JP6347100B2 - Mill outlet temperature control method, apparatus and program for exhaust gas recirculation system crushing plant - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度を制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling a mill outlet temperature of an exhaust gas circulation system pulverization plant.
従来から、微粉炭やセメント等を製造するための粉砕プラントとして、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。
まず、燃料ガスと燃焼エアとを熱ガス発生装置に供給し、熱ガス発生装置において、熱風を排ガスとして発生させる。排ガスは、原料の粉砕を行う粉砕機の内部に供給される。粉砕機で粉砕された原料は、排ガスと共にバグフィルターに供給され、バグフィルターで捕集される。その後、排ガスは、循環ファンで昇圧されて循環ガスとして再び熱ガス発生装置に供給される。このように熱ガス発生装置で発生した排ガス(熱風)は、熱ガス発生装置から、粉砕機、バグフィルターを経由して熱ガス発生装置に循環される。以下の説明では、このような「粉砕プラント」を「排ガス循環系粉砕プラント」と称する。
Conventionally, what was disclosed by
First, fuel gas and combustion air are supplied to a hot gas generator, and hot air is generated as exhaust gas in the hot gas generator. The exhaust gas is supplied to the inside of a pulverizer that pulverizes the raw material. The raw material pulverized by the pulverizer is supplied to the bag filter together with the exhaust gas, and is collected by the bag filter. Thereafter, the exhaust gas is pressurized by a circulation fan and supplied again to the hot gas generator as a circulation gas. The exhaust gas (hot air) generated by the hot gas generator in this way is circulated from the hot gas generator to the hot gas generator via a pulverizer and a bag filter. In the following description, such a “pulverization plant” is referred to as an “exhaust gas circulation system pulverization plant”.
このような排ガス循環系粉砕プラントでは、粉砕時には、原料を安定的に乾燥させるために、粉砕機の出口温度(ミル出口温度と呼ぶ)が、粉砕後の原料の目標温度になるように燃料ガスの流量を操作するフィードバック制御を行うことが考えられる。 In such an exhaust gas circulation system pulverization plant, in order to stably dry the raw material during pulverization, the fuel gas is set so that the outlet temperature of the pulverizer (referred to as the mill outlet temperature) becomes the target temperature of the raw material after pulverization. It is conceivable to perform feedback control for manipulating the flow rate.
排ガス循環系粉砕プラントに用いられるガス・原料といった種々の環境変数は常に変動し、その変動によってミル出口温度も変動する。ミル出口温度が変動すると、その変動を補償しようとするフィードバック制御の働きにより、熱ガス発生装置の出力も変動する。熱ガス発生装置の出力が変動すると、それに従って粉砕機の入口の温度(ミル入口温度と呼ぶ)も変動する。また、ミル入口温度の平均値は、投入する原料の量が多いほど大きくなる。しかし、ミル入口温度には耐熱温度や原料の発火温度等の理由により温度上限があり、この上限を超えて運転を継続すると設備の寿命を縮めることになる。そのため、オペレータは、ミル入口温度の変動により温度上限を超えることを懸念して、投入する原料の量を増やすことができない。 Various environmental variables such as gases and raw materials used in the exhaust gas circulation crushing plant always fluctuate, and the mill outlet temperature fluctuates due to the fluctuation. When the mill outlet temperature fluctuates, the output of the hot gas generator also fluctuates due to the feedback control that tries to compensate for the fluctuation. When the output of the hot gas generator fluctuates, the pulverizer inlet temperature (referred to as the mill inlet temperature) fluctuates accordingly. Further, the average value of the mill inlet temperature increases as the amount of raw material to be input increases. However, the mill inlet temperature has an upper temperature limit for reasons such as the heat resistance temperature and the ignition temperature of the raw material, and if the operation is continued beyond this upper limit, the life of the equipment is shortened. For this reason, the operator cannot increase the amount of raw material to be charged in fear of exceeding the upper temperature limit due to fluctuations in the mill inlet temperature.
ミル出口温度の変動を低減させることができればミル入口温度の変動も低減させることができ、結果として、原料を従来よりも多く投入することができる。ミル出口温度の変動を低減させる手段として、ミル出口温度制御の制御性能向上がある。 If fluctuations in the mill outlet temperature can be reduced, fluctuations in the mill inlet temperature can also be reduced. As a result, more raw materials can be introduced than in the past. As means for reducing fluctuations in the mill outlet temperature, there is an improvement in control performance of mill outlet temperature control.
これに関する技術として、本出願人は、特願2012−268513号において、排ガス循環系粉砕プラントの定常時の熱収支・物質収支モデルから投入する原料の量の変化前後の熱ガス発生装置の定常負荷を求めておき、前記定常負荷に見合った制御出力をミル出口温度制御の演算結果に加算することを提案している。以後、これをフィードフォワード制御と呼ぶ。しかし、フィードフォワード制御は、投入する原料の量の変化に伴う温度変動のみを低減させるものであり、それ以外の外乱要因に対応できる制御方法ではない。 As a technology relating to this, the applicant of the present application disclosed in Japanese Patent Application No. 2012-268513 a steady load of a hot gas generator before and after a change in the amount of raw material input from a steady state heat balance / mass balance model of an exhaust gas circulation system pulverization plant. It is proposed that the control output corresponding to the steady load is added to the calculation result of the mill outlet temperature control. Hereinafter, this is referred to as feedforward control. However, the feedforward control is a method that reduces only temperature fluctuations accompanying changes in the amount of raw material to be input, and is not a control method that can cope with other disturbance factors.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、排ガス循環系粉砕プラントにおけるミル出口温度を高精度に制御できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make it possible to control the mill outlet temperature in the exhaust gas circulation system pulverization plant with high accuracy.
本発明の排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度制御方法は、熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を前記熱ガス発生装置で発生する排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、前記粉砕機から排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、前記捕集機を通過した排ガスを前記熱ガス発生装置に送るための循環ファンと、前記熱ガス発生装置、前記粉砕機、前記捕集機、及び前記循環ファンを前記排ガスが循環する経路と、前記粉砕機の出口温度であるミル出口温度を測定する温度計と、を有する排ガス循環系粉砕プラントにおいて、前記熱ガス発生装置に供給する燃料ガスの量を操作してミル出口温度の測定値を目標値に近づけるようにフィードバック制御するミル出口温度制御方法であって、
前記排ガス循環系粉砕プラント全体を単一の蓄熱体として固有の熱容量を持つものとして、前記排ガス循環系粉砕プラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、前記熱容量で除したものが、単位時間あたりのミル出口温度変化量であるとする熱収支式に基づいて、燃料ガス流量を入力、ミル出口温度を出力とする伝達関数を得てミル出口温度の変化量の指標及び応答遅れの指標である動特性を導出し、導出したミル出口温度の動特性に基づいて前記フィードバック制御のための制御パラメータを導出する導出ステップを有し、
前記熱収支式は、
変数である燃料ガス流量を用いて表わされる燃料ガスの燃焼により得られる熱量と、前記循環ファンにおける動力熱とを前記与えられる熱量とし、
燃料ガスを含むガスの注入により変化する熱量と、ミル出口温度の測定値、及び操業に応じて与えられる単位時間あたりに投入する原料の量を用いて表わされる原料の加熱に必要な熱量と、水の加熱及び蒸発に必要な熱量と、前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量とを前記消費される熱量とするものであり、
前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量は、ミル出口温度と単一の値で表現される大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとして、
前記放熱係数は、前記粉砕機に原料を投入しない状態で前記熱ガス発生装置を停止し、前記循環ファンの運転状態を維持して、ミル出口温度が定常状態に移行した中で前記熱収支式から予め同定した値を用い、
前記熱容量は、前記放熱係数を同定した状態で、前記熱ガス発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップ工程において、前記熱収支式によって導かれる、ミル出口温度が目標温度に到達するまでの時間、又は前記ヒートアップ後に熱ガス発生装置を停止させたときのミル出口温度の降下速度とそれらの実績データとを比較することを、前記排ガス循環系粉砕プラントの熱容量を変えながら行って、予め同定した値を用いることを特徴とする。
また、本発明の排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度制御方法の他の特徴とするところは、前記フィードバック制御として、ミル出口温度の測定値を目標値に近づけるようにPID制御を行い、前記導出ステップでは、前記制御パラメータとしてPID制御パラメータを導出する点にある。
本発明の排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度制御装置は、熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を前記熱ガス発生装置で発生する排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、前記粉砕機から排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、前記捕集機を通過した排ガスを前記熱ガス発生装置に送るための循環ファンと、前記熱ガス発生装置、前記粉砕機、前記捕集機、及び前記循環ファンを前記排ガスが循環する経路と、前記粉砕機の出口温度であるミル出口温度を測定する温度計と、を有する排ガス循環系粉砕プラントにおいて、前記熱ガス発生装置に供給する燃料ガスの量を操作してミル出口温度の測定値を目標値に近づけるようにフィードバック制御するミル出口温度制御装置であって、
前記排ガス循環系粉砕プラント全体を単一の蓄熱体として固有の熱容量を持つものとして、前記排ガス循環系粉砕プラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、前記熱容量で除したものが、単位時間あたりのミル出口温度変化量であるとする熱収支式に基づいて、燃料ガス流量を入力、ミル出口温度を出力とする伝達関数を得てミル出口温度の変化量の指標及び応答遅れの指標である動特性を導出し、導出したミル出口温度の動特性に基づいて前記フィードバック制御のための制御パラメータを導出する導出手段を有し、
前記熱収支式は、
変数である燃料ガス流量を用いて表わされる燃料ガスの燃焼により得られる熱量と、前記循環ファンにおける動力熱とを前記与えられる熱量とし、
燃料ガスを含むガスの注入により変化する熱量と、ミル出口温度の測定値、及び操業に応じて与えられる単位時間あたりに投入する原料の量を用いて表わされる原料の加熱に必要な熱量と、水の加熱及び蒸発に必要な熱量と、前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量とを前記消費される熱量とするものであり、
前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量は、ミル出口温度と単一の値で表現される大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとして、
前記放熱係数は、前記粉砕機に原料を投入しない状態で前記熱ガス発生装置を停止し、前記循環ファンの運転状態を維持して、ミル出口温度が定常状態に移行した中で前記熱収支式から予め同定した値を用い、
前記熱容量は、前記放熱係数を同定した状態で、前記熱ガス発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップ工程において、前記熱収支式によって導かれる、ミル出口温度が目標温度に到達するまでの時間、又は前記ヒートアップ後に熱ガス発生装置を停止させたときのミル出口温度の降下速度とそれらの実績データとを比較することを、前記排ガス循環系粉砕プラントの熱容量を変えながら行って、予め同定した値を用いることを特徴とする。
本発明のプログラムは、熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を前記熱ガス発生装置で発生する排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、前記粉砕機から排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、前記捕集機を通過した排ガスを前記熱ガス発生装置に送るための循環ファンと、前記熱ガス発生装置、前記粉砕機、前記捕集機、及び前記循環ファンを前記排ガスが循環する経路と、前記粉砕機の出口温度であるミル出口温度を測定する温度計と、を有する排ガス循環系粉砕プラントにおいて、前記熱ガス発生装置に供給する燃料ガスの量を操作してミル出口温度の測定値を目標値に近づけるようにフィードバック制御するためのプログラムであって、
前記排ガス循環系粉砕プラント全体を単一の蓄熱体として固有の熱容量を持つものとして、前記排ガス循環系粉砕プラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、前記熱容量で除したものが、単位時間あたりのミル出口温度変化量であるとする熱収支式に基づいて、燃料ガス流量を入力、ミル出口温度を出力とする伝達関数を得てミル出口温度の変化量の指標及び応答遅れの指標である動特性を導出し、導出したミル出口温度の動特性に基づいて前記フィードバック制御のための制御パラメータを導出する処理をコンピュータに実行させ、
前記熱収支式は、
変数である燃料ガス流量を用いて表わされる燃料ガスの燃焼により得られる熱量と、前記循環ファンにおける動力熱とを前記与えられる熱量とし、
燃料ガスを含むガスの注入により変化する熱量と、ミル出口温度の測定値、及び操業に応じて与えられる単位時間あたりに投入する原料の量を用いて表わされる原料の加熱に必要な熱量と、水の加熱及び蒸発に必要な熱量と、前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量とを前記消費される熱量とするものであり、
前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量は、ミル出口温度と単一の値で表現される大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとして、
前記放熱係数は、前記粉砕機に原料を投入しない状態で前記熱ガス発生装置を停止し、前記循環ファンの運転状態を維持して、ミル出口温度が定常状態に移行した中で前記熱収支式から予め同定した値を用い、
前記熱容量は、前記放熱係数を同定した状態で、前記熱ガス発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップ工程において、前記熱収支式によって導かれる、ミル出口温度が目標温度に到達するまでの時間、又は前記ヒートアップ後に熱ガス発生装置を停止させたときのミル出口温度の降下速度とそれらの実績データとを比較することを、前記排ガス循環系粉砕プラントの熱容量を変えながら行って、予め同定した値を用いることを特徴とする。
