JP4265109B2 - 複数燃種制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼プロセス等で石炭等の微粉燃料や重油等の液体燃料若しくは未燃焼成分を有する気体燃料のうちの少なくとも2種の燃料を燃焼させる複数燃種制御装置に関し、詳しくは上下限制限時の制御性の改善を図った複数燃種制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば微粉炭と重油を同時に燃焼させて蒸気を発生させる混焼型ボイラにおいてはこれらの燃料の供給量を調節して蒸気圧力を一定に保つようにしている。
はじめに、主燃料として石炭を、従燃料として重油を用いたボイラの混焼燃焼制御装置の概要について図３を用いて説明する。
【０００３】
図３において、１は主蒸気圧力制御回路であり、この制御回路1には主蒸気圧力設定回路２で設定された設定値ＳＶと主蒸気圧力センサ１ａからの測定値ＰＶ１が入力されており、その偏差を制御演算した操作出力ＭＶをボイラマスタ（加算器）４に出力する。
【０００４】
ボイラマスタ４は操作出力ＭＶに負荷指令回路５からの出力を加算してエアリッチ回路６に出力する。エアリッチ回路６は空気流量センサ６ａの測定値ＰＶ２を入力して石炭ベースでの総燃料デマンド（要求値）を混焼制御回路７に出力する。この混焼制御回路７には後述する石炭デマンド上下限制限手段および重油デマンド上下限制限手段２４〜２７が設けられている。
【０００５】
混焼制御回路７では予め石炭と重油の混焼比率が設定されており、重油流量センサ８ａからの測定値ＰＶ３と給炭量センサ９ａからのＰＶ４が入力されている。そして、この混焼制御回路７は総燃料デマンドおよび混焼比率に基づいてそれぞれの燃料の必要量を重油流量制御回路８および出力制限回路１０（重油側）を介して出力し、また、石炭給炭量制御回路９および出力制限回路１１（石炭側）を介して出力する。この出力制限回路１０，１１の出力に基づいて重油流量調節弁の弁開度指令信号および石炭の給炭指令信号が出力される。なお、出力制限回路１０，１１は安定した流量を確保するため、出力指令を制限する回路である。
３ａは重油デマンド側に設けられた定値設定スイッチ，３ｂは石炭デマンド側に設けられた定値設定スイッチである。これらのスイッチは燃焼立上げ時はオフとされており、はじめは重油のみを燃焼させ重油燃焼が安定すると石炭燃焼を開始し、順次重油燃焼を弱めて重油と石炭を混焼させ所望の比率になった時点で後述の比率設定器としてのメモリ１８にその比率が書き込まれる。
その後、重油デマンド側および石炭デマンド側に設けられた定値設定スイッチ３ａ，３ｂがオンとされる。このことによりバンプレスな運転が可能となる。
【０００６】
図４は上記混焼制御回路７の詳細を示すもので、１５は乗算器、１６は減算器、１７は除算器、１８は燃焼比率が書込まれた比率設定器としてのメモリ、１９は変化率制限器、２０（ａ，ｂ）は重油と石炭の熱量比から石炭←→重油への熱量変換を行う熱量変換器である。なお、メモリ１８は実比率トラッキング時は入力Xに対する出力Ｙが同じ（Ｙ＝Ｘ）となっており、手動設定の場合はオペレータがＣＲＴ３０側から設定した入力Ｚと出力Ｙが同じ（Ｙ＝Ｚ）となる。また、変化率制限回路１９はメモリ１８が出力Ｙ＝Ｘのときは変化率制限動作を行なわずバイパスする。
【０００７】
ここで、石炭ベースでの総燃料デマンドが混焼制御回路７の乗算器１５および減算器１６に入力されると、乗算器１５に入力したものはその値に予めメモリ１８に格納された重油／全燃料（＝重油＋石炭）の燃焼比率により重油の供給量が演算され、熱量変換器２０ａで重油の供給量に演算されて重油デマンドとして重油流量制限回路８（図３参照）に出力される。
【０００８】
一方減算器１６では、総燃料デマンドから重油デマンドを差し引いた値が石炭デマンドとして石炭供給量制御回路９（図３参照）に出力される。そして、出力された各デマンドに対する重油流量および石炭量が重油流量センサ８ａ，給炭量センサ９ａで測定されてＰＶ３（Ｂ），ＰＶ４（Ａ）として混焼制御回路７に帰還するようになっている。
そして重油流量ＰＶ３（Ｂ）は熱量変換器２０ｂで石炭量に換算され、加算器４ａおよび除算器１７に入力する。一方給炭量ＰＶ４（Ａ）は加算器４ａに入力し石炭量に換算されたＰＶ３（Ｂ）と加算される（Ａ＋Ｂ）。
この加算された値は除算器１７に出力されてＢ／（Ａ＋Ｂ）の演算が行なわれ実比率Ｘとしてメモリ１８（比率設定器）に入力する。
２４ａ，２４ｂは低位信号選択器（上限制限器）であり、上限設定器２６ａ，２６ｂを介して石炭および重油の供給量の上限が設定される。また、２７ａ，２７ｂは下限設定器であり、高位信号選択器（下限制限器）２５ａ，２５ｂにより石炭および重油の供給量の下限が設定される。
【０００９】
図５，６は主燃料として石炭を、従燃料として重油およびＬＤＧ（プロセス排ガス）を混焼させるようにしたボイラの混焼燃焼制御装置の概要を示す図である。
図５において、図３と同一要素には同一符号を付している。
図５において、混焼制御回路７には重油流量センサ８ａ，給炭量センサ９ａの他にＬＤＧ流量センサ３０ａからの出力が入力され、この混焼制御回路７で各燃料のデマンドが演算されて、それぞれの流量制御回路（８，９，３０）および出力制限回路（１０，１１，３１）を介して各調節弁に対して開度指令が発せられる。
【００１０】
図６において、ＬＤＧの流量が熱量変換器２０ｃで石炭ベースの燃料比に換算され、その出力が減算器１６ａで石炭ベースでの総燃料デマンドから差し引かれる。その残りのデマンドが予め定めた燃焼比率に従って石炭および重油に割り振られてその出力が乗算器１５および減算器１６に出力される。なお、ＬＤＧの供給量は不安定なのでこれに対するデマンド制御は行われない。
【００１１】
上記２，３種類の燃料を燃焼させる場合の混焼制御装置の構成において、何らかの理由により給炭制御にトラブルが生じたとする。その場合、定値設定スイッチ３ａ，３ｂをオフ（定値側）として対策を講じることとなるが、マスタ追従制御は不能の状態になる（その場合石炭と重油の比率は実比率トラッキング（メモリ１８でＹ＝Ｘの状態）となっている）。そのような状態で、例えば燃料デマンドが５０％から１０％増加したとすると、燃焼比率が０．５（石炭と重油のデマンドがそれぞれ２５％）であれば重油デマンドはまず５％増加する。すると重油流量が３０％に増えるので実比率も増加して３０／（２５＋３０）＝０．５５となる。
【００１２】
この実比率は最終的には３５／（２５＋３５）＝０．５８になり重油流量を１０％（３５％−２５％＝１０％）だけ増加させるが帰還量ＰＶ３（Ｂ），ＰＶ４（Ａ）がその都度加算器４a、除算器１７、及び比率設定器１８を経て乗算器１５で乗算されてデマンドが演算されるので時間がかかることになる。
【００１３】
このことは、２燃種がマスタ追従するときと比較してプロセスの応答を悪化（時定数が長くなる）させるのでボイラマスタ４（図３参照）がハンチングを起こす恐れがある。図７はハンチングの問題を解決した２燃種制御装置の従来例を示す概略構成図である。
