JP2000161601A - 流動層燃焼ボイラおよびその制御装置 - Google Patents
流動層燃焼ボイラおよびその制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】流動層内の圧力勾配を検出して、流動層内の流
動媒体振動荷重を評価することにより、流動層内構造物
の健全性を確保し安全な運転を継続する。 【解決手段】伝熱管８を備えた流動層ケース２と、該流
動層ケース内に充填した流動媒体１０と、該流動層ケー
ス内下部に配設したバーナ９を備えた流動層燃焼ボイラ
において、前記伝熱管は、前記流動層内の高さ方向の各
所に形成される圧力勾配に基づく流動振動荷重に応じた
強度を有する。
動媒体振動荷重を評価することにより、流動層内構造物
の健全性を確保し安全な運転を継続する。 【解決手段】伝熱管８を備えた流動層ケース２と、該流
動層ケース内に充填した流動媒体１０と、該流動層ケー
ス内下部に配設したバーナ９を備えた流動層燃焼ボイラ
において、前記伝熱管は、前記流動層内の高さ方向の各
所に形成される圧力勾配に基づく流動振動荷重に応じた
強度を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動層燃焼ボイラ
に係り、特に流動層内の流動媒体振動荷重を精度よく評
価することにより流動層内構造物の健全性を確保する流
動層燃焼ボイラの制御装置に関する。
に係り、特に流動層内の流動媒体振動荷重を精度よく評
価することにより流動層内構造物の健全性を確保する流
動層燃焼ボイラの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、流動層燃焼ボイラの流動層内装置
にかかる流動媒体振動荷重を求める方法については、特
開平１０−４８０７５号公報に示されるように、流動層
内に配置した流動層内管、あるいは流動層内に配置した
ダミー管を複数に分割し、分割した各管に歪みゲージを
張り付けて、該歪みゲージで前記振動荷重を測定する方
法が採用されていた。
にかかる流動媒体振動荷重を求める方法については、特
開平１０−４８０７５号公報に示されるように、流動層
内に配置した流動層内管、あるいは流動層内に配置した
ダミー管を複数に分割し、分割した各管に歪みゲージを
張り付けて、該歪みゲージで前記振動荷重を測定する方
法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、流
動層内管あるいは流動層内に配置したダミー管は高温に
曝され、歪みゲージ取り付け部は８００℃以上の高温に
なり、安定した測定は困難である。また、ダミー管を設
ける場合には流動層内に不必要な構造物を設置すること
になり、振動荷重を正確に測定することは困難である。
動層内管あるいは流動層内に配置したダミー管は高温に
曝され、歪みゲージ取り付け部は８００℃以上の高温に
なり、安定した測定は困難である。また、ダミー管を設
ける場合には流動層内に不必要な構造物を設置すること
になり、振動荷重を正確に測定することは困難である。
【０００４】本発明は、前記種々の問題点に鑑みてなさ
れたもので、流動層内の圧力勾配を検出することによ
り、流動層内の流動媒体振動荷重を高精度に評価して、
流動層内構造物の健全性を確保し安全な運転を確保する
ことにある。
れたもので、流動層内の圧力勾配を検出することによ
り、流動層内の流動媒体振動荷重を高精度に評価して、
流動層内構造物の健全性を確保し安全な運転を確保する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
解決するために次のような手段を採用した。
【０００６】伝熱管を備えた流動層ケースと、該流動層
ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース内下部
に配設したバーナを備えた流動層燃焼ボイラにおいて、
前記伝熱管は、前記流動層内の高さ方向の各所に形成さ
れる圧力勾配に基づく流動振動荷重に応じた強度を有す
ることを特徴とする。
ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース内下部
に配設したバーナを備えた流動層燃焼ボイラにおいて、
前記伝熱管は、前記流動層内の高さ方向の各所に形成さ
れる圧力勾配に基づく流動振動荷重に応じた強度を有す
ることを特徴とする。
【０００７】また、伝熱管を備えた流動層ケースと、該
