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JP4077658B2 - Boiler operation support device - Google Patents
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JP4077658B2 - Boiler operation support device - Google Patents

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JP4077658B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラの最適化運転を行うための運転支援を行うボイラ運転支援装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の石炭焚きのボイラは、焚く石炭の性状により、設計、運転、保守に大きく影響するのが通常であるため、数10種類の炭種を設計炭としている。一方、近年の石炭焚きボイラでは自動化が進んでおり、炭種の変化に対しても、ボイラの安定運転が継続できるように、予めプラント総括制御装置(以下、APCと称する)に、その炭種それぞれの性状にあった機器状態量を設定したプログラムを選択し使用している。ただし、数10炭種に及ぶ設計炭全てのプログラムを設定することは、事実上困難であるため、当該ボイラの設計炭種のうち、例えば、高水分炭、高燃料比炭、低HGI炭といった、水分や燃焼性、粉砕性等において突出している数炭種(以下、代表炭と称する)について、プラント建設における試運転時に、実際に燃焼調整と負荷静特性試験、負荷動特性試験を実施しその炭種それぞれについて、APCに適切な諸状態量をプログラム設定しているのが現状である。APCにおける、ボイラの燃焼特性に係わるプログラム設定は、主としてボイラ本体関係では、バーナ部空気比、節炭器出口O2、二段燃焼比率、エアレジスタ開度等であり、微粉炭機(以下、ミルと称する)関係では、油圧、ミル回転式分級器回転数等である。
【0003】
このようなプログラム設定値は、プラントの起動停止、負荷変化時も含めて、各機器の運転制限とならない様、また、特性面でボイラの蒸気温度特性、ボイラ出口のNOx、石炭灰中に残存して、系外に持ち出されボイラ熱効率のうちの熱損失となる未燃炭素(以下、灰中未燃分と称する)、ボイラ出口の一酸化炭素(CO)等が、運用上、支障とならない設定としている。また、この設定は、多炭種対応ボイラという性格から、代表炭以外の炭種に対しても、同様に運用支障とならぬようにする必要があるため、それぞれ裕度をもった設定としている。また、代表炭以外の石炭を焚く場合は、既存の数種類のプログラムの中から最も適していると判断されるものを選定し、この選定したプログラムによってボイラを運転している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ボイラの運転において、節炭器出口O2、すなわち燃焼用空気の空気比の設定については炭種により傾向が異なるが、一般的に節炭器出口O2の設定値を減少させると、ボイラ熱損失における、乾き排ガス損失は減少するが、灰中未燃分が増加し未燃損失は増加する。一方、ボイラ出口NOx濃度(O2=6%)は減少傾向となり、押込通風機、誘引通風機、脱硫通風機(以下、大型通風機と称する)の動力も減少する。同時に、節炭器出口O2の設定値を減少させると、ボイラの還元雰囲気における硫化(H2S)腐食によるボイラチューブの腐食減肉を助長させるといった一面もある。また、ミルの回乾式分級器の回転数の設定を増加させると、ボイラに投入される微粉炭の粒径が、より細粒となるため燃焼性が向上し、ボイラ出口NOx、灰中未燃分がともに減少するが、一方、ミルの動力、ミルの粉砕用ローラとセグメントの摩耗量は増加するといった傾向となる。
このように、運転条件の変化に伴い、実際は、蒸気温度特性、ボイラ出口NOx、灰中未燃分、ボイラ出口COだけではなく、ボイラ熱効率や、大型通風機とミルの動力(以下、所内動力と称する)、また機器の腐食減肉、摩耗など、機器の損耗量も変化する。
【0005】
しかしながら、従来のプログラム設定値は、これら全ての要素を考慮した上での最適な設定とはなっておらず、多炭種対応ボイラという位置づけから、裕度をもった設定としているため、代表炭以外の石炭を焚く場合は基より、代表炭そのものに対しても最適な設定とはなっていないという問題がある。
また、多炭種対応ボイラの最適な運転を目指すためには、炭種毎に、蒸気温度特性、ボイラ出口NOx、灰中未燃分、ボイラ出口COのみならず、ボイラ熱効率、所内動力、機器の損耗量も含めた総合判断に基づき、節炭器出口O2や、ミル回乾式分級器の回転数、等の設定値を決定するべきであるが、従来は機器の損耗については、その定量的変化量がリアルタイムに表示されるようになっていないため、その設定値の合理性が判断できず、必ずしも最適とはいえない裕度を持ったプログラム設定による運転に従わざるを得ないという問題もある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボイラの最適化運転を行うための運転支援を行うボイラ運転支援装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、節炭器出口のO 濃度の設定値に基づいて運転制御される石炭焚きのボイラと、ミル回転式分級器の回転数の設定値とに基づいて運転制御される燃料供給装置とを備える発電用プラントにおいて、前記ボイラの運転支援を行うボイラ運転支援装置であって、前記ボイラへ燃料を供給する燃料供給装置の動力または電流値を検出する第1の状態検出手段と、前記燃料供給装置の動力または電流値に基づいて、前記燃料供給装置を構成する石炭を粉砕するミルの粉砕用ローラまたはセグメントの摩耗による損耗量を所定の計算式によって算出する第1の損耗量算出手段と、前記ボイラ及び前記燃料供給装置の状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段による検出値に基づいて運転費用を算出する運転費用算出手段と、前記ミルの粉砕用ローラまたはセグメントの摩耗による損耗量と修繕費とが関係付けられて記憶された記憶手段と、前記記憶手段から前記第1の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費を読み出すことにより修繕費を取得する修繕費取得手段と、前記節炭器出口のO 濃度と、前記ミル回転式分級器の回転数と、前記運転状態検出手段によって検出した検出値と、前記運転費用と、前記ミルの粉砕用ローラまたはセグメントの摩耗による損耗量と、前記修繕費とを、前記ボイラの運転中において同一時間軸上に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、前記ボイラ内の燃焼ガスの流速または流量と燃焼ガスのばいじん濃度を検出する第2の状態検出手段と、前記燃焼ガスの流速または流量と燃焼ガスのばいじん濃度に基づいて、前記ボイラのボイラチューブまたはチューブプロテクタの損耗量を所定の計算式によって算出する第2の損耗量算出手段とをさらに備え、前記記憶手段には、前記ボイラのボイラチューブまたはチューブプロテクタの損耗量と修繕費とが関係付けられて記憶され、前記修繕費取得手段は、前記記憶手段から、前記第2の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費を読み出すことにより修繕費を取得し、前記表示手段は、前記ボイラのボイラチューブまたはチューブプロテクタの損耗量と前記第2の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費とを前記同一時間軸上に表示することを特徴とする
【0009】
請求項3に記載の発明は、前記ボイラ内の燃焼ガス中のH S濃度を検出する第3の状態検出手段と、前記燃焼ガス中のH S濃度に基づいて、前記ボイラの水冷壁管の腐食減肉による損耗量を所定の計算式によって算出する第3の損耗量算出手段とをさらに備え、前記記憶手段には、前記ボイラの水冷壁管の腐食減肉による損耗量と修繕費とが関係付けられて記憶され、前記修繕費取得手段は、前記記憶手段から、前記第3の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費を読み出すことにより修繕費を取得し、前記表示手段は、前記ボイラの水冷壁管の腐食減肉による損耗量と前記第3の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費とを前記同一時間軸上に表示することを特徴とする
【0011】
請求項に記載の発明は、前記第1、第2及び第3の損耗量算出手段において用いる計算式は、過去の実績値に基づく補正係数が乗算されることを特徴とする。
【0020】
請求項に記載の発明は、前記ボイラに供給する燃料の性状が変化したことにより、前記第1、第2及び第3の状態検出手段による前記検出量、前記第1、第2及び第3の損耗量算出手段による前記損耗量、前記修繕費算出手段による前記修繕費のいずれかが、予め決められたそれぞれのしきい値を超えたことを検出する検出手段と、前記検出結果に応じて、各々の値がしきい値を超えないように運転制御を行うための設定値を変化させ、この設定値を運転制御装置に対して出力する設定値出力手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【0021】
