JP5202560B2

JP5202560B2 - 多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法及び運転管理装置

Info

Publication number: JP5202560B2
Application number: JP2010057011A
Authority: JP
Inventors: 英樹藤重
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011190978A

Description

本発明は、ベース炭とベース炭以外の石炭を同時に燃焼させる多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法及び多炭種燃焼試験時の運転を管理する加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置に関する。

加圧流動床複合発電プラントは、加圧流動床ボイラを用い石炭を燃焼させた燃焼熱により蒸気を発生させ、蒸気タービンを駆動するとともに、燃焼ガスでガスタービンを駆動させ発電する複合発電プラントである。加圧流動床ボイラは、流動媒体をボイラ内で流動化させ、供給される石炭を流動化させながら燃焼させるため、燃焼温度が約８７０℃と低い。その結果、窒素酸化物の発生が抑制され、さらに流動媒体に石灰石を使用することで、炉内脱硫も同時に行われるなどの長所を有している。

石炭は、炭種によりカロリー、灰分、付着水分等が異なるため海外から輸入された新たな石炭を使用する場合、本格的な運転に先立ち、燃焼状態などを確認しておく必要がある。このため通常、運転実績のある石炭（ベース炭）と新たな石炭とを混合して同時に燃焼させる多炭種燃焼試験が行われる。多炭種燃焼試験は、予め３〜５日程度の短期間の燃焼試験を行い、この燃焼試験結果に基づき混焼率及び運転条件を決め、その後、長期間の多炭種燃焼試験が行われることが一般的である。ここで混焼率とは、石炭の重量割合を言い、本明細書では特に断りがない限り混焼率は石炭中の新たな石炭の重量割合を言う。

従来から炭種が異なると、燃焼状態、流動媒体の炉内流動特性等が変化することが指摘されており、これに対する対策案も多く提案されている。例えば加圧流動床ボイラにおいて炭種の違い、運転状況の変化により変動する窒素酸化物ＮＯ_ｘ、亜酸化窒素Ｎ_２Ｏの量を予測し、燃焼排ガス温度を制御することによって窒素酸化物の発生を抑制する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また加圧流動床ボイラへ供給する炭種が切り替わると流動床ボイラの層温度、層高、流動媒体の炉内流動特性、及びスラリー粘度が変化することが知られており、これに対して本件出願人は、炭種切り替えの際の火炉層温、層高の管理方法、安定操業を行うことができる流動媒体の炉内流動特性管理方法、及び適正にスラリー粘度を管理するスラリー粘度管理方法に関する特許出願を既に行っている（例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。

特開平１１−１３２４１３号公報特開２００７−３２２０７０号公報特開２００８−６４４１１号公報特開２００８−１５７５４６号公報

多炭種燃焼試験において燃焼特性、運転特性を把握するためには長期間の運転が必要となる。多炭種燃焼試験を長期間継続して行うためには、燃焼状態、運転状態を適切に把握し、燃焼状態、運転状態に応じた操作が必要となる。しかしながら多炭種燃焼試験は、新たな石炭が混焼されるためベース炭の運転方法をそのまま踏襲することはできない。このため運転をそのまま継続するか、混焼率を変更すべきかなどの判断は、運転員の経験に基づいて行われていた。多炭種燃焼試験を長期間より安定的又安全に継続させるためには、運転状態の良否の判定基準及び運転状態に応じた運転方法を明確にし、これに基づいた運転を行うことが望ましい。これにより運転員の操作監視、対応操作の負担が軽減され、誤認、誤操作を防止することができる。

上記特許文献に記載の技術は、炭種の切り替えに伴い変化する炉内流動状態を良好な状態に管理する技術などであるから、この技術は多炭種燃焼試験時の運転安定化に資する。しかしながら上記特許文献に記載の技術は、多炭種燃焼試験時に燃焼状態が悪化したような場合に対処するものではない。また多炭種燃焼試験時には、加圧流動床ボイラのみならず加圧流動床複合発電プラント全体の運転状態に適応した運転を行う必要があるが、上記特許文献に記載の技術は、主に加圧流動床ボイラに関するものである。

