JPH08135953A - 石炭焚ボイラの燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 亜瀝青炭、褐炭から燃焼性の悪い高燃料比炭
までをスラッギングを抑止し、高効率に燃焼させる石炭
焚きボイラを提供すること。 【構成】 石炭を回転式分級機２１を内蔵した竪型ミル
３で粉砕し、粉砕された石炭を空気でバーナ２まで搬送
して、ボイラ１の火炉内で燃焼させる直接燃焼システム
において、スラッギングの激しい石炭を燃焼させる場合
には、分級機２１は回転数を定格の１／２以下の回転数
で運転するかまたは分級機２１を停止する。また、粉砕
機にサイクロン分級機を内蔵した竪型ミルを採用し、分
級機のベーンを全開もしくは全開に近い状態で運転する
構成としてもよい。また、粉砕機に分級機を内蔵しない
竪型ミルを採用し、分級機を外部に設置し、スラッギン
グしやすい石炭を粉砕するときは、外部分級機をバイパ
スさせる構成としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭焚ボイラに係わり、
多炭種対応が要求されるボイラにおいて、特に燃焼性の
良好な高揮発分炭および亜瀝青炭などを高効率に粉砕・
燃焼し、ボイラ伝熱面などに灰の付着を抑止するのに好
適な燃焼システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、石炭焚ボイラにおいて、原料の石
炭を粉砕機で粉砕した後、分級機で所定の大きさ以下に
分級し、搬送用空気（一次空気）で微粉炭バーナへ供給
する直接燃焼システムが一般的に用いられている。ここ
で使用される粉砕機としては分級機を内蔵した竪型ミル
が主流を占めている。以下、石炭焚ボイラシステムにお
ける竪型ミルを例に説明する。図１１は竪型ミルを備え
た石炭焚ボイラシステムの概略系統図である。図１１の
石炭焚ボイラシステムはボイラ１と、ボイラ１の微粉炭
バーナ２に対し微粉炭を供給する竪型ミル３と、ボイラ
１に対し一次空気Ｂ、二次空気を供給する押込通風機４
と、竪型ミル３に対し一次空気Ｂを供給する一次空気用
押込通風機５と、ボイラ１および竪型ミル３に供給され
る空気を予熱する空気予熱器６と、ボイラ１の燃焼ガス
が導かれる集塵機７と、脱硝装置８と、誘引通風機９お
よび脱硫装置１０とから主に構成されている。

【０００３】押込通風機４は燃焼用空気（一次空気、二
次空気）を供給するもので、燃焼用空気の一部は空気予
熱器６を介してボイラ１の火炉１１に供給される。ま
た、燃焼用空気の他の部分は一次空気用押込通風機５に
よって加圧され、さらに、その一部が空気予熱器６を経
由して、火炉１１に供給され、他の部分は空気予熱器６
を通らずに竪型ミル３に供給される。この竪型ミル３の
上部には石炭Ａを投入するバンカ１２と、バンカ１２か
ら竪型ミル３に石炭Ａを供給する給炭機１３が設けら
れ、必要な量の石炭Ａが給炭管１４から竪型ミル３内に
供給される。この竪型ミル３内で粉砕された微粉炭は、
送炭管２４を経由して微粉炭バーナ２に供給され、空気
予熱器６から直接送られる二次空気と一緒になってボイ
ラ１の火炉１１内で燃焼される。燃焼によって生じた排
ガスは集塵機７に導かれ、排ガス中のダストが集塵さ
れ、引き続いて脱硝装置８により窒素酸化物が除去され
る。これらの排ガスは、空気予熱器６を通って誘引通風
機９によって吸引され、空気予熱器６のエレメントを加
熱した後、脱硫装置１０により硫黄酸化物が除去されて
次工程に移送される。

【０００４】このような石炭焚ボイラシステムにおける
竪型ミル３の構造を図１２に示す。図１２は竪型ミル３
の概略構成を示す断面図である。図１２において、竪型
ミル３の下部にはギヤボックス１５に収容されたギヤ
（図示せず）によって回転駆動される粉砕テーブル１６
が設けられ、粉砕テーブル１６の上には粉砕リング１７
が固定されている。粉砕リング１７の上面には粉砕ロー
ラ１８が図示していない加圧機構によって弾圧された状
態で当接しており、粉砕ローラ１８は石炭Ａを介して粉
砕テーブル１６上の粉砕リング１７により回転力が付与
される。そして、これらの粉砕テーブル１６、粉砕リン
グ１７、粉砕ローラ１８によって粉砕部を構成してい
る。また、粉砕リング１７の外周側にはスロートリング
１９が配置されスロートリング１９の下方には、一次空
気Ｂが導入される一次空気入口２０が設けられている。