請求項に記載の発明は、前記設定値出力手段は、前記運転費用と前記修繕費との合計費用が最も少なくなるように前記設定値を変化させることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるボイラ運転支援装置を図面を参照して説明する。初めに、図1を参照して、発電用多炭種対応・石炭ボイラのプラント全体の構成を説明する。図1は、多炭種対応・石炭ボイラの全体構成を示すブロック図である。この図において、符号1は、ボイラの燃料である石炭を粉砕するミルであり、セグメント2とローラ3を有している。符号4は、ミル回転式分級器であり、ボイラ5に微粉炭Bを供給する。符号6は、ボイラ5の壁面に設けられたボイラ水冷壁管である。符号7は、節炭器であり、節炭器出口O2濃度計測器8によって出口のO2濃度が計測される。符号9は、脱硝装置11に対してアンモニアを注入する脱硝装置アンモニア注入器である。符号10は、ボイラ出口のNOx濃度を計測するボイラ出口NOx計測器である。符号12は、排ガスによって燃焼用空気Aを予熱する空気予熱器である。符号13は、空気予熱器出口ガス温度計測器である。排ガスは、EP14、誘引通風機15、脱硫通風機16、脱硫装置17を介して、煙突18から大気へはき出される。符号19は、燃焼用空気Aを供給する押込通風機である。図1に示す構成は、一般的な発電用多炭種対応・石炭ボイラのプラントであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0023】
次に、図2を参照して、ボイラ運転支援装置の構成を説明する。図2は、ボイラ運転支援装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号21は、プラント総括制御装置(以下、APCと称する)であり、設定値として節炭器7の出口O2濃度またはミル回転式分級器4の回転数を入力し、この設定値に基づいてボイラ5の運転制御を行う。符号22は、ボイラ5内の燃焼の制御を行う制御用計算機である。符号23は、ボイラ5の運転時に得られる運転データのデータ処理を行う運転データ処理計算機である。符号24は、運転支援装置であり、ボイラ5を構成する機器の損耗量を計算するとともに、ボイラ5の運転状態を画面表示する。符号25は、図1に示すプラントの各部位で計測された計測データ群であり、制御用計算機22及び運転データ23を介して、運転支援装置24へ通知される。
【0024】
次に、図3を参照して、図2に示す運転支援装置24の動作を説明する。図3は、運転支援装置24の動作を示すフローチャートである。まず、運転支援装置24は、節炭器出口O2濃度の設定値とミル回転式分級器回転数の設定値を変更して、制御用計算機22に対して出力する(ステップS1)。この動作が、運転起動時である場合は、予め決められた値を制御用計算機22に対して出力する。
【0025】
次に、運転支援装置24は、プラントの各部位で検出される運転状態の計測データを制御用計算機22、運転データ処理計算機23介して取得する(ステップS2)。ここで取得する計測データは、節炭器出口O2、灰中未燃分、空気予熱器出口ガス温度、ボイラ出口NOx、所内動力等である。続いて、運転支援装置24は、取得した計測データ群25に基づいて、ボイラ熱効率、プラント熱効率給炭量、灰処理量等の計算とボイラを構成する機器損耗量の計算を行う(ステップS3)。ここで計算される機器損耗量は、ボイラ水冷壁管の単位時間当たりの腐食減肉量、ボイラチューブまたはチューブプロテクターの単位時間当たりの摩耗量及びミル粉砕用ローラおよびセグメントの単位時間当たりの摩耗量である。この計算によって得られた機器損耗量は、ボイラ5の停止時に実施された損耗量の実測値に基づいて補正が加えられ、更新される(ステップS4)。
【0026】
ここで、各損耗量を求める計算式について説明する。ボイラ水冷壁の腐食減肉量は、計測によって取得可能なボイラ内H2S濃度に関係し、またボイラチューブまたはチューブプロテクターの摩耗量は、計測または計算可能なボイラ燃焼ガス中ばいじん濃度と燃焼ガス流速または燃焼ガス流量に関係することが分かっている。また、ミル粉砕用ローラおよびセグメントの摩耗量は、計測によって取得可能なミルの動力または電流に関係するため計算によって求めることが可能である。したがって、ボイラの運転を停止したうえで直接損耗量の計測をしなくてもリアルタイムで各状態量を計測して計算をすることにより、間接的にリアルタイムの単位時間当たりの機器損耗量を求めることが可能となる。
【0027】
<ボイラ水冷壁管の単位時間当たりの腐食減肉量>
ボイラ水冷壁管の単位時間当たりの腐食減肉量W[mm/時間]は、(1)式によって算出する。
W=Wa×Sα×K・・・・(1)
ただし、
Wa:当該または類似設計・先行ボイラにおける単位H2S濃度当たり単位
時間当たりの水冷壁管の実績腐食量[mm/時間]
S:当該ボイラ燃焼ガス中のH2S濃度[ppm]
α:当該ボイラ特有の乗数
K:当該ボイラ特有の補正係数
である。
なお、当該または類似設計・先行ボイラにおける単位H2S濃度当たりの水冷壁管の実績腐食量Waの数値を、当該ボイラ停止時に計測した結果を反映して更新するようにしてもよい。また、腐食減肉量は単位時間当たりの変化量としてもよい。
【0028】
<ボイラチューブまたはチューブプロテクターの単位時間当たりの摩耗量>
ボイラチューブまたはチューブプロテクターの単位時間当たりの摩耗量W[mm/時間]は、(2)式によって算出する。
W=Wa×(C/Ca)×(V/Va)β×K・・・・(2)
ただし、
Wa:当該または類似設計・先行ボイラにおけるボイラチューブまたはチューブプロテクターの単位時間当たりの実績摩耗量[mm/時間]
C:当該ボイラの燃焼ガスのばいじん濃度[g/m3
Ca:Waに対応した、当該または類似設計・先行ボイラの燃焼ガスの実績ばいじん濃度[g/m3
V:当該ボイラの燃焼ガス流速[m/時間]、
または燃焼ガス流量[m3N/時間]
(燃焼ガス流量の単位は、[m3/時間]でもよい。)
Va:Waに対応した当該または類似設計・先行ボイラの燃焼ガス実績流速[m/時間]、または燃焼ガス実績流量[m3N/時間]、[m3/時間]
β:当該ボイラ特有の乗数
K:当該ボイラ特有の補正係数
である。
なお、当該または類似設計・先行ボイラにおけるボイラチューブまたはチューブプロテクターの単位時間当たりの実績摩耗量Waの数値を、当該ボイラ停止時に計測した結果を反映して更新するようにしてもよい。また、摩耗量は、単位時間当たりの変化量としてもよい。
【0029】
<ミル粉砕用ローラおよびセグメントの単位時間当たりの摩耗量>
ミル粉砕用ローラおよびセグメントの単位時間当たりの摩耗量W[mm/時間]は、(3)式によって算出する。
W=Wa×(A/Aa)×K・・・・(3)
ただし、
Wa:当該または類似設計・先行ミルのローラおよびセグメントの単位時間当たりの実績摩耗量[mm/時間]
A:当該ミルの動力[kWh]または、電流値[A]
Aa:Waに対応した当該または類似設計・先行ミルの動力[kWh]
または、電流[A]
K:当該ミル特有の補正係数
である。
なお、当該または類似設計・先行ミルのローラおよびセグメントの単位時間当たりの実績摩耗量Waの数値を、当該ボイラ停止時に計測した結果を反映して更新するようにしてもよい。また、摩耗量は、単位時間当たりの変化量としてもよい。
【0030】
次に、運転支援装置24は、ボイラ5の運転状態量を同一の時間軸でかつリアルタイムに画面表示する(ステップS5)。ここで、表示する運転状態量は、節炭器出口O2濃度、ミル回転式分級器の回転数、ボイラ出口NOx、灰中未燃分、所内動力(通風機やミルで消費される電力)、アンモニア注入量、ボイラ熱効率、プラント熱効率、給炭量、灰処理量、単位時間当たりの機器損耗量(水冷壁管腐食量、ボイラチューブまたはチューブプロテクタ摩耗量、ミルローラ・セグメント摩耗量)とこの損耗量に対応する修繕費、燃料費、アンモニア費、灰処理費、所内動力費及びこれらの費用合計である。図4に、画面の表示例を示す。ここでは、縦軸の単位を明記していないが、各値を読みとれるように表示してもよい。また、修繕費の算出は、損耗量と修繕費の関係を予め算出しておき、この算出された修繕費を損耗量と関係付けて予め運転支援装置24内に記憶しておき、算出された損耗量に対応する修繕費を読み出すことによって実現する。
【0031】
次に、運転支援装置24は、全ての運転状態量が予め決められたしきい値を超えていないかをそれぞれの運転状態量について判定する(ステップS6)。この判定の結果、1つでもしきい値を超える運転状態量があった場合、運転支援装置24は、節炭器出口O2濃度の設定値とミル回転式分級器回転数の設定値を直前の設定値に変更して(ステップS7)、ステップS1へ戻る。
【0032】