【００１４】
図７において、図４と同一要素には同一符号を付している。２１aは偏差監視器であり、変化率制限器１９ａへの入力（Ｘ１）と出力（Ｘ２）を監視する。そして、その偏差αが所定の値（例えば１％）を超えているか否かにより比率変化の有無を判断する。即ち、偏差監視器２１ａはＸ１−Ｘ２＞αの時Ｈ＝１を出力し、Ｘ１−Ｘ２＜−αの時Ｌ＝１を出力する。Ｘ１＝Ｘ２の時はＨ＝Ｌ＝０なので比率は変化していないと判断し、ＨあるいはＬが１のとき比率変化中と判断する。２１ｂ，２１ｃも偏差監視器であり、２１ｂの偏差監視器には乗算器１５ａの出力である石炭デマンドＱ（Ａ'）と給炭量センサ９ａで測定されたＰＶ４（Ａ）が入力され、２１ｃの偏差監視器には乗算器１５ｂの出力である重油デマンドＰ（Ｂ'）と重油流量ＰＶ３（Ｂ）が入力され、それらの偏差αが所定の値（例えば１％）を超えているか否かにより比率変化の有無を判断する。
【００１５】
２２はゲインバイアス器であり、ゲイン＝−１．０、バイアス１．０となっている。例えば重油比率が０．４であれば石炭比率（１−x）は０．６（＝１−０．４）となる。
２３ａ（Ｔ１），２３ｂ（Ｔ２）はスイッチであり、２３ａのスイッチには乗算器１５ａの出力である石炭デマンドＱ（Ａ'）と給炭量センサ９ａで測定されたＰＶ４（Ａ）がそれぞれ入力され、何れかの値を減算器１６ｂに出力するようになっている。このスイッチ２３ａは重油流量制御がマスタ追従し、給炭量制御がマスタ追従制御不能のときａ→ｃ方向に切換わる（両方がマスタ追従しているときはｂ→ｃ）。
また、スイッチ２３ｂには乗算器１５ｂの出力である重油デマンドＰ（Ｂ'）と重油流量ＰＶ３（Ｂ）がそれぞれ入力され何れかの値が減算器１６ａに出力するようになっている。このスイッチ２３ｂ（Ｔ２）は給炭量制御がマスタ追従し、重油流量制御がマスタ制御不能のときａ→ｃ方向に切換わる（両方がマスタ追従しているときはｂ→ｃ）。
【００１６】
この従来例における基本的回路構成は、定値設定によって定めた混焼制御回路をベースにして、比率演算を組み込んだ形になっている。定値設定による混焼制御回路とは、一般的にマスタ追従する燃料は一つで、総燃料デマンドからマスタ追従していない実燃料流量を差し引いて燃料デマンドを作成する方式をいう。
【００１７】
ここで、差し引く値を総燃料デマンドを比率で配分した量にすると比率による混焼制御回路になる。図７では差し引く量を実燃料流量と燃料デマンドの比率配分の切替方式としている。乗算器１５ｂの出力である点Ｐは重油デマンド（Ｂ’）、乗算器１５ａの出力である点Ｑは石炭デマンド（Ａ’）になる。両燃種ともマスタ追従の場合、スイッチ２３ａ、２３ｂは共にｂ→ｃに切り替わり比例配分の制御になる。
【００１８】
ここで、重油流量制御のみマスタ追従不能となった場合、（例えば図３に示す出力制限回路１０に含まれる最低油圧制限機能が働いて、重油流量制限回路8が圧力制御に切換わった場合−最低油圧制御が働いた場合は、スイッチ２３ａがａ→ｃに切り替わり、石炭デマンドは総燃料デマンドから重油流量（Ｂ）を引いた値になる（重油定値制御モード）。
また、定値設定時や出力制限が機能して石炭量制御のみマスタ追従不能の場合は、スイツチ２３ｂがａ→ｃに切り替わり、重油デマンドは総燃料デマンドから石炭量（Ａ）を引いた値になる（石炭定値制御モード）。
【００１９】
定値制御モードのときはメモリ（比率設定器）１８の出力Ｙはその入力Ｘ（実比率＝実燃料から求めた比率）をトラッキングする。また、この時、変化率制限器１９ａの変化率制限機能はバイパスされる。
ところで、一定負荷、一定比率で運転中のときは、実燃料とデマンドはほぼ一致する（Ａ≒Ａ’∴Ｂ≒Ｂ’）が、負荷変化中や比率設定変化中のときは燃料設定値が徐々に変化し、制御偏差が常に出ている状態なので両者は一致しない。
【００２０】
このため、それらの変化中に出力制限（例えば最低油圧制限）にかかってすぐに定値制御モードとすると、デマンドが突変するので、変化が終了しても主蒸気圧力（ボイラマスタ）が安定するまでは比率制御モードを保つ必要がある。
即ち、変化中でなくなって、かつ、偏差監視器２１ｂ，２１ｃがＡ≒Ａ’かつ、Ｂ≒Ｂ’を検出してから定値制御モードに戻すようにすると突変を防止することができる。
【００２１】
図８は３燃種制御装置の従来例を示す概略構成図である。
この３燃種の基本的回路構成は、図７の２燃種制御をそのまま３燃種に拡張したもである。まず、ＬＤＧ比率（対全燃料）でデマンドをＬＤＧと（重油十石炭）に配分する。重油十石炭のデマンドは重油比率（対全燃料）で配分される。重油比率は対全燃料比で設定されるので除算器１７ａで対重油十石炭比に変換する。重油と石炭の実流量から求めた実比率を乗算器１５ａで対全燃料の重油実比率に変換する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上記２，３種類の燃料を燃焼させる場合の混焼制御装置の構成において、比率制御運転中でかつ、総燃料デマンドが増加中に例えば石炭デマンドが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合は重油デマンドは重油比率で決まる分しか増加しないので全体として燃料不足となる。その場合、主蒸気圧力制御回路（図３参照）で対応することになるが主蒸気圧力は一時低下することになる。
本発明はこのように比率制御運転中でかつ、総燃料デマンドが増加中または減少中に例えば石炭デマンドが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明では、請求項１においては、
２種類の燃料が混焼状態となるときの２燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、主蒸気圧力設定回路で設定された設定値と主蒸気圧力センサからの測定値が入力される主蒸気圧力制御回路と、該主蒸気圧力制御回路から出力される前記設定値と測定値の偏差出力と、負荷指令回路からの出力を加算するボイラマスタと、該ボイラマスタからの出力と空気流量センサの測定値を入力し総燃料デマンドとして出力するエアリッチ回路と、該エアリッチ回路の出力を入力する混焼制御回路を有し、
前記混焼制御回路は前記エアリッチ回路から総燃料デマンドとして出力された値と２燃種の測定値（ＰＶ３およびＰＶ４）の値から演算した実比率を入力する乗算器１５ａ，１５ｂと、前記乗算器１５ａの出力と前記ＰＶ４の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ１と、前記乗算器１５ｂの出力と前記ＰＶ３の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ２と、前記総燃料デマンドと前記スイッチＴ２からの出力との偏差を演算する減算器１６ａと、前記総燃料デマンドと前記スイッチＴ１からの出力との偏差を演算する減算器１６ｂと、
を備えた複数燃種制御装置において、
