JPH04214120A - Combustion control method - Google Patents
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【発明の利用分野】本発明は、火炉の燃焼制御方法およ
び装置に係り、特にNOx、灰中未燃分等のプラント運
用上の制約条件のもとにプラントの熱効率を最大に保持
するのに好適な燃焼制御方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a combustion control method and apparatus for a furnace, and in particular to a method and apparatus for controlling combustion in a furnace, particularly for maintaining maximum thermal efficiency of a plant under constraints on plant operation such as NOx and unburned content in ash. This invention relates to a suitable combustion control method.
【0002】0002
【従来の技術】従来、火炉の燃焼制御法として、燃焼火
炎の光を検知し、その光スペクトル強度が最大となるよ
うに燃料の供給量と空気の供給量の比を制御することに
より熱エネルギーを最大効率で得る方法(「燃焼の制御
方法および装置」特開昭56−1200224号)およ
び燃焼火炎の光量に応じて燃焼空気の最適な供給量を効
率的に調節する方法(「燃焼空気供給量制御装置」特開
昭56−151814号)などがある。この何れも燃焼
効率を最大化するには有効な技術と考えられるが、低N
Ox化、燃焼の安定化を図りつつボイラの熱吸収率を最
大化するような燃焼制御を実現するものではない。[Prior Art] Conventionally, as a combustion control method for a furnace, heat energy is generated by detecting the light of the combustion flame and controlling the ratio of the fuel supply amount and the air supply amount so that the light spectrum intensity is maximized. (``Combustion Control Method and Apparatus'' Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-1200224) and a method to efficiently adjust the optimum supply amount of combustion air according to the light intensity of the combustion flame (``Combustion Air Supply''). Quantity control device (Japanese Patent Application Laid-open No. 151814/1983). All of these are considered effective technologies for maximizing combustion efficiency, but low N
This method does not realize combustion control that maximizes the heat absorption rate of the boiler while achieving oxygen conversion and stabilizing combustion.
【0003】一方、火炉のNOx量の制御に関する閉ル
ープ制御方法は従来採られていなかった。この理由は、
炉内で生成するNOx量を正確に計測する技術がない為
、炉内のNOx量を制御する為の燃料及び空気の操作量
が決定できなかったからである。従って、従来は負荷に
対応した燃料量及び空気量をプログラム制御により決定
し、火炉出口のNOx値実測値を見ながらNOxを閉ル
ープ制御しているに過ぎない。したがって炭種変動等に
よる燃料の性状変化や給炭変動があるプラントでは、N
Oxの制御は不可能であった。On the other hand, a closed-loop control method for controlling the amount of NOx in a furnace has not been adopted in the past. The reason for this is
This is because there is no technology to accurately measure the amount of NOx generated in the furnace, so it has not been possible to determine the operating amounts of fuel and air to control the amount of NOx in the furnace. Therefore, conventionally, the fuel amount and air amount corresponding to the load are determined by program control, and NOx is simply controlled in a closed loop while observing the actual measured NOx value at the furnace outlet. Therefore, N
Control of Ox was not possible.
【0004】また燃焼安定性については、従来は、炉頂
覗き窓に取り付けたテレビカメラで炉内の火炎画像をと
らえその画像をモニタテレビで人間が監視し燃焼の安定
性を評価する方法が採られており、正確な評価をするに
は深い経験を必要とするほか個人差が評価に入り込む可
能性が大きいという欠点がある。[0004] Regarding combustion stability, conventional methods have been adopted in which a television camera attached to the top of the furnace is used to capture an image of the flame inside the furnace, and a person monitors the image on a monitor television to evaluate the stability of combustion. The drawback is that accurate evaluation requires deep experience and there is a large possibility that individual differences will be incorporated into the evaluation.
【0005】以上述べた様に、従来技術では、特に燃料
の性状変化や給炭変動などのあるプラントでは、NOx
や灰中未燃分等運用上重要なパラメータを制約条件下に
抑えながら安定でかつ熱効率を最も大きな値に維持する
ような燃焼制御は不可能であった。[0005] As mentioned above, in the conventional technology, NOx
It has been impossible to control combustion in a way that maintains stability and thermal efficiency at its highest value while keeping operationally important parameters such as heat and unburned content in the ash within constraint conditions.
【0006】[0006]
【発明の目的】本発明の目的は、火炉に投入される燃料
の供給量や性状の変化,要求負荷の変化に対して灰中未
燃分の運用上の制約条件のもとに安定かつ高効率な燃焼
を実現し、プラントの熱効率を最大にする燃焼制御法を
提供するにある。OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide stable and high performance fuel to the furnace under the operational constraints of unburned content in the ash against changes in the amount and properties of fuel fed into the furnace and changes in the required load. The purpose of the present invention is to provide a combustion control method that realizes efficient combustion and maximizes the thermal efficiency of a plant.
【0007】[0007]
【発明の概要】本発明は、実操作量によるボイラ運転に
先立って、燃料及び空気の試行操作量を設定し、該設定
された試行操作量を用いて、予め用意したモデルにより
火炉出口NOx、又は、火炉出口灰中未燃分を評価し、
火炉出口灰中未燃分が所定の制約条件を満たし、かつ、
その条件下で算出されるボイラ熱効率が最も大きくなる
試行操作量を演算により求め、該試行操作量をもってボ
イラ運転の実操作量とすることに特徴がある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention sets trial manipulated variables for fuel and air prior to boiler operation using actual manipulated variables, and uses the set trial manipulated variables to calculate furnace outlet NOx, Or evaluate the unburned content in the ash at the furnace outlet,
the unburned content in the ash at the furnace outlet satisfies predetermined constraints, and
A feature of this method is that the trial operation amount for which the boiler thermal efficiency calculated under the conditions is the largest is determined by calculation, and the trial operation amount is used as the actual operation amount for boiler operation.
【0008】更に、ボイラ熱効率の精度を上げるために
、実操作量によるボイラ運転の前に、燃焼安定性を評価
し、燃焼状態が所定の条件を満たしている場合に、上記
燃焼制御を行うことに特徴がある。Furthermore, in order to improve the accuracy of the boiler thermal efficiency, the combustion stability should be evaluated before the boiler is operated with the actual operation amount, and if the combustion state satisfies predetermined conditions, the above combustion control should be performed. There are characteristics.
【0009】[0009]
【発明の実施例】以下本発明の実施例の説明に先立ち本
発明の適用対象の一つである石炭火力プラントの概要を
図2を用いて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to describing embodiments of the present invention, an outline of a coal-fired power plant to which the present invention is applied will be explained with reference to FIG.
【0010】まず、ボイラ1で燃焼させるための石炭は
、石炭バンカ2に貯えられており、フィーダ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
空気ファン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
される仕組になっている。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1
5,16は、過熱蒸気の断熱膨張により回転し、発電機
17によって発電する。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、ガス再循環ファン1
8によりボイラ1へ戻される。First, coal to be burned in the boiler 1 is stored in a coal bunker 2, is supplied to a mill 5 by a feeder 4 and a drive motor 3, and is sent to a burner 6 after being pulverized. Combustion air is sent by a forced draft fan 8 to an air preheater 9, on the one hand to the mill via a primary air fan 12 for transporting pulverized coal, and on the other hand directly to the burner 6 as combustion air. Further, the air preheater 9 has a bypass system, and the temperature of the primary air is controlled by a damper 10. Also, the total amount of air required for combustion is determined by damper 7, and the amount of air required for transporting pulverized coal is determined by damper 11.
Each is controlled by On the other hand, the feed water pressurized by the water supply system 13 becomes superheated steam in the boiler 1 and is sent to the turbines 15 and 16 via the main steam pipe 14. turbine 1
5 and 16 are rotated by adiabatic expansion of superheated steam, and a generator 17 generates electricity. Further, the combustion exhaust gas that is combusted in the boiler 1 and gives heat to water and steam is sent to the chimney 19 and released into the atmosphere, but a part of the gas is passed through the gas recirculation fan 1.
8 is returned to the boiler 1.
【0011】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。図3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、本図に従っ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ック1
00)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ト信号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ック200へ導かれたボイラ入力デ
マント信号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3100を決定す
る。この燃料量デマンド信号3100は、合計石炭燃焼
流量1201の設定値として燃料流量制御系500へ導
かれ、フィーダ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
償ブロック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。空気流量制御系600は、合計空気流量1202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。[0011] In order to smoothly operate such a coal-fired power plant in response to load demand commands, it is necessary to appropriately control each valve, damper, and motor. FIG. 3 shows a schematic diagram of a conventional thermal power plant automatic control system. An overview of its functions will be explained below with reference to this figure. First, the load (output of the generator 17) request signal 1000 to the thermal power plant is corrected so that the main steam pressure 1100 becomes a predetermined value (a constant value in a constant pressure plant, a value according to the load in a variable pressure plant) ( Main steam pressure compensation block 1
00) becomes the boiler input demand signal 3000 to the boiler 1. This boiler input demand signal 3000 is guided to the feed water flow rate control system 400 as a set value for the feed water flow rate 1200, and is used to control the feed water flow rate control valve 20, and is also used to determine the combustion amount demand 3100. The boiler input demand signal 3000 led to the main steam temperature compensation block 200 is corrected so that the main steam temperature 1101 becomes a predetermined value, and determines the combustion amount demand 3100. This fuel quantity demand signal 3100 is guided to the fuel flow control system 500 as a set value for the total coal combustion flow rate 1201, and is used to control the drive motor 3 of the feeder 4. Further, the fuel quantity demand signal 3100 is corrected by the air-fuel ratio compensation block 300 so that the exhaust gas O2 excess rate becomes a predetermined value, and becomes the total air flow rate demand signal 3200. Air flow control system 600 controls damper 7 so that total air flow 1202 is equal to this demand signal.
【0012】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。The above is an overview of the coal-fired power plant automatic control system. In addition, there are a reheat steam temperature control system, a turbine control valve control system, etc., but these are omitted because they are not directly related to the present invention.
【0013】図1は、本発明を図2,図3に示した石炭
火力プラントに適用した実施例の全体構成図を示す。図
において図3と同一または等価なものは同一記号で表わ
す。なお、本実施例においては、図4に示すような微粉
炭焚ボイラの火炉を対象とし、火炉を5個の領域(内バ
ーナゾーンは3領域)に分割した場合について示してい
る。図1の引用数字につけた添字は上記分割領域に対応
した番号を示す。なお、各領域毎のプロセス信号は、簡
単の為、火炉缶前と缶後の合計した値として表現する。
図1において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)火炎画像計測機能ブロック4000(2)段毎N
Ox推定機能ブロック4100(3)段毎灰中未燃分推
定機能ブロック4200(4)段毎燃焼診断機能ブロッ
ク4300(5)燃焼ガス温度推定機能ブロック440
0(6)段毎燃料・空気配分計算ブロック4500以下
、本図を用いて先ず本実施例の概要を述べる。FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an embodiment in which the present invention is applied to the coal-fired power plant shown in FIGS. 2 and 3. In the figures, the same or equivalent parts as in FIG. 3 are represented by the same symbols. In this embodiment, the furnace of a pulverized coal-fired boiler as shown in FIG. 4 is targeted, and the case is shown in which the furnace is divided into five regions (the inner burner zone is three regions). The subscripts attached to the reference numbers in FIG. 1 indicate the numbers corresponding to the divided areas. For simplicity, the process signal for each region is expressed as the sum of the values before and after the furnace can. What is different from the conventional system in FIG. 1 is that the following functions have been added. (1) Flame image measurement function block 4000 (2) Every stage N
Ox estimation functional block 4100 (3) Unburned content in ash estimation functional block for each stage 4200 (4) Combustion diagnosis functional block for each stage 4300 (5) Combustion gas temperature estimation functional block 440
0(6) Stage-by-stage fuel/air distribution calculation block 4500 and the following, an outline of this embodiment will be first described using this diagram.
