JPH11201445A - コークス炉ガスバーナ弁の開度自動制御方法 - Google Patents

コークス炉ガスバーナ弁の開度自動制御方法

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JPH11201445A
JPH11201445A JP2148498A JP2148498A JPH11201445A JP H11201445 A JPH11201445 A JP H11201445A JP 2148498 A JP2148498 A JP 2148498A JP 2148498 A JP2148498 A JP 2148498A JP H11201445 A JPH11201445 A JP H11201445A
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JP
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gas burner
valve
opening
gas
burner
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JP2148498A
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章三 ▲高▼平
Shozo Takahira
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転員の判断要素を制御装置に取り込み、自
動制御させて運転操作の省力化と誤操作防止を図る。 【解決手段】 本発明は、コークス炉ガスを燃料とする
ボイラのバーナ弁と流量制御弁を備えた燃焼装置におい
て、前記コークス炉ガスのバーナ弁を開度制御可能なバ
ーナ弁とするとともに、該バーナ弁入口側圧力と炉内圧
力の差圧等から検出されるガスバーナ入口圧力検出手段
を設け、ガス流量が減少したとき、ガスバーナ入口圧力
は設定値以下にならないように前記バーナ弁の開度を減
少し、ガス流量が増大したときはガスバーナ入口圧力が
設定値以上にならないように前記バーナ弁の開度を増加
することを特徴とし、この場合上記バーナ弁への開度制
御指令には上限、下限を設けたリミッタ制御を行なうの
がよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉ガス
(COG)を燃料とするボイラ、主に共同火力向ボイラ
のコークスガスバーナ弁と流量制御弁を備えた燃焼装置
に使用されるコークス炉ガスバーナ弁の開度自動制御方
法に係り、特にコークス炉ガス燃料制御系のバーナ弁が
連続制御可能であるものすべてに適用可能であるガスバ
ーナ弁の開度自動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コークス炉ガス(以下COGと記す)を
燃料とするボイラのバーナ弁と流量制御弁を備えた燃焼
装置は公知であり、その概略を図2(図2の差圧計5部
分等は新規であり、後記の実施形態にてその構成、作用
を説明する)に基づいて説明するに、1は、COG流量
を制御する流量制御弁、2a〜2cは前記流量制御弁1
の出口側通路に接続されたガスバーナ弁で、その出口側
でボイラ4内に設けたバーナ3a〜3cと接続されてい
る。かかる構成においてCOG流量は、バーナ3a〜3
c点火本数とバーナ入口圧力との関係から決定され、僅
かな流量制御は流量制御弁1にて行なわれることが通例
であり、バーナ弁2a〜2cを連続制御し差圧を変化さ
せないようにする制御は今まで考えられていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】COG流量はバーナ弁
2a〜2cの開いている本数、即ち点火バーナの本数
と、コークスガスバーナ入口圧力の関係から決定され
る。そして公知の燃焼装置においては、ガスバーナ弁2
a〜2cはON/OFF(全閉/全開)のみの作動制御
が行なわれていた。しかしながらバーナ弁開/閉、即ち
点/消火による制御のみでは、コークスガスバーナ入口
圧力の変動が大きく、これに起因してボイラの熱吸収バ
ランス等に与える影響は大きく、これがボイラの寿命に
も大きな悪影響となっている。この為、必要発電量が一
時的に少なくなり、それに応じてCOG流量を減少させ
るときに、その後再び同じ発電量に復帰することが判っ
ている場合は、できるだけ点/消火をさせないように、
運転員の判断でコークスガスバーナ入口圧力を下げない
ようにしているのが現状の運用である。
【0004】さて図2に示すように、コークス炉ガス
(COG)を燃料とするボイラに於て、燃料の制御は一
般的には流量制御弁1とバーナ弁2a〜2cを設置して
点/消火はバーナ弁2a〜2cにて行ない、流量制御は
制御弁1で行なうことが通例とされている。ところが、
バーナ弁2a〜2cはON/OFFの構造ではなくバタ
フライ型の連続制御が可能なものであることが多く、
又、操作ステーションを設置し運転員の判断で中間開度
を制御することが多い。そこで本発明は、今回運転員の
判断要素を制御装置に取り込み、自動制御させて運転操
作の省力化を図ることを主目的とした、バーナ自動制御
装置を新規開発した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、コークス炉ガ
スを燃料とするボイラのバーナ弁と流量制御弁を備えた
燃焼装置において、前記コークス炉ガスのバーナ弁を開
度制御可能なバーナ弁とするとともに、該バーナ弁入口
