CN103620306B - 微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够安全地使用改性劣质煤作为燃料，并且已设的设备改造少即可的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法。本发明涉及一种以改性褐煤为燃料的微粉煤燃烧锅炉设备(100)的运转方法。将从排气管道(31)取出的锅炉排气向来自一次空气风扇(10)的空气添加来准备氧浓度以体积比计小于12％的混合气体，并使该混合气体向经由GAH(8)的输送气体管道(33)和绕过GAH(8)的旁通输送气体管道(34)分开而流动，之后，将该混合气体向磨机(21)供给。

Description

微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法
技术领域
本发明涉及微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法。尤其涉及向构成微粉煤燃烧锅炉设备的煤粉碎装置(磨机)的气体供给方法。
背景技术
作为与此种技术相关的文献，例如存在专利文献1～3。在专利文献1中记载有将空气(燃烧空气)与通过空气预热器后的锅炉排气的混合气体(输送气体)向煤粉碎装置供给这样的技术。由于锅炉排气的氧浓度比空气的氧浓度低，因此锅炉排气与空气的混合气体的氧浓度比空气的氧浓度低。通过将该混合气体向煤粉碎装置供给，从而能够防止煤粉碎装置内的微粉煤的起火。此外，还记载了优选该混合气体的氧浓度为16％以下的意旨。
另外，在专利文献2中记载有如下技术：为了防止微粉煤的起火，作为微粉煤的干燥·输送用的气体，不使用新鲜空气，而仅使用锅炉的燃烧排气。记载有锅炉的燃烧排气的氧浓度为2～5％。
另外，在专利文献3中记载有为了微粉煤的干燥及锅炉的热效率提高，将高温的锅炉排气的一部分和空气一起向煤粉碎装置供给这样的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平11-63471号公报
专利文献2：日本国特开平5-272709号公报
专利文献3：日本国特开昭62-134416号公报
发明的概要
发明要解决的课题
作为引用文献1～3中记载的那样的微粉煤燃烧锅炉的燃料，通常使用烟煤。另一方面，作为烟煤以外的煤资源，存在比烟煤煤化度低的褐煤·次烟煤这样的被称为劣质煤的煤资源。上述劣质煤占整个煤资源的大约一半。申请人为了将上述劣质煤改性而利用，来作为代替烟煤等通常煤的燃料，而进行研究·开发。劣质煤的改性是指例如将劣质煤干燥(脱水)，通过将劣质煤脱水，从而劣质煤的发热量提高。作为劣质煤的脱水方法，存在将劣质煤在油中脱水的油中脱水这样的方法。
在此，对劣质煤改性后的改性劣质煤的起火温度比通常煤低。通过将劣质煤和起火温度高的通常煤混合，从而作为引用文献1～3中记载的那样的微粉煤燃烧锅炉的燃料，能够使用改性劣质煤。然而，改性劣质煤相对于通常煤的混合比率越高，煤粉碎装置(磨机)内的起火的危险越提高。
如上所述，在引用文献1中记载有通过使锅炉排气与空气的混合气体的氧浓度为16％以下而能够防止微粉煤的起火的技术，但是该技术未考虑改性劣质煤。另外，在引用文献2中，作为微粉煤的干燥·输送用的气体，仅将锅炉排气(氧浓度为2～5％)向煤粉碎装置供给。该方法也未考虑改性劣质煤，但根据该方法，即使是起火温度低的改性劣质煤，也能够防止其起火。然而，当前工作的微粉煤燃烧锅炉大多如引用文献1～3中作为现有例记载的那样，作为微粉煤的干燥·输送用的气体，使用空气(新鲜空气)，当要将未使用空气(新鲜空气)的引用文献2中记载的上述技术适用于已设的微粉煤燃烧锅炉时，需要大量繁琐的改造。需要说明的是，引用文献3没有将防止微粉煤的起火作为课题，尤其是没有与向煤粉碎装置供给的气体的氧浓度相关的记载。
发明内容
