JP4254004B2 - 外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置並びに推定に基づく制御方法及び装置 - Google Patents
外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置並びに推定に基づく制御方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみや産業廃棄物等の焼却処理、あるいは、ＲＤＦ（ごみ固形化燃料）等の燃料の燃焼に際して発生する燃焼熱を回収するために用いる外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置並びに推定に基づく制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外部循環流動層ボイラは、図７にその一例の概略を示す如く、蒸気ドラム２と接続された多数の水冷壁管３により火炉１の全体を構成し、該火炉１内の下部位置に一次燃焼室４を、又、その上方部に二次燃焼室５をそれぞれ設け、一次燃焼室４内には、一次空気管６に接続した空気分散管７を底部に配置して、流動媒体としての砂を充填して流動層を形成させ、一次空気管６を通して供給した一次空気を上記空気分散管７で分散させて該流動層を流動化させるようにし、一方、二次燃焼室５には、二次空気を導入するための二次空気管８を接続し、燃料バンカ９から供給された廃棄物や燃料を一次空気と二次空気とによって燃焼させるようにし、このとき発生した燃焼熱を、上記水冷壁管３部にて熱交換することにより回収するようにしてある。
【０００３】
又、上記火炉１の外部に、ホットサイクロンの如き砂分離器１０を設置して、該砂分離器１０の上部と火炉１の頂部とを連通させ、且つ砂分離器１０の下端部と一次燃焼室４とを砂循環用ダクト１１にて連通させると共に、該砂循環用ダクト１１の途中に、流動化空気管１２に接続した空気分散管１３の上部に蒸気管１４を配してなる流動層型外部熱交換器（最終過熱器）１５を設置して、火炉１内で吹き上げられた砂を、砂分離器１０で分離捕集して砂循環用ダクト１１を通し外部熱交換器１５を経由させてから、一次燃焼室４の流動層へ戻すようにして循環させるようにすると共に、上記外部熱交換器１５で定格温度の蒸気を得て熱回収を行うようにし、更に、上記砂分離器１０で砂を分離した後の燃焼排ガスは、砂分離器１０の頂部に接続された排ガスダクト１６を通して、過熱器１７や節炭器１８、空気予熱器１９等の各熱交換器を備えている後部伝熱部２０へ導くようにしてある。
【０００４】
なお、２１は一次空気発生用の一次送風機、２２は一次空気流量調整ダンパ、２３は流動化空気発生用の流動化ファン、２４は流動化空気流量調整ダンパ、２５は外部熱交換器１５の蒸気管１４の入口部に接続した蒸気温度低減化用給水管、２６は火炉１の底部から不燃物と共に排出されて不燃物が分離除去された後の砂を火炉１内へ戻すようにする砂投入バンカを示す。
【０００５】
上記外部循環流動層ボイラの燃焼プロセスにおいて、砂の循環は最重要項目である。これは、砂循環量が安定化することで、炉内燃焼プロセスを安定化することができ且つ外部熱交換器１５の出口蒸気温度を定格温度（たとえば、５４０℃）に安定化できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、火炉１内及び外部熱交換器１５を含む砂循環系内は非常に高温（通常９００℃の砂が流動している）のため、砂の流量を直接計測する方法がなく、したがって、砂循環量の計測が不可能であり、そのため、これまでは、砂循環量を自動制御することができなかった。又、砂の循環量は、基本的に一次空気流量と砂の粒度によって決まるため、従来では、運転員が設計計画値を頼りに運転を行っていたが、砂の粒度は図８の線ａの如く、炉内燃焼状況や運転時間によって変化することが知られており、特に、熱応力が激しい場合には線ｂの如く変化するため、設計計画値にしたがった一次空気量では砂循環量を安定化させることはできず、したがって、従来では、蒸気温度を定格温度以下にしないように、外部熱交換器１５に対して必要以上の砂を循環させるような運転が行われていた。
【０００７】
そこで、本発明は、系内の砂循環量を安定化させることにより、炉内燃焼プロセスを安定化させ且つ外部熱交換器の出口蒸気温度を安定化させることを目的として、砂循環量を推定できるようにし、且つ砂循環量を制御できるようにしようとするものである。
【０００８】
【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、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記モデルと照合して外部熱交換器内砂循環量を推定する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置とする。
【００１０】
外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を砂循環量のモデルと照合することにより、外部熱交換器内砂循環量を推定することができる。
【００１１】
