JP7266998B2 - 灰処理装置および方法並びにボイラ - Google Patents

Description

本発明は、ボイラで生成された灰を処理する灰処理装置および方法、この灰処理装置を備えるボイラに関するものである。

例えば、火力発電プラントで使用されるボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、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。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して過熱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て煙道に流れる。煙道に流れた燃焼ガスは、熱交換器を構成する複数の伝熱管内を流れる水や蒸気と熱交換して加熱することで過熱蒸気が生成される。

ところで、ボイラは、火炉で微粉炭などの固体燃料を燃焼することから、フライアッシュなどの灰が発生する。この灰は火力発電プラント内の各装置で回収されたあと、輸送トラックへ積み込まれて外部へ搬出している。また、輸送トラックへ灰を積み込む際には、灰処理装置により灰を加湿することで、輸送トラックへの積込時や輸送トラックの走行時における灰の発塵や飛散を防止するようにしているものがある。なお、灰処理装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２００６－２４８７４１号公報

従来の灰処理装置では、加湿装置から排出された加湿後の灰の水分量を計測し、計測結果に基づいて加湿装置の散水量を調整するようにしているものがある。ところが、加湿後の灰の水分量に基づいて散水量を調整しても、灰の発塵や飛散を常時にわたり防止することは困難である。灰に対する適切な加湿量は、この灰の性状などにより変動する。例えば、灰は、燃焼する固体燃料の種類や性状に応じてその粒径や組成、吸水率などの灰の性状が異なる。ボイラでは燃料流量を都度切替えながら運転したり、燃料の種類を変更する場合もあるため、その灰の性状も変わり、その都度灰に適切な加湿量も変わる。そのため、定期的に加湿後の灰の水分量を計測して散水量を調整するだけでは、発塵や飛散を防止するのは不十分である。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、灰の性状が変わっても灰に対する加湿量を適値に調整することで、灰の発塵や飛散を抑制可能とする灰処理装置および方法並びにボイラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の灰処理装置は、中空形状をなして灰投入部および灰排出部を有するケーシングと、前記灰投入部から前記ケーシングの内部に投入された灰を撹拌する搬送装置と、前記ケーシングの内部にある灰に散水して加湿する加湿装置と、前記灰排出部から排出される灰の飛散を生じる発塵状態を検出する検出器と、前記検出器が検出した前記発塵状態に基づいて前記加湿装置による加湿量を調整する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、灰が灰投入部からケーシングの内部に投入されると、搬送装置が投入された灰を撹拌すると共に、加湿装置が搬送される灰に散水して加湿して湿灰となり、湿灰が灰排出部から排出される。このとき、検出器は、灰排出部から排出される灰の発塵や飛散状態を検出し、制御装置に出力する。制御装置は、検出器が検出した灰の飛散を生じる発塵や飛散の状態（以下、発塵状態と記載する。）に基づいて加湿装置による加湿量を調整する。そのため、検出器で検出すると灰に対する加湿量を適値に調整することで灰の発塵や飛散を抑制することができる。

本発明の灰処理装置では、前記加湿装置は、所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズルを有し、前記制御装置は、前記検出器が灰の前記発塵状態を検出すると、前記複数の散水ノズルの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させることを特徴としている。

従って、制御装置は、検出器が灰の発塵状態を検出すると、複数の散水ノズルの散水量を基準増加量だけ増加させることから、灰に対する過剰な散水を抑制しながら、灰の発塵や飛散を抑制することができる。

本発明の灰処理装置では、前記加湿装置は、所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズルを有し、前記制御装置は、前記検出器が灰の前記発塵状態を検出すると、前記複数の散水ノズルのうち、少なくとも前記灰排出部に最も近い前記散水ノズルの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させることを特徴としている。

従って、制御装置は、検出器が灰の発塵状態を検出すると、少なくとも灰排出部に最も近い散水ノズルを含む散水ノズルの散水量を基準増加量だけ増加させることから、灰排出部に近い灰に対して有効に加湿することとなり、灰からの発塵や飛散を迅速に抑制することができる。

本発明の灰処理装置では、前記制御装置は、前記検出器が灰の前記発塵状態を検出しないと、前記複数の散水ノズルの少なくとも一つの散水量を前記基準増加量より少ない予め設定された基準減少量だけ減少させることを特徴としている。

従って、制御装置は、検出器が灰の発塵状態を検出しないと、散水ノズルの少なくとも一つの散水量を基準増加量より少ない基準減少量だけ減少させることから、灰の発塵や飛散の変動を小さくして散水量を低減することができる。

本発明の灰処理装置では、灰の前記灰投入部から前記灰排出部に向けた灰の搬送方向に対して、前記複数の散水ノズルが所定間隔を空けて設けられることを特徴としている。

従って、制御装置は、灰の灰投入部から灰排出部に向けた灰の搬送方向に、複数の散水ノズルが所定間隔を空けて設けられるので、灰排出部に向けた散水ノズルの散水による灰の加湿を効果的に行うこととなり、灰からの発塵や飛散を迅速に抑制することができる。

