JP2009174771A - 加圧流動床ボイラの制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加圧流動床ボイラを安定に保ち、また、加圧流動床ボイラが複数ある場合には、ボイラの負荷割合の崩れを防ぐことができる加圧流動床ボイラの制御装置および制御方法を提供する。
【解決手段】 ＣＷＰをＡ火炉１５とＢ火炉１６に供給するときに、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６からの蒸気で発電する発電装置１７の出力を設定する指令値と発電装置１７の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定し、総合燃料量をＡ火炉１５およびＢ火炉１６に応じて配分する加圧流動床ボイラの制御装置１８において、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６に供給されているＣＷＰの石炭量と、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６に対して設定されている石炭量とを基にして、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６に供給するＣＷＰの量をそれぞれ決める制御手段を制御装置１８に備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、加圧流動床ボイラの燃焼を制御する加圧流動床ボイラの制御装置および制御方法に関する。

加圧流動床ボイラは、大気圧状態で燃料を燃焼させる常圧ボイラに比べて、燃焼効率が高く、設備をコンパクトにすることができる。加圧流動床ボイラでは、粉砕した石炭に水と石灰石を混ぜてスラリ状にした燃料つまりＣＷＰ（Ｃｏａｌ Ｗａｔａｒ Ｐａｓｔｅ）が用いられる。こうしたＣＷＰを燃料とすることにより、加圧流動床ボイラは高温・高圧の蒸気とガスを発生して、蒸気タービン発電機やガスタービン発電機を運転し、複合発電を可能にする。

一方、発電機側の要求する出力に応じるために、加圧流動床ボイラ側では各種の制御を行っている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、蒸気タービン発電機の出力を出力設定器（ＡＬＲ）に設定し、設定された出力を基にした指令値から、蒸気タービン発電機の出力指示（ＭＷＤ）に変換する。この後、蒸気タービンの実際の出力と出力指示（ＭＷＤ）とを比較し、この比較結果を基にして加圧流動床ボイラのボイラ入力指令（ＢＩＤ）を出す。つまり、蒸気タービン発電機の要求出力に対して加圧流動床ボイラ側では、供給するＣＷＰの量を制御する。具体的には、蒸気タービン発電機の出力が不足であればＣＷＰの量を増やす制御を行い、また、その逆の制御を行う。
特開平１０−７３２０７号公報

ところで、加圧流動床ボイラの熱源となるのはＣＷＰの石炭であるが、例えばＬ／Ｃが高いとＣＷＰ中の石灰石量が多くなり、Ｌ／Ｃが低い場合と比べると石炭量が減ることになる。Ｌ／Ｃは、乾燥した石炭である乾燥炭（Ｃ）と石灰石（Ｌ）の割合を次の式で表す。
Ｌ／Ｃ＝石灰石割合／石炭割合
もし、ＣＷＰの石炭量が少ない場合に、出力上昇を示すボイラ入力指令（ＢＩＤ）が出されると、図１０に示すように、時間Ｔ０〜Ｔ１の間に、ボイラ加速指令（ＢＩＲ）により空気量が先行して増加し、この後にＣＷＰの量である燃料量が増加して、ボイラ入力指令（ＢＩＤ）に応じたＣＷＰの量Ｌ１（破線の部分）に到達する。

時間Ｔ１〜Ｔ２の間では、ボイラ入力指令（ＢＩＤ）に見合ったＣＷＰの量Ｌ１に到達したが、ＣＷＰ中の石炭量が少ないために、蒸気タービン発電機の実際の出力と、蒸気タービン発電機に対する出力指示（ＭＷＤ）とに差が発生し、ＣＷＰの量を増やすための制御が行われる。その間に、空気量はＣＷＰの量に見合った量に達したが、実際には空気量が過剰になり、Ｏ２制御により空気量は一旦低下し、この後でＯ２設定値になるように制御が行われる。

時間Ｔ２〜Ｔ３の間では、ＣＷＰの量が増加して蒸気タービン発電機の出力が出力指示（ＭＷＤ）に到達し、ＣＷＰの燃焼に見合う空気量と、加圧流動床ボイラに供給される空気量とに差がなくなり、ＣＷＰの量が安定する。ＣＷＰの量が安定すると、Ｏ２濃度が安定したことにより、空気量も安定して一定となる。

このように、ＣＷＰの石炭量が少ない場合には、時間Ｔ１〜Ｔ２の間と、時間Ｔ２〜Ｔ３の最初の部分とに空気量の変動が発生する。つまり、ＣＷＰ中の石炭量が出力指示の燃料量に対応していないと、出力が変動した場合に空気量が燃料量に見合っていないので、加圧流動床ボイラの動作が不安定となる。この結果、加圧流動床ボイラ内で空気が過剰になり、加圧流動床ボイラの空塔部への灰飛散やＮＯｘの上昇を引き起こし、また、ボイラ内に設けられている伝熱管の磨耗が進行する可能性がある。

