JP2017209653A

JP2017209653A - 排ガス処理設備における通風機の電流制御方法及び電流制御システム

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Publication number: JP2017209653A
Application number: JP2016106308A
Authority: JP
Inventors: 隆二園田; Ryuji Sonoda
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: JP6728983B2

Abstract

【課題】電流制御の頻度が低減された、排ガス処理設備における通風機の電流制御方法及び電流制御システムを提供する。【解決手段】一定時間内において、例えば誘引通風機２や脱硫通風機３といった通風機を動作するための電流値Ｉを複数測定し、測定した電流値Ｉを二乗平均し、二乗平均した電流値Ｉが定格電流値を超えていた場合、前記電流値Ｉを下げる、排ガス処理設備１００における通風機２，３の電流制御方法である。本発明によると、電流値Ｉが定格電流値を超えた場合に直ちに電流値Ｉを下げる場合と比べると、電流値Ｉを下げる回数が減少する。したがって、頻発していたボイラ１０１の出力低下の頻度を低減させることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、排ガス処理設備における通風機の電流制御方法及び電流制御システムに関する。

火力発電所において、石炭を燃焼させるボイラ内の燃焼ガス（排ガス）は、環境保全のために脱硫装置を含む排ガス処理設備に送られる。排ガス処理設備は、排ガスを送風するために、誘引通風機（ｉｎｄｕｃｅｄｄｒａｆｔｆａｎ，ＩＤＦ）及び脱硫通風機（ＢｏｏｓｔＵｐＦａｎ，ＢＵＦ）といった通風機を設けられている。
これらの通風機を流れる電流値が大きくなると、通風機が破損する可能性がある。このため、電流値の監視を行い、電流値が大きくなると、通風機を駆動する電動機の出力を調整する制御が行われている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−５６３２２号公報

従来、通風機の電流が定格電流を超えた場合に、ただちに定格電流以下となるまで電動機の出力を下げるといった運用が行われている。このため、電動機の出力を調整して電流を制御する頻度が多く、負荷抑制分の経済損失（油炭価格差による損失）等が発生している。

本発明は、電流制御の頻度が低減された、排ガス処理設備における通風機の電流制御方法及び電流制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、一定時間内において、通風機を動作するための電流値を複数測定し、測定した電流値を二乗平均し、二乗平均した電流値が定格電流値を超えていた場合、前記電流値を下げる、排ガス処理設備における通風機の電流制御方法である。

前記電流値は、定格電流に対するＰＵ値に換算した後、二乗平均することが好ましい。

前記電流値を下げる動作は、前記通風機を動作する電動機の出力を下げることにより行い、前記電動機の出力を下げて前記電流値が定格電流以下になった場合、現在の電流値が、前記定格電流値から前記電動機の出力を下げたことによる前記電流値の減少分を引いた値より小さくなった場合、前記電動機の出力を上げてもよい。

また、本発明は、一定時間内において、通風機を動作するための電流値を複数測定し、測定した電流値を二乗平均し、二乗平均した電流値が定格電流を超えていた場合、前記電流値を下げる制御部を備える、排ガス処理設備における通風機の電流制御システムである。

本発明によれば、電流制御の頻度が低減された、排ガス処理設備における通風機の電流制御方法及び電流制御システムを提供することができる。

本発明の一実施形態である、通風機の電流制御システム１を含む、火力発電所における排ガス処理設備１００の全体構成図を示す。図２は、制御部４における、誘引通風機２の電流制御方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態である、通風機の電流制御システム１を含む、火力発電所における排ガス処理設備１００の全体構成図を示す。火力発電所は、石炭をボイラ１０１内で燃焼させ、燃焼によって生じた蒸気で図示しないタービンを回転させて電力を発生させる。ここで、石炭を燃焼させる際に排ガスが発生する。排ガス処理設備１００は、環境保全のため、排ガスに含まれる、窒素酸化物や硫黄酸化物を分解する設備である。

排ガス処理設備１００は、ボイラ１０１に連結された脱硝装置１０２と、脱硝装置１０２と連結された空気予熱器１０３と、空気予熱器１０３と連結されたガス・ガス・ヒータ熱回収器（ＧＧＨ熱回収器１０４）と、ＧＧＨ熱回収器１０４と連結された電気式集塵装置（ＥＰ）１０５と、電気式集塵装置１０５に連結された誘引通風機（ＩＤＦ）２と、誘引通風機２に連結された脱硫装置１０６と、脱硫装置１０６と連結されたガス・ガス・ヒータ再加熱器（ＧＧＨ再加熱器１０７）と、ＧＧＨ再加熱器１０７に連結された脱硫通風機（ＢＵＦ）３と、脱硫通風機３に連結された煙突１０８と、を備える。

