JPH0536550B2

JPH0536550B2 -

Info

Publication number: JPH0536550B2
Application number: JP60168992A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Fukushima; Yohei Shiogoshi; Masaru Nishimura; Yasumitsu Kurosaki; Toshuki Idoko; Shiro Nakabayashi; Kazuyuki Iizuka; Ryuichi Kuwata; Tsugio Kumaki; Itsuo Chikahisa
Original assignee: Toshiba Corp; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Toshiba Corp; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1993-05-31
Also published as: JPS6229822A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、パルプを生産するチツプ蒸解工程か
ら廃液として排出される黒液を燃焼してチツプ蒸
解用薬剤原料を回収ボイラの燃焼用空気流量制御
装置に係わり、特に回収ボイラの燃焼を安定化す
る手段を改良した回収ボイラの燃焼用空気流量制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の回収ボイラの燃焼用空気流量制
御は、負荷に応じてオペレータがマニユアル設定
器を操作して適正な燃焼用空気流量となるように
制御するのが一般的である。しかし、近年、オペ
レータの負担軽液、高効率化を目的として黒液流
量に応じて適正な燃焼用空気流量設定値を演算に
より設定する方法や排ガス中のCO濃度を検知し
てCO濃度が一定となるように燃焼用空気流量を
調節する方法が行われている。さらに、上記各方
法に対し各燃焼用空気流量の配分を試行探索して
最適な燃焼用空気流量配分を設定する方法も併用
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、以上の各方法は、回収ボイラに供給す
る噴射黒液に混入される芒硝量が増加したときや
回収ボイラの炉上部でスートブローを行つて芒硝
が落下したとき等の場合に炉底部で還元される芒
硝量が多くなり、還元反応熱が多く奪われるため
に炉内温度が下がり、発生蒸気量の低下、燃焼排
ガス中のSO₂の上昇、さらにはCO濃度の低下を
きたし、回収ボイラの燃焼状態が悪化する。特に
スートブローを行つて芒硝が落下した場合には、
炉底部での燃焼が不安定になり、燃焼状態の悪化
をきたす。また、CO濃度フイードバツク制御を
行つている場合には燃焼用空気を絞る方向へ操作
することになるので、反つて燃焼不良を引起こす
問題がある。

本発明は以上のような点に着目してなされたも
ので、排ガスラインだけでなく、回収ボイラ内部
の実際の燃焼に影響を与える黒液密度、炉内温度
や回収蒸気ラインの状況を考慮しつつ芒硝量の変
化を正確に検知し、噴射黒液中に芒硝量が増加し
た場合等におこる炉内温度の低下、発生蒸気の低
下、燃焼排ガス中のSO₂の上昇による回収ボイラ
の燃焼状態の悪化を防止し、回収ボイラを適切か
つ安定に燃焼制御し得る回収ボイラの燃焼用空気
流量制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明は以上述べた目的を達成するた
めに、回収ボイラの燃焼排ガス中に含まれるSO₂
濃度の変化の他に、前記回収ボイラ内に噴射する
噴射黒液の密度、前記回収ボイラの燃焼排ガス中
に含まれるCO₂濃度、前記回収ボイラの炉内温
度、発生蒸気量の変化の何れか一つまたは複数種
類の変化の組合せから、前記回収ボイラの炉内に
投入される芒硝量の変化を検知し、芒硝量が増加
したときに炉底部近傍に供給する下部燃焼用空気
流量を増加させることにより、適切かつ安定に燃
焼制御を実施するとともに、燃焼効率を高めるも
のである。

