JPH0150805B2 - - Google Patents
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- JPH0150805B2 JPH0150805B2 JP59118296A JP11829684A JPH0150805B2 JP H0150805 B2 JPH0150805 B2 JP H0150805B2 JP 59118296 A JP59118296 A JP 59118296A JP 11829684 A JP11829684 A JP 11829684A JP H0150805 B2 JPH0150805 B2 JP H0150805B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
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- F23N2223/40—Simulation
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- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、火炉の燃焼制御方法に係り、特に低
NOx化が要求されるプラントに使用する好適な
燃焼制御方法に関する。
NOx化が要求されるプラントに使用する好適な
燃焼制御方法に関する。
火炉のNOx量をオンラインで制御する技術は
なかつた。その理由は、NOxの還元効果などを
的確に把握できなかつたために適切に燃料量や空
気量を制御する指針がなく、従来は負荷に対応し
た燃料量および空気量になるように制御されてい
たに過ぎない。このため、炭種変動等による燃料
の性状変化や給炭変動があるプラントでは、
NOxのオンライン制御は不可能であつた。
なかつた。その理由は、NOxの還元効果などを
的確に把握できなかつたために適切に燃料量や空
気量を制御する指針がなく、従来は負荷に対応し
た燃料量および空気量になるように制御されてい
たに過ぎない。このため、炭種変動等による燃料
の性状変化や給炭変動があるプラントでは、
NOxのオンライン制御は不可能であつた。
第１図は、本発明の適用対象の一つである石炭
火力プラントの概略図を示す。本図を用いて石炭
火力プラントの概要を説明する。まず、ボイラ１
で燃焼するための石炭は、石炭バンカ２に貯えら
れており、フイーダ４及び駆動用モータ３により
ミル５に供給され、粉砕された後バーナ６へ送ら
れる。燃焼用空気は、押込通風機８により空気予
熱器９へ送られ、一方は、微粉炭搬送用として１
次空気フアン１２を経てミルへ、他方は燃焼用空
気として直接バーナ６へ導かれる。又、空気予熱
器９には、バイパス系があり、ダンパ１０により
１次空気の温度が制御されるようになつている。
又、燃焼に必要な合計空気量はダンパ７で、微粉
炭搬送に必要な空気量はダンパ１１によりそれぞ
れ制御される。一方、給水系１３により加圧され
た給水は、ボイラ１で過熱蒸気となり、主蒸気管
１４を経てタービン１５，１６へ送られる。ター
ビン１５，１６は、過熱蒸気の断熱膨張により回
転し、発電機１７によつて発電する。又、ボイラ
１で燃焼し、水及び蒸気に熱を与えた燃焼の排ガ
スは、煙突１９へ送られ大気へ放出されるが、１
部のガスは、ガス再循環フアン１８によりボイラ
１へ戻される。
火力プラントの概略図を示す。本図を用いて石炭
火力プラントの概要を説明する。まず、ボイラ１
で燃焼するための石炭は、石炭バンカ２に貯えら
れており、フイーダ４及び駆動用モータ３により
ミル５に供給され、粉砕された後バーナ６へ送ら
れる。燃焼用空気は、押込通風機８により空気予
熱器９へ送られ、一方は、微粉炭搬送用として１
次空気フアン１２を経てミルへ、他方は燃焼用空
気として直接バーナ６へ導かれる。又、空気予熱
器９には、バイパス系があり、ダンパ１０により
１次空気の温度が制御されるようになつている。
又、燃焼に必要な合計空気量はダンパ７で、微粉
炭搬送に必要な空気量はダンパ１１によりそれぞ
れ制御される。一方、給水系１３により加圧され
た給水は、ボイラ１で過熱蒸気となり、主蒸気管
１４を経てタービン１５，１６へ送られる。ター
ビン１５，１６は、過熱蒸気の断熱膨張により回
転し、発電機１７によつて発電する。又、ボイラ
１で燃焼し、水及び蒸気に熱を与えた燃焼の排ガ
スは、煙突１９へ送られ大気へ放出されるが、１
部のガスは、ガス再循環フアン１８によりボイラ
１へ戻される。
このような石炭火力プラントを負荷要求指令に
応じて円滑に運転するためには、各バルブ、ダン
パ、モータを適切に制御する必要がある。第２図
は、従来から使用されて来ている火力プラント自
動制御系の概略図を示す。以下、本図に従つてそ
の機能の概要を説明する。まず、火力プラントへ
の負荷（発電機１７の出力）要求信号１０００
は、主蒸気圧力１１００が所定の値（定圧プラン
トでは一定値、変圧プラントでは負荷に応じた
