JP3706507B2 - 石炭ミルのイナート化方法及び装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は石炭ミルのイナート化方法及びその装置に関し、ミルトリップ時に蒸気を投入してミル内をイナート化し、自然発火、炭塵爆発を防止すると共に、蒸気の結露によるミル内の石炭の付着を確実に防止するようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は竪形石炭ミルの一般的な構成図であり、図において、10はミル本体であり、11は本体10内でモータ12により回転する粉砕テーブル、13はロールであり、油圧荷重装置14で粉砕テーブル11上に押付けられ、回転する粉砕テーブル11上で石炭原料を粉砕する。15は供給管であり、図示省略の給炭機から供給される石炭原料40をミル本体10内に導くものである。16はロータリーセパレータで、供給管15の周囲で回転し、粉砕された石炭を分級するものである。ロータリーセパレータ16は駆動装置19で回転駆動され、先端部には整流コーン17、周囲には回転羽根18を備え、回転することにより粉砕された微粉を分級するものである。
【0003】
上記構成の石炭ミルにおいて、石炭原料40は中心部の供給管15からミル本体10内に投入され、粉砕テーブル11上に落下し、回転する粉砕テーブル11上でロール13で押付けられながら粉砕される。一方、粉砕テーブル11の下部からは熱空気30が供給され、粉砕した微粉を乾燥させると共に上部へ搬送し、上部に搬送された粉砕炭は回転するロータリーセパレータ16により微粒と粗粒とに分級され、微粒は微粉41として外部に取出され、粗粒は再び粉砕テーブル11上に落下し、再び粉砕される。
【0004】
このような竪形石炭ミルがトリップすると、内部に石炭が滞留したままの状態となり、自然発火し炭塵爆発が起こり、危険な状態となる可能性があるので、トリップ時にはミル本体10内にミル本体外部から蒸気供給用の系路を応急的に設け、蒸気をミル内に導き、イナート化して炭塵爆発や自然発火を抑制するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の竪形石炭ミルのトリップ時には、ミル内に応急的に蒸気を投入してミル本体内をイナート化し、炭塵爆発や自然発火を防止するようにしているが、運転時には70℃〜80℃程度の温度が徐々に低下してゆき、温度の低下により蒸気が結露し、ミル内の石炭が付着してしまう。石炭が付着したままであると、その後ミルを起動しミル内の温度が上昇した時に石炭が自然発火し、爆発を起こす危険があり、このような事態を避けなければならない。特に、図4に示すように、粉砕テーブル11の下部からは200℃程度の熱空気が送られており、この部分の雰囲気は乾燥し、酸化しており、この部分に石炭が滞留すると自然発火が起こりやすい。
【0006】
そこで本発明は、ミル内の温度を検出しておき、ミルがトリップ時にミル内の温度が所定の温度以上の時にのみ蒸気を投入し、所定の温度以下では蒸気を投入せず、その代わり蒸気に代わるイナートガスを投入してミル内の蒸気をパージし、温度低下時に石炭が付着しないように蒸気の投入を制御する石炭ミルのイナート化方法及び装置を提供することを課題としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の(1)〜(3)の方法、(4)〜(6)の装置を提供する。
【0008】
(1)石炭ミルのトリップ時においてミル本体内の温度を検出し、同温度が規定の温度以上では前記ミル本体内に所定量の蒸気を投入し、前記ミル本体内の温度が低下して前記温度が前記規定温度以下となるとN 2 やCO 2 ガス等のイナートガスを投入して前記蒸気をパージするとともに、その蒸気パージ用のイナートガスによりミル本体内部に滞留する石炭の自然発火や石炭爆発を防止することを特徴とする石炭ミルのイナート化方法。
