CN110832251B - 燃料削减率输出系统、燃料削减率输出方法以及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种计算应用于锅炉燃烧控制系统的燃料削减应对所涉及的燃料削减率的燃料削减率输出系统、燃料削减率输出方法以及存储介质，该燃料削减率输出系统具有：偏差判定部，将测定主蒸汽压力的历史作为主蒸汽压力历史进行记录，并计算主蒸汽压力历史与测定主蒸汽压力的偏差，将偏差在规定范围内的主蒸汽压力的历史作为控制主蒸汽压力的历史输出；标准偏差计算部，基于由偏差判定部输出的控制主蒸汽压力的历史来计算标准偏差；以及燃料削减率输出部，基于由标准偏差计算部计算出的标准偏差来计算标准偏差改善率，并基于表示所述标准偏差改善率与所述燃料削减率的关系的基准式来计算燃料削减率并将其输出。

Description

燃料削减率输出系统、燃料削减率输出方法以及存储介质

技术领域

本发明涉及一种控制锅炉的燃烧的技术，尤其涉及一种应用于计算通过锅炉效率的改善而得到的燃料削减率的燃料削减率输出系统、燃料削减率输出方法以及燃料削减率输出程序的有效技术。

背景技术

例如，在使用锅炉设备获取能量的情况下，向锅炉(火炉)供给燃料(煤等固体燃料、液体燃料或气体燃料)使其燃烧，利用热交换器吸收该热量，产生蒸汽而得到热能。产生的蒸汽例如通过向蒸汽涡轮机供给而从热能转换为旋转运动，用于发电机的发电等。向锅炉投入的燃料投入量由负荷请求量(例如，发电请求量MWD(Mega Watt Demand)，以下，有时记载为负荷请求量MWD)与向锅炉投入的燃料投入量(以下，有时记载为锅炉输入指令值BID(Boiler Input Demand))之间的关系式即燃料函数FX来确定。

在此，有时会由于锅炉设备所涉及的各种因素，例如由燃料切换等引起的燃料性状和发热量的变化、火炉污垢、吹灰器、气温水温等的影响，导致锅炉的运转状态尤其是主蒸汽压力产生变动。因此，通常进行如下控制：将通过燃料函数FX求出的燃料投入量所涉及的燃料供给至锅炉，测定产生的主蒸汽压力，基于该测定到的主蒸汽压力与预先设定的主蒸汽压力的差值，通过PID(Proportional-Integral-Differential：比例-积分-微分)控制来求出反馈修正量，并该反馈修正量与负荷请求量相加来修正向锅炉投入的燃料投入量。

作为与此相关的技术，例如在日本专利第4522326号公报(专利文献1)中记载有如下内容：依次更新并存储多个进行反馈修正前后的值的比或差，根据存储的多个值求出燃料修正系数，通过该修正系数修正反馈修正后的值。由此，能够实现将由各种因素的影响引起的锅炉的热效率的变化考虑在内而修正为适当的燃料投入量。

此外，例如在日本专利第4791269号公报(专利文献2)中记载有如下内容：在多种燃料混合燃烧锅炉中，通过将用于修正反馈修正后的值的燃料修正系数细分为三个要素，与随着燃料的单位热量的差异以及混烧率的变化产生的锅炉热效率的差异对应地，修正向锅炉投入的燃料投入量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4522326号公报

专利文献2：日本专利第4791269号公报

例如，根据专利文献1、2等现有技术，针对由各种因素的影响引起的锅炉的热效率的变化，通过随时比较测量反馈修正前后的负荷请求量MWD的值(或其他控制值)来进行判定，基于判定结果，能够通过自学习来获取用于进一步修正反馈修正后的值并使其最佳化的修正系数的值。

通过使用这些修正系数使控制最佳化，能够改善锅炉的效率，但为了掌握锅炉的效率改善的程度，以往需要进行性能试验来实际测定。具体而言，例如，切换与节能有关的控制功能的动作/非动作，在动作期间与非动作期间之间分别比较燃料消耗量和蒸汽的产生量，计算燃料削减率。但是，这样的需要性能试验的方法是迂回的，无法在运转中实时地推测燃料削减率。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够实时地输出通过锅炉的控制性的提高而得到的燃料削减率，即节能率的燃料削减率输出系统、燃料削减率输出方法以及燃料削减率输出程序。

