CN106796029A - 燃烧控制装置、燃烧控制方法、燃烧控制程序及计算机可读存储介质 - Google Patents

燃烧控制装置、燃烧控制方法、燃烧控制程序及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN106796029A CN201580053061.7A CN201580053061A CN106796029A CN 106796029 A CN106796029 A CN 106796029A CN 201580053061 A CN201580053061 A CN 201580053061A CN 106796029 A CN106796029 A CN 106796029A
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稻村康男
小泽秀二
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Abstract

本发明能不受锅炉种类、负荷的限制，简单地抑制废气的热损耗。为达成此目的，本发明的燃烧控制装置具备：空气过剩率设定部，该空气过剩率设定部基于来自锅炉的主蒸汽流量，设定投入锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；空气过剩率修正量计算部，该空气过剩率修正量计算部基于来自锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出用于使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的空气过剩率的修正量；以及氧气控制部，该氧气控制部生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过修正量修正后的空气过剩率和废气中的氧气浓度，修正空气量的设定值。

Description

燃烧控制装置、燃烧控制方法、燃烧控制程序及计算机可读存 储介质
技术领域
本发明涉及一种控制锅炉中燃料燃烧的燃烧控制装置、燃烧控制方法、燃烧控制程序及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，在锅炉的燃烧工艺相关的技术中，为了同时实现节约能源和防止公害而尝试了各种控制方法。例如，已知有通过采用空气设定信号，调节空气流量，从而以低空气过剩率进行优化控制的技术，其中该空气设定信号是针对根据锅炉的主蒸汽流量设定空气过剩率特性的信号，加上根据一氧化碳(CO)浓度求出的氧气(O2)浓度的修正量而得到的(例如，参照专利文献1)。空气过剩率定义为实际投入锅炉中的空气量相对于理论空气量的比率，也被称作空气比。此处，理论空气量是指单位燃料燃烧所需的最小空气量。专利文献1记载的技术中，当产生固定值以上的一氧化碳时，将空气过剩率提高，抑制一氧化碳浓度，防止产生黑烟等煤烟。
图8是示意性表示空气过剩率和热损耗/热效率的关系的图。在图8中，直线101表示过剩空气造成的热损耗，曲线102表示不完全燃烧造成的热损耗。根据直线101可知，空气过剩率比1大得越多，则过剩空气的排出量增加越多，因此热损耗变大，燃料费成本也上升。另一方面，根据曲线102可知，空气过剩率小则导致不完全燃烧，从而产生一氧化碳使得热损耗变大，当超过某阈值时则产生煤烟。
在图8中，虚线记载的曲线201表示锅炉的热效率。根据曲线201可知，热效率在包含过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗为同等水平的空气过剩率的区域D1达到最大，该热效率随着空气过剩率远离区域D1而变小。因此，理论上若在区域D1进行燃烧控制，则能够使锅炉最高效地动作。以下，将图8所示的区域D1称作超稀薄空气燃烧区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特公平3-21808号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述专利文献1中记载的技术是将氧气浓度作为主要控制对象，仅对一氧化碳浓度进行抑制其上升的控制。即，专利文献1记载的技术是以图8所示的比超稀薄空气燃烧区域D1的空气过剩率大的区域中空气过剩率相对较小的区域D2(以下称作通常最佳燃烧区域D2)的控制为基础，仅在一氧化碳浓度上升时，对超稀薄空气燃烧区域D1和通常最佳燃烧区域D2的边界附近进行控制。因此，专利文献1记载的技术难以充分抑制废气的热损耗。
