JP2007315636A

JP2007315636A - 石炭火力ボイラの炭種切替方法及びそのシステム

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Publication number: JP2007315636A
Application number: JP2006143532A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Shimizu; 俊宏清水
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: JP4993560B2

Abstract

【課題】オペレータの経験等による切替時刻判断のバラツキを無くし、的確なタイミングで石炭性状データを変更することができる石炭火力ボイラの炭種切替方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定手段１０と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断手段２０と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更手段３０と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替手段４０とから構成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、炭種の切替わりに合わせて石炭性状データを変更する石炭火力ボイラの炭種切替方法及びそのシステムを提供するものである。

従来、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、炭種を切り替える場合には、送炭する炭種変更の連絡を受けた時のバンカレベルから換算表により残炭量を算出し、１時間当たりの給炭量から概ねの炭種切替わり時刻を予測していた。オペレータは、該当バンカが予測した炭種切替わり時刻付近に到達したときに、石炭ミルの運転状況やボイラ効率等から炭種の切替わりを判断し、石炭ミルやボイラの運転制御に使用する石炭性状データの設定を変更していた。

従来の石炭火力ボイラの炭種切替方法では、切り替える炭種によって石炭ミルの運転状況に顕著な変化が現れない場合があり、炭種切替わりの判断が困難であるという課題があった。また、石炭性状データの変更のタイミングが、オペレータ個々の判断に委ねられていたために、オペレータの経験等により切替時刻にバラツキを生じ、石炭ミルやボイラの運転制御に影響を及ぼす恐れがあった。

そこで、本発明は、オペレータの経験等による切替時刻判断のバラツキを無くし、的確なタイミングで石炭性状データを変更することができる石炭火力ボイラの炭種切替方法及びそのシステムを提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するために、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定工程と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断工程と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更工程と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替工程とからなる石炭火力ボイラの炭種切替方法を提供するものである。

また、本発明は、前記炭種切替判断工程が、前記石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量の何れか一つの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項１に記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法を提供するものである。

また、本発明は、前記炭種切替判断工程が、ボイラ燃焼データの変化を検出したときに、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断工程を備えた請求項１又は２に記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法を提供するものである。

また、本発明は、前記第二判断工程が、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率の何れか一つの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項３に記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法を提供するものである。

また、本発明は、前記性状データ変更工程が、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを変更するようにした請求項１乃至４の何れかに記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法を提供するものである。

また、本発明は、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定手段と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断手段と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更手段と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替手段とからなる石炭火力ボイラの炭種切替システムを提供するものである。

また、本発明は、前記炭種切替判断手段が、前記石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量等の運転データを計測する手段を有し、何れか一つの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項６に記載の石炭火力ボイラの炭種切替システムを提供するものである。

また、本発明は、前記炭種切替判断手段が、ボイラ燃焼データの変化を検出したときに、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断手段を備えた請求項６又は７に記載の石炭火力ボイラの炭種切替システムを提供するものである。

また、本発明は、前記第二判断手段が、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率等の燃焼データを計測する手段を有し、何れか一つの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項８に記載の石炭火力ボイラの炭種切替システムを提供するものである。

また、本発明は、前記性状データ変更手段が、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを変更するようにした請求項６乃至９の何れかに記載の石炭火力ボイラの炭種切替システムを提供するものである。

本発明に係る石炭火力ボイラの炭種切替方法によれば、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定工程と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断工程と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更工程と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替工程とからなる構成を有することにより、推定した残炭消費時間付近における石炭ミルの運転データの変化から石炭バンカの炭種切替わりを判断して該石炭バンカの石炭性状データを変更することができると共に、半数以上の石炭バンカの炭種が切替わったときに、ボイラ制御機構の設定も切替後炭種の設定に切り替えることができるから、的確なタイミングで石炭性状データを変更して効率の良い運転を継続することができる効果がある。

また、本発明は、前記炭種切替判断工程が、前記石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量の何れか一つの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項１に記載の構成を有することにより、確実に石炭ミルの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断することができる効果がある。

また、本発明は、前記炭種切替判断工程が、ボイラ燃焼データの変化を検出したときに、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断工程を備えた請求項１又は２に記載の構成により、炭種の切替わりによって石炭ミルの運転状況に変化が現れ難いときでも、ボイラ燃焼データの変化を検出して残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを確実に判断することができる効果がある。

また、本発明は、前記第二判断工程が、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率の何れか一つの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項３に記載の構成を有することにより、確実にボイラの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断することができる効果がある。

また、本発明は、前記性状データ変更工程が、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを変更するようにした請求項１乃至４の何れかに記載の構成を有することにより、石炭ミルの運転データ及びボイラの燃焼データから炭種切替わりを検出できないときでも、リミット時間の経過によって炭種切替わりを判断して石炭バンカの石炭性状データを変更することができるから、石炭性状データの変更漏れを無くすることができる効果がある。

