JP7395314B2 - 安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラム - Google Patents

Description

本開示は、安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラムに関するものである。

従来、石炭やバイオマス燃料等の固体燃料（炭素含有固体燃料）は、粉砕機（ミル）で所定粒径範囲内の微粉状に粉砕して、燃焼装置へ供給される。ミルは、回転テーブルへ投入された石炭やバイオマス燃料等の固体燃料を、回転テーブルとローラとの間に挟み込むことで粉砕する。そして、回転テーブルの外周から供給される搬送ガスによって、粉砕されて微粉状となった燃料を分級機へ搬送する。分級機では所定粒径範囲内の微粉燃料を選別し、ボイラへ搬送して燃焼装置で燃焼させている。火力発電プラントでは、ボイラで燃焼して生成された燃焼ガスとの熱交換により蒸気を発生させ、該蒸気により蒸気タービンを回転駆動して、蒸気タービンに接続した発電機を回転駆動することで発電が行われる。

ミルでは、供給される搬送ガスによって、燃料の搬送（排出）と併せて燃料の乾燥を行っている。搬送ガスは、温度の高い熱ガスと温度の低い冷ガスとを混合して、燃料の乾燥に必要な温度及び燃料の搬送に必要な流量が調整されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

特開２０１８－１２３９９３号公報 特許第５６８２２５２号公報

しかしながら、ミルにおいて例えば水分含有量の多い固体燃料（例えばバイオマス燃料）を使用する場合には、粉砕した固体燃料の乾燥に伴う気化熱によって搬送ガスの温度が大幅に低下し、搬送ガスのミル出口温度が低下する場合がある。このような場合には、適切なミル出口温度に管理するために、搬送ガスの温度を上昇させる処置が行われる。具体的には、搬送ガスは、熱ガスと冷ガスの混合により供給されることから、熱ガスの流量を増加させる処理が行われる。しかし、搬送ガスのミル入口温度が上昇し過ぎると、ミル内での固体燃料の着火防止のために、熱ガスの供給を停止（遮断）させるインターロックが動作する場合がある。このような場合には、冷ガスのみの供給となるため搬送ガス流量が低下し、ミルにおける燃料の搬送不良（ミル内での燃料蓄積）を防止するために、ミルの運転を停止（緊急停止）させるインターロックが動作して固体燃料を粉砕した微粉燃料の供給が停止する可能性がある。このように、特に水分含有量の多い固体燃料では、ミル入口温度上昇を伴う搬送ガスを調整した結果、搬送ガス流量が低下してインターロックが動作してしまうというインターロック動作（保護動作）の連鎖的発生が生ずる可能性がある。ミルの運転が停止した場合には、ボイラへの燃料供給ができなくなるため、ボイラ出力の低下等、発電プラントの安定運転に支障をきたす可能性があった。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安定運転を継続的に行うことのできる安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラムを提供することを目的とする。

本開示の第１態様は、固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御システムであって、前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止部と、前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行部と、を備え、前記実行部は、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行し、前記実行部は、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行する安定運転制御システムである。

本開示の第２態様は、固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御方法であって、前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止工程と、前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行工程と、を有し、前記実行工程において、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行し、前記実行工程において、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行する安定運転制御方法である。

本開示の第３態様は、固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御プログラムであって、前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止処理と、前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行処理と、をコンピュータに実行させ、前記実行処理において、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行し、前記実行処理において、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行する安定運転制御プログラムである。

本開示によれば、安定運転を継続的に行うことができるという効果を奏する。

本開示の一実施形態に係る固体燃料粉砕装置およびボイラを示す構成図である。 本開示の一実施形態に係る制御部のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る制御部が備える機能を示した機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係る制御部による温度低減モード実行処理のフローチャートを示した図である。 参考例における動作の流れを示した図である。

以下に、本開示に係る安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、安定運転制御システムが発電プラント１の固体燃料粉砕装置１００に適用される場合について説明する。

本実施形態に係る発電プラント１は、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、一例として石炭やバイオマス燃料等の固体燃料（炭素含有固体燃料）を粉砕し、微粉燃料を生成してボイラ２００のバーナ部（燃焼装置）２２０へ供給する装置である。図１に示す固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕装置１００を備えるものであるが、１台のボイラ２００の複数のバーナ部２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕装置１００を備えるシステムとしてもよい。

本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、ミル（粉砕部）１０と、給炭機（燃料供給機）２０と、送風部（搬送ガス供給部）３０と、状態検出部（状態検出装置）４０と、制御部（制御装置）６０とを備えている。
なお、本実施形態では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示している。

ボイラ２００に供給する石炭やバイオマス燃料等の固体燃料を微粉状の固体燃料である微粉燃料へと粉砕するミル１０は、石炭のみを粉砕する形式であっても良いし、バイオマス燃料のみを粉砕する形式であっても良いし、石炭とともにバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよく、固体燃料の種類は限定されない。ここで、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などであり、ここに提示したものに限定されることはない。バイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。

ミル１０は、ハウジング１１と、回転テーブル（テーブル）１２と、ローラ（粉砕ローラ）１３と、駆動部１４と、回転式分級機（分級機）１６と、燃料供給部１７と、回転式分級機１６を回転駆動させるモータ１８とを備えている。
ハウジング１１は、鉛直方向に延びる筒状に形成されるとともに、回転テーブル１２とローラ１３と回転式分級機１６と、燃料供給部１７とを収容する筐体である。ハウジング１１の天井部４２の中央部には、燃料供給部１７が取り付けられている。この燃料供給部１７は、バンカ２１から導かれた固体燃料をハウジング１１内に供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向に沿って配置され、下端部がハウジング１１内部まで延設されている。

ハウジング１１の底面部４１付近には駆動部１４が設置され、この駆動部１４から伝達される駆動力により回転する回転テーブル１２が回転自在に配置されている。
回転テーブル１２は、平面視円形の部材であり、燃料供給部１７の下端部が対向するように配置されている。回転テーブル１２の上面は、例えば、中心部が低く、外側に向けて高くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に曲折した形状をなしていてもよい。燃料供給部１７は、固体燃料（本実施形態では例えば石炭やバイオマス燃料）を上方から下方の回転テーブル１２に向けて供給する。回転テーブル１２は燃料供給部１７から供給された固体燃料をローラ１３との間で粉砕するもので、粉砕テーブルとも呼ばれる。

固体燃料が燃料供給部１７から回転テーブル１２の中央へ向けて投入されると、回転テーブル１２の回転による遠心力によって固体燃料は回転テーブル１２の外周側へと導かれ、ローラ１３との間に挟み込まれて粉砕される。粉砕された固体燃料は、搬送ガス流路１００ａから導かれた搬送ガス（一次空気）によって上方へと吹き上げられ、回転式分級機１６へと導かれる。すなわち、回転テーブル１２の外周には、搬送ガス流路１００ａから流入する搬送ガスをハウジング１１内の回転テーブル１２の上方の空間に流出させる吹出口（図示省略）が設けられている。吹出口にはベーン（図示省略）が設置されており、吹出口から吹き出した搬送ガスに旋回力を与える。ベーンにより旋回力が与えられた搬送ガスは、旋回する速度成分を有する気流となって、回転テーブル１２上で粉砕された固体燃料をハウジング１１内の上方の回転式分級機１６へと導く。なお、搬送ガスに混合した固体燃料の粉砕物のうち、所定粒径より大きいものは回転式分級機１６により分級されて、または、回転式分級機１６まで到達することなく、落下して回転テーブル１２に戻されて、再びローラ１３との間で粉砕される。すなわち、固体燃料は搬送ガスによる搬送力によって、出口側（回転式分級機１６）へ搬送される。