本発明の灰処理装置では、前記検出器は、灰の飛散を生じる発塵状態の量を検出可能であり、前記制御装置は、前記発塵状態の量が減少するように前記加湿装置による加湿量をＰＩＤ制御することを特徴としている。

従って、制御装置は、検出した灰の発塵状態の量が減少するように加湿量(散水量)をＰＩＤ制御して調整することから、加湿量の大幅な増加や減少をなくして適度な加湿量により灰の発塵や飛散を抑制することができる。

本発明の灰処理装置では、前記制御装置は、前記加湿装置による加湿量と前記発塵状態の量との関係に基づいて前記加湿装置による最適加湿量を設定することを特徴としている。

従って、制御装置は、加湿装置による加湿量(散水量)と検出器が検出した発塵状態の量との関係に基づいて最適加湿量を設定することから、次回の灰排出部からの灰の払い出し時に、前回の灰排出部からの灰の払い出し時に設定した最適加湿量を初期値に設定することができ、加湿量調整を安定して行うことができる。

本発明の灰処理装置では、前記検出器は、前記灰排出部から排出される灰の近傍を撮影するカメラであり、前記制御装置は、前記カメラの撮影画像に基づいて不定形物を灰の飛散を生じる発塵状態と判定することを特徴としている。

従って、制御装置は、カメラの撮影画像に基づいて不定形物を発塵状態と判定することから、発塵や飛散の検出精度を向上することができる。

また、本発明の灰処理方法は、中空形状をなして灰投入部および灰排出部を有するケーシングと、前記灰投入部から前記ケーシングの内部に投入された灰を撹拌する搬送装置と、前記ケーシングの内部の灰に対して加湿する加湿装置と、を備える灰処理装置において、前記灰排出部から排出される灰の飛散を生じる発塵状態を検出する工程と、検出された前記発塵状態に基づいて前記加湿装置による加湿量を調整する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、灰の発塵状態の検出に基づいて加湿量(散水量)を調整するため、灰に対する加湿量を最適値に調整することで灰の発塵や飛散を抑制することができる。

また、本発明のボイラは、灰処理装置を備えることを特徴とするものである。

従って、灰に対する加湿量を適値に調整して灰の発塵や飛散を抑制することから、ボイラの健全な運用を可能とすることができる。

本発明の灰処理装置および方法並びにボイラによれば、灰に対する加湿量を適値に調整することで、灰の発塵や飛散を抑制することができる。

図１は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。 図２は、第１実施形態の灰処理装置を表す概略構成図である。 図３は、カメラが撮影した灰排出部における灰の発塵や飛散の状況の画像の概略図である。 図４は、第１実施形態の灰処理装置による加湿量の調整方法を表すフローチャートである。 図５は、灰処理装置による加湿量の調整量を表すグラフである。 図６は、灰処理装置による加湿量の別の調整方法による調整量を表すグラフである。 図７は、第２実施形態の灰処理装置を表す概略構成図である。 図８は、第２実施形態の灰処理装置による加湿量の調整方法を表すフローチャートである。 図９は、第３実施形態の灰処理装置による加湿量の調整方法を表すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る灰処理装置および方法並びにボイラの好適な実施形態を詳細に説明する。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。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。

第１実施形態のボイラは、例えば、石炭やバイオマスなどの炭素含有固体燃料を粉砕した微粉燃料を用い、この微粉燃料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微粉燃料焚きボイラである。以降の説明で、上や上方や上部とは鉛直方向上側を示し、下や下方や下部とは鉛直方向下側を示すものである。

第１実施形態において、図１に示すように、ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置１２と煙道１３を有している。火炉１１は、例えば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（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の温度上昇を抑制している。

燃焼装置１２は、火炉１１を構成する火炉壁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。

各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉燃料供給管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。固体燃料が複数のローラと回転テーブルとの間に投入されると、ここで所定の微粉燃料の大きさに粉砕され、搬送用ガス（一次空気）により分級機へ搬送されて分級された微粉燃料を微粉燃料供給管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。

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３７の一端部が連結されている。空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が設けられている。

更に、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が設けられていてもよい。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。従って、送風機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、送風機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。

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、例えば、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。

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。

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、誘引送風機５２などが設けられ、下流端部に煙突５３が設けられている。

一方、粉砕機３１，３２，３３，３４，３５が駆動すると、生成された微粉燃料が搬送用ガスと共に微粉燃料供給管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、微粉燃料と搬送用ガス（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。

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燃料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Ａの上部の領域Ｂにて、微粉燃料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燃料の酸化燃焼が完結され、微粉燃料の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。

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。

図２は、第１実施形態の灰処理装置を表す概略構成図であり、図３は、カメラが撮影した灰排出部における灰の発塵や飛散の状況の画像の概略図である。

第１実施形態において、図２に示すように、ボイラ１０は、灰処理装置６０を備えており、灰処理装置６０は、例えば節炭器４６、４７や煤塵処理装置５１などに設置される図示しないホッパによって捕集された灰を、図示しないサイロに貯留したあと、サイロから外部へ搬出する装置である。灰処理装置６０のうちの灰加湿器は、ケーシング６１と、搬送装置６２と、加湿装置６３と、検出器６４と、制御装置６５とを備える。

