TWI677649B - 燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體 - Google Patents

燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體 Download PDF

Info

Publication number
TWI677649B
TWI677649B TW104143379A TW104143379A TWI677649B TW I677649 B TWI677649 B TW I677649B TW 104143379 A TW104143379 A TW 104143379A TW 104143379 A TW104143379 A TW 104143379A TW I677649 B TWI677649 B TW I677649B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
air
heat loss
boiler
excess
rate
Prior art date
Application number
TW104143379A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201638528A (zh
Inventor
稲村康男
Yasuo INAMURA
小澤秀二
Shuji Ozawa
Original Assignee
日商富士電機股份有限公司
Fuji Electric Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商富士電機股份有限公司, Fuji Electric Co., Ltd. filed Critical 日商富士電機股份有限公司
Publication of TW201638528A publication Critical patent/TW201638528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI677649B publication Critical patent/TWI677649B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/22—Measuring heat losses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2900/00—Special features of, or arrangements for controlling combustion
    • F23N2900/05001—Measuring CO content in flue gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

不因鍋爐的種類或負荷而簡單抑制排氣的熱損失。為了該目的，燃燒控制裝置，係具備：空氣過剩率設定部，係依據來自鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算部，係依據來自鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的空氣過剩率的修正量；及氧控制部，係依據藉由修正量所修正之空氣過剩率與排氣中的氧濃度，產生修正空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。

Description

燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體
本發明係關於控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體。
先前，在關於鍋爐的燃燒製程的技術中，為了使省能源與防止公害兩立而嘗試各種的控制方法。例如，公知有藉由對於根據鍋爐的主蒸氣流量設定空氣過剩率之特性的訊號，使用加算從一氧化碳(CO)求出之氧(O2)濃度的修正量之空氣設定訊號，來調節空氣流量，進行低空氣過剩率的最佳控制的技術(例如，參照專利文獻1)。空氣過剩率係界定為實際投入至鍋爐之空氣量相對於理論空氣量的比率，也稱為空氣比。在此，理論空氣量係每一單位燃料的燃燒所需之最小的空氣量。在專利文獻1所記載的技術中，CO產生一定值以上時，則使空氣過剩率上升，抑制CO濃度，防止黑煙等的煤煙的發生。
圖8係模式揭示空氣過剩率與熱損失/熱效率的關係的圖。於圖8中，直線101係表示過剩空氣所致之熱損失，曲線102係表示不完全燃燒所致之熱損失。依據 直線101，空氣過剩率越比1大，則過剩的空氣的排出量越增加，故熱損失變大，燃料費的成本也會上升。另一方面，依據曲線102，空氣過剩率較小的話會產生不完全燃燒，CO產生所致之熱損失變大，超過某臨限值的話會產生煤煙。
於圖8中，以虛線記載的曲線201表示鍋爐的熱效率。依據曲線201，熱效率係在包含過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失相同程度之空氣過剩率的區域D1中成為最大，空氣過剩率越離開區域D1越小。所以，理論上，在區域D1中進行燃燒控制，可最有效率地使鍋爐動作。以下，圖8所示之區域D1稱為超稀薄空氣燃燒區域。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特公平3-21808號公報
