JP2024066763A - ダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕機の運転中において、下限開度に達した制御ダンパから冷空気が漏れ出すような場合でも、一次空気のミル出口における温度を適切な温度範囲に維持することができるダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法を提供する。【解決手段】粉砕機１０に設けられるダンパシステム３６であって、粉砕機１０の出口温度を計測する温度計測部４０と、冷ガスが流通する冷ガスライン３０ｂに設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパ３０ｄと、冷ガスライン３０ｂに設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパ３０ｆと、制御部５０と、を備え、制御部５０は、出口温度が下限温度未満になり、かつ、冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度が下限開度になった場合に、全閉状態となるように冷ガス締切ダンパ３０ｆを制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、ダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法に関する。

ミル内部の温度は、粉砕された固体燃料を乾燥する、ミル内部の温度上昇による固体燃料の発火を防止する、ミルの後工程にある燃焼炉での燃焼状態を良好に維持する等の目的のために、一次空気（搬送用空気）のミル出口における温度を所定の範囲に収めることで管理、制御されている。具体的には、一次空気のミル出口における温度に基づいて冷空気及び熱空気の流量配分を調節したうえで混合することで一次空気のミル出口における温度を調節している。ここで、一次空気のミル出口における温度は、固体燃料の性状や分類に応じて設定されている。
また、一次空気の流量は、冷空気の流量を冷空気用の制御ダンパで調整するとともに熱空気の流量を熱空気用の制御ダンパで調整することで調節している。ここで、一次空気の流量は、ミルに供給される固体燃料の量に応じて設定されている。
つまり、各制御ダンパによって流量が調整され、かつ、配分が調節された冷空気及び熱空気を混合することによって、規定流量及び規定温度の一次空気がミルに供給されることになる。

また、例えば特許文献１には、低温炉煙ダンパ、高温炉煙ダンパ及び高温一次空気ダンパが、それぞれ低温炉煙、高温炉煙及び高温一次空気の流量割合を調整することによって、石炭ミル入り口の乾燥媒体の成分の制御を実現し、石炭ミル入り口酸素量測定点、石炭ミル入り口温度測定点はミルに入る混合媒体酸素量と温度を監視し、石炭ミル入り口ダンパによってミルに入る乾燥媒体の総量を調整制御することについて記載されている。

実用新案登録第３２３０５６４号公報

ミルに供給される固体燃料の水分が想定していた値（設計値）よりも多い場合、ミル内部における乾燥工程で一次空気の熱が奪われて、ミル内部の温度が想定よりも低下する可能性がある。一次空気のミル出口における温度が低下して露点以下の温度になると、燃料供給配管等の粉砕された固体燃料（微粉燃料）の搬送経路において、一次空気に含まれる水分の結露が発生して、微粉燃料が付着・堆積することによって搬送経路が閉塞する可能性がある。

そこで、搬送経路の閉塞を回避するために、一次空気のミル出口における温度が過度に低下した場合には、冷空気用の制御ダンパの開度を絞って一次空気のミル出口における温度を上昇させる。ところが、冷空気用の制御ダンパの開度を下限開度に設定しても、一定量の冷空気が制御ダンパを通過するため、一次空気のミル出口における温度の低下を抑えることができないことがある。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、粉砕機の運転中において、一次空気のミル出口における温度を適切な温度範囲に維持することができるダンパシステム及びダンパシステムの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示のダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係るダンパシステムは、冷ガス及び熱ガスが混合された搬送用ガスが供給される、固体燃料を粉砕する粉砕機に設けられるダンパシステムであって、搬送用ガスの前記粉砕機の出口における出口温度を計測する温度計測部と、冷ガスが流通する冷ガスラインに設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパと、前記冷ガスライン設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパと、前記冷ガス制御ダンパ及び前記冷ガス締切ダンパを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記出口温度が下限温度未満になり、かつ、前記冷ガス制御ダンパの開度が下限開度になった場合に、全閉状態となるように前記冷ガス締切ダンパを制御する。

また、本開示の一態様に係る固体燃料粉砕装置は、上記のダンパシステムと、前記粉砕機と、を備えている。

また、本開示の一態様に係る発電プラントは、上記の固体燃料粉砕装置と、ボイラと、を備えている。

また、本開示の一態様に係るダンパシステムの制御方法は、冷ガス及び熱ガスが混合された搬送用ガスが供給される、固体燃料を粉砕する粉砕機に設けられるダンパシステムの制御方法であって、前記ダンパシステムは、冷ガスが流通する冷ガスラインに設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパと、前記冷ガスラインに設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパと、を備え、搬送用ガスの前記粉砕機の出口における出口温度が下限温度未満になり、かつ、前記冷ガス制御ダンパの開度が下限開度になった場合に、前記冷ガス締切ダンパを全閉状態とする。

本開示によれば、粉砕機の運転中において、一次空気のミル出口における温度を適切な温度範囲に維持することができる。

本開示の一実施形態に係る発電プラントの概略構成図である。 ミル入口及びミル出口の温度変化を示したグラフである。 固体燃料中の含有水分と露点との関係を示したグラフである。

