JPH076153B2 - ボイラの燃焼制御装置 - Google Patents

ボイラの燃焼制御装置

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JPH076153B2
JPH076153B2 JP1010194A JP1019489A JPH076153B2 JP H076153 B2 JPH076153 B2 JP H076153B2 JP 1010194 A JP1010194 A JP 1010194A JP 1019489 A JP1019489 A JP 1019489A JP H076153 B2 JPH076153 B2 JP H076153B2
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陽平 塩越
隆 谷原
利之 井床
志郎 中林
和幸 飯塚
龍一 桑田
亜夫 熊木
篤 村松
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、パルプ製造プラントのチップ蒸解工程で生じ
る黒液を燃焼し蒸気およびチップ蒸解用薬剤を回収する
回収ボイラや木炭等を燃焼用燃料とする火床を有する燠
燃焼(以下、おき燃焼と呼ぶ)式ボイラ等に利用するボ
イラの燃焼制御装置に係わり、特に低過剰空気状態を維
持しながら適正な運転を確保するボイラの燃焼制御装置
に関する。
(従来の技術) 従来から各種プラントにおいては、ストーカボイラや回
収ボイラ等の火床を有するおき燃焼式ボイラが広く利用
されている。このおき燃焼式ボイラは、第6図に示す如
く外部から炉1の内部へおき燃焼燃料2を連続的に投入
して炉底に堆積させ、かつ、炉外からおき燃焼空気3を
吹込んで堆積燃料4を燃焼させ、そのとき堆積燃料4の
燃焼によって生じる燃焼ガスを排出ガス5として炉外へ
排出する。また、燃焼制御の目的から燃焼燃料供給ライ
ン側に燃料流量計6,燃焼空気供給ライン側に空気流量計
7が設けられ、その他,PID演算手段8、燃焼空気制御用
ダンパ9等が設けられている。
ところで、以上のようなおき燃焼式ボイラの燃焼制御装
置は、通常,第7図に示すようにモード切替器11が設け
られ、このモード切替器11を用いてオートモード制御側
に設定したとき、燃焼用空気流量制御手段のみを動作さ
せる。すなわち、この制御手段は、燃料流量計6で検出
した燃料流量検出値が補正手段12へ送出され、ここで燃
料流量検出値に理論空気量,空気過剰率から定まる比率
を掛けて補正処理を行った後、乗算手段13を介して減算
手段14に導いて補正処理後の空気流量目標値と空気流量
計7からの空気流量検出値との偏差を求め、この偏差に
基づいてPID演算手段8によりPID演算処理を行って操作
出力を得、これを燃焼空気制御用ダンパ9に与えて空気
流量を制御する。
一方、モード切替器11を用いてカスケード制御側に設定
したとき、燃焼用空気流量制御手段とO2濃度制御手段を
接続してカスケード制御手段として動作させる。すなわ
ち、O2濃度計15のO2濃度検出値とO2濃度設定部16からの
O2濃度目標値16とを減算手段17に導き、ここで両値の偏
差を求めた後、この偏差をPID演算手段18でPID演算処理
を行って燃焼用空気流量の目標値を得、この目標値に基
づいて空気流量を制御する。
ところで、一般に、ボイラの燃焼用空気流量の制御は、
排ガス熱損失を押える目的および省エネルギー化を図る
観点から低過剰空気流量を吹込んで運転するが、この運
転方法を回収ボイラやおき燃焼式ボイラ等に適用した場
合には炉内で低過剰空気を取り合う形となるので局所的
に空気浸透不足が生じ燃焼不良が起きやすい。
そこで、従来のおき燃焼式ボイラは、通常の運転時から
予め所定の空気流量をバイアスして空気過剰率を大きく
設定するとか、あるいは燃焼低下を検知したとき燃焼用
空気流量をしばらく増加させる操作をオペレータが行っ
ている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、以上のような空気流量の制御は、炉内へ空気を
多量に送り込むので排ガス熱損失が増加し、かつ、炉内
へ空気を送込む押込通風機の電力量が増大する問題があ
る。また、燃焼低下後に多量の空気を送り込んだ場合、
燃焼の促進により適正な火床が過大に消費され、後にそ
の反動で蒸発流量の低下を招く問題がある。
