JPH041255B2 - - Google Patents
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- JPH041255B2 JPH041255B2 JP60028501A JP2850185A JPH041255B2 JP H041255 B2 JPH041255 B2 JP H041255B2 JP 60028501 A JP60028501 A JP 60028501A JP 2850185 A JP2850185 A JP 2850185A JP H041255 B2 JPH041255 B2 JP H041255B2
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- heat exchange
- heat
- steam
- exchange surface
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
- F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
- F23J3/023—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys cleaning the fireside of watertubes in boilers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は蒸気発生器の対流部分に堆積する灰の
監視と制御を行う方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for monitoring and controlling ash deposits in the convection section of a steam generator.
[従来の技術]
微粉炭を燃焼させるボイラーの運転において、
石炭に含まれる灰の大部分が燃焼室の水壁上やボ
イラーの対流部分の熱交換管上に付着する。この
灰の付着物は熱伝導率が低く、表面の輻射特性を
変化させ、火災や燃焼ガスから管を隔離する。こ
れらの結果として、炉壁ならびに対流部分の管の
両者に対して有効なガスから管への熱伝達が阻害
される。[Conventional technology] In operating a boiler that burns pulverized coal,
Most of the ash contained in the coal is deposited on the water walls of the combustion chamber and on the heat exchange tubes of the convection section of the boiler. This ash deposit has low thermal conductivity and changes the radiant properties of the surface, insulating the pipe from fire and combustion gases. As a result of these, effective gas-to-tube heat transfer is inhibited both to the furnace walls as well as to the tubes of the convection section.
我々の米国特許第4408568号には、ボイラー内
に存在する実際の熱流束とボイラーの壁に到達す
る熱流束を同時に測定し、これらの熱流束の値の
差を内側壁に付着した灰の堆積量の尺度として決
定することにより、微粉炭によるボイラーの内側
壁に付着する灰の堆積を監視する方法が述べられ
ている。炉の汚れ程度を指示する信号は、炉のオ
ペレータによりすすブロワーの操作開始の決定と
して、および/または他の炉の制御作用の開始の
決定として使用されるか、あるいは、すすブロワ
ーの操作または他のボイラー制御の自動開始のた
めに用いられる。 Our U.S. Patent No. 4,408,568 involves simultaneously measuring the actual heat flux present in the boiler and the heat flux reaching the walls of the boiler, and calculating the difference between these heat flux values by calculating the amount of ash deposited on the inner walls. A method is described for monitoring the deposition of ash on the inner walls of a boiler due to pulverized coal by determining it as a quantity measure. A signal indicating the degree of fouling of the furnace may be used by the furnace operator as a decision to initiate soot blower operation and/or as a decision to initiate other furnace control actions; used for automatic start of boiler control.
蒸気発生器の対流部分において、外部にガス流
が接触し中を蒸気が流れる管壁を通して、熱が対
流および伝導により燃焼ガス流から管壁内に転移
される。通常、流動するガス流により順次に接触
される熱交換管の列が備えられている。対流部分
の機能は、通常、動力を発生するために蒸気で駆
動されるタービンへの蒸気の送気前に圧力蒸気を
過熱し、また、タービンの高圧側から戻された低
圧蒸気をタービンの低圧側へ再循環させる前に再
加熱することにある。 In the convection section of the steam generator, heat is transferred by convection and conduction from the combustion gas stream into the tube wall through which the gas stream contacts the outside and through which the steam flows. Typically, an array of heat exchange tubes is provided which are contacted in sequence by a flowing gas stream. The function of the convection section is to superheat the pressure steam before sending it to the steam-driven turbine, which typically generates power, and to heat the low-pressure steam returned from the high-pressure side of the turbine to the low-pressure The purpose is to reheat it before recycling it to the side.
[発明が解決しようとする課題]
前述したように、灰の付着はまた、ボイラーの
対流部分の管上にも生じうる。現在、対流部分に
付着する灰の量を評価したり、熱をガス相から蒸
気へ転移させる熱交換面の能力をその付着物がど
の程度まで減退させたかを評価する直接的手段は
用意されていない。[Problem to be Solved by the Invention] As mentioned above, ash deposits can also occur on the tubes of the convection section of the boiler. Currently, there is no direct means available to assess the amount of ash deposited on a convection section or the extent to which that deposit reduces the ability of a heat exchange surface to transfer heat from the gas phase to vapor. do not have.
さらに、灰は不均等に付着する。管列のある特
定の水平面を横切つて、一側または一方のコーナ
ーの方が他側または他方のコーナーより多くの汚
れが生じることがあり、この結果、通例チヤンネ
リングと呼ばれるガス流の不均衡な分布が生じ
る。現在の蒸気発生器の運転方法では、その汚れ
の不均衡の程度を確認する手段はない。 Furthermore, the ash adheres unevenly. Across a particular horizontal plane of the tube array, more fouling may occur on one side or corner than on the other side or corner, resulting in an imbalance in the gas flow commonly referred to as channeling. A distribution occurs. With current methods of operating steam generators, there is no way to determine the extent of the fouling imbalance.
