JP3769385B2 - プラント制御装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭焚きボイラを用いた発電プラントのプラント制御装置及びその方法に係り、特に、ボイラ形成される石炭バーナの消火時に発生する空気流れを好適に制御したプラント制御装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常の石炭焚きボイラを用いた発電プラントは、日立評論Vol.60,No.11(1978−11)7頁〜12頁「石炭焚きボイラの自動化」に記載されているように、石炭を粉砕し微粉炭にする微粉炭機と、微粉炭機に石炭を供給する給炭機と、給炭機に石炭を石炭ゲートを介して供給する石炭バンカと、微粉炭機により精製された微粉炭を燃料として噴霧する複数の石炭(微粉炭)バーナを具備するボイラ(火炉)と、石炭バーナに微粉炭を供給する管路(微粉炭管)に設置され、石炭バーナへの微粉炭の供給を制御する複数のミル出口ダンパと、微粉炭機に空気を供給する管路に設置され微粉炭機への空気の供給を制御するミル入口ダンパ(空気ダンパ)と、を有する。
【0003】
そして、プラント制御装置は、微粉炭機,給炭機,ミル出口ダンパ又はミル入口ダンパ等からの信号を入力し、微粉炭機,給炭機,ミル出口ダンパ又はミル入口ダンパ等に対する指令信号を出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術における発電プラントでは、石炭バーナを消火操作した後、再度、点火操作する際に、給炭機,石炭ゲート又は石炭バンカに保持されている石炭が固着し、石炭詰まりを起こし、点火操作を失敗するといった問題が発生することもあった。
【0005】
これは、石炭バーナの消火に伴って微粉炭機への空気の供給を制御する、ミル入口ダンパの機械的特性に起因するものである。つまり、ミル入口ダンパを閉状態としても数パーセントの空気がミル入口ダンパを介して漏洩(リーク)する。このリーク空気が、微粉炭機を介して給炭機,石炭ゲート,石炭バンカへと流れ、これらに保持されている石炭を乾燥させてしまい、石炭を固着させてしまう。なお、石炭バーナの消火時、特に、微粉炭機の停止直後は、微粉炭機が駆動により熱せられているため、ミル入口ダンパを通して空気がリークしやすくなる。
【0006】
本発明の目的は、石炭バーナの消火完了状態における微粉炭機へのリーク空気が、石炭バンカ側に流入するのを防止し、石炭詰まりを発生させずに、石炭バーナを再度点火する際にスムーズな点火操作を可能とすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラント制御装置は、石炭を粉砕し微粉炭にする微粉炭機と、前記微粉炭を複数の石炭バーナに供給する管路にそれぞれ設置され、前記微粉炭の供給を制御する複数のミル出口ダンパと、前記微粉炭機に空気を供給する管路に設置され、前記空気の供給を制御するミル入口ダンパと、を制御するものであって、点火されている前記石炭バーナを消火する場合に、前記微粉炭機に停止指令を出力し、前記ミル入口ダンパを閉状態とする指令を出力すると共に、前記複数のミル出口ダンパの少なくとも一つを開状態にし、残りのミル出口ダンパを閉状態にする指令を出力するバーナ消火操作回路を有することを特徴とする。
【0008】
また、本発明のプラント制御方法は、石炭を粉砕する微粉炭機により精製された微粉炭を、複数の管路を介して複数の石炭バーナに供給し前記石炭バーナを点火し、点火されている前記石炭バーナを消火する場合に、前記微粉炭機に停止指令を出力し、前記微粉炭機に空気を供給する管路に設置され、前記空気の供給を制御するミル入口ダンパを閉状態とする指令を出力し、前記微粉炭を複数の石炭バーナに供給する管路にそれぞれ設置され、前記微粉炭の供給を制御する複数のミル出口ダンパの少なくとも一つを開状態にし、残りのミル出口ダンパを閉状態にする指令を出力し、石炭バーナの消火操作を行うことを特徴とする。
【0009】
また、本発明のプラント制御方法は、石炭を粉砕し微粉炭にする微粉炭機と、前記微粉炭を複数の石炭バーナに供給する複数の管路と、前記微粉炭機に空気を供給する管路に設置され、前記空気の供給を制御するミル入口ダンパと、を制御する方法であって、点火されている前記石炭バーナを消火する場合に、前記ミル入口ダンパを閉状態とすると共に、前記閉状態としたミル入口ダンパから漏れる空気を、前記微粉炭を石炭バーナに供給する管路の少なくとも1つを介して、前記石炭バーナに導くことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図1を用いて説明する。
