JP2021042892A

JP2021042892A - 微粉燃料焚きボイラ

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Publication number: JP2021042892A
Application number: JP2019164284A
Authority: JP
Inventors: 均伊勢田; Hitoshi Iseda; 孝二谷口; Koji Taniguchi; 篤徳加藤; Atsunori Kato
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: JP7386019B2

Abstract

【課題】粉砕機から排出された搬送空気及び微粉燃料がサイクロンを介して燃焼バーナへ供給される微粉燃料焚きボイラにおいて、搬送空気の流量が低下してもサイクロンの固気分離能力を維持する。【解決手段】微粉燃料焚きボイラは、燃焼バーナを有する火炉と、粉砕された微粉燃料を搬送空気に乗せて排出する粉砕機と、粉砕機から排出された含粉搬送空気を固体と気体とに分離するマルチサイクロンと、マルチサイクロンへ流入する含粉搬送空気の流量を検出する流量計と、マルチサイクロンで分離された搬送空気を火炉へ送る第１ラインと、マルチサイクロンで分離された搬送空気を燃焼バーナへ送る第２ラインとを備える。マルチサイクロンは、稼働と停止とを切り替え可能な複数のサイクロンを有し、流量計で検出された流量に基づいて、サイクロンの稼働数が変化する。【選択図】図１

Description

本発明は、粉砕機で粉砕された粉砕物を燃料として用いる微粉燃料焚きボイラに関する。

従来、褐炭や亜瀝青炭などの水分の比較的多い低品位灰を含む石炭、バイオマス、石油残渣などを粉砕及び乾燥してなる微粉燃料を燃料とする微粉燃料焚きボイラが知られている。特許文献１では、この種のボイラが開示されている。

特許文献１のボイラは、石炭を粉砕した微粉炭とバイオマスを粉砕した微粉バイオマスとを含む微粉燃料を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収するものである。このボイラは、鉛直方向に延びる火炉と、火炉の上部に接続された煙道と、煙道に設けられた過熱器、再熱器、節炭器などの熱交換器とを備える。炉壁には、複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。これらの燃焼バーナは、微粉炭と加熱空気との混合気を火炉内へ吹き込む燃焼バーナと、微粉バイオマスと加熱空気との混合気を火炉内へ吹き込む燃焼バーナとを含む。燃焼バーナより上方には、追加空気を火炉内へ吹き込む追加空気ノズルが設けられている。火炉内でバーナ燃焼空気により着火した微粉燃料は、追加空気により完全燃焼する。燃焼により生じた排ガスと熱交換器の水との間で熱交換が行われ、蒸気が生成される。

特許文献１の第１実施形態に示されたボイラでは、バイオマスを粉砕及び乾燥するための粉砕乾燥機が設けられている。粉砕乾燥機に供給されたバイオマスは、加熱空気により乾燥されながらミルにより粉砕されて微粉バイオマスとなり、加熱空気に同伴してサイクロンへ気流搬送される。サイクロンでは、微粉バイオマスと加熱空気とが、サイクロンで微粉バイオマスと追加空気とに分離される。サイクロンの下部から出た微粉バイオマスは、バイオマス供給ラインを通じて火炉の燃焼バーナへバーナ燃焼空気として送られる。サイクロンの上部から出た追加空気は、追加空気供給ラインを通じて追加空気ノズルへ送られる。

特開２０１６−９５１１３号公報

火炉の燃焼バーナに供給されるバーナ燃焼空気と微粉燃料との空燃比（Ａｉｒ／ＦｕｅｌＲａｔｉｏ）は、火炉の燃焼性能を制御するために用いられる。特許文献１では、サイクロンで固気分離を行うことにより、火炉の燃焼バーナに供給されるバーナ燃焼空気（搬送空気）と微粉燃料との空燃比を適切な値まで下げる。

上記特許文献１のサイクロンでは、流入する空気を利用して固気分離が行われることから、低負荷運転時に流入する空気の流量が低下すると固気分離能力が低下するおそれがある。逆に、低負荷運転時に固気分離能を維持するためにサイクロンに流入する空気の流量を増加させると、火炉においてサイクロンからの排気が流入する部分の空燃比が大きくなってしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、粉砕機から排出された搬送空気及び微粉燃料がサイクロンを介して燃焼バーナへ供給される微粉燃料焚きボイラにおいて、搬送空気の流量が低下してもサイクロンの固気分離能力を維持可能とすることにある。

