JP2836901B2 - 回収ボイラの燃焼制御方法 - Google Patents

回収ボイラの燃焼制御方法

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JP2836901B2
JP2836901B2 JP2092027A JP9202790A JP2836901B2 JP 2836901 B2 JP2836901 B2 JP 2836901B2 JP 2092027 A JP2092027 A JP 2092027A JP 9202790 A JP9202790 A JP 9202790A JP 2836901 B2 JP2836901 B2 JP 2836901B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はパルプ製造工程にて生ずる黒液という特殊な
燃料をチャーベット燃焼という特殊な燃焼をさせて、蒸
気を発生させるとともに、チップ蒸解用薬剤を回収する
回収ボイラの燃焼制御方法に関する。
[従来の技術] 紙パルプ製造プラントにおいて、チップ蒸解工程から
廃液として黒液が排出される。黒液は濃縮装置において
濃縮されたのち濃黒液タンクに貯蔵され、そこから黒液
ヒータに導き、蒸気で加熱した後、黒液噴射ガンにより
回収ボイラの炉内に噴射する。
炉内に散布された黒液は浮遊乾燥し炉底部に堆積して
チャーベットを形成するので燃焼用空気を送り込み、チ
ャーベット内の有機成分を燃焼させる。
発生熱は炉内および排ガス流路の伝熱管で熱交換され
蒸気として取り出される。一方、チャーベット内の無機
成分はチャーベット上の高温還元雰囲気内で還元され、
蒸解用薬剤原料のスメルトとしてスパウトロより回収さ
れる。
ところで、前記回収ボイラは黒液の燃焼による蒸解用
薬剤の還元回収と蒸気の発生という2つの主目的を有し
ているがパルプ生産工程の上流プロセスの操業変化や
チップ材種の違いによる黒液濃度、組成の変動、黒液
噴射ガンの散布状態の変化などによるチャーベット形状
の変動、周壁に付着した黒液噴射物の不規則な落下、
過熱器およびアッシュホッパー等からの灰塊の突発的
な落下、空気孔の汚れによるドラフト損失の変動等の
外乱があり、これら外乱に対して高効率・低公害で安定
した連続運転を維持することは非常にむつかしく、従来
は回収ボイラの運転は熟練した運転員の経験と勘にたよ
るところが大きかったが、それでも常に良好な燃焼状態
で連続運転することは困難であった。
[発明が解決しようとする課題] 回収ボイラ前記のような種々の外乱が時々刻々変化す
ること、また、その外乱を正確にオンラインで把握する
こと自体が困難である。しかるに、従来は運転員による
回収ボイラの巡回や燃焼状態を表すプロセスデータの総
合的な監視により燃焼状態を推定して運転していた。
このため常に良好な燃焼状態で運転することは非常な
熟練を要し、更に運転員が燃焼状態の変動を見逃したた
めに回復操作が遅れ、回収ボイラの安定操業、高効率操
業が困難となるおそれがあった。
そこで、本発明は回収ボイラの燃焼状態の変動を常時
監視し、回復操作を自動的に行うことができ、常に良好
な燃焼状態を維持し得、回収ボイラの安定な連続運転お
よび高効率・低公害操業を容易に実現できる回収ボイラ
の燃焼制御方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は、炉内の燃焼状態を表すプロセスデータを常
時把握し、その瞬時値と傾向値とに基づいて燃焼状態予
測手段により一定時間後における燃焼状態を予測診断
し、(1)炉内の燃焼状態が低下傾向にあると予測され
たとき燃焼状態調整手段により上記炉内に導入される燃
焼用空気の供給量や黒液温度などの運転条件を変化させ
て、常時、安定な燃焼状態を維持し、又(2)炉内の燃
焼状態が安定であると予測されたとき燃焼状態調整手段
により炉内の熱損失が最小になる燃焼用空気の供給量と
黒液温度の目標値の組合せを求めその値に燃焼用空気の
供給量と黒液温度の目標値を一致させるようにしたもの
である。
[作用] このような手段を講じたことにより、炉内の燃焼状態
を表すプロセスデータの瞬時値、傾向値とに基づいて燃
