JPH02267411A - 微粉炭燃焼装置およびその燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微粉炭燃焼装置に係り、特に石炭粉砕用のミル
台数を増加することなく、同一のミルによって生成され
た微粉炭の燃焼を、直接燃焼方式と、ビン（貯蔵槽）燃
焼方式とを組み合わせて行い、ボイラの負荷に応じた燃
焼制御を行うのに好適な微粉炭燃焼装置およびその燃焼
方法に関する。

〔従来の技術〕

今後の発電システムとしては、燃料需給の関係からベー
スロードとしての原子力発電に対し、また石炭焚き火力
においても中間負荷運用、さらにはデイリースタートス
トップ（Ｄ　ａｉｌｙ　Ｓ　ｔａｒｔＳｔｏｐ　（ＤＳ
Ｓ））型の負荷変化の激しい運転が要求され、運用面か
らボイラプラントの最低負荷の切り下げ運転や高負荷変
化率運転が必要となってきている。特に、今後ますます
増加すると予想される自家発電用等の産業用ボイラにお
いても、上記の最低負荷の切り下げ運転や高負荷変化率
運転が顕著に要求される傾向にある。これらの最低負荷
の切り下げ運転や高負荷変化率運転の要求を満たすため
、ビン（Ｂｉｎ）燃焼方式（微粉炭貯蔵槽燃焼方式）を
取り入れた微粉炭燃焼システムの研究が鋭意に行われて
おり、その代表的な一例を第５図に示す、この方式は、
図に示されているとおり、上側にビン燃焼方式の系統を
、そして下側には直接燃焼方式の系統を組み合わせた構
成になっている。上記のビン燃焼方式の系統について説
明すると、石炭バンカ１に貯蔵された石炭は、給炭機２
よりミル３に供給され粉砕される。粉砕された微粉炭は
熱ガス２４によりサイクロンセパレータ４．バグフィル
タ５で捕集され、微粉炭ビン７に貯蔵される。ロータリ
フィーダ１２で切り出された微粉炭は、熱空気ダンパ１
６′と冷空気ダンパ１７′　とで温度調節された一次空
気１３′　と、ミキシングティー２５で混合され、バー
ナ１０まで運ばれ燃焼される。

一方、直接燃焼方式の系統については、ミル３で粉砕し
た微粉炭を貯蔵せず、直接−次空気１３でバーナ１０ま
で搬送し燃焼される。微粉炭バーナ１０はビン燃焼方式
および直接燃焼方式のそれぞれに個別に必要とする。

以上の２つの微粉炭燃焼系統を、ボイラの起動時、負荷
変化時等の運転条件に合わせた組合せ燃焼を行い最低負
荷の切り下げ、および高負荷変化率運転を行うように計
画されている〔石炭利用・発電プラント技術総合資料集
（サンエンスフオーラム社出版）＝２．微粉炭燃焼シス
テム、第６７頁から第７０頁〕。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来技術において、高負荷変化率運転を行う場
合には、ビン燃焼方式と直接燃焼方式とのそれぞれ別々
の微粉炭燃焼系統が必要であり、石炭粉砕用のミルおよ
び微粉炭バーナ共、それぞれ別個に設ける必要があった
。大容量の石炭焚ボイラのように、バーナの本数、ミル
台数共に多いボイラプラントにおいては、それぞれ専用
の微粉炭燃焼系統を設けても、ミルの台数が増加するこ
とはないが、自家発電、産業用ボイラ等の小容量のボイ
ラにおいては、バーナの本数の割に、専用の微粉炭燃焼
系統を設ける必要があるため、ミルの台数が増え経済性
が悪いという問題があった。

本発明の目的は、小容量で、バーナの本数の少ないボイ
ラにおいて、ミル台数を増やすことなく。

同一のミルを用いてビン燃焼方式と直接燃焼方式の両方
の運用を適宜行うことのできる微粉炭燃焼装置およびボ
イラの負荷に応じた微粉炭の燃焼制御方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的は、微粉炭燃焼装置において、同一の
石炭粉砕用ミルから、微粉炭分配器を経て微粉炭をバー
ナで燃焼させる直接燃焼系とは別に、上記ミルからの微
粉炭を、いったん微粉炭のビンに貯蔵し、該微粉炭ビン
から微粉炭分配器を経て微粉炭バーナで燃焼させる微粉
炭のビン燃焼系を設けることにより、達成される。

