(57)【要約】【課題】  ボイラ効率の変動原因を適正に推定することを可能にする。【解決手段】  ボイラの熱損失を構成する乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などを熱損失要素とし、この熱損失要素を算出するための各種排ガス量や各種温度などを測定データとし、測定データを収集するデータ収集装置２と、データ収集装置２で収集された測定データに基づいて各熱損失要素を算出し、算出した熱損失要素のなかで所定値以上変動している熱損失要素がある場合に、その熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データを割り出す管理コンピュータ３と、を備える。【選択図】  図１
2011141056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの熱損失を構成する乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などを熱損失要素とし、この熱損失要素を算出するための各種排ガス量や各種温度などを測定データとし、
測定データを収集するデータ収集手段と、
前記データ収集手段で収集された測定データに基づいて各熱損失要素を算出し、算出した熱損失要素のなかで所定値以上変動している熱損失要素がある場合に、該熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データを割り出す処理手段と、
を備えることを特徴とするボイラ効率変動原因推定システム。
【請求項２】
ボイラの熱損失を構成する乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などを熱損失要素とし、この熱損失要素を算出するための各種排ガス量や各種温度などを測定データとし、
測定データを収集し、
収集した測定データに基づいて各熱損失要素を算出し、
算出した熱損失要素のなかで所定値以上変動している熱損失要素がある場合に、該熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データを割り出す、
ことを特徴とするボイラ効率変動原因推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボイラ効率が変動した場合にその変動原因を推定するボイラ効率変動原因推定システムおよび推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所などにおいては、発電設備が計画通りの性能で運転されているか否かについて、各種のデータに基づいて監視しており、ボイラ効率についても監視している。また、火力発電所における熱効率診断を精度高く行える、という診断方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この診断方法は、火力発電プラントの各機器について熱入出力に関する計測を行って、プラント全体のヒートバランスを計算、決定し、このヒートバランスと機器の性能が熱効率に与える寄与度とに基づいて、熱効率の劣化要因機器を特定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２２９８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、監視によってボイラ効率の低下が確認された場合、その原因の究明、特定は、担当者によって推定、判断されていた。このため、担当者の経験や知識などの違いによって、原因特定の精度や特定に要する時間にバラツキが生じていた。また、上記特許文献１に記載れた診断方法では、火力発電プラント全体における熱効率が劣化した場合に、その要因機器を特定するだけであり、その要因機器における熱効率低下の原因・要因を特定することはできない。
【０００５】
そこでこの発明は、ボイラ効率の変動原因を適正に推定することが可能なボイラ効率変動原因推定システムおよび推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ボイラの熱損失を構成する乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などを熱損失要素とし、この熱損失要素を算出するための各種排ガス量や各種温度などを測定データとし、測定データを収集するデータ収集手段と、前記データ収集手段で収集された測定データに基づいて各熱損失要素を算出し、算出した熱損失要素のなかで所定値以上変動している熱損失要素がある場合に、該熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データを割り出す処理手段と、を備えることを特徴とするボイラ効率変動原因推定システムである。
