(57)【要約】【課題】石炭火力発電プラントのボイラ室効率を精度良く算出することである。【解決手段】石炭に含まれる水分量を計測し、計測された石炭に含まれる水分量、石炭の規定の高位発熱量及び所定期間の石炭の供給量に基づいて石炭の高位発熱量を算出し、石炭に含まれる水分量及び石炭の水素成分に基づいて所定期間の水分水素分排ガス量を算出し、ボイラの排ガス量を計測して所定期間の排ガス量を求め、所定期間の排ガス量から所定期間の水分水素分排ガス量を減算して所定期間のボイラの乾排ガス量を算出し、所定期間の乾排ガス量に基づいて所定期間の乾排ガス熱損失量を求め、所定期間の水分水素分排ガス量に基づいて所定期間の水分水素分熱損失量を求め、所定期間の乾排ガス熱損失量、所定期間の水分水素分熱損失量、石炭の高位発熱量に基づいてボイラ室効率を求める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭に含まれる水分量を重量比率で計測する水分量計測装置と、前記水分量計測装置で計測された石炭に含まれる水分量及び石炭の規定の高位発熱量に基づいて石炭の高位発熱量を補正する発熱量補正部と、前記水分量計測装置で計測された石炭に含まれる水分量及び石炭の水素成分に基づいて単位水分水素分排ガス量を算出する水分水素分排ガス量算出部と、ボイラの排ガス量を計測する排ガス量計測装置と、前記排ガス量計測装置で計測された排ガス量を石炭供給量で除算して単位排ガス量を求める排ガス量演算部と、前記排ガス量演算装置で求めた単位排ガス量から前記水分水素分排ガス量算出部で算出された単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を算出する乾排ガス量算出部と、前記乾排ガス量算出部で算出した単位乾排ガス量に基づいて乾排ガス熱損失量を求める乾排ガス熱損失量算出部と、前記水分水素分排ガス量算出部で算出された単位水分水素分排ガス量に基づいて単位水分水素分熱損失量を求める水分水素分熱損失量算出部と、前記乾排ガス熱損失量算出部で算出された単位乾排ガス熱損失量、水分水素分熱損失量算出部で算出された単位水分水素分熱損失量、前記発熱量補正部で補正された石炭の高位発熱量に基づいてボイラ室効率を求めるボイラ室効率算出部とを備えたことを特徴とするボイラ室効率算出装置。
【請求項２】
前記排ガス量計測装置に代えて、前記ボイラの排ガスを排出する誘引通風機の使用電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器で検出された電力を排ガス量に換算し出力する関数発生器とを設けたことを特徴とする請求項１記載のボイラ室効率算出装置。
【請求項３】
石炭に含まれる水分量を重量比率で計測し、計測された石炭に含まれる水分量、石炭の規定の高位発熱量に基づいて石炭の高位発熱量を補正し、石炭に含まれる水分量及び石炭の水素成分に基づいて単位水分水素分排ガス量を算出し、ボイラの排ガス量を計測し石炭供給量で除算して単位排ガス量を求め、前記単位排ガス量から前記単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を算出し、前記単位乾排ガス量に基づいて単位乾排ガス熱損失量を求め、前記単位水分水素分排ガス量に基づいて単位水分水素分熱損失量を求め、前記単位乾排ガス熱損失量、前記単位水分水素分熱損失量、補正された前記石炭の高位発熱量に基づいてボイラ室効率を求めることを特徴とするボイラ室効率算出方法。
【請求項４】
ボイラの排ガス量を計測して所定期間の排ガス量を求めることに代えて、ボイラの排ガスを排出する誘引通風機の使用電力を検出し、誘引通風機の使用電力を排ガス量に換算して、所定期間の排ガス量を求めることを特徴とする請求項３記載のボイラ室効率算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電プラントのボイラ室効率を算出するボイラ室効率算出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所において効率良く火力発電プラントを運転させるためには、火力発電プラントの発電効率を正確に把握しておくことが必要である。発電効率を求めるには、入出熱法と損失法とがある。入出熱法は、タービン室効率（入出熱法）とボイラ室効率（入出熱法）を掛け合わせて算出し、損失法は、タービン室効率（入出熱法）とボイラ室効率（損失法）を掛け合わせて算出する。
