(57)【要約】【課題】外乱に強い制御性能を図り、ボイラ入熱量が大きく変化した場合でも主蒸気温度が高温にならず、安定運転を継続させることができる廃棄物処理設備の主蒸気温度制御方法を提供するものである。【解決手段】廃棄物処理設備に配置されたボイラ１で発生した主蒸気を１次スーパヒータ２で加熱し、次いで減温器３で温度調節し、次いで２次スーパーヒータ５で再加熱して所定温度の主蒸気が使用先に供給され、１次スーパーヒータ２の出側の主蒸気温度と、２次スーパーヒータ５の出側の蒸気流量と、ボイラ入熱量とが加算され、その加算結果と、２次スーパーヒータ５の出側の主蒸気温度と温度設定値との温度偏差に応じて比例帯を変化させる可変ゲインを用いたＰＩＤ制御により減温器３のスプレー注水を調整して主蒸気温度をフィードバック制御し、主蒸気温度が規定温度以上になると、ＰＩＤ制御から緊急注水ロジックに切替えて減温器３のスプレー注水の増量を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物処理設備に配置されたボイラで発生した主蒸気を１次スーパヒータで加熱し、次いで減温器で温度調節し、次いで２次スーパーヒータで再加熱して所定温度の主蒸気が使用先に供給される廃棄物処理設備のボイラ主蒸気温度制御方法において、
１次スーパーヒータの出側の主蒸気温度と、２次スーパーヒータの出側の蒸気流量と、ボイラ入熱量とをフィードフォワード要素として加算され、その加算結果と、２次スーパーヒータの出側の主蒸気温度と温度設定値との温度偏差の大小に応じて比例帯のゲインを変化させる可変ゲインを用いたＰＩＤ制御により減温器のスプレー注水を調整して主蒸気温度をフィードバツク制御し、主蒸気温度が規定温度以上になると、減温器のスプレー注水をフィールドフォワード制御及びフィードバッグ制御結果から緊急注水ロジックに切替えて増量を行うことを特徴とする廃棄物処理設備の主蒸気温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉、溶融炉等を備えた廃棄物処理設備に配置されている熱回収用のボイラの入熱量が外乱により急変した場合にボイラの主蒸気温度を安定化させるための、廃棄物処理設備のボイラ主蒸気温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理設備では、都市ごみ等の一般廃棄物、カーシュレッダーダスト等の産業廃棄物等が焼却処理あるいは溶融処理され、発生した可燃性ガスは燃焼室で燃焼させ、高温の燃焼排ガスはボイラにより熱回収され、主蒸気は蒸気タービン発電装置等の使用先へ送られて利用される。使用先へ所定温度の蒸気を安定して送るために、ボイラの入熱量変化に対して主蒸気の温度を制御する方式が、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
図３は従来の主蒸気温度制御方法を適用した一例を示す系統図である。その概略は、ボイラ１からの蒸気を１次スーパーヒータ２で加熱した後、減温器３及び再加熱する２次スーパーヒータ５を経て主蒸気を出力する。減温器３では、水蒸気温度が高くなるとスプレー注水により冷却して主蒸気温度を下げて温度調節し、２次スーパーヒータ５で再加熱して所定の温度の主蒸気が使用先に供給される。
【０００４】
１次スーパーヒータ２の出側の主蒸気温度は、温度計６で計測される。また、２次スーパーヒータ５の出側の蒸気流量は流量計７で計測され、主蒸気温度は温度計８で計測される。温度計６で計測された１次スーパーヒータ２の出側の主蒸気温度と、流量計７で計測された２次スーパーヒータ５の出側の蒸気流量と、ボイラ入熱量は、それぞれゲイン要素Ｋｆを介して加算器９に入力される。加算器１０には、加算器９の出力が入力されるとともに、さらに温度計８で検出した２次スーパーヒータ２の出側の主蒸気温度と温度設定値の偏差によるＰＩＤ制御の出力が入力される。この場合、偏差に対して一定の比例帯のゲインが設定されている。加算器１０の出力によりスプレー注水弁４の開度を制御して、減温器３のスプレー注水により主蒸気温度を調節する。
【０００５】