【0014】火炎画像計測ブロック4000は、バーナ
段毎に設置した撮影カメラで該バーナ段の代表バーナ火
炎情報13051〜13053を捉え、各々を2次元濃
淡画像13061〜13063に変換するものである。
段毎NOx推定機能ブロック4100は、各バーナ段か
ら火炉出口に至るまで生成するNOxをバーナ火炎情報
13051 〜13053,給炭量13001〜130
03,1次空気量13011〜13013,2次空気量
13021〜13023,3次空気量13031〜13
033,アクタエア1310及び火炉出口NOx130
4の各計測値に基づいて推定するものである。段毎灰中
未燃分推定機能ブロック4200は、2次元濃淡画像信
号13061 〜13063 に基づいて火炎特徴パラ
メータを計算し、このパラメータを用いた推定モデルに
より各領域の灰中未燃分を推定する(詳細は特願昭59
−110837号に述べた)。次に段毎燃焼診断機能ブ
ロック4300では、燃焼安定性の診断と異常要因の推
定を行うものであるが、その方法として次の2方式があ
る。すなわち、2次元濃淡画像信号13061〜130
63から火炎形状に着眼した特徴パラメータを計算し、
これから作成する方法と火炎面積に着眼した特徴パラメ
ータに基づく方法とがある。前者について詳細は特願昭
59−184657号に述べている。後者については特
願昭59−174998号に述べている。燃焼ガス温度
推定機能ブロック4400は、図4に示した各領域の燃
焼ガス輝度情報13061〜13065に基づいて、各
領域の燃焼ガス温度推定値14021〜13025を計
算する。図5はバーナを示す段毎燃料・空気配分計算機
能ブロック4500は、要求された燃料量デマンド31
00に対して、火炉出口NOx1304などの環境規制
値,石炭灰の有効利用の上で重要な灰中未燃分(通常5
%以下に抑える必要がある)、主機保護の面で考慮すべ
き脱硫装置入口温度(低温になると腐食が生じ易い)、
水壁やふく射過熱器の熱流束(規定値以上になるとメタ
ルを焼損する恐れがある)などのプラント運用上の制約
条件を満しながら、火炉に流入した熱及び発生した熱量
が最も良く水壁及びふく射過熱器のメタルまたは内部流
体に吸収される様、すなわちボイラ熱効率が最高になる
様に各バーナ段の燃料配分指令33111〜33113
,1次空気量目標値33201〜33203,2次空気
量目標値33301〜33303,3次空気量目標値3
3401〜33403及びNOポートからアフタエア量
目標値3350を決定する。この機能ブロックの中で上
述した段毎NOx推定機能ブロック4100,段毎灰中
未燃分推定機能ブロック4200の出力は、各々NOx
及び未燃分に関する制約条件のチェックに用いられ、燃
焼ガス温度推定機能ブロック4400の出力,水壁出口
流体温度1308,缶壁メタル温度13091 〜13
095はボイラ熱効率を計算する為の火炉伝熱モデルの
修正信号として用いられる。なお、段毎燃焼診断機能ブ
ロック4300は、本実施例の中で、燃焼状態監視機能
としての位置付けにあり、異常時には、その出力信号は
、警報器,CRT表示装置などで異常原因や状況を知る
ことができるようにする。The flame image measurement block 4000 captures representative burner flame information 13051 to 13053 for each burner stage using a photographing camera installed at each burner stage, and converts each of them into two-dimensional grayscale images 13061 to 13063. The stage-by-stage NOx estimation function block 4100 estimates NOx generated from each burner stage to the furnace outlet using burner flame information 13051 to 13053 and coal feed amount 13001 to 130.
03, Primary air amount 13011-13013, Secondary air amount 13021-13023, Tertiary air amount 13031-13
033, Actaair 1310 and furnace outlet NOx 130
This is estimated based on each measurement value of 4. The unburned content in the ash estimation functional block 4200 for each stage calculates flame characteristic parameters based on the two-dimensional grayscale image signals 13061 to 13063, and estimates the unburned content in the ash in each region using an estimation model using these parameters. (For details, please refer to the patent application published in 1983.
-110837). Next, in the stage-by-stage combustion diagnosis function block 4300, combustion stability is diagnosed and abnormal factors are estimated, and there are two methods for this. That is, two-dimensional gray image signals 13061 to 130
63, calculate the characteristic parameters focusing on the flame shape,
There are two methods: a method that is created from now on, and a method that is based on characteristic parameters that focus on the flame area. Details of the former are described in Japanese Patent Application No. 184657/1983. The latter is described in Japanese Patent Application No. 59-174998. The combustion gas temperature estimation functional block 4400 calculates estimated combustion gas temperatures 14021 to 13025 for each area based on the combustion gas brightness information 13061 to 13065 for each area shown in FIG. FIG. 5 shows a burner per stage fuel/air distribution calculation function block 4500 that calculates the requested fuel quantity demand 31.
00, environmental regulation values such as furnace outlet NOx 1304, unburned content in ash (usually 5
% or less), desulfurization equipment inlet temperature that should be considered from the perspective of protecting the main engine (corrosion tends to occur at low temperatures),
While satisfying the plant operation constraints such as the heat flux of the water wall and radiant superheater (if it exceeds the specified value, there is a risk of burning out the metal), the water wall and fuel distribution commands 33111 to 33113 for each burner stage so that it is absorbed by the metal or internal fluid of the radiant superheater, that is, the boiler thermal efficiency is maximized.
, primary air amount target value 33201 to 33203, secondary air amount target value 33301 to 33303, tertiary air amount target value 3
After air amount target value 3350 is determined from 3401 to 33403 and the NO port. Among these functional blocks, the outputs of the stage-by-stage NOx estimation function block 4100 and the stage-by-stage unburned content estimation function block 4200 are each NOx
The output of the combustion gas temperature estimation function block 4400, the water wall outlet fluid temperature 1308, and the can wall metal temperature 13091 to 13 are used to check the constraint conditions regarding unburned content.
095 is used as a correction signal for the furnace heat transfer model for calculating boiler thermal efficiency. Note that the stage-by-stage combustion diagnosis function block 4300 is positioned as a combustion state monitoring function in this embodiment, and in the event of an abnormality, its output signal is used to inform the cause and situation of the abnormality using an alarm, CRT display, etc. be able to do so.
【0015】以下、各機能ブロックにつき詳細に説明す
る。Each functional block will be explained in detail below.
【0016】図6は、火炎画像計測機能ブロック400
0の実施例を示す。本実施例では各段バーナ群の代表バ
ーナの火炎画像13051〜13053をイメージガイ
ドIG及びイメージファイバIFを介して撮影装置IT
Vに導びき、これをビデオ信号に変換し、アナログ−デ
ィジタル変換器A/Dによりディジタルデータに変換す
る。このデータは、フレームメモリFMに記憶され、2
次元濃淡画像信号13061〜13063 として図1
に示す段毎NOx推定機能ブロック4100,段毎灰中
未燃分推定機能ブロック4200,段毎燃焼診断機能ブ
ロック4300に共用される。なお、イメーガイドIG
は、代表バーナの根元の火炎を把えることが重要なため
火炉内に挿入する必要があり、1500℃程度の温度に
耐える材料でイメージファイバIFを被覆しかつこれを
冷却する構造のものである(詳細は実願昭59−154
58号に述べた)。FIG. 6 shows a flame image measurement function block 400.
An example of 0 is shown below. In this embodiment, flame images 13051 to 13053 of the representative burner of each stage burner group are sent to the photographing device IT via the image guide IG and the image fiber IF.
V and converts it into a video signal, which is then converted into digital data by an analog-to-digital converter A/D. This data is stored in frame memory FM and
Figure 1 as dimensional grayscale image signals 13061 to 13063
It is shared by the stage-by-stage NOx estimation functional block 4100, the stage-by-stage unburned content in ash estimation functional block 4200, and the stage-by-stage combustion diagnosis functional block 4300 shown in FIG. In addition, Image Guide IG
Because it is important to grasp the flame at the base of the representative burner, it must be inserted into the furnace, and the image fiber IF is coated with a material that can withstand temperatures of about 1500°C and has a structure that cools it. (For details, see Jitsugan 59-154
(mentioned in No. 58).
【0017】図7は、段毎NOx推定機能ブロック41
00の実施例を示す。NOx還元量推定モデル4101
では段毎のバーナ火炎情報13051〜13053に基
づいて各段の火炎特徴パラメータを計算し、そのパラメ
ータの関数としてバーナ単体NOx還元量41051〜
41053を推定するものである。この詳細については
受付No.11−84−1041「燃焼状態監視装置」
に述べられている。次にバーナ単体NOx推定モデル4
102では、各段の給炭量13001〜13003及び
1次空気量13011〜13013,2次空気量130
21〜13023,3次空気量13031〜13033
及びアフタエア1310からバーナ空気比41091
〜41093を求めバーナ単体NOx生成量還元される
前の量を推定し、これから上記バーナ単体NOx還元量
41051〜41053を差し引いてバーナ単体NOx
濃度41061〜41063を推定する。段毎NOx推
定モデル4103では、上記各段バーナ空気比とバーナ
平均空気比を用い上述バーナ単体NOx濃度に対し火炉
内でのNOx滞溜中の還元効果とNOポートからの空気
投入によるNOx再生効果を考慮したモデルに基づいて
段毎NOx推定値15011〜15013を計算する。
火炉NOx推定モデル4104では、段毎NOx推定モ
デル4103で求めた段毎NOxの第1次推定値を火炉
出口NOx計測値1304を用いて誤差修正信号410
81〜41083で修正し段毎NOx推定値15011
〜15013を計算するものである。上述段毎NOx推
定モデル4103と火炉NOx推定モデル4104の詳
細については、特願昭59−118296号に述べられ
ている。FIG. 7 shows the NOx estimation function block 41 for each stage.
An example of 00 is shown below. NOx reduction amount estimation model 4101
Then, the flame characteristic parameters of each stage are calculated based on the burner flame information 13051 to 13053 for each stage, and the NOx reduction amount of each burner is calculated as a function of the parameter.
41053 is estimated. For details, please contact Reception No. 11-84-1041 "Combustion condition monitoring device"
It is stated in Next, burner single NOx estimation model 4
In 102, the amount of coal feeding at each stage is 13001 to 13003, the amount of primary air is 13011 to 13013, and the amount of secondary air is 130.
21~13023, tertiary air amount 13031~13033
and after air 1310 to burner air ratio 41091
~ 41093 is calculated, the amount of NOx produced by the burner alone is estimated, and the amount of NOx produced by the burner itself before being reduced is subtracted from this, and the amount of NOx reduced by the burner alone, 41051 ~ 41053, is subtracted to obtain the NOx of the burner itself.
Estimate concentrations 41061 to 41063. The stage-by-stage NOx estimation model 4103 uses the burner air ratio of each stage and the burner average air ratio to estimate the reduction effect during NOx accumulation in the furnace and the NOx regeneration effect due to air injection from the NO port on the burner single NOx concentration. The estimated NOx values 15011 to 15013 for each stage are calculated based on a model that takes into account the following. In the furnace NOx estimation model 4104, the first estimated value of the NOx for each stage obtained by the NOx estimation model for each stage 4103 is converted into an error correction signal 410 using the measured value of NOx at the furnace outlet 1304.
81 to 41083, the estimated NOx value for each stage is 15011.
~15013 is calculated. Details of the above-mentioned stage-by-stage NOx estimation model 4103 and furnace NOx estimation model 4104 are described in Japanese Patent Application No. 118296/1982.
【0018】図8は、段毎燃料・空気配分計算機能ブロ
ック4500の実施例を示す。以下本図を用いてその動
作を説明する。最適操作量探索開始条件チェック部45
01では、定められた周期で燃料量デマンド3100、
段毎NOx推定値14001 〜14003 ,段毎未
燃分推定値14011〜14013,火炉出口排ガス濃
度13111〜1311nを予め設定された規定値と比
較し、規定値を超えない場合には、前回計算した段毎燃
料配分指令33101〜33103,1次空気量目標値
33201〜33203,2次空気量目標値33301
〜33303,3次空気目標値33401〜33403
及びフアタエア量目標値3350(以上、4種の指令及
び目標値を総括して操作量と略す)を各々引き続き出力
する様にし、何れかの値が規定値を超えた場合には、最
適操作量探索指令1601により、以下の手順で新たな
最適操作量の探索を開始させる様にする。即ち、試行操
作の開始は、最適操作量開始条件チェック部4501で
開始条件が成立した場合に行なわれるのである。まず、
探索指令1601により最適操作量探索部4502を動
作させ試行操作1602を段毎NOx予測モデル450
3,段毎未燃分予測モデル4504,火炉出口排ガス濃
度予測モデル4505の各々に加え、各モデルにより各
予測値すなわち段毎NOx予測値16031〜1603
3,段毎未燃分予測値16041 〜16043,火炉
出口排ガス濃度予測値16051〜1605n,火炉伝
熱モデル出力16061〜1606mを計算させる。次
にこれらの計算値が運用面制約条件チェック部4507
で規定の制約条件を満足しているかどうかをチェックさ
せ、もし満足していなければ、条件を満すまで上記試行
操作による計算を繰り返す。条件を満足していれば、熱
効率計算部4508により火炉伝熱モデル出力1606
1 〜1606m に基づいてボイラ熱効率を計算
させ、熱効率最高点到達判定部4509で、該計算値が
最高値かどうかを判定させる。
最高値でない場合には、上述の試行操作を繰り返す。最
高値に達した場合には、その熱効率の最高値に対応した
操作量を最適操作量出力部4510を介して最適操作量
として出力させる。なお、段毎NOx予測モデル450
3,段毎未燃分予測モデル4504,火炉出口排ガス濃
度予測モデル4505の構成手法として、重回帰分析法
を適用した特願昭56−80932 号「ボイラの燃焼
状態監視制御方法」によって実現できる。FIG. 8 shows an embodiment of the stage-by-stage fuel and air distribution calculation functional block 4500. The operation will be explained below using this figure. Optimal operation amount search start condition checking unit 45
01, the fuel quantity demand 3100 at a predetermined period,
The estimated NOx values for each stage 14001 to 14003, the estimated unburned content values for each stage 14011 to 14013, and the furnace outlet exhaust gas concentration 13111 to 1311n are compared with preset specified values, and if they do not exceed the specified values, the previously calculated values are compared. Stage-by-stage fuel distribution commands 33101 to 33103, primary air amount target values 33201 to 33203, secondary air amount target values 33301
~33303, tertiary air target value 33401~33403
and fat air amount target value 3350 (hereinafter, the four types of commands and target values are collectively referred to as the manipulated variable), and if any value exceeds the specified value, the optimum manipulated variable is output. The search command 1601 causes a search for a new optimal operation amount to be started in the following procedure. That is, the trial operation is started when the start condition is satisfied in the optimum operation amount start condition checking unit 4501. first,
The optimum operation amount search unit 4502 is activated by the search command 1601, and the trial operation 1602 is performed by the stage-by-stage NOx prediction model 450.
