JP4972731B2 - クリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリンカーホッパー内からクリンカーを除去するための方法およびクリンカーを除去するための装置に関し、例えば、発電プラント等に設置された石炭焚きボイラーから排出されるクリンカーを一時的に貯留するクリンカーホッパーにおいて、確実かつ迅速にクリンカーを除去することにより安定した操業を行うことができるクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置に関するものである。

発電プラント等に設置された石炭焚きボイラーでは、石炭が火炉で燃焼し終った燃焼灰であるクリンカーを、ボイラー下部に設置されているクリンカーホッパーに落下させて一時的に貯留する。通常の場合、クリンカーホッパーは一定レベルの処理水で満たされており、落下してきたクリンカーは、この処理水で冷却されてホッパーの下部より順次堆積してゆく。
そして、クリンカーホッパーにクリンカーが堆積すると、定期的にクリンカーホッパー内の処理水を抜き出して、クリンカーホッパーの壁面に設置されている水流ノズルより水を噴射させて堆積したクリンカーを排出する。

従来、クリンカーホッパーに堆積したクリンカーを排出するには、運転員が現場へ出向き、手動でホッパーの内壁斜面に設置されている水流ノズルより水流を噴射させ、あるいは見込時間により一定時間動作させてクリンカーを排出させていた。
また、クリンカー除去処理を半自動的に行う場合には、クリンカーホッパー内へ処理水を供給する水張り工程と、クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す水抜き工程とを繰り返して、クリンカーホッパー内からクリンカーを除去する方法が一般的である。

ところで、クリンカーホッパーにおけるクリンカー排出処理を人手により行う場合には、処理が面倒であるという問題があった。また、クリンカー除去処理を半自動的に行う場合には、一定時間の水流噴射によってもクリンカーが排出されずに残ったり、クリンカーが排出されたにもかかわらず不必要な水流の噴射を継続する場合もあった。

そこで、従来、不必要な水流の噴射をなくし、効率よく自動的にクリンカーを排出するようにした石炭焚きボイラーのクリンカー処理制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載された「石炭焚きボイラーのクリンカー処理制御装置」は、クリンカーを水流ノズルからの水流噴射によって排出する石炭焚きボイラーのクリンカー処理制御装置において、ホッパー壁面のクリンカー堆積状況を撮影する画像カメラと、画像カメラからの出力信号に対してクリンカーが堆積しているか否かを判定する堆積判定部と、堆積判定部で判定された信号に基づいてクリンカーが堆積している区域を判定する区域判定部と、区域判定部で判定された堆積区域に対応する水流ノズルの水流噴射を制御するノズル制御部とを備えることにより、不必要な水流の噴射をなくして効率よく自動的にクリンカー処理制御を行うことができるとしている。

特開平６−１９３８５５号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された「石炭焚きボイラーのクリンカー処理制御装置」は、ホッパー壁面のクリンカー堆積状況を撮影するための画像カメラを設置しなければならず、さらに、堆積判定部、区域判定部、およびノズル制御部等を備えた複雑な構成を有するクリンカー処理制御装置を用いて、水流ノズルの水流噴射を制御している。このため、複雑な制御を行うための装置を必要とし、設備費用が嵩むとともに、制御処理に時間を要するという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、含有する灰分量および灰融点等が異なる複数種類の原料炭を使用する石炭焚きボイラーにおいて、簡便な方法および装置を用いることにより、炭種に応じて適切なクリンカー除去を行うことが可能なクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置を提供することを目的とする。

本発明に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
すなわち、本発明に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法は、クリンカーホッパー内へ処理水を供給する水張り工程と、クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す水抜き工程とを繰り返して、クリンカーホッパー内からクリンカーを除去する方法であって、前記水張り工程と前記水抜き工程との組み合わせを複数パターン用意し、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量に従って前記複数パターンの中から最適なパターンを選択して前記水張り工程および前記水抜き工程を実施することを特徴とするものである。

この場合、前記水張り工程と前記水抜き工程との組み合わせパターンは、水張り工程、水抜き工程、および水張り工程をこの順で行う第１パターンと、水張り工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第２パターンと、水張り工程、水抜き工程、水張り工程、および水抜き工程をこの順で行う第３パターンと、水抜き工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第４パターンと、からなり、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量の増加に従って、前記第１パターン、前記第２パターン、前記第３パターン、前記第４パターンの順でクリンカー除去処理を行うことが好ましい。