値）になるように補正され（主蒸気圧力補償ブロ
ツク１００）、ボイラ１へのボイラ入力デマンド
信号３０００となる。このボイラ入力デマンド信
号３０００は、給水流量１２００の設定値として
給水流量制御系４００へ導かれ、給水流量加減弁
２０の制御用として使用される一方、燃焼量デマ
ンド３１００決定用としても使用される。主蒸気
温度補償ブロツク２００へ導かれたボイラ入力デ
マンド信号３０００は、主蒸気温度１１０１が所
定値になるように補正され、燃焼量デマンド３１
００を決定する。この燃焼量デマンド信号３１０
０は、合計石炭燃料流量１２０１の設定値として
燃料流量制御系５００へ導かれ、フイーダ４の駆
動用モータ３の制御用として使用される。又、燃
料量デマンド信号３１００は、空燃比補償ブロツ
ク３００で排ガスO2過剰率が所定値になるよう
に補正され合計空気流量デマンド信号３２００と
なる。空気流電制御系６００は、合計空気流量１
２０２がこのデマンド信号に等しくなるようにダ
ンパ７を制御する。
応じて円滑に運転するためには、各バルブ、ダン
パ、モータを適切に制御する必要がある。第２図
は、従来から使用されて来ている火力プラント自
動制御系の概略図を示す。以下、本図に従つてそ
の機能の概要を説明する。まず、火力プラントへ
の負荷（発電機１７の出力）要求信号１０００
は、主蒸気圧力１１００が所定の値（定圧プラン
トでは一定値、変圧プラントでは負荷に応じた
値）になるように補正され（主蒸気圧力補償ブロ
ツク１００）、ボイラ１へのボイラ入力デマンド
信号３０００となる。このボイラ入力デマンド信
号３０００は、給水流量１２００の設定値として
給水流量制御系４００へ導かれ、給水流量加減弁
２０の制御用として使用される一方、燃焼量デマ
ンド３１００決定用としても使用される。主蒸気
温度補償ブロツク２００へ導かれたボイラ入力デ
マンド信号３０００は、主蒸気温度１１０１が所
定値になるように補正され、燃焼量デマンド３１
００を決定する。この燃焼量デマンド信号３１０
０は、合計石炭燃料流量１２０１の設定値として
燃料流量制御系５００へ導かれ、フイーダ４の駆
動用モータ３の制御用として使用される。又、燃
料量デマンド信号３１００は、空燃比補償ブロツ
ク３００で排ガスO2過剰率が所定値になるよう
に補正され合計空気流量デマンド信号３２００と
なる。空気流電制御系６００は、合計空気流量１
２０２がこのデマンド信号に等しくなるようにダ
ンパ７を制御する。
以上が石炭火力プラント自動制御系の概要であ
り、この他に、再熱蒸気温度制御系やタービン加
減弁制御系等があるが、本発明と直接関係がない
ので省略してある。
り、この他に、再熱蒸気温度制御系やタービン加
減弁制御系等があるが、本発明と直接関係がない
ので省略してある。
このような従来システムには、次に示す問題が
ある。即ち、発生NOx値をフイードバツクした
燃焼制御になつていない為、燃料の性状や供給量
が変化するとNOx値を目標値に保持できない可
能性が大きいことである。燃料の性状変化は、石
炭燃料の場合、異る炭種の燃料が供給される場合
や同炭種でも組成のバラツキが大きい場合、また
石油燃料の場合でも異つた油種の配分を制御しな
がら運転される場合、いわゆるCOMで運転され
る場合などに生ずる。なおこれらに関する公知例
には例えば特開57−112613号、特開56−100224
号、特開56−151814号がある。
ある。即ち、発生NOx値をフイードバツクした
燃焼制御になつていない為、燃料の性状や供給量
が変化するとNOx値を目標値に保持できない可
能性が大きいことである。燃料の性状変化は、石
炭燃料の場合、異る炭種の燃料が供給される場合
や同炭種でも組成のバラツキが大きい場合、また
石油燃料の場合でも異つた油種の配分を制御しな
がら運転される場合、いわゆるCOMで運転され
る場合などに生ずる。なおこれらに関する公知例
には例えば特開57−112613号、特開56−100224
号、特開56−151814号がある。
本発明の目的は、燃料の性状や供給量が変化し
ても、常に安定なNOxの制御を可能とする制御
方式を提供するにある。
ても、常に安定なNOxの制御を可能とする制御
方式を提供するにある。
本発明は、火炎の情報を利用してNOx還元量
を推定し、これに基づいて火炉出口NOx濃度を
推定し、更にこの情報を利用して火炉出口NOx
濃度を目標値に維持するよう段間のNOx空気量
及び燃料量を制御するものである。
を推定し、これに基づいて火炉出口NOx濃度を
推定し、更にこの情報を利用して火炉出口NOx
濃度を目標値に維持するよう段間のNOx空気量
及び燃料量を制御するものである。
本発明を第１図に示した石炭火力プラントに適
用した実施例について説明する。
用した実施例について説明する。
石炭火力プラントの場合、発生するNOxの約
７割は燃料中に含有されているＮ分に起因すると
言われている。このため、同じ容量のプラントで
も石炭焚の場合は石油焚に比べて２倍から３倍の