ボイラ１０１は、図示しない微粉炭機から供給された微粉炭を、強制的に供給された空気と混合して燃焼して、蒸気を発生させる。ボイラ１０１で発生した蒸気は、主蒸気管（図示せず）を介してタービン（図示せず）に供給される。これにより、タービンが蒸気によって回転し、発電が行われる。

ボイラ１０１における燃焼時に発生した排ガスは、まず、脱硝装置１０２に導入される。脱硝装置１０２は、排ガス中の窒素酸化物を除去する。具体的には、脱硝装置１０２は、比較的高温（３００℃〜４００℃）の排ガス中に還元剤としてアンモニアガスを注入し、脱硝触媒との作用により排ガス中の窒素酸化物を無害な窒素と水蒸気に分解する方法（乾式アンモニア接触還元法）により排ガス中の窒素酸化物を除去する。

空気予熱器１０３は、内部に熱交換エレメントを備える。この熱交換エレメントは、脱硝装置１０２により窒素酸化物が除去された排ガスと、ボイラ１０１に供給する燃焼用の空気との熱交換を行う。

ＧＧＨ熱回収器１０４は、空気予熱器１０３により熱交換された排ガスの熱回収を行い、熱回収後の排ガスを電気集塵装置に導入する。

電気式集塵装置は（ＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ，ＥＰ）１０５は、排ガス中のクリンカアッシュ、フライアッシュ等の石炭灰を電極により収集する。収集された石炭灰は、ＥＰダンパ連動槌打により、ふるい落される。

誘引通風機２は、電動機２１により駆動され、ボイラ１０１内の圧力を保持しつつ電気式集塵装置１０５を通過した排ガスを脱硫装置１０６に送風する。
この誘引通風機２及び後述の脱硫通風機３は、制御部４により制御される。

脱硫装置１０６は、排ガスに石灰石と水との混合液を吹き付けることにより、排ガスより硫黄酸化物を除去する。
脱硫装置１０６で硫黄酸化物が除去されて無害化されたガスは、再加熱用のＧＧＨ再加熱器１０７にて再加熱される

脱硫通風機３は、電動機３１により駆動され、ＧＧＨ再加熱器１０７によって加熱された排ガスを煙突１０８に導入する。加熱された排ガスは、煙突１０８効果によって煙突１０８から効率よく排出される。
無害化されたガスは煙突１０８より大気に放出される。

この排ガス処理設備１００において、誘引通風機２及び脱硫通風機３の電流値は、以下の理由で上昇する場合がある。

（１）夏季において大気温度が高くなり、それに伴い空気流量が増加することにより電流が増加する。
（２）電気式集塵装置１０５において、ＥＰダンパ連動槌打中は、集塵極に付着した灰を効率的に落とすため、該当セクションのＥＰダンパ開度が閉止される。また他のセクションのダンパは開度が減少される。ＥＰダンパ開度が絞られることにより、ボイラ１０１圧力が上昇する。そうすると、誘引通風機２はボイラ１０１内のガス圧を一定にするように吸引するものであるため、誘引通風機２の動翼開度が増加し、それにともなって電流値が増加する。
（３）石炭の性状（発熱量や水分）の影響により、空気流量が増加し、電流が増加する。

これらの複合的な要因により、誘引通風機２及び脱硫通風機３の電流値が上昇し、定格電流を超える場合がある。ここで、定格電流を超えたときにただちに電動機出力を下げると、負荷抑制分の経済損失（油炭価格差による損失）が発生する。

そこで、本実施形態では、以下のように通風機の電流を制御する。図２は、制御部４における、誘引通風機２の電流制御方法を示すフローチャートである。脱硫通風機３の電流制御方法は、誘引通風機２の電流制御方法と同様であるので、異なる部分以外の説明は省略する。
なお、図１において、誘引通風機２及び脱硫通風機３は１つずつのみ示したが、誘引通風機２及び脱硫通風機３は１つではなく、例えばそれぞれ２つ設けられている。
誘引通風機２のそれぞれの電動機２１に流れる電流値をＩＡ、ＩＢとするが、以下、特に区別する必要のない場合は、電流値Ｉとして説明する。
また、本実施形態では、図２に示す通風機の電流制御は、制御部４が行うが、これに限定されず、それぞれの動作を作業者が行ってもよい。

（ステップＳ１）
制御部４は、通常動作として、誘引通風機２を流れる電流値Ｉの監視を行う。

（ステップＳ２）
電流値Ｉが、本実施形態における定格電流（本実施形態の誘引通風機２は一例として３４５Ｖ）以上の場合（ステップＳ２，ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
電流値Ｉが、定格電流３４５Ｖより小さい場合（ステップＳ２，ＮＯ）、通常の監視（ステップＳ１）に戻る。
なお、脱硫通風機３の定格電流は、一例として２３５Ｖである。

