JPH07122483B2 - 微粉炭焚ボイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭焚ボイラにおける一次空気システムに係
り、ミル出口空気温度の変動防止に好適な制御構成に関
するものである。

〔発明の背景〕

ボイラに設置される節炭器ガスバイパスは、燃焼排ガス
の一部を、節炭器をバイパスさせてその熱交換量を抑
え、排ガス温度を高く保持するための装置である。従
来、このバイパス装置は、脱硝装置入口ガス温度制御の
ために運用されていた。すなわち、ガス温度が低い程脱
硝効率は悪化するので、ボイラ排ガス温度が低下する部
分負荷時において節炭器ガスバイパスを運用し、脱硝装
置入口ガス温度をある値以上に保持する目的であつた。

ところで、石炭焚ボイラには、石炭を粉砕、乾燥して火
炉へ搬送するミルを始めとする一次空気システムが必要
である。ここで肝要な点は、ミルを出て火炉へ至るまで
の微粉炭管内に微粉炭が付着したり、水分が凝縮したり
することがない様にミル出口空気温度を一定値以上に保
持する事である。微粉炭の乾燥、加熱は空気予熱器にて
ボイラ排ガスと熱交換した空気によつて行うが、ボイラ
排ガス温度が低下する部分負荷時において、空気の予熱
が不十分でミル出口空気温度が上昇しにくい傾向とな
る。また、負荷変化時においては、節炭器出口ガス温
度、あるいは空気予熱器入口ガス温度の変化がボイラ負
荷変化よりも遅れる、いわゆる応答遅れが発生して空気
予熱器出口の空気温度の変化が不安定となり、ミル出口
空気温度が変動しやすくなる傾向があつた。この現象
は、特に節炭器出口から空気予熱器間に高温集じん器、
電気集じん器、脱硝装置の様な熱容量の大きい装置が存
在する場合に著しい。

このために、空気予熱器の必要熱交換量が多くなる高水
分炭の燃焼が不可能となつたり、負荷変化率向上の制限
事項となる。

また、高水分炭燃焼のために、節炭器出口ガス温度を高
くすれば、後流側機器の設計温度が上昇してコスト高と
なり、さらに空気予熱器出口ガス温度が上昇して、プラ
ント効率の低下を招くといつた欠点があつた。

従来、実開昭58−46902号公報に記載されているような
石炭焚きボイラが提案されている。このボイラは排ガス
が節炭器をバイパスする回路を設け、燃料特性やボイラ
負荷などによって前記バイパス回路に流れる排ガス量を
ダンパ制御するもので、具体的に高湿分炭を使用すると
き、ならびに再熱器蒸気温度、後部煙道ガス流、節炭器
出口後流の混合ガス温度、空気予熱器出口温度、節炭器
出口給水温度などがそれぞれ設定値になるように前記ダ
ンパを開閉する機構になっている。

しかしこの提案では、ミル出口温度調整のための空気予
熱器における熱交換量の制御ができなくなった場合の対
策については配慮されておらず、またこのボイラでは前
述のように節炭器バイパス回路のダンパを頻繁に開閉す
ることになり、その結果、ボイラ全体の熱効率が大きく
低下してしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ボイラの熱効率を大幅に低下させるこ
となく、空気予熱器における熱交換量の制御ができなく
なった場合でもミル出口温度を所定の値にコントロール
して、燃焼状態の安定化が図れる微粉炭焚ボイラを提供
することにある。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するため、本発明は、空気予熱器と、石
炭を粉砕するミルと、節炭器と、その節炭器と前記空気
予熱器との間に例えば集じん装置や脱硝装置などの熱容
量の大きい装置とを備え、前記ミルで粉砕された微粉炭
を前記空気予熱器で加熱された空気を用いて搬送する微
粉炭焚ボイラを対象とするものである。

そして前記ミルの出口温度を検出するミル出口温度検出
器と、 そのミル出口温度検出器からの入力信号によって操作信
号を出力する指令手段と、 その指令手段からの操作信号に基づくダンパ操作で、前
記空気予熱器での熱交換量を調整することによってミル
出口温度を制御する第１のミル出口温度制御手段と、 燃焼ガスの一部が節炭器をバイパスする節炭器ガスバイ
パス回路と、その節炭器ガスバイパス回路に設けられた
節炭器ガスダンパとを有し、前記第１のミル出口温度制
御手段によるミル出口温度の制御が対応できないとき
に、前記指令手段からの操作信号に基づく節炭器ガスダ
ンパの操作で、前記空気予熱器の入口ガス温度を調整す
ることによってミル出口温度を制御する第２のミル出口
温度制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第１図に石炭焚ボイラの煙風道系統を一次空気システム
を中心に示す。本プラントの特徴は、１次、２次空気予
熱器別置式のコールドエアシステムを採用している点、
及び高温集じん器を採用している点である。

