JPS60218525A - 燃焼制御方法 - 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〕 本発明は燃焼制御方法に係シ、特に燃料の性状が時々刻
々変化する微粉炭を燃料とする燃焼の燃焼効率の向上及
びＮ　Ｏｘ発生の低減に好適な燃焼制御方法に関する。

〔発明の背景〕

従来の燃焼制御は、主として空燃比（燃焼室に投入する
全燃料流量に対する空気流量の比）が規定値となるよう
に制御することにより排ガス損失を低減し、燃焼の高効
率化を図る技術と、火炎の終端部に投入する空気量を制
御することによ°９排ガス中のＮ　Ｏｘ濃度を制限値以
下に抑制する技術で構成されていた。

しかし、上記従来方式は燃焼室内の燃焼状態を直接観測
していないため、微粉炭燃料などのように時々刻々変動
する燃料性状（固定炭素分、揮発分、灰分、水分など含
有率及びその性質）及び運転条件（燃焼負荷、環境上の
制約値、空気温度など）のもと）で常に最適な燃焼状態
を維持することは不可能であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、時々刻々変化する燃料性状及び運転条
件のもとで常に運転制限条件を守シ、かつ最大燃焼効率
を得るだめの燃焼室内の最適火炎形状を決定し、維持す
るための燃焼制御方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、燃焼効率がＣＯ濃度と強い相関があること、
ＣＯ濃度及びＮＯｘ濃度が火炎形状即ち燃焼室内への燃
料及び空気の導入方法に大きく依存することに着目した
ものである。本発明の目的である燃焼の高効率化及び低
Ｎ　Ｏｘ化の問題は、ＮＯｘ濃度を制約条件とし燃焼効
率を評価関数とする非線形最適化制御問題として定式化
した。本制御の機能は、大きく分けて、最適目標火炎形
状探索機能と、この最適目標火炎形状を維持するだめの
火炎形状制御機能の２つの機能で構成したことに特徴が
ある。最適目標火炎形状探索機能は燃料供給系及び空気
供給系の操作量を変更することによ？）、ＮＯｘ濃度が
運転制限値以下でかつ燃焼効率が最大となったときの火
炎形状を最適目標火炎形状とする。ただし、火炎形状は
火炎形状計測機能で計測する。火炎形状制御機能は計測
した火炎形状が上記最適目標火炎形状となるよう、に操
作量を調節する。火炎形状制御中に前記燃料性状あるい
は運転条件が変動した場合は、再び最適目標火炎形状を
探索し、変動した条件のもとての最適目標火炎形状を決
定し、燃料性状の変化にか＼わらず最適燃焼状態を維持
する。

〔発明の実施例〕

本発明を火力発電プラントのボイラ燃焼制御に適用した
場合について、以下に説明する。

ボイラ用燃料として使用量が増してきた石炭は、石油あ
るいは天然ガスと比較して、排ガス中の窒素酸化物＜Ｎ
Ｏり、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、−酸化炭素（ＣＯ）など
有害物質の低減が困難と言われている。石炭に含まれる
窒素分（以下Ｆｕｅｌ−Ｎと表記する）は比較的多いた
め、特にＮ　Ｏｘの低減が困難とされている。燃焼によ
って発生すルＮ　Ｏｘは、Ｆｕｅｌ　−Ｈの酸化による
もの（これを以下ｐｕｅｌ−Ｎｏｔと表記する）と、高
温場における空気中の窒素の酸化によるものくこれを以
下’ｌ’ｈｅ　ｒｍａ　１−　Ｎ　Ｏｘと表記する）に
分けられる。

石油やガスを燃料とした場合に発生するＮ　Ｏｘは大部
分がＴｈｅ　ｒｍａ　１−　Ｎ　Ｏｘであシ、石炭を燃
料とした場合は大部分がｐｕｅ　Ｉ　−Ｎ　Ｏｘである
。従って、石油やガスを対象として開発されてきた従来
の燃焼方式は、燃焼温度に着目したもので６Ｄ、Ｔｈｅ
ｒｍａ　ｌ−１’Ｊ　Ｏｘの低減には効果があるが、石
炭燃焼に適用した場合はｌ；”ｕｅｌ−ＮＯｘの問題が
依然として残る。

