JP2000018542A - 循環流動層ボイラにおける流動床炉温度制御方法とその制御装置 - Google Patents

循環流動層ボイラにおける流動床炉温度制御方法とその制御装置

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JP2000018542A
JP2000018542A JP10175770A JP17577098A JP2000018542A JP 2000018542 A JP2000018542 A JP 2000018542A JP 10175770 A JP10175770 A JP 10175770A JP 17577098 A JP17577098 A JP 17577098A JP 2000018542 A JP2000018542 A JP 2000018542A
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Takashi Yoshida
吉田  敬
Yasuyuki Shiomi
康之 塩見
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイクロン出口ガス温度の温度超過を検出
し、一次空気量と二次空気量設定値を自動的に修正する
ことで、サイクロン出口ガス温度野異常超過を防止させ
る循環流動層ボイラにおける流動床炉温度制御方法と装
置の提供。 【解決手段】 サイクロン出口ガス温度が規定値を超過
した場合に一次空気流量設定値及び二次空気流量設定値
夫々に補正値を加え、一次空気流量と二次空気流量の分
配比率を変えるのみで、一次空気量と二次空気流量を合
わせた流動床炉内に供給されるトータルの空気量は変え
ないように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動床炉出口側に
サイクロンを設けた循環流動層ボイラにおける流動床炉
温度制御方法とその制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より石炭、脱水汚泥、都市ごみ等の
焼却若しくは燃焼ボイラとして循環流動層ボイラ(CF
B)が多く用いられている。かかる循環流動層ボイラ
(CFB)は、流動床熱交換器(ボイラ)等を付設した
流動床炉(コンバスタ)出口側に、燃焼ガスと流動砂等
を分離するサイクロンを設け、該サイクロンで分離した
流動砂をシールポット等を介して前記流動床熱交換器若
しくは流動床炉(コンバスタ)に戻しながら都市ごみ等
の焼却若しくは燃焼ボイラとして機能させるものであ
る。
【0003】図2は、かかる循環流動層ボイラ(CF
B)の概略構成を示し、同図において、ボイラ水と熱交
換を行なう流動床熱交換器51を付設した流動床炉(コ
ンバスタ)50は下方より一次空気を導入してけい砂等
の流動砂と燃焼物を流動混合して一次燃焼を行なった
後、その上方のフリーボード部50aに二次空気を導入
して二次燃焼を行ない、可燃性ガスの燃焼完結を図る。
【0004】そして前記燃焼により高温加熱された燃焼
ガスは流動砂とともに、サイクロン52に導かれ、該サ
イクロン52で燃焼ガスと流動砂とに分離した後、該燃
焼ガスは、後部煙通53に導かれて後部熱交換器54内
で前記した流動床炉(コンバスタ)50に導入する一次
空気と二次空気に対して熱交換を行なった後、不図示の
バグフィルタを通して飛灰等を除去した後、不図示の煙
突等により大気に放出される。一方、サイクロン52で
分離した流動砂は、シールポット55によりコンバスタ
50に直接返入するものと流動床熱交換器51に返入す
るものとに分配制御される。
【0005】かかる構成において、前記一次空気経路中
には入口側より一次空気ファン8、一次空気ダンパ5、
一次空気流量検出器1が介装されており、又前記二次空
気経路中には入口側より二次空気ファン9、二次空気ダ
ンパ6、二次空気流量検出器2が介装されている。一
方、サイクロン52出口経路にはサイクロン出口ガス温
度検出器3が、又コンバスタ50のフリーボード部50
aの入口部には、コンバスタ中間部温度検出器4が、更
にシールポット55には灰取出弁7が、夫々設けられて
いる。また、シールポット55と流動床熱交換器51の
下方入口にFBHE・シールポット流動用ファン24が
設けられている。
【0006】つぎにかかる装置における従来の制御装置
を図3に基づいて説明する。 (a)に示す一次空気流量制御回路において、一次空気
流量を一次空気流量検出器1で検出し、一次空気流量
が、ボイラマスタ10の出力に基づいて関数発生器15
にて作られた設定値M1 となるように調節計12にて一
次空気ダンパ5を操作する。又(b)に示す二次空気流
量制御回路においても、二次空気流量を二次空気流量検
