JP2009144937A - ボイラの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラの起動過程における通風機の運転に必要な動力を削減することにより、ボイラの起動過程における動力費を削減する。
【解決手段】燃料を燃焼させて高温高圧の蒸気を作り出す火炉２と、火炉２に燃料を供給する燃料供給系統３と、火炉２に空気を供給する２台の通風機６、７を有する通風系統５と、火炉２から排ガスを大気中に放出させる排ガス系統１５とを備えたボイラ１の運転方法であって、起動時に、通風系統５の１台の通風機６のみを運転させて火炉２内に空気を供給する。通風系統５は、各通風機６、７を火炉２に個別に接続する空気供給ダクト２５、２６と、両通風機６、７の空気供給ダクト２５、２６を相互に接続する連絡管２７と、連絡管２７と各空気供給ダクト２５、２６との間を開閉させるダンパ２８、２９とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラの運転方法に関し、特に、火力発電プラントのボイラの運転に有効なボイラの運転方法に関する。

火力発電プラントのボイラの一例として、燃料（石炭、石油、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等）を燃料させることにより蒸気を作り出す火炉と、火炉に燃料を供給する燃料供給系統と、火炉に燃料を燃焼させるための空気を供給する２台の通風機（押込通風機）を有する通風系統と、火炉から排ガスを大気中に放出させる排ガス系統とを備えたものが知られている。

このような構成のボイラを備えた火力発電プラントにあっては、ボイラの起動過程の安定運転を確保するために、ボイラの起動時から通風系統の２台の通風機を運転して、各通風機から火炉内にそれぞれ空気を供給し、火炉内で燃料系統から供給される燃料を効率良く燃焼させて蒸気を作り出し、この蒸気エネルギーを蒸気タービンにより機械動力に換え、この蒸気タービンの機械動力を発電機により電気エネルギーに換えている。

この場合、通風系統の各通風機の動翼可変装置（図示せず）で動翼の角度を調整し、各通風機からの空気流量をそれぞれ３０％程度に調整することで、ボイラの起動過程の安定運転を確保し、一定時間の起動過程を経た後に発電機を送電系統に並列（接続）し、送電系統に電気エネルギーを供給している。
特開平５−１０５０５号公報

ところで、上記のような構成のボイラを備えた火力発電プラントにあっては、ボイラの起動時から通風系統の２台の通風機を運転して、各通風機によってそれぞれ３０％程度の空気流量を確保することで、ボイラの起動過程の安定運転を確保しているため、ボイラの起動時から通常運転までの起動過程において、常時２台の通風機を運転するための動力が必要になり、起動過程の動力費が高くついてしまう。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、ボイラの起動過程に必要な動力を削減することにより、ボイラの起動過程の動力費を削減することができるボイラの運転方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、燃料を燃焼させて高温高圧の蒸気を作り出す火炉と、該火炉に燃料を供給する燃料供給系統と、該火炉に空気を供給する２台の通風機を有する通風系統と、該火炉から排ガスを大気中に放出させる排ガス系統とを備えたボイラの運転方法であって、前記ボイラの起動時に、前記通風系統の１台の通風機のみを運転させて前記火炉内に空気を供給することを特徴とする。

本発明によるボイラの運転方法によれば、起動時に通風系統の１台の通風機のみを運転させて火炉内に空気を供給することになるので、起動時に必要な通風機の動力を削減することができ、ボイラの起動過程の動力費を削減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のボイラの運転方法であって、前記通風系統は、前記各通風機を前記火炉に個別に接続する空気供給ダクトと、前記両通風機の空気供給ダクトを相互に接続する連絡管と、該連絡管と前記各空気供給ダクトとの間を開閉させるダンパとを備えていることを特徴とする。

本発明によるボイラの運転方法によれば、ダンパによって連絡管と空気供給ダクトとの間を開いた状態で１台の通風機を運転することにより、その通風機の空気供給ダクトを介して火炉に空気が供給されるとともに、その通風機の空気供給ダクトから連絡管及び他の通風機の空気供給ダクトを介して火炉に空気が供給されることになる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のボイラの運転方法であって、前記通風機は、押込通風機であることを特徴とする。

本発明によるボイラの運転方法によれば、通風系統の押込通風機により火炉内に強制的に空気が供給されることになる。

以上、説明したように本発明によるボイラの運転方法によれば、ボイラの起動時に通風系統の１台の通風機のみを運転させることになるので、複数の通風機を運転させる場合に比べて通風機を運転させるために必要な動力を削減することができ、ボイラの起動過程の動力費を削減することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明によるボイラの運転方法の一実施の形態の概略図が示されていて、このボイラの運転方法は、火力発電プラント等のボイラの運転に適用可能なものであって、ボイラの起動過程に必要な動力を削減するのに有効なものである。

