JPH034808B2 - - Google Patents
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- JPH034808B2 JPH034808B2 JP59194090A JP19409084A JPH034808B2 JP H034808 B2 JPH034808 B2 JP H034808B2 JP 59194090 A JP59194090 A JP 59194090A JP 19409084 A JP19409084 A JP 19409084A JP H034808 B2 JPH034808 B2 JP H034808B2
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- heat trap
- soot
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/56—Boiler cleaning control devices, e.g. for ascertaining proper duration of boiler blow-down
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、一般的に化石燃料或いは有機燃料焚
きボイラに関し、更に詳しくはその様なボイラに
おけるスートブロウのタイミングスケジユール設
定を最適化する、新規で実用的な方法に関する。 従来技術 蒸気、即ち動力を生み出す為の化石燃料の燃焼
は、灰として広く知られる残留物を生成する。殆
ど全ての燃料が固型残留物を生成し、幾つかの場
合にはその量はかなり多い。(表―1参照) ボイラの連続運転の為には灰の除去が必須であ
る。浮遊燃焼に於て、灰粒子はボイラの炉からガ
ス流によつて搬出され、ガス通路内部のチユーブ
表面上に堆積物を形成してガス通路の狭小化を招
く(以下汚損と呼ぶ)。ある条件下では、堆積物
は、前記表面を腐食に到らしめ得る。 灰は、さまざまの形でボイラの運転を著しく妨
害し或いは運転停止をも招き得るものであるか
ら、ボイラ表面から灰を除去する何らかの手段を
構じなければならない。炉壁及び対流路伝熱表面
の灰及びスラグは、ブロー媒体として蒸気或いは
空気を用いるスートブロウを炉の運転を継続した
まま使用することによつて清掃することが出来
る。スートブロウ装置は、伸縮自在のノズルを介
して生成蒸気を堆積物の積層する場所へ差し向け
る。 ボイラ内部の、時としてヒートトラツプとも呼
ばれる対流路伝熱表面は、ボイラ内部で、例えば
過熱器、再熱器、そしてエコノマイザの様な個別
的な部分に分けられる。各ヒートトラツプは、通
常、専用のスートブロウ装置セツトを有する。ス
ートブロウ作業は、生成物蒸気を消費し、同時
に、清掃さるべきヒートトラツプの伝熱率を低下
させるので、通常は一セツトのみのスートブロワ
しか作動されない。
きボイラに関し、更に詳しくはその様なボイラに
おけるスートブロウのタイミングスケジユール設
定を最適化する、新規で実用的な方法に関する。 従来技術 蒸気、即ち動力を生み出す為の化石燃料の燃焼
は、灰として広く知られる残留物を生成する。殆
ど全ての燃料が固型残留物を生成し、幾つかの場
合にはその量はかなり多い。(表―1参照) ボイラの連続運転の為には灰の除去が必須であ
る。浮遊燃焼に於て、灰粒子はボイラの炉からガ
ス流によつて搬出され、ガス通路内部のチユーブ
表面上に堆積物を形成してガス通路の狭小化を招
く(以下汚損と呼ぶ)。ある条件下では、堆積物
は、前記表面を腐食に到らしめ得る。 灰は、さまざまの形でボイラの運転を著しく妨
害し或いは運転停止をも招き得るものであるか
ら、ボイラ表面から灰を除去する何らかの手段を
構じなければならない。炉壁及び対流路伝熱表面
の灰及びスラグは、ブロー媒体として蒸気或いは
空気を用いるスートブロウを炉の運転を継続した
まま使用することによつて清掃することが出来
る。スートブロウ装置は、伸縮自在のノズルを介
して生成蒸気を堆積物の積層する場所へ差し向け
る。 ボイラ内部の、時としてヒートトラツプとも呼
ばれる対流路伝熱表面は、ボイラ内部で、例えば
過熱器、再熱器、そしてエコノマイザの様な個別
的な部分に分けられる。各ヒートトラツプは、通
常、専用のスートブロウ装置セツトを有する。ス
ートブロウ作業は、生成物蒸気を消費し、同時
に、清掃さるべきヒートトラツプの伝熱率を低下
させるので、通常は一セツトのみのスートブロワ
しか作動されない。
【表】
【表】
スートブロウ作業のスケジユール設定は、制御
装置を使用することによつて自動化出来る。この
例は米国特許第4085438号に開示されている。 スートブロウ作業のスケジユール設定に当つて
一般に行われることは、ボイラ清掃装置に関して
固定時間順次操作方式を利用することである。こ
のタイミング設定はプラントの運転開始の間の測
定値に基いて確立される。この方法ではスートブ
ロウ順序設定をオンライン適応化して行うことが
出来ない。従つて、前記方法ではボイラの運転及
びユニツト特性の変動は補償されない。 スートブロウ作業はまた通常的に“操作者の目
視検査”を介して行われ、該検査が通常完壁では
無いことからオーバークリーーニング及びスート
ブロウ用蒸気の浪費を招く。 スートブロウ作業を最適化する為の一つの方法
は、スートブロウ作業の順序設定を決定する為に
ユニツト及びプロセス測定値の数学的モデルを利
用して熱伝達係数を算出することである。 スートブロウ作業の最適化の為に使用出来るボ
イラ診断パツケージが1981年のASME/IEEE
Power Gen.会議での“Boiler Heat Transfer
Model for Operator Diagnostic Information”
と題する論文によつて発表された。その方法は、
組合わされたエネルギーバランスからのガス側温
度の算定に依存し、実施に当つては一連のヒート
トラツプの方程式を解く為の広範囲な回帰的計算
を必要とする。この方法をヒートトラツプの汚損