更に、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記火炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布によって決まる炉内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておくと共に、上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布を計測し、該計測値を上記炉内砂循環量のモデルと照合して炉内の砂循環量を推定し、更に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記外部熱交換器内砂循環量のモデルと照合して外部熱交換器内の砂循環量を推定し、しかる後、上記両推定値を基に、火炉への一次空気量、外部熱交換器への流動化空気量を制御して砂循環系内の砂循環量を制御する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量制御方法及び装置とすることにより、炉内砂循環量推定値と外部熱交換器内砂循環量推定値とを基に一次空気量と流動化空気量を制御して系内の砂循環量を過不足がない状態に維持させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図７に示したと同様に、火炉１の下部位置に、一次送風機２１の駆動で供給される一次空気により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室４を設け、又、上記火炉１の外部に、上部に砂分離器１０を備えた砂循環用ダクト１１を設けて、該砂分離器１０と火炉１の頂部とを連通接続すると共に砂循環用ダクト１１の下端を一次燃焼室４に連通接続し、且つ上記砂循環用ダクト１１の途中に、流動化ファン２３の駆動により供給される流動化空気によって砂を流動化させるようにした外部熱交換器１５を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉１の頂部から取り出して砂分離器１０で分離捕集した後、上記砂循環用ダクト１１を通し外部熱交換器１５を経由させてから一次燃焼室４へ戻して循環させるようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおいて、上記火炉１の上下方向各部（たとえば、１０個所）に、圧力検出器２７及び温度検出器２８を所要間隔を隔てて設置し、且つ該各圧力検出器２７及び温度検出器２８にて計測した火炉１内の上下方向の温度分布及び圧力分布と、予め求めておいた火炉１内の上下方向の温度分布及び圧力分布に基づく炉内砂循環量の各種モデルとを照合して炉内砂循環量の推定値Ｓを算出するようにした炉内砂循環量推定器２９を備える。
【００１４】
又、外部熱交換器１５の砂入口と砂出口の部分に、圧力検出器３０ａ及び温度検出器３１ａと圧力検出器３０ｂ及び温度検出器３１ｂとをそれぞれ設置すると共に、外部熱交換器１５の蒸気管１４の出口部に蒸気温度計３２を、又、蒸気管１４の入口側の給水管２５に水量計３３をそれぞれ設け、且つ上記圧力検出器３０ａ，３０ｂ及び温度検出器３１ａ，３１ｂ、蒸気温度計３２、水量計３３による計測値と、予め求めておいた外部熱交換器１５の温度分布及び圧力分布、蒸気管１４出口部の蒸気温度、蒸気管１４への蒸気温度低減化用給水量に基づく外部熱交換器内砂循環量の各種モデルとを照合して外部熱交換器内砂循環量の推定値Ｓ´を算出するようにした外部熱交換器内砂循環量推定器２９´を備える。
【００１５】
更に、上記炉内砂循環量推定器２９と外部熱交換器内砂循環量推定器２９´の出力に基づいて一次空気管６の流量調整ダンパ２２や流動化空気管１２の流量調整ダンパ２４へ制御指令Ｃ1やＣ２を送ったり、砂投入バンカ２６からの砂投入量の制御指令Ｃ３を出力するようにした砂循環量制御器３４を設ける。
【００１６】
上記炉内砂循環量推定器２９は、図２に詳細を示す如き構成としてある。すなわち、予め実験又は理論データを用いて火炉１内の圧力分布や温度分布で決まる砂循環量の程度（具体的には０〜１の正規化範囲で数値化したもの、あるいは、物理量）を多数のモデル１〜Ｍとして蓄積させるようにしてあるデータベース３６と、該各モデル１〜Ｍと各圧力検出器２７により求められた炉内圧力分布や各温度検出器２８により求められた炉内温度分布である現状プロセス状態（正規化ブロック３７にて正規化されたデータＸ１〜ＸＮ）との適合度（似ている度合）Ａ１〜ＡＭを計算するようにしたデータ比較評価ブロック３８と、該データ比較評価ブロック３８で計算された適合度Ａ１〜ＡＭと上記データベース３６から出力された各モデル１〜Ｍに対応する砂循環量Ｂ１〜ＢＭとを加重平均して評価を行うことで現状プロセスの炉内砂循環量推定値Ｓを算出（合成）するようにした評価結果合成ブロック３９と、該炉内砂循環量推定値Ｓを逆正規化してモニター３５に表示させるようにした逆正規化ブロック４０とを備えた構成としてある。なお、上記データベース３６では、運転毎の実データを基に旧データを更新・修正して（場合によっては自動学習して）精度の高いモデルにするようにしてある。
【００１７】
又、上記外部熱交換器内砂循環量推定器２９´は、現状プロセスとして圧力検出器３０ａ，３０ｂ及び温度検出器３１ａ，３１ｂ、蒸気温度計３２、水量計３３の計測値を用いる他は上記炉内砂循環量推定器２９と同様なブロック構成としてあり、図３に示す如く、炉内砂循環量推定器２９と対応する部分の符号にダッシュを付して示してある。
【００１８】
