JPH0570047B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、紙パルプ生産工程において使用され
る重油混焼回収ボイラにおける噴射黒液の液滴粒
径制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、紙生産パルプ工程において使用される
回収ボイラは、チツプ蒸解工程で廃液として生じ
る黒液を燃焼することにより、蒸気を発生させる
とともにチツプ蒸解用薬剤原料を回収するための
ものである。そして、得に蒸気発生量をタービン
などの回収ボイラに接続される負荷に応じて変化
させる場合には、黒液と同時に重油を燃焼する、
いわゆる重油混焼回収ボイラが使用される。

この種の重油混焼回収ボイラにおいて、発生す
る主蒸気流量を負荷によつて変化させる場合に
は、重油流量のみを変化させ、黒液流量は変化さ
せない。これは、黒液流量を変化させたときには
重油流量を変化させたときに比べて蒸気発生の応
答が遅い上、黒液流量の変化はチヤーベツドの燃
焼の安定化を損い、重油混焼回収ボイラの安定操
業の障害となりうるからである。

さて、このような重油混焼回収ボイラを良好な
状態で安定に操業するためには、上述したように
チヤーベツドの燃焼状態を良好に保つことが必要
である。このためには、噴射黒液の液滴粒径を適
切に保持することが重要となる。すなわち、噴射
黒液の液滴粒径が大きすぎると、黒液液滴は乾燥
状態が悪く水分が十分に蒸発しないままチヤーベ
ツド上に落下するが、このとき、チヤーベツド上
で水分の蒸発に要する熱が奪われるために燃焼不
良を引起こすおそれがある上、還元反応に必要な
高温還元雰囲気の形成が阻害されるおそれもあ
る。また、チヤーベツドの堆積量が多くなりすぎ
てチヤーベツドの一部が崩れ落ち、燃焼状態を不
安定にすることもある。一方、噴射黒液の液滴粒
径が小さすぎると乾燥が早期に行なわれてチヤー
ベツド上に着床する前に黒液液滴が燃焼してしま
うので、チヤーベツド上の発生熱量が不足し、や
はり高温還元雰囲気の形成が阻害されるおそれが
ある上、飛散ダストが多くなりボイラチユーブへ
のダスト付着量が増加して操業に支障をきたすお
それがある。

そこで、噴射黒液が適切な乾燥状態でチヤーベ
ツドに着床するように、噴射黒液の液滴粒径を制
御する必要があるが、噴射後の黒液の液滴粒径を
直接測定して制御することは困難である。しか
し、黒液噴射機構が同一で、かつ黒液の濃度、温
度、圧力および性状が同一であれば、液滴粒径は
黒液の温度によつて変化することが知られてい
る。すなわち、黒液温度を上げると噴射後の液滴
の粘性および表面張力が小さくなつて液滴粒径が
小さくなり、黒液温度を下げると逆に粘性、表面
張力が大きくなつて液滴粒径が大きくなる。

このため、従来の重油混焼回収ボイラでは、回
収ボイラへの噴射黒液ラインに黒液を加熱するた
めの黒液ヒータおよび黒液温度検出器を設けると
ともに、噴射黒液温度を設定値に制御する噴射黒
液温度調節装置を設けて液滴粒径制御装置を構成
し、噴射黒液の濃度、性状に応じて前記噴射黒液
温度調節装置の設定値をオペレータが手動で変更
することにより液滴粒径の制御を行なつていた。

ところが、重油混焼回収ボイラにおいては、通
常、負荷に応じて発生蒸気量を変化させるために
重油投入量を随時変化させるが、このとき重油燃
焼部からの放射熱が随時変化する。放射熱が変化
すると、その変化に伴つて液滴粒径が同一であつ
ても黒液の乾燥度が変化する。したがつて、液滴
粒径の適正値は重油混焼回収ボイラの重油投入量
によつて変化する。しかし、従来の制御装置にお
いては、重油投入量に伴う重油燃焼部からの放射
熱を考慮していなかつた。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、従来のこの種の液滴粒径制御
装置においては、重油燃焼部からの放射熱が浮遊
状態の黒液の乾燥度に影響を与えるにもかかわら
ず、この放射熱を考慮して制御を行なつていなか
つたので、適正な液滴粒径を維持することができ
ず、負荷変化が行なわれると最適な燃焼状態が得
られないという問題があつた。

