專利名稱：火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置以及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐的控制裝置、以及控制方法。

背景技術(shù)：
對于使用煤作為燃料發(fā)電的火力發(fā)電設(shè)備(plant)而言，要求降低一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等環(huán)境負荷物質(zhì)的排出量。
基于這種背景，提出有降低CO、以及NOx的燃燒嘴(burner)、風口(air port)構(gòu)造。例如，在日本特開2005-273973號公報中記載的實現(xiàn)低NOx化的燃燒嘴構(gòu)造、和在日本特開2006-162185號公報中記載的同時降低NOx和CO的風口構(gòu)造。
日本特開2005-273973號公報和日本特開2006-162185號公報中無論哪種技術(shù)，作為煤的燃燒方法均采用二層燃燒。該燃燒方法是一種使從燃燒嘴中供給出來的煤在空氣不足的狀態(tài)下燃燒，之后從風口供給完全燃燒用的空氣的方法。
作為操作從燃燒嘴及風口供給出來的空氣流量的控制技術(shù)，有記載在日本特開平5-33906號公報中的方法。在日本特開平5-33906號公報中，記載了按照使鍋爐出口排氣中的氧氣(O2)濃度的設(shè)定值和測量到的O2濃度值一致的方式?jīng)Q定從燃燒嘴及風口供給出來的空氣流量的方法。而且，還記載了通過利用該技術(shù)，可以在鍋爐排氣中的未燃燒成分和NOx的濃度未超過限制值的范圍內(nèi)，降低運行費用。
專利文獻1日本特開2005-273973號公報 專利文獻2日本特開2006-162185號公報 專利文獻3日本特開平5-33906號公報 一般來說，在鍋爐中燃燒嘴被配置成多個。在日本特開平5-33906號公報中，記載有決定從燃燒嘴部投入的空氣總量的技術(shù)。但是，由于沒有與個別地設(shè)定多個燃燒嘴的空氣流量相關(guān)的技術(shù)，所以采用使各個燃燒嘴的空氣流量均一，或者將空氣流量的總量按預定的比例分配到各個燃燒嘴中。
然而，即便在煤粉流量的總量為一定的狀態(tài)，供給到各個燃燒嘴的煤粉流量在每一個燃燒嘴中仍無法達到均一，有時會隨時間而變動。一旦供給到燃燒嘴的煤粉流量產(chǎn)生偏差，則將產(chǎn)生空氣流量相對多的燃燒嘴和相對少的燃燒嘴。若空氣流量偏少，煤粉無法完全燃燒，由于此原因可能產(chǎn)生一氧化碳。
而且，當配置在側(cè)壁部的燃燒嘴的煤粉流量增多時，或者配置在中央部的燃燒嘴的煤粉流量增多時等，煤粉流量的流量圖形(pattern)可有多種假定。流量圖形不同的話，在鍋爐出口的一氧化碳濃度也不同。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種考慮煤粉流量的流量圖形來決定從燃燒嘴中投入的空氣流量，由此降低一氧化碳濃度的控制裝置。
而且，從另一觀點來看，在日本特開平5-33906號公報所記載的技術(shù)中，由于O2濃度測量器是通過抽出經(jīng)過鍋爐出口流路的排氣中的一部分來測量在排氣中所含有的O2濃度，所以雖然可以通過該O2濃度測量器來掌握所抽出的排氣的鍋爐出口流路中的1個地點的O2濃度，但卻不清楚未進行抽出排氣的鍋爐出口流路中的其他地點的O2濃度。
為此在流經(jīng)鍋爐出口流路的排氣的O2濃度分布有偏差時，即便由O2濃度測量器所測量的地點的O2濃度值很高，其他地點的O2濃度也有可能很低。在鍋爐出口流路中，O2濃度較少的區(qū)域由于CO未被氧化所以在排氣中就可能殘留CO。
然而，在日本特開平5-33906號公報中記載的上述技術(shù)中，由于是將O2濃度測量值的代表值、或者平均值設(shè)定為目標值，來控制從設(shè)置在鍋爐中的燃燒嘴和風口中供給出來的空氣流量，所以當鍋爐出口流路中流過的排氣中O2濃度分布有偏差時，無法準確地檢測出鍋爐出口流路中使CO氧化的O2濃度較少的區(qū)域，因此無法控制對上述O2濃度很少的區(qū)域供給必要的空氣流量，很難有效地降低鍋爐排氣中CO量。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種在使用煤作為燃料的鍋爐中，鍋爐出口的排氣中的O2濃度分布存在偏差的情況下，可以對O2濃度較少的區(qū)域供給必要的空氣流量來降低鍋爐的排氣中CO的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置及火力發(fā)電設(shè)備的控制方法。
為了實現(xiàn)上述目的，將鍋爐的控制裝置構(gòu)成如下。在具有多個將燃料和空氣向鍋爐內(nèi)供給的燃燒嘴；位于使供給到該燃燒嘴的燃料和空氣燃燒而生成的燃燒氣體的流向的下游側(cè)且向該燃燒氣體供給空氣的風口；調(diào)整向上述燃燒嘴和風口供給的空氣流量的操作端的鍋爐的控制裝置中，具有對向上述燃燒嘴供給的燃料的流量進行測量的測量器，上述鍋爐的控制裝置具備圖形化單元，其基于由上述測量器測量到的測量值，生成燃料流量的流量圖形；以及操作信號生成單元，其基于由上述圖形化單元所生成的圖形信息，計算向上述燃燒嘴或者上述風口供給的空氣流量。
另外，本發(fā)明的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，具備鍋爐，該鍋爐具有將空氣和作為燃料的煤向鍋爐供給的燃燒嘴；和位于使從該燃燒嘴中所供給的空氣和作為燃料的煤燃燒而生成的燃燒氣體的流向的下游側(cè)且向該燃燒氣體中供給空氣的風口，其中，在火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐中具備測量器，其對該鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度進行測量，在構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制器中分別具備到達區(qū)域推定單元，其推定從上述鍋爐的燃燒嘴或風口中所供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域；和操作信號生成單元，其基于由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度的測量值或者氧氣濃度的測量值、和由上述到達區(qū)域推定單元所推定出的被供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定結(jié)果，設(shè)定從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐中的空氣流量，以使到達由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度高的區(qū)域或者氧氣濃度低的區(qū)域的空氣流量增加。
(發(fā)明效果) 根據(jù)本發(fā)明，在由多個燃燒嘴中投入的煤粉流量存在偏差時，可以實現(xiàn)有效地降低鍋爐的排氣中一氧化碳的鍋爐的控制裝置、以及鍋爐的控制方法。
此外，通過本發(fā)明，實現(xiàn)在采用煤作為燃料的鍋爐出口的排氣中的O2濃度分布中存在偏差的情況下，向O2濃度少的區(qū)域供給必要的空氣流量來有效地降低鍋爐的排氣中的CO的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置以及火力發(fā)電設(shè)備的控制方法。



圖1是表示實施例的鍋爐控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)成的框圖。
圖2是火力發(fā)電設(shè)備的構(gòu)成的說明圖。
圖3是供給到燃燒嘴的煤粉和空氣的路徑的說明圖。
圖4是表示操作信號生成單元的系統(tǒng)構(gòu)成的框圖。
圖5是操作信號的生成方法的說明圖。
圖6是實施例的鍋爐的控制裝置的動作流程圖。
圖7是數(shù)值解析執(zhí)行步驟的說明圖。
圖8是模型建立、學習單元的動作的說明圖。
圖9是保存在學習信息數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的說明圖。
圖10是圖形追加步驟的說明圖。
圖11是說明測量值隨時間變化的圖。
圖12是顯示在圖像顯示裝置的畫面的實施例，將向燃燒嘴供給的煤粉流量和空氣流量顯示在同一畫面上的圖。
圖13是顯示在圖像顯示裝置的畫面的實施例，是將圖形的形狀和特征/特性顯示在畫面上的圖。
圖14是表示本發(fā)明的一實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的整體構(gòu)成的框圖。
圖15是表示圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制對象的火力發(fā)電設(shè)備的概略構(gòu)成圖。
圖16是表示圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制順序的流程圖。
圖17是表示圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的操作信號生成單元的構(gòu)成的控制框圖。
圖18是圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的到達區(qū)域推定單元的功能的說明圖。
圖19是圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的操作信號生成單元的操作信號的生成方法的說明圖。
圖20是表示圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的學習單元的學習算法的運算順序的流程圖。
圖21是設(shè)置在圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的圖像顯示裝置的顯示畫面的一例。
圖22是設(shè)置在圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的圖像顯示裝置的顯示畫面的另一例。
圖23是表示本發(fā)明的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的全體構(gòu)成的控制框圖。
圖24是圖23所示的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的分布推定單元的功能的說明圖。
圖25是表示圖23所示的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制順序的流程圖。
符號說明如下 100-火力發(fā)電設(shè)備；200-控制裝置；201、920-外部輸入接口；202、940-外部輸出接口；210-測量信號數(shù)據(jù)庫；220-圖形數(shù)據(jù)庫；230-數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫；240-操作信號數(shù)據(jù)庫；250-控制邏輯數(shù)據(jù)庫；260-學習信息數(shù)據(jù)庫；270-設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫；300-圖形化單元；400-數(shù)值解析執(zhí)行單元；500-操作信號生成單元；600-學習單元；700-模型；800-評價值計算單元；900-外部輸入裝置；901-鍵盤；902-鼠標；910-維護工具；930-數(shù)據(jù)收發(fā)處理部；950-圖像顯示裝置；2100-火力發(fā)電設(shè)備；2200-控制裝置；2201-外部輸入接口；2202-外部輸出接口；2210-測量信號數(shù)據(jù)庫；2220-到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫；2230-數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫；2240-操作信號數(shù)據(jù)庫；2250-控制邏輯數(shù)據(jù)庫；2260-學習信息數(shù)據(jù)庫；2300-到達區(qū)域推定單元；2400-數(shù)值解析執(zhí)行單元；2500-操作信號生成單元；2600-學習單元；2700-模型；2800-評價值計算單元；2900-外部輸入裝置；2901-鍵盤；2902-鼠標；2910-維護工具；2920-外部輸入接口；2930-數(shù)據(jù)收發(fā)處理部；2940-外部輸出接口；2950-圖像顯示裝置。

具體實施例方式 下面，參照附圖對本發(fā)明實施例的鍋爐的控制裝置進行說明。
(實施例1) 圖1是表示鍋爐的控制裝置的實施例的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。在圖1中，火力發(fā)電設(shè)備100由控制裝置200控制。
在對控制對象的火力發(fā)電設(shè)備100進行控制的控制裝置200中，作為運算裝置設(shè)置有圖形化單元300、數(shù)值解析執(zhí)行單元400、操作信號生成單元500、學習單元600、模型700、評價值計算單元800。
另外，在控制裝置200中，作為數(shù)據(jù)庫設(shè)置有測量信號數(shù)據(jù)庫210、圖形數(shù)據(jù)庫220、數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230、操作信號數(shù)據(jù)庫240、控制邏輯數(shù)據(jù)庫250、學習信息數(shù)據(jù)庫260、設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫270。
另外，在控制裝置200中，作為和外部的接口，設(shè)置有外部輸入接口201、以及外部輸出接口202。
在控制裝置200中，通過外部輸入接口201，將測量信號1從火力發(fā)電設(shè)備100取入控制裝置200，所取入的測量信號2被保存在測量信號數(shù)據(jù)庫210中。而且，在操作信號生成單元500生成的操作信號17，保存在操作信號數(shù)據(jù)庫240中，同時向外部輸出接口202傳輸。經(jīng)過了外部輸出接口202的操作信號18，傳輸?shù)交鹆Πl(fā)電設(shè)備100。
在數(shù)值解析執(zhí)行單元400中，利用保存有火力發(fā)電設(shè)備100的設(shè)計信息的設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備信息19、和模擬火力發(fā)電設(shè)備100的物理模型，執(zhí)行以火力發(fā)電設(shè)備100為對象的數(shù)值解析。通過執(zhí)行將構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備100的鍋爐、燃燒嘴、風口的構(gòu)造，以及向燃燒嘴、風口供給的燃料流量、空氣流量設(shè)定為邊界條件的計算，來預測火力發(fā)電設(shè)備100的運行特性。例如，數(shù)值解析執(zhí)行單元400，利用保存有鍋爐的設(shè)計信息的設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備信息19、和模擬上述鍋爐的物理模型，計算向燃燒嘴供給的燃料流量或者向風口供給的空氣流量等鍋爐的運行條件，與鍋爐的排出氣體中一氧化碳濃度、氮氧化物濃度中至少一個之間的關(guān)系。通過執(zhí)行數(shù)值解析執(zhí)行單元400得到的數(shù)值解析信息6，被保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中。
