JPS6222046B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （利用分野） 本発明は、石炭焚き火力プラントの微粉炭機
（ミル）のウオーミング制御に係り、起動時にお
ける起動時間の短縮を計つたミル同時ウオーミン
グ制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の石炭焚き火力プラントにおいては、計算
機の技術的レベルも低かつたことからミルウオー
ミング操作を含むミル廻り補機のシーケンシヤル
制御及び自動化は計られておらず、すべて遠隔手
動操作にたよつていた。従来の石炭焚きボイラに
おいては、単機容量が全負荷の15〜20パーセント
程度の容量をもつミル５〜６台から成り立つてい
る。

ミル廻り通風系統図を第１図に示し、ミルウオ
ーミング操作を説明する。燃焼に必要な空気流量
およびミルウオーミングに必要な空気流量は、押
込通風機（FDF）入口ベーン１により制御さ
れ、押込通風機（FDF）２によりボイラに押込
まれる。

すなわち、押込まれた空気の一部は蒸気式空気
予熱器３、空気予熱器４を通つて熱空気（HOT
−AIR）となり、手動のウインドボツクス入口ダ
ンパ１２を通つてボイラ１１に送り込まれると、
同時に、ミルウオーミング用として、ミル熱空気
ダンパ５を通つてミル９に送り込まれる。

FDF２から出た残りの冷空気はミル冷空気ダ
ンパ６を通つたあと、熱空気ダンパ５を通過した
熱空気とミキシングされる。このようにミキシン
グされた空気は、一次通風機フアン入口ダンパ７
および一次通風機フアン（PAF）８を通つてミ
ル９に導かれる。

上記のようにミキシングされた空気をミル９に
流し、ミル出口温度が規定値（約80℃）になるま
でには、起動から通常約20分を要する。20分後
に、ミル出口温度検出器１０が規定値になれば、
ウオーミング完了となる。このようにして、ミル
ウオーミングが完了すると、該当するミルが使用
可能となり、運転される。

前述のミルウオーミング操作は、プラント併入
後の負荷運転中では、過剰空気率が問題となるた
め、従来はミル１台ずつ順次時系列的に行なわれ
ていた。

過剰空気率の問題については後で述べることに
して、バーナの構造および制御系統図について説
明する。

第２図にバーナ詳細図を示す。バーナ２１は石
炭およびオイルの同軸燃焼が可能な構造であり、
ミルを出たウオーミング空気はバーナ２１を通つ
て火炉１３に入る。

一方、安定した燃焼に必要な空気流量は、２次
空気としてウインドボツクス入口ダンパ１２を通
り、点火する点火バーナに対応した２次空気エア
レジスタ２２を通して火炉１３に供給されて燃焼
される。

次に、過剰空気に関係しての空気量として、燃
焼用空気とミルウオーミング空気の合計空気流量
制御系の従来例を第３図に示し、これについて説
明する。

図中の１はFDF入口ベーン、５１は空気流量
要求値、５２は高信号選択器、５３は設定器、５
６は負荷要求値、５７は関数発生器、６０は酸素
分析値、６１は減算器、６２は切替器、６３は積
分器、６４はＡ／Ｈ（自動／手動）切替器、６５
は合計空気流量（第１１図に示した複数の１次空
気流量計１１３の合計出力と２次空気流量計１１
４の出力との和）、６６は関数発生器、６７は掛
算器、６８は減算器、６９は比例・積分調節器、
７０はＡ／Ｈ切替器、７１は電空（Ｅ／Ｐ）変換
器である。

従来の空気流量制御およびミルウオーミング時
の空気流量制御動作は、次のとおりである。

まず、プラント負荷からの空気流量要求値５１
の信号は、25％MCR（最大連続定格：Maximum
Continuous Rating）風量以下とならないように
設定されている開度設定器５３からの信号と、高
信号選択器５２において比較され、選択された高
信号は、FDF入口ベーン１に対する空気流量要
求値信号となる。