此外，在专利文献1记载的技术的情况下，由一氧化碳浓度求出氧气浓度修正量时的两者关系会根据锅炉种类、锅炉负荷等条件不同而存在差异，根据这些条件，存在难以正确设定氧气浓度修正量的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种不受锅炉种类、负荷的影响，能够简单地抑制废气的热损耗的燃烧控制装置、燃烧控制方法、燃烧控制程序及计算机可读存储介质。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述课题，达到目的，本发明所涉及的燃烧控制装置是控制锅炉中燃料燃烧的燃烧控制装置，其特征在于，具备：空气过剩率设定部，该空气过剩率设定部基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；空气过剩率修正量计算部，该空气过剩率修正量计算部基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及氧气控制部，该氧气控制部生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，所述空气过剩率修正量计算部运用第1热损耗计算式和第2热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第1热损耗计算式计算所述过剩空气造成的热损耗，该第2热损耗计算式计算所述不完全燃烧造成的热损耗。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，所述空气过剩率修正量计算部运用第1简化热损耗计算式和第2简化热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第1简化热损耗计算式是从所述第1热损耗计算式中除去所述锅炉的废气热量而得到的计算式，该第2简化热损耗计算式是从所述第2热损耗计算式中除去所述锅炉的废气流量而得到的计算式。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，所述第1热损耗计算式包含不完全燃烧因数，该不完全燃烧因数是用于使所述废气中的一氧化碳浓度不超过规定值的常数。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，所述空气过剩率修正量计算部还运用第3热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第3热损耗计算式基于所设定的一氧化碳排出量的规定值，计算出一氧化碳排出量上限的热损耗。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，所述空气过剩率修正量计算部还运用第3简化热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第3简化热损耗计算式是从所述第3热损耗计算式中除去所述锅炉的废气热量而得到的计算式。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，还具备空气过剩率特性存储部，该空气过剩率特性存储部存储表示所述锅炉负荷和所述空气过剩率的关系的空气过剩率特性，所述空气过剩率设定部参照所述空气过剩率特性，设定所述空气过剩率。
在上述发明中，本发明所涉及的燃烧控制装置的特征在于，还具备富氧控制部，当使所述锅炉负荷上升时，该富氧控制部进行控制，先使提供至所述锅炉的空气量设定值上升后，再使提供至所述锅炉的燃料的设定值上升，而使所述锅炉负荷下降时，该富氧控制部进行控制，先使提供至所述锅炉的燃料设定值下降后，再使提供至所述锅炉的空气量的设定值下降。