本发明的上述以及其他目的和新特征将从本说明书的描述以及附图中阐明。

下面对本申请公开的发明中代表性的发明的概要简单地进行说明。

本发明的代表性的实施方式所涉及的锅炉燃烧控制系统为，一种计算应用于将针对负荷请求量计算出的向锅炉投入的燃料投入量所涉及的燃料供给至所述锅炉的锅炉燃烧控制系统的燃料削减应对所涉及的燃料削减率的燃料削减率输出系统，其具有：偏差判定部，将测定的所述锅炉的主蒸汽压力即测定主蒸汽压力的历史作为主蒸汽压力历史进行记录，并计算所述主蒸汽压力历史与所述测定主蒸汽压力的偏差，将偏差在规定范围内的主蒸汽压力的历史作为控制主蒸汽压力的历史输出；标准偏差计算部,基于由所述偏差判定部输出的所述控制主蒸汽压力的历史计算标准偏差；以及燃料削减率输出部，基于由所述标准偏差计算部计算出的所述标准偏差计算标准偏差改善率，并基于表示所述标准偏差改善率与所述燃料削减率的关系的基准式计算所述燃料削减率并输出。

另外，本发明也能够应用于上述的燃料削减率输出系统中的燃料削减率输出方法，以及使计算机作为上述的燃料削减率输出系统而动作的燃料削减率输出程序。

下面对通过本申请公开的发明中代表性的发明可以得到的效果简单地进行说明。

即，根据本发明的代表性的实施方式，能够实时地输出通过锅炉的控制性的提高而得到的燃料削减率、即节能率。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施方式的燃料削减率输出系统的结构例的概要的图。

图2是表示本发明的一个实施方式中的主蒸汽压力的标准偏差的改善率与燃料削减率的关系的例子的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在用于说明实施方式的全部附图中，原则上对相同部分标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。另一方面，对于在某个附图中标注附图标记进行了说明的部位，有时在说明其他附图时没有再次图示但会使用相同的附图标记进行说明。

＜系统结构＞

图1是表示作为本发明的一个实施方式的燃料削减率输出系统的结构例的概要的图。在图1中，对锅炉2的控制是由现有的锅炉燃烧控制系统4进行的。锅炉燃烧控制系统4将负荷请求量MWD作为输入，通过未图示的燃料函数确定作为向锅炉投入的燃料投入量的锅炉输入指令值BID。例如，在该锅炉燃烧控制系统4被更新为新的或追加设置的情况、进行了如专利文献1、2等所示的提高控制性的应对的情况等进行了可以预料到燃料削减的应对(以下有时会统称为“有助于燃料削减的应对”)的情况下，燃料削减率输出系统1如后所述，基于锅炉2的主蒸汽压力的标准偏差实时地计算燃料削减率15并输出。

需要说明的是，在图1的例子中，以将燃料削减率输出系统1作为单独的系统附加于锅炉燃烧控制系统4的形式构成，但也可以作为锅炉燃烧控制系统4的一部分以组装形式构成。另外，在图1的例子中，燃料削减率输出系统1构成为将计算出的燃料削减率15作为数据输出，但也可以构成为具有将该燃料削减率15通过规定的格式、布局显示在未图示的显示器上或者在打印机中打印并输出的显示部。通过具有这样的显示部，能够瞬间掌握燃料削减率15(或燃料削减量)。

燃料削减率输出系统1例如也可以构成为如下装置：通过由执行后述的各功能所涉及的处理的未图示的半导体电路和微型计算机等构成的硬件来安装。或者，也可以为由通用的服务器设备或基于云计算服务构建的虚拟服务器等构成，通过由未图示的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)执行从HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等记录装置在存储器上加载的OS(Operating System：操作系统)等中间件、在此基础上运行的软件，执行后述的各功能所涉及的处理。

另外，也可以将这些基于硬件的安装和基于软件的安装适当组合来构成。另外，不限于在一个框体中安装整体的结构，也可以是在另一个框体中安装一部分功能并通过通信电缆等将这些框体之间相互连接的结构。即，燃料削减率输出系统1的安装方式没有特别限定，能够根据设备的环境等适当地灵活构成。

如图所示，燃料削减率输出系统1例如具有由硬件或软件安装的偏差判定部11、标准偏差计算部12以及燃料削减率输出部13等各部分。另外，具有记录在存储器、HDD等中的文件、表格、或者作为数据库安装的主蒸汽压力历史14等数据。

＜燃料削减率的计算＞

如上所述，本实施方式的燃料削减率输出系统1以对锅炉燃烧控制系统4(或通过附加于锅炉燃烧控制系统4的其他系统等)进行了某种有助于燃料削减的应对为前提。在进行了基于这样的有助于燃料削减的应对的节能的情况下，特别是在进行了基于专利文献1、2所记载的现有技术的控制性的提高的情况下，由锅炉2产生的主蒸汽的压力的变动变小。由此，锅炉2的炉内的燃烧状态、包括发电用的蒸汽涡轮机3在内的单元整体的状态的变动变小，其结果为燃料消耗量得以削减。