（ステップＳ３）
制御部４は、電流値Ｉが、定格電流＋５％（３６２．２Ｖ）以上かどうかの判定を行う。なお、脱硫通風機３の定格電流＋５％は２４６．７Ｖである。
電流値Ｉが、定格電流＋５％の３６２．２Ｖの以上の場合（ステップＳ３，ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。
電流値Ｉが、定格電流＋５％の３６２．２Ｖより小さい場合（ステップＳ３，ＮＯ）、ステップ５Ｓに進む。

（ステップＳ４）
制御部４は、電流値Ｉが、定格電流＋５％の３６２．２Ｖの以上の場合（ステップＳ３，ＹＥＳ）、誘引通風機２の電動機出力を、例えば１０ＭＷ低下させ、ステップＳ１に戻る。

（ステップＳ５）
制御部４は、ステップＳ３において、電流値Ｉが、定格電流の＋５％より小さい場合（ステップＳ３，ＮＯ）、２つの誘引通風機２の電流値ＩＡとＩＢとの間に差があるかどうかを判定する。
２つの誘引通風機２の電流値ＩＡとＩＢとの間に差がある場合（ステップＳ５，ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。
２つの誘引通風機２の電流値ＩＡとＩＢとの間に差がない場合（ステップＳ５，ＮＯ）、ステップＳ７に進む。

（ステップＳ６）
制御部４は、２つの誘引通風機２の電流値ＩＡとＩＢとの間に差がある場合（ステップＳ５，ＹＥＳ）、それぞれの電動機出力に電流値ＩＡとＩＢとの間の差が縮小するようにバイアスをかける。その後、ステップＳ１に戻る。

（ステップＳ７）
制御部４は、２つの誘引通風機２の電流値ＩＡとＩＢとの間に差がない場合、（ステップＳ５，ＮＯ）、本実施形態にかかる電流値二乗平均演算を行う。
制御部４は、電流値二乗平均演算において、まず、１分ごとに１時間、電流値Ｉを測定する。ただし、これに限定されず、例えば３０分、４５分、１時間３０分等でもよく、また、３０秒ごと、２分後ごと等であっても良い。
次いで、制御部４は、測定された電流値を、ＰＵ値に変換する。ＰＵ値とは、定格電流に対する計測電流の割合を示した値である。定格電流と測定値とが等しい場合１となる。
そして、制御部４は、１分ごとに６０回計測された値を基に演算された６０個のＰＵ値を二乗平均し、二乗平均値を求める。

実施形態では、制御部４が電流値Ｉの測定値より自動的に二乗平均値を求める形態について示すが、これに限定されない。例えば、測定値のＣＶＳ（ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＶｅｒｓｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ）データを、作業者が、例えばＥｘｃｅｌ（登録商標）等のアプリケーションソフトウェアに入力することにより、自動的にＰＵ値と二乗平均値が求められるようにしてもよい。
このように自動的に二乗平均値を求めることにより、二乗平均値の演算の効率化を図ることができる。

（ステップＳ８）
制御部４は、二乗平均値が１以上か否かを判定する。
制御部４は、二乗平均値が１より小さい場合（ステップＳ８，ＮＯ）、ステップＳ１の通常の監視に戻る。
制御部４は、二乗平均値が１以上の場合（ステップＳ８，ＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。

（ステップＳ９）
制御部４は、電動機の負荷を例えば１０ＭＷ下げる。

（ステップＳ１０）
制御部４は、電動機の負荷を下げた後、ステップＳ２と同様に、電流値Ｉが定格電流３４５Ｖ以上か否かを判定する。
電流値Ｉが、定格電流３４５Ｖ以上の場合（ステップＳ１０，ＹＥＳ）、ステップＳ９に戻り、さらに電動機の負荷を下げる。
電流値Ｉが、定格電流３４５Ｖより小さい場合（ステップＳ１０，ＮＯ）、ステップＳ１１に進む。

（ステップＳ１１）
制御部４は、所定時間内にスートブロワ（ＳＢ）の実施があるかどうかを判定する。
スートブロワは、各種熱交換器（ボイラ１０１、空気予熱器１０３等）の伝熱面に付着する煤やダストを除去する装置である。熱交換器の被煤吹管（ボイラ１０１の場合では、蒸発管や過熱器管、及び水冷壁管等）の伝熱面に、燃焼ガス中に含まれる煤やダストが付着する事により熱交換効率を低下させる。この熱交換効率の低下を防止するために、一定の間隔を決めてスートブロワは作動される。スートブロアが作動されると、気圧変動が生じる。この気圧変動により、送風機の電流値が変動するので、スートブロワが完了して電流値が安定するまでステップＳ１１を繰り返す。

