TWI626405B - Combustion control system and combustion control method - Google Patents

Abstract

本發明提供一種燃燒控制系統，其能夠抑制鍋爐中產生之排氣量變得過大。燃燒控制系統(300)具備排氣量檢測部(31)，檢測從鍋爐(2)排出之排氣量。藉此，燃燒控制系統(300)能夠掌握從鍋爐(2)排出多少量的排氣。又，燃燒控制系統(300)具備能量調整部(34)，使用由排氣量檢測部(31)檢測出之排氣量的資訊，調整由鍋爐(2)獲得之能量。因此，能量調整部(34)能夠依據排氣量的產生狀況來調整由鍋爐(2)獲得之能量。藉此，當排氣量變得過大時，能夠用能量調整部(34)調整能量以能夠抑制排氣量的產生。

Description

燃燒控制系統及燃燒控制方法

本發明係有關一種燃燒控制系統及燃燒控制方法。

以往，作為燃燒燃料之鍋爐已知有專利文獻1中所記載者。該鍋爐中，於燃燒爐中燃燒生質燃料，亦即除化石資源以外的源自動植物之有機資源。該鍋爐中，依據系統中的各種感測器的結果來進行各種控制。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2005-226930號公報

此處，本發明人等致力研究的結果發現，若燃料中所含之水分量變多，則排氣量會隨之增加(例如參照第4圖)。若燃料的水分量多則排氣量增加之理由係由於，作為能源而沒有利用價值的燃料的水分蒸發而成為多餘的排氣之故。又，如第3圖所示，具有燃料中所含之水分量越 多，低位發熱量越減少之傾向。因此，欲獲得所希望的熱量時，若燃料中所含之水分量多，則需要增加燃料的投入量。這樣，燃料中所含之水分量多時，由於除了燃料的投入量增加以外，排氣量比例亦變大，因此存在鍋爐中產生之排氣量變得過大之問題。當排氣量變得過大時，排氣系統容易產生磨損，存在產生由異常磨損引起的設備損壞之問題。

本發明係為了解決上述課題而完成者，其目的為提供一種能夠抑制鍋爐中產生之排氣量變得過大之燃燒控制系統。

為了解決上述課題，本發明之燃燒控制系統係控制鍋爐的燃燒之燃燒控制系統，其具備：排氣量檢測部，檢測從鍋爐排出之排氣量；及能量調整部，使用由排氣量檢測部檢測出之排氣量的資訊，調整由鍋爐獲得之能量。

本發明之燃燒控制系統具備排氣量檢測部，檢測從鍋爐排出之排氣量。藉此，燃燒控制系統能夠掌握從鍋爐排出多少量的排氣。又，燃燒控制系統具備能量調整部，使用由排氣量檢測部檢測出之排氣量的資訊，調整由鍋爐獲得之能量。因此，能量調整部能夠依據排氣量的產生狀況來調整由鍋爐獲得之能量。藉此，當排氣量變得過大時，能夠用能量調整部調整能量以能夠抑制排氣量的產生。依以上方式，能夠抑制鍋爐中產生之排氣量變得過大。

於本發明之燃燒控制系統中，排氣量檢測部可由測定排氣的流量之測定裝置構成。依該種構成，排氣量檢測部能夠直接檢測鍋爐中產生之排氣量，從而能夠獲得準確的排氣量。

於本發明之燃燒控制系統中，排氣量檢測部可依據排氣部的運轉資訊來檢測排氣量，前述排氣部設置於鍋爐的排氣所流通之排氣流路上。依該種構成，能夠間接檢測鍋爐中產生之排氣量。因此，當直接檢測者發生故障時，進行間接檢測之上述排氣量檢測部能夠發揮備用功能。另外，通常情況下由上述排氣量檢測部間接檢測排氣量，而在該排氣量檢測部發生故障時可切換成直接檢測排氣量的方式。

於本發明之燃燒控制系統中，能量調整部可在判定為排氣量多時減少由鍋爐獲得之能量。依該種構成，當排氣量多時，藉由能量調整部減少能量，能夠減少鍋爐中產生之排氣。

於本發明之燃燒控制系統中，能量調整部可具備：判定部，判定排氣量是否超過既定臨界值；及調整部，依據判定部的判定結果，將由鍋爐獲得之能量僅減少既定量。依該種構成，由於判定部依據既定臨界值進行判定，因此能夠容易判定排氣量變多的情況。又，由於調整部將能量僅減少既定量，因此與進行藉由一次運算而求出減少量之控制的情況相比，能夠降低運算負荷。

