JPH10176829A - ボイラ排ガス酸素濃度制御設定値の自動調整方法 - Google Patents

ボイラ排ガス酸素濃度制御設定値の自動調整方法

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JPH10176829A
JPH10176829A JP33555796A JP33555796A JPH10176829A JP H10176829 A JPH10176829 A JP H10176829A JP 33555796 A JP33555796 A JP 33555796A JP 33555796 A JP33555796 A JP 33555796A JP H10176829 A JPH10176829 A JP H10176829A
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JP
Japan
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target
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set value
line
exhaust gas
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JP33555796A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Ono
俊彦 小野
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試運転で決定した目標O2 設定値折線を定期
的に補正し、常に最適な目標O2 設定値となるように自
動的に調整する。 【解決手段】 予め決定した目標O2 設定値折線を用い
て操業を開始し、操業データから定期的にボイラ燃料流
量と排ガスCO値の回帰折線を求め、該回帰折線と目標
CO値折線のずれを補償するべく、前記目標O2 設定値
折線を自動的に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス酸素濃度
(以下O2 と称する)制御を行っているボイラの目標O
2 制御設定値の調整方法に係り、特に、常に最適な排ガ
スO2 制御設定値を得ることが可能な、ボイラ排ガスO
2 制御設定値の自動調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ボイラにおける排ガスO2 制御
は、空気過剰率を適正に保つことにより、排ガス量を減
らし、ボイラ効率を向上させるためのものであり、更
に、通風系統の圧力損失の減少により通風機の消費動力
を低減でき、又、高温腐食や低温腐食の防止、NOx 生
成量の低減にも効果的である。このように、排ガスO2
制御は、多くのメリットを有するため、産業用ボイラで
は、省エネルギの一貫として広く導入されている。
【0003】この排ガスO2 制御は、一般的には、制御
装置の中に排ガスO2 調節計を設けて排ガス中のO2 値
を測定し、該測定値と目標O2 設定値の偏差を補償する
べく空気過剰率を調整して、最適な空気比を保とうとす
るものである。
【0004】ここで、排ガスO2 制御の方式には、目標
O2 設定値が常に一定のものや、燃料流量の変化に応じ
て最適な目標O2 値が変化することに着目し、燃料流量
の変化に応じて目標O2 設定値を変化させるようにした
ものや、一酸化炭素濃度(以下COと称する)値を測定
し、CO値が高くなると強制的に目標O2 設定値を高く
して、COの発生を防止するようにしたもの、炉団単位
ではなく各燃焼室毎に空燃比を調整して燃焼効率を高め
ると共に、燃焼排ガス中の一酸化炭素等の有害物質の残
存量を低減するようにしたもの(特開平7−12662
7)、煙道での未燃焼成分量を煤塵計によって直接定量
的に検出して、この量と従来から検出していた排ガス損
失の評価との和が最小となるように、燃料空気比を制御
して、ボイラ各缶毎の排ガス損失が最小となる燃焼運転
の調節をしながら、しかも、煙突から煙を出さないよう
にしたもの(特開平7−139728)等、各種の制御
方式が考案されている。
【0005】この排ガスO2 制御の目標O2 設定値の決
定に当っては、できるだけ空気過剰率が低く、且つ、C
O発生による未燃焼損失が少ない、ボイラにとって最高
の効率となるポイント(一般にCO値が200〜300
ppmと言われている)を燃焼テストによって探し、そ
の点を目標O2 設定値としている。具体的には、ボイラ
を燃焼させた試運転状態において、空気過剰率を手動で
徐々に下げていき、200〜300ppmのCOが出る
ポイントのO2 値をプロットし、その値を最適な目標O
2 設定値としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、試運転時の設備上や操業上の制限から、必要な
データを得るのに十分なケースの試運転を行えなかった
り、又、試運転の日数の制限により、十分な調整ができ
なかったりする問題があった。
【0007】このため、一度決定した目標O2 設定値の
値が、本当に適正な値であるかどうかは、しばらく運転
してみないとわからず、又、適正でなかった場合、再度
試運転を行うには、大変な手間が必要である場合が多
い。
【0008】更に、試運転時には最適であった目標O2
設定値であっても、長期間使用している間に、燃料の成