上述之專利文獻1所記載的技術，係以O2濃度作為主要控制對象，針對CO濃度僅進行抑制其上升的控制。亦即，專利文獻1所記載的技術，係僅為一邊以在圖8所示之空氣過剩率比超稀薄空氣燃燒區域D1還大的 區域中空氣過剩率比較小的區域D2(以下，稱為通常最佳燃燒區域D2)之控制作為基本，一邊進行CO濃度上升時之超稀薄空氣燃燒區域D1與通常最佳燃燒區域D2之邊際附近的控制。因此，專利文獻1所記載的技術，係難謂有充分抑制排氣的熱損失。
又，專利文獻1所記載的技術之狀況中，根據CO濃度求出O2濃度的修正量時之兩者的關係會因鍋爐的種類、及鍋爐的負荷等之條件而不同，有難以因應該等條件而正確地設定O2濃度之修正量的問題。
本發明係有鑒於前述問題所發明者，目的為提供不因鍋爐的種類及負載而可簡單抑制排氣之熱損失的燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體。
為了解決上述之課題，達成目的，關於本發明的燃燒控制裝置，係控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制裝置，其特徵為具備：空氣過剩率設定部，係依據來自前述鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算部，係依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量；及氧控制部，係依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的 空氣設定修正訊號。
關於本發明之燃燒控制裝置，於前述發明中，前述空氣過剩率修正量計算部，係使用計算出前述過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式與計算出前述不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
關於本發明的燃燒控制裝置，於前述發明中，前述空氣過剩率修正量計算部，係使用從前述第1熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣熱量的第1簡化熱損失計算式及從前述第2熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第2簡化熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
關於本發明的燃燒控制裝置，於前述發明中，前述第1熱損失計算式，係包含用以使前述排氣中的一氧化碳濃度不超過限制值之常數即不完全燃燒因數。
關於本發明的燃燒控制裝置，於前述發明中，前述空氣過剩率修正量計算部，係更使用計算出依據被設定之一氧化碳排出量的限制值之一氧化碳排出量的上限之熱損失的第3熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
關於本發明的燃燒控制裝置，於前述發明中，前述空氣過剩率修正量計算部，係更使用從前述第3熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣熱量的第3簡化熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
關於本發明的燃燒控制裝置，於前述發明中，更具備：空氣過剩率特性記憶部，係記憶表示前述鍋爐的負荷與前述空氣過剩率之關係的空氣過剩率特性；前述空氣過剩率設定部，係參照前述空氣過剩率特性來設定前述空氣過剩率。
關於本發明的燃燒控制裝置，於前述發明中，更具備：富空氣控制部，係在使前述鍋爐的負荷上升時，進行先使供給至前述鍋爐之空氣量的設定值上升後，使供給至前述鍋爐之燃料的設定值上升的控制，在使前述鍋爐的負荷下降時，進行先使供給至前述鍋爐之燃料的設定值下降後，使供給至前述鍋爐之空氣量的設定值下降的控制。
關於本發明的燃燒控制方法，係控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制方法，其特徵為具有：空氣過剩率設定步驟，係依據來自前述鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算步驟，係依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量；及氧控制步驟，係依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。
關於本發明之電腦可讀取的記錄媒體，係記錄可執行的程式之非暫時性的電腦可讀取的記錄媒體，其 特徵為：前述程式，係對處理器指示執行以下步驟：依據來自鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率，依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量，依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。
依據本發明，依據來自鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的空氣過剩率的修正量，故不因鍋爐的種類及負載而可簡單抑制排氣的熱損失。
1‧‧‧燃燒系統
2‧‧‧鍋爐
3‧‧‧燃燒控制裝置
4‧‧‧鍋爐主控制部
5‧‧‧燃料控制部
6‧‧‧空氣控制部
7‧‧‧富空氣控制部
8‧‧‧空氣過剩率特性記憶部
9‧‧‧空氣過剩率設定部
10‧‧‧空氣過剩率修正量計算部
11‧‧‧O2控制部
12‧‧‧空氣過剩率下限控制部
13，14‧‧‧加算器
15‧‧‧高選擇器
[圖1]揭示包含關於本發明之實施形態1的燃燒控制裝置之燃燒系統的概略構造的圖。
[圖2]揭示關於本發明之實施形態1的燃燒控制裝置之功能構造的區塊圖。