本发明所涉及的燃烧控制方法是控制锅炉中燃料燃烧的燃烧控制方法，其特征在于，具有：空气过剩率设定步骤，该空气过剩率设定步骤基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；空气过剩率修正量计算步骤，该空气过剩率修正量计算步骤基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及氧气控制步骤，该氧气控制步骤生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
本发明所涉及的燃烧控制程序，其特征在于，该燃烧控制程序在控制锅炉中燃料燃烧的燃烧控制装置中执行以下步骤，即：空气过剩率设定步骤，该空气过剩率设定步骤基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；空气过剩率修正量计算步骤，该空气过剩率修正量计算步骤基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及氧气控制步骤，该氧气控制步骤生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
本发明所涉及的计算机可读存储介质是存储有可执行的程序的、非临时性的计算机可读存储介质，所述程序指示处理器执行以下操作：基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
发明效果
根据本发明，基于来自锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出用于使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的空气过剩率的修正量，因此能够不受锅炉的种类、负荷影响，简单地抑制废气的热损耗。
附图说明
图1是表示包含本发明的实施方式1所涉及的燃烧控制装置的燃烧系统的简要结构图。
图2是表示包含本发明的实施方式1所涉及的燃烧控制装置的功能结构的框图。
图3是示意性表示本发明实施方式1所涉及的燃烧控制装置的空气过剩率特性存储部存储的空气过剩率特性的图。
图4是说明不完全燃烧因数的含义的图。
图5是示意性表示本发明的实施方式1所涉及的燃烧控制装置所控制的锅炉动作的一例的图。
图6是表示本发明的实施方式2中应用的3个热损耗计算式的关系的图。
图7是表示本发明的实施方式2所涉及的燃烧系统1的运行概要图。
图8是示意性表示空气过剩率和热损耗/热效率的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对实施本发明的方式(以下称作“实施方式”)进行说明。
(实施方式1)
图1是表示包含本发明的实施方式1所涉及的燃烧控制装置的燃烧系统的简要结构图。该图所示的燃烧系统1具备：锅炉2，该锅炉2使燃料燃烧生成蒸汽，另外经由烟囱等排出通道，排出燃料燃烧所产生的废气(燃烧气体)；以及燃烧控制装置3，该燃烧控制装置3统一控制燃烧系统1的动作。燃烧系统1具有分别测量或设定以下项目的各种测量仪，即：流入锅炉2的燃料流量和空气流量；锅炉2的蒸汽出口的主蒸汽流量和主蒸汽压力；锅炉2的废气出口的废气温度；氧气浓度和一氧化碳浓度；以及锅炉2周围的温度。此外，投入锅炉2的空气流量在燃烧控制装置3的控制下，通过变频器或空气节气阀进行调整。在本实施方式1中，锅炉2的种类不限。
图2是表示本实施方式1所涉及的燃烧控制装置3的功能结构的框图。该图所示的燃烧控制装置3具备：锅炉主控制部4、燃料控制部5、空气控制部6、富氧控制部7、空气过剩率特性存储部8、空气过剩率设定部9、空气过剩率修正量计算部10、氧气控制部(氧控制部)11、空气过剩率下限控制部12、加法器13、14及高值选择器15。
锅炉主控制部4基于主蒸汽流量及主蒸汽压力的测量值，生成决定锅炉2的动作即锅炉2的输出增减的锅炉主信号，将其输出至富氧控制部7。锅炉主信号是控制锅炉2使主蒸汽压力保持固定的信号，该锅炉主信号包含空气流量及燃料流量的设定信号。
燃料控制部5以基于锅炉主信号设定的燃料流量的设定信号(以下，称作燃料设定信号)为目标，进行燃料流量的控制。燃料控制部5例如使用PID调节器来构成，输出对将燃料投入锅炉2的燃料阀开度进行调整的信号。
空气控制部6以基于锅炉主信号及下述氧气控制部11的氧气浓度修正信号而设定的空气流量的设定信号(以下，称作空气设定信号)为目标，进行空气流量的控制。空气控制部6根据空气设定信号，输出控制变频器、空气节气阀的控制信号。空气用控制信号被输出至高值选择器15。空气控制部6例如使用PID调节器来构成。