【０００５】一方、粉砕ローラ１８の上部側には、粉砕
された粉砕物を所定の粒度の微粉炭として取り出し、粗
粉炭を再び粉砕テーブル１６上に戻す回転式分級機２１
が設けられている。この回転式分級機２１はロータ２２
に支持されて回転円筒２３による回転力が与えられて微
粉炭と粗粉炭に分離するものであり、この回転式分級機
２１の上方には粉砕された微粉炭を図１１の微粉炭バー
ナ２に導入する送炭管２４が設けられ、さらにこの送炭
管２４と回転式分級機２１の真ん中を貫通して粉砕テー
ブル１６上に給炭機１３（図１１）からの石炭Ａを供給
する供給部としての給炭管１４が設けられている。

【０００６】このように構成された竪型ミル３では、給
炭管１４より供給された石炭Ａは、竪型ミル３内の回転
式分級機２１で分級された粗粉炭とともに、回転してい
る粉砕テーブル１６上に送られ、遠心力により粉砕リン
グ１７と粉砕ローラ１８との隙間を通過し、その際、粉
砕ローラ１８で押し潰し粉砕される。一方、３００℃前
後に加熱された一次空気Ｂは、一次空気入口２０からス
ロートリング１９を経てスロート上部２５へ供給されて
いる。このため、粉砕ローラ１８で粉砕された石炭粒子
はこの一次空気Ｂにより竪型ミル３内を矢印Ｃで示すよ
うに上方へ搬送される。搬送された石炭粒子のうち比較
的細かい微粉炭は、回転式分級機２１へ送られる。ま
た、粗粉炭は、空気流速の低下に伴い、気流から分離さ
れて粉砕ローラ１８を越え、再び矢印Ｄで示すように粉
砕テーブル１６上へ戻される。こうして、微粉炭と粗粉
炭の一次分級がなされる。回転式分級機２１へ送られた
石炭粒子のうち比較的粗い粗粉炭は、遠心力により気流
から分離されて二次分級が行われ、自重によりミルハウ
ジング２６内を矢印Ｅで示すように落下し、再び粉砕テ
ーブル１６上に戻される。一方、回転式分級機２１で分
離された微粉炭は、矢印Ｆで示すように微粉炭出口２７
より気流とともに製品として取り出され、送炭管２４に
よって微粉炭バーナ２（図１１）に送られる。この微粉
炭の粒度は、例えば回転式分級機２１の回転数を調節す
ることにより２００メッシュパス（粒径７５μｍ以下）
７０〜９０％程度の粒度に調整される。

【０００７】以前は竪型ミル３の出口の微粉炭の粒度は
２００メッシュパス７０％（重量平均径５０μｍ）程度
になるように竪型ミル３は運転されていた。しかしなが
ら、近年、環境規制強化から低ＮＯｘバーナが開発さ
れ、ＮＯｘを低減するため緩慢燃焼が採用されている。
そのため、ボイラ３出口から排出される灰中に残存する
未燃分を減らすことを一つの目的として微粉炭の粒度を
細かくしており、２００メッシュパス８０％（（重量平
均径４０μｍ）以上で運用される例が多く、なかには２
００メッシュパス９０％（重量平均径３０μｍ）程度で
運転されている場合もある（火力原子力発電、Ｖｏｌ．
４３、Ｎｏ．４、Ｐ４１２）。粒度が細かくなるにつれ
て竪型ミル３に内蔵される分級機もサイクロン式から回
転分級式へと転換されつつある。

