JP2021185339A - Boiler plant and power generating unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石炭を含む炭素系燃料を用いたボイラ設備、発電設備に関する。 The present invention relates to a boiler facility and a power generation facility using carbon-based fuel including coal.
従来、石炭を含む炭素系燃料を用いたボイラ設備は、燃料の燃焼により発電の駆動力となる蒸気を生成するボイラを具備して構成されている。また、この種のボイラ設備には、ボイラから排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）をアンモニア（ＮＨ３）の存在下で脱硝する脱硝装置と、脱硝装置を経た排ガスの余熱を利用してボイラでの燃焼用空気を予熱する空気予熱器と、が設けられている。 Conventionally, a boiler facility using a carbon-based fuel including coal is configured to include a boiler that generates steam that is a driving force for power generation by burning the fuel. In addition, for this type of boiler equipment, a denitration device that denitrifies nitrogen oxides (NO X ) in the exhaust gas discharged from the boiler in the presence of ammonia (NH 3 ) and residual heat of the exhaust gas that has passed through the denitration device are used. An air preheater for preheating the combustion air in the boiler is provided.
上記のボイラ設備を継続して稼働すると、燃料の燃焼により生じる燃焼灰が空気予熱器に固着していく場合がある。これを放置すると、空気予熱器の圧力損失（差圧）が限界値を超え、設備に過大な負荷がかかるおそれが高まる。このため、空気予熱器の適時の洗浄が必要となるが、設備の稼働停止を伴うので、必要以上のタイミングで頻繁に洗浄を行うのは現実的でない。 If the above boiler equipment is continuously operated, the combustion ash generated by the combustion of fuel may stick to the air preheater. If this is left unattended, the pressure loss (differential pressure) of the air preheater will exceed the limit value, and there is a high possibility that an excessive load will be applied to the equipment. For this reason, it is necessary to clean the air preheater in a timely manner, but it is not realistic to clean the air preheater more frequently than necessary because the operation of the equipment is stopped.
上記の脱硝装置の下流側に未反応のＮＨ３が漏洩した場合、排ガス中の硫黄化合物と反
応して酸性硫安（ＮＨ４ＨＳＯ４：硫酸水素アンモニウム）等の硫安化合物を生成し、燃
焼灰が空気予熱器の低温部に固着する可能性が生じる。従って、空気予熱器の洗浄を適時に行えるよう、空気予熱器の差圧を高精度に予測することが望まれていた。
When unreacted NH 3 leaks to the downstream side of the above denitration device, it reacts with the sulfur compound in the exhaust gas to generate ammonium sulfate compound such as acidic ammonium sulfate (NH 4 HSO 4 : ammonium hydrogen sulfate), and combustion ash is generated. There is a possibility of sticking to the low temperature part of the air preheater. Therefore, it has been desired to predict the differential pressure of the air preheater with high accuracy so that the air preheater can be cleaned in a timely manner.
この点、特許文献１では、空気予熱器の差圧を測定した過去データを基に、漏洩したＮＨ３濃度等の補正も加え、差圧の上昇傾向を予測する方法が提案されている。
In this regard,
しかしながら、特許文献１では、設備の稼働時間の経過に対する大まかなレベルでしか空気予熱器の差圧の上昇傾向を予測できなかった。このため、差圧の予測精度に改善の余地があり、空気予熱器の洗浄時期を適切に予測することが困難であった。
However, in
本発明は上記に鑑みてなされたもので、空気予熱器の差圧を高精度に予測できるボイラ設備、発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a boiler facility and a power generation facility capable of predicting the differential pressure of an air preheater with high accuracy.
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のボイラ設備は、石炭を含む炭素系燃料の燃焼により排ガスが排出されるボイラと、前記ボイラの下流側に設けられ、ＮＨ３の存在下で前記排ガス中の窒素酸化物を脱硝する脱硝装置と、前記脱硝装置の下流側に設けられ、前記排ガスの余熱を利用して前記ボイラでの燃焼用空気を予熱する空気予熱器と、を具備するボイラ設備であって、前記空気予熱器の上流側及び下流側の差圧と、石炭の種類に応じた差圧変化速度と、に基づき、差圧と時間との関係を導き出し、差圧と時間との関係に基づいて前記石炭での将来の差圧を予測する差圧予測システムを具備し、前記差圧予測システムは、開始条件検知手段により開始条件が検知された際に予測を開始し、前記開始条件検知手段では、設備稼働者から入力された、炭種の使用計画データに基づいて予測される差圧と、実際に取得される差圧とのずれが許容値を超えた時に、開始条件が検知されることを特徴とする。
The boiler equipment of the present invention according to
かかる態様は、空気予熱器の差圧や石炭の種類（以下、単に「炭種」と称する場合がある）に応じて差圧変化速度が異なってくることを見出した点に基づいている。かかる態様によれば、空気予熱器の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。 This aspect is based on the finding that the differential pressure change rate differs depending on the differential pressure of the air preheater and the type of coal (hereinafter, may be simply referred to as "coal type"). According to this aspect, the differential pressure of the air preheater and the differential pressure change rate according to the coal type can be predicted, and the future differential pressure can be predicted with high accuracy.
差圧変化速度（単位時間当たりの差圧変化量）と、差圧と、の間には相関関係を見出すことができる。つまり、差圧変化速度と差圧との関係から、例えば積分処理により差圧と時間との関係を導き出せる。直接的に圧力値としての差圧を予測する従来の手法と比べ、差圧変化速度を求めた上でこれを積分処理することで、より細かに将来の差圧を予測しやすくなる。 A correlation can be found between the differential pressure change rate (the amount of differential pressure change per unit time) and the differential pressure. That is, from the relationship between the differential pressure change rate and the differential pressure, the relationship between the differential pressure and time can be derived, for example, by integral processing. Compared with the conventional method of directly predicting the differential pressure as a pressure value, by performing the integral processing after obtaining the differential pressure change rate, it becomes easier to predict the future differential pressure in more detail.
将来の差圧を高精度に予測できることで、空気予熱器の洗浄時期をより合理的なタイミングに見極めることができ、ボイラ設備の稼働時間を確保しやすくなる。また、将来の差圧を高精度に予測できることで、空気予熱器の差圧が限界値を超えて設備に過大な負荷がかかることを確実に防止できる。 By being able to predict the differential pressure in the future with high accuracy, it is possible to determine the cleaning time of the air preheater at a more rational timing, and it becomes easier to secure the operating time of the boiler equipment. In addition, by being able to predict the future differential pressure with high accuracy, it is possible to reliably prevent the differential pressure of the air preheater from exceeding the limit value and applying an excessive load to the equipment.