本发明鉴于上述实际情况而提出，其目的在于提供一种能够安全地使用改性劣质煤作为微粉煤燃烧锅炉的燃料，且已设的微粉煤燃烧锅炉的设备改造少也能够将改性劣质煤作为燃料的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法。
用于解决课题的手段
本发明诸发明者为了解决上述课题，进行了锐意研究，其结果是，通过将向空气添加锅炉排气而使氧浓度以体积比计成为小于12％的混合气体向煤粉碎装置供给，由此能够解决上述课题。根据该见解，直至完成本发明。
即，本发明提供下述微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法。
(1)一种微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法，其是以改性劣质煤为燃料的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法，其包括：
向空气添加锅炉排气来准备氧浓度以体积比计小于12％的混合气体的工序；
将所述混合气体向煤粉碎装置供给的工序。
根据该结构，能够防止煤粉碎装置内的微粉煤(改性劣质煤)的起火，从而能够安全地使用改性劣质煤作为微粉煤燃烧锅炉的燃料。需要说明的是，当使用氧浓度以体积比计为12％以上的气体时，改性劣质煤的起火的危险急剧提高。另外，在本发明中，由于采取了与以往同样地向煤粉碎装置输送空气这样的结构，因此已设的微粉煤燃烧锅炉的设备改造少即可。
(2)在(1)所述的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法的基础上，微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法包括如下工序：
使所述混合气体向经由气体加热器的输送气体路径和绕过气体加热器的旁通输送气体路径分开而流动；
之后，将所述混合气体向煤粉碎装置供给。
根据该结构，能够将混合气体的温度控制和氧浓度控制独立进行。由此，向煤粉碎装置供给的气体的温度控制能够在对已设的控制系统不改造的情况下直接使用。
(3)在(1)所述的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法的基础上，微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法包括从比脱硫塔靠下游侧的排气路径将所述锅炉排气取出的工序。
(4)在(2)所述的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法的基础上，微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法包括从比脱硫塔靠下游侧的排气路径将所述锅炉排气取出的工序。
根据该结构，向煤粉碎装置供给的混合气体的硫成分变少，能够抑制煤粉碎装置的腐蚀。
发明效果
根据本发明，通过将使空气与锅炉排气混合后的氧浓度以体积比计小于12％的混合气体向煤粉碎装置供给，由此能够防止煤粉碎装置内的微粉煤(改性劣质煤)的起火，从而能够安全地使用改性劣质煤作为微粉煤燃烧锅炉的燃料，且能够将已设的微粉煤燃烧锅炉的设备改造抑制得较少。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的微粉煤燃烧锅炉设备的框图。
图2是表示干燥褐煤(改性褐煤)的爆炸区域的图。
图3是表示现有的微粉煤燃烧锅炉设备的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，在对现有的通常的微粉煤燃烧锅炉设备进行说明之后，对本发明的一实施方式的微粉煤燃烧锅炉设备进行说明。
(现有的微粉煤燃烧锅炉设备)