【０００７】
この発明によれば、データ収集手段によって測定データが収集され、処理手段によって測定データに基づいて各熱損失要素が算出される。そして、変動している熱損失要素がある場合、つまり、ボイラの熱損失に変動がある場合に、その熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データが割り出される。これにより、その測定データがボイラ効率の変動原因であると推定される。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、ボイラの熱損失を構成する乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などを熱損失要素とし、この熱損失要素を算出するための各種排ガス量や各種温度などを測定データとし、測定データを収集し、収集した測定データに基づいて各熱損失要素を算出し、算出した熱損失要素のなかで所定値以上変動している熱損失要素がある場合に、該熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データを割り出す、ことを特徴とするボイラ効率変動原因推定方法である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１および２に記載の発明によれば、ボイラの熱損失に変動がある場合、つまり、ボイラ効率に変動がある場合に、変動した熱損失要素の測定データのなかから異常である測定データがボイラ効率の変動原因であると推定される。このように、人の経験や知識などによらず、ボイラ効率の変動原因を適正かつ迅速に推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係るボイラ効率変動原因推定システムを示す概略構成ブロック図である。
【図２】図１のシステムの監視タスクのフローチャートである。
【図３】図２の続きを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態に係るボイラ効率変動原因推定システム１を示す概略構成ブロック図である。このボイラ効率変動原因推定システム１は、ボイラ効率が変動した場合にその変動原因を推定するシステムであり、主として、データ収集装置（データ収集手段）２と、管理コンピュータ（処理手段）３とを備えている。ここで、この実施の形態では、対象とするボイラを火力発電所におけるボイラとし、ボイラの熱損失を構成する乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などを「熱損失要素」、この熱損失要素を算出するための各種排ガス量や各種温度などを「測定データ」とする。
【００１３】
データ収集装置２は、測定データを収集する装置であり、各種温度を測定する温度測定器２１や、各種排ガス量を測定する排ガス量測定器２２などの測定器と、これらの測定器２１、２２・・・を制御するとともに、測定器２１、２２からの測定データを収集して管理コンピュータ３に送信するコントローラ２０とを備えている。ここで、測定器２１、２２・・・で測定する測定データは、後述する各熱損失要素の算出に必要な算出パラメータであり、ＡＨ出口乾き排ガス量、ＡＨ出口排ガス温度、ＦＤＦ出口空気温度などが含まれ、各測定器２１、２２・・・は、これらの測定データを測定できる位置に配設されている。
【００１４】
管理コンピュータ３は、データベース３１と、記憶部３２と、出力部３３と、監視タスク３４と、これらを制御などする管理制御部３５とを備えている。データベース３１は、監視タスク３４によって後述するようにして参照される各測定データの適正値範囲や算出パラメータなどを記憶したデータベースである。記憶部３２は、データ収集装置２から受信した測定データや監視タスク３４で割り出された結果などを記憶するメモリである。出力部３３は、ディスプレイやプリンタなどで構成され、監視タスク３４によって後述するようにしてボイラ効率の変動ありと判定された場合に、その旨と推定原因とを出力する装置である。
【００１５】
監視タスク３４は、ボイラ効率が変動しているか否かを判定し、変動している場合に、その推定原因を割り出すプログラムである。すなわち、データ収集装置２で収集された測定データに基づいて各熱損失要素を算出し、算出した熱損失要素のなかで所定値以上変動している熱損失要素がある場合に、その熱損失要素の測定データのなかから異常値である測定データを割り出すものである。
