JP2023108773A - Boiler controller, boiler control method and program - Google Patents
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
Description
本開示は、ボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、プログラムに関する。 The present disclosure relates to a boiler control device, a boiler control method, and a program.
火力発電プラントでは、燃料を燃焼させることで発電機を駆動するための蒸気を発生させるボイラが用いられる。火力発電プラントにおけるボイラは、従来のベース運転では、基本的に定格出力での運転がなされており、例えば夜間などの電力需要が低下する時間帯では、負荷が減少するように運転状態を変化させることで出力が調整される。 A thermal power plant uses a boiler that burns fuel to generate steam for driving a generator. Boilers in thermal power plants are basically operated at the rated output in the conventional base operation. For example, during times of low power demand such as nighttime, the operating state is changed to reduce the load. This adjusts the output.
このような従来のボイラ制御における負荷変化は、目標負荷に向かう一方向なものであるが、過渡的なボイラ入力の過不足によりボイラの運転状態が不安定となることを防ぐために、予め判明している負荷変化に対して、燃料投入量や過熱器スプレ量のような制御パラメータに対して、先行制御信号(BIR:Boiler Input Ratio)を投入することがある(例えば特許文献1)。 The load change in such conventional boiler control is unidirectional toward the target load. A prior control signal (BIR: Boiler Input Ratio) may be input to control parameters such as the amount of fuel input and the amount of superheater spray in response to load changes that are occurring (for example, Patent Document 1).
先行制御信号は、例えばボイラの試運転時に行われる負荷変化試験によって、その投入量が決定される。先行制御信号は、例えばボイラの負荷変化開始時に投入され、所定の変化レートで目標値まで到達した後、負荷変化が完了した後に、ゼロまで徐々に減少するように調整される。しかしながら、例えば、負荷変化が完了した後に、先行制御信号がゼロまで減少するまでの間に次の負荷変化を行う場合には、残存する先行制御信号が外乱として作用し、ボイラの運転状態が不安定になるおそれがある。 The input amount of the advance control signal is determined, for example, by a load change test performed during trial operation of the boiler. The advance control signal is input, for example, at the start of the boiler load change, reaches a target value at a predetermined change rate, and is adjusted to gradually decrease to zero after the load change is completed. However, for example, after the load change is completed, if the next load change is performed before the advance control signal decreases to zero, the remaining advance control signal acts as a disturbance, and the boiler operating state becomes unstable. It may become stable.
近年、ボイラを備える火力発電プラントに対して、電源系統において、発電量が変動しやすい再生可能エネルギ由来の発電量変動の調整を担う役割が期待されている。このような用途ではボイラにおいて負荷変化が増加することとなるため、上述のような課題が生じる機会も増えると考えられる。 In recent years, thermal power plants equipped with boilers are expected to play a role in adjusting fluctuations in the amount of power generated from renewable energy, which tends to fluctuate in the power supply system. In such applications, load changes increase in the boiler, so it is thought that the chances of the above-described problems occurring will also increase.
本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情を鑑みなされたものであり、変化する負荷が目標負荷値に到達した後に、次の負荷変化を行う際に、前の負荷変化に基づく先行制御信号が外乱となることを防止することで、安定的な運転を実現可能なボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and when performing the next load change after the changing load reaches the target load value, the preceding control signal based on the previous load change is It is an object of the present invention to provide a boiler control device, a boiler control method, and a program capable of realizing stable operation by preventing disturbance.
本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ制御装置は、上記課題を解決するために、
ボイラの負荷の変化に基づいて前記ボイラに対する先行制御信号を生成するための先行制御信号生成部と、
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するための先行制御信号調整部と
を備える。
A boiler control device according to at least one embodiment of the present disclosure, in order to solve the above problems,
an advance control signal generator for generating an advance control signal for the boiler based on changes in boiler load;
an advance control signal adjuster for adjusting the advance control signal so that the advance control signal becomes zero when the load reaches a target load value.
本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ制御方法は、上記課題を解決するために、
ボイラの負荷の変化に基づいて前記ボイラに対する先行制御信号を生成するステップと、
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するステップと
を備える。
In order to solve the above problems, the boiler control method according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
generating an advance control signal for the boiler based on changes in boiler load;
and adjusting the advance control signal such that the advance control signal becomes zero when the load reaches a target load value.
