JP2572401B2 - 石炭焚ボイラ起動制御方式 - Google Patents

石炭焚ボイラ起動制御方式

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JP2572401B2 JP62270392A JP27039287A JP2572401B2 JP 2572401 B2 JP2572401 B2 JP 2572401B2 JP 62270392 A JP62270392 A JP 62270392A JP 27039287 A JP27039287 A JP 27039287A JP 2572401 B2 JP2572401 B2 JP 2572401B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭を燃料とするボイラ装置に係り、特に短
時間で起動するに好適なボイラ装置の制御方式に関す
る。
〔従来の技術〕
従来技術により微粉炭ミル系統の構成の一例を第5図
に示す。微粉炭ミルの系統は、押込フアン1まで送出さ
れた空気の一部を一次空気予熱器2および熱空気ダンパ
4から成る熱空気系統ならびに冷空気ダンパ3を設置し
た冷空気系統に通すように構成される。冷空気ダンパ3
および熱空気ダンパ4で調整され、混合された冷,熱空
気は、一次空気フアン5を介して微粉炭ミル6内に取込
まれる。この一次空気は、微粉炭ミル6を起動するため
の微粉炭ミル暖機用空気としても使用される。
一方、コールバンカ8に貯えられた石炭は、コールフ
イーダ7により微粉炭ミル6内に投入され粉砕される。
粉砕された微粉炭は、微粉炭ミル6内に取込まれた一次
空気により、微粉炭輸送管9を通してバーナへ輸送さ
れ、押込フアン1から送出された二次空気とともに燃焼
する。
このような微粉炭ミル系統の起動制御は、起動シーケ
ンス制御装置14からの制御信号(バーナ点火信号13,給
炭機制御信号12,熱空気ダンパ制御信号11,冷空気ダンパ
制御信号10)により制御されていた。
第6図に従来方式による起動シーケンス制御装置14の
制御方式を示す。まず一次空気フアン5を起動し、微粉
炭ミル6のウオーミングを開始する。このウオーミング
は、微粉炭ミル出口空気温度が予め設定した温度以上に
暖機され、即ちウオーミング完了を確認した後、微粉炭
ミル6及び給炭機7が起動される。このウオーミングか
ら給炭機7の起動までの一連の手順が、微粉炭ミル6の
台数分だけ順次行なわれる。このように、従来の微粉炭
ミル系統の起動制御は、完了信号等のある状態(イベン
ト)が成立したか否かを計測して制御装置へ信号を入力
する制御方式(イベントフイードバツク型シーケンス制
御)で行なわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
石炭焚ボイラへの燃料は微粉炭ミルにより供給される
が、微粉炭ミルに投入される石炭の性状は産地によつて
異なり、特に湿分のバラツキが大きいため、石炭の輸送
に用いられる一次空気により石炭を乾燥させる必要があ
る。
そのためにも予め微粉炭ミル内を規定値以上に暖機し
ておく必要がある。また、微粉炭ミルの暖機に際して
も、季節,天候等の外気温度により暖機に要する時間に
影響を与える。従つて、これらを一律のウオーミング完
了温度で対処しようとすれば、それらの要因を見込んで
かなりのマージンをもつて予め高めに設定しておく必要
がある。
また、石炭投入後の微粉炭ミル出口空気温度について
は、微粉炭ミルで粉砕された微粉炭を所定の輸送速度で
火炉内に送出するため、設定値に維持する必要があり、
特に微粉炭ミル起動時の給炭過程における微粉炭ミル出
口空気温度の低下が大きいため、石炭に含有する湿分の
乾燥が不十分となり、微粉炭の燃焼性能が悪化し、ひい
ては未燃分の増加をきたす。また、同時に一次空気の速
度を低下させるので、火炉への微粉炭の供給量が低下
し、燃焼が不安定になるため、石炭投入後の微粉炭ミル
出口空気温度が設定値で安定に維持されていることを確
認する必要がある。
このように上記従来技術は、微粉炭ミルのウオーミン
グ所要時間の設定の点についても配慮がなされておら
ず、マージンをもつたウオーミング時間を割当てざるを
得ず、石炭焚ボイラの起動時間延長という問題があつ
た。また、従来の起動制御は全負荷到達時刻が設定され
た後、運転員の経験に基づいて起動シーケンスを始動す
るため、上記要因により起動性能を安定に保つことが困
難であると同時に、運転員にかかる負担が大きく、全負
荷到達時刻遅れが問題であつた。
本発明の目的は、全負荷到達時刻及び微粉炭ミル出口
空気温度設定に基づいた、最適な起動制御開始時間を推
定し、起動時間を短縮するとともに、微粉炭ミル起動時