一方、加圧流動床ボイラが複数ある発電ユニットでは、次のような課題が発生する。図１１に示すように、ユニットに２つの加圧流動床ボイラ（Ａ火炉、Ｂ火炉）を備える場合がある。なお、図１１では発電機などを省略している。複数の加圧流動床ボイラを備えるユニットの場合、各ボイラの負荷配分が異なるときがある。例えば、Ａ火炉は主蒸気と熱交換をし、Ｂ火炉は主蒸気と再熱蒸気と熱交換をするときが該当する。このように、加圧流動床ボイラに対する負荷配分が異なると、各ボイラの燃焼特性が異なる。この場合、不必要な石灰石の消費防止と、ボイラ内で生成されるＢＭ廃棄量抑制のために、Ａ火炉ではＡ燃料製造系統でＣＷＰを製造し、燃料供給指令でポンプＰを駆動してＣＷＰを供給する。一方、Ｂ火炉ではＢ燃料製造系統でＣＷＰを製造し、燃料供給指令でポンプＰを駆動してＣＷＰを供給する。つまり、加圧流動床ボイラ毎に石炭量と石灰石量との異なるＣＷＰを製造し、各ボイラに供給している。

複数の加圧流動床ボイラを備えるユニットでは、図１２の「通常状態」で示すように、総合燃料量（ＴＦＲＤ）をＡ火炉、Ｂ火炉へ配分している。このために、各加圧流動床ボイラに供給されるＣＷＰの量は比率が一定となる。なお、図１２では、蒸気タービン発電機をＳＴ発電機と記載し、ＣＷＰを燃料と記載している。ここで、もし、図１２の「Ａ火炉負荷減」で示すように、Ａ火炉に供給されるＣＷＰの石炭量つまり熱量が少ない場合、Ａ火炉のボイラ負荷が不足し、出力指示（ＭＷＤ）と蒸気タービン発電機の出力に差が発生する。これにより、図１２の「制御動作」で示すように、総合燃料量（ＴＦＲＤ）を増加する制御が行われる。すると、総合燃料量をＡ燃料製造系統とＢ燃料製造系統に分配するために、Ａ火炉およびＢ火炉のＣＷＰの量が増加する。

この結果、図１２の「通常状態」に示すＡ火炉とＢ火炉の負荷割合に比べて、図１２の「制御動作」に示すＡ火炉とＢ火炉の負荷割合が崩れ、Ｂ火炉の負担が増加する。つまり、Ａ火炉とＢ火炉とでは、負荷分配に差が発生する。Ｂ火炉である加圧流動床ボイラの負荷は、ボイラ内の流動層高または流動層温度を増やすことで熱交換量を調整している。加圧流動床ボイラでは流動層を伝熱管のない空塔部まで高くすると灰飛散量が多くなり、後流側でのトラブルが発生しやすくなる。一方、ボイラ内ＢＭの流動阻害防止温度以下に流動層温度を抑えるために、流動層温度には上限値を設けている。

したがって、負荷割合が崩れて負荷の大きくなったＢ火炉では、流動層高もしくは流動層温度が上限値に近づき、ユニットの出力を抑制する必要がある。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、加圧流動床ボイラを安定に保ち、また、加圧流動床ボイラが複数ある場合には、ボイラの負荷割合の崩れを防ぐことができる加圧流動床ボイラの制御装置および制御方法を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、ＣＷＰを加圧流動床ボイラに供給するときに、該ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定して、ＣＷＰを該ボイラに供給する加圧流動床ボイラの制御方法において、前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量を決めることを特徴とする加圧流動床ボイラの制御方法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の加圧流動床ボイラの制御方法において、前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量との差に対応するＣＷＰの対応量を決定し、前記総合燃料量に前記対応量を加えて、ＣＷＰを前記加圧流動床ボイラに供給することを特徴とする。

請求項３の発明は、ＣＷＰを複数の加圧流動床ボイラに供給するときに、該各ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定し、該総合燃料量を該ボイラに配分する加圧流動床ボイラの制御方法において、前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量をそれぞれ決めることを特徴とする加圧流動床ボイラの制御方法である。

