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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-32497(P2021-32497A)
(43)【公開日】2021年3月1日
(54)【発明の名称】スートブロワの制御システム
(51)【国際特許分類】
   F23J 3/00 20060101AFI20210201BHJP
【FI】
   F23J3/00 101A
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2019-153910(P2019-153910)
(22)【出願日】2019年8月26日
(11)【特許番号】特許第6808001号(P6808001)
(45)【特許公報発行日】2021年1月6日
(71)【出願人】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱パワー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000442
【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】土井 智弘
(72)【発明者】
【氏名】権藤 宏
【テーマコード(参考)】
3K261
【Fターム(参考)】
3K261GB03
3K261GB12
(57)【要約】
【課題】伝熱管の蒸気温度の変化を抑えつつ、スートブロワの運転効率を高める。
【解決手段】伝熱管(6)の表面に蒸気を噴射するスートブロワ(30)と、伝熱管の蒸気入口温度(Tin)を検出する入口温度センサ(20d)と、伝熱管の蒸気出口温度(Tout)を検出する出口温度センサ(20e)と、コントローラ(100)と、を備えたスートブロワの制御システムにおいて、コントローラは、スートブロワの運転中の第1の時点における蒸気入口温度と蒸気出口温度との差である第1の温度差(ΔT1)と、スートブロワの運転中の第2の時点における蒸気入口温度と蒸気出口温度との差である第2の温度差(ΔT2)との差分である温度変化値(dT)を求め、当該温度変化値が目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とする。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボイラ内に設けられた伝熱管の表面に蒸気を噴射するスートブロワと、前記伝熱管の蒸気入口温度を検出する入口温度センサと、前記伝熱管の蒸気出口温度を検出する出口温度センサと、前記入口温度センサおよび前記出口温度センサから入力される各検出信号に基づいて前記スートブロワの運転を制御するコントローラと、を備えたスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラは、
前記スートブロワの運転中の第1の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第1の温度差と、前記スートブロワの運転中の第2の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第2の温度差との差分である温度変化値を求め、当該温度変化値が目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項2】
請求項1に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラは、前記温度変化値を所定の期間に亘って積算して積算値を求め、当該積算値が前記目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項3】
請求項2に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記スートブロワが複数設けられ、
前記コントローラは、前記スートブロワ毎に前記スートブロワの運転間隔を決定し、当該運転間隔に従って複数の前記スートブロワをそれぞれ独立して制御することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項4】
請求項1〜3の何れか1項に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記目標値が前記ボイラの操作モードと対応付けて予め複数設定されており、
前記コントローラは、外部から入力された前記操作モードと対応する前記目標値に基づいて、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項5】
請求項1〜3の何れか1項に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記スートブロワの噴霧蒸気圧力が前記ボイラの操作モードと対応付けて予め複数設定されており、