対流部分の管から付着した灰の堆積物を除去す
るためにすすブロワーをいつ作動させていいかを
決定するには、オペレーターはいくつかの間接的
信号と機会ある毎に視覚的検査を行うことにたよ
らざるを得ない。このように、より直接的な情報
が不足するために、非効率的となり、制御が逆に
なつて運転が不安定となり、ときには、運転を停
止させざるを得ないほどの大変な汚れとなること
がある。さらに、対流部分の管が実際にはきれい
であるのに、すすブロワーを必要もないのに用い
たり過度にかけたりすることもある。すすブロワ
ーをかける作用は熱交換管を浸食するので、必要
もなしにすすブロワーをかけることは有害であ
り、かつ費用もかかることになる。 To determine when to operate the soot blower to remove ash deposits from the convection tubes, operators rely on several indirect signals and occasional visual inspection. I have no choice but to. This lack of more direct information can lead to inefficiency, reverse control, and unstable operation, sometimes resulting in severe contamination that forces the operation to stop. There is. Additionally, soot blowers may be used unnecessarily or excessively when the convection pipes are actually clean. Unnecessary soot blowing can be harmful and expensive since the action of soot blowing corrodes the heat exchange tubes.
市販されている診断システムもあるが、これら
はボイラーの出口における状態を測定することに
基づいている。これらのシステムは汚れを間接的
にしか測定できないし、応答時間も長いので、そ
の信号は満足な制御を行うためには一般的に不適
切である。 There are diagnostic systems available on the market, but these are based on measuring conditions at the boiler outlet. Because these systems can only measure dirt indirectly and have long response times, their signals are generally inadequate for satisfactory control.
したがつて、ボイラーの運転が改善されるよう
に、蒸気発生器の対流部分に堆積する灰を直接測
定する方法を提供する必要がある。 Therefore, there is a need to provide a method for directly measuring ash deposits in the convection section of a steam generator so that boiler operation is improved.
[課題を解決するための手段]
そこで、本発明によれば、流動する熱ガス流が
熱交換面内を流れる蒸気を加熱するため該熱交換
面と接触する蒸気発生装置の対流部分の熱交換面
上での灰の堆積を制御する方法を提供し、この方
法は、ガス流の流動方向に間隔をおいて、かつ間
に選択された数の熱交換面が配置される流動する
ガス流内の2つの位置で、ガス流の温度を直接測
定し、これら2つの位置間の温度差を選択された
数の熱交換面上の灰の堆積量の尺度として計算
し、灰の堆積の予め定められた基準に応答して選
択された数の熱交換面の清掃を作動させることか
らなる。[Means for Solving the Problems] Therefore, according to the present invention, a heat exchanger in a convection section of a steam generator where a flowing hot gas stream comes into contact with a heat exchanger surface to heat the steam flowing within the heat exchanger surface. Provided is a method for controlling ash deposition on a surface, the method comprising: a surface in a flowing gas stream having a selected number of heat exchange surfaces spaced apart in the flow direction of the gas stream; directly measure the temperature of the gas stream at two locations, calculate the temperature difference between these two locations as a measure of the amount of ash deposit on a selected number of heat exchange surfaces, and calculate the predetermined amount of ash deposit. activating cleaning of a selected number of heat exchange surfaces in response to established criteria.
したがつて、本発明においては、流動するガス
流中の2つの縦方向に間隔をおいた位置で、ガス
流から熱を回収する熱交換面上を流れる熱ガス流
の温度が直接測定される。これら2つの位置間の
温度差は、これらの直接測定により決定され、こ
の温度差は2つの位置間の熱交換面上の灰の堆積
量の尺度として用いられる。 Therefore, in the present invention, the temperature of a hot gas stream flowing over a heat exchange surface that recovers heat from the gas stream is directly measured at two longitudinally spaced locations in the flowing gas stream. . The temperature difference between these two locations is determined by these direct measurements, and this temperature difference is used as a measure of the amount of ash deposited on the heat exchange surface between the two locations.
灰の堆積量、すなわち汚れの程度は汚れ係数を
決定するために用いられ、次にこの汚れ係数は、
汚れ係数の予め定められた値に応答して熱交換面
の清掃を行い、これによつて熱交換面上の灰の堆
積を制御するために用いられる。 The amount of ash deposit, i.e. the degree of fouling, is used to determine the fouling factor, which in turn is
It is used to clean the heat exchange surfaces in response to a predetermined value of the fouling factor, thereby controlling the buildup of ash on the heat exchange surfaces.
温度の直接測定は、熱ガス流を閉じ込める壁の
開口を通して観測する汚れない熱流束計も使用で
きるが、好ましくは輻射熱高温計によるいかなる
通常の方法ででも行なうことができる。 Direct measurements of temperature can be carried out in any conventional manner, preferably by means of a radiant heat pyrometer, although clean heat flux meters observing through an aperture in a wall confining the hot gas flow may also be used.
