JPH09166316A - 石炭焚きボイラの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭バーナ消火時における微粉炭機の残炭パ
ージ時においても、微粉炭機の出炭特性を模擬すること
によりボイラに対する他の微粉炭機との合計燃料量を適
切に調整し、ボイラ特性の安定化を図る制御装置を提供
する。 【解決手段】 石炭焚きボイラの燃焼制御装置におい
て、負荷に応じて所定数のバーナへの消火指令１を発す
る手段と、バーナ消火指令に応じてバーナに関連する微
粉炭機への給炭量を所定割合で減少させたのち供給停止
する給炭量制御手段と、給炭量の減少に伴いほぼ同時に
微粉炭機用回転分級機の回転数を所定割合で減少させた
のち最低回転数に維持する回転分級機制御手段と、回転
分級機の回転数減少による微粉炭機内粉砕炭の関連バー
ナへの排出増加量を算出する手段と、消火バーナに関連
する微粉炭機への給炭量に基づき微粉炭機からの送出微
粉炭量を求める手段と、微粉炭機からの送出微粉炭量、
回転分級機回転数減少による微粉炭排出量増加とに基づ
き運転継続中の他の微粉炭機への石炭供給量を調整する
手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭焚きボイラの
燃焼制御装置に係り、特に、微粉炭機を停止させる際の
微粉炭機内石炭循環量（保有炭量）を低減し、微粉炭機
停止時および残炭パージ時の停止微粉炭機から火炉へ投
入される燃料量の影響を抑制し、安定したボイラの蒸気
圧力、温度特性を得るのに好適な石炭焚きボイラの燃焼
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭焚きボイラへの燃料供給おいては、
発電所の発電量指令に応じてボイラの燃焼量指令が作成
され、この指令が、複数の運転中の給炭機へ給炭量要求
信号として送られる。給炭機では、コールフィーダの速
度調整を行ない、石炭を微粉炭機へ給炭する。給炭機か
ら微粉炭機に供給された石炭は、微粉炭機内のローラに
より粉砕された後、微粉炭機へ送られる一次空気によっ
てボイラ火炉内に搬送され火炉内で燃焼するが、微粉炭
機で粉砕された微粉は、微粉炭機から火炉に搬送される
前に、燃焼に適した微粉粒度となるように粉砕炭中の粗
粒を分離し粉砕部へ戻す回転式の分級機が設置されてお
り、回転数制御によって微粉粒度を調節する機構となっ
ている。

【０００３】回転分級機回転数を増加させると石炭バー
ナーへ搬送される微粉炭の粒度は、小さくなり微粉炭機
内の石炭循環量が増加するとともに微粉炭機からの出炭
量が減少し微粉炭機内保有炭が増加する特性となる。ま
た、上記とは逆に回転分級機回転数を減少させると、回
転分級機を通過する微粉粒度は大きくなり、微粉炭機内
の石炭循環量は減少するとともに、出炭量が増加し微粉
炭機内保有炭は減少する特性になる。

【０００４】通常、石炭焚きボイラでは、ボイラ蒸発量
に応じて複数の給炭機および微粉炭機によりバーナーへ
の石炭供給系が構成される。ボイラ負荷の増加減少割合
が大きい時は、給炭機および微粉炭機の一部を起動また
は停止させることにより火炉への燃料供給量を増減し、
ボイラ負荷の調整を行なうことになる。石炭バーナー消
火（給炭機および微粉炭機の停止）時には、石炭バーナ
ー消火指令により当該微粉炭機に供給している石炭量を
減少させて給炭機を停止させ、微粉炭機内の保有炭を火
炉へ排出し残炭のない状態で微粉炭機を停止させる必要
がある。このため給炭機停止後、当該微粉炭機の回転分
級機回転数を減少させるとともに微粉炭搬送一次空気流
量を増加させ微粉炭機内保有炭を排出して火炉で燃焼さ
せる操作を行なう（残炭パージ（図３参照））。一方、
運転中の微粉炭機は、微粉粒度を確保し燃焼性を維持す
るため回転分級機回転数を高回転で運転する。その結果
停止前の微粉炭機は微粉炭機内の保有炭が多い状態とな
っている。