前記コントローラは、外部から入力された前記操作モードに応じて、前記スートブロワの噴霧蒸気圧力を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項6】
請求項1〜3の何れか1項に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記スートブロワの回転速度が前記ボイラの操作モードと対応付けて予め複数設定されており、
前記コントローラは、外部から入力された前記操作モードに応じて、前記スートブロワの回転速度を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項7】
請求項2または3に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラと接続され、前記伝熱管の温度情報を表示するモニタをさらに備え、
前記コントローラは、前記モニタに、前記スートブロワの配置と対応するように前記積算値を表示させることを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項8】
請求項7に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラは、外部から入力される前記ボイラの燃料情報と対応付けて記憶すると共に、前記モニタに、前記積算値を前記ボイラに投入される燃料の種類毎に表示することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スートブロワの制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
微粉炭等の固体燃料を燃焼させるボイラは、紛体化した固体燃料を燃料バーナから火炉内に噴射し、火炉内で燃焼させる。ボイラには過熱器や再熱器を構成する多数の伝熱管が設けられており、ボイラ運転中に燃焼した灰等はクリンカとして伝熱管に付着する。伝熱管にクリンカが付着したままボイラの運転を継続すると、伝熱管の熱交換効率が低下する。そのため、定期的にスートブロワを運転して、伝熱管に付着したクリンカを除去している。
【0003】
スートブロワの制御方法として、例えば特許文献1には、スートブロワを作動させた時のボイラ出口の蒸気温度を測定し、同測定値と所定の制御値からのずれのうち最大のずれの変動幅を求め、その最大変動幅の範囲によって次にスートブロワが作動する際の噴射流体圧力を、前回の噴射流体圧力から増減させて変化させることが記載されている。
【0004】
この特許文献1に記載の制御方法によれば、スートブロワの噴射流体圧力を調整できるため、スートブロワの作動によるボイラ出口の蒸気温度および蒸気圧力の変動を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3615776号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1ではスートブロワの運転間隔が固定されているため、スートブロワを効率良く運転するためには、改善の余地がある。
【0007】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、スートブロワの作動による伝熱管の蒸気温度の変化を抑えつつ、スートブロワの運転効率を高めることが可能なスートブロワの制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、代表的な本発明は、ボイラ内に設けられた伝熱管の表面に蒸気を噴射するスートブロワと、前記伝熱管の蒸気入口温度を検出する入口温度センサと、前記伝熱管の蒸気出口温度を検出する出口温度センサと、前記入口温度センサおよび前記出口温度センサから入力される各検出信号に基づいて前記スートブロワの運転を制御するコントローラと、を備えたスートブロワの制御システムにおいて、前記コントローラは、前記スートブロワの運転中の第1の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第1の温度差と、前記スートブロワの運転中の第2の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第2の温度差との差分である温度変化値を求め、当該温度変化値が目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るスートブロワの制御システムによれば、スートブロワの作動による伝熱管の蒸気温度の変化を抑えつつ、スートブロワの運転効率を高めることができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明が適用されるボイラの全体構成を示す側面図である。
図2】ボイラの水蒸気系統図である。
図3】スートブロワの構造を模式的に示す図である。
図4】コントローラの電気的構成を示すブロック図である。