の燃焼性能悪化を防止することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
要するに本発明により、全負荷到達時刻及び微粉炭ミ
ル出口空気温度設定値に基づいた、最適な起動制御開始
時間を推定し起動時間を短縮するとともに、微粉炭ミル
起動時の燃焼性能悪化を防止する目的は、微粉炭ミルの
粉砕性能に影響を及ぼす石炭性状及び外気温度から、微
粉炭ミルを設定値以上まで暖機するに要する時間を演算
する部分と、石炭投入後の微粉炭ミル出口空気温度が設
定値に安定するに要する時間を演算する部分とを微粉炭
ミルのシユミレーシヨンモデルにより構成し、上記の所
要時間を予め設定しておいた全負荷到達時刻から減算す
ることにより、微粉炭ミルを暖機する最適な開始時間を
演算することにより達成される。
〔作 用〕
本発明は、微粉炭ミルに投入する石炭の性状やその時
点の外気温度に対するウオーミング所要時間及び石炭投
入後の微粉炭ミル出口空気温度が設定値に安定するに要
する時間とを演算することができる。それによつて、微
粉炭ミルの粉砕性能に影響を与える要因を見込んだウオ
ーミング所要時間を設定する必要がなくなるため、微粉
炭ミルの暖機に要する時間が短縮され、安定した微粉炭
ミル出口空気温度により火炉への微粉炭の供給量が安定
するため、燃料性能の悪化を防止することができる。
また、予め設定された全負荷到達時刻から上記所要時
間を減算することにより最適な起動開始時間を設定でき
るため、全負荷到達時刻遅れが解消される。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明の実施例を示す。第1図の起動制御系
統図は、第5図で説明した従来方式の起動シーケンス制
御装置14に微粉炭ミルウオーミング開始時刻信号22を入
力することにより最適な起動開始制御を行ない、起動時
間の短縮及び全負荷到達時刻遅れの防止を実現する起動
制御系統図である。
図中の15は起動完了時刻設定器、16は微粉炭ミルシユ
ミレーシヨンモデル、17はミル出口空気温度安定時間算
出部、18はミルウオーミング所要時間算出部、19は減算
器、20は起動完了時間信号、21はフイーダ起動時刻信
号、22はウオーミング開始時刻信号、23はミル出口空気
温度安定時間信号、24はミルウオーミング所要時間信号
である。
最適なウオーミング開始時刻は、全負荷到達時刻設定
器15に全負荷到達時刻を予め設定しておき、微粉炭ミル
シユミレーシヨンモデル16によつて求められる石炭投入
後のミル出口空気温度が規定値に安定するまでの所要時
間と、ミルウオーミングに要する時間とを減算器19によ
り減算することで、最適なウオーミング開始時刻信号22
を得ることができる。
従つて、このミルウオーミング開始時刻信号22が、起
動シーケンス制御装置14に入力されると、第6図の起動
制御方式により冷,熱空気ダンパ制御信号10,11,給炭機
制御信号12及びバーナ点火信号13等の信号がイベントフ
イードバツクで起動されるため、全負荷到達時刻遅れの
ない微粉炭ミルの起動制御が行なわれる。
本発明の根拠となる微粉炭ミルシユミレーシヨンモデ
ル16により微粉炭ミル内部の伝熱プロセスを内部エネル
ギベースで説明する。
本モデルは、ミル起動完了を決定する要因である微粉
炭ミル出口空気温度について、水の状態変化、即ち水及
び水蒸気の潜熱と顕熱を考慮したモデルである。
まず、微粉炭ミル内の熱エネルギバランスを以下に示
す。
ここで、Ww,Ws,Wa,Wcはそれぞれ微粉炭ミル内の水質
量,水蒸気質量,空気質量,石炭質量であり、Fai,Fci,
Fwiはそれぞれ微粉炭ミル入口の空気質量流量,石炭質
量流量,水質量流量を示し、Fao,Fco,Fso,Fwoはそれぞ
れ微粉炭ミル出口の空気質量流量,微粉炭質量流量,水
蒸気質量流量,水質量流量を示す。またT,Tai,Tciは微
粉炭ミル内の平均温度(微粉炭ミル内の空気,石炭,水
及び水蒸気の温度は等しいと仮定),微粉炭ミル入口の
空気温度及び石炭温度を示す。Ca,Ccは空気及び石炭の
比熱であり、h′,h″,v′,v″,pはそれぞれ飽和水及び
飽和蒸気の比エンタルピ及び比容積及び圧力である。ま
たQmfは、微粉炭ミル内固気とミルケーシングメタル間
の伝熱量であり、以下の式を連立して求めることができ
る、 Qmf=AiUi(T−Tm) ……(2) Qgm=AoUo(Tm−Te) ……(3) ここでQgmはミルケーシングメタルと外気間の伝熱量
であり、Tm,Teはそれぞれミルケーシングメタル温度,
外気温度である。Ai,Aoは伝熱面積を示し、Ui,Uoは熱伝
達率を示す。また、Cmはミルケーシングメタルの比熱で
あり、Wwはミルケーシングメタルの質量である。