ローラ１３は、燃料供給部１７から回転テーブル１２に供給された固体燃料を粉砕する回転体である。ローラ１３は、回転テーブル１２の上面に押圧されて回転テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕する。図１では、ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、回転テーブル１２の上面を押圧するように、周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ１３が対向して配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つのローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つのローラ１３が回転テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、回転テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。

ローラ１３は、ジャーナルヘッド４５によって、上下に揺動可能となっており、回転テーブル１２の上面に対して接近離間自在に支持されている。ローラ１３は、外周面が回転テーブル１２の上面に接触した状態で、回転テーブル１２が回転すると、回転テーブル１２から回転力を受けて連れ回りするようになっている。燃料供給部１７から固体燃料が供給されると、ローラ１３と回転テーブル１２との間で固体燃料が押圧されて粉砕されて、微粉燃料となる。

ジャーナルヘッド４５の支持アーム４７は、中間部が水平方向に沿った支持軸４８によって、ハウジング１１の側面部に支持軸４８を中心としてローラ１３を上下方向に揺動可能に支持されている。また、支持アーム４７の鉛直上側にある上端部には、押圧装置４９が設けられている。押圧装置４９は、ハウジング１１に固定され、ローラ１３を回転テーブル１２に押し付けるように、支持アーム４７等を介してローラ１３に荷重（粉砕荷重）を付与する。

駆動部１４は、回転テーブル１２に駆動力を伝達し、回転テーブル１２を中心軸（回転軸）回りに回転させる装置である。駆動部１４は、回転テーブル１２を回転させる駆動力を発生する。

回転式分級機１６は、ハウジング１１の上部に設けられ中空状の略逆円錐形状の外形を有している。回転式分級機１６は、その外周位置に上下方向に延在する複数のブレード１６ａを備えている。各ブレード１６ａは、回転式分級機１６の中心軸線周りに所定の間隔（均等間隔）で設けられている。また、回転式分級機１６は、回転数（分級機回転数）により、ローラ１３により粉砕された固体燃料を所定粒径（例えば、石炭では７０～１００μｍ）より大きいもの（以下、所定粒径を超える粉砕された固体燃料を「粗粉燃料」という。）と所定粒径以下のもの（以下、所定粒径以下の粉砕された固体燃料を「微粉燃料」という。）に分級する装置である。回転により分級する回転式分級機１６は、ロータリセパレータとも呼ばれ、制御部６０によって制御されるモータ１８により回転駆動力を与えられ、ハウジング１１の上下方向に延在する円筒軸（図示省略）を中心に燃料供給部１７の周りを回転する。

回転式分級機１６に到達した粉砕された固体燃料において、ブレード１６ａの回転により生じる遠心力と、搬送ガスの気流による向心力との相対的なバランスにより、大きな径の粗粉燃料は、ブレード１６ａによって叩き落とされ、回転テーブル１２へと戻されて再び粉砕され、微粉燃料はハウジング１１の天井部４２にある出口１９に導かれる。
回転式分級機１６によって分級された微粉燃料は、出口１９から供給流路１００ｂへ排出され、搬送ガスとともに後工程へと搬送される。供給流路１００ｂへ流出した微粉燃料は、ボイラ２００のバーナ部２２０へ供給される。

燃料供給部１７は、ハウジング１１の上端を貫通するように上下方向に沿って下端部がハウジング１１内部まで延設されて取り付けられ、燃料供給部１７の上部から投入される固体燃料を回転テーブル１２の略中央領域に供給する。燃料供給部１７は、給炭機２０から固体燃料が供給される。

給炭機２０は、搬送部２２と、モータ２３とを備える。搬送部２２は、モータ２３から与えられる駆動力によってバンカ２１の直下にあるダウンスパウト部２４の下端部から排出される固体燃料を搬送し、ミル１０の燃料供給部１７に導かれる。
通常、ミル１０の内部には、粉砕した固体燃料である微粉燃料を搬送するための搬送ガスが制御された風量（搬送ガス流量）で供給されて、圧力が高くなっている。バンカ２１の直下にある上下方向に延在する管であるダウンスパウト部２４には内部に燃料が積層状態で保持されていて、ダウンスパウト部２４内に積層された固体燃料層により、ミル１０側の搬送ガスと微粉燃料が逆流入しないようなシール性を確保している。
ミル１０へ供給する固体燃料の供給量は、搬送部２２のベルトコンベアのベルト速度で調整されてもよい。

一方、粉砕前のバイオマス燃料のチップやペレットは、石炭燃料（すなわち粉砕前の石炭の粒径は、例えば、粒径が２～５０ｍｍ程度）に比べて、粒径が一定であり（ペレットのサイズは、例えば、直径６～８ｍｍ程度、長さは４０ｍｍ以下程度）、かつ、軽量である。このため、バイオマス燃料がダウンスパウト部２４内に貯留されている場合は、石炭燃料の場合に比べて、各バイオマス燃料間に形成される隙間が大きくなる。
したがって、ダウンスパウト部２４内のバイオマス燃料のチップやペレットの間には隙間があることから、ミル１０内部から吹き上げる搬送ガスと微粉燃料が各バイオマス燃料間に形成される隙間を通過して、ミル１０内部の圧力が低下する可能性がある。また、搬送ガスがバンカ２１の貯留部へと吹き抜けると、バイオマス燃料の搬送性の悪化や粉塵発生、バンカ２１及びダウンスパウト部２４の着火や、また、ミル１０内部の圧力が低下すると、微粉燃料の搬送量が低下するなど、ミル１０の運転に種々の問題が生じる可能性がある。このため、給炭機２０から燃料供給部１７の途中にロータリバルブ（図示省略）を設けて、搬送ガスと微粉燃料の吹き上げによる逆流を抑制するようにしてもよい。

送風部３０は、ローラ１３により粉砕された固体燃料を乾燥させるとともに回転式分級機１６へ供給するための搬送ガスをハウジング１１の内部へ送風する装置である。
送風部３０は、ハウジング１１へ送風される搬送ガスを適切な温度に調整するために、本実施形態では、一次空気通風機（ＰＡＦ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｉｒ Ｆａｎ）３１と、熱ガス流路３０ａと、冷ガス流路３０ｂと、熱ガスダンパ３０ｃと、冷ガスダンパ３０ｄとを備えている。

本実施形態では、熱ガス流路３０ａは、一次空気通風機３１から送出された空気（外気）の一部を、例えば空気予熱器などの熱交換器（加熱器）３４を通過して加熱せられた熱ガスとして供給する。熱ガス流路３０ａの下流側には熱ガスダンパ３０ｃ（第１送風部）が設けられている。熱ガスダンパ３０ｃの開度は制御部６０によって制御される。熱ガスダンパ３０ｃの開度によって熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量が決定する。熱ガスダンパ３０ｃでは開度が増加することによって熱ガスの流量が増加する。