なお、特許文献１においては、主蒸気流量のフィードフォワード系に１次スーパーヒータの伝熱関数とほぼ近似の伝達関数を持ったフィードフォワード要素を介入することにより、ボイラに対する入熱量が変化しても減温器の出口温度が変化しないようにしたものである。
【０００６】
また、特許文献２には、ボイラの蒸気温度制御方法として、ボイラの出口蒸気温度を１段もしくは２段の過熱低減器あるいはダンパよって制御しており、それらに対応した、注水流量、過熱低減器への流量分、ダンパ開度等の制御入力の変化に対する出口蒸気温度応答の時定数およびゲインがボイラ負荷によって変化するボイラの蒸気温度制御系において、前記過熱低減器あるいはダンパに対応して設けた蒸気温度調節計の比例帯のゲインをボイラ負荷に応じて可変とすることが開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−８３１０６号公報
【特許文献２】特開昭５４−４７００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
廃棄物を焼却処理や溶融処理する廃棄物処理設備では、処理する廃棄物が一般廃棄物、産業廃棄物など多種多様で廃棄物組成が大きく変化するので、質や水分量などに大きなバラツキがあることからカロリーが一定せず、しかも、熱源が廃棄物によるものであるために、ボイラ前段の燃焼室の入熱量が変動するために、その変動がボイラ入熱量の変動につながり、その結果、主蒸気温度の制御範囲が大きくなり、従来のフィードフォワード及びフィードバック制御では、充分収束させることができずに主蒸気温度の異常高に至って設備停止していた。
【０００８】
また、ボイラ入熱量に基づくフィードフォワード制御を主に効かせると、ボイラ入熱量が急激に増加あるいは減少したときに、必要以上にスプレー注水量を増減させることになって逆に主蒸気温度の変化を増幅させてしまい、また、効かせ方のパラメータ調整も難しいという難点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、外乱に強い制御性能を図り、ボイラ入熱量が大きく変化した場合でも主蒸気温度が高温にならず、安定運転を継続させることができる廃棄物処理設備のボイラ主蒸気温度制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、廃棄物処理設備に配置されたボイラで発生した主蒸気を１次スーパヒータで加熱し、次いで減温器で温度調節し、次いで２次スーパーヒータで再加熱して所定温度の主蒸気が使用先に供給される廃棄物処理設備のボイラ主蒸気温度制御方法において、１次スーパーヒータの出側の主蒸気温度と、２次スーパーヒータの出側の蒸気流量と、ボイラ入熱量とをフィードフォワード要素として加算され、その加算結果と、２次スーパーヒータの出側の主蒸気温度と温度設定値との温度偏差の大小に応じて比例的帯のゲインを変化させる可変ゲインを用いたＰＩＤ制御により減温器のスプレー注水を調整して主蒸気温度をフィードバック制御し、主蒸気温度が規定温度以上になると、減温器のスプレー注水をフィードフォワード制御及びフィードバック制御結果から緊急注水ロジックに切替えて増量を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
従来、ボイラ入熱量が急激に変動した場合に、ボイラの主蒸気温度が異常に高くなる場合があったが、本発明は、ボイラ入熱量に基づくフィードフォワード制御の効かせ方を抑えて、状態変化を二次スーパーヒーターの出側の主蒸気温度と温度設定値との温度偏差に対する比例帯のゲインを自動調整することでフィードバック制御の追従性を強化したＰＩＤ制御によって主蒸気温度が異常に高くならなくなり、継続して安定運転を行うことができる。
【００１２】
また、フィードフォワード制御では対応できなかった、設備の経済的な変化への対応が、主蒸気温度のフィードバック制御のＰＩＤ制御＋比例帯の可変ゲインでプロセスの状態量に対して自動調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の制御方法について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の主蒸気温度制御方法を適用した系統図である。