The method for controlling the outlet temperature of the exhaust gas circulation system pulverization plant according to the present invention includes a hot gas generator that generates hot air as exhaust gas, and a raw material that is pulverized and the pulverized raw material flows into the exhaust gas generated by the hot gas generator. A pulverizer that is put on and discharged to the outside, a collector that collects the raw material after pulverization released from the pulverizer along the flow of the exhaust gas, and the exhaust gas that has passed through the collector is the hot gas generator. A circulation fan for sending to the exhaust gas, a path through which the exhaust gas circulates through the hot gas generator, the pulverizer, the collector, and the circulation fan, and a mill outlet temperature that is an outlet temperature of the pulverizer and a thermometer, in the exhaust gas circulation grinding plant with a mill outlet is feedback controlled so as to approach the measurement of the amount of by operating the mill outlet temperature of the fuel gas supplied to the heat gas generator to the target value A time control method,
The entire exhaust gas circulation system crushing plant as having a specific heat capacity as a single regenerator, a difference between the heat quantity consumed and the amount of heat applied to said exhaust gas circulation crushing plant, is divided by the heat capacity, based on heat balance equation to a mill outlet temperature change amount per unit time, enter the fuel gas flow rate, the amount of change in the mill outlet temperature to obtain a transfer function that outputs the mill outlet temperature indicator and response delay A derivation step of deriving a dynamic characteristic as an index and deriving a control parameter for the feedback control based on the derived dynamic characteristic of the mill outlet temperature ;
The heat balance equation is
The amount of heat obtained by the combustion of the fuel gas represented using the fuel gas flow rate that is a variable, and the power heat in the circulation fan are the given amount of heat,
The amount of heat required for heating the raw material represented by using the amount of heat that changes due to the injection of the gas containing the fuel gas, the measured value of the mill outlet temperature, and the amount of raw material input per unit time given according to the operation; The amount of heat necessary for heating and evaporation of water and the amount of heat lost by heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and outside air are used as the amount of heat consumed.
The amount of heat lost due to heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and the outside air is equal to the difference between the mill outlet temperature and the temperature of the atmosphere expressed by a single value multiplied by the heat dissipation coefficient.
The heat dissipation coefficient is determined by stopping the hot gas generator in a state in which raw materials are not charged into the pulverizer, maintaining the operation state of the circulation fan, and the heat balance equation while the mill outlet temperature has shifted to a steady state. Using the value previously identified from
The heat capacity is determined by the heat balance equation in a heat-up process in which a region including the inside of the pulverizer is preheated by exhaust gas generated from the hot gas generator with the heat dissipation coefficient identified. Comparing the time until the temperature reaches the target temperature, or the rate of decrease in the mill outlet temperature when the hot gas generator is stopped after the heat-up, and their actual data , It is characterized by using a value identified in advance while changing the heat capacity .
Another feature of the method for controlling the mill outlet temperature of the exhaust gas circulation system pulverization plant of the present invention is that the feedback control is performed by performing PID control so that the measured value of the mill outlet temperature is close to a target value, and the derivation. In the step, a PID control parameter is derived as the control parameter.
The mill outlet temperature control device of the exhaust gas circulation system pulverization plant of the present invention includes a hot gas generator that generates hot air as exhaust gas, a raw material that is pulverized, and the pulverized raw material is converted into a flow of exhaust gas generated by the hot gas generator. A pulverizer that is put on and discharged to the outside, a collector that collects the raw material after pulverization released from the pulverizer along the flow of the exhaust gas, and the exhaust gas that has passed through the collector is the hot gas generator. A circulation fan for sending to the exhaust gas, a path through which the exhaust gas circulates through the hot gas generator, the pulverizer, the collector, and the circulation fan, and a mill outlet temperature that is an outlet temperature of the pulverizer and a thermometer, in the exhaust gas circulation grinding plant with a mill outlet is feedback controlled so as to approach the measurement of the amount of by operating the mill outlet temperature of the fuel gas supplied to the heat gas generator to the target value A time control device,
The entire exhaust gas circulation system crushing plant as having a specific heat capacity as a single regenerator, a difference between the heat quantity consumed and the amount of heat applied to said exhaust gas circulation crushing plant, is divided by the heat capacity, based on heat balance equation to a mill outlet temperature change amount per unit time, enter the fuel gas flow rate, the amount of change in the mill outlet temperature to obtain a transfer function that outputs the mill outlet temperature indicator and response delay Deriving means for deriving a dynamic characteristic as an index and deriving a control parameter for the feedback control based on the derived dynamic characteristic of the mill outlet temperature ,
The heat balance equation is
The amount of heat obtained by the combustion of the fuel gas represented using the fuel gas flow rate that is a variable, and the power heat in the circulation fan are the given amount of heat,
The amount of heat required for heating the raw material represented by using the amount of heat that changes due to the injection of the gas containing the fuel gas, the measured value of the mill outlet temperature, and the amount of raw material input per unit time given according to the operation; The amount of heat necessary for heating and evaporation of water and the amount of heat lost by heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and outside air are used as the amount of heat consumed.
The amount of heat lost due to heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and the outside air is equal to the difference between the mill outlet temperature and the temperature of the atmosphere expressed by a single value multiplied by the heat dissipation coefficient.
The heat dissipation coefficient is determined by stopping the hot gas generator in a state in which raw materials are not charged into the pulverizer, maintaining the operation state of the circulation fan, and the heat balance equation while the mill outlet temperature has shifted to a steady state. Using the value previously identified from
The heat capacity is determined by the heat balance equation in a heat-up process in which a region including the inside of the pulverizer is preheated by exhaust gas generated from the hot gas generator with the heat dissipation coefficient identified. Comparing the time until the temperature reaches the target temperature, or the rate of decrease in the mill outlet temperature when the hot gas generator is stopped after the heat-up, and their actual data , It is characterized by using a value identified in advance while changing the heat capacity .
The program of the present invention includes a hot gas generator that generates hot air as exhaust gas, a pulverizer that pulverizes the raw material, and discharges the pulverized raw material to the outside on the flow of the exhaust gas generated by the hot gas generator; A collector that collects the pulverized raw material released from the pulverizer along with the flow of exhaust gas, a circulation fan for sending the exhaust gas that has passed through the collector to the hot gas generator, and the heat Exhaust gas circulation system pulverization comprising a gas generator, the pulverizer, the collector, a path through which the exhaust gas circulates through the circulation fan, and a thermometer that measures a mill outlet temperature that is an outlet temperature of the pulverizer In the plant , a program for performing feedback control so that the measured value of the mill outlet temperature approaches the target value by operating the amount of fuel gas supplied to the hot gas generator ,
The entire exhaust gas circulation system crushing plant as having a specific heat capacity as a single regenerator, a difference between the heat quantity consumed and the amount of heat applied to said exhaust gas circulation crushing plant, is divided by the heat capacity, based on heat balance equation to a mill outlet temperature change amount per unit time, enter the fuel gas flow rate, the amount of change in the mill outlet temperature to obtain a transfer function that outputs the mill outlet temperature indicator and response delay Deriving a dynamic characteristic as an index, causing a computer to execute a process for deriving a control parameter for the feedback control based on the derived dynamic characteristic of the mill outlet temperature ,
The heat balance equation is
The amount of heat obtained by the combustion of the fuel gas represented using the fuel gas flow rate that is a variable, and the power heat in the circulation fan are the given amount of heat,
The amount of heat required for heating the raw material represented by using the amount of heat that changes due to the injection of the gas containing the fuel gas, the measured value of the mill outlet temperature, and the amount of raw material input per unit time given according to the operation; The amount of heat necessary for heating and evaporation of water and the amount of heat lost by heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and outside air are used as the amount of heat consumed.