本発明の一態様に係る微粉燃料焚きボイラは、
炉壁に設けられた少なくとも１つの燃焼バーナを有する火炉と、
燃料を粉砕して微粉燃料とし、当該微粉燃料を搬送空気に乗せて排出する粉砕機と、
前記粉砕機から排出された前記微粉燃料を伴った前記搬送空気を固体と気体とに分離するマルチサイクロンと、
前記マルチサイクロンへ流入する前記微粉燃料を伴った前記搬送空気の流量を検出する流量計と、
前記マルチサイクロンで分離された前記搬送空気を前記火炉へ送る第１ラインと、前記マルチサイクロンで分離された前記微粉燃料を前記燃焼バーナへ送る第２ラインとを備える。
前記マルチサイクロンは、複数のサイクロンと、前記サイクロンの各々について前記搬送空気の流入の許容と阻止とを切り替えることにより前記サイクロンの稼働と停止とを切り替える切替器と、前記流量計で検出された流量の増加に従って前記サイクロンの稼働数が増加し、前記流量の減少に従って前記サイクロンの稼働数が減少するように、前記切替器を制御するコントローラとを有する。

上記微粉燃料焚きボイラによれば、マルチサイクロンへ供給される搬送空気の流量が増えるとサイクロンの稼働数が増え、マルチサイクロンへ供給される搬送空気の流量が減るとサイクロンの稼働数が減少するので、稼働中のサイクロンには固気分離必要な流量の搬送空気が供給され、稼働中のサイクロンの固気分離能力を維持させることができる。また、マルチサイクロンへ供給される搬送空気の流量が減ったときに、搬送空気を強制的に追加しないので、マルチサイクロンから排出されて火炉に供給される空気は増加せず、当該火炉の空気が吹き込まれる部分の空燃比の上昇を抑えることができる。

本発明によれば、粉砕機から排出された搬送空気及び微粉燃料がサイクロンを介して燃焼バーナへ供給される微粉燃料焚きボイラにおいて、搬送空気の流量が低下してもサイクロンの固気分離能力を維持することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る微粉燃料焚きボイラの全体的な構成を示す図である。図２は、微粉燃料焚きボイラの制御系統の構成を示す図である。図３は、図１に示すマルチサイクロンの概略構成図である。図４は、変形例１に係るマルチサイクロンの概略構成図である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る微粉燃料焚きボイラ１の全体的な構成を示す図であり、図２は、ボイラ１の制御系統の構成を示す図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る微粉燃料焚きボイラ１は、ボイラ本体１０と、ボイラ本体１０へ燃料を供給する燃料供給系統３０と、ボイラ本体１０からの排ガスを処理する排ガス処理系統６０と、コントローラ９とを備える。

〔ボイラ本体１０の構成〕
ボイラ本体１０は、微粉燃料を含む燃料を燃焼バーナ２１により燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収するものである。微粉燃料は、湿潤燃料を乾燥及び粉砕してなる。湿潤燃料とは、水分を含む燃料であり、例えば、バイオマス、亜瀝青炭及び褐炭などの低品位炭、並びに、オイルコークス当の石油精製時に発生する固体残渣などがある。また、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源であって、化石資源を除いたものと定義する。バイオマスには、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料とするリサイクル燃料（ペレットやチップ）などが含まれる。

