JPS62233604A - 蒸気発生設備の操業方法 - 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〕 本発明は複数種の燃料が供給されるボイラを複数備え、
各ボイラにて発生した蒸気を共通の配管にて送気するよ
うになした蒸気発生設備の操業方法に関し、更に詳述す
ると、上記共通の配管用の蒸気圧力を一定の目標値とす
ると共に、最小燃料使用量にて蒸気発生設備を操業する
方法を提供するものである。

〔従来技術〕

製鉄所内では高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス等の
副生ガスが発生しており、同所内には複数の混焼ボイラ
を有する蒸気発生設備が設けられている。この蒸気発生
設備は、上記複数の副生ガスを燃料として利用するよう
になっていて、第４図に示す如（混焼ボイラ１，２、・
・・、ｎ夫々に例えば上記複数の燃料”１．Ａ２．・・
・、Ａｍの総て或いは殆どが供給される。また発生した
蒸気を共通の配管１００にて送気するように構成されて
おり、その共通配管１００内の蒸気圧が目標値となるよ
うに制御される。

その制御は、第５図に示すようなＰＩＤ制御及び外乱補
償用の先行動作等の機能を持つ圧力制御系１０１を各ボ
イラに設け、そのうちの１つの圧力制御系１０１へ燃料
使用量に関する信号及び、共通配管内の蒸気圧とその目
標蒸気圧とにより定めた燃料使用変更量に関する信号を
与えることにより行っている。そして、使用する燃料に
ついては予め決定しており、オペレータは使用している
複数種の燃料について例えばそのうちの１つの燃料の供
給量がその設備上の制約、例えば該当する燃料の供給管
の内径、燃料供給圧力等の制約の上限値又は下限値に達
した場合、或いは蒸気発生量が上限値又は下限値に達し
た場合には共通配管内の蒸気圧を目標値に維持するのに
適当と思う燃料の供給量を制御対象とずべく、手動にて
制御対象燃料の切替操作を行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来の蒸気圧制御は共通配管での圧力変動を
最小に抑制しようとする制御であって、蒸気発生設備全
体での燃料消費量を制御することができなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、各ボ
イラ毎、各燃料毎にその燃料使用量と蒸気発生量との関
係を求めて、燃料使用変化量と蒸気発生変化量との比率
を算出し、その比率に基づき蒸気発生設備全体での燃料
供給量の制御対象順位を操業内容に応じて定め、その順
位に従って制御対象燃料の切替えを行うことにより、共
通配管内蒸気圧を一定とすると共に蒸気発生設備全体の
燃料使用量を最小とし得る蒸気発生設備の操業方法を提
供することを目的とする。

本発明に係る蒸気発生設備の操業方法は、複数のボイラ
夫々に複数種の燃料を供給し、各ボイラにて発生した蒸
気を全ボイラ共通の配管にて送気するようになした蒸気
発生設備の燃料供給量制御の対象ボイラ・燃料を変更す
る操業方法において、前記配管での実蒸気圧力の代表値
と、該配管での蒸気圧力の目標値とを比較し、代表値が
目標値よりも高い場合には燃料の単位熱最当たりの蒸気
発生量が小さい順に燃料供給量の制御対象順位を定め、
逆に目標値が代表値よりも高い場合には前記制御対象順
位とは逆に制御対象順位を定め、この順位に従って制御
対象のボイラ・燃料を切替えて共通配管での圧力変動及
び蒸気発生設備での燃料消ｇＩ量を抑制することを特徴
とする。

〔作用〕

本発明は、蒸気発生設備全体での燃料供給量の制御対象
順位を定めて制御対象燃料の切替えを行うので、設備上
の制約があっても共通配管内の蒸気圧を一定にする燃料
を制御の対象にでき、またこれにより蒸気発生設備全体
での燃料使用量を最少にできる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明を混焼ボイラを複数有する蒸気発生設備
に適用した場合の実施状態を示すロジック図であり、図
中１．２・・・、ｎは蒸気発生設備を構成する複数の混
焼ボイラ（以下単にボイラという）を示す。ボイラｌ、
２．・・・、ｎの出口には蒸気圧を検出する圧力検出器
（図示せず）及び蒸気発生量を検出する流量計（図示せ
ず）が設けられており、各ボイラ１，２．・・・、ｎの
出口を経た蒸気は図示しない共通配管へ導かれる。