出器2で検出し、二次空気流量が、ボイラマスタ10の
出力に基づいて関数発生器16にて作られた設定値M2
となるように調節計13にて二次空気ダンパ6を操作す
る。
【0007】更に(c)に示すように、サイクロン出口
ガス温度検出器3においては、サイクロン出口ガス温度
を該温度検出器3にて検出し、その検知信号はサイクロ
ン出口ガス温度の警報用検出器17と、ボイラトリップ
用検出器18に出力される。更に又、(d)に示すよう
にコンバスタ温度(流動床温度)の制御は、コンバスタ
温度をコンバスタ中間部検出器4にて検出し、コンバス
タ温度が設定器11の設定値となるように調節計14に
て灰取出弁7を操作する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】さてかかる従来の循環
流動層ボイラ(CFB)の制御方式では、サイクロン出
口ガス温度については考慮することなく、コンバスタ温
度が設定される(a)に示す一次空気流量制御回路、
(b)に示す二次空気流量制御回路、(d)に示すよう
にコンバスタ温度の制御は、ボイラマスタ10の出力若
しくはコンバスタ中間部検出器4よりの検出値に基づい
て制御を行なっている。言換えれば、コンバスタ出口ガ
ス温度に対応するサイクロン出口ガス温度については何
等考慮されることなく、単に警報とトリップ検出に使用
されているのみである。
【0009】このため被燃焼物の燃料性状や炭種(石炭
の場合)等が変化した場合にはコンバスタ(流動床)内
やその上方のフリーボードの燃焼速度・燃え切り性が変
化する特性を有しているが、このような場合、コンバス
タ出口温度に対応するサイクロン出口ガス温度について
は考慮されていないために、前記図3に示す従来制御で
はコンバスタ温度が異常に上昇する場合があり、この際
のオペレータの対応操作が遅れると、ボイラトリップに
なるという課題がある。
【0010】本発明は、かかる従来の制御装置の課題に
鑑み、サイクロン出口ガス温度を取込んで制御すること
により、被燃焼物の燃料性状や炭種(石炭の場合)等が
変化した場合においても、自動的にコンバスタ出口ガス
温度、言換えればサイクロン出口ガス温度の異常上昇を
抑制することの出来る流動床炉温度制御方法とその装置
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
流動床炉50内下方より一次空気を導入して流動媒体と
燃焼物を流動混合して一次燃焼を行なった後、その上方
のフリーボード部50aに二次空気を導入して二次燃焼
を行ない、流動床炉50出口側に燃焼ガスと流動媒体を
分離するサイクロン52を設け、該サイクロン52で分
離した流動砂を、前記流動床炉50若しくは該流動床炉
50に付設した流動床熱交換器51に戻しながら、該熱
交換器51内でボイラ水の蒸発/過熱を行なう循環流動
層ボイラにおいて、前記熱交換器51へのボイラマスタ
出力に基づいて、一次空気流量設定値と二次空気流量設
定値を求めると共に、前記サイクロン出口ガス温度が規
定値を超過した際に、その超過値に見合う前記夫々の設
定値を補正する補正値を求め、該夫々の補正値を前記一
次空気流量設定値と二次空気流量設定値に加算若しくは
減算し、一次空気流量と二次空気流量を修正することを
特徴とする循環流動層ボイラにおける流動床炉温度制御
方法を提案する。
【0012】この場合、請求項2に記載のように、サイ
クロン出口ガス温度が規定値を超過した際に、一次空気
流量設定値及び二次空気流量設定値夫々に補正値を加
え、一次空気量と二次空気流量を合わせた流動床炉50
内に供給されるトータルの空気量は変えずに、一次空気
流量と二次空気流量の分配比率を変えるのが好ましい。
【0013】請求項3記載の発明は請求項1記載の発明
を効果的に実施するための装置に関する発明で、前記サ
イクロン出口ガス温度検知信号を取込んで、該出口ガス
温度が規定値を超過した場合にはその超過値に見合う補
正用入力信号Cを生成する補正用入力信号生成回路と、
前記補正用入力信号Cを取込んで一次空気補正信号Y1
を生成した後、該補正信号Y1 を、ボイラマスタ出力に
基づいて設定された設定値M1 に加減算して一次空気流
量補正設定値を生成する一次空気流量補正設定値生成回
路と、前記補正用入力信号Cを取込んで二次空気補正信
号Y2 を生成した後、該補正信号Y2 を、ボイラマスタ
出力に基づいて設定された設定値M2 に加減算して二次
空気流量補正設定値を生成する一次空気流量補正設定値
生成回路とを具えたことを特徴とする。
【0014】この場合、好ましくは請求項4に記載のよ
うに前記一次空気補正信号Y1 と二次空気補正信号Y2
の2つの補正信号を加算した(Y1+Y2)が略0になる
