JP5856899B2 - Coal-fired power plant control equipment - Google Patents
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Description
本発明は、燃料に石炭を用いて発電する石炭火力プラントの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a coal-fired power plant that generates power using coal as fuel.
燃料に石炭を用いて発電する石炭火力プラントでは、プラントに設置された複数の微粉炭機（ミル）により、固形状の石炭を粉砕して微細粒子状の微粉炭を生成する。石炭は産地や気候条件等により品質が異なるため、粒度や水分等の微粉炭特性をなるべく均質化してプラントに用いる必要がある。このため、石炭火力プラントの制御装置では、予め運用計画に応じて登録された石炭情報に基づき、石炭の性状に合わせてミル操作条件を適宜変更する制御を実施している。 In a coal-fired power plant that generates power using coal as a fuel, solid coal is pulverized by a plurality of pulverized coal machines (mills) installed in the plant to produce fine particulate pulverized coal. Since the quality of coal varies depending on the production area and climatic conditions, it is necessary to homogenize pulverized coal properties such as particle size and moisture as much as possible. For this reason, in the control apparatus of a coal thermal power plant, control which changes mill operation conditions suitably according to the property of coal is implemented based on coal information registered beforehand according to an operation plan.
一方で、近年では、燃料価格の高騰により常に同等な品質の燃料を確保することが困難であるという理由から、品質の異なる燃料を混合して用いるプラントが多くなっている。更に、地球環境保全を目的とした大気中への二酸化炭素（ＣＯ２）排出量削減の観点から、木質バイオマスを燃料に混合して用いるプラントが今後増加することが予想される。 On the other hand, in recent years, there are an increasing number of plants that use mixed fuels of different qualities because it is difficult to always ensure fuels of the same quality due to soaring fuel prices. Furthermore, from the viewpoint of reducing carbon dioxide (CO 2 ) emissions into the atmosphere for the purpose of protecting the global environment, it is expected that the number of plants that use wood biomass mixed with fuel will increase in the future.
このように燃料を混合して用いる石炭火力プラントでは、処理している石炭の性状がミル毎に異なることが予想され、各々の石炭性状に応じた適応的なミル制御が必要となる。更に、ひとつのミルに対して複数の種類が混合された石炭が供給される場合、これらの石炭がどのような割合で混合されているかは不明である。このため、実際に処理している石炭の性状が予め登録された石炭情報とは異なり、適切なミル制御が実行できない可能性ある。 In such a coal-fired power plant that uses a mixture of fuels, it is expected that the properties of the coal being processed will be different for each mill, and adaptive mill control according to each coal property is required. Furthermore, when coal in which a plurality of types are mixed is supplied to one mill, it is unclear what proportion of these coals are mixed. For this reason, unlike the coal information in which the property of the coal actually processed is registered in advance, there is a possibility that appropriate mill control cannot be executed.
上記の事情に鑑みた技術として、特許文献１には、ミルの計測情報を基に水分や粉砕性といった石炭の性状をリアルタイムに推定し、推定した情報を基にミル操作条件を適応的に制御する技術が開示されている。
As a technique in view of the above circumstances,
特許文献１に開示された技術により、燃料を混合させて使用する場合にも、ミルの計測情報から推定した石炭情報によって適切なミル制御を実行し、燃料の微粉炭特性のばらつきを軽減することができる。
Even when fuels are mixed and used by the technology disclosed in
しかし、ミルで適切な微粉炭が得られたとしても、ミルの後流にあるボイラで微粉炭を燃焼したときに、所望の燃焼特性が実際に得られる保証はない。このため、ボイラ火炉内では、ミルから供給される微粉炭を燃焼させるバーナの配置によって燃焼バランスが悪化し、結果としてプラントの運転効率が悪化してしまう可能性がある。 However, even if suitable pulverized coal is obtained in the mill, there is no guarantee that the desired combustion characteristics are actually obtained when the pulverized coal is burned in the boiler downstream of the mill. For this reason, in a boiler furnace, a combustion balance deteriorates by arrangement | positioning of the burner which burns the pulverized coal supplied from a mill, As a result, the operation efficiency of a plant may deteriorate.
本発明は、上記の課題に鑑みて発明されたものであり、その目的は、石炭火力プラントにおいて、プラントの運転効率の最大化を目的としてミル操作条件を決定することが可能な制御装置を提供することである。 The present invention has been invented in view of the above problems, and an object thereof is to provide a control device capable of determining mill operation conditions for the purpose of maximizing plant operation efficiency in a coal-fired power plant. It is to be.
本発明による石炭火力プラントの制御装置は、以下のような特徴を有する。 The control apparatus for a coal-fired power plant according to the present invention has the following characteristics.
石炭を粉砕して微粉炭にするミルと微粉炭を燃焼するボイラとを備える石炭火力プラントから、前記石炭火力プラントの状態量を表す計測信号を取得し、前記計測信号を用いて前記石炭火力プラントを制御する石炭火力プラントの制御装置において、前記計測信号を用いて、前記石炭火力プラントに与える制御信号を生成する制御信号生成部と、前記計測信号に含まれているデータを保存する計測信号データベースと、前記石炭に関する情報を保存する石炭情報管理データベースと、前記ミルの特性に関する情報を保存するミル特性情報データベースと、前記計測信号データベース、前記石炭情報管理データベース、及び前記ミル特性情報データベースに保存された情報を用いて、前記ミルの特性を計算するミル特性評価部と、前記ミル特性評価部が計算した前記ミルの特性を用いて、前記ミルの操作条件を計算するミル操作計算部と、前記ミル操作計算部が計算した前記ミルの操作条件を保存する計算結果データベースと、前記石炭火力プラントに対する制御ロジックを保存する制御ロジックデータベースとを備える。石炭情報管理データベースは、前記石炭に関する情報として、少なくとも石炭の水分の値、燃料比、及び粉砕性指標であるＨＧＩを保存する。前記制御信号生成部は、前記計算結果データベース、及び前記制御ロジックデータベースに保存された情報を用いて、前記制御信号を生成するように構成されている。 From a coal-fired power plant comprising a mill that pulverizes coal into pulverized coal and a boiler that burns pulverized coal, a measurement signal representing a state quantity of the coal-fired power plant is acquired, and the coal-fired power plant is obtained using the measurement signal. In a control apparatus for a coal-fired power plant that controls the control signal, a control signal generation unit that generates a control signal to be given to the coal-fired power plant using the measurement signal, and a measurement signal database that stores data included in the measurement signal And a coal information management database for storing information on the coal, a mill characteristic information database for storing information on the characteristics of the mill, the measurement signal database, the coal information management database, and the mill characteristic information database. A mill characteristic evaluation unit for calculating the characteristics of the mill using the obtained information, and the mill characteristics The mill operation calculation unit that calculates the operation condition of the mill using the characteristics of the mill calculated by the valence unit, the calculation result database that stores the operation condition of the mill calculated by the mill operation calculation unit, and the coal A control logic database for storing control logic for the thermal power plant. The coal information management database stores at least a coal moisture value, a fuel ratio, and an HGI that is a pulverization index as information on the coal. The control signal generation unit is configured to generate the control signal using information stored in the calculation result database and the control logic database.
本発明によれば、石炭火力プラントにおいて、ミルの運転効率のみならずボイラ火炉での燃焼状態をも最適化する制御が可能である。この結果、石炭の性状やプラント運用条件が変動する場合でも、プラント全体の運転効率を最大にすることができる。 According to the present invention, in a coal-fired power plant, control that optimizes not only the operation efficiency of the mill but also the combustion state in the boiler furnace is possible. As a result, the operating efficiency of the entire plant can be maximized even when the properties of the coal and plant operating conditions vary.
初めに、本発明による石炭火力プラントの制御装置の概要を述べる。本制御装置の詳細は、後述する実施例で説明する。 First, an outline of a control apparatus for a coal-fired power plant according to the present invention will be described. Details of this control device will be described in the embodiments described later.
本発明による石炭火力プラントの制御装置は、計測信号データベースと、石炭情報管理データベースと、ミル特性情報データベースと、ミル特性評価部と、ミル操作計算部と、計算結果データベースと、制御ロジックデータベースと、制御信号生成部とを備え、石炭火力プラントからプラントの状態量である計測信号を取得し、この計測信号を用いて、石炭火力プラントを制御する制御信号を生成する。この際、ミル特性評価部及びミル操作計算部は、ミルの最適な操作条件をリアルタイムで算出し、制御信号生成部は、これを基に制御信号を生成する。 A control apparatus for a coal-fired power plant according to the present invention includes a measurement signal database, a coal information management database, a mill characteristic information database, a mill characteristic evaluation unit, a mill operation calculation unit, a calculation result database, a control logic database, A control signal generating unit, acquiring a measurement signal that is a state quantity of the plant from the coal-fired power plant, and generating a control signal for controlling the coal-fired power plant using the measurement signal. At this time, the mill characteristic evaluation unit and the mill operation calculation unit calculate the optimum operation condition of the mill in real time, and the control signal generation unit generates a control signal based on this.
計測信号データベースは、計測信号に含まれており制御信号を生成する際に用いる計測データを保存する。石炭情報管理データベースは、燃料である石炭に関する情報（石炭情報）を保存する。ミル特性情報データベースは、運用炭性状（水分、燃料比、粉砕性指標であるＨＧＩのそれぞれの推定値）及びプラントのミルの特性情報（ミルの基本性能情報であるＣ／Ａ値、ミル容量、微粒化指標、及びミル動力と、ミルの運転効率）を保存する。ミル特性評価部は、計測信号データベース、石炭情報管理データベース、及びミル特性情報データベースに保存された情報を用いて、ミルの特性（ミルの基本性能情報と運転効率）を計算する。ミル操作計算部は、ミル特性評価部が計算したミルの特性を用いて、ミルの操作条件を計算する。計算結果データベースは、ミル操作計算部が計算したミルの操作条件を保存する。制御ロジックデータベースは、プラントに対する制御ロジックを保存する。この制御ロジックには、ミル操作計算部が計算したミルの操作条件の値を用いてミルを制御するためのロジックが含まれる。制御信号生成部は、計算結果データベース、及び制御ロジックデータベースに保存された情報を用いて、プラントの制御信号を生成する。 The measurement signal database stores measurement data included in the measurement signal and used when generating the control signal. The coal information management database stores information (coal information) on coal as fuel. The mill characteristic information database includes operating coal properties (moisture, fuel ratio, estimated values of grindability index HGI) and plant mill characteristic information (C / A value, mill capacity, mill basic performance information). Preservation of atomization index, mill power and mill operation efficiency). The mill characteristic evaluation unit calculates mill characteristics (basic performance information and operation efficiency of the mill) using information stored in the measurement signal database, the coal information management database, and the mill characteristic information database. The mill operation calculation unit calculates mill operation conditions using the mill characteristics calculated by the mill characteristic evaluation unit. The calculation result database stores mill operation conditions calculated by the mill operation calculation unit. The control logic database stores control logic for the plant. This control logic includes logic for controlling the mill using the value of the mill operation condition calculated by the mill operation calculation unit. The control signal generation unit generates a control signal for the plant using information stored in the calculation result database and the control logic database.
このような構成により、本発明による石炭火力プラントの制御装置は、ミルの計測情報を基にリアルタイムに推定する石炭情報（石炭の性状）及びミルの運転状態と、ボイラ内で微粉炭を燃焼させるバーナの配置及び燃焼バランスを考慮することにより、ミルの運転効率のみならずボイラ火炉での燃焼状態をも最適化する制御が可能である。この結果、石炭の性状やプラント運用条件が変動する場合でも、供給される石炭の性状やプラント運用条件に合わせて、プラント全体の運転効率を常に最大にすることができる。 With such a configuration, the control device for a coal-fired power plant according to the present invention burns pulverized coal in the boiler, coal information (coal properties) estimated in real time based on mill measurement information, and the operation state of the mill. By considering the arrangement of the burner and the combustion balance, it is possible to control not only the operation efficiency of the mill but also the combustion state in the boiler furnace. As a result, even when the properties of the coal and the plant operating conditions vary, the operation efficiency of the entire plant can always be maximized in accordance with the properties of the supplied coal and the plant operating conditions.
計測信号は、ミルの分級機回転数、ミルローラ加圧油圧力、ミル出口空気温度（以下、「ミル出口温度」と称する）、ミルの入口と出口の差圧（以下、「ミル差圧」と称する）、ミルローラリフト量、ミルへ供給される給炭量（以下、「給炭機流量」と称する）、ボイラに供給される１次空気流量及び２次空気流量、ボイラの給水流量、ボイラの給水温度、ボイラの給水圧力、ボイラの蒸気温度、ボイラの蒸気圧力、ボイラの蒸気流量、ボイラの排ガス温度、ボイラの排ガスに含まれる環境負荷物質の濃度（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度や一酸化炭素の濃度など）、及びボイラの排ガス再循環流量のうち、少なくとも1つを表す信号を含む。 The measurement signal includes the rotation speed of the mill classifier, the mill roller pressure oil pressure, the mill outlet air temperature (hereinafter referred to as “mill outlet temperature”), the differential pressure between the mill inlet and outlet (hereinafter referred to as “mill differential pressure”). ), Mill roller lift amount, amount of coal supplied to the mill (hereinafter referred to as “coal feeder flow rate”), primary air flow rate and secondary air flow rate supplied to the boiler, boiler feed water flow rate, boiler Feed water temperature, boiler feed water pressure, boiler steam temperature, boiler steam pressure, boiler steam flow, boiler exhaust gas temperature, concentration of environmentally hazardous substances contained in boiler exhaust gas (for example, nitrogen oxide (NOx) And a signal representing at least one of the exhaust gas recirculation flow rate of the boiler and the like.
制御信号は、ミルの分級機回転数、ミルローラ加圧油圧力、ミルへの給炭量、ボイラの空気流量、ボイラの空気ダンパ開度、ボイラの排ガス再循環流量、ボイラの給水流量、及びタービンガバナ開度のうち、少なくとも１つを決定する信号を含む。 The control signals are: mill classifier rotation speed, mill roller pressure oil pressure, amount of coal supply to the mill, boiler air flow rate, boiler air damper opening, boiler exhaust gas recirculation flow rate, boiler feed water flow rate, turbine A signal for determining at least one of the governor opening degrees is included.