上記圧力検出器にて検出された圧力Ｐ１．Ｐ２＋・・・
、Ｐｎは平均圧力演算器１１へ与えられ、平均圧力演算
器１１ばボイラ数に応じた数の入力信号Ｐ、。

Ｐ２、−、Ｐｎの平均値Ｐｔａ　　（−（ＰＨ＋Ｐ２　
＋・・・＋Ｐｎ）／ｎ）を算出し、その平均値Ｐｔａを
共通配管内での実蒸気圧力の代表値として偏差演算器１
２へ与える。この平均値Ｐ１１は共通配管内の蒸気圧力
と実質的に等値である。偏差演算器１２には目標圧力設
定器１３から共通配管での蒸気圧力の目標値Ｐｓが与え
られるようになっており、偏差演算器１２は平均値Ｐｍ
と目標値Ｐｓとの偏差ΔＰ　（＝Ｐｍ−Ｐｓ）を求めて
これを上記代表値とし、その代表値、即ち偏差ΔＰをｐ
ｒｏ制御装置１４及び圧力制御切替演算回路１５へ与え
る。

ボイラ１，２．・・・、ｎは、夫々複数の燃料Ａ１゜Ａ
２．・・・、Ａｍが供給回部となっており、その現状の
燃料使用量信号ＦＩＩ　＋　　Ｆ　２１　、　・・ｌ’
ｎ＋＋、Ｆ、２゜Ｆ　２２　、−　Ｆ　ｍ＋、・・・、
Ｆ　１ｎ＋　　Ｆ　２ｎ＋　”’＋　　Ｆｍｎが燃料の
数に対応させて設けた偏差演Ｗ器７１１，７２１．・・
・７ｍｌ、７１２、７２２．　＝−７ｍ２　、＝−１７
１ｎ、　？２ｎ、　−、７ｓｎ及び圧力制御切替演算回
路１５へ与えられる。上記偏差演算器７１１．・・・、
　７ｎ＋には、夫々後に説明する積分器５１１．・・・
、　５ｎ＋の出力信号が燃料供給量監視用の上下限リミ
ッタ６１１．　　・・・、　６ｎ＋へ与えられてこれを
経た信号が入力されるようになっている。

ＰＩＤ制御装置１４は偏差ΔＰに関する信号が入力され
ると、各ボイラｌ、２．・・・、ｎについて偏差ΔＰを
解消せしめるべき燃料使用量に関する信号に偏差信号を
変換するものであって、その出力側は夫々ＰＩＤ制御装
ｒ！１１４からの出力信号を時間積分する積分器５１１
．−．５ａ＋ｎとスイッチＳＨ１１、−、ＳＷａ＋ｎを
介して連結可能となっており、スイッチ”１１＋・・・
、　ＳＷｍｎの夫々の開閉は全スイッチの中で１つのス
イッチが閉となるように圧力制御切替演算回路１５にて
制御される。

上記上下限リミッタ６１１．−、６ｎ＋は、積分５５１
Ｌ・・・、　５ｎ＋からの出力信号がその上、下限値内
にあるときには入力した信号をそのまま偏差演算器７１
１゜・・・７ＩｌＩｎへ出力し、積分器５１１．・・・
＋　５＋ｗｎからの出力信号が上、下限値に達すると上
限値信号ｆｌｕ・・・、ｌｌ＋ｗｎ又は上限値信号Ｌ１
ピ・・、　Ｌａ１ｎを圧力制御切替演算回路１５へ出力
する。

偏差演算器７１１．・・・７ｎ＋は前記燃料使用量信号
Ｆｌ＋。

・・・、Ｆａｎと上下限リミッタ６１１．・・・ｆＢ＋
ｎからの出力信号とを減算し、その算出信号をＰＩＤ制
御器８１１゜・・・＋８ｓｎへ与える。

ＰＩＤ制御器８１１．−．８ｎ＋は偏差演算器７１１．
−．７ｎ＋からの出力信号に基づいて各燃料供給用配管
（図示せず）に設けた流量調整弁（図示せず）の開閉及
び開度を調節する。

前記流量針にて検出された蒸気発生量に関する信号Ｃは
各ボイラ１，２．・・・、ｎに設けられた蒸気発生量監
視用の上下限リミッタ９１．９２．・・・＋９ｎに与え
られ、その下限値又は下限値となると上限値信号Ｓ’Ｉ
　＋　Ｓｎ２　＋　・・”＋　ＳＨｎ又は下限値信号Ｓ
Ｌ、。

ＳＣ２，・・・、　ＳＬｎを圧力制御切替演算回路１５
へ与える。

圧力制御切替演算回路１５にはボイラ１，２．・・・。

ｎのうちの成るボイラｊについてその蒸気発生量ｙ３が
下記ｔｌ１式にて表わされることを利用して、成る１つ
の燃料Ａｉ（１≦ｉ≦ｍ）消費量を単位操作量Δｘｉ、
例えば１ｋＮｍ３／）ｌだけ消費させたときの草気発生
量変化Δｙｉｊを求める下記（２）式が設定されている
。