ボイラ本体１０は、多段燃焼方式の火炉１１と、燃焼装置１２と、火炉１１に接続された煙道４１と、煙道４１に設けられた熱交換器１５とを備える。

火炉１１は、鉛直方向に延びる胴体を有し、炉内下部に一段目燃焼領域Ａが形成され、一段目燃焼領域Ａの上方に二段目燃焼領域Ｂが形成されている。燃焼装置１２は、火炉１１の炉壁に設けられ、一段目燃焼領域Ａへバーナ燃焼一次空気及び微粉燃料の混合体を吹き込む少なくとも１つの燃焼バーナ２１、及び、二段目燃焼領域Ｂへ二段燃焼空気を吹き込む少なくとも１つの二段燃焼空気ノズル２６とを含む。本実施形態では、周方向に並べられた複数の燃焼バーナ２１を一段として、鉛直方向に沿って複数段の燃焼バーナ２１のセットが設けられている。また、複数段の燃焼バーナ２１より上方に、周方向に並べられた複数の二段燃焼空気ノズル２６が設けられている。

火炉１１の上部には煙道４１が接続されており、熱交換器１５はこの煙道４１を通過する排ガスから熱を回収する。煙道４１内には、内部を水又は蒸気が流れる伝熱管１５ａが設けられている。熱交換器１５は、過熱器（スーパーヒータ）、再熱器（リヒータ）、節炭器（エコノマイザ）等で構成される。

〔燃料供給系統３０の構成〕
燃料供給系統３０は、粉砕機３１と、粉砕機３１からの排気を固気分離するマルチサイクロン３３とを有する。本実施形態では、燃料として湿潤燃料を用いているため、粉砕機３１として、湿潤燃料を粉砕するとともに乾燥する粉砕乾燥機が採用されている。但し、粉砕機３１は、粉砕乾燥機に限定されず、粉砕物である微粉燃料が搬送空気で気流搬送される粉砕機であればよい。また、燃料も湿潤燃料に限定されず、最終的に微粉燃料の状態で燃焼バーナ２１へ供給される燃料であればよい。

粉砕機３１へは、燃料供給装置３２から湿潤燃料が供給される。燃料供給装置３２は、例えば、ベルトコンベヤなどの定量供給装置と計量装置とを含み（いずれも図示略）、粉砕機３１への湿潤燃料の供給量を調整することができる。燃料供給装置３２はコントローラ９へ湿潤燃料の供給量を伝達する。コントローラ９は、湿潤燃料の供給量から火炉１１へ供給される微粉燃料の供給量を推定することができる。

また、粉砕機３１には、粉砕機３１へ搬送空気を供給する粉砕機空気供給ライン３５が接続されている。粉砕機空気供給ライン３５には、空気加熱ライン３４から温度の調整された搬送空気が供給される。空気加熱ライン３４は、押込送風機６２と、ガスエアヒータ６１とを有する。送風機６２からの送風量は風量計４６で検出される。押込送風機６２から空気加熱ライン３４へ送り出された空気は、ガスエアヒータ６１を通じて加熱されて高温の搬送空気となり、粉砕機空気供給ライン３５を通じて粉砕機３１へ供給される。空気加熱ライン３４には、送風機６２から送り出された空気がガスエアヒータ６１をバイパスして粉砕機３１へ流れるバイパス路３９が設けられている。バイパス路３９には、第４調整装置４０が設けられている。また、空気加熱ライン３４であってバイパス路３９によってバイパスされている部分には、第３調整装置３７が設けられている。更に、粉砕機空気供給ライン３５には温度計４３が設けられており、後述する粉砕燃料排出ライン７０には粉砕機３１から排出されたガスの温度を検出する温度計７９が設けられている。粉砕機空気供給ライン３５を通じて粉砕機３１へ供給される搬送空気の温度は、温度計４３で検出された温度に基づいて温度計７９で検出された温度が所定温度となるように、調整装置３７，４０により調整される。

粉砕機空気供給ライン３５には、昇圧ファン４７と調整装置４８とが設けられている。調整装置４８は、例えば、流量調整弁やダンパなどの搬送空気の流量を調整する手段であってよい。粉砕機空気供給ライン３５を通じて粉砕機３１へ供給される搬送空気の流量は、燃料供給装置３２から粉砕機３１へ供給される燃料の量に応じて、調整装置４８により調整される。

