JP2013238390A - 燃焼プロセスシステムを制御するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】例示的方法は、燃焼プロセスへの実際の空気流量をモニタすることと、燃焼プロセス内の燃料に対応する相対的放熱量を計算することと、相対的放熱量に基づいて燃焼プロセス用の燃料要求量を決定することと、を含む。
【選択図】図1
Description
相対的放熱量=ASAD/PSAD 数式1
AAF=ASAD×AEA 数式2
このように、実際の化学量論的空気要求量は知られていなくてもよいが、次のように数式2を書き直すことにより解決することができる。
ASAD=AAF/AEA 数式3
TAF=PSAD×TEA 数式4
したがって、予測された化学量論的空気要求量は不明であってもよいが、次のように数式4を書き直すことにより解決することができる。
PSAD=TAF/TEA 数式5
相対的放熱量=(AAF/AEA)/(TAF/TEA) 数式6
を提供する。数式6はその後、次のように、目標空気流量に対する実際の空気流量の比率に、実際の過剰空気に対する目標過剰空気の比率を乗算して書き直すことができる。
相対的放熱量=(AAF/TAF)×(TEA/AEA) 数式7
XAD=FDmax×AFR×TEA 数式8
ここで、XADはクロスリミット空気要求量であり、FDmaxは燃焼システム用に計算された最大燃料要求量であり(例えば、制約された燃料要求量と燃料のトリムされた発熱量との間)、AFRは空気対燃料比率であり、TEAは目標過剰空気である。クロスリミット空気要求量(XAD)は、上記で説明したようにBTUトリム因子を決定するために燃料放熱量計算機208に提供される目標空気流量(TAF)に対応する。さらに、上記で説明したように、BTUトリム因子はFDmaxを決定するのに使用されるトリムされた発熱量を計算するために使用される。したがって、本明細書にて開示される教示の実装を通してXAD(またはTAF)はそれ自身ループになり、それにより環境が変化すること(例えば、燃料組成の変化)に応じるためにシステムを絶えず調整するため目標空気流量の絶え間ない更新を可能にする。いくつかの例示では、制約された燃料要求量は最大ヒーター負荷に関連して表現されるスケーリングされた値である。したがって、制約された燃料要求量をトリムされた発熱量と比較する際に、いくつかの例示では、クロスリミット計算機204はまずヒーター負荷(MMBtu/hrで表わされる)の100%に対応したスケーラを使用して、制約された燃料要求量パラメータを時間当たり百万メートル法BTU(MMBtu/hr)の単位に変換する。例えば、ヒーターの最大負荷が75MMBtu/hrであった場合、その値は制約された燃料要求量を燃料のトリムされた発熱量に対応した単位に変換するために使用される。上記数式8で使用される空気対燃料比率(AFR)はユーザーによって設定される調整可能な値である。典型的には、AFRは燃料の百万BTUに対して約0.70千ポンド(Mlb 空気/MMBtu 燃料)に設定される。目標過剰空気(TEA)は上記で説明したように燃料放熱量計算機208に提供される目標過剰空気に対応する。
FDA=DB×(AAF/OTS)/(AFR×TEA) 数式9
ここでDBはデッドバンドであり、AAFはヒーターへの実際の空気流量であり、OTSは酸素トリム信号であり、AFRは空気対燃料比率であり、TEAは目標過剰空気である。実際の空気流量(AAF)は空気流量センサー136により計測され、上記で説明したように相対的放熱量の値およびBTUトリム因子を決定するために燃料放熱量計算機208に提供される実際の空気流量に対応する。酸素トリム信号(OTS)はOTSが80%から120%のスケールではなく0.8から1.2のスケールで表現されることを除いて上記で説明した酸素トリム因子に対応する(すなわち、OTSは100で除算された酸素トリム因子と等価である)。数式8に関して上記で説明したように、空気対燃料比率(AFR)および目標過剰空気(TEA)は同等である。
Claims (24)
- 燃焼プロセスへの燃料の実際の流量をモニタすることと、
前記燃焼プロセス内の前記燃料に対応する相対的放熱量を計算することと、
前記相対的放熱量に基づいて前記燃焼プロセス用の燃料要求量を決定することと、
を備える方法。 - 前記燃焼プロセスへの空気の実際の空気流量をモニタすることと、
前記実際の空気流量に基づいて前記燃焼プロセス用の前記燃料要求量を決定することと、
前記実際の燃料流量または前記燃料要求量の大きい方に基づいて前記燃焼プロセス用の目標空気流量を決定することと、
をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記燃焼プロセス用の目標過剰空気を決定することと、
前記燃焼プロセス内の実際の過剰空気を決定することと、
前記目標空気流量、前記実際の空気流量、前記目標過剰空気、および前記実際の過剰空気に基づいて前記相対的放熱量を決定することと、
をさらに備える、請求項2に記載の方法。 - 前記燃焼プロセスの排気内の酸素量をモニタすることと、
前記燃焼プロセスの前記排気内の所望の酸素量を表わす酸素設定値を受け取ることと、
前記酸素設定値に基づいて前記目標過剰空気を決定することと、
前記燃焼プロセスの前記排気内の前記酸素量に基づいて前記実際の過剰空気を決定することと、
