JP2020038020A - 石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに石炭焚ボイラ運用方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膠着度と排ガス温度との相関関係を捉えて灰障害による稼働率低下を抑制し、経済的な低品位炭を有効活用し得る石炭焚ボイラ灰付着予測方法を提供する。【解決手段】石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱して各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測工程と、予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラにおける灰の付着を予測する付着予測工程とを行う。【選択図】図１

Description

本開示は、石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに石炭焚ボイラ運用方法及び装置に関するものである。

一般に、石炭焚ボイラにおいては、微粉炭の燃焼によって燃焼ガス中に溶融した灰が発生し、該灰がボイラ本体内の炉壁や伝熱管に付着して堆積する、いわゆるスラッギングやファウリングといったトラブルが生じる。このような灰の付着・堆積が生じると、炉壁や伝熱管による伝熱面での収熱が大幅に低下する虞がある。又、巨大なクリンカが炉壁面に積層すると、該クリンカが落下することによって炉内圧の大きな変動が生じたり、炉底を詰まらせたりするといった不具合が生じる。

更に、特に火炉の上部に設けられる二次過熱器、三次過熱器、最終過熱器、二次再熱器からなる上部伝熱部は、狭い間隔で配置した伝熱管の間を燃焼ガスが流動して熱交換を行う構造を有している。このため、前記上部伝熱部に灰が付着すると、炉内圧が大きく変動したり、ガス流路が閉塞されたりしてしまい、石炭焚ボイラの運転停止を余儀なくされることになる。

従って、石炭焚ボイラを安定運転するためには、石炭燃料の燃焼時に灰が付着する可能性を事前に予測することが必要である。

このため、従来、灰の付着が起こる可能性を指標として表わすことが試みられ、灰含有元素を酸化物で表わした灰組成に基づいた灰に関する指標と評価基準が一般に用いられてきた（例えば、非特許文献１参照）。

前記非特許文献１に示された灰に関する指標と評価基準は、灰の付着等の問題が少ない良質炭である瀝青炭を対象として定められている。

しかし、前記非特許文献１に示される指標と灰の付着との関係は必ずしも一致した傾向にはなく、高い信頼性をもった指標でないことが指摘されていた。このため、前記従来の指標では、低品位炭とされる、例えば、亜瀝青炭、高シリカ炭、高Ｓ分炭、高カルシウム炭、高灰分炭等は炭種によって使用できないという問題を有していた。又、従来の指標では問題ないとされた石炭を用いて灰障害が発生することがあった。

一方、近年では、良質炭の産出量が減少して安定した入手が困難となったことや経済性等の面から、低品位炭を利用する需要が高まってきており、これらの低品位炭の燃焼によって生じる灰にも対応できる新しい灰付着に関する指標が必要になってきている。

こうした要求を踏まえ、低品位炭を含む様々な種類の固体燃料を混合した場合の所定の雰囲気温度におけるスラグ粘性に基づいて灰付着特性を評価するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−８０７２７号公報

Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｌａｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｕｌｉｎｇ ｉｎ ｐｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ（ＩＥＡＣＲ／７２），１９９４

しかしながら、特許文献１に開示されているように、スラグ粘性を化学組成等に基づいて算出した数値から、実際のボイラ内でのスラグの付着挙動を的確に把握することは、知見の少ない亜瀝青炭等の低品位炭にとっては困難である。更に、高温となる雰囲気温度（例えば、１３００℃）において石炭等の固体燃料を加熱してスラグ粘性を測定・算出することは、現実問題として困難であると考えられる。

そこで、本開示においては、上記従来の問題点に鑑み、膠着度と排ガス温度との相関関係を捉えて灰障害による稼働率低下を抑制し、経済的な低品位炭を有効活用し得る石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに石炭焚ボイラ運用方法及び装置を説明する。

本開示は、石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、
該石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、
該焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、
該膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、
該相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測工程と、
該排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラにおける灰の付着を予測する付着予測工程と
を行う石炭焚ボイラ灰付着予測方法に係るものである。

