JPH07190302A - 石炭焚ボイラの排ガス温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭種にかかわらずミルから出炭される微粉炭
の特性を維持させ得るようにする。 【構成】 外部からのボイラ出力指令３６に基づき、基
準温度演算部４０が空気予熱器入側基準温度３９を求め
ると共に、石炭の含有水分５７に基づき補正温度演算部
６０が補正温度５９を求め、加算部６２が空気予熱器入
側基準温度３９に補正温度５９を加算して空気予熱器入
側補正基準温度６１を求め、減算部４２が空気予熱器入
側補正基準温度６１と空気予熱器入側温度検出器３４か
らの検出温度３５との偏差４１を取り、制御部４８が前
記偏差４１に基づき節炭器バイパスダンパ１４へ制御指
令３７を送って、節炭器バイパスダンパ１４の開度を制
御させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭焚ボイラの排ガス
温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、石炭焚ボイラのボイ
ラ本体１は、主に火炉２と、後部伝熱部３とで構成され
ており、火炉２には、微粉炭供給路４を介してミル５か
ら供給される微粉炭６を燃焼するためのバーナ７が設け
られており、又、後部伝熱部３には、バーナ７で微粉炭
６の燃焼により発生した燃焼ガス８によってボイラ水を
加熱するための節炭器９が設けられている。

【０００３】後部伝熱部３の節炭器９出側には、燃焼ガ
ス８を排ガス１０として排出するため、節炭器出口ダン
パ１１を備えた排ガスダクト１２が接続され、排ガスダ
クト１２の節炭器出口ダンパ１１出側には、図示しない
脱硝装置や、空気予熱器１３が設けられている。

【０００４】更に、後部伝熱部３の節炭器９入側と、排
ガスダクト１２の空気予熱器１３入側との間には、節炭
器バイパスダンパ１４を備えた節炭器バイパスダクト１
５が設けられている。

【０００５】そして、前記空気予熱器１３には、入側
に、空気１６を送給するための空気ファン１７を備えた
空気供給路１８が接続され、出側に、熱空気ダンパ１９
を備えた熱空気供給路２０が接続されている。

【０００６】又、前記空気供給路１８から分岐され、途
中に冷空気ダンパ２１を備えた冷空気供給路２２と、前
記熱空気供給路２０とが合流して、一次空気供給路２３
が形成され、該一次空気供給路２３が前記ミル５の入側
へ接続されている。

【０００７】尚、２４は一次空気供給路２３の途中に設
けられた一次空気ダンパ、２５は石炭２６を貯留するホ
ッパ、２７はホッパ２５内の石炭２６を前記ミル５へ送
給する給炭器である。

【０００８】更に、ミル５の出側にはミル出口温度検出
器２８が設けられ、ミル出口温度検出器２８で検出した
ミル出口温度２９に基づいて、熱空気ダンパ１９や冷空
気ダンパ２１へ制御指令３１〜３２を送る微粉炭温度制
御装置３３が設けられている。

【０００９】排ガスダクト１２の空気予熱器１３入側に
は、空気予熱器入側温度検出器３４が設けられ、空気予
熱器入側温度検出器３４で検出した検出温度３５と外部
からのボイラ出力指令３６（ＭＷＤ）に基づいて、節炭
器バイパスダンパ１４へ制御指令３７を送る排ガス温度
制御装置３８が設けられている。

【００１０】該排ガス温度制御装置３８は、図５に示す
ように、外部からのボイラ出力指令３６に基づき空気予
熱器入側基準温度３９を求める基準温度演算部４０と、
空気予熱器入側基準温度３９と空気予熱器入側温度検出
器３４からの検出温度３５との偏差４１を取る減算部４
２と、前記偏差４１に基づき節炭器バイパスダンパ１４
の開度信号４３を求める比例積分制御器４４とを備えて
いる。

