JP2651342B2 - 燃焼式過熱器の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラからの発生蒸気
を過熱して発電装置に導く燃焼式過熱器の制御方法に関
し、特に、排ガスの熱を廃熱ボイラを用いて熱交換して
蒸気発電する発電機を備えたゴミ焼却装置において用い
られる燃焼式過熱器の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉における燃焼式過熱器は、廃
熱ボイラでの発生蒸気をさらに高温過熱して高効率発電
するために用いられるが、廃熱ボイラで発生する蒸気量
が、燃焼中のゴミ質の変動により大幅に変動するため、
水噴霧機構を設けて蒸気量を補償する必要があり、さら
には、そのような水噴霧を行った場合であっても一定温
度に安定して過熱する必要がある。そのために、従来、
目標とする燃焼ガス温度に調節するための過熱器のバー
ナへの供給燃料の調節や、過熱器の排ガス循環量の調節
を、ＰＩＤ制御により行っており、その制御定数を初期
設定値のもとで数週間にわたる試運転を行い、その結果
に基づいて最適値に再設定して、その再設定された制御
定数に基づいて以後の燃焼式過熱器の燃焼制御を行って
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の燃焼式過熱器の制御方法では、最適なＰＩＤ制御定数
を決定するのに数週間にわたる試運転が必要となり、そ
の間は蒸気温度等の変動がはげしく、効率的に発電する
ことが困難であるという欠点があった。そこで、予め燃
焼式過熱器の型式毎に適切な制御定数を設定する方法が
考えられるが、この場合には、燃焼式過熱器の経年変化
により、制御定数を変更する必要がある場合に対応でき
ない。本発明の目的は、上述した従来欠点を解消し、燃
焼式過熱器の最適な制御定数を迅速に決定し、最初から
効率的に発電できる燃焼式過熱器の制御方法を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明による燃焼式過熱器の制御方法の特徴構成は、燃
焼式過熱器の立ち上げ時の燃焼ガス温度特性に基づいて
ＰＩＤ制御定数を決定し、以後決定された制御定数に基
づいて前記燃焼式過熱器の燃焼制御を行う点にある。

【０００５】

【作用】バーナに一定の燃料を供給して燃焼式過熱器を
立ち上げると、蒸気量が多少変動しても燃焼ガス温度は
各燃焼式過熱器固有の熱容量に基づいて上昇して、一定
温度に維持される。従って、この立ち上げ時の燃焼ガス
温度特性から過熱器の熱容量が推定でき、推定された熱
容量から最適なＰＩＤ制御定数を決定すると、そのよう
なＰＩＤ制御定数に基づく燃焼制御により、迅速に蒸気
温度を目標温度に調節できるのである。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、燃焼式過熱器の最適な
制御定数を迅速に決定し、最初から効率的に発電できる
燃焼式過熱器の制御方法を提供することができるように
なった。

【０００７】

【実施例】以下に実施例を説明する。ゴミ焼却装置は、
図３に示すように、都市ゴミを焼却処理するストーカ式
の焼却炉１と、焼却炉１から発生する排ガスを浄化処理
する排ガス処理装置２と、排ガスの熱を利用して発電す
る発電装置３等で構成してある。

【０００８】前記焼却炉１は、被焼却物を受け入れるホ
ッパ４と、ホッパ４内の被焼却物である都市ゴミを下端
部から炉内に投入するプッシャＰｕと、プッシャＰｕに
より投入された被焼却物を攪拌搬送しながら、その底部
から供給される高温の一次燃焼空気により順次乾燥、燃
焼、灰化処理するストーカＳとを設けるとともに、未燃
焼ガスの燃焼を完結させるために、ストーカＳの上部空
間に二次燃焼空間７を形成して、該空間７に二次燃焼用
空気を供給する二次燃焼空気供給部９を該空間７に臨ま
せて設けるとともに、該空間７の下流側の空間８に、燃
焼排ガスの熱エネルギーを回収する廃熱ボイラ６を設け
て構成してある。

【０００９】前記排ガス処理装置２は、前記空間８の下
流に設けた排ガス路１０から煙突１１に至る流路途中に
設けたバグフィルタ１２、洗煙装置１３等で構成してあ
る。

【００１０】前記発電装置３は、蒸気タービン１４とそ
の出力軸に連結された発電機１５とから構成してあり、
前記廃熱ボイラ６から発生する約１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、３１０℃の高圧の蒸気を主蒸気路である蒸気供給
路１６を介して燃焼式過熱器１７に導き、その燃焼式過
熱器１７で約５００℃に過熱した後に前記蒸気タービン
１４に供給する。前記蒸気タービン１４に供給され全エ
ネルギーを発電に供した蒸気は排気路１４ｃを通して冷
却器１８で冷却された後に回収され、前記廃熱ボイラ６
に循環させる復水路２５を通して還流される。また、前
記蒸気タービン１４に供給された蒸気の一部はエネルギ
ーの一部を発電に供した後に抽気路１４ａ，１４ｂから
取り出されて、前記復水路２５に設けた給水予熱器１９
に導かれる。

