JP2024042824A - BOILER CONTROL DEVICE, BOILER CONTROL METHOD, AND BOILER CONTROL PROGRAM - Google Patents
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Abstract
【課題】火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、アンモニア混焼時においても良好な排ガス性能を達成する。【解決手段】炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、指標パラメータ取得部、操作パラメータ調整量算出部、及び、操作パラメータ調整部を備える。指標パラメータ取得部は、複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する。操作パラメータ調整量算出部は、指標パラメータに基づいて評価される領域ごとの空気比が均一に近づくように、複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する。操作パラメータ調整部は、調整量に基づいて複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する。【選択図】図1[Problem] By improving the spatial deviation of the air ratio inside the furnace, good exhaust gas performance is achieved even when ammonia is co-firing. [Solution] A boiler control device for controlling a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace, comprising an index parameter acquisition unit, an operation parameter adjustment amount calculation unit, and an operation parameter adjustment unit. The index parameter acquisition unit acquires index parameters for evaluating the air ratio for each of a plurality of regions corresponding to a plurality of pairs of ejection nozzles. The operation parameter adjustment amount calculation unit calculates adjustment amounts for at least a portion of a plurality of operation parameters that have a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions, so that the air ratio for each region evaluated based on the index parameters approaches uniformity. The operation parameter adjustment unit adjusts at least a portion of the plurality of operation parameters based on the adjustment amounts. [Selected Figure] Figure 1
Description
本開示は、ボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ制御プログラムに関する。 The present disclosure relates to a boiler control device, a boiler control method, and a boiler control program.
発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして略鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが配設される。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気(酸化性ガス)との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。 A large-sized boiler such as a power generation boiler has a hollow furnace installed in a substantially vertical direction, and a plurality of burners are arranged on the wall of the furnace. Further, in a large boiler, a flue is connected vertically above the furnace, and a heat exchanger for generating steam is disposed in the flue. A flame is formed by the burner injecting a mixture of fuel and air (oxidizing gas) into the furnace, and combustion gas is generated and flows into the flue. A heat exchanger is installed in a region where combustion gas flows, and superheated steam is generated by heating water or steam flowing through heat transfer tubes that make up the heat exchanger.
この種のボイラでは、燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を除去するために、燃焼ガスに対してアンモニア(NH3)を供給することで、アンモニアの存在下で触媒を用いて窒素酸化物の還元が行われる。このような脱硝反応は、次の化学反応式で表される。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O ・・・(1)
例えば特許文献1には、アンモニアを用いた脱硝反応によりボイラの排ガス中の窒素酸化物を除去するための技術の一例が開示されている。
In this type of boiler, in order to remove nitrogen oxides (NOx) contained in the combustion gas, ammonia (NH3) is supplied to the combustion gas, and nitrogen oxidation is performed using a catalyst in the presence of ammonia. Reduction of things takes place. Such a denitrification reaction is expressed by the following chemical reaction formula.
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O...(1)
For example,
ところで火炉壁に設けられた多数のバーナが互いに対向するように配置される対向燃焼方式ボイラにおいて、微粉炭ミルにて石炭が粉砕されて生成される石炭燃料(微粉燃料)は、複数の石炭燃料バーナに対して、石炭燃料の供給源に接続される主搬送路から分岐された複数の分岐搬送路を介してそれぞれ供給される。これら複数の分岐搬送路の長さは、例えばベンドパターンによって、接続先である石炭燃料バーナごとに少なからず異なる。石炭燃料は固体粉末燃料であるため、各石炭燃料バーナに対する石炭燃料の供給量には、分岐搬送路の長さに対応して少なからず偏差が生じる。一方で、各バーナには石炭燃料と混合される酸化性ガス(空気)も供給されるが、空気のような気体は、その搬送路の長さに違いがあったとしても比較的均等に配分される。その結果、ボイラの火炉内には空気比の空間偏差が生じる。このような空気比の空間偏差は、火炉出口における排ガスのNOx濃度に偏差をもたらし、ボイラの性能低下の要因となってしまう。 By the way, in a facing combustion type boiler in which a large number of burners installed on the furnace wall are arranged so as to face each other, the coal fuel (pulverized fuel) produced by pulverizing coal in a pulverized coal mill is composed of multiple coal fuels. Coal fuel is supplied to the burners via a plurality of branch conveyance paths branching off from a main conveyance path connected to a supply source of coal fuel. The lengths of these plurality of branch conveyance paths vary depending on the coal fuel burner to which they are connected, depending on the bend pattern, for example. Since coal fuel is a solid powder fuel, the amount of coal fuel supplied to each coal fuel burner varies considerably depending on the length of the branch conveyance path. On the other hand, each burner is also supplied with an oxidizing gas (air) that is mixed with the coal fuel, but the air-like gas is distributed relatively evenly even if the length of its conveyance path is different. be done. As a result, a spatial deviation of the air ratio occurs within the furnace of the boiler. Such a spatial deviation in the air ratio causes a deviation in the NOx concentration of the exhaust gas at the furnace outlet, and becomes a factor in deteriorating the performance of the boiler.
また上記特許文献1のように、ボイラの燃焼ガスに含まれる窒素酸化物を除去するための脱硝反応に用いられるアンモニアは、水素を低コストで効率良く輸送・貯蔵できることが知られている。そのためアンモニアは、エネルギキャリアとしての役割に加え、火力発電の燃料として直接利用が可能であり、燃焼時にCO2を排出しない燃料として、温室効果ガスの排出削減に大きな利点があると期待されている。そこで石炭燃料とともにアンモニアを燃料として取り扱うことで、石炭燃料とアンモニアとを混焼するアンモニア混焼ボイラの開発が進められている。本発明者の検証によれば、このようなアンモニア混焼時は空気比に対するNOx感度が、燃料として石炭燃料のみを用いる専焼時よりも高くなることが見出された。そのためアンモニア混焼ボイラでは、前述した火炉内における空気比の空間偏差によって排ガスのNOx濃度の偏差が拡大し、排ガス性能が低下しやすい課題がある。
Further, as in
本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、アンモニア混焼時においても良好な排ガス性能を達成可能なボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ制御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-mentioned circumstances, and includes a boiler control device that can achieve good exhaust gas performance even during ammonia co-firing by improving the spatial deviation of the air ratio in the furnace; The purpose of the present invention is to provide a boiler control method and a boiler control program.
