JP2000171028A - 石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭種に応じて出炭量指令を調節することが
でき、出炭量の制御性向上を図り得る石炭焚火力発電プ
ラントの出炭量制御方法を提供する。 【解決手段】 ミル４への給炭量１６の一次遅れを出炭
量１８と見なし、該出炭量１８が出炭量指令１９と等し
くなるよう給炭機６の駆動装置７の回転数を制御する
際、水分量・粉砕性推定器３７において石炭の水分量３
５と粉砕性３６を推定すると共に、ミルモデル出炭量推
定器３９において出炭量３８を推定し、出炭遅れ時定数
推定器４１において、ミルモデル出炭量推定器３９で推
定された出炭量３８に基づき出炭遅れ時定数４０を求
め、該出炭遅れ時定数４０と出力指令５７と負荷変化率
７１とに基づいて出炭量指令１９のための先行指令７８
を求め、負荷変化時には前記先行指令７８を出炭量指令
１９に加えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭焚火力発電プ
ラントの出炭量制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の石炭焚火力発電プラントの
一例を表わすものであって、図８中、１は石炭焚のボイ
ラ本体、２はボイラ本体１の火炉、３はボイラ本体１内
に微粉炭を噴射して燃焼させるためのバーナ、４は石炭
を粉砕して微粉炭とするためのミル、５は石炭を貯留す
るコールバンカ、６はコールバンカ５に貯留された石炭
をミル４へ供給するための給炭機、７は給炭機６の駆動
装置、８は一次空気をミル４ヘ供給するための一次空気
供給管、９はミル４で粉砕された微粉炭をバーナ３へ導
くための微粉炭管であり、コールバンカ５に貯留された
石炭を、駆動装置７によって駆動される給炭機６によ
り、石炭粉砕用のミル４へ投入し、該ミル４において前
記石炭を粉砕すると共に、一次空気供給管８から一次空
気をミル４内へ導入し、該一次空気により粉砕された微
粉炭を微粉炭管９を介してバーナ３へ空気搬送し、ボイ
ラ本体１の火炉２内において燃焼させるようになってい
る。

【０００３】前記ミル４内には、粗粉分離器１０が設け
られているが、該粗粉分離器１０としては、一般に、図
８に示すように、分級ベーン１１を開度調整自在となる
よう円周方向へ複数配設し、該分級ベーン１１の開度を
増減させることにより分級率を変化させるようにしたも
のや、或いは、円周方向へ所要ピッチでスリットが形成
された筒状のロータを回転自在に配設し、該ロータの回
転速度を増減させることにより分級率を変化させるよう
にしたもの（図示せず）がある。尚、図８中、１３はミ
ル４内下部に回転自在に配設されたテーブル、１４はテ
ーブル１３上に押し付けられるように配設された石炭粉
砕用のローラ、１５は一次空気ポートである。

【０００４】前記給炭機６の駆動装置７には、その回転
数に基づいてミル４への給炭量１６を検出する給炭量検
出器１７が設けられ、又、前記給炭量１６に基づいて求
められる出炭量１８が、出力指令に基づく出炭量指令１
９と等しくなるよう制御を行うための制御器２０が設け
られ、出炭量制御装置が構成されている。

【０００５】前記制御器２０は、給炭量検出器１７で検
出されたミル４への給炭量１６が負荷変化に伴って変化
した場合に、その給炭量１６の変化に対し、予め設定し
た時間遅れが生じるよう追従させて、ミル４から出炭さ
れると予測される出炭量１８を出力する一次遅れ器２１
と、出力指令に基づく出炭量指令１９と前記一次遅れ器
２１から出力される出炭量１８との差を求め出炭量偏差
２２を出力する減算器２３と、該減算器２３から出力さ
れる出炭量偏差２２を比例積分処理して該出炭量偏差２
２をなくすための回転数調整指令２４を前記給炭機６の
駆動装置７へ出力する比例積分調節器２５とを備えてな
る構成を有している。

