JP7379944B2 - 旋回燃焼ボイラの運転方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態について、粉体燃料としての微粉炭を燃焼させる旋回燃焼ボイラを備える、石炭火力発電設備を例に挙げて、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る石炭火力発電設備1を示す概略図である。石炭火力発電設備1は、図1に示すように、石炭バンカ10と、給炭機15と、微粉炭機20と、微粉炭供給管30と、燃焼ボイラ40と、燃焼ボイラ40の下流側に設けられる排気通路50と、この排気通路50に設けられる脱硝装置60、空気予熱器70、熱回収用ガスヒータ80、電気集塵装置90、誘引通風機210、湿式脱硫装置220と、再加熱用ガスヒータ230、脱硫通風機240、及び煙突250と、を備える。
微粉炭機20は、給炭機15から供給された石炭を粉砕して粉体燃料としての微粉炭を製造する。微粉炭機20としては、ローラミル、チューブミル、ボーラミル、ビータミル、インペラーミル等が用いられる。
旋回燃焼ボイラ40は、バーナbを備え、微粉炭機20から供給される微粉炭を、強制的に供給される空気と共に燃焼させる。旋回燃焼ボイラ40で発生した石炭灰(クリンカアッシュ)は、ボイラ底部に落下し、回収される。
石炭火力設備1における旋回燃焼ボイラ40の構成及び運転方法の詳細については後述する。
次に、石炭火力設備1における旋回燃焼ボイラ40(以下、単に「ボイラ」と記載する場合がある)の構成の詳細について、図2を用いて説明する。図2は、ボイラ40の付近を拡大して示す概略図である。
ここで、各段に配置される複数のバーナからなるバーナ群b1~b6に対しては、1の供給元である、一つの微粉炭機から微粉炭が供給される。例えば、段S1に配置されるバーナ群b1には、一つの微粉炭機21が、微粉炭供給管31を通じて接続され、微粉炭機21から微粉炭が供給される。
バーナ群b1~b6は、微粉炭機21~26から供給される微粉炭と、空気との混合気をバーナーゾーン41aに噴出し、微粉炭を燃焼させる。複数のバーナが配置される各段の構成の詳細については後述する。
次に、複数のバーナが配置される各段の構成について、段S4を例に挙げ、図3を用いて説明する。図3は、段S4を模式的に示す平面図である。
なお、段S4を例に挙げて説明するが、他の段も段S4とほぼ同様の構成を有する。
例えば、微粉炭供給管34bは、分配器D2に接続され、分配器D2の上流側は1本の供給管であるが、分配器D2の下流側はバーナb43側供給管とバーナb44側供給管からなる2本の供給管に分岐している。バーナb43側供給管と、バーナb44側供給管とは、それぞれバーナb43、バーナb44に接続される。
なお、図3におけるバーナb41~b48は、図2におけるバーナ群b4に対応し、図3における微粉炭供給管34a、34b、34c、34dは、図2における微粉炭供給管34に対応する。
バーナb41、b42、b43、b44により生成する火炎F1、F2、F3、F4と、バーナb45、b46、b47、b48により生成する火炎F5、F6、F7、F8は、協働してボイラ40の中央部付近にそれぞれファイヤーボールを形成する。つまり、本実施形態のボイラ40では各段に2つのファイヤーボールが形成される。各段に形成されるファイヤーボールは、旋回流となって、ボイラ40内で周方向に旋回しながら上昇する。
次に、本実施形態に係る、故障発生時のボイラ40の運転方法について説明する。
従来、例えば段S4を構成する1のバーナb44や、分配器D2とバーナb44とを接続する微粉炭供給管34bに故障が発生し、バーナb44の運転を継続できない場合、微粉炭機24からバーナb41~b48に対する微粉炭の供給を停止させ、段S4全体の運転を停止させていた。微粉炭機24はバーナb41~b48と接続されているが、個別のバーナに対する微粉炭の供給を停止できる構成にはなっていないためである。また、旋回燃焼ボイラを構成するある段のバーナのうち1つを停止させれば、その段に生成する火炎の数が1つ減少するため、ファイヤーボールのアンバランスにより、安定してボイラ40を運転できないと考えられていたためである。
また、他のバーナに対しては、閉塞箇所Cを閉塞した状態で微粉炭機24から微粉炭を供給し、段S4の運転を行う。