一方、発電用ボイラは一般に複数のバーナを有し、燃焼
ガスの流れ方向に多段に配置された複雑な構造をしてい
る。そのため、従来、数多くある操作端は試運転時ある
いは定検時に制定した操作規準に従って運転されていた
。石炭は産炭地、名柄によシ性状が大きく異なるため多
種燃料を使うプラントでは上記操作規準にマージンを十
分とる必要が有り、燃焼効率が必ずしも最大値となるよ
うに運転されていなかった。常時、低Ｎ　Ｏｘかつ高効
率運転を実現するためには高度で複雑な判断能力を持つ
熟・練運転員が必要である。しかし、新鋭ボイラのよう
に構造が複雑化し、多様化してくると熟練運転員の養成
がむつかしいばかりでなく、熟練運転員であっても燃料
性状や運転条件の時間変動に直ちに対応することが困難
である。

低Ｎ　Ｏｘ高効率化を基本目標とする燃焼制御は、次の
ような非線形最適化問題として定式化できる。

ここで、Ｘ（εＲ’　）はプラント状態値（ベクトル）
、ηは燃焼効率（スカラ関数）、ｇ　（６２Ｒｋ）は運
転条件、ｈ（６：几）は運転制限要因（ペクトル関数）
、ｈｏ　（ｅＥＲ）は運転制限値（ベクトル）である。

等式制約条件（（２１式）は、プラントの出力及び蒸気
温度並びに圧力などのように燃焼制御機能よりも上位の
制御機能によって制御される運転条件に関するものであ
シ、上位制御機能が健全であれば常に満足されるもので
ある。運転制限要因りは排ガス中のＮ　Ｏｘ濃度、ＣＯ
濃度及び操作量であ’）、”ｏはその制限値である。従
って、実質的には（１１，（３１式を満足する操作量Ｘ
（εＢ　ａｔ。

ｍ＝ｔ−２）をめることになる。

第１図はボイラ火炉２０におけるバーナ配置。

燃料供給系３０及び空気・ガス系４０を示す。第２図は
バーナ８０の構造を示す。押込通風ファン（ＦＤＰ）４
１により取シ込まれた空気は空気予熱器（ＳＡＨ４２及
びＹＡＨ４３）に送られ、排ガスの保有熱によシ予熱さ
れる。この予熱された空気は２次空気４４と呼ばれる。

２次空気４４は、混合用ガス（再循環ガス４６の一部で
あシ、集塵器（ＨＥＰ）４７出口から抽出したもの）４
５と混合され、ウィンドボックス７９に導かれる。ウィ
ンドボックス７９は火炉２０の前面２１と後面２２に配
置され７１ｃＡ−Ｆの各バーナ段（２３＾〜２３ｒ）及
びＮＯボート２４．２５に対応して設置されている。各
ウィンドボックスへ流入する２次空気及び混合用ガス４
８の流量は、入口に設けた各ダンパ４９の開度で定まる
。各バーナ段は複数本（本実施例では８本）の微粉炭バ
ーナ８０から構成されている。一方、再循環ガス４６は
、１次ガス５０、火炉ホッパガス５１及び前記混合用ガ
ス４５０３つに分流される。１次ガス５ｏは、図２に示
すようにバーナ８０の外周にある１次ガスポート５２か
ら火炉２０に噴射される。また、火炉ホッパガス５１は
火炉底にあるホッパ部に導入される。混合用ガス４５は
前記２次空気４４と混合され、１次ガスポートの外周か
ら火炉２０に噴射される。これら３つのガスの流量比は
、１次ガスダンパ（ＰＧＤ）５３、火炉ホッパガスダン
パ（ＦＨＧＤ）５４及びガス混合ダンパ（ＧＭＤ）５５
の開度で定まる。一方、石炭フィーダ３１と微粉炭ミル
３２から成る燃料供給系３０は各バーナ段に対応してＡ
−Ｆの６系統設置されている。