使锅炉2的锅炉负荷变动时，富氧控制部7进行富氧控制，即提高氧气浓度并且使一氧化碳浓度例如大致为零使空气过剩。富氧控制部7进行利用了燃料和空气的响应性不同的控制。具体而言，在使锅炉负荷上升的情况下，富氧控制部7进行以下控制，先使提供至锅炉2的空气量的设定值上升，再使提供至锅炉2的燃料的设定值上升。此外，在使锅炉负荷下降的情况下，富氧控制部7进行以下控制，先使提供至锅炉2的燃料的设定值下降，再使提供至锅炉2的空气量的设定值下降。通过进行此种控制，能够防止锅炉负荷变动时发生大规模的不完全燃烧，抑制黑烟产生。另外，在锅炉负荷不变动的情况下，富氧控制部7输出锅炉主信号中包含的空气设定信号及燃料设定信号。
空气过剩率特性存储部8存储与锅炉负荷对应的空气过剩率。图3是示意性表示空气过剩率特性存储部8存储的空气过剩率特性的图。在图3所示的空气过剩率特性的情况下，锅炉负荷越大则空气过剩率越小。另外，图3所示的空气过剩率特性仅为一个示例，不言自明该空气过剩率特性根据锅炉2的种类等存在差异。作为空气过剩率特性，例如可以应用在进行锅炉2的试运行时进行各种测量来决定的特性，也可以应用与锅炉2的种类对应的规定的特性。
空气过剩率设定部9利用主蒸汽流量的测量值计算锅炉负荷，参照空气过剩率特性存储部8存储的空气过剩率特性，计算该锅炉负荷对应的空气过剩率，输出至加法器13。
空气过剩率修正量计算部10利用氧气浓度的测量值计算相当于过剩空气造成的热损耗的量，并且利用一氧化碳浓度的测量值计算相当于不完全燃烧造成的热损耗的量，通过比较这两个量计算空气过剩率的修正量。以下，针对过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗进行说明后，对这些热损耗和空气过剩率修正量计算部10实际计算的量之间的关系进行说明。
过剩空气造成的热损耗LAIR通过下式(1)得出(第1热损耗计算式的一例)。
LAIR＝CPA·(T0-TI)·(G·D(O2)/0.21)·α…(1)
此处，CPA是空气的比热(＝1.3[kJ/Nm3·K])，T0是锅炉2周围的空气温度(℃)，TI是锅炉2的废气温度(℃)，G是废气流量(Nm3/h)，D(O2)是废气中的氧气浓度，α是被定义为小于1的常数的不完全燃烧因数。关于不完全燃烧因数α的含义，之后进行说明。
不完全燃烧造成的热损耗LCO通过下式(2)得出(第2热损耗计算式的一例)。
LCO＝G·D(COout)·HCO……(2)
此处，D(COout)是废气中的一氧化碳浓度，HCO是一氧化碳的热量(＝12634[kJ/Nm3])。
图4是说明不完全燃烧因数α含义的图，将超稀薄空气燃烧区域附近放大后的图。超稀薄空气燃烧区域D1中，在通常的锅炉废气一氧化碳浓度限制下，与过剩空气造成的热损耗相比，不完全燃烧造成的热损耗相对较小，因此若计算在式(1)中除去不完全燃烧因数α的通常含义下的过剩空气造成的热损耗和由式(2)得出的不完全燃烧造成的热损耗相等的交点P处的一氧化碳浓度时，可能得到超过了作为一氧化碳浓度限制值而设定的范围的较大值。因此，在本实施方式1中，通过对通常含义下的过剩空气造成的热损耗乘以小于1的不完全燃烧因数α，观察到使过剩空气造成的热损耗从直线101向上偏移至直线103，求出将具有所需的一氧化碳浓度的点Q偏移后的交点R。从这个意义上考虑，不完全燃烧因数α期望被设定为使交点R的一氧化碳浓度不超过设置燃烧系统1的地点的一氧化碳浓度限制值的值。不完全燃烧因数α的值可以应用例如基于锅炉2的试运行所决定的值，也可以根据锅炉2的种类应用规定的值。此外，不完全燃烧因数α的值根据锅炉负荷发生变化，因此有时也根据锅炉负荷带，使用多个不完全燃烧因数。进一步地，理论上不完全燃烧因数α也可大于1。
在本实施方式1中，空气过剩率修正量计算部10将式(1)、(2)除以废气流量G，计算各自除去废气流量G以后的热损耗量，来代替式(1)、(2)的计算。
LAIR’＝LAIR/G＝CPA·(T0-TI)·(D(O2)/0.21)·α…(3)
LCO’＝LCO/G＝D(COout)·HCO……(4)
