JP2001289405A - 微粉炭焚きボイラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも２台の微粉炭ミルを並列運転して
いる場合において、一の微粉炭ミルが停止したときに、
ボイラ火炉内の圧力変動を極力低減させることができる
微粉炭焚きボイラ装置する。 【解決手段】 微粉炭を生成する、少なくとも二つの微
粉炭ミル２１と、微粉炭を燃焼させて蒸気を発生させる
ボイラ火炉１１と、ボイラ火炉１１内に調整用の空気を
送り込むために設けられた調整手段４１，４２と、微粉
炭ミルのトリップを検出する検出手段４４と、検出手段
からトリップした旨の信号を受けたときに、前記調節手
段から調整用の空気を前記ボイラ火炉内に送り込むよう
に制御するコントローラ４５と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭を生成する
ミルを備える微粉炭焚きボイラ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発電プラント等に、微粉炭ミ
ルを有する微粉炭焚きボイラ装置が用いられている。こ
の微粉炭焚きボイラ装置は、例えば１５万キロワットの
発電プラントであれば、通常、３台の微粉炭ミルを保有
している。この発電プラントで、低負荷、例えば３０％
負荷のときには、２台の微粉炭ミルで運転することにな
る。このような低負荷運転時に、何らかの原因で一方の
微粉炭ミルがトリップすると、残った一台での運転とな
る。

【０００３】このように２台の微粉炭ミルで運転中に、
一台のミルを停止すると、ボイラ火炉内の圧力が急激に
下がり、残った一台の微粉炭ミルで運転しているバーナ
の火炎がバーナ口から離脱することがある。すなわち、
残りの一台の微粉炭ミル用に設けられたバーナと炉内の
差圧が大きくなり、バーナから炉内に微粉炭及び燃焼用
空気(一次空気と二次空気)が一時的に大量に流入する。
このとき、微粉炭から揮発分を発生させるのに十分な熱
源がバーナ周囲に存在すれば、燃焼は安定して継続され
る。しかしながら、一台の微粉炭ミルのトリップにより
ボイラ火炉内の雰囲気温度が低下するため、揮発分の発
生までに時間がかかり、火炎が離脱しやすくなる。火炎
が離脱すると、この離脱を火炎検出器が検出して、火炎
喪失として、残る微粉炭ミルも停止される。これによ
り、発電プラント全体がトリップしてしまう。電力卸供
給事業者や自家発電で使用する微粉炭焚きボイラ装置
は、電力の安定供給が使命であり、送電停止は、極力避
けなければならない。

【０００４】このため、従来の微粉炭焚きボイラ装置で
は、上記のように、２台の微粉炭ミルで運転していると
きに、一方の微粉炭ミルがトリップしたときには、ボイ
ラ火炉内の燃焼後の排ガスを誘引する誘引通風機の回転
数や誘引用ダンパの開度を調整して、ボイラ火炉内から
の排ガスの誘引量を少なくして、ボイラ火炉内の圧力を
維持するようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、微粉炭ミル
に異常が発生し、安定した燃焼を行うことができないと
きには、危険であるので、ボイラ火炉内に送り込む微粉
炭搬送用の空気の送り込みをできるだけ速く停止する必
要がある。例えば、このためのダンパは約３秒位で閉状
態となる。これにより、ボイラ火炉内の圧力は急激に低
下する。これに対して、誘引通風機や誘引ダンパによる
流量の調整には、２０〜３０秒近くかかり、ボイラ火炉
内の急激な圧力変動に対応することができない場合があ
る。したがって、上記の従来方法では、微粉炭ミルのト
リップに対して、確実に対処することができないという
問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、少なくとも２台の微粉炭ミルを並列運転してい
る場合において、一の微粉炭ミルが停止したときに、ボ
イラ火炉内の圧力変動を極力抑えることができる微粉炭
焚きボイラ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る微粉炭焚きボイラ装置は、微粉炭を生成
する、少なくとも二つの微粉炭ミルと、微粉炭を燃焼さ
せて蒸気を発生させるボイラ火炉と、ボイラ火炉内に調
整用の空気を送り込むために設けられた調整手段と、微
粉炭ミルのトリップを検出する検出手段と、前記検出手
段からトリップした旨の信号を受けたときに、前記調節
手段から調整用の空気を前記ボイラ火炉内に送り込むよ
うに制御する制御手段と、を具備することを特徴とする
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】［実施形態の構成］以下に、本発
明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１
は、本発明の一実施形態である微粉炭焚きボイラ装置の
概略構成図である。本実施形態の微粉炭焚きボイラ装置
は、燃焼部と、ボイラ部と、誘引部とを備える。