因子を判定する為に用いた。この中間結果は、次
にスートブロウ開始によつて達成されたコスト節
約を判断する為に、定常状態設計条件に基いての
ボイラ運転モデルへのインプツトとして用いられ
る。しかし乍ら、上記方法は経済的な最適化を達
成しておらず、又蒸気増分原価における動的変動
を補償しない。ユニツトを正確にモデル化する為
に必要な計算も又非常に複雑であり、方程式を解
く為の複雑な回帰的方法が必要である。定常状態
設計条件(保証データ)は又、個々のヒートトラ
ツプの汚損因子を判断するのにも必要とされる。 前記方法は、“操作者の目視検査”を定量化す
るものである。数字の値が汚損の実際上のレベル
及び清掃の節約の可能性を表す。しかし、前記デ
ータは最適な清掃時間を予測する為の運転性能の
降下の割合及び清掃コストに対して収支されてい
ない。 ボイラ清掃装置の為のスケジユール設定をする
前記方法を検討するに、その最適化を図る新規方
法に望まれる事は以下の如くである。 (1) スートブロウ作業スケジユール設定における
オンライン化。 (2) コンピユータを必要としない単純演算式を使
用すること。 (3) 保証試験データを必要としないこと。 (4) 経済性を考慮したものであること。 (5) ボイラの色々な場所の間の相互の係り合いを
補償すること。 (6) ヒートトラツプの変更可能な定義を許容する
こと。 (7) 容易に入手しうるプロセス測定値を使用する
こと。 (8) 負荷の如きシステムパラメータの変動に伴う
サイクル時間の変動を補償するものであるこ
と。 (9) 燃料分析及び気温の如き環境状態に影響され
ないこと。 発明の概要 オンライン適応化したボイラ内清掃(以下スー
トブロウ作業と呼ぶ)の最適化の目的は、色々な
ヒートトラツプに対する個々の清掃ユニツトを作
動開始する為の最適な時間を予測することであ
る。多くの要素が、最適なスートブロウ作業スケ
ジユール作成に影響を及ぼしそしてこのことはど
う様な最適化案に於ても考慮されなければならな
い。本発明はスートブロウ作業スケジユール算出
に於て新規な方法を利用し、それでいて個々のボ
イラに関する特定の安全性及び運転特性を組込む
に必要な融通性を併せて提供する。本発明の方法
は、スートブロウ作業のオンライン適応化を提供
する。最適スートブロウ作業のスケジユール設定
には標準的なボイラ効率の算出だけを必要とす
る。従つて、必要なプロセス測定値は一般に容易
に入手しうるものですむ。最適スケジユール設定
の為の計算は、経済性の考慮に基いており、一方
色々な伝熱部分の相互の係り合いを補償するもの
である。本発明の方法は理解し易い簡単な計算と
関与するだけである。そしてその計算を行う為に
如何なる企図或いは保証データをも必要とせず、
ボイラの色々な運転考慮事項を組込むに十分な融
通性が有る。 発明の目的 従つて、本発明の目的は、ボイラ、特にそれぞ
れ専用のスートブロウ装置を備える複数のヒート
トラツプを有するボイラの為のスートブロウ作動
時間を最適化する為の方法を提供することにあ
る。 本発明の目的は、ヒートトラツプの最も有利な
最適スートブロウ作業時間がスートブロウ作業の
為に選ばれたものである様な方法を提供する事に
有る。 本発明の他の目的は、最適なスートブロウ作業
間隔即ち最適サイクルタイムθpptが、式 ここにθcはスートブロウ作業継続時間、Sはス
ートブロウ作業の為のコスト、そしてaはボイラ
に関する効率損失カーブの平均勾配である。 を使用することによつて得られる方法を提供する
ことにある。 実施例の説明 図面を参照して詳しく説明する。特に第1図で
総体を10で示すボイラ内部でのスートブロウス
ケジユール設定即ちサイクルタイムを最適化する
為の方法が提供される。ボイラ10は例えば、プ
ラテン12、入力側と出力側の有る二次過熱器1
3、再熱器14、一次過熱器16、そしてエコノ
マイザ18を包含する複数の区画を有する。 本方程式の意図する所は、スートブロウ作業に
関連するコスト負担を最少にすることである。本
方法に係わる主なコスト要因は、ボイラの効率損
失に起因するコスト、とスートブロワ運転のコス
ト、それに長期に渡るボイラ劣化コストである。 前記要因を使用すれば、第2図に示す様にそれ
ぞれのヒートトラツプに対して目的とする関数が
得られる。一つのヒートトラツプはグループ毎に
作動する様設計した一組のスートブロワ装置とし
て定義される。例えば、ボイラのエコノマイザ部
18に関連するスートブロワ群は一つのヒートト
ラツプとして確定される。ヒートトラツプグルー
プの定義は、スートブロワ群に対する特定の空間
配向を必要とせず、所望される如何なる配列模様
とし得ることを銘記されたい。 本発明の方法は、汚損の割合をモデルで示し、
該モデルを最適化スケジユール設定に用いる。こ
のモデルはオンラインプロセス測定に適応し、そ
してそれによつて変動するボイラ特性に対する正
確な結果を提供する。実施されたスートブロウ作
業は最適サイクルタイム、安全上の制約、運転者
の設定ポイント、及び他のヒートトラツプとの相
互の係り合いを勘案した結果である。それぞれの
ヒートトラツプに対するサイクルタイムは別々に
計算されるが、総合ボイラ構成の一部として考慮
されている。 前記モデルの一つの型を第3図に示す。もつと
複雑なモデルを使用し得るが本発明の基本概念は
変わらない。総合ボイラ効率に影響を及ばすスス
(soot)の堆積の度合は傾斜aにおいて直線状を
たどるものとして示される。スートブロウ装置の
ランニングコストは、時間θcの間は固定コストS
として扱われる。従つて前記モデルをプラントの
特色に合わす上での問題は、ススの堆積の度合即
ち傾斜aの値及び時間θcの間スートブロウ装置を
作動させる為のコストを総合的に評価する問題と
なる。第3図に於て、θbは当該のヒートトラツプ
(i番目のヒートトラツプ)に対するサイクルタ
イムであり、θcは清掃に要する時間である。 スートブロウ作業のコストは設計仕様から決定
出来、又オンライン化した測定値から直接に求め