冷ガス流路３０ｂは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を常温の冷ガスとして供給する。冷ガス流路３０ｂの下流側には冷ガスダンパ（第２送風部）３０ｄが設けられている。冷ガスダンパ３０ｄの開度は制御部６０によって制御される。冷ガスダンパ３０ｄの開度によって冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量が決定する。冷ガスダンパ３０ｄでは開度が増加することによって冷ガスの流量が増加する。

搬送ガスの流量は、本実施形態では、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量と冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量の合計の流量となり、搬送ガスの温度は、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスと冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスのそれぞれの温度と混合比率で決まり、制御部６０によって制御される。
また、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスに、図示しないガス再循環通風機を介してボイラ２００から排出された燃焼ガスの一部を導き、混合気とすることで、搬送ガス流路１００ａから流入する搬送ガスの酸素濃度を調整してもよい。

本実施形態では、ハウジング１１の状態検出部４０により、計測または検出したデータを制御部６０に送信する。本実施形態の状態検出部４０は、例えば、差圧計測手段であり、搬送ガス流路１００ａからミル１０内部へ搬送ガスが流入する部分及びミル１０内部から供給流路１００ｂへ搬送ガス及び微粉燃料が排出する出口１９との差圧をミル１０内の差圧として計測する。例えば、回転式分級機１６の分級性能により、ミル１０内部を回転式分級機１６付近と回転テーブル１２付近の間で循環する粉砕された固体燃料の循環量の増減とこれに対するミル１０内の差圧の上昇低減が変化する。すなわち、ミル１０の内部に供給する固体燃料に対して、出口１９から排出させる微粉燃料を調整して管理することができるので、微粉燃料の粒度がバーナ部２２０の燃焼性に影響しない範囲で、多くの微粉燃料をボイラ２００に設けられたバーナ部２２０に供給することができる。
また、本実施形態の状態検出部４０は、例えば、温度計測手段であり、ローラ１３により粉砕された固体燃料を回転式分級機１６へ吹き上げるためにハウジング１１の内部に供給する搬送ガスの温度と、ハウジング１１の内部において出口１９までの搬送ガスの温度（出口温度）を検出して、上限温度を超えないように送風部３０を制御する。なお、搬送ガスは、ハウジング１１内において、粉砕物を乾燥しながら搬送することによって冷却されるので、ハウジング１１の上部空間から出口１９での温度（ミル出口温度）は、例えば約６０～８０度程度となる。

ボイラ２００は、固体燃料粉砕装置１００から供給される微粉燃料を用いて燃焼を行って蒸気を発生させる。このため、ボイラ２００は、火炉２１０とバーナ部２２０とを備えている。

バーナ部２２０は、供給流路１００ｂから供給される微粉燃料を含む搬送ガスと、押込気通風機（ＦＤＦ：Ｆｅｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３２から送出される空気（外気）を熱交換器３４で加熱して供給される二次空気とを用いて微粉燃料を燃焼させて火炎を形成する装置である。微粉燃料の燃焼は火炉２１０内で行われ、高温の燃焼ガスは、蒸発器，過熱器，エコノマイザなどの熱交換器（図示省略）を通過した後にボイラ２００の外部に排出される。

ボイラ２００から排出された燃焼ガスは、環境装置（脱硝装置、電気集塵機などで図示省略）で所定の処理を行うとともに、例えば空気予熱器などの熱交換器３４で一次空気通風機３１から送出される空気と押込気通風機３２から送出される空気との熱交換が行われ、誘引通風機（ＩＤＦ：Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３３を介して煙突（図示省略）へと導かれて外気へと放出される。熱交換器３４において燃焼ガスにより加熱された一次空気通風機３１から送出される空気は、前述した熱ガス流路３０ａに供給される。
ボイラ２００の各熱交換器への給水は、エコノマイザ（図示省略）において加熱された後に、蒸発器（図示省略）および過熱器（図示省略）によって更に加熱されて高温高圧の蒸気が生成され、発電部である蒸気タービン（図示省略）へと送られて蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに接続した発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われ、発電プラント１を構成する。

制御部６０は、固体燃料粉砕装置１００の各部を制御する装置である。制御部６０は、例えば、駆動部１４に駆動指示を伝達することによりミル１０の運転に対する回転テーブル１２の回転速度を制御してもよい。制御部６０は、例えば回転式分級機１６のモータ１８へ駆動指示を伝達して回転速度を制御することで、分級性能を調整することにより、ミル１０内の差圧を所定の範囲に適正化して微粉燃料の供給を安定化させることができる。また、制御部６０は、例えば給炭機２０のモータ２３へ駆動指示を伝達することにより、搬送部２２が固体燃料を搬送して燃料供給部１７へ供給する固体燃料の供給量（給炭量）を調整することができる。また、制御部６０は、開度指示を送風部３０に伝達することにより、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御して搬送ガスの流量と温度を制御することができる。具体的には、制御部６０は、搬送ガスの流量と出口温度が、固体燃料種別毎に給炭量に対して設定された所定値となるように、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄを制御する。

本実施形態における制御部６０は、ミル１０の入口温度が閾値以上となった場合に、連鎖的に搬送ガスの流量が低下してミル１０の運転の緊急停止（トリップ）が発生しないように、温度低減モード（暫定モード）を行う。すなわち、ミル１０を停止させることなく安定的に運転を継続できるように搬送ガスの制御を行う。なお、本実施形態では、熱ガスと冷ガスが混合され、ミル１０へ供給される（流入する）搬送ガスの温度を入口温度と記載、ミル１０から排出される（流出する）搬送ガスの温度を出口温度と記載する。また、ミル１０へ供給される（流入する）搬送ガスの流量を入口流量と記載する。例えば、入口温度は温度計７１により計測され、入口流量は流量計７２により計測される。

図２は、本実施形態に係る制御部６０のハードウェア構成の一例を示した図である。
図２に示すように、制御部６０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、例えば、ＣＰＵ１１０と、ＣＰＵ１１０が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２０と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３０と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）もしくはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）１４０と、ネットワーク等に接続するための通信部１５０とを備えている。これら各部は、バス１８０を介して接続されている。

また、制御部６０は、キーボードやマウス等からなる入力部や、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部などを備えていてもよい。

なお、ＣＰＵ１１０が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２０に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。また、ＨＤＤ１４０はソリッドステートディスク（ＳＳＤ）等で置き換えられてもよい。

後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式でＨＤＤ（もしくはＳＳＤ）１４０等に記録されており、このプログラムをＣＰＵ１１０がＲＡＭ１３０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、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭ１２０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。

具体的には、図３に示すように、制御部６０は、停止部６２と、実行部６３と、を主な構成として備えている。すなわち、停止部６２及び実行部６３によって安定運転制御システムを構成しており、ミル１０が安定的に運転を継続できるように搬送ガスの制御を行う。

停止部６２は、所定の条件が満たされた場合に、ミル１０の運転を停止させる。このため、停止部６２は、第１停止部６４と、第２停止部６５とを有する。第１停止部６４と第２停止部６５とは、それぞれ異なる条件に従ってミル１０の運転を停止させる。

