JP2019211193A - 燃焼設備の状態量推定方法、燃焼制御方法、及び燃焼制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
態量を精度良く推定することができる。
を行うように構成され、前記燃焼制御装置は、プロセッサ及びメモリを備え、前記メモリは、k−1番目の時刻における前記状態量とk番目の時刻における前記状態量との関係を示す状態方程式と、k番目の時刻における前記状態量とk番目の時刻における前記観測量及び/又は前記演算量との関係を示す観測方程式とを記憶し、前記プロセッサは、前記状態空間モデルを用いた前記状態量の推定を行うために、前記メモリから前記状態方程式を読み出し、k−1番目の時刻における前記状態量を前記状態方程式に適用してk番目の時刻における前記状態量の推定値を演算するステップと、前記メモリから前記観測方程式を読み出し、k番目の時刻における前記状態量の前記推定値を前記観測方程式に適用してk番目の時刻における前記観測量及び/又は前記演算量の予測値を演算するステップと、前記観測点において計測器を用いて前記観測量の実際の観測値を取得するステップと、前記観測量の前記予測値と前記観測値との差分を演算するステップと、k番目の時刻における前記状態量の前記推定値を、前記差分に基づいて補正するステップと、を実行するように構成されることを特徴とする燃焼設備の燃焼制御装置である。
燃焼帯21c各々の下部からストーカ式焼却炉21の内部に供給される。また、二次燃焼空気bdは、二次燃焼空気ブロワ28により所定の圧力まで昇圧された上で、二次燃焼空気調節ダンパ29を経て、ストーカ式焼却炉21の内部に供給される。ここで、供給される一次燃焼空気ba、bb、bcおよび二次燃焼空気bdの流量は、一次燃焼空気ブロワ26ないし二次燃焼空気ブロワ28の回転速度や、一次燃焼空気調節ダンパ27a〜27cないし二次燃焼空気調節ダンパ29の開度を変化させることで調節することができる。
Xi(k/k−1)=A1(k)Xi(k−1/k−1)+A2(k)u
と記述することができる。
Yj(k+N)=B1(k)Xi(k/k−1)+v
と記述することができる。
も含む場合があるものとする。
Xi(k/k)=E(Xi(k/k−1),Yj*(k+N),K(k+N))
に従って演算する。ここで、K(k)は観測量の予測誤差(すなわちステップ7で得られた差分)ej(k)と観測誤差vとによって定められる関数であり、より具体的には、予測誤差ej(k)の分散共分散行列P(k)と観測誤差vの分散Q(k)を用いて
K(k)=P(k)B1(k)T(B1(k)P(k)B1(k)T+Q(k))−1
と表される。例えば、関数Eは
Xi(k/k)=Xi(k/k−1)
+K(k+N)(Yj*(k+N)−B1(k+N)Xi(k+N/k+N−1))
と記述することができる。
重量計46によって測定された観測量である上述の被燃焼物ホッパ投入量から、所定の理論式又は経験則に従って算出することができる。また、燃焼炉発生熱量は、廃熱ボイラ30における蒸気gの発生量から所定の理論式又は経験則に従って算出することができる。図3は更に、被燃焼物燃焼炉投入量及び被燃焼物発熱量を示す。被燃焼物燃焼炉投入量は、被燃焼物aを一時的に蓄積しているごみホッパ23から、ごみ供給装置24によってストーカ式焼却炉21へ単位時間当たりに投入される被燃焼物aの重量を表し、被燃焼物発熱量は、被燃焼物aを燃焼させた時に発生することが見込まれる単位重量当たりの発熱量を表す。被燃焼物燃焼炉投入量及び被燃焼物発熱量は、上記の被燃焼物ホッパ投入量、被燃焼物ホッパ残容量、被燃焼物密度、及び燃焼炉発生熱量を観測量又は演算量として本実施形態の状態量推定方法を実施することによって推定された状態量である。
21 ストーカ式焼却炉
21a 乾燥帯
21b 燃焼帯
21c 後燃焼帯
22 ごみクレーン
23 ごみホッパ
24 ごみ供給装置
25a〜25c ごみ送り装置
26 一次燃焼空気ブロワ
27a〜27c 一次燃焼空気調節ダンパ
28 二次燃焼空気ブロワ
29 二次燃焼空気調節ダンパ
30 廃熱ボイラ
31 排ガス浄化装置
32 煙突
33 排ガス再循環送風機
34 再循環排ガス量調節ダンパ
35 蒸気タービン発電機
36 炉内冷却水量調節バルブ
37 脱硝薬剤量調節バルブ
41 火炎位置検出装置
42 焼却炉出口排ガス温度計
43 ボイラ出口排ガス酸素濃度計
44 煙突排ガス濃度計
45 蒸気流量計
46 投入被燃焼物重量計
50 燃焼制御装置
a 被処理物
ba〜bc 一次燃焼空気
bd 二次燃焼空気
c 主灰
d 燃焼排ガス
f 再循環排ガス
g 蒸気
h 炉内冷却水
i 脱硝薬剤
Claims (9)
- 被燃焼物を燃焼させる燃焼設備において、直接的に計測することが困難な1つ以上の状態量を推定する方法であって、
前記1つ以上の状態量を目的変数とし、前記燃焼設備に設置された1つ以上の観測点において直接的に計測することが可能な1つ以上の観測量及び/又は前記1つ以上の観測量から演算によって求めることが可能な1つ以上の演算量を説明変数とした状態空間モデルを用いて、前記目的変数を推定することを特徴とする燃焼設備の状態量推定方法。 - 前記状態空間モデルを用いた前記目的変数の推定は、コンピュータのプロセッサによって、