式(3)是第1简化热损耗计算式的一例，式(4)是第2简化热损耗计算式的一例。由于在式(1)、式(2)的右边均包含了废气流量G，因此空气过剩率修正量计算部10进行式(3)、(4)的计算，在判定两者的大小关系时不会受到废气流量G的影响。如此，在本实施方式1中，利用了不包含一般锅炉中无法测量的废气流量G的简化式(3)、(4)，因此空气过剩率修正量计算部10的计算量减少，能够高效地计算并比较过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗。
当LAIR’＞LCO’时，空气过剩率修正量计算部10生成使空气过剩率相对减少的修正量设定信号，并将其输出至加法器13，另一方面，当LAIR’≤LCO’时，生成使空气过剩率相对增加的修正量设定信号，并将其输出至加法器13。
空气过剩率修正量计算部10具有例如两个脉冲发生器。两个脉冲发生器中的一个脉冲发生器在LAIR’＞LCO’时进行动作，另外一个脉冲发生器在LAIR’≤LCO’时进行动作。空气过剩率的修正量根据脉冲发生器产生的脉冲数进行调整。另外，空气过剩率修正量计算部10用于输出修正量的结构不限于此。
加法器13通过将空气过剩率设定部9输出的空气过剩率设定信号和空气过剩率修正量计算部10输出的修正量设定信号相加，计算加入了修正量的空气过剩率，并向氧气控制部11输出将该空气过剩率换算为氧气浓度的设定值的氧气浓度设定信号。
氧气控制部11针对氧气浓度测量值，以氧气浓度设定信号为目标，将用于修正氧气浓度的空气设定量修正信号(以下，称作空气设定修正信号)输出至加法器14。氧气控制部11例如使用PID调节器来构成。
加法器14通过将富氧控制部7输出的空气设定信号和氧气控制部11输出的空气设定修正信号相加，计算出加入了氧气浓度修正的空气设定信号，并将其输出至空气控制部6。
基于一氧化碳浓度的测量值，当空气过剩率达到下限设定值时，空气过剩率下限控制部12输出使锅炉2内的空气量急速增加的空气设定信号。该空气设定信号值是使空气过剩率值变得大于图8所示的超稀薄空气燃烧区域D1的下限的空气量。另外，将激光一氧化碳分析仪用作一氧化碳浓度计时，能够高速测定一氧化碳浓度，并迅速提取出一氧化碳浓度的异常。
高值选择器15在由空气控制部6和空气过剩率下限控制部12分别输出的空气设定信号中，选择使空气量进一步增加的信号，输出至空气节气阀或变频器。在通常运行时，高值选择器15选择由空气控制部6输出的空气设定信号，另一方面，在一氧化碳浓度显示异常值时，高值选择器15选择由空气过剩率下限控制部12输出的空气设定信号。
具有以上功能结构的燃烧控制装置3是利用处理器实现功能的计算机，该处理器包含：CPU(Central Processing Unit：中央处理器)；各种运算电路；预先安装有启动规定操作系统(OS：Operation System)的程序等的ROM(Read-Only Memory：只读存储器)；以及存储各处理的运算参数和数据等的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。其中，ROM中预先安装有本实施方式1所涉及的燃烧控制程序。此外，本实施方式1所涉及的燃烧控制程序也可以在存储了可执行的程序的、非临时性的计算机可读存储介质中进行存储。另外，将燃烧控制程序存储于ROM或存储介质可以在将计算机或存储介质作为产品发货时进行，也可以通过经由通信网络下载来进行。此处所述的通信网络是例如通过已有的公共线路网、LAN(Local Area Network：局域网)、WAN(Wide Area Network：广域网)等实现的网络，不论有线或无线网。
图5是示意性表示燃烧控制装置3所控制的锅炉2的动作的一例的图。另外，在图5中，表示锅炉主蒸汽流量、废气中的氧气浓度及废气中的一氧化碳浓度各自的纵轴刻度互不相同。
t≤t1、t2≤t≤t3及t≥t4区间示意性示出了图4及图8所示的超稀薄空气燃烧区域D1中锅炉2运行时的状态变化。在这些区间中，锅炉2在维持锅炉主蒸汽流量、废气中的氧气浓度及废气中的一氧化碳浓度基本固定的状态下进行动作。如此，本实施方式1通过积极地控制一氧化碳浓度，在超稀薄空气燃烧区域进行燃烧控制，从而实现热效率优异的燃烧控制。
与此相对，t1＜t＜t2区间示意性示出了锅炉负荷上升时的状态变化，t3＜t＜t4区间示意性示出了锅炉负荷下降时的状态变化。在锅炉负荷变动的情况下，富氧控制部7通过进行上述富氧控制，暂时使氧气浓度上升，并使一氧化碳浓度减少到例如大致为零。在这些区间中，锅炉2在与图4及图8所示的超稀薄空气燃烧区域D1相比空气过剩率更大的状态下进行动作。