【０００３】
ボイラ室効率の入出熱法は、石炭・重油・軽油等の燃料の供給量と燃料毎の高位発熱量とから単位時間（１日）当たりのボイラへの供給熱量を算出し、単位時間（１日）当たりの供給熱量とボイラの蒸気側仕事熱量との比から求めることができる。一方、損失法は、燃料エネルギー及び煙突から出て行く排出エネルギーを求め、燃料エネルギーから排出エネルギーを差し引き、燃料エネルギーを除算してボイラ室効率を求めるものである。
【０００４】
ここで、高位発熱量とは、燃焼ガス中の生成水蒸気が凝縮したときに得られる凝縮潜熱を含めた発熱量を言い、また、発熱量とは、単位量の石炭を燃焼させたときの燃焼ガスを元の温度まで冷却したときに計測される熱量をいう。従って、高位発熱量は単位量の石炭の凝縮潜熱を含めた発熱量である。
【０００５】
石炭ボイラにおいては、石炭の高位発熱量が炭種によって異なると共に、日々変動する石炭に含まれる水分割合によっても異なるから、計算で求めた供給熱量と実際の供給熱量との間に誤差が生じて正確なボイラ室効率を得ることができない。
【０００６】
そこで、石炭火力発電プラントに供給する一定期間の石炭の平均成分を分析し、この分析した平均成分から石炭の単位発熱量を補正するとともに、石炭に含まれる水分割合を測定し、この水分割合に基づいて石炭火力発電プラントへの供給熱量を補正して、入出熱法により、石炭火力発電プラントの正確なボイラ室効率（発電効率）を計算できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、燃料を燃焼させるボイラのボイラ効率を損失法で算出し、ボイラからの蒸気で駆動される蒸気タービンのタービン効率をヒートバランス解析法で算出して、ボイラ効率とタービン効率とを乗算して火力発電プラントのプラント効率を精度良く算出するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２７４８３７号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１のものでは、一定期間の石炭の平均成分を分析し平均成分から石炭の単位発熱量を補正するとともに、石炭に含まれる水分割合を測定しこの水分割合に基づいて石炭火力発電プラントへの供給熱量を補正するのでボイラ室効率（発電効率）の精度は向上するが、一定期間の石炭の平均成分を分析する必要がある。また、入出熱法で発電効率を求めているので、石炭に含まれる水分量の熱損失による発電効率低下の割合を精度良く把握することができない。
【００１０】
一方、特許文献２のものでは、燃焼排ガスによる熱損失の割合は石炭エネルギー全体の１０％以下であるので、損失法でボイラ効率を算出した場合に、ボイラ効率に与える影響は比較的小さく、石炭エネルギーの精度が良くない場合であっても、入出熱法に比べてボイラ効率を精度良く算出できるが、石炭に含まれる水分割合や石炭成分の水素分を考慮に入れていないので、石炭に含まれる水分割合や石炭成分の水素分による熱損失割合を精度良く把握することができない。
【００１１】
本発明の目的は、石炭火力発電プラントのボイラ室効率を精度良く算出できるボイラ室効率算出装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係わるボイラ室効率算出装置は、石炭に含まれる水分量を重量比率で計測する水分量計測装置と、前記水分量計測装置で計測された石炭に含まれる水分量及び石炭の規定の高位発熱量に基づいて石炭の高位発熱量を補正する発熱量補正部と、前記水分量計測装置で計測された石炭に含まれる水分量及び石炭の水素成分に基づいて単位水分水素分排ガス量を算出する水分水素分排ガス量算出部と、ボイラの排ガス量を計測する排ガス量計測装置と