JP4129818B2 - ボイラ自動制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラ自動制御方法およびその装置に係り、特に、混焼石炭焚ボイラに対する石炭供給流量と燃料油供給流量との割合を負荷に応じて設定し、この設定にしたがってボイラに対する石炭粉末と燃料油の供給流量を制御するに好適なボイラ自動制御方法およびその装置に関する。

火力発電所などに設置された混焼石炭焚ボイラを制御するに際して、従来、発電機出力指令に基づいてボイラに対する石炭供給流量と燃料油供給流量の割合を設定し、この設定にしたがって石炭供給流量指令と燃料油供給流量指令を生成し、石炭供給流量指令にしたがってミルからボイラの石炭バーナに石炭粉末を供給し、燃料油供給流量指令にしたがってボイラの燃料油バーナに燃料油を供給するとともに、ボイラおよびミルに空気を供給することが行われている。この場合、ボイラには押込通風機からの空気が空気加熱器を介して供給され、ミルには一次通風機からの空気と、一次通風機からの空気を空気加熱器で加熱した空気とが混合された空気が供給されるようになっている。すなわち、ミルには、温かい空気と冷えた空気が適度に混合された空気が供給され、この空気の圧力によって石炭粉末がボイラに圧送されるようになっている。また、ボイラ内の排気ガスは誘引通風機、煙突を介して外気に排気されるようになっている。

すなわち、ボイラには、空気の吸排気などを行うための補機として、一次通風機、押込通風機、誘引通風機などが設置されており、これら補機のうちいずれかの補機が何らかの原因により停止した場合、残りの補機で運転ができる負荷まで、急速且つ安全にボイラ負荷を降下させる制御、いわゆるランバック制御が行われる。ここで、ミルへの送風が２台の一次通風機で行われている場合に、１台の一次通風機が故障すると、定格負荷の半分である５０％まで負荷を降下させる制御が行われている。

また、この種の技術としては、例えば、混焼石炭焚ボイラにおいて、複数のミルのうちいずれかのミルが停止したときに、停止したミルに応じた負荷喪失分だけボイラ負荷指令を絞り込み、絞り込まれたボイラ負荷指令に従ってミルランバックを自動的に行うようにしたもの（特許文献１参照）、あるいは負荷設定信号と発電量指令とを比較し、この比較結果を基に通常運転を継続するかランバック動作に入るか否かを判定するようにしたもの（特許文献２参照）が挙げられる。

特開平１０−１２２５４９号公報（第２頁から第５頁、図１、図２） 特開平１１−２９４７０４号公報（第３頁から第４頁、図１）

従来技術においては、ランバック時の負荷設定に関して、混焼時の運転を考慮しておらず、２台の一次通風機のうち１台故障したときのランバック動作後は一律に５０％負荷という設定となっており、５０％以上での負荷運転が可能な状態であっても、必ず５０％まで負荷を降下させる制御となっていた。このためランバック動作後は発電量を多く確保することができなかった。
また、特許文献１、２においても、ボイラ負荷を降下させるランバック動作時に、発電量を多く確保することについては何ら配慮されていない。すなわち、特許文献１のものは、ミルのトリップに応じた負荷喪失分だけボイラ負荷指令を絞り込み、ミルランバックを自動的に行っているが、ミルランバック時にボイラの燃焼エネルギーの低下を抑制するための制御は行っていない。一方、特許文献２のものは、複数台の補機のうち一部が停止したときに、残りの補機の容量に見合った負荷設定信号と発電量指令値とを比較し、負荷設定信号より発電量指令値の方が小さいときは通常運転を継続し、負荷設定信号より発電量指令値の方が大きいときにはランバック動作を行うようになっているが、ランバック動作時にボイラの燃焼エネルギーの低下を抑制するための制御は行っていない。
本発明の課題は、ボイラ負荷降下制御時における燃料エネルギーの低下を抑制し、結果として発電量が低下するのを抑制することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、複数の補機から供給される空気によりミルから石炭粉末を搬送して石炭バーナに供給し、燃料油供給手段から供給される燃料油を燃料油バーナに供給して混焼石炭焚ボイラで燃焼させ、該混焼石炭焚ボイラで発生した蒸気により発電機を駆動して発電するにあたり、発電機出力指令に対応する総燃料供給流量に基づいて、前記石炭バーナに供給する石炭供給流量と前記燃料油バーナに供給する燃料油供給流量とを予め定められた設定混焼率に従って配分制御して燃焼させる混焼石炭焚ボイラのボイラ自動制御方法において、前記補機の少なくとも一つが故障したときに、該補機の故障直前における前記燃料油供給流量を保持し、該保持した前記燃料油供給流量を指令値として設定し、該指令値に基づいて前記燃料油供給流量を制御するとともに、前記補機の故障直前における前記石炭供給流量が、残りの補機により供給可能な石炭供給流量未満のときはランバック制御を行わず、残りの補機により供給可能な石炭供給流量以上のときはランバック制御を行うものとし、ランバック制御を行う場合は、前記保持された前記燃料油供給流量と前記残りの補機により供給可能な前記石炭供給流量との加算値をランバック制御の発電機出力指令とし、該ランバック制御の発電機出力指令に対応する総燃料流量指令を生成する一方、前記燃料油供給流量の検出値を前記石炭供給流量の検出値と前記燃料油供給流量の検出値の加算値で除算して、前記総燃料流量指令に対する前記燃料油供給流量の割合を求め、該求めた割合に相当する前記燃料油供給流量を前記総燃料流量指令から差し引いて前記石炭供給流量の指令値を設定し、該指令値に基づいて前記石炭供給流量を制御することを特徴とする。

