| 【発明の名称】 |
石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】井上 敏男
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| 【要約】 |
【課題】石炭種に応じて一次遅れの時定数を調節することができ、給炭量の一次遅れとして求められる出炭量の精度を向上し得、制御の安定化を図り得る石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置を提供する。
【解決手段】水分量・粉砕性推定器３７において石炭の水分量３５と粉砕性３６を推定すると共に、ミルモデル出炭量推定器３９において出炭量３８を推定し、出炭遅れ時定数推定器４１において、ミルモデル出炭量推定器３９で推定された出炭量３８に基づき出炭遅れ時定数４０を求め、該出炭遅れ時定数４０を一次遅れの時定数として一次遅れ器２１へ出力する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ミルへの給炭量の一次遅れを出炭量と見なし、該出炭量が出炭量指令と等しくなるよう給炭機の駆動装置の回転数を制御する石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法において、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量と粉砕性を推定すると共に出炭量を推定し、該出炭量に基づいて出炭遅れ時定数を求め、該出炭遅れ時定数を一次遅れの時定数として設定することを特徴とする石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法。
【請求項２】 ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量と粉砕性を推定する水分量・粉砕性推定器と、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧と、石炭の水分量と粉砕性との全て、もしくはそのいずれかに基づいて出炭量を推定するミルモデル出炭量推定器と、該ミルモデル出炭量推定器で推定された出炭量に基づき出炭遅れ時定数を推定する出炭遅れ時定数推定器と、該出炭遅れ時定数推定器で推定された出炭遅れ時定数が一次遅れの時定数として設定され、且つミルへの給炭量の一次遅れを出炭量と見なして出力する一次遅れ器と、負荷指令に基づく出炭量指令と前記一次遅れ器から出力される出炭量との差を求め出炭量偏差を出力する減算器と、該減算器から出力される出炭量偏差を比例積分処理して該出炭量偏差をなくすための回転数調整指令を給炭機の駆動装置へ出力する比例積分調節器とを備えたことを特徴とする石炭焚火力発電プラントの出炭量制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の石炭焚火力発電プラントの一例を表わすものであって、図４中、１は石炭焚のボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉、３はボイラ本体１内に微粉炭を噴射して燃焼させるためのバーナ、４は石炭を粉砕して微粉炭とするためのミル、５は石炭を貯留するコールバンカ、６はコールバンカ５に貯留された石炭をミル４へ供給するための給炭機、７は給炭機６の駆動装置、８は一次空気をミル４ヘ供給するための一次空気供給管、９はミル４で粉砕された微粉炭をバーナ３へ導くための微粉炭管であり、コールバンカ５に貯留された石炭を、駆動装置７によって駆動される給炭機６により、石炭粉砕用のミル４へ投入し、該ミル４において前記石炭を粉砕すると共に、一次空気供給管８から一次空気をミル４内へ導入し、該一次空気により粉砕された微粉炭を微粉炭管９を介してバーナ３へ空気搬送し、ボイラ本体１の火炉２内において燃焼させるようになっている。
【０００３】前記ミル４内には、粗粉分離器１０が設けられているが、該粗粉分離器１０としては、一般に、図４に示すように、分級ベーン１１を開度調整自在となるよう円周方向へ複数配設し、該分級ベーン１１の開度を増減させることにより分級率を変化させるようにしたものや、或いは、円周方向へ所要ピッチでスリットが形成された筒状のロータを回転自在に配設し、該ロータの回転速度を増減させることにより分級率を変化させるようにしたもの（図示せず）がある。尚、図４中、１３はミル４内下部に回転自在に配設されたテーブル、１４はテーブル１３上に押し付けられるように配設された石炭粉砕用のローラ、１５は一次空気ポートである。
【０００４】前記給炭機６の駆動装置７には、その回転数に基づいてミル４への給炭量１６を検出する給炭量検出器１７が設けられ、又、前記給炭量１６に基づいて求められる出炭量１８が、出炭量指令１９と等しくなるよう制御を行うための制御器２０が設けられており、出炭量制御装置が構成されている。
