JP4979535B2

JP4979535B2 - ボイラ装置

Info

Publication number: JP4979535B2
Application number: JP2007265819A
Authority: JP
Inventors: 正則春名
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: JP2009092351A

Description

本発明は、ボイラ装置に関し、さらに詳しくは、微粉炭を燃料とするボイラ装置において、微粉炭機がトリップした場合のボイラ装置の運転を安定化するバックアップ技術に関するものである。

火力発電所に備えられている発電機には、石炭を微粉炭にして燃焼させ、ボイラにより高圧蒸気を発生して蒸気タービンを駆動するタイプがある。特に、石炭を燃料とするものは、石炭塊を微粉炭機により粉砕して微粉炭を生成し、その微粉炭をボイラに供給して燃焼することにより高圧蒸気を生成している。しかし、微粉炭機が何らかの原因により故障して、微粉炭が安定して供給されなくなると、ボイラの高圧蒸気の圧力が低下し、安定的な発電が確保できないといった問題が発生する。
このような問題を解決する方法として特許文献１には、微粉炭焚きボイラの低負荷運転時において、石炭ミル本体の計測値が目標設定値を超えた場合、または給炭機がトリップした場合の信号が補助燃料供給コントローラーに送信され、このいずれかの信号が送信されると、補助燃料供給コントローラーは第２燃料系の補助燃料供給弁に開信号を送信し、補助燃料は補助燃料供給管を通って、該信号が送信されていない石炭ミル系バーナよりボイラ火炉内に噴射され補助燃焼が行われるトリップ防止方法およびその装置について開示されている。
特開平１０−２８１４０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、給炭機がトリップした場合を想定して、予め補助燃料を用意しておかなければならず、設備コストが高くなるばかりでなく、そのために補助燃料供給コントローラー備えなければならないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、微粉炭機がトリップした場合に、当該微粉炭機に対応する微粉炭バーナを点火する点火用バーナを発火し続けて、点火用バーナの燃焼エネルギにより不足したエネルギを補うことにより、発生蒸気圧の低下を最小限に押さえて運転を安定化し、且つ設備コストの上昇を抑制したボイラ装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、微粉炭を燃料として蒸気を生成するボイラ装置であって、ボイラ本体と、該ボイラ本体の適所に配置され前記微粉炭を燃焼する少なくとも１つの微粉炭バーナと、該微粉炭バーナごとに配置された点火用バーナと、該点火用バーナの燃料を貯蔵する燃料タンクと、該点火用バーナに前記燃料タンクからの燃料の供給及び停止を行なう制御弁と、前記微粉炭を供給する微粉炭機と、該微粉炭機の状態を検知して前記制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記微粉炭機の異常状態を検知した場合、異常発生により停止した微粉炭バーナ以外の微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続けるように前記制御弁を制御することを特徴とする。
各微粉炭機から生成された微粉炭は、送炭管を介して微粉炭バーナに供給される。微粉炭バーナは別の燃料により点火される点火用バーナにより点火され、その燃焼エネルギによりボイラから蒸気が生成される。一般的には、ボイラ1つに対して複数の微粉炭機から微粉炭が供給されて、複数の微粉炭バーナを燃焼して蒸気を生成して一定の圧力になるように制御されている。このとき、例えば１つの微粉炭機がトリップした場合、その微粉炭バーナの燃焼が停止するため、その分ボイラに供給される燃焼エネルギが減少して、ボイラの蒸気圧が低下する。この蒸気により発電機を回転した場合は、発電量が低下して、安定的な発電を行なえなくなる。そこで本発明では、微粉炭機がトリップしたことを制御手段が検知すると、その微粉炭機を停止すると共に、その微粉炭機の微粉炭バーナを点火する点火用バーナを発火し続けるものである。これにより、停止した微粉炭機によるエネルギの低下を最小限に抑えることができ、安定的な運転を行うことができる。
また、パイプの温度分布を考慮しなくても支障の内場合は、特に停止した微粉炭バーナに対応する点火用バーナを選択して発火し続ける必要はない。即ち、停止した微粉炭バーナによるエネルギの低下を補えれば、どの点火用バーナを点火しても構わない。これにより、エネルギの低下を最小限に抑えることができ、安定的な運転を行うことができる。