一方、負荷要求量５６に対するO₂量を関数発
生器５７で決め、実際のO₂分析値６０との偏差
を減算器６１で検出し、切替器６２、積分器６
３、Ａ／Ｈ切替器６４を通して掛算器６７に供給
する。この信号に対して、掛算器６７で合計空気
流量６５のO₂補正を行なう。

なお、25％MCR以下のときは、切替器６２に
よりａ（接地）側を選択してO₂補正を行わず、
25％MCR以上のときは、ｂ側を選択してO₂補正
を行なう。

このようにO₂補正された合計空気流量信号と
空気流量要求信号値との偏差を、減算器６８で検
出する。この偏差信号は、PI調節器６９、Ａ／Ｈ
切替器７０およびＥ／Ｐ変換器７１を通して、
FDF入口ベーン１の開度をコントロールし、合
計空気流量制御を行う。

次に、空気流量制御の負荷−過剰空気率特性図
を第６図に示す。この特性図中の、曲線は、
各負荷（MCR）における過剰空気率を％で示し
たものであり、曲線は通常の運転特性を示し、
は過剰空気率警報値ANNを示す。

良く知られているように、過剰空気率が大とな
ることにより、ボイラ中で石炭が燃焼する際に発
生する亜硫酸ガス（SO₂）の一部が酸化されて無
水硫酸（SO₃）に転化する。又、通常燃焼ガス中
には、燃焼によつて生成された水分と無水硫酸が
結合して生ずる硫酸（H₂SO₄）が混在する。この
為、過剰空気とならないような低O₂運転操作が
行なわれている。

一般に過剰空気率警報値ANNは、図中の曲線
で示すように、25％TB（タービン）負荷では
66％、50％TB負荷では41％、100％TB負荷では
21％程度であり、この割合を超えると、空気過剰
運転となる。

つぎに、従来の順次方式ミルウオーミング操作
動作につき、第３図、第４図、第５図、第７図で
説明する。

第４，５図において、１００は燃料指令、１０
１は関数発生器、１０５は減算器、１０６は比
例・積分調節計、１０７はＡ／Ｈ切替器、１０８
は切替器、１０９は設定器、１１０は電空（Ｅ／
Ｐ）変換器、１５２は比例・積分調節計、１５
３，１５９はＡ／Ｈ切替器、１５５，１５６は電
空（Ｅ／Ｐ）変換器、１５７は関数発生器であ
る。

従来のミルウオーミング操作は、過剰空気の関
係より、負荷に対応して一台ずつの単独操作で行
なわれている。

すなわち、第３図のＡ／Ｈ切替器７０を、ミル
ウオーミングに必要な空気流量確保のため、増側
に手動操作（INの選択）してFDF入口ベーン１
を開き、第５図のミル出口温度制御系統により、
ミル熱空気ダンパ５およびミル冷空気ダンパ６を
制御し、ミル出口温度１０が規定温度以上になる
ように制御する。

さらに具体的にいえば、ミル出口温度１０を比
例・積分調節計１５２に入力し、その出力を、自
動手動（Ａ／Ｈ）切替器１５３を介してミル冷空
気ダンパ６を駆動する電空変換器１５５に入力す
る。

一方、関数発生器１５７により、ミル冷空気ダ
ンパの開度制御信号とは反比例の関係にある制御
信号が、自動手動切替器１５９を介して電空変換
器１５６に与えられ、ミル熱空気ダンパ５が駆動
される。

一方、個々のミルに送られる一次空気流量（熱
空気流量と冷空気流量との和）は、第４図の一次
空気流量制御系により制御されている。第４図
は、ミル１台についての一次空気流量制御系を示
したものである。

これは、個々のミル９に対する燃料指令１００
に対応した一次空気流量要求値を関数発生器１０
１で発生させ、一次空気流量検出器１３３の検出
値との偏差を減算器１０５で算出し、この偏差が
０となるように、PI調節計１０６の出力により
PAF入口ダンパ７の開度を制御するものであ
る。なお、１０７は上記制御の手動バツクアツプ
のためのＡ／Ｈ切替器である。

