JPS58102024A - ボイラ−の燃焼制御方法 - Google Patents

ボイラ−の燃焼制御方法

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JPS58102024A
JPS58102024A JP56199566A JP19956681A JPS58102024A JP S58102024 A JPS58102024 A JP S58102024A JP 56199566 A JP56199566 A JP 56199566A JP 19956681 A JP19956681 A JP 19956681A JP S58102024 A JPS58102024 A JP S58102024A
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JP
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gas
air ratio
fuel
air
flow rate
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JP56199566A
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JPS648243B2 (ja
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Yoshiki Nakahara
中原 芳樹
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/06Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/18Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の気体燃料を同時に焚きかつ共通の煙道
をもつ混焼用ボイラーについての燃焼制御方法に関する
専焼ボイラーについて排ガス02制御は汎く行なわCて
おり、またその制御技術も完成の域に達しているが、混
焼用ボイラーについては、次述する理由などから制御が
複雑かつ困難なもので未完成のところが多い。
すなわち、たとえば製鉄所の各設備から副生ずる高炉ガ
ス(以下Bガスという)、コークス炉ガス(以下Cガス
という)、転炉ガス(以下にガスという)またはBPG
ガス(BガスとLPGとの混合ガス)について発熱量は
そnぞn大きく異っている。そのため、第1図のように
、排ガスOx Toと空気比mとの対応が異な、る。
にもかかわらず、もし従来のように専焼ボイラーの排ガ
ス02 To計測値と目標値との偏差に対して、目標値
が最小のものを固定としこ扛を基準に制御すると、たと
えば第2図のBガスとCガスの混焼の場合において、B
ガス専焼の際の目標02 %であるBo点(排ガス中の
02%値=1.5チの点)を固定しこnを基準として制
御すると、Cガス専焼時または(B+C)混焼時に同図
ハツチングで示したゾーンの空気比となった場合、黒煙
が発生する。このため、燃料切替の時点で運転員が目標
02 f=を設定変更せざるを得ない。
また黒煙発生防止のため、煙道中に煙検知器や煤煙濃度
計を取付け、こnらを排ガス02制御のインターロック
手段として利用する必要が生じる0 したがって、混焼に当って上述のように排ガス02チと
空気比との対応が各燃料ガスについてそnぞ扛異なるこ
とに考慮を払っていない従来の排ガス02%基準の制御
方式は避けるべきであり、むしろ空気比特に平均空気比
を基準とする制御を行うべきである。また平均空気比に
よる制御によれば、制御系がより簡単となり、調節計機
能を節約できるなどの利点がある。
理論式としての平均空気比M、は、周知のように(1)
式で表わさ扛る。
・・・・(1) ここで、 A′。1:燃料iの理論空気量係数(Nmair/N7
71”燃料)G’odt :燃料i理論乾き排ガス量係
数(Nm”排ガス/Nrra黙料) 〔02〕:排ガス中のG2濃度(vo1%)Hl:燃料
iの低位発熱量(katL/Nrri’燃料)一方、A
″。lおよびG1゜diについては、Rosinの実験
式により、(n)式によって表わすことができるここで
、&+b+C+dは定数である。
そこで、(1)式を変形すると、次の@)式が得られす
る0 ところが、この(2)式に着目すると、右辺第1項につ
いては、こnが計算容量を大きくする要因となる。しか
も、定数awl)we、dについては、第1表に示すよ
うに、当該気体燃料の発熱量の相違により、適用範囲が
異なる。そして、同表備考に示すように、Bガス、Kガ
スおよびCガスを混焼させる場合、その定数について同
一の数値で演算することができない。
第  1  表 結局、(至)式によって平均空気比を演算し、その結果
を制御にm6ようとすnば、大型の計算機が必要となり
、この種のプロセス制御に実用的でなく、不適である。
本発明は前記問題点を一挙に解決したもので、その目的
は主として第1に排ガス02%の基準による制御ではな
く平均空気比基準の制御を行うことによシ制御系を簡素
とすること、第2に上記(至)式に代えて実際のプロセ
ス制御に対して実用的な平均空気比算出式によることに
よって取扱の容易化を図ることにある。
すなわち、本発明は、混焼ボイラーの燃焼用空気量を調
節して燃焼制御するに当り、排ガス中の02濃度検出値
および各燃料投入流量測定値に基いて、次記囚式から平
均空気ルーを求め、ここで、 fI:あらかじめ各燃料ごとに求めておく、燃料iの定
数 Hl:燃料iの低位発熱量(kg/Nゴ)Aol:燃料
iの理論空気量係数(Nmair/k(nt)Fl:燃
料iの投入流量(Nrrl/Hr)[02]”煙道排ガ
ス中のへ濃度(vol % )、上記平均空気比mtが
目標空気比となるように各燃料系統への送入空気量を調
節することを特徴とするものである0 本発明法は、具体的には、BガスおよびCガスの混焼の
場合、第3図のように、いま平均空気比m、が21点に
あるとすると、こnに基いて目標の平均空気比m、(P
2点)と比較して各ガスの送入空気量を調節し、平均空
気比m、が目標の平均空気比m、となるよう制御するも
のである。
この目標平均空気比m、は、排ガス損失と未燃分損失と