【００１１】更に、排ガス温度制御装置３８は、前記ボ
イラ出力指令３６に基づき節炭器バイパスダンパ１４の
上限開度４５を求める上限開度演算部４６と、前記開度
信号４３を上限開度４５で規制する開度規制部４７とを
備えており、前記比例積分制御器４４と開度規制部４７
とにより制御部４８が構成されている。

【００１２】そして、上記石炭焚ボイラでは、ボイラ本
体１の火炉２に設けられたバーナ７で、ミル５からの微
粉炭６を燃焼して燃焼ガス８を発生させ、該燃焼ガス８
を火炉２から後部伝熱部３へと流すことにより、後部伝
熱部３に設けられた節炭器９でボイラ水を加熱させてい
る。

【００１３】後部伝熱部３の節炭器９を通った燃焼ガス
８は、後部伝熱部３から排ガスダクト１２へ入り、空気
予熱器１３を通って、最終的に、排ガス１０として外部
へ排出される。

【００１４】排ガスダクト１２の空気予熱器１３の入側
には空気予熱器入側温度検出器３４が設けられ、空気予
熱器入側温度検出器３４で検出した検出温度３５と外部
のボイラ出力指令３６（ＭＷＤ）とに基づいて、排ガス
温度制御装置３８が節炭器バイパスダンパ１４へ制御指
令３７を送り、節炭器バイパスダンパ１４の開度を調整
させて、節炭器９で温度を奪われる前の温度の高い燃焼
ガス８の一部を節炭器バイパスダクト１５から排ガスダ
クト１２へ所要量導いて混合させることにより、空気予
熱器１３へ入る排ガス１０の温度を制御させている。

【００１５】排ガス温度制御装置３８は、具体的には、
図５に示すように、ボイラ出力指令３６に基づいて基準
温度演算部４０が、図示しない脱硝装置にとって最適
な、およそ３００度から３２０度の範囲内で、空気予熱
器入側基準温度３９を求め、減算部４２が空気予熱器入
側基準温度３９と前記検出温度３５との偏差４１を取
り、該偏差４１に基づいて比例積分制御器４４が開度信
号４３を発生している。

【００１６】そして、ボイラ出力指令３６に基づき図６
の関係から上限開度演算部４６が節炭器出口ダンパ１１
の上限開度４５を求め、該上限開度４５以下となるよう
に、開度規制部４７が前記開度信号４３を規制した後、
節炭器バイパスダンパ１４へ制御指令３７を送るように
している。

【００１７】一方、空気ファン１７により、空気供給路
１８を介して、空気１６が空気予熱器１３へ送られ、空
気予熱器１３で排ガス１０と熱交換されて空気１６が高
温化される。

【００１８】高温化された空気１６は、空気予熱器１３
を出ると熱空気供給路２０へ入り、空気供給路１８から
分岐され冷空気供給路２２を流れてくる冷たい空気１６
と混合された後、一次空気供給路２３を介してミル５へ
送られる。

【００１９】ミル５では、ホッパ２５から給炭器２７に
よって搬送される石炭２６を微粉砕した後、一次空気供
給路２３からの加熱された空気１６によって微粉砕され
た石炭２６を乾燥すると共に、微粉炭供給路４からバー
ナ７へ送給する。

【００２０】更に、ミル５の出側には、ミル出口温度２
９を計測するミル出口温度検出器２８が設けられ、ミル
出口温度２９に基づき微粉炭温度制御装置３３が熱空気
ダンパ１９や冷空気ダンパ２１へ制御指令３１〜３２を
送ってこれらの開度を調整し、ミル５へ送られる空気１
６の温度を調整させることにより、ミル出口温度２９を
一定値に制御して、ミル５から出炭される微粉炭６の特
性が一定化されるようにする。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の石炭焚ボイラの排ガス温度制御装置には、以下のよ
うな問題があった。

