JP2906722B2 - ボイラのドラムレベル制御方法および制御装置 - Google Patents

ボイラのドラムレベル制御方法および制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃熱ボイラ等のボイラ
における蒸気ドラムのドラムレベル変動を抑制して適正
な水位を確保できるようにするボイラのドラムレベル制
御方法および制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、資源活用の見地から、都市ご
み等の被焼却物を焼却する流動床式焼却炉の排気ライン
に、排気ガスの熱を利用して稼働させる廃熱ボイラが設
けられる場合がある。
【0003】このような廃熱ボイラは、通常、ボイラに
供給される給水が排気ガスによって加熱されることによ
り蒸気ドラムから蒸気を発生させる形式となっている。
そして、蒸気ドラムの水のレベル、すなわちドラムレベ
ルの制御は、図4に示す制御フローの如く、ドラムレベ
ル発信器によりドラムレベルを検出し、その信号をドラ
ムレベル調節計に送り、ドラムレベル調節計でドラムレ
ベル設定値と比較され、設定値との偏差に基づき調節信
号が出力される。その信号により、蒸気ドラムから発生
する蒸気発生量を検出する発生蒸気流量発信器からの信
号を補正し、その補正信号を給水流量調節計に送って給
水量を決定し、その信号を給水流量調節弁に送り適正に
調節するようにしている。そして、給水流量は給水流量
発信器により検出され、給水流量調節計にフィードバッ
クされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、流動床式ご
み焼却炉においては、ごみの質や投入量によって燃焼状
態が急激に変動する場合が多々ある。したがって、上記
のような蒸気ドラムから発生する蒸気の量に見合った給
水量を供給するドラムレベルの制御方法では、燃焼状態
に応じてドラムレベルに急激な変動が起こりやすいとい
った課題を有している。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであって、請求項1のボイラ
のドラムレベル制御方法は、焼却炉から排出される排気
ガスの熱を利用して稼働されるボイラにおいて、蒸気ド
ラムから発生する蒸気流量ならびに蒸気ドラムのドラム
レベルを測定しこれらの測定信号に基づいて蒸気ドラム
に給水してドラムレベルの変動を抑制するドラムレベル
制御方法であって、 焼却炉内の圧力を検出・処理して炉
内の熱源の燃焼変化量を求めるとともに、この燃焼変化
量の信号に基づいて蒸気流量ならびにドラムレベルの測
定信号に補正を加えて蒸気ドラムに対する給水量を調節
することを特徴としている。また、請求項2のボイラの
ドラムレベル制御装置は、焼却炉から排出される排気ガ
スの熱を利用して稼働されるボイラにおいて、蒸気ドラ
ムから発生する蒸気流量ならびに蒸気ドラムのドラムレ
ベルを測定しこれらの測定信号に基づいて蒸気ドラムに
給水してドラムレベルの変動を抑制するドラムレベル制
御装置であって、 蒸気ドラムから発生する蒸気流量を測
定する蒸気流量測定器と、 蒸気ドラムのドラムレベルを
測定するドラムレベル測定器と、 蒸気流量ならびにドラ
ムレベルの測定信号に基づいて蒸気ドラムに給水する給
水供給機構と、 焼却炉内の圧力を検出・処理して炉内の
熱源の燃焼変化量を求める燃焼状態検出器と、 蒸気流量
ならびにドラムレベルの測定信号、燃焼変化量の信号に
基づいて蒸気ドラムへの給水量を調節する給水流量調節
計とを具備することを特徴としている。
【0006】
【作用】本発明によれば、蒸気ドラムから発生する蒸気
流量、蒸気ドラムのドラムレベルの測定信号に基づいて
蒸気ドラムに給水してドラムレベルの変動を抑制すると
ともに、焼却炉内の圧力から熱源の燃焼変化量を求め、
その信号に基づいて蒸気流量ならびにドラムレベルの測
定信号に補正を加えることにより、炉内の熱量変化から
蒸気ドラムのドラムレベルの変動を予測しこれに基づい
て給水量を調節するので、炉内の燃焼状態が急激な変化
が起こったとしても、これを把握して蒸気ドラムへの給
水を先行的に行うことができるので、蒸気ドラムの水位
を如何なる場合も適切に確保することができる。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、本実施例に係る流動床式ごみ焼却炉に
設置された場合の廃熱ボイラを含む設備の概略図を示し
ている。
【0008】まずこの設備を説明すると、図中1は焼却
炉本体となる炉体で、この炉体1の内部すなわち炉内1
aには、砂等の流動媒体Sが適宜量貯留されている。こ
の流動媒体Sは、定常運転時においては被焼却物Gの燃
焼によって高温状態に保たれている。炉体1には、前記
流動媒体S上に被焼却物を投入するための投入口2、被