【０００８】一方、わが国で燃料として使用される石炭
の輸入先は多岐にわたり、その性状も多種多様である。
今まで、わが国では燃料比（固定炭素量／揮発分量）が
１〜３程度の燃焼性が良好で、かつ、ボイラ内の伝熱面
に灰が付着しにくい灰の溶融点が高い瀝青炭が利用され
てきた。有限な化石燃料を有効に利用する観点から、わ
が国でも炭化度の低い亜瀝青炭や褐炭などもボイラ用燃
料として利用する要求が強まっている。したがって、将
来は石炭焚ボイラでは、今まで以上に多種多様の石炭を
燃焼させるようになる。一般に亜瀝青炭や褐炭は灰の溶
融点が低く、ボイラ火炉１１の伝熱面に溶融灰が付着す
るスラッギングが激しいと言われており、その対策とし
てボイラ火炉１１のサイズを大きくして火炉内の温度を
下げる手法がとられている（Ｓｔｅａｍ／４０ｔｈ Ｅ
ｄｉｔｉｏｎ，Ｐ２０−１４〜１６）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】今後、わが国の石炭焚
ボイラは、多種多様の石炭を焚けるように設計されなけ
ればならない。スラッギングが激しい灰の溶融点の低い
亜瀝青炭、褐炭などの石炭用にボイラ火炉を大きく設計
すると、ボイラの設置面積が増え、かつ設備費も高くな
るという問題点がある。また、今後利用が増加すると考
えられる揮発分の少ない高燃料比炭（例えば、特公平４
−３８４６４号に開示されている）を火炉の大きなボイ
ラで燃焼させると、火炉内の温度が低下するため、灰中
未燃分が増大し、未燃損失の増加によりボイラの効率が
低下するという問題点がある。本発明の目的は、スラッ
ギングの激しい石炭から燃焼性の悪い高燃料比炭までを
高効率に燃焼させることができる石炭焚ボイラの燃焼方
法を提供することにある。また、本発明の目的はスラッ
ギングの激しい亜瀝青炭、褐炭などの石炭を燃焼する場
合にボイラ火炉内の伝熱面に灰が付着するスラッギング
を抑止できる石炭の燃焼方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成により達成される。すなわち、粉砕機として回転式
分級機を内蔵した竪型ミルを用いて石炭を粉砕し、粉砕
された石炭を搬送用気体を用いて回転式分級機により分
級して火炉のバーナへ搬送し、火炉内に導入される燃焼
用空気と共に燃焼させる石炭焚ボイラにおいて、スラッ
ギングしにくい石炭とスラッギングしやすい石炭とを識
別し、スラッギングしにくい石炭の場合は、ボイラの全
負荷にわたって前記分級機の回転数を定格回転数とし、
スラッギングしやすい石炭の場合はボイラの全負荷にわ
たって前記分級機の回転数を定格回転数より低下させる
かまたは前記分級機の回転を停止させるかまたは粉砕機
の粉砕力を低下させるか少なくともいずれの操作をする
石炭焚ボイラの燃焼方法、または、粉砕機にサイクロン
式分級機を内蔵した竪型ミルを用い、石炭を粉砕し、粉
砕された石炭を搬送用気体を用いて分級機ベーンにより
分級して火炉のバーナへ搬送し、火炉内に導入される燃
焼用空気と共に燃焼させる石炭焚ボイラにおいて、スラ
ッギングしにくい石炭とスラッギングしやすい石炭とを
識別し、スラッギングしにくい石炭の場合は、ボイラの
全負荷にわたって前記分級機のベーンを定格通りの開度
とし、スラッギングしやすい石炭の場合はボイラの全負
荷にわたって前記分級機のベーンを全開もしくは全開に
近い状態で運転する石炭焚ボイラの燃焼方法、または、
粉砕機として分級機を外部に設置した竪型ミルまたは横
型ミルを用いて石炭を粉砕し、粉砕された石炭を搬送用
気体を用いて前記分級機により分級して火炉のバーナへ
搬送し、火炉内に導入される燃焼用空気と共に燃焼させ
る石炭焚ボイラにおいて、スラッギングしにくい石炭と
スラッギングしやすい石炭とを識別し、スラッギングし
にくい石炭の場合は、ボイラの全負荷にわたって前記分
級機を定格通りの運転とし、スラッギングしやすい石炭
の場合はボイラの全負荷にわたって前記分級機をバイパ
スさせて石炭を火炉のバーナに搬送する石炭焚ボイラの
燃焼方法である。

【００１１】本発明の上記石炭焚ボイラの燃焼方法にお
いて、スラッギングしにくい石炭とスラッギングしやす
い石炭との識別はミル差圧の変化、ミルの駆動モータの
動力の変化、ボイラ火炉出口のガス温度の変化のうちの
少なくともいずれかにより行うことができる。また、ス
ラッギングしやすい石炭を用いる場合は粉砕機出口の微
粉炭の粒度を２００メッシュパス４０〜６０％になるよ
うに粉砕機を運転することが望ましい。