ＦＤＰ出口から抽出した１次空気５６は、１次空気予熱
器（ＰＡＨ）５７で予熱されたのち微粉炭ミル３２に送
られ、微粉炭の乾燥及び搬送に使われる。１次空気の１
部５８は、１次空気ファン（ＰＡＦ）５９を出たのちＰ
ＡＨをバイパスされる。このバイパス量の調整によシ微
粉炭ミル出口の微粉炭及び１次空気３３の温度を一定に
保つことができる。また、図には示さなかったが、節炭
器出口部には再熱蒸気温度制御用のパラレルダンパを設
けてあシ、このダンパ開度を調節するくことにより１次
過熱器と２次男器側に流れるガス量配分を変更でき、再
熱蒸気温度は一定に制御される。

第３図は火炉内火炎構造と各バーナ段への空気比（理論
空気量に対する実際の使用空気量の比）配分方式を示す
。各バーナ段に対して、（１）下段バーナ（Ａ、Ｄ段）
２３ム、２３Ｄには還元性物質を積極的に生成させる領
域９１を形成嘔せる。

（２）中段バーナ（Ｂ、Ｅ段）２３１１，２３ｚにはＦ
ｕｅｌ−Ｎを積極的に放出させる領域９２を形成させる
。

（３）下段バーナと中段バーナの火炎先端を合流させ、
ＮＯｘの還元領域９３を形成させる。

（４）上段バーナ（Ｃ，Ｆ段）には下、中段バーナから
の未燃分を完全燃焼させる領域９４を形成させる。

以上の機能を実現するために、次のような手段をとる。

下段バーナに関しては、噴射される燃料の火炉内滞留時
間が他殺のそれよりも長いことに着目し、空気比（λｌ
と表記する）゛を１より小さくシ、比較的低温で時間を
かけて燃焼させる方式とする。

すなわち、低酸素雰囲気にて微粉炭が熱分解される時に
放出する揮発成分中の窒素が還元性物質であるＮ　Ｈｓ
やＨＣＮに転換される割合が、高酸素雰囲気でのそれと
比較して高いことを利用する。

従って、下段バーナの火炎はＮ　Ｏｘ濃度が低く、還元
性物質に豊む。しかし、λｔ＜１で燃焼させているため
未燃分が比較的多く存在し、この未燃分中にはｐｕｅｌ
−Ｎが存在する。

一方、中段バーナに関しては、空気比（λ２と表記する
）を１より少し大きくし、比較的高温で短時間で燃焼さ
せる方式とする。すなわち、高酸素雰囲気での燃焼は、
’ｌ’ｈｅ　ｒｍａ　ｌ−Ｎ　Ｏｘは多く発生するが、
Ｆｕｅｌ−Ｎの放出が活発となることを利用する。従っ
て、中段バーナの火炎はＮ　Ｏｘ濃度は高いが、未燃分
中にはｐｕｅｌ−Ｎが殆ど存在しない。

まだ、上段バーナに関しては、空気圧（λ３と表記する
）をλ２よりも更に大きくし、主とじて下段バーナから
発生する未燃分を完全燃焼させる方式とする。

以上述べたような機能を各段に分担させることによシ、
上段バーナの火炎先端部ではＮ　Ｏｘの還元領域が形成
され、主として中段バーナで発生したＮ　Ｏｘが、主と
して下段バーナで発生したＮ　ＨｓやＨＣＮなどの還元
性物質によシ還元され、ＮＯｘ低減が可能となる。