また、本発明に係る石炭火力ボイラの炭種切替システムによれば、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定手段と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断手段と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更手段と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替手段とからなる構成を有することにより、推定した残炭消費時間付近における石炭ミルの運転データの変化から石炭バンカの炭種切替わりを判断して該石炭バンカの石炭性状データを変更することができると共に、半数以上の石炭バンカの炭種が切替わったときに、ボイラ制御機構の設定も切替後炭種の設定に切り替えることができるから、オペレータの経験等による切替時刻判断のバラツキを無くし、的確なタイミングで石炭性状データを変更して効率の良い運転を継続することができる効果がある。

また、本発明は、前記炭種切替判断手段が、前記石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量等の運転データを計測する手段を有し、何れか一つの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項６に記載の構成を有することにより、確実に石炭ミルの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断することができる効果がある。

また、本発明は、前記炭種切替判断手段が、ボイラ燃焼データの変化を検出したときに、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断手段を備えた請求項６又は７に記載の構成により、炭種の切替わりによって石炭ミルの運転状況に変化が現れ難いときでも、ボイラ燃焼データの変化を検出して残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを確実に判断することができる効果がある。

また、本発明は、前記第二判断手段が、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率等の燃焼データを計測する手段を有し、何れか一つの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項８に記載の構成を有することにより、確実にボイラの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断することができる効果がある。

また、本発明は、前記性状データ変更手段が、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを変更するようにした請求項６乃至９の何れかに記載の構成を有することにより、石炭ミルの運転データ及びボイラの燃焼データから炭種切替わりを検出できないときでも、リミット時間の経過によって炭種切替わりを判断して石炭バンカの石炭性状データを変更することができるから、石炭性状データの変更漏れを無くすることができる効果がある。

本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明に係る石炭火力ボイラの炭種切替システムは、性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定手段１０と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断手段２０と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更手段３０と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替手段４０とから構成してある。

図示の実施例において、消費時間推定手段１０は、図２に示すように、第一推定手段１１と第二推定手段１２とからなり、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定することができるように構成してある。
第一推定手段１１は、切替後炭種の送炭を開始したときに、各石炭バンカ内の残炭量と単位時間当たりの給炭量を計測し、この残炭量を単位時間当たりの給炭量で除算して、各石炭バンカの残炭消費時間を推定するようにしてある。また、第一推定手段１１は、図６に示すように、推定残炭時間から予め定めた時間を減算して、各石炭バンカの炭種切替わり判断を開始させる判断開始時刻を設定することができるようにしてある。

第二推定手段１２は、切替後炭種の送炭を開始したときから各石炭バンカの積算消費量を計測する積算消費量計測手段を備え、この積算消費量と残炭量を比較して各石炭バンカの残炭消費時間を推定するようにしてある。また、第二推定手段１２は、残炭量と積算消費量の差が予め定めた設定量になったときに、各石炭バンカの炭種切替わり判断を開始させるように構成してある。

図示の実施例において、消費時間推定手段１０は、石炭火力ボイラの負荷が一定の場合には、各石炭バンカにおいて、第一推定手段１１により設定した判断開始時刻に到達したとき、又は第二推定手段１２が判断開始時刻であると判断したときの何れか早いときに、該当石炭バンカの炭種切替わり判断を開始させるようにしてある。
また、消費時間推定手段１０は、石炭火力ボイラの負荷が変動する場合には、第一推定手段１１によらず、第二推定手段１２が判断開始時刻であると判断したときに、該当石炭バンカの炭種切替わり判断を開始させるようにしてある。

図示の実施例において、炭種切替判断手段２０は、図３に示すように、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する第一判断手段２１と、ボイラ燃焼データの変化を検出し、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断手段２２とから構成してある。

第一判断手段２１は、図４に示すように、石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量の何れか一つの運転データの変化を検出して、該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断することができるように構成してある。第一判断手段２１は、ミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量の運転データ毎に変化を検出する閾値を設定することができるようにしてある。

第二判断手段２２は、図５に示すように、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率の何れか一つの燃焼データの変化を検出して、その時点で石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断することができるように構成してある。第二判断手段２２は、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率の燃焼データ毎に変化を検出する閾値を設定することができるようにしてある。

図示の実施例において、性状データ変更手段３０は、図３に示すように、第一判断手段２１又は第二判断手段２２において炭種切替わりを判断した石炭バンカに設定された石炭性状データを切替後炭種の石炭性状データに変更することができるように構成してある。
また、性状データ変更手段３０は、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、残炭消費時間推定手段１０で推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを切替後炭種の石炭性状データに変更することができるようにしてある。このとき、推定残炭消費時間には、負荷一定の場合に第一推定手段１１が推定した時間を、負荷変動の場合に第二推定手段１２が推定した時間を使用することができる。

図示の実施例において、ボイラ制御機構切替手段４０は、図１に示すように、性状データ変更手段３０が半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときに、ボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えることができるように構成してある。
また、本発明に係る炭種切替システムは、炭種別の発熱量・湿分等の性状データを記憶した記憶手段を備え、切替後の炭種番号及び比率を入力することにより、性状データ変更手段３０及びボイラ制御機構切替手段４０が自動的に石炭性状データを変更することができるようにしてある。