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、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得するための指標パラメータ取得部と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出するための操作パラメータ調整量算出部と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整するための操作パラメータ調整部と、
を備える。
In order to solve the above problems, a boiler control device according to at least one embodiment of the present disclosure has the following features:
In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control device for controlling a boiler,
an index parameter acquisition unit for acquiring index parameters for evaluating the air ratio for each of the plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. an operation parameter adjustment amount calculation unit for calculating;
an operation parameter adjustment unit for adjusting at least a portion of the plurality of operation parameters based on the adjustment amount;
Equipped with
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、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御方法であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
を備える。
In order to solve the above problems, a boiler control method according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control method for controlling a boiler, comprising:
obtaining index parameters for evaluating air ratios for each of a plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. The process of calculating,
adjusting at least a portion of the plurality of operating parameters based on the adjustment amount;
Equipped with
本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ制御プログラムは、上記課題を解決するために、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
とを実行可能である。
In order to solve the above problems, a boiler control program according to at least one embodiment of the present disclosure,
In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control program for controlling a boiler,
to the computer,
obtaining index parameters for evaluating air ratios for each of a plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. The process of calculating,
adjusting at least a portion of the plurality of operating parameters based on the adjustment amount;
and is executable.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、アンモニア混焼時においても良好な排ガス性能を達成可能なボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ制御プログラムを提供できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, a boiler control device, a boiler control method, and a boiler control capable of achieving good exhaust gas performance even during ammonia co-firing by improving the spatial deviation of the air ratio in the furnace. program can be provided.
以下に、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。 An embodiment according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and if there are multiple embodiments, the present invention may be configured by combining each embodiment. In the following description, the term "above" or "upper" refers to the upper side in the vertical direction, and "lower" or "lower" refers to the lower side in the vertical direction, and the vertical direction is not exact and includes errors.
まず図1を参照して、ボイラ制御装置の制御対象であるボイラの構成について説明する。図1は一実施形態に係るボイラの概略構成図であり、図2は図1のA-A断面におけるバーナの配置構成を示す概略図である。 First, with reference to FIG. 1, the configuration of a boiler that is an object to be controlled by a boiler control device will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a boiler according to one embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the arrangement of burners in the AA cross section of FIG. 1.
ボイラ10は、炭素燃料及びアンモニア(NH3)をバーナ21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アンモニア混焼ボイラである。炭素燃料は、バイオマス燃料や石炭などが使用され、これらが粉砕されてなる微粉燃料として用いられる。
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、略四角筒の中空形状をなして略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17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、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17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17に装着された複数のバーナ21を備える。バーナ21は、炭素燃料又はアンモニアを酸化性ガス(二次空気)とともに燃焼させる。本実施形態では、火炉壁17に装着された複数のバーナ21は、燃料として炭素燃料を火炉11に噴出するための炭素燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナと、燃料としてアンモニア(NH3)を火炉11に噴出するためのアンモニア噴出ノズルを有するアンモニアバーナとを含む(本願明細書では、炭素燃料バーナ及びアンモニアバーナを区別せず総称する際には単に「バーナ」と称する)。燃焼装置20が備える複数のバーナ21に占める炭素燃料バーナ又はアンモニアバーナの割合や配置レイアウトは適宜設定可能であり、そのいくつかの例については、後述の実施形態で具体的に示す。
尚、本実施形態では、燃焼装置20が備える各バーナ21は、炭素燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナ、又は、アンモニア噴出ノズルを有するアンモニアバーナのいずれかであるように構成されることで、炭素燃料とアンモニアとが互いに異なるバーナ21で燃焼される態様について説明する。しかしながら、燃焼装置20は、炭素燃料噴出ノズル及びアンモニア噴出ノズルの両方を備えるバーナ21を備えることで、炭素燃料とアンモニアとが共通のバーナで燃焼されるように構成されてもよい。
In this embodiment, each
複数のバーナ21は、火炉壁17に対して鉛直方向に沿って複数段にわたって設けられる。本実施形態では、複数のバーナ21が、3段にわたって設けられた場合が示されている。図2には、これら複数段のバーナ21のうち、最上段に属するバーナ21の略水平面上における配置レイアウトが示されている。この例では、火炉11は略四角形状の断面を有しており、各バーナ21は、互いに対向する2つの面17A及び17B上に炉幅方向に沿って配置される。面17A上に配置されたバーナ21A1、21A2、・・・の各々は、面17B上に配置されたバーナ21B1、21B2、・・・の各々とそれぞれ対向することで対を形成している。具体的には、バーナ21A1及び21B1は互いに対向する一対のバーナを構成し、バーナ21A2及び21B2は互いに対向する一対のバーナを構成する(他の対のバーナも同様である)。これらの複数対のバーナは、炉幅方向に沿って配列される。
The plurality of
尚、火炉11の形状やバーナ21の段数、一つの段におけるバーナ21の数、バーナ21の配置などは、特段の記載がない限りにおいて、本実施形態に限定されるものではない。
Note that the shape of the
各バーナ21には、それぞれ、使用される燃料として、炭素燃料又はアンモニアが所定の搬送経路を介して供給される。バーナ21に供給される炭素燃料は、例えば、ミルによって微粉燃料として生成される。本願明細書では図示は省略するが、ミルは、例えば、内部に粉砕テーブル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、ミルが備える分級機に搬送される。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。
Each
また各バーナ21には、不図示の押込通風機から供給された空気が空気予熱器で加熱され、二次空気(燃焼用空気、酸化性ガス)として供給される。各バーナ21に供給された二次空気は、各バーナ21に設けられた空気噴出ノズルから火炉11の内部に投入される。
Further, air supplied from a forced draft fan (not shown) is heated by an air preheater and supplied to each
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、再熱器、節炭器等が設けられており、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。
The
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、煙道13を流れる燃焼ガスで二次空気を予熱するための空気予熱器や燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するための脱硝装置が設けられてもよい。また煙道13の下流側にはガスダクトが連結され、ガスダクトを介して煙突から燃焼ガスを排ガスとして系外に排出する。ガスダクトには、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や硫黄酸化物を除去する脱硫装置などの環境装置、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)が設けられててもよい。
A
ボイラ10において、炭素燃料(微粉燃料)又はアンモニアがバーナ21に供給される。またバーナ21には、空気予熱器で加熱された二次空気が供給される。バーナ21は、これらの炭素燃料又はアンモニアと二次空気とが混合した混合気を火炉11に吹き込む。火炉11に吹き込まれた混合気が着火し、火炎が形成される。火炉11内の下部領域で火炎が形成されると、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
また、火炉11のバーナ21の装着位置より上方には、火炉11内に燃焼用追加空気(AA:Additional Air)を供給するための複数のアディショナル空気ポート(AAポート)25が設けられている。アディショナル空気ポート25には、押込通風機から供給された空気の一部が、燃焼用追加空気として供給される。
Further, above the mounting position of 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、再熱器、節炭器で水や蒸気と熱交換した後、煙道13に排出され、脱硝装置で窒素酸化物が除去され、空気予熱器で一次空気及び二次空気と熱交換した後、更にガスダクトに排出され、集じん装置で灰などが除去され、脱硫装置で硫黄酸化物が除去された後、煙突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 that has flowed into the
Note that the arrangement of each heat exchanger in the
続いて上記構成を有するボイラ10を制御するためのボイラ制御装置100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の構成を示すブロック図である。
Next, a
ボイラ制御装置100は、例えば、CPU(Central Processing
Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUが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、各種機能が実現される。尚、プログラムは、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
It is composed of a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a computer-readable storage medium, and the like. A series of processes for realizing various functions is stored in a storage medium, etc. in the form of a program, for example, and the CPU reads this program into a RAM, etc., and executes information processing and arithmetic processing. By doing so, various functions are realized. Note that the program may be pre-installed in a ROM or other storage medium, provided as being stored in a computer-readable storage medium, or distributed via wired or wireless communication means. etc. may also be applied. Computer-readable storage media include magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, semiconductor memories, and the like.
