JPS59208320A - 燃焼プロセス制御方法 - Google Patents

燃焼プロセス制御方法

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JPS59208320A
JPS59208320A JP8069083A JP8069083A JPS59208320A JP S59208320 A JPS59208320 A JP S59208320A JP 8069083 A JP8069083 A JP 8069083A JP 8069083 A JP8069083 A JP 8069083A JP S59208320 A JPS59208320 A JP S59208320A
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JP
Japan
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signal
flow rate
fuel flow
combustion
fuel
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Application number
JP8069083A
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English (en)
Inventor
Kazuo Hiroi
広井 和男
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS59208320A publication Critical patent/JPS59208320A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/08Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
    • F23N1/10Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water and with air supply or draught
    • F23N1/102Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water and with air supply or draught using electronic means
    • 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
    • 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)
  • 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】 [発明の技術分野] 本発明は燃焼プロセスに関し、特にプロセス燃焼系の空
気流量を最適制御ターるための燃焼プロレス制御方法に
関する。
[発明の技術的背景] ボイラあるいは各種熱処理炉をもつ燃焼プロセス(こお
いては、従来より省エネルギと公害防止が大きな課題と
なっている。このにうな省エネルギと公害防止は、第1
図に示す発煙限界曲線にしたがって、プロレス燃焼系に
給える燃料流量および空気流量を制御することで達成で
きる。
第1図は発煙限界曲線の一例を示すもので、横軸(J燃
料流出、縦軸は空気過剰率および排ガス酸素)農度をあ
られす。空気過剰率(μ)は、μ−(実際空気量)/(
理論空気量) であられされ、燃焼排気ガス中の排ガス酸素濃度(02
)は空気過剰率(μ)との間に、02 =20.6−2
0.6/μ であられされる近似関係かあ、る。発煙限界曲線は燃焼
系の省エネルギおよび公害防止を達成するための燃料流
量と空気過剰率または排ガス酸素濃度との関係を示し、
この曲線より上は空気過剰領域で空気過剰によるエネル
ギ損失およびNOxの発生が高まり、これより下は発煙
領域で酸欠による燃焼効率の低下と共に黒煙が発生する
発煙限界曲線にしたがう空気過剰率は燃料流量の変化に
対して一定ではなく、第1図に示すようにバーナの燃料
流量の減少にしたがって増加する。
これは、バーナの空燃混合効率がバーナ負荷の高い所ず
なわら燃料流量の大なる所にあわせて設計製作されてい
るためである。つまり、このようにに設計されているた
めに、バーナ負荷の低下り”なわら燃料流Mの減少にし
たがいバーナの燃料噴出速度も低下して空燃混合効率が