流動層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース
内下部に配設したバーナと、前記伝熱管に加わる流動振
動荷重に応じて、運転条件を可変制御する運転制御装置
を備えた流動層燃焼ボイラの運転制御装置であって、前
記流動層ケースは、流動層の高さ方向の各所の圧力を検
出する圧力検出器を備え、前記運転制御装置は、前記圧
力検出器の検出圧力から流動層内高さ方向の圧力勾配を
求め、該圧力勾配から波動振動荷重を演算することを特
徴とする。
流動層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース
内下部に配設したバーナと、前記伝熱管に加わる流動振
動荷重に応じて、運転条件を可変制御する運転制御装置
を備えた流動層燃焼ボイラの運転制御装置であって、前
記流動層ケースは、流動層の高さ方向の各所の圧力を検
出する圧力検出器を備え、前記運転制御装置は、前記圧
力検出器の検出圧力から流動層内高さ方向の圧力勾配を
求め、該圧力勾配から波動振動荷重を演算することを特
徴とする。
【０００８】また、伝熱管を備えた流動層ケースと、該
流動層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース
内下部に配設したバーナと、前記伝熱管に加わる流動振
動荷重に応じて、前記流動媒体の交換および運転停止を
制御する運転制御装置を備えた流動層燃焼ボイラの制御
装置であって、前記流動層ケースは、流動層の高さ方向
の各所の圧力を検出する圧力検出器および前記流動層の
高さを検出する層高検出器を備え、前記運転制御装置
は、前記圧力検出器の検出圧力から流動層内高さ方向の
圧力勾配を求め、該圧力勾配から流動振動荷重を演算す
ることを特徴とする。
流動層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース
内下部に配設したバーナと、前記伝熱管に加わる流動振
動荷重に応じて、前記流動媒体の交換および運転停止を
制御する運転制御装置を備えた流動層燃焼ボイラの制御
装置であって、前記流動層ケースは、流動層の高さ方向
の各所の圧力を検出する圧力検出器および前記流動層の
高さを検出する層高検出器を備え、前記運転制御装置
は、前記圧力検出器の検出圧力から流動層内高さ方向の
圧力勾配を求め、該圧力勾配から流動振動荷重を演算す
ることを特徴とする。
【０００９】また、前記流動層燃焼ボイラの運転制御装
置において、前記制御装置は、排出ガス中の窒素酸化物
および硫黄酸化物を検出する検出器を備え、該検出器の
検出値に応じて前記流動媒体を交換することを特徴とす
る。
置において、前記制御装置は、排出ガス中の窒素酸化物
および硫黄酸化物を検出する検出器を備え、該検出器の
検出値に応じて前記流動媒体を交換することを特徴とす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図１
ないし図７を用いて説明する。
ないし図７を用いて説明する。
【００１１】図１は本実施形態に係る加圧流動層燃焼ボ
イラを示す図である。
イラを示す図である。
【００１２】図において、１は圧力容器、２は圧力容器
１内に形成した流動層ケースであり、該ケース内に後述
する流動層が形成される。３は圧力容器１に取り付けた
横柱、４は流動層ケース２を横柱３に取り付ける取り付
け金具である。
１内に形成した流動層ケースであり、該ケース内に後述
する流動層が形成される。３は圧力容器１に取り付けた
横柱、４は流動層ケース２を横柱３に取り付ける取り付
け金具である。
【００１３】５は流動層ケース２の下方に形成した空気
ノズル、６は流動層ケース２の下方に取り付けた取り付
け風箱、７は空気ノズル５を取り付け風箱６および流動
層ケース２から分離する分散板、８は蒸気を発生する伝
熱管であり流動層ケース内に配置する。９はバーナ、１
０は流動媒体である石灰石の粒子である。
ノズル、６は流動層ケース２の下方に取り付けた取り付
け風箱、７は空気ノズル５を取り付け風箱６および流動
層ケース２から分離する分散板、８は蒸気を発生する伝
熱管であり流動層ケース内に配置する。９はバーナ、１
０は流動媒体である石灰石の粒子である。
【００１４】１１は流動層ケース２の上部に取り付けた
流動媒体１０の補給管、１２は流動層ケース２の下部に
取り付けた流動媒体１０のドレーン管、１３は流動層に