在圖形化單元300中，利用保存在測量信號數(shù)據(jù)庫210中的測量信號數(shù)據(jù)4、和保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)7，將向構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備100的鍋爐嘴供給的燃料流量圖形化。此外，對于火力發(fā)電設(shè)備100的構(gòu)成，使用圖2及圖3后邊進行敘述。在圖形化單元300生成的圖形信息5，被保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中。
在學習單元600中，以模型700為對象，對火力發(fā)電設(shè)備100的操作方法進行學習。模型700模擬火力發(fā)電設(shè)備100的控制特性。也就是，與將由控制裝置200所生成的操作信號18向火力發(fā)電設(shè)備100發(fā)送，并由控制裝置200接收作為該控制結(jié)果的測量信號1的情形相同，也將由學習單元600所生成的模型輸入9向模型700中發(fā)送，并由學習單元600接收作為其控制結(jié)果的模型輸出10。模型700利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)8、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫210中的測量信號數(shù)據(jù)4，計算與模型輸入9相對應的模型輸出10。模型700利用例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的統(tǒng)計模型來建立。在模型700中，火力發(fā)電設(shè)備運行前，僅利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)8來對模型輸出10進行計算。之后，兼用測量信號4對模型輸出10進行計算。由此，在使數(shù)值解析執(zhí)行單元400動作時用到的物理模型、和火力發(fā)電設(shè)備100的特性不同時，通過重視測量信號數(shù)據(jù)4來對模型輸出10進行計算，可以令模型700的特性接近火力發(fā)電設(shè)備100的特性。
在學習單元600中，對由模型700計算的模型輸出10能夠達到期望值的模型輸入9的生成方法進行學習。作為在學習單元600學習模型輸入9的生成方法用的指標，可以利用由評價值計算單元800計算的評價值11。在評價值計算單元800中，當模型輸出10為期望的狀態(tài)時，評價值11較大，而越偏離期望的狀態(tài)，評價值11的值越減小。
學習單元600通過應用強化學習、進化的計算手法等各種最佳化手法來建立。在學習單元600中，對由評價值計算單元800計算的評價值11能夠達到最大的操作方法進行學習。學習中用到的約束條件、模型輸出目標值等的學習信息數(shù)據(jù)13，被保存在學習信息數(shù)據(jù)庫260中。另外，作為由學習單元600學習到的結(jié)果即學習信息12，被保存在學習信息數(shù)據(jù)庫260中。
在操作信號生成單元500中，根據(jù)需要獲取如下數(shù)據(jù)，并利用這些信息生成對火力發(fā)電設(shè)備100進行控制的操作信號17。這些數(shù)據(jù)是保存在測量信號數(shù)據(jù)庫210中的測量信號數(shù)據(jù)3、保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的圖形數(shù)據(jù)16、保存在學習信息數(shù)據(jù)庫260中的學習信息數(shù)據(jù)14、以及保存在控制邏輯數(shù)據(jù)庫250中的控制邏輯數(shù)據(jù)15。
火力發(fā)電設(shè)備100的操作者，通過利用由鍵盤901和鼠標902構(gòu)成的外部輸入裝置900生成維護工具輸入信號51，并將該信號輸入到維護工具910中，由此可以將配置在控制裝置200中的數(shù)據(jù)庫的信息顯示在圖像顯示裝置950上。
維護工具910由外部輸入接口920、數(shù)據(jù)收發(fā)部930、以及外部輸出接口940構(gòu)成。
在外部輸入裝置900所生成的維護工具輸入信號51，通過外部輸入接口920被取入到維護工具910中。在維護工具910的數(shù)據(jù)收發(fā)部930中，根據(jù)維護工具輸入信號52的信息，從配置在控制裝置200的數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)庫信息50。
在數(shù)據(jù)收發(fā)部930中，將處理數(shù)據(jù)庫信息50所得到的維護工具輸出信號53向外部輸出接口940發(fā)送。維護工具輸出信號54顯示在圖像顯示裝置950上。
此外，在上述實施例的控制裝置200中，雖然測量信號數(shù)據(jù)庫210、圖形數(shù)據(jù)庫220、數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230、操作信號數(shù)據(jù)庫240、控制邏輯數(shù)據(jù)庫250、學習信息數(shù)據(jù)庫260、設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫270、圖形化單元300、數(shù)值解析執(zhí)行單元400、學習單元600、模型700、以及評價值計算單元800被配置在控制裝置200的內(nèi)部，但是也可以將其全部、或者其中一部分配置在控制裝置200的外部。
圖2是簡要表示火力發(fā)電設(shè)備100的圖。在構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐101中，設(shè)置有供給煤粉亦即通過碾磨機(mill)110將煤磨碎了的燃料、煤粉搬送用的一次空氣、以及燃燒調(diào)整用的二次空氣的燃燒嘴102，使通過該燃燒嘴102供給的煤粉在鍋爐101的內(nèi)部燃燒。此外，煤粉和一次空氣從配管134，二次空氣從配管141而導入到燃燒嘴102處。
另外，在鍋爐101中設(shè)置有將二層燃燒用的補充氣體(after air)投入鍋爐101中的補充風口103，補充氣體由配管142導入到補充風口103處。
由煤粉的燃燒產(chǎn)生了高溫的燃燒氣體，沿著鍋爐101的內(nèi)部路徑流向下游側(cè)，再經(jīng)過配置在鍋爐101的熱交換器106進行熱交換，之后經(jīng)過空氣加熱器104。經(jīng)過了空氣加熱器104的氣體，在施加排氣處理后，由煙囪排放到大氣中。
在鍋爐101的熱交換器106中循環(huán)的給水，通過給水泵105向熱交換器106中供給給水，并在熱交換器106中被沿鍋爐101流下的燃燒氣體加熱，成為高溫高壓的蒸氣。此外，在本實施例中，雖然將熱交換器的個數(shù)設(shè)為一個，但也可以配置多個熱交換器。
經(jīng)過了熱交換器106的高溫高壓的蒸氣，通過渦輪式燃燒嘴(タ一ビンガバ一ナ一)107導入到汽輪機108中，并利用蒸氣所帶有的能量驅(qū)動汽輪機108來令發(fā)電機109進行發(fā)電。
在火力發(fā)電設(shè)備中，配置有多種檢測火力發(fā)電設(shè)備的運行狀態(tài)的測量器，從這些測量器中獲取的設(shè)備的測量信號，作為測量信號1向控制裝置200中發(fā)送。例如，在圖2中圖示出流量測量器150、溫度測量器151、壓力測量器152、發(fā)電輸出測量器153、以及濃度測量器154。
在流量測量器150中，對從給水泵105向鍋爐101中供給的給水的流量進行測量。另外，溫度測量器151和壓力測量器152，對從熱交換器106向汽輪機108供給的蒸氣的溫度和壓力進行測量。
通過發(fā)電機109發(fā)電的電量，由發(fā)電輸出測量器153來測量。涉及到通過鍋爐101的燃燒氣體中所含有的成分(CO、NOX等)濃度的信息，可以通過設(shè)置在鍋爐101的下游側(cè)的濃度測量器154來測量。
此外，一般來說，除圖2所示之外還在火力發(fā)電設(shè)備中配置了多個測量器，但是這里省略了圖示。
下面，對從燃燒嘴102投入到鍋爐101內(nèi)部的一次空氣和二次空氣的路徑、以及從補充風口103所投入的補充氣體的路徑進行說明。
一次空氣由風扇120導入配管130，并在中途分流到配管132和配管131中，并在配管133處再次合流，從而導入到設(shè)置在燃燒嘴102的上游側(cè)的碾磨機110中，其中配管132經(jīng)過設(shè)置在鍋爐101的下游側(cè)的空氣加熱器104，配管131不經(jīng)過而旁通(bypass)過空氣加熱器104。
經(jīng)過氣體加熱器104的空氣，受到沿鍋爐101流下的燃燒氣體加熱。利用該一次空氣，在碾磨機110中被磨碎了的煤粉同一次空氣一起搬送到燃燒嘴102中。
二次空氣和補充氣體從風扇121導入配管140，并同樣受到氣體加熱器104加熱之后，分流到二次空氣用的配管141和補充氣體用的配管142中，從而分別導入到燃燒嘴102和補充風口103中。
圖3是對向燃燒嘴供給的煤粉和空氣的路徑進行說明的圖。
如圖3(a)所示，在鍋爐101中沿鍋爐101寬度方向配置有多個燃燒嘴。在圖3(a)中，雖然對配置5個燃燒嘴102A、102B、102C、102D、102E進行表示，但其數(shù)量是任意的。而且在圖3(a)中，雖然沿鍋爐的高度方向以一層配置燃燒嘴，但也可以配置成多層。
如圖3(b)所示，各個燃燒嘴通過配管134A、134B、134C、134D、134E和碾磨機連接。在各個配管中分別配置煤粉流量測量器155A、155B、155C、155D、155E。由此，對在燃燒嘴102A、102B、102C、102D、102E中所投入的煤粉的流量全部進行測量。測量到的信號作為測量信號1向控制裝置200發(fā)送。此外，在本實施例中，雖然對燃燒嘴全部配置煤粉流量測量器，但未必一定要對全部的燃燒嘴進行配置。另外，也可以以匯集由多個燃燒嘴供給的煤粉流量來測量的方式配置煤粉流量測量器。
另外，二次空氣通過配管141向各個燃燒嘴供給。如圖3(b)所示，在配管141的內(nèi)部，設(shè)置有空氣阻尼器(air damper)160A、160B、160C、160D、160E。向各個燃燒嘴供給的二次空氣流量的流量，可以通過調(diào)整空氣阻尼器的開度來進行控制?？諝庾枘崞鞯拈_度的指令信號也包括在由控制裝置200發(fā)送來的操作信號18當中。
控制裝置200，利用向各個燃燒嘴供給的煤粉流量的信息，決定供給到各個燃燒嘴中的空氣流量。
圖4是表示操作信號生成單元500的系統(tǒng)構(gòu)成的框圖，是決定操作信號17當中、向各個燃燒嘴供給的空氣流量的指令信號(空氣阻尼器開度的指令信號)的框圖。
在操作信號生成單元500中，作為運算裝置設(shè)置有基準信號生成單元510、相對值計算單元520、增益設(shè)定單元530、上下限值設(shè)定單元540、乘法運算器550、切換器560、561、固定值生成器570、571、以及加法運算器580。
基準信號生成單元510，計算由燃燒嘴部投入的總空氣流量，并將其根據(jù)程序控制分配到各個燃燒嘴。在由基準信號生成單元510計算基準信號501時，可以以由全部燃燒嘴投入的空氣量達到均一的方式來計算，也可以根據(jù)預定了的算法(程序)，計算由各燃燒嘴投入的空氣流量。
在相對值計算單元520中，基于由測量器測量到的燃料流量，計算在每個燃燒嘴中燃料流量相對于燃料流量的平均值的燃料流量的相對值。例如，利用測量信號數(shù)據(jù)3，根據(jù)(1)、(2)式計算各個燃燒嘴的煤粉流量的相對值502。其中，1≤i≤imax，imax是燃燒嘴的個數(shù)，ri是燃燒嘴i的煤粉流量的相對值，CFi是由燃燒嘴i投入的煤粉流量的測量值，以及CFaverag。是由燃燒嘴投入的煤粉流量的平均值。
數(shù)1 數(shù)2 此外，在本實施例中，雖然將CFi作為由燃燒嘴i投入的煤粉流量的測量值，但可以通過利用測量值的移動平均計算，或者低通濾波器等，將除去了包括在測量信號中噪聲的信號作為CFi，并將利用該CFi計算得到的ri作為相對值502。
在乘法運算器550中，利用相對值502和增益509根據(jù)(3)式計算信號503。其中在(3)式中，si是信號503，G是增益509。
數(shù)3 Si＝G×ri…(3) 增益509是利用增益設(shè)定單元530、固定值生成器570、切換器560來計算的。
在切換器560中，針對由增益設(shè)定單元530計算出的增益?zhèn)溥x507、和在固定值生成器570生成的固定值(α)508的兩個輸入，將增益?zhèn)溥x507或者固定值(α)508中任意一個信號作為增益509輸出。此外，在固定值生成器570中生成的固定值(α)508的值，可以由火力發(fā)電設(shè)備100的操作者通過控制邏輯數(shù)據(jù)庫250進行任意地設(shè)定。
在增益設(shè)定單元530中，利用測量信號數(shù)據(jù)3，生成增益?zhèn)溥x507。在增益設(shè)定單元530中，求出保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的圖形和測量信號數(shù)據(jù)3的相似度，并從學習信息數(shù)據(jù)庫260中提取相對于相似度較高圖形的空氣流量調(diào)整增益值，作為增益?zhèn)溥x507。在本實施例中，像(3)式那樣雖然將對每個燃燒嘴的相對值所乘的增益值設(shè)定為固定值G，但是也可以對應每個燃燒嘴改變增益值。此外，保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的圖形和保存在學習信息數(shù)據(jù)庫260中的信息的詳細情況后邊進行敘述。
在上下限值設(shè)定單元540中，利用信號503，根據(jù)(4)式計算校正信號備選504。其中，ti是校正信號備選504，tmax是校正信號備選504的上限值，tmin是校正信號備選504的下限值。而且，tmax和tmin可以由火力發(fā)電設(shè)備100的操作者進行任意地設(shè)定。
數(shù)4 在切換器561中，針對由上下限值設(shè)定單元540計算的校正信號備選504、和由固定值生成器571生成的固定值(0)505的兩個輸入，將校正信號備選504或者固定值(0)508的任意一個信號作為校正信號506輸出。在固定值生成器571中生成零值。
在加法運算器580中，對校正信號506和基準信號501進行加法運算，計算操作信號17。利用具備切換器561的效果可以使基準信號501和操作信號17一致。