以下、本開示の一実施形態に係るダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法について、図面を参照して説明する。
なお、以降の説明では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの「上」とは鉛直上側の部分を示している。また同様に「下」とは鉛直下側の部分を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

［発電プラント及びダンパシステムの構成について］
本実施形態に係る発電プラント１は、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、一例としてバイオマス燃料や石炭等の固体燃料を粉砕し、微粉燃料を生成してボイラ２００のバーナ（燃焼装置）２２０へ供給する装置である。
図１に示す固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕装置１００を備えるものであるが、１台のボイラ２００の複数のバーナ２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕装置１００を備えるシステムとしてもよい。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、ミル（粉砕機）１０と、バンカ（貯蔵部）２１と、給炭機（燃料供給機）２５と、ダンパシステム３６を含む送風部（搬送用ガス供給部）３０と、制御部５０とを備えている。

ミル１０は、ボイラ２００に供給する石炭やバイオマス燃料等の固体燃料を、微粉状の固体燃料である微粉燃料へと粉砕する装置である。
ミル１０は、石炭のみを粉砕する形式であってもよいし、バイオマス燃料のみを粉砕する形式であってもよいし、石炭とともにバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよい。

ここで、石炭とは、炭素分の豊富な可燃性の岩石状の物質であり、瀝青炭や亜瀝青炭などが例示される。
また、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、間伐材、廃木材、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などが例示される。
なお、固定燃料は、これに限定されない。

ミル１０は、ハウジング１１と、粉砕テーブル１２と、粉砕ローラ１３と、減速機（駆動伝達部）１４と、減速機１４に接続され粉砕テーブル１２を回転駆動させるミルモータ（駆動部）１５と、回転式分級機（分級部）１６と、給炭管１７（燃料供給部）と、回転式分級機１６を回転駆動させる分級機モータ１８とを備えている。

ハウジング１１は、鉛直方向に延びる筒状に形成されるとともに、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３と回転式分級機１６と、給炭管１７とを収容する筐体である。
ハウジング１１の天井部４２の中央部には、給炭管１７が取り付けられている。この給炭管１７は、バンカ２１から給炭機２５を介して導かれた固体燃料をハウジング１１内に供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向に沿って配置され、下端部がハウジング１１内部まで延設されている。
ハウジング１１の底面部４１付近には減速機１４が設置され、この減速機１４に接続されたミルモータ１５から伝達される駆動力により回転する粉砕テーブル１２が回転自在に配置されている。

粉砕テーブル１２は、平面視円形の部材であり、給炭管１７の下端部が対向するように配置されている。
粉砕テーブル１２の上面は、例えば、中心部が低く、外側に向けて高くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に曲折した形状をなしていてもよい。

給炭管１７は、固体燃料（本実施形態では例えば石炭やバイオマス燃料）を上方から下方の粉砕テーブル１２に向けて供給し、粉砕テーブル１２は供給された固体燃料を粉砕ローラ１３との間に挟み込んで粉砕する。
固体燃料が給炭管１７から粉砕テーブル１２の中央部へ向けて投入されると、粉砕テーブル１２の回転による遠心力によって、固体燃料は粉砕テーブル１２の外周側へと導かれ、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間に挟み込まれて粉砕される。
粉砕された固体燃料は、搬送用ガスライン（以降は、「一次空気ライン」と記載する。）１１０から導かれた搬送用ガス（以降は、「一次空気」と記載する。）によって上方へと吹き上げられ、回転式分級機１６へと導かれる。

粉砕テーブル１２の外周には、一次空気ライン１１０から流入する一次空気を、ハウジング１１内の粉砕テーブル１２の上方の空間に流出させる吹出口（図示省略）が設けられている。
吹出口には旋回羽根（図示省略）が設置されており、吹出口から吹き出した一次空気に旋回力を与える。旋回羽根により旋回力が与えられた一次空気は、旋回する速度成分を有する気流となって、粉砕テーブル１２上で粉砕された固体燃料を、ハウジング１１内の上方にある回転式分級機１６へと搬送する。
なお、粉砕された固体燃料のうち、所定粒径より大きいものは回転式分級機１６により分級されて、または、回転式分級機１６まで到達することなく落下して、粉砕テーブル１２上に戻されて、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間で再度粉砕される。

粉砕ローラ１３は、給炭管１７から粉砕テーブル１２上に供給された固体燃料を粉砕する回転体である。粉砕ローラ１３は、粉砕テーブル１２の上面に押圧されて粉砕テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕する。
図１では、粉砕ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、粉砕テーブル１２の上面を押圧するように、周方向に一定の間隔を空けて、複数の粉砕ローラ１３が配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つの粉砕ローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つの粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、粉砕テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。