燃焼用の空気を供給する空気供給管、１４は燃焼ガスの
気泡である。１５は燃焼ガスの排出管、１６は排出され
る燃焼ガス内に含まれるＮＯx、およびＳＯxの排出量を
検出する検出器である。
流動媒体１０の補給管、１２は流動層ケース２の下部に
取り付けた流動媒体１０のドレーン管、１３は流動層に
燃焼用の空気を供給する空気供給管、１４は燃焼ガスの
気泡である。１５は燃焼ガスの排出管、１６は排出され
る燃焼ガス内に含まれるＮＯx、およびＳＯxの排出量を
検出する検出器である。
【００１５】１７はバーナ９に燃料を供給する燃料管、
１８は伝熱管８に水を供給する給水管、１９は伝熱管で
沸騰して蒸気となった給水を取り出す蒸気排出管であ
る。
１８は伝熱管８に水を供給する給水管、１９は伝熱管で
沸騰して蒸気となった給水を取り出す蒸気排出管であ
る。
【００１６】２０は差圧計である。差圧計２０は流動層
内の高さ方向に隣接して配置した複数の圧力検出管Ｌ1
ないしＬn間の各差圧を検出する差圧検出器ΔＰ1ないし
ΔＰnを備え、該隣接する圧力検出管間の差圧を検出す
る。２１は流動層の高さを検出する層高計である。
内の高さ方向に隣接して配置した複数の圧力検出管Ｌ1
ないしＬn間の各差圧を検出する差圧検出器ΔＰ1ないし
ΔＰnを備え、該隣接する圧力検出管間の差圧を検出す
る。２１は流動層の高さを検出する層高計である。
【００１７】２２は加圧流動層燃焼ボイラの制御装置、
２３は流動媒体１０の補給管１１に取り付けた調整弁で
あり、流動層に供給する流動媒体の供給量を調整する。
２４は流動媒体１０のドレーン管に取り付けた調整弁で
あり、流動層から排出する流動媒体の排出量を調整す
る。
２３は流動媒体１０の補給管１１に取り付けた調整弁で
あり、流動層に供給する流動媒体の供給量を調整する。
２４は流動媒体１０のドレーン管に取り付けた調整弁で
あり、流動層から排出する流動媒体の排出量を調整す
る。
【００１８】流動層燃焼ボイラの制御装置２２は、前記
ＮＯx、およびＳＯxの排出量を検出する検出器１６、差
圧計２０、層高計２１の検出値を入力して、後述するよ
うに調整弁２３および２４を調整する。
ＮＯx、およびＳＯxの排出量を検出する検出器１６、差
圧計２０、層高計２１の検出値を入力して、後述するよ
うに調整弁２３および２４を調整する。
【００１９】次に、図１に示す加圧流動層燃焼ボイラの
運転制御について説明する。
運転制御について説明する。
【００２０】燃焼用空気は空気供給管１３より流入し、
風箱７、空気ノズル５を経由して均等に分散されて流動
層内に吹き込まれる。流動層内に吹き込まれた燃焼用空
気はバーナ９から供給される燃料を燃焼して燃焼ガスを
発生する。この燃焼ガスは気泡となって流動層内を上昇
し、層内を流動化する。層外に排出した燃焼ガスは排出
管１５を介して図示しないガスタービンに供給する。
風箱７、空気ノズル５を経由して均等に分散されて流動
層内に吹き込まれる。流動層内に吹き込まれた燃焼用空
気はバーナ９から供給される燃料を燃焼して燃焼ガスを
発生する。この燃焼ガスは気泡となって流動層内を上昇
し、層内を流動化する。層外に排出した燃焼ガスは排出
管１５を介して図示しないガスタービンに供給する。
【００２１】流動化状態にある流動層内は８００ないし
９００℃の高温状態にあり、伝熱管８内の給水は加熱さ
れて蒸気となって蒸気排出管１９より図示しない蒸気タ
ービンに供給される。
９００℃の高温状態にあり、伝熱管８内の給水は加熱さ
れて蒸気となって蒸気排出管１９より図示しない蒸気タ
ービンに供給される。
【００２２】このように加圧流動層燃焼ボイラで発生す
る燃焼ガスおよび蒸気は、前記ガスタービンおよび蒸気
タービンにより複合発電システムとして有効に利用され
る。また、前記流動層は石灰石を使用することによっ
て、燃焼ガスを脱硫することができる。
る燃焼ガスおよび蒸気は、前記ガスタービンおよび蒸気
タービンにより複合発電システムとして有効に利用され
る。また、前記流動層は石灰石を使用することによっ
て、燃焼ガスを脱硫することができる。
【００２３】ところで、加圧流動層燃焼ボイラの運転継
続中には流動層内の流動媒体が流動し、前記伝熱管８に
は流動振動荷重が作用する。
続中には流動層内の流動媒体が流動し、前記伝熱管８に
は流動振動荷重が作用する。
【００２４】したがって加圧流動層燃焼ボイラを長期間
にわたって安全に運用するためには、伝熱管にかかる流
動荷重を正確に評価したうえで、加圧流動層燃焼ボイラ