請求項２は、前記点火用バーナは油又はガスを燃料とすることを特徴とする。
点火用バーナは微粉炭機とは別系統の燃料により点火される。例えば、軽油、重油等の油やＬＮＧ等のガスにより点火される。これにより、微粉炭機のトリップによる影響を回避することができる。
請求項３は、前記制御手段は、前記微粉炭機の異常状態を検知した場合、異常発生により停止した微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続けるように前記制御弁を制御することを特徴とする。
ボイラにより水蒸気を生成する場合、ボイラ内には水を循環するパイプが配設されている。そして、そのパイプを加熱するように各微粉炭バーナが配置されている。その状態で、１つの微粉炭バーナが停止した場合、その部分のパイプが加熱されなくなり、パイプの温度分布が崩れる可能性がある。そこで本発明では、異常発生により停止した微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続けるものである。これにより、パイプの温度分布を維持しつつ、エネルギの低下を最小限に抑えることができ、安定的な運転を行うことができる。

請求項４は、前記制御手段は、前記微粉炭機の異常状態を検知した際は、異常発生により停止した微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続け、その後、前記ボイラ本体の蒸気圧が所定の値以下に低下したことを検知した場合は、他の点火用バーナも併せて点火するように前記制御弁を制御することを特徴とする。
微粉炭機がトリップして、その微粉炭機に対応する点火用バーナを発火し続けた場合でも、必ずしも蒸気圧が元に戻るとは限らない。そのような場合は、他の点火用バーナも点火して不足分を補うようにする。これにより、ボイラの蒸気圧の低下を可能な限り補うことができる。

本発明によれば、微粉炭を燃料として蒸気を生成するボイラ装置であって、ボイラ本体と、このボイラ本体の適所に配置され微粉炭を燃焼する少なくとも１つの微粉炭バーナと、この微粉炭バーナごとに配置された点火用バーナと、この点火用バーナの燃料を貯蔵する燃料タンクと、点火用バーナに燃料タンクからの燃料の供給及び停止を行なう制御弁と、微粉炭を供給する微粉炭機と、この微粉炭機の状態を検知して制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、微粉炭機の異常状態を検知した場合、少なくとも１つの点火用バーナを発火し続けるように制御弁を制御するので、点火用バーナの燃焼エネルギにより不足したエネルギを補うことにより、発生蒸気圧の低下を最小限に押さえて運転を安定化し、且つ設備コストの上昇を抑制することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のボイラ装置の概略構成図である。このボイラ装置１００は、微粉炭を燃料として蒸気を生成するボイラ装置であって、ボイラ本体１と、ホッパ１０内の石炭塊１１を微粉炭機３に供給する給炭機２と、給炭機２により給炭された石炭塊１１を粉砕して微粉炭を生成する微粉炭機３と、微粉炭機３により生成された微粉炭を燃焼する微粉炭バーナ４と、微粉炭バーナ４を点火する点火用バーナ５と、点火用バーナ５に燃料の供給及び停止を行なう制御弁８と、微粉炭機３の状態を検知して制御弁８の開閉を制御する制御手段６と、点火用バーナ５の燃料を貯蔵するタンク７と、を備えて構成されている。尚、本実施形態では、微粉炭機３を４基（３Ａ〜３Ｄ）備え、夫々にホッパ１０と給炭機２を備えるものとする。そして、各微粉炭機３Ａ〜３Ｄにより生成された微粉炭は、夫々個別に設けられた送炭管１２により各微粉炭バーナ４ａ〜４ｄに供給される。また、タンク７の燃料は給送管１５を介して各制御弁８ａ〜８ｄに供給され、制御弁８ａ〜８ｄの出力側は各点火用バーナ５ａ〜５ｄに接続されている。また、制御手段６は、信号線１３を介して各微粉炭機３Ａ〜３Ｄの状態を検知する図示しないセンサからの信号を受信し、制御手段６から各微粉炭機３Ａ〜３Ｄの駆動を制御する。また、信号線１４を介して各制御弁８ａ〜８ｄの開閉を制御する。
例えば、制御手段６は、微粉炭機３Ａの異常状態を検知した場合、当該異常状態の微粉炭機３Ａを停止すると共に、少なくともこの微粉炭機３Ａに備えられた点火用バーナ５ａを発火し続けるように制御弁８ａを制御するものである。