粉砕ローラ１３は、ジャーナルヘッド４５によって、上下に揺動・変位可能となっており、粉砕テーブル１２の上面に対して接近離間自在に支持されている。粉砕ローラ１３は、外周面が粉砕テーブル１２の上面の固体燃料に接触した状態で、粉砕テーブル１２が回転すると、粉砕テーブル１２から回転力を受けて連れ回りするようになっている。給炭管１７から固体燃料が供給されると、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との間で固体燃料が押圧されて粉砕される。この押圧する力を、粉砕荷重と言う。

ジャーナルヘッド４５の支持アーム４７は、中間部が水平方向に沿った支持軸４８によって、ハウジング１１の側面部に支持軸４８を中心として粉砕ローラ１３を上下方向に揺動・変位可能に支持されている。また、支持アーム４７の鉛直上側にある上端部には、押圧装置（粉砕荷重付与部）４６が設けられている。押圧装置４６は、ハウジング１１に固定されており、粉砕ローラ１３を粉砕テーブル１２に押し付けるように、支持アーム４７等を介して粉砕ローラ１３に粉砕荷重を付与する。粉砕荷重は、例えば、ミル１０の外部に設置された油圧装置（図示省略）から供給される作動油の圧力により作動する油圧シリンダ（図示省略）によって与えられる。また、粉砕荷重は、ばね（図示省略）の反発力によって与えられてもよい。

減速機１４は、ミルモータ１５に接続されており、ミルモータ１５の駆動力を粉砕テーブル１２に伝達し、粉砕テーブル１２を中心軸回りに回転させる。

回転式分級機（分級部）１６は、ハウジング１１の上部に設けられ中空状の逆円錐状の外形を有している。回転式分級機１６は、その外周位置に上下方向に延在する複数のブレード１６ａを備えている。各ブレード１６ａは、回転式分級機１６の中心軸線周りに所定の間隔（均等間隔）で設けられている。
回転式分級機１６は、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３により粉砕された固体燃料（以降、粉砕された固体燃料を「粉砕燃料」という。）を、所定粒径（例えば、石炭では７０～１００μｍ）より大きいもの（以降、所定粒径を超える粉砕燃料を「粗粉燃料」という。）と、所定粒径以下のもの（以降、所定粒径以下の粉砕燃料を「微粉燃料」という。）に分級する装置である。回転式分級機１６は、制御部５０によって制御される分級機モータ１８により回転駆動力を与えられ、ハウジング１１の上下方向に延在する円筒軸（図示省略）を中心に給炭管１７の周りを回転する。
なお、分級部としては、固定された中空状の逆円錐形状のケーシングと、そのケーシングの外周位置にブレード１６ａに替わって複数の固定旋回羽根とを備えた固定式分級機を用いてもよい。

回転式分級機１６に到達した粉砕燃料は、ブレード１６ａの回転により生じる遠心力と、一次空気の気流による向心力との相対的なバランスにより、大きな径の粗粉燃料は、ブレード１６ａによって叩き落とされ、粉砕テーブル１２へと戻されて再粉砕され、微粉燃料はハウジング１１の天井部４２にある出口ポート１９に導かれる。
回転式分級機１６によって分級された微粉燃料は、一次空気とともに出口ポート１９から微粉燃料供給管１２０へ排出され、ボイラ２００のバーナ２２０へ供給される。

給炭管１７は、ハウジング１１の天井部４２を貫通するように上下方向に沿って下端部がハウジング１１内部まで延設されて取り付けられ、給炭管１７の上部から投入される固体燃料を粉砕テーブル１２の中央部に供給する。
給炭管１７の上端には、給炭機２５が接続されており、固体燃料が供給される。

給炭機２５は、バンカ２１の下端部から上下方向に延在する管であるダウンスパウト部２２によって、バンカ２１と接続されている。ダウンスパウト部２２の途中には、バンカ２１からの固体燃料の排出状態を切り替える弁（コールゲート、図示省略）を設けてもよい。

給炭機２５は、搬送部２６と、給炭機モータ２７とを備える。
搬送部２６は、例えばベルトコンベアであり、ダウンスパウト部２２の下端部から排出される固体燃料を、給炭機モータ２７の駆動力によって給炭管１７の上部に搬送し、内部へ投入する。
ミル１０へ供給される固体燃料の供給量は、制御部５０からの信号によって、例えば、搬送部２６のベルトコンベアの移動速度を調整して制御される。

通常、ミル１０の内部には、微粉燃料をバーナ２２０へ搬送するための一次空気が供給されており、給炭機２５やバンカ２１よりも圧力が高くなっている。
バンカ２１と給炭機２５を接続するダウンスパウト部２２の内部は、燃料が積層状態となっている。この固体燃料層により、ミル１０からバンカ２１に向けて、一次空気と微粉燃料が逆流を抑制するためのシール性（マテリアルシール）を確保している。