本発明の1つの実施例においては、輻射熱高温
計または適切な代替品と熱流束計または適切な代
替品との組合せを使用することによつて、蒸気発
生器の対流部分に堆積する灰の量や分布状況を決
定する方法が提供される。輻射熱高温計または適
切な代替品は対流部分の熱交換管の列を横切るガ
ス温度の差を測定し、一方、熱流束計または適切
な代替品は不均等な灰の堆積によつて生じるガス
のチヤンネリングを監視する。 In one embodiment of the invention, the amount of ash deposited in the convection section of the steam generator is determined by using a combination of a radiant heat pyrometer or suitable alternative and a heat flux meter or suitable alternative. A method for determining the distribution status is provided. A radiant heat pyrometer or suitable alternative measures the gas temperature difference across the row of heat exchange tubes in the convection section, while a heat flux meter or suitable alternative measures the difference in gas temperature caused by uneven ash deposition. Monitor channeling.
輻射熱高温計は管の列と列の間のガス空間に焦
点を合せられる。高温計の読みはガス流中の水蒸
気、二酸化炭素、石炭灰粒子の濃度の変化によつ
て生じるガス流の輻射能の変化に対して補正され
る。この補正は、石炭および空気の処理量率や灰
の含有量と同時に高温計の読みを監視する専用の
ミニコンピユーターまたはマイクロコンピユータ
ーを使つて、連続的にしかもオンラインでうまく
計算される。1つの管列を横切つて配置された2
つの高温計を使用することによつて、その列がガ
ス温度の低下が測定される。同一管列を横切つて
の蒸気の流量率とその温度降下は、これは近代的
な蒸気発生器の運転においては通常測定されるも
のであるが、同様にコンピユーターへ送られる。
高温計によつて決定されたガス温度降下と共に上
記情報を用いることにより、コンピユーターは、
詳しくは後述するように、汚れ係数RFを連続的
に計算する。この汚れ係数は管の列の汚れの程度
に一義的に比例し、その値は、例えばカラーコー
ド化されたダイアグラムの形でのように、数字に
または視覚的にモニタースクリーン上に表示され
る。この値はまた、どのような手頃の媒体にも記
録され得る。 A radiant heat pyrometer is focused on the gas space between the rows of tubes. The pyrometer readings are corrected for changes in the radioactivity of the gas stream caused by changes in the concentration of water vapor, carbon dioxide, and coal ash particles in the gas stream. This correction is conveniently calculated continuously and on-line using a dedicated minicomputer or microcomputer that monitors the pyrometer readings as well as the coal and air throughput rates and ash content. 2 placed across one tube row
By using two pyrometers, the row measures the decrease in gas temperature. The steam flow rate and its temperature drop across the same tube bank, which are commonly measured in modern steam generator operation, are also sent to the computer.
Using the above information along with the gas temperature drop determined by the pyrometer, the computer can:
As will be described in detail later, the contamination coefficient R F is continuously calculated. This fouling factor is uniquely proportional to the degree of fouling of the tube row and its value is displayed numerically or visually, for example in the form of a color-coded diagram, on a monitor screen. This value can also be recorded on any convenient medium.
前述したように、不均等な汚れによつて燃焼ガ
スの流れが管の列内でチヤンネルを形成する。本
発明の好ましい実施例においては、熱流束計が対
流部分を包囲する水管壁上の重要な位置に配置さ
れる。ある場合には、この部分の汚れが1つの問
題となることがあり、水管壁上に配置した熱流束
計に代わる適切な代替品としては、開口を通して
観測される汚れない熱流束計とすることができ
る。他の場合は、ガス流内に突出する熱電対を使
用することが好都合である。 As previously discussed, uneven fouling causes the flow of combustion gases to form channels within the row of tubes. In a preferred embodiment of the invention, heat flux meters are placed at strategic locations on the water tube wall surrounding the convection section. In some cases, contamination of this area can be a problem, and a clean heat flux meter viewed through an aperture is a suitable alternative to a heat flux meter placed on the water tube wall. be able to. In other cases, it is advantageous to use thermocouples that protrude into the gas flow.
これらのメーターの1つにより監視される熱流
束がその列の特定レベルに対する平均より大幅に
低いかおよび/または高い時には、これは管列が
不均等に汚れていることを示し、この情報は同様
に数字であるいは視覚的にモニタースクリーンの
上に表示され、所望により、いかなる手頃な媒体
にも記録できる。 When the heat flux monitored by one of these meters is significantly lower and/or higher than the average for that row's particular level, this indicates that the tube row is unevenly fouled, and this information is also displayed numerically or visually on a monitor screen and, if desired, recorded on any convenient medium.