3. In addition to each stage unburned content prediction model 4504 and furnace outlet exhaust gas concentration prediction model 4505, each model predicts each predicted value, that is, each stage NOx predicted value 16031 to 1603.
3. Calculate the unburned content prediction values 16041 to 16043 for each stage, the furnace exit exhaust gas concentration prediction values 16051 to 1605n, and the furnace heat transfer model outputs 16061 to 1606m. Next, these calculated values are used by the operational constraint condition checking unit 4507.
It is checked whether the prescribed constraint conditions are satisfied, and if the conditions are not satisfied, the calculation by the above trial operation is repeated until the conditions are satisfied. If the conditions are satisfied, the thermal efficiency calculation unit 4508 outputs the furnace heat transfer model output 1606.
The boiler thermal efficiency is calculated based on 1 to 1606m, and the thermal efficiency maximum point determination unit 4509 determines whether the calculated value is the maximum value. If it is not the highest value, repeat the above trial operation. When the maximum value is reached, the manipulated variable corresponding to the highest value of thermal efficiency is output as the optimal manipulated variable via the optimal manipulated variable output section 4510. Note that the NOx prediction model 450 for each stage
3. As a construction method for the stage-by-stage unburned content prediction model 4504 and the furnace outlet exhaust gas concentration prediction model 4505, it can be realized by Japanese Patent Application No. 80932/1983 entitled ``Boiler Combustion State Monitoring and Control Method'' which applies multiple regression analysis.
【0019】本手法によれば適宜、最適操作量と段毎N
Ox推定値14001〜14003,最適操作量と炭毎
灰中未燃分推定値14011〜14013,最適操作量
と火炉出口排ガス濃度13111〜1311nの各々の
前者を説明変数、後者を従属変数として重回帰分析を行
ない各モデルを修正することが出来、火炉の特性変化に
対しても各々のモデルを適応させることができる。また
、火炉伝熱モデル4506についても最適操作量とこれ
に対応した燃焼ガス温度推定値14021〜14025
,水壁メタル温度13091〜14095,水壁出口流
体温度1308の各々の蓄積データを用いてモデルを修
正することにより火炉モデルを火炉特性に適応させるこ
とができる。According to this method, the optimum operation amount and N for each stage are determined as appropriate.
Multiple regression with the former as an explanatory variable and the latter as a dependent variable: Ox estimated value 14001 to 14003, optimal operating amount and estimated unburned content in coal/ash 14011 to 14013, optimal operating amount and furnace outlet exhaust gas concentration 13111 to 1311n. Each model can be modified through analysis, and each model can be adapted to changes in furnace characteristics. In addition, regarding the furnace heat transfer model 4506, the optimum operation amount and the corresponding estimated combustion gas temperature values 14021 to 14025 are also included.
, water wall metal temperatures 13091 to 14095, and water wall outlet fluid temperature 1308 by modifying the model to adapt the furnace model to the furnace characteristics.
【0020】図9は、段毎燃料・空気配分計算機能ブロ
ック4500の他の実施例を示す。本例は、段毎NOx
予測モデル4503,段毎未燃分予測モデル4504,
火炉出口排ガス濃度予測モデル4505を用いず、最適
操作量探索部4502からの試行操作1602を直接プ
ロセス側に出力し、その実応答信号に基づいて制約条件
チェック部4507で条件チェックを行う点が図8に示
した例と異なり以下最適操作量の出力までの手順は、同
様である。FIG. 9 shows another embodiment of the per-stage fuel/air distribution calculation function block 4500. In this example, each stage has NOx
Prediction model 4503, stage-by-stage unburned content prediction model 4504,
The point in FIG. 8 is that the trial operation 1602 from the optimum operation amount search unit 4502 is output directly to the process side without using the furnace outlet exhaust gas concentration prediction model 4505, and the condition is checked in the constraint condition check unit 4507 based on the actual response signal. Unlike the example shown in , the procedure up to the output of the optimum manipulated variable is the same.
【0021】図10は、上述した段毎燃料・空気配分計
算機能ブロック4500の動作をフローチャートで示し
たものである。初めてシステムが動作する場合には、上
述した手順で最適操作量が計算されて出力される。2回
目以後の動作の場合には、先ず現在の燃料量デマンドL
と、前回最適操作量を計算した時のデマンドL*とを比
較し、この差の絶対値が規定値εL を超えて変化した
場合は現在の操作量では最高効率の点からずれる恐れが
あることから最適操作量を再計算する。上記燃料デマン
ド間の偏差が規定値εL 以下の場合には、火炉出口N
Ox濃度などの運用面の制約条件が満たされているかど
うかを最適操作量探索開始条件チェック部4501でチ
ェックし、満足されていれば前回の最適操作量を引き続
き出力し、満足されていなければ、前回の操作量出力時
に比べて上述運用面の制約条件(例えば火炉出口NOx
濃度の上限値など)に変更があったかどうかをチェック
し、変更が有れば新たに最適操作量を探索し、変更がな
い場合は、推定モデルによる推定誤差に起因するものと
見做し、該当した推定モデル(例えば火炉出口NOx推
定値が制約条件を満さない場合には段毎NOx推定機能
ブロック4100の中の推定モデル)の係数を関連した
プロセスデータに基づいて重回帰分析法などを用いて修
正する。そして、この場合は前回計算した最適操作量を
引き続き出力させる。即ち、上記開始条件が成立しなく
ても、燃料デマンドの現在値と前回値との差が規定値を
超えた場合は、試行操作が開始され、これは通常の燃料
中においても行われる。本図に示す最適操作量の探索ア
ルゴリズムについて述べる前にまず、運用上の制約条件
のチェックと熱効率計算に用いる火炉伝熱モデルについ
て説明する。図11に微粉炭焚ボイラの火炉伝熱モデル
を示す。本例は、火炉を鉛直上方向(燃焼ガスの流れ方
向)に5分割し、各領域を集中定数係として近似するも
のである。同図に集中定数係として取扱う火炉内の推焼
ガス,水壁の伝熱管メタル(以後メタルと略す)及び伝
熱管内部流体(以後内部流体と略す)の流動・伝熱プロ
セスを示す。これらプロセス量の間の関係は質量,運動
量,エネルギーの各保存則に基づく非線形物理モデルと
する。但し、燃焼ガス及び内部流体の流動時定数は、こ
れらの伝熱時定数に比べて小さいので、燃焼ガス及び内
部流体の流動特性を定常流動(流体に加速度を生じない
流れ)として取扱い静特性で近似する。FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block 4500 described above. When the system operates for the first time, the optimum operation amount is calculated and output according to the procedure described above. In the case of the second and subsequent operations, first the current fuel amount demand L
and the demand L* when calculating the optimal operation amount last time, and if the absolute value of this difference changes beyond the specified value εL, there is a risk that the current operation amount will deviate from the point of maximum efficiency. Recalculate the optimal operation amount from If the deviation between the above fuel demands is less than the specified value εL, the furnace outlet N
The optimal manipulated variable search start condition check unit 4501 checks whether operational constraints such as Ox concentration are satisfied, and if they are satisfied, the previous optimal manipulated variable is continued to be output; if not, Compared to the previous manipulated variable output, the operational constraints mentioned above (for example, the furnace outlet NOx
If there is a change, a new optimum operation amount is searched for. If there is no change, it is assumed that this is due to an estimation error by the estimation model, and the corresponding The coefficients of the estimated model (for example, the estimated model in the stage-by-stage NOx estimation function block 4100 if the furnace outlet NOx estimated value does not satisfy the constraint conditions) are calculated using multiple regression analysis based on the related process data. Correct it. In this case, the optimal manipulated variable calculated last time is output continuously. That is, even if the above-mentioned start condition is not satisfied, if the difference between the current value and the previous value of fuel demand exceeds a specified value, a trial operation is started, and this is also performed when using normal fuel. Before describing the search algorithm for the optimal manipulated variable shown in this figure, we will first explain the furnace heat transfer model used to check operational constraints and calculate thermal efficiency. Figure 11 shows a furnace heat transfer model for a pulverized coal-fired boiler. In this example, the furnace is divided into five parts in the vertically upward direction (flow direction of combustion gas), and each region is approximated as a lumped constant coefficient. The figure shows the flow and heat transfer process of the combustion gas in the furnace, the water wall heat exchanger tube metal (hereinafter abbreviated as metal), and the heat exchanger tube internal fluid (hereinafter abbreviated as internal fluid), which are treated as lumped constant coefficients. The relationship between these process quantities is a nonlinear physical model based on the conservation laws of mass, momentum, and energy. However, since the flow time constants of combustion gas and internal fluid are smaller than their heat transfer time constants, the flow characteristics of combustion gas and internal fluid are treated as steady flow (flow that does not produce acceleration in the fluid) and are not static characteristics. Approximate.
【0022】先ず、数式中に用いる記号について説明す
る。First, the symbols used in the formula will be explained.
【0023】(1)記号
F :質量流量(kg/S)
P :圧力(KPa)
T :温度(℃)
H :比エンタルピ,発熱量(kJ/kg)Q :
保有熱量,伝熱量(kJ/s)U :熱流束(kJ/
(s.m2))ρ :密度(kg/m3)
α :対流熱伝達率(kJ/(m2.℃.s))β
:ふく射熱伝達率(kJ/(m2・(°K/100)
4・s))
C :定圧比熱(kJ/kg.℃)
X :乾き度(−)
W :石炭中の水分含有率(−)
ν :石炭中の灰分含有率(−)
μ :空気過剰率(−),濃度(%)ε :火炉出
口における浮遊灰の通過率(−)λ :流路摩擦係数
(−)
k :燃焼比率(−)
g :重力加速度(m/s2)
R :ガス定数(kg.m/(kg・°K))A
:伝熱面積,流路断面積(m2)D :流路径(m)
V :流路容積(m3)
ΔZ:流路長さ,流路水頭差(m)
KT :燃焼ガスの組成によるガス温渡への総括的影
響係数(−)
KR :燃焼ガスの組成によるガス定数への総括的影
響係数(−)
K :燃焼ガスの組成因子と上記のKT 及びKR
との関係を近似するための係数(−)
φ :異なる分割領域内の燃焼ガスと伝熱管メタルと
のふく射伝熱に関する形状係数(−)
(2)添字
(i)物体及び物体間の関係を示す添字g :燃
焼ガス
m :伝熱管メタル
s :伝熱管内部流体
c :微粉炭
l :点火油
pa :一次空気(微粉炭搬送空気)sa :二次
空気
ta :三次空気
f :燃焼による発熱体
gm :燃焼ガスから伝熱管メタルへの伝熱ms
:伝熱管メタルから内部流体への伝熱sg :伝熱管
内部流体から燃焼ガスへの流動及び伝熱ash:灰分
a :火炉内に流入した全空気
ao :火炉内に流入した燃料が完全焼燃を行うのに
必要な空気
atm:大気
0 :燃焼ガス中の過剰酸素
(ii)場所を示す添字
i :火炉のセクション
i(1) :火炉のiセクションの缶前i(2)
:火炉のiセクションの缶後in :iセクショ
ン内燃焼ガスと全センション内伝熱管メタル
ni :全セクション内燃焼ガスとiセクション
内伝熱管メタル
j :バーナ段
SH :ふく射過熱器
F :火炉内部
FX :火炉出口下流部
SH(1) :ふく射過熱器の燃焼ガス接触部SH(2
) :ふく射過熱器のふく射熱受熱部(iii)基準値
,状態の遷移等を示す添字gr :燃焼ガスに関する
状態量の基準値sr :伝熱管内部流体に関する状態
量の基準値r :燃料,燃焼ガスの組成に関する
基準値gv :水分の蒸発及び過熱に関する状態値g
mr:燃焼ガスから伝熱管メタルへの伝熱に関する基準
値
msr:伝熱管メタルから内部流体への伝熱に関する基
準値
SB :サブクール沸騰開始点の状態値次に火炉モデ
ルの数式を示す。(1) Symbol F: Mass flow rate (kg/S) P: Pressure (KPa) T: Temperature (°C) H: Specific enthalpy, calorific value (kJ/kg) Q:
Amount of heat retained, amount of heat transferred (kJ/s) U: Heat flux (kJ/
(s.m2)) ρ: Density (kg/m3) α: Convective heat transfer coefficient (kJ/(m2.℃.s)) β
: Radiation heat transfer coefficient (kJ/(m2・(°K/100)
4.s)) C: Specific heat at constant pressure (kJ/kg.℃) X: Dryness (-) W: Moisture content in coal (-) ν: Ash content in coal (-) μ: Excess air ratio (-), concentration (%) ε: Passage rate of suspended ash at the furnace outlet (-) λ: Channel friction coefficient (-) k: Combustion ratio (-) g: Gravitational acceleration (m/s2) R: Gas constant (kg.m/(kg・°K))A
: Heat transfer area, channel cross-sectional area (m2) D : Channel diameter (m) V : Channel volume (m3) ΔZ: Channel length, channel water head difference (m) KT : Gas temperature depending on composition of combustion gas Overall influence coefficient (-) on the gas constant KR: Overall influence coefficient (-) on the gas constant due to the composition of combustion gas K: Composition factor of combustion gas and the above KT and KR
Coefficient (-) for approximating the relationship between Subscript g : Combustion gas m : Heat exchanger tube metal s : Heat exchanger tube internal fluid c : Pulverized coal l : Ignition oil pa : Primary air (pulverized coal carrying air) sa : Secondary air ta : Tertiary air f : Heating element by combustion gm: Heat transfer from combustion gas to heat transfer tube metal ms
: Heat transfer from the heat transfer tube metal to the internal fluid sg : Flow and heat transfer from the heat transfer tube internal fluid to the combustion gas ash : Ash content a : Total air ao that has flowed into the furnace : Complete combustion of the fuel that has flowed into the furnace Air required to carry out ATM: Atmosphere 0: Excess oxygen in combustion gas (ii) Subscript i indicating location: Section i of the furnace (1): Front can of section i of the furnace i (2)
: After the can of the i section of the furnace : Combustion gas in the i section and heat transfer tube metal in all sections ni : Combustion gas in all sections and heat transfer tube metal in the i section j : Burner stage SH : Radiation superheater F : Furnace interior FX : Furnace outlet downstream part SH (1) : Combustion gas contact part SH of radiation superheater (2
) : Reference value of radiation heat receiving part (iii) of radiation superheater, subscript indicating state transition, etc. gr : Reference value of state quantity related to combustion gas sr : Reference value of state quantity related to fluid inside heat transfer tube r : Fuel, combustion gas Reference value gv regarding the composition of: State value g regarding moisture evaporation and superheating
mr: Reference value for heat transfer from the combustion gas to the heat transfer tube metal msr: Reference value for heat transfer from the heat transfer tube metal to the internal fluid SB: State value of the subcool boiling start point Next, the formula for the furnace model is shown.
