JP2008194572A - サイクロン詰まり対応方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、種々の要因により灰出口が閉塞し、あるいは閉塞するおそれが発生した場合に、容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消する。
【解決手段】 所定の管理値に基づいて灰出口の閉塞を判断するステップ（Ｓ１）と、灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行う詰まり解消ステップと（Ｓ２〜Ｓ１９）を含む。詰まり解消ステップは、灰出口の閉塞が解消するまで、スートブロワを起動するステップ（Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１１）と、灰処理非常払出を行うステップ（Ｓ８，Ｓ１１）と、サイクロン槌打装置を起動するステップ（Ｓ１１）と、スクリューフィーダの回転数を増加させるステップ（Ｓ１２）と、ボイラの負荷降下を行うステップ（Ｓ１３，Ｓ１８）と、を順次実行することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、灰出口の閉塞を解消するためのサイクロン詰まり対応方法に関する。

石炭等を燃料とするボイラには、火炉から排出される灰を捕集するためのサイクロンが設けられている。加圧流動床ボイラを例にとって説明すると、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体（ＢＭ：ベッドマテリアル）とする流動層内にＣＷＰ（Coal Water Paste：石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料）を投入することにより、ＣＷＰを燃焼させる。この際、排ガス中に灰（煤塵）が含まれており、この排ガスを火炉の後段に連通接続されたガスタービンへそのまま送出したのでは、ガスタービンが故障するおそれがある。また、排ガス中に所定濃度以上の灰（煤塵）が含まれていると、環境への負荷が増加するおそれがある。そこで、火炉の下流側に１次サイクロンおよび２次サイクロンを配設し、排ガス中から灰（煤塵）を除去している。

このような加圧流動床ボイラでは、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状（炭種の変更による灰分増加）等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回るおそれがある。このような状態となると、サイクロンの下部に設けたホッパに灰が堆積して、灰出口の詰まりが生じてしまう。

従来、サイクロンの捕集物排出口における閉塞を防止あるいは解消するための技術が種々提案されている。例えば、「サイクロン式集塵装置」（特開２００１−３２１７００号公報：特許文献１）に、胴体下部で滞留する密度の小さいダストを下方へ落下させることのできるサイクロン式集塵装置を提供し、捕集物排出口での詰まり防止を図るための技術が開示されている。

この特許文献１に記載された「サイクロン式集塵装置」は、下部内径が上部内径より小さい胴体の上部から流入させた含塵ガスを旋回させながら下降させ、ダストを遠心力によりガス旋回流から分離して胴体下部より排出する一方、ダストが除去された清浄ガスを胴体中央で上昇させて戻り流とし、胴体上部から排出するサイクロン式集塵装置において、下部内径より大きい内径を有するチャンバを胴体下部に連結したものである。

特開２００１−３２１７００号公報

上述したように、加圧流動床ボイラにおいて、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回ると、サイクロンの灰出口において詰まりが生じる。従来、サイクロンの灰出口における詰まりを防止あるいは解消するために、スートブロワによるサイクロン内部のスートブロー、灰の非常払出、槌打装置を用いてサイクロンに衝撃を与える等の対応操作が行われていた。

しかしながら、サイクロンの灰出口における詰まりを防止あるいは解消するための対応操作に関する明確な基準はなく、熟練したオペレータの経験と勘に頼っている面があった。すなわち、サイクロンの灰出口における詰まりを防止して安定した操業を行うための監視項目および対応操作がオペレータにより異なることがあった。このようにオペレータ毎に異なった対応操作を行ったとしても、結果的に安定した操業を行うことができるが、さらに一層安定した操業を行うために、明確な基準を定めることが望まれていた。また、明確な基準に基づかずにオペレータの経験と勘に頼って操業を行った場合には、オペレータの監視負担や対応操作負担が増加するという問題があった。