蒸気発生器のオペレーターは最適の操作結果と
管の最小限の浸食のため、汚れ係数とガスチヤン
ネリング情報を用いて、選択された対流部分の列
から灰の堆積物を除去するようにすすブロワーの
定期的かつ選択的操作を決定する。あるいは、熱
交換管の特定列に対して特定値RFが記録される
時、すすブロワーを自動的に駆動させるために、
信号を使用することができる。チヤンネリング信
号は、命令を抑えまたはすすブロワーを選択的に
駆動させるために用いることができ、これによつ
て、不必要なブロー作用やそのための管の浸食、
蒸気の損失を防ぐことができる。 Steam generator operators can use the fouling coefficient and gas channeling information to soot to remove ash deposits from selected convection section rows for optimal operating results and minimal erosion of the tubes. Determine periodic and selective operation of blowers. Alternatively, to automatically activate the soot blower when a specific value R F is recorded for a specific row of heat exchange tubes,
Signals can be used. The channeling signal can be used to suppress commands or selectively activate the soot blower, thereby eliminating unnecessary blowing action and resulting tube erosion.
Steam loss can be prevented.
[実施例]
以下、本発明を添付図面を参照しながら、実施
例によつて説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described by way of examples with reference to the accompanying drawings.
図面を参照すれば、第1図は石炭燃焼式ボイラ
ー10を概略的に示す。微粉炭と空気がバーナー
12を通つてボイラー10の燃焼室14へ供給さ
れる。周知のように、炉壁16は複数の平行管で
成り、その中で蒸気が発生され蒸気収集システム
(不図示)へ送られる。 Referring to the drawings, FIG. 1 schematically depicts a coal-fired boiler 10. As shown in FIG. Pulverized coal and air are fed through burner 12 to combustion chamber 14 of boiler 10 . As is well known, the furnace wall 16 consists of a plurality of parallel tubes in which steam is generated and sent to a steam collection system (not shown).
燃焼ガスはボイラー10の対流部分18へ上昇
する。この対流部分18は熱交換管の列20,2
2を有し、そこを通つて蒸気は周知のように過熱
および再加熱のために送られる。燃焼ガスは次に
エコノマイザー24およびエアヒーター(不図
示)を通りライン26により大気へ排出される。 The combustion gases rise to the convection section 18 of the boiler 10. This convection section 18 consists of rows 20, 2 of heat exchange tubes.
2, through which the steam is sent for superheating and reheating in a known manner. The combustion gases then pass through an economizer 24 and an air heater (not shown) and are exhausted to the atmosphere via line 26.
ボイラー10の運転中、灰とスラツグが炉壁1
6ならびに熱交換器の列20,22に付着し、そ
してそれらの管に粘着することによつてこれらの
管表面を通しての熱吸収を減退させ、その他運転
の困難を生じさせる。すすブロワー(第1図には
示さず)がボイラー10の各所に配置され、それ
は蒸気の噴流を付着物の堆積物に向けることによ
つてその堆積物を熱交換器の管表面から除去する
ように作動する。 While the boiler 10 is operating, ash and slag are deposited on the furnace wall 1.
6 as well as the heat exchanger rows 20, 22 and stick to the tubes, reducing heat absorption through the surfaces of these tubes and creating other operational difficulties. Soot blowers (not shown in Figure 1) are located throughout the boiler 10 to remove deposits from the heat exchanger tube surfaces by directing jets of steam at the deposits. It operates.
前述したように、米国特許第4408568号におい
ては、複数個の熱流束計を火炎に直接向けて炉壁
16内に配置することにより、炉壁16の灰や他
の付着物の堆積を監視する方法が示されている。 As previously mentioned, in U.S. Pat. No. 4,408,568, a plurality of heat flux meters are placed within the furnace wall 16 directly toward the flame to monitor the buildup of ash and other deposits on the furnace wall 16. A method is shown.
本発明は列20,22,24を形成する熱交換
器の管に対する付着物の堆積の監視に関し、その
特定部分の参照用として、熱交換器管の列20の
概略立面図と平面図をそれぞれ示す第2図および
第3図を用いる。 The present invention relates to the monitoring of deposits on heat exchanger tubes forming rows 20, 22, 24, and for reference of specific parts thereof, a schematic elevational and plan view of row 20 of heat exchanger tubes is provided. Figures 2 and 3 shown respectively are used.
熱交換器管の個々の列28の構成は全く通常の
もので一連の管によりなり、それらの管は蒸気を
運び、管壁を通して流動するガス流30から熱を
移し、流動する蒸気を加熱する。水平方向に配置
された引つこみ自在なすすブロワー32が個々の
列28と、管表面から付着物の堆積を除去するた
めに組合されている。 The configuration of the individual rows 28 of heat exchanger tubes is quite conventional and consists of a series of tubes that carry steam and transfer heat from the flowing gas stream 30 through the tube walls to heat the flowing steam. . A horizontally arranged retractable soot blower 32 is associated with each row 28 to remove deposits of deposits from the tube surface.
