JP2003090511A - ボイラのso3抑制式空燃比制御方法 - Google Patents
ボイラのso3抑制式空燃比制御方法Info
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Abstract
抑制できるボイラのSO 3 抑制式空燃比制御方法を提供
する。 【解決手段】 高イオウ分燃料を使用してボイラ10を
運転し、そのボイラ10から排出される排ガス中に含ま
れるSO3 の発生を抑制するボイラのSO3 抑制式空燃
比制御方法において、ボイラ負荷に合わせた供給燃料量
と設定空気量でボイラ10を運転し、そのボイラ出口の
排ガス中のSO3 濃度を検出し、その検出したSO3 濃
度から予め設定したSO3 濃度に対する空気補正量を求
め、その空気補正量で、設定空気量を補正するようにし
たものである。
Description
してボイラを運転したとき排ガス中に高濃度に含まれる
SO3 を抑制できるボイラのSO3 抑制式空燃比制御方
法に関するものである。
排ガスは、アンモニア注入設備を備えた脱硝装置、空気
予熱器、電気集塵器、脱硫装置を経て煙突出口から大気
中に放出される。
ボイラ負荷に応じた燃料流量信号に対して、これを十分
に完全燃焼し得るように予め設定されている燃料流量に
応じた最適空気流量を出力して燃焼している。
機構として、ボイラ出口に排ガスO 2 計を設置してお
り、O2 濃度について、計測値と設定値との間の偏差を
算出し、負荷変化や燃料の性状に応じて供給空気量を制
御している。
づいて、O2 設定用の関数発生器61が、酸素量を設定
し、その設定値が第1差分器62に入力される。他方、
ボイラ出口の排ガスO2 計63,63の検出値が平均化
回路64に入力されてその相加平均値が、第1差分器6
2に入力される。第1差分器62は、関数発生器61で
設定された酸素量と平均化回路64からの相加平均した
酸素量との差分を求め、この値を、高選択器65を通
じ、負荷変化修正回路66に入力する。負荷変化修正回
路66は、入力された値を演算して、その結果を積分器
67とゲイン設定器68に出力し、これらを基に総和器
69が制御量を求め、これを空燃比設定器70に入力す
る。入力された値より空燃比設定器70は空燃比を求
め、この空燃比が乗算器71に出力される。上述した発
電量要求(MWD)60により設定されるボイラ燃焼量
指令(燃料供給量)72に基づいて、乗算器71は、空
気量を計算し、ボイラ全空気量制御指令値73をつくり
出す。
づいた設定酸素量と、排ガスO2 計63,63で検出し
た未燃酸素量の偏差を求め、その偏差に基づいてフィー
ドバック制御を行うことで、負荷変動や燃料性状の応じ
て最適な空気量で運転することができる。
選択器74を通して第2差分器75に入力されて、第2
差分器72で、その低選択器74で選択された酸素量と
最低酸素設定器75から入力された最低酸素量との差分
が求められ、その差分が高選択器65に入力されること
で、第1及び第2差分器62,76での差分のうち高い
方が負荷修正回路66に入力されることで、過剰に酸素
量を供給しないような制御がなされる。
値で検出される未燃酸素量が多ければ、第1差分器62
での差分は、少なくなるためボイラ全空気量は抑えられ
ると共に最低酸素供給量を下回らないように制御がなさ
れる。
プラントで、高濃度のイオウ分を含む高S分燃料を使用
して、燃焼したした場合、排ガス中に多量のSO3 が発
生する。
転へ悪影響を与えることから、その排出量は極力抑える
ことが望ましい。通常のボイラの後流機器には、脱硝装
置、AH(空気予熱器)、EP(電気集塵器)、脱硫装
置等が配置される場合があるが、排ガス温度が酸露点を
下回る箇所では低温腐食の問題、脱硝装置でNH3 が注
入される場合は、下流のAHにおける酸性硫安の析出に
よるエレメント閉塞の問題、またガス中SO3 ミストが
煙突から排出することによる紫煙の問題などが挙げられ
る。
ボイラ出口の未燃酸素濃度を検出して最適空気量を制御
しても、SO3 の発生を抑制することはできない。
ときのSO2 からSO3 への酸化機構については、燃焼
火炎中で発生するものと、燃焼排ガスと接触する金属酸
化物によって生成するものの2つに分けられると一般に
いわれている。
量を低減させるとSO3 発生量が少なくなる傾向にあ
る。高S分燃料を燃焼させた場合の空気比が発生SO3
に及ぼす影響の例を図4(図4は、A,B,Hedley;J.Inst.