そして、請求項２に係る本発明のボイラ設備は、請求項１に記載のボイラ設備において、前記差圧予測システムは、前記差圧を導出する差圧導出手段と、前記差圧に対する前記差圧変化速度で表される関係を、前記石炭の種類に応じて予め把握する差圧変化速度把握手段と、前記差圧導出手段で導出される前記差圧を、前記差圧変化速度把握手段で把握された前記関係に当てはめて、前記石炭での将来の前記差圧を予測する差圧予測手段と、を具備することを特徴とする。これによれば、各手段による所定の体系をもって上記の差圧予測システムを構成でき、これを適正に機能させることで、将来の差圧を高精度に予測できる。
The boiler equipment of the present invention according to
また、請求項３に係る本発明のボイラ設備は、請求項２に記載のボイラ設備において、前記差圧導出手段は、前記空気予熱器の上流側及び下流側に設けられた圧力センサの検出値に基づいて前記差圧を導出することを特徴とする。これによれば、差圧を正確に導出しやすくなる。これにより、将来の差圧を高精度に予測しやすくなる。
Further, in the boiler equipment of the present invention according to
また、請求項４に係る本発明のボイラ設備は、請求項２もしくは請求項３に記載のボイラ設備において、前記差圧変化速度把握手段は、前記関係として、前記差圧に対する差圧上昇速度及び前記差圧に対する差圧下降速度を把握することを特徴とする。これによれば、稼働時間の経過により、空気予熱器の差圧が上昇傾向をとる石炭を使用する場合のみならず、空気予熱器の差圧が下降傾向をとる石炭を使用する場合であっても、将来の差圧を高精度に予測できる。
Further, the boiler equipment of the present invention according to
また、請求項５に係る本発明のボイラ設備は、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のボイラ設備において、前記差圧変化速度把握手段は、前記関係を所定の関数に基づいて把握することを特徴とする。これによれば、把握する関係の容量やシステムの構成が必要以上に煩雑化することを防止できる。把握する関係が複数ある場合、その複数の関係に応じて異なる関数を把握することも可能となる。よって、差圧予測システムをより適正に機能させ、将来の差圧を高精度に予測できる。また、上記の関係を所定の関数に基づいて把握することで、該関数に基づき差圧変化速度を積分処理することができる。
Further, the boiler equipment of the present invention according to
また、請求項６に係る本発明のボイラ設備は、請求項５に記載のボイラ設備において、前記差圧変化速度把握手段は、前記差圧に対する前記差圧変化速度を、前記石炭の種類に応じて変化の割合が異なる所定の一次関数式とみなして把握することを特徴とする。これによれば、差圧に対する差圧変化速度を極めて正確に把握できる。よって、将来の差圧を極めて高精度に予測できる。
Further, in the boiler equipment of the present invention according to claim 6, in the boiler equipment according to
また、請求項７に係る本発明のボイラ設備は、請求項５もしくは請求項６に記載のボイラ設備において、前記差圧変化速度把握手段は、前記差圧に対する前記差圧変化速度を、前記石炭の種類に応じて変化の割合が異なる所定の二次関数式とみなして把握することを特徴とする。これによれば、差圧に対する差圧変化速度を極めて正確に把握できる。よって、将来の差圧を極めて高精度に予測できる。
Further, the boiler equipment of the present invention according to claim 7 is the boiler equipment according to
また、請求項８に係る本発明のボイラ設備は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のボイラ設備において、前記石炭の種類を変更したとき、前記差圧予測システムは変更後の前記石炭での将来の差圧予測を行うことを特徴とする。これによれば、炭種の変更後すぐに、将来の差圧を高精度に予測できる。
Further, in the boiler equipment of the present invention according to
上記目的を達成するための請求項９に係る本発明の発電設備は、請求項１から請求項８の何れか一項に記載のボイラ設備と、前記ボイラで発生した蒸気が導入されて駆動力を得る蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動により電力を得る発電機と、を具備することを特徴とする。かかる態様によれば、空気予熱器の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。
In the power generation facility of the present invention according to claim 9 for achieving the above object, the boiler facility according to any one of
上記の課題を解決する本発明の更に他の態様は、石炭を含む炭素系燃料を燃焼させるボイラの下流側に設けられ、前記ボイラから排出される排ガスの余熱を利用して前記ボイラでの燃焼用空気を予熱する空気予熱器を具備し、前記空気予熱器の上流側及び下流側の差圧と、石炭の種類に応じた差圧変化速度と、に基づき、差圧と時間との関係を（積分処理により）導き出し、差圧と時間との関係に基づいて前記石炭での将来の差圧を予測することを特徴とする空気予熱設備にある。かかる態様によれば、空気予熱器の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。 Yet another aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems is provided on the downstream side of a boiler that burns a carbon-based fuel containing coal, and combustion in the boiler is performed by utilizing the residual heat of the exhaust gas discharged from the boiler. It is equipped with an air preheater that preheats the air, and the relationship between the differential pressure and time is determined based on the differential pressure on the upstream and downstream sides of the air preheater and the differential pressure change rate according to the type of coal. It is in an air preheating facility characterized in that it is derived (by integral processing) and predicts the future differential pressure in the coal based on the relationship between the differential pressure and time. According to this aspect, the differential pressure of the air preheater and the differential pressure change rate according to the coal type can be predicted, and the future differential pressure can be predicted with high accuracy.
上記の課題を解決する本発明の更に他の態様は、石炭を含む炭素系燃料を燃焼させるボイラの下流側に設けられ、前記ボイラから排出される排ガスの余熱を利用して前記ボイラでの燃焼用空気を予熱する空気予熱器の差圧予測方法であって、前記空気予熱器の上流側及び下流側の差圧と、前記石炭の種類に応じた差圧変化速度と、に基づき、差圧と時間との関係を（積分処理により）導き出し、差圧と時間との関係に基づいて前記石炭での将来の差圧を予測することを特徴とする空気予熱器の差圧予測方法にある。かかる態様によれば、空気予熱器の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。 Yet another aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems is provided on the downstream side of a boiler that burns a carbon-based fuel containing coal, and combustion in the boiler is performed by utilizing the residual heat of the exhaust gas discharged from the boiler. It is a method of predicting the differential pressure of an air preheater that preheats the air, and is based on the differential pressure on the upstream side and the downstream side of the air preheater and the differential pressure change rate according to the type of coal. The method for predicting the differential pressure of an air preheater is characterized in that the relationship between and time is derived (by integral processing) and the future differential pressure in the coal is predicted based on the relationship between the differential pressure and time. According to this aspect, the differential pressure of the air preheater and the differential pressure change rate according to the coal type can be predicted, and the future differential pressure can be predicted with high accuracy.
本発明のボイラ設備、発電設備によれば、空気予熱器の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。 According to the boiler equipment and the power generation equipment of the present invention, the differential pressure of the air preheater and the differential pressure change rate according to the coal type can be predicted, and the future differential pressure can be predicted with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様であり、本発明の範囲内で任意に変更可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following description is one aspect of the present invention and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るボイラ設備の構成例を示す概略図である。図中、排ガスや空気の流れが実線矢印により表されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a boiler facility according to the present embodiment. In the figure, the flow of exhaust gas and air is represented by solid arrows.
ボイラ設備２０は、ボイラ１と、ボイラ１に排気通路２で接続された脱硝装置３と、脱硝装置３に排気通路４で接続された空気予熱器５と、空気予熱器５の上流側及び下流側の差圧（以下、単に「差圧」と称する場合がある）を予測する差圧予測システム３０と、を具備して構成されている。
The
ボイラ１は、石炭を含む炭素系燃料（図中、Ｆｕｅｌ）を燃焼させて発電の駆動力となる蒸気を生成するように構成されている。炭素系燃料は、炭素を含む燃料であり、木材やバイオマス等の炭化水素系材料、また、天然ガスや都市ガス等の炭化水素系ガスなども含まれる。
The
脱硝装置３は、ボイラ１から排出された排ガスＧｓ０中のＮＯＸを、ＮＨ３の存在下で脱硝するように構成されている。ＮＨ３は、排気通路２に設けられたＮＨ３供給部６から供給され、アンモニア還元法（選択触媒還元法）により脱硝装置３でＮＯＸが水と窒素に分解される。ＮＨ３の供給量は、図示しないＮＯＸセンサ信号等に基づき、排ガスＧｓ０中に含まれるＮＯＸを還元できるようにフィードバック制御されている。
空気予熱器５は、脱硝装置３を経た排ガスＧｓ１の余熱を利用してボイラ１での燃焼用空気を予熱するように構成されている。空気予熱器５には、押込通風機７から押し込まれた空気Ａｉｒ１や、一次通風機８から押し込まれた空気Ａｉｒ１´が供給され、これらの空気と排ガスＧｓ１との熱交換が行われる。
