JPH09250708A

JPH09250708A - 微粉炭焚ボイラの運転方法

Info

Publication number: JPH09250708A
Application number: JP5783996A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Meguri; 信康廻; Miki Mori; 三紀森; Kazunori Shoji; 一紀正路; Yukio Miyama; 幸穂深山; Kunio Okiura; 邦夫沖浦; Akira Baba; 彰馬場; Noriyuki Oyatsu; 紀之大谷津; Shinichiro Nomura; 伸一郎野村
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】スラッギング性の高い又は激しい石炭を焚い
ても燃焼灰の付着、成長を未然に防止し、ボイラを高効
率に維持する。【解決手段】燃焼灰が微粉炭焚ボイラ２の伝熱面に付
着する程度を示すスラッギング性を火炉３内又は火炉の
出口４の燃焼ガス温度の変化によって判断し、該スラッ
ギング性が高い又は激しいと判断した場合には、微粉炭
焚ボイラ２のボイラ負荷を下げるか、石炭Ａと該石炭Ａ
よりスラッギング性の低い石炭Ｂとを混合した石炭Ｃに
切り替えるか、伝熱面に付着した燃焼灰を除去するスー
トブロワ１６を起動し、その回数を増やすかの内、少な
くとも一つを行なう運転に切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微粉炭焚ボイラとそ
の運転方法及びこの微粉炭焚ボイラで使用されるスラッ
ギング性判断装置に係わり、特に多炭種対応が要求され
る微粉炭焚ボイラの性能を高効率に維持する微粉炭焚ボ
イラとその運転方法及びこの微粉炭焚ボイラのスラッギ
ング性判断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、微粉炭焚ボイラは、一般的には原
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方式を用いている。ここで使用され
る粉砕機としては分級機を内蔵した堅型ミルが主流を占
めている。以下、微粉炭焚ボイラシステムの一例を説明
する。

【０００３】図３０は、微粉炭焚ボイラシステムの概略
系統図である。微粉炭焚ボイラシステム１は、微粉炭焚
ボイラ２と、この微粉炭焚ボイラ２の微粉炭バーナ７に
対し微粉炭を供給する堅型ミル１８と、微粉炭焚ボイラ
２に対し一次空気及び二次空気を供給する押込通風機１
９と、堅型ミル１８に対し一次空気Ｂを供給する一次空
気用押込通風機２０と、微粉炭焚ボイラ２及び堅型ミル
１８に供給される空気を予熱する空気予熱器２１と、微
粉炭焚ボイラ２の燃焼ガスが導かれる集塵機２２と、脱
硝装置２３と、誘引通風機２４及び脱硫装置２５とから
主に構成されている。

【０００４】押込通風機１９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２１を介して微粉炭焚ボイラ２の火炉３に供給さ
れる。又、燃焼用空気の他の部分は一次空気押込通風機
２０によって加圧され、更に、その一部が空気予熱器２
１を経由して、火炉３に供給され、他の部分は空気予熱
器２１を通らずに堅型ミル１８に供給される。この堅型
ミル１８の上部には石炭Ｉを投入するバンカ２７と、バ
ンカ２７から堅型ミル１８に石炭Ｉを供給する給炭機２
８が設けられ、必要な量の石炭Ｉが給炭管２９から堅型
ミル１８内に供給される。通常、堅型ミル１８は６台前
後配備されている。

【０００５】この堅型ミル１８内で粉砕された微粉炭
は、送炭管３０を経由して微粉炭バーナ７に供給され、
空気予熱器２１から直接送られる二次空気と一緒になっ
て微粉炭焚ボイラ２の火炉３内で燃焼される。燃焼によ
って生じた排ガスは、誘引通風機２４によって吸引さ
れ、集塵機２２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２３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２１のエレメントを
介して一次空気、二次空気を加熱した後、脱硫装置２５
により硫黄酸化物が除去されて排気される。

【０００６】図３１は、微粉炭焚ボイラのスラッギング
ゾーンを示す縦断面図である。火炉３のスラッギングす
る所謂スラッギングゾーンを斜線で示したもので、微粉
炭焚ボイラにおいては、特に燃焼させた際に低融点の燃
焼灰を生ずる石炭を使用した時に火炉の伝熱面への燃焼
灰付着（以下、伝熱面への燃焼灰付着を「スラッギン
グ」と称し、その燃焼灰付着程度を「スラッギング性」
と称する）が問題となる。微粉炭バーナ７で燃焼中の微
粉炭粒子のピーク温度は、２０００℃以上にも達すると
言われており、微粉炭中の燃焼灰は、一部若しくは全部
が溶融する。ボイラ火炉３の壁は、内側に水、蒸気が流
れる伝熱管で構成されており、燃焼ガスの熱は伝熱管を
通して水、蒸気側へ吸収され、熱交換に伴って燃焼ガス
の温度は低下する。大部分の燃焼灰粒子は燃焼ガスの温
度低下に伴って冷却され、ボイラの出口１５から上記集
塵機２２へ運ばれ捕集される。

【０００７】図３２は、図３１におけるスラッギングが
発生する個所の一例を示す縦断面図である。微粉炭バー
ナ７周辺部に燃焼灰が付着したスラッギングＳ₁及び吊
り下げ過熱器５周辺に付着したスラッギングＳ₂を示し
たもので、燃焼灰粒子の一部は、火炉３の伝熱管へ衝突
し急冷される。その際、燃焼灰の付着力が強い場合には
伝熱管に強固に付着し成長する。付着力が弱い場合に
は、伝熱管に衝突しても、付着しないか、又は付着した
後ある程度成長すると剥がれ落ちて、火炉底部に落下し
て捕集される。

【０００８】図３３は、燃焼灰が粘着性を有する範囲を
示す説明図である。石炭の粘着性のある範囲８０を斜線
で示したもので、曲線７８はスラッギング性の高い石
炭、曲線７９はスラッギング性の低い石炭を示す。石炭
が燃焼して発生する燃焼灰のスラッギング性は、その粘
度とある程度の相関があることが知られている。即ち、
燃焼灰の粘度が２５０から１０,０００ポイズの範囲に
あると、燃焼灰に粘着性があり伝熱管に付着しやすい。
燃焼灰の粘度が１０,０００ポイズを越える場合には、
燃焼灰の粘着性がほとんどなく燃焼灰は固まっている状
態である。又、２５０ポイズ未満の場合には燃焼灰が溶
融して液状化しており、伝熱管を伝わって下へ流れ落ち
る状態となる。

【０００９】図３４は、スラッギング性の違いによる微
粉炭焚ボイラの大きさの相違を示し、（Ａ）はスラッギ
ング性が低／中の場合、（Ｂ）はスラッギング性が高の
場合、（Ｃ）はスラッギング性が激しい場合、を各々示
す。一般に火炉３の伝熱管近傍のガス温度は１５００℃
未満の領域がほとんど占めており、燃焼灰の溶融点の高
い微粉炭（通常、１５００℃以上）の場合には、火炉３
の伝熱管への燃焼灰付着は少ない。溶融点が１５００℃
未満の微粉炭は、伝熱管近傍のガス温度雰囲気（１１０
０〜１５００℃）で燃焼灰が粘着性（粘度が２５０〜１
０,０００ポイズの範囲にある）を帯び、火炉３の伝熱
管への燃焼灰の付着が多くなる。このような場合には、
図３４（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにボイラ火炉３を大き
くして、火炉３の伝熱管の面積を増大させ、火炉３の燃
焼ガス温度を下げると共に、伝熱管に付着した燃焼灰を
除去することを目的とした高圧スチームによるスートブ
ロワ１６、１７を多数設けて対処している。スートブロ
ワ１６は微粉炭ボイラの運転初期に使用し、スラッギン
グが発生しボイラの運転に支障のある場合には更に運転
経過と共にスートブロワ１７を追加使用する。尚、図３
０〜３４において、同じ作用、構造部分には同じ参照番
号を付けている。

