JPH04161701A - 循環流動層ボイラの制御装置 - 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〕 本発明は循環流動層ボイラに係り、特に炉底部の流動層
温度及び蒸気圧力を適切な値に維持するのに好適な循環
流動層ボイラの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

重油、石炭などを燃料とする流動層ボイラの層内温度は
通常８００〜９００℃とされ、この層内に伝熱管、蒸気
管を埋設した流動層ボイラにおいては、この伝熱管、蒸
気管の層中伝熱量（熱伝達率）が従来形ボイラのガス流
のみからの伝熱量に比べて５〜ｌＯ倍程度大きく、大量
の伝熱量をもたらす特徴がある。

そして、流動層ボイラは層中での伝熱特性が優れている
ことから、従来はぼた山に投棄していたスラッジ炭のよ
うな低品位炭であっても流動層ボイラの燃料として有効
に活用することができ、しかもこれら低品位炭を焼却す
ることによって低品位炭の減容にも役立つことから、近
年流動層ボイラは脚光をあびている。

また、流動層ボイラにはバブリング型と循環型があるが
、循環流動層ボイラは燃料供給量に対し４０〜１００倍
もの媒体粒子を循環し、長い滞留時間により高い燃焼効
率が得られ、媒体粒子の循環量により負荷制御に対応で
きる特徴もある。

以下、第２図を用いて循環流動層ボイラの概要について
説明する。

燃料バンカ１から供給される燃料と媒体粒子バンカ２か
ら供給される媒体粒子は、燃焼炉３に投入され、一方、
燃焼用空気は燃焼用空気供給管４より燃焼炉３の炉底部
へ供給される一次空気５及び炉側面から供給される二次
空気６と混合燃焼する。−次空気５及び二次空気６によ
り飛散した粗粒子は、燃焼炉３から流れ出て、炉出口に
設置された一次分離器７で捕集され、Ｌ型バルブ８を通
って自然落下し、エアレーションプロワ９、エアレージ
コン配管１０からのエアレーションノズル１１から供給
されるエアレージコン配管によって燃焼炉３内に戻され
、再循環される。

一方、−次分離器７を通過した燃焼ガスは、過熱器１２
及び節炭器１３と熱交換した後、二次分離器１４で燃焼
ガス中に残存する微粒子を分離し、空気炉熱器１５で、
押込通風機１６によって供給される一次空気５、二次空
気６などの燃焼用空気と熱交換した後、集じん器１７で
除しんされ、燃焼ガスは誘引通風機１Ｂで吸引されて煙
突１９より糸外へ排出される。

この循環流動層ボイラでは、炉底部に粒子濃度が比較的
高い濃厚層が形成されるが、この濃厚層での流動層温度
を適切に制御しないと、石炭灰が溶融して塊状となり、
流動層として機能しなくなる。

なお、第２図において２０は一次粒し抜き出し管、２１
は二次粒子抜き出し管、２２はドラム、２３は空気流量
検出器、２４は濃厚層温度検出器、２５は蒸気圧力検出
器、２６は蒸気流量検出器、２７は燃料流量検出器、２
８はエアレーション空気流量検出器、２９はコールフィ
ーダー、３０はエアレーション空気流量調整弁である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術の循環流動層ボイラにおいては濃厚層での流動
層温度を適切に制御するという点について配慮がされて
おらず、石炭灰が溶融して塊状となり、流動層として機
能しなくなる欠点があった。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするもの
で、その目的とするところは、急速な負荷変化時を含め
たあらゆる運転状態においても燃料供給量、粒子循環量
及び燃焼用空気供給量を適切に操作し、濃厚層の温度を
設定値に維持するとともに、蒸気圧力を設定値に維持す
ることができる循環流動層ボイラの制御装置を提供する
にある。

ＣｍＨを解決するための手段〕 本発明は前述の目的を達成するために、濃厚層温度設定
器と濃厚層温度検出器からの信号による温度偏差フィー
ドバック信号と、蒸気圧力設定器と蒸気圧力検出器から
の信号による圧力偏差フィードバック信号と、蒸気流量
検出器からの信号による燃料先行信号から燃料供給量デ
マンド信号を演算する演算器と、燃料供給量デマンド信
号から空気量デマンド信号を得る関数発生器と、濃厚層
温度設定器と濃厚層温度検出器からの温度偏差フィード
バック信号と蒸気流量検出器からの信号による循環量動
的先行信号及び流動媒体粒子循環量先行信号から粒子循
環量デマンド信号を演算する演算器を設け、空気流量検
出器からの空気流量検出信号と空気量デマンドとの空気
量偏差信号により押込通風機のコントロールドライブを
制御し、燃料流量検出器からの燃料流量検出信号と燃料
供給量デマンド信号との燃料量偏差信号によりコールフ
ィーダーを制御し、エアレーション空気量検出器からの
エアレーション空気流量検出信号と粒子循環量デマンド
信号との粒子循環量偏差信号によりエアレーション空気
流量ｔ［Ｉｌ弁を制御するようにしたものである。