られるものと仮定した。ススの堆積の度合は、ス
ートブロウ装置の作動中の、総合ボイラ効率の変
動から推論する。よつて式は Δεi=ε2i−ε1i …… ここにΔεiはヒートトラツプ清掃に起因するる
ボイラ効率の変動、ε2iはi番目のヒートトラツ
プのスートブロウ作業後のボイラ効率、ε1iはi
番目のヒートトラツプ清掃前のボイラ効率を表わ
す。 となる。 第4図は一つのヒートトラツプの、ヒートトラ
ツプに起因するボイラ効率の変動を算定する為に
用いた測定例を示す。色々なヒートトラツプの相
互の係り合いを補償し、且つ測定時の雑音を低減
する為、効率の損失率を以下に説明する個別フイ
ルタ技法にて計算した。 ENi=Δεi/θb …… EAVi=(1−X)EAVi+X・ENi …… ai=EAVi・LOAD(Energy Cost) …… ここにENiはi番目のヒートトラツプに関する
瞬間効率損失(%)、EAViは平均瞬間効率損失
(%)、Xはフイルタ定数、LOADはボイラ負荷
(1bスチーム/hr)、そしてaiは時間Δθの効率損失
曲線の平均勾配(1bスチーム/hr2)である。 同じモデルを各々のヒートトラツプに使用す
る。各々のヒートトラツプモデルに対するパラメ
ータは、別々に且つオンライン化して算出して確
定する。ボイラ効率の算定の為のプロセス測定及
び個々のヒートトラツプのスートブロウ作業の開
始、終了信号のみしか必要とされない。 モデル及び曲線に対して確定したパラメータを
使用して実施した最適化計算を説明する。スート
ブロウ作業のコスト及びボイラ効率の低下に起因
する損失を包含する目的関数は、各ヒートトラツ
プに対する最適サイクルタイムθbを選択すること
によつて最少化される。第5図及び第6図ではス
ートブロウ作業に伴う負担コストに及ぼすサイク
ル時間の影響が長、短のサイクルタイムに対して
呈示されている。そこで、前記負担コスト(曲線
下側の面積)を最少とすることが問題となる。効
率の損失を最少とする為の最適化は、以下の如く
行う。即ち、1サイクル当りの負担コストは Cost=∫〓b p(a×t)dt+S+θc=a/2θ2 b+S
×θc … ここに、aは1ヒートトラツプ当りの効率損失
度($/hr2)であり、Sはスートブロウ作業のコス ト($/hr)である。 で表わされる。 最適サイクルタイムθbを見出す為に任意の時間
(Q時間)当りの損失が最少とされねばならない。 $Lost/Qhours=(a/2・θ2 b+S・θc)×(Q
/θb+θc) =($Lost/Cycle)×(#of cycles/Q ho
urs) … 最少化は、方程式をθbに関する導関数として
解くことによつて達成される。即ち d/dθb($Lost/Qhours)=φ=d/dθb(a/2
θ2 b+S・θc)× (Q/θb+θc) … 0/=〔(θb+θc)aθb−a/2θ2/b−S・θc
〕×Q/(θb+θc)
…… この順序設定論理は、最適化が最も達成された
時点での制約的な判断基準(例えば高ΔP測定値)
の付加が出来る様に構成されている。このことに
より、最適化の演算アルゴリズムに設定変更を必
要とすること無くプラントの特定的な制約事項が
取扱れることが可能となる。 0/=a/2θ2 b+aθcθb−Sθc …… この二次方程式を使用して最適サイクルタイム
θb=θpptとして解くと θpptは正値であるのでθpptの値は である。 第7図は本発明を実施するに必要な論理構成を
表わす。最適の経済的スートブロウサイクルタイ
ムは各々のヒートトラツプに関し方程式で決定
される。これらの最適サイクルタイム(θppt)は、
もし一つ以上のヒートトラツプのサイクルタイム
が最適サイクルタイムより長い時、スートブロウ
作業の優先順位を決定する為に、各々のヒートト
ラツプに対するθbのそれぞれと比較することが出
来る。(表−2参照)蒸気発生管列即ち二次過熱
器が最初に清掃されるべき場所となろう。次の蒸
気発生管列即ち再熱器用のスートブロウ装置が次
に始動されるべきスートブロウ装置となろう。第
8,9図及び10図は、スートブロウ装置の連続
作動を実施する為に使用した論理構成を表わす。
装置を使用することによつて自動化出来る。この
例は米国特許第4085438号に開示されている。 スートブロウ作業のスケジユール設定に当つて
一般に行われることは、ボイラ清掃装置に関して
固定時間順次操作方式を利用することである。こ
のタイミング設定はプラントの運転開始の間の測
定値に基いて確立される。この方法ではスートブ
ロウ順序設定をオンライン適応化して行うことが
出来ない。従つて、前記方法ではボイラの運転及
びユニツト特性の変動は補償されない。 スートブロウ作業はまた通常的に“操作者の目
視検査”を介して行われ、該検査が通常完壁では
無いことからオーバークリーーニング及びスート
ブロウ用蒸気の浪費を招く。 スートブロウ作業を最適化する為の一つの方法
は、スートブロウ作業の順序設定を決定する為に
ユニツト及びプロセス測定値の数学的モデルを利
用して熱伝達係数を算出することである。 スートブロウ作業の最適化の為に使用出来るボ
イラ診断パツケージが1981年のASME/IEEE
Power Gen.会議での“Boiler Heat Transfer
Model for Operator Diagnostic Information”
と題する論文によつて発表された。その方法は、
組合わされたエネルギーバランスからのガス側温
度の算定に依存し、実施に当つては一連のヒート
トラツプの方程式を解く為の広範囲な回帰的計算
を必要とする。この方法をヒートトラツプの汚損
因子を判定する為に用いた。この中間結果は、次
にスートブロウ開始によつて達成されたコスト節
約を判断する為に、定常状態設計条件に基いての
ボイラ運転モデルへのインプツトとして用いられ
る。しかし乍ら、上記方法は経済的な最適化を達
成しておらず、又蒸気増分原価における動的変動
を補償しない。ユニツトを正確にモデル化する為
に必要な計算も又非常に複雑であり、方程式を解
く為の複雑な回帰的方法が必要である。定常状態
