JP2553089B2 - ボイラのス−トブロ−制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、パルプ製造プラント等のボイラに利用する
ボイラのスートブロー制御装置に係わり、特に熱伝達部
に付着したダストを除去するスートブローランスの動作
制御手段を改良したボイラのスートブロー制御装置に関
する。

（従来の技術） この種のパルプ製造プラントにおいては、チップ蒸解
工程から廃液として排出された黒液を回収ボイラ内で燃
焼し、前記チップ蒸解工程で使用する薬剤の原料である
スメルトを回収するとともに、黒液の燃焼熱を利用して
蒸気を回収するシステム構成をとっている。具体的に
は、チップ蒸解工程から廃液として排出された黒液を黒
液タンクに導き、その後、この黒液タンク内の黒液を加
熱部（図示せず）で加熱した後噴射ガンによりボイラ内
に噴射する。この噴射黒液は浮遊乾燥して炉底部に着床
しチャーベッドを形成する。このとき、燃焼用空気をボ
イラ内に送り込むと、チャーベッド上部が燃焼し、その
とき発生する燃焼ガスが炉内上部のスーパーヒータ，排
ガス通過ライン内の本体バンク，エコノマイザ等の熱伝
達部を通って最終的に煙突から排出される。この排ガス
通過ラインにおいて給水ラインから送り込まれた水はエ
コノマイザ，本体バンクおよびスーパヒータを通り、こ
れら熱伝達部で熱交換されて主蒸気として取り出す。ま
た、炉内においてはチャーベッド上の高温雰囲気で還元
反応を行って黒液中の芒硝などが硫化ナトリウムとな
り、炭酸ナトリウム等とともにボイラ底部のスパウトロ
から薬剤の原料である前記スメルトを回収する。

ところで、以上のようなボイラにおいては、チャーベ
ッドの燃焼時に発生したダストが前記熱伝達部に付着
し、これが原因となって熱交換効率が期間の経過ととも
に低下する。そこで、この種のプラントにおいては、熱
伝達部の表面に付着したダストを除去するために、ボイ
ラ壁面等を含む適宜な箇所にスートブローランスを取り
付け、スートブロー制御装置から予め定められた順序お
よび時間間隔にて駆動制御信号を送出し１本づつスート
ブローランスを動作させてダストを除去している。

前記スートブロー制御装置は、第４図に示すように外
部のオペレータからランス吹き付け順序データ，時間間
隔データおよびその後の変更データ等S1を入力すると、
ランスデータ登録部１ではそのデータS1を受け付けてラ
ンス決定部２のテーブルメモリに登録し，あるいは既登
録データの変更を行う。その結果、ランス決定部２のテ
ーブルメモリには第５図に示すように順序，ランスNO等
のランス順序データおよび各スートブローランスごとの
吹き付け時間間隔データ等が記憶されている。

このような状態においてタイマ３が常時時間を計測し
ながら所定の時間毎（例えば１秒毎）にタイマ信号S2を
送出すると、前記ランス決定部２ではそのタイマ信号を
積算しこの積算時間がランス順序データに基づく次のラ
ンスの駆動時間に達するとコード（BCD）化したデータS
3をスートブロー起動指令部４に送出する。スートブロ
ー起動指令部４はランス決定部２から送られてくるデー
タS3を解読し、この解読によって得られたスートブロー
ランスに対し駆動制御信号S4を送出して吹き出し動作を
行う。この点について第３図を例にとって説明すれば、
最初にランスNO.20のスートブローランスを駆動し、こ
の駆動時間が10分経過すると次のランスNO.26のスート
ブローランスを駆動し、当該スートブローランスを５分
間駆動すると引き続き次のランスNO.3のスートブローラ
ンスを駆動する。そして、最後のスートブローランスを
所定時間駆動した後、最初に戻って同様に予め定めた順
序および時間間隔にしたがって各スートブローランスを
順次駆動していく。

