JPH04103901A - ボイラー燃料制御装置 - 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、例えばコークス炉、高炉からの副圧ガス（主
燃料）と重油等の補助燃料を切り替え燃焼するボイラー
燃料制御装置、特にバーナーの点・消火の制御に特徴の
あるボイラー燃料制御装置に関する。

［従来の技術］ 各種工業炉から１正するガス、例えば、コークス炉ガス
（以下、ＣＯＧという）、高炉ガス（以下、ＢＦＧとい
う）等の発生量は各種工業炉の操業条件に基づいて変動
する。従って、これら副圧ガス（主燃料）と重油、ＬＰ
Ｇ等の補助燃料を切り替え燃焼する、所謂、混焼バーナ
ーを備えたボイラーが知られている。

又、混焼バーナは２種類以上の燃料のいづれか１署を選
択燃焼可能て、燃焼用空気制御系統を兼用しているため
、個々の燃料に対して専焼バーナーを設置する方式より
安価に設備できる。又、炉の使用効率を上げることがで
きる。

一方、燃料調節計とバーナーとの関連においても、１台
の燃料調節計で複数のバーナー全体流量を制御する方式
の燃料調節計（以下、ＩＣ３Ｂ（１コントローラ３バー
ナー）タイプの調節計、バーナーという）があり、本方
式であるとバーナー単位に調節計を装備する方式より安
価に設備できる。又、ＩＣ３Ｂタイプの混焼バーナーに
関しては、複数の燃料の内、特定の燃料を定常状態では
調節計単位に、燃料切り替え中は該バーナー単位に選択
使用することができる。

例えば、２１１類以上の燃料をＩＣ３Ｂタイプの専用バ
ーナーて燃焼するボイラーの燃料制御方法として、任意
の混焼比率に応じて２ｓ類以上の燃料の、それぞれの燃
料燃焼用バーナーの本数を自動的に増減することによっ
て、任意の混焼比率でかつボイラーへの入熱を円滑に自
動変更できる制御は、特開昭５２−１３６４２９号公報
に開示されている。

特開昭５２−１３６４２９号公報には、燃料とバーナー
本数との関係は、燃料流量が上限値を超えた時にバーナ
ー１本増加させ、下限値を越えた時にバーナー１本減少
させるものである。

そのため、上限値を１０、下限値を３とすると、燃料と
バーナー本数の関係は第２図のようになる。第２図にお
いて１点火については図中の点火ラインに示すようにバ
ーナー１木で燃焼中に流量が上限値１０に到達した時点
（図中Ａ点、以下Ａ点と記す）で２木目のバーナーを点
火し、２木目のバーナーの上限値２０に到達した時点（
Ｂ点）で３木目を点火し、最大３０（０点）まで燃焼可
能となる。

逆に、消火については、図中の消火ラインに示すように
、３本点火中に３木の下限値９に到達した時点（Ｄ点）
で３本目を消火し、２本の下限値６に到達した時点（Ｅ
点）で２本目を消火する。

バーナーの点・消火はボイラーの炉圧変動、負荷変動等
の安定操業上の外乱となるので、極力少なくする必要が
あるが、このようにした制御方式を採用すれば、例えば
、バーナー３本点火状態では最少９から最大３０までの
合計２１（図中Ｘの領域）、即ち、バーナー２本分強の
制御代が確保でき、定常状態での負荷変動等に対して、
バーナーの点・消火を少なくする安定的な制御が可能に
なる。

［発明が解決しようとする１１１１］ 各種工業炉から発生する複数の副圧ガスの発生量の変動
に対してボイラーの使用燃料の種類・量及び負荷の変更
（以下燃料切り替えと称す）が頻繁に要請されている。

燃料切り替えをＩＣ３Ｂタイプの専用バーナーで自動的
に行う場合、例えば、今ＢＦＧが最大の状態から重油最
大の状態、即ち、ＢＦＧ量３０、重油０の状態から逆に
ＢＦＧ：Ｏ，重油＝３０に切り替えを行うケースを想定
すると、専焼バーナーの場合には、前記、特開昭５２−
１３６４２９号公報に示されるように、ＢＦＧ：重油の
燃焼比率を３０：０から０：３０に変更することにより
容易に実現できる。

しかしながら、混焼バーナーの場合には、燃料切り替え
中てもバーナー単位での燃焼可能燃料は一つしかないの
て、ＢＦＧを１本消火しないと重油１本を点火てきない
、第２図で説明すると、０点からＤ点までＢＦＧを減少
させなけれならず。