本開示の少なくとも一実施形態に係るプログラムは、上記課題を解決するために、
コンピュータを用いて、
ボイラの負荷の変化に基づいて前記ボイラに対する先行制御信号を生成するステップと、
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するステップと
を実行可能である。
A program according to at least one embodiment of the present disclosure, in order to solve the above problems,
using a computer
generating an advance control signal for the boiler based on changes in boiler load;
and adjusting the advance control signal such that the advance control signal is zero when the load reaches a target load value.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、変化する負荷が目標負荷値に到達した後に、次の負荷変化を行うを行う際に、前の負荷変化に基づく先行制御信号が外乱となることを防止することで、安定的な運転を実現可能なボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、プログラムを提供できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, when the next load change is performed after the changing load reaches the target load value, the preceding control signal based on the previous load change is prevented from becoming a disturbance. By doing so, it is possible to provide a boiler control device, a boiler control method, and a program capable of realizing stable operation.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Several embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present disclosure, but are merely illustrative examples. do not have.
まず本開示の幾つかの実施形態に係るボイラ制御装置の制御対象であるボイラについて説明する。図1は一実施形態に係るボイラ10の概略構成図である。
First, a boiler to be controlled by a boiler control device according to some embodiments of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
ボイラ10は、主燃料である固体燃料を粉砕した微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭等が使用される。
The
ボイラ10は、火炉11と、燃焼装置20と、燃焼ガス通路12とを有する。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉11の内壁面を構成する火炉壁101は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、微粉燃料の燃焼により発生した熱を、伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して回収すると共に、火炉壁101の温度上昇を抑制している。
The
燃焼装置20は、火炉11の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置20は、火炉壁101に装着された複数のバーナ21A、21B、21C、21D、21E、21F(以下、適宜「バーナ21」と総称する)を有する。バーナ21は、火炉11の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの(例えば、四角形の火炉11の各コーナ部に設置された4個)を1セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。
尚、図1では、図示の都合上、1セットのバーナのうちの2個のみを記載し、各セットに符合21A、21B、21C、21D、21E、21Fを付している。火炉の形状やバーナの段数、一つの段におけるバーナの数、バーナの配置などは、この実施形態に限定されるものではない。 In FIG. 1, for convenience of illustration, only two burners out of one set are shown, and each set is denoted by 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, and 21F. The shape of the furnace, the number of stages of burners, the number of burners in one stage, the arrangement of burners, etc. are not limited to this embodiment.
バーナ21A、21B、21C、21D、21E、21Fは、それぞれ、複数の微粉燃料供給管22A、22B、22C、22D、22E、22F(以下、適宜「微粉燃料供給管22」と総称する)を介して、複数のミル(粉砕機)31A、31B、31C、31D、31E、31F(以下、適宜「ミル31」と総称する)に連結されている。ミル31は、例えば、内部に粉砕テーブル(図示省略)が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ(図示省略)が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミル31に供給される一次空気(搬送用ガス、酸化性ガス)により、ミル31が備える分級機(図示省略)に搬送される。分級機では、バーナ21での燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、一次空気と共に微粉燃料供給管22を介してバーナ21に供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、ミル31の内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。
The
バーナ21の装着位置における火炉11の炉外側には、風箱(エアレジスタ)23が設けられており、この風箱23には風道(空気ダクト)24の一端部が連結されている。風道24の他端部には、押込通風機(FDF:Forced Draft Fan)32が連結されている。押込通風機32から供給された空気は、風道24に設置された空気予熱器42で加熱され、風箱23を介してバーナ21に二次空気(燃焼用空気、酸化性ガス)として供給され、火炉11の内部に投入される。
An air box (air register) 23 is provided outside the
燃焼ガス通路12は、火炉11の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路12には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器102A、102B、102C(以下、適宜「過熱器102」と総称する)、再熱器103A、103B(以下、適宜「再熱器103」と総称する)及び節炭器104が設けられており、火炉11で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。
尚、各熱交換器の配置や形状は、図1に記載した形態に限定されない。
The
The arrangement and shape of each heat exchanger are not limited to the form shown in FIG.