燃焼制御システムでは、上記空気比配分（λｌ〈１．λ
２〉１．λ３）１）の条件を満たす範囲で、更に最適な
空気比配分を決定することになる。

低Ｎ　Ｏｘかつ高効率燃焼は、（１）〜（３）式で定式
化した非線形最適化問題を解くことによシ実現できる。

ここでは、燃焼効率向上のだめの基本的考え方を述べ、
評価関数としての燃焼効率ηを定義する。

微粉炭が完全燃焼して理論発熱量が得られる場合の燃焼
効率は１００％である。しかし、実際のボイラでは、火
炉内ガス流動の乱れによる未燃分が残シ、燃焼効率の低
下の原因となる。未燃分は主として固形炭素（Ｃ）と−
酸化炭素（ＣＯ）から成る。燃焼効率を上げるには酸素
過剰率（理論酸素量に対する過剰酸素量の比：以下、Ｚ
Ｑｌと表記する）を大きくすれば良いが、大きくし過ぎ
るとボイラの排ガス損失が増して、ボイラ効率は低下す
る。従って、実際のボイラでは、燃焼効率を広義にとら
え、排ガス損失も考慮する必要がある。

以下では燃焼効率を広義に使用する。未燃分のうち０分
は粉体であシ、火炉ホッパや集塵器で捕獲されるため、
現在の計測技術ではオンライン計測が不可能である。一
方、００分はガス体のためオンライン計測が可能でアリ
、ボイラ全体のＺＱｌに対するＣＯ濃度と燃焼効率は一
般に第４図（Ａ）。

（Ｂ）の実線で示す関係にある。すなわち、ＣＯ濃度Ｚ
ｃｏがＺｃｏ、ｎ以下の条件下ではｚｏｚが小さいほど
燃焼効率は高いことを示している。Ｚ　ａｍ　＝　ａの
とき、燃焼効率ηは最大（η、）となっている。

この実線で示す特性は従来の非最適運用時のものである
が、本発明を適用した最適運用の場合は破線で示す特性
が期待できる。すなわち、同じＺＱｌのもとでも良好な
燃焼が期待でき、ＣＯ濃度が低下するため、燃焼効率が
向上する。この場合でもＺ　ｃｏ”’　Ｚ　ｃｏ、υと
なるＺＧ２＝ｂの条件で燃焼効率は最大（ηｂ）に近い
値となることが期待できる。

すなわち、ＮＯｘ濃度をＺ　ＮＯＸ及びその制限値をＺ
ｕｏｘ、ｕとすれは、Ｚ　ｃｏ＜　Ｚ　ｃｏ　、ｕかつ
ＺＮｏｘ＜ＺＮＯＸＩυを満足し、かつ再熱蒸気温度制
御のだめのパラレルダンパ開度Ａｐｏはその上、下限値
ＡＡｐｏ＋ｕ　、　Ａｐｏ、ｔ、に対してＡ　ｖ　ｏ　
Ｈｔ、＜　Ａ　ｐ　ｏ　）υを満足し、ＺＧ２を最小に
する操作量が最適操作量となる。よって、燃焼効率は絶
対量を知る必顆がないから次式で等測的に定義して良い
。

η＝１００−Ｚｏｚ　・・・・・・・・・（４）燃焼制
御システムの機能構成を第５図に示し、また制御のだめ
の基本処理手順を第６図に示す。

制御システムは運転負９７からの指令で動作を開始し、
まず最適目標火炎形状探索機能２００により最適目標火
炎形状（Ｙ”）１０１及び最適操作量（↑”）１０２を
決定する。ここで、を中は前述の最適化問題を満足する
操作ベクトルであり、′ｙ−傘はこのときの火炉内火炎
に関する形状ベクトルである。操作ベクトルは次のよう
に定義する。

また、火炎の形状ベクトルの選び方は種々考えられるが
、ここでは火炉内の各火炎配置を表すのに都合の良い第
７図のように定義する。この形状はＩＴＶカメラで撮映
した火炎画像を計算機処理（画像処理）してめる。但し
、（５）式で定義したように、火炉の前面と後面に配置
されたバーナは同一運用をするから、Ａ段とＤ段、Ｂ段
とＥ段。