設計条件(保証データ)は又、個々のヒートトラ
ツプの汚損因子を判断するのにも必要とされる。 前記方法は、“操作者の目視検査”を定量化す
るものである。数字の値が汚損の実際上のレベル
及び清掃の節約の可能性を表す。しかし、前記デ
ータは最適な清掃時間を予測する為の運転性能の
降下の割合及び清掃コストに対して収支されてい
ない。 ボイラ清掃装置の為のスケジユール設定をする
前記方法を検討するに、その最適化を図る新規方
法に望まれる事は以下の如くである。 (1) スートブロウ作業スケジユール設定における
オンライン化。 (2) コンピユータを必要としない単純演算式を使
用すること。 (3) 保証試験データを必要としないこと。 (4) 経済性を考慮したものであること。 (5) ボイラの色々な場所の間の相互の係り合いを
補償すること。 (6) ヒートトラツプの変更可能な定義を許容する
こと。 (7) 容易に入手しうるプロセス測定値を使用する
こと。 (8) 負荷の如きシステムパラメータの変動に伴う
サイクル時間の変動を補償するものであるこ
と。 (9) 燃料分析及び気温の如き環境状態に影響され
ないこと。 発明の概要 オンライン適応化したボイラ内清掃(以下スー
トブロウ作業と呼ぶ)の最適化の目的は、色々な
ヒートトラツプに対する個々の清掃ユニツトを作
動開始する為の最適な時間を予測することであ
る。多くの要素が、最適なスートブロウ作業スケ
ジユール作成に影響を及ぼしそしてこのことはど
う様な最適化案に於ても考慮されなければならな
い。本発明はスートブロウ作業スケジユール算出
に於て新規な方法を利用し、それでいて個々のボ
イラに関する特定の安全性及び運転特性を組込む
に必要な融通性を併せて提供する。本発明の方法
は、スートブロウ作業のオンライン適応化を提供
する。最適スートブロウ作業のスケジユール設定
には標準的なボイラ効率の算出だけを必要とす
る。従つて、必要なプロセス測定値は一般に容易
に入手しうるものですむ。最適スケジユール設定
の為の計算は、経済性の考慮に基いており、一方
色々な伝熱部分の相互の係り合いを補償するもの
である。本発明の方法は理解し易い簡単な計算と
関与するだけである。そしてその計算を行う為に
如何なる企図或いは保証データをも必要とせず、
ボイラの色々な運転考慮事項を組込むに十分な融
通性が有る。 発明の目的 従つて、本発明の目的は、ボイラ、特にそれぞ
れ専用のスートブロウ装置を備える複数のヒート
トラツプを有するボイラの為のスートブロウ作動
時間を最適化する為の方法を提供することにあ
る。 本発明の目的は、ヒートトラツプの最も有利な
最適スートブロウ作業時間がスートブロウ作業の
為に選ばれたものである様な方法を提供する事に
有る。 本発明の他の目的は、最適なスートブロウ作業
間隔即ち最適サイクルタイムθpptが、式 ここにθcはスートブロウ作業継続時間、Sはス
ートブロウ作業の為のコスト、そしてaはボイラ
に関する効率損失カーブの平均勾配である。 を使用することによつて得られる方法を提供する
ことにある。 実施例の説明 図面を参照して詳しく説明する。特に第1図で
総体を10で示すボイラ内部でのスートブロウス
ケジユール設定即ちサイクルタイムを最適化する
為の方法が提供される。ボイラ10は例えば、プ
ラテン12、入力側と出力側の有る二次過熱器1
3、再熱器14、一次過熱器16、そしてエコノ
マイザ18を包含する複数の区画を有する。 本方程式の意図する所は、スートブロウ作業に
関連するコスト負担を最少にすることである。本
方法に係わる主なコスト要因は、ボイラの効率損
失に起因するコスト、とスートブロワ運転のコス
ト、それに長期に渡るボイラ劣化コストである。 前記要因を使用すれば、第2図に示す様にそれ
ぞれのヒートトラツプに対して目的とする関数が
得られる。一つのヒートトラツプはグループ毎に
作動する様設計した一組のスートブロワ装置とし
て定義される。例えば、ボイラのエコノマイザ部
18に関連するスートブロワ群は一つのヒートト
ラツプとして確定される。ヒートトラツプグルー
プの定義は、スートブロワ群に対する特定の空間
配向を必要とせず、所望される如何なる配列模様
とし得ることを銘記されたい。 本発明の方法は、汚損の割合をモデルで示し、
該モデルを最適化スケジユール設定に用いる。こ
のモデルはオンラインプロセス測定に適応し、そ
してそれによつて変動するボイラ特性に対する正
確な結果を提供する。実施されたスートブロウ作
業は最適サイクルタイム、安全上の制約、運転者
の設定ポイント、及び他のヒートトラツプとの相
互の係り合いを勘案した結果である。それぞれの
ヒートトラツプに対するサイクルタイムは別々に
計算されるが、総合ボイラ構成の一部として考慮
されている。 前記モデルの一つの型を第3図に示す。もつと
複雑なモデルを使用し得るが本発明の基本概念は
変わらない。総合ボイラ効率に影響を及ばすスス
(soot)の堆積の度合は傾斜aにおいて直線状を
たどるものとして示される。スートブロウ装置の
ランニングコストは、時間θcの間は固定コストS
として扱われる。従つて前記モデルをプラントの
特色に合わす上での問題は、ススの堆積の度合即
ち傾斜aの値及び時間θcの間スートブロウ装置を
作動させる為のコストを総合的に評価する問題と
なる。第3図に於て、θbは当該のヒートトラツプ
(i番目のヒートトラツプ)に対するサイクルタ
イムであり、θcは清掃に要する時間である。 スートブロウ作業のコストは設計仕様から決定
出来、又オンライン化した測定値から直接に求め
られるものと仮定した。ススの堆積の度合は、ス
ートブロウ装置の作動中の、総合ボイラ効率の変
動から推論する。よつて式は Δεi=ε2i−ε1i …… ここにΔεiはヒートトラツプ清掃に起因するる
ボイラ効率の変動、ε2iはi番目のヒートトラツ
プのスートブロウ作業後のボイラ効率、ε1iはi
番目のヒートトラツプ清掃前のボイラ効率を表わ
す。 となる。 第4図は一つのヒートトラツプの、ヒートトラ
ツプに起因するボイラ効率の変動を算定する為に
