(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体の収熱に対する火炉収熱割合が上昇傾向から下降傾向へ推移する場合に最大となる状態値を火炉収熱割合基準値として記憶し、該火炉収熱割合基準値から相対的に前記火炉収熱割合が所定割合だけ低下したことを検知し、スートブロワ起動指令を出力するよう構成したことを特徴とするボイラのスートブロワ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラのスートブロワ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３はボイラの一例を表わすものであって、図３中、１は火炉１ａと後部伝熱部１ｂとを有するボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉１ａ内へ燃料を噴射して燃焼させるバーナ、３は一次過熱器、４は二次過熱器、５は三次過熱器、６は最終過熱器、７は一次再熱器、８は二次再熱器、９は節炭器であり、バーナ２からボイラ本体１の火炉１ａ内へ燃料を噴射して燃焼させることにより、燃焼ガスを生成し、生成された燃焼ガスを流通させ、二次過熱器４、三次過熱器５、最終過熱器６、二次再熱器８、一次過熱器３、一次再熱器７及び節炭器９と熱交換させ、熱交換した後の排ガスを排ガスダクト１０へ流出させ、下流側に設けられた脱硝、脱硫等の排煙処理装置（図示せず）で窒素酸化物や硫黄酸化物等を除去した後、大気へ放出するようになっている。
【０００３】
一方、図４は前述のボイラの給水・蒸気系統を表わすものであり、ボイラ給水は、燃料が燃焼されるボイラ本体１の火炉１ａの炉壁に形成される蒸発器１１で加熱され、ノーズ部１２を経て、汽水分離器１３で水と蒸気に分離され、該汽水分離器１３で水と分離された蒸気は、ボイラ本体１の天井並びに後部伝熱部周壁１４を通過し、一次過熱器３、二次過熱器４、三次過熱器５及び最終過熱器６で過熱され、高圧タービン１５へ導かれ、該高圧タービン１５が駆動されて発電が行われると共に、前記高圧タービン１５を駆動した後の蒸気は、一次再熱器７及び二次再熱器８へ導かれ、該一次再熱器７及び二次再熱器８で再熱された後、中・低圧タービン１６へ導入され、該中・低圧タービン１６が駆動されて発電が行われ、前記中・低圧タービン１６を駆動した後の蒸気は、復水器１７へ導かれてボイラ給水に戻され、該ボイラ給水は、復水脱塩装置１８と低圧給水加熱器１９と脱気器２０とを経由し、給水ポンプ２１により高圧給水加熱器２２を介して節炭器９へ圧送され、該節炭器９で加熱され、前記蒸発器１１へ送給され、循環されるようになっている。
【０００４】
ところで、石炭焚のボイラの場合、燃料としての石炭の燃焼に伴って灰が発生し、火炉１ａの炉壁内面、並びに一次過熱器３、二次過熱器４、三次過熱器５、最終過熱器６、一次再熱器７、二次再熱器８、節炭器９等の各種伝熱管表面に付着するが、このように火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面に灰が付着すると、ボイラ本体１における収熱が低下してしまうため、ボイラ本体１の火炉１ａ内並びに後部伝熱部１ｂ内の所要箇所に、図５に示されるようなスートブロワ２３を配設し、該スートブロワ２３により蒸気等の噴霧媒体２４を火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面に吹き付け、付着した灰を吹き払って除去するようにしている。
【０００５】
前記スートブロワ２３は、例えば、図５に示される如く、先端部にその軸心方向と直角な方向へ蒸気等の噴霧媒体２４を噴射する噴射孔２５が形成されたランスチューブ２６を進退動可能に配設してなる構成を有している。ここで、前記ランスチューブ２６は、支持架台２７上に設置されたボックス型のビーム２８内に収容され、ポペットバルブ２９を介し噴霧媒体２４が供給されるようにした固定のフィードチューブ３０に対し摺動自在に外嵌されており、該フィードチューブ３０とビーム２８前端のフロントサポート３１とにより支持されるようになっている。又、前記ランスチューブ２６の後端には、前記フィードチューブ３０を気密に且つ摺動自在に貫通せしめるようにしたキャリッジ３２が装着されており、該キャリッジ３２に一体的に組み付けられたモータ等の駆動装置３３により、前記ビーム２８内の天井面に取り付けられたラック３４と噛合した駆動ピニオン３５が回転駆動されて前記キャリッジ３２がランスチューブ２６と共に進退動するようになっており、しかも、その進退動に際し図示していないギア機構を介して前記ランスチューブ２６がその軸心回りに旋回されるようになっている。
【０００６】
一方、前記火炉１ａ、一次過熱器３、二次過熱器４、三次過熱器５、最終過熱器６、一次再熱器７、二次再熱器８、節炭器９それぞれにおける収熱は、それぞれの入側と出側における蒸気の圧力と温度とに基づいて求めることができ、一般に、火炉１ａにおける収熱が全体の略四割程度を占めると共に、全体の収熱に対する火炉収熱割合が灰による汚れの進行に伴って低下しやすく、スートブロワ２３の動作判定基準として使用可能であるため、従来の場合、前記スートブロワ２３の制御装置は、図６に示される如く、ボイラ負荷指令３６に基づき火炉収熱割合しきい値３７を求めて出力する関数発生器３８と、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９と前記関数発生器３８から出力される火炉収熱割合しきい値３７との火炉収熱割合偏差４０を求めて出力する減算器４１と、該減算器４１から出力される火炉収熱割合偏差４０が予め設定された値（例えば、−１．５［％］）より小さくなった場合に「１」の信号をスートブロワ起動指令４２として出力するシグナルモニタスイッチ４３とを備えてなる構成を有している。