ＢＦＧ：重油の燃焼比率を３０：Ｏから９二〇まで変化
させなければならない、これでは全体燃料量が２１も減
少し、負荷の大幅な低下を招くのて採用できない。

そのため、負荷一定条件で安定的に燃料切り替えを行う
ためには、直接燃料切り替えに関与しない代替できる別
の燃料を準備して対応しなければならない、具体的には
、今この代替別燃料なＣＯＧとすると、切り替えに当た
ってはＢＦＧ：重油：　ＣＯＧの比率を３０：０：Ｏか
ら９：０：２１のように全体燃料量が３０になるように
変化させる必要がある。

このようにＩＣ３Ｂタイプの混焼バーナーでの燃料切り
替えを負荷一定条件下で実施するための代替別燃料が必
要となるが、その必要量が大きいと問題となる。

具体的には、以下の３点の問題が存在する。

第一の問題は、負荷変動である。前述の例でＢＦＧ３０
重油０の切り替えに於て、負荷変動防止の為に、−旦Ｃ
ＯＧを２１増やすこととしたが、この場合、仮に代替の
ＣＯＧを増加できない場合には、大幅な負荷変動が発生
する。負荷変動はボイラー安定操業の外乱となるととも
に、エネルギー運用上の支障になり、大幅な負荷変動を
伴う燃料切り替えは操業制約から実施できない。

第二の問題は、バーナー点・消火回数の増大である。バ
ーナーの点・消火はボイラーの炉圧変動負荷変動等安定
操業実施上の外乱となるので極力少なくする必要ある。

ところが前述の例では、負荷変動防止の為に−ＨＣＯＧ
を２１増やし、その後０に戻しておりＣＯＧバーナー能
力についても上限をｌＯとし、初期状態で消火していた
と仮定すると、本来は必要のない点・消火が各３回も必
要になり問題となる。

第三の問題は、切り替え時間の増大である。燃料切り替
えはエネルギー運用上のニーズに基づき実施するもので
あり、迅速に切り替えを完了する必要がある。ところが
、本来の燃料切り替えに不要な代替燃料変更量が大きく
なると、その量に比例して切り替え時間も増大し問題と
なる。

このように、ＩＣ３Ｂタイプの混焼バーナーでの燃料切
り替えを負荷一定条件下で実施するための代替別燃料量
は小さくする必要があるが、特開昭５２−１３６４２９
号公報に示すような従来技術では、代替別燃料量が大き
くなり、定常状態での制御性を確保できるが、燃料切り
替えを円滑に出来ないという問題を有していた。

さらに、特開昭５２−１３６４２９号公報の方式では、
燃料比率設定を調節計単位に行う必要があり、鉄鋼用ボ
イラーでは通常多くの混焼バーナーを使用しているため
、Ｎ：Ｎ：Ｎの膨大な組合せに対応可能な比率設定器が
必要となり実用的でなく、又、仮に上記のような膨大な
組合せの比率設定が可能となったとしても、運転員がそ
の都度比率設定を行う必要があり、実質的に燃料切り替
えを運転員が行うことになって自動化の効果はほとんど
ない。

［ｉ１題を解決するための手段］ 本発明は、これらの上記問題点に対して、混焼バーナー
から専焼バーナーへの変更や膨大な組合せに対応可能な
比率設定器の導入等、高価な設備対策を実施せずに、現
有設備構造のままで燃料切り替え自動化に必要となる代
替別燃料量を小さくするとの技術思想に基づくものであ
って、その要旨は、１台の燃料調節計で複数のバーナー
の全体流量を制御し、供給量の変動する複数の燃料の内
、特定の燃料を定常状態ては該燃料調節計単位に選択使
用し、現在燃焼中の燃料から該複数燃料の内の特定別燃
料へ燃料切り替える際には、該バーナー単位に現在燃焼
中の燃料又は切り替え相手となる特定別燃料を選択使用
するボイラー燃料制御装置において、該バーナーの点火
については一つの基準値に基づいて制御し、消火につい
ては定常状態と燃料切り替え中とでは興なる二つの基準
値に基づいて制御することを特徴とするボイラー燃料制
御装置である。

［作用］ 本発明は、ＩＣ３Ｂタイプの混焼バーナーにおいて、定
常状態と燃料切り替え状態とでバーナーの消火基準値が
異なるのて、定常状態では必要とされる点・消火を伴な
い広範囲の制御代が確保できるとともに、燃料切り替え
で必要となる代替別燃料量を小さくすることがてきる。