本発明は、石炭粉砕用のミルによって生成された微粉炭
を、気流搬送によって複数のバーナに供給して燃焼させ
る微粉炭燃焼装置において、上記ミルによって生成され
た微粉炭を、複数の微粉炭バーナに分配供給する微粉炭
分配器に送入した後、所定流量の微粉炭をバーナに分配
供給して燃焼させる微粉炭の直接燃焼系と、上記ミルに
よって生成された微粉炭を、いったん微粉炭ビンに貯蔵
した後、該ビンから所定流量の微粉炭を上記微粉炭分配
器に供給して、該微粉炭分配器からバーナに微粉炭を分
配供給して燃焼させる微粉炭のビン燃焼系と、上記微粉
炭の直接燃焼系とビン燃焼系の微粉炭を、上記微粉炭分
配器に合流させて所定流量の微粉炭を複数のバーナに分
配供給して燃焼させる合流燃焼系を備えた微粉炭燃焼装
置である。

そして、本発明の微粉炭燃焼装置において、バーナに微
粉炭を分配供給する微粉炭分配器は、直接燃焼系の微粉
炭をバーナに分配供給する機構と、ビン燃焼系の微粉炭
をバーナに分配供給する機構と、直接燃焼系およびビン
燃焼系の微粉炭を合流させてバーナに分配供給する機構
を有するものである。

さらに本発明は、石炭粉砕用のミルによって生成された
微粉炭を、気流搬送によって複数のバーナに選択的に供
給し、ボイラの負荷に応じた微粉炭の燃焼を行う方法に
おいて、上記ミルによって生成された微粉炭を、微粉炭
分配器によって、所定のバーナに微粉炭を設定流量分配
供給して、微粉炭の燃焼量を制御する直接燃焼系と、上
記ミルによって生成された微粉炭を、いったん微粉炭ビ
ンに貯蔵した後、該微粉炭のビンから設定流量の微粉炭
を上記微粉炭分配器に導入し、該微粉炭分配器から所定
のバーナに微粉炭を分配供給して微粉炭の燃焼量を制御
するビン燃焼系と、上記直接燃焼系の設定流量の微粉炭
と上記ビン燃焼系の設定流量の微粉炭とを上記微粉炭分
配器に合流させ。

該微粉炭分配器から所定のバーナに分配供給して微粉炭
の燃焼量を制御する合流燃焼系のうちから選択される少
なくとも１つの燃焼系を用いて、ボイラの高、低負荷変
化に応じた燃焼を行う微粉炭の燃焼方法である。

〔作用〕

石炭粉砕用のミル出口のダンパを操作することにより、
微粉炭をバーナで燃焼させる直接燃焼系と、微粉炭をい
ったんビンへ貯蔵し、このビンから微粉炭をバーナへ供
給し燃焼させるビン燃焼系へ、上記の同一ミルから微粉
炭が分配供給される。

そして、ミルから微粉炭バーナまでの直接燃焼系の微粉
炭供給管路に設けられている微粉炭分配器に、上記ビン
からの微粉炭をも供給できる管路が設けられている。微
粉炭分配器には、ミルからの直接燃焼分だけの微粉炭を
バーナに供給する通路。

またはビンからの微粉炭のみをバーナに供給する通路、
さらに上記２つの通路による燃焼方式が併用できるよう
に、微粉炭の混合器を構成し、その内部に、シャッタや
スクレーパなどによって微粉炭の供給通路を調整するこ
とにより、バーナに供給される微粉炭流量を制御するこ
とができる。そして、微粉炭直接燃焼方式および微粉炭
ビン燃焼方式のいずれか一方、もしくは両方を用いた微
粉炭燃焼を行うことにより、ボイラプラントの負荷に応
じた負荷変化率運転を容易に達成することができる。

そして、本発明の微粉炭燃焼装置においては、同一の石
炭粉砕用ミルで、直接燃焼方式とビン燃焼方式の両方の
機能を備えているので、それぞれの専用のミルを設置す
る必要がない。

〔実施例］ 以下に本発明の一実施例を挙げ、図面に基づいて、さら
に詳細に説明する。

第１図は、本発明の微粉炭燃焼装置の構成の一例を示す
系統図である。図において、石炭バンカ１に貯蔵されて
いる石炭は給炭機２より、ミル３に供給され粉砕される
。粉砕された微粉炭は、空気予熱器１８を通った熱空気
と、それをバイパスした冷空気がＰＡＦ　（−水空気フ
アン）２１で送入され、熱空気ダンパ１６と冷空気ダン
パ１７で温度調節され、乾燥した一次空気１３として搬
送される６−水空気１３の搬送ルートは２系統に分かれ
、その一つはビン燃焼方式の系統であり、もう一つは直
接燃焼方式の系統である。