k−1番目の時刻における前記状態量とk番目の時刻における前記状態量との関係を示す状態方程式を前記コンピュータのメモリに記憶させるステップと、
k番目の時刻における前記状態量とk番目の時刻における前記観測量及び/又は前記演算量との関係を示す観測方程式を前記メモリに記憶させるステップと、
前記メモリから前記状態方程式を読み出し、k−1番目の時刻における前記状態量を前記状態方程式に適用してk番目の時刻における前記状態量の推定値を演算するステップと、
前記メモリから前記観測方程式を読み出し、k番目の時刻における前記状態量の前記推定値を前記観測方程式に適用してk番目の時刻における前記観測量及び/又は前記演算量の予測値を演算するステップと、
前記観測点において計測器を用いて前記観測量の実際の観測値を取得するステップと、
前記観測量の前記予測値と前記観測値との差分を演算するステップと、
k番目の時刻における前記状態量の前記推定値を、前記差分に基づいて補正するステップと、
を実行することによって行われることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備の状態量推定方法。 - 前記観測量の前記実際の観測値はk+N番目の時刻において計測された値であり、前記差分はk+N番目の時刻における前記予測値と前記観測値との差分であることを特徴とする請求項2に記載の燃焼設備の状態量推定方法。
- 前記Nは、前記燃焼設備における前記状態量の時間的変化と前記観測量の時間的変化との相関関係に応じた時間差を表すことを特徴とする請求項3に記載の燃焼設備の状態量推定方法。
- 前記状態量は、前記被燃焼物の状態量、触媒の状態量、及び流動媒体の流動状態に対応する状態量のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の燃焼設備の状態量推定方法。
- 前記被燃焼物の状態量は、前記被燃焼物の低位発熱量、高位発熱量、水分含有量、可燃分含有量、灰分含有量、炭素含有量、水素含有量、窒素含有量、硫黄含有量、塩素含有量、水銀含有量、ごみ種別、及びごみ種別組成割合のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項5に記載の燃焼設備の状態量推定方法。
- 前記観測量及び前記演算量は、前記被燃焼物の重量、体積、密度、及び供給量、前記燃焼設備の内部温度、出口温度、内部圧力、供給空気量、供給水量、供給薬剤量、及び発生熱量、前記燃焼設備から排出される排ガスの流量、流速、密度、及び温度、前記排ガスに含まれる一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、窒素酸化物濃度、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度、水分濃度、水銀濃度、ばいじん濃度、酸素濃度、及び窒素濃度、前記排ガスを冷却
するボイラ設備の蒸気流量、蒸気圧力、蒸気温度、給水流量、及び保有水量、並びに前記排ガスに供給される薬剤量のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の燃焼設備の状態量推定方法。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の燃焼設備の状態量推定方法に従って推定された状態量に基づいて前記燃焼設備の燃焼制御を行うことを特徴とする燃焼設備の燃焼制御方法。
- 被燃焼物を燃焼させる燃焼設備の燃焼制御を行う燃焼制御装置であって、
前記燃焼制御装置は、前記燃焼設備において直接的に計測することが困難な1つ以上の状態量を目的変数とし、前記燃焼設備に設置された1つ以上の観測点において直接的に計測することが可能な1つ以上の観測量及び/又は前記1つ以上の観測量から演算によって求めることが可能な1つ以上の演算量を説明変数とした状態空間モデルを用いて、前記状態量を推定し、前記推定された状態量に基づいて前記燃焼設備の燃焼制御を行うように構成され、
前記燃焼制御装置は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記メモリは、k−1番目の時刻における前記状態量とk番目の時刻における前記状態量との関係を示す状態方程式と、k番目の時刻における前記状態量とk番目の時刻における前記観測量及び/又は前記演算量との関係を示す観測方程式とを記憶し、
前記プロセッサは、前記状態空間モデルを用いた前記状態量の推定を行うために、
前記メモリから前記状態方程式を読み出し、k−1番目の時刻における前記状態量を前記状態方程式に適用してk番目の時刻における前記状態量の推定値を演算するステップと、
前記メモリから前記観測方程式を読み出し、k番目の時刻における前記状態量の前記推定値を前記観測方程式に適用してk番目の時刻における前記観測量及び/又は前記演算量の予測値を演算するステップと、
前記観測点において計測器を用いて前記観測量の実際の観測値を取得するステップと、
前記観測量の前記予測値と前記観測値との差分を演算するステップと、
k番目の時刻における前記状態量の前記推定値を、前記差分に基づいて補正するステップと、
を実行するように構成されることを特徴とする燃焼設備の燃焼制御装置。
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