ボイラ制御装置100は、指標パラメータ取得部110と、操作パラメータ調整量算出部120と、操作パラメータ調整部130とを備える。
The
指標パラメータ取得部110は、火炉11の空気比を評価するための指標パラメータPiを取得するための構成である。指標パラメータPiは、空気比に対して相関を有する任意のパラメータを選定可能であり、火炉11に設定される領域ごとに取得される。図2に示すように、火炉11には、複数対のバーナ21が炉幅方向に沿って配列されており、これら各対のバーナ21に対応するように、火炉11の空間が分割されるように複数の領域40-1,40-2,・・・が定義される(具体的に説明すると、領域40-1はバーナ21A1及び21B1の対に対応する領域であり、領域40-2はバーナ21A2及び21B2の対に対応する領域である)。指標パラメータ取得部110は、このように規定された複数の領域40-1,40-2,・・・における空気比を評価するための指標として、指標パラメータPiを取得する。
The index
操作パラメータ調整量算出部120は、操作パラメータ調整部130によって調整される操作パラメータPoの調整量を算出するための構成である。具体的には、指標パラメータ取得部110によって領域ごとに取得された指標パラメータPiに基づいて、複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比の分布が推定され、当該空気比の分布を均一に近づけるための操作パラメータPoの調整量が算出される。操作パラメータPoは、各領域40-1,40-2,・・・の空気比に相関があり、制御対象として調整可能な任意のパラメータである。
The operation parameter adjustment
操作パラメータ調整部130は、操作パラメータ調整量算出部120によって算出された調整量を用いて、操作パラメータPoを調整するための構成である。これにより、複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比の分布に基づいて火炉11の空気比に空間偏差が生じている場合においても、操作パラメータPoの調整によって、複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比の分布を均一に近づけ、排ガス性能を改善することができる。
The operation
続いて上記構成を有するボイラ制御装置100を用いて実施されるボイラ制御方法について説明する。図4は一実施形態に係るボイラ制御方法を示すフローチャートである。
Next, a boiler control method implemented using the
まず指標パラメータ取得部110は、複数の領域40-1,40-2,・・・ごとに、空気比を評価するための指標パラメータPiを取得する(ステップS1)。例えば、後述する実施形態のように、指標パラメータPiは、各領域の空気比に相関を有するNOx又はO2の濃度であってもよいし、各領域40-1,40-2,・・・に対する炭素燃料、アンモニア或いは酸化性ガス(二次空気)の供給量であってもよい。
First, the index
続いてステップS1で取得した指標パラメータPiに基づいて、火炉1の空気比偏差が閾値以上であるか否かが判断される(ステップS2)。ステップS2では、まず指標パラメータPiに基づいて複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比の分布が求められ、当該分布に含まれる最大値及び最小値の差として、空気比偏差が算出される。閾値は、空気比偏差が大きいことにより操作パラメータの調整が必要であるか否かを判断するための閾値として予め設定される。
Subsequently, based on the index parameter Pi acquired in step S1, it is determined whether the air ratio deviation of the
空気比偏差が閾値以上である場合(ステップS2:YES)、複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比の分布に是正すべきバラツキがあると判断し、操作パラメータ調整量算出部120は、操作パラメータPoの調整量を算出する(ステップS3)。そして操作パラメータ調整部130は、ステップS3で算出された調整量に基づいて、操作パラメータPoを調整することにより、複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比の分布が均一に近づくように制御する(ステップS4)。
If the air ratio deviation is equal to or greater than the threshold (step S2: YES), it is determined that there is a variation in the air ratio distribution across the multiple regions 40-1, 40-2, ... that needs to be corrected, and the operation parameter adjustment
尚、空気比偏差が閾値未満である場合(ステップS2:NO)、ボイラ制御装置100は、すでに空気比のバラツキが少なく操作パラメータPoの調整による均一化は不要と判断し、一連の処理を終了する。
Note that if the air ratio deviation is less than the threshold value (step S2: NO), the
続いて具体的な実施形態を参照しながら、前述のボイラ制御装置100の構成、及び、ボイラ制御方法の詳細について説明する。図5は一実施形態に係る火炉11におけるバーナ21の配置レイアウトの概略図であり、図6は図1のB-B断面に設けられた濃度計測部60の概略図であり、図7A及び図7Bはそれぞれ操作パラメータの調整前後における濃度計測部60における濃度分布を示す図である。
Next, the configuration of the
図5に示すように、本実施形態では、火炉11の面17Aに配置された複数のバーナ21A1、21A2、・・・は、火炉11にアンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルを有するアンモニアバーナであり、面17Bに配置された複数のバーナ21B1、21B2、・・・は、火炉11に炭素燃料を噴出するための微粉燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナである。すなわち本実施形態では、各対のバーナ21の一方側(面17A側)がアンモニアバーナであり、他方側(面17B)側が炭素燃料バーナとして構成される。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the plurality of burners 21A1, 21A2, . The plurality of burners 21B1, 21B2, . That is, in this embodiment, one side (
アンモニアバーナである複数のバーナ21A1、21A2、・・・には、アンモニア供給源(不図示)からアンモニアが供給される。アンモニア供給源にはアンモニア主搬送管50が接続されており、アンモニア主搬送管50は、各バーナ21A1、21A2、・・に対して、複数のアンモニア分岐搬送管52-1,52-2,・・・に分岐する。また複数のアンモニア分岐搬送管52の各々には、各バーナ21A1、21A2、・・に対するアンモニアの流量を調整するための複数の流量調整弁54-1,54-2,・・・がそれぞれ設けられる。
Ammonia is supplied from an ammonia supply source (not shown) to the multiple burners 21A1, 21A2, ... which are ammonia burners. A main
