JPH02191785A

JPH02191785A - 回収ボイラのチャーベッド形状制御装置

Info

Publication number: JPH02191785A
Application number: JP1019389A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Fukushima; 福島　義和; Yohei Shiogoshi; 塩越　陽平; Takao Matsuda; 松田　孝男; Toshiyuki Idoko; 井床　利之; Shiro Nakabayashi; 中林　志郎; Kazuyuki Iizuka; 和幸飯塚; Ryuichi Kuwata; 桑田　龍一; Tsugio Kumaki; 熊木　亜夫; Atsushi Muramatsu; 篤村松
Original assignee: Toshiba Corp; Jujo Paper Co Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Jujo Paper Co Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-27
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH076152B2

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、パルプ製造プラントにおける回収ボイラの操
業管理等に利用する回収ボイラのチヤーベツド形状制御
装置に係わり、特に回収ボイラ内のチャーベッドの位置
、形状等を制御する回収ボイラのチャーベッド形状制御
装置に関する。

（従来の技術）一般に、パルプ製造プラントでは、省エネルギー化およ
び省力化等の観点から回収ボイラが使用されている。こ
の回収ボイラは、チップ蒸解工程で廃液として排出され
る黒液を黒液噴射ガンを用いて炉内に噴射し、このとき
炉内の温度により黒液が浮遊乾燥しつつ炉底部に降下し
てチャーベッドを形成するので、炉内に空気を送込んで
チャーベッドを燃焼することにより蒸気を発生させ、か
つ、その際に生じる還元反応によりチップ蒸解用薬剤原
料を回収するものとなっている。

ところで、近年、パルプ製造プラントにおいて省エネル
ギー化および省力化等をより積極的に押し進めるに際し
、適正なチャーベッドの形状２位置を保持し回収ボイラ
の安定操業および熱効率の向上を図ることが重要である
と認識されてきている。

そこで、従来は、回収ボイラの炉壁に覗き窓を設け、オ
ペレータが回収ボイラの周辺を時々巡回しながら覗き窓
からチャーベッドの位置、形状を監視し、必要に応じて
黒液噴射量、黒液温度および燃焼用空気流量等につき過
去の経験等に基づき人為的に調整しながらチャーベッド
の位置および形状を制御している。

（発明が解決しようとする課題）しかるに、以上のようなチャーベッド形状制御手段は、
人手により噴射する黒液の温度等を調整しているのでチ
ャーベッドの形状を常時監視できない。その結果、例え
ばチャーベッドの形状が高過ぎたり、あるいは急峻であ
るためにチャーベッドの崩れによって燃焼不良を起し、
またチャーベッドの形状が低過ぎるためにチップ蒸解用
薬剤原料の回収効率が低下し、またダストのキャリーオ
ーバを引き起す問題があった。また、オペレータが覗き
窓からチャーベッドの形状を監視する方法では、適切な
注意力を欠いたり、あるいは覗き窓が多少曇っていると
、チャーベッドの位置の片寄りやチャーベッドの局部的
な隆起またはくぼみ等の形状を正確に把握できない。そ
の結果、例えばチャーベッドの位置が片寄っている場合
には空気投入用エアポートづまりによるブラックアウト
の発生や未燃炭素がスバウトロから多量に流出し、ある
いは回収ボイラ内のガス温度の上昇によるダスト溶着や
ガスの偏流による蒸気温度の低下を招き、またチャーベ
ッドが局部的な隆起またはくぼみ等の形状の場合には燃
焼変動の発生する危険が生じ、しかも短時間に進行する
ためにその現象を事前に適確に把握することが難しい。

さらに、チャーベッドが崩れたり、炉上部および炉側壁
から付着物が落下した場合、チャーベッドが部分的に燃
焼不良、いわゆるブラックアウトを起す。しかも、かか
る異常状態の検知が遅れると、迅速な回復処置が不可能
であり、プラントの運転に悪影響を及ぼす危険性がある
。