燃焼ガス通路12の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道13が連結されている。煙道13には、風道24との間に空気予熱器(エアヒータ)42が設けられており、風道24を流れる空気と、煙道13を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、ミル31に供給する一次空気やバーナ21に供給する二次空気を加熱することで、水や蒸気との熱交換後の燃焼ガスから、さらに熱回収を行う。
A
また、煙道13には、空気予熱器42よりも上流側の位置に、脱硝装置43が設けられていてもよい。脱硝装置43は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道13内を流通する燃焼ガスに供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物(NOx)と還元剤との反応を、脱硝装置43内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
A
煙道13のうち空気予熱器42より下流側には、ガスダクト41が連結されている。ガスダクト41には、燃焼ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置44や硫黄酸化物を除去する脱硫装置46などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機(IDF:Induced Draft Fan)45が設けられている。ガスダクト41の下流端部は、煙突47に連結されており、環境装置で処理された燃焼ガスが、排ガスとして系外に排出される。
A
ボイラ10において、複数のミル31が駆動すると、粉砕、分級された微粉燃料が、一次空気と共に微粉燃料供給管22を介してバーナ21に供給される。また、空気予熱器42で加熱された二次空気が、風道24から風箱23を介してバーナ21に供給される。バーナ21は、微粉燃料と一次空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉11に吹き込むと共に、二次空気を火炉11に吹き込む。火炉11に吹き込まれた微粉燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで火炎を形成する。火炉11内の下部領域で火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉11内を上昇し、燃焼ガス通路12に流入する。
尚、本実施形態では、酸化性ガス(一次空気、二次空気)として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉11において安定した燃焼が実現される。
In the
In this embodiment, air is used as the oxidizing gas (primary air, secondary air). Stable combustion is achieved in the
燃焼ガス通路12に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路12の内部に配置された過熱器102、再熱器103、節炭器104で水や蒸気と熱交換した後、煙道13に排出され、脱硝装置43で窒素酸化物が除去され、空気予熱器42で一次空気及び二次空気と熱交換した後、更にガスダクト41に排出され、集じん装置44で灰などが除去され、脱硫装置46で硫黄酸化物が除去された後、煙突47から系外に排出される。
尚、燃焼ガス通路12における各熱交換器及び煙道13からガスダクト41における各装置の配置は、燃焼ガス流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。
The combustion gas flowing into the
The arrangement of each heat exchanger in the
続いて上記構成を有するボイラ10を制御対象とするボイラ制御装置100について説明する。図2は一実施形態に係るボイラ制御装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。
Next, the
ボイラ制御装置100は、例えばコンピュータのような演算処理装置として構成される。ボイラ制御装置100のハードウェア構成は、図2に例示するように、入力部110と、記憶部120と、演算部130と、出力部140とを備える。
The
入力部110は、ボイラ制御装置100において行われる演算処理に必要な各種情報を入力するための構成である。入力部110には、オペレータが操作可能なマウス、キーボード及びタッチパネルのようなヒューマンインターフェースや、制御対象であるボイラ10を含む他の装置からの各種情報を取得するためのインターフェース機器であってもよい。
The
記憶部120は、ボイラ制御装置100において行われる演算処理に必要な各種情報を記憶するための構成である。記憶部120は、RAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)の少なくとも一方を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成される。記憶部120に記憶される各種情報には、これらのハードウェア構成がボイラ制御装置100として機能するためのプログラムが含まれる。
The
演算部130は、ボイラ制御装置100の各種演算を実施するための構成であり、例えばCPU(Central Processing Unit)を含んで構成される。演算部130は、記憶部120に記憶されたプログラムをRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、ボイラ制御装置100の各種機能が実現される。
The
尚、演算部130によって実行されるプログラムは、上述のように記憶部120に記憶している形態の他に、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
The program executed by the
出力部140は、演算部130における演算結果に基づく出力を行うための構成である。本実施形態では、出力部140は、ボイラ制御装置100の出力として、制御対象であるボイラ10に対する制御信号を出力する。ボイラ10は、当該制御信号を受信することにより、制御信号に基づく制御が行われる。
The
尚、出力部140は、制御対象であるボイラ10に対して制御信号を出力することに加えて、例えばオペレータが演算結果を認識するためのディスプレイや、演算結果に応じて警報を報知するための報知手段等のヒューマンインターフェースを含んでもよい。
In addition to outputting a control signal to the
続いてボイラ制御装置100の機能的構成について説明する。図3は一実施形態に係るボイラ制御装置100の機能的構成を示すブロック図である。ボイラ制御装置100は、制御部150と、先行制御信号生成部160と、先行制御信号調整部170とを備える。
尚、図3に示すブロック図は、以下の説明に対応するようにボイラ制御装置100の機能的構成を示した一例であり、各ブロックは互いに統合されていてもよいし、更に細分化されていてもよい。
Next, a functional configuration of the
Note that the block diagram shown in FIG. 3 is an example showing the functional configuration of the