[圖3]模式揭示關於本發明之實施形態1的燃燒控制裝置之空氣過剩率特性記憶部所記憶之空氣過剩率特性的 圖。
[圖4]說明不完全燃燒因數之意味的圖。
[圖5]模式揭示關於本發明之實施形態1的燃燒控制裝置所控制之鍋爐的動作之一例的圖。
[圖6]揭示本發明的實施形態2中所適用之3個熱損失計算式的關係的圖。
[圖7]揭示關於本發明之實施形態2的燃燒系統1之運轉概要的圖。
[圖8]模式揭示空氣過剩率與熱損失/熱效率的關係的圖。
以下，參照添附圖面，說明用以實施本發明的實施(以下，稱為「實施形態」)。
(實施形態1)
圖1係揭示包含關於本發明之實施形態1的燃燒控制裝置之燃燒系統的概略構造的圖。同圖所示之燃燒系統1，係具備燃燒燃料而產生蒸氣之外，透過煙囪等的排出路徑來排出因燃料的燃燒所產生的排氣(燃燒氣體)的鍋爐2，與總括控制燃燒系統1之動作的燃燒控制裝置3。燃燒系統1係具有分別計測或設定流入至鍋爐2的燃料流量及空氣流量、鍋爐2的蒸氣出口之主蒸氣流量及主蒸氣壓力、鍋爐2的排氣出口之排氣的溫度、O2濃度及CO濃 度、以及鍋爐2周圍的溫度的各種儀器。又，投入至鍋爐2的空氣流量，係在燃燒控制裝置3的控制下，藉由轉換器或空氣調節閘來調整。再者，於本實施形態1中，鍋爐2的種類並未特別限制。
圖2係揭示關於本實施形態1的燃燒控制裝置3之功能構造的區塊圖。同圖所示之燃燒控制裝置3，係具備鍋爐主控制部4、燃料控制部5、空氣控制部6、富空氣控制部7、空氣過剩率特性記憶部8、空氣過剩率設定部9、空氣過剩率修正量計算部10、O2控制部(氧控制部)11、空氣過剩率下限控制部12、加算器13、14及高選擇器15。
鍋爐主控制部4係產生依據主蒸氣流量及主蒸氣壓力的計測值，決定鍋爐2的動作即鍋爐的輸出之增減的鍋爐主訊號，並輸出至富空氣控制部7。鍋爐主訊號係以將主蒸氣壓力設為一定之方式控制鍋爐2的訊號，包含空氣流量及燃料流量的設定訊號。
燃料控制部5係以依據鍋爐主訊號所設定之燃料流量的設定訊號(以下，稱為燃料設定訊號)為目標，進行燃料流量的控制。燃料控制部5係例如使用PID調節器構成，輸出調整將燃料投入至鍋爐2之燃料閥的訊號。
空氣控制部6係以依據鍋爐主訊號及後述之O2控制部11的O2濃度修正訊號所設定之空氣流量的設定訊號(以下，稱為空氣設定訊號)為目標，進行空氣流量 的控制。空氣控制部6係輸出因應空氣設定訊號來控制轉換器及空氣調節閘的控制訊號。空氣用的控制訊號係輸入至高選擇器15。空氣控制部6係例如使用PID調節器所構成。
富空氣控制部7係在使鍋爐2的鍋爐負荷變動時，進行使O2濃度上升，並且將CO濃度設為例如大約0而成為空氣過剩的富空氣控制。富空氣控制部7係進行利用燃料與空氣之回應性的不同的控制。具體來說，富空氣控制部7係在使鍋爐負荷上升時，進行先使供給至鍋爐2之空氣量的設定值上升，再使供給至鍋爐2之燃料的設定值上升的控制。又，富空氣控制部7係在使鍋爐負荷下降時，進行先使供給至鍋爐2之空氣量的設定值下降，再使供給至鍋爐2之燃料的設定值下降的控制。藉由進行此種控制，可防止鍋爐負荷變動時大規模之不完全燃燒，可抑制黑煙的產生。再者，富空氣控制部7係在鍋爐負荷不變動時，輸出包含於鍋爐主訊號的空氣設定訊號及燃料設定訊號。
空氣過剩率特性記憶部8係記憶因應鍋爐負荷的空氣過剩率。圖3係模式揭示空氣過剩率特性記憶部8所記憶之空氣過剩率特性的圖。圖3所示之空氣過剩率特性之狀況中，鍋爐負荷越大則空氣過剩率越小。再者，圖3所示之空氣過剩率特性僅止為一例，當然因應鍋爐2的種類等也會有所不同。作為空氣過剩率特性，例如適用進行鍋爐2的試運轉時藉由進行各種計測所決定的特性亦 可，適用因應鍋爐2的種類之所定特性亦可。
空氣過剩率設定部9係使用主蒸氣流量的計測值來計算出鍋爐負荷，參照空氣過剩率特性記憶部8所記憶之空氣過剩率特定，計算出因應該鍋爐負荷的空氣過剩率，並輸出至加算器13。
空氣過剩率修正量計算部10係使用O2濃度的計測值，計算出相當於過剩空氣所致之熱損失的量，並且使用CO濃度的計測值，計算出相當於不完全燃燒所致之熱損失的量，藉由比較該兩個量，計算出空氣過剩率的修正量。以下，針對過剩空氣所致之熱損失及不完全燃燒所致之熱損失進行說明之後，說明該等熱損失與空氣過剩率修正量計算部10實際計算出之量的關係。
過剩空氣所致之熱損失LAIR係如以下式(1)求出(第1熱損失計算式的範例)。
LAIR=CPA‧(T0-T1)‧(G‧D(O2)/0.21)‧α‧‧‧(1)在此，CPA是空氣的比熱(=1.3[kJ/Nm3．K])，T0是鍋爐2周圍的空氣溫度(℃)，T1是鍋爐2的排氣溫度(℃)，G是排氣流量(Nm3/h)，D(O2)是排氣中的O2濃度，α是界定為比1小的常數的不完全燃燒因數。關於不完全燃燒因數α的意味，於後敘述。
不完全燃燒所致之熱損失LCO係如以下式(2)求出(第2熱損失計算式的範例)。
LCO=G‧D(COout)‧HCO‧‧‧(2)在此，D(COOUT)是排氣中的CO濃度，HCO是CO的熱 量(=12634[kJ/Nm3])。
圖4係說明不完全燃燒因數α之意味的圖，放大超稀薄空氣燃燒區域附近的圖。在超稀薄空氣燃燒區域D1中，於通常的鍋爐排氣CO濃度限制下，不完全燃燒所致之熱損失與過剩空氣所致之熱損失相較，相對較小，所以，求出在式(1)中去除不完全燃燒因數α之通常的意味的過剩空氣所致之熱損失與式(2)求出之不完全燃燒所致之熱損失相等的交點P之CO濃度的話，有會成為超出作為CO濃度的限制值所想定之範圍的較大之值的可能性。因此，在本實施形態1中，藉由將通常的意味的過剩空氣所致之熱損失，乘以比1小的不完全燃燒因數α，將過剩空氣所致之熱損失，從直線101外觀上移位至直線103，求出使具有所希望之CO濃度的點Q移位的交點R。在此意味中，不完全燃燒因數α係設定為交點R之CO濃度不超過設置燃燒系統1之場所的CO濃度的限制值之值為佳。不完全燃燒因數α之值，係例如適用依據鍋爐2的試運轉所決定之值亦可，因應鍋爐2的種類，適用所定值亦可。又，不完全燃燒因數α之值係因鍋爐負荷而改變，所以，也有因應鍋爐負荷帶而使用複數不完全燃燒因數之狀況。進而，理論上，不完全燃燒因數α也可能有比1大之狀況。
