JP3487032B2 - 加圧流動層ボイラの層高制御方法及び装置 - Google Patents

加圧流動層ボイラの層高制御方法及び装置

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邦浩 中島
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層ボイラ
の層高制御方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】加圧流動層ボイラの一例を図3によって
説明すると、内部が加圧雰囲気になっている圧力容器1
の中に流動層ボイラ本体2が設けられており、流動層ボ
イラ本体2内の下部には図中左右方向に延びている散気
管3が前後に複数個並設されており、該散気管3は、圧
力容器1内の加圧空気4を下部取入口3aから取り入れ
て上方に噴出するようになっている。
【0003】散気管3の上部には、燃料スラリタンク2
1内の石炭スラリ等の燃料スラリを燃料スラリ送給管2
3を介して燃料スラリポンプ22の駆動により供給する
燃料スラリ供給管5が配設されていると共に、流動層6
を形成するための石灰石等の脱硫材、砂等を混合したベ
ッド材7がベッド材貯蔵容器24から供給されており、
コンプレッサ8から圧力容器1内に供給された加圧空気
4が下部取入口3aから散気管3に供給されて上方に噴
射されることにより流動層6が形成され、前記燃料スラ
リポンプ22の駆動により燃料スラリ供給管5から供給
された燃料スラリが流動層6の中で攪拌されて効率よく
燃焼されることにより、流動層6の形成部に配設された
伝熱管9により水を加熱して蒸気を発生させるようにな
っている。
【0004】前記流動層6の層高は、ボイラ負荷指令に
応じて制御されるようになっており、負荷の上昇に伴っ
て流動層6の層高を高くする際には、ベッド材貯蔵容器
24の底部に接続されたL字状のベッド材注入配管25
に対し、圧力容器1内の加圧空気4を注入弁26の開度
調節によって供給することにより、ベッド材貯蔵容器2
4内のベッド材7をベッド材注入配管25を介して流動
層ボイラ本体2内へ注入する一方、負荷の低下に伴って
流動層6の層高を低くする際には、ベッド材貯蔵容器2
4の内圧を抜出弁27の開度調節によって減圧すること
により、流動層ボイラ本体2内のベッド材7を、流動層
ボイラ本体2の側部から突設されたベッド材抜出配管2
8からベッド材貯蔵容器24へ抜き出すようになってい
る。
【0005】尚、図中、29は流動層ボイラ本体2のベ
ッド材抜出配管28接続部における内圧とベッド材貯蔵
容器24の内圧との差圧、即ちベッド材抜出配管差圧Δ
Pを検出するための差圧検出器である。
【0006】又、燃焼によって生じた灰及び前記ベッド
材7の一部は、散気管3の間から、下側に設けられてい
る灰出しホッパ10に落下し、下部の灰切出管11を介
して下部に取り出されるようになっている。
【0007】流動層ボイラ本体2の上部には、伝熱管9
内の水を加熱した後の高温で高圧の排ガス12が分岐ダ
クト13を介して導かれる複数(例えば六個)のサイク
ロン14が配設されて、前記排ガス12中の灰を分離す
るようになっており、サイクロン14で灰が分離された
排ガス12は、排ガス管15を介して圧力容器1外部に
設けられたガスタービン16に供給されて該ガスタービ
ン16を駆動し、ガスタービン16は前述したコンプレ
ッサ8を駆動すると共に、余剰動力でガスタービン発電
機17を駆動するようになっている。
【0008】前記サイクロン14にて分離した分離灰1
8は灰クーラ19で加圧空気4により冷却された後、灰
輸送管20で圧力容器1の外部に輸送されるようになっ
ている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述の如き加圧流動層
ボイラでは、負荷を上昇させて行った場合、負荷変化率
が低いとき(およそ1.0%/min程度)、或いは負
荷変化幅が小さいときには、層高設定値に対し層高実際
値は略等しくなり、大きな層高偏差は発生しないが、負
荷変化率が高く(およそ1.5%/min程度)、且つ
負荷変化幅が大きい(負荷を50%〜90%へ40%の
