JPH0781701B2 - 石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置 - Google Patents
石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置Info
- Publication number
- JPH0781701B2 JPH0781701B2 JP3071999A JP7199991A JPH0781701B2 JP H0781701 B2 JPH0781701 B2 JP H0781701B2 JP 3071999 A JP3071999 A JP 3071999A JP 7199991 A JP7199991 A JP 7199991A JP H0781701 B2 JPH0781701 B2 JP H0781701B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coal
- combustion furnace
- combustion
- furnace
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
- F23K2201/10—Pulverizing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/52—Fuzzy logic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2241/00—Applications
- F23N2241/18—Incinerating apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S706/00—Data processing: artificial intelligence
- Y10S706/90—Fuzzy logic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は石炭燃焼炉の燃焼排ガ
ス中に含まれる灰中未燃分の濃度を監視して燃焼炉を効
率的に運転するための石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置
に関する。
ス中に含まれる灰中未燃分の濃度を監視して燃焼炉を効
率的に運転するための石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、石油代替えエネルギーとして石炭
が見直され、発電用ボイラとして微粉炭燃焼技術が注目
されている。この技術そのものは既に完成された技術
で、石炭を微粉炭機（ミル）によって粉砕し、得られる
石炭粉末を粗粉分離器によって粗粉炭と微粉炭とに分離
し、微粉炭のみをバーナからガスのように噴出させて燃
焼させるものである。
が見直され、発電用ボイラとして微粉炭燃焼技術が注目
されている。この技術そのものは既に完成された技術
で、石炭を微粉炭機（ミル）によって粉砕し、得られる
石炭粉末を粗粉分離器によって粗粉炭と微粉炭とに分離
し、微粉炭のみをバーナからガスのように噴出させて燃
焼させるものである。
【０００３】図４に微粉炭燃焼方式による発電用ボイラ
の概略的構成図を示す。同図において、給炭機１０に貯
えられた石炭はミル１１に送られてローラ１２で必要な
粒度に粉砕され、粗粉分離器１３で粗粉炭と微粉炭とに
分離される。粗粉分離器１３には、羽根（ベーン）の開
度を変えることによって粗粉炭と微粉炭とを分離するベ
ーン方式と、遠心分離によって分離する回転方式とがあ
る。
の概略的構成図を示す。同図において、給炭機１０に貯
えられた石炭はミル１１に送られてローラ１２で必要な
粒度に粉砕され、粗粉分離器１３で粗粉炭と微粉炭とに
分離される。粗粉分離器１３には、羽根（ベーン）の開
度を変えることによって粗粉炭と微粉炭とを分離するベ
ーン方式と、遠心分離によって分離する回転方式とがあ
る。
【０００４】粗粉分離器１３で分離された微粉炭は一次
空気と共に燃焼炉１４のバーナ１５に送られる。一次空
気は石炭を乾燥させて燃焼しやすくすると同時に微粉炭
をバーナ１５へ送るための運搬用空気であり、燃焼に必
要な空気量の１０〜３０％程度が使用される。残りの空
気はバーナ１５の噴射口の周囲から二次空気として与え
られる。また、着火の安定を図るために、または火炎の
形状を調整するために三次空気を与えることもある。ま
た、バーナ１５から離れて燃焼炉１４の適当な箇所から
燃焼ガスの進行方向に二段燃焼法による二段燃焼空気を
与える。これらの各空気は押込通風機１６から空気予熱
器１７を通じて送り込まれる。二段燃焼空気の量は二段
燃焼空気ダンパ１８によって調節する。
空気と共に燃焼炉１４のバーナ１５に送られる。一次空
気は石炭を乾燥させて燃焼しやすくすると同時に微粉炭
をバーナ１５へ送るための運搬用空気であり、燃焼に必
要な空気量の１０〜３０％程度が使用される。残りの空
気はバーナ１５の噴射口の周囲から二次空気として与え
られる。また、着火の安定を図るために、または火炎の
形状を調整するために三次空気を与えることもある。ま
た、バーナ１５から離れて燃焼炉１４の適当な箇所から
燃焼ガスの進行方向に二段燃焼法による二段燃焼空気を
与える。これらの各空気は押込通風機１６から空気予熱
器１７を通じて送り込まれる。二段燃焼空気の量は二段
燃焼空気ダンパ１８によって調節する。
【０００５】燃焼炉１４で発生した熱は放射あるいは燃
焼ガスの接触によって蒸発水管１９内の水に伝えられ、
水を蒸発させる。燃焼ガスは熱の回収を図るための空気
予熱器１７を通り誘引通風機２０によって煙突２１から
放出される。
焼ガスの接触によって蒸発水管１９内の水に伝えられ、
