JP2010091481A - Method of managing viscosity of slurry supplied to fluidized bed boiler as fuel, and slurry supply device for executing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流動床ボイラに燃料として供給されるスラリーの粘度管理方法及びそれを行うスラリー供給装置に係り、特にスラリーの構成材料に関わらず、スラリーの粘度を的確かつ迅速に調整し、流動床ボイラを安定して運転することが可能な技術に関する。 The present invention relates to a method for managing the viscosity of a slurry supplied as fuel to a fluidized bed boiler and a slurry supply apparatus for performing the method, and in particular, regardless of the constituent material of the slurry, the viscosity of the slurry is accurately and quickly adjusted, and the fluidized bed The present invention relates to a technology capable of stably operating a boiler.
石炭火力発電プラントの一つとして、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、さらに流動床ボイラの排ガスでガスタービンを駆動する加圧流動床複合発電方式(PFBC:Pressurized Fluidized Bed Combustion)が採用されている。
この発電プラントは、流動床ボイラ内を加圧状態に保ちながら、流動床ボイラの火炉に、燃料とする石炭と石灰石と水とを混ぜたスラリー(CWP:Coal Water Paste)を供給することにより、該スラリーを効率よく燃焼させることができる特徴を有する。
As one of the coal-fired power plants, a pressurized fluidized bed combined power generation (PFBC) system in which a steam turbine is driven by steam generated from a fluidized bed boiler and a gas turbine is driven by exhaust gas from a fluidized bed boiler (PFBC). Is adopted.
This power plant supplies slurry (CWP: Coal Water Paste), which is a mixture of coal, limestone, and water as fuel, to the furnace of the fluidized bed boiler while maintaining the inside of the fluidized bed boiler in a pressurized state. The slurry can be burned efficiently.
このような流動床ボイラを備えた石炭火力発電プラントでは、昨今、エネルギー効率を高めて安定した操業を行うとともに、環境に対する負荷を極力軽減するため、スラリーの原材料として、複数種類の原料炭を切り替えたり、バイオマス燃料などの新燃料を使用している。この際、原料炭の炭種や新燃料によってスラリーの含水量、発熱量、含有成分等が異なる。 In recent years, coal-fired power plants equipped with such fluidized bed boilers have switched between multiple types of coking coal as raw materials for slurry in order to increase energy efficiency and perform stable operations and reduce the environmental burden as much as possible. Or use new fuels such as biomass fuel. At this time, the water content of the slurry, the calorific value, the contained components, etc. differ depending on the coal type of the raw coal and the new fuel.
このため本出願人は、従来より加圧流動床ボイラへ供給される原料炭の炭種に応じて加圧流動床ボイラの運転を適切に管理する技術を提案しており、例えば特許文献1において、CWPの粘度を判断し、CWPの粘度の判断結果に基づいてCWPの粘度を適切な値に修正するスラリーの粘度管理方法を開示している。
ところで、特許文献1では、スラリーの粘度に関する情報を取得するための手段について特段の方策を開示しておらず、流動床ボイラの流動層内に供給するスラリーの粘度の測定は、手分析や、CWPを混練する混練機に設置される連続測定式粘度計により行われている。
By the way,
しかしながら、手分析では、混練機等からスラリーの試料を採取し測定結果が得られるまでに、ある程度時間を要し、また連続測定式粘度計による測定では、原料炭の炭種や新燃料によって正確な粘度を計測できないことがあり、流動床ボイラの安定的な運転に影響を及ぼすおそれがあった。 However, in manual analysis, it takes a certain amount of time to collect a slurry sample from a kneader or the like and obtain a measurement result. In continuous measurement viscometer measurement, it depends on the type of raw coal and the new fuel. In some cases, it is impossible to measure the viscosity, which may affect the stable operation of the fluidized bed boiler.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、流動床ボイラに燃料として供給するスラリーの構成材料に関わらず、スラリーの粘度を的確かつ迅速に調整し、流動床ボイラを安定して運転することが可能なスラリーの粘度管理方法及びそれを行うスラリー供給装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. Regardless of the constituent material of the slurry supplied as fuel to the fluidized bed boiler, the viscosity of the slurry is accurately and quickly adjusted to stabilize the fluidized bed boiler. It is an object of the present invention to provide a slurry viscosity management method that can be operated and a slurry supply apparatus that performs the method.