〔作用〕

従つて、本発明は以上のような手段とすること
により、芒硝量が増加した時に炉底部近傍への下
部燃焼用空気流量を増加するようにすれば、炉底
部に形成されるチヤーベツドの可燃物質の燃焼が
促進され、炉底部における発生熱量の低下を補う
ことができるので回収ボイラにおける燃焼の悪化
を確実に防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、本
発明を実現するための基本的な原理について述べ
る。噴射黒液の芒硝量は、回収ボイラのボイラチ
ユーブに付着した芒硝量をスートブローして回収
された芒硝がまとまつてミキシングタンクに混入
した場合などに過度的に増加し、これが噴射黒液
の密度の増加として現われる。そして、この噴射
黒液が炉内へ噴射されたり、炉上部においてスー
トブローが行われて芒硝が落下したりすると、炉
底部で還元反応量が増えて吸熱量が増加し、これ
により炉内温度が低下して炉内の燃焼が悪化し、
炉内部の還元雰囲気領域が小さくなつて炉底部の
還元雰囲気内で多量に発生していたNa₂Oヒユー
ムによる硫黄酸化物（SOx）の補捉が悪くなり、
SO₂濃度が上昇し、発生蒸気量が低下する。ま
た、燃焼が悪化すると燃焼する炭素量が少なくな
り、CO₂濃度が減少する。さらに、燃焼が悪化し
ている時に炉底部へ吹込む下部燃焼用空気流量を
増加させると、炉底部のチヤーベツドのチヤー
（炭素）の燃焼が促進され、チヤー分の燃焼に伴
う発熱量が増加し、その結果、炉内温度の上昇、
SO₂濃度の低下、CO₂濃度発生の増加、発生蒸気
量の増加等となつて思われる。

そこで、以上のような現象に対し、炉内部に投
入される芒硝量の増加を捕え、その芒硝量の増加
が大きくかつ燃焼の悪化を来たすようなときに下
部燃焼用空気流量を増加させれば、炉底部での発
生熱量の吸熱損失を補うチヤーの燃焼の発熱量が
得られ、燃焼の悪化を防ぐことが可能となる。こ
の場合、炉底部でのチヤーの燃焼は、燃焼するチ
ヤーが少なくなれば暫時少なくなるために一時的
な効果しか得られないが、通常、燃焼の悪化を起
す芒硝量の増加は一時的であり、燃焼の悪化の殆
んどを防止することが可能である。

本発明は以上のような原理を踏まえて実現した
ものであり、以下、その一実施例について第１図
を参照して述べる。同図において１は回収ボイラ
であつて、このボイラ１は給水２を熱交換するた
めの蒸発器３、ドラム４およびこのドラム４によ
り熱交換された蒸気５を過熱して主蒸気ラインＬ
３を通つて主蒸気６として系外に送り出す過熱器
７等が設けられている。８は炉内、９は排ガス、
Ｌ１は排ガスラインである。さらに、この回収ボ
イラ１には図示されていないがチツプ蒸解工程よ
り排出される噴射黒液１１が噴射黒液ラインＬ２
を介して導入され、噴射ガン１２により炉内８に
噴射されるようになつている。１３は噴射黒液１
１が浮遊乾燥して堆積されたチヤーベツド、１４
はチヤーベツド１３上の高温雰囲気で還元反応を
行つて黒液中の芒硝（Na₂SO₄）などが硫化ナト
リウム（Na₂S）となり、炭酸ナトリウム
（Na₂CO₃）等とともにスパウトロ１５から回収
される薬剤原料としてのスメルトである。

そして、前記排ガスラインＬ１にはSO₂濃度計
２１、CO₂濃度計２２およびCO濃度計２３が設
置され、また回収ボイラ１に供給する噴射黒液ラ
インＬ２にはチツプ蒸解工程（図示せず）から排
出される黒液を濃縮器で濃縮して得られる濃黒液
２４に回収ボイラ１のスートブロー等により回収
される還流芒硝２５および補給芒硝２６等を混合
するミキシングタンク２７およびこのミキシング
タンク２７より出力される混合黒液を適宜な温度
の噴射黒液として出力する加熱部２８が設けられ
ている。この噴射黒液の密度は密度計２９により
検知するようになつている。３０は炉壁に設置し
て炉内８の温度を検知する放射温度計である。さ
らに、前記主蒸気ラインＬ３には主蒸気流量を検
知する流量計３１が設置されている。これらの
SO₂濃度計２１、CO₂濃度計２２、密度計２９、
放射温度計３０および流量計３１の各出力端には
それぞれ各端出力Ｓ１〜Ｓ５を平滑化するフイル
タ３２〜３６、各フイルタ３２〜３６の出力の変
化率Ｓ１１〜Ｓ１５を求める微分回路３７〜４１
を介して各変化率の関数として下部燃焼用空気増
加指令信号Ｓ２１〜Ｓ２５を出力する演算部４２
〜４６が接続され、この各演算部４２〜４６の出
力は下部燃焼用空気流量の設定値を変更する設定
値変更演算部４７に導入されるように構成されて
いる。