根据以上说明的本发明的实施方式1，基于来自锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算用于使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗相等的空气过剩率的修正量，修正空气过剩率，从而在超稀薄空气燃烧区域进行锅炉的燃烧控制，因此能够不受锅炉种类、负荷的限制，简单地抑制废气的热损耗。结果，能够提升锅炉的热效率，削减燃烧用的燃料。
此外，根据本实施方式1，利用使废气中的一氧化碳浓度不超过规定值的常数，即不完全燃烧因数计算用于使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗相等的空气过剩率的修正量，因此能够可靠地将一氧化碳浓度控制在限制范围内。
此外，根据本实施方式1，在计算用于使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗相等的空气过剩率修正量时，利用除去锅炉废气流量的计算式进行计算，因此计算得以简化。结果，本实施方式1无需测量一般不进行测量的废气流量，无需根据燃料成分计算废气量，能够高效地计算修正量。
此外，根据本实施方式1，利用表示锅炉负荷和空气过剩率的关系的空气过剩率特性来设定空气过剩率，因此能够根据锅炉的特性，设定最佳的空气过剩率。
根据本实施方式1，通过在锅炉动作稳定时进行超稀薄空气燃烧区域中的一氧化碳控制，另一方面在锅炉负荷变动时进行富氧控制使得空气过剩，因此能够进行能与锅炉负荷的变化对应的燃烧控制。
另外，在本实施方式1中，不利用不完全燃烧因数计算的空气过剩造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗相等时的一氧化碳浓度若是在限制上不存在问题的值，则不需要不完全燃烧因数，因此在式(3)中，令α＝1进行计算即可。
在本实施方式1中，空气过剩率修正量计算部10可以计算第1热损耗计算式(式(1))和第2热损耗计算式(式(2))，来代替计算第1简化热损耗计算式(式(3))和第2简化热损耗计算式(式(4))。
(实施方式2)
本发明的实施方式2的特征在于，根据设置锅炉的场所等条件来考虑设定的一氧化碳排出量的限制值(一氧化碳限制值)，从而不受锅炉负荷的影响，进行使一氧化碳排出量保持固定的控制。一氧化碳限制值的设定可以利用输入装置等设置用的装置预先对本实施方式2所涉及的燃烧控制装置输入限制值来实现，也可以经由通信网络利用通信进行设定(或者更新)来实现。本实施方式2所涉及的燃烧控制装置的结构与实施方式1中说明的燃烧控制装置3的结构相同。
在本实施方式2中，应用不包含不完全燃烧因数α的下式(5)，作为得到过剩空气造成的热损耗的第1热损耗计算式。
LAIR2＝CPA·(T0-TI)·(G·D(O2)/0.21)……(5)
此外，除了该式(5)和上述式(2)的不完全燃烧造成的热损耗LCO(第2热损耗计算式)以外，还使用相当于基于一氧化碳限制值规定的一氧化碳排出上限的热损耗。基于一氧化碳限制值，一氧化碳排出上限的热损耗LCOLim通过下式(6)得出(第3热损耗计算式例)。
LCOLim＝G·D(COLim)·HCO……(6)
式(6)右边的D(COLim)是基于一氧化碳限制值计算得出的一氧化碳排出上限的一氧化碳浓度。一氧化碳限制值是根据设置锅炉2的场所的法令等条件，预先设定的值。
在本实施方式2中，空气过剩率修正量计算部10通过进行比较式(5)、(2)及(6)的大小关系的运算，将修正量设定信号输出至加法器13。因此，在本实施方式2中，空气过剩率修正量计算部10通过除以各公式中共同包含的废气流量G，分别计算将其除外的下式(7)、(4)和(8)，代替计算式(5)、(2)和(6)。
LAIR2’＝LAIR/G＝CPA·(T0-TI)·(D(O2)/0.21)……(7)
LCO’＝LCO/G＝D(COout)·HCO……(4)
LCOLim’＝LCOLim/G＝D(COLim)·HCO……(8)
式(7)是本实施方式2中应用的第1简化热损耗计算式的一例，式(8)是第3简化热损耗计算式的一例。
