JP3497254B2 - 燃料混焼制御方法と装置 - Google Patents

燃料混焼制御方法と装置

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JP3497254B2 JP26711494A JP26711494A JP3497254B2 JP 3497254 B2 JP3497254 B2 JP 3497254B2 JP 26711494 A JP26711494 A JP 26711494A JP 26711494 A JP26711494 A JP 26711494A JP 3497254 B2 JP3497254 B2 JP 3497254B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多種燃料の同時混焼制御
方法と装置に係り、特に最適かつ応答の早い混焼比率制
御を行う好適な制御方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多種燃料の同時混焼制御装置を図
4に示す。図4の同時混焼制御装置において、主蒸気圧
力(MSP)1と設定主蒸気圧力2との偏差を比較演算
器3で演算し、コントローラー4でPI制御して、ボイ
ラマスター信号を得る。このボイラマスター信号と燃料
流量発信器6〜8からの各種燃料(図4の例では3種と
した)の燃料流量信号を加算器9で加算した値との偏差
を比較演算器5で演算し、燃料マスタコントローラ27
の出力信号とする。この燃料マスタコントローラ27の
出力信号に従って各燃料が各々単独に制御される燃料流
量調節弁33〜35が同時に流量調節動作される。
【0003】この時の燃料流量調節弁33〜35への燃
料マスタコントローラ27の出力信号配分量は、その時
に使用しているバーナ本数に比例した値としている。す
なわち、燃料の種類に対応した使用バーナ本数比R1〜
Rn(18〜20)を常に計算しておき、各々燃料種で
使用されるバーナ弁36〜38におけるバーナ1本当り
の燃焼発熱量が全バーナにおいて、同一にして、かつ均
等なバーナ負荷となるようにしている。すなわち、燃料
マスタコントローラ27の出力信号と燃料の種類に対応
した使用バーナ本数比R1〜Rn(18〜20)とを掛
算器21〜23と関数発生器15〜17により処理して
燃料流量調節弁33〜35の開度を求め、手動自動切替
器30〜32により、各燃料流量が各々単独に制御され
る。
【0004】使用バーナ本数比R1〜Rn(18〜2
0)の算出方法を図5に示す。バーナ弁36〜38(図
4)の各バーナに設けられているポジションスイッチ4
1〜43のON/OFFによってバーナ弁36〜38の
開閉とみなし、さらにポジションスイッチ41〜43の
動作を確認する目的で、バーナ火炎検出器44〜46に
よる検出条件を加えて、バーナ弁36〜38の開とバー
ナ火炎の検出の両方があると“バーナ使用中”とし、使
用バーナ本数カウント回路50〜52と使用バーナ本数
比演算器54〜56を用いて、例えば燃料種nの使用バ
ーナ本数比Rnを次式によって求め、この計算を各々の
燃料について行い、使用バーナ本数比R1〜Rnを求め
ている。 使用バーナ本数比Rn=(燃料種nの使用バーナ本数)
/(全燃料(1〜n)総使用バーナ本数)。
【0005】従って、燃料マスタコントローラ27が一
定の出力信号の状態でもバーナの使用本数の増減によっ
て各々の燃料流量調節弁33〜35の開度が自動的に作
動する。混焼時のポイントはボイラ負荷の変化に見合っ
た燃料流量調節を行いながら、全バーナが同一のバーナ
負荷(同一の燃焼発熱量)とすることにある。上記従来
技術ではこれをバーナ使用本数をカウントして燃料を配
分する方式としている。このように、全バーナを同一の
バーナ負荷(同一の燃焼発熱量)になるようにすること
で、燃料種が異なっても、火炉壁を構成する水壁面、特
に同一水平方向位置にある水壁面に対してほぼ同一の加
熱量を与えることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、使用
バーナの検出方法として、バーナ弁36〜38の開閉ポ
ジションスイッチ41〜43、火炎検出器44〜46、
使用バーナ本数カウント回路50〜52および使用バー
ナ本数比演算器54〜56が必要であり制御設備が複雑
で多大な設備費を必要とすること、また、ポジションス
イッチ41〜43の動作の信頼性が低いこと、火炎検出
器44〜46の火炎検出の確実性が低いこと、使用バー
ナ本数の検出信号がON/OFFで不連続信号であるた
め制御の外乱要因となる等の欠点があった。本発明の目
的は、設備の簡略化、低コスト化が可能な多種燃料の同