如上所述，操作信號生成單元500，基于燃料流量的圖形數(shù)據(jù)16決定空氣流量調(diào)整增益G，基于在每個燃燒嘴測量到的向燃燒嘴供給的燃料流量的燃料流量，計算每個燃燒嘴中燃料流量相對于燃料流量的平均值的燃料流量的相對值，基于空氣流量調(diào)整增益G和相對值，計算向燃燒嘴供給的空氣流量Si。此外，相對值既可是相對量，也可是相對比率。
圖5是基準信號501、相對值502、信號503、操作信號17的一實施例，是對操作信號17的生成方法進行說明的圖。此外，圖中A～E是為了識別燃燒嘴而設(shè)的符號。
如圖5(a)所示，由基準信號生成單元510生成的基準信號501，在全部的燃燒嘴均為相同值，若使之和操作信號17一致，則由全部的燃燒嘴供給的空氣流量為相同的流量。如圖5(b)所示，利用(1)(2)式計算的相對值502，在各個燃燒嘴互為不同。圖5(b)所指的是由燃燒嘴A、E供給的煤粉流量比平均值少，由燃燒嘴B、C、D供給的煤粉流量比平均值多的情形。
圖5(c)是對相對值502乘以增益509計算得出的信號503。信號503的全部的值都在tmin以上tmax以下，而且在切換器561中，當將校正信號備選504作為校正信號506時，操作信號17如圖5(d)所示，是對圖5(a)和圖5(c)的值進行加法運算后的值。
通過如此地生成操作信號17，對煤粉流量較多的燃燒嘴更多地供給空氣，對于煤粉流量較少的燃燒嘴更少地供給空氣。此外，在本實施例中，雖然對按照圖形來調(diào)整由燃燒嘴部投入的空氣流量的方法進行記載，但也可以根據(jù)圖形來調(diào)整由補充風口部投入的空氣流量。另外，也可以對燃燒嘴部和補充風口部兩者的空氣流量進行調(diào)整。
以下，將對在圖4的增益設(shè)定單元530中參照的保存在圖形數(shù)據(jù)庫220、學習信息數(shù)據(jù)庫260中的數(shù)據(jù)的生成方法、以及增益?zhèn)溥x507的生成方法進行說明。
圖6是控制裝置200的動作流程圖。如圖6所示，控制裝置200組合執(zhí)行步驟1000、1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070。以下將對各自的步驟進行說明。
首先在步驟1000中，使數(shù)值解析單元400動作，執(zhí)行火力發(fā)電設(shè)備100的數(shù)值解析。該結(jié)果所得的數(shù)值解析信息6保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中。而且，保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)7向圖形化單元300發(fā)送。詳細情況后邊在圖7等中進行敘述，在數(shù)值解析數(shù)據(jù)7中含有與煤粉的流量圖形相關(guān)的信息。
在步驟1010中，對是否實施組合執(zhí)行學習單元600、模型700、評價值計算單元800的學習進行判斷。當實施學習時，進入“是(YES)”的路徑，當不實施時進入“否(NO)”的路徑。
在步驟1020中，基于保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230、以及測量信號數(shù)據(jù)庫210中的數(shù)據(jù)，建立模型700。在火力發(fā)電設(shè)備100剛開始運行后，在測量信號數(shù)據(jù)庫210中，沒有存儲數(shù)據(jù)。在該狀況下，利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)8，建立模型700。之后，當獲取測量數(shù)據(jù)1，并在測量信號數(shù)據(jù)庫210中存儲有數(shù)據(jù)時，以使模型700和火力發(fā)電設(shè)備100的特性一致的方式修正模型700。利用模型700預測由火力發(fā)電設(shè)備100中排出的CO、NOX濃度等。
在步驟1030中，組合學習單元600、模型700、評價值計算單元800，對火力發(fā)電設(shè)備100的操作方法、也就是空氣流量調(diào)整增益的設(shè)定方法進行學習。由步驟1030獲得的學習信息12保存在學習信息數(shù)據(jù)庫260中。
在步驟1040中，使操作信號生成單元500動作，生成操作信號17，并將操作信號向火力發(fā)電設(shè)備100發(fā)送。
在步驟1050中，獲取將步驟1040中生成的操作信號17發(fā)送到火力發(fā)電設(shè)備100的結(jié)果、即測量信號1及測量信號2，并將測量信號保存在測量信號數(shù)據(jù)庫210中。
在步驟1060中，判斷對步驟1010中生成的煤粉流量的流量圖形是否追加了新的圖形。當實施了圖形追加時，進入到“是”的路徑中，當沒有實施時，進入到“否”的路徑中。
在步驟1070中，執(zhí)行圖形化單元300，追加圖形。
此外，在步驟1010和步驟1060中進入到“是”/“否”中的哪一個，可以事先由火力發(fā)電設(shè)備100的操作者來設(shè)定。另外也可以對學習的性能、圖形的性能進行評價，基于該評價結(jié)果來決定進入到“是”/“否”中的哪一個。
以下，利用圖7～圖10，將對圖6中要素的每一動作內(nèi)容進行說明。
圖7是說明步驟1000的詳細情況的圖。如圖7(a)所示，可將步驟1000細分化成步驟1001、1002、1003。
在步驟1001中，對用來執(zhí)行數(shù)值解析執(zhí)行單元400的解析條件進行設(shè)定。圖7(b)是解析條件格式的一實施例。如圖7(b)所示，對由燃燒嘴A～E投入的煤粉流量和空氣流量調(diào)整增益進行設(shè)定。由燃燒嘴A～E投入的煤粉流量的流量圖形，利用保存在設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫270中的設(shè)備信息19來設(shè)定。在圖7(b)中，以煤粉流量均等地進入到燃燒嘴A～E中的情況(A～E全部為16kg/s)、和由燃燒嘴A投入的煤粉流量較多而由燃燒嘴B～E投入的煤粉流量較少的情況為例，進行記載。
在設(shè)備信息19中，含有表示碾磨機110的特性的特性信息；與連接碾磨機和燃燒嘴的配管的長度、連接碾磨機和燃燒嘴的配管的彎曲次數(shù)相關(guān)的信息?？梢酝ㄟ^使用這些信息中的至少一個來計算連接燃燒嘴A～E和碾磨機的配管的壓降。當配管的長度較長、彎曲次數(shù)較多時，壓降變大，供給到燃燒嘴的煤粉流量有可能減少。例如，假設(shè)如圖3(b)那樣將碾磨機和燃燒嘴連接。如圖3(b)所示，與連接燃燒嘴A和碾磨機的配管的彎曲次數(shù)為零相比，連接燃燒嘴B～E和碾磨機的配管的彎曲次數(shù)為二。此時，連接燃燒嘴B～E和碾磨機的配管的壓降比連接燃燒嘴A和碾磨機的配管的壓降更大，經(jīng)過的煤粉流量更少。
這樣，利用設(shè)備的設(shè)計信息，假設(shè)多種煤粉流量的流量圖形，并將該流量圖形設(shè)定為解析的邊界條件。
另外，空氣流量調(diào)整增益，是和圖4的乘法運算器50的增益509相同含義的值。圖7(b)中，使空氣流量調(diào)整增益在0.1～2.0的范圍內(nèi)每次改變0.1大小，來設(shè)定解析條件?？諝饬髁康倪吔鐥l件通過對煤粉流量的相對值乘以空氣流量調(diào)整增益來決定。
在步驟1002中，基于步驟1001設(shè)定的解析條件，使數(shù)值解析執(zhí)行單元400動作。在步驟1003中，將實施步驟1002獲得的數(shù)值解析信息6保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中。另外，煤粉流量的流量圖形通過圖形生成單元300保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中。
圖8是對模型700的建立方法和學習單元600的動作內(nèi)容進行說明的圖。利用圖8對圖6中的步驟1020、1030的動作內(nèi)容進行說明。
圖8(a)是對模型700的建立方法進行說明的圖。在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫230中，對每一個圖形都保存有改變空氣流量調(diào)整增益時關(guān)于CO濃度的數(shù)值解析結(jié)果。在模型700中，通過利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、樣條(spline)等方法對該數(shù)值解析結(jié)果進行插補，來建立如圖8(a)所示的模型。通過利用該模型700，可以推定與空氣流量調(diào)整增益值相對的CO濃度。
此外，在圖8(a)中，雖然對空氣流量調(diào)整增益和CO濃度的關(guān)系進行表示，但也可以利用模型700來推定空氣流量調(diào)整增益和NOX濃度、O2濃度、未燃燒部分、水銀等的與鍋爐特性相關(guān)的項目。
如圖8(a)所示，根據(jù)煤粉流量的流量圖形，CO濃度相對空氣流量調(diào)整增益變化的變化傾向不同。在圖8(a)的例子中，對于圖形1空氣流量調(diào)整增益在0.0～2.0的范圍內(nèi)，空氣流量調(diào)整增益越大，CO濃度越低，而與之相對地，圖形2中空氣流量調(diào)整增益在0.8時CO濃度處于最小。這樣，由于CO濃度相對空氣流量調(diào)整增益變化的變化傾向根據(jù)煤粉流量的流量圖形而不同，所以有必要對每個煤粉流量的流量圖形設(shè)定使CO濃度處于最小時的空氣流量調(diào)整增益。
在學習單元600中，對于每一個煤粉流量的流量圖形學習最佳的空氣流量調(diào)整增益值。學習以由評價值計算單元800計算出的平均值11為指標進行實施。在學習單元600中，對評價值11處于最大的空氣流量調(diào)整增益的設(shè)定方法進行學習。
圖8(b)是對利用評價值計算單元800以CO濃度很低而評價值較高的方式計算時的空氣流量調(diào)整增益和評價值的關(guān)系進行說明的圖。此外，在評價值計算單元800中，并非只有CO濃度，也可以基于NOX濃度、O2濃度、未燃燒部分、水銀的值等的、與鍋爐特性相關(guān)的值來計算評價值。
如圖8(b)所示，評價值處于最大，在圖形1中是空氣流量調(diào)整增益為2.0之時，在圖形2中為0.8之時。在學習單元600中，由于按照評價值11為最大的方式進行學習，所以在圖形1時只要將空氣流量調(diào)整增益設(shè)定為2.0，而在圖形2時只要設(shè)定為0.8即可進行學習。
圖9是保存在學習信息數(shù)據(jù)庫260、以及圖形數(shù)據(jù)庫220中的數(shù)據(jù)的形態(tài)。如圖9所示，使圖形和空氣流量調(diào)整增益對應的數(shù)據(jù)被保存。這是由用圖8(b)中說明的方法，針對各個圖形來決定空氣流量調(diào)整增益的結(jié)果。根據(jù)該值，在增益設(shè)定單元530中，計算增益?zhèn)溥x507。在步驟1040中，通過操作信號生成單元500生成操作信號17，并將該信號向火力發(fā)電設(shè)備100發(fā)送。由此，可以將由評價值計算單元800計算的評價值11處于最大時的操作信號，向火力發(fā)電設(shè)備100發(fā)送。在步驟1050中，從火力發(fā)電設(shè)備100獲取測量信號1。
圖10是對步驟1060的詳細情況進行說明的圖。如圖10所示，步驟1060被細分為步驟1061、1062、1063、1064。
在步驟1061中，從測量信號1中提取向各個燃燒嘴供給的煤粉流量測量值信息，生成新的流量圖形。在步驟1062中，對保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的已有圖形、和在步驟1061生成的新流量圖形的相似度進行評價。相似度通過例如式(5)求出。其中，In是第n個已有圖形和新圖形的相似度，n(1≤n≤nmax)是保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的圖形編號，nmax是保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的圖形的總數(shù)，CFni是針對保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中的圖形由燃燒嘴i所投入的煤粉流量的值，CFi是由燃燒嘴投入的煤粉流量的測量值。
數(shù)5 在步驟1063中，首先對于步驟1062中計算的相似度最大的圖形，計算通過圖8(a)的模型推定的CO濃度值和實測的CO濃度值的誤差。
在步驟1064中，當步驟1063中計算的誤差在閾值以下時，將不追加圖形，進入步驟1010。此時，在進入到步驟1020時，將對圖8(a)的CO特性曲線進行修正，以使實測的CO濃度值和模型700的特性達到一致。
當誤差在閾值以上時，進入到步驟1070，將步驟1061中生成的新圖形保存在圖形數(shù)據(jù)庫220中。之后，由步驟1000對新圖形利用使空氣流量調(diào)整增益變化的條件執(zhí)行數(shù)值解析。
下面，利用圖10的流程對追加圖形的效果進行說明。
在控制裝置200中，事先假設(shè)煤粉流量的流量圖形，并對該流量圖形執(zhí)行數(shù)值解析。但是，由于燃燒嘴的個數(shù)較多，而且煤粉流量為連續(xù)值，所以流量圖形以多個形態(tài)存在。因此，很難對全部的流量圖形執(zhí)行數(shù)值解析。如圖7說明時所敘述的那樣，基于保存在設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫270中的信息來設(shè)定流量圖形?；鹆Πl(fā)電設(shè)備100在運行時，有可能生成與此時所設(shè)定的流量圖形不同的新流量圖形。新流量圖形和已有的流量圖形相比，在鍋爐特性相對于空氣流量調(diào)整增益變化的變化相同時，用已有的流量圖形的學習結(jié)果對應新的流量圖形。另外，在新流量圖形和已有的流量圖形特性互為不同時，通過執(zhí)行與新流量圖形對應的數(shù)值解析，由此進行對應。結(jié)果若累積新流量圖形的經(jīng)驗，可以設(shè)定與該流量圖形相對的最佳空氣流量調(diào)整增益。其結(jié)果可以降低由火力發(fā)電設(shè)備100排放出來的CO。
另外，通過利用控制裝置200，可以使投入到鍋爐中的空氣流量最小化。其結(jié)果可以令風扇動力最小化，可以削減鍋爐所耗費的電力。而且還可以減小鍋爐的尺寸。
圖11是說明測量值隨時間變化的圖。
用煤粉流量測量器測量煤粉流量時存在測量延遲。而且，如圖3所示，煤粉是在經(jīng)過配置有煤粉流量測量器的位置之后，供給到燃燒嘴，并導入火爐中。
在測量延遲時間和從煤粉經(jīng)過煤粉流量測量器開始到投入火爐中為止的時間一致時，測量值和投入到火爐中的煤粉流量保持一致。但是，在從煤粉經(jīng)過煤粉流量測量器開始到投入火爐中為止的時間比測量延遲時間短時，如圖11(a)所示，從投入到火爐中的煤粉流量來看，測量值將晚于煤粉流量值。相反地，在從煤粉經(jīng)過煤粉流量測量器開始到投入火爐中為止的時間比測量延遲時間長時，如圖11(b)所示，從投入到火爐中的煤粉流量來看，煤粉流量值將晚于測量值。