を設計することが必要である。また、伝熱管にかかる流
動荷重を正確に評価しつつ、該ボイラを運用することが
肝要である。
にわたって安全に運用するためには、伝熱管にかかる流
動荷重を正確に評価したうえで、加圧流動層燃焼ボイラ
を設計することが必要である。また、伝熱管にかかる流
動荷重を正確に評価しつつ、該ボイラを運用することが
肝要である。
【００２５】また、流動媒体として使用する石灰石の粒
子は、運転時間の経過とともに粉砕され細かくなる。石
灰石の粒子の細粒化は流動振動荷重の増加を招き、また
脱硫機能を低下させる。したがって、流動媒体としての
石灰石は時期をみてその適当量を交換することが必要で
ある。
子は、運転時間の経過とともに粉砕され細かくなる。石
灰石の粒子の細粒化は流動振動荷重の増加を招き、また
脱硫機能を低下させる。したがって、流動媒体としての
石灰石は時期をみてその適当量を交換することが必要で
ある。
【００２６】次に、加圧流動層燃焼ボイラの伝熱管にか
かる流動振動荷重の評価法について説明する。
かる流動振動荷重の評価法について説明する。
【００２７】流動振動荷重の実効値Ｆ(rms)は次式で表
すことができる。
すことができる。
【００２８】 Ｆ(rms)＝K・ρp・（１−εmf）・Ｕｂ2／ｇ (kg/m2) (1) ここで、 Ｆ(rms)：流動媒体の流動振動荷重の実効値 Ｕｂ：流動層内上昇気泡速度 ｇ：重力の加速度 K：変動荷重係数 ρp：流動媒体真密度 εmf：空隙率 次に、この評価式の変数であるＫ、Ｕｂ、εmfを、伝熱
管を千鳥配列した加圧流動層燃焼ボイラを用いた実験に
より求め、前記変動荷重係数Ｋの同定を行った。
管を千鳥配列した加圧流動層燃焼ボイラを用いた実験に
より求め、前記変動荷重係数Ｋの同定を行った。
【００２９】図２は流動層における圧力勾配と流動振動
荷重を決定する係数Ｋの関係を示す図であり、横軸は流
動層内の上下方向における隣接測定圧力管間の差圧の隣
接測定管間の高さまたは水頭の差に対する比、すなわち
圧力勾配（ΔＰ／ΔＨ）を示し、縦軸は変動荷重係数Ｋ
を示す。なお、ここでＨは流動層内圧力Ｐを測定する圧
力測定管Ｌ1〜Ｌ2の高さ、または水頭を示す。
荷重を決定する係数Ｋの関係を示す図であり、横軸は流
動層内の上下方向における隣接測定圧力管間の差圧の隣
接測定管間の高さまたは水頭の差に対する比、すなわち
圧力勾配（ΔＰ／ΔＨ）を示し、縦軸は変動荷重係数Ｋ
を示す。なお、ここでＨは流動層内圧力Ｐを測定する圧
力測定管Ｌ1〜Ｌ2の高さ、または水頭を示す。
【００３０】図に示すように、前記圧力勾配（ΔＰ／Δ
Ｈ）と変動荷重係数Ｋは比例関係にあることが分かる。
また、圧力容器内の圧力を変えた場合にもほぼ同様な結
果が得られる。すなわち、本発明は加圧流動層燃焼ボイ
ラおよび非加圧の流動層燃焼ボイラに適用できることが
分かる以上の結果から、変動荷重係数Ｋと前記圧力勾配
（ΔＰ／ΔＨ）は次式（２）で定義することができる。
Ｈ）と変動荷重係数Ｋは比例関係にあることが分かる。
また、圧力容器内の圧力を変えた場合にもほぼ同様な結
果が得られる。すなわち、本発明は加圧流動層燃焼ボイ
ラおよび非加圧の流動層燃焼ボイラに適用できることが
分かる以上の結果から、変動荷重係数Ｋと前記圧力勾配
（ΔＰ／ΔＨ）は次式（２）で定義することができる。
【００３１】 Ｋn=Ｃ1×（ΔＰ／ΔＨ）−ＣO (2) すなわち、（２）式から前記（１）式の変動荷重係数を
導出することができ、（１）式をもとに流動媒体の流動
振動荷重を評価することができる。
導出することができ、（１）式をもとに流動媒体の流動
振動荷重を評価することができる。
【００３２】なお、（１）式の他の変数である気泡上昇
速度Ｕbは、次式（３）ないし（７）により求めること
ができる。（この点は、ケミカルエンジニアリング・シ
リーズ「流動層の反応工学」、鞭．森．堀尾著、培風
館、Ｓ５９．２．２５、に詳しい）まず、気泡上昇速度
Ｕｂを（３）〜（７）式より求める。
速度Ｕbは、次式（３）ないし（７）により求めること
ができる。（この点は、ケミカルエンジニアリング・シ
リーズ「流動層の反応工学」、鞭．森．堀尾著、培風
館、Ｓ５９．２．２５、に詳しい）まず、気泡上昇速度
Ｕｂを（３）〜（７）式より求める。
【００３３】気泡半径D(h)は次式で示される。
