JPH0211811B2 - - Google Patents

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JPH0211811B2
JPH0211811B2 JP59144548A JP14454884A JPH0211811B2 JP H0211811 B2 JPH0211811 B2 JP H0211811B2 JP 59144548 A JP59144548 A JP 59144548A JP 14454884 A JP14454884 A JP 14454884A JP H0211811 B2 JPH0211811 B2 JP H0211811B2
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JP
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heat
soot blowing
heat trap
boiler
trap
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Jei Jiubakosuki Donarudo
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Babcock and Wilcox Co
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Babcock and Wilcox Co
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Publication of JPH0211811B2 publication Critical patent/JPH0211811B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/56—Boiler cleaning control devices, e.g. for ascertaining proper duration of boiler blow-down

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野および従来技術 本発明は、一般に、化石燃料ボイラに関し、特
定するとこの種のボイラにおける煤吹きの予定時
間を最適化するための新規で改良された方法およ
び装置に関する。
蒸気や電力を発生するために化石燃料を燃焼す
ると、灰として知られる残留物を生ずる。少数の
ものを除くすべての燃料は残留物を生じ、ある場
合には、その量はかなりである。
連続動作のためには、灰の除去は必須である。
浮遊燃焼においては、灰粒子はガス流によりボイ
ラ炉から選び出され、ガス通路内の管上に付着物
（フアウリング）を形成する。このような環境の
下では、付着物はこれら表面の腐食をもたらす。
灰は種々の型を取り、ボイラの動作を妨げその
停止を引き起こすことさえあるから、ボイラ表面
から灰を除去する手段が設けられねばならない。
炉壁や対流通路表面は、ブロー媒体として蒸気や
空気を使用する煤吹き器の使用により動作中に灰
やスラグを除去することができる。煤吹き装置
は、付着物が蓄積する領域に向けられた引込み可
能なノズルを介して生成物空気を吹き出す。ボイ
ラの対流通路表面は、しばしばヒートトラツプと
称されるが、ボイラ内において別個のセクシヨ
ン、例えば過熱器、再過熱器およびエコノマイザ
などのセクシヨンに分割される。各ヒートトラツ
プは、通常、その専用の１組の煤吹き装置を備え
ている。普通、いつでも１組の煤吹き装置のみが
作動されるが、これは、煤吹き動作は生成物蒸気
を消費し、同時に浄化されつつあるヒートトラツ
プの熱伝達率を減ずるからである。
煤吹きの予定設定および逐次制御は、普通、タ
イマで実施される。時間予定は、ボイラの初動作
および始動中に設定される。タイマの他に、ガス
側の差圧のような臨界的動作パラメータにより、
緊急の詰りないしフアウリング状態が生じたとき
時間予定は中断される。
煤吹き動作の逐次制御、予定設定および最適化
は、制御装置を使用することにより自動化でき
る。例えば、煤吹き最適化と題する1982年８月４
日付米国特許出願第405840号参照。
普通、予定は、ボイラの動作条件を観察し、燃
料分析および燃料のフアウリング形成の事前の研
究室試験を検討するボイラ掃除の専問家により設
定される。煤吹き装置の予定制御設定は、観察さ
れた所与の動作条件に対しては精確であるかも知
れないが、燃焼行程は著しく変わる。負荷需要に
は一定の季節的変化があり、またバーナの効率や
煤吹き後の熱交換表面のきれいさには長期間にわ
たる変化がある。燃料の特性も、木の皮、ごみ、
高炉ガス、残油、廃棄物スラツジまたは石炭の混
合物のような燃料ごとに変わるものである。その
結果、数日の動作サイクルに基づく煤吹きの予定
設定では、ボイラのもつとも経済的で有効な動作
をもたらすことができない。煤吹き予定設定の慣
例の方法は、タイマの使用に基づいている。時間
予定は、初動作および始動中上述の特許出願にし
たがつて設定され、負荷需要の一定の季節的変
化、燃料の変動、およびバーナの効率や煤吹き後
の熱交換表面の清浄度の長期間にわたる変化に対
して経済的に最適化できる。
煤吹きの最適化に使用できるボイラ診断パツケ
ージが、1981年10月にミズリ州で開かれた
ASME／LEEE Power gen.Conferenceで発表さ
れた「Boiler Heat Transfer model for
Operator diagnostic information」と題するT.