また炭素燃料バーナである複数のバーナ21B1、21B2、・・・には、炭素燃料供給源(不図示)から炭素燃料が供給される。炭素燃料供給源には炭素燃料主搬送管56が接続されており、炭素燃料主搬送管56は、各バーナ21B1、21B2、・・に対して、複数の炭素燃料分岐搬送管58-1,58-2,・・・に分岐する。
Further, carbon fuel is supplied to the plurality of burners 21B1, 21B2, . . . which are carbon fuel burners from a carbon fuel supply source (not shown). A carbon fuel
また図6には、図1のB-B断面に設けられた濃度計測部60における火炉11の断面が示されている。濃度計測部60は、火炉11のうち燃料や空気を供給可能な構成が配置される領域より下流側(すなわちAAポート25より下流側)に設けられる。濃度計測部60は、火炉11の内部空間を炉幅方向に沿って分割してなる領域60-1,60-2,・・・ごとに、空気比に相関があるガス成分であるNOxの濃度を計測可能である。領域60-1,60-2,・・・は、図5に示す領域40-1,40-2,・・・にそれぞれ対応する。濃度計測部60は、領域60-1,60-2,・・・ごとにNOx濃度を計測することにより、複数の領域60-1,60-2,・・・にわたるNOx濃度分布を求めることができる。
Figure 6 also shows a cross section of the
尚、図1を参照して前述したように、本実施形態では複数のバーナ21が対向配置された構成を有するため、複数の領域60-1,60-2,・・・におけるNOx濃度分布は、複数の領域40-1,40-2,・・・におけるNOx濃度分布と略等しいとみなすことができる。また濃度計測部60によるNOx濃度分布の計測手法は限定されず、公知の各種手法を採用可能である。また濃度計測部60は、NOxと同様に空気比に相関を有するガス成分であるO2を計測対象としてもよい。
As described above with reference to FIG. 1, since the present embodiment has a configuration in which a plurality of
図7Aには、操作パラメータ調整部130によって操作パラメータPoが調整される前のNOx濃度分布が示されている。ここで図5に示すように、炭素燃料バーナである複数のバーナ21B1、21B2、・・・に接続される複数の炭素燃料分岐搬送管58-1,58-2,・・・は、共通の炭素燃料主搬送管56から分岐しているが、分岐先であるバーナ21B1、21B2、・・・の位置に対応して、各々の長さには少なからずバラツキがある。そのため、複数の炭素燃料分岐搬送管58-1,58-2,・・・から各領域40-1,40-2,・・・に対する炭素燃料の供給量にも少なからずバラツキが生じることにより、図7Aに示すNOx濃度分布が生じる。このNOx濃度分布は、領域60-2においてNOx濃度が最大となる一方で、領域60-6においてNOx濃度が最小となることを示している。
FIG. 7A shows the NOx concentration distribution before the operating parameter Po is adjusted by the operating
本実施形態では、ステップS1において、指標パラメータPiとして濃度計測部60で計測されたNOx濃度が取得される。ステップS2では、図7Aに示すNOx濃度分布が特定されることで、当該NOx濃度分布に含まれるNOx濃度の最大値と最小値との差として空気比偏差が評価される。ステップS3で空気比偏差が閾値以上であると判断されると、ステップS4では、空気比偏差に基づいて操作パラメータPoの調整量が算出される。
In this embodiment, in step S1, the NOx concentration measured by the
一実施形態では、ステップS4における操作パラメータPoの調整量は、NOx濃度分布に含まれるNOx濃度の最大値を低減するように算出される。図7Aの例では、領域40-2(又は領域60-2)におけるNOx濃度が最大となっているため、操作パラメータ調整量算出部120は、領域40-2(又は領域60-2)に対応するアンモニアバーナであるバーナ21A2におけるアンモニア流量を制御可能な流量調整弁54-2の開度を操作パラメータPoとして選定し、当該開度を増加するように調整量を算出する。これにより、領域40-2(又は領域60-2)に対するアンモニアの流量が増加することで、図7Bに示すように、NOx濃度が減少するように調整される。
In one embodiment, the adjustment amount of the operating parameter Po in step S4 is calculated so as to reduce the maximum value of the NOx concentration included in the NOx concentration distribution. In the example of FIG. 7A, since the NOx concentration in the region 40-2 (or region 60-2) is maximum, the operating parameter adjustment
また他の実施形態では、ステップS4における操作パラメータPoの調整量は、NOx濃度分布に含まれるNOx濃度の最小値を増加するように算出される。図7Aの例では、領域40-6(又は領域60-6)におけるNOx濃度が最小となっているため、操作パラメータ調整量算出部120は、領域40-6(又は領域60-6)に対応するアンモニアバーナであるバーナ21A6におけるアンモニア流量を制御可能な流量調整弁54-6の開度を操作パラメータPoとして選定し、当該開度を減少するように調整量を算出する。これにより、領域40-6(又は領域60-6)に対するアンモニアの流量が減少することで、図7Bに示すように、NOx濃度が増加するように調整される。
In another embodiment, the adjustment amount of the operation parameter Po in step S4 is calculated so as to increase the minimum value of the NOx concentration included in the NOx concentration distribution. In the example of FIG. 7A, since the NOx concentration in region 40-6 (or region 60-6) is at a minimum, the operation parameter adjustment
また他の実施形態では、ステップS4における操作パラメータPoの調整量は、指標パラメータPiと操作パラメータPoとの相関を規定する相関データ70に基づいて算出されてもよい。図8は指標パラメータPiと操作パラメータPoとの相関を規定する相関データ70の一例である。この例では、指標パラメータPiの一例であるNOx濃度と、操作パラメータPoの一例である流量調整弁54の開度との相関が所定の関数で表現されている。操作パラメータ調整量算出部120は、指標パラメータPiの適正範囲(例えばNOx濃度のバラツキ許容範囲)に基づいて指標パラメータPiの必要調整量を算出し、当該必要調整量を相関データ70に適用して変換することにより、操作パラメータPoの調整量を得ることができる。
In another embodiment, the adjustment amount of the operation parameter Po in step S4 may be calculated based on
