JP3917943B2 - Measurement system for unburned ash - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力プラント等のボイラに用いて好適な灰中未燃分計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来から、微粉炭,フライアッシュ(灰),セメント原料等の発熱量,未燃分,成分組成を計測する装置として、化学分析装置やX線分析装置が良く知られている。ところが、これらの分析装置は試料を採取してから分析結果が得られるまでに、かなりの時間(20〜120分)を必要とするため、計測結果を用いてボイラー等(火力プラントの場合)の制御を行う場合には、このタイムラグが大きく、プラント制御上の大きな支障となっていた。
【0003】
一方、X線分析装置やΓ線分析装置でリアルタイムで計測できるものがあるが、この場合のX線分析装置ではセメントプラントの場合、Caしか計測出来ずその性能が低い。また、Γ線分析装置では、取扱いが面倒で且つ高価であるという不具合があった。
【0004】
そこで、近年、セメントプラントにおいては、セメント品質の管理向上ニーズから、セメント成分のオンライン計測ニーズが高まっており、このニーズに応える定量可能な手法の開発が望まれる中、本発明者等は先に、特開平10−185817号公報(特許文献1)等で提案したレーザ誘起ブレークダウン法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy :LIBS法)を採用し、装置化することを想起した。
【0005】
このLIBS法は、例えば図7に示すように装置化される。
即ち、各種プラント等の配管01内には、測定対象物が存在(流通)している。測定対象物としては、微粉炭,フライアッシュ,セメント原料等がある。この配管01のうち測定場02の部分には、パージ空気通路03aを備えた計測窓03が設置されている。
【0006】
そして、LIBS装置04を構成するパルスレーザ装置05から出力されたレーザ光は、レンズ06及び計測窓03を介して測定場02に集光される。このため、測定場02に存在する微粒子がプラズマ化し、プラズマ化した成分物質からはプラズマ光が発生する。
【0007】
発生したプラズマ光は、測定場02の計測窓03から外部に出力され、ミラー07で反射され、さらにレンズ08で集光されて分光器09に入射される。分光器09は、波長が190nm〜500nm(或いはこの範囲内の一部の波長域)のプラズマ光を分光し、分光した光成分をCCDカメラ010に入力する。
【0008】
高速ゲートが可能なCCDカメラ010は、分光器09にて分光された分光プラズマ光を検出し、この分光プラズマ光に応じた信号をコンピュータ011に転送する。なお、CCDカメラ010は、同期ライン012を介してパルスレーザ装置05と接続されており、CCDカメラ010のゲート制御と、パルスレーザ装置05の発振とを同期させている。
【0009】
コンピュータ011は、転送されてきた信号(各成分からの発光強度情報を有している)を情報処理演算することにより、測定場02に存在する微粉炭,フライアッシュ,セメント原料の発熱量,未燃分,成分組成等をリアルタイムで算出する。
【0010】
このようにLIBS装置04は、測定現場にてリアルタイムで測定対象物の組成成分の計測ができるので、計測結果に基づき、プラント等の運転制御を良好に実行することができるようになる。
【0011】
そこで、本発明は、前述したLIBS装置を用いてボイラにおける灰中の未燃分をリアルタイムで計測することができる新規な灰中未燃分計測システムを提供することを目的とする。
【0012】
【特許文献1】
特開平10−185817号公報
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第1の発明は、ボイラの燃焼ガスラインから分岐したサンプリングライン中に、サンプルガスを吸引する第1のイジェクタと、
該第1イジェクタで吸引されたサンプルガス中から灰分を分離・捕集するサイクロンと、
上記第1のイジェクタと上記サイクロンとの間に配され、第1のイジェクタで吸引されたサンプルガスを吸引する第2のイジェクタと、
該サイクロンで分離・捕集された灰分を吸引する第3のイジェクタとをライン上流側から下流側に順次介装すると共に、
上記サイクロンと第3イジェクタとの間のライン中に、当該ラインを流れる灰分にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測する計測装置を介装し、
更に、上記第2のイジェクタとサイクロンとの間のラインに切り替え弁を設け、該切り替え弁から前記計測装置へ、試料校正手段からの基準粉を含むガスを供給する第4のイジェクタを設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システムにある。
【0015】
の発明は、第1の発明において、
上記第2のイジェクタへの空気供給量を調整するマスフローコントローラを設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システムにある。
【0016】
の発明は、第1の発明において、
上記サイクロンから第3のイジェクタの後流側へサンプルガスを供給するバイパスラインを設け、該バイパスラインに第5のイジェクタを設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システムにある。