The
ボイラ設備２０では、炭素系燃料が粉砕機９により粉砕される。粉砕された炭素系燃料は、ボイラ１内に臨むように配されたバーナー群１０を通じて、空気とともにボイラ１内に供給される。炭素系燃料の燃焼によって生じた高温の排ガスＧｓ０が、ボイラ１から排出され、排気通路２に導かれる。
In the
排気通路２では、ＮＨ３供給部６から排ガスＧｓ０中にＮＨ３ガスが供給され、脱硝装置３で排ガスＧｓ０中のＮＯＸが水と窒素に分解される。脱硝装置３を経た排ガスＧｓ１は、高温のまま排気通路４に導かれ、空気予熱器５に流入する。
In the
空気予熱器５では、一方面から流入する排ガスＧｓ１と、排ガスＧｓ１に対抗して他方面から流入する空気と、の熱交換が行われる。押込通風機７から押し込まれた空気Ａｉｒ１は、空気予熱器５で予熱された上で、バーナー群１０を通じてボイラ１内に供給される（ボイラ１での燃焼用空気Ａｉｒ２）。一次通風機８から押し込まれた空気Ａｉｒ１´は、一部は空気予熱器５で予熱された上で（空気Ａｉｒ２´）、残りはそのまま、粉砕機９に供給される。
In the
空気予熱器５を経た排ガスＧｓ２は、該空気予熱器５の下流側に接続された排気通路１１に導かれる。排ガスＧｓ２は、排気通路１１の途中に配された誘引通風機１２により引き込まれ、図示しない除塵装置や脱硫装置等で規定のレベル未満まで浄化された上で、最終的に煙突１３から大気中に放出される。なお、誘引通風機１２は、図示しない除塵装置や脱硫装置等の途中に配されてもよく、除塵装置や脱硫装置等の下流側に配されてもよい。
The exhaust gas Gs2 that has passed through the
ここで、ボイラ設備２０は、空気予熱器５の上流側（排気上流側、すなわち排気通路４）に設けられた上流側圧力センサ１４と、空気予熱器５の下流側（排気下流側、すなわち排気通路１１）に設けられた下流側圧力センサ１５と、を具備して構成されている。
Here, the
上流側圧力センサ１４からは、排ガスＧｓ１の圧力に応じたセンサ信号Ｓｎ１が出力される。下流側圧力センサ１５からは、排ガスＧｓ２の圧力に応じたセンサ信号Ｓｎ２が出力される。センサ信号Ｓｎ１及びセンサ信号Ｓｎ２は、差圧予測システム３０に送信される。
From the
上流側圧力センサ１４や下流側圧力センサ１５の配置場所は、上記の例に制限されず、排ガスＧｓ１や排ガスＧｓ２の圧力を正しく検知できる場所であればよい。
The location of the
空気予熱器５に関連する構成について、図２（ａ）〜（ｂ）を参照して更に説明する。図２（ａ）は、本実施形態に係る空気予熱設備の構成例を示す概略図である。図２（ｂ）は、空気予熱器のローターを軸方向に切断した一部断面が表されている。図中、空気予熱器５と、差圧予測システム３０と、を具備して空気予熱設備４０が構成されている。図２（ａ）では、図１の例と同様に、排ガスや空気の流れが実線矢印により表されている。
The configuration related to the
空気予熱器５は、円筒形状のローター５ａと、ローター５ａの各放射状の隔壁内に充填された伝熱エレメント５ｂと、ローター５ａを軸支する回転軸５ｃと、を具備して構成されている。ローター５ａは、例えば、伝熱エレメント５ｂが所定の密度で充填された第１密度部５ｄ、第２密度部５ｅ及び第３密度部５ｆが、回転軸５ｃに沿って順番に設けられた三段構造を有している。
The
第３密度部５ｆは、第１密度部５ｄ及び第２密度部５ｅよりも、伝熱エレメント５ｂの充填密度が小さくされている。第１密度部５ｄ及び第２密度部５ｅの伝熱エレメント５ｂの充填密度は同一とされているが、異ならせても構わない。ローター５ａは、図示しないケーシングで囲われていて、排ガスや空気の流束に沿うように回転軸５ｃが配され、図示しないモーター等の駆動力により、ローター５ａが回転軸５ｃを中心に回転可能となっている。
The
ローター５ａの一方面（第１密度部５ｄ側）からは排ガスＧｓ１が流入し、排ガスＧｓ１に対抗するローター５ａの他方面（第３密度部５ｆ側）からは空気Ａｉｒ１及び空気Ａｉｒ１´が流入する。回転軸５ｃを中心にローター５ａを回転させながら、排ガスＧｓ１により加熱された伝熱エレメント５ｂの熱を利用して、空気Ａｉｒ１及び空気Ａｉｒ１´を予熱させる。ローター５ａのなかでも、高温の排ガスＧｓ１が流入する第１密度部５ｄ側は高温となり（高温部）、空気Ａｉｒ１及び空気Ａｉｒ１´が流入する第３密度部５ｆ側は、第１密度部５ｄや第２密度部５ｅと比べて低温となる（低温部）。
Exhaust gas Gs1 flows in from one surface of the
上記の通り、上流側圧力センサ１４からは、空気予熱器５に流入する排ガスＧｓ１の圧力に応じたセンサ信号Ｓｎ１が得られる。下流側圧力センサ１５からは、空気予熱器５から流出する排ガスＧｓ２の圧力に応じたセンサ信号Ｓｎ２が得られる。
As described above, from the
なお、上記のような空気予熱器５の構造をはじめ、空気予熱器５に流入し又は空気予熱器５から流出する排ガスや空気に関わる経路構成、各種の通風機に関わる配置等、上記の例に限定されない。
In addition, the above-mentioned examples include the structure of the
図３は、上記の空気予熱設備４０において、稼働時間ｔの経過による空気予熱器５の差圧ΔＰの推移の一例を説明する概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a transition of the differential pressure ΔP of the
空気予熱設備４０を継続して稼働すると、燃料の燃焼により生じる燃焼灰が空気予熱器５に固着していく場合がある。この場合、稼働時間ｔの経過とともに、空気予熱器の差圧ΔＰが上昇する。
When the
同じ石炭を使用していても、稼働時間ｔの経過とともに、単位時間当たりの差圧上昇量（差圧上昇速度）が徐々に大きくなる。時点ｔ１（差圧ΔＰ１）での接線の傾きｍ１よりも、時点ｔ２（差圧ΔＰ２）での接線の傾きｍ２が大きい図３においては、時点ｔ２（差圧ΔＰ２）での差圧変化速度のほうが大きいことが分かる。すなわち、差圧変化速度と、差圧と、の間に相関関係を見出すことができる。 Even if the same coal is used, the amount of differential pressure increase (differential pressure increase rate) per unit time gradually increases with the passage of the operating time t. In FIG. 3, the slope of the tangent line m2 at the time point t2 (differential pressure ΔP2) is larger than the slope m1 of the tangent line at the time point t1 (differential pressure ΔP1). You can see that it is larger. That is, a correlation can be found between the differential pressure change rate and the differential pressure.
空気予熱器５の差圧に加え、炭種に応じても差圧上昇速度が異なってくる。仮に時点ｔ１で炭種を変更したとき、変更後の石炭に応じて、将来の差圧が大きく上昇するのか、小さい上昇に留まるのか、が異なる。
In addition to the differential pressure of the
本実施形態は、空気予熱器の差圧や炭種に応じて差圧変化速度が異なってくることを見出した点に基づいている。空気予熱設備４０やこれを具備して構成されるボイラ設備２０によれば、空気予熱器５の差圧や炭種に応じて、将来の差圧が大きく上昇するのか、小さい上昇に留まるのか、まで高精度に予測できる。
This embodiment is based on the finding that the differential pressure change rate differs depending on the differential pressure of the air preheater and the coal type. According to the
空気予熱器５の差圧が上昇傾向をとる原因としては、例えば、脱硝装置３の下流側へのＮＨ３の漏洩が挙げられる。脱硝装置３の下流側に漏洩したＮＨ３が、排ガス中の硫黄化合物と反応して酸性硫安（ＮＨ４ＨＳＯ４：硫酸水素アンモニウム）等の硫安化合物を生成し、空気予熱器５の低温部に燃焼灰が固着するためと考えられている。
The reason why the differential pressure of the
一方、本実施形態は、炭種によっては、稼働時間の経過とともに空気予熱器５の差圧が下降傾向をとることにも着目している。石炭に含まれるカルシウム分が、硫安化合物の生成源となる硫黄分を含む硫酸と結合し、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）を生成する場合がある。硫酸カルシウムが生成される分、硫安化合物の生成源となる硫黄分が消費されるので、硫安化合物の生成が抑制される。
On the other hand, the present embodiment also pays attention to the fact that the differential pressure of the
硫安化合物がすでに生成されていたとしても、カルシウム分と反応して硫安化合物の分解が進み、硫酸カルシウムが生成される場合がある。従って、硫酸カルシウムは硫安化合物に比べて空気予熱器５に固着しにくい性状を有しているため、その生成量によっては差圧が下降する場合がある。
Even if the ammonium sulfate compound has already been produced, it may react with the calcium content to promote the decomposition of the ammonium sulfate compound, and calcium sulfate may be produced. Therefore, since calcium sulfate has a property of being less likely to adhere to the
つまり、本実施形態は、稼働時間ｔの経過とともに空気予熱器５の差圧が上昇傾向をとる石炭のみならず、空気予熱器５の差圧が下降傾向をとる石炭にも対応している。空気予熱設備４０やこれを具備して構成されるボイラ設備２０によれば、空気予熱器５の差圧や炭種に応じて、将来の差圧が大きく下降するのか、小さい下降に留まるのか、まで高精度に予測できる。
That is, this embodiment corresponds not only to coal in which the differential pressure of the
図４は、本実施形態に係る差圧予測システム３０の構成例を示す図である。差圧予測システム３０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを含んでおり、各手段はマイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される。差圧予測システム３０には、図示しない記憶手段等が備えられており、各手段での演算結果や検出結果が記憶される。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the differential
差圧予測システム３０は、炭種判別手段３１と、開始条件検知手段３２と、差圧導出手段３３と、差圧変化速度把握手段３４と、差圧予測手段３５と、を具備するように構成されている。図１等で示した構成を適宜参照しつつ各手段を説明する。
The differential
炭種判別手段３１は、ボイラ設備２０の設備稼働者から入力される炭種に関する情報に従って、炭種を判別するように構成されている。可能な場合には、炭素系燃料の性状、ボイラ１での燃料効率や燃焼温度等に基づいて、使用されている炭種を自動的に判別するようにしてもよい。また、炭種の使用計画が既に定まっている場合には、設備稼働者から入力される炭種の使用計画データ（例えば、ある開始時点を基準に、将来的な期間は石炭ａ、その次の期間は石炭ｂ、更にその次の期間は石炭ｃ・・、等の情報が得られるデータ）に基づき、炭種を判別するようにしてもよい。
The coal
開始条件検知手段３２は、差圧の予測を実行するための開始条件が満たされたことを検知するように構成されている。ここでは、開始条件として、ボイラ設備２０の設備稼働者から入力される差圧予測指示信号を受け取ったことが設定されている。これによれば、設備稼働者が希望するタイミングで、差圧の予測が実行される。
The start
また、開始条件検知手段３２は、開始条件として、前回の石炭と異なる石炭を使用したことが炭種判別手段３１にて判別されたことが設定されている。すなわち、開始条件として、炭種を変更したことが設定されている。これによれば、設備稼働者からの上記の差圧予測指示信号を受け取らない場合でも、炭種の変更後すぐに、差圧の予測が実行される。
Further, the start
開始条件は様々に設定可能である。所定の稼働時間ごとや差圧変化量ごとであってもよい。これらによれば、同じ石炭を使用し続ける場合や、設備稼働者からの差圧予測の指示がない場合でも、差圧の予測が自動的に適時に実行されるようになる。上記の開始条件を組み合わせてもよい。 Various start conditions can be set. It may be for each predetermined operating time or for each differential pressure change amount. According to these, even if the same coal is continuously used or if there is no instruction from the equipment operator to predict the differential pressure, the differential pressure prediction is automatically executed in a timely manner. The above start conditions may be combined.
