JPH10232016A - 混焼ボイラの燃料供給制御方法とその装置 - Google Patents

混焼ボイラの燃料供給制御方法とその装置

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JPH10232016A
JPH10232016A JP4974197A JP4974197A JPH10232016A JP H10232016 A JPH10232016 A JP H10232016A JP 4974197 A JP4974197 A JP 4974197A JP 4974197 A JP4974197 A JP 4974197A JP H10232016 A JPH10232016 A JP H10232016A
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JP
Japan
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fuel
change
fuels
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amount
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JP4974197A
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English (en)
Inventor
Hiromi Aota
浩美 青田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数種の燃料を使用する混焼ボイラにおい
て、負荷変化に対応させて運転状態変更途中の過渡期に
おいても常時、複数種の燃料の供給量と負荷との関係
(バランス)を適正に保持することができる。 【解決手段】 図5に示すように混焼ボイラへ供給され
る複数の燃料A,B,Cのうちの1つを調整燃料Cとし
てバッファ的に使用し、少なくとも前記調整燃料Cを除
く他の燃料A,Bの目標負荷A2,B2,に移行する際の
他の各燃料A,B毎の変化終了時点TA、TB夫々で負荷
がバランスするような調整燃料Cの必要量CA、CBを求
め、好ましくは図4(B)に示すように変化終了時点夫
々における調整燃料と他の燃料をテーブル化して該テー
ブルに基づいてリアルタイムに燃料供給量制御を行うも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は混焼ボイラの燃料供
給制御方法とその装置に係り、例えば製鉄所に併設され
る副生ガス焚きボイラ等、複数の燃料を適宜割合で供給
しながら混焼させる混焼ボイラの燃料供給制御方法とそ
の装置に関する。
【0002】
【従来の技術】製鉄所等に設置される副生ガス焚きボイ
ラ等、複数の燃料を適宜割合で供給しながら混焼させる
混焼ボイラにおいては、前記複数種の燃料を効率良く燃
焼させるため発電負荷に見合うように、各種燃料供給量
を相互に調整制御しながら運転することが要求される。
【0003】このため、前記のような混焼ボイラでは、
発電負荷の変化に対応して運転状態を変更する際に、一
斉に全ての燃料の供給量を変化する場合があり、このよ
うな場合にはボイラは燃焼不安定の状態になり易い。
【0004】前記のような負荷(発電量)の変化に伴う
燃料供給量の変化は、通常、各ボイラ固有に定められた
燃料変化率やこれにともなう負荷変化率(発電量変化
率)を使用して、目標負荷に対応して設定された目標燃
料供給量へ向けて一斉に変化させている。
【0005】しかしながら目標負荷到達時点で、該燃料
供給量と負荷(発電量)との間にバランスがとれた値を
用いても、負荷変化中の燃料供給量の変更途中において
は、常時前記バランスがとれた状態で燃料供給量の変更
を行えるわけではなく、前記混焼ボイラにあっては、燃
料供給量の変更の途中において複数種の燃料の供給量の
バランスがくずれ、ボイラ側での蒸気圧力の変動、蒸気
温度変動等の過渡的変化や燃焼の不安定状態が発生し、
負荷変化中における安定運転が阻害される恐れがある。
【0006】図6に従来の混焼ボイラ発電装置における
典型的な負荷燃料変化の状態を示す。変化前の整定状態
が区間1、変化後の整定状態が区間2で、区間1及び2
における燃料A1,B1,C1、及びA2,B2,C2はいず
れも目標負荷E1、E2における燃料供給設定値(目標