本発明の目的は、多炭種燃焼試験時の運転状態が不良である否かの判定基準を明確し、運転状態に適応した運転を行うことが可能な多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法及びこれら運転を管理する運転管理装置を提供することである。

請求項１に記載の本発明は、ベース炭とベース炭以外の石炭を同時に燃焼させる多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法であって、運転状態を監視するための主要監視項目について運転データを取得するステップと、取得した前記運転データと予め定める各主要監視項目の設定条件とから運転状態が不良であるか否かを判断するステップと、前記ステップで運転状態が不良であると判断すると、ベース炭以外の石炭の混焼率を低下させた運転を行い、前記ステップで運転状態が不良でないと判断すると、混焼率を変化させることなく運転を継続するステップと、前記混焼率を低下させると混焼率が予め定める混焼率以下になるか否かを判断するステップと、を含み、前記ステップにおいて前記混焼率を低下させると混焼率が予め定める混焼率以下になると判断すると、前記混焼率を予め定める混焼率としかつ負荷下げ運転を行うことを特徴とする多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法において、前記主要監視項目は、炭種又は混焼率の影響が大きく現れる項目であることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法において、前記主要監視項目は、層温、層高、層高維持Ｌ／Ｃ、ズリ濃度、分級機清掃間隔、１次サイクロンホッパ下部温度、２次サイクロン灰出口温度、１次サイクロン払出間隔、２次サイクロン払出間隔、燃焼用空気圧縮機入口案内翼開度、ＣＷＰ粘度、ＮＯｘ濃度、燃焼空気流量の１３項目であり、前記運転状態が不良であるか否かの判断は、前記１３項目のうちいずれか１でも予め定める設定条件を満足していないときは運転状態が不良であると判断し、前記１３項目の全てが予め定める設定条件を満足しているときは運転状態が不良でないと判断することを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、ベース炭とベース炭以外の石炭を同時に燃焼させる多炭種燃焼試験時の運転を管理する加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置であって、運転状態を監視するための主要監視項目について運転データを入力するデータ入力手段と、入力された前記運転データと予め定める各主要監視項目の設定条件とから運転状態が不良であるか否かを判断し、運転状態が不良であると判断すると、所定の下げ幅だけベース炭以外の石炭の混焼率を低下させるように指令を発する運転管理手段と、前記運転管理手段の指令を出力する出力手段と、を含み、前記運転管理手段は、前記混焼率を低下させるように指令を発するとき、前記混焼率を低下させると混焼率が予め定める混焼率以下になると判断すると、所定の下げ幅だけベース炭以外の石炭の混焼率を低下させる指令に代え、前記混焼率を予め定める混焼率としかつ負荷下げを行うよう指令を発することを特徴とする加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置である。

請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置において、前記主要監視項目は、炭種又は混焼率の影響が大きく現れる項目であることを特徴とする。

請求項６に記載の本発明は、請求項４又は５に記載の加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置において、前記主要監視項目は、層温、層高、層高維持Ｌ／Ｃ、ズリ濃度、分級機清掃間隔、１次サイクロンホッパ下部温度、２次サイクロン灰出口温度、１次サイクロン払出間隔、２次サイクロン払出間隔、燃焼用空気圧縮機入口案内翼開度、ＣＷＰ粘度、ＮＯｘ濃度、燃焼空気流量の１３項目であり、前記１３項目のうちいずれか１でも予め定める設定条件を満足していないときは運転状態が不良であると判断することを特徴とする。

本発明に係る多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法は、運転状態を監視するための主要監視項目を用い、運転データと予め定める設定条件とから運転状態が不良であるか否かを判断するので運転状態の判定基準が明確であり、またこの運転状態の判断結果に基づきなすべき対処方法も確立されており、運転状態に適応した運転を行うことができる。このため多炭種燃焼試験を長期間より安定的又安全に継続させることができる。また運転状態の悪化に迅速に対応可能で、プラント全体への被害拡大を防止することができる。また運転員の操作監視、対応操作の負担が軽減され、誤認、誤操作を防止することができる。また本発明に係る加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置を用いることで、多炭種燃焼試験時の運転状態に適応した運転を行うことができる。