ミル特性評価部は、ミル基本性能計算機能とミル効率計算機能を備える。ミル基本性能計算機能は、計測信号データベース、石炭情報管理データベース、及びミル特性情報データベースに保存された情報を入力し、ミル基本性能情報を計算する。ミル基本性能情報には、ミルがボイラへ供給する微粉炭供給量であるミル容量、このミル容量を１次空気流量で除したＣ／Ａ値、微粉炭の微粒化度合いを表す微粒化指標、及びミルで消費される動力であるミル動力が含まれる。ミル効率計算機能は、ミル基本性能情報を基にミル毎の運転効率を計算する。 The mill characteristic evaluation unit has a mill basic performance calculation function and a mill efficiency calculation function. The mill basic performance calculation function inputs information stored in the measurement signal database, the coal information management database, and the mill characteristic information database, and calculates the mill basic performance information. The mill basic performance information includes a mill capacity that is the pulverized coal supply amount supplied to the boiler by the mill, a C / A value obtained by dividing the mill capacity by the primary air flow rate, a pulverization index that represents the degree of pulverization of the pulverized coal, And mill power, which is the power consumed by the mill. The mill efficiency calculation function calculates the operation efficiency for each mill based on the basic mill performance information.
ミル基本性能計算機能は、計測信号に含まれるミル出口温度と後述するデフォルト水分とを入力し、ミル出口温度と予め定めた基準設定温度との差分を求める。この差分が負値を取る場合は水分補正量を正値とし、この差分が正値を取る場合は水分補正量を負値とする演算を実施し、水分補正量をデフォルト水分へ加算する。このようにして、ミルが現在処理している石炭の水分を推定する。 The mill basic performance calculation function inputs a mill outlet temperature and a default moisture described later in the measurement signal, and obtains a difference between the mill outlet temperature and a predetermined reference set temperature. When this difference takes a negative value, the moisture correction amount is set to a positive value. When this difference takes a positive value, an operation is performed to set the moisture correction amount to a negative value, and the moisture correction amount is added to the default moisture. In this way, the water content of the coal currently being processed by the mill is estimated.
更に、ミル基本性能計算機能は、Ｃ／Ａ値の前回値（前回の計算結果でありミル特性情報データベースに保存されている値）、ミル容量の前回値（前回の計算結果でありミル特性情報データベースに保存されている値）、微粒化指標の前回値（前回の計算結果でありミル特性情報データベースに保存されている値）、石炭情報に含まれる後述するデフォルト燃料比、及び燃料比推定値の前回値（前回の計算結果であり石炭情報管理データベースに保存されている値）に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、標準ＮＯｘ濃度を計算する。そして、この標準ＮＯｘ濃度と計測情報に含まれるＮＯｘ濃度との差分を求める。この差分が負値を取る場合は燃料比補正量を負値とし、この差分が正値を取る場合は燃料比補正量を正値とする演算を実施し、燃料比補正量を燃料比推定値の前回値へ加算する。このようにして、ミルが現在処理している石炭の燃料比を推定する。 Furthermore, the mill basic performance calculation function includes the previous value of C / A (the previous calculation result and the value stored in the mill characteristic information database), the previous value of the mill capacity (the previous calculation result and the mill characteristic information). Value stored in the database), previous value of the atomization index (the previous calculation result and value stored in the mill characteristic information database), default fuel ratio included in the coal information, and estimated fuel ratio The standard NOx concentration is calculated using a statistical method based on past performance data with respect to the previous value (the previous calculation result and the value stored in the coal information management database). Then, the difference between the standard NOx concentration and the NOx concentration included in the measurement information is obtained. When this difference takes a negative value, the fuel ratio correction amount is set to a negative value, and when this difference takes a positive value, calculation is performed to set the fuel ratio correction amount to a positive value. Is added to the previous value. In this way, the fuel ratio of the coal currently being processed by the mill is estimated.
更に、ミル基本性能計算機能は、計測信号に含まれる１次空気流量、給炭機流量、及びミルローラ加圧油圧力と、予め定めたこれらの量の基準量との差分を、それぞれの量について求める。これらの差分及び石炭の砕け易さを示す値であるＨＧＩ（Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ：粉砕性指標）の推定値の前回値（前回の計算結果でありミル特性情報データベースに保存されている値）に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、ミルローラリフト量補正量を計算する。そして、このミルローラリフト量補正量を計測信号に含まれるミルローラリフト量へ加算することで、標準運転状態におけるミルローラリフト量（基準ミルローラリフト量）を推定する。 Furthermore, the mill basic performance calculation function calculates the difference between the primary air flow rate, the coal feeder flow rate, the mill roller pressurization oil pressure included in the measurement signal, and the predetermined reference amounts of these amounts for each amount. Ask. With respect to the previous value of the estimated value of HGI (Hardgrove Grindability Index) which is a value indicating the difference and the ease of cracking of coal (the value calculated in the previous calculation and stored in the mill characteristic information database) Then, the mill roller lift amount correction amount is calculated using a statistical method based on past performance data. The mill roller lift amount in the standard operation state (reference mill roller lift amount) is estimated by adding the mill roller lift amount correction amount to the mill roller lift amount included in the measurement signal.
更に、ミル基本性能計算機能は、計測信号に含まれる１次空気流量、給炭機流量、及びミル分級機回転数と、予め定めたこれらの量の基準量との差分を、それぞれの量について求める。これらの差分及びＨＧＩ推定値の前回値に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、ミル差圧補正量を計算する。そして、このミル差圧補正量を計測信号に含まれるミル差圧へ加算することで、標準運転状態におけるミル差圧（基準ミル差圧）を推定する。 Furthermore, the mill basic performance calculation function calculates the difference between the primary air flow rate, the coal feeder flow rate, the mill classifier rotation speed included in the measurement signal, and the predetermined reference amounts of these amounts for each amount. Ask. A mil differential pressure correction amount is calculated for these differences and the previous value of the estimated HGI value using a statistical method based on past performance data. Then, the mill differential pressure in the standard operation state (reference mil differential pressure) is estimated by adding the mill differential pressure correction amount to the mill differential pressure included in the measurement signal.
更に、ミル基本性能計算機能は、推定した石炭の水分、石炭の燃料比、基準ミルローラリフト量、及び基準ミル差圧に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、ミルが現在処理している石炭のＨＧＩを推定する。 Furthermore, the mill basic performance calculation function uses a statistical method based on past performance data for the estimated coal moisture, coal fuel ratio, reference mill roller lift, and reference mill differential pressure. Estimate the HGI of the coal currently being processed.
更に、ミル基本性能計算機能は、推定したＨＧＩ、及び計測信号に含まれるミルローラ加圧油圧力とミル分級機回転数に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、出炭率を推定する。出炭率は、ミルへの給炭量に対する、微粉炭供給量の比率を示す値である。 Furthermore, the mill basic performance calculation function uses a statistical method based on past performance data for the estimated HGI and the mill roller pressurization oil pressure and the mill classifier rotation speed included in the measurement signal. Is estimated. The coal output rate is a value indicating the ratio of the amount of pulverized coal supplied to the amount of coal supplied to the mill.
更に、ミル基本性能計算機能は、推定したＨＧＩ、及び計測信号に含まれるミルローラ加圧油圧力とミル分級機回転数に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、ミルの微粒化指標を推定する。 Furthermore, the mill basic performance calculation function uses a statistical method based on past performance data for the estimated HGI and the mill roller pressure oil pressure and the mill classifier rotation speed included in the measurement signal. Estimate the conversion index.
ミル効率計算機能は、ミル基本性能計算機能が計算したＣ／Ａ値、微粒化指標、及びミル容量に対して、過去の実績データに基づく統計的手法を用いて、ミルで生成した微粉炭の燃焼率を推定する。 The mill efficiency calculation function uses a statistical method based on past performance data for the C / A value, atomization index, and mill capacity calculated by the mill basic performance calculation function. Estimate the burning rate.
更に、ミル効率計算機能は、推定した燃焼率、及び石炭情報から、ミルから供給される微粉炭を燃焼させる場合の燃焼効率を計算する。 Furthermore, a mill efficiency calculation function calculates the combustion efficiency in the case of burning the pulverized coal supplied from a mill from the estimated combustion rate and coal information.
更に、ミル効率計算機能は、計算した燃焼効率、及びミル基本性能計算機能が計算したミル容量及びミル動力から、ミル運転効率を計算する。ミル運転効率は、燃焼効率からミル動力による損失を差引いた値である。 Further, the mill efficiency calculation function calculates the mill operation efficiency from the calculated combustion efficiency and the mill capacity and power calculated by the mill basic performance calculation function. The mill operation efficiency is a value obtained by subtracting the loss due to the mill power from the combustion efficiency.
ミル操作計算部は、ミルを複数のグループへ分類する。そして、分類したグループに対し、任意の１つのグループｊに属するミルの運転効率から求めた指標と、このグループｊと他の全てのグループｋ（≠ｊ）との運転効率のバランスを考慮した指標との総和により評価関数を計算し、この評価関数の値を最大化するように、このグループｊに属するミルの操作条件を、最適探索手法を用いて探索する。ミルを複数のグループへ分類する際には、ミルから供給される微粉炭を燃焼させるバーナの配置及び運用情報に基づいて、ミル相互間の運転効率のバランスを考慮することができる。 The mill operation calculation unit classifies the mills into a plurality of groups. Then, for the classified group, an index obtained from the operating efficiency of mills belonging to any one group j and an index considering the balance of operating efficiency between this group j and all other groups k (≠ j) The operation function of the mill belonging to this group j is searched using the optimum search method so that the evaluation function is calculated by the sum of and the value of the evaluation function is maximized. When classifying mills into a plurality of groups, the balance of operation efficiency between mills can be taken into account based on burner arrangement and operation information for burning pulverized coal supplied from the mill.
本制御装置は、入出力部を備え、入出力部を介して画像表示装置と接続することができる。入出力部は、画像表示装置と情報を送受信する。例えば、入出力部は、計測信号データベース、石炭情報管理データベース、ミル特性情報データベース、後述するミル操作計算情報データベース、及び計算結果データベースに保存された情報を画像表示装置に表示するための機能と、ミル特性評価部、及びミル操作計算部が計算した結果を画像表示装置に表示するための機能と、データベースに保存された情報の確認時に必要な実行条件を、画像表示装置を介して設定するための機能を備える。 The control device includes an input / output unit, and can be connected to the image display device via the input / output unit. The input / output unit transmits and receives information to and from the image display device. For example, the input / output unit is a measurement signal database, a coal information management database, a mill characteristic information database, a mill operation calculation information database, which will be described later, and a function for displaying information stored in a calculation result database on an image display device, In order to set the function for displaying the results calculated by the mill characteristic evaluation unit and the mill operation calculation unit on the image display device and the execution conditions necessary for checking the information stored in the database via the image display device. It has the function of.
上記の構成、機能、処理部、及び処理手段等は、これらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよい。また、上記の構成、機能、処理部、及び処理手段等は、これらの一部又は全部を、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル、測定情報、及び算出情報等の情報は、メモリ、ハードディスク、及びＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、及びＤＶＤ等の記録媒体に記録することができる。従って、各処理と各構成は、処理部、処理ユニット、及びプログラムモジュールなどとして、各機能を実現可能である。 The above-described configuration, function, processing unit, processing unit, and the like may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit. In addition, the configuration, function, processing unit, processing means, and the like described above may be realized by software by causing the processor to interpret and execute a program that realizes each function. Information such as programs, tables, files, measurement information, and calculation information for realizing each function is stored in a recording device such as a memory, a hard disk, and an SSD (Solid State Drive), or an IC card, an SD card, and a DVD. It can be recorded on a recording medium. Therefore, each process and each configuration can realize each function as a processing unit, a processing unit, a program module, and the like.
次に、本発明による石炭火力プラントの制御装置の実施例について、図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of a control device for a coal-fired power plant according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施例による石炭火力プラントの制御装置について、図面を参照して説明する。 The control apparatus of the coal-fired power plant by the Example of this invention is demonstrated with reference to drawings.
