JPH01150715A

JPH01150715A - 燠燃焼ボイラの排ガス成分濃度制御装置

Info

Publication number: JPH01150715A
Application number: JP62311274A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Kuwata; 桑田　龍一; Kiichi Hagiwara; 萩原　喜一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は負荷制御を目的として重油燃焼等の助燃バーナ
を備えて成る流動床ボイラや回収ボイラ等の燠燃焼ボイ
ラにおいて、特に排ガス成分濃度を良好に制御し得るよ
うにした排ガス成分濃度制御装置に関する。

（従来の技術）従来から、各種プラントにおいては、流動床ボイラや回
収ボイラ等の燠燃焼ボイラが多く使用されている。この
燃焼ボイラは、燠燃焼燃料を炉内に連続して投入して炉
底に堆積させ、この堆積燃料を炉外から吹込まれる燻燃
廃空気により燃焼させ、さらにこの燃焼ガスを排ガスと
して炉外へ排出するようにしたものである。そして、こ
の燠燃焼ボイラは通常、重油等の助燃燃料を助燃空気に
より燃焼させる助燃バーナを備えていることか多い。

ところで、従来この種の燠燃焼ボイラでは、助燃バーナ
はボイラの起動・停止時にのみ使用されており、負荷運
転中には使用されていない。このため、助燃空気流量の
排ガス（０２あるいはＣＯ等）成分濃度による調整は、
実施されていないのが現状である。一方近年では、燠燃
焼ボイラが大型化するに伴い、助燃バーナをボイラの負
荷運転中にも使用して、燠燃焼ボイラ自体に負荷調整能
力を持たせることが考えられてきている。しかし、この
種の燻燃焼ボイラにおいては、排ガス中の０２成分やＣ
Ｏ酸成分濃度は燠燃焼空気流−で変化するが、助燃バー
ナ用の助燃空気流量によっても変化することから、燠燃
焼空気流−を操作制御するだけでは、排ガス中の０２成
分やＣＯ酸成分濃度を良好に制御することは困難であっ
た。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように従来では、燠燃焼ボイラからの排ガス成分
の濃度を良好に制御することができず、結果的に効率の
高い安定したボイラ操業を行なうことが不可能であると
いう問題があった。

本発明の目的は、排ガス成分濃度の制御性の向上を図り
、もって効率の高い安定したボイラ操業を行なうことが
可能な燠燃焼ボイラの排ガス成分濃度制御装置を提供す
ることにある。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明では第１図に示す
ように、燠燃焼燃料１を炉内に投入して炉底に堆積させ
、この堆積燃料２を炉外から吹込まれる燠燃焼空気３に
より燃焼させ、かつこの燃焼ガスを排ガス４として炉外
へ排出するようにした燠燃焼ボイラ５で、助燃燃料６を
助燃空気７により燃焼させる助燃バーナ８を備えたもの
において、燠燃焼ボイラ５からの排ガス成分濃度を検出
する排ガス成分濃度検出手段９と、比較手段１０からの
出力である排ガス成分濃度検出手段９からの排ガス成分
濃度検出値ａと予め設定された排ガス成分濃度目標値す
との濃度偏差Ｃに基づいて所定の制御演算を行ない、空
気補正Ｃｄを算出して出力する制御演算手段１１と、助
燃燃料６の流量から決まる助燃空気基準値ｅに対して制
御演算手段１１からの空気補正量ｄで補正演算を行ない
、助燃空気操作Ｑｆとして助燃空気操作手段１２に与え
る助燃空気補正演算手段１３と、燠燃焼燃料１の投入流
量から決まる燠燃焼空気基準値ｇに対して制御演算手段
１１からの空気補正Ｑｄで補正演算を行ない、燠燃焼空
気操作量りとして燠燃焼空気操作手段１４に与える燠燃
焼空気補正演算手段１５とを備えて構成している。

（作用）従って、本発明は以上のような手段としたことにより、
燠燃焼ボイラ５からの排ガス４中の成分の濃度ａを排ガ
ス成分濃度目標値すに保持するように、空気補正量ｄが
制御演算手段１１にて算出される。そして、この制御演
算手段１１で算出した空気補正量ｄによって、助燃空気
基準値ｅおよび燠燃焼空気基準値ｇを同方向にほぼ同時
に補正することにより、助燃空気流量および燠燃焼空気
流量がほぼ同時に操作制御されて、排ガス成分の濃度が
良好に制御されることになる。