本発明に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去装置は、クリンカーホッパー内へ処理水を供給する水張り工程と、クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す水抜き工程とを繰り返して、クリンカーホッパー内からクリンカーを除去する装置であって、クリンカーホッパー内へ処理水を供給する処理水供給手段と、クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す処理水抜出手段と、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量と、クリンカー除去工程パターンとの関係をテーブルデータとして格納した工程パターン選択データベースと、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量を指示するクリンカー発生予想量指示手段と、前記工程パターン選択データベースを参照して、前記クリンカー発生予想量指示手段によるクリンカー発生予想量の指示に応じて、前記複数パターンのクリンカー除去工程の中から最適なクリンカー除去工程を選択するクリンカー除去工程選択手段と、前記クリンカー除去工程選択手段により選択されたクリンカー除去工程に基づいて、前記処理水供給手段および前記処理水抜出手段を制御する工程制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

この場合、前記工程パターン選択データベースに格納された前記水張り工程と前記水抜き工程との組み合わせパターンは、水張り工程、水抜き工程、および水張り工程をこの順で行う第１パターンと、水張り工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第２パターンと、水張り工程、水抜き工程、水張り工程、および水抜き工程をこの順で行う第３パターンと、水抜き工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第４パターンと、からなり、前記クリンカー除去工程選択手段は、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量の増加に従って、前記第１パターン、前記第２パターン、前記第３パターン、前記第４パターンの順でクリンカー除去工程を選択することを特徴としている。

本発明に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置では、水張り工程と水抜き工程との組み合わせを複数パターン用意し、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量に対応して最適なクリンカー除去工程パターンを選択して水張り工程および水抜き工程を実施することにより、簡便な方法および装置を用いることにより炭種に応じて適切なクリンカー除去を行うことが可能となる。

一般的に、クリンカー除去工程では、水張り工程と比較して水抜き工程のほうがクリンカー除去能力が高い。そこで、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量が増加するに従って、水張り工程と比較してクリンカー除去能力が高い水抜き工程を増やすことにより、一層確実にクリンカー除去を行うことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置の実施形態を説明する。
図１〜図５は、本発明の実施形態に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置に関するものであり、図１は、クリンカー除去装置の機能を示す概略ブロック図、図２は、クリンカー除去装置の概略構成を示す模式図、図３は、水張り工程と水抜き工程との組み合わせパターンを示す説明図、図４は、原料炭に含まれる灰分量および灰融点と工程パターンの組み合わせとの関係を示す説明図、図５は、クリンカー除去方法の手順を示すフローチャートである。

本発明の実施形態に係るクリンカー除去装置およびクリンカー除去方法は、クリンカーホッパー内に注入する処理水の水張り工程と水抜き工程との組み合わせを複数パターン用意し、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量に対応して最適なクリンカー除去工程パターンを選択して水張り工程および水抜き工程を実施するようにしたものである。

＜クリンカーホッパー＞
本発明の実施形態に係るクリンカー除去装置１００は、クリンカーホッパー２内からクリンカーを除去するための装置であって、図１に示すように、工程パターン選択データベース１１０、クリンカー発生予想量指示手段１２０、クリンカー除去工程選択手段１３０、工程制御手段１４０、処理水供給手段１５０、および処理水抜出手段１６０を主要な構成要素としている。

なお、クリンカー発生予想量指示手段１２０および工程制御手段１４０は、コンピュータシステムおよびその周辺機器により構成される手段で、コンピュータシステムを構成するＣＰＵ等がアプリケーションプログラムに従って動作することにより、各手段として機能するようになっている。

工程パターン選択データベース１１０は、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量と、クリンカー除去工程パターンとの関係をテーブルデータとして格納したデータベースである。なお、原料炭の成分とは例えば灰分および灰融点等のことであり、原料炭を燃焼させた場合に発生するクリンカーは、灰分および灰融点等に基づいて予想することができる。なお、本実施形態では、原料炭に含まれる灰分と灰融点とに基づいてクリンカー発生量を予想しているが、タール分等、他の成分に基づいてクリンカー発生量を予想してもかまわない。

クリンカー発生予想量指示手段１２０は、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量を指示するための手段である。発電プラント等では、搬入された原料炭について、予めその成分を測定している。したがって、予め測定された原料炭の成分に基づいてクリンカー発生予想量を記憶手段に記憶しておき、この記憶手段とデータの送受信を行うことにより、現在使用している原料炭に対応したクリンカー発生予想量を取得することができる。クリンカー発生予想量指示手段１２０では、このようにして取得したクリンカー発生予想量に関するデータをクリンカー除去工程選択手段１３０に送信することができるようになっている。

クリンカー除去工程選択手段１３０は、工程パターン選択データベースを参照して、クリンカー発生予想量指示手段１２０によるクリンカー発生予想量に応じて、複数パターンのクリンカー除去工程の中から最適なクリンカー除去工程を選択するための手段である。