C.Heil等により提案されている。この方法は、結
合されたエネルギ平衡からガス側温度を求めるこ
とに依存しており、その実施には、一連のヒート
トラツプ式を解くために大規模な反復的計算を必
要とする。
上述のように、煤吹き装置の使用を最適化する
ために種々の手法が開発されている。１つの既知
の方法は、ボイラ詰り特性のモデルを使つて最適
の煤吹きスケジユールを計算する。これはオンラ
インに適合する。この方法では、時間に対する総
ボイラ効率の割合（フアウリング率）が、相対ボ
イラ効率の測定値のみを使つて種々のヒートトラ
ツプに配された複数群の煤吹き装置について計算
される。この情報を使つて、煤吹き動作に対する
経済的最適サイクル時間が予測される。
上述の方式およびこれに類似の他の方式にとつ
て、計算の重要な部分は、フアウリング率の確認
である。この確認における主な問題は、多重のヒ
ートトラツプ動作に起因する作用の相互作用であ
る。ある方法では、これらの作用がその方式にお
いて無視できることを仮定したが、他の方法で
は、これらの相互作用を考慮に入れようとして多
数の追加の入力を必要とする。煤吹き装置を備え
るある種の燃焼装置にとつては、多重のヒートト
ラツプの相互作用を無視することが有効である
（すなわち、実用ボイラ）。しかしながら、多くの
装置にとつて、煤吹きは連続的手法であり、相互
作用を考慮に入れる方法が必要である。この方法
は、他数の追加の入力を加えることなく実施され
るべきである。
発明の概要 本発明の目的は、あらゆる形式の燃焼装置に対
する複数の煤吹き装置群の「フアリング率」を確
認する方法および装置を提供することである。確
認は、異なるヒートトラツプに対する「フアウリ
ング率」モデルの組合せを使つてなすことがで
き、同時に１つのモデル形式のみが仮定される方
法にも適用される。
本発明にしたがえば、確認は相対的ボイラ効率
測定値のみを使つて遂行され、ボイラ中からの追
加の温度入力を必要としない。また、本発明の実
施は、NETWORK90（Babcock and Wilcox社
製）のコントローラモジユールのようなマイクロ
プロセツサ依存の装置で実施できる。
本発明の他の目的は、ボイラにおける複数のヒ
ートトラツプの１つにおける煤吹き動作に起因す
るボイラ効率の損失割合に対するモデルのパラメ
ータを確認する方法であつて、問題とするヒート
トラツプにおける最後の煤吹き動作からの時間を
測定し、そのヒートトラツプに対する煤吹き動作
の開始時において、存在する全熱トラツプに起因
する全ボイラ効率を測定し、問題とするヒートト
ラツプの煤吹き動作に起因するボイラの効率の変
化を測定し、特定の煤吹き動作に起因する効率の
変化をボイラの全効率に関係づける式を使つてパ
ラメータを計算することを含むモデルパラメータ
確認方法を提供することである。
本発明の他の目的は、上述の出題の煤吹き最適
化について、可能な場合ヒートトラツプの上流の
１つにおいて煤吹き動作を開始し、それにより煤
吹きによりいま浄化を受けたヒートトラツプが、
上流のヒートトラツプが煤吹きを受けているとき
ヒートトラツプから吹き出される煤によりフアウ
リングを形成されないようにするものである。
本発明の目的および利点を一層明らかにするた
め、以下図面を参照して本発明を好ましい具体例
について説明する。
好ましい具体例の説明 本発明を参照すると、煤吹き動作によりボイラ
の個々のヒートトラツプの浄化に起因する総ボイ
ラ効率の損失の割合に対するマルチプルモデルの
パラメータを計算または確認する方法を提供する
ことである。
ボイラ（図示せず）にあつては、普通燃焼ガス
流の流れに直列に並んだ複数のヒートトラツプが
設けられている。例えば、燃焼室の直上にプラテ
ン加熱器が設けられ、これに燃焼ガスの流れ方向
に、二次過熱器、再加熱器、一次過熱器およびエ
コノマイザが順に並ぶ。流れ方向において続い
て、ガス流は、汚染制御のために処理され、スタ
ツクまたは類似物から放出される。
各ヒートトラツプは、それ自身の煤吹き装置を
備えているから、ヒートトラツプは、ボイラが動
作し続けている間離間された間隔で煤吹きにより
掃除できる。しかしながら、各煤吹き動作は、煤
吹き動作それ自体の間ボイラの全効率に悪影響を
及ぼす。煤吹き動作は、フアウリングを減ずるこ
とにより、究局的に作用されつつある特定のヒー
トトラツプの効率を増す。
第１図に示されるように、煤吹き動作後ヒート
