JPS61213402A - ボイラの燃焼空気量制御装置 - 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Ｉ５１ｇＦｉ、、ボイラに供給する燃焼空気量の制
御装置に係り、特に燃焼制御系と０２制御系とがもつ時
定数に大幅な差がある場合の低０３制御に好適なボイラ
の燃焼空気量制御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、ボイラの燃焼制御は、省エネルギー、ボイラの傷
みの低減を図るために、低酸素状態で運転するＯ！制御
を積極的に採用しており、安定燃焼時において大きな効
果をもたらしている。一般にボイラの０２制御は、特開
昭５９−４８１７号公報に示されるごとく、燃焼排ガス
中の酸素濃度を検出して行う。このようなボイラの０２
制御の一例を第３図に示す。

第３図において、主蒸気圧力調節器ｌＯは、蒸気圧力検
出器１２の検出信号Ｐｖ１が入力され、主蒸気の圧力を
所定の値に保つための操作量ＭＶＩを出力する。また、
主蒸気の流量は、蒸気流量検出器１４により検出され、
蒸気圧力操作量ＭＶｔとともに燃料調節器１６に燃料設
定値ＳＶｔとして与えられる。燃料調節器１６は、パル
プ操作量ＭＶｚを出力し、流量１１整弁１８を制御する
。この流量調整弁１８を通過する燃料量は、検出器２０
によう検出され、この検出信号Ｐｖ！が燃料調節器１６
にフィードバックされるとともに、関数発生器２２に入
力され、０２制御調節器２４への０２制御設定値８Ｖｚ
となる。

０２制御調節器２４は、０２検出器２６の０２検出信号
ＰＶｓと、０２制御設定値ＳＶｚとによシ、０２調節量
ＭＶｓを発し、このＯ！調節量ＭＶｓが上下限１）　ミ
ッタ２８を介して０２補正演算器３０を燃料補正演算器
３２とに入力される。

０雪補正演算器３０は、空燃比設定器３４からの空燃比
信号と０！制制御筒器２４の０２調節量ＭＶｓ　とから
、Ｏｘ補正値を算出し、下限リミッタ３６を介して燃焼
空気量設定値ＳＶｓとして燃焼空気調節器３Ｂに与える
。なお、空燃比設定器３４には、主蒸気圧力調整器ｌＯ
の出力する圧力操作量Ｍｖ！と、蒸気流量検出器１４が
検出し喪主蒸気流量とから求めた必要燃料量、または検
出器２Ｇの出力信号Ｐ　Ｖ　ｚのいずれかが入力される
。

燃焼空気調節器３８は、燃焼空気量設定値８Ｖｓに従い
ダンパ操作量ＭＶＡを出力し、ダンパ４０を制御する。

燃焼空気量は、空気流量検出器４２によ量検出され、空
気流量ＰＶ４が燃焼空気調節器３８にフィードバックさ
れるとともに、燃料補正演算器３２に入力される。燃料
補正演算器３２は、Ｏ２制御調節器２４の０２制御信号
と、空気流量検出器４２の空気流量ＰＶ４とから適正燃
料量を算出する。

上記のごとく構成しである従来の燃焼制御装置において
は、前記し次ごとく安定燃焼時、すなわち主蒸気流量の
変化が少ないボイラの負荷が一定のときＫは、大きな効
果を有している。しかし、ボイラの負荷変動時において
は、０２制御系が燃焼排ガス中の酸素濃度を検出してい
る九め、燃料の制御に対し遅れがちとなり、Ｏ２制御系
の補正がうまく行われない。特に１０２制御系と燃焼制
御系との時定数が大幅に異なシ、０２制御系の応答速度
が数分であるのに対し、燃料制御系の応答速度が数十秒
と大幅に異なる場合には、全体の制御バランスが乱れる
。このため、負荷変動時には、空気過剰による熱ロスを
生じたシ、空気不足によシ黒煙が発生するなどの欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、０２制御系と燃焼制御系との時定数が大幅に
異なる場合においても、ボイラの負荷変動時に、過剰空
気による熱ロスや、空気不足による黒煙の発生を防止す
ることができるボイラの燃焼空気量制御装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、主蒸気流量検出手段の検出信号を、主蒸気流
量変化率算出手段に入力し、主蒸気流量変化率算出手段
が算出した主蒸気流量の変化率が所定の値以上であると
きに、この時点におけ為補正量算出手段が求めた燃焼空
気の補正量を保持して、燃料量に比例した空気量を供給
する空燃比制御を行うとともに、主蒸気流量変化率が所
定の値よシ小さくなったときに、ポイ２の燃焼排ガス中
の特定成分の検出値に基づく補正量算出手段が算出した
燃焼空気量の補正値をもって、空燃比制御の補正を行う
ように構成し、ボイラの負荷変動時における燃料の変化
量に対し、燃焼空気量を速やかに追随できるように構成
したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るボイ２の燃焼空気量制御装置の好ましい実
施例を、添付図面に従って詳説する。なお、前記従来技
術において説明した部分に対応する部分については、同
一の符号を付し、その説明を省略する。