NOxが発生しているのが現状である。従つて、
石炭火力プラントのNOx発生量を従来の石油焚
並みあるいはそれ以下に下げるためには、燃焼に
よつて発生したNOxを火炉内で還元させるプロ
セスを設ける必要がある。石炭火力プラントにも
この還元プロセスをもたせた例であるが、還元プ
ロセスのメカニズムを解明する計測技術がない
為、還元プロセスの制御方法は未だ確立されてい
ない。
７割は燃料中に含有されているＮ分に起因すると
言われている。このため、同じ容量のプラントで
も石炭焚の場合は石油焚に比べて２倍から３倍の
NOxが発生しているのが現状である。従つて、
石炭火力プラントのNOx発生量を従来の石油焚
並みあるいはそれ以下に下げるためには、燃焼に
よつて発生したNOxを火炉内で還元させるプロ
セスを設ける必要がある。石炭火力プラントにも
この還元プロセスをもたせた例であるが、還元プ
ロセスのメカニズムを解明する計測技術がない
為、還元プロセスの制御方法は未だ確立されてい
ない。
第３図は、本発明の実施例の全体構成図を示
す。図において第１図と同一又は等価なものは同
一記号で表わす。従来と異なるのは次の機能が追
加されていることである。
す。図において第１図と同一又は等価なものは同
一記号で表わす。従来と異なるのは次の機能が追
加されていることである。
(1) バーナNOx還元量推定機能（ブロツク４０
００） (2) 段毎NOx推定機能（ブロツク４１００） (3) 段毎NOx目標値決定機能（ブロツク４２０
０） (4) 火炉NOx推定機能（ブロツク４３００） (5) 段毎燃料、空気操作量決定機能（ブロツク４
４００） 第３図を用いて先ず本実施例の概要を説明す
る。バーナNOx還元量推定機能４０００は、火
炎の特徴を抽出し、バーナ出口のNOx還元量を
推定する。それは１つまたは２つ以上の燃焼領域
について各領域の火炎情報１３０１1〜１３０３o
を用いて各領域のバーナ出口NOx還元量１４０
０1〜１４００oを推定する。段毎NOx推定機能
４１００は、各領域の燃料量１３００1〜１３０
０o、１次空気量１３０１1〜１３０１o、２次空
気量１３０２1〜１３０２o、３次空気量１３０３
１〜１３０３o上述バーナ出口NOx濃度１４００1
〜１４００oを用いて各領域のNOx濃度１５０１
１〜１５０１oを推定する。段毎NOx目標値決定
機能４２００は、火炉出口NOx目標値２０００
を元に灰分中の未燃分が最小になるように各領域
のNOx目標値２００１1〜２００１oを決定する。
段毎燃料、空気操作量決定機能ブロツク４４００
は、上述した各領域のNOx目標値２００１1〜２
００１oを用いて各領域の燃料配分操作量３３１
０1〜３３１０o、１次空気操作量３３２０1〜３
３２０o、２次空気操作量３３３０1〜３３３０o
及び３次空気操作量３３４０1〜３３４０oを決定
する。燃料配分ブロツク８００1〜８００oは、上
述燃料配分操作量３３１０1〜３３１０oに対応し
てそのゲインを調節し、その出力を燃料操作量３
３１１1〜３３１１oとする。火炉NOx推定機能
ブロツク４３００は、各領域のNOx推定量１５
００1〜１５００oを基に火炉出口NOxを推定し、
これと火炉出口NOx計測値との誤差を求め、こ
れに基づく各領域毎のNOxの推定誤差修正量１
６００1〜１６００oを段毎NOx推定機能ブロツ
クにフイードバツクし、上述のNOx推定値１５
００1〜１５００oを修正し各領域のNOx濃度１
５０１1〜１５０１oとする。
００） (2) 段毎NOx推定機能（ブロツク４１００） (3) 段毎NOx目標値決定機能（ブロツク４２０
０） (4) 火炉NOx推定機能（ブロツク４３００） (5) 段毎燃料、空気操作量決定機能（ブロツク４
４００） 第３図を用いて先ず本実施例の概要を説明す
る。バーナNOx還元量推定機能４０００は、火
炎の特徴を抽出し、バーナ出口のNOx還元量を
推定する。それは１つまたは２つ以上の燃焼領域
について各領域の火炎情報１３０１1〜１３０３o
を用いて各領域のバーナ出口NOx還元量１４０
０1〜１４００oを推定する。段毎NOx推定機能
４１００は、各領域の燃料量１３００1〜１３０
０o、１次空気量１３０１1〜１３０１o、２次空
気量１３０２1〜１３０２o、３次空気量１３０３
１〜１３０３o上述バーナ出口NOx濃度１４００1
〜１４００oを用いて各領域のNOx濃度１５０１
１〜１５０１oを推定する。段毎NOx目標値決定
機能４２００は、火炉出口NOx目標値２０００
を元に灰分中の未燃分が最小になるように各領域
のNOx目標値２００１1〜２００１oを決定する。
段毎燃料、空気操作量決定機能ブロツク４４００
は、上述した各領域のNOx目標値２００１1〜２
００１oを用いて各領域の燃料配分操作量３３１
０1〜３３１０o、１次空気操作量３３２０1〜３
３２０o、２次空気操作量３３３０1〜３３３０o
及び３次空気操作量３３４０1〜３３４０oを決定
する。燃料配分ブロツク８００1〜８００oは、上
述燃料配分操作量３３１０1〜３３１０oに対応し