０段とＦ段の火炎形状は対称となる。また、形状ベクト
ルは、各火炎の中心線上の輝度が規定値まで減衰する点
から炉壁及びバーナ中心までの距離とする。

火炎形状制御機能３００は、燃料性状や大気温度などの
僅かな変化が燃焼特性に対する外乱となっても安定な火
炎形状を維持するためのものである。火炎形状制御の目
標値は、既に最適目標火炎形状探索機能により決定され
ている最適目標火炎形状ｙ９である。この場合、ＩＩ　
ｙ−ｙ”　Ｉｔを最小とする準最適操作量ｘ１０３を決
定する。ここで、Ｘを準最適操作量と呼ぶ理由は、Ｘの
決定に際し燃焼効率及びＮ　Ｏｘ濃度を評価していない
ためである。すなわち、外乱が小さい場合は、火炎形状
をｙ２に追従制御しておけば １１ｘ−ｘ”ｌｌ＜εＸ　・・・・・・・・・・・・（
６（が満足され、燃焼特性は最適値近傍に維持されるこ
とが期待できる。但し、（６）式で／）Ｘ、ｘ”は正規
化値である。外乱としての燃料性状の変動を実測するこ
とは困難であるが、ｆｉｘ−ｘ”ｌｌの大きさが外乱の
大きさを代表していると言える。これに着目し、次式が
満足される場合は最適目標火炎形状は変更されるべきも
のと判断し、再び最適目標火炎形状探索機能２００を動
作させ、新たなｙゝをめる。

最適目標火炎形状探索機能２００は、負荷変動完了時に
も動作する。これは、運転負荷レベルが変化すれば、最
適火炎形状も当然のこととして変化するからである。負
荷変動中あるいは制御周期以外では操作量を保持するだ
めの制御周期管理２１０及び操作量保持２２０の各機能
を設けた。

操作量管理機能２３０は、制御操作量２３５としるため
の探索操作量２３７を区別して操作器２４０に出力する
ためのものである。計測管理機能２５０は試行操作に対
応して火炎形状や排ガス濃度を計測するタイミングを管
理するものである。すなわち、試行操作後、定常燃焼に
達するまで待ってから火炎形状計測機能２６０あるいは
排ガス濃度の計測機能２７０を作動させるものである。

ＣＲＴインターフェイス機能２８０は、運転員９７から
のシステム動作指令を受けたり、運転員のリクエストに
応じて各稚燃焼制御状態をＣＲＴ２９０の画面に表示さ
せるだめのものでおる。

ボイラの燃焼過程は複雑であシ、オンライン制御で使用
できるモデル用として定式化することは困難である。こ
こでは、前記非線形最適化問題を解くために、非線形計
画法の一種であるコンプレックス法を適用することにし
、実際のプラントに対して試行操作を与え、実測値を評
価することにより最適目標火炎形状を決定する方法をと
る。

いま、ｃｏ濃度（Ｚｃｏ　）　、　ＮＯｘ濃度（ＺＮｏ
ｘ）パラレルダンパ開度（Ａｐｏ）を で定義すると、（３）式で示した制約関数（ベクトル）
ｈ（ｘ）及びその制限値（ベクトル）ｈｏは次式で定義
できる。

ここで、サフィックスＵは上限、Ｌは下限を意味する。

ｈｏｌ　”””　ｈｏｌｇ　は操作量としての制約条件
（これを陽の制約条件という）であ’）、ｈ０１９〜ｈ
０２２　はプラント状態量としての制約条件（これを陰
の制約条件という）である。ウィンドボックス人口ダン
パ開度に関する制限値ｈ０９〜ｈ　ｏｔｓ　は、バーナ
の縦方向空気比配分を前述のようにλｌく１、λ２〉１
．λ３）１の関係に保つため設定された値である。

