JPS63286609A - スートブロワ制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラを始めとする熱交換装置に設置するスー
トブロワを制御する方法に係り、特に最適な起動タイミ
ングで各スートブロワを制御する方法に関する。

〔従来の技術〕

ボイラを始めとする熱交換器の伝熱面には、燃料の燃焼
により発生するダスト（煤塵）が付着する。このダスト
は伝熱面における熱伝達を阻害する要因となり、ダスト
の付着成長により伝熱管の熱伝達は低下し、管中を流れ
る水、蒸気等の流体の熱吸収量が低下し、装置全体とし
ての熱効率が低下する。このため火力発電所用の大型ボ
イラを始めとして事業所用の大型ボイラには多数のスー
トブロワが設置され、伝熱面の清掃を定期的に行うよう
にしている。特に、ボイラのうち特定の部分に集中的に
ダストが付着すると、その部分における熱吸収率が低下
するため、ボイラ全体としての熱吸収バランスが崩れて
しまうことになる。とりわけ燃料として石炭やパーク等
、灰分の多いものを使用する場合にはダスト除去対策は
重要である。

スートブロワの運転としては、通常タイマーを用いて起
動する定時またはインターバル起動方式か、運転員の判
断により適宜起動する手動運転法が採用されている。こ
のように、実際のダスト付着状態とは直接関連しない運
転方法が採用されている背景には、ダスト付着面が３０
０〜７００°Ｃという高温状態となっているため、各伝
熱面に対するダストの付着状況を直接的に測定する手段
がないと言う問題がある。このため、従来から間接的な
情報によりダストの付着状態を判断し、この判断に基づ
いてスートブロワを作動させる方法が何種か提案されて
いる。例えば、ボイラ各部の温度、ドラフトに応動して
スートブロワを起動させる方法（特願昭４０−７１９６
６号）、ボイラの汚れ度を演算し、この汚れ度に応じて
スートブロワの起動インターバルを増減する方法（特願
昭６１−５１３５５号）等が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

スートブロワをインタバルや定時起動という周期的なト
リガーにより起動させる方法は結局、伝熱面の汚れ状況
とは必ずしも対応しない運転方法であり、ダストが付着
している部分が長時間放置されたり、反対にまだ清掃の
必要がない部分に清掃作業を行うことにより蒸気や圧縮
空気等の媒体を無駄に使用するという不経済が生じたり
する。

以上の問題点をさけるため前述の方法が提案されたので
あるが、これら従来の提案ではダストの除去自体に重点
があり、熱交換装置としてのボイラの熱吸収量の変動に
ついては考慮が払われていなっかった。即ち、伝熱面の
清掃を行えば、その部分の熱吸収率が短時間に上昇し、
ボイラ全体としての熱吸収バランスを崩すことになるが
、従来方法はこの点の考慮がなされていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであり、ボイ
ラの使用している燃料の種類によりスートブローの可否
を決定し、次の段階で、ボイラの運転状況からスートブ
ロワの起動が妥当か否かを判断し、これらの判断におい
て、経験の豊かな運転員の判断に基づきボイラの計測値
とその計測値に対応する評価結果を記憶してあるデータ
ベース（知識ベース）を用いることを特徴とするスート
ブロワ運転制御方法である。

〔作用〕

各伝熱面の通過ガス温度やガス差圧、これら伝熱面内を
流動する流体の温度、給水流量、蒸気流量等の計測値に
基づき、知識ベースを基にして所定の位置のスートブロ
ワを適宜作動させることにより、ボイラに対して外乱と
して影響を与えることなく各伝熱面の清掃を行う。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例を示し、第４図はボイラに於け
るスートブロワの配置状態と、測定対象を具体的に示す
。

先ず第４図において、スートブロワＳはボイラの過熱器
３２、蒸発管群３４、節炭器３５等の各伝熱面の各々複
数個配置してある。　また図示の測定対象は以下のとお
りである。

Ｔ１・・・過熱器入口ガス温度 Ｔ２・・・過熱器出口ガス温度 Ｔ３・・・蒸発水管出口ガス温度 Ｔ４・・・節炭器中間部ガス温度 Ｔ５・・・節炭器出口ガス温度 Ｔ６・・・節炭器入口給水温度 Ｔ７・・・節炭器出口給水温度 Ｔ８・・・節炭器出口蒸気温度 Ｄｌ・・・過熱器入ロー節炭器出ロガス差圧Ｄ２・・・
節炭器入ロー節炭器出ロガス差圧Ｆ１・・・給水流量 Ｆ２・・・蒸気流量 Ｆ３・・・スプレ水流量 本方法はボイラ各部の以上の情報を採り込むことにより
各スートブロワの作動を制御する。