一方、回収ボイラ１には下部燃焼用空気ライン
Ｌ４１および上部燃焼用空気ラインＬ４２が設け
られ、下部燃焼用空気Ｓ３１は下部操作部５１に
より操作制御され、上部燃焼用空気Ｓ３２は上部
燃焼用空気流量調節部５２および上部燃焼用空気
流量調節部５３によつて調整されるようになつて
いる。

前記設定値変更演算部４７は、前記設定値増加
指令信号Ｓ２２〜Ｓ２５を受けてこれらを関数と
して下部燃焼用空気流量設定値Ｓ３３を変更して
下部燃焼用空気流量調節部５４に供給する。この
下部燃焼用空気流量調節部５４は、操作部５１の
出力側に設置する流量計５５の下部燃焼用空気流
量Ｓ３４を受け、この空気流量Ｓ３４が下部燃焼
用空気流量設定値Ｓ３３と等しくなるように調整
し、この調整出力Ｓ３５を前記操作部５１に導入
して回収ボイラ１への下部燃焼用空気流量Ｓ４６
を変更する機能をもつている。

５６はCO濃度調節部であつて、設定部５７か
らCO濃度設定値Ｓ３６が与えられ、また前記排
ガスラインＬ１のCO濃度計２３で検知されたCO
濃度Ｓ４１と噴射黒液ラインＬ２側に設置した流
量計５８から流量Ｓ４２が与えられている。この
CO濃度調節部５６はCO濃度Ｓ４１がCO濃度設
定値Ｓ３６と等しくなるように調節動作を行つて
下部燃焼用空気流量指令信号Ｓ４３、上部燃焼用
空気流量指令Ｓ４４および上部燃焼用空気流量指
令Ｓ４５等を出力するものである。従つて、上部
燃焼用空気流量調節部５３は上部燃焼用空気流量
Ｓ４７が指令Ｓ４５となるように調整される。

次に、以上のように構成された装置の動作を説
明する。チツプ蒸解工程から廃液として排出され
る黒液は濃縮器で濃縮液２４にされた後、ミキシ
ングタンク２７により回収ボイラ１のスートブロ
ー等により回収された還流芒硝２５および補給芒
硝２６が混合されて混合黒液とされ、さらに加熱
部２８で蒸気により加熱された噴射黒液１１を噴
射ガン１２により炉内８に投入すると浮遊乾燥さ
れて炉底部に着床しチヤーベツド１３を形成す
る。このとき、噴射黒液中の有機成分は一部揮発
成分として浮遊乾燥中にチヤーベツド上部で炉内
８へ揮発し、また炉底部に供給された下部燃焼用
空気Ｓ４６によりチヤーベツド表面上が還元燃焼
し、さらに不完全燃焼ガスは揮発成分とともに上
部燃焼用空気流量Ｓ４７，Ｓ４８によりチヤーベ
ツド上部にて完全燃焼すると同時に高温雰囲気を
形成する。この高温雰囲気により、黒液中の芒硝
などは還元反応によつて硫化ナトリウムとなり、
炭酸ナトリウム等とともにスメルト１４としてス
パウトロ１５から回収される。一方、燃焼ガスは
過熱器７及び蒸発器３の伝熱管内作動流体と熱交
換した後、系外へ排ガス９として排出される。こ
のとき、作動流体はドラム４へ給水２として供給
され、さらに蒸発器３によつて蒸発された蒸気５
は過熱器７で過熱されて主蒸気６として系外へ取
り出される。