將連接煤粉流量測量器155和燃燒嘴102的配管的長度除以煤粉的流速，由此可以計算出煤粉從經(jīng)過煤粉流量測量器155開始到投入到火爐為止的時間。另外，煤粉流量測量器155的測量延遲時間可事先掌握。通過利用連接煤粉流量測量器155和燃燒嘴102的配管的長度、煤粉的流速、測量延遲時間的信息，可以對測量值進行校正，以使測量值和投入到火爐中的煤粉流量值一致。雖然在圖4的操作信號生成單元500中未進行圖示，但可以使操作信號生成單元500帶有像上述那樣對測量信號數(shù)據(jù)3進行處理，使測量值和投入到火爐中的煤粉流量值一致的功能的測量值校正單元。
另外，也有操作空氣阻尼器來使時間延遲直到空氣流量與希望的值一致的方法?？梢酝ㄟ^加長連接煤粉流量測量器和燃燒嘴的配管，抑止伴隨該時間延遲的控制性能的下降。也可以考慮上述的將煤粉流量測量器155配置在火力發(fā)電設(shè)備100中。
圖11(c)是發(fā)電輸出變化時輸出和煤粉流量的經(jīng)時變化。如圖11(c)所示，在輸出變化時煤粉流量的總量變化很大。在這樣的情況下，如圖11(a)(b)所述那樣有可能在測量值和投入到火爐的煤粉流量值產(chǎn)生偏差。為了校正該影響，也可使操作信號生成單元500帶有基于供給到碾磨機的煤粉流量、動力來校正煤粉流量測量值的功能。而且，為了對所測量的燃料流量值進行校正，可以利用連接測量器和燃燒嘴的配管的長度、煤粉的流速、測量器的測量延遲時間中至少一個信息。而且可以使圖形化單元300帶有如下功能，即評價向碾磨機供給的煤粉流量、動力的信息，與煤粉流量測定值之間的關(guān)系，生成向碾磨機供給的煤粉流量和動力的信息、與煤粉流量的流量圖形的關(guān)系。
圖12、13是顯示在圖像顯示裝置950上的畫面的實施例。
如圖12所示，通過利用控制裝置200，可以將由煤粉流量測量器155A、155B、155C、155D、155E測量到的煤粉流量，和在操作信號生成單元500計算的空氣流量的指令值顯示在同一畫面上。由此，可以容易掌握火力發(fā)電設(shè)備100的運行狀態(tài)。
此外，通過對每個燃燒嘴顯示煤粉流量和空氣流量來掌握相對值。
圖13是對利用圖形化單元300生成的圖形進行圖示的例子。
如圖13所示，可以在畫面上顯示圖形形狀和特征/特性。由此，可以容易確認由圖形化單元300生成了的圖形。
下面，參照附圖對本發(fā)明另一實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置及火力發(fā)電設(shè)備的控制方法進行說明。
(實施例2) 圖14是表示本發(fā)明的一實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的整體構(gòu)成的框圖。
在圖14中，具備了用煤作為燃料的鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置由控制裝置2200控制?？刂蒲b置2200，作為運算裝置分別設(shè)置有到達區(qū)域推定單元2300、數(shù)值解析執(zhí)行單元2400、操作信號生成單元2500、學習單元2600、模型2700、評價值計算單元2800而構(gòu)成。
在該控制裝置2200中，作為數(shù)據(jù)庫分別設(shè)置有測量信號數(shù)據(jù)庫2210、到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220、數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230、操作信號數(shù)據(jù)庫2240、控制邏輯數(shù)據(jù)庫2250、以及學習信息數(shù)據(jù)庫2260。
另外，在控制裝置2200中，作為與外部的接口，配置有外部輸入接口2201、以及外部輸出接口2202。
此外在該控制裝置2200中，通過外部輸入接口2201，從火力發(fā)電設(shè)備2100將火力發(fā)電設(shè)備的各種狀態(tài)量，例如測量鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度、或者一氧化碳濃度的測量信號2001取入該控制裝置2200，而且，通過外部輸出接口2202，從控制裝置2200對上述火力發(fā)電設(shè)備2100發(fā)送控制例如鍋爐的燃燒嘴和風口的空氣流量的操作信號2018。
從火力發(fā)電設(shè)備2100取入到控制裝置2200的火力發(fā)電設(shè)備2100的各種狀態(tài)量，例如測量鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度、或者一氧化碳濃度的測量信號2001，在經(jīng)過外部輸入接口2201之后，作為測量信號2002保存在設(shè)置于控制裝置2200的數(shù)據(jù)庫即測量信號數(shù)據(jù)庫2210中。
在控制裝置2200所設(shè)有的運算裝置的操作信號生成單元2500中生成的操作信號2017，由操作信號生成單元2500向外部輸出接口2202發(fā)送，并且保存在設(shè)置于控制裝置2200的數(shù)據(jù)庫即操作信號數(shù)據(jù)庫2240中。
另外在控制裝置2200所設(shè)有的運算裝置的數(shù)值解析執(zhí)行單元2400中，在內(nèi)部建立對火力發(fā)電設(shè)備2100進行高精度模擬的詳細的物理模型，并且構(gòu)成為利用該詳細的模型，執(zhí)行以火力發(fā)電設(shè)備2100為對象的詳細且高精度的數(shù)值解析。
即，根據(jù)該數(shù)值解析執(zhí)行單元2400的操作，利用詳細的物理模型通過執(zhí)行如下的高精度模擬計算，高精度地模擬并預測火力發(fā)電設(shè)備2100的運行特性。該高精度模擬計算是將構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備2100的鍋爐2101的構(gòu)造、設(shè)置于鍋爐2101的燃燒嘴2102和風口2103的構(gòu)造、以及分別向燃燒嘴2102和風口2103供給的燃料流量、空氣流量設(shè)定為邊界條件。
接著通過執(zhí)行利用詳細的物理模型的數(shù)值解析執(zhí)行單元2400所獲得的詳細且高精度的數(shù)值解析信息2006，從數(shù)值解析執(zhí)行單元2400發(fā)送并保存到數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中。
在設(shè)置于控制裝置2200的運算裝置的到達區(qū)域推定單元2300中，利用保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2004、和保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2007，通過運算推定從燃燒嘴2102和風口2103供給到鍋爐2101的空氣所到達鍋爐出口流路中的區(qū)域。
通過利用該到達區(qū)域推定單元2300的運算而推定的從燃燒嘴2102和風口2103供給到鍋爐2101的空氣到達鍋爐出口流路中的到達區(qū)域信息2005，保存在設(shè)置于控制裝置2220的數(shù)據(jù)庫、即到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中。
設(shè)置于控制裝置2200的運算裝置的學習單元2600，構(gòu)成為以運算裝置的統(tǒng)計模型2700為對象學習火力發(fā)電設(shè)備2100的操作方法，模型2700構(gòu)成為利用在內(nèi)部建立的簡略的統(tǒng)計模型，在短時間內(nèi)模擬火力發(fā)電設(shè)備2100的控制特性。
也就是，與將在控制裝置2200生成的用來控制火力發(fā)電設(shè)備2100的操作信號2018從控制裝置2200發(fā)送到火力發(fā)電設(shè)備2100，并用控制裝置2200從火力發(fā)電設(shè)備2100接收作為該火力發(fā)電設(shè)備2100的控制結(jié)果的測量信號2001的情形相同，以如下方式構(gòu)成將在控制裝置2200的學習單元2600學習并生成的模型輸入2009，從學習單元2600發(fā)送到模型2700，學習單元2600從模型2700接收作為在該模型2700模擬的火力發(fā)電設(shè)備2100的控制特性的簡略模擬結(jié)果即模型輸出2010。
在作為運算裝置的模型2700中，利用簡略的物理模型，在短時間內(nèi)模擬火力發(fā)電設(shè)備2100的控制特性，并將該模擬結(jié)果作為模型輸出2010輸出到學習單元2600中，其中該簡略的物理模型是利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2008、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2004，基于由學習單元2600發(fā)送來的模型輸入2009而建立在模型2700的內(nèi)部。
該模型2700利用例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的統(tǒng)計模型建立，通過運算模型2700，在火力發(fā)電設(shè)備2100運行之前，僅利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2008來模擬計算上述模型輸出2010，在火力發(fā)電設(shè)備2100運行之后，兼用保存在測量過火力發(fā)電設(shè)備2100的狀態(tài)量的測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號2004來模擬計算模型輸出2008。
這樣在使用了模型2700的火力發(fā)電設(shè)備2100的模擬結(jié)果，與使用了運算數(shù)值解析執(zhí)行單元2400時用到的詳細的物理模型的火力發(fā)電設(shè)備2100的模擬結(jié)果不同，火力發(fā)電設(shè)備2100的控制特性不同的情況下，通過重視保存在測量過火力發(fā)電設(shè)備2100的狀態(tài)量的測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2004，由上述模型2700模擬計算模型輸出2010，從而可以使模型2700的特性接近火力發(fā)電設(shè)備2100的控制特性。
在學習單元2600中，對從該學習單元2600向上述模型2700輸入的模型輸入2009的生成方法進行學習，以使由模型2700模擬計算的模型輸出2010達到期望值。
作為通過該學習單元2600學習模型輸入2009的生成方法用的指標，可以利用評價值2011來通過上述學習單元2600進行學習，該評價值2011是由設(shè)置在控制裝置2200的作為運算單元的評價值計算單元2800計算出的。
在該評價值計算單元2800中，當由模型2700模擬計算出的模型輸出2010為期望的狀態(tài)時，將輸入到上述學習單元2600中的評價值2011的值設(shè)定為較大，而隨著偏離期望的狀態(tài)，評價值2011的值設(shè)定為較小。
另外，在該評價值計算單元2800中，也可以利用保存在設(shè)置于控制裝置2200的數(shù)據(jù)庫即到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的到達區(qū)域數(shù)據(jù)2016來計算上述評價值2011。
上述學習單元2600通過應用強化學習、進化的計算手法等各種最優(yōu)化手法來建立。
此外，在該學習單元2600中，對由評價值計算單元2800計算并被輸入到該學習單元2600的評價值2011達到最大的操作方法進行學習。
在學習單元2600的學習中用到的約束條件、模型輸出目標值等的學習信息數(shù)據(jù)2013，保存在設(shè)置于控制裝置2200的數(shù)據(jù)庫即學習信息數(shù)據(jù)庫2260中。
另外，作為由學習單元2600學習后的結(jié)果即學習信息數(shù)據(jù)2012，被從學習單元2600向?qū)W習信息數(shù)據(jù)庫2260輸出，并保存在該學習信息數(shù)據(jù)庫2260中。
在設(shè)置于控制裝置2200的運算裝置即操作信號生成單元2500中，根據(jù)需要獲取如下數(shù)據(jù)，并利用這些信息生成對用來降低由火力發(fā)電設(shè)備2100排出的一氧化碳濃度的、例如從鍋爐2101的燃燒嘴2102和風口2103向鍋爐供給的空氣流量進行控制的操作信號2017。這些數(shù)據(jù)是保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003、保存在到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的到達區(qū)域數(shù)據(jù)2016、保存在控制邏輯數(shù)據(jù)庫2250中的控制邏輯數(shù)據(jù)2015、以及保存在學習信息數(shù)據(jù)庫2260中的學習信息數(shù)據(jù)2014。
此外，在上述操作信號生成單元2500生成了的操作信號2017被構(gòu)成為，作為針對火力發(fā)電設(shè)備2100的操作信號2018通過外部輸出接口2202從控制裝置2200中送出。
另外，如圖14所示，在控制裝置2200的附近設(shè)置有由鍵盤2901和鼠標2902構(gòu)成的外部輸入裝置2900、維護工具2910、以及圖象顯示裝置2950。
此外，火力發(fā)電設(shè)備2100的操作者，通過利用由鍵盤2901和鼠標2902構(gòu)成的外部輸入裝置2900生成維護工具輸入信號2051，并將該維護工具輸入信號2051輸入到維護工具2910中，由此可以將配置在控制裝置2200中的各種數(shù)據(jù)庫的信息顯示在圖像顯示裝置2950上。
上述維護工具2910由外部輸入接口2920、數(shù)據(jù)收發(fā)部2930、以及外部輸出接口2940構(gòu)成。
在外部輸入裝置2900生成了的維護工具輸入信號2051，通過外部輸入接口2920導入到維護工具2910中。
在維護工具2910的數(shù)據(jù)收發(fā)部2930中，構(gòu)成為根據(jù)維護工具輸入信號2052的信息，從配置在控制裝置2200的各種數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)庫信息2050。
在維護工具2910的數(shù)據(jù)收發(fā)處理部2930中，將處理數(shù)據(jù)庫信息2050所得到的維護工具輸出信號2053向外部輸出接口2940發(fā)送。
外部輸出接口2940，將基于該維護工具輸出信號2053的輸出信號2054向圖象顯示裝置2950發(fā)送，并通過該圖像顯示裝置2950進行顯示。