図5】第1実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。
図6A】従来のスートブロワの運転スケジュールを示す図である。
図6B】第1実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールを示す図である。
図7】モニタの表示例を示す図である。
図8】モニタの次ページの表示例を示す図である。
図9】第2実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。
図10】操作モードと目標値との対応関係を示す図である。
図11】第3実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。
図12】操作モードと噴霧蒸気圧力との対応関係を示す図である。
図13】第4実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。
図14】操作モードと回転速度との対応関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(第1実施形態)
以下、本発明に係るスートブロワの制御システムの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明が適用されるボイラの全体構成を示す側面図である。図1に示すように、ボイラ1は、火炉2と、ケージ部3と、火炉2とケージ部3とを繋ぐ副側壁4と、を備える。火炉2には、火炉2内に空気を吹き込む風箱5が備えられ、風箱5内には、火炉2内に固体燃料である微粉炭を吹き込んで燃焼させるためのバーナ(図示省略)が備えられている。また、火炉2、副側壁4およびケージ部3の内部には、多数の伝熱管(伝熱管群)6からなる熱交換器が複数設置されている。なお、これら熱交換器は、一次過熱器13、二次過熱器14、三次過熱器15、一次再熱器16、二次再熱器17、節炭器10を含む(図2参照)。
【0012】
風箱5から火炉2内に空気を導入しながら、バーナから燃料を噴射して火炉2内で微粉炭が燃焼すると、高温の燃焼ガスが発生する。火炉2内で発生した燃焼ガスは、火炉2、副側壁4およびケージ部3の順に流れ、最後は図示しない煙突を経て外部に排出される。高温の燃焼ガスは、火炉2、副側壁4およびケージ部3を流れる過程で伝熱管6内の流体と熱交換する。これにより、高温の過熱蒸気が生成される。
【0013】
次に、ボイラ1の水蒸気系統について説明する。図2は、図1に示すボイラ1の水蒸気系統図である。図2に示すように、給水ラインより供給された給水は、節炭器10、火炉壁(水壁)11、汽水分離器12、一次過熱器13、二次過熱器14、三次過熱器15の順に流れる間に燃焼ガスと熱交換されて高温・高圧の過熱蒸気となり、高圧タービン18に供給される。さらに、高圧タービン18から取り出された蒸気は、一次再熱器16、二次再熱器17の順に流れる間に燃焼ガスと熱交換されて再熱蒸気となり、低圧タービン19に供給された後、復水器へと戻される。なお、各熱交換器の蒸気出入口には、蒸気温度を検出するための温度センサ20a〜20iが設けられている。
【0014】
図1に戻って、ボイラ1には、多数のスートブロワ30A,B,C・・・,40A,B,C・・・が設けられている。なお、以下の説明において、スートブロワ30A,B,C・・・を区別する必要がない場合、単にスートブロワ30と表記する場合がある。スートブロワ40A,B,C・・・についても同様である。
【0015】
スートブロワ30は各熱交換器10,13,14,15,16,17を構成する各伝熱管6の表面に付着したクリンカを除去するためのものであり、スートブロワ40は火炉壁11の内壁に付着したクリンカを除去するためのものである。
【0016】
次に、スートブロワ30の構造について説明する。図3は、図1に示すスートブロワ30の構造を模式的に示す図である。なお、スートブロワ40はスートブロワ30と構造が同じであるため、説明を省略する。
【0017】
図3に示すように、スートブロワ30は、噴霧孔33,34を有するノズルブロック32と、先端がノズルブロック32に連結されたスートブロワチューブ(内部をスートブロワ用蒸気が流通するチューブ)31と、モータ38と、を備える。なお、モータ38とスートブロワチューブ31とは図示しない歯車等の動力伝達機構を介して連結されており、モータ38の回転により、スートブロワチューブ31の中心軸回りの回転と抜き差し方向(軸方向)への移動とが可能となっている。
【0018】
モータ38は、コントローラ100からの指令に基づき、インバータ39を介して駆動される。スートブロワチューブ31の後端は噴霧蒸気供給ライン35に接続されており、蒸気圧力調節弁37により調整された圧力の蒸気がスートブロワチューブ31を流通し、噴霧孔33,34から火炉2内に噴霧される構成となっている。噴霧孔33,34から伝熱管6に蒸気が噴霧されることで、伝熱管6に付着したクリンカが除去される。圧力センサ36の検出信号はコントローラ100に入力され、コントローラ100により蒸気圧力調節弁37が所望の開度に制御される。これにより、スートブロワ30から噴霧される蒸気の圧力と流量が調整される。