用いた測定例を示す。色々なヒートトラツプの相
互の係り合いを補償し、且つ測定時の雑音を低減
する為、効率の損失率を以下に説明する個別フイ
ルタ技法にて計算した。 ENi=Δεi/θb …… EAVi=(1−X)EAVi+X・ENi …… ai=EAVi・LOAD(Energy Cost) …… ここにENiはi番目のヒートトラツプに関する
瞬間効率損失(%)、EAViは平均瞬間効率損失
(%)、Xはフイルタ定数、LOADはボイラ負荷
(1bスチーム/hr)、そしてaiは時間Δθの効率損失
曲線の平均勾配(1bスチーム/hr2)である。 同じモデルを各々のヒートトラツプに使用す
る。各々のヒートトラツプモデルに対するパラメ
ータは、別々に且つオンライン化して算出して確
定する。ボイラ効率の算定の為のプロセス測定及
び個々のヒートトラツプのスートブロウ作業の開
始、終了信号のみしか必要とされない。 モデル及び曲線に対して確定したパラメータを
使用して実施した最適化計算を説明する。スート
ブロウ作業のコスト及びボイラ効率の低下に起因
する損失を包含する目的関数は、各ヒートトラツ
プに対する最適サイクルタイムθbを選択すること
によつて最少化される。第5図及び第6図ではス
ートブロウ作業に伴う負担コストに及ぼすサイク
ル時間の影響が長、短のサイクルタイムに対して
呈示されている。そこで、前記負担コスト(曲線
下側の面積)を最少とすることが問題となる。効
率の損失を最少とする為の最適化は、以下の如く
行う。即ち、1サイクル当りの負担コストは Cost=∫〓b p(a×t)dt+S+θc=a/2θ2 b+S
×θc … ここに、aは1ヒートトラツプ当りの効率損失
度($/hr2)であり、Sはスートブロウ作業のコス ト($/hr)である。 で表わされる。 最適サイクルタイムθbを見出す為に任意の時間
(Q時間)当りの損失が最少とされねばならない。 $Lost/Qhours=(a/2・θ2 b+S・θc)×(Q
/θb+θc) =($Lost/Cycle)×(#of cycles/Q ho
urs) … 最少化は、方程式をθbに関する導関数として
解くことによつて達成される。即ち d/dθb($Lost/Qhours)=φ=d/dθb(a/2
θ2 b+S・θc)× (Q/θb+θc) … 0/=〔(θb+θc)aθb−a/2θ2/b−S・θc
〕×Q/(θb+θc)
…… この順序設定論理は、最適化が最も達成された
時点での制約的な判断基準(例えば高ΔP測定値)
の付加が出来る様に構成されている。このことに
より、最適化の演算アルゴリズムに設定変更を必
要とすること無くプラントの特定的な制約事項が
取扱れることが可能となる。 0/=a/2θ2 b+aθcθb−Sθc …… この二次方程式を使用して最適サイクルタイム
θb=θpptとして解くと θpptは正値であるのでθpptの値は である。 第7図は本発明を実施するに必要な論理構成を
表わす。最適の経済的スートブロウサイクルタイ
ムは各々のヒートトラツプに関し方程式で決定
される。これらの最適サイクルタイム(θppt)は、
もし一つ以上のヒートトラツプのサイクルタイム
が最適サイクルタイムより長い時、スートブロウ
作業の優先順位を決定する為に、各々のヒートト
ラツプに対するθbのそれぞれと比較することが出
来る。(表−2参照)蒸気発生管列即ち二次過熱
器が最初に清掃されるべき場所となろう。次の蒸
気発生管列即ち再熱器用のスートブロウ装置が次
に始動されるべきスートブロウ装置となろう。第
8,9図及び10図は、スートブロウ装置の連続
作動を実施する為に使用した論理構成を表わす。
【表】
マイクロプロセツサベースのネツトワーク90
(NETWORK 90、バブコツクアンドウイルコツ
クスベイリーコントロール社の商品名)が本発明
及び第7〜10図の方法を実施する為にプロセス
コンピユータを使用せずとも使用することが出来
る。 従来、もつと高レベルの管理制御がプロセスコ
ンピユータにおいて実施されて来た。マイクロプ
ロセツサベースのNETWORK 90制御装置が進
歩した制御演算の適用及びエネルギー管理におけ
る一層高レベルの制御の為にプロセスコンピユー
タに替るものとなる。 前述の如く、第7図は最適サイクルタイムθppt
を得る為に利用する事が出来る論理回路である。
スートブロウ作業を開始する信号は、DIエレメ
ントで発せられ、そして信号トランスミツタ22
及びSRユニツト24へ伝えられる。 第7図の回路は一箇所のヒートトラツプに関す
るものであるが、各ヒートトラツプに対してこう
した回路が存在するから、総合ボイラ効率Eに相
当する値がエレメント26から、信号プロセスユ
ニツト28を介して信号トランスミツタ22の他
の入力端子へ提供される。ボイラに対する瞬間効
率が、例えば入力側と出力側の温度差或いは他の
既知の方法を用いて任意の既知の方式で計算出来
る。瞬間効率はまた差ユニツト30へも伝えられ
る。トランスミツタ22は、既知の時間に渡る効
率の差を確立する為に、瞬間効率をデイフアレン
スユニツト30の他の入力端子へ伝える。この瞬
間効率の値は除算ユニツト32で再度瞬間効率で
除算され、その出力値がPIDユニツト34によつ
て二次除算ユニツト36へ伝えられた実際のスー
トブロウサイクル時間θbによつて除算される。 実際のスートブロウサイクルタイムθbは、他の
使用の為に出力エレメント38へ提供される。ス
ートブロウ時間が設定限界を越えるか下回るかす
るとき、回路42を介して「高」及び「低」信号
を送り出す高/低ユニツト40に、前記θbと同じ
値が提供される。回路42は、警報器或いは他の
適当な装置を起動するのに利用される。 PIDユニツト34はORユニツト44によつて、
“1”の値の入力46からSRユニツト48を介し
ての信号、或いは出力装置24から信号プロセス
ユニツト50を介しての信号のいずれかによつて
制御される。 ヒートトラツプに対するフイルタ定数は二次ト
ランスミツタ52及び加算ユニツト54によつて
確定される。この係数が掛算器56において除算