前記石炭焚ボイラ灰付着予測方法において、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。

又、本開示は、石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成器と、
該石炭灰生成器で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成器と、
該焼結灰生成器で生成された各焼結灰を回転分離するラトラ試験機と、
該ラトラ試験機による回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定器と、
該膠着度測定器で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算器と、
該相関関係演算器で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測器と、
該排ガス温度予測器で予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラにおける灰の付着を予測する付着予測器と
を備えた石炭焚ボイラ灰付着予測装置に係るものである。

前記石炭焚ボイラ灰付着予測装置において、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。

又、本開示は、石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、
該石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、
該焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、
該膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、
該相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき排ガス温度が設定値以下になる膠着度の石炭を燃料として選定する石炭選定工程と
を行う石炭焚ボイラ灰付着防止方法に係るものである。

前記石炭焚ボイラ灰付着防止方法において、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。

又、本開示は、石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成器と、
該石炭灰生成器で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成器と、
該焼結灰生成器で生成された各焼結灰を回転分離するラトラ試験機と、
該ラトラ試験機による回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定器と、
該膠着度測定器で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算器と、
該相関関係演算器で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき排ガス温度が設定値以下になる膠着度の石炭を燃料として選定する石炭選定器と
を備えた石炭焚ボイラ灰付着防止装置に係るものである。

前記石炭焚ボイラ灰付着防止装置において、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。

又、本開示は、石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、
該石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、
該焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、
該膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、
該相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測工程と、
該排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき前記石炭の燃焼時間を調節する燃焼時間調節工程と
を行う石炭焚ボイラ運用方法に係るものである。

前記石炭焚ボイラ運用方法において、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。

又、本開示は、石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成器と、
該石炭灰生成器で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成器と、
該焼結灰生成器で生成された各焼結灰を回転分離するラトラ試験機と、
該ラトラ試験機による回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定器と、
該膠着度測定器で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算器と、
該相関関係演算器で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測器と、
該排ガス温度予測器で予測された排ガス温度に基づき前記石炭の燃焼時間を調節する燃焼時間調節器と
を備えた石炭焚ボイラ運用装置に係るものである。

前記石炭焚ボイラ運用装置において、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。

本発明の石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに石炭焚ボイラ運用方法及び装置によれば、膠着度と排ガス温度との相関関係を捉えて灰障害による稼働率低下を抑制し、経済的な低品位炭を有効活用し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の石炭焚ボイラ灰付着予測方法の実施例を示すフローチャートである。 本発明の石炭焚ボイラ灰付着予測装置の実施例を示す概要構成図である。 本発明の石炭焚ボイラ灰付着防止方法の実施例を示すフローチャートである。 本発明の石炭焚ボイラ灰付着防止装置の実施例を示す概要構成図である。 本発明の石炭焚ボイラ運用方法の実施例を示すフローチャートである。 本発明の石炭焚ボイラ運用装置の実施例を示す概要構成図である。 本発明の方法及び装置の実施例が適用される石炭焚ボイラの一例を示す側断面図である。 本発明の方法及び装置の実施例における膠着度と排ガス温度との相関関係を示す線図である。

以下、本開示における本発明の実施例の形態を添付図面を参照して説明する。

図１及び図２は本開示の実施例による石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置の形態を示している。