上記データベース３６や３６´に蓄積させる砂循環量のモデルとしては、物理的な例を示すと、表１、表２、表３、表４、表５に示す如くである。なお、表１、表２は火炉１の部分について、表３、表４、表５は外部熱交換器１５の部分について示している。
【００１９】
又、表１の状態を具体的な圧力分布として対応させて示すと図４（イ）（ロ）（ハ）（二）（ホ）の如くであり、表２の状態を具体的な温度分布として対応させて示すと図５（イ）（ロ）（ハ）（二）（ホ）の如くである。
【００２０】
更に、上記砂循環量制御器３４は、図６に詳細を示す如き構成としてある。すなわち、炉内砂循環量推定値Ｓと砂循環量目標値Ｓ０とを比較する比較ブロック４１と、外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´と砂循環量目標値Ｓ０とを比較する比較ブロック４２と、両比較ブロック４１，４２からの信号を基に流量調整ダンパ２２や２４へＰＩＤ制御の単ループで制御指令Ｃ１やＣ２を送る空気量補正演算ブロック４３と、上記推定値ＳとＳ´のバランスを評価する砂循環量評価ブロック４４と、上記制御指令Ｃ１とＣ２を基に空気量のバランスを評価する空気量評価ブロック４５と、これら２つのブロック４４と４５の結果を基に砂循環量と空気量のバランスを判定してアンバランスが過大のときに比較的応答の遅い上記ＰＩＤ制御の空気量補正演算ブロック４３に直接補正値を加重すること並びに、空気量を増やしてもそれ以上砂循環量が増えない、又は、空気量を減らしても、それ以上砂循環量が減らない等、空気量補正演算ブロック４３の制御が飽和した場合に、補正ブロック４６を介して目標砂循環量を補正することで速かにアンバランスを解決させるようにする系内砂量バランス評価ブロック４７とを有し、且つ上記制御指令Ｃ１やＣ２によって空気量を増やしても砂循環量が増えないときに、上記系内砂量バランス評価ブロック４７から砂投入バンカ２６へ砂量追加補正指令Ｃ３を出力するようにしてある。
【００２１】
外部循環流動層ボイラの運転時に、各圧力検出器２７による圧力計測値と各温度検出器２８による温度計測値が炉内砂循環量推定器２９に入力されると、該炉内砂循環量推定器２９では、火炉１内の上下方向の圧力分布及び温度分布と、炉内砂循環量の各種モデルとが照合されることにより、炉内砂循環量が推定される。すなわち、図２に示す如く、正規化ブロック３７にて正規化された火炉１における現状プロセス状態のデータＸ１〜ＸＮとデータベース３６に蓄積されている各モデル１〜Ｍとの適合度Ａ１〜ＡＭがデータ比較評価ブロック３８にて計算され、次に、この適合度Ａ１〜ＡＭと各モデル１〜Ｍに対応する砂循環量Ｂ１〜ＢＭとが評価結果合成ブロック３９で評価されることにより、炉内砂循環量推定値Ｓが算出される。
【００２２】
又、圧力検出器３０ａ，３０ｂ、温度検出器３１ａ，３１ｂ、蒸気温度計３２、水量計３３による各計測値が外部熱交換器内砂循環量推定器２９´に入力されると、該外部熱交換器内砂循環推定器２９´では、外部熱交換器１５の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器１５出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用給水量と、外部熱交換器内砂循環量の各種モデルとが照合されることにより、外部熱交換器内砂循環量が推定される。すなわち、図３に示す如く、正規化ブロック３７´にて正規化された最終過熱器１５における現状プロセス状態のデータＸ１〜ＸＮとデータベース３６´に蓄積されている各モデル１〜Ｍとの適合度Ａ１〜ＡＭがデータ比較評価ブロック３８´にて計算され、次に、この適合度Ａ１〜ＡＭと各モデル１〜Ｍに対応する砂循環量Ｂ１〜ＢＭとが評価結果合成ブロック３９´で評価されることにより、外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´が算出される。
【００２３】
更に、上述したように炉内砂循環量推定値Ｓと外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´とが求められると、これら推定値Ｓ，Ｓ´が砂循環量制御器３４に入力され、推定値Ｓ，Ｓ´を基に火炉１への一次空気量と外部熱交換器１５への流動化空気量が制御されることにより、砂循環系内の砂循環量が制御される。
【００２４】
詳述すると、図６に示す如く、砂循環量制御器３４では、炉内砂循環量推定値Ｓと砂循環量目標値Ｓ０とが比較ブロック４１で比較されることによりその差が求められると共に、外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´と砂循環量目標値Ｓ０とが比較ブロック４２で比較されることによりその差が求められ、次に、これら比較ブロック４１，４２からの信号が空気量補正演算ブロック４３に入れられ、上記差に基づくＰＩＤ制御の単ループで火炉１への一次空気量を調整する流量調整ダンパ２２と、外部熱交換器１５への流動化空気量を調整する流量調整ダンパ２４へ制御指令Ｃ１とＣ２が送られる。これにより、炉内砂循環量と外部熱交換器内砂循環量が制御される。又、この際、上記推定値ＳとＳ´のバランスが砂循環量評価ブロック４４で評価されると共に、制御指令Ｃ１とＣ２を基に空気量のバランスが空気量評価ブロック４７で評価され、次いで、これら２つのブロック４４，４５での評価結果を基に系内砂量バランス評価ブロック４７で砂循環量と空気量のバランスが判定され、アンバランスが過大のときには、補正ブロック４６に指令が与えられて砂循環量目標値Ｓ０が変更されること並びに上記空気量補正演算ブロック４３でのＰＩＤ制御に直接補正値が加重されることでアンバランスが速やかに補正される。更に、上記制御指令Ｃ１やＣ２によって空気量が増大させられても砂循環量が増えないときには、系内砂量バランス評価ブロック４７にて、系内の砂量が全体的に少なくなったと判断され、砂投入バンカ２６へ砂量追加補正指令Ｃ３が出力されることで、系内の砂量が速やかに増やされる。