上記の目的を達成するため、本発明は、流動床ボイラに燃料として供給するスラリーの粘度を管理する方法であって、
前記スラリーを混練する混練機の消費電流を計測し、
前記消費電流に応じて、前記混練機で混練するスラリーの粘度を調節することを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention is a method for managing the viscosity of a slurry supplied as fuel to a fluidized bed boiler,
Measure the current consumption of the kneader kneading the slurry,
The viscosity of the slurry kneaded by the kneader is adjusted according to the current consumption.
本発明者は、混練機の消費電流と混練機内で混練されるスラリーの粘度との間に相関があることを見出した。すなわち、混練機の消費電流を、スラリーの粘度の程度を表す指標として用いることができ、かかる混練機の消費電流は、混練機の電源供給系に電流計等を設置することにより簡便に計測でき、迅速に把握することができる。
したがって、本発明のスラリーの粘度管理方法によれば、このように計測された混練機の消費電流に応じて、混練機で混練するスラリーの粘度を調節することにより、スラリーの粘度の調整が迅速になされ、該スラリーが供給される流動床ボイラを安定して運転することができる。
The present inventor has found that there is a correlation between the current consumption of the kneader and the viscosity of the slurry kneaded in the kneader. That is, the current consumption of the kneader can be used as an index representing the degree of viscosity of the slurry, and the current consumption of such a kneader can be easily measured by installing an ammeter or the like in the power supply system of the kneader. Can grasp quickly.
Therefore, according to the slurry viscosity management method of the present invention, the viscosity of the slurry can be quickly adjusted by adjusting the viscosity of the slurry kneaded by the kneader according to the current consumption of the kneader thus measured. Thus, the fluidized bed boiler to which the slurry is supplied can be stably operated.
本発明において、前記混練機に導入される前記スラリーの構成材料として、石炭と石灰石と水とを含んで用い、前記スラリーの粘度の調整として、前記混練機に導入する前記水の量を調節することとしてもよい。この構成によれば、スラリーの粘度を、その構成材料とする水の量を調節することにより容易に調整することができる。 In the present invention, the constituent material of the slurry introduced into the kneader includes coal, limestone, and water, and the amount of the water introduced into the kneader is adjusted as the viscosity of the slurry. It is good as well. According to this configuration, the viscosity of the slurry can be easily adjusted by adjusting the amount of water used as the constituent material.
本発明において、前記水の量の調節は、前記計測された前記混練機の消費電流が、所定範囲を上回った場合に前記混練機に導入する前記水の量を増加させ、前記所定の範囲を下回った場合に前記混練機に導入する水の量を減少させることとしてもよい。この構成によれば、流動床ボイラに燃料として供給されるスラリーの粘度を、所定の範囲内に保持させることができる。 In the present invention, the adjustment of the amount of water is performed by increasing the amount of water introduced into the kneader when the measured current consumption of the kneader exceeds a predetermined range. It is good also as reducing the quantity of the water introduce | transduced into the said kneader when it falls below. According to this configuration, the viscosity of the slurry supplied as fuel to the fluidized bed boiler can be maintained within a predetermined range.
本発明において、前記材料として、さらに下水処理場などで生成された下水汚泥をスラリー状に加工した汚泥スラリーを用いることとしてもよい。 In this invention, it is good also as using the sludge slurry which processed the sewage sludge produced | generated in the sewage treatment plant etc. into the slurry form as said material.