第４図において、ミルウオーミング時には、切
替器１０８をｂからａ側に切替え、上記の開度制
御に代えて、ミルウオーミングに必要なPAF入
口ダンパ開度信号を設定器１０９から与えること
により、ミルに搬送空気が供給される。

このように、各ミル毎にミル出口温度を制御さ
れた石炭がミルよりバーナに搬送されることによ
つて、各ミル毎の燃料制御が行なわれていた。

第７図に従来のミルウオーミング操作と起動ス
ケジユールの１例を示す。この図は、燃料切替時
の負荷はホールドし、かつ負荷上昇率を毎分１％
に保持した場合の例であり、図の下欄にミルウオ
ーミングのタイミングを示す。この例では、上記
ミルウオーミング手動操作を一台ずつ行なつてい
る。

図から分るように、従来のウオーミング制御方
式では、１台目のミルの起動・点火が完了し、か
つ重油により全体の負荷を上げた時点から２台目
のミルウオーミングが完了するまでの時間T₁、
２台目のミル起動・点火が完了してから３台目の
ミルウオーミングが完了するまでの時間T₂、お
よび３台目のミル起動・点火が完了し、重油によ
る全体の負荷の上昇が完了した時点から４台目の
ミルウオーミングが完了するまでの時間T₃が、
それぞれ待時間となり、50％負荷を得るのに、55
分の時間を要していた。

なお、第７図下欄の斜線部はそれぞれ、前記時
間T₁〜T₃に対応する、ミルウオーミングの待ち
時間を示している。

（発明の目的） 本発明は、石炭焚ボイラの起動時におけるミル
の複数台同時ウオーミング操作を可能とし、負荷
起動時間の短縮をはかることのできるミル同時ウ
オーミング制御装置を提供することを目的とする
ものである。

（発明の概要） 前記目的を達成してプラントの負荷起動特性を
改善するために、本発明においては、ウインドボ
ツクスから火炉に投入される、燃焼に必要な空気
量が負荷に見合つて決定され、この量に対して余
裕をみて過剰空気率の警報値が設定される。

そして、この範囲内でミルウオーミング台数を
決定し、FDF入口ベーン開度要求信号に、同時
ミルウオーミングに必要な量を加算すること、お
よび併入前の石炭燃焼に関係のない領域で同時ミ
ルシーケンシヤル制御を行なうことにより、ミル
の同時ウオーミング操作を可能としている。

（実施例） 本発明の実施例につき、第８図のミル同時ウオ
ーミングシーケンシヤル回路および第９図の搬送
および燃焼用空気制御系統図を参照して説明す
る。

第８図は本発明の一実施例におけるミルウオー
ミングシーケンシヤル回路を示す。

なお、本実施例では、先に第４図にて説明した
個々のミルに対する一次空気量制御系、及び第５
図にて説明したミル出口温度制御系は、従来通り
そのまま用いられる。またFDF入口ベーン１の
制御系は、第３図のものに代えて第９図のものが
用いられる。。

第９図のFDF入口ベーン空気流量制御回路が
第３図の従来回路と異なるのは、空気流量要求値
５１の値にミルウオーミング台数に応じたバイア
スを加えるための加算器８１、切替器８２、設定
器（または信号発生器）８３及び負荷に応じた酸
素過剰率の値に相応するバイアスを加えるための
加算器５８、切替器８４、信号発生器８５を付加
した点である。

まず第８図において、２０７−１，２０７−２
……２０７−ｎは設備されたミル台数分の補機グ
ループを示し、ミル毎のミルウオーミングに関す
るシーケンシヤル回路である。

モード選択２０４にて“単独”を選択すると、
それぞれのミルに対応するシーケンシヤル回路は
独立して操作可能となる。このような操作モード
は、従来と同様の単独ミルウオーミングを行なう
際に用いられる。

本発明の同時ミルウオーミングを行なうには、
モード選択２０４を連動とし、２０１にてミルウ
オーミング台数を決定する。ミルウオーミング台
数は、負荷変化率に対応したミル台数とすべく、
次の範囲内で台数が決定される。