請求項４の発明は、請求項３に記載の加圧流動床ボイラの制御方法において、前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量との差に対応するＣＷＰの対応量をそれぞれ決定し、前記総合燃料量を配分した量に前記対応量を加えて、ＣＷＰを前記加圧流動床ボイラにそれぞれ供給することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加圧流動床ボイラの制御方法において、乾燥炭と石灰石の割合と、ＣＷＰの水分の割合とを基にして石炭割合を算出し、前記加圧流動床ボイラに供給するＣＷＰの量と前記石炭割合とから前記石炭量を算出することを特徴とする。

請求項６の発明は、ＣＷＰを加圧流動床ボイラに供給するときに、該ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定して、ＣＷＰを該ボイラに供給する加圧流動床ボイラの制御装置において、前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量を決める制御手段を備えることを特徴とする加圧流動床ボイラの制御装置である。

請求項７の発明は、ＣＷＰを複数の加圧流動床ボイラに供給するときに、該各ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定し、該総合燃料量を該ボイラに配分する加圧流動床ボイラの制御装置において、前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量をそれぞれ決める制御手段を備えることを特徴とする加圧流動床ボイラの制御装置である。

請求項１および請求項６の発明によれば、ＣＷＰ中の石炭量と、加圧流動床ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、ボイラに供給するＣＷＰの量を決めるので、蒸気タービン発電機の出力つまりボイラ負荷に応じた量のＣＷＰをボイラに供給することができる。この結果、加圧流動床ボイラの動作を安定にすることができる。

請求項３および請求項７の発明によれば、加圧流動床ボイラが複数あっても、実際のＣＷＰの石炭量と、加圧流動床ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、ボイラに供給するＣＷＰの量をそれぞれ決めるので、各ボイラ負荷に応じてＣＷＰをボイラに供給することができる。この結果、加圧流動床ボイラの負荷割合の崩れを防ぐことができる。

請求項２および請求項４の発明によれば、ＣＷＰ中の石炭量と、加圧流動床ボイラに対して設定されている石炭量との差を基にして、前記加圧流動床ボイラに供給するＣＷＰの量を決めるので、簡単な演算処理でＣＷＰの量を求めることができる。

請求項５の発明によれば、乾燥炭と石灰石の割合（後述するＬ／Ｃ）と、ＣＷＰの水分の割合とを用いて石炭割合を算出し、この石炭割合を用いて石炭量を算出するので、２つの値を用いた、簡単な演算処理で加圧流動床ボイラに供給するＣＷＰの量を算出することができる。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態による加圧流動床ボイラの制御装置は、図１に示す制御装置１８である。制御装置１８を備えるユニットは、燃料製造系統１１、１２、供給系統１３、１４、Ａ火炉１５、Ｂ火炉１６および発電装置１７を備えている。

燃料製造系統１１は、Ａ火炉１５に供給する燃料を製造するものであり、粉砕した石炭と石灰石と水からＣＷＰを製造する。このとき、燃料製造系統１１は、石炭と石灰石と水の構成割合を制御装置１８の制御によって調整する。同じように、燃料製造系統１２は、Ｂ火炉１６に供給するＣＷＰを製造し、ＣＷＰの石炭と石灰石と水の構成割合を制御装置１８の制御によって調整する。

供給系統１３は、制御装置１８の制御によって、燃料製造系統１１で製造されたＣＷＰをＡ火炉１５に送る。供給系統１３は複数のポンプ（Ｐ）を備えている。この実施の形態では、供給系統１３はポンプ（Ａ１Ｐ）１３Ａおよびポンプ（Ａ２Ｐ）１３Ｂを備えている。同じように、供給系統１４は、制御装置１８の制御によって、燃料製造系統１２で製造されたＣＷＰをＢ火炉１６に送るものであり、ポンプ（Ｂ１Ｐ）１４Ａおよびポンプ（Ｂ２Ｐ）１４Ｂを備えている。

Ａ火炉１５およびＢ火炉１６は加圧流動床ボイラであり、ＣＷＰを燃焼して高温・高圧の蒸気をそれぞれ発生する。図２に示すように、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６は圧力容器１５Ａおよび圧力容器１６Ａを備えている。圧力容器１５Ａおよび圧力容器１６ＡはＣＷＰを圧縮空気で燃焼し、流動層ＦＡおよび流動層ＦＢを発生する。圧力容器１５Ａおよび圧力容器１６Ａには伝熱管１５Ｂが設けられ、伝熱管１５Ｂには給水されているので、伝熱管１５Ｂは高温・高圧の蒸気を発生する。この蒸気が主蒸気として発電装置１７に供給される。さらに、発電装置１７で一度仕事をした蒸気は、圧力容器１６Ａに設けられている伝熱管１６Ｂに供給され、伝熱管１６Ｂは高温の蒸気を発生する。この蒸気が再熱蒸気として発電装置１７に供給される。なお、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６には、圧力容器１５Ａおよび圧力容器１６Ａ内の流動媒体（ＢＭ）を出し入れするためのＢＭタンク１５ＣおよびＢＭタンク１６Ｃが設けられている。

