JP2000220804A

JP2000220804A - 複数燃種制御装置

Info

Publication number: JP2000220804A
Application number: JP1998499A
Authority: JP
Inventors: Yoji Watabe; 陽司渡部; Akira Fujiura; 陽藤浦
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】一つ以上の燃料マスタ追従不能のときもハン
チングのない複数燃料制御装置を提供する。【解決手段】２種類の燃料が混焼状態となるときの２
燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置において、
一方の燃料流量が燃料マスタ追従不能のときに、他方の
燃料デマンドからマスタ追従不能の燃料流量を差し引い
た量を、一方の燃料デマンドとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼プロセス等で
石炭等の微粉燃料や重油等の液体燃料若しくは未燃焼成
分を有する気体燃料のうちの少なくとも2種の燃料を燃
焼させる複数燃種制御装置に関し、詳しくは燃料デマン
ド変更に対する応答速度の改善を図った複数燃種制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば微粉炭と重油を同時に燃焼させて
蒸気を発生させる混焼型ボイラにおいてはこれらの燃料
の供給量を調節して蒸気圧力を一定に保つようにしてい
る。はじめに、主燃料として石炭を、従燃料として重油
を用いたボイラの混焼燃焼制御装置の概要について図３
を用いて説明する。

【０００３】図３において、１は主蒸気圧力制御回路で
あり、この制御回路1には主蒸気圧力設定回路２で設定
された設定値ＳＶと主蒸気圧力センサ１ａからの測定値
ＰＶ ₁が入力されており、その偏差を制御演算した操作
出力ＭＶをボイラマスタ（加算器）４に出力する。

【０００４】ボイラマスタ４は操作出力ＭＶに負荷指令
回路５からの出力を加算してエアリッチ回路６に出力す
る。エアリッチ回路６は空気流量センサ６ａの測定値Ｐ
Ｖ₂を入力して石炭ベースでの総燃料デマンド（要求
値）を混焼制御回路７に出力する。

【０００５】混焼制御回路７では予め石炭と重油の混焼
比率が設定されており、重油流量センサ８ａからの測定
値ＰＶ₃と給炭量センサ９ａからのＰＶ₄が入力されてい
る。そして、この混焼制御回路７は総燃料デマンドおよ
び混焼比率に基づいてそれぞれの燃料の必要量を重油流
量制御回路８および石炭給炭量制御回路９に重油デマン
ドおよび石炭デマンドとして出力制限回路（重油，石
炭）１０，１１に出力する。この出力制限回路１０，１
１の出力に基づいて重油流量調節弁の弁開度指令信号お
よび石炭の給炭指令信号が出力される。なお、出力制限
回路１０，１１は安定した流量を確保するため、出力指
令を制限する回路である。

【０００６】図４は上記混焼制御回路７の詳細を示すも
ので、１５は乗算器、１６は減算器、１７は除算器、１
８は燃焼比率が書込まれた比率設定器としてのメモリ、
１９は変化率制限器、２０（ａ，ｂ）は重油と石炭の熱
量比から石炭←→重油への熱量変換を行う熱量変換器で
ある。なお、メモリ１８は実比率トラッキング時は出力
Ｙ＝Ｘとなっており、手動設定の場合はオペレータがＣ
ＲＴ３０側からメモリに設定する（Ｙ＝Ｚ）。また、変
化率制限回路１９はメモリ１８がＹ＝Ｘのとき変化率制
限動作をバイパスする。

【０００７】ここで、石炭ベースでの総燃料デマンドが
混焼制御回路７の乗算器１５および減算器１６に入力さ
れると、乗算器１５に入力したものはその値に予めメモ
リ１８に格納された重油／全燃料（＝重油＋石炭）の燃
焼比率により重油の供給量が演算され、燃料変換器２０
ａで重油の供給量に演算されて重油デマンドとして重油
流量制限回路８（図３参照）に出力される。

【０００８】一方減算器１６では、総燃料デマンドから
重油デマンドを差し引いた値が石炭デマンドとして石炭
供給量制御回路９（図３参照）に出力される。そして、
出力された各デマンドに対する重油流量および石炭量が
重油流量センサ８ａ，給炭量センサ９ａで測定されてＰ
Ｖ₃（Ｂ），ＰＶ₄（Ａ）として混焼制御回路７に帰還す
るようになっている。

【０００９】図５，６は主燃料として石炭を、従燃料と
して重油およびＬＤＧ（プロセス排ガス）を混焼させる
ようにしたボイラの混焼燃焼制御装置の概要を示す図で
ある。図５において、図３と同一要素には同一符号を付
している。図５において、混焼制御回路７には重油流量
センサ８ａ，給炭量センサ９ａの他にＬＤＧ流量センサ
３０ａからの出力が入力され、この混焼制御回路７で各
燃料のデマンドが演算されて、それぞれの流量制御回路
（８，９，３０）および出力制限回路（１０，１１，３
１）を介して各調節弁に対して開度指令が発せられる。