水を蒸発させる。燃焼ガスは熱の回収を図るための空気
予熱器１７を通り誘引通風機２０によって煙突２１から
放出される。
【０００６】ボイラの運転に当たっては、燃焼ガス中に
含まれる窒素酸化物（ＮＯx ）や硫黄酸化物（ＳＯx ）
等の有害物質を環境対策上規制値以下に抑えると共に、
燃焼効率に影響を及ぼす灰中未燃分（Ｈ2 ，ＣＨ4 な
ど）の低減を図る必要がある。とくに石炭を燃料とする
ボイラでは、燃焼速度が石油，ガス等の燃料に比べて格
段に遅いことから燃焼炉の温度の低下に伴って、また低
ＮＯx 燃焼法である二段燃焼法により燃焼炉の温度が低
下するため、灰中未燃分の残存量が増加する傾向にあ
る。
含まれる窒素酸化物（ＮＯx ）や硫黄酸化物（ＳＯx ）
等の有害物質を環境対策上規制値以下に抑えると共に、
燃焼効率に影響を及ぼす灰中未燃分（Ｈ2 ，ＣＨ4 な
ど）の低減を図る必要がある。とくに石炭を燃料とする
ボイラでは、燃焼速度が石油，ガス等の燃料に比べて格
段に遅いことから燃焼炉の温度の低下に伴って、また低
ＮＯx 燃焼法である二段燃焼法により燃焼炉の温度が低
下するため、灰中未燃分の残存量が増加する傾向にあ
る。
【０００７】灰中未燃分はバーナ１５で燃焼する石炭の
微粉粒度によって大きく変動する。微粉粒度が細かいほ
ど燃焼用空気と接触する表面積が大きくなるため、よく
燃焼して灰中未燃分は低減する。従って、ボイラの運転
中には排ガス中の灰中未燃分の濃度を監視し、灰中未燃
分濃度の増加に対しては粗粉分離器１３を制御して微粉
粒度を細かくして燃焼効率を上げる必要がある。
微粉粒度によって大きく変動する。微粉粒度が細かいほ
ど燃焼用空気と接触する表面積が大きくなるため、よく
燃焼して灰中未燃分は低減する。従って、ボイラの運転
中には排ガス中の灰中未燃分の濃度を監視し、灰中未燃
分濃度の増加に対しては粗粉分離器１３を制御して微粉
粒度を細かくして燃焼効率を上げる必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、微粉炭燃焼
は燃料比，石炭中の灰分，粒径分布など多くの因子が複
雑に係わっているため、燃焼過程で灰中未燃分を推定す
ることは極めて困難である。このため、燃焼炉の炉壁に
覗き窓を設け、この窓からバーナの燃焼火炎をカメラに
よって撮影し、得られる火炎画像から火炎温度を算出
し、火炎温度，石炭供給量，空気供給量，予熱空気温度
等のデータから燃焼率を求め、この燃焼率と石炭中の灰
分とから灰中未燃分の濃度を推定するようにした技術が
提案されている（例えば、特開平２−２０８４１２号参
照）。
は燃料比，石炭中の灰分，粒径分布など多くの因子が複
雑に係わっているため、燃焼過程で灰中未燃分を推定す
ることは極めて困難である。このため、燃焼炉の炉壁に
覗き窓を設け、この窓からバーナの燃焼火炎をカメラに
よって撮影し、得られる火炎画像から火炎温度を算出
し、火炎温度，石炭供給量，空気供給量，予熱空気温度
等のデータから燃焼率を求め、この燃焼率と石炭中の灰
分とから灰中未燃分の濃度を推定するようにした技術が
提案されている（例えば、特開平２−２０８４１２号参
照）。
【０００９】ところが、この従来技術によると、燃焼炉
の炉壁にカメラを設置し、このカメラで撮影したアナロ
グ映像信号をディジタル映像信号に変換し、ディジタル
画像処理技術によって火炎画像から火炎温度を算出する
ようにしているので、装置が複雑となり、また、燃焼炉
出口の灰中未燃分の算出には、火炎温度のみならず燃焼
過程に沿った温度分布や空気比分布が必要となるが、燃
焼炉全体を対象とした温度分布、空気比分布の計測は実
用炉を対象とした場合には困難である。
の炉壁にカメラを設置し、このカメラで撮影したアナロ
グ映像信号をディジタル映像信号に変換し、ディジタル
画像処理技術によって火炎画像から火炎温度を算出する
ようにしているので、装置が複雑となり、また、燃焼炉
出口の灰中未燃分の算出には、火炎温度のみならず燃焼
過程に沿った温度分布や空気比分布が必要となるが、燃
焼炉全体を対象とした温度分布、空気比分布の計測は実
用炉を対象とした場合には困難である。
【００１０】この発明は、燃焼効率に影響のある燃焼排
ガス中の灰中未燃分の濃度を、現在の状況から簡易な手
段で推論して求めることの出来る石炭燃焼炉の灰中未燃
分推定装置を提供することを目的とする。
ガス中の灰中未燃分の濃度を、現在の状況から簡易な手
段で推論して求めることの出来る石炭燃焼炉の灰中未燃
分推定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、微粉炭燃焼
方式の石炭燃焼炉において、燃焼炉内の温度、燃焼炉の
負荷帯、燃焼炉の汚れ係数、燃焼炉に供給する二段燃焼
空気の割合および燃焼炉に供給する石炭の混炭比率をフ
ァジィ量として取り込み、予め求められている基準炉内
温度分布、基準炉内空気比分布および基準微粉炭粒子径
分布の各基準値を補正する補正データおよび燃料比デー
タを推論し、この補正データによって補正した後の各基
準値と、燃料比データから求まる石炭の反応速度比デー
タとに基づいて燃焼排ガス中の灰中未燃分濃度を算出す
ることを特徴とする。
方式の石炭燃焼炉において、燃焼炉内の温度、燃焼炉の
負荷帯、燃焼炉の汚れ係数、燃焼炉に供給する二段燃焼
空気の割合および燃焼炉に供給する石炭の混炭比率をフ
ァジィ量として取り込み、予め求められている基準炉内
温度分布、基準炉内空気比分布および基準微粉炭粒子径
分布の各基準値を補正する補正データおよび燃料比デー
タを推論し、この補正データによって補正した後の各基
準値と、燃料比データから求まる石炭の反応速度比デー
タとに基づいて燃焼排ガス中の灰中未燃分濃度を算出す
ることを特徴とする。
【００１２】
【作用】この発明による灰中未燃分推定装置において
は、燃焼炉内の温度、燃焼炉の負荷帯、燃焼炉の汚れ係