【００２２】即ち、ミル５では、空気予熱器１３で高温
化された熱空気供給路２０からの空気１６と冷空気供給
路２２からの冷えた空気１６とを混合させて、微粉砕し
た石炭２６を乾燥するのに必要な温度の空気１６を得る
ようにしているが、該空気１６の温度は、空気予熱器１
３で空気１６と熱交換される排ガス１０の温度によって
間接的に制限されてしまうため、ミル５で微粉砕する石
炭２６の炭種が、例えば、石炭２６が多量の水分を含有
するものである場合などに、一次空気供給路２３で得ら
れる空気１６の温度が不足して、石炭２６を充分に乾燥
させることができなくなり、ミル５から出炭される微粉
炭６を所望の特性に維持できなくなる傾向がある。

【００２３】本発明は、上述の実情に鑑み、炭種にかか
わらずミルから出炭される微粉炭の特性を維持させ得る
ようにした石炭焚ボイラの排ガス温度制御装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部からのボ
イラ出力指令に基づき空気予熱器入側基準温度を求める
基準温度演算部と、石炭の含有水分に基づき補正温度を
求める補正温度演算部と、空気予熱器入側基準温度に補
正温度を加算して空気予熱器入側補正基準温度を求める
加算部と、空気予熱器入側補正基準温度と空気予熱器入
側温度検出器からの検出温度との偏差を取る減算部と、
前記偏差に基づき節炭器バイパスダンパに制御指令を送
る制御部とを備えたことを特徴とする石炭焚ボイラの排
ガス温度制御装置にかかるものである。

【００２５】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。

【００２６】外部からのボイラ出力指令に基づき、基準
温度演算部が空気予熱器入側基準温度を求めると共に、
石炭の含有水分に基づき補正温度演算部が補正温度を求
め、加算部が空気予熱器入側基準温度に補正温度を加算
して空気予熱器入側補正基準温度を求める。

【００２７】そして、減算部が空気予熱器入側補正基準
温度と空気予熱器入側温度検出器からの検出温度との偏
差を取り、制御部が前記偏差に基づき節炭器バイパスダ
ンパへ制御指令を送って、節炭器バイパスダンパの開度
を制御させる。

【００２８】このように、石炭の含有水分に応じて、空
気予熱器へ入る排ガスの温度を補正させることにより、
空気予熱器で排ガスと熱交換される空気の温度を高める
ことができるようになるので、ミルにおける石炭の乾燥
能力が上がり、炭種にかかわらずミルから出炭される微
粉炭の特性を維持させることが可能となる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００３０】図１〜図３は、本発明の一実施例である。

【００３１】図１中、１はボイラ本体、２はボイラ本体
１の火炉、３は火炉２の出側に接続された後部伝熱部で
ある。

【００３２】５は微粉炭供給路４を介して火炉２に設け
られたバーナ７へ微粉炭６を送給するミル、８はバーナ
７による微粉炭６の燃焼の結果発生した燃焼ガス、９は
後部伝熱部３に設けられたボイラ水を加熱するための節
炭器である。

【００３３】１２は途中に節炭器出口ダンパ１１を備え
ると共に、後部伝熱部３の節炭器９出側から排ガス１０
を取出すようにした排ガスダクト、１３は排ガスダクト
１２の節炭器出口ダンパ１１出側に設けられた空気予熱
器である。

【００３４】１５は途中に節炭器バイパスダンパ１４を
備えると共に、後部伝熱部３の節炭器９入側と、排ガス
ダクト１２の空気予熱器１３入側との間をバイパスする
節炭器バイパスダクトである。

【００３５】１８は空気ファン１７を用いて空気予熱器
１３へ空気１６を送給する空気供給路である。

【００３６】２０は途中に熱空気ダンパ１９を備えると
共に、空気予熱器１３の出側に接続された熱空気供給
路、２２は途中に冷空気ダンパ２１を備えると共に、空
気供給路１８から分岐された冷空気供給路、２３は熱空
気供給路２０と冷空気供給路２２を合流すると共に、ミ
ル５に接続された一次空気供給路、２４は一次空気供給
路２３の途中に設けられた一次空気ダンパ２４である。

