JP7258635B2 - Boiler, boiler system and method of starting boiler - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラ及びボイラシステム並びにボイラの起動方法に関するものである。 The present invention relates to a boiler, a boiler system, and a method for starting a boiler.
石炭焚きボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されている。また、石炭焚きボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、燃焼バーナへ燃焼に必要な空気を送風するための押込通風機を用いて、燃焼バーナが火炉内に燃料と空気との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成される。また、煙道下流側には、誘引通風機を設けて、誘引通風機により発生する誘引力によって煙道内を負圧とすることで、生成された燃焼ガスは煙道を流れて、最終的に煙突へ導かれ大気へ放出される。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。 A large-sized boiler such as a coal-fired boiler has a hollow, vertically installed furnace, and a plurality of combustion burners are circumferentially arranged on the wall of the furnace. In the coal-fired boiler, a flue is connected vertically above the furnace, and a heat exchanger for generating steam is arranged in the flue. Then, using a forced draft fan for blowing the air necessary for combustion to the combustion burner, the combustion burner injects a mixture of fuel and air into the furnace to form a flame and generate combustion gas. be. In addition, an induced draft fan is provided on the downstream side of the flue, and by creating a negative pressure in the flue by the attractive force generated by the induced draft fan, the generated combustion gas flows through the flue and finally It is guided to the chimney and released into the atmosphere. A heat exchanger is installed in a region where the combustion gas flows, and superheated steam is generated by heating water or steam flowing inside the heat transfer tubes constituting the heat exchanger.
このようなボイラでは、ボイラの起動時において、押込通風機を起動する前に誘引通風機を起動することで、火炉内のガスを吸い出すため、火炉内の圧力が低下する。このとき、火炉内の圧力が想定されている圧力よりも低くなった場合には、その負圧によって、火炉を形成する火炉壁等が変形するという課題が発生する恐れがある。また、ボイラの下端が水封シールされている場合には、ボイラの下端内部のシール水が過度に持ち上げられシール状態が解除されるという課題が発生する恐れがある。このような課題を回避するために、ボイラの起動時において、火炉内の圧力を適切な範囲内とするための技術が知られている(例えば、特許文献1)。 In such a boiler, when the boiler is started, the induced draft fan is started before the forced draft fan is started, so that the gas in the furnace is sucked out, so that the pressure in the furnace is lowered. At this time, if the pressure in the furnace becomes lower than the assumed pressure, the negative pressure may cause deformation of the furnace walls and the like forming the furnace. Further, when the lower end of the boiler is water-sealed, there is a possibility that the seal water inside the lower end of the boiler is excessively lifted up and the sealed state is released. In order to avoid such a problem, there is known a technique for keeping the pressure in the furnace within an appropriate range when starting the boiler (for example, Patent Document 1).
特許文献1には、誘引通風機の入側のガス温度を検出する温度検出器を設け、空気流量指令に加え、温度検出器で検出した誘引通風機の入側のガス温度とボイラ負荷指令とに基づいて誘引流量調整ダンパの開度の補正を行うようにし、ガス温度が低いボイラの起動時に誘引流量調整ダンパの開度を絞ることにより、誘引通風機による誘引力が大きくなりすぎることを防止し得るよう構成したボイラが開示されている。
In
特許文献1のボイラでは、誘引通風機の誘引流量を調整する誘引流量調整ダンパの開度を絞ることにより、火炉内圧の過剰な低下を抑制する。しかしながら、近年、押込通風機や誘引通風機の大容量化が進んでおり、押込通風機や誘引通風機との起動時は、駆動源の回転開始時のトルク上限の制限からダンパや動翼開度を閉じて起動を開始する。このため、起動時には、押込通風機を起動する前に誘引通風機を起動する際に、一時的に大気と連通しない状態で火炉内のガスを吸い出すために、火炉内の圧力をもとに誘引通風機の吸い出し流量を調整する誘引力をダンパや動翼の開度で調整する方法だけでは、場合によってはダンパや動翼開度の制御が間に合わずに、火炉内の圧力の過剰な低下を迅速に抑制することができない恐れがあった。
In the boiler of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボイラの起動時に、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、シール状態を維持できるボイラ及びボイラシステム並びにボイラの起動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a boiler, a boiler system, and a boiler that can suppress an excessive decrease in pressure in the furnace and maintain a sealed state when the boiler is started. The purpose is to provide a starting method.
上記課題を解決するために、本発明のボイラ及びボイラシステム並びにボイラの起動方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るボイラは、燃料を燃焼させることで燃焼ガスを生成する火炉と、前記火炉で生成された燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路と、前記火炉からのガスを、前記燃焼ガス流路を介して吸い出し、大気へ放出する第1通風機と、を備え、起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路を形成する。
In order to solve the above problems, the boiler, the boiler system, and the boiler start-up method of the present invention employ the following means.
A boiler according to an aspect of the present invention includes a furnace that generates combustion gas by burning fuel, a combustion gas flow path through which the combustion gas generated in the furnace flows, and a combustion gas from the furnace. a first ventilator for sucking out gas through a gas flow path and releasing it to the atmosphere, and when the gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at the time of start-up, the inside of the furnace and the atmosphere are communicated. form an air supply path that
第1通風機によって火炉から燃焼ガスを吸い出す流量が多くなると、火炉内の圧力が過剰に低下する恐れがある。上記構成では、火炉内のガスを第1通風機によって吸い出す際に、火炉と大気とを連通する空気供給経路を形成している。これにより、第1通風機が火炉内からガスを吸い出す際に、火炉内の圧力が低下すると、圧力の低下に伴って空気供給経路を介して火炉内へ空気が流入する。したがって、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持することができる。 If the flow rate of the combustion gas sucked out of the furnace by the first ventilator increases, the pressure inside the furnace may drop excessively. In the above configuration, an air supply path is formed that communicates the furnace with the atmosphere when the gas in the furnace is sucked out by the first ventilator. As a result, when the pressure in the furnace drops when the first ventilator sucks gas out of the furnace, air flows into the furnace through the air supply path as the pressure drops. Therefore, an excessive decrease in the pressure inside the furnace can be suppressed, and a sealed state such as a water seal can be maintained.
また、本発明の一態様に係るボイラは、前記空気供給経路は、前記火炉の内部と大気とを連通する空気ダクトを有し、前記空気ダクト内を流通する空気の流量を調整する調整手段と、起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉へ所定の流量の空気が供給されるように、前記調整手段を制御する制御手段と、を備えてもよい。 Further, in the boiler according to one aspect of the present invention, the air supply path has an air duct that communicates the inside of the furnace with the atmosphere, and adjusting means that adjusts the flow rate of the air flowing through the air duct. and a control means for controlling the adjusting means so that a predetermined flow rate of air is supplied to the furnace when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup. good.
上記構成では、火炉内のガスを第1通風機によって吸い出す際に、火炉内へ所定の流量の空気が供給されるように調整手段を制御している。これにより、第1通風機が火炉内からガスを吸い出す際に、空気ダクトを介して火炉内へ所定の流量の空気が流入する。したがって、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持できる。 In the above configuration, the adjustment means is controlled so that a predetermined flow rate of air is supplied into the furnace when the gas in the furnace is sucked out by the first ventilator. As a result, when the first ventilator sucks gas out of the furnace, a predetermined flow rate of air flows into the furnace through the air duct. Therefore, an excessive decrease in the pressure inside the furnace can be suppressed, and a sealed state such as a water seal can be maintained.