制御部150は、ボイラ10の運転状態に関する入力パラメータに基づいて、制御対象の制御パラメータに対応する制御信号を生成することにより、ボイラ10の制御を実施するための構成である。
The
先行制御信号生成部160は、制御部150が取り扱う制御信号に対する先行制御信号(BIR:Boiler Input Ratio)を生成するための構成である。先行制御信号BIRは、予め判明しているボイラの負荷変化に関する情報に基づいて生成されることで、目標負荷に向かう過渡的なボイラ入力(燃料供給量等)の過不足によりボイラの運転状態が不安定となることを防ぐためのものである。本実施形態では一例として、先行制御信号BIRは、ボイラの負荷に対応する負荷指標、負荷変化率、及び、負荷変化幅に基づいて生成される。
The preceding control
先行制御信号調整部170は、ボイラ10の負荷変化において負荷が目標負荷値に到達した際に、先行制御信号が次第にゼロになるように調整するための構成である。本実施形態では、詳しくは後述するように、先行制御信号調整部170は、ボイラ10の負荷が目標負荷値に到達した際に先行制御信号がゼロになるように先行制御信号を調整する。
The preceding control
続いて図4及び図5を参照して、先行制御信号生成部160及び先行制御信号調整部170による制御内容について詳しく説明する。図4は図3の先行制御信号生成部160の制御フロー図であり、図5は図3の先行制御信号調整部170の制御フロー図である。
Next, details of the control performed by the preceding control
まず図4に示すように、先行制御信号生成部160では、入力パラメータとして、ボイラの負荷を示す負荷指標、負荷変化の速度を示す負荷変化率、及び、負荷変化前後におけるボイラ負荷の差を示す負荷変化幅がそれぞれ入力されることにより、先行制御信号BIRが生成される。先行制御信号BIRは、ボイラの負荷変化に対応する目標値BIRt、及び、BIR変化レートによってその振る舞いが特定される。
First, as shown in FIG. 4, in the preceding control
ここで図6を参照して、典型的な先行制御信号BIRの振る舞いについて説明する。図6は、ボイラ10の負荷が増加する場合の負荷変化における典型的な先行制御信号BIRの推移を示す図である。
Referring now to FIG. 6, the behavior of a typical advance control signal BIR will be described. FIG. 6 is a diagram showing a typical transition of the preceding control signal BIR in load changes when the load of the
図6では、初期値L1であるボイラの負荷が時刻t1において増加を開始し、時刻t2において目標値L2に到達するように増加する場合が示されている。このとき、先行制御信号BIRは、増加時の変化レートとして予め設定された第1変化レートR1(一定値)に従って時刻t1から増加を開始し、時刻t3において目標値BIRtに到達するように変化する。典型的には時刻t3は時刻t2より前であり、時刻t3で目標値BIRtに到達した先行制御信号BIRは、ボイラの負荷変化が終了する時刻t2までの間、一定に維持される。そして時刻t2においてボイラの負荷変化が終了すると、先行制御信号BIRは、減少時の変化レートとして予め設定された第2変化レートR2(一定値)に従って目標値BIRtからゼロまで次第に減少される。その結果、時刻t4において先行制御信号BIRはゼロ(初期値)になる。 FIG. 6 shows a case where the boiler load, which is the initial value L1, starts increasing at time t1 and increases to reach the target value L2 at time t2. At this time, the preceding control signal BIR starts increasing at time t1 according to a first change rate R1 (constant value) preset as a change rate at the time of increase, and changes so as to reach the target value BIRt at time t3. . Typically, time t3 is before time t2, and the preceding control signal BIR, which reaches target value BIRt at time t3, is maintained constant until time t2 when the boiler load change ends. When the boiler load change ends at time t2, the preceding control signal BIR is gradually decreased from the target value BIRt to zero according to a second change rate R2 (constant value) preset as a change rate at the time of decrease. As a result, the preceding control signal BIR becomes zero (initial value) at time t4.
図4に戻って、先行制御信号生成部160では、入力パラメータである負荷指標、負荷変化率、及び、負荷変化幅がそれぞれ関数fx1、fx2、fx3に入力され、それぞれの出力が乗算されることで、先行制御信号BIRの目標値BIRtが求められる。
Returning to FIG. 4, in the preceding
また先行制御信号生成部160では、入力パラメータである負荷指標が関数fx4、fx5にそれぞれ入力され、それぞれの算出結果に基づいて第1変化レートR1、及び、第2変化レートR2が求められる。先行制御信号生成部160は、このように算出された先行制御信号BIRの目標値BIRt、第1変化レートR1、及び、第2変化レートR2に基づいて、図6を参照して例示的に述べた先行制御信号BIRの振る舞いが実現されるように、先行制御信号BIRを生成する。
Further, in the preceding
本実施形態では、先行制御信号生成部160は、先行制御信号調整部170から出力される調整信号を受信すると、先行制御信号BIRの値を、第2変化レートR2でゼロまで変化させる調整を開始する。
In the present embodiment, when receiving the adjustment signal output from the advance
また、先行制御信号生成部160は、先行制御信号の目標値BIRtとして、関数fx1、fx2、fx3の演算結果又は、デフォルト値(ゼロ)のいずれかを出力するための切替器162を備える。これにより、後述のように先行制御信号調整部170から調整信号が出力された場合に、切替部162によって先行制御信号の目標値BIRtを、デフォルト値(ゼロ)に固定する。また、切替部166によって、先行制御信号調整部170から調整信号が出力された場合に、調整が開始される直前の先行制御信号BIR量(調整開始前)が出力される。このBIR量(調整開始前)は、後述するように、調整必要時間の算出に用いられる。
Further, the preceding control