【0017】
の発明は、第1の発明において、
上記サイクロン後流側で前記計測装置により灰中の未燃分を計測するラインにCO2 濃度を希釈する空気を供給する空気供給手段を設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システムにある。
【0018】
の発明は、石炭の微粉炭を各燃焼器へ供給して燃焼させる微粉炭燃焼システムであって、
石炭ヤードからの石炭を微粉砕する粉砕手段と、
該粉砕手段からの微粉炭を燃焼器に供給する微粉炭供給管と、
燃焼器からの燃焼ガスライン中の灰中の未燃分を計測する第1乃至第の発明の灰中未燃分計測システムと、
該灰中未燃分計測システムの計測結果から燃焼を制御する燃焼制御手段とを具備したことを特徴とする微粉炭燃焼システムにある。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る灰中未燃分計測システムを実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0020】
[第1の実施の形態]
図1は第1の実施の形態を示す灰中未燃分計測システムの概略構成図である。
図1に示すように、第1の実施の形態を示す灰中未燃分計測システム10は、ボイラ(図示せず)の燃焼ガスライン11から分岐したサンプリングライン12中に、灰の入ったサンプルガス13を吸引する第1のイジェクタ14と、
該第1イジェクタ14で吸引されたサンプルガス13中から灰分15を分離・捕集するサイクロン16と、
上記第1のイジェクタ14と上記サイクロン16との間に配され、第1のイジェクタ14で吸引されたサンプルガス13を吸引する第2のイジェクタ17と、
該サイクロン16で分離・捕集された灰分15を吸引する第3のイジェクタ18とをライン上流側から下流側に順次介装すると共に、上記サイクロン16と第3イジェクタ18との間のライン中に、当該ラインを流れる灰分15にレーザ光を照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測するLIBS装置19を介装してなるものである。
【0021】
また、上記第2のイジェクタ17とサイクロン16との間のラインに三方切替え弁21を設け、該切替え弁21からLIBS装置(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)19へ、試料校正手段22からの基準粉23aを含むガスを供給する第4のイジェクタ23を設け、所定期間毎にシステムの校正を行っている。
この基準粉は校正用の未燃分が既知の粉であり、これにより、所定時間経過後(例えば2〜3週間に一回、又は1月に一回等)に、校正を行うようにしている。
【0022】
また、上記第2のイジェクタ17への空気20の供給量を調整するマスフローコントローラ24を設け、LIBSの信号強度が低くなった場合に、マスフローコントローラ24を調整し、空気20の供給量を多くし、サンプルガスの供給量を増大させ、信号強度が常に監視できるようにしている。
これにより、どのような形式のボイラの運転にも対応できるものとなる。
【0023】
また、本実施の形態では、上記サイクロン16から第3のイジェクタ18の後流側へサンプルガス11を供給するバイパスライン31を設け、該バイパスライン31に第5のイジェクタ32を設けることで、サイクロン16に供給するサンプルガス中のCO2 成分への加圧を抑えている。
【0024】
すなわち、バイパスライン31に設けた第5イジェクタ32を設けたので、該第5イジェクタ32でガスを強制的に吸引することで、LIBS計測を行うサンプリング管19aに、第2イジェクタ17からの加圧されたサンプルガス11が供給されることが解消され、ガス中のCO2 が圧力の変動を受けることが解消されることになる。
これにより、第2イジェクタ17において、例えば急激な加圧があった場合に、誤ってLIBS装置19によりCO2 成分をC(炭素)成分として計測し、C濃度の誤変動を生じることを防止するようにしている。
なお、第3のイジェクタ18及び第5のイジェクタ32からのガスは戻り配管37により煙道に戻されている。
【0025】
また、図3に示すように、サンプリング管19a内に空気20を供給し、灰分を計測する際の灰分の流れを整流化するようにしている。また、レーザ光Lが透過する透過窓19bの汚れを防止するように空気20を別途供給するようにしている。
【0026】
また、サイクロン16の後流側でLIBS装置19の計測ラインにCO2 濃度を希釈する空気を供給する空気供給手段33を設けている。
これにより、希釈用の空気を供給することで、CO2 濃度の希釈をして、C濃度の変動を生じることを防止するようにしている。
【0027】
また、上記第1イジェクタ14と第2イジェクタ17との間には、流量計35が設けられ、サンプリングの流量を計測している。
【0028】
上記三方弁及び遮断弁は、例えば電磁弁で構成され、図示しない制御装置により必要に応じて切換(開閉)制御されるようになっている。また、上記第1イジェクタ14、第3イジェクタ18、第4イジェクタ23及び第5イジェクタ32には図示しない流量計が設置され、当該部位を流れるサンプルガス及び灰の流量が適正になるよう監視している。
【0029】
また、空気供給手段36からの空気20は図示しない空気流量計により、各イジェクタに供給する流量を調整するようにしている。
【0030】
