JPH04297719A - 石炭燃焼炉の燃焼制御装置 - Google Patents

石炭燃焼炉の燃焼制御装置

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JPH04297719A
JPH04297719A JP3061655A JP6165591A JPH04297719A JP H04297719 A JPH04297719 A JP H04297719A JP 3061655 A JP3061655 A JP 3061655A JP 6165591 A JP6165591 A JP 6165591A JP H04297719 A JPH04297719 A JP H04297719A
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は石炭燃焼炉の燃焼排ガ
ス中に含まれる有害物質や灰中未燃分、微粉炭機の動力
データ等を監視して燃焼炉を安全かつ効率的に運転する
ための微粉炭燃焼方式による石炭燃焼炉の燃焼制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、石油代替えエネルギーとして石炭
が見直され、発電用ボイラとして微粉炭燃焼技術が注目
されている。この技術そのものは既に完成された技術で
、石炭を微粉炭機（ミル）によって粉砕し、得られる石
炭粉末を粗粉分離器によって粗粉炭と微粉炭とに分離し
、微粉炭のみをバーナから燃焼炉へガスのように噴出さ
せて燃焼させるものである。
【０００３】図３に微粉炭燃焼方式による発電用ボイラ
の概略的構成図を示す。同図において、給炭機１０に貯
えられた石炭はミル１１に送られてローラ１２で必要な
粒度に粉砕され、粗粉分離器１３で粗粉炭と微粉炭とに
分離される。粗粉分離器１３には、羽根（ベーン）の開
度を変えることによって粗粉炭と微粉炭とを分離するベ
ーン方式、遠心分離によって粗粉炭と微粉炭とを分離す
る回転方式等がある。
【０００４】粗粉分離器１３で分離された微粉炭は一次
空気と共に燃焼炉１４のバーナ１５に送られる。一次空
気は石炭を乾燥させて燃焼しやすくすると同時に微粉炭
をバーナ１５に送るための運搬用空気であり、燃焼に必
要な空気量の１０〜３０％程度が使用される。残りの空
気はバーナ１５の噴射口の周囲から二次空気として与え
られる。また、着火の安定を図るために、または火炎の
形状を調整するために三次空気を与えることもある。ま
た、バーナ１５から離れて燃焼炉１４の適当な箇所から
燃焼ガスの進行方向に二段燃焼法による二段燃焼空気を
与える。
【０００５】二段燃焼法は燃焼用空気を燃焼炉１４に二
段階に分けて供給する方法で、バーナ１５から供給する
一段目の空気（一次〜三次空気）を故意に空気不足にし
て不完全燃焼させ、環元雰囲気を譲成させて一酸化窒素
（ＮＯ）の生成を抑え、不足分の空気を二段目の空気（
二段燃焼空気）としてバーナ１５から離れた適当な箇所
から供給して完全燃焼させる方法である。これらの各空
気は押込通風機１６から空気予熱器１７を通じて送り込
まれ、二段燃焼空気の量は二段燃焼空気ダンパ１８によ
って調節される。
【０００６】燃焼炉１４で発生した熱は放射あるいは燃
焼ガスの接触によって蒸発水管１９内の水に伝えられ、
水を蒸発させる。燃焼ガスは熱の回収を図るための空気
予熱器１７を通り誘引通風機２０によって煙突２１から
放出される。ボイラの運転に当たっては、燃焼効率の向
上を図ると同時に環境対策上燃焼ガス中に含まれる窒素
酸化物（ＮＯｘ　）や硫黄酸化物（ＳＯｘ　）等の有害
物質を規制値以下に抑える必要がある。とくに石炭を燃
料とするボイラでは、燃焼速度が石油，ガス等の燃料に
比べて格段に遅いことから燃焼炉の温度の低下に伴って
燃焼効率に影響を及ぼす灰中未燃分（Ｈ２　，ＣＨ４　
など）の残存量が増加する傾向にある。また、石炭自体
に含まれる窒素成分が燃焼によってＮＯｘ　に転換する
ため、ＮＯｘ　排出量が石油，ガス等の燃料に比べて格
段に増加する傾向にある。
【０００７】したがって、ボイラの運転中には、燃焼炉
１４の出口や煙道などにセンサを設けて排ガス中の成分
を監視し、灰中未燃分の増加に対しては粗粉分離器１３
を制御して石炭の微粉粒度を細かくして燃焼効率を上げ
、ＮＯｘ　濃度の上昇に対しては二段燃焼空気比率を変