ケーシング６１は、中空形状をなし、長手方向（図２にて、紙面左右方向）における一方側の上部に灰投入部７１が設けられ、長手方向における他方側の下部に灰排出部７２が設けられている。灰投入部７１は、開閉弁７３が設けられ、図示しないサイロに連結される。サイロに貯留された灰（フライアッシュなど）は、この灰投入部７１を通してケーシング６１の内部に投入される。灰排出部７２は、開閉弁７４が設けられる。ケーシング６１の内部で加湿して湿灰となり、湿灰は、この灰排出部７２を通してトラック７５の荷台に払い出される。なお、ケーシング６１の内部で加湿された湿灰は、この灰排出部７２を通して搬送コンベヤに払い出され、船舶など別の輸送手段に積み込む場合や埋立地等に搬送される場合もある。

搬送装置６２は、灰投入部７１からケーシング６１の内部に投入された灰を撹拌する。また撹拌しながら灰排出部７２側に搬送するとさらに好ましい。搬送装置６２は、例えば駆動モータ８１と、伝達装置８２と、例えば２本の回転軸８３，８４と、複数のパドル８５，８６とを有する。２本の回転軸８３，８４は、ケーシング６１の内部で、軸方向がケーシング６１の長手方向に沿って配置されると共に、ケーシング６１の幅方向（図２にて、紙面直交方向）に平行に並んで配置される。２本の回転軸８３，８４は、軸方向の一端部がケーシング６１の長手方向における一方側、つまり、灰投入部７１側の縦壁部６１ａに回転自在に支持される。ケーシング６１は、縦壁部６１ａに伝達装置８２を介して駆動モータ８１が設けられる。２本の回転軸８３，８４は、軸方向の一端部が伝達装置８２に連結される。また、２本の回転軸８３，８４は、それぞれ複数のパドル８５，８６が固定される。複数のパドル８５，８６は、２本の回転軸８３，８４の軸方向に所定間隔を空けて配置されると。灰排出部７２側にむけて搬送するように、螺旋を描くような位置に配置されてもよい。また、回転軸８３のパドル８５と回転軸８４のパドル８６は、回転軸８３，８４の軸方向における固定位置がずれていて、相互に干渉しないようにする。

そのため、駆動モータ８１を駆動すると、その駆動力が伝達装置８２を介して２本の回転軸８３，８４に伝達され、２本の回転軸８３，８４は、それぞれ相互に逆方向に回転する。２本の回転軸８３，８４が逆方向に回転すると、２本の回転軸８３，８４に固定された複数のパドル８５，８６が各回転軸８３，８４の周囲を周方向に移動し、ケーシング６１の内部の灰を撹拌する。また灰を撹拌しながら灰排出部７２側に搬送する。

なお、本実施形態では、２本の回転軸８３，８４を適用したが、この数や位置に限定されるものではない。また、パドル８５，８６の数や位置もこの数に限定されるものではない。また、本実施形態では、搬送装置６２を駆動モータ８１、伝達装置８２、回転軸８３，８４、パドル８５，８６から構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、パドル８５，８６に代えて、スクリューなどを設けてもよい。

加湿装置６３は、ケーシング６１の内部で搬送装置６２により撹拌される灰、らさらに搬送される灰に散水して加湿する。加湿装置６３は、水タンク９１と、給水ライン９２と、複数の給水分岐ライン９３と、複数の散水ノズル９４と、流量調整弁９５と、複数の開閉弁９６とを有する。給水ライン９２は、一端部が工業用水などが貯留されている水タンク９１に連結され、他端部側に複数の給水分岐ライン９３の一端部が所定間隔を空けて連結される。複数の散水ノズル９４は、ケーシング６１の天井部の下面に固定され、複数の給水分岐ライン９３の他端部が連結される。流量調整弁９５は、給水ライン９２に設けられ、全体の給水量を調整可能である。複数の開閉弁９６は、各給水分岐ライン９３に設けられ、各散水ノズル９４の給水の実行と停止を切替可能である。

そのため、必要な給水量に合わせて流量調整弁９５を所定開度に調整し、複数の開閉弁９６を開放すると、水タンク９１の水が給水ライン９２および各給水分岐ライン９３を通して各散水ノズル９４に供給される。すると、この各散水ノズル９４からケーシング６１の内部で搬送装置６２により撹拌される灰、さらに搬送される灰の上方に散水され、灰が加湿され、湿灰となる。

検出器６４は、灰排出部７２から排出される灰の飛散を生じる発塵や飛散の状態である発塵状態を検出する。また、飛散を生じる発塵や飛散の状態の量である発塵状態の量を検出してもよい。検出器６４は、例えば灰排出部７２から排出される灰の近傍を撮影するカメラであり、制御装置６５は、カメラの撮影画像に基づいて不定形物を灰の飛散を生じる発塵状態にあると判定する。カメラの撮影画像に基づいて不定形物から飛散を生じる発塵や飛散の状態の量である発塵状態の量を推定する。