【０００６】前述の如き石炭焚火力発電プラントの出炭
量制御装置においては、ボイラ本体１並びにミル４の運
転時には、給炭量検出器１７によってミル４へ投入され
る給炭量１６が検出されて制御器２０の一次遅れ器２１
へ出力され、前記給炭量検出器１７で検出された給炭量
１６が負荷変化に伴って変化した場合には、前記一次遅
れ器２１において、給炭量１６の変化に対し、予め設定
した時間遅れが生じるよう追従させて、ミル４から出炭
されると予測される出炭量１８が減算器２３へ出力さ
れ、該減算器２３において出力指令に基づく出炭量指令
１９と前記一次遅れ器２１から出力される出炭量１８と
の差が求められて出炭量偏差２２が比例積分調節器２５
へ出力され、該比例積分調節器２５において前記減算器
２３から出力される出炭量偏差２２が比例積分処理され
て該出炭量偏差２２をなくすための回転数調整指令２４
が前記給炭機６の駆動装置７へ出力され、該給炭機６の
駆動装置７の回転数が調節され、給炭機６からミル４へ
投入される給炭量１６が調節され、出炭量１８の制御が
行われるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、石炭焚火力
発電プラントの場合、燃料として用いられる石炭種によ
って石炭の粉砕性が変化するため、粉砕性の悪い石炭の
場合には、出力指令に基づく出炭量指令１９に対する石
炭の追従性が低下する。

【０００８】しかしながら、前述の如き従来の石炭焚火
力発電プラントにおいては、出炭量指令１９は、出力指
令の変化を基準として設定されているだけであって、石
炭種によるミル４の出炭遅れ等については全く考慮され
ていないため、出炭量指令１９に対して実際の出炭量
は、図９において仮想線で示されるようになり、大幅な
負荷変化の終了後に、過渡的に出炭量１８が過剰になっ
たり、不足したりすることがあり、出炭量１８の制御性
が低下するという欠点を有していた。

【０００９】本発明は、斯かる実情に鑑み、石炭種に応
じて出炭量指令を調節することができ、出炭量の制御性
向上を図り得る石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方
法を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ミルへの給炭
量の一次遅れを出炭量と見なし、該出炭量が出炭量指令
と等しくなるよう給炭機の駆動装置の回転数を制御する
石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法において、ミ
ルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温
度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは
分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれ
かに基づいて石炭の水分量と粉砕性を推定すると共に出
炭量を推定し、該出炭量に基づいて出炭遅れ時定数を求
め、該出炭遅れ時定数と出力指令と負荷変化率とに基づ
いて出炭量指令のための先行指令を求め、負荷変化時に
は前記先行指令を出炭量指令に加えることを特徴とする
石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法にかかるもの
である。

【００１１】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１２】本発明の石炭焚火力発電プラントの出炭量
制御方法においては、ミルへの給炭量の一次遅れが出炭
量と見なされ、該出炭量が出炭量指令と等しくなるよう
給炭機の駆動装置の回転数が制御される際、ミルへの給
炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミ
ル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転
数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づ
いて石炭の水分量と粉砕性が推定されると共に出炭量が
推定され、該出炭量に基づいて出炭遅れ時定数が求めら
れ、該出炭遅れ時定数と出力指令と負荷変化率とに基づ
いて出炭量指令のための先行指令が求められ、負荷変化
時には前記先行指令が出炭量指令に加えられる。