これにより、第1イジェクタ14及び第2イジェクタ17によりサンプリングライン12中に吸引されたサンプルガス11はサイクロン16に導かれ、ここでガス中の灰分が分離・捕集される。サイクロン16で分離・捕集された灰分は、サイクロン16から第3イジェクタ18に至る間に、LIBS装置19により、その灰中未燃分が計測される。即ち、LIBS装置19では、灰中の主成分であるSi,Al,Ca,Fe 及び未燃分に起因するC 成分を計測し、Si,Al,Ca,Fe とC の比より未燃分を算出するのである。
【0031】
そして、ボイラでは、上記LIBS装置19の計測結果に基づいて、例えば微粉炭の粉砕度量を増減する等ボイラ火炉における燃焼条件を変化させて、未燃分を制御する。
【0032】
次に、LIBS装置19の校正を行う場合には、図2に示すように、切替え弁21である三方弁を切り換え、遮断弁25を開ける。
【0033】
これにより、試料校正手段(フィーダ)22より、未燃分が既知の基準粉(例えば未燃分2.0 %)を供給すると、第4イジェクタ23で吸引され、サイクロン16に導かれ、LIBS装置19により、基準粉中未燃分が計測され校正を行うことができる。
【0034】
この校正の際、弁21によりサンプリングラインからのサンプルガスは計測ライン側へ行かず、第2イジェクタ17により逆流され、配管内のサンプルガスは煙道まで押し戻され、サンプルラインが洗浄される。
【0035】
この結果、サンプルガスの濃度計測の校正を適格に行うことができる。
【0036】
[第2の実施の形態]
図4は第2の実施の形態を示す灰中未燃分計測システムの概略構成図である。
第2の実施の形態を示す灰中未燃分計測システム10は、灰の入ったサンプルガス13を吸引する第1のイジェクタ14を複数系統設けたものである。
【0037】
図4に示すように、第2の実施の形態を示す灰中未燃分計測システム10は、ボイラ(図示せず)の燃焼ガスライン11A、11Bから分岐したサンプリングライン12A,12B中に、灰の入ったサンプルガス13を吸引する第1のイジェクタ14A,14Bと、該第1イジェクタ14A、14Bで吸引されたサンプルガス13中から灰分15を分離・捕集するサイクロン16と、上記第1のイジェクタ14A、14Bと上記サイクロン16との間に配され、第1のイジェクタ14A、14Bで吸引されたサンプルガス13を吸引する第2のイジェクタ17と、該サイクロン16で分離・捕集された灰分15を吸引する第3のイジェクタ18とをライン上流側から下流側に順次介装すると共に、上記サイクロン16と第3イジェクタ18との間のライン中に、当該ラインを流れる灰分15にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測するLIBS装置19を介装してなるものである。
【0038】
すなわち、ボイラが複数ある場合には、LIBS計測システムを一台として、切替ることで、灰中の未燃分を計測するようにしている。
本実施の形態では、2系統(A系統、B系統)の燃焼ガスライン11A、11Bからのサンプリングライン12A、12Bに第1イジェクタ14Aと第1イジェクタ14Bを各々介装し、三方弁41にて供給流路を切替るようにしている。
【0039】
[第3の実施の形態]
ボイラシステムの概要を示す。
図5に本測定装置を用いてボイラの燃焼制御のシステムについて説明する。
図5に示すように、ボイラ火炉101には複数のバーナ102が設けられており、該バーナ102には各々微粉炭の供給管103が接続され、微粉炭104がミル(微粉炭機)105から供給されている。
【0040】
また、ボイラ火炉101からの排ガスは、煙道110に介装された電気集塵機111及び脱硫・脱硝装置112により清浄化され外部へ排出されている。
煙道110から分枝されたサンプリングライン11には、LIBSシステム10が設けられ、灰中の未燃分を計測している。
【0041】
そして、未燃焼カーボン量の計測結果を制御システム120に送り、ミル105の回転数を制御したり、アディショナル・エアの供給量を指示するようにしている。
【0042】
図6に制御の状態を示す。図中左側の軸はフライアッシュ中の未燃焼カーボン量(%)、右側の軸はフライアッシュ中の未燃焼カーボン設定値(%)、横軸は時間(H)を示す。
図6に示すように、フライアシュ中の未燃焼カーボン量を設定(図中破線)することで、図中の太線のように、追従することがわかる。
【0043】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボイラの燃焼ガスラインから分岐したサンプリングライン中に、サンプルガスを吸引する第1のイジェクタと、該第1イジェクタで吸引されたサンプルガス中から灰分を分離・捕集するサイクロンと、上記第1のイジェクタと上記サイクロンとの間に配され、第1のイジェクタで吸引されたサンプルガスを吸引する第2のイジェクタと、該サイクロンで分離・捕集された灰分を吸引する第3のイジェクタとをライン上流側から下流側に順次介装すると共に、上記サイクロンと第3イジェクタとの間のライン中に、当該ラインを流れる灰分にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測する計測装置を介装したので、ボイラにおける灰中の未燃分をリアルタイムで計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態にかかる灰中未燃分計測システムの概略構成図である。
【図2】第1の実施の形態にかかる灰中未燃分計測システムの校正時の概略構成図である。
【図3】サンプリング管の概略構成図である。
