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公開番号2025119963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2024015120
出願日2024-02-02
発明の名称ボイラ制御装置、ボイラ、発電プラント、ボイラ制御方法およびボイラ制御プログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F22B 35/18 20060101AFI20250807BHJP(蒸気発生)
要約【課題】再生可能エネルギーの調整電力として活用可能なボイラ制御装置、ボイラ、発電プラント、ボイラ制御方法およびボイラ制御プログラムを提供する。
【解決手段】負荷に応じてボイラの第1運転状態と第1運転状態よりも熱効率が低い第2運転状態との切替を行い、負荷が第1負荷を下回ると第1運転状態から第2運転状態へ切り替える通常制御を行うボイラ制御装置50であって、通常制御を行う通常モードおよび運転領域拡大モードの選択を行う選択部51と、選択部51により運転領域拡大モードが選択されると、ボイラの各設定値に対し事前に規定された専用パラメータを設定するパラメータ設定部52と、を備え、選択部51により運転領域拡大モードが選択された場合、負荷が第1負荷を下回ると第1運転状態を維持し、パラメータ設定部52で設定された専用パラメータによりボイラの運転制御を行う。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
負荷に応じてボイラの第１運転状態と該第１運転状態よりも熱効率が低い第２運転状態との切替を行い、
前記負荷が第１負荷を下回ると前記第１運転状態から前記第２運転状態へ切り替える通常制御を行うボイラ制御装置であって、
前記通常制御を行う通常モードおよび運転領域拡大モードの選択を行う選択部と、
前記選択部により前記運転領域拡大モードが選択されると、前記ボイラの各設定値に対し事前に規定された専用パラメータを設定するパラメータ設定部と、
を備え、
前記選択部により前記運転領域拡大モードが選択された場合、前記負荷が前記第１負荷を下回ると前記第１運転状態を維持し、前記パラメータ設定部で設定された前記専用パラメータにより前記ボイラの運転制御を行うボイラ制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１運転状態は、過熱器の上流の熱交換器で乾き蒸気となるドライ運転状態であり、
前記第２運転状態は、前記過熱器の上流の前記熱交換器で湿り蒸気となるウェット運転状態である請求項１に記載のボイラ制御装置。
【請求項３】
前記専用パラメータは、前記ボイラの蒸気温度、燃料流量、給水流量、空気流量、排ガスＯ
２
設定値、ボイラ出口過熱度、過熱器スプレイ水流量、風箱ダンパ開度、バーナノズル角度のうち、少なくともいずれか一つを含む請求項１に記載のボイラ制御装置。
【請求項４】
前記選択部により前記運転領域拡大モードが選択された場合、
前記通常モードにおける前記第１運転状態において不使用となる制御を有効化する請求項１に記載のボイラ制御装置。
【請求項５】
前記通常モードにおける前記第１運転状態において不使用となる前記制御のうち有効化される前記制御は、排ガスＯ
２
制御、汽水分離器ドレンタンクレベル制御のうち、少なくともいずれか一つを含む請求項４に記載のボイラ制御装置。
【請求項６】
前記選択部により前記運転領域拡大モードが選択された場合、
前記ボイラを含むユニットを停止する制御を行うユニット停止モードが選択不可となる請求項１に記載のボイラ制御装置。
【請求項７】
節炭器、過熱器及び再熱器を含む熱交換器と、
火炉壁と、
汽水分離器と、
復水器と、
請求項１に記載のボイラ制御装置と、を備えるボイラ。
【請求項８】
請求項１に記載のボイラ制御装置を備えるボイラと、
前記ボイラに設けられた熱交換器と、
前記ボイラで生成した蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンに連結されて発電を行う発電機と、
を備える発電プラント。
【請求項９】
負荷に応じてボイラの第１運転状態と該第１運転状態よりも熱効率が低い第２運転状態との切替を行い、
前記負荷が第１負荷を下回ると前記第１運転状態から前記第２運転状態へ切り替える通常制御をコンピュータが行うボイラ制御方法であって、
前記通常制御を行う通常モードおよび運転領域拡大モードの選択を行う選択工程と、
前記選択工程により前記運転領域拡大モードが選択されると、前記ボイラの各設定値に対し事前に規定された専用パラメータを設定するパラメータ設定工程と、