【００１０】一方、わが国が燃料として輸入する石炭の
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、且つ、ボイラ内の伝熱管面
に燃焼灰が付着しにくい燃焼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等もボイ
ラ用燃料として利用する要求が強まっている。従って、
将来微粉炭焚ボイラは、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燃焼灰
の溶融点が低く、ボイラ火炉の伝熱管面に溶融灰が付着
するスラッギング性が激しい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】石炭を輸入に頼ってい
るわが国では、今後、微粉炭焚ボイラは多種多様の石炭
を焚けるようにしなければならない。既設の微粉炭焚ボ
イラでスラッギングが激しい燃焼灰の溶融点が低い石炭
を焚く場合、伝熱管への燃焼灰付着防止対策として、ボ
イラ負荷を下げて石炭の燃焼量を落とし、火炉の燃焼ガ
ス温度を下げて運転するか、スラッギング性の低い石炭
を混入した混炭による運転に切り替えることが挙げられ
る。この切り替えのタイミングが遅れると、伝熱管に燃
焼灰が強固に付着、成長し、微粉炭焚ボイラに吸収され
る熱量が低下し、ボイラの熱効率が低下する。

【００１２】更に、燃焼灰の付着、成長が進行すると、
ガス流路を閉塞するトラブル、ホッパ部へ巨大なクリン
カが落下してホッパ部が閉塞するトラブル或いはホッパ
部の伝熱管を破断するトラブル等が発生し、ボイラの運
転を停止しなければならない恐れがある。

【００１３】一般に、石炭の性状は均質ではなく、同一
の炭種でも採掘した場所によって大きく異なることがあ
る。従って、予め石炭のスラッギング性をある程度予測
することは可能であるが、正確に予測することは困難で
ある。更に、石炭の燃焼灰組成又は燃焼灰の溶融点から
スラッギング性を評価する指標が幾つか提案され、スラ
ッギング性が、低い、中程度、高い及び激しいの４つの
段階に分類されている。しかしながら、これらの指標か
らの予測がはずれる石炭があることも知られている。

【００１４】伝熱管に付着した燃焼灰はスートブロワを
用いて除去するが、スートブロワでは完全に除去でき
ず、除去範囲が限定されること、スートブロワによりス
チームを多量に使用すると発電プラントの効率を低下さ
せること等の問題がある。

【００１５】既設の微粉炭焚ボイラでスラッギング性の
高い又は激しい石炭を焚いた場合、既設のスートブロワ
を用いても燃焼灰の除去を完全に行なうことは困難であ
る。従って、前述したようにボイラ負荷を下げるか混炭
による切り替えの操作を行なう必要がある。このタイミ
ングが遅れると火炉の伝熱管に燃焼灰が強固に付着し成
長する。このような状態ではスートブロワにより燃焼灰
を除去することが困難になる。燃焼灰が付着したまま運
転するとボイラの熱効率が下がることになり、燃料の浪
費になる。特に、スラッギングの予測が困難な石炭を焚
いた場合に、この切り替えのタイミングが遅れることが
多い。

【００１６】本発明の目的は、多種、多様な性状の石
炭、特にスラッギング性の予測困難な石炭を焚いてスラ
ッギング性の高い又は激しい場合には、タイミングよく
運転の切り替えを行なうことが出来、燃焼灰の付着、成
長を未然に防止し、ボイラの運転停止を避け、ボイラを
高効率に維持出来る微粉炭焚ボイラとその運転方法及び
微粉炭焚ボイラのスラッギング性判断装置を提供するこ
とである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、微粉炭を火炉で燃焼させる微粉炭焚ボイラの
運転方法において、微粉炭の燃焼した燃焼灰が前記微粉
炭焚ボイラの伝熱面に付着する程度を示すスラッギング
性を判断し、該スラッギング性が高い又は激しいと判断
した場合には、前記微粉炭焚ボイラのボイラ負荷を下げ
るか、前記微粉炭と該微粉炭よりスラッギング性の低い
微粉炭とを混合した混炭に切り替えるか、前記伝熱面に
付着した燃焼灰を除去するスートブロワの起動回数を増
やすかの内、少なくとも一つを行なう運転に切り替える
ことである。

【００１８】スラッギング性が高い又は激しい石炭を焚
いた場合には、火炉の伝熱面表面へ燃焼灰が付着する。
伝熱面への燃焼灰の付着量が増加すると、火炉伝熱面へ
の熱吸収量が減少し、火炉の燃焼ガス温度が上昇する。
この燃焼ガス温度の上昇を検知して、スートブロワを起
動させて伝熱面に付着した燃焼灰を除去すると共に、給
炭機から堅型ミルへ供給する石炭量を減少させ、ボイラ
で燃焼する微粉炭量を減らし火炉の燃焼ガス温度を下げ
る。これによって燃焼灰が伝熱面へ衝突する際には既に
固まり燃焼灰の付着性が低下するので、伝熱面への燃焼
灰の付着が抑制される。その結果、火炉の熱吸収量の低
下は非常に小さい。

【００１９】更に、貯炭場において、スラッギング性が
低い石炭とスラッギング性の高い石炭とを混合した混炭
を堅型ミルで粉砕して微粉炭バーナへ送り火炉で燃焼さ
せるか、又はスラッギング性の低い石炭と高い石炭を別
々の堅型ミルで、粉砕して微粉炭バーナへ送り火炉で燃
焼させる。

【００２０】従って、スラッギング性が高い又は激しい
と判断した場合には、微粉炭焚ボイラのボイラ負荷を下
げるか、燃焼している微粉炭とこの微粉炭よりスラッギ
ング性の低い微粉炭とを混合した混炭に切り替えるか、
伝熱面に付着した燃焼灰を除去するスートブロワの起動
回数を増やすかの内、少なくとも一つを行なう運転に切
り替えることにより、伝熱面への灰付着量が減少するの
で、火炉での熱吸収量も低下せず、又、スートブロワの
起動回数を増やすことによって伝熱面への燃焼灰付着を
防止できるので、最も簡単にスラッギングを防止出来、
スートブロワで消費されるスチーム量も増加せず、発電
プラントの効率が低下することがなく、伝熱面に燃焼灰
が強固に付着成長するのを防止し、ボイラ性能を高効率
に維持する。

【００２１】更に、上記微粉炭焚ボイラの運転方法にお
いて、前記スラッギング性の判断は、前記火炉内の燃焼
ガス温度の変化又は前記火炉の出口の燃焼ガス温度の変
化を検知することにより行なうことである。火炉内の燃
焼ガス温度又は火炉の出口の燃焼ガス温度の変化を検知
することにより行なうことは、検知が容易で速やかに対
応出来る。

【００２２】更に、上記スラッギング性の判断は、前記
微粉炭焚ボイラの出口の燃焼ガス温度の変化を検知し、
前記微粉炭焚ボイラのバンク部での水、蒸気側の熱吸収
量を考慮して前記火炉内又は火炉の出口の燃焼ガス温度
の変化を推定すること、又は、ボイラ出口のＮＯｘ濃度
の変化を検知し、前記火炉内又は火炉の出口の燃焼ガス
温度の変化を推定することにより行なうことである。ボ
イラの出口の燃焼ガス温度又はＮＯｘ濃度の変化を検知
することにより火炉内又は火炉の出口の燃焼ガス温度の
変化を推定することにより行なうことは、温度の測定が
容易で比較的容易にスラッギングを防止出来ると共に、
実施に際してかかるコストが小さい。

【００２３】更に、上記いずれかの微粉炭焚ボイラの運
転方法において、前記燃焼ガス温度の変化の検知に音響
式温度計を使用することである。燃焼ガス温度の変化の
検知に音響式温度計を使用することにより、音響式温度
計は非接触であるので、測定部に燃焼灰が付着すること
もなく長時間に渡って正確な温度を測定することが出
来、確実に信頼性の高い温度変化を検知出来る。

【００２４】又、スラッギング性の判断は、前記火炉か
ら導入した燃焼ガスからスラッギング性を判断するスラ
ッギング性判断装置を備えることにより行なうことであ
る。ボイラ火炉から直接燃焼ガスを導入し、燃焼灰粒子
の付着性を判断するので、燃焼灰の付着性、即ちスラッ
ギング性を高精度に判定出来、スラッギング性の判断の
信頼性を確保すると共に、スラッギング性判断装置の保
守が容易である。