このように、Ａ火炉１５は主蒸気と熱交換をし、Ｂ火炉１６は主蒸気と再熱蒸気と熱交換をするので、Ａ火炉１５とＢ火炉１６とでは負荷配分が異なっている。

発電装置１７は、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６が発生した高温・高圧の主蒸気と再熱蒸気で蒸気タービン発電機（図示を省略）を駆動する。また、図示を省略しているが、発電装置１７は、ＣＷＰの燃焼で発生した高温・高圧の燃焼ガスで、ガスタービン発電機（図示を省略）も駆動する。

制御装置１８は、燃料製造系統１１、１２や供給系統１３、１４を制御するコンピュータである。制御装置１８は燃料製造系統１１、１２によるＣＷＰの製造を制御する。例えば図３に示すように、粗粉砕炭と、スラリと、石灰石量が調節された石灰石とに、水量が調節された水を注水して混合することでＣＷＰを製造する。粗粉砕炭は乾燥炭量と水量とにより調整される。スラリは微粉砕炭と水量が調整された水から作られ、微粉砕炭は乾燥炭量と水量により調整される。

ＣＷＰの石炭は、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６で燃焼して伝熱管１５Ｂおよび伝熱管１６Ｂを加熱する。伝熱管１５Ｂおよび伝熱管１６Ｂは給水されているので、石炭は蒸気発生の熱源となる。ＣＷＰの石灰石は、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６内で脱硫反応して、ＳＯｘを抑制する。同時に、石灰石はＡ火炉１５およびＢ火炉１６内の流動層高を維持するために用いられる。つまり、流動層高を調整して、圧力容器１５Ａ内での伝熱管１５Ｂと流動層ＦＡとの伝熱面積、圧力容器１６Ａ内での伝熱管１５Ｂおよび伝熱管１６Ｂと流動層ＦＢとの伝熱面積を増減することで、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６の負荷調整を行う。ＣＷＰの水はＣＷＰの粘度を調整する。Ａ火炉１５およびＢ火炉１６のボイラ効率は、ＣＷＰの水量が少ないほど高く、粘度も上限値に近いほど好ましい。しかし、ＣＷＰの粘度が上限値を超えると、配管内での閉塞や燃料ポンプの過負荷につながる。また、ＣＷＰの粘度が下限値を下回ると、ボイラ効率の低下につながるだけでなく、ＣＷＰ中の石炭の粗粒と水とが分離しやすく、石炭の粗粒が沈殿して配管内で閉塞を起こす可能性がある。さらに、粘度が調整範囲内であっても、炭種によっては閉塞しやすく、燃料中の水量は一定ではない。そこで、この実施の形態では、ＣＷＰの粘度をあらかじめ設定された所定範囲としている。

制御装置１８は、乾燥した石炭である乾燥炭（Ｃ）と石灰石（Ｌ）の割合を表すＬ／Ｃによって、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６の内部に発生する流動層高を調整し、発電装置１７の出力を制御している。制御装置１８は、石炭割合と石灰石割合とを基にしてＬ／Ｃを、
Ｌ／Ｃ＝石灰石割合／石炭割合…（１）
により算出する。例えば図４に示すように、乾燥炭が６８．２［％］、石灰石が６．８２［％］、水が２５［％］である場合、
Ｌ／Ｃ＝６．８２／６８．２［％］＝１０［％］
となる。この実施の形態では、図４のＣＷＰ構成割合を標準とする。式（１）の石炭割合はＣＷＰに対する石炭の割合であり、石灰石割合はＣＷＰに対する石灰石の割合である。Ｌ／Ｃは、制御装置１８の入力画面から入力される値であり、任意に設定される値である。

制御装置１８は、供給系統１３のポンプ（Ａ１Ｐ）１３Ａおよびポンプ（Ａ２Ｐ）１３Ｂを制御するためのＡ１Ｐポンプ指令およびＡ２Ｐポンプ指令を供給系統１３に送り、供給系統１４のポンプ（Ｂ１Ｐ）１４Ａおよびポンプ（Ｂ２Ｐ）１４Ｂを制御するためのＢ１Ｐポンプ指令およびＢ２Ｐポンプ指令を供給系統１４に送る。このために制御装置１８は、図５に示すように、ユニットマスタ１８Ａ、ボイラマスタ１８Ｂ、水燃比マスタ１８Ｃ、燃料マスタ１８Ｄおよびポンプ制御部１８Ｅからなる処理を行う。