焼却物G中に含まれる不燃物G0を流動媒体Sとともに
排出するための排出口3、燃焼後の排気ガスを排出する
排気口4がそれぞれ設けられている。
【0009】前記投入口2には、投入シュート5を介し
てスクリュコンベヤ6およびこのスクリュコンベヤ6に
被焼却物Gを送り込むホッパ7が接続され、このホッパ
7に被焼却物Gを投入することにより、スクリュコンベ
ヤ6、投入シュート5を経て投入口2から被焼却物Gが
炉内1aの流動媒体S上に落下して供給されるようにな
っている。
【0010】炉内1aの底部には、側方に開口する多数
のノズル(図示略)が形成された複数の散気管8が、流
動媒体Sに埋まる状態で相互に等間隔をおいて平行に配
列されている。これら散気管8のノズルからは、炉体1
の外部に設けられた燃焼用一次空気(以下一次空気と略
称)供給機構9から供給される一次空気が噴出し、この
一次空気により、流動媒体Sおよびこの流動媒体S上に
供給された被焼却物Gが乾燥・熱分解・燃焼、すなわち
一次燃焼するようになっている。
【0011】また、炉体1には、燃焼用二次空気(以下
二次空気と略称)供給口13が設けられている。この二
次空気供給口13からは、炉体1の外部に設けられた二
次空気供給機構14から供給される二次空気が、流動媒
体Sの上方に噴出し、この二次空気は、上述の如く、燃
焼した被燃焼物Gから発生する可燃ガスと混合してこれ
らを燃焼(二次燃焼)させる。
【0012】前記排気口4には、煙突18に通じる排気
通路19が接続され、炉内1aの排気ガスは、排気通路
19の途中に設置された誘引排風機20により、排気通
路19を経て煙突18から大気に放出されるようになっ
ている。なお、排気通路19の途中には、上流側から、
排気ガス中のダストを沈降させて除去するダスト沈降室
21、排気ガスの熱を回収するための廃熱ボイラ22、
および排気ガス中のダストを電気的に吸着して除去する
電気集塵機23がそれぞれ設けられている。
【0013】前記廃熱ボイラ22においては、給水供給
機構15から供給されるボイラ給水が、排気ガスとの熱
交換により、蒸気ドラム16から蒸気として蒸気配管1
7を通して外部へ送り出される。なお、蒸気配管には、
発生蒸気流量発信器24が設けられており、蒸気ドラム
16には、ドラムレベル発信器27が設けられている。
また、給水供給機構15は、給水ポンプ10から供給さ
れるボイラ給水流量を調節する給水調節弁11および給
水流量発信器12とが具備されている。
【0014】ところで、本実施例の流動床式ごみ焼却炉
においては、炉体1に、炉内1aの圧力の変化を測定す
るための炉内圧力発信器25が設置されており、この炉
内圧力設定器25の測定値に基づいて、流動床式ごみ焼
却炉の燃焼変動量を検知し、図2に示すドラムレベル制
御システム26により、給水調節弁11を先行的に制御
することによってドラムレベルが常に適切に制御される
ようになっている。
【0015】そのドラムレベル制御システム26による
ドラムレベル制御方法を、図2にもとづいて以下に説明
する。
【0016】蒸気ドラム16へのボイラ給水は、蒸気ド
ラム16から発生する蒸気流量を発生蒸気流量発信器2
4で測定し、その信号が給水流量調節計28の設定値と
して入力され、給水流量調節弁11を経て必要な給水が
蒸気ドラム16になされる。また、蒸気ドラム16の水
位はドラムレベル発信器27によって測定され、その信
号は、ドラムレベル調節計29にフィードバックされ、
設定値と偏差があれば、それを修正するようドラムレベ
ル調節計29から修正信号が出され、給水流量調節計2
8への設定信号を、第1の加算器30により補正する。
これにより、ドラムレベルに偏差が生じた場合、その偏
差が修正される。一方、炉内圧力発信器25からの信号
を処理し、燃焼変動量を信号処理演算器31により算出
し、給水流量調節計28への設定信号に、第2の加算器
32によって先行的に加算する。
【0017】従来は、燃焼変動の結果生じたドラムレベ
ル変動を検知して給水流量を制御していたため、ドラム
レベルの変動が大きかったが、上記のように、炉内圧力
の変動から算出された信号を先行要素として加算するこ
とにより、ドラムレベルの変動は大幅に抑制される。ま
た、先行信号は、ドラムレベル信号から条件演算器33
によって算出される定められた条件でリセットされる。
【0018】次に、信号処理演算器31および条件演算
器33について図3にもとづき説明する。炉内圧力発信
器25からの信号を平均化演算器34によって移動平均
値を求め、その値をPAVとする。ここで、燃料が急激に
激しくなった場合例にとって説明する。
【0019】燃焼が急激に激しくなった場合、炉内圧力
が急速に高くなることが知られている。そこで、平均化
演算器34によって移動平均値PAVを求め、その信号に