ように設定するのがよい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0016】図1は本発明の実施形態にかかるCFBに
おける流動床炉温度制御装置を示し、基本的には図3に
示す従来の制御回路の(a)一次空気流量制御回路、
(b)二次空気流量制御回路、(c)のサイクロン出口
ガス温度検出回路に、一点鎖線枠内で示すサイクロン出
口ガス温度制御回路を付加したものである。
【0017】即ちサイクロン出口ガス温度制御回路の構
成は、(c)のサイクロン出口ガス温度検出回路に、サ
イクロン出口ガス温度検出器3にて検出した検知信号を
取込んで、サイクロン出口ガス温度が規定値(A点)を
超過した場合にはその超過値(B−A)に見合う補正用
入力信号Cを生成する関数発生器19を設ける。
【0018】又、(b)の二次空気流量制御回路に前記
補正用入力信号Cを取込んで二次空気を増加させるため
の正(プラス側)の補正信号Y2 を生成する二次空気流
量設定値補正用関数発生器21と、該正(プラス側)の
補正信号Y2 を、ボイラマスタ10の出力に基づいて関
数発生器16にて作られた設定値M2 に加算して二次空
気流量補正設定値(M2+Y2、増加補正設定値)を生成
する加算器23を設ける。
【0019】更に、(a)の一次空気流量制御回路に前
記補正用入力信号Cを取込んで一次空気を減少させるた
めの負(マイナス側)の補正信号Y1 を生成する一次空
気流量設定値補正用関数発生器20と、該負(マイナス
側)の補正信号Y1 を、ボイラマスタ10の出力に基づ
いて関数発生器15にて作られた設定値M1 に加算(補
正信号Y1 )して一次空気流量補正設定値(減少補正設
定値)を生成する加算器22を設ける。
【0020】尚、関数発生器20は図1にみるように負
の一次関数で設定され、又関数発生器21は正の一次関
数で形成され、従って両者の関数の出力値を加算した
「(負の補正信号Y1+正の補正信号Y2)」は略0にな
るように前記夫々の関数発生器の関数が設定されてい
る。
【0021】従って本サイクロン出口ガス温度検出回路
は、サイクロン出口ガス温度が規定値を超過した場合に
一次空気流量設定値及び二次空気流量設定値夫々に補正
値を加え、一次空気流量と二次空気流量の分配比率を変
えるのみで、一次空気量と二次空気流量を合わせた流動
床炉50内に供給されるトータルの空気量は変えないよ
うに設定されている。
【0022】その補正値は関数発生器19に図示されて
いるとおり、規定値A点以下では出力は零であり、関数
発生器20、21の出力も零となる。又、関数発生器1
9の出力が規定値B点では出力はC点となるので、それ
に伴い関数発生器20の出力はY1 、関数発生器21の
出力はY2 となり、加算器22、23を介してそれぞれ
一次空気流量設定値M1 、二次空気流量設定値M2 に加
算される。つまり補正値はサイクロン出口ガス温度が規
定値(A点)を超過した場合にサイクロン出口ガス温度
超過見合いの関数として一次空気、二次空気流量設定値
1 、M2 に出力(加算)される。
【0023】従って本実施形態では、図3に示す従来制
御装置に、前記サイクロン出口ガス温度制御装置を付加
することによりサイクロン出口ガス温度が規定値Aを超
過した場合、一次空気をM1 から(M1+Y1(負))に
減少させて一次空気の下からの吹き上げ量を減少させる
ことで、コンバスタ50(流動床)内にある燃料の滞留
時間を増加させ、一方二次空気をM2 から(M2+Y
2(正))に増加させて、コンバスタ(フリーボード5
0a)内での燃料の燃え切り性を向上させることによ
り、サイクロン52通過後の燃焼ガスの後燃えも少なく
なり、サイクロン出口ガス温度の異常超過を防止でき
る。
【0024】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、サイ
クロン出口ガス温度が超過した場合に、流動床炉の一次
空気の下からの吹き上げ量を減少させて、コンバスタ内
にある燃料の滞留時間を増加させるとともに、二次空気
を増加させてコンバスタ内のフリーボードでの燃料の燃
え切り性を向上させることにより、サイクロン出口後の
燃焼ガスの後燃えも少なくなり、サイクロン出口ガス温
度の異常超過を防止できる。
【0025】又、請求項2及び4記載の発明によれば、
一次空気量と二次空気量の分配を変えるのみで、一次空
気量と二次空気流量を合わせたトータルの空気量は変え
ないので、ボイラ出力が変動することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態にかかるCFBにおける流
動床炉温度制御装置を示した制御ブロック図である。
【図2】 本発明が適用される循環流動層ボイラ(CF
B)の概略構成を示す全体構成図である。