【０００９】ボイラ部は、微粉炭を燃焼させて蒸気を発
生させるボイラ火炉１１と、ボイラ火炉１１の下部に設
けられたバーナ１２と、ボイラ火炉１１の上部に設けら
れたアフターエアポート１３とを備える。燃焼部は、微
粉炭を生成する微粉炭ミル２１と、微粉炭ミルやボイラ
火炉に空気を送り込むための押込み送風機２２と、押込
み送風機から送り込まれた空気を昇圧して微粉炭を搬送
する搬送用空気として送風する昇圧用送風機２３と、常
温の空気を約２００℃に加熱する空気予熱器２４と、加
熱されていない空気の流量を調節するテンパリングダン
パ２６と、加熱された空気の流量を調節する一次空気ダ
ンパ２５と、微粉炭ミルに送り込む空気量を調節するミ
ル入口空気ダンパ２７と、バーナに送り込む空気と微粉
炭の量を調節するミル出口ダンパ２８と、アフターエア
ポートに送り込む空気の量を調節するアフターエアポー
ト用ダンパ２９とを備える。尚、本実施形態では、微粉
炭ミルとバーナの系を３組保有しているが、図１では、
図を簡略化するために、他の２組の微粉炭ミルとバーナ
の系は省略している。

【００１０】誘引部は、ボイラ火炉内の燃焼後の排ガス
を誘引する誘引通風機３１と、誘引通風機３１による燃
焼後の排ガスの誘引量を調節する誘引用ダンパ３２と、
燃焼後の排ガスから窒素酸化物を除去する脱硝設備３３
と、燃焼後の排ガスから塵や埃を除去する電気集塵機３
４と、燃焼後の排ガスから硫黄酸化物を除去する脱硫設
備とを備える。

【００１１】本実施形態の制御部は、アフターエアポー
ト用ダンパ２９と並列に設けられた遮断弁４１及び流量
調節弁４２と、微粉炭ミルに送り込まれる空気量を測る
流量計４３と、ミル出口ダンパが閉動作を開始したこと
を検知する検出手段としてのミル出口ダンパ検知器４４
と、微粉炭ミルがトリップしたときにボイラ火炉内の圧
力の変動を抑える制御を行うコントローラ４５と、ボイ
ラ火炉内の圧力を検出する圧力センサ４６とを有する。
制御部は、この他に誘引部を制御するコントローラ等を
有するが、他の部分は公知の技術であるので、その詳細
な説明は省略する。

【００１２】［実施形態の動作］次に、本実施形態の動
作について説明する。押込み送風機２２で送り込まれた
空気は、昇圧用送風機２３によって昇圧され微粉炭を搬
送する空気として送りだされる。微粉炭ミルに送り込ま
れる空気は、約８０℃となるように、一次空気ダンパ２
５の開度とテンパリングダンパ２６の開度が調節され
る。約８０℃に調整された空気は、微粉炭ミルに微粉炭
の搬送用空気として送り込まれる。微粉炭ミルで、微粉
にされた石炭は、搬送用空気によって、バーナに送り込
まれる。ミル出口ダンパは、バーナに送り込む、微粉炭
と空気の量を調節する。バーナでは、ダンパ３０によっ
て調節されて送り込まれた二次空気と共に、微粉炭をボ
イラ火炉内に送り込んで、燃焼させる。燃焼した微粉炭
は、ボイラ火炉の上部で、アフターエアポート１３から
送り込まれた空気により、更に完全燃焼させられる。な
お、図示しない他の二組の微粉炭ミルとバーナの系も同
様の方法で燃焼する。

【００１３】燃焼後の排ガスは、誘引通風機３１と誘引
用ダンパ３２により調節され、脱硝設備３３、電気集塵
機３４、脱硫設備３５を経て、外部に放出される。

【００１４】いま、本実施形態の微粉炭焚きボイラ装置
を１５万キロワットの発電プラントに用い、３０％の低
負荷で運転しているものとする。このような低負荷のと
きには、１組の微粉炭ミルとバーナの系の燃焼を停止
し、他の２組の微粉炭ミルとバーナの系を使用して運転
することになる。このように２組の微粉炭ミルとバーナ
の系で運転しているときに、一方の微粉炭ミルに、例え
ばローラに石炭が噛み込まれずにスリップして異状振動
が発生すると、バーナの燃焼が不安定になり危険である
ので、直ちにミル出口ダンパ２８を閉じて、微粉炭ミル
を停止する。これにより、従来の装置では、図２（ａ）
で示すようにボイラ火炉内に送り込まれる空気量は約３
秒間で急激に減少する。これに伴い、図３（ａ）に示す
ように、誘引部による誘引量の調整を行っても、ボイラ
火炉内の圧力は微粉炭ミルのトリップにより大きく下が
り、暫くしてから、約２０〜３０秒後に元の圧力に戻
る。このようにボイラ火炉内の圧力が変動すると、他の
バーナの燃焼において火炎離脱が発生し、残った微粉炭
ミルとバーナの系も停止してしまうことがある。これに
より、発電プラント全体が停止する事態となる。