下がるので、燃料流量の減少に応じて実際空気量を大き
くしで空気過剰率を増大させないと、黒煙発生と共に燃
焼効率の低下を来たり。したがって、燃焼系の省エネル
ギおよび公害防止を達成するためには、空気過剰率が発
煙限界曲線に沿うように補正しな【ノればならない。
また、排ガス酸素濃度は空気過剰率との間に前述の近似
関係があるので、発煙限界曲線を満足するI〔めには空
気過剰率の場合と同様にバーナ負荷の低下にしたがって
その値を大としなければならない。したがって、排ガス
酸素濃度により燃焼系す の空気流量を調節する場合にも排ガス酸素濃度設定値を
補正する必要がある。
以上のような観点から燃焼プロセスにおいては、燃料流
量もしくはプロレスの燃焼負荷に係わる信号を用いて空
気過剰率または排ガス酸素濃度設定値の補正が行なわれ
ている。
第2図は空気過剰率補正による燃焼プロセス制御方法の
従来構成を示す。
図において、参照番号1はボイラ本体を示す。
ボイラ本体1は、水の入れられたボイラドラム2と、ド
ラム2内の水を加熱するバーナ3と、バーナ3の燃焼排
カスを排気するための排気管4を有する。バーナ3は燃
料管5および空気管6により燃料および燃焼空気が給え
られ、ボイラドラム2内の水を加熱する。ボイラドラム
2内の水は燃焼熱により蒸気化し、蒸気管7を経て次工
程に送り出される。バーナ3の燃焼排ガスは、排気管4
にもうりられた誘引通風機8により排気管4を通して煙
突9に送られ大気中に放出される。
燃オ;l管5には燃料流(イ)検出器10おJ:び燃料
流tit+節弁11がもうけられ、空気管6には空気流
量検出器12および空気流量調節弁13がもうけられ、
蒸気管7には蒸気圧検出器14および蒸気流量検出器1
5がもう【ノられる。
16は蒸気圧力調節部で、蒸気圧検出器14により検出
されたバーナ燃焼によるボイラドラム2内の蒸気の圧力
信号を受番プ、蒸気圧力設定値psとの間で比較調節演
算を行ない、ボイラドラム2内の発生蒸気圧力が設定値
psとなるように蒸気圧力調節信号を出力リ−る。17
は燃料流量調節部で、蒸気圧力調節部16の調節信号を
燃斜流量説定110としてパノノし、この設定値と燃料
流量検出器10の燃料)ん童信号どの間で比較調節演算
を行ない、バーナ3に給えられる燃斜流員が設定値に一
致するように燃1°31流量調節弁11を制御する。
18は空気流山調節部で、蒸気圧力調節部16の調節信
号に1系数器19で基準空気過剰率μを乗じた信号と次
に述べる空気過剰率補正演算部20の空気過剰率補正係
数とを乗算器21で乗じた信号を空気流m設定値として
入力し、この設定値と空気流量検出器2および開平器2
2を介して得た空気流量信号どの間で比較調節演算を行
ない、バーナ3に給えられる空気流量が設定値に一致す
るように空気流量調節弁13を制御する。空気過剰率補
正演算部20は、蒸気流量検出器15および開平器23
を介して蒸気管7の蒸気流量に比例した蒸気流量信号f
sを入力とし、この信号[Sにしたがって空気過剰率の
補正率(μa/μ:μaは補正後の空気過剰率)を求め
、これを空気過剰率補正係数として乗算器21に出力す
る。
このような構成において、何らかの理由により燃焼負荷
すなわち蒸気流量および蒸気圧ツノに変動が生ツると、
蒸気圧検出器14.蒸気圧力調節部16および燃料流量
調節部17によりバーナ3に給えられる燃料流量が燃焼
負荷を定常状態にもどすように制御されると共に、蒸気
流量検出器15゜開平器23および空気過剰率補正演算
部20により係数器19の基準空気過剰μの補正率μa
/μが求められ、これにより補正された信号が空気流用
調節部18の設定値どして与えられてバーナ3の空気流
星が制御される。
[背佑技術の問題点] 上)小の従来技術による制御方法は定常的には問題を生
じないが、燃焼負荷の変動時特に悲変時に過渡的に燃料
流量と空気過剰率との関係が発煙領域となり、燃焼系の
省エネルギ(Hよび公害防止に支障を来たすという問題
がある。すなわち、第2図の構成において、蒸気管7の
蒸気流量が急増したとすると、制御系のむだ時間と時定
数の存在により、この負荷急増の影響が蒸気圧力調節部
16の出力として現われるよりも先に空気過剰率補正演
算部20の補正係数が負荷急増に応答4るために、燃ね
流量の増加より先に空気過剰率が減少して発煙ψ域に落
ら込んだ後に発煙限界曲線に復帰づ゛ることとなり、過
渡的に黒煙発生および燃焼効率の低下を引き起こり。ま
た、上述の方法とは別に燃料流■の実測信号によって空
気過剰率の補正を(jなう方法があるが、これによれば