【００１２】本発明の上記目的は次の構成により達成さ
れる。すなわち、三段以上のバーナを備えた火炉内のバ
ーナ段を設けた石炭焚ボイラにおいて、火炉の上下方向
両端のバーナの空気比を１以上とし、その他のバーナの
空気比を１以下とする石炭焚ボイラの燃焼方法、また
は、火炉の上下方向両端のバーナに供給される微粉炭の
粒度を他のバーナに供給される微粉炭の粒度より粗くす
る石炭焚ボイラの燃焼方法である。また、本発明の石炭
焚ボイラの燃焼方法において、火炉の上下方向両端のバ
ーナの空気比を１以上とし、その他のバーナの空気比を
１以下とし、さらに、火炉の上下方向両端のバーナに供
給される微粉炭の粒度を他のバーナに供給される微粉炭
の粒度より粗くする方法を採用しても良い。

【００１３】

【作用】粉砕機（ミル）の負荷、石炭の粉砕性などによ
って異なるが、石炭はミルの粉砕部で２００メッシュパ
ス２０〜５０％程度に粉砕される。本発明において、粉
砕された石炭は、一次空気により分級機へ運ばれる途
中、重力分級により粗い粒子が分離され、分級機で２０
０メッシュパス４０〜６０％程度に分級されてバーナへ
送られる。ボイラ内では、従来よりも微粉炭の粒度が粗
いので、燃焼が緩慢となり、燃焼の最高温度は従来の微
粉炭より大幅に下がり、伝熱面への灰の付着を抑止する
ことができる。さらに本発明では例えば分級機で２００
メッシュパス４０〜６０％程度に分級された微粉炭をボ
イラ火炉の上下方向両端のバーナへ送り、その他のバー
ナへは２００メッシュパス７０％程度に分級された微粉
炭を送ると同時に、火炉上下方向両端のバーナの空気比
を１以上とし、その他のバーナ空気比を１以下にする
と、ボイラ火炉の前記両端では燃焼が緩慢となり、燃焼
の最高温度は従来より大幅に下がり、酸化雰囲気になる
と灰の融点が上がることから伝熱面への灰の付着を抑止
することができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。 実施例１ 図１は本実施例に係る石炭焚ボイラの燃焼システムの概
略系統図、図２は図１の本実施例のフローチャート、図
３は本実施例の竪型ミルに内蔵された回転式分級機回転
数のプログラムの一例、図４は従来の竪型ミルの分級機
回転数プログラム、図５は石炭の粉砕性が異なるときの
ミル差圧の特性図、図６は微粉炭の粒度による未燃損失
の変化を表す図、図７はミル運転動力と微粉炭粒度の関
係を表す図、図８はミル運転動力と未燃損失の総和と微
粉炭粒度の関係を示す図である。

【００１５】図１において、石炭焚ボイラの燃焼システ
ムは、竪型ミル３への石炭供給系統１００と、微粉炭を
空気により燃焼させる微粉炭バーナ２と、石炭を粉砕、
分級した後に空気とともに微粉炭を送炭管２４より微粉
炭バーナ２を介してボイラ１へ供給する竪型ミル３と、
微粉炭バーナ２へ送られる微粉炭の粒度を石炭の種類に
よって調整する分級機回転数プログラムを組み込んだ制
御系統２００とから構成されている。竪型ミル３はバン
カ１２と給炭機１３により供給される石炭を粉砕する粉
砕ローラ１８と、粉砕される石炭のうち粗炭を分離した
後、微粉のみを空気とともに送炭管２４へ取り出す分級
機２１とが備えられるとともに、竪型ミル３の入口と分
級機２１の入口との圧力損失であるミル差圧を検出する
ミル差圧検出手段３０が設けられている。また、ミル制
御系統２００は石炭の性状とミル差圧と給炭機１３によ
り供給される石炭量と一次空気量の情報を分級機モータ
３１に取り込み、これらの情報に基づき、石炭性状に応
じて分級機モータ３１の回転数を変化させ、回転式分級
機２１の回転数プログラムを選択できるようになってい
る。