前記減算器１６ａの下流側にある上下限制限器２４ａ , ２５ａと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｃ , ２５ｃを前記乗算器１５ａとスイッチＴ１との間に設け、前記減算器１６ｂと熱量変換器２０ａの間にある上下限制限器２４ｂ , ２５ｂと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｄ , ２５ｄを前記乗算器１５ｂとスイッチＴ２の間に設け、
比率制御運転中に総燃料デマンドが増加若しくは減少している状態で、何れかの燃料のデマンドが上限若しくは下限を超えた場合は、上記対をなす上下限制限器も同時に作動して、それ以降のデマンドの増減分は全て他方の燃料に振り当てることを特徴とする。
【００２４】
請求項２においては、
３種類の燃料が混焼状態となるときの３燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、主蒸気圧力設定回路で設定された設定値と主蒸気圧力センサからの測定値が入力される主蒸気圧力制御回路と、該主蒸気圧力制御回路から出力される前記設定値と測定値の偏差出力と、負荷指令回路５からの出力を加算するボイラマスタと、該ボイラマスタからの出力と空気流量センサの測定値を入力し総燃料デマンドとして出力するエアリッチ回路６、該エアリッチ回路の出力を入力する混焼制御回路を有し、
前記混焼制御回路は前記エアリッチ回路から総燃料デマンドとして出力された値から前記３燃種のうちの一つの燃種（第３燃種）の測定値を減算器１６ｂにより減算した値と他の２燃種（第１，第２燃種）のうちの第１燃種の測定値および第２燃種の測定値の値から演算した実比率を入力する乗算器１５ａ，１５ｂと、前記乗算器１５ａの出力と前記第１燃種の測定値の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ１と、前記乗算器１５ｂの出力と前記第２燃種の測定値の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ２と、前記総燃料デマンドの値と全燃料に対する第３燃種の比率を入力する乗算器１５ｄと該乗算器１５ｄの出力と第３燃種の測定値を入力するスイッチＴ４と、前記総燃料デマンドの値と全燃料に対する前記第３燃種の比率がゲインバイアス器２２ｂを介して出力した値と前記総燃料デマンドの値を入力する乗算器１５ｅと、該乗算器１５ｅの出力と前記第１燃種の測定値および第２燃種の測定値が加算された値を入力し、これらの値のいずれかを入力するスイッチＴ３と、前記総燃料デマンドの値と前記スイッチＴ４からの出力を入力する減算器１６ｂと、該減算器１６ｂからの出力と前記Ｔ２からの出力を入力する減算器１６ａと、前記減算器１６ｂからの出力と前記Ｔ１からの出力を入力する減算器１６ｃと、前記総燃料デマンドの値と前記スイッチＴ３からの出力を入力する減算器１６ｄと、該減算器１６ｄの出力を入力する熱量変換器２０ｄを備えた複数燃種制御装置において、
前記乗算器１５ｅとスイッチＴ３の間にある上下限制限器２４ｆ,２５ｆと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｅ,２５ｅを前記減算器１６ｂと減算器１６ｃの間に設け、前記減算器１６ｄと熱量変換器２０ｄの間にある上下限制限器２４ｇ,２５ｇと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｈ,２５ｈを乗算器１５ｄとスイッチＴ４の間に設け、前記減算器１６ａの下流側にある上下限制限器２４ａ,２５ａと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｃ,２５ｃを前記乗算器１５ａとスイッチＴ１との間に設け、前記減算器１６ｃと熱量変換器２０aの間にある上下限制限器２４ｂ,２５ｂと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｄ,２５ｄを前記乗算器１５ｂとスイッチＴ２の間に設け、
比率制御運転中に総燃料デマンドが増加若しくは減少している状態で、何れか一つの燃料のデマンドが上限若しくは下限を超えた場合は、上記対をなす上下限制限器も同時に作動して、それ以降のデマンドの増減分は他の１つ或いは２つの燃料デマンドに振り当てることを特徴とする。
【００２５】
請求項３においては、請求項１記載の２燃種混焼制御装置において、
第１燃料は石炭，第２燃料は重油であることを特徴とする
請求項４においては、請求項２記載の３燃種混焼制御装置において、
第１燃料は石炭，第２燃料は重油，第３燃料は未燃焼成分を含む排ガスであることを特徴とする。
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の実施形態の一例を示す２燃種制御装置の概略構成図である。なお、図７と同一要素には同一符号を付している。図１において、図７と異なる点は乗算器１５ａとスイッチ２３ａ（Ｔ１）の間および乗算器１５ｂとスイッチ２３ｂ（Ｔ２）の間に上限設定器として機能する低位信号選択器２４ｃ，２４ｄを、また、下限設定器として機能する高位信号選択器２５ｃ，２５ｄを設けた点であり、低位信号選択器２４ｃは減算器１６ａの後段に配置された低位信号選択器２４ａと共に上限設定器２６ａにより石炭デマンドの上限が設定される。
【００２６】
また、高位信号選択器２５ｃは減算器１６ａの後段に配置された高位信号選択器２５ａと共に下限設定器２７ａにより石炭デマンドの下限が設定される。
また、乗算器１５ｂの後段に配置された低位信号選択器２４ｄは減算器１６ｂの後段に配置された低位信号選択器２４ｂと共に上限設定器２６ｂにより重油デマンドの上限が設定される。
【００２７】
同様に、高位信号選択器２５ｄは減算器１６ｂの後段に配置された高位信号選択器２５ｂと共に下限設定器２７ｂにより重油デマンドの下限が設定される。
ここで、比率運転中において、総燃料デマンドが増加している状態で石炭デマンドが上限制限器２４ａに設定された上限を超えて、マスタ追従不能になったとする。当然もう一つの石炭デマンドである乗算器１５ａの出力も増加する。
その場合、低位信号選択器（上限設定器２４ａ，２４ｃ）は共通の上限設定器２６ａにより上限が設定されているので、上限設定器２４ｃ側も上限を超えることになる。
【００２８】
その結果、減算器１６ｂが引き算する値（スイッチＴ１の出力）は上限に固定されるので、総燃料の増加分はそのまま重油デマンドの増加分により賄われることとなる。つまり、重油側も見かけ上マスタ追従しない定値制御状態となる。次に、燃料デマンドが減少して上限制限が解除された場合は自動的に比率制御運転に移行する。
以上の動作は下限制限器２５ａに設定された下限を超えて、マスタ追従不能になったときも同様であり、更に重油側が上下限制限を越えた場合も同様である。
【００２９】
上記の構成によれば、石炭または重油デマンドが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することができる。
【００３０】