焼状態が予測されるとき、炉内に導入される燃焼用空気
の供給量や黒液温度などの運転条件は燃焼状態を改善す
るように操作されて良好な燃焼状態が維持される。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図及び第5図を参照し
ながら説明する。
第1図は本発明の燃焼制御方法に関する燃焼制御装置
27を適用した回収ボイラの概略構成を表す系統図であ
る。同図において回収ボイラ1にはチップ蒸解工程から
排出された黒液Aが濃黒液タンク2を通り、黒液ヒータ
3にて蒸気ライン4を流れる蒸気によって加熱された
後、黒液噴射ガン6により炉1内に噴射され、炉1内に
散布された黒液A′は浮遊乾燥して落下し炉底部にチャ
ーベット8を形成する。
このチャーベット8は、上段の燃焼用空気供給ライン
7a,7b,7cから供給される燃焼用空気B1,B2,B3によって燃
焼が促進される。この時、チャーベット8上の高温還元
雰囲気内で還元反応が行われ、蒸解用薬剤の原料である
スメルトCが炉底部のスパウトロ9から回収される。
また、このチャーベット8の燃焼によって生ずる燃焼
排ガスDは、煙突15から排出される。一方、給水ライン
10から供給される水Eは節炭器11、本体バンク12、およ
びスーパヒータ13の各伝熱部で燃焼排ガスと熱交換が行
われ、蒸気ライン14から高温高圧の蒸気Fとして取り出
される。
燃焼制御装置27は、炉内の燃焼状態を表すプロセスデ
ータとして、黒液通過路に設けられた黒液濃度検出器17
にて検出された黒液濃度データPV1、回収ボイラ1の炉
壁等に設けられた炉内温度検出器18にて検出された炉内
温度データPV2、排ガス流路に設けられた排ガス検出器1
9にて検出された排ガスのSOx,O2,NOx,COの各濃度データ
PV3,PV4,PV5,PV6を取り込む。そして燃焼制御装置27
は、第3図に示すようにPV1,PV2,…,PV6の瞬時値と傾
向値から一定時間後のPV1,PV2,…,PV6の値を予測して炉
1内の燃焼状態を診断する機能、炉1内の燃焼状態が
低下傾向にあると予測診断されたとき、燃焼状態調整手
段により熟練運転員の経験や知識と設計データに基づい
た調整規則に応じて燃焼用空気供給ライン7b,7cから炉
1内に供給される空気量と黒液温度とに対する目標値SV
1,SV2,SV3を燃焼状態が回復する方向に変更する機能
と、炉1内の燃焼状態が安定であると予測診断された
とき、燃焼状態調整手段により、炉1内の熱損失がSOx,
NOx,COの公害規則値内で最小になる燃焼用空気の供給量
と黒液温度の目標値T1,T2,T3を算出し、この算出値に基
づいて燃焼用空気の供給量と黒液温度の目標値を調整す
る機能とを有している。上記傾向値とは、現在の瞬時値
が過去のプロセスデータの並びから判断して上昇傾向に
あるのか下降傾向にあるのかを示す値である。
一方、空気量目標値SV1およびSV2は、2−3次空気量
調節計24、3次空気量調節計26にそれぞれ与えられ、空
気量検出器23,25にて検出された空気量が目標値に一致
するように空気ダンパが調節される。また、黒液温度目
標値SV3は蒸気量調節計20に与えられ、黒液温度検出器1
6にて検出された黒液温度が目標値に一致するように蒸
気量調節弁5の開度が調節される。
第2図は前記燃焼制御装置27の具体的構成を示すブロ
ック図である。プロセスデータ処理部30は、前記各プロ
セスデータPV1,PV2,…,PV6を所定の周期で取込み、特に
プロセスデータPV3,PV4,PV5,PV6はフィルタリング処理
を施した後、工学値に変換し、その結果はプロセスデー
タ記憶部31に、プロセスデータPV1はPV1′,PV2はPV2′,
PV3はPV3′,PV4はPV4′,PV5はPV5′,PV6はPV6′,とし
て格納される。許容値データ設定部32は、前記各プロセ
スデータPV1,PV2,…,PV6の許容上限レベル、許容下限レ
ベルの許容値データLVi(i=1,12)をそれぞれ設定す
るものであり、設定された各許容値データLVi(i=1,1
2)は許容値データ記憶部33に格納される。調整規則設
定部28は、熟練運転員の経験や知識、設計データに基づ
いた複数の調整規則JRi(i=1,64)を設定するもので