てそのゲインを調節し、その出力を燃料操作量３
３１１1〜３３１１oとする。火炉NOx推定機能
ブロツク４３００は、各領域のNOx推定量１５
００1〜１５００oを基に火炉出口NOxを推定し、
これと火炉出口NOx計測値との誤差を求め、こ
れに基づく各領域毎のNOxの推定誤差修正量１
６００1〜１６００oを段毎NOx推定機能ブロツ
クにフイードバツクし、上述のNOx推定値１５
００1〜１５００oを修正し各領域のNOx濃度１
５０１1〜１５０１oとする。
なお、加算ブロツク７００は、燃焼領域の燃料
量１３００1〜１３００oを加算して合計燃料量１
２０１を算出するものである。以下、本発明の機
能ブロツクの詳細につき、第４図に示す微粉炭焚
ボイラの火炉モデルを対象にした場合について説
明する。
量１３００1〜１３００oを加算して合計燃料量１
２０１を算出するものである。以下、本発明の機
能ブロツクの詳細につき、第４図に示す微粉炭焚
ボイラの火炉モデルを対象にした場合について説
明する。
段毎NOx推定機能ブロツク４１００では、ま
ずｉ段（第４図ではｉ＝１〜３）のバーナ出口
NOx：NOxi BNRを次式で示すように、バーナ空気
比λi BNRとバーナNOx還元量Ii NOXの関数モデルを用
いて推定する。
ずｉ段（第４図ではｉ＝１〜３）のバーナ出口
NOx：NOxi BNRを次式で示すように、バーナ空気
比λi BNRとバーナNOx還元量Ii NOXの関数モデルを用
いて推定する。
ここで
k0：石炭の燃料比、窒素含有率、O2含有率な
どの特性パラメータによつて決められる炭
種に依存した定数 k1，k2：バーナ構造等によつて決まる定数 k3：INOX生成比（＝∂NOxBNR／∂Ii／NOX） λi BNR：ｉ段のバーナ空気比（理論空気量に対す
る実空気量の比） Ii NOX：ｉ段のNOx還元量 (1)式において、Ii NOXは、火炎特徴抽出法を用い
てバーナNOx還元量推定機能ブロツク４０００
で求められ、バーナ空気比は、ｉ段の燃料量Fiと
空気量AFi（＝ｉ段の１次空気量＋ｉ段の２次空
気量＋ｉ段の３次空気量）の計測値から次式を用
いて求める。
どの特性パラメータによつて決められる炭
種に依存した定数 k1，k2：バーナ構造等によつて決まる定数 k3：INOX生成比（＝∂NOxBNR／∂Ii／NOX） λi BNR：ｉ段のバーナ空気比（理論空気量に対す
る実空気量の比） Ii NOX：ｉ段のNOx還元量 (1)式において、Ii NOXは、火炎特徴抽出法を用い
てバーナNOx還元量推定機能ブロツク４０００
で求められ、バーナ空気比は、ｉ段の燃料量Fiと
空気量AFi（＝ｉ段の１次空気量＋ｉ段の２次空
気量＋ｉ段の３次空気量）の計測値から次式を用
いて求める。
λi BNR＝AFi／A0・Fi（ｉ＝１〜３） …(2)
ここで、A0：供給炭１Kg当りの理論空気量
次に、ｉ段のNOx推定値：NOxi BLRは、上記の
バーナ出口NOx：NOxi BNRとバーナ空気比λi BNR、
バーナ平均空気比BNRの関数モデルを用いて推
定する。
バーナ出口NOx：NOxi BNRとバーナ空気比λi BNR、
バーナ平均空気比BNRの関数モデルを用いて推
定する。
ここで
BNR＝（λ1F1＋λ2F2＋λ3F3）
／（F1＋F2＋F3）
次に、火炉NOx推定機能ブロツク４３００で
は、(3)式で求めた段毎NOx推定値NOxi BLR（ｉ＝
１〜３）を用いて次式により火炉NOx：NOx〜BLR
を推定する。
は、(3)式で求めた段毎NOx推定値NOxi BLR（ｉ＝
１〜３）を用いて次式により火炉NOx：NOx〜BLR
を推定する。
NOx〜BLR
＝
F1・NOx1 BLR＋F2・NOx2 BLR＋F3・NOx3 BLR／F1＋F2＋F3 …(4) ここでF1，F2.C3はそれぞれ１，２，３段の燃
料量(4)式より求めた火炉NOx推定値NOx〜BLRと計
測値NOx〜BLRとの火炉NOx推定誤差 ε＝NOxBLR−NOx〜BLR …(5) この誤差は各段のNOx推定値の誤差によつて
生じNOxの推定値NOxi BLRに対して同じ比率で生
ずると考えることができる。各段でのNOx推定
誤差ε1，ε2，ε3とすると ε1／NOx1 BLR＝ε2／NOx2 BLR＝ε3／NOx3 BLR …(6) ε＝F1・ε1＋F2・ε2＋F3・ε3／F1＋F2＋F3 …(7) (5)，(6)，(7)式から段毎NOx推定値NOx〜i BLRの誤
差εiは εi＝NOxi／BLR／NOxBLR・ε …(8) となる。
F1・NOx1 BLR＋F2・NOx2 BLR＋F3・NOx3 BLR／F1＋F2＋F3 …(4) ここでF1，F2.C3はそれぞれ１，２，３段の燃
料量(4)式より求めた火炉NOx推定値NOx〜BLRと計
測値NOx〜BLRとの火炉NOx推定誤差 ε＝NOxBLR−NOx〜BLR …(5) この誤差は各段のNOx推定値の誤差によつて
生じNOxの推定値NOxi BLRに対して同じ比率で生