本發明之燃燒控制方法係控制鍋爐的燃燒之燃燒控制 方法，其具備：排氣量檢測製程，檢測從鍋爐排出之排氣量；及能量調整製程，使用由排氣量檢測製程檢測出之排氣量的資訊，調整由鍋爐獲得之能量。

依本發明之燃燒控制方法，能夠獲得與上述燃燒控制系統同樣的作用及效果。

依本發明，能夠抑制鍋爐中產生之排氣量變得過大。

2‧‧‧鍋爐

6‧‧‧排氣流路

7‧‧‧排氣部

31‧‧‧排氣量檢測部

34‧‧‧能量調整部

36‧‧‧判定部

37‧‧‧調整部

41‧‧‧排氣流量計(測定裝置)

300‧‧‧燃燒控制系統

第1圖係具備本實施形態之燃燒控制系統之鍋爐系統之方塊圖。

第2圖係由本實施形態之燃燒控制系統執行之控制處理的流程圖。

第3圖係表示低位發熱量與總水分之間的關係之圖表。

第4圖係表示總水分與排氣量比例之間的關係之圖表。

以下，參照所附圖式說明本發明的實施形態。另外，以下說明中，對於相同或相對應之要素標註相同符號，並省略重複說明。

第1圖係具備本實施形態之燃燒控制系統之鍋爐系統 之方塊圖。如第1圖所示，鍋爐系統1具備鍋爐設備100、鍋爐運轉控制部200及燃燒控制系統300。

鍋爐設備100係對從燃燒燃料之鍋爐2排出之排氣進行處理之設備。具體而言，鍋爐設備100具備鍋爐2、供水流路3、蒸汽流路4、排氣流路6、排氣部7及排氣筒8。鍋爐2係燃燒所供給之燃料之裝置。鍋爐2的種類並無特別限定，可採用所有種類的鍋爐。例如，鍋爐2可採用循環流化床鍋爐、煤粉鍋爐或加煤機鍋爐等。

鍋爐2上連接有供水流路3與蒸汽流路4，前述供水流路3用於向該鍋爐2供給水，前述蒸汽流路4用於排出在鍋爐2中由於已供給之水被加熱而產生之蒸汽。另外，將從供水流路3供給之水的熱量設為“G”，將從蒸汽流路4排出之蒸汽的熱量設為“H”時，鍋爐的熱輸出(%)以“H-G”表示。

又，鍋爐2上連接有從該鍋爐2產生之排氣所流通之排氣流路6。又，排氣流路6上設有排氣部7，用於使流經該排氣流路6之排氣向下游側流通。本實施形態中，排氣部7由使排氣通風之引風機構成。排氣部7依據後述引風機控制裝置的電流值設定運轉強度。排氣流路6的下游側端部與排氣筒8連接。排氣筒8係煙囪狀裝置，用於將從鍋爐2排出之排氣排出到鍋爐設備100的外部。

鍋爐運轉控制部200具備燃料供給部21、燃料供給流路22、空氣供給部23、空氣供給流路24、熱輸入量資訊傳遞路徑26、LHV資訊傳遞路徑27、燃料量資訊傳遞 路徑28及理論空氣量資訊傳遞路徑29。

燃料供給部21係經由燃料供給流路22而向鍋爐2供給燃料之裝置。燃料供給部21例如由泵等構成。另外，燃料供給部21所供給之燃料例如可採用生質燃料，亦即除化石資源以外的源自動植物之有機資源。又，本實施形態中亦可採用所含水分量多的生質燃料。空氣供給部23係經由空氣供給流路24而向鍋爐2供給燃燒用空氣之裝置。空氣供給部23例如可由強制通風機等構成。