トラツプにフアウリングが形成されてくると、煤
吹き動作後の一定期間の間効率の損失を示すフア
ウリング率モデルを設定することができる。符号
θbは、単一のヒートトラツプのみを有するボイラ
において煤吹き装置の最後ランからの時間であ
る。時間θcは、煤吹き動作が行なわれる時間であ
る。最後の煤吹き動作後の効率の損失は、煤吹き
動作中における効率の変化（増加）と同様に、時
間の関数である。これらの２つの期間に対するこ
れらの関数は下記のように書くことができる。
f1（ｔ）＝a1θN b f2（ｔ）＝−b1θc ここで、a1およびb1はモデルパラメータ、Ｎは
フアウリング率モデルに対する係数である。
この係数およびそれ自体は、Heil等の記事に
論述された形式とし得る。
これらの関数は直線として例示されているが、
そうである必要はない。
１つののみのヒートトラツプを有するボイラに
ついては、調節可能なモデル変数a1の確認は容易
になされ得る。モデルは、煤吹きに起因する総ボ
イラ効率の変化を単に測定することにより、第２
図に示されるように、下記の関係に従つて求める
ことができる。すなわち、 a1＝△E1／EθN／b ここで、△E1は、煤吹き動作に起因する全ボ
イラ効率の変化であり、Ｅは最後の煤吹き動作の
開始後の全ボイラ効率である。
一方、複数のヒートトラツプを備えるシステム
の場合、モデル内の種々のヒートトラツプに対す
る種々のパラメータaiを確認することは難しくな
る。１つの既知の方法では、煤吹きの時間が煤吹
きが行なわれてない時間よりもずつと短いシステ
ムに対しては、確認方法が単一のヒートトラツプ
に対するものと同じとし得ることを仮定してい
る。しかしながら、そうでないシステムの場合
は、一層複雑な計算を使用しなければならない。
第３図は、２つのヒートトラツプが設けられる
場合を例示するもので、これらの２つのトラツプ
に起因するボイラ効率の影響を別個に示すもので
ある。他方、全効率がボイラの外側から測定され
る場合、第４図に例示されるような複合曲線が観
察される。モデルにおける第ｉのヒートトラツプ
に対するパラメータaiは、ｉの変化および全効率
を測定することから計算できる。直線的フアウリ
ングモデルをもつ２つのヒートトラツプに対する
関係は下記のように書ける。すなわち、 −△E1／Ｅ＝a1θb1−a2θc2 −△E2／Ｅ＝−a1θc2＋a2θb2 ここで、△E2は第２のヒートトラツプにおけ
る煤吹きに起因する効率の変化であり、θc2は第
２ヒートトラツプにおける煤吹きのための時間で
あり、θb2は第２ヒートトラツプにおける最後の
煤吹き後の時間である。これらの２つの式は、上
掲のa1についての式を利用して第３図から直線誘
導される（Ｎ＝１）。第４図は第３図に描かれる
２つの曲線の重畳である。第１の式は第４図の
θb1期間についての加算であり、第２の式は第４
図のθb2期間についての加算である。
これらの種々の期間は第４図に例示されてい
る。
第３図を参照すると、第１ヒートトラツプのフ
アウリングに起因するボイラ効率の減少は、第２
ヒートトラツプによる浄化を相殺することが分か
る。
３つのヒートトラツプを有するボイラに対する
フアウリングモデルは第５図に例示されている。
上述の分析は、下記のように、可変モデル形式を
もつ任意数のヒートトラツプにより拡張、一般化
でき、ｍのヒートトラツプをもつとき下記のよう
になる。
−△Ei／Ｅ＝aiθNi bi −n 〓 ｊ＝１ ｊ≠１aj（（Tj＋θci）Nj−Tj Nj） ここで、△Eiは第ｉ番目のヒートトラツプにお
ける煤吹きに起因する効率の変化であり、Ｊはｉ
に等しくなく（すなわちパラメータaiが計算され
つつあるヒートトラツプ以外のヒートトラツプで
ある）、そしてTjはｊ番目のヒートトラツプにお
ける煤吹きからの時間である。
それゆえ、第５図に示される３つのトラツプに
対して式は次のようになる。
−△E1／Ｅ＝a1θN1 b1−（（T2＋θc1）N2 −T2 N2）a2−（（T3＋θc1）N3−T3 N3）a3 本発明の方法は、種々の必要とされるステツプ
および操作を行なうため、マイクロプロセツサと
してNETWORK90を使つて実施できる。
第６図に示されるように、４つのヒートトラツ
プの各々に対して、装置１０，１２，１４および
１６において比△Ei／Ｅ（ここにｉ＝１、２、３
または４）を設定するためには、温度および酸素
センサのような従来の装置を使用できる。各ヒー