【図4】第2の実施の形態にかかる灰中未燃分計測システムの概略構成図である。
【図5】ボイラ系統図である。
【図6】制御の状態を示す図である。
【図7】LIBS装置の説明図である。
【符号の説明】
10 灰中未燃分計測システム
11 燃焼ガスライン
12 サンプリングライン
13 サンプルガス
14 第1のイジェクタ
15 灰分
16 サイクロン
17 第2のイジェクタ
18 第3のイジェクタ
19 LIBS装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an unburned ash measurement system suitable for use in boilers such as thermal power plants.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, chemical analyzers and X-ray analyzers are well known as devices for measuring calorific value, unburnt components, and component composition of pulverized coal, fly ash (ash), cement raw materials, and the like. However, since these analyzers require a considerable amount of time (20 to 120 minutes) from taking a sample to obtaining an analysis result, the measurement results are used for boilers (in the case of a thermal power plant). When performing control, this time lag is large, which is a major obstacle to plant control.
[0003]
On the other hand, some X-ray analyzers and Γ-ray analyzers can measure in real time. However, in this case, the X-ray analyzer can measure only Ca in the case of a cement plant, and its performance is low. In addition, the Γ-ray analyzer has a problem that it is troublesome and expensive to handle.
[0004]
Therefore, in recent years, in cement plants, there is an increasing need for on-line measurement of cement components due to the need for improved management of cement quality, and it is desired to develop a quantifiable method that meets this need. It was recalled that a laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS method) proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-185817 (Patent Document 1) and the like was adopted to make it an apparatus.
[0005]
The LIBS method is implemented as shown in FIG.
That is, the measurement object exists (circulates) in the piping 01 of various plants and the like. Examples of measurement objects include pulverized coal, fly ash, and cement raw materials. A measurement window 03 having a purge air passage 03a is installed in the measurement field 02 of the pipe 01.
[0006]
The laser light output from the pulse laser device 05 constituting the LIBS device 04 is condensed on the measurement field 02 via the lens 06 and the measurement window 03. For this reason, the fine particles present in the measurement field 02 are turned into plasma, and plasma light is generated from the plasmad component material.
