JP7463100B2 - 摩耗評価システム及び固体燃料粉砕装置、並びに摩耗評価方法、並びに摩耗評価プログラム - Google Patents
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Description
以下に、本開示に係る摩耗評価システム及び固体燃料粉砕装置、並びに摩耗評価方法、並びに摩耗評価プログラムの第1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、摩耗評価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。
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。
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の略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。
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、一次空気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。
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一次空気が供給されて、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側の一次空気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。
従って、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一次空気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、一次空気がバンカ21の貯留部へと吹き抜けると、固体燃料粉砕装置100におけるバイオマス燃料の搬送性の悪化や給炭機20内部及びバンカ21上部での粉塵発生、バンカ21及びダウンスパウト部24内に積層されたバイオマス燃料の着火や、また、ミル10内部の圧力が低下すると、微粉燃料のバーナ部220へ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、一次空気と微粉燃料が給炭機20及びバンカ21へ向けて吹き上げることを抑制するようにしてもよい。
送風部30は、ハウジング11へ送風される一次空気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。
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、一次空気流路100aから流入する一次空気の酸素濃度を調整してもよい。
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の内部に供給する一次空気の温度と、ハウジング11の内部において出口19までの一次空気の温度を検出して、上限温度を超えないように送風部30を制御する。なお、一次空気は、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での温度は、例えば約60~90度程度となる。
ボイラ200の各熱交換器への給水は、節炭器(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。
図3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)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。なお、大容量記憶装置としては、ソリッドステートドライブ(SSD)を用いることもできる。
次に、本開示の第2実施形態に係る摩耗評価システム及び固体燃料粉砕装置、並びに摩耗評価方法、並びに摩耗評価プログラムについて説明する。
本実施形態では、将来の余寿命の変化推移を推定する。以下、本実施形態に係る摩耗評価システム及び固体燃料粉砕装置、並びに摩耗評価方法、並びに摩耗評価プログラムについて、第1実施形態と異なる点について主に説明する。