本発明の混焼石炭焚ボイラのボイラ自動制御方法によれば、補機の少なくとも一つが故障したときに、補機の故障直前における燃料油供給流量を保持するように燃料油供給流量を制御していることから、つまり、設定混焼率によらず燃料油供給流量を保持するとともに、残りの補機により供給可能な石炭供給流量を加えて発電機出力指令を設定していることから、少なくとも設定混焼率によらず燃料油供給流量を保持した分だけ燃料エネルギーの低下を抑制して、発電量の低下を抑制することができる。特に、前記補機の故障直前における前記石炭供給流量が、残りの補機により供給可能な石炭供給流量未満のときはランバック制御を行わないことから、補機の少なくとも一つが故障しても発電量の低下を抑制することができる。さらに、残りの補機により供給可能な石炭供給流量以上のときはランバック制御を行うものとし、ランバック制御を行う場合は、保持された燃料油供給流量と残りの補機により供給可能な石炭供給流量との加算値を発電機出力指令として設定し、これに基づいて総燃料流量指令を生成する一方、石炭供給流量の検出値と燃料油供給流量の検出値の加算値で燃料油供給流量の検出値を除算して、総燃料流量指令に対する燃料油供給流量の割合を求め、その割合に基づいて石炭供給流量の指令値を設定していることから、従来のランバック制御よりも、保持した燃料油供給流量の分だけ、発電量の低下を抑制することができる。

また、本発明のボイラ自動制御装置は、複数の補機から供給される空気によりミルから石炭粉末を搬送して石炭バーナに供給する石炭供給手段と、燃料油を燃料油バーナに供給する燃料油供給手段と、前記石炭バーナに供給する石炭供給流量と前記燃料油バーナに供給する燃料油供給流量とを、発電機出力指令に対応する総燃料供給流量に基づいて、予め定められた設定混焼率に従って配分制御する制御手段と、前記補機の少なくとも一つが故障したときに前記石炭供給流量と前記燃料油供給流量を制御するランバック制御手段とを備え、前記石炭バーナと前記燃料油バーナに供給される石炭粉末と燃料油とを混焼石炭焚ボイラで燃焼させて発生した蒸気により発電機を駆動して発電するボイラ自動制御装置において、前記ランバック制御手段は、前記補機の少なくとも一つが故障したときに、該補機の故障直前における前記燃料油供給流量を保持し、該保持した前記燃料油供給流量を指令値として設定し、該指令値に基づいて前記燃料油供給流量を制御するとともに、前記補機の故障直前における前記石炭供給流量が、残りの補機により供給可能な石炭供給流量未満のときはランバック制御を行わず、残りの補機により供給可能な石炭供給流量以上のときはランバック制御を行うものとし、ランバック制御を行う場合は、前記保持された前記燃料油供給流量と前記残りの補機により供給可能な前記石炭供給流量との加算値をランバック制御の発電機出力指令とし、該ランバック制御の発電機出力指令に対応する総燃料流量指令を生成する一方、前記燃料油供給流量の検出値を前記石炭供給流量の検出値と前記燃料油供給流量の検出値の加算値で除算して、前記総燃料流量指令に対する前記燃料油供給流量の割合を求め、該求めた割合に相当する前記燃料油供給流量を前記総燃料流量指令から差し引いて前記石炭供給流量の指令値を設定し、該指令値に基づいて前記石炭供給流量を制御することを特徴とする。