【００２５】更に、上記いずれかに記載されたスラッギ
ング性の判断の内、少なくとも二つから前記スラッギン
グ性が高い又は激しいと判断した場合には、前記微粉炭
焚ボイラのボイラ負荷を下げるか、前記微粉炭と該微粉
炭よりスラッギング性の低い微粉炭とを混合した混炭に
切り替えるか、前記伝熱面に付着した燃焼灰を除去する
スートブロワの起動回数を増やすかの内、少なくとも一
つを行なう運転に切り替えることである。少なくとも二
つのスラッギング性の判断からボイラの運転を切り替え
ることは、一層確実に伝熱面に燃焼灰が強固に付着成長
するのを防止し、ボイラ性能を高効率に維持する。

【００２６】更に、上記先のスラッギング性判断装置を
備える微粉炭焚ボイラの運転方法において、前記スラッ
ギング性判断装置は、前記火炉から燃焼ガスを導入する
導入管と、該導入管によって導入された前記燃焼ガスの
燃焼灰の付着状況を計測するプローブを有する燃焼灰計
測部と、該計測された燃焼ガスを放出する放出管とを備
え、前記プローブの少なくとも前記燃焼灰が付着する燃
焼灰付着部は、温度調節可能なものである。更に、前記
放出管の下流に前記計測された燃焼ガスを処理する排ガ
ス処理部を備えたものである。導入管により燃焼ガスを
容易に導入可能であると共に、燃焼灰計測部のプローブ
の温度を火炉の所要の個所の温度に合致させて燃焼灰の
付着状況を計測することが出来、計測後の燃焼ガスを浄
化して安全に排気することが出来る。

【００２７】更に、上記いずれかのスラッギング性判断
装置を備えた微粉炭焚ボイラの運転方法において、前記
導入管は、前記火炉の内部に挿入する挿入長さを変える
ことにより、導入する前記燃焼ガスの温度が調整可能な
ものである。導入管の火炉への挿入長さを変えることに
より、導入する燃焼ガスの温度を調整するものは、簡単
な方法により温度調節が可能になり計測が迅速になる。

【００２８】更に、上記いずれかのスラッギング性判断
装置を備えた微粉炭焚ボイラの運転方法において、前記
燃焼ガスの流量を調節する流量調節手段を備え、大気を
吸引して前記火炉から導入される燃焼ガス中の酸素濃度
を調整する流量制御可能な分岐流路を前記導入管に設け
たものである。更に、スラッギング性判断装置は、前記
火炉から導入される燃焼ガスの流速、温度及び酸素濃度
を独立に変化させることが出来ると共に、前記プローブ
の燃焼灰付着部に燃焼灰の付着防止、抑制効果を調べる
ための不活性ガス、水蒸気又は圧縮空気を吹き付ける流
体吹付手段を備えたものである。

【００２９】燃焼ガスの流量を調節する流量調節手段と
火炉から導入される燃焼ガス中の酸素濃度を調整する流
量制御可能な分岐流路を導入管に設け、燃焼ガスの流
速、温度及び酸素濃度を独立に変化させることにより、
前記火炉の任意の個所での燃焼ガス条件に調整出来るこ
とにより計測の精度が向上し、不活性ガス、水蒸気又は
圧縮空気を吹き付ける流体吹付手段を備えることによ
り、燃焼灰の付着計測を繰返し高精度で行なえる。

【００３０】更に、微粉炭を燃焼させる火炉を有する微
粉炭焚ボイラにおいて、上記いずれかに記載のスラッギ
ング性判断装置を備えたものである。上記いずれかに記
載のスラッギング性判断装置を備えた微粉炭焚ボイラ
は、多炭種対応が要求されるボイラにおいて、スラッギ
ング性の高い又は激しい石炭を燃焼した場合に、伝熱面
に燃焼灰が強固に付着成長するのを抑止し、ボイラ性能
を高効率に維持する。

【００３１】そして、微粉炭焚ボイラにおける微粉炭が
燃焼して前記微粉炭焚ボイラの伝熱面に付着する程度を
示すスラッギング性を判断する微粉炭焚ボイラのスラッ
ギング性判断装置において、前記火炉から燃焼ガスを導
入する導入管と、該導入管によって導入された前記燃焼
ガスの燃焼灰の付着状況を計測するプローブを有する燃
焼灰計測部と、該計測された燃焼ガスを処理する排ガス
処理部とを備えたものである。火炉から燃焼ガスを導入
する導入管と、燃焼ガスの燃焼灰の付着状況を計測する
プローブを有する燃焼灰計測部と、この計測された燃焼
ガスを処理する排ガス処理部とを備えたものは、このス
ラッギング性判断装置を微粉炭焚ボイラに設置して微粉
炭焚ボイラの火炉のスラッギング性を的確に判断し、微
粉炭焚ボイラを高効率に維持する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る微粉炭焚ボイ
ラの運転方法の実施の形態を図面を用いて説明する。

【００３３】図１は、本発明に係る微粉炭焚ボイラの運
転方法を説明する微粉炭焚ボイラシステム１の概略系統
図である。本実施の形態の微粉炭焚ボイラシステム１
は、貯炭場３２に貯炭されたスラッギング性の高い又は
激しい石炭（以下「石炭Ａ」と云い、図面上でＡと示
す）、スラッギング性の低い石炭（以下「石炭Ｂ」と云
い、図面上でＢと示す）又は両者を混合した混炭である
石炭Ｃを通常６台前後配備されている堅型ミル１８へ供
給する系統と、石炭Ｃを粉砕、分級した後に空気ととも
に微粉炭を送炭管３０より微粉焚バーナ７を介して微粉
炭焚ボイラ２の火炉３へ供給する堅型ミル１８と、微粉
炭焚ボイラの火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁、火炉出口燃焼ガ
ス温度Ｔ₂及びボイラ出口燃焼ガス温度Ｔ₃を測定し、記
録する装置とから構成されている。燃焼ガス温度の測
定、記録装置には、火炉の汚れ状態の変化を判断する機
能が設けられている。

【００３４】図２は、スラッギング性の高い又は激しい
石炭である石炭Ａと低い石炭である石炭Ｂとを焚いた場
合の時間と火炉内燃焼ガス温度との関係曲線図である。
石炭Ａと石炭Ｂを焚いた場合の時間と火炉内燃焼ガス温
度Ｔ₁との関係曲線図で、図１を参照して動作を説明す
ると、燃焼している石炭Ｃがスラッギングしやすいか判
断する。先ず、火炉内の温度Ｔ₁を測定する。石炭Ｂ用
に設計された既設のボイラで、石炭Ａを焚いた場合に
は、ボイラ火炉３の伝熱管の伝熱面に燃焼灰が付着し、
火炉３の伝熱管での熱吸収が減少する。その結果、図２
に示すように火炉３の燃焼ガス温度Ｔ₁は上昇する。

【００３５】図２において、参照番号１７は、図１に＋
印で示したスートブロワ１６を起動させる時期を示して
いる。スートブロワ１６を起動させて火炉３の伝熱管に
付着した燃焼灰を除去すると燃焼ガス温度は低下するも
のの、初期状態に戻すことは難しく、徐々に上昇する傾
向がある。この上昇を抑えるためにスートブロワを頻繁
に使用すると、ボイラで発生させたスチームを多量に使
用することになるので、発電プラントの性能を低下させ
ることになる。通常、スートブロワの起動回数はスラッ
ギング性の低い石炭Ｂの場合は１日１回程度あるのに対
して、石炭Ａの場合には、１日１０回以上も起動させな
ければならないこともある。一方、石炭Ｂの場合には、
１日１回程度スートブロワを作動させ、付着燃焼灰の除
去はほぼ完全に行なわれ、燃焼ガス温度を初期状態に戻
すことが可能である。