ユニットマスタ１８Ａは、出力設定器（図示を省略）に設定された自動負荷制御（ＡＬＲ）設定を、関数発生（ＦＧ）により出力指令（ＭＷＤ）に変換し、この出力指令（ＭＷＤ）をボイラマスタ１８Ｂに渡す。

ボイラマスタ１８Ｂは、実際に発電装置１７が出力する値であるＳＴ発電機出力と出力指令（ＭＷＤ）との減算を行い、さらに、減算結果を出力指令（ＭＷＤ）に加算してボイラ入力指令（ＢＩＤ）を算出する。例えば出力指令（ＭＷＤ）に対して実際のＳＴ発電機出力が低い場合、ボイラ入力指令（ＢＩＤ）により加圧流動床ボイラの負荷を高めるようにする。ボイラマスタ１８Ｂは算出したボイラ入力指令（ＢＩＤ）を水燃比マスタ１８Ｃに渡す。

水燃比マスタ１８Ｃは、ボイラ入力指令（ＢＩＤ）に対応する燃料量を関数発生（ＦＧ）により算出し、算出した燃料量を補正付き除算（ＤＶ）により、発電装置１７に供給される蒸気温度で補正して総合燃料量（ＴＦＲＤ）を算出する。つまり、水燃比マスタ１８Ｃは、補正付き除算（ＤＶ）により、使用している石炭のカロリーを補正する。そして、水燃比マスタ１８Ｃは算出した総合燃料量（ＴＦＲＤ）を燃料マスタ１８Ｄに渡す。

燃料マスタ１８Ｄは、関数発生（ＦＧ）により、総合燃料量（ＴＦＲＤ）からＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）とＢ火炉１６の燃料量（ＦＲＤ）とを算出する。なお、図５では、Ａ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）とＢ火炉１６の燃料量（ＦＲＤ）とを「○火炉ＦＲＤ」と表している。また、この実施の形態では、Ａ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）とＢ火炉１６の燃料量（ＦＲＤ）とは大体等しい量であり、総合燃料量（ＴＦＲＤ）の約半分である。また、燃料マスタ１８Ｄは、Ｌ／Ｃが変更された場合に、算出した各燃料量（ＦＲＤ）を補正部１８Ｄ_１で補正する。

補正部１８Ｄ_１は、Ａ火炉１５に対する燃料量（ＦＲＤ）の補正を次のようにして行う。図６に示すように、補正部１８Ｄ_１には、目標とする石炭割合が設定される。この設定が石炭割合設定である。例えば、先の図４の６８．２［％］を石炭割合とし、この値を設定する。また、補正部１８Ｄ_１は、現在の乾燥炭量を石炭割合現在値とする。制御装置１８は、この石炭割合現在値を次のようにして算出する。まず、製造されたＣＷＰの一部を試料として採取し、水分測定を行う。つまり、試料の全重量から水分を蒸発し、残った試料の重量を全重量から除くことにより、ＣＷＰ中の水分の割合（以下、「ＣＷＰ水分」という）を測定する。また、
石炭割合＋石灰石割合＝１−ＣＷＰ水分 …（２）
の関係がある。一方、先に述べたように、
Ｌ／Ｃ＝石灰石割合／石炭割合 …（１）
の関係があるので、式（１）と式（２）とから、
石炭割合＝（１−ＣＷＰ水分）／（１＋Ｌ／Ｃ） …（３）
の関係が求まる。

石炭割合設定が行われると、補正部１８Ｄ_１は、Ａ火炉１５について目標とする乾燥炭の量（以下、「乾燥炭量目標」という）を、石炭割合設定で設定された石炭割合を用いて算出する。また、石炭割合現在値が入力されると、補正部１８Ｄ_１は、Ａ火炉１５について現在のＣＷＰに含まれる乾燥炭の量（以下、「乾燥炭量」という）を、Ａ火炉１５に投入されたＣＷＰの量（以下、「Ａ−ＣＷＰ投入量」という）と、式（３）で算出した石炭割合とを用いて算出する。なお、Ａ−ＣＷＰ投入量は制御装置１８に入力される値である。

この後、補正部１８Ｄ_１は、乾燥炭量目標と乾燥炭量との差を減算（ＳＵＢ）により算出し、算出した差に対応するＣＷＰの量を関数発生（ＦＧ）で算出する。ＣＷＰの対応量を算出すると、補正部１８Ｄ_１は、加算（ＡＤＤ）により、燃料マスタ１８Ｄで算出したＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）に、ＣＷＰの対応量を加えて、Ａ火炉１５の新たな燃料量（ＦＲＤ）とする。