すなわち、負荷（０を含む）に対応した要求空
気流量AFDの値をQ₁、１台のミルウオーミング
に必要な空気流量をQ₂とするとき、ミル同時ウ
オーミング台数をｎとし、 100×nQ₂／（Q₁＋nQ₂） の値が、その負荷に対応する空気過剰率の警報値
ANN（第６図参照）の値を超えない範囲で（第
６図の特性の領域内、例えばの特性で）、
最大のｎを求めることによつて決定される。

以上のようにして同時ミルウオーミング台数が
決定されると、２０２ではその台数に相応するミ
ルウオーミング空気流量が設定される。この空気
流指令は、第９図の合計空気流量制御回路におい
て、それぞれ第１２図、第１３図に示した特性の
信号発生器８３，８５により作成される。

第１２図は、ミルウオーミング台数とこれに対
応するミルウオーミング空気流量との関数関係の
一例を示す図で、このミルウオーミング空気流量
信号は信号発生器８３で作成される。ミルウオー
ミング中は、切替器８２はａ選択とされ、加算器
８１で空気流量要求値５１の値に前述のミルウオ
ーミング量が加算されて合計空気流量要求値とな
る。

前記合計空気流量要求値に対する合計空気流量
６５の偏差（O₂補正については後述する）に基
づいて、FDF入口ベーン１を開方向に動作する
ことにより、第１図の石炭系通風系統図に示した
ミル９およびボイラ１１への合計空気量が増大す
る。

一方、あらかじめどのミルを起動するかを、第
８図のミル選択２０５−１〜２０５−ｎによつて
選択しておき、かつ２０６によつて同時ミルウオ
ーミング操作ボタン・オンの状態が判定される
と、選択されたミル系統のシーケンシヤル回路２
０７−１〜２０７−ｎに対して、ミル同時ウオー
ミング指令が出力される。

以下では、第１図の通風系統図および第８図の
ミルウオーミングシーケンシヤル回路２０７−１
〜２０７−ｎにおいて、シーケンシヤル回路２０
７−１が動作すると仮定して説明する。

ミル軸受油圧が確立している条件などのウオー
ミング許可条件２０８が確立していると、２１０
にて一次通風機（PAF）８を起動する。これが
起動すると、２１２にて第５図の自動／手動切替
器１５３を自動側へ切替えることにより、ミル冷
空気ダンパ６の制御を自動とすると共に、２１１
にて第５図の自動／手動切替器１５９を自動とす
ることによりミル熱空気ダンパ５の制御を自動と
する。

次に、２１３にて第４図の切替器１０８をｂか
らａに切替え、PAF入口ダンパ７の開度をウオ
ーミングに必要な空気量が得られる値に制御す
る。

また同時に、第９図の切替器８４の出力もゼロ
から信号発生器８５の出力に切替わる。その結
果、負荷要求値５６に対応して関数発生器５７に
おいて算出されるO₂量（ボイラ１１内の節炭器
ECO出口におけるO₂量目標値）と、ウオーミン
グ台数に応じたバイアス値（すなわち、信号発生
器８５の出力）が加算器５８にて加算される。

さらに、加算されたO₂量目標値と実際のO₂分
析値６０との偏差が減算器６１で算出され、実空
気流量補正値となる。

前記空気流量補正値の演算手段を、さらに具体
的に説明する。

第１０図に、負荷に対するECO出力ガスのO₂
特性図を示す。この特性図において、曲線は
O₂量過少の警報値、曲線は関数発生器５７に
よつて発生されるO₂量目標値である。前記曲線
に、ミル同時ウオーミング台数に応じたバイア
スが加えられると、曲線で示すようなO₂量目
標値となる。

つぎに信号発生器８５の特性図を第１３図に示
す。負荷とミルウオーミング台数に対応し、信号
発生器８５によりECO出力ガスのO₂値を補正す
る信号を作成する。

前記O₂量の偏差値、すなわち減算器６１の出
力は積分器６３で積分され、Ａ／Ｈ切替器６４を
経て掛算器６７に供給され、ここで合計空気流量
６５のO₂補正が行なわれる。このようにして補
正された合計空気流量の、バイアスが加えられた
空気流量要求値信号に対する偏差が減算器６８で
算出される。