、前記排ガス量計測装置で計測された排ガス量を石炭供給量で除算して単位排ガス量を求める排ガス量演算部と、前記排ガス量演算装置で求めた単位排ガス量から前記水分水素分排ガス量算出部で算出された単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を算出する乾排ガス量算出部と、前記乾排ガス量算出部で算出した単位乾排ガス量に基づいて乾排ガス熱損失量を求める乾排ガス熱損失量算出部と、前記水分水素分排ガス量算出部で算出された単位水分水素分排ガス量に基づいて単位水分水素分熱損失量を求める水分水素分熱損失量算出部と、前記乾排ガス熱損失量算出部で算出された単位乾排ガス熱損失量、水分水素分熱損失量算出部で算出された単位水分水素分熱損失量、前記発熱量補正部で補正された石炭の高位発熱量に基づいてボイラ室効率を求めるボイラ室効率算出部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係わるボイラ室効率算出装置は、請求項１の発明において、前記排ガス量計測装置に代えて、前記ボイラの排ガスを排出する誘引通風機の使用電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器で検出された電力を排ガス量に換算し出力する関数発生器とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明に係わるボイラ室効率算出方法は、石炭に含まれる水分量を重量比率で計測し、計測された石炭に含まれる水分量、石炭の規定の高位発熱量に基づいて石炭の高位発熱量を補正し、石炭に含まれる水分量及び石炭の水素成分に基づいて単位水分水素分排ガス量を算出し、ボイラの排ガス量を計測し石炭供給量で除算して単位排ガス量を求め、前記単位排ガス量から前記単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を算出し、前記単位乾排ガス量に基づいて単位乾排ガス熱損失量を求め、前記単位水分水素分排ガス量に基づいて単位水分水素分熱損失量を求め、前記単位乾排ガス熱損失量、前記単位水分水素分熱損失量、補正された前記石炭の高位発熱量に基づいてボイラ室効率を求めることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明に係わるボイラ室効率算出方法は、請求項３の発明において、ボイラの排ガス量を計測して所定期間の排ガス量を求めることに代えて、ボイラの排ガスを排出する誘引通風機の使用電力を検出し、誘引通風機の使用電力を排ガス量に換算して、所定期間の排ガス量を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定期間の排ガス量は実測値を基に計算しているため、炭種の違い（高位発熱量の違い）があっても、排ガスの熱損失量を精度良く求めることができる。また、水分量は測定して求め、石炭成分のうちの水素成分は炭種毎の規定値から求め、これらから単位水分水素分排ガス量を算出するので、水分水素分排ガスの熱損失量を精度良く求めることができ、石炭に含まれる水分量の熱損失による発電効率低下の割合を精度良く把握することができる。一方、単位排ガス量から単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を求めるので、乾排ガスの熱損失量も精度良く求めることができ、乾排ガスの熱損失による発電効率低下の割合も精度良く把握することができる。ボイラ室の熱損失は乾排ガス熱損失と水分水素分熱損失とが大きく影響するので、石炭火力発電プラントのボイラ室効率を精度良く算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係わるボイラ室効率計算装置の構成図。
【図２】本発明のボイラ室効率計算装置を石炭火力発電プラントに適用した構成図。
【図３】石炭に含まれる水分量の一例を示すグラフ。
【図４】石炭の高位発熱量の一例を示すグラフ。
【図５】単位乾排ガス量の一例を示すグラフ。