【0024】1.燃料・空気の入熱・発熱特性モデル(
1)燃焼による発生熱量1. Fuel/air heat input/heat generation characteristic model (
1) Amount of heat generated by combustion
【0025】[0025]
【数1】[Math 1]
【0026】[0026]
【数2】[Math 2]
【0027】[0027]
【数3】[Math 3]
【0028】[0028]
【数4】[Math 4]
【0029】[0029]
【数5】[Math 5]
【0030】(2)燃料・空気の保有熱量(2) Heat capacity of fuel/air
【0031】[0031]
【数6】[Math 6]
【0032】[0032]
【数7】[Math 7]
【0033】[0033]
【数8】[Math. 8]
【0034】[0034]
【数9】[Math. 9]
【0035】[0035]
【数10】[Math. 10]
【0036】2.燃焼ガス側の伝熱・流動特性モデル2
.1 燃焼ガス側の伝熱特性
(1)燃焼ガス温度2. Combustion gas side heat transfer/flow characteristics model 2
.. 1 Heat transfer characteristics on the combustion gas side (1) Combustion gas temperature
【0037】[0037]
【数11】[Math. 11]
【0038】[0038]
【数12】[Math. 12]
【0039】[0039]
【数13】[Math. 13]
【0040】[0040]
【数14】[Math. 14]
【0041】[0041]
【数15】[Math. 15]
【0042】(2)燃焼ガス・メタル間伝熱量(2) Amount of heat transfer between combustion gas and metal
【004
3】004
3]
【数16】[Math. 16]
【0044】[0044]
【数17】[Math. 17]
【0045】[0045]
【数18】[Math. 18]
【0046】[0046]
【数19】[Math. 19]
【0047】[0047]
【数20】[Math. 20]
【0048】[0048]
【数21】[Math. 21]
【0049】[0049]
【数22】[Math. 22]
【0050】[0050]
【数23】[Math. 23]
【0051】[0051]
【数24】[Math. 24]
【0052】[0052]
【数25】[Math. 25]
【0053】2.2 燃焼ガスの流動特性(1)燃焼ガ
ス流量2.2 Flow characteristics of combustion gas (1) Flow rate of combustion gas
【0054】[0054]
【数26】[Math. 26]
【0055】[0055]
【数27】[Math. 27]
【0056】(2)燃焼ガス圧力(2) Combustion gas pressure
【0057】[0057]
【数28】[Math. 28]
【0058】[0058]
【数29】[Math. 29]
【0059】 (28),(29)式より[0059] From equations (28) and (29),
【0060】[0060]
【数30】[Math. 30]
【0061】[0061]
【数31】[Math. 31]
【0062】[0062]
【数32】[Math. 32]
【0063】
3.メタル・内部流体側伝熱・流動特性モデル3.1
メタル・内部流体側伝熱特性
(1)メタル温度3. Metal/internal fluid side heat transfer/flow characteristics model 3.1
Metal/internal fluid side heat transfer characteristics (1) Metal temperature
【0064】[0064]
【数33】[Math. 33]
【0065】 (2)メタルから内部流体及び大気への伝熱量[0065] (2) Amount of heat transferred from metal to internal fluid and atmosphere
【006
6】006
6]
【数34】[Math. 34]
【0067】
fs :二相流状態におけるメタル・内部流体間対流熱
伝達率の補正係数fs: Correction coefficient of convective heat transfer coefficient between metal and internal fluid in two-phase flow state
【0068】[0068]
【数35】[Math. 35]
【0069】[0069]
【数36】[Math. 36]
【0070】[0070]
【数37】[Math. 37]
【0071】 (3)内部流体温度・乾き度[0071] (3) Internal fluid temperature/dryness
【0072】[0072]
【数38】[Math. 38]
【0073】[0073]
【数39】[Math. 39]
【0074】[0074]
【数40】[Math. 40]
【0075】3.2 内部流体の流動特性(1)内部流
体圧力3.2 Flow characteristics of internal fluid (1) Internal fluid pressure
【0076】[0076]
【数41】[Math. 41]
【0077】[0077]
【数42】[Math. 42]
【0078】4.火炉内総括的特性モデル(1)空気過
剰率4. Overall characteristic model in the furnace (1) Excess air ratio
【0079】[0079]
【数43】[Math. 43]
【0080】[0080]
【数44】[Math. 44]
【0081】[0081]
【数45】[Math. 45]
【0082】[0082]
【数46】[Math. 46]
【0083】[0083]
【数47】[Math. 47]
【0084】 残存酸素濃度(重量%)[0084] Residual oxygen concentration (weight%)
【0085】[0085]
【数48】[Math. 48]
【0086】(2)火炉出口燃焼ガス流量(2) Furnace outlet combustion gas flow rate
【0087】[0087]
【数49】[Math. 49]
【0088】[0088]
【数50】[Number 50]
【0089】[0089]
【数51】[Math. 51]
【0090】(3)燃焼ガスの組成による影響係数(3) Influence coefficient due to composition of combustion gas
【0
091】0
091]
【数52】[Math. 52]
【0092】[0092]
【数53】[Math. 53]
【0093】[0093]
【数54】[Math. 54]
【0094】[0094]
【数55】[Math. 55]
【0095】次に、図8における火炉出口NOx予測モ
デル4503について説明する。火炉出口NOxと操作
量との関係を物理式で記述することは困難であるため重
回帰分析法等の統計的手法を用いるのが実用的である。
次に、重回帰分析法による予測モデルの構成例について
説明する。重回帰分析法は、説明変数をxi (i=1
〜m)、従属変数をyとし両者の間にNext, the furnace outlet NOx prediction model 4503 in FIG. 8 will be explained. Since it is difficult to describe the relationship between the furnace outlet NOx and the manipulated variable using a physical formula, it is practical to use a statistical method such as multiple regression analysis. Next, a configuration example of a prediction model based on multiple regression analysis will be described. The multiple regression analysis method uses explanatory variables as xi (i=1
~m), with y as the dependent variable, and between the two
【0096】[0096]
【数56】[Number 56]
【0097】なる関数関係が成立する時、これをWhen the following functional relationship holds true, this can be expressed as
【00
98】00
98]
【数57】[Math. 57]
【0099】なる式で表わし、偏回帰係数β0,β1…
βm をyとYの偏差が最小になる様に決定する手法で
ある。火炉出口NOxモデルでは、段毎のNOxの予測
にこの手法を適用し、段毎NOx予測値を、次式It is expressed by the following formula, and the partial regression coefficients β0, β1...
This is a method of determining βm so that the deviation between y and Y is minimized. In the furnace outlet NOx model, this method is applied to predict NOx for each stage, and the predicted NOx value for each stage is calculated using the following formula:
【01
00】01
00]
【数58】[Number 58]
【0101】[0101]
【数59】[Math. 59]
【0102】[0102]
【数60】[Number 60]
【0103】
ここで、x1〜xm:操作量β01〜βmi(i=1〜
3):偏回帰係数によって予測し、火炉出口NOxを次
式Here, x1 to xm: manipulated variables β01 to βmi (i=1 to
3): Predict using the partial regression coefficient, and calculate the NOx at the furnace outlet using the following formula:
【0104】[0104]
【数61】[Number 61]
【0105】ここで Fc,i:i段の微粉炭流量 によって予測する。[0105] Here Fc,i: Pulverized coal flow rate of i stage Predict by.
【0106】(58)〜(60)式の偏回帰係数の決定
の為の段毎NOxデータとしては、段毎NOx推定機能
ブロック4100による段毎NOx推定値14001〜
14003を用いる。The stage-by-stage NOx data for determining the partial regression coefficients of equations (58) to (60) include the stage-by-stage NOx estimated values 14001 to 14001 by the stage-by-stage NOx estimation function block 4100.
14003 is used.
【0107】火炉出口灰中未燃分予測モデル4504に
ついても上述と同様に重回帰分析法により、段毎灰中未
燃分予測値を、次式[0107] As for the prediction model 4504 of unburned content in the ash at the furnace outlet, the predicted value of the unburned content in the ash for each stage is calculated using the following formula using the multiple regression analysis method as described above.
【0108】[0108]
【数62】[Number 62]
【0109】[0109]
【数63】[Number 63]
【0110】[0110]
【数64】[Number 64]
【0111】ここで
β′01〜β′mi(i=1〜3):偏回帰係数で求め
、火炉出口灰中未燃分を次式[0111] Here, β'01 to β'mi (i = 1 to 3): Obtained using the partial regression coefficient, and the unburned content in the ash at the furnace outlet is calculated using the following formula.
【0112】[0112]
【数65】[Number 65]
【0113】によって予測する。Prediction is made by [0113].
【0114】(7)′ 〜(9)′ 式の偏回帰係数の
決定の為の段毎未燃分データとしては、段毎未燃分推定
機能ブロック4200による段毎NOx推定値1401
1〜14013を用いる。The stage-by-stage unburned content data for determining the partial regression coefficients in equations (7)' to (9)' include the stage-by-stage NOx estimated value 1401 by the stage-by-stage unburned content estimation function block 4200.
1 to 14013 are used.
【0115】火炉出口排ガス濃度予測モデル4505に
ついても、火炉出口のCO,SO、ばいじん濃度などの
排ガス濃度を上述と同様に重回帰モデルによって推定す
ることができるがこの場合は、段毎の濃度を推定するこ
とができないため、火炉出口の各推ガス濃度と操作量と
の間を(2)′ 式の関係式でモデル化し、排ガス濃度
の計測値を用いて偏回帰係数を求める。[0115] Regarding the furnace outlet exhaust gas concentration prediction model 4505, the concentration of exhaust gas such as CO, SO, soot and dust at the furnace outlet can be estimated using a multiple regression model in the same manner as described above. Since this cannot be estimated, the relationship between each thrust gas concentration at the furnace outlet and the manipulated variable is modeled using the relational expression (2)', and the partial regression coefficient is determined using the measured value of the exhaust gas concentration.
【0116】次に図8,図9,図10で述べた運用上の
制約条件チェック部4507の実施例を次に示す(なお
ここでは、筒単のため排ガスに関する制約条件は省略す
る。)。Next, an embodiment of the operational constraint checking unit 4507 described with reference to FIGS. 8, 9, and 10 will be described below (note that the constraint conditions regarding exhaust gas are omitted here because it is a cylinder unit only).