本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
もので、低過剰空気流量を維持しながら適正運転を可能
とし、よって排ガス熱損失の減少および省エネルギー化
を実現し得るボイラの燃焼制御装置を提供することを目
的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明によるおき燃焼式ボイラの燃焼制御装置は、低過
剰空気運転時に燃焼不良状態と判定したとき、O2濃度制
御系から燃焼用空気制御系に供給する空気流量目標値を
予め定めた所定の時間の間所定の空気流量値だけ増加さ
せ、または前記複数の空気吹込口相互間の燃焼用空気流
量を一時的に変化させる燃焼活性化制御手段を備えたも
のである。
(作用) 従って、本発明は、以上のような手段とすることによ
り、低過剰空気運転時に空気浸透不足状態で燃焼不良と
判定したとき、O2濃度制御系から燃焼用空気制御系に供
給する空気流量目標値に予め定めた所定の時間だけ所定
の空気流量値を加算することにより空気流量の目標値を
増加させ、あるいは複数の燃焼用空気吹込口を有する場
合にそれら相互の燃焼用空気流量を一時的に変化させる
ことにより、恒常的に空気流量のバイアスを増加させる
ことなく燃焼の活性化を図り、その後に空気流量値をも
との低過剰空気に戻して燃焼の活性状態を維持させるも
のである。
(実施例) 以下、本発明装置の一実施例について第1図を参照して
説明する。なお、同図において従来装置(第7図)と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する
すなわち、本発明装置は、従来と同様にO2濃度計等15〜
18からなるO2濃度制御手段の出力をモード切替器11を介
して燃料流量計6〜9,12〜14からなる燃焼用空気流量制
御手段に空気流量目標値として供給するカスケード制御
手段を有し、かつ、このカスケード制御手段に、低過剰
空気運転時に空気浸透不足等の状態によって燃焼不良と
判定したときに前記カスケード制御手段の空気流量目標
値に所定の空気流量値を所定時間加算する燃焼活性化制
御手段20を付加した構成である。
前記O2濃度制御手段は、炉1の排気ガスからO2濃度を検
出するO2濃度計15、予め定めたO2濃度目標値を出力する
O2濃度設定部16、このO2濃度計15で検出したO2濃度検出
値とO2濃度設定部16から出力されたO2濃度目標値とから
制御偏差を得る減算手段17、この減算手段17で得られた
制御偏差を例えばPID演算を行って燃焼用空気流量制御
系の目標値を取得するPID演算手段18等によって構成さ
れている。
また、前記燃焼活性化制御手段20は、O2濃度計15で検出
したO2濃度が上昇傾向にあるときタイマ駆動信号を出力
するO2濃度上昇傾向判定部21、このO2濃度上昇傾向判定
部21からのタイマ駆動信号で所定時間例えば炉の大き
さ,堆積燃料量その他の要因から定まる時間(例えば1
〜2分)の間オン信号を出力するタイマ22、このタイマ
22からのオン信号でオン動作するスイッチ回路23、この
スイッチ回路23のオン動作時に所定の空気流量例えば第
2図に示す如く低過剰空気運転時(イ)にO2換算で2%
であるとき例えば4〜5%程度の空気流量値を出力する
設定値発生部24および前記O2濃度制御手段の出力に設定
値発生部24からの出力を加算する加算手段25等で構成さ
れている。
次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。
先ず、モード切替器11を用いてカスケード制御側に設定
したとする。このときO2濃度制御手段は、O2濃度計15で
検出したO2濃度検出値とO2濃度設定部16で設定されたO2
濃度目標値とが減算手段17に導入され、ここで両値の偏
差を求めた後PID演算手段18へ送出される。このPID演算
手段18では減算手段17からの偏差を例えばPID調節演算
し、その演算出力を加算手段25およびモード切替器11を
介して燃焼用空気流量制御手段の一部として構成する乗
算手段13に目標値として与える。従って、燃焼用空気流
量制御手段の実際の空気流量目標値は、乗算手段13にお
いて燃料流量計6の燃料流量検出値と、補正手段12によ
る理論空気量と空気過剰率を掛け合せた補正値とPID演
算手段18の出力とを乗算して得られる値となる。そし
て、この乗算手段13で得られた実質的な空気流量目標値