変化幅で上昇)と、図4に示されるように、層高設定値
に対し層高実際値がかなり低くなり、過渡的に大きな層
高偏差が発生するという欠点を有していた。
【0010】このように過渡的に大きな層高偏差が発生
するという現象は、図4に示されるように、ベッド材抜
出配管差圧ΔPが0.7kg/cm2まで上昇している
ことから、流動層ボイラ本体2に対してベッド材貯蔵容
器24の内圧が下がり、ベッド材注入配管25へベッド
材7がスムーズに供給されないためであると推測され
る。
【0011】流動層ボイラ本体2に対してベッド材貯蔵
容器24の内圧が下がった理由としては、層高上昇のた
めにベッド材貯蔵容器24のベッド材7を流動層ボイラ
本体2へ注入したことによって生じるベッド材貯蔵容器
24内の空間の生成スピードと、その空間を満たすガス
の供給スピードとの間に差があることと、負荷上昇によ
る圧力容器1及び流動層ボイラ本体2の内圧が増加する
ことが挙げられる。
【0012】本発明は、斯かる実情に鑑み、負荷変化率
が高く且つ負荷変化幅が大きい負荷上昇時にも、層高実
際値を層高設定値に略等しくし得、大きな層高偏差の発
生を防止し得る加圧流動層ボイラの層高制御方法及び装
置を提供しようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧力容器1内
に流動層ボイラ本体2とベッド材貯蔵容器24とを配設
し、負荷上昇時には、ベッド材貯蔵容器24内のベッド
材7をベッド材注入配管25から流動層ボイラ本体2内
へ注入して流動層6の層高を高くする一方、負荷低下時
には、流動層ボイラ本体2内のベッド材7をベッド材抜
出配管28からベッド材貯蔵容器24へ抜き出して流動
層6の層高を低くするよう構成した加圧流動層ボイラの
層高制御方法であって、負荷上昇時に、負荷変化率が変
化率設定値以上で且つ流動層ボイラ本体2とベッド材貯
蔵容器24との間のベッド材抜出配管差圧ΔPが差圧設
定値以上となった際、ベッド材貯蔵容器24内へ加圧流
体を供給することを特徴とする加圧流動層ボイラの層高
制御方法にかかるものである。
【0014】又、本発明は、圧力容器1内に流動層ボイ
ラ本体2とベッド材貯蔵容器24とを配設し、負荷上昇
時には、ベッド材貯蔵容器24内のベッド材7をベッド
材注入配管25から流動層ボイラ本体2内へ注入して流
動層6の層高を高くする一方、負荷低下時には、流動層
ボイラ本体2内のベッド材7をベッド材抜出配管28か
らベッド材貯蔵容器24へ抜き出して流動層6の層高を
低くするよう構成した加圧流動層ボイラの層高制御装置
であって、流動層ボイラ本体2とベッド材貯蔵容器24
との間のベッド材抜出配管差圧ΔPを検出する差圧検出
器29と、ベッド材貯蔵容器24内へ加圧流体を供給す
る加圧流体供給配管30と、該加圧流体供給配管30途
中に設けられた加圧流体供給弁31と、ボイラ負荷指令
と前記差圧検出器29からの検出信号29aとに基づ
き、負荷上昇時に、負荷変化率が変化率設定値以上で且
つベッド材抜出配管差圧ΔPが差圧設定値以上となった
際、前記加圧流体供給弁31を開く指令信号32を出力
する制御器33とを備えたことを特徴とする加圧流動層
ボイラの層高制御装置にかかるものである。
【0015】従って、本発明の加圧流動層ボイラの層高
制御方法においては、負荷上昇時に、負荷変化率が変化
率設定値以上で且つ流動層ボイラ本体2とベッド材貯蔵
容器24との間のベッド材抜出配管差圧ΔPが差圧設定
値以上となった際、ベッド材貯蔵容器24内へ加圧流体
を供給すると、層高上昇のためにベッド材貯蔵容器24
のベッド材7を流動層ボイラ本体2へ注入したことによ
って生じるベッド材貯蔵容器24内の空間が、前記加圧
流体によって満たされる形となり、負荷上昇により圧力
容器1及び流動層ボイラ本体2の内圧が増加しても、流
動層ボイラ本体2に対してベッド材貯蔵容器24の内圧
が略等しくなり、ベッド材注入配管25へベッド材7が
スムーズに供給され、層高実際値が層高設定値と略一致
し、層高偏差がほとんど発生しなくなる。
【0016】又、本発明の加圧流動層ボイラの層高制御
装置においては、ボイラ負荷指令による負荷の上昇に伴
い、ベッド材貯蔵容器24内のベッド材7をベッド材注
入配管25を介して流動層ボイラ本体2内へ注入し、流