火力発電プラントは、図１及び図２に示すように、例えば、燃料（石炭、石油、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等）を燃焼させて高温高圧の蒸気を作り出す火炉２と、火炉２に燃料を供給する燃料供給系統３と、火炉２に燃料の燃焼に必要な空気を供給する通風系統５と、火炉２からの排ガスを大気中に放出させる排ガス系統１５とから構成されるボイラ１と、ボイラ１の蒸気エネルギーを機械エネルギーに換える蒸気タービン（図示せず）と、蒸気タービンの機械エネルギーを電気エネルギーに換える発電機（図示せず）とを備えている。

燃料供給系統３は、船等の輸送手段によって火力発電所に搬入される燃料を貯蔵させておく貯蔵部と、貯蔵部から火炉に燃料を供給する供給手段と、供給手段から火炉に供給される燃料を燃焼させるバーナとを備え、後述する通風系統５からの空気と燃料がバーナで混合されて燃焼される。

燃料供給系統３は、例えば、燃料が石炭の場合には、貯蔵部に貯蔵されている石炭を適宜の手段によって微紛化し、ベルトコンベア、排炭機等を介してバーナに送り、通風系統５からの空気と混合させて燃焼させる。また、燃料が石油の場合には、貯蔵部に貯蔵されている石油を送油ポンプ、噴燃ポンプ等を介してバーナに送り、通風系統５からの空気と混合させて燃焼させる。さらに、燃料が液化天然ガス、液化石油ガスの場合には、貯蔵部に貯蔵されている液体天然ガス、液化石油ガスを送液ポンプ、気化器等を介してバーナに送り、通風系統５からの空気と混合させて燃焼させる。

通風系統５は、火炉２に空気を供給する２台の通風機６、７と、各通風機６、７から火炉２に供給する空気流量を調整する動翼可変装置（図示せず）と、各通風機６、７から火炉２に供給する空気を予熱する予熱器１１、１２とを備えている。

各通風機６、７は、空気供給ダクト２５、２６を介してそれぞれ個別に火炉２に接続されるとともに、各通風機６、７の出口側にはダンパ８、９がそれぞれ設けられている。

各通風機６、７には押込通風機が用いられる。押込通風機は、燃料の燃焼に必要な空気流量を広い範囲の流量域で調整が可能な特性を有するものであって、遠心式ターボファン、軸流ファン等が使用されている。

各通風機６、７の出口側には第１予熱器１１が設けられ、第１予熱器１１よりも下流側（火炉２側）には第２予熱器１２が設けられ、各通風機６、７からの空気を両予熱器１１、１２を通すことにより、各通風機６、７からの空気が予熱されて温度が高められた状態で火炉２に供給される。

本実施の形態においては、第１予熱器１１にボイラ１からの蒸気を利用して通風機６、７側からの空気を予熱する蒸気式空気予熱器を使用し、第２予熱器１２に火炉２からの排ガスの余熱を利用して第１予熱器１１からの空気を更に予熱する空気予熱器を使用している。

通風系統５の各通風機６、７の出口側の部分には、両空気供給ダクト２５、２６間を相互に接続する連絡管２７が設けられるとともに、この連絡管２７の両端には各空気供給ダクト２５、２６と連絡管２７との間を開閉させるダンパ２８、２９がそれぞれ設けられ、両ダンパ２８、２９を開閉させることにより、両空気供給ダクト２５、２６が両通風機６、７の出口側で連絡管２７を介して相互に接続され、又は、連絡管２７を介した接続状態が断たれる。

本実施の形態においては、ボイラ１の起動過程においては、２台の通風機６、７のうちの一方の通風機６のみを運転して火炉２に空気を供給し、この一方の通風機６のみの運転を、発電機を送電系統に並列（接続）するまで行い、その後に他方の通風機７を運転して２台の通風機６、７によるボイラ１の通常運転を行い、発電機から送電系統に電気エネルギーを供給する。

すなわち、本願発明者らは、従来、ボイラの起動過程における安定運転を確保するために、各通風機から３０％程度の空気流量がそれぞれ得られるように、ボイラの起動過程で２台の通風機を運転していたが、１台の通風機の運転のみでも２台の通風機の運転時の空気流量が得られることを見出したので、ボイラの起動過程から並列までの間は、１台の通風機のみを運転することにした。

具体的には、図１に示すように、ボイラ１の起動過程においては、連絡管２７の両ダンパ２８、２９を開いた状態として、一方の通風機６から一方の空気供給ダクト２５を介して火炉２に至る空気供給ラインと、一方の通風機６から一方の空気供給ダクト２５、連絡管２７、及び他方の空気供給ダクト２６を介して火炉２に至る空気供給ラインを形成し、この状態で一方の通風機６のみを運転することにより、両空気供給ラインを介して火炉２に燃料の燃焼に必要な空気が供給される。

また、一定時間の起動過程を経た後のボイラ１の通常運転においては、図２に示すように、一方の通風機６から一方の空気供給ダクト２５を介して火炉２に至る空気供給ラインと、他方の通風機７から他方の空気供給ダクト２６を介して火炉２に至る空気供給ラインを形成し、この状態で両通風機６、７を運転することにより、両空気供給ラインを介して火炉２に燃料の燃焼に必要な空気が供給される。