値)と対応し、従って区間1及び2においては発電量E
と燃料A1,B1,C1、及びA2,B2,C2のバランスは
取れている。
【0007】即ち、区間1及び2においては、下記式を
満足する。 E1=f1(A1,B1,C1)…11) E2=f1(A2,B2,C2)…12) ここでf1()の関数は混焼ボイラ発電装置の燃料発電
特性を示す。
【0008】しかしながら発電量E及び燃料A、B、C
が個別の変化率で動く場合には、前記11)及び12)が
満足するのは発電量がE1若しくはE2に達している区間
1及び2の場合であり、発電量がE1〜E2に変化する途
中Tにおいてはバランスδが崩れている。ここで δ=E−f1(A,B,C)…2’) とすると、図6のグラフの下段(バランス度)ような変
化となり、これがボイラ側で蒸気圧力の変化等を引起こ
す。
【0009】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、複
数種の燃料を使用する混焼ボイラにおいて、負荷変化に
対応させて運転状態を変更させる場合においても、負荷
変化の途中において、負荷と燃料量とのバランスを設定
された範囲内に保持し得る混焼ボイラの燃料供給制御方
法とその装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、例えば図5に示すように混焼ボイラへ供給
される複数の燃料A,B,Cのうちの1つを調整燃料C
としてバッファ的に使用し、少なくとも前記調整燃料C
を除く他の燃料A,Bの目標負荷A2、B2に移行する際
の他の各燃料A,B毎の変化終了時点TA、TB夫々で負
荷がバランスするような調整燃料Cの必要量CA、CB
求め、好ましくは図4(B)に示すように変化終了時点
夫々における調整燃料と他の燃料をテーブル化して該テ
ーブルに基づいてリアルタイムに燃料供給量制御を行う
ものである。
【0011】尚、前記図5及び後記実施例においては混
焼用の複数の燃料(A〜C)、(A〜D)の内、調整燃
料として他の燃料に対し異種燃料であるC若しくはD燃
料を使用したが、例えば複数の燃料(A〜C)の内、同
種の燃料(C)を2つに分割し(C11、C12)、一方を
調整燃料(C12)とし他方を変化終了時間設定用の他の
燃料(C11)に用いてもよい。
【0012】すなわちA〜Dの内、Dが調整燃料の場合
に該調整燃料Dの必要量を求める式は δ=E−f1(A,B,C) δ=f2(D) …2) となり、一方同種の燃料(C)を2つに分割し(C11
12)、一方を調整燃料(C12)とし他方を変化終了時
間設定用の他の燃料(C11)として用いた場合に該調整
燃料Dの必要量を求める式は δ=E−f1(A,B,C11) δ=f2(C12) …2) となる。
【0013】すなわち、請求項1記載の発明において
は、複数の燃料を燃焼する混焼ボイラにおいて、負荷
(発電量)変化に対応して運転状態を変更するにあた
り、前記複数の燃料のうちの1つを調整燃料とし、該調
整燃料を除く他の燃料及び負荷目標値についての、変化
所要時間を予め設定した変化率その他の係数より求め、
前記各燃料の変化所要時間に対応する変化終了時点にお
いて燃料供給量と負荷がバランスするように、前記各変
化終了時点ごとに調整燃料の必要量を算出し、これを中
間的な目標値として区分的な燃料制御を行うことを特徴
とする混焼ボイラの燃料供給制御方法を提案する。
【0014】請求項2記載の発明は前記制御方法を円滑
に実施するための装置に関する発明で、前記複数の燃料
のうちの1つを調整燃料とし、少なくとも該調整燃料を
除く他の燃料について発電目標値(負荷)に対応する夫
々の燃料目標値を演算する目標値設定手段と、予め設定
した変化率その他の係数と前記他の燃料及び負荷の目標
値とにより、他の燃料及び負荷目標値の変化所要時間を
求める手段と、前記燃料供給量と負荷がバランスするよ
うに前記前記各燃料の変化所要時間に対応する各変化終
了時点ごとに調整燃料の必要量を算出する中間目標値算
出手段と、前記各変化終了時点ごとの中間目標値に基づ
いて区分的にボイラへの燃料制御を行うことを特徴とす
る混焼ボイラの燃料供給制御装置を提案する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。
【0016】図1は本発明の実施形態に係る混焼ボイラ
の燃料供給量制御装置のブロック図、図2は混焼ボイラ
の燃料供給系の構成図(系統図)、図3は作用説明グラ
フ図、図4は燃料/発電量変化値を示す表図(A)、及