（実施例）まず、本発明の考え方について述べる。

前述した埃燃焼ボイラにおいて、理論的には燃料流量に
対応した流量の空気をフィードフォワード制御で供給す
れば、安定した燃焼が持続される筈である。しかし、こ
のような方式では、燃料組成の変動や燃焼むら等に起因
して燃焼状態が時々刻々と変化し、空気流量が不足して
黒煙が発生したり、逆に空気流量が過剰となり排ガス損
失が増大して効率が低下したりする。このため、排ガス
中の０２成分濃度やＣＯ成分濃度によるフィードバック
制御を併用することにより、安定燃焼の持続を確保する
ことが可能となる。従って本発明では、洟燃焼空気だけ
でなく助燃空気も操作量としてフィードバック制御する
ことにより、排ガス成分の濃度を良好に制御しようとす
るものである。

以下、上記のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について図面を参照して説明する。

第２図は、本発明による煉燃焼ボイラの排ガス成分濃度
制御装置の一例を示す構成図であり、第１図と同一部分
には同一符号を付して示している。

第２図において、燠燃焼燃料１を炉内に投入して炉底に
堆積させ、この堆積燃料２を炉外から吹込まれる燠燃焼
空気３により燃焼させ、さらにこの燃焼ガスを排ガス４
として炉外へ排出するように燠燃焼ボイラ５が構成され
ている。また、助燃燃料６を助燃空気７により燃焼させ
る助燃バーナ８が備えられている。

一方、排ガス成分濃度制御装置は第２図に示すように、
燠燃焼ボイラ５からの排ガス成分濃度を検出する排ガス
成分濃度検出手段９と、この排ガス成分濃度検出手段９
からの排ガス成分濃度検出値ａと、予め設定された排ガ
ス成分濃度目標値すとを比較して濃度偏差Ｃを出力する
比較手段１゜と、この比較手段ｌＯからの濃度偏差Ｃに
対して、比例（Ｐ）　・積分（Ｉ）　・微分（Ｄ）また
は積分（１）−比例（Ｐ）・微分（Ｄ）の制御演算を行
ない、当該濃度偏差Ｃを零とすべく空気補正量ｄを出力
する制御演算手段１１と、助燃燃料流量検出手段１６か
らの助燃燃料流量検出値ｉに基づいて助燃空気基準値ｅ
を出力する助燃空気基準値関数発生手段１７と、この助
燃空気基準値関数発生手段１７からの助燃空気基準値ｅ
に対して、制御演算手段１１からの空気補正量ｄで後述
する補正演算を行ない、この演算結果を助燃空気操作量
ｆとして助燃空気操作手段１２に与える助燃空気補正演
算手段１３と、燠燃焼燃料流量検出手段１８からの煉燃
焼燃料流量検出値ｍに基づいて煉燃焼空気基準値ｇを出
力する燠燃焼空気基準値関数発生手段１９と、この燃焼
空気基準値関数発生手段１９からの燗燃焼空気基準値ｇ
に対して、制御演算手段１１からの空気補正量ｄで後述
する補正演算を行ない、この演算結果を燠燃焼空気操作
量りとして燗燃焼空気操作手段１４に与える燐燃焼空気
補正演算手段１５とを備えて構成している。

ここで、助燃空気補正演算手段１３は、上記助燃空気基
準値関数発生手段１７からの助燃空気基準値ｅに対して
、制御演算手段１１からの空気補正量ｄで加減乗除算に
よる補正演算を行なって助燃空気目標値ｊを出力する助
燃空気流量補正手段２０と、この助燃空気流量補正手段
２０からの助燃空気目標値ｊと、助燃空気流量検出手段
２１がらの助燃空気流量検出値にとを比較して助燃空気
流量偏差ｌを出力する比較手段２２と、この比較手段２
２からの助燃空気流量偏差１に対して、比例（Ｐ）　・
積分（１）または積分（１）−比例（Ｐ）の制御演算を
行ない、当該助燃空気流全偏差ｌを零とすべく助燃空気
操作ｆｆ１ｆを出力する助燃空気調整手段２３とから構
成している。また埃燃１１ｐ空気補正演算手段１５は、
上記燠燃焼空気基準値関数発生手段１９からの燻燃焼空
気基準値ｇに対して、制御演算手段１１からの空気補正
量ｄで加減乗除算による補正演算を行なって燠燃焼空気
１」標値ｎを出力する燠燃焼空気流量補正手段２４と、
この燐燃焼空気流量補正手段２４からの燐燃焼空気目標
値ｎと、燠燃焼空気流量検出手段２５からの燗燃焼空気
流量検出値０とを比較して燠燃焼空気流量偏差ｐを出力
する比較手段２６と、この比較手段２６からの燠燃焼空
気流量偏差ｐに対して、比例（Ｐ）　・積分（１）また
は積分（１）−比例（Ｐ）の制御演算を行ない、当該燠
燃焼空気流量偏差ｐを零とすべく燠燃焼空気操作量りを
出力する燠燃焼空気調整手段２７とから構成している。

