JPH076152B2 - 回収ボイラのチャーベッド形状制御装置 - Google Patents

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ャーベッド形状制御
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，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パ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熔着
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、迅速な回復処理が不可能
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、人為的な調整作業は、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、回収ボイラの炉壁にガン角度操作部
を介して前記黒液噴射ガンが取り付けられ、前記チップ
蒸解工程からの黒液が黒液温度調節部および圧力操作部
を経て前記黒液噴射ガンに印加される黒液供給系と、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，複数個所から噴射する黒液の流量配分比の
うち何れか１つ以上を可変し、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設けたもの
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、データ処理制御手段によりその
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，複数個所から噴射する黒液の流量配分比のうち何
れか１つ以上を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，
この発明の原理を説明する。

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
での燃焼が良くなってチャーベット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ことができる。

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
量を減少させて凹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。

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滑らか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し、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10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、か
つ、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,…,21c,…（21b,21
c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、かつ、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カメラや走査型パイロメータ等のチャー
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40か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40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40から送られてくるチャ
ーベッド位置・形状信号ａに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52,53
の実測画像データと標準画像データとを比較し実測画像
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
よりも高いか低いか、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13,18,33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12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21a,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、例えば第３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により実測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信号およびチャー
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55bからは弁開度
を上げる操作出力ｂが黒液温度操作弁18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判断する。例えば第３図（ｂ）
に示す如く実測画像データ（イ）が実測画像データ
（ロ）より低過ぎる場合、ステップS6,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S11,
前記原理項参照）。

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項に基づいて制御すれば、図示
点線の標準画像データ（ロ）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から得られた実測画像デー
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，チップ
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩越 陽平 熊本県八代市十条町１丁目１番地 十條製 紙株式会社八代工場内 (72)発明者 松田 孝男 東京都江東区南砂２丁目４番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 井床 利之 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 中林 志郎 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 飯塚 和幸 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 桑田 龍一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 熊木 亜夫 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 村松 篤 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭62−129601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−49903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−29828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−29803（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−17346（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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個所に燃焼
   用空気を投入して前記チャー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、 前記回収ボイラの炉壁にガン角度操作部を介して前記黒
   液噴射ガンが取り付けられ、前記チップ蒸解工程からの
   黒液が黒液温度調節部および圧力操作部を経て前記黒液
   噴射ガンに印加される黒液供給系と、 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
   数個所から噴射する黒液の流量配分比のうち何れか１つ
   以上を可変し、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。