正バイアスBHを加算した信号を、炉内圧力発信器25
からの信号PVより第1の減算器35によって減算し
て、PV−(PAV+BH)を計算する。この減算結果を、
第1のモニタスイッチ36によって監視し、その信号の
大きさにしたがって第1の開度設定器37から補正信号
を出す。
【0020】一方、ドラムレベル発信器27の信号Lが
第1の信号演算器38によって、 dl/dt<0、 L≦LH (dl/dt:ドラムレベル変化率、LH:ドラムレベ
ル上限設定値)の条件が満たされたとき、第1の開度設
定器37からの信号をリセットする。
【0021】また、燃焼が急激に低下した場合は、上記
と逆の動作が、それぞれ第2の減算器39、第2のモニ
タスイッチ40、第2の開度設定器41、および第2の
信号演算器42によって行なわれる。ただし、その際の
リセット条件は、 dl/dt>0、 L≧LL (LL:ドラムレベル下限設定値)である。なお、正バ
イアスBHの代わりに負バイアス−BLとなる。
【0022】上記本実施例によれば、流動床式ごみ焼却
炉の炉内1aの燃焼状態をあらわす炉内圧力の変化量
が、第2の加算器32に先行的に入力され、この値によ
り給水流量調節計28の設定信号が補正される。すなわ
ち、炉内1aの燃焼状態を事前に把握し、ドラムレベル
の変動を事前に予測し給水量の調節を行なうわけであ
る。したがって、炉内1aに投入されたごみの質やその
量により急激に激しい燃焼状態となっても、ドラムレベ
ルの変動は抑制され、蒸気ドラム16の水位が適切に確
保される。
【0023】なお、上記実施例は、流動床式ごみ焼却炉
に設置された廃熱ボイラの例であるが、本発明はこれに
限らず、その多様な熱源に適用できる。また、燃焼状態
の検出に炉内圧力の代わりに別のセンサを設けてもよ
い。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のボイラの
ドラムレベル制御方法によれば、焼却炉内の圧力を検出
・処理して熱源の燃焼状態の変化量を事前に把握し、こ
の変化量の信号によって先行的に給水量の調節を行うこ
とにより、炉内の熱源に急激な燃焼変動が生じてもドラ
ムレベルの変動が抑制され、蒸気ドラムの水位が適切に
確保されるといった効果を奏し、本発明のボイラのドラ
ムレベル制御装置によれば、上記方法が的確に行えると
いった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の廃熱ボイラが設置された流動床式ご
み焼却炉の概略全体図である。
【図2】ドラムレベル制御システムのフローである。
【図3】信号処理演算器および条件演算器のフローであ
る。
【図4】従来の制御方法を示すフローである。
【符号の説明】
1 炉体(熱源) 16 蒸気ドラム 22 廃熱ボイラ 25 炉内圧力発信器(燃焼状態検出器) 26 ドラムレベル制御システム 27 ドラムレベル発信器(ドラムレベル測定器) 28 給水流量調節計 30 第1の加算器 32 第2の加算器 31 信号処理演算器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却炉から排出される排気ガスの熱を利
    用して稼働されるボイラにおいて、蒸気ドラムから発生
    する蒸気流量ならびに蒸気ドラムのドラムレベルを測定
    しこれらの測定信号に基づいて蒸気ドラムに給水してド
    ラムレベルの変動を抑制するドラムレベル制御方法であ
    って、 焼却炉内の圧力を検出・処理して炉内の熱源の燃焼変化
    量を求めるとともに、この燃焼変化量の信号に基づいて
    蒸気流量ならびにドラムレベルの測定信号に補正を加え
    蒸気ドラムに対する給水量を調節することを特徴とす
    るボイラのドラムレベル制御方法。
  2. 【請求項2】 焼却炉から排出される排気ガスの熱を利
    用して稼働されるボイラにおいて、蒸気ドラムから発生
    する蒸気流量ならびに蒸気ドラムのドラムレベルを測定
    しこれらの測定信号に基づいて蒸気ドラムに給水してド
    ラムレベルの変動を抑制するドラムレベル制御装置であ
    って、 蒸気ドラムから発生する蒸気流量を測定する蒸気流量測
    定器と、 蒸気ドラムのドラムレベルを測定するドラムレベル測定
    器と、 蒸気流量ならびにドラムレベルの測定信号に基づいて蒸
    気ドラムに給水する給水供給機構と、 焼却炉内の圧力を検出・処理して炉内の熱源の燃焼変化
    量を求める燃焼状態検出器と、 蒸気流量ならびにドラムレベルの測定信号、燃焼変化量
    の信号に基づいて蒸気ドラムへの給水量を調節する給水
    流量調節計とを具備する ことを特徴とするボイラのドラ
    ムレベル制御装置。
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