【００１３】この結果、出炭量指令が出力指令の変化を
基準として設定されるだけではなく、石炭種によるミル
の出炭遅れ等について考慮され、先行指令が加えられて
出力されるため、実際の出炭量は、元の出炭量指令と略
合致する形となり、大幅な負荷変化の終了後に、過渡的
に出炭量が過剰になったり、不足したりすることが回避
され、出炭量の制御性が向上することとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１５】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、基本的な構成は図８に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示
す如く、一次空気供給管８に、ミル４へ導入される一次
空気流量２６を検出する一次空気流量検出器２７と、ミ
ル入口一次空気温度２８を検出するミル入口一次空気温
度検出器２９とを設け、微粉炭管９に、ミル出口一次空
気温度３０を検出するミル出口一次空気温度検出器３１
を設け、ミル４に、ミル差圧３２を検出するミル差圧検
出器３３を設け、更に、制御器２０内に、負荷変化中に
負荷変化信号６０が「１」のときａ側に切り換えられ、
「１」の入力信号６１が出力信号６３として出力される
一方、負荷が整定して負荷変化信号６０が「０」になっ
たときｂ側に切り換えられ、「０」の入力信号６２が出
力信号６３として出力される切換器６４と、該切換器６
４から出力される出力信号６３が入力され、該出力信号
６３が変化した場合に、その変化率を設定値以下の範囲
内に制限する処理を行って出力信号６５を出力する変化
率制限器６６と、出力指令５７に基づき補正ゲイン６７
を求めて出力する第一関数発生器６８と、前記変化率制
限器６６から出力される出力信号６５に対し前記第一関
数発生器６８から出力される補正ゲイン６７を掛け、出
力信号６９を出力する乗算器７０と、負荷変化率７１に
基づき補正ゲイン７２を求めて出力する第二関数発生器
７３と、前記乗算器７０から出力される出力信号６９に
対し前記第二関数発生器７３から出力される補正ゲイン
７２を掛け、出力信号７４を出力する乗算器７５と、ミ
ル４への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミル入口
一次空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０と、分
級ベーン１１の開度３４と、ミル差圧３２との全て、も
しくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量３５と粉砕
性３６を推定する水分量・粉砕性推定器３７と、ミル４
への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミル入口一次
空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０と、分級ベ
ーン１１の開度３４と、ミル差圧３２と、石炭の水分量
３５と粉砕性３６との全て、もしくはそのいずれかに基
づいて出炭量３８を推定するミルモデル出炭量推定器３
９と、該ミルモデル出炭量推定器３９で推定された出炭
量３８に基づき出炭遅れ時定数４０を求めて出力する出
炭遅れ時定数推定器４１と、該出炭遅れ時定数推定器４
１で求められた出炭遅れ時定数４０に基づき出炭遅れ補
正ゲイン７６を求めて出力する第三関数発生器７７と、
前記乗算器７５から出力される出力信号７４に対し前記
第三関数発生器７７から出力される出炭遅れ補正ゲイン
７６を掛け、出炭量指令１９のための先行指令７８を出
力する乗算器７９と、出炭量指令１９に対し前記乗算器
７９から出力される先行指令７８を加え、補正出炭量指
令１９’を出力する加算器８０とを追加装備した点にあ
る。

【００１６】前記ミルモデル出炭量推定器３９において
は、図２に示す如く、ミル４内部を 石炭が供給され、テーブル１３に落下する領域 石炭がテーブル１３の回転による遠心力によって移動
する領域 石炭がテーブル１３の回転による遠心力によって移動
する領域（搬送領域における粗粉炭の一部が加わる） 粉砕領域への石炭供給領域（粉砕領域の石炭の一
部が加わる） 粉砕領域（石炭の一部が石炭供給領域へ戻る） 粉砕された微粉炭が一次空気によって搬送される領域
（粗粉炭の一部が落下し、領域へ戻る） 粗粉分離領域（粗粉炭の一部が分離され、領域へ戻
る） という七つの領域に仮想的に分割してあり、石炭の移動
経路を、図３に示すように捉え、前記石炭の水分量３５
と粉砕性３６を考慮した上で、出炭量３８を算出するよ
うにしている。

【００１７】前記出炭遅れ時定数推定器４１において
は、前記ミルモデル出炭量推定器３９で推定された出炭
量３８と、通常の一次遅れ、即ち、Ｋ／（１＋Ｔ_S）
（但し、Ｔ_Sはラプラス変換の演算子）という式によっ
て求められる出炭量とを各時刻毎に比較し、その偏差が
最も小さくなるようなｔを最小二乗法によって求め、こ
のｔを出炭遅れ時定数４０として出力するようにしてい
る。ここで、前記出炭量３８を表わす関数をｙ（ｔ）、
前記一次遅れによって求められる出炭量を表わす関数を
ｙ’（ｔ）とすると、∫（ｙ（ｔ）−ｙ’（ｔ））²ｄ
ｔを最小にするｔを求める形となっている。

【００１８】前記補正ゲイン６７は、出力指令５７が増
加するほど大きくして行けばよいため、前記第一関数発
生器６８には、図４に示される如く、出力指令５７の増
加に伴って補正ゲイン６７を増加させるような関数が入
力されている。

【００１９】前記補正ゲイン７２は、負荷変化率７１が
増加するほど大きくして行けばよいため、前記第二関数
発生器７３には、図５に示される如く、負荷変化率７１
の増加に伴って補正ゲイン７２を増加させるような関数
が入力されている。