び中間目標値設定テーブルの内容(B)を夫々示す。
【0017】図2において、1は製鉄所に併設される副
生ガス焚きボイラのように、複数の燃料を適宜割合で供
給しながら混焼させる混焼ボイラで、該ボイラ1でボイ
ラ水を加熱し、生成された蒸気が蒸気タービン102に
供給され発電機103を回転させて発電に供される。1
01はボイラ及びタービン制御装置8を介して得られる
燃料供給量制御装置100よりの制御信号に基づいて流
量ポンプ若しくは流量制御弁等(いずれも不図示)を駆
動制御して混焼ボイラ1へ供給する複数の燃料A〜Dを
個々に供給制御する燃料供給装置で、本実施例の場合4
種の燃料A〜Dが供給されるように構成されている。8
は該燃料供給装置101及び蒸気タービン102に制御
・操作信号を出力するボイラ及びタービン制御装置、1
00は該ボイラ及びタービン制御装置8に燃料供給量の
制御信号を出力する燃料供給量制御装置である。
【0018】図1は前記燃料供給量制御装置100の具
体的構成を示し、本実施例の場合4種の燃料A〜Dの
内、燃料Dを調整燃料としてが供給されるように構成さ
れている。図中2は目標値設定器として機能する関数演
算器で、目標発電量Eα(変化後の発電量)が入力され
ると下記関数式1α)に基づいて目標発電量Eαに対応
する燃料供給量Aα,Bα,Cαを算出する。 Eα=f1(Aα,Bα,Cα)…1α)
【0019】尚、図6に示すように、変化後(区間2)
における燃料A2 、B2 、C2 (3種の燃料A〜C)と
発電量E2 とはバランスが取れており、従って変化後の
目標発電量Eαに対応する燃料供給量を算出する場合、
わざわざ調整燃料Dを外して算出する必要はなく、下記
関数式1α’)に示すように調整燃料Dを含めた形で目
標発電量Eαに対応する燃料供給量Aα,Bα,Cα,
Dαを算出してもよいが、この場合は調整燃料Dαにつ
いては前記したように負荷バランスを取るためのバッフ
ァ的燃料である為に、次の変化所要時間演算器3で変化
所要時間を算出する事なく、直接中間目標値設定テーブ
ル6に書き込む。(図4(B)参照) Eα=f1 (Aα,Bα,Cα,Dα)…1α’) ここでf1 ()の関数は混焼ボイラ発電装置の燃料発電
特性を示し目標値設定器2内に予めメモリされている。
【0020】目標値設定器2で設定された変化後の目標
発電量E2 に対応する、他の燃料A,B,Cの燃料供給
量A2,B2,C2 は変化所要時間演算器3に入力され
る。
【0021】該変化所要時間演算器3には、発電量及び
夫々の燃料の基準変化率NE,NA,NB,NCが予めイン
プットされており、そして該変化所要時間演算器3にお
いては次の手順にて、発電量E及び複数の燃料A,B,
Cの燃料供給量の変化所要時間を算出する。
【0022】 発電量Eの変化所要時間 :tE =(E2 −E1 )/NE (1) 燃料Aの燃料供給量変化所要時間:tA =(A2 −A1 )/NA (2) 燃料Bの燃料供給量変化所要時間:tB =(B2 −B1 )/NB (3) 燃料Cの燃料供給量変化所要時間:tC =(C2 −C1 )/NC (4) 前記のようにして算出された変化所要時間tE 及びt
A ,tB,tCは変化到達時刻演算器4に入力される。
【0023】変化到達時刻演算器4においては、前記変
化所要時間tE ,tA ,tB …に基づき目標発電量E2
及び各燃料A2 ,B2,C2 毎の変化到達時刻Tを算出
し、中間目標値演算器5に出力する。 発電量Eの到達時刻 :TE =T1 +tE 燃料Aの燃料供給量の到達時刻:TA =T1 +tA 燃料Bの燃料供給量の到達時刻:TB =T1 +tB 燃料Cの燃料供給量の到達時刻:TC =T1 +tC ここでT1 は区間1よりの運転状態変更の開始時刻であ
る。
【0024】中間目標値算出器5には、前記目標発電量
2及び各燃料A2 ,B2,C2 の到達時刻TE 、TA
B 、TC毎において発電量EA、EB 、ECと各燃料
(A,B,C)A 、(A,B,C)B 、(A,B,C)
C の(燃焼実効エネルギ)がバランスする為に必要とさ
れる調整燃料Dの必要量を下記2)式より求める。 δ=f2(D)=E−f1(A,B,C) …2) ここでf2の関数が1になるように設定すれば D=E−f1(A,B,C) となり、例えば本実施例においては、図4の(B)の下
欄に記載した D=E−0.2A+0.6B+0.3C …(2ABC) の燃料発電量特性式を用いる。
【0025】そして前記中間目標値演算器5で、前記燃