【０００５】したがって、石炭バーナー消火時には、前
述の残炭パージ操作を行なうわけであるが、この時給炭
機停止後火炉へ排出される出炭量は、計器計測できる技
術が確立されていないために、ボイラへの燃料流量検出
信号は、この出炭量を模擬信号として（給炭量の一次遅
れ信号として）、他の微粉炭機の合計燃料流量に加算し
てボイラ入熱を調節する制御方式としている。

【０００６】しかしながら、前記したように微粉炭機保
有炭が回転分級機回転数によって変化する特性であるた
め、回転分級機回転数とは無関係に作成された従来の出
炭量模擬信号では、石炭バーナー消火時の残炭排出量を
正確に模擬することができず、結果として燃料の過不足
が生じてボイラ特性（蒸気温度、圧力）への外乱を抑制
しきれない問題点があった。

【０００７】図３に従来技術における石炭バーナー消火
時のタイムチャートを示す。石炭バーナー消火時の各プ
ロセスから、上記概略動作を以下に説明する。 （ａ）石炭バーナー消火指令により、ただちに給炭量を
一定のレートで給炭機最低給炭量（図３では１５．６Ｔ
／Ｈ）まで減少させる（図３の（ａ））。 （ｂ）回転分級機回転数は通常給炭量に対するプログラ
ム制御としており、給炭機最低給炭量までは石炭バーナ
ー消火指令が出力される前と同一の回転数（高回転）と
なるように設定されている（図３の（ｂ））。 （ｃ）火炉への石炭の出炭特性は、給炭機給炭量に微粉
炭機の粉砕遅れと火炉までの搬送時間を考慮して時間遅
れを持たせた流量信号としている。

【０００８】ここで斜線部で示す石炭流量が、石炭バー
ナー消火時の微粉炭機内残炭パージ時の模擬出炭量であ
る（図３の（ｃ））。 （ｄ）微粉炭を火炉へ搬送する一次空気量は、給炭量に
対するプログラム制御としており給炭機最低給炭量での
一次空気流量が最低空気流量となる（図３の（ｄ））。 （ｅ）石炭バーナー消火時の微粉炭機内保有炭パージ
は、給炭機停止から開始され、給炭機停止により回転分
級機回転数を一定レートで減少させると同時に、一次空
気流量も残炭パージのために一気に流量を増加させる
（図３の（ａ）、（ｂ）、（ｄ））。

【０００９】このように、回転分級機回転数を減少させ
て微粉炭機内の石炭循環量を少なくするとともに一次空
気流量を増加させて微粉炭機停止時の微粉炭機保有炭を
パージし微粉炭機を停止させる。 （ｆ）しかしながら、給炭機停止後の斜線部で示す模擬
出炭量を調整しても残炭パージ時の石炭排出量が（図３
の（ｃ）の点線で示す山部のように過大となり主蒸気温
度、主蒸気圧力の外乱となっていた（図３の（ｆ））。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、微粉
炭機停止時における回転分級機回転数変化に対する微粉
炭の出炭特性が大きく変化することが配慮されておら
ず、石炭量の要求信号に対して過剰な石炭が投入される
結果、ボイラの蒸気温度、圧力が異常上昇する等の問題
点があった。

【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、石炭バーナー消火時における当該微粉炭機
の残炭パージにおいても、当該微粉炭機の出炭特性を正
確に模擬することによりボイラに対する他の微粉炭機と
の合計燃料量を適切に調整し、主蒸気温度、主蒸気圧力
等のボイラ特性の安定化を図る、石炭焚きボイラの燃焼
制御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）負荷に応じて所定量の石炭を微粉炭機へ供給する
給炭機と、供給された石炭を粉砕する微粉炭機と、微粉
炭機で粉砕された微粉の粒度を回転数によって分級し所
定粒径以下の微粉炭をバーナーに供給し、残りを微粉炭
機に戻す回転分級機と、回転分級機を経て供給された微
粉炭を火炉へ供給して燃焼させる複数のバーナーとを備
えた石炭焚きボイラの燃焼制御装置において、バーナー
消火指令に基づきそのバーナーに連係する微粉炭機への
石炭量を所定割合で減少させるとともに、連係する回転
分級機の回転数設定値を減少させてその回転数を最低回
転数まで所定割合で減少させ、微粉炭機停止時の微粉炭
機内残炭パージ量を減少させる制御手段を設けたことを
特徴とする石炭焚きボイラの燃焼制御装置。