開始条件の好ましい一例としては、設備稼働者から炭種の使用計画データが入力されている場合、この使用計画データに基づいて予測される差圧と、実際に取得される差圧（実差圧）と、を利用した条件が挙げられる。例えば、炭種の使用計画データによれば、ある開始時点を基準に、将来的な期間Ｔａの炭種、その次の期間Ｔｂの炭種、その次の期間Ｔｃの炭種・・がシステム上で取得できる。そして、本実施形態によれば、その将来的な期間ごとに、炭種に応じた差圧の推移を予測することが可能である。そこで、実差圧に関する情報を常時又は定期的に取得するとともに、実差圧と差圧の予測値とを適時に比較して、両者のズレが許容値を越えたときを、開始条件とすることができる。なお、許容値は予め実験等により算出可能である。 As a preferable example of the starting condition, when the usage plan data of the coal type is input from the equipment operator, the differential pressure predicted based on the usage plan data and the differential pressure actually acquired (actual differential pressure) are used. ) And the conditions using. For example, according to the coal type usage plan data, the coal type of the future period Ta, the coal type of the next period Tb, the coal type of the next period Tc, etc. are on the system based on a certain start point. You can get it at. Then, according to the present embodiment, it is possible to predict the transition of the differential pressure according to the coal type for each future period. Therefore, while constantly or periodically acquiring information on the actual differential pressure, the actual differential pressure and the predicted value of the differential pressure are compared in a timely manner, and the start condition is when the difference between the two exceeds the allowable value. be able to. The permissible value can be calculated in advance by experiments or the like.
差圧導出手段３３は、上流側圧力センサ１４及び下流側圧力センサ１５からのセンサ信号Ｓｎ１及びセンサ信号Ｓｎ２に基づいて、空気予熱器５の差圧を導出するように構成されている。ここでは、センサ信号Ｓｎ１から空気予熱器５の上流側（排気通路４内）の圧力値を求めるとともに、センサ信号Ｓｎ２から空気予熱器５の下流側の圧力値（排気通路１１内）を求め、これらの圧力値の差分により、差圧を導出するように構成されている。
The differential pressure derivation means 33 is configured to derive the differential pressure of the
差圧の導出方法は制限されない。上流側圧力センサ１４及び下流側圧力センサ１５とは別に所定の差圧センサを設け、この差圧センサのセンサ信号に基づいて差圧を導出してもよい。何れにしても、圧力センサを利用することで差圧を正確に導出しやすくなる。
The method of deriving the differential pressure is not limited. A predetermined differential pressure sensor may be provided separately from the upstream
差圧の導出方法は、圧力センサを利用した手法にも限られない。可能な場合には、センサによらず、計算により差圧を導出してもよい。所定のパラメータに基づき、導出される値を補正してもよい。差圧導出手段３３は、差圧を導出できるように構成されていればよい。 The method of deriving the differential pressure is not limited to the method using a pressure sensor. If possible, the differential pressure may be derived by calculation regardless of the sensor. The derived value may be corrected based on a predetermined parameter. The differential pressure derivation means 33 may be configured so that the differential pressure can be derived.
差圧導出手段３３により導出された差圧は、差圧予測システム３０の記憶手段（図示せず）に記憶される。記憶手段から差圧を読み出すことで、過去に遡って差圧を読み出し可能に構成されている。例えば、炭種を変更したときには、炭種を変更する直前の差圧を記憶手段から読み出し可能となっている。
The differential pressure derived by the differential pressure deriving means 33 is stored in a storage means (not shown) of the differential
差圧変化速度把握手段３４は差圧に対する差圧変化速度の関係Ｆｘ（以下、単に「関係Ｆｘ」と略する場合がある）を炭種に応じて予め把握するように構成されている。関係Ｆｘは、事前の試験や過去の稼働データ等に基づいて作成できる。
The differential pressure change
ここでの差圧変化速度把握手段３４は、差圧に対する差圧上昇速度（上昇関係Ｆｘ１）と、差圧に対する差圧下降速度（下降関係Ｆｘ２）と、を予め把握するように構成されている。上昇関係Ｆｘ１及び下降関係Ｆｘ２を把握することで、空気予熱器５の差圧が上昇傾向をとる石炭を使用する場合のみならず、空気予熱器５の差圧が下降傾向をとる石炭を使用する場合であっても、将来の差圧を高精度に予測できる。
Here, the differential pressure change
ただし、上昇関係Ｆｘ１のみを把握するようにしてよい。この場合でも、差圧が上昇傾向をとる石炭に対して、将来の差圧を高精度に予測できる。また、下降関係Ｆｘ２のみを把握するようにしてもよい。この場合でも、差圧が下降傾向をとる石炭に対して、将来の差圧を高精度に予測できる。 However, only the ascending relationship Fx1 may be grasped. Even in this case, the future differential pressure can be predicted with high accuracy for coal whose differential pressure tends to increase. Further, it may be possible to grasp only the descending relationship Fx2. Even in this case, the future differential pressure can be predicted with high accuracy for coal whose differential pressure tends to decrease.
差圧に対する差圧変化速度の関係Ｆｘとして、上昇関係Ｆｘ１及び下降関係Ｆｘ２に加え、更なる関係を把握してもよい。把握する関係が増える分、空気予熱器５の差圧を細かく予測できる。ただ、把握する関係が増える分、更なる試験等が必要になる場合がある。差圧の予測の精度と、差圧予測システムの実現性と、のバランスからは、上昇関係Ｆｘ１及び下降関係Ｆｘ２の２パターンを把握することが好ましい。
As the relationship Fx of the differential pressure change rate with respect to the differential pressure, in addition to the ascending relationship Fx1 and the descending relationship Fx2, a further relationship may be grasped. The differential pressure of the
この点、差圧変化速度把握手段３４は、関係Ｆｘを所定の関数に基づいて把握するように構成されている。これによれば、把握する関係の容量やシステムの構成が必要以上に煩雑化することを防止できる。把握する関係が複数ある場合、その複数の関係に応じて異なる関数を把握することも可能となる。
In this respect, the differential pressure change
ここでも、差圧変化速度把握手段３４は、上昇関係Ｆｘ１及び下降関係Ｆｘ２に応じた異なる関数を把握している。上昇関係Ｆｘ１及び下降関係Ｆｘ２で同一の関数を把握することもできるが、差圧が上昇傾向をとる石炭と、差圧が下降傾向をとる石炭と、の何れの場合でも将来の差圧を高精度に予測する観点からは、異なる関数を把握するのが好ましい。
Here, too, the differential pressure change
具体的に、差圧変化速度把握手段３４は、差圧に対する差圧上昇速度を、石炭の種類に
応じて変化の割合が異なる所定の近似曲線（例えば一次関数式）とみなして把握し、これを上昇関係Ｆｘ１として把握するように構成されている。つまり、炭種に応じて変化の割合（傾き）が定まり、差圧の値を代入するごとに差圧上昇速度の値が確定する規則が、上昇関係Ｆｘ１として差圧変化速度把握手段３４に格納されている。
Specifically, the differential pressure change rate grasping means 34 grasps the differential pressure increase rate with respect to the differential pressure by regarding it as a predetermined approximate curve (for example, a linear function formula) in which the rate of change differs depending on the type of coal. Is configured to be grasped as an ascending relationship Fx1. That is, the rule that the rate of change (slope) is determined according to the coal type and the value of the differential pressure increase rate is determined each time the differential pressure value is substituted is stored in the differential pressure change rate grasping means 34 as the ascending relationship Fx1. Has been done.