そこで本発明は、重油混焼回収ボイラにおける
重油燃焼部からの放射熱の変化に対して適正な噴
射黒液の液滴粒径を維持することができ、常に最
適な燃焼状態を確保しうる重油混焼回収ボイラに
おける噴射黒液の液滴粒径制御装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本願第１の発明は、チツプ蒸解工程で廃液とし
て生じる黒液を燃焼させると同時に重油を燃焼さ
せることにより蒸気を発生させるとともに前記黒
液中に含まれるチツプ蒸解用薬剤原料を回収する
重油混焼回収ボイラにおいて、この重油混焼回収
ボイラに投入される重油の流量もしくは重油燃焼
用の空気流量を検出する流量検出手段と、この流
量検出手段により検出された重油流量もしくは重
油燃焼用空気流量に基いて前記重油混焼回収ボイ
ラ内に噴射される黒液の温度を変化させる黒液温
度変化手段とを備えた噴射黒液の液滴粒径制御装
置である。

また、本願第２の発明は、流量検出手段により
検出された重油流量もしくは重油燃焼用空気流量
に基いて前記重油混焼回収ボイラ内に噴射される
黒液の噴射圧力を変化させる噴射黒液圧力変化手
段を備えた噴射黒液の液滴粒径制御装置である。

（作用） 第１の発明を講じたことにより、たとえ重油混
焼回収ボイラの重油投入量または重油燃焼用空気
流量が変化して重油の燃焼による放射熱が変化し
ても、最適な液滴粒径を維持できるように噴射黒
液の温度が自動調整される。

また、第２の発明を講じたことにより、放射熱
の変化に対して最適な液滴粒径を維持できるよう
に、噴射黒液の圧力が自動調整される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例における全体構
成図である。始めに重油混焼回収ボイラについて
説明するが、ボイラ自体は従来と全く同様であり
その説明は簡単なものとする。同図において１は
重油混焼回収ボイラの火炉であつて、この火炉１
内には黒液噴射ガン２により黒液３が散布される
とともに、重油バーナ４により重油５が火炉１の
上部に噴射状態で投入される。火炉１内に散布さ
れた黒液３は炉内を落下する間に浮遊乾燥し、炉
底に堆積してチヤーベツド６を形成する。また、
チヤーベツド６および炉内を浮遊している黒液３
の一部は黒液燃焼用空気として空気投入口７，
８，９から投入されるチヤーベツド底部空気１
０、チヤーベツド頂上部空気１１および炉上部空
気１２によつて燃焼される。

一方、炉内に噴霧された重油は空気投入口１３
から投入される重油燃焼用空気１４によつて燃焼
される。そして、黒液３および重油５の燃焼によ
り発生する燃焼排ガス１５は、過熱器１６、ドラ
ム１７および節炭器１８を通つて熱交換に供さ
れ、さらに電気集塵器１９を通つて煙突２０から
系外へ排出される。しかして、重油混焼回収ボイ
ラに供給される水２１は、節炭器１８において燃
焼排ガス１５により加熱されて温水となり、引続
きドラム１７のバンクチユーブによつて加熱され
て蒸気となり、さらに過熱器１６において過熱さ
れて主蒸気２２として主蒸気ライン２３から系外
へ取出されるものとなつている。

また、チヤーベツド６およびその近傍において
は燃焼熱を利用した高温の還元雰囲気が形成され
ており、黒液３中の薬液成分がこの還元雰囲気で
還元され、スメルトスパフト２４からスメルト２
５として回収される。以上が重油混焼回収ボイラ
の構成である。