数、燃焼炉に供給する二段燃焼空気の割合および燃焼炉
に供給する石炭の混炭比率の各データをファジィ量とし
て対応するメンバーシップ関数によって定性的に評価
し、ある状況のときに出力をどう設定するかを予め定め
たファジィ・ルールから、評価した値にあったルールを
検索してファジィ推論により基準炉内温度分布、基準炉
内空気比分布および基準微粉炭粒子径分布の各基準値を
補正するための各補正データおよび燃料比データを推論
する。
は、燃焼炉内の温度、燃焼炉の負荷帯、燃焼炉の汚れ係
数、燃焼炉に供給する二段燃焼空気の割合および燃焼炉
に供給する石炭の混炭比率の各データをファジィ量とし
て対応するメンバーシップ関数によって定性的に評価
し、ある状況のときに出力をどう設定するかを予め定め
たファジィ・ルールから、評価した値にあったルールを
検索してファジィ推論により基準炉内温度分布、基準炉
内空気比分布および基準微粉炭粒子径分布の各基準値を
補正するための各補正データおよび燃料比データを推論
する。
【００１３】こうして推論した各補正データに基づき、
予め理論的または実験的に求められている基準炉内温度
分布、基準炉内空気比分布および基準微粉炭粒子径分布
の各基準値を補正し、また、推論した燃料比データから
石炭の反応速度比データを求める。そして、補正後の各
基準値と反応速度比データとに基づいて灰中未燃分濃度
を算出する。
予め理論的または実験的に求められている基準炉内温度
分布、基準炉内空気比分布および基準微粉炭粒子径分布
の各基準値を補正し、また、推論した燃料比データから
石炭の反応速度比データを求める。そして、補正後の各
基準値と反応速度比データとに基づいて灰中未燃分濃度
を算出する。
【００１４】
【実施例】図１は、この発明による石炭燃焼炉の灰中未
燃分推定装置の一実施例を示すブロック図である。この
装置は、燃焼炉内の温度ＴＭ，負荷信号ＱＳ，炉内汚れ
係数ζＢ，二段燃焼空気割合ＴＳ，混炭比率ＭＣ等の各
データを逐次取り込んで炉内温度Ｔ，炉内空気比（理想
空気量と実際空気量との比）λ，微粉炭粒子径Ｄp の各
補正値および炭質の燃料比（揮発成分と固定炭素成分と
の比）ＦＲを推論するファジィ推論部１と、予め理論的
または実験的に求められている炉内温度Ｔの分布，炉内
空気比λの分布，粒子径Ｄp の分布，炭質による反応速
度比βの分布がそれぞれ基準分布モデルとして用意され
ている基準部２と、この基準部２から得られる炉内温度
Ｔ，炉内空気比λ，微粉炭粒子径Ｄpの各基準値をファ
ジィ推論部１から得られる対応する補正値に基づいて補
正する補正部３と、この補正部３で補正した各値Ｔ，
λ，Ｄp および基準部２から出力される反応速度比βに
基づいて灰中未燃分濃度Ｃを算出する演算部４とからな
る。
燃分推定装置の一実施例を示すブロック図である。この
装置は、燃焼炉内の温度ＴＭ，負荷信号ＱＳ，炉内汚れ
係数ζＢ，二段燃焼空気割合ＴＳ，混炭比率ＭＣ等の各
データを逐次取り込んで炉内温度Ｔ，炉内空気比（理想
空気量と実際空気量との比）λ，微粉炭粒子径Ｄp の各
補正値および炭質の燃料比（揮発成分と固定炭素成分と
の比）ＦＲを推論するファジィ推論部１と、予め理論的
または実験的に求められている炉内温度Ｔの分布，炉内
空気比λの分布，粒子径Ｄp の分布，炭質による反応速
度比βの分布がそれぞれ基準分布モデルとして用意され
ている基準部２と、この基準部２から得られる炉内温度
Ｔ，炉内空気比λ，微粉炭粒子径Ｄpの各基準値をファ
ジィ推論部１から得られる対応する補正値に基づいて補
正する補正部３と、この補正部３で補正した各値Ｔ，
λ，Ｄp および基準部２から出力される反応速度比βに
基づいて灰中未燃分濃度Ｃを算出する演算部４とからな
る。
【００１５】ファジィ推論部１は、図２に示すように、
評価部１ａ、ルール部１ｂおよび推論部１ｃから構成さ
れる。評価部１ａは燃焼炉１４内に設置した温度センサ
で測定した炉内温度データＴＭ、二段燃焼空気ダンパ１
８の操作量から得られる二段燃焼空気割合データＴＳ、
ミル１１に供給される石炭の混炭比率ＭＣ等の各データ
をファジィ量として取り込み、これらの各データを、対
応するメンバーシップ関数によって定性的に評価する。
ルール部１ｂはある状況のときに出力をどう設定するか
のルールを、これまで蓄積されてきた豊富なデータベー
スに基づいて「if 前件部 then 後件部」の形式で記
述し格納している。推論部１ｃは評価部１ａで評価した
値に合ったルールをルール部１ｂから検索し、基準炉内
温度分布Ｔの補正値Ｔ’、基準炉内空気比分布λの補正
値λ’、基準粒子径分布Ｄp の補正値Ｄp ’の各補正値
と燃料比ＦＲとをそれぞれ推論する。
評価部１ａ、ルール部１ｂおよび推論部１ｃから構成さ
れる。評価部１ａは燃焼炉１４内に設置した温度センサ
で測定した炉内温度データＴＭ、二段燃焼空気ダンパ１
８の操作量から得られる二段燃焼空気割合データＴＳ、
ミル１１に供給される石炭の混炭比率ＭＣ等の各データ
をファジィ量として取り込み、これらの各データを、対
応するメンバーシップ関数によって定性的に評価する。
ルール部１ｂはある状況のときに出力をどう設定するか
のルールを、これまで蓄積されてきた豊富なデータベー
スに基づいて「if 前件部 then 後件部」の形式で記
述し格納している。推論部１ｃは評価部１ａで評価した
値に合ったルールをルール部１ｂから検索し、基準炉内
温度分布Ｔの補正値Ｔ’、基準炉内空気比分布λの補正
値λ’、基準粒子径分布Ｄp の補正値Ｄp ’の各補正値
と燃料比ＦＲとをそれぞれ推論する。
【００１６】いま、炉内温度データＴＭがｍ１であり、
炉内温度に関するルールが「if ＴＭ＝ｓｍ then
Ｔ’＝ｓｍ」（ルール１），「if ＴＭ＝ｍｄ then
Ｔ’＝ｍｄ」（ルール２），「if ＴＭ＝ｂｇ then