まず、ビン燃焼方式の系統で運用する場合について説明
する。第１図において、ミル出口ダンパ１４を閉、ダン
パ１５を開とした場合に相当し、微粉炭はサイクロンセ
パレータ４とバグフィルタ５で捕集され、微粉炭ビン（
貯蔵槽）７に貯蔵される。

貯蔵された微粉炭は要求指令に応じ、ロータリフィーダ
１２で切り°出され微粉炭分配器８で各々の微粉炭供給
管９に均等に分配され、熱空気ダンパ１６′　と冷空気
ダンパ１７′で温度調節された一次空気１３′　によっ
てバーナ１０まで搬送され燃焼される。

次に、直接燃焼方式の系統で運用する場合について説明
する。第１図において、ミル出口ダンパ１４を開、ダン
パ１５を閉とした場合に相当し、粉砕された微粉炭は、
−水空気１３で微粉炭供給管９内を搬送され、微粉炭分
配器８を通過し、バーナ１０で燃焼される。これは、石
炭粉砕用のミル３を用いた通常の微粉炭燃焼方式に該当
する。なお、この場合は熱空気ダンパ１６′　と冷空気
ダンパ１７′は「閉」に保持され、−水空気１３′は使
用されない。

本発明の微粉炭燃焼装置の特徴とするところは、要する
に同一の石炭粉砕用のミルで、ビン燃焼方式および直接
燃焼方式のいずれか一方、もしくは両方の運用が可能な
構造とした微粉炭分配器８を、ミル３からバーナ１０ま
での微粉炭供給管９の途中に設置したところにある。

本発明の微粉炭燃焼装置において、微粉炭を直接燃焼方
式で運用する場合には、第１図において、ビン燃焼方式
の配管系に設けられているダンパ１５、および熱空気ダ
ンパ１６′、冷空気ダンパ１７′および自動詞節ダンパ
２３を閉じ、ミル出口ダンパ１４は開としておき、−水
空気１３を使用して微粉炭分配器８を介して、微粉炭を
バーナ１０に搬送し燃焼させる。この場合、微粉炭分配
器８は微粉炭を通過させるだけの働きしかしていない。

事業用などのベースロード的に運用され、負荷変化率が
小さい場合には、直接燃焼方式だけの微粉炭燃焼で対応
できる。しかし、自家発電および産業用のボイラなど負
荷変化率が大きい場合の運用においては、ミル３は、直
接燃焼方式から切り離し、ミル運用上の制限を直接骨け
ずに微粉炭燃焼が行え、ボイラの負荷変動の応答性に優
れているビン燃焼方式を使うことが有効である。本発明
は、直接燃焼方式に、ビン燃焼方式を加えることにより
、ボイラの高負荷変化率に対応できるシステムである。

例えば、ボイラ高負荷増に対応するための一つの方法と
して、上述した直接燃焼法で行っている時に、あらかじ
め微粉炭ビン７に貯蔵しておいた微粉炭を、負荷指令の
要求にしたがって、ロータリフィーダ１２で切り出し、
微粉炭分配器８で均等に各微粉炭供給管９に分配し、ミ
ル３からの微粉炭も混合させて供給し、バーナ１０で燃
焼させる。微粉炭ビン７からの微粉炭の混合による一次
空気の不足分は、微粉炭分配器８の出口温度を、熱空気
ダンパ１６′　と冷空気ダンパ１７′で調節し、自動調
節ダンパ２３で風量を調節した一次空気１３′　を微粉
炭供給管９に供給する。上記の操作により、ミル３の負
荷変化率にビン燃焼方式の負荷変化率をプラスした形と
なり、ボイラの負荷増加方向への高負荷変化率に対する
運転が可能となる。また、上記の場合とは逆の負荷減少
方向への運用は、ロータリフィーダ１２を停止させ、ミ
ル３の負荷減少で対応することができる。