第８図は、コンプレックス法による最適目標火炎形状探
索の基本アルゴリズムを示すものである。

以下、順を追って説明する。

ｉ　初期シンプレックスの形成 初期試行点ｘ）（ｉ＝１〜９）は前記制約条件を全て満
足するものとし操作ベクトルｘ　（６：：Ｒ”　）が張
る９次元空間にに角（第８図の例では簡単のためにに＝
６としたが、ｋは一般に操作ベクトルの次数の２倍程度
が良い）の多角形（これをシンプレックスという）を形
成させ、これを初期シンプレックスとする。この形成方
法として、１点は初期試行点ＸＩｌとし、残シの（ｋ−
１）個の点は一様乱数ｒＩ　（Ｊ　＝＝２〜ｋ）を用い
て次式により決定する。

ｘｔ’＝ｘｔｍｍ＋　ｒ　’　（ｘ＋跪−ｘ＋ｍ）　＋
＋……（１υ但し、Ｑ＜：ｒ　Ｊ、ｐｌであり、Ｘ　ｔ
　ｍａｘは四式に示した、操作量の下限及び上限である
。このようにして決定したＸ−は陽の制約条件を必ず満
足するが、陰の制約条件は必ずしも満足しない。その場
合は、その試行点を既に決定された点の重心方向へ中点
まで移動させる。このようにして究極的には全ての点が
決定される。以上の試行によシ各点に対応した燃焼効率
η’（ｊ＝１〜ｋ）も（４）式に従って０２過剰率（Ｚ
ｎ２）より得られたことになる。

ＥＥＥＩロ　重心の計算 ここでは、シンプレックスの各点のうち、効率が最も低
い点を除外した（ｋ−１）個の点で定義されるシンプレ
ックスの重心ＸＯｔをめる。いま、効率最低点をｊ＝１
とすると、ｘＧＩは次式で表される。

Ση１ −２ また、効率最低点から重心までの距離ΔＸａ＋は次式で
表される。

Δｘｏ＋＝　ｘＧＩ−Ｘ＋”　・・”””””（１３１
０琵Ｔ囚　新試行点の決定 新だに試行する方向を、最低効率点から重心方向にとり
、両点間の距離ΔＸＧＩのα１倍だけ重心から延長した
点を新試行点とし、これをＸ　ｌ””ｌとすると、 ｘ　Ｉｋ＋１　＝　Ｘ　Ｇｌ　＋　α　１　Δ　ｘ　Ｇ
　Ｉ　−…＝４４）で表される。この場合、α＋　＝　
１．３が経験的に良いとされている。この場合、陽の制
約条件を侵害する場合は試行点を制約条件上にとること
にする。

新試行点が陰の制約条件を侵害している場合は、試行点
ｘＩｋ＋１に関する情報は全て無効とし、前の５ｔｅｐ
ａに戻り、新試行点を決定する。この場合、αｌ／２を
新たにα１とおいて５ｔｅｐａに戻す。

５ｔｅｐｓ　燃焼効率の計算 新試行点ｘと１に対応した効率ηに＋１を（４）式に従
ってめる。すなわち、 ｙ２　””　＝　１００−　ｘ、ｋ”ｌ　＋＋＋旧＋＋
＋＋ａ５１である。

２　燃焼効率最高点到達判定 新試行点と元のシンプレックスを構成する各点に対応し
た効率のうち、最高及び最低の効率を、それぞれη□８
及びη、ＩＩ、とすると、効率最高点に到達したか否か
を次式に従って判定する。

最高点に達したならば８ｔｅｐ８に進み、達しなければ
５ｔｅｐ７に進む。

ＥＥ　新シンプＶツクスの形成　。

ここでは、元のシンプレックスを構成している点のうち
、最も低い効率を元す操作点を除外し、新試行点を追加
してできたに個の点から新たなシンプレックスを形成し
、５ｔｅｐ２に戻る。