差圧が上昇する場合を例にとると、一次関数式とみなすことで、所定の化学的現象（硫安化合物の生成等）や物理的現象（燃焼灰の固着等）といった類の現象を考慮に入れて、差圧を予測できるようになる。従って、例えば一次関数式とみなして上昇関係Ｆｘ１を把握することで、差圧が上昇傾向をとる石炭について、将来の差圧を極めて正確に予測できる。 Taking the case where the differential pressure rises as an example, by considering it as a linear function equation, it takes into consideration phenomena such as predetermined chemical phenomena (formation of sulphate compounds, etc.) and physical phenomena (sticking of combustion ash, etc.). By putting it in, you will be able to predict the differential pressure. Therefore, for example, by grasping the ascending relationship Fx1 by regarding it as a linear function equation, it is possible to predict the future differential pressure extremely accurately for coal whose differential pressure tends to increase.
また、差圧変化速度把握手段３４は、差圧に対する差圧下降速度を、石炭の種類に応じて変化の割合が異なる所定の近似曲線（例えば二次関数式）とみなして把握し、これを下降関係Ｆｘ２として把握するように構成されている。つまり、炭種に応じて変化の割合が定まり、差圧の値を代入するごとに差圧下降速度の値が確定する規則が、下降関係Ｆｘ２として差圧変化速度把握手段３４に格納されている。
Further, the differential pressure change rate grasping means 34 grasps the differential pressure falling speed with respect to the differential pressure as a predetermined approximate curve (for example, a quadratic function formula) in which the rate of change differs depending on the type of coal, and grasps this. It is configured to be grasped as a descending relationship Fx2. That is, a rule that the rate of change is determined according to the coal type and the value of the differential pressure descending speed is determined each time the differential pressure value is substituted is stored in the differential pressure change
差圧が下降する場合を例にとると、二次関数式とみなすことで、一次関数式とみなしたことで考慮される上記の現象に加え、硫安化合物の分解や硫酸カルシウムの生成等のような類の現象を考慮に入れて、差圧を予測できるようになる。すなわち、二次関数とみなすことで、一次関数とみなしたときと比べ、多様な現象を考慮した差圧予測（高精度の点で有利な差圧予測）が可能となる。従って、例えば二次関数式とみなして下降関係Ｆｘ２を把握することで、差圧が下降傾向をとる石炭について、将来の差圧を極めて正確に予測できる。 Taking the case where the differential pressure drops as an example, in addition to the above-mentioned phenomena that are considered by considering it as a quadratic function formula, such as decomposition of ammonium sulfate compound and formation of calcium sulfate. It becomes possible to predict the differential pressure by taking into account various kinds of phenomena. That is, by regarding it as a quadratic function, it is possible to perform differential pressure prediction (differential pressure prediction advantageous in terms of high accuracy) in consideration of various phenomena as compared with the case where it is regarded as a linear function. Therefore, for example, by grasping the downward relation Fx2 by regarding it as a quadratic function equation, it is possible to predict the future differential pressure extremely accurately for coal whose differential pressure tends to decrease.
差圧予測手段３５は、差圧導出手段３３により導出される差圧を、差圧変化速度把握手段３４で予め把握された関係Ｆｘに当てはめて、石炭での将来の差圧を予測するように構成されている。 The differential pressure predicting means 35 applies the differential pressure derived by the differential pressure deriving means 33 to the relational Fx previously grasped by the differential pressure change rate grasping means 34 so as to predict the future differential pressure in coal. It is configured.
具体的に、差圧予測手段３５は、開始条件検知手段３２において開始条件が満たされたとき、炭種判別手段３１において判別された炭種に応じた関係Ｆｘを差圧変化速度把握手段３４から読み込むように構成されている。そして、読み込んだ関係Ｆｘに、差圧導出手段３３から導出された差圧を当てはめて、将来の差圧を予測するように構成されている。
Specifically, when the start condition is satisfied in the start
差圧変化速度に関する関係Ｆｘと、差圧と、の間には相関関係を見出すことができる。つまり、差圧変化速度と差圧との関係は、例えば積分処理により差圧と時間との関係を導き出せる。直接的に圧力値としての差圧を予測する従来の手法と比べ、差圧変化速度を求めた上でこれを積分処理することで、より細かに将来の差圧を予測しやすくなる。差圧予測手段３５で予測された将来の差圧は、設備稼働者に認識できるように、画像装置等に表示される。 A correlation can be found between the differential pressure change rate Fx and the differential pressure. That is, the relationship between the differential pressure change rate and the differential pressure can be derived from the relationship between the differential pressure and time by, for example, integration processing. Compared with the conventional method of directly predicting the differential pressure as a pressure value, by performing the integral processing after obtaining the differential pressure change rate, it becomes easier to predict the future differential pressure in more detail. The future differential pressure predicted by the differential pressure predicting means 35 is displayed on an image device or the like so that the equipment operator can recognize it.
具体例を挙げながら、上記の差圧予測システム３０で実行される、空気予熱器５の差圧予測方法の一例を説明する。図５は、差圧変化速度の上昇関係Ｆｘ１の一例を示す図である。上昇関係Ｆｘ１は、差圧ΔＰに応じて差圧変化速度Ｖ（＞０）が等差的に変化する一次関数式であって、その変化の割合が炭種に応じて異なる。図中、石炭Ａの変化の割合は、石炭Ｂよりも大きく、石炭Ｃよりも小さい。
An example of the differential pressure prediction method of the
石炭Ａを使用していて差圧がΔＰａ１のとき、差圧上昇速度はＶａ１となる（図中、点ａ１）。石炭Ａを使用し続け、差圧がΔＰａ２まで上昇すると、差圧上昇速度はＶａ２まで大きくなる（図中、点ａ２）。同じ石炭を使用していても、稼働時間の経過とともに差圧が上昇し、単位時間当たりの差圧上昇量（差圧上昇速度）が徐々に大きくなる。 When coal A is used and the differential pressure is ΔPa1, the differential pressure increase rate is Va1 (point a1 in the figure). When coal A is continuously used and the differential pressure rises to ΔPa2, the differential pressure rise rate increases to Va2 (point a2 in the figure). Even if the same coal is used, the differential pressure increases with the passage of operating time, and the amount of differential pressure increase per unit time (differential pressure increase rate) gradually increases.
石炭Ａを使用していて差圧がΔＰａ１のとき、石炭Ａから石炭Ｂに変更すると、差圧上昇速度はＶａ１からＶｂ１まで小さくなる（図中、点ｂ）。つまり、石炭Ｂに変更する場合、石炭Ａを使用する場合よりも、将来の差圧の上昇の程度が小さくなると予測できる。 When coal A is used and the differential pressure is ΔPa1, when coal A is changed to coal B, the differential pressure increase rate decreases from Va1 to Vb1 (point b in the figure). That is, when changing to coal B, it can be predicted that the degree of increase in differential pressure in the future will be smaller than when coal A is used.
これにより、将来の差圧が石炭Ａより小さな上昇に留まる石炭Ｂを使用する場合、差圧の限界値を超えるまでの時間が延長されるため、稼働を許容できる機会が増えることが期待される。空気予熱器５の洗浄時期をより合理的なタイミングに見極めることができ、ボイラ設備２０の稼働時間を確保しやすくなる。
As a result, when coal B, whose future differential pressure stays smaller than coal A, is used, the time until the differential pressure limit is exceeded is extended, and it is expected that there will be more opportunities to allow operation. .. The cleaning time of the
他方、石炭Ａを使用していて差圧がΔＰａ１のとき、石炭Ａから石炭Ｃに変更すると、差圧上昇速度はＶａ１からＶｃ１まで大きくなる（図中、点ｃ）。つまり、石炭Ｃに変更する場合、石炭Ａを使用する場合よりも、将来の差圧の上昇の程度が更に大きくなると予測できる。 On the other hand, when coal A is used and the differential pressure is ΔPa1, when coal A is changed to coal C, the differential pressure increase rate increases from Va1 to Vc1 (point c in the figure). That is, when changing to coal C, it can be predicted that the degree of increase in differential pressure in the future will be even greater than when coal A is used.
