TWI672469B - 鍋爐燃燒控制系統及鍋爐燃燒控制方法 - Google Patents

Abstract

一種鍋爐燃燒控制系統，其輸出燃料修正係數，該燃料修正係數對反饋修正後的負載要求量進行修正。鍋爐燃燒控制系統具有：燃料修正係數運算部，基於反饋修正前後的上述負載要求量之比值，以及對負載要求量和燃料投入量的關係的初期值進行了規定之初期值以及微調整函數，來算出上述燃料修正係數；以及基準曲線修正部，輸出對初期值以及微調整函數進行修正之基準曲線修正係數。基準曲線修正部具有：偏差判定部，算出主蒸氣壓測量值和主蒸氣壓設定值的偏差；週期判定部，取得和偏差的變動相關之週期；振幅判定部，取得振幅；基準曲線修正係數輸出部，基於基準曲線修正函數算出基準曲線修正係數並進行輸出；以及基準曲線修正判定部，在週期和振幅的組合滿足預定條件的情況下來修正基準曲線修正函數。

Description

鍋爐燃燒控制系統及鍋爐燃燒控制方法

本發明係關於控制鍋爐燃燒的技術，特別關於基於鍋爐的負載要求量而決定對鍋爐的燃料投入量之鍋爐燃燒控制系統以及鍋爐燃燒控制方法所適用的有效技術。

例如，使用鍋爐設備取得能量時，將燃料（固體燃料、液體燃料或氣體燃料）供給至鍋爐（火爐）並使其燃燒，以熱交換器吸收該熱，產生蒸氣以取得熱能。所產生的蒸氣例如供給至蒸氣渦輪機，藉此從熱能轉換成旋轉運動，以用於發電機的發電等。對鍋爐的燃料投入量，係藉由負載要求量（例如發電要求量MWD（Mega Watt Demand），以下存在記載成負載要求量MWD的情形）和對鍋爐的燃料投入量（以下存在記載成鍋爐輸入指令值BID（Boiler Input Demand））之間的關係式，即燃料函數FX所決定。

在此，和鍋爐設備相關的諸因素，例如藉由燃料性質及發熱量、火爐汙染、吹灰器（soot blower），及氣水溫等造成的影響，而存在產生鍋爐運行狀態，特別是主蒸氣壓的變動之情形。因此，一般來說會進行以下控制：將和燃料函數FX所求出的燃料投入量相關之燃料供給至鍋爐，測量產生的主蒸氣壓，基於其和預先設定的主蒸氣壓的差值並藉由PID（Proportional - Integral - Differential，比例微積分法）控制求出反饋修正量，將此加上負載要求量以修正對鍋爐的燃料投入量。

作為於此相關聯之技術，例如日本特許4522326號公報（專利文獻1）中記載了以下主旨：將反饋修正前後值的比值或差值逐項更新同時進行多筆記憶，從記憶的多筆值求出燃料修正係數，藉由此修正係數來對反饋修正後的值進行修正。藉此，可考慮到諸因素的影響所導致的鍋爐的熱效率的變化，而修正成適當的燃料投入量。

進而，例如日本特許第4791269號公報（專利文獻2）中記載了以下主旨：在多種燃料混合燃燒鍋爐中，將用來修正反饋修正後的值的燃料修正係數細分化成3要素，藉此對應伴隨燃料的單位熱量差異以及混合燃燒率的變化之鍋爐熱效率的差異，以修正對鍋爐的燃料投入量。

[習知技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特許第4522326號公報 [專利文獻2]日本特許第4791269號公報

[發明所欲解決的課題] 例如，根據專利文獻1、2等的現有技術，對於諸因素的影響所導致之鍋爐熱效率的變化，能夠藉由自我學習來取得修正係數的值，該修正係數是用來藉由隨時比較並測量反饋修正前後的負載要求量MWD的值（或其他控制值），藉此進行判定，基於判定結果而對反饋修正後的值進行進一步修正以達到最適化。

另一方面，將負載要求量MWD和對應此的鍋爐輸入指令值BID的關係作為函數（曲線）而規定的燃料函數FX，係反映鍋爐的特性所設定之數學式，在現有技術中，是基於過去的實測資料的累積等而設定為預先算出的固定值。然而，基於鍋爐特性的主蒸氣壓的特性會因各個鍋爐而有所不同，進而即使在1個鍋爐中也會因鍋爐設備的更新等而可能產生變化。亦即，主蒸氣壓的實際特性和在燃料函數FX中預想的應有值（最適值）之間會存在產生非常輕微發散（divergence）的情形。此發散變成從燃料投入量的最適值偏離的發散，使鍋爐的燃燒控制程序不穩定化，結果產生能量損失。