工程制御手段１４０は、クリンカー除去工程選択手段１３０により選択されたクリンカー除去工程に基づいて、処理水供給手段１５０および処理水抜出手段１６０を制御して、炭種に応じて適切なクリンカー除去を行うための手段である。

処理水供給手段１５０は、例えば、クリンカーホッパー２に処理水を供給するためのクリンカーホッパー補給水ポンプおよびクリンカーホッパー補給水供給経路等を含んで構成される。また、処理水抜出手段１６０は、例えば、アッシュゲートに処理水を供給するための灰処理ポンプ、灰処理水供給経路、およびクリンカー移送経路等を含んで構成される。

＜クリンカー除去装置＞
次に、本実施形態を適用するクリンカー除去装置を具体的に説明する。
クリンカーホッパー２は、図２に示すように、ボイラー１の下方に設置され、ボイラー１の火炉内から排出されるクリンカーを処理水とともに一時的に貯留するための設備である。クリンカーホッパー２には、クリンカーホッパー補給水ポンプ３によりクリンカーホッパー補給水が供給されている。また、クリンカーホッパー２の内壁斜面には、クリンカーホッパー内壁斜面水噴ノズル６が配設されている。さらに、クリンカーホッパー２の下部に設けたアッシュゲート５には、灰処理ポンプ４から灰処理水が供給されている。クリンカーホッパー２内に一時的に貯留されたクリンカーは、アッシュゲート５を経て、灰処理水とともに灰捨場に移送させる。
本実施形態では、クリンカーホッパー補給水ポンプ３が処理水供給手段１５０の一構成要素として機能し、灰処理ポンプ４が処理水抜出手段１６０の一構成要素として機能する。

＜工程パターン＞
次に、水張り工程と水抜き工程との組み合わせパターンについて説明する。
本実施形態では、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量の増加に従って、第１パターン、第２パターン、第３パターン、第４パターンの順でクリンカー除去処理を行うようになっている。

この工程パターンは、図３に示すように、水張り工程（４ｈ）、水抜き工程（６ｈ）、および水張り工程（４ｈ）をこの順で行う第１パターンと、水張り工程（４ｈ）、水抜き工程（６ｈ）、および水抜き工程（６ｈ）をこの順で行う第２パターンと、水張り工程（４ｈ）、水抜き工程（６ｈ）、水張り工程（４ｈ）、および水抜き工程（６ｈ）をこの順で行う第３パターンと、水抜き工程（６ｈ）、水抜き工程（６ｈ）、および水抜き工程（６ｈ）をこの順で行う第４パターンとからなる。

一般的に、クリンカー除去工程では、水張り工程と比較して水抜き工程のほうがクリンカー除去能力が高くなっている。したがって、本実施形態では、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量が増加するに従って、水張り工程と比較してクリンカー除去能力が高い水抜き工程を増やしている。

なお、本実施形態では、第１パターン、第２パターン、第３パターン、および第４パターンの４つの工程パターンによりクリンカー除去を行っているが、使用する原料炭の種類、ボイラーの規模、あるいはボイラーの操業状況等に応じて、水張り工程および水抜き工程の組み合わせが異なる他のパターンによりクリンカー除去を行うこともできる。

＜炭種と工程パターンとの関係＞
次に、原料炭の炭種と工程パターンとの関係を説明する。
上述したように、本実施形態では、原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量に対応させて複数パターンの中から最適なクリンカー除去工程を選択することにより、クリンカー除去を行っている。

本実施形態では、図４に示すように、炭種と工程パターンとの対応関係に基づいて最適な工程パターンを選択している。なお、クリンカー発生量は、灰分と灰融点との組み合わせに応じて変化するものであり、灰分が少ない炭種であっても灰融点が低い場合にはクリンカー発生量が増加する場合がある。したがって、図４に示す例では、灰分が少ないにもかかわらず灰融点が高い炭種の場合には、クリンカー除去能力が高い工程パターンを選択するようになっている。

なお、図４に示す数値は一例であり、一般的には、石炭灰の構成成分等に基づいてクリンカー発生量が変動する。したがって、本実施形態に係るクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置を適用する施設に応じて、炭種と工程パターンとの関係を適宜変更して設定できることは勿論である。