於本實施形態1中，空氣過剩率修正量計算部10係計算出從式(1)、(2)藉由除算而分別將排氣流量G除外之量，代替計算出式(1)、(2)。
計算出：LAIR’=LAIR/G=CPA‧(T0-T1)‧(D(O2)/0.21)‧α‧‧‧(3)
LCO’=LCO/G=D(COout)‧HCO‧‧‧(4)
式(3)係第1簡化熱損失計算式的範例，式(4)係第2簡化熱損失計算式的範例。空氣過剩率修正量計算部10計算式(3)、(4)，是因在式(1)、(2)的右邊都包含排氣流量G，故判定兩者的大小關係時不會影響排氣流量G。如此，在本實施形態1中，一般的鍋爐中使用不包含未進行計測的排氣流量G的簡化式(3)、(4)，故空氣過剩率修正量計算部10的計算量不用太多，可有效率地計算出過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失並進行比較。
空氣過剩率修正量計算部10係如果是LAIR’>LCO’的話，則產生在使空氣過剩率減少的修正量設定訊號，並輸出至加算器13之外，如果是LAIR’≦LCO’的話，則產生使空氣過剩率相對地增加的修正量設定訊號，並輸出至加算器13。
空氣過剩率修正量計算部10例如具有兩個脈衝產生器。兩個脈衝產生器中一方的脈衝產生器在LAIR’>LCO’時動作，另一方的脈衝產生器在LAIR’≦LCO’時動作。空氣過剩率的修正量係根據脈衝產生器所產生的脈衝數來調整。再者，空氣過剩率修正量計算部10用以輸出修正量的構造，並不限定於此。
加算器13係利用加算藉由空氣過剩率設定部9所輸出之空氣過剩率的設定訊號與藉由空氣過剩率修正 量計算部10所輸出之修正量設定訊號，計算出加上修正量的空氣過剩率，將該空氣過剩率換算成O2濃度之設定值的O2濃度設定訊號輸出至O2控制部11。
O2控制部11係將對於O2濃度的計測值，以O2濃度設定訊號為目標，用以修正O2濃度的空氣設定量之修正訊號(以下，稱為「空氣設定修正訊號」)輸出至加算器14。O2控制部11係例如使用PID調節器所構成。
加算器14係利用加算藉由富空氣控制部7所輸出之空氣設定訊號與藉由O2控制部11所輸出之空氣設定修正訊號，將加上O2濃度修正的空氣設定訊號輸出至空氣控制部6。
空氣過剩率下限控制部12係在依據CO濃度的計測值，空氣過剩率達到下限設定值時，輸出使鍋爐2內的空氣量急速增加的空氣設定訊號。該空氣設定訊號之值，係空氣過剩率之值比圖8所示之超稀薄空氣燃燒區域D1的下限還大的空氣量。再者，作為CO濃度計，使用雷射CO分析計時，可進行CO濃度的高速測定，可迅速抽出CO濃度的異常。
高選擇器15係選擇藉由空氣控制部6及空氣過剩率下限控制部12分別輸出之空氣設定訊號中使空氣量增加的訊號，並輸出至空氣調節閘或轉換器。高選擇器15係在通常運轉時選擇藉由空氣控制部6所輸出之空氣設定訊號之外，在CO濃度表示異常值時選擇藉由空氣過剩率下限控制部12所輸出之空氣設定訊號。
具有以上功能構造的燃燒控制裝置3係使用包含CPU(Central Processing Unit)、各種運算電路、預先安裝了啟動所定OS的程式等的ROM(Read Only Memory)、及記憶各處理的運算參數及資料等的RAM(Random Access Memory)的處理器所實現之電腦。其中，於ROM，預先安裝有關於本實施形態1的燃燒控制程式。又，關於本實施形態1的燃燒控制程式，也可記錄於記錄可執行之程式的非暫時性之電腦可讀取的記錄媒體。再者，燃燒控制程式的ROM或記錄媒體的記錄，係在將電腦或記錄媒體作為產品出貨時進行亦可，藉由透過通訊網路的下載來進行亦可。在此所謂通訊網路，係藉由例如既存的公眾線路網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等所實現者，無關有線、無線。
圖5係模式揭示燃燒控制裝置3所控制之鍋爐2的動作之一例的圖。再者，於圖5中，分別揭示鍋爐主蒸氣量、排氣O2濃度、及排氣CO濃度之縱軸的標度相互不同。
期間t≦t1、t2≦t≦t3、及t≧t4，係模式揭示圖4及圖8所示之超稀薄空氣燃燒區域D1之鍋爐2的運轉時的狀態變化。於該等期間中，鍋爐2係在鍋爐主蒸氣流量、排氣O2濃度、及排氣CO濃度維持幾乎一定之狀態下動作。如此，在本實施形態1中，藉由積極地控制CO濃度來進行在超稀薄空氣燃燒區域的燃燒控制，實現 熱效率佳的燃燒控制。
相對於此，期間t1<t<t2係模式揭示鍋爐負荷正在上升時的狀態變化，期間t3<t<t4係模式揭示鍋爐負荷正在下降時的狀態變化。在鍋爐負荷正在變動時，藉由富空氣控制部7進行富空氣控制，暫時地使O2濃度上升，並且使CO濃度減少至例如大約0。於該等期間中，鍋爐2係在空氣過剩率比圖4及圖8所示之超稀薄空氣燃燒區域D1還大之狀態下動作。
依據以上所說明之本發明的實施形態1，依據來自鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失成為相等的空氣過剩率的修正量，並修正空氣過剩率，藉此進行在超稀薄空氣燃燒區域之鍋爐的燃燒控制，故不因鍋爐的種類及負載而可簡單抑制排氣的熱損失。結果，可使鍋爐的熱效率提升而削減燃燒用的燃料。
又，依據本實施形態1，使用用以使排氣中的一氧化碳濃度不超過限制值的常數即不完全燃燒因數，計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失相等的空氣過剩率的修正量，故可在限制的範圍內確實控制CO濃度。