次に、噴射黒液の液滴粒径制御系について説明
する。前記黒液バーナ２に黒液３を供給するため
の噴射黒液ライン２６には、黒液を加熱するため
の黒液ヒータ２７と、このライン２６を通流する
黒液の温度を検出するための黒液温度検出器２８
とが設置されている。黒液ヒータ２７は蒸気ライ
ン２９を通流する蒸気３０によつて黒液３を加熱
するものであり、その加熱量は蒸気ライン２９に
設けられた蒸気流量調節弁３１の開度によつて決
定される。また、黒液温度検出器２８からの黒液
温度信号は黒液温度調節器３２に入力され、この
黒液温度調節器３２の出力によつて前記蒸気流量
調節弁３１の開度が制御される。

一方、重油バーナ４に重油５を供給するための
重油ライン３３には重油流量検出器３４が設置さ
れており、重油流量信号が黒液温度補償器３５に
入力される。黒液温度補償器３５は第２図に示す
ような入出力特性を有する関数演算器であつて、
すなわち、重油流量が増加するにつれて黒液温度
補償値が減少するように動作し、その出力信号は
加算器３６に入力される。加算器３６は黒液温度
設定器３７にて予め設定されている黒液温度の設
定値に、黒液温度補償器３５から出力される重油
流量に応じた黒液温度の補償値を加算して設定値
の補償を行なうものであつて、その加算出力は前
記黒液温度調節器３２に入力される。しかして、
黒液温度調節器３２は黒液温度検出器２８にて検
出された黒液温度が加算器３６にて補償された設
定値に等しくなるように制御演算を行ない、演算
結果に基いて前記蒸気流量調節弁３１を操作する
もとなつている。

次に、本実施例装置の動作について説明する。
黒液温度設定器３７における黒液温度の設定値
は、黒液濃度、黒液性状等によりオペレータが手
動で設定する。この状態で、重油バーナ４から火
炉１内に噴霧される重油５の流量が変化すると、
黒液温度補償器３５の補償値は重油流量に応じて
変化する。今、重油流量が増加したとすると補償
値は減少し、加算器３６からの補償済み設定値が
小さくなる。これにより、黒液温度調節器３２か
らは蒸気流量調節弁３１を閉じる方向の操作信号
が出力され、加熱ヒータ２７における加熱量が減
少し、黒液温度が低下する。すなわち、重油流量
が増加すると重油燃焼部からの放射熱が上昇する
が、黒液温度の低下により黒液バーナ２から散布
される黒液液滴の乾燥度が引くなるので、炉内で
の乾燥状態は最適な状態が維持される。

このように、本実施例装置によれば、たとえ重
油流量が変化し、それに伴つて重油燃焼部からの
放射熱が変化しても、放射熱量の変化に応じて黒
液の温度設置値を適正値に自動補償することがで
きるので、重油流量の変化によらずに黒液液滴の
乾燥状態を常に最適な状態に維持できる。したが
つて、チヤーベツド６の燃焼状態の安定化を高め
得、重油混焼回収ボイラの操業を常に良好な状態
で行ないうる。

次に、本発明の第２の実施例について説明す
る。第３図は第２の実施例の主要構成部を示す系
統図であつて、第１図と同一部分には同一符号を
付して詳しい説明は省略する。本実施例では、噴
射黒液ライン２６に噴射黒液圧力検出器４１と噴
射黒液圧力調節弁４２とを付加し、噴射黒液圧力
検出器４１からの黒液圧力信号を噴射黒液圧力調
節器４３に与え、この噴射黒液圧力調節器４３の
出力で前記噴射黒液圧力調節弁４２の開度を制御
する。また、重油ライン３３に設けられた重油流
量検出器３４からの重油流量信号は黒液温度補償
器３５以外に不完全微分演算器４４に入力され
る。この、不完全微分演算器４４は第４図に示す
入出力特性を有するものであつて、すなわち、重
油流量の変化直後のみその変化量に比例しその後
漸減する出力が得られ、その出力は噴射黒液圧力
補償器４５に入力される。この噴射黒液圧力補償
器４５は第５図に示す入出力特性を有するもので
あつて、すなわち、重油流量増加量に比例して減
少する黒液温度補償値が得られ、その出力信号は
加算器４６に入力される。加算器４６は噴射黒液
圧力設定器４７にて予め設定されている噴射黒液
圧力の設定値に、噴射黒液圧力補償器４５から出
力される重油流量に応じた噴射黒液圧力の補償値
を加算して設定値の補償を行なうものであつて、
その加算出力は前記噴射黒液圧力調節器４３に入
力される。しかして、噴射黒液圧力調節器４３は
噴射黒液圧力検出器４１にて検出された噴射黒液
圧力が加算器４６にて補償された設定値に等しく
なるように制御演算を行ない、演算結果に基いて
前記噴射黒液圧力調節弁４１を操作するものとな
つている。