また、火炉内へ空気を供給する経路として、ダクト(空気ダクト)を用いているので、確実に火炉内へ空気を供給することができる。
なお、調整手段が行う調整には、空気ダクト内を空気がほとんど流通しない状態(すなわち、空気の流量が略ゼロの状態、もしくはダンパや動翼を閉じることでゼロと見なせる状態)と、空気ダクト内を空気が流通する状態との切り換えも含まれる。
Further, since a duct (air duct) is used as a route for supplying air into the furnace, air can be reliably supplied into the furnace.
The adjustment performed by the adjustment means includes a state in which almost no air flows through the air duct (that is, a state in which the air flow rate is approximately zero, or a state in which the air flow rate can be regarded as zero by closing the damper or rotor blades), and a state in which the air duct It also includes switching to and from a state in which air circulates inside.
また、本発明の一態様に係るボイラは、前記空気ダクトに設けられ、前記空気ダクトを介して前記火炉内へ空気を供給する第2通風機を備え、前記第2通風機は、複数の動翼及び複数の前記動翼の角度を変更する角度変更部を有する可変ピッチ式の通風機であって、複数の前記動翼の角度を変更することで、前記空気ダクトの流路面積を変更可能であって、前記調整手段は、前記角度変更部を有してもよい。 Further, the boiler according to one aspect of the present invention includes a second ventilator provided in the air duct for supplying air into the furnace through the air duct, wherein the second ventilator includes a plurality of motors. A variable-pitch ventilator having an angle changing portion for changing angles of blades and a plurality of rotor blades, wherein the passage area of the air duct can be changed by changing the angles of the plurality of rotor blades. and the adjusting means may have the angle changing portion.
上記構成では、第2通風機の複数の動翼の角度を変更することで、空気ダクトの流路面積を変更することができる。すなわち、第2通風機の複数の動翼の角度を変更することで、空気ダクト内を流通する空気の流量を調整することができる。したがって、第1通風機が火炉内からガスを吸い出す際に、空気ダクトを介して火炉内へ所定の流量の空気を流入させることができる。よって、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持できる。 In the above configuration, the flow passage area of the air duct can be changed by changing the angles of the plurality of rotor blades of the second fan. That is, by changing the angles of the rotor blades of the second fan, the flow rate of the air flowing through the air duct can be adjusted. Therefore, when the first ventilator sucks gas out of the furnace, a predetermined flow rate of air can flow into the furnace through the air duct. Therefore, an excessive decrease in the pressure inside the furnace can be suppressed, and a sealed state such as a water seal can be maintained.
また、本発明の一態様に係るボイラは、前記第2通風機は、複数の前記動翼を回転させる駆動源を有し、前記制御手段は、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、複数の前記動翼の角度が、前記第2通風機の駆動開始時における前記駆動源の上限トルクを超えない角度となるように前記角度変更部を制御してもよい。 Further, in the boiler according to one aspect of the present invention, the second ventilator has a drive source for rotating a plurality of the rotor blades, and the control means controls the gas in the furnace by the first ventilator. The angle changer may be controlled so that the angles of the plurality of rotor blades do not exceed the upper limit torque of the drive source when the second fan starts to be driven.
第2通風機は、回転駆動する際に、複数の動翼の角度によって駆動源が要するトルクが異なる。上記構成では、複数の動翼の角度を第2通風機の起動時における駆動源の上限トルクを超えない角度よりも閉じる方向へ小さくなるようにしている。これにより、第2通風機の起動時において駆動源の上限トルクを超えないようにすることができる。 When the second fan is rotationally driven, the torque required by the drive source varies depending on the angles of the plurality of rotor blades. In the above configuration, the angles of the plurality of rotor blades are made smaller in the closing direction than the angle that does not exceed the upper limit torque of the drive source when the second fan is started. As a result, it is possible to prevent the upper limit torque of the drive source from being exceeded when the second fan is started.
また、本発明の一態様に係るボイラは、前記空気ダクトに設けられ、前記空気ダクト内を流通する空気の流量を調整する弁部を備え、前記調整手段は、前記弁部を有してもよい。 Further, the boiler according to an aspect of the present invention includes a valve portion provided in the air duct for adjusting the flow rate of air flowing through the air duct, and the adjusting means may include the valve portion. good.
上記構成では、弁部の開度を調整することで、空気ダクト内を流通する空気の流量を調整することができる。したがって、第1通風機が火炉内からガスを吸い出して排出する際に、空気ダクトを介して火炉内へ所定の流量の空気を流入させることができる。よって、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制、水封シールなどのシール状態を維持できすることができる。 In the above configuration, the flow rate of air flowing through the air duct can be adjusted by adjusting the opening degree of the valve portion. Therefore, when the first ventilator sucks gas out of the furnace and discharges it, a predetermined flow rate of air can flow into the furnace through the air duct. Therefore, an excessive decrease in the pressure inside the furnace can be suppressed, and a sealed state such as a water seal can be maintained.
また、本発明の一態様に係るボイラは、前記火炉の鉛直下方に設けられ、所定の高さに水面が位置するように水が貯留されている水槽を備え、前記空気供給経路は、前記火炉の鉛直下部に形成され、前記火炉の内部と前記火炉の外部とを連通する開口を有し、前記開口は、前記火炉で燃料を燃焼させていない状態では前記水面よりも鉛直上方に位置し、前記火炉で燃料を燃焼させると前記火炉が熱伸びすることによって前記水面よりも鉛直下方である水中に位置してもよい。 Further, the boiler according to one aspect of the present invention includes a water tank that is provided vertically below the furnace and stores water so that the water surface is positioned at a predetermined height, and the air supply path is provided in the furnace and has an opening that communicates between the inside of the furnace and the outside of the furnace, and the opening is vertically above the water surface when fuel is not burned in the furnace, The furnace may be positioned vertically below the water surface by thermal expansion of the furnace when fuel is burned in the furnace.
上記構成では、火炉の下部に形成された開口が、火炉で燃料を燃焼させていない状態では水面よりも下方に位置しているのではなく、上方に位置している。したがって、火炉内で燃料を燃焼させていない状態では、開口を介して、火炉内へ空気が流入する。これにより、ボイラ起動時に、第1通風機が火炉内からガスを吸い出す際に、開口を介して火炉内へ所定の流量の空気が流入する。したがって、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、火炉で燃料を燃焼させている状態では水封シールなどのシール状態を維持できる。 In the above configuration, the opening formed in the lower part of the furnace is not positioned below, but above the water surface when fuel is not burned in the furnace. Therefore, air flows into the furnace through the opening when fuel is not burned in the furnace. As a result, when the first ventilator sucks gas out of the furnace when the boiler is started, a predetermined flow rate of air flows into the furnace through the opening. Therefore, an excessive decrease in the pressure inside the furnace can be suppressed, and a sealed state such as a water seal can be maintained while fuel is being burned in the furnace.
一方、火炉で燃料を燃焼させると、燃焼により生じる熱によって、火炉が鉛直上下方向に熱伸びする。上記構成では、火炉が熱伸びすることによって、開口が水中に位置するようになる。開口が水中に位置すると、開口から空気が流入しないので、火炉がシール(水封)される。すなわち、火炉内に開口から空気が流入しない状態とすることができる。したがって、ボイラの起動が終了し、ボイラが昇温を始めた状態となった際には、火炉がシールされた状態となるので、火炉内で好適に燃料を燃焼させて、燃料ガスを生成することができる。 On the other hand, when fuel is burned in a furnace, heat generated by the combustion causes the furnace to thermally expand vertically. In the above configuration, the thermal expansion of the furnace causes the opening to be positioned underwater. When the openings are submerged in water, the furnace is sealed because no air can enter through the openings. That is, it is possible to prevent air from flowing into the furnace through the opening. Therefore, when the boiler finishes starting up and the temperature of the boiler starts to rise, the furnace is in a sealed state, so that the fuel is suitably burned in the furnace to generate fuel gas. be able to.