第１停止部６４は、ミル１０へ供給される搬送ガスの流量（入口流量）が所定値未満となった場合に、ミル１０の運転を停止させる（流量異常インターロック）。搬送ガスは、ミル１０の内部において粉砕された固体燃料を搬送（排出）する役割を担っている。十分な流量の搬送ガスがミル１０へ供給されない場合には、ミル１０からバーナ部２２０までの搬送力を確保できなくなり、粉砕後の固体燃料（微粉燃料）の搬送不良（例えば微粉固体燃料の供給流路１００ｂ（微粉炭管）内での沈降堆積など）が発生する可能性がある。搬送不良が発生すると、ミル１０が過負荷状態となったり、微粉炭管内で微粉燃料の温度が上昇して不具合になる可能性がある。

このため、第１停止部６４では、図１のようにミル１０の入口側に設置した流量計７２より搬送ガスの流量を取得する。そして、第１停止部６４は、搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、ミル１０を緊急停止（トリップ）させる。所定値は、例えば固体燃料の種類（炭種や原料の違い）や供給量（給炭量）に応じて、所定の搬送力を得ることができる搬送ガスの流量として設定される。

第１停止部６４によって、搬送ガスの流量が低下した場合にミル１０をトリップすることができるため、ミル１０において搬送不良等が発生することをより確実に抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、図１のように流量計７２を設ける場合について説明するが、ミル１０へ供給される搬送ガスの流量を取得することができればよいため、流量計７２の設置位置については図１の設置位置に限定されない。例えば、熱ガス流路３０ａと冷ガス流路３０ｂでの流量をそれぞれ計測し、それらを加算してもよい。

第２停止部６５は、温度低減モードを実行中に、所定の条件が満たされた場合に、ミル１０の運転を停止させる。なお、温度低減モードの詳細については後述するが、搬送ガスの入口温度の高温状態を改善する（温度低下させる）モードである。すなわち、第２停止部６５は、温度異常の改善のためのモードを行っている間において所定の運転状態の不安定状態が見られた場合に、安全のためにミル１０を停止させる。

具体的には、第２停止部６５は、温度低減モードを実行中に、粉砕された固体燃料（微粉燃料）を用いて燃焼を行うボイラ２００の運転状態が予め設定した不安定状態となった場合に、ミル１０の運転を停止させる。ボイラ２００の運転状態は、ボイラ２００の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つである。

ボイラ２００の排ガス性状については、例えば、ＮＯｘ濃度やＣＯ濃度が所定範囲を逸脱した場合に不安定状態と判定される。ボイラ主蒸気温度については、ボイラ２００出口での主蒸気の温度が基準値以下となるまで低下した場合に不安定状態変化と判定される。なお、基準値については、ミル１０の運転状態とボイラ２００の主蒸気温度との相関関係に基づいて、ミル１０の安定運転の継続が困難と推定されるボイラ主蒸気の温度の閾値として設定される。ボイラ主蒸気圧力については、ボイラ２００出口での主蒸気の圧力が基準値以下となるまで低下した場合に不安定状態と判定される。なお、基準値については、ミル１０の運転状態とボイラ２００の主蒸気圧力との相関関係に基づいて、ミル１０の安定運転の継続が困難と推定されるボイラ主蒸気の圧力の閾値として設定される。このように、第２停止部６５では、ボイラ２００の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つによって、ボイラ２００の運転状態が不安定状態か否かを判定する。

そして、第２停止部６５では、ボイラ２００の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つによって、ボイラ２００の運転状態が不安定状態にあると判定された場合に、ミル１０の運転を停止させる。なお、ボイラ２００の運転状態については、ミル１０の運転状態と関係性を有するパラメータであれば、ボイラ２００の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力以外を用いることとしてもよい。

また、第２停止部６５は、温度低減モードを実行中に、ミル１０から排出される搬送ガスの温度が露点以下となった場合に、ミル１０の運転を停止させる。温度低減モードは、搬送ガスの入口温度を低下させるモードであるため、搬送ガスの出口温度にも影響を及ぼす。温度低減モードを行っている場合に、排ガスの入口温度を低下させるため、搬送ガスの出口温度も低下する。搬送ガスの出口温度が低下して露点以下となると、微粉燃料の供給流路１００ｂ（微粉炭管）内で結露が発生し、微粉炭管内面への微粉燃料の付着等が発生し、搬送不良や微粉炭管の閉塞が発生する可能性がある。

このため、第２停止部６５では、搬送ガスの出口温度を監視して、出口温度が露点以下となった場合に、ミル１０の運転を停止させる。なお、露点の判定基準値については、ミル１０へ供給される搬送ガス、及び固体燃料のヒートマスバランスにより計算してもよく、また予め設定された温度としてもよい。

このように、第２停止部６５では、温度低減モード中における運転状態変化によってミル１０の運転を停止させることができるため、ミル１０の運転状態が不安定状態となることや不安定状態が維持されてしまうことを抑制できる。

実行部６３は、ミル１０へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で、搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを暫定的に実行する。具体的には、実行部６３は、搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して温度低減モードを暫定的に実行する。具体的には、冷ガスダンパ（流量調整器）３０ｄの開度を調整して冷ガスの流量を制御し、熱ガスダンパ（流量調整器）３０ｃの開度を調整して熱ガスの流量を制御する。なお、冷ガス及び熱ガスそれぞれの流量を制御することができれば、ダンパによる制御に限定されない。実行部６３は、例えば温度計７１より計測した温度を取得し、ミル１０へ供給される搬送ガスの温度を監視する。

例えば、搬送ガスの入口温度が上昇し過ぎると、ミル１０内の粉砕された固体燃料が着火する可能性があるため、搬送ガスの入口温度を低下させるために、熱ガスダンパ３０ｃを全閉する場合（冷ガスの流量は維持）がある。しかしながら、熱ガスダンパ３０ｃを全閉にすることで搬送ガスの温度を低減することができるものの、搬送ガス全体としての流量も低下してしまい、搬送ガスの流量異常インターロックが連鎖的に動作する可能性がある。特にバイオマス燃料を用いる場合など、着火し易い固体燃料を使用する場合に、上記のような連鎖的なインターロック動作が発生する可能性がある。搬送ガスの流量異常インターロックが動作するとミル１０の運転が停止してボイラ２００への微粉燃料の供給が停止するため、発電プラント１の出力低下等、安定運転に支障をきたす場合があり、本実施形態では、搬送ガスの流量異常インターロックを発生させない対応工程を設けることとした。

そこで、実行部６３では、搬送ガスの入口温度が閾値以上となった場合には、搬送ガスの温度及び流量を調整対象として、搬送ガスの入口温度を低減させる。本実施形態では、実行部６３は、３つの温度低減モードを有する場合について説明するが、少なくともいずれか１つのモードを実行することとしてもよい。

具体的には、実行部６３は、温度低減モードとして、熱ガスの流量を減少させる。また、実行部６３は、温度低減モードとして、熱ガスの供給を停止させ、冷ガスの流量を増加させる。また、実行部６３は、温度低減モードとして、冷ガスの流量を増加させる。本実施形態では、冷ガスの流量を増加させる温度低減モードをＡモードとし、熱ガスの流量を減少させる温度低減モードをＢモードとし、熱ガスの供給を停止させ、冷ガスの流量を増加させる温度低減モードをＣモードとする。