尚、先行制御信号生成部160は、先行制御信号調整部170による調整後の先行制御信号を負荷が目標負荷に到達、もしくは次に変化するまでゼロに固定する。これにより、先の負荷変化に対応する先行制御信号が、次の負荷変化に対するボイラ制御に対してより的確に外乱とならず、安定的な運転を実現できる。
The preceding control
続いて図5に示すように、先行制御信号調整部170は、調整必要時間算出部172、負荷変化量算出部174、調整開始負荷値算出部176、及び、調整開始タイミング決定部178を含む。
Subsequently, as shown in FIG. 5 , the preceding
調整必要時間算出部172は、先行制御信号BIRの大きさ(現在値)とBIR変化レートに基づいて、先行制御信号BIRを現在値からゼロまで変化させるために必要な時間(調整必要時間Tn)を算出するための構成である。具体的には、調整必要時間算出部172は、現時点における先行制御信号BIRの大きさであるBIR量(調整開始前)を、BIRの変化レートである調整レートで除算することで、先行制御信号BIR量をゼロまで変化させるための調整必要時間Tnを算出する。
Based on the magnitude (current value) of the preceding control signal BIR and the BIR change rate, the adjustment required
尚、調整時の先行制御信号BIRの変化レート(調整レート)は、前述した第1変化レートR1又は第2変化レートR2から、先行制御信号BIRに対応する負荷変化の状況に基づいて選択される。例えば、図6に示すように、負荷を上昇させたい時など先行制御信号BIRを増加させたい場合には、増加方向に対応する第1変化レートR1が調整時の変化レート(調整レート)として選択される。一方、目標負荷値に到達後や後述する目標負荷値に到達間近など、先行制御信号BIRを減少させたい場合には、減少方向に対応する第2変化レートR2が調整時の変化レート(調整レート)として選択される。 The change rate (adjustment rate) of the preceding control signal BIR during adjustment is selected from the above-described first change rate R1 or second change rate R2 based on the state of load change corresponding to the preceding control signal BIR. . For example, as shown in FIG. 6, when it is desired to increase the preceding control signal BIR such as when the load is to be increased, the first change rate R1 corresponding to the increasing direction is selected as the change rate (adjustment rate) during adjustment. be done. On the other hand, when it is desired to decrease the preceding control signal BIR, such as after reaching the target load value or about to reach the target load value described later, the second change rate R2 corresponding to the decreasing direction is the change rate during adjustment (adjustment rate ).
負荷変化量算出部174は、調整必要時間Tn、及び、ボイラの負荷変化率に基づいて、先行制御信号BIRの調整中におけるボイラ10の負荷変化量Lnを算出するための構成である。負荷変化量算出部174は、ボイラ10の負荷変化中における負荷変化率を取得し、調整必要時間算出部172で算出された調整必要時間Tnの間に、ボイラ10の負荷がどれだけ変化するかを示す負荷変化量Lnを算出する。例えば、負荷変化量算出部174は、負荷変化率が一定である場合には、負荷変化率に調整必要時間Tnを乗算することで、負荷変化量Lnを算出する。
The load
調整開始負荷値算出部176は、先行制御信号BIRの調整を開始すべき調整開始負荷値Lmを算出するための構成である。具体的には、調整開始負荷値算出部176は、ボイラ10の目標負荷値L2を取得するとともに、負荷変化量算出部174で算出された負荷変化量Lnを目標負荷値L2から減算することにより、調整開始負荷値Lmを算出する。
The adjustment start
調整開始タイミング決定部178は、先行制御信号に対して調整制御を開始するタイミングを決定するための構成である。具体的には、調整開始タイミング決定部178は、ボイラ10の負荷を監視し、当該負荷が調整開始負荷値算出部176によって算出された調整開始負荷値Lmになった時点を、調整開始タイミングとして決定する。調整開始タイミング決定部178で決定された調整開始タイミングになると、先行制御信号調整部170は負荷変化幅が所定値以上であることを条件に、先行制御信号生成部160に対して調整制御を開始する。これにより、ボイラ10の負荷が目標負荷値L2に到達するタイミングで先行制御信号BIRがゼロとなるように調整される。
The adjustment start timing determining
ここで図6および図7を参照して、先行制御信号調整部170における先行制御信号の調整制御について具体的に説明する。図6は典型例における負荷変化に伴う先行制御信号の推移を示すグラフである。図7は本実施形態における負荷変化に伴う先行制御信号の推移を示すグラフである。
Here, with reference to FIGS. 6 and 7, the adjustment control of the preceding control signal in the preceding control
図6に示す典型例では、ボイラ10の負荷が変化を開始する時刻t1において先行制御信号BIRの投入が開始され、先行制御信号BIRは、負荷の増加に伴って予め設定された第1変化レートR1で増加する。先行制御信号BIRは時刻t3において予め設定された目標値BIRtに到達すると、ボイラの負荷が変化している間、一定に維持される。その後、ボイラ10の負荷が時刻t2において目標負荷値L2に到達すると、先行制御信号BIRは第2変化レートR2で減少し、時刻t4においてゼロに到達するように調整される。
In the typical example shown in FIG. 6, input of the preceding control signal BIR is started at time t1 when the load of the
このように図6に示す典型例では、ボイラ10の負荷変化が完了した時刻t2の後に、時刻t4に至るまで先行制御信号BIRが少なからず残存している。そのため、先行制御信号BIRがゼロになる前(すなわち時刻t2~t4の間)に次の負荷変化を行う場合には、当該残存した先行制御信号BIRが外乱として影響し、ボイラ10の運転状態が不安定になるおそれがある。
Thus, in the typical example shown in FIG. 6, after the time t2 when the load change of the