定 ５ｔｅｐ６で最高効率点に到達したと判定された場合、
η、、、８に対応する操作量を最適操作量ｘ’ｓ。

また、火炎形状を最適目標火炎形状ｙ傘と決定する。

火炎形状制御は、最適目標火炎形状探索によシ決定され
た最適目標火炎形状ｙ＊に実際の火炎形状を追従させる
だめのものである。このだめの制御アルゴリズムもコン
プレックス法を適用することにし、第９図にその基本ア
ルゴリズムを示す。

以下、順を追って説明する。

［五＝１１　初期シンプレックスの形成初期試行点ｘ＋
’（ｉ＝１〜９）は陽の制約条件を全て満足するものと
し、操作ベクトルｘ（Ｅ：Ｒ’）が張る９次元空間にに
角のシンプレックスを形成させ、これを初期シンプレッ
クスｘ＋’（ｊ＝１〜ｋ）とする。この形成方法は（１
１）式と同様である。

このＸ−は陽の制約条件を必ず満足するが、陰の制約条
件については既に述べた理由により侵害の哨無を問わな
い。Ｘ−に対応した火炎形状の偏差ξｊを次式で定義す
る。

ξ’＝ｆｌｙ’−ｙ”　Ｉｔ　・・・・・・・・・・・
・（１７）巨団正■　重心の計算 ここでは、シンプレックスの各点のうち、火炎形状偏差
が最も大きい点を除外した（ｋ−１）個の点で定義され
るシンプレックスの重心ＸＧＩをめる。いま、火炎形状
偏差最大点をｊ＝１とすると、ＸＧＳは次式で表される
。

Σξｊ １．２ また、偏差最大点から重心までの距離Δｘｏｔは次式で
表される。

Δｘａ＋＝ｘｏｔ−ｘ−・・・・・・・・・・・・ｆ１
９Ｆ戸ＴＩ　新試行点の決定 新たに試行する方向を、火炎形状偏差最大点から重心方
向にとシ、両点間の距量ΔＸＧＩのα１倍だけ重心から
延長した点を新試行点としこれをｘＩｋ＋１とすると、 ＸＩ”＝ＸＧｌ＋αｉΔＸ旧　・・・・・・・・・（イ
）で表される。この場合、陽の制約条件を侵害する場合
は試行点を制約条件上にとる。

２　火炎形状偏差の計算 新試行点Ｘさ“ｌに対応した火炎形状偏差ξ″′１を次
式でめる。

ξ”１＝　Ｉｆ　ｙ　”ｌ−ｙ”　Ｉｔ　−・−・−・
・・・Ｇ！１）［目標火炎形状達成判定 新試行点と元のシンプレックスを構成する各点に対応し
た火炎形状偏差のうち、最大及び最小の偏差を、それぞ
れξ−８及びξｍｌ＋＋　とすると、最適目標火炎形状
ｙ”を達成したか否かを次式に従って判定する。

上式を満足していれば８ｔｅｐ７に進み、満足していな
ければ５ｔｅｐ　６に進む。

ＥＥＥＥＩ　新シンプレックスの形成 ここでは、元のシンプレックスを構成している点のうち
、最も大きな火炎形状偏差を示す操作点を除外し新試行
点を追加してできたに個の点から新たなシンプレックス
を形成し、８ｔｅｌ）２に戻る。

ＥＥＥＥＩ列準最適操作量Ｘの決定 ５ｔｅｐｓで最適目標火炎形状を達成したと判定された
場合、ξ１１に対応する操作量を準最適操作量Ｘと決定
する。

以上説明した実施例における本発明の効果としては、次
の点を挙げることができる。

（１）複数のバーナを段毎に個別制御できるため大型ボ
イラにおける多段燃焼構造の％徴を最大限に生かすこと
ができること。

（２）多数の操作端を有する複雑な空気・ガス系の運用
を統括的に最適化できること。

上記実施例では、複数のバーナを有する燃焼装置に関す
るものであったが、本発明は単一バーナから成る燃焼装
置に対しても適用可能なことは物論である。この場合は
、火炎形状を表わすベクトルの次数が少なくてすみ、実
施例と比べて最適化のための計算処理量は大幅に少なく
することができる。