図３は、カメラが撮影した灰排出部における灰の発塵状態の状況の画像の概略図である。

検出器６４としてのカメラは、図３に示すように、灰排出部７２から排出される灰の周辺を撮影し、制御装置６５は、カメラが撮影した画像１０１を取得する。画像１０１は、灰排出部７２からトラック７５の荷台７５ａに払い出される湿灰ＦＡ及びその周辺が表示されるものである。ここで、湿灰ＦＡから発塵や飛散して塵Ｄが舞い上がると、この塵Ｄも画像１０１に表示される。制御装置６５は、画像１０１に基づいて不定形物を灰の飛散を生じる発塵状態であると判定する。ここで、灰排出部７２からトラック７５の荷台７５ａに払い出される湿灰ＦＡも不定形物であることから、湿灰ＦＡの両側領域を判定領域１０２，１０３に設定する。即ち、制御装置６５は、画像１０１に基づいて判定領域１０２，１０３だけにある不定形物を灰の飛散を生じる発塵状態であると判定する。そして、制御装置６５は、判定領域１０２，１０３にある不定形物の面積や濃度などにより飛散を生じる発塵の量を推定する。

なお、検出器６４は、カメラに限定されるものではない。例えば、検出器として、微粒子計（パーティクルカウンタ／Particle Counter）を用いてもよい。微粒子計は、空気中にある塵やホコリなどをカウントする計測器であり、光散乱方式と光遮蔽方式があり、粒子の大きさに比例した電気信号を取得し、粒子径と粒子数を計測する。

図２に示すように、制御装置６５は、検出器６４が検出した灰の発塵状態もしくは発塵の量に基づいて加湿装置６３による加湿量(散水量)を調整する。制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態の発生を検出すると、複数の散水ノズル９４の散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させる。一方、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態を検出しないと、散水ノズル９４の散水量を基準増加量より少ない予め設定された基準減少量だけ減少させる。

ここで、本実施形態の灰処理装置６０による灰処理方法について説明する。図４は、第１実施形態の灰処理装置による加湿量の調整方法を表すフローチャートである。

本実施形態の灰処理方法は、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態の発生を検出する工程と、検出された灰の発塵状態に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する工程とを有する。

図２に示すように、灰処理装置６０が作動すると、灰が灰投入部７１からケーシング６１の内部に投入され、搬送装置６２は、ケーシング６１の内部に投入された灰を撹拌し、また灰排出部７２へと搬送する。また、加湿装置６３は、ケーシング６１の内部で撹拌される灰に上方から散水して加湿して湿灰とする。ケーシング６１の内部で加湿された湿灰は、灰排出部７２からトラック７５に排出される。

このとき、加湿装置６３による加湿量Ｑは、予め設定された初期加湿量Ｑ_０に設定される。この初期加湿量Ｑ_０は、試験や過去の加湿量などにより求めた基準加湿量であり、流量調整弁９５の開度を調整することで設定される。図４に示すように、ステップＳ１１にて、検出器（カメラ）６４は、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態の発生を検出する。即ち、検出器（カメラ）６４は、灰排出部７２から排出される灰の周辺を撮影し、制御装置６５に出力する。ステップＳ１２にて、制御装置６５は、カメラが撮影した画像１０１に基づいて、判定領域１０２，１０３での不定形物を確認する。

ステップＳ１３にて、制御装置６５は、画像１０１における判定領域１０２，１０３に不定形物があるかどうかを判定する。具体的には、判定領域１０２，１０３における不定形物の量（灰の飛散を生じる発塵状態の量）が予め設定された判定値より多いかどうか、不定形物を灰の飛散を生じる発塵状態であるかどうかを判定する。この判定値とは、灰から発生する塵の埃の量が周囲の作業者や環境に悪影響を与えると推測される値であり、試験などにより判断基準が設定される。ここで、判定領域１０２，１０３における発塵状態の量が判定値より多いと判定（Ｙｅｓ）されると、灰から発塵状態であると判定し、ステップＳ１４にて、制御装置６５は、発塵状態に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。即ち、制御装置６５は、流量調整弁９５の開度を所定値だけ大きくすることで、現在の加湿量Ｑ_ｎ（初期加湿量Ｑ_０）に対して基準増加量Δｑだけ増加させる。すると、各散水ノズル９４からの散水量が均一に増加される。

なお、加湿装置６３による加湿量が増加されてから、灰排出部７２での発塵や飛散の抑制の効果が発揮されるまで時間差が発生することから、このステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、この時間差を考慮した所定時間ごとに実行される。即ち、所定時間ごとに実行されるステップＳ１１からステップＳ１３までの処理で、灰排出部７２での発塵や飛散が継続していれば、ステップＳ１４にて、現在の加湿量Ｑ_ｎに基準増加量Δｑを増加させる処理を繰り返し行う。