先ず、本発明の方法及び装置の実施例が適用される石炭焚ボイラの一例について、図７を用いて概略を説明する。石炭焚ボイラ１００は、炉壁管（伝熱管）で形成されている火炉１１０と後部伝熱部１２０とからなるボイラ本体１３０を備えている。該ボイラ本体１３０の火炉１１０の下部には、微粉炭燃料を噴射して燃焼させるバーナ１４０が配設されている。前記ボイラ本体１３０の火炉１１０の上部には、二次過熱器１１１、三次過熱器１１２、最終過熱器１１３、二次再熱器１１４が設置され、上部伝熱部１１５が構成されている。前記ボイラ本体１３０の後部伝熱部１２０には、一次過熱器１２１、一次再熱器１２２、節炭器１２３が設置されている。これらの熱交換器は伝熱管により構成されている。そして、前記バーナ１４０からボイラ本体１３０の火炉１１０の内部へ微粉炭燃料を噴射して燃焼させると、燃焼ガスは、火炉１１０の炉壁を構成する伝熱管を加熱した後、火炉１１０の上部における二次過熱器１１１、三次過熱器１１２、最終過熱器１１３、二次再熱器１１４からなる上部伝熱部１１５を加熱する。続いて、前記燃焼ガスは、後部伝熱部１２０の一次過熱器１２１、一次再熱器１２２及び節炭器１２３を加熱する。熱交換して熱を奪われた燃焼ガス（排ガス）は、ボイラ出口排ガスダクト１５０へ導出され、下流側に設けられた脱硝、脱硫等の排煙処理装置（図示せず）で窒素酸化物や硫黄酸化物等が除去され、集塵機（図示せず）で脱塵が行われた後、大気へ放出されるようになっている。

本実施例の石炭焚ボイラ灰付着予測方法は、図１に示す如く、石炭灰生成工程と、焼結灰生成工程と、膠着度測定工程と、相関関係演算工程と、排ガス温度予測工程と、付着予測工程とを行うようになっている。図２には、前記石炭焚ボイラ灰付着予測方法を実施する石炭焚ボイラ灰付着予測装置の概要構成を示している。

前記石炭灰生成工程は、石炭焚ボイラ１００（図７参照）で燃料として採用する良質炭及び低品位炭等の種々の石炭を灰化して石炭灰を生成する工程である（図１のステップＳ１０参照）。石炭はそれぞれ、ＪＩＳ法に準じ、８１５℃で灰化することにより石炭灰を得るようになっている。前記石炭灰の生成は、図２に示す石炭灰生成器１０で行われるようになっている。

前記焼結灰生成工程は、前記石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラ１００の燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する工程である（図１のステップＳ２０参照）。前記石炭灰の焼結は、図２に示すような焼結灰生成器２０としての磁性ボート２１に石炭灰を入れ、該石炭灰を所定温度で加熱することによって行われ、焼結灰が得られるようになっている。このときの加熱温度は、石炭焚ボイラ１００の少なくとも上部伝熱部１１５近傍の温度をカバーできる約１０００℃〜１４００℃の温度範囲において、複数点温度（例えば、５０℃の温度間隔で複数点の温度）で加熱焼結することによって、各加熱温度での焼結灰を得るようにしている。

前記膠着度測定工程は、前記焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機３０（図２参照）により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する工程である（図１のステップＳ３０参照）。前記ラトラ試験機３０は、焼結金属の評価に用いられるものであり、直径１００ｍｍ、長さ１２０ｍｍ程度の円筒形金網３１（目開き１ｍｍ＃）を回転軸３２により８０ｒｐｍで回転させる装置である。前記ラトラ試験機３０は、前記円筒形金網３１の内部に前記焼結灰の試料を入れ、設定部３３で設定された一定の回転数で円筒形金網３１を回転させ、その間に焼結灰から分離して円筒形金網３１の目を抜けて落下する焼結灰の粒子を通過物受皿３４で受けるようになっている。前記円筒形金網３１はカバー３５で覆われている。そして、試験前の焼結灰の重量で試験後の焼結灰の重量を割った比が、膠着度測定器４０（図２参照）において膠着度として求められる。即ち、膠着度＝試験後の焼結灰の重量／試験前の焼結灰の重量である。

前記相関関係演算工程は、前記膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラ１００で燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める工程である（図１のステップＳ４０参照）。前記排ガス温度は、図７に示す如く、ボイラ出口排ガスダクト１５０に設けられた温度検出器１６０によって測定されるようになっている。但し、前記温度検出器１６０は、図７中、仮想線で示す如く、火炉１１０の出口部に設け、前記上部伝熱部１１５、即ち二次過熱器１１１、三次過熱器１１２、最終過熱器１１３、二次再熱器１１４を通過した後の排ガス温度を測定することも可能である。ここで、良質炭である瀝青炭や低品位炭である亜瀝青炭等を含むＡ炭〜Ｈ炭について、膠着度と排ガス温度との相関関係を示すと、図８に示す線図のようになることが、本発明者等の研究により明らかとなっている。前記膠着度と排ガス温度との相関関係は、相関関係演算器５０（図２参照）で求められるようになっている。

