JP5501665B2 - 排ガス処理システム及びボイラ燃焼制御方法 - Google Patents
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Description
空気予熱器13と電気集塵器14との間でアンモニア(NH3)17を添加して、排ガス中のSO3を硫酸アンモニウムの固形分として、前記電気集塵器14で除去するようにしている。
図1に示すように、本実施例に係る第1の排ガス処理システム10−1は、燃料Fとして石炭を供給して燃焼してなる石炭焚ボイラ(以下「ボイラ」という)11と、該ボイラ11からの排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去する脱硝装置12と、窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器13と、熱回収後のガス中の煤塵と、排ガス中の添加したアンモニア(NH3)17によるSO3中和物とを除去する電気集塵器14と、空気予熱器13と電気集塵器14との間に設けられ、排ガス中の灰中の未燃分を計測する第1の未燃分濃度計測器21−1と、灰中の未燃分濃度の計測結果に基づき、灰の付着性を抑制する制御を行う制御装置(CPU)22とを具備するものであり、これにより電気集塵器14における灰の排出性を良好とするものである。
これにより、電気集塵器14での灰付着を抑制し、安定したシステムの運転を行うことができ、電気集塵器での集塵電極の肥大による各種トラブルの防止を図ることができる。
このことは,灰中の未燃分濃度を低減させるための燃焼性を良好にする制御を行うものであるが、本発明においては、下流プラント機器,たとえば電気集塵器14での灰の付着性を制御することを目的に未燃分濃度を調整し、未燃分濃度が下がり過ぎないようにするなどの燃焼性の制御を行うようにしている。
この結果、ボイラ燃焼利用率は悪くなるものの、電気集塵器14での灰の付着性は低下することとなり、例えば集塵電極の肥大化を抑制することができる。この結果、集塵電極の肥大化に伴う各種弊害を是正することができ、安定したボイラ燃焼を行うことができる。よって、例えば電気集塵器の不用意な停止による運転効率の低下を未然に防ぐことができる。
ここで、前記灰凝集度とは、例えば灰の粒径(平均粒径:μm)、灰集合体の安息角等を挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
これは、第1の未燃分濃度計測装置21−1では、アンモニア17の投入により排ガス中のSO3と結合して固体状の硫酸アンモニウム(硫酸成分)が生成するので、灰未燃分の重量が、第2の未燃分濃度計測装置21−2の重量測定値よりも増大する。
よって、この増大分よりアンモニアとSO3以外の未燃分の重量が求められ、灰性状を適切に判断することができる。
具体的には、通常ボイラ11の火炉は、次第に汚れて熱吸収が落ちてくるので、最初は出口酸素濃度5%程度の高めの運転とし、次第に酸素濃度を絞りつつ(5%→3%→1%…)前記灰性状の評価による適正な制御を行うようにしている。
また、この調整の他に、アディショナルエアー(AA)のダンパの制御を行うようにしてもよい。
図4−1に示すように第1の灰捕集手段30−1は、排ガスの煙道40から分岐された分岐通路32に介装されてなる灰捕集装置31と、排ガスを引き込むポンプPと、分岐通路32に設置された第1〜4のゲート弁33−1〜33−4と、第2及び第4のゲート弁33−2、33−4から分岐通路内に挿入され、煙道入口出口近傍における通路を閉塞した灰を煙道内部につつき出す第1のつつき棒34−1、第2のつつき棒34−2とから構成されている。
これにより、電気集塵器の集塵電極の肥大化を制御する。
排ガス中の灰性状の評価を開始する。
本実施例の工程1においては、灰の凝集性、付着性と灰組成等の複数の指標により判断をする。例えば(灰の平均粒径、アンモニア成分、硫酸成分)/カーボンの重量比の関係を評価することができる。
具体的には、図3に示すような(アンモニアと硫酸成分との合計)/カーボン量と、灰の平均粒子径(灰平均粒径)との関係を判断する。
これに対し、規定値を超えない(良好)と判断(No)した際には、工程1に戻り、所定時間経過後に、灰性状が規定値を超えているか否かの判断を再度行う。
