求圧力がボイラドラム要求圧力より高くなるように、減温器要求圧力として不足が予想される値を含んだ目標値に設定してボイラ給水ポンプの回転数を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法及び装置に係り、特に、エネルギーロスを抑制し省エネ性に優れると共に、廃棄物処理発電設備などの、燃焼状態の変動が大きく、且つ、高圧給水加熱器などの圧損要素を有さない場合においても、ボイラ給水流量調節弁による制御性も維持し、安定した稼働を行うことが可能な、発電設備のボイラ給水ポンプ回転数制御方法及び装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ボイラからの蒸気を蒸気タービン発電機などによって発電する機能を有する発電設備において、ボイラに復水などを返送するボイラ給水システムの給水流量制御装置が知られている。
【０００３】
このような発電設備においては、ボイラドラムを水位一定に制御するボイラ給水システムを有する。図１にボイラ１台の場合を例示する如く、ボイラドラム１０へのボイラ給水システムは、ボイラ給水ポンプ駆動用電動機１２により定速回転で運転するボイラ給水ポンプ１４、ボイラ給水ポンプ出口側配管１６、ボイラ給水配管１８、ボイラ給水流量計２０、ボイラ給水流量調節弁２２、ボイラドラム水位計２４、ボイラ発生蒸気輸送配管２６、ボイラ発生蒸気流量計２８、ボイラ給水流量制御装置３０から主に構成され、ボイラドラム１０の水位を一定に維持する制御を行う。
【０００４】
前記ボイラ給水流量制御装置３０は、主にボイラドラム水位計２４からボイラドラム水位（ドラムレベルとも称する）の信号Ｌを受けて、水位一定となるようボイラ給水流量調節弁２２の開度を制御するが、ボイラ発生蒸気流量計２８からのボイラ発生蒸気流量の信号Ｆ
ｓ
とボイラ給水流量計２０からのボイラ給水流量の信号Ｆ
ｗ
の差分値をボイラ給水流量調節弁２２の開度にフィードバックさせ、ドラム水位の一層の安定を図る、ドラムレベルの信号Ｌ、給水流量の信号Ｆ
ｗ
及び発生蒸気流量の信号Ｆ
ｓ
のいわゆる３要素制御を行っている。
【０００５】
前記ボイラ給水ポンプ１４は常に最大容量を発揮できる回転数で定速運転され、ボイラドラム１０の水位は、ボイラの運転状態によらず、ボイラ給水流量制御装置３０によりボイラ給水流量調節弁２２の開度によって制御される。
【０００６】
図２にボイラが複数の場合を例示する如く、２台以上のボイラに対してヘッダーなどを含むボイラ給水ポンプ出口側共有配管１７を接続することで、ボイラ給水ポンプ１４全台を共用する構成の場合においても、１台のボイラドラム１０の水位が高く、他方が低い場合などにおいて、それぞれ、ボイラ給水流量調節弁２２の開度は相違する開度要求となるが、ボイラ給水流量制御装置３０が各ボイラごとに独立しているので、支障はないものとなっている。
【０００７】
特に、廃棄物処理発電設備においては、ボイラ１台では十分な廃棄物燃焼量が確保できない場合があり、設備全体の設計最適化のために、ボイラを複数とすることが多い。
【０００８】
又、前記ボイラ発生蒸気輸送配管２６上に減温器３２を設置して、ボイラ給水の一部を蒸気へ噴霧することによって蒸気温度が設定値を超えないように制御する場合、ボイラ給水ポンプ１４は常に最大容量を発揮できる回転数で定速運転され、減温器３２へ給水するのに十分なヘッドを確保している。又、減温器３２への減温器給水配管３４はボイラ給水流量調節弁２２の上流側で分岐しているため、ボイラ給水流量調節弁２２で減圧される前の高圧給水が直接減温器３２に到達し、十分な着圧を確保している。
【０００９】
しかしながら従来は、ボイラ給水ポンプ１４を設計上想定する最大容量とした上で、定速回転としており、ポンプヘッドや流量などの余剰分に対してボイラ給水流量調節弁２２を絞って差圧を与えて流量制御するため、エネルギーロスがある。ボイラ給水ポンプ１４は発電設備内でも最大級のため、問題となっている。
【００１０】
一方、本発明に類似する技術として、特許文献１には、流量制御弁の前後差圧が一定になるように給水ポンプ駆動用タービンの回転数を制御することが記載されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許