因此，本發明的目的是提供一種鍋爐燃燒控制系統以及一種鍋爐燃燒控制方法，能夠檢測出從主蒸氣壓的特性中的燃料函數FX所預想的最適值偏離的發散，以自主、自足（self-contained）地修正燃料函數FX。

本發明的上述以及其他目的之新穎特徵，係從本說明書的記載內容及隨附圖式中明顯可知。

[解決課題的技術手段] 以下，簡要說明本申請所揭示的發明中，代表性技術特徵的概要。

本發明之代表實施方式的鍋爐燃燒控制系統，是一種將對鍋爐的燃料投入量所相關之燃料供給至該鍋爐，該燃料投入量是對負載要求量基於預定的燃料函數所算出，且基於所測量的上述鍋爐的主蒸氣壓之主蒸氣壓測量值，以及預先設定的上述鍋爐的主蒸氣壓之主蒸氣壓設定值來求出反饋修正量，對基於上述反饋修正量而修正上述負載要求量或者上述燃料投入量的廠端輸出燃料修正係數，該燃料修正係數對上述反饋修正後的上述負載要求量或者上述燃料投入量進行修正，該鍋爐燃燒控制系統具有：燃料修正係數運算部，基於上述反饋修正前後的上述負載要求量之比值，及對上述鍋爐中上述負載要求量和上述燃料投入量的關係的初期值進行了規定之初期值以及微調整函數，來算出上述燃料修正係數；以及基準曲線修正部，輸出對上述初期值以及微調整函數進行修正之基準曲線修正係數。

並且，上述基準曲線修正部具有：偏差判定部，算出上述主蒸氣壓測量值和上述主蒸氣壓設定值的偏差；週期判定部，取得和上述偏差的變動相關之週期並進行記錄；振幅判定部，取得和上述偏差的變動相關之振幅並進行記錄；基準曲線修正係數輸出部，基於預定的基準曲線修正函數算出上述基準曲線修正係數並進行輸出；以及基準曲線修正判定部，判定上述週期和上述振幅的組合是否滿足預定條件，並且在滿足上述條件的情況下，基於對上述鍋爐的控制狀態來修正上述基準曲線修正函數。

[發明功效] 以下，簡要說明本申請所揭示的發明中，藉由代表性技術特徵所獲得之功效。

亦即，根據本發明之代表實施方式，能夠檢測出從主蒸氣壓的特性中的燃料函數FX所預想的最適值偏離之發散，以自主、自足地修正燃料函數FX。

以下，基於圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。又，在用來說明實施方式的全部圖式中，相同部分原則上標註相同符號，並省略其重複說明。另一方面，亦存在於某圖中標註符號進行說明的部位，於進行其他圖的說明時並未圖示但仍提及相同符號之情形。

（實施方式1） 　如上述般，在使用鍋爐設備而取得能量時，對應鍋爐的蒸氣要求量（負載要求量MWD）之燃料（例如煤炭或生質燃料等）投入量（鍋爐輸入指令值BID），係使用燃料函數FX來決定。此時，以將鍋爐的主蒸氣壓進行反饋修正以使其接近預期的主蒸氣壓設定值的方式，來控制負載要求量MWD。

對此，在如上述專利文獻1、2等記載般的現有技術中，具有以下機制：為了進一步提高控制精確度，基於進行反饋修正前後的負載要求量MWD的比值（亦即表示主蒸氣壓的反饋修正的操作程度的指標）而藉由自我學習求出燃料修正係數，且藉由該燃料修正係數進一步修正負載要求量（或鍋爐輸入指令值BID）。該修正可說和修正燃料函數FX為實質上等價。

本發明實施方式1的鍋爐燃燒控制系統，為了使精確度相對於上述現有技術進一步提高，係藉由AI（Artificial Intelligence，人工智慧）而修正基準曲線，該基準曲線成為自我學習的基礎、起點。該基準曲線為表示針對對象的鍋爐所規定之負載要求量MWD和鍋爐輸入指令值BID的關係的初期值之曲線。在現有技術中，該基準曲線和燃料函數相同地，基於過去的實測資料的累積而設定為預先算出的固定值。於此情況下，藉由鍋爐的設備更新或其他狀態的變化，主蒸氣壓的特性存在以下情形：從藉由燃料修正係數修正後的燃料函數FX所預想之最適值些微發散，使得鍋爐的燃燒控制程序變不穩定，降低效率。

對此，在本實施方式的鍋爐燃燒控制系統中，將鍋爐的主蒸氣壓的特性、狀態變化基於過去的資料而隨時分析、判定，基於判定結果調整上述基準曲線，藉此修正燃料函數所產生的些微偏移。並且，在本實施方式中，根據自足式的處理迴圈，自主且即時地進行此一連串的處理。