トトラツプにおける最後の煤吹きからの時間を決
定するため、適当なセンサおよびタイマ（図示せ
ず）も利用できる。
第６図に例示される動作論理回路の出力には、
モデルパラメータa1、a2、a3およびa4が出力装置
３０，３２，３４および３６に発生される。
論理回路は、加算装置４０，４２，４４および
４６を備えているが、この加算装置４０，４２，
４４および４６は、それぞれの効率測定装置１０
〜１６の出力を受け取り、これらの出力を各地の
ヒートトラツプからのフアクタと加算する。加算
装置４０〜４６の出力は、乗算装置５０，５２，
５４および５６において各ヒートトラツプに対す
る適当な期間と乗算される。リミツタ６０，６
２，６４および６６が設けられており、各他のヒ
ートトラツプの加算装置において加算されるべき
フアクタおよびパラメータ情報を発生する。
上述のようなパラメータの確認は、煤吹き最適
化のための上述の出題にしたがつて各ヒートトラ
ツプに対する煤吹き動作を最適化するのに使用で
きる。
その発明にしたがえば、煤吹き動作間の時間θb
に対する設定値が最適値θpptと比較される。最適
のサイクル値θpptは、フアウリングおよび失なわ
れた効率のみならず、煤吹き動作に対するコスト
フアクタの関数として得られる。最適のサイクル
時間は直接計算できないが、Regula−Falsiまた
はNewton−Raphsonのような従来の手探り技術
を使つて最適のサイクル時間を決定するのに利用
できる式が得られる。最適のサイクル時間を得る
ための式は下記のごとくである。
Φ＝Pln〔Ｐ＋θppt／Ｐ〕 −Ｐ（θppt＋θc／θppt＋Ｐ−Ｓ／Ｋ＋θc ここでθcは実際の煤吹き時間、Ｓは煤吹きのた
めの蒸気のコスト、ＫおよびＰはスケールパラメ
ータで、Ｋはボイラにおける流体の流量の関数、
ＰはＫおよび蒸気コスト増分ならびに煤吹き動作
間のサイクル時間の関数である。
上述の出願に依ると、複数のヒートトラツプの
１つにおける煤吹き動作が開始される前に３つの
条件が成立されるべきである。すなわち、これら
の３つの条件は、 (a) 他の煤吹き装置は現在全く作用下にない。
(b) 設定および最適サイクル時間の差（θb−θppt）
は十分小さい。
(c) もしも１以上のヒートトラツプに対して条件
(b)が存在すると、最低値のヒートトラツプが選
ばれる。
本発明に依れば、下記のような４つ目の条件が
加えられる。
(d) 条件(c)が存在すると、ヒートトラツプの上流
のものが煤吹きを受けるまで、ヒートトラツプ
の下流のものに対する煤吹き動作は遅延され
る。
この第４の条件を観察することにより、新たに
浄化された下流のヒートトラツプは、上流のヒー
トトラツプから吹き出された灰により早期にフア
ウリングを形成されない。
第７図を参照すると、４つのヒートトラツプ１
〜４から得られる設定および最適サイクル値θbお
よびθpptが示されている。コンパレータ８０〜８
３は、最適サイクル時間および設定サイクル時間
の差を得、そしてコンパレータ８４は最小の差を
選ぶ。
コンパレータ８６〜８９ならびに下限検出器９
０〜９７が利用される。ANDゲート９８〜１０
１はブール論理信号を比較し、すべての正入力を
もつANDゲートのみが作動され、それぞれ制御
要素１０２〜１０５を介して接続されたそれぞれ
の煤吹き装置を作動する。感知装置１１０は、他
のブロワが現在作動しているかどうかを感知する
ことにより条件(a)を設定する。他のブロワがすべ
て動作状態でなければ、ANDゲート９８〜１０
１の入力の１つにオンすなわち１信号が提供され
る。
条件(b)は下限検出器９０〜９３により設定さ
れ、条件(c)は下限検出器９４〜９７により設定さ
れる。
第７図において、１で指示されるヒートトラツ
プはもつとも上流のヒートトラツプと考えられ、
そして最後のすなわち下流のヒートトラツプ４ま
でヒートトラツプが順次続く。
追加の下限検出器１０６，１０７および１０８
が、第１、第２および第３ヒートトラツプの出力
線に、またORゲート１１１および１１２を介し
てトランスフア装置１１４および１１５に接続さ
れている。
下限検出器１０６の出力には別のトランスフア
装置１１３が接続されている。このようにして、
もつとも上流のヒートトラツプ(1)を除くすべての
ヒートトラツプが煤吹きを開始されねばならない
場合、最も上流のヒートトラツプが十分にその煤
吹き時間に十分近いときは、そのヒートトラツプ