【００１３】（２）負荷に応じて所定量の石炭を微粉炭
機に供給する給炭機と、供給された石炭を粉砕する微粉
炭機と、微粉炭機で粉砕された粉砕炭のうち所定粒径以
下の微粉炭を関連するバーナーに供給し、残りの粗粒炭
を微粉炭機へ循環させる回転分級機と、回転分級機を経
て供給された微粉炭を火炉へ供給して燃焼させる複数台
のバーナーとを備えた石炭焚きボイラの燃焼制御装置に
おいて、バーナー消火指令に基づき該バーナーに微粉炭
を供給しており、停止されるべき微粉炭機への給炭量を
所定割合で減少させ、所定時間最低供給量に維持したの
ち供給量を停止する給炭量制御手段と、前記消火指令に
基づく給炭量の減少に伴ない該当微粉炭機所属回転分級
機の回転数を給炭停止まで所定割合で減少させ、給炭停
止後その最低回転数に回転維持する回転分級機回転数制
御手段と、上記回転分級機の回転数減少に伴なう停止さ
れるべき微粉炭機内循環粉砕炭のバーナーへの排出量を
算出する手段と、停止されるべき微粉炭機への前記給炭
量に対する一次遅れ信号として該微粉炭機出炭量を演算
する手段と、演算されたこの出炭量と前記算出されたバ
ーナーへの循環粉砕炭排出量とに基づき他の微粉炭機へ
の石炭供給量を調整する手段とを設けたことを特徴とす
る石炭焚きボイラの燃焼制御装置。

【００１４】（３）負荷に応じて所定量の石炭を微粉炭
機へ供給する給炭機と、供給された石炭を粉砕する微粉
炭機と、微粉炭機で粉砕された石炭のうち所定粒径以下
の微粉炭をバーナーに供給し、残りの粗粒炭を微粉炭機
へ循環させる回転分級機と、複数の上記バーナーを設け
た火炉とを備えた石炭焚きボイラの燃焼制御装置におい
て、負荷に応じて所定数のバーナーへの消火指令を発す
る手段と、バーナー消火指令に応じて該バーナーに関連
する微粉炭機への給炭量を所定割合で減少させたのち供
給停止する給炭量制御手段と、前記給炭量の減少に伴な
い、ほぼ同時に当該微粉炭機用回転分級機の回転数を所
定割合にて減少させたのち最低回転数に維持する回転分
級機制御手段と、前記回転分級機の回転数減少による微
粉炭機内粉砕炭の関連バーナーへの排出増加量を算出す
る手段と、前記消火バーナーに関連する微粉炭機への給
炭量に基づき該微粉炭機よりの送出微粉炭量を求める手
段と、上記微粉炭機よりの送出微粉炭量、回転分級機回
転数減少による微粉炭排出増加量および運転継続中の他
の微粉炭機から供給される微粉炭量とに基づきボイラ負
荷を制御する手段とを設けたことを特徴とする石炭焚き
ボイラの燃焼制御装置。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例に係わる制
御ブロック図を示す。図２は、石炭バーナー消火時の微
粉炭機停止過程の給炭量信号、回転分級機回転数、石炭
流量模擬信号その他の概要を示す。図１において、ま
ず、石炭バーナー消火指令１により信号切替器４を信号
発生器２側に切替える。信号発生器２は、回転分級機回
転数に対応して微粉炭機内に循環される石炭流量を模擬
信号として関数発生器６により作成する。関数発生器６
の出力信号は変化率制限器５で一定レートをもって増加
させ、その後減少させるようにし上限値を１００％の設
定にしておく。石炭バーナー消火指令がないときはこの
模擬出炭量を考慮する必要がないため信号切替器４は信
号発生器３に切替えられ、信号発生器３は０％設定とす
る。

【００１６】ここで石炭バーナー消火指令１が出力され
た時の回転分級機回転数１２を信号記憶器１３で記憶さ
せ、関数発生器６で石炭バーナー消火指令１出力時の石
炭流量模擬量をこの記憶信号値に見合って算出し、給炭
機からの給炭量供給信号１４に一次遅れ器１５を通して
作成した石炭流量信号１６に加算器１７で加算し、実際
に停止すべき微粉炭機から出炭している石炭流量信号２
３を作成する。