なお、上記特許文献１に記載された「サイクロン式集塵装置」は、サイクロンの形状そのものを変更することにより、捕集物排出口における閉塞を防止あるいは解消するための技術であり、既存のサイクロンを用いて安定操業を行うための技術については何ら言及されていない。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、種々の要因により灰出口が閉塞し、あるいは閉塞するおそれが発生した場合に、容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消するためのサイクロン詰まり対応方法に関する。

本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、灰出口の閉塞を解消するためのサイクロン詰まり対応方法であって、所定の管理値に基づいて灰出口の閉塞を判断するステップと、灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行う詰まり解消ステップと、を含むことを特徴とするものである。

ここで、前記灰出口の閉塞を判断するステップは、サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダ入口温度が所定時間内に所定値だけ低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することが可能であり、また、サイクロンの入口温度が所定値にまで低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することが可能である。

また、前記詰まり解消ステップは、灰出口の閉塞が解消するまで、スートブロワを起動するステップと、灰処理非常払出を行うステップと、サイクロン槌打装置を起動するステップと、スクリューフィーダの回転数を増加させるステップと、ボイラの負荷降下を行うステップと、を順次実行することが好ましい。

また、前記ボイラの負荷降下を行うステップは、サイクロンの下流側に連通接続されたガスタービンの出口ダスト濃度が所定の管理値以下であることを監視しながら実行することが好ましい。

また、前記詰まり解消ステップは、ボイラの火炉に直列に連通接続された複数のサイクロンに対して適用することが可能である。

本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、所定の管理値に基づいて灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行うことにより、容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消することができる。

また、サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダ入口温度が所定時間内に所定値だけ低下した場合、あるいは、サイクロンの入口温度が所定値にまで低下した場合に、詰まり解消対応操作を行う構成とすると、灰飛散量が灰処理容量を上回ることによりサイクロン内に規定量以上の灰が堆積していることを速やかに検知することができる。

また、灰出口の閉塞が解消するまで、スートブロー、灰処理非常払出、サイクロン槌打装置によるサイクロンへの衝撃付与、スクリューフィーダの回転数増加、およびボイラの負荷降下を順次実行する構成とすると、明確な基準に基づいてサイクロンの詰まり解消操作を行うことができるので、オペレータの監視負担や対応操作負担を減少させることが可能となる。

また、サイクロンの下流側に連通接続されたガスタービンの出口ダスト濃度が所定の管理値以下であることを監視しながら、ボイラの負荷降下を行うステップを実行する構成とすると、環境への負荷が上昇することを防止しつつ、ガスタービンの故障を未然に防止することができる。

また、ボイラの火炉に直列に連通接続された複数のサイクロンに対して詰まり解消ステップを適用する構成とすると、１次サイクロン、２次サイクロン等の複数のサイクロンにおいてそれぞれ容易かつ確実に灰出口の閉塞を防止あるいは解消することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るサイクロン詰まり対応方法の実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法は、例えば、加圧流動床複合発電方式(ＰＦＢＣ：Pressurized Fluidized Bed Combustion)を採用した発電プラントに適用される。

この発電プラントは、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体（ＢＭ：ベッドマテリアル）とする流動層内にＣＷＰ（Coal Water Paste：石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料）を投入することにより、ＣＷＰを効率よく燃焼させることができる。また、流動媒体に石灰石を採用することにより火炉内で脱硫することができるので、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の発生を低く抑えることができる。さらに、流動層燃焼は、燃焼温度が低く抑えられる（約８７０℃）ため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低く抑えることができる。

＜加圧流動床ボイラを備えた発電プラント＞
図６は、本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用する発電プラントの概略構成を示す模式図である。
本実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用する発電プラントは、図６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。

また、ボイラ１０，２０内で発生した高圧ガスをガスタービン３４に導いてガスタービン３４を回転させることにより、発電機４２を駆動して電力を発生させる。さらに、高圧ガスは、ガスタービン３４に同軸に連結されたコンプレッサ３５を駆動して、燃焼空気をボイラ１０，２０へ供給するようになっている。