図7では、前述の図6と同様に、初期負荷値L1にあるボイラ10の負荷が時刻t1において変化を開始し、一定の変化レートで増加した後、時刻t2において目標負荷値L2に到達する際の先行制御信号の振る舞いが示されている。本実施形態では、図7に示すように、時刻t1において負荷変化が開始すると負荷上昇に伴って先行制御信号BIRも増加する点では図6の典型例と共通しているが、負荷変化が完了する時刻t2より前の調整開始タイミングt5から調整レート(第2変化レートR2)で先行制御信号BIRの調整が開始される。その結果、負荷変化が完了する時刻t2において先行制御信号BIRはゼロに到達するため、時刻t2の後に次の負荷変化を行う場合にも、残存する先行制御信号BIRが存在しないため外乱として影響することがなく、安定したボイラ10の運転状態を実現できる。
In FIG. 7, similarly to FIG. 6 described above, the load of the
以上説明したように上記実施形態によれば、ボイラ10の負荷が目標負荷値L2に向けて変化する際に生成される先行制御信号BIRが、負荷が目標負荷値L2に到達した際にゼロになるように調整される。これにより、負荷が目標負荷値L2に到達した後に次の負荷変化を行うにおいても、先の負荷変化に対応する先行制御信号BIRがゼロになっているため、次の負荷変化に対するボイラ制御に対して外乱とならず、安定的な運転を実現できる。
As described above, according to the above embodiment, the preceding control signal BIR generated when the load of the
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with well-known components without departing from the scope of the present disclosure, and the above-described embodiments may be combined as appropriate.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are understood as follows, for example.
(1)一態様に係るボイラ制御装置(100)は、
ボイラ(10)の負荷の変化に基づいて前記ボイラに対する先行制御信号(BIR)を生成するための先行制御信号生成部(160)と、
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するための先行制御信号調整部(170)と
を備える。
(1) A boiler control device (100) according to one aspect,
a forward control signal generator (160) for generating a forward control signal (BIR) for the boiler based on changes in the load of the boiler (10);
an advance control signal adjuster (170) for adjusting the advance control signal such that the advance control signal becomes zero when the load reaches a target load value.
上記(1)の態様によれば、ボイラの負荷変化に対応して生成される先行制御信号が、負荷が目標負荷値に到達した際にゼロになるように調整される。これにより、負荷が目標負荷値に到達した後に次の負荷変化を行う場合においても、先の負荷変化に対応する先行制御信号がゼロになっているため、次の負荷変化に対するボイラ制御に対して外乱とならず、安定的な運転を実現できる。
尚、ボイラの負荷の変化とは、ボイラの負荷の変化に関する情報を広く意味し、例えば、負荷指標、負荷変化率、負荷変化幅を含む概念である。
According to the aspect (1) above, the advance control signal generated in response to the load change of the boiler is adjusted so as to become zero when the load reaches the target load value. As a result, even when the next load change occurs after the load reaches the target load value, the preceding control signal corresponding to the previous load change is zero, so the boiler control for the next load change is Stable operation can be realized without disturbance.
Note that the boiler load change broadly means information related to the boiler load change, and is a concept including, for example, a load index, a load change rate, and a load change width.
(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記先行制御信号調整部は、前記目標負荷値に到達する前に調整開始タイミングから略一定の調整レートで前記先行制御信号を調整するように構成される。
(2) In another aspect, in the aspect of (1) above,
The advance control signal adjuster is configured to adjust the advance control signal at a substantially constant adjustment rate from an adjustment start timing before the target load value is reached.
上記(2)の態様によれば、ボイラの負荷変化が目標負荷値に到達する前に、先行制御信号の調整開始タイミングが設定されることで、先行制御信号は当該調整開始タイミングから一定の調整レートで調整されることで、負荷が目標負荷値に到達するタイミングで先行制御信号を的確にゼロに調整できる。 According to the above aspect (2), by setting the adjustment start timing of the advance control signal before the load change of the boiler reaches the target load value, the advance control signal is adjusted to a certain degree from the adjustment start timing. By being adjusted at the rate, the advance control signal can be adjusted to zero exactly at the timing when the load reaches the target load value.