【０００５】前記制御器２０は、給炭量検出器１７で検出されたミル４への給炭量１６が負荷変化に伴って変化した場合に、その給炭量１６の変化に対し、予め設定した時間遅れが生じるよう追従させて、ミル４から出炭されると予測される出炭量１８を出力する一次遅れ器２１と、負荷指令に基づく出炭量指令１９と前記一次遅れ器２１から出力される出炭量１８との差を求め出炭量偏差２２を出力する減算器２３と、該減算器２３から出力される出炭量偏差２２を比例積分処理して該出炭量偏差２２をなくすための回転数調整指令２４を前記給炭機６の駆動装置７へ出力する比例積分調節器２５とを備えてなる構成を有している。
【０００６】前述の如き石炭焚火力発電プラントの出炭量制御装置においては、ボイラ本体１並びにミル４の運転時には、給炭量検出器１７によってミル４へ投入される給炭量１６が検出されて制御器２０の一次遅れ器２１へ出力され、前記給炭量検出器１７で検出された給炭量１６が負荷変化に伴って変化した場合には、前記一次遅れ器２１において、給炭量１６の変化に対し、予め設定した時間遅れが生じるよう追従させて、ミル４から出炭されると予測される出炭量１８が減算器２３へ出力され、該減算器２３において負荷指令に基づく出炭量指令１９と前記一次遅れ器２１から出力される出炭量１８との差が求められて出炭量偏差２２が比例積分調節器２５へ出力され、該比例積分調節器２５において前記減算器２３から出力される出炭量偏差２２が比例積分処理されて該出炭量偏差２２をなくすための回転数調整指令２４が前記給炭機６の駆動装置７へ出力され、該給炭機６の駆動装置７の回転数が調節され、給炭機６からミル４へ投入される給炭量１６が調節され、出炭量１８の制御が行われるようになっている。
【０００７】尚、給炭量検出器１７で検出された給炭量１６の一次遅れの値を、ミル４から出炭されると予測される出炭量１８と見なしているのは、従来の石炭焚火力発電プラントの場合、実際の出炭量を計測する手段がなかったためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、石炭焚火力発電プラントの場合、燃料として用いられる石炭種によって石炭の粉砕性が変化するため、本来ならば、一次遅れ器２１における一次遅れの時定数を石炭種に応じて変更して運転を行う必要がある。
【０００９】しかしながら、前述の如き従来の石炭焚火力発電プラントにおいては、図４に示されるように、一次遅れ器２１における一次遅れの時定数はプラントによって予め決まっている値が固定値として設定されているだけであって、石炭種によるミルの出炭遅れ等については全く考慮されていないため、過渡的に出炭量１８が過剰になったり、不足したりすることがあり、制御状態が安定せず、手動介入を余儀なくされることがあった。
【００１０】本発明は、斯かる実情に鑑み、石炭種に応じて一次遅れの時定数を調節することができ、給炭量の一次遅れとして求められる出炭量の精度を向上し得、制御の安定化を図り得る石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ミルへの給炭量の一次遅れを出炭量と見なし、該出炭量が出炭量指令と等しくなるよう給炭機の駆動装置の回転数を制御する石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法において、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量と粉砕性を推定すると共に出炭量を推定し、該出炭量に基づいて出炭遅れ時定数を求め、該出炭遅れ時定数を一次遅れの時定数として設定することを特徴とする石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法にかかるものである。
【００１２】又、本発明は、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量と粉砕性を推定する水分量・粉砕性推定器と、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧と、石炭の水分量と粉砕性との全て、もしくはそのいずれかに基づいて出炭量を推定するミルモデル出炭量推定器と、該ミルモデル出炭量推定器で推定された出炭量に基づき出炭遅れ時定数を推定する出炭遅れ時定数推定器と、該出炭遅れ時定数推定器で推定された出炭遅れ時定数が一次遅れの時定数として設定され、且つミルへの給炭量の一次遅れを出炭量と見なして出力する一次遅れ器と、負荷指令に基づく出炭量指令と前記一次遅れ器から出力される出炭量との差を求め出炭量偏差を出力する減算器と、該減算器から出力される出炭量偏差を比例積分処理して該出炭量偏差をなくすための回転数調整指令を給炭機の駆動装置へ出力する比例積分調節器とを備えたことを特徴とする石炭焚火力発電プラントの出炭量制御装置にかかるものである。
【００１３】上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１４】本発明の石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法においては、ミルへの給炭量の一次遅れが出炭量と見なされ、該出炭量が出炭量指令と等しくなるよう給炭機の駆動装置の回転数が制御される際、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーン開度或いは分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量と粉砕性が推定されると共に出炭量が推定され、該出炭量に基づいて出炭遅れ時定数が求められ、該出炭遅れ時定数が一次遅れの時定数として設定される。