ボイラ１０，２０へ燃料を供給する燃料供給系統は、石炭を供給する石炭ホッパ６１と、石炭ホッパ６１から供給される石炭を粗粉砕する粗粉砕機６２と、粗粉砕機６２で粉砕された石炭粉を分級する分級機６３と、分級機６３で分級された石炭粉を中継する中継ホッパ６４と、粗粉砕機６２で粉砕された石炭粉に水を混入しながらさらに粉砕する微粉砕機６５と、石灰石を供給する石灰石ホッパ６６と、水、粗粉砕機６２で粉砕された石炭粉、微粉砕機６５で水を混入しながら粉砕された石炭ペースト、および石灰石を混練する混練機６７と、混練機６７で混練されたＣＷＰを一時貯留する燃料タンク６８と、燃料タンク６８から火炉１１，２１内へＣＷＰを送出する燃料ポンプ６９とを備えている。

２機のボイラ１０，２０は、それぞれ圧力容器１２，２２と、圧力容器１２，２２内に収容された火炉１１，２１とを備えており、火炉１１，２１内には水・蒸気管７１が挿通されている。復水器５０からの水・蒸気管７１は、まずＢ火炉２１内に導かれ、続いてＡ火炉１１内へ導かれて熱交換が行われ、汽水分離器７２へ導かれて蒸気と水とが分離される。汽水分離器７２からの水・蒸気管７１は、Ａ火炉１１、Ｂ火炉２１、Ａ火炉１１の順で引き回された後、高圧タービン３１へ導かれる。

高圧タービン３１は、水・蒸気管７１から供給される蒸気により回転する。高圧タービン３１を回転させた後の蒸気は、再びＢ火炉２１に導かれて再熱され、中圧タービン３２に導かれて中圧タービン３２を回転させ、さらに低圧タービン３３に導かれて低圧タービン３３を回転させる。高圧タービン３１、中圧タービン３２、および低圧タービン３３には、同軸に発電機４１が接続されており、各タービン３１，３２，３３が回転することにより発電機４１が駆動されて発電が行われる。

低圧タービン３３を回転させた蒸気は、復水器５０に導かれて復水される。復水器５０内には、冷却水配管５１が配設されている。この冷却水配管５１には、深層取水した海水が導かれ、この海水は復水器５０内で熱交換を行った後に、再び海中に放流される。

復水器５０の下流側には、復水ポンプ７３、第１給水加熱器７４ａ、第２給水加熱器７４ｂ、第３給水加熱器７４ｃ、脱気器７５、給水ポンプ７６、第５給水加熱器７４ｄ、第６給水加熱器７４ｅが配設されており、復水の加熱および脱気を行うようになっている。また、復水器５０とボイラ１０，２０との間の復水配管７７は、後に詳述する排ガス系統に設けられた２つの排熱回収交換器９１，９３を通過し、排ガスとの間で熱交換を行うようになっている。

Ａ火炉１１およびＢ火炉２１の上部には排ガス配管８１が連通接続されており、各火炉１１，２１内で発生した高圧ガスをガスタービン３４へ供給するようになっている。また、各火炉１１，２１とガスタービン３４との間には、脱硝を行うための無触媒脱硝装置８２ａ，８２ｂ、煤塵を除去するための１次サイクロン８３および２次サイクロン８４が配設されている。なお、１次サイクロン８３および２次サイクロン８４で収集した煤塵は、灰クーラ８５，８６を経て灰処理装置へ送出される。

ガスタービン３４には、発電機４２およびコンプレッサ３５が同軸に接続されており、ガスタービン３４が回転することにより、発電機４２を駆動して発電を行うとともに、コンプレッサ３５を駆動して燃焼空気をボイラ１０，２０内へ送り込むようになっている。
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。
ガスタービン３４を回転させた後の排ガスは、第１の排熱回収交換器９１、脱硝を行うための脱硝装置９２、第２の排熱回収交換器９３、バグフィルタ９４を経て、煙突９５より大気中へ放散される。

