JPH0526093B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微粉炭ボイラの運転方法および微粉炭
ボイラシステムに係り、特に石炭供給が、ダイレ
クトシステムで行われる場合、粉砕した石炭を複
数の微粉炭バーナに均等に分配するのに好適な方
法およびそのためのシステムに関する。

〔従来の技術〕

微粉炭焚きボイラに微粉炭を供給する方法には
ビンシステムとダイレクトシステムがある。ビン
システムとは、ミルで粉砕した石炭を一旦容器に
収容し、適当なフイーダで切り出して気流搬送
し、この固−気二相流を分配器を介して複数の燃
料管に分け、微粉炭焚きボイラの複数のバーナに
供給するものである。しかし一般に用いられてい
るのは、システムの簡素さ、運転取扱の容易さ、
動力節減等の点から第２図に示すダイレクトシス
テムである。第２図において、塊炭１をミル２に
よつて微粉砕する。搬送空気（燃焼一次空気）源
３から提供する空気で微粉炭を気流搬送する。固
−気二相流を形成した微粉炭を分配器４で複数の
燃料管８に分配し、微粉炭ボイラ６に設置された
微粉炭バーナ５に供給する。

第３図にミル２の概要を示す。切頭円錘状の分
配器４はミル頂部に取り付けられており、これに
６〜10本程度の燃料管８が接続される。９は給炭
管、１０はサイクロン、１１はハウジング、１２
はスプリング１２′を下面に設けたスプリングフ
レーム、１３は上記スプリング１２′で押圧され
るプレツシヤーフレーム、１４は粉砕リング、１
５はプレツシヤーフレーム１３を介してスプリン
グ１２′の力で粉砕リング１４に押し付けられる
ローラである。

第３図の各部部の機能を第４図を用いて説明す
る。原炭は給炭管９より連続的に供給される。ミ
ルの下方では、粉砕リング１４が垂直軸に対して
回転している。粉砕リング中央に落下した原炭
は、遠心力により粉砕リング外周に移動する。更
に粉砕リング外周の溝とハウジング１１に支持さ
れた粉砕ローラ１５との間にはさまり圧縮・せん
断力により粉砕される。粉砕された微粉炭は一次
空気と共に固−気二相流を形成する。旋回を与え
た一次空気によつて吹き上げられた粗粉は一次分
級により再び粉砕部に導かれる。微粉を含んだ固
−気二相流に対しては、粒径を揃えるためサイク
ロン１０によつて二次分数が行われる。粒径調整
された固−気二相流を分配器４に導入し各燃料管
８に供給する。

固−気二相流を均等に各燃料管８に分配するに
は、ミル２から微粉炭バーナ５までの各燃料管
８に、固−気二相流を流したときの抵抗が同じで
あること、分配器４内で微粉炭粒子がよく分散
した状態であること、の二つの必要条件がある。
従来、ダイレクトシステムの分配に関する研究は
あまり行われておらず、現状では、の燃料管８
の抵抗を揃えるという要件は、第２図に於て各燃
料管８に予め空気のみを流しその配管抵抗が同じ
になるようダンパ７で調整することで代表させて
いる。に対しては、従来、考慮されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、従来、ダイレクトシステムに
おける複数の微粉炭バーナに到る各燃料管への微
粉炭の分配に関しては、各燃料管８に予め空気の
みを流して、そのときの配管抵抗が同じになるよ
うにダンパ７を調整することが行われているが、
しかし、これのみでは実際に微粉炭−空気の固−
気二相流を流したときの分配が一様にはならず、
個々の微粉炭バーナでは要求する固−気比が得ら
れず、NO_xや未燃成分の増加の原因となるとい
う問題があつた。

本発明の目的は、ダイレクトシステムにおい
て、ミルで微粉砕した石炭を複数の微粉炭バーナ
に到る各燃料供給管に、従来技術に比べて、より
良好な固−気相を以て、より均等に分配する方法
およびそのためのシステムを提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、分配器内の微粉炭濃度分布パターン
を経時的に変化させることによつて、各燃料管入
り口の微粉炭濃度の時間的平均値を等しくするこ
とにより、各燃料管への石炭供給量を統計的に等
しくするものである。