分変化等によって次第に最適設定値がずれてしまい、い
つの間にか、最適設定からずれたポイントで運転してし
まうようになることもあった。
【0009】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、常に最適な排ガスO2 制御設定値が
得られるよう、該O2 制御設定値を自動調整することを
課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボイラの排ガ
スO2 制御における目標O2 設定値の調整に際して、予
め決定した、ボイラ燃料流量に対する目標O2 設定値折
線を用いて操業を開始し、操業開始後、操業データから
定期的にボイラ燃料流量と排ガスCO値の回帰折線を求
め、該回帰折線と目標CO値折線のずれを補償すべく、
前記目標O2 設定値折線を自動的に補正することによ
り、常に最適な排ガスO2 制御設定値となるようにし
て、前記課題を解決したものである。
【0011】本発明によれば、ボイラ排ガスO2 制御に
おいて、一度試運転等により決定された目標O2 設定値
折線を基準とし、ある一定期間、該目標O2 設定値折線
を用いて操業を実施する。そして、この間のボイラ燃料
流量と排ガスCO値の操業データをプロットしておき、
この2つの信号の回帰折線を求める。又、ボイラ燃料流
量に対して、例えばボイラ効率が最高となる目標CO値
折線を事前に設定しておき、この折線と先に求めた回帰
折線の差から、ボイラ燃料流量に対する目標CO値の補
正量を算出する。
【0012】次いで、例えばこの目標CO値の補正量に
換算係数を乗じて、ボイラ燃料流量に対する目標O2 値
の補正量に変換する。そして、例えばこの値の絶対値が
規定O2 補正量より大きかった場合、この目標O2 値補
正量を目標O2 設定値折線に加えて、目標O2 設定値折
線の補正を行う。このとき、目標O2 値補正量の加減に
は、上下限リミットを設けておき、異常値の加算を防止
することができる。
【0013】上記動作を、例えばタイムスケジュール管
理器を用いて定期的に実行することにより、最初に決定
した目標O2 設定値折線が適切なものでなくても、操業
の中で、常に最適な目標O2 設定値となるように自動的
に調整される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明を適用したボイラ排ガスO
2 制御系の実施形態を示すものである。
【0016】本実施形態において、ボイラの燃料流量発
信器10で測定されたボイラ燃料流量測定値Qf と排ガ
スCO分析計12で測定された排ガスCO測定値CO
を、本発明に係る目標O2 設定値演算回路20に入力
し、最適な排ガスO2 制御の目標O2 設定値O2sを求め
る。この目標O2 設定値O2sは、排ガスO2 調節計40
の設定値となり、この目標O2 設定値O2sと排ガスO2
分析計14で測定された排ガスO2 測定値O2mとの偏差
に、例えばP(比例)、I(積分)、D(微分)演算を
行い、その出力は、空気過剰率補正係数λの値を少しず
つ増減して変化させることにより、空気過剰率の補正を
行うための補正器44に入力される。
【0017】一方、ボイラの燃料流量発信器10で測定
されたボイラ燃料流量測定値Qf に、理論空気量係数乗
算器42で理論空気量係数を乗じ、これに、前記排ガス
O2調節計40の出力により空気過剰率補正器44で補
正された空気過剰率補正係数λを乗算器45で乗じたも
のが、燃料用空気流量調節計46の設定値Qasとなる。
【0018】該燃料用空気流量調節計46は、前記空気
流量設定値Qasと、燃料用空気流量計16で測定された
燃料用空気流量測定値Qamとの偏差にPID演算を行
い、該演算結果を、空気流量制御値Qacとして空気流量
調整ダンパ48に伝送して、燃料用空気流量を調整す
る。
【0019】図2は、本発明に係る前記目標O2 設定値
演算回路20における最適な目標O2 設定値決定ロジッ
クを示す線図である。
【0020】まず、ボイラの燃料流量発信器10で測定
されたボイラ燃料流量測定値Qf に対して、燃料流量の
変化に応じた目標O2 設定値を求めるための目標O2 設
定器22に、目標O2 設定値折線を設定しておき、該目
標O2 設定値折線を用いて求められる値を、排ガスO2
調節計40に出力される目標O2 設定値O2sとする。こ
の目標O2 設定器22に記憶されるボイラ燃料流量(ガ
ス量とも称する)と目標O2 (設定)値との関係は、試
運転等により予め決定しておく。
【0021】次に、回帰折線計算器24に、ボイラの燃
料流量発信器10で測定されたボイラ燃料流量測定値Q
f と、排ガスCO分析計12で測定された排ガスCO測
定値COの操業データをプロットしておき、この2つの
信号による燃料流量−排ガスCO値回帰折線を求める。
【0022】又、目標CO値折線設定器26に、ボイラ
燃料流量測定値Qf に対して、例えばボイラ効率が最高
となる目標CO値折線を事前に設定しておき、この目標
CO値折線と最初に求めた燃料流量−排ガスCO値回帰
折線の信号の差を減算器28で求め、ボイラ燃料流量に
対する目標CO値の補正量COc を算出する。
【0023】次に、換算係数乗算器30で、この目標C
O値の補正量COc にCO値/O2値換算係数を乗じ
て、ボイラ燃料流量に対する目標O2 値補正量折線を求
め、目標O2 値補正量折線記憶器32に記憶する。そし
て、折線補正可否判定器34により、例えば目標O2 補
正量最大値の絶対値が規定O2 補正量より大であると判