Ａ火炉１１およびＢ火炉２１には、循環するＢＭを一時貯留するためのＢＭタンク１３，２３が連通接続されている。なお、図６に示す例では、ＢＭタンク１３，２３を各ボイラ１０，２０毎に１機ずつ設けているが、ＢＭタンク１３，２３を各ボイラ１０，２０毎に２機ずつ設けてもよい。また、各ボイラ１０，２０の上部には非常用温水タンク１４が配設されている。この非常用温水タンク１４は、ボイラ給水系統が停止した際に、ボイラ１０，２０内の残燃料が燃焼することにより水壁管等が損傷することを防止するための装置で、水頭圧によりボイラ１０，２０へ給水するようになっている。

Ａ火炉１１およびＢ火炉２１の下部には、各火炉１１，２１内に析出した塵芥を回収するための塵芥回収管１０１が接続されており、回収された塵芥は灰クーラ１０２，１０３を経て灰処理装置へ送出される。また、Ａ火炉１１およびＢ火炉２１には、ボイラ１０，２０の起動時等に各火炉１１，２１内を加熱するための軽油が供給されるようになっている。

＜サイクロンの構造＞
次に、本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用するサイクロンの構造について説明する。
図３はサイクロンの概略構成を示す模式図、図４はサイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す縦断面図、図５はサイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す横断面図である。なお、図３〜図５は、火炉に連通接続された１次サイクロンを示すものであるが、２次サイクロンもほぼ同様の構成となっている。

図３に示すように、１次サイクロン２０１の内部にはサイクロンエレメント２０２が配設されており、サイクロンエレメント２０２の下部にはサイクロンエレメント２０２で捕集した灰を一時的に貯留するためのホッパ２０３が設けられている。このホッパ２０３には、上下位置および周方向位置を異ならせて複数の温度計２０４およびスートブロー弁２０５が配設されている。

また、ホッパ２０３の上部には火炉２０６から排出される排ガスを導入するための排ガス配管２０７が連通接続されるとともに、１次サイクロン２０１で灰を捕集した後の排ガスを２次サイクロン２０９へ導くための排ガス配管２０８が連通接続されている。
また、ホッパ２０３の下方には、１次サイクロン２０１から抜き出した灰を灰クーラ（図示せず）へ移送するためのスクリューフィーダ２１０が配設されている。
さらに、ホッパ２０３の外部には、ホッパ２０３の外周面に当接して１次サイクロン２０１に衝撃を与えるためのサイクロン槌打装置２１１が配設されている。

上述した温度計およびスートブロー弁はホッパ内に配設されており、図４および図５に示すように、上下位置および周方向位置が異なるようにして複数箇所に設置されている。なお、図４および図５において、（１）,（２），（３），（４），（５），（６）は温度計を示し、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ）はスートブロー弁を示している。このように、本実施形態では、サイクロンのホッパ部分に６個の温度計と７個のスートブロー弁が配設されている。
なお、温度計およびスートブロー弁の数および配設位置は、サイクロンの形状、大きさ等に応じて適宜変更して実施することができる。

＜１次サイクロン詰まり対応方法＞
次に、１次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順について説明する。図１は、１次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順を示すフローチャートである。

１次サイクロンでは、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回ることにより、サイクロン下部に設けたホッパに灰が堆積して詰まりを生じる。

まず、１次サイクロンにおける詰まり対応手順の概略を説明する。
１次サイクロンの灰出口で詰まりが発生すると、サイクロンの下部温度およびスクリューフィーダ入口の灰温度が低下する。この段階では、自動でスートブロワを起動して詰まりの解消を図る。そして、スートブローを行っても詰まりが解消されない場合には、灰飛散量の増加を抑えるため、負荷降下を徐々に行いながらスートブローを継続実施して詰まりの解消に努める。この負荷降下処理は、サイクロンレグが灰に浸かる迄の時間（例えば約１２時間（１００％負荷時））において実施する。

ここで、詰まりが解消したならば、その時点における負荷を維持する。一方、所定値（例えば１０８ＭＷ）まで負荷降下を行っても詰まりが解消されない場合には、運転継続が不可能となるため所定値（例えば８６ＭＷ）まで負荷降下を行った後にプラント停止処理（残炭燃焼停止処理）へ移行する。