【００３４】 (Dbm-D(h))/(Dbm-Db0)=exp(-0.3・h/Dt) (3) ここで、 Dbm=2.59・g-0.2[(u0-umf)・At]0.4 (4) Db0=1.38・g-0.2・Qb00.4 (5) Qb0=(At/nor)・(u0-umf) (6) Dbm：最大気泡径 Db0：生成気泡径 Qb0：気泡生成に消費される流量 nor：孔数 u0：空塔速度 umf：流動化開始速度 At：層断面積 D(h)：層高さにおける気泡径 h：求める気泡径の層高さ Dt：塔径 g:重力 の加速度 次に以下の式で気泡上昇速度Ｕｂを求める。
【００３５】 Ｕｂ=(u0-umf)+0.711・(g・D(h))0.5 (7) また、運転中の空隙率εmfは層高計２１で測定した層高
値Ｌhをもとに制御装置内のコンピュータで演算して求
めることができる。
値Ｌhをもとに制御装置内のコンピュータで演算して求
めることができる。
【００３６】このようにして求めた（１）式の変数であ
る変動荷重係数Ｋ、気泡上昇速度Ｕbおよび空隙率εmf
をもとに振動荷重係数をＦ(rms)を求めることができ
る。
る変動荷重係数Ｋ、気泡上昇速度Ｕbおよび空隙率εmf
をもとに振動荷重係数をＦ(rms)を求めることができ
る。
【００３７】制御装置２２は、前記差圧計２０の測定値
をもとに変動荷重係数Ｋnを導出して前記（３）〜
（７）式を用いて気泡上昇速度Ｕb演算する。また層高
計２１の測定値Ｌhから空隙率εmfを演算し、（１）式
を用いて流動媒体の流動振動荷重の実効値Ｆ(rms)を演
算する。
をもとに変動荷重係数Ｋnを導出して前記（３）〜
（７）式を用いて気泡上昇速度Ｕb演算する。また層高
計２１の測定値Ｌhから空隙率εmfを演算し、（１）式
を用いて流動媒体の流動振動荷重の実効値Ｆ(rms)を演
算する。
【００３８】図３は加圧流動層燃焼ボイラの運転可能範
囲を示す図であり、縦軸は流動振動荷重を示し、横軸は
流動層ケース内の振動荷重計測位置を示す。
囲を示す図であり、縦軸は流動振動荷重を示し、横軸は
流動層ケース内の振動荷重計測位置を示す。
【００３９】前記実効値Ｆ(rms)が、この運転可能範囲
内にあれば運転を継続するが、この範囲を超過すると運
転を中止する。
内にあれば運転を継続するが、この範囲を超過すると運
転を中止する。
【００４０】図４は加圧流動層燃焼ボイラの運転経過に
伴い変化する流動層内における圧力損失を示す図であ
り、縦軸は圧力勾配（ΔＰ／ΔＨ）を示し、横軸は流動
層ケース内の圧力勾配測定位置を示す。
伴い変化する流動層内における圧力損失を示す図であ
り、縦軸は圧力勾配（ΔＰ／ΔＨ）を示し、横軸は流動
層ケース内の圧力勾配測定位置を示す。
【００４１】流動媒体である石灰石の粒子は運転時間の
継続とともに細粒化し、細粒化した粒子は流動層の下方
に溜まりやすい、したがって、細粒化が進行すると流動
層下部の粒子密度が増加して、流動層内下部の圧力勾配
が増加する。
継続とともに細粒化し、細粒化した粒子は流動層の下方
に溜まりやすい、したがって、細粒化が進行すると流動
層下部の粒子密度が増加して、流動層内下部の圧力勾配
が増加する。
【００４２】図５は加圧流動層燃焼ボイラの運転経過に
伴い変化する流動層内における流動振動荷重を示す図で
あり、縦軸は流動振動荷重を示し、横軸は流動層ケース
内の振動荷重測定位置（圧力勾配測定位置）を示す。
伴い変化する流動層内における流動振動荷重を示す図で
あり、縦軸は流動振動荷重を示し、横軸は流動層ケース
内の振動荷重測定位置（圧力勾配測定位置）を示す。
【００４３】図４に示すように流動層内下部の圧力勾配
が増加すると、図５に示すように流動媒体の流動振動荷
重も増加する。
が増加すると、図５に示すように流動媒体の流動振動荷
重も増加する。
【００４４】図６は加圧流動層燃焼ボイラの運転経過に
伴い変化する排出ガス濃度と流動媒体の粒子径の関係を
示す図であり、縦軸は硫黄および窒素酸化物（ＮＯx、
ＳＯx）の排出量を示し、横軸は運転経過時間を示す。
伴い変化する排出ガス濃度と流動媒体の粒子径の関係を
示す図であり、縦軸は硫黄および窒素酸化物（ＮＯx、
ＳＯx）の排出量を示し、横軸は運転経過時間を示す。
【００４５】運転継続時間の経過に伴い石灰石の細粒化
が進行すると、石灰石粒子による脱硫効果が減少する。
石灰石粒子による脱硫効果を維持し、加圧流動層燃焼ボ
イラの安定した運転を継続するためには石灰石を新しい
石灰石と交換する必要がある。
が進行すると、石灰石粒子による脱硫効果が減少する。
石灰石粒子による脱硫効果を維持し、加圧流動層燃焼ボ
イラの安定した運転を継続するためには石灰石を新しい