また、微粉炭ミル内のマスバランスは以下の式で成り
立つ。
ここでFevは水の蒸発量である。
従つて、(5),(6),(7),(8)式を(1)
式に代入し、微粉炭ミル内の平均温度Tの変化率につい
て整理すると以下の式が得られる。
また、水の蒸発量Fevは以下のように求まる。
よつて(9),(10)式を用いることにより、微粉炭
ミル出口空気温度Tを予測することができる。
第2図に微粉炭ミルの出口空気温度(曲線2)をシユ
ミレーシヨンした結果例を示す。シユミレーシヨンする
ための入力データとしては、微粉炭ミル入口空気温度
(曲線1),給炭量(曲線4),一次空気質量流量(曲
線7)がある。また、曲線3,5,6はそれぞれ微粉炭ミル
ケーシングメタル温度,出炭量及びミル内保有炭量を示
す。
このようなシユミレーシヨン結果より第3図に示す微
粉炭ミル出口空気温度が規定値に安定するに要する時
間、及び第4図に示すミルウオーミング所要時間を算出
することができる。
第3図の微粉炭ミル出口空気温度の安定する所要時間
を決定する要因としては、微粉炭ミルに投入される石炭
に含まれている水分量,石炭温度,一次空気温度及び外
気温度があり、石炭に含まれている水分量により所要時
間にかなりの差がある。
また、第4図のミルウオーミング所要時間を決定する
要因にも同様のものがあり、図に示すとおり外気温度
(例えば季節)により所要時間に差がでてくる。
このように本微粉炭ミルシユミレーシヨンモデルを用
いて微粉炭ミル出口空気温度変化を予測すことによつ
て、石炭性状,外気温度及び一次空気温度等が変化した
場合でも、マージンのない最適なミル出口空気温度が規
定値に安定するまでの所要時間及びミルウオーミング所
要時間を算出することができるため、微粉炭ミル暖機に
要する時間を短縮し、全負荷到達時刻遅れが解消でき
る。また、ミル出口空気温度が安定していることより、
良好な燃焼が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、微粉炭ミル出口空気温度が規定値に
安定するまでの所要時間及びミルウオーミング所要時間
を算出し、予め設定されている全負荷到達時刻より減算
することによつて最適なミルウオーミング開始時刻を得
ることができるため、ウオーミング所要時間の短縮,全
負荷到達時刻遅れの解消,運転員の負担軽減及び良好な
燃焼が得られるという効果がある。
また、微粉炭ミル起動以前には軽油バーナによる燃焼
によつて一次空気を加熱し、微粉炭ミルからの燃料供給
による安定した燃焼が得られるまで軽油が使用されるた
め、ミルウオーミング所要時間が短縮されれば、従来に
比べ著しく軽油消費量を低減することができ、経費節減
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る起動制御系統図、第2図
は微粉炭ミルシユミレーシヨンモデルを説明するための
特性図、第3図はミル出口空気温度特性図、第4図はミ
ルウオーミング所要時間特性図、第5図は従来の起動制
御系統図、第6図はミル起動のフローチヤートである。 14……起動シーケンス制御装置、15……起動完了時刻設
定器、16……微粉炭ミルシユミレーシヨンモデル、17…
…ミル出口空気温度安定時間算出部、18……ミルウオー
ミング所要時間算出部、19……減算器、20……起動完了
時刻信号、21……フイーダ起動時刻信号、22……ウオー
ミング開始時刻信号、23……ミル出口空気温度安定時間
信号、24……ミルウオーミング所要時間信号。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微粉炭ミルへ高温気体を導いて暖機を行な
    い、微粉炭ミル出口空気温度が設定値以上に上昇した
    後、石炭を投入し微粉炭ミルを起動する石炭焚ボイラの
    起動制御方式において、微粉炭ミルを設定値以上まで暖
    機するに要する時間を演算する部分と、石炭投入後の微
    粉炭ミル出口空気温度が、設定値に安定するに要する時
    間を演算する部分とを有することを特徴とする石炭焚ボ
    イラ起動制御方式。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第(1)項において、微粉
    炭ミルを暖機するに要する時間と、石炭投入後の微粉炭
    ミル出口空気温度が安定するに要する時間を、予め設定
    しておいた全負荷到達時刻から減算することにより、微
    粉炭ミル暖機を開始する時刻を演算する演算部を設けた
    ことを特徴とする石炭焚ボイラ起動制御方式。
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