また第２図は本発明方法を実施するためシステムの概略
を示す。図中、ボイラ２１に設置された各測定装置の測
定信号は信号変換器２２を経て制御装置２６に入力され
、中央演算装置（ＣＰ　Ｕ）２３は各種データを蓄積し
てあるメモリ２４を参照してスートブロワの起動タイミ
ングを設定し、各々のスートブロワを作動させる。なお
、符号２５はインターフェース、２７は表示装置（ＣＲ
Ｔ）、２８はキーボードである。

次ぎに主として第１図を用いて本発明の方法を具体的に
説明する。

先ず第３図に示す測定対象の測定値を読み込み１を行い
、これにより各伝熱部の伝熱係数を算出する。

伝熱係数Ｕは以下の式により求めることができる。

Ｕ＝　　　　　　　　　　（ｋｃａｌ／　ｍ・ｄｅｇ　
　−ｈ　）Ｈｓ・ΔＴ ここで、 Ｑ：熱交換量（ｋｃａｌ／　ｈ　） Ｈｓ：伝熱面積（ｒｒｆ） ΔＴ：対数平均温度差（ｄｅｇ　） である。

また上記Ｑについては以下の式が成立する。

Ｑ＝Ｍｗ　（Ｃｐｏ　Ｘｔｏ−Ｃｐｉ　Ｘｔｉ）　　（
ｋｃａｌ／　ｈ　）ここで ＭＷ：伝熱面への流体（水、蒸気）の質量流量（ｋｇ／
ｈ）Ｃｐｉ　　：入口の比熱（ｋｃａｌ／　ｋｇ−ｄｅ
ｇ　）Ｃｐｏ　　：出口の比熱（ｋｃａｌ／　ｋｇ−ｄ
ｅｇ　）ｔｉ：入口温度　（ｄｅｇ　） Ｌｏ：出口温度　（ｄｅｇ　） である。

更にΔＴについては次の式が成立する。

ΔＴ、　＝　（ｔｉ−ｔｏ） ΔＴｚ　＝　（ｔｏ　　ｔｉ） ΔＴ＝　（ΔＴ、−ΔＴｚ　）　／　ｌ　ｎ　（ΔＴ、
／ΔＴｚ）（ｄｅｇ　） ここで ｔｉ：ガスの入口温度（ｄｅｇ　） ｔｏ：ガスの出口温度（ｄｅｇ　） である。

このようにしてボイラ各部の伝熱係数の算出２１をした
ならば計測データベース３を参照し、その伝熱係数とそ
の部位の計測データベースによりスートブロワの運転の
要否の判断４を行う。具体的には計測データベース３に
登録してしてあるスートブロー直後の伝熱係数、つまり
ダストが付着廿ず、標準的な伝熱係数とみなせる係数と
比較し、伝熱面の汚れ度を算出する。この場合、汚れ度
（ダスト付着塵）は次のように定義する。

汚れ度＝現在の伝熱係数／スートブロー直後の伝熱係数 なお、ここで、流体は水または蒸気であり、熱交換量、
熱容量は以下の如く容易に求めることができる。

熱交換量＝流体流量×（出口熱容量−人口熱容量）熱容
量＝温度×比熱 次ぎに知識ベース５を参照して現在のボイラの運転状態
の判断６を行う。即ち、知識ベース５に現在の運転状態
がない場合にはＣＲＴ等に表示することにより運転員に
対して問い合わせ８を行い、また知識ベース５にある状
態であればこの知識ベースに基づいて判断７をおこなう
。なお知識ベース５には計測値とこれに対応する評価が
、ボイラの正常状態と非正常状態に分けてファイルして
ある。

初期状態では知識ベース５にはデータが入力されていな
いので、判断６の段階まで来ると制御装置は、運転員に
現在の状態が正常であるか否かの問い合わせ８を行う。

これに対して運転員は各種の計測値から、ボイラの運転
状態の正常、非正常を判断し制御装置入力する。この応
答をくりかえすことによ制御装置には徐々に知識ベース
５が形成されてゆき、運転員に対する問い合わせ８もこ
のベースの蓄積と共に減少する。なお、知識ベーすによ
る判断７は、知識ベース５に蓄えたボイラの正常状態及
び非正常状態の計測データの集合を統計処理することに
より、計測したデータが何れの集合に属するかを判定す
ることにより行う。この場合、どちらの集合に属するか
不明の場合には運転員に対する問い合わせ８を行うこと
になる。

知識ベース５による判断としては、例えば過熱器スプレ
量が増加して、再循環ガス量が減少していれば火炉、氷
壁部にダストが付着していると判断し、また過熱器スプ
レ量が減少していれば過熱器にダストが付着していると
判断し、更に再循環ガス量が増加していれば、再熱器に
ダストが付着していると判断する等である。