と空気流量計7からの空気流量検出値が減算手段14に導
入され、ここで得られた制御偏差に基づいてPID演算手
段8により操作出力を求め、この操作出力にしたがって
燃焼空気制御用ダンパ9を制御する。
ところで、第2図に示す低過剰空気運転時(イ)に対
し、従来のように恒常的に空気流量をバイアスさせた場
合(第2図ロ)、上述したように燃焼空気流量が多くな
って排ガス熱損失および押込通風機の電力量の増大とい
う問題があったが、本装置においては低過剰空気運転を
維持しながら局所的な空気浸透不足により燃焼不良が生
じたときO2濃度が増加するので、そのO2濃度をO2濃度上
昇傾向判定部21により上昇傾向にあるか否かを判定し、
上昇傾向にあると判定したときにO2濃度上昇傾向判定部
21からタイマ駆動信号を出力してタイマ22へ供給し、こ
れによってタイマ22から所定時間オン信号を出力する。
このタイマ22からのオン信号を受けてスイッチ回路23は
オン動作すると、予め定めた所定の空気流量信号が設定
値発生部24からスイッチ回路23を通って加算手段25に供
給され、ここで前記PID演算手段18の出力,つまり低過
剰空気運転時の空気流量目標値に設定値発生部24からの
所定の空気流量信号(ハ)が加算され、カスケード制御
手段の空気流量目標値を増加させる。その結果、タイマ
22で定めた短時間の間空気流量の目標値が増加して燃焼
を活性化する。ひとたび燃焼が活性化するとその慣性で
しばらく燃焼の活発な状態が持続する性質がある。この
ことは、燃焼の活性化が図れるばかりでなく、第2図の
両ハッチング面積からも明らかなように、本装置の如く
短時間空気流量を上昇させたときの空気流量面積が従来
のようにバイアスさせた空気流量の面積に比べて大幅に
低減できるために適正な火床を破壊せずに燃焼を活性化
でき蒸気量の回収効率を高めることができる。
従って、以上のような実施例の構成によれば、堆積燃料
の蓄熱量が大きく,ひとたび燃焼が活発になるとその慣
性でしばらく燃焼の活発な状態が持続するというおき燃
焼式ボイラの性質を利用し、O2濃度計15の出力側にO2
度上昇傾向判定部21を設けて空気浸透不足による燃焼不
良時に生じるO2濃度の上昇傾向を判定したとき、カスケ
ード制御手段の空気流量目標値に短時間だけ所定の空気
流量値を加算し目標空気流量を高めるようにしたので、
低過剰空気運転で燃焼の活発化を持続させることがで
き、しかも空気流量の増加割合が少ないことから排ガス
熱損失および通風機の電力消費量が低減でき、火床の形
状を適正な状態に保持しながらボイラの安定な操業を確
保できる。
なお、上記実施例では、O2濃度上昇傾向判定部21を設け
てO2濃度の上昇傾向から燃焼不良を判定していたが、例
えば第3図のように蒸気流量計31および蒸気流量下降傾
向判定部32を設け、この判定部32によって蒸気流量が下
降傾向にあると判定したとき、設定値発生部24から所定
の空気流量値をスイッチ回路23を通して加算手段25に与
える構成であってもよく、あるいはタイマ33を設けて所
定時間ごとに設定値発生部24から加算すべき信号を出力
する構成であってもよい。また、O2濃度上昇傾向,蒸気
流量下降傾向および所定時間ごとの何れかを用いて所定
の空気流量値を加算させることもでき、この場合には第
3図に示すようにOR回路34を設け、この回路34の入力側
にO2濃度上昇傾向判定部21,蒸気流量下降傾向判定部32
およびタイマ34を設けることにより実現できる。
また、従来のボイラは上から見たとき(第4図a)およ
び横から見たとき(第4図b)、それぞれ炉1の前後左
右および上下方向にそれぞれ複数の空気吹込口40が設け
られている。なお、同図の矢印長さは空気吹込口40から
の空気流量値を示す。従って、従来のボイラではすべて
の空気吹込口40から均一の空気流量が供給されている。
これに対し、本装置では、例えばO2濃度上昇傾向または
蒸気流量下降傾向と判定したとき、第2図に示すように
一時的に空気流量の目標値を増加させずに第5図(a)
〜(e)のようにボイラの前後左右および上下方向の空
気流量比を変化させることにより、燃焼の活性化を図っ
てもよい。なお、局所的な空気浸透不足による燃焼不良
を個々に判定する場合には空気吹込口40と例えばO2濃度
計15とを1対1の関係で設置しておけば、当該燃焼不良
部分に対応する空気吹込口40の空気流量だけ確実に増加