〔作用〕

燃料供給量及び燃焼用空気供給量に関しては、蒸発量に
対する先行信号によりペースデマンドを与え、流動層の
温度及び蒸気圧力の設定値によるフィードバック補正信
号を加え、このトータルデマンド信号により、燃料供給
量及び燃焼用空気供給量を決定する。それによって、蒸
気圧力は熱的バランスが維持できるので、蒸気圧力は設
定値に維持される。

一方、流動媒体粒子循環量に関しては、蒸発量に対する
先行信号及び動的先行信号によりペースデマンドを与え
、流動層の温度の設定値によるフィードバック補正信号
を加え、このトータルデマンド信号により、流動媒体粒
子循環量を決定する。

それによって、燃料の燃焼による発熱量、燃焼・炉氷壁
への伝熱量、媒体粒子の循環による熱移動量がバランス
するので、流動層の温度は設定値からはずれることがな
い。

なお、媒体粒子循環量は、エアレーション空気によって
増減させる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る循環流動層ボイラの制御
系統図である。

第１図において、符号２３から符号３０は第２図のもの
と同一のものを示す。

３１は濃厚層温度設定器、３２は蒸気圧力設定器、３３
ａ、３３ｂ、３３ｃ　、３３ｄ　、３３ｅは減算器１，
３４ａ％３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅは調節計、３
５ａ、３５ｂ。

３５ｃは関数発生器、３６ａ、３６ｂは演算器、３７は
押込通風機１６のコントロールドライブ、３８は微分器
、３９は係数器、４０は燃料先行信号、４１は燃料供給
量デマンド信号、４２は空気量デマンド信号、４３は流
動媒体粒子循環量先行信号、４４は循環量動的先行信号
、４５は循環量デマンド信号、４６は蒸気流量検出信号
、４７は濃厚層温度検出信号、４８は濃厚層温度設定信
号、４９は温度偏差信号、５０は温度偏差フィードバッ
ク信号、５１は蒸気圧力検出信号、５２は蒸気圧力設定
信号、５３は蒸気圧力偏差信号、５４は圧力偏差フィー
ドバック信号、５５は燃料流量検出信号、５６は燃料偏
差信号、５７は空気流量検出信号、５８は空気流量偏差
信号、５９はエアレーション空気流量検出信号、６０は
粒子循環量偏差信号である。

この様な構造において、蒸気流量検出器２６からの蒸気
流量検出信号４６を関数発生器３５ａに入力し、燃料先
行信号４０とする。

濃厚層温度検出器２４からの濃厚層温度検出信号４７と
濃厚層温度設定器３１からの濃厚層温度設定信号４８は
減算器３３ａで温度偏差信号４９を作り、調節計３４８
で信号処理して温度偏差フィードバック信号５０を演算
器３６ａに入力する。

蒸気圧力検出器２５からの蒸気圧力検出信号５１と蒸気
圧力設定器３２からの蒸気圧力設定信号５２は減算器３
３ｂで蒸気圧力偏差信号５３の信号処理を行ない、調節
計３４ｂで信号処理して圧力偏差フィードバック信号５
４を演算器３６ａに人力する。

演算器３６ａでは、前述の燃料先行信号４０と温度偏差
フィードバック信号５０及び圧力偏差フィードバック信
号５４を加算し、燃料供給量デマンド信号４１とする。

この燃料供給量デマンド信号４１は燃料流量検出器２７
からの燃料流量検出信号５５と減算器３３ｃで燃料偏差
信号５６とし、調節計３４ｃで信号処理し、コールフィ
ーダー２９により、燃料流量を制御する。

燃焼用空気供給量の制御に関しては、演算器３６ａから
の燃料供給量デマンド信号４１を関数発生器３５ｂに入
力して、空気量デマンド信号４２を住成させ、空気流量
検出器２３の空気流量検出信号５７との空気量偏差信号
５８を減算器３３ｄで求め、調節計３４ｄで信号処理し
、押込通風機１６のコントロールドライブ３７により燃
焼用空気量を制御する。

次に蒸気流量検出器２６からの蒸気流量検出信号４６を
関数発生器３５ｃを介して流動媒体粒子循環量先行信号
４３を求め、蒸気流量検出器２６の蒸気流量検出信号４
６を微分器３８と係数器３９に入力して循環量動的先行
信号４４を求め、演算器３６ｂに入力する。

濃厚層温度設定器３１からの濃厚層温度設定信号４８と
濃厚層温度検出器２４からの温厚層温度検出信号４７と
の温度偏差信号４９を減算器３３ａで求め、調節計３４
ａで信号処理して、温度偏差フィードバック信号５０と
して演算器３６ｂに入力する。