本発明によれば、輻射熱高温計34が熱交換管
の列20の上端と下端の両方および垂直方向に隣
接する組の間に配置される。また、対流部分の管
20あるいは22(あるいは実際上エコノマイザ
ー24に対しても)の全部の列に対して一対の高
温計34を備えることができ、または、地域条件
の要求次第では、熱交換管の1つの単位列28か
あるいは選択された複数の単位列に対して一対の
高温計34を備えることもできる。各高温計34
はその位置でガス流30の温度を測定する。この
高温計34は、普通、列20あるいは22の長手
方向中心線の所でガス流に焦点が合せられる。 In accordance with the present invention, radiant heat pyrometers 34 are positioned at both the upper and lower ends of the rows 20 of heat exchange tubes and between vertically adjacent sets. It is also possible to provide a pair of pyrometers 34 for every row of tubes 20 or 22 (or indeed for an economizer 24) in the convection section, or, depending on the requirements of local conditions, a pair of pyrometers 34. A pair of pyrometers 34 may be provided for one unit row 28 or selected plurality of unit rows of tubes. Each pyrometer 34
measures the temperature of the gas stream 30 at that location. The pyrometer 34 is typically focused on the gas flow at the longitudinal centerline of rows 20 or 22.
それらの高温計34は、二酸化炭素と水が輻射
線を吸収し放出する波長範囲に敏感な種類のもの
である。高温計の信号を真の温度測定値に変換す
るためには、ガス空間の固有輻射能に対する補正
が必要である。輻射能は水分パーセント、二酸化
炭素パーセント、石炭中の灰分パーセント、総空
気流量およびガス温度により影響を受ける。その
補正はガス相の成分から計算によつて行われる。
あるいは、高温計34は二酸化炭素と水が輻射線
を放出せずおよび/または吸収しない波長範囲に
敏感な種類のものでもよい。この場合、信号は普
通ガス流中の固形微粒子にしたがい、その温度測
定値は通例、総空気流量と石炭中の灰分パーセン
トおよび石炭の供給率に対するデータを用いて補
正される。普通、補正のための計算は専用コンピ
ユーターによりオンラインで行われる。所望であ
れば、特定の波長に敏感ではないが総輻射線を測
定するような高温計のように、個々の場合によつ
てどちらの種類の高温計でも使用することができ
る。さらに他の特定の場合には、米国特許第
4408568号に示された種類の1つのような汚れな
い熱流束計を使うこともできる。この場合も、信
号に対する適切な補正が行われる。 These pyrometers 34 are of the type that are sensitive to the wavelength range in which carbon dioxide and water absorb and emit radiation. In order to convert the pyrometer signal into a true temperature measurement, a correction for the inherent radiation of the gas space is required. Radioactivity is influenced by percent moisture, percent carbon dioxide, percent ash in the coal, total air flow rate, and gas temperature. The correction is performed by calculation from the gas phase components.
Alternatively, pyrometer 34 may be of a type sensitive to wavelength ranges in which carbon dioxide and water do not emit and/or absorb radiation. In this case, the signal typically follows the solid particulates in the gas stream, and the temperature measurements are typically corrected using data for total air flow, percent ash in the coal, and coal feed rate. Calculations for correction are usually performed online by a dedicated computer. If desired, either type of pyrometer can be used depending on the particular case, such as a pyrometer that is not sensitive to particular wavelengths but measures total radiation. Additionally, in certain other cases, U.S. Pat.
A clean heat flux meter, such as one of the types shown in No. 4408568, can also be used. In this case as well, appropriate corrections are made to the signal.
この高温計34は列28のほぼ中心線に沿つて
熱交換管の列28を横切る縦方向の温度降下を測
定する。列28の個々の管が汚れるにしたがつ
て、蒸気を加熱するため管面を横切る熱の転移は
より少なくなり、高温計34の各対間の温度降下
をより小さくなる。そこで測定された温度差はオ
ンラインコンピユーターへ送られ、このコンピユ
ーターへは、前述したように、蒸気温度および流
量の測定値や高温計の読みの補正に対するデータ
も供給される。 The pyrometer 34 measures the longitudinal temperature drop across the row 28 of heat exchange tubes along the approximate centerline of the row 28. As the individual tubes in row 28 become dirty, there is less heat transfer across the tube surface to heat the steam, resulting in a smaller temperature drop between each pair of pyrometers 34. The temperature difference measured there is sent to an on-line computer, which is also supplied with data for steam temperature and flow measurements and correction of pyrometer readings, as described above.
熱交換器の列に存在する関係は次の方程式(1)に
より与えられる。 The relationship that exists in a row of heat exchangers is given by the following equation (1):
Q=UA△T1n (1)
上式で、Qは蒸気により吸収された熱量で、管
の蒸気側における温度と流量率の測定値から決定
されるものであり、△T1nは蒸気ライン中にある
輻射熱高温計と熱電対により測定される列を通し
ての対数平均温度降下であり、Aは管の表面積、
Uは管の有効伝熱係数で、その一部は管の汚れに
より影響される。 Q=UA△T 1n (1) In the above equation, Q is the amount of heat absorbed by the steam, determined from the measured values of temperature and flow rate on the steam side of the pipe, and △T 1n is the amount of heat absorbed by the steam in the steam line. is the logarithmic mean temperature drop across the column as measured by a radiant heat pyrometer and thermocouple at , where A is the surface area of the tube;
U is the effective heat transfer coefficient of the tube, part of which is affected by contamination of the tube.
汚れ係数はRFは方程式(2)から決定することが
できる。 The fouling factor R F can be determined from equation (2).