【００３７】２５は石炭２６を貯留するホッパ、２７は
ホッパ２５に貯留された石炭２６をミル５へ送る給炭器
である。

【００３８】２８は微粉炭供給路４のミル５出側に設け
られたミル出口温度検出器、２９はミル出口温度検出器
２８で検出されたミル出口温度、３３はミル出口温度２
９に基づき熱空気ダンパ１９や冷空気ダンパ２１へ制御
指令３１〜３２を送る微粉炭温度制御装置である。

【００３９】３４は排ガスダクト１２の空気予熱器１３
入側に設けられた空気予熱器入側温度検出器、３５は空
気予熱器入側温度検出器３４で検出された検出温度、３
６は外部からのボイラ出力指令、３８は検出温度３５と
ボイラ出力指令３６に基づき節炭器バイパスダンパ１４
へ制御指令３７を送る排ガス温度制御装置である。

【００４０】図２中、４０は前記ボイラ出力指令３６に
基づき空気予熱器入側基準温度３９を求める基準温度演
算部、４２は前記検出温度３５と空気予熱器入側基準温
度３９の偏差４１を求める減算部、４４は偏差４１に基
づき開度信号４３を求める比例積分制御器、４６は前記
ボイラ出力指令３６に基づき節炭器バイパスダンパ１４
の上限開度４５を求める上限開度演算部、４７は上限開
度４５に基づき開度信号４３を規制する開度規制部、４
８は前記比例積分制御器４４と開度規制部とで構成され
る制御部である。

【００４１】そして本発明では、上記構成に加え、給炭
器２７に給炭量計４９と石炭温度計５０とを設け、一次
空気供給路２３にミル入口温度検出器５１と空気流量計
５２とを設け、ミル出口温度検出器２８からのミル出口
温度２９と、給炭量計４９からの給炭量５３と、石炭温
度計５０からの石炭温度５４と、ミル入口温度検出器５
１からのミル入口温度５５と、空気流量計５２からの空
気流量５６に基づき、石炭２６の含有水分５７を算出す
る水分計測部５８を設ける。或いは、ホッパ２５内の石
炭２６をサンプリングして石炭２６の含有水分５７を計
測する水分計測部５８を設ける。

【００４２】更に、石炭２６の含有水分５７に基づき補
正温度５９を求める補正温度演算部６０と、空気予熱器
入側基準温度３９に補正温度５９を加算して空気予熱器
入側補正基準温度６１を求める加算部６２とを設け、空
気予熱器入側補正基準温度６１を減算部４２へ送って空
気予熱器入側温度検出器３４からの検出温度３５との偏
差４１を取らせるようにする。

【００４３】次に、作動について説明する。

【００４４】ミル５で微粉砕された微粉炭６をバーナ７
へ送り、微粉炭６をバーナ７で燃焼させて火炉２内に燃
焼ガス８を発生させる過程、火炉２から後部伝熱部３へ
と流れた燃焼ガス８を排ガスダクト１２へ導き外部へ排
出させる過程、排ガスダクト１２の途中に設けられた空
気予熱器１３で排ガス１０と空気１６を熱交換させる過
程、節炭器９で熱を奪われる前の燃焼ガス８を排ガス１
０に混合して空気予熱器１３へ送る排ガス１０の温度を
調整する過程、空気予熱器１３で加熱された空気１６に
冷空気供給路２２からの冷えた空気１６を混合して温度
調整させた後に該空気１６をミル５へ送って、ミル５で
微粉砕された石炭２６を乾燥させると共に、バーナ７へ
搬送させる過程については図４〜図６と同様なので説明
を省略する。

【００４５】そして、図２に示すように、排ガス温度制
御装置３８は、基本的に、ボイラ出力指令３６に基づい
て基準温度演算部４０が、図示しない脱硝装置にとって
最適な、およそ３００度から３２０度の範囲内で、空気
予熱器入側基準温度３９を求め、減算部４２が空気予熱
器入側基準温度３９などと空気予熱器入側温度検出器３
４の検出温度３５との偏差４１を取り、該偏差４１に基
づいて比例積分制御器４４が開度信号４３を発生する。