(3)他の態様では、上記(2)の態様において、
前記先行制御信号をゼロに調整するための調整必要時間(Tn)を算出する調整必要時間算出部(172)と、
前記先行制御信号の調整中における負荷変化量(Ln)を算出する負荷変化量算出部(174)と、
前記先行制御信号の調整を開始すべき調整開始負荷値(Lm)を算出する調整開始負荷値算出部(176)と、
前記負荷が前記調整開始負荷値になったときを前記調整開始タイミングとして決定する調整開始タイミング決定部(178)と、
を備える。
(3) In another aspect, in the aspect of (2) above,
an adjustment required time calculation unit (172) for calculating an adjustment required time (Tn) for adjusting the preceding control signal to zero;
a load change amount calculator (174) that calculates the load change amount (Ln) during adjustment of the preceding control signal;
an adjustment start load value calculator (176) that calculates an adjustment start load value (Lm) at which adjustment of the preceding control signal should be started;
an adjustment start timing determination unit (178) that determines when the load reaches the adjustment start load value as the adjustment start timing;
Prepare.
上記(3)の態様によれば、調整開始タイミングを決定することで、負荷が目標負荷値に到達した際に先行制御信号がゼロになるように先行制御信号を好適に調整できる。 According to the above aspect (3), by determining the adjustment start timing, it is possible to suitably adjust the advance control signal so that the advance control signal becomes zero when the load reaches the target load value.
(4)他の態様では、上記(3)の態様において、
前記調整必要時間算出部は、前記先行制御信号の大きさ、及び、前記調整レートに基づいて前記調整必要時間を算出する。
(4) In another aspect, in the aspect of (3) above,
The adjustment required time calculation unit calculates the adjustment required time based on the magnitude of the preceding control signal and the adjustment rate.
上記(4)の態様によれば、先行制御信号の大きさ及び調整レートに基づいて、先行制御信号をゼロに調整するために必要となる調整必要時間を算出できる。 According to the aspect (4) above, it is possible to calculate the necessary adjustment time required to adjust the advance control signal to zero based on the magnitude and adjustment rate of the advance control signal.
(5)他の態様では、上記(3)又は(4)の態様において、
前記負荷変化量算出部は、前記調整必要時間、及び、前記負荷の変化率に基づいて前記負荷変化量を算出する。
(5) In another aspect, in the above (3) or (4) aspect,
The load change amount calculation unit calculates the load change amount based on the adjustment required time and the load change rate.
上記(5)の態様によれば、調整必要時間、及び、ボイラの負荷変化率に基づいて、負荷調整を行っている間における負荷変化量を算出できる。 According to the aspect (5) above, it is possible to calculate the amount of change in load while the load is being adjusted, based on the time required for adjustment and the load change rate of the boiler.
(6)他の態様では、上記(3)から(5)のいずれか一態様において、
前記調整開始負荷値算出部は、前記目標負荷値、及び、前記負荷変化量に基づいて前記調整開始負荷値を算出する。
(6) In another aspect, in any one aspect of (3) to (5) above,
The adjustment start load value calculation unit calculates the adjustment start load value based on the target load value and the load change amount.
上記(6)の態様によれば、ボイラの負荷変化における負荷目標値、及び、負荷変化量に基づいて、調整を開始すべき調整開始負荷値を算出できる。 According to the above aspect (6), it is possible to calculate the adjustment start load value at which adjustment should be started based on the target load value and the amount of load change in the load change of the boiler.
(7)他の態様では、上記(1)から(6)のいずれか一態様において、
前記先行制御信号調整部は、調整後の前記先行制御信号を前記負荷が目標負荷に到達、もしくは次に変化するまでゼロに固定する。
(7) In another aspect, in any one aspect of (1) to (6) above,
The preceding control signal adjustment unit fixes the preceding control signal after adjustment to zero until the load reaches a target load or changes to the next.
上記(7)の態様によれば、目標負荷に到達、もしくは次の負荷変化が生じるまで、先行制御信号がゼロに維持される。これにより、先の負荷変化に対応する先行制御信号が、次の負荷変化に対するボイラ制御に対してより的確に外乱とならず、安定的な運転を実現できる。 According to aspect (7) above, the advance control signal is maintained at zero until the target load is reached or the next load change occurs. As a result, the advance control signal corresponding to the previous load change does not more accurately disturb the boiler control for the next load change, and stable operation can be realized.