ユニツト36の出力によつて掛算される。掛算器
56の出力は、加算ユニツト58、三次除算ユニ
ツト60及び最大値及び最少値を確立する為のユ
ニツト62に順次して伝えられる。フイルタ定数
はまた、第三除算ユニツト60に提供され、そし
て制限ユニツト62の出力が加算ユニツト58に
戻つて提供される。 プラント負荷に比例した信号が、負荷ユニツト
によつて信号処理ユニツト66を介してまた別の
掛算器68へ伝えられる。この掛算器は、負荷に
比例した信号とエレメント62の出力とを掛合せ
て、効率損失曲線に対する平均傾斜に相当する値
aiを発生する。 コスト因子Sは、コスト因子ユニツト70によ
つて信号処理ユニツト72及びまた別の掛算ユニ
ツト74へ提供され、その出力は平方根ユニツト
76で開平計算されて番号78において最適スー
トブロウサイクルタイムθpptを算出する。 信号処理ユニツト28,50,66及び72
は、入力信号を論理回路と調和させる為に設けた
ものである。第7図に示す回路は、従つて方程式
の計算を行うのに役立つ。 第8図はボイラの各ヒートトラツプに対する最
適及び実際のスートブロウ時間の間の差を求める
為の論理回路を示す。4つのヒートトラツプが設
けられた場合差の値Δθb1,Δθb2,Δθb3及びΔθb4
を求める為に4つのこうした論理回路を使用する
ことが出来る。前記値は、第9図の回路に於て、
4つのヒートトラツプのスートブロウの優先順を
決定するのに利用出来る。 第8図では、i番目のヒートトラツプに対する
それぞれの最適及び実際のスートブロウ時間を伝
える為のユニツト78及び38が、信号処理ユニ
ツト80及び82の差ユニツト84に通じてい
る。差信号は信号トランスミツタ86及び88を
介して提供される。該各トランスミツタ86及び
88は信号発生器102を介して手動/自動スイ
ツチ100によつて操作される。最終的に、ユニ
ツト90において差の値Δθbiが供給される。 第9図に示した様に、実際及び最適のスートブ
ロウ作動時間が、番号1から4迄の各ヒートトラ
ツプにそれぞれの位置90−1,90−2,90
−3、及び90−4において供給される。各信号
は、エレメント106内部で論理回路の残余部分
に適合する様にする為に処理される。 スートブロウ装置は、オン・オフコントローラ
104−1,104−2,104−3、及び10
4−4によつて制御される図示した如く、幾つか
のオン・オフコントローラ(図中HLで示す)
が4つのヒートトラツプの内の1つのヒートトラ
ツプでのスートブロウ作業を選択的に開始する為
に、4つの差ユニツト108及び4つのANDゲ
ート110と関連して使用される。 全体が番号112で表示される論理回路部分
は、どのスートブロウが作動しているか、及びど
のスートブロワを作動すべきかを、デイスプレイ
装置114に於て決定し、表示する。この回路
は、低値選択ユニツト116、3つのトランスミ
ツタ(図中記号T)、2つのORゲート、3つの
高/低ユニツト及びトランスミツタに初期値を提
供する初期値ユニツトを包含する。 第10図は各々のヒートトラツプに対して使用
される付加的制御回路を示す。4箇所のヒートト
ラツプを有するボイラに対して4つのこうした回
路が必要である。 制御器120及び122は、高ΔP発生器及び
最少タイマ124及び126のそれぞれによつて
制御される。 運転モードに基き、手動或いは自動信号がOR
ゲート128に提供される。ORゲートからの出
力はANDゲート130に伝えられる。ANDゲー
ト130はまた低い即ち最少タイムユニツト13
2に結合する変換入力端子及び、スートブロウ作
業が行われている間信号を発生するエレメント1
34に結合する非変換入力端子とを有する。OR
ゲート136は3つの入力端子を有する。1つは
最少タイマ124に接続し、1つは最少タイマ1
26に接続する。そして残る1つはANDゲート
130の出力端子に接続する。ORゲート136
の出力は、ANDゲート138に信号を送る自
動/手動エレメント140に接続する他の入力端
子を有するANDゲート138に提供される。
ANDゲート138は、オン・オフユニツト14
2の3つの端子の一つに接続し、残りの端子の内
の1つのユニツト144に接続し、スートブロウ
作業が完了した時信号を発する。そして最後の端
子はORゲート146に接続する。ORゲート1
46は、ANDゲート138の出力に接続される
1つの入力端子と変換されて、自動/手動エレメ
ント140の出力端子に接続する他の入力端子と
を有する。 かくて、第9図及び第10図の回路によつて、
最も有効な、且つ経済的なスートブロウ時間での
スートブロウ装置がスートブロウ操作の為に選択
される。 以上、具体例に基いて詳しく説明したが、本具
体例の内で多くの変更を為し得ることを理解され
たい。
(NETWORK 90、バブコツクアンドウイルコツ
クスベイリーコントロール社の商品名)が本発明
及び第7〜10図の方法を実施する為にプロセス
コンピユータを使用せずとも使用することが出来
る。 従来、もつと高レベルの管理制御がプロセスコ
ンピユータにおいて実施されて来た。マイクロプ
ロセツサベースのNETWORK 90制御装置が進
歩した制御演算の適用及びエネルギー管理におけ
る一層高レベルの制御の為にプロセスコンピユー
タに替るものとなる。 前述の如く、第7図は最適サイクルタイムθppt
を得る為に利用する事が出来る論理回路である。
スートブロウ作業を開始する信号は、DIエレメ
ントで発せられ、そして信号トランスミツタ22
及びSRユニツト24へ伝えられる。 第7図の回路は一箇所のヒートトラツプに関す
るものであるが、各ヒートトラツプに対してこう
した回路が存在するから、総合ボイラ効率Eに相
当する値がエレメント26から、信号プロセスユ
ニツト28を介して信号トランスミツタ22の他
の入力端子へ提供される。ボイラに対する瞬間効
率が、例えば入力側と出力側の温度差或いは他の
既知の方法を用いて任意の既知の方式で計算出来
る。瞬間効率はまた差ユニツト30へも伝えられ
る。トランスミツタ22は、既知の時間に渡る効