送風部３０は、粉砕燃料を乾燥させるとともに、回転式分級機１６へ搬送するための一次空気を、ハウジング１１の内部へ送風する装置である。
送風部３０は、ハウジング１１の内部へ送風される一次空気の流量と温度を適切に調整するために、一次空気通風機（ＰＡＦ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｉｒ Ｆａｎ）３１と、熱ガスライン３０ａと、冷ガスライン３０ｂと、熱ガスライン３０ａ及び冷ガスライン３０ｂに設けられたダンパシステム３６とを備えている。

熱ガスライン３０ａは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を、空気予熱器（熱交換器）３４を通過して加熱された熱ガスとして供給する。

冷ガスライン３０ｂは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を常温の冷ガスとして供給する。

ダンパシステム３６は、熱ガス制御ダンパ３０ｃと、冷ガス制御ダンパ３０ｄと、熱ガス締切ダンパ３０ｅと、冷ガス締切ダンパ３０ｆと、出口温度計測部４０（温度計測部）と、入口温度計測部３５とを備えている。
熱ガス制御ダンパ３０ｃ及び冷ガス制御ダンパ３０ｄは、開度が調整可能で任意の開度を取ることができるダンパであり、アクチュエータ（例えば空圧によるもの）によって駆動される。
熱ガス締切ダンパ３０ｅ及び冷ガス締切ダンパ３０ｆは、全開状態又は全閉状態を取ることができるダンパであり、例えば、減速機を介してモータによって駆動される。モータは、電動モータであってもよいし、圧縮空気で動作するエアモータであってもよい。

熱ガス制御ダンパ３０ｃは、熱ガスライン３０ａに設けられている。
熱ガス制御ダンパ３０ｃの開度は、制御部５０によって決定・制御される。熱ガス制御ダンパ３０ｃの開度によって、熱ガスライン３０ａから供給する熱ガスの流量が決定される。

冷ガス制御ダンパ３０ｄは、冷ガスライン３０ｂに設けられている。
冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度は、制御部５０によって決定・制御される。冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度によって、冷ガスライン３０ｂから供給する冷ガスの流量が決定される。

熱ガス締切ダンパ３０ｅは、熱ガス制御ダンパ３０ｃよりも上流側の熱ガスライン３０ａに設けられている。熱ガス締切ダンパ３０ｅの開閉状態（全開／全閉）は、制御部５０によって決定・制御される。
なお、熱ガス締切ダンパ３０ｅは、熱ガス制御ダンパ３０ｃよりも下流側の熱ガスライン３０ａに設けられてもよい。

冷ガス締切ダンパ３０ｆは、冷ガス制御ダンパ３０ｄよりも上流側の冷ガスライン３０ｂに設けられている。冷ガス締切ダンパ３０ｆの開閉状態（全開／全閉）は、制御部５０によって決定・制御される。
なお、冷ガス締切ダンパ３０ｆは、冷ガス制御ダンパ３０ｄよりも下流側の冷ガスライン３０ｂに設けられてもよい。

出口温度計測部４０は、出口ポート１９における一次空気と微粉燃料との混合気体の温度（一次空気の出口温度Ｔｏ）を計測する機器とされ、ミル１０の出口である出口ポート１９の近傍に設けられている。
出口温度計測部４０からの情報は制御部５０によって処理され、ダンパシステム３６の制御に用いられる。
出口温度Ｔｏの上限及び下限の温度は、固体燃料の性状や石炭分類に応じて決定される。
出口温度Ｔｏの上限温度は、例えば、ミル１０の内部において微粉燃料の酸化昇温や着火が発生することがないような温度とされている。
出口温度Ｔｏの下限温度は、例えば、微粉燃料供給管１２０において混合気体が露点温度以下になることで結露が発生することがないような温度とされている。

入口温度計測部３５は、一次空気の温度（一次空気の入口温度Ｔｉ）を計測する機器とされ、一次空気ライン１１０のミル１０の入口に近い部分に設けられている。
入口温度計測部３５からの情報は制御部５０によって処理され、ダンパシステム３６の制御に用いられる。

なお、図１に示す熱ガス締切ダンパ３０ｅ及び入口温度計測部３５は省略してもよい。

一次空気の流量は、熱ガスライン３０ａから供給する熱ガスの流量と冷ガスライン３０ｂから供給する冷ガスの流量の合計の流量となる。
一次空気の入口温度Ｔｉは、熱ガスライン３０ａから供給する熱ガスと冷ガスライン３０ｂから供給する冷ガスの混合比率で決まる。
一次空気の出口温度Ｔｏは、微粉燃料を乾燥させた後の混合気体の温度なので、乾燥される微粉燃料の種類や水分量に依存する。一般的に、同一の種類の燃料かつ同一の入口温度Ｔｉという条件であれば、微粉燃料に含まれている水分が多いほど出口温度Ｔｏが低くなる。

熱ガスライン３０ａから供給する熱ガスに、例えば、ガス再循環通風機（図示省略）によってボイラ２００から排出された燃焼ガスの一部を導き、混合することで、一次空気ライン１１０からハウジング１１の内部へ送風する一次空気中の酸素濃度を調整してもよい。
一次空気中の酸素濃度を調整することによって、例えば、着火性の高い（着火しやすい）固体燃料を使用する場合、ミル１０からバーナ２２０に至るまでの経路において、固体燃料が着火することを抑制することができる。