由燃料供給部21及燃料供給流路22構成之燃料供給系統中連接有熱輸入量資訊傳遞路徑26及LHV資訊傳遞路徑27。熱輸入量資訊傳遞路徑26將有關由後述燃燒控制系統300設定之熱輸入(能量)的資訊傳遞到燃料供給系統。LHV資訊傳遞路徑27將與低位發熱量(LHV)有關的資訊傳遞到燃料供給系統。LHV資訊係顯示出需要多少熱量的值。燃料供給系統中使用來自熱輸入量資訊傳遞路徑26及LHV資訊傳遞路徑27的資訊而設定鍋爐的負荷，並據此調整燃料。

空氣供給系統中連接有用於設定空氣量之燃料量資訊傳遞路徑28及理論空氣量資訊傳遞路徑29。燃料量資訊傳遞路徑28將有關向鍋爐2供給之燃料量的資訊傳遞到空氣供給系統。理論空氣量資訊傳遞路徑29將有關燃燒所需空氣量，亦即理論空氣量的資訊傳遞到空氣供給系統。空氣供給系統中使用來自燃料量資訊傳遞路徑28及理論空氣量資訊傳遞路徑29的資訊，並依據所供給之燃 料來調整空氣。

燃燒控制系統300係控制鍋爐2的燃燒之系統。燃燒控制系統300具備排氣量檢測部31及控制器32。排氣量檢測部31係檢測從鍋爐2排出之排氣量之機構。控制器32係具有依據由排氣量檢測部31檢測出之排氣量來調整鍋爐2的能量之功能之機構，例如由CPU、ROM及RAM等構成。

排氣量檢測部31具有檢測從鍋爐2排出之排氣量之功能。具體而言，排氣量檢測部31由發揮測定排氣流量之測定裝置的功能之排氣流量計41構成。排氣流量計41設置於排氣筒8，並能夠測定從該排氣筒8排出之排氣的流量。排氣流量計41將所測定之排氣的流量作為檢測資訊而經由傳遞路徑51傳遞到控制器32。

又，排氣量檢測部31由IDF電流值檢測部42構成，前述IDF電流值檢測部42依據排氣部7的運轉資訊而檢測排氣量，前述排氣部7設置於鍋爐2的排氣所流通之排氣流路6上。IDF電流值檢測部42藉由檢測發揮排氣部7的功能之引風機(IDF)的電流值而獲取排氣部7的運轉資訊，並能夠依據該運轉資訊來檢測排氣量。例如，當IDF電流值超過上限時，由於IDF係過負荷之運轉狀態，因此排氣量檢測部31能夠掌握係排氣量過大之狀況。IDF電流值檢測部42將排氣部7的運轉資訊作為檢測資訊而經由傳遞路徑52傳遞到控制器32。

控制器32具備檢測資訊獲取部33及能量調整部 34。檢測資訊獲取部33具有獲取如下資訊之功能，係有關從排氣流量計41傳遞出之排氣量的資訊及有關從IDF電流值檢測部42傳遞出之排氣量的資訊。能量調整部34具有使用由排氣量檢測部31檢測並由檢測資訊獲取部33獲取之排氣量的資訊來調整由鍋爐2獲得之能量之功能。

能量調整部34具備判定部36及調整部37。判定部36具有依據有關由檢測資訊獲取部33獲取之排氣量的資訊來判定排氣量是否多之功能。更具體而言，判定部36具有依據有關由檢測資訊獲取部33獲取之排氣量的資訊來判定排氣量是否超過既定臨界值之功能。判定部36依據由IDF電流值檢測部42檢測出之IDF電流值及由排氣流量計41檢測出之排氣量來進行判定。例如，判定部36可藉由判定IDF電流值及排氣量在過去是否超過上限值(臨界值)(例如可將幾分鐘期間的平均值與臨界值進行比較)，來判定排氣量是否多。這樣，藉由使用IDF電流值及排氣量這兩個參數進行判定，比起利用一個參數進行判定的情況，具有即使發生單一故障時亦能夠運用系統之優點。另外，基於判定部36之判定方法並無特別限定，亦可使用檢測出之IDF電流值及排氣量，依據是否超過上限值來判定排氣量是否多。