同じようにして、燃料マスタ１８Ｄは、Ｂ火炉１６の新たな燃料量（ＦＲＤ）を算出する。

ポンプ制御部１８Ｅは、燃料マスタ１８Ｄの算出したＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）により、供給系統１３のポンプ（Ａ１Ｐ）１３Ａを制御するＡ１Ｐポンプ指令と、ポンプ（Ａ２Ｐ）１３Ｂを制御するＡ２Ｐポンプ指令を関数発生（ＦＧ）により生成し、これらの指令を供給系統１３に送る。これらのポンプ指令により、Ａ火炉１５に対して、燃料マスタ１８Ｄで算出された燃料量（ＦＲＤ）が供給される。なお、図５では、Ａ１Ｐポンプ指令およびＡ２Ｐポンプ指令を「○○ＣＷＰポンプ指令」と表している。

同じようにして、ポンプ制御部１８Ｅは、燃料マスタ１８Ｄの算出したＢ火炉１６の燃料量（ＦＲＤ）により、供給系統１４のポンプ（Ｂ１Ｐ）１４Ａを制御するＢ１Ｐポンプ指令と、供給系統１４のポンプ（Ｂ２Ｐ）１４Ｂを制御するＢ２Ｐポンプ指令を生成し、これらの指令を供給系統１４に送る。

次に、この実施の形態の加圧流動床ボイラの制御装置を用いた加圧流動床ボイラの制御方法について説明する。ＣＷＰの石炭割合が変化した場合、例えばＡ火炉１５の流動層ＦＡの層高が低下してくると、層高維持のためにＬ／Ｃの設定を変えるときがある。

こうしたとき、制御装置１８は、例えば図７に示すような入力画面を表示する。入力画面の入力欄１８_１には、Ａ火炉１５に投入されるＣＷＰの量が「Ａ−ＣＷＰ投入量」として入力され、Ｂ火炉１６に投入されるＣＷＰの量が「Ｂ−ＣＷＰ投入量」として入力される。また、入力画面の入力欄１８_２には、Ａ火炉１５に対して設定されるＬ／Ｃの値が「Ａ−Ｌ／Ｃ設定」として入力され、Ｂ火炉１６に対して設定されるＬ／Ｃの値が「Ｂ−Ｌ／Ｃ設定」として入力される。さらに、入力画面の入力欄１８_３には、Ａ火炉１５に投入されるＣＷＰ中の水分の割合が「Ａ−ＣＷＰ水分」として入力され、Ｂ火炉１６に投入されるＣＷＰ中の水分の割合が「Ｂ−ＣＷＰ水分」として入力される。なお、水分の割合を自動で測定する場合には、入力欄１８_３に対する値の入力は不要である。

また、入力画面に入力されたデータに対する判断結果を表示する場合には、「判断結果表示」ボタン１８_１１を操作し、入力されたデータを消去する場合には、「データ消去」ボタン１８_１２を操作する。

入力画面に各データが入力されると、制御装置１８は燃料マスタ１８Ｄで、式（３）を用いて石炭割合を算出する。図７では、
「Ａ−Ｌ／Ｃ設定」の値…１０．５［％］
「Ｂ−Ｌ／Ｃ設定」の値…１０．０［％］
であり、
「Ａ−ＣＷＰ水分」の値…２５．２［％］
「Ｂ−ＣＷＰ水分」の値…２３．５［％］
であるので、
Ａ火炉１５での石炭量＝ＣＷＰ投入量×石炭割合
＝ＣＷＰ投入量×｛（１−ＣＷＰ水分）／（１＋Ｌ／Ｃ）｝
＝４８．８×｛（１−０．２５２）／（１＋０．１０５）｝
＝３３．０
を制御装置１８が算出する。同じようにして、制御装置１８は、
Ｂ火炉１６での石炭量＝ＣＷＰ投入量×石炭割合
＝ＣＷＰ投入量×｛（１−ＣＷＰ水分）／（１＋Ｌ／Ｃ）｝
＝５１．６×｛（１−０．２３５）／（１＋０．１００）｝
＝３５．９
を算出する。これにより、制御装置１８は、入力画面の「乾燥炭量計算結果」の表示欄１８_２１に対して、Ａ火炉１５に投入されるＣＷＰ中の乾燥炭量である「Ａ−乾燥炭量」を３３．０［ｔ／ｈ］と表示し、Ｂ火炉１６に投入されるＣＷＰ中の乾燥炭量である「Ｂ−乾燥炭量」を３５．９［ｔ／ｈ］と表示する。一方、制御装置１８の燃料マスタ１８Ｄでは、「Ａ−乾燥炭量目標」が例えば３２．８［ｔ／ｈ］であり、「Ｂ−乾燥炭量目標」が例えば３６．１［ｔ／ｈ］である。「Ａ−乾燥炭量目標」および「Ｂ−乾燥炭量目標」は、補正部１８Ｄ_１の石炭割合設定で設定された石炭割合を用いて算出された乾燥炭量目標である。