側圧力と炉内圧力の差圧等から検出されるガスバーナ入
口圧力検出手段を設け、ガス流量が減少したとき、ガス
バーナ入口圧力は設定値以下にならないように前記バー
ナ弁の開度を減少し、ガス流量が増大したときはガスバ
ーナ入口圧力が設定値以上にならないように前記バーナ
弁の開度を増加することを特徴とするコークス炉ガスバ
ーナ弁の開度自動制御方法を提案する。この場合、請求
項2記載のように、上記バーナ弁への開度制御指令には
上限、下限を設けたリミッタ制御を行なうのがよい。
【0006】本発明を具体的に箇条書にて説明するに、 (1)COG流量(コークスガス流量)は減少しても、
コークスガスバーナ入口圧力(この制御系の場合コーク
スガスバーナ入口/炉内差圧)はある設定値以下に下ら
ないようにコークスガスバーナ弁開度を減少させること
を第1の特徴とする。 (2)第2の特徴は、COG流量は増加しても、コーク
スガスバーナ入口圧力はある設定値以上に上らないよう
にコークスガスバーナ弁開度を増加させる。 (3)好ましくは、コークスガスバーナ弁への制御指令
には、上限(例えば100%)と下限(例えば30%)
を設けたリミッタ制御を行ない、燃焼の安全を図る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態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。図2は本発明が適用されるCOGを燃
料とするボイラのバーナ弁と流量制御弁を備えた燃焼装
置であり、その概略構成を説明するに、1は、COG流
量を制御する流量制御弁、2a〜2cは前記流量制御弁
1の出口側通路に接続されたガスバーナ弁で、その出口
側でボイラ4内に設けたバーナ3a〜3cと接続されて
いる。5は、コークスガスバーナ2a〜2cの入口/炉
内差圧からコークスガスバーナ3a〜3c入口圧力を検
知する差圧計である。そして本発明においては、ガスバ
ーナ弁2a〜2cは従来のようにON/OFF(全閉/
全開)のみの作動制御ではなく、図1の制御回路よりの
アウトプットであるガスバーナ弁開度指令信号を不図示
のコントローラが取込んで、該コントローラよりの制御
信号に基づいて連続開度制御が可能なバタフライ型のガ
スバーナ弁2a〜2cを用いる。6はコークスガス流量
を測定する流量計である。
【0008】図1はかかる燃焼装置に用いるガスバーナ
弁2a〜2cの開度指令信号を生成するための制御回路
である。かかる制御回路を具体的に説明するに、12は
一次遅れ演算器(LAG)で、コークスガス流量制御弁
の干渉を防止するために、流量計6により検出されたコ
ークスガス流量値には一次遅れ演算器12を通過した値
を使用するようにしている。13は関数発生器で、一次
遅れ演算器(LAG)12を通過したコークスガス流量
値から、図4(A)に示すグラフ図に基づいて下限値
(30%)を引いたガスバーナ弁2a〜2cの基準開度
(基準OP)を求める。
【0009】11は制御代(補正係数)を求めるための
関数発生器で、差圧計5より求めたコークスガスバーナ
2a〜2cの入口/炉内差圧から図4(A)に示すグラ
フ図に基づいて制御代(補正係数)を求める。14は乗
算器で、関数発生器13よりの基準OPに、関数発生器
11よりの補正係数を乗算して、前記差圧に基づいて補
正された、下限値(30%)を引いたガスバーナ弁2a
〜2cの補正開度(補正OP)を算出する。
【0010】15は加算器で、下限開度設定器17より
得た下限値SG(30%)を前記補正OPに加算して
「補正OP+SG」を得る。16は上下限リミッタで、
「補正OP+SG」の上限(100%)と下限(30
%)のリミッタ制御を行ない、ガスバーナ弁開度指令信
号を得る。
【0011】次に前記制御回路の夫々の要素について図
3及び図4の各グラフ図に対応して説明する。図3及び
図4(A)に示すように、差圧は、ある基準設定値を1
35mmH2Oとし、その設定値に見合う静特性開度を実
運用のときに調査してCOG流量85t/h時の開度が
夫々55%(基準OP)、85%(基準OP+SG)と
して関数を設定する。この場合、静特性開度は経年劣化
やシーズニング等により開度特性が変化するので、制御
代(補正係数)を設けるためにコークスガスバーナ入口
圧力(差圧)の変化に応じた上側のバイアス(差圧)設
定値160mmH2O と、下側のバイアス(差圧)設定値
110mmH2O との間で制御代を設定し、該制御代に基
づいて補正する。この時、開度設定はそれぞれの圧力に
対応した開度となるよう図4(B)のグラフ図で示すよ
うに、上側設定値160mmH2O では例えば1.2倍及
び下側のバイアス(差圧)設定値110mmH2O では
0.8倍になるように関数を設定する。
【0012】また本制御回路では、コークスガス流量値
はバーナ点/消火時や、流量制御弁の動作時にすばやく
反応して変化するため、コークスバスバーナ弁開度変化
との干渉を防ぐ意味で一次遅れ(LAG)を設置する。
また上下限リミッタ16及び下限値設定回路17を設け
た理由は、30%以下の開度については、バイアス上/
下を防止するため、バイアス演算後に30%を足し算す
る。30%の根拠については、これまでの運用による燃
焼安定させるための最低開度であり、この下限開度各プ
ラントにより任意に設定される。
【0013】従ってかかる実施形態によれば、コークス
ガスバーナ開度指令は、コークスガス流量による関数で
設定された基準開度(静特性でコークスガスバーナ入口
/炉内差圧を135mmH2O にする開度)指令値に、コ
ークスガスバーナ入口/炉内差圧の変動に合わせた0.