【００１５】又、本発明の石炭焚火力発電プラントの出炭量制御装置においては、水分量・粉砕性推定器において、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーンの開度或いは分級回転数と、ミル差圧との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量と粉砕性が推定され、ミルモデル出炭量推定器においては、ミルへの給炭量と、一次空気流量と、ミル入口一次空気温度と、ミル出口一次空気温度と、分級ベーンの開度と、ミル差圧と、石炭の水分量と粉砕性との全て、もしくはそのいずれかに基づいて出炭量が推定され、出炭遅れ時定数推定器へ出力され、該出炭遅れ時定数推定器において前記ミルモデル出炭量推定器で推定された出炭量に基づき出炭遅れ時定数が求められて、該出炭遅れ時定数が一次遅れの時定数として一次遅れ器へ出力され、ここで、給炭量が負荷変化に伴って変化した場合には、前記一次遅れ器において、給炭量の変化に対し、前記出炭遅れ時定数推定器から出力される一次遅れの時定数としての出炭遅れ時定数に基づく時間遅れが生じるよう追従させて、ミルから出炭されると予測される出炭量が減算器へ出力され、該減算器において負荷指令に基づく出炭量指令と前記一次遅れ器から出力される出炭量との差が求められて出炭量偏差が比例積分調節器へ出力され、該比例積分調節器において前記減算器から出力される出炭量偏差が比例積分処理されて該出炭量偏差をなくすための回転数調整指令が前記給炭機の駆動装置へ出力され、該給炭機の駆動装置の回転数が調節され、給炭機からミルへ投入される給炭量が調節され、出炭量の制御が行われる。
【００１６】この結果、本発明の石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置においては、一次遅れの時定数が、従来のように固定ではなく、石炭種に応じて変更され、ミルの出炭遅れが考慮される形となるため、過渡的に出炭量が過剰になったり、不足したりすることが回避され、制御状態も安定し、手動介入等もしなくて済む。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、一次空気供給管８に、ミル４へ導入される一次空気流量２６を検出する一次空気流量検出器２７と、ミル入口一次空気温度２８を検出するミル入口一次空気温度検出器２９とを設け、微粉炭管９に、ミル出口一次空気温度３０を検出するミル出口一次空気温度検出器３１を設け、ミル４に、ミル差圧３２を検出するミル差圧検出器３３を設け、更に、制御器２０内に、ミル４への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミル入口一次空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０と、分級ベーン１１の開度３４と、ミル差圧３２との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量３５と粉砕性３６を推定する水分量・粉砕性推定器３７と、ミル４への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミル入口一次空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０と、分級ベーン１１の開度３４と、ミル差圧３２と、石炭の水分量３５と粉砕性３６との全て、もしくはそのいずれかに基づいて出炭量３８を推定するミルモデル出炭量推定器３９と、該ミルモデル出炭量推定器３９で推定された出炭量３８に基づき出炭遅れ時定数４０を求め、該出炭遅れ時定数４０を一次遅れの時定数として一次遅れ器２１へ出力する出炭遅れ時定数推定器４１とを追加装備した点にある。
【００１９】前記ミルモデル出炭量推定器３９においては、図２に示す如く、ミル４内部を■石炭が供給され、テーブル１３に落下する領域■石炭がテーブル１３の回転による遠心力によって移動する領域■石炭がテーブル１３の回転による遠心力によって移動する領域（搬送領域■における粗粉炭の一部が加わる）
■粉砕領域■への石炭供給領域（粉砕領域■の石炭の一部が加わる）
■粉砕領域（石炭の一部が石炭供給領域■へ戻る）
■粉砕された微粉炭が一次空気によって搬送される領域（粗粉炭の一部が落下し、領域■へ戻る）
■粗粉分離領域（粗粉炭の一部が分離され、領域■へ戻る）
という七つの領域に仮想的に分割してあり、石炭の移動経路を、図３に示すように捉え、前記石炭の水分量３５と粉砕性３６を考慮した上で、出炭量３８を算出するようにしている。
【００２０】前記出炭遅れ時定数推定器４１においては、前記ミルモデル出炭量推定器３９で推定された出炭量３８と、通常の一次遅れ、即ち、Ｋ／（１＋ＴS）（但し、ＴSはラプラス変換の演算子）という式によって求められる出炭量とを各時刻毎に比較し、その偏差が最も小さくなるようなｔを最小二乗法によって求め、このｔを出炭遅れ時定数４０として出力するようにしている。ここで、前記出炭量３８を表わす関数をｙ（ｔ）、前記一次遅れによって求められる出炭量を表わす関数をｙ’（ｔ）とすると、∫（ｙ（ｔ）−ｙ’（ｔ））2ｄｔを最小にするｔを求める形となっている。