Ｔ’＝ｂｇ」（ルール３）の３ルール有るとすると、評
価部１ａの炉内温度に関するメンバーシップ関数からこ
のルールに当てはまる度合（あいまい度）ｆ１およびｆ
２が求まる。
炉内温度に関するルールが「if ＴＭ＝ｓｍ then
Ｔ’＝ｓｍ」（ルール１），「if ＴＭ＝ｍｄ then
Ｔ’＝ｍｄ」（ルール２），「if ＴＭ＝ｂｇ then
Ｔ’＝ｂｇ」（ルール３）の３ルール有るとすると、評
価部１ａの炉内温度に関するメンバーシップ関数からこ
のルールに当てはまる度合（あいまい度）ｆ１およびｆ
２が求まる。
【００１７】推論部１ｃでは、推論法として「ｍａｘ−
ｍｉｎ論理積」を適用し、ルール１に基づいて度合ｆ１
のフラットなメンバーシップ関数と後件部の「Ｔ’＝ｓ
ｍ」のメンバーシップ関数との論理積を求め、同様にし
てルール２に基づいて度合ｆ２のフラットなメンバーシ
ップ関数と後件部の「Ｔ’＝ｍｄ」のメンバーシップ関
数との論理積を求める。図式的には、図３に示すよう
に、各後件部のメンバーシップ関数の頭切りを行い、ｓ
ｍ’（図ａ）およびｍｄ’（図ｂ）を求める。次いで、
ｓｍ’およびｍｄ’の論理和を取って重心法により図形
の重心を求め（図ｃ）、この求めた重心の台集合の値ｑ
１が確定出力Ｔ’（炉内温度Ｔの補正値）となる。他の
出力λ’，Ｄｐ’，ＦＲも同様にして求める。なお、図
中のファジィ・ラベル「ｓｍ」、「ｍｄ」、「ｂｇ」は
それぞれ「補正量小（ｓmall）」、「補正量中（ｍiddl
e ）」、「補正量大（ｂig）」を表している。
ｍｉｎ論理積」を適用し、ルール１に基づいて度合ｆ１
のフラットなメンバーシップ関数と後件部の「Ｔ’＝ｓ
ｍ」のメンバーシップ関数との論理積を求め、同様にし
てルール２に基づいて度合ｆ２のフラットなメンバーシ
ップ関数と後件部の「Ｔ’＝ｍｄ」のメンバーシップ関
数との論理積を求める。図式的には、図３に示すよう
に、各後件部のメンバーシップ関数の頭切りを行い、ｓ
ｍ’（図ａ）およびｍｄ’（図ｂ）を求める。次いで、
ｓｍ’およびｍｄ’の論理和を取って重心法により図形
の重心を求め（図ｃ）、この求めた重心の台集合の値ｑ
１が確定出力Ｔ’（炉内温度Ｔの補正値）となる。他の
出力λ’，Ｄｐ’，ＦＲも同様にして求める。なお、図
中のファジィ・ラベル「ｓｍ」、「ｍｄ」、「ｂｇ」は
それぞれ「補正量小（ｓmall）」、「補正量中（ｍiddl
e ）」、「補正量大（ｂig）」を表している。
【００１８】基準部２は、燃焼炉の火炉長ＤＬに対する
炉内温度Ｔの分布を示す基準温度分布テーブル２ａと、
火炉長ＤＬに対する炉内空気比λの分布を示す基準空気
比分布テーブル２ｂと、石炭の粒度Ｄp の分布を示す基
準粒度分布テーブル２ｃと、ファジィ推論部１で推論し
た燃料比ＦＲに対する石炭の反応速度比βの分布を示す
基準反応速度比分布テーブル２ｄとを有する。これらの
各テーブルに格納されているデータは予め理論的に、ま
たは実験的に求められているデータである。なお、燃焼
炉の火炉長ＤＬは演算制御部４ｅから供給される。
炉内温度Ｔの分布を示す基準温度分布テーブル２ａと、
火炉長ＤＬに対する炉内空気比λの分布を示す基準空気
比分布テーブル２ｂと、石炭の粒度Ｄp の分布を示す基
準粒度分布テーブル２ｃと、ファジィ推論部１で推論し
た燃料比ＦＲに対する石炭の反応速度比βの分布を示す
基準反応速度比分布テーブル２ｄとを有する。これらの
各テーブルに格納されているデータは予め理論的に、ま
たは実験的に求められているデータである。なお、燃焼
炉の火炉長ＤＬは演算制御部４ｅから供給される。
【００１９】補正部３は、基準部２のテーブル２ａ〜２
ｃから出力される炉内温度Ｔ，炉内空気比λ，粒子径Ｄ
p の各基準データを、ファジィ推論部１で推論した対応
する各補正値Ｔ’，λ’，Ｄp ’に基づいて補正し、補
正後の各データを演算部４に供給するもので、ファジィ
推論の特徴を生かした補正の調整が容易な「if 〜then
〜」形式のルール表現が可能であり、また、ルール表
現において、計測の信号のあいまいさを考慮できる。な
お、補正演算は、炉内温度については温度分布の負荷帯
および汚れ係数からのずれを意識して加減算し、炉内空
気比および粒度分布については積の形で行う。
ｃから出力される炉内温度Ｔ，炉内空気比λ，粒子径Ｄ
p の各基準データを、ファジィ推論部１で推論した対応
する各補正値Ｔ’，λ’，Ｄp ’に基づいて補正し、補
正後の各データを演算部４に供給するもので、ファジィ
推論の特徴を生かした補正の調整が容易な「if 〜then
〜」形式のルール表現が可能であり、また、ルール表
現において、計測の信号のあいまいさを考慮できる。な
お、補正演算は、炉内温度については温度分布の負荷帯
および汚れ係数からのずれを意識して加減算し、炉内空
気比および粒度分布については積の形で行う。
【００２０】演算部４は、基準部２および補正部３から
供給されるデータに基づいて、拡散律速（化学反応無限
大）時の酸素の拡散速度ＫMTを算出する拡散律速速度演
算部４ａ、表面反応律速（拡散速度無限大）時の表面反
応速度ＫCHを算出する反応律速速度演算部４ｂ、微粉炭
の未燃焼率ｕを算出する未燃焼率演算部４ｃ、未燃焼率
ｕに基づいて灰中未燃分濃度Ｃを算出する灰中未燃分演
算部４ｄ、これら各演算部を制御する演算制御部４ｅか
らなる。
供給されるデータに基づいて、拡散律速（化学反応無限
大）時の酸素の拡散速度ＫMTを算出する拡散律速速度演
算部４ａ、表面反応律速（拡散速度無限大）時の表面反
応速度ＫCHを算出する反応律速速度演算部４ｂ、微粉炭
の未燃焼率ｕを算出する未燃焼率演算部４ｃ、未燃焼率
ｕに基づいて灰中未燃分濃度Ｃを算出する灰中未燃分演
算部４ｄ、これら各演算部を制御する演算制御部４ｅか
らなる。
【００２１】一般に、燃焼炉内に吹き込まれた微粉炭粒
子の燃焼過程は揮発成分の気体燃焼と、残った固体粒子