The amount of heat lost due to heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and the outside air is equal to the difference between the mill outlet temperature and the temperature of the atmosphere expressed by a single value multiplied by the heat dissipation coefficient.
The heat dissipation coefficient is determined by stopping the hot gas generator in a state in which raw materials are not charged into the pulverizer, maintaining the operation state of the circulation fan, and the heat balance equation while the mill outlet temperature has shifted to a steady state. Using the value previously identified from
The heat capacity is determined by the heat balance equation in a heat-up process in which a region including the inside of the pulverizer is preheated by exhaust gas generated from the hot gas generator with the heat dissipation coefficient identified. Comparing the time until the temperature reaches the target temperature, or the rate of decrease in the mill outlet temperature when the hot gas generator is stopped after the heat-up, and their actual data , It is characterized by using a value identified in advance while changing the heat capacity .
本発明によれば、排ガス循環系粉砕プラントにおけるミル出口温度を高精度に制御することができる。 According to the present invention, the mill outlet temperature in the exhaust gas circulation system pulverization plant can be controlled with high accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本実施形態では、排ガス循環系粉砕プラントが、高炉への微粉炭の吹込み(PCI;Pulverized Coal Injection)を行うために石炭を粉砕する、排ガス循環系のPCIプラントである場合を例に挙げて説明する。
図1は、排ガス循環系のPCIプラント(以下、単にPCIプラントと記す)の構成例を示す図である。図1において、各構成要素を繋ぐ実線は配管を示し、破線は信号の伝達経路を示す。また、矢印線は、配管内のガスや石炭の進行方向を示す。尚、PCIプラントの構成は、例えば特許文献1に記載の技術等の公知の技術で実現できるので、ここでは、各構成について簡単に説明し、詳細な説明を省略する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
In this embodiment, the case where the exhaust gas circulation system pulverization plant is an exhaust gas circulation system PCI plant that pulverizes coal to perform pulverized coal injection (PCI; Pulverized Coal Injection) into the blast furnace is taken as an example. explain.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an exhaust gas circulation PCI plant (hereinafter simply referred to as a PCI plant). In FIG. 1, a solid line connecting each component indicates piping, and a broken line indicates a signal transmission path. Moreover, an arrow line shows the advancing direction of the gas and coal in piping. Note that the configuration of the PCI plant can be realized by a known technology such as the technology described in
図1において、熱ガス発生装置101は、一又は複数のバーナーを有し、燃料ガス及び燃焼エア(空気)をバーナーへの入力として、バーナーの空燃比を制御し、熱風を排ガスとして発生させる。排ガスの酸素濃度は略0(ゼロ)%である。本実施形態では、燃料ガスとしてBFG(Blast Furnace Gas)を利用する。空燃比制御は、後述するようにしてミル出口温度制御装置200から送信されるバーナー負荷と、バーナーに供給されている燃料ガス及び燃焼エアの流量とを入力として、空燃比を制御(例えばフィードバック制御)して、バーナーに供給する燃料ガス・燃焼エアの流量を調整する弁の開度をそれぞれ調整することにより行われる。ここで、バーナー負荷とは、バーナーに供給できる燃料ガスの流量の最大値に対する、バーナーに供給する燃料ガスの流量の割合を示すものである。また、空燃比制御は、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)等を用いることにより公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
燃焼エアファン102は、熱ガス発生装置101に燃焼エアを送り込む。
In FIG. 1, a
The
バンカー103は、原料である石炭を貯蔵する。
給炭機104は、チェーンコンベアを有し、バンカー103内に貯蔵されている石炭をチェーンコンベアにより切り出してミル105に投入する。
ミル105は、給炭機104から投入された石炭を粉砕する粉砕機である。ミル105は、例えばロールミル105aと粉砕テーブル105bとを有する。ミル105の上部から投入された石炭をロールミル105aと粉砕テーブル105bとの間に供給する。回転している粉砕テーブル105bに対してロールミル105aを押し付けながら回転させることにより、石炭は押し潰されて粉砕される。粉砕された石炭は、熱ガス発生装置101から供給された排ガスの流れにのって、ミル105の上部に供給され、分級機で分級された後、外部に放出される。以下の説明では、「ミル105から外部に放出された粉砕後の石炭」を必要に応じて「微粉炭」と称する。
The
The
The
シールエアファン106は、ミル105の内部(粉砕テーブル105bの軸受部)の隙間にシールエアを供給することにより、その隙間から外部に放出されようとする微粉炭を、熱ガス発生装置101から供給された排ガスの流れに押し戻す。ミル105の内部の圧力がシールエアの圧力未満になるように、シールエアの流速が定められる。このように、シールエアファン106は、粉砕テーブル105bの軸受部に微粉炭が進入し、その結果として、粉砕テーブル105bの軸受部の潤滑不良が起こることと、粉砕テーブル105bの軸受部から外部に放出されることとを防止する。
The
ミル出口温度計110は、ミル105の出口側の所定の位置における温度(配管内の微粉炭の温度)を測定する。以下の説明では、「ミル105の出口側の所定の位置における温度」を必要に応じて「ミル出口温度」と称する。
The
バグフィルター107は、ミル105から放出された微粉炭を、濾布を用いて捕集する濾過式の捕集機である。微粉炭以外の異物がバグフィルター107で捕集されることがある。
異物除去装置108は、バグフィルター107で捕集された異物を除去する。
リザーブタンク109は、異物除去装置108で異物が除去された微粉炭を貯蔵する。リザーブタンク109に貯蔵された微粉炭は、高炉の羽口から高炉の内部に吹き込まれる(微粉炭吹き込みが行われる)。
The
The foreign
The
ベンチュリ管111は、バグフィルター107を通過した排ガスの流量を測定する。
ダンパー112は、バグフィルター107を通過した排ガスの流量を調整する。
循環ファン113は、ダンパー112を通過した排ガスを熱ガス発生装置101に循環させることができるように、排ガスを昇圧する。
煙突114は、循環ファン113により昇圧された排ガスの一部(放散ガス)を大気中に放出する。
放散系圧力調整弁115は、煙突114から大気中に放出される排ガスの圧力を調整する。
The
The
The
The
The diffusion system pressure regulating valve 115 regulates the pressure of the exhaust gas discharged from the
循環系圧力調整弁116は、循環ファン113により昇圧された排ガスのうち、煙突114を介して大気中に放出されずに熱ガス発生装置101に循環させる排ガスの圧力を調整する。このようにして、熱ガス発生装置101で発生した排ガスは、循環ガスとして再び熱ガス発生装置101に供給され、熱ガス発生装置101、ミル105、バグフィルター107、ベンチュリ管111、ダンパー112、循環ファン113、循環系圧力調整弁116、熱ガス発生装置101の経路を循環する。
The circulation system
本実施形態では、大気中の空気(希釈エア)を、PCIプラントに供給するようにしている。オリフィス流量計117は、この希釈エアの流量を調整する。エア流量調整弁118は、PCIプラントに供給されるエアの流量を調整する。希釈エアファン119は、エア流量調整弁118で流量が調整された希釈エアを昇圧し、希釈エアを熱ガス発生装置101の入側の配管に押し込む。これにより、循環ガスの酸素濃度を大きくすることができる。
In the present embodiment, air in the atmosphere (dilution air) is supplied to the PCI plant. The
従来、このようなPCIプラントのミル出口温度制御は、ミル出口温度計110で測定されたミル出口温度に基づいてフィードバック制御により行われていた。本発明を適用した実施形態では、PCIプラント全体を単一の蓄熱体と近似し、PCIプラント全体(蓄熱体)の熱容量、及びPCIプラントと外気との熱交換量に関する係数(放熱係数)を用いて、PCIプラントの状態に合わせたフィードバック制御を行う。
Conventionally, the mill outlet temperature control of such a PCI plant has been performed by feedback control based on the mill outlet temperature measured by the
次に、ミル出口温度の動特性の導出方法について説明する。ここで動特性とは、単位時間あたりに投入する原料の量、すなわち給炭量から導出される、プロセスゲインとプロセス時定数からなる。 Next, a method for deriving the dynamic characteristics of the mill outlet temperature will be described. Here, the dynamic characteristic is composed of a process gain and a process time constant derived from the amount of raw material input per unit time, that is, the amount of coal supply.
[ミル出口温度の動特性を導出する際の仮定]
本実施形態では、ミル出口温度の動特性を導出する際に、以下の条件を仮定した。
(a) PCIプラント全体を単一の蓄熱体と考え、固有の熱容量を持つものとする。
(b) PCIプラント全体とPCIプラント全体を取り巻く大気とが熱交換するものとし、その熱交換量は、ミル出口温度と大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとする。
(c) PCIプラント全体の熱容量と大気との熱交換に用いられる放熱係数は常に一定とする。
(d) 大気の温度は単一の値で表現する。
(e) 熱の収支において非定常的なバランスを考慮し、PCIプラントに与えられる熱と消費される熱との差がPCIプラント全体の熱容量の遅れを伴ってミル出口温度に表われるとする。
(f) 原料(石炭)に含まれる水分の相変化に必要な熱量を、原料(石炭)から発生する水蒸気量を生成するのに必要な潜熱により計算する。
(g) 燃料ガスの燃焼により発生する排ガスの流量を、簡単のため、燃料ガスの流量と燃焼エアの流量との和とする。
(h) 循環ファン113における動力熱は、循環ガスにのみ寄与すると単純化する。
(i) PCIプラントの系内の温度及び放散ガスの温度は、ミル出口温度と等しいとする。
(j) 燃料ガスは完全燃焼するものとし、過剰な燃焼エアはそのまま残るものとする。
[Assumptions for deriving dynamic characteristics of mill outlet temperature]
In the present embodiment, the following conditions are assumed when the dynamic characteristics of the mill outlet temperature are derived.