をさらに備える、請求項3に記載の方法。 - 前記燃焼プロセスの前記排気内の一酸化炭素量をモニタすることをさらに備え、前記酸素設定値は前記一酸化炭素量に基づく、請求項4に記載の方法。
- 前記燃料は時間とともに変化する発熱量を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記相対的放熱量を計算することは、目標空気流量に対する前記燃焼プロセスへの実際の空気流量の比率および実際の過剰空気に対する前記燃焼プロセス用の目標過剰空気の比率を乗算することを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記相対的放熱量に基づいてBTUトリム因子を決定することと、
前記燃料用のトリムされた発熱量を計算することと、
前記トリムされた発熱量に基づいて前記燃料要求量を決定することと、
をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 燃焼プロセスへの燃料の実際の流量をモニタするセンサーと、
前記燃焼プロセス内の前記燃料に対応する相対的放熱量を計算する放熱量計算機と、
前記相対的放熱量に基づいて前記燃焼プロセス用の燃料要求量を決定するクロスリミット計算機と、
を備える装置。 - 前記燃焼プロセスへの空気の実際の空気流量をモニタする空気流量センサーをさらに備え、前記燃焼プロセス用の前記燃料要求量は前記実際の空気流量に基づき、前記クロスリミット計算機は前記実際の燃料流量または前記燃料要求量の大きい方に基づいて前記燃焼プロセス用の目標空気流量を決定する、請求項9に記載の装置。
- 前記燃焼プロセス用の目標過剰空気および前記燃焼プロセス内の実際の過剰空気を決定するコントローラをさらに備え、前記相対的放熱量は前記目標空気流量、前記実際の空気流量、前記目標過剰空気、および前記実際の過剰空気に基づく、請求項10に記載の装置。
- 前記燃焼プロセスの排気内の酸素量をモニタする酸素センサーをさらに備え、前記コントローラは前記燃焼プロセスの前記排気内の前記酸素量に基づいて前記実際の過剰空気を決定し、および前記燃焼プロセスの前記排気内の所望の酸素量を表わす酸素設定値に基づいて前記目標過剰空気を決定する、請求項11に記載の装置。
- 前記燃焼プロセスの前記排気内の一酸化炭素量をモニタする一酸化炭素センサーをさらに備え、前記酸素設定値は前記一酸化炭素量に基づく、請求項12に記載の装置。
- 前記燃料は時間とともに変化する未知の組成を有する、請求項9に記載の装置。
- 前記相対的放熱量は、目標空気流量に対する前記燃焼プロセス用の実際の空気流量の比率および実際の過剰空気に対する前記燃焼プロセス用の目標過剰空気の比率の積に対応する、請求項9に記載の装置。
- 前記放熱量計算機は、
前記相対的放熱量に基づいたBTUトリム因子を決定し、
前記燃料用のトリムされた発熱量を計算し、前記燃料要求量は前記トリムされた発熱量に基づく、
請求項9に記載の装置。 - 命令を備えた実体的な機械読み取り可能な記憶媒体であって、命令実行時に、命令が機械に少なくとも、
燃焼プロセスへの燃料の実際の流量をモニタさせ、
前記燃焼プロセス内の前記燃料に対応する相対的放熱量を計算させ、
前記相対的放熱量基づいて前記燃焼プロセス用の燃料要求量を決定させる、
記憶媒体。 - 前記命令が、実行時に、前記機械にさらに、
前記燃焼プロセスへの実際の空気流量をモニタさせ、
前記実際の空気流量に基づいて前記燃焼プロセス用の前記燃料要求量を決定させ、
前記実際の燃料流量または前記燃料要求量の大きい方に基づいて前記燃焼プロセス用の目標空気流量を決定させる、
請求項17に記載の記憶媒体。 - 前記命令が、実行時に、前記機械にさらに、
前記燃焼プロセス用の目標過剰空気を決定させ、
前記燃焼プロセス内の実際の過剰空気を決定させ、
前記目標空気流量、前記実際の空気流量、前記目標過剰空気、および前記実際の過剰空気に基づいて前記相対的放熱量を決定させる、
請求項18に記載の記憶媒体。 - 前記命令が、実行時に、前記機械にさらに、
前記燃焼プロセスの排気内の酸素量をモニタさせ、
前記燃焼プロセスの前記排気内の所望の酸素量を表わす酸素設定値を受け取らせ、
前記酸素設定値に基づいて前記目標過剰空気を決定させ、
前記燃焼プロセスの前記排気内の前記酸素量に基づいて前記実際の過剰空気を決定させる、
請求項19に記載の記憶媒体。 - 前記命令が、実行時に、前記機械にさらに、
前記燃焼プロセスの前記排気内の一酸化炭素量をモニタさせ、前記酸素設定値は前記一酸化炭素量に基づく、請求項20に記載の記憶媒体。 - 前記燃料は時間とともに変化する発熱量を有する、請求項17に記載の記憶媒体。
- 前記相対的放熱量を計算させることは、
目標空気流量に対する前記燃焼プロセスへの空気の実際の空気流量の比率および実際の過剰空気に対する前記燃焼プロセス用の目標過剰空気の比率を乗算させることを備える、請求項17に記載の記憶媒体。 - 前記命令が、実行時に、前記機械にさらに、
前記相対的放熱量に基づいてBTUトリム因子を決定させ、
前記燃料用のトリムされた発熱量を計算させ、
前記トリムされた発熱量に基づいて前記燃料要求量を決定させる、
請求項17に記載の記憶媒体。
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