空気加熱ライン３４のガスエアヒータ６１よりも下流側から、バーナ燃焼空気ライン３６が分岐している。空気加熱ライン３４で加熱された空気の一部は、バーナ燃焼空気ライン３６を通じて粉砕機３１を経ずに直接にバーナへ送られる。バーナ燃焼空気ライン３６は、分岐部４４で二段燃焼空気ライン３６ａとバーナ燃焼二次空気ライン３６ｂとに分岐する。バーナ燃焼空気ライン３６を通じて送られた空気の一部は、バーナ燃焼二次空気ライン３６ｂを経てバーナ燃焼二次空気として燃焼バーナ２１へ送られる。また、バーナ燃焼空気ライン３６を通じて送られた空気の残部は、二段燃焼空気ライン３６ａを通じて二段燃焼空気として二段燃焼空気ノズル２６へ送られる。

二段燃焼空気ライン３６ａには、合流部６４において、後述する二段燃焼空気追加ライン７２が接続されている。二段燃焼空気ライン３６ａの合流部６４よりも下流側には第２調整装置７６が設けられている。第２調整装置７６は、例えば、流量調整弁、ダンパなどであってよい。二段燃焼空気ライン３６ａの合流部６４よりも下流側には、第２圧力計６８、及び第２二段燃焼空気流量計６９が設けられている。

粉砕機３１は、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心を有し回転駆動される粉砕テーブルと、粉砕テーブルの上方に対向配置された複数の粉砕ローラとを備える（いずれも図示略）。粉砕機３１に供給された湿潤燃料は、粉砕ローラと粉砕テーブルとの間で所定の大きさまで粉砕され、搬送空気により分級されると共に加熱乾燥され、微粉燃料となる。本実施形態に係る粉砕機３１は竪型ローラミルであるが、粉砕機３１はこれに限定されず、例えば、ボールミルやロッドミルなどの公知の粉砕機であってよい。

微粉燃料は、粉砕機３１から搬送空気に同伴して排出され、排出ライン７０を通じてマルチサイクロン３３に流入する。排出ライン７０には、マルチサイクロン３３へ流入する微粉燃料を伴った搬送空気（含粉搬送空気）の流量を検出する搬送空気流量計６３が設けられている。マルチサイクロン３３では、含粉搬送空気とが、固体（微粉燃料）と気体（追加二段燃焼空気）とに固気分離される。

マルチサイクロン３３の気体排出口３３ａは、二段燃焼空気追加ライン７２（請求の範囲の「第１ライン」に相当）の始端が接続されている。二段燃焼空気追加ライン７２の終端は二段燃焼空気ライン３６ａと接続されて、二段燃焼空気ノズル２６へ到る。二段燃焼空気追加ライン７２には第１調整装置７５が設けられている。二段燃焼空気追加ライン７２において、第１調整装置７５より空気の流れの上流側又は下流側の部分には追加二段燃焼空気流量計６６及び追加二段燃焼空気圧力計６７が設けられている。追加二段燃焼空気流量計６６は、マルチサイクロン３３から排出された追加二段燃焼空気の流量を検出する。追加二段燃焼空気圧力計６７は、マルチサイクロン３３から排出された追加二段燃焼空気の圧力を検出する。

サイクロン３３の下部固体排出口３３ｂは、微粉燃料供給管３８を介してバーナ燃焼一次空気ライン７１（請求の範囲の「第２ライン」に相当）が接続されている。微粉燃料供給管３８とバーナ燃焼一次空気ライン７１との接続部分には、バーナ燃焼一次空気と微粉燃料とを混合する混合部７８が設けられている。バーナ燃焼一次空気ライン７１の終端は燃焼バーナ２１と接続されており、バーナ燃焼一次空気ライン７１を通じて燃焼バーナ２１へバーナ燃焼一次空気が送られる。バーナ燃焼一次空気ライン７１には、昇圧ファン７７、及び、バーナ燃焼一次空気流量計６５が設けられている。昇圧ファン７７は、バーナ燃焼一次空気の流速及び圧力を調整する。バーナ燃焼一次空気流量計６５は、バーナ燃焼一次空気の流量を検出する。

〔排ガス処理系統６０の構成〕
煙道４１の下流側には、熱交換器１５で熱交換を行った排ガスが排出される排ガスライン４９が接続されている。排ガスライン４９には、選択還元型触媒５０、ガスエアヒータ６１、集塵機５１、誘引送風機５２、及び脱硫装置５３が設けられ、下流端部に煙突５４が設けられている。ガスエアヒータ６１は、空気加熱ライン３４を流れる空気を、排ガスと熱交換することにより加熱するものである。