率の差を確立する為に、瞬間効率をデイフアレン
スユニツト30の他の入力端子へ伝える。この瞬
間効率の値は除算ユニツト32で再度瞬間効率で
除算され、その出力値がPIDユニツト34によつ
て二次除算ユニツト36へ伝えられた実際のスー
トブロウサイクル時間θbによつて除算される。 実際のスートブロウサイクルタイムθbは、他の
使用の為に出力エレメント38へ提供される。ス
ートブロウ時間が設定限界を越えるか下回るかす
るとき、回路42を介して「高」及び「低」信号
を送り出す高/低ユニツト40に、前記θbと同じ
値が提供される。回路42は、警報器或いは他の
適当な装置を起動するのに利用される。 PIDユニツト34はORユニツト44によつて、
“1”の値の入力46からSRユニツト48を介し
ての信号、或いは出力装置24から信号プロセス
ユニツト50を介しての信号のいずれかによつて
制御される。 ヒートトラツプに対するフイルタ定数は二次ト
ランスミツタ52及び加算ユニツト54によつて
確定される。この係数が掛算器56において除算
ユニツト36の出力によつて掛算される。掛算器
56の出力は、加算ユニツト58、三次除算ユニ
ツト60及び最大値及び最少値を確立する為のユ
ニツト62に順次して伝えられる。フイルタ定数
はまた、第三除算ユニツト60に提供され、そし
て制限ユニツト62の出力が加算ユニツト58に
戻つて提供される。 プラント負荷に比例した信号が、負荷ユニツト
によつて信号処理ユニツト66を介してまた別の
掛算器68へ伝えられる。この掛算器は、負荷に
比例した信号とエレメント62の出力とを掛合せ
て、効率損失曲線に対する平均傾斜に相当する値
aiを発生する。 コスト因子Sは、コスト因子ユニツト70によ
つて信号処理ユニツト72及びまた別の掛算ユニ
ツト74へ提供され、その出力は平方根ユニツト
76で開平計算されて番号78において最適スー
トブロウサイクルタイムθpptを算出する。 信号処理ユニツト28,50,66及び72
は、入力信号を論理回路と調和させる為に設けた
ものである。第7図に示す回路は、従つて方程式
の計算を行うのに役立つ。 第8図はボイラの各ヒートトラツプに対する最
適及び実際のスートブロウ時間の間の差を求める
為の論理回路を示す。4つのヒートトラツプが設
けられた場合差の値Δθb1,Δθb2,Δθb3及びΔθb4
を求める為に4つのこうした論理回路を使用する
ことが出来る。前記値は、第9図の回路に於て、
4つのヒートトラツプのスートブロウの優先順を
決定するのに利用出来る。 第8図では、i番目のヒートトラツプに対する
それぞれの最適及び実際のスートブロウ時間を伝
える為のユニツト78及び38が、信号処理ユニ
ツト80及び82の差ユニツト84に通じてい
る。差信号は信号トランスミツタ86及び88を
介して提供される。該各トランスミツタ86及び
88は信号発生器102を介して手動/自動スイ
ツチ100によつて操作される。最終的に、ユニ
ツト90において差の値Δθbiが供給される。 第9図に示した様に、実際及び最適のスートブ
ロウ作動時間が、番号1から4迄の各ヒートトラ
ツプにそれぞれの位置90−1,90−2,90
−3、及び90−4において供給される。各信号
は、エレメント106内部で論理回路の残余部分
に適合する様にする為に処理される。 スートブロウ装置は、オン・オフコントローラ
104−1,104−2,104−3、及び10
4−4によつて制御される図示した如く、幾つか
のオン・オフコントローラ(図中HLで示す)
が4つのヒートトラツプの内の1つのヒートトラ
ツプでのスートブロウ作業を選択的に開始する為
に、4つの差ユニツト108及び4つのANDゲ
ート110と関連して使用される。 全体が番号112で表示される論理回路部分
は、どのスートブロウが作動しているか、及びど
のスートブロワを作動すべきかを、デイスプレイ
装置114に於て決定し、表示する。この回路
は、低値選択ユニツト116、3つのトランスミ
ツタ(図中記号T)、2つのORゲート、3つの
高/低ユニツト及びトランスミツタに初期値を提
供する初期値ユニツトを包含する。 第10図は各々のヒートトラツプに対して使用
される付加的制御回路を示す。4箇所のヒートト
ラツプを有するボイラに対して4つのこうした回
路が必要である。 制御器120及び122は、高ΔP発生器及び
最少タイマ124及び126のそれぞれによつて
制御される。 運転モードに基き、手動或いは自動信号がOR
ゲート128に提供される。ORゲートからの出
力はANDゲート130に伝えられる。ANDゲー
ト130はまた低い即ち最少タイムユニツト13
2に結合する変換入力端子及び、スートブロウ作
業が行われている間信号を発生するエレメント1
34に結合する非変換入力端子とを有する。OR
ゲート136は3つの入力端子を有する。1つは
最少タイマ124に接続し、1つは最少タイマ1
26に接続する。そして残る1つはANDゲート
130の出力端子に接続する。ORゲート136
の出力は、ANDゲート138に信号を送る自
動/手動エレメント140に接続する他の入力端
子を有するANDゲート138に提供される。
ANDゲート138は、オン・オフユニツト14
2の3つの端子の一つに接続し、残りの端子の内
の1つのユニツト144に接続し、スートブロウ
作業が完了した時信号を発する。そして最後の端
子はORゲート146に接続する。ORゲート1
46は、ANDゲート138の出力に接続される
1つの入力端子と変換されて、自動/手動エレメ
ント140の出力端子に接続する他の入力端子と
を有する。 かくて、第9図及び第10図の回路によつて、
最も有効な、且つ経済的なスートブロウ時間での
スートブロウ装置がスートブロウ操作の為に選択
される。 以上、具体例に基いて詳しく説明したが、本具
体例の内で多くの変更を為し得ることを理解され
たい。
第1図は、複数のヒートトラツプを有するボイ
ラの概略側面図、第2図は、スートブロウ作業時
間間隔に対するコスト負担の関係をプロツトした