一方、加湿量を増加させる処理を繰り返し行うことで、灰排出部７２での灰の発塵状態がなくなるとステップＳ１４の処理をやめる。即ち、ステップＳ１３にて、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態を検出しない、つまり、判定領域１０２，１０３における発塵状態の量が判定値以下であると判定（Ｎｏ）すると、ステップＳ１５にて、制御装置６５は、発塵状態に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。即ち、制御装置６５は、流量調整弁９５の開度を所定値だけ小さくすることで、現在の加湿量Ｑ_ｎに対して例えば基準減少量Δｑ／２だけ減少させる。すると、各散水ノズル９４からの散水量が均一に減少される。現在の加湿量Ｑ_ｎに対して基準増加量Δｑを増加させる処理に対して、基準減少量は基準増加量Δｑより少なくして、例えば基準減少量をΔｑ／２として緩やかに減少することで、加湿量の増減をハンチングさせることなく、調整を容易にして適値への収束を容易にする。

そして、加湿装置６３による加湿量が減少されてから、灰排出部７２での灰の発塵状態が変化するまで時間差が発生することから、このステップＳ１１からステップＳ１４までの処理は、この時間差を考慮した所定時間ごとに実行される。即ち、所定時間ごとに実行されるステップＳ１１からステップＳ１３までの処理で、灰排出部７２での灰の発塵状態がなければ、ステップＳ１５にて、現在の加湿量Ｑ_ｎに基準減少量Δｑ／２を減少させる処理を繰り返し行う。

図５は、灰処理装置による加湿量の調整量を表すグラフである。

発塵状態にあると判断して加湿装置６３により加湿量を増加させることで、時間ｔ１にて、灰排出部７２での灰の発塵状態がなくなると判断すると、ここから所定時間ごとに現在の加湿量Ｑ_ｎに基準減少量Δｑ／２を減少させていく。そして、加湿装置６３により加湿量を減少させることで、時間ｔ２にて、灰排出部７２で発塵状態にあると判断すると、ここから所定時間ごとに現在の加湿量Ｑ_ｎに基準増加量Δｑを増加させていく。その後、時間ｔ３，ｔ４，ｔ５にて、時間ｔ１，ｔ２，ｔ１と同様の処理を実行していくことで、調整を容易にして適値への収束を容易にする。このとき、時間ｔ１から時間ｔ２の間で基準減少量Δｑの値を減少させる、すなわち、時間ｔ１から時間ｔ２の間で減少させる基準減少量Δｑ／２を徐々に小さくしたり、時間ｔ２から時間ｔ３の間で増加させる基準増加量Δｑを徐々に小さくしたりすることで、加湿装置６３による加湿量の変動をさらに小さくし、追加する基準増加・減少量であるΔｑ＝０に近づけていくことが望ましい。

なお、加湿装置６３による加湿量の調整方法は、上述したものに限定されるものではない。図６は、灰処理装置による加湿量の別の調整方法による調整量を表すグラフである。

図６に示すように、検出器６４は、灰排出部７２における灰の発塵状態の量を検出可能であり、制御装置６５は、灰の発塵状態の量が減少するように加湿装置６３による加湿量をＰＩＤ制御する。即ち、図６の点線は、図５で上述したように、発塵状態があると加湿量を増加していき、発塵状態がなくなると加湿量を減少していく制御である。一方、図６の実線は、発塵状態の量を定量的に把握することで、この発塵状態の量が０となる加湿量を基準として許容可能な発塵状態の量を設定し、許容可能な発塵状態の量以下となるように加湿量を増加させていく制御である。即ち、加湿量Ｑが、発塵状態の量が下がるが過剰な加湿量Ｑ_ｕと、発塵状態の量が許容上限となる加湿量Ｑ_dとの間に維持されるようにする。

このように第１実施形態の灰処理装置にあっては、中空形状をなして灰投入部７１および灰排出部７２を有するケーシング６１と、灰投入部７１からケーシング６１の内部に投入された灰を撹拌しながら灰排出部７２側に搬送する搬送装置６２と、ケーシング６１の内部にある灰に散水して加湿する加湿装置６３と、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態もしくは発塵状態の量を検出する検出器６４と、検出器６４が検出した灰の発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する制御装置６５とを備える。

従って、灰が灰投入部７１からケーシング６１の内部に投入されると、搬送装置６２が投入された灰を撹拌し、また灰排出部７へと搬送すると共に、加湿装置６３が搬送される灰に散水して加湿して湿灰とし、加湿された湿灰が灰排出部７２から排出される。このとき、検出器６４は、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態の発生を検出し、制御装置６５に出力する。制御装置６５は、検出器６４が検出した灰の発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。そのため、灰に対する加湿量を最適値に調整することで灰の発塵や飛散を抑制することができる。

第１実施形態の灰処理装置では、加湿装置６３は、灰の搬送方向に所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズル９４を有し、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態もしくは発塵状態の量を検出すると、複数の散水ノズル９４の散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させる。従って、灰に対する過剰な散水を抑制しながら、灰の発塵や飛散を抑制することができる。

第１実施形態の灰処理装置では、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態を検出しないときは、複数の散水ノズル９４の散水量を基準増加量より少ない予め設定された基準減少量だけ減少させる。従って、灰に過剰な散水を行うことを抑制し、灰の発塵や飛散の変動を小さくして散水量を低減することができる。