第２図は、本発明に係る燃焼空気量制御装置を備えたボ
イラ制御系の概略系統図である。

第２図において、ボイラ４４は、ケーシング４６の一側
にバーナ４８が設けられ、他側に燃焼ガス排気部５０が
形成されている。また、ノ１ウジング４６には、上部に
蒸気ドラム５３が設けてあシ、その下方に水ドラム５４
が配設され、蒸気ドラム５２と水ドラム５４とが降水管
５６によυ連通している。蒸気ドラム５２には給水管５
８と主蒸気管６０とが接続しである。そして、主蒸気管
６０には、蒸気圧力検出器１２と、蒸気流量検出器１４
との検出端が挿入してちる。さらに、ハウジング４６の
燃焼ガス排気部５０には、０２検出器２６の検出端が挿
入しである。

バーナ４８には、流量調整弁１８を備えた燃料供給管６
２と、燃焼空気供給管６４とが接続しである。検出端が
燃料供給管６２に挿入しである検出器２０と、検出端が
燃焼空気供給管６４に挿入しである空気流量検出器４２
との検出信号は、０２補正回路を有する燃焼制御装置６
６に入力される。この燃焼制御装置６６は、主蒸気圧調
節器ｌＯの出力する操作量Ｍｖ１と、蒸気流量検出器１
４の検出信号と、０１制御調節器２４の出力するＯ＊０
４節量ＭＶａとが入力され、燃料調節器１６、燃焼空気
調節器３８．０２制御間節器２４を制御している。

燃焼制御装置６６は、第１図の二点鎖線に示すごとくな
っておシ、次のごとくしてボイラ４４の燃焼空気量を制
御する。

主蒸気管６０の蒸気圧力は、蒸気圧検出器１２によって
検出され、検出値ＰＶｘが主蒸気圧力調節器ｌＯに入力
される。主蒸気圧力調節器１０は、圧力検出値ＰＶＩＫ
：基づき、所定の圧力となるように蒸気圧力操作量ＭＶ
ｓを燃焼制御装置６６の演算部６８に入力する。演算部
６８には、蒸気圧力操作量ＭＶｓ　とともに、蒸気流量
検出器１４が検出した蒸気流量ＰＶｓに基づき流量変化
率検出器７０が求めた流量変化率が入力され、ボイラの
負荷が算出され、必要燃料量をローセレクタ７２に入力
する。ローセレクタ７２は、燃料補正演算器３２が求め
た燃料量に一定のバイアス（十Ｂ）を付加した燃料量と
、演算部６８が求めた燃料とのいずれか小さい方を供給
燃料設定値ＳＶｌとして燃料調節器１６に与える。

燃料調節器１６は、供給燃料設定値ＳＶｔに基づき、パ
ルプ操作量ＭＶｚを出力し、流量調整弁１８を制御する
。この流量調整弁１８を介してバーす４８に供給される
燃料量は、検出器２０によ量検出され、検出値ＰＶ２が
燃料調節器１６にフィードバックされるとともに、関数
発生器２２と、一定のバイアス（−Ｂ　）をかけられて
ハイセレクタ７４に入力される。