【００２１】次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２２】ボイラ本体１並びにミル４の運転時には、給炭量検出器１７によってミル４へ投入される給炭量１６が検出され、一次空気流量検出器２７によってミル４へ導入される一次空気流量２６が検出され、ミル入口一次空気温度検出器２９によってミル入口一次空気温度２８が検出され、ミル出口一次空気温度検出器３１によってミル出口一次空気温度３０が検出され、ミル差圧検出器３３によってミル差圧３２が検出され、更に分級ベーン１１の開度３４が検出され、前記給炭量１６が制御器２０の一次遅れ器２１へ入力されると共に、前記給炭量１６と一次空気流量２６とミル入口一次空気温度２８とミル出口一次空気温度３０と分級ベーン１１の開度３４とミル差圧３２とが制御器２０の水分量・粉砕性推定器３７とミルモデル出炭量推定器３９へ入力される。
【００２３】前記水分量・粉砕性推定器３７においては、ミル４への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミル入口一次空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０と、分級ベーン１１の開度３４と、ミル差圧３２との全て、もしくはそのいずれかに基づいて石炭の水分量３５と粉砕性３６が推定され、前記ミルモデル出炭量推定器３９においては、ミル４への給炭量１６と、一次空気流量２６と、ミル入口一次空気温度２８と、ミル出口一次空気温度３０と、分級ベーン１１の開度３４と、ミル差圧３２と、石炭の水分量３５と粉砕性３６との全て、もしくはそのいずれかに基づいて出炭量３８が推定され、出炭遅れ時定数推定器４１へ出力され、該出炭遅れ時定数推定器４１において前記ミルモデル出炭量推定器３９で推定された出炭量３８に基づき出炭遅れ時定数４０が求められ、該出炭遅れ時定数４０が一次遅れの時定数として一次遅れ器２１へ出力される。
【００２４】ここで、前記給炭量検出器１７で検出された給炭量１６が負荷変化に伴って変化した場合には、前記一次遅れ器２１において、給炭量１６の変化に対し、前記出炭遅れ時定数推定器４１から出力される一次遅れの時定数としての出炭遅れ時定数４０に基づく時間遅れが生じるよう追従させて、ミル４から出炭されると予測される出炭量１８が減算器２３へ出力され、該減算器２３において負荷指令に基づく出炭量指令１９と前記一次遅れ器２１から出力される出炭量１８との差が求められて出炭量偏差２２が比例積分調節器２５へ出力され、該比例積分調節器２５において前記減算器２３から出力される出炭量偏差２２が比例積分処理されて該出炭量偏差２２をなくすための回転数調整指令２４が前記給炭機６の駆動装置７へ出力され、該給炭機６の駆動装置７の回転数が調節され、給炭機６からミル４へ投入される給炭量１６が調節され、出炭量１８の制御が行われる。
【００２５】この結果、一次遅れ器２１における一次遅れの時定数が、従来のように固定ではなく、石炭種に応じて変更され、ミルの出炭遅れが考慮される形となるため、過渡的に出炭量１８が過剰になったり、不足したりすることが回避され、制御状態も安定し、手動介入等もしなくて済む。
【００２６】尚、粗粉分離器１０として、分級ベーン１１の開度３４を増減させることにより分級率を変化させるようにしたものに代えて、円周方向へ所要ピッチでスリットが形成された筒状のロータを回転自在に配設し、該ロータの回転速度を増減させることにより分級率を変化させるようにしたものを採用した場合には、前記分級ベーン１１の開度３４の代わりに前記ロータの分級回転数を検出して前記水分量・粉砕性推定器３７並びにミルモデル出炭量推定器３９へ入力するようにすればよい。
【００２７】こうして、石炭種に応じて一次遅れの時定数を調節することができ、給炭量１６の一次遅れとして求められる出炭量１８の精度を向上し得、制御の安定化を図り得る。
【００２８】尚、本発明の石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の石炭焚火力発電プラントの出炭量制御方法及び装置によれば、石炭種に応じて一次遅れの時定数を調節することができ、給炭量の一次遅れとして求められる出炭量の精度を向上し得、制御の安定化を図り得るという優れた効果を奏し得る。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月１日（１９９８．１２．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２２３６
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 恒光 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７１０２６（Ｐ２０００−１７１０２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４１７７１ |
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