排ガス系統１５は、火炉２からの排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害な窒素（Ｎ２）と水蒸気（Ｈ２０）とに分解する脱硝装置１６と、脱硝装置１６を通した排ガス中に含まれる煤塵を捕捉する集塵機１７と、集塵機１７を通した排ガスを大気中に放出させる煙突２０とを備えている。

脱硝装置１６は、排ガス系統１５の火炉２の出口側と各第２予熱器１２との間にそれぞれ設けられ、集塵機１７は各第２予熱器１２と煙突２０との間にそれぞれ設けられ、各脱硝装置１６と各第２予熱器１２との間、各第２予熱器１２と各集塵機１７との間にはそれぞれダンパ１８、１９が設けられている。このような構成により、火炉２と煙突２０との間に２つの排ガスラインが形成され、火炉２からの排ガスが各排ガスラインを介して煙突２０に導かれ、煙突２０を介して大気中に放出される。

この場合、一方の排ガスラインの排気ダクト３０は一方の第２予熱器１２を貫通し、他方の排ガスラインの排気ダクト３０は他方の第２予熱器１２を貫通し、両排ガスラインの排気ダクト３０を流通する排ガスの余熱が各第２予熱器１２に供給され、この余熱によって各第２予熱器１２を通る各第１予熱器１１からの空気が予熱されて温度が高められる。

次に、上記のように構成したボイラ１の作用について説明する。
まず、ボイラ１の起動時においては、図１に示すように、燃料供給系統３によって火炉２に燃料を供給するとともに、通風系統５の連絡管２７の両端のダンパ２８、２９を開いた状態とし、この状態で２台の通風機６、７のうちの一方の通風機６のみの運転を行い、一方の通風機６から一方の空気供給ライン（一方の空気供給ダクト２５）、及び他方の空気供給ライン（空気供給ダクト２５、連絡管２７、空気供給ダクト２６）を介して火炉２に空気を供給し、火炉２内で燃料を燃焼させて蒸気を作り出し、この蒸気エネルギーを蒸気タービンで機械エネルギーに換え、この機械エネルギーを発電機で電気エネルギーに換える。

そして、一定時間のボイラ１の起動過程を経た後に、発電機を送電系統に並列し、通風系統５の他方の通風機７の運転を開始し、図２に示すように、一方の通風機６から空気供給ダクト２５、他方の通風機７から空気供給ダクト２６を介して火炉２内に空気を供給し、燃料供給系統３から火炉２内に供給される燃料を燃焼させ、この燃焼エネルギーにより火炉２内で高温高圧の蒸気を作り出し、この蒸気エネルギーを蒸気タービンで機械エネルギーに換え、この機械エネルギーを発電機で電気エネルギーに換え、この電気エネルギーを送電系統に供給し、送電系統を介して各所に電気を供給する。

上記のように構成した本実施の形態によるボイラ１の運転方法にあっては、ボイラ１の起動時に通風系統５の１台の通風機６のみを運転するように構成したので、ボイラ１の起動過程における通風機６の運転に必要な動力を削減することができ、ボイラ１の起動過程から通常運転までの起動過程の動力費を削減することができ、効率良く電気エネルギーを取り出すことが可能となる。

本発明によるボイラの運転方法の一実施の形態を示した概略図であって、ボイラの起動時の状態を示した概略図である。 ボイラの通常運転時の状態を示した概略図である。

符号の説明

１ ボイラ ２ 火炉
３ 燃料供給系統 ５ 通風系統
６ 通風機 ７ 通風機
８ ダンパ ９ ダンパ
１１ 第１予熱器 １２ 第２予熱器
１３ ダンパ １５ 排ガス系統
１６ 脱硝装置 １７ 集塵機
１８ ダンパ １９ ダンパ
２０ 煙突 ２５ 空気供給ダクト
２６ 空気供給ダクト ２７ 連絡管
２８ ダンパ ２９ ダンパ
３０ 排気ダクト

Claims (3)

1. 燃料を燃焼させて高温高圧の蒸気を作り出す火炉と、該火炉に燃料を供給する燃料供給系統と、該火炉に空気を供給する２台の通風機を有する通風系統と、該火炉から排ガスを大気中に放出させる排ガス系統とを備えたボイラの運転方法であって、
   前記ボイラの起動時に、前記通風系統の１台の通風機のみを運転させて前記火炉内に空気を供給することを特徴とするボイラの運転方法。
2. 前記通風系統は、前記各通風機を前記火炉に個別に接続する空気供給ダクトと、前記両通風機の空気供給ダクトを相互に接続する連絡管と、該連絡管と前記各空気供給ダクトとの間を開閉させるダンパとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のボイラの運転方法。
3. 前記通風機は、押込通風機であることを特徴とする請求項１又は２に記載のボイラの運転方法。

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