制御部５０は、固体燃料粉砕装置１００の各部を制御する装置である。
制御部５０は、例えば、ミルモータ１５に駆動指示を伝達することで粉砕テーブル１２の回転速度を制御することができる。
制御部５０は、例えば、分級機モータ１８へ駆動指示を伝達することで回転式分級機１６の回転速度を制御して分級性能を調整し、微粉燃料の粒径をバーナ２２０における固体燃料の燃焼性に影響しない範囲に維持しつつ、ミル１０への固体燃料の供給量に対応した量の微粉燃料を、バーナ２２０へ安定して供給することができる。
制御部５０は、例えば、給炭機モータ２７へ駆動指示を伝達することでミル１０へ供給する固体燃料の供給量（給炭量）を調整する。
制御部５０は、例えば、ダンパシステム３６へ指示を伝達することで熱ガス制御ダンパ３０ｃ、冷ガス制御ダンパ３０ｄ、熱ガス締切ダンパ３０ｅ、及び冷ガス締切ダンパ３０ｆを制御することができる。具体的には、制御部５０は、各制御ダンパを駆動する装置（アクチュエータ）へ指示を伝達することで熱ガス制御ダンパ３０ｃ及び／又は冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度を制御することができ、各締切ダンパを駆動する装置（モータ）へ指示を伝達することで熱ガス締切ダンパ３０ｅ及び／又は冷ガス締切ダンパ３０ｆの開閉状態を制御することができる。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。また、ＨＤＤはソリッドステートディスク（ＳＳＤ）等で置き換えられてもよい。

次に、固体燃料粉砕装置１００から供給される微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラ２００について説明する。ボイラ２００は、火炉２１０とバーナ２２０とを備えている。

バーナ２２０は、微粉燃料供給管１２０から供給される微粉燃料と一次空気との混合気と、押込通風機（ＦＤＦ：Ｆｏｒｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３２から送出される空気（外気）を空気予熱器３４で加熱して供給される二次空気とを用いて、微粉燃料を燃焼させて火炎を形成する装置である。微粉燃料の燃焼は火炉２１０内で行われ、高温の燃焼ガスは、蒸発器、過熱器、節炭器などの熱交換器（図示省略）を通過した後にボイラ２００の外部に排出される。

ボイラ２００から排出された燃焼ガスは、環境装置（脱硝装置、集塵装置、脱硫装置などで図示省略）で所定の処理を行うとともに、空気予熱器３４で一次空気や二次空気との熱交換が行われ、誘引通風機（ＩＤＦ：Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３３を介して煙突（図示省略）へと導かれて外気へと放出される。空気予熱器３４において燃焼ガスにより加熱された一次空気通風機３１から送出される空気は、前述した熱ガスライン３０ａに供給される。
ボイラ２００の各熱交換器への給水は、節炭器（図示省略）において加熱された後に、蒸発器（図示省略）および過熱器（図示省略）によって更に加熱されて高温高圧の過熱蒸気が生成され、発電部である蒸気タービン（図示省略）へと送られて蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに接続した発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われ、発電プラント１を構成する。

［ダンパシステムの制御方法について］
図１及び図２に示すように、ダンパシステム３６は、例えば、出口温度計測部４０によって計測された出口温度Ｔｏに基づいて制御される。
具体的には、ダンパシステム３６は、出口温度Ｔｏと、粉砕する固体燃料の性状に応じて予め設定された上限温度及び下限温度とに基づいて制御される。
上限温度は、例えば、固体燃料が瀝青炭の場合７５℃程度、亜瀝青炭の場合６０℃～６５℃程度、石油コークスの場合９０～９５℃程度とされている。この数値は一例に過ぎず、装置の仕様や固体燃料の状態によって適宜変更できることは言うまでもない。
下限温度は、例えば図３に示すように、固体燃料の含有水分（表面水分）が１０％程度の場合で３５℃～４５℃程度とされている。表面水分が大きくなると、ミル１０の出口から排出される混合気体の露点が上昇するため、下限温度を引き上げる必要がある。この数値は一例に過ぎず、装置の仕様や固体燃料の状態によって適宜変更できる。
なお、制御に必要な演算、数値の決定、情報の取得・伝達などは、制御部５０によって実行される。

＜通常時の制御＞
図１及び図２に示すように、ミル１０の運転中は、出口温度Ｔｏが上限温度以下かつ下限温度以上の温度となるように、熱ガス制御ダンパ３０ｃの開度及び冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度を制御する。具体的には、出口温度Ｔｏが低い場合、例えば冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度を絞る（図２のｔ１）。

