JPH01189402A - 燠燃焼ボイラの蒸気制御装置 - Google Patents

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） 本発明は流動床ボイラや回収ボイラ等の埃燃焼ボイラに
おいて、特に燃焼熱により発生する蒸気量を良好に制御
し得るようにした蒸気制御装置に関する。

（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
収ボイラ等の埃燃焼ボイラが多く使用されている。この
燃焼ボイラは、填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襖燃
焼空気と共に燃焼させ、さらにこの燃焼により発生した
熱によって給水を蒸発させ、蒸気として炉外へ取出すよ
うにしたものである。

ところで、従来この種の埃燃焼ボイラでは、燃焼に必要
な燠燃焼空気としては、炉内に投入する境燃焼燃料量に
応じて決まる必要空気量を、排ガス０□濃度で補正した
量を供給するようにしてぃる。一方、一定圧力の蒸気が
必要な場合や、蒸気需要量が変動する場合には、埃燃焼
ボイラだけでは蒸気圧力を一定に保ったり、蒸気需要量
の変動に速やかに対応することができないことから、重
油ボイラ等の負荷制御が可能なボイラを併設している。

すなわち、液体燃料やガス燃料をバーナから噴射して燃
焼させるこの種のボイラでは、投入する燃焼燃料量が一
定であれば発生熱量しいては発生蒸気量も、時間的に変
動することなく略一定に保つことができる。また、発生
蒸気量あるいは蒸気圧力を蒸気需要量の変動に応じて変
えたい場合には、燃焼燃料量およびそれに追従して燃焼
空気量を変えることにより、発生熱量しいては発生蒸気
量も速やかに変化し、所望の値にすることができる。し
かし、このような重油ボイラ等の負荷制御が可能なボイ
ラを併設することは、経済的に不利である。

しかるに、襖燃焼ボイラでは堆積燃料が燃焼することか
ら、燃焼状態が一旦良くなるとまます燃えが良くなって
発生蒸気量が増大する。そして、この結果炉内の堆積燃
料が減少し、発生熱量しいては発生蒸気量が減少し、以
上のようなサイクルが繰返される。一方、炉内の堆積燃
料が一様に燃焼するのではなく、燃焼状態が部分的に良
かったり悪かったりすることにより、ボイラ内の各種伝
熱面の吸熱割合が変動する。この結果、炉内に連続して
投入する埃燃焼燃料量が一定であっても、発生蒸気量は
時々刻々と変化し一定に保持させることができなかった
。また、燠燃焼燃料は炉内に一旦堆積された後に燃焼す
るため、炉内に投入する燠燃焼燃料量を変えても、発生
熱量しいては発生蒸気量はただちには変化せず、結果的
に蒸気需要量の変動に速やかに対応することができなか
った。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来の襖燃焼ボイラでは、重油ボイラ等
の負荷制御が可能なボイラを併設しない限り、発生蒸気
量を一定に保持させることができないばかりでなく、蒸
気需要量の変動に対して発生蒸気量を速やかに追従させ
ることが不可能であった。

本発明の目的は、重油ボイラ等の負荷制御が可能なボイ
ラを併設することなく、発生蒸気量を一定に保持するこ
とができ、しかも蒸気需要量の変動に対して発生蒸気量
を速やかに追従させることが可能な襖燃焼ボイラの蒸気
制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （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、埃燃焼燃料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、かつこの燃焼により発生した熱によって
給水４を蒸発管５で蒸発させ、蒸気６として炉外へ取出
すようにした埃燃焼ボイラ７において、 蒸気の流通ラインに設けられ、蒸気流量または蒸気圧力
を検出する蒸気検出手段８と、蒸気検出手段８からの蒸
気流量または蒸気圧力の検出値ａと、負荷要求量に応じ
た蒸気流量または蒸気圧力の目標値すとを比較してその
偏差Ｃを出力する比較手段９と、比較手段９からの偏差
Ｃに基づいて所定の制御演算を行ない、燠燃焼空気操作
量ｄとして襖燃焼空気操作手段１０に与える制御演算手
段１１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、
襖燃焼ボイラ７からの蒸気流量または蒸気圧力ａを、負
荷要求量に応じた蒸気流量または蒸気圧力の目標値すに
保持するように、偏差Ｃを零とすべく襖燃焼空気操作量
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で算出した燠燃焼空気操作量ｄが燠燃焼
空気操作手段１０に与えられることにより、襖燃焼ボイ
ラへの燠燃焼空気流量が制御されて、燠燃焼ボイラから
の発生蒸気量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。