第１実施形態の灰処理装置では、検出器６４は、灰の発塵状態の量を検出可能であり、制御装置６５は、灰の発塵や飛散量が減少するように加湿装置６３による加湿量、すなわち複数の散水ノズル９４の散水量をＰＩＤ制御する。従って、加湿量の大幅な増加や減少をなくして適度な加湿量により灰の発塵や飛散を抑制することができる。

第１実施形態の灰処理装置では、検出器６４は、灰排出部７２から排出される灰の近傍を撮影するカメラであり、制御装置６５は、検出器（カメラ）６４の撮影画像に基づいて不定形物を発塵状態であると判定する。従って、発塵や飛散の検出精度を向上することができる。

また、第１実施形態の灰処理方法にあっては、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態もしくは発塵状態の量を検出する工程と、検出された灰の発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する工程とを有する。従って、灰の発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿量を調整するため、灰に対する加湿量を最適値に調整することで灰の発塵や飛散を抑制することができる。

また、第１実施形態のボイラにあっては、灰処理装置６０を備える。従って、灰処理装置６０が灰に対する加湿量を最適値に調整して発塵や飛散を抑制することから、ボイラ１０の健全な運用を可能とすることができる。

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態の灰処理装置を表す概略構成図、図８は、第２実施形態の灰処理装置による加湿量(散水量)の調整方法を表すフローチャートである。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、灰処理装置６０Ａは、ケーシング６１と、搬送装置６２と、加湿装置６３Ａと、検出器６４と、制御装置６５とを備える。ここで、ケーシング６１、搬送装置６２、検出器６４は、第１実施形態と同様であることから説明は省略する。

加湿装置６３Ａは、ケーシング６１の内部で搬送装置６２により撹拌し、また灰排出部７２へと搬送される灰に散水して加湿する。加湿装置６３Ａは、水タンク９１と、給水ライン９２と、複数の給水分岐ライン９３と、複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆと、流量調整弁９５と、複数の流量調整弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆとを有する。給水ライン９２は、一端部が水タンク９１に連結され、他端部側に複数の給水分岐ライン９３の一端部が所定間隔を空けて連結される。複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆは、ケーシング６１の天井部の下面に固定され、複数の給水分岐ライン９３の他端部が連結される。流量調整弁９５は、給水ライン９２に設けられ、給水量を調整可能である。複数の流量調整弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆは、各給水分岐ライン９３に設けられ、給水量を調整可能である。

そのため、必要な給水量に合わせて流量調整弁９５を所定開度に調整し、複数の流量調整弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆを開放すると、水タンク９１の水が給水ライン９２および各給水分岐ライン９３を通して各散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆに供給される。すると、この各散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆからケーシング６１の内部で搬送装置６２により撹拌されながら搬送される灰の上方に散水され、灰が加湿される。また、流量調整弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆの開度を調整することで、各散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆからケーシング６１の内部灰に散水される給水量が調整される。

制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態の発生を検出すると、複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆのうちの、少なくとも灰排出部７２に最も近い散水ノズル９４ｆを含む灰の搬送方向の下流側における散水ノズルとして、例えば散水ノズル９４ｅ，９４ｆの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させる。一方、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態を検出しないと、少なくとも灰排出部７２に最も近い散水ノズル９４ｆを含む灰の搬送方向の下流側における散水ノズルとして、例えば散水ノズル９４ｅ，９４ｆの散水量を基準増加量より少ない予め設定された基準減少量だけ減少させる。

なお、複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆのうちの灰の搬送方向の下流側における散水ノズルは、２個の散水ノズル９４ｅ，９４ｆに限るものではなく、例えば、散水ノズル９４ｆだけであってもよく、散水ノズル９４ｄ，９４ｅ，９４ｆであってもよい。

そのため、灰処理装置６０が作動すると、灰が灰投入部７１からケーシング６１の内部に投入され、搬送装置６２は、ケーシング６１の内部に投入された灰を撹拌し、また灰排出部７２へと搬送する。また、加湿装置６３は、ケーシング６１の内部で搬送される灰に上方から散水して加湿する。ケーシングの内部で加湿された湿灰は、灰排出部７２からトラック７５に排出される。

このとき、加湿装置６３による加湿量Ｑは、初期加湿量Ｑ_０に設定される。図８に示すように、ステップＳ２１にて、検出器（カメラ）６４は、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態の発生を検出する。ステップＳ２２にて、制御装置６５は、カメラが撮影した画像１０１に基づいて、判定領域１０２，１０３での不定形物を確認する。