【００３６】図３は、図２と同様の石炭Ａと石炭Ｂの混
炭である石炭Ｃを焚いた場合の時間と火炉内燃焼ガス温
度との関係曲線図である。供給石炭を石炭Ｃにして焚い
た場合の時間と火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁との関係曲線図
で、本実施の形態では火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の上昇速
度から焚いている石炭のスラッギング性を判断する。石
炭Ｂの場合、火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の上昇速度は１時
間当たり１０℃以下である（ボイラ負荷１００％）。ス
ラッギング性の激しい石炭になると、上昇速度は１時間
当たり２０℃を越える。石炭Ａを焚いていると判断した
場合には、石炭Ａと石炭Ｂとを混合した混炭に切り替え
る。即ち、貯炭場３２において、石炭Ａと既知の石炭Ｂ
とを混ぜ合わせてバンカ２７へ送り、堅型ミル１８で粉
砕、分級した後に微粉炭バーナ７から火炉３内へ供給す
る。或いは石炭Ａと石炭Ｂを別々の堅型ミル１８で粉
砕、分級した後微粉炭バーナ７から火炉３内へ供給す
る。この時、炉内各所に設けたスートブロワ１６を作動
させることが望ましい。図３は、このようにして運用し
た場合の火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の時間変化を示したも
のである。石炭Ｃ使用とスートブロワの定期的な操作に
より、火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の上昇を回避することが
出来、ボイラ性能を低下することなく高効率に維持する
ことができる。

【００３７】図４は、図２と同様の石炭Ａを焚いて、ボ
イラ負荷を下げた場合の時間と火炉内燃焼ガス温度との
関係曲線図である。石炭Ａを焚いて、ボイラ負荷を下げ
た場合の時間と火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁との関係曲線図
で、貯炭場３２に石炭Ｂがない場合には、給炭機２８の
駆動速度を落とし、堅型ミル１８から微粉炭バーナ７を
経て火炉３へ供給される石炭量を減らして、ボイラ負荷
を下げる。ボイラ負荷を下げた場合の火炉内燃焼ガス温
度Ｔ₁の時間変化を示したものである。この場合には、
火炉３の燃焼ガス温度Ｔ₁が下がるので、火炉３の伝熱
管に付着する燃焼灰の量が減少し、図４に示すように火
炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の上昇速度は、図３に示した石炭
Ｃと同様に小さくなる。従って、スートブロワ作動によ
り火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の上昇は避けられ、ボイラ性
能の低下を防ぐことが出来る。

【００３８】火炉３の燃焼ガス温度測定には音響式温度
計（例えば、特開平０２−１１２７４１号公報）を用い
る。先に示した図１において、火炉の側壁に音響式温度
計を構成する送信器３３を設けると共に、火炉の反対側
の側壁に受信器３４を設け、制御器３５で制御し、温度
を計測する。音響式温度計は非接触であるので、燃焼灰
付着のトラブルもなく、火炉３の燃焼ガス温度Ｔ₁を正
確に測定出来る。熱電対の場合には、火炉３内に測定部
を挿入するため、燃焼灰が付着し長時間にわたって正確
な温度を測定するのは困難である。

【００３９】本実施の形態では、火炉内燃焼ガス温度Ｔ
₁の変化より火炉３の汚れ状態を判断したが、火炉出口
燃焼ガス温度Ｔ₂の変化からも火炉３の汚れ状態を判断
出来る。火炉出口燃焼ガス温度Ｔ₂は、音響式温度計を
火炉の出口４に設置して測定しても良い。もっと簡単な
方法として、ボイラの出口１５の燃焼ガス温度Ｔ₃より
推定する方法がある。即ち、ボイラ出口燃焼ガス温度Ｔ
₃と燃焼ガス量、燃焼ガスの比熱及び微粉炭ボイラ２の
バンク部１４内に設置された伝熱管に吸収された熱吸収
量Ｑから逆算する方法である。

【００４０】上記においては、燃焼ガス温度の変化によ
り火炉３の汚れ状態の変化を判断してきたが、ボイラの
出口１５のＮＯｘ濃度の変化からも火炉３の汚れ状態を
判断出来る。火炉３へ供給された微粉炭は、微粉炭焚バ
ーナ７近傍の火炉内で燃焼すると同時にＮＯｘを発生す
る。火炉３で微粉炭は完全に燃え切るが、ＮＯｘも火炉
で酸化と還元を繰り返し、ＮＯｘ濃度の値も火炉内の位
置で異なる。しかしながら火炉の出口４以降ではＮＯｘ
の値は変化しない。従って、火炉３でのＮＯｘ濃度の経
時変化は、ボイラの出口１５のＮＯｘ濃度Ｃｎｏｘを監
視すればよいことになる。既設のボイラでは、通常ボイ
ラの出口１５のＮＯｘ濃度Ｃｎｏｘ値をモニタリングし
ている。石炭Ａを焚いている場合には、火炉内燃焼ガス
温度Ｔ₁の変化に追従して火炉３のＮＯｘ濃度も変化す
る。即ち、火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁が上昇するとＮＯｘ
濃度も上昇する。石炭Ｂの場合は、１時間当たりのＮＯ
ｘ濃度の上昇は数ｐｐｍであるのに対し、激しい石炭の
場合には１０ｐｐｍを越える。従って、ボイラの出口の
ＮＯｘ濃度の上昇速度が大きく、スラッギング性が高い
又は激しいと判断された場合には、石炭Ｃ又はボイラ負
荷を下げる操作を行なうことによって、ボイラ性能を低
下させることなく高効率に維持することが出来る。

【００４１】前述したボイラ火炉３の燃焼ガス温度変
化、ボイラ火炉の出口４の燃焼ガス温度変化及びボイラ
の出口１５のＮＯｘ濃度変化のうち少なくとも一つ以上
の変化から火炉３の汚れ状態を検知して燃焼している石
炭のスラッギング性が激しい又は高いと判断された場合
で貯炭場に石炭Ｂがない場合又はボイラ負荷を下げられ
ない場合には、１日１回程度のスートブロワ１６の起動
回数を増やすことによって、伝熱管への燃焼灰付着は抑
制され、ボイラの熱効率の低下を防止出来る。尚、１日
当たりのスートブロワの起動回数を５回以上にすると、
燃焼灰付着は顕著に抑制される。尚、図１〜４におい
て、同じ作用、構造部分には同じ参照番号を付けてい
る。

【００４２】図５は、本発明に係る微粉炭焚ボイラの運
転方法で使用するスラッギング性判断装置３６を示し、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。本スラッギン
グ性判断装置３６の主要部は、燃焼ガスの導入管３７、
燃焼灰計測部４３、排ガス処理部５８の３つの主要部分
からなり、実機のボイラ或いは実験炉において、火炉か
ら導入した燃焼ガスＧを導入管３７から燃焼灰計測部４
３に導入する。装置全体の大きさは、例えば幅１.２
ｍ、奥行き１ｍ、高さ１ｍ程度であるが、各部の配置や
使用する機器類によっては更に小型化も可能である。
又、装置下部には高さ調節、前後スライド機能付きの台
車６９が設けられ、燃焼灰付着の判断に必要な設備が一
式となっており、しかも装置の持ち運び取り付けが容易
なスラッギング性判断装置となっている。本装置によれ
ば燃焼ガス側の条件、プローブ側の条件を様々に変えた
際の燃焼灰付着状況を計測することが出来、燃焼灰付着
に関して今まで知り得なかった多くの情報を得ることが
出来る。

【００４３】本実施の形態のスラッギング性判断装置３
６は、前述の台車６９に設けてあり、大きさとしてはエ
レベータに乗せて運べる程度であるので、発電所内での
移動が容易である。実機の火炉の覗き窓の位置、場所は
様々であるが、台車６９に高さ調節機能、前後スライド
機能が付いているため、燃焼ガスの導入管３７を上下、
前後に動かせ、覗き窓へ持っていく操作が簡便に行なえ
る。更に、本装置３７は導入した燃焼ガスの燃焼灰付着
計測が行なわれた後の排ガスを浄化処理する排ガス処理
部５８が設けられているため、計測後の燃焼ガス（排ガ
ス）を排気管を介して大気へ放出することが可能であ
り、ボイラ火炉のどこにでも設置することが出来る。