前述した襖燃焼ボイラにおいて、発明者等がその状況を
観察した結果、長時間にわたる発生蒸気量の平均値は投
入する燠燃焼燃料量によるが、少量で短期の発生蒸気量
の変化は、投入する埃燃焼燃料量が一定でも燠燃焼空気
の増減によって可能であることが判明した。すなわち、
襖燃焼ボイラでは炉底に堆積している燠燃焼燃料のバッ
ファ効果を有効に活用することができる。例えば、発生
蒸気量を増大させたい場合には、過剰の燠燃焼空気を供
給して燃焼状態を良くすることによって迅速に対応でき
る。逆に、発生蒸気量を減少させたい場合には、不足気
味の燗燃焼空気を供給して一時的に燃焼状態を悪（する
ことによって迅速に対応できる。

従って本発明では、このような襖燃焼ボイラのバッファ
効果を有効に活用し、燠燃焼ボイラからの発生蒸気量を
、燠燃焼空気量を操作量としてフィードバック制御する
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、本発明による襖燃焼ボイラの蒸気制御装置の
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、埃燃焼燃料１
蔓炉内に投入して炉底に堆積させ、この堆積燃料２を炉
外から吹込まれる填燃焼空気３により燃焼させ、さらに
この燃焼により発生した熱によって給水４を蒸発管５で
蒸発させ、蒸気６として炉外へ取出すように襖燃焼ボイ
ラ５が構成されている。

一方、蒸気制御装置は第２図に示すように、襖燃焼ボイ
ラ７からの蒸気流量を検出する蒸気量検出手段１２と、
負荷要求量である負荷指令値ｅに応した蒸気量目標値ｆ
を出力する第１の関数発生手段１３と、蒸気量検出手段
１２からの蒸気量検出値ｇと、第１の関数発生手段１３
からの蒸気量目標値ｆとを比較して蒸気量偏差りを出力
する蒸気量比較手段１４と、この蒸気量比較手段１４か
らの蒸気量偏差りに対して、比例（Ｐ）　　・積分（１
）　・微分（Ｄ）の制御演算を行ない、当該蒸気量偏差
りを零とすべく空気補正量ｉを出力する演算手段１５と
、蒸気負荷指令値ｅに応じた空気基準量ｊを出力する第
２の関数発生手段１６と、演算手段１５からの空気補正
量ｉと第２の関数発生手段１６からの空気基準量ｊとを
加算して空気量目標値ｋを出力する加算手段１７と、埃
燃焼ボイラ７への襖燃焼空気流量を検出する空気量検出
手段１８と、加算手段１７からの空気量目標値にと空気
量検出手段１８からの空気量検出値１とを比較して空気
量偏差ｍを出力する空気量比較手段１９と、この空気量
比較手段１９からの空気量偏差ｍに対して、比例（Ｐ）
　・積分（１）・微分（Ｄ）の制御演算を行ない、当該
空気量偏差ｍを零とすべく空気操作量ｎを襖燃焼空気操
作手段１０に与える空気調整手段２０とを備えて構成し
ている。ここで、演算手段１５と、加算手段１７と、空
気量比較手段１９と、空気調整手段２０とにより、前述
の制御演算手段１１を構成している。

