JP2007064541A - 加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 流動層における圧力損失を検出する工程(S1)と、検出した圧力損失に基づいて流動媒体の層密度を予測する工程(S2)と、予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合に(S3)、流動媒体の層密度を最適化する工程(S4)とを含む。層密度最適化工程(S4)では、火炉内から流動媒体を抜き取ったり、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させたりすることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節する。
【選択図】 図4
Description
この特許文献2に記載された「流動層の制御方法と制御装置」は、計測した層圧損値を、流動層内に構造物がない場合の換算層圧損に補正して、層高計算や流動状態監視を行っている。また、補正処理において、流動層内構造物の間隙長さの総和と炉幅とをパラメータとする関数を用いて補正因子を計算している。
すなわち、本発明に係る流動媒体の層密度最適化方法は、加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するための方法であって、流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する工程と、検出した圧力損失に基づいて流動媒体の層密度を予測する工程と、予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合に、流動媒体の層密度を最適化する工程と、を含むことを特徴とするものである。
ρf=ΔP/(h×g) ・・・ (1)
ただし、
ρf:層密度(kg/m3)
ΔP:圧力損失
h :流動層高
g :重力加速度
図1は、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システムの概略構成を示すブロック図、図2は、加圧流動床ボイラにおけるBM循環経路の説明図、図3は、層密度がプラントへ与える影響を説明するための模式図、図4は、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法の手順を示すフローチャート、図5は、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントの概略構成を示す説明図である。
本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントは、加圧流動床複合発電方式(PFBC:Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cyde)を採用した発電プラントであり、圧力容器内に収納した流動床ボイラから発生する蒸気で蒸気タービンを駆動し、さらにボイラの排ガスでガスタービンを駆動するようになっている。
本実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムを適用する発電プラントは、図5に示すように、2つのボイラ10,20を備えており、ボイラ10,20の火炉11,21内にCWPを投入して燃焼させ、熱交換により発生した蒸気を高圧タービン31、中圧タービン32、および低圧タービン33に導いて各タービンを回転させることにより、発電機41を駆動して電力を発生させる。低圧タービン33を回転させた後の蒸気は、復水器50により復水され、再びボイラ10,20内へ導かれる。
コンプレッサ35には、プラント起動時にコンプレッサ35を駆動してボイラ10,20へ燃焼空気を送るための起動用モータ43が取り付けられている。
次に、図2を参照して、BM循環系統を詳細に説明する。
ボイラ10内に配設したA火炉11内には、分散板から上方に向かって、0.2m、0.4m、0.6m、1.5m、2.6m、3.55m、7.8mの位置に、それぞれ圧力計111a〜111gが配設されており、ボイラ20内に配設したB火炉21内には、分散板から上方に向かって、0.2m、0.4m、0.6m、1.15m、2.425m、3.55m、7.8mの位置にそれぞれ圧力計111a〜111gが配設されている。
次に、図3を参照して、火炉11,21内の層密度がプラントへ与える影響を説明する。図3(a)は、層密度が高い状態を示す模式図、図3(b)は、層密度が良好な状態を示す模式図、図3(c)は、層密度が低い状態を示す模式図である。
次に、図1を参照して、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システムを説明する。
本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム200は、図1に示すように、火炉11,21内に配設された複数の圧力計111a〜111g、層密度予測手段201、層密度判断手段202、および層密度最適化手段203を主な構成要素とする。なお、本実施形態の各手段は、コンピュータおよびその周辺機器からなり、コンピュータを構成するCPU等がアプリケーションプログラムに従って動作することにより、各手段としての機能を発揮するようになっている。
本実施形態では0.2m、0.4m、0.6mに配設された圧力計111a,111b,111cを用いて、ズリが対流しやすい部位である0.2m〜0.4mおよび0.4m〜0.6mにおける層密度を管理している。なお、加圧流動床ボイラ10,20の形状等に応じて、他の圧力計111d〜111gを用いて層密度の管理を行ってもよい。
ρf=ΔP/(h×g) ・・・ (1)
ただし、
ρf:層密度(kg/m3)
ΔP:圧力損失
h :流動層高
g :重力加速度
次に、図4を参照して、本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法の手順を説明する。
本発明の実施形態に係る加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法は、図4に示すように、流動層における圧力損失を検出し(S1)、検出した圧力損失に基づいてBMの層密度を予測し(S2)、予測したBMの層密度が予め定めた許容範囲であるか否かを判断する(S3)。
このように、本実施形態の流動媒体の層密度最適化方法および層密度最適化システムによれば、流動層を形成するBMの粒径管理を容易かつ的確に行うことができる。
11,21 火炉
12,22 圧力容器
13,23 BMタンク
14 非常用温水タンク
31 高圧タービン
32 中圧タービン
33 低圧タービン
34 ガスタービン
35 コンプレッサ
41,42 発電機
43 起動用モータ
50 復水器
51 冷却水配管
61 石炭ホッパ
62 粗粉砕機
63 分級機
64 中継ホッパ
65 微粉砕機
66 石灰石ホッパ
67 混練機
68 燃料タンク
69 燃料ポンプ
71 水・蒸気管
72 汽水分離器
73 復水ポンプ
74a〜74e 給水加熱器
75 脱気器
76 給水ポンプ
77 復水配管
81 排ガス配管
82a,82b 無触媒脱硝装置
83 1次サイクロン
84 2次サイクロン
85,86 灰クーラ
91,93 排熱回収交換器
92 脱硝装置
94 バグフィルタ
95 煙突
101 塵芥回収管
102,103 灰クーラ
111a〜111g 圧力計
120 流動層
130 高温ガス管
140 BM炉底抜出系統
150 熱風炉
161 BM戻し配管
162 BM供給配管
200 層密度最適化システム
201 層密度予測手段
202 層密度判断手段
203 層密度最適化手段
Claims (7)
- 加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するための方法であって、
流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する工程と、
検出した圧力損失に基づいて各層における流動媒体の層密度を予測する工程と、
予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えた場合に、流動媒体の層密度を最適化する工程と、を含むことを特徴とする加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。 - 前記流動媒体の層密度を最適化する工程は、火炉内から流動媒体を抜き取ることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項1に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
- 前記流動媒体の層密度を最適化する工程は、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項1に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
- 前記流動媒体の層密度を予測する工程は、以下の式(1)を用いて流動媒体の層密度を演算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化方法。
ρf=ΔP/(h×g) ・・・ (1)
ただし、
ρf:層密度(kg/m3)
ΔP:圧力損失
h :流動層高
g :重力加速度 - 加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度を最適化するためのシステムであって、
流動層を複数の層に分割して各層毎に圧力損失を検出する複数の圧力損失検出手段と、
該圧力損失検出手段により検出した圧力損失に基づいて各層における流動媒体の層密度を予測する層密度予測手段と、
予測した流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲であるか否かを判断する層密度判断手段と、
該層密度判断手段において流動媒体の層密度が予め定めた許容範囲を超えたと判断された場合に、流動媒体の層密度を最適化する層密度最適化手段と、を備えたことを特徴とする加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム。 - 前記層密度最適化手段は、火炉内から流動媒体を抜き取ることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項5に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム。
- 前記層密度最適化手段は、火炉内へ供給する燃焼空気量を増減させることにより、流動層における流動媒体の流動状態を変化させて、層密度を予め定めた許容範囲内に調節することを特徴とする請求項5に記載の加圧流動床ボイラにおける流動媒体の層密度最適化システム。
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