従って、以上のようなスートブロー制御装置は、予め
定められた時間間隔にしたがって各スートブローランス
を駆動制御するので、熱伝達部の特定の箇所が極端に汚
れている場合でもその汚れを除去するのに不充分な時間
で駆動終了する場合がありボイラの回収効率を著しく低
下させる原因となり、また汚れの少ない箇所でも毎回同
じ時間間隔でスートブローランスを駆動制御するために
省エネルギーの観点からも好ましいものではない。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来装置は、熱伝達部の各箇所の汚れ状
態とは無関係に予め定めた時間間隔で多数のスートブロ
ーランスを駆動制御する構成であるので、熱伝達部の汚
れ状態に応じて蒸気生成量が異なり、あるいは均質な薬
剤原料が得にくく、回収ボイラ本来の機能を充分に発揮
し得ない問題がある。また、それほど汚れていないラン
スを常に一定の時間間隔で駆動し、あるいはダストが完
全に付着しきって汚れが取れない過負荷状態でランスを
駆動することは省エネルギー化に逆行する問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、熱伝達部
の汚れ状態に応じてスートブローランスの時間間隔を適
宜に変更しつつ多数のスートブローランスを適切に駆動
制御し、ボイラによる回復機能を充分に発揮でき、省エ
ネルギー化にも大きく貢献するボイラのスートブロー制
御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明によるボイラのスートブロー制御装置は、時間
を計測する計時手段と、予めテーブルメモリに複数のス
ートブローランスの吹き付け順序データおよび時間間隔
データが記憶され、前記計時手段からの信号を積算し、
この積算時間が現在駆動中のスートブローランスの時間
間隔に達したとき前記吹き付け順序データに基づいてい
次のスートブローランスに駆動制御信号を送出するスー
トブロー駆動制御手段と、前記熱伝達部の所定箇所に設
置されたセンサからプロセス信号を受領して熱効率を求
める熱効率演算手段と、この熱効率演算手段によって求
めた熱効率に基づいて前記熱伝達部の汚れ係数を決定す
る汚れ係数決定手段と、この汚れ係数決定手段で決定さ
れた汚れ係数に基づいて前記スートブロー駆動制御手段
のテーブルメモリの時間間隔データを変更するスートブ
ロー時間間隔決定手段とを設けた構成である。

また、前記スートブロー駆動制御手段としては、前記
計時手段からの信号を積算し、この積算時間が現在駆動
中のスートブローランスの時間間隔に達したときに次に
駆動すべきスートブローランスNOをコード化して出力す
るランス決定部と、このランス決定部からのコードを受
け取り、このコードに対応するスートブローランスNOの
スートブローランスに駆動制御信号を与えるスートブロ
ー起動指令部とを有する構成である。

さらに、スートブロー時間間隔決定手段としては、汚
れ係数を時間間隔係数に変換し、かつ、この時間間隔係
数と前記時間間隔データとを乗算し各スートブローラン
スについて新たな時間間隔データに変更するものとす
る。

（作用） 従って、本願発明は、以上のような手段を講じたこと
により、予めスートブロー駆動制御手段のテーブルメモ
リに記憶されている吹き付け順序データおよび時間間隔
データに基づいてい順次各スートブローランスを駆動す
るので、長い期間にわたって少しずつダストが付着して
完全に固化した状態，つまり汚れが取れない状態となる
ことがなくなる。しかも、熱効率演算手段によって熱伝
達部の各所に設置されたセンサの出力から熱効率を求め
た後、汚れ係数決定手段では、求められた熱効率から熱
伝達部の汚れ係数を決定し、さらに汚れ係数を時間間隔
係数に変換するので、多数のスートブローランスの駆動
制御を適切な処理の下に迅速に時間変更でき、ボイラに
よる回復機能を充分に発揮でき、ひいてはボイラの省エ
ネルギー化にも大きく貢献できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第１図は本発明に係わるスートブロー制御装置を
備えた一般的なパルプ製造プラントの概略構成図であ
る。同図において11はパルプ製造プラントの一部として
設備された回収ボイラであって、このボイラ11にはチッ
プ蒸解工程から廃液として排出された黒液Ａが黒液タン
ク12およひ加熱部（図示せず）を通って噴射ガン13によ
り回収ボイラ11内に噴射される。この噴射黒液は炉内に
おいて浮遊乾燥されて落下しチャーベッド14を形成す
る。このチャーベッド14は外部からの燃焼空気Ｂの供給
によって燃焼が促進され、このときチャーベッド14上の
高温雰囲気で還元反応を行って黒液中の芒硝（Na₁CO₃）
などが硫化ナトリウム（Na₂S）となり、炭酸ナトリウム
（Na₂CO₃）等とともにスパウトロ15から前記チップ蒸解
工程で使用する薬剤の原料としてのスメルトＣが回収さ
れる。また、このチャーベッド14の燃焼によって生じる
排ガスＤは排ガス通過ライン16を通って煙突17から排出
される。