一方、全ての運転状態量がしきい値を超えていない場合、運転支援装置24は、現時点の設定値と費用合計の平均値を内部に記憶する(ステップS8)。そして、運転支援装置24は、内部に記憶されたデータ(設定値と費用合計)の量が十分かを判定する。この結果、十分でない場合、ステップS1戻って処理を繰り返す。また、データ量が十分である場合、運転支援装置24は、内部に記憶されている費用合計の平均値の中から最小値とこの最小値に対応する設定値を選択する(ステップS10)。
【0033】
次に、運転支援装置24は、選択した設定値が最適運転の設定値であるかを判定する(ステップS11)。この判定の結果、最適運転の設定値でなければ、最適設定値に設定する(ステップS12)。そして、選択または設定した設定値を最終的設定値とする(ステップS13)。
【0034】
なお、設定値の変更は、燃料の性状毎に、当該または所定の性能を有するボイラにおいて設定値を変更した場合の諸状態量変化の傾向を予め求めて記憶しておき、この記憶された情報に基づいて変更値を選択するするようにしてもよい。図5は、節炭器出口O2濃度変化に伴う諸状態量変化を示す図である。この図において、横軸は、節炭器出口O2濃度[%]を示し、縦軸は各状態量の値を示している。このような節炭器出口O2濃度と諸状態量との関係を定義したデータを燃料の性状毎に用意または記憶しておき、適宜近い性能を有する燃料性状のデータを選択して選択するようにすれば、早期に最適運転に移行することが可能となる。また、図6は、ミル回転式分級器回転数変化に伴う諸状態量変化を示す図である。この図において、横軸は、ミル回転式分級器回転数[rpm]を示し、縦軸は各状態量の値を示している。ミル回転式分級器回転数の設定値も節炭器出口O2濃度と同様に燃料の性状毎に用意または記憶しておき、近い傾向を示すデータに基づいて設定値の変更を行えばよい。
【0035】
このように、リアルタイムでボイラの運転状態を同一画面上に表示するようにしたため、運転管理を行う作業者は、容易に運転状態を把握することができる。特に、作業者が手動介入により設定値変更する節炭器出口O2、ミル回転式分級器の回転数の他、損失法に基づくボイラ熱効率とそれを用いて算出される給炭量、およびボイラ出口NOx濃度(O2=6%換算)とそれに対応した脱硝装置におけるアンモニア注入量、および押込通風機、誘引通風機、脱硫通風機、ミルの動力または電流値、および灰中未燃分、灰処理量等に加え、ボイラ水冷壁管、ボイラチューブ、チューブプロテクター、ミル粉砕用ローラおよびセグメントの単位時間当たりの損耗量と修繕費、燃料費、アンモニア費、灰処理費、所内動力費、及びこれらの費用合計も同一画面上に表示するようにしたため、作業者は多角的に運転状態を把握することができ、表示された運転状態に基づいて、最適な運転を行うことが可能となる。
【0036】
次に、運転支援装置24が設定値を変化させる動作の詳細を説明する。
まず、運転中のボイラにおいて、焚く石炭の性状が変わった場合に、節炭器出口O2濃度を変化させ、最適な設定値を自動で見出す動作を説明する。節炭器出口O2濃度設定値の変更は、運転中のボイラにおいて、運転の外乱とならない変化量で、かつ適切なインターバルをもって設定値を変化させるのが原則である。このとき、節炭器出口O2濃度設定値の変化に伴い、状態量が変化する損失法に基づくボイラ熱効率とそれにより算出される給炭量、およびボイラ出口NOx濃度(O2=6%換算)とそれに対応した脱硝装置におけるアンモニア注入量、および所内動力、灰処理量に加えて、単位時間当たりの機器の損耗量をいずれもリアルタイムで計算し、各状態量の値が総合的に最も合理的な運転状態となるまで節炭器出口O2濃度の設定値を自動で変化させる。ここでいう総合的に最も合理的な運転とは、各状態量が変化する項目のなかで、予め設定されているしきい値を超えず、かつ既損耗量と、単位時問当たりの機器の損耗量に対して、次に計画されている機器停止までの時間を乗算して得られる損耗量の累積の和が機器故障に至らない数値となることを前提とし、給炭量、アンモニア注入量、所内動力、灰処理量、機器の損耗量それぞれ対応した単位時間当たりの費用の合計が最小となる運転を行うことである。
【0037】
また、節炭器出口O2濃度の変化の過程で、各状態量が変化する項目のなかの1項目でもしきい値を超えた時点、または既損耗量と、単位時間当たりの機器の損耗量に次に計画される機器停止までの運転時間に乗算した損耗量の累積の和が、機器故障に至る数値を超えた時点、またはあらかじめ設定する節炭器出口O2濃度目標値に達した時点で、節炭器出口O2濃度の設定値の変化動作を自動で停止する。さらに、しきい値を超えて変化が停止した場合は、その直前の節炭器出口O2濃度の設定値に自動で戻す。節炭器出口O2濃度を変化させた時点から、最適な設定値を選択できるデータが取得できたと判断されるまでの間の、適切なインターバル間の費用合計の平均値とそれに対応する節炭器出口O2濃度を記憶する。そして、最適な設定値を選択できるデータが取得できたと判断される時点で、記憶された前述の適切なインターバル間の費用合計の平均値の中から、最小値とその時の節炭器出口O2濃度を自動選択する。運転の外乱とならない変化量で、かつ適切なインターバルをもって、選択された節炭器出口O2となるまで自動で変化させる。このようにすることによって、最適な設定値を選択して設定することが可能となるため、結果的にボイラの最適運転が可能となる。
【0038】
次に、運転中のボイラにおいて、焚く石炭の性状が変わった場合に、自動でミル回転式分級器の回転数を変化させ、最適な設定値を自動で見出す動作を説明する。ミル回転式分級器の回転数の変更は、運転中のボイラにおいて、運転の外乱とならない変化量で、かつ適切なインターバルをもって自動でミル回転式分級器の回転数の設定値を変化させるのが原則である。このとき、ミル回転式分級器の回転数の変化に伴い、状態量が変化する損失法に基づくボイラ熱効率とそれにより算出される給炭量、およびボイラ出口NOx濃度(O2=6%換算)とそれに対応した脱硝装置におけるアンモニア注入量、および所内動力、灰処理量に加えて、単位時間当たりの機器の損耗量をいずれもリアルタイムで計算し、各状態量の値が総合的に最も合理的な運転状態となるまでミル回転式分級器の回転数の設定値を自動で変化させる。
【0039】
また、ミル回転式分級器の回転数の変化の過程で、状態量が変化する項目のなかの1項目でもしきい値を超えた時点、または既損耗量と、単位時間当たりの機器の損耗量に対して、次に計画されている機器停止までの運転時間を乗算して得られる損耗量の累積の和が、機器故障に至る数値を超えた時点、またはあらかじめ設定するミル回転式分級器の回転数の目標値に達した時点で、ミル回転式分級器の回転数の設定値の変化動作を自動で停止する。さらに、しきい値を超えて変化が停止した場合は、その直前のミル回転式分級器の回転数の設定値に自動で戻す。ミル回転式分級器の回転数を変化させた時点から、最適な設定値を選択できるデータが取得できたと判断されるまでの間の、適切なインターバル間の費用合計の平均値とそれに対応するミル回転式分級器の回転数を記憶する。そして、最適な設定値を選択できるデータが取得できたと判断される時点で、記憶された前述の適切なインターバル間の費用合計の平均値の中から、最小値とその時のミル回転式分級器の回転数を自動選択する。このようにすることによって、最適な設定値を選択して設定することが可能となるため、結果的にボイラの最適運転が可能となる。
【0040】
以上説明したように、運転中のボイラにおいて、手動介入により設定値を変える節炭器出口O2、ミル回転式分級器の回転数をはじめ、その設定値変更により変化する、損失法に基づくボイラ熱効率とそれより算出される給炭量、およびボイラ出口NOx濃度(O2=6%換算)とそれに対応した脱硝装置におけるアンモニア注入量、および所内動力、灰処理量に加えて、ボイラ運転状態の変化に伴う、単位時間当たりの機器の損耗の定量的変化とそれらに対応する費用を、いずれもリアルタイムで計算し、同一画面の同一時間軸上に表示することにより、運転管理作業者の最適運転を目指した設定値変更操作の指標とすることが可能となる。また、計算または計測によって得られる各状態量に基づいて、ボイラ運転の外乱とならない変化量で適切なインターバルをもって、自動で節炭器出口O2濃度の設定値を自動的に変化させるようにしたため、複雑な運転操作をすることなく容易に最適な運転制御を行うことが可能となる。
【0041】
なお、図3に示す各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりボイラ運転支援処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【0042】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ボイラの運転において、節炭器出口O2およびミル回転式分級器回転数の設定値の変更に伴い、変化する全ての諸状態量、すなわちボイラ熱効率、ボイラ出口NOx、所内動力、灰処理量に加えて、単位時間当たりの機器の腐食・摩耗量の変化をリアルタイムで表示するようにしたため、総合的判断に基づく最適な運転の設定を見い出すことが可能となり、より合理的な運転が可能になるという効果が得られる。また、単位時間当たりの機器の腐食・摩耗量を計算し、表示することから、各機器については 余寿命評価としても活用でき、機器の損耗、または故障に起因するプラントの計画外停止の削減、計画的な時期での点検、検査、修繕が可能となり、プラントの信頼性向上に寄与することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2に示す運転支援装置24の動作を示すフローチャートである。