【００２５】
上記のようにして、砂の循環量を安定化させることができるので炉内燃焼プロセスを安定化させることができ、且つ外部熱交換器１５の出口蒸気温度を安定化させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記モデルと照合して外部熱交換器内砂循環量を推定する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置としてあるので、これまでは計測することができなかった外部熱交換器内砂循環量を推定することができる。
【００２８】
更に、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記火炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布によって決まる炉内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておくと共に、上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布を計測し、該計測値を上記炉内砂循環量のモデルと照合して炉内の砂循環量を推定し、更に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記外部熱交換器内砂循環量のモデルと照合して外部熱交換器内の砂循環量を推定し、しかる後、上記両推定値を基に、火炉への一次空気量、外部熱交換器への流動化空気量を制御して砂循環系内の砂循環量を制御する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量制御方法及び装置としてあるので、砂循環系内の砂循環量を安定化させることができることにより、炉内燃焼プロセス及び外部熱交換器の出口蒸気温度を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】炉内砂循環量推定器のブロック図である。
【図３】外部熱交換器内砂循環量推定器のブロック図である。
【図４】データベースに蓄積させるモデルの例を物理的に示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）はいずれも火炉の異なる圧力分布を示す図である。
【図５】データベースに蓄積させるモデルの別の例を物理的に示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）はいずれも火炉の異なる温度分布を示す図である。
【図６】砂循環量制御器のブロック図である。
【図７】外部循環流動層ボイラの一例を示す概略図である。
【図８】火炉の運転時間と砂の粒度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 火炉
４ 一次燃焼室
１０ 砂分離器
１１ 砂循環用ダクト
１４ 蒸気管
１５ 外部熱交換器
２２，２４ 流量調整ダンパ
２５ 給水管
２７ 圧力検出器
２８ 温度検出器
２９ 炉内砂循環量推定器
２９´ 外部熱交換器内砂循環量推定器
３０ａ，３０ｂ 圧力検出器
３１ａ，３１ｂ 温度検出器
３２ 蒸気温度計
３３ 水量計
３４ 砂循環量制御器
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみや産業廃棄物等の焼却処理、あるいは、ＲＤＦ（ごみ固形化燃料）等の燃料の燃焼に際して発生する燃焼熱を回収するために用いる外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置並びに推定に基づく制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外部循環流動層ボイラは、図７にその一例の概略を示す如く、蒸気ドラム２と接続された多数の水冷壁管３により火炉１の全体を構成し、該火炉１内の下部位置に一次燃焼室４を、又、その上方部に二次燃焼室５をそれぞれ設け、一次燃焼室４内には、一次空気管６に接続した空気分散管７を底部に配置して、流動媒体としての砂を充填して流動層を形成させ、一次空気管６を通して供給した一次空気を上記空気分散管７で分散させて該流動層を流動化させるようにし、一方、二次燃焼室５には、二次空気を導入するための二次空気管８を接続し、燃料バンカ９から供給された廃棄物や燃料を一次空気と二次空気とによって燃焼させるようにし、このとき発生した燃焼熱を、上記水冷壁管３部にて熱交換することにより回収するようにしてある。
【０００３】