Ａモードでは、冷ガスの流量を増加させるために、冷ガスダンパ３０ｄを所定開度だけ開く。具体的には、Ａモードでは、モード実行前おける冷ガスダンパ３０ｄの開度から、冷ガスダンパ３０ｄを所定開度開く。なお、熱ガスダンパ３０ｃについては、モード実行前における開度が維持される。Ａモードでは、熱ガスの流量は変化せず、冷ガスの流量が増加されるため、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、Ａモードでは、熱ガスの流量は変化せず、冷ガスの流量が増加されることにより、搬送ガスの流量は増加するため、搬送ガスの流量は所定値以上となり搬送力は確保されるので、搬送ガスの流量異常インターロックを発生させることはない。

Ｂモードでは、熱ガスの流量を減少させるために、熱ガスダンパ３０ｃを所定開度だけ閉じる。具体的には、Ｂモードでは、モード実行前おける熱ガスダンパ３０ｃの開度から、熱ガスダンパ３０ｃを所定開度閉じる。なお、冷ガスダンパ３０ｄについては、モード実行前における開度が維持される。Ｂモードでは、冷ガスの流量は変化せず、熱ガスの流量が減少されるため、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、Ｂモードでは、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で熱ガスの流量が低減される。このため、Ｂモードにおいても、搬送ガスの流量は所定値以上となり搬送力は確保されるので、搬送ガスの流量異常インターロックを発生させない。

Ｃモードでは、熱ガスの供給を停止させ、冷ガスの流量を増加させるために、熱ガスダンパ３０ｃを全閉とし、冷ガスダンパ３０ｄの開度を開く。具体的には、Ｃモードでは、熱ガスダンパ３０ｃの開度を全閉とするとともに、モード実行前おける冷ガスダンパ３０ｄの開度から、冷ガスダンパ３０ｄを開く方向に制御する。Ｃモードでは、熱ガスの流量がなくなり、冷ガスのみとなるため、搬送ガスの温度を低下させることができる。Ｃモードでは、熱ガスの流量が零となるため、冷ガスのみで搬送ガスによる搬送力を確保する必要がある。このため、冷ガスダンパ３０ｄは、冷ガスダンパ３０ｄの流量のみで搬送ガスの流量が所定値以上となる開度範囲が予め設定され、該開度範囲となるように、冷ガスダンパ３０ｄが開かれる。このため、Ｃモードにおいても、搬送ガスの流量は所定値以上となり搬送力は確保されるので、搬送ガスの流量異常インターロックを発生させない。

Ａモード、Ｂモード、及びＣモードのいずれにおいても、搬送ガスの温度を低下させて搬送ガスの入口温度を低下させることができるとともに、搬送ガスの流量による搬送力を確保することができるので、搬送ガスの流量異常インターロックを発生させることなく、搬送ガスの入口温度の調整が可能となる。

実行部６３は、複数の温度低減モードを実行可能であり、搬送ガスの流量低下への影響度が低い温度低減モードを優先的に実行する。搬送ガスの流量低下への影響度とは、制御による搬送ガスの流量の低下し難さの度合である。すなわち、影響度が低いほど、モード実行による搬送ガスの流量低下が抑制される。

Ａモードでは、冷ガスの流量を増加させるため、搬送ガスの流量は低下しない。Ｂモードでは、熱ガスの流量を減少させるため、搬送ガスの流量が低下する可能性があるものの、低下幅は小さい。このため、Ｂモードは、Ａモードと比較して、搬送ガスの流量低下への影響度は高い。Ｃモードでは、熱ガスの供給を停止させ、冷ガスの流量を増加させるため、Ｂモードと比較して、搬送ガスの流量が低下する可能性がある。このため、Ｃモードは、Ａモードと比較して、搬送ガスの流量低下への影響度は高い。すなわち、Ａモードが最も搬送ガスの流量低下への影響度が低く（優先度が高い）、Ｂモードが次に搬送ガスの流量低下への影響度が低く（優先度がＡモードの次に高い）、Ｃモードが次に搬送ガスの流量低下への影響度が低いこと（優先度がＢモードの次に高い）となる。このため、本実施形態では、Ａモード、Ｂモード、及びＣモードの順に、温度低減モードを実行する。なお、各モードを組み合わせて実行することとしてもよい。

具体的には、実行部６３は、温度低減モードを行う場合に、先ずＡモードを実行し、Ａモードにより搬送ガスの入口温度が閾値未満とならなかった場合に、Ｂモードを実行する。そして、Ｂモードを実行し、Ｂモードにより搬送ガスの入口温度が閾値未満とならなかった場合に、Ｃモードを実行する。そして、Ｃモードを実行し、Ｃモードにより搬送ガスの入口温度が閾値未満とならなかった場合に、Ａモードを実行する。なお、Ｃモードにより搬送ガスの入口温度が閾値未満とならなかった場合には、温度低減モードによって温度を効果的に低減することができないと推定して、Ａモードを再度実行せずに、ミル１０を停止させることとしてもよい。

このように、実行部６３では、各温度低減モードによってミル１０内で粉砕された固体燃料の搬送力を確保しつつ搬送ガスの入口温度を効果的に低減する。このため、搬送ガスの入口温度の温度異常によって搬送ガスの流量異常インターロックが連鎖的に動作して、ミル１０の運転が停止してしまうことを抑制することができる。

次に、上述の制御部６０による温度低減モード実行処理の一例について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る温度低減モード実行処理の手順の一例を示すフローチャートである。図４に示すフローは、例えば、固体燃料粉砕装置１００が稼働している場合に、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図４のフローは、ミル１０の搬送ガスの入口温度が上昇するとＳ１０１がＹＥＳ判定となり後段の処理が実行される。ミル１０の搬送ガスの入口温度が上昇する場合とは、例えば、水分含有量の多い高水分燃料がミル１０へ投入され、搬送ガスの出口温度が低下した場合に、搬送ガスの出口温度を維持するために熱ガスダンパ３０ｃを増加させ（例えば全開）、冷ガスダンパ３０ｄを減少または維持する制御を行うことにより搬送ガスの温度が上昇するために生ずる。なお、ミル１０の搬送ガスの入口温度が上昇する場合であれば上記の例に限定されない。このようにミル１０の搬送ガスの入口温度が上昇して閾値以上となると固体燃料が着火する可能性があるため、図４の各処理が実行される。

まず、搬送ガスの入口温度が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。搬送ガスの入口温度が閾値以上でない場合（Ｓ１０１のＮＯ判定）にはＳ１０１が再度実行される。

搬送ガスの入口温度が閾値以上である場合（Ｓ１０１のＹＥＳ判定）に、温度低減モードを開始する（Ｓ１０２）。なお、Ｓ１０２では、優先度の高いＡモードが開始される。

次に、搬送ガスの流量が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。搬送ガスの流量が所定値以上でない場合（Ｓ１０３のＮＯ判定）には、ミル１０の運転を停止させる（Ｓ１０４）。なお、温度低減モードでは、搬送ガスの流量は所定値以上となるように制御されるが、冷ガス流量及び熱ガス流量以外の原因により搬送ガスの流量が低下してしまった場合に、Ｓ１０３によりミル１０の運転の停止処理が行われる。