また、上記構成では、火炉に開口を形成することで、火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路を形成している。これにより、例えば、別途ダクト等を設けることで空気供給経路を形成する構成と比較して、構成を簡素化することができる。また、熱伸びによって、開口を介して火炉に空気が供給される状態と、空気が供給されない状態とを切り換えている。したがって、例えば、特別な制御によって空気が供給される状態とされない状態とを切り換える構成と比較して、構成を簡素化することができる。 Further, in the above configuration, an air supply path that communicates the inside of the furnace with the atmosphere is formed by forming an opening in the furnace. As a result, the configuration can be simplified, for example, compared to a configuration in which an air supply path is formed by separately providing a duct or the like. In addition, thermal elongation switches between a state in which air is supplied to the furnace through the opening and a state in which air is not supplied. Therefore, for example, the configuration can be simplified compared to a configuration that switches between a state in which air is supplied and a state in which air is not supplied by special control.
本発明の一態様に係るボイラシステムは、上記いずれかに記載のボイラと、前記ボイラへ供給する固体燃料を粉砕する粉砕機と、を備えている。 A boiler system according to an aspect of the present invention includes any one of the boilers described above and a pulverizer that pulverizes solid fuel to be supplied to the boiler.
本発明の一態様に係るボイラの起動方法は、燃料を燃焼させることで燃焼ガスを生成する火炉と、前記火炉で生成された燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路と、前記火炉内のガスを、前記燃焼ガス流路を介して吸い出し、大気へ放出する第1通風機と、を備えたボイラの起動方法であって、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路を形成する工程を備える。 A method for starting a boiler according to an aspect of the present invention includes a furnace that generates combustion gas by burning fuel, a combustion gas flow path through which the combustion gas generated in the furnace flows, and a gas in the furnace. and a first ventilator for sucking out the combustion gas through the combustion gas flow path and discharging it into the atmosphere, wherein when the gas in the furnace is sucked out by the first ventilator, the furnace a step of forming an air supply path that communicates the inside of the device with the atmosphere.
本発明によれば、ボイラの起動時に、火炉内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、シール状態を維持できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to suppress an excessive decrease in the pressure in the furnace when the boiler is started, and to maintain a sealed state.
以下に図面を参照して、本発明に係るボイラ及びボイラシステム並びにボイラの起動方法の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a boiler, a boiler system, and a method for starting a boiler according to the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention includes a combination of each embodiment.
図1は、本実施形態の石炭焚きボイラを表す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the coal-fired boiler of this embodiment.
本実施形態のボイラは、例えば、石炭を粉砕した微粉炭を微粉燃料(炭素含有固体燃料)として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収して給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な石炭焚き(微粉炭焚き)ボイラである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものである。 The boiler of the present embodiment uses, for example, pulverized coal pulverized coal as pulverized fuel (carbon-containing solid fuel), burns this pulverized coal with a combustion burner, recovers heat generated by this combustion, and supplies water or steam. It is a coal-fired (pulverized coal-fired) boiler capable of exchanging heat with and generating superheated steam. In the following description, "up" and "up" indicate the upper side in the vertical direction, and "down" and "lower side" indicate the lower side in the vertical direction.
本実施形態に係るボイラシステム1は、石炭焚きボイラ10と、石炭焚きボイラ10へ供給する石炭を粉砕する粉砕機31,32,33,34,35等によって構成されている。
A
本実施形態において、図1に示すように、石炭焚きボイラ10は、火炉11と燃焼装置12と煙道(燃焼ガス流路)13を有している。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉11を構成する火炉壁11b(伝熱管)は、複数の蒸発管とこれらを接続するフィンとで構成され、給水や蒸気と熱交換することにより火炉壁11bの温度上昇を抑制している。
In this embodiment, as shown in FIG. 1 , a coal-fired
燃焼装置12は、火炉11を構成する火炉壁11bの下部側に設けられている。本実施形態では、燃焼装置12は、火炉壁11bに装着された複数の燃焼バーナ(例えば21,22,23,24,25)を有している。例えば燃焼バーナ21,22,23,24,25は、周方向に沿って均等間隔で配設されたものが1セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。但し、火炉の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。
The
各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭供給管26,27,28,29,30を介して粉砕機(ミル)31,32,33,34,35に連結されている。この粉砕機31,32,33,34,35は、図示しないが、例えばハウジング内に回転テーブルが駆動回転可能に支持され、この回転テーブルの上方に複数のローラ63が回転テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。石炭が複数のローラ63と回転テーブルとの間に投入されると、ここで所定の微粉炭の大きさに粉砕され、搬送用ガス(一次空気)により分級された微粉炭を微粉炭供給管26,27,28,29,30から燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給することができる。
Each