【００１６】次に、ミル制御系統２００の動作について
図２に示したフローチャートを用いて説明する。まず、
バンカ１２内に石炭を投入し、あらかじめ石炭の性状を
分析した情報に基づいて、投入された石炭がスラッギン
グしやすいかどうかを判定する。スラッギングしにくい
石炭の場合は、分級機２１の回転数プログラムを図４に
示した従来の定格設定値通りとする。スラッギングしや
すい石炭の場合は分級機２１の回転数変更処理を開始す
る。炭種切替前の石炭がスラッギングしやすい石炭であ
るならば、分級機２１の回転数のプログラムを図３に示
した新しい設定値のままにしておく。切替前の石炭がス
ラッギングしにくい石炭ならば、竪型ミル３内で従来の
石炭といつ切り替るかを判定する必要がある。炭種が代
わると石炭の粉砕性（ＨＧＩ）が異なるので、図５に示
したように従来の石炭と同一のミル負荷でミル差圧に変
化が生じる。ミル差圧に変化が生じたら、分級機回転数
のプログラムを図３に示した新しい設定値に変更する。

【００１７】亜瀝青炭あるいは褐炭は、燃料比（ＦＲ）
が１前後と小さく、燃焼性が良好であるが、灰の溶融点
が低くスラッギングしやすい。このような燃焼性の良好
な石炭の場合は、従来のように微粉炭の粒度を細かくし
なくても、低ＮＯｘ・高効率燃焼を達成できる。例え
ば、公知の低ＮＯｘバーナ（特公平４−３９５６４号）
を用いた場合、微粉炭の粒度と灰中未燃分の関係から未
燃損失熱量を求め、これに発電プラントの効率に乗じ
て、未燃損失（ＫＷ）を求めた一例が図６である。図６
には亜瀝青炭（ＦＲ＝１．０）と瀝青炭（ＦＲ＝２．
１）の場合の未燃損失と微粉炭の粒度（２００メッシュ
パス）の関係を示している。この図６から明らかなよう
に、亜瀝青炭（ＦＲ＝１．０）の場合は、微粉炭の粒度
が２００メッシュパス４０％程度と粗くても、未燃損失
が低いことが分かる。一方、瀝青炭（ＦＲ＝２．１）の
場合は微粉炭の粒度を２００メッシュパス７０％以上に
上げないと未燃損失を低く抑えられないことが分かる。

【００１８】図７は、ミル運転動力（粉砕動力と一次空
気用の押込通風機動力の和）と微粉炭の粒度（２００メ
ッシュパス）との関係を示す。竪型ミル３の運転動力は
石炭の粉砕性が悪いほど（ＨＧＩが低いほど）、また微
粉炭の粒度が細かいほど増加する。特に、２００メッシ
ュパスが９０％以上になると竪型ミル３の運転動力は急
増することが分かる。図８は竪型ミル３の運転動力と未
燃損失の和と微粉炭粒度との関係を表す。図８よりＦＲ
＝２．１の瀝青炭の場合、ミル運転動力と未燃損失の和
は、２００メッシュパス８０％付近の粒度で最小とな
る。言い換えると、ＦＲ＝２．１の瀝青炭の場合は、２
００メッシュパス８０％程度で竪型ミル３を運転すれ
ば、石炭焚ボイラシステムのエネルギ損失が最小になる
ことを意味している。一方、ＦＲ＝１．０の亜瀝青炭の
場合は、石炭の粉砕性（ＨＧＩ）が異なっても、微粉炭
粒度が２００メッシュパス４０〜６０％程度で竪型ミル
を運転すれば、エネルギ損失が最小になる。また、同時
に微粉炭の粒度が粗いので、ボイラ火炉内の燃焼最高温
度が下げられ、灰の溶融が抑制され、ボイラ伝熱面など
への付着（スラッギング）を防ぐことができる。

【００１９】通常、竪型ミル３の粉砕部では、ミル負荷
および石炭の粉砕性によって異なるが、２００メッシュ
パス２０〜５０％程度に粉砕される。これを分級機２１
で分級機回転数を定格の１／２以下に設定して従来より
弱い旋回力で分級することにより２００メッシュパス４
０〜６０％程度に分級して、微粉炭バーナ２へ送る。粉
砕性のよい亜瀝青炭や褐炭の場合は、分級機２１の回転
数を停止しても、微粉炭の粒度は、２００メッシュパス
４０〜６０％程度になるので、この場合は、図３に示し
た分級機回転数のプログラムの代りに、ミルの全負荷に
わたって、分級機回転数を停止させることによって達成
できる。また、場合によっては図３に示した回転数プロ
グラムと分級機停止プログラムを組み合わせてもよい。
また、図２で説明した石炭の切替をミル差圧の変化によ
り検知する方法に代って、ミル駆動モータの動力の変化
により検知して、分級機回転数プログラムの変更を行っ
ても同様な効果を期待できる。さらに、同一ボイラ負荷
におけるボイラ火炉出口のガス温度の変化を検知して分
級機回転数プログラムの変更を行ってもよい。