【００４４】尚、図５において、参照番号４０は酸素濃
度制御ダンパ、５１はスートブロワ、７１は支柱、７２
はコンプレッサ、７３は不活性ガスボンベ、７４は水タ
ンク、７５はデータ収録装置、７６はモニタ、５２ａは
ＣＣＤカメラを、各々示す。

【００４５】図６は、図５のスラッギング性判断装置３
６の概略系統図である。スラッギング性判断装置３６
は、微粉炭焚ボイラ２の火炉３から直接サンプリングし
た燃焼ガス中の燃焼灰粒子の付着性を判断することによ
って石炭のスラッギング性を判断する。燃焼灰粒子の付
着性が強く、スラッギング性が高い又は激しいと判断さ
れた場合には、混炭又はボイラ負荷を下げるか或いはス
ートブロワの起動回数を増やすかの運転を行ない、微粉
炭焚ボイラ又は発電プラントの効率の低下を防止する。

【００４６】図６に示すように、スラッギング性判断装
置３６は、導入管３７、燃焼灰計測部４３、排ガス処理
部５８の３つの主要部分からなる。排ガス処理部５８
は、クーラー５９、バグフィルタ６１、脱硫器６２、誘
引通風機（ＩＤＦ）６３で構成されている。火炉３の燃
焼ガスは誘引通風機６３で誘引されて燃焼灰計測部４３
に導入される。この燃焼灰計測部４３を出た後の燃焼ガ
スはクーラー５９で１００℃以下まで冷却される。更
に、冷却された後の燃焼ガスはバグフィルタ６１と脱硫
器６２で燃焼灰と、ＳＯｘが取り除かれた後、排気管６
７を介して大気中に放出される。又、ガス流速とガス成
分はクーラー５９の後流側に設置した流量発信器６５、
流量調節弁６６及びガス分析計６０を用いて測定され
る。

【００４７】図７は、図５のスラッギング性判断装置３
６の導入管３７と排気管６７の接続の一実施の形態を示
す系統図、図８は、図７と同様の導入管３７と排気管６
７の接続の他の実施の形態を、各々示す系統図である。
図７に示すように、図６に示した排ガス処理部５８を設
ける代わりに、覗き窓９から導入管３７を介して燃焼灰
計測部４３で計測した後、誘引通風機等のブロア７０に
より排気管６７を介して再びボイラの火炉３の覗き窓９
に戻したり、図８に示すように、覗き窓９から導入管３
７を介して燃焼灰計測部４３で計測した後、誘引通風機
等のブロア７０により排気管６７を介してボイラの出口
１５又は煙道につなぐことも出来る。

【００４８】図９は、図５のスラッギング性判断装置３
６の導入管３７の取り付け状態を示す断面図である。本
実施の形態の導入管３７は、火炉３の内部に挿入する火
炉の水壁１２と導入管３７の先端（中心）３７ａとの挿
入長さ３８を変えることにより、導入する燃焼ガスの温
度が調整可能なもので、導入管３７は磁性管で形成され
ている。導入管３７の火炉の断熱材１１を貫通する部分
には、焼損防止のための耐火材４２を巻いておくことに
より導入管３７を熱から保護することが出来る上、導入
管３７の周りに多量の燃焼灰が付着しても導入管３７を
引き抜くことによって、燃焼灰が付着した耐火材４２ご
ととれるため燃焼灰を取り除く手間が省け、導入管３７
自体は何度でも使用出来る。又、覗き窓９の出口にも火
炉の燃焼ガスと外気を遮断するシールとして耐火材４２
ａを巻いておくのが好ましい。尚、図９において、参照
番号１１は火炉３の断熱材、参照番号４０は酸素濃度を
測定するために採取する燃焼ガスの酸素濃度制御ダン
パ、参照番号４１は採取した燃焼ガスの酸素濃度測定
器、記号Ｄは燃焼灰である。

【００４９】図１０は、火炉水壁１２からの挿入長さ３
８と燃焼ガス温度との関係曲線図である。火炉水壁１２
からの導入管３７の挿入長さ３８と燃焼ガス温度の関係
曲線を示したもので、燃焼ガスの温度は火炉水壁１２か
らの挿入長さ３８によって大きく異なっており、火炉水
壁１２に近づくにつれて低くなっている。従って、火炉
水壁１２から燃焼ガスを吸引する導入管先端３７ａまで
の長さを変えることにより、任意の温度の燃焼ガスを燃
焼灰計測部４３に導入することが出来る。

【００５０】図１１は、導入管３７の先端部の二実施の
形態を示し、（Ａ）は楕円面、（Ｂ）は異形面の各斜視
図である。導入管３７の先端部は、燃焼灰を捕捉しやす
い様に工夫されており、図１１（Ａ）のように導入管３
７の先端部を楕円面とすることにより燃焼ガスの導入抵
抗を減らし、且つ下向きにすることにより導入管３７の
導入孔３７ｂに燃焼灰その他の固形物が堆積するのを防
止する。図１１（Ｂ）は導入管３７の中心軸３７ｃに沿
って矩形状に切り欠いたもので異形面を形成している。
この場合も、図１１（Ａ）と同様に、燃焼ガスの導入抵
抗を減らし、且つ下向きにすることにより導入管の導入
孔３７ｂに燃焼灰その他の固形物が堆積するのを防止す
る。

【００５１】燃焼ガスの温度制御については上記のよう
に導入管３７の火炉３への挿入長さを変えることにより
行なわれるが、燃焼ガス中の酸素濃度の制御について
は、図９に示した燃焼灰計測部４３の上流側に設けてあ
る酸素濃度制御ダンパ４０を酸素濃度測定器４１と連動
させることによりコントロールし、ガス流速について
は、図６に示した燃焼ガス流路の下流にある誘引通風機
６３で燃焼ガス導入量を変えることにより６ｍ／ｓ〜２
０ｍ／ｓに調節する。このように燃焼ガス温度、ガス流
速、酸素濃度等の燃焼ガス側の条件は任意に設定出来る
ため、火炉の任意の個所でのガス条件における燃焼灰付
着特性を判断出来る。これら条件は独立に又は組み合わ
せで変化させることにより、個々の因子の燃焼灰付着に
与える影響を詳しく調べることが出来る。

【００５２】図１２は、図５のスラッギング性判断装置
３６に使用する燃焼灰計測部４３の一実施の形態を示す
横断面図である。燃焼灰計測部４３における燃焼灰付着
の状態を横断面で示したもので、燃焼灰付着の初期状態
は、燃焼灰付着機構を解明する上で重要な情報源とな
る。これについては、温度制御可能な水冷のプローブ４
４表面付近に設置したＣＣＤカメラのレンズ５２を用い
て計測する。燃焼灰計測部４３内は１０００℃以上のか
なり高温の燃焼ガスが流れているため、ＣＣＤカメラの
レンズ５２は水冷のプローブ５３で保護する必要があ
る。

【００５３】図１３は、図１２のプローブ４４の断面図
である。上記水冷のプローブ４４を示すもので、直径約
φ２０ｍｍ、長さ２００ｍｍ程度の二重管で、内側の空
気供給管４６の外側周辺に銅管で出来た冷却水管４８が
螺旋状に巻き付けてある。空気４７は空気供給管４６の
内側から入り外側へ移動し、冷却水４９は空気４７の流
れとは逆に空気供給管４６の外側から入り内側に抜ける
仕組みになっている。プローブ４４の表面温度は外側の
管に埋め込んだ３個所のＫタイプシース熱電対５０で測
定することによってプローブ４４の表面温度は４５０〜
７５０℃の範囲でかなり高精度に制御可能であるが、実
験の際は火炉水壁部、吊り下げ過熱器の伝熱管表面温度
を目安として４５０〜５００℃又は６５０〜７００℃に
設定する。