また、火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置に風箱36が設けられており、この風箱36に空気ダクト(空気供給経路)37の一端部が連結されている。空気ダクト37は、他端部に押込通風機(第2通風機)38が設けられている。以下の説明では、押込通風機38を、FDF(Forced Draft Fan)ともいう。押込通風機38は、押込通風機38を通過するガスが流通する流路部(図示省略)と、流路部に配置される複数の動翼(図示省略)と、複数の動翼を回転させる駆動源(図示省略)と、複数の動翼の角度を変更する図示省略の角度変更部(調整手段)を有する、いわゆる可変ピッチ式の通風機である。流路部は、空気ダクト37の一部を構成している。押込通風機38は、複数の動翼の角度を変更することで、開度を全閉状態(開度0%)から、全閉状態(開度100%)までの所望の開度とすることができる。押込通風機38は、開度が大きいほど流路部の流路面積が大きくなり、開度が小さいほど流路部の流路面積が小さくなる。全閉状態とは、各動翼が流路部の中心軸線と略直交するように配置され、流路部の断面の略全域が各動翼によって閉鎖されている状態で、空気ダクト37内を空気が流通しないと見なせる状態である。全開状態とは、各動翼が流路部の中心軸線と略平行となるように配置され、各動翼が流路部の断面を閉鎖しない状態である。押込通風機38の各動翼の角度は、後述する制御装置68によって制御される。
Further, the
さらに、火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル39が設けられている。アディショナル空気ノズル39に空気ダクト37から分岐した分岐空気ダクト40の端部が連結されている。したがって、押込通風機38により送られた燃焼用空気(燃料ガス燃焼用空気/二次空気)を空気ダクト37から風箱36に供給し、この風箱36から各燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給することができると共に、押込通風機38により送られた燃焼用追加空気(アディショナル空気)を分岐空気ダクト40からアディショナル空気ノズル39に供給することができる。
Furthermore, the
煙道13は、火炉11の鉛直方向上部に連結されている。煙道13は、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器41,42,43、再熱器44,45、節炭器46,47が設けられており、火炉11での燃焼で発生した燃焼ガスと各熱交換器を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。
The
煙道13は、その下流側に熱交換を行った燃焼ガスが排出されるガスダクト(燃焼ガス流路)48が連結されている。ガスダクト48は、空気ダクト37との間にエアヒータ(空気予熱器)49が設けられ、空気ダクト37を流れる空気と、ガスダクト48を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
A gas duct (combustion gas flow path) 48 through which combustion gas that has undergone heat exchange is discharged is connected to the downstream side of the
また、煙道13は、エアヒータ49より上流側の位置に脱硝触媒50が設けられている。脱硝触媒50は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を煙道13内に供給し、還元剤が供給された燃焼ガスを窒素酸化物と還元剤との反応を促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。そして、煙道13に連結されるガスダクト48は、エアヒータ49より下流側の位置に煤塵処理装置(電気集塵機、脱硫装置)51、誘引通風機(第1通風機)52などが設けられ、下流端部に煙突53が設けられている。以下の説明では、誘引通風機52を、IDF(Induced Draft Fan)ともいう。誘引通風機52は、誘引通風機52を通過するガスが流通する流路部(図示省略)と、流路部に配置される複数の動翼(図示省略)と、複数の動翼を回転させる駆動源(図示省略)と、複数の動翼の角度を変更する角度変更部(図示省略)を有する、いわゆる可変ピッチ式の通風機である。流路部は、ガスダクト48の一部を構成している。誘引通風機52は、複数の動翼の角度を変更することで、開度を全閉状態(開度0%)から、全閉状態(開度100%)までの所望の開度とすることができる。誘引通風機52は、開度が大きいほど流路部の流路面積が大きくなり、開度が小さいほど流路部の流路面積が小さくなる。全閉状態とは、各動翼が流路部の中心軸線と略直交するように配置され、流路部の断面の略全域が各動翼によって閉鎖されている状態で、ガスダクト48内をガスが流通しないと見なせる状態である。全開状態とは、各動翼が流路部の中心軸線と略平行となるように配置され、各動翼が流路部の断面を閉鎖しない状態である。誘引通風機52の各動翼の角度は、後述する制御装置68によって制御される。
A
一方、微粉炭燃料は、粉砕機31,32,33,34,35が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管26,27,28,29,30を通して燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト37から風箱36を介して各燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給される。すると、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭と搬送用ガス(一次空気)とが混合した微粉燃料混合気を火炉11に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉11に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。火炉11内の下部で火炎が生じ、燃焼ガスがこの火炉11内を上昇し、煙道13に排出される。
On the other hand, when the
火炉11は、下部の領域Aにて、微粉燃料混合気と燃焼用空気(二次空気)とが燃焼して火炎が生じる。ここで火炉11は、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持される。即ち、領域Bにて、微粉炭の燃焼により発生したNOxが火炉11で還元され、その後、アディショナル空気ノズル39からアディショナル空気が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるNOxの発生量が低減される。
In the lower area A of the
その後、燃焼ガスは、煙道13に配置される過熱器41,42,43、再熱器44,45、節炭器46,47で熱交換した後、脱硝触媒50により窒素酸化物が還元除去され、煤塵処理装置51で粒子状物質が除去されると共に硫黄分が除去された後、煙突53から大気中に排出される。
After that, the combustion gas undergoes heat exchange in the
次に、本実施形態に係る火炉11の下部及び火炉11の下方に設けられたボトムアッシュ水封式コンベア60について図2を用いて説明する。
Next, the bottom ash
上述のように、火炉11は、例えば四角筒の中空形状をなしているため、火炉11の下端には四角形状の開口11aが形成されている。すなわち、開口11aは、火炉11の内部と火炉11の外部とを連通している。
また、火炉11の下方には、ボトムアッシュ水封式コンベア60が設けられている。ボトムアッシュ水封式コンベア60は、水が貯留されている水槽61と、水槽61内であって水面61aよりも下方(すなわち水中)に配置されるコンベア62(DCC:Drag Chain Conveyer)を有する。水槽61内に貯留される水の水面61aは、レベル制御されており、所定の高さとなるように設定されている。また、石炭焚きボイラ10の下部は、下端から所定の高さL1までが水面61aよりも下方に位置するように、水槽61の上部へ挿入されている。すなわち、石炭焚きボイラ10の下端から所定の高さL1(以下、「シール高さL1」という。)までは、水中に位置している。このように、石炭焚きボイラ10の下端が水中に位置していることにより、石炭焚きボイラ10の下端から空気が流入しない状態とされている。換言すれば、石炭焚きボイラ10の下端が、水槽61内の水によって水封シールされている。
As described above, since the
A bottom ash
シール高さL1は、石炭焚きボイラ10が停止中(すなわち、火炉11で燃料を燃焼していない状態)において、100~200mm程度に設定されている。なお、石炭焚きボイラ10が運転中(すなわち、火炉11で燃料を燃焼させている状態)においては、火炉11が熱伸びするため、シール高さL1は200~500mm程度となる。また、火炉11の内圧が負圧となると、火炉11の内側に位置する水面61aは負圧によって上昇する(矢印A1参照)。一方、これに伴って、火炉11の外側に位置する水面61aは低下する(矢印A2参照)。火炉11の外側に位置する水面61aが、石炭焚きボイラ10の下端よりも下方まで低下すると、火炉11のシール状態が解除される。シール状態が解除されると、上昇した水面61aが急速に下降することで、水面61aが大きく波立ってしまい、水槽61から水がこぼれてしまう恐れがある。
本実施形態では、火炉11の内圧がその負圧によって、火炉11を形成する火炉壁等が変形しない内圧として、例えば-4kPaから-5kPa程度以上とすることを設定して、火炉11の運用内圧を運転時は例えば-0.1kPaから-0.3kPaの間で、起動時での最低内圧の所定値を-1kPaから-3kPaとして運用する。この場合に、シール高さL1を上述のように設定しているので、起動時に火炉11の内圧が例えば、-2kPa~-3kPaとなった場合でも、シール状態が解除されることなく、水封シールが維持されるようになっている。
The seal height L1 is set to about 100 to 200 mm while the coal-fired
In the present embodiment, the internal pressure of the
石炭焚きボイラ10の運転中に、固体燃料を燃焼することで発生した燃焼灰や、伝熱管などの熱交換器に付着した燃焼灰が、石炭焚きボイラ10の下部へ落下する場合がある。コンベア62は、このような落下した燃焼灰を回収して石炭焚きボイラ10の外部へ排出するために設けられている。
During operation of the coal-fired