断された場合、この目標O2 値補正量折線を、前記目標
O2 設定器22に設定された目標O2 設定値折線に加え
て、目標O2 設定値折線の補正を行う。この際、目標O
2 値補正リミッタ36を設けておき、目標O2 値補正量
の加減にリミットを設けて、異常値の加算を防止するこ
とができる。
【0024】上記の動作をタイムスケジュール管理器3
8を用いて定期的に実行することにより、最初に決定し
た目標O2 設定値折線が適切なものでなくても、操業の
中で、常に最適な目標O2 設定値となるように、自動的
に調整される。
【0025】なお、本実施形態においては、前記目標C
O値折線設定器26に設定される目標CO値折線を、ボ
イラ効率が最高となるように設定していたが、目標CO
値折線を設定する方法はこれに限定されず、例えば、他
の要素を加味して修正することも可能である。
【0026】又、本実施形態においては、折線補正可否
判定器34を設けて、目標O2 補正量最大値の絶対値
が、規定O2 補正量に達しない場合には、目標O2 設定
値折線の補正を行わないようにしているので、測定値の
ばらつき等により過度に頻繁に補正が行われることが防
止され、制御の安定性が高い。
【0027】又、本実施形態においては、目標O2 値補
正リミッタ36を設けて、目標O2設定値折線に対する
補正量を限定するようにしているので、異常値による補
正が防止され、安全性が高い。なお、目標O2 値の異常
値を防止する方法はこれに限定されず、例えば、目標O
2 設定器22の出力側にリミッタを設けても良い。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、試運転等により最適な
排ガスO2 制御の目標O2 設定値を決定できなかった場
合においても、以後の操業の中で、自動的に最適値に調
整してくれるため、定期的に試運転を行い、目標O2 設
定値を見直す必要がなくなる。又、操業を続けていくう
ちに燃料の成分変化等によって最適設定値が変化して合
わなくなってきても、自動的に調整され、常に操業状態
に合った最適な目標O2設定値が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した、ボイラ排ガスO2 制御系の
実施形態の構成を示すブロック線図
【図2】前記実施形態で用いられている、本発明に係る
目標O2 設定値演算回路を示すブロック線図
【符号の説明】
10…燃料流量発信器 Qf …ボイラ燃料流量測定値 12…排ガスCO分析計 CO…排ガスCO測定値 14…排ガスO2 分析計 O2m…排ガスO2 測定値 16…燃料用空気流量計 Qam…燃料用空気流量測定値 20…目標O2 設定値演算回路 O2s…目標O2 設定値 22…目標O2 設定器 24…回帰折線計算器 26…目標CO値折線設定器 30…CO値/O2 値換算係数乗算器 32…目標O2 値補正量折線記憶器 34…折線補正可否判定器 36…目標O2 値補正リミッタ 38…タイムスケジュール管理器 40…排ガスO2 調節計 λ…空気過剰率補正係数 42…理論空気量係数乗算器 44…空気過剰率補正器 λ…空気過剰率補正係数 45…空気過剰率補正係数乗算器 46…燃料用空気流量調節計 48…空気流量調整ダンパ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボイラの排ガス酸素濃度制御における目標
    酸素濃度設定値の調整に際して、 予め決定した、ボイラ燃料流量に対する目標酸素濃度設
    定値折線を用いて操業を開始し、 操業開始後、操業データから定期的にボイラ燃料流量と
    排ガス一酸化炭素濃度値の回帰折線を求め、 該回帰折線と目標一酸化炭素濃度値折線のずれを補償す
    べく、前記目標酸素濃度設定値折線を自動的に補正する
    ことにより、 常に最適な排ガス酸素濃度制御設定値となるようにした
    ことを特徴とするボイラ排ガス酸素濃度制御設定値の自
    動調整方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記目標一酸化炭素濃
    度値折線が、ボイラ効率が最高となるように設定されて
    いることを特徴とするボイラ排ガス酸素濃度制御設定値
    の自動調整方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記目標酸素濃度設定
    値の補正量にリミットが設けられていることを特徴とす
    るボイラ排ガス酸素濃度制御設定値の自動調整方法。
JP33555796A 1996-12-16 1996-12-16 ボイラ排ガス酸素濃度制御設定値の自動調整方法 Pending JPH10176829A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101237995B1 (ko) 2010-10-29 2013-02-27 한국전력공사 보일러 최적 효율 유지 장치 및 방법
CN103388834A (zh) * 2012-05-11 2013-11-13 费希尔-罗斯蒙特系统公司 用于控制燃烧过程系统的方法和装置
CN111365733A (zh) * 2020-03-04 2020-07-03 广东电科院能源技术有限责任公司 一种燃煤锅炉经济氧量动态寻优方法、系统及设备

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