JPS60159503A - 石炭焚ボイラの蒸気温度制御方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭焚ボイラの蒸気温度制御方法に係り、特に
石炭焚ボイラ排ガス中のＮＯＸを最適値に保つとともに
、多種の石炭燃料に対して負荷変化時の再熱蒸気温度の
変動を最小限に抑えるだめの制御方法に関する。

〔発明の背景〕

ボイラ排ガス中の窒素酸化物Ｎ　ＯＸの量に関しては、
公害規制のために制限値がある。この値を守る方法とし
て、バーナに供給する燃焼空気量の過剰率を制御し、Ｎ
Ｏｘ量の制御を行う方法が採用されている。また、ボイ
ラの火炉内に燃焼後の排ガスを再循環させ火炉の燃焼温
度を低くし、ＮＯＸの発生反応を抑える方法も併用され
ている。

石炭燃料は、燃料炭の蟹素含有量が他の燃料に比べて多
いので、燃焼温度の制御のみではＮＯｘ量の低減が十分
ではなく、前者の方法が特に有効である。

第１図を参照してＮＯＸ量の制御を説明する。

図において１はボイラ、２〜５はボイラ１内に設けられ
た水管であシ、これら水管には図示しない給水ポンプか
ら給水が行われる。水管２と５は重圧タービ／への主蒸
気を発生させる過熱器（スーハーヒータＳＨ）であり、
水管３と４は中低圧タービンへの再熱蒸気を発生させる
再熱器（レヒータ几Ｈ）である。６　Ａ−Ｃは石炭ミル
バーナであり、図示しない石炭ミルから供給される微粉
炭を燃焼させる。風道７は図示しない強制送風機（Ｆｌ
）Ｆ）が供給する燃焼用空気を火炉に導くものである、
８Ａ−Ｃは各バーナの燃焼用空気の流量を調節し空燃比
制御を行うウィンドボックス人口ダンパである。ＮＯボ
ート９はバーナ段の上部から空気を注入し排ガスを完全
燃焼させるためにある。１０はそのＮＯボートのダンパ
であり、１１はボイラ内に設けられた仕切シ板である、
ＲＨ側分配ダンパ１２およびＳＨ側分配ダンパ１３は開
度を調整して１次ＲＨ４および１次ＳＨ５の通過ガス量
を制御する〜１４は排ガス中のＮＯＸ濃度検出器である
、１５は燃焼排ガスを火炉に再循環させるだめのガス再
循環ファンであυ、１６はそのガス再循環量の制御を行
う火炉人ロダンバである。

ＮＯＸの制御は次の如く行う。６Ｃの最下段バーナに対
しては０２過剰率が１以下となるように８０のウィンド
ボックス人口ダンパによシ燃焼空気量を調整し、還元性
物質を生成させる。６Ｂの中段バーナに対しては０２過
刺率がほぼ１となるように８Ｂのウィンドボックス人口
ダンパを調整し、燃料中の窒素分を放出させる。上段バ
ーナ６Ａに対しては十分０２が過剰になるようにウィン
ドボックス人口ダンパ８Ａによ１４整し、還元完全燃焼
を行う。さらに、ＮＯボート９から残りの空気量を注入
して完全燃焼を実現し未燃分を低減させる。

第２図にＮＯボー１ダンパ１０の制御回路を示す。図中
２１はユニットの負荷要求値であり、２２は関数発生器
、２３はＮＯボートダンパの駆動装置である。２２の関
数発生器の設定は第３図に示す如くなる。従来のＮ（Ｊ
ボートダンパ１００制釧ｊＶｉ上記の如くプログラム制
御であり、単一炭種に対してはそのプログラムが負荷要
求値から一義的に定められており、その限りでは有効で
ある。

ところで、１台のボイラで多種の石炭を１史用する場合
には、石炭中の４素の含有量、粉砕性、燃焼性が異なり
、ＮＯＸ発生量も異なるので、ＮＯボートダンパのプロ
グラムも第４図に示す如く炭種によって異なってくる。

このように、ＮＯＸの発生状況が異なるということは、
炭種によってボイラ内の燃焼状態、各熱交換器の熱配分
が変わることを示している。

そこで、負イｉ′を変化時の蒸気温度制呻性も炭種によ
って大きく異なり、特に再熱蒸気温度の制御１性が著し
く低下し、第５図に示す如く、炭種によっては再熱蒸気
温度の偏差量が大きくなる問題がある。