図２は３燃種制御装置の概略構成図である。
この３燃種の基本的回路構成は、図１の２燃種制御をそのまま３燃種に拡張したものである。まず、ＬＤＧ比率（対全燃料）でデマンドをＬＤＧと（重油十石炭）に配分する。重油十石炭のデマンドは重油比率（対全燃料）で配分される。重油比率は対全燃料比で設定されるので除算器１７ａで対重油十石炭比に変換する。重油と石炭の実流量から求めた実比率を乗算器１５ａで対全燃料の重油実比率に変換する。
【００３１】
なお、ＣＲＴ３０ａは対全燃料に対するＬＤＧガスの比率を設定し、２４ｅ〜２４ｈはＬＤＧデマンドの上限制限器、２５ｅ〜２５ｈはＬＤＧデマンドの下限制限器である。これらの制限器は上限設定器２６ｄおよび下限設定器２７ｄにより上下限ＬＤＧデマンドが設定される。また、上限設定器２６ｃは上限制限器２４ｅに対して総燃料デマンドに対するＬＤＧデマンドの上限を設定し、下限設定器２７ｃは下限制限器２５ｅに対して総燃料デマンドに対するＬＤＧデマンドの下限を設定する。このような構成によれば、石炭，ＬＤＧガスまたは重油デマンドのいずれかが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することができる。
【００３２】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、燃種は石炭、重油、プロセスガスに限ることなく他の燃種であってもよく、装置の構成も図示以外の構成であってもよい。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、２または３種類の燃料を用いて燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、比率制御運転中に総燃料デマンドが増加している状態で、何れかの燃料が上限若しくは下限を超えた場合は、それ以降のデマンドの増減分を他方１つまたは2つの燃料デマンドに振り当てるようにしたので、石炭，重油またはＬＤＧガスデマンドのいずれかが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２燃種制御装置の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係る３燃種制御装置の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図３】本発明を説明するための２燃種制御装置の一般的なブロック構成図である。
【図４】本発明を説明するための３燃種制御装置の一般的なブロック構成図である。
【図５】従来の２燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【図６】従来の３燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【図７】従来の２燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【図８】従来の３燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１ 主蒸気圧力制御回路
１ａ 主蒸気圧力センサ
２ 主蒸気圧力設定回路
４ ボイラマスタ（加算器）
４（ａ〜ｃ） 加算器
５ 負荷指令回路
６ エアリッチ回路
６ａ 空気流量センサ
７（ａ，ｂ） 混焼制御回路
８ 重油流量制御回路
８ａ 重油流量センサ
９ 石炭供給量制御回路
９ａ 給炭量センサ
１０，１１，３１ 出力制限回路
１５（ａ〜ｄ） 乗算器
１６（ａ〜ｄ） 減算器
１７（ａ〜ｃ） 除算器
１８（ａ，ｂ） メモリ（比率設定器）
１９（ａ，ｂ） 変化率制限器
２０（ａ〜ｄ） 熱量変換器
２１（ａ〜ｃ） 偏差監視器
２２（ａ，ｂ） ゲインバイアス器
２３（ａ〜ｄ） スイッチ
２４（ａ〜ｈ） 低位信号選択器（上限制限器）
２５（ａ〜ｈ） 高位信号選択器（下限制限器）
２６（ａ〜ｄ） 上限設定器
２７（ａ〜ｄ） 下限設定器
３０，３０ａ ＣＲＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼プロセス等で石炭等の微粉燃料や重油等の液体燃料若しくは未燃焼成分を有する気体燃料のうちの少なくとも2種の燃料を燃焼させる複数燃種制御装置に関し、詳しくは上下限制限時の制御性の改善を図った複数燃種制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば微粉炭と重油を同時に燃焼させて蒸気を発生させる混焼型ボイラにおいてはこれらの燃料の供給量を調節して蒸気圧力を一定に保つようにしている。
はじめに、主燃料として石炭を、従燃料として重油を用いたボイラの混焼燃焼制御装置の概要について図３を用いて説明する。
【０００３】
図３において、１は主蒸気圧力制御回路であり、この制御回路1には主蒸気圧力設定回路２で設定された設定値ＳＶと主蒸気圧力センサ１ａからの測定値ＰＶ１が入力されており、その偏差を制御演算した操作出力ＭＶをボイラマスタ（加算器）４に出力する。
【０００４】
ボイラマスタ４は操作出力ＭＶに負荷指令回路５からの出力を加算してエアリッチ回路６に出力する。エアリッチ回路６は空気流量センサ６ａの測定値ＰＶ２を入力して石炭ベースでの総燃料デマンド（要求値）を混焼制御回路７に出力する。この混焼制御回路７には後述する石炭デマンド上下限制限手段および重油デマンド上下限制限手段２４〜２７が設けられている。
【０００５】
混焼制御回路７では予め石炭と重油の混焼比率が設定されており、重油流量センサ８ａからの測定値ＰＶ３と給炭量センサ９ａからのＰＶ４が入力されている。そして、この混焼制御回路７は総燃料デマンドおよび混焼比率に基づいてそれぞれの燃料の必要量を重油流量制御回路８および出力制限回路１０（重油側）を介して出力し、また、石炭給炭量制御回路９および出力制限回路１１（石炭側）を介して出力する。この出力制限回路１０，１１の出力に基づいて重油流量調節弁の弁開度指令信号および石炭の給炭指令信号が出力される。なお、出力制限回路１０，１１は安定した流量を確保するため、出力指令を制限する回路である。
３ａは重油デマンド側に設けられた定値設定スイッチ，３ｂは石炭デマンド側に設けられた定値設定スイッチである。これらのスイッチは燃焼立上げ時はオフとされており、はじめは重油のみを燃焼させ重油燃焼が安定すると石炭燃焼を開始し、順次重油燃焼を弱めて重油と石炭を混焼させ所望の比率になった時点で後述の比率設定器としてのメモリ１８にその比率が書き込まれる。
その後、重油デマンド側および石炭デマンド側に設けられた定値設定スイッチ３ａ，３ｂがオンとされる。このことによりバンプレスな運転が可能となる。
【０００６】