なお、通常時の制御では、熱ガス締切ダンパ３０ｅ及び冷ガス締切ダンパ３０ｆは、いずれも全開状態とされている。

＜出口温度低下が過度に低下した時の制御＞
冷ガス制御ダンパ３０ｄが下限開度に達しても、一定量の冷ガスが冷ガス制御ダンパ３０ｄを通過する。これは、一般的に、制御ダンパの締め切り性を高め過ぎると、低開度域におけるダンパの制御性が悪化するためである。このため、図２のｔ２～ｔ３に示すように、冷ガス制御ダンパ３０ｄが下限開度に達していても一次空気の入口温度Ｔｉが上昇しないことがある。

例えば、固体燃料に含まれている水分が想定していた値（設計値）よりも多い場合（過渡的に多くなっている場合も含む）、固体燃料の乾燥で想定以上の熱を奪われるため、冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度が下限開度に達しているにも関わらず、出口温度Ｔｏが低下し続けて出口温度Ｔｏが下限温度値（図２においては８０℃）よりも低い温度になってしまうことがある（図２のｔ２～ｔ３）。
なお、ここでいう「下限開度」とは、制御部５０が下限と判断する開度（例えば５％未満の開度）であるが、冷ガス制御ダンパ３０ｄの構造上の下限開度と同一であってもよいし、構造上の下限開度よりもわずかに大きな開度に設定されてもよい。

そこで、制御部５０は、出口温度Ｔｏが下限温度未満になり、かつ、冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度が下限開度に達した場合、全開状態であった冷ガス締切ダンパ３０ｆの制御を開始する。具体的には、全開状態であった冷ガス締切ダンパ３０ｆを全閉状態にする（図２のｔ３）。
冷ガス締切ダンパ３０ｆを全閉状態にすることによって、ミル１０の運転中において、冷ガス制御ダンパ３０ｄへ向かう冷ガスの流れを冷ガス締切ダンパ３０ｆで遮断することができる。これによって、冷ガス締切ダンパ３０ｆを通過する冷ガスの量が著しく減少する、或いは０（ゼロ）になる。
すなわち、図２のｔ３～ｔ４に示すように、冷ガス締切ダンパ３０ｆを全閉状態にすることによって入口温度Ｔｉが上昇し始めて、それに伴って出口温度Ｔｏも上昇し始める。

冷ガス締切ダンパ３０ｆを全閉状態にすることによって出口温度Ｔｏが上昇して上限値温度（例えば９５℃）を超えた場合、制御部５０は、全閉状態であった冷ガス締切ダンパ３０ｆを全開状態にする（図２に示すｔ４）。

なお、冷ガス締切ダンパ３０ｆを全開状態にした後は、直ぐに通常の制御に移行せずに、一定時間（例えば６０秒程度）が経過するまで、冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度を下限開度に維持しておく。そして、一定時間が経過した後に冷ガス制御ダンパ３０ｄの制御を含む通常の制御に移行する。
これによって、冷ガス締切ダンパ３０ｆが全開状態となった後から一定時間経過するまでに出口温度Ｔｏが再び下限温度未満に低下するような事態（例えば、高水分の固体燃料が再度投入されたような場合）が発生したとしても、直ぐに冷ガス締切ダンパ３０ｆの制御に移行することができる（全開状態から全閉状態にすることができる）。

また、冷ガス締切ダンパ３０ｆの開閉速度は、例えば、出口温度Ｔｏが急激に変化しないような速度（一例として、空圧によるアクチュエータと比較して遅い速度）に設定されている。具体的には、例えば、出口温度Ｔｏの温度変化が１０分間に２．５℃程度以内に収まるように開閉速度が設定されている。
これによって、ミル１０の運転状態の急激な変化や、それによるボイラ２００への燃料投入量の変動を避けることができる。

本実施形態の場合、冷ガス締切ダンパ３０ｆを、減速機を介してモータで駆動することで開閉速度を所望の速度に設定している。
開閉速度は冷ガス締切ダンパ３０ｆの操作（開閉）により急激な温度変化が起こらないような速度に予め試験で決定されており、その開閉速度となるように減速機の減速比が設定される。また、開閉速度を制御部５０で制御してもよい。

また、本実施形態で使用する固体燃料は、石炭に限定されず、バイオマス燃料や石油コークス（ＰＣ：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）などを用いることができる。さらに、それらの固体燃料を組み合わせて使用してもよい。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
出口温度Ｔｏが下限温度未満になり、かつ、冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度が下限開度になった場合に、冷ガス締切ダンパ３０ｆを全閉状態とするので、下限開度の冷ガス制御ダンパ３０ｄを通過する冷ガスによって出口温度Ｔｏが更に低下するようなときに、冷ガス締切ダンパ３０ｆを全閉状態とすることで、冷ガス制御ダンパ３０ｄを通過する冷ガスの流れを冷ガス締切ダンパ３０ｆで遮断することができる。これによって、ミル１０の運転中において、冷ガス制御ダンパ３０ｄを通過する冷ガスの量を限りなく低減することができ、出口温度Ｔｏの低下を抑制し、ひいては出口温度Ｔｏを上昇させて出口温度Ｔｏを適切な温度範囲（下限温度以上の温度）に維持することができる。