1/U=1/(hc)f+1/(hc)s+L/K+RF (2)
上式でUは方程式(1)から決定される有効伝熱係
数、RFは汚れ係数、(hc)fは管のガス流側におけ
る対流伝熱係数、(hc)sは管の蒸気側における対
流伝熱係数であり、LとKとはそれぞれ対流部分
の管の厚みと熱伝導率である。1/U=1/(hc) f +1/(hc) s +L/K+R F (2) In the above equation, U is the effective heat transfer coefficient determined from equation (1), R F is the fouling coefficient, (hc) f is the convective heat transfer coefficient on the gas flow side of the tube, (hc) s is the convective heat transfer coefficient on the steam side of the tube, and L and K are the thickness and thermal conductivity of the tube in the convection section, respectively.
方程式(1)と(2)とを用いて行われるべき計算は、
測定された温度と流量率とを受入れ、Uを計算
し、ひいてはRFを計算するようにプログラムが
組まれたコンピユーターにより最も有効に行われ
る。汚れ係数RFは、数値としてオペレーターに
与えられるか、あるいは、対流部分の汚れのグラ
フ表示の一部としてモニタースクリーン上に表示
され、これは燃焼過程を制御する際オペレーター
の助けとなるように、汚れの程度を示すために色
分けがなされている。 The calculation to be done using equations (1) and (2) is
This is most effectively done by a computer programmed to accept the measured temperature and flow rate and calculate U, which in turn calculates R F. The fouling factor R F can be given to the operator as a numerical value or displayed on the monitor screen as part of a graphical representation of the convection section fouling, to assist the operator in controlling the combustion process. Colors are used to indicate the degree of contamination.
その汚れがどの特定列28に対しても予め定め
られた基準に達したときには、オペレーターが介
入する結果として、またはコンピユーターによる
自動作動によつて、その列にある熱交換管の表面
から付着物の堆積を除去するため、その列用のす
すブロワー32が作動する。 When the contamination reaches a predetermined standard for any particular row 28, either as a result of operator intervention or by automatic action by a computer, deposits are removed from the surface of the heat exchanger tubes in that row. The soot blower 32 for that row is activated to remove the deposits.
本発明の好ましい実施例においては、チヤンネ
ルリングの測定に応答してあるすすブロワー32
の作動を抑える手段が講じられる。前述したよう
に、水平面における汚れの程度が異なる結果とし
て、熱交換管の列28においてガスのチヤンネリ
ングが生じる。水平面にある対流部分18の水管
壁38に熱流束計36が配置される。そのような
熱流束計36を4組以上水平に並べたものを、列
20,22内の縦方向に間隔をおいた位置に配置
することができる。 In a preferred embodiment of the invention, a soot blower 32 is provided in response to channel ring measurements.
Measures are taken to suppress the operation of the As previously mentioned, gas channeling occurs in the rows 28 of heat exchange tubes as a result of the different degrees of contamination in the horizontal planes. A heat flux meter 36 is arranged on the water tube wall 38 of the convection section 18 in the horizontal plane. Four or more horizontally arranged sets of such heat flux meters 36 can be arranged at vertically spaced locations within the rows 20, 22.
これらの熱流束計36はそれぞれそのメーター
に到達する熱流束を測定する。熱流束計36はど
のような手頃の構造をもつものであつてもよい。
それらの熱流束計は管壁に固定され汚れる型のも
のである。あるいは、壁が汚れるとするならば、
壁にある開口を通して観察される前述の型の汚れ
ない熱流束計を使用することもできる。さらに他
の特定の場合には、その保護壁がガス流中へ突出
するような熱電対を使用することも有利である。 Each of these heat flux meters 36 measures the heat flux reaching that meter. Heat flux meter 36 may be of any convenient construction.
These heat flux meters are of the type that are fixed to the tube wall and get dirty. Or, if the walls are dirty,
It is also possible to use a clean heat flux meter of the type described above, which is viewed through an opening in the wall. In yet other specific cases, it may also be advantageous to use thermocouples whose protective walls protrude into the gas stream.