又，依據本實施形態1，在計算出用以使過剩空氣所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失相等的空氣過剩率的修正量時，是利用去除鍋爐的排氣流量的計算式進行計算，故計算被簡化。結果，在本實施形態1中，不 需要計測一般未進行的排氣流量，及根據燃料成分來計算出排氣量，可有效率地計算出修正量。
又，依據本實施形態1，使用表示鍋爐之負荷與空氣過剩率的關係的空氣過剩率特性，來設定空氣過剩率，故可因應鍋爐的特性，設定最佳的空氣過剩率。
又，依據本實施形態1，藉由在鍋爐的動作穩定時在超稀薄空氣燃燒區域中進行CO控制之外，在鍋爐負荷變動時進行富空氣控制而成為空氣過剩，故可進行可對應鍋爐負荷之變化的燃燒控制。
再者，於本實施形態1中，只要不使用不完全燃燒因數所計算之空氣過剩所致之熱損失與不完全燃燒所致之熱損失相等時的CO濃度是限制上沒問題之值的話，不需要不完全燃燒因數，故在式(3)中作為α=1來進行計算即可。。
又，於本實施形態1中，空氣過剩率修正量計算部10係計算出第1熱損失計算式(式(1))及第2熱損失計算式(式(2))，代替計算出第1簡化熱損失計算式(式(3))及第2簡化熱損失計算式(式(4))亦可。
(實施形態2)
本發明的實施形態2的特徵係藉由考慮設置鍋爐的場所等的條件所設定之CO排出量的限制值(CO限制值)，可不依鍋爐的負載而將CO排出量保持為一定的控 制。CO限制值的設定係藉由對於本實施形態2的燃燒控制裝置，使用輸入裝置等之設置用的裝置，預先輸入限制值來實現亦可，藉由透過通訊網路的通訊而進行設定(或更新)來實現亦可。關於本實施形態2之燃燒控制裝置的構造，係與實施形態1中所說明之燃燒控制裝置3的構造相同。
於本實施形態2中，作為賦予過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式，適用不包含不完全燃燒因數α的以下式(5)。
LAIR2=CPA‧(T0-T1)‧(G‧D(O2)/0.21)‧‧‧(5)
又，除該式(5)及上述之式(2)的不完全燃燒所致之熱損失LCO(第2熱損失計算式)之外，使用相當於依據CO限制值所訂定之CO排出上限的熱損失。依據CO限制值之CO排出上限的熱損失LCOlim係以以下式(6)求出(第3熱損失計算式的範例)。
LCOlim=G‧D(COlim)‧HCO‧‧‧(6)
式(6)之右邊的D(COlim)係依據CO限制值所計算出之CO排出上限中之CO濃度。CO限制值係因應設置鍋爐2之場所的法令等的條件而預先訂定之值。
於本實施形態2中，空氣過剩率修正量計算部10係藉由進行比較式(5)、(2)及(6)的大小關係的運算，對加算器13輸出修正量設定訊號。因此，即使於本實施形態2中，空氣過剩率修正量計算部10也計算出藉由除算而分別將各式共通包含之排氣流量G除外的下 式(7)、(4)及(8)，代替計算出式(5)、(2)及(6)。
LAIR2’=LAIR/G=CPA‧(T0-T1)‧(D(O2)/0.21)‧‧‧(7)
LCO’=LCO/G=D(COout)‧HCO‧‧‧(4)
LCOlim’=LColim/G=D(COlim)‧HCO‧‧‧(8)
式(7)係在本實施形態2中適用之第1簡化熱損失計算式的範例，式(8)係第3簡化熱損失計算式的範例。
圖6係揭示本實施形態2中所適用之3個熱損失計算式的關係的圖，放大超稀薄空氣燃燒區域附近的圖。在圖6中，除了賦予過剩空氣所致之熱損失的直線101(對應式(7))、賦予不完全燃燒所致之熱損失的曲線102(對應式(2))之外，也揭示賦予依據CO限制值之CO排出上限的熱損失的直線104(對應式(8))。如圖6所市，依據CO限制值之CO排出上限的熱損失，不取決於空氣過剩率而為一定。
說明空氣過剩率修正量計算部10的具體處理。空氣過剩率修正量計算部10係首先比較過剩空氣所致之熱損失LAIR2’與CO限制值所致之CO排出上限的熱損失LCOlim’，輸出最小值min(LAIR2’，LCOlim’)。接下來，空氣過剩率修正量計算部10係比較該最小值min(LAIR2’，LCOlim’)與不完全燃燒所致之熱損失LCO’。比較的結果，在min(LAIR2’，LCOlim’)>LCO’時，空氣過剩率修正量計算部10係產生使空氣過剩率相對地減少的修正量設定訊號，並輸出至加算器13。另一方面，比較的 結果，在min(LAIR2’，LCOlim’)≦LCO’時，空氣過剩率修正量計算部10係產生使空氣過剩率相對地增加的修正量設定訊號，並輸出至加算器13。
除了以上說明之空氣過剩率修正量計算部10的處理外的燃燒控制裝置3之處理的內容，係與實施形態1相同。
圖7係揭示關於本實施形態2的燃燒系統1之運轉概要的圖。在圖7中，分別揭示依據CO限制值之CO排出量、鍋爐負載、及排氣熱損失與空氣過剩率的關係。鍋爐2所致之CO排出量係不取決於空氣過剩率而為一定(直線301)。關於鍋爐負載與空氣過剩率的關係，例示鍋爐負載越大則空氣過剩率越小之狀況(曲線302)。排氣熱損失與空氣過剩率的關係，係空氣過剩率越大於1，則過剩空氣的排出量越增加(直線303)。由圖7可知，關於本實施形態2的燃燒控制裝置3係可利用不依存於鍋爐負載而為一定的CO排出量，運轉鍋爐2。此係因為於本實施形態2中，空氣過剩率修正量計算部10參照依據CO限制值之CO排出上限，來設定空氣過剩率的修正量。
依據以上說明之本發明的實施形態2，與實施形態1相同，可提升鍋爐的熱效率，削減燃燒用的燃料，可在限制的範圍內，確實地控制CO濃度。又，即使於本實施形態2中，也不需要計測一般未進行的排氣流量，及根據燃料成分來計算出排氣量，所以，可有效率地計算出 修正量。