図１は、本発明の実施例による石炭火力プラントの制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、制御装置２００は、石炭火力プラント１００を制御する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for a coal-fired power plant according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
石炭火力プラント１００の制御装置２００は、入出力部８００を備え、入出力部８００を介して保守ツール９１０と接続されている。石炭火力プラント１００の運転員は、保守ツール９１０に接続された外部入力装置９００と画像表示装置９２０（例えばＣＲＴディスプレイ）とを介して、制御装置２００を制御することができる。
The
制御装置２００は、演算装置として、ミル特性評価部３００、ミル操作計算部４００、及び制御信号生成部５００を備える。ミル特性評価部３００は、石炭火力プラント１００に設置されるミルの台数に応じて、個別のミル特性評価部を有する。図１では、ミルＡ〜ミルＸのそれぞれに対して、個別のミル特性評価部としてＡミル特性評価部３０１ａ〜Ｘミル特性評価部３０１ｘを有する場合を示している。ミル操作計算部４００は、グループに分類されたミルの操作条件をグループ毎に計算するグループ操作計算部を有する。図１では、グループ操作計算部として、グループ１〜グループＮに対して、グループ１操作計算部４０１−１〜グループＮ操作計算部４０１−ｎをそれぞれ有する。ミルは、プラントの構成及び運転特性を考慮して、任意に組合せたグループに分類することができる。
The
制御装置２００は、データベース（ＤＢ）として、計測信号データベース２１０、石炭情報管理データベース２２０、ミル特性情報データベース２３０、ミル操作計算情報データベース２４０、計算結果データベース２５０、及び制御ロジックデータベース２６０を備える。
The
また、制御装置２００は、外部（石炭火力プラント１００）とのインターフェースとして、外部入力インターフェース２０１、及び外部出力インターフェース２０２を備える。
Moreover, the
制御装置２００は、外部入力インターフェース２０１を介して、石炭火力プラント１００の各種状態量を計測した計測信号１を取得し、計測信号２として計測信号データベース２１０に保存する。計測信号データベース２１０は、計測信号２に含まれ、制御信号１４を生成する際に用いる計測データも保存する。
The
また、制御装置２００は、制御信号生成部５００が生成した制御信号１４を、外部出力インターフェース２０２を介して、制御信号１５として石炭火力プラント１００へ出力する。制御信号１５は、石炭火力プラント１００を制御する信号であり、例えば、供給する石炭流量及び空気流量等を制御する信号である。
In addition, the
ミル特性評価部３００は、計測信号データベース２１０に保存された計測データ４、石炭情報管理データベース２２０に保存された石炭情報５、ミル特性情報データベース２３０に保存されたミル特性情報６、及びミル操作計算部４００が出力するミル操作条件９を入力し、出炭量や微粒化度、消費動力などの各ミルの特性を基に、各ミルに対してミル特性情報７及びミル運転効率情報８を計算する。ミル特性情報７は、ミル特性情報データベース２３０に保存される。ミル運転効率情報８は、ミル操作計算部４００へ入力される。石炭情報管理データベース２２０に保存されている石炭情報５は、石炭の銘柄、組成及び発熱量に関する情報を含む。石炭情報５は、予め決定した燃料運用計画に従って、プラント１００の運転員によって登録される。
The mill
ミル操作計算部４００は、ミル特性評価部３００から入力したミル運転効率情報８、及びミル操作計算情報データベース２４０に保存されたミル操作計算情報データ１０を用いて、ミルのグループ毎にミル操作条件９、１１を最適探索手法を用いて計算する。ミル操作計算情報データ１０は、判定フラグθｊｋと、ミルグループの操作条件を探索する探索アルゴリズムを動作させるのに必要なパラメータを含む。判定フラグθｊｋと探索アルゴリズムについては、ミル操作計算部４００の機能の詳細な説明と共に後述する。計算したミル操作条件９、１１は、ミル特性評価部３００へ出力すると共に、計算結果データベース２５０に保存する。
The mill
制御信号生成部５００は、計測信号データベース２１０から計測データ３を、計算結果データベース２５０から計算結果データ１２を、制御ロジックデータベース２６０から制御ロジックデータ１３をそれぞれ入力し、プラント１００の運転状態を所望の状態に制御するための制御信号１４を生成する。
The control
制御ロジックデータベース２６０は、制御ロジックデータ１３を算出する制御回路を保存する。制御ロジックデータ１３を算出する制御回路には、従来技術として公知のＰＩ（比例・積分）制御を用いることができる。また、計算結果データベース２５０が保存する計算結果データ１２には、制御ロジックに対する、ミル操作条件の補正値に関する情報が含まれる。
The
このように、ミル特性評価部３００が計算したミル運転効率情報８を基に、ミル操作計算部４００は、プラント１００の構成や運転特性を基にミルを分類したグループ単位でミル操作条件１１を計算する。そして、この計算結果を基に、制御信号生成部５００は、プラント１００の制御信号１４を生成する。従って、制御装置２００は、リアルタイムに推定したミル特性に応じて適切なミル制御を実行することが可能であり、プラント効率の向上及び燃料消費量の低減を達成できる。この結果、石炭の性状やプラント運用条件が変動する場合でも、プラント全体の運転効率を最大にすることができる。
As described above, based on the mill
なお、ミル特性評価部３００、及びミル操作計算部４００の機能については、後で詳細を説明する。
The functions of the mill
プラント１００の運転員は、キーボード９０１とマウス９０２を備える外部入力装置９００、制御装置２００とデータを送受信できる保守ツール９１０、及び画像表示装置９２０を用いることにより、制御装置２００が備える種々のデータベースに保存された情報にアクセスすることができる。制御装置２００の入出力部８００は、保守ツール９１０と入出力データ情報９０を送受信する。
An operator of the
保守ツール９１０は、外部入力インターフェース９１１、データ送受信処理部９１２、及び外部出力インターフェース９１３を備え、データ送受信処理部９１２を介して制御装置２００とデータを送受信できる。
The
外部入力装置９００で生成した保守ツール入力信号９１は、外部入力インターフェース９１１を介して保守ツール９１０に取り込まれる。保守ツール９１０のデータ送受信処理部９１２は、保守ツール入力信号９２の情報に従って、制御装置２００から入出力データ情報９０を取得する。
The maintenance
また、データ送受信処理部９１２は、保守ツール入力信号９２の情報に従って、制御装置２００のプラント効率計算部３００、ミル操作計算部４００、及び制御信号生成部５００で得られた演算結果の確認に必要な入出力データ情報９０を出力する。
Further, the data transmission /
データ送受信処理部９１２は、入出力データ情報９０を処理した結果得られる保守ツール出力信号９３を、外部出力インターフェース９１３に送信する。外部出力インターフェース９１３は、保守ツール出力信号９４を画像表示装置９２０に送信し、画像表示装置９２０は、送信された保守ツール出力信号９４に従って画像を表示する。
The data transmission /
なお、図１に示した制御装置２００では、計測信号データベース２１０、石炭情報管理データベース２２０、ミル特性情報データベース２３０、ミル操作計算情報データベース２４０、計算結果データベース２５０、及び制御ロジックデータベース２６０は、制御装置２００の内部に配置されているが、これらの全て又は一部を制御装置２００の外部に配置することもできる。
In the
図２及び図３を用いて、本発明の実施例による制御装置２００が適用される石炭火力プラント１００の構成を説明する。まず、石炭火力プラント１００の発電の仕組みについて簡単に説明する。
The configuration of the coal-fired
図２は、本実施例による制御装置２００が適用される石炭火力プラント１００の概略を示す構成図である。石炭火力プラント１００を構成するボイラ１０１は、複数のバーナ１０２を備える。バーナ１０２は、ミル１３４で石炭を細かく粉砕した燃料である微粉炭と、微粉炭搬送用の１次空気と、燃焼調整用の２次空気とをボイラ１０１に供給する。バーナ１０２により供給された微粉炭は、ボイラ１０１の内部で燃焼する。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an outline of the coal-fired
複数のバーナ１０２は、図２に示すように、ボイラ１０１の上下方向に複数段（図２では２段）に分かれて１列に並べられ、ボイラ１０１の前面（以下、「缶前」と称する）と背面（以下、「缶後」と称する）に配置されている。このようなバーナ１０２の配置により、ボイラ１０１の内部では、缶前と缶後から微粉炭を燃焼させる。缶前と缶後、及び上下方向のバーナ１０２の燃焼バランスを改善することにより、微粉炭の燃焼効率を向上させ、微粉炭の単位重さ当たりに対してより多くの熱量を発生させることができる。
As shown in FIG. 2, the plurality of
なお、微粉炭と１次空気は配管１３９から、２次空気は配管１４１から、それぞれバーナ１０２に導かれる。１次空気は、ファン１２０から配管１３０に導かれ、途中でボイラ１０１の下流側に設置されたエアーヒーター１０４を通過する配管１３２と、エアーヒーター１０４を通過せずにバイパスする配管１３１とに分岐し、エアーヒーター１０４の下流側に配設した配管１３３で再び合流し、バーナ１０２の上流側に設置されたミル１３４に導かれる。エアーヒーター１０４を通過する１次空気は、ボイラ１０１を流下する燃焼ガスと熱交換することにより加熱される。この加熱された１次空気と、エアーヒーター１０４をバイパスした１次空気は、ミル１３４が粉砕した微分炭をバーナ１０２に搬送する。
Note that the pulverized coal and the primary air are led from the
ミル１３４は、缶前と缶後のバーナ１０２の各段に対応するように配置され（図２では４台）、各段を構成するバーナ１０２へ微粉炭と１次空気を供給する。すなわち、発電出力低下時など石炭供給量を低下させる場合には、ミル１３４を停止して段単位でバーナ１０２を休止させることができる。ミル１３４では、ボイラ１０１の燃焼性を考慮し、使用する石炭の性状に応じて望ましい粒度の微粉炭が得られるよう、ミル１３４の分級機回転数を始めとするミル操作量を調整する。また、石炭バンカ１３６に貯蔵された石炭は、石炭コンベア１３７を経由して給炭機１３５へ導かれ、給炭機１３５によって供給量が調整される。その後、石炭は、石炭コンベア１３８を介してミル１３４に供給される。ミル１３４の構造及び特性の詳細については、後述する。
The
また、ボイラ１０１には、２段燃焼用の空気をボイラ１０１に投入するアフタエアポート１０３が設けられている。２段燃焼用の空気は、配管１４２からアフタエアポート１０３に導かれる。ファン１２１を用いて配管１４０へ送出された空気は、エアーヒーター１０４で燃焼ガスとの熱交換により加熱された後に、２次空気用の配管１４１とアフタエアポート用の配管１４２とに分岐して、それぞれボイラ１０１のバーナ１０２とアフタエアポート１０３とに導かれる。バーナ１０２とアフタエアポート１０３へ供給される空気の流量は、それぞれの配管１４１、１４２に設置された空気ダンパ（図示せず）の操作によって調整できる。
Further, the
ボイラ１０１の内部で微粉炭を燃焼することによって発生した高温の燃焼ガスは、ボイラ１０１の内部の経路に沿って下流側に流下して、ボイラ１０１の内部に配置された熱交換器１０６で給水と熱交換して蒸気を発生させる。この後、燃焼ガスは、排ガスとなってボイラ１０１の下流側に設置されたエアーヒーター１０４に流入し、エアーヒーター１０４で熱交換してボイラ１０１に供給される空気を加熱する。そして、エアーヒーター１０４を通過した排ガスは、図示していない排ガス処理を施した後に、煙突から大気に放出される。
The high-temperature combustion gas generated by burning pulverized coal inside the
ボイラ１０１の熱交換器１０６を循環する給水は、給水ポンプ１０５を介して熱交換器１０６に供給され、熱交換器１０６においてボイラ１０１を流下する燃焼ガスによって加熱され、高温高圧の蒸気となる。なお、本実施例では熱交換器の数を１つとしているが、熱交換器を複数配置してもよい。
The feed water circulating through the
熱交換器１０６で発生した高温高圧の蒸気は、タービンガバナ１０７を介して蒸気タービン１０８に導かれ、蒸気の持つエネルギーによって蒸気タービン１０８を駆動する。蒸気タービン１０８が駆動されると、発電機１０９は発電する。
The high-temperature and high-pressure steam generated in the
石炭火力プラント１００には、石炭火力プラント１００の運転状態を示す状態量を検出するための様々な計測器が配置されている。
In the coal-fired
石炭火力プラント１００に配置された計測器で取得した石炭火力プラント１００の計測信号１は、図１に示すように、制御装置２００の外部入力インターフェース２０１に送信される。
A
石炭火力プラント１００に配置される計測器としては、例えば図２に示すように、熱交換器１０６から蒸気タービン１０８に供給される高温高圧の蒸気の温度を計測する温度計測器１５１、蒸気の圧力を計測する圧力計測器１５２、発電機１０９が発電する電力量を計測する発電出力計測器１５３がある。
As a measuring instrument arranged in the coal-fired
蒸気タービン１０８の復水器（図示せず）によって蒸気を冷却して生じた給水は、給水ポンプ１０５によってボイラ１０１の熱交換器１０６に供給される。この給水の流量は、流量計測器１５０によって計測される。
Feed water generated by cooling the steam by a condenser (not shown) of the
ボイラ１０１から排出する燃焼ガスである排ガス中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）などの濃度に関する状態量の計測信号は、ボイラ１０１の下流側に設けた濃度計測器１５４によって計測される。
A state quantity measurement signal related to the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas, which is the combustion gas discharged from the
図３は、石炭火力プラント１００が備えるミルの構成を示す図である。図３には、一例として、回転式分級機を備えるミル１３４を示している。ミル１３４のケーシング５０内の下部には、駆動装置５１により水平回転するテーブル５２が配置される。テーブル５２の上方には、流体圧シリンダ５５により水平軸５６を介して上下方向に回転し得るローラ５７が配置されている。流体圧シリンダ５５によってローラ５７を水平回転しているテーブル５２に押し付けることにより、ローラ５７とテーブル５２が協働し、テーブル５２上に供給された石炭を粉砕することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a mill included in the coal-fired
ケーシング５０内には、テーブル５２を包囲するよう環状体５３が設置される。環状体５３は、テーブル５２よりも下方の位置からケーシング５０内へ供給された１次空気５４を、ケーシング５０の上部へ吹き込み得る構造となっている。ケーシング５０の上部には、微粉炭をボイラのバーナ１０２（図２参照）へ供給するための微粉炭供給管６０が接続されている。
An
ケーシング５０の上部には、ケーシング５０の外部から内部へ上下方向に挿入される形で回転シュート５８が設置されている。ケーシング５０の外部の上方に設置した縦型の分級機モータ６１は、出力軸がベルトを介して回転シュート５８と接続される。回転シュート５８の外周には、ケーシング５０の内部の上部に位置するように、回転式分級機６２が装着される。回転式分級機６２は、円周方向に複数の回転翼を備える。分級機回転モータ６１の動力により、回転シュート５８及び回転式分級機６２は回転する。
A rotating
ケーシング５０内には、回転式分級機６２の下方に位置するよう、逆円錐状のホッパ６３が設置されている。ホッパ６３は、１次空気５４により上昇する石炭が通過できるように、傾斜面に沿ってスリットを有する。回転シュート５８の上方には、給炭機モータ７４の駆動によって回転シュート５８に石炭を供給する給炭機１３５が、回転シュート５８に接続されて設置されている。
An inverted
図３に示すミル１３４では、石炭バンカ１３６（図２参照）から給炭機１３５へ供給された石炭は、回転シュート５８を介してケーシング５０内に投入され、テーブル５２上へ落下し、駆動装置５１により駆動されたテーブル５２とローラ５７の協働作業により粉砕される。粉砕された石炭５９は、１次空気５４に搬送されて上昇し、ホッパ６３上のスリットを通過してホッパ６３の内部へ入り、分級機モータ６１の駆動により回転シュート５８と共に回転する回転式分級機６２によって粗粒が分級される。分級された石炭５９のうち微粉炭は、回転式分級機６２を通過して微粉炭供給管６０へ送出されてボイラ１０１のバーナ１０２（共に図２を参照）へ供給される。一方、分級された石炭５９のうち粗粒６４は、ホッパ６３を滑落して、テーブル５２上へ戻される。
In the
ミル１３４に供給される１次空気５４は、通常２００〜２４０℃前後の温度を有して石炭を乾燥させる役割を有し、ミル出口温度（微粉炭供給管６０の空気温度）を設定温度に保持するように、温度が調節される。
The