従って、人為的な：ｊＸＪ整作業は、労力の負担が大き
いばかりでなく、チャーベッドの形状を高精度に把握で
きないためにプラント操業の安定化、高効率化を達成す
るのが困難である。

本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
もので、チャーベッドの位置および形状を常時自動的に
監視し得、チャーベッドの異常時には迅速に適切な処置
をとり得、回収ボイラの安定操業化および高効率化が図
れ、プラント運転に支障をきたす虞のない回収ボイラの
チャーベッド形状制御装置を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段）本発明による回収ボイラのチャーベッド形状制御装置は
、パルプ製造プラントのチップ蒸解工程から排出される
黒液を黒液噴射ガンにて炉内に噴射して炉底部にチャー
ベッドを形成すると共に炉内の複数箇所から燃焼用空気
を投入して前記チャベッドを燃焼することにより蒸気を
発生させると共にチップ蒸解用薬剤原料を回収する回収
ボイラにおいて、前記チャーベッドの位置、形状を検出
するチャーベッド形状検出手段と、このチャーベッド形
状検出手段によって検出されたチャーベッドの位置、形
状情報に基づいて前記チャーベッドの位置および形状に
影響を与える制御要素を可変し適正なチャーベッドの位
置・形状に変更するデータ処理制御手段とを備えたもの
である。

（作用）従って、本発明は、以上のような手段とすることにより
、チャーベッド形状検出手段によりチャーベッドの位置
、形状を検出すると、データ処理ｆｌｉｌ　ｒＪ９手段
によりそのチャーベッドの位置、形状情報に基づいて例
えば噴射黒液、燃焼用空気および助燃燃料等の制御要素
の可変することにより、常に適正なチャーベッドの位置
、形状を形成し、しかも、その適正なチャーベッドの位
置、形状をフィードバック制御により保持し、回収ボイ
ラの安定操業化および高効率化を達成するものである。

（実施例）以下、本発明装置の実施例を説明するにあたり、先ず、
この発明の詳細な説明する。

■　チップ蒸解工程から排出された黒液が黒液ヒータで
加熱した後に黒液噴射ガンで炉内に噴射するが、そのと
き黒液ヒータを操作して黒液温度を上昇させて沸点に近
づけた場合、黒液噴射ガンから噴射された黒液は炉内で
浮遊中に乾燥して燃焼する割合が高くなってチャーベッ
ドの着床量が減少する。その結果、チャーベッド頂上部
を低くできる。逆に、黒液温度を低くすると、浮遊中に
燃えにくくなり、チャーベッド頂上部を高くできる。

■　通常、黒液噴射ガンは炉壁に固定されるが、例えば
首振り可能に設置しその黒液噴射角度を上方に向けたり
、あるいは噴射圧力を高くすると、黒液噴射ガンから噴
射された黒液は遠くまで浮遊しながら降下する。その結
果、チャーベッドは対向する炉壁側へ移動し、゛かつ、
浮遊時間が長いのでチャーベッドの着床量が減少し、結
果的にはチャーベッドを低くできる。逆に、黒液噴射ガ
ンの角度を下方へ向けたり、あるいは黒液の圧力を低く
すると、チャーベッドは黒液噴射ガン側の炉壁に寄せる
ことができ、かつ、チャーベッドを高くできる。

■　回収ボイラの手前側炉壁と対向側炉壁にそれぞれ黒
液噴射ガンを取付け、手前側黒液噴射ガンの黒液噴射量
を減少させ、対向側黒液噴射ガンの黒液噴射量を増加さ
せると、チャーベッドは対向側壁面に移動させることが
できる。