ステップＳ２３にて、制御装置６５は、画像１０１における判定領域１０２，１０３に不定形物が発塵状態であるかどうかを判定する。具体的には、判定領域１０２，１０３における不定形物の量（発塵状態の量）が予め設定された判定値より多いかどうかを判定する。ここで、判定領域１０２，１０３における発塵状態の量が判定値より多いと判定（Ｙｅｓ）されると、灰から発塵状態があると判定し、ステップＳ２４にて、制御装置６５は、発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。即ち、制御装置６５は、流量調整弁９５の開度を所定値だけ大きくすると共に、少なくとも灰排出部７２に最も近い流量調整弁１１１ｆを含む下流側の例えば流量調整弁１１１ｅ，１１１ｆの開度を所定値だけ大きくすることで、現在の加湿量Ｑ_ｎ（初期加湿量Ｑ_０）に対して基準増加量Δｑだけ増加させる。すると、少なくとも灰排出部７２に最も近い散水ノズル９４ｆを含む下流側の例えば散水ノズル９４ｅ，９４ｆからの散水量だけが均一に増加される。

一方、加湿量を増加させる処理を実行することで、灰排出部７２での灰の発塵や飛散がなくなり発塵状態でないと判断されるとステップＳ２４の処理をやめる。即ち、ステップＳ２３にて、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵や飛散を検出しない、つまり、判定領域１０２，１０３における発塵状態の量が判定値以下であると判定（Ｎｏ）すると、ステップＳ２５にて、制御装置６５は、発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。即ち、制御装置６５は、流量調整弁９５の開度を所定値だけ小さくすると共に、少なくとも灰排出部７２に最も近い散水ノズル９４ｆを含む下流側の例えば流量調整弁１１１ｅ，１１１ｆの開度を所定値だけ小さくすることで、現在の加湿量Ｑ_ｎに対して基準減少量Δｑ／２だけ減少させる。すると、下流側の散水ノズル９４ｅ，９４ｆからの散水量が均一に減少される。

なお、制御装置６５は、下流側の散水ノズル９４ｅ，９４ｆからの散水量だけを増加させたり、減少させたりしたが、この方法に限定されるものではない。例えば、複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆのうち、上流側の散水ノズル９４ａの散水量に対して下流側の散水ノズル９４ｂから９４ｆの加湿量(散水量)が徐々に多くなるように調整してもよい。

このように第２実施形態の灰処理装置では、加湿装置６３は、灰の搬送方向に所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆを有し、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態の発生を検出すると、複数の散水ノズル９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆのうちの、少なくとも灰排出部７２に最も近い散水ノズル９４ｆを含む灰の搬送方向の下流側における例えば散水ノズル９４ｅ，９４ｆの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させる。従って、灰排出部７２に近い灰に対してより多く加湿することとなり、灰の発塵や飛散を迅速に抑制することができる。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態の灰処理装置を表す概略構成図である。なお、第３実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図２を用いて説明し、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図２に示すように、制御装置６５は、加湿装置６３による加湿量(散水量)と検出器６４が検出した発塵状態もしくは発塵状態の量との関係に基づいて加湿装置６３による最適加湿量を設定する。

灰処理装置６０が作動すると、灰が灰投入部７１からケーシング６１の内部に投入され、搬送装置６２は、ケーシング６１の内部に投入された灰を撹拌し、また灰排出部７２へと搬送する。また、加湿装置６３は、ケーシング６１の内部で搬送される灰に上方から散水して加湿する。ケーシング６１の内部で加湿された湿灰は、灰排出部７２からトラック７５に排出される。

このとき、加湿装置６３による加湿量Ｑは、予め設定された初期加湿量Ｑ_０に設定される。図９に示すように、ステップＳ３１にて、検出器（カメラ）６４は、灰排出部７２から排出される灰の発塵状態を検出する。ステップＳ３２にて、制御装置６５は、カメラが撮影した画像１０１に基づいて、判定領域１０２，１０３での不定形物を確認する。

ステップＳ３３にて、制御装置６５は、画像１０１における判定領域１０２，１０３に不定形物が発塵状態にあるかどうかを判定する。具体的には、判定領域１０２，１０３における不定形物の量（発塵状態の量）が予め設定された判定値より多いかどうかを判定する。ここで、判定領域１０２，１０３における発塵状態の量が判定値より多いと判定（Ｙｅｓ）されると、灰の発塵状態にあると判定し、ステップＳ３４にて、制御装置６５は、発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。即ち、制御装置６５は、流量調整弁９５の開度を所定値だけ大きくすることで、現在の加湿量Ｑ_ｎ（初期加湿量Ｑ_０）に対して基準増加量Δｑだけ増加させる。すると、各散水ノズル９４からの散水量が均一に増加される。

一方、ステップＳ３３にて、制御装置６５は、検出器６４が灰の発塵状態を検出しない、つまり、判定領域１０２，１０３における発塵状態の量が判定値以下であると判定（Ｎｏ）すると、ステップＳ３５にて、制御装置６５は、発塵状態もしくは発塵状態の量に基づいて加湿装置６３による加湿量を調整する。即ち、制御装置６５は、流量調整弁９５の開度を所定値だけ小さくすることで、現在の加湿量Ｑ_ｎに対して基準減少量Δｑ／２だけ減少させる。すると、各散水ノズル９４からの散水量が均一に減少される。