〔ボイラ１の制御系統の構成〕
コントローラ９は、サイクロン制御部９６を含む。コントローラ９は、いわゆるコンピュータであって、例えば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＰＬＣ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等のプロセッサ９１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ９２とを有する。メモリ９２には、サイクロン制御プログラム９３を含むプロセッサ９１が実行するプログラムが記憶されている。また、メモリ９２には、プロセッサ９１が行う処理に使用される、微粉燃料供給量、空燃比などのデータが格納されている。コントローラ９では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、サイクロン制御部９６として機能するための処理が行われる。

コントローラ９には、風量計４６、温度計４３、搬送空気流量計６３、バーナ燃焼一次空気流量計６５、追加二段燃焼空気流量計６６、追加二段燃焼空気圧力計６７、二段燃焼空気圧力計６８、及び、二段燃焼空気流量計６９を含む各種計器が電気的に接続されている。コントローラ９は、これらの計器からの検出信号を取得する。

また、コントローラ９には、燃料供給装置３２、第１調整装置７５、第２調整装置７６、第３調整装置３７、第４調整装置４０、送風機６２、昇圧ファン７７、第１ロータリバルブ８１、及び、第２ロータリバルブ８３を含む各種機器が電気的に接続されている。コントローラ９は、これらの機器の動作を監視し、また、これらの機器に対し制御信号を出力することにより、これらの機器の動作を制御する。

〔ボイラ１の動作例〕
ここで、上記構成のボイラ１の動作について説明する。粉砕機３１では、供給された湿潤燃料が所定の粒径に粉砕されると共に、搬送空気により乾燥される。湿潤燃料が粉砕及び乾燥されてなる微粉燃料は、搬送空気に同伴してマルチサイクロン３３へ気流搬送される。マルチサイクロン３３では、含粉搬送空気が微粉燃料と空気とに固気分離される。

マルチサイクロン３３の気体排出口３３ａから排出された空気は、追加二段燃焼空気として二段燃焼空気追加ライン７２へ流れ出る。この追加二段燃焼空気は、二段燃焼空気ライン３６ａを通じて供給されてきた二段燃焼空気とともに、二段燃焼空気ノズル２６へ送られ、二段燃焼空気ノズル２６から火炉１１内へ噴出する。

マルチサイクロン３３の粉体排出口３３ｂから排出された微粉燃料は、微粉燃料供給管３８を通じてバーナ燃焼一次空気ライン７１へ流入する。バーナ燃焼一次空気ライン７１に流入した微粉燃料は、バーナ燃焼一次空気ライン７１を通じて気流搬送されて、燃焼バーナ２１へ至る。ここで、バーナ燃焼一次空気ライン７１を流れるバーナ燃焼一次空気の流速及び圧力の少なくとも一方は昇圧ファン７７によって調整される。

微粉燃料とバーナ燃焼一次空気との混合体は、燃焼バーナ２１から火炉１１内へ吹き込まれ、それが着火することで一段目燃焼領域Ａに火炎が生じる。一段目燃焼領域Ａの燃焼ガスは、上昇して二段目燃焼領域Ｂに至る。二段目燃焼領域Ｂでは、二段燃焼空気ノズル２６から吹き出した二段燃焼空気によって、燃焼ガスと二段燃焼空気が反応することで微粉燃料の酸化燃焼が完結され、微粉燃料の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。

そして、燃焼により生じた排ガスは、熱交換器１５の伝熱管１５ａを流れる水及び／又は蒸気と熱交換し、その熱が回収される。伝熱管１５ａで生じた蒸気は、例えば、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。煙道４１から排ガスライン４９へ流出した排ガスは、排ガスライン４９を通じるうちに、選択還元型触媒５０によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、集塵機５１で粒子状物質が除去され、脱硫装置５３により硫黄分が除去された後、煙突５４から大気中に排出される。