前記排ガス温度予測工程は、前記相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する工程である（図１のステップＳ５０参照）。前記排ガス温度は、排ガス温度予測器６０（図２参照）で図８に示す線図から予測されるようになっている。

前記付着予測工程は、前記排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラ１００における伝熱管への灰の付着を予測する工程である（図１のステップＳ６０参照）。前記石炭焚ボイラ１００における伝熱管への灰の付着は、付着予測器７０（図２参照）で予測されるようになっている。前記付着予測器７０は、前記排ガス温度が高いほど伝熱管に灰が付着している可能性が高いことを示すものであって、例えば、予測される前記伝熱管への灰の付着状況を画面に表示したり、或いは音声で注意を促すようにしたりする形式のものを採用することができる。

尚、図２に示す前記膠着度測定器４０、相関関係演算器５０、排ガス温度予測器６０、及び付着予測器７０は、パーソナルコンピュータによって構成することができる。

次に、上記石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置の実施例の作用を説明する。

先ず、石炭焚ボイラ１００（図７参照）で燃料として採用する良質炭及び低品位炭等の種々の石炭がそれぞれ、ＪＩＳ法に準じ、図２に示す石炭灰生成器１０において８１５℃で灰化され、石炭灰が生成される（図１のステップＳ１０の石炭灰生成工程参照）。

前記石炭灰生成工程で生成された石炭灰は、図２に示すような焼結灰生成器２０としての磁性ボート２１に入れられ、石炭焚ボイラ１００の燃焼温度範囲（約１０００℃〜１４００℃）における複数点温度で加熱され、各加熱温度での焼結灰が生成される（図１のステップＳ２０の焼結灰生成工程参照）。

前記焼結灰生成工程で生成された各焼結灰は、ラトラ試験機３０（図２参照）の円筒形金網３１の内部に入れられて設定部３３で設定された一定の回転数で回転され、前記円筒形金網３１の目を抜けて落下する焼結灰の粒子が通過物受皿３４で受けられる。そして、試験前の焼結灰の重量で試験後の焼結灰の重量を割った比、即ち、膠着度＝試験後の焼結灰の重量／試験前の焼結灰の重量として、該膠着度が膠着度測定器４０（図２参照）で求められる（図１のステップＳ３０の膠着度測定工程参照）。

前記膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭は、石炭焚ボイラ１００で燃焼させることによって排ガス温度が温度検出器１６０（図７参照）で測定され、膠着度と排ガス温度との相関関係が、図８に示すような線図として、相関関係演算器５０（図２参照）で求められる（図１のステップＳ４０の相関関係演算工程参照）。

前記相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度が排ガス温度予測器６０（図２参照）において予測される（図１のステップＳ５０の排ガス温度予測工程参照）。例えば、図８に示す線図において、膠着度が０．４の場合、排ガス温度は３７４℃〜３７５℃となることが予測できる。

前記排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラ１００における伝熱管への灰の付着が付着予測器７０（図２参照）において予測される（図１のステップＳ６０の付着予測工程参照）。前記付着予測器７０には、前記排ガス温度が高いほど伝熱管に灰が付着している可能性が高いことが示される。

ここで、前記排ガス温度が高くなるということは、伝熱管に灰が付着して該伝熱管における排ガスとの熱交換が阻害されていることを意味する。即ち、石炭焚ボイラ１００において、排ガス温度が高くなる石炭を燃料として使用した場合、灰の付着による閉塞トラブルが発生する虞がある。本発明者等は、石炭性状パラメータとしての膠着度を測定し、該膠着度と排ガス温度との相関関係を図８に示すような線図として作成することにより、膠着度から排ガス温度を予測でき、該排ガス温度に基づいて灰障害を予測できることを見出した。これが本実施例の特徴部分となっている。