これにより、将来の差圧が石炭Ａより大きく上昇する石炭Ｃを使用する場合、空気予熱器５の差圧が限界値を超えないような慎重な稼働を実施でき、設備に過大な負荷がかかることを確実に防止できる。
As a result, when coal C, whose future differential pressure rises more than coal A, can be used, careful operation can be performed so that the differential pressure of the
図６は、差圧変化速度の下降関係Ｆｘ２の一例を示す図である。下降関係Ｆｘ２は、差圧ΔＰに応じて差圧変化速度Ｖ（＜０）が加速度的に変化する二次関数式であって、その変化の割合が炭種に応じて異なる。図中、石炭Ｄの変化の割合の絶対値は、石炭Ｅよりも小さく、石炭Ｆよりも大きい。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the downward relationship Fx2 of the differential pressure change rate. The descending relationship Fx2 is a quadratic function equation in which the differential pressure change rate V (<0) changes at an accelerating rate according to the differential pressure ΔP, and the rate of change differs depending on the coal type. In the figure, the absolute value of the rate of change of coal D is smaller than that of coal E and larger than that of coal F.
石炭Ｄを使用していて差圧がΔＰｄ１のとき、差圧下降速度はＶｄ１となる（図中、点ｄ１）。石炭Ｄを使用し続け、差圧がΔＰｄ２まで下降すると、差圧下降速度の絶対値はＶｄ２まで小さくなる（図中、点ｄ２）。同じ石炭を使用していても、稼働時間の経過とともに差圧が下降し、単位時間当たりの差圧下降量（差圧下降速度）の絶対値が徐々に小さくなる。 When coal D is used and the differential pressure is ΔPd1, the differential pressure descending speed is Vd1 (point d1 in the figure). When coal D is continuously used and the differential pressure drops to ΔPd2, the absolute value of the differential pressure falling speed decreases to Vd2 (point d2 in the figure). Even if the same coal is used, the differential pressure decreases with the passage of operating time, and the absolute value of the differential pressure decrease amount (differential pressure decrease speed) per unit time gradually decreases.
石炭Ｄを使用していて、差圧がΔＰｄ１のとき、石炭Ｄから石炭Ｅに変更すると、差圧下降速度の絶対値はＶｄ１からＶｅ１まで大きくなる（図中、点ｅ）。つまり、石炭Ｅに変更する場合、石炭Ｄを使用する場合よりも、将来の差圧の下降が更に期待できると予測できる。 When coal D is used and the differential pressure is ΔPd1, when coal D is changed to coal E, the absolute value of the differential pressure descending speed increases from Vd1 to Ve1 (point e in the figure). That is, when changing to coal E, it can be predicted that the differential pressure will decrease further in the future than when coal D is used.
これにより、将来の差圧が石炭Ｄより大きく下降する石炭Ｅを使用する場合、稼働を許容できる機会がさらに増えることが期待され、ボイラ設備２０の稼働時間をより確保しやすくなる。
As a result, when coal E, whose differential pressure drops more than coal D in the future, is expected to have more opportunities to allow operation, it becomes easier to secure the operating time of the
他方、石炭Ｄを使用していて差圧がΔＰｄ１のとき、石炭Ｄから石炭Ｆに変更すると、差圧下降速度の絶対値はＶｄ１からＶｆ１まで小さくなる（図中、点ｆ）。つまり、石炭Ｆに変更する場合、石炭Ｄを使用する場合よりも、将来の差圧の下降が期待できなくなると予測できる。 On the other hand, when coal D is used and the differential pressure is ΔPd1, when coal D is changed to coal F, the absolute value of the differential pressure descending speed decreases from Vd1 to Vf1 (point f in the figure). That is, when changing to coal F, it can be predicted that a decrease in the differential pressure in the future cannot be expected as compared with the case where coal D is used.
これにより、将来の差圧が石炭Ｄより小さな下降に留まる石炭Ｆを使用する場合、稼働を許容できる機会が増えることが期待され、ボイラ設備２０の稼働時間を確保しやすくなるが、その時間は石炭Ｄを使用する場合に比べて短くなる。
As a result, when coal F, whose future differential pressure stays smaller than coal D, is used, it is expected that there will be more opportunities to allow operation, and it will be easier to secure the operating time of the
図７は、空気予熱器５の差圧予測方法の一例を示すフロー図である。かかる方法について、図１に示した構成を適宜参照しつつ説明する。ここでは、炭種を変更した場合を例に挙げて説明する。
FIG. 7 is a flow chart showing an example of a differential pressure prediction method for the
ステップＳ１において、前回の石炭と異なる石炭を使用したことを判別する。これにより、ステップＳ２において、差圧予測の開始条件が満たされたことを検知する。次いで、ステップＳ３において、石炭Ａを使用していたときの、石炭Ｂへの変更直前の空気予熱器５の差圧（差圧予測時点の初期差圧）を読み出す。その後のステップＳ４において、石炭Ｂに応じた関係Ｆｘを読み込む。ステップＳ３及びステップＳ４の順番は逆でもよい。
In step S1, it is determined that coal different from the previous coal was used. Thereby, in step S2, it is detected that the start condition of the differential pressure prediction is satisfied. Next, in step S3, the differential pressure (initial differential pressure at the time of predicting the differential pressure) of the
ステップＳ５において、ステップＳ３で読み出した差圧を、ステップＳ４で読み込んだ関係Ｆｘに当てはめて、石炭Ｂでの将来の差圧を予測する。次いで、ステップＳ６において、ステップＳ５で予測した将来の差圧を表示させた後、スタートに戻る。 In step S5, the differential pressure read in step S3 is applied to the relational Fx read in step S4 to predict the future differential pressure in coal B. Then, in step S6, after displaying the future differential pressure predicted in step S5, the process returns to the start.
以上説明したボイラ設備２０、空気予熱設備４０及び空気予熱器５の差圧予測方法によれば、空気予熱器５の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。将来の差圧を高精度に予測できることで、空気予熱器５の洗浄時期をより合理的なタイミングに見極めることができ、ボイラ設備２０の稼働時間を確保しやすくなる。
According to the differential pressure prediction method of the
また、将来の差圧を高精度に予測できることで、空気予熱器５の差圧が限界値を超えて設備に過大な負荷がかかることを確実に防止できる。例えば、ボイラ設備２０にあっては、誘引通風機１２の動力過剰や、これと空気予熱器５を接続する排気通路１１の変形、更には負圧が限界を下回ることに起因する各種設備に過大な負荷がかかることが確実に防止できる。
Further, since the future differential pressure can be predicted with high accuracy, it is possible to surely prevent the differential pressure of the
（実施形態２）
図８は、本実施形態に係る空気予熱器５の差圧予測方法の応用例を説明するためのタイムチャート図である。本実施形態で説明する応用例は、上記の実施形態１の設備や方法を用いて実施できるため、同一の符号を付しているものは実施形態１の構成を示し、適宜説明は省略している。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a time chart diagram for explaining an application example of the differential pressure prediction method of the
図８（ａ）は、差圧予測システム３０に入力される、設備稼働者から炭種の使用計画データＤＡＴＡの一例である。使用計画データＤＡＴＡは、将来的な期間と、その期間に応じた炭種と、を含んでいる。ここでは、将来的な期間Ｔａで石炭ａを使用し、その次の期間Ｔｂで石炭ｂを使用し、更にその次の期間Ｔｃで石炭ｃを使用し、また更にその次の期間Ｔｄで石炭ｄを使用する使用計画が表されている。なお、使用計画データＤＡＴＡは、図示しないものの、期間Ｔｄ以降の使用計画も含んでいる。
FIG. 8A is an example of the coal type usage plan data DATA input from the equipment operator to the differential
使用計画データＤＡＴＡにおいて、将来的な複数の期間は、連続していてもよいし、連続していなくてもよい。ただ、連続していたほうが、途切れなく差圧を予測できるので好ましい。ここでは、期間に応じて異なる石炭での使用が計画されているが、勿論、期間をあけて同じ石炭を繰り返し使用する場合もある。 In the usage plan data DATA, a plurality of future periods may or may not be continuous. However, continuous pressure is preferable because the differential pressure can be predicted without interruption. Here, it is planned to use different coals depending on the period, but of course, the same coal may be used repeatedly at intervals.
図８（ｂ）は、使用計画データＤＡＴＡに基づいて予測した差圧の推移の一例である。例えば、所定の開始条件（ＳＴＲＡＴ）が満たされ、そのときの差圧予測時点の初期差圧Ｐｓｔａｒｔと、石炭ａに応じた差圧変化速度と、に基づき、期間Ｔａにおける将来の差圧が予測される（図中、期間Ｔａの点線）。 FIG. 8B is an example of the transition of the differential pressure predicted based on the usage plan data DATA. For example, when a predetermined start condition (STRAT) is satisfied, the future differential pressure in the period Ta is based on the initial differential pressure P start at the time of differential pressure prediction at that time and the differential pressure change rate according to the coal a. Predicted (dotted line of period Ta in the figure).