又、上記火炉１の外部に、ホットサイクロンの如き砂分離器１０を設置して、該砂分離器１０の上部と火炉１の頂部とを連通させ、且つ砂分離器１０の下端部と一次燃焼室４とを砂循環用ダクト１１にて連通させると共に、該砂循環用ダクト１１の途中に、流動化空気管１２に接続した空気分散管１３の上部に蒸気管１４を配してなる流動層型外部熱交換器（最終過熱器）１５を設置して、火炉１内で吹き上げられた砂を、砂分離器１０で分離捕集して砂循環用ダクト１１を通し外部熱交換器１５を経由させてから、一次燃焼室４の流動層へ戻すようにして循環させるようにすると共に、上記外部熱交換器１５で定格温度の蒸気を得て熱回収を行うようにし、更に、上記砂分離器１０で砂を分離した後の燃焼排ガスは、砂分離器１０の頂部に接続された排ガスダクト１６を通して、過熱器１７や節炭器１８、空気予熱器１９等の各熱交換器を備えている後部伝熱部２０へ導くようにしてある。
【０００４】
なお、２１は一次空気発生用の一次送風機、２２は一次空気流量調整ダンパ、２３は流動化空気発生用の流動化ファン、２４は流動化空気流量調整ダンパ、２５は外部熱交換器１５の蒸気管１４の入口部に接続した蒸気温度低減化用給水管、２６は火炉１の底部から不燃物と共に排出されて不燃物が分離除去された後の砂を火炉１内へ戻すようにする砂投入バンカを示す。
【０００５】
上記外部循環流動層ボイラの燃焼プロセスにおいて、砂の循環は最重要項目である。これは、砂循環量が安定化することで、炉内燃焼プロセスを安定化することができ且つ外部熱交換器１５の出口蒸気温度を定格温度（たとえば、５４０℃）に安定化できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、火炉１内及び外部熱交換器１５を含む砂循環系内は非常に高温（通常９００℃の砂が流動している）のため、砂の流量を直接計測する方法がなく、したがって、砂循環量の計測が不可能であり、そのため、これまでは、砂循環量を自動制御することができなかった。又、砂の循環量は、基本的に一次空気流量と砂の粒度によって決まるため、従来では、運転員が設計計画値を頼りに運転を行っていたが、砂の粒度は図８の線ａの如く、炉内燃焼状況や運転時間によって変化することが知られており、特に、熱応力が激しい場合には線ｂの如く変化するため、設計計画値にしたがった一次空気量では砂循環量を安定化させることはできず、したがって、従来では、蒸気温度を定格温度以下にしないように、外部熱交換器１５に対して必要以上の砂を循環させるような運転が行われていた。
【０００７】
そこで、本発明は、系内の砂循環量を安定化させることにより、炉内燃焼プロセスを安定化させ且つ外部熱交換器の出口蒸気温度を安定化させることを目的として、砂循環量を推定できるようにし、且つ砂循環量を制御できるようにしようとするものである。
【０００８】
【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、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記モデルと照合して外部熱交換器内砂循環量を推定する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置とする。
【００１０】
外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を砂循環量のモデルと照合することにより、外部熱交換器内砂循環量を推定することができる。
【００１１】
更に、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記火炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布によって決まる炉内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておくと共に、上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布を計測し、該計測値を上記炉内砂循環量のモデルと照合して炉内の砂循環量を推定し、更に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記外部熱交換器内砂循環量のモデルと照合して外部熱交換器内の砂循環量を推定し、しかる後、上記両推定値を基に、火炉への一次空気量、外部熱交換器への流動化空気量を制御して砂循環系内の砂循環量を制御する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量制御方法及び装置とすることにより、炉内砂循環量推定値と外部熱交換器内砂循環量推定値とを基に一次空気量と流動化空気量を制御して系内の砂循環量を過不足がない状態に維持させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図７に示したと同様に、火炉１の下部位置に、一次送風機２１の駆動で供給される一次空気により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室４を設け、又、上記火炉１の外部に、上部に砂分離器１０を備えた砂循環用ダクト１１を設けて、該砂分離器１０と火炉１の頂部とを連通接続すると共に砂循環用ダクト１１の下端を一次燃焼室４に連通接続し、且つ上記砂循環用ダクト１１の途中に、流動化ファン２３の駆動により供給される流動化空気によって砂を流動化させるようにした外部熱交換器１５を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉１の頂部から取り出して砂分離器１０で分離捕集した後、上記砂循環用ダクト１１を通し外部熱交換器１５を経由させてから一次燃焼室４へ戻して循環させるようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおいて、上記火炉１の上下方向各部（たとえば、１０個所）に、圧力検出器２７及び温度検出器２８を所要間隔を隔てて設置し、且つ該各圧力検出器２７及び温度検出器２８にて計測した火炉１内の上下方向の温度分布及び圧力分布と、予め求めておいた火炉１内の上下方向の温度分布及び圧力分布に基づく炉内砂循環量の各種モデルとを照合して炉内砂循環量の推定値Ｓを算出するようにした炉内砂循環量推定器２９を備える。