微粉炭ビン７への微粉炭の貯蔵は、ボイラの低負荷時に
生じるミル３からの余剰の微粉炭を、ダンパ１５を開と
して、微粉炭ビン７に貯蔵、あるいはボイラ停止時に、
ミル３を運転し微粉炭を貯蔵しておく、このボイラ停止
時の貯蔵は、ボイラ負荷に関係なく、ミル３の最高効率
で運転することができるので、微粉炭の粒度をほぼ均一
に保持できる利点がある。

また、ビン燃焼方式を併用することにより、ボイラ最低
負荷率の低減が可能である。すなわち、直接燃焼方式で
は、ミル３のターンダウンから自ずと最低負荷が限定さ
れるが、本発明では直接燃焼方式を、しだいにビン燃焼
方式に変えていくことによって、最低負荷率の低減が可
能となる。まず、直接燃焼方式において燃焼負荷を下げ
ていくと共に、ビン燃焼方式からの燃焼を生かし、さら
にはミル３の負荷を小さくし、最終的にはミル３を停止
させてビン燃焼方式のみの微粉炭燃焼にする。ここまで
は、ミル３の運用の制限による４本のバーナ（１つのミ
ルから４個のバーナへ微粉炭が供給されるケース）を全
部使用する燃焼方法であったが、ビン燃焼方式では、ミ
ル３とは無関係であるため、使用するバーナ１０の本数
の選択ができる０本発明では、微粉炭分配器８の出口部
、つまり微粉炭供給管９との接続部に、エアシリンダ２
９の駐動用のシャッタ２８を設置しており、これを操作
することにより微粉炭供給管９への微粉炭の流れを調節
することができ、使用するバーナの本数を少なくするこ
とができる。これにより、ボイラの最低負荷率をいっそ
う低減することが可能である。さらに、ミル３の故障、
点検等に°よりミル３の運転を停止した場合でも、微粉
炭ビン７に貯蔵した微粉炭を用いることにより、ある程
度の時間、ボイラの運転を継続することができる。

第２図に、微粉炭分配器８の構造の一例を示す。

第３図は、第２図に示した微粉炭分配器の断面構造を示
すものである０図において、中央にモータ３０１１ｉ動
のスクレーバ２７を備えている。このスクレーパ２７を
回転させることにより微粉炭ビン７がらの微粉炭を、微
粉炭分配器８の周囲方向へ均等に分散させ、微粉炭供給
管９に混入させることができる。微粉炭供給管９への混
入口には、エアシリンダ２９により駆動させるシャッタ
２８を設けており、ミル３からの直接燃焼時には「閉」
となし、ミル３からの微粉炭が微粉炭分配器８に流入し
ないようにする。また、ビン燃焼方式の燃焼時に、最低
負荷率を下げるために、使用するバーナ１ｏの本数を減
らす時にも、燃焼を停止するバーナ系のシャッタ２８を
「閉」となし、微粉炭の供給をカットするバーナ系の微
粉炭供給管９への微粉炭の供給を停止する。

次に、本発明の他の実施例を第４図に示す０本実施例に
おいては、第１図に示した微粉炭分配器８の代わりにミ
キシングティー２５を設置したものである。ミル３から
の直接燃焼方式によって燃焼させる微粉炭と、ビン燃焼
方式によって燃焼させる微粉炭をミキシングティー２５
で混合させるようにしたものである。この実施例におけ
る効果は、上述した本発明の効果と同様に、同一の石炭
粉砕用のミル３で、ビン燃焼方式と直接燃焼方式の両方
の方式で運用できるところにあって、両方式の微粉炭分
配供給器である混合部を、構造が極めて簡単なミキシン
グティー２５に替え、より簡略化をはかった点にある。

また、ロータリフィーダ１２で微粉炭ビン７からの微粉
炭供給量を調節することにより、微粉炭供給管９中の微
粉炭濃度を各微粉炭供給管９で個別に調節することがで
きる利点がある。