化させて規定値以下に抑える必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、灰中未燃分
はバーナ１５で燃焼する石炭の微粉粒度によって大きく
変動し、微粉粒度が細かいほど燃焼用空気と接触する表
面積が多くなり、よく燃焼して灰中未燃分が低減する。 一方、ＮＯｘ　濃度は微粉粒度や炭種によりいろいろ変
動する。また、低ＮＯｘ　燃焼法である二段燃焼法によ
ると炉内温度が低下するため灰中未燃分は逆に増加する
。さらに、微粉粒度を決定する粗粉分離器１３の設定は
ミル動力管理側からの制約を受け、ミル動力は炭種，給
炭量，ローラ摩擦状態でも変動する。
【０００９】このように、ＮＯｘ　濃度，灰中未燃分，
ミル動力等のプラント状態量と二段燃焼空気割合，粗粉
分離器設定の操作量とは相互に干渉し合う因子が多く、
これまでは熟練者の勘と経験に基づく操作ノウハウに頼
らざるを得なかった。この発明は、有害物質であるＮＯ
ｘ　や燃焼効率に影響のある灰中未燃分を適正範囲内に
納めるために必要な操作量を、現在の状況から推論して
求め、燃焼炉を安定的に運転制御することを目的とする
。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、微粉炭燃焼
方式の石炭燃焼炉において、燃焼排ガス中に含まれる窒
素酸化物および灰中未燃分の各濃度データと、微粉炭機
の動力データとをファジイ量として定性的に評価し、そ
の評価結果に基づいてファジィ推論により、窒素酸化物
の抑制に効果的な二段燃焼空気割合と、灰中未燃分の抑
制に効果的な微粉粒度を決定する粗粉分離器とを制御す
ることを特徴とする。
【００１１】
【作用】この発明による燃焼制御装置においては、燃焼
排ガス中に含まれる窒素酸化物濃度データと、灰中未燃
分濃度データと、微粉炭機の動力データとをファジイ量
として各々対応するメンバーシップ関数によって定性的
に評価し、ある状況のときに操作出力をどう制御するか
を予め定めた制御ルールから、評価した値に合った制御
ルールを検索してファジィ推論により二段燃焼空気割合
および粗粉分離器の各最適操作量を推論する。こうして
推論した各最適操作量に基づき、二段燃焼法における二
段燃焼空気割合を制御して排ガス中の窒素酸化物を抑制
し、かつ粗粉分離器のベーン開度または回転数を制御し
て微粉粒度を変化させ、排ガス中の灰中未燃分を抑制す
る。
【００１２】
【実施例】図１は、この発明による石炭燃焼炉の燃焼制
御装置の一実施例を示すブロック図である。この装置は
排ガス中のＮＯｘ　濃度および灰中未燃分濃度、ミル１
１のミル動力の各データを逐次取り込み、ファジィ制御
部１によって二段燃焼空気割合の操作変動量および粗粉
分離器１３（図３）の操作変動量の最適値を求め、ＮＯ
ｘ　濃度および灰中未燃分濃度を安定領域に導くもので
ある。
【００１３】ＮＯｘ　濃度データはＮＯｘ　濃度センサ
によって取り込む。また、灰中未燃分濃度データは火炎
温度やバーナへの石炭供給量等のデータから演算して推
定し（例えば、特開平２−２０８４１２号参照）、ミル
動力データはセンサにより入力しミル負荷に対してノー
マライズしている。
【００１４】ファジィ制御部１は各入力データを対応す
るメンバーシップ関数によって定性的に評価する評価部
２と、ある状況のときに出力をどう制御するかの制御ル
ールを定めた制御ルール部３と、評価部２で評価した値
に合った制御ルールを制御ルール部３から検索して各操
作変動量の最適値を推論するファジィ推論部４とからな
る。
【００１５】評価部２におけるメンバーシップ関数は石
炭の混炭比率およびボイラ負荷によって変動する。また
、制御ルール部３に格納されている制御ルールは熟練者
の知識・経験あるいはこれまで蓄積されてきた豊富なデ
ータベースに基づいて作成されたプロダクション・ルー
ルで、「ｉｆ　　前件部　　ｔｈｅｎ　　後件部」の形
式で記述されている。
【００１６】いま、ＮＯｘ　濃度ＮＸがｍ１，灰中未燃
分濃度ＵＭがｍ２，ミル動力ＭＰがｍ３であり、あるル
ールが「ｉｆ　　ＮＸ＝ＢＧ，ＵＭ＝ＭＤ，ＭＰ＝ＳＭ
　　ｔｈｅｎ　　ＴＳ＝ＢＧ，ＭＶ＝ＭＤ」であるとす
ると、評価部２の各メンバーシップ関数からこのルール
にあてはまる度合ｆ１，ｆ２，ｆ３が求まる。なお、メ