そして、期間Ｔａ終了時の予測差圧が、連続する次の期間Ｔｂ開始時の初期差圧Ｐｓｔａｒｔとなる。該初期差圧Ｐｓｔａｒｔと、石炭ｂに応じた差圧変化速度と、に基づき、
期間Ｔｂにおける将来の差圧が予測される（図中、期間Ｔｂの点線）。そして、期間Ｔｂ終了時の予測差圧が、連続する次の期間Ｔｃ開始時の初期差圧Ｐｓｔａｒｔとなる。以降も同様に、使用計画データＤＡＴＡに基づき将来の差圧が予測される（図中、期間Ｔｃ及び期間Ｔｄの点線）。
Then, the predicted differential pressure at the end of the period Ta becomes the initial differential pressure P start at the start of the next continuous period Tb. Based on the initial differential pressure P start and the differential pressure change rate according to the coal b.
Future differential pressures in period Tb are predicted (dotted line in period Tb in the figure). Then, the predicted differential pressure at the end of the period Tb becomes the initial differential pressure P start at the start of the next continuous period Tc. Similarly, future differential pressures are predicted based on the usage plan data DATA (dotted lines of period Tc and period Td in the figure).
図８（ｃ）は、予測された差圧の推移と対比した、実差圧の推移の一例である。図中、実差圧と、予測された差圧と、に僅かなズレが生じ、そのズレが積み重なっていく例を示している。期間Ｔａの終了時（期間Ｔｂの開始時）には、ズレΔＤ１（実差圧＞予測された差圧）が生じ、期間Ｔｂの終了時（期間Ｔｃの開始時）には、ズレΔＤ２が生じている（ΔＤ２＞ΔＤ１：実差圧＞予測された差圧）。 FIG. 8C is an example of the transition of the actual differential pressure in comparison with the transition of the predicted differential pressure. In the figure, an example is shown in which a slight deviation occurs between the actual differential pressure and the predicted differential pressure, and the deviations are accumulated. At the end of the period Ta (at the start of the period Tb), a deviation ΔD1 (actual differential pressure> predicted differential pressure) occurs, and at the end of the period Tb (at the start of the period Tc), a deviation ΔD2 occurs. (ΔD2> ΔD1: actual differential pressure> predicted differential pressure).
例えば、期間Ｔａの終了時（期間Ｔｂの開始時）において、ズレΔＤ１は所定の許容値ΔＤｌｉｍを越えないが、期間Ｔｂの終了時（期間Ｔｃの開始時）において、ズレΔＤ２が許容値ΔＤｌｉｍを越える場合がある。本実施形態では、実差圧と、予測された差圧と、のズレに関する情報が、差圧予測システム３０の開始条件検知手段３２に入力されるようになっている。
For example, at the end of the period Ta (at the start of the period Tb), the deviation ΔD1 does not exceed the predetermined allowable value ΔD lim , but at the end of the period Tb (at the start of the period Tc), the deviation ΔD2 is the allowable value ΔD. It may exceed lim. In the present embodiment, information regarding the deviation between the actual differential pressure and the predicted differential pressure is input to the start condition detecting means 32 of the differential
図８（ｄ）は、かかるズレが許容値ΔＤｌｉｍを越える場合の一例である。ズレが許容値ΔＤｌｉｍを越える期間Ｔｂの終了時（期間Ｔｃの開始時）、差圧の予測を実行するための開始条件（ＳＴＲＡＴ）が満たされたことを検知する。 FIG. 8D is an example of a case where the deviation exceeds the allowable value ΔD lim. At the end of the period Tb where the deviation exceeds the permissible value ΔD lim (at the start of the period Tc), it is detected that the start condition (STRAT) for executing the prediction of the differential pressure is satisfied.
差圧予測システム３０では、このときの実差圧が、次の期間Ｔｃ開始時の初期差圧Ｐｓｔａｒｔとされ、石炭ｃに応じた差圧変化速度に基づき期間Ｔｃにおける将来の差圧が予測される。つまり、期間Ｔｂの終了時（期間Ｔｃの開始時）に、予測していた差圧の推移がより正確なものに更新されることになる。そして、以降の期間での差圧の予測にも、上記の更新が反映される。
In the differential
ここでは、当初に予測していた差圧よりも高い範囲で推移するような差圧に更新されている。この場合、空気予熱器５の差圧が限界値を超えないよう、より慎重な稼働を実施できるようになる。
Here, the differential pressure is updated so that the differential pressure changes in a range higher than the initially predicted differential pressure. In this case, more careful operation can be performed so that the differential pressure of the
実差圧と、予測された差圧と、のズレΔＤが許容値ΔＤｌｉｍを越えたか否かの判断や、ズレΔＤが許容値ΔＤｌｉｍを越えた場合における予測していた差圧の推移の更新は、期間の終了時、すなわち炭種の変更時に限定されない。例えば、期間Ｔｂの最中にズレΔＤが許容値ΔＤｌｉｍを越えた場合、開始条件検知手段３２は、期間Ｔｂの途中であっても開始条件が満たされたとして検知するようにしてもよい。
And actual pressure difference, the predicted differential pressure, the deviation [Delta] D of the judgment and whether exceeds the allowable value [Delta] D lim, deviation [Delta] D is the differential pressure that has been predicted in the case of exceeding the permissible value [Delta] D lim Trends Renewal is not limited to the end of the period, i.e. the change of coal type. For example, when the deviation ΔD exceeds the permissible value ΔD lim during the period Tb, the start
以上説明した本実施形態に係る空気予熱器５の差圧予測方法の応用例は、上記の実施形態１の設備や方法を用いて実施できる。上記の応用例によれば、将来の炭種の使用計画に応じて差圧を高精度に予測できるため、好ましい態様である。
The application example of the differential pressure prediction method of the
使用計画データＤＡＴＡにおける期間の長さの関係や、予測される差圧の推移は、図８に示した例に制限されない。また、使用計画データＤＡＴＡは、図４に示した差圧予測システム３０における記憶手段（図示せず）等に格納できるが、それ以外の場所に格納されてもよい。
The relationship between the lengths of the periods in the usage plan data DATA and the transition of the predicted differential pressure are not limited to the example shown in FIG. Further, the usage plan data DATA can be stored in a storage means (not shown) or the like in the differential
（実施形態３）
図９は、本実施形態に係る発電設備５０の全体の構成例を示す概略系統図である。図中、実施形態１と同一の部材には同一の符号を付してある。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a schematic system diagram showing an overall configuration example of the
発電設備５０は、実施形態１で説明したボイラ設備２０と、ボイラ１で発生した蒸気が導入されて駆動力を得る蒸気タービン５１と、蒸気タービン５１の駆動により電力を得る発電機５２と、を具備して構成される。
The
発電設備５０では、ボイラ１での炭素系燃料の燃焼により蒸気が生成される。かかる蒸気が蒸気タービン５１に導入されて発電機５２の駆動力が得られる。発電機５２が駆動されることで、電力が得られる。蒸気タービン５１の排気蒸気は復水器５３で凝縮されて復水され、復水器５３からの復水は給水ポンプ５４の駆動によりボイラ１に給水される。
In the
本実施形態に係る発電設備５０によれば、実施形態１のボイラ設備２０を具備するので、空気予熱器５の差圧や炭種に応じた差圧変化速度を予測でき、将来の差圧を高精度に予測できる。
According to the
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。
(Other embodiments)
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、図４では、差圧予測システム３０の各手段を機能的なブロックに分けて説明した。すなわち、上記の実施形態では、差圧予測システムの構成例について、差圧予測システム３０として、差圧導出手段３３と、差圧変化速度把握手段３４と、差圧予測手段３５と、を具備する例を説明した。これによれば、各手段による所定の体系をもって上記の差圧予測システム３０を構成でき、差圧予測システム３０を極めて適正に機能させることができる。ただし、かかる各手段は、その一部又は全てが、一体として構成されていてもよい。また、差圧予測システム自体も、その一部又は全てが、ボイラ設備と一体に構成されていてもよい。
For example, in FIG. 4, each means of the differential
燃料には、本発明の差圧予測を実現できる範囲内で、石炭以外の炭素系燃料が含まれていてもよい。更には、本発明の差圧予測を実現できる範囲内で、炭素系燃料以外の燃料が含まれていてもよい。 The fuel may contain a carbon-based fuel other than coal as long as the differential pressure prediction of the present invention can be realized. Further, a fuel other than the carbon-based fuel may be contained within the range in which the differential pressure prediction of the present invention can be realized.