ミル１３４には、１次空気５４の温度を計測する計測機器７０を始めとする種々の計測機器が設置されており、これらの計測機器によって得られたミル１３４の計測情報は、制御装置２００へ入力される。このような計測機器の例としては、図３に示す１次空気５４の流量を計測する流量計６５、回転式分級機６２の回転数を計測する回転数計測器７１、給炭機１３５からミル１３４へ供給される給炭量を計測する給炭量計７２、ケーシング５０内の１次空気供給部分の空気圧を計測する圧力計６７、微粉炭供給管６０における１次空気圧を計測する圧力計６６、流体圧シリンダ５５に充填されている加圧油圧力を計測する圧力計６８、及びミルローラ５７が石炭を粉砕する際に生じるローラ軸リフト量を計測する計測器６９を挙げることができる。これらの計測機器の設置場所や計測機器の種類は、制御装置２００が備える制御ロジック及び生成する制御信号の種類に応じて、変更してもよい。圧力計６６、６７が計測した１次空気供給部分と微粉炭供給管６０の空気圧に関しては、これらの差圧が計測信号として制御装置２００へ入力される。
Various measuring devices such as a measuring
制御装置２００は、入力したミル１３４の計測情報を基に制御信号を決定し、これらを各ミルのアクチュエータ（操作端）へ出力する機能を有する。制御信号の一例として、図３には、給炭量指令７３、分級機回転数指令７５、１次空気流量を決定する１次空気流量指令７６、及びミルローラ加圧油圧力指令７７を示す。
The
給炭量指令７３により、給炭機モータ７４の回転数を変更し、給炭機１３５から供給される給炭量を調整することができる。回転数指令７５により、回転式分級機６２の回転数を調整し、回転式分級機６２を通過する微粉炭の粒度及び微粉炭供給量（ミル容量）を調整することができる。一般に、分級機回転数を増加させると微粉炭粒度は下がり、ミル容量も下がる。１次空気流量指令７６により、ミル１３４へ供給される１次空気５４の流量を調整することができる。ミルローラ加圧油圧力指令７７により、流体圧シリンダ５５に充填されている加圧油の圧力を変更することで、テーブル５２とローラ５７の接触圧力を調整し、石炭性状に応じた粉砕方法を選択することができる。
By the coal
即ち、本実施例による、石炭火力プラント１００の制御装置２００において、外部入力インターフェース２０１を介して入力されるプラントの計測信号１（図１参照）には、様々な計測器によって計測した石炭火力プラント１００の各種の状態量のうち、少なくとも１つを表す信号が含まれる。このような状態量としては、ミル１３４の様々な計測情報、ボイラ１０１に供給される１次空気及び２次空気の流量、ボイラ１０１の熱交換器１０６に供給される給水の流量と温度と圧力、ボイラ１０１の熱交換器１０６で発生して蒸気タービン１０８に供給される蒸気の温度と圧力と流量、ボイラ１０１から排出される排ガスの温度、ボイラ１０１から排出される排ガスに含まれる環境負荷物質の濃度（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度や一酸化炭素の濃度など）、及びボイラ１０１から排出される排ガスのうちボイラ１０１に再循環させる排ガスの流量（排ガス再循環流量）等を挙げることができる。ミル１３４の計測情報としては、ミルの分級機回転数、ミルローラ加圧油圧力、ミル出口温度、ミルの入口と出口の差圧、ミルローラリフト量、ミルへ供給される給炭量等を挙げることができる。
That is, in the
また、図２及び図３に示した石炭火力プラント１００を制御するために、制御装置２００が備える制御信号生成部５００（図１参照）によって生成され、外部出力インターフェース２０２を介して石炭火力プラント１００に出力される制御信号１４（図１参照）としては、ミル１３４の各操作端における操作量、ボイラ１０１に配管１３３、１４１、１４２を介して供給する空気の流量、ボイラ１０１に空気を供給する配管１３３、１４１、１４２に設置され空気の流量を調節する空気ダンパの開度、排ガス再循環流量、給水ポンプ１０５を介して熱交換器１０６に供給する給水の流量、及びタービン１０８に導かれる蒸気の流量を決定するタービンガバナ１０７の開度等のうち、少なくとも１つを表す信号が含まれる。ミル１３４の各操作端における操作量としては、ミルの分級機回転数、ミルローラ加圧油圧力、及びミルへの給炭量等を挙げることができる。
Moreover, in order to control the coal-fired
図４は、図１に示した本実施例による石炭火力プラントの制御装置２００における制御の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、制御装置２００は、ステップ１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、及び１５００を組合せて実行する。以下では、それぞれのステップについて説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure in the
ステップ１０００では、制御装置２００の動作開始後、計測信号データを取得する。外部入力インターフェース２０１を介して石炭火力プラント１００から計測信号１を取得し、計測信号２として計測信号データベース２１０に保存する。
In step 1000, measurement signal data is acquired after the operation of the
ステップ１１００では、各ミルについてミル特性を計算する。ミル特性評価部３００は、計測信号データベース２１０に保存された計測データ４、石炭情報管理データベース２２０に保存された石炭情報５、及びミル特性情報データベース２３０に保存されたミル特性情報６を用いて、ミル操作計算部４００が出力するミル操作条件９に対して、各ミルのミル特性情報７及びミル運転効率情報８を計算する。計算した情報のうち、ミル特性情報７はミル特性情報データベース２３０に保存され、ミル運転効率情報８はミル操作計算部４００へ送信される。なお、ミル特性評価部３００の詳細な機能及び動作については、後述する。
In step 1100, mill characteristics are calculated for each mill. The mill
ステップ１２００では、ミル操作条件を計算する。ミル操作計算部４００は、ミル特性評価部３００から送信されたミル運転効率情報８、及びミル操作計算情報データベース２４０に保存されたミル操作計算情報データ１０を用いて、各ミルの操作条件を最適探索手法で求めて決定する。その際に、各ミルをプラントの構成や運転特性を考慮して複数のグループに分類し、分類したグループ間の相互作用によってプラント全体の運転効率化を目的とした最適なミル操作条件を決定する。決定したミル操作条件１１は、計算結果データベース２５０に保存する。なお、ミル操作計算部４００の詳細な機能及び動作については、後述する。
In step 1200, mill operation conditions are calculated. The mill
ステップ１３００では、制御信号を生成する。制御信号生成部５００は、計測信号データベース２１０に保存された計測データ３、計算結果データベース２５０に保存された計算結果データ１２、及び制御ロジックデータベース２６０に保存された制御ロジックデータ１３を用いて計算し、制御信号１４を生成する。
In step 1300, a control signal is generated. The
ステップ１４００では、プラントを制御する。ステップ１３００にて生成した制御信号１４を、外部出力インターフェース２０２を介して制御信号１５として石炭火力プラント１００へ出力し、プラント１００を所望の運転状態へ制御する。
In step 1400, the plant is controlled. The
ステップ１５００は、一連の処理動作の終了を判定する分岐である。外部入力装置９００を介して制御装置２００の動作を終了させる信号が入力された場合は、処理を終了させるステップに進む。制御装置２００の動作を終了させない場合は、ステップ１０００に戻る。
Step 1500 is a branch for determining the end of a series of processing operations. When a signal for ending the operation of the
以上の動作によって、本実施例による制御装置２００は、計測信号データの取得、ミル特性の計算、ミル操作条件の計算、制御信号の計算と生成、及びプラントの制御の実施に至る一連の処理を、自動的に獲得し実行できる。
Through the above operation, the
次に、制御装置２００のミル特性評価部３００の動作について、図５〜図１３を用いて詳細に説明する。
Next, operation | movement of the mill
図５は、ミル特性評価部３００の機能を示す構成図である。図１に示したようにミル特性評価部３００は複数のミル特性評価部（Ａミル特性評価部３０１ａ〜Ｘミル特性評価部３０１ｘ）を有しているが、図５では、Ａミル特性評価部３０１ａの構成のみを示し、以降の説明では、Ａミル特性評価部３０１ａの機能と動作について説明する。その他のミル特性評価部の機能と動作は、Ａミル特性評価部３０１ａと同一である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating functions of the mill
図５に示すように、Ａミル特性評価部３０１ａは、Ａミル基本性能計算機能３０２ａ、及びＡミル効率計算機能３０３ａを備える。
As shown in FIG. 5, the A-mill
Ａミル基本性能計算機能３０２ａは、計測信号データベース２１０に保存された計測データ４、石炭情報管理データベース２２０に保存された石炭情報５、ミル特性情報データベース２３０に保存されたミル特性情報６、及びミル操作計算部４００より入力されるＡミル操作条件９ａを用いて、Ａミル基本性能情報３０４ａを計算し、Ａミル効率計算機能３０３ａへ出力する。
A mill basic
Ａミル効率計算機能３０３ａは、Ａミル基本性能情報３０４ａ、石炭情報５、及びミル特性情報６を用いて、Ａミル運転効率８ａを計算し、ミル操作計算部４００へ送信する。
The A mill
Ａミル基本性能計算機能３０２ａで求めたＡミル基本性能情報３０４ａと、Ａミル効率計算機能３０３ａで求めたＡミル運転効率８ａは、ミル特性情報７ａとして、ミル特性情報データベース２３０に保存される。
The A mill
図６は、図５に示したＡミル基本性能計算機能３０２ａの機能を示す構成図である。Ａミル基本性能計算機能３０２ａは、機能モジュールＦ１（ｘ）３１０、Ｆ２（ｘ）３１１、Ｆ３（ｘ）３１２、Ｆ４（ｘ）３１３、Ｆ５（ｘ）３１４、Ｆ６（ｘ）３１５、Ｆ７（ｘ）３１７、Ｆ８（ｘ）３１８、Ｆ９（ｘ）３１９、及び演算モジュール３１６を備える。ここで、ｘは入力項目（データ情報）を示す。入力項目には、１次空気流量３２０、給炭機流量３２１、ミル出口温度３２２、デフォルト水分３２３、ＮＯｘ濃度３２４、デフォルト燃料比３２５、ミルローラリフト量３２６、ミルローラ加圧油圧力３２７、デフォルトＨＧＩ（Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ：粉砕性指標）３２８、ミル差圧３２９、及びミル分級機回転数３３０が含まれる。
FIG. 6 is a block diagram showing functions of the A-mill basic
入力項目のうち、図５に示した計測データ４に該当するのは、ミル出口温度３２２、ＮＯｘ濃度３２４、ミルローラリフト量３２６、及びミル差圧３２９である。図５に示した石炭情報５に該当するのは、デフォルト水分３２３、デフォルト燃料比３２５、及びデフォルトＨＧＩ３２８である。図５に示したミル操作条件９ａに該当するのは、１次空気流量３２０、給炭機流量３２１、ミルローラ加圧油圧力３２７、及びミル分級機回転数３３０である。出力であるＡミル基本性能情報３０４ａを構成する項目には、Ｃ／Ａ値（微粉炭供給量であるミル容量を１次空気流量で除した値）３３７、ミル容量３３８、生成された微粉炭の粒度を示す微粒化指標３３９、及びミルの分級機モータ６１で消費される動力を表すミル動力３４０が含まれる。
Among the input items, the
なお、石炭情報５は、運用計画に基づいて、事前の石炭組成の分析結果を参考にして石炭情報管理データベース２２０に登録された情報である。このため、石炭情報５は、実際に使用されている石炭の真の組成情報を示しているとは限らない。そこで、石炭情報５に含まれる情報には、「デフォルト」という語句を付けて表記している。
The
ミル特性評価部３００は、現在のプラント計測情報を基に、各ミルにおいて粉砕しボイラへ供給する微粉炭の組成、粒度等の情報をリアルタイムで同定する。このような情報は、ミルの最適制御へ利用することができる。
Based on the current plant measurement information, the mill
以下、Ａミル基本性能計算機能３０２ａの各機能モジュールについて、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０、及び図１１を用いて説明する。
Hereinafter, each functional module of the A mill basic
図７Ａは、機能モジュールＦ１（ｘ）３１０の機能を示す図である。機能モジュールＦ１（ｘ）３１０は、ミル出口温度３２２及びデフォルト水分３２３を用いて、当該ミル（ミルＡ）で現在処理されている石炭が含有する水分の推定値３３１を導出する。具体的には、図７Ａに示すように、ミル出口温度３２２とミル出口基準設定温度３４１との差分３４３を、減算演算モジュール３４２が計算する。ミル出口基準設定温度３４１は、制御装置２００に予め設定しておく。次に、ミル出口温度の差分３４３を、水分補正量計算モジュールＦ１ａ（ｘ）３４４へ入力し、水分補正量３４５を出力する。
FIG. 7A is a diagram illustrating the function of the functional module F 1 (x) 310. The functional module F 1 (x) 310 uses the
図７Ｂは、水分補正量計算モジュールＦ１ａ（ｘ）３４４の関数特性３５４を示す図である。図７Ｂに示すように、Ｆ１ａ（ｘ）は、ミル出口温度の差分３４３に対する関数で表される。ミル出口温度の差分３４３が正値の場合（ミル出口温度３２２がミル出口基準設定温度３４１よりも高い場合）は、水分補正量３４５が負値を取り、差分３４３が負値の場合（ミル出口温度３２２がミル出口基準設定温度３４１よりも低い場合）は、水分補正量３４５が正値を取るように設定される。
FIG. 7B is a diagram illustrating a
水分補正量計算モジュールＦ１ａ（ｘ）３４４の関数特性３５４は、ミル特性情報データベース２３０に保存されるミル特性情報６を基に作成され、図示しているように１次関数に限定されるものではなく、非線形関数特性としてもよい。
The
図７Ａに戻って説明を続ける。最後に、機能モジュールＦ１（ｘ）３１０は、加算演算モジュール３４６を用いて、デフォルト水分３２３に水分補正量３４５を加算することで水分推定値３３１を求めて、これを出力する。
Returning to FIG. 7A, the description will be continued. Finally, the functional module F 1 (x) 310 uses the
図８Ａは、機能モジュールＦ２（ｘ）３１１の機能を示す図である。機能モジュールＦ２（ｘ）３１１は、ＮＯｘ濃度３２４、デフォルト燃料比３２５、Ｃ／Ａ値３３７（前回計算結果）、ミル容量３３８（前回計算結果）、微粒化指標３３９（前回計算結果）、及び燃料比推定値３３２（前回計算結果）を入力し、当該ミル（ミルＡ）で現在処理されている石炭の燃料比推定値３３２を導出する。ここで、「前回計算結果」というのは、それぞれの値が、前回の計算結果でありデータベースに保存されている値（前回値）であることを示している。
FIG. 8A is a diagram illustrating the function of the functional module F 2 (x) 311. The functional module F 2 (x) 311 includes a
具体的な石炭の燃料比推定値３３２の導出方法を説明する。図８Ａに示すように、機能モジュールＦ２ａ（ｘ）３４７は、デフォルト燃料比３２５、Ｃ／Ａ値３３７（前回計算結果）、ミル容量３３８（前回計算結果）、微粒化指標３３９（前回計算結果）、及び燃料比推定値３３２（前回計算結果）を入力し、最新のミル特性情報及び石炭情報から推定される標準ＮＯｘ濃度３４８を求めて出力する。機能モジュールＦ２ａ（ｘ）３４７には、ミル特性情報６に含まれる入出力項目情報のデータベースを重回帰分析やニューラルネットワークといった統計的手法を用いて学習させたモデルを用いることができる。
A specific method for deriving the estimated
次に、機能モジュールＦ２ａ（ｘ）３４７は、ＮＯｘ濃度３２４と標準ＮＯｘ濃度３４８との差分３５０を、減算演算モジュール３４９で計算する。標準ＮＯｘ濃度３４８は、制御装置２００に予め設定しておく。次に、ＮＯｘ濃度の差分３５０を、燃料比補正モジュールＦ２ｂ（ｘ）３５１へ入力し、燃料比補正量３５２を出力する。
Next, the functional module F 2a (x) 347 calculates a
図８Ｂは、燃料比補正モジュールＦ２ｂ（ｘ）３５１の関数特性３５５を示す図である。図８Ｂに示すように、燃料比補正モジュールＦ２ｂ（ｘ）３５１は、ＮＯｘ濃度の差分３５０に対する関数で表される。ＮＯｘ濃度の差分３５０が正値の場合（ＮＯｘ濃度３２４が標準ＮＯｘ濃度３４８よりも高い場合）は、燃料比補正量３５２が正値を取り、差分３５０が負値の場合（ＮＯｘ濃度３２４が標準ＮＯｘ濃度３４８よりも低い場合）は、燃料比補正量３５２が負値を取るように設定される。
FIG. 8B is a diagram illustrating a
燃料比補正モジュールＦ２ｂ（ｘ）３５１の関数特性３５５は、水分補正量計算モジュールＦ１ａ（ｘ）３４４の関数特性３５４と同様に、ミル特性情報データベース２３０に保存されるミル特性情報６を基に作成され、１次関数に限定されない。
The
図８Ａに戻って説明を続ける。最後に、機能モジュールＦ２（ｘ）３１１は、加算演算モジュール３５３を用いて、燃料比推定値３３２（前回計算結果）に燃料比補正量３５２を加算することで燃料比推定値３３２を求めて、これを出力する。
Returning to FIG. 8A, the description will be continued. Finally, the functional module F 2 (x) 311 uses the
図９は、機能モジュールＦ３（ｘ）３１２の機能を示す図である。機能モジュールＦ３（ｘ）３１２は、１次空気流量３２０、給炭機流量３２１、ミルローラリフト量３２６、ミルローラ加圧油圧力３２７、及びＨＧＩ推定値３３３（前回計算結果）を入力し、基準ミルローラリフト量３３４を求めて出力する。