部分（チャー）の表面燃焼との２段階に分けられ、燃焼
時間の大半は後半のチャー燃焼で占められている。チャ
ーの総括燃焼速度は粒子表面への酸素の拡散速度と粒子
表面での化学反応速度によって決まり、前者は燃料と空
気との混合特性が関係し、後者は燃料の化学的性質に依
存するが微粉炭の粒子径やその運動等の物理的特性も関
係する。
子の燃焼過程は揮発成分の気体燃焼と、残った固体粒子
部分（チャー）の表面燃焼との２段階に分けられ、燃焼
時間の大半は後半のチャー燃焼で占められている。チャ
ーの総括燃焼速度は粒子表面への酸素の拡散速度と粒子
表面での化学反応速度によって決まり、前者は燃料と空
気との混合特性が関係し、後者は燃料の化学的性質に依
存するが微粉炭の粒子径やその運動等の物理的特性も関
係する。
【００２２】チャーの総括燃焼速度“dm／dt”は、倉田
らによると、 dm／dt＝−πＤp 2 ×１／（1/ＫMT＋1/ＫCH） … ｍ ：粒子質量 Ｄp ：粒子径 ＫMT：酸素の拡散速度 ＫCH：表面反応速度 で表される。
らによると、 dm／dt＝−πＤp 2 ×１／（1/ＫMT＋1/ＫCH） … ｍ ：粒子質量 Ｄp ：粒子径 ＫMT：酸素の拡散速度 ＫCH：表面反応速度 で表される。
【００２３】拡散速度ＫMTは拡散律速速度演算部４ａで
算出し、表面反応速度ＫCHは反応律速速度演算部４ｂで
算出する。拡散速度ＫMTは、
算出し、表面反応速度ＫCHは反応律速速度演算部４ｂで
算出する。拡散速度ＫMTは、
【数１】 Ｄ ：酸素の拡散係数 ρ ：ガス密度 Ｄp ：粒子径 Ｔ ：炉内温度 γ ：拡散係数と燃焼反応の量論係数によって決まる値
（γ≒−１） ｆm ：酸素の質量分率 で表される。なお、添字の「０」は標準状態を表す。
（γ≒−１） ｆm ：酸素の質量分率 で表される。なお、添字の「０」は標準状態を表す。
【００２４】反応速度ＫCHは、 ＫCH＝ＫCH' ×β＝ＫCH' ｛１＋（２／ＦＲ）1.5 ×２｝／３ … で表され、βは前述した反応速度比、ＦＲは前述した燃
焼比である。ＫCH’は広範な石炭の平均値的な表面反応
速度を表しており、炭質によって異なるため、炭質を表
す燃料比ＦＲから定まる反応速度比βによって修正して
いる。この平均値的な反応速度ＫCH’は、 ＫCH' ＝ 8710 exp ( − 17980／Ｔ）×Ｐo （Ｔ≦1500Ｋ） ＝（ 3.85 ×10-4Ｔ−0.525 ）×Ｐo （Ｔ＞1500Ｋ） … Ｐo ：酸素の分圧(atm) で表される。
焼比である。ＫCH’は広範な石炭の平均値的な表面反応
速度を表しており、炭質によって異なるため、炭質を表
す燃料比ＦＲから定まる反応速度比βによって修正して
いる。この平均値的な反応速度ＫCH’は、 ＫCH' ＝ 8710 exp ( − 17980／Ｔ）×Ｐo （Ｔ≦1500Ｋ） ＝（ 3.85 ×10-4Ｔ−0.525 ）×Ｐo （Ｔ＞1500Ｋ） … Ｐo ：酸素の分圧(atm) で表される。
【００２５】また、酸素分圧Ｐo と基準空気比分布λと
の関係は、 Ｐo ／Ｐtotal ＝Ｖo2／Ｖtotal ＝Ｏ2 ％ Ｐtotal ：全圧（atm ） Ｖo2 ：酸素容積 Ｖtotal ：全容積 Ｏ2 ％ ：酸素濃度（％） λ＝２１／（２１−Ｏ2 ％） から Ｐo ＝Ｐtotal ×２１（λ−１）／λ となる。
の関係は、 Ｐo ／Ｐtotal ＝Ｖo2／Ｖtotal ＝Ｏ2 ％ Ｐtotal ：全圧（atm ） Ｖo2 ：酸素容積 Ｖtotal ：全容積 Ｏ2 ％ ：酸素濃度（％） λ＝２１／（２１−Ｏ2 ％） から Ｐo ＝Ｐtotal ×２１（λ−１）／λ となる。
【００２６】次に、こうして求めた拡散速度ＫMTおよび
反応速度ＫCHに基づいて未燃焼率演算部４ｃで未燃焼率
ｕを算出する。燃焼による質量の減分は、チャーの総括
燃焼速度（式）を燃焼時間で積分した結果により求ま
る。従って、単位質量当たりの炭素分の燃焼時間Ｓ後の
未燃焼率ｕは、次式から求まる。
反応速度ＫCHに基づいて未燃焼率演算部４ｃで未燃焼率
ｕを算出する。燃焼による質量の減分は、チャーの総括
燃焼速度（式）を燃焼時間で積分した結果により求ま
る。従って、単位質量当たりの炭素分の燃焼時間Ｓ後の
未燃焼率ｕは、次式から求まる。
【数２】
【００２７】従って、原炭の灰分割合をＡとすると、単
位質量当たりの炭素分の未燃焼分は“ｕ（１−Ａ）”と
なるから、灰中未燃分濃度Ｃは、
位質量当たりの炭素分の未燃焼分は“ｕ（１−Ａ）”と
なるから、灰中未燃分濃度Ｃは、
【数３】 となる。灰分割合Ａは石炭の成分を固定炭素，揮発分，
水分，灰分の四つに分けて重量百分率で表したうちの灰
分の割合である。
水分，灰分の四つに分けて重量百分率で表したうちの灰
分の割合である。
【００２８】こうして得られた灰中未燃分濃度Ｃに基づ
いて粗粉分離器１３のベーン開度または回転数を制御
し、微粉炭の粒度を調節すれば燃焼排ガス中の灰中未燃
分の濃度を安定領域に導くことが出来る。なお、前述の
実施例においては、推論法として「ｍａｘ−ｍｉｎ論理
積」を適用するようにしたが、これに限らず他の推論
法、例えば、「ｍａｘ−ｍｉｎ代数積」を適用するよう
にしてもよい。
いて粗粉分離器１３のベーン開度または回転数を制御
し、微粉炭の粒度を調節すれば燃焼排ガス中の灰中未燃
分の濃度を安定領域に導くことが出来る。なお、前述の
実施例においては、推論法として「ｍａｘ−ｍｉｎ論理
積」を適用するようにしたが、これに限らず他の推論
法、例えば、「ｍａｘ−ｍｉｎ代数積」を適用するよう
にしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】この発明によれば、燃焼排ガス中に含ま
れる灰中未燃分の濃度を、ファジィ推論によって簡易な
手段で精度よく定性的に求めることができ、石炭燃焼炉
の効率的な運転制御が可能となる。