【図６】乾排ガス損失の一例を示すグラフ。
【図７】水分水素分損失の一例を示すグラフ。
【図８】ボイラ室効率の一例を示すグラフ。
【図９】排ガス量を誘引通風機の使用電力で検出する場合の検出精度の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に至った経緯を説明する。石炭火力発電プラントのボイラ室効率は、入出熱法では、石炭成分を分析して高位発熱量を求め、その高位発熱量に給炭量を乗算してボイラ入熱量を計算し、またボイラの蒸気側の生産熱量よりボイラ出熱量を計算し、ボイラ出熱量／ボイラ入熱量で求めることになる。一方、損失法では、ボイラ入熱量を１００％として、各種の百分率で表された熱損失・熱回収（乾排ガス損失Ｌ１、燃料中水分水素分損失Ｌ２、空気中湿分損失Ｌ３、ＡＨ（エアーヒーター）漏洩損失Ｌ４、放射伝熱損失Ｌ５、未燃焼損失Ｌ６、配管損失Ｌ７、ＦＤＦ（押込通風機）動力回収Ｌ８、ＰＡＦ（一次通風機）動力回収Ｌ９、その他損失Ｌ１０）を加減算して求めることになる。
【００１９】
この場合、石炭火力発電プラントのボイラに供給される石炭の水分量が正確に判らず、また石炭供給量の計測も精度を欠いていることから、燃料である石炭の発熱量が正確に判らず日々の熱効率管理が難しい状況にある。
【００２０】
そこで、発明者らは、損失法において、ボイラ室の熱量損失は乾排ガス損失Ｌ１と水分水素分損失Ｌ２とが大きく影響することに着目し、乾排ガス損失Ｌ１と水分水素分損失Ｌ２とを精度良く把握することを検討し、本発明に至った。
【００２１】
すなわち、ボイラ室の熱損失の乾排ガス損失Ｌ１は、従来は石炭成分により計算していたが、本発明では実測した排ガス量を石炭供給量で除算して単位量の石炭あたりの排ガス量（以下、単位排ガス量という）を求め、その単位排ガス量から単位量の石炭あたりの水分水素排ガス量（以下、単位水分水素分排ガス量という）を減算して単位量の石炭あたりの乾排ガス量（以下、単位乾排ガス量という）を求め、その単位乾排ガス量からその熱損失量（単位乾排ガス熱損失量）を求める。そして、単位乾排ガス量の熱損失から乾排ガス損失Ｌ１を求める。単位排ガス量の熱損失は実測値の排ガス量から算出するので精度良く算出でき、単位乾排ガス量の熱損失も精度良く算出できる。従って、炭種の違い（発熱量の違い）があっても乾排ガス損失Ｌ１を精度良く算出できる。
【００２２】
一方、ボイラ室の熱損失の燃料中水分水素分損失Ｌ２は、石炭に含まれる水分割合や石炭成分の水素分による損失である。石炭に含まれる水分割合は水分量計測装置で計測した水分量に基づいて水分排ガス量を求める。また、石炭成分の水素分は規定の石炭成分の水素成分量（Ｈ成分量）に基づいて水素分排ガス量を求める。そして、水分排ガス量と水素分排ガス量とを加算して単位水分水素分排ガス量を求め、その熱損失（単位水分水素分熱損失量）を求める。これにより、水分水素分排ガス量の熱損失を精度良く算出でき、炭種の違い（高位発熱量の違い）があっても燃料中水分水素分損失Ｌ２も精度良く算出できる。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態に係わるボイラ室効率計算装置の構成図であり、図２は本発明のボイラ室効率計算装置を石炭火力発電プラントに適用した構成図である。
【００２４】
図２に示すように、石炭を粉砕して微粉炭にするミル１１には、石炭とともに一次通風機（ＰＡＦ）１２から空気予熱器（ＡＨ）１３を介してミル１１に空気が供給される。ミル１１で粉砕された微粉炭は、一次通風機１２の通風によりボイラ１４に供給される。ボイラ１４はミル１１で粉砕された微粉炭をバーナで燃焼させ、給水を過熱して蒸気を発生させるものであり、押込通風機（ＦＤＦ）１５から空気予熱器（ＡＨ）１３を介してボイラ１４に供給される一定風量の空気によりボイラ燃焼を行う。ボイラ１４で発生した蒸気は、図示省略の蒸気タービンに導かれる。ボイラ１４で燃焼した排ガスは、空気予熱器（ＡＨ）１３を通って空気を予熱し誘引通風機（ＩＤＦ)１６により排煙処理装置１７に導かれ、排煙処理装置１７で排煙処理されて煙突１８から排出される。