関数発生器２２は、検出信号ＰＶ２に基づき、必要とす
る酸素量設定値Ｓｖ２を０２制御調節器２４に入力する
。この０２制御調節器２４は、燃焼ガス排気部５０に設
けた０２検出器２６からの０２検出量ＰＶｓを入力され
、０２調節量Ｍ　Ｖ　ｓを詳細を後述する出力ホールド
回路７６を介して上下限リミッタ２８に入力する。上下
限リミッタ２８は、０２調節量ＭＶｓの予め定められた
範囲からはずれた分をカットして、Ｏ１補正演算器３０
と燃料補正演算器３２とに入力する。

ハイセレクタ７４は、演算部６８が求めた必要燃料量と
、検出器２０が検出した実際の燃料量（検出値ＰＶｚ）
とを比較し、これらのうちの大きなものを空燃比設定器
３４に入力する。空燃比設定器３４は、入力された燃料
量に従い、予め定めた空燃比となるように空気量を求め
、Ｏｔ補正演算器３０に入力する。０２補正演算器３ｏ
は、空燃比設定器３４から与えられた燃焼空気量と、上
下限リミッタ２８を介して与えられた０２調節量ＭＶｓ
　とから、補正した燃焼空気量を下限リミッタ３６を介
して燃焼空気量設定値Ｓｖ３として燃焼空気調節器３８
に与える。燃焼空気調節器３８は、燃焼空気量設定値Ｓ
Ｖｓに基づき、ダンパ操作量ＭＶ４を出力し、ダンパ４
ｏを介して燃焼空気量を制御する。この燃焼空気量は、
空気流量検出器４２によ量検出され、燃焼空気量調節器
３８にフィードバックされるとともに、燃料補正演算器
３２に入力される。

前記した出力ホールド回路７６は、固定接点ａ。

ｂと可動接点Ｃとを有する切換装置を備えてお）、オフ
ディレィタイマ７８を介して入力される流量変化率検出
器７０からの検出信号にょシ、作動するよう罠なってい
る。

上記のごとく構成した実施例においては、ボイラ４４の
負荷変動が比較的小さな定常運転時、すなわち流量変化
率検出器７０が検出する蒸気流量の変化率が小さいとき
には、出力ホールド回路７６の可動接点Ｃが固定接点ａ
と接触している。

し九がって、０２制御調節器２４が出力する０２調節量
ＭＶ３は、出力ホールド回路７６を介して上下限リミッ
タ２８に入る。上下限リミッタ２８は、０２制御調節器
２４の誤動作による異常な値の０２調節量ＭＶｓが、０
２補正演算器３０と燃料補正演算器３２とに入力される
のを防止するため、０２調節量ＭＶｓの一定範囲の値を
０２補正演算器３０と燃料補正演算器３２とに与える。

このため、燃焼空気調節器３８が受ける燃焼空気設定値
ＳＶｓは、空燃比設定器３４が出力する予め定めた空燃
比に見合う燃焼空気量そのものではなく、０２補正演算
器３０ぴ空燃比設定器３４が出力した燃焼空気量を、０
２調節量ＭＶｚに基づいて補正した燃焼空気量となって
いる。

一方、ボイ’ｙ４４の負荷変動時、すなわち流量変化率
検出器７０が検出した主蒸気流量の変化率が、例えば６
秒間で１％以上とか、１分間で３％以上などの大きいと
きは、流量変化率検出器７０の出力を受けた出力ホール
ド回路７６の可動接点Ｃが固定接点す側に切換わる。こ
のため、０２制御調節器２４の０２調節量ＭＶｓは、上
下限＋７　ミッタ２８に入力されない。したがって、Ｏ
！補正演算器３０は、出力ホールド回路７６の接点が切
換わる直前に入力されｆｔ　Ｏｘ　ｉｌｌ　ｓｔ　Ｍ　
Ｖ　３によシ燃焼空気量の補正を行う。そして、空燃比
設定器３４は、負荷変動に伴い調節された燃料量に見合
う燃焼空気量を算出し、０２補正演算器３０に入力する
。このため、０２検出器２６の応答遅れによる０２補正
の誤まりがないため、燃焼空気量が供給燃料の変化に速
やかに追随して変化し、ボイラの制御バランスを保つこ
とができる。なお、出力ホールド回路７６の可動接点が
、固定接点す側にあるときは、０１制御調節器２４に：
おける積分値の飽和を防止するため、積分分離が行なわ
れる。