【0009】
(2)前記イナートガスに代えて空気により前記蒸気をパージすることを特徴とする(1)記載の石炭ミルのイナート化方法。
【0010】
(3)前記規定の温度は65〜75℃であることを特徴とする(1)記載の石炭ミルのイナート化方法。
【0011】
(4)給炭機から供給される石炭をミル本体内に投入し、回転する粉砕テーブル上で粉砕し、空気供給系から供給される空気で粉砕された石炭を上昇させ分級する石炭ミルにおいて、前記ミル本体内の温度を検出する温度センサと、前記ミル本体内に蒸気を供給する蒸気供給系と、前記ミル本体内にN 2 やCO 2 ガス等のイナートガスを供給するイナートガス供給系と、前記給炭機、前記粉砕テーブル及び前記空気供給系の各駆動信号、並びに前記温度センサの検出信号を入力し、前記給炭機、前記粉砕テーブル及び前記空気供給系の駆動が停止するとミルトリップと判定すると共に、前記温度センサの検出する温度が規定温度以上であると前記蒸気供給系の弁を所定時間開き、前記ミル本体内の温度が低下して前記温度が前記規定温度以下となると前記イナートガス供給系の弁を所定時間開いて前記蒸気をパージするように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする石炭ミルのイナート化装置。
【0012】
(5)前記イナートガス供給系からのイナートガスに代えて前記空気供給系からの空気により前記蒸気をパージすることを特徴とする(4)記載の石炭ミルのイナート化装置。
【0013】
(6)前記規定温度が65〜75℃であることを特徴とする(4)記載の石炭ミルのイナート化装置。
【0014】
本発明の(1)〜(3)の方法においては、ミルがトリップするとミル本体内部に滞留している石炭が自然着火し、炭塵爆発を起こす危険があるので、温度が高い間は蒸気を投入し、ミル本体内をイナート化してこのような危険を回避する。この状態でミルが停止を継続すると、ミル内の温度が徐々に低下してゆき、所定の温度以下となると蒸気が結露し、ミル内に石炭が付着するので、この温度以下となるとイナートガス例えば、N2 やCO2 ガスを投入して内部の蒸気をパージし、蒸気の低温時の結露を防止する。又、本発明の(2)では、イナートガスの供給源がないプラントにおいては、イナートガスの代わりに空気を用いて蒸気をパージすることができ、(1)の発明と同様の効果が得られる。又、本発明の(3)においては所定温度を65〜75℃として設定するが、この温度以上では蒸気分圧が高いため酸素濃度が低くなり、蒸気によるイナート化の効果が大きくなるのでこの温度以上では蒸気を供給し、この温度以下では蒸気の結露を防止するためにイナートガスで蒸気をパージし、その後はイナートガスにより自然発火、炭塵爆発を防止する。
【0015】
本発明の(4)〜(6)はイナート化装置であり、制御装置は給炭機、粉砕テーブル及び空気供給系の駆動信号からミルのトリップを検知し、トリップ時のミル本体内の温度が規定温度以上であれば、蒸気供給系から蒸気を供給し、規定温度以下であれば、イナートガス供給系からイナートガスを供給するように制御し、蒸気をパージするので上記(1)の発明の方法が本発明の(4)の装置で確実に実施できる。又、本発明の(5)ではイナートガス供給系に代えて空気供給系からの空気で蒸気をパージできるので、イナートガス供給系のないプラントでは有効となる。又、本発明の(6)では規定温度を65〜75℃に設定し、この温度以上では蒸気分圧が高いため酸素濃度が低くなり、蒸気でのイナート化を有効ならしめ、この温度以下では蒸気をイナートガスでパージするので蒸気の結露を防止し、石炭がミルに付着しないようにする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実施の一形態に係る石炭ミルのイナート化システムの構成図である。図において符号10〜16,40,41は図4に示す従来の石炭ミルと同じ機能を有するので、詳しい説明は省略し、同一符号をそのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は主に符号1,2及び開閉弁3,4を設け、これら開閉弁3,4の開閉を制御する部分にあり、以下に詳しく説明する。
