JPH0617741B2 - ボイラ用微粉炭機出口の一次空気温度の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はボイラ用微粉炭機出口の一次空気温度の制御方
法に係り、特に水分含有量を異にする多種類の石炭を燃
料として使用するに好適なボイラ装置の一次空気温度の
制御方法に関するものである。

（従来の技術） 近年の発電コストを低下の要求および燃料の供給先を多
方向に分散して、戦争や政争などによる燃料供給の停止
という危険を回避するという観点から、今後新設される
事業用火力発電所用ボイラは、石炭焚きボイラとし、か
つ、広く世界各国の産炭地から供給される石炭を、同一
ボイラで効率よく低公害で燃焼する技術が求められてい
る。

第２図は、石炭の炭素分と石炭中の気乾水分（石炭の表
面に付着した水分が無くなるまで乾燥させた状態で測っ
た石炭中の水分）の関係を示したものであるが、炭素分
の少ない若い石炭ほど水分が多いことがわかる。このよ
うに多種類の石炭を同一ボイラで燃焼する場合、ある時
期、ある産地の石炭は水分５％であったものが、他の時
期、他の産地から入荷したものは水分１５％に変化する
こともあり得る。また、石炭を屋外に貯炭する場合に
は、天候の影響も受け、雨期や積雪期には水分が大幅に
変化するものである。

また、水分含有量が多い場合は、石炭の低位発熱量はそ
の分だけ低下する（石炭のもっている総発熱量から、石
炭中の含有水分の蒸発に要する潜熱を差し引くため）。
したがって、ボイラで同一出力を出すためには、含有水
分の蒸発に要する分だけ石炭の消費量を増加して対応す
ることになる。

一方、従来技術になる微粉炭燃料装置のシステム例を第
３図に示す。第３図において、ボイラ火炉１の煙道に
は、過熱器および再熱器２、節炭器３、脱硝装置４、お
よび空気予熱器５が順次設けられている。燃焼用一次空
気は、燃焼用空気フアン６により取り入れられ、一次送
風機７により、一部は風道９、空気予熱器５を通って一
次空気ダクト１０へ、また一次冷空気ダクト１１、冷空
気ダンパ１３、熱空気ダンパ１２、一次空気風量制御ダ
ンパ１４を通して微粉炭機１７に供給される。また燃焼
用空気の一部は二次、三次空気として風道８より予熱器
５を通ってバーナ風箱２０に導入される。なお、１９は
微粉炭バーナ、２１は燃焼排ガス再循環ファン、２２は
燃焼排ガス再循環ダクトである。

第３図に示す微粉炭焚きボイラにおいて、石炭は、バン
カ１５から給炭機１６を経て微粉炭機１７に供給され、
ここで粉砕、乾燥され、所定粒度以下のものを得るよう
に分級され、得られた微粉炭は微粉炭管１８中を空気搬
送されて微粉炭バーナ１９に供給される。微粉炭機出口
一次空気温度は、一般に露点温度以上になるように６０
〜６５℃以上に設定されるほか、微粉炭濃度は着火、保
炎に好ましい濃度で供給されるよう配慮されている。

（発明が解決しようとする問題点） 第３図の燃焼設備においては、石炭中の水分が変化する
と、ミル出口に設けた一次空気温度検出制御器２９によ
って、熱空気ダンパ１２と冷空気ダンパ１３の開度を制
御して、微粉炭機１７の出口温度を制御する。また、ボ
イラの計画段階において、予め予定された石炭種の中に
おいては、いかなる石炭が使われても水分変動に対応で
きるように、ことに水分が多くなった場合を考えて、ボ
イラ出口の空気予熱器の伝熱面積を大きくし、ここで加
熱された一次空気の出口温度、すなわち、熱空気ダクト
１０中を流れる一次空気の温度を高くすることができる
ようにし、かつ、微粉炭濃度が適正値に維持できるよう
に一次空気風量を決定していた。