図４は上記混焼制御回路７の詳細を示すもので、１５は乗算器、１６は減算器、１７は除算器、１８は燃焼比率が書込まれた比率設定器としてのメモリ、１９は変化率制限器、２０（ａ，ｂ）は重油と石炭の熱量比から石炭←→重油への熱量変換を行う熱量変換器である。なお、メモリ１８は実比率トラッキング時は入力Xに対する出力Ｙが同じ（Ｙ＝Ｘ）となっており、手動設定の場合はオペレータがＣＲＴ３０側から設定した入力Ｚと出力Ｙが同じ（Ｙ＝Ｚ）となる。また、変化率制限回路１９はメモリ１８が出力Ｙ＝Ｘのときは変化率制限動作を行なわずバイパスする。
【０００７】
ここで、石炭ベースでの総燃料デマンドが混焼制御回路７の乗算器１５および減算器１６に入力されると、乗算器１５に入力したものはその値に予めメモリ１８に格納された重油／全燃料（＝重油＋石炭）の燃焼比率により重油の供給量が演算され、熱量変換器２０ａで重油の供給量に演算されて重油デマンドとして重油流量制限回路８（図３参照）に出力される。
【０００８】
一方減算器１６では、総燃料デマンドから重油デマンドを差し引いた値が石炭デマンドとして石炭供給量制御回路９（図３参照）に出力される。そして、出力された各デマンドに対する重油流量および石炭量が重油流量センサ８ａ，給炭量センサ９ａで測定されてＰＶ３（Ｂ），ＰＶ４（Ａ）として混焼制御回路７に帰還するようになっている。
そして重油流量ＰＶ３（Ｂ）は熱量変換器２０ｂで石炭量に換算され、加算器４ａおよび除算器１７に入力する。一方給炭量ＰＶ４（Ａ）は加算器４ａに入力し石炭量に換算されたＰＶ３（Ｂ）と加算される（Ａ＋Ｂ）。
この加算された値は除算器１７に出力されてＢ／（Ａ＋Ｂ）の演算が行なわれ実比率Ｘとしてメモリ１８（比率設定器）に入力する。
２４ａ，２４ｂは低位信号選択器（上限制限器）であり、上限設定器２６ａ，２６ｂを介して石炭および重油の供給量の上限が設定される。また、２７ａ，２７ｂは下限設定器であり、高位信号選択器（下限制限器）２５ａ，２５ｂにより石炭および重油の供給量の下限が設定される。
【０００９】
図５，６は主燃料として石炭を、従燃料として重油およびＬＤＧ（プロセス排ガス）を混焼させるようにしたボイラの混焼燃焼制御装置の概要を示す図である。
図５において、図３と同一要素には同一符号を付している。
図５において、混焼制御回路７には重油流量センサ８ａ，給炭量センサ９ａの他にＬＤＧ流量センサ３０ａからの出力が入力され、この混焼制御回路７で各燃料のデマンドが演算されて、それぞれの流量制御回路（８，９，３０）および出力制限回路（１０，１１，３１）を介して各調節弁に対して開度指令が発せられる。
【００１０】
図６において、ＬＤＧの流量が熱量変換器２０ｃで石炭ベースの燃料比に換算され、その出力が減算器１６ａで石炭ベースでの総燃料デマンドから差し引かれる。その残りのデマンドが予め定めた燃焼比率に従って石炭および重油に割り振られてその出力が乗算器１５および減算器１６に出力される。なお、ＬＤＧの供給量は不安定なのでこれに対するデマンド制御は行われない。
【００１１】
上記２，３種類の燃料を燃焼させる場合の混焼制御装置の構成において、何らかの理由により給炭制御にトラブルが生じたとする。その場合、定値設定スイッチ３ａ，３ｂをオフ（定値側）として対策を講じることとなるが、マスタ追従制御は不能の状態になる（その場合石炭と重油の比率は実比率トラッキング（メモリ１８でＹ＝Ｘの状態）となっている）。そのような状態で、例えば燃料デマンドが５０％から１０％増加したとすると、燃焼比率が０．５（石炭と重油のデマンドがそれぞれ２５％）であれば重油デマンドはまず５％増加する。すると重油流量が３０％に増えるので実比率も増加して３０／（２５＋３０）＝０．５５となる。
【００１２】
この実比率は最終的には３５／（２５＋３５）＝０．５８になり重油流量を１０％（３５％−２５％＝１０％）だけ増加させるが帰還量ＰＶ３（Ｂ），ＰＶ４（Ａ）がその都度加算器４a、除算器１７、及び比率設定器１８を経て乗算器１５で乗算されてデマンドが演算されるので時間がかかることになる。
【００１３】
このことは、２燃種がマスタ追従するときと比較してプロセスの応答を悪化（時定数が長くなる）させるのでボイラマスタ４（図３参照）がハンチングを起こす恐れがある。図７はハンチングの問題を解決した２燃種制御装置の従来例を示す概略構成図である。
【００１４】
図７において、図４と同一要素には同一符号を付している。２１aは偏差監視器であり、変化率制限器１９ａへの入力（Ｘ１）と出力（Ｘ２）を監視する。そして、その偏差αが所定の値（例えば１％）を超えているか否かにより比率変化の有無を判断する。即ち、偏差監視器２１ａはＸ１−Ｘ２＞αの時Ｈ＝１を出力し、Ｘ１−Ｘ２＜−αの時Ｌ＝１を出力する。Ｘ１＝Ｘ２の時はＨ＝Ｌ＝０なので比率は変化していないと判断し、ＨあるいはＬが１のとき比率変化中と判断する。２１ｂ，２１ｃも偏差監視器であり、２１ｂの偏差監視器には乗算器１５ａの出力である石炭デマンドＱ（Ａ'）と給炭量センサ９ａで測定されたＰＶ４（Ａ）が入力され、２１ｃの偏差監視器には乗算器１５ｂの出力である重油デマンドＰ（Ｂ'）と重油流量ＰＶ３（Ｂ）が入力され、それらの偏差αが所定の値（例えば１％）を超えているか否かにより比率変化の有無を判断する。
【００１５】
２２はゲインバイアス器であり、ゲイン＝−１．０、バイアス１．０となっている。例えば重油比率が０．４であれば石炭比率（１−x）は０．６（＝１−０．４）となる。
２３ａ（Ｔ１），２３ｂ（Ｔ２）はスイッチであり、２３ａのスイッチには乗算器１５ａの出力である石炭デマンドＱ（Ａ'）と給炭量センサ９ａで測定されたＰＶ４（Ａ）がそれぞれ入力され、何れかの値を減算器１６ｂに出力するようになっている。このスイッチ２３ａは重油流量制御がマスタ追従し、給炭量制御がマスタ追従制御不能のときａ→ｃ方向に切換わる（両方がマスタ追従しているときはｂ→ｃ）。
また、スイッチ２３ｂには乗算器１５ｂの出力である重油デマンドＰ（Ｂ'）と重油流量ＰＶ３（Ｂ）がそれぞれ入力され何れかの値が減算器１６ａに出力するようになっている。このスイッチ２３ｂ（Ｔ２）は給炭量制御がマスタ追従し、重油流量制御がマスタ制御不能のときａ→ｃ方向に切換わる（両方がマスタ追従しているときはｂ→ｃ）。
【００１６】
この従来例における基本的回路構成は、定値設定によって定めた混焼制御回路をベースにして、比率演算を組み込んだ形になっている。定値設定による混焼制御回路とは、一般的にマスタ追従する燃料は一つで、総燃料デマンドからマスタ追従していない実燃料流量を差し引いて燃料デマンドを作成する方式をいう。
【００１７】
ここで、差し引く値を総燃料デマンドを比率で配分した量にすると比率による混焼制御回路になる。図７では差し引く量を実燃料流量と燃料デマンドの比率配分の切替方式としている。乗算器１５ｂの出力である点Ｐは重油デマンド（Ｂ’）、乗算器１５ａの出力である点Ｑは石炭デマンド（Ａ’）になる。両燃種ともマスタ追従の場合、スイッチ２３ａ、２３ｂは共にｂ→ｃに切り替わり比例配分の制御になる。
【００１８】
ここで、重油流量制御のみマスタ追従不能となった場合、（例えば図３に示す出力制限回路１０に含まれる最低油圧制限機能が働いて、重油流量制限回路8が圧力制御に切換わった場合−最低油圧制御が働いた場合は、スイッチ２３ａがａ→ｃに切り替わり、石炭デマンドは総燃料デマンドから重油流量（Ｂ）を引いた値になる（重油定値制御モード）。