ｙｊ＝ｆｊ　（ｘ＋　ｙ＋　　Ｘ２　ｊ＋−＋　　ｘｉ
ｊ、　・）　　・ｔｔ＋但し、　ｆｊ：ボイラｊの蒸気
発生関数ｘｉｊ　：燃料＾ｊのボイラｊでの消費量Δｙ
ｉｊ　＝ｆｊ　（・・・、　ｘｉｊ　＋Δにｊ、・・・
）−「ｊ（・・・＋　ＸＩＪ＋・・・）・・・（２）な
お、上記ｆｊは、１種の燃料について第２図に示す燃料
使用量Ｆ（横軸）と蒸気発生量Ｓ（縦軸）との間にある
曲線関係を、第３図（横軸は燃料使用量をとり縦軸は蒸
気発生量をとっている）に示すように燃料使用量の成る
量までを複数に例えばに等分し、各区域内の関係を直線
として返信してその近似した関数とし、使用する燃料す
べてについてその関数を求めてそれらの関数を加えたも
のを用いる。

圧力制御切替演算回路１５は、各ボイラｊ、各燃料＾ｉ
について下記（３）式にて示す成る燃料使用量からの燃
料使用変化量に対する蒸気発生変化量、つまり第３図に
示す該当する燃料使用量の区間での直線の傾き（以下こ
れを蒸気発生量変化係数という）αｉｊ、を算出する。

αｉｊ＝　　Δｙｉｊ　　　／　ΔＸ量　・　ｑｉ　　
　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）但し、ｑ
ｉ：単位燃料使用優男たりの熱量算出値の総数は燃料数
ｍとボイラ数ｎとの積となる。また、算出値を例えば下
に示す如く大→小となる順に記↑、αし、上述のαｉｊ
の算出〜記憶を一定ピッチで繰り返す。

αｉｊ’　＞αｉｊ２＞・−＞ａＢ　　＞−＞ｃｒｉｊ
″ｎ但し、ｌ：順位 上記順位ｌは蒸気発生量変化係数αｉｊが大きいもの程
小さく、逆に蒸気発生量変化係数αｉｊが小さいもの程
大きい。

更に、圧力制御切替演算回路１５は偏差ΔＰを入力する
と、八Ｐがこれに予め設定しである不感帯０±β内にあ
るか、不感帯の上田値βよりも大きいか又はその下限値
−βよりも小さいかを判定し、ΔＰが不感帯内にあると
きには閉スィッチをそのままとする。そして、ΔＰ〈−
βのときには、上記順位ｌが一番小さいαｉｊ、つまり
蒸気発生量変化係数が一番大きいαｉｊ、についてのボ
イラ・燃料を選択するように該当するスイッチを閉とす
ると共にそれまで閉であったスイッチ間とし、上下限リ
ミッタ６１１．・・・、　６ｍｎ又は９１．・・・、９
ｎから上限値信号ＩＩＨ，−１１ｍｎ、又は５ｌｌｌ　
、　・・・５ｌｌｎが入力されるまで維持し、その信号
が入力されると次順位のボイラ・燃料に関するスイッチ
に）ＩｆＩ次切替える。逆にΔＰ〉βのときには上記順
位ｌが一番大きいαｉｊについてのボイラ・燃料を選択
するように該当するスイッチを閉とすると共にそれまで
閉であったスイッチを開とし、上下限リミッタ６１１゜
・・・＋　６ｍｎ又は９１．・・・＋９ｎから下田値信
号ＬＬ１＋　・・・。

１、ｍｎ又はＳｔ、、、・・・、　ＳＬｎが入力される
まで維持し、その信号が入力されると、次順位のボイラ
・燃料に関するスイッチに順次切替える制御を一定時間
ピンチで行う。

このように構成した蒸気発生設備による本発明の操業方
法について以下に説明する。

各ボイラ１．２．・・・、ｎの出口圧力Ｐ、、Ｐ２゜・
・・、Ｐｎが平均圧力演算器１１へ入力されると平均圧
力演算器１１は前記代表値としてその平均値Ｐｔｍを求
め、偏差演算器１２はその平均値Ｐｔａと、目標圧力設
定器１３からの目標値Ｐｓとの偏差ΔＰを求める。

圧力制御切替演算回路１５はＦｌ、・・・、Ｆｍｎに基
づいて前記（２）式によりΔｙｔｊを算出し、その算出
値と（３）式とによりαｉｊを全ボイラ・燃料について
算出して算出値を大−小の順に記憶する演算処理を一定
ピッチで行う。そして、偏差演算器１２からの偏差ΔＰ
に関する信号を入力すると、偏差ΔＰと予め設定されて
いる不感帯定数βとに基づき、−β≦ΔＰ≦β、ΔＰ〈
−β又はΔＰ〉βを一定時間ピッチで判定し、−β≦Δ
Ｐ≦βのときは閉スィッチの位置をそのままとする。ま
た、ΔＰ〈−βのときには順位ｌが小さい順に制御対象
順位を定め、逆にΔＰ〉βのときには順位ｅが大きい順
に制御対象順位を定め、該当する方の制御対象順位の一
番若いスイッチ紬、１．・・・、　５Ｗｍｎを閉とする
と共にそれまで閉であったスイッチを開とする。