【0011】
図1は、本発明の一実施例であるプラント制御装置の一部と発電プラントの一部を示している。
【0012】
本実施例に示した発電プラントは、石炭を粉砕し微粉炭を精製する微粉炭機 (ミル)4と、微粉炭機4に石炭を供給する給炭機2と、給炭機2に石炭ゲートを介して石炭を供給する石炭バンカ1とを有する。こうした一連の装置で石炭から微粉炭を精製する。
【0013】
精製された微粉炭は、複数の管路(微粉炭管)10a〜10fを介して、ボイラ6に形成される複数の石炭バーナ7a〜7fに導かれる。ボイラ6では、石炭バーナ7a〜7fから噴霧された微粉炭を燃料として火炎が形成される。
【0014】
なお、図1には示されていないが、ボイラ6に形成される配管群には、水が流れ、火炎によってその水が熱せられ、蒸気が発生する。この発生蒸気を駆動源として、蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンに接続している発電機を回転させ、電気エネルギー(電力)を得る。蒸気タービンで使用された蒸気は、再び、水に戻り、ボイラ6に形成される配管群に導かれる。
【0015】
石炭バーナ7a〜7fに導かれる微粉炭の流量は、微粉炭管10a〜10fに形成されるミル出口ダンパ3a〜3fによって制御される。つまり、ミル出口ダンパ3a〜3fが開状態であれば、微粉炭は石炭バーナ7a〜7fに供給されることになる。
【0016】
また、微粉炭機4に空気を供給する管路8には、ミル入口ダンパ5が形成される。ミル入口ダンパ5は微粉炭機4への空気の供給を制御している。なお、図1には示されていないが、微粉炭機4に供給される空気は、この管路に形成された空気ファン等により供給され、この空気によって、微粉炭を微粉炭機4から石炭バーナ7a〜7fに搬送することになる。
【0017】
一方、プラント制御装置は、判定回路11とバーナ消火操作回路21とを有する。
【0018】
判定回路11は、点火されている石炭バーナ7a〜7fを消火する際に、微粉炭機4,給炭機2,ミル出口ダンパ3a〜3f及びミル入口ダンパ5からの信号が、正常であるか又は異常であるかを判定する。
【0019】
つまり、判定回路11は、給炭機2が起動しているか又は停止しているかを検出した給炭機状態信号2Iと、微粉炭機4が起動しているか又は停止しているかを検出した微粉炭機状態信号4Iと、ミル入口ダンパ5が開しているか又は閉しているかを検出したミル入口ダンパ状態信号5Iと、ミル出口ダンパ3a〜3fが開しているか又は閉しているかを検出したミル出口ダンパ状態信号3aI〜3fIと、を入力して、各機器の状態信号2I,3aI〜3fI,4I,5Iを監視する。
【0020】
例えば、石炭バーナ7a〜7fが燃焼状態(点火状態)にあった時に、微粉炭機4が停止して、石炭バーナ7a〜7fの燃焼状態を維持できない状態になったことを判定すると、つまり、一種の異常状態と判定すると、判定回路11は、石炭バーナ7a〜7fを消火状態に操作するため、アイソレーションモード時のバーナ消火指令13を出力する。
【0021】
また、例えば、判定回路11は、ボイラ6を停止する時や、蒸気タービンの負荷を下げるためボイラ6に形成される石炭バーナ7a〜7fへの微粉炭の供給量を減少させる時に、各機器からの状態信号を正常状態と判定すると、石炭バーナ7a〜7fを消火状態に操作するため、ベントモード時のバーナ消火指令12を出力する。
【0022】
バーナ消火操作回路21は、判定回路11における判定結果が異常と判定された場合に選択されるアイソレーションモード時のバーナ消火操作回路23と、判定回路11における判定結果が正常と判定された場合に選択されるベントモード時のバーナ消火操作回路22とを有する。
【0023】
アイソレーションモード時のバーナ消火操作回路23は、微粉炭機4,給炭機2に停止指令を出力し、ミル出口ダンパ3a〜3fを閉状態とする指令を出力すると共に、ミル入口ダンパ5を閉状態にする指令を出力するものである。
【0024】
つまり、判定回路11におけるアイソレーションモード時のバーナ消火指令13は、バーナ消火操作回路21におけるアイソレーションモード時のバーナ消火操作回路23に入力される。