尚、相関データ70は、ボイラ10の運転条件に依存することから、運転条件ごとに異なる相関データ70をデータベースに用意してもよい。この場合、操作パラメータ調整部130は、ボイラ10の運転条件に対応する相関データ70をデータベースから選定し、当該選択された相関データ70を用いて操作パラメータPoの調整量を算出するとよい。ボイラ10の運転条件は、例えば、ボイラ負荷、使用バーナ情報、アンモニア混焼率等によって規定できる。
Note that since the
また他の実施形態では、ステップS4における操作パラメータPoの調整量は、各領域に対応する操作パラメータPoの値が、運転条件ごとに予め規定された最適値になるように算出されてもよい。この場合、運転条件ごとに予め規定された最適値は、最適値データ80として予めデータベースに登録されていてもよい。図9は各領域に対応する操作パラメータPoの最適値の組み合わせを運転条件ごとに規定する最適値データ80の一例である。この例では、ボイラ負荷、使用バーナ情報、アンモニア混焼率及び石炭種(石炭燃料の種類)によって規定される運転条件ごとに、領域ごとの操作パラメータPoの最適値が規定される。操作パラメータ調整量算出部120は、ボイラ10の運転条件に対応する最適値データ80をデータベースから取得し、操作パラメータPoが、当該最適値データ80に規定された操作パラメータPoの最適値になるように調整量を算出する。
In another embodiment, the adjustment amount of the operating parameter Po in step S4 may be calculated such that the value of the operating parameter Po corresponding to each region becomes an optimal value predefined for each operating condition. In this case, the optimal value predefined for each operating condition may be registered in the database as
また他の実施形態では、ステップS4における操作パラメータPoの調整量は、機械学習モデルを用いて算出されてもよい。この場合、機械学習モデルは、ボイラ10の運転条件及び指標パラメータPiを含むパラメータを説明変数とするとともに、操作パラメータPoの調整量を目的変数として構築される。そして説明変数及び目的変数を含む十分な教師データを用いて学習を行うことで、領域ごとの空気比を均一に近づけるための操作パラメータPoの調整量を好適に予測することができる。
In other embodiments, the adjustment amount of the operating parameter Po in step S4 may be calculated using a machine learning model. In this case, the machine learning model is constructed using parameters including the operating conditions of the
続いて図10を参照して他の実施形態について説明する。図10は他の実施形態に係る火炉11におけるバーナ21の配置レイアウトの概略図である。
Next, another embodiment will be described with reference to Figure 10. Figure 10 is a schematic diagram of the layout of the
この実施形態では、火炉11の面17Aに配置された複数のバーナ21A1、21A2、・・・及び、面17Bに配置された複数のバーナ21B1、21B2、・・・はともに、火炉11に炭素燃料を噴出するための微粉燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナである。すなわち本実施形態では、ある段に属する全バーナ21が炭素燃料バーナとして構成される(尚、この場合、アンモニアバーナは他の段に存在する)。
In this embodiment, the multiple burners 21A1, 21A2, ... arranged on
炭素燃料バーナである複数のバーナ21A、21B、・・・、及び、21B1、21B2、・・・には、炭素燃料供給源(不図示)から炭素燃料が供給される。炭素燃料供給源には炭素燃料主搬送管56A、56Bが接続されており、炭素燃料主搬送管56A、56Bは、各バーナ21A、21B、・・・、及び、21B1、21B2、・・に対して、複数の炭素燃料分岐搬送管58A-1,58A-2,・・・、及び、58B-1、58B-2、・・・に分岐する。また各炭素燃料分岐搬送管58A-1,58A-2,・・・、及び、58B-1、58B-2、・・・には、搬送される炭素燃料の流量を検出するための炭素燃料流量計62A-1,62A-2,・・・、及び、62B-1、62B-2、・・・が設けられている。
The carbon fuel burners 21A, 21B, ..., 21B1, 21B2, ... are supplied with carbon fuel from a carbon fuel supply source (not shown). The carbon fuel supply source is connected to carbon fuel
この実施形態では、ステップS1では、指標パラメータPiとして各領域40-1,40-2,・・・における炭素燃料総流量が取得される。具体的には指標パラメータ取得部110は、炭素燃料流量計62A-1,62A-2,・・・、及び、62B-1、62B-2、・・・の検出値を取得し、指標パラメータPiとして、各領域40-1,40-2,・・・における炭素燃料総流量を算出する。具体的に説明すると、領域40-1については、対応する2つの炭素燃料流量計62A-1及び62B-1の検出値の合計として炭素燃料総流量を算出する。
In this embodiment, in step S1, the total flow rate of carbon fuel in each region 40-1, 40-2, . . . is obtained as the index parameter Pi. Specifically, the index
このように算出される炭素燃料総流量は、各領域における空気比に相関があるパラメータである。そのため、複数の領域40-1,40-2,・・・について炭素燃料総流量が得られることで、前述の実施形態とは異なる観点(すなわち、各領域に対する実際の炭素燃料の搬送量のばらつき)から、複数の領域40-1,40-2,・・・にわたる空気比分布を評価することができる。そして空気比分布を均一に近づくように、前述のような操作パラメータPoの調整を行うことができる(操作パラメータPoの調整量の算出、及び、操作パラメータPoの調整制御については同上のため省略する)。 The total carbon fuel flow rate calculated in this way is a parameter that correlates with the air ratio in each region. Therefore, by obtaining the total carbon fuel flow rate for a plurality of regions 40-1, 40-2, . ), the air ratio distribution over multiple regions 40-1, 40-2, . . . can be evaluated. Then, the operating parameter Po can be adjusted as described above so that the air ratio distribution approaches uniformity. ).