在这样的锅炉燃烧控制系统4中，能够将单元整体的状态的变动的大小，即主蒸汽压力的变动的大小与燃料削减率建立关联而考虑。因此，在本实施方式的燃料削减率输出系统1中，通过以下的方法计算燃料削减率的推测值。

如图所示，当前的测定主蒸汽压力PV从主蒸汽压力发送器PX输入至燃料削减率输出系统1的偏差判定部11中。在偏差判定部11中，例如以一分钟一次等的一定间隔，对测定主蒸汽压力PV与记录在主蒸汽压力历史14中的过去的一定时间内(例如过去60分钟内)的主蒸汽压力的历史进行比较。需要说明的是，在主蒸汽压力历史14中，至少以上述的一定间隔(例如一分钟间隔)以上的频率记录了上述的一定时间(例如60分钟)以上的过去的主蒸汽压力的测定值。

在偏差判定部11中，从主蒸汽压力历史14中提取相对于当前的测定主蒸汽压力PV例如在±5％左右的范围内的主蒸汽压力的历史，并对其数量进行计数。在该数量为规定的数量以上(例如为成为提取的母集的全部历史数据的一半以上(换言之，为上述的一定期间的一半期间以上))的情况下，判断为主蒸汽压力被控制为以与当前的测定主蒸汽压力PV为相同程度的值稳定的状态，将提取的主蒸汽压力(以下有时记载为“控制主蒸汽压力”)的历史的信息输出到标准偏差计算部12。

在标准偏差计算部12中，基于所输入的控制主蒸汽压力的历史求出标准偏差，并输出到燃料削减率输出部13。该标准偏差例如通过标准偏差改善率＝100-(控制标准偏差/对应前标准偏差×100)的式子，计算出标准偏差改善率(％)。在此，控制标准偏差是指所输入的控制主蒸汽压力的历史的标准偏差，对应前标准偏差是指进行有助于燃料削减的应对前的状态下的主蒸汽压力的历史的标准偏差。需要说明的是，成为改善率计算的基准的对应前标准偏差(即，进行对象的有助于燃料削减的应对前的状态下的控制主蒸汽压力)例如在进行对象的有助于燃料削减的应对之前预先获取并记录。或者，也可以设定为规定的可变函数，适当地变更系数。

在燃料削减率输出部13中，根据所输入的上述标准偏差改善率，基于规定的数学式计算燃料削减率的推测值并将其输出。

图2是表示本实施方式中的主蒸汽压力的标准偏差的改善率与燃料削减率的关系的例子的图。图2的图表中，将横轴(x轴)作为主蒸汽压力的标准偏差改善率(％)，将纵轴(y轴)作为燃料削减率(％)，示出了所绘制的对导入至各种设备的锅炉2进行了各种有助于燃料削减的应对时的实际结果。如图2所示，可得知主蒸汽压力的标准偏差的改善率越大则燃料削减率越大的相关关系。另外，该相关关系能够对于每个锅炉2如图所示通过直线近似进行公式化(在图2的例子中，图中所示的“y＝0.0378x+0.1604”)。在本实施方式中，燃料削减率输出部13通过应用输入至该直线近似的基准式的标准偏差改善率，计算燃料削减率的推定值。

需要说明的是，在本实施方式中，如图1所示，构成为具有一个燃料削减率输出部13，但也可以构成为针对每个测定主蒸汽压力PV的程度(负荷频带)设置多个燃料削减率输出部13并分开使用。或者，也可以构成为在一个燃料削减率输出部13中针对每个负荷频带设置多个表示上述的标准偏差改善率与燃料削减率的关系的基准式并分开使用。另外，也可以将上述的基准式设定为规定的可变函数，适当地变更系数。另外，在本实施方式中，计算并输出燃料削减率(％)的推测值，但也可以将其与锅炉输入指令值BID(向锅炉2投入的燃料投入量)相乘后作为燃料削减量来输出。

以上，根据实施方式具体地说明了本申请发明人所做的发明，但本发明并不限定于上述实施方式，毋庸置疑能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。例如，上述的实施方式是为了便于理解本发明而进行的详细说明，并不一定限定于具有所说明的全部结构。另外，对于上述实施方式的结构的一部分，能够追加、删除、替换其他结构。

另外，上述的各结构、功能、处理部、处理机构等也可以通过例如在集成电路中设计等，利用硬件实现它们的一部分或全部。另外，上述的各结构、功能等也可以通过由处理器解释并执行实现各个功能的程序，利用软件来实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够存储在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态驱动器)等记录装置，或者存储在IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