分配器内の微粉炭濃度分布のパターンを変更す
る手段としては、分配器内に駆動可能な案内羽根
を設けること、又は、分配器外周部から分配器内
に空気を注入する手段を設けること等を挙げるこ
とができる。

〔作用〕

均等分配の必要条件は前述の通り、各燃料管
に固−気二相流を流したときの抵抗が等しいこ
と、分配器内で粒子の分散がよく、各燃料管入
り口付近の微粉炭粒子濃度がどれも等しいことで
ある。ところで現状の技術では、ダイレクトシス
テムで使用している固−気化（微粉炭重量／一次
空気重量）は0.3〜0.5であつて、粉体流量は検出
できないのおで、各燃料管に検出及び操作端を設
置し、微粉炭流量を個々にフイードバツク制御す
ることは不可能である。そこで本発明では、の
燃料管の抵抗を揃えるという条件は、第２図に於
て予め各燃料管８に空気のみを流し、その配管抵
抗が同じになるようダンパ７で調整することによ
り代表させることは従来技術と同じであるが、そ
の上で、の条件に関して、分配器の工夫によ
り、各燃料管入口の微粉炭濃度を等しくする方法
を考えた。

分配器に導かれる固−気二相流は、ミルの中心
軸に対して、非対称な構成要素（一次空気入口、
粉砕ローラ、スプリングフレーム１２、プレツシ
ヤーフレーム１３等）のために、例えば第５図、
第６図に示すような濃度分布のパターンを持つて
いる。２８は微粉炭濃度の薄い所、２９は中程度
の所、３０は濃い所を示している。Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄは燃料管を示している。この濃度分布のパター
ンは一次空気量、石炭粉砕量等の粉砕条件が一定
のとき時間的に大きく変動することはない。この
ときの各燃料管の入口近傍の微粉炭濃度の確率密
度分布は第７図のようである。総石炭重量を総空
気体積で除した平均濃度に対して、各燃料管の微
粉炭濃度は、ばらついている。結果的に濃度の濃
い場所に接続される燃料管Ａには、多量の微粉炭
が流れ、希薄な場所に接続される燃料管Ｃには、
微粉炭があまり流れない。分配器の直径は3000mm
以上もあり、この濃度分布のパターンをくずし微
粉炭粒子を分配器内に一様に分散させることは出
来ない。そこで本発明では、各燃料管入口付近の
微粉炭濃度の時間的平均値が総て等しくなるよう
に分配器内の濃度分布パターンを、経時的に変更
させることを考えた。

分配器内の濃度分布のパターンを変更する手段
としては、分配器内で案内羽根等を駆動する手
段、または、分配器外部からの空気注入を行う手
段が考えられる。また、各燃料管入口付近の微粉
炭濃度の平気値を等しくする一手法として、前記
手段を例えば乱数発生装置に接続して動作させる
ことも考えられる。

〔実施例〕

以下簡単な実施例モデルを用いて本発明の原理
及び作用を説明する。まず、第８図に示すよう
に、分配器４内に分布パターンの一部を切り取る
案内羽根３２を設け、これをモータ３１で一定速
度で回転させる実施例を考える。モータの角速度
をdθ／dt、固−気二相流の上昇速度をVb、羽根
の長さをＬとするとき、濃度分布のパターンは、
固−気二相流が羽根を通過する時間Tv＝Ｌ／Vb
中にモータが回転する角度θ＝Dθ／dt・Tvだ
け、周方向に移動する。即ち第９図の濃度分布パ
ターンから、第１０図のパターンに変更すること
が可能である。dθ／dtの速さの大小によつて第１
１図のように濃度分布パターンを単位時間当り
色々な角度θずらすことが出来る。この濃度分布
パターンの変更を各燃料管入口付近の微粉炭濃度
の時間的平均値が等しくなるように行えば、分配
器内に微粉炭を均一に分散させるのと等価な効果
が得られる。上記時間的平均値を等しくするため
には例えば次のような方法がある。すなわち上記
案内羽根の回転速度を任意の数列に対応させる。
一方、乱数発生装置で一定時間おきに乱数を発生
させる。発生した乱数で案内羽根の回転数を決
定、駆動させれば、濃度分布パターンが無作為に
変更される。このときの各燃料管入口における微
粉炭濃度の確率密度分布は第１２図のようであ
り、第５図，第６図，第７図に示した燃料管Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの微粉炭濃度の時間的平均値は一致す
る。