各メーター36へ到達する熱流束は特定の熱交
換管の列28を通るガス流30により測定され
る。チヤンネリングがないときには、各熱流束計
36に到達する熱流束は、事実上同じである。し
かしながら、汚れが熱交換管列28の水平末端部
のある部分に生じがちの場合には、ガス流はその
管列28の残りの部分へ流れ、汚れがちの部分よ
り大きくなる。これらの状況のもとでは、熱流束
計36へ到達する熱流束はそれぞれ異なる。輻射
熱高温計34はこれらの変化を必ずしも検知しな
い。なぜなら、それによつて行われる温度の測定
は、管列28のほぼ中央部分を通るガス流に関す
るものだからである。したがつて、熱流束計36
はチヤンネリングの程度を監視するために使用さ
れ、それによつて行われる熱流束の測定は、汚れ
がちの部分にある熱交換管を選択的に清掃するた
めにすすブロワーの選択されたものを手動または
コンピユーターによる自動制御方法で作動させる
ため、好都合に使用される。このような選択され
たすすブロワーの操作は、輻射熱高温計34によ
り探知される汚れの状態に応答してすすブロワー
が全部作動するのを防ぐ。清掃を必要とする部分
だけがすすの吹き飛ばしに実際にさらされること
になる。このようにして、管の腐食やかなりの費
用や運転上の問題が最小限に抑えられ、蒸気の節
約も最大となる。 The heat flux reaching each meter 36 is measured by gas flow 30 through a particular row of heat exchange tubes 28. When there is no channeling, the heat flux reaching each heat flux meter 36 is virtually the same. However, if fouling is likely to occur in a portion of the horizontal end of the heat exchange tube bank 28, the gas flow will flow to the remainder of the tube bank 28 and will be greater than the portion prone to fouling. Under these circumstances, the heat flux reaching the heat flux meter 36 is different. Radiant heat pyrometer 34 does not necessarily detect these changes. This is because the temperature measurements thereby made relate to the gas flow through approximately the central portion of the tube array 28. Therefore, the heat flux meter 36
is used to monitor the degree of channeling, and the heat flux measurements made thereby can be used to manually or manually clean selected soot blowers to selectively clean heat exchange tubes in areas prone to fouling. It is conveniently used to operate in an automatic computer controlled manner. Such selected soot blower operation prevents all soot blowers from operating in response to fouling conditions detected by radiant heat pyrometer 34. Only those areas that require cleaning will be actually exposed to the soot blast. In this way, pipe corrosion and significant cost and operational problems are minimized and steam savings are maximized.
ガス流30からの固形付着物によるボイラー1
0の対流部分18の汚れは、このようにして輻射
熱高温計34を熱流束計36によつて監視され
る。これらの計器よつて行われる測定は、対流部
分の状態に関してオペレーターへの情報を発生さ
せるように処理されるか、あるいは、それらの測
定によつて指示された予め定められた状態の組合
せに応答して、すすブロワーを使つて管の清掃操
作をコンピユーター制御により自動的に行わせる
ために使用される。 Boiler 1 due to solid deposits from gas stream 30
The contamination of the convection section 18 of 0 is thus monitored by the radiant heat pyrometer 34 and the heat flux meter 36. The measurements made by these instruments are processed to generate information to the operator regarding the condition of the convective section, or are responsive to a predetermined combination of conditions indicated by those measurements. It is used to automatically clean pipes using a soot blower under computer control.
ガス流温度の直接測定は輻射熱高温計を使つて
行われ、この測定値は対流部分に付着した灰や他
の固形物の堆積を正確に瞬間的に測定するために
使用される。ガス流の放射特性を補償することに
より、また、チヤンネリングの効果を考慮するこ
とにより、ボイラーのオペレーターは、最初に、
ボイラーの正確な運転を可能とする情報を供給さ
れる。代りに、対流部分の正確な自動清掃が、集
められたデータに基づいたコンピユーター制御を
用いて行われ得る。このようにして、対流部分の
汚れや蒸気発生器の蒸気管の腐食に関する従来技
術の問題点が克服される。 Direct measurement of gas stream temperature is made using a radiant heat pyrometer, and this measurement is used to accurately and instantaneously measure the buildup of ash and other solids in the convection section. By compensating for the radiation properties of the gas flow and by taking into account the effects of channeling, the boiler operator first
Provided with information that allows accurate operation of the boiler. Alternatively, precise automatic cleaning of the convective section can be performed using computer control based on the collected data. In this way, the problems of the prior art regarding fouling of the convection section and corrosion of the steam pipes of the steam generator are overcome.
本発明を要約すれば、本発明は、熱交換管の汚
れを正確に監視し、かつ制御できるような対流部
分の灰の監視および制御方法を提供するものであ
る。本発明の範囲内で変形が可能である。 In summary, the present invention provides a method for monitoring and controlling ash in a convection section such that fouling of heat exchange tubes can be accurately monitored and controlled. Variations are possible within the scope of the invention.
第1図は本発明が適用される典型的な石炭燃焼
式蒸気発生器の概略図、第2図は本発明の好まし
い実施例が適用されるよう設計された対流部分の
熱交換器管の列の立面図、第3図は第2図の対流
部分の熱交換管の列の平面図である。
[図中符号]10……微粉炭燃焼式ボイラー、
12……バーナー、14……燃焼室、16……炉
壁、18……対流部分、20,22……熱交換管
の列、24……エコノマイザー、26……ライ
ン、28……列、30……ガス流、32……すす
ブロワー、34……輻射熱高温計、36……熱流
束計。
FIG. 1 is a schematic diagram of a typical coal-fired steam generator to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an array of heat exchanger tubes in the convection section designed to apply the preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the row of heat exchange tubes in the convection section of FIG. [Code in the figure] 10...Pulverized coal combustion boiler,
12... Burner, 14... Combustion chamber, 16... Furnace wall, 18... Convection section, 20, 22... Row of heat exchange tubes, 24... Economizer, 26... Line, 28... Row, 30... Gas flow, 32... Soot blower, 34... Radiant heat pyrometer, 36... Heat flux meter.