を備え、
前記選択工程により前記運転領域拡大モードが選択された場合、前記負荷が前記第１負荷を下回ると前記第１運転状態を維持し、前記パラメータ設定工程で設定された前記専用パラメータにより前記ボイラの運転制御をコンピュータが実行するボイラ制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のボイラ制御方法をコンピュータに実行させるボイラ制御プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボイラ制御装置、ボイラ、発電プラント、ボイラ制御方法およびボイラ制御プログラムに関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。
【０００３】
近年、再生可能エネルギーによる発電が行われている。しかし、再生可能エネルギーは電力の安定供給に課題があり、電力需要と再生可能エネルギーによる発電量とにはギャップが生じる場合がある。火力発電、特に石炭火力発電は、これまでのベースロード運転から、電力需要と再生可能エネルギーによる発電量とのギャップを埋める調整のために用いられる運転に移行することが求められている。特に、貫流ボイラに代表される超臨界圧ボイラによる石炭火力発電は、調整電力として活用されることが考えられるものの、運転可能な最低負荷などの負荷運用上の制約がある。
【０００４】
貫流ボイラには、その運転負荷によって、後述するドライ運転状態とウェット運転状態の２つの運転状態が存在する。ボイラ負荷（蒸発量）が一定以上である通常時の運転は、ボイラへの給水量が蒸発量と略等しくなるドライ運転（貫流運転）とされる。一方で、ボイラ負荷（蒸発量）が、火炉壁保護のため設定される最低給水流量より小さい低負荷の運転においては、給水の一部が循環するウェット運転（循環運転）とされる。
【０００５】
例えば特許文献１では、ドライ運転状態での運転（貫流運転）と、ウェット運転状態での運転（再循環運転）における切替負荷近傍において、貫流ボイラを継続的に一定負荷で運転することは難しいことから、ドライ運転状態では給水流量プログラムの信号および最低給水流量に応じた数値不変の信号に基づき貫流運転が行われ、ウェット運転状態では最低給水流量が常に給水流量プログラムの信号を上回る数値で再循環運転が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００９－１９８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の発明では、ウェット運転状態では最低給水流量が給水流量プログラムの信号を常に上回る数値で運転されるから、給水流量の余剰が多く発生し、ボイラの効率が低下することとなる。また、特許文献１の発明では、再生可能エネルギーの調整電力として用いる場合の最低負荷についての検討がなされていない。
【０００８】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、再生可能エネルギーの調整電力として活用可能なボイラ制御装置、ボイラ、発電プラント、ボイラ制御方法およびボイラ制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示のボイラ制御装置、ボイラ、発電プラント、ボイラ制御方法およびボイラ制御プログラムは以下の手段を採用する。
本開示のボイラ制御装置は、負荷に応じてボイラの第１運転状態と該第１運転状態よりも熱効率が低い第２運転状態との切替を行い、前記負荷が第１負荷を下回ると前記第１運転状態から前記第２運転状態へ切り替える通常制御を行うボイラ制御装置であって、前記通常制御を行う通常モードおよび運転領域拡大モードの選択を行う選択部と、前記選択部により前記運転領域拡大モードが選択されると、前記ボイラの各設定値に対し事前に規定された専用パラメータを設定するパラメータ設定部と、を備え、前記選択部により前記運転領域拡大モードが選択された場合、前記負荷が前記第１負荷を下回ると前記第１運転状態を維持し、前記パラメータ設定部で設定された前記専用パラメータにより前記ボイラの運転制御を行う。
【００１０】
本開示のボイラは、節炭器、過熱器及び再熱器を含む熱交換器と、火炉壁と、汽水分離器と、復水器と、前述のボイラ制御装置と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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