本発明によれば、ボイラ負荷降下制御時における燃焼エネルギーが低下するのを抑制することができ、結果として、発電量を燃料油供給流量の分だけ多く確保することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すボイラ自動制御装置のブロック構成図、図２はランバック判定回路のブロック構成図、図３はランバック負荷設定回路のブロック構成図、図４はボイラと補機との関係を示すブロック構成図である。

図４において、ボイラ３は混焼石炭焚ボイラとして構成されており、このボイラ３には、石炭バーナ（図示せず）と、燃料油バーナとしての軽油バーナ（図示せず）が設置されている。軽油バーナには、燃料油としての軽油１が供給され、石炭バーナには、石炭を粉末状に加工するミル２から石炭粉末が供給されるようになっている。このボイラ３の周囲には、ボイラ３またはミル２に空気を供給したり、ボイラ３の排ガスを排出したりするための補機として、空気加熱器４、５、一次通風機６、７、押込通風機８、９、誘引通風機１０、１１が設けられており、誘引通風機１０、１１はそれぞれ煙突１４に接続されている。一次通風機６と押込通風機８には空気１２が供給され、一次通風機７と押込通風機９には空気１３が供給されており、一次通風機６、７に供給された空気１２、１３の一部はそのままミル２側に送られ、残りは空気加熱器４、５で加熱され、暖められた空気としてミル２側に送られる。すなわち、ミル２には、冷えたままの空気と暖められた空気とが混合された空気が導入されるようになっている。ミル２内に暖かい空気と冷えた空気が適度に混合されて導入されると、その空気の圧力によって石炭粉末がボイラ２内に押し込まれるようになっている。

一方、押込通風機８、９に取り込まれた空気１２、１３は空気加熱器４、５でそれぞれ暖められたあとボイラ３の中に取り込まれ、燃焼用空気として利用される。ボイラ３内に燃料用空気が取り込まれると、石炭バーナによって石炭粉末が燃焼し、軽油バーナによって軽油が燃焼し、この燃焼によって蒸気が発生するとともに、排ガスが発生し、発生した蒸気によって火力発電所の蒸気タービン（図示せず）が駆動されて発電が行なわれる。一方、排ガスは誘引通風機１０、１１、煙突１４を通り、外気に排出される。

ここで、石炭専焼ボイラの場合、２台の一次通風機を用いてミルへの送風を全て賄っていることから、通常、一次通風機１台当たりの容量は定格負荷の５０％である。したがって、２台の一次通風機のうち１台が停止すると、プラントは定格で運転することができず、残りの補機の容量に見合った負荷、この場合、５０％まで降下させるボイラ負荷降下制御時の制御動作（以下、ランバック動作という）を行うことになる。

ところが、本発明では、ボイラ３として混焼石炭焚ボイラを用いており、２台の一次通風機６、７のうちいずれか１台が停止した場合には、停止した一次通風機の負荷を補うために、軽油の燃焼を継続して行い、ランバック動作時における負荷目標値を５０％以上にすることを狙いとしており、以下、ボイラ自動制御装置の具体的内容について説明する。

ボイラ自動制御装置の主制御系は、図１に示すように、ＮＯＴ回路６１、ＡＮＤ回路６２、ランバック負荷設定回路６４、低値選択器６５、ボイラマスタ制御器６６、燃焼率設定器６７、燃料プログラム生成器６８、信号切替器６９、除算器７１、減算器７３、掛算器７４、減算器７６、比例積分器７７、保持器７９、減算器８２、比例積分器８３、関数発生器８５、軽油流量検出器８７、加算器９０などを備えて構成されており、ＮＯＴ回路６１にはＸ％ランバック動作３３に関する信号が入力され、ＡＮＤ回路６２には混焼率設定許可６０に関する信号が入力され、低値選択器６５とランバック負荷設定回路６４には発電機出力指令（ＭＷＤ）６３が入力され、保持器７９にはＸ％ランバック動作３３に関する信号が入力され、比例積分器７７からは石炭供給流量指令７８が出力され、比例積分器８３からは軽油供給流量指令８４が出力されるようになっている。軽油供給流量指令８４は、燃料油供給流量指令として軽油流量調節バルブ８９に入力されており、軽油流量調節バルブ８９は、軽油パイプ８８内の軽油の流量を制御し、軽油供給流量指令８４にしたがってボイラ３の軽油バーナに軽油を供給する燃料油供給手段として構成されている。石炭供給流量検出器７５は、ミル２からボイラ３に押し込まれる石炭粉末の実際の供給流量を検出する石炭粉末供給流量検出手段として構成され、軽油流量検出器８７は、軽油パイプ８８内を通過する軽油の実際の軽油供給流量７０、８１を検出する燃料油供給流量検出手段として構成されている。

