JPH0674414A - ボイラの制御装置 - Google Patents

ボイラの制御装置

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JPH0674414A
JPH0674414A JP23039392A JP23039392A JPH0674414A JP H0674414 A JPH0674414 A JP H0674414A JP 23039392 A JP23039392 A JP 23039392A JP 23039392 A JP23039392 A JP 23039392A JP H0674414 A JPH0674414 A JP H0674414A
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JP
Japan
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boiler
value
fuel
supplied
steam
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JP23039392A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hasegawa
博之 長谷川
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝熱源種類の異なる種々の状態においても、
スプレー水量や空気量を負荷変化などの外乱に対処でき
る適正な値とし、ボイラ特性に見合った運転を可能とす
るボイラの制御装置を提供する。 【構成】 複数種類の燃料を供給管15、19によバー
ナ10に送り、燃焼用空気をダクト16によりウインド
ボックス11に送って燃料を混焼するボイラ1におい
て、ボイラ出口蒸気温度目標値9を燃料の混焼比率20
により関数発生器25を介して補正し、補正した目標温
度9と出口蒸気温度測定値の比較値によりススプレー弁
7を操作して一次過熱器6出口蒸気に対するスプレー水
量を制御する。同様に混焼比率20により関数発生器2
6を介してボイラ出口排ガス中の酸素濃度目標値17を
補正し、この補正目標値と実測値との比較値に基づきウ
インドボックス11へ送る空気量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラの制御装置に係
り、特に蒸気温度制御系統や燃焼制御系統を備え、種類
の異なる燃料を使用する混焼ボイラにおける制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、混焼ボイラを制御する従来のボ
イラの制御装置の制御機構を示す概念図である。1はボ
イラ全体、2はボイラへの給水2aを送る給水管、3は
節炭器・水壁および蒸発器を含む伝熱管部、4は蒸気温
度調節用減温器、5は中間過熱器または最終過熱器、6
は1次過熱器、7はスプレ弁、8は蒸気温度検出器、9
は蒸気温度目標値、10は燃料種類の異なるバーナ、1
1は燃焼用空気のウインドボックス、12は排ガスO2
分析計、13と18は各々燃料種類の異なる燃料弁
(1)と(2)、15と19は各々燃料種類の異なる燃
料供給管(1)と(2)、16は燃焼用空気ダクト、1
7はO2 目標値である。ボイラへの給水2aは、主に燃
料の燃焼による放射伝熱による蒸発器3(ドラム形ボイ
ラの場合にはドラムを含む)で蒸発して蒸気になる。こ
の蒸気を1次過熱器6で過熱し、次いで減温器4におい
てスプレ弁7で調節したスプレ水を噴霧して温度を下げ
る。そして最終過熱器5で所定の温度まで過熱し主蒸気
としてボイラから送り出す。この従来装置の制御機構
は、蒸気温度目標値9と蒸気温度検出器8の偏差により
蒸気温度制御要素出力を制御しスプレ弁7の開度を調整
していた。
【0003】一方、ボイラへの異なる燃料は燃料供給管
15と19に設けられた燃料弁13と18により調節さ
れて、バーナ10より炉内へ噴射される。これに対し、
ボイラへの燃焼用空気は、一括して空気ダクト16から
空気ダンパ14を介してウインドボックスより送風さ
れ、前記の噴射された燃料と混合して燃焼火炎を形成
し、その燃焼排ガスはボイラを経て煙突へ排出される。
この従来装置の制御機構は、排ガスO2 目標値17と排
ガスO2 分析計12との偏差により空燃比制御要素(過
剰空気率制御要素)出力を制御し、空気量制御要素出力
を修正して、燃焼空気ダンパ14の開度を調節してい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】混焼ボイラにおいて
は、混焼比率によりボイラ各部での熱吸収配分が大幅に
変化する(混焼率が変わることによる火炎の長短や、燃
焼速度、燃料成分中の揮発分などの差により火炉熱吸収
が変わり、また、NOx発生量が変わることにより2段
燃焼(例えば1段目は空気不足燃焼、2段目は空気過剰
燃焼)比率を変えて運転するため、火炉出口ガス温度も
変わり、過熱器、再熱器の放射、対流伝熱配分が変化す
るためである)。例えば液体燃料と気体燃料、石炭微粉
などの固体燃料を混焼、または専焼切り替えをする場合