如图3所示，现有的通常的微粉煤燃烧锅炉设备200例如具备锅炉火炉1、节煤器2、脱硝塔3、电集尘器4、IDF5(诱导风扇)、脱硫塔6、烟囱7、料斗14、磨机21(煤粉碎装置)、GAH8(气体加热器)、FDF9(外部气体压入风扇)、一次空气风扇10及控制单元17。在磨机21的出口侧管道的磨机出口部安装有气体温度计15，在磨机21的入口侧管道的磨机入口部安装有气体流量计16。在GAH8与磨机21之间的管道上安装有阀12，在GAH8的旁通管道上安装有阀13。另外，在一次空气风扇10的吸入侧安装有阀11。
从料斗14向磨机21供给的通常煤在磨机21内被细粉碎后，向锅炉火炉1进行气流输送，且在锅炉火炉1内进行燃烧。通过微粉煤的燃烧而产生的高温的锅炉排气在锅炉火炉1、节煤器2中被进行热回收，且在脱硝塔3中被进行氮氧化物除去处理。之后，锅炉排气在GAH8中对向磨机21供给的一次空气及向锅炉火炉1供给的二次空气进行加热，且在电集尘器4及脱硫塔6中分别被进行灰除去处理、硫氧化物除去处理，之后从烟囱7排出。
在此，在磨机21内，进行从料斗14供给的通常煤的粉碎及干燥。通常煤的干燥通过从一次空气风扇10向磨机21供给的200～300℃左右的一次空气进行。该一次空气的流量通过阀11的开度进行调整。另外，一次空气的磨机出口温度通过阀12·13的开度进行调整。控制单元17接受来自气体流量计16的信号而对阀11的开度进行调整，由此对一次空气的流量进行控制。另外，控制单元17接受来自气体温度计15的信号而对阀12·13的开度进行调整，由此对一次空气的磨机出口温度进行控制。一次空气的磨机出口温度例如被控制成60～70℃。
阀11是一次空气的流量控制用的阀，阀12·13是一次空气的温度控制用的阀。
也如图3所示，在该微粉煤燃烧锅炉设备200中使用的燃料为烟煤等通常煤，比褐煤·次烟煤这样的劣质煤的起火温度高，因此以往磨机21内的微粉煤的起火不太成为问题。然而，今后，在研究微粉煤燃烧锅炉的燃料使用使发热量提高了的起火温度低的改性劣质煤时，在保持图3所示那样的微粉煤燃烧锅炉设备200的状态下，磨机21内的微粉煤的起火可能成为问题。
(本发明的微粉煤燃烧锅炉设备的一例)
图1是表示本发明的一实施方式的微粉煤燃烧锅炉设备100的框图。对于与图3所示的现有的微粉煤燃烧锅炉设备200的构成设备同样的构成设备，标注相同的符号。
(锅炉排气的抽出路径)
如图1所示，在本实施方式的微粉煤燃烧锅炉设备100中，设有排气抽出管道32(排气抽出路径)，该排气抽出管道32用于从脱硫塔6与烟囱7之间的排气管道31(排气路径)将锅炉排气的一部分取出，并将取出到比GAH8靠上游侧(在一次空气的流动中为上游侧)的输送气体管道33(输送气体路径)的锅炉排气压入。在该排气抽出管道32上安装有排气抽出风扇18及阀19。需要说明的是，锅炉排气通过脱硫塔6而被冷却，成为低温的排气。
将从比脱硫塔6靠下游侧的排气管道31取出的锅炉排气如后述那样向磨机21供给，由此向磨机21供给的混合气体的硫成分变少，从而能够抑制该磨机21的腐蚀。
需要说明的是，未必需要一定从比脱硫塔6靠下游侧的位置将锅炉排气取出。例如也可以从电集尘器4的下游侧将锅炉排气取出，还可以从比电集尘器4靠上游侧的排气管道将锅炉排气取出。若从电集尘器4的下游侧将锅炉排气取出，则能够至少将被进行灰除去处理后的锅炉排气向空气添加。
(输送气体管道周围的结构)
一次空气风扇10与GAH8之间由输送气体管道33连接，且GAH8与磨机21之间由输送气体管道35连接。另外，输送气体管道33与输送气体管道35由旁通输送气体管道34(旁通输送气体路径)连接。旁通输送气体管道34是用于使来自一次空气风扇10的空气及来自排气抽出风扇18的锅炉排气绕过GAH8而流动的旁通路径。在输送气体管道35及旁通输送气体管道34上分别安装有阀12、阀13。需要说明的是，旁通输送气体管道34是从输送气体管道33的中途部(分支点P)分支的路径，在比阀12靠下游侧的位置与输送气体管道35连接。
另外，在输送气体管道35中的磨机入口部，除了气体流量计16之外，还安装有氧浓度计20。