【００１５】これに対して本実施形態では、一方の微粉
炭ミルがトリップして、ミル出口ダンパ２８が閉じられ
ると、このミル出口ダンパ２８が閉動作を開始したこと
をミル出口ダンパ検知器４４が検知して、コントローラ
４５にその旨の信号を送る。この信号を受けると、コン
トローラ４５は、遮断弁４１を開状態すると同時に、流
量調節弁を徐々に閉じる。これにより、ミル出口ダンパ
２８を介して送り込んだいた微粉炭と空気の量と同じ量
の空気が流量調節弁を経てアフターエアポート１３から
ボイラ火炉内に送り込まれる。同時に、流量調節弁が徐
々に閉じられる。ボイラ火炉内への流入空気量は図２
（ｂ）に２点鎖線で示すように、急激に減少することな
く徐々に減少する。尚、同図（ｂ）において、実線は従
来の流入空気量であり、１点鎖線はアフターエアポート
から新たに送り込んだ調整用空気量を示す。コントロー
ラは、通常運転時に、流量計４３からの信号に基づい
て、流量調節弁の弁の開度を微粉炭ミルに流入する空気
量と同じになるように調節する。ミル出口ダンパが閉動
作を開始すると、遮断弁を開状態として、流量調整弁を
介して調節用の空気をボイラ火炉内に送り込む。これに
より、微粉炭ミルのトリップの前後における、ボイラ火
炉への流入空気量を一定に維持する。また、流量調節弁
により調節用空気の送り込み量を減らすときに、その減
らす量が誘引部による吸引量の減少量よりも若干少なく
なるように、弁を閉じるときの速度を制御する。これに
より、２台のうち一台の微粉炭ミルがトリップしたとき
でも、既存のボイラ火炉内の圧力を維持する制御系をそ
のまま使用して、図３（ｂ）に示すように、ボイラ火炉
内の圧力の変動を抑え、残った一台を安定して稼動させ
ることができる。

【００１６】なお、微粉炭ミルのトリップによりダンパ
３０も閉状態になるので、このダンパ３０によっても、
ボイラ火炉内に送り込まれる空気量が変動する。しかし
ながら、ダンパ３０の開閉の速度は速くなく、ダンパ３
０による変動は、誘引側で調節することが可能である。
もちろん、このダンパ３０がミル出口ダンパ２８と同様
に、短時間で閉状態となるときには、このダンパ３０を
介してボイラ火炉内に送り込まれる空気量を検出して、
その検出結果をも考慮して、流量調節弁４２の開度を決
定する必要がある。また、ダンパ３０を介して調整用の
空気を供給することも可能である。しかしながら、この
ダンパ３０からボイラ火炉内に調節用空気を送り込む
と、残った他のバーナの燃焼雰囲気が大きく変わるの
で、望ましくない。アフターエアポートから供給するよ
うにすれば、バーナから離れているので、バーナ付近の
燃焼雰囲気を維持してボイラ火炉内の圧力を一定に維持
することができる。アフターエアポートからは、同じ温
度の空気が送り込まれているので、燃焼雰囲気に与える
影響は少ないはずである。

【００１７】図４は、本実施形態の制御フローチャート
である。正常運転時には、所定の時間間隔ごとに、同図
（ａ）に示すフローを実行する。ステップＳ１では、ミ
ル入口側の空気流量を流量計により検出する。ステップ
Ｓ２では、この流量計による流量から、流量調節弁の開
度を計算する。ステップＳ３では、その計算結果に基づ
いて、流量調節弁の開度を調整して、このフローを終了
する。

【００１８】今、低負荷運転時に、一方の微粉炭ミルに
異状が発生すると、同図（ｂ）に示すフローが実行され
る。ステップＳ１１では、ミル出口ダンパ２８を閉じ、
ステップＳ１２に移行して、遮断弁を全開にする指示を
行う。ステップＳ１３では、遮断弁が全開になったか否
かを確認する。遮断弁が全開になっていれば、ステップ
Ｓ１４に移行して、流量調整弁の弁を徐々に閉じる。ス
テップＳ１５では、流量調整弁が全閉になったか否かを
確認する。流量調整弁が弁閉になっていれば、ステップ
Ｓ１６に移行して、遮断弁を閉状態に戻して、このフロ
ーを終了する。