【００２０】なお、本実施例では、回転式分級機２１を
内蔵した竪型ミル３を用いた燃焼システムについて説明
したが、サイクロン式分級機を内蔵した竪型ミルを用い
た燃焼システムにおいて、スラッギングしやすい石炭を
粉砕する場合に分級機ベーン（固定羽根）を全開もしく
は全開に近い状態で運転することによっても、ボイラ火
炉内のスラッギングを防止できるなどの効果を得ること
ができる。また、図４に示した従来の分級機回転数を用
いた場合でも、スラッギングしやすい石炭を粉砕する際
に粉砕力（粉砕荷重、ミル回転数）を定格より下げて運
転することによっても前記と同様な効果を得ることがで
きる。

【００２１】本実施例では微粉炭の粒度を従来よりも粗
くして竪型ミル３を運転するので、ミル内の保有炭量が
少なく、負荷応答が優れているという利点を有する。ま
た、竪型ミル３の欠点である、低負荷における竪型ミル
３の振動を抑止することもできる。石炭焚ボイラの燃焼
システムでは、竪型ミル３の他に横型ミル（チューブミ
ル）が使用される場合がある。横型ミルの場合は、分級
機は外部に設置されている。この横型ミルの場合も、ス
ラッギングしやすい石炭を粉砕するときに外部分級機を
バイパスさせるか、または、分級機の負荷を低下させて
運転し、ボイラ内へ２００メッシュパス４０〜６０％の
微粉炭を供給することによってボイラ火炉内のスラッギ
ングを防止することができる。

【００２２】実施例２ 図９は本実施例を示すもので、ボイラ１の火炉１１の同
一水平断面に片側６列のバーナを対向に配置したときの
火炉内水平断面での燃焼状態を模式的に示す図である。
この図９において、上下方向両端のバーナ２ａは高空気
比で、かつ粗粉用のバーナであり、その他のバーナ２ｂ
は低空気比で、かつ微粉用のバーナである。また、火炉
１１内には粗粉バーナ２ａによって形成される高空気比
火炎３１と微粉バーナ２ｂによって形成される低空気比
火炎３２が形成される。なお、空気比を変える方法とし
ては、石炭量を同じにして二次空気量を変える方法、す
なわち、微粉バーナ２ｂへの二次空気量を少なくして低
空気比にし、粗粉バーナ２ａの二次空気比を多くして高
空気比にする方法、あるいは二次空気量を同じにして石
炭量を変える方法、すなわち微粉バーナ２ｂへの石炭量
を多くして低空気比にし、粗粉バーナ２ａへの石炭量を
少なくして高空気比にする方法などがある。

【００２３】また、微粉炭の粒度を変える方法としては
微粉炭を製造する竪型ミル３（図１）を粒度別に分けて
設置する方法、すなわち火炉１１両端の粗粉バーナ２ａ
へは粗粉ミルで製造された粗粉炭を供給し、その他の微
粉バーナ２ｂへは微粉ミルで製造された微粉炭を供給す
る方法、あるいは片側６本の粗粉バーナ２ａ、微粉バー
ナ２ｂへ供給する微粉炭を同一のミルで製造し、火炉１
１両端の粗粉バーナ２ａへは回転式分級機２１（図１）
の入口から抜き出した粗粉炭を供給し、その他の微粉バ
ーナ２ｂへは回転式分級機２１の出口から抜き出した微
粉炭を供給する方法などがある。図９に示した例の具体
例を示すと、例えば、火炉１１の両端の粗粉バーナ２ａ
の空気比は１．１、微粉炭の粒度は２００メッシュパス
５０％とし、その他の微粉バーナ２ｂの空気比は０．
８、微粉炭の粒度は２００メッシュパス７０％とする。
この場合は全体として空気比は０．９、微粉炭粒度は６
３％になる。