また、冷ガス締切ダンパ３０ｆが全閉状態となった後に出口温度Ｔｏが上限温度を超えた場合、冷ガス締切ダンパ３０ｆを全開状態として、冷ガス締切ダンパ３０ｆが全開状態となった後に一定時間が経過するまで冷ガス制御ダンパ３０ｄの開度を下限開度に維持しておくので、冷ガス締切ダンパ３０ｆが全開状態となった後から一定時間経過するまでに出口温度Ｔｏが再び下限温度未満に低下するような事態が発生したとしても、直ぐに冷ガス締切ダンパ３０ｆの制御に移行することができる（直ぐに全開状態から全閉状態にすることができる）。
すなわち、冷ガス締切ダンパ３０ｆが全開状態となった後から一定時間経過するまで敢えて冷ガス制御ダンパ３０ｄの制御に移行しないで出口温度Ｔｏの様子を見ることで、出口温度Ｔｏが再び下限温度未満に低下するような事態に対して早急に対応することができるようになる。

また、冷ガス締切ダンパ３０ｆの開閉速度は、出口温度Ｔｏの温度変化が所定温度差以内に収まるように設定されているので、出口温度Ｔｏの急激な変化を抑制することができる。これによって、ミル１０の運転状態の急激な変化や、それによるボイラ２００への燃料投入量の変動を避けることができる。

また、冷ガス締切ダンパ３０ｆは、減速機を介してモータによって駆動されるので、例えば空圧式の締切ダンパを用いる場合と比較して遅い所望の開閉速度で冷ガス締切ダンパ３０ｆが開閉するように設定することができる。

以上の通り説明した本実施形態に係るダンパシステム、固体燃料粉砕装置及び発電プラント並びにダンパシステムの制御方法は、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の第１態様に係るダンパシステムは、冷ガス及び熱ガスが混合された搬送用ガスが供給される、固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）に設けられるダンパシステム（３６）であって、搬送用ガスの前記粉砕機（１０）の出口における出口温度を計測する温度計測部（４０）と、冷ガスが流通する冷ガスライン（３０ｂ）に設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）と、前記冷ガスライン（３０ｂ）に設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）と、前記冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）及び前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を制御する制御部（５０）と、を備え、前記制御部（５０）は、前記出口温度が下限温度未満になり、かつ、前記冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）の開度が下限開度になった場合に、全閉状態となるように前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を制御する。

本態様に係るダンパシステム（３６）によれば、制御部（５０）は、出口温度が下限温度未満になり、かつ、冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）の開度が下限開度になった場合に、全閉状態となるように冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を制御するので、下限開度の冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）を通過する冷ガスにより出口温度が更に低下するようなときに、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を全閉状態とすることで、冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）を通過する冷ガスの流れを冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）で遮断することができる。これによって、粉砕機（１０）の運転中において、冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）を通過する冷ガスの量を限りなく低減することができ、出口温度の低下を抑制し、ひいては出口温度を上昇させて出口温度を適切な温度範囲（下限温度以上の温度）に維持することができる。

また、本開示の第２態様に係るダンパシステムは、第１態様において、前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が全閉状態となった後に前記出口温度が上限温度を超えた場合、前記制御部（５０）は、全開状態となるように前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を制御して、前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が全開状態となった後に一定時間経過するまで前記冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）の開度を下限開度としておく。

本態様に係るダンパシステム（３６）によれば、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が全閉状態となった後に出口温度が上限温度を超えた場合、制御部（５０）は、全開状態となるように冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を制御して、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が全開状態となった後に一定時間が経過するまで冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）の開度を下限開度に維持しておくので、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が全開状態となった後から一定時間経過するまでに出口温度が再び下限温度未満に低下するような事態が発生したとしても、直ぐに冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）の制御に移行することができる（直ぐに全開状態から全閉状態にすることができる）。
すなわち、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が全開状態となった後から一定時間経過するまで敢えて冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）の制御に移行しないで出口温度の様子を見ることで、出口温度が再び下限温度未満に低下するような事態に対して早急に対応することができるようになる。

また、本開示の第３態様に係るダンパシステム（３６）は、第１態様又は第２態様において、前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）の開閉速度は、前記出口温度の温度変化が所定温度差以内に収まるように設定されている。

本態様に係るダンパシステム（３６）によれば、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）の開閉速度は、出口温度の温度変化が所定温度差以内に収まるように設定されているので、出口温度の急激な変化を抑制することができる。これによって、ミル１０の運転状態の急激な変化や、それによるボイラ２００への燃料投入量の変動を避けることができる。

また、本開示の第４態様に係るダンパシステム（３６）は、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）は、減速機を介してモータによって駆動される。

本態様に係るダンパシステム（３６）によれば、冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）は、減速機を介してモータによって駆動されるので、例えば空圧式の締切ダンパを用いる場合と比較して遅い所望の開閉速度で冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）が開閉するように設定することができる。