次に、以上の如く構成した蒸気制御装置の作用について
説明する。

第２図において、負荷要求量すなわち蒸気需要量に応じ
て負荷指令値ｅが与えられると、第１の関数発生手段１
３により負荷指令値ｅに見合う蒸気量目標値ｆが出力さ
れる。また同時に、第２の関数発生手段１６により、負
荷指令値ｅに見合う空気基準量ｊが出力される。一方、
蒸気量検出手段１２で検出された蒸気量検出値ｇは、第
１の関数発生手段１３からの蒸気量目標値ｆと蒸気量比
較手段１４により比較され、その蒸気量偏差りが演算手
段１５へ出力される。これにより、演算手段１５では蒸
気量偏差りに対して比例（Ｐ）　・積分（１）　・微分
（Ｄ）の制御演算が行なわれ、蒸気量偏差りを零とすべ
く空気補正ｉ１１が出力される。

次に、演算手段１５からの空気補正量ｉは加算手段１７
により、第２の関数発生手段１６からの空気基準量ｊに
その補正量として加えられ、空気量目標値ｋが出力され
る。また、空気量検出手段１８で検出された空気量検出
値ｌは、加算手段１７からの空気量目標値にと空気量比
較手段１９により比較され、その空気量偏差ｍが空気調
整手段２０へ出力される。これにより、空気調整手段２
０では空気量偏差ｍに対して比例（Ｐ）　・積分（１）
　　・微分（Ｄ）の制御演算が行なわれ、空気量偏差ｍ
を零とすべく空気操作ｍｎが僕燃焼空気操作手段１０に
与えられる。そして、燠燃焼空気操作手段１０にて煉燃
焼ボイラ７へ供給される燠燃焼空気量を調整することに
より、燠燃焼空気３は空気量目標値ｋに追従して制御さ
れる。

すなわち具体的には、いま何らかの原因によって蒸気量
検出値ｇが蒸気量目標値ｆよりも大きくなると、演算手
段１５．加算手段１７．空気量比較手段１９．空気調整
手段２０からなる制御演算手段は、蒸気量偏差りを零と
するように比例（Ｐ）・積分（１）　　・微分（Ｄ）の
制御演算を行ない、空気操作Ｉｎｎを減らして襖燃焼空
気操作手段１゜を絞ることにより、埃燃焼ボイラ７への
襖燃焼空気３の供給量が減少される。これにより、僕燃
焼ボイラ７での燃焼状態が悪くなり、燃焼によって発生
する熱量が減少する。この結果、蒸発管５での吸熱量が
減少して発生する蒸気６の量が減少し、蒸気量検出Ｋｇ
が蒸気量目標値ｆに回復する。

逆に、蒸気量検出値ｇが蒸気量目標値ｆよりも小さくな
ると、演算手段１５．加算手段１７．空気量比較手段１
９．空気調整手段２０からなる制御演算手段は、蒸気量
偏差りを零とするように比例（Ｐ）　・積分（１）　・
微分（Ｄ）の制御演算を行ない、空気操作量ｎを増やし
て襖燃焼空気操作手段１０を開くことにより、襖燃焼ボ
イラ７への襖燃焼空気３の供給量が増加される。これに
より、燠燃焼ボイラ７での燃焼状態が良くなり、燃焼に
よって発生する熱量が増加する。この結果、蒸発管５で
の吸熱量が増加して発生する蒸気６の量が増加し、蒸気
量検出値ｇが蒸気量目標値ｆに回復する。

次に、蒸気需要量に応じて蒸気量を増大させたい場合に
は、負荷指令値ｅを大きくして蒸気量目標値ｆを大きく
することにより、正の蒸気量偏差りが生じて襖燃焼空気
３の供給量が増加する。これにより、発生蒸気量が直ち
に増加して新たな蒸気量目標値ｆに達する。しかし、こ
の状態が続（と、堆積燃料２が減少して遂には零となる
ため、他方で蒸気量目標値ｆに見合った分だけ填燃焼燃
料１を増加したり、堆積燃料２の量を計測してそれが一
定に保たれるように、投入する煉燃焼燃料１の量を調整
する。

逆に、蒸気需要量に応じて蒸気量を減少させたい場合に
は、負荷指令値ｅを小さくして蒸気量目標値ｆを小さく
することにより、負の蒸気量偏差りが生じて襖燃焼空気
３の供給量が減少する。これにより、発生蒸気量が直ち
に減少して新たな蒸気量目標値ｆに達する。しかし、こ
の状態が続くと、堆積燃料２が過大となるため、他方で
蒸気量目標値ｆに見合った分だけ燠燃焼燃料１を減少し
たり、堆積燃料２の量を計測してそれが一定に保たれる
ように、投入する煉燃焼燃料１の量を調整する。