【００１４】
又、外部熱交換器１５の砂入口と砂出口の部分に、圧力検出器３０ａ及び温度検出器３１ａと圧力検出器３０ｂ及び温度検出器３１ｂとをそれぞれ設置すると共に、外部熱交換器１５の蒸気管１４の出口部に蒸気温度計３２を、又、蒸気管１４の入口側の給水管２５に水量計３３をそれぞれ設け、且つ上記圧力検出器３０ａ，３０ｂ及び温度検出器３１ａ，３１ｂ、蒸気温度計３２、水量計３３による計測値と、予め求めておいた外部熱交換器１５の温度分布及び圧力分布、蒸気管１４出口部の蒸気温度、蒸気管１４への蒸気温度低減化用給水量に基づく外部熱交換器内砂循環量の各種モデルとを照合して外部熱交換器内砂循環量の推定値Ｓ´を算出するようにした外部熱交換器内砂循環量推定器２９´を備える。
【００１５】
更に、上記炉内砂循環量推定器２９と外部熱交換器内砂循環量推定器２９´の出力に基づいて一次空気管６の流量調整ダンパ２２や流動化空気管１２の流量調整ダンパ２４へ制御指令Ｃ1やＣ２を送ったり、砂投入バンカ２６からの砂投入量の制御指令Ｃ３を出力するようにした砂循環量制御器３４を設ける。
【００１６】
上記炉内砂循環量推定器２９は、図２に詳細を示す如き構成としてある。すなわち、予め実験又は理論データを用いて火炉１内の圧力分布や温度分布で決まる砂循環量の程度（具体的には０〜１の正規化範囲で数値化したもの、あるいは、物理量）を多数のモデル１〜Ｍとして蓄積させるようにしてあるデータベース３６と、該各モデル１〜Ｍと各圧力検出器２７により求められた炉内圧力分布や各温度検出器２８により求められた炉内温度分布である現状プロセス状態（正規化ブロック３７にて正規化されたデータＸ１〜ＸＮ）との適合度（似ている度合）Ａ１〜ＡＭを計算するようにしたデータ比較評価ブロック３８と、該データ比較評価ブロック３８で計算された適合度Ａ１〜ＡＭと上記データベース３６から出力された各モデル１〜Ｍに対応する砂循環量Ｂ１〜ＢＭとを加重平均して評価を行うことで現状プロセスの炉内砂循環量推定値Ｓを算出（合成）するようにした評価結果合成ブロック３９と、該炉内砂循環量推定値Ｓを逆正規化してモニター３５に表示させるようにした逆正規化ブロック４０とを備えた構成としてある。なお、上記データベース３６では、運転毎の実データを基に旧データを更新・修正して（場合によっては自動学習して）精度の高いモデルにするようにしてある。
【００１７】
又、上記外部熱交換器内砂循環量推定器２９´は、現状プロセスとして圧力検出器３０ａ，３０ｂ及び温度検出器３１ａ，３１ｂ、蒸気温度計３２、水量計３３の計測値を用いる他は上記炉内砂循環量推定器２９と同様なブロック構成としてあり、図３に示す如く、炉内砂循環量推定器２９と対応する部分の符号にダッシュを付して示してある。
【００１８】
上記データベース３６や３６´に蓄積させる砂循環量のモデルとしては、物理的な例を示すと、表１、表２、表３、表４、表５に示す如くである。なお、表１、表２は火炉１の部分について、表３、表４、表５は外部熱交換器１５の部分について示している。
【００１９】
【００２０】
更に、上記砂循環量制御器３４は、図６に詳細を示す如き構成としてある。すなわち、炉内砂循環量推定値Ｓと砂循環量目標値Ｓ０とを比較する比較ブロック４１と、外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´と砂循環量目標値Ｓ０とを比較する比較ブロック４２と、両比較ブロック４１，４２からの信号を基に流量調整ダンパ２２や２４へＰＩＤ制御の単ループで制御指令Ｃ１やＣ２を送る空気量補正演算ブロック４３と、上記推定値ＳとＳ´のバランスを評価する砂循環量評価ブロック４４と、上記制御指令Ｃ１とＣ２を基に空気量のバランスを評価する空気量評価ブロック４５と、これら２つのブロック４４と４５の結果を基に砂循環量と空気量のバランスを判定してアンバランスが過大のときに比較的応答の遅い上記ＰＩＤ制御の空気量補正演算ブロック４３に直接補正値を加重すること並びに、空気量を増やしてもそれ以上砂循環量が増えない、又は、空気量を減らしても、それ以上砂循環量が減らない等、空気量補正演算ブロック４３の制御が飽和した場合に、補正ブロック４６を介して目標砂循環量を補正することで速かにアンバランスを解決させるようにする系内砂量バランス評価ブロック４７とを有し、且つ上記制御指令Ｃ１やＣ２によって空気量を増やしても砂循環量が増えないときに、上記系内砂量バランス評価ブロック４７から砂投入バンカ２６へ砂量追加補正指令Ｃ３を出力するようにしてある。
【００２１】
外部循環流動層ボイラの運転時に、各圧力検出器２７による圧力計測値と各温度検出器２８による温度計測値が炉内砂循環量推定器２９に入力されると、該炉内砂循環量推定器２９では、火炉１内の上下方向の圧力分布及び温度分布と、炉内砂循環量の各種モデルとが照合されることにより、炉内砂循環量が推定される。すなわち、図２に示す如く、正規化ブロック３７にて正規化された火炉１における現状プロセス状態のデータＸ１〜ＸＮとデータベース３６に蓄積されている各モデル１〜Ｍとの適合度Ａ１〜ＡＭがデータ比較評価ブロック３８にて計算され、次に、この適合度Ａ１〜ＡＭと各モデル１〜Ｍに対応する砂循環量Ｂ１〜ＢＭとが評価結果合成ブロック３９で評価されることにより、炉内砂循環量推定値Ｓが算出される。