このとき、排ガスラインＬ１においてSO₂濃度
計２１およびCO₂濃度計２２により排ガス中の
SO₂濃度Ｓ１およびCO₂濃度を測定し、また噴射
黒液ラインＬ２に密度計２９を設けて噴射黒液１
１の密度Ｓ３を測定し、回収ボイラ１の炉内温度
Ｓ４は放射温度計３０により測定し、また主蒸気
ラインＬ３側に流量計３１を設置して主蒸気流量
Ｓ５を測定し、これらの測定出力Ｓ１〜Ｓ５はそ
れぞれ対応するフイルタ３２〜３６に供給され
る。これらのフイルタ３２〜３６は各出力Ｓ１〜
Ｓ５を平滑化して微分回路３７〜４１に供給す
る。この微分回路３７はSO₂濃度変化率Ｓ１１を
求めて演算部４２に供給し、ここでSO₂濃度変化
率Ｓ１１を関数として下部燃焼用空気流量増加指
令信号Ｓ２１（第２図ａ）を演算により求める。
微分回路３８はフイルタ３３からCO₂濃度Ｓ２を
受けるとCO₂濃度変化率Ｓ１２を求めて演算部４
３に供給する。この演算部４３はCO₂濃度変化率
Ｓ１２を関数として下部燃焼用空気流量増加指令
信号Ｓ２２（第２図ｂ）を計算する。微分回路３
９〜４１および演算部４４〜４６においても同様
に各フイルタ出力Ｓ３〜Ｓ５の変化率Ｓ１３〜Ｓ
１５を計算し、これらの変化率を関数として下部
燃焼用空気流量増加指令信号Ｓ２３〜Ｓ２５（第
２図ｃ〜ｅ）を計算し、信号Ｓ２１，Ｓ２２等と
ともに設定値変更演算部４７に供給するものであ
る。

一方、燃焼用空気流量制御のためにCO濃度調
節部５６が設置されており、これには設定部５７
からCO濃度設定値Ｓ３６が供給され、また排ガ
スラインＬ１および噴射黒液ラインＬ２にそれぞ
れ設置されたCO濃度計２３および流量計５８か
ら排ガス中のCO濃度Ｓ４１および噴射黒液１１
の流量Ｓ４２が供給される。このCO濃度調節部
５６は、前記流量計５８からの黒液流量Ｓ４２に
応じた基準空気流量を演算して下部燃焼用空気流
量指令信号Ｓ４３を求めて前記設定値変更演算部
４７に供給し、またCO濃度設定値Ｓ３６とCO濃
度計２３により検知されたCO濃度Ｓ４１との差
を用いて上部燃焼用空気流量の基準空気流量指令
値をフイードバツク調節して上部燃焼用全空気流
量指令値信号Ｓ４４を得てこれを前記調節部５２
に供給し、さらに上部燃焼用空気流量指令信号Ｓ
４４にある比率を乗じた値を上部燃焼用空気流量
指令信号Ｓ４５として調節部５３に供給する。こ
こで、調節部５２は実空気流量としての上部燃焼
用全空気Ｓ３２が前記上部燃焼用全空気流量指令
信号Ｓ４４と等しくなるように調節して上部燃焼
用空気Ｓ４８を得、これを回収ボイラ１に送り込
むものである。調節部５３はCO濃度調節部５６
から上部燃焼用空気流量指令信号Ｓ４５を受ける
と、前段の調節部５２の上部燃焼用空気流量Ｓ４
８が該指令信号Ｓ４５と等しくなるように調節
し、この調節出力である上部燃焼用空気Ｓ４７を
回収ボイラ１に送り込むようになつている。

一方、前記設定値変更演算部４７にあつては、
CO濃度調節部５６から下部燃焼用空気流量指令
信号Ｓ４３のほか、各演算部４２〜４６から下部
燃焼用空気流量増加指令信号Ｓ２１〜Ｓ２５を受
けると、例えば指令信号Ｓ４３，Ｓ２１〜Ｓ２５
を関数として下式に基づく演算式により下部燃焼
用空気流量設定値Ｓ３０を増加変更する演算を行
う。