なお上記において、負荷指令値ｅは蒸気需要量そのもの
であってもよいし、蒸気需要量をその時の蒸気圧力偏差
で補正した量であってもよい。

上述したように、本実施例の蒸気制御装置においては、
負荷指令値ｅによって決まる蒸気量目標値ｆよりも発生
蒸気量が減少すると、直ちに襖燃焼空気３の供給量を増
加し、逆に蒸気量目標値ｆよりも発生蒸気量が増加する
と、直ちに燠燃焼空気３の供給量を減少するようにして
いるので、発生蒸気量を蒸気量目標値ｆに一定に保持す
ることができる。また、蒸気需要量が増加して負荷指令
値ｅが増大すると、直ちに襖燃焼空気３の供給量を増加
し、逆に蒸気需要量が減少して負荷指令値ｅが減少する
と、直ちに燠燃焼空気３の供給量を減少するようにして
いるので、発生蒸気量を蒸気需要量すなわち負荷要求量
に応答性よく追従させることができる。

以上により、従来のように重油ボイラ等の負荷制御が可
能なボイラを併設することなく、襖燃焼ボイラ７からの
発生蒸気量を一定に保持することができ、しかも蒸気需
要量の増加または減少の変動に対して、燗燃焼ボイラ７
からの発生蒸気量を速やかに追従させることが可能とな
り、結果的に極めて効率の高い安定したボイラ操業を行
なうことができる。

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）変圧運転ボイラにおいては、負荷要求量に応じて
蒸気圧力を変えることが必要である。従ってこの場合に
は、第２図における蒸気量検出手段１２に代えて襖燃焼
ボイラ７からの蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出手段を
設け、また第１の関数発生手段１３に代えて負荷指令値
ｅに応じた蒸気圧力目標値を出力する関数発生手段を設
け、蒸気量比較手段１４に代えて蒸気圧力検出手段から
の蒸気圧力検出値と、関数発生手段からの蒸気圧力目標
値とを比較して蒸気圧力偏差を出力する蒸気圧力比較手
段を設け、この蒸気圧力比較手段からの蒸気圧力偏差を
演算手段１５へ入力する構成とすることにより、煉燃焼
ボイラ７からの蒸気圧力を蒸気圧力目標値とするように
、襖燃焼ボイラ７への燠燃焼空気３の供給量を調整する
ことが可能となる。

（ｂ）第３図は、本発明による蒸気制御装置の他の実施
例を示す構成図であり、第２図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。

すなわち本実施例では、襖燃焼ボイラ７からの蒸気の流
通ラインに設けられた蒸気加減弁２１と、蒸気流量を検
出する蒸気量検出手段２２と、蒸気量検出手段２２から
の蒸気量検出値０と、第１の関数発生手段１３からの蒸
気量目標値ｆとを比較して蒸気量偏差ｐを出力する蒸気
量比較手段２３と、この蒸気量比較手段２３からの蒸気
量偏差ｐに対して、比例（Ｐ）　　・積分（１）・微分
（Ｄ）の制御演算を行ない、当該蒸気量偏差ｐを零とす
べく蒸気量調整量ｑを蒸気加減弁２１へ出力する蒸気１
１：Ａ差手段２４とから、蒸気流量のローカルフィード
バック系を構成している。一方、埃燃焼ボイラ７からの
蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出手段２５と、この蒸気
圧力検出手段２５からの蒸気圧力検出値ｒと、蒸気圧力
目標値Ｓとを比較して蒸気圧力偏差ｔを得、当該蒸気圧
力偏差ｔを演算手段１５へ出力する蒸気圧力比較手段２
６とから、蒸気圧力のフィードバック系を構成している
。