【００１１】図２に示すように、前記燃焼式過熱器１７
は、都市ガスを燃料とするガスバーナ１７ａ、ガス燃焼
室１７ｅ、蒸気流路１７ｄ、排ガス帰還路１７ｂとから
構成してあり、ＰＩＤ制御手段３０が、前記蒸気流路１
７ｄの入口に設けた蒸気流量センサ１７ｉの値に基づい
て、設定流量の蒸気を供給すべく水噴霧機構１７ｃから
約２００℃の水を適量噴霧し、前記ガス燃焼室１７ｅの
側壁に取り付けた温度センサ１７ｆによる検出温度に基
づいて、蒸気温度を目標温度である５００℃に調節すべ
く、前記ガスバーナ１７ａへの燃料供給量を調節する燃
料バルブ１７ｈや、前記排ガス帰還路１７ｂへの排ガス
の帰還流量を調節するブロアファン１７ｇを制御する。

【００１２】前記ＰＩＤ制御手段３０は、図１に示すよ
うに、初期、或いは、定期メンテナンスの後にゴミ焼却
装置を立ち上げる際に、前記ガスバーナ１７ａへ一定量
の燃料を供給しつつ燃焼させたときの前記ガス燃焼室１
７ｅにおける入口部の燃焼ガス温度（具体的には、前記
温度センサ１７ｆによる検出温度）を計測して、所定温
度（例えば６００℃）に達するまでに要する時間を計測
することにより、燃焼式過熱器１７の熱容量を求め、そ
のようにして求まった熱容量に基づいてＰＩＤ制御定数
を決定し、以後、そのようなＰＩＤ制御定数に従って変
動の激しい蒸気量を設定量以上で且つ目標温度に維持す
るのに必要な燃料供給量や排ガスの帰還流量を決定す
る。即ち、仮に、立ち上げ時に燃焼式過熱器１７の蒸気
温度を計測するならば、焼却炉の燃焼状態が不安定故
に、蒸気量そのものが変動して系の熱容量が正確に推定
できないために、燃焼ガス温度を直接に計測するもので
あり、燃焼ガス温度が所定温度（例えば６００℃）に達
するまでに要する時間に長短を基準に熱容量を推定する
もので、その時間が短ければ熱容量が小さく、時間が長
ければ熱容量が大きいと推定でき、その程度に応じて蒸
気温度を目標値に迅速に調節するための比例感度、積分
時間、微分時間といったＰＩＤ制御定数を決定するので
ある。ここに、定期メンテナンスの後の立ち上げ時にも
ＰＩＤ制御定数を再決定するのは、燃焼式過熱器１７の
経年変化による熱容量の変動を考慮するからである。

【００１３】また、初期、或いは、定期メンテナンスの
後にゴミ焼却装置を立ち上げる際に、前記ガスバーナ１
７ａへ一定量の燃料を供給しつつ燃焼させたときの前記
ガス燃焼室１７ｅにおける入口部の燃焼ガス温度（具体
的には、前記温度センサ１７ｆによる検出温度）を計測
して、所定温度（例えば６００℃）に達するまでに要す
る時間を計測することにより、燃焼式過熱器１７の熱容
量を求める以外に、所定温度よりも低い任意の温度に達
するまでの傾きを求めて、その傾きで温度が所定温度に
上昇するまでの時間を演算することにより、燃焼式過熱
器１７の熱容量を求めてもよい。ここに、所定温度と
は、特に限定するものではないが、標準的蒸気量が燃焼
式過熱器１７に入力された場合に、目標量、温度の蒸気
を出力するのに必要な燃焼ガス温度とすることができ
る。

【００１４】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】特性図

【図２】要部の構成図

【図３】ゴミ焼却装置の概略構成図

【符号の説明】

３ 発電装置 ６ 排熱ボイラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ（６）からの発生蒸気を過熱して
   発電装置（３）に導く燃焼式過熱器の制御方法であっ
   て、 燃焼式過熱器の立ち上げ時の燃焼ガス温度特性に基づい
   てＰＩＤ制御定数を決定し、以後決定された制御定数に
   基づいて前記燃焼式過熱器の燃焼制御を行う燃焼式過熱
   器の制御方法。