押込通風機１を出た空気は、１次空気と２次空気に分か
れ、２次空気は２次空気予熱器２で熱回収を行い、２次
空気ダクト３を通つて火炉13へ導かれる。一方、１次空
気は１次通風機４で風圧を上昇された後、１次空気予熱
器５で熱交換を行うが、１次空気の一部は１次予熱器５
をバイパスして加熱された空気と混合され、最適なミル
入口空気温度となつてミル11へ供給される。ミル11で
は、コールバンカ９より供給された石炭を粉砕し、かつ
１次空気によつて乾燥、加熱が行われ、微粉となつた石
炭は１次空気と共に規定温度にて微粉炭管12により火炉
13へ送られる。

火炉13にて発生した燃焼排ガスはボイラ各部の伝熱面に
て熱吸収された後、節炭器14出口より排出され、高温集
じん器17、脱硝装置18を通過し、１次、２次空気予熱器
5,2へ配分されて空気と熱交換を行つた後、誘引通風機1
9を通り、煙突へ向かう。

節炭器ガスバイパスダクト15は、燃焼排ガスの一部を節
炭器入口より抜いて節炭器14をバイパスさせるためのも
ので、引き抜かれたガスは節炭器14を通過したガスと合
流後、高温集じん器17へ導かれる。

なお、図中の６は熱空気ダクト、７は冷空気ダクト、８
は１次空気ダクト、10は給炭機、16は節炭器出口ガスダ
クトである。

この実施例においては、前記制御回路21が指令手段に、
ダンパ22、23、25、26ならびに空気予熱器出口ガスダン
パ制御回路24が第１のミル出口温度制御手段に、前記節
炭器ガスバイパスダクト15が節炭器ガスバイパス回路
に、前記空気予熱器入口ガス温度制御回路28、節炭器出
口ガス温度制御回路29ならびに節炭器ガスバイパスダン
パ30が第２のミル出口温度制御手段に、それぞれ相当す
る。

第２図はミル出口空気温度制御装置の系統図で、同図に
示す様にミル出口空気温度は、通常熱空気ダンパ22と冷
空気ダンパ23により制御される。すなわちミル出口空気
温度検知器20で検知された温度を制御回路21に入力し、
熱空気ダンパ22と冷空気ダンパ23を操作して熱空気量と
冷空気量の配分により規定温度との偏差を修正する。さ
らに、各ダンパ22,23が全開、全閉状態となつた場合に
は、空気予熱器出口ガスダンパ制御回路24へ信号を送
り、１次空気予熱器出口ガスダンパ25と２次空気予熱器
出口ガスダンパ26の開度を変更し、１次空気予熱器５と
２次空気予熱器２のガス配分量を変えることによつて１
次空気予熱器５の熱交換量を制御してミル出口温度を規
定値に保つことになる。

ところが、ボイラの部分負荷時においては空気予熱器入
口ガス温度が低下するために１次空気予熱器５での熱交
換量が不足し、高水分炭燃焼時には前述のような従来制
御方法では対応できないため本発明を適用する。

すなわち、空気予熱器出口ガスダンパ25、26によるガス
量配分制御でもミル出口空気温度が低下する場合には、
空気予熱器入口ガス温度制御回路28へ信号を送つて今ま
で閉じていた節炭器ガスバイパスダンパ30を開方向に操
作して空気予熱器入口ガス温度を高め、１次空気予熱器
５での必要熱交換量を確保することにより、ミル出口空
気温度を規定値に保つことができる。なお、図中の27は
負荷指令発信器、29は節炭器出口ガス温度制御回路、31
は節炭器出口ガス温度検知器、32は空気予熱器入口ガス
温度検知器である。

また、負荷変化時においては空気予熱器入口ガス温度の
応答遅れが発生するため、ミル出口空気温度が変動しや
すくなる。この現象の例の負荷上昇の場合について第３
図に示す。

同図（イ）は時間と節炭器ガスバイパス量との関係を示
す特性図で、点線は従来法の運用を、実線は本発明によ
る運用をそれぞれ示す特性曲線である。

同図の（ロ）は時間とガス、空気温度との関係を示す特
性図で、曲線a1は本発明運用時の節炭器出口空気温度特
性曲線、a2は従来法運用時の節炭器出口空気温度特性曲
線、b1は本発明運用時の空気予熱器入口ガス温度特性曲
線、b2従来法運用時の空気予熱器入口ガス温度特性曲
線、c1は本発明運用時の空気予熱器出口空気温度特性曲
線、c2は従来法運用時の空気予熱器出口空気温度特性曲
線、d1は本発明運用時のミル出口空気温度特性曲線、d2
は従来法運用時のミル出口空気温度特性曲線である。