本発明の実施の一形態としての加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置１００の概略的構成を示すブロック図である。本発明の実施の一形態としての多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法の手順を示すフローチャートである。本発明の実施の一形態としての多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法及び加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置１００を適用する加圧流動床複合発電プラントの概略構成を示す図である。

図３は、本発明の実施の一形態としての多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法及び加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置１００を適用する加圧流動床複合発電プラントの概略構成を示す図である。

加圧流動床複合発電（ＰＦＢＣ：Pressurized Fluidized Bed combined Cycle）プラントは、加圧流動床ボイラを用い石炭を燃焼させた燃焼熱により蒸気を発生させ、蒸気タービンを駆動するとともに、燃焼ガスでガスタービンを駆動させ発電する複合発電プラントである。この発電プラントは、コンプレッサからの燃焼空気で加圧流動床ボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体（ＢＭ：Bed Material）とする流動層内に燃料である石炭・水ペースト（ＣＷＰ：Coal Water Paste）を投入することにより、ＣＷＰを効率よく燃焼させることができる。また、流動媒体に石灰石を採用することにより火炉内で脱硫することが可能となるので、硫黄硫化物（ＳＯ_ｘ）の発生を低く抑えることができる。さらに、流動層燃焼は、燃焼温度が約８７０℃と低いため、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の発生を低く抑えることができる。

２基の加圧流動床ボイラ１０、２０は、それぞれ圧力容器１２、２２内に火炉１１、２１を備え、火炉１１、２１は、それぞれ流動媒体（以下ＢＭと記す場合もある）である石灰石を保有し、火炉１１、２１の底部から燃焼空気が火炉１１、２１内に送り込まれる。これにより流動媒体が流動化し、火炉１１、２１内に流動層が形成される。ここでは２つの火炉を区別するために図面向かって左をＡ火炉、右をＢ火炉とする。燃焼空気は、それぞれ圧力容器１２、２２内に供給された後、火炉１１、２１に送り込まれ、火炉１１、２１及び圧力容器１２、２２内は加圧状態に維持されている。燃料は、所定の粒径に調整された石炭、石灰石及び水からなるＣＷＰとして、火炉１１、２１の底部に供給される。石炭は、火炉１１、２１内で流動化状態で燃焼し、燃焼に伴い発生する硫黄酸化物は、石灰石と反応し石膏となる。

ＣＷＰは次の要領で製造される。所定の粒径に粗粉砕された石炭は、分級機３１を経由して中継ホッパ３２に送られる。粗粉炭の一部は微粉砕機３３で水と共に微粉砕され、微粉炭スラリーとなる。微粉炭スラリー、粗粉炭、石灰石及び粘度調整用の水は、混練機３４送られ、混練されＣＷＰとなる。混練機３４の出口部には粘度計３５が設けられ、この粘度測定値に基づいて混練機３４への注水量が調整され、混練機３４の出口ＣＷＰ粘度が所定の粘度に制御される。混練機３４で製造されたＣＷＰは、燃料タンク３６を経由し、ＣＷＰポンプ３７を介して火炉１１、２１に圧送される。

水・蒸気管４１は、２基の加圧流動床ボイラ１０、２０に跨って配設され、給水は、Ｂ火炉２１、Ａ火炉１１で加熱された後、汽水分離器（図示を省略）で水が分離され、さらに蒸気は、Ａ火炉１１、Ｂ火炉２１、Ａ火炉１１の順に加熱され、高圧タービン５１に送られる。高圧タービン５１を駆動した蒸気は、再びＢ火炉２１に導かれて再熱された後、中圧タービン５２及び低圧タービン５３に導かれこれらタービンを駆動する。高圧タービン５１、中圧タービン５２及び低圧タービン５３には、同軸上に発電機５４が連結されており、各タービンが駆動されることで発電が行われる。タービンを駆動した蒸気は、復水器５６で復水とされた後、復水ポンプ５８、給水加熱器４２、給水ポンプ４３、給水加熱器４４、排熱熱交換器４５を経由し、昇圧、加熱され給水として火炉２１へ送られる。