ずると考えることができる。各段でのNOx推定
誤差ε1，ε2，ε3とすると ε1／NOx1 BLR＝ε2／NOx2 BLR＝ε3／NOx3 BLR …(6) ε＝F1・ε1＋F2・ε2＋F3・ε3／F1＋F2＋F3 …(7) (5)，(6)，(7)式から段毎NOx推定値NOx〜i BLRの誤
差εiは εi＝NOxi／BLR／NOxBLR・ε …(8) となる。
従つて誤差を修正した後のｉ段NOx推定値を
NOx〜i BLRとすると NOx〜i BLR＝NOxi BLR＋εi …(9) と表わすことができる。
NOx〜i BLRとすると NOx〜i BLR＝NOxi BLR＋εi …(9) と表わすことができる。
次に、段毎NOx目標値決定機能ブロツク４２
００では、灰分中の未燃カーボンを評価するイン
デツクスIUBCを求めこれが最大（未燃分が最小）
になるように、火炉出口NOx目標値：NOx* BLRか
ら段毎NOx目標値NOx*i BLRを次式の条件を満すよ
うに決定する。
００では、灰分中の未燃カーボンを評価するイン
デツクスIUBCを求めこれが最大（未燃分が最小）
になるように、火炉出口NOx目標値：NOx* BLRか
ら段毎NOx目標値NOx*i BLRを次式の条件を満すよ
うに決定する。
NOx* BLR＝F1・NOx*1／BLR＋F2・NOx*2／BLR＋F3・NOx
*3／F1＋F2＋F3…(10) 段毎燃料、空気操作量決定機能ブロツク４４０
０では、第５図Ａ，Ｂ，Ｃの処理フローに従つて
段毎の空気及び燃料操作量を決定する。まず、火
炉出口NOxの目標値NOx* BLRと計測値NOxBLRと
の差を次式に基づいて評価する。
*3／F1＋F2＋F3…(10) 段毎燃料、空気操作量決定機能ブロツク４４０
０では、第５図Ａ，Ｂ，Ｃの処理フローに従つて
段毎の空気及び燃料操作量を決定する。まず、火
炉出口NOxの目標値NOx* BLRと計測値NOxBLRと
の差を次式に基づいて評価する。
Ｉ＝｜NOxBLR−NOx* BLR｜≦εN …(11)
ここでεN：火炉出口NOx制御許容偏差
(11)式が満たされている場合には、現状維持でよ
いから処理を終了する。しかし、(11)式が満足され
ない場合には、ステツプ１〜６の処理を実行して
段毎NOx推定値NOxi BLRと段毎NOx目標値
NOx*i BLRを先ず計算する。
いから処理を終了する。しかし、(11)式が満足され
ない場合には、ステツプ１〜６の処理を実行して
段毎NOx推定値NOxi BLRと段毎NOx目標値
NOx*i BLRを先ず計算する。
そして、先ず、現状の火炉出口NOxが目標値
より高い場合、すなわち、ステツプ７で NOxBLR−NOx* BLR＞εN …(12) の場合には、ステツプ７′で燃焼モードの判定を
行う。燃焼モードとしては、第６図に示す通常燃
焼、２次燃焼、脱硝燃焼の３つのモードを想定
し、空気、燃料それぞれの操作量の決定をどの状
態から制御開始するかを決める目安とする。初期
状態が通常燃焼の場合には、ステツプ８から、２
段燃焼の場合にはステツプ１２、脱硝燃焼の場合
にはステツプ１６からそれぞれ処理を開始する。
以下ステツプ８から順にその処理内容を説明す
る。
より高い場合、すなわち、ステツプ７で NOxBLR−NOx* BLR＞εN …(12) の場合には、ステツプ７′で燃焼モードの判定を
行う。燃焼モードとしては、第６図に示す通常燃
焼、２次燃焼、脱硝燃焼の３つのモードを想定
し、空気、燃料それぞれの操作量の決定をどの状
態から制御開始するかを決める目安とする。初期
状態が通常燃焼の場合には、ステツプ８から、２
段燃焼の場合にはステツプ１２、脱硝燃焼の場合
にはステツプ１６からそれぞれ処理を開始する。
以下ステツプ８から順にその処理内容を説明す
る。
ステツプ８，９では各段の合計空気量は変えな
い（空気比は一定）で３次空気量と２次空気量の
比率を目安として両者を調節し、ステツプ１０で
段毎のバーナNOx還元量Ii NOxを火炎画像処理によ
つて求め、新たに計算した段毎NOx推定値NOx〜
i BLRと目標値との差を次式に基づいて段毎に評価
する。
い（空気比は一定）で３次空気量と２次空気量の
比率を目安として両者を調節し、ステツプ１０で
段毎のバーナNOx還元量Ii NOxを火炎画像処理によ
つて求め、新たに計算した段毎NOx推定値NOx〜
i BLRと目標値との差を次式に基づいて段毎に評価
する。
Ji＝｜NOx*i BLR−NOxi BLR｜≦εS …(13)
ここでεS：段毎NOx制御許容偏差
(13)式が満足された場合には、ステツプ１に戻
つて(11)式による評価を行う。１度で(13)式が満足
されない場合には、ステツプ８，９，１０を繰り
返す。この過程で３次空気または２次空気操作量
が操作上の制限値（操作端の特性限界等による）
においても(13)式が満されない場合、(13)式を最
小にする３次空気及び２次空気操作量に戻しステ
ツプ１２の処理に移る。
つて(11)式による評価を行う。１度で(13)式が満足