在本实施方式的微粉煤燃烧锅炉设备100中，通过输送气体管道33部向来自一次空气风扇10的空气(外部气体)添加从输送气体管道33取出的低温的锅炉排气而形成为混合气体。然后，使该混合气体向经由GAH8的输送气体管道33和绕过GAH8的旁通输送气体管道34分开而流动，之后向磨机21供给。在输送气体管道33和旁通输送气体管道34中流动的混合气体的比例以将磨机出口温度控制成适当的温度(例如，60～70℃)的方式进行调整即可。在输送气体管道33中流动的混合气体在GAH8中由经过锅炉火炉1、节煤器2、脱硝塔3后的高温的锅炉排气加热。需要说明的是，GAH8是气体·气体用热交换器。向锅炉火炉1供给的来自FDF9的空气(二次空气)也由经过锅炉火炉1、节煤器2、脱硝塔3后的高温的锅炉排气在GAH8中加热。通过向磨机21供给的混合气体，将微粉煤(改性褐煤)干燥，并向锅炉火炉1进行气流输送。
(控制单元)
在此，本实施方式的控制单元17接受来自气体流量计16及氧浓度计20的信号而对阀11·19的开度进行调整，由此对混合气体的流量及氧浓度进行控制，并接受来自气体温度计15的信号而对阀12·13的开度进行调整，由此对混合气体的磨机出口温度进行控制。
例如，控制单元17以使混合气体的氧浓度以体积比计成为小于12％的方式对阀11·19的开度进行调整。在阀11·19的开度与在阀11·19中流动的气体的流量的关系为线性的情况下，为了使混合气体的流量增加，在将阀11·19的相互之间的开度比率保持为大致固定的状态下增大阀11119的开度。
另外，关于混合气体的磨机出口温度的控制来说，控制单元17在混合气体的流量控制及氧浓度控制用的阀11·19的开度调整之外，而对阀12·13的开度进行独立调整。阀12·13是混合气体的温度控制用的阀。
这样，根据本实施方式，能够将混合气体的氧浓度控制及流量控制与温度控制独立进行。因此，关于向磨机21供给的气体的温度控制来说，能够在对图3所示的现有的锅炉设备200中的控制单元17不进行改造的情况下直接使用。另外，关于气体的流量控制来说，只要对图3所示的现有的控制单元17施加轻微的改造即可。
另一方面，若将排气抽出管道32的下游端与旁通输送气体管道34或GAH8的下游侧的输送气体管道35连接时，混合气体的氧浓度控制、流量控制以及温度控制成为相互关联的复杂的控制。然而，从微粉煤的起火防止的观点出发，将排气抽出管道32的下游端与旁通输送气体管道34或GAH8的下游侧的输送气体管道35连接，并在旁通输送气体管道34的部分向空气添加锅炉排气，或在GAH8的下游侧的输送气体管道35的部分向空气添加锅炉排气，都没有问题。
需要说明的是，阀11·19·12·13既可以是风挡，也可以是比风挡泄漏量少的蝶阀(蝶形阀)等。另外，阀12·13·11·19例如为电动式。若阀11·19·12·13为蝶阀，则能够更准确地进行在各阀中流过的气体流量的调整，其结果是，混合气体的氧浓度控制、流量控制及温度控制的精度提高。
(向煤粉碎装置供给的气体的氧浓度)
图2是表示干燥褐煤(改性褐煤)的爆炸区域的图。图2的纵轴为改性褐煤的粉尘浓度，图2的横轴为该粉尘氛围气体中的氧浓度。需要说明的是，该氧浓度由体积比表示。另外，图2的数据中使用的改性褐煤的粉尘(微粉煤)以80％左右的比例含有粒径为75μm以下的微粉煤。
改性褐煤是指使褐煤干燥(脱水)后的煤。通过使褐煤脱水，从而其发热量提高。作为褐煤的脱水方法，存在使褐煤在油中进行脱水的油中脱水这样的方法。需要说明的是，图2的纵轴上限值(2000g/m3)包括通常运转时的磨机内粉尘浓度。由图2可知，当改性褐煤的粉尘氛围气体中的氧浓度以体积比计成为12％以上时，改性褐煤的爆炸(起火)的危险急剧提高。因此，通过将氧浓度以体积比计小于12％的、空气与锅炉排气的混合气体作为由改性褐煤构成的微粉煤的干燥用·输送用的气体而向磨机21供给，由此能够防止磨机21内的微粉煤的起火，从而能够安全地使用改性褐煤来作为微粉煤燃烧锅炉的燃料。另外，在本实施方式中，由于采取与以往同样地向磨机21输送空气这样的结构，因此已设的微粉煤燃烧锅炉的设备改造少即可。需要说明的是，例如在磨机21内，以使粒径为75μm以下的微粉煤的比例成为70％以上的方式将改性褐煤进行细粉碎。