コンベア62は、いわゆるベルトコンベアであって、コンベア駆動装置(図示省略)からの駆動力によって回転するローラ63と、ローラ63の回転に伴って矢印A3方向へ移動するベルト64とを有している。ベルト64は、無端状であって、コンベア62の長手方向の両端部において、折り返されている。また、コンベア62は、石炭焚きボイラ10の鉛直下方に位置して石炭焚きボイラ10から落下した燃焼灰を受け取る水平部65と、水平部65で受け取った燃焼灰を石炭焚きボイラ10の外部まで運搬する傾斜部66と、を有している。水平部65及び傾斜部66の下部は、水槽61内であって水面61aよりも下方(すなわち水中)に位置している。傾斜部66の上部は、水面61aよりも上方に突出している。また、傾斜部66の上端は、水槽61の外側に位置している。
The
また、本実施形態の石炭焚きボイラ10は、制御装置(制御手段)68を備えている。制御装置68は、押込通風機38及び誘引通風機52に設けられた駆動源を制御することで、押込通風機38及び誘引通風機52の発停を制御する。また、制御装置68は、押込通風機38及び誘引通風機52に設けられた角度変更部を制御し、押込通風機38及び誘引通風機52の動翼の角度を変更することで、押込通風機38及び誘引通風機52の動翼の開度を制御する。
Further, the coal-fired
また、制御装置68は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
The
次に、本実施形態に係る石炭焚きボイラ10の起動方法について図3を用いて説明する。図3の縦軸は、火炉11の内圧(kPa)及び各通風機の開度(%)を示し、横軸は時間を示している。また、図3では、実線で火炉11の内圧を示し、破線で誘引通風機52の動翼の開度を示し、一点鎖線で押込通風機38(FDF)の動翼の開度を示している。以下では、まず、誘引通風機52及び押込通風機38の動翼の開度等の変位について説明し、次に火炉11の内圧の変化について説明する。
Next, a method for starting the coal-fired
まず前提として、石炭焚きボイラ10の停止中は、押込通風機38及び誘引通風機52の動翼の開度は全開状態となっている。また、押込通風機38及び誘引通風機52の動翼は、回転しておらず、停止している。これは、石炭焚きボイラ10の停止中は、火炉11の内部と大気とを連通状態とするためである。このように、石炭焚きボイラ10の起動を開始する時(図3のT0のタイミング)において、押込通風機38及び誘引通風機52の動翼は、開度が全開状態(動翼開度100%)であって、かつ、停止した状態となっている。
First, as a premise, the rotor blades of the forced
石炭焚きボイラ10を起動し、所定時間経過後(T1のタイミング)に、押込通風機38及び誘引通風機52の動翼を少しずつ閉じていき、動翼の開度を小さくしていく。このとき、押込通風機38の動翼を閉じる速度と、誘引通風機52の動翼を閉じる速度とは、略同一とされている。なお、この時点ではまだ、押込通風機38及び誘引通風機52は起動しておらず、各通風機の動翼は回転駆動していない。
このように、押込通風機38及び誘引通風機52を起動する前に、各通風機の動翼の開度を小さくするのは、各通風機を起動する際の必要トルクを低減するためである。すなわち、押込通風機38及び誘引通風機52は、動翼の角度によって駆動源が要するトルクが異なる。原則的には、動翼の開度が大きい状態で起動する方が、開度が小さい状態で起動するよりも、多くのトルクを必要とする傾向にある。このような理由から、押込通風機38及び誘引通風機52を起動する前に、各通風機の動翼の開度を小さくし、必要トルクを低減している。
The coal-fired
The reason why the opening of the moving blades of each fan is reduced before starting the forced
本実施形態では、押込通風機38の動翼の開度が例えば30%となった時点(T2のタイミング)で、押込通風機38の動翼を閉じる操作を停止する。押込通風機38の動翼を閉じる操作を停止した後は、押込通風機38の起動が完了する時点(後述するT5のタイミング)まで、押込通風機38の動翼の開度を例えば30%の状態で維持する。なお、このとき、誘引通風機52の動翼を閉じる操作は続行する。
本実施形態では、押込通風機38の動翼の開度を、例えば30%としている。この開度は、後述する押込通風機38の起動操作で回転駆動する際に、押込通風機38の駆動源の上限トルクを超えない動翼開度である。
In this embodiment, the operation of closing the rotor blades of the forced
In this embodiment, the opening of the rotor blades of the forced
誘引通風機52の動翼の開度が0%(全閉状態)となった時点(T3のタイミング)で、誘引通風機52の動翼を閉じる操作を停止する。また、同時に、誘引通風機52の動翼を回転させて誘引通風機52の起動操作を開始する。誘引通風機52は、全閉状態を維持した状態で、動翼を所定時間(本実施形態では一例として、30秒)回転させることで、起動操作が完了する。
When the opening degree of the rotor blades of the induced
誘引通風機52の起動が完了した時点(T4のタイミング)で、押込通風機38の動翼を回転させて押込通風機38の起動操作を開始する。押込通風機38は、開度30%を維持した状態で、動翼を所定時間(本実施形態では一例として、10秒)回転させることで、起動操作が完了する。
このように、誘引通風機52及び押込通風機38の起動操作は、同時に行わない。これは、誘引通風機52及び押込通風機38の起動操作を行う際には大きな動力が必要であり、誘引通風機52及び押込通風機38の起動操作を同時に行うと、電流値が許容値を超えてしまう恐れがあるからである。
また、火炉11の内圧が例えば-2.0kPaとなった時点で、誘引通風機52の動翼の開度の制御を開始する。誘引通風機52の動翼の開度は、火炉11の内圧に基づいて制御され、火炉11の内圧が所定の範囲外とならないように調整される。なお、本実施形態では、T4のタイミングで火炉11の内圧が-2.0kPaとなっているため、T4のタイミングで誘引通風機52の動翼の開度の制御を開始しているが、誘引通風機52の動翼の開度の制御を開始するタイミングは、誘引通風機52の回転が安定していればT4でなくてもよい。
When the activation of the induced
In this way, the induced
Further, when the internal pressure of the
押込通風機38の起動操作の開始から所定時間(本実施形態では一例として、10秒)経過後のタイミング(T5のタイミング)で、押込通風機38の起動が完了する。また、押込通風機38の空気流量が例えば30%に到達した時点で、押込通風機38の動翼の開度の制御を開始する。押込通風機38の動翼の開度は、火炉11の内圧に基づいて制御され、火炉11の内圧が所定の範囲外とならないように調整される。押込通風機38の空気流量の30%とは、押込通風機38の動翼が全開状態での空気流量を100%と考えた場合に、その空気流量の30%との意味であり、押込通風機38の起動時の動翼開度の30%のときの流量を必ずしも一致しなくても良い。
なお、本実施形態では、T5のタイミングで押込通風機38の空気流量が30%に到達しているため、T5のタイミングで押込通風機38の動翼の開度の制御を開始しているが、押込通風機38の動翼の開度の制御を開始するタイミングは、押込通風機38の回転が安定していればT5でなくてもよい。
At the timing (timing T5) after a predetermined time (10 seconds in this embodiment, for example) has elapsed from the start of the activation operation of the forced
In this embodiment, since the air flow rate of the forced
T5のタイミング以降は、誘引通風機52及び押込通風機38の動翼の開度が火炉11の内圧に基づいて制御される状態が維持される。このようにして、石炭焚きボイラ10が起動される。
After timing T5, the state in which the opening degrees of the moving blades of the induced
次に、石炭焚きボイラ10の起動時における火炉11の内圧の変化について説明する。
石炭焚きボイラ10の起動を開始する時点(T0のタイミング)での火炉11の内圧は、0kPa(大気圧)となっている。これは、上述のように、石炭焚きボイラ10の停止中は、火炉11の内部と大気とが連通状態とされているためである。また、火炉11の内圧は、T3で誘引通風機52の起動操作を開始するまで(すなわち、誘引通風機52の動翼を回転駆動するまで)、0kPa(大気圧)を維持しており、石炭焚きボイラ10の起動開始時からほとんど変化しない。
Next, changes in the internal pressure of the
The internal pressure of the
T3からT4にかけて、誘引通風機52の動翼が回転している。したがって、火炉11内のガス(燃焼後は燃焼ガス等)が吸い出されるので、火炉11の内圧は低下していく。ただし、押込通風機38の動翼の開度が、本実施形態では例えば30%とされているため、火炉11の内圧の低下に伴って、空気ダクト37を介して火炉11内へ空気が流入する。これにより、火炉11の内圧の低下が抑制されるので、火炉11の内圧の低下は、徐々に緩やかになり、例えばT4のタイミングでは-2.0kPa程度となる。
From T3 to T4, the rotor blades of the induced
T4からT5にかけて、押込通風機38の動翼が回転し始めている。したがって、火炉11内へ空気が供給されるので、火炉11の内圧は略-0.1kPaから-0.3kPa程度まで上昇する。T5以降は、誘引通風機52及び押込通風機38の動翼の開度が制御されるので、火炉11の内圧により制御されて、略-0.1kPaから-0.3kPa近傍を維持する。
From T4 to T5, the rotor blades of forced
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。 This embodiment has the following effects.