FIG. 9 is a diagram illustrating functions of the functional module F 3 (x) 312. The function module F 3 (x) 312 inputs the primary
具体的には、機能モジュールＦ３（ｘ）３１２は、図９に示すように、まず１次空気流量３２０、給炭機流量３２１、及びミルローラ加圧油圧力３２７と、これらのそれぞれの量に対する標準運転条件時の測定量である基準１次空気流量３５６、基準給炭機流量３５９、及び基準ミルローラ加圧油圧力３６２を入力する。減算演算モジュール３５７によって、１次空気流量３２０と基準１次空気流量３５６の差分である１次空気流量の差分３５８を計算する。減算演算モジュール３６０によって、給炭機流量３２１と基準給炭機流量３５９の差分である給炭機流量の差分３６１を計算する。減算演算モジュール３６３によって、ミルローラ加圧油圧力３２７と基準ミルローラ加圧油圧力３６２の差分であるミルローラ加圧油圧力の差分３６４を計算する。基準１次空気流量３５６、基準給炭機流量３５９、及び基準ミルローラ加圧油圧力３６２は、予め定めて制御装置２００に設定しておく。
Specifically, as shown in FIG. 9, the functional module F 3 (x) 312 first has a primary
次に、求めたこれらの差分とＨＧＩ推定値３３３（前回計算結果）を機能モジュールＦ３ａ（ｘ）３６５へ入力し、ミルローラリフト量補正量３６６を得る。機能モジュールＦ３ａ（ｘ）３６５には、機能モジュールＦ２ａ（ｘ）３４７と同様に、ミル特性情報６に含まれる入出力項目情報のデータベースを重回帰分析やニューラルネットワークといった統計的手法を用いて学習させたモデルを用いることができる。
Next, the obtained difference and the estimated HGI value 333 (previous calculation result) are input to the function module F 3a (x) 365 to obtain a mill roller lift
最後に、機能モジュールＦ３（ｘ）３１２は、加算演算モジュール３６７を用いて、求めたミルローラリフト量補正量３６６をミルローラリフト量３２６に加算することで基準ミルローラリフト量３３４を求めて、これを出力する。
Finally, the functional module F 3 (x) 312 obtains the reference mill
図１０は、機能モジュールＦ４（ｘ）３１３の機能を示す図である。機能モジュールＦ４（ｘ）３１３は、１次空気流量３２０、給炭機流量３２１、デフォルトＨＧＩ３２８、ミル差圧３２９、ミル分級機回転数３３０、及びＨＧＩ推定値３３３（前回計算結果）を入力し、基準ミル差圧３３５を求めて出力する。
FIG. 10 is a diagram illustrating the function of the function module F 4 (x) 313. The function module F 4 (x) 313 inputs the primary
具体的には、機能モジュールＦ４（ｘ）３１３は、図１０に示すように、まず１次空気流量３２０、給炭機流量３２１、及びミル分級機回転数３３０と、これらのそれぞれの量に対する標準運転条件時の測定量である基準１次空気流量３５６、基準給炭機流量３５９、及び基準ミル分級機回転数３６８を入力する。そして、これらの量の差分をそれぞれ減算演算モジュール３５７、３６０、及び３６９によって求め、１次空気流量の差分３５８、給炭機流量の差分３６１、及びミル分級機回転数の差分３７０をそれぞれ計算する。基準ミル分級機回転数３６８は、制御装置２００に予め設定しておく。
Specifically, as shown in FIG. 10, the functional module F 4 (x) 313 first has a primary
次に、求めた各差分とＨＧＩ推定値３３３（前回計算結果）を機能モジュールＦ４ａ（ｘ）３７１へ入力し、ミル差圧補正量３７２を得る。機能モジュールＦ４ａ（ｘ）３７１には、機能モジュールＦ２ａ（ｘ）３４７や機能モジュールＦ３ａ（ｘ）３６５と同様に、ミル特性情報６に含まれる入出力項目情報のデータベースを重回帰分析やニューラルネットワークといった統計的手法を用いて学習させたモデルを用いることができる。
Next, each obtained difference and the HGI estimated value 333 (previous calculation result) are input to the functional module F 4a (x) 371 to obtain a mill differential
最後に、機能モジュールＦ４（ｘ）３１３は、加算演算モジュール３７３を用いて、求めたミル差圧補正量３７２をミル差圧３２９へ加算することで基準ミル差圧３３５を求めて、これを出力する。
Finally, the functional module F 4 (x) 313 obtains the reference mil
機能モジュールＦ３（ｘ）３１２及びＦ４（ｘ）３１３によって求めた基準ミルローラリフト量３３４及び基準ミル差圧３３５は、後述する機能モジュールＦ５（ｘ）においてＨＧＩ推定値を求める際に、入力項目であるミルローラリフト量及びミル差圧の計測値に含まれるノイズ（現在のミル操作条件に起因するノイズ）の影響を排除し、標準運転条件をベースとした場合のミル状態量である。この基準ミルローラリフト量３３４及び基準ミル差圧３３５は、ＨＧＩの推定精度を向上させる効果もたらす。
The reference mill
図６に戻って説明を続ける。 Returning to FIG. 6, the description will be continued.
機能モジュールＦ５（ｘ）３１４は、機能モジュールＦ１（ｘ）３１０、Ｆ２（ｘ）３１１、Ｆ３（ｘ）３１２、及びＦ４（ｘ）３１３が求めた水分推定値３３１、燃料比推定値３３２、基準ミルローラリフト量３３４、及び基準ミル差圧３３５を入力し、ＨＧＩ推定値３３３を出力する。機能モジュールＦ５（ｘ）３１４には、Ｆ２ａ（ｘ）３４７、Ｆ３ａ（ｘ）３６５、及びＦ４ａ（ｘ）３７１と同様に、ミル特性情報６に含まれる入出力項目情報のデータベースを重回帰分析やニューラルネットワークといった統計的手法を用いて学習させたモデルを用いることができる。また、水分推定値３３１、燃料比推定値３３２、基準ミルローラリフト量３３４、及び基準ミル差圧３３５が石炭のＨＧＩ特性と定性的に相関を持つことは公知の知見であり、これらの相関関係からＨＧＩを高精度に推定できる。ＨＧＩ推定値３３３は、ミル特性情報データベース２３０に保存される。
The functional module F 5 (x) 314 includes a
機能モジュールＦ６（ｘ）３１５は、ミルローラ加圧油圧力３２７、ミル分級機回転数３３０、及びＨＧＩ推定値３３３を入力し、出炭率３３６を出力する。出炭率とは、給炭機からミルへ供給される石炭量に対して、ミルからボイラへ供給される微粉炭量の割合を示す指標である。出炭率３３６は、石炭の砕きやすさ、ミルの粉砕・分級条件に影響するため、ミルローラ加圧油圧力３２７、ミル分級機回転数３３０、及びＨＧＩ推定値３３３の相関関係から求める。機能モジュールＦ６（ｘ）３１５も、機能モジュールＦ５（ｘ）３１４と同様に、統計的手法によるモデルを用いることが望ましい。
The functional module F 6 (x) 315 inputs the mill roller
機能モジュールＦ６（ｘ）３１５は、乗算演算モジュール３１６を用いて、計算した出炭率３３６を給炭機流量３２１に乗じることによりミルの出炭量（ミル容量）３３８を求め、これをＡミル効率計算機能３０３ａ（図５参照）に出力する。
The function module F 6 (x) 315 uses the
機能モジュールＦ９（ｘ）３１９は、１次空気流量３２０、及びミル容量３３８を入力し、Ｃ／Ａ値３３７を計算し、これをＡミル効率計算機能３０３ａ（図５参照）に出力する。Ｆ９（ｘ）３１９は、ミル容量３３８を１次空気流量３２０で除してＣ／Ａ値３３７を計算する。
The functional module F 9 (x) 319 receives the primary
機能モジュールＦ７（ｘ）３１７は、ミルローラ加圧油圧力３２７、ミル分級機回転数３３０、及びＨＧＩ推定値３３３を入力し、微粒化指標３３９を計算し、これをＡミル効率計算機能３０３ａ（図５参照）に出力する。微粒化指標３３９とは、ミルによって粉砕された微粉炭の粒度を定量的に示した指標であり、通常は２００メッシュパス値（７５μ間隔の篩を通過した微粉炭の割合）が用いられる。２００メッシュパス値が大きいほど粒度が小さいことを表し、ボイラでの燃焼効率が高くなる。微粒化指標３３９も、出炭率３３６と同様に、石炭の砕きやすさ、ミルの粉砕・分級条件に影響するため、ミルローラ加圧油圧力３２７、ミル分級機回転数３３０、及びＨＧＩ推定値３３３の相関関係から求める。機能モジュールＦ７（ｘ）３１７も、統計的手法によるモデルを用いることが望ましい。
The function module F 7 (x) 317 inputs the mill roller
機能モジュールＦ８（ｘ）３１８は、ミル分級機回転数３３０に対するミル動力３４０を求め、これをＡミル効率計算機能３０３ａ（図５参照）に出力する。ミル動力３４０は、ミル分級機回転数３３０と１次相関の関係にある。
The function module F 8 (x) 318 obtains the
図１１は、機能モジュールＦ８（ｘ）３１８の関数特性３７４を示す図である。図１１に示すように、Ｆ８（ｘ）３１８の関数特性３７４は、ミル分級機回転数３３０とミル動力３４０との１次関数によって与えられる。関数特性３７４は、ミル特性情報データベース２３０に保存されたミル特性情報６を基に作成される。
FIG. 11 is a diagram illustrating the
以上で、Ａミル基本性能計算機能３０２ａの機能の詳細な説明を終了する。
This is the end of the detailed description of the function of the A-mill basic
図１２は、図５に示したＡミル効率計算機能３０３ａの機能を示す構成図である。Ａミル効率計算機能３０３ａは、機能モジュールＦ１０（ｘ）３７５、Ｆ１１（ｘ）３７７、及びＦ１２（ｘ）３７９を備える。
FIG. 12 is a block diagram showing the function of the A-mill
機能モジュールＦ１０（ｘ）３７５は、Ａミル基本性能計算機能３０２ａの計算結果として入力されたＣ／Ａ値３３７、ミル容量３３８、及び微粒化指標３３９を入力し、燃焼率推定値３７６を求めて出力する。燃焼率推定値３７６とは、ミルＡからボイラへ供給される微粉炭量に対する、微粉炭をボイラのバーナ部で燃焼させた場合に完全燃焼する微粉炭量の割合の推定値である。
The function module F 10 (x) 375 inputs the C / A
燃焼率推定値３７６は、バーナ構造及び燃焼条件を一定とした場合、Ｃ／Ａ値３３７、微粒化指標３３９、及びミル容量３３８によって決定される。具体的には、事前に実施した特性評価試験によってＣ／Ａ値３３７、微粒化指標３３９、及びミル容量３３８の値と燃焼率との関係を求め、これをミル特性情報データベース２３０に保存しておく。そして、このデータを用いて燃焼率を推定するモデルを、重回帰分析やニューラルネットワークといった統計的手法により構築することで、任意の入力条件に対する燃焼率の推定が可能となる。
The estimated
機能モジュールＦ１１（ｘ）３７７は、機能モジュールＦ１０（ｘ）３７５が計算した燃焼率推定値３７６、及び石炭情報管理データベース２２０に保存された石炭情報５を用いて、プラント燃焼効率３７８を計算する。プラント燃焼効率３７８は、石炭火力プラント１００における微粉炭の燃焼効率であり、それぞれのミルに対して求めることができる。ミルＡのプラント燃焼効率３７８をηｃ Ａ［％］とすると、ηｃ Ａは、以下の式（１）によって計算される。
The functional module F 11 (x) 377 calculates the
ここで、αＡ［％］はミルＡの燃焼率推定値、［Ｃ］［％］は運用炭組成における炭素分比率、ＱＣは炭素分の単位質量当たりの高位発熱量（＝３．３８×１０４［ｋＪ／ｋｇ］）、及びＱcoal Ａ［ｋＪ／ｋｇ］は運用炭の単位質量当たりの高位発熱量である。［Ｃ］とＱcoal Ａは、石炭組成の分析情報であり、石炭情報５に含まれる。式（１）は、プラント燃焼効率３７８であるηｃ Ａが、ミルＡからボイラへ供給される石炭の高位発熱量（＝ボイラへ投入される熱エネルギー）に対する、完全燃焼する微粉炭中に含まれる炭素分に相当する高位発熱量（＝燃焼によって発生する熱エネルギー）の割合であることを意味する。ηｃ Ａの値が大きいほど、燃焼によって効率良くエネルギーが発生していることを示す。
Here, α A [%] is the combustion rate estimated value of the mill A, [C] [%] is the carbon content ratio in the operational carbon composition, Q C is higher heating value per unit mass of carbon component (= 3.38 × 10 4 [kJ / kg]) and Q coal A [kJ / kg] are the higher heating values per unit mass of the operating coal. [C] and Q coal A are analysis information of the coal composition and are included in the
機能モジュールＦ１２（ｘ）３７９は、機能モジュールＦ１１（ｘ）３７７が計算したプラント燃焼効率３７８、ミル容量３３９、及びミル動力３４０を用いて、ミルＡの運転効率であるＡミル運転効率８ａを計算し、これをミル操作計算部４００（図１参照）へ出力する。ここで、Ａミル運転効率８ａをηｍ Ａ［％］とすると、ηｍ Ａは、以下の式（２）及び式（３）によって計算される。
The function module F 12 (x) 379 uses the
ここで、ＰＭ Ａ［ｋＷ］はミルＡのミル動力３４０、ＰＧ Ａ［ｋＷ］はミルＡから供給される燃料に対するプラントの発電出力の推定値、ＧＡ［ｋｇ／ｓ］はミル容量３３９、ηｇ［％］はプラントの発電端効率である。ηｇは、プラントの機器構成及び運転方法によって決まる定数である。式（２）は、ミル運転効率ηｍ Ａが、プラント燃焼効率ηｃ Ａからミル動力ＰＭ Ａに相当する効率分を差引いた値であることを意味する。
Here, P M A [kW] is the
以上の説明から、ミル特性評価部３００が出力するミル運転効率情報８は、ミルの計測情報、運用炭情報、ミル特性情報、及びミル操作条件に基づく燃焼効率とミル動力から計算されるミルの性能値であり、プラント全体の運転効率に対する各ミルの寄与度と考えることができる。
From the above description, the mill
図１３は、以上の説明に基づく、ミル特性評価部３００の動作の手順を表すフローチャートである。図１３に示したフローチャートは、図４に示した制御装置２００の制御を示すフローチャートのステップ１１００における動作を詳細に示したものであり、ステップ１１１０〜１１２３からなる。ミル特性評価部３００は、ステップ１１１０〜１１２３を組合せて実行する。以下では、それぞれのステップについて説明する。
FIG. 13 is a flowchart showing an operation procedure of mill
ステップ１１１０では、ミル特性評価部３００の動作開始後、カウンタｉを１に初期化する。カウンタｉは、各ミルの番号を表す添字である。なお、本フローチャートでは、各ミルを番号で管理し、フローチャートの実行時にミルの番号を添字ｉとしてカウントする。
In step 1110, the counter i is initialized to 1 after the operation of the mill
ステップ１１１１では、機能モジュールＦ１（ｘ）３１０を動作させ、ミルｉの運用炭（ミルｉで現在処理されている石炭）が含有する水分の推定値３３１を計算する。
In step 1111, the functional module F 1 (x) 310 is operated to calculate an estimated
ステップ１１１２では、機能モジュールＦ２（ｘ）３１１を動作させ、ミルｉの運用炭の燃料比推定値３３２を計算する。
In step 1112, the function module F 2 (x) 311 is operated to calculate the estimated
ステップ１１１３では、機能モジュールＦ３（ｘ）３１２を動作させ、ミルｉの基準ミルローラリフト量３３４を計算する。
In step 1113, the function module F 3 (x) 312 is operated to calculate the reference mill
ステップ１１１４では、機能モジュールＦ４（ｘ）３１３を動作させ、ミルｉの基準ミル差圧３３５を計算する。
In step 1114, the function module F 4 (x) 313 is operated to calculate the reference
ステップ１１１５では、機能モジュールＦ５（ｘ）３１４を動作させ、ミルｉのＨＧＩ推定値３３３を計算する。
In step 1115, the function module F 5 (x) 314 is operated to calculate the HGI estimated
ステップ１１１６では、機能モジュールＦ６（ｘ）３１５、及び乗算演算モジュール３１６を動作させ、ミルｉのミル容量３３８を計算して推定する。
In step 1116, the function module F 6 (x) 315 and the
ステップ１１１７では、機能モジュールＦ９（ｘ）３１９を動作させ、ミルｉのＣ／Ａ値３３７を計算する。
In step 1117, the functional module F 9 (x) 319 is operated, and the C / A
ステップ１１１８では、機能モジュールＦ７（ｘ）３１７を動作させ、ミルｉの微粒化指標３３９を計算して推定する。
In step 1118, the functional module F 7 (x) 317 is operated, and the