つまり、本実施例の場合、前記相関関係演算工程において、膠着度と排ガス温度との相関関係を図８に示すような線図として求めておけば、燃料として採用しようとする石炭の膠着度を測定するだけで、排ガス温度が予測でき、石炭焚ボイラ１００における伝熱管への灰の付着が予測可能となる。このとき、石炭焚ボイラ１００の運転を停止する必要はない。

又、本実施例の場合、特許文献１に開示されているもののように、例えば、１３００℃という非常に高温となる雰囲気温度において実際のスラグ粘性を算出するようなことをしなくて済み、実際の石炭焚ボイラ１００の運転を安定して行う上で有効となる。

こうして、膠着度と排ガス温度との相関関係を捉えて灰障害による稼働率低下を抑制し、経済的な低品位炭を有効活用し得る。

図３及び図４は本開示の実施例による石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置の形態を示している。図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置と同様である。

本実施例の石炭焚ボイラ灰付着防止方法は、図３に示す如く、石炭灰生成工程と、焼結灰生成工程と、膠着度測定工程と、相関関係演算工程と、石炭選定工程とを行うようになっている。図４には、前記石炭焚ボイラ灰付着防止方法を実施する石炭焚ボイラ灰付着防止装置の概要構成を示している。

図３に示す石炭焚ボイラ灰付着防止方法における前記石炭灰生成工程と、焼結灰生成工程と、膠着度測定工程と、相関関係演算工程は、図１に示す前記石炭焚ボイラ灰付着予測方法と同様であるため、説明は省略する。又、図４に示す石炭焚ボイラ灰付着防止装置における石炭灰生成器１０、焼結灰生成器２０と、ラトラ試験機３０と、膠着度測定器４０と、相関関係演算器５０は、図２に示す前記石炭焚ボイラ灰付着予測装置と同様であるため、説明は省略する。

前記石炭選定工程は、前記相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき排ガス温度が設定値以下になる膠着度の石炭を燃料として選定する工程である（図３のステップＳ７０参照）。前記石炭の選定は、石炭選定器８０（図４参照）で行われるようになっている。前記石炭選定器８０には、単一種類の石炭の膠着度或いは複数種類の石炭が混合されたものの膠着度のデータが記憶されており、該膠着度のデータと前記相関関係のデータに基づいて使用できる石炭（単一種類或いは複数種類混合の石炭）が選定されるようになっている。前記排ガス温度の設定値は、例えば、３７４〜３７６℃程度に設定することができる。但し、この温度に限定されるものではない。

尚、図４に示す前記膠着度測定器４０、相関関係演算器５０、及び石炭選定器８０は、パーソナルコンピュータによって構成することができる。

次に、上記石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置の実施例の作用を説明する。

図３及び図４に示す石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置において、前記石炭灰生成工程から相関関係演算工程までの工程は、図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置と同様に行われる。

続いて、前記相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき排ガス温度が設定値（例えば、３７４〜３７６℃程度）以下になる膠着度の石炭が燃料として石炭選定器８０（図４参照）で選定される（図３のステップＳ７０の石炭選定工程参照）。

前記石炭選定器８０で選定される石炭を燃料として使用すれば、排ガス温度は設定値以下に抑えられるため、伝熱管に灰が付着しにくくなって該伝熱管における排ガスとの熱交換が阻害されにくくなる。

これにより、実際の石炭焚ボイラ１００の運転を安定して継続することが可能となる。因みに、６００ＭＷ級の発電所において、灰障害による強制停止を一度回避できれば、一億円以上の損害が抑制される。

こうして、図３及び図４に示す石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置においても、図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置と同様、膠着度と排ガス温度との相関関係を捉えて灰障害による稼働率低下を抑制し、経済的な低品位炭を有効活用し得る。

図５及び図６は本開示の実施例による石炭焚ボイラ運用方法及び装置の形態を示している。図中、図１及び図２、並びに図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、並びに図３及び図４に示す石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置と同様である。