此外，依據本實施形態2，參照依據CO限制值之CO排出上限，來設定空氣過剩率的修正量，故可不取決於鍋爐負載而將CO排出量設為一定。結果，如實施形態1般，不需要對應鍋爐負載來設定不完全燃燒因數而進行運算，所以，可更簡易地進鍋爐的燃燒控制。尤其，在需要藉由鍋爐的試驗運轉來決定不完全燃燒因數時，因為不需要此種試驗運轉本身，也可省卻鍋爐設置時的勞力。
再者，於本實施形態2中，空氣過剩率修正量計算部10係計算出第1熱損失計算式(式(5))、第2熱損失計算式(式(2))及第3熱損失計算式(式(6))，代替計算出第1簡化熱損失計算式(式(7))、第2簡化熱損失計算式(式(4))及第3簡化熱損失計算式(式(8))亦可。
至此，已說明用以實施本發明的形態，但是，本發明不應僅限定於上述之實施形態1、2。亦即，本發明也可包含在此未記載之各種實施形態等。

Claims (10)

  1. 一種燃燒控制裝置，係控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制裝置，其特徵為具備：空氣過剩率設定部，係依據來自前述鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算部，係使用從計算出過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第1簡化熱損失計算式，與從計算出不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第2簡化熱損失計算式，計算出依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度而用以使前述過剩空氣所致之熱損失與前述不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量；及氧控制部，係依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之燃燒控制裝置，其中，前述空氣過剩率修正量計算部，係更使用從計算出依據被設定之一氧化碳排出量的限制值之一氧化碳排出量的上限之熱損失的第3熱損失計算式去除前述鍋爐的排氣流量的第3簡化熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
  3. 一種燃燒控制裝置，係控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制裝置，其特徵為具備：空氣過剩率設定部，係依據來自前述鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算部，係使用計算出過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式與計算出不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式，計算出依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度而用以使前述過剩空氣所致之熱損失與前述不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量；及氧控制部，係依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號；前述第1熱損失計算式，係包含用以使前述排氣中的一氧化碳濃度不超過限制值之常數即不完全燃燒因數。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之燃燒控制裝置，其中，前述空氣過剩率修正量計算部，係更使用計算出依據被設定之一氧化碳排出量的限制值之一氧化碳排出量的上限之熱損失的第3熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
  5. 一種燃燒控制裝置，係控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制裝置，其特徵為具備：空氣過剩率設定部，係依據來自前述鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算部，係使用計算出過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式與計算出不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式與計算出依據被設定之一氧化碳排出量的限制值之一氧化碳排出量的上限之熱損失的第3熱損失計算式，計算出依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度而用以使前述過剩空氣所致之熱損失與前述不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量；及氧控制部，係依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項所記載之燃燒控制裝置，其中，前述空氣過剩率修正量計算部，係使用從計算出前述過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第1簡化熱損失計算式、從計算出前述不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第2簡化熱損失計算式、從前述第3熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第3簡化熱損失計算式，計算出前述空氣過剩率的修正量。