石灰石と交換する必要がある。
【００４６】この交換の時期の指針となるのが前記流動
層内の流動媒体の流動振動荷重である。図１に示す運転
制御装置は流動振動荷重、およびＮＯx、ＳＯxを検出す
る検出器１６の検出値を監視し、流動媒体の流動振動荷
重および脱硫効果で決定される許容範囲を超えたとき、
制御信号を発して流動媒体補給管に取り付けた調整弁２
３およびドレーン管に取り付けた調整弁２４を開く。こ
れによって、新しい石灰石が流動層内に投入され、流動
層内の下方に溜まった細粒化した粒子が排出される。な
お、流動媒体はすべて入れ替える必要はなく、部分入れ
替えで所要の効果を得ることができる。
層内の流動媒体の流動振動荷重である。図１に示す運転
制御装置は流動振動荷重、およびＮＯx、ＳＯxを検出す
る検出器１６の検出値を監視し、流動媒体の流動振動荷
重および脱硫効果で決定される許容範囲を超えたとき、
制御信号を発して流動媒体補給管に取り付けた調整弁２
３およびドレーン管に取り付けた調整弁２４を開く。こ
れによって、新しい石灰石が流動層内に投入され、流動
層内の下方に溜まった細粒化した粒子が排出される。な
お、流動媒体はすべて入れ替える必要はなく、部分入れ
替えで所要の効果を得ることができる。
【００４７】図７は加圧流動層燃焼ボイラの運転制御方
法を示す図である。
法を示す図である。
【００４８】まず、ステップ１において流動層内の測定
データ、すなわち注入空気量、流動層内圧力、流動層の
層高、および排出ガス中のＮＯx、ＳＯx含有量の各デー
タを収集する。なお、流動層の層高データから空隙率を
求めることは前述の通りである。
データ、すなわち注入空気量、流動層内圧力、流動層の
層高、および排出ガス中のＮＯx、ＳＯx含有量の各デー
タを収集する。なお、流動層の層高データから空隙率を
求めることは前述の通りである。
【００４９】次いで、ステップ２において注入空気量か
ら気泡上昇速度を演算する。
ら気泡上昇速度を演算する。
【００５０】次いで、ステップ３において気泡上昇速
度、流動層内圧力、および空隙率の各データを用いて流
動層内各部流動振動荷重Ｆnを演算する。
度、流動層内圧力、および空隙率の各データを用いて流
動層内各部流動振動荷重Ｆnを演算する。
【００５１】次いでステップ４において各部の流動振動
荷重 Ｆnと、許容設計振動荷重Ｆ0を比較する。比較の
結果流動振動荷重 Ｆnが許容設計振動荷重Ｆ0以上であ
れば運転を停止する。また流動振動荷重 Ｆnが許容設計
振動荷重Ｆ0未満であれば次のステップに進む次いで、
ステップ５において流動振動荷重Ｆnと、許容設計振動
荷重Ｆ0以下に設定した流動媒体入れ替え基準値Ｆsを比
較する。比較の結果流動振動荷重 Ｆnが入れ替え基準値
Ｆs以上であればステップ８に進み、流動媒体を入れ替
える。また流動振動荷重 Ｆnが入れ替え基準値Ｆs未満
であればステップ６に進み運転は継続される。
荷重 Ｆnと、許容設計振動荷重Ｆ0を比較する。比較の
結果流動振動荷重 Ｆnが許容設計振動荷重Ｆ0以上であ
れば運転を停止する。また流動振動荷重 Ｆnが許容設計
振動荷重Ｆ0未満であれば次のステップに進む次いで、
ステップ５において流動振動荷重Ｆnと、許容設計振動
荷重Ｆ0以下に設定した流動媒体入れ替え基準値Ｆsを比
較する。比較の結果流動振動荷重 Ｆnが入れ替え基準値
Ｆs以上であればステップ８に進み、流動媒体を入れ替
える。また流動振動荷重 Ｆnが入れ替え基準値Ｆs未満
であればステップ６に進み運転は継続される。
【００５２】ステップ７においては、排出ガス中のＮＯ
x、ＳＯx含有量データと、予め設定した濃度設定値を比
較する。排ガス中のＮＯx、ＳＯxの含有量が濃度設定値
以上であればステップ８に進み、流動媒体を入れ替えた
上で運転を継続する。排ガス中のＮＯx、ＳＯxの含有量
が濃度設定値以下であればステップ６に進み、運転を継
続する。
x、ＳＯx含有量データと、予め設定した濃度設定値を比
較する。排ガス中のＮＯx、ＳＯxの含有量が濃度設定値
以上であればステップ８に進み、流動媒体を入れ替えた
上で運転を継続する。排ガス中のＮＯx、ＳＯxの含有量
が濃度設定値以下であればステップ６に進み、運転を継
続する。
【００５３】なお、前述した流動媒体の変動荷重の評価
法は、流動層内の伝熱管等にかかる流動振動荷重を精度
よく算出できることから、加圧流動層燃焼ボイラの設計
段階おいても流動振動荷重を算出して、伝熱管等の流動