誘引通風機52によって火炉11からガスを吸い出す際に、火炉11内の圧力が過剰に低下する恐れがある。火炉11内の圧力が過剰に低下すると、水封シールが解除されてしまう恐れがある。
本実施形態では、石炭焚きボイラ10の起動時において、火炉11内のガス(燃焼後は燃焼ガス等)を誘引通風機52によって吸い出す際に(図3のT3以降)、火炉11内へ所定の流量の空気が供給されるように押込通風機38の開度を制御している。具体的には、押込通風機38の開度を例えば30%としている。これにより、誘引通風機52が火炉11内のガスを吸い出す際に、空気ダクト37を介して火炉11内へ所定の流量の空気が流入する。したがって、火炉11内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持できる。
When the gas is sucked out of the
In this embodiment, at the time of starting the coal-fired
また、火炉11内の圧力の低下を抑制することで、水面61aの大きな波立ちの発生を抑制し、水槽61から水がこぼれ難くすることができる。よって、シール水の消費量を削減でき、運転コストの上昇を抑制することができる。
In addition, by suppressing a decrease in the pressure inside the
また、火炉11内の圧力の過剰な低下による水封シールなどのシール状態の解除を防止するためには、ボトムアッシュ水封式コンベア60の水槽61容量を増加することや、シール高さL1を長くするなど方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、機器の改造や追設が必要なので、コストが増大するという問題が発生する。
一方、本実施形態に係る方法では、既設の通風機の動翼の開度を制御することだけで、火炉11内の圧力の過剰な低下による水封シールなどのシール状態の解除の発生を防止している。したがって、機器の改造や追設が必要ない。よって、機器の改造や追設が必要な方法と比較して、コストの増大を抑制することができる。
Further, in order to prevent the sealing state of the water seal from being released due to an excessive decrease in the pressure inside the
On the other hand, in the method according to the present embodiment, only by controlling the opening of the moving blades of the existing ventilator, it is possible to prevent the release of the sealed state such as the water seal due to an excessive decrease in the pressure inside the
また、火炉11内へ空気を供給する経路として、ダクト(空気ダクト37)を用いているので、確実に火炉11内へ空気を供給することができる。
Further, since a duct (air duct 37) is used as a route for supplying air into the
また、押込通風機38は、回転駆動する際に、複数の動翼の角度(すなわち、動翼の開度)によって、駆動源が要するトルクが異なる。本実施形態では、複数の動翼の開度を押込通風機38の起動時における駆動源の上限トルクを超えない動翼開度である30%としている。
Further, when the forced
なお、押込通風機38の動翼開度は、以下の点を考慮して決定されている。
本実施形態では、押込通風機38の動翼開度を25%とした場合には、誘引通風機52によって吸い出す流量に対して、火炉11内へ供給する空気の量が不足し、火炉11の内圧が所定の値以下に低下してしまい、水封シールなどのシール状態が解除される場合がある。このような観点から、押込通風機38の動翼開度は25%よりも大きいと好適であることがわかった。
The moving blade opening degree of the forced
In the present embodiment, when the moving blade opening of the forced
本実施形態では、押込通風機38の動翼開度を40%とした場合には、火炉11内へ供給する空気の量が増大するため、火炉11の内圧の過剰な低下を十分に抑制することができるものの、押込通風機38の起動時のトルク負荷が増加するという問題が発生する。
また、本実施形態では、押込通風機38の空気流量が30%に到達した時点で、押込通風機38の動翼の開度の制御を開始している。このため、押込通風機38の動翼開度を40%とした場合には、押込通風機38の起動が完了する前に、押込通風機38の空気流量が30%に到達してしまい、押込通風機38の起動完了を待たずに、押込通風機38の動翼の開度の制御を行うこととなってしまい、動翼開度の制定制御が煩雑となるという問題も発生する。
このような観点から、押込通風機38の動翼開度は40%よりも小さいと好適であることがわかった。
In the present embodiment, when the moving blade opening of the forced
Further, in the present embodiment, control of the opening of the moving blades of the forced
From this point of view, it has been found that the rotor blade opening of the forced
一方、本実施形態では、押込通風機38の動翼開度を30%とした場合には、上述のように、火炉11内圧が所定値(-1kPaからから-3kPa)付近で内圧の低下が緩やかになり、誘引通風機52の動翼開度の調整によって吸い出す流量の制御ができるようになるため、水封シールなどのシール状態の解除を防止することができる。また、本実施形態では押込通風機38動翼が全閉状態(開度:0%)と比べて、動翼開度が30%の状態でも、押込通風機38起動時のトルク負荷の増加はなく、安定した起動が可能であった。トルク負荷の増加がないため、押込通風機38の起動時における駆動源の上限トルクを超えないようにすることができる。
以上から、本実施形態での石炭焚きボイラ10の起動時の押込通風機38の動翼の開度は、25%よりも大きく、かつ、40%よりも小さい範囲であると好適である。特に、押込通風機38の動翼の開度を30%に設定すると、火炉11内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持することができるとともに、押込通風機38の起動時における駆動源の上限トルクを超えないようにすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the moving blade opening of the forced
From the above, it is preferable that the opening degree of the rotor blades of the forced
[変形例1]
また、上記実施形態では、石炭焚きボイラ10の起動時に、押込通風機38の動翼の開度を全閉状態としないことで、火炉11内に空気を供給する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図1の破線で示すように、空気ダクト37から分岐する分岐ダクト70を設け、この分岐ダクト70を介して、火炉11内へ空気を供給してもよい。この分岐ダクト70は、一端が空気ダクト37へ連通し、他端が大気に開放されている。また、分岐ダクト70には、内部を流通する空気の流量を調整する流量調整弁71が設けられている。
[Modification 1]
Further, in the above-described embodiment, an example was described in which air is supplied into the
本変形例では、石炭焚きボイラ10の起動時において、図3のタイミングT3からタイミングT5において、押込通風機38の動翼の開度を30%ではなく、全閉状態とする。また、押込通風機38の動翼開度を30%にする代わりに、流量調整弁71を所定の流量の空気を通過できる開状態とし分岐ダクト70を介して、火炉11内へ空気を供給する。なお、石炭焚きボイラ10の起動が完了し、石炭焚きボイラ10が通常運転状態となると、流量調整弁71は全閉状態とされ、分岐ダクト70を介して空気の流入又は排出が行われないようにする。
In this modification, when the coal-fired
このように構成した場合であっても、誘引通風機52が火炉11内のガスを吸い出す際に、空気ダクト37を介して火炉11内へ所定の流量の空気が供給することができる。したがって、火炉11内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持できる。一方、石炭焚きボイラ10の通常運転時には、流量調整弁71を全閉状態とすることで、分岐ダクト70を介して空気の流入又は排出が行われないようにすることができる。したがって、安定して石炭焚きボイラ10の運転を行うことができる。
Even with this configuration, a predetermined flow rate of air can be supplied into the
[変形例2]
上記実施形態では、誘引通風機52が火炉11内のガスを吸い出す際に、空気ダクト37を介して火炉11内へ所定の流量の空気を供給する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図4に示すように、石炭焚きボイラ10が停止中(すなわち、火炉11で燃料を燃焼していない状態)において、火炉11の鉛直下側の下端が水面61aよりも上方に位置して隙間を形成するとともに、石炭焚きボイラ10が運転中(すなわち、火炉11で燃料を燃焼させている状態)においては、火炉11の熱伸びにより、図4の破線で示すように火炉11の下端が水中に位置する構成としてもよい。
[Modification 2]
In the above embodiment, an example was described in which a predetermined flow rate of air is supplied into the
このように構成することで、石炭焚きボイラ10の起動時においては、火炉11が熱伸びしていない状態では、石炭焚きボイラ10の下端と水面61aとの間の隙間に空気流入経路(空気供給経路)76を形成して、火炉11内へ所定の流量の空気が供給することができる隙間となるような水面61aの位置とすることができる。よって、誘引通風機52が火炉11内のガスを吸い出す際に、空気流入経路76を介して火炉11内へ所定の流量の空気が供給することができる。したがって、火炉11内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、水封シールなどのシール状態を維持できる。一方、石炭焚きボイラ10の通常運転時には、石炭焚きボイラ10の下端が水中に位置するので、空気流入経路76は消滅しているので、空気流入経路76を介して空気の流入又は排出が行われないようにすることができる。したがって、安定して石炭焚きボイラ10の運転を行うことができる。
By configuring in this way, when the coal-fired
[変形例3]
上記実施形態では、ボトムアッシュ水封式コンベア60を用いて火炉11のシールを水封シールで行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図5に示すように、ボトムアッシュ水封式コンベア60の代わりに、乾式DCC80(Drag Chain Conveyer)を設けてもよい。このような構成では、火炉11の熱伸びを許容しつつ火炉11をシールするシール構造81が、火炉11と乾式のDCC80との間に設けられている。