このようにしてボイラ状態を判断９し、非正常であれば
ルールベース１０にファイルしてある事項を参照してス
ートブロワ運転の可否の決定１１を行う。この場合ルー
ルベース１０には例えば次のようなルール（ロジック）
が入力してある。

なおこのルールベースは運転員の知識をルール化したも
のであり、スートブロワの作動によりボイラに対して外
乱として影響の評価を行う。

ルール１：ボイラ負荷変動中 一スートブロワ作動可 （理由） 負荷変動中であれば、ボイラは非定常状態であるので、
スートブローが外乱となることはなく、従ってスートブ
ロワの作動は可能である。

ルール２：ボイラ１時間後に負荷変動 →スートブロワ作動可 （理由） 近い将来にボイラが非定常状態になるのであれば、その
非定常状態の時にスートブローを行うという趣旨による
。

ルール３：燃料の灰分には付着性がない一スートブロワ
作動不可 （理由） 一般に、事業用の石炭焚ボイラでは、複数種類の石炭を
交互に燃料として使用する。石炭の種類によって灰分の
付着性が異なり、付着性の弱い炭種では、ダストの付着
が元々少なく、かつダストが付着していても負荷変動時
の伝熱管の伸縮等によりこの付着したダストは自然に落
下するので、スートブロワ作動の必要がないという知識
に基づく。なお、石炭の種類は計測値として採り込むこ
とはできないので、運転員に対する問い合わせによって
定めて行く。

なお、石炭の付着性については第３図に示すような事実
テーブル３０に登録しておき、付着性の判定を行うよう
にする。なお、図中符号２９は炭種Ｘの灰分の付着性の
検索のための推論エンジン（知識ベースを利用して与え
られた問題の解決を遂行するための制御部分）である。

ルール４：ボイラの負荷安定要求あり 一スートブロワ作動不可 （理由） 火力発電所用ボイラでは発生蒸気は蒸気タービンに供給
されて発電に供される。従って、ボイラの負荷は電力要
求量により決定されることになるので、スートブローに
より蒸気発生量が変化しすることにより発電量が変動し
てはならないケースがある。このような場合に、予め負
荷安定要求を制御装置に記憶させておき、スートブロワ
の作動を禁止するようにしている。

なお判断１１には上記ルールベース１０の他、事実テー
ブル１４も参照する。この事実テーブルには例えば燃料
となる石炭の種類に対応する灰分の性状が以下のように
入力してある。

炭種Ａ：付着性大 炭種Ｂ：付着性やや小 炭種Ｃ：付着性小 炭種Ｎ：付着性非常に大 等である。

前記判断１１によりスートブロワ運転の可否の判断１２
を行い、運転可能の判断が出たならばスートブロワの運
転を行う。なお、スートブロワの運転を行ったならば、
運転後のデータを計測データベースに登録１３する。

〔効果〕

本発明は以上にその構成を具体的に説明したように、ボ
イラの使用している燃料の種類によりスートブローの可
否を決定し、次の段階で、ボイラの運転状況からスート
ブロワの起動が妥当か否かを判断し、これらの判断にお
いて、経験の豊かな運転員の判断に基づきボイラの計測
値とその計測値に対応する評価結果を記憶してあるデー
タベース（知識ベース）を用いることを特徴とする特許
各スートブロワの運転を過不足なく行うことができ、然
もダスト除去による伝熱係数の変化がボイラの外乱とし
て影響することを極力低減することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を示すスートブロワ制御
フロー図、第２図は本方法を実施する装置の一例を示す
制御系統図、第３図は炭種に対する天分の付着性の有無
の判断方法の一例を示すフロー図、第４図はボイラに於
けるスートブロワの配置状態と計測対象を示すボイラ概
略図である。 ３・・・計測データベース　　５・・・知識ベース　１
０・・・ルールベース　　１４・・・事実テーブル　　
Ｓ・・・スートブロワＩ 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラの各伝熱面をスートブロワにより清掃する方法に
   おいて、スートブロワ制御装置に対して、先ずボイラの
   運転状況を示す計測値を入力し、次ぎに各部の伝熱係数
   を算出してダストの付着状況を判断し、これに続いて、
   知識ベースを参照してボイラ各部に対するダスト除去の
   要否を判断し、更にダスト除去が必要な部分については
   、ボイラの運転状況とスートブロワ運転の可否との関係
   を入力してあるルールベースに基づいてスートブロワ運
   転の可否を決定するようにしたことを特徴とするスート
   ブロワ制御方法。