■、燃焼用空気流量を増加させると、燃焼性が良くなっ
てチャーベッドを低くできる。逆に、空気流量を減少さ
せると、燃焼性が悪くなってチャーベッドを高くできる
。

■　回収ボイラの高さ方向に複数段の燃焼空気投入口が
設けられている場合、チャーベッド頂上部に相当する段
の燃焼空気投入口から投入する空気流量を相対的に増加
させると、チャーベッド頂上部の燃焼性が良くなり、よ
って、チャーベッドの高さを抑制でき、平坦な頂上部を
持つチャーベッドの形状を作ることができる。

■　チャーベッド底部側に相当する段の燃焼空気投入口
から投入する空気流量を相対的に増加させると、炉底部
での燃焼が良くなりてチャーベッドの裾野を炉壁から離
すことができ、かつ、急峻なチャーベッドの形状に整形
できる。逆に、チャーベッドの底部相当側の段の燃焼空
気投入口から投入する空気流量を相対的に減少させると
、炉底部での燃焼が悪くなりチャーベッドの裾野を炉壁
に引寄せることができ、かつ、なだらかなチャーベッド
の形状に整形できる。

■　また、ある炉壁側から投入する空気量を増加させ、
対向する炉壁側から投入する空気量を減少させると、チ
ャーベッドの空気量を増加させた側の燃焼は活発化し、
空気量を減少させた側の燃焼は不活発になる。この結果
、チャーベッドを対向する壁面に寄せることができる。

■　互いに対向する第１の炉壁のうち一方の炉壁から投
入する空気量を増加させ、他方の炉壁から投入する空気
量を減少させ、さらに前記第１の炉壁と直交する側の第
１の炉壁側から投入する空気量として前記一方の炉壁か
ら遠ざかるにしたがって、つまり他方の炉壁に近ずくに
したがって空気量を少なくすると、チャーベッドを前記
他方の炉壁側へ移動させる二きができる。

■　チャーベッドに凹凸がある場合、凸部に近い燃焼空
気投入口から投入する空気量を増加させて凸部の燃焼を
良くし、凹部に近い燃焼空気投入口から投入する空気流
量を減少させて四部の燃焼を悪くすることにより、チャ
ーベッド表面を滑らかな状態に整形することができる。

［相］　チャーベッド上部において重油等を助燃すると
、その放射熱によりチャーベッド表面の凸部の燃焼が活
発になり、チャーベッド表面を清らがな形状に整形する
ことができる。また、チャーベッド全面の燃焼が良くな
るので、全体にチャーベッドを低くすることができる。

■　　ある特定の壁面の助燃バーナの燃焼を多くシ、対
向壁面の助燃バーナの燃焼を少なくすることにより、燃
焼の多い側でチャーベッドの燃焼を活発にし、チャーベ
ッドを対向壁側に移動することができる。

本発明は以上の原理に基づいて実現したものであり、以
下、その実施例について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す系統構成図である。同
図において１０は蒸気およびチップ蒸解用薬剤原料を生
成回収する回収ボイラであって、これには図示しないチ
ップ蒸解工程で廃液として排出される黒液１１が黒液ヒ
ータ１２および黒液噴射圧力操作弁１３を介して黒液噴
射ガン１４により炉内に噴射される。この黒液噴射ガン
１４で噴射された黒液は浮遊乾燥されて着床することに
よりチャーベッド１５が形成される。従って、この黒液
供給系においては、チップ蒸解工程からの黒液１１が黒
液ヒータ１２により所望の温度に加熱され、かつ、黒液
噴射圧力操作弁１３で所望の圧力または流量に調節され
、またガン角度操作弁１６により黒液噴射ガン１４から
所望の噴射角度で噴射される構成となっている。