火炉１１、２１で石炭が燃焼し発生する高温高圧の燃焼ガスは、火炉１１、２１の上部に連通接続される燃焼ガス配管６０、６１を通じてガスタービン７１に送られ、ガスタービン７１を回転駆動する。ガスタービン７１は、同軸上に燃焼空気を製造するコンプレッサ７２及び発電機７３を連結し、ガスタービン７１を駆動させることで発電及び燃焼空気の製造が行われ、燃焼空気は圧力容器１２、２２に供給される。コンプレッサ７２には流量を調整するための入口案内翼ＩＧＶ（図示を省略）が装着され、これを調整することで燃料空気量が増減する。

燃焼ガス配管６０、６１の途中には、燃焼ガス中に含まれる媒じんを除去するための１次サイクロン６２、６３及び２次サイクロン６４、６５が設けられている。１次サイクロン６２、６３及び２次サイクロン６４、６５で回収された媒じんは、灰クーラ６６、６７、６８、６９で冷却された後、灰処理装置へ搬送される。

ガスタービン７１から排気される排ガスは、排熱熱交換器４５に送られ給水を加熱し、脱硝装置７４で窒素酸化物が除去された後、バグフィルタ７５で徐じんされ、煙突７６より大気中へ放散される。なお排ガスは大気中に放散される前に、排ガス中のＮＯ_ｘ濃度、ＳＯ_ｘ排出量、煤塵濃度が計測され、これらが環境規制値を満足することが確認される。

火炉１１、２１には、流動層の高さ（層高）を調整するための流動媒体を貯留する流動媒体タンク（ＢＭタンク）が８１、８２設けられている。ＢＭタンク８１、８２の底部は、流動媒体を火炉１１、１２に供給する供給管８３、８４が、頂部には、火炉１１、２１から流動媒体を抜出すための抜出し管８５、８６が接続する。

また火炉１１、２１の底部には、各火炉１１、２１内に析出した塵芥を含む流動媒体を排出するための炉底抜出し管９１、９２が接続する。炉底抜出し管９１、９２の途中には灰クーラ９３、９４、ロックホッパ９５、９６が設けられ、塵芥を含む流動媒体は、ここで冷却、圧力を低下させた後、灰処理ライン９７を通して灰処理装置へ気流搬送される。

なお、図示を省略したがＡ火炉１１及びＢ火炉２１、１次サイクロン６２、６３及び２次サイクロン６４、６５を含め各所に温度検出器、圧力検出器が装着され、各所の温度、圧力がオンラインで検出されこれらデータは、図示を省略した運転制御装置に送られる。運転制御装置は、これら温度、圧力を含め各検出装置、計測器から送られるデータに基づき、運転を制御する。

図１は、本発明の実施の一形態としての加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置１００の概略的構成を示すブロック図である。運転管理装置１００はデータを入力するデータ入力手段１０１、データ、プログラム等を記憶する記憶手段１０２、加圧流動床複合発電プラントの運転状態を判断し、混焼率の変更など運転指令を発す運転管理手段１０３、運転管理手段１０３の運転指令を出力する出力手段１０４を備え、多炭種燃焼試験時の運転を管理する。

データ入力手段１０１は、入力インターフェースを備え、キーボード、マウスなどデータを入力する入力装置と接続し、Ａ火炉１１及びＢ火炉２１など各所に装着された各検出器、計測器で検出され、又は入力装置を介して入力される運転状態を監視するための１３個の主要監視項目に関する運転データを取り込む。１３個の主要監視項目の具体的内容については後述する。データ入力手段１０１を介して入力された運転データは、記憶手段１０２の所定の格納部に格納、記憶される。記憶手段１０２は、上記運転データを記憶するデータ格納部１０２ａ、運転状態の良否を判断するとき使用する管理値又は目標値を格納する設定値格納部１０２ｂ、運転状態の良否の判断、混焼率の変更などを行うためのプログラムを格納するプログラム格納部１０２ｃを備える。１３個の主要監視項目にそれぞれ管理値及び／又は目標値が設定されており、管理値が設定された項目は管理値が、管理値が設定されていない項目は目標値が満足すべき設定条件となる。運転管理手段１０３は、記憶手段１０２からプログラム、運転データ、管理値又は目標値を読み出し、運転データと管理値又は目標値とを比較し、運転状態が不良か否か判断する。１３個の主要監視項目に関する運転データのうちいずれか１でも設定条件を満足しない場合には、運転状態が不良であると判断し、所定の下げ幅だけベース炭以外の石炭の混焼率を低下させるように指令を発する。このとき前記指令を発すると、混焼率が限界混焼率以下になると判断すると、前記指令に代え、前記混焼率を限界混焼率としかつ負荷下げを行うよう指令を発する。出力手段１０４は運転管理手段１０３の指令を出力する。ここで限界混焼率とは、任意に設定される混焼率であり、負荷下げを行うか否かの基準となる混焼率である。