Fuel,April.142(1967)より引用)に示すが、これによれ
ば空気比=1付近でSO3 生成量が急激に減少してほぼ
ゼロになることが分かる。このことからボイラの低空気
比燃焼ががSO3 の発生抑制に非常に有用な手段である
ことが分かる。
燃焼が不完全燃焼となり、CO濃度が上昇する問題を発
生する。これはボイラの燃焼効率の低下をきたすととも
に高濃度で大気に放出されると周辺への悪影響が避けら
れない。
し、ボイラを最適に運転しつつ、SO3 の発生を抑制で
きるボイラのSO3 抑制式空燃比制御方法を提供するこ
とにある。
に、請求項1の発明は、高イオウ分燃料を使用してボイ
ラを運転し、そのボイラから排出される排ガス中に含ま
れるSO3 の発生を抑制するボイラのSO3 抑制式空燃
比制御方法において、ボイラ負荷に合わせた供給燃料量
と設定空気量でボイラを運転し、そのボイラ出口の排ガ
ス中のSO3 濃度を検出し、その検出したSO3 濃度か
ら予め設定したSO3 濃度に対する空気補正量を求め、
その空気補正量で、設定空気量を補正するようにしたボ
イラのSO3 抑制式空燃比制御方法である。
のCO濃度を検出し、そのCO濃度を基に上記空気補正
量を調整する請求項1記載のボイラのSO3 抑制式空燃
比制御方法である。
の未燃酸素濃度を検出し、その未燃酸素濃度を基に、補
正した設定空気量との偏差を求め、これによりボイラに
供給する空気をフィードバック制御する請求項1記載の
ボイラのSO3 抑制式空燃比制御方法である。
添付図面に基づいて詳述する。
る。
1から噴射された重油や微粉炭、オリマルジョン燃料な
どが燃焼される火炉12と、その火炉12で発生した燃
焼ガスと熱交換してスチームを発生する過熱器、エコノ
マイザなどの伝熱管13が配置された後部伝熱部14か
らなり、そのボイラ10の後部伝熱部14から排出され
る排ガスのダクト15に、脱硝装置16、空気予熱器1
7、電気集塵器18、脱硫装置19、煙突20が順次接
続されるバーナ11には、押込通風機21より空気供給
ライン22を介し、途中で空気予熱器17により排ガス
と熱交換して予熱された焼焼用の空気が供給されるよう
になっている。
で、排ガス中のNOxが脱硝され、空気予熱器17で燃
焼空気と熱交換して冷却され、電気集塵器18で除塵さ
れ、脱硫装置19で、排ガス中のSO2 が除去されて煙
突20から大気に排出される。
内或いはその出口(または空気予熱器17或いは電気集
塵器18の入口側)でアンモニア(NH3 )を噴射する
ことで、硫安とされ、電気集塵器18で捕集除去され
る。
部伝熱部14から脱硝装置16に至るダクト15aに、
排ガス中の酸素濃度を測定するO2 分析計23、一酸化
炭素濃度を検出するCO分析計24、SO3 濃度を計測
するSO3 分析計25が接続され、これらO2 ,CO,
SO3 の濃度を検出することで、ボイラ負荷に合わせ
て、発生するSO3 を抑制しつつ最適な空気量を制御で
きるようにしたものである。
2 分析計23、CO分析計24については、JIS化さ
れている機器を用いる。またSO3 分析計25について
は、本出願人が先に提案した煙道中のSO3 ガスの濃度
算出方法(特願平11−374106号)によりリアル
タイムで濃度分析を行う。このSO3 分析法は、排ガス
の一部を、そのまま分光セルに導入し、これを紫外線域
の波長域で、SO2 等混在した分光スペクトルを求める
と共に予めSO2 等を混在させた既知の濃度のサンプル
ガスの吸光度スペクトルをとり、これを多変量解析によ
りSO3 ガスの検量線を作成しておき、これを基に、計
測した排ガスの吸光度スペクトルから排ガス中のSO3
ガスの濃度を求めるようにしたもので、これにより従来
のように時間遅れなくリアルタイムでSO3 ガスの濃度
分析が行えるようにしたものである。
比制御のブロック図を図2により説明する。
ック図に、CO分析計24とSO3濃度を計測するSO3
分析計25の検出値を基に、ボイラでの発電量要求
(MWD)30に基づいて、O2 設定用の関数発生器3
1で設定される酸素量を補正する回路を加えたものであ
る。
求(MWD)30に基づいて、O2設定用の関数発生器
31が、酸素量を設定し、それを後述する補正用総和器
32、補正用高選択器33を介して第1差分器34に入
力される。
1の検出値が平均化回路35に入力されてその相加平均
値が、第1差分器34に入力される。第1差分器34
は、入力された酸素量と平均化回路35からの相加平均
した酸素量との差分を求め、この値を、高選択器36を
通じ、負荷変化修正回路37に入力する。
演算して、その結果を積分器38とゲイン設定器39に
出力し、これらを基に総和器40が、制御量を求めて空
燃比設定器41に入力する。これにより、空燃比設定器
41は空燃比を求め、この空燃比が乗算器42に出力さ
れ、上述した発電量要求(MWD)30により設定され
るボイラ燃焼量指令(燃料供給量)43に基づいて、乗
算器42が、空気量を計算し、ボイラ全空気量制御指令
値44をつくり出すことでフィードバック制御がなされ
る。
選択器45を通して第2差分器46に入力されて、第2
差分器46で、その低選択器45で選択された酸素量と
最低酸素設定器47から入力された最低酸素量との差分
が求められ、その差分が高選択器36に入力されること
で、第1及び第2差分器34,46での差分のうち高い
方が負荷修正回路37に入力されることで、過剰に酸素
量を供給しないような制御がなされる。
0は、O2 設定用の関数発生器31の他に、最低O2 設
定用の関数発生器50とSO3 設定用の関数発生器51
に入力される。
化回路52に入力され、平均化回路52で相加平均がな
されて、第3差分器53に入力され、その差分器53
で、SO3 設定用の関数発生器51から入力される酸素
量との差分が求められる。
数は、図3(a)に示したグラフに基づいた関数となっ