予測部65は、ミル10の運転状態(運転状態データ)と、運転状態に対応した余寿命推移特性とが予め蓄積されたデータベースに基づいて、評価部64において推定した余寿命の推移より将来の余寿命の推移を予測する。余寿命推定特性とは、運転状態によって推移する余寿命の特性を示した情報であり、具体的には図13のA、B、Cに示すような運転時間と余寿命との相関関係を示した曲線特性(直線でもよい)である。すなわち、データベースには、ミル10の過去または現在までの運転情報が格納されている。データベースには、寿命推定対象のミル10の過去または現在までの運転データを格納することとしてもよいし、構成が類似する他のミル10の過去運転データを格納することとしてもよい。また、実運転データだけでなく、仮想的にシミュレーションしたデータをデータベースに格納することとしてもよい。データベースは制御部60に設けられてもよい(記憶部)し、別装置に設けられることとしてもよい。運転状態は、固体燃料の種類(炭種情報や燃料種類情報など)、固体燃料の供給量(給炭量)、ローラ13に掛かる荷重に関する情報(油圧荷重等の粉砕のために付加する荷重)、ミル10に設けられた分級機(回転式分級機16)の回転数(分級機回転数)、ミル10内へ流入するガス(搬送用ガス)とミル10から排出されるガス(微粉燃料と搬送用ガスの混合ガス)との差圧(テーブル差圧)、ミル10のミルモータ動力、及び運転時間の少なくともいずれか1つを含む。差圧は、ミル10内の差圧(テーブル差圧)であり、ミル10の負荷状態を示す指標となる。例えば、テーブル差圧は、回転テーブル12の上側雰囲気と下側雰囲気との間で発生する。なお、運転状態としては、ローラ13やテーブルライナ12aの寿命に影響を与えるパラメータであれば上記に限定されず含むことができる。また、類似する運転状態同士で運転時間に対する余寿命の変化が所定の範囲内で一致していることで判断する。所定の範囲内で一致とは、例えば、明らかに突飛と判断される運転情報(推定する余寿命)を除いて±10%以内での一致があり、さらに好ましくは±5%以内での一致である。所定の範囲内で一致があれば、類似した運転状態のデータの中でも優先順位を上げて類似していると判断してもよい。
次に、本開示の第3実施形態に係る摩耗評価システム及び固体燃料粉砕装置、並びに摩耗評価方法、並びに摩耗評価プログラムについて説明する。
本実施形態では、推定された余寿命に基づいてメンテナンス計画を作成する。以下、本実施形態に係る摩耗評価システム及び固体燃料粉砕装置、並びに摩耗評価方法、並びに摩耗評価プログラムについて、第1実施形態及び第2実施形態と異なる点について主に説明する。
計画部66は、推定された余寿命推移特性に基づいて、メンテナンス計画を行う。具体的には、評価部64において推定した余寿命や、予測部65において推定した余寿命から、将来のどの時期に寿命を完全に消費するかを判断して、計画部66でメンテナンス計画を行う。なお、上述のようにより正確に余寿命を推定することができるため、従来のような余裕をもった交換等のメンテナンス実施時期よりも、寿命を完全に消費する以前のより適切な時期に適正な余裕をもって効率的なメンテナンス計画を立てることが可能となる。
本開示に係る摩耗評価システムは、粉砕部(10)において固体燃料を粉砕する固体燃料粉砕装置(100)の摩耗評価システムであって、前記固体燃料粉砕装置(100)における運転状態に関する計測値を取得する取得部(62)と、固体燃料の種別に応じて設定された複数のクラスのそれぞれにおいて、前記運転状態と、前記粉砕部(10)の摩耗性評価情報とが関連付けられた対応情報に基づいて、前記計測値に対応する前記摩耗性評価情報を特定する特定部(63)と、特定された前記摩耗性評価情報に基づいて、前記粉砕部(10)における摩耗評価を行う評価部(64)と、を備える。
10 :ミル(粉砕部)
11 :ハウジング
12 :回転テーブル
12a :テーブルライナ
13 :ローラ
14 :駆動部
14a :ミルモータ
16 :回転式分級機
16a :ブレード
17 :燃料供給部
18 :分級機モータ
19 :出口
20 :給炭機
21 :バンカ
22 :搬送部
23 :給炭機モータ
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
32 :押込気通風機
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
51 :ハブ
52 :支持軸
53 :中間ピストン
54 :油圧荷重部
55 :ローラ支持部
56 :本体
57 :突起部
58 :ストッパ
60 :制御部(摩耗評価システム)
62 :取得部
63 :特定部
64 :評価部
65 :予測部
66 :計画部
100 :固体燃料粉砕装置
100a :一次空気流路
100b :供給流路
101 :情報集約システム
102 :サーバ
103 :計画システム
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 (15)
- 粉砕部において固体燃料を粉砕する固体燃料粉砕装置の摩耗評価システムであって、
前記固体燃料粉砕装置における運転状態に関する計測値を取得する取得部と、