【００２５】
ボイラ室効率算出装置１９は、石炭に含まれる水分量を計測する水分量計測装置２０、ボイラ１４の排ガス量を計測する排ガス量計測装置２１、排ガス温度を検出する排ガス温度検出器２２、コンピュータを用いた演算処理装置２３、入力装置２４及び出力装置２５で構成される。水分量計測装置２０はボイラ１４に供給する石炭の水分量を日々測定し、演算処理装置２３に時系列データとして入力する。同様に、排ガス量計測装置２１はボイラ１４からの排ガス量を常時計測し、また、排ガス温度検出器２２は排ガス温度を常時計測し演算処理装置２３に時系列データとして入力する。演算処理装置２３にはコンピュータが使用されるので、記憶装置を有しており、この記憶装置に石炭の水分量及び排ガス量が時系列データとして保存される。
【００２６】
また、入力装置２４からは、炭種毎に予め定められた船積みまたは払出の規定の高位発熱量、及び規定の石炭成分の水素分量（Ｈ分量）が演算処理装置２３に入力され、ボイラ１４に供給される石炭供給量も演算処理装置２３に入力される。石炭供給量は、バンカによってボイラ１４に供給される給炭量を計測して求められる。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係わるボイラ室効率計算装置の構成図であり、演算処理装置２３の機能構成を詳細に示している。前述したように、演算処理装置２３はコンピュータで構成されるので、ハードウエア資源として、ＣＰＵ及び記憶装置を有し、記憶装置には水分量計測装置２０で計測された石炭の水分量の時系列データ、排ガス量計測装置２１で計測された排ガス量の時系列データ及び排ガス温度検出器２２で計測された排ガス温度の時系列データが保存されるが、図１では、ハードウエア資源の図示を省略し、機能ブロックを図示している。
【００２８】
図１に示すように、水分量計測装置２０で測定された水分量ａは、水分水素分排ガス量算出部２６及び発熱量補正部２７に入力される。水分量計測装置２０では、石炭に含まれる水分量ａを１日単位で計測する。
【００２９】
水分水素分排ガス量算出部２６には、水分量計測装置２０で測定された水分量ａに加え、入力装置２４から入力された規定の石炭成分の水素分量（Ｈ分量）ｂも入力される。水分水素分排ガス量算出部２６は、石炭に含まれる水分量ａ及び石炭の水素分量（Ｈ分量）ｂに基づいて、単位水分水素分排ガス量ｃを求め、求めた単位水分水素分排ガス量ｃを乾排ガス量算出部２８及び水分水素分損失量算出部２９に出力する。単位水分水素分排ガス量ｃは、単位量の石炭に含まれる水分が気体となった水蒸気量及び水素分がボイラ１４で燃焼して水分となり気体となった水蒸気量との和である。
【００３０】
次に、排ガス量計測装置２１で測定されたボイラ１４の排ガス量ｄは、排ガス量演算部３０に入力され、排ガス量演算部３０で単位排ガス量ｅが求められる。単位排ガス量ｅは排ガス量ｄを石炭供給量で除算して求められる。従って、単位排ガス量ｅは単位量の石炭が燃焼したときに排出される排ガス量である。
【００３１】
排ガス量演算部３０で求められた単位排ガス量ｅは、乾排ガス量算出部２８に出力される。排ガス量ｅは、単位量の石炭が燃焼して発生した各種ガス及び石炭に含まれる水分が気体となった水蒸気量である。すなわち、石炭は、炭素Ｃ、酸素Ｏ、水素Ｈ、窒素Ｎ、硫黄Ｓを成分としているので、これらが燃焼して発生した各種ガスＣＯｘ、Ｈ２Ｏ（水蒸気）、ＮＯｘ、ＳＯｘと、石炭に含まれる水分が気体となった水蒸気量との和である。
【００３２】
乾排ガス量算出部２８では、排ガス量演算部３０で演算された単位排ガス量ｅから水分水素分排ガス量算出部２６で算出された単位水分水素分排ガス量ｃを減算して単位乾排ガス量ｆを算出し、乾排ガス熱損失量算出部３１に出力する。単位乾排ガス量ｆは、単位排ガス量ｅから単位水分水素分排ガス量ｃを減算して求めるので、単位量の石炭が燃焼して発生した排ガス量ｅのうち、単位量の石炭が燃焼して発生した各種ガスＣＯｘ、ＮＯｘ、ＳＯｘである。
【００３３】