ＰＩＤ制御装置Ｉ４は偏差演Ｗ、器１２から偏差ΔＰを
入力すると各ボイラ１，２．・・・、ｎについてそれを
解消すべき燃料使用量信号を求める。求まった値は、上
述のようにして閉となったスイッチを介し、そのスイッ
チと連結された精分器５１１．・・・。

５ｍｎ及び上下限リミッタ６１１．・・・、　６ｔｓｎ
を経て偏差演算器７１１．・・・、　７ｍｎに与えられ
る。

偏差演算器７１１．・・・７ｍｎはその入力信号と、他
の入力信号つまり燃料Ａ　Ｉ　＋　Ａ２　＋　・・・、
Ａｍ使用量に関する信号との偏差を求め、ＰＩＤ制御装
置８１１゜・・−＋　８＋＊ｎはその偏差に基づき燃料
供給量Ｉ３．．＋３２゜・・・、Ｂｎに関する信号を前
記流量調節弁（図示せず）に与える。これにより該当す
るスイッチを介してＰＴＤ制御装置１４と連結されたボ
イラ・燃料について燃料供給量が調節される。

然る後、燃料供給量監視用の上下限リミッタ６１１゜・
・・、　５ｍｎ又は蒸気発生量監視用の上下限リミッタ
９１゜・・・、　９ｎから上限値信号又は下限値信号が
発せられると、圧力制御切替演算回路１５は次順位ｌの
スイッチを選択してそれを閉とし、同時に今迄閉であっ
たスイッチを開とする制御を制御対象順位に従って順次
行う。

そして、次のピンチとなると、次のピンチでも前同様の
演算制御を行い、これを繰り返す。

なお、上記実施例では第３図に示す如く直線に近似した
関数よりαｉｊを求めているが、本発明はこれに限らず
圧力制御切替演算回路１５に現状燃料使用量が人力され
たときに第２図に示すような曲線に基づき現状使用量の
ときの曲線の傾きを求めてαｉｊを決定してもよい。

また、上記実施例ではαｉｊを大−小の順に記憶させて
いるが、本発明はこれに限らず小−大の順に記憶させて
も実施できる。

更に、上記実施例では共通配管内の実蒸気圧力の代表値
として、各ボイラの出口での蒸気圧力の平均値を用いる
ようにしているが、本発明はこれに限らず共通配管内の
蒸気圧力を検出してこの検出値を用いても実施できる。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明は燃料供給量の制御対象をボ
イラ及び燃料の順位を定めて行うので、設備上の制約に
依らず共通配管内の蒸気圧を一定に維持できると共に、
蒸気発生設備全体の燃料使用量を減少できる優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図、第３
図は蒸気発生量変化係数の決定内容説明図、第４図、第
５図は従来技術の内容説明図である。 １．２．・・・、ｎ・・・ボイラ　　１１・・・平均圧
力演算器　　１２・・・偏差演算器　　１３・・・目標
圧力設定器　　１４・・・ＰｒＤ　？ｔ制御器　　１５
・・・圧力側御切替演算回路　　ＳＷ、、、　　・・・
＋　ＳＷ＊１１・・・スイッチ特　許　出願人　　住友
金属工業株式会社代理人　弁理士　　河　　野　　登　
　夫ｆ車吟イ史月弓１（Ｎｎｒ’／Ｈ） 篤２図 Ｗ、５４９１月１ｔ（Ｎ、−レ／Ｈ） 第　３　図 ＡＩ　　Ａｍ　　　　Ａｔ　　　Ａｍ　　　　　　　　
　　　ＡＩ　　　Ａｍ第　４　図 メ４五車１イ１１ｙ＠量 ＝口 第　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のボイラ夫々に複数種の燃料を供給し、各ボイ
   ラにて発生した蒸気を全ボイラ共通の配管にて送気する
   ようになした蒸気発生設備の燃料供給量制御の対象ボイ
   ラ・燃料を変更する操業方法において、 前記配管での実蒸気圧力の代表値と、該配 管での蒸気圧力の目標値とを比較し、 代表値が目標値よりも高い場合には燃料の 単位熱量当たりの蒸気発生量が小さい順に燃料供給量の
   制御対象順位を定め、逆に目標値が代表値よりも高い場
   合には前記制御対象順位とは逆に制御対象順位を定め、
   この順位に従って制御対象のボイラ・燃料を切替えて共
   通配管での圧力変動及び蒸気発生設備での燃料消費量を
   抑制することを特徴とする蒸気発生設備の操業方法。