なお、表示欄１８_２１の「Ａ−バイアス量」は次のようなものである。Ａ火炉１５とＢ火炉１６の特性上、高負荷での運転時はＢ火炉１６の燃料量がＡ火炉１５を上回るように制御されている。また、Ａ火炉１５の流動層高および層温が上限値付近での運転となり、Ｂ火炉１６では流動層高および層温に余裕のある状況になりやすい。このために、Ａ火炉１５では、乾燥炭の目標量に初期設定された値、図７では「１％」をバイアスとして上乗せしている。

これらのデータが表示されているときに、「判断結果表示」ボタン１８_１１が操作されると、制御装置１８は図８に示すような判断結果を表示する。これにより、判断結果が値の調整を知らせる内容であると、ＣＷＰの注水量などを調整する。

制御装置１８は、「乾燥炭量計算結果」の表示欄１８_２１のデータを補正部１８Ｄ_１で用いて、「Ａ−乾燥炭量」である３３．０［ｔ／ｈ］と、「Ａ−乾燥炭量目標」である３２．８［ｔ／ｈ］との減算を行い、減算結果である０．２［ｔ／ｈ］に対応するＣＷＰの量を算出する。この後、制御装置１８は、補正部１８Ｄ_１で、燃料マスタ１８Ｄで算出したＡ火炉１５のＡ火炉燃料量（ＦＲＤ）に、ＣＷＰの対応量を加えて、Ａ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）とする。

制御装置１８はＢ火炉１６についても同様の演算処理を行い、Ｂ火炉１６の燃料量（ＦＲＤ）を算出する。

この後、制御装置１８は、算出したＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）により、供給系統１３のポンプ（Ａ１Ｐ）１３Ａを制御するＡ１Ｐポンプ指令と、ポンプ（Ａ２Ｐ）１３Ｂを制御するＡ２Ｐポンプ指令を生成し、これらの指令を供給系統１３に送る。供給系統１３は、これらの指令を基にして、ポンプ（Ａ１Ｐ）１３Ａおよびポンプ（Ａ２Ｐ）１３Ｂを制御し、算出したＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）のＣＷＰを供給する。

同じようにして、制御装置１８は、供給系統１４のポンプ（Ｂ１Ｐ）１４Ａを制御するＢ１Ｐポンプ指令と、ポンプ（Ｂ２Ｐ）１４Ｂを制御するＢ２Ｐポンプ指令を生成して、これらの指令を供給系統１４に送る。供給系統１４は、これらの指令を基にして、ポンプ（Ａ１Ｐ）１４Ａおよびポンプ（Ａ２Ｐ）１４Ｂを制御し、算出したＢ火炉１６の燃料量（ＦＲＤ）のＣＷＰを供給する。

こうして、この実施の形態によれば、Ａ火炉１５およびＢ火炉１６に対して、ＣＷＰ中の乾燥炭量を基にしてＡ１Ｐポンプ指令およびＡ２Ｐポンプ指令と、Ｂ１Ｐポンプ指令およびＢ２Ｐポンプ指令とを生成するので、Ａ火炉１５に供給される乾燥炭量とＢ火炉１６に供給される乾燥炭量との比率を、Ａ火炉１５に対する乾燥炭量目標とＢ火炉１６に対する乾燥炭量目標との比率と同じにすることができる。つまり、Ａ火炉１５とＢ火炉１６の負荷割合の崩れを防ぐことができる。また、補正部１８Ｄ_１は減算（ＳＵＢ）と関数発生（ＦＧ）と加算（ＡＤＤ）とによる簡単な演算処理で形成されるので、制御装置１８の処理が大幅に増えることを防いで、補正部１８Ｄ_１の演算処理を実現することができる。

（実施の形態２）
この実施の形態による加圧流動床ボイラの制御装置は、図９に示す制御装置１８である。制御装置１８を備えるユニットは、燃料製造系統１１、供給系統１３、Ａ火炉１５および発電装置１７を備えている。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。この実施の形態では、ボイラとしてＡ火炉１５だけを用いている。