乾排ガス熱損失量算出部３１は乾排ガス量算出部２８からの単位乾排ガス量ｆ及び排ガス温度検出器２２からの排ガス温度ｇに基づいて、単位乾排ガス熱損失量ｉを算出し、ボイラ室効率算出部３２の乾排ガス損失算出部３４に出力する。単位乾排ガス熱損失量ｉは、単位乾排ガス量ｆの質量に比熱及び排ガス温度ｇを乗算して求められる。排ガス温度ｇは例えば所定期間の平均値を用いる。通常、排ガス温度ｇはほぼ一定であるので、排ガス温度の検出値に代えて既定値を用いてもよい。
【００３４】
水分水素分熱損失量算出部２９は、水分水素分排ガス量算出部２６からの単位水分水素分排ガス量ｃ及び排ガス温度検出器２２からの排ガス温度ｇに基づいて、単位水分水素分熱損失量ｈを算出し、ボイラ室効率算出部３２の水分水素分損失算出部３３に出力する。単位水分水素分熱損失量ｈは、単位水分水素分排ガス量ｃの質量に比熱及び排ガス温度ｇを乗算して求められる。この場合も排ガス温度ｇは例えば所定期間の平均値を用いるが、排ガス温度の検出値に代えて既定値を用いてもよい。
【００３５】
次に、発熱量補正部２７は、入力装置２４から入力された石炭の規定の高位発熱量ｊ及び水分量計測装置２０からの石炭に含まれる水分量ａに基づいて石炭の高位発熱量ｊを補正し、ボイラ室効率算出部３２の水分水素分損失算出部３３及び乾排ガス損失算出部３４に補正された高位発熱量ｍを出力する。
【００３６】
ボイラ室効率算出部３２の乾排ガス損失算出部３４は、乾排ガス熱損失量算出部３１からの乾排ガス熱損失量ｉ、発熱量補正部２７からの補正された石炭の高位発熱量ｍを入力し、乾排ガス損失Ｌ１を算出して効率算出部３５に出力する。前述したように、乾排ガス損失Ｌ１は百分率で表された熱損失であるので、単位乾排ガス熱損失量ｉを補正された石炭の高位発熱量ｍで除算して求められる。
【００３７】
同様に、ボイラ室効率算出部３２の水分水素分損失算出部３３は、水分水素分熱損失量算出部２９からの単位水分水素分熱損失量ｈ、発熱量補正部２７からの補正された石炭の高位発熱量ｍを入力し、水分水素分損失Ｌ２を算出して効率算出部３５に出力する。水分水素分損失Ｌ２も百分率で表された熱損失であるので、単位水分水素分熱損失量ｈを補正された石炭の高位発熱量ｍで除算して求められる。
【００３８】
効率算出部３５では、規定のボイラ入熱量を１００％として、１００％から、乾排ガス損失Ｌ１及び水分水素分損失Ｌ２を減算し、さらに、必要に応じて、入力装置２４から入力された空気中湿分損失Ｌ３、放射伝熱損失Ｌ５、未燃焼損失Ｌ６、配管損失Ｌ７、ＦＤＦ（押込通風機）動力回収Ｌ８、ＰＡＦ（一次通風機）動力回収Ｌ９、その他損失Ｌ１０を加減算してボイラ出熱効率ηを求め出力装置２５に出力する。なお、ＡＨ（エアーヒーター）漏洩損失Ｌ４については、本発明の実施の形態では、誘引通風機（ＩＤＦ)１６の吸込ガス流量に含まれるので計算から省くこととする。
【００３９】
このように、本発明の実施の形態では、ボイラ室の熱量損失に大きく影響を与える乾排ガス損失Ｌ１及び水分水素分損失Ｌ２に着目し、通常は規定の石炭成分で計算された乾排ガス損失、予め計算された規定の水分水素分損失を用いることに代えて、計測した排ガス量及び毎日変動する石炭に含まれる水分量から計算した単位乾排ガス損失、毎日変動する石炭に含まれる水分量から計算した単位水分水素分損失を用い、また、石炭の発熱量については、通常は、石炭の規定の高位発熱量ｊに代えて、毎日変動する石炭に含まれる水分量で補正した高位発熱量ｍを用いる。
【００４０】
従って、ボイラ室の熱量損失に大きく影響を与える乾排ガス損失Ｌ１と水分水素分損失Ｌ２とを精度良く把握することができ、また、ボイラ室効率ηを精度良く算出できる。
【００４１】
次に、乾排ガス損失Ｌ１、水分水素分損失Ｌ２、ボイラ室効率ηがどの程度精度良く算出できたかを説明する。図３は、石炭に含まれる水分量の一例を示すグラフである。縦軸は、石炭に含まれる水分量であり石炭の重量比率［ｋｇ／ｋｇ−Ｆ］で示している。また、横軸は石炭の使用の日数である。曲線ａは本発明の実施の形態による水分量であり、曲線ａ’は従来例による水分量である。曲線ａ、ａ’は共に日数により変動しているが、これは日によって使用する水分量の異なる石炭を使用しているからである。
【００４２】