【図3】 従来のCFBにおける流動床炉温度制御装置
を示した制御ブロック図である。
【符号の説明】
1 一次空気流量検出器 2 二次空気流量検出器 3 サイクロン出口ガス温度検出器 4 コンバスタ中間部温度検出器 5 一次空気ダンパ 6 二次空気ダンパ 7 排取出弁 8 一次空気ファン 9 二次空気ファン 10 ボイラマスタ出力 11 コンバスタ温度設定器 12 一次空気流量調節計 13 二次空気流量調節計 14 コンバスタ温度調節計 15 一次空気流量設定用関数発生器 16 二次空気流量設定用関数発生器 17 サイクロン出口ガス温度高検出器(警報用) 18 サイクロン出口ガス温度高高検出器(ボイラトリ
ップ用) 19 補正入力信号関数器 20、21 設定値補正用関数器 22、23 加算器 24 FBHE・シールポット流動用ファン 50 流動床炉 51 流動床熱交換器 52 サイクロン 53 後部煙通 54 熱交換器 55 シールポット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K062 AA11 AB01 AC01 AC19 BA02 CA01 CB08 DA01 DB07 DB08 DB09 3K064 AB01 AC07 AC12 AD05 AD08 AE01 AE11 BA07 BA13 BA17

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動床炉内下方より一次空気を導入して
    流動媒体と燃焼物を流動混合して一次燃焼を行なった
    後、その上方のフリーボード部に二次空気を導入して二
    次燃焼を行ない、流動床炉出口側に燃焼ガスと流動媒体
    を分離するサイクロンを設け、該サイクロンで分離した
    流動砂を、前記流動床炉若しくは該流動床炉に付設した
    流動床熱交換器に戻しながら、該熱交換器内でボイラ水
    の蒸発/過熱を行なう循環流動層ボイラにおいて、 前記熱交換器のボイラマスタ出力に基づいて、一次空気
    流量設定値と二次空気流量設定値を求めると共に、 前記サイクロン出口ガス温度が規定値を超過した際に、
    その超過値に見合う前記夫々の設定値を補正する補正値
    を求め、該夫々の補正値を前記一次空気流量設定値と二
    次空気流量設定値に加算若しくは減算し、一次空気流量
    と二次空気流量を修正することを特徴とする循環流動層
    ボイラにおける流動床炉温度制御方法。
  2. 【請求項2】 サイクロン出口ガス温度が規定値を超過
    した際に、一次空気流量設定値及び二次空気流量設定値
    夫々に補正値を加え、一次空気量と二次空気流量を合わ
    せた流動床炉内に供給されるトータルの空気量は変えず
    に、一次空気流量と二次空気流量の分配比率を変えるこ
    とを特徴とする請求項1記載の循環流動層ボイラにおけ
    る流動床炉温度制御方法。
  3. 【請求項3】 流動床炉内下方より一次空気を導入して
    流動媒体と燃焼物を流動混合して一次燃焼を行なった
    後、その上方のフリーボード部に二次空気を導入して二
    次燃焼を行ない、流動床炉出口側に、燃焼ガスと流動媒
    体を分離するサイクロンを設け、該サイクロンで分離し
    た流動砂を、前記流動床炉若しくは該流動床炉に付設し
    た流動床熱交換器に戻しながら、該熱交換器内でボイラ
    水の蒸発/過熱を行なう循環流動層ボイラにおいて、 前記サイクロン出口ガス温度検知信号を取込んで、該出
    口ガス温度が規定値を超過した場合にはその超過値に見
    合う補正用入力信号Cを生成する補正用入力信号生成回
    路と、 前記補正用入力信号Cを取込んで一次空気補正信号Y1
    を生成した後、該補正信号Y1 を、ボイラマスタ出力に
    基づいて設定された設定値M1 に加減算して一次空気流
    量補正設定値を生成する一次空気流量補正設定値生成回
    路と、 前記補正用入力信号Cを取込んで二次空気補正信号Y2
    を生成した後、該補正信号Y2 を、ボイラマスタ出力に
    基づいて設定された設定値M2 に加減算して二次空気流
    量補正設定値を生成する一次空気流量補正設定値生成回
    路とを具えたことを特徴とする循環流動層ボイラにおけ
    る流動床炉温度制御装置。
  4. 【請求項4】 前記一次空気補正信号Y1 と二次空気補
    正信号Y2 の2つの補正信号を加算した(Y1+Y2)が
    略0になるように設定した請求項3記載の循環流動層ボ
    イラにおける流動床炉温度制御装置。
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