图6是表示本发明实施方式2中应用的3个热损耗计算式的关系的图，是将超稀薄空气燃烧区域附近放大的图。图6中，除了反映过剩空气导致的热损耗的直线101(对应式(7))，和反映不完全燃烧导致的热损耗的曲线102(对应式(4))以外，还表示反映基于一氧化碳限制值的一氧化碳排出上限热损耗的直线104(对应式(8))。如图6所示，基于一氧化碳规定值的一氧化碳排出上限的热损耗在不受空气过剩率影响，保持固定。
以下对空气过剩率修正量计算部10的具体处理进行说明。空气过剩率修正量计算部10首先对过剩空气造成的热损耗LAIR2’和根据一氧化碳限制值规定的一氧化碳排出上限的热损耗LCOlim'进行比较，输出最小值min(LAIR2’、LCOLim')。接着，空气过剩率修正量计算部10对该最小值min(LAIR2’、LCOLim')和不完全燃烧造成的热损耗LCO'进行比较。比较的结果，当min(LAIR2’、LCOLim')＞LCO'时，空气过剩率修正量计算部10生成使空气过剩率相对减少的修正量设定信号，并输出至加法器13。另一方面，当比较的结果显示min(LAIR2’、LCOLim')≤LCO'时，空气过剩率修正量计算部10生成使空气过剩率相对增加的修正量设定信号，并输出至加法器13。
除了以上说明的空气过剩率修正量计算部10的处理以外，燃烧控制装置3的处理内容与实施方式1相同。
图7是表示本实施方式2所述燃烧系统1的运行概要图。图7中，分别示出了基于一氧化碳限制值的一氧化碳排出量、锅炉负荷、以及废气热损耗与空气过剩率的关系。锅炉2的一氧化碳排出量不受空气过剩率的影响，保持固定(直线301)。对于锅炉负荷和空气过剩率的关系，例示了锅炉负荷越大空气过剩率越小的情况(曲线302)。废气热损耗和空气过剩率的关系中，空气过剩率与1相比大得越多则过剩空气的排出量增加越多(直线303)。由图7可知，本实施方式2所涉及的燃烧控制装置3不受锅炉负荷影响，能够以固定的一氧化碳排出量使锅炉2运行。这是因为在本实施方式2中，空气过剩率修正量计算部10参照基于一氧化碳限制值的一氧化碳排出上限，设定空气过剩率的修正量。
根据以上说明的本发明的实施方式2，与实施方式1同样地能够提高锅炉的热效率，削减燃烧用燃料，并能够可靠地将一氧化碳浓度控制在限制范围内。此外，本实施方式2无需测量一般不测量的废气流量，无需根据燃料成分计算废气量，因此能够高效地计算修正量。
除此之外，根据本实施方式2，参照基于一氧化碳限制值的一氧化碳排出上限，设定空气过剩率的修正量，因此可以不受锅炉负荷影响，使一氧化碳排出量保持固定。结果，如实施方式1那样，无需根据锅炉负荷进行不完全燃烧因数的设定及运算，因此能够更简单地进行锅炉的燃烧控制。特别是在需要根据锅炉的试运行决定不完全燃烧因数的情况下，本身就无需进行这样的试运行，因此能够节省设置锅炉时花费的时间和精力。
另外，在本实施方式2中，空气过剩率修正量计算部10也可以计算第1热损耗计算式(式(5))、第2热损耗计算式(式(2))和第3热损耗计算式(式(6))，来代替计算第1简化热损耗计算式(式(7))、第2简化热损耗计算式(式(4))和第3简化热损耗计算式(式(8))。
以上，对用于实施本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式1、2。即，本发明可包含未在此处记载的各种实施方式等。
标号说明
1 燃烧系统
2 锅炉
3 燃烧控制装置
4 锅炉主控制部
5 燃料控制部
6 空气控制部
7 富氧控制部
8 空气过剩率特性存储部
9 空气过剩率设定部
10 空气过剩率修正量计算部
11 氧气控制部
12 空气过剩率下限控制部
13、14 加法器
15 高值选择器

Claims (11)

1.一种燃烧控制装置，该燃烧控制装置控制锅炉中燃料的燃烧，其特征在于，具备：
空气过剩率设定部，该空气过剩率设定部基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；
空气过剩率修正量计算部，该空气过剩率修正量计算部基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及
氧气控制部，该氧气控制部生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