図１に示すボイラ自動制御装置の主制御系は、発電機指令（ＭＷＤ）６３に基づいてボイラ３に対する石炭供給流量と軽油（燃料油）供給流量との割合を設定し、この設定にしたがって石炭供給流量指令７８と軽油供給流量指令（燃料油供給流量指令）８４を生成する石炭・燃料油供給流量指令生成手段として構成されている。この石炭・燃料油供給流量指令生成手段は、一次通風機６、７のうちいずれか１台が故障したランバック動作時（ボイラ負荷降下制御時）には、停止した一次通風機以外の一次通風機（健全な一次通風機）の容量に見合った負荷よりも石炭供給流量指令が大きいことを条件として、ボイラ３に対する石炭供給流量を、いずれか１台の一次通風機が停止する前の石炭供給流量よりも少ない石炭供給流量、例えば、健全な一次通風機の容量に見合った負荷に対応する石炭供給流量に変更し、ボイラ３に対する軽油供給流量については軽油の供給を継続するための軽油供給流量として、ボイラ３に対する石炭供給流量と軽油供給流量との割合を再設定する要素を備えている。さらに、石炭・燃料油供給流量指令生成手段は、ランバック動作時（ボイラ負荷降下制御時）には、ボイラ３に対する石炭供給流量と軽油供給流量との割合を石炭供給流量検出器（燃料油供給流量検出手段）７５の検出値と軽油流量検出器（燃料油供給流量検出手段）８７の検出値に基づいて設定する要素を備えて構成されている。

そして、ランバック動作による制御（ボイラ負荷降下制御時の制御）を行うか否かを判定するために、図２に示すように、ランバック判定回路が設けられているとともに、ランバック動作時に、健全な一次通風機（補機）の容量に見合った負荷よりも石炭供給流量が大きいときに、軽油の供給継続を条件として、石炭・燃料油供給流量指令生成手段に対する発電機出力指令をランバック動作時の発電機出力指令に変更する発電機出力指令変更手段として、図３に示すように、ランバック負荷設定回路が設けられている。

ランバック判定回路は、図２に示すように、ＯＲ回路２４、信号切替器（Ｈ／Ｌ）２５、ＡＮＤ回路２６、３０、３１、３９、４２、信号遅延器３８、４１、ＯＲ回路４０、４３、４６、フリップフロップ回路４８、４９を備えて構成されている。

ＯＲ回路２４には、一次通風機６が故障したことを示すＡＰＡＦ停止２１に関する信号と、一次通風機７の故障を示すＢＰＡＦ停止２２に関する信号が入力され、信号切替器２５には石炭流量指令２３が入力されるようになっている。ＡＮＤ回路３０にはタービンマスタ自動２８に関する信号とボイラマスタ自動２９に関する信号が入力され、ＡＮＤ回路３９にはＸ％ランバック目標到達３２に関する信号が入力され、信号遅延器３８にはＸ％ランバック動作３３を示す信号が入力され、ＡＮＤ回路４２には５０％ランバック目標到達３４に関する信号が入力され、信号遅延器４１には５０％ランバック動作３５に関する信号が入力され、ＯＲ回路４４にはＭＦＴ動作３６に関する信号と解列３７に関する信号が入力され、ＯＲ回路４６の一端にはその他のランバック動作４５に関する信号が入力されるようになっている。

ランバック判定回路において、一次通風機６、７のうちいずれか一方が故障して停止したときにはＯＲ回路２４からの信号がＡＮＤ回路２６に出力され、信号切替器２５に、石炭流量指令２３として、５０％負荷以上の指令が入力されたときには、信号切替器２５からの信号がＡＮＤ回路２６に出力されるようになっている。さらにタービンマスタ自動２８、ボイラマスタ自動２９が成立したときにはＡＮＤ回路３０からＡＮＤ２６に対しての信号が出力されるようになっている。すなわち、一次通風機６、７のうちいずれか１台が故障し、このときの石炭流量指令２３が５０％負荷を超え、且つタービンマスタ自動２８、ボイラマスタ自動２９の条件が成立したときにＡＮＤ回路２６からの信号が出力され、フリップフロップ４８がセットされ、ＯＲ回路４６からランバック動作４７に関する信号がランバック負荷設定回路６４に出力されるとともに、フリップフロップ４８からＸ％ランバック動作３３に関する信号がランバック負荷設定回路６４に出力されるようになっている。