動層6の層高を高くする際、前記ボイラ負荷指令と差圧
検出器29からの検出信号29aとに基づき、負荷変化
率が変化率設定値以上で且つベッド材抜出配管差圧ΔP
が差圧設定値以上となると、制御器33から加圧流体供
給弁31を開く指令信号32が出力され、該加圧流体供
給弁31が開いて加圧流体供給配管30から加圧流体が
ベッド材貯蔵容器24へ供給され、この結果、層高上昇
のためにベッド材貯蔵容器24のベッド材7を流動層ボ
イラ本体2へ注入したことによって生じるベッド材貯蔵
容器24内の空間が、前記加圧流体供給配管30からの
加圧流体によって満たされる形となり、負荷上昇により
圧力容器1及び流動層ボイラ本体2の内圧が増加して
も、流動層ボイラ本体2に対してベッド材貯蔵容器24
の内圧が略等しくなり、ベッド材注入配管25へベッド
材7がスムーズに供給され、層高実際値が層高設定値と
略一致し、層高偏差がほとんど発生しなくなる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
【0018】図1は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図3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3に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図1に示
す如く、ベッド材貯蔵容器24内へN2ガス等の加圧流
体を供給する加圧流体供給配管30をベッド材貯蔵容器
24に接続すると共に、前記加圧流体供給配管30途中
に加圧流体供給弁31を設け、更に、ボイラ負荷指令と
差圧検出器29からの検出信号29aとに基づき、負荷
上昇時に、負荷変化率が変化率設定値(およそ1.5%
/min程度)以上で且つベッド材抜出配管差圧ΔPが
差圧設定値(およそ0.1〜0.2kg/cm2程度)
以上となった際、前記加圧流体供給弁31を開く指令信
号32を出力する制御器33を設けた点にある。
【0019】尚、加圧流動層ボイラの場合、流動層6の
層高を下げるために、流動層ボイラ本体2内の熱いベッ
ド材7をベッド材貯蔵容器24へ抜き出すと、該ベッド
材貯蔵容器24の温度が上昇し、前記ベッド材7と一緒
にベッド材貯蔵容器24へ戻された石炭の灰分等が溶け
出して塊状となり、この後、流動層6の層高を上げるた
めに、ベッド材貯蔵容器24内のベッド材7を流動層ボ
イラ本体2内へ注入しようとしたとき、ベッド材貯蔵容
器24からベッド材7が出なくなってしまうため、これ
を防止するために、前記流動層ボイラ本体2内の熱いベ
ッド材7をベッド材貯蔵容器24へ抜き出した際、ベッ
ド材貯蔵容器24内の空気をN2ガスによって置換する
ラインが予め設けられているので、本図示例において
は、このラインを前記加圧流体供給配管30として利用
している。
【0020】前述の如く構成したので、ボイラ負荷指令
による負荷の上昇に伴い、ベッド材貯蔵容器24の底部
に接続されたL字状のベッド材注入配管25に対し、圧
力容器1内の加圧空気4を注入弁26の開閉時間調節に
よって供給することにより、ベッド材貯蔵容器24内の
ベッド材7をベッド材注入配管25を介して流動層ボイ
ラ本体2内へ注入し、流動層6の層高を高くする際、前
記ボイラ負荷指令と差圧検出器29からの検出信号29
aとに基づき、負荷変化率が変化率設定値以上で且つベ
ッド材抜出配管差圧ΔPが差圧設定値以上となると、制
御器33から加圧流体供給弁31を開く指令信号32が
出力され、該加圧流体供給弁31が開いて加圧流体供給
配管30からN2ガス等の加圧流体がベッド材貯蔵容器
24へ供給される。
【0021】この結果、層高上昇のためにベッド材貯蔵
容器24のベッド材7を流動層ボイラ本体2へ注入した
ことによって生じるベッド材貯蔵容器24内の空間が、
前記加圧流体供給配管30からのN2ガス等の加圧流体
によって満たされる形となり、負荷上昇により圧力容器
1及び流動層ボイラ本体2の内圧が増加しても、流動層
ボイラ本体2に対してベッド材貯蔵容器24の内圧が略
等しくなり、ベッド材注入配管25へベッド材7がスム
ーズに供給され、図2に示すように、層高実際値が層高