(A) The entire PCI plant is considered as a single heat storage body and has a specific heat capacity.
(B) It is assumed that the entire PCI plant and the atmosphere surrounding the entire PCI plant exchange heat, and the heat exchange amount is equal to the difference between the mill outlet temperature and the atmospheric temperature multiplied by the heat dissipation coefficient.
(C) The heat dissipation coefficient used for heat exchange between the heat capacity of the entire PCI plant and the atmosphere is always constant.
(D) Air temperature is expressed as a single value.
(E) Considering an unsteady balance in the heat balance, it is assumed that the difference between the heat given to the PCI plant and the consumed heat appears in the mill outlet temperature with a delay in the heat capacity of the entire PCI plant.
(F) The calorie | heat amount required for the phase change of the water | moisture content contained in a raw material (coal) is calculated by the latent heat required in order to produce | generate the amount of water vapor | steam generated from a raw material (coal).
(G) The flow rate of the exhaust gas generated by the combustion of the fuel gas is the sum of the flow rate of the fuel gas and the flow rate of the combustion air for simplicity.
(H) The power heat in the
(I) The temperature in the system of the PCI plant and the temperature of the emitted gas are assumed to be equal to the mill outlet temperature.
(J) Fuel gas shall burn completely, and excess combustion air shall remain as it is.
[ミル出口温度の動特性導出のためのパラメータ]
本実施形態では、ミル出口温度制御の実現に最低限必要なパラメータとして、ミル出口温度、燃料ガス流量の他に、ミル出口温度の動特性導出のために給炭量を入力値として与える。給炭量は、操業に応じて任意の値に変更される。
また、以下のパラメータが固定値として与えられる。
・PCIプラント全体の熱容量
・PCIプラント全体の放熱係数
PCIプラント全体の熱容量及び放熱係数はプロセスごとに固有であり単一の値だが、物理的に求めることは困難であるため、後述するように同定実験により導出する。
[Parameters for deriving dynamic characteristics of mill outlet temperature]
In the present embodiment, as the minimum necessary parameters for realizing the mill outlet temperature control, in addition to the mill outlet temperature and the fuel gas flow rate, a coal supply amount is given as an input value for deriving dynamic characteristics of the mill outlet temperature. The amount of coal supply is changed to an arbitrary value according to the operation.
The following parameters are given as fixed values.
・ The heat capacity of the entire PCI plant ・ The heat dissipation coefficient of the entire PCI plant The heat capacity and heat dissipation coefficient of the entire PCI plant are unique to each process and are single values, but they are difficult to determine physically, so they are identified as described later. Derived by experiment.
その他のパラメータについては、設備や操業の内容に応じて適宜決定されてよい。以下に揚げるパラメータのうち1つ以上を用いるのが好ましい。
以下のパラメータが固定値として与えられる。
・比熱(水・ガス・原料(石炭))
・水の潜熱
・バーナーの理論空燃比(燃料ガスと空気の燃焼反応における理論空燃比)
・バーナーの空気過剰率(燃料ガスと空気の燃焼反応における空気過剰率)
About other parameters, you may determine suitably according to the content of an installation or operation. Preferably, one or more of the following parameters are used.
The following parameters are given as fixed values:
・ Specific heat (water, gas, raw material (coal))
・ Latent heat of water ・ Theoretical air-fuel ratio of burner (theoretical air-fuel ratio in the combustion reaction of fuel gas and air)
・ Burner excess air ratio (excess air ratio in combustion reaction of fuel gas and air)
また、以下のパラメータを環境条件として半固定値として与える。これらの値はセンサーからの計測値を与えるのが好ましいが、PCIプラントにおける平均的な値を与えてもよい。本実施形態では、PCIプラントにおける平均的な値を与えた。
・原料(石炭)に含まれる水分割合
・製品(微粉炭)に含まれる水分割合
・温度(原料・注入ガス・大気)
・燃料ガスの(単位量あたりの)カロリー
・進入エアの(単位時間あたりの)流量
・シールエアの(単位時間あたりの)流量
・循環ファン113における(単位時間あたりの)動力熱
The following parameters are given as semi-fixed values as environmental conditions. These values preferably give measurements from sensors, but may give average values in a PCI plant. In this embodiment, an average value in the PCI plant is given.
-Moisture ratio in raw material (coal)-Moisture ratio in product (pulverized coal)-Temperature (raw material, injected gas, air)
-Calorie of fuel gas (per unit amount)-Flow rate of ingress air (per unit time)-Flow rate of seal air (per unit time)-Power heat (per unit time) in the
また、以下のパラメータも環境条件として与える。これらの値はセンサーからの計測値を与えるのが好ましいが、PCIプラントにおける給炭量に応じた値を与えてもよい。本実施形態では、センサーからの計測値を与えた。
・希釈エアの(単位時間あたりの)流量
・放散ガスの(単位時間あたりの)流量
尚、水分割合や温度については、例えばサンプリングを行って予め求めておくことができる。バーナーの理論空気量は、燃料ガスの組成により変化するので、燃料ガスの組成に基づいて設定される。バーナーの過剰空気量の値を大きくすると、燃焼不良を防止することができるので、バーナーの過剰空気量は、この観点から適宜設定される。
The following parameters are also given as environmental conditions. These values are preferably given as measured values from sensors, but may be given values according to the amount of coal supplied in the PCI plant. In this embodiment, the measured value from the sensor is given.
-Flow rate of diluted air (per unit time)-Flow rate of diffused gas (per unit time) The water ratio and temperature can be obtained in advance by sampling, for example. Since the theoretical air amount of the burner varies depending on the composition of the fuel gas, it is set based on the composition of the fuel gas. If the value of the excess air amount of the burner is increased, poor combustion can be prevented, so the excess air amount of the burner is appropriately set from this viewpoint.
[PCIプラントに与えられる熱量と消費される熱量との計算方法]
本実施形態では、PCIプラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、プラント全体の熱容量で除したものをミル出口温度変化量と定式化した。以下に、PCIプラントに与えられる熱量と消費される熱量との計算方法について説明する。
<原料の加熱に必要な熱量の式>
原料をミル出口温度まで加熱するのに必要な熱量ΔQCOAL[kcal]を、以下の(1)式で表わす。
ΔQCOAL=原料の比熱×給炭量×1000×(T−原料の温度)・・・(1)
給炭量の単位は[ton/hr]であり、ミル出口温度T[℃]は、ミル出口温度計110により計測される。前述したように、原料の比熱[kcal/kg・℃]及び原料の温度[℃]は、環境条件として与えられるものである。
[Calculation method of heat amount given to PCI plant and heat amount consumed]
In the present embodiment, the difference between the amount of heat given to the PCI plant and the amount of heat consumed is divided by the heat capacity of the entire plant and formulated as a mill outlet temperature change amount. Below, the calculation method of the calorie | heat amount given to the PCI plant and the calorie | heat amount consumed is demonstrated.
<Formula of calorie required for heating raw materials>
The amount of heat ΔQ COAL [kcal] required to heat the raw material to the mill outlet temperature is expressed by the following equation (1).
ΔQ COAL = specific heat of raw material x amount of coal supply x 1000 x (T-temperature of raw material) (1)
The unit of the coal supply amount is [ton / hr], and the mill outlet temperature T [° C.] is measured by the
<水の加熱に必要な熱量の式>
石炭に含まれる水を製品の温度まで加熱するのに必要な熱量ΔQ(顕熱)[kcal]を、以下の(2)式で表わす。
ΔQ(顕熱)=水の比熱×WM×(T−原料の温度)・・・(2)
前述したように、水の比熱[kcal/kg・℃]は、環境条件として与えられるものである。
また、(2)式において、WMは、石炭に含まれる水の単位時間当たりの重量[kg/hr]であり、以下の(2a)式で表わされる。
WM=給炭量×1000×原料に含まれる水分割合/(100−原料に含まれる水分割合)・・・(2a)
前述したように、原料に含まれる水分割合[質量%]は、環境条件として与えられるものである。
<Formula of calorie required for heating water>
The amount of heat ΔQ (sensible heat) [kcal] required to heat the water contained in the coal to the product temperature is expressed by the following equation (2).
ΔQ (sensible heat) = specific heat of water × WM × (T-temperature of raw material) (2)
As described above, the specific heat of water [kcal / kg · ° C.] is given as an environmental condition.
In the formula (2), WM is the weight [kg / hr] per unit time of water contained in coal, and is represented by the following formula (2a).
WM = coal feed amount × 1000 × moisture ratio contained in raw material / (100−moisture ratio contained in raw material) (2a)
As described above, the moisture ratio [% by mass] contained in the raw material is given as an environmental condition.
<原料に含まれる水の蒸発に必要な熱量の式>
原料に含まれる水が蒸発するために必要な熱量ΔQ(潜熱)[kcal]を、以下の(3)式で表わす。
ΔQ(潜熱)=水の潜熱×WV・・・(3)
前述したように、水の潜熱[kcal/kg]は、環境条件として与えられるものである。
また、(3)式において、WVは、水蒸気として存在する水の単位時間当たりの重量[kg/hr]であり、以下の(3a)式で表わされる。
WV=給炭量×1000×{原料に含まれる水分割合/(100−原料に含まれる水分割合)−製品に含まれる水分割合/(100−製品に含まれる水分割合)}・・・(3a)
<Equation for the amount of heat required for evaporation of water contained in the raw material>
The amount of heat ΔQ (latent heat) [kcal] required for the water contained in the raw material to evaporate is expressed by the following equation (3).