（系統構成） 　圖1是概要表示本發明實施方式1的鍋爐燃燒控制系統的構成例之圖。鍋爐燃燒控制系統1是以下裝置：如上述般，使用初期值以及微調整函數FXAI調整基準曲線以使廠端中對鍋爐2的燃料投入量成為最適，藉此決定燃料修正係數K，作為控制資訊輸出至進行對鍋爐2的燃料投入等的既設電路（亦即，藉由實質上修正燃料函數FX，而控制鍋爐2的燃燒）。

鍋爐燃燒控制系統1例如亦可構成為利用未圖示之半導體電路或微電腦等所組成之硬體而安裝的裝置，其執行和後述各功能相關之處理。或者，亦可由構築在泛用伺服器機器或雲端運算服務上的假想伺服器等構成，藉由未圖示的CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）來執行從HDD（Hard Disk Drive，硬碟驅動機）等的記錄裝置在記憶體上展開的OS（Operating System，作業系統）等中介平台或在其上運作之軟體，藉此執行和後述各功能相關之處理。

此外，亦可構成為適當地組合對該些硬體和軟體的安裝。此外，不限於以1個框體來安裝全體構件，亦可以別的框體安裝一部分的功能，藉由通訊纜線等來互相連接該些框體間。亦即，不特別限定鍋爐燃燒控制系統1的安裝型態，而可構成對應廠端環境等而適當有彈性。

鍋爐燃燒控制系統1如圖示般，例如具有由硬體或軟體所安裝的除算部11、基準曲線修正部12、乘算部13及燃料修正係數運算部14等各部。此外，具有初期值以及微調整函數FXAI等的資料，其作為記錄在記憶體或HDD等的檔案或表單而被安裝。

在廠端，基於燃料投入量（圖中為鍋爐輸入指令BID）的資訊而在鍋爐2使燃料燃燒，藉此所產生的主蒸氣例如被供給至蒸氣渦輪機3，用於未圖示的發電機之發電等。對應發電機輸出的鍋爐2的負載要求量MWD（輸入蒸氣要求量）例如是藉由鍋爐2上未圖示的操作面板等而輸入，並且亦輸入至鍋爐燃燒控制系統1中。

另一方面，例如藉由設於鍋爐2的未圖示的壓力計，測量在鍋爐2產生的主蒸氣的壓力，將測量值輸入至主蒸氣壓發送器PX。從主蒸氣壓發送器PX所發送的主蒸氣壓測量值PV被輸入至PID控制部4，並在PID控制部4中和原本應有的主蒸氣壓即主蒸氣壓設定值SV之間進行比較。此時，例如，藉由維持鍋爐2的狀態（火爐的髒汙等）、燃料性狀，及其他諸因素之條件而得到燃料函數FX，若使用該燃料函數FX而決定燃料投入量，幾乎不會產生主蒸氣壓測量值PV和主蒸氣壓設定值SV的差，能夠藉由燃料函數FX得到預期負載（發電機輸出）。然而，如上述般，例如，隨著鍋爐2的狀態變化、燃料性狀，及其他諸因素的變化，於主蒸氣壓測量值PV和主蒸氣壓設定值SV之間存在產生壓力差的情形。

在PID控制部4中，檢測到主蒸氣壓測量值PV和主蒸氣壓設定值SV之間的壓力差時，藉由習知的PID控制的手法算出反饋修正量（亦即燃料不足（或過剩）產生的主蒸氣壓偏差（誤差量）），並將其送至加算部5。在加算部5中，將從PID控制部4送出的反饋修正量加算至也被輸入鍋爐燃燒控制系統1的負載要求量MWD，藉此輸出反饋修正後的負載要求量MWD’（鍋爐輸入指令值BID’）（以下存在將PID控制部4以及加算部5記載為反饋控制部的情形）。

在本實施方式的鍋爐燃燒控制系統1中，如上述般，和專利文獻1、2等的現有技術相同地，為了追蹤伴隨鍋爐2等的特性變化而從最適值的發散，而藉由除算部11求出表示反饋控制部（PID控制部4以及加算部5）的反饋修正的操作程度的指標（亦即，反饋修正前後的指令值之負載要求量MWD和負載要求量MWD’（鍋爐輸入指令值BID’）的比值）。並且，將此作為輸入，藉由燃料修正係數運算部14透過自我學習算出燃料修正係數K，並進行輸出。

所輸出的燃料修正係數K藉由乘算部6而被加乘至負載要求量MWD’（鍋爐輸入指令值BID’）。燃料投入量運算部7將該修正後的負載要求量MWD”（鍋爐輸入指令值BID”）作為輸入，藉由燃料函數FX轉換為鍋爐輸入指令值BID。基於該鍋爐輸入指令值BID，控制對鍋爐2的燃料投入。