【００１６】
ここで、ボイラ効率は損失法による次の式Ｆ１で求められ、式Ｆ１中のボイラ熱損失は、式Ｆ２で求められる。
（式Ｆ１）
ボイラ効率＝１００−ボイラ熱損失
（式Ｆ２）
ボイラ熱損失＝（乾き排ガス損失＋燃焼灰の顕熱損失＋未燃損失
＋燃料中の水分および水素分による損失＋放射伝熱による損失
＋燃焼用空気中の湿分による損失
＋クリンカーホッパへの放射熱損失＋バーナ噴霧蒸気損失）
−（ＧＲＦによる熱回収＋ミルによる熱回収）
これらの熱損失要素のなかから、この実施の形態では、ボイラ効率の低下（変動）に大きな影響を与える乾き排ガス損失、燃焼灰の顕熱損失および未燃損失について算出し、その変動の有無を判定する。
【００１７】
具体的には、図２、３に示すように、まず、次の式Ｆ３に基づいて乾き排ガス損失を算出する（ステップＳ１）。ここで、ＡＨ出口乾き排ガス量やＡＨ出口排ガス温度などの算出パラメータは、測定器２１、２２・・・で測定された測定データを用いる。
（式Ｆ３）
乾き排ガス損失[％]＝０．２４×ＡＨ出口乾き排ガス量[ｋｇ／１０６ｋＪ]
×（ＡＨ出口排ガス温度[℃]−ＦＤＦ出口空気温度[℃]）
×０．０００１×４．１８６
次に、乾き排ガス損失が変動しているか否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、管理コンピュータ３に記憶されている発電プラント運転開始当初の適正な乾き排ガス損失と、ステップＳ１で算出した乾き排ガス損失とを比較して、所定値以上変動しているか否か（偏差の有無）を判定する。そして、変動がある場合には、乾き排ガス損失の測定データ（算出パラメータ）のなかから異常値である測定データを割り出す（ステップＳ３）。具体的には、ＡＨ出口乾き排ガス量、ＡＨ出口排ガス温度およびＦＤＦ出口空気温度の適正値範囲をデータベース３１から取得し、乾き排ガス損失の算出に使用した測定データのなかから、適正値範囲外の測定データを割り出す。続いて、乾き排ガス損失が変動している旨と、その推定原因、つまり異常値であると割り出した測定データとを記憶部３２に記憶する（ステップＳ４）。
【００１８】
ここで、ステップＳ２において、乾き排ガス損失の適正値範囲を予め定め、算出した乾き排ガス損失が適正値範囲外の場合に、変動していると判定してもよい。また、ステップＳ３において、測定データが先の測定データに比べて所定値以上変動している場合に、その測定データを異常値であると判定するようにしてもよい。このことは、以下の燃焼灰の顕熱損失および未燃損失においても同様である。
【００１９】
続いて、次の式Ｆ４に基づいて燃焼灰の顕熱損失を算出する（ステップＳ５）。ここで、缶右ＲＨパスＥＣＯ出口ガス温度や缶左ＲＨパスＥＣＯ出口ガス温度などの算出パラメータは、測定器２１、２２・・・で測定された測定データを用い、混合燃料中配分や混合燃料高位発熱量は、データベース３１に記憶された算出パラメータを用いる。
（式Ｆ４）
顕熱損失[％]＝混合燃料中配分[％]／１００×０．８３７２[ｋＪ／ｋｇ℃]
×｛０．１×（８００[℃]−ＦＤＦ出口空気温度[℃]）＋０．１５×
（（缶右ＲＨパスＥＣＯ出口ガス温度[℃]＋
缶左ＲＨパスＥＣＯ出口ガス温度[℃]＋
缶右ＳＨパスＥＣＯ出口ガス温度[℃]＋
缶左ＳＨパスＥＣＯ出口ガス温度[℃]）／４
−ＦＤＦ出口空気温度[℃]）
＋０．７５×（ＡＨ出口排ガス温度[℃]−ＦＤＦ出口空気温度[℃]）
｝×１００／混合燃料高位発熱量[ｋＪ／ｋｇ]
次に、燃焼灰の顕熱損失が変動しているか否かを判定する（ステップＳ６）。すなわち、管理コンピュータ３に記憶されている発電プラント運転開始当初の適正な顕熱損失と、ステップＳ５で算出した顕熱損失とを比較して、所定値以上変動しているか否かを判定する。そして、変動がある場合には、顕熱損失の測定データ（算出パラメータ）のなかから異常値である測定データを割り出す（ステップＳ７）。具体的には、缶右ＲＨパスＥＣＯ出口ガス温度や缶左ＲＨパスＥＣＯ出口ガス温度などの適正値範囲をデータベース３１から取得し、顕熱損失の算出に使用した測定データのなかから、適正値範囲外の測定データを割り出す。続いて、顕熱損失が変動している旨と、その推定原因、つまり異常値であると割り出した測定データとを記憶部３２に記憶する（ステップＳ８）。
【００２０】
さらに、次の式Ｆ５に基づいて未燃損失を算出する（ステップＳ９）。ここで、石炭中灰分（平均）および灰中未燃分（石炭）は、測定器２１、２２・・・で測定された測定データを用い、石炭湿炭高位発熱量（平均）は、データベース３１に記憶された算出パラメータを用いる。