即ち、各微粉炭機３Ａ〜３Ｄから生成された微粉炭は、送炭管１２を介して各微粉炭バーナ４ａ〜４ｄに供給される。微粉炭バーナ４ａ〜４ｄはタンク７に貯蔵された燃料により点火される点火用バーナ５ａ〜５ｄにより点火され、その燃焼エネルギによりボイラ本体１から蒸気が生成される。一般的には、ボイラ本体1つに対して複数の微粉炭機３Ａ〜３Ｄから微粉炭が供給されて、複数の微粉炭バーナ４ａ〜４ｄを燃焼して蒸気を生成して一定の圧力になるように制御されている。このとき、例えば１つの微粉炭機３Ａがトリップした場合、その微粉炭バーナ４ａの燃焼が停止するため、その分ボイラ本体１に供給される燃焼エネルギが減少して、ボイラ本体１の蒸気圧が低下する。この蒸気圧により発電機を回転する場合は、発電量が低下して、安定的な発電を行なえなくなる。そこで本実施形態では、例えば、微粉炭機３Ａがトリップしたことを制御手段６が信号線１３を介して検知すると、その微粉炭機３Ａを停止すると共に、その微粉炭機３Ａの微粉炭バーナ４ａを点火する点火用バーナ５ａを発火し続けるものである。これにより、停止した微粉炭機３Ａによるエネルギの低下を最小限に抑えることができ、安定的な運転を行うことができる。
また、点火用バーナ５ａ〜５ｄは微粉炭機とは別系統の燃料により点火される。例えば、軽油、重油等の油やＬＮＧ等のガスにより点火される。これにより、微粉炭機のトリップによる影響を回避することができる。

図２は本発明のボイラ装置の動作を詳細に説明するためのチャート図である。縦軸に上から図１で説明した微粉炭機３Ａ〜３Ｄ、点火用バーナ５ａ〜５ｄ、ボイラ本体１の蒸気圧を示す。横軸は経過時間を表す。
まず、微粉炭機３Ａ〜３Ｄが正常に動作すると、微粉炭が微粉炭バーナ４ａ〜４ｄに供給される（ａ点）。その状態を制御手段６が信号線１３を介して検知すると、最適なタイミングで信号線１５を介して制御弁８ａ〜８ｄを開放して、点火用バーナ５ａ〜５ｄを一斉に点火する。それにより各微粉炭バーナ４ａ〜４ｄは一斉に燃焼を開始して、ボイラ本体１の水を加熱して蒸気を発生する（Ａ点）。時間の経過と共にボイラ本体１の蒸気圧は上昇して所定の圧力まで上昇する（Ｂ点）。この時点から安定運転が開始する。ここで、微粉炭機３Ｂが何らかの原因によりｂ点でトリップしたとすると、その状態は信号線１３を介して制御手段６に伝達される。制御手段６は直ちに微粉炭機３Ｂを停止する。そのとき、ボイラ本体１の蒸気圧は一瞬低下するが（Ｃ点）、制御手段６はその低下を最小限にするために、信号線１５を介して制御弁８ｂを開放して点火用バーナ５ｂを再点火して発火し続ける。これにより、ボイラ本体１の蒸気圧は再び上昇して（Ｄ点）、蒸気圧がＥ点まで低下するのを補うことができる。