させることができる。その他、本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で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、燃焼不良によって
生じる例えばO2濃度の上昇傾向を判定したとき、短時間
だけカスケード制御手段の空気流量目標値を増加させる
ようにしたので、恒常的に空気流量のバイアスを増加さ
せなくても低過剰空気運転で燃焼の活性化状態を持続さ
せることができ、しかも排ガス熱損失および機器の電力
量を低減させて省エネルギー化に貢献できるボイラの燃
焼制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係わるボイラの燃焼制御
装置の一実施例を説明するために示したもので、第1図
はおき燃焼式ボイラのシステム構成図、第2図は従来装
置と本発明装置における燃焼不良時の燃焼活性化を促進
する説明図、第3図は本発明装置の他の実施例を説明す
るシステム構成図、第4図および第5図は複数の空気吹
込口が有する場合の従来装置の空気流量比および本発明
装置の空気流量比を説明する図、第6図は一般的なおき
燃焼式ボイラの概略構成図、第7図はおき燃焼式ボイラ
における従来の燃焼制御装置の構成図である。 1……炉、6……燃料流量計、7……空気流量計、9…
…燃料空気制御用ダンパ、11……モード切替器、12……
補正手段、13……乗算手段、15……O2濃度計、16……O2
濃度設定部、17……減算手段、18……PID演算手段、20
……燃焼活性化制御手段、21……O2濃度上昇傾向判定
部、22……タイマ、23……スイッチ回路、設定値発生
部、25……加算手段、31……蒸気流量計、32……蒸気流
量下降傾向判定部、33……タイマ、34……OR回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩越 陽平 熊本県八代市十条町1丁目1番地 十條製 紙株式会社八代工場内 (72)発明者 谷原 隆 東京都江東区南砂2丁目4番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 井床 利之 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 中林 志郎 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 飯塚 和幸 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 桑田 龍一 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 熊木 亜夫 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 村松 篤 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭58−163795(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つまたは複数の燃焼用空気吹込口を持っ
    た火床を有する燠燃焼式ボイラにおいて、 低過剰空気運転時に燃焼不良状態と判定したとき、 O2濃度制御系から燃焼用空気制御系に供給する空気流量
    目標値を予め定めた所定の時間の間所定の空気流量値を
    増加させ、または前記複数の空気吹込口相互間の燃焼用
    空気流量を一時的に変化させる燃焼活性化制御手段を備
    えたことを特徴とするボイラの燃焼制御装置。
JP1010194A 1989-01-19 1989-01-19 ボイラの燃焼制御装置 Expired - Lifetime JPH076153B2 (ja)

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JPH02191786A JPH02191786A (ja) 1990-07-27
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JPS58163795A (ja) * 1982-03-24 1983-09-28 メジヤレツクス・コ−ポレ−シヨン 回収ボイラの還元効率を最大にする方法

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