ランバック負荷設定回路６４は、図３に示すように、信号発生器１０１、加算器１０２、信号切替器１０３、信号発生器１０４、信号切替器１０５、１０６、変化率制限器１０７、減算器１０９、１１１、信号切替器１１０、１１２を備えて構成されており、変化率制限器１０７からは発電機出力指令（ＭＷＤ）１０８が低値選択器６５に出力され、信号切替器１１０からは５０％ランバック目標到達３４に関する信号が出力され、信号切替器１１２からはＸ％ランバック目標到達３２に関する信号が出力されるようになっている。また信号切替器１０３にはＸ％ランバック動作３３に関する信号が入力され、信号切替器１０５には５０％ランバック動作３５に関する信号が入力され、信号切替器１０６と変化率制限器１０７にはランバック動作４７に関する信号が入力されるようになっている。

上記構成におけるランバック負荷設定回路６４において、ボイラの通常運転時には、発電機出力指令（ＭＷＤ）６３による信号（１００％負荷相当の信号）をそのまま信号切替器１０３、１０５、１０６、変化率制限器１０７を介して発電機出力指令（ＭＷＤ）１０８として低値選択器６５に出力するようになっている。

一方、一次通風機６、７のうちいずれか１台が故障したランバック動作時には、Ｘ％ランバック動作３３に関する信号が信号切替器１０３に入力され、ランバック動作４７に関する信号が信号切替器１０６、変化率制限器１０７に入力されるため、信号切替器１０３、１０６による信号の切替が行われる。すなわち、ランバック動作時には、軽油負荷指令８６として、例えば、２０％負荷相当の指令が加算器１０２に入力されるとともに、信号発生器１０１から、健全な一次通風機（補機）の容量に見合った負荷相当の指令、例えば、５０％負荷相当の指令が入力され、加算器１０２からは７０％負荷相当の指令が出力され、この指令が信号切替器１０３、１０５、１０６、変化率制限器１０７を介してランバック動作時の発電機出力指令（ＭＷＤ）１０８として出力される。このときの発電機出力指令１０８は、通常運転時に１００％負荷相当の指令であったものが、７０％負荷相当の指令に変更されることになる。

次に、ボイラの通常運転時における動作について説明する。まず、発電機出力指令（ＭＷＤ）６３として、例えば、１００％負荷相当の指令が出力されると、この発電機出力指令６３はランバック負荷設定回路６４をそのまま通過して低値選択器６５に入力されるとともに、発電機出力指令６３が直接低値選択器６５に入力され、低値選択器６５からは、１００％負荷相当の発電機出力指令６３がそのままボイラマスタ制御器６６と混焼率設定器６７に出力される。ボイラマスタ制御器６６においては、入力された発電機出力指令６３に関する信号を主蒸気圧力の偏差による補正を行い、補正された信号をボイラ入力指令（ＢＩＤ）に変換して燃料プログラム生成器６８に出力する。この燃料プログラム生成器６８からは、燃料流量指令（ＦＲＤ）として、例えば、１００％負荷相当の指令が出力される。

一方、混焼率設定器６７に発電機出力指令６３が入力されると、混焼率設定器６７において、発電機出力指令６３を基に、石炭（石炭粉末）と軽油との混焼割合の設定、すなわち石炭供給流量と軽油供給流量との割合を設定する。例えば、石炭粉末の供給流量を８０％負荷相当に、軽油の供給流量を２０％負荷相当に設定し、設定した値のうち軽油の割合を示す値（２／１０）に関する信号を信号切替器６９に出力する。信号切替器６９は、通常運転時は、混焼率設定器６７からの信号を選択しているため、混焼率設定器６７からの信号が信号切替器６９を介して掛算器７４に出力される。なお、混焼率設定器６７における混焼率の設定は、運転状況を考慮して自動的に設定する方法や、ＣＲＴ操作により手動で設定することもできる。

混焼割合に関する信号が掛算器７４に入力されると、１００％負荷相当の燃料流量指令と混焼割合を示す値、例えば、２／１０とが掛算され、掛算器７４からは，燃料流量指令として２０％負荷相当の指令が出力される。この２０％負荷相当の燃料流量指令は軽油流量指令８０として保持器７９を介して関数発生器８５と減算器８２に出力される。２０％負荷相当の燃料流量指令が関数発生器８５に入力されると、関数発生器８５からは２０％負荷相当の軽油負荷指令８６が出力される。減算器８２には、軽油流量指令８０の他に、軽油流量検出器８７の検出による軽油供給流量８１が入力されており、減算器８２は、軽油流量指令８０から軽油供給流量８１を減算した信号を比例積分器８３に出力する。比例積分器８３は、軽油流量指令８０と実際の軽油供給流量８１との差である偏差を０に抑制するための軽油供給流量指令８４を生成し、生成した軽油供給流量指令８４を軽油流量調節バルブ８９に対して出力する。これにより、軽油供給流量指令８４にしたがって軽油流量調節バルブ８９の開度が調整され、ボイラ３に対する軽油の供給流量が制御されることになる。