【0017】
図1において、1は制御装置、2は温度センサでありミル本体10内の温度を検出する。3は蒸気供給開閉弁、4はイナートガス(N2,CO2 等)の供給開閉弁である。20は給炭機でありミル本体10に供給管15を通って原料の石炭を供給するもの、21は空気供給開閉弁である。
【0018】
制御装置1には温度センサ2が検出するミル本体10内の温度、給炭機20の駆動信号、空気供給開閉弁21の開閉信号、粉砕テーブル11のモータ12の駆動信号が入力されており、これら入力信号の状態によりミルのトリップ状態を検出し、トリップ時における温度センサ2が検出する温度の状態により、後述するように蒸気供給開閉弁3、イナートガス供給開閉弁4の開閉を制御する。
【0019】
制御装置1では、給炭機20と粉砕テーブル11のモータ12の駆動信号及び空気供給開閉弁21の開信号を監視しておき、これらのすべての信号が「0」となると、給炭機20と粉砕テーブル12のモータ12及び空気供給開閉弁21のすべてが停止し、石炭ミルがトリップしたと判断する。更に温度センサ2の温度信号を監視し、温度が徐々に低下するが、温度が65℃〜70℃以上で、特に65℃以上の状態であれば、蒸気供給開閉弁3を開き、所定の時間蒸気をミル本体10内に供給し、ミル本体10内をイナート化する。
【0020】
ミル本体10内に供給される蒸気はボイラで発生する蒸気系統から抽気して供給するもので、約300℃の蒸気であり、ミル内をイナート化して滞留する石炭の炭塵爆発や自然発火を防止する。蒸気の噴射は断続的に、又は継続して所定時間に所定量の蒸気を供給する。
【0021】
制御装置1は、又、温度センサ2を監視し続け、ミル停止中にミル内の温度が徐々に低下してゆき、温度が65℃以下となると、イナートガス供給開閉弁4を所定時間の間開き、ミル本体10内の蒸気をパージして蒸気をイナートガスに置き換える。蒸気が温度65℃以下でミル本体10内に滞留すると、蒸気が結露し、ミル内へ石炭が付着して石炭のミル内の滞留量が増加するが、低温時にはイナートガスで蒸気をパージするのでミル内の石炭付着量が低減される。
【0022】
又、ミル本体10内の温度が65℃以下の低温時には、蒸気の飽和蒸気圧が低く、蒸気中の酸素濃度が充分に低下せず、ミル本体10内のイナート化が小さい。これにより自然発火が発生する確率が大きくなり、又、炭塵爆発の危険性も増大する。本実施の形態のように、低温時に蒸気をイナートガスでパージすることにより、蒸気の結露を防ぐと共にイナートガスで自然発火を抑え、温度の高い間は蒸気でイナート化し、低温時になるとイナートガスで蒸気に置き換えることにより充分効果のあるイナート化が可能となる。
【0023】
図2は蒸気パージを実施した場合の温度と飽和蒸気圧との関係を示す図である。図において、飽和蒸気圧はミル本体内の温度の下降と共に減少してゆき、温度が70℃では0.3、65℃に低下すると0.25となり、飽和蒸気圧が0.25〜0.3の範囲以上ではミル内の酸素濃度を15mol/m3%以下の状態にすることができる。この酸素濃度以下では炭塵爆発が起こりにくい状態となる。
【0024】
従って、ミル内温度が65℃以上となると蒸気パージによりミル本体内の酸素濃度が低下し、この状態ではイナート化の効果が大きいので温度65℃以上では蒸気を投入するようにする。又、温度65℃以下では酸素濃度が大きく、イナート化の効果は少く、蒸気の結露による石炭付着による悪影響が大きいので蒸気をイナートガスによりパージし、イナートガスに置き換えるようにする。
【0025】