【０００７】
尚、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９は、負荷が高くなるほど若干低くなる傾向を示すことから、前記関数発生器３８には、図７に示されるように、ボイラ負荷指令３６の増減に対し略反比例させる形で火炉収熱割合しきい値３７を増減させるような関数を入力してある。
【０００８】
図６に示される従来の制御装置においては、関数発生器３８においてボイラ負荷指令３６に基づき火炉収熱割合しきい値３７が求められて減算器４１へ出力され、該減算器４１において全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９と前記関数発生器３８から出力される火炉収熱割合しきい値３７との火炉収熱割合偏差４０が求められてシグナルモニタスイッチ４３へ出力され、該シグナルモニタスイッチ４３において前記減算器４１から出力される火炉収熱割合偏差４０が予め設定された値（例えば、−１．５［％］）より小さくなった場合に「１」の信号がスートブロワ起動指令４２として出力され、図５に示されるスートブロワ２３のランスチューブ２６がボイラ本体１内へ挿入されつつその軸線を中心に回転して行き、火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面に蒸気等の噴霧媒体２４が吹き付けられ、付着した灰の除去が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如き従来のスートブロワ２３の制御装置では、ボイラ負荷指令３６に応じたある一定の火炉収熱割合しきい値３７しか設定されておらず、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が火炉収熱割合しきい値３７よりある程度低くなった場合にスートブロワ２３を起動するのみで、燃料として使用される石炭の炭種が変化した場合については考慮されていないため、収熱が比較的高い炭種の石炭が燃料として使用された場合、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が火炉収熱割合しきい値３７よりある程度低くなるまでに時間を要し、スートブロワ２３の動作回数が少なくなってしまい、灰が固まって取れなくなり、ボイラ本体１に悪影響を及ぼす虞がある一方、逆に、収熱が比較的低い炭種の石炭が燃料として使用された場合には、常時、火炉収熱割合しきい値３７近辺での運転となり、頻繁にスートブロワ２３が動作し、蒸気等の噴霧媒体２４の消費量が増えコストアップにつながると共に、火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面の噴霧媒体２４によるエロージョンが発生するという問題を有していた。
【００１０】
尚、このような問題に対処するためには、炭種毎に火炉収熱割合しきい値３７を変化させることも考えられるが、これには非常に手間と時間がかかると共に、炭種変更時の運転確認等も必要でコスト面で折り合いがつきにくく、又、未知の炭種については事前に設定することができず、実施は困難となっていた。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑み、炭種毎にしきい値を設定したりすることなく、どのような炭種に対してもスートブロワの動作回数を最適化し得、灰の固着によるボイラ本体への悪影響を回避し得、且つ噴霧媒体の消費量削減並びに火炉の炉壁内面や各種伝熱管表面の噴霧媒体によるエロージョンの発生防止を図り得るボイラのスートブロワ制御装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、全体の収熱に対する火炉収熱割合が上昇傾向から下降傾向へ推移する場合に最大となる状態値を火炉収熱割合基準値として記憶し、該火炉収熱割合基準値から相対的に前記火炉収熱割合が所定割合だけ低下したことを検知し、スートブロワ起動指令を出力するよう構成したことを特徴とするボイラのスートブロワ制御装置にかかるものである。
【００１３】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１４】
全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合が上昇傾向から下降傾向へ推移する場合に最大となる状態値が火炉収熱割合基準値として記憶され、該火炉収熱割合基準値から相対的に前記火炉収熱割合が所定割合だけ低下したことが検知されると、スートブロワ起動指令が出力され、スートブロワがボイラ本体内へ挿入され、火炉の炉壁内面や各種伝熱管表面に噴霧媒体が吹き付けられ、付着した灰の除去が行われる。
【００１５】