一方、１００％負荷を示す燃料流量指令（ＦＲＤ）が減算器７３に入力されるとともに、掛算器７４から２０％負荷相当の燃料流量指令を示す信号が減算器７３に入力されると、減算器７３において両者の差が求められ、減算器７３から減算器７６に対して、８０％負荷相当の石炭流量指令２３が出力される。減算器７６には、石炭流量指令２３の他に、石炭粉末の実際の供給流量を検出する検出器から、実際の石炭供給流量７５を示す信号が入力されており、減算器７６は、石炭流量指令２３と石炭供給流量７５との差を示す信号を比例積分器７７に出力する。比例積分器７７は、石炭流量指令２３と石炭供給流量７５との差である偏差を０に抑制するための石炭供給流量指令７８を生成し、生成した石炭供給流量指令７８をミル２に出力する。これにより、ミル２からは、石炭供給流量指令７８にしたがった量の石炭粉末がボイラ３に送られる。

すなわち、図５（ａ）に示すように、８０％負荷を石炭粉末による流量が補い、２０％負荷を軽油の流量が補うことで、ボイラ３における燃焼を円滑に行うことができる。

次に、一次通風機６、７のうちいずれか１台が故障したランバック動作時（ボイラ負荷降下制御時）には、図２に示すランバック判定回路からランバック動作４７に関する信号とＸ％ランバック動作３３に関する信号が出力され、これらの信号がランバック負荷設定回路６４に入力されるとともに、ＮＯＴ回路６１、保持器７９に入力される。

Ｘ％ランバック動作３３に関する信号が保持器７９に入力されると、保持器７９は、ランバック動作が起きる前の値を保持することになり、比例積分器８３からは、軽油の供給継続を行なうための指令として、２０％負荷相当の軽油供給流量指令８４が出力されたままになる。また関数発生器８５からも２０％負荷に相当する軽油負荷指令８６が出力されたままになる。

一方、ランバック負荷設定回路６４においては、ランバック動作４７に関する信号またはＸ％ランバック動作３３に関する信号に応答した信号切替器１０３、１０６において信号の切替が行われ、加算器１０２において、信号発生器１０１から出力された５０％負荷相当の指令と２０％負荷相当の軽油負荷指令８６とが加算される。そして、加算器１０２で加算された指令は、信号切替器１０３、１０５、１０６を介して変化率制限器１０７に入力され、変化率制限器１０７からは、７０％負荷相当の指令が発電機出力指令１０８として出力される。これにより、低値選択器６５においては、１００％負荷相当としての発電機出力指令６３の代わりに、７０％負荷相当を示す発電機出力指令１０８を選択し、選択した発電機出力指令をボイラマスタ制御器６６と混焼率設定器６７に出力する。７０％負荷相当の発電機出力指令１０８がボイラマスタ制御器６６で補正されたあと燃料プログラム生成器６８に入力されると、燃料プログラム生成器６８からは、７０％負荷相当の燃料流量指令（ＦＲＤ）を掛算器７４と減算器７３に出力する。この場合、ＮＯＴ回路６１にＸ％ランバック動作３３に関する信号が入力されているため、ＡＮＤ回路６２の出力が無くなり、信号切替器６９は除算器７１からの信号を選択するようになっている。

除算器７１には、軽油流量検出器８７の検出による軽油供給流量７０に関する信号が入力されているとともに、軽油流量検出器８７の検出による軽油供給流量７０と実際の石炭供給流量７５との和を示す信号が加算器９０から入力されている。ランバック動作開始時には、除算器７１には、加算器９０から１００％負荷相当の信号が入力され、軽油流量検出器８７からは軽油供給流量７０として、２０％負荷相当の信号が入力されるため、除算器７１からは、混焼率のうち軽油の割合の値として２／１０に関する信号が出力される。この信号が信号切替器６９を介して掛算器７４に入力されると、掛算器７４からは、７０×２／１０＝１４％の信号が出力される。

ここで、除算器７１は、実際の軽油供給流量７０と実際の石炭供給流量７５とを基に軽油と石炭との混焼率を求めているため、除算器７１からは、混焼率として、２／１０から目標値の２／７まで石炭の混焼率が徐々に低下する信号が出力されるようになっている。