料発電量特性式(2ABC )に基づき算出した、各燃料の
各到達時刻TA、TB 、TCにおける調整燃料Dの必要量
A、DB、DCを求め、又必要に応じて目標発電量E2
到達時刻TEの調整燃料Dの必要量D2を算出し、これら
を発電量EA、EB 、EC と各燃料(A,B,C)A
(A,B,C)B 、(A,B,C)C とともに中間目標
値テーブル6の夫々の時間帯TE 、TA、TB 、TCに書
き込む。
【0026】中間目標値設定テーブル6には、例えば図
4(B)に示されるような運転変更開始時刻T1(=
8:00),各燃料の各到達時刻TB(=8:05),
C(=8:10)、TA(=8:14)、運転変更終了
時刻T2(=8:40)における発電量E、各燃料A,
B,C及び調整燃料Dの夫々の燃料供給量が記録される
こととなる。
【0027】前記中間目標値設定テーブル6の中間目標
値はリアルタイム設定装置7によりその時刻毎の燃料供
給量A,B,C,Dに対応する制御信号を設定し、ボイ
ラ及びタービン制御装置8に出力する。かかる構成によ
り、図3に示すように、運転変更中(t)における燃料
供給量と発電量とのバランスδは0となり安定して負荷
平衡が達成される。
【0028】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、複数
種の燃料を使用する混焼ボイラにおいて、負荷変化に対
応させて運転状態を変更させる場合においても、負荷変
化の途中において、負荷と燃料量とのバランスを設定さ
れた範囲内に保持し得、運転状態変更途中の過渡期にお
いても常時、複数種の燃料の供給量と負荷との関係(バ
ランス)を適正に保持することができる。
【0029】これにより、前記運転状態変更途中におけ
る蒸気圧力や温度の変動、燃焼の不安定状態の発生が回
避され、安定した運転が保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る混焼ボイラの燃料供給
量制御装置のブロック図である。
【図2】混焼ボイラの燃料供給系の構成図である。
【図3】前記実施形態における作用説明用グラフ図であ
る。
【図4】図4は燃料/発電量変化値を示す表図(A)、
及び中間目標値設定テーブルの内容(B)を夫々示す。
【図5】図6に対応する本発明の基本動作に係る混焼ボ
イラの発電量と燃料の変化状況線図である。
【図6】従来技術に係る混焼ボイラの発電量と燃料の変
化状況線図である。
【符号の説明】
1 混焼ボイラ 100 燃料供給量制御装置 2 目標値設定器 3 変化所要時間演算器 4 変化到達時刻演算器 5 中間目標値演算器 6 中間目標値テーブル 8 ボイラ及びタービン制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の燃料を燃焼する混焼ボイラにおい
    て負荷(発電量)変化に対応して運転状態を変更するに
    あたり、前記複数の燃料のうちの1つを調整燃料とし、
    該調整燃料を除く他の燃料及び負荷目標値についての、
    変化所要時間を予め設定した変化率その他の係数より求
    め、前記各燃料の変化所要時間に対応する変化終了時点
    において燃料供給量と負荷がバランスするように、前記
    各変化終了時点ごとに調整燃料の必要量を算出し、これ
    を中間的な目標値として区分的な燃料制御を行うことを
    特徴とする混焼ボイラの燃料供給制御方法。
  2. 【請求項2】 複数の燃料を燃焼する混焼ボイラにおい
    て、 前記複数の燃料のうちの1つを調整燃料とし、少なくと
    も該調整燃料を除く他の燃料について発電目標値(負
    荷)に対応する夫々の燃料目標値を演算する目標値設定
    手段と、 予め設定した変化率その他の係数と前記他の燃料及び負
    荷の目標値とにより、他の燃料及び負荷目標値の変化所
    要時間を求める手段と、 前記燃料供給量と負荷がバランスするように前記前記各
    燃料の変化所要時間に対応する各変化終了時点ごとに調
    整燃料の必要量を算出する中間目標値算出手段と、 前記各変化終了時点ごとの中間目標値に基づいて区分的
    にボイラへの燃料制御を行うことを特徴とする混焼ボイ
    ラの燃料供給制御装置。
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Cited By (5)

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