【００５４】次にボイラ火炉水壁部、吊り下げ過熱器等
の燃焼灰付着性を判断するには、伝熱管表面温度だけで
なく、導入する燃焼ガスの温度、流速、酸素濃度等も合
わせるのが好ましい。又、複数プローブ４４として材質
の単なるプローブを取り付けて測定を行うことで、燃焼
灰付着防止に最適な材質を検討出来る。ここでプローブ
４４は燃焼灰が付着していくと熱伝達率が悪くなるの
で、プローブ４４の熱流速を測定しておくことで、その
変化の値から燃焼灰の付着量を推定出来る。

【００５５】燃焼灰の付着は、燃焼ガスの温度や流速、
燃焼灰の性状等の他に、燃焼ガスの流れとも強く関わり
を持っている。従って、プローブ４４の配置も燃焼灰付
着特性に大きな影響を与えることが予測される。本スラ
ッギング性判断装置３６では燃焼灰計測部４３において
プローブ４４の本数・配置を変えることによって、燃焼
灰付着特性を検討出来るようになっている。

【００５６】図１４は、図１２の燃焼灰計測部４３にス
ートブロワ５１を付けたものの縦断面図である。上記に
おいては燃焼灰付着の計測、防止について述べてきた
が、本スラッギング性判断装置３６における燃焼灰付着
除去技術について説明する。燃焼灰計測部４３にスート
ブロア５１を設け、様々な条件で蒸気、不活性ガスＦ等
をプローブ４４の燃焼灰付着部４５表面に吹き付けるこ
とによって、燃焼灰Ｄの除去に効果的な方法について検
討することが出来る。又、除去のみならず、どの様な頻
度、条件で用いれば、燃焼灰の付着が予防出来るか等の
検討も行なえる。尚、記号Ｈは燃焼ガスの進行方向であ
る。

【００５７】図１５は、図５のスラッギング性判断装置
３６の燃焼灰計測部４３におけるプローブ４４の配置に
関する検討を示すものであり、（Ａ）は２列２本の場合
の横断面図、（Ｂ）は１列３本の場合の横断面図であ
る。燃焼灰の付着は燃焼ガスの温度や流速、燃焼灰の性
状等の他に、燃焼ガスの流形とも強く関わりを持ってお
り、ガス流路に配置された伝熱管の配置が燃焼灰の付着
に大きな影響を与える。本付着灰計測部４３においては
プローブ４４の本数及び配置を可変出来るようにしてい
るのでそれらの検討が行なえる。

【００５８】図１６は、図５のスラッギング性判断装置
３６を使用して作成した燃焼ガス温度と使用炭中無機物
含有量との関係曲線図である。本スラッギング性判断装
置３６では燃焼灰付着の現象、防止、除去等のための計
測が行なえる。図１６は、その成果の１つであり、従来
の灰付着性の評価基準が燃焼灰の溶融性をはじめとした
燃焼灰性状のみに基づいたものであるのに対し、燃焼ガ
ス温度、流速、酸素濃度等燃焼側の条件も考慮した処理
基準となる、燃焼ガス温度と使用炭中無機物含有量との
関係曲線図である。

【００５９】この関係曲線図を用い、スラッギングを回
避するため、次のような燃料面、運転面での制御を行な
う。例えば、燃料面での制御では伝熱面温度６５０℃、
ガス温度１２００℃の個所におけるスラッギングを回避
するには使用する石炭は石炭中の無機物含有量が３％以
下になるような混炭比率で用いる。又、運転面での制御
では無機物含有量６％の燃料を用い、表面温度が６５０
℃の伝熱面へのスラッギングを回避するにはガス温度が
１１００℃以下になるように負荷等を調節する。この関
係曲線図の縦軸横軸はその他、酸素濃度、燃焼ガス成
分、燃焼ガス流速など燃焼付計測部４３で得られたデー
タを基に任意の組み合わせで用いることが出来る。この
ような運転面、燃料面での相互の働きかけにより、既存
のボイラで従来スラッギング性が高いとされている石炭
でもスラッギングさせることなく用いることが出来る。
又、燃焼条件、使用炭の燃焼灰付着に対する影響を把握
することにより、火炉設計に対し、適切な指針を与え、
更にはスラッギング性を考慮しなくてはならない新設ボ
イラの火炉コンパクト化においても画期的な前進をもた
らす。

【００６０】図１７は、図１２と同様の電気炉５４を有
する燃焼灰計測部４３の横断面図である。燃焼ガス温度
を調節する方法としては、覗き窓９（図９）出口以降の
燃焼ガス流路を電気炉５４で加熱する方法もある。図１
７の燃焼付計測部４３は、加熱線５５を有する電気炉５
４で加熱されたものである。尚、図５〜１７において、
同じ作用、構造部分には同じ参照番号を付けて示してい
る。

【００６１】図１８〜２９は、本発明に係る微粉炭焚ボ
イラの運転方法を説明する第１フローチャート〜第１２
フローチャートを各々示し、ボイラ負荷が一定の時から
スラッギング性を判断するもので、図示していない微粉
炭焚ボイラ２に設けられた図示していない制御装置で判
断する。

【００６２】図１８において、先ず、ボイラ負荷が一定
の時に、火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁を測定する。次に火炉
内燃焼ガス温度Ｔ₁の１時間あたりの上昇速度が１０℃
を越えているかを判断する。越えていなければこのフロ
ーチャートのＳＴＡＲＴと表示されたところに戻る。火
炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の１時間あたりの上昇速度が１０
℃を越えていると判断した場合には、スートブロワ１６
を起動するか、バンカ２７より竪型ミル１８へ供給する
石炭量を減らしボイラ負荷を下げるかの運転を行なうこ
とである。同様に、図１９は、火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁
の１時間あたりの上昇速度を判断し、スートブロワ１６
を起動するか、ボイラ２内で燃焼する石炭の一部を石炭
Ｂに切り替える、即ち、石炭Ｂをバンカ２７へ供給し、
竪型ミル１８で粉砕した後、ボイラ２内で燃焼させるか
の運転を行なう。図２０は、火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の
１時間あたりの上昇速度を判断し、上昇速度が１０℃を
越えていると判断した場合には、スートブロワの起動回
数を増やすことである。

【００６３】図２１は、先ず、ボイラ負荷が一定の時
に、ボイラ出口燃焼ガス温度Ｔ₃を測定する。次にバン
ク部１４での水、蒸気側の熱吸収量Ｑを計算し、ボイラ
出口燃焼ガス温度Ｔ₃、熱吸収量Ｑ燃焼ガス量、比熱よ
り火炉出口燃焼ガス温度Ｔ₂を算出する。次に、この火
炉出口燃焼ガス温度Ｔ₂の１時間あたりの上昇速度が１
０℃を越えているかを判断する。越えていなければこの
フローチャートのＳＴＡＲＴと表示されたところに戻
る。火炉出口燃焼ガス温度Ｔ₂の１時間あたりの上昇速
度が１０℃を越えていると判断した場合には、スートブ
ロワを起動するか、バンカ２７より竪型ミル１８へ供給
する石炭量を減らしボイラ負荷を下げるかの運転を行な
うことである。同様に、図２２は、火炉出口燃焼ガス温
度Ｔ₂の１時間あたりの上昇速度が１０℃を越えている
かを判断し、越えていると判断した場合には、スートブ
ロワを起動するか、ボイラ２内で燃焼する石炭の一部を
石炭Ｂに切り替える、即ち、石炭Ｂをバンカ２７へ供給
し、竪型ミル１８で粉砕した後、ボイラ２内で燃焼させ
るかの運転を行なうことである。同様に、図２３は、火
炉出口燃焼ガス温度Ｔ₂の１時間あたりの上昇速度が１
０℃を越えているかを判断し、上昇速度が１０℃を越え
ていると判断した場合には、スートブロワの起動回数を
増やすことである。