このように構成された第２の実施例において
は、重油ライン３３を通流する重油流量が変化す
ると、重油流量変化直後は黒液温度のみならず噴
射黒液圧力をも補償するように動作する。すなわ
ち、重油流量検出器３４からの重油流量信号が変
化すると、不完全微分演算器４４からは重油流量
変化直後のみその変化量に比例しその後漸減する
出力が得られ、この出力は噴射黒液圧力補償器４
５に与えられる。このため、重油流量が増加する
と、黒液圧力補償値は重油流量増加直後において
重油流量増加量に比例して減少し、その後は次第
に補償値がゼロに漸近するように動作する。しか
して、加算器４６ではオペレータによつて手動設
定されている噴射黒液圧力設定器４７の設定値に
噴射黒液圧力補償器４５の補償値が加算されて設
定値の補償が行なわれ、噴射圧力調節器４３によ
り噴射圧力検出器４１の噴射黒液圧力検出値が補
償された設定値と等しくなるように噴射黒液調節
弁４２の弁開度が操作される。

このように本実施例によれば、たとえ重油流量
の変化に伴つて重油燃焼部からの放射熱が変化し
ても、放射熱量の変化に応じて黒液温度と同時に
黒液圧力をも変化させることにより噴射黒液の液
滴粒径を適正値に維持できる。一般に、設置値に
対する応答性を比べると、温度の応答性は流量あ
るいは圧力の応答性に比べて遅いという性質があ
る。このため、黒液温度のみを変化させる前記第
１の実施例では重油流量が急激に変化した場合は
黒液温度の応答が間に合わず、適正な粒径に黒液
液滴を維持できないおそれがある。しかし、この
第２の実施例によれば、重油流量の変化直後のし
ばらくの間は黒液圧力を変化させることにより適
正な液滴粒径を維持するように作用するので、黒
液温度制御の応答遅れの間は黒液圧力によつて補
償し得、黒液温度による補償が予定値に到達して
完成する頃は黒液圧力補償をゼロとして黒液温度
補償主体の形に切換えることができる。したがつ
て、重油流量の急激な変化に対しても液滴粒径を
適正値に維持できるので、チヤーベツド６の燃焼
状態の安定化をより高め得る。

次に、本発明の第３の実施例について説明す
る。第６図は第３の実施例の主要構成図であつ
て、この実施例が前記第２の実施例と異なる点
は、重油ライン３３に重油流量調節弁５１を付加
して、重油流量検出器３４からの重油流量信号を
入力する重油流量調節器５２の出力によりこの重
油流量調節弁５１の開度を制御するようにした点
であり、上記重油流量調節器５２の設置値として
は、噴射黒液圧力補償器４５の出力を入力して重
油流量補償値を算出する重油流量補償器５３から
の補償値と、重油流量設定器５４により設定され
る設定値とを加算器５５で加算した補償済み設定
値が与えられる。ここで、重油流量補償器５３
は、第７図に示すように、噴射黒液圧力補償器４
５からの出力に応じた黒液圧力変化がもたらすは
ずの黒液流量の変化を演算する黒液流量演算器６
１と、この黒液流量変化に伴う発熱量の変化を演
算する発熱量演算器６２と、この発熱量変化を打
消す方向で等しい発熱量変化をもたらす重油流量
値を換算する重油流量換算器６３とから構成され
る。