すなわち、掛算器７４において、ランバック動作開始時に、７０％負荷に相当する燃料流量指令と混焼率２／１０とが掛算されると、掛算器７４からは１４％負荷相当の燃料流量指令が出力される。この信号が減算器７３において、７０％負荷相当の信号から１４％負荷相当の信号が減算されると、減算器７３からは、５６％負荷相当の石炭流量指令２３が出力され、石炭供給流量指令７８は５６％負荷相当の指令に低下することになる。この結果、石炭の供給流量が低下すると、加算器９０に入力される実際の石炭供給流量７５も低下する。このような制御が繰り返されると、除算器７１からは、混焼率として、最終的には目標値の２／７に低下した信号が出力されることになる。

このように、本実施形態においては、ランバック動作時においては、軽油供給流量指令８４を２０％負荷相当に維持する制御を行うとともに、石炭供給流量指令７８を、８０％負荷相当の指令から徐々に５０％負荷相当の指令に低下させるようにしたため、軽油供給流量指令８４を２０％負荷相当に維持した分、ボイラ３における燃焼エネルギーが低下するのを抑制することができ、発電量を多く確保することが可能になる。

次に、本発明による制御方法を用いた場合と従来の方法による制御方法を用いたときの効果を図５にしたがって説明する。図５は、横軸を時間（Ｔ）、縦軸を負荷（％）とした場合の負荷変化図であって、２台の一次通風機のうち１台の一次通風機が故障（トリップ）前の混焼率に関して２つの場合を示してある。

（ａ）の場合は、一次通風機トリップ前の軽油が２０％負荷相当で、石炭が一次通風機２台当たりの容量に見合った負荷よりも大きいとき、ここでは、８０％負荷相当の場合である。この場合、従来の回路では、一次通風機トリップ後は、５０％負荷ランバック動作になり、軽油負荷１２２は０％、石炭負荷１２１は５０％になり、ボイラにおける燃焼率が急激に低下し、発電量を十分に確保できないことになる。

これに対して、本発明では、石炭流量指令２３が５０％以上にあることを条件にランバック動作になるが、軽油負荷１２４は２０％負荷相当に維持されたままとなり、石炭負荷１２３は一次通風機１台分の負荷の５０％になっている。したがって、石炭の燃焼の他に軽油の燃焼を行うことで、発電量を従来のものよりも２０％だけ多く確保することができる。

（ｂ）の場合は、一次通風機トリップ前における軽油が５０％負荷、石炭が５０％負荷となっている場合である。この場合も、従来の回路では、トリップ後は５０％負荷ランバック動作になり、軽油負荷１２６は０％、石炭負荷１２５は５０％になり、ボイラにおける燃焼エネルギーの低下に伴って発電量も低下することになる。

これに対して、本発明では、石炭流量指令２３が５０％以上でないことからランバック動作を起こすことはなく、軽油負荷１２８、石炭負荷１２７とも変わらず５０％のままとなる。したがって、石炭の燃焼とともに軽油の燃焼を行うことで、燃焼エネルギーの低下を抑制することができ、発電量を従来のものよりも５０％だけ多く確保することができる。また、この場合は、負荷ランバックが発生しないことから、発電プラントの運転を安定化することにも寄与することができる。

なお、前記実施形態において、信号切替器１１２からＸ％ランバック目標到達３２に関する信号が出力されると、ＡＮＤ回路３９の論理積の条件が満たされ、ＯＲ回路４０からの信号が出力され、フリップフロップ回路４８がリセットされ、ランバック動作が終了することになる。

本実施形態によれば、ボイラ３において、一次通風機６、７のうち１台が停止した場合、軽油燃焼による発電量を利用するようにしたため、従来のランバックによる定格負荷の５０％までの降下に至ることはなく、燃焼エネルギーの低下を抑制し、発電量を多く確保することができる。また軽油バーナを消火する必要がないため、バーナ消火によるボイラ燃焼状態への影響やランバックによる負荷急減動作がないことから、安定性の高い運転をすることができる。

なお、本実施形態では、石炭と混焼するものとして軽油を例として説明しているが、軽油の他に、重油などその他の燃料に対しても本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態を示すボイラ自動制御装置のブロック構成図である。 ランバック判定回路のブロック構成図である。 ランバック負荷設定回路のブロック構成図である。 ボイラと補機との関係を説明するためのブロック構成図である。 本発明と従来との効果を対比するための負荷変化図であって、（ａ）は一次通風機トリップ前の軽油が２０％負荷相当で石炭が８０％負荷相当の場合の負荷変化図、（ｂ）は一次通風機トリップ前の軽油が５０％負荷で石炭が５０％負荷相当における負荷変化図である。