【００１０】図６において、ＬＤＧの流量が熱量変換器
２０ｃで石炭ベースの燃料費に換算され、その出力が減
算器１６ａで差し引かれる。その残りのデマンドが予め
定めた燃焼比率に従って石炭および重油に割り振られて
その出力が乗算器１５および減算器１６に出力される。
なお、ＬＤＧの供給量は不安定なのでこれに対するデマ
ンド制御は行われない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記２，３種類の燃料
を燃焼させる場合の混焼制御装置の構成において、給炭
制御が定値制御や出力制限等でマスタ追従制御が不能の
状態になっているとすると、重油の比率は実比率トラッ
キング（メモリ１８でＹ＝Ｘの状態）となっている。そ
のような状態で、例えば燃料デマンドが５０％から１０
％増加したとすると、燃焼比率が０．５（石炭と重油の
デマンドがそれぞれ２５％）であれば重油デマンドはま
ず５％増加する。すると重油流量が３０％に増えるので
実比率も増加して３０／（２５＋３０）＝０．５５とな
る。

【００１２】この実比率は最終的には３５／（２５＋３
５）＝０．５８になり重油流量を１０％だけ増加させる
が帰還量ＰＶ₃（Ｂ），ＰＶ₄（Ａ）がその都度加算器４
a、除算器１７、及び比率設定器１８を経て乗算器１５
で乗算されてデマンドが演算されるので時間がかかるこ
とになる。

【００１３】このことは、２燃種がマスタ追従するとき
と比較してプロセスの応答を悪化（時定数が長くなる）
させるのでボイラマスタがハンチングを起こす恐れがあ
る。本発明はこのように１燃種のみマスタ追従している
場合でもプロセス応答を速くしてハンチングのない複数
燃料制御装置を実現することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、請求項１においては、２種類の燃
料が混焼状態となるときの２燃種の燃焼比率を制御する
複数燃種制御装置において、一方の燃料流量が燃料マス
タ追従不能のときに、他方の燃料デマンドからマスタ追
従不能の燃料流量を差し引いた量を、一方の燃料デマン
ドとすることを特徴とする。請求項２においては、３種
類の燃料が混焼状態となるときの３燃種の燃焼比率を制
御する複数燃種制御装置において、第１，第２燃料の流
量が燃料マスタ追従不能のときに、第３の燃料デマンド
からマスタ追従不能の第１および第２の燃料流量を差し
引き、この値を、第１，第２の燃料デマンドとすること
を特徴とする。請求項３においては、請求項１記載の２
燃種混焼制御装置において、第１燃料は石炭，第２燃料
は重油であることを特徴とする。請求項４においては、
請求項２記載の２燃種混焼制御装置において、第１燃料
は石炭，第２燃料は重油，第３燃料は未燃焼成分を含む
排ガスであることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明の実施の形態の一例を示す２燃
種制御装置の概略構成図である。図１において、図４と
同一要素には同一符号を付している。２１aは偏差監視
器で、Ｘ１−Ｘ２＞αの時Ｈ＝１を出力し、Ｘ１−Ｘ２
＜αの時Ｌ＝１を出力する。即ち、比率が変化していな
いときはＸ１＝Ｘ２なのでＨ＝Ｌ＝０になり、Ｈあるい
はＬが１のとき比率変化中となる。

【００１６】２２はゲインバイパス器であり、ゲイン＝
−０．１、バイアス１．０となっている。例えば重油比
率が０．４であれば石油比率Ｙ（＝１−Ｘ）は０．６
（＝１−０．４）となる。２３（ａ，ｂ）はスイッチで
あり、２３ａのスイッチは重油流量制御がマスタ追従
し、給炭量制御がマスタ追従制御不能のときａ→ｃ位置
（記号はａからｃ方向に流れる）となる。の記号の方向
に流れる。また、スイッチ２３ｂは給炭量制御がマスタ
追従し、重油流量制御がマスタ制御不能のときａ→ｃ位
置となる。

【００１７】本発明の基本的回路構成は、定値設定によ
る混焼制御回路をベースにして、比率演算を組み込んだ
形になっている。定値設定による混焼制御回路とは、一
般的にマスタ追従する燃料は一つで、総燃料デマンドか
ら定値制御している実燃料流量を差し引いてマスタ追従
する燃料デマンドを作成する方式をいう。

【００１８】ここで、差し引く値を燃料デマンドを比率
で配分した量にすると比率による混焼制御回路になる。
図ｌでは差し引く量を実燃料流量とデマンドの比率配分
の切替方式としている。点Ｐは重油デマンド（Ｂ’）、
点Ｑは石炭デマンド（Ａ’）になる。両燃種ともマスタ
追従の場合、スイッチ２３ａ、２３ｂは共にｂ→ｃに切
り替わり比例配分の制御になる。