【0025】
アイソレーションモード時のバーナ消火操作回路23は、石炭バーナ7a〜7fをアイソレーション状態での消火状態にするために、各機器への操作指令を出力する。なお、アイソレーション状態とは、ボイラ6への微粉炭管10a〜10fが遮断された状態をいう。
【0026】
アイソレーションモード時のミル出口ダンパ操作指令41(3a〜3f閉指令)からは、ミル出口ダンパ3a〜3fに対して、ミル出口ダンパ操作指令(閉指令)信号3aO〜3eO及び3fOIが出力される。同様にして、給炭機停止指令42からは信号2O、微粉炭機停止指令43からは信号4O、ミル入口ダンパ閉指令44からは信号5Oが出力される。
【0027】
ベントモード時のバーナ消火操作回路22は、微粉炭機4,給炭機2に停止指令を出力し、ミル出口ダンパの少なくとも一つ、例えば、3fを開状態にし、残りのミル出口ダンパ3a〜3eを閉状態にする指令を出力すると共に、ミル入口ダンパ5を閉状態にする指令を出力するものである。
【0028】
つまり、判定回路11におけるベントモード時のバーナ消火指令12は、バーナ消火操作回路21におけるベントモード時のバーナ消火操作回路22に入力される。
【0029】
ベントモード時のバーナ消火操作回路22は、石炭バーナ7a〜7fをベント状態での消火状態にするために、各機器への操作指令を出力する。なお、ベント状態とは、ボイラ6への微粉炭管10a〜10fの少なくとも一部が開放されている状態をいう。
【0030】
ベントモード時のミル出口ダンパ操作指令31(3a〜3e閉指令,3f開指令)からは、ミル出口ダンパ3a〜3eに対して、ミル出口ダンパ操作指令(閉指令)信号3aO〜3eOが出力され、ミル出口ダンパ3fに対して、ミル出口ダンパ操作指令(開指令)信号3fOBが出力される。つまり、この指令によって、ボイラ6への微粉炭管10a〜10fに形成されたミル出口ダンパ3a〜3fのうち、3fが開放状態となる。なお、微粉炭機4内に比較してボイラ6内は負圧の状態(気圧が低い状態)であるため、ミル出口ダンパ3fを開放状態にすることにより、ミル入口ダンパ5からのリーク空気は、微粉炭機4からボイラ6へ流れる。同様にして、給炭機停止指令32からは信号2O、微粉炭機停止指令33からは信号4O、ミル入口ダンパ閉指令34からは信号5Oが出力される。
【0031】
ベントモード時のバーナ消火操作回路22とアイソレーションモード時のバーナ消火操作回路23とからの各機器への操作指令信号は、ミル出口ダンパ3a〜3e,給炭機2,微粉炭機4,ミル入口ダンパ5について、それぞれ論理和演算器29で演算した結果が出力される。ミル出口ダンパ3fについては、ベントモード時のミル出口ダンパ操作(開)指令信号3fOB,アイソレーションモード時のミル出口ダンパ操作(閉)指令信号3fOIがそれぞれ出力される。
【0032】
本実施例では、ボイラ6の停止時などの通常のバーナ消火操作時には、判定回路11における判定結果からベントモード時のバーナ消火指令12が出力されて、ミル出口ダンパは3a〜3eが閉状態、ミル出口ダンパ3fが開状態に操作される。この状態においては、微粉炭機4に流入したリーク空気は、ミル出口ダンパ3fを介して、微粉炭管10fを通ってボイラ6に流れていく。
【0033】
この結果、石炭を給炭している給炭機2や石炭バンカ1へのリーク空気の流入は防止され、石炭が乾燥して固着することが防止される。
【0034】
また、石炭バーナの燃焼が継続できないような異常状態になった時には、判定回路11でこれを判断してアイソレーションモード時のバーナ消火指令13を出力して、ミル出口ダンパ3a〜3fを閉状態に操作する。この状態においては、ボイラ6への微粉炭管10a〜10fが遮断されており、異常状態にある石炭バーナやボイラ6への未燃物の流入が防止される。
【0035】
なお、本実施例におけるプラント制御装置は、ボイラ6やその他各種周辺機器等を制御して、所望の性能を発揮させる自動制御装置を含んで構成される場合もある。また、自動制御装置は、燃焼制御装置を含む場合もある。燃焼制御装置は、ボイラ6の起動時や停止時、負荷の変動に伴う石炭(燃焼)バーナの本数の増減制御、つまり、バーナの点火操作や消火操作を制御するバーナ制御装置を含んで構成されている場合もある。
【0036】