具体的な対応手順は、図１に示すように、１次サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダの入口灰温度の変化を監視し、１次サイクロンの灰出口が閉塞して警報が発生されると（Ｓ１）、１次サイクロンスートブロワを自動起動する（Ｓ２）。この段階における灰出口の閉塞は軽故障として認識されるものであり、１次サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダの入口灰温度を検知して、１０分前の温度と現在の温度との差が所定値（例えば１５℃）以上である場合に警報が発生される。

なお、１次サイクロンの下部温度およびスクリューフィーダの入口灰温度は、１次サイクロンのホッパおよびスクリューフィーダの入口に設置された温度計により検知することができる。また、１次サイクロンスートブロワを含むボイラ設備は、コンピュータシステムにより管理されており、コンピュータシステムを構成する表示装置の画面に、現在の運転状況や警報が表示されるようになっている。

そして、１次サイクロンスートブロワが自動起動すると、灰出口の閉塞（軽故障）に伴う警報表示を終了する（Ｓ３）。
ここで、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ４）、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する（Ｓ５）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、１次サイクロンスートブロワを手動起動する（Ｓ６）。

続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ７）、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する（Ｓ５）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、灰処理非常払出を行う（Ｓ８）。

続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ９）、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する（Ｓ５）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、重故障であるため、１次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定する（Ｓ１０）。このステップ１０の処理は、重故障警報が発生した場合に、１次サイクロンスートブロワを起動可能とするための処理である。すなわち、本実施形態では、重故障警報が発生すると、１次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定しない限り、１次サイクロンスートブロワを起動することができないため、ステップ１０の処理が必要となっている。

続いて、灰出口の詰まりを解消するための諸操作を実施する（Ｓ１１）。このステップ１１の処理では、１次サイクロンスートブロワの手動起動、１次サイクロン灰処理非常払出、および１次サイクロン槌打装置起動を適宜実行する。なお、１次サイクロン槌打装置は、ホッパ内部のキャスター（断熱材）を保護するため、頻繁に起動しないように注意する必要がある。

さらに、スクリューフィーダの回転数を増加させるとともに（Ｓ１２）、スートブローを継続実施しながら負荷降下を徐々に行う（Ｓ１３）。なお、ステップ１２の処理では、ホッパに対して後流側のスクリューフィーダから、回転数が最大回転数に達するまで回転数を増加させる。実際の運用では、ホッパの温度低下がわずかであれば、スクリューフィーダの回転数を増加させる操作により温度回復することが知られている。また、負荷降下中には、ガスタービンの出口におけるダスト濃度が１０００ｍｇ／ｍ³Ｎ以下となるように監視を行う（Ｓ１４）。

続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ１５）、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する（Ｓ１６）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値（例えば５０％（１０８ＭＷ））となるまで負荷降下を行い、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断する（Ｓ１７）。

そして、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する（Ｓ１６）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値（例えば４０％（８６ＭＷ））となるまで負荷降下を行い（Ｓ１８）、残端を燃焼させてボイラ設備を停止する（Ｓ１９）。

なお、上述した各処理を行っている際には、１次サイクロンのホッパの温度低下、１次サイクロンのスクリューフィーダ入口の灰温度、１次サイクロンの出入口差圧の低下、ガスタービン出口におけるダスト濃度の上昇、１次サイクロンにおける灰払出時間の延長、２次サイクロンにおける灰払出時間の短縮について監視を行う。

＜２次サイクロン詰まり対応方法＞
次に、２次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順について説明する。図２は、２次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合の対応手順を示すフローチャートである。

２次サイクロンでは、１次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生したことに伴い、２次サイクロンへの灰飛散量が増加して灰処理容量を上回ることにより、サイクロン下部に設けたホッパに灰が堆積して詰まりを生じる。したがって、２次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合には、既に１次サイクロンにおいても灰出口の詰まりが発生している可能性が高く、１次サイクロンの詰まり対応処理と並行して２次サイクロンの詰まり対応処理を行う必要がある。