再者，針對在鍋爐燃燒控制系統1的燃料修正係數運算部14中的燃料修正係數K的算出手法，例如可以適當地使用和專利文獻1、2等所記載的技術相同的手法，故在此省略再次詳細說明。此外，如專利文獻1、2等所記載般，包含鍋爐燃燒控制系統1的廠端各部分的連接關係或處理順序等，並不限於圖1所示配置，在相同的思想範圍內能夠適當地採用各種變化的構成。例如，在圖1的例子中，雖然對反饋修正後的負載要求量MWD’乘上燃料修正係數K進行修正，但亦可以是對燃料投入量運算部7所求出的鍋爐輸入指令值BID乘上燃料修正係數K進行修正的構成。此外，亦可設為直接修正燃料函數FX的構成。

如上述般，在燃料修正係數K的決定上，雖然是將基準曲線作為起點而進行自我學習，但在現有技術中是將預先設定的固定值用於基準曲線。於此情況下，伴隨鍋爐2的效率等的特性的變化，即使關於該基準曲線亦可能存在以下情形：從最適值些微發散，使得鍋爐2的燃燒控制程序變不穩定，降低效率。因此，在本實施方式中，藉由基準曲線修正部12隨時進行鍋爐2的主蒸氣壓測量值PV和原本應有的設定值即主蒸氣壓設定值SV的比較計策，對鍋爐2的主蒸氣壓的特性變化進行分析、判定，基於判定結果設定基準曲線修正係數KP。並且，藉由乘算部13將其乘至初期值以及微調整函數FXAI，對規定於初期值以及微調整函數FXAI的基準曲線的初期值進行即時修正。

圖4是概要表示主蒸氣壓的特性之例的圖。各段的圖分別以隨著時間經過的主蒸氣壓測量值PV的變動的例子來表示，且都以直線來表示主蒸氣壓設定值SV。上段圖表示較強力地設定修正（藉由燃料修正係數K的修正， 以及藉由PID控制的積分修正）程度的情況，且表示主蒸氣壓測量值PV跨越主蒸氣壓設定值SV而大幅變動的情況。對此，中段的圖表示修正程度為最適的情況，且表示主蒸氣壓測量值PV在主蒸氣壓設定值SV的附近變動的情況。另一方面，下段圖表示較弱地設定修正程度的情況，且表示主蒸氣壓測量值PV重複出現小變動，整體上跨越主蒸氣壓設定值SV而大幅緩慢變動的情況。

在此，在本實施方式的鍋爐燃燒控制系統1中，係藉由將主蒸氣壓設定值SV作為基準之主蒸氣壓測量值PV的振動（亦即將主蒸氣壓設定值SV作為中心的振幅和週期（主蒸氣壓測量值PV和主蒸氣壓設定值SV交叉的時間點的間隔）），來掌握主蒸氣壓的特性。主蒸氣壓（主蒸氣壓測量值PV）的最適狀態，基本上是指如中段的圖所示般，振幅小且週期短的狀態。又，週期較長的狀態如下段的圖所示，意指主蒸氣壓測量值PV從主蒸氣壓設定值SV偏離的狀態長時間持續。

如上述般，例如，藉由維持鍋爐2的狀態或燃料性狀、其他諸因素之條件而得到燃料函數FX，若使用該燃料函數FX而決定燃料投入量，幾乎不會產生主蒸氣壓測量值PV和主蒸氣壓設定值SV的差。實際上，例如圖4的中段的圖所示，主蒸氣壓測量值PV成為將主蒸氣壓設定值SV作為中心而以較小振幅震動的型態。然而，隨著鍋爐2的狀態變化、燃料性狀，及其他諸因素的變化，於主蒸氣壓測量值PV和主蒸氣壓設定值SV之間可能產生壓力差（偏差）。在本實施方式中，計測該偏差，檢測主蒸氣壓測量值PV成為最適狀態（亦即振幅以及週期的值成為較小狀態）的時間點，基於此時的狀態算出對燃料函數FX的修正係數（在本實施方式中為對於初期值以及微調整函數FXAI的燃料修正係數KP）。

圖2是概要表示本發明實施方式2中基準曲線修正部12的構成例之圖。基準曲線修正部12作為該構成，例如進一步具有以下等各部：偏差判定部121，藉由硬體或軟體而安裝；週期判定部122；振幅判定部123；基準曲線修正判定部124；以及基準曲線修正係數輸出部125。此外，具有週期歷史記錄126、振幅歷史記錄127、最適值資訊128以及基準曲線修正函數VFX等的各資料，其作為記錄在記憶體或HDD等的檔案或表單而被安裝。

輸入至基準曲線修正部12的主蒸氣壓測量值PV以及主蒸氣壓設定值SV被輸入至偏差判定部121，並算出其差值（偏差）。所算出的差值分別被輸入至週期判定部122以及振幅判定部123，作為將主蒸氣壓測量值PV的特性建立特徵的資訊而分別算出其變動的週期以及振幅。又，如上述般，主蒸氣壓測量值PV的特性並非一定而會時時刻刻變化。因此，週期以及振幅是作為在長時間（例如30分鐘期間）中的移動平均而算出之資訊。因此，算出的週期以及振幅資訊分別作為週期歷史記錄126以及振幅歷史記錄127並記錄在記憶體或HDD等。