には火炉、過熱部での熱吸収割合が変化し、同一ボイラ
負荷において、同一蒸気温度、同一ガス中のO2 濃度を
保てなかったり、保とうとするとスプレ弁や空気ダンパ
開度の制御裕度が不足する問題があった。
【0005】例えば重油と微粉炭の混焼を行う場合、微
粉炭の割合を増すと、燃焼速度が低下するためボイラ火
炉の水壁、蒸発器部での伝熱管への熱吸収が減少する。
このため火炉出口部に設けた1次過熱器部での燃焼ガス
温度が高くなり、1次過熱器での伝熱管内蒸気の吸熱量
が増し、1次過熱器蒸気温度が高くなる。したがって、
蒸気温度目標値9を以前と同じ値に設定したままにする
と、減温器4へのスプレ水量を制御する弁7の開度は常
時高開度に維持されることになり、開度制御の裕度が不
足することになる。一方、ボイラ出口排ガス中の酸素
(O2 )濃度も、微粉炭の割合が増加すると増加するの
で、前述した蒸気温度制御と同様の問題が発生する。
【0006】本発明の目的は、伝熱源種類の異なる種々
の状態においても、スプレ量や空気量を負荷変化などの
外乱に対処できる適正な値とし、ボイラ特性に見合った
運転が可能なボイラの制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第1の発明は、複数種類の燃料を燃焼用空気とと
もにボイラに供給して混焼させ、ボイラに供給した給水
を加熱して蒸発させ、蒸発した蒸気を過熱器にて加熱し
て過熱蒸気とし、この過熱蒸気に水をスプレしてボイラ
出口蒸気温度を目標温度に制御するボイラの制御装置に
おいて、ボイラ出口蒸気温度設定値をボイラに供給する
燃料の混焼率によって補正し、この補正された値と、ボ
イラ出口蒸気温度計測値との比較値に基づいて前記過熱
蒸気へのスプレ水量を制御するように構成したことを特
徴とするボイラの制御装置に関する。
【0008】本願の第2の発明は、複数種類の燃料を燃
焼用空気とともにボイラに供給して混焼させ、ボイラに
供給した給水を加熱して蒸発させ所定温度の蒸気を取出
すようにするとともに、ボイラ出口排ガス中の酸素濃度
測定値とその設定値との比較値およびボイラに供給する
燃料量により、ボイラに供給する空気量を制御するよう
に構成したボイラの制御装置において、ボイラに供給す
る燃料の混焼率によって前記ボイラ出口排ガス中の酸素
濃度設定値を補正するようにしたことを特徴とするボイ
ラの制御装置に関する。
【0009】本願の第3の発明は、複数種類の燃料を燃
焼用空気とともにボイラに供給して混焼させ、ボイラに
供給した給水を加熱して蒸発させ、蒸発した蒸気を過熱
器にて加熱して過熱蒸気とし、この過熱蒸気に水をスプ
レしてボイラ出口蒸気温度を目標温度に制御するととも
に、ボイラ出口排ガス中の酸素濃度を目標値に制御する
ようにしたボイラの制御装置において、ボイラ出口蒸気
温度計測値と目標値との比較値により過熱蒸気へのスプ
レ水量を制御し、ボイラ出口排ガス中の酸素濃度計測値
と目標酸素濃度との比較値とボイラへの供給燃料量とに
基づいてボイラへの供給空気量を制御するように構成
し、かつボイラに供給する燃料の混焼量により前記目標
蒸気温度および目標排ガス中酸素濃度を補正するように
したことを特徴とするボイラ制御装置に関する。
【0010】
【作用】混焼比率によって得られるボイラ静特性におけ
る蒸気温度特性と、過剰空気率(空燃比)特性を混焼比
率の関数として蒸気温度目標値および排ガスO2 目標値
を補正する。それによって、蒸気温度制御要素出力はあ
らかじめ計画されたボイラ特性に適合したスプレ量とす
ることができるので、制御裕度を失って、スプレ弁開度
が低開度になったり高開度になったりすることがない。
また、空燃比制御出力は、あらゆる計画されたボイラ特
性に適合した過剰空気率、すなわち燃焼空気量とするこ
とができるので、制御裕度を失って空気ダンパが開き過
ぎたり閉じ過ぎたりしないので、燃焼不安定になること
がない。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。すなわち、従来の制御装置における構成要素に新
たに関数発生器25、26および設定補正器(掛算また
はバイアス)21、23を付加して、本発明の制御装置
が構成される。
【0012】要素(部品番号)1〜19については従来
装置と同じである。ここで、関数発生器25は、混焼比
率20を入力して、その混焼または専焼定常状態での適
正な温度設定補正信号を発生する要素で、温度目標設定
器またはボイラ負荷指標による温度(基準)設定信号2
2に対し、修正動作(掛算またはバイアス=加算)を行
う。
【0013】次に関数発生器26は混焼比率20を入力
して、その混焼または専焼定常状態での適正な過剰空気
率補正信号(排ガスO2 設定補正信号)を発生する要素
であって、排ガスO2 設定器またはボイラ負荷指標によ
る排ガスO2 基準設定信号24に対し、修正動作を行
う。混焼比率が変化することにより、火炉の熱吸収割合
が増加した場合、火炉出口ガス温度が低下するので、過
熱器は所定の温度を保てなくなり、スプレ弁を閉じてし
まう。この状態で負荷変化を行うと、温度低下方向の変
動が出ても無制御の状態が続き、ボイラからは蒸気温度
の安定した良質の蒸気が得られずタービンの熱応力増大