搬送ガスの流量が所定値以上である場合（Ｓ１０３のＹＥＳ判定）には、ボイラ２００の運転状態が予め設定した不安定状態となっているか否かを判定する（Ｓ１０５）。Ｓ１０５では、例えば、ボイラ２００の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つによって、ボイラ２００の運転状態が不安定状態であるか否かが判定される。

ボイラ２００の運転状態が予め設定した不安定状態となっている場合（Ｓ１０５のＹＥＳ判定）には、ミル１０の運転を停止させる（Ｓ１０４）。ボイラ２００の運転状態が予め設定した不安定状態となっていない場合（Ｓ１０５のＮＯ判定）には、搬送ガスの出口温度が露点以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。

搬送ガスの出口温度が露点以下である場合（Ｓ１０６のＹＥＳ判定）には、ミル１０の運転を停止させる（Ｓ１０４）。搬送ガスの出口温度が露点以下でない場合（Ｓ１０６のＮＯ判定）には、予め設定した所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１０７）。所定時間とは、温度低減モードの各モードを継続する時間として予め設定される。所定時間は、例えば、各モードを実行した場合におけるボイラ効率の低下の許容継続時間や、搬送ガスの出口温度低下による露点以上であっても配管経路の途中で温度が低下して結露発生の可能性に至るまでの許容発生状態等により設定される。すなわち、各モードの継続時間は、所定時間に制限される。各モードに応じて、所定時間を設定することとしてもよい。

Ｓ１０７では、予め設定した所定時間が経過したか否かを判定しているが、温度低減モードを終了させる指示が運転者等により入力されたか否かを判定することとしてもよい。温度低減モードを終了させる指示は、例えば復帰スイッチが運転者等によって押下されることによって入力される。

予め設定した所定時間が経過していない場合（Ｓ１０７のＮＯ判定）には、Ｓ１０３へ戻り再度処理を実行する。予め設定した所定時間が経過した場合（Ｓ１０７のＹＥＳ判定）には、温度低減モードを終了し、復帰させる（Ｓ１０８）。復帰とは、温度低減モード実行前の冷ガス及び熱ガスの流量状態に戻すことである。具体的には、復帰によって、温度低減モード実行前の熱ガスダンパ３０ｃの開度及び冷ガスダンパ３０ｄの開度へ戻される。

そして、搬送ガスの入口温度が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。搬送ガスの入口温度が閾値以上でない場合（Ｓ１０９のＮＯ判定）には、温度低減モードによって、入口温度の異常が改善されたと推定して、処理を終了する。すなわち、温度低減モード実行前の熱ガスダンパ３０ｃの開度及び冷ガスダンパ３０ｄの開度において、運転が継続される。なお、運転が継続されると、通常の運転通り、熱ガスダンパ３０ｃ及び冷ガスダンパ３０ｄは制御される。

搬送ガスの入口温度が閾値以上である場合（Ｓ１０９のＹＥＳ判定）には、温度低減モードを変更し（Ｓ１１０）、Ｓ１０３の処理が再度実行される。モードの変更では、優先度の低いモードへ切り替えが行われ、新たなモードが開始される。具体的には、Ａモードが実行されていた後にＳ１１０の処理を行う場合には、Ｂモードへの切り替えが行われてＢモードが開始し、再度処理が実行される。また、Ｂモードが実行されていた後にＳ１１０の処理を行う場合には、Ｃモードへの切り替えが行われてＣモードが開始し、再度処理が実行される。このようにして、Ａモード、Ｂモード、及びＣモードの各モードが、所定時間継続して実行される。このように、各モードが優先度に応じて切り替わり実行される。

例えば、Ａモードを実行した結果、Ｓ１０９において搬送ガスの入口温度の異常が回復した場合には、ＢモードやＣモードを行うことなく、継続運転が行われる。このため、搬送ガスの流量への影響度が低いモードを優先的に実行することによって、搬送ガスの流量の低減による搬送ガスの流量異常インターロックを発生を抑制しつつ、運転状態の改善を行うことが可能となる。

図５は、参考例として、搬送ガスの入口温度異常のインターロックと、搬送ガスの流量異常のインターロックとをそれぞれ備えた場合の動作の流れの例である。なお、参考例における搬送ガスの入口温度異常のインターロックとは、搬送ガスの入口温度が閾値以上となった場合に、搬送ガスの入口温度を低下させるために、熱ガスダンパ３０ｃを全閉（冷ガスダンパ３０ｄは開度維持）とする動作である。参考例における搬送ガスの流量異常のインターロックとは、搬送ガスの流量が閾値未満となった場合に、ミル１０を停止させる動作である。図５のように、水分含有量の多い高水分燃料の投入等により搬送ガスの入口温度が上昇した場合（Ｓ２０１）に、搬送ガスの入口温度異常のインターロックが作動する（Ｓ２０２）。このため、熱ガスダンパ３０ｃが全閉となり（Ｓ２０３）、搬送ガスの流量が低下する（Ｓ２０４）。そうすると、搬送ガスの流量異常のインターロックが作動し（Ｓ２０５）、ミル１０の運転が停止される（Ｓ２０６）。このように、参考例のように搬送ガスの入口温度異常が生じた場合に単に搬送ガスの温度を低下させるだけだと、連鎖的に搬送ガスの流量異常のインターロックが作動してしまい、ミル１０の運転を停止する処理が実行されてしまう。

しかしながら、本実施形態のような図４の処理によれば、ミル１０へ供給される搬送ガスの入口温度が閾値以上となった場合に、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で、搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行しているため、連鎖的に搬送ガスの流量異常のインターロックが作動してミル１０の運転を停止させる処理が実行されてしまうことを抑制することできる。

以上説明したように、本実施形態に係る安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラムによれば、固体燃料粉砕装置１００の運転状態を安定化させることができる。ミル１０へ供給される搬送ガスの温度が上昇し過ぎると、ミル１０で固体燃料が着火する可能性がある。特にバイオマス燃料は着火し易い。しかしながら、ミル１０へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、搬送ガスを調整すると、そのままの制御を継続すると、搬送ガスの流量が減少して所定値未満となりミル１０における固体燃料の搬送力が低下する場合がある。ミル１０における固体燃料の搬送力が低下すると、ミル１０が過負荷状態となる可能性があるため、ミル１０の運転停止が行われる。なお、所定値とは、搬送ガスの流量に対してミル１０の運転を停止させる閾値として設定されており、例えば、ミル内で搬送ガスによる粉砕された固体燃料の搬送力を確保するために許容される搬送ガスの流量の下限値として設定される。そこで、本実施形態では、ミル１０へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合には、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で、搬送ガスの温度を低下させる温度低減モード（ミル１０へ供給される搬送ガスの温度を低減する暫定的なモード）を実行することにより、搬送ガスによる搬送力の低下を抑制しつつ、ミル１０へ供給される搬送ガスの温度を低下させることができる。すなわち、ミル１０へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合であっても、連鎖的に搬送ガスの流量が低下してミル１０を停止させること（ミルトリップ）を抑制しつつ、運転状態を改善することが可能となる。このため、固体燃料粉砕装置１００の稼働安定化に寄与することができる。

冷ガスと熱ガスの混合によって搬送ガスが構成されている場合に、冷ガスの流量及び熱ガスの流量をそれぞれ制御することによって搬送ガスの流量及び温度を効果的に制御して、温度低減モードを実行することができる。