所算出之週期以及振幅的值被輸入至基準曲線修正判定部124。在基準曲線修正判定部124中，判定週期以及振幅的值是否為最適值（亦包含符合此值之一定範圍的適當值）。和最適值有關的資訊，例如作為最適值資訊而記錄在記憶體或HDD等。並且，當判定週期以及振幅處於最適狀態時，使設定為可變函數的基準曲線修正函數VFX在直到遠離最適當的狀態為止的期間中移動。

基於該基準曲線修正函數VFX，基準曲線修正係數輸出部125取得對應負載要求量MWD的基準曲線修正係數KP並進行輸出。該基準曲線修正係數KP藉由乘至初期值以及微調整函數FXAI，對初期值以及微調整函數FXAI進行修正。

＜初期值以及微調整函數FXAI的修正處理＞ 　圖3是表示進行本實施方式中初期值以及微調整函數FXAI的修正之處理流程的例子的流程圖。在此表示於基準曲線修正部12的基準曲線修正判定部124中直到設定基準曲線修正函數VFX的部分為止之處理流程。此後，基準曲線修正部12的基準曲線修正係數輸出部125基於所設定的基準曲線修正函數VFX而取得對應負載要求量MWD的基準曲線修正係數KP並進行輸出。

在基準曲線修正部12中，首先偏差判定部121取得主蒸氣壓設定值SV（S01）。主蒸氣壓設定值SV亦可如圖1所示般作為常數而在系統內預先設定，也可以作為來自鍋爐2等的外部輸入而取得。其後，取得從主蒸氣壓發送器PX發送的主蒸氣壓測量值PV（S02）。上述的處理順序僅為一例，亦可以顛倒順序實行，或者並行執行。一旦取得主蒸氣壓設定值SV和主蒸氣壓測量值PV，則進行求出其間差值的偏差處理（S03）。偏差判定部121分別將算出的差值的資訊輸入週期判定部122以及振幅判定部123，並且回到步驟S01繼續處理。

在週期判定部122中，基於從偏差判定部121取得的主蒸氣壓的差值的資訊，計測將主蒸氣壓設定值SV作為基準的主蒸氣壓測量值PV的變動的週期（S11）。例如，基於累積於未圖示的記憶體等的過去的差分的歷史記錄資訊，掌握差值的一致性反轉的時間點，將其時間間隔設為週期。如上述般，主蒸氣壓測量值PV的特性並非一定，而會時時刻刻變化。因此，週期是作為基於長時間（例如30分鐘期間）的歷史記錄之移動平均而算出。其後，判定所計測到的週期正常與否（是否為負值等的異常值）（S12）。不是正常（為異常值）的情況下（S12：N），回到步驟S11繼續週期計測的處理。

此外，和在振幅判定部123中同樣地，基於從偏差判定部121取得的主蒸氣壓的差值的資訊，計測將主蒸氣壓設定值SV作為基準的主蒸氣壓測量值PV的變動的振幅（S21）。例如，將差值的絕對值作為振幅而掌握。針對振幅，亦是作為過去長時間（例如30分鐘期間）的歷史記錄的移動平均而算出。其後，判定所計測到的振幅正常與否（S22）。不是正常（為異常值）的情況下（S22：N），回到步驟S21繼續振幅計測的處理。

不論週期以及振幅的值何者皆正常的情況下（S12：Y；S22：Y），所算出之週期以及振幅的值被輸入至基準曲線修正判定部124。在基準曲線修正判定部124中，取得過去一定時間範圍內（例如5分鐘期間）的週期的遷移（S31），並判定各週期是否收斂在預定範圍內（S32）。並未收斂在預定範圍內時（S32：N），不進行任何動作，或者已經進行對基準曲線修正函數VFX的修正處理時，結束處理（S38）。藉此，後段的基準曲線修正係數輸出部125，基於在該時點的基準曲線修正函數VFX而取得基準曲線修正係數KP並進行輸出。

另一方面，過去一定時間範圍內的週期收斂在預定範圍內時（S32：Y），分別判定所測量的週期以及振幅是否為過去的變動歷史記錄中到目前為止的最小值（S33）。到目前為止的最小值的資訊，例如可以記錄在最適值資訊128中。又，關於週期，是在步驟S32中的預定範圍內之上來判定是否為最小值。週期以及振幅的至少其中一者不是最小值時（S33：N），不進行任何動作，或者已經進行對基準曲線修正函數VFX的修正處理時，結束處理（S38）。