されない場合には、ステツプ８，９，１０を繰り
返す。この過程で３次空気または２次空気操作量
が操作上の制限値（操作端の特性限界等による）
においても(13)式が満されない場合、(13)式を最
小にする３次空気及び２次空気操作量に戻しステ
ツプ１２の処理に移る。
ステツプ１２，１３では、バーナ平均空気比
ＢＮＲを一定のきざみ幅で変化させるべく段毎の空
気比λi BNRをBNRと同一比率で減少させる処理を
行う。この処理では、 λi BNR（ｊ＋１） ＝λi BNR（ｊ）＋Δλi BNR（ｊ） …(14) ここで λi BNR（ｊ＋１）：仮想的な空気比変化をさせた時
のｉ段空気比 λi BNR（ｊ）：現状のｉ段空気比 Δλi BNR（ｊ）：ｉ段の仮想的空気比変化 のように空気比を仮想的に変化させてみる一方、
この空気比変化に対するｉ段のNOx還元量 Ii NOX（ｊ＋１）を Ii NOX（ｊ＋１）＝Ii NOX（ｊ）＋∂Ii／NOX（ｊ）／
∂λi／BNR（ｊ）｜Δλi BNR（ｊ） ここで ∂Ii／NOX（ｊ）／∂λi／BNR（ｊ）：Ii NOXのλi BNR
に対する偏微分係数で、 運用上考えられる範囲のλi BNRに対して予め
標準的に求めておいたデータを用いる。
ＢＮＲを一定のきざみ幅で変化させるべく段毎の空
気比λi BNRをBNRと同一比率で減少させる処理を
行う。この処理では、 λi BNR（ｊ＋１） ＝λi BNR（ｊ）＋Δλi BNR（ｊ） …(14) ここで λi BNR（ｊ＋１）：仮想的な空気比変化をさせた時
のｉ段空気比 λi BNR（ｊ）：現状のｉ段空気比 Δλi BNR（ｊ）：ｉ段の仮想的空気比変化 のように空気比を仮想的に変化させてみる一方、
この空気比変化に対するｉ段のNOx還元量 Ii NOX（ｊ＋１）を Ii NOX（ｊ＋１）＝Ii NOX（ｊ）＋∂Ii／NOX（ｊ）／
∂λi／BNR（ｊ）｜Δλi BNR（ｊ） ここで ∂Ii／NOX（ｊ）／∂λi／BNR（ｊ）：Ii NOXのλi BNR
に対する偏微分係数で、 運用上考えられる範囲のλi BNRに対して予め
標準的に求めておいたデータを用いる。
で仮想的に求め、(14)，(15)式の結果からｉ段の
NOx推定値NOx〜i BLRを予測する。そしてステツプ
１４で段毎に目標値と比較し、(13)式の条件が満
足された場合には、その空気比を実現するような
空気量と燃料量を実際にプラントに出力してステ
ツプ１に戻る。一方条件が満足されない場合は、
ステツプ１２，１３，１４を繰り返し、この過程
でバーナ平均空気比が制限値に達しても条件が満
されない場合にはステツプ１６の処理に移る。
NOx推定値NOx〜i BLRを予測する。そしてステツプ
１４で段毎に目標値と比較し、(13)式の条件が満
足された場合には、その空気比を実現するような
空気量と燃料量を実際にプラントに出力してステ
ツプ１に戻る。一方条件が満足されない場合は、
ステツプ１２，１３，１４を繰り返し、この過程
でバーナ平均空気比が制限値に達しても条件が満
されない場合にはステツプ１６の処理に移る。
ステツプ１６，１７では、一定のきざみ幅で仮
想的にＭバーナ（第４図では、バーナ，）の
空気比を増やし、Ｐバーナ（第４図では、バーナ
）の空気比を減らし、ステツプ１２，１３，１
４で説明したと同様の処理によつてｉ段のNOx
推定値NOx〜i BLRを計算し、ステツプ１９の条件が
満足されれば、その時の空気比を実現するような
空気量と燃料量を実際に出力し、ステツプ１に戻
る。ステツプ１６でバーナ空気比が制限値に達し
た場合には処理を終了する。この場合には、火炉
出口NOx目標値を実現可能な値に再設定する等
の措置が必要になる。
想的にＭバーナ（第４図では、バーナ，）の
空気比を増やし、Ｐバーナ（第４図では、バーナ
）の空気比を減らし、ステツプ１２，１３，１
４で説明したと同様の処理によつてｉ段のNOx
推定値NOx〜i BLRを計算し、ステツプ１９の条件が
満足されれば、その時の空気比を実現するような
空気量と燃料量を実際に出力し、ステツプ１に戻
る。ステツプ１６でバーナ空気比が制限値に達し
た場合には処理を終了する。この場合には、火炉
出口NOx目標値を実現可能な値に再設定する等
の措置が必要になる。
次に、現状の火炉出口NOxが目標値より低い
場合、すなわち、ステツプ９で NOxBLR−NOx* BLR＜−ε …(16) の場合には、ステツプ２１でステツプ７′と同様
の燃焼モードの判定をまず行う。通常燃焼モード
の場合には、ステツプ２２，２３の処理に移り、
ある一定のきざみ幅で段毎の空気比λi BNRをBNR
と同一比率で仮想的に増加させ、ステツプ１２，
１３と同様にして、ｉ段のNOx推定値NOx〜i BLRを
予測する。そして、ステツプ２４で段毎に目標値
と比較し、条件が満された場合には、その空気比
を実現するような空気量と燃料量を実際にプラン
トに出力してステツプ１に戻る。条件が満されな
い場合は、ステツプ２１〜２４を繰り返し実行