【００２４】図１０は、本実施例で用いる石炭焚ボイラ
の垂直断面を示す図である。大容量ボイラではバーナ段
４１は４段程度設けられており、バーナ段４１の上方
（下流）にアフタエアポート４２が設けられている。前
記図９の具体例で説明したように、全体としてバーナ部
の空気比は１以下の還元雰囲気であるので、バーナ部で
は石炭は完全に燃焼されず、アフタエアポート４２から
火炉１１内へ導入された空気によって完全に燃焼され
る。亜瀝青炭あるいは褐炭は、燃料比（ＦＲ）が１前後
と小さく、燃焼性が良好であるが、灰の溶融点が低くス
ラッギングしやすい。このようなスラッギングしやすい
石炭の場合は、従来のように微粉炭の粒度を細かくしな
くても、低ＮＯｘ・高効率燃焼を達成できる。例えば、
公知の低ＮＯｘバーナ（特公平４−３９５６４号）を用
いた場合、未燃損失（ＫＷ）とミルの運転動力の合計値
に対する微粉炭の粒度の関係を図８に示す。ここで、未
燃損失（ＫＷ）は微粉炭の粒度と灰中未燃分の関係から
得られる未燃損失熱量に発電プラントの効率に乗じて求
めた値である。図８からＦＲ＝２．１の瀝青炭の場合
は、２００メッシュパス８０％程度で竪型ミルを運転す
れば、石炭焚ボイラシステムのエネルギ損失が最小にな
り、ＦＲ＝１．０の亜瀝青炭の場合は、石炭の粉砕性
（ＨＧＩ）が異なっても、微粉炭粒度が２００メッシュ
パス４０〜７０％程度で竪型ミルを運転すれば、エネル
ギ損失が最小になることが分かる。そこで図９の具体例
に示したように火炉１１の両端の粗粉バーナ２ａへ供給
される微粉炭の粒度が２００メッシュパス５０％と粗い
ので、燃焼の最高温度が下げられると同時に、この粗粉
バーナ２ａは酸化雰囲気で燃焼するので、灰の溶融が下
がる。したがって、灰の溶融が抑制され、ボイラ伝熱面
への灰の付着（スラッギング）、特に火炉１１の側壁へ
の灰の付着を抑止することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、スラッギングしやすい
石炭の場合のみ、２００メッシュパス４０〜６０％の粗
い微粉炭をボイラ内で燃焼させるので、ボイラ火炉内で
スラッギングを防止することができ、ボイラの安定連続
運転を達成することができる。ボイラシステムのエネル
ギ損失を最小に抑え、使用する炭種に応じた高効率運転
を達成できる。さらに、負荷応答性の優れたボイラを提
供することができる。また、本発明によれば、スラッギ
ングしやすい石炭の場合のみ、両端のバーナに供給され
る微粉炭の粒度を粗くし、かつ酸化雰囲気で燃焼させる
ので、ボイラ火炉内でスラッギングを防止することがで
き、ボイラの安定連続運転を達成することができる。ま
た、ボイラシステムのエネルギ損失を最小に抑え、使用
する炭種に応じた高効率運転を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る石炭焚ボイラ燃焼シ
ステムの概略系統図である。

【図２】 図１に示す石炭焚ボイラ燃焼システムを実施
するためのフローチャートの図である。

【図３】 本発明の一実施例に係る竪型ミルの回転式分
級機回転数のプログラムの一例を示す図である。

【図４】 従来の竪型ミルの回転式分級機回転数プログ
ラムを示す図である。

【図５】 石炭の粉砕性が異なるときのミル差圧の特性
図である。

【図６】 微粉炭の粒度による未燃損失の変化を表す図
である。

【図７】 ミル運転動力と微粉炭粒度の関係を表す図で
ある。

【図８】 ミル運転動力と未燃損失の総和と微粉炭粒度
との関係を表す図である。

【図９】 本発明の一実施例を示す火炉内水平断面での
燃焼状態を模式的に示す図である。

【図１０】 本発明の一実施例で用いる石炭焚ボイラの
垂直断面を示す図である。

【図１１】 石炭焚ボイラシステムの概略系統図であ
る。

【図１２】 竪型ミルの概略構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ボイラ、２…微粉炭バーナ、３…竪型ミル、１１…
火炉、１２…バンカ、１３…給炭機、１８…粉砕ロー
ラ、２１…回転式分級機、２４…送炭管、３０…ミル差
圧検出手段、３１…分級機モータ、１００…石炭供給系
統、２００…ミル制御系統