Ｓ３３＝Ｓ４３＋Min（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２
３，Ｓ２４，Ｓ２５）即ち、設定値変更演算部４７は、各演算部４２
〜４６の何れかから空気増加指令信号を受ける
と、流量指令信号Ｓ４３に該空気増加指令信号を
加えて下部燃焼用空気流量設定値Ｓ３３を増加さ
せて下部燃焼用空気流量調節部５４に供給する。
なお、設定値変更演算部４７において下部燃焼用
空気流量指令信号Ｓ４３に数値がある以上加算さ
れた時、CO濃度調節部５６のフイードバツク調
節をホールドするための信号Ｓ４９をCO濃度調
節部５６に供給している。そして、前記下部燃焼
用空気流量調節部５４は流量計５５によつて検知
された下部燃焼用空気流量Ｓ３４が流量設定値Ｓ
３３と等しくなるように調節し、その調節出力Ｓ
３５を操作部５１に導入する。ここで操作部５１
は実空気流量としての下部燃焼用空気Ｓ３１が調
節部５４の調節出力Ｓ３５と等しくなるように操
作制御し、得られた下部燃焼用空気Ｓ４６を回収
ボイラ１に供給するものである。

従つて、以上のような実施例の構成によれば、
芒硝量検知手段として排ガスラインＬ１にSO₂濃
度計２１、CO₂濃度計２２、噴射黒液ラインＬ２
に密度計２９、回収ボイラ自体に放射温度計３
０、主蒸気ラインＬ３に流量計３１をそれぞれ設
け、これらの検知出力の変化率を計算して空気増
加指令信号Ｓ２１〜Ｓ２５を得、これらを設定値
変更演算部４７に供給して前記下部燃焼用空気流
量指令信号Ｓ４３に加えて下部燃焼用空気流量設
定値Ｓ３３としているので、炉内部に投入される
芒硝量の増加を確実に捕えることができ、その芒
硝量の増加が大きくかつ燃焼悪化を来たすような
ときに下部燃焼用空気流量設定値を増加させ炉底
部での発生熱量の吸熱損失を補うチヤーの燃焼の
発熱量を得ることができ、燃焼の悪化を未然に防
止することができる。特に噴射黒液の密度の増加
を検知する手段を用いれば、噴射黒液中の芒硝混
入の増加を直接的に検知できるため燃焼の悪化を
未然に防止でき、第３図はその点について明らか
にしたものである。同図ａは密度計２９によつて
検知された密度測定値Ｓ３、同図ｂは微分回路３
９の微分によつて得られた密度変化率Ｓ１３、同
図ｃは演算部４４で演算により求めた下部燃焼用
空気増加指令信号Ｓ２３である。従つて、設定値
変更演算部４７は、以上のような下部燃焼用空気
増加指令信号Ｓ２３を受けかつ第３ｄに示す下部
燃焼用空気流量指令信号Ｓ４３を受けると、第３
図ｅに示す信号Ｓ４３に信号Ｓ２３を加えた分の
増加変更を行つて下部燃焼用空気流量設定値Ｓ３
３として出力する。そこで、下部燃焼用空気流量
調節部５４はその設定値Ｓ３３を受ける下部燃焼
用空気流量Ｓ３４が該設定値Ｓ３３と等しくなる
ように調節し、ここで得られた調節出力Ｓ３３を
操作部５１に与えて下部燃焼用空気を操作制御す
るものである。よつて、以上のようにして噴射黒
液密度の増加時に下部燃焼用空気流量設定値Ｓ３
３を増加させると、同図ｇのようにSO₂濃度Ｓ１
は低く押えられ、主蒸気流量Ｓ５の変動か少なく
なる。これに対して従来装置の下部燃焼用空気流
量設定値は同図ｆのように芒硝量が増加しても一
定であり、この結果、同図ｈに示すようにSO₂濃
度Ｓ１の変動は大きく、また主蒸気流量Ｓ５が大
きく減少する問題があつた。