上記運転管理装置１００は、コンピュータを用い、判断、管理の手順等を予めプログラミング化し、インストールしておくことで簡単に実現することができる。なお、判断、管理の手順等は、後述の図２で示す多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法の手順を使用することができる。運転管理装置１００は、ＣＲＴなどの表示装置に指令を表示するように出力する他、加圧流動床複合発電プラントの運転制御を行う運転制御装置(図示を省略)に直接指令を発し、運転を制御するようにしてもよい。また、加圧流動床複合発電プラントの運転制御を行う運転制御装置にプログラムをインストールし、運転制御装置を多炭種燃焼試験時の運転管理装置として使用するようにしてもよい。

図２は、本発明の実施の一形態としての多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法の手順を示すフローチャートである。大略的には、１３個の主要監視項目を用い、１３個の主要監視項目の運転データが予め定める設定条件を全て満足するときは、運転状態は不良でないと判断し同じ混焼率で運転を継続し、１３個の主要監視項目の運転データのうちいずれか１でも予め定める設定条件を満足しないときは、運転状態が不良であると判断し混焼率を低下させ運転を行う。また、混焼率をさらに低下させると混焼率が限界混焼率以下なるときは、混焼率を限界混焼率とし負荷下げを行う。

具体的な手順は次の通りである。
まず、Ａ火炉１１及びＢ火炉２１の温度など運転管理を行って行く上で必須の項目である主要監視項目の運転データを取得する（ステップＳ１）。主要監視項目を表１に示す。主要監視項目は、炭種又は混焼率を変えるとその影響が大きく現れる項目を選定しており、全部で１３項目である。１３個の主要監視項目には、それぞれ管理値及び／又は目標値が設定されている。管理値が設定された項目は管理値が、管理値が設定されていない項目は目標値が満足すべき設定条件となる。表１に、実際の運転に基づき設定された管理値、目標値の一例を示す。ここに示す管理値、目標値は、許容限界値である。管理値、目標値は加圧流動床複合発電プラントの規模、使用する石炭等で異なることは当然に予想され、管理値、目標値が表１に記載されている値に限定されないことは言うまでもない。

ここで主要監視項目の運転状態との関係、プラントに及ぼす影響について説明する。主要監視項目は、加圧流動床ボイラ１０、２０に関する事項、分級機３１に関する事項、サイクロン６２，６３、６４、６５に関する事項、コンプレッサ７２に関する事項、ＣＷＰに関する事項、排ガスに関する事項、及び燃焼空気流量に関する事項に大別できる。

加圧流動床ボイラ１０、２０に関する事項としては、（１）層温、（２）層高、（３）層高維持（Ｌ／Ｃ）、（４）ズリ濃度があり、各項目の運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。