あり、設定された調整規則は調整規則記憶部29に格納さ
れる。
燃焼状態予測部34は具体的には第3図に示す回路構成
をなしている。すなわち、前記プロセスデータ記憶部31
からプロセスデータPV1′,PV2′,…,PV6′を続出し、
最初にプロセスデータPV1,PV2,…,PV6の予測を行い燃焼
予測信号Q1,Q2,…,Q6を送出し、次にその燃焼予測信号Q
1,Q2,…,Q6の論理和をとりオン、オフの出力信号Rを送
出する。出力信号RはPV1′,PV2′,…,PV6′のうち1
つ以上が燃焼異常と予測されたときにオン、全て燃焼正
常と予測されたときにオフにするものとなっている。
燃焼予測回路37は、具体的には第4図に示す機能構成
をなしている。すなわち、プロセスデータPV1′をプロ
セスデータ記憶部31から読出して最初に、変化量検出手
段39によりプロセスデータについて変化量を検出し、予
測演算手段40により一定時間のPV1′の値PV1を算出す
る。次に比較手段41により出力信号Q1は、プロセスデー
タPV1′に該当する許容上限値データLV1と許容下限値デ
ータLV2を許容値データ記憶部33から読出して比較し、
予測値PV1が許容値を超える場合は、オン、許容値以内
の場合はオフするものとなっている。
燃焼状態調節部35は、前記燃焼状態予測信号Rをトリ
ガーとして燃焼用空気の供給量と黒液温度に対する目標
値U1,U2,U3を算出するものであって、具体的には第5図
に示す回路構成になっている。
燃焼状態調節部35は、前記燃焼状態予測信号Rを所定
の周期で演算切換回路42に取り込み、燃焼状態予測信号
Rがオンの時は、調整演算回路43を作動させ、逆にオフ
の時は調整演算回路44を作動させる。
1)調整演算回路43は、起動されると初めに、燃焼状態
予測部34から燃焼予測信号Q1,Q2,…,Q6を、プロセスデ
ータ記憶部31からプロセスデータPV1′,PV2′,…,PV
6′を取込む。
次に、燃焼予測信号Q1,Q2,…,Q6オン、オフの組合せ
に対応する調整規則JRiを調整規則記憶部29から読出
す。上記読出されたプロセスデータPV1′,PV2′,…,PV
6′と調整規則JRiを用いて最適調整演算が行われ、燃焼
用空気の供給量と黒液温度とに対する目標値S1,S2,S3が
算出される。
2)調整演算回路44は、起動されるとプロセスデータ記
憶部31からプロセスデータPV1′,PV2′,…,PV6′を、
許容値データ記憶部33から許容値データLVi(i=1,1
2)を取込む。
上記読出されたプロセスデータPV1′,PV2′,…,PV
6′と許容値データLVi(i=1,12)を用いて炉内の熱損
失がSOx,NOx,COの制限値の範囲内で最小になる燃焼用空
気の供給量と黒液温度の目標値T1,T2,T3の組み合わせが
探索される。
出力回路45は前記演算切換回路42の出力信号R′のオ
ン、オフに応じて、前記調整演算回路43,44の出力信号
を受取る。すなわち、出力信号R′がオンの時は出力信
号S1,S2,S3を、出力信号R′がオフの時は出力信号T1,T
2,T3を受取る。出力設定部36は前記燃焼状態調節部35の
出力信号U1,U2,U3を受取り、目標値SV1,SV2,SV3を上記
目標値U1,U2,U3まで一定間隔かつ一定レベルで段階状に
変更させるものとなっている。
[発明の効果] 本発明によれば、常時、炉内の燃焼状態を表すプロセ
スデータの瞬時値と傾向値とに基づいて燃焼状態予測手
段により(1)燃焼状態が低下傾向にあると予測される
と燃焼状態調整手段により熟練運転員の経験的知識と設
計データに基づいた調整規則に応じて燃焼用空気の供給
量や黒液温度の運転条件を変えて調整し、(2)燃焼状
態が安定であると予測されると燃焼状態調整手段により
炉内の熱損失が公害規制値内で最小になるように燃焼用
空気の供給量や黒液温度の運転条件を変えて調整するよ
うにしたので、従来の技術の項で詳述したような種々の
外乱に対して、燃焼状態の変動を早期に適確に評価でき
る上に、燃焼状態を改善する目標値を決定するようにし
たので、常時、良好な燃焼状態を維持し得、回収ボイラ
の安定操業、および高効率操業を容易に実現できる回収