符号の説明

２ ミル
３ ボイラ
４、５ 空気加熱器
６、７ 一次通風機
８、９ 押込通風機
１０、１１ 誘引通風機
６４ ランバック負荷設定回路
６５ 低値選択器
６６ ボイラマスタ制御器
６７ 混焼率設定器
６８ 燃料プログラム生成器
６９ 信号切替器
７１ 除算器
７３ 減算器
７４ 掛算器
７６ 減算器
７７ 比例積分器
７９ 保持器
８２ 減算器
８３ 比例積分器
８５ 関数発生器
８７ 軽油流量検出器
８９ 軽油流量調節バルブ

Claims (2)

1. 複数の補機から供給される空気によりミルから石炭粉末を搬送して石炭バーナに供給し、燃料油供給手段から供給される燃料油を燃料油バーナに供給して混焼石炭焚ボイラで燃焼させ、該混焼石炭焚ボイラで発生した蒸気により発電機を駆動して発電するにあたり、発電機出力指令に対応する総燃料供給流量に基づいて、前記石炭バーナに供給する石炭供給流量と前記燃料油バーナに供給する燃料油供給流量とを予め定められた設定混焼率に従って配分制御して燃焼させる混焼石炭焚ボイラのボイラ自動制御方法において、
   前記補機の少なくとも一つが故障したときに、該補機の故障直前における前記燃料油供給流量を保持し、該保持した前記燃料油供給流量を指令値として設定し、該指令値に基づいて前記燃料油供給流量を制御するとともに、
   前記補機の故障直前における前記石炭供給流量が、残りの補機により供給可能な石炭供給流量未満のときはランバック制御を行わず、残りの補機により供給可能な石炭供給流量以上のときはランバック制御を行うものとし、
   ランバック制御を行う場合は、前記保持された前記燃料油供給流量と前記残りの補機により供給可能な前記石炭供給流量との加算値をランバック制御の発電機出力指令とし、該ランバック制御の発電機出力指令に対応する総燃料流量指令を生成する一方、前記燃料油供給流量の検出値を前記石炭供給流量の検出値と前記燃料油供給流量の検出値の加算値で除算して、前記総燃料流量指令に対する前記燃料油供給流量の割合を求め、該求めた割合に相当する前記燃料油供給流量を前記総燃料流量指令から差し引いて前記石炭供給流量の指令値を設定し、該指令値に基づいて前記石炭供給流量を制御することを特徴とするボイラ自動制御方法。
2. 複数の補機から供給される空気によりミルから石炭粉末を搬送して石炭バーナに供給する石炭供給手段と、燃料油を燃料油バーナに供給する燃料油供給手段と、前記石炭バーナに供給する石炭供給流量と前記燃料油バーナに供給する燃料油供給流量とを、発電機出力指令に対応する総燃料供給流量に基づいて、予め定められた設定混焼率に従って配分制御する制御手段と、前記補機の少なくとも一つが故障したときに前記石炭供給流量と前記燃料油供給流量を制御するランバック制御手段とを備え、前記石炭バーナと前記燃料油バーナに供給される石炭粉末と燃料油とを混焼石炭焚ボイラで燃焼させて発生した蒸気により発電機を駆動して発電するボイラ自動制御装置において、
   前記ランバック制御手段は、前記補機の少なくとも一つが故障したときに、該補機の故障直前における前記燃料油供給流量を保持し、該保持した前記燃料油供給流量を指令値として設定し、該指令値に基づいて前記燃料油供給流量を制御するとともに、
   前記補機の故障直前における前記石炭供給流量が、残りの補機により供給可能な石炭供給流量未満のときはランバック制御を行わず、残りの補機により供給可能な石炭供給流量以上のときはランバック制御を行うものとし、
   ランバック制御を行う場合は、前記保持された前記燃料油供給流量と前記残りの補機により供給可能な前記石炭供給流量との加算値をランバック制御の発電機出力指令とし、該ランバック制御の発電機出力指令に対応する総燃料流量指令を生成する一方、前記燃料油供給流量の検出値を前記石炭供給流量の検出値と前記燃料油供給流量の検出値の加算値で除算して、前記総燃料流量指令に対する前記燃料油供給流量の割合を求め、該求めた割合に相当する前記燃料油供給流量を前記総燃料流量指令から差し引いて前記石炭供給流量の指令値を設定し、該指令値に基づいて前記石炭供給流量を制御することを特徴とするボイラ自動制御装置。

Images