[Modification 3]
In the above embodiment, an example in which the bottom ash water-sealing
乾式DCC80は、外殻を為す筐体82と、筐体82の内部に収容されるコンベア83とを有している。筐体82の内部に形成された空間は、火炉11の内部の空間と連通している。また、筐体82の上端は、シール構造81を介して、火炉壁11bの下端に固定されている。コンベア83は、第1実施形態で説明したコンベア62と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
The
シール構造81は、上下方向からの荷重に対して弾性変形するように形成されている。これにより、火炉11が熱伸びによって、火炉壁11bの下端が下方に移動した場合には、シール構造81部分が弾性変形することによって、熱伸びを吸収することができる。
The
このような乾式DCC80を設けた構成では、火炉11の内圧が所定の範囲よりも過剰に低くなった場合には、乾式DDC80のシール構造81の弾性変形部分が破損してシール状態を維持できない可能性がある。また、火炉11の内圧がさらに低下すると火炉壁11bや、乾式DCC80の筐体82や、煙道等が変形する可能性がある。したがって、石炭焚きボイラ10の起動時に、火炉11内の圧力の過剰な低下を抑制する必要がある。
よって、上記実施形態のように、石炭焚きボイラ10の起動時において、火炉11内のガス(燃焼後は燃焼ガス等)を誘引通風機52によって吸い出す際に(図3のT3以降)、火炉11内へ所定の流量の空気が供給されるように押込通風機38の開度を制御し、火炉11内の圧力の過剰な低下を抑制することができ、シール構造が損傷することなくシール状態を維持できる。また、火炉壁11b等の変形を抑制することができる。
In the configuration provided with such a
Therefore, as in the above embodiment, when the coal-fired
なお、本発明は、上記実施形態に係る発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the inventions according to the above-described embodiments, and modifications can be made as appropriate without departing from the scope of the invention.
例えば、上述した実施形態では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、固体燃料としては、バイオマスや石油コークス、石油残渣などを使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重質油などの油焚きボイラにも使用することができ、さらには、燃料としてガス(副生ガス)も使用することができる。例えば、製鉄プロセスにおいて大量に発生する副生ガスである高炉ガス(BFG:Blast Furnace Gas)も使用することができる。そして、これら燃料の混焼焚きにも適用することができる。
特に、BFGを燃料とするボイラは、石炭を燃料とするボイラと比較して、誘引通風機52の容量が大きくなる傾向にある。このため、ボイラの起動時に火炉11の内圧が、石炭を燃料とするボイラよりも、低下し易い(例えば、最大-3kPaまで低下する場合がある)。よって、ボイラの下端部内の水封シールのシール水の水位が、大幅に上昇するため、水封シールのシール状態の解除が発生しやすいという課題があった。このため、ボイラ起動時の火炉11の内圧の低下を抑制することができる本実施形態に係るボイラは、BFGを燃料とするボイラに特に有効である。
For example, in the above-described embodiment, the boiler of the present invention is a coal-fired boiler, but the boiler may use biomass, petroleum coke, petroleum residue, or the like as the solid fuel. Further, the fuel is not limited to solid fuel, and can be used in oil-fired boilers such as heavy oil, and gas (by-product gas) can also be used as fuel. For example, blast furnace gas (BFG: Blast Furnace Gas), which is a by-product gas generated in a large amount in the ironmaking process, can also be used. It can also be applied to co-firing of these fuels.
In particular, a boiler using BFG as fuel tends to have a larger capacity of the induced
1 :ボイラシステム
10 :石炭焚きボイラ(ボイラ)
11 :火炉
11a :開口
11b :火炉壁
12 :燃焼装置
13 :煙道(燃焼ガス流路)
21,22,23,24,25:燃焼バーナ
26,27,28,29,30:微粉炭供給管
31,32,33,34,35:粉砕機
36 :風箱
37 :空気ダクト(空気供給経路)
38 :押込通風機(第2通風機、FDF)
39 :アディショナル空気ノズル
40 :分岐空気ダクト
41,42,43:過熱器
44,45 :再熱器
46,47 :節炭器
48 :ガスダクト(燃焼ガス流路)
49 :エアヒータ
50 :脱硝触媒
51 :煤塵処理装置
52 :誘引通風機(第1通風機、IDF)
53 :煙突
60 :ボトムアッシュ水封式コンベア
61 :水槽
61a :水面
62 :コンベア
63 :ローラ
64 :ベルト
65 :水平部
66 :傾斜部
68 :制御装置(制御手段)
70 :分岐ダクト
71 :流量調整弁(弁部)
76 :空気流入経路
80 :乾式DCC
81 :シール構造
82 :筐体
83 :コンベア
1: Boiler system 10: Coal-fired boiler (boiler)
11:
21, 22, 23, 24, 25:
38: Forced draft fan (second fan, FDF)
39: Additional air nozzle 40:
49: Air heater 50: Denitrification catalyst 51: Dust treatment device 52: Induced draft fan (first fan, IDF)
53: Chimney 60: Bottom ash water-sealed conveyor 61:
70: Branch duct 71: Flow control valve (valve portion)
76: Air inflow path 80: Dry DCC
81: Seal structure 82: Housing 83: Conveyor
Claims (6)
前記火炉で生成された燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路と、
前記火炉からのガスを、前記燃焼ガス流路を介して吸い出し、大気へ放出する第1通風機と、
前記火炉の内部と大気とを連通する空気ダクトを有し、起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路と、
前記空気ダクト内を流通する空気の流量を調整する調整手段と、
起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉へ所定の流量の空気が供給されるように、前記調整手段を制御する制御手段と、
前記空気ダクトに設けられ、前記空気ダクトを介して前記火炉内へ空気を供給する第2通風機と、を備え、
前記第2通風機は、複数の動翼及び複数の前記動翼の角度を変更する角度変更部を有する可変ピッチ式の通風機であって、複数の前記動翼の角度を変更することで、前記空気ダクトの流路面積を変更可能であって、
前記調整手段は、前記角度変更部を有し、
前記制御手段は、起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記第2通風機の複数の前記動翼の角度が25%よりも大きく、かつ、40%よりも小さい範囲となるように前記角度変更部を制御するボイラ。 a furnace for generating combustion gases by burning fuel;
a combustion gas flow path through which combustion gas generated in the furnace flows;
a first ventilator for sucking gas from the furnace through the combustion gas flow path and releasing it to the atmosphere;
an air supply path that has an air duct that communicates the interior of the furnace with the atmosphere, and communicates the interior of the furnace with the atmosphere when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup; ,
adjusting means for adjusting the flow rate of air flowing through the air duct;
a control means for controlling the adjusting means so that a predetermined flow rate of air is supplied to the furnace when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup;
a second ventilator provided in the air duct and supplying air into the furnace through the air duct;
The second fan is a variable-pitch fan having a plurality of moving blades and an angle changing unit for changing the angles of the plurality of moving blades, and by changing the angles of the plurality of moving blades, A flow area of the air duct can be changed,
The adjusting means has the angle changing portion,
When the gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup, the control means controls that the angle of the plurality of rotor blades of the second ventilator is greater than 25% and greater than 40%. A boiler that controls the angle changer so that the angle changer is within a small range.