【００１７】この石炭流量信号２３を他の運転中の微粉
炭機の合計燃料流量信号に加算し、他の運転継続中の微
粉炭機給炭量信号は対象消火バーナー石炭流量模擬信号
分だけ減少するように作用するため合計燃料流量信号１
９は常に燃料指令量に見合った流量制御が可能となる。
石炭バーナー消火指令１により、給炭機給炭量信号７に
基づき関数発生器８で作成された回転分級機回転数指令
９に、一定のレートで回転数を減少させるよう信号発生
器２２で作成した回転数減少指令を前記回転分級機回転
数指令９に加算して石炭バーナー消火時の回転分級機回
転数制御信号２４を作成する。

【００１８】この回転数指令２４と回転分級機の実回転
数信号１２との偏差を減算器２６により作成し、この偏
差が０となるよう回転分級機回転数は該調節部２５にて
制御される。上記制御動作により石炭バーナー消火時回
転分級機回転数が図２に示すように制御され減少する。

【００１９】このように本発明では、石炭バーナー消火
時における微粉炭機内残炭パージで火炉へ排出される石
炭量を石炭バーナー消火過程で残炭パージ前にあらかじ
め、微粉炭機の回転分級機回転数を低回転とすることに
よって減少させるとともに、その時の出炭量増加分を模
擬信号により燃料流量に加算することにより、石炭バー
ナー消火時の出炭特性を精度よく模擬することが可能と
なるため、燃焼中の他石炭バーナーを含めた合計燃料流
量の適正な調整が実現できる。以上により、石炭バーナ
ー消火時において残炭パージ時過剰に排出される石炭流
量によって生じていたボイラの蒸気温度、主蒸気圧力等
の外乱が抑制される。

【００２０】以上述べたように、従来技術では、石炭バ
ーナー消火過程において、給炭量を減少させた時の給炭
機からの石炭供給量信号は時間遅れを持たせて石炭出炭
量に変換し合計石炭流量に加算していたが、前述したよ
うに回転分級機回転数が給炭機が停止するまで高回転で
運用されるために、微粉炭機内保有炭量は多い状態にな
っていた。これに対し、本願発明においては、この微粉
炭機内保有炭量を、石炭バーナー消火過程で給炭機停止
前に減少させるので、回転分級機回転数を一定レートで
減少させて出炭量を増加させ、この時の回転出炭量模擬
信号を、石炭バーナー消火操作開始時の回転分級機回転
数をもとに作成し燃料流量に加算する。以上により運転
中の各微粉炭機への要求石炭流量信号がその分減少し、
運転中の給炭機の給炭量が減少することになり、常に適
正な合計燃料流量の調整が実現されることになるので、
石炭バーナー消火時における微粉炭機内残炭パージ時の
過剰な石炭排出量による蒸気温度等への外乱等が解消
し、安定したボイラ特性が得られることになる。

【００２１】石炭バーナー消火時における微粉炭機停止
時の残炭パージ時（給炭機停止後）に排出される石炭流
量は、最終的に微粉炭機内保有炭量により左右される
が、微粉炭機残炭パージ時の保有炭炭層厚さの関数で補
正する信号を作成し、残炭パージ時の模擬出炭量信号の
精度を向上させ、パージ時のボイラ特性への外乱を抑制
する方法も、本発明と同様の効果を奏する。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、石炭バーナー消火時に
回転分級機回転数減少により火炉へ排出される石炭流量
を精度よく模擬することが可能となるため、燃料流量の
調整が適正に行なわれることになり、ボイラ蒸気温度、
主蒸気圧力等を安定に維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す制御ブロック図。