次に、段S4の1のバーナb44に対する微粉炭の供給路である微粉炭供給管34bを閉塞する閉塞箇所Cの詳細について、図4を用いて説明する。
図4に示すように、微粉炭供給管34bの閉塞箇所Cでは、微粉炭供給管34bを構成する配管の一部を分断して取り外し、開口部A1と、開口部A2とが設けられる。
開口部A1は、微粉炭の供給側、すなわち、微粉炭機24から微粉炭を分配して供給する分配器D2側の開口部である。開口部A1には、閉塞材Oが配置される。閉塞材Oは、開口部A1を閉塞し、微粉炭機24からの微粉炭の供給を停止できるものであればよい。例えば図4に示すように、開口部A1を覆うように配置され、開口部A1に設けられたフランジに対し、ボルトやナット等の金具で取り付け固定される金属板が用いられる。
更に、段S4に対する供給量を低減させた分、他の段に対する微粉炭の供給量を増加させてボイラ40の運転を行うことが好ましい。これにより、出力(負荷)を低下させずに石炭火力発電設備1を運用できる。
また、ボイラ40が予備用の段として設けられた段を備える場合、該予備用の段を定常時に運転し、故障が発生した段S4を代わりに予備用の段として用いることが好ましい。
以下の表1に、段S4の1のバーナに対する微粉炭の供給を停止させて、ボイラ40の運転を行った際の、運転データを示す。なお、ユニット負荷は全て1000MWとした。
表1に示す通り、No.1及びNo.4の運転条件では、1のバーナに対する微粉炭の供給を停止させた段S4以外の段を使用して運転を行っている。
これに対し、No.2、No.3、No.5、No.6の運転条件では、段S4と、その他の段を同時に使用して運転を行っている。また、段S4に対する給炭量を、No.2及びNo.3では30t/hとし、No.5及びNo.6では40t/hとしている。
なお、定常時の段S4に対する微粉炭の供給量は70t/h程度である。
表1に示す各測定項目は、それぞれ以下の内容を示す。
ECO出口O2(%)は、節炭器41d、41eの出口側で測定した酸素濃度を示す。
脱硝入口換算NOx(ppm)は、脱硝装置60の入口側のNOx濃度の換算値を示す。
ボイラ出口主蒸気温度(℃)は、第一の過熱器41bで過熱されて高圧タービンに送られる蒸気の温度を示す。
再熱蒸気温度(℃)は、高圧タービンから発生する蒸気が、中圧タービンへ送られる際に再加熱される蒸気の温度を示す。
SHスプレイ流量(t/h)及びRHスプレイ流量(t/h)は、それぞれ主蒸気温度及び再熱蒸気温度を適正範囲に制御するために噴射される冷却水の流量を示す。
SC弁開度(%)は、スプレイ水調整弁の開度を示す。
従って、1のバーナに対する微粉炭の供給を停止させた段S4に対して、定常時よりも給炭量を低減させ、例えば70t/hから30t/h又は40t/hへ低減させて運転を行うことで、燃焼安定性を維持してボイラ40の運転を行えることが明らかである。
40 旋回燃焼ボイラ
b バーナ
S1~S6 段
A1、A2 開口部
O 閉塞材
Claims (4)
- 複数の段にそれぞれ複数配置されるバーナにより、粉体燃料が燃焼されて前記複数の段の各々に1又は複数のファイヤーボールが形成される旋回燃焼ボイラの運転方法であって、
1の段に配置される複数の前記バーナのうち、1のバーナ及び/又は前記1のバーナに粉体燃料を供給する供給路に故障が発生した場合、前記1のバーナに対する粉体燃料の供給を停止させて前記1の段の運転を行い、
前記供給路の一部に閉塞材を配置して、前記1のバーナに対する粉体燃料の供給を停止させ、
前記供給路を途中で分断して、供給側の開口部と、バーナ側の開口部と、を設け、前記閉塞材は、前記供給側の開口部に配置されるとともに、前記バーナ側の開口部は大気開放される、旋回燃焼ボイラの運転方法。 - 前記1の段に配置される複数の前記バーナに対し、1の供給元から前記供給路を通じて粉体燃料が供給される、請求項1に記載の旋回燃焼ボイラの運転方法。
- 前記1の段への粉体燃料の供給量を、定常時の供給量よりも低減させて運転を行う、請求項1又は2に記載の旋回燃焼ボイラの運転方法。
- 前記1の段を、予備用の段として用いる、請求項1~3いずれかに記載の旋回燃焼ボイラの運転方法。
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