【0019】
図4は、コントローラ100の電気的構成を示すブロック図である。図4に示すように、コントローラ100は、後述するスートブロワ30,40の運転スケジュールを決定するための演算等を行うCPU100a、CPU100aによる演算を実行するためのプログラムを格納するROMやHDD等の記憶装置100b、CPU100aがプログラムを実行する際の作業領域となるRAM100c、および他の機器とデータを送受信する際のインタフェースである通信インタフェース(通信I/F)100dを含むハードウェアと、記憶装置100bに記憶され、CPU100aにより実行されるソフトウェアとから構成される。コントローラ100の各機能は、CPU100aが、記憶装置100bに格納された各種プログラムをRAM100cにロードして実行することにより、実現される。
【0020】
コントローラ100には、節炭器10の給水入口温度を検出する温度センサ20a、火炉壁11の冷却水入口温度を検出する温度センサ20b、一次過熱器13の蒸気入口温度を検出する温度センサ20c、一次過熱器13の蒸気出口温度(二次過熱器14の蒸気入口温度)を検出する温度センサ20d、二次過熱器14の蒸気出口温度(三次過熱器15の蒸気入口温度)を検出する温度センサ20e、三次過熱器15の蒸気出口温度を検出する温度センサ20f、一次再熱器16の蒸気入口温度を検出する温度センサ20g、一次再熱器16の蒸気出口温度(二次再熱器17の蒸気入口温度)を検出する温度センサ20h、および二次再熱器17の蒸気出口温度を検出する温度センサ20iからの検出信号が入力される。また、ボイラ1に投入される石炭の種類に関する情報や、操作モードの情報もコントローラ100に入力される。
【0021】
そして、コントローラ100は、以下に述べるスートブロワ30,40の運転スケジュールに従って、所望のスートブロワ30,40のインバータ39を駆動してモータ38を回転させるよう制御する。即ち、コントローラ100は、各スートブロワ30,40の運転を個別に制御している。
【0022】
また、コントローラ100には圧力センサ36からの検出信号が入力され、コントローラ100は、その検出信号に基づいて蒸気圧力調節弁37の開度を制御している。なお、コントローラ100はモニタ50と接続されており、コントローラ100による演算結果はモニタ50に適宜表示されるよう構成されている(図7,8参照)。
【0023】
次に、スートブロワ30,40の運転スケジュールの決定処理の手順について説明する。図5は、スートブロワ30,40の運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。コントローラ100は、図5に示す処理をスートブロワ30,40の運転毎に実行し、今回の運転スケジュールにおける最初のスートブロワ30の運転から所定の期間(本実施形態では3日間)が経過すると、次回の3日間のスートブロワ30,40の運転スケジュールを作成する。なお、ボイラ1起動時における最初の3日間のスートブロワ30,40の運転スケジュールは予め設定されており、例えば本実施形態では、全てのスートブロワ30,40が9時間毎に運転される内容の運転スケジュールが予め設定されている。よって、本実施形態では、ボイラ1起動時から最初の3日間は全てのスートブロワ30,40が9時間毎に運転され、4日目以降から伝熱管6の温度変化に基づく運転スケジュールに従ってスートブロワ30,40が個別に運転されることとなる。
【0024】
スートブロワ30,40の運転が開始されると、コントローラ100は図5の処理を開始する。ここでは、二次過熱器14用に設置されたスートブロワ30を例に挙げて運転スケジュールの決定処理の手順を説明するが、他のスートブロワ30,40についても同様の手順によりスートブロワ30,40毎の運転スケジュールが決定される。
【0025】
まず、コントローラ100は、スートブロワ30の運転開始時(第1の運転時)の二次過熱器14(伝熱管6)の蒸気入口温度Tinを温度センサ20dから取得し、二次過熱器14の蒸気出口温度Toutを温度センサ20eから取得する。そして、コントローラ100は、蒸気入口温度Tinと蒸気出口温度Toutとの温度差ΔT1(第1の温度差)を算出し、この温度差ΔT1をRAM100cに記憶する(ステップS1)。
【0026】
次に、コントローラ100は、スートブロワ30の運転停止時(第2の運転時)の二次過熱器14(伝熱管6)の蒸気入口温度Tinを温度センサ20dから取得し、二次過熱器14の蒸気出口温度Toutを温度センサ20eから取得する。そして、コントローラ100は、蒸気入口温度Tinと蒸気出口温度Toutとの温度差ΔT2(第2の温度差)を算出し、この温度差ΔT2をRAM100cに記憶する(ステップS2)。なお、ステップS1とステップS2の処理は、スートブロワ30の運転開始時と運転停止時とに限らない。