【００１５】
廃棄物処理設備に配置されたボイラ１で発生した蒸気を１次スーパーヒータ２で加熱した後、スプレー注水弁４の開度を調整して減温器３でスプレー注水して温度調節し、２次スーパーヒータ５で再加熱して所定の温度の主蒸気が蒸気タービン発電装置等の使用先に供給される。
【００１６】
１次スーパーヒータ２の出側の主蒸気温度は、温度計６で計測される。また、２次スーパーヒータ５から出た蒸気は、その流量が流量計７で計測されるとともに、主蒸気温度が温度計８で計測される。
【００１７】
温度計６で計測された１次スーパーヒータ２の出側の主蒸気温度と、流量計７で計測された２次スーパーヒータ５の出側の蒸気流量と、ボイラに導入されるボイラ入熱量は、それぞれゲイン要素Ｋｆを介して加算器９に入力される。
【００１８】
加算器９の出力は加算器１０に入力される。それとともに、さらに加算器１０には、温度計８で検出した２次スーパーヒータ５の出側の主蒸気温度と温度設定値の温度偏差が比例帯の可変ゲインを介したＰＩＤ制御結果が出力され、切替スイッチ１１を経て、スプレー注水弁４の開度を制御する。本発明では、ボイラ入熱量に基づくフィードフォワード制御の効かせ方を抑えた分を補うために、主蒸気温度のフィードバックのＰＩＤ制御において、温度偏差に応じて変化させる比例帯の可変ゲインを用いることによって制御性を高めることができる。従来、比例帯のゲインは一定に設定していたが、本発明の比例帯を可変ゲインとすることで、ボイラ入熱量が大きく変化しても、主蒸気温度の振れ幅を早期に収束させることができるようになった。
【００１９】
さらに、本発明では、主蒸気温度のフィードバック制御を通常のＰＩＤ制御に温度偏差による比例帯の可変ゲインを組み合わせて制御を行っているが、ボイラ入熱量の変動が制御速度より大きい場合は、規定温度以上でＰＩＤ制御から緊急注水に切替えて、スプレー注水を強制的に増量し、その結果として、主蒸気温度が異常に高くなるのを回避させることが可能となる。主蒸気温度が規定温度以上になると、ＰＩＤ制御から緊急注水ロジックに切替える。そのため、温度計８で検出した２次スーパーヒータ２の出口主蒸気温度が高くなって規定温度を超えると、緊急注水ロジックに切り替わり、切替スイッチ１１が緊急注水側に切り替わって、減温器３のスプレー注水弁４の開度が大きく開かれて温度を下げるように制御される。なお、万一に備えて、主蒸気温度が設備停止温度を超えると、設備を緊急停止させるようにしておく。
【００２０】
図２は本発明による主蒸気温度制御の追従性についての説明図である。図２において、主蒸気温度が温度設定値から規定温度の範囲内では比例帯の可変ゲインにしたがって、切替スイッチ１１のＰＩＤ制御によりスプレー注水弁４の開度が調整される。
【００２１】
ボイラの入熱量が急激に増加してボイラの入熱量が増加し、主蒸気温度が急激に上昇して規定温度を超えると、緊急注水ロジックに切り替わり、切替スイッチ１１が緊急注水側に切り替わって、スプレー注水弁４の開度を大きくして緊急注水されて温度を下げるように制御される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の主蒸気温度制御方法を適用した系統図である。
【図２】本発明による主蒸気温度制御の追従性についての説明図である。
【図３】従来の主蒸気温度制御方法を適用した一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：ボイラ
２：１次スーパーヒータ
３：減温器
４：スプレー注水弁
５：２次スーパーヒータ
６：温度計
７：流量計
８：温度計
９：加算器
１０：加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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