再熱蒸気温度の制一方法は２種類ある。１つは、第１図
のＲＨ側分配ダンパ１２、ＳＨ側分配ダンパ１３により
１次几［４と１次Ｓ　Ｈ５を通過するガス流量の分配比
を変えて１次几Ｈ４での熱吸収量を増減させ、再熱蒸気
温度を制御するものである。他は、第１図の火炉人ロダ
ンパ１６により火炉底部から注入するガス再循環量を増
減させ、火炉内の燃焼温度を変え、火炉での熱吸収量を
変化させることにより几Ｉ（での熱吸収を調整するもの
である。

第６図に従来の再熱蒸気温度制御系の例を示す。

１７は再熱蒸気温度、６１は再熱蒸気温度の設定器であ
り、これらの信号は比較器６２で比較される。比較器６
２からの再熱蒸気温度偏差信号の一方は比例演算器６３
に入力される。一方、既述の負荷要求１．２１は関数発
生器６４により火炉入ロダンバ１６の先行信号となり、
加算器６５で比例演算器６３の出力と加算され、火炉入
ロダンバコントロールドライブ６６の指令１μ号となる
。

比較器６２からの再熱蒸気温度偏差信号の他方は比例積
分器６７に入力され、その出力は負荷要求値２１をもと
にして関数発生器６８が作る分配ダンパ先行信号と加算
器６９で加算され、ＲＨ側分配ダンパコントロールドラ
イブ７０の指令信号となる。また、この信号は信号反転
器７１により逆特性となり、８１１側分配ダンバコント
ロールドジイブ７２の指令（ｉ号となる。

この従来のホＩＩ　１ｆｉ１１方式では負荷変化時に炭
種によってはボイラ竹性が変化するため、大きな再熱蒸
気温度偏差が生じる問題があった。

１吏うことが予想さｉ］、るすべての炭種についてプロ
グラムを何本も用、（２）しておいて切換えることも一
応は考えられるが、次々に変わる性質に細かく対応する
ことは現実に不可能であるし、今後どのような炭種が供
給されるかわからない現状では、根本的にプログラムを
どのように組めばよいかわからない状態である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、炭種によって変わるボイラの可熱蒸気
温度特性を補正して炭種に拘わらず最適な再熱蒸気温度
制御性が得られる石炭焚ボイラの蒸気温度制御方法を提
供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、排ガス中のＮＯＸ値を規定値に保つべく種々
の炭種によって変わるＮｏボートダンパの開度からボイ
ラの燃焼状態を推定し、再熱蒸気温度の動的先行制御の
量を調節することにより負荷変化時の再熱蒸気温度の変
動を最小限に抑えるととを特徴とする。

すなわち、Ｎｏボートダンパの開度は、排ガス中のＮ０
Ｘｉを制御するためにバーナ上部から注入する空気量を
調節するが、この空気量により火炎の長ざが変わり、ａ
ｍ温度も変わる。

ＮＯアポートら注入するを気量が多ければ、バーナ段に
供給される空気量が少なく不完全燃焼のだめ火炎温度が
低く、かつバーナ上段で完全燃焼するため火炎が長く延
びる。従って、火炉での熱吸収が少なく、再熱器での熱
吸収量が多い状態となる。

逆に、Ｎｏボートダンパから注入される空気量の少ない
炭種では、火炎が短かく燃焼温度が高すため、火炉での
熱吸収量が多く、再熱器での熱吸収が少ない燃焼状態に
ある。

ところで、Ｎｏボートダンパの開度と負荷変化時の再熱
蒸気温度の偏差との関係をみると、第４゜第５図忙ボす
ように、Ｎｏボートダンパの開度が大きｈ炭種はど大き
な偏差が発生している。これはＮｏボートダンパの開度
が大きいほど再熱器の熱吸収量が多いためと考えられる
。

そこで、負荷変化時にＮｏボートダンパの開度に応じて
再熱蒸気温度制御系に動的先行補償をすることにより再
熱蒸気温度の変動を抑えることができる。

以上が種々の炭種に対して負荷変化時に再熱蒸気温度の
変動が最小限に抑えられる本発明の動的先行補償制御の
基本原理である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第７〜９図を参照して説明する
。

第７図は本発明の蒸気温度制御系のブロック図である。

１４は前述の排ガス中ＮＯＸｇ度検出器、８１はＮＯＸ
の制御設定器、８２は加算器、８３は比例積分器、８４
は関数発生器、８５け加算器、８６はＮＯポートダンパ
コントロールドライブである。８７は負荷要求値の変化
率とＮｏボートダンパ開度から分配ダンパへ与える動的
先行信号演算回路、８８は加算器である。