また、定値設定時や出力制限が機能して石炭量制御のみマスタ追従不能の場合は、スイツチ２３ｂがａ→ｃに切り替わり、重油デマンドは総燃料デマンドから石炭量（Ａ）を引いた値になる（石炭定値制御モード）。
【００１９】
定値制御モードのときはメモリ（比率設定器）１８の出力Ｙはその入力Ｘ（実比率＝実燃料から求めた比率）をトラッキングする。また、この時、変化率制限器１９ａの変化率制限機能はバイパスされる。
ところで、一定負荷、一定比率で運転中のときは、実燃料とデマンドはほぼ一致する（Ａ≒Ａ’∴Ｂ≒Ｂ’）が、負荷変化中や比率設定変化中のときは燃料設定値が徐々に変化し、制御偏差が常に出ている状態なので両者は一致しない。
【００２０】
このため、それらの変化中に出力制限（例えば最低油圧制限）にかかってすぐに定値制御モードとすると、デマンドが突変するので、変化が終了しても主蒸気圧力（ボイラマスタ）が安定するまでは比率制御モードを保つ必要がある。
即ち、変化中でなくなって、かつ、偏差監視器２１ｂ，２１ｃがＡ≒Ａ’かつ、Ｂ≒Ｂ’を検出してから定値制御モードに戻すようにすると突変を防止することができる。
【００２１】
図８は３燃種制御装置の従来例を示す概略構成図である。
この３燃種の基本的回路構成は、図７の２燃種制御をそのまま３燃種に拡張したもである。まず、ＬＤＧ比率（対全燃料）でデマンドをＬＤＧと（重油十石炭）に配分する。重油十石炭のデマンドは重油比率（対全燃料）で配分される。重油比率は対全燃料比で設定されるので除算器１７ａで対重油十石炭比に変換する。重油と石炭の実流量から求めた実比率を乗算器１５ａで対全燃料の重油実比率に変換する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上記２，３種類の燃料を燃焼させる場合の混焼制御装置の構成において、比率制御運転中でかつ、総燃料デマンドが増加中に例えば石炭デマンドが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合は重油デマンドは重油比率で決まる分しか増加しないので全体として燃料不足となる。その場合、主蒸気圧力制御回路（図３参照）で対応することになるが主蒸気圧力は一時低下することになる。
本発明はこのように比率制御運転中でかつ、総燃料デマンドが増加中または減少中に例えば石炭デマンドが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明では、請求項１においては、
２種類の燃料が混焼状態となるときの２燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、主蒸気圧力設定回路で設定された設定値と主蒸気圧力センサからの測定値が入力される主蒸気圧力制御回路と、該主蒸気圧力制御回路から出力される前記設定値と測定値の偏差出力と、負荷指令回路からの出力を加算するボイラマスタと、該ボイラマスタからの出力と空気流量センサの測定値を入力し総燃料デマンドとして出力するエアリッチ回路と、該エアリッチ回路の出力を入力する混焼制御回路を有し、
前記混焼制御回路は前記エアリッチ回路から総燃料デマンドとして出力された値と２燃種の測定値（ＰＶ３およびＰＶ４）の値から演算した実比率を入力する乗算器１５ａ，１５ｂと、前記乗算器１５ａの出力と前記ＰＶ４の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ１と、前記乗算器１５ｂの出力と前記ＰＶ３の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ２と、前記総燃料デマンドと前記スイッチＴ２からの出力との偏差を演算する減算器１６ａと、前記総燃料デマンドと前記スイッチＴ１からの出力との偏差を演算する減算器１６ｂと、
を備えた複数燃種制御装置において、
前記減算器１６ａの下流側にある上下限制限器２４ａ , ２５ａと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｃ , ２５ｃを前記乗算器１５ａとスイッチＴ１との間に設け、前記減算器１６ｂと熱量変換器２０ａの間にある上下限制限器２４ｂ , ２５ｂと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｄ , ２５ｄを前記乗算器１５ｂとスイッチＴ２の間に設け、
比率制御運転中に総燃料デマンドが増加若しくは減少している状態で、何れかの燃料のデマンドが上限若しくは下限を超えた場合は、上記対をなす上下限制限器も同時に作動して、それ以降のデマンドの増減分は全て他方の燃料に振り当てることを特徴とする。
【００２４】
請求項２においては、
３種類の燃料が混焼状態となるときの３燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、主蒸気圧力設定回路で設定された設定値と主蒸気圧力センサからの測定値が入力される主蒸気圧力制御回路と、該主蒸気圧力制御回路から出力される前記設定値と測定値の偏差出力と、負荷指令回路５からの出力を加算するボイラマスタと、該ボイラマスタからの出力と空気流量センサの測定値を入力し総燃料デマンドとして出力するエアリッチ回路６、該エアリッチ回路の出力を入力する混焼制御回路を有し、
前記混焼制御回路は前記エアリッチ回路から総燃料デマンドとして出力された値から前記３燃種のうちの一つの燃種（第３燃種）の測定値を減算器１６ｂにより減算した値と他の２燃種（第１，第２燃種）のうちの第１燃種の測定値および第２燃種の測定値の値から演算した実比率を入力する乗算器１５ａ，１５ｂと、前記乗算器１５ａの出力と前記第１燃種の測定値の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ１と、前記乗算器１５ｂの出力と前記第２燃種の測定値の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ２と、前記総燃料デマンドの値と全燃料に対する第３燃種の比率を入力する乗算器１５ｄと該乗算器１５ｄの出力と第３燃種の測定値を入力するスイッチＴ４と、前記総燃料デマンドの値と全燃料に対する前記第３燃種の比率がゲインバイアス器２２ｂを介して出力した値と前記総燃料デマンドの値を入力する乗算器１５ｅと、該乗算器１５ｅの出力と前記第１燃種の測定値および第２燃種の測定値が加算された値を入力し、これらの値のいずれかを入力するスイッチＴ３と、前記総燃料デマンドの値と前記スイッチＴ４からの出力を入力する減算器１６ｂと、該減算器１６ｂからの出力と前記Ｔ２からの出力を入力する減算器１６ａと、前記減算器１６ｂからの出力と前記Ｔ１からの出力を入力する減算器１６ｃと、前記総燃料デマンドの値と前記スイッチＴ３からの出力を入力する減算器１６ｄと、該減算器１６ｄの出力を入力する熱量変換器２０ｄを備えた複数燃種制御装置において、