[0007]
The generated plasma light is output to the outside from the measurement window 03 of the measurement field 02, reflected by the mirror 07, further collected by the lens 08, and incident on the spectroscope 09. The spectroscope 09 splits plasma light having a wavelength of 190 nm to 500 nm (or a partial wavelength range within this range), and inputs the split light component to the CCD camera 010.
[0008]
The CCD camera 010 capable of high-speed gate detects the spectral plasma light dispersed by the spectroscope 09 and transfers a signal corresponding to the spectral plasma light to the computer 011. The CCD camera 010 is connected to the pulse laser device 05 via a synchronization line 012, and the gate control of the CCD camera 010 and the oscillation of the pulse laser device 05 are synchronized.
[0009]
The computer 011 performs an information processing operation on the transferred signal (having emission intensity information from each component), thereby generating a calorific value of pulverized coal, fly ash, cement raw material existing in the measuring field 02, Calculate fuel and component composition in real time.
[0010]
As described above, since the LIBS device 04 can measure the composition component of the measurement object in real time at the measurement site, the operation control of the plant or the like can be performed satisfactorily based on the measurement result.
[0011]
Then, an object of this invention is to provide the novel unburned ash content measurement system which can measure the unburned content in the ash in a boiler in real time using the LIBS apparatus mentioned above.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-185817
[Means for Solving the Problems]
A first invention of the present invention that solves the above-described problems includes a first ejector that sucks a sample gas into a sampling line branched from a combustion gas line of a boiler,
A cyclone for separating and collecting ash from the sample gas sucked by the first ejector;
A second ejector disposed between the first ejector and the cyclone for sucking a sample gas sucked by the first ejector;
A third ejector that sucks the ash separated and collected by the cyclone is sequentially inserted from the upstream side of the line to the downstream side,
In the line between the cyclone and the third ejector, the ash flowing through the line is irradiated with a laser to make its composition component into plasma, and the plasma light generated from the plasma is incident on the spectrometer. It interposed a measuring device for measuring the unburned ash from the spectroscopic spectral light,
Furthermore, a switching valve is provided in the line between the second ejector and the cyclone, and a fourth ejector for supplying gas containing reference powder from the sample calibration means to the measuring device from the switching valve is provided. It is in the measurement system for unburned ash in ash.
[0015]
According to a second invention, in the first invention,
An unburned ash content measurement system is provided that includes a mass flow controller for adjusting the amount of air supplied to the second ejector.
[0016]
According to a third invention, in the first invention,
An unburned ash measurement system is provided in which a bypass line for supplying sample gas from the cyclone to the downstream side of the third ejector is provided, and a fifth ejector is provided in the bypass line.
[0017]
A fourth invention according to the first invention,
An unburned ash content measurement system comprising air supply means for supplying air for diluting CO 2 concentration to a line for measuring unburned content in ash by the measuring device on the downstream side of the cyclone. is there.
[0018]
A fifth invention is a pulverized coal combustion system in which coal pulverized coal is supplied to each combustor and burned,
Pulverizing means for pulverizing coal from the coal yard;
Pulverized coal supply pipe for supplying pulverized coal from the pulverizing means to a combustor;
An unburned ash measurement system in ash of the first to fourth inventions for measuring unburned content in ash in a combustion gas line from a combustor;
A pulverized coal combustion system comprising combustion control means for controlling combustion from a measurement result of the unburned ash measurement system.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an unburned ash content measurement system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0020]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an unburned ash measurement system showing a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the unburned ash measurement system 10 according to the first embodiment includes a sample containing ash in a sampling line 12 branched from a combustion gas line 11 of a boiler (not shown). A first ejector 14 for sucking the gas 13;
A cyclone 16 for separating and collecting the ash 15 from the sample gas 13 sucked by the first ejector 14;
A second ejector 17 that is disposed between the first ejector 14 and the cyclone 16 and sucks the sample gas 13 sucked by the first ejector 14;
A third ejector 18 that sucks the ash 15 separated and collected by the cyclone 16 is sequentially inserted from the upstream side of the line to the downstream side, and in the line between the cyclone 16 and the third ejector 18. Then, the ash 15 flowing through the line is irradiated with laser light to make its composition component into plasma, the plasma light generated from the plasma is incident on the spectroscope, and the unburned content in the ash from the spectrum light dispersed by the spectroscope Is provided via a LIBS device 19 that measures the above.