Claims (1)
交換面内を流れる蒸気を加熱する蒸気発生器の対
流部分の熱交換面上に付着する灰の堆積を制御す
る方法において、 間に選択された数の熱交換面が配置されてい
る、ガスの流動する方向に間隔をおいたガス流内
の2つの位置で、ガス流の温度を連続的に直接測
定する工程と、 該測定された温度を、流動するガス流の輻射能
を補償するために調整する工程と、 前記選択された数の熱交換面上の灰の堆積量の
尺度として、前記2つの位置間での調整された温
度の差を計算する工程と、 計算された前記温度差から、灰の堆積を汚れ係
数RFとして計算する工程と、 選択された数の熱交換面を通つて流れる蒸気の
流量率と、熱交換面を横切つての蒸気の温度変化
とを連続的に決定する工程と、 灰の堆積の予め定められた基準に応答して前記
選択された数の熱交換面の清掃を作動させる工程
とを含み、 前記汚れ係数RFは、下記の方程式 RF=1/U−1/(hc)f−1/(hc)s−L/K ここで、(hc)fは熱交換面のガス流側における
対流伝熱係数、(hc)sは熱交換面の蒸気側におけ
る対流伝熱係数、LとKはそれぞれ熱交換面の厚
みと熱伝導率であり、Uは次の方程式 U=Q/A△T1n から求められる伝熱係数で、 上式においてQは蒸気により吸収される熱で、
熱交換面の蒸気側における温度と流量率の測定か
ら決定され、△T1nはガス流の温度測定から決定
される前記選択された数の熱交換面を横切つての
対数平均温度降下、Aは熱交換面の面積 に前記測定した値を代入することによつて決定す
る、 ことを特徴とする対流部分に付着する灰の堆積を
制御する方法。 2 前記汚れ係数が、蒸気発生過程を制御すると
きおよび/または汚れた熱交換面を清掃するため
に、蒸気発生器のオペレーターが使用するように
モニタースクリーン上に表示される特許請求の範
囲第1項記載の灰の堆積を制御する方法。 3 前記表示は汚れた領域を図示する対流部分を
表わすものである特許請求の範囲第2項記載の灰
の堆積を制御する方法。 4 前記汚れ係数は汚れた熱交換面の清掃を自動
的に行うために用いられる特許請求の範囲第1項
記載の灰の堆積を制御する方法。 5 熱交換面の複数の周囲位置に到達する熱流束
を決定し、これら個々の決定値を決定値の平均と
比較し、これら比較された決定値における予め定
められた差に応答して自動的な清掃作業を無効に
し、検知されたガス流の不均衡な分布に応答して
当該熱交換面の一部分のみを選択的に清掃するよ
うに駆動する特許請求の範囲第1項ないし第4項
のいずれか1項記載の灰の堆積を制御する方法。[Scope of Claims] 1. Controlling the accumulation of ash on a heat exchange surface of a convection section of a steam generator in which a flowing hot gas stream contacts a heat exchange surface to heat steam flowing within the heat exchange surface. a method in which the temperature of a gas stream is continuously and directly measured at two locations in the gas stream spaced apart in the direction of gas flow between which a selected number of heat exchange surfaces are arranged. adjusting the measured temperature to compensate for the radiation of the flowing gas stream; calculating the ash deposit as a fouling factor R F from said calculated temperature difference; and steam flowing through the selected number of heat exchange surfaces. successively determining the flow rate of the selected number of heat exchange surfaces and the temperature change of the steam across the heat exchange surfaces; and activating cleaning, and the contamination coefficient R F is determined by the following equation R F =1/U-1/(hc) f -1/(hc) s -L/K where (hc) f is the convective heat transfer coefficient on the gas flow side of the heat exchange surface, (hc) s is the convective heat transfer coefficient on the steam side of the heat exchange surface, L and K are the thickness and thermal conductivity of the heat exchange surface, respectively, and U is The heat transfer coefficient is calculated from the following equation: U=Q/A△T 1n , where Q is the heat absorbed by the steam,
determined from measurements of temperature and flow rate on the steam side of the heat exchange surfaces, ΔT 1n is the logarithmic average temperature drop across said selected number of heat exchange surfaces, A determined from temperature measurements of the gas stream; is determined by substituting the measured value for the area of a heat exchange surface. 2. The fouling factor is displayed on a monitor screen for use by a steam generator operator in controlling the steam generation process and/or for cleaning dirty heat exchange surfaces. Methods of controlling ash accumulation as described in Section 1. 3. A method for controlling ash accumulation as claimed in claim 2, wherein said indication represents a convective section illustrating a dirty area. 4. The method of claim 1, wherein the fouling factor is used to automatically clean dirty heat exchange surfaces. 5 determining the heat flux reaching a plurality of circumferential locations of the heat exchange surface, comparing these individual determinations with an average of the determinations, and automatically determining the Claims 1 to 4, wherein the heat exchange surface is actuated to selectively clean only a portion of the heat exchange surface in response to a detected imbalance in the gas flow. A method for controlling ash accumulation according to any one of the preceding items.
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