【図4】 運転支援装置24における画面表示例である。
【図5】 節炭器出口O2濃度変化に伴う状態量変化を示す説明図である。
【図6】 ミル回転式分級器回転数変化に伴う状態量変化を示す説明図である。
【符号の説明】
21・・・APC(プラント総括制御装置)
22・・・制御用計算機
23・・・運転データ処理計算機
24・・・運転支援装置
25・・・計測データ群
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a boiler operation support apparatus that performs operation support for performing optimized operation of a boiler.
[0002]
[Prior art]
Conventional coal-fired boilers usually have a large influence on the design, operation, and maintenance depending on the properties of the coal to be fired. On the other hand, in recent coal-fired boilers, automation has progressed, and in order to continue the stable operation of the boiler even when the coal type changes, the plant type controller (hereinafter referred to as APC) in advance has its coal type. Select and use a program that sets the device state quantity that suits each property. However, since it is practically difficult to set a program for all the designed coals of several tens of coal types, among the designed coal types of the boiler, for example, high moisture coal, high fuel specific coal, low HGI coal, etc. Several types of coal (hereinafter referred to as representative coal) that are prominent in moisture, combustibility, grindability, etc. are actually subjected to combustion adjustment, load static characteristic test, and load dynamic characteristic test during trial operation in plant construction. For each type of coal, various state quantities appropriate for APC are set as programs. The program setting related to the combustion characteristics of the boiler in APC is mainly related to the boiler body, the burner air ratio, the economizer outlet O2, Two-stage combustion ratio, air register opening, and the like, and in relation to a pulverized coal machine (hereinafter referred to as a mill), hydraulic pressure, mill rotary classifier rotational speed, and the like.
[0003]
Such program set values are not limited to the operation of each equipment, including plant start / stop and load changes. In terms of characteristics, boiler steam temperature characteristics, boiler outlet NOx, remaining in coal ash Then, unburned carbon (hereinafter referred to as unburned ash in the ash) that is taken out of the system and causes heat loss in the boiler thermal efficiency, carbon monoxide (CO) at the boiler outlet, etc. will not hinder the operation. It is set. In addition, because this setting is a multi-coal type boiler, it is necessary to ensure that it does not hinder the operation of coal types other than the representative coal as well. . In addition, when coal other than the representative coal is to be burned, the most suitable one is selected from several existing programs, and the boiler is operated by this selected program.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the boiler operation, the economizer outlet O2That is, the setting of the air ratio of the combustion air has a different tendency depending on the type of coal, but generally the economizer outlet O2When the set value of is decreased, the dry exhaust gas loss in the boiler heat loss is reduced, but the unburned amount in ash is increased and the unburned loss is increased. On the other hand, boiler outlet NOx concentration (O2= 6%), and the power of the forced draft fan, the induction draft fan, and the desulfurization ventilator (hereinafter referred to as a large ventilator) also decreases. At the same time, economizer outlet O2When the set value is decreased, sulfurization in the reducing atmosphere of the boiler (H2S) There is also one aspect that promotes corrosion thinning of the boiler tube due to corrosion. Moreover, increasing the setting of the rotational speed of the mill dry-drying classifier improves the combustibility because the particle size of the pulverized coal charged into the boiler becomes finer, and the boiler outlet NOx, unburned in ash However, the power of the mill and the wear amount of the mill crushing roller and the segment tend to increase.