そして、ステップＳ３６にて、制御装置６５は、灰排出部７２における開閉弁７４が閉止されたかどうかを判定する。ここで、灰排出部７２における開閉弁７４が開放されたままであると判定（Ｎｏ）されると、変更をしないでスタートへ戻る。一方、灰排出部７２における開閉弁７４が閉止されたと判定（Ｙｅｓ）されると、ステップＳ３７にて、ここまでの調整した加湿装置６３の加湿量と、検出器６４が検出した発塵状態（発塵状態の量）との関係に基づいて加湿装置６３による最適加湿量を設定する。

ここで設定した最適加湿量は、次回、灰排出部７２における開閉弁７４が開放されて灰排出部７２からの灰の払い出しが再開されたとき、加湿量の初期値として設定される。また、制御装置６５は、今回処理した灰の種類を把握しているときは、特定の種類の灰と最適加湿量との関係を記憶しておき、同じ種類の灰を処理するとき、この最適加湿量を初期値として設定してもよい。

第３実施形態の灰処理装置では、制御装置６５は、加湿装置６３による加湿量と検出器６４が検出した発塵状態もしくは発塵状態の量との関係に基づいて加湿装置６３による最適加湿量を設定する。従って、次回の灰排出部７２からの灰の払い出し時に、前回の灰排出部７２からの灰の払い出し時に設定した最適加湿量を初期値に設定することができ、加湿量調整を安定して行うことができる。

１０ ボイラ
１１ 火炉
１２ 燃焼装置
１３ 煙道
２１，２２，２３，２４，２５ 燃焼バーナ
２６，２７，２８，２９，３０ 微粉燃料供給管
３１，３２，３３，３４，３５ 粉砕機
６０，６０Ａ 灰処理装置
６１ ケーシング
６２ 搬送装置
６３，６３Ａ 加湿装置
６４ 検出器
６５ 制御装置
７１ 灰投入部
７２ 灰排出部
７３，７４ 開閉弁
７５ トラック
８１ 駆動モータ
８２ 伝達装置
８３，８４ 回転軸
８５，８６ パドル
９１ 水タンク
９２ 給水ライン
９３ 給水分岐ライン
９４，９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ，９４ｅ，９４ｆ 散水ノズル
９５ 流量調整弁
９６ 開閉弁
１０１ 画像
１０２，１０３ 判定領域
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１１ｅ，１１１ｆ 流量調整弁

Claims (8)

1. 中空形状をなして灰投入部および灰排出部を有するケーシングと、
   前記灰投入部から前記ケーシングの内部に投入された灰を撹拌する搬送装置と、
   前記ケーシングの内部にある灰に散水して加湿する加湿装置と、
   前記灰排出部から排出される灰の飛散を生じる発塵状態を検出する検出器と、
   前記検出器が検出した前記発塵状態に基づいて前記加湿装置による加湿量を調整する制御装置と、
   を備え、
   前記加湿装置は、所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズルを有し、前記制御装置は、前記検出器が灰の前記発塵状態を検出すると、前記複数の散水ノズルの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させると共に、
   前記制御装置は、前記検出器が灰の前記発塵状態を検出しないと、前記複数の散水ノズルの少なくとも一つの散水量を前記基準増加量より少ない予め設定された基準減少量だけ減少させる、
   ことを特徴とする灰処理装置。
2. 前記加湿装置は、所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズルを有し、前記制御装置は、前記検出器が灰の前記発塵状態を検出すると、前記複数の散水ノズルのうち、少なくとも前記灰排出部に最も近い前記散水ノズルの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させることを特徴とする請求項１に記載の灰処理装置。
3. 前記加湿装置は、灰の搬送方向に所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズルを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の灰処理装置。
4. 前記検出器は、灰の飛散を生じる発塵状態の量を検出可能であり、前記制御装置は、前記発塵状態の量が減少するように前記加湿装置による加湿量をＰＩＤ制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の灰処理装置。
5. 前記制御装置は、前記加湿装置による加湿量と前記発塵状態の量との関係に基づいて前記加湿装置による最適加湿量を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の灰処理装置。
6. 前記検出器は、前記灰排出部から排出される灰の近傍を撮影するカメラであり、前記制御装置は、前記カメラの撮影画像に基づいて不定形物を灰の飛散を生じる発塵状態と判定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の灰処理装置。
7. 中空形状をなして灰投入部および灰排出部を有するケーシングと、
   前記灰投入部から前記ケーシングの内部に投入された灰を撹拌する搬送装置と、
   前記ケーシングの内部の灰に対して加湿する加湿装置と、
   を備える灰処理装置において、
   前記灰排出部から排出される灰の飛散を生じる発塵状態を検出する工程と、
   検出された前記発塵状態に基づいて前記加湿装置による加湿量を調整する工程と、
   を有し、
   前記加湿装置は、所定間隔を空けて設けられる複数の散水ノズルを有し、灰の前記発塵状態を検出すると、前記複数の散水ノズルの散水量を予め設定された基準増加量だけ増加させると共に、
   灰の前記発塵状態を検出しないと、前記複数の散水ノズルの少なくとも一つの散水量を前記基準増加量より少ない予め設定された基準減少量だけ減少させる、
   ことを特徴とする灰処理方法。
8. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の灰処理装置を備えることを特徴とするボイラ。

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