また、排ガスライン４９に高温の排ガスが流れることで、ガスエアヒータ６１が作動する。即ち、送風機６２が駆動し、外部からの空気の一部が空気加熱ライン３４に送り込まれ、この空気がガスエアヒータ６１により排ガスと熱交換することで加熱される。そして、加熱により高温となった空気の一部は、粉砕機空気供給ライン３５を通じて粉砕機３１に供給される。

また、ガスエアヒータ６１で高温となった空気の残部は、バーナ燃焼二次空気及び二段燃焼空気として、バーナ燃焼空気ライン３６を通じて燃焼バーナ２１及び二段燃焼空気ノズル２６へ送られる。ここで、二段燃焼空気追加ライン７２を二段燃焼空気が逆流しないように、第２調整装置７６を流れる二段燃焼空気の流量及び圧力の少なくとも一方が調整される。更に、二段燃焼空気ノズル２６から炉内へ吹き込まれる二段燃焼空気が、風量計４６で検出された送風機６２の送風量の所定割合となるように、第１調整装置７５、及び第２調整装置７６が調整される。上記の所定割合は、燃料の種類や炉形状によって異なるが、例えば、微粉燃料が微粉バイオマスの場合は３割程度である。

〔マルチサイクロン３３の構成〕
ここで、マルチサイクロン３３の構成について詳細に説明する。図３は、マルチサイクロン３３の概略構成図である。

図３に示すマルチサイクロン３３は、ケーシング２０と、ケーシング２０内に設けられた複数のサイクロン２２とを備える。ケーシング２０は、胴部２０ｃと、胴部２０ｃの上部に接続された入口部２０ａと、胴部２０ｃの下部に接続された粉体出口部２０ｂとを有する。入口部２０ａは粉砕機３１からの排出ライン７０と接続されている。粉体出口部２０ｂは、バーナ燃焼一次空気ライン７１への微粉燃料供給管３８と接続されている。

複数のサイクロン２２は、ケーシング２０の胴部２０ｃに収容されている。各サイクロン２２は実質的に同じ構造を有する。即ち、各サイクロン２２は、外筒２３と、外筒２３に内挿された内筒２５とを有する。内筒２５の周囲には外筒２３内に旋回流を形成させるガイドベーン２４が設けられている。内筒２５の下端は外筒２３内に位置し、内筒２５の上端は、ケーシング２０の胴部２０ｃを貫く気体出口管２０ｄと接続されている。気体出口管２０ｄは二段燃焼空気追加ライン７２と接続されている。外筒２３の上部開口から進入した含粉搬送空気は、ガイドベーン２４を通過するときに加速され、外筒２３内で強力な下降旋回流を生じさせる。微粉燃料は強い遠心力を受けて外筒２３に達し、旋回流と共に降下し、外筒２３の下部開口よりケーシング２０の粉体出口部２０ｂへ排出される。外筒２３下部で反転した旋回流は、外筒２３内の中心部を旋回上昇して内筒２５の下部開口へ進入する。内筒２５の上部開口から出た搬送空気は、気体出口管２０ｄを通って二段燃焼空気追加ライン７２へ流出する。

内筒２５内には、その流路の閉止と開放とを切り替える切替器２７が設けられている。切替器２７は、例えば、バルブ、シャッター、ダンパ、スライドゲートなどの、流路の閉止と開放とが可能な手段であればその態様は問わない。各切替器２７の動作はコントローラ９のサイクロン制御部９６によって制御される。

切替器２７で内筒２５内の流路が閉止されることによって、サイクロン２２への含粉搬送空気の流入が阻止される。また、切替器２７で内筒２５内の流路が開放されることによって、サイクロン２２への含粉搬送空気の流入が許容される。このように、各サイクロン２２に設けられた切替器２７は、当該サイクロン２２への含粉搬送空気の流入の許容と阻止とを切り替えることにより、当該サイクロン２２の稼働と停止とを切り替える。なお、含粉搬送空気の流入が阻止されているサイクロン２２を「停止しているサイクロン２２」とし、含粉搬送空気の流入が許容されているサイクロン２２を「稼働しているサイクロン２２」とする。