此外，在上述實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置2200中，雖然設(shè)置在上述控制裝置2200的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫的測量信號數(shù)據(jù)庫2210、到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220、數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230、操作信號數(shù)據(jù)庫2240、控制邏輯數(shù)據(jù)庫2250、以及學習信息數(shù)據(jù)庫2260，和構(gòu)成運算裝置的到達區(qū)域推定單元2300、數(shù)值解析執(zhí)行單元2400、學習單元2600、模型2700、以及評價值計算單元2800都被配置在上述控制裝置2200的內(nèi)部，但是也可以將其全部、或者其中一部分配置在控制裝置2200的外部。
圖15表示使用煤作為圖14所示的實施例中火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制對象、即燃料的鍋爐處于火力發(fā)電設(shè)備中的概略構(gòu)成。
首先利用圖15(a)對具備了鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備2100的發(fā)電的結(jié)構(gòu)進行說明。
在圖15(a)中，作為燃料的煤由碾磨機2110磨碎而作為煤粉和煤搬送用的一次空氣，以及燃燒調(diào)整用的二次空氣一起經(jīng)過設(shè)置在鍋爐2101的燃燒嘴2102而投入到鍋爐2101中，且作為燃料的煤在鍋爐2101的火爐內(nèi)部進行燃燒。
作為燃料的煤和一次空氣由配管2134，二次空氣由配管2141被導入到燃燒嘴2102中。
另外，二層燃燒用的補充氣體經(jīng)過設(shè)置在鍋爐2101的補充風口2103投入到鍋爐2101中。該補充氣體是經(jīng)由配管2142導入到補充風口2103。
使作為燃料的煤在鍋爐2101的火爐內(nèi)部燃燒，所產(chǎn)生的高溫的燃燒氣體，沿箭頭所示的路徑在鍋爐2101的火爐中流向下游側(cè)，再經(jīng)過配置在鍋爐2101的熱交換器2106進行熱交換，之后成為燃燒排氣而從鍋爐2101中排出，并流下到設(shè)置在鍋爐2101的外部的空氣加熱器2104。
通過了空氣加熱器2104的燃燒排氣，之后由未圖示的排氣處理裝置除去包含在燃燒排氣中的有害物質(zhì)，然后由煙囪排放到大氣中。
在鍋爐2101中循環(huán)的給水，從設(shè)置于汽輪機2108的未圖示的凝汽器中由給水泵2105導入到鍋爐2101中，并在設(shè)置于鍋爐2101的火爐中的熱交換器2106中，被沿鍋爐2101的火爐內(nèi)部流下的燃燒氣體加熱，成為高溫高壓的蒸氣。
此外，在本實施例中，雖然將熱交換器2106的個數(shù)設(shè)為一個進行圖示，但也可以配置多個熱交換器。
在熱交換器2106中生成了的高溫高壓的蒸氣，由渦輪式燃燒嘴閥門(タ一ビンガバナ弁)2107導入到汽輪機2108中，并利用蒸氣所帶有的能量驅(qū)動汽輪機2108，使與該汽輪機2108連結(jié)了的發(fā)電機2109旋轉(zhuǎn)并發(fā)電。
下面，對從設(shè)置在鍋爐2101的火爐中的燃燒嘴2102投入到鍋爐2101的火爐內(nèi)的一次空氣和二次空氣的路徑、以及從設(shè)置在鍋爐2101的火爐中的補充風口2103投入到鍋爐2101的火爐內(nèi)的補充氣體的路徑進行說明。
一次空氣由風扇2120導入配管2130，并在中途分流到經(jīng)過空氣加熱器2104的內(nèi)部的配管2132和旁通過空氣加熱器2104的配管2131中，在該配管2132和配管2131中流下的一次空氣在配管2133處再次合流，從而導入碾磨機2110中。
經(jīng)過空氣加熱器2104的空氣，受到從鍋爐2101的火爐排出的燃燒氣體而被加熱。
利用該一次空氣，由碾磨機2110生成的煤(煤粉)經(jīng)過配管2133而搬送到燃燒嘴2102中。
二次空氣和補充氣體從風扇2121導入配管2140，在經(jīng)過空氣加熱器2104的內(nèi)部的配管2140中流下而被加熱之后，在配管2140的下游側(cè)分流到二次空氣用的配管2141和補充氣體用的配管2142中，分別導入到設(shè)置于鍋爐2101的火爐的燃燒嘴2102和補充風口2103中來進行構(gòu)成。
具備了本實施例的鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置2200，為了降低鍋爐排氣中的NOX和CO濃度，帶有對從燃燒嘴2102投入到鍋爐2101中的空氣量、和從補充風口2103投入到鍋爐2101中的空氣量進行調(diào)整的功能。
在火力發(fā)電設(shè)備2100中，配置有對該火力發(fā)電設(shè)備2100的運行狀態(tài)進行檢測的各種測量器，由這些測量器中取得的設(shè)備的測量信號，作為測量信號1被發(fā)送到控制裝置2200中。
作為對火力發(fā)電設(shè)備2100的運行狀態(tài)進行檢測的各種測量器，例如，在圖15中分別圖示出流量測量器2150、溫度測量器2151、壓力測量器2152、發(fā)電輸出測量器2153、以及對O2濃度及/或CO濃度進行測量的濃度測量器2154。
流量測量器2150，對從給水泵2105供給到鍋爐2101中的給水的流量進行測量。另外，溫度測量器2151和壓力測量器2152，在配設(shè)于鍋爐2101的熱交換器2106中，分別對由和在該鍋爐2101中流下的燃燒氣體進行熱交換而產(chǎn)生的蒸氣，被供給到汽輪機2108中的蒸氣的溫度及壓力進行測量。
在上述熱交換器2106生成了的蒸氣驅(qū)動汽輪機2108旋轉(zhuǎn)，通過該汽輪機2108的旋轉(zhuǎn)促使發(fā)電機2109發(fā)電，且其電量會通過發(fā)電輸出測量器2153來測量。
另外，涉及到在鍋爐2101流下的燃燒氣體中所含有的成分(CO、NOX等)濃度的信息，可以通過設(shè)置在鍋爐2101的下游側(cè)的、對鍋爐出口流路中設(shè)置的O2濃度及/或CO濃度進行測量的濃度測量器2154來測量。
此外，一般來說，除圖15所示之外還配置了多個測量器在火力發(fā)電設(shè)備2100中，但是這里省略了圖示。
圖15(b)是表示設(shè)置在構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備2100的鍋爐2101的下游側(cè)的空氣加熱器2104、和配設(shè)在該空氣加熱器2104的配管的局部放大圖。
如圖15(b)所示，在配設(shè)于空氣加熱器2104的內(nèi)部的配管2140的下游側(cè)分流了的二次空氣用配管2141和補充氣體用配管2142中分別配置有空氣阻尼器2162、2163，并且在配設(shè)于空氣加熱器2104的內(nèi)部的配管2132、及旁通過空氣加熱器2104的配管2131中分別配置有空氣阻尼器2161、2160。
于是通過操作這些空氣阻尼器2160～2163來改變在配管2131、2132、2141、2142內(nèi)空氣所經(jīng)過的面積，并對經(jīng)過該配管2131、2132、2141、2142的空氣流量進行個別地調(diào)整。
此外，利用由控制火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置2200生成并被輸出到該火力發(fā)電設(shè)備2100中的操作信號2018，來對給水泵2105、碾磨機2110、空氣阻尼器2160、2161、2162、2163等的機器進行操作。
另外在本實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置中，對于調(diào)節(jié)給水泵2105、碾磨機2110、空氣阻尼器2160、2161、2162、2163等的火力發(fā)電設(shè)備的狀態(tài)量的機器，將它們稱為操作端，并將使之操作所需的指令信號稱為操作信號。
另外，還對設(shè)置在鍋爐2101的燃燒嘴2102和補充風口2103附加了能夠在燃燒用等的空氣、或者煤粉等的燃料投入鍋爐2101中時，來上下左右地移動其吐出角度的功能，這些調(diào)節(jié)燃燒嘴2102和補充風口2103的吐出角度的指令信號也可以包括在上述操作信號2108之中。
圖16是在具備圖14所示的實施例的鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置中、表示控制裝置2200的控制順序的流程圖。
在圖16中，控制裝置2200組合步驟3000、3010、3020、3030、3040、3050、來執(zhí)行對火力發(fā)電設(shè)備2100的控制。
此外步驟3030a和步驟3030b、以及步驟3050a和步驟3050b，分別是相同的動作。以下將對各自的步驟進行說明。
首先最初在流程中的數(shù)值解析執(zhí)行的步驟3000中，使建立了設(shè)置在圖14的控制裝置2200的詳細物理模型的數(shù)值解析單元2400動作，執(zhí)行火力發(fā)電設(shè)備2100的高精度數(shù)值解析。
該數(shù)值解析單元2400的詳細的物理模型動作所得的火力發(fā)電設(shè)備2100的高精度數(shù)值解析結(jié)果2006，保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中。
接著，在流程中的學習有無判斷步驟3010中，組合設(shè)置在圖14的控制裝置2200中的學習單元2600、模型2700、以及評價值計算單元2800，來對是否實施所執(zhí)行的學習進行判斷。
而且在該學習有無判斷的步驟3010中，在判斷為執(zhí)行學習時，從學習有無判斷的步驟3010進入“是”的路徑，進而進入隨后的模型建立步驟3020，而當判斷為不實施學習時，從學習有無判斷步驟3010進入“否”的路徑。
其中，對于判斷為實施學習時、和判斷為不實施學習時的處理內(nèi)容(到達區(qū)域推定步驟3030、操作信號生成步驟3050)，加入了模型建立步驟3020和操作方法學習步驟3040的處理。
接著在流程中的模型建立的步驟3020中，基于保存在設(shè)置于圖14的控制裝置2200的數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230、以及測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的對火力發(fā)電設(shè)備2100的各種狀態(tài)量進行測量的數(shù)據(jù)，建立設(shè)置于圖14的控制裝置2200的模型2700，并利用該建立了的模型2700模擬運算火力發(fā)電設(shè)備2100的特性。
此外，在火力發(fā)電設(shè)備2100剛開始運行后，在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中，沒有存儲對火力發(fā)電設(shè)備2100的各種狀態(tài)量進行了測量的數(shù)據(jù)。
因此在該狀況下，利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2008，建立模型2700的簡略的物理模型來模擬火力發(fā)電設(shè)備2100的特性。
在火力發(fā)電設(shè)備2100運行開始后，經(jīng)過短暫時間后，獲取對火力發(fā)電設(shè)備2100的各種狀態(tài)量進行了測量的測量數(shù)據(jù)2001，并將上述火力發(fā)電設(shè)備2100的各種狀態(tài)量的數(shù)據(jù)儲存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中時，通過運算處理修正上述模型2700，以使模型2700和火力發(fā)電設(shè)備2100的特性達成一致。
如上所述，控制裝置2200中，通過使模型2700具備執(zhí)行以火力發(fā)電設(shè)備2100為對象的數(shù)值解析的功能，可以在短時間容易預測從火力發(fā)電設(shè)備2100的鍋爐中排出的排出氣體中CO濃度、NOX濃度，或者在鍋爐出口的氣體濃度分布等。
接著在流程中的到達區(qū)域推定的步驟3030中，使設(shè)置在圖14的控制裝置2200中的到達區(qū)域推定單元2300動作，來推定從配置在火力發(fā)電設(shè)備2100的鍋爐2101的燃燒嘴2102和風口2103中供給的空氣流量，到達鍋爐出口流路的哪個部分。
接著在流程中的操作方法學習的步驟3040中，組合分別設(shè)置在圖14的控制裝置200中的學習單元2600、模型2700、以及評價值計算單元2800，對火力發(fā)電設(shè)備2100的操作方法進行學習。
對于設(shè)置在控制裝置2200中的學習單元2600的學習算法，雖然使用圖20后邊進行敘述，但通過該操作方法學習的步驟3040獲得的學習單元2600所產(chǎn)生的學習結(jié)果，保存在學習信息數(shù)據(jù)庫2260中。
接著，在流程中的操作信號生成的步驟3050中，使設(shè)置在圖14的控制裝置2200中的操作信號生成單元2500動作，生成從控制裝置2200向火力發(fā)電設(shè)備2100的操作端輸出的指令信號、即操作信號2017。
圖17是表示設(shè)置在生成該操作信號2017的圖14的控制裝置2200中的操作信號生成單元2500的構(gòu)成的控制框圖。
如圖17所示，操作信號生成單元2500構(gòu)成為具備基準信號生成部2510，其利用保存在控制邏輯數(shù)據(jù)庫2250中的控制邏輯數(shù)據(jù)2015、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003，生成基準信號2030；第一校正信號生成部2520，其利用保存在到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的到達區(qū)域數(shù)據(jù)2016、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003，生成第一校正信號2033；第二校正信號生成部2530，其利用保存在學習信息數(shù)據(jù)庫2260中的學習信息數(shù)據(jù)2014、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003，生成第二校正信號2036；零值生成器2540、2550，其生成零值的信號；以及切換器2560、2570，其在所輸入的兩個信號中選擇一個信號，并將選擇了的信號作為輸出信號。
此外，構(gòu)成圖17的操作信號生成單元2500的上述基準信號生成部2510，利用保存在控制邏輯數(shù)據(jù)庫2250中的控制邏輯數(shù)據(jù)2015、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003，生成基準信號2030。
在該基準信號生成部2510中，決定從設(shè)置在鍋爐2101的燃燒嘴2102和風口2103中供給的空氣流量，以使鍋爐出口流路處的燃燒氣體中的氧氣(O2)濃度和預定值達到一致。
構(gòu)成圖17的操作信號生成單元2500的上述第一校正信號生成部2520，利用保存在到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的到達區(qū)域數(shù)據(jù)2016、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003，生成第一校正信號2033。