２次サイクロンにおいて灰出口の詰まりが発生した場合にも、上述した１次サイクロンにおける灰出口の詰まり対応手順とほぼ同様の手順により対応を行うことができる。
まず、２次サイクロンにおける詰まり対応手順の概略を説明する。２次サイクロンの灰出口で詰まりが発生すると、２次サイクロンの入口温度が低下する。この段階では、自動でスートブロワを起動して詰まりの解消を図る。そして、スートブローを行っても詰まりが解消されない場合には、灰飛散量の増加を抑えるため、負荷降下を徐々に行いながらスートブローを継続実施して詰まりの解消に努める。この負荷降下処理は、サイクロンレグが灰に浸かる迄の時間（例えば約４時間（１００％負荷時））において実施する。

ここで、詰まりが解消したならば、その時点における負荷を維持する。一方、所定値（例えば１０８ＭＷ）まで負荷降下を行っても詰まりが解消されない場合には、運転継続が不可能となるため所定値（例えば８６ＭＷ）まで負荷降下を行った後にプラント停止処理（残炭燃焼停止処理）へ移行する。

具体的な対応手順は、図２に示すように、２次サイクロンの入口温度の変化を監視し、２次サイクロンの灰出口が閉塞して警報が発生されると（Ｓ２１）、２次サイクロンスートブロワを自動起動する（Ｓ２２）。この段階における灰出口の閉塞は軽故障として認識されるものであり、２次サイクロンの入口圧力に対して所定の入口温度以下となった場合に警報が発生される。
２次サイクロンの入口圧力と警報を発生すべき入口温度との関係の具体的な数値は、下記表１に示すようになっている。すなわち、本実施形態では、２次サイクロンの入口温度が下記表１に示す値となった場合に警報を発生するようになっている。

なお、２次サイクロンの入口温度は、２次サイクロンに設置された温度計により検知することができる。また、２次サイクロンスートブロワを含むボイラ設備は、コンピュータシステムにより管理されており、コンピュータシステムを構成する表示装置の画面に、現在の運転状況や警報が表示されるようになっている。
そして、２次サイクロンスートブロワが自動起動すると、灰出口の閉塞（軽故障）に伴う警報表示を終了する（Ｓ２３）。

ここで、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ２４）、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する（Ｓ２５）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、２次サイクロンスートブロワを手動起動する（Ｓ２６）。

続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ２７）、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する（Ｓ２５）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、灰処理非常払出を行う（Ｓ２８）。

続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ２９）、灰出口の詰まりが解消したならば、ボイラ設備の運転を継続する（Ｓ２５）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、重故障であるため、２次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定する（Ｓ３０）。このステップ３０の処理は、重故障警報が発生した場合に、２次サイクロンスートブロワを起動可能とするための処理である。すなわち、本実施形態では、重故障警報が発生すると、２次サイクロンスートブロワ起動マスタを「除外」に設定しない限り、２次サイクロンスートブロワを起動することができないため、ステップ３０の処理が必要となっている。

続いて、灰出口の詰まりを解消するための諸操作を実施する（Ｓ３１）。このステップ３１の処理では、２次サイクロンスートブロワの手動起動、２次サイクロン灰処理非常払出、および２次サイクロン槌打装置起動を適宜実行する。なお、２次サイクロン槌打装置は、ホッパ内部のキャスター（断熱材）を保護するため、頻繁に起動しないように注意する必要がある。

さらに、スクリューフィーダの回転数を増加させるとともに（Ｓ３２）、スートブローを継続実施しながら負荷降下を徐々に行う（Ｓ３３）。なお、ステップ３２の処理では、ホッパに対して後流側のスクリューフィーダから、回転数が最大回転数に達するまで回転数を増加させる。実際の運用では、ホッパの温度低下がわずかであれば、スクリューフィーダの回転数を増加させる操作により温度回復することが知られている。また、負荷降下中には、ガスタービンの出口におけるダスト濃度が１０００ｍｇ／ｍ³Ｎ以下となるように監視を行う（Ｓ３４）。