この偏差がゼロとなるように、P1調節器６９
によりFDF入口ベーン１の開度が制御され、燃
焼に必要な空気量とミルウオーミングに必要な空
気量との合計量をボイラ１１内に送り込むことに
なる。

このような操作がすべて完了し、かつ同時ウオ
ーミング操作ボタンがオンとされてから予定の時
間が経過したことを、タイマ２１４にて検出し、
さらに２１５にてミル出口温度１０が規定の値以
上となつたことが検知されると、２１６にてその
ミルウオーミングが完了する。

このように、同時ミルウオーミング操作を可能
とすることにより、第１１図に示すように、ウオ
ーミング待時間を必要としないミルウオーミング
操作と起動スケジユール特性を得ることが可能で
ある。

この図は、ミル同時ウオーミング台数を２台と
し、石炭・オイルの切替時は負荷をホールドし、
毎分１％の割合で負荷を上昇した場合の例であ
り、50％負荷を得るのに35分しか要しない。これ
は、第７図に示した従来例と比べると20分の起動
時間短縮となり、プラント効率の改善に大きく貢
献するものである。

なお、以上において、50％負荷に達するまでの
時間を比較する理由はつぎのとおりである。すな
わち、一般に石炭バーナは、１台あたりの負荷の
50〜100％で運転可能であるので、個々のミルの
ウオーミング完了後それぞれのバーナを50％負荷
まで立ち上げれば、その後は燃料量を自由に増加
して、負荷の調整ができる。