As described above, in accordance with changes in operating conditions, in fact, not only steam temperature characteristics, boiler outlet NOx, unburned ash content, boiler outlet CO, but also boiler thermal efficiency, power of large ventilators and mills (hereinafter referred to as in-house power) In addition, the amount of wear of the equipment such as corrosion thinning and wear of the equipment also changes.
[0005]
However, the conventional program set values are not optimal settings considering all these factors, and because they are positioned as multi-coal-type boilers, they are set with a margin. There is a problem that the optimum setting is not set for the representative coal itself.
In addition, in order to achieve optimal operation of boilers that support multiple coal types, not only steam temperature characteristics, boiler outlet NOx, unburned ash in boilers, boiler outlet CO, but also boiler thermal efficiency, in-house power, equipment Based on comprehensive judgment, including the amount of wear, the economizer outlet O2And the set value of the mill dry-dry classifier should be determined, but conventionally, the amount of change in the wear of equipment has not been displayed in real time. There is also a problem that the rationality of the set value cannot be judged, and it is necessary to follow the operation by the program setting having a margin that is not necessarily optimal.
[0006]
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the boiler driving assistance apparatus which performs the driving assistance for performing the optimization driving | operation of a boiler.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The invention described in claim 1O at the economizer exit 2 In a power generation plant comprising a coal-fired boiler that is operation-controlled based on a set value of concentration, and a fuel supply device that is operated and controlled based on a set value of the rotational speed of a mill rotary classifier, the boiler A boiler driving support device that performs driving support, wherein the first driving power or current value of a fuel supply device that supplies fuel to the boiler is detected.State detection means;Based on the power or current value of the fuel supply device, a first amount of wear due to wear of a grinding roller or a segment of a mill that pulverizes coal constituting the fuel supply device is calculated by a predetermined calculation formula.Wear amount calculating means;Operating state detecting means for detecting the state of the boiler and the fuel supply device, operating cost calculating means for calculating an operating cost based on a value detected by the operating state detecting means, and wear of grinding rollers or segments of the mill The storage means for storing the wear amount and the repair cost associated with each other and the repair cost according to the wear amount calculated by the first wear amount calculation means is read from the storage means and the repair cost is acquired. Repair cost acquisition means and O of the economizer exit 2 The concentration, the rotational speed of the mill rotary classifier, the detected value detected by the operating state detecting means, the operating cost, the amount of wear due to wear of the milling roller or segment of the mill, and the repair cost, On the same time axis during operation of the boilerAnd display means for displaying.
[0008]
  The invention described in claim 2Second state detection means for detecting the flow rate or flow rate of the combustion gas in the boiler and the soot concentration of the combustion gas, the boiler tube of the boiler based on the flow rate or flow rate of the combustion gas and the soot concentration of the combustion gas, or A second wear amount calculating means for calculating the wear amount of the tube protector by a predetermined calculation formula, and the storage means associates the wear amount of the boiler tube of the boiler or the tube protector with a repair cost. The repair cost acquisition means acquires the repair cost by reading the repair cost according to the wear amount calculated by the second wear amount calculation means from the storage means, and the display means Repair cost according to the wear amount of the boiler tube or the tube protector of the boiler and the wear amount calculated by the second wear amount calculating means. Wherein said displaying on the same time axis.
[0009]
  The invention according to claim 3H in the combustion gas in the boiler 2 Third state detecting means for detecting S concentration, and H in the combustion gas 2 A third wear amount calculating means for calculating a wear amount due to corrosion thinning of the water-cooled wall pipe of the boiler based on an S concentration by a predetermined calculation formula, and the storage means includes a water-cooled wall of the boiler The amount of wear due to the corrosion reduction of the pipe and the repair cost are stored in association with each other, and the repair cost acquisition means stores the repair cost according to the wear amount calculated by the third wear amount calculation means from the storage means. The display means obtains the amount of wear due to corrosion thinning of the water-cooled wall pipe of the boiler and the repair cost according to the amount of wear calculated by the third wear amount calculating means. Display on the same time axis.
[0011]
  Claim4The invention described in the aboveUsed in the first, second and third wear amount calculation meansCalculation formula is pastThe fruitA correction coefficient based on the result value is multiplied.
[0020]
  Claim5The invention described inSaidDue to changes in the properties of the fuel supplied to the boiler,By the first, second and third state detection meansThe detected amount,According to the first, second and third wear amount calculating meansThe amount of wear,According to the repair cost calculation meansDetection means for detecting that any of the repair costs exceeds a predetermined threshold value, and operation control is performed so that each value does not exceed the threshold value according to the detection result. It further comprises setting value output means for changing a setting value for performing and outputting the setting value to the operation control device.
[0021]
  Claim6In the invention described in the above, the set value output means includes:Total of the operating cost and the repair costThe set value is changed so as to minimize the cost.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a boiler operation support device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1, the structure of the whole plant of the coal boiler corresponding to the multi-coal type for electric power generation is demonstrated. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a multi-coal type-compatible coal boiler. In this figure, reference numeral 1 is a mill for pulverizing coal, which is fuel for a boiler, and has a segment 2 and a roller 3. Reference numeral 4 denotes a mill rotary classifier, which supplies pulverized coal B to the boiler 5. Reference numeral 6 is a boiler water-cooled wall pipe provided on the wall surface of the boiler 5. Reference numeral 7 denotes a economizer, and an economizer outlet O2O concentration at the outlet by the concentration measuring device 82The concentration is measured. Reference numeral 9 denotes a denitration device ammonia injector for injecting ammonia into the denitration device 11. The code | symbol 10 is a boiler exit NOx measuring device which measures the NOx density | concentration of a boiler exit. Reference numeral 12 denotes an air preheater that preheats the combustion air A with exhaust gas. Reference numeral 13 denotes an air preheater outlet gas temperature measuring device. The exhaust gas is discharged from the chimney 18 to the atmosphere via the EP 14, the induction fan 15, the desulfurization fan 16, and the desulfurization device 17. Reference numeral 19 denotes a forced draft fan that supplies combustion air A. The configuration shown in FIG. 1 is a general power generation multi-coal compatible / coal boiler plant, and therefore detailed description thereof is omitted here.
[0023]
Next, the configuration of the boiler operation support apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of the boiler operation support apparatus. In this figure, the code | symbol 21 is a plant general control apparatus (henceforth APC), and the exit O of the economizer 7 as a setting value.2The concentration or the rotational speed of the mill rotary classifier 4 is input, and the operation of the boiler 5 is controlled based on this set value. Reference numeral 22 denotes a control computer that controls combustion in the boiler 5. Reference numeral 23 denotes an operation data processing computer that performs data processing of operation data obtained during operation of the boiler 5. Reference numeral 24 denotes a driving support device that calculates the amount of wear of the equipment constituting the boiler 5 and displays the operating state of the boiler 5 on the screen. Reference numeral 25 denotes a measurement data group measured at each part of the plant shown in FIG. 1, and is notified to the driving support device 24 via the control computer 22 and the driving data 23.
[0024]
Next, the operation of the driving support device 24 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the driving support device 24. First, the driving support device 24 is connected to the economizer outlet O.2The set value of the density and the set value of the rotation speed of the classifier are changed and output to the control computer 22 (step S1). When this operation is at the time of starting operation, a predetermined value is output to the control computer 22.