図3は本発明の実施の第2形態に係る石炭ミルのイナート化システムの構成図である。図において、本実施の第2形態においては、図1の実施の第1形態からイナートガス供給系を削除したシステムで、その他の構成は同じでありN2 やCO2 等のイナートガス供給源がないプラントでの使用に適しているシステムである。
【0026】
図3において、石炭ミルがトリップした状態は図1のシステムと同じく制御装置1で判断し、トリップ時において温度センサ2の検出する温度が65℃以上であれば、蒸気供給開閉弁3を開き、約300℃の蒸気をミル本体10内に投入し、ミル内をイナート化し、炭塵爆発を防止する。又、ミル本体10内の温度が65℃以下になると、上記したように蒸気が結露し、石炭が付着するようになるので、これを回避するため、空気供給用開閉弁21を開き、空気を供給してミル本体10内の蒸気をパージする。このようにパージ用のイナートガスの代わりに空気を用いても実施の第1形態と同様の効果が得られる。
【0027】
以上説明の実施の第1形態では、ミルトリップ時にミル内に蒸気を投入してミル本体10内をイナート化するシステムにおいて、ミル本体10内の温度が65℃以下になると、イナートガス供給開閉弁3を開いてN2 やCO2 等のイナートガスを吹き込み、蒸気をパージし、又、実施の第2形態においては、イナートガスに代えて空気供給用開閉弁21を開いて空気をミル本体10内に流入させ、蒸気をパージするようにしたので、ミルトリップ時においてミル内が低温になったとしても、蒸気による結露を防ぎ、石炭の付着を少くして炭塵爆発や自然発火を確実に抑えることができる。
【0028】
【発明の効果】
本発明の石炭ミルのイナート化方法は、(1)石炭ミルのトリップ時においてミル本体内の温度を検出し、同温度が規定の温度以上では前記ミル本体内に所定量の蒸気を投入し、前記ミル本体内の温度が低下して前記温度が前記規定温度以下となるとN 2 やCO 2 ガス等のイナートガスを投入して前記蒸気をパージするとともに、その蒸気パージ用のイナートガスによりミル本体内部に滞留する石炭の自然発火や石炭爆発を防止することを特徴としている。このような方法によりミルがトリップするとミル本体内部に滞留している石炭が自然着火し、炭塵爆発を起こす危険があるので、温度が高い間は蒸気を投入し、ミル本体内をイナート化してこのような危険を回避する。この状態でミルが停止を継続すると、ミル内の温度が徐々に低下してゆき、所定の温度以下となると蒸気が結露し、ミル内に石炭が付着し、その後ミルを起動した際に自然発火、炭塵爆発の原因となるので、この温度以下となるとイナートガス、例えば、N2やCO2ガスを投入して内部の蒸気をパージし、蒸気の低温時の結露を防止することができる。
【0029】
又、本発明の(2)では、イナートガスの供給源がないプラントにおいては、イナートガスの代わりに空気を用いて蒸気をパージすることができ、(1)の発明と同様の効果が得られる。又、本発明の(3)においては所定温度を65〜75℃として設定するが、この温度以上では蒸気分圧が高いため酸素濃度が低くなり、蒸気によるイナート化の効果が大きくなるのでこの温度以上では蒸気を供給し、この温度以下では蒸気の結露を防止するためにイナートガスで蒸気をパージし、その後はイナートガスにより自然発火、炭塵爆発を防止することができる。
【0030】
本発明の(4)は石炭ミルのイナート化装置であり、給炭機から供給される石炭をミル本体内に投入し、回転する粉砕テーブル上で粉砕し、空気供給系から供給される空気で粉砕された石炭を上昇させ分級する石炭ミルにおいて、前記ミル本体内の温度を検出する温度センサと、前記ミル本体内に蒸気を供給する蒸気供給系と、前記ミル本体内にN 2 やCO 2 ガス等のイナートガスを供給するイナートガス供給系と、前記給炭機、前記粉砕テーブル及び前記空気供給系の各駆動信号、並びに前記温度センサの検出信号を入力し、前記給炭機、前記粉砕テーブル及び前記空気供給系の駆動が停止するとミルトリップと判定すると共に、前記温度センサの検出する温度が規定温度以上であると前記蒸気供給系の弁を所定時間開き、前記ミル本体内の温度が低下して前記温度が前記規定温度以下となると前記イナートガス供給系の弁を所定時間開いて前記蒸気をパージするように制御する制御装置とを備えたことを特徴としている。