フロントページの続き (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 津村 俊一 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 馬場 彰 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉砕機として回転式分級機を内蔵した竪
   型ミルを用いて石炭を粉砕し、粉砕された石炭を搬送用
   気体を用いて回転式分級機により分級して火炉のバーナ
   へ搬送し、火炉内に導入される燃焼用空気と共に燃焼さ
   せる石炭焚ボイラにおいて、 スラッギングしにくい石炭とスラッギングしやすい石炭
   とを識別し、スラッギングしにくい石炭の場合は、ボイ
   ラの全負荷にわたって前記分級機の回転数を定格回転数
   とし、スラッギングしやすい石炭の場合はボイラの全負
   荷にわたって前記分級機の回転数を定格回転数より低下
   させるかまたは前記分級機の回転を停止させるかまたは
   粉砕機の粉砕力を低下させるか少なくともいずれの操作
   をすることを特徴とする石炭焚ボイラの燃焼方法。
2. 【請求項２】 粉砕機にサイクロン式分級機を内蔵した
   竪型ミルを用い、石炭を粉砕し、粉砕された石炭を搬送
   用気体を用いて分級機ベーンにより分級して火炉のバー
   ナへ搬送し、火炉内に導入される燃焼用空気と共に燃焼
   させる石炭焚ボイラにおいて、 スラッギングしにくい石炭とスラッギングしやすい石炭
   とを識別し、スラッギングしにくい石炭の場合は、ボイ
   ラの全負荷にわたって前記分級機のベーンを定格通りの
   開度とし、スラッギングしやすい石炭の場合はボイラの
   全負荷にわたって前記分級機のベーンを全開もしくは全
   開に近い状態で運転することを特徴とする石炭焚ボイラ
   の燃焼方法。
3. 【請求項３】 粉砕機として分級機を外部に設置した竪
   型ミルまたは横型ミルを用いて石炭を粉砕し、粉砕され
   た石炭を搬送用気体を用いて前記分級機により分級して
   火炉のバーナへ搬送し、火炉内に導入される燃焼用空気
   と共に燃焼させる石炭焚ボイラにおいて、 スラッギングしにくい石炭とスラッギングしやすい石炭
   とを識別し、スラッギングしにくい石炭の場合は、ボイ
   ラの全負荷にわたって前記分級機を定格通りの運転と
   し、スラッギングしやすい石炭の場合はボイラの全負荷
   にわたって前記分級機をバイパスさせて石炭を火炉のバ
   ーナに搬送することを特徴とする石炭焚ボイラの燃焼方
   法。
4. 【請求項４】 スラッギングしにくい石炭とスラッギン
   グしやすい石炭との識別はミル差圧の変化、ミルの駆動
   モータの動力の変化、ボイラ火炉出口のガス温度の変化
   のうちの少なくともいずれかにより行うことを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の石炭焚ボイラの
   燃焼方法。
5. 【請求項５】 スラッギングしやすい石炭を用いる場合
   は粉砕機出口の微粉炭の粒度を２００メッシュパス４０
   〜６０％になるように粉砕機を運転することを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の石炭焚ボイラの
   燃焼方法。
6. 【請求項６】 三段以上のバーナを備えた火炉内のバー
   ナ段を設けた石炭焚ボイラにおいて、 火炉の上下方向両端のバーナの空気比を１以上とし、そ
   の他のバーナの空気比を１以下とすることを特徴とする
   石炭焚ボイラの燃焼方法。
7. 【請求項７】 三段以上のバーナを備えた火炉内のバー
   ナ段を設けた石炭焚ボイラにおいて、 火炉の上下方向両端のバーナに供給される微粉炭の粒度
   を他のバーナに供給される微粉炭の粒度より粗くしたこ
   とを特徴とする石炭焚ボイラの燃焼方法。
8. 【請求項８】 三段以上のバーナを備えた火炉内のバー
   ナ段を設けた石炭焚ボイラにおいて、 火炉の上下方向両端のバーナの空気比を１以上とし、そ
   の他のバーナの空気比を１以下とし、さらに、火炉の上
   下方向両端のバーナに供給される微粉炭の粒度を他のバ
   ーナに供給される微粉炭の粒度より粗くしたことを特徴
   とする石炭焚ボイラの燃焼方法。