続いて図11を参照して他の実施形態について説明する。図11は他の実施形態に係る火炉11におけるバーナ21の配置レイアウトの概略図である。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. 11. FIG. 11 is a schematic diagram of an arrangement layout of
この実施形態では、図10に比べて、複数の炭素燃料分岐搬送管58A-1,58A-2,・・・、及び、58B-1、58B-2、・・・のうち、炭素燃料流量計62A-1,62A-2,・・・、及び、62B-1、62B-2、・・・より上流側に、流調ダンパ64A-1、64A-2,・・・、及び、64B-1、64B-2、・・・がそれぞれ設けられる点で異なる。流調ダンパ64A-1、64A-2,・・・、及び、64B-1、64B-2、・・・は、ボイラ制御装置100からの制御信号に基づいて開度を制御可能なダンパであり、それぞれバーナ21A1、21A2、・・・、及び、21B1、21B2、・・・に対する炭素燃料の供給量を個別に調整できるようになっている。
In this embodiment, compared to FIG. 10, among the plurality of carbon fuel
本実施形態では、ステップS4において調整対象となる操作パラメータPoとして、流調ダンパ64A-1、64A-2,・・・、及び、64B-1、64B-2、・・・の開度を用いることができる。これにより、指標パラメータPiに基づいて評価される空気比分布に基づいて流調ダンパ64A-1、64A-2,・・・、及び、64B-1、64B-2、・・・の開度を個別に調整することで、各領域40-1,40-2,・・・における空気比分布が均一に近づくように、各バーナ21に対する炭素燃料の流量を調整できる。
In this embodiment, the opening degrees of the
また他の実施形態では、ステップS4において調整対象となる操作パラメータPoとして、複数のバーナ21のうちアンモニアバーナに対する二次空気の供給量を採用してもよい。これにより、各領域40-1,40-2,・・・に対する二次空気の供給量を個別に調整することで、複数の領域40-1,40-2,・・・における空気比分布を均一に近づけることができる。
In other embodiments, the amount of secondary air supplied to the ammonia burner among the plurality of
また他の実施形態では、ステップS4において調整対象となる操作パラメータPoとして、AAポート25からの追加空気の供給量を採用してもよい。これにより、各領域40-1,40-2,・・・に対する追加空気の供給量を個別に調整することで、複数の領域40-1,40-2,・・・における空気比分布を均一に近づけることができる。
In other embodiments, the amount of additional air supplied from the
以上説明したように上記各実施形態によれば、領域40-1,40-2、・・・ごとに、空気比を評価するための指標パラメータPiが取得される。このように取得された指標パラメータPiに基づいて、各領域40-1,40-2,・・・における空気比が評価される。このように評価された各領域40-1,40-2,・・・の空気比に基づいて、空気比に相関を有する複数の操作パラメータPoが調整されることで、領域40-1,40-2,・・・ごとの空気比が均一に近づけられる。これにより、各領域40-1,40-2,・・・における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上させることができる。 As described above, according to each of the above embodiments, an index parameter Pi for evaluating the air ratio is acquired for each of the regions 40-1, 40-2, .... The air ratio in each of the regions 40-1, 40-2, ... is evaluated based on the index parameter Pi acquired in this way. Based on the air ratio in each of the regions 40-1, 40-2, ... evaluated in this way, a plurality of operation parameters Po correlated with the air ratio are adjusted, so that the air ratio in each of the regions 40-1, 40-2, ... approaches uniformity. This makes it possible to effectively suppress the spatial deviation of the air ratio in each of the regions 40-1, 40-2, ..., and improve the boiler performance.
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 can be understood, for example, as follows:
(1)一態様に係るボイラ制御装置は、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得するための指標パラメータ取得部と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出するための操作パラメータ調整量算出部と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整するための操作パラメータ調整部と、
を備える。
(1) A boiler control device according to one aspect includes:
In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control device for controlling a boiler,
an index parameter acquisition unit for acquiring index parameters for evaluating the air ratio for each of the plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. an operation parameter adjustment amount calculation unit for calculating;
an operation parameter adjustment unit for adjusting at least a portion of the plurality of operation parameters based on the adjustment amount;
Equipped with
上記(1)の態様によれば、炭素燃料又はアンモニアを火炉に噴出するための一対の噴出ノズルが炉幅方向に沿って配列された、いわゆる対向燃焼方式ボイラにおいて、各対の噴出ノズルに対応する領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータが取得される。このように取得された指標パラメータに基づいて各領域における空気比が評価され、領域ごとの空気比が均一に近づくように操作パラメータの調整量が算出される。このように算出された調整量に基づいて、各領域の空気比に相関がある操作パラメータを調整することにより、各領域における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上できる。 According to the aspect (1) above, in a so-called opposed combustion type boiler in which a pair of jet nozzles for jetting carbon fuel or ammonia into a furnace are arranged along the width direction of the furnace, each pair of jet nozzles corresponds to An index parameter for evaluating the air ratio is obtained for each region. The air ratio in each region is evaluated based on the index parameter acquired in this way, and the adjustment amount of the operating parameter is calculated so that the air ratio in each region approaches uniformity. By adjusting the operating parameters that are correlated with the air ratio of each region based on the adjustment amount calculated in this way, it is possible to effectively suppress the spatial deviation of the air ratio in each region and improve the boiler performance.
(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域における空気比分布に含まれる空気比偏差が閾値以上である場合に、前記調整量を算出する。
(2) In another aspect, in the aspect of (1) above,
The operating parameter adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount when an air ratio deviation included in the air ratio distribution in the plurality of regions evaluated based on the index parameter is equal to or greater than a threshold value.
上記(2)の態様によれば、指標パラメータから評価される空気比分布に含まれる空気比偏差が閾値以上であるか否かに基づいて、操作パラメータの調整要否が判断される。空気比偏差が閾値以上である場合には、空気比の空間偏差が大きいために操作パラメータの調整が必要であると判断され、操作パラメータの調整量が算出される。 According to the above aspect (2), the need for adjustment of the operation parameters is determined based on whether the air ratio deviation included in the air ratio distribution evaluated from the index parameter is equal to or greater than a threshold. If the air ratio deviation is equal to or greater than the threshold, it is determined that the spatial deviation of the air ratio is large and therefore adjustment of the operation parameters is necessary, and the amount of adjustment of the operation parameters is calculated.
(3)他の態様では、上記(2)の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記空気比分布に含まれる最大値が減少するように前記調整量を算出する。
(3) In another aspect, in the aspect (2) above,
The operation parameter adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount so that a maximum value included in the air ratio distribution decreases.
上記(3)の態様によれば、空気比分布に含まれる最大値が減少するように、操作パラメータの調整が行われる。これにより、空間偏差を有する空気比分布を効率的に均一に近づけ、ボイラ性能を向上できる。 According to the aspect (3) above, the operating parameters are adjusted so that the maximum value included in the air ratio distribution is reduced. Thereby, the air ratio distribution, which has spatial deviation, can be effectively brought closer to uniformity, and the boiler performance can be improved.
(4)他の態様では、上記(2)又は(3)の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記空気比分布に含まれる最小値が増加するように前記調整量を算出する。
(4) In another aspect, in the aspect (2) or (3) above,
The operation parameter adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount so that a minimum value included in the air ratio distribution increases.