（ステップＳ１２）
制御部４は、ボイラ１０１の圧力が安定しているかどうかを判定する。
ボイラ１０１の圧力が不安定であると、送風機の電流値が変動するので、ＳＢが完了して電流値が安定するまでステップＳ１２を繰り返す。

（ステップＳ１３）
制御部４は、電流値Ｉが３３３Ａ以下かどうかを判定する。この３３３Ａとは、定格電流３４５Ｖから、１２Ａを引いた値である。１２Ａは、電動器の出力を１０ＭＷ上昇させたときに予想される最大上昇電流値である。
すなわち、制御部４は、現在の電流値Ｉが、定格電流から、電動機の出力を戻したときに、増加が予想される最大電流値を引いた値である３３３Ｖ以下かどうかを判定する。
換言すると、一旦下げた電動機出力を、元の出力に戻した場合に、電流値Ｉが定格を超えることにならないかどうかを判定している。

（ステップＳ１４）
制御部４は、再度、ステップＳ７と同様に、本実施形態にかかる電流値二乗平均演算を行う。
制御部４は、電流値二乗平均演算において、まず、１分ごとに１時間、電流値Ｉを測定する。次いで、制御部４は、測定された電流値を、ＰＵ値に変換する。
そして、制御部４は、１分ごとに６０回計測された値を基に演算された６０個のＰＵ値を二乗平均し、二乗平均値を求める。

（ステップＳ１５）
ステップＳ８と同様に制御部４は、二乗平均値が１以上か否かを判定する。
制御部４は、二乗平均値が１以上の場合（ステップＳ１５，ＹＥＳ）、ステップＳ９に戻り、電動器の出力をさらに下げる。
制御部４は、二乗平均値が１より小さい場合（ステップ１５，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

（ステップＳ１６）
制御部４は、排ガス処理設備１００全体の状況を検討する。

（ステップＳ１７）
制御部４は、排ガス処理設備１００全体の状況より、電動機の出力を上昇可能かどうかを判定する。
電動機の出力の上昇が可能でない場合（ステップＳ１７，ＮＯ）、ステップＳ１６に戻る。
電動機の出力の上昇が可能な場合（ステップＳ１７，ＹＥＳ）、ステップＳ１８に進む。

（ステップＳ１８）
制御部４は、電動器の出力を戻し、ステップＳ１の通常監視に戻る。

（効果）
本実施形態によると、誘引通風機（ＩＤＦ）２及び脱硫通風機（ＢＵＦ）３において、所定時間内の複数の電流値Ｉを測定し、その複数の電流値Ｉの二乗平均値を求める。そして、その二乗平均値が定格電流を超えていた場合に、電流値Ｉを下げる。
実施形態によると、通風機の電流値Ｉを連続して測定し、電流値Ｉが定格電流値を超えた場合に直ちに電流値Ｉを下げる比較形態と比べると、電流値Ｉを下げる回数が減少する。
電流値Ｉが下がると、ボイラ１０１の出力を低下させる必要があるが、実施形態によると、電流値Ｉを減少させる頻度が減少するため、頻発していたボイラ１０１の出力低下の頻度を低減させることができる。したがって、ボイラ１０１の動作効率を向上させることができる。

１電流制御システム
２誘引通風機
３脱硫通風機
４制御部
２１電動機
３１電動機
１００排ガス処理設備
１０１ボイラ
１０２脱硝装置
１０３空気予熱器
１０４熱回収器
１０５電気式集塵装置
１０６脱硫装置
１０７再加熱器
１０８煙突

Claims

一定時間内において、通風機を動作するための電流値を複数測定し、
測定した電流値を二乗平均し、
二乗平均した電流値が定格電流値を超えていた場合、前記電流値を下げる、
排ガス処理設備における通風機の電流制御方法。
前記電流値は、定格電流に対するＰＵ値に換算した後、二乗平均する、
請求項１に記載の排ガス処理設備における通風機の電流制御方法。
前記電流値を下げる動作は、前記通風機を動作する電動機の出力を下げることにより行い、
前記電動機の出力を下げて前記電流値が定格電流以下になった場合、
現在の電流値が、前記定格電流値から前記電動機の出力を下げたことによる前記電流値の減少分を引いた値より小さくなった場合、前記電動機の出力を上げる
請求項１または２に記載の排ガス処理設備における通風機の電流制御方法。
一定時間内において、通風機を動作するための電流値を複数測定し、
測定した電流値を二乗平均し、
二乗平均した電流値が定格電流を超えていた場合、前記電流値を下げる制御部を備える、
排ガス処理設備における通風機の電流制御システム。