次に、以上の如く構成した排ガス成分濃度制御装置の作
用について説明する。

第２図において、排ガス成分濃度検出手段９から出力さ
れた０２やＣｏ等の排ガス成分濃度検出値ａは、予め設
定された排ガス成分濃度目標値すと比較手段１０で比較
され、その濃度偏差Ｃが出力される。制御演算手段１１
では、この濃度偏差Ｃに対して比例（Ｐ）　　・積分（
１）　　・微分（Ｄ）または積分（Ｉ）−比例（Ｐ）　
・微分（Ｄ）の制御ａ算を行ない、空気補正ｍｄが出力
される。

一方、助燃燃料流量検出手段１６から出力された助燃燃
料流量検出値ｉに基づいて、助燃空気基準値関数発生手
段１７から助燃空気基準値ｅが出力される。そして、助
燃空気流量補正手段２０では、この助燃空気基準値関数
発生手段１７からの助燃空気基準値ｅに対して、制御演
算手段１１からの空気補正Ｑｄで加減乗除算による補正
演算を行なうことにより、その時点での助燃空気目標値
ｊを決定して出力される。また、この助燃空気流量補正
手段２０からの助燃空気目標値ｊは、助燃空気流量検出
手段２１からの助燃空気流量検出値にと比較手段２２に
て比較され、その助燃空気流量偏差ｌが出力される。さ
らに、助燃空気調整手段２３では、この助燃空気流量偏
差ｌに対して、比例（Ｐ）　　・積分（１）または積分
（Ｉ）−比例（Ｐ）の制御演算を行ない、助燃空気操作
ｍｆが出力される。そして、この助燃空気操作ｍｆにて
助燃空気操作手段１２を駆動することにより、助燃空気
７の流量がローカルフィードバック制御される。

一方、燠燃焼燃料流量検出手段１８ら出力された燠燃焼
燃料流量検出値ｍに基づいて、燠燃焼空気基準値関数発
生手段１９から燠燃焼空気基準値ｇが出力される。そし
て、燠燃焼空気流量補正手段２４では、この燠燃焼空気
基準値関数発生手段１９からの燠燃焼空貢基準値ｇに対
して、制御演算手段］１からの空気補正ｕｄで加減乗除
算にょる補正演算を行なうことにより、その時点での燠
燃焼空気目標値ｎを決定して出力される。また、この填
燃焼空気流管補正手段２４からの燐燃焼空気目標値ｎは
、燠燃焼空気流量検出手段２５からの燐燃焼空気流量検
出値０と比較手段２６にて比較され、その燠燃焼空気流
量偏差ｐが出力される。

さらに、燠燃焼空気調整手段２７では、この燻燃焼空気
流量偏差ｐに対して、比例（Ｐ）　・積分（Ｉ）または
積分（Ｉ）−比例（Ｐ）の制御演算を行ない、燠燃焼空
気操作ａｈが出力される。そして、この燠燃焼空気操作
量りにて燠燃焼空気操作手段１４を駆動することにより
、燻燃廃空気３の流量がローカルフィードバック制御さ
れる。

すなわち具体的には、空気過剰となるにしたがって０２
成分濃度は上昇し、ＣＯ成分濃度は通常は低下するので
、０２成分濃度が目標値よりも高い場合には、燠燃焼空
気および助燃空気の流量が共に減少させる方向に、また
ＣＯ成分濃度が目標値よりも高い場合には、燠燃焼空気
および助燃空気の流量が共に増加させる方向に制御され
ることにより、０□成分濃度あるいはＣＯ成分濃度は制
御性良く目標値に保持される。

上述したように、本実施例の排ガス成分濃度制御装置で
は、燠燃焼ボイラ５からの排ガス４中の０２成分やＣＯ
酸成分濃度ａが排ガス成分濃度目標値すに保持されるよ
うに、濃度偏差Ｃを零とすべく空気補正量ｄを制御演算
手段１１にて算出し、この空気補正ｇｉｄによって、助
燃空気ローカルフィードバック制御系の助燃空気目標値
ｊ、および燠燃焼空気ローカルフィードバック制御系の
燠燃焼空気目標値ｎを同方向にほぼ同時に夫々補正する
ことにより、助燃空気７の流量および燠燃焼空気３の流
量をほぼ同時に操作制御するようにしたものである。

従って、燠燃焼空気のみによって排ガス中の０２成分や
ＣＯ酸成分濃度をフィードバック制御する場合に比較し
て、υトガス成分濃度の制御性を向上させることができ
、結果的に極めて効率の高い安定したボイラ操業を行な
うことが可能となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施することができるものである
。