上記(4)の態様によれば、空気比分布に含まれる最小値が増加するように、操作パラメータの調整が行われる。これにより、空間偏差を有する空気比分布を効率的に均一に近づけ、ボイラ性能を向上できる。 According to the aspect (4) above, the operating parameters are adjusted so that the minimum value included in the air ratio distribution increases. Thereby, the air ratio distribution, which has spatial deviation, can be effectively brought closer to uniformity, and the boiler performance can be improved.
(5)他の態様では、上記(1)又は(2)の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記指標パラメータ及び前記操作パラメータの相関を規定する相関データに基づいて、前記指標パラメータの必要調整量を変換することにより、前記操作パラメータの調整量を算出する。
(5) In another aspect, in the aspect (1) or (2) above,
The operation parameter adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount of the operation parameter by converting the necessary adjustment amount of the index parameter based on correlation data that defines a correlation between the index parameter and the operation parameter.
上記(5)の態様によれば、指標パラメータと操作パラメータとの相関を規定する相関データを用いて、指標パラメータの必要調整量から操作パラメータの調整量を好適に算出できる。 According to the aspect (5) above, the adjustment amount of the operation parameter can be suitably calculated from the required adjustment amount of the index parameter using the correlation data that defines the correlation between the index parameter and the operation parameter.
(6)他の態様では、上記(5)の態様において、
前記相関データは、前記ボイラの運転条件ごとに用意される。
(6) In another embodiment, in the above embodiment (5),
The correlation data is prepared for each operating condition of the boiler.
上記(6)の態様によれば、相関データを運転条件ごとに用意することで、ボイラの運転状態に応じて、空気比分布を均一に近づけるための操作パラメータの調整量をより精度のよく算出できる。 According to the aspect (6) above, by preparing correlation data for each operating condition, the amount of adjustment of operating parameters to make the air ratio distribution closer to uniformity can be calculated with higher accuracy according to the operating state of the boiler. can.
(7)他の態様では、上記(1)又は(2)の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記ボイラの運転条件ごとに前記複数の領域の各々に対応する前記操作パラメータの最適値を規定する最適値データに基づいて、前記操作パラメータの調整量を算出する。
(7) In another aspect, in the aspect (1) or (2) above,
The operating parameter adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount of the operating parameter based on optimal value data that defines an optimal value of the operating parameter corresponding to each of the plurality of regions for each operating condition of the boiler. .
上記(7)の態様によれば、ボイラの運転条件に応じて、最適値データに規定された最適値になるように操作パラメータの調整を行うことで、領域ごとの空気比分布を効果的に均一に近づけることができる。 According to the aspect (7) above, the air ratio distribution for each area can be effectively adjusted by adjusting the operating parameters to the optimum values specified in the optimum value data according to the operating conditions of the boiler. It can be made close to uniform.
(8)他の態様では、上記(1)又は(2)の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記ボイラの運転条件又は前記指標パラメータに基づいて前記操作パラメータの調整量を予測するための機械学習モデルを用いて、前記調整量を算出する。
(8) In another aspect, in the aspect (1) or (2) above,
The operation parameter adjustment amount calculation unit calculates the adjustment amount using a machine learning model for predicting the adjustment amount of the operation parameter based on the operating conditions of the boiler or the index parameter.
上記(8)の態様によれば、機械学習モデルを用いて予測された調整量を用いて操作パラメータを調整することで、領域ごとの空気比分布を効果的に均一に近づけることができる。 According to the aspect (8) above, by adjusting the operating parameters using the adjustment amount predicted using the machine learning model, the air ratio distribution for each region can be effectively made uniform.
(9)他の態様では、上記(1)から(8)のいずれか一態様において、
前記指標パラメータは、前記火炉におけるNOx濃度又はO2濃度の計測値である。
(9) In another aspect, in any one of the above (1) to (8),
The index parameter is a measured value of NOx concentration or O2 concentration in the furnace.
上記(9)の態様によれば、NOx濃度又はO2濃度を指標パラメータとすることで、領域ごとの空気比を好適に評価できる。 According to the aspect (9) above, by using the NOx concentration or O2 concentration as the index parameter, the air ratio for each region can be suitably evaluated.
(10)他の態様では、上記(1)から(8)のいずれか一態様において、
前記指標パラメータは、前記領域ごとの前記炭素燃料の総供給量である。
(10) In another aspect, in any one of the above (1) to (8),
The index parameter is the total supply of the carbon fuel per region.
上記(10)の態様によれば、各領域に対する炭素燃料の総供給量を指標パラメータとすることで、領域ごとの空気比を好適に評価できる。 According to the above aspect (10), the total amount of carbon fuel supplied to each region can be used as an index parameter, making it possible to appropriately evaluate the air ratio for each region.
(11)他の態様では、上記(1)から(10)のいずれか一態様において、
前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する前記アンモニアの供給量である。
(11) In another aspect, in any one of the above (1) to (10),
The operating parameter is the amount of ammonia supplied to each of the plurality of regions.
上記(11)の態様によれば、操作パラメータとして各領域に対するアンモニアの供給量を調整することで、領域ごとの空気比を均一に近づけ、ボイラ性能を効果的に向上できる。 According to the aspect (11) above, by adjusting the amount of ammonia supplied to each region as an operating parameter, the air ratio in each region can be brought close to uniformity, and boiler performance can be effectively improved.
(12)他の態様では、上記(1)から(10)のいずれか一態様において、
前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する前記炭素燃料の供給量である。
(12) In another aspect, in any one of the above (1) to (10),
The operating parameter is a supply of the carbon fuel to each of the plurality of regions.
上記(12)の態様によれば、操作パラメータとして各領域に対する炭素燃料の供給量を調整することで、領域ごとの空気比を均一に近づけ、ボイラ性能を効果的に向上できる。 According to the aspect (12) above, by adjusting the amount of carbon fuel supplied to each region as an operating parameter, the air ratio in each region can be brought closer to uniformity, and the boiler performance can be effectively improved.
(13)他の態様では、上記(1)から(10)のいずれか一態様において、
前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する空気の供給量である。
(13) In another aspect, in any one of the above (1) to (10),
The operating parameter is the amount of air supplied to each of the plurality of regions.
上記(13)の態様によれば、操作パラメータとして各領域に対する空気の供給量を調整することで、領域ごとの空気比を均一に近づけ、ボイラ性能を効果的に向上できる。 According to the aspect (13) above, by adjusting the amount of air supplied to each region as an operating parameter, the air ratio in each region can be made uniform, and the boiler performance can be effectively improved.