そこで、この排ガスＤの熱を有効に利用するために、
ボイラ本体の上部に加熱器としてのスーパヒータ21が設
けられ、また排ガス通過ライン16の途中に本体バンク22
およびエコノマイザ23が設けられ、給水ライン24の一端
側から供給される水Ｅが前記エコノマイザ23、本体バン
ク22およびスーパヒータ21等の熱伝達部を通って熱交換
され、さらに主蒸気ライン25を通って外部へ主蒸気Ｆと
して送り出される。

しかして、以上のようなボイラ装置において本発明に
係わるスートブロー制御装置は次のような構成を有して
いる。先ず、スーパヒータ21、本体バンク22等の熱伝達
部の熱交換を妨げるダストを除去するために、熱伝達部
を構成する各構成要素の所定箇所に空気あるいは蒸気を
吹き出すスートブローランス31a,31b,…が設けられてい
る。また、プロセスの状態を監視して汚れの状態を判断
するために、熱伝達部の必要な箇所に種々の測定センサ
が設置されている。例えば回収ボイラ11の壁に炉内温度
を測定する温度センサ32,蒸気流量を測定する蒸気流量
計33等が設けられ、あるいは図示していないがスーパー
ヒータ21の入出力部側に入口温度センサ，出口温度セン
サを設けてもよい。また、本体バンク22やエコノマイザ
23等においても例えば入出力温度を測定する温度センサ
や入・出力間の圧力差を測定する圧力測定センサ等を設
ける。これらのセンサの種類は問わないが、汚れ状態を
判断するための目安とするための熱変換効率を得るため
のセンサであればよい。そして、各測定センサの出力は
スートブロー制御装置40に導入されている。

このスートブロー制御装置40は、第２図に示すように
時間を計測するタイマ41,このタイマ41からのタイマ信
号を積算しスートブローランスを選択的に駆動制御する
スートブロー駆動制御手段42および前記測定センサの出
力からプロセスの状態を判断しスートブロー駆動制御手
段42において保管するランス駆動用時間間隔を変更する
汚れ状態時間決定手段43等で構成されている。

前記スートブロー駆動制御手段42は予め定めた順序に
基づいてスートブローランスNO,時間間隔データ等を記
憶し、前記タイマ41からのタイマ信号を積算し、この積
算時間が現在駆動中のスートブローランスの時間間隔に
達したときに順序データにしたがって次のスートブロー
ランスに駆動制御信号を送出する機能を有し、具体的に
は外部（オペレータ）からのランス順序の変更要求や吹
き付け時間間隔の変更要求等を受付けて登録するために
変更データを出力するランスデータ登録部44と、順序，
ランスNO等の順序データおよび時間間隔データ等を記憶
するテーブルメモリが設けられ、かつ、ランスデータ登
録部44からの変更データに基づいてテーブルメモリのデ
ータを変更し、また前記タイマ41からのタイマ信号を積
算しその積算時間が順序データに基づいて駆動中のスー
トブローランスの時間間隔に達したか否かを判断し達し
ていると判断した場合には次のスートブローランスを決
定しそのランスNOをコード（BCD）化信号に変換して出
力するランス決定部45と、このランス決定部45からのコ
ード信号を解読しこのコードに対応するスートブローラ
ンスに駆動制御信号を送出するスートブロー起動指令部
46とにより構成されている。

また、前記汚れ状態時間決定手段43は、熱伝達部の所
望箇所に設置された測定センサ32,33,…等からプロセス
信号を受領して例えばボイラの効率を求める熱効率演算
手段およびこの熱効率演算手段によって求めた熱効率に
基づいて前記熱伝達部の汚れ係数を決定する汚れ係数決
定手段等から成るボイラ状態判定部47、このボイラ状態
判定部47で得られた汚れ係数に基づいて前記ランス決定
部45のテーブルメモリの時間間隔データ等を変更するス
ートブロー時間間隔決定手段48とから成っている。