（ａ）上記実施例において、助燃燃料６と燠燃焼燃料１
との流量割合に応じて、助燃空気７の流量と燠燃焼空気
３の流量との配分割合を可変するようにしてもよい。

（ｂ）上記実施例において、燠燃焼燃料１の性状に応じ
て、助燃空気７の流量と燠燃焼空気３の流量との配分割
合を可変するようにしてもよい。

（ｃ）上記実施例において、炉内の炭素、芒硝の浮遊量
に応じて、筋燃空気７の流量と燠燃焼空気３の流量との
配分割合を可変するようにしてもよい。

なお、上述の（ａ）〜（Ｃ）における助燃空気７の流量
と燠燃焼空気３の流量との配分割合の可変は、助燃空気
流量補正手段２０および燠燃焼空気流量補正手段２４の
演算ゲインを可変することにより容易に行なうことが可
能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、燠燃焼ボイラから
の排ガス成分濃度と排ガス成分濃度目標値との濃度偏差
に基づいて空気補正量を算出し、この空気補正量によっ
て助燃空気流量および燠燃焼空気流量をほぼ同時に操作
制御するようにしたので、排ガス成分濃度の制御性の向
上を図り、もって効率の高い安定したボイラ操業を行な
うことが可能な燠燃焼ボイラの排ガス成分濃度制御装置
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燠燃焼ボイラの排ガス成分濃度制
御装置を示す構成図、第２図は本発明による燠燃焼ボイ
ラの排ガス成分濃度制御装置の一実施例を示す構成図で
ある。１・・・燠燃焼燃料、２・・・堆積燃料、３・・・燠燃
焼空気、４・・・排ガス、５・・・燠燃焼ボイラ、６・
・・助燃燃料、７・・・助燃空気、８・・・助燃バーナ
、９・・・排ガス成分濃度検出手段、１０・・・比較手
段、１１・・・制御演算手段、１２・・・助燃空気操作
手段、１３・・・助燃空気補正演算手段、１４・・・燠
燃焼空気操作手段、１５・・・燠燃焼空気補正演算手段
、１６・・・助燃燃料流量検出手段、１７・・・助燃空
気基準値関数発生手段、１８・・・燠燃焼燃料流量検出
手段、１９・・・燠燃焼空気基準値関数発生手段、２０
・・・助燃空気流量補正手段、２１・・・助燃空気流量
検出手段、２２・・・比較手段、２３・・・助燃空気調
整手段、２４・・・燠燃焼空気流量補正手段、２５・・
・燠燃焼空気流量検出手段、２６・・・比較手段、２７
・・・燠燃焼空気調整手段。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燠燃焼燃料を炉内に投入して炉底に堆積させ、こ
の堆積燃料を炉外から吹込まれる燠燃焼空気により燃焼
させ、かつこの燃焼ガスを排ガスとして炉外へ排出する
ようにした燠燃焼ボイラで、助燃燃料を助燃空気により
燃焼させる助燃バーナを備えたものにおいて、前記排ガス成分濃度を検出する排ガス成分濃度検出手段
と、前記排ガス成分濃度検出手段からの排ガス成分濃度検出
値と予め設定された排ガス成分濃度目標値との濃度偏差
に基づいて所定の制御演算を行ない、空気補正量を算出
して出力する制御演算手段と、前記助燃燃料の流量から決まる助燃空気基準値に対して
前記制御演算手段からの空気補正量で補正演算を行ない
、助燃空気操作量として助燃空気操作手段に与える助燃
空気補正演算手段と、前記燠燃焼燃料の投入流量から決
まる燠燃焼空気基準値に対して前記制御演算手段からの
空気補正量で補正演算を行ない、燠燃焼空気操作量とし
て燠燃焼空気操作手段に与える燠燃焼空気補正演算手段
と、を備えて成ることを特徴とする燠燃焼ボイラの排ガス成
分濃度制御装置。
（２）助燃燃料と燠燃焼燃料との流量割合に応じて、助
燃空気流量と燠燃焼空気流量との配分割合を可変するよ
うにした特許請求の範囲第（１）項記載の燠燃焼ボイラ
の排ガス成分濃度制御装置。
（３）燠燃焼燃料の性状に応じて、助燃空気流量と燠燃
焼空気流量との配分割合を可変するようにした特許請求
の範囲第（１）項記載の燠燃焼ボイラの排ガス成分濃度
制御装置。
（４）炉内の炭素、芒硝の浮遊量に応じて、助燃空気流
量と燠燃焼空気流量との配分割合を可変するようにした
特許請求の範囲第（１）項記載の燠燃焼ボイラの排ガス
成分濃度制御装置。