時混焼制御方法と装置を提供することである。また、本
発明の目的は、信頼性向上、検出方法の連続化が可能な
多種燃料の同時混焼制御方法と装置を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
の構成により達成される。すなわち、少なくとも二種類
以上の燃料を同時にバーナで燃焼させる燃料混焼制御方
法において、前記バーナに供給される燃料圧力を燃料種
毎にそれぞれ測定し、燃料種毎の燃料圧力と流量との特
性に基づいて前記燃料圧力の実測値からそれぞれの燃料
流量を演算した後、該演算して求めた燃料流量の平均値
を求め、さらに該平均値と前記各々の燃料流量の演算値
とを比較して偏差を求め、該偏差量と燃焼装置の負荷指
令に対応する蒸気圧力を出力するための燃料流量の信号
である燃料マスター信号に応じて各々の種類のバーナの
燃焼発熱量が均一になるように、各々の種類の燃料流量
を制御することを特徴とする燃料混焼制御方法である。
このとき、燃焼装置の負荷指令に対応することを最優先
する場合には、最も応答の早い種類の燃料の流量を第一
に選択して、その燃料流量の制御を行い、その後、応答
の遅い種類の燃料流量の制御を行うことができる。ま
た、例えば排ガスを完全に燃焼させる必要のあるような
燃料等の特定の種類の燃料については、その燃料流量の
制御を行わないようにすることもできる。
【0008】本発明の燃料の種類とは、石油燃料の場合
には、異なる沸騰点を有する石油を言う。
【0009】
【作用】本発明によれば、各バーナのバーナ負荷を常時
連続的に測定することによって、オペレータがある種類
の燃料のバーナ本数を増加させた場合でも、バーナの本
数をカウントする必要がなく、そのバーナの燃料圧力/
燃料流量特性から圧力が低下した場合は、その当該燃料
種のバーナの燃料流量調節弁は開度(連続的または段階
的に)を増加させ、同時に他の種類の燃料のバーナの燃
料流量調節弁の開度を(連続的または段階的に)減少さ
せ、全バーナが同一のバーナ負荷(同一の燃焼発熱量)
に偏差が生じさせないようにする。また、オペレータが
ある種類の燃料の使用バーナ本数を減少させた場合は、
上記と逆の動作が働き、燃料の種類にかかわらず、使用
中のバーナ間でバーナ負荷に偏差がなくなる。また、燃
焼装置の負荷指令に対応することを最優先させたい場合
には、最も応答の早い種類の燃料の流量の制御をまず行
い、その後、応答の遅い種類の燃料の流量を制御を行う
ことで燃料種に無関係に全てのバーナの負荷を均一にす
ることができる。また、特定の種類の燃料については、
例えば未燃焼排ガスを大気中に排出させたくない場合に
はその燃料のバーナについての前記燃料流量制御をしな
いことで、完全燃焼をさせることができる。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図面と共に説明する。図1
に本実施例の燃料種1、2・・・nと燃料種nを同時に
燃焼する混焼制御装置の系統構成図を示す。図1の同時
混焼制御装置において主蒸気圧力(MSP)1と設定主
蒸気圧力2との偏差を比較演算器3で演算し、ボイラマ
スタコントローラー4でPI制御してボイラマスター信
号を得る。このボイラマスター信号と燃料流量発信器6
〜8からのn種の燃料の燃料流量信号の加算器9での加
算値との偏差を比較演算器5で演算し、燃料マスタ
号とする。燃料マスタ信号と燃料の種類毎の燃料圧力
実測値12〜14に対応した出力信号とコントローラ
7、78、79によりPI制御して手動自動切替器30
〜32により燃料流量調節弁33〜35の開度を調節す
る。ここで、1〜n種の燃料の圧力は燃料圧力発信器P
1〜Pn(12〜14)によって常時測定されていて、
関数発信器f(1)からf(n)(15〜17)で燃料
毎の燃料流量をそれぞれ演算し、その演算燃料流量の平
均値を平均演算器8で演算し、その出力と関数発信器
15〜17の出力とを比較器9〜1で比較し、各比
較器9〜1で偏差が生じると、その各偏差量に応じ
て燃料マスタの出力信号が修正されて燃料流量調節弁
33〜35の開閉動作は調節される。
【0011】圧力発信器P1〜Pn(12〜14)での
値と燃料流量との関係は図2に示す特性を一般的に有し
ているが、関数発生器15〜17では燃料種に無関係に
同一の関数関係からなる値を出力するが、各燃料の種類
毎にバーナの燃料圧力と燃料流量との関係を示す特性が
異なる場合は図3に示すようにそれぞれの燃料種に応じ
た関数f(1)〜f(n)によって燃料流量を関数発生
器15〜17でそれぞれ演算する。本実施例では制御対
象である燃料圧力(流量演算)を連続的に監視し、フィ
ードバックしているため円滑な制御効果が得られるこ