上記のように、サイクロン２２の稼働数が可変となる構成を有するマルチサイクロン３３では、搬送空気流量計６３で検出された含粉搬送空気の流量に応じてサイクロン２２の稼働数が調整される。具体的には、コントローラ９のサイクロン制御部９６は、搬送空気流量計６３で検出された含粉搬送空気の流量を取得し、この流量に基づいてサイクロン２２の稼働数を決定し、決定した稼働数のサイクロン２２が稼働し余のサイクロン２２が停止するように、各切替器２７に切替信号を送り、各切替器２７を動作させる。なお、サイクロン２２の稼働数は、含粉搬送空気の流量を稼働しているサイクロン２２に分配したときに、稼働しているサイクロン２２で所定の固気分離能力を発揮できるように決定される。含粉搬送空気の流量とサイクロン２２の稼働数とを関係づける情報は、実験、シミュレーション、或いは計算により求められて、予めコントローラ９に記憶されている。サイクロン制御部９６は、このような情報を利用して、搬送空気流量計６３で検出された含粉搬送空気の流量からサイクロン２２の稼働数を決定する。

上記のようにサイクロン２２の稼働数が調整される結果、搬送空気流量計６３で検出された流量の増加に従ってサイクロン２２の稼働数が増加し、搬送空気流量計６３で検出された流量の減少に従ってサイクロン２２の稼働数を減少することとなる。

以上に説明したように、本実施形態に係る微粉燃料焚きボイラ１は、炉壁に設けられた少なくとも１つの燃焼バーナ２１を有する火炉１１と、燃料を粉砕して微粉燃料とし、当該微粉燃料を搬送空気に乗せて排出する粉砕機３１と、粉砕機３１から排出された微粉燃料を伴った搬送空気を固体と気体とに分離するマルチサイクロン３３と、マルチサイクロン３３へ流入する微粉燃料を伴った搬送空気の流量を検出する流量計６３と、マルチサイクロン３３で分離された搬送空気を火炉１１へ送る第１ライン（二段燃焼空気追加ライン７２）と、マルチサイクロン３３で分離された微粉燃料を燃焼バーナ２１へ送る第２ライン（バーナ燃焼一次空気ライン７１）とを備える。マルチサイクロン３３は、複数のサイクロン２２と、サイクロン２２の各々について搬送空気の流入の許容と阻止とを切り替えることによりサイクロン２２の稼働と停止とを切り替える切替器２７と、流量計で検出された流量の増加に従ってサイクロン２２の稼働数が増加し、流量の減少に従ってサイクロン２２の稼働数が減少するように、切替器２７を制御するコントローラ９とを有する。

上記微粉燃料焚きボイラ１によれば、マルチサイクロン３３へ供給される搬送空気の流量が増えるとサイクロン２２の稼働数が増え、マルチサイクロン３３へ供給される搬送空気の流量が減るとサイクロン２２の稼働数が減少するので、稼働中のサイクロン２２に固気分離必要な流量の含粉搬送空気を供給することができる。これにより、稼働中のサイクロンの固気分離能力を維持させることができる。よって、ボイラ１の低負荷運転時などの搬送空気の流量が定常運転時と比較して低下した場合においても、マルチサイクロン３３の固気分離能力を維持することができる。これにより、ボイラ１のターンダウン比（ボイラの定格ガス流量と制御可能な最小ガス流量の比）を低下させることができ、低負荷時においてもボイラ１は停止することなく運転できることから、パージ損失が少なくなり運転効率が高くなるので、ランニングコストの削減に寄与することができる。

また、上記のように低負荷運転時においても、マルチサイクロン３３へ導入する搬送空気を強制的に追加しないので、マルチサイクロン３３から排出されて火炉１１に供給される搬送空気（二段燃焼空気）は増加せず、当該火炉１１の二段燃焼空気が吹き込まれる部分（二段目燃焼領域Ｂ）の空燃比の上昇を抑えることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。