前記制御手段は、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、複数の前記動翼の角度が、前記第2通風機の駆動開始時における前記駆動源の上限トルクを超えない角度となるように前記角度変更部を制御する請求項1に記載のボイラ。 The second fan has a drive source that rotates the plurality of rotor blades,
The control means is configured such that, when gas in the furnace is sucked out by the first fan, the angle of the plurality of rotor blades does not exceed the upper limit torque of the drive source when the second fan starts to be driven. The boiler according to claim 1, wherein the angle changer is controlled such that
前記火炉で生成された燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路と、
前記火炉からのガスを、前記燃焼ガス流路を介して吸い出し、大気へ放出する第1通風機と、を備え、
起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路を形成し、
前記空気供給経路は、前記火炉の内部と大気とを連通する空気ダクトを有し、
前記空気ダクト内を流通する空気の流量を調整する調整手段と、
起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉へ所定の流量の空気が供給されるように、前記調整手段を制御する制御手段と、
前記空気ダクトから分岐する分岐ダクトに設けられ、前記空気ダクト内を流通する空気の流量を調整する弁部と、をさらに備え、
前記調整手段は、前記弁部を有するボイラ。 a furnace for generating combustion gases by burning fuel;
a combustion gas flow path through which combustion gas generated in the furnace flows;
a first ventilator that sucks gas from the furnace through the combustion gas flow path and releases it to the atmosphere;
forming an air supply path that communicates the inside of the furnace with the atmosphere when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup,
The air supply path has an air duct that communicates the interior of the furnace with the atmosphere,
adjusting means for adjusting the flow rate of air flowing through the air duct;
a control means for controlling the adjusting means so that a predetermined flow rate of air is supplied to the furnace when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup;
a valve unit provided in a branch duct branching from the air duct and adjusting the flow rate of air flowing through the air duct,
The adjusting means is a boiler having the valve portion.
前記火炉で生成された燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路と、
前記火炉からのガスを、前記燃焼ガス流路を介して吸い出し、大気へ放出する第1通風機と、を備え、
起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路を形成し、
前記火炉の鉛直下方に設けられ、所定の高さに水面が位置するように水が貯留されている水槽をさらに備え、
前記空気供給経路は、前記火炉の鉛直下部に形成されて、前記火炉の内部と前記火炉の外部とを連通する開口を有し、
前記開口は、前記火炉で燃料を燃焼させていない状態では前記水面よりも鉛直上方に位置し、前記火炉で燃料を燃焼させると前記火炉が熱伸びすることによって前記水面よりも鉛直下方である水中に位置するボイラ。 a furnace for generating combustion gases by burning fuel;
a combustion gas flow path through which combustion gas generated in the furnace flows;
a first ventilator that sucks gas from the furnace through the combustion gas flow path and releases it to the atmosphere;
forming an air supply path that communicates the inside of the furnace with the atmosphere when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup,
Further comprising a water tank provided vertically below the furnace, in which water is stored so that the water surface is positioned at a predetermined height,
The air supply path is formed in a vertical lower part of the furnace and has an opening that communicates the inside of the furnace with the outside of the furnace,
The opening is positioned vertically above the water surface when fuel is not burned in the furnace, and vertically below the water surface due to thermal elongation of the furnace when fuel is burned in the furnace. boiler located in
前記ボイラへ供給する固体燃料を粉砕する粉砕機と、を備えたボイラシステム。 a boiler according to any one of claims 1 to 4;
and a pulverizer for pulverizing the solid fuel supplied to the boiler.
前記ボイラは、
燃料を燃焼させることで燃焼ガスを生成する火炉と、
前記火炉で生成された燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路と、
前記火炉内のガスを、前記燃焼ガス流路を介して吸い出し、大気へ放出する第1通風機と、
前記火炉の内部と大気とを連通する空気ダクトを有し、起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉の内部と大気とを連通する空気供給経路と、
前記空気ダクト内を流通する空気の流量を調整する調整手段と、
起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記火炉へ所定の流量の空気が供給されるように、前記調整手段を制御する制御手段と、
前記空気ダクトに設けられ、前記空気ダクトを介して前記火炉内へ空気を供給する第2通風機と、を備え、
前記第2通風機は、複数の動翼及び複数の前記動翼の角度を変更する角度変更部を有する可変ピッチ式の通風機であって、複数の前記動翼の角度を変更することで、前記空気ダクトの流路面積を変更可能であって、
前記調整手段は、前記角度変更部を有し、
前記ボイラの起動時において、前記火炉内のガスを前記第1通風機によって吸い出す際に、前記第2通風機の複数の前記動翼の角度が25%よりも大きく、かつ、40%よりも小さい範囲となるように前記角度変更部を制御する工程を備えるボイラの起動方法。 A method for starting a boiler,
The boiler is
a furnace for generating combustion gases by burning fuel;
a combustion gas flow path through which combustion gas generated in the furnace flows;
a first ventilator that sucks out gas in the furnace through the combustion gas flow path and releases it to the atmosphere;
an air supply path that has an air duct that communicates the interior of the furnace with the atmosphere, and communicates the interior of the furnace with the atmosphere when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup; ,
adjusting means for adjusting the flow rate of air flowing through the air duct;
a control means for controlling the adjusting means so that a predetermined flow rate of air is supplied to the furnace when gas in the furnace is sucked out by the first ventilator at startup;
a second ventilator provided in the air duct and supplying air into the furnace through the air duct;
The second fan is a variable-pitch fan having a plurality of moving blades and an angle changing unit for changing the angles of the plurality of moving blades, and by changing the angles of the plurality of moving blades, A flow area of the air duct can be changed,
The adjusting means has the angle changing portion,
At the start of the boiler, when the gas in the furnace is sucked out by the first fan, the angle of the plurality of rotor blades of the second fan is larger than 25% and smaller than 40%. A boiler start-up method comprising the step of controlling the angle changer so as to fall within the range.
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