本実施例によれば、ボイラ6への未燃物の流入を防止するバーナ消火(アイソレーションモード消火)操作回路に加えて、石炭詰まりを防止してスムーズな再点火操作を可能としたバーナ消火(ベントモード消火)操作回路を具備する、つまり、本実施例におけるプラント制御装置は、ボイラ6への燃料や空気の流入を遮断したバーナ消火完了状態と、燃料供給機器(石炭バンカ,給炭機,微粉炭機)への空気流入を遮断したバーナ消火完了状態と、の2通りのバーナ消火完了状態を備えたバーナ消火操作回路を備え、これら複数の消火操作回路(状態)をボイラ運転状況によって使い分けることにより、最適なバーナ点火,消火操作が実現できる。
【0037】
つまり、微粉炭機4に流入したリーク空気は、燃料供給機器側である給炭機2から石炭バンカ1に向かって、アイソレーション状態時のリーク空気の流れとして流入していく。そして、石炭バンカ1,給炭機2、及び両機器の間の管路(石炭ゲート)に、バーナ点火操作に備えて給炭された状態となっている石炭が、リーク空気の流入によって乾燥し、石炭バンカ1付近で石炭詰まりを発生させて、バーナの再点火操作に支障をきたす場合もあったが、本実施例によりそれを防止することができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、石炭バーナの消火完了状態における微粉炭機へのリーク空気の石炭バンカ側へ流入を防止することができ、石炭詰まりを発生させずに、石炭バーナを再度点火する際には、スムーズな点火操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1…石炭バンカ、2…給炭機、3a〜3f…ミル出口ダンパ、4…微粉炭機、5…ミル入口ダンパ、6…ボイラ、7a〜7f…石炭バーナ、11…判定回路、12…ベントモード時のバーナ消火指令、13…アイソレーションモード時のバーナ消火指令、21…バーナ消火操作回路、22…ベントモード時のバーナ消火操作回路、23…アイソレーションモード時のバーナ消火操作回路、2I,3aI〜3fI,4I,5I…各機器の状態信号、2O,3aO〜3eO,3fOB,3fOI,4O,5O…各機器の操作指令信号。
Claims (3)
- 石炭を粉砕し微粉炭にする微粉炭機と、前記微粉炭を複数の石炭バーナに供給する管路にそれぞれ設置され、前記微粉炭の供給を制御する複数のミル出口ダンパと、前記微粉炭機に空気を供給する管路に設置され、前記空気の供給を制御するミル入口ダンパと、を制御するプラント制御装置において、
点火されている前記石炭バーナを消火する場合に、前記微粉炭機に停止指令を出力し、前記ミル入口ダンパを閉状態とする指令を出力すると共に、前記複数のミル出口ダンパの少なくとも一つを開状態にし、残りのミル出口ダンパを閉状態にする指令を出力するバーナ消火操作回路を有することを特徴とするプラント制御装置。 - 石炭を粉砕する微粉炭機により精製された微粉炭を、複数の管路を介して複数の石炭バーナに供給し前記石炭バーナを点火し、点火されている前記石炭バーナを消火する場合に、
前記微粉炭機に停止指令を出力し、
前記微粉炭機に空気を供給する管路に設置され、前記空気の供給を制御するミル入口ダンパを閉状態とする指令を出力し、
前記微粉炭を複数の石炭バーナに供給する管路にそれぞれ設置され、前記微粉炭の供給を制御する複数のミル出口ダンパの少なくとも一つを開状態にし、残りのミル出口ダンパを閉状態にする指令を出力し、
石炭バーナの消火操作を行うことを特徴とするプラント制御方法。 - 石炭を粉砕し微粉炭にする微粉炭機と、前記微粉炭を複数の石炭バーナに供給する複数の管路と、前記微粉炭機に空気を供給する管路に設置され、前記空気の供給を制御するミル入口ダンパと、を制御するプラント制御方法において、
点火されている前記石炭バーナを消火する場合に、前記ミル入口ダンパを閉状態とすると共に、前記閉状態としたミル入口ダンパから漏れる空気を、前記微粉炭を石炭バーナに供給する管路の少なくとも1つを介して、前記石炭バーナに導くことを特徴とするプラント制御方法。
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- 1998-07-01 JP JP18591698A patent/JP3769385B2/ja not_active Expired - Lifetime
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