另一方面，不論所計測到的週期以及振幅何者皆為最小值時（S33：Y），從最適值資訊128取得到目前為止和最適值相關的週期以及振幅的資訊（S34），在與其的比較中，判定所計測到的週期以及振幅的組合是否能說是最適值（S35）。何者為最適值的判定手法，例如可使用在振幅的值為預定範圍內之上，將週期較小者設為最適等之適當手法。週期以及振幅的組合不是最適值時（S35：N），不進行任何動作，或者已經進行對基準曲線修正函數VFX的修正處理時，結束處理（S38）。

另一方面，所計測到的週期以及振幅的組合為最適值時（S35：Y），藉由該組合更新最適值資訊128的內容（S36），並開始對基準曲線修正函數VFX的修正處理（S37）。基準曲線修正函數VFX係設定為可變函數，其規定負載要求量MWD和基準曲線修正係數KP（即對於初期值以及微調整函數FXAI的修正係數）之對應關係的曲線，藉由使該曲線移動預定量而進行修正。該修正例如會繼續進行直到所測量的週期以及振幅偏離最適當狀態。又，此種修正手法的一例，例如可使用以下手法：使用所計測到的週期以及振幅的組合為最適值時的控制狀態中的鍋爐輸入指令值BID等其他指標，來修正基準曲線修正函數VFX（或者初期值以及微調整函數FXAI）。

如以上說明般，根據和本發明實施方式1相關的鍋爐燃燒控制系統1，將主蒸氣壓測量值PV的變動之相對於主蒸氣壓設定值SV的偏差作為週期以及振幅進行測量，基於該長時間的遷移而指定週期以及振幅為最適當狀態的時間點。並且，基於週期以及振幅為最適當時間的狀態而輸出基準曲線修正係數KP，其用來修正燃料函數FX（在本實施方式中具體而言是初期值以及微調整函數FXAI）。亦即，實質上能夠自主、自足地即時修正在燃料函數FX所產生的些微偏差。

（實施方式2） 　以下，針對實施方式2進行說明。又，以下關於和上述實施方式重複之處，原則上省略其說明。

在本實施方式中，針對可適用於超臨界壓力貫流式鍋爐（supercritical pressure once through boiler）或超超臨界壓力貫流式鍋爐（ultra-supercritical pressure once through boiler）的鍋爐燃燒控制系統進行說明。超臨界壓力貫流式鍋爐或超超臨界壓力貫流式鍋爐中的燃料投入量或給水量係相依於主蒸氣壓以及水燃比。水燃比是以對鍋爐的給水量和燃料的重量比所規定的值。該水燃比係藉由設於鍋爐燃燒控制系統外部的水燃比站而進行控制。水燃比站係一邊進行對應熱量（主蒸氣壓）的積分處理一邊調整燃料投入量，但現有技術無法適當地控制燃料投入量，且無法使燃燒穩定。

因此，在本實施方式中，是以在超臨界壓力貫流式鍋爐或超超臨界壓力貫流式鍋爐提供可適當控制燃料投入量的鍋爐燃燒控制系統等為目的。

圖5是概要表示本發明實施方式2的鍋爐燃燒控制系統的構成例之圖。本實施方式中的鍋爐燃燒控制系統201以外的構成，為在圖1中追加給水站208、水燃比站209以及加算部210的構成。

水燃比站209調整鍋爐輸入指令值BID、BID’（負載要求量MWD’）或給水量，以使供給至鍋爐2的水（液體）和燃料的重量比所規定之水燃比成為預定值（或者預定範圍內）。藉由該些控制，水燃比站209控制給水量、管線內的流體溫度以及管線的表面溫度。水燃比站209基於未圖示的壓力計所測量的主蒸氣壓PV的測量值或給水量等資訊而產生水燃比站訊號，將產生的水燃比站訊號輸出。水燃比站訊號是關於燃料投入量的增減之訊號，在燃料不足時成為使燃料投入量增加的正訊號，在燃料過剩時則成為使燃料投入量減少的負訊號。

給水站208基於負載要求量MWD、水燃比的設定值等而調整對鍋爐2的給水量。加算部210基於從水燃比站209輸出的水燃比站訊號，調整從燃料投入量運算部7輸出的鍋爐輸入指令值BID。

雖然如上述般，基於水燃比的設定值而藉由鍋爐2周邊的各部調整給水量或燃料投入量，但在本實施方式中，進一步地即使在鍋爐燃燒控制系統201中也可進行燃料投入量的控制。如圖5所示般，鍋爐燃燒控制系統201是在圖1的鍋爐燃燒控制系統1中追加了加算部215的構成。加算部215連接於水燃比站209，基於從水燃比站209輸出的水燃比站訊號，調整從加算部5輸出的反饋調整後的鍋爐輸入指令值BID’（負載要求量MWD’）的值。