本実施例においては、負荷指令値ｅから決まる蒸気量目
標値ｆに応じて、蒸気加減弁２１を操作することによっ
て蒸気量が調整される。しかし、この蒸気量と埃燃焼ボ
イラ７で発生する発生蒸気量との間に差があると、蒸気
圧力が変動する。従ってこの場合には、蒸気圧力検出手
段２５で検出された蒸気圧力検出値ｒを蒸気圧力目標値
Ｓに一定に保つように、襖燃焼空気操作手段１０を操作
して煉燃焼空気３の供給量を調整することにより、燗燃
焼ボイラ７で発生する発生蒸気量を負荷指令値ｅすなわ
ち蒸気需要量に見合うように制御することが可能となる
。

（Ｃ）上記実施例において、第１の関数発生手段１３ま
たは第２の関数発生手段１６の少なくともいずれか一方
に位相進み遅れ等の動特性を持たせることにより、襖燃
焼空気３の変化と発生蒸気量の変化との間の遅れを補償
して、負荷追従性をより一層向上させることも可能であ
る。

（ｄ）上記実施例においては、第１の関数発生手段１３
および第２の関数発生手段１６の入力を負荷指令値ｅと
したが、これに代えて投入する燠燃焼燃料１の指令値、
または投入する燠燃焼燃料１の検出値を入力するように
してもよい。

（ｅ）上記実施例において、第１の関数発生手段１３の
出力が蒸気量目標値である場合には、当該出力を第２の
関数発生手段１６の入力とするようにしてもよい。

（ｆ）上記実施例においては、制御演算手段によりＰＩ
Ｄ動作の制御演算を行なったが、これに限らずＩ−ＰＤ
動作の制御演算を行なうようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、襖燃焼ボイラ７か
らの蒸気流量または蒸気圧力ａと、負荷要求量に応じた
蒸気流量または蒸気圧力の目標値すとの偏差Ｃに基づい
て、埃燃焼ボイラへの煉燃焼空気流二を制御するように
したので、重油ボイラ等の負荷制御が可能なボイラを併
設することなく、発生蒸気量を一定に保持することがで
き、しかも蒸気需要量の変動に対して発生蒸気量を速や
かに追従させることが可能な襖燃焼ボイラの蒸気制御装
置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燗燃焼ボイラの蒸気制御装置を示
す構成図、第２図は本発明による埃燃焼ボイラの蒸気制
御装置の一実施例を示す構成図、第３図は本発明による
埃燃焼ボイラの蒸気制御装置の他の実施例を示す構成図
である。 １・・・燠燃焼燃料、２・・・堆積燃料、３・・・襖燃
焼空気、４・・・給水、５・・・蒸発管、６・・・蒸気
、７・・・埃燃焼ボイラ、８・・・蒸気検出手段、９・
・・比較手段、１０・・・燠燃焼空気操作手段、１１・
・・制御演算手段、１２・・・蒸気量検出手段、１３・
・・第１の関数発生手段、１４・・・蒸気量比較手段、
１５・・・演算手段、１６・・・第２の関数発生手段、
１７・・・加算手段、１８・・・空気量検出手段、１９
・・・空気量比較手段、２０・・・空気調整手段、２１
・・・蒸気加減弁、２２・・・蒸気量検出手段、２３・
・・蒸気量比較手段、２４・・・蒸気量調整手段、２５
・・・蒸気圧力検出手段、２６・・・蒸気圧力比較手段
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、
   かつこの燃焼により発生した熱によって給水を蒸発させ
   蒸気として炉外へ取出すようにした燠燃焼ボイラにおい
   て、 前記蒸気の流通ラインに設けられ、蒸気流量または蒸気
   圧力を検出する蒸気検出手段と、前記蒸気検出手段から
   の蒸気流量または蒸気圧力の検出値と、負荷要求量に応
   じた蒸気流量または蒸気圧力の目標値とを比較してその
   偏差を出力する比較手段と、 前記比較手段からの偏差に基づいて所定の制御演算を行
   ない、燠燃焼空気操作量として燠燃焼空気操作手段に与
   える制御演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする燠燃焼ボイラの蒸気制御
   装置。