温度低減モードとしては複数設定される。１つは、熱ガスの流量を減少させることによって、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、熱ガスの減少量については、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で設定される。また１つは、熱ガスの供給を停止させ、冷ガスの流量を増加させることによって、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、冷ガスの増加量については、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で設定される。また他の１つは、冷ガスの流量を増加させることによって、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、冷ガスを増加させる処理のため、搬送ガスの流量は所定値以上に保たれる。複数の温度低減モードが実行可能である場合には、搬送ガスの流量低下への影響度が低い（すなわち搬送ガスの流量が低下し難い）温度低減モードを優先的に実行することにより、搬送ガスの流量が所定値未満となることを抑制できる。また、ミル内で搬送ガスの流量が過度に低下して粉砕された固体燃料の搬送性や乾燥性が低下してしまうことを抑制できる。

温度低減モードを実行中であっても、ボイラ２００の運転状態が予め設定した不安定状態となった場合には、ミル１０の運転を停止させることで、発電プラント１およびボイラ２００の運転状態の急変やミル１０の故障を抑制することができる。温度低減モードを実行中であっても、ミル１０から排出される搬送ガスの温度（出口温度）が露点以下となった場合には、ミル１０の運転を停止させることで、発電プラント１およびボイラ２００の運転状態の急変やミル１０の故障を抑制することができる。

本開示は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。

本実施形態では、着火し易い固体燃料としてバイオマス燃料を例としているが、他の着火し易い固体燃料についても適用してもよいし、石炭や石油精製時に発生するＰＣ（石油コークス：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）燃料など炭素を含有する固体燃料に適用することも可能である。

本実施形態では、Ａモード、Ｂモード、及びＣモードをそれぞれ実行することとしているが、各モードを組み合わせてもよい。例えば、熱ガスダンパ３０ｃの開度を減少させ（熱ガス流量減少）、冷ガスダンパ３０ｄの開度を増加させてもよい（冷ガス流量増加）。

各モードにおいてダンパを開閉する開度（または閉度）や、開閉速度については、予め試運転等による試験によって適切に設定されることが好ましい。また、各モードにおいてダンパを開閉する開度（または閉度）や、開閉速度については、使用する固体燃料の種類に応じて設定されることが好ましい。

温度低減モードを行った場合には、搬送ガスの出口温度は低下方向となる。搬送ガスの出口温度が低下すると、ボイラ効率が低下する可能性がある。また、搬送ガスの出口温度が低い状態が長時間維持されると、固体燃料の供給流路１００ｂ（微粉炭管）内で露点以上であっても配管経路の途中で温度が低下して結露発生の可能性に至り、微粉炭管内面への微粉燃料の付着成長による搬送不良や閉塞等も懸念される。このため、温度低減モードは、長時間継続されない方が好ましい。このため、温度低減モードの実行時間を制限することとしてもよい。

Ａモードについて、冷ガスダンパ３０ｄを開く際に、搬送ガスの入口温度が閾値未満となった段階で冷ガスダンパ３０ｄの開度を維持することとしてもよい。

ダンパの動作指令については、各モードによる開度変更信号を直接的にダンパ開度指示として入力してもよい。すなわち、最終的なダンパ開度指令を出力する直前で、搬送ガスの入口温度異常による各モードの開度信号を各ダンパの開度指令に反映させてもよい。また、各モードによる開度変更信号については、ダンパ開度に影響する他の信号（例えばミル１０の出口温度設定値など）に入力して、間接的に各モード状態を反映させることとしてもよい。

熱ガス及び冷ガスの流量調整については、各流路に設置されている流量調整器のいずれで行うこととしてもよい。例えば、各流路にダンパ（調整器）及びゲート（開閉器）が設けられている場合には、ダンパ（コントロールダンパ）及びゲート（遮断ダンパ）のいずれで行ってもよい。

以上説明した各実施形態に記載の安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラムは例えば以下のように把握される。
本開示に係る安定運転制御システムは、固体燃料を粉砕する粉砕部（１０）と、前記粉砕部（１０）へ搬送ガスを供給する送風部（３０）とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御システムであって、前記粉砕部（１０）へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部（１０）の運転を停止させる停止部（６２）と、前記粉砕部（１０）へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行部（６３）と、を備える。

粉砕部（１０）へ供給される搬送ガスの温度が上昇し過ぎると、粉砕部（１０）で粉砕された固体燃料が着火する可能性がある。特にバイオマス燃料は着火し易い。一方では、粉砕部（１０）へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、搬送ガスを調整すると、搬送ガスの流量が減少して所定値未満となり粉砕部（１０）内における粉砕された固体燃料の搬送力が低下する場合がある。粉砕部（１０）内における粉砕された固体燃料の搬送力が低下すると、粉砕部（１０）が過負荷状態となる可能性があるため、粉砕部（１０）の運転停止が行われる。なお、所定値とは、搬送ガスの流量に対して粉砕部（１０）の運転を停止させる閾値として設定されており、例えば、粉砕部（１０）内の搬送ガスによる粉砕された固体燃料の搬送力を確保するために許容される搬送ガスの流量の下限値として設定される。

そこで、粉砕部（１０）へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合には、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で、搬送ガスの温度を暫定的に低下させる温度低減モード（粉砕部（１０）へ供給される搬送ガスの温度を低減する暫定モード）を実行することにより、搬送ガスによる搬送力の低下を抑制しつつ、粉砕部（１０）へ供給される搬送ガスの温度を低下させることができる。すなわち、粉砕部（１０）へ供給される搬送ガスの温度が閾値以上となった場合であっても、連鎖的に搬送ガスの流量が低下して粉砕部（１０）の運転を停止させること（ミルトリップ）を抑制しつつ、運転状態を改善することが可能となる。このため、固体燃料粉砕装置（１００）の稼働安定化に寄与することができる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記実行部（６３）は、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行することとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、搬送ガスは、相互に温度が低い冷ガスと温度の高い熱ガスを用いて構成されており、例えば一次空気通風機から送出された空気の一部である常温程度の冷ガスと、例えば一次空気通風機から送出された空気の一部を例えば空気予熱器などの熱交換器を通過して加熱せられた熱ガスの混合によって搬送ガスが構成されている。この場合に、冷ガスの流量及び熱ガスの流量をそれぞれ制御することによって搬送ガスの流量及び温度を効果的に制御して、温度低減モードを実行することができる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記実行部（６３）は、前記温度低減モードとして、前記熱ガスの流量を減少させることとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、熱ガスの流量を減少させることによって、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、熱ガス流量の減少量については、搬送ガスの流量が所定値以上となる範囲内で設定される。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記実行部（６３）は、前記温度低減モードとして、前記熱ガスの供給を停止させ、前記冷ガスの流量を増加させることとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、前記温度低減モードとして、前記熱ガスの供給を停止させ、前記冷ガスの流量を増加させる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記実行部（６３）は、前記温度低減モードとして、前記冷ガスの流量を増加させることとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、冷ガスの流量を増加させることによって、搬送ガスの温度を低下させることができる。なお、冷ガスを増加させる処理のため、搬送ガスの流量は所定値以上に保たれる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記実行部（６３）は、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行することとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、複数の温度低減モードが実行可能である場合には、搬送ガスの流量低下への影響度が低い（すなわち搬送ガスの流量が低下し難い）温度低減モードを優先的に実行することにより、搬送ガスの流量が所定値未満となることを抑制できる。また、搬送ガスの流量が過度に低下して粉砕部（１０）内における粉砕された固体燃料の搬送性や乾燥性が低下してしまうことを抑制できる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記停止部（６２）は、前記温度低減モードを実行中に、粉砕された前記固体燃料を用いて燃焼を行うボイラ（２００）の運転状態が予め設定した不安定状態となった場合に、前記粉砕部（１０）の運転を停止させることとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、温度低減モードを実行中であっても、ボイラ（２００）の運転状態が予め設定した不安定状態となった場合には、粉砕部（１０）の運転を停止させることで、発電プラント（１）およびボイラ（２００）の運転状態の急変や粉砕部（１０）の故障を抑制することができる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記ボイラ（２００）の運転状態は、前記ボイラ（２００）の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つであることとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、粉砕部（１０）による粉砕された固体燃料（微粉燃料）のボイラ（２００）への供給状態は、ボイラ（２００）の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力に影響を及ぼすため、ボイラ（２００）の排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つによってボイラ（２００）の運転状態の変化を効果的に把握することができる。