8〜1.2の補正係数範囲内の補正をかけ合わせたプロ
グラム開度になるように連続制御される。そして本実施
形態によれば、最終的な差圧設定値へのフィードバック
制御はさせず、与えられる差圧は出なりの値となるが、
これは厳密な制御をすることによるコークスガス流量制
御弁の干渉を防止するためである。合わせて、コークス
ガス流量値には一次遅れ演算器(LAG)を通過した値
を使用することで、これについても干渉することを防止
させることが出来る。
【0014】また図4(A)の関数発生器13に組込む
関数グラフを実機データより抽出し設定することで長期
に渡る運用に於ても精度の高い圧力制御を行なうことが
でき、その結果、必要以上のバーナ点火/消火を減ずる
ことが出来るために、ボイラの延命化を図ることが可能
となる。また本実施形態によれば、自動制御が昼夜を問
わず継続可能となるため、運転操作の省力化を実現し、
又、誤操作を防止することができる。
【0015】特に本実施形態によれば、バーナ点/消火
回数については、COGについてのみ50%以上の削減
が予測され、COGの全燃料に占める利用率が50%と
すれば、ボイラの熱変動ショックによるストレスを25
%程度低減でき、ボイラ寿命の延命が図れることになる
とともに、自動運転により、運転操作の省力化が図ら
れ、使用年数に応じ、明らかなるコストダウンが見込め
る。
【0016】
【発明の効果】以上記載のごとく請求項1記載の発明に
よれば、今回運転員の判断要素を制御装置に取り込み、
自動制御させて運転操作の省力化を図ることが出来、ボ
イラ寿命の延命とともに、自動制御が昼夜を問わず継続
可能となるため、運転操作の省力化を実現し、又、誤操
作を防止することができる。これにより使用年数に応
じ、保守コスト等の大幅なコストダウンが可能となる。
また請求項2記載の発明によれば、ガスバーナ弁の上下
開度のリミッタ制御により、コークスガスバーナ入口圧
力の変動を小さくし、これに起因してボイラの熱吸収バ
ランス等の変動を抑え、燃焼の安定化につなげることが
出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るコークスガスバーナ弁
自動制御回路の具体例を表したロジック図である。
【図2】本発明が適用されるCOGを燃料とするボイラ
のバーナ弁と流量制御弁を備えた燃焼装置を示す概略図
である。
【図3】本発明の実施例に係るコークスガスバーナ弁開
度プログラムの全体グラフ図である。
【図4】(A)は図2の関数発生器Fx*1の設定値を
表したグラフ図、(B)は関数発生器Fx*2の設定値
を表したグラフ図である。
【符号の説明】
1 流量制御弁 2a〜2c ガスバーナ弁 3a〜3c ガスバーナ 4 ボイラ 5 差圧計 6 コークスガス流量計 12 一次遅れ演算器 11、13 関数発生器 14 乗算器 15 加算器 16 上下限リミッタ 17 下限開度設定器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コークス炉ガスを燃料とするボイラのバ
    ーナ弁と流量制御弁を備えた燃焼装置において、 前記コークス炉ガスのバーナ弁を開度制御可能なバーナ
    弁とするとともに、該バーナ弁入口側圧力と炉内圧力の
    差圧等から検出されるガスバーナ入口圧力検出手段を設
    け、ガス流量が減少したとき、ガスバーナ入口圧力は設
    定値以下にならないように前記バーナ弁の開度を減少
    し、ガス流量が増大したときはガスバーナ入口圧力が設
    定値以上にならないように前記バーナ弁の開度を増加す
    ることを特徴とするコークス炉ガスバーナ弁の開度自動
    制御方法。
  2. 【請求項2】 上記バーナ弁への開度制御指令には上
    限、下限を設けたリミッタ制御を行なうことを特徴とす
    るコークス炉ガスバーナ弁の開度自動制御方法。
JP2148498A 1998-01-19 1998-01-19 コークス炉ガスバーナ弁の開度自動制御方法 Pending JPH11201445A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009097764A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Chugoku Electric Power Co Inc:The ガス燃焼装置
JP2011163653A (ja) * 2010-02-09 2011-08-25 Ihi Corp 副生ガス焚き燃焼装置の燃料制御装置
WO2020233106A1 (zh) * 2019-05-22 2020-11-26 中冶焦耐自动化有限公司 一种焦炉正压烘炉系统及温度控制方法

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