［実施例］ 以下１本発明を図面に示した実施例に基づいて説明する
。

第１図は、本発明を適用したボイラーの一例を示すボイ
ラーの概要説明図で、１は燃料切り替えステップ計算制
御装置、２は主蒸気流量制御装置、３はボイラー燃料統
括制御装置、４．５はボイラー燃料制御装置である。尚
１図中、燃料バーナーの空気制御は本発明と直接関係な
いので省略している。

ボイラー燃料統括制御装置３は、燃焼状態が定常状態で
は、主蒸気流量制御装置２の設定値に基づいて、燃料切
り替え中は燃料切り替えステップ計算制御装置ｌ、及び
主蒸気流量制御装置２の設定値に基づいて、ボイラー燃
料制御装置４．５の設定値、即ち、燃料調節計単位の設
定値、および、燃焼状態を算出し設定する。ボイラー燃
料制御装置４，５には、１台で３木の混焼バーナー（２
０，２１，２２及び２３．２４．２５）のＩＣ３Ｂタイ
プの制御装置４と、１台で１本の混焼バーナー（２６，
２７，２８）のＩＣＩＢタイプの制御装ｆｆ１５とがあ
るが、本発明は前者の制御装置４のタイプに関するもの
である。

ボイラー燃料制御装置４は、３本の混焼バーナー（２０
，２１，２２）の燃料の全体量を制御するものであり、
定常状態では３本のバーナーとも同一燃料しか選択され
ていないので、燃料調節計６、又は７のどちらかの一方
に、設定値（他方はＯを出力するとともに、バーナーの
点・消火頻度が小さくなるように、前述の第２図に対応
するバーナーの点・消火指令を遮断弁制御装置８に出力
する。

尚、各燃料調節計６．７への設定値に当たっては、比率
でなく設定器単位に燃料流量の絶対値を設定するので、
高価なＮ：Ｎ：Ｎの比率設定器の導入は不要になる。

一方、燃料切り替え中は、負荷一定切り替えを実現する
上で必要となる代替別燃料量が小さくなるように、第３
図に示すような制御を行なう、これは、第２図でＹの領
域（Ｂ点とＤ点の間）は、八−ナー本数が２木でも３本
ても制御可能であることに着目し、定常状態（第２図）
ては点・消火頻度か小さくなるように３本で制御するの
に対して、燃料切り替え中（第３図）は、負荷一定切り
替えを実現する上で必要となる代替別燃料量が小さくな
るように２本で制御を行ない、同様に第２図の２の領域
についても、バーナー本数が１本でも２本でも制御可能
であるが、燃料切り替え中は１本で制御する。このよう
な制御を行なうことにより、燃料か最大能力の３０燃焼
されている状態（第２図Ｃ点）でバーナー１本消火する
為には、第２図の方式では合計２１の燃料減（＝代替別
燃料増）が必要となるが、第３図の方式では必要な燃料
減は１０でよく、１本消火に必要な代替別燃料量を５割
強減少できる。

［発明の効果］ 本発明により、混焼バーナーから専焼バーナーへの変更
や膨大な組合せに対応可能な比率設定器の導入等、高価
な設備対策を実施せずに、現有設備構造のままで燃料切
り替え自動化に必要となる代替別燃料量を小さくするこ
とができる。又、従来運転員が行なっていたボイラーの
燃料切り替えを自動化することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した製鉄所ボイラーの一例を示す
ボイラーの概要説明図、第２図は定常状態での燃料流量
とバーナー本数との関係図、第３図は燃料切り替え中の
燃料流量とバーナー本数との関係図である。 図中。 ｌ：燃料切り替えステップ計算制御装置２：主蒸気流量
制御装置 ３：ボイラー燃料総括制御装置 ４：３本のバーナーのボイラー燃料制御装置５：１本の
バーナーのボイラー燃料制御装置６．７：３本のバーナ
ーの燃料調節計 ９．１０：１本のバーナーの燃料調節計８．１１：遮断
弁制御装置 １２〜１９：燃料バーナー別遮断弁 ２０〜２８：多重構造混焼バーナー ２９：ボイラー本体 代理人　弁理士　１）北　嵩　晴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１台の燃料調節計で複数のバーナーの全体流量を制御
   し、供給量の変動する複数の燃料の内、特定の燃料を、
   定常状態では該燃料調節計単位に選択使用し、現在燃焼
   中の燃料から該複数燃料の内の特定の別燃料へ燃料切り
   替える際には、該バーナー単位に現在燃焼中の燃料又は
   切り替え相手となる特定の別燃料を選択使用するボイラ
   ー燃料制御装置において、該バーナーの点火については
   一つの基準値に基づいて制御し、消火については定常状
   態と燃料切り替え中とでは異なる二つの基準値に基づい
   て制御することを特徴とするボイラー燃料制御装置。