この結果、炭種毎にしきい値を設定したりする必要は全くなくなり、収熱が比較的高い炭種の石炭が燃料として使用された場合であっても、スートブロワの動作回数が少なくなってしまうことはなく、灰が固まって取れなくなる心配もなく、ボイラ本体に悪影響を及ぼすようなことが避けられる一方、逆に、収熱が比較的低い炭種の石炭が燃料として使用された場合にも、頻繁にスートブロワが動作してしまうことが避けられ、噴霧媒体の消費量が削減されコストダウンにつながると共に、火炉の炉壁内面や各種伝熱管表面の噴霧媒体によるエロージョンの発生も防止可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が上昇傾向から下降傾向へ推移する場合に最大となる状態値を火炉収熱割合基準値３７’として記憶し、該火炉収熱割合基準値３７’から相対的に前記火炉収熱割合３９が所定割合ΔＱだけ低下したことを検知し、スートブロワ起動指令４２’を出力するよう構成したものである。
【００１８】
本図示例の場合、
スートブロワ動作中信号４４とボイラ負荷変化中信号４５との論理和信号４６を出力するＯＲ回路４７と、
該ＯＲ回路４７から出力される論理和信号４６の否定信号４８を出力するＮＯＴ回路４９と、
該ＮＯＴ回路４９から出力される否定信号４８が「１」の場合（スートブロワ２３が動作中ではなく且つボイラ負荷変化中でない場合）に、図１中、ａ側に切り換えられ、後述する高選択器５２から出力される高選択信号としての火炉収熱割合基準値３７’を比較信号５０として出力する一方、前記ＮＯＴ回路４９から出力される否定信号４８が「０」の場合（スートブロワ２３が動作中であるか、又はボイラ負荷変化中である場合）に、図１中、ｂ側に切り換えられ、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９を比較信号５０として出力する切換器５１と、
該切換器５１から出力される比較信号５０と全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９とのうち高い方を火炉収熱割合基準値３７’として出力する高選択器５２と、
全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９と前記高選択器５２から出力される火炉収熱割合基準値３７’との火炉収熱割合偏差４０’を求めて出力する減算器４１’と、
該減算器４１’から出力される火炉収熱割合偏差４０’が予め設定された値（例えば、−１．５［％］）より小さくなった場合に「１」の信号をスートブロワ起動指令４２’として出力するシグナルモニタスイッチ４３’と
を備えている。
【００１９】
尚、前記スートブロワ動作中信号４４はオフディレイタイマ５３を介してＯＲ回路４７へ入力することにより、スートブロワ２３による灰の除去動作が完了してから所要時間経過後に、スートブロワ動作中信号４４が「１」から「０」に切り換るようにし、又、前記ボイラ負荷変化中信号４５はオフディレイタイマ５４を介してＯＲ回路４７へ入力することにより、ボイラ負荷が変化している状態から一定となった際、所要時間経過後に、ボイラ負荷変化中信号４５が「１」から「０」に切り換るようにしてあり、このようにすることにより、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が、スートブロワ２３の動作或いはボイラ負荷変化に伴って変動している状態を避け、ある程度安定してから火炉収熱割合基準値３７’の切換が行われるようにしてある。
【００２０】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２１】
スートブロワ２３が動作中ではなく且つボイラ負荷変化中でない場合、スートブロワ動作中信号４４とボイラ負荷変化中信号４５は共に「０」であって、ＯＲ回路４７から「０」の論理和信号４６がＮＯＴ回路４９へ出力され、該ＮＯＴ回路４９から「１」の否定信号４８が切換器５１へ出力されており、該切換器５１は、図１中、ａ側に切り換えられる。
【００２２】
これにより、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が上昇傾向にある状態では、高選択器５２からは火炉収熱割合３９がそのまま火炉収熱割合基準値３７’として減算器４１’へ出力され、該減算器４１’からシグナルモニタスイッチ４３へ出力される火炉収熱割合偏差４０’は「０」となり、スートブロワ起動指令４２’は出力されない。
【００２３】
しかし、火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面に灰が付着し、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が上昇傾向から下降傾向へ推移した場合、前記高選択器５２においては、切換器５１から出力される比較信号５０と火炉収熱割合３９とのうち高い方が火炉収熱割合基準値３７’として出力されるため、火炉収熱割合３９が上昇傾向から下降傾向へ推移する場合に最大となる状態値が火炉収熱割合基準値３７’として記憶されたまま出力される形となり、この状態で、前記火炉収熱割合３９がそのまま下降を続けて行き、火炉収熱割合基準値３７’から相対的に前記火炉収熱割合３９が所定割合ΔＱだけ低下したことが、減算器４１’から出力される火炉収熱割合偏差４０’に基づきシグナルモニタスイッチ４３’において検知されると、該シグナルモニタスイッチ４３’からスートブロワ起動指令４２’が出力され、図５に示されるスートブロワ２３のランスチューブ２６がボイラ本体１内へ挿入されつつその軸線を中心に回転して行き、火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面に蒸気等の噴霧媒体２４が吹き付けられ、付着した灰の除去が行われる。