[0025]
Next, the driving support device 24 acquires the measurement data of the operating state detected in each part of the plant through the control computer 22 and the operation data processing computer 23 (step S2). The measurement data acquired here is the economizer outlet O2, Unburned ash, air preheater outlet gas temperature, boiler outlet NOx, in-house power, and the like. Subsequently, the driving support device 24 calculates the boiler thermal efficiency, the plant thermal efficiency coal supply amount, the ash processing amount, and the like and the wear amount of the equipment constituting the boiler based on the acquired measurement data group 25 (step S3). . The amount of equipment wear calculated here is the amount of corrosion thinning per unit time of the boiler water-cooled wall pipe, the amount of wear per unit time of the boiler tube or tube protector, and the amount of wear per unit time of the milling roller and segment. It is. The amount of equipment wear obtained by this calculation is corrected and updated based on the actual value of the amount of wear performed when the boiler 5 is stopped (step S4).
[0026]
Here, a calculation formula for obtaining each amount of wear will be described. The amount of corrosion wall thinning of the boiler water-cooled wall2It is known that the amount of wear of the boiler tube or the tube protector is related to the concentration of soot in the boiler combustion gas and the combustion gas flow rate or the combustion gas flow rate, which can be measured or calculated. Further, the wear amount of the mill grinding roller and the segment can be obtained by calculation because it is related to the power or current of the mill that can be obtained by measurement. Therefore, it is possible to indirectly determine the amount of equipment wear per unit time in real time by measuring and calculating each state quantity in real time without directly measuring the amount of wear after stopping the boiler operation. Is possible.
[0027]
<Corrosion thinning amount per unit time of boiler water-cooled wall pipe>
The corrosion thinning amount W [mm / hour] per unit time of the boiler water-cooled wall tube is calculated by the equation (1).
W = Wa × Sα× K (1)
However,
Wa: Unit H in the relevant or similar design / preceding boiler2Unit per S concentration
Actual amount of water-cooled wall pipe corrosion per hour [mm / hour]
S: H in the boiler combustion gas2S concentration [ppm]
α: multiplier specific to the boiler
K: Correction coefficient specific to the boiler
It is.
Unit H in the relevant or similar design / preceding boiler2You may make it update the numerical value of the actual corrosion amount Wa of the water-cooled wall pipe | tube per S density | concentration reflecting the result measured at the time of the said boiler stop. Further, the corrosion thinning amount may be a change amount per unit time.
[0028]
<Amount of wear per unit time of boiler tube or tube protector>
The wear amount W [mm / hour] per unit time of the boiler tube or the tube protector is calculated by the equation (2).
W = Wa × (C / Ca) × (V / Va)β× K (2)
However,
Wa: Actual wear amount per unit time of the boiler tube or tube protector in the relevant or similar design / preceding boiler [mm / hour]
C: Dust concentration of the combustion gas of the boiler [g / mThree]
Corresponding to Ca: Wa or similar design / past boiler combustion gas soot concentration [g / mThree]
V: Combustion gas flow rate [m / hour] of the boiler,
Or combustion gas flow [mThreeN / hour]
(The unit of combustion gas flow rate is [mThree/ Hour]. )
Va: Combustion gas actual flow velocity [m / hour] of the relevant or similar design / preceding boiler corresponding to Wa, or actual combustion gas flow rate [mThreeN / hour], [mThree/time]
β: multiplier specific to the boiler
K: Correction coefficient specific to the boiler
It is.
The numerical value of the actual wear amount Wa per unit time of the boiler tube or the tube protector in the same or similar design / preceding boiler may be updated to reflect the result measured when the boiler is stopped. The wear amount may be a change amount per unit time.
[0029]
<Abrasion amount per unit time of mill grinding roller and segment>
The abrasion amount W [mm / hour] per unit time of the mill crushing roller and the segment is calculated by the equation (3).
W = Wa × (A / Aa) × K (3)
However,
Wa: Actual wear amount per unit time [mm / hour] of roller and segment of the same or similar design / preceding mill
A: Power of the mill [kWh] or current value [A]
Aa: Corresponding to Wa or similar design / Power of preceding mill [kWh]
Or current [A]
K: Correction factor specific to the mill
It is.
Note that the numerical value of the actual wear amount Wa per unit time of the roller or segment of this or similar design / preceding mill may be updated to reflect the result measured when the boiler is stopped. The wear amount may be a change amount per unit time.
[0030]
Next, the driving assistance device 24 displays the operation state quantity of the boiler 5 on the same time axis and in real time (step S5). Here, the operating state quantity to be displayed is the economizer outlet O2Concentration, rotational speed of mill rotary classifier, boiler outlet NOx, unburned ash content, in-house power (electric power consumed by ventilator and mill), ammonia injection amount, boiler thermal efficiency, plant thermal efficiency, coal supply, ash Disposal amount, equipment wear amount per unit time (water-cooled wall pipe corrosion amount, boiler tube or tube protector wear amount, mill roller / segment wear amount) and repair cost, fuel cost, ammonia cost, ash treatment cost corresponding to this wear amount , In-house power costs and the total of these costs. FIG. 4 shows a display example of the screen. Here, the unit of the vertical axis is not specified, but each value may be displayed so that it can be read. In addition, the repair cost is calculated in advance by calculating the relationship between the amount of wear and the repair cost, storing the calculated repair cost in advance in the driving support device 24 in relation to the amount of wear. This is realized by reading out the repair cost corresponding to the amount of wear.
[0031]
Next, the driving support device 24 determines for each driving state quantity whether all the driving state quantities exceed a predetermined threshold (step S6). As a result of this determination, when there is at least one operating state quantity that exceeds the threshold value, the driving support device 24 determines that the economizer outlet O2The set value of the density and the set value of the rotation speed of the classifier are changed to the previous set values (step S7), and the process returns to step S1.
[0032]
On the other hand, when all the driving state quantities do not exceed the threshold value, the driving support device 24 stores therein the current set value and the average value of the total cost (step S8). Then, the driving support device 24 determines whether the amount of data (set value and total cost) stored therein is sufficient. If the result is not sufficient, the process returns to step S1 to repeat the process. If the data amount is sufficient, the driving support device 24 selects a minimum value and a setting value corresponding to the minimum value from the average value of the total costs stored inside (step S10).
[0033]
Next, the driving support device 24 determines whether the selected setting value is a setting value for optimum driving (step S11). As a result of this determination, if it is not the set value for optimum operation, the optimum set value is set (step S12). Then, the set value selected or set is set as the final set value (step S13).
[0034]
For the change of the set value, the tendency of various state quantity changes when the set value is changed in the boiler having the predetermined performance or for each property of the fuel is obtained in advance and stored, and this stored information The change value may be selected based on the above. Fig. 5 shows the economizer outlet O2It is a figure which shows the various state quantity changes accompanying a density | concentration change. In this figure, the horizontal axis represents the economizer outlet O.2The density [%] is shown, and the vertical axis shows the value of each state quantity. Such economizer outlet O2By preparing or storing data defining the relationship between the concentration and various state quantities for each fuel property, and selecting and selecting fuel property data having performances that are close to each other, the optimum operation can be achieved at an early stage. It is possible to migrate. Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the various state-quantity changes accompanying a mill rotation classifier rotation speed change. In this figure, the horizontal axis indicates the mill rotary classifier rotation speed [rpm], and the vertical axis indicates the value of each state quantity. The set value of the rotational speed of the mill rotary classifier is also the economizer outlet O2Similar to the concentration, it may be prepared or stored for each property of the fuel, and the set value may be changed based on data indicating a close tendency.