次に、本発明に係る石炭火力ボイラの炭種切替システムの作用を、図６に示す実施例に基づいて説明する。
石炭火力ボイラの負荷が定格出力の一定の場合に、第一推定手段１１は、切替後炭種の送炭開始時刻を入力すると、送炭開始時刻に各石炭バンカ内の残炭量と単位時間当たりの給炭量を計測し、各石炭バンカの残炭消費時間を推定する。

炭種切替判断手段２０は、推定残炭時間から予め定めた時間を減算した判断開始時刻になると、該当石炭バンカの炭種切替わり判断を開始する。第一判断手段２１は、石炭ミルの運転データの変化を検出して、該運転データの変化を検出したときに（図中の三角印）石炭バンカの炭種切替わりを判断し、性状データ変更手段３０が石炭性状データを切替後炭種の石炭性状データに変更する。

また、第二判断手段２２は、ボイラの燃焼データの変化を検出して、その時点（図中の四角印）で石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する。図６において、ボイラの燃焼データの変化を検出したときに石炭性状データを未変更の石炭バンカはＢ，Ｄ，Ｅであり、第二判断手段２２は、この内推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカＥが炭種切替わりと判断し、性状データ変更手段３０が石炭性状データを切替後炭種の石炭性状データに変更する。

さらに、性状データ変更手段３０は、第一判断手段２１及び第二判断手段２２の何れもが炭種切替わりを判断しないときに、推定残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカＤの石炭性状データを切替後炭種の石炭性状データに変更する。

ボイラ制御機構切替手段４０は、図６において６台の石炭バンカＡ〜Ｅの内、半数以上となる３台目の石炭バンカＡの石炭性状データを変更したときに、ボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替える。また、図示の実施例の場合、ボイラ制御機構切替手段４０は、上記条件に加えて石炭火力ボイラの負荷が定格出力の一定になったときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるようにしてある。

本発明に係る炭種切替システムの一実施例を示すフローチャート。その実施例の推定手段の詳細を示すフローチャート。その実施例の判断手段の詳細を示すフローチャート。その実施例の判断手段の詳細を示すフローチャート。その実施例の判断手段の詳細を示すフローチャート。その実施例の動作状態を示す動作図。

符号の説明

１０残炭消費時間推定手段
１１第一推定手段
１２第二推定手段
２０炭種切替判断手段
２１第一判断手段
２２第二判断手段
３０性状データ変更手段
４０ボイラ制御機構切替手段

Claims

性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定工程と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断工程と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更工程と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替工程とからなる石炭火力ボイラの炭種切替方法。
前記炭種切替判断工程が、前記石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量の何れか一つの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項１に記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法。
前記炭種切替判断工程が、ボイラ燃焼データの変化を検出したときに、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断工程を備えた請求項１又は２に記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法。
前記第二判断工程が、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率の何れか一つの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項３に記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法。
前記性状データ変更工程が、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを変更するようにした請求項１乃至４の何れかに記載の石炭火力ボイラの炭種切替方法。
性状の異なる炭種を切り替えて使用する石炭火力ボイラにおいて、切替前炭種の石炭バンカ内の残炭量と給炭量を計測して残炭の消費時間を推定する残炭消費時間推定手段と、石炭ミルの運転データの変化を検出して該石炭ミルに対応する石炭バンカの炭種切替わりを判断する炭種切替判断手段と、炭種切替わりを判断した石炭バンカの石炭性状データを変更する性状データ変更手段と、半数以上の石炭バンカの石炭性状データを変更したときにボイラ制御機構の設定を切替後炭種の設定に切り替えるボイラ制御機構切替手段とからなる石炭火力ボイラの炭種切替システム。
前記炭種切替判断手段が、前記石炭ミルのミル差圧、ミル電流、ミル給炭量、ミル空気流量等の運転データを計測する手段を有し、何れか一つの運転データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項６に記載の石炭火力ボイラの炭種切替システム。
前記炭種切替判断手段が、ボイラ燃焼データの変化を検出したときに、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間が最短の石炭バンカの炭種切替わりを判断する第二判断手段を備えた請求項６又は７に記載の石炭火力ボイラの炭種切替システム。
前記第二判断手段が、ボイラ内熱量、ボイラ排気中の硫黄分濃度、ボイラ内温度分布、ボイラ効率等の燃焼データを計測する手段を有し、何れか一つの燃焼データの変化を検出して炭種切替わりを判断するようにした請求項８に記載の石炭火力ボイラの炭種切替システム。
前記性状データ変更手段が、石炭性状データを未変更の石炭バンカの内、推定した残炭消費時間に予め設定した時間を加算したリミット時間を経過した石炭バンカの石炭性状データを変更するようにした請求項６乃至９の何れかに記載の石炭火力ボイラの炭種切替システム。