の和が最小である点であり、通常空気比で1.10〜1
.25程度である0また各燃料ガスの黒煙発生点は空気
比で1.05〜1.10である。黒煙発生防止の点から
、各燃料系に対する操作出力系内にリミッタを設は下限
を規制しておくのが望ましい。
次に本発明を、BガスとCガスとの混焼を例に採ったー
具体例を示した第4図によって説明すると、1は混焼ボ
イラー、2は煙道で、混焼ボイラー1にはBガス用バー
ナー3およびCガス用バーナー4がそnぞれ付設さ扛て
いる。またバーナー3にはBガス燃料BGとBガス用空
気BAがそn −t” f’L吹込まn1バーナー4に
はCガス燃料CaとCガス用空気CAとがそ扛ぞれ供給
さnるようになっている。さらにBガス燃料、Cガス燃
料、Bガス用空気およびCガス用空気の供給配管には、
流量計5.6.7.8が、ならびに流量調整用ダンパ9
,10.11.12がそ扛ぞn配設さnている。一方、
煙道2には排ガス6%計13が設けらnている。
流量計5.6.7.8および排ガス02チ計13からの
各信号は、そ扛ぞn平均空気比演算器14に取込まnl
ここで前述の囚式に基いて平均空気比mtが算出さnる
0演算器14からの出力は比較演算部15に入力さ扛、
そこで目標空気比設定器22から与えらnた目標空気比
ms (たとえば1.25)と比較演算さ扛、その出力
がBガス空気量操作系とCガス空気量操作系とに与えら
扛る。続いてBガス空気量操作系に与えらnた操作出力
は、補正器16に取り込ま扛、ここで該出力(mt −
m、 )と現Cガス燃料流量(Fs)◆5により下記補
正演算式(財)に基づいてBガスの目標空気量(AsB
)を求めた後、 AsB = (mi  ms ) ・Aom IIFi
+eHs ” ”(f)ここで、 Aom : Bガス理論空気量係数(Nmair /k
td )Ha : Bガス低位発熱量(kmL/Nrr
? )PIDID動作子17いて現Cガス燃料流量◆7
と比較してPID制御を行なう0その後、制御信号はB
ガス用リミッタ18を介してBガス空気流量調整用ダン
パ11に与えられ、ここでもし制御信号出力が上下限以
上となる場合には、リミ、り18において予め定めらn
た上下限値(たとえば下限空気比が1.25)を超える
場合には制御信号のカットがなさ扛る。
同様KCガス空気量操作系に対する比較演算結果による
信号に対して、現Cガス燃料流量(Fc)壷6を受けて
補正器19により下記補正演算式(至)に基づいてCガ
スの目標空気量Ascを求めた後・ ASC=(mt−ms)・Aoc−FC・HC・・・e
ci)ここで、 Aoc:Cガス理論空気量係数(Nm”air 7’−
)Hc : Cガス低位発熱量(kml /Nm )現
Cガス用空気流量◆8を受けるPID動作部20、なら
びにCガス用リミッタ21を介して信号処理が行なわ扛
、Cガス空気流量調整用ダンパ12に制御信号が与えら
れる。
かくして、混焼用ボイラー1に対する送入空気量は目標
空気比となるように制御され、黒煙の発生防止は勿論の
こと、ボイラー1の熱損失が最少である最適運転点で燃
焼が行なわ扛る。
ここで、(4)式に着目すると、その右辺には、(2)
式のような繁雑な演算を要する項がない0したがって、
小容量のコンピュータによって演算処理でき、きわめて
実用的である0また(5)式に含ま扛るfiについて、
fi式と、このfi式によることなく実際に理論式(a
ID式)から計算したものとを比較したところ、第5図
に示す結果が得ら扛た。同図からfi式は理論式による
結果(F線)と強い相関関係があることが判明し、fi
式が実用上十分有効に耐えうる式であることが明らかで
ある0 また実際、Bガス、Cガスおよびにガスの混焼ボイラー
、ならびにBガス、CガスおよびBPGガスの混焼用ボ
イラーについて、従来の制御例による設定空気比を、第
2表のように本発明法による設定空気比に変更したとこ
ろ、従来例のボイラー効率が87.5%であったのに対
して87,8チに向上した。
t)5  BPCガスの低位発熱量キ8510 kCa
t/Nm”以上の通り、本発明は、平均空気比を求めて
、こtを基準として送入空気量を制御するため、従来の
排ガス(h Toの連続分析値によム制御と比較すると
、制御系が著しくシンプルとなり取扱が容易となる。特
に平均空気比の算出に当って、囚式によるものであるか
ら、演算が小規模のプロセス9コンピユータで足り、実
用性がきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種燃料ガスについての排ガス02%と空気比
との相関図、第2図は排ガス02%基準による黒鉛発生
ゾーンを示す説明図、第3図は本発明の詳細な説明する
ための排ガス02%と空気比との相関図、第4図は本発
明法の一具体例を示すフローシート、第5図は本発明に
係るfi式と理論式に基く計算結果との相関図である0 1・・・・混焼用ボイラー  3.4・・・・バーナー
5、6.7. f3・・・・流量計 9、10.11.12・・・・流量調整用ダンパ13・
・・・排ガス02%計 14・・・・平均空気比演算器
15・・・・比較演算部   16・・・・目標空気比
設定器18.21  ・・ ・・  リ  ミ  ッ 
タ第1図 第3図 下(−ザ又02L%

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)混焼ボイラーの燃焼用空気量を調節して燃焼制御
    するに当り、排ガス中の02濃度検出値および各燃料投
    入流量測定値に基いて、次記囚式から平均空気比m、を
    求め、 ・・・・囚 ここで、 fl:あらかじめ各燃料ごとに求めておく、Hi:燃料
    iの低位発熱量(kalllNrr? )AoI:燃料
    iの理論空気量係数(Nm”air/1m)Fl:燃料
    iの投入流量(Nm”/Hr )(02):煙道排ガス
    中の02濃度(vOlチ)、上記平均空気比m、が目標
    空気比となるように各燃料系統への送入空気量を調節す
    ることを特徴とするボイラーの燃焼制御方法。
JP56199566A 1981-12-11 1981-12-11 ボイラ−の燃焼制御方法 Granted JPS58102024A (ja)

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