  7. 如申請專利範圍第1項、第3項、第5項中任一項所記載之燃燒控制裝置，其中，更具備：空氣過剩率特性記憶部，係記憶表示前述鍋爐的負荷與前述空氣過剩率之關係的空氣過剩率特性；前述空氣過剩率設定部，係參照前述空氣過剩率特性來設定前述空氣過剩率。
  8. 如申請專利範圍第1項、第3項、第5項中任一項所記載之燃燒控制裝置，其中，更具備：富空氣控制部，係在使前述鍋爐的負荷上升時，進行先使供給至前述鍋爐之空氣量的設定值上升後，使供給至前述鍋爐之燃料的設定值上升的控制，在使前述鍋爐的負荷下降時，進行先使供給至前述鍋爐之燃料的設定值下降後，使供給至前述鍋爐之空氣量的設定值下降的控制。
  9. 一種燃燒控制方法，係控制鍋爐之燃料的燃燒的燃燒控制方法，其特徵為具有：空氣過剩率設定步驟，係依據來自前述鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率；空氣過剩率修正量計算步驟，係使用從計算出過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第1簡化熱損失計算式，與從計算出不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第2簡化熱損失計算式，計算出依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度而用以使前述過剩空氣所致之熱損失與前述不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量；及氧控制步驟，係依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。
  10. 一種電腦可讀取的記錄媒體，係記錄可執行的程式之非暫時性的電腦可讀取的記錄媒體，其特徵為：前述程式，係對處理器指示執行以下步驟：依據來自鍋爐的主蒸氣流量，設定投入至前述鍋爐之空氣量的理論空氣量相對之比率即空氣過剩率，使用從計算出過剩空氣所致之熱損失的第1熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第1簡化熱損失計算式，與從計算出不完全燃燒所致之熱損失的第2熱損失計算式去除前述鍋爐之排氣流量的第2簡化熱損失計算式，計算出依據來自前述鍋爐之排氣中的氧濃度及一氧化碳濃度而用以使前述過剩空氣所致之熱損失與前述不完全燃燒所致之熱損失成為大略相等的前述空氣過剩率的修正量，依據藉由前述修正量所修正之空氣過剩率與前述排氣中的氧濃度，產生修正前述空氣量之設定值的空氣設定修正訊號。
TW104143379A 2014-12-25 2015-12-23 燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體 TWI677649B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014262911 2014-12-25
JP2014-262911 2014-12-25
WOPCT/JP2015/065745 2015-06-01
JP2015065745 2015-06-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201638528A TW201638528A (zh) 2016-11-01
TWI677649B true TWI677649B (zh) 2019-11-21

Family

ID=56150402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104143379A TWI677649B (zh) 2014-12-25 2015-12-23 燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3239611B1 (zh)
JP (1) JP6135831B2 (zh)
CN (1) CN106796029A (zh)
TW (1) TWI677649B (zh)
WO (1) WO2016104383A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109899829A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 伍育毅 一种节能燃烧控制系统
CN108763651B (zh) * 2018-04-28 2022-04-12 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种从锅炉运行数据中提取燃烧器配风挡板过流特性的方法
CN110851968B (zh) * 2019-10-31 2023-06-06 华北电力科学研究院有限责任公司 干排渣钢带电机频率控制方法及装置
KR102293265B1 (ko) * 2019-12-20 2021-08-24 주식회사 포스코 배가스 처리 장치
CN111666530B (zh) * 2020-04-23 2023-09-01 中冶华天工程技术有限公司 基于成分修正的燃气燃烧计算方法
CN113915601A (zh) * 2021-09-09 2022-01-11 中国五环工程有限公司 燃油燃气锅炉空燃比自动控制系统及控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59208320A (ja) * 1983-05-11 1984-11-26 Toshiba Corp 燃焼プロセス制御方法
US4531905A (en) * 1983-09-15 1985-07-30 General Signal Corporation Optimizing combustion air flow