[0021]
Further, a three-way switching valve 21 is provided in the line between the second ejector 17 and the cyclone 16, and the reference powder 23a from the sample calibration means 22 is supplied from the switching valve 21 to the LIBS device (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) 19. A fourth ejector 23 for supplying a gas containing it is provided, and the system is calibrated every predetermined period.
This reference powder is a powder whose known unburned amount is used for calibration, so that calibration should be performed after a predetermined time (for example, once every two to three weeks or once a month). Yes.
[0022]
Further, a mass flow controller 24 for adjusting the supply amount of the air 20 to the second ejector 17 is provided. When the signal strength of the LIBS decreases, the mass flow controller 24 is adjusted to increase the supply amount of the air 20. The sample gas supply amount is increased so that the signal intensity can always be monitored.
This makes it possible to handle any type of boiler operation.
[0023]
In the present embodiment, the bypass line 31 for supplying the sample gas 11 from the cyclone 16 to the downstream side of the third ejector 18 is provided, and the fifth ejector 32 is provided in the bypass line 31, thereby providing the cyclone. The pressurization to the CO 2 component in the sample gas supplied to 16 is suppressed.
[0024]
That is, since the fifth ejector 32 provided in the bypass line 31 is provided, the gas from the second ejector 17 is applied to the sampling tube 19a that performs LIBS measurement by forcibly sucking the gas with the fifth ejector 32. The supply of the sample gas 11 is eliminated, and the CO 2 in the gas is eliminated from being subject to pressure fluctuations.
As a result, in the second ejector 17, for example, when there is a sudden pressurization, the CO 2 component is erroneously measured as the C (carbon) component by the LIBS device 19 to prevent erroneous fluctuation of the C concentration. I am doing so.
The gas from the third ejector 18 and the fifth ejector 32 is returned to the flue by the return pipe 37.
[0025]
As shown in FIG. 3, the air 20 is supplied into the sampling pipe 19a to rectify the flow of the ash when measuring the ash. Further, air 20 is separately supplied so as to prevent contamination of the transmission window 19b through which the laser light L is transmitted.
[0026]
In addition, an air supply means 33 is provided on the downstream side of the cyclone 16 to supply air for diluting the CO 2 concentration to the measurement line of the LIBS device 19.
Thus, by supplying dilution air, the CO 2 concentration is diluted to prevent the C concentration from fluctuating.
[0027]
A flow meter 35 is provided between the first ejector 14 and the second ejector 17 to measure the sampling flow rate.
[0028]
The three-way valve and the shutoff valve are constituted by, for example, electromagnetic valves, and are switched (opened / closed) as required by a control device (not shown). The first ejector 14, the third ejector 18, the fourth ejector 23, and the fifth ejector 32 are provided with a flow meter (not shown) to monitor the flow rate of the sample gas and ash flowing through the part. Yes.
[0029]
Further, the flow rate of the air 20 supplied from the air supply means 36 to be supplied to each ejector is adjusted by an air flow meter (not shown).
[0030]
As a result, the sample gas 11 sucked into the sampling line 12 by the first ejector 14 and the second ejector 17 is guided to the cyclone 16, where the ash content in the gas is separated and collected. The ash content separated and collected by the cyclone 16 is measured by the LIBS device 19 while the ash content reaches the third ejector 18 from the cyclone 16. In other words, the LIBS device 19 measures the C component derived from Si, Al, Ca, Fe and unburned components as the main components in the ash, and calculates the unburned content from the ratio of Si, Al, Ca, Fe and C. It is calculated.
[0031]
And in a boiler, based on the measurement result of the said LIBS apparatus 19, the combustion conditions in a boiler furnace are changed, for example, increasing / decreasing the grinding | pulverization amount of pulverized coal, and an unburned part is controlled.
[0032]
Next, when the LIBS device 19 is calibrated, the three-way valve that is the switching valve 21 is switched and the shut-off valve 25 is opened as shown in FIG.