グラフ、第3図は、スートブロウ作業がより必要
になるに伴つて効率の損失率を時間に対して表わ
したグラフ、第4図は、2段階のスートブロウス
テツプを含む総合ボイラ効率を時間に対して表わ
したグラフ、第5図は、短かいサイクルのスート
ブロウ作業に対するコスト負担をプロツトしたグ
ラフ、第6図は、第5図と同じく、長いサイクル
のスートブロウ作業に対するコスト負担をプロツ
トしたグラフ、第7図は、各ヒートトラツプに対
する最適スートブロウ時間を求める為の論理回路
の概略ダイヤグラム図、第8図は、スートブロウ
作業の実際及び最適時間の差を求める為の論理回
路の概略ダイヤグラム図、第9図は、複数のヒー
トトラツプの内の一つをスートブロウ作業の為に
選択する為の論理回路の概略ダイヤグラム図、第
10図は、スートブロウ作業を制御する為に用い
る一つのヒートトラツプの為の論理回路の概略ダ
イヤグラム図図、であり図中主な番号の名称は以
下の通りである。 10:ボイラ、13:二次過熱器、14:再熱
器、16:一次過熱器、18:エコノマイザ、2
2:信号トランスミツタ、24:SRユニツト、
28,50,66,72:信号プロセスユニツ
ト、32:除算ユニツト、36:二次除算ユニツ
ト、38:出力エレメント、40:高/低ユニツ
ト、44:ORユニツト、52:二次トランスミ
ツタ、54,58:加算ユニツト、86,88:
信号トランスミツタ、104−1〜104−4:
オン・オフコントローラ。
ラの概略側面図、第2図は、スートブロウ作業時
間間隔に対するコスト負担の関係をプロツトした
グラフ、第3図は、スートブロウ作業がより必要
になるに伴つて効率の損失率を時間に対して表わ
したグラフ、第4図は、2段階のスートブロウス
テツプを含む総合ボイラ効率を時間に対して表わ
したグラフ、第5図は、短かいサイクルのスート
ブロウ作業に対するコスト負担をプロツトしたグ
ラフ、第6図は、第5図と同じく、長いサイクル
のスートブロウ作業に対するコスト負担をプロツ
トしたグラフ、第7図は、各ヒートトラツプに対
する最適スートブロウ時間を求める為の論理回路
の概略ダイヤグラム図、第8図は、スートブロウ
作業の実際及び最適時間の差を求める為の論理回
路の概略ダイヤグラム図、第9図は、複数のヒー
トトラツプの内の一つをスートブロウ作業の為に
選択する為の論理回路の概略ダイヤグラム図、第
10図は、スートブロウ作業を制御する為に用い
る一つのヒートトラツプの為の論理回路の概略ダ
イヤグラム図図、であり図中主な番号の名称は以
下の通りである。 10:ボイラ、13:二次過熱器、14:再熱
器、16:一次過熱器、18:エコノマイザ、2
2:信号トランスミツタ、24:SRユニツト、
28,50,66,72:信号プロセスユニツ
ト、32:除算ユニツト、36:二次除算ユニツ
ト、38:出力エレメント、40:高/低ユニツ
ト、44:ORユニツト、52:二次トランスミ
ツタ、54,58:加算ユニツト、86,88:
信号トランスミツタ、104−1〜104−4:
オン・オフコントローラ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ボイラ内部の複数のヒートトラツプの内の一
つにおいて、スートブロウ作業に対するスケジユ
ール設定を最適化する方法にして、前記ヒートト
ラツプに対するスートブロウ作業の運転コストに
対応する固定コスト値(S)を求めることと、該
ヒートトラツプに対するスートブロウ作業の間の
効率損失に対する平均傾斜(a)を計算することと、
ヒートトラツプに対するスートブロウ作業の為の
時間長(θc)を確定すること、そしてスートブロ
ウ作業の最適間隔時間(θppt)を次式 によつて計算すること、とによつて構成されるが
ボイラ内部の複数のヒートトラツプの内の一つ
の、スートブロウ作業に対するスケジユール設定
を最適化する方法。 2 平均傾斜は、ヒートトラツプに対する瞬間効
率(ENi)を計算し、ヒートトラツプに対するフ
イルタ定数(X)を求め、平均瞬間効率損失値
(EAVi)を、次式 EAVi=(1−X)EAVi+X・ENi によつて求めること、とによつて計算し、併せて
ボイラに対するエネルギーコスト及び負荷を測定
し、そして平均瞬間効率損失、負荷及びエネルギ
ーコストの積に等しいものとして算出される特許
請求の範囲第1項記載の方法。 3 瞬間効率損失(ENi)は、ヒートトラツプの
スートブロウ作業に起因するボイラ効率の変動を
測定すること、及び該ボイラ効率変化をヒートト
ラツプに対するヒートブロウ作業の実際の時間間
隔で除算することによつて計算される特許請求の
範囲第2項記載の方法。 4 ボイラ内部の複数のヒートトラツプの各々に
対するスートブロウ作業の実際の時間を測定する
ことと、各ヒートトラツプに対するスートブロウ
作業の最適時間間隔を求めることと、各ヒートト
ラツプに対する実際及び最適時間の差を計算する
こと、そして次のスートブロウ作業に対し、その
差が最も大きいヒートトラツプを選択することと
を包含する特許請求の範囲第1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/541,394 US4466383A (en) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | Boiler cleaning optimization with fouling rate identification |
| US541394 | 1983-10-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6099922A JPS6099922A (ja) | 1985-06-03 |
| JPH034808B2 true JPH034808B2 (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=24159410
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