ベース炭は、流動媒体の粒径が適切であり流動状態も良好である。このようなベース炭に炭種の異なる石炭が混入されると、石炭の性状の違いにより流動媒体中に比較的大きな粒子（粗粒子）が形成される場合がある。粗粒子が多くなりズリ濃度が上昇すると、流動層内で偏流が生じ流動状態が悪化する。ズリとは粒径３．３５ｍｍ以上の流動媒体を言う。このような運転状態は（１）層温、（２）層高、（３）層高維持（Ｌ／Ｃ）、（４）ズリ濃度に表れる。
（１）層温：ＢＭ灰が肥大化しズリ濃度が上昇した場合には，伝熱面積の減少により層温が上昇する。層温が上昇すると脱炭酸反応が進行し、ＢＭ中のＣａＣＯ_３からＣａＯが生成されやすくなるため、石炭中のＮ分から発生するＮＨ_３の多くが酸化されてＮＯｘが増加する。
（２）層高：層温が上昇した場合には、層高を上昇させ熱交換量を増やす必要があるが、層高を上げすぎると石炭の未燃分が火炉１１、２１の下流側に飛散し後燃え現象が発生し、１次サイクロン６２、６３で灰の詰りが発生する可能性がある。これは、１次サイクロン６２、６３での灰温度が上昇し、灰溶融性の上昇により灰付着量が増加するためである。
（３）層高維持（Ｌ／Ｃ）：灰分が少ない炭種を燃焼する場合には層高維持性が悪化し、層高が低下傾向になる。このためＬ／Ｃ（石灰石供給量）を増やす必要がある。Ｌ／Ｃを上限値（１２）に設定しても層高が低下する場合は、ＢＭタンク８１、８２からＢＭを供給し層高の維持を図るがＢＭタンク８１、８２の保有量も低下した場合にはＢＭ供給時、「過供給」となり層高が急上昇する可能性がある。層高が上昇した場合には、上記（２）のトラブルが発生する可能性がある。
（４）ズリ濃度：ＢＭ灰が肥大化しズリ濃度が上昇した場合には、伝熱面積の減少により層温が上昇する。層温が上昇した場合には上記（１）のトラブルが発生する可能性がある。またＢＭ灰が肥大化しズリ濃度が上昇した場合には、局所的に流速が上昇し層内管の磨耗速度が上昇する。層内管の磨耗が進行すればチューブリークが発生する可能性がある。

分級機３１に関する事項及び運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。
（５）分級機清掃間隔：石炭の付着水分が上昇した場合、分級機３１のスクリーンに粗粉炭が付着し清掃を要するが、清掃を行うためには一時的に石炭前処理系統を停止しなければならない。分級機３１の清掃間隔が長くなり石炭前処理系統の停止時間が増加した場合、粗粉炭の供給量が燃料製造量を下回った場合には中継ホッパレベル３２が低下し、負荷下げを要する。

サイクロン６２、６３、６４、６５に関する事項としては、（６）１次サイクロンホッパ下部温度、（７）２次サイクロン灰出口温度、（８）１次サイクロン払出間隔、（９）２次サイクロン払出間隔があり、各項目の運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。
（６）１次サイクロンホッパ下部温度：層高が上昇し１次サイクロン６２、６３で灰詰りが発生した場合には、１次サイクロンホッパ下部温度が低下する。
（７）２次サイクロン灰出口温度：層高が上昇し１次サイクロン６２、６３で灰詰りが発生し、処理しきれない灰が２次サイクロン６４、６５に流入するため、２次サイクロン６４、６５でも灰の詰りが発生する可能性がある。その場合には２次サイクロン６４、６５灰出口温度が低下する。
（８）１次サイクロン払出間隔、（９）２次サイクロン払出間隔：灰量の多い炭種を燃焼した場合、灰量が増加しサイクロンの払出間隔が長くなる。払出間隔が長すぎると処理しきれない灰がサイクロンに堆積し、灰の詰りが発生する可能性がある。

コップレッサ７２に関する事項及び運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。
（１０）入口案内翼ＩＧＶ開度：カロリーの低い炭種を燃焼した場合には，燃料供給量が増加するが、それに伴い燃焼用空気流量も増加する。燃焼用空気はコンプレッサ７２での空気の取り込み量を増やすことで増加するが、ＩＧＶ（コンプレッサ入口案内翼）開度を増加させる必要がある。管理値は負荷増減ブロックにより負荷固定される開度を設定している。

ＣＷＰに関する事項及び運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。
（１１）ＣＷＰ粘度：ＣＷＰの粘度が目標値を外れると、ＣＷＰ供給配管が詰り搬送できなくなる可能性がある。

排ガスに関する事項及び運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。
（１２）ＮＯ_ｘ濃度、ＳＯ_ｘ排出量、煤塵濃度：石炭中のＮ分が多い炭種を燃焼した場合には，ＮＯ_ｘ生成量が増加し，環境規制値を順守できなくなる可能性がある。石炭中のＳ分が多い炭種を燃焼した場合には、ＳＯ_ｘ生成量が増加し、環境規制値を順守できなくなる可能性がある。石炭中の灰分が多い炭種を燃焼した場合には、バグフィルタ７５出口の煤塵濃度が増加し、環境規制値を順守できなくなる可能性がある。