【図２】本発明を用いた場合の石炭バーナー消火指令出
力後から残炭パージ完了までの各プロセス量および回転
分級機回転数と模擬石炭信号の関係を示す図。

【図３】従来技術における石炭バーナー消火指令出力後
から残炭パージ完了までの各プロセス量および回転分級
機回転数と模擬石炭信号の関係を示す図。

【符号の説明】

１…石炭バーナー消火指令、２、３…信号発生器、４…
信号切替器、５…変化率制限器、６…関数発生器、７…
給炭機給炭量、８…関数発生器、９…回転分級機回転数
制御指令、１０…信号発生器、１１…信号切替器、１２
…回転分級機回転数、１３…信号記憶器、１４…給炭量
フィードバック信号、１５…一次遅れ器、１６…石炭流
量信号、１７…加算器、１８…加算器、１９…合計石炭
流量、２０…減算器、２１…乗算器、２２…信号発生
器、２３…出炭ベース石炭流量、２４…バーナー消火時
の回転分級機回転数制御設定信号、２５…回転分級機回
転数調節部、２６…減算器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に応じて所定量の石炭を微粉炭機へ
   供給する給炭機と、供給された石炭を粉砕する微粉炭機
   と、微粉炭機で粉砕された微粉の粒度を回転数によって
   分級し所定粒径以下の微粉炭をバーナーに供給し、残り
   を微粉炭機に戻す回転分級機と、回転分級機を経て供給
   された微粉炭を火炉へ供給して燃焼させる複数のバーナ
   ーとを備えた石炭焚きボイラの燃焼制御装置において、
   バーナー消火指令に基づきそのバーナーに連係する微粉
   炭機への石炭量を所定割合で減少させるとともに、連係
   する回転分級機の回転数設定値を減少させてその回転数
   を最低回転数まで所定割合で減少させ、微粉炭機停止時
   の微粉炭機内残炭パージ量を減少させる制御手段を設け
   たことを特徴とする石炭焚きボイラの燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 負荷に応じて所定量の石炭を微粉炭機に
   供給する給炭機と、供給された石炭を粉砕する微粉炭機
   と、微粉炭機で粉砕された粉砕炭のうち所定粒径以下の
   微粉炭を関連するバーナーに供給し、残りの粗粒炭を微
   粉炭機へ循環させる回転分級機と、回転分級機を経て供
   給された微粉炭を火炉へ供給して燃焼させる複数台のバ
   ーナーとを備えた石炭焚きボイラの燃焼制御装置におい
   て、バーナー消火指令に基づき該バーナーに微粉炭を供
   給しており、停止されるべき微粉炭機への給炭量を所定
   割合で減少させ、所定時間最低供給量に維持したのち供
   給量を停止する給炭量制御手段と、前記消火指令に基づ
   く給炭量の減少に伴ない該当微粉炭機所属回転分級機の
   回転数を給炭停止まで所定割合で減少させ、給炭停止後
   その最低回転数に回転維持する回転分級機回転数制御手
   段と、上記回転分級機の回転数減少に伴なう停止される
   べき微粉炭機内循環粉砕炭のバーナーへの排出量を算出
   する手段と、停止されるべき微粉炭機への前記給炭量に
   対する一次遅れ信号として該微粉炭機出炭量を演算する
   手段と、演算されたこの出炭量と前記算出されたバーナ
   ーへの循環粉砕炭排出量とに基づき他の微粉炭機への石
   炭供給量を調整する手段とを設けたことを特徴とする石
   炭焚きボイラの燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 負荷に応じて所定量の石炭を微粉炭機へ
   供給する給炭機と、供給された石炭を粉砕する微粉炭機
   と、微粉炭機で粉砕された石炭のうち所定粒径以下の微
   粉炭をバーナーに供給し、残りの粗粒炭を微粉炭機へ循
   環させる回転分級機と、複数の上記バーナーを設けた火
   炉とを備えた石炭焚きボイラの燃焼制御装置において、
   負荷に応じて所定数のバーナーへの消火指令を発する手
   段と、バーナー消火指令に応じて該バーナーに関連する
   微粉炭機への給炭量を所定割合で減少させたのち供給停
   止する給炭量制御手段と、前記給炭量の減少に伴ない、
   ほぼ同時に当該微粉炭機用回転分級機の回転数を所定割
   合にて減少させたのち最低回転数に維持する回転分級機
   制御手段と、前記回転分級機の回転数減少による微粉炭
   機内粉砕炭の関連バーナーへの排出増加量を算出する手
   段と、前記消火バーナーに関連する微粉炭機への給炭量
   に基づき該微粉炭機よりの送出微粉炭量を求める手段
   と、上記微粉炭機よりの送出微粉炭量、回転分級機回転
   数減少による微粉炭排出増加量および運転継続中の他の
   微粉炭機から供給される微粉炭量とに基づきボイラ負荷
   を制御する手段とを設けたことを特徴とする石炭焚きボ
   イラの燃焼制御装置。