１７は加熱媒体、１８は黒液温度操作弁である。

なお、黒液噴射ガン１４は１個しか図示されていないが
、通常は炉壁に位置を異ならせて複数個設けている。

前記回収ボイラｌＯには燃焼用空気供給系が設けられて
いる。この燃焼用空気供給系は、炉壁の上下方向に複数
段にわたって燃焼空気投入口２１ａ、２１ｂ、２１ｃが
設けられ、がっ、同図下側に示すように各段においても
水平方向に複数個ずつ燃焼空気投入口２１ａ、・・・　
２１ｂ、・・・２１　ｃ、−＝　（２１ｂ、２１ｃは図
示せず）が設けられている。つまり、これら複数の燃焼
空気投入口はそれぞれ複数個単位でグループ化され、が
っ、このグループごとに燃焼空気操作手段２２が設けら
れている。この燃焼空気操作手段２２は各燃焼空気投入
口に対し燃焼用空気２３の空気流量を適宜分配調節しな
がら炉内に投入しチャーベッド１５を燃焼する機能をも
っている。

さらに、回収ボイラ１０には助燃燃料供給系が設けられ
ている。この助燃燃料供給系は、回収ボイラ１０の炉壁
に助燃バーナ３１が取付けられ、この助燃バーナ３１に
は重油等の助燃燃料３２が助燃操作弁３３を介して供給
される。

４０は例えばＩＴＶカメラや走査型バイコメ−９等（１
）チャーベッド形状検出手段であって、このチャーベッ
ド形状検出手段４ｏがらチャーベッド位置・形状信号ａ
が出力される。なお、このチャーベッド形状検出手段４
ｏは必要に応じて同一壁面あるいは複数の壁面にわたっ
て複数台取付けられる。

５０はチャーベッド形状検出手段４ｏから送られてくる
チャーベッド位置・形状信号ａＩ：基づいて適正な位置
・形状のチャーベッド１５を得るための操作出力を求め
るデータ処理制御手段である。

このデータ処理制御手段５０は、具体的にはプログラム
データに基づいて所定の処理を実行するＣＰＵ、メモリ
および入出力インターフェース等で構成され、機能的に
は第２図に示すようにチャーベッド位置・形状信号ａを
デジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段５１．こ
のＡ／Ｄ変換手段５１で変換された実測画像データを２
次元的に記憶する実測画像データ記憶手段５２、パター
ン化された少なくとも１個の標準画像データを記憶する
標準画像データ記憶手段５３、これら記憶手段５２．５
３の実測画像データと標準画像データとを比較し実ＮＪ
ｉｌ像データのチャーベッドが標準画像データのチャー
ベッドよりも高いか低いが、あるいは何れの方向に片寄
っているか否か、更には必要に応じて凹凸状態になって
いるか否か等を判定し、その判定結果に基づいて操作制
御信号を出力する画像照合判定手段５４、この画像照合
判定手段５４の出力に基づいて何れかの操作弁１３゜１
８．３３および操作手段１６．２２を選択し指令信号を
出力する指令信号発生手段５５ｂ等で構成されている。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

チップ蒸解工程から排出された黒液１１は黒液ヒータ１
２で加熱された後、黒液噴射圧力操作弁１３で所要とす
る圧力または流量に設定され、さらにガン角度操作手段
１６で所要とする噴射角度で炉内に噴射される。このと
き、炉内の噴射黒液は浮遊乾燥して炉底部に着床し、第
１図のようなチャーベッド１５が形成される。このとき
、燃焼空気操作手段２２を用いて燃焼空気投入口２１ｇ
、２１ｂ、２１ｃから所要とする流量の燃焼用空気２３
を供給すると、チャーベッド１５の燃焼によって蒸気を
発生させ、かつ、その際に生じる還元反応によりチップ
蒸解用薬剤原料を回収することができる。

このチャーベッド１５の燃焼時、１台または複数台のチ
ャーベッド形状検出手段４０では測定視野内におけるチ
ャーベッド１５の位置・形状信号ａを撮像した後、デー
タ処理制御手段５０へ送出する。このデータ処理制御手
段５０においては、チャーベッド形状検出手段４０から
のチャーベッド位置・形状信号ａをＡ／Ｄ変換手段５１
でデジタル変換しながら実測画像データ記憶手段５２に
記憶することにより、例えばｍ３図（ａ）のような２次
元の実測画像データ（イ）を取得する。