本開示に係る安定運転制御システムは、前記停止部（６２）は、前記温度低減モードを実行中に、前記粉砕部（１０）から排出される前記搬送ガスの温度が露点以下となった場合に、前記粉砕部（１０）の運転を停止させることとしてもよい。

本開示に係る安定運転制御システムによれば、温度低減モードを実行中であっても、粉砕部（１０）から排出される搬送ガスの温度（出口温度）が露点以下となった場合には、粉砕部（１０）の運転を停止させることで、発電プラント（１）およびボイラ（２００）の運転状態の急変や粉砕部（１０）の不具合を抑制することができる。

本開示に係る固体燃料粉砕装置（１００）は、固体燃料を粉砕する粉砕部（１０）と、前記粉砕部（１０）へ搬送ガスを供給する送風部（３０）と、上記の安定運転制御システムと、を備える。

本開示に係る安定運転制御方法は、固体燃料を粉砕する粉砕部（１０）と前記粉砕部（１０）へ搬送ガスを供給する送風部（３０）とを備える固体燃料粉砕装置（１００）に適用される安定運転制御方法であって、前記粉砕部（１０）へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部（１０）の運転を停止させる工程と、前記粉砕部（１０）へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する工程と、を有する。

本開示に係る安定運転制御プログラムは、固体燃料を粉砕する粉砕部（１０）と前記粉砕部（１０）へ搬送ガスを供給する送風部（３０）とを備える固体燃料粉砕装置（１００）に適用される安定運転制御プログラムであって、前記粉砕部（１０）へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部（１０）の運転を停止させる処理と、前記粉砕部（１０）へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する処理と、をコンピュータに実行させる。

１ ：発電プラント
１０ ：ミル（粉砕部）
１１ ：ハウジング
１２ ：回転テーブル
１３ ：ローラ
１４ ：駆動部
１６ ：回転式分級機（分級機）
１６ａ ：ブレード
１７ ：燃料供給部
１８ ：モータ
１９ ：出口
２０ ：給炭機
２１ ：バンカ
２２ ：搬送部
２３ ：モータ
２４ ：ダウンスパウト部
３０ ：送風部
３０ａ ：熱ガス流路
３０ｂ ：冷ガス流路
３０ｃ ：熱ガスダンパ
３０ｄ ：冷ガスダンパ
３１ ：一次空気通風機（ＰＡＦ）
３２ ：押込気通風機（ＦＤＦ）
３４ ：熱交換器
４０ ：状態検出部
４１ ：底面部
４２ ：天井部
４５ ：ジャーナルヘッド
４７ ：支持アーム
４８ ：支持軸
４９ ：押圧装置
６０ ：制御部
６２ ：停止部
６３ ：実行部
６４ ：第１停止部
６５ ：第２停止部
７１ ：温度計
７２ ：流量計
１００ ：固体燃料粉砕装置
１００ａ ：搬送ガス流路
１００ｂ ：供給流路
１１０ ：ＣＰＵ
１２０ ：ＲＯＭ
１３０ ：ＲＡＭ
１４０ ：ＨＤＤ
１５０ ：通信部
１８０ ：バス
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ部

Claims (12)

1. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御システムであって、
   前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止部と、
   前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行部と、
   を備え、
   前記実行部は、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行し、
   前記実行部は、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行する安定運転制御システム。
2. 前記実行部は、前記温度低減モードとして、前記熱ガスの流量を減少させる請求項１に記載の安定運転制御システム。
3. 前記実行部は、前記温度低減モードとして、前記熱ガスの供給を停止させ、前記冷ガスの流量を増加させる請求項１に記載の安定運転制御システム。
4. 前記実行部は、前記温度低減モードとして、前記冷ガスの流量を増加させる請求項１に記載の安定運転制御システム。
5. 前記停止部は、前記温度低減モードを実行中に、粉砕された前記固体燃料を用いて燃焼を行うボイラの運転状態が予め設定した不安定状態となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる請求項１から４のいずれか１項に記載の安定運転制御システム。
6. 前記ボイラの運転状態は、前記ボイラの排ガス性状、ボイラ主蒸気温度、及びボイラ主蒸気圧力の少なくともいずれか１つである請求項５に記載の安定運転制御システム。
7. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御システムであって、
   前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止部と、
   前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行部と、
   を備え、
   前記停止部は、前記温度低減モードを実行中に、前記粉砕部から排出される前記搬送ガスの温度が露点以下となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる安定運転制御システム。
8. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、
   前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部と、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の安定運転制御システムと、
   を備える固体燃料粉砕装置。
9. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御方法であって、
   前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止工程と、
   前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行工程と、
   を有し、
   前記実行工程において、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行し、
   前記実行工程において、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行する安定運転制御方法。
10. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御プログラムであって、
    前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止処理と、
    前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記実行処理において、前記搬送ガスを構成する冷ガス及び熱ガスのそれぞれの流量を制御して前記温度低減モードを実行し、
    前記実行処理において、複数の前記温度低減モードを実行可能であり、前記搬送ガスの流量低下への影響度が低い前記温度低減モードを優先的に実行する安定運転制御プログラム。
11. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御方法であって、
    前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止工程と、
    前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行工程と、
    を有し、
    前記停止工程において、前記温度低減モードを実行中に、前記粉砕部から排出される前記搬送ガスの温度が露点以下となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる安定運転制御方法。
12. 固体燃料を粉砕する粉砕部と、前記粉砕部へ搬送ガスを供給する送風部とを備える固体燃料粉砕装置に適用される安定運転制御プログラムであって、
    前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの流量が所定値未満となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる停止処理と、
    前記粉砕部へ供給される前記搬送ガスの温度が閾値以上となった場合に、前記搬送ガスの流量が前記所定値以上となる範囲内で、前記搬送ガスの温度を低下させる温度低減モードを実行する実行処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記停止処理において、前記温度低減モードを実行中に、前記粉砕部から排出される前記搬送ガスの温度が露点以下となった場合に、前記粉砕部の運転を停止させる安定運転制御プログラム。

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