ΔQ (latent heat) = latent heat of water × WV (3)
As described above, the latent heat [kcal / kg] of water is given as an environmental condition.
In the formula (3), WV is the weight [kg / hr] of water existing as water vapor per unit time, and is represented by the following formula (3a).
WV = coal feed amount × 1000 × {water content contained in raw material / (100−water content contained in raw material) −water content contained in product / (100−water content contained in product)} (3a )
<燃料ガスの燃焼により得られる熱量の式>
燃料ガスの燃焼により発生する熱量ΔQHGG[kcal]を、以下の(4)式で表わす。
ΔQHGG=燃料ガスのカロリー×燃料ガスの流量・・・(4)
前述したように、燃料ガスのカロリー[kcal/Nm3]は、環境条件として与えられるものである。燃料ガスの流量[Nm3/hr]は、決定変数である。
<Formula of the amount of heat obtained by combustion of fuel gas>
The amount of heat ΔQ HGG [kcal] generated by the combustion of the fuel gas is expressed by the following equation (4).
ΔQ HGG = fuel gas calorie x fuel gas flow rate (4)
As described above, the calorie [kcal / Nm 3 ] of the fuel gas is given as an environmental condition. The flow rate [Nm 3 / hr] of the fuel gas is a decision variable.
<熱ガス発生装置101により消費される燃焼エアの流量の式>
燃焼により消費される燃焼エアの流量[Nm3/hr]を、以下の(5)式で表わす。
燃焼エアの流量=燃料ガスの流量×理論空燃比×空気過剰率・・・(5)
前述したように、理論空燃比[−]と空気過剰率[−]は、環境条件として与えられるものである。尚、燃焼ガス流量がセンサーを設置する等して計測できている場合は(5)式は不要であり、計測値を燃焼エアの流量とするのが好ましい。
<Formula of Flow Rate of Combustion Air Consumed by
The flow rate [Nm 3 / hr] of combustion air consumed by combustion is expressed by the following equation (5).
Combustion air flow rate = fuel gas flow rate x theoretical air fuel ratio x excess air ratio (5)
As described above, the theoretical air-fuel ratio [-] and the excess air ratio [-] are given as environmental conditions. If the combustion gas flow rate can be measured by installing a sensor or the like, equation (5) is not necessary, and the measured value is preferably the flow rate of combustion air.
<熱ガス発生装置101より発生する排ガスの流量の式>
燃料ガスの燃焼により発生する排ガスの流量[Nm3/hr]を、以下の(6)式で表わす。
排ガスの流量=燃料ガスの流量+燃焼エアの流量・・・(6)
実際には、排ガスの流量は、燃料ガスの流量と燃焼エアの流量との和よりも小さいが、これらの和として排ガスの流量を表現しても、大きな誤差は生じない。
<Formula of flow rate of exhaust gas generated from
The flow rate [Nm 3 / hr] of the exhaust gas generated by the combustion of the fuel gas is expressed by the following equation (6).
Exhaust gas flow rate = Fuel gas flow rate + Combustion air flow rate (6)
Actually, the flow rate of the exhaust gas is smaller than the sum of the flow rate of the fuel gas and the flow rate of the combustion air, but even if the flow rate of the exhaust gas is expressed as the sum of these, a large error does not occur.
<循環ファン113における動力熱>
循環ファン113における動力熱ΔQFANは、前述したように、環境条件として固定値で与えられる。
<Power heat in
The power heat ΔQ FAN in the
<PCIプラントと大気との熱交換>
大気と熱交換によりPCIプラントが失う熱量を、以下の(7)式によって表わす。
ΔQloss=放熱係数×(T−外気温)・・・(7)
<Heat exchange between PCI plant and atmosphere>
The amount of heat lost by the PCI plant due to heat exchange with the atmosphere is expressed by the following equation (7).
ΔQ loss = heat dissipation coefficient x (T-outside temperature) (7)
[PCIプラントの熱収支式]
以上の(1)式〜(7)式により、以下の(8)式が、PCIプラントの熱収支式として得られる。
C×dT/dt=(ΔQHGG+ΔQFAN)−(ΣΔQGAS(i)+ΔQCOAL+ΔQ(顕熱)+ΔQ(潜熱)+ΔQloss)・・・(8)
(8)式において、CはPCIプラント全体の熱容量[kcal/℃]を、dT/dtは単位時間[hr]あたりのミル出口温度の変化量を表わす。尚、右辺が、PCIプラントに与えられる熱量の合計とPCIプラントで消費する熱量の合計との差であり、左辺が、前記熱量差がPCIプラント全体の熱容量の遅れを伴ってミル出口温度の変化量となることを表わしている。
また、ΣΔQGAS(i)は、以下の(8a)式で表わされる。
ΣΔQGAS(i)=Σ{ガス(i)の比熱×ガス(i)の流量×(T−注入ガス(i)の温度)}・・・(8a)
ガス(i)は、系内に注入されている全てのガスを指し、本実施形態においては燃料ガス、燃焼エア、希釈エア、進入エア、及びシールエアである。なお、窒素を使用することがあるが、本実施形態では、窒素は短時間・間欠的な使用のみのため、除外している。窒素の(単位時間あたりの)流量をパラメータに含めるようにしてもよい。
尚、前述したように、ガスの比熱[kcal/(Nm3×℃)]、注入ガスの温度、希釈エアの流量[Nm3/hr]、進入エアの流量[Nm3/hr]、及びシールエアの流量[Nm3/hr]は、環境条件として与えられる。
[Heat balance formula of PCI plant]
From the above formulas (1) to (7), the following formula (8) is obtained as the heat balance formula of the PCI plant.
C × dT / dt = (ΔQ HGG + ΔQ FAN ) − (ΣΔQ GAS (i) + ΔQ COAL + ΔQ (sensible heat) + ΔQ (latent heat) + ΔQ loss ) (8)
In the equation (8), C represents the heat capacity [kcal / ° C.] of the entire PCI plant, and dT / dt represents the amount of change in the mill outlet temperature per unit time [hr]. The right side is the difference between the total amount of heat given to the PCI plant and the total amount of heat consumed by the PCI plant, and the left side is the change in the mill outlet temperature with a delay in the heat capacity of the entire PCI plant. It represents the amount.
Further, ΣΔQ GAS (i) is expressed by the following equation (8a).
ΣΔQ GAS (i) = Σ {specific heat of gas (i) × flow rate of gas (i) × (T−temperature of injected gas (i))} (8a)
The gas (i) refers to all the gases injected into the system, and in this embodiment, the gas (i) is fuel gas, combustion air, dilution air, entry air, and seal air. Although nitrogen may be used, in this embodiment, nitrogen is excluded because it is used only for a short time and intermittently. The flow rate of nitrogen (per unit time) may be included in the parameter.
As described above, the specific heat of the gas [kcal / (Nm 3 × ° C.)], the temperature of the injection gas, the flow rate of dilution air [Nm 3 / hr], the flow rate of inlet air [Nm 3 / hr], and the seal air The flow rate [Nm 3 / hr] is given as an environmental condition.
[放熱係数の同定方法]
ミル出口温度が定常値になるまで、給炭機104と熱ガス発生装置101を停止し、かつ循環ファン113の運転状態を維持する。このとき、PCIプラントに与えられる熱と消費される熱とは釣り合っているので、(8)式よりdT/dt=0とみなせる。また、給炭機104と熱ガス発生装置101は停止しているので、ΔQHGG、ΔQCOAL、ΔQ(顕熱)、ΔQ(潜熱)は0である。このときのPCIプラントの熱収支は(9)式により表わされる。
0=ΔQFAN−(ΣΔQGAS(i)+ΔQloss )・・・(9)
[Identification method of heat dissipation coefficient]
Until the mill outlet temperature reaches a steady value, the
0 = ΔQ FAN − ( ΣΔQ GAS (i) + ΔQ loss ) (9)
(9)式において、不明な係数は放熱係数のみであるため、(9)式を方程式として解くことにより放熱係数を同定することができる。(9)式は、ミル出口温度の変化が無いので、プラント全体の熱容量の影響は無視でき、また、給炭機104を停止しているので、ミル出口温度を変動させる給炭量の変動や原料に含まれる水分割合の変動も無視できる。したがって、この同定方法は、放熱係数を一意かつ高精度に求めることができる。
PCIプラントと大気との熱交換量は、ΔQ(潜熱)と比較して非常に小さいので、原料を粉砕しているときは熱収支計算における大きな因子とはならないが、逆に、以下に述べるヒートアップ中では原料が投入されないため、PCIプラントと大気との熱交換量は熱収支計算における大きな因子となりうる。そのため、放熱係数は予め同定し、熱収支計算に組み込む必要がある。
このようにミル105に原料を投入しない状態で熱ガス発生装置101を停止し、さらに循環ファン113の運転状態を維持して定常状態に移行した中で熱収支計算から放熱係数を同定する。
In equation (9), the only unknown coefficient is the heat dissipation coefficient, and therefore the heat dissipation coefficient can be identified by solving equation (9) as an equation. Since the expression (9) has no change in the mill outlet temperature, the influence of the heat capacity of the entire plant can be ignored, and since the
The amount of heat exchange between the PCI plant and the atmosphere is very small compared to ΔQ (latent heat), so it is not a big factor in the heat balance calculation when the raw material is being crushed. Since raw materials are not charged during the up, the amount of heat exchange between the PCI plant and the atmosphere can be a significant factor in the heat balance calculation. Therefore, it is necessary to identify the heat dissipation coefficient in advance and incorporate it into the heat balance calculation.