なお、上記実施例は芒硝量の増加検知手段とし
て、排ガス中のSO₂濃度、排ガス中のCO₂濃度、
噴射黒液の密度、炉内温度、発生蒸気量の変化等
のすべてについて用いた例について述べたが、こ
れらの中の１つまたは複数の検知信号を用いて下
部燃焼用空気流量設定値Ｓ３０を増加させるよう
にしてもよい。なお、複数の検知信号を用いた場
合にはそれぞれの信号に対応させてフイルタ、微
分回路等を設けたが、複数の特性をもつたフイル
タを用いたり或いはマルチプレクサ等を用いて一
部共用化して各検知信号を処理してもよい。ま
た、SO₂濃度、CO₂はO₂濃度に換算してもちいて
もよいものである。また、発生蒸気量の変化検知
手段として、主蒸気流量変化率Ｓ１５を用いてい
るが、黒液流量の変化に対する影響を除外するた
めに、主蒸気流量／黒液流量の変化率即ちステイ
ームゲインの変化率を用いてもよい。前記フイル
タ３２〜３６としては測定信号から有効な変化成
分を抽出するために例えば１次遅れフイルタを用
いればよい。また、微分回路３７〜４１は一般的
に伝達関数T₂S／１＋T₁Sで与えられる不完全微
分と等価なものを用いれば良い。その他、本発明
は上記実施例に限定されずに種々変形して実施で
きる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、スートブ
ローによる還流芒硝の噴射黒液への混入量の増加
が炉上部のスートブローによる炉底への芒硝の落
下などに伴なつて生じる燃焼悪化を防止でき、よ
つて燃焼の安定化ひいては主蒸気量の安定、SO₂
の低減化が計れる。また、噴射黒液の密度の増加
を検知すれば噴射黒液中の芒硝混入の増加を直接
的に検知でき、また他のSO₂の増加等は間接的な
検知であるが、何れにせよ芒硝量の増加を検知し
て下部燃焼用空気流量設定値を増加するようにす
れば、炉底部に形成されるチヤーベツドの可燃物
質の燃焼を促進させ得、炉底部における発生熱量
の低下を補うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明装置の一実施例を
説明するために示したものであつて、第１図は本
発明装置の具体例を示す系統図、第２図は各芒硝
量の増加を検知するための下部燃焼用空気増加指
令信号を得る関数説明図、第３図は本発明装置と
従来装置の効果を比較するための図である。Ｌ１…排ガスライン、Ｌ２…噴射黒液ライン、
Ｌ３…主蒸気ライン、１…回収ボイラ、２…給
水、６…主蒸気、１１…噴射黒液、２１…SO₂濃
度計、２２…CO₂濃度計、２３…CO濃度計、２
９…密度計、３０…放射温度計、３１…流量計、
３７〜４１…微分回路、４２〜４６…演算部、４
７…設定値変更演算部、５１…操作部、５２，５
３…調節部、５４…下部燃焼用空気流量調節部、
５５…流量計、５６…CO濃度調節部、５８…流
量計。

Claims

【特許請求の範囲】１パルプ蒸解工程から廃液として排出される黒
液を燃焼してパルプ蒸解用薬剤を回収するととも
に、蒸気を発生させる回収ボイラの燃焼用空気流
量制御装置において、前記回収ボイラの燃焼排ガスライン中のSO₂濃
度の変化の他に、前記回収ボイラ内に噴射する噴
射黒液の密度、前記回収ボイラの燃焼排ガスライ
ン中のCO₂濃度、前記回収ボイラの炉内温度およ
び発生蒸気量の変化の何れか一つまたは複数種類
の変化の組合せから、前記回収ボイラの炉内に投
入される芒硝量の変化を検知する芒硝量検知手段
と、予め定めた設定値に基づいて前記回収ボイラの
炉底部近傍に投入するための下部燃焼用空気流量
を調節する下部空気流量調節手段と、前記芒硝量検知手段によつて検知された芒硝量
が増加したとき、前記下部燃焼用空気流量の設定
値を前記混入芒硝量の増加に応じて増加させる設
定値増加変更手段とを備えたことを特徴とする回収ボイラの燃焼用空
気流量制御装置。２芒硝量検知手段は、前記複数の検知手段を用
いて前記芒硝量の変化を検知する場合、複数の検知信号を受けて処理する信号処理部分
を共用化して使用するものである特許請求の範囲
第１項記載の回収ボイラの燃焼用空気流量制御装
置。