【００２０】前記出炭遅れ補正ゲイン７６は、出炭遅れ
時定数４０が増加するほど大きくして行けばよいため、
前記第三関数発生器７７には、図６に示される如く、出
炭遅れ時定数４０の増加に伴って出炭遅れ補正ゲイン７
６を増加させるような関数が入力されている。

【００２１】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２２】ボイラ本体１並びにミル４の運転時には、
給炭量検出器１７によってミル４へ投入される給炭量１
６が検出され、一次空気流量検出器２７によってミル４
へ導入される一次空気流量２６が検出され、ミル入口一
次空気温度検出器２９によってミル入口一次空気温度２
８が検出され、ミル出口一次空気温度検出器３１によっ
てミル出口一次空気温度３０が検出され、ミル差圧検出
器３３によってミル差圧３２が検出され、更に分級ベー
ン１１の開度３４が検出され、前記給炭量１６が制御器
２０の一次遅れ器２１へ入力されると共に、前記給炭量
１６と一次空気流量２６とミル入口一次空気温度２８と
ミル出口一次空気温度３０と分級ベーン１１の開度３４
とミル差圧３２とが制御器２０の水分量・粉砕性推定器
３７とミルモデル出炭量推定器３９へ入力される。

【００２３】ここで、負荷を変化させるために出力指令
５７が図７に示されるように変化すると、負荷変化信号
６０が「０」から「１」になり、これにより、切換器６
４がｂ側からａ側に切り換えられ、「１」の入力信号６
１が出力信号６３として変化率制限器６６へ出力され、
該変化率制限器６６において、前記切換器６４から出力
される出力信号６３の変化率を設定値以下の範囲内に制
限する処理が行われて出力信号６５が乗算器７０へ出力
され、該乗算器７０において、出力指令５７に基づき第
一関数発生器６８から出力される補正ゲイン６７が、前
記変化率制限器６６から出力される出力信号６５に対し
て掛けられ、出力信号６９が乗算器７５へ出力され、該
乗算器７５において、負荷変化率７１に基づき第二関数
発生器７３から出力される補正ゲイン７２が、前記乗算
器７０から出力される出力信号６９に対して掛けられ、
出力信号７４が乗算器７９へ出力される。

【００２４】前記水分量・粉砕性推定器３７において
は、ミル４への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミ
ル入口一次空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０
と、分級ベーン１１の開度３４と、ミル差圧３２との全
て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量３５
と粉砕性３６が推定され、前記ミルモデル出炭量推定器
３９においては、ミル４への給炭量１６と、一次空気流
量２６と、ミル入口一次空気温度２８と、ミル出口一次
空気温度３０と、分級ベーン１１の開度３４と、ミル差
圧３２と、石炭の水分量３５と粉砕性３６との全て、も
しくはそのいずれかに基づいて出炭量３８が推定され、
出炭遅れ時定数推定器４１へ出力され、該出炭遅れ時定
数推定器４１において前記ミルモデル出炭量推定器３９
で推定された出炭量３８に基づき出炭遅れ時定数４０が
求められて第三関数発生器７７へ出力され、該第三関数
発生器７７において、前記出炭遅れ時定数推定器４１で
求められた出炭遅れ時定数４０に基づき出炭遅れ補正ゲ
イン７６が求められて前記乗算器７９へ出力され、該乗
算器７９において、前記乗算器７５から出力される出力
信号７４に対し前記第三関数発生器７７から出力される
出炭遅れ補正ゲイン７６が掛けられ、出炭量指令１９の
ための先行指令７８が加算器８０へ出力され、該加算器
８０において、出炭量指令１９に対し前記乗算器７９か
ら出力される先行指令７８が加えられ、補正出炭量指令
１９’が減算器２３へ出力される。

【００２５】前記給炭量検出器１７で検出された給炭量
１６が負荷変化に伴って変化した場合には、前記一次遅
れ器２１において、給炭量１６の変化に対し、予め設定
した時間遅れが生じるよう追従させて、ミル４から出炭
されると予測される出炭量１８が前記減算器２３へ出力
され、該減算器２３において、前記加算器８０から出力
される補正出炭量指令１９’と前記一次遅れ器２１から
出力される出炭量１８との差が求められて出炭量偏差２
２が比例積分調節器２５へ出力され、該比例積分調節器
２５において前記減算器２３から出力される出炭量偏差
２２が比例積分処理されて該出炭量偏差２２をなくすた
めの回転数調整指令２４が前記給炭機６の駆動装置７へ
出力され、該給炭機６の駆動装置７の回転数が調節さ
れ、給炭機６からミル４へ投入される給炭量１６が調節
され、出炭量１８の制御が行われる。