しかる後、このデータ処理制御手段５０は、プログラム
データに基づいて例えば第４図のような動作を実行する
。すなわち、ステップＳ１に示す如く画像照合時刻か否
かを判断し、画像照合時刻であると判断したときには画
像照合判定手段５４により実ＡＦＪ画像データ記憶手段
５２に記憶されている実測画像データ（イ）と標準画像
データ記憶手段５３の標準画像データ（ロ）とを比較す
る。

つまり、ステップＳ２においてチャーベッド１５の形状
が高過ぎるか否かを判断する。今、第３図（ａ）の点線
部分のデータが２次元の標準画像データ（ロ）であると
すると、図から明らかなようにチャーベッド１５の形状
が高いので、ステップＳ３およびＳ４に移行し指令信号
発生手段５５ｂ。

５５ｅにそれぞれ黒液温度の設定値を高める指令１Ｊ号
およびチャーベッド頂上部の空気流量を増加させる指令
信号を送出する。その結果、この指令信号発生手段５５
ｂからは弁開度を上げる操作出力すが黒液温度操作弁１
８へ送出され、よって黒液ヒータ１２は黒液１１の温度
を上げるように制御する（前記原理０項参照）。また、
指令信号発生手段５５ｅからはチャーベッド頂上部の空
気流量を高める信号ｅが燃焼空気操作手段２２へ送られ
る。ここで、燃焼空気操作手段２２は燃焼用空気２３の
総空気流量のうちチャーベッド頂上部に近い燃焼空気投
入口２１ａに下位の燃焼空気投入口例えば２１ｃよりも
多くの空気流量を送り込むように制御する。第３図（ａ
）の矢印（ハ）はその状態を示している。その結果、前
記原理０項に記載する如くチャーベッド頂上部の燃焼が
良くなり、チャーベッド１５は第３図（ａ）に点線で示
す標準画像データ（ロ）に近い形状に整形される。

また、前記ステップＳ２においてチャーベッド１５の形
状が低いと判断されたとき、ステップＳ５に移行しチャ
ーベッド１５が低過ぎるか否かを？ＪＩ断する。ｆ！４
えば第３図（ｂ）に示す如く実測画像データ（イ）が標
準画像データ（ロ）より低過ぎる場合、ステップ８６．
Ｓ７において前述とは逆の制御を行う。

前記ステップＳ５においてチャーベッド１５が低過ぎな
いと判断された・とき、ステップＳ８に移行しここでチ
ャーベッド１５が右側に片寄っているか否かを判断し、
右側に片寄っている場合には指令信号発生手段５５ｅか
ら右側燃焼空気投入口の空気流量を高める制御信号ｅを
燃焼空気操作手段２２に送る。ここで、燃焼空気操作手
段２２は右側燃焼空気投入口の空気流量を増加する（前
記原理０項参照）。

さらに、ステップＳ８においてチャーベッド１５が第４
図（ｃ）のに示す如く左側に片寄っていると判断したと
き、前記ステップＳ９とは逆の制御を行う（ステップＳ
１１．前記原理０項参照）。

さらに、第３図（ｄ）のような実測画像データ（イ）を
得た場合には前記原理０項に基づいて制御すれば、図示
点線の！ＳＳ両画像データ口）側に移動させることがで
きる。

従って、以上のような実施例の構成によれば、回収ボイ
ラ１０の炉壁にチャーベッド形状検出手段４０を設け、
このチャーベッド形状検出手段４０から得られた実Ｊ？
Ｊ画像データと標準画像データとを比較しながらチャー
ベッド１５の形状および位置ずれを判定し、その判定結
果に基づいてチャーベッド１５の位置や形状に影響を与
える各種の制御要素を操作し、フィードバック制御方式
によりチャーベッド１５を適正な形状および位置に修正
する構成であるので、例えばチャーベッドの崩れによる
燃焼不良、チヅブ蒸解用薬剤原料の回収率の低下、キャ
リオーバの増大等々の悪影響を未然に回避できるばかり
でなく、これらチャーベッドの形状制御を自動的に行っ
ているためにチャーベッドに異常が発生していても速や
かに所望とする形状に変更できる。従って、プラントの
運転に支障をきたす虞がなく、回収ボイラの安定操業お
よび高効率化を図ることができ、より一層の省エネルギ
ー化および省力化を達成することができる。