(14)他の態様では、上記(1)から(13)のいずれか一態様において、
前記炭素燃料噴出ノズルから噴出される前記炭素燃料、及び、前記アンモニア噴出ノズルから噴出される前記アンモニアは、互いに独立したバーナで燃焼される。
(14) In another aspect, in any one of the above (1) to (13),
The carbon fuel ejected from the carbon fuel injection nozzle and the ammonia ejected from the ammonia injection nozzle are burned in mutually independent burners.
上記(14)の態様によれば、炭素燃料とアンモニアとが互いに独立したバーナで燃焼されるボイラにおいて、アンモニア混焼時における火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、良好な排ガス性能を達成できる。 According to the aspect (14) above, in a boiler in which carbon fuel and ammonia are burned in mutually independent burners, good exhaust gas performance is achieved by improving the spatial deviation of the air ratio in the furnace during ammonia co-firing. It can be achieved.
(15)一態様に係るボイラ制御方法は、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御方法であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
を備える。
(15) A boiler control method according to one aspect includes:
In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control method for controlling a boiler, comprising:
obtaining index parameters for evaluating air ratios for each of a plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. The process of calculating,
adjusting at least a portion of the plurality of operating parameters based on the adjustment amount;
Equipped with
上記(15)の態様によれば、炭素燃料又はアンモニアを火炉に噴出するための一対の噴出ノズルが炉幅方向に沿って配列された、いわゆる対向燃焼方式ボイラにおいて、各対の噴出ノズルに対応する領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータが取得される。このように取得された指標パラメータに基づいて各領域における空気比が評価され、領域ごとの空気比が均一に近づくように操作パラメータの調整量が算出される。このように算出された調整量に基づいて、各領域の空気比に相関がある操作パラメータを調整することにより、各領域における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上できる。 According to the aspect (15) above, in a so-called opposed combustion type boiler in which a pair of jet nozzles for jetting carbon fuel or ammonia into the furnace are arranged along the width direction of the furnace, each pair of jet nozzles corresponds to An index parameter for evaluating the air ratio is obtained for each region. The air ratio in each region is evaluated based on the index parameter acquired in this way, and the adjustment amount of the operating parameter is calculated so that the air ratio in each region approaches uniformity. By adjusting the operating parameters that are correlated with the air ratio of each region based on the adjustment amount calculated in this way, it is possible to effectively suppress the spatial deviation of the air ratio in each region and improve the boiler performance.
(16)一態様に係るボイラ制御プログラムは、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
とを実行可能である。
(16) The boiler control program according to one aspect is:
In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control program for controlling a boiler,
to the computer,
obtaining index parameters for evaluating air ratios for each of a plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. The process of calculating,
adjusting at least a portion of the plurality of operating parameters based on the adjustment amount;
and is executable.
上記(16)の態様によれば、炭素燃料又はアンモニアを火炉に噴出するための一対の噴出ノズルが炉幅方向に沿って配列された、いわゆる対向燃焼方式ボイラにおいて、各対の噴出ノズルに対応する領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータが取得される。このように取得された指標パラメータに基づいて各領域における空気比が評価され、領域ごとの空気比が均一に近づくように操作パラメータの調整量が算出される。このように算出された調整量に基づいて、各領域の空気比に相関がある操作パラメータを調整することにより、各領域における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上できる。 According to the aspect (16) above, in a so-called opposed combustion type boiler in which a pair of jet nozzles for jetting carbon fuel or ammonia into the furnace are arranged along the width direction of the furnace, each pair of jet nozzles corresponds to An index parameter for evaluating the air ratio is obtained for each region. The air ratio in each region is evaluated based on the index parameter acquired in this way, and the adjustment amount of the operating parameter is calculated so that the air ratio in each region approaches uniformity. By adjusting the operating parameters that are correlated with the air ratio of each region based on the adjustment amount calculated in this way, it is possible to effectively suppress the spatial deviation of the air ratio in each region and improve the boiler performance.
10 ボイラ
11 火炉
12 燃焼ガス通路
13 煙道
17 火炉壁
20 燃焼装置
21 バーナ
25 アディショナル空気ポート
50 アンモニア主搬送管
52 アンモニア分岐搬送管
54 流量調整弁
56 炭素燃料主搬送管
58 炭素燃料分岐搬送管
60 濃度計測部
62 炭素燃料流量計
64 流調ダンパ
70 相関データ
80 最適値データ
100 ボイラ制御装置
110 指標パラメータ取得部
120 操作パラメータ調整量算出部
130 操作パラメータ調整部
REFERENCE SIGNS
Claims (16)
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得するための指標パラメータ取得部と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出するための操作パラメータ調整量算出部と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整するための操作パラメータ調整部と、
を備える、ボイラ制御装置。 In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control device for controlling a boiler,
an index parameter acquisition unit for acquiring index parameters for evaluating the air ratio for each of the plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. an operation parameter adjustment amount calculation unit for calculating;
an operation parameter adjustment unit for adjusting at least a portion of the plurality of operation parameters based on the adjustment amount;
A boiler control device comprising:
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御方法であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
を備える、ボイラ制御方法。 In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbon fuel injection nozzle for injecting the carbon fuel into the furnace;
an ammonia spouting nozzle for spouting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A plurality of pairs of jet nozzles including at least one of the carbon fuel jet nozzle or the ammonia jet nozzle and arranged on the wall surface of the furnace so as to face each other are arranged along the furnace width direction of the furnace. A boiler control method for controlling a boiler, comprising:
obtaining index parameters for evaluating air ratios for each of a plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of jet nozzles;
Adjusting amounts for at least some of the plurality of operating parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity. The process of calculating,
adjusting at least a portion of the plurality of operating parameters based on the adjustment amount;
A boiler control method comprising:
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
とを実行可能である、ボイラ制御プログラム。 In a boiler that burns carbon fuel and ammonia in a furnace,
a carbonaceous fuel injection nozzle for injecting the carbonaceous fuel into the furnace;
an ammonia injection nozzle for injecting the ammonia into the furnace;
Equipped with
A boiler control program for controlling a boiler in which a plurality of pairs of ejection nozzles, each of which includes at least one of the carbon fuel ejection nozzle or the ammonia ejection nozzle and is arranged on a wall surface of the furnace so as to face each other, are arranged along a furnace width direction of the furnace,
On the computer,
acquiring an index parameter for evaluating an air ratio for each of a plurality of regions corresponding to the plurality of pairs of ejection nozzles;
calculating adjustment amounts for at least a portion of a plurality of operation parameters having a correlation with the air ratio in each of the plurality of regions so that the air ratio for each of the plurality of regions evaluated based on the index parameter approaches uniformity;
adjusting at least a portion of the plurality of operating parameters based on the adjustment amount;
A boiler control program capable of executing the above.
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