前述とは逆に燃焼負荷の急減時に黒煙発生J)よび燃焼
効率の低下を引き起こすことになる。
なお、排ガス酸素濃度により空気流量を制御する場合も
、排ガス酸@淵度が空気過剰率に対して前述の近似関係
のあることから明らかなように、空気過剰率の場合と全
く同様の問題を生ずる。
[発明の目的] 本発明は従来の技術の上記欠点を改@するもので、その
目的は燃焼負荷変動時に過渡的に生ずる黒煙発生および
燃焼効率の低下を防止し省エネルギおよび公害防止をよ
り向上リ−ることのできる燃焼プロヒス制御方法を提供
することにある。
[発明の概要コ 上記目的を)?成するための本発明の特徴は、燃焼プロ
セスから検出した燃焼負荷信号に基づいて得た制御信号
をプロセス燃焼系の燃料流量制御信号とすると共に、前
記制御信号に空気過剰率(又は排ガス酸素11J[設定
値)を乗じた信号をプロセス燃焼系の空気流量制御信号
とする燃焼プロセス制御系を有し、プロセスの燃焼負荷
の変動に際1ノで、前記空気過剰率(又は排ガス酸素濃
度設定値)を、プロセスの燃焼負荷に係わる信号とプロ
セス燃焼系から検出した燃料流量信号のうらの低い方の
信号に基づいて補正りるようにしたごとき燃焼プロレス
制御方法にある。
[発明の実施例] 第3図は本発明の一実施例を示!J4M成図で、第2図
と同符号のものは同一物を示J0 第3図に承り本実施例の構成におい“C、ボイラドラム
2内の蒸気圧力を蒸気圧力検出器14で検出し蒸気1F
力調節部16で設定値Psと比較調節沙専した後これを
燃料流量設定値として燃料流m調征部17に与え燃料流
量検出器10の燃料流量信号との間の比較調節演算出力
により燃料流量調節弁11を制御りること、蒸気圧力調
節部16の調節信号(こ係数器1つで基準空気過剰率μ
を乗じた信シコど空気過剰率補正’fQ fl nil
 20の補正係数i1a/μとを乗算器21で乗じた信
号を空気流吊設定値として空気流量調節部18に与え空
気流量検出器12および開平器22ににる空気流量信号
どの間の比較調節演算出力により空気流量調節弁13を
制御すること、および蒸気流量検出器15と開平器23
により蒸気管7を流れる蒸気流量に比例した信号fsを
得ることについては、第2図の11n戒と同一である。
第3図の構成において第2図と異なるのは、蒸気流量→
燃料流量変換部24および11−(位信号選択部25を
もうりたことにある。
蒸気流量→燃料流量変換部24は、蒸気流量検出器15
の出力を受(]る開平器23の出力信号[Sを入力し、
この信号fsを燃料流量ベースの信号[Aに変換して出
力する。低位信号選択部25は、燃ジ:ミ1流瓜検出器
10の燃料流量信号fBと蒸気流量に基づく変換部24
の信号fAとを入力し、両信号間にレベル差の生じた場
合に低い方の信号を選択しこれを出力信号[Cとして空
気過剰率補正演算部20に与える。したがって、空気過
剰率補正演算部20は燃焼負荷の変動の際には燃料流(
i信号[Bまたは蒸気流量信号fAのうちの低い方の信
号にしたがって補正係数μa/μを求めこれを乗算器1
6に出力することとなる。
第4図は第3図の構成における空気過剰率補正の説明図
である。
以下第4図を(71用して第3図の構成による制御方法
の作用を説明づ−る。
負荷変動のない定常状態においては、蒸気流量信号[A
ど燃お1流量イ言号fBとはCA −f Bで、低位信
号選択部25からはf c =f A −f sの信号
が空気過剰率補正演算部20に与えられる。
これに対しC1時刻t1におい−C燃焼負荷が急増した
とすると、第4図に示すように、蒸気流量信号fAはこ
の負荷急増に即応Jるが、燃料流量信号[BはfAより
b遅れて応答づる。これは、蒸気流bi 7.−直tm
変換して信号[八を151でいるのに対し、f 13に
は■ボイラトラム内の恭気流吊→蒸気圧力変化の遅れ、
■蒸気圧力調節部16の遅れ、■燃料流架設節部17の
遅れ、■燃料流量調節弁11の遅れなどが合まれるため
である。この結果、負荷急増峙に過渡的に(時刻し1か
ら[2の間)[Aと[13の間にレベル差が生じ、f 
A >r Bとなる。したがって、低位信号選択部25
は燃料流量信号(0を出力信号fcとして空気過剰率補
正演算部20に与える。燃料流量信号fsは燃料流量調
節部17および燃料流量調節弁13による燃料流量制御
にしたがうので、蒸気圧力調節部16の調節信号に負荷
急増の影響が現われる前に空気過剰率の補正係数が減少
することがなくなり、空気過剰率を発煙限界曲線に沿っ
て設定できるようになる。
一方、第4図に示すように、時刻t3にJ5いて燃焼負