【0117】[0117]
【数66】[Number 66]
【0118】[0118]
【数67】[Number 67]
【0119】[0119]
【数68】[Number 68]
【0120】[0120]
【数69】[Number 69]
【0121】[0121]
【数70】[Number 70]
【0122】ここで、
NOxFX :火炉出口NOx濃度
UBCFX :火炉出口灰中未燃分
NOxU :火炉出口NOx濃度上限値NOxL
:火炉出口NOx濃度下限値UBCU :火炉出口灰
中未燃分上限値Tg,FX :火炉出口ガス温度
Tg,FXU :火炉出口ガス温度下限値Ugm,i
:領域iの水壁メタル熱流束Ugm,iU :領域i
の水壁メタル熱流束上限値Ugm,SH :領域iのふ
く射過熱器メタル熱流束Ugm,SHU:領域iのふく
射過熱器メタル熱流束上限値上記(68)式は、脱硝装
置入口空気温度を下げ過ぎると装置メタル部の低温腐食
を起し易いため、これを防止するための制約条件を火炉
出口ガス温度に換算したものである。また、(69)式
,(70)式はメタルの焼損を防止するための条件であ
る。[0122] Here, NOxFX : Furnace outlet NOx concentration UBCFX : Unburned matter in the ash at the furnace outlet NOxU : Furnace outlet NOx concentration upper limit value NOxL
: Furnace outlet NOx concentration lower limit value UBCU : Furnace outlet upper limit value of unburned content in ash Tg, FX : Furnace outlet gas temperature Tg, FXU : Furnace outlet gas temperature lower limit value Ugm, i
: Water wall metal heat flux Ugm, iU in area i : Area i
Water wall metal heat flux upper limit value Ugm, SH: Radiation superheater metal heat flux Ugm, SHU of area i: Radiation superheater metal heat flux upper limit value of area i The above equation (68) lowers the denitrification equipment inlet air temperature. If the temperature is too high, low-temperature corrosion of the metal parts of the equipment is likely to occur, so the constraint conditions for preventing this are converted into the furnace outlet gas temperature. Further, equations (69) and (70) are conditions for preventing metal burnout.
【0123】一方、最適操作量を決定するに際して、図
8〜図10で述べた試行操作1602に課する制約条件
の例を次に示す。On the other hand, examples of constraints imposed on the trial operation 1602 described in FIGS. 8 to 10 when determining the optimum operation amount are shown below.
【0124】[0124]
【数71】[Math. 71]
【0125】[0125]
【数72】[Number 72]
【0126】[0126]
【数73】[Number 73]
【0127】[0127]
【数74】[Number 74]
【0128】[0128]
【数75】[Number 75]
【0129】ここで
Fc,i :領域iの微粉炭流量
Fpa,i : 〃 の1次空気流量Fsa,i
: 〃 の2次空気流量Fta,i : 〃
の3次空気流量Fc,iU : 〃 の微粉炭流量
上限値Fc,iL : 〃 の 〃
下限値Fpa,iU: 〃 の1次空気流量上限値
Fpa,iL: 〃 の 〃 下
限値Fsa,iU: 〃 の2次空気流量上限値F
sa,iL: 〃 の 〃 下限
値Fta,iU: 〃 の3次空気流量上限値Ft
a,iL: 〃 の 〃 下限値
次に、図8,図9に示す熱効率計算部4508の熱効率
ηは、火炉の全領域における発熱量と入熱量の合計熱量
とこの内メタル内部流体に吸収された熱量の比で定義し
、次式を用いて計算する。Here, Fc,i: pulverized coal flow rate Fpa,i in area i: primary air flow rate Fsa,i
: 〃 Secondary air flow rate Fta,i : 〃
tertiary air flow rate Fc,iU: Upper limit value of pulverized coal flow rate Fc,iL: 〃
Lower limit value Fpa, iU: Upper limit value of primary air flow rate Fpa, iL: Lower limit value Fsa, iU: Upper limit value of secondary air flow rate F of
sa, iL: 〃 〃 lower limit value Fta, iU: 〃 tertiary air flow rate upper limit value Ft
a, iL: 〃 〃 Lower limit value Next, the thermal efficiency η of the thermal efficiency calculation unit 4508 shown in FIGS. Calculated using the following formula.
【0130】[0130]
【数76】[Number 76]
【0131】ここで
Qms,i :領域iの水壁メタルから内部流体への伝
熱量Qms,SH:ふく射過熱器メタルから内部流体へ
の伝熱量Qf,i :微粉炭及び点火油燃料が燃焼し
たことにより発生する熱量
Qc,i :領域iの微粉炭保有熱量Ql,i :
〃 の点火油保有熱量Qpa,i : 〃
の1次空気保有熱量Qsa,i : 〃 の2次空
気保有熱量Ata,i : 〃 の3次空気保有熱
量なお、熱効率の考え方として、火炉の全領域における
発熱量と入熱量の合計熱量とこの内メタルに吸収される
熱量の比として定義した場合には、(77)式のように
なる。Here, Qms,i: Amount of heat transferred from the water wall metal in area i to the internal fluid Qms, SH: Amount of heat transferred from the radiant superheater metal to the internal fluid Qf,i: Pulverized coal and ignition oil fuel were combusted Amount of heat generated by this Qc,i: Amount of heat held by pulverized coal in area i Ql,i:
〃 Ignition oil retained heat Qpa,i: 〃
The amount of heat held in the primary air Qsa,i: The amount of heat held in the secondary air Ata,i: The amount of heat held in the tertiary air When defined as the ratio of the amount of heat absorbed by the inner metal, it becomes as shown in equation (77).
【0132】[0132]
【数77】[Number 77]
【0133】ここで、
Qc,gm,i :領域iの燃焼ガスから水壁メタルへ
の対流伝熱量(kJ/s)
Qe,gm,in:領域iの燃焼ガスから全領域(水壁
及び輻射過熱器)メタルへの輻射伝熱量(kJ/s)Q
c,gm,SH:領域iの燃焼ガスから輻射過熱器メタ
ルへの対流伝熱量(kJ/s)
次に、図10のフローの中の最適操作量の計算適用部の
計算手法の実施例を示す。Here, Qc, gm, i: Convective heat transfer amount (kJ/s) from the combustion gas in region i to the water wall metal Qe, gm, in: Convection heat transfer amount from the combustion gas in region i to the entire region (water wall and radiation Superheater) Amount of radiant heat transfer to metal (kJ/s)Q
c, gm, SH: Amount of convective heat transfer from the combustion gas in region i to the radiant superheater metal (kJ/s) Next, an example of the calculation method of the calculation application section of the optimal operation amount in the flow of Fig. 10 will be described. show.
【0134】図12は、非線形計画法の一手法であるコ
ンプレックス法を用いて最適操作量を決定するアルゴリ
ズムをフローで表わしたものである。本アルゴリズムは
、前掲の(66)式〜(75)式の制約条件のもとで(
11)式で示した熱効率ηを最大にする操作量を探索す
るものである。以下、図12を用いて本アルゴリズムに
ついて説明する。FIG. 12 is a flowchart showing an algorithm for determining the optimal manipulated variable using the complex method, which is a method of nonlinear programming. This algorithm uses (
This is to search for the manipulated variable that maximizes the thermal efficiency η shown in equation 11). This algorithm will be explained below using FIG. 12.
【0135】■ step1:初期シンプレックスの
形成初期試行点X(1,i)(i=10〜22)は、(
71)〜(75)式の制約条件を全て満足するものとし
、操作ベクトルXが張る13次元空間にK角(図12で
は簡単の為K=6としたが、Kは一般に操作ベクトルの
次数の2倍程度が良い)の多角形(これをシンプレック
スという)を形成させ、これを初期シンプレックスとす
る。この形成方法として、1点は初期試行点X(1,i
)とし、残りの(K−1)個の点は一様乱数rj(j=
2〜K)を用いて次式により決定する。■ step 1: Initial simplex formation Initial trial point X(1,i) (i=10-22) is (
It is assumed that all the constraints in equations 71) to (75) are satisfied, and the 13-dimensional space spanned by the manipulation vector A polygon (this is called a simplex) is formed, and this is used as an initial simplex. As this formation method, one point is the initial trial point X (1, i
), and the remaining (K-1) points are uniformly random numbers rj (j=
2 to K) using the following formula.
【0136】[0136]
【数78】[Number 78]
【0137】但し、0≦rj≦1であり、Ximin及
びXimaxは、(71)〜(75)式で示した操作量
の下限及び上限である。[0137] However, 0≦rj≦1, and Ximin and Ximax are the lower and upper limits of the manipulated variables shown in equations (71) to (75).
【0138】この様にして決定したX(j,i)は(7
1)〜(75)式の制約条件は満足するが、(66)〜
(70)式の制約条件は必ずしも満足するとは限らない
。その場合は、その試行点を既に決定された点の重心方
向へ該試行点と重心との中点まで移動させる。この様に
して究極的には全ての点を決定する。X(j,i) determined in this way is (7
Although the constraints of equations 1) to (75) are satisfied, (66) to
The constraint condition of equation (70) is not necessarily satisfied. In that case, the trial point is moved in the direction of the center of gravity of the already determined point to the midpoint between the trial point and the center of gravity. In this way, all points are ultimately determined.
【0139】■ step2:熱効率の計算step
1で求められた操作量X(j,i)(i=10〜22,
j=1〜K)で形成されるシンプレックスの各点に対し
て(11)式を用いて熱効率を計算する。■ Step 2: Calculation step of thermal efficiency
The manipulated variable X (j, i) (i = 10 to 22,
Thermal efficiency is calculated using equation (11) for each point of the simplex formed by j=1 to K).
【0140】■ step3:重心の計算前記シンプ
レックスの各点のうち、熱効率が最も低い点を除外した
(K−1)個の点で定義されるシンプレックスの重心X
Giを求める。いま効率最低点をj=1とすると、XG
iは次式で表わされる。■ step 3: Calculate the center of gravity The center of gravity of the simplex defined by (K-1) points excluding the point with the lowest thermal efficiency among the points of the simplex
Find Gi. If we now assume that the lowest point of efficiency is j=1, then XG
i is expressed by the following formula.
【0141】[0141]
【数79】[Number 79]
【0142】また、効率最低点から重心までの距離ΔX
Giは次式で表わされる。[0142] Also, the distance ΔX from the lowest efficiency point to the center of gravity
Gi is expressed by the following formula.
【0143】[0143]
【数80】[Number 80]
【0144】■ step4:新試行点の決定新たに
試行する方向を最低熱効率点から重心方向にとり、両者
間の距離ΔXGiのαi 倍だけ重心から延長した点を
新試行点とし、これをX(K+1,i)とすると、[0144] Step 4: Determination of a new trial point The direction of a new trial is taken from the lowest thermal efficiency point to the direction of the center of gravity.The point extended from the center of gravity by αi times the distance ΔXGi between the two is set as the new trial point, and this is set as X(K+1 , i), then
【0
145】0
145]
【数81】[Math. 81]
【0146】で表わされる。αi の値としては1.3
が経験的に良いとされている。新試行点が操作量の制
約条件(71)〜(75)式を侵害する場合(図の71
)は試行点を制約条件上(図の72 )にとることに
する。It is expressed as: The value of αi is 1.3
is considered to be good based on experience. When the new trial point violates the operation amount constraint conditions (71) to (75) (71 in the figure
), the trial point is set on the constraint condition (72 in the figure).
【0147】■ step5:制約条件確認新試行点
が(66)〜(70)式の運用上の制約条件を侵害して
いる場合は、試行点X(K+1,i)に関する情報は全
て無効とし、前のstep4に戻り新試行点を決定する
。その管合αi /2を新たにαi とおいてからst
ep4に戻す。[0147] Step 5: Constraint condition confirmation If the new trial point violates the operational constraints of equations (66) to (70), all information regarding trial point X (K+1, i) is invalidated. Return to the previous step 4 and determine a new trial point. After setting the sum αi /2 as αi, start
Return to ep4.
【0148】■ step6:熱効率の計算新試行点
X(K+1,i)に対応した効率η(K+1)を(14
)式を用いて計算する。■ step 6: Calculate thermal efficiency Efficiency η(K+1) corresponding to new trial point X(K+1,i) is (14
) Calculate using the formula.
【0149】■ step7:熱効率最高点到達判定
新試行点と元のシンプレックスを構成する各点に対応し
た熱効率のうち、最高及び最低の値をそれぞれηmax
及びηminとおき、規定値をεη とすると効率が最
高点に到達したか否かを次式に従って判定する。[0149] Step 7: Determining whether the maximum thermal efficiency has been reached Among the thermal efficiencies corresponding to the new trial point and each point constituting the original simplex, calculate the highest and lowest values as ηmax, respectively.
and ηmin, and the specified value is εη, it is determined whether the efficiency has reached the maximum point according to the following equation.