In this way, the
[PCIプラント全体の熱容量の同定方法]
放熱係数を同定した後に、PCIプラント全体の熱容量の同定を行う。給炭による外乱が無く、かつ、出口温度が変動するヒートアップ時のデータからPCIプラント全体の熱容量Cを同定する。PCIプラントには、ヒートアップと呼ばれる、粉砕開始前にミル出口温度を目標温度まで予熱する工程がある。ヒートアップでは、給炭機104は停止しており、石炭は投入されない。一方、熱ガス発生装置101と循環ファン113は運転している。
このときのPCIプラントの熱収支は、(10)式により表わされる。
C×dT/dt=(ΔQHGG+ΔQFAN)−(ΣΔQGAS(i)+ΔQloss)・・・(10)
[Method for identifying the heat capacity of the entire PCI plant]
After identifying the heat dissipation coefficient, the heat capacity of the entire PCI plant is identified. The heat capacity C of the entire PCI plant is identified from data at the time of heat-up in which there is no disturbance due to coal supply and the outlet temperature varies. In the PCI plant, there is a process called preheating that preheats the mill outlet temperature to the target temperature before the start of grinding. In the heat-up, the
The heat balance of the PCI plant at this time is expressed by equation (10).
C × dT / dt = (ΔQ HGG + ΔQ FAN ) − (ΣΔQ GAS (i) + ΔQ loss ) (10)
放熱係数の同定を行うことで、(10)式のΔQlossを導出することができるので、(10)式における不明な係数はPCIプラント全体の熱容量Cのみである。そこで、PCIプラント全体の熱容量を変えながら、(10)式によって導かれる計算上のミル出口温度と実際にヒートアップを行ったときのミル出口温度実績との間で比較を行うことで、両者が一致するようなPCIプラント全体の熱容量を同定することができる。本実施形態では、PCIプラント全体の熱容量の求め方として、ミル出口温度実績がヒートアップ時の目標温度に到達するまでの時間が実績データに最も近くなるようなPCIプラント全体の熱容量を収束演算により求めた。それ以外の方法として、ヒートアップ中に熱ガス発生装置101を停止させたときのミル出口温度の降下速度からPCIプラント全体の熱容量を求めてもよい。この同定方法は、予め放熱係数を同定しておくことによって不明な係数をプラント全体の熱容量のみとしていること、また、放熱係数の同定方法と同様に給炭機104を停止しているので、ミル出口温度を変動させる給炭量の変動や原料の水分割合の変動が無視できる。したがって、この同定方法は、プラント全体の熱容量を一意かつ高精度に求めることができる。
By identifying the heat dissipation coefficient, ΔQ loss in equation (10) can be derived, so the unknown coefficient in equation (10) is only the heat capacity C of the entire PCI plant. Therefore, while changing the heat capacity of the entire PCI plant, by comparing between the calculated mill outlet temperature derived by equation (10) and the actual mill outlet temperature when actually heating up, The heat capacity of the entire PCI plant that matches can be identified. In this embodiment, as a method of obtaining the heat capacity of the entire PCI plant, the heat capacity of the entire PCI plant is calculated by convergence calculation so that the time until the mill outlet temperature actual reaches the target temperature at the time of heating up is closest to the actual data. Asked. As another method, the heat capacity of the entire PCI plant may be obtained from the decreasing rate of the mill outlet temperature when the
図3には、前述した方法により同定した放熱係数を用いて、ヒートアップ時のミル出口温度からPCIプラント全体の熱容量Cを同定した結果を示す。図3において、301はバーナー負荷実績を示し、302はミル出口温度実績を示し、303はミル出口温度計算値を示す。燃料ガスの流量の実績に基づいて、前記ミル出口温度モデルからミル出口温度を計算した。そして、ミル出口温度実績が目標温度に到達するまでの時間と、ミル出口温度が目標温度に到達した後のミル出口温度の降下を評価し、ミル出口温度計算値が最もミル出口温度実績に近くなるようなPCIプラント全体の熱容量Cを求めた。 In FIG. 3, the result of having identified the heat capacity C of the whole PCI plant from the mill exit temperature at the time of heat-up using the heat radiation coefficient identified by the method mentioned above is shown. In FIG. 3, 301 shows the burner load performance, 302 shows the mill outlet temperature performance, and 303 shows the mill outlet temperature calculation value. The mill outlet temperature was calculated from the mill outlet temperature model based on the actual flow rate of the fuel gas. Then, evaluate the time until the mill outlet temperature reaches the target temperature and the decrease in the mill outlet temperature after the mill outlet temperature reaches the target temperature, and the calculated mill outlet temperature is the closest to the mill outlet temperature. The heat capacity C of the entire PCI plant was determined.
[ミル出口温度動特性の導出]
前述の同定方法によって(8)式をラプラス変換し、燃料ガスの流量を入力、ミル出口温度を出力とした伝達関数に変形することで、本実施形態におけるミル出口温度動特性である、プロセスゲインKとプロセス時定数τを導出する。(8)式の両辺をラプラス変換すると、(11)式が得られる。
T=K/(τ×s+1)×(燃料ガスの流量+ust)・・・(11)
このとき、プロセスゲインK、プロセス時定数τ、定数項ustは(11a)〜(11c)のように表わされる。TGAS(i)は、注入ガス(i)の温度である。
K=燃料ガスのカロリー/{(ΣΔQGAS(i)/(T−TGAS(i)))+(ΔQCOAL+ΔQ(顕熱))/(T−原料の温度)+放熱係数)}・・・(11a)
τ=PCIプラント全体の熱容量/(ΣΔQGAS(i)TGAS(i)/(T−TGAS(i))+(ΔQCOAL+ΔQ(顕熱))×原料の温度/(T−原料の温度)+放熱係数・・・(11b)
ust={(ΣΔQGAS(i)+(ΔQCOAL+ΔQ(顕熱))×原料の温度/(T−原料の温度))+ΔQFAN−ΔQ(潜熱)−放熱係数×大気の温度}/燃料ガスのカロリー・・・(11c)
[Derivation of mill outlet temperature dynamics]
The process gain which is the mill outlet temperature dynamic characteristic in this embodiment is obtained by converting the equation (8) by Laplace conversion by the above-described identification method, and transforming it into a transfer function with the fuel gas flow rate as input and the mill outlet temperature as output. Deriving K and the process time constant τ. When both sides of the equation (8) are Laplace transformed, the equation (11) is obtained.
T = K / (τ × s + 1) × (fuel gas flow rate + u st ) (11)
At this time, the process gain K, the process time constant τ, and the constant term u st are expressed as (11a) to (11c). T GAS (i) is the temperature of the injected gas (i).
K = calorie of fuel gas / {(ΣΔQ GAS (i) / (T−T GAS (i))) + (ΔQ COAL + ΔQ (sensible heat)) / (T−raw material temperature) + heat dissipation coefficient)}.・ (11a)
τ = heat capacity of the entire PCI plant / (ΣΔQ GAS (i) T GAS (i) / (T−T GAS (i)) + (ΔQ COAL + ΔQ (sensible heat)) × raw material temperature / (T−raw material temperature ) + Heat dissipation coefficient (11b)
u st = {(ΣΔQ GAS (i) + (ΔQ COAL + ΔQ (sensible heat)) × raw material temperature / (T−raw material temperature)) + ΔQ FAN −ΔQ (latent heat) −heat radiation coefficient × atmospheric temperature} / fuel Calories of gas ... (11c)
以下、ミル出口温度制御装置200の機能の一例を詳細に説明する。ミル出口温度制御装置200は、ミル出口温度計110で測定されたミル出口温度を入力し、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。そして、導出した偏差に対してP動作、I動作、及びD動作を行って(すなわちPID制御を行って)、導出した偏差が0(ゼロ)になるようなバーナー負荷を導出して熱ガス発生装置101に出力する。
従来のPID制御はPID制御パラメータが固定だが、本実施形態では、投入された原料の量(給炭量)と環境条件からミル出口温度動特性を導出し、その動特性に対応するPIDパラメータを設定するためPID制御パラメータが可変となる。
Hereinafter, an example of the function of the mill outlet
In the conventional PID control, the PID control parameter is fixed, but in this embodiment, the mill outlet temperature dynamic characteristic is derived from the amount of input raw material (coal supply amount) and environmental conditions, and the PID parameter corresponding to the dynamic characteristic is determined. For setting, the PID control parameter is variable.