第６図の従来例と第７図の本発明の制御系とを比較すれ
ば、ＮｏＸｌＩｊ度検出器１４の出力が設定器８１の出
力とともに取り込まれ、Ｎｏボートダンパと両分配ダン
パの制御に使われている本発明の特徴が明らかであろう
。

第８図は第７図のＩｂ１Ｊ　ｍ系の動作を示すフローチ
ャートである。ステップ１０１は必要信号の取り込みで
ある。ステップ１０２でＮＯＸの設定値８１とＮＯｘ濃
度１４を加算器８２により比較し、比例積分器８３で比
例積分演算を行う。ステップ１０３で負荷要求値２１を
もとに関数発生器８４で作ったＮｏボートダンパの先行
信号と比例積分器８３の出力を加Ｊｉｉａ８５で加算す
る。ステップ１０４ではステップ１０３で得られたＮｏ
ボートダンパの開度指令を出力する。ステップ１０５で
は負荷要求値２１の変化率とＮｏボートダンパの開度に
より第９図に示すような分配ダンパの動的先行制御信号
を演算する。ここで動的先行信号は増負荷で負、減負荷
で正とし、負荷変化重大、ＮＯボート開度大で各々絶対
値を大きくする。ステップ１０６においては負荷要求値
２１から分配ダンパの静的先行信号を計算する。ステッ
プ１０７でけ再熱蒸気温度１７とその設定値６１とを比
較器６２で比較して比例積分器６７で比例積分演算を行
う。ステップ１０８では加算器８８で演ｎ回路８７の動
的先行信号、関数発生器６８の静的先行４ｉ号、比例積
分器６７の演昇出力を加算する。

ステップ１０９では１１．　Ｈ１１１１１分配ダンパの
開度指令を出力する一方、８Ｈ側分配ダンパに逆極性の
開２度指令を出力する。

この冥施例によれば、ＮＯボートの開度からボイラの燃
焼状態を推定して、種々の炭種に対応した動的先行信号
を再熱蒸気温度制御系に加え、負荷変化時の再熱蒸気温
ｉ変化を最小限に抑えることができる効果がある。

上記実施例では、動的先行信号を分配ダンパに加えたが
、火炉人口ダンパに加えることも可能であり、また両方
に加えることも可能である。

〔発明の効果〕 本発明によれば、炭種によって変わるボイラの再熱蒸気
温度特性を補正して、炭種に拘わらず最適な再熱蒸気温
度制御性が得られる石炭焚ボイラ蒸気温度制御方法が提
供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラの全体構成図、第２図は従来のＮＯボー
トダンパ制御回路図、第３図はＮＯボートダンパプログ
ラム図、第４図は炭種によるＮＯボートダンパプログラ
ムの変化を示す図、第５図は炭種による負荷変化時の再
熱蒸気温度の変動を示す図、第６図は従来の再熱蒸気温
度制御系のブロック図、第７図は本発明による制御系の
ブロック図、第８図は第７図の制御系の動作を示すフロ
ーチャート、第９図は本発明の動的先行信号の波形を示
す図である。 １０・・・ＮＯボートダンパ、１２・・・几Ｈ側分配ダ
ンパ、１３・・・ＳＨ側分配ダンパ、１６・・・火炉入
口ダンパ、１４・・・排ガス中ＮＯＸ濃度検出器、１７
・・・再熱蒸気温度検出器、８７・・・動的先行信号演
算回路。 代理人　弁１１１士　鵜沼辰之 第２図 弔３図 名−Ｖ図 も８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　負荷要求値によυ蒸気温度を制御する石炭焚ボイ
   ラの蒸気温度制御方法方法において、石炭焚ボイラ排ガ
   ス中のＮＯＸ濃度を制御するＮＯボートダンパの開度と
   負荷装求値変化率の大きさとに応じ゛Ｃ再熱蒸気制御系
   に対する動的先行信号をめ再熱蒸気制御系のダンパを調
   整し、通過排ガス量を制御することを特徴とする石炭焚
   ボイラの蒸気温度制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、杓熱蒸気制御系の
   ダンパが分配ダンパであることを特徴とする石炭焚ボイ
   ラの蒸気温度制御方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、再熱蒸気制御系の
   ダンパが火炉人口ダンパであることを特徴とする石炭焚
   ボイラの蒸気温度制御方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、再熱蒸気制御系の
   ダンパが分配ダンパと火炉人口ダンパであることを特徴
   とする石炭焚ボイラの蒸気温度制御方法。