【0027】
次に、コントローラ100は、温度差ΔT2と温度差ΔT1との差分、即ち温度変化値dT(=ΔT2−ΔT1)を算出し、この温度変化値dTをRAM100cに記憶する(ステップS3)。今回の運転スケジュールにおける最初のスートブロワ30の運転から3日間が経過した場合(ステップS4/YES)、コントローラ100は、RAM100cに記憶されている3日間(積算時間H)の温度変化値dTを読み出し、3日間の温度変化値dTの積算値ΣdTを算出する(ステップS5)。
【0028】
次に、コントローラ100は、温度変化値dTの積算値ΣdTに基づいてスートブロワ30のインターバル時間(運転間隔)Tint2を算出し(ステップS6)、次回3日間のスートブロワ30の運転スケジュールを決定する(ステップS7)。この運転スケジュールに従って、コントローラ100は、次回3日間のスートブロワ30の運転を制御する。即ち、ステップS6で算出したインターバル時間Tint2毎にスートブロワ30が運転される。なお、ステップS4にて3日間が経過していない場合(ステップS4/No)には、コントローラ100は処理を終了し、次回のスートブロワ30の運転開始時まで待機する。
【0029】
次に、ステップS6におけるインターバル時間Tint2の算出方法について説明する。積算時間をH、積算値をΣdT、伝熱管6の温度変化の目標値をT、伝熱管6の本数をN、今回のスートブロワの運転間隔(今回のインターバル時間)をTint1、次回のインターバル時間をTint2、期待値をEとすると、次回のインターバル時間Tint2は、式(1)、(2)により算出される。
=T/N×H/Tint1 ・・・(式1)
int2=Tint1/(ΣdT/E) ・・・(式2)
【0030】
例えば、目標値T=2℃、積算時間H=72時間(3日間)、積算値ΣdT=0.77℃、伝熱管の本数N=12本(6ペア)、今回のインターバル時間Tint1=9時間(初期値)の場合、(式1)より、期待値E=2℃/12本×72時間/9時間=1.3が求まる。この期待値E=1.3を(式2)に代入して、次回のインターバル時間Tint2=9h/(0.77℃/1.3)=15.2時間となる。
【0031】
コントローラ100は、全てのスートブロワ30A,B,C,D,E・・・に対してこの演算を行い、各スートブロワの運転スケジュールを決定する。例えば、スートブロワ30A,B,C,D,Eについて、今回の3日間の積算値ΣdTが、それぞれ0.77(上述)、0.33、1.13、0.54、1.92であったとすると、コントローラ100は、次回のインターバル時間Tint2をそれぞれ、15.2時間(上述)、35.5時間、10.4時間、21.7時間、6.1時間と算出する。よって、スートブロワ30A,B,C,D,Eは算出された次回のインターバル時間Tint2でそれぞれ個別に次の3日間の運転が行われることとなる。
【0032】
本実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールを従来と比較して説明する。図6Aは従来のスートブロワの運転スケジュールを示す図、図6Bは本実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールを示す図である。なお、図6A,Bはスートブロワ(SB)5台分の運転スケジュールを示している。
【0033】
図6Aに示すように、従来はスートブロワA〜Eを全て9時間のインターバルで順番に運転していた。そのため、従来は、9時間毎にスートブロワをA→B→C→D→Eの順番に運転する運転スケジュールとなっていた。
【0034】
一方、本実施形態では、上述したようにスートブロワ30A,B,C,D,E(以下、A,B,C,D,Eと略記)のインターバル時間は個別に決定されるため、3日間のスートブロワA〜Eの運転スケジュールは図6Bに示す通りとなる。即ち、スートブロワAは15.2時間毎に運転され、スートブロワBは35.5時間毎に運転され、スートブロワCは10.4時間毎に運転され、スートブロワDは21.7時間毎に運転され、スートブロワEは6.1時間毎に運転される。よって、3日間の運転順は、E→A→E→D→C→E・・・となる。
【0035】
次に、モニタ50の表示例について説明する。コントローラ100は、各スートブロワ30,40の積算値ΣdTをモニタ50の所定の表示領域に表示させる。図7はモニタ50の表示例を示す図である。図7に示すように、モニタ50にはボイラ1の側面の模式図が表示されており、スートブロワ30,40が配置されている位置に伝熱管6の温度情報を表示するための表示領域60が形成されている。コントローラ100は、上記したように積算値ΣdTを算出し、この積算値ΣdTをスートブロワ30,40の配置と対応する所定の表示領域60に表示するよう制御している。積算値ΣdTは3日間経過する毎に1回算出されるため、表示領域60に表示される積算値ΣdTも3日毎に更新されることとなる。なお、表示領域60は積算値ΣdTに応じて色分けされており、見た目で温度分布を把握し易くなっている。