しかるに、第４図に示すように、空気予熱器の出口温度
を高めた設計とすることは、ボイラ出口における節炭器
出口の燃焼排ガス温度を高くすることとなり、それだけ
ボイラ内での燃焼ガスからの水や蒸気への吸熱量が減少
するので、ボイラの熱効率が低下することとなる。ま
た、空気予熱器の伝熱面積を大きくすることは、その製
作コストの上昇を招くなどの問題があった。

ことに、多種類の石炭を燃料として使用する場合、たっ
た１〜２種の石炭のみが水分が多いため、その水分の多
い石炭に合わせて、ボイラの設備、機器の仕様を選定せ
ざるを得ない場合があり、その場合は、全炭種とも設備
コストが高く、かつ、好率の低いボイラで運転せざるを
得ない不都合がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、以上述べた従来技術の問題点を解決するた
め、微粉炭燃焼ボイラにおいて、水分含有率の高い石炭
が使用されて、微粉炭機出口における一次空気と微粉炭
の混合流の温度が設定温度に達しない場合は、微粉炭機
入口の一次空気の設定温度を上げるのであるが、微粉炭
機入口の一次空気の温度を上げる手段として、一次空気
中に燃焼排ガスを一部混入させるが、余り混入して酸素
濃度を下げすぎると、微粉炭の燃焼に支障が生じるので
混入量には限度があり、排ガスの一部混入でも温度が設
定値に達しない場合は、節炭器に入る前の高温の排ガス
の一部を節炭器を通過させることなくバイパスさせるこ
とにより、空気予熱器入口における燃焼排ガス温度を上
げるようにしたものである。

すなわち、本発明は、微粉炭機に石炭を供給して粉砕す
るに際し、空気予熱器で加熱された一次空気を微粉炭機
に送入して石炭を乾燥し、粉砕された所定粒度の微粉炭
を前記一次空気で搬送して、ボイラの微粉炭燃焼装置で
燃焼させる方法において、前記微粉炭機出口の一次空気
の温度が所定値に達しない場合、空気予熱器の上流より
抜出した排ガスを微粉炭機に送入する前記一次空気に混
入するとともに、節炭器上流の排ガスの一部を節炭器を
バイパスさせることにより、空気予熱器入口排ガス温度
の調節をすることを特徴とする。

このようにすることにより、空気予熱器で加熱されて出
てくる加熱一次空気温度を上げるとともに、一次空気に
混入する排ガス温度を上げることとなり、微粉炭機入口
温度を所定値に昇温することができる。

（発明の実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。第３図で示した符号
と同一の符号は、第３図と同一名称、同一機能を有す
る。

第１図において、もともと、再熱器の蒸気温度制御用の
目的で、ボイラ火炉１の炉底から燃焼排ガスを送入し再
循環させている排ガス再循環ファン２１の出口に、昇圧
用のブースタファン２３を設置し、微粉炭機１７の出口
における、一次空気の温度が、微粉炭機に投入された石
炭の含有水分が高いため設定された温度に達しない場
合、微粉炭機入口の一次空気の温度調整器２８の設定温
度を高くする。この時はブースタファン２３が起動され
た、燃焼排ガスをバックアップガスダクト２５から供給
することにより、微粉炭機入口一次空気温度が高めら
れ、その結果、微粉炭機出口の一次空気の温度を所定値
に保持できる。

石炭の水分がさらに高くなって、上記操作でも微粉炭機
出口の一次空気の温度が所定値に達しない場合は、節炭
器３のバイパスダクト２６のダンパ２６ａを開きその開
度を調節して、空気予熱器５の入口排ガス温度を高くす
る。これにより、空気予熱器で加熱された一次空気ダク
ト１０を流れる空気温度が上昇するとともに、バックア
ップガスダクト２５から一次空気に混入される排ガス温
度を高めることができ、微粉炭機１７の入口における一
次空気温度を所定値にすることが可能となる。