【0150】[0150]
【数82】[Number 82]
【0151】最高点に達したならばstep9に進み達
しなければ、step8に進む。If the highest point is reached, proceed to step 9; if not, proceed to step 8.
【0152】■ step8:新シンプレックスの形
成元のシンプレックスを構成している点のうち、最も低
い効率を示す操作点を除外し、新試行点を追加してでき
たK個の点から新たなシンプレックスを形成し、ste
p3に戻る。[0152] Step 8: Create a new simplex from the K points created by excluding the operating point showing the lowest efficiency among the points composing the simplex from which the new simplex is formed and adding new trial points. form and ste
Return to p3.
【0153】■ step9:最適操作量の決定st
ep7で最高効率点に到達したと判定された場合、最適
効率ηmax に対応する操作量を最適操作量とする。■ step 9: Determination of optimal operation amount st
If it is determined that the highest efficiency point has been reached in ep7, the manipulated variable corresponding to the optimal efficiency ηmax is set as the optimal manipulated variable.
【0154】図13は、最適操作量探索アルゴリズムの
他の実施例を示す。本実施例についてまず図13を用い
て説明する。FIG. 13 shows another embodiment of the optimum manipulated variable search algorithm. This embodiment will first be described using FIG. 13.
【0155】■ step1
探索が初回かどうか判定し、初回であれば操作量のうち
各領域の燃料量は現状に維持してstep3に進み、初
回でなればstep2に進む。[0155] Step 1 It is determined whether or not the search is the first time. If it is the first time, the fuel amount in each region of the manipulated variables is maintained at the current state and the process proceeds to step 3. If it is the first time, the process proceeds to step 2.
【0156】■ step2
各領域の燃料量の配分を(6)式で示す制約条件を満す
範囲内で変化させる。但し、燃料量の合計は燃料量デマ
ンドとなるようにする。■Step 2 The distribution of fuel amount in each region is changed within a range that satisfies the constraint shown by equation (6). However, the total amount of fuel is set to be the fuel amount demand.
【0157】■ step3
各領域の空気量を(71)〜(75)式で示す制約条件
を満す範囲内で予め定められたステップで変化させて、
運用面の制約条件(66)〜(70)式を満しかつ(7
6)式で示す熱効率を最大にする値を探索し、熱効率の
値と燃料量,空気量を記憶させておく。■ step 3 The amount of air in each region is varied in predetermined steps within a range that satisfies the constraint conditions shown in equations (71) to (75),
Satisfies operational constraints (66) to (70) and (7)
6) Search for the value that maximizes the thermal efficiency shown by the formula, and store the thermal efficiency value, fuel amount, and air amount.
【0158】■ step4
燃料量の配分変化操作が(6)式の制約条件の全領域に
亘って終了していなければstep1に戻り、全領域で
の探索が終了すれば、step5に進む。[0158] Step 4 If the fuel amount distribution change operation has not been completed over the entire range of the constraint conditions in equation (6), the process returns to step 1, and when the search has been completed in the entire range, the process proceeds to step 5.
【0159】■ step5
step3で記憶させた熱効率,燃料量,空気量のデー
タの組みの内で、熱効率が最も大きい組の燃料量と空気
量を最適操作量とする。Step 5 Among the data sets of thermal efficiency, fuel amount, and air amount stored in step 3, the set of fuel amount and air amount with the highest thermal efficiency is set as the optimum manipulated variable.
【0160】図14,図15は、図13のstep3の
アルゴリズムの実施例を示したものである。本例は、図
15に示す様にバーナ段、NOポートの空気比をパラメ
ータとして3つの燃焼モードを想定し、燃焼効率の高い
順で示すと、通常燃焼,2段燃焼,脱硝燃焼,NOx濃
度の低い順で示すと脱硝燃焼,2段燃焼,通常燃焼であ
ることに着目し、現状の燃焼モードを起点として空気比
をそのモードに適した方法で試行操作し火炉出口NOx
濃度他の運用上の制約条件のもとに燃焼効率が最も良く
なる様な値に調整するものである。以下、図14に沿っ
てこの処理内容について説明する。14 and 15 show an example of the algorithm of step 3 in FIG. 13. In this example, as shown in Figure 15, three combustion modes are assumed using the air ratio of the burner stage and NO port as parameters, and the following are shown in descending order of combustion efficiency: normal combustion, two-stage combustion, denitrification combustion, and NOx concentration combustion. Focusing on the following, in descending order of NOx, are denitrification combustion, two-stage combustion, and normal combustion, and using the current combustion mode as a starting point, we trial-manipulated the air ratio in a method suitable for that mode to reduce NOx at the furnace outlet.
It is adjusted to a value that maximizes combustion efficiency based on concentration and other operational constraints. The contents of this process will be explained below with reference to FIG.
【0161】図14,図15の中のstep1では現状
の火炉出口NOx濃度NOxがその上限値NOxU を
超える場合には、NOx濃度を下げ、燃焼効率を下げる
方向のstep2以降の処理に分岐し、上限値を超えな
い場合には、step22で現状値と下限値NOxL
を比較し、下限値以下の場合には、NOx濃度を上げ、
燃焼効率を上げる方向のstep23以降の処理に移る
。NOxの濃度が上下限何れの値も超えていない場合は
、操作量は現状に維持して処理を終了する。以下、まず
現状NOx濃度が上限値NOxU を超えた場合につき
説明する。[0161] In step 1 in Figs. 14 and 15, if the current NOx concentration NOx at the furnace outlet exceeds its upper limit NOxU, the process branches to step 2 and subsequent steps in which the NOx concentration is lowered and the combustion efficiency is lowered. If the upper limit value is not exceeded, in step 22, compare the current value and lower limit value NOxL.
If it is below the lower limit, increase the NOx concentration,
The process moves to step 23 and subsequent steps to increase combustion efficiency. If the NOx concentration does not exceed either the upper or lower limits, the operation amount is maintained at the current level and the process is terminated. Below, first, a case where the current NOx concentration exceeds the upper limit value NOxU will be explained.
【0162】step2では、現状の燃焼モードが前述
した3つの何れに属するかを判定し、その判定結果に基
づいて該当した処理stepに分岐する。まず、通常燃
焼モードの場合について以下説明する。In step 2, it is determined which of the three aforementioned combustion modes the current combustion mode belongs to, and the process branches to the corresponding processing step based on the determination result. First, the case of normal combustion mode will be explained below.
【0163】■ step3,4,5段毎のバーナ空
気比は変えずに、3次空気と2次空気の比率を変えるこ
とによりバーナ段毎のNOx還元量を制御し、火炉出口
NOx濃度NOxの制約条件を含んだ運用上の制約条件
が満足されているかどうかをチェックし、満足されてい
ない場合には、step3〜5の処理を繰り返し、満足
された場合にはstep6に移る。[0163] ■ Step 3 The NOx reduction amount for each burner stage is controlled by changing the ratio of tertiary air and secondary air without changing the burner air ratio for each stage 3, 4, and 5, and the NOx concentration at the furnace outlet is controlled. It is checked whether operational constraints including constraints are satisfied, and if they are not satisfied, the processes of steps 3 to 5 are repeated, and if they are satisfied, the process moves to step 6.
【0164】■ step6,7,8熱効率ηを計算
し、その値とその時の操作量の値を記憶する。そして3
次空気量と2次空気量の比の全領域に亘る試行操作が終
了しなければstep3〜step7の処理を繰り返す
べくstep3に移り、終了すればstep8に移り、
step7までの処理により計算した熱効率の中で最も
大きい値η(1,max)とその時の操作量u1 を記
憶し、step9に移る。[0164] Steps 6, 7, and 8 Calculate the thermal efficiency η, and store the value and the value of the manipulated variable at that time. and 3
If the trial operation over the entire range of the ratio between the secondary air amount and the secondary air amount is not completed, the process moves to step 3 to repeat the processing from step 3 to step 7, and when it is completed, the process moves to step 8.
The largest value η(1, max) of the thermal efficiencies calculated through the processing up to step 7 and the manipulated variable u1 at that time are stored, and the process moves to step 9.
【0165】■ step9,10,11火炉の空気
量を一定として各段のバーナ空気比を同一比率で減少さ
せ同時にアフタエアを増加させて、運用上の制約条件が
満足されているかどうかをチェックし、満足されていな
ければstep9〜11の処理を繰り返し、満足されて
いれば、step12に移る。[0165] Steps 9, 10, and 11 With the air amount in the furnace constant, the burner air ratio of each stage is decreased by the same ratio, and at the same time, the after air is increased, and it is checked whether the operational constraints are satisfied. If the condition is not satisfied, repeat steps 9 to 11, and if the condition is satisfied, proceed to step 12.
【0166】■ step12,13,14熱効率η
を計算し、その値とその時の操作量の値を記憶する。そ
してバーナ空気比の全領域に亘る試行操作が終了しなけ
ればstep9〜step13の処理を繰り返すべくs
tep9へ移り、終了すればstep14に移り、st
ep13までの処理で計算した熱効率の中で最も大きい
値η(2,max)とその時点の操作量u2 を記憶し
、step15に移る。■ step 12, 13, 14 thermal efficiency η
Calculate and store the value and the value of the manipulated variable at that time. Then, if the trial operation over the entire range of burner air ratios is not completed, steps 9 to 13 are repeated.
Proceed to step 9, and when finished, proceed to step 14, st
The largest value η(2, max) of the thermal efficiencies calculated in the processing up to ep13 and the manipulated variable u2 at that time are stored, and the process moves to step 15.
【0167】■ step15,16,17図6に示
すMバーナ段の空気比を増加させ、逆にPバーナ段の空
気比を減少させ、運用上の制約条件が満足されているか
どうかをチェックし、満足されていなければstep1
5〜17の処理を繰り返し、満足されていれば、ste
p18に移る。■ step18,19,20熱効率
ηを計算し、その値とその時の操作量の値を記憶する。
そして、バーナ空気比の全領域に亘る試行操作が終了し
なければstep15〜step19の処理を繰り加す
べくstep15へ移り、終了すればstep20に移
り、step19までの処理により計算した熱効率の中
で最も大きい値η(3,max)及びその時点の操作量
u3 を記憶し、step21に移る。[0167] Steps 15, 16, 17 Increase the air ratio of the M burner stage shown in FIG. 6, conversely decrease the air ratio of the P burner stage, and check whether the operational constraints are satisfied. If you are not satisfied, step 1
Repeat steps 5 to 17, and if satisfied, step
Move to p18. (2) Steps 18, 19, and 20 Calculate the thermal efficiency η and store the value and the value of the manipulated variable at that time. If the trial operation over the entire range of burner air ratios is not completed, the process moves to step 15 to repeat the processes from step 15 to step 19, and when it is completed, the process moves to step 20. The large value η(3, max) and the manipulated variable u3 at that time are stored, and the process moves to step 21.
【0168】■ step21
上述したstep8,14,20で求めた熱効率最大値
η(1,max)〜η(3,max)の中で最も大きい
ものに対する操作量を最適操作量とする。[0168] Step 21 The manipulated variable for the largest one among the thermal efficiency maximum values η(1, max) to η(3, max) obtained in steps 8, 14, and 20 described above is set as the optimal manipulated variable.
【0169】なお、step2で現状のモードが2段燃
焼と判定された場合には、2段燃焼から脱硝燃焼モード
の範囲内で最適操作量をstep9〜step21の手
順で探索する。一方、脱硝燃焼の場合には、脱硝燃焼モ
ードの中で空気比を試行操作してstep15〜ste
p21の手順で最適操作量を求める。[0169] If it is determined in step 2 that the current mode is two-stage combustion, an optimum operation amount within the range from two-stage combustion to denitrification combustion mode is searched for in steps 9 to 21. On the other hand, in the case of denitrification combustion, the air ratio is trial-manipulated in the denitrification combustion mode and step 15 to step
Find the optimal manipulated variable using the procedure on page 21.
【0170】以上、現状NOx濃度が上限値を超えた場
合について説明したが、次に下限値NOxL 以下とな
った場合について説明する。[0170] The case where the current NOx concentration exceeds the upper limit value has been described above, but next, the case where it falls below the lower limit value NOxL will be described.
【0171】step23では、燃焼モードの判定を行
い、判定結果に基づき各処理へ分岐するが、まず、脱硝
燃焼モードの場合について説明する。In step 23, the combustion mode is determined, and the process branches to each process based on the determination result. First, the case of the denitrification combustion mode will be explained.
【0172】■ step24,25,26Pバーナ
の空気比を増加、Mバーナの空気比を減少させバーナ全
体の空気比を一定に保ちながら試行操作を行い、運用上
の制約条件が満足されているかどうかをチェックし、満
足されていない場合には、step24〜26を繰り返
し、満足された場合は、step27に移る。[0172] Step 24, 25, 26 Increase the air ratio of the P burners, decrease the air ratio of the M burner, and perform a trial operation while keeping the air ratio of the entire burner constant, and check whether the operational constraints are satisfied. If not satisfied, repeat steps 24 to 26, and if satisfied, proceed to step 27.