また、本開示の第５態様に係る固体燃料粉砕装置（１００）は、第１態様から第４態様のいずれかのダンパシステム（３６）と、粉砕機（１０）と、を備えている。

また、本開示の第６態様に係る発電プラント（１）は、第５態様の固体燃料粉砕装置（１００）と、ボイラ（２００）と、を備えている。

また、本開示の第７態様に係るダンパシステム（３６）の制御方法は、冷ガス及び熱ガスが混合された搬送用ガスが供給される、固体燃料を粉砕する粉砕機（１０）に設けられるダンパシステム（３６）の制御方法であって、前記ダンパシステム（３６）は、冷ガスが流通する冷ガスライン（３０ｂ）に設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）と、前記冷ガスライン（３０ｂ）に設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）と、を備え、搬送用ガスの前記粉砕機（１０）の出口における出口温度が下限温度未満になり、かつ、前記冷ガス制御ダンパ（３０ｄ）の開度が下限開度になった場合に、前記冷ガス締切ダンパ（３０ｆ）を全閉状態とする。

１ 発電プラント
１０ ミル（粉砕機）
１１ ハウジング
１２ 粉砕テーブル
１３ 粉砕ローラ
１４ 減速機（駆動伝達部）
１５ ミルモータ（駆動部）
１６ 回転式分級機（分級部）
１６ａ ブレード
１７ 給炭管（燃料供給部）
１８ 分級機モータ
１９ 出口ポート
２１ バンカ（貯蔵部）
２２ ダウンスパウト部
２５ 給炭機（燃料供給機）
２６ 搬送部
２７ 給炭機モータ
３０ 送風部（搬送用ガス供給部）
３０ａ 熱ガスライン
３０ｂ 冷ガスライン
３０ｃ 熱ガス制御ダンパ
３０ｄ 冷ガス制御ダンパ
３０ｅ 熱ガス締切ダンパ
３０ｆ 冷ガス締切ダンパ
３１ 一次空気通風機（ＰＡＦ）
３２ 押込通風機（ＦＤＦ）
３３ 誘引通風機（ＩＤＦ）
３４ 空気予熱器（熱交換器）
３５ 入口温度計測部
３６ ダンパシステム
４０ 出口温度計測部（温度計測部）
４１ 底面部
４２ 天井部
４５ ジャーナルヘッド
４６ 押圧装置（粉砕荷重付与部）
４７ 支持アーム
４８ 支持軸
５０ 制御部
１００ 固体燃料粉砕装置
１１０ 一次空気ライン（搬送用ガスライン）
１２０ 微粉燃料供給ライン（微粉燃料供給管）
２００ ボイラ
２１０ 火炉
２２０ バーナ（燃焼装置）

Claims (7)

1. 冷ガス及び熱ガスが混合された搬送用ガスが供給される、固体燃料を粉砕する粉砕機に設けられるダンパシステムであって、
   搬送用ガスの前記粉砕機の出口における出口温度を計測する温度計測部と、
   冷ガスが流通する冷ガスラインに設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパと、
   前記冷ガスラインに設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパと、
   前記冷ガス制御ダンパ及び前記冷ガス締切ダンパを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記出口温度が下限温度未満になり、かつ、前記冷ガス制御ダンパの開度が下限開度になった場合に、全閉状態となるように前記冷ガス締切ダンパを制御する
   ダンパシステム。
2. 前記冷ガス締切ダンパが全閉状態となった後に前記出口温度が上限温度を超えた場合、
   前記制御部は、
   全開状態となるように前記冷ガス締切ダンパを制御して、
   前記冷ガス締切ダンパが全開状態となった後に一定時間が経過するまで前記冷ガス制御ダンパの開度を下限開度に維持しておく
   請求項１に記載のダンパシステム。
3. 前記冷ガス締切ダンパの開閉速度は、前記出口温度の温度変化が所定温度差以内に収まるように設定されている
   請求項１又は２に記載のダンパシステム。
4. 前記冷ガス締切ダンパは、減速機を介してモータによって駆動される
   請求項３に記載のダンパシステム。
5. 請求項１に記載のダンパシステムと、
   前記粉砕機と、
   を備えている
   固体燃料粉砕装置。
6. 請求項５に記載の固体燃料粉砕装置と、
   ボイラと、
   を備えている
   発電プラント。
7. 冷ガス及び熱ガスが混合された搬送用ガスが供給される、固体燃料を粉砕する粉砕機に設けられるダンパシステムの制御方法であって、
   前記ダンパシステムは、
   冷ガスが流通する冷ガスラインに設けられた、開度を調節可能な冷ガス制御ダンパと、
   前記冷ガスラインに設けられた、全開状態又は全閉状態を取る冷ガス締切ダンパと、
   を備え、
   搬送用ガスの前記粉砕機の出口における出口温度が下限温度未満になり、かつ、前記冷ガス制御ダンパの開度が下限開度になった場合に、前記冷ガス締切ダンパを全閉状態とする
   ダンパシステムの制御方法。