同図（ハ）は時間とボイラ負荷との関係を示す特性図
で、図のＬは1/2負荷時を、Ｈは定格負荷時を示してい
る。

負荷の上昇につれて節炭器出口ガス温度の上昇には応答
遅れが発生するが、第１図、第２図に示した様に節炭器
出口から空気予熱器間に高温集じん器17や脱硝装置18な
どの装置がある場合には、それらの熱容量が大きいため
に空気予熱器入口ガス温度の応答遅れはさらに著しいも
のとなる。

この現象を回避するために、負荷指令発信器27の信号を
空気予熱器入口ガス温度制御回路28へも送つて節炭器ガ
スバイパスダンパ30を先行的に操作し、空気予熱器入口
ガス温度の上昇が負荷変化開始と同時になる様制御す
る。この制御回路28には負荷変化パターン、負荷変化率
に応じたガスバイパスダンパ30の操作量をあらかじめ記
憶させておき、負荷変化開始語は空気予熱器入口ガス温
度検知器32で検知されるガス温度の挙動に応じて、節炭
器ガスバイパスダンパ30を制御する。この様な操作によ
り、ミル出口空気温度の落ち込みを防止することが可能
となる。尚、節炭器ガスバイパスダンパ30を先行的に運
用するのは、そのガス温度上昇効果にも応答遅れが存在
するためである。

〔発明の効果〕

本発明は前述のような構成になつており、第２のミル出
口温度制御手段を設けることにより、ボイラの部分負荷
などで第１のミル出口温度制御手段によるミル出口温度
の制御ができない時にもミル出口温度を所定値に維持す
ることができ、微粉炭の付着などが防止され常に安定し
た燃焼状態が維持できる。

また第２のミル出口温度制御手段の使用は、第１のミル
出口温度制御手段によるミル出口温度の制御が対応でき
なくなったときであるから、排ガスの節炭器バイパスに
よる熱効率の低下はほとんどない。

さらに特許請求の範囲第（２）項記載のような構成にす
れば、結局、ミル出口の温度調整が、温／冷空気量調整
ダンパの操作による第１段階の制御と、ガス分配調整ダ
ンパの操作による第２段階の制御と、節炭器ガスバイパ
スダンパの操作による第３段階の制御とで実行できるか
ら、例えばボイラ負荷などの変動が広範囲にわたったと
きでもミル出口の温度調整が適正に行われ、常に安定し
た燃焼状態が維持できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明が採用できる石炭焚ボイラの例を示す煙
風道系統図、第２図は本発明の実施例に係るミル出口空
気温度制御装置を示す系統図、第３図は負荷上昇時の本
発明の効果の例を示す線図である。 ２……２次空気予熱器、５……１次空気予熱器、14……
節炭器、15……節炭器ガスバイパスダクト、17……高温
集じん器、18……脱硝装置、20……ミル出口空気温度検
知器、28……空気予熱器入口ガス温度制御回路、30……
節炭器ガスバイパスダンパ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気予熱器と、石炭を粉砕するミルと、節
   炭器と、その節炭器と前記空気予熱器との間に例えば集
   じん装置や脱硝装置などの熱容量の大きい装置とを備
   え、前記ミルで粉砕された微粉炭を前記空気予熱器で加
   熱された空気を用いて搬送する微粉炭焚ボイラにおい
   て、 前記ミルの出口温度を検出するミル出口温度検出器と、 そのミル出口温度検出器からの入力信号によって操作信
   号を出力する指令手段と、 その指令手段からの操作信号に基づくダンパ操作で、前
   記空気予熱器での熱交換量を調整することによってミル
   出口温度を制御する第１のミル出口温度制御手段と、 燃焼ガスの一部が節炭器をバイパスする節炭器ガスバイ
   パス回路と、その節炭器ガスバイパス回路に設けられた
   節炭器ガスダンパとを有し、前記第１のミル出口温度制
   御手段によるミル出口温度の制御が対応できないとき
   に、前記指令手段からの操作信号に基づく節炭器ガスダ
   ンパの操作で、前記空気予熱器の入口ガス温度を調整す
   ることによってミル出口温度を制御する第２のミル出口
   温度制御手段とを備えたことを特徴とする微粉炭焚ボイ
   ラ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載において、
   前記空気予熱器が複数の空気予熱器から構成され、その
   うちの１つの空気予熱器が前記ミルに接続されて、 そのミルに接続された空気予熱器に対して、該空気予熱
   器を通過する温空気量と該空気予熱器を通過しない冷空
   気量の配合割合を調整する温／冷空気量調整ダンパが設
   けられ、 そのミルに接続された空気予熱器と、他の空気予熱器の
   排ガス分配量を調整するガス分配調整ダンパが設けられ
   て、 前記温／冷空気量調整ダンパとガス分配調整ダンパが前
   記指令手段に接続され、温／冷空気量調整ダンパの操作
   によるミル出口温度の制御が対応できないときに、前記
   ガス分配調整ダンパの操作によるミル出口温度の制御を
   行うように構成されていることを特徴とする微粉炭焚ボ
   イラ。