（式Ｆ５）
未燃損失[％]＝８１００×石炭中灰分[％]×灰中未燃分[％]
／（１００−灰中未燃分[％]）×１／石炭湿炭高位発熱量[ｋＪ／ｋｇ]
×４．１８６０５
次に、未燃損失が変動しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。すなわち、管理コンピュータ３に記憶されている発電プラント運転開始当初の適正な未燃損失と、ステップＳ９で算出した未燃損失とを比較して、所定値以上変動しているか否かを判定する。そして、変動がある場合には、未燃損失の測定データ（算出パラメータ）のなかから異常値である測定データを割り出す（ステップＳ１１）。具体的には、石炭中灰分および灰中未燃分の適正値範囲をデータベース３１から取得し、未燃損失の算出に使用した測定データのなかから、適正値範囲外の測定データを割り出す。続いて、未燃損失が変動している旨と、その推定原因、つまり異常値であると割り出した測定データとを記憶部３２に記憶する（ステップＳ１２）。
【００２１】
そして、ボイラ効率に変動がある場合（ステップＳ１３で「Ｙ」の場合）、つまり乾き排ガス損失、燃焼灰の顕熱損失および未燃損失のいずれかが変動している旨が記憶部３２に記憶されている場合には、出力部３３から警報情報を出力する（ステップＳ１４）。具体的には、ディスプレイおよびプリンタから、ボイラ効率の低下、変動の旨と、その推定原因である測定データとを出力するものである。また、上記のような処理フローにより、複数の熱損失要素に変動がある場合には、そのすべてについて出力部３３から出力され、さらに、複数の測定データが異常値である場合には、そのすべてについて出力部３３から出力される。
【００２２】
次に、このような構成のボイラ効率変動原因推定システム１の作用および、このボイラ効率変動原因推定システム１によるボイラ効率変動原因推定方法について説明する。まず、一定の周期ごとに、データ収集装置２の各測定器２１、２２・・・によって各種温度や各種排ガス量などが測定、収集され、その測定データがコントローラ２０を介して管理コンピュータ３に送信される。次に、管理コンピュータ３で受信した測定データが記憶部３２に記憶され、監視タスク３４が起動される。そして、上記のようにして、収集された測定データに基づいて乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などが算出され、これらの算出結果が所定値以上変動している場合（ボイラ効率に変動がある場合）には、さらに、測定データのなかから異常値である測定データが割り出される。その結果、ボイラ効率に変動がある場合には、ボイラ効率の低下、変動の旨と、その推定原因である測定データとが、出力部３３から出力されるものである。
【００２３】
以上のように、このボイラ効率変動原因推定システム１およびその推定方法によれば、乾き排ガス損失や燃焼灰の顕熱損失などの熱損失要素に変動がある場合、つまり、ボイラ効率に変動がある場合に、変動した熱損失要素の測定データのなかから異常である測定データが、ボイラ効率の変動原因であると推定される。すなわち、人の経験や知識などによらず、ボイラ効率の変動原因を適正かつ迅速に推定することが可能となる。この結果、ボイラ効率の低下、変動に対して、適正かつ迅速に対応することが可能となる。例えば、変動原因であると推定された測定データが異常となる要因を解消することで、適正かつ迅速にボイラ効率を適正値に戻すことが可能となる。
【００２４】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、監視タスク３４において乾き排ガス損失、燃焼灰の顕熱損失および未燃損失についてのみ算出しているが、燃料中の水分および水素分による損失や放射伝熱による損失など、その他の熱損失要素について算出し、その変動を判定するようにしてもよい。また、乾き排ガス損失などの算出は、式Ｆ３〜Ｆ５に限らず、その他の式によって算出してもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１        ボイラ効率変動原因推定システム
２        データ収集装置（データ収集手段）
３        管理コンピュータ（処理手段）
３４      監視タスク
【図１】
2011141056.tif 000003
【図２】
2011141056.tif 000004
【図３】
2011141056.tif 000005