【００１９】一方、重油流量制御のみマスタ追従不能
（定値制御、最低油圧…バーナ前圧（燃料吹込み圧力が
低くなると失火する可能性があるので、その圧力を一定
以下にしないように圧力制御に切換わる）の場合は、ス
イッチ２３ａがａ→ｃに切り替わり、石炭デマンドは燃
料デマンドから重油流量（Ｂ）を引いた値になる（重油
定値制御モード）。また、石炭量制御のみマスタ追従不
能（定値制御、出力制限等）の場合は、スイツチ２３ｂ
がａ→ｃに切り替わり、重油デマンドは燃料デマンドか
ら石炭量（Ａ）を引いた値になる（石炭定値制御モー
ド）。

【００２０】定値制御モードのときはメモリ（比率設定
器）１８の出力Ｙはその入力Ｘ（実比率＝実燃料から求
めた比率）をトラッキングする。また、この時、変化率
制限器１９ａの変化率制限機能はバイパスされる。とこ
ろで、一定負荷、一定比率で運転中のときは、実燃料と
デマンドはほぼ一致する（Ａ≒Ａ∴Ｂ≒Ｂ’）が、負荷
変化中や比率設定変化中のときは燃料設定値が徐々に変
化し、制御偏差が常に出ている状態なので両者は一致し
ない。

【００２１】このため、それらの変化中に出力制限（例
えば最低油圧）にかかってすぐに定値モードとすると、
デマンドが突変するので、変化が終了しても主蒸気圧力
（ボイラマスタ）が安定するまでは比率制御モードを保
つ必要がある。即ち、変化中でなくなって、かつ、偏差監
視器２１ｂ，２１ｃがＡ≒Ｂ’かつ、Ｂ≒Ｂ’を検出し
たら定値モードに戻すようにすると突変を防止すること
ができる。

【００２２】図２は３燃種制御装置の概略構成図であ
る。この３燃種の基本的回路構成は、図１の２燃種制御
をそのまま３燃種に拡張したもである。まず、ＬＤＧ比
率（対全燃料）でデマンドをＬＤＧと（重油十石炭）に
配分する。重油十石炭のデマンドは重油比率（対全燃
料）で配分される。重油比率は対全燃料比で設定される
ので除算器１７ａで対重油十石炭比に変換する。重油と
石炭の実流量から求めた実比率を乗算器１５で対全燃料
の重油実比率に変換する。

【００２３】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、
燃種は石炭、重油、プロセスガスに限ることなく他の燃
種であってもよく、装置の構成も図示以外の構成であっ
てもよい。特許請求の範囲の欄の記載により定義される
本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するも
のとする。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
または３種類の燃料を用いた比率制御による装置におい
て、１または２燃種の燃料流量が燃料マスタ追従不能の
ときに、他方の燃料デマンドからマスタ追従不能の燃料
流量を差し引いた量を、一方の燃料デマンドとしたの
で、比率制御の良いところ（燃料配分制御の容易性）と
定値制御を合体したものとなり安定した混焼制御を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２燃種制御装置の実施の形態の一
例を示すブロック構成図である。

【図２】本発明に係る３燃種制御装置の実施の形態の一
例を示すブロック構成図である。

【図３】本発明を説明するための２燃種制御装置の一般
的なブロック構成図である。

【図４】本発明を説明するための３燃種制御装置の一般
的なブロック構成図である。

【図５】従来の２燃種制御装置の混焼制御回路の一例を
示すブロック構成図である。

【図６】従来の３燃種制御装置の混焼制御回路の一例を
示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１主蒸気圧力制御回路１ａ主蒸気圧力センサ２主蒸気圧力設定回路４ボイラマスタ（加算器）４（ａ〜ｃ）加算器５負荷指令回路６エアリッチ回路６ａ空気流量センサ７（ａ，ｂ）混焼制御回路８重油流量制御回路８ａ重油流量センサ９石炭供給量制御回路９ａ給炭量センサ１０，１１，３１出力制限回路１５（ａ〜ｄ）乗算器１６（ａ〜ｄ）減算器１７（ａ〜ｃ）除算器１８（ａ，ｂ）メモリ（比率設定器）１９（ａ，ｂ）変化率制限器２０（ａ〜ｄ）熱量変換器２１（ａ，ｂ）偏差監視器２２（ａ，ｂ）ゲインバイアス器２３（ａ〜ｄ）スイッチ３０ＣＲＴ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２種類の燃料が混焼状態となるときの２燃
種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置において、一
方の燃料流量が燃料マスタ追従不能のときに、他方の燃
料デマンドからマスタ追従不能の燃料流量を差し引いた
量を、一方の燃料デマンドとすることを特徴とする２燃
種混焼制御装置。
【請求項２】３種類の燃料が混焼状態となるときの３燃
種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置において、第
１，第２燃料の流量が燃料マスタ追従不能のときに、第
３の燃料デマンドからマスタ追従不能の第１および第２
の燃料流量を差し引き、この値を、第１，第２の燃料デ
マンドとすることを特徴とする３燃種混焼制御装置。
【請求項３】第１燃料は石炭，第２燃料は重油であるこ
とを特徴とする請求項１記載の２燃種混焼制御装置。
【請求項４】第１燃料は石炭，第２燃料は重油，第３燃
料は未燃焼成分を含む排ガスであることを特徴とする請
求項２記載の３燃種混焼制御装置。