【0036】
また、モニタ50の右下部には表示領域65が設けられており、この表示領域65には「次ページ」の文字が表示されている。この表示領域65を例えばタッチ操作すると画面の表示が切り換わる。図8はモニタ50の次ページの表示例を示す図である。図8に示すように、モニタ50の画面が切り替わると、ボイラ1の燃料情報である石炭の種類(炭種)ごとの積算値ΣdTが表示される。図8の例では、スートブロワA,B,C,C,Eのそれぞれに対応する伝熱管6の温度変化値dTの積算値ΣdTの値が、石炭の種類(炭種)No.1〜No.4毎に表示されている。なお、図示していないが、温度の値に応じて表示が色分けされている。
【0037】
このように構成された本実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
【0038】
伝熱管6に付着したクリンカが除去されると、伝熱管6の伝熱効率が向上するため、伝熱管6の蒸気出口温度はスートブロワ30,40を運転する前(即ち、伝熱管6に付着したクリンカを除去する前)と比べて上昇する。そして、伝熱管6の蒸気出口温度の変化は、伝熱管6から除去されるクリンカの量が多いほど大きくなる。ボイラ1の安定的な運転を考慮すると、伝熱管6の蒸気出入口の温度変化は小さい方が好ましいが、従来のようにスートブロワの運転間隔が固定されていると、伝熱管6毎の蒸気温度の管理は困難である。
【0039】
そこで、本実施形態では、各スートブロワ30,40(30A,B,C・・・、40A,B,C・・・)の運転間隔(インターバル時間)を、上記した演算手法により求め、その運転スケジュールに従って各スートブロワ30,40を運転するように制御している。
【0040】
これにより、クリンカが付着し易い伝熱管6については頻繁にスートブロワ30,40を運転してクリンカを除去することで、伝熱管6の温度上昇を抑えることができる。また、クリンカが付着し難い伝熱管6についてはスートブロワ30,40の運転間隔を長めにすることで、不要なスートブロワ30,40の運転を抑止できる。このように、本実施形態では、スートブロワ30,40の運転の前後における伝熱管6の蒸気出口温度の変化を抑えつつ、スートブロワ30,40の運転効率を向上させることができる。
【0041】
また、モニタ50にはボイラ1の模式図が表示され、このボイラ1に設置されるスートブロワ30,40の位置と対応付けて積算値ΣdTが表示されるため、どの辺りの伝熱管6の温度変化が大きいかを目視確認し易い。また、積算値ΣdTに応じて色分けして温度が表示されるため、視覚を通じて温度変化の分布を把握し易く、ボイラ1の運転管理が容易である。さらに、モニタ50の画面を切り換えると、石炭の種類に応じて積算値ΣdTが一覧で表示されるため、石炭の種類によって最適なスートブロワ30,40の運転を行うことができる。
【0042】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るスートブロワの制御システムについて説明する。第2実施形態に係るスートブロワの制御システムでは、コントローラ100が操作モードに応じて目標値T*を変更している点に特徴がある。以下、この特徴を中心に説明する。
【0043】
図9は、第2実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。図9に示すように、第2実施形態では、目標値Tをボイラ1の操作モードに応じて変更する構成(ステップS6−1)とした点が第1実施形態と異なっている。
【0044】
図10は操作モードと目標値Tとの対応関係を示す図である。図10に示すように、操作モードaに対して目標値T=2℃、操作モードbに対して目標値T=3℃、操作モードcに対して目標値T=4℃が対応付けられたテーブルが予め記憶装置100bに記憶されている。コントローラ100は、ステップS6−1の処理を実行する際に、入力された操作モードに対応する目標値Tを記憶装置100bから読み出して、上記した(式1)のTに代入して期待値Eを算出し、最終的に、次回のインターバル時間Tint2を演算する。
【0045】
この第2実施形態によれば、操作モードに応じて、より適したインターバル時間Tint2でスートブロワ30,40を運転することができるため、スートブロワ30,40の運転効率がさらに高まる。
【0046】
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係るスートブロワの制御システムについて説明する。第3実施形態に係るスートブロワの制御システムでは、コントローラ100が操作モードに応じてスートブロワ30,40の噴霧蒸気圧力Pを変更している点に特徴がある。以下、この特徴を中心に説明する。
【0047】