[0035]
Thus, since the operation state of the boiler is displayed on the same screen in real time, the operator who performs operation management can easily grasp the operation state. In particular, the economizer outlet O where the operator changes the set value by manual intervention.2In addition to the rotational speed of the mill rotary classifier, the boiler thermal efficiency based on the loss method, the amount of coal supply calculated using it, and the boiler outlet NOx concentration (O2= 6% conversion) and the ammonia injection amount in the corresponding denitration equipment, and the intruder, induction fan, desulfurizer, power or current value of the mill, unburned ash content, ash treatment amount, etc. Boiler water-cooled wall tube, boiler tube, tube protector, mill grinding roller and segment wear / repair cost per unit time, fuel cost, ammonia cost, ash treatment cost, in-house power cost, and the total of these costs are the same screen Since it is displayed above, the operator can grasp the driving state from various angles, and can perform the optimum driving based on the displayed driving state.
[0036]
Next, details of the operation in which the driving support device 24 changes the set value will be described.
First, in the boiler in operation, when the properties of the burning coal change,2The operation of automatically finding the optimum setting value by changing the density will be described. Economizer outlet O2In principle, the concentration set value is changed by changing the set value at an appropriate interval with an amount of change that does not cause disturbance in the operation of the operating boiler. At this time, the economizer outlet O2Boiler thermal efficiency based on the loss method in which the state quantity changes as the concentration set value changes, the amount of coal supply calculated by that, and the boiler outlet NOx concentration (O2= 6% conversion) and the amount of ammonia injected in the corresponding denitration equipment, in-house power and ash treatment amount, as well as the amount of equipment wear per unit time calculated in real time. Economizer outlet O until the most reasonable operating condition2The density setting is automatically changed. The overall most reasonable operation here refers to the amount of wear and the amount of wear per unit time that does not exceed a preset threshold among the items in which each state quantity changes. Assuming that the cumulative sum of the amount of wear obtained by multiplying the amount of wear by the planned time until the next equipment stoppage is a value that does not lead to equipment failure, the amount of coal supply and the amount of ammonia injected In other words, the operation is performed so that the total cost per unit time corresponding to the in-house power, the ash treatment amount, and the wear amount of the equipment is minimized.
[0037]
In addition, economizer outlet O2In the process of concentration change, when one of the items whose state quantity changes, the threshold is exceeded, or the next equipment stop planned for the existing wear amount and the wear amount of the equipment per unit time When the sum of the cumulative amount of wear multiplied by the operating time up to exceeds the value leading to equipment failure, or the economizer outlet O set in advance2When the concentration target value is reached, the economizer outlet O2Stops changing the density setting value automatically. Further, when the change stops exceeding the threshold value, the economizer outlet O immediately before the change is stopped.2Automatically return to the density setting. Economizer outlet O2From the time when the concentration is changed to the time when it is determined that the data for selecting the optimum set value can be obtained, the average value of the total cost during the appropriate interval and the corresponding economizer outlet O2Memorize the concentration. Then, at the time when it is determined that data capable of selecting the optimum set value has been acquired, the minimum value and the economizer exit O at that time are selected from the stored average values of the total costs during the appropriate interval.2Select the concentration automatically. The selected economizer outlet O with a change amount that does not cause disturbance of operation and with an appropriate interval2Automatically change until By doing in this way, since it becomes possible to select and set an optimal setting value, the optimal operation of a boiler is attained as a result.
[0038]
Next, the operation of automatically finding the optimum set value by automatically changing the rotational speed of the mill rotary classifier when the properties of the coal to be changed in the operating boiler will be described. Changing the rotational speed of the mill rotary classifier is to change the set value of the rotational speed of the mill rotary classifier automatically at an appropriate interval with a change amount that does not cause disturbance of operation in the operating boiler. It is a principle. At this time, with the change in the rotational speed of the mill rotary classifier, the boiler thermal efficiency based on the loss method in which the state quantity changes, the coal supply amount calculated thereby, and the boiler outlet NOx concentration (O2= 6% conversion) and the amount of ammonia injected in the corresponding denitration equipment, in-house power and ash treatment amount, as well as the amount of equipment wear per unit time calculated in real time. The setting value of the rotational speed of the mill rotary classifier is automatically changed until the most reasonable operating condition is achieved.
[0039]
Also, in the process of changing the rotational speed of the mill rotary classifier, when one of the items whose state quantity changes, the threshold is exceeded, or the amount of wear and the amount of equipment worn per unit time On the other hand, when the sum of the cumulative amount of wear obtained by multiplying the planned operation time until the next equipment stop exceeds the numerical value that leads to equipment failure, or the preset mill rotary classifier When the target value of the rotational speed is reached, the changing operation of the setting value of the rotational speed of the mill rotary classifier is automatically stopped. Further, when the change stops after exceeding the threshold value, it is automatically returned to the set value of the rotational speed of the immediately preceding mill rotary classifier. The average value of the total cost during the appropriate interval from the time when the rotational speed of the mill rotary classifier is changed to the time when it is determined that the data that can select the optimum setting value has been acquired, and the corresponding mill The rotational speed of the rotary classifier is stored. Then, at the time when it is determined that data capable of selecting the optimum setting value has been acquired, the minimum value and the mill rotary classifier at that time are selected from the stored average values of the total costs during the appropriate interval. Automatic selection of rotation speed. By doing in this way, since it becomes possible to select and set an optimal setting value, the optimal operation of a boiler is attained as a result.
[0040]
As described above, the economizer outlet O in which the set value is changed by manual intervention in the operating boiler.2The boiler thermal efficiency based on the loss method, the amount of coal supply calculated from the loss method, and the NOx concentration of the boiler outlet (O2= 6% conversion) and the corresponding amount of ammonia infusion in the NOx removal system corresponding to it, in-house power and ash treatment amount, as well as quantitative changes in equipment wear per unit time due to changes in boiler operating conditions and corresponding to them By calculating all the costs to be performed in real time and displaying them on the same time axis on the same screen, it becomes possible to use as an index of the set value change operation aimed at the optimum operation of the operation management worker. Moreover, based on each state quantity obtained by calculation or measurement, the economizer outlet O is automatically set at an appropriate interval with a change amount that does not cause disturbance of the boiler operation.2Since the concentration set value is automatically changed, optimal operation control can be easily performed without complicated operation.
[0041]
It should be noted that a program for realizing each function shown in FIG. 3 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed to execute boiler operation support processing. You may go. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in the computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
[0042]
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the operation of the boiler, the economizer outlet O2In addition to the various state quantities that change with the change in the set value of the rotational speed of the mill rotary classifier, that is, boiler thermal efficiency, boiler outlet NOx, in-house power, ash throughput, equipment corrosion per unit time Since the change in the amount of wear is displayed in real time, it is possible to find an optimal operation setting based on comprehensive judgment, and the effect that more rational operation is possible can be obtained. In addition, since the amount of corrosion and wear of the equipment per unit time is calculated and displayed, it can be used as an evaluation of remaining life for each equipment. Inspections, inspections, and repairs can be made at a planned time, which can contribute to improving the reliability of the plant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the driving support device 24 shown in FIG.
FIG. 4 is a screen display example in the driving support device 24;
[Fig.5] Eco-saving device outlet O2It is explanatory drawing which shows the state quantity change accompanying a density change.
FIG. 6 is an explanatory view showing a state quantity change accompanying a mill rotary classifier rotational speed change.