を引き起こしたりする。また、温度上昇方向の変動が出
ても、温度設定を超えるまでスプレ弁は開かず、温度追
従性が悪くなる。
【0014】ここで、温度設定を混焼比率によって得ら
れるボイラ静特性に適合した温度目標値に変化させてお
けば、スプレ量も所定の注入量となり温度の制御性は向
上する。一方、混焼比率が変化すると、排ガスO2 設定
をボイラ静特性に適合した目標値とすることができるの
で、O2 低下やNOx高などの問題発生に到らない。
【0015】蒸気温度制御系としては、主蒸気系統だけ
でなく再熱蒸気系統も同様である。また、本発明の方式
は、2段燃焼系統やバーナ空気比制御系統においても適
用できる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、燃料の混焼比率を0〜
100%変化させる運用がなされても、いずれの状態に
おいても負荷変化時、負荷整定時を問わず、蒸気温度、
過剰空気率を良好に制御できるので、負荷変化率の向
上、NOx変動の低減、黒煙発生の防止、蒸気温度変動
幅の減少の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すボイラ制御装置の制御
系ブロック図。
【図2】従来技術になるボイラ制御装置の制御系ブロッ
ク図。
【符号の説明】
1…ボイラ、2…給水管、3…水壁・蒸発器、4…減温
器、5…過熱器(最終)、6…1次過熱器、7…スプレ
弁、8…蒸気温度計、9…温度目標値、10…バーナ、
11…ウインドボックス、12…排ガスO2 計、13…
燃料弁(1)、14…空気ダンパ、15…燃料供給管
(1)、16…空気ダクト、17…O2 目標値、18…
燃料弁(2)、19…燃料供給管、20…混焼比率、2
1…蒸気温度設定補正器、22…蒸気温度基準設定信
号、23…排ガスO2 設定補正器、24…排ガスO2
準設定信号、25…関数発生器、26…関数発生器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数種類の燃料を燃焼用空気とともにボ
    イラに供給して混焼させ、ボイラに供給した給水を加熱
    して蒸発させ、蒸発した蒸気を過熱器にて加熱して過熱
    蒸気とし、この過熱蒸気に水をスプレしてボイラ出口蒸
    気温度を目標温度に制御するボイラの制御装置におい
    て、ボイラ出口蒸気温度設定値をボイラに供給する燃料
    の混焼率によって補正し、この補正された値と、ボイラ
    出口蒸気温度計測値との比較値に基づいて前記過熱蒸気
    へのスプレ水量を制御するように構成したことを特徴と
    するボイラの制御装置。
  2. 【請求項2】 複数種類の燃料を燃焼用空気とともにボ
    イラに供給して混焼させ、ボイラに供給した給水を加熱
    して蒸発させ所定温度の蒸気を取出すようにするととも
    に、ボイラ出口排ガス中の酸素濃度測定値とその設定値
    との比較値およびボイラに供給する燃料量により、ボイ
    ラに供給する空気量を制御するように構成したボイラの
    制御装置において、ボイラに供給する燃料の混焼率によ
    って前記ボイラ出口排ガス中の酸素濃度設定値を補正す
    るようにしたことを特徴とするボイラの制御装置。
  3. 【請求項3】 複数種類の燃料を燃焼用空気とともにボ
    イラに供給して混焼させ、ボイラに供給した給水を加熱
    して蒸発させ、蒸発した蒸気を過熱器にて加熱して過熱
    蒸気とし、この過熱蒸気に水をスプレしてボイラ出口蒸
    気温度を目標温度に制御するとともに、ボイラ出口排ガ
    ス中の酸素濃度を目標値に制御するようにしたボイラの
    制御装置において、ボイラ出口蒸気温度計測値と目標値
    との比較値により過熱蒸気へのスプレ水量を制御し、ボ
    イラ出口排ガス中の酸素濃度計測値と目標酸素濃度との
    比較値とボイラへの供給燃料量とに基づいてボイラへの
    供給空気量を制御するように構成し、かつボイラに供給
    する燃料の混焼量により前記目標蒸気温度および目標排
    ガス中酸素濃度を補正するようにしたことを特徴とする
    ボイラ制御装置。
JP23039392A 1992-08-28 1992-08-28 ボイラの制御装置 Pending JPH0674414A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001182903A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Kawasaki Heavy Ind Ltd 発電プラントおよびその負荷配分方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001182903A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Kawasaki Heavy Ind Ltd 発電プラントおよびその負荷配分方法

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