另外，在上述各图中，控制线和信息线表示认为进行说明时必要的东西，不一定表示安装上的全部控制线和信息线。实际上可以认为几乎全部的结构都是相互连接的。

产业上的可利用性

本发明能够利用于计算通过锅炉效率的改善而得到的燃料削减率的燃料削减率输出系统、燃料削减率输出方法以及燃料削减率输出程序。

附图标记说明

1…燃料削减率输出系统，2…锅炉，3…蒸汽涡轮机，4…锅炉燃烧控制系统，11…偏差判定部，12…标准偏差计算部，13…燃料削减率输出部，14…主蒸汽压力历史，15…燃料削减率，PV…测定主蒸汽压力，PX…主蒸汽压力发送器，MWD…负荷请求量，BID…锅炉输入指令值。

Claims (6)

1.一种燃料削减率输出系统，其计算应用于锅炉燃烧控制系统的燃料削减应对所涉及的燃料削减率，所述锅炉燃烧控制系统将针对负荷请求量计算出的向锅炉投入的燃料投入量所涉及的燃料供给至所述锅炉，

所述燃料削减率输出系统具有：

偏差判定部，将测定到的所述锅炉的主蒸汽压力即测定主蒸汽压力的历史作为主蒸汽压力历史进行记录，并计算所述主蒸汽压力历史与所述测定主蒸汽压力的偏差，将偏差在规定范围内的主蒸汽压力的历史作为控制主蒸汽压力的历史输出；

标准偏差计算部，基于由所述偏差判定部输出的所述控制主蒸汽压力的历史来计算标准偏差；以及

燃料削减率输出部，基于由所述标准偏差计算部计算出的所述标准偏差来计算标准偏差改善率，并基于表示所述标准偏差改善率与所述燃料削减率的关系的基准式来计算所述燃料削减率并进行输出。

2.根据权利要求1所述的燃料削减率输出系统，其中，

针对所述锅炉中的每个负荷频带设定有所述基准式。

3.根据权利要求1或2所述的燃料削减率输出系统，其中，

所述基准式被设定为规定的可变函数。

4.根据权利要求1或2所述的燃料削减率输出系统，其中，

所述燃料削减率输出系统具有显示由所述燃料削减率输出部输出的所述燃料削减率的显示部。

5.一种燃料削减率输出方法，其为计算应用于锅炉燃烧控制系统的燃料削减应对所涉及的燃料削减率的燃料削减率输出系统中的燃料削减率输出方法，所述锅炉燃烧控制系统将针对负荷请求量计算出的向锅炉投入的燃料投入量所涉及的燃料供给至所述锅炉，

所述燃料削减率输出方法具有：

历史记录工序，将测定到的所述锅炉的主蒸汽压力即测定主蒸汽压力的历史作为主蒸汽压力历史进行记录；

偏差判定工序，计算所述主蒸汽压力历史与所述测定主蒸汽压力的偏差，将偏差在规定范围内的主蒸汽压力的历史作为控制主蒸汽压力的历史输出；

标准偏差计算工序，基于由所述偏差判定工序输出的所述控制主蒸汽压力的历史来计算标准偏差；以及

燃料削减率输出工序，基于由所述标准偏差计算工序计算出的所述标准偏差来计算标准偏差改善率，并基于表示所述标准偏差改善率与所述燃料削减率的关系的基准式来计算所述燃料削减率并进行输出。

6.一种存储介质，其存储有燃料削减率输出程序，所述燃料削减率输出程序使计算机作为计算应用于锅炉燃烧控制系统的燃料削减应对所涉及的燃料削减率的燃料削减率输出系统而发挥功能，所述锅炉燃烧控制系统将针对负荷请求量计算出的向锅炉投入的燃料投入量所涉及的燃料供给至所述锅炉，

所述燃料削减率输出程序使所述计算机执行以下处理：

历史记录处理，将测定到的所述锅炉的主蒸汽压力即测定主蒸汽压力的历史作为主蒸汽压力历史进行记录；

偏差判定处理，计算所述主蒸汽压力历史与所述测定主蒸汽压力的偏差，将偏差在规定范围内的主蒸汽压力的历史作为控制主蒸汽压力的历史输出；

标准偏差计算处理，基于由所述偏差判定处理输出的所述控制主蒸汽压力的历史来计算标准偏差；以及

燃料削减率输出处理，基于由所述标准偏差计算处理计算出的所述标准偏差来计算标准偏差改善率，并基于表示所述标准偏差改善率与所述燃料削减率的关系的基准式来计算所述燃料削减率并进行输出。

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