[Explanation of symbols]
21 ... APC (Plant General Control Equipment)
22 ... Control computer
23 ... Operating data processing computer
24 ... Driving support device
25 ... Measurement data group

Claims (6)

節炭器出口のO 濃度の設定値に基づいて運転制御される石炭焚きのボイラと、ミル回転式分級器の回転数の設定値とに基づいて運転制御される燃料供給装置とを備える発電用プラントにおいて、前記ボイラの運転支援を行うボイラ運転支援装置であって、
前記ボイラへ燃料を供給する燃料供給装置の動力または電流値を検出する第1の状態検出手段と、
前記燃料供給装置の動力または電流値に基づいて、前記燃料供給装置を構成する石炭を粉砕するミルの粉砕用ローラまたはセグメントの摩耗による損耗量を所定の計算式によって算出する第1の損耗量算出手段と、
前記ボイラ及び前記燃料供給装置の状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段による検出値に基づいて運転費用を算出する運転費用算出手段と、
前記ミルの粉砕用ローラまたはセグメントの摩耗による損耗量と修繕費とが関係付けられて記憶された記憶手段と、
前記記憶手段から前記第1の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費を読み出すことにより修繕費を取得する修繕費取得手段と、
前記節炭器出口のO 濃度と、前記ミル回転式分級器の回転数と、前記運転状態検出手段によって検出した検出値と、前記運転費用と、前記ミルの粉砕用ローラまたはセグメントの摩耗による損耗量と、前記修繕費とを、前記ボイラの運転中において同一時間軸上に表示する表示手段と
を備えたことを特徴とするボイラ運転支援装置。
Power generation comprising a coal-fired boiler that is operated and controlled based on a set value of the O 2 concentration at the outlet of the economizer, and a fuel supply device that is controlled and operated based on a set value of the rotational speed of the mill rotary classifier A boiler operation support device for supporting operation of the boiler in an industrial plant,
First state detection means for detecting power or current value of a fuel supply device for supplying fuel to the boiler ;
A first wear amount calculation that calculates a wear amount due to wear of a grinding roller or a segment of a mill that crushes the coal constituting the fuel supply device based on a power or current value of the fuel supply device, according to a predetermined calculation formula. Means,
An operation state detecting means for detecting states of the boiler and the fuel supply device;
An operating cost calculating means for calculating an operating cost based on a value detected by the operating state detecting means;
Storage means for storing the amount of wear due to wear of the milling roller or segment of the mill and the repair cost in association with each other;
Repair cost acquisition means for acquiring a repair cost by reading a repair cost corresponding to the wear amount calculated by the first wear amount calculation means from the storage means;
According to the O 2 concentration at the outlet of the economizer, the rotational speed of the mill rotary classifier, the detected value detected by the operating state detecting means, the operating cost, and the wear of the mill grinding roller or segment. A boiler operation support apparatus , comprising: a display unit that displays the amount of wear and the repair cost on the same time axis during operation of the boiler.
前記ボイラ内の燃焼ガスの流速または流量と燃焼ガスのばいじん濃度を検出する第2の状態検出手段と、
前記燃焼ガスの流速または流量と燃焼ガスのばいじん濃度に基づいて、前記ボイラのボイラチューブまたはチューブプロテクタの損耗量を所定の計算式によって算出する第2の損耗量算出手段とをさらに備え、
前記記憶手段には、前記ボイラのボイラチューブまたはチューブプロテクタの損耗量と修繕費とが関係付けられて記憶され、
前記修繕費取得手段は、前記記憶手段から、前記第2の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費を読み出すことにより修繕費を取得し、
前記表示手段は、前記ボイラのボイラチューブまたはチューブプロテクタの損耗量と前記第2の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費とを前記同一時間軸上に表示することを特徴とする請求項1に記載のボイラ運転支援装置。
Second state detection means for detecting the flow velocity or flow rate of the combustion gas in the boiler and the dust concentration of the combustion gas;
A second wear amount calculating means for calculating a wear amount of the boiler tube or the tube protector of the boiler based on a flow velocity or flow rate of the combustion gas and a dust concentration of the combustion gas by a predetermined calculation formula;
In the storage means, the amount of wear of the boiler tube or the tube protector of the boiler and the repair cost are stored in association with each other,
The repair cost acquisition unit acquires the repair cost by reading the repair cost according to the wear amount calculated by the second wear amount calculation unit from the storage unit,
The display means displays the wear amount of the boiler tube or the tube protector of the boiler and the repair cost according to the wear amount calculated by the second wear amount calculation means on the same time axis. The boiler operation support device according to claim 1.
前記ボイラ内の燃焼ガス中のH S濃度を検出する第3の状態検出手段と、
前記燃焼ガス中のH S濃度に基づいて、前記ボイラの水冷壁管の腐食減肉による損耗量を所定の計算式によって算出する第3の損耗量算出手段とをさらに備え、
前記記憶手段には、前記ボイラの水冷壁管の腐食減肉による損耗量と修繕費とが関係付けられて記憶され、
前記修繕費取得手段は、前記記憶手段から、前記第3の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費を読み出すことにより修繕費を取得し、
前記表示手段は、前記ボイラの水冷壁管の腐食減肉による損耗量と前記第3の損耗量算出手段によって算出した損耗量に応じた修繕費とを前記同一時間軸上に表示することを特徴とする請求項2に記載のボイラ運転支援装置。
Third state detecting means for detecting the H 2 S concentration in the combustion gas in the boiler ;
A third wear amount calculating means for calculating a wear amount due to corrosion thinning of the water-cooled wall pipe of the boiler based on the H 2 S concentration in the combustion gas by a predetermined calculation formula;
In the storage means, the amount of wear due to corrosion thinning of the water-cooled wall pipe of the boiler and the repair cost are stored in association with each other,
The repair cost acquisition unit acquires the repair cost by reading the repair cost corresponding to the wear amount calculated by the third wear amount calculation unit from the storage unit,
The display means displays the amount of wear due to corrosion thinning of the water-cooled wall tube of the boiler and the repair cost according to the amount of wear calculated by the third wear amount calculation means on the same time axis. The boiler operation support apparatus according to claim 2 .
前記第1、第2及び第3の損耗量算出手段において用いる計算式は、過去の実績値に基づく補正係数が乗算されることを特徴とする請求項に記載のボイラ運転支援装置。The first calculation equation used in the second and third wear amount calculating means, the boiler driving support apparatus according to claim 3, characterized in that the correction factor based on past actual績値is multiplied. 前記ボイラに供給する燃料の性状が変化したことにより、前記第1、第2及び第3の状態検出手段による前記検出量、前記第1、第2及び第3の損耗量算出手 段による前記損耗量、前記修繕費算出手段による前記修繕費のいずれかが、予め決められたそれぞれのしきい値を超えたことを検出する検出手段と、
前記検出結果に応じて、各々の値がしきい値を超えないように運転制御を行うための設定値を変化させ、この設定値を運転制御装置に対して出力する設定値出力手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項に記載のボイラ運転支援装置。
By nature of the fuel supplied to the boiler is changed, the wear due to said detected amount by the first, second and third state detecting means, said first, second and third wear amount calculating hand stage Detecting means for detecting that any of the repair costs by the amount, the repair cost calculating means exceeds a predetermined threshold value;
A set value output means for changing a set value for performing operation control so that each value does not exceed a threshold value according to the detection result, and outputting the set value to the operation control device; The boiler operation support device according to claim 4 , wherein the boiler operation support device is provided.
前記設定値出力手段は、前記運転費用と前記修繕費との合計費用が最も少なくなるように前記設定値を変化させることを特徴とする請求項に記載のボイラ運転支援装置。6. The boiler operation support apparatus according to claim 5 , wherein the set value output means changes the set value so that a total cost of the operation cost and the repair cost is minimized.
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