荷が急減したとすると、急増の場合と同様に蒸気流量信
号fAは即応するが、燃料流量信号fsは[Aよりも遅
れる。この結果、負荷急減時に過渡的に(時刻t3から
14の間)fA<fsとなる。したがって、低位信号選
択部25は蒸気流量信号[Aを出ツノ信号fcとして空
気過剰率補正演算部20に与える。蒸気流量信号「Aは
燃焼負荷の変動に刈応するので、燃焼負荷急減の影響が
燃料流足の減少となって現われる前に空気過剰率を上げ
ることになる。この結果、一般的に燃焼制御系より応答
の遅い空気制御系の設定値を先行的に与えるので、発煙
領域に入ることがなくなる。
第5図は本発明の別の実施例を示U’ 4M成図で、第
3図と回付gのものは同一物を承り。
先の第3図の構成にJ3いて【よ、空気過剰率補正演U
)部20にJ、り補正係数μa/μ(μa :補正後の
空気過剰率)を求めこれを基準空気過剰率μに乗するこ
゛とで空気過剰率の補正を行なった。これに夕・]シて
、本実施例では、燃焼負荷の変動にJ:る基i%I:空
気過剰率μの補正弁Δμを低位信号選択部25の出ノ)
fCにしたがって出力する空気過剰率補正演算部26を
もう(づ、これによる補正弁△μと基準空気過剰率μと
を加算器27で加弾して補正後の空気過剰率μa−μ+
△μを得ることにある。このようにして補正された空気
過剰率μaは乗弾器21で蒸気圧力調節部16の9節信
号に乗じられた後、空気流量調節部18の設定値として
Lゴえられる。
以上の実施例にJ3いでは空気過剰率の補正による空気
流11調節を例に説明し/jが、排ガス酸素濃度はグ気
過剰率との間に前述の近似関係があるから、刊ガス酸素
濃度設定値による空気流m調節にも同様に適用できる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、プロセスの燃焼負
荷の変動に際して、空気過剰率または排ガス酸素濃度設
定値を燃焼負荷に係わる信号と燃料流量信号のうちの低
い方の信号に基づいて補正するようにしたので、燃焼負
荷の急変詩においても従来技術にみられる過渡的不具合
を生ずることがなく、また発煙限界曲線をより満足する
運転ができ燃焼プロセスの省エネルギおよび公害防止を
より向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は発煙限界曲線の一例を示す図、第2図は従来の
燃焼プロセス制御系の構成図、第3図は本発明による燃
焼プロセス制御方法の一実施例を示す構成図、第4図は
第3図の構成における空気過剰率補正の説明図、第5図
は本発明ににる燃焼プロセス制御方法の別の実施例を示
す構成図である。 2・・・ボイラI・ツム 3 ・・・ バ − ブー 5・・・燃料管 6・・・空気管 7・・・蒸気管 10・・・燃料流量検出器 11・・・)I;料流串調節弁 12・・・空気流量検出器 13・・・空気流置設n1)弁 14・・・蒸気圧力検出器 15・・・熱気流W検出器 16・・・蒸気圧力調節部 17・・・燃料流量調節部 18・・・空気流量i;I!1節部 ′19・・・1系数器 20.26・・・空気過剰率補正演算部2/I・・・蒸
気流量→燃料流量変換部25・・・イL(位信号選択部 第1図 →バーγの坊°粁流t (’10 )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 燃焼プロレスから検出した燃焼負荷信号に基づいて19
    だ制御信号をプロセス燃焼系の燃料流量制御信号とする
    ど共に、前記制御信号に空気過剰率(又はJJ+ガス酸
    素濃度設定値)を乗じた信号をプロレス燃焼系の空気流
    罪制御信号どする燃焼プロセス制御系を有し、プロセス
    の燃焼負荷の変動に際して、前記空気過剰率(又は排ガ
    ス酸素濃度設定値)を、プロセスの燃ン焼負荷に係わる
    信号とプロセス燃焼系から検出した燃料流量信号のうち
    の低い方の信号に基づいて補正するようにしl〔ことを
    特徴とり−る燃焼プロレス制御方法。
JP8069083A 1983-05-11 1983-05-11 燃焼プロセス制御方法 Pending JPS59208320A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105698211A (zh) * 2014-11-12 2016-06-22 财团法人工业技术研究院 燃烧系统的氧气浓度修正方法
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