が煤吹きを受けるまでその動作は遅延される。こ
のようにして条件(d)が設定され、新たに浄化され
たヒートトラツプは、上流のヒートトラツプから
吹き出された灰により早期にフアウリングを形成
されない。
以上本発明を好ましい具体例について図示説明
したが、本発明はその技術思想から逸脱すること
なく他の方法で具体化できることを理解された
い。
【図面の簡単な説明】
第１図は時間に関してプロツトされたフアウリ
ングに起因する効率の損失を示すグラフ（直線
化）で、ボイラの単一のトラツプにおける煤吹き
動作の影響を例示するもの、第２図は単一のヒー
トトラツプにおけるフアウリングおよび煤吹き動
作中の時間に関してプロツトされた全ボイラ効率
の変化を示すグラフ（直線化）、第３図は２つの
別個のヒートトラツプに対して時間に関してプロ
ツトされたボイラ効率を示すグラフ、第４図は２
つのヒートトラツプを含む第３図のボイラの全効
率を示すグラフ、第５図はボイラ内の３つのヒー
トトラツプに対して時間に関してプロツトされた
効率損失を示すグラフ、第６図は本発明の実施方
法を例示するブロツク図、第７図は１以上のトラ
ツプが同時に煤吹きすることを予定されるトラツ
プであるとき煤吹きのために上流のヒートトラツ
プを選択することにより煤吹きの最適化方式を改
善する方法を例示するブロツク図である。 １２，１３，１４，１６：装置、３０，３２，
３４，３６：出力装置、４０，４２，４４，４
６：加算装置、５０，５２，５４，５６：乗算装
置、６０，６２，６４，６６：リミツタ、８０〜
８９：コンパレータ、９０〜９７：下限検出器、
１０６〜１０８：下限検出器、９８〜１０１：
AND回路、１０２〜１０５：制御要素、１１
０：感知装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ガス流路に沿つて直列的に複数のヒートトラ
    ツプを備えるボイラにおける煤吹き動作を最適化
    する方法において、ボイラに対するフアウリング
    モデルに基づき各ヒートトラツプの煤吹き動作間
    の設定時間（θbi）を選択し、煤吹き動作に対す
    るコストフアクタおよびスケーリングパラメータ
    に基づき各ヒートトラツプの煤吹き動作間の最適
    時間（θppt）を計算し、各ヒートトラツプに対す
    る設定時間と動作時間の間の差値を得て、各ヒー
    トトラツプに対する差値を、各ヒートトラツプに
    対して煤吹き動作を開始するために望ましいこと
    を指示する選択された値と比較し、１つのヒート
    トラツプのみに対して差値が選択された値と等し
    い場合には、その１つのヒートトラツプにおいて
    煤吹きを開始し、差値が１つ以上のヒートトラツ
    プに対して選択された値に近ければ、ヒートトラ
    ツプの下流のものにおける煤吹きの開始を遅延し
    て、差値をヒートトラツプの上流のものの選択さ
    れた値に等しくし、ヒートトラツプの下流のもの
    における煤吹きの開始前にヒートトラツプの上流
    のものにおける煤吹きを開始することを特徴とす
    るボイラにおける煤吹き動作を最適化する方法。 ２ いずれのヒートトラツプにおいても煤吹きが
    行なわれていないとき１つのヒートトラツプにお
    いて煤吹きを開始することを含む特許請求の範囲
    第１項に記載の煤吹き動作最適化方法。
JP59144548A 1983-07-14 1984-07-13 煤吹き方式 Granted JPS6038522A (ja)

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US06/502,906 US4454840A (en) 1983-07-14 1983-07-14 Enhanced sootblowing system
US502906 1983-07-14

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JPS6038522A JPS6038522A (ja) 1985-02-28
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US (1) US4454840A (ja)
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