本実施例の石炭焚ボイラ運用方法は、図５に示す如く、石炭灰生成工程と、焼結灰生成工程と、膠着度測定工程と、相関関係演算工程と、排ガス温度予測工程と、燃焼時間調節工程とを行うようになっている。図６には、前記石炭焚ボイラ運用方法を実施する石炭焚ボイラ運用装置の概要構成を示している。

図５に示す石炭焚ボイラ運用方法における前記石炭灰生成工程と、焼結灰生成工程と、膠着度測定工程と、相関関係演算工程と、排ガス温度予測工程は、図１に示す前記石炭焚ボイラ灰付着予測方法と同様であるため、説明は省略する。又、図６に示す石炭焚ボイラ運用装置における石炭灰生成器１０、焼結灰生成器２０と、ラトラ試験機３０と、膠着度測定器４０と、相関関係演算器５０と、排ガス温度予測器６０は、図２に示す前記石炭焚ボイラ灰付着予測装置と同様であるため、説明は省略する。

前記燃焼時間調節工程は、前記排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき前記石炭の燃焼時間を調節する工程である（図５のステップＳ８０参照）。前記石炭の燃焼時間の調節は、燃焼時間調節器９０（図６参照）で行われるようになっている。前記燃焼時間調節器９０は、例えば、バーナ１４０（図７参照）に制御信号を出力し、該バーナ１４０から火炉１１０の内部へ微粉炭燃料を噴射する時間を制限する機能を有するものである。

尚、図６に示す前記膠着度測定器４０、相関関係演算器５０、排ガス温度予測器６０、及び燃焼時間調節器９０は、パーソナルコンピュータによって構成することができる。

次に、上記石炭焚ボイラ運用方法及び装置の実施例の作用を説明する。

図５及び図６に示す石炭焚ボイラ運用方法及び装置において、前記石炭灰生成工程から排ガス温度予測工程までの工程は、図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置と同様に行われる。

続いて、前記排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき前記石炭の燃焼時間が燃焼時間調節器９０（図６参照）で調節される（図５のステップＳ８０の燃焼時間調節工程参照）。

例えば、図８に示す線図において、Ｇ炭やＨ炭或いはそれらを混合した石炭を使用すると、膠着度が０．５以上となり、排ガス温度が３７６℃を超えることが想定される。しかしながら、このような場合であっても、燃焼時間を短く設定することで伝熱管に灰が付着することを抑え、その後、排ガス温度が低く抑えられる膠着度の石炭に切り換えるといった運用が可能となる。

これにより、伝熱管への灰の付着を抑えつつ、低品位炭を有効に活用して、実際の石炭焚ボイラ１００の運転を経済性を高めながら安定して継続することが可能となる。因みに、６００ＭＷ級の発電所において、燃料費を１％削減できれば、年間約二億円の費用削減となる。

こうして、図５及び図６に示す石炭焚ボイラ運用方法及び装置においても、図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、並びに図３及び図４に示す石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置と同様、膠着度と排ガス温度との相関関係を捉えて灰障害による稼働率低下を抑制し、経済的な低品位炭を有効活用し得る。

そして、図１及び図２に示す石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、図３及び図４に示す石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに図５及び図６に示す石炭焚ボイラ運用方法及び装置ではそれぞれ、燃料として単一種類の石炭を使用できることは勿論であるが、前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものとすることができる。このように構成すると、良質炭である瀝青炭や、低品位炭とされる、例えば、亜瀝青炭、高シリカ炭、高Ｓ分炭、高カルシウム炭、高灰分炭等を必要に応じて混ぜ合わせることにより、燃料費の経済性を高める上でより有効となる。