[ミル出口温度制御装置200の機能構成]
図2は、ミル出口温度制御装置200の機能構成の一例を示す図である。図2に示す各部は、例えばプログラマブルロジックコントローラ(PLC)を用いることにより実現することができる。
[Functional configuration of mill outlet temperature control device 200]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the mill outlet
ミル出口温度目標値記憶部201は、ミル出口温度の目標値を記憶する。このミル出口温度の目標値は、オペレータにより設定されるものである。
ミル出口温度偏差導出部202は、粉砕時のミル出口温度の目標値をミル出口温度目標値記憶部201から読み出す。そして、ミル出口温度偏差導出部202は、ミル出口温度の測定値から、粉砕時のミル出口温度の目標値を減算して、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。
ミル出口温度動特性導出部203は、現時刻の給炭量と環境条件に基づき、現時刻のミル出口温度の動特性を導出する。本実施形態では、燃料ガスの単位量変化によるミル出口温度の変化量の指標となるプロセスゲインと、燃料ガスの変化に対するミル出口温度の応答の遅れを表わす指標となるプロセス時定数との2つをミル出口温度の動特性とした。
The mill outlet temperature target
The mill outlet temperature
The mill outlet temperature dynamic
PID制御パラメータ導出部204は、現時刻のミル出口温度の動特性をミル出口温度動特性導出部203から読み出して、そのミル出口温度の動特性に基づいて、PID制御パラメータを決定する。本実施形態では、最低給炭量におけるプロセスゲインとプロセス時定数とを基準とし、これよりもプロセスゲインが大きくなったら比例帯が大きく、プロセス時定数が大きくなったら積分時間が大きくなるような設定則を作成し、これに基づいてPID制御パラメータを決定した。
PID制御部205は、PID制御パラメータ導出部204から現時刻のPID制御パラメータを読み出し、PID制御パラメータを設定する。ミル出口温度偏差導出部202から出力されたバーナー負荷の導出指令を入力すると、当該バーナー負荷の導出指令と共に入力したミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を入力として、比例動作、積分動作、及び微分動作を行い、操作量としてバーナー負荷を導出してバーナー負荷出力部206に出力することを繰り返して、ミル出口温度の測定値を目標値に近づける制御(PID制御)を行う。
バーナー負荷出力部206は、バーナー負荷を熱ガス発生装置101に出力する。
The PID control
The
The burner
(第1の実施例)
図4に示す実施例では、放熱係数とPCIプラント全体の熱容量を用いて粉砕時のミル出口温度を模擬したものである。図4において、401はバーナー負荷実績を示し、402はミル出口温度実績を示し、403はミル出口温度計算値を示す。燃料ガスの流量の実績に基づいて、前記ミル出口温度モデルからミル出口温度を計算した結果、原料石炭投入時もミル出口温度計算値403はミル出口温度実績402とほぼ一致しており、PCIプラントミル出口温度モデルが妥当であることが示されている。
(First embodiment)
In the embodiment shown in FIG. 4, the mill exit temperature during pulverization is simulated using the heat dissipation coefficient and the heat capacity of the entire PCI plant. In FIG. 4, 401 indicates the burner load record, 402 indicates the mill outlet temperature record, and 403 indicates the mill outlet temperature calculation value. As a result of calculating the mill outlet temperature from the mill outlet temperature model based on the actual flow rate of the fuel gas, the calculated
(第2の実施例)
図5〜図10に示す実施例では、PID制御パラメータが固定である従来のPID制御と、本発明を適用したPID制御との比較を示したものである。
図5は、給炭量501と原料に含まれる水分割合502との変化を表わす。
図6は、図5と同じ時系列における、可変PID制御の比例帯601と積分時間602との変化を表わす。ここでは、ミル出口温度の動特性の導出の際に原料に含まれる水分をPCIプラントにおける平均的な値としているため、PID制御パラメータは原料に含まれる水分割合の変化よって変化しない。
(Second embodiment)
5 to 10 show a comparison between the conventional PID control in which the PID control parameter is fixed and the PID control to which the present invention is applied.
FIG. 5 shows a change in the
FIG. 6 shows changes in the
図7は、図5、図6と同じ時系列における、従来のPID制御でのミル出口温度の変化を表わす。
図8は、図5、図6と同じ時系列における、本発明を適用したPID制御でのミル出口温度の変化を表わす。
PCIプラントでは、高い給炭量で操業する場合はプロセスゲインが低くなるので、PID制御のゲインを高く設定しても安定性が維持される。そこで、本発明を適用することによって、高い給炭量時において従来のPID制御よりもミル出口温度の変動が低減できている。図9に、給炭量が変化した場合のミル出口温度の目標値とのずれの最大値を比較したものを示す。また、図10に、原料に含まれる水分割合が変化した場合のミル出口温度の目標値とのずれの最大値を比較したものを示す。いずれの場合も本発明を適用した方が小さくなっている。
FIG. 7 shows a change in the mill outlet temperature in the conventional PID control in the same time series as FIG. 5 and FIG.
FIG. 8 shows changes in the mill outlet temperature in the PID control to which the present invention is applied, in the same time series as FIG. 5 and FIG.
In a PCI plant, the process gain is low when operating at a high coal supply rate, so that stability is maintained even if the gain of PID control is set high. Therefore, by applying the present invention, the fluctuation of the mill outlet temperature can be reduced as compared with the conventional PID control when the amount of coal supply is high. FIG. 9 shows a comparison of the maximum deviation from the target value of the mill outlet temperature when the amount of coal supply is changed. FIG. 10 shows a comparison of the maximum deviation from the target value of the mill outlet temperature when the moisture content in the raw material changes. In either case, the application of the present invention is smaller.
以上説明した実施形態では、本発明を、排ガス循環系のPCIプラントに適用したが、排ガス循環系のPCIプラント以外の排ガス循環系粉砕プラントにも適用することができる。例えばセメントを製造するための排ガス循環系粉砕プラントにも本発明は適用可能である。
また、給炭量の設定値が変更されている間は、物質・熱収支モデルの計算に基づくフィードフォワード制御を行うことが好ましいが、必ずしも、この制御を行わなくてもよい。
また、上記実施形態では、ミル出口温度の制御手法としてPID制御を適用したが、ミル出口温度の測定値を目標値に近づける制御であれば、他のどのような制御をでもよい。
In the embodiment described above, the present invention is applied to an exhaust gas circulation system PCI plant, but can also be applied to an exhaust gas circulation system grinding plant other than the exhaust gas circulation system PCI plant. For example, the present invention is also applicable to an exhaust gas circulation system pulverization plant for producing cement.
Further, while the set value of the coal supply amount is being changed, it is preferable to perform feedforward control based on the calculation of the material / heat balance model, but this control need not necessarily be performed.
In the above embodiment, PID control is applied as a method for controlling the mill outlet temperature. However, any other control may be used as long as the measured value of the mill outlet temperature is brought close to the target value.
本発明は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The present invention can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
In addition, all of the embodiments described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. . That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
101:熱ガス発生装置、103:バンカー、104:給炭機、105:ミル、107:バグフィルター、110:ミル出口温度計、200:ミル出口温度制御装置、201:ミル出口温度目標値記憶部、202:ミル出口温度偏差導出部、203:ミル出口温度動特性導出部、204:PID制御パラメータ導出部、205:PID制御部、206:バーナー負荷出力部 101: Hot gas generator, 103: Bunker, 104: Coal feeder, 105: Mill, 107: Bag filter, 110: Mill outlet thermometer, 200: Mill outlet temperature controller, 201: Mill outlet temperature target value storage unit 202: Mill outlet temperature deviation deriving section 203: Mill outlet temperature dynamic characteristic deriving section 204: PID control parameter deriving section 205: PID control section 206: Burner load output section
Claims (4)
前記排ガス循環系粉砕プラント全体を単一の蓄熱体として固有の熱容量を持つものとして、前記排ガス循環系粉砕プラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、前記熱容量で除したものが、単位時間あたりのミル出口温度変化量であるとする熱収支式に基づいて、燃料ガス流量を入力、ミル出口温度を出力とする伝達関数を得てミル出口温度の変化量の指標及び応答遅れの指標である動特性を導出し、導出したミル出口温度の動特性に基づいて前記フィードバック制御のための制御パラメータを導出する導出ステップを有し、
前記熱収支式は、
変数である燃料ガス流量を用いて表わされる燃料ガスの燃焼により得られる熱量と、前記循環ファンにおける動力熱とを前記与えられる熱量とし、
燃料ガスを含むガスの注入により変化する熱量と、ミル出口温度の測定値、及び操業に応じて与えられる単位時間あたりに投入する原料の量を用いて表わされる原料の加熱に必要な熱量と、水の加熱及び蒸発に必要な熱量と、前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量とを前記消費される熱量とするものであり、
前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量は、ミル出口温度と単一の値で表現される大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとして、
前記放熱係数は、前記粉砕機に原料を投入しない状態で前記熱ガス発生装置を停止し、前記循環ファンの運転状態を維持して、ミル出口温度が定常状態に移行した中で前記熱収支式から予め同定した値を用い、
前記熱容量は、前記放熱係数を同定した状態で、前記熱ガス発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップ工程において、前記熱収支式によって導かれる、ミル出口温度が目標温度に到達するまでの時間、又は前記ヒートアップ後に熱ガス発生装置を停止させたときのミル出口温度の降下速度とそれらの実績データとを比較することを、前記排ガス循環系粉砕プラントの熱容量を変えながら行って、予め同定した値を用いることを特徴とする排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度制御方法。 A hot gas generator that generates hot air as an exhaust gas, a pulverizer that pulverizes the raw material, puts the pulverized raw material on the flow of the exhaust gas generated by the hot gas generator, and releases the exhaust gas from the pulverizer. A collector that collects the pulverized raw material released on the flow, a circulation fan for sending the exhaust gas that has passed through the collector to the hot gas generator, the hot gas generator, and the pulverizer In the exhaust gas circulation system pulverization plant , the hot gas is provided with a passage through which the exhaust gas circulates through the circulator, the collector, and the circulation fan, and a thermometer that measures a mill outlet temperature that is an outlet temperature of the pulverizer. A mill outlet temperature control method that performs feedback control so that the measured value of the mill outlet temperature approaches a target value by manipulating the amount of fuel gas supplied to the generator ,
The entire exhaust gas circulation system crushing plant as having a specific heat capacity as a single regenerator, a difference between the heat quantity consumed and the amount of heat applied to said exhaust gas circulation crushing plant, is divided by the heat capacity, based on heat balance equation to a mill outlet temperature change amount per unit time, enter the fuel gas flow rate, the amount of change in the mill outlet temperature to obtain a transfer function that outputs the mill outlet temperature indicator and response delay A derivation step of deriving a dynamic characteristic as an index and deriving a control parameter for the feedback control based on the derived dynamic characteristic of the mill outlet temperature ;
The heat balance equation is
The amount of heat obtained by the combustion of the fuel gas represented using the fuel gas flow rate that is a variable, and the power heat in the circulation fan are the given amount of heat,
The amount of heat required for heating the raw material represented by using the amount of heat that changes due to the injection of the gas containing the fuel gas, the measured value of the mill outlet temperature, and the amount of raw material input per unit time given according to the operation; The amount of heat necessary for heating and evaporation of water and the amount of heat lost by heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and outside air are used as the amount of heat consumed.
The amount of heat lost due to heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and the outside air is equal to the difference between the mill outlet temperature and the temperature of the atmosphere expressed by a single value multiplied by the heat dissipation coefficient.
The heat dissipation coefficient is determined by stopping the hot gas generator in a state in which raw materials are not charged into the pulverizer, maintaining the operation state of the circulation fan, and the heat balance equation while the mill outlet temperature has shifted to a steady state. Using the value previously identified from
The heat capacity is determined by the heat balance equation in a heat-up process in which a region including the inside of the pulverizer is preheated by exhaust gas generated from the hot gas generator with the heat dissipation coefficient identified. Comparing the time until the temperature reaches the target temperature, or the rate of decrease in the mill outlet temperature when the hot gas generator is stopped after the heat-up, and their actual data , A method for controlling a mill outlet temperature of an exhaust gas circulation system pulverization plant, wherein the value identified in advance is used while changing the heat capacity .