し、バーナ平均空気比が上限に達した場合には、
処理を終了する。この場合は、実現可能な目標値
を再設定する等の措置が必要になる。次に、初期
状態が２段燃焼モードの場合には、ステツプ２６
の処理に移り、火炉の合計空気量が一定という条
件で、仮想的に一定のきざみ幅でバーナ平均空気
比を増加、アフタエアポート空気量を減少させ、
λBNRと同一比率で仮想変化させた段毎の空気比
λi BNRを用いてステツプ１２，１３と同様にしてｉ
段のNOx推定値NOx〜i BLRを予測する。そしてステ
ツプ２７で条件判定を行い、満されれば対応した
空気量と燃料量をプラントに出力し、満されなけ
ればステツプ２１へ戻り２６，２７の処理を繰り
返す。この過程でアフタエアポートダンパ開度が
０％になつた場合には、ステツプ２１で通常燃焼
モードと判定され、前述のステツプ２２の処理へ
移る。次に、初期状態が脱硝燃焼モードの場合に
は、ステツプ２９の処理に移り、BNRが一定と
いう条件のもとで、仮想的に一定のきざみ幅でＰ
バーナの空気比を増加、Ｍバーナの空気比を減少
させてNOxi BLRを予測する。そしてステツプ３０
で条件判定を行い、満されれば対応した空気量と
燃料量をプラントに出力し、満されなければステ
ツプ２１へ戻り、２９，３０の処理を繰り返す。
この過程でＰバーナ、Ｍバーナの空気比が同等の
レベルになつた場合には、ステツプ２１で２段燃
焼モードと判定され、前述のステツプ２６の処理
に移る。
場合、すなわち、ステツプ９で NOxBLR−NOx* BLR＜−ε …(16) の場合には、ステツプ２１でステツプ７′と同様
の燃焼モードの判定をまず行う。通常燃焼モード
の場合には、ステツプ２２，２３の処理に移り、
ある一定のきざみ幅で段毎の空気比λi BNRをBNR
と同一比率で仮想的に増加させ、ステツプ１２，
１３と同様にして、ｉ段のNOx推定値NOx〜i BLRを
予測する。そして、ステツプ２４で段毎に目標値
と比較し、条件が満された場合には、その空気比
を実現するような空気量と燃料量を実際にプラン
トに出力してステツプ１に戻る。条件が満されな
い場合は、ステツプ２１〜２４を繰り返し実行
し、バーナ平均空気比が上限に達した場合には、
処理を終了する。この場合は、実現可能な目標値
を再設定する等の措置が必要になる。次に、初期
状態が２段燃焼モードの場合には、ステツプ２６
の処理に移り、火炉の合計空気量が一定という条
件で、仮想的に一定のきざみ幅でバーナ平均空気
比を増加、アフタエアポート空気量を減少させ、
λBNRと同一比率で仮想変化させた段毎の空気比
λi BNRを用いてステツプ１２，１３と同様にしてｉ
段のNOx推定値NOx〜i BLRを予測する。そしてステ
ツプ２７で条件判定を行い、満されれば対応した
空気量と燃料量をプラントに出力し、満されなけ
ればステツプ２１へ戻り２６，２７の処理を繰り
返す。この過程でアフタエアポートダンパ開度が
０％になつた場合には、ステツプ２１で通常燃焼
モードと判定され、前述のステツプ２２の処理へ
移る。次に、初期状態が脱硝燃焼モードの場合に
は、ステツプ２９の処理に移り、BNRが一定と
いう条件のもとで、仮想的に一定のきざみ幅でＰ
バーナの空気比を増加、Ｍバーナの空気比を減少
させてNOxi BLRを予測する。そしてステツプ３０
で条件判定を行い、満されれば対応した空気量と
燃料量をプラントに出力し、満されなければステ
ツプ２１へ戻り、２９，３０の処理を繰り返す。
この過程でＰバーナ、Ｍバーナの空気比が同等の
レベルになつた場合には、ステツプ２１で２段燃
焼モードと判定され、前述のステツプ２６の処理
に移る。
本発明によれば、燃焼領域毎にNOx還元量及
びNOx濃度を推定し、領域毎に空気および燃料
操作量を決定することができ、またプラントの状
態変化に対しても上記NOx推定値を修正するこ
とができるので、常に安定なNOx低減制御が行
なえる。
びNOx濃度を推定し、領域毎に空気および燃料
操作量を決定することができ、またプラントの状
態変化に対しても上記NOx推定値を修正するこ
とができるので、常に安定なNOx低減制御が行
なえる。
第１図は、石炭火力プラントの概略図、第２図
は、石炭火力プラントの従来の制御系統図、第３
図は、本発明の一実施例の全体構成図、第４図
は、微粉炭焚ボイラの火炉モデル例、第５図Ａ，
Ｂ，Ｃは、段毎燃料、空気操作量決定アルゴリズ
ム、第６図は、燃焼モードの判定条件の説明図。 ４０００……バーナNOx還元量推定機能ブロ
ツク、４１００……段毎NOx推定機能ブロツク、
４２００……段毎NOx目標値決定機能ブロツク、
４３００……火炉NOx推定機能ブロツク、４４
００……段毎燃料、空気操作量決定機能ブロツ
ク。
は、石炭火力プラントの従来の制御系統図、第３
図は、本発明の一実施例の全体構成図、第４図
は、微粉炭焚ボイラの火炉モデル例、第５図Ａ，
Ｂ，Ｃは、段毎燃料、空気操作量決定アルゴリズ
ム、第６図は、燃焼モードの判定条件の説明図。 ４０００……バーナNOx還元量推定機能ブロ