具体的には、通常火炉は、最初は出口酸素濃度5%程度の高めの運転とし、次第に酸素濃度を絞りつつ(例えば5%→3%→1%…)前記灰性状の評価の適正な制御を行うようにしている。
これは、制御設定値(設計値)1を超えて酸素濃度を低下させていくと、火炉内の燃焼安定性が損なわれることがあるからである。この下限値は、火炉によってバラツキがあるので、例えば制御設定値(設計値)1を0.5%とする場合には、その数値以下に絞らないような対応が必要となる。
この燃料投入調整手段24としては、燃料投入量、燃料の粒径、燃料の投入位置を変更する制御を行う。
この工程6においては、工程1と同様に、灰の凝集性、付着性と灰組成等の複数の指標により判断をする。例えば(灰の平均粒径、アンモニア成分、硫酸成分)/カーボンの重量比の関係を評価する。
これは、例えば燃料の粒径を調整する手段として、石炭粉砕ミル装置の出力、回転数を80%から50%、30%と低下していくと、火炉内の燃焼安定性が損なわれることがあり、ボイラによってバラツキがあるが、例えば30%を下限とする場合には、その数値以下にしないような対応が必要となる。
よって、下限値に達した(Yes)した際には、システムを停止して、メンテナンスを施す。
これに対し、下限値に達していないと判断(No)した際には、ボイラの燃焼を促進させる手段(燃料調整)を施す制御を制御装置22より行う工程(S−5)に戻り、再度調整を行う。
10−2 第2の排ガス処理システム
11 石炭焚ボイラ
12 脱硝装置
13 空気予熱器
14 電気集塵器
21−1 第1の未燃分濃度計測器
21−2 第2の未燃分濃度計測器
22 制御装置
23 空気投入調整手段
24 燃料投入調整手段
Claims (8)
- 燃料として石炭を供給して燃焼してなる石炭焚ボイラと、
該石炭焚ボイラからの排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去する脱硝装置と、
窒素酸化物除去後のガス中の熱を回収する空気予熱器と、
熱回収後のガス中の煤塵と、排ガス中の添加したアンモニアによるSO3中和物とを除去する電気集塵器と、
排ガス中の硫黄酸化物(SOx)を除去する脱硫装置と、
脱硫後の浄化ガスを外部に排出する煙突と、
排ガス中の灰中の未燃分を計測する未燃分濃度計測器と、
灰中の未燃分濃度の計測結果に基づき、未燃分濃度が下がり過ぎない灰の付着性を抑制する制御を行う制御装置とを具備することを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1において、
未燃分濃度計測器の計測結果において、灰性状が閾値以下の灰付着性不良領域である場合、ボイラへの空気投入調整手段又は燃料投入調整手段のいずれか一方の制御を行い、未燃分濃度が下がり過ぎないボイラの燃焼性を悪化させる制御を制御装置により行うことを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項2において、
前記灰付着性不良領域の判定が、(アンモニア+硫酸成分)/未燃カーボン量と、灰凝集度との関係より求めることを特徴とする排ガス処理システム。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記未燃分濃度計測器が、ボイラと脱硝装置との間、空気予熱器と電気集塵器との間の両方に設置してなることを特徴とする排ガス処理システム。 - 燃料として石炭を供給して燃焼してなる石炭焚ボイラのボイラ燃焼制御方法であって、
排ガス由来の灰中の未燃分を計測する未燃分濃度計測器を有し、
灰中の未燃分濃度の計測結果に基づき、未燃分濃度が下がり過ぎない灰の付着性を抑制する制御を行うことを特徴とするボイラ燃焼制御方法。 - 請求項5において、
未燃分濃度計測器の計測結果において、灰性状が閾値以下の灰付着性不良領域である場合、ボイラへの空気投入調整手段又は燃料投入調整手段のいずれか一方の制御を行い、ボイラの燃焼性を悪化させる制御を行うことを特徴とするボイラ燃焼制御方法。 - 請求項6において、
前記灰付着性不良領域の判定が、(アンモニアと硫酸成分)/未燃カーボン量と、灰凝集度との関係より求めることを特徴とするボイラ燃焼制御方法。 - 請求項5乃至7のいずれか一つにおいて、
前記未燃分濃度計測器の計測を、ボイラと脱硝装置との間、空気予熱器と電気集塵器との間の両方で行うことを特徴とするボイラ燃焼制御方法。
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