循環流動層（circulating fluidized bed, CFB）ボイラーは、高い熱慣性と強い蓄熱能力を有しており、ほぼゼロ出力の負荷調整を実現できます。しかし、現在の業界では大規模なCFBユニットの負荷調整に関する実験研究が少なく、負荷調整期間中の重要パラメーターの変化や関連制御戦略の研究が不足しています。これに対し、ある350 MW超臨界CFBボイラーを対象に負荷調整試験を行い、負荷調整期間中の重要パラメーターの変動規則を研究し、ボイラー給水流量と蒸気タービン総合弁位置制御戦略の最適化案を提案しました。これにより、ユニットの運転安全性を確保しつつ負荷調整時間の最大化を目指しました。試験結果は、最適化後の超臨界CFBユニットが85分間で5～8 MWの負荷調整を実現できることを示しました。試験期間中、ボイラーは全行程で乾燥状態を維持し、主蒸気および再熱蒸気の温度はそれぞれ566.0℃、553.0℃から482.0℃、472.0℃に低下し、平均下降速度はそれぞれ0.99℃/分、0.95℃/分でした。ボイラーの平均床温は875.8℃から730.9℃に低下し、平均下降速度は1.70℃/分でした。試験過程では、高圧シリンダの排気蒸気温度は最高380.0℃に達し、調整段の蒸気温度は内筒内壁温度より高く、ボイラーの水冷壁および水冷中仕切壁出口壁温度偏差は負荷調整時間の経過に伴い徐々に減少し、最高97.5℃に達しました。研究結果は、超臨界CFBユニットの時間単位負荷調整の実現可能性を示しており、同種ユニットの工学的実践の参考となります。

超臨界;循環流動層ボイラー;負荷調整;乾燥運転;床温度