設定値と略一致し、層高偏差がほとんど発生しなくな
る。
【0022】こうして、負荷変化率が高く且つ負荷変化
幅が大きい負荷上昇時にも、層高実際値を層高設定値に
略等しくし得、大きな層高偏差の発生を防止し得る。
【0023】尚、本発明の加圧流動層ボイラの層高制御
方法及び装置は、上述の図示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。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の加圧流動
層ボイラの層高制御方法及び装置によれば、負荷変化率
が高く且つ負荷変化幅が大きい負荷上昇時にも、層高実
際値を層高設定値に略等しくし得、大きな層高偏差の発
生を防止し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図
である。
【図2】本発明を実施する形態の一例において、負荷上
昇時における層高とベッド材抜出配管差圧とを表わす線
図である。
【図3】従来例の全体概要構成図である。
【図4】従来例において、負荷上昇時における層高とベ
ッド材抜出配管差圧とを表わす線図である。
【符号の説明】
1 圧力容器 2 流動層ボイラ本体 6 流動層 7 ベッド材 24 ベッド材貯蔵容器 25 ベッド材注入配管 28 ベッド材抜出配管 29 差圧検出器 29a 検出信号 30 加圧流体供給配管 31 加圧流体供給弁 32 指令信号 33 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23C 10/16 F22B 1/02 F23C 10/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力容器(1)内に流動層ボイラ本体
    (2)とベッド材貯蔵容器(24)とを配設し、負荷上
    昇時には、ベッド材貯蔵容器(24)内のベッド材
    (7)をベッド材注入配管(25)から流動層ボイラ本
    体(2)内へ注入して流動層(6)の層高を高くする一
    方、負荷低下時には、流動層ボイラ本体(2)内のベッ
    ド材(7)をベッド材抜出配管(28)からベッド材貯
    蔵容器(24)へ抜き出して流動層(6)の層高を低く
    するよう構成した加圧流動層ボイラの層高制御方法であ
    って、 負荷上昇時に、負荷変化率が変化率設定値以上で且つ流
    動層ボイラ本体(2)とベッド材貯蔵容器(24)との
    間のベッド材抜出配管差圧(ΔP)が差圧設定値以上と
    なった際、ベッド材貯蔵容器(24)内へ加圧流体を供
    給することを特徴とする加圧流動層ボイラの層高制御方
    法。
  2. 【請求項2】 圧力容器(1)内に流動層ボイラ本体
    (2)とベッド材貯蔵容器(24)とを配設し、負荷上
    昇時には、ベッド材貯蔵容器(24)内のベッド材
    (7)をベッド材注入配管(25)から流動層ボイラ本
    体(2)内へ注入して流動層(6)の層高を高くする一
    方、負荷低下時には、流動層ボイラ本体(2)内のベッ
    ド材(7)をベッド材抜出配管(28)からベッド材貯
    蔵容器(24)へ抜き出して流動層(6)の層高を低く
    するよう構成した加圧流動層ボイラの層高制御装置であ
    って、 流動層ボイラ本体(2)とベッド材貯蔵容器(24)と
    の間のベッド材抜出配管差圧(ΔP)を検出する差圧検
    出器(29)と、 ベッド材貯蔵容器(24)内へ加圧流体を供給する加圧
    流体供給配管(30)と、 該加圧流体供給配管(30)途中に設けられた加圧流体
    供給弁(31)と、 ボイラ負荷指令と前記差圧検出器(29)からの検出信
    号(29a)とに基づき、負荷上昇時に、負荷変化率が
    変化率設定値以上で且つベッド材抜出配管差圧(ΔP)
    が差圧設定値以上となった際、前記加圧流体供給弁(3
    1)を開く指令信号(32)を出力する制御器(33)
    とを備えたことを特徴とする加圧流動層ボイラの層高制
    御装置。
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