本発明は、流動床ボイラに燃料として供給するスラリー供給装置であって、前記スラリーを混練する混練機の消費電流を計測する電流計と、前記スラリーに含まれる水を前記混練機に供給する水供給路に設けられ、前記混練機に供給される水の流量を調節する水流量調節弁と、前記電流計により計測された消費電流に応じて、前記水流量調節弁の開度を調節する粘度制御装置とを備えることを特徴とする。 The present invention is a slurry supply apparatus for supplying a fluidized bed boiler as fuel, an ammeter for measuring current consumption of a kneader for kneading the slurry, and water for supplying water contained in the slurry to the kneader. A viscosity that adjusts the opening of the water flow control valve according to the water flow control valve that is provided in the supply path and adjusts the flow rate of the water supplied to the kneader and the current consumption measured by the ammeter. And a control device.
本発明において、前記粘度制御装置は、前記電流計により計測された前記混練機の消費電流に消費電流に応じて、前記計測された前記混練機の消費電流が、所定範囲を上回った場合に前記水流量調節弁の開度を所定量開き、前記所定の範囲を下回った場合に前記水流量調節弁の開度を所定量閉める調節を行うこととしてもよい。 In the present invention, the viscosity control apparatus, when the measured current consumption of the kneading machine exceeds a predetermined range in accordance with the current consumption of the kneading machine measured by the ammeter, The opening degree of the water flow rate adjustment valve may be opened by a predetermined amount, and the opening degree of the water flow rate adjustment valve may be adjusted to be closed by a predetermined amount when it falls below the predetermined range.
本発明によれば、流動床ボイラに燃料として供給するスラリーの構成材料に関わらず、スラリーの粘度を的確かつ迅速に調整し、流動床ボイラを安定して運転することが可能なスラリーの粘度管理方法及びそれを行うスラリー供給装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, irrespective of the constituent material of the slurry supplied as a fuel to a fluidized bed boiler, the viscosity of the slurry can be adjusted accurately and quickly, and the fluidized bed boiler can be operated stably. A method and a slurry supply apparatus for performing the method can be provided.
以下、本発明における好ましい一実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る加圧流動床ボイラ10を用いた発電プラント1の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
図1に示すように、この発電プラント1は、燃料を燃焼することにより蒸気を生成する加圧流動床ボイラ10と、この蒸気により駆動される蒸気タービン発電機70と、加圧流動床ボイラ10内の燃焼で生じた排ガスを利用するガスタービン発電機90とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
加圧流動床ボイラ10は、圧力容器20と、その内部に設けられた火炉本体30と、火炉本体30に、燃料とするスラリー2を供給するスラリー供給装置40とを備えている。火炉本体30内には、スラリー2が所定量収容されている。このスラリー2は、加圧状態にある圧力容器20内において、火炉本体30の底部から吹き込まれる加圧空気で流動化されて流動床を形成している。そして、スラリー供給装置40から火炉本体30に供給されたスラリー2は、加圧状態で燃焼される。