例えば、マルチサイクロン３３は単一のケーシング２０に複数のサイクロン２２が収容されたものに限定されない。図４は、変形例１に係るマルチサイクロン３３Ａが示されている。変形例１に係るマルチサイクロン３３Ａは、複数のサイクロン２２を有し、それらが並列的に接続されたものである。各サイクロン２２の外筒２３は排出ライン７０と接続され、各サイクロン２２の外筒２３へ排出ライン７０から含粉搬送空気が供給される。また、各サイクロン２２の内筒２５は二段燃焼空気追加ライン７２と接続され、各サイクロン２２の内筒２５から二段燃焼空気追加ライン７２へ搬送空気が流れ出る。各サイクロン２２の外筒２３の下部は微粉燃料供給管３８と接続され、各サイクロン２２の外筒２３から排出された微粉燃料は微粉燃料供給管３８を通じてバーナ燃焼一次空気ライン７１へ供給される。

上記構成のマルチサイクロン３３Ａにおいて、切替器２７Ａは排出ライン７０と各サイクロン２２の外筒２３とを接続する枝管７０ａに設けられている。この切替器２７Ａは、枝管７０ａの流路の閉止と開放とを切り替える手段である。切替器２７Ａによって、サイクロン２２の外筒２３への含粉搬送空気の流入の許容と阻止とが切り替わることによって、サイクロン２２の稼働と停止とを切り替えることができる。

１：微粉燃料焚きボイラ
９：コントローラ
１０：ボイラ本体
１１：火炉
１２：燃焼装置
１５：熱交換器
２０：ケーシング
２１：燃焼バーナ
２２：サイクロン
２３：外筒
２４：ガイドベーン
２５：内筒
２６：二段燃焼空気ノズル
２７，２７Ａ：切替器
３０：燃料供給系統
３１：粉砕機
３２：燃料供給装置
３３，３３Ａ：マルチサイクロン
３４：空気加熱ライン
３５：粉砕機空気供給ライン
３６：バーナ燃焼空気ライン
３６ａ：二段燃焼空気ライン
３６ｂ：バーナ燃焼二次空気ライン
３７，４０，７５，７６：調整装置
３８：微粉燃料供給管
３９：バイパス路
４１：煙道
４３：温度計
４６：風量計
４９：排ガスライン
５０：選択還元型触媒
５１：集塵機
５２：誘引送風機
５３：脱硫装置
５４：煙突
６０：排ガス処理系統
６１：ガスエアヒータ
６２：押込送風機
６３：搬送空気流量計（流量計）
６５：バーナ燃焼一次空気流量計
６６：追加二段燃焼空気流量計
６７：追加二段燃焼空気圧力計
６８：二段燃焼空気圧力計
６９：二段燃焼空気流量計
７０：排出ライン
７０ａ：枝管
７１：バーナ燃焼一次空気ライン（第２ライン）
７２：二段燃焼空気追加ライン（第１ライン）
７７：昇圧ファン
８１：第１ロータリバルブ
８２：中間チャンバ
８３：第２ロータリバルブ
９１：プロセッサ
９２：メモリ
９３：サイクロン制御プログラム
９４：空燃比調整プログラム
９６：サイクロン制御部

Claims

炉壁に設けられた少なくとも１つの燃焼バーナを有する火炉と、
燃料を粉砕して微粉燃料とし、当該微粉燃料を搬送空気に乗せて排出する粉砕機と、
前記粉砕機から排出された前記微粉燃料を伴った前記搬送空気を固体と気体とに分離するマルチサイクロンと、
前記マルチサイクロンへ流入する前記微粉燃料を伴った前記搬送空気の流量を検出する流量計と、
前記マルチサイクロンで分離された前記搬送空気を前記火炉へ送る第１ラインと、
前記マルチサイクロンで分離された前記微粉燃料を前記燃焼バーナへ送る第２ラインとを備え、
前記マルチサイクロンは、複数のサイクロンと、前記サイクロンの各々について前記搬送空気の流入の許容と阻止とを切り替えることにより前記サイクロンの稼働と停止とを切り替える切替器と、前記流量計で検出された流量の増加に従って前記サイクロンの稼働数が増加し、前記流量の減少に従って前記サイクロンの稼働数が減少するように、前記切替器を制御するコントローラとを有する、
微粉燃料焚きボイラ。