＜クリンカー除去方法＞
次に、本実施形態に係るクリンカー除去方法の手順を説明する。
本実施形態に係るクリンカー除去方法では、図５に示すように、まず、原料炭の成分に関連したクリンカー発生予想量を指示し（Ｓ１）、原料炭の成分に関連したクリンカー発生予想量に対応して、複数パターン（第１パターン、第２パターン、第３パターン、および第４パターン）の中から最適なパターンを選択する（Ｓ２）。続いて、選択したパターンに従って、水張り工程および水抜き工程を行う（Ｓ３）。
本実施形態に係るクリンカー除去方法では、上述した各処理を行うことにより、原料炭の炭種に応じた適切なクリンカー除去を行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態で説明した炭種（灰分および灰融点）、工程のパターンおよび種類に限定して適用されるものではなく、本発明を適用する石炭焚きボイラーの種類、規模、および操業形態に応じて、本発明の要旨を変更しない範囲で実施できることは勿論である。

本発明に係るクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法およびクリンカー除去装置は、主として、発電プラント等に設置された石炭焚きボイラーから排出されるクリンカーを一時的に貯留するクリンカーホッパーにおいて、確実かつ迅速にクリンカーを除去することにより安定した操業を行う際に利用することができる。

本発明の実施形態に係るクリンカー除去装置の機能を示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態に係るクリンカー除去装置の概略構成を示す模式図である。 水張り工程と水抜き工程との組み合わせパターンを示す説明図である。 原料炭に含まれる灰分量および灰融点と工程パターンの組み合わせとの関係を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るクリンカー除去方法の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ボイラー
２ クリンカーホッパー
３ クリンカーホッパー補給水ポンプ
４ 灰処理ポンプ
５ アッシュゲート
６ クリンカーホッパー内壁斜面水噴ノズル
１００ クリンカー除去装置
１１０ 工程パターン選択データベース
１２０ クリンカー発生予想量指示手段
１３０ クリンカー除去工程選択手段
１４０ 工程制御手段
１５０ 処理水供給手段
１６０ 処理水抜出手段

Claims (4)

1. クリンカーホッパー内へ処理水を供給する水張り工程と、クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す水抜き工程とを繰り返して、クリンカーホッパー内からクリンカーを除去する方法であって、
   前記水張り工程と前記水抜き工程との組み合わせを複数パターン用意し、
   原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量に従って前記複数パターンの中から最適なパターンを選択して前記水張り工程および前記水抜き工程を実施することを特徴とするクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法。
2. 前記水張り工程と前記水抜き工程との組み合わせパターンは、
   水張り工程、水抜き工程、および水張り工程をこの順で行う第１パターンと、
   水張り工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第２パターンと、
   水張り工程、水抜き工程、水張り工程、および水抜き工程をこの順で行う第３パターンと、
   水抜き工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第４パターンと、からなり、
   原料炭の成分に関連するクリンカー発生量の増加に従って、前記第１パターン、前記第２パターン、前記第３パターン、前記第４パターンの順でクリンカー除去処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のクリンカーホッパー内からのクリンカー除去方法。
3. クリンカーホッパー内へ処理水を供給する水張り工程と、クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す水抜き工程とを繰り返して、クリンカーホッパー内からクリンカーを除去する装置であって、
   クリンカーホッパー内へ処理水を供給する処理水供給手段と、
   クリンカーホッパー内から処理水を抜き出す処理水抜出手段と、
   原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量と、クリンカー除去工程パターンとの関係をテーブルデータとして格納した工程パターン選択データベースと、
   原料炭の成分に関連するクリンカー発生予想量を指示するクリンカー発生予想量指示手段と、
   前記工程パターン選択データベースを参照して、前記クリンカー発生予想量指示手段によるクリンカー発生予想量の指示に応じて、前記複数パターンのクリンカー除去工程の中から最適なクリンカー除去工程を選択するクリンカー除去工程選択手段と、
   前記クリンカー除去工程選択手段により選択されたクリンカー除去工程に基づいて、前記処理水供給手段および前記処理水抜出手段を制御する工程制御手段と、を備えたことを特徴とするクリンカーホッパー内からのクリンカー除去装置。
4. 前記工程パターン選択データベースに格納された前記水張り工程と前記水抜き工程との組み合わせパターンは、
   水張り工程、水抜き工程、および水張り工程をこの順で行う第１パターンと、
   水張り工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第２パターンと、
   水張り工程、水抜き工程、水張り工程、および水抜き工程をこの順で行う第３パターンと、
   水抜き工程、水抜き工程、および水抜き工程をこの順で行う第４パターンと、からなり、
   前記クリンカー除去工程選択手段は、原料炭の成分に関連するクリンカー発生量の増加に従って、前記第１パターン、前記第２パターン、前記第３パターン、前記第４パターンの順でクリンカー除去工程を選択することを特徴とする請求項３に記載のクリンカーホッパー内からのクリンカー除去装置。
   

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