従来においては、予め計算された規定の水分量であるので、使用する石炭が異なった場合には、その使用する石炭について予め計算された規定の水分量を用いる。一方、本発明の実施の形態では、日々水分量測定装置で測定した水分量を使用するので、異なった特性となっている。図３から判るように、かなり水分量が異なっていることが判る。特に、２００日目から３００日目では実際に使用する石炭の水分量が増えている。これは、雨天時には水分量が多くなり、また、乾燥期であっても石炭の粉塵が舞い上がるのを防止するために水をかけることがあり、そのような場合には水分量が多くなる。このような水分量の変化をボイラ室効率ηの算出の際に考慮できる。
【００４３】
図４は石炭の高位発熱量の一例を示すグラフである。縦軸は、石炭の高位発熱量［ｋＪ／ｋｇ］であり、横軸は石炭の使用の日数である。曲線ｍは本発明の実施の形態による補正された高位発熱量であり、曲線ｊは従来例による高位発熱量である。曲線ｍ、ｊは共に日数により変動しているが、これは日によって使用する高位発熱量の異なる石炭を使用しているからである。
【００４４】
従来においては、予め定められた船積みまたは払出の規定の高位発熱量であるので、使用する石炭が異なった場合には、その使用する石炭についての規定の高位発熱量である。一方、本発明の実施の形態では、水分量で補正した高位発熱量を使用するので、規定の高位発熱量とは異なった特性となっている。図４から判るように、特に、２００日目から３００日目での水分量が多い石炭の場合には、実際に使用する石炭の高位発熱量が減少している。これは、水分が効かし気体の水蒸気になるのに熱量を必要とするからである。このような高位発熱量の変化をボイラ室効率ηの算出の際に考慮できる。
【００４５】
図５は単位乾排ガス量の一例を示すグラフである。縦軸は、単位乾排ガス量［ｋｇ／ｋｇ−Ｆ］であり、単位量の石炭に対する乾排ガス量である。横軸は石炭の使用の日数である。曲線ｆは本発明の実施の形態による単位乾排ガス量であり、曲線ｆ’は従来例による単位乾排ガス量である。曲線ｆ、ｆ’は共に日数により変動しているが、これは日によって使用する補正された高位発熱量の異なる石炭を使用しているからである。
【００４６】
従来においては、予め定められた船積みまたは払出の規定の高位発熱量及び予め計算された規定の水分量を使用して単位乾排ガス量を計算している。一方、本発明の実施の形態では、実測した排ガス量から単位排ガス量を求め、単位排ガス量から単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を計算している。また、単位水分水素分排ガス量は実測した水分量を用いて計算している。従って、従来の単位乾排ガス量より精度の高い単位乾排ガス量が得られる。図５に示すように、従来の乾排ガス量よりかなり変動していることが判る。このような単位乾排ガス量の変化をボイラ室効率ηの算出の際に考慮できる。
【００４７】
図６は乾排ガス損失の一例を示すグラフである。縦軸は、ボイラ入熱量を１００％としたのとき百分率で表した乾排ガス損失［％］である。横軸は石炭の使用の日数である。曲線Ｌ１は本発明の実施の形態による乾排ガス損失であり、曲線Ｌ１’は従来例による乾排ガス損失である。
【００４８】
従来においては、予め定められた船積みまたは払出の規定の石炭の元素成分で計算している。一方、本発明の実施の形態では、実測した排ガス量から単位排ガス量を求め、単位排ガス量から単位水分水素分排ガス量を減算して単位乾排ガス量を計算し、規定の高位発熱量に対する百分率で乾排ガス損失を計算している。従って、従来の乾排ガス損失より精度の高い乾排ガス損失が得られる。図６に示すように、従来の乾排ガス損失よりかなり変動していることが判る。このような乾排ガス損失の変化をボイラ室効率ηの算出の際に考慮できる。
【００４９】
図７は水分水素分損失の一例を示すグラフである。縦軸は、ボイラ入熱量を１００％としたときの百分率で表した水分水素分損失［％］である。横軸は石炭の使用の日数である。曲線Ｌ２は本発明の実施の形態による水分水素分損失であり、曲線Ｌ２’は従来例による水分水素分損失である。