このように構成された本実施例においては、重
油流量の変化により噴射黒液圧力補償器４５から
補償値が出力されると、重油流量補償器５３の作
用により補償値に伴う黒液圧力変化がもとらすは
ずの黒液流量の変化分が演算され、また、この黒
液流量変化に伴う発熱量の変化分が演算され、さ
らに、発熱量変化を打消す方向で等しい大きさの
発熱量変化をもたらす重油流量値が換算されて、
この重油流量値が加算器５５に与えられる。しか
して、加算器５５では重油流量設定器５４からの
重油混焼回収ボイラに関わる負荷のマスター信
号、あるいはオペレータにより設定された重油流
量設定値に重油流量補償器５３からの重油流量値
が加算され、重油流量検出器３４にて検出される
重油流量値が加算値と一致するように重油流量調
節器５２により重油流量調節弁５１が操作され
る。

上述したように、この第３の実施例によれば、
液滴粒径を適正に維持するために噴射黒液圧力を
変化させると、この変化に伴つて黒液流量が変化
して発熱量の変化を生じるが、発熱量の変化を打
消す方向で重油流量が制御されるので、発熱量の
変化分を確実に補償することができる。したがつ
て、黒液温度と同時に黒液圧力をも操作すること
により常に適正な黒液液滴粒径を維持できるばか
りか、発熱量を常に希望する値に維持でき、重油
混焼回収ボイラの安定性をより向上しうる。