【００６４】図２４は、先ず、ボイラ負荷が一定の時
に、ボイラ出口のＮＯｘ濃度Ｃｎｏｘを測定する。次に
このボイラ出口のＮＯｘ濃度Ｃｎｏｘの１時間あたりの
上昇速度が１０ｐｐｍを越えているかを判断する。越え
ていなければこのフローチャートのＳＴＡＲＴと表示さ
れたところに戻る。ボイラ出口のＮＯｘ濃度Ｃｎｏｘの
１時間あたりの上昇速度が１０ｐｐｍを越えていると判
断した場合には、スートブロワを起動するか、バンカ２
７より竪型ミル１８へ供給する石炭量を減らしボイラ負
荷を下げるかの運転を行なうことである。同様に、図２
５は、ボイラ出口のＮＯｘ濃度Ｃｎｏｘの１時間あたり
の上昇速度が１０ｐｐｍを越えていると判断した場合に
は、スートブロワを起動するか、石炭Ｂを竪型ミル１８
で粉砕した後、バーナ７からボイラ２内に供給すること
である。同様に、図２６は、ボイラ出口のＮＯｘ濃度Ｃ
ｎｏｘの１時間あたりの上昇速度を判断し、上昇速度が
１０ｐｐｍを越えていると判断した場合には、スートブ
ロワの起動回数を増やすことである。

【００６５】図２７は、先ず、ボイラ負荷が一定の時
に、火炉の燃焼ガスをスラッギング性判断装置に導入す
る。次に燃焼灰のスラッギング性が高いか又は激しいか
を判断する。スラッギング性が低ければこのフローチャ
ートのＳＴＡＲＴと表示されたところに戻る。スラッギ
ング性が高いか又は激しいと判断した場合には、スート
ブロワを起動するか、バンカ２７より竪型ミル１８へ供
給する石炭量を減らしボイラ負荷を下げるかの運転を行
なうことである。同様に、図２８は、スラッギング性が
高いか又は激しいと判断した場合には、スートブロワを
起動するか、石炭Ｂを竪型ミル１８で粉砕した後、バー
ナ７からボイラ２内に供給することである。同様に、図
２９は、スラッギング性が高いか又は激しいと判断した
場合には、スートブロワの起動回数を増やすことであ
る。

【００６６】以上説明したように、本実施の形態の微粉
炭焚ボイラとその運転方法及びスラッギング性判断装置
によれば、石炭Ａを焚いた場合、火炉３の伝熱管表面へ
の燃焼灰の付着量が増加し、火炉伝熱管への熱吸収量が
減少し、火炉３の燃焼ガス温度が上昇するので、この火
炉内燃焼ガス温度Ｔ₁の上昇を検知して、スートブロワ
１６を起動させて伝熱管に付着した燃焼灰を除去すると
共に、給炭機２８から堅型ミル１８へ供給する石炭量を
減少させ、ボイラで燃焼する石炭量を減らし火炉３の燃
焼ガス温度を下げる。これによって燃焼灰が伝熱管へ衝
突する際には既に固まり燃焼灰の付着性が低下するの
で、伝熱管に燃焼灰が強固に付着、成長する前に、タイ
ミングよくスラッギングを回避する。

【００６７】更に、他の実施の形態の微粉炭焚ボイラと
その運転方法及びスラッギング性判断装置によれば、貯
炭場において、スラッギング性が低い石炭である石炭Ｂ
とスラッギング性の高い又は激しい石炭である石炭Ａと
を混合した混炭である石炭Ｃを堅型ミル１８で粉砕して
微粉炭バーナ７へ送り、火炉３で燃焼させるか、或いは
石炭Ａと石炭Ｂを別々の堅型ミルで、粉砕して微粉炭バ
ーナ７へ送り火炉３で燃焼させる。

【００６８】更に、ボイラ出口燃焼ガス温度Ｔ₃の変化
より火炉内燃焼ガス温度Ｔ₁又は火炉出口燃焼ガス温度
Ｔ₂の変化を推定するので、温度の測定が容易に行なえ
る。又、新設、既設を問わず、ボイラ出口ＮＯｘ濃度の
変化を検知し、火炉の汚れ状態である火炉内燃焼ガス温
度Ｔ₁又は火炉出口燃焼ガス温度Ｔ₂の変化を推定するこ
とによって、実施に際してかかるコストを小さくするこ
とが出来る。更に、ボイラ火炉から直接燃焼ガスをサン
プリングして燃焼灰の粒子の付着性を判断するスラッギ
ング性判断装置を備えることにより、燃焼灰の付着性
（スラッギング性）を高精度に判定出来る。

【００６９】又、貯炭場に石炭Ｂがない場合或いはボイ
ラ負荷を下げられない場合には、スートブロワの起動等
によって伝熱管に燃焼灰が付着、成長するのを防止す
る。

【００７０】従って、本実施の形態の微粉炭焚ボイラと
その運転方法及びスラッギング性判断装置によれば、以
下の作用、効果がある。

【００７１】（イ）多種、多様な性状の石炭を焚くこと
が出来、特に、スラッギング性が予測困難な石炭に対し
て顕著である。

【００７２】（ロ）付着、成長した燃焼灰がホッパ部に
落下して伝熱管を破断するトラブルやホッパ部を閉塞す
るトラブルを無くし、微粉炭焚ボイラの運転停止を避け
る。

【００７３】（ハ）微粉炭焚ボイラや発電プラントを高
効率に維持する。

【００７４】（ニ）伝熱管に付着した燃焼灰を除去する
ためのスートブロワに消費するスチーム量を節減する。

【００７５】（ホ）燃焼ガス温度の測定に音響式温度計
を用いることにより、長時間にわたって正確な温度を測
定する。

【００７６】（ヘ）スラッギング防止に余計な設備コス
トがかからない。

【００７７】

【発明の効果】本発明の微粉炭焚ボイラとその運転方法
及びスラッギング性判断装置によれば、多種、多様な性
状の石炭、特にスラッギング性の予測困難な石炭を焚い
てスラッギング性の高い又は激しい場合には、タイミン
グよく運転の切り替えを行なうことが出来、燃焼灰の付
着、成長を未然に防止し、ボイラの運転停止を避け、ボ
イラを高効率に維持出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微粉炭焚ボイラの運転方法を説明
する概略系統図である。

【図２】スラッギング性の高い又は激しい石炭と低い石
炭を焚いた場合の時間と火炉内燃焼ガス温度との関係曲
線図である。

【図３】図２と同様の混炭を焚いた場合の時間と火炉内
燃焼ガス温度との関係曲線図である。

【図４】図２と同様のスラッギング性の高い又は激しい
石炭を焚いて、ボイラ負荷を下げた場合の時間と火炉内
燃焼ガス温度との関係曲線図である。

【図５】本発明に係る微粉炭焚ボイラの運転方法で使用
するスラッギング性判断装置を示し、（Ａ）は側面図、
（Ｂ）は正面図である。

【図６】図５のスラッギング性判断装置の概略系統図で
ある。

【図７】図５のスラッギング性判断装置の導入管と排気
管の接続の一実施の形態を示す系統図である。

【図８】図７と同様の導入管と排気管の接続の他の実施
の形態を示す系統図である。

【図９】図５のスラッギング性判断装置の導入管の取り
付け状態を示す断面図である。

【図１０】火炉水壁からの挿入長さと燃焼ガス温度との
関係曲線図である。

【図１１】導入管の先端部の二実施の形態を示し、
（Ａ）は楕円面、（Ｂ）は異形面の各斜視図である。

【図１２】図５のスラッギング性判断装置に使用する燃
焼灰計測部の一実施の形態を示す横断面図である。

【図１３】図１２のプローブの縦断面図である。

【図１４】図１２の燃焼灰計測部にスートブロワを付け
たものの縦断面図である。

【図１５】図５のスラッギング性判断装置の燃焼灰計測
部におけるプローブの配置に関する検討を示すものであ
り、（Ａ）は２列２本の場合の横断面図、（Ｂ）は１列
３本の場合の横断面図である。