The pressurized fluidized
火炉本体30内には、蒸気タービン発電機70と接続される伝熱管72が引き回されており、火炉本体30内でスラリー2を燃焼することにより生じた熱を利用して伝熱管72内に蒸気を発生させ、蒸気タービン74を回転させ、この蒸気タービン74と同軸に接続される発電機76が稼動し発電する。蒸気タービン74を回転させた後の蒸気は、復水器80により復水にされ、排熱回収ボイラ32を通り、再び加圧流動床ボイラ10内へ導かれる。
A
また、加圧流動床ボイラ10内の燃焼で生じた排ガスがガスタービン92へ供給されるようになっている。ガスタービン92には、発電機94およびコンプレッサ96が同軸に接続されており、ガスタービン92が回転することにより、発電機94を駆動して発電を行うとともに、コンプレッサ96を駆動して加圧空気を加圧流動床ボイラ10の圧力容器20内へ送り込むようになっている。排ガスは、ガスタービン92を出た後、排熱回収ボイラ32を通り煙突34より排出される。
Further, the exhaust gas generated by the combustion in the pressurized fluidized
スラリー供給装置40は、燃料であるスラリー2を製造し、これを火炉本体30へ供給するものである。ここでスラリー2とは、主燃料としての石炭と、水と、石灰石とからなるCWP(Coal Water Paste)に脱水汚泥又は濃縮汚泥を混合したものをいう。
図2は、スラリー供給装置40の概略構成図である。
図2に示すように、スラリー供給装置40は、石炭供給路42と、水供給路44と、石灰石供給路46と、汚泥スラリー供給路48と、混練機54と、混練機54により製造されるスラリー2の粘度を調整する粘度制御装置62と、混練機54で製造されたスラリー2を火炉本体30に供給するスラリーポンプ64とを備える。
The
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIG. 2, the
石炭供給路42は、石炭を貯蔵する石炭バンカ等から混練機54に石炭を供給する系統であり、例えば、石炭バンカと混練機54との間には石炭を粉砕する粗粉砕機及び微粉砕機とが配設される(図示しない)。石炭は、粗粉砕機により粗く砕かれた状態と、粗粉砕機で砕かれた後、微粉砕機に送られて更に細かく粉砕されると共に水と混ぜられた状態のものを混合し混練機54に供給される。
The
水供給路44は、水タンク51から混練機54に水を供給する系統である。石灰石供給路46は、石灰石を貯蔵する石灰石バンカ等から混練機54に石灰石を供給する系統である。汚泥スラリー供給路48は、汚泥スラリータンク等の貯留設備から混練機54に汚泥スラリーを供給する系統である。
The
これらのスラリー材料の供給路42、46には供給量を調整するコンベアが設置される(図示しない)。また、供給路44、48にはそれぞれ、材料圧送用ポンプ50と流量調節弁52が設置されており、各材料の混練機54に供給される量が調節され、これらスラリー材料が混練機54内において混合されるようになっている。
These slurry
なお、水供給路44には、内部に流通する水の流量を外部から制御可能な流量調節弁52wが設置され、該流量調節弁52wは、粘度制御装置62と接続しており、粘度制御装置62による制御により水供給路44内を流通する水の流量が調整されるようになっている。
The
混練機54は、各供給路42〜48が接続され、供給されたスラリー材料を混練してスラリー2を製造するものである。混練機54は、例えば内部に複数の攪拌翼56と、攪拌翼56を回転させる電動モータ58とを備え、攪拌翼56の回転を電動モータ58で回転させることによりスラリー材料を混練する。
また、混練機54には、電動モータ58の消費電流を計測するための電流計60が設けられ、該電流計60は粘度制御装置62と接続している。
The kneading
The
粘度制御装置62は、例えば、CPUと共に、ROM、RAM及びハードディスクなどの記憶装置を具備し、液晶画面などの表示部及びキーボードなどの入力部を備える情報処理装置により構成される。粘度制御装置62は、混練機54の電動モータ58に設置された電流計60によって計測された消費電流に応じて、水供給路44に設置された流量調節弁52wの開度を制御して混練機54に供給される水の流量を調節し、混練機54で製造されるスラリー2の粘度が所定範囲内の値となるように制御する。
The
図3は、混練機54の電動モータ58の消費電流と、その電流を示したときにおける混練機54から採取したスラリー2の粘度とを実際に測定し、その関係を示した散布図及びその近似直線を示すグラフである。なお、スラリー2の粘度は手分析により測定した。また、測定結果の再現性を確認するため、異なる混練機54の運転条件下において電流値とスラリー2の粘度を測定し、各測定結果について散布図及びグラフをまとめた。
図3に示すように、いずれの混練機54においても、混練機54の電動モータ58の電流の上昇にともない、スラリー2の粘度も上昇する傾向が認められ、これら電動モータ58の電流とスラリー2の粘度とには、正の相関が認められる。
これは、スラリー2の粘度が上昇するとともに、該スラリー2を攪拌する攪拌翼56に作用する抵抗が増加し、それに応じて混練機54の電動モータ58にかかる負荷が増加することになり、電動モータ58の電流も上昇するからであると考えられる。