但し乱数の使用は本発明においては必ずしも必
要ではなく、要は、各燃料管入口附近における微
粉炭濃度の時間的平均値が全て等しくなるように
分配器内の濃度分布パターンを経時的に変化させ
ればよい。

上記の実施例モデルに基づいた本発明の一実施
例を第１図を用いて説明する。第１図に示す分配
器は給炭管９、燃料管８等の寸法が現状の分配器
と全く同じであり、従つて既設のミルに対しても
適用可能である。分配器下部の微粉炭導入部に
は、ミルの垂直中心軸に対して回転可能な案内羽
根３２が設置されている。第１３図に案内羽根３
２の取り付け部分を示す。案内羽根３２はベアリ
ング３４によつて回転可能に支持された回転リン
グ３３に接続される。回転リング３３はモータに
接続されたピニオン３５により駆動される。分配
器下部より導入される固−気二相流は一定の微粉
炭濃度分布のパターンを持つている。固−気相流
は濃度分布を持つたまま案内羽根内を上昇する。
案内羽根３２は回転しているので、固−気二相流
が案内羽根３２を通り抜けるのにかかつた時間内
に案内羽根が回転した角度だけ、濃度分布パター
ンが円周方向にずれる。モータ回転数は、一定時
間おきに発生する乱数によつて決定されるので、
濃度分布パターンは無作為に変更される。よつ
て、各燃料管入口付近の微粉炭濃度の時間的平均
値は等しくなる。

他の実施例を第１４図に示す。前記第１図の実
施例では、ミルの垂直中心軸に対して回転可能な
案内羽根３２を設けたのに対して、第１４図では
図示の夫々の軸３６′を中心にして角変位可能な
案内羽根３６を設けたものである。この案内羽根
の角変位を乱数に対応させることができる。

更に他の実施例を第１５図に示す。案内羽根の
替わりに分配器４の側面には、開閉弁３７を介し
て空気源が接続されている。複数の開閉弁３７の
うちの一個または数個の弁の開閉選択を乱数で支
配するものである。また、この場合開閉弁の選択
を必ずしも乱数で行う必要性はない。多数の弁の
うち一個または隣合う数個の弁を閉じ、他の弁は
開けることにより、微粉炭粒子を閉じた弁の付近
に局在化させる。この閉じた弁を一個ずつ隣の弁
にシフトすることによつて、各燃料管入口付近の
濃度の時間的平均値を等しくすることが出来る。

先に述べたように、現状の技術では、ダイレク
トシステムで使用している固−気化（微粉炭重
量／一次空気重量）では粉体流量は検出できず、
このため各燃料管に検出端及び操作端を設置して
微粉炭流量を各燃料管個々にフイードバツク制御
することは不可能である。そこで本発明では、均
等分配の前記必要条件である燃料管の抵抗を揃
えることは第２図に於て各燃料管８に空気のみを
流しその配管抵抗が同じになるようダンパ７で調
整することで代表させることとした。しかし固−
気二相流を流したときの配管抵抗が同じにならな
いのが現実である。故に、本発明では、分配器の
工夫により、前述のように各燃料管入口の微粉炭
濃度を等しくする方法を考えた。しかし、今後、
粉体流量計が開発されれば、第１６図に示す均等
分配方法が可能になる。すなわち分配器４には例
えば第１６図のごとき装置を用いる。ミル２で粉
砕した石炭を一次空気４０によつて気流搬送す
る。各燃料管８を流れる微粉炭は粉体流量計３８
によつて検出される。各々の微粉炭流量の信号
は、データ処理装置４１に入力される。データ処
理装置は微粉炭流量の少ない燃料管の入口の微粉
炭濃度の平均値が増加するように開閉弁３７をフ
イードバツク制御する。この方法によれば、配管
抵抗の差も加味した精密な均等分配制御が出来
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、微粉炭焚きボイラの微粉炭供
給ダイレクトシステムに於て、コンパクト負荷変
動に対応可能であり、しかも均一な固−気比を以
て微粉炭を各バーナへの各燃料管に均等に分配で
きる効果がある。