燃焼空気流量に関する事項及び運転状態との関係、プラントに及ぼす影響は次の通りである。
（１３）燃焼空気流量：カロリーの低い炭種を燃焼した場合には、ＣＷＰ供給量が増えることで未燃分が増加するため、燃焼を良くするために燃焼用空気流量を増やすことがあるが、増やしすぎると未燃分が下流側に飛散し、後燃え現象が発生し１次サイクロン６２、６３で灰の詰りが発生する可能性がある。また燃料用空気流量を上げすぎると炉内でのＢＭ流動速度が上昇し、層内管の磨耗を進行させチューブリークが発生する可能性がある。

次に取り込んだ１３個の主要監視項目の運転データと設定条件、具体的には表１に示す管理値又は目標値とを比較し、運転データが設定条件を満足するか否か判定する（ステップＳ２）。例えば、測定された層温のうち８９５℃以上の層温が３点以上あると、層温の項目は、設定条件を満足しない。１３個の主要監視項目の運転データの全が設定条件を満足すると判断すると（ステップＳ３）、引続き同じ混焼率で燃焼試験を継続する。一方、１３個の主要監視項目の運転データのうちいずれか１でも設定条件を満足していないと判断すると（ステップＳ３）、次に混焼率を所定の割合だけ下げると、混焼率が限界混焼率以下となるか否かを判断する（ステップＳ４）。

限界混焼率は、任意に設定される混焼率、例えば２０％であり、負荷下げを行うか否かの基準となる混焼率である。ステップＳ４で、混焼率を所定の割合だけ下げても混焼率が限界混焼率以下とならないと判断すると、混焼率を所定の割合だけ下げ（ステップＳ５）、運転を行う。混焼率を下げることは、新たな石炭の割合を低下させることを意味する。別の表現をすれば燃焼実績のあるベース炭の割合を増加させることを意味する。ステップＳ５で混焼率が低下されると、ベース炭の割合が増加するので運転状態は主要監視項目を満足する方向に移行する。ステップＳ５で混焼率を低下させ、運転状態が改善され１３個の主要監視項目の全てで設定条件を満足すると判断すると、現状の混焼率で運転を継続する。一方、ステップＳ５で混焼率を低下させたにもかかわらず依然として１３個の主要監視項目の全ての設定条件を満足できないときは、再度、混焼率を低下させる。ステップＳ４において、さらに混焼率を下げると混焼率が限界混焼率以下になると判断すると、混焼率を限界混焼率とし、所定出力以下への負荷下げ行い（ステップＳ６）、負荷を下げた運転を行う。

混焼率の下げ幅は、運転状態に応じた下げ幅とすることが好ましい。例えば、１３個の主要監視項目のうち数個の項目が設定条件を満足しないような場合、又は管理値又は目標値と大きく異なるような場合は、下げ幅を大きくし、逆に管理値又は目標値との差が小さい場合は、下げ幅を小さくすることが好ましい。なお、下げ幅を大きく設定した場合であっても、プラントに悪影響を及ぼさない下げ幅とする。

以上のように本発明に係る多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法は、運転状態の判定基準が明確であり、またこの運転状態の判断結果に基づきなすべき対処方法も確立されており、運転状態に適応した運転を行うことができる。また本発明に係る多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法は、炭種又は混焼率を変えるとその影響が大きく現れる項目を主要監視項目とし、この主要監視項目を用い、運転データと予め定める設定条件とから運転状態が不良であるか否かを判断するので炭種又は混焼率の影響を的確に把握することができる。また主要監視項目は、加圧流動床ボイラの運転状態に関する事項に限定されず、サイクロン、排ガスに関する事項などプラント全体の運転状態に関する事項が含まれるので、多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転特性を的確に把握することができる。