れる灰中未燃分の濃度を、ファジィ推論によって簡易な
手段で精度よく定性的に求めることができ、石炭燃焼炉
の効率的な運転制御が可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１におけるファジィ推論部のブロック図であ
る。
る。
【図３】ファジィ推論部における推論方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】発電用ボイラの概略的構成図である。
１ ファジィ推論部 ２ 基準部 ３ 補正部 ４ 演算部 １ａ 評価部 １ｂ ルール部 １ｃ 推論部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 裕一 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 原田 英一 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (56)参考文献 特開 平３−29002（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 石炭を微粉炭機によって粉砕し、粗粉分
離器によって所定の粒度以下の微粉炭のみを分離し、こ
の分離した微粉炭を燃焼炉で燃焼させる微粉炭燃焼方式
の石炭燃焼炉において、前記燃焼炉内の温度、前記燃焼
炉の負荷帯、前記燃焼炉の汚れ係数、前記燃焼炉に供給
する二段燃焼空気の割合および前記燃焼炉に供給する石
炭の混炭比率をファジィ量として取り込み、予め求めら
れている基準炉内温度分布、基準炉内空気比分布および
基準微粉炭粒子径分布の各基準値を補正する補正データ
および燃料比データを推論し、前記補正データによって
補正した後の前記各基準値と、前記燃料比データから求
まる石炭の反応速度比データとに基づいて燃焼排ガス中
の灰中未燃分濃度を算出することを特徴とする石炭燃焼
炉の灰中未燃分推定装置。 - 【請求項２】 石炭を微粉炭機によって粉砕し、粗粉分
離器によって所定の粒度以下の微粉炭のみを分離し、こ
の分離した微粉炭を燃焼炉で燃焼させる微粉炭燃焼方式
の石炭燃焼炉において、前記燃焼炉内の温度、前記燃焼
炉の負荷帯、前記燃焼炉の汚れ係数、前記燃焼炉に供給
する二段燃焼空気の割合および前記燃焼炉に供給する石
炭の混炭比率の各データをファジィ量として取り込み、
予め求められている基準炉内温度分布、基準炉内空気比
分布および基準微粉炭粒子径分布の各基準値を補正する
補正データおよび燃料比データを推論するファジィ推論
部と、前記基準炉内温度分布、基準炉内空気比分布およ
び基準微粉炭粒子径分布の各基準値と前記燃料比データ
に対する石炭の反応速度比データとがそれぞれ格納され
ている基準部と、前記基準部から出力される前記各基準
値を前記ファジィ推論部から出力される前記補正データ
に基づいて補正する補正部と、前記補正部で補正した前
記各基準値および前記基準部から出力される前記反応速
度比データに基づいて灰中未燃分濃度を算出する演算部
と、からなることを特徴とする石炭燃焼炉の灰中未燃分
推定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3071999A JPH0781701B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置 |
| US07/828,312 US5231939A (en) | 1991-04-05 | 1992-01-30 | Apparatus for estimating an unburned component amount in ash in a coal-fired furnace |
| DE69219513T DE69219513T2 (de) | 1991-04-05 | 1992-02-12 | Methode und Einrichtung zur Feststellung einer unverbrannten Komponentemenge in der Asche einer kohlengefeuerten Kessels |
| EP92102314A EP0507060B1 (en) | 1991-04-05 | 1992-02-12 | Method and apparatus for determining the amount of unburned in-ash component in waste gases of a powdered coal combustion system. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3071999A JPH0781701B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309714A JPH04309714A (ja) | 1992-11-02 |
| JPH0781701B2 true JPH0781701B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=13476686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3071999A Expired - Lifetime JPH0781701B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5231939A (ja) |
| EP (1) | EP0507060B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0781701B2 (ja) |