【００２２】
又、圧力検出器３０ａ，３０ｂ、温度検出器３１ａ，３１ｂ、蒸気温度計３２、水量計３３による各計測値が外部熱交換器内砂循環量推定器２９´に入力されると、該外部熱交換器内砂循環推定器２９´では、外部熱交換器１５の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器１５出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用給水量と、外部熱交換器内砂循環量の各種モデルとが照合されることにより、外部熱交換器内砂循環量が推定される。すなわち、図３に示す如く、正規化ブロック３７´にて正規化された最終過熱器１５における現状プロセス状態のデータＸ１〜ＸＮとデータベース３６´に蓄積されている各モデル１〜Ｍとの適合度Ａ１〜ＡＭがデータ比較評価ブロック３８´にて計算され、次に、この適合度Ａ１〜ＡＭと各モデル１〜Ｍに対応する砂循環量Ｂ１〜ＢＭとが評価結果合成ブロック３９´で評価されることにより、外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´が算出される。
【００２３】
更に、上述したように炉内砂循環量推定値Ｓと外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´とが求められると、これら推定値Ｓ，Ｓ´が砂循環量制御器３４に入力され、推定値Ｓ，Ｓ´を基に火炉１への一次空気量と外部熱交換器１５への流動化空気量が制御されることにより、砂循環系内の砂循環量が制御される。
【００２４】
詳述すると、図６に示す如く、砂循環量制御器３４では、炉内砂循環量推定値Ｓと砂循環量目標値Ｓ０とが比較ブロック４１で比較されることによりその差が求められると共に、外部熱交換器内砂循環量推定値Ｓ´と砂循環量目標値Ｓ０とが比較ブロック４２で比較されることによりその差が求められ、次に、これら比較ブロック４１，４２からの信号が空気量補正演算ブロック４３に入れられ、上記差に基づくＰＩＤ制御の単ループで火炉１への一次空気量を調整する流量調整ダンパ２２と、外部熱交換器１５への流動化空気量を調整する流量調整ダンパ２４へ制御指令Ｃ１とＣ２が送られる。これにより、炉内砂循環量と外部熱交換器内砂循環量が制御される。又、この際、上記推定値ＳとＳ´のバランスが砂循環量評価ブロック４４で評価されると共に、制御指令Ｃ１とＣ２を基に空気量のバランスが空気量評価ブロック４７で評価され、次いで、これら２つのブロック４４，４５での評価結果を基に系内砂量バランス評価ブロック４７で砂循環量と空気量のバランスが判定され、アンバランスが過大のときには、補正ブロック４６に指令が与えられて砂循環量目標値Ｓ０が変更されること並びに上記空気量補正演算ブロック４３でのＰＩＤ制御に直接補正値が加重されることでアンバランスが速やかに補正される。更に、上記制御指令Ｃ１やＣ２によって空気量が増大させられても砂循環量が増えないときには、系内砂量バランス評価ブロック４７にて、系内の砂量が全体的に少なくなったと判断され、砂投入バンカ２６へ砂量追加補正指令Ｃ３が出力されることで、系内の砂量が速やかに増やされる。
【００２５】
上記のようにして、砂の循環量を安定化させることができるので炉内燃焼プロセスを安定化させることができ、且つ外部熱交換器１５の出口蒸気温度を安定化させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記モデルと照合して外部熱交換器内砂循環量を推定する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法及び装置としてあるので、これまでは計測することができなかった外部熱交換器内砂循環量を推定することができる。
【００２８】
更に、火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記火炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布によって決まる炉内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておくと共に、上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布を計測し、該計測値を上記炉内砂循環量のモデルと照合して炉内の砂循環量を推定し、更に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記外部熱交換器内砂循環量のモデルと照合して外部熱交換器内の砂循環量を推定し、しかる後、上記両推定値を基に、火炉への一次空気量、外部熱交換器への流動化空気量を制御して砂循環系内の砂循環量を制御する外部循環流動層ボイラにおける砂循環量制御方法及び装置としてあるので、砂循環系内の砂循環量を安定化させることができることにより、炉内燃焼プロセス及び外部熱交換器の出口蒸気温度を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】炉内砂循環量推定器のブロック図である。