層内構造物を必要かつ十分な強度に精度よく設計するこ
とができる。
法は、流動層内の伝熱管等にかかる流動振動荷重を精度
よく算出できることから、加圧流動層燃焼ボイラの設計
段階おいても流動振動荷重を算出して、伝熱管等の流動
層内構造物を必要かつ十分な強度に精度よく設計するこ
とができる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は流動層内
の圧力勾配を検出することにより、流動層内の流動媒体
振動荷重を高精度に評価するので、流動層内構造物の健
全性を確保し安全な運転を継続することができる。
の圧力勾配を検出することにより、流動層内の流動媒体
振動荷重を高精度に評価するので、流動層内構造物の健
全性を確保し安全な運転を継続することができる。
【００５５】また、前記評価に基づき、あるいは排ガス
中のＮＯx、ＳＯxを検出して流動媒体の入れ替えを行う
ので、流動層内構造物の健全性を確保し安全な運転を継
続することができる。
中のＮＯx、ＳＯxを検出して流動媒体の入れ替えを行う
ので、流動層内構造物の健全性を確保し安全な運転を継
続することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る加圧流動層燃焼ボイラ
を示す図である。
を示す図である。
【図２】流動層における圧力勾配と流動振動荷重を決定
する係数の関係を示す図である。
する係数の関係を示す図である。
【図３】流動層燃焼ボイラの運転可能範囲を示す図であ
る。
る。
【図４】流動層燃焼ボイラの運転経過に伴い変化する圧
力勾配を示す図である。
力勾配を示す図である。
【図５】流動層燃焼ボイラの運転経過に伴い変化する流
動振動荷重を示す図である。
動振動荷重を示す図である。
【図６】流動層燃焼ボイラの運転経過に伴い変化する排
出ガス濃度と流動媒体の粒子径を示す図である。
出ガス濃度と流動媒体の粒子径を示す図である。
【図７】流動層燃焼ボイラの運転制御方法を示す図であ
る。
る。
１ 圧力容器 ２ 流動層ケース ３ 横柱 ４ 取り付け金具 ５ 空気ノズル ６ 取り付け風箱 ７ 分散板 ８ 伝熱管 ９ バーナ １０ 流動媒体（石灰石） １１ 補給管 １２ ドレーン管 １３ 空気供給管 １４ 気泡 １５ 排出管 １６ 検出器 １７ 燃料管 １８ 給水管 １９ 蒸気排出管 ２０ 圧力検出器 ２１ 層高計 ２２ 流動層燃焼ボイラの制御装置 ２３．２４ 調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正典 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 河村 勉 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 今村 正勝 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 Ｆターム(参考） 2F051 AA00 AB02 AC07 AC09 BA01 3K064 AA01 AA02 AA06 AB01 AC13 AC14 BA14 BA24
Claims (4)
- 【請求項１】 伝熱管を備えた流動層ケースと、該流動
層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース内下
部に配設したバーナを備えた流動層燃焼ボイラにおい
て、 前記伝熱管は、前記流動層内の高さ方向の各所に形成さ
れる圧力勾配に基づく流動振動荷重に応じた強度を有す
ることを特徴とする流動層燃焼ボイラ。 - 【請求項２】 伝熱管を備えた流動層ケースと、該流動
層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース内下
部に配設したバーナと、 前記伝熱管に加わる流動振動荷重に応じて、運転条件を
可変制御する運転制御装置を備えた流動層燃焼ボイラの
運転制御装置であって、 前記流動層ケースは、流動層の高さ方向の各所の圧力を
検出する圧力検出器を備え、 前記運転制御装置は、前記圧力検出器の検出圧力から流
動層内高さ方向の圧力勾配を求め、該圧力勾配から波動
振動荷重を演算することを特徴とする流動層燃焼ボイラ
の制御装置。 - 【請求項３】 伝熱管を備えた流動層ケースと、該流動
層ケース内に充填した流動媒体と、該流動層ケース内下
部に配設したバーナと、 前記伝熱管に加わる流動振動荷重に応じて、前記流動媒