演算器３６ｂでは、流動媒体粒子循環量先行信号４３、
循環量動的先行信号４４及び前述の温度偏差フィードバ
ック信号５０を加算して、粒子循環量デマンド信号４５
を求め、減算器３３ｅで、エアレーション空気流量検出
器２８からのエアレーション空気流量検出信号５９との
粒子循環量偏差信号６０を求め、調節計３４ｅで信号処
理し、エアレーション空気流量調整弁３０を開閉するこ
とにより、流動媒体粒子循環量を制御する。

燃料供給量、燃焼用空気供給量の制御においては、蒸気
圧力だけでなく、流動層の層温に着目して、燃料供給量
を決定し、これに付随させて燃焼用空気供給量を制御す
る点に特徴がある。

媒体粒子循環量の制御においては、流動層の層温に着目
して、粒子循環量を決定するが、粒子循環量の変化は燃
焼炉１内の粒子密度を変化させる。

燃焼炉ｌへの熱伝達は輻射よりも、むしろ媒体粒子の移
動に伴なう熱伝達が支配的であるので、粒子密度は燃焼
炉１の水冷壁への伝熱量に大きな影・響を及ぼす。

流動層の温度は、燃料の燃焼による発熱、燃焼炉１の水
冷壁への伝熱量、粒子の循環による熱移動によってほぼ
決まるので、流動媒体粒子循環量は、流動層の温度に対
して非常に大きな影響を及ぼしているので、この循環量
による適切な制御により、流動層の温度は設定値に維持
できる。このため、媒体粒子循環量の制御では、蒸発量
の変化に伴なう動的先行制御を加えることにより、層温
の制御性を向上させたところに特徴がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、急速な負荷変動時を含むすべての運転
状態において、燃焼炉の炉底部に形成される濃厚流動層
の層温を設定値に維持できるので、燃料中の灰分の凝集
による、いわゆるアグロメレーション等の不都合な現象
を防止することができ安定した運用が可能となる。

また、蒸気圧力に関しても良好な制御性が期待できるの
で、急速な負荷変動時にも蒸気圧力変動を小さく抑える
ことができ、ボイラの耐圧厚肉部の寿命消費を軽減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る循環流動層ボイラの制御
系統図、第２図は循環流動層ボイラの概略構成図である
。 １６・・・・・・押込通風機、２３・・・・・・空気流
量検出器、２４・・・・・・濃厚層温度検出器、２５・
・・・・・蒸気圧力検出器、２６・・・・・・蒸気流量
検出器、２７・・・・・・燃料流量検出器、２８・・・
・・・エアレーション空気流量検出器、２９・・・・・
・コールフィーダー、３０・・・・・・エアレーション
空気流量調整弁、３１・・・・・・濃厚層温度設定器、
３２・・・・・・蒸気圧力設定器、３５・・・・・・関
数発生器、３６・・・・・・演算器、４０・・・・・・
燃料先行信号、４１・・・・・・燃料供給量デマンド信
号、４２・・・・・・空装置デマンド信号、４３・・・
・・・流動媒体粒子循環量先行信号、４４・・・・・・
循環量動的先行信号、４５・・・・・・粒子循環量デマ
ンド信号、５０・・・・・・温度偏差フィードバック信
号、５４・・・・・・圧力偏差フィードバック信号、５
５・・・・・・燃料流量検出信号、５６・・・・・・燃
料偏差信号、５７・・・・・・空気流量検出信号、５８
・・・・・・空気流量偏差信号、５９・・・・・・エア
レーション空気流量検出信号、６０・・・・・・粒子循
環量偏差信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼炉内に流動媒体を循環させる循環流動層ボイラの炉
   底部に形成される媒体粒子密度の高い濃厚層の温度及び
   燃焼炉を冷却する水／蒸気の流体圧力を、燃料供給量、
   燃焼用空気供給量及び流動媒体粒子循環量により、一定
   値に維持するものにおいて、 前記濃厚層温度設定器と濃厚層温度検出器からの信号に
   よる温度偏差フィードバック信号と、蒸気圧力設定器と
   蒸気圧力検出器からの信号による圧力偏差フィードバッ
   ク信号と、蒸気流量検出器からの信号による燃料先行信
   号から燃料供給量デマンド信号を演算する演算器と、 燃料供給量デマンド信号から空気量デマンド信号を得る
   関数発生器と、 濃厚層温度設定器と濃厚層温度検出器からの温度偏差フ
   ィードバック信号と、蒸気流量検出器からの信号による
   循環量動的先行信号及び流動媒体粒子循環量先行信号か
   ら粒子循環量デマンド信号を演算する演算器を設け、 空気流量検出器からの空気流量検出信号と空気量デマン
   ド信号との空気流量偏差信号により押込通風機のコント
   ロールドライブを制御し、 燃料流量検出器からの燃料流量検出信号と燃料供給量デ
   マンド信号との燃料量偏差信号によりコールフィーダー
   を制御し、 エアレーション空気量検出器からのエアレーション空気
   流量検出信号と粒子循環量デマンド信号との粒子循環量
   偏差信号によりエアレーション空気流量調整弁を制御す
   るようにしたことを特徴とする循環流動層ボイラの制御
   装置。