加算部215中若水燃比站訊號為正訊號，則進行將鍋爐輸入指令值BID’加上預定值的訊號處理，若水燃比站訊號為負訊號，則進行從鍋爐輸入指令值BID’減掉預定值的訊號處理。並且，加算部215將訊號處理後的鍋爐輸入指令值BID’（負載要求量MWD’）輸出至除算部11。

除算部11算出負載要求量MWD和訊號處理後的鍋爐輸入指令值BID’的比值，輸出至燃料修正係數運算部14。燃料修正係數運算部14將從除算部11輸出的比值作為輸入，基於訊號處理後的鍋爐輸入指令值BID’而藉由自我學習算出燃料修正係數K，並進行輸出。又，基準曲線修正部12以及乘算部13中的處理和實施方式1相同。

基於水燃比站209的控制之燃料修正係數K藉由乘算部6而被加乘至負載要求量MWD’（鍋爐輸入指令值BID’）。燃料投入量運算部7將該修正後的負載要求量MWD”（鍋爐輸入指令值BID”）作為輸入，藉由燃料函數FX轉換為鍋爐輸入指令值BID，輸出至加算部210。加算部210中的處理已如前所述。

根據本實施方式，除了上述實施方式中的功效，還能得到以下功效。根據本實施方式，燃料修正係數運算部14是基於反饋修正前之負載要求量MWD以及水燃比而調整的反饋修正後之負載要求量MWD’（鍋爐輸入指令值BID’）的比值，來算出燃料修正係數K。根據該構成，提供了一種鍋爐燃燒控制系統等，其由於能夠算出基於水燃比站209的控制之適當的燃料修正係數K，因此即使在超臨界壓力貫流式鍋爐或超超臨界壓力貫流式鍋爐，也可適當地控制燃料投入量。

此外，根據該構成，能夠藉由計算而推算出水燃比站209的影響，因此能夠算出相對於鍋爐輸入指令值BID的根據水燃比站209的控制的權重，可進行穩定燃燒。

以上，基於實施方式對本發明人研發之發明進行了具體說明，但本發明並非限定於上述實施方式，在不脫離其要旨之範圍內可進行各種變更乃不言可喻。例如，為了便於理解地說明本發明，上述實施方式係詳細進行了說明，但並非限定於必定具備所說明的全部構成。此外，關於上述實施方式的構成的一部份，可追加、刪除、置換成其他構成。

此外，上述各構成、功能、處理部、處理手段等亦可將其一部分或全部藉由例如積體電路進行設計等方式而以硬體實現。此外，上述各構成、功能等亦可藉由解釋、執行使處理器實現分別實現各功能的程式，而以軟體實現。實現各功能的程式、表單、檔案等的資訊能夠放置於記憶體或硬碟、SSD（Solid State Drive，固態驅動機）等的記錄裝置，或IC卡、SD卡、DVD等記錄媒體上。

此外，在上述各圖中，係考慮到控制線或資訊線在說明上的必要性而表示，並未必定限於表示安裝上的全部控制線或資訊線。實際上，亦可理解成幾乎全部的構成皆互相連接著。

[產業上的可利用性] 本發明係可利用基於鍋爐的負載要求量而決定對鍋爐的燃料投入量之鍋爐燃燒控制系統以及鍋爐燃燒控制方法。

1、201‧‧‧鍋爐燃燒控制系統

2‧‧‧鍋爐

3‧‧‧蒸氣渦輪機

4‧‧‧PID控制部

5‧‧‧加算部

6‧‧‧乘算部

7‧‧‧燃料投入量運算部

11‧‧‧除算部

12‧‧‧基準曲線修正部

13‧‧‧乘算部

14‧‧‧燃料修正係數運算部

121‧‧‧偏差判定部

122‧‧‧週期判定部

123‧‧‧振幅判定部

124‧‧‧基準曲線修正判定部

125‧‧‧基準曲線修正係數輸出部

126‧‧‧週期歷史記錄

127‧‧‧振幅歷史記錄

128‧‧‧最適值資訊

215‧‧‧加算部

SV‧‧‧主蒸氣壓設定值

PV‧‧‧主蒸氣壓測量值

PX‧‧‧主蒸氣壓發送器

MWD、MWD’、MWD”‧‧‧負載要求量

BID、BID’、BID”‧‧‧鍋爐輸入指令值

K‧‧‧燃料修正係數

KP‧‧‧基準曲線修正係數

FX‧‧‧燃料函數

FXAI‧‧‧初期值以及微調整函數

VFX‧‧‧基準曲線修正函數

圖1是概要表示本發明實施方式1的鍋爐燃燒控制系統的構成例之圖。 　　圖2是概要表示本發明實施方式1中基準曲線修正部的構成例之圖。 圖3是表示進行本發明實施方式1中初期值以及微調整函數的修正之處理流程的例子的流程圖。 　　圖4是概要表示主蒸氣壓的特性之例的圖。 圖5是概要表示本發明實施方式2的鍋爐燃燒控制系統的構成例之圖。