【００４６】一方、排ガス温度制御装置３８では、ボイ
ラ出力指令３６に基づき図６の関係から上限開度演算部
４６が節炭器出口ダンパ１１の上限開度４５を求め、上
限開度４５以下となるように、開度規制部４７が開度信
号４３を規制した後、節炭器バイパスダンパ１４へ制御
指令３７を送って、節炭器バイパスダンパ１４の開度を
制御し、空気予熱器１３へ入る排ガス１０の温度を制御
するようにしている。

【００４７】本発明では、更に、ミル出口温度検出器２
８で検出したミル出口温度２９と、給炭量計４９で検出
した給炭量５３と、石炭温度計５０で検出した石炭温度
５４と、ミル入口温度検出器５１で検出したミル入口温
度５５と、空気流量計５２で検出した空気流量５６に基
づき、水分計測部５８で石炭２６の含有水分５７を算出
する。或いは、ホッパ２５内の石炭２６をサンプリング
して、水分計測部５８で石炭２６の含有水分５７を計測
するようにする。

【００４８】尚、石炭２６の含有水分５７を計算によっ
て求める場合、種々の算出法が知られているので、石炭
焚ボイラの設備構成に最も適した数式を適用するように
する。

【００４９】そして、得られた石炭２６の含有水分５７
に基づき、補正温度演算部６０が図３に示すような関係
に基づき、補正温度５９を求め、加算部６２が空気予熱
器入側基準温度３９に補正温度５９を加算して空気予熱
器入側補正基準温度６１を求めさせ、空気予熱器入側補
正基準温度６１に基づき減算部４２で空気予熱器入側温
度検出器３４からの検出温度３５との偏差４１を取らせ
るようにしている。

【００５０】このように、石炭２６の含有水分５７に応
じて、空気予熱器入側基準温度３９を補正されるように
しているので、石炭２６の含有水分５７が高い場合に、
空気予熱器１３へ入る排ガス１０の温度を高めることが
でき、その分、空気予熱器１３で熱交換される空気１６
の温度を高めることができ、一次空気供給路２３からミ
ル５へ送られる空気１６の温度を上げて、石炭２６に対
する乾燥能力を上げることができるようになるため、含
有水分５７が多い石炭２６でも充分に乾燥させることが
可能となり、ミル５から出炭される微粉炭６を一定の特
性に維持することが可能となる。

【００５１】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、石炭の含有水分の検知手段は任意で
あること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の石炭焚ボ
イラの排ガス温度制御装置によれば、炭種にかかわらず
ミルから出炭される微粉炭の特性を維持させることがで
きるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体概略図である。

【図２】図１の制御系統図である。

【図３】石炭の含有水分と補正温度との関係を示すグラ
フである。

【図４】従来例の全体概略図である。

【図５】図４の制御系統図である。

【図６】ボイラ出力指令と節炭器バイパスダンパの上限
開度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１４ 節炭器バイパスダンパ ３４ 空気予熱器入側温度検出器 ３５ 検出温度 ３６ ボイラ出力指令 ３７ 制御指令 ３９ 空気予熱器入側基準温度 ４０ 基準温度演算部 ４１ 偏差 ４２ 減算部 ４８ 制御部 ５４ 石炭 ５７ 含有水分 ５９ 補正温度 ６０ 補正温度演算部 ６１ 空気予熱器入側補正基準温度 ６２ 加算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からのボイラ出力指令に基づき空気
   予熱器入側基準温度を求める基準温度演算部と、石炭の
   含有水分に基づき補正温度を求める補正温度演算部と、
   空気予熱器入側基準温度に補正温度を加算して空気予熱
   器入側補正基準温度を求める加算部と、空気予熱器入側
   補正基準温度と空気予熱器入側温度検出器からの検出温
   度との偏差を取る減算部と、前記偏差に基づき節炭器バ
   イパスダンパに制御指令を送る制御部とを備えたことを
   特徴とする石炭焚ボイラの排ガス温度制御装置。