体の交換および運転停止を制御する運転制御装置を備え
た流動層燃焼ボイラの制御装置であって、 前記流動層ケースは、流動層の高さ方向の各所の圧力を
検出する圧力検出器および前記流動層の高さを検出する
層高検出器を備え、 前記運転制御装置は、前記圧力検出器の検出圧力から流
動層内高さ方向の圧力勾配を求め、該圧力勾配から流動
振動荷重を演算することを特徴とする流動層燃焼ボイラ
の制御装置。 - 【請求項４】 請求項２ないし請求項３の何れか１の記
載において、 前記制御装置は、排出ガス中の窒素酸化物および硫黄酸
化物を検出する検出器を備え、該検出器の検出値に応じ
て前記流動媒体を交換することを特徴とする流動層燃焼
ボイラの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331303A JP2000161601A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 流動層燃焼ボイラおよびその制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331303A JP2000161601A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 流動層燃焼ボイラおよびその制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161601A true JP2000161601A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18242188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10331303A Pending JP2000161601A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 流動層燃焼ボイラおよびその制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161601A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975639A (zh) * | 2010-07-28 | 2011-02-16 | 苏州顶裕节能设备有限公司 | 一种差压排水装置 |
| KR20200025034A (ko) * | 2018-08-29 | 2020-03-10 | 한국전력공사 | 순환유동층의 입도 관리 방법 및 이를 이용한 입도 관리 장치 |
| KR20210047191A (ko) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 한국전력공사 | 순환유동층의 입도 관리 방법 및 이를 이용한 입도 관리 장치 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP10331303A patent/JP2000161601A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975639A (zh) * | 2010-07-28 | 2011-02-16 | 苏州顶裕节能设备有限公司 | 一种差压排水装置 |
| KR20200025034A (ko) * | 2018-08-29 | 2020-03-10 | 한국전력공사 | 순환유동층의 입도 관리 방법 및 이를 이용한 입도 관리 장치 |
| KR102171435B1 (ko) * | 2018-08-29 | 2020-10-29 | 한국전력공사 | 순환유동층의 입도 관리 방법 및 이를 이용한 입도 관리 장치 |
| KR20210047191A (ko) * | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 한국전력공사 | 순환유동층의 입도 관리 방법 및 이를 이용한 입도 관리 장치 |
| KR102606660B1 (ko) | 2019-10-21 | 2023-11-28 | 한국전력공사 | 순환유동층의 입도 관리 방법 및 이를 이용한 입도 관리 장치 |
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