【図３】外部熱交換器内砂循環量推定器のブロック図である。
【図４】データベースに蓄積させるモデルの例を物理的に示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）はいずれも火炉の異なる圧力分布を示す図である。
【図５】データベースに蓄積させるモデルの別の例を物理的に示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）はいずれも火炉の異なる温度分布を示す図である。
【図６】砂循環量制御器のブロック図である。
【図７】外部循環流動層ボイラの一例を示す概略図である。
【図８】火炉の運転時間と砂の粒度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 火炉
４ 一次燃焼室
１０ 砂分離器
１１ 砂循環用ダクト
１４ 蒸気管
１５ 外部熱交換器
２２，２４ 流量調整ダンパ
２５ 給水管
２７ 圧力検出器
２８ 温度検出器
２９ 炉内砂循環量推定器
２９´ 外部熱交換器内砂循環量推定器
３０ａ，３０ｂ 圧力検出器
３１ａ，３１ｂ 温度検出器
３２ 蒸気温度計
３３ 水量計
３４ 砂循環量制御器
Claims (4)
- 火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記モデルと照合して外部熱交換器内砂循環量を推定することを特徴とする外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定方法。
- 火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記火炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布によって決まる炉内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておくと共に、上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び上記外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量によって決まる外部熱交換器内砂循環量の程度を多数のモデルとして予め求めておき、運転時に、炉内の上下方向の圧力分布及び温度分布を計測し、該計測値を上記炉内砂循環量のモデルと照合して炉内の砂循環量を推定し、更に、外部熱交換器の砂入口、砂出口の圧力分布、温度分布及び外部熱交換器出口の蒸気温度、蒸気温度低減化用の給水量を計測し、該計測値を上記外部熱交換器内砂循環量のモデルと照合して外部熱交換器内の砂循環量を推定し、しかる後、上記両推定値を基に、火炉への一次空気量、外部熱交換器への流動化空気量を制御して砂循環系内の砂循環量を過不足がない状態に維持させるようにすることを特徴とする外部循環流動層ボイラにおける砂循環量制御方法。
- 火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の部分に、圧力検出器及び温度検出器をそれぞれ設置すると共に、外部熱交換器の蒸気管出口部に蒸気温度計を、又、蒸気管入口部の給水管に水量計をそれぞれ設置し、且つ上記圧力検出器及び温度検出器、蒸気温度計、水量計による計測値と予め求めておいた外部熱交換器内砂循環量の多数のモデルとを照合して外部熱交換器内砂循環量の推定値を算出する外部熱交換器内砂循環量推定器を備えた構成を有することを特徴とする外部循環流動層ボイラにおける砂循環量推定装置。
- 火炉の下部位置に、一次空気の供給により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃焼室を設け、又、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、流動化空気の供給により砂を流動化させるようにした外部熱交換器を設置し、上記流動層から吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通し外部熱交換器を経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある砂循環系を有する外部循環流動層ボイラにおける上記火炉内の上下方向各部に、圧力検出器及び温度検出器を設置し、且つ該圧力検出器及び温度検出器による計測値と予め求めておいた炉内砂循環量の多数のモデルとを照合して炉内砂循環量の推定値を検出する炉内砂循環量推定器を備え、更に、上記外部熱交換器の砂入口、砂出口の部分に、圧力検出器及び温度検出器をそれぞれ設置すると共に、外部熱交換器の蒸気管出口部に蒸気温度計を、又、蒸気管入口部の給水管に水量計をそれぞれ設置し、且つ上記圧力検出器及び温度検出器、蒸気温度計、水量計による計測値と予め求めておいた外部熱交換器内砂循環量の多数のモデルとを照合して外部熱交換器内砂循環量の推定値を算出する外部熱交換器内砂循環量推定器を備え、該両砂循環量推定器の出力を基に炉内への一次空気量と外部熱交換器への流動化空気量を制御するための制御指令を出力するようにした砂循環量制御器を備えた構成を有することを特徴とする外部循環流動層ボイラにおける砂循環量制御装置。
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