ステップ１１１９では、機能モジュールＦ８（ｘ）３１８を動作させ、ミルｉのミル動力３４０を計算する。
In step 1119, the function module F 8 (x) 318 is operated, and the
ステップ１１２０では、機能モジュールＦ１０（ｘ）３７５を動作させ、ミルｉの燃焼率３７６を計算して推定する。
In step 1120, the functional module F 10 (x) 375 is operated, and the
ステップ１１２１では、機能モジュールＦ１１（ｘ）３７７を動作させ、ミルｉのプラント燃焼効率３７８を計算する。
In step 1121, the function module F 11 (x) 377 is operated, and the
ステップ１１２２では、機能モジュールＦ１２（ｘ）３７９を動作させ、ミルｉの運転効率８を計算する。
In step 1122, the functional module F 12 (x) 379 is operated, and the
ステップ１１２３は、カウンタｉを判定する分岐である。カウンタｉが運転しているミルの台数（運転ミル台数）に一致していない場合は、ｉに１を加算し、ステップ１１１１に戻る。カウンタｉが運転ミル台数に一致する場合は、ミル特性評価部３００の動作を終了させるステップに進む。
Step 1123 is a branch for determining the counter i. If the counter i does not match the number of operating mills (the number of operating mills), 1 is added to i and the process returns to step 1111. When the counter i matches the number of operating mills, the process proceeds to a step of terminating the operation of the mill
以上の説明から明らかなように、ミル特性評価部３００では、プラントの計測データ及び事前の分析結果から得られた石炭情報を基に、運用炭性状（水分、燃料比、及びＨＧＩ）及びミルの特性（Ｃ／Ａ値、ミル容量、微粒化指標、ミル動力、及びミル運転効率）をリアルタイムで推定する。本実施例によるミル特性評価部３００は、現在のプラントの運転状態を反映させることが可能なため、事前に分析した石炭情報のみを基にする場合に比べて、より高精度なミルの特性の推定が可能となる。
As is clear from the above description, the mill
以上で、制御装置２００のミル特性評価部３００の動作の詳細な説明を終了する。
Above, detailed description of operation | movement of the mill
次に、制御装置２００のミル操作計算部４００の動作について、図１４及び図１５を用いて詳細に説明する。
Next, operation | movement of the mill
図１４は、ミル操作計算部４００の動作の手順を表すフローチャートである。図１４に示したフローチャートは、図４に示した制御装置２００の制御を示すフローチャートのステップ１２００における動作を詳細に示したものであり、ステップ１２１０〜１２１８を組合せて実行する。以下では、それぞれのステップについて説明する。
FIG. 14 is a flowchart showing an operation procedure of the mill
ステップ１２１０では、ミル操作計算部４００の動作開始後、ミルグループを設定する。すなわち、プラントの構成及び運用条件を基に、ミルを複数のグループ（ミルグループ）へ分類する。ここで、ミルのグルーピングについて、図１５を用いて説明する。
In step 1210, after the operation of the mill
図１５は、ミルのグルーピングを示す概略図であり、ボイラとバーナを表示している。図１５では、代表的な石炭燃焼ボイラの一例である対向燃焼型ボイラを、横から見た図を示している。ボイラには缶前と缶後に３段ずつ、合計６個のバーナが設置されている。各バーナには、図１５に示すように、６台のミルＡ〜ミルＦのうちそれぞれ１台が対応し、微粉炭を供給できるようになっている。 FIG. 15 is a schematic diagram showing grouping of mills, and displays a boiler and a burner. In FIG. 15, the figure which looked at the opposed combustion type boiler which is an example of a typical coal combustion boiler from the side is shown. The boiler is equipped with a total of 6 burners, 3 stages before and after the can. As shown in FIG. 15, each of the six mills A to F corresponds to each burner and can supply pulverized coal.
このようなバーナの配置情報は、画像表示装置９２０に表示される。石炭火力プラント１００の運転員は、バーナの配置情報を見ながら、バーナの段単位でミルを組合せて、又は缶前や缶後毎にミルを組合せて、ミルのグルーピングを行う。図１５では、グルーピングの一例として、ミルＡとミルＤがグループ１、ミルＢ、ミルＣ、ミルＥ、及びミルＦがグループ２、ミルＡ、ミルＢ、及びミルＣがグループ３、並びにミルＤ、ミルＥ、及びミルＦがグループ４と分類されている。また、詳細な理由は後述するが、グルーピングはボイラ火炉内部の燃焼効率のバランスを念頭に入れて実施することが望ましい。
Such burner arrangement information is displayed on the
図１４に戻って説明を続ける。ステップ１２１１では、ステップ１２１０で設定した各ミルグループについて、ミルの操作条件の探索時に使用するパラメータを初期化する。このパラメータについては、後述する。 Returning to FIG. 14, the description will be continued. In step 1211, for each mill group set in step 1210, parameters used when searching for mill operation conditions are initialized. This parameter will be described later.
ステップ１２１２では、ミルの操作条件の探索における繰返し回数であるカウンタｎを１に初期化する。 In step 1212, a counter n, which is the number of repetitions in the search for mill operation conditions, is initialized to 1.
ステップ１２１３では、カウンタｊを１に初期化する。カウンタｊは、各ミルグループの番号を表す添字である。なお、本フローチャートでは、各ミルグループを番号で管理し、フローチャートの実行時に各ミルグループの番号を添字ｊとしてカウントする。 In step 1213, the counter j is initialized to 1. The counter j is a subscript representing the number of each mill group. In this flowchart, each mill group is managed with a number, and the number of each mill group is counted as a subscript j when the flowchart is executed.
ステップ１２１４では、ミルグループｊについて、以下の式（４）、式（５）、及び式（６）で与えられる評価関数値Ｅｊ（ｘｊ）を計算する。ここで、ｘｊはミルグループｊに属するミルの操作条件の集合（ベクトル）であり、前述のように、各ミルの１次空気流量、給炭機流量、ミルローラ加圧油圧力、及びミル分級機回転数を含む。 In step 1214, an evaluation function value E j (x j ) given by the following formula (4), formula (5), and formula (6) is calculated for the mill group j. Here, x j is a set (vector) of operation conditions of the mills belonging to the mill group j. As described above, the primary air flow rate, the coal feeder flow rate, the mill roller pressurizing oil pressure, and the mill classification of each mill. Includes machine speed.
式（４）において、右辺第１項（ηｇ ｊ）は、ミルグループｊの平均ミル運転効率を表し、第２項は、ミルグループｊと他の全てのミルグループｋ（ｋ≠ｊ）との運転効率バランスの影響を表す。石炭ボイラでは、火炉内での燃焼状態に影響する因子として、バーナ相互の燃焼バランスがある。殆どの場合において、ボイラは、各バーナから均等に石炭を燃焼させた場合に火炉内での燃焼状態が最も良くなり、プラント全体として運転効率が最大となるように設計されている。従って、ミル単体の運転効率を最大化するだけでなく、バーナの配置を考慮したミル相互間の運転効率のバランスを最適にするようにして、ミルの操作条件を決定する必要がある。 In the equation (4), the first term (η g j ) on the right side represents the average mill operation efficiency of the mill group j, and the second term represents the mill group j and all other mill groups k (k ≠ j). Represents the effect of the driving efficiency balance. In a coal boiler, there is a combustion balance between burners as a factor affecting the combustion state in the furnace. In most cases, the boiler is designed such that when coal is burned from each burner evenly, the combustion state in the furnace is the best, and the operating efficiency of the entire plant is maximized. Therefore, it is necessary not only to maximize the operation efficiency of a single mill, but also to determine the operation conditions of the mill so as to optimize the balance of operation efficiency between mills in consideration of the arrangement of burners.
式（４）の右辺第２項は、他のミルグループｋ（ｋ≠ｊ）とミルグループｊの運転効率比の、均等バランス（運転効率比＝１）に対する差分の２乗和であり、他グループとの運転効率のバランスが悪いほど計算される値が大きくなる。従って、式（４）で求めたＥｊ（ｘｊ）を評価関数とし、この評価関数の値を最大化するような最適探索手法により、プラント全体の運転効率を最大化することができる。 The second term on the right side of Equation (4) is the sum of squares of the differences with respect to the equal balance (operation efficiency ratio = 1) of the operation efficiency ratios of the other mill group k (k ≠ j) and mill group j. The worse the balance of operating efficiency with the group, the larger the calculated value. Therefore, the operation efficiency of the entire plant can be maximized by an optimum search method in which E j (x j ) obtained by Expression (4) is used as an evaluation function and the value of this evaluation function is maximized.
ここで、式（４）におけるＣｊｋは、運転効率のバランスの影響を考慮するミルグループの組合せ（添字ｊ、ｋ）を決定する係数であり、式（６）に示すように判定フラグθｊｋが真（＝ｔｒｕｅ）の場合は１を、偽（＝ｆａｌｓｅ）の場合は０を取る。θｊｋは、ステップ１２１１において任意に設定される。また、式（４）、式（５）、及び式（６）の変数や添字の意味については、ｋが他のミルグループのカウンタ、Ｊがグループ数、ｌがミルのカウンタ、及びＬｊがグループｊに属するミルの数を表す。判定フラグθｊｋは、前述したように、ミル操作計算情報データベース２４０に保存されたミル操作計算情報データ１０に含まれている。
Here, C jk in equation (4) is a coefficient that determines a combination of mill groups (subscripts j, k) that takes into account the influence of the balance of operating efficiency, and as shown in equation (6), the determination flag θ jk If 1 is true (= true), 1 is taken, and if it is false (= false), 0 is taken. θ jk is arbitrarily set in step 1211. In addition, regarding the meanings of the variables and subscripts in Expression (4), Expression (5), and Expression (6), k is a counter of another mill group, J is the number of groups, l is a counter of the mill, and Lj is a group. This represents the number of mills belonging to j. The determination flag θ jk is included in the mill operation
ステップ１２１５では、ミルグループｊの操作条件を、最適探索手法を用いて求める。具体的には、ステップ１２１４で計算した評価関数値Ｅｊ（ｘｊ）を最大とするような、ミルグループｊに属するミル操作条件ｘｊの組合せを探索する。探索アルゴリズムとしては、勾配法、ランダムサーチ、遺伝的アルゴリズム、焼きなまし法、タブーサーチ、及び粒子群最適化等、任意の公知の手法を用いることができる。探索アルゴリズムを動作させるのに必要なパラメータは、前述したように、ミル操作計算情報データベース２４０に保存されたミル操作計算情報データ１０に含まれている。
In step 1215, the operation condition of the mill group j is obtained using the optimum search method. Specifically, a combination of mill operation conditions x j belonging to the mill group j that maximizes the evaluation function value E j (x j ) calculated in step 1214 is searched. As the search algorithm, any known method such as gradient method, random search, genetic algorithm, annealing method, tabu search, and particle swarm optimization can be used. Parameters necessary for operating the search algorithm are included in the mill operation
ステップ１２１６は、カウンタｊを判定する分岐である。カウンタｊがミルグループの数に一致していない場合は、ｊに１を加算し、ステップ１２１４に戻る。カウンタｊがミルグループの数に一致する場合は、次のステップ１２１７に進む。 Step 1216 is a branch for determining the counter j. If the counter j does not match the number of mill groups, 1 is added to j and the process returns to step 1214. If the counter j matches the number of mill groups, the process proceeds to the next step 1217.