【００２６】この結果、出炭量指令１９が出力指令の変
化を基準として設定されるだけではなく、石炭種による
ミル４の出炭遅れ等について考慮され、先行指令７８が
加えられた補正出炭量指令１９’として出力されるた
め、該補正出炭量指令１９’に対して実際の出炭量は、
図７において仮想線で示されるように、元の出炭量指令
１９と略合致する形となり、大幅な負荷変化の終了後
に、過渡的に出炭量１８が過剰になったり、不足したり
することが回避され、出炭量１８の制御性が向上するこ
ととなる。

【００２７】尚、粗粉分離器１０として、分級ベーン１
１の開度３４を増減させることにより分級率を変化させ
るようにしたものに代えて、円周方向へ所要ピッチでス
リットが形成された筒状のロータを回転自在に配設し、
該ロータの回転速度を増減させることにより分級率を変
化させるようにしたものを採用した場合には、前記分級
ベーン１１の開度３４の代わりに前記ロータの分級回転
数を検出して前記水分量・粉砕性推定器３７並びにミル
モデル出炭量推定器３９へ入力するようにすればよい。

【００２８】こうして、石炭種に応じて出炭量指令１９
を調節することができ、出炭量１８の制御性向上を図り
得る。

【００２９】尚、本発明の石炭焚火力発電プラントの出
炭量制御方法は、上述の図示例にのみ限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々
変更を加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の石炭焚火
力発電プラントの出炭量制御方法によれば、石炭種に応
じて出炭量指令を調節することができ、出炭量の制御性
向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図であ
る。

【図２】本発明を実施する形態の一例においてミルモデ
ル出炭量推定器により仮想的に分割されたミル内部の七
つの領域を表わす概略図である。

【図３】本発明を実施する形態の一例においてミル内部
の石炭移動経路を表わすブロック図である。

【図４】図１に示す第一関数発生器に入力されている関
数を表わす線図である。

【図５】図１に示す第二関数発生器に入力されている関
数を表わす線図である。

【図６】図１に示す第三関数発生器に入力されている関
数を表わす線図である。

【図７】本発明を実施する形態の一例において、出力指
令の変化に対する各種出力信号の変化、並びに補正出炭
量指令の変化を表わす線図である。

【図８】従来例の概要構成図である。

【図９】従来例における出炭量指令と実際の出炭量との
関係を表わす線図である。

【符号の説明】

４ ミル ６ 給炭機 ７ 駆動装置 １１ 分級ベーン １６ 給炭量 １８ 出炭量 １９ 出炭量指令 １９’ 補正出炭量指令 ２２ 出炭量偏差 ２４ 回転数調整指令 ２６ 一次空気流量 ２８ ミル入口一次空気温度 ３０ ミル出口一次空気温度 ３２ ミル差圧 ３４ 開度 ３５ 水分量 ３６ 粉砕性 ３７ 水分量・粉砕性推定器 ３８ 出炭量 ３９ ミルモデル出炭量推定器 ４０ 出炭遅れ時定数 ４１ 出炭遅れ時定数推定器 ５７ 出力指令 ６０ 負荷変化信号 ６７ 補正ゲイン ７１ 負荷変化率 ７２ 補正ゲイン ７６ 出炭遅れ補正ゲイン ７８ 先行指令 ８０ 加算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミルへの給炭量の一次遅れを出炭量と見
   なし、該出炭量が出炭量指令と等しくなるよう給炭機の
   駆動装置の回転数を制御する石炭焚火力発電プラントの
   出炭量制御方法において、ミルへの給炭量と、一次空気
   流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温
   度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧と
   の全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量
   と粉砕性を推定すると共に出炭量を推定し、該出炭量に
   基づいて出炭遅れ時定数を求め、該出炭遅れ時定数と出
   力指令と負荷変化率とに基づいて出炭量指令のための先
   行指令を求め、負荷変化時には前記先行指令を出炭量指
   令に加えることを特徴とする石炭焚火力発電プラントの
   出炭量制御方法。