尚、本発明の石炭焚ボイラ灰付着予測方法及び装置、石炭焚ボイラ灰付着防止方法及び装置、並びに石炭焚ボイラ運用方法及び装置は、本開示にて説明した上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ 石炭灰生成器
２０ 焼結灰生成器
２１ 磁性ボート
３０ ラトラ試験機
３１ 円筒形金網
３２ 回転軸
３３ 設定部
３４ 通過物受皿
３５ カバー
４０ 膠着度測定器
５０ 相関関係演算器
６０ 排ガス温度予測器
７０ 付着予測器
８０ 石炭選定器
９０ 燃焼時間調節器
１００ 石炭焚ボイラ
１１０ 火炉
１１１ 二次過熱器
１１２ 三次過熱器
１１３ 最終過熱器
１１４ 二次再熱器
１１５ 上部伝熱部
１２０ 後部伝熱部
１２１ 一次過熱器
１２２ 一次再熱器
１２３ 節炭器
１３０ ボイラ本体
１４０ バーナ
１５０ ボイラ出口排ガスダクト
１６０ 温度検出器

Claims (12)

1. 石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、
   該石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、
   該焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、
   該膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、
   該相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測工程と、
   該排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラにおける灰の付着を予測する付着予測工程と
   を行う石炭焚ボイラ灰付着予測方法。
2. 前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものである請求項１記載の石炭焚ボイラ灰付着予測方法。
3. 石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成器と、
   該石炭灰生成器で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成器と、
   該焼結灰生成器で生成された各焼結灰を回転分離するラトラ試験機と、
   該ラトラ試験機による回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定器と、
   該膠着度測定器で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算器と、
   該相関関係演算器で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測器と、
   該排ガス温度予測器で予測された排ガス温度に基づき石炭焚ボイラにおける灰の付着を予測する付着予測器と
   を備えた石炭焚ボイラ灰付着予測装置。
4. 前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものである請求項３記載の石炭焚ボイラ灰付着予測装置。
5. 石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、
   該石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、
   該焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、
   該膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、
   該相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき排ガス温度が設定値以下になる膠着度の石炭を燃料として選定する石炭選定工程と
   を行う石炭焚ボイラ灰付着防止方法。
6. 前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものである請求項５記載の石炭焚ボイラ灰付着防止方法。
7. 石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成器と、
   該石炭灰生成器で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成器と、
   該焼結灰生成器で生成された各焼結灰を回転分離するラトラ試験機と、
   該ラトラ試験機による回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定器と、
   該膠着度測定器で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算器と、
   該相関関係演算器で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき排ガス温度が設定値以下になる膠着度の石炭を燃料として選定する石炭選定器と
   を備えた石炭焚ボイラ灰付着防止装置。
8. 前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものである請求項７記載の石炭焚ボイラ灰付着防止装置。
9. 石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成工程と、
   該石炭灰生成工程で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成工程と、
   該焼結灰生成工程で生成された各焼結灰をラトラ試験機により回転分離し、回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定工程と、
   該膠着度測定工程で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算工程と、
   該相関関係演算工程で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測工程と、
   該排ガス温度予測工程で予測された排ガス温度に基づき前記石炭の燃焼時間を調節する燃焼時間調節工程と
   を行う石炭焚ボイラ運用方法。
10. 前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものである請求項９記載の石炭焚ボイラ運用方法。
11. 石炭を灰化して石炭灰を生成する石炭灰生成器と、
    該石炭灰生成器で生成された石炭灰を石炭焚ボイラの燃焼温度範囲における複数点温度で加熱することにより各加熱温度での焼結灰を生成する焼結灰生成器と、
    該焼結灰生成器で生成された各焼結灰を回転分離するラトラ試験機と、
    該ラトラ試験機による回転分離前後の焼結灰の重量比から膠着度を測定する膠着度測定器と、
    該膠着度測定器で測定された膠着度となる石炭を石炭焚ボイラで燃焼させて排ガス温度を測定し、膠着度と排ガス温度との相関関係を求める相関関係演算器と、
    該相関関係演算器で求められた膠着度と排ガス温度との相関関係に基づき燃料として採用する石炭の膠着度から排ガス温度を予測する排ガス温度予測器と、
    該排ガス温度予測器で予測された排ガス温度に基づき前記石炭の燃焼時間を調節する燃焼時間調節器と
    を備えた石炭焚ボイラ運用装置。
12. 前記石炭は、複数種類の石炭が混合されたものである請求項１１記載の石炭焚ボイラ運用装置。

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