したがつて、ウオーミング完了の時間として
は、全体負荷の50％まで立ち上げるに要する時間
を考えるのが妥当である。

【図面の簡単な説明】

第１図は石炭系の通風系統図、第２図はバーナ
詳細図、第３図は従来のFDF入口ベーン開度制
御系統図、第４図はPAF入口ダンパ開度制御系
統図、第５図はミル出口温度制御系統図、第６図
は負荷・過剰空気率特性図、第７図は従来のミル
ウオーミング操作と起動スケジユールの１例を示
すタイムチヤート、第８図は本発明の一実施例の
ミル同時ウオーミングシーケンシヤル回路図、第
９図は本発明の一実施例におけるFDF入口ベー
ン開度制御による合計空気流量制御系統図、第１
０図は本発明の実施例におけるO₂量補正値の特
性図、第１１図は本発明の一実施例によるミルウ
オーミング操作の一例を示すタイムチヤート、第
１２図はミルウオーミング台数に対するウオーミ
ング空気流量特性図、第１３図はミルウオーミン
グ台数に対するO₂補正特性図である。 １……FDF入口ベーン、２……押込通風機
（FDF）、７……一次通風機入口ダンパ、８……
一次通風機（PAF）、９……ミル、１０……ミル
出口温度、１１……ボイラ、５１……空気流量要
求値、５６……負荷要求値、６５……合計空気流
量、８３……信号設定器、８５……信号発生器、
１００……燃料指令、１０９……設定器（ウオー
ミング用PAF入口ダンパ開度信号）、１１３……
一次空気流量計、１１４……二次空気流量計、９
１……切替器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数台の微粉炭機（以後、ミルと略称する）
   と、それぞれのミルから微粉炭を供給されるボイ
   ラと、前記ボイラに、燃焼に必要な空気を供給す
   ると共に、各ミル毎に設けられた熱空気ダンパお
   よび冷空気ダンパを介してそれぞれのミルに、ミ
   ルウオーミングに必要な空気を供給するための押
   込通風機（以後、FDFと略称する）およびFDF
   入口ベーンと、ミルに供給される空気流量を制御
   する一次通風機・フアン入口ダンパと、前記ボイ
   ラおよびそれぞれのミルに供給される空気の和で
   ある合計空気流量を検出する手段と、ボイラ負荷
   に応じた空気流量要求値を設定する手段とを備え
   た石炭焚きボイラのミル同時ウオーミング制御装
   置であつて、 各負荷に対応した要求空気流量、１台のミルウ
   オーミングに必要な空気流量、およびその負荷に
   おける空気過剰率警報値に基づいて同時ウオーミ
   ングするミル台数を決定する手段と、 前記ミル台数に応じて同時ウオーミングに必要
   な空気流量を設定する手段と、 前記負荷に対応する空気流量要求値に、ミルの
   同時ウオーミングに必要な空気流量を加算して合
   計空気流量要求値を演算する手段と、 合計空気流量要求値に対する前記合計空気流量
   の偏差を演算する手段と、 前記合計空気流量の偏差に基づいて、前記偏差
   が零になるようにFDF入口ベーンの開度を制御
   する手段と、 各ミル毎にそのウオーミングに必要な一次空気
   流量目標値を設定する手段と、 前記一次空気流量目標値に基づいて、一次通風
   機フアン入口ダンパの開度を制御する手段とを具
   備したことを特徴とするボイラのミル同時ウオー
   ミング制御装置。 ２ 同時ウオーミングするミル台数ｎは、ボイラ
   負荷に応じた空気流量要求値をQ₁、１台のミル
   ウオーミングに必要な空気流量をQ₂とすると
   き、 100×nQ₂／（Q₁＋nQ₂） の値が、その負荷に対応する空気過剰率の警報値
   を超えない範囲で、最大となるように決定される
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
   ボイラのミル同時ウオーミング制御装置。 ３ 複数台の微粉炭機と、それぞれのミルから微
   粉炭を供給されるボイラと、前記ボイラに、燃焼
   に必要な空気を供給すると共に、各ミル毎に設け
   られた熱空気ダンパおよび冷空気ダンパを介して
   それぞれのミルに、ミルウオーミングに必要な空
   気を供給するためのFDFおよびFDF入口ベーン
   と、ミルに供給される空気流量を制御する一次通
   風機・フアン入口ダンパと、前記ボイラおよびそ
   れぞれのミルに供給される空気の和である合計空
   気流量を検出する手段と、ボイラ負荷に応じた空
   気流量要求値を設定する手段とを備えた石炭焚き
   ボイラのミル同時ウオーミング制御装置であつ
   て、 各負荷に対応した要求空気流量、１台のミルウ
   オーミングに必要な空気流量、およびその負荷に
   おける空気過剰率警報値に基づいて同時ウオーミ
   ングするミル台数を決定する手段と、 前記ミル台数に応じて同時ウオーミングに必要
   な空気流量を設定する手段と、 同時ウオーミングするミル台数に対応する酸素
   量を設定する手段と、 前記負荷に対応する空気流量要求値に、ミルの
   同時ウオーミングに必要な空気流量を加算して合
   計空気流量要求値を演算する手段と、 負荷要求値に対応する酸素目標値に、同時ウオ
   ーミングする台数に対応する前記酸素量を加算し
   て新たな酸素量目標値を得る手段と、 新たな酸素量目標値に対する酸素分析値の偏差
   を得る手段と、 酸素分析値偏差に基づいて実空気流量補正値を
   演算する手段と、 実空気流量補正値および合計空気流量に基づい
   て補正済合計流量を演算する手段と、 合計空気流量要求値に対する前記補正済合計空
   気流量の偏差を演算する手段と、 前記補正済合計空気流量の偏差に基づいて、前
   記偏差が零になるようにFDF入口ベーンの開度
   を制御する手段と、 各ミル毎にそのウオーミングに必要な一次空気
   流量目標値を設定する手段と、 前記一次空気流量目標値に基づいて、一次通風
   機フアン入口ダンパの開度を制御する手段とを具
   備したことを特徴とするボイラのミル同時ウオー
   ミング制御装置。 ４ 同時ウオーミングするミル台数ｎは、ボイラ
   負荷に応じた空気流量要求値をQ₁、１台のミル
   ウオーミングに必要な空気流量をQ₂とすると
   き、 100×nQ₂／（Q₁＋nQ₂） の値が、その負荷に対応する空気過剰率の警報値
   を超えない範囲で、最大となるように決定される
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第３項記載の
   ボイラのミル同時ウオーミング制御装置。