需要说明的是，当然，作为锅炉火炉1的燃料，不需要使用100％改性褐煤(改性褐煤专烧)，也可以将改性褐煤和通常煤混合后的煤作为锅炉火炉1的燃料使用。另外，也可以不将使褐煤改性后的改性褐煤作为锅炉火炉1的燃料使用，而将使次烟煤改性后的改性次烟煤作为锅炉火炉1的燃料使用。即，根据本实施方式，能够安全地使用改性褐煤等改性劣质煤。
并且，在要将氧浓度以体积比计为10％以下的混合气体向磨机21供给的情况下，能够更安全地将改性劣质煤作为锅炉火炉1的燃料使用。另外，为了提高锅炉效率，优选将氧浓度以体积比计为6％以上的混合气体向磨机21供给。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明没有限定为上述的实施方式，在权利要求书记载的范围内能够进行各种变更而实施。
本申请基于2011年7月13日申请的日本专利申请(日本特愿2011-154894)，并将其内容作为参照而取入于此。
工业实用性
根据本发明，通过将使空气和锅炉排气混合后的氧浓度以体积比计小于12％的混合气体向煤粉碎装置供给，由此能够防止煤粉碎装置内的微粉煤(改性劣质煤)的起火，从而能够安全地使用改性劣质煤作为微粉煤燃烧锅炉的燃料，且能够将已设的微粉煤燃烧锅炉的设备改造抑制得较少。
符号说明：
1：锅炉火炉
2：节煤器
3：脱硝塔
4：电集尘器
5：IDF(诱导风扇)
6：脱硫塔
7：烟囱
8：GAH(气体加热器)
9：FDF(外部气体压入风扇)
10：一次空气风扇
11、12、13、19：阀
14：料斗
15：气体温度计
16：气体流量计
17：控制单元
18：排气抽出风扇
20：氧浓度计
21：磨机(煤粉碎装置)
100：微粉煤燃烧锅炉设备

Claims (2)

1.一种微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法，其是以改性劣质煤为燃料的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法，所述微粉煤燃烧锅炉设备包括：
输送气体路径，其经由气体加热器向煤粉碎装置供给混合气体，所述混合气体是在空气中添加锅炉排气而成的混合气体；
旁通输送气体路径，其以绕过所述气体加热器的方式从所述输送气体路径分支后与该输送气体路径合流；
排气抽出路径，其在所述输送气体路径与所述旁通输送气体路径的分支点的上游侧与所述输送气体路径连接，向所述输送气体路径供给所述锅炉排气；
第一阀，其设于向所述输送气体路径供给空气的风扇的吸入侧；
第二阀，其设于所述排气抽出路径；
第三阀，其设于所述输送气体路径中的、从所述输送气体路径与所述旁通输送气体路径的分支点至合流点之间；
第四阀，其设于所述旁通输送气体路径；以及
控制单元，其用于调整所述第一阀、所述第二阀、所述第三阀以及所述第四阀的开度，
所述微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法的特征在于，
在向空气添加锅炉排气而形成混合气体之后，使该混合气体向经由所述气体加热器的所述输送气体路径和绕过所述气体加热器的所述旁通输送气体路径分开而流动，然后，将所述混合气体向所述煤粉碎装置供给之际，使向所述煤粉碎装置供给的所述混合气体的氧浓度以体积比计小于12％，
所述控制单元通过调整所述第一阀以及所述第二阀的开度来控制所述混合气体的流量以及氧浓度，并且通过调整所述第三阀以及所述第四阀的开度来控制所述混合气体的温度。
2.根据权利要求1所述的微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法，其中，
所述微粉煤燃烧锅炉设备的运转方法包括从比脱硫塔靠下游侧的排气路径将所述锅炉排气取出的工序。
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