１０、２０加圧流動床ボイラ１１、２１火炉
１２、２２圧力容器３１分級機
３２中継ホッパ３３微粉砕機
３４混練機３５粘度計
３６燃料タンク３７ＣＷＰポンプ
４１水・蒸気管４２、４４給水加熱器
４３給水ポンプ４５排熱熱交換器
５１高圧タービン５２中圧タービン
５３低圧タービン５４、７３発電機
５６復水器５８復水ポンプ
６０、６１燃焼ガス配管６２、６３１次サイクロン
６４、６５２次サイクロン６６、６７、６８、６９灰クーラ
７１ガスタービン７２コンプレッサ
７４脱硝装置７５バグフィルタ
７６煙突８１、８２流動媒体タンク
８３、８４供給管８５、８６抜出し管
９１、９２炉底抜出し管９３、９４灰クーラ
９５、９６ロックホッパ９７灰処理ライン
１００運転管理装置１０１データ入力手段
１０２記憶手段１０３運転管理手段
１０４出力手段

Claims

ベース炭とベース炭以外の石炭を同時に燃焼させる多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法であって、
運転状態を監視するための主要監視項目について運転データを取得するステップと、
取得した前記運転データと予め定める各主要監視項目の設定条件とから運転状態が不良であるか否かを判断するステップと、
前記ステップで運転状態が不良であると判断すると、ベース炭以外の石炭の混焼率を低下させた運転を行い、前記ステップで運転状態が不良でないと判断すると、混焼率を変化させることなく運転を継続するステップと、
前記混焼率を低下させると混焼率が予め定める混焼率以下になるか否かを判断するステップと、を含み、
前記ステップにおいて前記混焼率を低下させると混焼率が予め定める混焼率以下になると判断すると、前記混焼率を予め定める混焼率としかつ負荷下げ運転を行うことを特徴とする多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法。
前記主要監視項目は、炭種又は混焼率の影響が大きく現れる項目であることを特徴とする請求項１に記載の多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法。
前記主要監視項目は、層温、層高、層高維持Ｌ／Ｃ、ズリ濃度、分級機清掃間隔、１次サイクロンホッパ下部温度、２次サイクロン灰出口温度、１次サイクロン払出間隔、２次サイクロン払出間隔、燃焼用空気圧縮機入口案内翼開度、ＣＷＰ粘度、ＮＯｘ濃度、燃焼空気流量の１３項目であり、
前記運転状態が不良であるか否かの判断は、前記１３項目のうちいずれか１でも予め定める設定条件を満足していないときは運転状態が不良であると判断し、前記１３項目の全てが予め定める設定条件を満足しているときは運転状態が不良でないと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法。
ベース炭とベース炭以外の石炭を同時に燃焼させる多炭種燃焼試験時の運転を管理する加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置であって、
運転状態を監視するための主要監視項目について運転データを入力するデータ入力手段と、
入力された前記運転データと予め定める各主要監視項目の設定条件とから運転状態が不良であるか否かを判断し、運転状態が不良であると判断すると、所定の下げ幅だけベース炭以外の石炭の混焼率を低下させるように指令を発する運転管理手段と、
前記運転管理手段の指令を出力する出力手段と、を含み、
前記運転管理手段は、前記混焼率を低下させるように指令を発するとき、前記混焼率を低下させると混焼率が予め定める混焼率以下になると判断すると、所定の下げ幅だけベース炭以外の石炭の混焼率を低下させる指令に代え、前記混焼率を予め定める混焼率としかつ負荷下げを行うよう指令を発することを特徴とする加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置。
前記主要監視項目は、炭種又は混焼率の影響が大きく現れる項目であることを特徴とする請求項４に記載の加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置。
前記主要監視項目は、層温、層高、層高維持Ｌ／Ｃ、ズリ濃度、分級機清掃間隔、１次サイクロンホッパ下部温度、２次サイクロン灰出口温度、１次サイクロン払出間隔、２次サイクロン払出間隔、燃焼用空気圧縮機入口案内翼開度、ＣＷＰ粘度、ＮＯｘ濃度、燃焼空気流量の１３項目であり、
前記１３項目のうちいずれか１でも予め定める設定条件を満足していないときは運転状態が不良であると判断することを特徴とする請求項４又は５に記載の加圧流動床複合発電プラントの運転管理装置。