〔発明の効果〕 以上詳細に説明したごとく本発明の微粉炭燃焼装置によ
れば、石炭粉砕用のミル台数を増加することなく、同一
のミルで、直接燃焼方式およびビン燃焼方式のいずれに
おいても運用可能となり、ボイラのλ荷に応じて適宜微
粉炭燃焼量を調節することができる。さらに、それぞれ
の燃焼方式をボイラの負荷に応じて組み合わせることに
より、高負荷変化率運転、あるいは最低負荷のいっそう
の低減をはかることができ、さらにミル運転の停止時に
おいても、ビンに貯蔵された微粉炭により微粉炭燃焼を
ある程度継続させることができ、ボイラの運転時間の延
長が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において示した微粉炭燃焼装置
の構成の一例を示す系統図、第２図は本発明の実施例に
おいて例示した微粉炭分配器の構造の一例を示す斜視図
、第３図は第２図に示した微粉炭分配器の内部構造の一
例を示す断面図、第４図は本発明の他の実施例による微
粉炭燃焼装置の構成の一例を示す系統図、第５図は従来
の微粉炭燃焼装置の構成の一例を示す系統図である。 １・・・石炭バンカ　　　２・・・給炭機３・・・ミル ４・・・サイクロンセパレータ ５・・・バグフィルタ　　６・・・排風機７・・・微粉
炭ビン　　　８・・・微粉炭分配器９・・・微粉炭供給
管　　１０・・・バーナ１１・・・ボイラ　　　　　１
２・・・ロータリイフィーダ１３、１３’・・・１次空
気　１４・・・ミル出口ダンパ１５・・・ダンパ　　　
　　１６．１６’・・・熱空気ダンパ１７、１７’・・
・冷空気ダンパ １８・・・空気予熱器　　　１９・・・ＩＤＦ２Ｏ・・
・Ｆ　Ｄ　Ｆ　　　　　　２１・・・ＰＡＦ２２・・・
煙突　　　　　　２３・・・自動調節ダンパ２４・・・
−熱ガス　　　　　２５・・・ミキシングティー２７・
・・スクレーパ　　　２８・・・シャッタ２９・・・エ
アシリンダ　　３０・・・モータ代理人弁理士　　中　
村　純之助 ！ＶＪ省改２粉咲貯１にビン７よす ８−−−−一欲勅淡伽紀姦 第３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石炭粉砕用のミルによって生成された微粉炭を、気
   流搬送によって複数のバーナに供給して燃焼させる微粉
   炭燃焼装置において、上記ミルによって生成された微粉
   炭を、複数の微粉炭バーナに分配供給する微粉炭分配器
   に送入した後、所定流量の微粉炭をバーナに分配供給し
   て燃焼させる微粉炭の直接燃焼系と、上記ミルによって
   生成された微粉炭を、いったん微粉炭ビンに貯蔵した後
   、該ビンから所定流量の微粉炭を上記微粉炭分配器に供
   給して、該微粉炭分配器からバーナに微粉炭を分配供給
   して燃焼させる微粉炭のビン燃焼系と、上記微粉炭の直
   接燃焼系とビン燃焼系の微粉炭を、上記微粉炭分配器に
   合流させて所定流量の微粉炭を所定のバーナに分配供給
   して燃焼させる合流燃焼系を備えたことを特徴とする微
   粉炭燃焼装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の微粉炭燃焼装置におい
   て、バーナに微粉炭を分配供給する微粉炭分配器は、直
   接燃焼系の微粉炭をバーナに分配供給する機構と、ビン
   燃焼系の微粉炭をバーナに分配供給する機構と、直接燃
   焼系およびビン燃焼系の微粉炭を合流させてバーナに分
   配供給する機構とを有することを特徴とする微粉炭燃焼
   装置。 ３、石炭粉砕用のミルによって生成された微粉炭を、気
   流搬送によって複数のバーナに選択的に供給し、ボイラ
   の負荷に応じた微粉炭の燃焼を行う方法において、上記
   ミルによって生成された微粉炭を、微粉炭分配器によっ
   て、所定のバーナに微粉炭を設定流量分配供給して、微
   粉炭の燃焼量を制御する直接燃焼系と、上記ミルによっ
   て生成された微粉炭を、いったん微粉炭ビンに貯蔵した
   後、該微粉炭ビンから設定流量の微粉炭を上記微粉炭分
   配器に導入し、該微粉炭分配器から所定のバーナに微粉
   炭を分配供給して微粉炭の燃焼量を制御するビン燃焼系
   と、上記直接燃焼系の設定流量の微粉炭と上記ビン燃焼
   系の設定流量の微粉炭とを上記微粉炭分配器に合流させ
   、該微粉炭分配器から所定のバーナに分配供給して微粉
   炭の燃焼量を制御する合流燃焼系のうちから選択される
   少なくとも１つの燃焼系を用いて、ボイラの高、低負荷
   変化に応じた燃焼を行うことを特徴とする微粉炭の燃焼
   方法。