次に、以上ように構成された装置の動作を説明する。
先ず、初期の段階においては、オペレータは順序，ラン
スNOデータ，時間間隔データを登録用データS11として
入力すると、ランスデータ登録部44ではそのデータS1を
受け付けてランス決定部45のテーブルメモリに順次格納
していく。第３図（ａ）はその初期時のデータ格納状態
を示す図である。しかして、スートブロー制御装置40
は、スートブローランス駆動開始信号を受けると、ラン
ス決定部45はランスNO,20をBCD信号S12に変換しスート
ブロー起動指令部46に送出する。ここで、スートブロー
起動指令部46はBCD信号S12を解読しそれに対応するスー
トブローランス「20」に駆動制御信号S13を送出し、当
該スートブローランス「20」を駆動して空気の吹き出し
を行い熱伝達部に付着するダストを除去する。このラン
ス駆動期間中、ランス決定部45はタイマ41からのタイマ
信号S14を積算しその積算時間が10分に達すると次の順
序であるランスNO,26を選択し、同様にBCD信号S12に変
換してスートブロー起動指令部46に送出し、スートブロ
ーランス「26」を駆動制御する。以後、第３図（ａ）に
示す順序データに基づいてランスNOのスートブローラン
スが予め定めた時間の間駆動しダストの除去動作を行
う。

ところで、上記ダスト除去動作中、ボイラ状態判定部
47は、熱伝達部の所望とする各箇所に設置された測定セ
ンサにより例えばボイラ内の各種プロセス信号（ドラフ
ト，温度，流量等）S15を所定周期ごとに取込み、下式
に基づいて熱交換効率である例えばボイラ効率ηを求め
る。

η＝Ｇ・（ｈ−h₀）／（Ｂ・Ｈ） …（１） 但し、上式においてはＧはボイラの蒸発量,hは主上記
エンタルピ,h₀は給水エンタルピ,Bは黒液流量,Hは黒液
の流量当りの発熱量である。

しかる後、ボイラ状態判定部47は、予め熱伝達部が本
来の熱交換を適切に行い得る正常状態（殆んど汚れ無
し）時のボイラ効率を把握しているので、これらのボ
イラ効率η，を用いてボイラの汚れ状態を表す汚れ係
数αを求める。

α＝（−η）／ …（２） この汚れ係数αは０〜１をもって表し、０のときには
正常で汚れ無し，つまり汚れ０％、１のときには汚れ10
0％を意味する。

以上のようにしてボイラ状態判定部47で汚れ係数αを
求めたならば、この汚れ係数αをスートブロー時間間隔
決定手段48に送出する。このスートブロー時間間隔決定
手段48は、汚れ係数αをもとにランス決定部45のテーブ
ルメモリ内の各ランスの時間間隔データを変更するため
に、例えば汚れ係数αの０〜１に対応して変更すべき時
間間隔係数Ｔを求める。

Ｔ＝（１−α）／α …（３） このようにして時間間隔係数Ｔを求めた後、スートブ
ロー時間間隔決定手段48はその時間間隔係数Ｔをランス
決定部45に送出する。ここで、ランス決定部45はテーブ
ルメモリの時間間隔に前記係数Ｔを乗算し、各ランスの
変更時間間隔データを得、これをテーブルメモリの各ラ
ンスに対応するエリアに変更データとして格納してい
く。因みに、第３図（ｂ）は汚れ係数α＝0.25のときに
変更された時間間隔データを表し、同図（ｃ）は汚れ係
数α＝0.75のときに変更された時間間隔データを表して
いる。従って、第３図（ｂ）は汚れが非常に激しいこと
から正常時の３倍のランス吹き付け時間間隔となり、同
図（ｃ）は同図（ｂ）とは逆に汚れが少ないので正常時
の1/3の時間間隔でスートブローランスを駆動制御す
る。

従って、以上のような実施例の構成によれば、プロセ
ス信号から熱効率を求めた後、この熱効率を汚れ係数に
変換し熱伝達部の汚れ状態を判断するようにしたので、
簡単な計算により熱伝達部の汚れ状態を判断できる。ま
た、この汚れ状態，つまり汚れ係数を時間間隔係数に変
換し、この変換係数を予め定めた各ランスの時間間隔デ
ータと乗算し各スートブローランスの時間間隔を得、こ
の時間間隔に基づいて対応するスートブローランスを駆
動制御するので、汚れ状態に応じて適切な時間間隔でダ
ストを除去できる。従って、熱伝達部の汚れ状態に応じ
てスートブローランスの駆動時間を変更するので、熱伝
達部に付着されたダストを確実に除去でき、ボイラにお
ける蒸気の生成効率を上げ得、薬剤の原料となるスメル
トの品質を高めることができる。