【0173】■ step27,28,29熱効率η
を計算し、その値とその時の操作量の値を記憶する。そ
して、バーナ空気比がP段とM段で等しく(2段燃焼モ
ード)なるまでstep24〜28を繰り返し、等しく
なった時点でstep29に移り、step28までで
計算した熱効率の中で最大のものη(1′,max)及
びその時点の操作量u1′ を求め、step30に移
る。■ step 27, 28, 29 thermal efficiency η
Calculate and store the value and the value of the manipulated variable at that time. Then, steps 24 to 28 are repeated until the burner air ratio becomes equal in the P stage and the M stage (two-stage combustion mode), and when they become equal, the process moves to step 29, and the maximum thermal efficiency among the thermal efficiencies calculated up to step 28 is η( 1', max) and the manipulated variable u1' at that time, and proceed to step 30.
【0174】■ step30,31,32各段バー
ナの空気比を同一比率で増加させる一方、アフタエアを
減少させ、運用上の制約条件が満たされた時点でste
p33に移る。[0174] Steps 30, 31, and 32 Increase the air ratio of each stage burner by the same ratio, reduce the after air, and when the operational constraints are met, step
Move to p33.
【0175】■ step33,34,35熱効率η
を計算し、その値とその時の操作量の値を記憶する。そ
して、アフタエアが0(通常燃焼モード)になるまでs
tep30〜34を繰り返し、0になった時点でste
p34まで計算した熱効率の中で最大のものη(2′,
max)及びその時点の操作量u2′ を求め、それら
を記憶し、step36に移る。[0175] ■ step 33, 34, 35 thermal efficiency η
Calculate and store the value and the value of the manipulated variable at that time. Then, continue until the after air reaches 0 (normal combustion mode).
Repeat steps 30 to 34, and when it reaches 0, step
The maximum thermal efficiency calculated up to p34 is η(2',
max) and the manipulated variable u2' at that time are determined, stored, and the process moves to step 36.
【0176】■ step36〜41段毎の3次空気
量と2次空気量の比を変化させて、熱効率の最大値η(
3′,max)及びその時点の操作量u3′を記憶し、
step42に移る。■ Steps 36 to 4 By changing the ratio of the tertiary air amount to the secondary air amount for each stage, the maximum value η(
3', max) and the operating amount u3' at that time,
Proceed to step 42.
【0177】■ step42
step29,35,41で求めたη(1′,max)
〜η(3′,max)の内の最大値とその時点の操作量
を決定し、これを最適操作量とする。■ step 42 η(1', max) obtained in steps 29, 35, and 41
The maximum value of ~η(3', max) and the manipulated variable at that point are determined, and this is set as the optimal manipulated variable.
【0178】以上、図10〜図15の説明の中で、試行
操作に対する結果が運用上の制約条件を満足しているか
どうかを判定する場合、先に述べたが、図8に示す様に
、段毎NOx予測モデル,段毎未燃分予測モデル,火炉
出口排ガス濃度予測モデルを用いて試行操作に対する応
答を予測する方法と、図8に示す様に予測モデルを用い
ず直接に試行操作量をプランに加えてプラントの実応答
を用いる方法とがある。As mentioned above, in the explanation of FIGS. 10 to 15, when determining whether or not the result of the trial operation satisfies the operational constraints, as shown in FIG. There is a method of predicting the response to trial operations using a stage-by-stage NOx prediction model, a stage-by-stage unburned content prediction model, and a furnace outlet exhaust gas concentration prediction model. There is a method that uses the actual response of the plant in addition to the plan.
【0179】次に、燃焼ガス温度推定機能ブロック44
00について説明する。図17に示す様に、図6に示し
たものと同様の構造をしたイメージガイドIGを火炉の
各段の側面中央付近に設置し、各段の燃焼ガス輝度をイ
メージファイバIFを介して光分岐管LDVに導びき、
ここで光を分岐させそれぞれ異なる波長の単色フィルタ
FL1,FL2を介して撮像装置ITV1,ITV2に
導びく。撮像装置で、これらのフィルタ透過後の輝度情
報をビデオ信号に変換し、各々をアナログ−ディジタル
変換器A/D1,A/D2によりディジタルデータに変
換した後、各々フレームメモリFM1,FM2に2次元
の輝度濃淡画像データとして格納する。次に輝度比計算
部IRCで両画像データの対応する画素同志の輝度比を
計算する。この輝度比を用いて2色高温計法により2次
元画像の各画素に対応する点の温度と画面全体の平均値
を温度計算部TCで計算する。以下、計算方法につき具
体的に説明する。先ず、2色高温計法について説明する
。図17において単色フィルタFL1,FL2各々の波
長をそれぞれλ1(cm),λ2(cm)各々のフィル
タを介して得られた2次元のディジタル輝度濃淡画像を
I1(i,J),I2(i,J)(輝度レベルとしては
例えば0〜255。ここで(i,j)は画像を構成する
画素の(x,y)座標を示すもので、画像の横と縦の構
成画素数をそれぞれM,Nとするとi=0〜(M−1)
,j=0〜(N−1)となる。)とすると、Wienの
式より画像の座標(i,j)における温度T(i,j)
と上記各々の輝度データとの関係は、(83)式,(8
4)式で表わすことができる。Next, the combustion gas temperature estimation function block 44
00 will be explained. As shown in Figure 17, an image guide IG with a structure similar to that shown in Figure 6 is installed near the center of the side of each stage of the furnace, and the combustion gas brightness of each stage is split into light via an image fiber IF. Lead to the tube LDV,
Here, the light is branched and guided to imaging devices ITV1 and ITV2 via monochromatic filters FL1 and FL2 of different wavelengths, respectively. The image capturing device converts the luminance information after passing through these filters into a video signal, and after converting each into digital data by analog-digital converters A/D1 and A/D2, two-dimensional data is stored in frame memories FM1 and FM2, respectively. It is stored as brightness/concentration image data. Next, the brightness ratio calculation unit IRC calculates the brightness ratio between corresponding pixels of both image data. Using this brightness ratio, the temperature calculation unit TC calculates the temperature at a point corresponding to each pixel of the two-dimensional image and the average value of the entire screen using the two-color pyrometer method. The calculation method will be explained in detail below. First, the two-color pyrometer method will be explained. In FIG. 17, the two-dimensional digital luminance density images obtained through the monochromatic filters FL1 and FL2 with wavelengths λ1 (cm) and λ2 (cm), respectively, are I1 (i, J), I2 (i, J) (The brightness level is, for example, 0 to 255. Here, (i, j) indicates the (x, y) coordinates of the pixels that make up the image, and the number of horizontal and vertical pixels that make up the image is M, respectively. If N, i=0~(M-1)
, j=0 to (N-1). ), the temperature T(i, j) at the coordinates (i, j) of the image is given by Wien's equation.
The relationship between and each of the above luminance data is expressed by equations (83) and (8
4) It can be expressed by the following equation.
【0180】[0180]
【数83】[Number 83]
【0181】[0181]
【数84】[Math. 84]
【0182】ここで
ε :輻射能
T :温度(°K)
C1 :3.7403×10−5erg・c
m2/sC2 :1.4387cm・°Kλ1
,λ2:波長(cm)
(83)式と(84)式の比をとり整理すると(85)
式が得られる。[0182] Here, ε: Radiation T: Temperature (°K) C1: 3.7403×10-5 erg・c
m2/sC2: 1.4387cm・°Kλ1
, λ2: Wavelength (cm) Taking the ratio of equations (83) and (84), we get (85)
The formula is obtained.
【0183】[0183]
【数85】[Number 85]
【0184】ここで[0184] Here
【0185】[0185]
【数86】[Number 86]
【0186】[0186]
【数87】[Number 87]
【0187】図17の輝度比計算部IRCで(85)式
の輝度比I1(i,j)/I2(i,j)を計算し、こ
の結果を用いて温度計算部TCで(85)〜(87)式
に基づいて座標(i,j)各点の温度を計算する。The brightness ratio calculation unit IRC in FIG. 17 calculates the brightness ratio I1(i,j)/I2(i,j) of equation (85), and using this result, the temperature calculation unit TC calculates (85) to The temperature at each point at coordinates (i, j) is calculated based on equation (87).
【0188】平均温度Tavは、次式で求められる。[0188] The average temperature Tav is determined by the following equation.
【0189】[0189]
【数88】[Number 88]
【0190】上記(88)式を用いて各領域の燃焼ガス
温度を推定することができる。The combustion gas temperature in each region can be estimated using the above equation (88).
【0191】つぎに、図9,図18に示す最適操作量決
定アルゴリズムの火炉伝熱モデル4506において、(
1)式に示した燃焼比率kjiは、領域iおよびjの燃
焼温度と強い相関を持っており、次式のようにそれらの
関数fとして表現することができる。Next, in the furnace heat transfer model 4506 of the optimal operation amount determination algorithm shown in FIGS. 9 and 18, (
The combustion ratio kji shown in equation 1) has a strong correlation with the combustion temperature in regions i and j, and can be expressed as a function f thereof as shown in the following equation.
【0192】[0192]
【数89】[Math. 89]
【0193】ここで、
Tj :領域jの平均燃焼温度
Ti :領域iの平均燃焼温度
(89)式の簡単な例としては、次式のような重回帰式
が有効である。Here, Tj: Average combustion temperature of region j Ti: Average combustion temperature of region i As a simple example of the equation (89), a multiple regression equation such as the following equation is effective.
【0194】[0194]
【数90】[Number 90]
【0195】ここで、
b0〜b3:偏回帰係数
ところで、上述の燃焼温度は、バーナ段については、バ
ーナ火炎温度,バーナ段以外の領域については、燃焼ガ
ス温度と等価であると見做せば、バーナ火炎温度は特願
昭59−118298号で述べたバーナ火炎画像の抽出
も含めた2色温計法,燃焼ガス温度は、前述の図17、
(83)〜(88)式で示した2色高温計法で推定する
ことができる。以上まとめると燃焼比率は、試行操作が
プラントに加えられた結果において、バーナ火炎情報と
燃焼ガス輝度情報に基づいて推定することができる。し
かし、図8に示した最適操作量決定アルゴリズムの場合
には、試行操作に対するプラント応答はモデルで予測す
る為試行操作に対する火炎温度,燃焼ガス温度を予測す
るモデルが、上述の2色高温計法の替りに必要になる。
この予測方法としては、燃焼量,空気量に対する火炎温
度,燃焼ガス温度の対応表示を常時運転結果の学習によ
って更新して置いて、必要な時に何時でもこの対応表を
用いる方法が実用的である。Here, b0 to b3: Partial regression coefficient By the way, if the above-mentioned combustion temperature is considered to be equivalent to the burner flame temperature for the burner stage, and the combustion gas temperature for the region other than the burner stage, then , the burner flame temperature was measured using the two-color thermometer method, which also includes the extraction of the burner flame image, as described in Japanese Patent Application No. 118298/1982, and the combustion gas temperature was measured using the previously mentioned Figure 17,
It can be estimated by the two-color pyrometer method shown in equations (83) to (88). In summary, the combustion ratio can be estimated based on burner flame information and combustion gas brightness information as a result of trial operations being applied to the plant. However, in the case of the optimal manipulated variable determination algorithm shown in Figure 8, the plant response to the trial operation is predicted by a model, so the model that predicts the flame temperature and combustion gas temperature for the trial operation is the same as the two-color pyrometer method described above. will be needed instead of. A practical method for making this prediction is to constantly update the display of the correspondence between combustion amount and air amount, flame temperature, and combustion gas temperature by learning the operation results, and use this correspondence table whenever necessary. .
【0196】
〔発明の変形例・応用例とその効果〕
図18は、図9の変形例で、試行操作1602に対する
燃焼ガス温度及び缶壁メタル温度の実応答結果を計測し
、それらの値を用いて火炉伝熱モデル4506により熱
効率を計算するよう構成したもので、火炉伝熱モデル4
506の燃焼ガス温度と水壁メタル温度計算のモデルが
不要となりモデルを簡略化することができる。[Modified Examples/Applications of the Invention and Their Effects] FIG. 18 shows a modified example of FIG. 9, in which the actual response results of the combustion gas temperature and can wall metal temperature to the trial operation 1602 are measured, and these values are The furnace heat transfer model 4506 is configured to calculate thermal efficiency using the furnace heat transfer model 4506.
The model for calculating the combustion gas temperature and water wall metal temperature in 506 is not required, and the model can be simplified.
【0197】図3に示した段毎燃焼診断機能ブロック4
300について、診断方法として特願昭59−1846
57号を採用した場合には、図8における試行操作16
02に対する火炎面積を予測する機能を付加し、該予測
値に対する燃焼安定性を診断させ、異常と判定された場
合には、該試行操作を不適として無効とするよう構成で
き、診断方法として特願昭59−174998号を採用
した場合には、図8における試行操作1602に対する
火炎形状を予測する機能を付加し、該予測値に対する燃
焼安定性を診断させ、異常と判定された場合には、該試
行操作を不適として無効とするよう構成することができ
、ボイラに燃焼を不安定とするような外乱を加えると未
然に防止することができる。Stage-by-stage combustion diagnosis function block 4 shown in FIG.