2.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其特征在于，
所述空气过剩率修正量计算部运用第1热损耗计算式和第2热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第1热损耗计算式计算所述过剩空气造成的热损耗，该第2热损耗计算式计算所述不完全燃烧造成的热损耗。
3.如权利要求2所述的燃烧控制装置，其特征在于，
所述空气过剩率修正量计算部运用第1简化热损耗计算式和第2简化热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第1简化热损耗计算式是从所述第1热损耗计算式中除去所述锅炉的废气热量而得到的计算式，该第2简化热损耗计算式是从所述第2热损耗计算式中除去所述锅炉的废气流量而得到的计算式。
4.如权利要求2所述的燃烧控制装置，其特征在于，
所述第1热损耗计算式包含不完全燃烧因数，该不完全燃烧因数是用于使所述废气中的一氧化碳浓度不超过规定值的常数。
5.如权利要求2所述的燃烧控制装置，其特征在于，
所述空气过剩率修正量计算部还运用第3热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第3热损耗计算式基于所设定的一氧化碳排出量的规定值，计算出一氧化碳排出量上限的热损耗。
6.如权利要求5所述的燃烧控制装置，其特征在于，
所述空气过剩率修正量计算部还运用第3简化热损耗计算式，计算出所述空气过剩率的修正量，该第3简化热损耗计算式是从所述第3热损耗计算式中除去所述锅炉的废气热量而得到的计算式。
7.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其特征在于，
还具备空气过剩率特性存储部，该空气过剩率特性存储部存储表示所述锅炉负荷和所述空气过剩率的关系的空气过剩率特性，
所述空气过剩率设定部参照所述空气过剩率特性，设定所述空气过剩率。
8.如权利要求1所述的燃烧控制装置，其特征在于，
还具备富氧控制部，当使所述锅炉负荷上升时，该富氧控制部进行控制，先使提供至所述锅炉的空气量的设定值上升后，再使提供至所述锅炉的燃料的设定值上升，而使所述锅炉负荷下降时，该富氧控制部进行控制，先使提供至所述锅炉的燃料设定值下降后，再使提供至所述锅炉的空气量的设定值下降。
9.一种燃烧控制方法，该燃烧控制方法控制锅炉中燃料的燃烧，其特征在于，具有：
空气过剩率设定步骤，该空气过剩率设定步骤基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；
空气过剩率修正量计算步骤，该空气过剩率修正量计算步骤基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及
氧气控制步骤，该氧气控制步骤生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
10.一种燃烧控制程序，其特征在于，
该燃烧控制程序在控制锅炉中燃料燃烧的燃烧控制装置中执行以下步骤，即：
空气过剩率设定步骤，该空气过剩率设定步骤基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；
空气过剩率修正量计算步骤，该空气过剩率修正量计算步骤基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及
氧气控制步骤，该氧气控制步骤生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
11.一种计算机可读存储介质，是存储有可执行的程序的、非临时性的计算机可读存储介质，所述程序指示处理器执行以下操作：
基于来自所述锅炉的主蒸汽流量，设定投入所述锅炉的空气量与理论空气量的比率，即空气过剩率；
基于来自所述锅炉的废气中的氧气浓度及一氧化碳浓度，计算出使过剩空气造成的热损耗和不完全燃烧造成的热损耗大致相等的所述空气过剩率的修正量；以及
生成空气设定修正信号，该空气设定修正信号基于通过所述修正量修正后的空气过剩率和所述废气中的氧气浓度，修正所述空气量的设定值。
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