調整部37具有依據判定部36中的判定結果來調整由鍋爐2獲得之能量(熱輸入)之功能。例如，調整部37具有當由判定部36判定為排氣量多時減少由鍋爐2獲得之能量之功能。又，調整部37具有依據判定部36的判定 結果將由鍋爐2獲得之能量僅減少既定量之功能。例如，調整部37可藉由改變鍋爐主控(BMCR)的值來調整能量。調整部37可在排氣量多時將鍋爐主控減少1%。但是鍋爐主控的減少量亦可以並非1%，亦可設定更大的值或更小的值。另外，鍋爐主控係指，當控制鍋爐的負荷之鍋爐主控為100%時，在鍋爐2的設計極限上進行燃燒。

接著，參照第2圖說明本實施形態之燃燒控制方法。

第2圖係表示由燃燒控制系統300執行之控制處理的流程圖。如第2圖所示，若開始燃燒控制處理，控制器32的能量調整部34的調整部37將鍋爐主控(BMCR)設定為既定值(步驟S100)。另外，第2圖中既定值顯示為“X%”，但X可容納任意數字。接著，IDF電流值檢測部42檢測IDF電流值而發送至控制器32的檢測資訊獲取部33，並且排氣流量計41檢測排氣量而發送至控制器32的檢測資訊獲取部33(排氣量檢測製程)。藉此，控制器32的判定部36判定過去的IDF電流值及排氣量(過去10分鐘期間的平均值)是否超過上限(步驟S110)。在S110中，當判定部36判定為各值未超過上限時，調整部37維持鍋爐主控為X%不變(步驟S120)並再次重複S100的處理。

另一方面，在S110中，當判定部36判定為各值超過上限時，調整部37自動將鍋爐主控降低1%(步驟S130：能量調整製程)。藉此，鍋爐主控成為“(X-1)%”。經過既定時間(此處為10分鐘)後，控制器32的 判定部36判定過去的ID電流值及排氣量(過去10分鐘期間的平均值)是否超過上限(步驟S140)。在S140中，當判定部36判定為各值未超過上限時，調整部37維持鍋爐主控為(X-1)%不變(步驟S150)並於經過10分鐘後再次重複S140的處理。

另一方面，在S140中，當判定部36判定為各值超過上限時，調整部37自動將鍋爐主控降低1%(步驟S160：能量調整製程)。藉此，鍋爐主控成為“((X-1)-1)%”。若S160的處理結束，自S100起再次執行處理。此時，S160的時点上的“((X-1)-1)%”值成為接下來處理的S100的“X%”值。

接著說明本實施形態之燃燒控制系統300及燃燒控制方法的作用及效果。

此處，本發明人等致力研究的結果發現，若燃料中所含之水分量變多，則排氣量會隨之增加。例如，如第4圖所示，隨著燃料的水分量(橫軸)變多，排氣量比例(縱軸)變多。若燃料的水分量多則排氣量增加之理由係由於，作為能源而沒有利用價值的燃料的水分蒸發而成為多餘的排氣之故。又，如第3圖所示，具有燃料中所含之水分量(縱軸)越多，低位發熱量(橫軸)越減少之傾向。這樣，若低位發熱量減少，即使投入既定量的燃料，在水分量多時亦無法獲得所希望的熱量。因此，欲獲得所希望的熱量時，若燃料中所含之水分量多，則需要增加燃料的投入量。這樣，燃料中所含之水分量多時，除了燃料的投 入量增加以外，排氣量比例亦變大，因此存在鍋爐中產生之排氣量變得過大之問題。當排氣量變得過大時，排氣系統容易產生磨損，存在產生由異常磨損引起的設備損壞之問題。

因此，本實施形態之燃燒控制系統300具備排氣量檢測部31，檢測從鍋爐2排出之排氣量。藉此，燃燒控制系統300能夠掌握從鍋爐2排出多少量的排氣。又，燃燒控制系統300具備能量調整部34，使用由排氣量檢測部31檢測出之排氣量的資訊，調整由鍋爐2獲得之能量。因此，能量調整部34能夠依據排氣量的產生狀況來調整由鍋爐2獲得之能量。藉此，當排氣量變得過大時，能夠用能量調整部34調整能量以能夠抑制排氣量的產生。依以上方式，能夠抑制鍋爐2中產生之排氣量變得過大。

於本實施形態之燃燒控制系統300中，排氣量檢測部31由測定排氣的流量之排氣流量計(測定裝置)41構成。依該種構成，排氣量檢測部31能夠直接檢測鍋爐2中產生之排氣量，從而能夠獲得準確的排氣量。