ステップ１２１７は、カウンタｎを判定する分岐である。カウンタｎが探索アルゴリズムの最大反復回数に一致していない場合は、ｎに１を加算し、ステップ１２１３に戻る。カウンタｎが最大反復回数に一致する場合は、次のステップ１２１８に進む。最大反復回数は、本フローチャートの実行前に予め設定しておく。 Step 1217 is a branch for determining the counter n. If the counter n does not match the maximum number of iterations of the search algorithm, 1 is added to n, and the process returns to step 1213. If the counter n matches the maximum number of iterations, the process proceeds to the next step 1218. The maximum number of iterations is set in advance before executing this flowchart.
ステップ１２１８では、本フローチャートにおける計算結果を、計算結果データベース２５０に保存し、ミル操作計算部４００の動作を終了するステップに進む。
In step 1218, the calculation result in this flowchart is stored in the
以上の説明から明らかなように、ミル操作計算部４００では、式（４）、式（５）、及び式（６）で求まる評価関数Ｅｊ（ｘｊ）を用いることにより、ミル単体の運転効率の最大化に加え、バーナの配置を考慮したミル相互間の運転効率のバランスを最適にするようにミル操作条件を決定する。この結果、プラント全体の運転効率を最大化させることができる。
As is clear from the above description, the mill
以上で、制御装置２００のミル操作計算部４００の動作の詳細な説明を終了する。
Above, detailed description of operation | movement of the mill
次に、本実施例による石炭火力プラントの制御装置２００に接続される画像表示装置９２０（図１参照）にて表示される画面について、図１６、図１７及び図１８を用いて説明する。画像表示装置９２０は、制御装置２００とデータを送受信する保守ツール９１０に接続され、保守ツール９１０の外部出力インターフェース９１３から送信された保守ツール出力信号９４に従って画像を表示する。
Next, screens displayed on the image display device 920 (see FIG. 1) connected to the
石炭火力プラント１００の運転員は、図１６、図１７、又は図１８に示す画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上のチェックボックスをクリックすることで、チェックボックスを選択（チェックを表示）することができる。また、マウス９０２を操作して画面上のボタンをクリックすることで、ボタンを選択する（押す）ことができる。また、マウス９０２を操作して画面上の数値ボックスにフォーカスを移し、キーボード９０１を用いることで数値を入力できる。
The operator of the coal-fired
図１６は、本実施例による石炭火力プラントの制御装置２００において、ミル操作計算部４００を実行する際に画像表示装置９２０に表示されるミルグループの設定画面の例である。この画面は、図１４のフローチャートにおけるステップ１２１０とステップ１２１１に対応して表示される。
FIG. 16 is an example of a mill group setting screen displayed on the
図１６に示した画面では、ミル−バーナ配置図３０００とミルグループリスト３００５とが表示され、ステップ１２１０におけるミルグループの設定、及びステップ１２１１におけるミルグループのパラメータの初期化を実施することができる。ミル−バーナ配置図３０００では、各ミルがバーナの配置と対応付けられて表示される。
In the screen shown in FIG. 16, a mill-burner arrangement diagram 3000 and a
画面上のミル−バーナ配置図３０００に示された、各バーナに対応するチェックボックス３００１に対し、マウス９０２を操作してチェックを入れることで、グルーピングするミルを選択することができる。ミル−バーナ配置図３０００に示すように、実際のバーナの配置を参考にできるため、バーナ間の運転効率バランスを考慮したグルーピングが可能である。
Mill-burner arrangement on the
グルーピングするミルを選択後、グループ追加ボタン３００２を選択することで、選択したミルによるミルグループを新たにミルグループリスト３００５に追加することができる。また、ミルグループリスト３００５中の既存のミルグループに対して、チェックボックス３００６によって任意のグループを選択した後、グループ削除ボタン３００３を選択することで、選択したミルグループをリスト３００５より削除することができる。
After selecting mills to be grouped, by selecting an
ミルグループリスト３００５には、追加したミルグループ毎にグループＮｏ．（グループ番号）３００７、グループに属するミルの名称３００８、及びグループ間の運転効率バランスの影響を考慮するか否かを選択するチェックボックス３００９が存在する。ここで、チェックボックス３００９の選択又は非選択は、式（６）における判定フラグθｊｋの真又は偽に対応する。即ち、マウス９０２を操作してチェックボックス３００９にチェックを入れるとθｊｋは真（＝ｔｒｕｅ）に初期化され、チェックを外すとθｊｋは偽（＝ｆａｌｓｅ）に初期化される。
The
以上の入力の終了後、グループ更新ボタン３００４を選択することで、設定したミルグループの情報を更新することができる。
After the above input is completed, by selecting a
全てのミルグループの設定が終了後、終了ボタン３０１０を選択することで、ミルグループの設定画面を終了し、ミルのグルーピング及びミルグループへのパラメータの設定を終了させることができる。
After all the mill groups have been set, by selecting an
図１７は、本実施例による石炭火力プラントの制御装置２００において、ミル特性評価部３００を実行して得られるミル特性情報のトレンドを確認する際に、画像表示装置９２０に表示されるミル評価値トレンドの表示画面の例である。
FIG. 17 shows a mill evaluation value displayed on the
図１７に示した画面では、ミル−バーナ配置図３１００とグラフ描画エリア３１０４とが表示される。グラフ描画エリア３１０４は、石炭火力プラント１００が備える任意のミルについて、ミル特性評価部３００が求めたミル特性情報７の時系列トレンドグラフ３１０５を表示する。
On the screen shown in FIG. 17, a mill-burner layout diagram 3100 and a
画面上のミル−バーナ配置図３１００に示された、バーナの各段に対応するチェックボックス３１０１に対し、マウス９０２を操作してチェックを入れることで、トレンドグラフ３１０５を表示したいミルを選択することができる。複数のミルを選択することが可能であり、選択したミルの数だけ、ミル特性の値のトレンドグラフ３１０５がグラフ描画エリア３１０４に表示される。図１７の例では、ミルＡとミルＤのトレンドグラフ３１０５が表示されている。
Mill-burner arrangement on the screen Select a mill for which the
また、画面右側に設けられたプルダウンボタン３１０２をマウス９０２で選択すると、プルダウンメニュー３１０３が表示され、ミル特性評価部３００において求めた種々のミル特性情報７の中から、グラフエリア３１０４に表示させたい項目をひとつ選択することができる。
Further, when a pull-
また、終了ボタン３１０６を選択することで、ミル評価値トレンドの表示画面を終了し、ミル特性情報７のトレンドグラフの表示を終了させることができる。
Further, by selecting the
以上のように、図１７に示した画面から、プラント１００の運転員は、各ミルの特性情報７をリアルタイムで把握することができる。即ち、制御装置２００の動作に関わらず、既存の計測情報からは判断が困難なミルの運転状態の急激な変化についても把握が可能であり、ミルの予防保全にも資することができる。
As described above, the operator of the
図１８は、本実施例による石炭火力プラントの制御装置２００において、ミル操作計算部４００を実行して得られる各ミルグループの平均運転効率（平均ミル運転効率ηｇ ｊ）のトレンド及びプラント全体の運転効率のトレンドを確認する際に、画像表示装置９２０に表示される運転効率バランス・プラント効率のトレンドの表示画面の例である。図１８に示すように、この画面の上半分には、各ミルグループの平均運転効率（グループ運転効率）のトレンドグラフが、運転効率バランストレンドとして表示される。画面の下半分には、プラント全体の運転効率（プラント効率）のトレンドグラフが、プラント効率トレンドとして表示される。
FIG. 18 shows the trend of the average operating efficiency (average mill operating efficiency η g j ) of each mill group obtained by executing the mill
運転効率バランストレンドのグラフでは、図１６のミルグループの設定画面において設定したグループ間の運転効率バランスの設定に基づき、選択した２種類のグループの運転効率のトレンドグラフを表示する。まず、プルダウンメニュー３２０３及び３２０４をマウス９０２で選択することにより、ミルグループの組合せを決定する。このとき、プルダウンメニュー３２０３及び３２０４から選択できるミルグループは、図１６においてチェックボックス３００９を選択したグループの組合せのみとなっている。ミルグループの組合せを決定すると、グラフエリア３２００には、選択した２種類のミルグループの平均運転効率のトレンドグラフ３２０１及び３２０２が表示される。
In the graph of the operation efficiency balance trend, the trend graph of the operation efficiency of the two types of groups selected based on the setting of the operation efficiency balance between the groups set on the mill group setting screen of FIG. 16 is displayed. First, a combination of mill groups is determined by selecting pull-down
プラント効率トレンドのグラフでは、プラント全体の運転効率のトレンドグラフを表示する。グラフエリア３２０５には、計測情報を基にリアルタイムに計算されるプラント運転効率のトレンドグラフ３２０６が表示される。ここで、プラント運転効率は、ミル特性評価部３００のミル効率計算機能が導出するミル運転効率から求めず、実際のプラント運転の結果として計測される計測情報を基に算出する。この計測情報には、排ガス流量、排ガス温度、灰中未燃分、一酸化炭素濃度、熱交換器メタル温度、及び排ガス組成のうち少なくとも１つの情報が含まれる。
In the plant efficiency trend graph, a trend graph of the operation efficiency of the entire plant is displayed. In the
また、図１８に示した運転効率バランス・プラント効率のトレンドの表示画面では、プラント効率の目標値を設定し、グラフエリア３２０５に表示させることもできる。数値ボックス３２０８にプラント効率の目標値を入力し、設定ボタン３２０９を選択することで、プラント効率の目標値３２０７がグラフエリア３２０５に追加表示される。
Further, on the display screen for the trend of operational efficiency balance / plant efficiency shown in FIG. 18, a target value of plant efficiency can be set and displayed in the
また、終了ボタン３２１０を選択することで、運転効率バランス・プラント効率のトレンドの表示画面を終了し、運転効率バランストレンドとプラント効率トレンドの表示を終了させることができる。
Further, by selecting the
以上のように、図１８に示した運転効率バランス・プラント効率のトレンドの表示画面から、プラントの運転員は、設定したグループ間の運転効率のバランスが、望ましい状態（平均運転効率比＝１）となるように制御されているかをリアルタイムに確認することができる。また、プラント運転効率が設定した目標値を達成しているかどうかも、リアルタイムに確認可能である。 As described above, from the operation efficiency balance / plant efficiency trend display screen shown in FIG. 18, the plant operator is in a state where the balance between the set operation efficiency is desirable (average operation efficiency ratio = 1). It is possible to check in real time whether the control is performed so that It is also possible to confirm in real time whether the plant operating efficiency has achieved the set target value.
以上で、本実施例による石炭火力プラントの制御装置２００に接続される画像表示装置９２０にて表示される画面についての説明を終了する。
Above, description about the screen displayed on the
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to said Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments are described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an aspect including all the configurations described.
また、本発明による制御装置の各構成は、これらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよい。また、これらの一部又は全部は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行するようにして、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル、測定情報、及び算出情報等の情報は、メモリ、ハードディスク、及びＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、及びＤＶＤ等の記録媒体に記録することができる。よって、本発明による制御装置の各構成は、処理部、処理ユニット、及びプログラムモジュールなどとして、各機能の実現が可能である。 Each configuration of the control device according to the present invention may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit. Some or all of these may be realized by software so that the processor interprets and executes a program that realizes each function. Information such as programs, tables, files, measurement information, and calculation information for realizing each function is stored in a recording device such as a memory, a hard disk, and an SSD (Solid State Drive), or an IC card, an SD card, and a DVD. It can be recorded on a recording medium. Therefore, each function of the control device according to the present invention can be realized as a processing unit, a processing unit, a program module, and the like.
また、各図面において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを記載しており、必ずしも製品として必要な全ての制御線や情報線を記載しているとは限らない。実際の製品では、殆ど全ての構成要素が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, in each drawing, control lines and information lines are described as necessary for explanation, and not all control lines and information lines necessary as products are necessarily described. In an actual product, it may be considered that almost all components are connected to each other.
以上で、本発明による石炭火力プラントの制御装置の詳細な説明を終了する。 Above, detailed description of the control apparatus of the coal-fired power plant by this invention is complete | finished.
１…計測信号、３…計測データ、４…計測データ、５…石炭情報、６…ミル特性情報、７…ミル特性情報、８…ミル運転効率情報、９…ミル操作条件、１０…ミル操作計算情報データ、１１…ミル操作条件、１２…計算結果データ、１３…制御ロジックデータ、１４…制御信号、９０…入出力データ情報、９１…保守ツール入力信号、９２…保守ツール入力信号、９３…保守ツール出力信号、９４…保守ツール出力信号、１００…石炭火力プラント、１０１…ボイラ、１０２…バーナ、１３４…ミル、２００…制御装置、２０１…外部入力インターフェース、２０２…外部出力インターフェース、２１０…計測信号データベース、２２０…石炭情報管理データベース、２３０…ミル特性情報データベース、２４０…ミル操作計算情報データベース、２５０…計算結果データベース、２６０…制御ロジックデータベース、３００…ミル特性評価部、３０１ａ…Ａミル特性評価部、３０２ａ…Ａミル基本性能計算機能、３０３ａ…Ａミル効率計算機能、３０４ａ…Ａミル基本性能情報、４００…ミル操作計算部、５００…制御信号生成部、８００…入出力部、９００…外部入力装置、９０１…キーボード、９０２…マウス、９１０…保守ツール、９１１…外部入力インターフェース、９１２…データ送受信処理部、９１３…外部出力インターフェース、９２０…画像表示装置。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記計測信号を用いて、前記石炭火力プラントに与える制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記計測信号に含まれているデータを保存する計測信号データベースと、
前記石炭に関する情報を保存する石炭情報管理データベースと、
前記ミルの特性に関する情報を保存するミル特性情報データベースと、
前記計測信号データベース、前記石炭情報管理データベース、及び前記ミル特性情報データベースに保存された情報を用いて、前記ミルの特性を計算するミル特性評価部と、
前記ミル特性評価部が計算した前記ミルの特性を用いて、前記ミルの操作条件を計算するミル操作計算部と、
前記ミル操作計算部が計算した前記ミルの操作条件を保存する計算結果データベースと、
前記石炭火力プラントに対する制御ロジックを保存する制御ロジックデータベースと、を備え、
石炭情報管理データベースは、前記石炭に関する情報として、少なくとも石炭の水分の値、燃料比、及び粉砕性指標であるＨＧＩを保存し、
前記制御信号生成部は、前記計算結果データベース、及び前記制御ロジックデータベースに保存された情報を用いて、前記制御信号を生成するように構成されている、
ことを特徴とする石炭火力プラントの制御装置。 From a coal-fired power plant comprising a mill that pulverizes coal into pulverized coal and a boiler that burns pulverized coal, a measurement signal representing a state quantity of the coal-fired power plant is acquired, and the coal-fired power plant is obtained using the measurement signal. In the control device of a coal-fired power plant that controls
Using the measurement signal, a control signal generation unit that generates a control signal to be given to the coal-fired power plant,
A measurement signal database for storing data included in the measurement signal;
A coal information management database for storing information on the coal;
Mill characteristic information database for storing information on the characteristics of the mill,
Using the information stored in the measurement signal database, the coal information management database, and the mill characteristic information database, a mill characteristic evaluation unit that calculates the characteristics of the mill,
Using the mill characteristics calculated by the mill characteristic evaluation unit, a mill operation calculation unit that calculates operating conditions of the mill,
A calculation result database for storing the operation conditions of the mill calculated by the mill operation calculation unit;
A control logic database for storing control logic for the coal-fired power plant, and
The coal information management database stores at least the moisture value of the coal, the fuel ratio, and the HGI that is a pulverization index as information on the coal,
The control signal generation unit is configured to generate the control signal using information stored in the calculation result database and the control logic database.