上記の実施形態では、差圧に対する差圧上昇速度（上昇関係Ｆｘ１）を所定の一次関数式とみなして把握し、差圧に対する差圧下降速度（下降関係Ｆｘ２）を所定の二次関数式とみなして把握したが、上昇関係Ｆｘ１を二次関数とみなすこともでき、下降関係Ｆｘ２を一次関数とみなしてもよい。更に、図１０に示すように、炭種に応じて関数を変えてもよい。例えば石炭Ｅ及びＦについては所定の二次関数式とみなして把握し、石炭Ｇについては所定の一次関数式とみなして把握する等、一次関数式及び二次関数式を組合せ、これを下降関係Ｆｘ２´として把握してもよい。勿論、炭種に応じて関数を変えたものを上昇関係として把握してもよい。 In the above embodiment, the differential pressure rising speed (rising relationship Fx1) with respect to the differential pressure is regarded as a predetermined linear function formula, and the differential pressure falling speed (falling relation Fx2) with respect to the differential pressure is regarded as a predetermined quadratic function formula. As we have grasped, the ascending relation Fx1 can be regarded as a quadratic function, and the descending relation Fx2 may be regarded as a linear function. Further, as shown in FIG. 10, the function may be changed depending on the coal type. For example, coal E and F are regarded as a predetermined quadratic function formula and grasped, and coal G is regarded as a predetermined linear function formula and grasped. It may be grasped as Fx2'. Of course, the one whose function is changed according to the coal type may be grasped as an ascending relationship.
本発明は、ボイラ設備、発電設備の産業分野で利用することができる。 The present invention can be used in the industrial field of boiler equipment and power generation equipment.
１…ボイラ、２…排気通路、３…脱硝装置、４…排気通路、５…空気予熱器、５ａ…ローター、５ｂ…伝熱エレメント、５ｃ…回転軸、５ｄ…第１密度部（高温部）、５ｅ…第２密度部、５ｆ…第３密度部（低温部）、６…ＮＨ３供給部、７…押込通風機、８…一次通風機、９…粉砕機、１０…バーナー群、１１…排気通路、１２…誘引通風機、１３…煙突、１４…上流側圧力センサ、１５…下流側圧力センサ、２０…ボイラ設備、３０…差圧予測システム、３１…炭種判別手段、３２…開始条件検知手段、３３…差圧導出手段、３４…差圧変化速度把握手段、３５…差圧予測手段、４０…空気予熱設備、５０…発電設備、５１…蒸気タービン、５２…発電機、５３…復水器、５４…給水ポンプ、Ａｉｒ１…空気、Ａｉｒ１´…空気、Ａｉｒ２…空気、Ａｉｒ２´…空気、Ｆｕｅｌ…炭素系燃料、Ｇｓ０…排ガス、Ｇｓ１…排ガス、Ｇｓ２…排ガス 1 ... Boiler, 2 ... Exhaust passage, 3 ... Condenser, 4 ... Exhaust passage, 5 ... Air preheater, 5a ... Rotor, 5b ... Heat transfer element, 5c ... Rotating shaft, 5d ... First density part (high temperature part) 5, 5e ... 2nd density part, 5f ... 3rd density part (low temperature part), 6 ... NH 3 supply part, 7 ... push-in blower, 8 ... primary blower, 9 ... crusher, 10 ... burner group, 11 ... Exhaust passage, 12 ... Condenser, 13 ... Chimney, 14 ... Upstream pressure sensor, 15 ... Downstream pressure sensor, 20 ... Boiler equipment, 30 ... Differential pressure prediction system, 31 ... Charcoal type discrimination means, 32 ... Start condition Detection means, 33 ... Differential pressure derivation means, 34 ... Differential pressure change speed grasping means, 35 ... Differential pressure prediction means, 40 ... Air preheating equipment, 50 ... Power generation equipment, 51 ... Steam turbine, 52 ... Generator, 53 ... Condenser Water device, 54 ... Water supply pump, Air1 ... Air, Air1'... Air, Air2 ... Air, Air2' ... Air, Fuel ... Carbon-based fuel, Gs0 ... Exhaust gas, Gs1 ... Exhaust gas, Gs2 ... Exhaust gas
Claims (9)
前記ボイラの下流側に設けられ、ＮＨ３の存在下で前記排ガス中の窒素酸化物を脱硝する脱硝装置と、
前記脱硝装置の下流側に設けられ、前記排ガスの余熱を利用して前記ボイラでの燃焼用空気を予熱する空気予熱器と、を具備するボイラ設備であって、
前記空気予熱器の上流側及び下流側の差圧と、石炭の種類に応じた差圧変化速度と、に基づき、差圧と時間との関係を導き出し、差圧と時間との関係に基づいて前記石炭での将来の差圧を予測する差圧予測システムを具備し、
前記差圧予測システムは、
開始条件検知手段により開始条件が検知された際に予測を開始し、
前記開始条件検知手段では、設備稼働者から入力された、炭種の使用計画データに基づいて予測される差圧と、実際に取得される差圧とのずれが許容値を超えた時に、開始条件が検知される
ことを特徴とするボイラ設備。 Boilers that emit exhaust gas from the combustion of carbon-based fuels including coal,
A denitration device provided on the downstream side of the boiler and denitration of nitrogen oxides in the exhaust gas in the presence of NH 3.
A boiler facility provided on the downstream side of the denitration device and provided with an air preheater that preheats the combustion air in the boiler by utilizing the residual heat of the exhaust gas.
Based on the differential pressure on the upstream and downstream sides of the air preheater and the differential pressure change rate according to the type of coal, the relationship between the differential pressure and time is derived, and the relationship between the differential pressure and time is used. It is equipped with a differential pressure prediction system that predicts the future differential pressure of the coal.
The differential pressure prediction system is
Prediction is started when the start condition is detected by the start condition detection means.
The start condition detecting means starts when the difference between the differential pressure predicted based on the coal type usage plan data input from the equipment operator and the differential pressure actually acquired exceeds the allowable value. Boiler equipment characterized by the fact that conditions are detected.
前記差圧予測システムは、
前記差圧を導出する差圧導出手段と、
前記差圧に対する前記差圧変化速度で表される関係を、前記石炭の種類に応じて予め把握する差圧変化速度把握手段と、
前記差圧導出手段で導出される前記差圧を、前記差圧変化速度把握手段で把握された前記関係に当てはめて、前記石炭での将来の前記差圧を予測する差圧予測手段と、を具備する
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to claim 1,
The differential pressure prediction system is
The differential pressure derivation means for deriving the differential pressure and
A means for grasping the differential pressure change rate and a means for grasping the relationship represented by the differential pressure change rate with respect to the differential pressure in advance according to the type of coal.
The differential pressure predicting means for predicting the future differential pressure in the coal by applying the differential pressure derived by the differential pressure deriving means to the relationship grasped by the differential pressure change rate grasping means. Boiler equipment characterized by being equipped.
前記差圧導出手段は、前記空気予熱器の上流側及び下流側に設けられた圧力センサの検出値に基づいて前記差圧を導出する
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to claim 2,
The differential pressure derivation means is a boiler facility characterized in that the differential pressure is derived based on the detection values of the pressure sensors provided on the upstream side and the downstream side of the air preheater.
前記差圧変化速度把握手段は、前記関係として、前記差圧に対する差圧上昇速度及び前記差圧に対する差圧下降速度を把握する
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to claim 2 or claim 3.
The boiler equipment for grasping the differential pressure change speed is characterized in that, as the relation thereof, the differential pressure increasing speed with respect to the differential pressure and the differential pressure decreasing speed with respect to the differential pressure are grasped.
前記差圧変化速度把握手段は、前記関係を所定の関数に基づいて把握する
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to any one of claims 2 to 4.
The differential pressure change rate grasping means is a boiler facility characterized in that the relationship is grasped based on a predetermined function.
前記差圧変化速度把握手段は、前記差圧に対する前記差圧変化速度を、前記石炭の種類に応じて変化の割合が異なる所定の一次関数式とみなして把握する
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to claim 5,
The boiler equipment characterized in that the differential pressure change rate grasping means grasps the differential pressure change rate with respect to the differential pressure as a predetermined linear function expression in which the rate of change differs depending on the type of coal.
前記差圧変化速度把握手段は、前記差圧に対する前記差圧変化速度を、前記石炭の種類に応じて変化の割合が異なる所定の二次関数式とみなして把握する
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to claim 5 or 6.
The boiler facility for grasping the differential pressure change rate is characterized in that the differential pressure change rate with respect to the differential pressure is grasped as a predetermined quadratic function expression in which the rate of change differs depending on the type of coal. ..
前記石炭の種類を変更したとき、前記差圧予測システムは変更後の前記石炭での将来の差圧予測を行う
ことを特徴とするボイラ設備。 In the boiler equipment according to any one of claims 1 to 7.
A boiler facility characterized in that when the type of coal is changed, the differential pressure prediction system predicts the future differential pressure of the changed coal.
前記ボイラで発生した蒸気が導入されて駆動力を得る蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により電力を得る発電機と、を具備する
ことを特徴とする発電設備。 The boiler equipment according to any one of claims 1 to 8.
A steam turbine in which steam generated in the boiler is introduced to obtain driving force, and
A power generation facility including a generator that obtains electric power by driving the steam turbine.
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