本実施形態では、このような混練機54の電動モータ58の消費電流と、混練機54内で混練されるスラリー2の粘度との関係を利用することにより、混練機54の消費電流を、スラリー2の粘度の程度を表す指標とし、粘度制御装置62によるスラリー2の粘度を調整するための制御に用いている。
FIG. 3 is a scatter diagram showing an actual measurement of the current consumed by the
As shown in FIG. 3, in any
This is because the viscosity of the
In this embodiment, the current consumption of the
図4は、混練機54内に適量の水を供給するための粘度制御装置62の制御の一例を示すフローである。
図4に示すように、まずステップS1として、電流計60により計測された混練機54の消費電流が所定の範囲内にあるかどうかを判定する。
ここで判定に用いられる消費電流の所定の範囲としては、例えば、図3のような混練機54の電動モータ58の消費電流と、その電流を示したときにおける混練機54から採取したスラリー2の粘度との関係を近似直線等によりあらかじめもとめておき、該近似直線等に基づいて、加圧流動床ボイラ10が安定的に運転可能なスラリー2の粘度範囲に対応する消費電流の範囲を採用する。
そして、ステップS1において、混練機54の消費電流が所定の範囲内にある場合は、特に流動調節弁52wを制御することなく、再度ステップS1の処理に戻る。
一方、混練機54の消費電流が所定の範囲内にない場合は、ステップS2に移行する。
FIG. 4 is a flow showing an example of the control of the
As shown in FIG. 4, first, as step S <b> 1, it is determined whether or not the consumption current of the
The predetermined range of the consumption current used for the determination here is, for example, the consumption current of the
In step S1, when the current consumption of the
On the other hand, when the consumption current of the
ステップS2では、電流計60により計測された混練機54の消費電流が所定の範囲よりも上回るか否かを判断する。消費電流が所定の範囲よりも上回る場合、すなわち混練機54内のスラリー2が所定範囲の粘度よりも大きくなっていると判定し、粘度制御装置62は、流動調節弁52wに対してその開度を所定量大きくする制御を行う(ステップS3)。これにより、混練機54内に供給される水の流量が増加することになるので、スラリー2の粘度が減少する。そしてその制御後、再度ステップS1の処理に戻る。
In step S2, it is determined whether or not the consumption current of the
一方、ステップS2において、消費電流が所定の範囲よりも上回らない場合、すなわち消費電流が所定の範囲よりも下回る場合、混練機54内のスラリー2が所定範囲の粘度よりも小さくなっていると判定し、粘度制御装置62は、流動調節弁に対してその開度を所定量小さくする制御を行う(ステップS4)。これにより、混練機54内に供給される水の流量が減少することになるので、スラリー2の粘度が増加する。そしてその制御後、再度ステップS1の処理に戻る。
On the other hand, in step S2, if the current consumption does not exceed the predetermined range, that is, if the current consumption is lower than the predetermined range, it is determined that the
粘度制御装置62がこのような制御を行うことにより、混練機54内で製造されるスラリー2の粘度は、所定の範囲内に保たれることになる。
When the
そして、混練機54内で所定の範囲内の粘度に調整されたスラリー2が、スラリーポンプ64により火炉本体30に供給されることにより、加圧流動床ボイラ10内で良好に燃焼され、加圧流動床ボイラ10が安定して運転される。
Then, the
以上説明したように、本実施形態に係る加圧流動床ボイラ10によれば、スラリー2を混練する混練機54の消費電流を計測する電流計60と、スラリー2に含まれる水を混練機54に供給する水供給路44に設けられ、混練機54に供給される水の流量を調節する水流量調節弁52wと、電流計60により計測された消費電流に応じて、水流量調節弁52wの開度を調節する粘度制御装置62とを備える。これにより、計測された混練機54の消費電流に応じて、混練機54で混練するスラリー2の粘度が迅速に調整されるので、該スラリー2が供給される加圧流動床ボイラ10が安定して運転される。