なお、上記実施例ではプロセスの状態に基づいて全部
のスートブローランスの時間間隔データを変更するよう
説明したが、熱伝達部を構成するスーパヒータ21,本体
バンク22およびエコノマイザ23ごとにプロセス信号を取
り込んで格別に熱変換効率の計算等を行い、かつ、汚れ
係数を求めるようにすれば、スーパヒータ21,本体バン
ク22およびエコノマイザ23ごとに設置されるスートブロ
ーランス単位で時間間隔データを変更してダストを除去
できるものである。このことは熱伝達部の各箇所の汚れ
状態に応じて適宜にスートブローランスを時間間隔を可
変でき、常に最適な状態でプラントを運転することがで
き、省エネルギー化に大きく貢献する。

また、上記実施例では順序データとして、順序，ラン
スNOを用いたが、、ランスNOデータだけであってもよ
い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、熱伝達部の汚れ
状態に応じてスートブローランスの駆動時間を適宜変更
でき、よって、常に安定な状態でボイラを運転して所要
とする生成物を効率よく回収でき、省エネルギー化に大
きく貢献するボイラのスートブロー制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係わるボイラのスートブ
ロー制御装置の一実施例を説明するために示したもの
で、第１図は本発明装置を適用したパルプ製造プラント
の概略構成図、第２図は本発明の要旨となるスートブロ
ー制御装置の構成図、第３図は汚れの状態に応じて変化
する時間間隔データを示すテーブルデータ図、第４図は
従来装置の構成図、第５図は従来装置における時間間隔
データを示すテーブルデータ図である。 11……回収ボイラ、21……スーパヒータ、22……本体バ
ンク、23……エコノマイザ、31a,31b,…,31n……スート
ブローランス、32,33……測定センサ、40……スートブ
ロー制御装置、41……タイマ、42……スートブロー駆動
制御手段、43……汚れ状態時間決定手段、44……ランス
データ登録部、45……ランス決定部、46……スートブロ
ー起動指令部、47……ボイラ状態判定部、48……スート
ブロー時間間隔決定手段。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラに設けた熱伝達部に向けて複数のス
   ートブローランスが設置され、これらのスートブローラ
   ンスを順次動作させて前記熱伝達部に付着したダストを
   除去するボイラのスートブロー制御装置において、 時計を計測する計時手段と、 予めテーブルメモリに前記複数のスートブローランスの
   吹き付け順序データおよび時間間隔データが記憶され、
   前記計時手段からの信号を積算し、この積算時間が現在
   駆動中のスートブローランスの時間間隔に達したとき前
   記吹き付け順序データに基づいて次のスートブローラン
   スに駆動制御信号を送出するスートブロー駆動制御手段
   と、 前記熱伝達部の所定箇所に設置されたセンサからプロセ
   ス信号を受領して熱効率を求める熱効率演算手段と、 この熱効率演算手段によって求めた熱効率に基づいて前
   記熱伝達部の汚れ係数を決定する汚れ係数決定手段と、 この汚れ係数決定手段で決定された汚れ係数に基づいて
   前記スートブロー駆動制御手段のテーブルメモリの時間
   間隔データを変更するスートブロー時間間隔決定手段
   と、 を備えたことを特徴とするボイラのスートブロー制御装
   置。
2. 【請求項２】スートブロー駆動制御手段は、前記計時手
   段からの信号を積算し、この積算時間が現在駆動中のス
   ートブローランスの時間間隔に達したときに次に駆動す
   べきスートブローランスNOをコード化して出力するラン
   ス決定部と、このランス決定部からのコードを受け取
   り、このコードに対応するスートブローランスNOのスー
   トブローランスに駆動制御信号を与えるスートブロー起
   動指令部とを有するものである特許請求の範囲第１項記
   載のボイラのスートブロー制御装置。
3. 【請求項３】スートブロー時間間隔決定手段は、汚れ係
   数を時間間隔係数に変換し、かつ、この時間間隔係数と
   前記時間間隔データとを乗算し各スートブローランスに
   ついて新たな時間間隔データに変更するものである特許
   請求の範囲第１項記載のボイラーのスートブロー制御装
   置。