| DE (1) | DE69219513T2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5203267A (en) * | 1991-01-22 | 1993-04-20 | New Clear Energy, Inc. | Method and apparatus for disposing of waste material |
| US5386373A (en) * | 1993-08-05 | 1995-01-31 | Pavilion Technologies, Inc. | Virtual continuous emission monitoring system with sensor validation |
| US5539638A (en) * | 1993-08-05 | 1996-07-23 | Pavilion Technologies, Inc. | Virtual emissions monitor for automobile |
| US5425316A (en) * | 1993-10-12 | 1995-06-20 | Nce Concepts, Ltd. | Method and apparatus for controlling a waste disposal system |
| TW256873B (ja) * | 1993-12-29 | 1995-09-11 | Combustion Eng | |
| US5988079A (en) * | 1995-01-13 | 1999-11-23 | Framatome Technologies, Inc. | Unburned carbon and other combustibles monitor |
| US5970426A (en) * | 1995-09-22 | 1999-10-19 | Rosemount Analytical Inc. | Emission monitoring system |
| JP3062582B2 (ja) * | 1995-11-07 | 2000-07-10 | 株式会社日立製作所 | 微粉炭燃焼装置の炉内状態予測方法と装置 |
| US6289266B1 (en) * | 1999-05-14 | 2001-09-11 | Allegheny Power Service Corporation | Method of operating a boiler |
| WO2005025853A1 (en) * | 2003-09-05 | 2005-03-24 | Helicon Research, L.L.C. | Nanophase multilayer barrier and process |
| US8768664B2 (en) * | 2005-03-18 | 2014-07-01 | CMC Solutions, LLC. | Predictive emissions monitoring using a statistical hybrid model |
| US7421348B2 (en) * | 2005-03-18 | 2008-09-02 | Swanson Brian G | Predictive emissions monitoring method |
| US20100330511A1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-12-30 | Vladimir Moldovanu | Method and system of preheating |
| US9291098B2 (en) | 2012-11-14 | 2016-03-22 | General Electric Company | Turbomachine and staged combustion system of a turbomachine |
| JP6047031B2 (ja) * | 2013-02-19 | 2016-12-21 | 出光興産株式会社 | 粉砕設備の粉砕特性判定プログラム、石炭の燃焼効率判定プログラム、粉砕設備の粉砕特性判定装置、および、石炭の燃焼効率判定装置 |
| US10041672B2 (en) * | 2013-12-17 | 2018-08-07 | Schlumberger Technology Corporation | Real-time burner efficiency control and monitoring |
| EP3356736B1 (en) | 2015-09-28 | 2022-08-10 | Services Pétroliers Schlumberger | Burner monitoring and control systems |
| CN110848734B (zh) * | 2019-11-26 | 2021-08-27 | 华润电力技术研究院有限公司 | 锅炉掺烧煤选择方法以及相关装置 |
| CN113717756B (zh) * | 2021-09-07 | 2022-07-12 | 中国科学院工程热物理研究所 | 布风方法和布风装置 |
| DE102022117612A1 (de) | 2022-07-14 | 2024-01-25 | Vaillant Gmbh | Heizungsanlage, Verfahren zum Betreiben einer Heizungsanlage und Verwendung einer Solareinrichtung |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS582527A (ja) * | 1981-06-26 | 1983-01-08 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 微粉炭流量制御装置 |