図11は、第3実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。図11に示すように、第3実施形態では、次回のインターバル時間Tint2を算出した後に、操作モードに応じてスートブロワ30,40の噴霧蒸気圧力Pを決定している構成(ステップS6−2)に特徴がある。
【0048】
図12は操作モードと噴霧蒸気圧力Pとの対応関係を示す図である。図12に示すように、操作モードaに対して噴霧蒸気圧力P=Pa、操作モードbに対して噴霧蒸気圧力P=Pb、操作モードcに対して噴霧蒸気圧力P=Pcが対応付けられたテーブルが予め記憶装置100bに記憶されている。コントローラ100は、ステップS6−2において操作モードに応じたスートブロワ30,40の噴霧蒸気圧力Pを選択し、噴霧蒸気供給ライン35の圧力が選択した噴霧蒸気圧力Pになるように、蒸気圧力調節弁37の開度を調整する。
【0049】
この第3実施形態によれば、スートブロワ30,40から噴霧される蒸気圧力を調整できるため、操作モードに応じてきめ細かく伝熱管6の蒸気温度の変化を抑えることができる。
【0050】
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係るスートブロワの制御システムについて説明する。第4実施形態に係るスートブロワの制御システムでは、コントローラ100が操作モードに応じてスートブロワ30,40の回転速度Nを変更している点に特徴がある。以下、この特徴を中心に説明する。
【0051】
図13は、第4実施形態におけるスートブロワの運転スケジュールの決定処理の手順を示すフローチャートである。図13に示すように、第4実施形態では、次回のインターバル時間Tint2を算出した後に、操作モードに応じてスートブロワ30,40の回転速度Nを決定している構成(ステップS6−3)に特徴がある。
【0052】
図14は操作モードと回転速度Nとの対応関係を示す図である。図12に示すように、操作モードaに対して回転速度N=Na、操作モードbに対して回転速度N=Nb、操作モードcに対して回転速度N=Ncが対応付けられたテーブルが予め記憶装置100bに記憶されている。コントローラ100は、ステップS6−3において操作モードに応じたスートブロワ30,40の回転速度Nを選択し、モータ38の回転速度を制御する。
【0053】
この第4実施形態によれば、スートブロワ30,40の回転速度を調整できるため、操作モードに応じてきめ細かく伝熱管6の蒸気温度の変化を抑えることができる。
【0054】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【0055】
上記した実施形態では、伝熱管6の蒸気入口温度と蒸気出口温度の差を積算してスートブロワ30,40のインターバル時間Tint2を算出した。これは、ボイラ1の運転中、伝熱管6の蒸気入口温度と蒸気出口温度とが常に変動しているからであるが、伝熱管6の蒸気入口温度と蒸気出口温度とが共に比較的安定している運転状態であれば、伝熱管6の蒸気出口温度のみの差を積算して、インターバル時間Tint2を算出しても良い。
【0056】
また、上記した実施形態では、積算値ΣdTを用いてインターバル時間Tint2を算出したが、温度変化値dTを算出する毎にインターバル時間Tint2を算出してスートブロワ30,40の運転を制御しても良い。
【0057】
また、上記した実施形態において、インターバル時間Tint2を決定する処理(ステップS6)の後、スートブロワの噴霧蒸気圧力Pを選択する処理(ステップS6−2)とスートブロワの回転速度Nを決定する処理(ステップS6−3)の両方を行っても良い。
【0058】
また、上記の実施形態では、熱交換器に設置されたスートブロワ30のインターバル時間Tint2の算出方法について説明したが、火炉壁11に設置されたスートブロワ40のインターバル時間Tint2を算出する場合、火炉壁11の冷却水の出入口の温度差を積算すれば良い。
【符号の説明】
【0059】
1 ボイラ
2 火炉
3 ケージ部
4 副側壁
6 伝熱管
10 節炭器
13 一次過熱器
14 二次過熱器
15 三次過熱器
16 一次再熱器
17 二次再熱器
20a〜20i 温度センサ(入口温度センサ、出口温度センサ)
30,40 スートブロワ(30)
31 スートブロワチューブ
32 ノズルブロック
33,34 噴霧孔
35 噴霧蒸気供給ライン
36 圧力センサ
37 蒸気圧力調節弁
38 モータ
39 インバータ
50 モニタ
100 コントローラ
図1
図2
図3
図4
図5
図6A
図6B
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
【手続補正書】