【図１６】図５のスラッギング性判断装置を使用して作
成した燃焼ガス温度と使用炭中無機物含有量との関係曲
線図である。

【図１７】図１２と同様の電気炉を有する燃焼灰計測部
の横断面図である。

【図１８】本発明に係る微粉炭焚ボイラの運転方法を説
明する第１フローチャートである。

【図１９】図１８と同様の第２フローチャートである。

【図２０】図１８と同様の第３フローチャートである。

【図２１】図１８と同様の第４フローチャートである。

【図２２】図１８と同様の第５フローチャートである。

【図２３】図１８と同様の第６フローチャートである。

【図２４】図１８と同様の第７フローチャートである。

【図２５】図１８と同様の第８フローチャートである。

【図２６】図１８と同様の第９フローチャートである。

【図２７】図１８と同様の第１０フローチャートであ
る。

【図２８】図１８と同様の第１１フローチャートであ
る。

【図２９】図１８と同様の第１２フローチャートであ
る。

【図３０】微粉炭焚ボイラシステムの概略系統図であ
る。

【図３１】微粉炭焚ボイラのスラッギングゾーンを示す
縦断面図である。

【図３２】図３１におけるスラッギングが発生する個所
の一例を示す縦断面図である。

【図３３】燃焼灰が粘着性を有する範囲を示す説明図で
ある。

【図３４】スラッギング性の違いによる微粉炭焚ボイラ
の大きさの相違を示し、（Ａ）はスラッギング性が低／
中の場合、（Ｂ）はスラッギング性が高の場合、（Ｃ）
はスラッギング性が激しい場合、を各々示す。

【符号の説明】

２微粉炭焚ボイラ３火炉４火炉の出口１４バンク部１５ボイラの出口１６スートブロワ３３送信器（音響式温度計）３４受信器（音響式温度計）３５制御器（音響式温度計）３６スラッギング性判断装置３７導入管３９分岐流路４３燃焼灰計測部４４プローブ４５燃焼灰付着部５７放出管５８排ガス処理部６４流量調節手段６８流体吹付手段Ａ石炭Ｂ石炭Ｃ石炭Ｄ燃焼灰Ｇ燃焼ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深山幸穂広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者沖浦邦夫広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (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 (72)発明者大谷津紀之広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者野村伸一郎広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉炭を火炉で燃焼させる微粉炭焚ボイ
ラの運転方法において、微粉炭の燃焼した燃焼灰が前記
微粉炭焚ボイラの伝熱面に付着する程度を示すスラッギ
ング性を判断し、該スラッギング性が高い又は激しいと
判断した場合には、前記微粉炭焚ボイラのボイラ負荷を
下げるか、前記微粉炭と該微粉炭よりスラッギング性の
低い微粉炭とを混合した混炭に切り替えるか、前記伝熱
面に付着した燃焼灰を除去するスートブロワの起動回数
を増やすかの内、少なくとも一つを行なう運転に切り替
えることを特徴とする微粉炭焚ボイラの運転方法。
【請求項２】請求項１において、前記スラッギング性
の判断は、前記火炉内の燃焼ガス温度の変化を検知する
ことにより行なうことを特徴とする微粉炭焚ボイラの運
転方法。
【請求項３】請求項１において、前記スラッギング性
の判断は、前記火炉の出口の燃焼ガス温度の変化を検知
することにより行なうことを特徴とする微粉炭焚ボイラ
の運転方法。
【請求項４】請求項２又は３において、前記微粉炭焚
ボイラの出口の燃焼ガス温度の変化を検知し、前記微粉
炭焚ボイラのバンク部での水、蒸気側の熱吸収量を考慮
して前記火炉内又は火炉の出口の燃焼ガス温度の変化を
推定することにより行なうことを特徴とする微粉炭焚ボ
イラの運転方法。
【請求項５】請求項２又は３において、前記スラッギ
ング性の判断は、ボイラの出口のＮＯｘ濃度の変化を検
知し、前記火炉内又は火炉の出口の燃焼ガス温度の変化
を推定することにより行なうことを特徴とする微粉炭焚
ボイラの運転方法。
【請求項６】請求項２乃至４のいずれかにおいて、前
記燃焼ガス温度の変化の検知に音響式温度計を使用する
ことを特徴とする微粉炭焚ボイラの運転方法。
【請求項７】請求項１において、前記スラッギング性
の判断は、前記火炉から導入した燃焼ガスからスラッギ
ング性を判断するスラッギング性判断装置を備えること
により行なうことを特徴とする微粉炭焚ボイラの運転方
法。
【請求項８】請求項２乃至７のいずれかに記載された
スラッギング性の判断の内、少なくとも二つから前記ス
ラッギング性が高い又は激しいと判断した場合には、前
記微粉炭焚ボイラのボイラ負荷を下げるか、前記微粉炭
と該微粉炭よりスラッギング性の低い微粉炭とを混合し
た混炭に切り替えるか、前記伝熱面に付着した燃焼灰を
除去するスートブロワの起動回数を増やすかの内、少な
くとも一つを行なう運転に切り替えることを特徴とする
微粉炭焚ボイラの運転方法。
【請求項９】請求項７において、前記スラッギング性
判断装置は、前記火炉から燃焼ガスを導入する導入管
と、該導入管によって導入された前記燃焼ガスの燃焼灰
の付着状況を計測するプローブを有する燃焼灰計測部
と、該計測された燃焼ガスを放出する放出管とを備えた
ものであることを特徴とする微粉炭焚ボイラの運転方
法。
【請求項１０】請求項９において、前記プローブの少
なくとも前記燃焼灰が付着する燃焼灰付着部は、温度調
節可能なものであることを特徴とする微粉炭焚ボイラの
運転方法。
【請求項１１】請求項９又は１０において、前記放出
管の下流に前記計測された燃焼ガスを処理する排ガス処
理部を備えたものであることを特徴とする微粉炭焚ボイ
ラの運転方法。
【請求項１２】請求項９乃至１１のいずれかにおい
て、前記導入管は、前記火炉の内部に挿入する挿入長さ
を変えることにより、導入する前記燃焼ガスの温度が調
整可能なものであることを特徴とする微粉炭焚ボイラの
運転方法。
【請求項１３】請求項９乃至１２のいずれかにおい
て、前記燃焼ガスの流量を調節する流量調節手段を備え
たものであることを特徴とする微粉炭焚ボイラの運転方
法。
【請求項１４】請求項９乃至１３のいずれかにおい
て、前記スラッギング性判断装置は、大気を吸引して前
記火炉から導入される燃焼ガス中の酸素濃度を調整する
流量制御可能な分岐流路を前記導入管に設けたものであ
ることを特徴とする微粉炭焚ボイラの運転方法。
【請求項１５】請求項９乃至１４のいずれかにおい
て、前記スラッギング性判断装置は、前記火炉から導入
される燃焼ガスの流速、温度及び酸素濃度を独立に変化
させることにより、前記火炉の任意の個所での燃焼ガス
条件に調整出来るものであることを特徴とする微粉炭焚
ボイラの運転方法。
【請求項１６】請求項９乃至１５のいずれかにおい
て、前記スラッギング性判断装置は、前記プローブの燃
焼灰付着部に燃焼灰の付着防止、抑制効果を調べるため
の不活性ガス、水蒸気又は圧縮空気を吹き付ける流体吹
付手段を備えたものであることを特徴とする微粉炭焚ボ
イラの運転方法。
【請求項１７】微粉炭を燃焼させる火炉を有する微粉
炭焚ボイラにおいて、請求項９乃至１６のいずれかに記
載のスラッギング性判断装置を備えたものであることを
特徴とする微粉炭焚ボイラ。
【請求項１８】微粉炭焚ボイラにおける微粉炭が燃焼
して前記微粉炭焚ボイラの伝熱面に付着する程度を示す
スラッギング性を判断する微粉炭焚ボイラのスラッギン
グ性判断装置において、前記火炉から燃焼ガスを導入す
る導入管と、該導入管によって導入された前記燃焼ガス
の燃焼灰の付着状況を計測するプローブを有する燃焼灰
計測部と、該計測された燃焼ガスを処理する排ガス処理
部とを備えたものであることを特徴とする微粉炭焚ボイ
ラのスラッギング性判断装置。