と、バーナ本数のカウント回路他の複雑な装置が不要で
あるので計測方法として簡単な装置であり、また圧力は
応答が早く制御動作に遅れが少ない利点がある。
【0012】また、一般に、制御系は各々応答速度が異
なるのが普通であるが、本実施例では、制御の目的によ
って最適な制御が選択できる。つまり、ボイラの負荷変
動にお対応することが最優先であれば、最も応答速度の
早い燃料、例えば燃料種1の制御系統を切替スイッチ
6によって選択しておけば、まずボイラマスター信号に
見合った燃料量が供給され、その後、応答の遅い他の燃
料種(例えば、燃料種2〜n)がバーナ負荷の均一化に
向かって追従する。また、バーナ負荷を均一にする燃焼
が目的であれば、応答速度の遅い燃料種(例えば、燃料
種2〜n)の制御系を選択しておくことによって、負荷
応答は遅いが、他の燃料種はバーナ負荷の偏差を最少に
する動作が可能である。本発明は燃料の種類に無関係に
バーナ負荷を均一にすることを目的としているが、燃料
種によってはプロセスの副産物として発生する排気ガス
を処理するため発生するその排気ガスの全部を燃焼させ
なければならないケースがある。例えば、その排気ガス
が図1における燃料種nとすると、図1の*印のある比
較演算器1、信号切替器5、コントローラ9、操
作器32、燃料流量弁35を作動させないようにするこ
とによって排気ガスは供給量に応じて燃焼され、他の燃
料種1、2はボイラ負荷に対応しながら、バーナ負荷が
均一に制御される効果を挙げることができる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、多種類の混焼装置にお
いて、バーナ本数の検出装置、本数カウント回路等の制
御装置を設けなくてもバーナ1本当たりの燃焼量を全バ
ーナにおいて同一とすることかできるため、燃料混焼制
御装置を簡略化できる。そのため、燃料混焼制御装置の
故障要因が減少し、また、不連続信号であるバーナ本数
カウント本式でなく、連続測定方式であるため、円滑な
制御効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の多種類の燃料混焼制御装
置を示す図である。
【図2】 本発明の一実施例の多種類の燃料混焼制御装
置のバーナ特性を示す図である。
【図3】 本発明の一実施例の多種類の燃料混焼制御装
置のバーナの関数発生器設定カーブ例を示す図である。
【図4】 従来技術の多種類の燃料混焼制御装置を示す
図である。
【図5】 従来技術の多種類の燃料混焼制御装置のバー
ナ本数検出方法を示す図である。
【符号の説明】
1…主蒸気圧力、2…設定主蒸気圧力、6、7、8…燃
料流量発信器、12、13、14…燃料圧力発信器、2
6…切替スイツチ、33、34、35…燃料流量調節弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 1/00 F23N 5/00 F23K 5/02 F23D 17/00 F22B 35/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも二種類以上の燃料を同時にバ
    ーナで燃焼させる燃料混焼制御方法において、前記バーナに供給される燃料圧力を燃料種毎にそれぞれ
    測定し、燃料種毎の燃料圧力と流量との特性に基づいて
    前記燃料圧力の実測値からそれぞれの燃料流量を演算し
    た後、該演算して求めた燃料流量の平均値を求め、さら
    に該平均値と前記各々の燃料流量の演算値とを比較して
    偏差を求め、該偏差量と燃焼装置の負荷指令に対応する
    蒸気圧力を出力するための燃料流量の信号である燃料マ
    スター信号に応じて各々の種類の バーナの燃焼発熱量が
    均一になるように、各々の種類の燃料流量を制御するこ
    とを特徴とする燃料混焼制御方法。
  2. 【請求項2】 燃焼装置の負荷指令に対応することを最
    優先する場合には、最も応答の早い種類の燃料の流量を
    第一に選択して、その燃料流量の制御を行い、その後、
    応答の遅い種類の燃料流量の制御を行うことを特徴とす
    る請求項1記載の燃料混焼制御方法。
  3. 【請求項3】 特定の種類の燃料については、その燃料
    流量の制御を行わないことを特徴とする請求項1記載の
    燃料混焼制御方法。
  4. 【請求項4】 特定の種類の燃料はプロセスの副産物と
    して発生し、その全部を燃焼させる必要のある排気ガス
    であることを特徴とする請求項3記載の燃料混焼制御方
    法。
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