なお、本発明は前記実施例の限定されるもので
はない。例えば、前記各実施例では重油混焼回収
ボイラに関する負荷として重油流量を用いた場合
を示したが、例えば重油燃焼用空気１４の空気
量、あるいは主蒸気ライン２２から取出される主
蒸気流量を用いてもよい。また、重油混焼回収ボ
イラに供給される給水流量を用いることもでき、
さらに、重油混焼回収ボイラの負荷を示すマスタ
ー信号を直接用いてもよい。また、前記第２、第
３の実施例では噴射黒液の圧力を変化させる目的
で黒液圧力調節器４３を用いたが、黒液流量調節
器を設置して噴射黒液の流量を変化させることに
より間接的に圧力を変化させるようにしても同様
な効果を奏する。さらに、前記各実施例では黒液
温度設定器３７による設定値をオペレータが手動
で設定する場合を例示したが、黒液濃度等を測定
することにより自動的に黒液温度の設定値を決定
する手段を備えた構成であつてもよいのは言うま
でもない。このほか、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、重油混
焼回収ボイラにおける重油燃焼部からの放射熱の
変化に対して適正な噴射黒液の液滴粒径を維持す
ることができ、常に最適な燃焼状態を確保しうる
重油混焼回収ボイラにおける噴射黒液の液滴粒径
制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例おける全体構成
図、第２図は黒液温度補償器の入出力特性図、第
３図は本発明の第２の実施例における主要部構成
図、第４図は不完全微分演算器の入出力特性図、
第５図は噴射黒液圧力補償器の入出力特性図、第
６図は本発明の第３の実施例における主要部特性
図、第７図は重油流量補償器の具体的構成図であ
る。 １……火炉、３……黒液、５……重油、６……
チヤーベツド、１４……重油燃焼用空気、２６…
…黒液ライン、２７……黒液ヒータ、２８……黒
液温度検出器、３２……黒液温度調節器、３３…
…重油ライン、３４……重油流量検出器、３５…
…黒液温度補償器、３６，４６，５５……加算
器、４１……黒液圧力検出器、４５……不完全微
分演算器、４６……噴射黒液圧力補償器、５２…
…重油流量調節器、５３……重油流量補償器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チツプ蒸解工程から排出される廃液である黒
   液を噴射して燃焼させるとともに、この黒液の燃
   焼によつて発生する蒸気量を、負荷状態に応じて
   変化させるために重油投入流量を可変しながら燃
   焼させ、かつ、前記黒液中に含まれるチツプ蒸解
   用薬剤原料を回収する重油混焼回収ボイラにおい
   て、 前記重油混焼回収ボイラに投入される重油流量
   もしくは重油燃焼用空気流量を検出する流量検出
   手段と、この流量検出手段により検出された重油
   流量もしくは重油燃焼用空気流量に基づいて前記
   重油流量の燃焼により予想される放射熱の変化に
   応じて前記重油混焼回収ボイラ内に噴射される黒
   液の温度を変化させる黒液温度変化手段とを備
   え、この黒液温度の変化によつて所要とする前記
   噴射黒液の液滴粒径に制御することを特徴とする
   重油混焼回収ボイラにおける噴射黒液の液滴粒径
   制御装置。 ２ 前記黒液温度変化手段は、前記重油混焼回収
   ボイラ内に噴射される黒液の温度を設定する黒液
   温度設定手段と、この黒液温度設定手段により設
   定された黒液設定温度を前記流量検出手段により
   検出された重油流量もしくは重油燃焼用空気流量
   に基づいて重油流量の燃焼により予想される放射
   熱の変化に応じて補償する黒液設定温度補償手段
   と、この黒液設定温度補償手段により補償された
   黒液設定温度に前記黒液の温度を調節する黒液温
   度調節手段とからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の重油混焼回収ボイラにおける
   噴射黒液の液滴粒径制御装置。 ３ チツプ蒸解工程から排出される廃液である黒
   液を噴射して燃焼させるとともに、この黒液の燃
   焼によつて発生する蒸気量を、負荷状態に応じて
   変化させるために重油投入流量を可変しながら燃
   焼させ、かつ、前記黒液中に含まれるチツプ蒸解
   用薬剤原料を回収する重油混焼回収ボイラにおい
   て、 前記重油混焼回収ボイラに投入される重油流量
   もしくは重油燃焼用空気流量を検出する流量検出
   手段と、この流量検出手段により検出された重油
   流量もしくは重油燃焼用空気流量に基づいて前記
   重油流量の燃焼により予想される放射熱の変化に
   応じて前記重油混焼回収ボイラ内に噴射される黒
   液の温度を変化させる黒液温度変化手段と、前記
   流量検出手段により検出された重油流量もしくは
   重油燃焼用空気流量に基づいて前記重油流量の燃
   焼により予想される放射熱の変化に応じて前記重
   油混焼回収ボイラ内に噴射される黒液の噴射圧力
   を変化させる噴射黒液圧力変化手段とを備え、前
   記黒液温度および黒液の噴射圧力の変化によつて
   所要とする前記噴射黒液の液滴粒径に制御するこ
   とを特徴とする重油混焼回収ボイラにおける噴射
   黒液の液滴粒径制御装置。 ４ 前記噴射黒液圧力変化手段は、前記重油混焼
   回収ボイラ内に噴射される黒液の噴射圧力を設定
   する噴射黒液圧力設定手段と、この噴射黒液圧力
   設定手段により設定された黒液設定圧力を前記流
   量検出手段により検出された重油流量もしくは重
   油燃焼用空気流量に基づいて前記重油流量の燃焼
   により予想される放射熱の変化に応じて補償する
   黒液設定圧力補償手段と、この黒液設定圧力補償
   手段により補償された黒液設定圧力に前記噴射黒
   液の圧力を調節する黒液圧力調節手段とからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の重
   油混焼回収ボイラにおける噴射黒液の液滴粒径制
   御装置。 ５ 前記噴射黒液圧力変化手段は、前記重油混焼
   回収ボイラ内に噴射される黒液の流量を設定する
   噴射黒液流量設定手段と、この噴射黒液流量設定
   手段により設定された黒液設定流量を前記流量検
   出手段により検出された重油流量もしくは重油燃
   焼用空気流量に基づいて前記重油流量の燃焼によ
   り予想される放射熱の変化に応じて補償する黒液
   設定流量補償手段と、この黒液設定流量補償手段
   により補償された黒液設定流量に前記噴射黒液の
   流量を調節する黒液流量調節手段とからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の重油混
   焼回収ボイラにおける噴射黒液の液滴粒径制御装
   置。