ンバーシップ関数中の記号ＳＭ，ＭＤ，ＢＧはそれぞれ
“Ｓｍａｌｌ”（小），“Ｍｉｄｄｌｅ”（中），“Ｂ
ｉｇ”（大）を表している。
【００１７】ファジィ推論部４では、推論法として「ｍ
ａｘ−ｍｉｎ論理積」を適用して度合ｆ１〜ｆ３の中か
ら最小値ｆ１を取り、この最小値ｆ１のフラットなメン
バーシップ関数と後件部のＴＳ＝ＢＧのメンバーシップ
関数との論理積を求める。図式的には、図２に示すよう
に、後件部のメンバーシップ関数ＢＧの頭切りを行って
ＢＧ’を求める。同様にして、後件部のＭＶ＝ＭＤに対
してＭＤ’を求める（図２（ａ））。
【００１８】他のルールについても同様の演算を行いＭ
Ｄ”，ＢＧ”を求める（図２（ｂ））。そして、ＢＧ’
およびＭＤ”、ＭＤ’およびＢＧ”の各論理和を取り、
重心法により図形の重心を求めると（図２（ｃ））、こ
の重心の台集合の値ｑ１，ｑ２が確定出力ＴＳおよびＭ
Ｖとなる。
【００１９】こうして求めた出力ＴＳによって二段燃焼
空気ダンパ１８を調節して二段燃焼空気割合を制御し、
出力ＭＶによって分離器１３のベーン開度または回転数
を制御し、燃焼排ガス中のＮＯｘ　濃度および灰中未燃
分濃度を安定領域に導くように制御する。
【００２０】
【発明の効果】この発明によれば、燃焼排ガス中に含ま
れるＮＯｘ　濃度および灰中未燃分濃度を適正範囲内に
納めるための二段燃焼空気割合および粗粉分離器操作量
を、ファジィ推論によって精度よく定性的に求めること
ができ、石炭燃焼炉を安全かつ効率的に運転制御するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】ファジィ推論の推論方法を説明するための図で
ある。
【図３】発電用ボイラの概略的構成図である。
【符号の説明】
１　　　　ファジィ制御部 ２　　　　評価部 ３　　　　制御ルール部 ４　　　　ファジィ推論部 １３　　　　粗粉分離器 １８　　　　二段燃焼空気ダンパ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　石炭を微粉炭機によって粉砕し、粗粉
    分離器によって所定の粒度以下の微粉炭のみを分離し、
    分離した微粉炭を燃焼炉で燃焼させる微粉炭燃焼方式の
    石炭燃焼炉において、燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化
    物および灰中未燃分の各濃度データと、前記微粉炭機の
    動力データとをファジイ量として定性的に評価し、その
    評価結果に基づいてファジィ推論により、前記窒素酸化
    物の抑制に効果的な二段燃焼空気割合と、前記灰中未燃
    分の抑制に効果的な微粉粒度を決定する前記粗粉分離器
    とを制御することを特徴とする石炭燃焼炉の燃焼制御装
    置。
  2. 【請求項２】　　石炭を微粉炭機によって粉砕し、粗粉
    分離器によって所定の粒度以下の微粉炭のみを分離し、
    分離した微粉炭を燃焼炉で燃焼させる微粉炭燃焼方式の
    石炭燃焼炉において、燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化
    物および灰中未燃分の各濃度データと、前記微粉炭機の
    動力データとを、各々対応するメンバーシップ関数によ
    って定性的に評価する評価手段と、ある状況のときに操
    作出力をどう制御するかの制御ルールを予め定めた制御
    ルール手段と、前記評価手段で評価した値に合った制御
    ルールを前記ルール手段から検索して前記排ガス中の窒
    素酸化物濃度を抑制する二段燃焼空気割合および前記排
    ガス中の灰中未燃分濃度を抑制する前記粗粉分離器の各
    最適操作量を推論するファジィ推論手段とを備え、前記
    推論した各最適操作量に基づいて前記窒素酸化物濃度お
    よび前記灰中未燃分濃度を安定領域に導くことを特徴と
    する石炭燃焼炉の燃焼制御装置。
JP3061655A 1991-03-26 1991-03-26 石炭燃焼炉の燃焼制御装置 Expired - Lifetime JPH0814369B2 (ja)

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