【００５０】
従来においては、規定の水分量及び予め定められた船積みまたは払出の規定の石炭の水素成分量（Ｈ成分量）で計算している。一方、本発明の実施の形態では、実測した日々の水分量を用いて単位水分水素分損失を計算している。従って、従来の単位水分水素分損失より精度の高い単位水分水素分損失が得られる。図７に示すように、従来の単位水分水素分損失よりかなり変動していることが判る。このような単位水分水素分損失の変化をボイラ室効率ηの算出の際に考慮できる。
【００５１】
図８はボイラ室効率の一例を示すグラフである。縦軸はボイラ入熱量を１００％としたときの百分率で表したボイラ室効率である。横軸は石炭の使用の日数である。曲線ηは本発明の実施の形態による水分水素分損失であり、曲線η’は従来例によるボイラ室効率である。
【００５２】
図８から判るように、本発明の実施の形態では、図６で示す乾排ガス損失Ｌ１及び図７に示す水分水素分損失Ｌ２を用いるので、従来のボイラ室効率η’より精度の高いボイラ室効率ηが得られる。図８に示すように、従来のボイラ室効率η’よりかなり変動していることが判る。
【００５３】
以上の説明では、排ガス流量は排ガス量計測装置２１で計測するようにしたが、排ガス量計測装置２１に代えて、ボイラ１４の排ガスを排出する誘引通風機１６の使用電力を電力検出器で検出し、電力検出器で検出された電力を予め定めた関数を記憶した関数発生器で排ガス量に換算して、排ガス量を求めるようにしてもよい。
【００５４】
図９は排ガス量を誘引通風機１６の使用電力で検出する場合の検出精度の説明図である。図９（ａ）は誘引通風機（ＩＤＦ)１６の電流値から求めた電力［ｋｗ］と、排ガス量を基に求めた理論断熱空気動力（軸出力）［ｋｗ］との関係を示すグラフであり、図９（ｂ）は誘引通風機（ＩＤＦ)１６の電流値から求めた電力［ｋｗ］と、排ガス量［ｍ３／ｍｉｎ］との関係を示すグラフ、図９（ｃ）は図９（ｂ）のグラフから求めた電力と排ガス量との近似式のグラフである。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、誘引通風機（ＩＤＦ)１６の電流値から求めた電力［ｋｗ］と、排ガス量を基に求めた理論断熱空気動力（軸出力）［ｋｗ］との関係は、ほぼ一定であるため、図９（ｂ）に示すように、電力［ｋｗ］と排ガス量［ｍ３／ｍｉｎ］との関係も一定の相関関係が得られる。そこで、図９（ｂ）のグラフから電力と排ガス量との近似式を求め、この近似式を用いても精度上は問題がないことが判る。そこで、関数発生器に図９（ｃ）に示す近似式の関数を記憶しておき、誘引通風機１６の使用電力を計測して、関数発生器の近似式から排ガス量を求めるようにしてもよい。
【００５６】
以上述べたように本発明の実施の形態によれば、実測した石炭の水分量及び石炭成分の水素分から水分水素分排ガス量を求め、実測したボイラ１４の排ガス流量から水分水素分排ガス量を減算して乾排ガス量を求め、乾排ガス量損失Ｌ１及び水分水素分損失Ｌ２を求めて、損失法によりボイラ室効率を求めるので、炭の違い（燃料費、発熱量等）による燃焼状態の違いによって排ガス量の変化による影響を見事に捉えることができ、精度よくボイラ室効率を計算できる。
【符号の説明】
【００５７】
１１…ミル、１２…一次通風機、１３…空気予熱器、１４…ボイラ、１５…押込通風機、１６…誘引通風機、１７…排煙処理装置、１８…煙突、１９…ボイラ室効率算出装置、２０…水分量計測装置、２１…排ガス量計測装置、２２…排ガス温度検出器、２３…演算処理装置、２４…入力装置、２５…出力装置、２６…水分水素分排ガス量算出部、２７…発熱量補正部、２８…乾排ガス量算出部、２９…水分水素分損失量算出部、３０…排ガス量演算部、３１…乾排ガス熱損失量算出部、３２…ボイラ室効率算出部、３３…水分水素分損失算出部、３４…乾排ガス損失算出部、３５…効率算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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