於本實施形態之燃燒控制系統300中，排氣量檢測部31依據排氣部7的運轉資訊來檢測排氣量，前述排氣部7設置於鍋爐2的排氣所流通之排氣流路6上。依該種構成，能夠間接檢測鍋爐中產生之排氣量。因此，當直接檢測者發生故障時，進行間接檢測之排氣量檢測部31能夠發揮備用功能。另外，通常情況下可由排氣量檢測部31間接檢測排氣量，而在該排氣量檢測部31發生故障時可 切換成作為備用而直接檢測排氣量的方式。尤其，本實施形態中，排氣量檢測部31採用IDF電流值檢測部42。這樣，藉由依據IDF電流值檢測排氣量，具有即使發生單一故障時亦能夠運用系統之優點。

於本實施形態之燃燒控制系統300中，能量調整部34在判定為排氣量多時減少由鍋爐2獲得之能量。依該種構成，當排氣量多時，藉由能量調整部34減少能量，能夠減少鍋爐2中產生之排氣。

於本實施形態之燃燒控制系統300中，能量調整部34具備：判定部36，判定排氣量是否超過既定臨界值；及調整部37，依據判定部36的判定結果，將由鍋爐2獲得之能量僅減少既定量。依該種構成，由於判定部36依據既定臨界值進行判定，因此能夠容易判定排氣量變多的情況。又，由於調整部37將能量僅減少既定量，因此與進行藉由一次運算而求出減少量之控制的情況相比，能夠降低運算負荷。

本實施形態之燃燒控制方法係控制鍋爐2的燃燒之燃燒控制方法，其具備：排氣量檢測製程，檢測從鍋爐2排出之排氣量；及能量調整製程，使用由排氣量檢測製程檢測出之排氣量的資訊，調整由鍋爐2獲得之能量。

依本實施形態之燃燒控制方法，能夠獲得與上述燃燒控制系統300同樣的作用及效果。

本發明並非限定於上述實施形態。

例如，基於控制器32之控制處理並不限定於第2圖 所示之流程，亦可於本申請發明的宗旨的範圍內進行適當變更。例如，第2圖的處理中僅提及了鍋爐主控減少這一點，但亦可追加或另外進行鍋爐主控提高之控制。例如，S120、S150等中，亦可藉由滿足既定條件來增加鍋爐主控。又，亦可於鍋爐主控到達下限附近時防止鍋爐主控的降低。又，亦可進行增加鍋爐主控的控制處理。此外，亦可藉由進行以額定空氣比運轉的控制來抑制排氣量。

上述實施形態中，能量調整部係藉由自動控制而進行能量調整。但是，能量調整部亦可由能夠接收操作者的輸入之介面等構成。例如，操作者可如下進行操作：用監視器等確認排氣量的狀況，並依據此來調整鍋爐的能量。

Claims (6)

1. 一種燃燒控制系統，係控制鍋爐的燃燒之燃燒控制系統，其具備：排氣量檢測部，檢測從前述鍋爐排出之排氣量；及能量調整部，使用由前述排氣量檢測部檢測出之前述排氣量的資訊，調整由前述鍋爐獲得之能量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燃燒控制系統，其中，前述排氣量檢測部由測定前述排氣的流量之測定裝置構成。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之燃燒控制系統，其中，前述排氣量檢測部依據排氣部的運轉資訊來檢測前述排氣量，前述排氣部設置於前述鍋爐的排氣所流通之排氣流路上。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之燃燒控制系統，其中，前述能量調整部在判定為前述排氣量多時，減少由前述鍋爐獲得之前述能量。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之燃燒控制系統，其中，前述能量調整部具備：判定部，判定前述排氣量是否超過既定臨界值；及調整部，依據前述判定部的判定結果，將由前述鍋爐 獲得之能量僅減少既定量。
6. 一種燃燒控制方法，係控制鍋爐的燃燒之燃燒控制方法，其具備：排氣量檢測製程，檢測從前述鍋爐排出之排氣量；及能量調整製程，使用由前述排氣量檢測製程檢測出之前述排氣量的資訊，調整由前述鍋爐獲得之能量。