As described above, according to the pressurized
また、粘度制御装置62が水の調節を、電流計60により計測された混練機54の消費電流が所定範囲を上回った場合に、流動調節弁の開度を大きくして混練機54に導入する水の量を増加させ、所定の範囲を下回った場合に流動調節弁の開度を小さくして混練機54に導入する水の量を減少させることにより、混練機54内で製造されるスラリー2の粘度は所定の範囲内に保たれるため、流動床ボイラの安定運転に寄与することができる。
Further, when the
なお、本実施形態では、電流計60により計測された消費電流に応じて、水流量調節弁52wの開度を調節する制御を粘度制御装置62により行っているが、これに限らず、作業員等が、電流計60の消費電流を目視し、当該消費電流に応じて手動により水流量調節弁52wの開度を調節してもよい。この場合、作業員が、図4で説明したフローと同様の制御を実施することにより、混練機54内で製造されるスラリー2の粘度を所定の範囲内に保つことができる。
In the present embodiment, the
1 発電プラント
2 スラリー
10 加圧流動床ボイラ
20 圧力容器
30 火炉本体
32 排熱回収ボイラ
34 煙突
40 スラリー供給装置
42 石炭供給路
44 水供給路
46 石灰石供給路
48 汚泥スラリー供給路
50 材料圧送用ポンプ
51 水タンク
52,52w 流量調節弁
54 混練機
56 攪拌翼
58 電動モータ
60 電流計
62 粘度制御装置
64 スラリーポンプ
70 蒸気タービン発電機
72 伝熱管
74 蒸気タービン
76 発電機
80 復水器
90 ガスタービン発電機
92 ガスタービン
94 発電機
96 コンプレッサ
S1,S2,S3,S4 ステップ1
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記スラリーを混練する混練機の消費電流を計測し、
前記消費電流に応じて、前記混練機で混練するスラリーの粘度を調節することを特徴とするスラリーの粘度管理方法。 A method for managing the viscosity of a slurry supplied as fuel to a fluidized bed boiler,
Measure the current consumption of the kneader kneading the slurry,
A method for managing the viscosity of a slurry, wherein the viscosity of the slurry kneaded by the kneader is adjusted according to the current consumption.
前記スラリーの粘度の調整として、前記混練機に導入する前記水の量を調節することを特徴とする請求項1に記載のスラリーの粘度管理方法。 As a constituent material of the slurry introduced into the kneader, including coal, limestone and water,
The slurry viscosity management method according to claim 1, wherein the amount of the water introduced into the kneader is adjusted as adjustment of the viscosity of the slurry.
前記スラリーを混練する混練機の消費電流を計測する電流計と、
前記スラリーに含まれる水を前記混練機に供給する水供給路に設けられ、前記混練機に供給される水の流量を調節する水流量調節弁と、
前記電流計により計測された消費電流に応じて、前記水流量調節弁の開度を調節する粘度制御装置とを備えることを特徴とするスラリー供給装置。 A slurry supply device for supplying a fluidized bed boiler as fuel,
An ammeter for measuring current consumption of a kneader for kneading the slurry;
A water flow rate adjusting valve that is provided in a water supply path for supplying water contained in the slurry to the kneader and adjusts the flow rate of water supplied to the kneader;
A slurry supply device comprising: a viscosity control device that adjusts an opening degree of the water flow rate control valve in accordance with current consumption measured by the ammeter.
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