[0033]
As a result, when a reference powder (for example, 2.0% unburned content) whose unburned content is known is supplied from the sample calibration means (feeder) 22, the sample powder is sucked by the fourth ejector 23 and guided to the cyclone 16, The unburned content in the reference powder can be measured and calibrated.
[0034]
At the time of this calibration, the sample gas from the sampling line does not go to the measurement line side by the valve 21, but is backflowed by the second ejector 17, the sample gas in the pipe is pushed back to the flue, and the sample line is washed.
[0035]
As a result, calibration of sample gas concentration measurement can be performed properly.
[0036]
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an unburned ash measurement system showing a second embodiment.
The unburned ash measurement system 10 showing the second embodiment is provided with a plurality of first ejectors 14 for sucking a sample gas 13 containing ash.
[0037]
As shown in FIG. 4, the unburned ash measurement system 10 according to the second embodiment includes ash in sampling lines 12A and 12B branched from combustion gas lines 11A and 11B of a boiler (not shown). The first ejectors 14A and 14B for sucking the sample gas 13 containing the cyclone 16; the cyclone 16 for separating and collecting the ash 15 from the sample gas 13 sucked by the first ejectors 14A and 14B; A second ejector 17 that is arranged between the ejectors 14A and 14B and the cyclone 16 and sucks the sample gas 13 sucked by the first ejectors 14A and 14B, and an ash component separated and collected by the cyclone 16 And a third ejector 18 for sucking 15 in order from the upstream side to the downstream side of the line, and the cyclone 16 and the third ejector 18 During this period, the ash 15 flowing through the line is irradiated with a laser to make its composition component into plasma, and plasma light generated from the plasma is incident on the spectroscope. It is provided with a LIBS device 19 for measuring the unburned amount.
[0038]
That is, when there are a plurality of boilers, the LIBS measurement system is used as a single unit, and the unburned content in the ash is measured by switching.
In the present embodiment, the first ejector 14A and the first ejector 14B are interposed in the sampling lines 12A and 12B from the two systems (system A and system B) of the combustion gas lines 11A and 11B, respectively. The supply flow path is switched.
[0039]
[Third Embodiment]
An outline of the boiler system is shown.
FIG. 5 illustrates a boiler combustion control system using this measuring apparatus.
As shown in FIG. 5, the boiler furnace 101 is provided with a plurality of burners 102, to which are connected pulverized coal supply pipes 103, and pulverized coal 104 is fed from a mill (pulverized coal machine) 105. Have been supplied.
[0040]
Further, the exhaust gas from the boiler furnace 101 is cleaned by an electrostatic precipitator 111 and a desulfurization / denitration device 112 interposed in the flue 110 and discharged to the outside.
The sampling line 11 branched from the flue 110 is provided with a LIBS system 10 for measuring unburned components in the ash.
[0041]
Then, the measurement result of the unburned carbon amount is sent to the control system 120 to control the rotation speed of the mill 105 and to instruct the supply amount of additional air.
[0042]
FIG. 6 shows the control state. In the figure, the left axis represents the amount of unburned carbon in fly ash (%), the right axis represents the unburned carbon set value (%) in fly ash, and the horizontal axis represents time (H).
As shown in FIG. 6, it can be seen that the amount of unburned carbon in the fly ash is set (broken line in the figure) to follow as indicated by the thick line in the figure.
[0043]
Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first ejector that sucks the sample gas into the sampling line branched from the combustion gas line of the boiler, and the ash from the sample gas sucked by the first ejector. A cyclone to be separated and collected, a second ejector that is disposed between the first ejector and the cyclone and sucks the sample gas sucked by the first ejector, and is separated and collected by the cyclone. A third ejector for sucking the ash content is sequentially inserted from the upstream side of the line to the downstream side, and the ash content flowing through the line is irradiated with laser in the line between the cyclone and the third ejector. The composition component is turned into plasma, plasma light generated from the plasma is incident on the spectroscope, and the unburned matter in the ash is measured from the spectroscopic light dispersed by the spectroscope. Having interposed that measuring apparatus can measure the unburned ash in the boiler in real time.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic configuration diagram of an unburned ash measurement system according to a first embodiment;
FIG. 2 is a schematic configuration diagram at the time of calibration of the unburned ash measurement system according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a sampling tube.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an unburned ash measurement system according to a second embodiment.