TW232044B (zh) * 1992-06-12 1994-10-11 Ehara Seisakusho Kk O
CN1534234A (zh) * 2003-03-27 2004-10-06 株式会社田熊 填料器式垃圾焚烧炉的自动燃烧控制方法
JP2011099608A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Mitsubishi Electric Corp ボイラ燃焼制御装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2093025A5 (zh) * 1970-05-26 1972-01-28 Bailey Controle
JPS57174620A (en) * 1981-04-20 1982-10-27 Sumitomo Metal Ind Ltd Combustion control system
JPS62166219A (ja) * 1986-01-17 1987-07-22 Yokogawa Electric Corp 燃焼プロセスの低過剰空気率運転制御装置
JP3023255B2 (ja) * 1992-12-08 2000-03-21 株式会社東芝 排ガス濃度制御装置
CN102549349A (zh) * 2008-02-20 2012-07-04 Utc消防及保安公司 用于燃烧控制系统的辅助试运转方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59208320A (ja) * 1983-05-11 1984-11-26 Toshiba Corp 燃焼プロセス制御方法
US4531905A (en) * 1983-09-15 1985-07-30 General Signal Corporation Optimizing combustion air flow
TW232044B (zh) * 1992-06-12 1994-10-11 Ehara Seisakusho Kk O
CN1534234A (zh) * 2003-03-27 2004-10-06 株式会社田熊 填料器式垃圾焚烧炉的自动燃烧控制方法
JP2011099608A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Mitsubishi Electric Corp ボイラ燃焼制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3239611B1 (en) 2021-03-24
EP3239611A1 (en) 2017-11-01
WO2016104383A1 (ja) 2016-06-30
EP3239611A4 (en) 2018-08-15
TW201638528A (zh) 2016-11-01
CN106796029A (zh) 2017-05-31
JPWO2016104383A1 (ja) 2017-04-27
JP6135831B2 (ja) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI677649B (zh) 燃燒控制裝置、燃燒控制方法及電腦可讀取的記錄媒體
JP5970368B2 (ja) ボイラ制御装置
KR101523543B1 (ko) 보일러 시스템
US9896960B2 (en) Adaptive model-based method to quantify degradation of a power generation system
JP2010234321A (ja) アンモニア注入量補正制御装置及びアンモニア注入量補正制御方法
JP2011099608A (ja) ボイラ燃焼制御装置
KR20180110063A (ko) 가스 터빈의 제어 장치 및 가스 터빈의 제어 방법
JP2015224822A (ja) 廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法
JP2007265212A (ja) プラントの制御装置及びプラントの制御方法
US20180135534A1 (en) Systems and methods for adaptive fuel distribution in fuel circuits
JP6164064B2 (ja) ボイラシステム
JP2014156951A (ja) ボイラシステム
JP5314946B2 (ja) 加熱炉制御装置
JP2009150619A (ja) ボイラー装置
JP2013160154A (ja) ガスタービン制御装置及び方法並びにプログラム、それを用いた発電プラント
EP3330615B1 (en) Model-less combustion dynamics autotune
JP2006132902A (ja) 燃焼条件推定装置および方法
JP6330404B2 (ja) ボイラシステム
CN114135898B (zh) 一种燃煤电厂锅炉氧量优化控制方法
JP6330394B2 (ja) ボイラシステム
JP2007085682A (ja) 火力発電用ボイラと燃焼用空気供給制御方法
JP6307901B2 (ja) ボイラシステム
JP2018178803A (ja) ガスタービン制御装置、ガスタービン、及びガスタービン制御方法
JP6209979B2 (ja) ボイラシステム
KR20160004730A (ko) 차량 엔진의 출력 향상 제어 방법