【提出日】2020年10月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記目的を達成するために、代表的な本発明は、ボイラ内に設けられた伝熱管の表面に蒸気を噴射するスートブロワと、前記伝熱管の蒸気入口温度を検出する入口温度センサと、前記伝熱管の蒸気出口温度を検出する出口温度センサと、前記入口温度センサおよび前記出口温度センサから入力される各検出信号に基づいて前記スートブロワの運転を制御するコントローラと、を備えたスートブロワの制御システムにおいて、前記コントローラは、前記スートブロワの運転開始時から運転停止時までの間の第1の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第1の温度差と、前記スートブロワの運転開始時から運転停止時までの間の第2の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第2の温度差との差分である温度変化値を求め、当該温度変化値が目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とする。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボイラ内に設けられた伝熱管の表面に蒸気を噴射するスートブロワと、前記伝熱管の蒸気入口温度を検出する入口温度センサと、前記伝熱管の蒸気出口温度を検出する出口温度センサと、前記入口温度センサおよび前記出口温度センサから入力される各検出信号に基づいて前記スートブロワの運転を制御するコントローラと、を備えたスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラは、
前記スートブロワの運転開始時から運転停止時までの間の第1の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第1の温度差と、前記スートブロワの運転開始時から運転停止時までの間の第2の時点における前記蒸気入口温度と前記蒸気出口温度との差である第2の温度差との差分である温度変化値を求め、当該温度変化値が目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項2】
請求項1に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラは、前記温度変化値を所定の期間に亘って積算して積算値を求め、当該積算値が前記目標値の範囲内になるように、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項3】
請求項2に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記スートブロワが複数設けられ、
前記コントローラは、前記スートブロワ毎に前記スートブロワの運転間隔を決定し、当該運転間隔に従って複数の前記スートブロワをそれぞれ独立して制御することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項4】
請求項1〜3の何れか1項に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記目標値が前記ボイラの操作モードと対応付けて予め複数設定されており、
前記コントローラは、外部から入力された前記操作モードと対応する前記目標値に基づいて、前記スートブロワの運転間隔を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項5】
請求項1〜3の何れか1項に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記スートブロワの噴霧蒸気圧力が前記ボイラの操作モードと対応付けて予め複数設定されており、
前記コントローラは、外部から入力された前記操作モードに応じて、前記スートブロワの噴霧蒸気圧力を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項6】
請求項1〜3の何れか1項に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記スートブロワの回転速度が前記ボイラの操作モードと対応付けて予め複数設定されており、
前記コントローラは、外部から入力された前記操作モードに応じて、前記スートブロワの回転速度を決定することを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項7】
請求項2または3に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラと接続され、前記伝熱管の温度情報を表示するモニタをさらに備え、
前記コントローラは、前記モニタに、前記スートブロワの配置と対応するように前記積算値を表示させることを特徴とするスートブロワの制御システム。
【請求項8】
請求項7に記載のスートブロワの制御システムにおいて、
前記コントローラは、外部から入力される前記ボイラの燃料情報と対応付けて記憶すると共に、前記モニタに、前記積算値を前記ボイラに投入される燃料の種類毎に表示することを特徴とするスートブロワの制御システム。