この実施の形態による制御装置１８の燃料マスタ１８Ｄは、関数発生（ＦＧ）により、総合燃料量（ＴＦＲＤ）からＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）を算出する。また、燃料マスタ１８Ｄは、Ｌ／Ｃが変更された場合に、Ａ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）を補正部１８Ｄ_１で補正する。

ポンプ制御部１８Ｅは、燃料マスタ１８Ｄの算出したＡ火炉１５の燃料量（ＦＲＤ）により、供給系統１３のポンプ（Ａ１Ｐ）１３Ａを制御するＡ１Ｐポンプ指令と、ポンプ（Ａ２Ｐ）１３Ｂを制御するＡ２Ｐポンプ指令を関数発生（ＦＧ）で生成し、これらの指令を供給系統１３に送る。

この実施の形態によれば、発電装置１７の蒸気タービン発電機の実際の出力と、蒸気タービン発電機に対する出力指示（ＭＷＤ）とに差が発生した場合でも、ＣＷＰ中の乾燥炭量を増やすための制御が行われる。この結果、供給される空気量は、ＣＷＰ中の乾燥炭量に見合った量になるので、空気量が過剰になることを防ぎ、加圧流動床ボイラを安定に保って運転することを可能にする。

以上、この発明の各実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は各実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、Ａ火炉１５とＢ火炉１６は発電装置１７に蒸気を供給するために用いたが、特にこれに限定されることはなく、建物の暖房や、工業分野で必要とする蒸気を発生するボイラに対して、この発明は適用可能である。

実施の形態１による加圧流動床ボイラの制御装置を含むユニットの構成図である。 Ａ火炉およびＢ火炉を示す構成図である。 ＣＷＰの製造を示す図である。 ＣＷＰの構成割合を示す図である。 制御装置の構成を示す図である。 燃料マスタの構成を示す図である。 入力画面の一例を示す図である。 判断結果を表す画面の一例を示す図である。 実施の形態２による加圧流動床ボイラの制御装置を含むユニットの構成図である。 ＣＷＰの石炭量が少ない場合の出力上昇を示す図である。 ユニットにおける複数の加圧流動床ボイラを示す図である。 燃料量制御を示す図である。

符号の説明

１１、１２ 燃料製造系統
１３、１４ 供給系統
１５ Ａ火炉
１６ Ｂ火炉
１７ 発電装置
１８ 制御装置
１８Ａ ユニットマスタ
１８Ｂ ボイラマスタ
１８Ｃ 水燃比マスタ
１８Ｄ 燃料マスタ（制御手段）
１８Ｅ ポンプ制御部

Claims (7)

1. ＣＷＰを加圧流動床ボイラに供給するときに、該ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定して、ＣＷＰを該ボイラに供給する加圧流動床ボイラの制御方法において、
   前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量を決める、
   ことを特徴とする加圧流動床ボイラの制御方法。
2. 前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量との差に対応するＣＷＰの対応量を決定し、
   前記総合燃料量に前記対応量を加えて、ＣＷＰを前記加圧流動床ボイラに供給する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラの制御方法。
3. ＣＷＰを複数の加圧流動床ボイラに供給するときに、該各ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定し、該総合燃料量を該ボイラに配分する加圧流動床ボイラの制御方法において、
   前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量をそれぞれ決める、
   ことを特徴とする加圧流動床ボイラの制御方法。
4. 前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量との差に対応するＣＷＰの対応量をそれぞれ決定し、
   前記総合燃料量を配分した量に前記対応量を加えて、ＣＷＰを前記加圧流動床ボイラにそれぞれ供給する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の加圧流動床ボイラの制御方法。
5. 乾燥炭と石灰石の割合と、ＣＷＰの水分の割合とを基にして石炭割合を算出し、
   前記加圧流動床ボイラに供給するＣＷＰの量と前記石炭割合とから前記石炭量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加圧流動床ボイラの制御方法。
6. ＣＷＰを加圧流動床ボイラに供給するときに、該ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定して、ＣＷＰを該ボイラに供給する加圧流動床ボイラの制御装置において、
   前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量を決める制御手段を備えることを特徴とする加圧流動床ボイラの制御装置。
7. ＣＷＰを複数の加圧流動床ボイラに供給するときに、該各ボイラからの蒸気で発電する発電機の出力を設定する指令値と該発電機の出力とを基にＣＷＰの総合燃料量を決定し、該総合燃料量を該ボイラに配分する加圧流動床ボイラの制御装置において、
   前記加圧流動床ボイラに供給されているＣＷＰの石炭量と、該ボイラに対して設定されている石炭量とを基にして、該ボイラに供給するＣＷＰの量をそれぞれ決める制御手段を備えることを特徴とする加圧流動床ボイラの制御装置。

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