ボイラの燃焼制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る回収ボイラの概略構成
を示す系統図、第2図は燃焼制御装置の具体的構成を示
すブロック図、第3図は燃焼状態予測部34の具体的構成
を示すブロック図、第4図は燃焼予測回路37の具体的構
成を示すブロック図、第5図は燃焼状態調節部35の具体
的構成を示すブロック図である。 1……回収ボイラ、2……濃黒液タンク、3……黒液ヒ
ータ、4……蒸気ライン、5……蒸気量調節弁、6……
黒液噴射ガン、7a,7b,7c……燃焼用空気供給ライン、8
……チャーベット、9……スパウトロ、10……給水ライ
ン、11……節炭器、12……本体バンク、13……スーパヒ
ータ、14……蒸気ライン、15……煙突、16……黒液温度
検出器、17……黒液濃度検出器、18……炉内温度検出
器、19……排ガス検出器、20……蒸気量調節計、21……
1次空気量検出器、22……1次空気量調節計、23……2
−3次空気量検出器、24……2−3次空気量調節計、25
……3次空気量検出器、26……3次空気量調節計、27…
…燃焼制御装置、28……調整規則設定部、29……調整規
則記憶部、30……プロセスデータ処理部、31……プロセ
スデータ記憶部、32……許容値データ設定部、33……許
容値データ記憶部、34……燃焼状態予測部、35……燃焼
状態調節部、36……出力設定部、37……燃焼予測回路、
38……論理和回路、39……変化量検出、40……予測演
算、41……比較、42……演算切換回路、43……調整演算
回路、44……調整演算回路、45……出力回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D21C 11/12 F23G 5/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルプ製造工程にて生ずる黒液をチャーベ
    ット燃焼させて蒸気を発生させるとともに、チップ蒸解
    用薬剤を回収する回収ボイラにおいて、炉内の燃焼状態
    を表すプロセスデータの瞬時値と過去の複数個のプロセ
    スデータの並びから求めた傾向値とに基づいて、時々刻
    々変化する外乱による燃焼状態の変動を予測し、一定時
    間後における燃焼状態を予測診断する燃焼状態予測診断
    手段と燃焼状態調整手段により上記炉内に導入される燃
    焼用空気の供給量や黒液温度の目標値を算出し燃焼状態
    を調整することを特徴とする回収ボイラの燃焼制御方
    法。
  2. 【請求項2】前記燃焼状態予測手段は、前記プロセスデ
    ータの瞬時値と傾向値とに基づいて一定時間後のプロセ
    スデータを予測し、その予測値が該当する許容値を超え
    たとき燃焼状態が低下していると判定するものであるこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の回収ボイラの燃焼制
    御方法。
  3. 【請求項3】前記燃焼状態調整手段による燃焼状態の調
    整は、燃焼状態予測手段により一定時間後における燃焼
    状態が低下傾向にあると判定されたとき予め設定された
    調整規則に基づいて、燃焼空気の供給量や黒液温度の目
    標値を調整し燃焼状態を回復させるようにしたことを特
    徴とする請求項(1)記載の回収ボイラの燃焼制御方
    法。
  4. 【請求項4】前記燃焼状態調整手段による燃焼状態の調
    整は、燃焼状態予測手段により一定時後における燃焼状
    態が安定であると判定されたとき、燃焼用空気の供給量
    と黒液温度を変数として、前記回収ボイラの熱損失が公
    害規制値の制限内で最小になる燃焼用空気の供給量と黒
    液温度の目標値を算出し高効率・低公害な燃焼状態を実
    現させるようにしたことを特徴とする請求項(1)記載
    の回収ボイラの燃焼制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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