在該第一校正信號生成部2520中，構(gòu)成決定設(shè)置在鍋爐2101的燃燒嘴2102和風口2103的空氣流量的控制回路，以增加到達鍋爐出口流路的氧氣濃度低的區(qū)域的空氣流量，或者增加到達一氧化碳濃度高的區(qū)域的空氣流量。
保存在到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的信息和第一校正信號2033的生成方法利用圖18和圖19后邊敘述。
構(gòu)成圖17的操作信號生成單元2500的上述第二校正信號生成部2530，利用保存在學習信息數(shù)據(jù)庫2260中的學習信息數(shù)據(jù)2014、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2003，生成第二校正信號2036。
保存在學習信息數(shù)據(jù)庫中的信息和第二校正信號2036的生成方法利用圖20后邊敘述。
構(gòu)成圖17的操作信號生成單元2500的上述切換器2560、2570，在所輸入的兩個信號中選擇一個信號，并將所選擇的信號作為輸出信號。
因此，由切換器2560選擇并輸出的信號2034，與在第一校正信號生成部2520生成的第一校正信號2033、和在零值生成器2540中生成的零值信號2032的其中一個一致。
另外，由切換器2570選擇并輸出的信號2037，與在第二校正信號生成部2530生成的第二校正信號2036、和在零值生成器2550中生成的零值信號2035的其中一個一致。
如圖17所示，從操作信號生成單元2500中輸出的操作信號2017，是對在基準信號生成部2510生成并輸出了的基準信號2030，加以由切換器2560選擇并輸出了的信號2034和由切換器2570選擇并輸出了的信號2037而生成了的信號。
因此，該操作信號2017可能為如下的值與在基準信號生成部2510生成并輸出了的基準信號2030為相同值；是基準信號2030和在第一校正信號生成部2520生成了的第一校正信號2033的合計值；是基準信號2030和在第二校正信號生成部2530生成了的第二校正信號2036的合計值；或者是基準信號2030和第一校正信號2033和第二校正信號2036的合計值。
此外，被輸入到切換器2560、2570的信號中，決定哪個信號作為輸出信號的數(shù)據(jù)，保存在設(shè)置于圖14的控制裝置2200的控制邏輯數(shù)據(jù)庫2250中。
圖18是對設(shè)置在圖14所示的本實施例的控制裝置2200中的到達區(qū)域推定單元2300的功能、和對保存在到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的信息進行說明的圖。而且圖14所示的數(shù)值解析執(zhí)行單元2400構(gòu)成為能通過三次元來解析鍋爐2101內(nèi)的流體的流動。
設(shè)置在圖14的控制裝置2200中的到達區(qū)域推定單元2300所產(chǎn)生的推定和數(shù)值解析執(zhí)行單元2400所產(chǎn)生的解析的結(jié)果，如圖18(a)所示可以計算從設(shè)置在鍋爐2101的風口2103和燃燒嘴2102中投入的空氣流量，到達12份分割鍋爐出口流路中的哪個區(qū)域，接著該計算結(jié)果的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2006被保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中。
在到達區(qū)域推定單元2300中，可以通過參照保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)，掌握從設(shè)置在鍋爐2101的風口2103和燃燒嘴2102中投入到鍋爐的空氣，到達12份分割了鍋爐出口流路的哪一區(qū)域。
另外，也可以根據(jù)空氣流量的操作信號和鍋爐出口的氣體濃度的測量值信息中，求出從設(shè)置在鍋爐2101的風口2103和燃燒嘴2102中投入的空氣，到達12份分割了鍋爐出口流路的哪一區(qū)域。
利用圖18(b)進行說明，圖18(b)是從鍋爐2101的A到E的每個風口的空氣流量，與12份分割了鍋爐出口流路的各個分割區(qū)域中氧氣(O2)濃度的測量值的關(guān)系。
在圖18(b)所示的本實施例中，假設(shè)將鍋爐出口的流路在寬度方向上分割為4份、進深方向上分割為3份，并在該12份分割了的各個區(qū)域中分別配置氧氣濃度測量器作為濃度測量器2154。
因此，在本實施例中，在12份分割了鍋爐出口的流路的區(qū)域中配置了12個氧氣濃度測量器，當然也可以改變鍋爐出口的流路的分割個數(shù)，或者增加在分割了的各個區(qū)域中配置的氧氣濃度測量器的個數(shù)。
在圖18(b)中，最初由鍋爐2101的風口2103的A～E中投入的空氣流量為固定的，在鍋爐出口的流路中不出現(xiàn)氧氣(O2)濃度很高的部分。但當改變空氣流量的平衡，增加從風口2103A中供給的空氣流量時，在12份分割鍋爐出口的流路的右上區(qū)域氧氣濃度的測量值增高。
從該結(jié)果可以判斷從風口2103的A供給了的空氣，到達12份分割鍋爐出口流路的右上區(qū)域。
像這樣，控制裝置2200的數(shù)值解析執(zhí)行單元2400，帶有可從空氣流量的操作信號和鍋爐出口流路中的氣體濃度測量信息，求出從設(shè)置在鍋爐2101的風口和燃燒嘴2102中投入到鍋爐的空氣到達12份分割鍋爐出口流路后的哪一區(qū)域的功能。
此外，在圖18(b)中，以在鍋爐出口配置氧氣(O2)濃度測量器作為對排氣中的氣體濃度進行測量的濃度測量器2154為例進行了說明，但作為濃度測量器2154也可以配置一氧化碳(CO)濃度測量器來代替氧氣濃度測量器。此時，判斷從風口2103的A中供給的空氣流量所到達的鍋爐出口的流路的區(qū)域，是在增加風口2103A的空氣流量時CO濃度減少的部分。
圖19是對設(shè)置在圖14的本實施例的控制裝置2200中的操作信號生成單元2500的操作信號的生成方法進行說明的圖。在操作信號生成單元2500中，如圖14的控制裝置2200所示，利用保存在到達區(qū)域數(shù)據(jù)庫2220中的到達區(qū)域數(shù)據(jù)2016、和保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的火力發(fā)電設(shè)備2100的狀態(tài)量的測量信號數(shù)據(jù)2003進行運算，生成操作信號2017。
如圖19(a)所示，表示用圖18說明的、在鍋爐出口的流路中設(shè)置對排氣中的CO濃度進行測量的濃度測量器2154，來測量一氧化碳(CO)的濃度測量值的情形，在上述操作信號生成單元2500中，對于12份分割鍋爐出口流路的各個分割區(qū)域中，將從設(shè)置于鍋爐2101的燃燒嘴2102、或者風口2103中投入的空氣流量的到達量，和作為濃度測量器2154用設(shè)置在各個分割區(qū)域的一氧化碳濃度測量器測量的CO濃度測量值相乘，算出它們的總和。將該總和定義為第一影響值。
在上述操作信號生成單元2500中，以增加第一影響值中所占比例較大的燃燒嘴2102、或者風口2103的空氣流量的方式，利用第一影響值并通過操作信號生成單元2500運算并生成對火力發(fā)電設(shè)備2100的指令信號、即操作信號2017。
在圖19(a)，表示從A到E的風口2103中，風口B的第一影響值比風口A的第一影響值大的情形。此時，通過操作信號生成單元2500生成使從風口B投入的空氣流量增加的操作信號2017。
利用上述方法通過操作信號生成單元2500計算并生成針對火力發(fā)電設(shè)備2100的指令信號、即操作信號2017(空氣流量指令值)，由此可以增加用來供給空氣到達一氧化碳濃度高的區(qū)域的設(shè)置在鍋爐2101中的燃燒嘴2102、風口2103的空氣流量。
由此，在本實施例的火力發(fā)電設(shè)備2100的鍋爐2101中，通過供給空氣到達一氧化碳濃度高的區(qū)域，可以使一氧化碳(CO)和所供給的空氣中氧氣(O2)反應來氧化一氧化碳，因此，可以降低從鍋爐2101出口中排出的排氣中一氧化碳的濃度。
另外，如圖19(b)所示，表示用圖18說明的、設(shè)置對在鍋爐出口的流路流動的燃燒氣體中氧氣(O2)濃度進行測量的濃度測量器2154來測量氧氣濃度的測量值的情形，在上述操作信號生成單元2500中，對于12份分割鍋爐出口流路的各個區(qū)域，將從設(shè)置于鍋爐2101的燃燒嘴2102、或者風口2103中投入的空氣流量的到達量，和作為濃度測量器2154設(shè)置在各個分割區(qū)域的氧氣濃度測量值相乘，算出它們的總和。將該總和定義為第二影響值。
此時，在上述操作信號生成單元2500中，以減少第二影響值中所占比例較大的燃燒嘴2102、或者風口2103的空氣流量的方式，通過操作信號生成單元2500運算并生成對火力發(fā)電設(shè)備2100的指令信號、即操作信號2017。
對于在鍋爐出口流動的燃燒氣體，在12份分割了鍋爐出口流路的各個分割區(qū)域中，產(chǎn)生氧氣(O2)濃度較高區(qū)域的情形下，在其他區(qū)域氧氣有可能不足，此時在氧氣不足的其他區(qū)域一氧化碳(CO)的濃度變高。
另外，產(chǎn)生氧氣濃度較高區(qū)域的情形下，由于有可能投入過量的空氣，所以通過降低所投入了的過量的空氣，具有可以降低供給空氣的風扇動力等的能耗優(yōu)點。因此，氧氣濃度高的區(qū)域盡可能少為佳。
因此在上述操作信號生成單元2500中，利用第二影響值通過操作信號生成單元2500運算并導出針對火力發(fā)電設(shè)備2100的指令信號、即操作信號2017，由此可以控制空氣流量以在O2濃度分布上不產(chǎn)生偏移，這樣在本實施例的火力發(fā)電設(shè)備2100的鍋爐2101中不僅可以抑止從鍋爐2101中排出的燃燒氣體中的一氧化碳的產(chǎn)生，還可獲得降低風扇動力的節(jié)能效果。
圖20是對本實施例的設(shè)置于圖14的控制裝置2200的運算裝置、即學習單元2600中學習算法的運算順序進行說明的流程圖，是對圖16所示的流程圖中操作方法學習步驟3040的動作進行詳細表示的圖。
此外，圖20以在上述學習算法中使用強化學習之時作為例子進行記載，但也可在本實施例的學習運算中使用遺傳算法、退火法等各種最優(yōu)化技術(shù)。
如圖20的流程所示，由設(shè)置在控制裝置2200中的學習單元2600運算的學習算法是將步驟3100、3110、3120、3130、3140、3150、3160、3170、3180、3190各個步驟組合起來進行動作的。
首先在任意設(shè)定模型輸入的初始值的步驟3100中，對模型輸入2009的初始值進行任意地設(shè)定。
接著在計算模型輸出的步驟3110中，將在步驟3110中所設(shè)定的模型輸入2009輸入到設(shè)置于圖14的控制裝置2200的模型2700中，并利用該模型2700進行火力發(fā)電設(shè)備2100的模擬運算得到模型輸出2010。
接著，在初始值判定步驟3120中，比較通過計算模型輸出的步驟3110獲得的模型輸出2010和模型輸出目標值，若模型輸出2010達到模型輸出目標值，即返回到計算模型輸出的步驟3100，在模型輸出2010未達到模型輸出目標值的情形下進入決定模型輸入變化幅度的步驟3130。
接下來，在決定模型輸入變化幅度的步驟3130中，在設(shè)置于圖14的控制裝置2200的學習單元2600中，利用設(shè)置于圖14的控制裝置2200的學習信息數(shù)據(jù)庫2260中所保存的學習信息數(shù)據(jù)2013的信息來決定模型輸入改變幅度Δa。
接下來，在決定模型輸入的步驟3140中，在上述學習單元2600中利用式(1)獲得進行了學習的學習信息數(shù)據(jù)2012。
a(t+1)＝a(t)+Δa…(1) 其中a指操作。
接下來，在計算模型輸出的步驟3150中，將在決定模型輸入的步驟3140中得到的由學習單元2600生成了的模型輸入2009，輸入到設(shè)置于圖14的控制裝置2200的模型2700中，并對該模型2700進行火力發(fā)電設(shè)備2100的模擬計算，獲得模型輸出2010。
接下來，在計算評價值的步驟3160中，以在計算模型輸出的步驟3150得到的由模型2700模擬計算的模型輸出2010為基礎(chǔ)，通過設(shè)置于圖14的控制裝置2200的評價值計算單元2800，利用式(2)計算評價值2011。
Q(s，a)＝E(∑γk rt+k+1)…(2) (此外，用∑計算和的范圍是從k＝0開始到k＝∞) 其中，Q(s，a)是在狀態(tài)s下選擇操作a的價值，γ(0≤γ＜1)是減少率，γt是時刻t的報酬。雖然由通過時刻的總和來決定價值Q(s，a)，但在其中有意義。
狀態(tài)s是指空氣流量的條件，操作a是指例如空氣流量的增加或者空氣流量的減少。另外，價值Q(s，a)是指價值大時一氧化碳的濃度減少，價值小時一氧化碳的濃度增加。
實際上操作a，在這里利用控制裝置2200的學習單元2600學習了的結(jié)果來操作火力發(fā)電設(shè)備2100的情形下的響應，多伴有延遲時間。
因此，并不是利用與操作a的操作剛過后相對的報酬來決定價值，而是由將來所得到的報酬的總和來決定價值更為實際。另外，利用減少率γ的導入，設(shè)定成操作a的操作剛過后得到的報酬增高，由此可以通過基于模型2700的模型輸出2010計算評價值的控制裝置2200的評價值計算單元2800來算出也考慮到了響應性的評價值2011。
另外，作為在評價值計算單元2800設(shè)定的報酬γt設(shè)定方法，有僅在模型輸出2010達到其目標值時給予報酬的方法，和隨著模型輸出2010和目標值越接近，報酬值增大的方法。
而且，也可以應用圖18所示的手法來計算評價值2011。
利用模型2700來模擬計算火力發(fā)電設(shè)備2100的模型輸出2010，包括鍋爐出口流路的排氣中的CO濃度分布、O2濃度分布。通過將該CO濃度分布、O2濃度分布，和從設(shè)置在鍋爐的各個風口中供給的空氣到達的鍋爐出口流路中的區(qū)域相乘，可以計算出圖18所示的影響值。
對于評價值計算單元2800，與用操作信號生成單元2500算出之時相同，以第一影響值越大評價值越大的方式來設(shè)定。另外，也可以以第二影響值越大評價值越小的方式來設(shè)定。
接下來，在更新學習參數(shù)的步驟3170中，以事件(episode)結(jié)束判定步驟3180計算出的評價值為基礎(chǔ)，通過設(shè)置在圖14的控制裝置2200的上述學習單元2600并利用式(3)進行運算，更新事件參數(shù)，并將該更新結(jié)果保存在控制裝置2200的學習信息數(shù)據(jù)庫2260中。
Q(st，at)←Q(st，at)+α(rt+γmax Q(st+1，at+1)-Q(st，at))…(3) 其中α(0≤α＜1)是學習率。
在事件結(jié)束判定步驟3180中，當模型輸出2010達到模型輸出目標值時進入學習結(jié)束判定的步驟3190，當模型輸出2010未達到模型輸出目標值時返回決定模型輸入變化幅度的步驟3130，其中模型輸出2010是在計算模型輸出的步驟3150通過計算出的模型2700進行模擬運算得出的。此外，通過學習單元2600判斷事件結(jié)束判定。