このような構成により、制御装置は給炭機、粉砕テーブル及び空気供給系の駆動信号からミルのトリップを検知し、トリップ時のミル本体内の温度が規定温度以上であれば、蒸気供給系から蒸気を供給し、規定温度以下であれば、イナートガス供給系からイナートガスを供給するように制御し、蒸気をパージするので上記(1)の発明の方法が本発明の(4)の装置で確実に実施できる。
【0031】
又、本発明の(5)ではイナートガス供給系に代えて空気供給系からの空気で蒸気をパージできるので、イナートガス供給系のないプラントでは有効となる。又、本発明の(6)では規定温度を65〜75℃に設定し、この温度以上では蒸気分圧が高いため酸素濃度が低くなり、蒸気でのイナート化を有効ならしめ、この温度以下では蒸気をパージして蒸気の結露を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係る石炭ミルの蒸気パージ装置の構成図である。
【図2】本発明の実施の第1形態に係る石炭ミルの蒸気パージ装置における温度と飽和蒸気圧との関係を示す図である。
【図3】本発明の実施の第2形態に係る石炭ミルの蒸気パージ装置の構成図である。
【図4】石炭ミルの一般的な構成図である。
【符号の説明】
1 制御装置
2 温度センサ
3 蒸気供給開閉弁
4 イナートガス供給開閉弁
10 ミル本体
11 粉砕テーブル
12 モータ
13 ロール
14 油圧荷重装置
15 供給管
16 ロータリーセパレータ
20 給炭機
21 空気供給用開閉弁
Claims (6)
- 石炭ミルのトリップ時においてミル本体内の温度を検出し、同温度が規定の温度以上では前記ミル本体内に所定量の蒸気を投入し、前記ミル本体内の温度が低下して前記温度が前記規定温度以下となるとN 2 やCO 2 ガス等のイナートガスを投入して前記蒸気をパージするとともに、その蒸気パージ用のイナートガスによりミル本体内部に滞溜する石炭の自然発火や石炭爆発を防止することを特徴とする石炭ミルのイナート化方法。
- 前記イナートガスに代えて空気により前記蒸気をパージすることを特徴とする請求項1記載の石炭ミルのイナート化方法。
- 前記規定の温度は65〜75℃であることを特徴とする請求項1記載の石炭ミルのイナート化方法。
- 給炭機から供給される石炭をミル本体内に投入し、回転する粉砕テーブル上で粉砕し、空気供給系から供給される空気で粉砕された石炭を上昇させ分級する石炭ミルにおいて、前記ミル本体内の温度を検出する温度センサと、前記ミル本体内に蒸気を供給する蒸気供給系と、前記ミル本体内にN 2 やCO 2 ガス等のイナートガスを供給するイナートガス供給系と、前記給炭機、前記粉砕テーブル及び前記空気供給系の各駆動信号、並びに前記温度センサの検出信号を入力し、前記給炭機、前記粉砕テーブル及び前記空気供給系の駆動が停止するとミルトリップと判定すると共に、前記温度センサの検出する温度が規定温度以上であると前記蒸気供給系の弁を所定時間開き、前記ミル本体内の温度が低下して前記温度が前記規定温度以下となると前記イナートガス供給系の弁を所定時間開いて前記蒸気をパージするように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする石炭ミルのイナート化装置。
- 前記イナートガス供給系からのイナートガスに代えて前記空気供給系からの空気により前記蒸気をパージすることを特徴とする請求項4記載の石炭ミルのイナート化装置。
- 前記規定温度が65〜75℃であることを特徴とする請求項4記載の石炭ミルのイナート化装置。
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