一方、微粉炭機１７の中には乾燥されつつある微粉炭が
入っているので、バックアップガスダクト２５から一次
空気に混入される排ガス中に高温のダスト（例えば高温
スラグ）が含まれている場合は、この高温ダストが微粉
炭機に入って火災を起こす危険がある。この対策として
ブースタファン２３の入口に集じん器を設けて、ここで
高温ダストを除去することが好ましい。なお、脱硝装置
（窒素酸化物除去装置）４の前に高温集じん器を設けて
脱硝装置を保護する場合は、２７の集じん器を設置する
必要はない。

上記した微粉炭燃焼システムにおいて、水分がそれほど
高くない石炭（一般的には水分７〜１０％程度の石炭）
を使用する場合は、ブースタファン２３は停止してよ
い。また、微粉炭機入口の一次空気温度調節機２８の温
度設定値を高くしなくても、微粉炭機出口の一次空気の
温度が露点以上にできる場合は、バックアップガスダン
パ２４は閉鎖してよい。なお、３１は石炭バンカ１５に
入っている石炭の水分を測定する装置であり、この測定
値に基づいて微粉炭機１７の出口の一次空気と微粉炭の
混合気の温度の計測、設定器２９の設定値を所定値に設
定する。設定器２９の計測値が設定値に達しない場合は
これが制御器３０に入力され、一次空気温度調節器２８
の温度を上げるためダンパ１２、１３、２４、２６ａ、
ブースタファン２３が制御器３０により調節制御される
のである。

（発明の効果） 本発明によれば、水分の高い石炭を使用する場合でも、
微粉炭機出口の一次空気と微粉炭の混合気の温度を所定
値に調節することができる。特に、多種の石炭を同一ボ
イラで使用する場合、１〜２種のみの高水分炭のため
に、空気予熱器を大きく設計したり、あるいは、節炭器
出口ガス温度を石炭の種類に関係なく高くしてボイラ効
率を下げるなどの従来技術の欠点を解決することができ
る。

なお、ミル入口の一次空気に排ガスを混入する際は、高
温ダクトを除去したものを混入するのでミル内で火災が
発生する危険がない。

また、一次空気に排ガスを混入することにより、微粉炭
機からバーナへ微粉炭を搬送する一次空気の酸素分圧が
低下し、バーナでの燃焼不安定や失火の恐れがないかの
点については、高い水分の石炭ほど一般には若い石炭で
あり、揮発分が多いので着火や保炎性もよいので、よほ
ど多量に排ガスを混入しない限り問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す微粉炭燃焼ボイラシ
ステムの説明図、第２図は石炭中の炭素分と水分の関係
を分析値からプロットして示した図、第３図は従来の微
粉炭燃焼ボイラシステムを示す説明図、第４図は空気予
熱器出口の一次空気温度上昇と空気予熱器価格およびボ
イラ効率の関係を示す図である。 １……ボイラ火炉、３……節炭器、５……空気予熱器、
６……燃焼用空気ファン、７……一次空気用送風機、１
２、１３、１４……一次空気ダンパ、１５……石炭バン
カ、１６……給炭機、１７……微粉炭機、１９……微粉
炭バーナ、２０……風箱、２１……排ガス再循環ファ
ン、２３……ブースタファン、２５……バックアップガ
スダクト、２６……バイパスダクト、２６ａ……ダン
パ、２８……一次空気温度調節器、２９……微粉炭機出
口一次空気温度検出制御器、３０……制御器、３１……
石炭の水分測定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微粉炭機に石炭を供給して粉砕するに際
   し、空気予熱器で加熱された一次空気を微粉炭機に送入
   して石炭を乾燥し、粉砕された所定粒度の微粉炭を前記
   一次空気で搬送して、ボイラの微粉炭燃焼装置で燃焼さ
   せる方法において、前記微粉炭機出口の一次空気の温度
   が所定値に達しない場合、空気予熱器の上流より抜出し
   た排ガスを微粉炭機に送入する前記一次空気に混入する
   とともに、節炭器上流の排ガスの一部を節炭器をバイパ
   スさせることにより、空気予熱器入口排ガス温度の調節
   をすることを特徴とするボイラ用微粉炭機出口の一次空
   気温度の制御方法。