A control apparatus for a coal-fired power plant.
前記計測信号は、前記ミルの分級機回転数、前記ミルのローラ加圧油圧力、前記ミルの出口温度、前記ミルの入口と出口の差圧、前記ミルのローラリフト量、前記ミルへ供給される給炭量、前記ボイラに供給される１次空気及び２次空気の流量、前記ボイラの給水流量、前記ボイラの給水温度、前記ボイラの給水圧力、前記ボイラの蒸気温度、前記ボイラの蒸気圧力、前記ボイラの蒸気流量、前記ボイラの排ガス温度、前記ボイラの排ガスに含まれる環境負荷物質の濃度、及び前記ボイラの排ガス再循環流量のうち、少なくとも１つを表す信号を含み、
前記制御信号は、前記ミルの分級機回転数、前記ミルのローラ加圧油圧力、前記ミルへの給炭量、前記ボイラの空気流量、前記ボイラの空気ダンパ開度、前記ボイラの排ガス再循環流量、前記ボイラの給水流量、及びタービンガバナ開度のうち、少なくとも１つを決定する信号を含む石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 1,
The measurement signal is supplied to the mill classifier rotation speed, the roller pressure pressure of the mill, the outlet temperature of the mill, the pressure difference between the inlet and outlet of the mill, the roller lift of the mill, and the mill. Coal supply amount, flow rates of primary air and secondary air supplied to the boiler, feed water flow rate of the boiler, feed water temperature of the boiler, feed water pressure of the boiler, steam temperature of the boiler, steam pressure of the boiler A signal representing at least one of the steam flow rate of the boiler, the exhaust gas temperature of the boiler, the concentration of environmentally hazardous substances contained in the exhaust gas of the boiler, and the exhaust gas recirculation flow rate of the boiler,
The control signal includes the speed of rotation of the classifier of the mill, the roller pressurizing oil pressure of the mill, the amount of coal supplied to the mill, the air flow rate of the boiler, the air damper opening of the boiler, and the exhaust gas recirculation of the boiler. A control device for a coal-fired power plant including a signal that determines at least one of a flow rate, a feed water flow rate of the boiler, and a turbine governor opening.
前記ミル特性評価部は、ミル基本性能計算機能、及びミル効率計算機能を備え、
ミル基本性能計算機能は、
前記計測信号データベース、前記石炭情報管理データベース、及び前記ミル特性情報データベースに保存された情報を入力し、
前記ミルが前記ボイラへ供給する微粉炭の供給量であるミル容量、このミル容量を１次空気流量で除したＣ／Ａ値、前記微粉炭の微粒化度合いを表す微粒化指標、及び前記ミルで消費される動力であるミル動力を含むミル基本性能情報を計算し、
このミル基本性能情報を前記ミルの特性に関する情報として前記ミル特性情報データベースに保存し、
前記ミル効率計算機能は、
前記ミル基本性能情報を基に前記ミルの運転効率を計算する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 1,
The mill characteristic evaluation unit has a mill basic performance calculation function and a mill efficiency calculation function,
Mill basic performance calculation function
Input the information stored in the measurement signal database, the coal information management database, and the mill characteristic information database,
The mill capacity which is the supply amount of pulverized coal supplied to the boiler by the mill, the C / A value obtained by dividing the mill capacity by the primary air flow rate, the atomization index indicating the degree of atomization of the pulverized coal, and the mill Calculate the basic mill performance information including the mill power, which is the power consumed in
This mill basic performance information is stored in the mill characteristic information database as information regarding the characteristics of the mill,
The mill efficiency calculation function is
A control device for a coal-fired power plant that calculates the operation efficiency of the mill based on the basic mill performance information.
前記ミル基本性能計算機能は、
前記計測信号データベースに保存された前記ミルの出口温度と、前記石炭情報管理データベースに保存された石炭の水分の値とを入力し、
前記ミル出口温度と予め定めた基準設定温度との差分を求め、この差分が負値を取る場合は水分補正量を正値とし、この差分が正値を取る場合は水分補正量を負値とする演算を実施し、
この水分補正量を前記石炭の水分の値に加算して水分推定値を求めることで、前記ミルにおいて処理中の石炭の水分の値を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
Input the outlet temperature of the mill stored in the measurement signal database and the moisture value of the coal stored in the coal information management database,
A difference between the mill outlet temperature and a predetermined reference set temperature is obtained, and when the difference takes a negative value, the moisture correction amount is set as a positive value.When the difference takes a positive value, the moisture correction amount is set as a negative value. Perform the operation to
A control device for a coal-fired power plant that estimates the moisture value of coal being processed in the mill by adding the moisture correction amount to the moisture value of the coal to obtain an estimated moisture value.
前記ミル基本性能計算機能は、
前記ミル特性情報データベースに保存されたミル容量、Ｃ／Ａ値及び微粒化指標と、前記石炭情報管理データベースに保存された石炭の燃料比及び燃料比推定値とから標準ＮＯｘ濃度を計算し、
この標準ＮＯｘ濃度と前記計測信号に含まれるＮＯｘ濃度との差分を求め、この差分が負値を取る場合は燃料比補正量を負値とし、この差分が正値を取る場合は燃料比補正量を正値とする演算を実施し、
この燃料比補正量を前記燃料比推定値に加算して燃料比推定値を求めることで、前記ミルにおいて処理中の石炭の燃料比を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
Calculate the standard NOx concentration from the mill capacity, C / A value and atomization index stored in the mill characteristic information database, and the fuel ratio and estimated fuel ratio of coal stored in the coal information management database;
The difference between the standard NOx concentration and the NOx concentration contained in the measurement signal is obtained. If this difference takes a negative value, the fuel ratio correction amount is set to a negative value. If the difference takes a positive value, the fuel ratio correction amount Perform a calculation with a positive value,
A control apparatus for a coal-fired power plant that estimates a fuel ratio of coal being processed in the mill by adding the fuel ratio correction amount to the fuel ratio estimated value to obtain a fuel ratio estimated value.
前記ミル基本性能計算機能は、
前記計測信号に含まれる１次空気の流量と予め定めた前記１次空気の流量の基準量との差分と、前記計測信号に含まれる前記ミルへ供給される給炭量と予め定めた前記給炭量の基準量との差分と、前記計測信号に含まれる前記ミルのローラ加圧油圧力と予め定めた前記ローラ加圧油圧力の基準量との差分とを求め、
これらの差分と前記ミル特性情報データベースに保存されており石炭の粉砕性指標であるＨＧＩの推定値とから前記ミルのローラリフト量補正量を計算し、
このローラリフト量補正量を前記計測信号に含まれる前記ミルのローラリフト量に加算して前記ミルの基準ローラリフト量を求めることで、標準運転における前記ミルのローラリフト量を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
The difference between the primary air flow rate included in the measurement signal and a predetermined reference amount of the primary air flow rate, the coal supply amount supplied to the mill included in the measurement signal, and the predetermined supply amount. Finding the difference between the reference amount of the charcoal amount and the difference between the roller pressure oil pressure of the mill included in the measurement signal and the predetermined reference amount of the roller pressure oil pressure,
From these differences and the estimated value of HGI, which is a coal grindability index stored in the mill characteristic information database, calculate the roller lift amount correction amount of the mill,
A coal-fired power plant that estimates the roller lift amount of the mill in standard operation by adding the roller lift amount correction amount to the roller lift amount of the mill included in the measurement signal to obtain the reference roller lift amount of the mill Control device.
前記ミル基本性能計算機能は、
前記計測信号に含まれる１次空気の流量と予め定めた前記１次空気の流量の基準量との差分と、前記計測信号に含まれる前記ミルへ供給される給炭量と予め定めた前記給炭量の基準量との差分と、前記計測信号に含まれる前記ミルの分級機回転数と予め定めた前記分級機回転数の基準量との差分とを求め、
これらの差分と前記ミル特性情報データベースに保存されており石炭の粉砕性指標であるＨＧＩの推定値とから前記ミルの入口と出口の差圧の補正量を計算し、
この差圧の補正量を前記計測信号に含まれる前記ミルの入口と出口の差圧に加算して前記ミルの基準差圧を求めることで、標準運転における前記ミルの差圧を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
The difference between the primary air flow rate included in the measurement signal and a predetermined reference amount of the primary air flow rate, the coal supply amount supplied to the mill included in the measurement signal, and the predetermined supply amount. Find the difference between the reference amount of the charcoal amount and the difference between the classifier rotational speed of the mill included in the measurement signal and the predetermined reference amount of the classifier rotational speed,
From these differences and the estimated value of HGI, which is a coal grindability index stored in the mill characteristic information database, a correction amount for the pressure difference between the inlet and outlet of the mill is calculated.
Coal-fired power that estimates the differential pressure of the mill in standard operation by adding the correction amount of the differential pressure to the differential pressure of the inlet and outlet of the mill included in the measurement signal to obtain the reference differential pressure of the mill Plant control device.
前記ミル基本性能計算機能は、
推定した前記ミルにおいて処理中の石炭の水分の値と、推定した前記ミルにおいて処理中の石炭の燃料比と、推定した標準運転における前記ミルのローラリフト量と、推定した標準運転における前記ミルの差圧とから、前記ミルにおいて処理中の石炭の粉砕性指標であるＨＧＩの値を推定し、推定したＨＧＩの値を前記ミル特性情報データベースに保存する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
The estimated moisture value of the coal being processed in the mill, the fuel ratio of the coal being processed in the estimated mill, the roller lift of the mill in the estimated standard operation, and the mill lift in the estimated standard operation. A control apparatus for a coal-fired power plant that estimates a value of HGI, which is a grindability index of coal being processed in the mill, from the differential pressure, and stores the estimated value of HGI in the mill characteristic information database.
前記ミル基本性能計算機能は、
推定したＨＧＩの値と、前記計測信号に含まれる前記ミルのローラ加圧油圧力と、前記計測信号に含まれる前記ミルの分級機回転数とから、前記ミルへ供給される石炭の量に対する、前記ミルから前記ボイラへ供給する微粉炭の量の割合を示す出炭率を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
From the estimated HGI value, the roller pressure oil pressure of the mill included in the measurement signal, and the classifier rotation speed of the mill included in the measurement signal, the amount of coal supplied to the mill, The control apparatus of the coal-fired power plant which estimates the coal output rate which shows the ratio of the quantity of the pulverized coal supplied to the said boiler from the said mill.
前記ミル基本性能計算機能は、
推定したＨＧＩの値と、前記計測信号に含まれる前記ミルのローラ加圧油圧力と、前記計測信号に含まれる前記ミルの分級機回転数とから、前記微粒化指標を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill basic performance calculation function is
A coal-fired power plant that estimates the atomization index from the estimated HGI value, the roller pressure oil pressure of the mill included in the measurement signal, and the classifier rotation speed of the mill included in the measurement signal. Control device.
前記ミル効率計算機能は、
前記ミル基本性能計算機能が計算したミル容量とＣ／Ａ値と微粒化指標とから、前記ミルが生成した微粉炭の燃焼率を推定する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill efficiency calculation function is
A control apparatus for a coal-fired power plant that estimates the combustion rate of pulverized coal generated by the mill from the mill capacity, C / A value, and atomization index calculated by the mill basic performance calculation function.
前記ミル効率計算機能は、
推定した燃焼率と、前記石炭情報管理データベースに保存された前記石炭に関する情報とから、前記微粉炭の燃焼効率を計算する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill efficiency calculation function is
The control apparatus of the coal-fired power plant which calculates the combustion efficiency of the said pulverized coal from the estimated combustion rate and the information regarding the said coal preserve | saved in the said coal information management database.
前記ミル効率計算機能は、
計算した燃焼効率と、前記ミル基本性能計算機能が計算したミル容量及びミル動力とから、燃焼効率からミル動力に相当する効率を差引いた値である前記ミルの運転効率を計算する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 3,
The mill efficiency calculation function is
From the calculated combustion efficiency and the mill capacity and mill power calculated by the mill basic performance calculation function, the operation efficiency of the coal-fired power plant that calculates the operation efficiency of the mill, which is the value obtained by subtracting the efficiency corresponding to the mill power from the combustion efficiency. Control device.
前記石炭火力プラントは、複数の前記ミルを備え、
前記ミル操作計算部は、
複数の前記ミルを複数のグループへ分類し、
前記グループのうち任意の１つのグループに属するミルの運転効率から求めた指標と、前記任意の１つのグループとこのグループ以外の他の全てのグループとの運転効率のバランスを考慮した指標とにより評価関数を計算し、
前記評価関数の値を最大化するように前記任意の１つのグループに属するミルの操作条件を、最適探索手法を用いて探索する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 1,
The coal-fired power plant includes a plurality of the mills,
The mill operation calculator is
Classify the mills into groups,
Evaluation based on an index obtained from the operation efficiency of mills belonging to any one of the groups, and an index considering the balance of operation efficiency between the one arbitrary group and all other groups. Calculate the function,
A control apparatus for a coal-fired power plant that searches for an operation condition of a mill belonging to the one arbitrary group so as to maximize the value of the evaluation function using an optimum search method.
画像表示装置と情報を送受信するための入出力部を備える石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 1,
The control apparatus of a coal-fired power plant provided with the input-output part for transmitting / receiving information with an image display apparatus.
前記ミルを前記ボイラが備えるバーナの配置と対応付けて表示し、前記グループの追加と削除を可能とする画面を表示する画像表示装置と接続する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 14,
A control device for a coal-fired power plant, which displays the mill in association with the arrangement of burners provided in the boiler and is connected to an image display device that displays a screen that allows addition and deletion of the group.
前記グループの平均の運転効率のトレンドグラフと、前記石炭火力プラントの計測情報から得られた運転効率のトレンドグラフとを表示する画像表示装置と接続する石炭火力プラントの制御装置。 In the control apparatus of the coal-fired power plant according to claim 14,
The control apparatus of the coal-fired power plant connected with the image display apparatus which displays the trend graph of the average operating efficiency of the said group, and the trend graph of the operating efficiency obtained from the measurement information of the said coal-fired power plant.
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