ボイラ４４が再び定常状態に戻ったときには、流量変化
率検出器７０の検出信号によシ、出力ホールド回路７６
の可動接点Ｃが固定接点ａ側に切シ換わる。このため、
０２制御調節器２４が出力する０２調節量ＭＶａが出力
ホールド回路７６、上下限リミッタ２８を介して（ｈ補
正演算器３０と燃料補正演算器３２とに入力され、通常
のＯｓ補正制御による燃焼空気量の制御が行われる。な
お、ボイラ４４が負荷変動時から定常状態になったとき
、すなわち、出力ホールド回路７６の可動接点Ｃの固定
接点す側から固定接点ａ側への切換えは、オフディレィ
タイマ７８により流量変化率検出器７０の検出信号が、
予め定めた値よシ小さくなってから一定時間遅らされて
行われる。この接点の切換えを遅らせる時間は、０２検
出器２６の時定数程度に設定することが好ましく、これ
によｐ安価な時定数の大きい０２検出器２６を用いても
、０２検出器２６の応答遅れに伴う異常な燃焼空気量の
補正を防止することができる。

前記実施例にネ・いては、ボイラ４４の燃焼排ガス中の
酸素濃度を検出して燃焼空気量を調節する場合について
説明したが、ＮＯｘ、ＣＯ等の他の成分を検出して燃焼
空気量の調節を行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、本発明によれば、燃焼制御系と
０２制御系との時定数が大幅に異っている場合であって
も、ボイラの負荷変動時に燃焼空気量を適正に制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボイラの燃焼空気量制御装置の実
施例を示すブロック図、第２図は前記実施例を備えたボ
イラの制御系統図、第３図は従来の燃焼空気量制御装置
の一例を示すブロック図である。 １０・・・主蒸気圧力調節器、１２・・・蒸気圧力検出
器、１４・・・蒸気流量検出器、１６・・・燃料調節器
、２０・・・検出器、２４・・・０２制御調節器、２６
・・・０２検出器、３０・・・０２補正演算器、３４・
・・空燃比設定器、３８・・・燃焼空気調節器、４２・
・・空気流量検出器、４４・・・ボイラ、６６・・・燃
焼制御装置、７０・・・流量変化率検出器、７６・・・
出力ホールド回路、７８・・・オフディレィタイマ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラに供給する燃焼空気量を調節する燃焼空気量
   調節手段と、 前記ボイラからの主蒸気流量を検出する主蒸気流量検出
   手段と、 前記ボイラの燃焼排ガス中の特定成分を検出する排ガス
   成分検出手段と、 この排ガス成分検出手段の検出信号に基づき、前記燃焼
   空気量の補正量を算出する補正量算出手段と、 を有するボイラの燃焼空気量制御装置において；前記主
   蒸気流量検出手段の検出信号に基づき、前記主蒸気の流
   量変化率を求める主蒸気流量変化率算出手段と、 この主蒸気流量変化率検出手段の求めた変化率が所定の
   値以上であるときに、この時点における前記補正量算出
   手段の算出した補正量を保持し、この保持した補正量を
   もつて前記燃焼空気量調節手段を制御するとともに、前
   記変化率が所定の値より小さくなつたときに、前記補正
   量の保持を解除し、前記排ガス成分検出手段の検出信号
   に基づき、前記補正量算出手段が算出した補正量によつ
   て、前記燃焼空気量調節手段を制御する制御手段と、 を設けたことを特徴とするボイラの燃焼空気量制御装置
   。 ２、前記制御手段は、前記主蒸気流量変化率算出手段が
   算出した変化率が、前記所定の値以上から所定の値より
   小さくなつたときに、前記補正量の保持の解除を、予め
   定めた時間だけ遅らせる遅延手段を備えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のボイラの燃焼空
   気量制御装置。 ３、前記排ガス成分検出手段は、前記燃焼排ガス中の酸
   素濃度を検出するＯ＿２センサであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載のボイラの燃
   焼空気量制御装置。 ４、前記遅延手段が遅らせる予め定めた時間は、前記排
   ガス成分検出手段の応答遅れ時間であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項または第３項に記載のボイラの
   燃焼空気量制御装置。