前記乗算器１５ｅとスイッチＴ３の間にある上下限制限器２４ｆ,２５ｆと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｅ,２５ｅを前記減算器１６ｂと減算器１６ｃの間に設け、前記減算器１６ｄと熱量変換器２０ｄの間にある上下限制限器２４ｇ,２５ｇと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｈ,２５ｈを乗算器１５ｄとスイッチＴ４の間に設け、前記減算器１６ａの下流側にある上下限制限器２４ａ,２５ａと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｃ,２５ｃを前記乗算器１５ａとスイッチＴ１との間に設け、前記減算器１６ｃと熱量変換器２０aの間にある上下限制限器２４ｂ,２５ｂと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｄ,２５ｄを前記乗算器１５ｂとスイッチＴ２の間に設け、
比率制御運転中に総燃料デマンドが増加若しくは減少している状態で、何れか一つの燃料のデマンドが上限若しくは下限を超えた場合は、上記対をなす上下限制限器も同時に作動して、それ以降のデマンドの増減分は他の１つ或いは２つの燃料デマンドに振り当てることを特徴とする。
【００２５】
請求項３においては、請求項１記載の２燃種混焼制御装置において、
第１燃料は石炭，第２燃料は重油であることを特徴とする
請求項４においては、請求項２記載の３燃種混焼制御装置において、
第１燃料は石炭，第２燃料は重油，第３燃料は未燃焼成分を含む排ガスであることを特徴とする。
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の実施形態の一例を示す２燃種制御装置の概略構成図である。なお、図７と同一要素には同一符号を付している。図１において、図７と異なる点は乗算器１５ａとスイッチ２３ａ（Ｔ１）の間および乗算器１５ｂとスイッチ２３ｂ（Ｔ２）の間に上限設定器として機能する低位信号選択器２４ｃ，２４ｄを、また、下限設定器として機能する高位信号選択器２５ｃ，２５ｄを設けた点であり、低位信号選択器２４ｃは減算器１６ａの後段に配置された低位信号選択器２４ａと共に上限設定器２６ａにより石炭デマンドの上限が設定される。
【００２６】
また、高位信号選択器２５ｃは減算器１６ａの後段に配置された高位信号選択器２５ａと共に下限設定器２７ａにより石炭デマンドの下限が設定される。
また、乗算器１５ｂの後段に配置された低位信号選択器２４ｄは減算器１６ｂの後段に配置された低位信号選択器２４ｂと共に上限設定器２６ｂにより重油デマンドの上限が設定される。
【００２７】
同様に、高位信号選択器２５ｄは減算器１６ｂの後段に配置された高位信号選択器２５ｂと共に下限設定器２７ｂにより重油デマンドの下限が設定される。
ここで、比率運転中において、総燃料デマンドが増加している状態で石炭デマンドが上限制限器２４ａに設定された上限を超えて、マスタ追従不能になったとする。当然もう一つの石炭デマンドである乗算器１５ａの出力も増加する。
その場合、低位信号選択器（上限設定器２４ａ，２４ｃ）は共通の上限設定器２６ａにより上限が設定されているので、上限設定器２４ｃ側も上限を超えることになる。
【００２８】
その結果、減算器１６ｂが引き算する値（スイッチＴ１の出力）は上限に固定されるので、総燃料の増加分はそのまま重油デマンドの増加分により賄われることとなる。つまり、重油側も見かけ上マスタ追従しない定値制御状態となる。次に、燃料デマンドが減少して上限制限が解除された場合は自動的に比率制御運転に移行する。
以上の動作は下限制限器２５ａに設定された下限を超えて、マスタ追従不能になったときも同様であり、更に重油側が上下限制限を越えた場合も同様である。
【００２９】
上記の構成によれば、石炭または重油デマンドが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することができる。
【００３０】
図２は３燃種制御装置の概略構成図である。
この３燃種の基本的回路構成は、図１の２燃種制御をそのまま３燃種に拡張したものである。まず、ＬＤＧ比率（対全燃料）でデマンドをＬＤＧと（重油十石炭）に配分する。重油十石炭のデマンドは重油比率（対全燃料）で配分される。重油比率は対全燃料比で設定されるので除算器１７ａで対重油十石炭比に変換する。重油と石炭の実流量から求めた実比率を乗算器１５ａで対全燃料の重油実比率に変換する。
【００３１】
なお、ＣＲＴ３０ａは対全燃料に対するＬＤＧガスの比率を設定し、２４ｅ〜２４ｈはＬＤＧデマンドの上限制限器、２５ｅ〜２５ｈはＬＤＧデマンドの下限制限器である。これらの制限器は上限設定器２６ｄおよび下限設定器２７ｄにより上下限ＬＤＧデマンドが設定される。また、上限設定器２６ｃは上限制限器２４ｅに対して総燃料デマンドに対するＬＤＧデマンドの上限を設定し、下限設定器２７ｃは下限制限器２５ｅに対して総燃料デマンドに対するＬＤＧデマンドの下限を設定する。このような構成によれば、石炭，ＬＤＧガスまたは重油デマンドのいずれかが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することができる。
【００３２】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、燃種は石炭、重油、プロセスガスに限ることなく他の燃種であってもよく、装置の構成も図示以外の構成であってもよい。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、２または３種類の燃料を用いて燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、比率制御運転中に総燃料デマンドが増加している状態で、何れかの燃料が上限若しくは下限を超えた場合は、それ以降のデマンドの増減分を他方１つまたは2つの燃料デマンドに振り当てるようにしたので、石炭，重油またはＬＤＧガスデマンドのいずれかが上限または下限制限にかかりマスタ制御不能になった場合でも主蒸気圧力が一時低下することのない複数燃料制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２燃種制御装置の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係る３燃種制御装置の実施形態の一例を示すブロック構成図である。
【図３】本発明を説明するための２燃種制御装置の一般的なブロック構成図である。
【図４】本発明を説明するための３燃種制御装置の一般的なブロック構成図である。
【図５】従来の２燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【図６】従来の３燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【図７】従来の２燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【図８】従来の３燃種制御装置の混焼制御回路の一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１ 主蒸気圧力制御回路