前記導出ステップでは、前記制御パラメータとしてPID制御パラメータを導出することを特徴とする請求項1に記載の排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度制御方法。 As the feedback control , PID control is performed so that the measured value of the mill outlet temperature approaches the target value,
And in the deriving step, the mill outlet temperature control method of the exhaust gas circulation system crushing plant according to claim 1, characterized in that to derive a PID control parameter as the control parameter.
前記排ガス循環系粉砕プラント全体を単一の蓄熱体として固有の熱容量を持つものとして、前記排ガス循環系粉砕プラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、前記熱容量で除したものが、単位時間あたりのミル出口温度変化量であるとする熱収支式に基づいて、燃料ガス流量を入力、ミル出口温度を出力とする伝達関数を得てミル出口温度の変化量の指標及び応答遅れの指標である動特性を導出し、導出したミル出口温度の動特性に基づいて前記フィードバック制御のための制御パラメータを導出する導出手段を有し、
前記熱収支式は、
変数である燃料ガス流量を用いて表わされる燃料ガスの燃焼により得られる熱量と、前記循環ファンにおける動力熱とを前記与えられる熱量とし、
燃料ガスを含むガスの注入により変化する熱量と、ミル出口温度の測定値、及び操業に応じて与えられる単位時間あたりに投入する原料の量を用いて表わされる原料の加熱に必要な熱量と、水の加熱及び蒸発に必要な熱量と、前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量とを前記消費される熱量とするものであり、
前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量は、ミル出口温度と単一の値で表現される大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとして、
前記放熱係数は、前記粉砕機に原料を投入しない状態で前記熱ガス発生装置を停止し、前記循環ファンの運転状態を維持して、ミル出口温度が定常状態に移行した中で前記熱収支式から予め同定した値を用い、
前記熱容量は、前記放熱係数を同定した状態で、前記熱ガス発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップ工程において、前記熱収支式によって導かれる、ミル出口温度が目標温度に到達するまでの時間、又は前記ヒートアップ後に熱ガス発生装置を停止させたときのミル出口温度の降下速度とそれらの実績データとを比較することを、前記排ガス循環系粉砕プラントの熱容量を変えながら行って、予め同定した値を用いることを特徴とする排ガス循環系粉砕プラントのミル出口温度制御装置。 A hot gas generator that generates hot air as an exhaust gas, a pulverizer that pulverizes the raw material, puts the pulverized raw material on the flow of the exhaust gas generated by the hot gas generator, and releases the exhaust gas from the pulverizer. A collector that collects the pulverized raw material released on the flow, a circulation fan for sending the exhaust gas that has passed through the collector to the hot gas generator, the hot gas generator, and the pulverizer In the exhaust gas circulation system pulverization plant , the hot gas is provided with a passage through which the exhaust gas circulates through the circulator, the collector, and the circulation fan, and a thermometer that measures a mill outlet temperature that is an outlet temperature of the pulverizer. A mill outlet temperature control device that performs feedback control so that the measured value of the mill outlet temperature approaches a target value by manipulating the amount of fuel gas supplied to the generator ,
The entire exhaust gas circulation system crushing plant as having a specific heat capacity as a single regenerator, a difference between the heat quantity consumed and the amount of heat applied to said exhaust gas circulation crushing plant, is divided by the heat capacity, based on heat balance equation to a mill outlet temperature change amount per unit time, enter the fuel gas flow rate, the amount of change in the mill outlet temperature to obtain a transfer function that outputs the mill outlet temperature indicator and response delay Deriving means for deriving a dynamic characteristic as an index and deriving a control parameter for the feedback control based on the derived dynamic characteristic of the mill outlet temperature ,
The heat balance equation is
The amount of heat obtained by the combustion of the fuel gas represented using the fuel gas flow rate that is a variable, and the power heat in the circulation fan are the given amount of heat,
The amount of heat required for heating the raw material represented by using the amount of heat that changes due to the injection of the gas containing the fuel gas, the measured value of the mill outlet temperature, and the amount of raw material input per unit time given according to the operation; The amount of heat necessary for heating and evaporation of water and the amount of heat lost by heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and outside air are used as the amount of heat consumed.
The amount of heat lost due to heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and the outside air is equal to the difference between the mill outlet temperature and the temperature of the atmosphere expressed by a single value multiplied by the heat dissipation coefficient.
The heat dissipation coefficient is determined by stopping the hot gas generator in a state in which raw materials are not charged into the pulverizer, maintaining the operation state of the circulation fan, and the heat balance equation while the mill outlet temperature has shifted to a steady state. Using the value previously identified from
The heat capacity is determined by the heat balance equation in a heat-up process in which a region including the inside of the pulverizer is preheated by exhaust gas generated from the hot gas generator with the heat dissipation coefficient identified. Comparing the time until the temperature reaches the target temperature, or the rate of decrease in the mill outlet temperature when the hot gas generator is stopped after the heat-up, and their actual data , A mill outlet temperature control device for an exhaust gas circulation system pulverization plant, wherein the value identified in advance is used while changing the heat capacity .
前記排ガス循環系粉砕プラント全体を単一の蓄熱体として固有の熱容量を持つものとして、前記排ガス循環系粉砕プラントに与えられる熱量と消費される熱量との差を、前記熱容量で除したものが、単位時間あたりのミル出口温度変化量であるとする熱収支式に基づいて、燃料ガス流量を入力、ミル出口温度を出力とする伝達関数を得てミル出口温度の変化量の指標及び応答遅れの指標である動特性を導出し、導出したミル出口温度の動特性に基づいて前記フィードバック制御のための制御パラメータを導出する処理をコンピュータに実行させ、
前記熱収支式は、
変数である燃料ガス流量を用いて表わされる燃料ガスの燃焼により得られる熱量と、前記循環ファンにおける動力熱とを前記与えられる熱量とし、
燃料ガスを含むガスの注入により変化する熱量と、ミル出口温度の測定値、及び操業に応じて与えられる単位時間あたりに投入する原料の量を用いて表わされる原料の加熱に必要な熱量と、水の加熱及び蒸発に必要な熱量と、前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量とを前記消費される熱量とするものであり、
前記排ガス循環系粉砕プラントと外気との熱交換により失う熱量は、ミル出口温度と単一の値で表現される大気の温度との差に放熱係数を乗じたものに等しいとして、
前記放熱係数は、前記粉砕機に原料を投入しない状態で前記熱ガス発生装置を停止し、前記循環ファンの運転状態を維持して、ミル出口温度が定常状態に移行した中で前記熱収支式から予め同定した値を用い、
前記熱容量は、前記放熱係数を同定した状態で、前記熱ガス発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップ工程において、前記熱収支式によって導かれる、ミル出口温度が目標温度に到達するまでの時間、又は前記ヒートアップ後に熱ガス発生装置を停止させたときのミル出口温度の降下速度とそれらの実績データとを比較することを、前記排ガス循環系粉砕プラントの熱容量を変えながら行って、予め同定した値を用いることを特徴とするプログラム。 A hot gas generator that generates hot air as an exhaust gas, a pulverizer that pulverizes the raw material, puts the pulverized raw material on the flow of the exhaust gas generated by the hot gas generator, and releases the exhaust gas from the pulverizer. A collector that collects the pulverized raw material released on the flow, a circulation fan for sending the exhaust gas that has passed through the collector to the hot gas generator, the hot gas generator, and the pulverizer In the exhaust gas circulation system pulverization plant , the hot gas is provided with a passage through which the exhaust gas circulates through the circulator, the collector, and the circulation fan, and a thermometer that measures a mill outlet temperature that is an outlet temperature of the pulverizer. A program for controlling the amount of fuel gas supplied to the generator to perform feedback control so that the measured value of the mill outlet temperature approaches the target value ,
The entire exhaust gas circulation system crushing plant as having a specific heat capacity as a single regenerator, a difference between the heat quantity consumed and the amount of heat applied to said exhaust gas circulation crushing plant, is divided by the heat capacity, based on heat balance equation to a mill outlet temperature change amount per unit time, enter the fuel gas flow rate, the amount of change in the mill outlet temperature to obtain a transfer function that outputs the mill outlet temperature indicator and response delay Deriving a dynamic characteristic as an index, causing a computer to execute a process for deriving a control parameter for the feedback control based on the derived dynamic characteristic of the mill outlet temperature ,
The heat balance equation is
The amount of heat obtained by the combustion of the fuel gas represented using the fuel gas flow rate that is a variable, and the power heat in the circulation fan are the given amount of heat,
The amount of heat required for heating the raw material represented by using the amount of heat that changes due to the injection of the gas containing the fuel gas, the measured value of the mill outlet temperature, and the amount of raw material input per unit time given according to the operation; The amount of heat necessary for heating and evaporation of water and the amount of heat lost by heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and outside air are used as the amount of heat consumed.
The amount of heat lost due to heat exchange between the exhaust gas circulation system pulverization plant and the outside air is equal to the difference between the mill outlet temperature and the temperature of the atmosphere expressed by a single value multiplied by the heat dissipation coefficient.
The heat dissipation coefficient is determined by stopping the hot gas generator in a state in which raw materials are not charged into the pulverizer, maintaining the operation state of the circulation fan, and the heat balance equation while the mill outlet temperature has shifted to a steady state. Using the value previously identified from
The heat capacity is determined by the heat balance equation in a heat-up process in which a region including the inside of the pulverizer is preheated by exhaust gas generated from the hot gas generator with the heat dissipation coefficient identified. Comparing the time until the temperature reaches the target temperature, or the rate of decrease in the mill outlet temperature when the hot gas generator is stopped after the heat-up, and their actual data , A program characterized by using a value identified in advance while changing the heat capacity .
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