FIG. 5 is a boiler system diagram.
FIG. 6 is a diagram showing a state of control.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a LIBS apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ash incombustible measurement system 11 Combustion gas line 12 Sampling line 13 Sample gas 14 1st ejector 15 Ash 16 Cyclone 17 2nd ejector 18 3rd ejector 19 LIBS apparatus

Claims (5)

ボイラの燃焼ガスラインから分岐したサンプリングライン中に、サンプルガスを吸引する第1のイジェクタと、
該第1イジェクタで吸引されたサンプルガス中から灰分を分離・捕集するサイクロンと、
上記第1のイジェクタと上記サイクロンとの間に配され、第1のイジェクタで吸引されたサンプルガスを吸引する第2のイジェクタと、
該サイクロンで分離・捕集された灰分を吸引する第3のイジェクタとをライン上流側から下流側に順次介装すると共に、
上記サイクロンと第3イジェクタとの間のライン中に、当該ラインを流れる灰分にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測する計測装置を介装
更に、上記第2のイジェクタとサイクロンとの間のラインに切り替え弁を設け、該切り替え弁から前記計測装置へ、試料校正手段からの基準粉を含むガスを供給する第4のイジェクタを設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システム。
A first ejector for sucking a sample gas into a sampling line branched from a combustion gas line of the boiler;
A cyclone for separating and collecting ash from the sample gas sucked by the first ejector;
A second ejector disposed between the first ejector and the cyclone for sucking a sample gas sucked by the first ejector;
A third ejector that sucks the ash separated and collected by the cyclone is sequentially inserted from the upstream side of the line to the downstream side,
In the line between the cyclone and the third ejector, the ash that flows through the line is irradiated with a laser to make its composition component into plasma, and the plasma light generated from the plasma is incident on the spectrometer. It interposed a measuring device for measuring the unburned ash from the spectroscopic spectral light,
Furthermore, a switching valve is provided in the line between the second ejector and the cyclone, and a fourth ejector for supplying gas containing reference powder from the sample calibration means to the measuring device from the switching valve is provided. A system for measuring unburned in ash.
請求項1において、
上記第2のイジェクタへの空気供給量を調整するマスフローコントローラを設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システム。
In claim 1,
An unburned ash measurement system, comprising a mass flow controller for adjusting an air supply amount to the second ejector.
請求項1において、
上記サイクロンから第3のイジェクタの後流側へサンプルガスを供給するバイパスラインを設け、該バイパスラインに第5のイジェクタを設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システム。
In claim 1,
An unburned ash measurement system in ash, wherein a bypass line for supplying sample gas from the cyclone to the downstream side of the third ejector is provided, and a fifth ejector is provided in the bypass line.
請求項1において、
上記サイクロン後流側で前記計測装置により灰中の未燃分を計測するラインにCO2 濃度を希釈する空気を供給する空気供給手段を設けたことを特徴とする灰中未燃分計測システム。
In claim 1,
An unburned ash content measurement system comprising an air supply means for supplying air for diluting a CO 2 concentration to a line for measuring unburned content in ash by the measuring device on the downstream side of the cyclone.
石炭の微粉炭を各燃焼器へ供給して燃焼させる微粉炭燃焼システムであって、
石炭ヤードからの石炭を微粉砕する粉砕手段と、
該粉砕手段からの微粉炭を燃焼器に供給する微粉炭供給管と、
燃焼器からの燃焼ガスライン中の灰中の未燃分を計測する請求項1乃至の灰中未燃分計測システムと、
該灰中未燃分計測システムの計測結果から燃焼を制御する燃焼制御手段とを具備したことを特徴とする微粉炭燃焼システム。
A pulverized coal combustion system in which pulverized coal of coal is supplied to each combustor and burned,
Pulverizing means for pulverizing coal from the coal yard;
Pulverized coal supply pipe for supplying pulverized coal from the pulverizing means to a combustor;
An unburned ash measurement system in ash according to claims 1 to 4 , which measures unburned content in ash in a combustion gas line from a combustor;
A pulverized coal combustion system comprising combustion control means for controlling combustion from a measurement result of the unburned ash measurement system.
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