固体燃料の種別に応じて設定された複数のクラスのそれぞれにおいて、前記運転状態と、前記粉砕部の摩耗性評価情報とが関連付けられた対応情報に基づいて、前記計測値に対応する前記摩耗性評価情報を特定する特定部と、
特定された前記摩耗性評価情報に基づいて、前記粉砕部における摩耗評価を行う評価部と、
を備え、
前記クラスは、各前記固体燃料の前記粉砕部に対する摩耗性に関する類似度に従って設定された区分けであり、
前記摩耗性評価情報は、前記固体燃料に含まれる摩耗成分の種類や分量を示す因子である摩耗性評価因子である、
摩耗評価システム。 - 前記運転状態とは、前記固体燃料粉砕装置における負荷状態である請求項1に記載の摩耗評価システム。
- 前記運転状態は、前記粉砕部の動力指標、前記粉砕部の負荷指標、及び前記粉砕部内へ流入するガスと前記粉砕部から排出されるガスとの差圧の少なくともいずれか1つを含む請求項1または2に記載の摩耗評価システム。
- 前記運転状態は、固体燃料の給炭量、及び固体燃料の水分情報の少なくともいずれか1つを含む請求項3に記載の摩耗評価システム。
- 前記対応情報において、固体燃料の種類数よりも前記クラスの数の方が少ない請求項1から4のいずれか1項に記載の摩耗評価システム。
- 前記対応情報において、各前記クラスは、各固体燃料のハードグローブ粉砕性指数、または、ミルモータ動力、ミルモータ負荷率、ミル容量負荷率及びテーブル差圧のいずれか一つである前記粉砕部の負荷状態を示すパラメータに従って設定されている請求項1から5のいずれか1項に記載の摩耗評価システム。
- 前記評価部は、前記粉砕部を構成するローラとテーブルとの摩耗量の比である摩耗比率に基づいて、前記ローラと前記テーブルのそれぞれに対して摩耗評価を行う請求項1から6のいずれか1項に記載の摩耗評価システム。
- 前記評価部は、前記摩耗性評価情報に基づいて摩耗速度を推定し、前記摩耗速度に基づいて前記粉砕部の摩耗量を評価する請求項1から7のいずれか1項に記載の摩耗評価システム。
- 前記評価部は、前記摩耗性評価情報に基づいて前記粉砕部の余寿命を評価する請求項1から8のいずれか1項に記載の摩耗評価システム。
- 前記固体燃料粉砕装置の運転状態データと、前記運転状態データに対応した余寿命推移特性とが予め蓄積されたデータベースに基づいて、前記余寿命を評価した結果の推移より将来の余寿命の推移を予測する予測部を備える請求項9に記載の摩耗評価システム。
- 前記運転状態データは、固体燃料の種類、固体燃料の供給量、粉砕のために付加する荷重、前記粉砕部に設けられた分級機の回転数、前記粉砕部内へ流入するガスと前記粉砕部から排出されるガスとの差圧、前記粉砕部の動力、及び運転時間の少なくともいずれか1つを含む請求項10に記載の摩耗評価システム。
- 推定された前記粉砕部の余寿命に基づいて、メンテナンス計画を行う計画部を備える請求項8から11のいずれか1項に記載の摩耗評価システム。
- テーブルと、
前記テーブルとの間で固体燃料を粉砕するローラと、
請求項1から12のいずれか1項に記載の摩耗評価システムと、
を備える固体燃料粉砕装置。 - 粉砕部において固体燃料を粉砕する固体燃料粉砕装置の摩耗評価方法であって、
前記固体燃料粉砕装置における運転状態に関する計測値を取得する工程と、
固体燃料の種別に応じて設定された複数のクラスのそれぞれにおいて、前記運転状態と、前記粉砕部の摩耗性評価情報とが関連付けられた対応情報に基づいて、前記計測値に対応する前記摩耗性評価情報を特定する工程と、
特定された前記摩耗性評価情報に基づいて、前記粉砕部における摩耗評価を行う工程と、
を有し、
前記クラスは、各前記固体燃料の前記粉砕部に対する摩耗性に関する類似度に従って設定された区分けであり、
前記摩耗性評価情報は、前記固体燃料に含まれる摩耗成分の種類や分量を示す因子である摩耗性評価因子である、
摩耗評価方法。 - 粉砕部において固体燃料を粉砕する固体燃料粉砕装置の摩耗評価プログラムであって、
前記固体燃料粉砕装置における運転状態に関する計測値を取得する処理と、
固体燃料の種別に応じて設定された複数のクラスのそれぞれにおいて、前記運転状態と、前記粉砕部の摩耗性評価情報とが関連付けられた対応情報に基づいて、前記計測値に対応する前記摩耗性評価情報を特定する処理と、
特定された前記摩耗性評価情報に基づいて、前記粉砕部における摩耗評価を行う処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記クラスは、各前記固体燃料の前記粉砕部に対する摩耗性に関する類似度に従って設定された区分けであり、
前記摩耗性評価情報は、前記固体燃料に含まれる摩耗成分の種類や分量を示す因子である摩耗性評価因子である、
摩耗評価プログラム。
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