【００１９】［実施形態の効果］上記の本実施形態の微
粉炭焚きボイラ装置によれば、アフターエアポートに遮
断弁と流量調節弁を設け、一の微粉炭ミルがトリップし
たときに、瞬時に、ミル入口ダンパを介して送り込んで
いた量と同量の空気を遮断弁と流量調節弁を用いてボイ
ラ火炉内に送り込むことにより、２台のうち一台の微粉
炭ミルがトリップしたときでも、ボイラ火炉内の圧力の
変動を抑え、残った一台を安定して稼動させることがで
きる。この結果、本実施形態を用いた発電プラントの停
止の危機を確実に回避することができる。

【００２０】また、上記の本実施形態では、流量調節弁
により調節用空気の送り込み量を減らすときに、その減
らす量が誘引部による吸引量の減少量よりも若干少なく
なるように、弁を閉じるときの速度を制御する。これに
より、既存のボイラ火炉内の圧力を維持する制御系をそ
のまま使用して、ボイラ火炉内の圧力を一定に保つこと
ができるので、既存の設備を有効に活用することができ
る。

【００２１】更に、上記の実施形態によれば、調節用の
空気をアフターエアポートから送り込むことにより、バ
ーナから離れた箇所から空気を送り込むことになるの
で、バーナ付近の燃焼雰囲気を変えることなく、ボイラ
火炉内の圧力を一定に保持することができる。

【００２２】［他の実施形態］本発明は、上記の実施形
態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内におい
て種々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態で
は、稼動している微粉炭ミルが２台であり、そのうちの
１台がトリップした場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、稼動している微粉炭ミ
ルが３台以上であり、そのうちの一台がトリップした場
合にも、同様にして、ボイラ火炉内の圧力を一定に維持
することができる。

【００２３】また、上記の実施形態では、遮断弁と流量
調節弁とをアフターエアポートに設けた場合について説
明したが、遮断弁と流量調節弁は、ボイラ火炉の他の箇
所に設けるようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
の微粉炭ミルがトリップしたときに、調節手段から調整
用の空気をボイラ火炉内に送り込むことにより、特に低
負荷運転時に、一の微粉炭ミルが停止しても、ボイラ火
炉内の圧力変動を極力低減させることができる微粉炭焚
きボイラ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態である微粉炭焚きボイラ
装置の概略構成図である。

【図２】 ボイラ火炉内に送り込まれる空気量の変動を
説明するための図である。

【図３】 ボイラ火炉内の圧力の変動を説明するための
図である。

【図４】 本実施形態の制御フローチャートである。

【符号の説明】

１１ ボイラ火炉 １２ バーナ １３ アフターエアポート ２１ 微粉炭ミル ２２ 押込み送風機 ２３ 昇圧用送風機 ２４ 空気予熱器 ２５ 一次空気ダンパ ２６ テンパリングダンパ ２７ ミル入口ダンパ ２８ ミル出口ダンパ ２９ アフターエアポート用ダンパ ３１ 誘引用通風機 ３２ 誘引用ダンパ ４１ 遮断弁 ４２ 流量調節弁 ４３ 流量計 ４４ ミル出口ダンパ検知器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉炭を生成する、少なくとも二つの微
   粉炭ミルと、 微粉炭を燃焼させて蒸気を発生させるボイラ火炉と、 ボイラ火炉内に調整用の空気を送り込むために設けられ
   た調整手段と、 微粉炭ミルのトリップを検出する検出手段と、 前記検出手段からトリップした旨の信号を受けたとき
   に、前記調節手段から調整用の空気を前記ボイラ火炉内
   に送り込むように制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする微粉炭焚きボイラ装置。
2. 【請求項２】 微粉炭を搬送するために微粉炭ミルに供
   給される空気量を検出する流量検出手段を備え、 前記調整手段は、直列に接続された遮断弁と流量調節弁
   と有し、 前記制御手段は、正常運転時には、前記遮断弁を閉状態
   とし、前記流量調節弁を前記流量検出手段が検出する空
   気量に応じた空気量を前記ボイラ火炉内に送り込むこと
   ができるように弁の開度を調節しておき、前記検出手段
   からトリップした旨の信号を受けたときに、前記遮断弁
   を開状態とし、前記流量調節弁の弁を徐々に閉じる制御
   を行うことを特徴とする請求項１記載の微粉炭焚きボイ
   ラ装置。
3. 【請求項３】 前記調整手段は、アフターエアポートの
   配管系に設けられていることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の微粉炭焚きボイラ装置。
4. 【請求項４】 ボイラ火炉内の燃焼後の排ガスを誘引す
   る誘引手段を備え、前記制御手段は、前記流量調節弁を
   徐々に閉じて送り込む空気量を減少するときに、減少す
   る空気量を、前記誘引手段によりボイラ火炉から誘引さ
   れる排ガス量より、若干少ない量となるように制御する
   ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の微粉炭焚き
   ボイラ装置。