| JPS59195012A (ja) * | 1983-04-20 | 1984-11-06 | Hitachi Ltd | 燃焼制御方法 |
| JPS61223425A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-04 | Hitachi Ltd | 微粉炭ミル制御装置 |
| US4640204A (en) * | 1986-06-09 | 1987-02-03 | Williams Patent Crusher And Pulverizer Company | Fluidized bed combustion apparatus and method of operating same |
| JP2592098B2 (ja) * | 1988-05-31 | 1997-03-19 | バブコツク日立株式会社 | 微粉炭焚ボイラ制御装置 |
| JPH0329002A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼装置の学習制御装置 |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP3071999A patent/JPH0781701B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-30 US US07/828,312 patent/US5231939A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-12 DE DE69219513T patent/DE69219513T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-12 EP EP92102314A patent/EP0507060B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0507060B1 (en) | 1997-05-07 |
| JPH04309714A (ja) | 1992-11-02 |
| EP0507060A2 (en) | 1992-10-07 |
| US5231939A (en) | 1993-08-03 |
| DE69219513T2 (de) | 1997-08-14 |
| EP0507060A3 (en) | 1993-03-17 |
| DE69219513D1 (de) | 1997-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0781701B2 (ja) | 石炭燃焼炉の灰中未燃分推定装置 | |
| US5158024A (en) | Combustion control apparatus for a coal-fired furnace | |
| CA2179505C (en) | Low emission and low excess air system | |
| JP2006064300A (ja) | ストーカ型ごみ焼却炉の燃焼情報監視制御装置 | |
| JP3822328B2 (ja) | ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法 | |
| JP3688644B2 (ja) | 焼却炉における炉内ごみ滞留分布推定方法並びに該方法を用いた燃焼制御方法及び装置 | |
| JP3466555B2 (ja) | ごみ焼却プラントの燃焼制御方法及び装置 | |
| JPS62255717A (ja) | ごみ焼却炉の燃焼制御方法 | |
| Yousif et al. | Modeling of toxic metal emissions from solid fuel combustors | |
| JPH0468533B2 (ja) | ||
| JPH0468534B2 (ja) | ||
| JP2696448B2 (ja) | ごみ焼却炉 | |
| Junge | Boilers fired with wood and bark residues | |
| JP2753839B2 (ja) | 燃焼状態の監視方法および制御方法 | |
| WO1988001712A1 (en) | Method and apparatus for controlling the rate of heat release | |
| CN112664953A (zh) | 一种燃烧固废物的循环流化床焚烧锅炉 | |
| JP2004239508A (ja) | ごみ焼却炉の燃焼制御方法及びごみ焼却炉 | |
| JP2762054B2 (ja) | 流動床焼却炉の燃焼制御方法 | |
| JPH09273733A (ja) | ごみ焼却炉の燃焼制御方法 | |
| JPH09273732A (ja) | ごみ焼却炉の燃焼制御方法 | |
| JPS6136611A (ja) | ごみ焼却炉の燃焼制御方法 | |
| JPH0152653B2 (ja) | ||
| JP2005282970A (ja) | ストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御方法及びごみ焼却炉 | |
| JPH06105124B2 (ja) | ボイラ排ガス成分推定方法及びその装置 | |
| JP2759473B2 (ja) | 燃焼状態の監視及び制御方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960319 |