即ち、ボイラ１により水蒸気を生成する場合、ボイラ１内には水を循環するパイプが配設されている。そして、そのパイプを加熱するように各微粉炭バーナ４ａ〜４ｄが配置されている。その状態で、１つの微粉炭バーナ４ｂが停止した場合、その部分のパイプが加熱されなくなり、パイプの温度分布が崩れる可能性がある。そこで本実施形態では、異常発生により停止した微粉炭バーナ４ｂに対応する点火用バーナ５ｂを発火し続けるものである。これにより、パイプの温度分布を維持しつつ、エネルギの低下を最小限に抑えることができ、安定的な運転を行うことができる。
尚、制御手段６は、微粉炭機３Ｂの異常状態を検知した場合、異常発生により停止した微粉炭バーナ４ｂ以外の微粉炭バーナ４ａ、４ｃ、４ｄに対応する点火用バーナ５ａ、５ｃ、５ｄを発火し続けるように制御弁８ａ、８ｃ、８ｄを制御してもよい。即ち、パイプの温度分布を考慮しなくても支障の内場合は、特に停止した微粉炭バーナ４ｂに対応する点火用バーナ５ｂを選択して発火し続ける必要はない。即ち、停止した微粉炭バーナ４ｂによるエネルギの低下を補えれば、どの点火用バーナを点火しても構わない。これにより、エネルギの低下を最小限に抑えることができ、安定的な運転を行うことができる。

また、ボイラ本体１の適所にボイラ本体内の蒸気圧を検知する圧力センサ９を備えておくと、制御手段６は、上記で説明したように微粉炭機３Ｂの異常状態を検知した際は、異常状態の微粉炭機３Ｂに対応する点火用バーナ５ｂを発火し続けて不足分を補ったが、その後、ボイラ本体１の負荷が増加してボイラの蒸気圧が所定の値以下に低下（Ｆ点）したことを検知した場合は、例えば、他の点火用バーナ５ｃも併せて点火するように制御弁８ｃを制御することも可能である。
即ち、微粉炭機３Ｂがトリップして、その微粉炭機３Ｂに対応する点火用バーナ５ｂを点火した場合でも、必ずしも蒸気圧が元に戻るとは限らない。そのような場合は、例えば他の点火用バーナ５ｃも点火して不足分を補うようにする。これにより、ボイラ本体１の蒸気圧の低下を可能な限り補うことができる。尚、本実施形態では、不足分を補うために点火用バーナ５ｃを点火したが、同時に複数の点火用バーナを点火しても構わない。

以上の説明では、ボイラ本体に対して複数の微粉炭機によりボイラ本体を燃焼する構成について説明したが、小型のボイラの場合は微粉炭機を１基備えておき、その微粉炭機がトリップした場合に、点火用バーナによりカバーするようにしても構わない。

本発明のボイラ装置の概略構成図である。本発明のボイラ装置の動作を詳細に説明するためのチャート図である。

符号の説明

１ボイラ本体、２給炭機、３微粉炭機、４微粉炭バーナ、５点火用バーナ、６制御手段、７タンク、８制御弁、９圧力センサ、１０ホッパ、１１石炭塊、１２送炭管、１３、１４信号線、１５給送管、１００ボイラ装置

Claims

微粉炭を燃料として蒸気を生成するボイラ装置であって、
ボイラ本体と、該ボイラ本体の適所に配置され前記微粉炭を燃焼する少なくとも１つの微粉炭バーナと、該微粉炭バーナごとに配置された点火用バーナと、該点火用バーナの燃料を貯蔵する燃料タンクと、該点火用バーナに前記燃料タンクからの燃料の供給及び停止を行なう制御弁と、前記微粉炭を供給する微粉炭機と、該微粉炭機の状態を検知して前記制御弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記微粉炭機の異常状態を検知した場合、異常発生により停止した微粉炭バーナ以外の微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続けるように前記制御弁を制御することを特徴とするボイラ装置。
前記点火用バーナは油又はガスを燃料とすることを特徴とする請求項１に記載のボイラ装置。
前記制御手段は、前記微粉炭機の異常状態を検知した場合、異常発生により停止した微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続けるように前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のボイラ装置。
前記制御手段は、前記微粉炭機の異常状態を検知した際は、異常発生により停止した微粉炭バーナに対応する点火用バーナを発火し続け、その後、前記ボイラ本体の蒸気圧が所定の値以下に低下したことを検知した場合は、他の点火用バーナも併せて点火するように前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のボイラ装置。