ツク、４１００……段毎NOx推定機能ブロツク、
４２００……段毎NOx目標値決定機能ブロツク、
４３００……火炉NOx推定機能ブロツク、４４
００……段毎燃料、空気操作量決定機能ブロツ
ク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 火炉で生成されるNOxを火炉内で還元する
ことによつて火炉出口NOx量を制御する燃焼制
御方法において、前記火炉内の１つまたは２つ以
上の燃焼領域の各々で還元されるNOxの量（以
下NOx還元量と呼ぶ）を各領域の火炎情報より
推定し、該NOx還元量推定値から該燃焼領域毎
のNOx濃度を推定し、該火炉の出口NOx目標値
に基づいて該燃焼領域毎にNOx目標値を決定し、
該燃焼領域のNOx濃度推定値とNOx目標値に基
づいて、該燃焼領域毎に空気流量または燃料流量
を調節し、該火炉の出口のNOx濃度を目標値に
制御することを特徴とする燃焼制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の燃焼制御方法
において、該火炉の出口のNOx推定値と実測値
との偏差により燃焼領域毎のNOx濃度推定値を
修正することを特徴とする燃焼制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118296A JPS60263014A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 燃焼制御方法 |
| DE19853520728 DE3520728A1 (de) | 1984-06-11 | 1985-06-10 | Verfahren und vorrichtung zur steuerung der verbrennung in oefen |
| US06/743,439 US4622922A (en) | 1984-06-11 | 1985-06-10 | Combustion control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118296A JPS60263014A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 燃焼制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263014A JPS60263014A (ja) | 1985-12-26 |
| JPH0150805B2 true JPH0150805B2 (ja) | 1989-10-31 |
Family
ID=14733165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59118296A Granted JPS60263014A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60263014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150619A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Babcock Hitachi Kk | ボイラー装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650177B2 (ja) * | 1986-04-09 | 1994-06-29 | 株式会社日立製作所 | マルチバ−ナ燃焼状態監視方法 |
| KR101531808B1 (ko) | 2011-04-01 | 2015-06-25 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 연소 버너, 고체 연료 연소 버너 및 고체 연료 연소 보일러, 보일러 및 보일러의 운전 방법 |
| JP5854620B2 (ja) * | 2011-04-01 | 2016-02-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラ及びボイラの運転方法 |
-
1984
- 1984-06-11 JP JP59118296A patent/JPS60263014A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150619A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Babcock Hitachi Kk | ボイラー装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60263014A (ja) | 1985-12-26 |
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