以上，在利用圖20的流程說明了的控制裝置2200的學習單元2600的學習算法中，可以對如下操作方法進行學習，即，使由上述學習單元2600學習并向模型2700輸入的模型輸入2009中，含有鍋爐出口的流路的燃燒氣體中的CO濃度、O2濃度，再通過該學習單元2600進行學習，由此來對降低從鍋爐中排出的燃燒氣體中的CO濃度的操作方法進行學習。
這里，在學習單元2600中，當設(shè)定為第一影響值越大，評價值越大時，在學習單元2600，可以學習增加用來供給到達CO濃度低的區(qū)域的空氣的鍋爐2101的燃燒嘴2102、風口2103的空氣流量的操作方法。
另外，同樣地在學習單元2600中，當設(shè)定為第二影響值越大，評價值越小時，在學習單元2600，可以學習在O2濃度分布上不產(chǎn)生偏移的鍋爐2101的燃燒嘴2102、風口2103的空氣流量的操作方法。
接著，利用圖21和圖22，對圖14的本發(fā)明的一實施例、即在用來顯示來自構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置的維護工具2910的數(shù)據(jù)收發(fā)處理部2930的輸出信號的圖像顯示裝置2950上所顯示的畫面的實例進行說明。
圖21與圖18所示的相同，在圖像顯示裝置2950上顯示12份分割鍋爐2101的鍋爐出口的流路的各個分割區(qū)域的燃燒氣體中作為氣體濃度的CO濃度和O2濃度，與在12份分割了該鍋爐出口的流路的各個分割區(qū)域上從鍋爐2101的風口2103投入的空氣所到達的到達區(qū)域。
此外，圖21雖然表示從風口2103中投入了的空氣在鍋爐出口的到達區(qū)域，但也可表示從鍋爐2101的燃燒嘴2102中投入了的空氣在鍋爐出口的到達區(qū)域，或者任意地組合表示從燃燒嘴2102和風口2103中投入了的空氣在鍋爐出口的到達區(qū)域。
另外圖22與圖21所示的相同，在圖像顯示裝置2950上分別表示12份分割鍋爐2101的鍋爐出口的流路后的各個分割區(qū)域的燃燒氣體中作為氣體濃度的CO濃度和O2濃度、在12份分割了該鍋爐出口的流路的各個分割區(qū)域上從鍋爐2101的風口2103投入的空氣所到達的到達區(qū)域、將上述氣體濃度的CO濃度分布和到達區(qū)域相乘的圖、以及圖19說明所表示的影響值。
然而，還有通過手動來實施對從鍋爐2101的燃燒嘴2102、風口2103中投入的空氣流量的調(diào)整。此時，可以通過在圖像顯示裝置2950上顯示圖21和圖22的畫面，來支持從鍋爐2101的燃燒嘴2102、風口2103中投入的各自空氣流量的調(diào)整作業(yè)，由此得到縮短從鍋爐2101的燃燒嘴2102、風口2103中投入的空氣流量的調(diào)整作業(yè)所需的時間。
根據(jù)上述的本發(fā)明的實施例，在用煤作為燃料的鍋爐出口的排氣中氧氣濃度分布上有偏移時，可以實現(xiàn)供給必要的空氣流量到氧氣濃度較少的區(qū)域來有效地降低鍋爐的排氣中一氧化碳濃度的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置和火力發(fā)電設(shè)備的控制方法。
另外，由于從鍋爐投入的空氣流量可以降低到鍋爐中燃料燃燒所必要的流量，所以可以降低供給空氣的風扇動力來對在火力發(fā)電設(shè)備內(nèi)所消耗的電力節(jié)能。
(實施例3) 圖23是表示本發(fā)明的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的整體構(gòu)成的控制框圖。
圖23所示的本發(fā)明的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，與先前在圖14所示的本發(fā)明的實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，在基本的裝置構(gòu)成和控制方法上相同，因此省略對于兩者共通的裝置的構(gòu)成及控制方法的說明，以下對不同部分進行說明。
在圖23中，在設(shè)置于具備了鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置的控制裝置2200中，作為設(shè)置在圖14的實施例的控制火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置2200中的運算裝置，追加了分布推定單元2350和分布信息數(shù)據(jù)庫2270。
在分布推定單元2350中，基于保存在測量值信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2004，以及保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2007進行推定運算，生成含有鍋爐出口流路的排氣中的氧氣(O2)濃度分布、一氧化碳(CO)濃度分布的分布信息2019。
接著，在該分布推定單元2350推定運算了的上述含有O2濃度分布、CO濃度分布的分布信息2019，保存在分布信息數(shù)據(jù)庫2270中。
在圖14所示的先前的實施例的控制裝置2200中，將在圖18(b)所示的濃度測量器測量了的O2濃度、CO濃度的測量值，作為配置有該濃度測量器的鍋爐出口流路的分割區(qū)域的代表值。
另外，如圖19所示，在設(shè)置于控制裝置2200的操作信號生成單元2500中，采用代表值將鍋爐出口流路的分割區(qū)域內(nèi)的排氣中濃度設(shè)為一定，來計算影響值。
然而，實際上由于鍋爐出口流路的分割區(qū)域內(nèi)的排氣中的濃度并非一定，而形成有濃度分布，所以控制裝置2200的分布推定單元2350是帶有推定鍋爐出口流路的排氣中的O2濃度的分布狀況、CO濃度的分布狀況的功能，進而生成含有推定運算了的上述O2濃度分布、CO濃度分布的分布信息2019的裝置。
而且在圖23所示的設(shè)置于本實施例的火力發(fā)電設(shè)備2100的控制裝置2200中的操作信號生成單元2500，不僅通過和圖14的先前的實施例所記載的控制裝置2200的操作信號生成單元2500相同的構(gòu)成及方法生成對火力發(fā)電設(shè)備2100的操作信號2017，還利用保存在分布信息數(shù)據(jù)庫2270中的分布信息數(shù)據(jù)2020生成對作為控制對象的火力發(fā)電設(shè)備2100的操作信號2017來形成。
也就是，對圖17所示的構(gòu)成操作信號生成單元2500的第一校正信號生成部2520、以及第二校正信號生成部2530的輸入信號，追加上述分布信息數(shù)據(jù)2020來構(gòu)成。
圖24，是對圖23所示的其他實施例的構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備控制裝置2200的運算裝置的分布推定單元2350的功能進行說明的圖。其中，以如下情形為例進行說明，該情形是利用保存在測量信號數(shù)據(jù)庫2210中的測量信號數(shù)據(jù)2004，推定鍋爐2101的鍋爐出口流路的O2濃度分布。
如圖24(a)所示，通過設(shè)置在12份分割了鍋爐2101的鍋爐出口流路的分割區(qū)域的、對排氣中的O2濃度進行測量的O2濃度測量器2154，來測量在鍋爐出口的各個分割區(qū)域流下的排氣中的O2濃度。
在圖24(a)中，對于通過配置在12份分割了鍋爐出口流路的分割區(qū)域中、左上的四個區(qū)域的O2濃度測量器2154a、2154b、2154c、2154d分別進行測量了的排氣中的O2濃度測量值，在圖24(b)中表示為排氣中O2濃度測量值的平均值、分散值、最大值及最小值。
如圖24(b)采用趨勢表所示，通過O2濃度測量器2154測量到的排氣中O2濃度值隨時間的經(jīng)過而變化。
在圖14的先前實施例的表示機器的功能的圖18、圖19中，例如將鍋爐出口的排氣的濃度測量值的平均值，作為對鍋爐出口流路進行多個分割了的區(qū)域的代表值等，將平滑處理了測量值的結(jié)果作為分割了的區(qū)域的代表值。
與此相對，在本實施例的控制裝置2200中的分布推定單元2350，如圖24(b)所示，利用鍋爐出口流路的排氣的濃度測量值的平均值、分散值、最大值及最小值，推定排氣的濃度、例如O2濃度的濃度分布來構(gòu)成。
首先，在12份分割了鍋爐出口流路的分割區(qū)域中，通過配置在左上的四個區(qū)域的O2濃度測量器2154a、2154b、2154c、2154d分別進行測量了的排氣中的O2濃度測量值a、b、c、d，其中測量值a、b與測量值c、d相比，得出測量值a、b值的平均值比測量值c、d值的平均值低。
基于這些測量信號數(shù)據(jù)2004，在分布推定單元2350判斷出在12份分割鍋爐出口流路的分割區(qū)域中，O2濃度低的區(qū)域位于設(shè)置有檢測出測量值a、b的O2濃度測量器2154a和2154b的區(qū)域內(nèi)。
接著，在分布推定單元2350利用測量值a和測量值b的分散值，判斷設(shè)置有O2濃度測量器2154a和2154b的區(qū)域中哪個部分O2濃度更低。
測量值a和測量值b的分散值，在比預定了的閾值小時，判斷例如配置有O2濃度測量器2154a和2154b的區(qū)域的O2濃度低，在測量值a和測量值b的分散值比閾值大時，判斷例如配置有O2濃度測量器2154a和2154b的區(qū)域的邊界的O2濃度低。
這是利用了如下依據(jù)的判斷方法，即，即便想要固定地控制從鍋爐2101的燃燒嘴2102、以及風口2103中供給出來的空氣流量，但由于實際上空氣流量在某范圍內(nèi)變動，所以12份分割鍋爐出口流路后的分割區(qū)域的排氣中的判斷例如O2濃度的濃度分布，也會在某范圍內(nèi)發(fā)生變動。
此外，在分布推定單元2350中，當設(shè)置于12份分割鍋爐出口流路的分割區(qū)域的特定O2濃度測量器所測量的O2濃度的分散值比閾值小時，判斷配置有該O2濃度測量器的分割區(qū)域的位置，通常和O2濃度低的區(qū)域重合，故而判斷配置有該O2濃度測量器的部分的區(qū)域的O2濃度低。
另一方面，當確定的O2濃度測量器所測量的O2濃度的分散值比閾值大時，是指配置有該O2濃度測量器的分割區(qū)域的位置的O2濃度高或者低。
因此，判斷并非配置有該O2濃度測量器的分割區(qū)域的位置，而是在距其稍微偏離的位置的區(qū)域上存在O2濃度低的位置。
另外，在本實施例的分布推定單元2350中，利用保存在數(shù)值解析結(jié)果數(shù)據(jù)庫2230中的數(shù)值解析數(shù)據(jù)2007，還可以推定鍋爐出口流路的排氣中CO濃度、以及O2濃度分布。
在設(shè)置于本實施例的控制裝置2200中的操作信號生成單元2500中，利用在上述分布推定單元2350推定了的鍋爐出口流路的排氣中的CO濃度、以及O2濃度的濃度分布信息，計算操作信號2017。
也就是，將圖19所示的先前的實施例的控制裝置2200中的CO濃度測量值、以及O2濃度測量值，分別置換成CO濃度分布推定值、以及O2濃度分布推定值，來計算影響值。
另外，即便在本實施例的設(shè)置于控制裝置2200的學習單元2600的學習算法的運算順序中，在表示學習算法的運算順序的流程圖20的計算評價值的步驟3160中，通過控制裝置2200的評價值計算單元2800計算平均值時，也可以利用上述的影響值。
此時，與僅利用CO濃度測量值、以及O2濃度測量值的測量值信息的先前的實施例的情形相比，利用CO濃度分布推定值、以及O2濃度分布推定值的本實施例的情形可獲得與實際接近的排氣中的CO濃度分布推定值、以及O2濃度分布推定值，因此可以實現(xiàn)排氣中更多CO濃度的降低效果。
這是由于，在控制裝置2200內(nèi)所掌握的鍋爐出口流路的排氣中的濃度分布，與利用12份分割鍋爐出口流路的分割區(qū)域的代表值的情形相比，利用通過分布推定單元2350推定了的排氣中的濃度分布的情形更接近實際，因此為了降低CO濃度，可以生成更能適宜調(diào)節(jié)從鍋爐2101的燃燒嘴2102、以及風口2103中供給來的空氣流量的空氣流量的指令信號。
圖25是圖23所示的本發(fā)明的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的動作流程圖。
圖25的流程，是對圖16所示的流程，在模型建立的步驟3020和供給位置推定的步驟3030b之間追加了分布推定的步驟3060，其他的步驟與圖16的流程相同。
在該分布推定的步驟3060中，通過如上所述在設(shè)置于圖23的控制裝置的分布推定單元2350進行運算，來推定鍋爐出口流路的排氣中的氣體濃度分布(O2濃度分布、以及CO濃度分布)。
若利用上述的圖23所示的本發(fā)明的其他實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，可以在圖像顯示裝置2950上顯示保存在分布信息數(shù)據(jù)庫2270中的信息。這樣，在利用了圖14所示的先前實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置時，如圖21、22所示，在圖像顯示裝置2950上每個區(qū)域區(qū)劃顯示鍋爐出口的排氣中的氣體濃度，但是若利用本實施例的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，則可以在更接近實際的濃度分布狀態(tài)下顯示鍋爐出口氣體濃度。
根據(jù)上述的本發(fā)明的實施例，在使用煤作為燃料的鍋爐出口的排氣中的O2濃度分布有偏移的情形下，可以實現(xiàn)供給必要的空氣流量到O2濃度較少的區(qū)域，從而有效降低鍋爐的排氣中的CO的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置及火力發(fā)電設(shè)備的控制方法。
另外，由于投入到鍋爐中的空氣流量可以降低到鍋爐中燃料燃燒所必需的流量，所以可以削減供給空氣的風扇動力，降低在火力發(fā)電設(shè)備內(nèi)所消耗的電力。
本發(fā)明可以適用在用來降低從具備了使用煤作為燃料的鍋爐的火力發(fā)電設(shè)備中排出的一氧化碳濃度的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置及火力發(fā)電設(shè)備的控制方法。
權(quán)利要求
1.一種火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，具備鍋爐，該鍋爐具有將空氣和作為燃料的煤向鍋爐供給的燃燒嘴；和位于使從該燃燒嘴中所供給的空氣和作為燃料的煤燃燒而生成的燃燒氣體的流向的下游側(cè)且向該燃燒氣體中供給空氣的風口，其中，
在火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐中具備測量器，其對該鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度進行測量，
在構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制器中分別具備
到達區(qū)域推定單元，其推定從上述鍋爐的燃燒嘴或風口中所供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域；和