続いて、再度、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断し（Ｓ３５）、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する（Ｓ３６）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値（例えば５０％（１０８ＭＷ））となるまで負荷降下を行い、灰出口の詰まりが解消したか否かを判断する（Ｓ３７）。

そして、灰出口の詰まりが解消したならば、現在の負荷を維持する（Ｓ３６）。一方、灰出口の詰まりが解消しない場合には、スチームタービンの負荷が所定値（例えば４０％（８６ＭＷ））となるまで負荷降下を行い（Ｓ３８）、残端を燃焼させてボイラ設備を停止する（Ｓ３９）。

なお、上述した各処理を行っている際には、２次サイクロンのホッパの温度低下、２次サイクロンのスクリューフィーダ入口の灰温度、２次サイクロンの出入口差圧の低下、ガスタービン出口におけるダスト濃度の上昇、２次サイクロンにおける灰払出時間の延長（レグ詰まり）、２次サイクロンにおける灰払出時間の短縮（ホッパ詰まり）について監視を行う。

本発明に係るサイクロン詰まり対応方法は、例えば、発電プラント等に用いる加圧流動床ボイラにおいて、層高の異常上昇、空気量増大による空塔速度の上昇、石炭性状等の要因により、灰飛散量が灰処理容量を上回り、サイクロンの下部ホッパに灰が堆積して、灰出口の詰まりが生じるおそれが発生した場合、あるいは灰出口の詰まりが生じた場合に適用することができる。

本発明の実施形態に係る１次サイクロン詰まり対応方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る２次サイクロン詰まり対応方法の手順を示すフローチャートである。 サイクロンの概略構成を示す模式図である。 サイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す縦断面図である。 サイクロンにおける温度計およびスートブロー弁の配置を示す横断面図である。 本発明の実施形態に係るサイクロン詰まり対応方法を適用する発電プラントの概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１０，２０ ボイラ
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
２０１ １次サイクロン
２０２ サイクロンエレメント
２０３ ホッパ
２０４ 温度計
２０５ スートブロー弁
２０６ 火炉
２０７，２０８ 排ガス配管
２０９ ２次サイクロン
２１０ スクリューフィーダ
２１１ サイクロン槌打装置

Claims (6)

1. ボイラの火炉から排出される灰を捕集するサイクロンにおいて、灰出口の閉塞を解消するためのサイクロン詰まり対応方法であって、
   所定の管理値に基づいて灰出口の閉塞を判断するステップと、
   灰出口が閉塞したと判断された場合に、少なくともサイクロンのスートブローを含む詰まり解消対応操作を行う詰まり解消ステップと、を含むことを特徴とするサイクロン詰まり対応方法。
2. 前記灰出口の閉塞を判断するステップは、
   サイクロンの下部温度またはスクリューフィーダ入口温度が所定時間内に所定値だけ低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することを特徴とする請求項１に記載のサイクロン詰まり対応方法。
3. 前記灰出口の閉塞を判断するステップは、
   サイクロンの入口温度が所定値にまで低下した場合に灰出口が閉塞したと判断することを特徴とする請求項１に記載のサイクロン詰まり対応方法。
4. 前記詰まり解消ステップは、
   灰出口の閉塞が解消するまで、
   スートブロワを起動するステップと、
   灰処理非常払出を行うステップと、
   サイクロン槌打装置を起動するステップと、
   スクリューフィーダの回転数を増加させるステップと、
   ボイラの負荷降下を行うステップと、を順次実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサイクロン詰まり対応方法。
5. 前記ボイラの負荷降下を行うステップは、
   サイクロンの下流側に連通接続されたガスタービンの出口ダスト濃度が所定の管理値以下であることを監視しながら実行することを特徴とする請求項４に記載のサイクロン詰まり対応方法。
6. 前記詰まり解消ステップは、
   ボイラの火炉に直列に連通接続された複数のサイクロンに対して適用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のサイクロン詰まり対応方法。

Images