Claims (7)

1. 一種鍋爐燃燒控制系統，將對鍋爐的燃料投入量所相關之燃料供給至該鍋爐，該燃料投入量是對負載要求量基於預定的燃料函數所算出，且基於所測量的上述鍋爐的主蒸氣壓之主蒸氣壓測量值，以及預先設定的上述鍋爐的主蒸氣壓之主蒸氣壓設定值來求出反饋修正量，對基於上述反饋修正量而修正上述負載要求量或者上述燃料投入量的廠端輸出燃料修正係數，該燃料修正係數對上述反饋修正後的上述負載要求量或者上述燃料投入量進行修正，該鍋爐燃燒控制系統具有：燃料修正係數運算部，基於上述反饋修正前後的上述負載要求量之比值，以及對上述鍋爐中的上述負載要求量和上述燃料投入量的關係的初期值進行了規定之初期值以及微調整函數，來算出上述燃料修正係數；以及基準曲線修正部，輸出對上述初期值以及微調整函數進行修正之基準曲線修正係數，上述基準曲線修正部具有：偏差判定部，算出上述主蒸氣壓測量值和上述主蒸氣壓設定值的偏差；週期判定部，取得和上述偏差的變動相關之週期並進行記錄；振幅判定部，取得和上述偏差的變動相關之振幅並進行記錄；基準曲線修正係數修正部，基於預定的基準曲線修正函數算出上述基準曲線修正係數並進行輸出；以及基準曲線修正判定部，判定上述週期和上述振幅的組合是否滿足最適值，並且在滿足上述最適值的情況下，基於對上述鍋爐的控制狀態來修正上述基準曲線修正函數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍋爐燃燒控制系統，其中上述最適值是使上述振幅為預定範圍內，且上述週期為過去一定時間範圍的歷史記錄中最小者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鍋爐燃燒控制系統，其中上述週期判定部以及上述振幅判定部是分別根據上述週期以及上述振幅在過去一定時間的移動平均而取得。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鍋爐燃燒控制系統，其中上述基準曲線修正函數被設定為可變函數，上述基準曲線修正判定部藉由使上述基準曲線修正函數移動到上述週期和上述振幅的組合滿足上述最適值的期間，來進行修正。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鍋爐燃燒控制系統，其中上述燃料修正係數運算部是基於以下負載要求量的比值，來算出上述燃料修正係數：上述反饋修正前之上述負載要求量，以及基於供給至上述鍋爐的水和燃料的重量比所規定的水燃比而調整的上述反饋修正後之上述負載要求量的比值。
6. 一種鍋爐燃燒控制方法，將對鍋爐的燃料投入量所相關之燃料供給至該鍋爐，該燃料投入量是對負載要求量基於預定的燃料函數所算出，且基於所測量的上述鍋爐的主蒸氣壓之主蒸氣壓測量值，以及預先設定的上述鍋爐的主蒸氣壓之主蒸氣壓設定值來求出反饋修正量，對基於上述反饋修正量而修正上述負載要求量或者上述燃料投入量的廠端輸出燃料修正係數，該燃料修正係數對上述反饋修正後的上述負載要求量或者上述燃料投入量進行修正，該鍋爐燃燒控制方法具有：燃料修正係數運算步驟，基於上述反饋修正前後的上述負載要求量之比值，以及對上述鍋爐中的上述負載要求量和上述燃料投入量的關係的初期值進行了規定之初期值以及微調整函數，來算出上述燃料修正係數；以及基準曲線修正步驟，輸出對上述初期值以及微調整函數進行修正之基準曲線修正係數；上述基準曲線修正步驟具有：偏差判定步驟，算出上述主蒸氣壓測量值和上述主蒸氣壓設定值的偏差；週期判定步驟，取得和上述偏差的變動相關之週期並進行記錄；振幅判定步驟，取得和上述偏差的變動相關之振幅並進行記錄；基準曲線修正係數修正步驟，基於預定的基準曲線修正函數算出上述基準曲線修正係數並進行輸出；以及基準曲線修正判定步驟，判定上述週期和上述振幅的組合是否滿足最適值，並且在滿足上述最適值的情況下，基於對上述鍋爐的控制狀態來修正上述基準曲線修正函數。
7. 如申請專利範圍第6項所述之鍋爐燃燒控制方法，其中具有在上述燃料修正係數運算步驟之前，基於供給至上述鍋爐的水和燃料的重量比所規定的水燃比，調整上述反饋修正後的上述負載要求量，並算出上述反饋修正前的上述負載要求量和調整後的上述反饋修正後的上述負載要求量之比值的步驟，在上述燃料修正係數運算步驟中，基於調整後的上述反饋修正後的上述負載要求量算出上述比值，並基於上述比值來算出上述燃料修正係數。