本実施例における火炎形状は、火炎の中心線上の輝度が
規定値まで減衰する点から炉壁及びバーナ中心までの距
離で定義したが、必ずしもこの定義に従う必要は彦く、
本発明を適用する燃焼装置の特徴に応じて定義すれば良
い。例えば、規定値以上の輝度を示す火炎の長さ、太さ
、容積などである。これによシ、本発明の内容を逸脱す
るものではない。

本実施例では石炭を燃料とした場合の燃焼装置について
説明したが、石油、ガス等を燃料とする場合でも、主と
して燃料供給系の操作量及び操作器が異なるだけで、本
発明はそのまま適用可能である。

本発明は、以上述べたような変形が可能でｓｂ多種多様
な燃焼装置に適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度、ＣＯ
濃度などの環境規制値を守シ、最大効率を維持した運転
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例におけるボイラ火炉のバーナ
配置、燃、料供給系及び空気・ガス系の配置を説明する
ためのもの。第２図は、本発明の実施例におけるバーナ
の構造を示すもの。第３図は、本発明の実施例における
火炉内火炎構造と各バーナ段への空気比配分方式を説明
するためのもの。 第４図は、本発明の実施例において、本発明を適用する
ことによる燃焼特性に関する期待効果を説明するための
もの。第５図は、本発明の実施例における燃焼制御シス
テムの機能構成を説明するためのもの。第６図は、本発
明の実施例における制御の基本処理手段を説明するため
のもの。第７図は、本発明の実施例における火炎形状の
定義を示。 すもの。第８図は、本発明の実施例における最適目標火
炎形状探索の基本アルゴリズムを説明するためのもの。 第９図は、本発明の実施例における火炎形状制御の基本
アルゴリズムを説明するためのもの、をそれぞれ示す。 ２０・・・ボイラ火炉、３ｏ・・・燃料供給系、３１・
・・石炭フィーダ、４ｏ・・・空気ガス系、４１・・・
押込通風ファン（ＦＤＰ）、５ｏ・・・−次ガス、２０
０・・・最適目標火炎形状探索、３００・・・火炎形状
制御、９７・・・運転員、１０１・・・最適目標火炎形
状ｙ＊、１０２・・・最適操作量Ｘ＊、１０３・・・準
最適操作量ｘ　ｓ　２１０・・・制御周期管理、２２０
・・・操作量保持、２３０・・・操作量管理、２３５・
・・制御操作量、２３７・・・探索操作量、２４０・・
・操作器、４００・・・プラント、２５０・・・計測管
理、２６ｏ・・・火炎形状計測、２７０・・・排ガス濃
度計測、２８０・・・ＣＲＴインターフェイス、２９ｏ
・・・ＣＲＴ、５００・・・中央給電指令所、６ｏｏ・
・・負荷変動監視。 ）′２図 ＢＯηり ￥３図 ￥４図 ７７図 茗（ｌ１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料、空気を供給して燃焼をおこなう複数のバーナ
   を有する火炉の炉内脱硝燃焼制御方法において、排ガス
   中のＣＯ濃度およびＮ　Ｏｘ濃度を検出し、該検出され
   たＣＯ濃度を用いて炉内燃焼効率を推定し、該燃料の流
   量、該空気の流量を複数回制御したときの該バーナ火炎
   形状を計測記憶し、該検出されたＮ　Ｏｘ濃度があらか
   じめ定められた規定値以下でかつ該複数回の制御の中の
   最も大きい推定効率に対応した火炎形状を目標火炎形状
   とし、該目標形状となるように該燃料おるいは空気の流
   量を制御することを特徴とする燃焼制御方法。