【００２４】
前記シグナルモニタスイッチ４３’からスートブロワ起動指令４２’が出力されてスートブロワ２３が動作を開始しスートブロワ動作中信号４４が「０」から「１」になると、ＯＲ回路４７から「１」の論理和信号４６がＮＯＴ回路４９へ出力され、該ＮＯＴ回路４９から「０」の否定信号４８が切換器５１へ出力され、該切換器５１は、図１中、ｂ側に切り換えられ、前記高選択器５２からはその時点での火炉収熱割合３９がそのまま出力され、それまでの最大の状態値としての火炉収熱割合基準値３７’がリセットされる形となる。
【００２５】
尚、ボイラ負荷が一定の状態から変化し始め、ボイラ負荷変化中信号４５が「０」から「１」になった場合にも、火炉収熱割合３９は変化するため、前述と同様、切換器５１は、図１中、ｂ側に切り換えられ、前記高選択器５２からはその時点での火炉収熱割合３９がそのまま出力され、それまでの最大の状態値としての火炉収熱割合基準値３７’がリセットされる形となる。
【００２６】
前記スートブロワ２３の動作が完了し且つボイラ負荷変化中でなく、スートブロワ動作中信号４４とボイラ負荷変化中信号４５が共に「０」になると、前述と同様に、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が上昇傾向から下降傾向へ推移する場合に最大となる状態値が火炉収熱割合基準値３７’として記憶され、該火炉収熱割合基準値３７’から相対的に前記火炉収熱割合３９が所定割合ΔＱだけ低下したことが検知されると、スートブロワ起動指令４２’が出力され、図５に示されるスートブロワ２３がボイラ本体１内へ挿入されつつその軸線を中心に回転して行き、火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面に蒸気等の噴霧媒体２４が吹き付けられ、付着した灰の除去が行われ、以下、同様の操作が繰り返される。
【００２７】
例えば、図２に示す如く、ボイラ負荷がある一定の状態から低下した後、再び一定の状態に保持されるような場合に、全体の収熱に対する実際の火炉収熱割合３９が図示されるように変化したとすると、火炉収熱割合基準値３７’は図示されるように変化する形となり、前記火炉収熱割合３９が火炉収熱割合基準値３７’から相対的に所定割合ΔＱだけ低下した時点で、スートブロワ２３が起動されることとなる。
【００２８】
この結果、炭種毎にしきい値を設定したりする必要は全くなくなり、収熱が比較的高い炭種の石炭が燃料として使用された場合であっても、スートブロワ２３の動作回数が少なくなってしまうことはなく、灰が固まって取れなくなる心配もなく、ボイラ本体１に悪影響を及ぼすようなことが避けられる一方、逆に、収熱が比較的低い炭種の石炭が燃料として使用された場合にも、頻繁にスートブロワ２３が動作してしまうことが避けられ、蒸気等の噴霧媒体２４の消費量が削減されコストダウンにつながると共に、火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面の噴霧媒体２４によるエロージョンの発生も防止可能となる。
【００２９】
こうして、炭種毎にしきい値を設定したりすることなく、どのような炭種に対してもスートブロワ２３の動作回数を最適化し得、灰の固着によるボイラ本体１への悪影響を回避し得、且つ噴霧媒体の消費量削減並びに火炉１ａの炉壁内面や各種伝熱管表面の噴霧媒体２４によるエロージョンの発生防止を図り得る。
【００３０】
尚、本発明のボイラのスートブロワ制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボイラのスートブロワ制御装置によれば、炭種毎にしきい値を設定したりすることなく、どのような炭種に対してもスートブロワの動作回数を最適化し得、灰の固着によるボイラ本体への悪影響を回避し得、且つ噴霧媒体の消費量削減並びに火炉の炉壁内面や各種伝熱管表面の噴霧媒体によるエロージョンの発生防止を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の制御ブロック図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例におけるボイラ負荷と火炉収熱割合と火炉収熱割合基準値との推移を表わす線図である。
【図３】一般的なボイラの一例を表わす全体概要構成図である。
【図４】図３に示されるボイラの給水・蒸気系統を表わす概要構成図である。
【図５】スートブロワの一例を表わす側面図である。
【図６】従来のスートブロワ制御装置の一例を表わす制御ブロック図である。
【図７】図６に示される関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【符号の説明】
１    ボイラ本体
１ａ  火炉
１ｂ  後部伝熱部
２３    スートブロワ
２４    噴霧媒体
３７’  火炉収熱割合基準値
３９    火炉収熱割合
４０’  火炉収熱割合偏差
４２’  スートブロワ起動指令
ΔＱ    所定割合
【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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