ており、発電量要求(MWD)の変化に対して、すなわ
ち供給燃料の増減に対して、一定のSO3 濃度となるよ
うにSO3 が設定され、その設定のSO3 濃度と平均化
回路52で相加平均がなされたSO3 濃度との差分が第
3差分器53で求められ、その差分が、積分器54に入
力されると共にその演算結果が、SO3 補正用の関数発
生器55に入力される。
は、図3(b)に示したグラフに基づいた関数となって
おり、積分器54からのSO3 濃度の差分(ΔSO3 )
に基づいた空気量(O2 )が演算される。この図3
(b)のグラフは、差分(ΔSO3)があるときは、空
気量(O2 )を設定値(0)より順次減らすようにし、
差分(ΔSO3 )が所定値を越えたときは、設定値より
−2.5%減じた値となる空気量(O2 )となるように
なっている。
た補正空気量は、乗算器56に入力される。
平均化回路57に入力され、平均化回路57で相加平均
がなされて、CO補正用関数発生器58に入力される。
3(c)に示したグラフのように、CO濃度が100p
pm以下のときには、COによる補正係数が1で、10
0ppmを越えて1000ppmまでは、順次係数が0
となるような関数となっている。
出値は、CO補正用関数発生器58に入力され、そのC
O濃度に応じた係数が乗算器56に入力される。乗算器
56は、入力された補正空気量に係数を乗じて補正用総
和器32に出力する。
生器31から出力された設定空気量と補正空気量の総
和、すなわち設定空気量から補正空気量を減じて補正用
高選択器33に出力する。
の関数発生器50の最低設定空気量と補正用総和器32
から入力された空気量を比較していずれか高い方を第1
差分器34に出力する。
のSO3 ,COの濃度を加味して補正した設定空気量
は、上述したように未燃酸素の検出値に基づいて最適空
気量のフィードバック制御が行われる。
うに、ボイラへの最適供給空気量を制御することで、従
来の空気量制御に比べて、燃料性状の変化、ボイラ燃焼
状態の変化、経時的な伝熱面の汚れに起因する排ガス中
の、排ガス中のSO3 濃度上昇を抑制することが可能と
なり、これにより、SO3 が原因で生じるボイラの後流
機器での悪影響(閉塞、低温腐食、紫煙)を抑制し、機
器を長寿命にすることができる。
の違い、経時的なボイラ汚れなどにより、排ガス中のS
O3 分が上昇しても、そのSO3 変化を検出し、これを
基にフィードバック制御により、空気量を適切に制御し
てSO3 の発生を抑制することが可能となる。
である。
における制御ブロック回路を示す図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 高イオウ分燃料を使用してボイラを運転
し、そのボイラから排出される排ガス中に含まれるSO
3 の発生を抑制するボイラのSO3 抑制式空燃比制御方
法において、ボイラ負荷に合わせた供給燃料量と設定空
気量でボイラを運転し、そのボイラ出口の排ガス中のS
O3 濃度を検出し、その検出したSO 3 濃度から予め設
定したSO3 濃度に対する空気補正量を求め、その空気
補正量で、設定空気量を補正することを特徴とするボイ
ラのSO3 抑制式空燃比制御方法。 - 【請求項2】 ボイラ出口の排ガス中のCO濃度を検出
し、そのCO濃度を基に上記空気補正量を調整する請求
項1記載のボイラのSO3 抑制式空燃比制御方法。 - 【請求項3】 ボイラ出口の排ガス中の未燃酸素濃度を
検出し、その未燃酸素濃度を基に、補正した設定空気量
との偏差を求め、これによりボイラに供給する空気をフ
ィードバック制御する請求項1記載のボイラのSO3 抑
制式空燃比制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001281715A JP4639562B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | ボイラのso3抑制式空燃比制御方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001281715A Expired - Lifetime JP4639562B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | ボイラのso3抑制式空燃比制御方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007061106A1 (ja) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Electric Power Development Co., Ltd. | 酸素燃焼ボイラの燃焼制御方法及び装置 |
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-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001281715A patent/JP4639562B2/ja not_active Expired - Lifetime
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AU2006316951C1 (en) * | 2005-11-28 | 2010-09-09 | Electric Power Development Co., Ltd. | Combustion control method and device of oxygen combustion boiler |
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---|---|
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