(8)一態様に係るボイラ制御方法は、
ボイラ(10)の負荷の変化に基づいて前記ボイラの制御パラメータに対する先行制御信号(BIR)を生成するステップと、
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するステップと、
を備える。
(8) A boiler control method according to one aspect includes:
generating an advance control signal (BIR) for a control parameter of the boiler based on changes in the load of the boiler (10);
adjusting the advance control signal so that the advance control signal is zero when the load reaches a target load value;
Prepare.
上記(8)の態様によれば、ボイラの負荷変化に対応して生成される先行制御信号が、負荷が目標負荷値に到達した際にゼロになるように調整される。これにより、負荷が目標負荷値に到達した後に次の負荷変化を行う場合においても、先の負荷変化に対応する先行制御信号がゼロになっているため、次の負荷変化に対するボイラ制御に対して外乱とならず、安定的な運転を実現できる。 According to the aspect (8) above, the advance control signal generated in response to the boiler load change is adjusted so as to become zero when the load reaches the target load value. As a result, even when the next load change occurs after the load reaches the target load value, the advance control signal corresponding to the previous load change is zero, so the boiler control for the next load change is Stable operation can be realized without disturbance.
(9)一態様に係るプログラムは、
コンピュータを用いて、
ボイラ(10)の負荷の変化に基づいて前記ボイラの制御パラメータに対する先行制御信号(BIR)を生成するステップと、
前記負荷が前記目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するステップと、
を実行可能である。
(9) A program according to one aspect comprises:
using a computer
generating an advance control signal (BIR) for a control parameter of the boiler based on changes in the load of the boiler (10);
adjusting the advance control signal such that the advance control signal is zero when the load reaches the target load value;
is executable.
上記(9)の態様によれば、ボイラの負荷変化に対応して生成される先行制御信号が、負荷が目標負荷値に到達した際にゼロになるように調整される。これにより、負荷が目標負荷値に到達した後に次の負荷変化を行う場合においても、先の負荷変化に対応する先行制御信号がゼロになっているため、次の負荷変化に対するボイラ制御に対して外乱とならず、安定的な運転を実現できる。 According to the aspect (9) above, the advance control signal generated in response to the boiler load change is adjusted to be zero when the load reaches the target load value. As a result, even when the next load change occurs after the load reaches the target load value, the preceding control signal corresponding to the previous load change is zero, so the boiler control for the next load change is Stable operation can be realized without disturbance.
10 ボイラ
11 火炉
12 燃焼ガス通路
13 煙道
20 燃焼装置
21 バーナ
22 微粉燃料供給管
23 風箱
24 風道
31 ミル
32 押込通風機
41 ガスダクト
42 空気予熱器
43 脱硝装置
44 集じん装置
46 脱硫装置
47 煙突
100 ボイラ制御装置
101 火炉壁
102 過熱器
103 再熱器
104 節炭器
110 入力部
120 記憶部
130 演算部
140 出力部
150 制御部
160 先行制御信号生成部
162,166 切替器
170 先行制御信号調整部
172 調整必要時間算出部
174 負荷変化量算出部
176 調整開始負荷値算出部
178 調整開始タイミング決定部
10
Claims (9)
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するための先行制御信号調整部と
を備える、ボイラ制御装置。 an advance control signal generator for generating an advance control signal for the boiler based on changes in boiler load;
A boiler control device, comprising: a pre-control signal adjuster for adjusting the pre-control signal so that the pre-control signal becomes zero when the load reaches a target load value.
前記先行制御信号の調整中における負荷変化量を算出する負荷変化量算出部と、
前記先行制御信号の調整を開始すべき調整開始負荷値を算出するための調整開始負荷値算出部と、
前記負荷が前記調整開始負荷値になったときを前記調整開始タイミングとして決定する調整開始タイミング決定部と、
を備える、請求項2に記載のボイラ制御装置。 an adjustment required time calculation unit that calculates an adjustment required time for adjusting the preceding control signal to zero;
a load change amount calculation unit that calculates a load change amount during adjustment of the preceding control signal;
an adjustment start load value calculation unit for calculating an adjustment start load value at which adjustment of the preceding control signal should be started;
an adjustment start timing determination unit that determines when the load reaches the adjustment start load value as the adjustment start timing;
3. The boiler control system of claim 2, comprising:
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するステップと
を備える、ボイラ制御方法。 generating an advance control signal for the boiler based on changes in boiler load;
and adjusting the advance control signal so that the advance control signal becomes zero when the load reaches a target load value.
ボイラの負荷の変化に基づいて前記ボイラに対する先行制御信号を生成するステップと、
前記負荷が目標負荷値に到達した際に前記先行制御信号がゼロになるように前記先行制御信号を調整するステップと
を実行可能な、プログラム。 using a computer
generating an advance control signal for the boiler based on changes in boiler load;
and adjusting the advance control signal so that the advance control signal becomes zero when the load reaches a target load value.
Priority Applications (1)
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