よつて各微粉炭バーナが要求する固−気比の微
粉炭と空気を提供し、火力プラントの未燃分、
NO_xの減少を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る分配器の構造
を示す図、第２図は微粉炭焚きボイラにおける石
炭供給ダイレクトシステムの概要図、第３図はミ
ルの構造図、第４図はミルの機能説明図、第５図
は現状の分配器内の濃度分布の平面図、第６図は
現状の分配器内の濃度分布の側面図、第７図は現
状の分配器の各燃料管入口の微粉炭濃度の確率密
度分布、第８図は濃度分布パターン変更手段の一
例の説明図、第９図は第８図における変更前の微
粉炭濃度分布パターン、第１０図は第８図におけ
る変更後の微粉炭濃度分布パターン、第１１図は
微粉炭濃度分布パターンを任意に変更する説明
図、第１２図は各燃料管入口の微粉炭濃度の時間
的平均値を等しくするように濃度分布パターンを
変更したときの各燃料管入口の微粉炭濃度の確率
密度分布の図、第１３図は第１図の案内羽根取り
付け部を示す図、第１４図は本発明の他の実施例
の説明図、第１５図は更に他の実施例の説明図、
第１６図はその他の実施例の説明図である。 符号の説明、２……ミル、４……分配器、５…
…微粉炭バーナ、６……微粉炭ボイラ、７……ダ
ンパ、８……燃料管、９……給炭管、２８……微
粉炭濃度（薄）、２９……微粉炭濃度（中）、３０
……微粉炭濃度（濃）、３２，３６……案内羽根。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ミルで粉砕した微粉炭を空気によつて気流搬
   送し、分配器を介して複数の燃料管に分配し、微
   粉炭ボイラの複数のバーナに供給してボイラを運
   転する方法において、前記分配器内の微粉炭濃度
   分布のパターンを経時的に変化させて各燃料管入
   口付近の微粉炭濃度を平均化することを特徴とす
   る微粉炭ボイラの運転方法。 ２ 石炭粉砕ミルと、該ミルで粉砕した微粉炭を
   空気によつて気流搬送して燃焼する微粉炭ボイラ
   と、該ボイラと前記ミルとの間に位置し気流搬送
   された微粉炭を複数の燃料管に分配して前記微粉
   炭ボイラへ供給する分配器とを具備した微粉炭ボ
   イラシステムにおいて、前記分配器内の微粉炭濃
   度分布のパターンを変更するための駆動可能な案
   内羽根を該分配器内に備えたことを特徴とする微
   粉炭ボイラシステム。 ３ 石炭粉砕ミルと、該ミルで粉砕した微粉炭を
   空気によつて気流搬送して燃焼する微粉炭ボイラ
   と、該ボイラと前記ミルとの間に位置し気流搬送
   された微粉炭を複数の燃料管に分配して前記微粉
   炭ボイラへ供給する分配器とを具備した微粉炭ボ
   イラシステムにおいて、前記分配器内の微粉炭濃
   度分布のパターンを変更するための空気を該分配
   器の周囲の複数個所から吹き込む手段と、該空気
   吹き込み個所の夫々の空気流量を調節する手段、
   とを備えたことを特徴とする微粉炭ボイラシステ
   ム。