なお、本発明は第１図に示す制御要素に限定されないこ
とは言うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施できる。

（発明の効果）以上詳記したように本発明によれば、回収ボイラにチャ
ーベッド形状検出手段を設け、そのチャーベッド形状検
出手段で得られた実測画像データに基づいてチャーベッ
ドの位置、形状に影響を与える制御要素を制御すること
により、チャーベッドの位置および形状を常時自動的に
監視でき、チャーベッドの異常時には迅速に適切な処置
をとることができ、よって回収ボイラの安定操業化およ
び高効率化に寄与し、省エネルギー化および省力化を確
実に実現できる回収ボイラのチャーベッド形状制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係わる回収ボイラのチャ
ーベッド形状制御装置の一実施例を説明するために示し
たもので、第１図は本発明装置の構成を示す系統図、第
２図は第１図のデータ処理制御手段の機能ブロック図、
第３図は実測画像データと標準画像データのずれによる
制御例を示す図、第４図は本発明装置の動作を説明する
流れ図である゛。１０・・・回収ボイラ、１１・・・黒液、１２・・・黒
液ヒータ、１３・・・黒液噴射圧力操作弁、１４・・・
黒液噴射ガン、１５・・・チャーベッド、１６・・・ガ
ン角度操作手段、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・燃焼空
気投入口、２２・・・燃焼空気操作手段、２３・・・燃
焼用空気、３１・・・助燃バーナ、３２・・・助燃燃料
、３３・・・助燃操作弁、４０・・・チャーベッド形状
検出手段、５２・・・実測画像データ記憶手段、５３・
・・標準画像データ記憶手段、５４・・・画像照合判定
手段、５５ｂ〜５５ｆ・・・指令信号発生手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パルプ製造プラントのチップ蒸解工程から排出さ
れる黒液を黒液噴射ガンにて炉内に噴射し炉底部にチャ
ーベッドを形成すると共に炉内の複数箇所に燃焼用空気
を投入して前記チャベッドを燃焼することにより蒸気を
発生させると共にチップ蒸解用薬剤原料を回収する回収
ボイラにおいて、前記チャーベッドの位置、形状を検出するチャーベッド
形状検出手段と、このチャーベッド形状検出手段によっ
て検出されたチャーベッド位置・形状データに基づいて
前記チャーベッドの位置および形状に影響を与える制御
要素を可変し適正なチャーベッドの位置・形状に変更す
るデータ処理制御手段とを備えたことを特徴とする回収
ボイラのチャーベッド形状制御装置。
（２）制御要素は、前記噴射黒液、前記燃焼用空気およ
び助燃燃料のうち少なくとも１つである請求項第（１）
項記載の回収ボイラのチャーベッド形状制御装置。
（３）データ処理制御手段は、前記チャーベッド形状検
出手段で検出されたチャーベッド位置・形状データと予
め定めた標準データとを比較し両データの位置・形状ず
れに応じて前記制御要素を可変するものである請求項第
（１）項記載の回収ボイラのチャーベッド形状制御装置
。
（４）制御要素の可変手段は、黒液噴射ガンの黒液噴射
角度、噴射する黒液の温度、噴射する黒液の圧力、複数
箇所から噴射する黒液の流量配分比、燃焼用空気の投入
流量および複数箇所の燃焼用空気の空気流量比の何れか
１つまたは２つ以上を可変するものである請求項第（１
）項記載の回収ボイラのチャーベッド形状制御装置。