Regarding 300, a patent application was filed in 1846 in 1984 as a diagnostic method.
If No. 57 is adopted, trial operation 16 in Figure 8
It can be configured to add a function to predict the flame area for 02, diagnose the combustion stability with respect to the predicted value, and invalidate the trial operation as inappropriate if it is determined to be abnormal. If No. 59-174998 is adopted, a function is added to predict the flame shape for the trial operation 1602 in FIG. 8, and the combustion stability is diagnosed based on the predicted value. It can be configured to invalidate the trial operation as inappropriate, and it is possible to prevent disturbances that would cause combustion to become unstable in the boiler.
【0198】[0198]
【発明の効果】本発明によれば、火炉に供給される燃料
の量や性状の変化または、要求負荷の変化に対し、火炉
出口におけるNOx濃度や灰中未燃分等運用上の制約条
件のもとに安定でかつボイラ熱効率を最大にすることが
できる。Effects of the Invention According to the present invention, operational constraints such as NOx concentration at the furnace outlet and unburned content in ash can be adjusted in response to changes in the amount and properties of fuel supplied to the furnace or changes in required load. It is fundamentally stable and can maximize boiler thermal efficiency.
【図1】本発明を石炭火力プラントに適用した実施例の
全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a coal-fired power plant.
【図2】石炭火力プラントの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a coal-fired power plant.
【図3】石炭火力プラントの従来の制御系統図である。FIG. 3 is a conventional control system diagram of a coal-fired power plant.
【図4】微粉炭ボイラの火炉モデル例である。FIG. 4 is an example of a furnace model of a pulverized coal boiler.
【図5】バーナ構造図である。FIG. 5 is a diagram of the burner structure.
【図6】火炎画像計測機能ブロックの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a flame image measurement functional block.
【図7】段毎NOx推定機能ブロックの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a stage-by-stage NOx estimation functional block.
【図8】段毎燃料・空気配分計算機能である。FIG. 8 is a stage-by-stage fuel/air distribution calculation function.
【図9】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックの他の実
施例である。FIG. 9 is another embodiment of the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
【図10】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックの動作
説明例である。FIG. 10 is an explanatory example of the operation of the fuel/air distribution calculation function block for each stage.
【図11】火炉伝熱モデルの説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a furnace heat transfer model.
【図12】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックにおけ
る最適操作量決定アルゴリズムの実施例である。FIG. 12 is an example of an algorithm for determining the optimum manipulated variable in the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
【図13】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックにおけ
る最適操作量決定アルゴリズムの他の実施例である。FIG. 13 is another embodiment of the optimum manipulated variable determination algorithm in the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
【図14】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックにおけ
る最適操作量決定アルゴリズムの他の実施例である。FIG. 14 is another embodiment of the optimal manipulated variable determination algorithm in the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
【図15】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックにおけ
る最適操作量決定アルゴリズムの他の実施例である。FIG. 15 is another embodiment of the optimal manipulated variable determination algorithm in the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
【図16】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックにおけ
る最適操作量決定アルゴリズムの他の実施例である。FIG. 16 is another embodiment of the optimal manipulated variable determination algorithm in the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
【図17】燃焼ガスの温度の推定方法の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a method for estimating the temperature of combustion gas.
【図18】段毎燃料・空気配分計算機能ブロックの他の
実施例である。FIG. 18 is another embodiment of the stage-by-stage fuel/air distribution calculation function block.
4000…火炎画像計測機能ブロック、4100…段毎
NOx推定機能ブロック、4200…段毎灰中未燃分推
定機能ブロック、4300…段毎燃焼安定性評価機能ブ
ロック、4400…燃焼ガス温度推定機能ブロック、4
500…段毎燃料・空気配分計算機能ブロック。4000... Flame image measurement function block, 4100... NOx estimation function block for each stage, 4200... Function block for estimating unburned content in ash for each stage, 4300... Function block for evaluating combustion stability for each stage, 4400... Function block for estimating combustion gas temperature, 4
500...Fuel/air distribution calculation function block for each stage.
Claims (14)
するように少なくとも1つ以上のボイラ燃焼領域におけ
る燃料及び空気の操作量を調整する燃焼制御方法におい
て、実操作量によるボイラ運転に先立って、燃料及び空
気の試行操作量を設定し、該設定された試行操作量を用
いて、予め用意したモデルにより火炉出口NOx又は、
火炉出口灰中未燃分を評価し、火炉出口灰中未燃分が所
定の制約条件を満たし、かつ、その条件下で算出される
ボイラ熱効率が最も大きくなる試行操作量を演算により
求め、該試行操作量をもってボイラ運転の実操作量とす
ることを特徴とする燃焼制御方法。1. In a combustion control method that adjusts the operating amounts of fuel and air in at least one or more boiler combustion regions so that the unburned content in the ash at the boiler furnace mouth satisfies a constraint, prior to operating the boiler with the actual operating amount, Set trial operation amounts for fuel and air, and use the set trial operation amounts to calculate furnace outlet NOx or
Evaluate the unburned content in the ash at the furnace outlet, calculate the trial operation amount such that the unburned content in the ash at the furnace outlet satisfies predetermined constraint conditions, and the boiler thermal efficiency calculated under those conditions is the largest, and A combustion control method characterized in that a trial operation amount is used as an actual operation amount for boiler operation.
るように少なくとも1つ以上のボイラの燃焼領域におけ
る燃料及び空気の操作量を調整する燃焼制御方法におい
て、実操作量によるボイラ運転に先立って、燃焼安定性
を評価し、燃焼状態が所定の条件を満たしている場合に
、燃料及び空気の試行操作量を設定し、該設定された試
行操作量を用いて、予め用意したモデルにより火炉出口
NOx又は火炉出口灰中未燃焼分を評価し、火炉出口灰
中未燃分が所定の制約条件を満たし、かつ、その条件下
で算出されるボイラ熱効率が最も大きくなる試行操作量
を演算により求め、該試行操作量をもってボイラ運転の
実操作量とすることを特徴とする燃焼制御方法。2. In a combustion control method that adjusts the operating amount of fuel and air in the combustion region of at least one boiler so that NOx at the outlet of the boiler furnace satisfies constraint conditions, combustion stability is determined prior to boiler operation with the actual operating amount. If the combustion state satisfies predetermined conditions, trial operation amounts for fuel and air are set, and using the set trial operation amounts, the furnace outlet NOx or the furnace outlet is determined by a pre-prepared model. Evaluate the unburned content in the ash, calculate the trial operation amount such that the unburned content in the ash at the furnace outlet satisfies predetermined constraint conditions, and the boiler thermal efficiency calculated under those conditions is maximized, and perform the trial operation. A combustion control method characterized in that the amount is used as the actual operation amount for boiler operation.
口灰中未燃分を予測する火炉出口灰中未燃分予測モデル
を、火炎画像に基づいて推定した火炉出口灰中未燃分推
定値と試行操作量とを用いて修正することを特徴とする
燃焼制御方法。3. In claim 1 or 2, an estimated value of unburned content in ash at a furnace exit is estimated based on a flame image using a prediction model for predicting unburned content in ash at a furnace exit, which predicts unburned content in ash at a furnace exit. and a trial operation amount.
分推定値をバーナ火炎の高輝度領域として定義した酸化
炎の重心刊置、バーナ軸を境界として相異する領域に形
成される酸化炎の重心間距離、該酸化炎の形、バーナ1
次空気量の4つの内の少なくとも1つを用いた推定モデ
ルにより推定することを特徴とする燃焼制御方法。4. In claim 3, the estimated value of unburned content in the ash at the furnace outlet is defined as a high-intensity area of the burner flame, and the oxidation flame is formed in different areas with the burner axis as the boundary. Distance between centers of gravity, shape of the oxidizing flame, burner 1
A combustion control method characterized in that estimation is performed using an estimation model using at least one of four air amounts.
バーナ火炎面積と該火炎中の高輝度領域の面積との比に
基づいて評価することを特徴とする燃焼制御方法。5. A combustion control method according to claim 2, characterized in that the combustion stability is evaluated based on a ratio of a burner flame area to an area of a high brightness region in the flame.
バーナ火炎の高輝度領域として定義した酸化炎の重心位
置、バーナ中心軸を境界として相異する領域に形成され
る酸化炎の重心間距離,酸化炎の厚み,酸化炎の平均輝
度、上記パラメータの時間的ゆらぎの少なくとも1つを
用いて評価することを特徴とする燃焼制御方法。6. In claim 2, the combustion stability evaluation is defined as a high-intensity area of the burner flame, the center of gravity of the oxidizing flame, the distance between the centers of gravity of the oxidizing flame formed in different areas with the burner central axis as the boundary, A combustion control method characterized in that evaluation is performed using at least one of the thickness of an oxidizing flame, the average brightness of an oxidizing flame, and the temporal fluctuation of the above parameters.
熱効率最高点判定を燃料及び空気量を操作量とし、火炉
内の燃焼ガス温度,伝熱管メタル温度,伝熱管メタル内
部流体温度を推定する火炉伝熱モデルを用いてボイラ熱
効率を計算することを特徴とする燃焼制御装置方法。7. Claims 1 or 2 provide a furnace in which the maximum point of boiler thermal efficiency is determined using fuel and air amounts as manipulated variables, and the combustion gas temperature in the furnace, the heat transfer tube metal temperature, and the heat transfer tube metal internal fluid temperature are estimated. A combustion control device method characterized by calculating boiler thermal efficiency using a heat transfer model.
燃焼ガス温度推定値,水壁メタル温度計測値,水壁出口
内部体温度と該モデルの計算値との差に基づいて修正す
ることを特徴とする燃焼制御方法。8. Claim 7 is characterized in that the furnace heat transfer model is corrected based on the difference between the estimated combustion gas temperature, the measured water wall metal temperature, the internal body temperature at the water wall outlet, and the calculated value of the model. Combustion control method.
定値栓燃焼ガスの輝度情報を基づいて計算することを特
徴とする燃焼制御方法。9. A combustion control method according to claim 8, characterized in that the estimated combustion gas temperature is calculated based on brightness information of the combustion gas.
火炉への入熱量と燃焼による発熱量との総和に対する伝
熱管メタルへの熱吸収の比率として計算するよう構成し
たことを特徴とする燃焼制御方法。10. A combustion control method according to claim 7, characterized in that the boiler thermal efficiency is calculated as a ratio of heat absorption into the heat exchanger tube metal to the sum of the amount of heat input to the furnace and the amount of heat generated by combustion.
火炉への入熱量と燃焼による発熱量との総和に対する伝
熱管メタルへの熱吸収の比率として計算するよう構成し
たことを特徴とする燃焼制御方法。11. A combustion control method according to claim 7, characterized in that the boiler thermal efficiency is calculated as a ratio of heat absorption into the heat exchanger tube metal to the sum of the amount of heat input to the furnace and the amount of heat generated by combustion.
を、火炉に投入された燃料が燃焼する割合を火炎画像情
報に基づいて推定した火炎温度の関数として計算するこ
とを特徴とする燃焼制御方法。12. A combustion control method according to claim 7, characterized in that the furnace heat transfer model is calculated as a function of a flame temperature that is estimated based on flame image information.
ラ熱効率を火炉内の燃焼ガス温度、該当管メタル温度か
ら伝熱管メタル内部流体温度を推定する火炉伝熱モデル
と該モデルの計算結果と燃料及び空気量とに基づいて計
算することを特徴とする燃焼制御方法。13. Claim 1 or 2 provides a furnace heat transfer model for estimating the boiler thermal efficiency from the combustion gas temperature in the furnace, the temperature of the internal fluid of the heat transfer tube metal from the temperature of the relevant tube metal, the calculation results of the model, the fuel and A combustion control method characterized in that calculation is performed based on the amount of air.
を燃焼ガスの輝度に基づいて推定することを特徴とする
燃焼制御方法。14. A combustion control method according to claim 13, characterized in that the combustion gas temperature is estimated based on the brightness of the combustion gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6599891A JPH0834755B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Combustion control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60016554A Division JPS61180829A (en) | 1984-06-11 | 1985-02-01 | Burning control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04214120A true JPH04214120A (en) | 1992-08-05 |
JPH0834755B2 JPH0834755B2 (en) | 1996-03-29 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6599891A Expired - Lifetime JPH0834755B2 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Combustion control method |
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JP (1) | JPH0834755B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021188892A (en) * | 2020-06-05 | 2021-12-13 | 三菱パワー株式会社 | Operation support device, and ash distribution support system |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6599891A patent/JPH0834755B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021188892A (en) * | 2020-06-05 | 2021-12-13 | 三菱パワー株式会社 | Operation support device, and ash distribution support system |
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