１ａ 主蒸気圧力センサ
２ 主蒸気圧力設定回路
４ ボイラマスタ（加算器）
４（ａ〜ｃ） 加算器
５ 負荷指令回路
６ エアリッチ回路
６ａ 空気流量センサ
７（ａ，ｂ） 混焼制御回路
８ 重油流量制御回路
８ａ 重油流量センサ
９ 石炭供給量制御回路
９ａ 給炭量センサ
１０，１１，３１ 出力制限回路
１５（ａ〜ｄ） 乗算器
１６（ａ〜ｄ） 減算器
１７（ａ〜ｃ） 除算器
１８（ａ，ｂ） メモリ（比率設定器）
１９（ａ，ｂ） 変化率制限器
２０（ａ〜ｄ） 熱量変換器
２１（ａ〜ｃ） 偏差監視器
２２（ａ，ｂ） ゲインバイアス器
２３（ａ〜ｄ） スイッチ
２４（ａ〜ｈ） 低位信号選択器（上限制限器）
２５（ａ〜ｈ） 高位信号選択器（下限制限器）
２６（ａ〜ｄ） 上限設定器
２７（ａ〜ｄ） 下限設定器
３０，３０ａ ＣＲＴ
Claims (4)
- ２種類の燃料が混焼状態となるときの２燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、主蒸気圧力設定回路で設定された設定値と主蒸気圧力センサからの測定値が入力される主蒸気圧力制御回路と、該主蒸気圧力制御回路から出力される前記設定値と測定値の偏差出力と、負荷指令回路からの出力を加算するボイラマスタと、該ボイラマスタからの出力と空気流量センサの測定値を入力し総燃料デマンドとして出力するエアリッチ回路と、該エアリッチ回路の出力を入力する混焼制御回路を有し、
前記混焼制御回路は前記エアリッチ回路から総燃料デマンドとして出力された値と２燃種の測定値（ＰＶ３およびＰＶ４）の値から演算した実比率を入力する乗算器１５ａ，１５ｂと、前記乗算器１５ａの出力と前記ＰＶ４の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ１と、前記乗算器１５ｂの出力と前記ＰＶ３の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ２と、前記総燃料デマンドと前記スイッチＴ２からの出力との偏差を演算する減算器１６ａと、前記総燃料デマンドと前記スイッチＴ１からの出力との偏差を演算する減算器１６ｂと、
を備えた複数燃種制御装置において、
前記減算器１６ａの下流側にある上下限制限器２４ａ,２５ａと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｃ,２５ｃを前記乗算器１５ａとスイッチＴ１との間に設け、前記減算器１６ｂと熱量変換器２０ａの間にある上下限制限器２４ｂ,２５ｂと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｄ,２５ｄを前記乗算器１５ｂとスイッチＴ２の間に設け、
比率制御運転中に総燃料デマンドが増加若しくは減少している状態で、何れかの燃料のデマンドが上限若しくは下限を超えた場合は、上記対をなす上下限制限器も同時に作動して、それ以降のデマンドの増減分は全て他方の燃料に振り当てることを特徴とする複数燃種制御装置。 - ３種類の燃料が混焼状態となるときの３燃種の燃焼比率を制御する複数燃種制御装置であって、主蒸気圧力設定回路で設定された設定値と主蒸気圧力センサからの測定値が入力される主蒸気圧力制御回路と、該主蒸気圧力制御回路から出力される前記設定値と測定値の偏差出力と、負荷指令回路５からの出力を加算するボイラマスタと、該ボイラマスタからの出力と空気流量センサの測定値を入力し総燃料デマンドとして出力するエアリッチ回路６、該エアリッチ回路の出力を入力する混焼制御回路を有し、
前記混焼制御回路は前記エアリッチ回路から総燃料デマンドとして出力された値から前記３燃種のうちの一つの燃種（第３燃種）の測定値を減算器１６ｂにより減算した値と他の２燃種（第１，第２燃種）のうちの第１燃種の測定値および第２燃種の測定値の値から演算した実比率を入力する乗算器１５ａ，１５ｂと、前記乗算器１５ａの出力と前記第１燃種の測定値の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ１と、前記乗算器１５ｂの出力と前記第２燃種の測定値の値を入力し、これらの値のいずれかを出力するスイッチＴ２と、前記総燃料デマンドの値と全燃料に対する第３燃種の比率を入力する乗算器１５ｄと該乗算器１５ｄの出力と第３燃種の測定値を入力するスイッチＴ４と、前記総燃料デマンドの値と全燃料に対する前記第３燃種の比率がゲインバイアス器２２ｂを介して出力した値と前記総燃料デマンドの値を入力する乗算器１５ｅと、該乗算器１５ｅの出力と前記第１燃種の測定値および第２燃種の測定値が加算された値を入力し、これらの値のいずれかを入力するスイッチＴ３と、前記総燃料デマンドの値と前記スイッチＴ４からの出力を入力する減算器１６ｂと、該減算器１６ｂからの出力と前記Ｔ２からの出力を入力する減算器１６ａと、前記減算器１６ｂからの出力と前記Ｔ１からの出力を入力する減算器１６ｃと、前記総燃料デマンドの値と前記スイッチＴ３からの出力を入力する減算器１６ｄと、該減算器１６ｄの出力を入力する熱量変換器２０ｄを備えた複数燃種制御装置において、
前記乗算器１５ｅとスイッチＴ３の間にある上下限制限器２４ｆ,２５ｆと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｅ,２５ｅを前記減算器１６ｂと減算器１６ｃの間に設け、前記減算器１６ｄと熱量変換器２０ｄの間にある上下限制限器２４ｇ,２５ｇと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｈ,２５ｈを乗算器１５ｄとスイッチＴ４の間に設け、前記減算器１６ａの下流側にある上下限制限器２４ａ,２５ａと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｃ,２５ｃを前記乗算器１５ａとスイッチＴ１との間に設け、前記減算器１６ｃと熱量変換器２０aの間にある上下限制限器２４ｂ,２５ｂと対をなし、共通の設定値を有する上下限制限器２４ｄ,２５ｄを前記乗算器１５ｂとスイッチＴ２の間に設け、
比率制御運転中に総燃料デマンドが増加若しくは減少している状態で、何れか一つの燃料のデマンドが上限若しくは下限を超えた場合は、上記対をなす上下限制限器も同時に作動して、それ以降のデマンドの増減分は他の１つ或いは２つの燃料デマンドに振り当てることを特徴とする複数燃種制御装置。 - 第１燃料は石炭，第２燃料は重油であることを特徴とする請求項１記載の２燃種混焼制御装置。
- 第１燃料は石炭，第２燃料は重油，第３燃料は未燃焼成分を含む排ガスであることを特徴とする請求項２記載の３燃種混焼制御装置。
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