操作信號生成單元，其基于由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度的測量值或者氧氣濃度的測量值、和由上述到達區(qū)域推定單元所推定出的被供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定結(jié)果，設(shè)定從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐中的空氣流量，以使到達由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度高的區(qū)域或者氧氣濃度低的區(qū)域的空氣流量增加。
2.一種火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，具有將空氣和作為燃料的煤向鍋爐內(nèi)供給的燃燒嘴；和位于使從該燃燒嘴供給的空氣和作為燃料的煤燃燒而生成的燃燒氣體的流向的下游側(cè)且向該燃燒氣體供給空氣的風口，其中，
在火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐中具備測量器，其對該鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度進行測量，
在構(gòu)成火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置的控制器中分別具備
到達區(qū)域推定單元，其推定從上述燃燒嘴或風口中供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域；
分布推定單元，其推定鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度的分布或者一氧化碳濃度的分布；和
操作信號生成單元，其基于由上述分布推定單元所推定的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度或者氧氣濃度的分布推定結(jié)果和由上述到達區(qū)域推定單元所推定的被供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定結(jié)果，設(shè)定從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐中的空氣流量，以使到達由上述測量器所測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度高的區(qū)域或者氧氣濃度低的區(qū)域的空氣流量增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
在上述控制器中具備
數(shù)值解析執(zhí)行單元，其在內(nèi)部具有模擬火力發(fā)電設(shè)備的物理模型，基于從利用該物理模型的燃燒嘴或者風口向鍋爐供給的空氣流量的路徑的計算，來計算從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐中的空氣流量到達鍋爐出口的區(qū)域；和
到達區(qū)域推定單元，其利用從火力發(fā)電設(shè)備所獲得的測量信號數(shù)據(jù)或者執(zhí)行上述數(shù)值解析執(zhí)行單元所獲得的數(shù)值解析數(shù)據(jù)中至少一個數(shù)據(jù)，來推定從燃燒嘴或者風口向鍋爐供給的空氣流量到達鍋爐出口的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
在上述控制器中具備
數(shù)值解析執(zhí)行單元，其在內(nèi)部具有模擬火力發(fā)電設(shè)備的物理模型，計算利用該物理模型的鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度分布或者一氧化碳濃度分布；和
分布推定單元，其利用如下數(shù)據(jù)中至少一個數(shù)據(jù)來推定鍋爐出口中氧氣濃度分布或者一氧化碳濃度分布，即由上述測量器測量出的從火力發(fā)電設(shè)備獲得的鍋爐出口燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度的測量信號數(shù)據(jù)，或者執(zhí)行上述數(shù)值解析執(zhí)行單元所獲得的鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度分布或一氧化碳濃度分布的數(shù)值解析數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
上述測量器按照能夠?qū)㈠仩t出口流路截面劃分成任意個數(shù)的分割區(qū)域的每個分割區(qū)域，測量一氧化碳濃度的測量值或者氧氣濃度的方式進行配設(shè)，
在上述控制器中設(shè)置的操作信號生成單元構(gòu)成為具有如下功能，即可分別計算將由在鍋爐出口流路截面的每個分割區(qū)域配設(shè)的上述測量器所測量到的一氧化碳濃度的測量值或者氧氣濃度的測量值和由上述到達區(qū)域推定單元得到的從鍋爐的燃燒嘴或者風口中所供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定值相乘后的值的總和、即一氧化碳濃度的第一影響值或者氧氣濃度的第二影響值，并按照增加該第一影響值所占比例較大的燃燒嘴或者風口的空氣流量、或者減少第二影響值所占比例較大的燃燒嘴或者風口的空氣流量的方式來控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
在上述控制器中設(shè)置的操作信號生成單元構(gòu)成為具有如下功能，即可分別計算一氧化碳濃度的第一影響值或者氧氣濃度的第二影響值，并以增加該第一影響值所占比例較大的燃燒嘴或者風口的空氣流量或者減少第二影響值所占比例較大的燃燒嘴或者風口的空氣流量的方式來控制，其中，該一氧化碳濃度的第一影響值或者氧氣濃度的第二影響值，是將由上述分布推定單元所推定的將鍋爐出口流路截面劃分為任意個分割區(qū)域后的分割區(qū)域中一氧化碳濃度的推定值或者氧氣濃度的推定值，和由上述到達區(qū)域推定單元所得到的從鍋爐的燃燒嘴或者風口中供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定值相乘后的值的總和。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
在上述控制器中具備評價值計算單元，其在內(nèi)部具有簡略模擬火力發(fā)電設(shè)備的特性的簡略的物理模型，并以該簡略物理模型為對象分別計算一氧化碳濃度的上述第一影響值和氧氣濃度的上述第二影響值；以及學習單元，其學習由上述評價值計算單元計算出的第一影響值增大的操作方法、或者第二影響值減小的操作方法，
上述操作信號生成單元被構(gòu)成為基于上述學習單元的學習結(jié)果來設(shè)定從燃燒嘴或者風口向鍋爐中供給的空氣流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
具備顯示單元，其將由在控制器中設(shè)置的上述到達區(qū)域推定單元所推定的從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐的空氣到達鍋爐出口的到達區(qū)域顯示在畫面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制裝置，其特征在于，
具備顯示單元，其將由在控制器中設(shè)置的上述操作信號生成單元計算出的第一影響值或者第二影響值顯示在畫面上。
10.一種火力發(fā)電設(shè)備的控制方法，上述火力發(fā)電設(shè)備從設(shè)置在鍋爐的燃燒嘴向鍋爐內(nèi)供給空氣和作為燃料的煤，并使從該燃燒嘴中供給的空氣和作為燃料的煤在鍋爐內(nèi)燃燒而生成燃燒氣體，再從處于該所生成的燃燒氣體的流向下游側(cè)且設(shè)置于鍋爐的風口中向上述燃燒氣體供給空氣，其中，
由在火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐出口中設(shè)置的測量器測量鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度，并由在控制火力發(fā)電設(shè)備的控制器中設(shè)置的到達區(qū)域推定單元來推定從上述燃燒嘴或上述風口供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域，并利用在上述控制器中設(shè)置的操作信號生成單元，基于由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度的測量值或者氧氣濃度的測量值、和由上述到達區(qū)域推定單元推定出的從燃燒嘴或風口所供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定結(jié)果，設(shè)定并控制從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐中的空氣流量，以使到達由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度高的區(qū)域或者氧氣濃度低的區(qū)域的空氣流量增加。
11.一種火力發(fā)電設(shè)備的控制方法，上述火力發(fā)電設(shè)備從設(shè)置在鍋爐中的燃燒嘴向鍋爐內(nèi)供給空氣和作為燃料的煤，并使從該燃燒嘴供給的空氣和作為燃料的煤在鍋爐內(nèi)燃燒而生成燃燒氣體，再從處于該所生成的燃燒氣體的流向下游側(cè)且設(shè)置于鍋爐中的風口向上述燃燒氣體供給空氣，其中，
由在火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐出口中設(shè)置的測量器測量鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度，并由設(shè)置在對火力發(fā)電設(shè)備進行控制的控制器中的到達區(qū)域推定單元來推定從上述燃燒嘴或上述風口供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域，由設(shè)置在該控制器中的分布推定單元推定鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度的分布，由設(shè)置在該控制器的操作信號生成單元，基于由上述分布推定單元所推定的一氧化碳濃度或者氧氣濃度的分布推定結(jié)果、和由上述到達區(qū)域推定單元所推定出的被供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的到達區(qū)域推定結(jié)果，設(shè)定并控制從燃燒嘴或者風口供給到鍋爐中的空氣流量，以使到達由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中一氧化碳濃度高的區(qū)域或者氧氣濃度低的區(qū)域的空氣流量增加。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制方法，其特征在于，
通過設(shè)置在對火力發(fā)電設(shè)備進行控制的控制器中的數(shù)值解析執(zhí)行單元，基于利用在其內(nèi)部具有的對火力發(fā)電設(shè)備進行模擬的物理模型來對從燃燒嘴或者風口向鍋爐供給的空氣流量的路徑的計算，通過設(shè)置在該控制器中的到達區(qū)域推定單元來計算從燃燒嘴或者風口向鍋爐供給的空氣流量到達鍋爐出口的區(qū)域，
通過在上述控制器中設(shè)置的到達區(qū)域推定單元，利用從火力發(fā)電設(shè)備獲得的由上述測量器測量出的鍋爐出口的燃燒氣體中的氧氣濃度或者一氧化碳濃度的測量信號數(shù)據(jù)、或者執(zhí)行上述數(shù)值解析執(zhí)行單元而獲得的數(shù)值解析數(shù)據(jù)中至少一個數(shù)據(jù)，來推定從燃燒嘴或者風口向鍋爐供給的空氣流量到達鍋爐出口的區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制方法，其特征在于，
通過在控制火力發(fā)電設(shè)備的控制器中設(shè)置的數(shù)值解析執(zhí)行單元，利用在其內(nèi)部具有的對火力發(fā)電設(shè)備進行模擬的物理模型來計算鍋爐出口的氧氣濃度分布或者一氧化碳濃度分布，并通過設(shè)置在上述控制器中的分布推定單元，利用從火力發(fā)電設(shè)備獲得的由上述測量器測量到的鍋爐出口的燃燒氣體中氧氣濃度或者一氧化碳濃度的測量信號數(shù)據(jù)或者執(zhí)行上述數(shù)值解析執(zhí)行單元而獲得的氧氣濃度分布數(shù)據(jù)或者一氧化碳濃度分布數(shù)據(jù)中的至少一個數(shù)據(jù)，來推定鍋爐出口中的氧氣濃度分布或者一氧化碳濃度分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或者11所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制方法，其特征在于，
將鍋爐出口的流路截面劃分成任意個數(shù)的分割區(qū)域，通過測量器測量在每個分割區(qū)域中的燃燒氣體中的一氧化碳濃度或者氧氣濃度，并通過設(shè)置在控制器中的操作信號生成單元求出將這些鍋爐出口的每個分割區(qū)域的一氧化碳濃度的測量值或者氧氣濃度的測量值與利用到達區(qū)域推定單元得到的從鍋爐的燃燒嘴或者風口中所供給的空氣到達鍋爐出口的區(qū)域的推定值相乘后的總和、即一氧化碳濃度的第一影響值或者氧氣濃度的第二影響值，按照增加該第一影響值所占比例較大的燃燒嘴或者風口的空氣流量，或者減少第二影響值所占比例較大的燃燒嘴或者風口的空氣流量的方式來控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的火力發(fā)電設(shè)備的控制方法，其特征在于，
以設(shè)置在控制火力發(fā)電設(shè)備的控制器中的對火力發(fā)電設(shè)備進行模擬的物理模型為對象，通過設(shè)置在該控制器的評價值計算單元計算第一影響值和氧氣濃度的上述第二影響值，并通過設(shè)置在該控制器的學習單元來學習由該評價值計算單元計算出的第一影響值增大的操作方法，或者學習第二影響值減小的操作方法，再在設(shè)置于控制器的上述操作信號生成單元中，基于由上述學習單元所得到的上述學習結(jié)果，來設(shè)定從燃燒嘴或者風口向鍋爐供給的空氣流量。
全文摘要
本發(fā)明提供在從多個燃燒嘴投入的煤粉流量上存有偏差時，降低鍋爐的排氣中的一氧化碳的鍋爐的控制裝置。該控制裝置具有對每個燃燒嘴測量供給到該燃燒嘴的燃料的流量，并且具備圖形化單元，其基于由測量器測量到的測量值生成燃料流量的流量圖形；操作信號生成單元，其基于在圖形化單元所生成的圖形信息，計算向燃燒嘴、或者風口供給的空氣流量。
文檔編號F22B35/18GK101713533SQ20091022525
公開日2010年5月26日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者關(guān)合孝朗, 山田昭彥, 江口徹, 清水悟, 深井雅之, 山本研二 申請人:株式會社日立制作所